EP1257968A2 - Method for producing a marking device and apparatus for carrying out said method - Google Patents
Method for producing a marking device and apparatus for carrying out said methodInfo
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- EP1257968A2 EP1257968A2 EP01907435A EP01907435A EP1257968A2 EP 1257968 A2 EP1257968 A2 EP 1257968A2 EP 01907435 A EP01907435 A EP 01907435A EP 01907435 A EP01907435 A EP 01907435A EP 1257968 A2 EP1257968 A2 EP 1257968A2
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a marking device in which on the surface of a carrier a coding coating with at least one magnetic base layer and at least one magnetic coding layer and at least in regions with a non-magnetic intermediate layer arranged therebetween, which in regions has such a nature that Areas of non-parallel or anti-parallel coupling result.
- the invention further relates to an apparatus for performing this method.
- WO 00/30029 discloses a marking device for attachment to objects such as credit cards, access cards or the like, in which a coding coating is applied to a carrier, which can be a film or a rigid base, for example , which in the simplest case consists of three layers, namely a magnetic base layer applied to the carrier, a non-magnetic intermediate layer built thereon, for example with the aid of vapor deposition, and a magnetic coding layer, in turn, applied thereon. layer exists.
- materials for the base layer and the coding layer come Fe, Co or Ni and their alloys with other elements, in particular rare earths or their oxides, and for the intermediate layer z.
- the interlayer has a thickness in some areas such that a non-parallel, preferably antiparallel coupling occurs, while in the other areas the base layer and the coding coating couple in parallel.
- the intermediate layer can be limited to the areas of the non-parallel or anti-parallel coupling, since this results in a particularly clear magnetic structuring of the coding.
- the above-described marking device has the advantage of a very characteristic behavior which deviates from the usual magnetic markings when external magnetic fields are applied, which is particularly evident in the fact that the non-parallel or anti-parallel coupling breaks up under the influence of a saturation magnetic field, but the original magnetization, however, after removal of the external magnetic field.
- the coding cannot therefore be deleted by external magnetic fields.
- the effect can be used, for example, to reactivate weakened or even lost magnetic codes due to longer storage times by exposing them to a saturation magnetic field.
- the invention has for its object to provide a method and an apparatus for producing marking devices of the type described above.
- the surface of the carrier is provided with areas of different roughness prior to the application of the coding coating.
- the invention is based on the observation that the roughness of the support has a significant influence on the growth of the layers above and thus also on the interfaces of the intermediate layer. Appropriate settings of the roughness distribution will adjust the interfaces of the intermediate layer so that areas arise where there is a non-parallel or anti-parallel coupling of the base layer and the coding coating, and areas where this coupling does not take place. This creates the desired coding in the sense of the teaching according to DE 198 52 368 AI.
- the surface of the carrier should be provided with at least one region that has a first roughness and at least one region that has a second roughness. This does not exclude that even districts with more than two roughness are provided in order to make the coding more complex.
- the method according to the invention allows the intermediate layer to be applied uniformly and over the entire surface of the base layer. However, there is also the possibility of applying the intermediate layer only in regions and also non-uniformly, provided that regions of non-parallel or anti-parallel coupling on the one hand and regions of parallel coupling on the other hand occur by using the method according to the invention.
- the surface of the carrier can be smoothed and / or roughened by means of surface processing, for example by etching, sputtering by means of ion bombardment, etc.
- the ion bombardment can be carried out locally using a focused ion beam.
- the ion bombardment takes place over a wide area and an inhomogeneous electric charge field is generated in the region of the carrier, which repels the ions in regions, so that the ions only reach the carrier where there is no repelling electrical charge or an attractive electrical charge Charge is present.
- an electrically chargeable base can also be electrically charged inhomogeneously and the support placed on this base, the ion bombardment being carried out on the support.
- a carrier film is expediently drawn off from a supply and with a continuously moving one Charge film brought together and the carrier film is charged with ion bombardment. Then they are separated again.
- the charge film can also be removed from a supply and then charged and taken up into a memory after the ion bombardment.
- the charge foil is circulated through an ion bombardment station and the charge foil is charged in front of the ion bombardment station and discharged after the ion bombardment station, or the electrical charge is homogenized.
- a method is provided according to the invention in which a carrier film and a mask film are continuously withdrawn and brought together from a supply and in which the coating is applied from the side of the mask film and the Masking film is again separated from the carrier film and this is then provided with the base layer.
- the masking film can be provided with recesses before it is introduced into the supply. Alternatively, however, it is possible to provide the mask film with recesses, for example with the aid of a recess, only after deduction from the supply and before being brought together with the carrier film Laser.
- the above-described method with the aid of a mask film can also be used for ion bombardment in order to limit flat ion bombardment to areas of the wearer determined by the recesses in the mask film.
- the layers can be made relatively thin so that the magnetic effects described occur, it is advisable to use the vapor deposition technology for the layer structure, that is to say to use thermal vapor deposition, sputtering or the like. It is expedient if the base layer and the coding layer are applied under the action of a magnetic field in order to thereby generate anisotropy in the individual layers and thus to ensure stable magnetization, especially in the areas in which no coupling takes place.
- a suitable protective layer for example made of them or DLC (diamond-like carbon), can then also be applied to the coding layer, this also being done by vapor deposition.
- a supply store for a mask film b) a supply store for a mask film; c) a surface treatment station for treating the carrier film;
- a correspondingly treated carrier film can be produced, which is then removed from this device and introduced into a device for applying the base layer, intermediate layer and coding layer, in which case corresponding coating stations are then present.
- a first coating station for applying a base layer of magnetizable material to the carrier film a first coating station for applying a base layer of magnetizable material to the carrier film;
- a second coating station for applying an intermediate layer of non-magnetizable material to the base layer
- a third coating station for applying a coding layer of magnetizable material to the intermediate layer
- the coating stations can be provided with devices for generating a sufficiently strong magnetic field, which ensures anisotropy and thus stable magnetization, especially in the areas in which no coupling takes place.
