CN102870126A - 由单一层组成及配备无接触通信电子装置的纤维插件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于插入至安全证件中的平坦插件，所述平坦插件包括由具备空腔（5）的单一层组成的纤维支撑件（2）及容纳于所述空腔中的无接触通信电子装置（3）。所述空腔在所述纤维支撑件（2）的单一面上展开且所述空腔在横截面中包括将所述电子装置容纳于所述空腔中而不增加所述插件的厚度的周边肩部（13），所述纤维支撑件（2）包括合成纤维。

Description

由单一层组成及配备无接触通信电子装置的纤维插件

技术领域

本发明涉及一种用于插入于诸如护照、身份证、驾驶执照等安全证件中的平坦插件。尤其是，该插件包括支撑件，该支撑件包括容纳于该支撑件的空腔中的无接触通信电子装置。例如，该电子装置为射频识别(RFID)装置。

背景技术

具备无接触通信电子装置的此种类型的插件正愈来愈多地用于诸如识别个人的证件的安全证件中。实际上，电子装置通常将关于证件的持有者的常常被加密的数据含于其内存中。因此，这种插件构成难以由伪造者伪造的安全部件。因此，存在对于用于此种类型证件的插件的不断增加的需要。

按照惯例，用于接收电子装置的空腔可通过机械铣削、表面加工或钻孔方法、通过冲孔或藉由使用激光而形成。

这些机械方法主要是旋转与插件的表面接触并形成空腔的工具。工具的旋转产生通常不平坦且因此不适于接收基本上平坦的芯片的空腔底部。此外，实施于纤维支撑件上的此方法使纤维被扯掉并使空腔变形。

例如藉由中空冲孔工具对插件支撑件进行冲孔形成穿过支撑件的空腔。具备此空腔的插件不提供对可接近的芯片的最佳保护，且因此可经受应力及/或攻击（特别是机械或化学应力及/或攻击）。

通过激光形成的空腔相对较长且成本高，且不可能实现足够深度以在不增加厚度的情况下将芯片容纳于插件的支撑件中。此外，雷射烧坏、损坏并黑化支撑件的材料，这使支撑件的材料在空腔的位准处脆化。

专利文件WO2005073907公开了由塑料材料制成的配备无接触通信电子装置的插件。该插件由至少两层组成以补偿电子装置的厚度。两层中的一者具备穿过该层的空腔且用于部分地容纳电子装置。电子装置的其它部分藉通过压缩而容纳于另一层中，以便获得通过两层补偿其厚度的电子装置。用于获得此插件的方法相对较长且成本高，因为其涉及大量步骤。首先，制造该两层，该两层中的一者接着必须被冲孔，将电子装置置放于空腔中，且最后根据配准标记层压两层以形成插件。

专利文件WO 2009046791公开了由热塑性材料制成的由单一层组成的插件。该插件具备容纳于形成于插件中的贯通空腔中的无接触通信电子装置。此插件呈现特定数目的缺点。一方面，热塑性材料在热作用下必定会熔化，假定用以形成空腔的机械方法涉及升高空腔形成区域中的温度，则此熔化可是非常有问题的。因此，此材料具有在空腔形成操作期间随机蠕变的倾向。这样的结果为空腔展现变形且因此不适于容纳电子装置。此外，在使用此插件的情况下，电子装置不会被保护以免受外部攻击及应力(特别是机械及化学攻击及应力)，这是因为其可接近且在插件的两个面上可见。

发明内容

因此，本发明的目的为提出包括无接触通信电子装置的不呈现上述缺点的插件。本发明的另一目的为提出制造简单且低廉的插件。

为此，本发明的主题为用于插入至安全证件中的平坦插件，该平坦插件包括由具备空腔的单一层组成的纤维支撑件及容纳于该空腔中的无接触通信电子装置，该空腔在支撑件的单一面上展开且其在横截面中包括将该电子装置容纳于该空腔中而不增加该插件的厚度的周边肩部。

根据本发明的插件受到特别好地保护以免受外部攻击及应力（特别是机械攻击及应力），因为电子装置容纳于仅在一面上展开的空腔中，这意味着另一面受支撑件的纤维材料保护。此外，此布置使得可以将电子装置紧固于空腔的底部。相反，容纳于通过冲孔所获得的空腔中的电子装置将需要装置保持于原位置（例如，与充当支撑件的另一层层压之前）。

根据本发明的特定实施例，无接触通信电子装置为包括封装的芯片及该封装的芯片置于其上的用于该芯片与天线之间的连接的连接支撑件的模块芯片，该连接支撑件位于空腔的该周边肩部中且该封装的芯片位于空腔的底部中。周边肩部位于空腔在其上展开的支撑件的面与容纳封装的芯片的空腔的底部之间。因此，模块芯片完全地插入至空腔中且与支撑件的展开面齐平。模块芯片插入至支撑件中不产生任何额外厚度。因此，插件的厚度是恒定的。

尤其是，电子装置是选自由PHILIPS公司销售的微型模块MOA2、MOB2、MOA4、MOB4、MOA6及MOB6类型，及由INFINEON公司销售的MCC2及MCC8类型，及由EM MICROELECTRONIC公司销售的CID类型，及Cubit、IOA2、EOA2、EOA8、EOA9、FCP3及NSL-1类型的模块芯片。

