DE102011106648A1 - Portable data carrier with antenna - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung beschreibt einen tragbaren Datenträger (2), der aus einer Vorrichtung (4) zur Speicherung und Verarbeitung von Daten, einer Antenne (6) zur Energie- und Datenübertragung, die mit der Vorrichtung (4) verbunden ist und einen die Vorrichtung (4) und die Antenne (6) umgebenden Körper aus Kunststoff besteht, wobei die Antenne (6) durch Verbindung von Längs und Querfäden eines elektrisch leitfähigen Gewebes (10) hergestellt wird.The present invention relates to a portable data carrier (2) consisting of a device (4) for storing and processing data, an antenna (6) for power and data transmission, which is connected to the device (4) and a device (4). 4) and the antenna (6) surrounding body made of plastic, wherein the antenna (6) by connecting longitudinal and transverse threads of an electrically conductive fabric (10) is produced.
Description
Die vorliegende Erfindung beschreibt einen tragbaren Datenträger und ein Verfahren zur Herstellung des Datenträgers, der für eine kontaktlose Kommunikation geeignet ist.The present invention describes a portable data carrier and a method of manufacturing the data carrier suitable for contactless communication.
Spulen bzw. Antennen für tragbare Datenträger zur kontaktlosen Kommunikation mit einem Terminal werden auf verschiedene Art und Weise hergestellt. Als Beispiele für diese Herstellungsverfahren sind das Ätzen oder Drucken von Antennen zu nennen. Ein anderes bekanntes Herstellungsverfahren für Antennen ist die sogenannte Wickeltechnik für Antennen.Portable data carriers for non-contact communication with a terminal are manufactured in various ways. Examples of these production methods include etching or printing of antennas. Another known antenna manufacturing method is the so-called antenna winding technique.
Nachteilig an den bisherigen Herstellungsverfahren ist, dass Antennen sehr empfindlich sind gegenüber mechanischen Belastungen und somit insbesondere während der Herstellung leicht beschädigt werden. Ferner ist eine Veränderung der Antennengeometrie vergleichsweise aufwändig.A disadvantage of the previous production method is that antennas are very sensitive to mechanical loads and thus are easily damaged, in particular during manufacture. Furthermore, a change in the antenna geometry is comparatively complicated.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Antenne für tragbare Datenträger zur kontaktlosen Kommunikation anzugeben, welche einfach herzustellen ist und eine hohe mechanische Stabilität aufweist.Object of the present invention is to provide an antenna for portable data carriers for contactless communication, which is easy to manufacture and has a high mechanical stability.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Lehre des unabhängigen Anspruchs 1 und des nebengeordneten Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object of the present invention is achieved by the teaching of independent claim 1 and
Die Erfindung offenbart einen tragbaren Datenträger bestehend aus einer Vorrichtung zur Speicherung und Verarbeitung von Daten, einer Antenne zur Energie- und Datenübertragung, die mit der Vorrichtung verbunden ist und einen die Vorrichtung und die Antenne umgebenden Körper aus Kunststoff, wobei die Antenne aus einer Verbindung von Längs- und Querfäden eines elektrisch leitfähigen Gewebes besteht.The invention discloses a portable data carrier consisting of a device for storing and processing of data, an antenna for power and data transmission, which is connected to the device and a surrounding the device and the antenna body made of plastic, wherein the antenna of a compound of Longitudinal and transverse threads of an electrically conductive fabric.