- the devices are then designed so that directly above the support between the coating station and the carrier film and at the point of impact of the material on the carrier film, a sufficiently large magnetic field is generated to effect the anisotropy.
- Such a device enables the marking device to be produced quickly and economically, the carrier film subsequently being able to be assembled according to the respective intended use.
- the surface treatment station and the coating station can also be combined to form a station with several treatment and / or coating devices. It is also possible for the surface treatment station to have a plurality of treatment devices in succession and for each treatment device to be assigned a storage memory for a mask film and a recording memory for receiving the mask film.
- a mask formation station for forming recesses in the mask film should be arranged between the storage memory for the mask film and the union of mask film and carrier film, the mask formation station preferably having a laser burning device. In this case there should be a control device for variable local control of the laser burning device.
- the surface treatment station can have at least one coating device, for example in the form of a Steaming device or a printing device. Instead, a device for etching the surface of the carrier film can also be used.
- the surface treatment station can also be designed as an ion bombardment station for the ion beam exposure to the carrier film, since the roughness of the surface can also be influenced with ion bombardment.
- the station can generate a focused ion beam and a control device can be provided for the targeted control of the ion beam.
- a focused ion beam can be dispensed with, i. H.
- the ion bombardment can take place over a wide area if an electrically chargeable carrier film is guided through the ion bombardment station and is provided with an inhomogeneous electrical charge via a charging device.
- an electrically chargeable charge foil which is provided with an inhomogeneous electrical charge
- the guide device bring the carrier foil and charge foil together in front of the ion bombardment station. Due to the pattern of electrical charge, the ion beam is repelled where the electrical charge corresponds to the charge of the ions, so that the ion beam strikes the carrier film only in those areas where the carrier film or charge film is provided without an electrical charge or with an opposite charge.
- a storage device for the charge film in front of the ion bombardment station and a storage device after the ion bombardment station and a charging device for applying a pattern of electrical charge between the storage device and the ion bombardment station can be provided.
- the charge film endlessly and guiding it together with the carrier film through the ion bombardment station via the guide device with a charging device in front of the ion bombardment station and a quenching device for extinguishing or homogenizing the charge between the ion bombardment station and the charging device can.
- the charge foil is continuously discharged or provided with a homogeneous charge after it has passed through the ion bombardment station, and it is then rewritten again, and the description can be done individually.
- the charge film can be guided over several deflecting rollers.
- the roll shell being selectively chargeable with electrical charge and a charging device being provided for applying a pattern of electrical charge which is equal to the charge of the ion beam, so such as an extinguishing device for homogenizing the electrical charge or for discharging.
- the extinguishing device and the charging device can be arranged one after the other in the direction of rotation of the support roller in the region of the roller shell which is free of the carrier film.
- a further coating station is provided for applying a protective layer to the coding layer.
- the coating stations preferably have vapor deposition devices, since very thin layers can be achieved with them. Thermal vapor deposition or sputtering are particularly suitable for vapor deposition.
- the storage store (s) and the storage storage (s) are expediently designed as supply rolls or storage rolls.
- Carrier rolls can be arranged in the coating stations and the surface treatment station, the carrier film being guided over the roll shell of the latter, so that the surface treatment station can act favorably on them.
- the above-mentioned object is also achieved by a method which is characterized in that at least one mask is used to cover the areas where no intermediate layer is to be built up when the intermediate layer is applied. This can be done, for example, in such a way that a single mask for building up an intermediate layer is used only in the areas in which a non-parallel or anti-parallel coupling is to be produced, so that the other areas remain free of an intermediate layer.
- two layers and in this case one layer of intermediate layer without a mask and then at least one further layer of intermediate layer can be applied in regions using a mask, the two steps also being able to be carried out several times.
- first layer of intermediate layer is applied in regions using a first mask and then a second layer of intermediate layer is used in regions using a second mask covering the first layer, the layers being given different thicknesses. It is always important that this type of construction of the intermediate layer results in areas of non-parallel or anti-parallel coupling and areas with parallel coupling.
- a carrier film and a mask film are continuously withdrawn from a supply and brought together after application of the base layer, that the intermediate layer is then applied from the side of the mask film and the mask film is again guided away from the carrier film and this is then provided with the coding layer.
- the masking film is provided with recesses
- the intermediate layer - like the base layer and coding layer - can be built up by means of vapor deposition technology, for example by means of thermal vapor deposition or sputtering.
- a protective layer should be applied to the coding layer, in particular by vapor deposition.
- a device for carrying out the above-described method can be designed similarly to the device that has been proposed for the regional coating of the carrier film.
- the mask film is guided through the second coating station so that the intermediate layer is built up on the base layer only in the areas left free by the mask film.
- the second coating station can have a plurality of coating devices in succession, and each coating device can be assigned a storage memory for a mask film and a recording memory for receiving the mask film.
- a mask forming station for forming recesses in the mask film should be arranged between the storage reservoir for the mask film and the combination of mask film and carrier film, unless a mask film that has already been provided with recesses is used.
- the mask formation station can use a laser
- ⁇ have direction and a control device for variable local control of the laser burning device.
- the object can also be achieved by a method in which the intermediate layer is applied over a large area and then at least one partial layer of the intermediate layer is removed in certain areas.
- this method it is possible to first apply the intermediate layer in a constant thickness, the thickness being such that a non-parallel or anti-parallel coupling is achieved after the application of the coding layer.
- By removing the intermediate layer locally areas are formed which do not couple in parallel or anti-parallel after application of the coding layer, but in parallel, so that a desired signature (coding) is produced.
- the layer structure can, however, also take place in such a way that the thickness is dimensioned such that after the coding layer has been applied, a parallel coupling is achieved and a non-parallel or anti-parallel coupling only occurs in the areas where local removal is carried out.
