封装物以及成形方法

专利名称：封装物以及成形方法
封装物以及成形方法本发明涉及提供一种封装物，且具体地但并不专门地涉及具有固定在塑料本体内的光学元件的光学装置封装物。如将从下面理解到的，在一个例子中，本发明能够提供嵌入热塑性介质中的相对薄的穿孔箔。如从物理化学及相关学科公知的，例如，金属和各种热塑性塑料(比如聚碳酸脂) 具有不同的表面粘附力。换句话说，它们难以相互附接。尽管如此，可证明对于某些应用而言将金属本体封装到一块热塑性材料中是足够的。然而材料的任何扰动都可能使金属元件轻易地脱离塑料。从工业角度上看，这是很难被接受的(导致潜在的伤害等)。尤其是当这种被封装的金属元件带有司法信息(例如全息图等)时，可证明脱离是不可接受的。此时， 这种装置会很容易破裂，安全全息图也会轻易丢失。本发明旨在提供具有优于现有技术的优点的一种嵌入布置及方法。根据本发明中的一个方面，一种装置封装物包括固定至塑料本体的元件，该元件具有至少一个开口，塑料本体的材料延伸至所述开口中以至少辅助将该元件固定至所述本体。有利地，本发明可提供不可逆的嵌入，比如将金属本体不可逆地嵌入各种热塑性塑料中。本发明基于提供例如穿孔金属箔，其随后被层压到塑料材料中。事实上，该箔可以是具有比最外层介质(即嵌入介质)更高的熔点的任何箔(甚至是普通的全息塑料箔，因此不仅是金属)，并且具有开口或者穿孔，介质在软化时能延伸穿过这些开口或穿孔。这些布置可用于这种任务，比如在要将某种金属(例如金属板)设置在另一种材料(比如热塑性材料)内时。本发明还提供包含新的安全装置的物品的加工和构成，即， 例如，在被嵌入的穿孔箔状板承载全息信息时，或在将箔按可通过电磁辐射读取的方式穿孔时，或者在将箔的一部分以可通过光断层扫描或者雷达辅助技术检测特征的方式来布置时。在本申请中，应理解，所提及的塑料本体是指至少在一些条件下可提供一定程度的塑性的本体。另外，提及的在所述元件中的开口包围该元件内的盲孔及穿过该元件的完全开□。下文中将参照附图仅以示例的方式进一步描述本发明，附图中

图1-图3示出了根据本发明的实施方式的生产嵌入元件的阶段；图4a和图4b示出了根据本发明的实施方式的一个特定元件的特征；图5示出了根据本发明的另一实施方式的元件的特征；图6-图11展现了根据本发明的又一实施方式的要被嵌入的元件的平面图；图12和图13示出了穿过包括嵌入元件从而包含本发明的实施方式的身份卡的截面示意图；图14是本发明又一实施方式的平面图15是穿过根据本发明又一实施方式的身份卡的又一截面示意图；图16-图19示出了本发明的实施方式，其中控制开口的间隔以达到所需的衍射/ 反射效果；图20和图21是本发明其他实施方式的示意图；图22和图23是根据本发明的可被嵌入的元件的平面图，在这些元件里可以结合任何数据；图24示出了根据本发明实施方式的部分蚀刻箔的不同形式；图25和图26示出了根据本发明实施方式的生产封装物的方法的实例；图1示出了层压前的第一步且涉及双层结构。在这个例子中，层1和层2是透明或半透明或不透明的热塑性塑料或者反应性塑料(reactoplastics)，例如聚碳酸酯、聚乙烯胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、及聚甲基丙烯酸甲酯、环氧化物等。随后提供预制薄箔3，其具有期望的尺寸、相对较薄，比如从1微米至甚至几毫米。5至15微米的厚度可能是最常见的。使用标准的层压步骤，通过应用合适的压力和温度，层1和层2部分融化， 或至少软化。然而，如果需要，可在层压和嵌入之前，最初利用化学方法将箔安放在所述层上。图2中描绘了就在层压之前的该步骤的一个横截面图。因而，由于层1和2已经通过箔3中的开口融合在一起，因此层1和2产生了同质的或准同质的介质1、2，这在图3中示出。在这里提及的穿孔箔3也称为网或者网板，它允许柔软的塑料进入开口，在降低层压温度以后，使箔3锁定在层1与层2之间。这可通过箔3中的、允许塑料材料“楔入(keying)” 的任何合适的开口实现，并且在WO 2005078530里详细描述的、用于具有微观尺寸和任意形状的开口的技术尤其适用。每个开口的特征尺寸可以小到1微米，但是在很多例子中，这些尺度将是约80微米的等级或者更大。开口可以通过电镀或者相关的技术(电镀锌蚀刻等)来加工。这种网的总面积可以从小到几十平方微米到几乎没有限制的尺寸(甚至是平方米)。图4A、图4B 以及图5便展示了这种开口 5的实例。网板3、4可包含若干个各种形状的开口 5 (甚至是描绘简单的图形)，且剩余区域 6可以具有或者不具有表面全息图。图6上示出了透明网的一个非常基本的例子。