Ein großer Vorteil der Erfindung ist, dass die Form der Antenne oder die Antennengeometrie individuell festgelegt werden kann. Dazu werden im elektrisch leitenden Gewebe die Längs- und Querfäden an den gewünschten Kreuzungspunkten miteinander durch ein geeignetes Verfahren, z. B. mittels Laser, elektrisch leitend verbunden. Allgemein ist darauf zu achten, dass bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer Antennengeometrie nicht Antennenwindungen durch andere Fäden elektrisch kurz geschlossen werden. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses müssen solche Fäden, z. B. mittels Laser oder Stanze, unterbrochen werden, die einen Kurzschluss zwischen Windungen bewirken. Die Verwendung eines Gewebes für die Antenne hat den Vorteil, dass sowohl eine erhöhte mechanische Stabilität und Festigkeit der Antenne als auch des Kartenkörpers bei gleichzeitiger mechanischer Flexibilität der Antenne erreicht wird, da das Gewebe und damit auch die Antenne bei der Herstellung, z. B. beim Laminieren, ein fester Bestandteil des Kartenkörpers wird. Die Freiräume zwischen dem Gewebe werden von den Folien des Kartenkörpers beim Laminieren durchdrungen. Ein weiterer Vorteil für die Verwendung eines Gewebes für die Antenne ist, dass das Gewebe in einem standardisierten Verfahren in Rollen hergestellt werden kann. Dies ermöglicht eine Herstellung von tragbaren Datenträgern mit einem Gewebe als Antenne im sogenannten Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Dieses Rolle-zu-Rolle-Verfahren ermöglicht die rationelle Herstellung einer hohen Stückzahl von Datenträgern in einer kurzen Zeit.A great advantage of the invention is that the shape of the antenna or the antenna geometry can be determined individually. For this purpose, in the electrically conductive fabric, the longitudinal and transverse threads at the desired intersection points with each other by a suitable method, for. B. by laser, electrically conductively connected. In general, care must be taken that in the production of an antenna geometry according to the invention, antenna turns are not electrically short-circuited by other threads. To avoid a short circuit such threads, z. B. by laser or punch, which cause a short circuit between turns. The use of a fabric for the antenna has the advantage that both increased mechanical stability and strength of the antenna and the card body is achieved with simultaneous mechanical flexibility of the antenna, since the tissue and thus the antenna in the manufacture, for. As in lamination, an integral part of the card body is. The free spaces between the tissue are penetrated by the films of the card body during lamination. Another advantage to using a tissue for the antenna is that the tissue can be made into rolls in a standardized process. This allows a production of portable data carriers with a tissue as an antenna in the so-called roll-to-roll method. This roll-to-roll process enables the efficient production of a large number of data carriers in a short time.
Zur Verbesserung der Eigenschaften des Gewebes, insbesondere dessen Verarbeitbarkeit, wird dieses beschichtet. Als Beschichtungsverfahren sind als geeignete Verfahren beispielsweise eine Extrusionsbeschichtung oder ein Coatingverfahren zu nennen. Neben der Beschichtung mittels Extrusion lässt sich das Gewebe auch mittels einem Extrusionsverfahren selbst herstellen.To improve the properties of the fabric, in particular its processability, this is coated. As coating methods, suitable processes include, for example, an extrusion coating or a coating process. In addition to coating by extrusion, the fabric can also be produced by means of an extrusion process itself.
Das Gewebe selbst besteht vorteilhafterweise aus elektrisch leitfähigen und/oder elektrisch nicht leitfähigen Fäden. Dies hat den Vorteil, dass in bestimmten Bereichen des Gewebes auch elektrisch nicht leitende Bereiche integriert werden können. Ferner können zusätzliche Fäden, sowohl elektrisch leitend als auch elektrisch nicht leitend, insbesondere zur Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit und/oder der elektrischen Leitfähigkeit des Gewebes, integriert werden und somit das Gewebe zumindest teilweise hinsichtlich der Anordnung der Fäden verdichtet werden.The fabric itself advantageously consists of electrically conductive and / or electrically non-conductive threads. This has the advantage that electrically non-conductive areas can be integrated in certain areas of the tissue. Furthermore, additional threads, both electrically conductive and electrically non-conductive, in particular for increasing the mechanical strength and / or the electrical conductivity of the tissue, integrated and thus the fabric are at least partially compacted with respect to the arrangement of the threads.
Ein elektrisch leitfähiger Faden kann darüber hinaus aus mindestens einem ersten elektrisch leitfähigen Teilfaden und mindestens einem zweiten elektrisch isolierenden Teilfaden bestehen. Dies hat den Vorteil, dass besonders Fäden mit besonderen mechanischen und/oder elektrischen Eigenschaften hergestellt werden können, wie z. B. besondere mechanisch elastische Eigenschaften.An electrically conductive thread may moreover consist of at least one first electrically conductive partial thread and at least one second electrically insulating partial thread. This has the advantage that especially threads with special mechanical and / or electrical properties can be produced, such. B. special mechanical elastic properties.
Als Material für den elektrisch nicht leitfähigen Faden und/oder den elektrisch isolierenden Teilfaden kann jeder geeignete Kunststoff verwendet werden, wie z. B. ein Polymer bestehend aus Polyethylenterephtalat (PET) oder Polyamid (PA).As the material for the electrically non-conductive thread and / or the electrically insulating thread part of any suitable plastic can be used, such as. As a polymer consisting of polyethylene terephthalate (PET) or polyamide (PA).