- the removal can take place, for example, by means of chemical etching, the areas not to be etched being covered with the aid of lithography technology.
- an ion sputter etching or ion etching can also be carried out, which is particularly suitable for an ongoing process using a carrier film.
- the latter method can be carried out by means of a device which is similar to the device described above, in which the carrier film is roughened in regions by means of ion bombardment.
- the ion bombardment station is now arranged between the second and third coating stations in order to remove the intermediate layer in certain areas.
- the ion bombardment can be restricted to individual areas using the same means as described above, for example by the action of a focused ion beam or by limiting the action of a flat ion bombardment, for example with the aid of a mask, also in foil form, or by impressing an inhomogeneous electrical one Charge in the area of the carrier.
- the latter can be done by means of an electrically chargeable carrier film or with the charge film already described above, which is brought together with the carrier film in the area of the ion bombardment station and ensures a correspondingly inhomogeneous electric field which repels the ion beam in some areas so that it does not become one in these areas Removal of the intermediate layer comes.
- the object can also be achieved by a method in which the intermediate layer is applied galvanically, ie from a solution containing the coating material in the form of metal ions, and the application is controlled in terms of location and thickness by an inhomogeneous electric field. This is then such that the metal ions for the intermediate layer through the electrical Fields are repelled in regions and attracted in regions, in such a way that regions with a positive and regions with a negative electrical charge are generated on the surface provided with the intermediate layer. Where the charge is negative, the positively charged metal ions will accumulate to form the interlayer in areas, while being repelled in the areas of positive charge.
- the method described above allows a uniformly thick intermediate layer to be produced in the production of the coding coating, which causes a non-parallel or anti-parallel coupling. It is particularly suitable for continuous coating processes. Local heating is preferably generated using a laser.
- a carrier film provided with a base layer, intermediate layer and coding layer can be locally heated.
- the layer structure and the local heating are carried out in a single device, in that the device described above is supplemented by the following device parts:
- a third coating station for applying a coding layer of magnetizable material to the intermediate layer
- the device has similarities to the previously described devices, except that a heating station is arranged behind the third coating station. If the heating station has a locally heating laser, masking of the coding coating can be dispensed with.
- a change in the magnetic coupling can also be achieved, for example, by means of local ion bombardment.
- This form of producing a signature by means of areas of non-parallel or anti-parallel coupling on the one hand and parallel coupling on the other hand is suitable for continuous manufacturing processes of the type described above.
- the heating station in the device described last has to be replaced by an ion bombardment station which can be designed in the same way as in the devices described above, where the ion bombardment takes place elsewhere.
- Figure 2 shows a cross section through the
- FIG. 3 shows a graph which illustrates the dependence of the anti-parallel coupling strength on the layer thickness of the intermediate layer
- Figure 4 shows a device for applying the intermediate layer with mask technology
- Figure 5 shows a device for applying a
- the marking device 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a carrier layer 2, for example made of Si / SiO 2 . It can have any thickness suitable for the respective application.
- an intermediate layer 4 is applied selectively, in some areas, for example on copper with a thickness of 0.8 nm.
- a coding layer 5, for example made of Co, is then applied to the areas without and with intermediate layer 4 in a thickness of about 25 nm , which is coated on the top with a protective layer 6, for example a 50 nm thick Cu layer or a polymeric protective lacquer such as 10 ⁇ m PMMA.
- the arrows on base layer 3 and coding layer 5 qualitatively illustrate the direction and strength of the magnetization. However, the direction of the magnetization is shown rotated by 90 ° for technical reasons. With the material combination Co / Cu / Co described here - as with most other possible material combinations - the directions of magnetization lie in the planes of base layer 3 and coding layer 5, partly in parallel and partly in anti-parallel.
- the base layer 3 is magnetized evenly over the surface.
- the coding layer 5 is also magnetized, even though the saturation magnetization is smaller than in the base layer 3 due to the smaller thickness.
- the magnetization in the coding layer 5 is parallel and rectified.
- an anti-parallel coupling of the magnetization is effected, i.e. the magnetization of base layer 3 and coding layer 5 is directed in the opposite direction and is therefore antiparallel.
- the strength of the resulting magnetic field is shown in a box by arrows and the corresponding readout signal is shown in a curve.
- the magnetization of the base layer 3 is increased by the coding layer 5 in the regions where there is no intermediate layer 4. Where an intermediate layer 4 is applied, however, the resulting magnetic field of the entire layer arrangement is weakened due to anti-parallel coupling. This creates a coding structure with very different resulting field strengths on the surface, which can be detected and analyzed with the aid of suitable sensors.
- FIG. 2 shows the state of the marking device 1 in an external magnetic field in the saturation range. It can be seen that the anti-parallel coupling has broken down, so that now those regions of the coding layer 5 which are separated from the base layer 3 by an intermediate layer 4, like the adjacent regions are magnetized in parallel and in the same direction without separation by an intermediate layer 4. This means that all areas are magnetized evenly, ie the variation of the magnetic signal disappears. Coding is no longer available. After removal of the external magnetic field and thus in remanence, however, the state shown in FIG. 1, with parallel and anti-parallel coupling, is spontaneously restored. The marking device 1 can thus be differentiated from other marking devices which are produced using conventional magnetization techniques and in which the coding would be deleted by applying an external magnetic field.
- the thickness of the intermediate layer 4 is plotted on the abscissa and the antiferromagnetic coupling strength is plotted on the ordinate, for an example in which the base layer 3 and coding layer 5 consist of cobalt and each have a thickness of 40 nm. It can be seen that the strength of the antiferromagnetic coupling varies with the thickness of the intermediate layer 4. The highest coupling strength is reached at approx. 0.8 nm. Between the extremes there are
- a marking device with the layer structure according to FIGS. 1 and 2 can be produced with the aid of a device 11 which - which is not shown in more detail here
- the device 11 has three steaming stations 12, 13, 14, each steaming station 12, 13, 14 having a support roller 15, 16, 17 which is flanked in the lower region by deflection rollers 18, 19 or 20, 21 or 22, 23, respectively are.
