ES2291892T3

ES2291892T3 - Elemento de seguridad para la identificacion por rf.

Info

Publication number: ES2291892T3
Application number: ES04741097T
Authority: ES
Inventors: Norbert Lutz; John Anthony Peters
Original assignee: OVD Kinegram AG
Current assignee: OVD Kinegram AG
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2008-03-01
Anticipated expiration: 2024-07-16
Also published as: CA2531993A1; US7425894B2; AU2004259444B2; WO2005010809A1; KR100801788B1; RU2332714C2; RU2006105654A; TWI346303B; EP1646969A1; BRPI0412258A; ATE371225T1; TW200511134A; DE10333704A1; EP1646969B1; JP4723492B2; CN1826607A; US20060164249A1; DE502004004748D1; KR20060056950A; JP2006528380A

Abstract

Un elemento de seguridad (1, 2, 7, 8) para la identificación por RF, en el que el elemento de seguridad comprende una capa de sustrato (11, 24) flexible eléctricamente no conductora y una primera capa eléctricamente conductora (29) aplicada sobre la capa de sustrato de un material eléctricamente conductor, que se conforma en una primera zona de superficie (4, 51, 53, 63, 64, 65) con forma de patrón para la formación de un componente de RF (12, 72, 81), donde en la zona de superficie asignada al componente de RF en la primera capa eléctricamente conductora (29) se forma al menos en algunas zonas una primera estructura en relieve (27, 28, 60) con surcos para la modificación de características eléctricas del componente de RF, caracterizado porque la primera capa eléctricamente conductora (29) en la primera zona de superficie (2, 51, 53, 63, 64, 65) se conforma como una antena de RF (12) o una bobina, porque en la zona de la capa conductora (29) asignada a la antena de RF (12) o a labobina, los surcos de la estructura en relieve (27, 28, 60) como media se orientan más longitudinalmente respecto al sentido del flujo de la corriente eléctrica que transversalmente respecto al sentido del flujo de la corriente eléctrica, y porque la estructura en relieve (27, 28, 60) comprende una profundidad de perfil en el intervalo de 50 nm a 10 mim y una frecuencia espacial en el intervalo de 100 a 2000 líneas por mm, donde los surcos de la estructura en relieve (27, 28, 60) se forman en la superficie orientada hacia la capa de sustrato (11, 24) y en la superficie opuesta a la capa de sustrato (11, 24) de la primera capa eléctricamente conductora (29).

Description

Elemento de seguridad para la identificación por RF.

La invención se refiere a un elemento de seguridad para la identificación por RF que comprende una capa de sustrato flexible eléctricamente no conductora y una primera capa conductora aplicada sobre la capa de sustrato de un material eléctricamente conductor, que se configura en una primera zona de superficie de la capa de sustrato con forma de patrón para formar un componente de RF. La invención se refiere además a un método para la generación de tal elemento de seguridad.

El documento US 4.220.956 describe un circuito de identificación por RF (RF = Radio Frecuencia), que tiene una serie de antenas que se fabrican mediante un proceso de decapado de un laminado de cobre. El laminado de cobre se aplica sobre un dieléctrico. Ya que el dieléctrico no realiza funciones eléctricas, se puede conformar muy delgado, por lo que aumenta la flexibilidad mecánica del circuito de identificación por RF.

El documento US 5.528.222 describe un circuito de identificación por RF que refleja un portador de RF emitido desde un puesto base de vuelta al puesto base y le modula a la señal reflejada una información adicional de acuerdo con un protocolo de información preprogramado. El circuito de identificación por RF comprende un circuito semiconductor con una memoria y uno o varios componentes de RF de un circuito de RF. El circuito semiconductor está montado sobre un sustrato. La señal de RF recibida por la antena se transmite al circuito semiconductor. El sustrato es un sustrato flexible no conductor. La antena es un componente integral del sustrato. Se compone de una cinta de cobre de 25 a 35 \mum de espesor que se aplica sobre una capa de poliéster o poliamida.

Debido a esta construcción, el circuito de identificación por RF tiene una forma muy delgada y mecánicamente flexible, de forma que se adecua bien como elemento de seguridad para tarjetas de crédito y pasaportes.

El documento WO-A-97/21184 describe un elemento de seguridad con una antena sobre un sustrato flexible. La capa eléctricamente conductora de la antena tiene una estructura en relieve con forma de surco (véase preámbulo de la reivindicación 1).

A continuación, la invención tiene el objetivo de proporcionar un elemento de seguridad mejorado para la identificación por RF.

Este objetivo se resuelve por un elemento de seguridad para la identificación por RF de acuerdo con la reivindicación 1 y un método para la generación de un elemento de seguridad para la identificación por RF de acuerdo con la reivindicación 16.

Por la invención se consigue la ventaja de que se puede seguir aumentando la flexibilidad mecánica de elementos de seguridad para la identificación por RF y que se pueden disminuir los costes de producción. De este modo, por la invención es por un lado posible disminuir el grosor de la capa eléctricamente conductora y mantener simultáneamente constante la calidad de los componentes de RF del elemento de seguridad. Por el contrario es posible, con una dimensión y un grosor constantes de los componentes de RF, mejorar la calidad de los componentes de RF, y por lo tanto, las características eléctricas del elemento de seguridad.

Por identificación por RF (RF-ID = Identificación por Radio Frecuencia) se entenderá generalmente una comunicación por RF sin contacto entre un transpondedor, que está asignado a un objeto o una persona, y un dispositivo de lectura. El transpondedor comprende, por ejemplo, una antena que es parte de un circuito de resonancia y/o se une con un chip semiconductor. Por componentes de RF se tienen que entender componentes para el procesado de señales de RF, por ejemplo, antenas, bobinas o condensadores.

En las reivindicaciones dependientes se indican configuraciones ventajosas de la invención.