Der elektrisch leitfähige Faden kann eine isolierende Beschichtung haben, die beispielsweise aus den vorher genannten Materialien oder jedem anderen geeigneten Material besteht. Dies ermöglicht die Isolation zwischen einzelnen Fäden im Gewebe. Es ist vorteilhafterweise möglich, dass mindestens ein elektrisch leitfähiger Faden bei der Herstellung des Gewebes eine elektrisch isolierende Beschichtung erhält, um mindestens diesen einen Faden für besondere Funktionen zu reservieren, z. B. als Signalleitung, die mit anderen elektrisch leitenden Fäden keine elektrisch leitende Verbindung haben darf, außer an gewünschten Kontaktstellen. Zur Verbindung mindestens eines elektrisch leitfähigen Fadens mit Isolierung mit mindestens einem weiteren elektrisch leitfähigen Faden an einem Kreuzungspunkt zur Herstellung einer Antennengeometrie muss durch ein geeignetes Verfahren erst die Isolation entfernt werden, z. B. durch Lasern, um danach eine leitende Verbindung zwischen den Fäden herzustellen.The electrically conductive thread may have an insulating coating consisting, for example, of the aforementioned materials or any other suitable material. This allows isolation between individual threads in the tissue. It is advantageously possible that at least one electrically conductive thread in the manufacture of the fabric receives an electrically insulating coating to reserve at least this one thread for special functions, for. B. as a signal line, which may have no electrically conductive connection with other electrically conductive threads, except at desired contact points. To connect at least one electrically conductive thread with insulation with at least one further electrically conductive thread at a crossing point for producing an antenna geometry, the insulation must first be removed by a suitable method, for. B. by lasers to then make a conductive connection between the threads.
Um das Gewebe als Sicherheitsmerkmal zu verwenden, ist es möglich, dass mindestens ein elektrisch leitfähiger und/oder ein elektrisch nicht leitfähiger Faden und/oder Teilfaden ein Sicherheitsmerkmal aufweist. Dieses ist vorteilhafterweise auf der Oberfläche anzubringen. Als Sicherheitsmerkmal kann jedes geeignete Sicherheitsmerkmal verwendet werden, wie z. B. ein fluoreszierendes Element, das von außen durch einen zumindest teilweise durchsichtigen oder lichtdurchlässigen Bereich der Kartenoberfläche wahrgenommen werden kann. Neben den Sicherheitsmerkmalen auf der Oberfläche eines Fadens besteht auch die Möglichkeit, dass als Sicherheitsmerkmal Fäden verwendet werden, die lichtleitende Fäden sind.In order to use the fabric as a security feature, it is possible that at least one electrically conductive and / or electrically non-conductive thread and / or partial thread has a security feature. This is advantageously to install on the surface. As a security feature, any suitable security feature can be used, such. As a fluorescent element that can be perceived from the outside through an at least partially transparent or translucent area of the card surface. In addition to the security features on the surface of a thread there is also the possibility that threads are used as a security feature, which are light-conducting threads.
Das Gewebe selbst kann aus mindestens einer Schicht aus elektrisch leitfähigen und/oder elektrisch nicht leitfähigen Fäden bestehen. Dies hat den Vorteil, dass jeder Schicht bestimmte mechanische und/oder elektrische Eigenschaften, wie z. B. elektrisch leitend oder elektrisch nicht leitend, zugeordnet werden können. Ferner sind auch verschiedene Antennengeometrien auf diese Art innerhalb einem Gewebe, aber in unterschiedlichen Schichten möglich. Dazu müssen die einzelnen Schichten mit den jeweiligen Antennengeometrien einzeln hergestellt werden und anschließend zu einem Gewebe zusammen gefügt werden.The fabric itself may consist of at least one layer of electrically conductive and / or electrically non-conductive threads. This has the advantage that each layer has certain mechanical and / or electrical properties, such. B. electrically conductive or electrically non-conductive, can be assigned. Furthermore, different antenna geometries are possible in this way within a tissue, but in different layers. For this, the individual layers with the respective antenna geometries must be produced individually and then joined together to form a tissue.