例如，由Philips公司销售的MOx、MOB2、MOA2、MOB4、MOA4、MOB6或MOA6类型的模块芯片由于其长期机械稳定性而非常广泛地用于电子护照及芯片卡上的应用。其分别具有对于MOA2及MOB2的390微米、对于MOA4及MOB4的320微米及对于MOA6及MOB6的260微米的厚度。MOA2模块芯片及MOA4模块芯片具有通常小于4mm²的表面积，而MOB2及MOB4模块芯片具有通常大于4mm²的表面积。

通常，模块芯片包括封装于一端处具备开口的绝缘封装中的微型电路芯片。该微型电路芯片是用液化塑料产品涂布并保持于模具中以允许塑料硬化。封装中的开口使芯片能连接至延伸出封装外的连接支撑件或金属连接网格。此连接支撑件经切割并连结至封装的芯片，以便形成用于连接至天线的端子。模块芯片的封装的微型电路芯片部分还被称为“灌封件（potting）”，且连接支撑件称为“引线框”（连接网格）。

在横截面中，模块芯片呈“T”形式，其中「T 」形状的基底（较窄）对应于封装的微型电路芯片，且“T”形状的顶部(较宽)对应于连接支撑件。

根据本发明的另一特定实施例，插件包括位于空腔在上面展开的支撑件的面上的有线天线或丝网印刷天线，该天线具备连接至连接支撑件以用于无接触通信的两个末端。

有线天线或丝网印刷天线以线圈形式配置以形成至少一匝。

根据本发明的另一特定实施例，插件包括以下特性中的一者或多者：

-纤维支撑件由至少30%诸如短纤维的比例低于长纤维的比例的纤维素纤维及/或棉纤维的天然纤维形成，

-纤维支撑件包括选自具有介于-25℃与40℃之间的Tg的热塑性聚合物黏合剂，该黏合剂优选整体地沉淀且优选选自丁二烯苯乙烯共聚物、丙烯酸类聚合物、乙酸乙烯酯及其共聚物、乳胶、淀粉化合物、矿物填料化合物或乳胶、淀粉化合物、矿物填料化合物的混合物，

-纤维支撑件包括优选选自甘油、尿素或硝酸脲的软化剂，

-纤维支撑件在支撑件的纤维基底中包括重量百分比介于8%与15%之间的合成纤维，例如，合成纤维选自诸如聚酰胺、聚酯、聚烯烃及/或这些纤维的混合物的热塑性材料，

-纤维支撑件包括选自矿物填料，特别是碳酸盐（尤其是碳酸钙）、滑石粉、高岭土、氢氧化铝、二氧化钛、硅酸钠及其混合物的填料，该填料优选为具有大于或等于30ml/100g的吸收能力的吸收性填料。

本发明扩展至包括插件的安全证件，诸如护照、省份证、驾驶执照、互动扑克牌或交易卡、支付工具、特别是支付卡、购单或代金券、交通卡、购物卡、服务卡或订购卡。在护照的情况下，封面及/或小册子可配备插件。

本发明还扩展至制造用于插入至安全证件中的平坦插件的方法，该方法包括以下步骤：

-提供纤维支撑件，

-通过藉助于具有肩部的部件来压缩而在该支撑件中形成空腔，使得该空腔于支撑件的单一面上展开且该空腔在横截面中具有周边肩部，

-将电子装置容纳于该空腔中而不增加插件的厚度。

通过此制造方法所获得的插件配备有在单一面上展开的空腔。因此，该空腔不从一侧至另一侧穿过支撑件。因此，此空腔不穿过插件的支撑件。通过根据本发明的制造方法获得的插件因此经保护以免受外部供给及应力且在适当位置保持于空腔的底部中。

在纤维支撑件中产生的空腔在横截面中具有对应于电子装置的形状的“T”形状。此外，支撑件的厚度优选大于电子装置的厚度，使得空腔中具有电子装置的插件在其整个表面上具有恒定厚度。

根据本发明的特定实施例，用于在该支撑件中形成该空腔的步骤通过在超声频率下通过具有肩部的部件的反复压缩而执行。优选地，超声频率介于20kHz与1MHz的间。

根据本发明的另一特定实施例，用于在该支撑件中形成该空腔的步骤通过热压或通过冲压而执行。

根据本发明的又一特定实施例，提供一种电子装置，该电子装置为一种模块芯片，该模块芯片包括封装的芯片及使该芯片置于其上而使该芯片与天线之间连接的连接支撑件。该方法还包括将连接支撑件定位于空腔的该周边肩部中及将封装的芯片定位于空腔的底部中的步骤。

根据本发明的再一特定实施例，该方法还包括将有线天线或丝网印刷天线定位于空腔在上面展开的支撑件的面上的步骤，该天线具备连接至连接支撑件以用于无接触通信的两个末端。

根据本发明的另一特定实施例，该方法包括以下步骤中的一者或多者：

-将至少30%诸如短纤维的比例低于长纤维的比例的纤维素纤维及/或棉纤维的天然纤维提供给纤维支撑件，

-将选自具有介于-25℃与40℃之间的Tg的热塑性聚合物的黏合剂提供给纤维支撑件，该黏合剂优选整体地沉淀且优选选自丁二烯苯乙烯共聚物、丙烯酸类聚合物、乙酸乙烯酯及其共聚物、乳胶、淀粉化合物、矿物填料化合物或乳胶、淀粉化合物、矿物填料化合物的混合物，