- a steaming device 24, 25 is arranged above each of the first and second support rollers 15, 16.
- the third support roller 17 is assigned two vapor deposition devices 26, 27.
- a supply roll 28 In front of the first steaming station 12 there is a supply roll 28 on which a carrier film 29 is rolled up.
- a further supply roll 30 is arranged between the first and second vapor deposition stations 12, 13, on which a mask film 31 is rolled up.
- a laser device 33 is assigned to the supply roll 30, with the aid of which
- the carrier film 29 is pulled off its supply rolls 28 and rotates around the first deflection roll 18 and is carried along by the support roller 15. It passes through the first coating station 12, where a base layer 32 is evaporated. The carrier film 29 then passes under the deflection roller 19 and merges with the mask film 32 in front of the deflection roller 20. Both are carried along by the support roller 16, the mask film 31 resting on the outside on the carrier film 29. Before that, a pattern of recesses - designated 34 by way of example - is burned into the mask film 31 with the aid of the laser device 33. By appropriately controlling the laser beam generated by the laser device 33 - there may also be several - for example with the aid of a random generator, a constantly changing pattern can be generated.
- Mask film 31 and carrier film 29 are guided past the second vapor deposition device 25 in the upper region of the support roller 16, the vapor deposition device 25 sputtering with the material provided for an intermediate layer 35. Due to the partial covering by the masking film 31, the material reaches the base layer 32 only in the area of the recess 34 in the masking film 31, so that the intermediate layer 35 is formed only there.
- the mask foil 31 is guided away from the carrier foil 29 upwards and rolled onto a storage roller 36.
- the carrier film 29 now has a pattern of the base layer 30 and the intermediate layer 35 corresponding to the recesses 34 in the mask film 31 on the upper side - which is not shown in more detail here.
- the carrier film 29 runs horizontally to the next deflecting roller 22 and then rotates around the support roller 17.
- the base layer 30 and the intermediate layer 35 are made with a coding layer 37 made of ferromagnetic material and a protective layer 38 z. B. from DLC or SiC.
- the base layer 30 and the coding layer 37 couple in parallel.
- the coupling is anti-parallel, because the intermediate layer 35 in the vapor deposition station 13 has such a thickness that the anti-parallel coupling occurs.
- the carrier film 29 wrapped with the coding coating of the base layer 30, intermediate layer 35, coding layer 37 and protective layer 38 still wraps around the deflection roller 23 and is rolled up onto a storage roller 39. It can then be assembled according to its respective use.
- FIG. 5 shows a further device 41 for producing a marking device according to FIGS. 1 and 2. It is also surrounded by a housing that is under high vacuum. It has a first steaming station 42, an ion bombardment station 43 and a second steaming station 44 in the order of passage.
- the stations 42, 43, 44 have support rollers 45, 46, 47, each of which has two deflection rollers 48, 49 and 50 in the lower region , 51 and 52, 53 are flanked.
- the first steaming station 42 is provided with two steaming devices 54, 55 arranged above the support roller 45.
- the second steaming station 44 likewise has two steaming devices 56, 57 arranged next to one another in the upper region.
- An ion bombardment device 58 is arranged in the ion bombardment station 43 above the support roller 46.
- a charge distribution device 59 is arranged on the left-hand side, with which areas with positive and / or areas with negative electrical charge can be generated on the support roller 46. This can be done, for example, according to the principle of the laser printer in such a way that an initially homogeneously applied charge is partially removed by local exposure of the surface of the support roller 46.
- To the right of the charge distribution device 59 there is an extinguishing device 60 which either completely discharges the surface of the support roller 46 or provides it with a homogeneous electrical charge.
- a carrier film 62 is rolled up on a supply roll 61.
- the carrier film 62 is pulled off the supply roll 61 and rotates around the first deflection roll 48 and reaches the circumference of the first support roll 45, where it is carried by it. In doing so, it runs past the first vapor deposition device 54 and is there provided with a base layer 63 over the whole area by means of sputtering.
- An intermediate layer 64 made of non-magnetic material is sputtered over the entire surface of the base layer 63 by means of the second vapor deposition device 55.
- the carrier film 62 thus equipped runs around the subsequent deflection rollers 49, 50 and then runs onto the jacket of the second support roller 46 and wraps around it.
- the support roller 46 is homogenized in front of the extinguishing device 60, that is, either completely discharged or provided with a homogeneous charge, so that the charge distribution device 59 can repeatedly charge a new distribution pattern onto the support roller 46.
- the carrier film 62 reaches the second vapor deposition station 44, again being guided over the circumference of the support roller 47.
- the pattern of the base layer 63 and the intermediate layer 64 is provided over the entire surface with the aid of the vaporization device 56 with a coding layer 65 made of ferromagnetic material and then the coding layer 65 is provided on the outside with a protective layer 66 by means of the further vaporization device 57.
- a parallel coupling of the base layer 63 and the coding layer 65 occurs in the regions without an intermediate layer 64, while an anti-parallel coupling occurs where an intermediate layer 64 is present, since the intermediate layer 64 has been applied in the first vapor deposition station 42 in a thickness, which causes such a coupling.
- the carrier film 61 provided with the coding coating runs around the last deflection roller 53 and is then taken up by a storage roller 67. It can then be separated.