如果需要，周围的阴影区域可以根据WO 2005078530的教导及相关的电化加工方法来由任何金属材料制成，或者可机械地穿孔(尤其是对于标准全息箔)，或者上述的任意组合。穿孔7也可以通过激光雕刻、微机械加工(micromechanical)或者蚀刻技术来实现。这些图示的开口之间的距离可能是约10微米。图7再次示出了各种可能的开口。它们可以是相对任意的形状和尺寸，比如椭圆 9等。可替换地，开口可以优选地以具有某种数学规则的方式进行布置，例如，尺寸和距离 dl，....，dN、D1，....，DN变化的限定方式，并且上述数学规则将通过可以表达某种信息或者代码的恒定的函数增量来实现，并其将在后面的检查步骤中被读取。当然，应理解，这些开口的尺寸以及分隔这些开口的距离的结果是很独立的而且根据需要可以是共同或者不同的。另一可能性是将网3的边界10如图8中所示的那样函数化，从而提供期望的形状和图形等。这种装置可以用作各种有价物品内的保护衍射装置，所述有价物品例如身份卡、信用卡及钞票等，在这些物品中，网3被嵌入在塑料本体中，从而使这些物品极难仿制，如图9和图10中所示。嵌入材料也可以是易碎的马赛克3，其设计成在受到机械干扰时便会破裂。这种装置可以结合到卡11中，从而包括卡的整个区域或者仅包括卡的一限定部分。 最后，网可被嵌入到塑料本体中，以用于车辆照明布置/系统等(以划清光柱的路径或者仅仅出于安全角度的考虑)中，从而将采用金属部件(金属线)形式的产品嵌入到透明介质中，且在产品的加工过程中准确性可以是微米级。回到图11，图中示出了卡11的一个实例，其采用特别给定的空间布置的若干个网3，且每个网的尺寸是aj、bj. (j = 1... N)，间距为cl，....cN。这个模拟传统的印刷条形码或者PDF417。因为网3的传导特性，这种布置很轻易被如雷达辅助信号采集、合成孔径雷达技术的先进技术所识别。另一方面，这种代码也可以通过光学断层扫描(optical tomography)来读取，尤其是当嵌入的全息箔表现出介电特性的时候。应理解，上述技术允许对代码位置的真实3D重建的确定，S卩，并不仅仅在横向方向上。这两种情况(具有金属特性和介电特性)中的代码可以通过全息图实现，其可以展示这种编码中的新特征。当然，金属元件的整个图案可以由经由图11的系统限定的子元件形成，从而包括马赛克。图12展示的是一个完整的产品，其中将额外的全息图、DOVID(衍射光学可变图案)等12添加在诸如ID卡11的装置的顶部上。可利用其他特征将光引入卡体中。然后， 网3上的衍射结构可用来反射或者衍射光，例如，光射到卡的顶部上的元件13上，元件13 例如为光学可变油墨，其可改变其颜色，例如图13中所示。当然，由于全内反射，光会在塑料卡内部被进一步引导。在另一个例子里，如图14所示，整个卡11可带有复杂的代码或者标记，其可以部分是传统方式的印刷物14，且部分通过也可展现全息图的特定形状的网来描绘。进而， 该特征可以是机器可读代码的形式，比如标准条形码。该特征也可通过激光直写(laser writing)套印在元件内部的内层中，或者是上述方式的任意组合。另一个有利的特性是有可能调节网的透明度。特别地，开口可以非常小，从而它们无法被裸眼识别。因此，限定密度的(微)开口可以用来改变整个装置(如ID)的透明度。 这在图15中示意性地示出。进一步，图16中示出了在卡11内连续变化的密度的例子。由此，有可能以的准确度来控制透明度。当然，如果需要，还可以通过这种(微)开口密度的改变来调节反射，并且证明有可能写出2D灰度级对象/基调图形。应进一步理解，可以这样的方式来方便地布置网中的开口 当受到部分相干光源的照射时，开口产生衍射图案(包括在额外角度下的衍射级)，其可以在适当的情况下被进一步检测。网开口可以按照给定函数f(x，y)横向地限定(即，布置)在卡的平面上，随之， 衍射图案会是这个函数的傅立叶变换的函数。这便提供了距离控制的独特的司法特征。例如，包括大体金属的、具有特殊尺寸的开口以及开口间距(ej，fj)(从微米到更大值)的网， 则该网可以经由来自可见光谱的一宽的频谱(从红外线和微波到甚至无线电波)(比如毫米/厘米的波)来检测以进行验证，且这里参照图17中的卡11。当然，可以开口可设定成引起相干波长的光源相对于开口尺寸的相关衍射现象。另一种选择是使用设置在网上的简单非对称光栅的隐藏激光可读图像。如图18 所示，这会导致入射光的非对称反射。