-将优选选自甘油、尿素或硝酸脲的软化剂提供给纤维支撑件，

-将重量百分比为8%与15%之间的合成纤维在纤维基底中提供给纤维支撑件，例如，该合成纤维选自诸如聚酰胺、聚酯、聚烯烃及/或这些纤维的混合物的热塑性材料，

-将选自矿物填料，特别是碳酸盐（尤其是碳酸钙）、滑石粉、高岭土、氢氧化铝、二氧化钛、硅酸钠及其混合物的填料提供给纤维支撑件，该填料优选为具有大于或等于30ml/100g的吸收能力的吸收性填料。

纤维支撑件的这些特性赋予插件特别适于在超声频率下反复压缩的步骤的可压缩性。这是因为，利用这种根据本发明的纤维支撑件，可以产生具有足以容纳电子装置的深度的空腔，而在无空腔展开的面上支撑件材料不会变形。支撑件在此面上保持平坦。

附图说明

下文通过附图示出且更详细地描述本发明的示例性实施例。此描述仅作为指示而给出且绝不限制本发明。

图1示意性地示出上文所见的根据本发明的插件。

图2示意性地示出在沿图1的轴线A-A的部分截面图中的根据本发明的插件。

图3a)至图3d)示意性地示出用于制造根据本发明的具有在部分截面图中可见的纤维支撑件的插件的方法的各个步骤。

具体实施方式

图1示出根据本发明的主要包括纤维支撑件2、无接触通信电子装置3及天线4的平坦插件1。

纤维支撑件2由单一层组成且具备能够接收无接触通信电子装置3而不增加插件的厚度的空腔5。

在图1及图2的示例性实施例中，天线4为例如由铜线组成的除在其连接端6及连接端7处外由绝缘护套环绕的有线天线。如图1所示，天线4沉积于纤维支撑件2的面上，以便形成环绕天线4的连接端6及连接端7焊接至的电子装置的多个同心匝。连接在一起的天线及装置形成询答器，且适当装配的插件1能够凭借经由天线4产生或接收信号的电子装置3与射频信号(例如，与外部读取器)通信。或者，天线可通过使用丝网印刷方法在插件的支撑件的面上沉积导电墨水而获得。

图2示出根据本发明的具有插入于空腔5中的电子装置3及连接至电子装置3的天线4的插件1的细节。

电子装置3优选为包括封装的微型电路芯片10及连接支撑件11的模块芯片。封装的芯片10固定至连接支撑件11，以便形成“T”。“T”形状的基底（较窄）对应于封装的芯片10，且“T”形状的顶部（较宽）对应于连接支撑件11。

具体地，电子装置选自由PHILIPS公司销售的MOA2、MOB2、MOA4、MOB4、MOA6及MOB6类型的模块芯片。

在MOB4模块芯片的情况下，封装的芯片的厚度为约200微米，且对于MOB6模块芯片为约130微米。对于这两种模块芯片，连接支撑件具有约130微米的厚度。连接支撑件11具有大于封装的芯片10的长度，这引起横截面中的“T”形状。连接支撑件11与封装的芯片10的宽度基本上相等。

空腔5在横截面中具有底部12及周边肩部13。周边肩部13位于空腔5在其上展开的支撑件2的面（图2的示例中的顶面）与容纳封装的芯片10的空腔的底部12之间。空腔5的尺寸基本上对应于模块芯片3的尺寸，以便有助于模块芯片3的插入。

此外，黏着剂可沉积于空腔5的周边肩部13上以将纤维支撑件2与模块芯片3牢固地附着在一起。

图2示出模块芯片3的连接支撑件11与支撑件的表面齐平。因此，模块芯片3完全地容纳于支撑件2中，且根据本发明的插件1在其整个表面上具有恒定厚度。如下文所详述，插件的恒定厚度使模块芯片的检测更困难，因此加强插件位于其中的安全证件的安全性。

此外，在此配置及大于芯片3的厚度的支撑件2的厚度的情况下，空腔5仅于平坦支撑件2的一个面上展开；其不穿过支撑件。因此，模块芯片3受到保护且通过纤维材料层在适当位置保持于另一面上。

例如，图2中所示的天线4通过热压方法或通过超声方法而沉积于支撑件2中。因此，天线4穿入纤维支撑件2中以牢固地附着到纤维支撑件2而不增加插件1的厚度。由于此，天线4受到充分地保护，且可易于操纵根据本发明的插件。

天线4的导电端6及导电端7分别焊接至与模块芯片3的连接支撑件11电绝缘的两个端子。

图3通过四个步骤a)至d)示出根据本发明的用于制造用于插入安全证件中的平坦插件的方法。

在该方法的第一步骤中，提供通过平台或圆形造纸机获得的纤维支撑件。优选地，纤维支撑件由至少30%诸如短纤维的比例低于长纤维的比例的纤维素纤维及/或棉纤维的天然纤维组成。