De acuerdo con un ejemplo de realización preferido de la invención, en la primera zona de superficie, la capa conductora se conforma como una antena o bobina de RF, donde en la zona asignada a la antena o la bobina de RF de la capa conductora, los surcos de la estructura en relieve como media se orientan más longitudinalmente respecto al sentido de flujo de la corriente eléctrica que transversalmente respecto al sentido de flujo de la corriente eléctrica. De este modo, el factor de calidad Q, que se define por

Q = R \cdot \left(\frac{C}{L}\right)^{1/2}

por R = resistencia óhmica del circuito, C = capacidad, L = inductividad total de la antena, mejora. Por tal estructura en relieve, por un lado, se aumenta la anchura eficaz de los circuitos impresos que forman la antena o la bobina de RF, por lo que disminuye la resistencia de los circuitos impresos con un grosor constante de la capa conductora, por otro lado, el aumento de la superficie de la capa conductora que se ha conseguido de este modo en la zona de la antena o la bobina de RF influye sobre el efecto Skin, por lo que se produce una disminución adicional de la resistencia eficaz de la antena o bobina de RF. Después, de este modo es posible conformar la capa eléctricamente conductora más delgada y mantener la calidad de la antena o de la bobina constante. De este modo disminuyen los costes de producción y se posibilita producir elementos de seguridad con gran flexibilidad mecánica. Alternativamente es posible mantener constante el grosor de la capa eléctricamente conductora y disminuir la anchura de los circuitos impresos que forman la antena o la bobina de RF, por lo que se puede aumentar la densidad del empaquetado.

De este modo es particularmente ventajoso orientar los surcos de la estructura en relieve en la zona asignada a la antena o la bobina de RF de la capa conductora a lo largo de la dirección del flujo de las corrientes eléctricas. De este modo se consigue una disminución particularmente elevada de la resistencia óhmica.

De forma adecuada, la primera capa eléctricamente conductora, en la primera zona, se conforma como uno o varios circuitos impresos con una anchura de 5 \mum a 10 mm, preferiblemente en el intervalo de 100 \mum.

De acuerdo con un ejemplo de realización preferido adicional de la invención, el elemento de seguridad comprende una segunda capa eléctricamente conductora, en el que la primera y la segunda capa eléctricamente conductora forman en la primera zona de superficie un elemento capacitivo. Por la estructura en relieve se aumenta a continuación la superficie de la capa eléctricamente conductora en la primera zona de superficie, por lo que aumenta la densidad de carga en la primera zona de superficie. Después, por este motivo, también aumenta la capacidad del elemento capacitivo que se proporciona en la primera zona de superficie. Este efecto se puede usar para disminuir la zona de superficie prevista para el elemento capacitivo o provocar mediante la estructura en relieve un ajuste preciso de la frecuencia de resonancia de un circuito de resonancia. De este modo es posible aumentar la densidad de empaquetado del elemento de seguridad, disminuir los costes de producción y mejorar las características eléctricas del elemento de seguridad.

Es particularmente ventajoso en este documento proporcionar en la zona del elemento capacitivo una primera estructura en relieve que está formada por una estructura en relieve con una pluralidad de surcos que se cruzan. De este modo es posible conseguir un componente fractal particularmente grande, y por tanto, una densidad de carga particularmente elevada. Esto también se puede conseguir conformando en la zona de superficie asignada al elemento capacitivo en la segunda capa conductora al menos por zonas una segunda estructura en relieve.

Se ha demostrado que el uso de estructuras en relieve con una profundidad de perfil en el intervalo de 50 nm a 10 \mum y una frecuencia espacial de 100 a 2000 líneas por milímetro es particularmente adecuado. Además se ha demostrado que es ventajoso realizar la primera capa eléctricamente conductora con un grosor de 50 nm a 50 \mum, preferiblemente aproximadamente 500 nm. Con tal combinación de profundidad de relieve, frecuencia espacial y grosor de capa de la capa eléctricamente conductora, las ventajas conseguidas por la invención que se han descrito anteriormente son particularmente grandes.

Adicionalmente se ha demostrado que es adecuado aplicar la primera capa eléctricamente conductora por metalización por vaporización de una subcapa sobre la capa de sustrato. La capa metálica se puede aplicar metalización por vaporización por el uso de máscaras de metalización por vaporización ya parcialmente con forma de patrón para la formación del componente de RF en la primera zona de superficie. Además es posible que en primer lugar se realice una metalización por vaporización sobre toda la superficie y después la primera zona de superficie se desmetalice parcialmente con forma de patrón para la formación del componente de RF. De este modo se producen ventajas en la técnica de la producción durante la fabricación de la primera capa conductora, particularmente en el intervalo de grosores de capa que se ha mencionado anteriormente.

Es adecuado que la capa de sustrato comprenda una capa de replicación y la primera estructura en relieve se conforme en la superficie de la capa de replicación orientada hacia la primera capa conductora. De este modo, la estructura en relieve se conforma en la superficie de la capa de replicación y en la primera capa conductora, de forma que la capa de sustrato refuerza la forma de relieve de la primera capa conductora.

Como estructura en relieve se debe usar preferiblemente una estructura en relieve con forma serrada, a modo de ejemplo, una red Blaze. Tal forma de perfil representa un compromiso logrado entre un componente fractal grande (anchura eficaz respecto a anchura proyectada) y la posibilidad de conseguir por métodos de recubrimiento habituales y comprobados una primera capa conductora de grosor constante. Además, se ha demostrado que es ventajoso el uso de estructura en relieve que se forman por la superposición de una estructura grosera y una estructura fina.

De acuerdo con un ejemplo de realización preferido adicional de la invención, la estructura en relieve no solamente sirve para mejorar las características eléctricas de componentes de RF, sino que sirve adicionalmente a la generación de marcas de seguridad ópticas. La estructura en relieve comprende de este modo a modo de ejemplo zonas difractivas, que generan con la incidencia de luz efectos ópticos de difracción, que sirven como marca de seguridad adicional.

Adicionalmente es particularmente ventajoso que el elemento de seguridad represente un elemento de película, particularmente una película de gofrado, una película laminada, una película adhesiva o un subelemento de una capa de transferencia de tal película. El elemento de seguridad se puede producir de este modo particularmente de forma económica. Además se obtienen grandes ventajas durante el posterior uso: de este modo, el elemento de seguridad óptico se puede aplicar, a modo de ejemplo, particularmente de forma sencilla y económica sobre documentos de seguridad, como pasaportes, carnés de conducir, entradas, tarjetas de créditos, tickets para sistemas de transporte o licencias de software. Esto se aplica también para la aplicación del elemento de seguridad sobre productos, a modo de ejemplo, para la protección de productos, para el seguimiento de productos o para la autentificación de productos. Además es posible construir el elemento de seguridad particularmente delgado y flexible.