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Abstract
Description
Beschreibung:Description:
Verfahren zur Herstellung einer Markierungseinrichtung und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensMethod for producing a marking device and device for carrying out the method
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Markierungseinrichtung, bei der auf der Oberfläche eines Trägers eine Kodierungsbeschichtung mit wenigstens einer magnetischen Grundschicht und wenigstens einer magnetischen Kodierungsschicht sowie zumindest bereichsweise mit einer dazwischen angeordneten, nicht magnetischen Zwischenschicht, die bereichsweise eine solche Beschaffenheit hat, daß sich Bereiche nicht paralleler oder antiparalleler Kopplung ergeben. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens .The invention relates to a method for producing a marking device in which on the surface of a carrier a coding coating with at least one magnetic base layer and at least one magnetic coding layer and at least in regions with a non-magnetic intermediate layer arranged therebetween, which in regions has such a nature that Areas of non-parallel or anti-parallel coupling result. The invention further relates to an apparatus for performing this method.
In der DE 198 52 268 AI = WO 00/30029 ist eine Markierungseinrichtung für die Anbringung an Objekten wie Kreditkarten, Zugangskarten oder dergleichen offenbart, bei der auf einem Träger - dies kann beispielsweise eine Folie oder auch eine starre Unterlage sein - eine Kodierungsbeschichtung aufgebracht ist, die im einfachsten Fall aus drei Schichten besteht, nämlich einer auf den Träger aufgebrachten, magnetischen Grundschicht, einer darauf beispielsweise mit Hilfe einer Aufdampfung aufgebauten, nicht magnetischen Zwischenschicht und einer wiederum darauf aufgebrachten, magnetischen Kodierungs- schicht besteht. Als Materialien für die Grundschicht und die Kodierungsschicht kommen Fe, Co oder Ni und deren Legierungen mit anderen Elementen, insbesondere seltenen Erden oder deren Oxide, und für die Zwischenschicht z. B. Cu, Cr, Ru oder Rh in Frage. Um von dem an sich bekannten Effekt der magnetischen Zwischenschichtkopplung Gebrauch zu machen, hat die Zwischenschicht bereichsweise eine solche Dicke, daß sich eine nicht parallele, vorzugsweise antiparallele Kopplung einstellt, während in den übrigen Bereichen Grundschicht und Kodierungsbeschichtung parallel koppeln. Dabei kann die Zwischenschicht auf die Bereiche der nicht- oder antiparallelen Kopplung beschränkt sein, da sich dann eine besonders deutliche magnetische Strukturierung der Kodierung ergibt.DE 198 52 268 AI = WO 00/30029 discloses a marking device for attachment to objects such as credit cards, access cards or the like, in which a coding coating is applied to a carrier, which can be a film or a rigid base, for example , which in the simplest case consists of three layers, namely a magnetic base layer applied to the carrier, a non-magnetic intermediate layer built thereon, for example with the aid of vapor deposition, and a magnetic coding layer, in turn, applied thereon. layer exists. As materials for the base layer and the coding layer come Fe, Co or Ni and their alloys with other elements, in particular rare earths or their oxides, and for the intermediate layer z. B. Cu, Cr, Ru or Rh in question. In order to make use of the known effect of the magnetic interlayer coupling, the interlayer has a thickness in some areas such that a non-parallel, preferably antiparallel coupling occurs, while in the other areas the base layer and the coding coating couple in parallel. The intermediate layer can be limited to the areas of the non-parallel or anti-parallel coupling, since this results in a particularly clear magnetic structuring of the coding.
Die vorbeschriebene Markierungseinrichtung hat den Vorzug eines sehr charakteristischen, von den üblichen magnetischen Markierungen abweichenden Verhaltens bei Anlegen von externen Magnetfeldern, was sich insbesondere darin äußert, daß zwar die nicht- oder antiparallele Kopplung unter Einfluß eines Sättigungsmagnetfeldes aufbricht, sich die ursprüngliche Magnetisierung jedoch nach Entfernung des äußeren Magnetfeldes wieder einstellt. Die Kodierung kann deshalb durch äußere Magnetfelder nicht gelöscht werden. Außerdem kann der Effekt dazu genutzt werden, beispielsweise aufgrund längerer Lagerzeit abgeschwächte oder sogar verlorengegangene magnetische Kodierungen zu reaktivieren, indem sie einem Sättigungsmagnetfeld ausgesetzt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Markierungseinrichtungen der vorbeschriebenen Art bereitzustellen.The above-described marking device has the advantage of a very characteristic behavior which deviates from the usual magnetic markings when external magnetic fields are applied, which is particularly evident in the fact that the non-parallel or anti-parallel coupling breaks up under the influence of a saturation magnetic field, but the original magnetization, however, after removal of the external magnetic field. The coding cannot therefore be deleted by external magnetic fields. In addition, the effect can be used, for example, to reactivate weakened or even lost magnetic codes due to longer storage times by exposing them to a saturation magnetic field. The invention has for its object to provide a method and an apparatus for producing marking devices of the type described above.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche des Trägers vor dem Aufbringen der Kodierungsbeschichtung mit Bezirken unterschiedlicher Rauhigkeit versehen wird. Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, daß die Rauhigkeit des Trägers wesentlichen Einfluß auf das Wachstum der darüberliegenden Schichten und damit auch auf die Grenzflächen der Zwischenschicht hat. Durch entsprechende Einstellungen der Rauhigkeitverteilung werden sich die Grenzflächen der Zwischenschicht so einstellen, daß Bereiche entstehen, wo sich eine nicht parallele oder antiparallele Kopplung von Grundschicht und Kodierungsbeschichtung ergibt, und Bereiche, wo diese Kopplung nicht stattfindet. Hierdurch entsteht die gewünschte Kodierung im Sinne der Lehre gemäß DE 198 52 368 AI.This object is achieved in that the surface of the carrier is provided with areas of different roughness prior to the application of the coding coating. The invention is based on the observation that the roughness of the support has a significant influence on the growth of the layers above and thus also on the interfaces of the intermediate layer. Appropriate settings of the roughness distribution will adjust the interfaces of the intermediate layer so that areas arise where there is a non-parallel or anti-parallel coupling of the base layer and the coding coating, and areas where this coupling does not take place. This creates the desired coding in the sense of the teaching according to DE 198 52 368 AI.