优选地，支撑件2的纤维基底还包括合成纤维。例如，该合成纤维选自热塑性材料的纤维（特别是聚酰胺、聚酯、聚烯烃及/或这些纤维的混合物）。

纤维基底优选包括在纤维基底中的重量百分比为8%与15%之间的合成纤维。

例如，可通过使用扫描电子显微镜对于二维切口的立体测量而通过三维测量来评估纤维基底中的合成纤维的重量含量。

纤维基底中的合成纤维的使用提供以下特性：对撕力及拉力的高阻抗，柔韧性及尺寸稳定性，这避免支撑件的过大的尺寸变化及电子装置的操作频率的不可接受的修改。有利地，这种合成纤维的存在在不蠕变或变形的情况下通过合成纤维的移动而促进纤维支撑件2的压缩，这特别适用于形成空腔。还有助于通过热压或通过超声来插入天线。

优选地，支撑件2的纤维基底还包括黏合剂。例如，黏合剂可为丁二烯苯乙烯共聚物、丙烯酸类聚合物、乙酸乙烯酯及其共聚物、乳胶、淀粉化合物、矿物填料化合物或其混合物。黏合剂具有-25℃与40℃之间，优选5℃的玻璃转变温度Tg。特别合适的纤维基底包括丙烯酸乳胶、硝酸脲、15%合成纤维（例如，基于7.5%PET及7.5%PA，具有6mm的长度及1.7分特的直径）、85%天然纤维(例如，基于纤维素，包括80%长纤维及20%短纤维)、及重量百分比为13%的高岭土及约5%二氧化钛TiO2。

例如，纤维基底的黏合剂通过表面处理（例如，通过胶合、或“施胶”按压）而引入纤维底部中。或者，纤维基底的纤维与整体沉淀的黏合剂结合。

纤维基底的黏合剂可以与软化剂组合。软化剂可选自甘油、尿素或硝酸脲。

整个中或柔性纤维基底的表面上的柔性黏合剂的存在以及软化剂的可能存在赋予以下特性：柔韧性、给予插件对于分层的充分抗性的内聚力、基于在柔性支撑件的表面上涂布黏合剂及填料保持表面层的填孔效应。

优选地，支撑件2的纤维基底还包括填料。例如，填料选自特别是碳酸盐（尤其是碳酸钙）、滑石粉、高岭土、氢氧化铝、二氧化钛、硅酸钠及其混合物的矿物填料。该填料优选为具有大于或等于30ml/100g的吸收能力的吸收性填料。纤维基底可包括重量百分比为8%与20%之间的矿物填料。填料量过大（例如>25%）可能不适于在超声频率下的压缩，因为填料“吸收”随后不会被传输至纤维支撑件以用于形成空腔，或可不再使得可以形成足够深的空腔以容纳电子装置的这些频率。此外，增加填料含量可导致密度增加，且因此导致减少的可压缩性。

填料的存在使得可以改进支撑件的尺寸稳定性，且因此在纤维支撑件与另一层的热层压以形成多层结构的随后制程中改进电子装置及天线的稳定性。

有利地，合成纤维、黏合剂及矿物填料至少在支撑件的表面上的存在大大促进通过按压而进行的插入。因此，纤维支撑件特别适于如下文所描述的制造方法。

实际上，黏合剂及填料呈现出充分的温度特性及刚性，其可通过最小投梭力（picking force）位准及穿入纤维支撑件的满意度（其限制局部地增加插件厚度）来量化。

基于热塑性聚合物黏合剂及矿物填料的至少在形成有空腔的支撑件的表面上的涂层赋予支撑件较高表面能及吸收能力，这有利于黏着剂的展布及渗透，且因此有利于热可激活黏着剂（用于装配插件的支撑件与另一层的制程中）的随后黏附，而且有利于通过插件与其它材料（例如，护照小册子的封面与扉页）的冷黏结或热黏结进行的随后装配，同时在试图分离组件的情况下提供足够的安全性。

在示例性实施中，纤维支撑件的纤维基底与整体地沉淀的具有Tg<20℃的合成聚合物且与例如具有约-20℃的Tg的柔性聚合物（其可根据现有技术已知的方法在原位置沉淀于纤维上）黏合。

在另一示例性实施中，纤维支撑件的纤维基底与通过“施胶按压（size press）”表面处理或通过浸渍而引入的具有Tg<20℃的合成聚合物且与例如具有约7℃的Tg的柔性聚合物（其提供柔韧性且几乎不堵塞「施胶按压」或浸渍滚筒）结合。该黏合剂可与诸如硝酸脲的软化剂黏合以进一步增加柔性支撑件的柔韧性。

在另一示例性实施中，纤维支撑件的纤维基底与通过“施胶按压”表面处理或通过浸渍而引入的亲水性天然黏合剂（诸如，聚乙烯醇或淀粉）黏合。该黏合剂可具有添加至其的软化剂（例如，甘油)）以增加柔性支撑件的柔韧性。