De forma adecuada, el elemento de seguridad comprende un circuito de resonador para la identificación por RF y/o un chip. Durante la realización como elemento de película también es posible implementar el chip en el elemento de película o implementar la lógica eléctrica del chip en una o varias capas del elemento de película. La posibilidad de sintonizar el elemento de seguridad se sigue aumentando porque en la primera capa conductora de un material eléctricamente conductor se conforman dos o más subelementos capacitivos unidos con tramos de conexión. Durante el ajuste preciso de la frecuencia de resonancia del elemento de seguridad se separan después uno o varios de estos tramos de conexión hasta subelementos capacitivos, por ejemplo, mediante un rayo láser. De este modo, el elemento de seguridad, a modo de ejemplo en una etapa de individualización o personalización se puede sintonizar a una frecuencia de resonancia individual, de forma que se posibilita un uso flexible y se disminuyen los costes de producción.

A continuación se explica a modo de ejemplo la invención mediante varios ejemplos de realización con ayuda de los dibujos adjuntos.

La Fig. 1a muestra una representación esquemática de un elemento de seguridad de acuerdo con la invención para la identificación por RF.

La Fig. 1b muestra un esquema equivalente del elemento de seguridad de acuerdo con la Fig. 1a.

La Fig. 1c muestra un diagrama de funcionamiento para ilustrar el funcionamiento del elemento de seguridad de acuerdo con la Fig. 1a.

La Fig. 2a muestra una representación esquemática de un elemento de seguridad de acuerdo con la invención para la identificación por RF.

Las Figs. 2b y 2c muestran representaciones esquemáticas de subzonas del elemento de seguridad de acuerdo con la Fig. 2a.

La Fig. 3 a la Fig. 5 muestran representaciones esquemáticas para ilustrar realizaciones alternativas del elemento de seguridad de acuerdo con la Fig. 2a.

La Fig. 6a a la Fig. 6c muestran representaciones esquemáticas de zonas de superficie de elementos de seguridad de acuerdo con la invención.

La Fig. 7a y la Fig. 7b muestran representaciones esquemáticas de un elemento de seguridad de acuerdo con la invención adicional para la identificación por RF.

La Fig. 8a muestra una representación esquemática de un elemento de seguridad de acuerdo con la invención adicional para la identificación por RF.

La Fig. 8b y la Fig. 8c muestran esquemas equivalentes de componentes de RF del elemento de seguridad de acuerdo con la Fig. 8a.

La Fig. 9a a la Fig. 9b muestran representaciones esquemáticas de elementos de seguridad de acuerdo con la invención adicionales para la identificación por RF.

La Fig. 1a muestra un elemento de seguridad para la identificación por RF 1, que está formado por una capa de sustrato 11 y una capa de un material eléctricamente conductor aplicada sobre el lado superior e inferior de la capa de sustrato 11.

La capa de sustrato 11 está formada por un delgado material elástico de plástico, por ejemplo, con un grosor de 20 \mum. La capa conductora aplicada sobre el lado superior de la capa de sustrato 11 se conforma con un patrón, de manera que forma una bobina de antena de RF 12 y una placa de un elemento capacitivo 13. La capa conductora aplicada sobre el lado inferior de la capa de sustrato también se conforma con un patrón para la formación de un componente de RF y forma en la zona de la placa 13 también una placa 14, que forma junto con la placa 13 el elemento capacitivo.

Las capas de un material eléctricamente conductor tienen un grosor de 50 nm a 50 \mum. La forma de patrón mostrada en la Fig. 1a de la capa conductora se genera por un proceso de decapado de una capa metálica sobre toda la superficie, por aplicación de una pasta conductora o un alambre metálico delgado. Además, en la capa conductora aplicada sobre la superficie de la capa de sustrato 11 en la zona de la bobina de antena de RF, se configura una estructura en relieve para la modificación de los parámetros eléctricos de este componente de RF.

De este modo, la estructura en relieve se forma, por ejemplo, en un alambre metálico que se fija sobre una capa de sustrato plana. La densidad de empaquetado que se puede conseguir se puede aumentar configurando una estructura en relieve no solamente en el lado superior e inferior del alambre (en relación a la capa de sustrato), sino también configurando una estructura en relieve en las superficies laterales del alambre. Las estructuras en relieve de cintas de alambre adyacentes comprenden al mismo tiempo preferiblemente formas de estructuras en relieve que engranan entre sí, por ejemplo, estructuras rectangulares, sinusoidales o triangulares con desplazamiento de fase entre sí de medio periodo.

Por la configuración con forma de patrón de las capas conductoras se forma un circuito de resonancia paralelo, cuyo esquema equivalente se muestra en la Fig. 1b:

La Fig. 1b muestra un circuito eléctrico 14 que está formado por el circuito paralelo de una resistencia R, una capacidad C y una inductividad L. Por las señales de RF emitidas por un dispositivo de lectura se induce en la bobina de antena de RF 12 una tensión, de forma que en el circuito de conmutación se introduce una tensión de salida V_{0}.

La Fig. 1c muestra a continuación una representación de una función 15, que describe la tensión de salida V_{0} dependiendo de la frecuencia de la señal de RF emitida por el dispositivo de lectura.

En la frecuencia de resonancia f_{0}, con

f_{0} = \frac{1}{2\pi \sqrt{LC}},

la anchura de banda B del circuito de acuerdo con la Fig. 1b comprende

B = \frac{1}{2\pi \cdot R \cdot C}.

Por lo tanto, el factor de calidad comprende

Q = \frac{f_{0}}{B} = R \cdot \sqrt{\frac{C}{L}}.