Jede Schicht besteht aus mindestens zwei Ebenen, wobei jede Ebene mindestens einen Faden aufweist und die Fäden mindestens einer oberen Ebene über den Fäden mindestens einer unteren Ebene angeordnet sind, so dass die Fäden der oberen Ebene mit den Fäden der unteren Ebene einen Winkel zwischen 0 und 180 Grad einschließen. Innerhalb einer Ebene können die Fäden parallel oder in jeder anderen geeigneten Lage zueinander angeordnet sein. Mit dieser Anordnung können somit besondere mechanische und/oder elektrische Eigenschaften erreicht werden, wie z. B. besondere Elastizität in einer Biegungsrichtung und besondere Steifigkeit in einer anderen Richtung.Each layer consists of at least two planes, each plane having at least one thread and the threads of at least one upper plane being disposed above the threads of at least one lower plane such that the threads of the upper plane with the threads of the lower plane are at an angle between 0 and Include 180 degrees. Within a plane, the threads may be arranged parallel to each other or in any other suitable position. With this arrangement thus special mechanical and / or electrical properties can be achieved, such. B. special elasticity in a bending direction and special rigidity in another direction.
Zur Erzielung bestimmter mechanischer und/oder elektrischer Eigenschaften ist es möglich, dass die Faden der oberen Ebene mit den Fäden der unteren Ebene verwoben sind. So können die Eigenschaften von verschiedenen Antennengeometrien miteinander kombiniert werden oder die mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Schichten verändert werden, z. B. zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Scherkräften.To achieve certain mechanical and / or electrical properties, it is possible that the threads of the upper level are interwoven with the threads of the lower level. Thus, the properties of different antenna geometries can be combined or the mechanical properties of the different layers can be changed, eg. B. to increase the resistance to external shear forces.
Für Spezialfälle ist es sogar möglich, dass die Fäden der oberen Ebene parallel zu den Fäden der unteren Ebene angeordnet sind.For special cases, it is even possible that the threads of the upper level are arranged parallel to the threads of the lower level.
Bei der Herstellung des Gewebes ist es möglich, dass in einer Schicht mindestens ein Faden der oberen Ebene mindestens einen Faden der unteren Ebene an mindestens einem Kreuzungspunkt so berührt, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Faden der oberen Ebene und dem Faden der unteren Ebene besteht. Alternativ ist es möglich, dass zwischen mindestens einem Faden der oberen Ebene und mindestens einem Faden der unteren Ebene an mindestens einem Kreuzungspunkt keine elektrisch leitfähige Verbindung besteht, z. B. mittels Abstand zwischen den Fäden oder durch eine Isolationsschicht an den Fäden. Somit kann bereits bei der Herstellung des Gewebes gezielt eine elektrisch leitende Verbindung oder keine elektrisch leitende Verbindung an bestimmten Kreuzungspunkten erzielt werden.In the manufacture of the fabric, it is possible for at least one upper-level thread in a layer to contact at least one lower-level thread at at least one point of intersection so that there is an electrically conductive connection between the upper-level thread and the lower-level thread , Alternatively, it is possible that there is no electrically conductive connection between at least one thread of the upper level and at least one thread of the lower level at at least one intersection point, e.g. B. by means of distance between the threads or by an insulating layer on the threads. Thus, an electrically conductive connection or no electrically conductive connection can be selectively achieved at certain crossing points already in the production of the tissue.
Bei einem Gewebe mit mehreren Schichten ist es ferner möglich, dass zwischen mindestens einer Schicht und mindestens einer anderen Schicht mindestens ein Faden der einen Schicht mit mindestens einem Faden der anderen Schicht verwoben ist. Dabei kann eine mechanisch besonders belastbare Verbindung zwischen den Schichten hergestellt werden.In the case of a fabric having a plurality of layers, it is also possible for at least one thread of one layer to be interwoven with at least one thread of the other layer between at least one layer and at least one other layer. In this case, a mechanically particularly strong connection between the layers can be produced.
Ferner ist es möglich, dass zwischen mindestens einer Schicht und mindestens einer anderen Schicht mindestens ein Faden der einen Schicht mit mindestens einem Faden der anderen Schicht eine elektrisch leitfähige Verbindung hat. Dies ermöglicht beispielsweise die elektrische Verbindung zwischen Antennen aus unterschiedlichen Schichten.Furthermore, it is possible for at least one thread of one layer with at least one thread of the other layer to have an electrically conductive connection between at least one layer and at least one other layer. This allows, for example, the electrical connection between antennas of different layers.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. Die Erfindung wird durch die beschriebenen Ausgestaltungen jedoch nicht begrenzt. Die Beschreibung dient nur dem besseren Verständnis, wie die Erfindung in der Praxis umgesetzt werden kann.In the following, advantageous embodiments of the invention will be described. However, the invention is not limited by the described embodiments. The description is only for the better understanding of how the invention can be put into practice.
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