In der einfachsten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte die Oberfläche des Trägers mit wenigstens einem Bezirk, der eine erste Rauhigkeit aufweist und wenigstens einem Bezirk versehen werden, der eine zweite Rauhigkeit aufweist. Dies schließt nicht aus, daß auch Bezirke mit mehr als zwei Rauhigkeiten vorgesehen werden, um die Kodierung komplexer zu machen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt es zu, daß die Zwischenschicht gleichmäßig und über die gesamte Fläche der Grundschicht aufgetragen wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Zwischenschicht nur bereichsweise und auch ungleichmäßig aufzutragen, sofern es hierbei durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu Bereichen nicht paralleler oder antiparalleler Kopplung einerseits und Bereichen paralleler Kopplung andererseits kommt.In the simplest embodiment of the method according to the invention, the surface of the carrier should be provided with at least one region that has a first roughness and at least one region that has a second roughness. This does not exclude that even districts with more than two roughness are provided in order to make the coding more complex. The method according to the invention allows the intermediate layer to be applied uniformly and over the entire surface of the base layer. However, there is also the possibility of applying the intermediate layer only in regions and also non-uniformly, provided that regions of non-parallel or anti-parallel coupling on the one hand and regions of parallel coupling on the other hand occur by using the method according to the invention.
Die Erzielung unterschiedlicher Rauhigkeit kann auf verschiedene Weise geschehen. So kann die Oberfläche des Trägers mittels Oberflächenbearbeitung geglättet und/oder aufgerauht werden, beispielsweise durch Ätzen, Absputtern mittels lonenbeschuß etc. Im letzteren Fall kann der lonenbeschuß mit Hilfe eines fokussierten Ionenstrahls lokal erfolgen. Alternativ dazu besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß der lonenbeschuß flächig erfolgt und im Bereich des Trägers ein inhomogenes elektrisches Ladungsfeld erzeugt wird, das die Ionen bezirksweise abstößt, so daß die Ionen den Träger nur dort erreichen, wo keine abstoßende elektrische Ladung oder eine anziehende elektrische Ladung vorhanden ist.Different roughnesses can be achieved in different ways. Thus, the surface of the carrier can be smoothed and / or roughened by means of surface processing, for example by etching, sputtering by means of ion bombardment, etc. In the latter case, the ion bombardment can be carried out locally using a focused ion beam. As an alternative to this, however, there is also the possibility that the ion bombardment takes place over a wide area and an inhomogeneous electric charge field is generated in the region of the carrier, which repels the ions in regions, so that the ions only reach the carrier where there is no repelling electrical charge or an attractive electrical charge Charge is present.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Träger selbst inhomogen elektrisch aufgeladen wird. Es kann aber auch eine elektrisch aufladbare Unterlage inhomogen elektrisch aufgeladen und der Träger auf diese Unterlage aufgelegt werden, wobei der lonenbeschuß auf den Träger erfolgt. Zweckmäßigerweise wird eine Trägerfolie von einem Vorrat abgezogen und mit einer fortlaufend bewegten Ladungsfolie zusammengeführt und die Trägerfolie mit lonenbeschuß beaufschlagt. Anschließend werden sie wieder getrennt. Dabei kann auch die Ladungsfolie von einem Vorrat abgezogen und dann aufgeladen werden und nach dem lonenbeschuß in einen Speicher aufgenommen werden. Alternativ dazu ist vorgesehen, daß die Ladungsfolie im Umlauf durch eine Ionenbeschußstation geführt wird und die Ladungsfolie vor der Ionenbeschußstation aufgeladen und nach Ionenbeschußstation entladen oder die elektrische Ladung homogenisiert wird.This can be done, for example, by charging the carrier itself inhomogeneously. However, an electrically chargeable base can also be electrically charged inhomogeneously and the support placed on this base, the ion bombardment being carried out on the support. A carrier film is expediently drawn off from a supply and with a continuously moving one Charge film brought together and the carrier film is charged with ion bombardment. Then they are separated again. The charge film can also be removed from a supply and then charged and taken up into a memory after the ion bombardment. Alternatively, it is provided that the charge foil is circulated through an ion bombardment station and the charge foil is charged in front of the ion bombardment station and discharged after the ion bombardment station, or the electrical charge is homogenized.
Daneben oder in Kombination dazu besteht die Möglichkeit, die Oberfläche des Trägers bezirksweise zu beschichten oder bezirksweise mit unterschiedlich rauhen Beschichtungen zu versehen. Dies kann mittels Bedrucken, Lithographie oder Bedampfen, beispielsweise Sputtern, geschehen.In addition or in combination with this, there is the possibility of coating the surface of the carrier in regions or providing regions with differently rough coatings. This can be done by means of printing, lithography or vapor deposition, for example sputtering.
Sofern die Bezirke mit unterschiedlicher Rauhigkeit durch Beschichten erzeugt werden, ist nach der Erfindung ein Verfahren vorgesehen, bei dem eine Trägerfolie und eine Maskenfolie fortlaufend von jeweils einem Vorrat abgezogen und zusammengeführt werden und bei dem das Aufbringen der Beschichtung von der Seite der Maskenfolie erfolgt und die Maskenfolie wieder von der Trägerfolie getrennt und diese dann mit der Grundschicht versehen wird. Dabei kann die Maskenfolie schon vor Einbringung in den Vorrat mit Ausnehmungen versehen sein. Alternativ ist es jedoch möglich, die Maskenfolie erst nach Abzug von dem Vorrat und vor dem Zusammenführen mit der Trägerfolie mit Ausnehmungen auszustatten, beispielsweise mit Hilfe eines Lasers. Das vorbeschriebene Verfahren unter Zuhilfenahme einer Maskenfolie kann auch für den lonenbeschuß eingesetzt werden, um flächigen lonenbeschuß auf durch die Ausnehmungen in der Maskenfolie bestimmte Bezirke des Trägers zu begrenzen.If the districts with different roughness are generated by coating, a method is provided according to the invention in which a carrier film and a mask film are continuously withdrawn and brought together from a supply and in which the coating is applied from the side of the mask film and the Masking film is again separated from the carrier film and this is then provided with the base layer. The masking film can be provided with recesses before it is introduced into the supply. Alternatively, however, it is possible to provide the mask film with recesses, for example with the aid of a recess, only after deduction from the supply and before being brought together with the carrier film Laser. The above-described method with the aid of a mask film can also be used for ion bombardment in order to limit flat ion bombardment to areas of the wearer determined by the recesses in the mask film.