De este modo, finalmente, se obtiene la siguiente relación para la tensión V_{0}, y por lo tanto, para la fuerza de la señal inducida:

V_{0} = 2\pi \cdot f_{0} \cdot N \cdot Q \cdot S \cdot B_{0} \cdot cos\ \alpha,

en la que f_{0} es la frecuencia de resonancia, N es el número de vueltas de la bobina de la antena de RF 12, S la superficie rodeada por la bobina de la antena de RF 12, B_{0} la fuerza de la señal recibida por el aparato de lectura de RF y \alpha el ángulo entre el vector de expansión de la señal recibida y el plano abarcado por la bobina de la antena de RF 12.

La anchura de banda del resonador debe ser al menos el doble de grande que la velocidad de transmisión de datos del dispositivo de lectura. Si se parte a continuación de una velocidad de transmisión de datos típica de 70 KHz, una anchura de banda de 150 Hz y una frecuencia portadora de 13,56 MHz, el factor de calidad máximo comprende Qmax= 13,56 MHz/150 KHz = 96,86.

Cuanto mayor sea el factor de calidad, mayor es la señal inducida, y por lo tanto, la distancia de lectura entre el dispositivo de lectura y el elemento de seguridad 1, sin embargo, también la anchura de banda es entonces menor, y por lo tanto, la velocidad de transmisión de datos que se puede evaluar. El mejor resultado se ofrece por un transpondedor cuando el factor de calidad del circuito de la antena se sitúa en una zona determinada dependiente de la frecuencia portadora y de la velocidad de transmisión de datos.

Para el ejemplo de realización que se ha descrito anteriormente con una frecuencia portadora de 13,56 MHz y una velocidad de transmisión de datos de 70 KHz, un factor de calidad en el intervalo de 40 a 60 se ha demostrado como el mejor compromiso entre fuerza de señal inducida y anchura de banda. Este factor determinado práctico se desvía del factor de calidad máximo que se ha determinado anteriormente Qmax, ya que la anchura de banda, debido a tolerancias erróneas de los componentes capacitivos e inductivos y a adaptaciones erróneas del chip, se tiene que seleccionar algo mayor que el valor que se ha determinado teóricamente.

Como se ha representado anteriormente, el factor de calidad Q depende de la resistencia R, la capacidad C y la inductividad L. La capacidad C y la inductividad L están predeterminadas por la frecuencia portadora que se corresponde a la frecuencia de resonancia, que se usa por el dispositivo de lectura. Para ajustar un factor de calidad óptimo queda esencialmente la influencia sobre la resistencia R. Por la invención se introduce a continuación un parámetro adicional mediante el cual se puede influir en la resistencia R y por lo tanto se puede ajustar el transpondedor hasta un estado de funcionamiento óptimo: la resistencia R ahora ya no depende solamente del grosor de la capa eléctricamente conductora y de la conformación de la capa eléctricamente conductora, sino además depende de la forma del relieve, la profundidad del relieve y la frecuencia espacial de la estructura en relieve formada en la capa eléctricamente conductora.

El grosor de la capa eléctricamente conductora por norma está predeterminada por la tecnología de fabricación, y por tanto, habitualmente no se puede modificar para el ajuste preciso del factor de calidad. La conformación de la capa eléctricamente conductora influye además también en la fuerza de la señal: de este modo, por ejemplo, la anchura de los circuitos impresos que forman la bobina de la antena no se pueden variar de forma aleatoria, ya que la anchura de los circuitos impresos también influye en la superficie rodeada por la bobina, es decir, la fuerza de la señal es menor con la misma superficie disponible, cuanto más anchos sean los circuitos impresos de la bobina (véase fórmula anterior).

De este modo, por la configuración de la estructura en relieve, por un lado se puede conseguir un ajuste fino preciso de la resistencia R, y por lo tanto, un factor de calidad óptimo para el respectivo transpondedor. Si se continúan orientando los surcos de la estructura en relieve en la zona de la bobina de la antena de RF 12 como media más longitudinalmente respecto al sentido de flujo de la corriente eléctrica que transversalmente al sentido de flujo de la corriente eléctrica, se produce con un grosor constante de la capa conductora una disminución de la resistencia R, de forma que con una superficie constante disponible para la bobina de antena de RF y grosor constante de la capa eléctricamente conductora se mejora la fuerza de la señal (véase fórmula anterior).

Mediante las Fig. 2a, Fig. 2b y Fig. 2c se explica a continuación de forma detallada la construcción de un elemento de seguridad de acuerdo con la invención.

La Fig. 2a muestra un elemento de seguridad para la identificación por RF que está formado por un elemento de película 2. El elemento de película 2 es una película de gofrado. Sin embargo, también es posible que el elemento de película 2 sea una película de transferencia, adhesiva o laminada o que un elemento de seguridad de acuerdo con la invención esté formado por la capa de transferencia de una película de gofrado, de transferencia o laminada. El elemento de película 2 comprende una película de soporte 21 y una capa de transferencia 22. La capa de transferencia 22 comprende una capa de desprendimiento y/o de barniz protector 23, dos capas de replicación 24 y 25, dos capas eléctricamente conductoras 29 y 30 y una capa adhesiva 26. La capa de soporte 21 se compone, por ejemplo, de una película de poliéster con un grosor de 12 \mum a 50 \mum. Sobre la película de soporte se aplica la capa de desprendimiento y/o de barniz protector 23 con un grosor de capa de 0,3 a 1,2 \mum. Las capas de replicación 24 y 25 tienen un grosor de capa de 20 \mum o menos.