整个装置可进一步进行后处理，以添加个人数据等。进一步，如图19所示，装置可通过光学可变油墨套印(利用凹版技术套印)上标记16，另一方面，表面可用激光雕刻出 17。进一步，根据需要在卡内写入激光光敏层(如果存在的话)，从而根据需要进一步添加入数据和图像。如图20所示，网装置可承载一种设计的多样的元件，如代码样式的开口 18、全息图元件19、以及显微镜可读的或者用裸眼轻易可读的字母数字代码。如图21所示，在另一实例中，嵌入在塑料卡11中的网还可以起到传统RFID芯片以及天线20的作用，因此为其增加了可能的额外司法特性。实际上，这些元件可以用作任何需要的传导路径或者电路元件，比如天线的平面电感、传导耦合器、电容等。尽管在图21中示意性地示出，这些特征可以不同的水平、通过多层结构、并通过重复图1至图3的层压来提供。图22和图23示出了额外的司法特征21，即将被动扰动引入到网3的周期或准周期布局上。这可以在网自身的生产中直接完成，或者经由外部激光雕刻完成或简单地经由机械手段来实现。然而，应理解，图22和图23介绍了筛/网的扰动的具体方式。缺失的细部可以是代码自身或者其可以预先指定应在其中执行“后曝光(post-expo)”结束的位置。这种完成例如可包括上述马赛克的那些子元件的高功率激光辅助划分和分离。还可用任何需要的层压步骤来有效地分离马赛克的各个元件，从而如果随后由于试图进入该封装结构而被干扰，则这些元件会立即“分裂”。图24示出了马赛克网3的“半程(semi-way) ”蚀刻图案22，其允许塑料材料的适当“楔入”，甚至是在期望透明元件的情况下，且如所示的，这种网的横截面可经由各向异性 (anizotropical)蚀刻来实现，以便获得如空腔的形状或互补的形状，从而能实现网3的恰当嵌入。。图25示出了这种装置的层压方式，其中，网可以是连续带状或是不连续的形式， 且图26中示出了所谓的卷到卷(roll-to-roll)层压。
权利要求
1.一种装置封装物，包括固定至塑料本体的元件，所述元件具有至少一个开口，所述塑料本体的材料延伸到至少一个开口中以至少辅助将所述元件固定至所述本体。
2.根据权利要求1所述的封装物，其中，所述元件包括箔元件。
3.根据权利要求1或2所述的封装物，其中，所述元件包括金属元件。
4.根据权利要求1或2所述的封装物，其中，所述元件包括塑料元件。
5.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述元件包括衍射/全息结构。
6.根据权利要求5所述的封装物，其中，所述衍射/全息结构设置在所述元件的相对的侧面上。
7.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述元件用来限定通过所述封装物的光路的至少一部分。
8.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述元件包括D0VID。
9.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述元件上印有数据。
10.根据权利要求9所述的封装物，其中，所述数据通过光学可变油墨印刷。
11.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述元件包括导电电路元件。
12.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述本体包括热塑性介质。
13.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述本体包括反应性塑料介质。
14.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述本体为透明、半透明、或不透明中的至少一种。
15.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述至少一个开口包括在所述元件中的至少一个穿孔。
16.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述开口包括微观开
17.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，设置包括任意形状的多个开口。
18.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，还包括用来限定图形标记的开口。
19.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，还具有为一密度的多个开口用来控制所述元件的透明度/反射率。
20.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，至少一个开口用来限定编码信息。