在本发明的例示性实施中，插件的支撑件在其面中的至少一者上具有包括热塑性黏合剂及矿物填料的涂层。该黏合剂可选自包括丙烯酸或乙烯基聚合物或共聚物、丁二烯苯乙烯或丙烯腈丁二烯苯乙烯的合成黏合剂。

下文描述的纤维支撑件的示例1至6特别适于制造根据本发明的插件。

示例1

在造纸机上制造纤维支撑件，使得支撑件包括由相对于成品纸约15%干重的聚酰胺合成纤维（约6mm长及约1.7分特直径）及约56%纤维素纤维组成的纤维基底。纤维素纤维由按数量80%的长纤维（自硬木获得）及按数量20%的短纤维（自软木获得）组成。

支撑件还包括相对于成品纸重量百分比约13%的至少一种矿物填料，其在精制阶段或稍后的混合器中引入。无机填料为例如高岭土。

在形成为薄片后，将纤维基底在造纸机上通过“施胶按压”系统加以表面处理。“施胶按压”镀液包括具有相对于镀液以干重计4%含量的黏合剂（例如，聚乙烯醇）、具有相对于镀液以干重计15%含量的软化剂（例如，甘油）、及具有相对于镀液以干重计4%含量的颜料（例如，高岭土），即最终23%的干萃取物。

在“施胶按压”浸渍期间，纸浸有约40g/m²湿镀液、或约9g/m²干燥物的干燥物吸取量。

接着使用气刷涂布器利用包括30份丙烯酸苯乙烯类型的涂布黏合剂及100份基于碳酸钙、氢氧化铝及硅酸钠的颜料的混合物的涂布泥釉在纤维基底的两个面上涂布。

例如，支撑件上的层沉积为每面约10g/m²干燥物。

该经涂布的支撑件通过存在6mm合成纤维而提供良好的抗撕裂力。其由于合成纤维、整个中及表面上的填料、及甘油的存在还提供一定程度的柔韧性。

最后，由于包括至少一种热塑性黏合剂的表面层的存在，支撑件提供用于通过超声插入天线的良好的适应性，且由于诸如硅酸铝及氢氧化铝的所谓的吸收性填料的存在，提供有利于随后黏合的吸收能力及表面能。

示例2

除整个中没有填料及含有具有例如相对于镀液以干重计4%含量的PVA的涂布黏合剂、具有例如相对于镀液以干重计15%含量的甘油的软化剂，及具有相对于镀液以商业公定重量计4%含量的基于丙烯酸的表面黏结产品的“施胶按压”镀液的改变外，纤维支撑件具有与示例1中相同的配方。

所获得的纤维支撑件的柔韧性由于没有填料而比先前示例中的柔韧性略低，但因为内聚力较高而增强抵抗通过剥落来伪造的能力以及支撑件的内聚力。

示例3

除由仅包括作为黏合剂的柔性乳胶（例如，具有等于5℃的Tg的丙烯酸苯乙烯乳胶，其给予支撑件柔性及内聚力)的浸渍镀液替代“施胶按压”镀液之外，纤维支撑件具有与示例1中相同的配方。

示例4

除了除作为用于纤维基底的黏合剂的柔性乳胶外还包括作为软化剂的硝酸脲（因此得到更大的柔韧性）的“施胶按压”镀液之外，纤维支撑件具有与示例3中相同的配方。

示例5

除用于纤维基底的黏合剂在薄片形成期间系通过黏合剂粒子在原位置沉淀于纤维上而引入，以便给予支撑件柔韧性外，纤维支撑件具有与示例3中相同的配方。

例如，黏合剂粒子为阴离子填充的乳胶粒子，该乳胶粒子通过离子相互作用而沉淀于支持阳离子填料的纤维上。

在纤维素纤维被阴离子填充的情况下，诸如聚酰胺（polyamideamine）-表氯醇的添加剂可预先固定到纤维上以使其填料改性。

具有低Tg（低于-10℃）的乳胶粒子给予材料柔韧性，同时不会引起浸渍器中的任何堵塞问题。

若引入至纤维基底中的乳胶含量足够高（例如，纤维基底中的重量百分比为至少20%），则支撑件的表面处理可通过其它表面黏合剂（例如，PVA）来进行，且该黏合剂将不趋于增加支撑件的刚性。

根据前述示例中的一者而获得的平坦纤维支撑件具有足够的柔韧性以与其所并入至的证件的刚性相容。这种支撑件能够机械地保护电子装置及天线使其免受机械应力（诸如，冲击、弯曲或扭曲）。

这种纤维支撑件2还特别适于通过压缩形成用于接收无接触通信电子装置的空腔。

图3a)示出根据上文描述的示例中的一者而获得的纤维支撑件2及超声换能器的头20。

通常，超声为频率介于20kHz与约1百万赫兹之间的弹性波。超声在纤维支撑件2中的传播特征为振动诱发材料的加热及其致密化。如上文描述的纤维支撑件具有介于60%与80%之间的压缩率。因此，其组合物尤其适于材料的加热，且材料的致密化不会引起支撑件的随机变形而形成对应于头20的空腔。

众多系统可产生超声。产生超声的设备通常称为换能器或超声转换器。换能器的技术可基于气动发电机、电动发电机或电力发电机。在后一情况下，磁致伸缩材料或压电材料的特性用以将电能转化成超声机械能。优选地，将使用压电材料。