La capa de replicación 24 es preferiblemente un material de plástico transparente termoplástico, que se aplica, por ejemplo, mediante un proceso de impresión sobre el cuerpo de película formado por la película de soporte 21 y la capa de barniz protector y/o de desprendimiento 24. Después del secado se replica en la capa de replicación 24 mediante una herramienta de gofrado en las zonas 31 a 37 una estructura en relieve 27. Sin embargo, también es posible en este caso que la replicación se realice mediante un proceso de replicación por UV, en el que se aplica un barniz de replicación por UV sobre el cuerpo de película formado por la película de soporte 21 y la capa de desprendimiento y/o de barniz protector 23 y a continuación, para la replicación de la estructura en relieve 27, se irradie parcialmente con luz UV. Después de la replicación de la estructura en relieve 27, el barniz de replicación endurece por reticulación o de cualquier otro modo. Sobre la capa de replicación 24 se aplica a continuación sobre toda la superficie la delgada capa eléctricamente conductora 29 con un grosor de capa de 50 nm a 50 \mum, preferiblemente de 1 \mum a 10 \mum, por ejemplo, por metalización por vaporización o por bombardeo iónico o impresión. La capa eléctricamente conductora se compone al mismo tiempo preferiblemente de una capa metálica, por ejemplo, de cobre, aluminio, oro, plata o latón. La capa conductora también se puede componer de una aleación de los materiales que se han mencionado anteriormente o de cualquier otro material conductor, por ejemplo, de un polímero conductor.

A continuación se desmetaliza parcialmente la capa eléctricamente conductora en las zonas 38, 32, 34 y 36 de forma que, por ejemplo, en las zonas 31 a 37 se produce el esquema de circuitos impresos mostrado en la Fig. 2b. La desmetalización se puede realizar al mismo tiempo por la impresión de una sustancia protectora frente al decapado y el posterior decapado, por la impresión de una sustancia de decapado o por la impresión de una máscara de lavado antes del recubrimiento y un proceso de lavado después del recubrimiento. Evidentemente, también es posible realizar la aplicación por vaporización mediante máscaras de vaporización conformadas de manera correspondiente incluso en la forma mostrada en la Fig. 2a y la Fig. 2b parcialmente con forma de patrón. Otros métodos son la exposición de la sustancia protectora fotosensible con posterior decapado o la ablación por láser.

A continuación se aplica la capa de replicación 25, en la que después se replica, como ya se ha descrito anteriormente respecto a las capas 24 y 29, una estructura en relieve 28 y después se aplica la capa eléctricamente conductora de forma parcial y con forma de patrón, como se representa en la Fig. 2a. A continuación se aplica la placa adhesiva 26. La capa adhesiva 26 es, por ejemplo, un adhesivo que se puede activar térmicamente.

También se podría omitir la capa de replicación 25 y la capa eléctricamente conductora 30. Evidentemente, también es posible que el cuerpo de película 2 comprenda capas adicionales que proporcionen, por ejemplo, marcas de seguridad detectables óptimamente. De este modo, el cuerpo de película puede comprender además, por ejemplo, un sistema de capas de película delgada para la generación de desplazamientos cromáticos dependientes del ángulo de observación mediante interferencia.

La Fig. 2b muestra a continuación una sección del elemento de película 2 con una zona de superficie 4. En la zona de superficie 4 se conforma la capa eléctricamente conductora 29 con forma de una bobina plana con dos vueltas, como se representa en la Fig. 2b.

La bobina tiene en este documento, por ejemplo, las siguientes dimensiones: la longitud de la bobina comprende 8 cm, la anchura de la bobina 5 cm, la anchura de las vueltas comprende 2 mm, la separación de las vueltas comprende 2 mm y el grosor de la capa eléctricamente conductora comprende dependiendo de la selección de la estructura en relieve 27 entre 50 nm y 10 \mum.

Para conseguir un factor de calidad Q de 50 se tiene que seleccionar una resistencia de bobina R para la que se aplica:

R = 50 \cdot \sqrt{\frac{L}{C}}

De este modo se tiene que seleccionar un grosor de la capa eléctricamente conductora 29, para la que se aplica la siguiente condición:

te = \frac{\rho \cdot l}{w \cdot F \cdot 50} \sqrt{\frac{C}{L}}

en la que \rho es la resistencia específica, l la longitud total del circuito impreso de la bobina, F el factor fractal. El factor fractal F es la relación de la anchura eficaz respecto a la anchura proyectada de los circuitos impresos de la
bobina.

Además se tiene que considerar en este documento el efecto Skin, que modifica la resistencia a frecuencias elevadas. De este modo, la profundidad Skin Ds se determina por la siguiente fórmula:

Ds = \frac{1}{\sqrt{\pi \cdot f_{0} \cdot \mu \cdot \sigma}}

en la que \mu es la permeabilidad del material y \sigma es la conductividad eléctrica.

Con frecuencias portadoras en la zona de 13,56 MHz y un grosor de la capa eléctricamente conductora, que es claramente menor de 20 \mum, el efecto Skin se puede despreciar. Con frecuencias mayores, por ejemplo, en la banda de 895 MHz o 2,45 GHz, por el contrario, el efecto Skin se manifiesta incluso con grosores de la capa eléctricamente conductora en el intervalo de 1 \mum a 50 nm. Con el aumento de la superficie, que se consigue por la estructura en relieve 27, la resistencia de la bobina disminuye debido al efecto Skin.

La zona de superficie 4 presenta cuatro subzonas 41 a 44, en las que la orientación de la estructura en relieve 27 es respectivamente diferente. De esta forma, los surcos de la estructura en relieve 27, en las subzonas 41 y 43 se orientan horizontales y en las subzonas 44 y 42, verticales. De este modo se consigue que los surcos de la estructura en relieve 27 se orienten en la medida de lo posible longitudinalmente respecto al sentido del flujo de la corriente
eléctrica.

Como forma de perfil para la estructura en relieve 27 se usa la estructura en relieve mostrada en la Fig. 2c.

La Fig. 2c muestra una sección de un circuito impreso de la bobina, que tiene una anchura 45 y en la que se forma la estructura en relieve 27. La estructura en relieve 27 tiene un periodo de red 47 y una profundidad de perfil 46. El factor fractal F se obtiene a continuación de la relación de la anchura eficaz, que se determina por el periodo de red 47 y la profundidad de relieve 46, y la anchura proyectada, es decir, la anchura 45. Para un perfil serrado se calcula el factor fractal

F = h/d + \sqrt{\frac{h^{2} + d^{2}}{d}},

donde h es igual a la altura y d= el periodo.

Por lo tanto, para la estructura en relieve serrada mostrada en la Fig. 2c se obtiene con una profundidad de perfil de 1 \mum un factor fractal de 1,62 con un periodo de red de 2 \mum, un factor fractal 2,41 con un periodo de red de 1 \mum y un factor fractal de 4,24 con un periodo de red de 0,5 \mum.