21.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，至少一个开口用来限定安全和/或防伪信息。
22.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，设置有多个开口，并且所述多个开口用来产生衍射图案。
23.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述元件嵌入所述本体内。
24.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，还包括多个所述元件。
25.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述元件包括由子元件形成的易碎马赛克。
26.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，其中，所述元件包括光学元件，且所述装置封装物包括光学装置封装物。
27.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，还包括或形成防伪装置的一部分。
28.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的封装物，还包括货币元件或铸币。
29.一种用于固定至本体以形成装置封装物的元件，所述元件具有布置为用于接收所述本体的材料以至少辅助将所述光学元件固定至所述本体的至少一个开口。
30.根据权利要求29所述的元件，其中，所述至少一个开口布置为用于将所述元件锁定至所述本体且用于限定所述元件的特征。
31.根据权利要求29或30所述的元件，还包括衍射/全息结构。
32.根据权利要求29所述的元件，还布置为用于结合到如权利要求2-28中的任一项所述的封装物中。
33.一种形成具有元件和本体的装置封装物的方法，所述方法包括以下步骤提供具有至少一个开口的元件；将所述元件邻近所述本体的材料安置；软化所述本体的材料并使其延伸进入所述至少一个开口内，且接着使软化的材料硬化从而至少辅助将所述元件固定至所述本体。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述本体的材料覆盖所述元件的至少一个侧
35.根据权利要求33所述的方法，其中，所述本体的材料覆盖所述元件的相对侧面。
36.根据权利要求33、34或35中所述的方法，其中，所述元件嵌入在所述本体内。
37.根据权利要求33-36中的任一项或多项所述的方法，其中，所述元件通过电化加工、机加工或者激光雕刻工艺来设置有所述至少一个开口。
38.根据权利要求33-37中的任一项或多项所述的方法，还包括在所述本体内的多个元件以便形成多层封装物。
39.根据权利要求33所述的方法，布置为用于形成如权利要求2-28中的任一项或多项所述的装置封装物。
40.根据权利要求33至39中的任一项或多项所述的方法，还包括在所述封装物内激光写入激光光敏层的步骤。
41.一种形成有价物品的方法，包括形成如权利要求33-40中的任一项所述的装置封装物，以及将所述封装物附接至所述有价物品。
42.一种形成有价物品的方法，包括形成如权利要求33-40中的任一项所述的装置封装物，以及将所述封装物与所述有价物品一体形成。
43.一种形成用于与本体结合以形成装置封装物的元件的方法，包括在所述元件中形成至少一个开口以用于在至少一个开口中接收所述本体的材料从而将所述元件固定至所述本体的步骤。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，形成至少一个开口以用于将所述元件锁定至所述本体并用于提供所述元件的特征图案。
45.根据权利43或44所述的方法，还包括在所述元件内形成衍射/全息结构的步骤。
46.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的装置、元件或方法，其中，所述至少一个开口完全延伸穿过所述元件。
全文摘要
本发明提供了一种装置封装物，其包括固定至塑料本体的元件，该元件具有至少一个开口，塑料本体的材料延伸进至少一个开口中，以至少辅助将该元件固定至本体。
文档编号B32B27/00GK102448713SQ200980145371
公开日2012年5月9日 申请日期2009年10月1日 优先权日2008年10月1日
发明者利波尔·科塔克卡, 尹戈尔·杰拉莫拉杰夫, 弗兰克·彼得, 德沃拉克·罗伯特, 托马斯·特塔尔 申请人:奥普泰格立奥有限公司