Da die Schichten relativ dünn ausgebildet sein können, damit die beschrieben magnetischen Wirkungen eintreten, empfiehlt es sich, für den Schichtenaufbau von der Aufdampftechnologie Gebrauch zu machen, also thermisches Aufdampfen, Aufsputtern oder dergleichen anzuwenden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Aufbringen der Grundschicht und der Kodierungsschicht unter Einwirkung eines Magnetfeldes erfolgt, um hierdurch eine Anisotropie in den einzelnen Schichten zu erzeugen und damit eine stabile Magnetisierung vor allem in den Bereichen, in denen keine Kopplung stattfindet, zu gewährleisten. Auf die Kodierungsschicht kann dann noch eine geeignete Schutzschicht, beispielsweise aus Sie oder DLC (diamond like carbon) aufgebracht werden, wobei auch dies durch Aufdam- pen geschieht.Since the layers can be made relatively thin so that the magnetic effects described occur, it is advisable to use the vapor deposition technology for the layer structure, that is to say to use thermal vapor deposition, sputtering or the like. It is expedient if the base layer and the coding layer are applied under the action of a magnetic field in order to thereby generate anisotropy in the individual layers and thus to ensure stable magnetization, especially in the areas in which no coupling takes place. A suitable protective layer, for example made of them or DLC (diamond-like carbon), can then also be applied to the coding layer, this also being done by vapor deposition.
Das vorbeschriebene Verfahren kann mit einer Vorrichtung durchgeführt werden, die gekennzeichnet ist durch:The above-described method can be carried out with a device which is characterized by:
a) einen Vorratsspeicher für eine Trägerfolie;a) a storage for a carrier film;
b) einen Vorratsspeicher für eine Maskenfolie; c) eine Oberflächenbehandlungsstation zur Behandlung der Trägerfolie;b) a supply store for a mask film; c) a surface treatment station for treating the carrier film;
d) einen Aufnahmespeicher für die Aufnahme der Maskenfolie;d) a recording memory for recording the mask film;
e) einen Aufnahmespeicher für die Aufnahme der Trägerfolie;e) a recording memory for receiving the carrier film;
f) Führungseinrichtungen und einen Antrieb zum Führen der Trägerfolie vom Vorratsspeicher durch die Oberflächenbehandlungsstation bis zum Aufnahmespeicher sowie zum Zusammenführen von Trägerfolie und Maskenfolie vor der Oberflächenbehandlungsstation und zum Trennen der Trägerfolie und Maskenfolie vor ihren Aufnahmespeichern.f) guiding devices and a drive for guiding the carrier film from the storage unit through the surface treatment station to the receiving memory and for bringing together carrier film and mask film in front of the surface treatment station and for separating the carrier film and mask film in front of their recording memories.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann eine entsprechend behandelte Trägerfolie erzeugt werden, die dann aus dieser Vorrichtung entnommen und in eine Vorrichtung zur Aufbringung von Grundschicht, Zwischenschicht und Kodierungsschicht eingebracht wird, wobei in dieser Vorrichtung dann entsprechende Beschichtungsstationen vorhanden sind. Es kann jedoch zweckmäßig sein, die Oberflächenbehandlung der Trägerfolie und deren Beschichtung in einer einzigen Vorrichtung durchzuführen, indem die vorbeschriebene Vorrichtung durch folgende Vorrichtungsteile ergänzt wird: a) eine erste Beschichtungsstation zum Aufbringen einer Grundschicht aus magnetisierbarem Material auf die Trägerfolie;With the aid of this device, a correspondingly treated carrier film can be produced, which is then removed from this device and introduced into a device for applying the base layer, intermediate layer and coding layer, in which case corresponding coating stations are then present. However, it may be expedient to carry out the surface treatment of the carrier film and its coating in a single device by supplementing the device described above with the following device parts: a) a first coating station for applying a base layer of magnetizable material to the carrier film;
b) eine zweite Beschichtungsstation zum Aufbringen einer Zwischenschicht aus nicht magnetisierbarem Material auf die Grundschicht;b) a second coating station for applying an intermediate layer of non-magnetizable material to the base layer;
c) eine dritte Beschichtungsstation zum Aufbringen einer Kodierungsschicht aus magnetisierbarem Material auf die Zwischenschicht;c) a third coating station for applying a coding layer of magnetizable material to the intermediate layer;
d) einen Aufnahmespeicher für die Aufnahme der Markierungseinrichtung;d) a recording memory for recording the marking device;
e) Führungseinrichtungen und einen Antrieb zum Führen der Trägerfolie vom Vorratsspeicher durch die Oberflächenbehandlungsstation und die Beschichtungsstationen bis zum Aufnahmespeicher sowie zum Zusammenführen von Trägerfolie und Maskenfolie vor der Oberflächenbehandlungsstation und zum Trennen der Trägerfolie und Maskenfolie vor der ersten Beschichtungsstation.e) guiding devices and a drive for guiding the carrier film from the storage tank through the surface treatment station and the coating stations to the receiving memory and for bringing together the carrier film and mask film in front of the surface treatment station and for separating the carrier film and mask film in front of the first coating station.