Para conseguir a continuación en la bobina que se ha descrito anteriormente un factor de calidad de 100, se tiene que seleccionar el grosor de la capa eléctricamente conductora sin estructura en relieve con 1,43 \mum de espesor, usando una estructura en relieve con un factor fractal de 1,62, con 0,88 \mum de espesor, con un factor fractal de 2,41, con un espesor de 0,59 \mum y con un factor fractal de 4,24, con un espesor de 0,32 \mum. Como se puede observar a partir de lo mismo, la estructura en relieve 27 influye esencialmente sobre el factor de calidad y el grosor de capa que se tiene que seleccionar de la capa eléctricamente conductora 27.

Las Figs. 3 y 4 muestran a continuación posibilidades adicionales de colocar y conformar una estructura en relieve 27 en la zona de superficie 4.

La Fig. 3 muestra una zona de superficie 51 y una estructura en relieve 52. Como se indica en la Fig. 3, los surcos de la estructura en relieve 52 se disponen en forma de cuadrados concéntricos. En la zona en la que se conforma la estructura en relieve 52 se proporcionan a continuación los circuitos impresos de la bobina, de forma que la estructura en relieve 52 no se proporciona solamente en las zonas de los circuitos impresos, sino también en los espacios intermedios entre los circuitos impresos. Esto tiene la ventaja de que la estructura en relieve 52 se puede usar para diferentes componentes de RF, por ejemplo, para bobinas con diferente número de vueltas.

La Fig. 4 muestra a continuación una zona de superficie 53, en cuya subzona 54 se conforma una estructura en relieve. La capa eléctricamente conductora está provista también al mismo tiempo solamente en las subzonas 54, de forma que la estructura en relieve "dibuja" las zonas en la que se presenta la capa eléctricamente conductora. En la subzona 54, por tanto, los surcos de la estructura en relieve se orientan respectivamente en el sentido del flujo de la corriente eléctrica y de este modo se orientan constantemente en el sentido longitudinal de los circuitos impresos que forman la bobina.

Además de la estructura en relieve mostrada en la Fig. 2c, evidentemente, también se puede usar cualquier otra estructura en relieve como estructura en relieve. De ese modo, por ejemplo, se pueden usar estructuras en relieve con formas de perfil sinusoidal, rectangular o triangular. También se puede variar la frecuencia espacial y la profundidad del perfil. Como ya se ha indicado anteriormente, son particularmente adecuadas las frecuencias espaciales entre 100 y 2000 líneas por mm, debido a que de este modo se influye mucho sobre el factor fractal. La profundidad del perfil se selecciona preferiblemente del intervalo entre 50 nm y 10 \mum.

Adicionalmente también es posible que por la estructura en relieve 27, además del efecto eléctrico que se ha indicado anteriormente, también se consiga un efecto óptico, que se puede usar, por ejemplo, como marca de seguridad adicional del elemento de seguridad 2. De este modo es posible, por ejemplo, configurar de forma adecuada estructuras con efecto óptico de difracción, como por ejemplo, hologramas, redes de difracción, kinoformas y similares, que por un lado muestran el efecto eléctrico que se ha descrito anteriormente y también un efecto óptico como marca de seguridad óptica adicional.

De este modo, en la Fig. 5, por ejemplo, se muestra una forma en relieve 60, que se da como resultado de una superposición de una estructura grosera con un periodo 62 y una estructura fina con un periodo 61. La estructura fina se puede usar en ese documento, por ejemplo, en primer lugar para conseguir los efectos eléctricos que se han descrito anteriormente, mientras que la estructura grosera sirve en primer lugar para la generación de una marca de seguridad óptica determinada. Por tal combinación de estructura grosera y estructura fina es posible desacoplar la configuración de superficie óptima que se tiene que seleccionar para la generación del efecto eléctrico de la configuración de superficie óptica necesaria para la generación de la marca de seguridad óptica.

También existe la posibilidad inversa, es decir, la estructura grosera sirve en primer lugar para la generación del efecto óptico y la estructura fina sirve en primer lugar para la generación del efecto eléctrico.

Las Figuras 6a a 6c muestran zonas de superficie 63, 64, y 65 en las que se conforma una capa eléctricamente conductora respectivamente para la formación de una antena de RF.

La zona de superficie 63 comprende las subzonas 631 a 634 en las que se aplica respectivamente una capa eléctricamente conductora sobre una estructura en relieve. Esta estructura en relieve se orienta en las subzonas 631 y 632 en dirección vertical y en las subzonas 633 y 634 en dirección horizontal.

La zona de superficie 64 comprende las subzonas 641 a 647 en las que se aplica respectivamente una capa eléctricamente conductora sobre una estructura en relieve. La estructura en relieve se orienta en las subzonas 642, 644 y 647 verticalmente y en las subzonas 641, 643, 645 y 646 horizontalmente.

La zona de superficie 65 comprende en las subzonas 651 a 660 una capa eléctricamente conductora aplicada sobre una estructura en relieve. La estructura en relieve se orienta verticalmente en las subzonas 652, 654, 655, 657 y 659 y horizontalmente en las subzonas 651, 653, 656, 658 y 660.

Se hace referencia a las Figs. 2c, 3 y 4 respecto a la conformación adicional de las estructuras en relieve.

La Fig. 7a muestra un elemento de seguridad 7 con una capa de sustrato 71, una bobina de antena de RF 72 y un elemento capacitivo 70.

La bobina de antena de RF 72 se configura como la bobina de antena de RF 12 de acuerdo con la Fig. 1a o la bobina en la zona de superficie 4 de acuerdo con la Fig. 2b y la Fig. 2c. La construcción exacta del elemento capacitivo 70 se muestra en la Fig. 7b.