按惯例，超声换能器由两个主要部件组成：

-超声转换器，在谐振频率下激励超声转换器。超声转换器由含于鼻端与衬板（backing block）之间的压电陶瓷组成以将电能转化成机械振动。

-换能器的超声焊极（sonostrode）或压缩头20，其传输机械振动至介质。

超声换能器的头20设计成优选通过在超声频率下反复压缩而在纤维支撑件2中形成空腔5。为此，头20为具有与参照图2描述的空腔5的周边肩部互补的周边肩部的部件。

尤其是，换能器的头20为“T”形状。“T”形状的基底（较窄）在尺寸上对应于封装的芯片10，且“T”形状的顶部（较宽）在尺寸上对应于连接支撑件11。

超声换能器（未图示）定位成使得利用朝纤维支撑件2的一面定向的“T”形状的基底定向头20。应注意，纤维支撑件置于未示出的固定支撑件上。超声换能器还布置成根据在超声频率下形成振动的往复移动来使头20移动。此移动定向于由箭头21所指示的实质上垂直于纤维支撑件2的面的方向上。在取决于换能器的几何形状的特定谐振频率下获得头20的最大位移。优选地，谐振频率介于20kHz与70kHz之间，且甚至更优选地介于20kHz与40kHz之间。

在操作中，当将电压施加至换能器的压电陶瓷的两个电极时，材料根据电压相对于陶瓷的极化的定向而膨胀或压缩。电场的交替引起自膨胀至压缩的转变，以便建立往复移动。

因此，如图3b)中所示，换能器的头20以超声频率穿入纤维支撑件2中。因此，纤维支撑件2通过压缩而致密化，以便形成如图3c)中所示的空腔5。换能器的头20穿入纤维支撑件2中至足以容纳无接触通信电子装置而不增加插件的厚度且不穿透纤维支撑件的深度。

在反复压缩的过程结束时，所形成的空腔5完全且无变形地对应于电子装置3（例如，模块芯片）。此外，纤维支撑件2在形成空腔的区域中未受损坏或脆化。接着在图3c)所示的步骤中例如通过夹紧/置放工具将无接触通信电子装置3引入空腔5中。

有利地，通过以超声频率反复压缩来形成空腔5仅花费很短的时间（少于0.5秒）。此外，换能器的制造是简单的且低廉的。最终，电子装置3容纳于在单一层中形成的纤维支撑件中而不增加插件的厚度，即避免用于两个层之间的层压的步骤。

例如，对于并入330微米厚电子装置的插件1的制造，纤维支撑件制成具有415微米的厚度且可充分压缩（对于根据上文中所描述的本发明的方法）以允许产生对应于电子装置且具有至少330微米的深度的空腔。

在该示例性实施例中，85微米的厚度分隔空腔的底部与与空腔在上面展开的面相对的面。由于纤维支撑件的组合物，此相对面在空腔形成制程期间也不变形。该相对面具有将电子装置固持于适当位置并保护其的益处。

或者，在连续式（in-line）制造制程中，纤维支撑件2可在旋转滚筒与换能器的头之间的带中移动。在该情况下，可提供在周边上具有在横截面中形成“T”的一或多个突起的旋转滚筒及平坦的换能器的头。“T”形突起接着均匀地在旋转滚筒的周边上分布，以便在纤维支撑件中形成具有对应于每一插件1之间的所期望的间隔及/或对应于插件的尺寸的规则间距的空腔。在操作中，换能器的头以超声频率对自身夹于此头与配备有“T”形突起的旋转滚筒之间的带中的纤维支撑件施加反复压缩。此操作的结果为“T”形状穿入纤维支撑件中以在带支撑件中连续地形成空腔。电子装置接着(例如)通过夹紧/置放方法而沉积于空腔中。

在图3a)至图3d)中所示的插件制造步骤后，天线导线可例如通过压缩、通过热压、通过超声或通过黏结、使用存在于支撑件上的黏着剂而固定至纤维支撑件。在使用黏着剂的情况下，该纤维支撑件在UV辐射下可为可交联的。黏着剂接着同时或恰在天线导线未卷绕于纤维支撑件上之前经受UV曝光，UV源例如由导线沉积工具支撑。

通过超声插入天线的技术允许天线导线通过局部熔融纤维支撑件的基质而穿入，通过压力而将天线导线插入此支撑件中且其在冷却的后紧固于支撑件上。此技术可通过如先前描述的换能器及超声焊极实现。

或者，天线可根据银丝网印刷方法而沉积于纤维支撑件上。

或者，空腔可通过热压方法或通过冲压而形成于纤维支撑件中。

根据本发明的包括电子装置的插件接着可例如通过热层压与其它纤维或非纤维层组合，以便形成多层结构。

根据本发明的插件或包括插件的多层结构接着可插入安全证件中或形成安全证件的元件。

例如，插件夹于在护照的情况下为小册子的封面及扉页或在卡（例如身份证）的情况下为两个塑料薄膜或纸薄膜的两个其它支撑件之间。在这两种情况下，插件在其外部面上皆显示出相当高的表面能及吸收能力，其足以促成通过黏结装配插件与其它基板。例如，该层中的一者涂布有（例如，聚胺基甲酸酯的基）热反应性黏着剂，该黏着剂将在与其它层装配及热层压后提供防止由伪造者对RFID装置的任何移除以便将其用于另一证件中的所有预期质量（特别是不可侵犯性）。以此方式产生的插件提供对基于干燥、热及溶剂的伪造尝试的良好抗性，且具有良好的柔韧性及充分的内聚力以防止任何自发的分层。此外，此插件展现适于与如当前用于护照小册子的封面与扉页之间的整合的冷乙烯基或丙烯酸胶水黏结的表面质量。