La Fig. 7b muestra un corte por el elemento capacitivo 70 y muestra dos capas eléctricamente conductoras 73 y 76, dos capas de replicación 74 y 75 y una capa de soporte 80. Las capas eléctricamente conductoras 73 y 76 y las capas de replicación 74 y 75 se configuran como las capas eléctricamente conductoras 29 y 30 o las capas de replicación 24 y 25 de acuerdo con la Fig. 2a. La capa de soporte 80 es, por ejemplo, una película de poliéster o una capa adhesiva. Sin embargo, también se podría omitir la capa 80. La capacidad 70 se une adicionalmente por elementos de unión 77 con la bobina de antena de RF 72. Como se muestra en la Fig. 7b, en las capas eléctricamente conductoras 73 y 76 se forma una estructura en relieve 78 ó 79.

La capacidad C del elemento capacitivo 70 se determina por C = \frac{\kappa \varepsilon_{0} A}{d_{s}}, donde \kappa es la constante de electricidad, \varepsilon_{0} es la constante de permeabilidad, A es la superficie de las placas de condensador, y d_{s} es la distancia entre las placas del condensador. En este ejemplo de realización, \kappa comprende de 2,1 a 2,3, \varepsilon_{0} aproximadamente 8,9\cdot10^{-2} coul^{2}/N-m^{2} y d_{s} aproximadamente 20 \mum.

También en este caso se produce por las estructuras en relieve 78 y 79 el efecto explicado mediante la Fig. 2c de un aumento de la superficie eficaz, de forma que también en este caso en la anterior fórmula la superficie A se tiene que multiplicar con el factor fractal. Si, como se muestra en la Fig. 7, se forma a ambos lados una estructura en relieve en la capa eléctricamente conductora, la superficie A se tiene que multiplicar con los factores fractales de ambas estructuras en relieve. Si las estructuras en relieve 78 y 79, por ejemplo, tienen una profundidad de relieve de 1 \mum y un periodo de red de 1 \mum, se tiene que multiplicar la superficie con el factor fractal 2,41 x 2,41 = 5,81.

De este modo es posible disminuir considerablemente el requerimiento de superficie del elemento capacitivo por las estructuras en relieve 78 y 79 o ajustar mediante una configuración adecuada de las estructuras en relieve 78 y 79 con una superficie predeterminada la capacidad del elemento capacitivo para sintonizar la frecuencia de resonancia.

\left(f_{0} = \frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}\right).

También en este caso se produce, como se ha descrito anteriormente, la posibilidad de que las estructuras en relieve 78 y 79 no sirvan solamente para influir sobre las características eléctricas del elemento capacitivo 70, sino que también generan efectos ópticos que se pueden usar como marca de seguridad óptica.

La Fig. 8a muestra a continuación un ejemplo de realización adicional de la invención en el que se pueden combinar los métodos ilustrados en la Fig. 1a y en la Fig. 7a con una configuración del elemento capacitivo, en el que el elemento capacitivo está formado por una pluralidad de subelementos capacitivos unidos por tramos de conexión. De este modo, la Fig. 8a muestra un elemento de seguridad 8 con una bobina de antena de RF 81, varias capacidades C_{1} a C_{7} y varios tramos de conexión que unen la bobina de antena de RF 81 con las capacidades C_{1} a C_{6}. Por la separación adecuada de los tramos de conexión es posible posteriormente modificar la capacidad del elemento capacitivo y de este modo modificar la frecuencia de resonancia del circuito del resonador de RF.

De este modo, por ejemplo, es posible, como se muestra en la Fig. 8b, por la separación adecuada de tramos de conexión conectar las capacidades C_{1} a C_{3} en una conexión en serie con la inductividad L formada por la bobina de antena de RF 81 y obtener de este modo un circuito del resonador 82. Además es posible, como se muestra en la Fig. 8c, por la separación adecuada de los tramos de conexión, unir las capacidades C_{1} a C_{3} en una conexión en paralelo. De este modo se produce un circuito de resonancia 83 en el que la suma de las subcapacidades C_{1} a C_{3} se oponen a la inductividad L de la bobina de antena de RF 81.

Como se puede observar en este documento, se puede conseguir por la separación adecuada de los tramos de conexión posteriormente una pluralidad de diferentes valores de capacidad, de forma que se puede codificar una frecuencia de resonancia personalizada única posteriormente en el elemento de seguridad 8. La separación de los tramos de conexión se realiza en este documento, por ejemplo, mediante un láser.

Mediante las Figs. 9a a 9b se explican a continuación posibilidades adicionales de la configuración de un elemento de seguridad de acuerdo con la invención para la identificación por RF.

La Fig. 9a muestra un elemento de seguridad 91. Este elemento de seguridad dispone de una inductividad y una capacidad que se conecta con un circuito de conmutación de resonancia. No se prevé en este documento un microchip. Tal elemento de seguridad sirve, por ejemplo, para la protección antirrobo y reacciona frente a una frecuencia portadora muy determinada.

En la Fig. 9b se muestra un elemento de seguridad 92 que dispone de una inductividad y una capacidad. La capacidad se puede individualizar mediante el método que se ha descrito en la Fig. 8a, de forma que este elemento de seguridad responde a una frecuencia determinada, personalizada. Tal elemento de seguridad se puede usar, por ejemplo, para la identificación y autentificación.

La Fig. 9c muestra un elemento de seguridad 92, en el que se conecta una bobina con diferentes capacidades de tal modo que se producen diferentes circuitos de conmutación de resonancia, y el circuito, por lo tanto, tiene dos o más frecuencias de resonancia. Por la retirada posterior de tramos de conexión individuales es posible la codificación de informaciones por la determinación de las frecuencias de resonancia que posee este circuito. De este modo, por ejemplo, son posibles 2^{8}-1 posibilidades de codificación usando ocho frecuencias de resonancia diferentes. Tal elemento de seguridad también se puede usar para la identificación y autentificación.

La Fig. 9d muestra un elemento de seguridad 93, que dispone de una antena y un microchip 94. La comunicación entre el transpondedor y el dispositivo de lectura puede consistir en la transmisión de una marca de ID sencilla o en un proceso en el que se identifican los datos almacenados en el transpondedor y se vuelven a almacenar. Tal elemento de seguridad puede leer y escribir datos y se puede comunicar con un dispositivo de lectura, de forma que se pueden realizar en este caso funciones complejas, particularmente funciones complejas de identificación, autentificación, comercio electrónico y control electrónico.

Claims

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1. Un elemento de seguridad (1, 2, 7, 8) para la identificación por RF, en el que el elemento de seguridad comprende una capa de sustrato (11, 24) flexible eléctricamente no conductora y una primera capa eléctricamente conductora (29) aplicada sobre la capa de sustrato de un material eléctricamente conductor, que se conforma en una primera zona de superficie (4, 51, 53, 63, 64, 65) con forma de patrón para la formación de un componente de RF (12, 72, 81), donde en la zona de superficie asignada al componente de RF en la primera capa eléctricamente conductora (29) se forma al menos en algunas zonas una primera estructura en relieve (27, 28, 60) con surcos para la modificación de características eléctricas del componente de RF,

caracterizado porque

la primera capa eléctricamente conductora (29) en la primera zona de superficie (2, 51, 53, 63, 64, 65) se conforma como una antena de RF (12) o una bobina, porque en la zona de la capa conductora (29) asignada a la antena de RF (12) o a la bobina, los surcos de la estructura en relieve (27, 28, 60) como media se orientan más longitudinalmente respecto al sentido del flujo de la corriente eléctrica que transversalmente respecto al sentido del flujo de la corriente eléctrica, y porque la estructura en relieve (27, 28, 60) comprende una profundidad de perfil en el intervalo de 50 nm a 10 \mum y una frecuencia espacial en el intervalo de 100 a 2000 líneas por mm, donde los surcos de la estructura en relieve (27, 28, 60) se forman en la superficie orientada hacia la capa de sustrato (11, 24) y en la superficie opuesta a la capa de sustrato (11, 24) de la primera capa eléctricamente conductora (29).
2. El elemento de seguridad de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque

la capa de sustrato (24) es una capa de replicación y la primera estructura en relieve (27) se forma en la superficie de la capa replicación (24) orientada hacia la primera capa eléctricamente conductora.
3. El elemento de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque

la primera capa eléctricamente conductora (29) es una capa metálica aplicada sobre la capa de sustrato (24).
4. El elemento de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque

la primera capa eléctricamente conductora (29) tiene un grosor en el intervalo de 50 nm a 50 \mum, preferiblemente de 1 a 10 \mum.
5. El elemento de seguridad de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque

los surcos de la estructura en relieve (27) en la zona asignada a la antena o a la bobina de RF de la capa eléctricamente conductora se orientan a lo largo del sentido de flujo de la corriente eléctrica.
6. El elemento de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizado porque

la primera capa eléctricamente conductora (29) en la primera zona de superficie (2) se forma como uno o varios circuitos impresos con una anchura de 50 \mum a 10 mm, preferiblemente 100 \mum.
7. El elemento de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque

el elemento de seguridad comprende una segunda capa eléctricamente conductora (76) y porque en la primera zona de superficie la primera y la segunda capa eléctricamente conductora (73, 76) forman un elemento capacitivo (70).
8. El elemento de seguridad de acuerdo con la reivindicación 7,

caracterizado porque

en la zona de superficie asignada al elemento capacitivo (70) en la segunda capa eléctricamente conductora (76) se forma al menos por zonas una segunda estructura en relieve (79).
```
\global\parskip1.000000\baselineskip
```
9. El elemento de seguridad de acuerdo con la reivindicación 7 u 8,

caracterizado porque

la primera estructura en relieve (78) comprende una pluralidad de surcos que se cruzan.
10. El elemento de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque

la primera estructura en relieve (27) tiene un perfil serrado, triangular, rectangular o sinusoidal.
11. El elemento de seguridad óptico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque

la primera estructura en relieve (60) está formada por la superposición de una estructura grosera y una estructura fina.
12. El elemento de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque

la primera estructura en relieve genera adicionalmente una marca de seguridad óptica.
13. El elemento de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque

el elemento de seguridad comprende un circuito de resonancia para la identificación por RF.
14. El elemento de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque

el elemento de seguridad comprende un chip.
15. El elemento de seguridad de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque

el elemento de seguridad es un elemento de película, particularmente una película de gofrado, una película laminada, una película adhesiva o un subelemento de una capa de transferencia de tal película.
16. Un método para la generación de un elemento de seguridad para la identificación por RF, donde con el método, sobre una capa se sustrato (24) flexible eléctricamente no conductora en una primera zona de superficie de la capa de sustrato se aplica una primera capa conductora (29) de un material eléctricamente conductor con forma de patrón para la formación de un componente de RF (12), donde en la zona de superficie (2) asignada al componente de RF en la primera capa conductora (29) se forma al menos por zonas una primera estructura en relieve (27) con surcos para la modificación de características eléctricas del componente de RF, donde la primera capa eléctricamente conductora (29) en la primera zona de superficie se conforma como una antena de RF (12) o una bobina, donde en la zona de la capa conductora (29) asignada a la antena de RF (12) o la bobina los surcos de la estructura en relieve (27, 28, 60) como media se orientan más longitudinalmente respecto al sentido del flujo de la corriente eléctrica que transversalmente respecto al sentido del flujo de la corriente eléctrica, y donde la estructura en relieve (27, 28, 60) se configura con una profundidad de perfil en el intervalo de 50 nm a 10 \mum y una frecuencia espacial en el intervalo de 100 a 2000 líneas por mm, donde los surcos de la estructura en relieve (27, 28, 60) se configuran en la superficie orientada hacia la capa de sustrato (11, 24) y en la superficie opuesta a la capa de sustrato (11, 24) de la primera capa eléctricamente conductora (29).
17. El método de acuerdo con la reivindicación 16,

caracterizado porque

la primera capa conductora (29) se aplica sobre toda la superficie, particularmente por metalización por vaporización, sobre la capa de sustrato y después se desmetaliza parcialmente con forma de patrón para la formación del componente de RF (12).
```
\newpage
```
18. El método de acuerdo con la reivindicación 16 ó 17,

caracterizado porque

en la primera capa conductora se conforman dos o más subelementos capacitivos unidos por tramos de conexión y porque los tramos de conexión se separan posteriormente hasta subelementos capacitivos para el ajuste preciso de la frecuencia de resonancia.