在诸如具有两个面板的护照的可折迭安全证件的情况下，还可提供覆盖整个封面的插件以及定位成仅在对应于两个面板中的一者的插件的部分上延伸的电子装置3及天线4。还可提供待形成于插件中间的铰链形成沟槽，以便分隔两个面板并促进证件的折迭。该沟槽接着通过以超声频率穿入纤维支撑件中的合适尺寸的换能器头而形成。纤维支撑件因此通过压缩而致密化以形成沟槽。或者，通过移除一些材料而形成沟槽。

因此，本发明扩展至包括插件的任一安全证件，诸如护照、身份证、驾驶执照、互动扑克牌或交易卡、支付工具、特别是支付卡、购单或代金券、交通卡、购物卡、服务卡或订购卡。

因此，以此方式获得的安全证件包括至少一种无接触通信电子装置，该无接触通信电子装置的内存可通过建构所谓的“第三级”安全元件的合适读取器而读取。然而，其可包括其它“第一级”安全元件及/或至少一所谓的“第二级”及/或“第三级”安全元件。

尤其是，证件可以单独或以组合方式包括以下安全元件：

-发光着色剂及/或颜料及/或干涉颜料及/或液晶颜料，特别是以印刷形式或与证件的至少一组成层混合，

-光致变色或热致变色组分、着色剂及/或颜料，特别是以印刷形式或与证件的至少一组成层混合，

-紫外线（UV）吸收剂，特别是以涂布形式或与证件的至少一组成层混合，

-特定集光材料，例如“波导”类型的特定集光材料，例如由BAYER公司以商标名

销售的聚碳酸酯基聚合物薄膜的集光发光材料，

-干涉多层薄膜，

-基于干涉颜料或液晶的具有可变光学效应的结构，

-双折射层或偏光层，

-衍射结构，

-压花图像，

-产生「莫尔效应(Moiréeffect)」的部件，此效应能够例如显现由两个安全元件在证件上的迭加（例如，通过两个安全元件的线的会聚）所产生的图案，

-部分反射的折射元件，

-透明双凸透镜光栅，

-镜头，例如放大镜，

-彩色滤光片，

-另一金属化箔（视角闪色（goniochromatic)的或全息的），

-基于干涉颜料或液晶的具有可变光学效应的层，

-具有或不具有电子装置的可见或不可见的（特别是发光的）大小相当小的平坦安全元件（诸如，薄片），

-可见或不可见（特别是发光的）的粒子或颜料粒子的聚集物或HI-LITE类型的着色剂，

-安全纤维，特别是金属的、磁的（具有软磁及/或硬磁）、或能吸收的、或在紫外线、可见光或红外线、且特别是近红外线（NIR）频带下可激发的安全纤维，

-具有特定及可量测发光（例如，荧光、磷光）、吸光（例如，紫外线、可见光或红外线）、拉曼活性(Raman activity)、磁性、微波相互作用、X射线相互作用或电导率特性的自动可读安全措施，

-防伪试剂，例如具有铁离子的联吡啶，铁离子在伪造尝试时通过还原剂而还原成亚铁离子并显现红色，

-诸如碘酸钾的试剂，该试剂可在伪造尝试时形成可见标记及有色标记。

一个或多个如上文所定义的安全元件可存在于证件中及/或证件的一或多个组成层中或并入于证件的一或多个安全元件中及/或并入于证件的一或多个组成层中，诸如线、纤维或薄片。

证件的组成层中的至少一者还可包括第一级安全组件，诸如至少部分地迭加于证件的半透明区域上的水印或伪水印。

除非另外规定，否则表达“包括”或“包含”应理解为与“包括至少一个”或“包含至少一个”同义。

Claims (23)

1.一种用于插入至安全证件中的平坦插件（1），所述平坦插件包括由具备空腔（5）的单一层组成的纤维支撑件（2）及容纳于所述空腔中的无接触通信电子装置（3），所述空腔在所述纤维支撑件（2）的单一面上展开且所述空腔在横截面中包括将所述电子装置容纳于所述空腔中而不增加所述插件的厚度的周边肩部（13），所述纤维支撑件（2）包括合成纤维。

2.如权利要求1所述的插件，其中，所述电子装置为包括封装的芯片（10）及连接支撑件（11）的模块芯片（3），所述封装的芯片置于所述连接支撑件上以用于所述芯片与天线（4）之间的连接，所述连接支撑件位于所述空腔（5）的所述周边肩部（13）中，且所述封装的芯片位于所述空腔的底部（12）中。

3.如权利要求2所述的插件，其中，所述电子装置选自微型模块MOA2、MOB2、MOA4、MOB4、MOA6、MOB6、MCC2、MCC8、CID、Cubit、IOA2、EOA2、EOA8、EOA9、FCP3及NSL-1类型的模块芯片。

4.如权利要求2或3所述的插件，其特征在于，所述插件包括位于所述支撑件上的所述空腔（5）所展开的面上的有线天线或丝网印刷天线（4），所述天线具备连接至所述连接支撑件以用于无接触通信的两个末端（6、7）。

5.如前述权利要求中的任一项所述的插件，其中，所述纤维支撑件（2）是由至少30%诸如短纤维的比例低于长纤维的比例的纤维素纤维及/或棉纤维的天然纤维而形成的。

6.如前述权利要求中的任一项所述的插件，其中，所述纤维支撑件包括选在具有介于-25℃与40℃之间的Tg的热塑性聚合物的黏合剂。

7.如前述权利要求所述的插件，其中，所述黏合剂选自丁二烯苯乙烯共聚物、丙烯酸类聚合物、乙酸乙烯酯及其共聚物、乳胶、淀粉化合物、矿物填料化合物或乳胶、淀粉化合物、矿物填料化合物的混合物。

8.如前述权利要求中的任一项所述的插件，其中，所述纤维支撑件包括选自甘油、尿素或硝酸脲的软化剂。

9.如前述权利要求中的任一项所述的插件，其中，所述纤维支撑件在所述纤维支撑件的纤维基底中包括重量百分比介于8%与15%之间的合成纤维。

10.如前述权利要求所述的插件，其中，所述合成纤维选自诸如聚酰胺、聚酯、聚烯烃及/或这些纤维的混合物的热塑性材料。

11.如前述权利要求中的任一项所述的插件，其中，所述纤维支撑件包括选自矿物填料，特别是碳酸盐（尤其是碳酸钙）、滑石粉、高岭土、氢氧化铝、二氧化钛、硅酸钠及其混合物的填料，所述填料优选为具有大于或等于30ml/100g的吸收能力的吸收性填料。

12.一种包括如前述权利要求中的任一项所述的插件的安全证件，所述安全证件诸如护照、身份证、驾驶执照、互动扑克牌或交易卡、支付工具、特别是支付卡、购单或代金券、交通卡、购物卡、服务卡或订购卡。

13.一种用于制造用于插入安全证件中的平坦插件的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供纤维支撑件（2），所述纤维支撑件包括合成纤维，

-通过藉助于具有肩部的部件（20）来压缩而在所述支撑件中形成空腔（5），使得所述空腔在所述支撑件的单一面上展开且所述空腔在横截面中具有周边肩部（13），

-将电子装置（3）容纳于所述空腔中而不增加所述插件（1）的厚度。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，用于在所述纤维支撑件（2）中形成所述空腔（5）的所述步骤是通过具有肩部的所述部件(20)在超声频率下反复压缩而执行的。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，用于在所述支撑件中形成所述空腔（5）的步骤是通过热压或通过冲压而执行的。

16.如权利要求13至15中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括提供电子装置的步骤，所述电子装置为包含封装的芯片（10）及所述封装的芯片置于其上的用于所述芯片与天线之间的连接的连接支撑件（11）的模块芯片（3），并且所述方法包括将所述连接支撑件（11）定位于所述空腔（5）的所述周边肩部（13）中且将所述封装的芯片定位于所述空腔的底部（12）中的步骤。

17.如权利要求13至16中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括将有线天线或丝网印刷天线（4）定位于所述支撑件上的所述空腔展开的面上的步骤，所述天线具备连接至所述连接支撑件（11）以用于无接触通信的两个末端。

18.如权利要求13至17中的任一项所述的方法，其中，所述纤维支撑件具备至少30%诸如短纤维的比例低于长纤维的比例的纤维素纤维及/或棉纤维的天然纤维。

19.如权利要求13至18中的任一项所述的方法，其中，所述纤维支撑件具备选自具有介于-25℃与40℃之间的Tg的热塑性聚合物的黏合剂，所述黏合剂选自丁二烯苯乙烯共聚物、丙烯酸类聚合物、乙酸乙烯酯及其共聚物、乳胶、淀粉化合物、矿物填料化合物或乳胶、淀粉化合物、矿物填料化合物的混合物。

20.如权利要求13至19中的任一项所述的方法，其中，所述纤维支撑件具备选自甘油、尿素或硝酸脲的软化剂。

21.如权利要求13至20中的任一项所述的方法，其中，所述纤维支撑件在所述纤维支撑件的纤维基底中具备重量百分比为8%与15%之间的合成纤维。

22.如前述权利要求所述的方法，其中，提供合成纤维，所述合成纤维选自诸如聚酰胺、聚酯、聚烯烃及/或这些纤维的混合物的热塑性材料。

23.如权利要求13至22中的任一项所述的方法，其中，所述纤维支撑件具备选自矿物填料，特别是碳酸盐（尤其是碳酸钙）、滑石粉、高岭土、氢氧化铝、二氧化钛、硅酸钠及其混合物的填料，所述填料优选为具有大于或等于30ml/100g的吸收能力的吸收性填料。

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