Die Beschichtungsstationen können dabei mit Einrichtungen zur Erzeugung eines ausreichend starken Magnetfeldes versehen sein, das eine Anisotropie und damit eine stabile Magnetisierung vor allem in den Bereichen, in denen keine Kopplung stattfindet, gewährleistet. Die Einrichtungen sind dann so ausgebildet, daß direkt oberhalb der Träger- folie zwischen Beschichtungsstation und Trägerfolie und am Ort des Auftreffens des Materials auf die Trägerfolie ein für die Bewirkung der Anisotropie ausreichend großes Magnetfeld erzeugt wird.The coating stations can be provided with devices for generating a sufficiently strong magnetic field, which ensures anisotropy and thus stable magnetization, especially in the areas in which no coupling takes place. The devices are then designed so that directly above the support between the coating station and the carrier film and at the point of impact of the material on the carrier film, a sufficiently large magnetic field is generated to effect the anisotropy.
Eine solche Vorrichtung ermöglicht eine schnelle und ökonomische Herstellung der Markierungseinrichtung, wobei die Trägerfolie anschließend entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck konfektioniert werden kann. Dabei können die Oberflächenbehandlungsstation und die Beschichtungsstation auch zu einer Station mit mehreren Behandlungsund/oder Beschichtungseinrichtungen zusammengefaßt sein. Ferner besteht die Möglichkeit, daß die Oberflächenbehandlungsstation hintereinander mehrere Behandlungsgeräte aufweist und jedem Behandlungsgerät ein Vorratsspeicher für eine Maskenfolie und ein Aufnahmespeicher für die Aufnahme der Maskenfolie zugeordnet sind.Such a device enables the marking device to be produced quickly and economically, the carrier film subsequently being able to be assembled according to the respective intended use. The surface treatment station and the coating station can also be combined to form a station with several treatment and / or coating devices. It is also possible for the surface treatment station to have a plurality of treatment devices in succession and for each treatment device to be assigned a storage memory for a mask film and a recording memory for receiving the mask film.
Sofern die Maskenfolie zunächst keine Ausnehmungen aufweist, sollte zwischen Vorratsspeicher für die Maskenfolie und der Vereinigung von Maskenfolie und Trägerfolie eine Maskenbildungsstation zum Ausformen von Ausnehmungen in der Maskenfolie angeordnet sein, wobei die Maskenbildungsstation vorzugsweise eine Laserbrenneinrichtung aufweist. In diesem Fall sollte eine Steuereinrichtung zur veränderlichen Ortssteuerung der Laserbrenneinrichtung vorhanden sein.If the mask film initially has no recesses, a mask formation station for forming recesses in the mask film should be arranged between the storage memory for the mask film and the union of mask film and carrier film, the mask formation station preferably having a laser burning device. In this case there should be a control device for variable local control of the laser burning device.
Die Oberflächenbehandlungsstation kann wenigstens eine Beschichtungseinrichtung, beispielsweise in Form einer Bedampfungseinrichtung oder eine Bedruckungseinrichtung, aufweisen. Statt dessen kommt auch ein Gerät zum Ätzen der Oberfläche der Trägerfolie in Frage.The surface treatment station can have at least one coating device, for example in the form of a Steaming device or a printing device. Instead, a device for etching the surface of the carrier film can also be used.
Die Oberflächenbehandlungsstation kann auch als Ionenbeschußstation für die Ionenstrahlbeaufschlagung der Trägerfolie ausgebildet sein, da sich auch mit lonenbeschuß de Rauhigkeit der Oberfläche beeinflussen läßt. Für die Ionenbeschußstation kommen zwei Alternativen in Frage. Zum einen kann die Station einen fokussierten Ionenstrahl erzeugen und eine Steuereinrichtung zur gezielten Steuerung des Ionenstrahls vorgesehen sein. Auf einen solchen fokussierten Ionenstrahl kann verzichtet werden, d. h. der lonenbeschuß kann flächig erfolgen, wenn durch die Ionenbeschußstation eine elektrische aufladbare Trägerfolie geführt ist, die über eine Aufladeeinrichtung mit einer inhomogenen elektrischen Ladung versehen ist. Entsprechendes läßt sich auch dadurch erreichen, daß durch die Ionenbeschußstation eine elektrisch aufladbare Ladungsfolie geführt wird, die mit einer inhomogenen elektrischen Ladung versehen ist, und daß die Führungseinrichtung ein Zusammenführen von Trägerfolie und Ladungsfolie vor der Ionenbeschußstation bewirken. Aufgrund des Musters elektrischer Ladung wird der Ionenstrahl dort abgestoßen, wo die elektrische Ladung der Ladung der Ionen entspricht, so daß der Ionenstrahl nur in den Bezirken auf die Trägerfolie auftrifft, wo die Trägerfolie bzw. Ladungsfolie ohne elektrische Ladung oder mit entgegengesetzter Ladung versehen ist.The surface treatment station can also be designed as an ion bombardment station for the ion beam exposure to the carrier film, since the roughness of the surface can also be influenced with ion bombardment. There are two alternatives for the ion bombardment station. On the one hand, the station can generate a focused ion beam and a control device can be provided for the targeted control of the ion beam. Such a focused ion beam can be dispensed with, i. H. The ion bombardment can take place over a wide area if an electrically chargeable carrier film is guided through the ion bombardment station and is provided with an inhomogeneous electrical charge via a charging device. The same can also be achieved in that an electrically chargeable charge foil, which is provided with an inhomogeneous electrical charge, is passed through the ion bombardment station, and in that the guide device bring the carrier foil and charge foil together in front of the ion bombardment station. Due to the pattern of electrical charge, the ion beam is repelled where the electrical charge corresponds to the charge of the ions, so that the ion beam strikes the carrier film only in those areas where the carrier film or charge film is provided without an electrical charge or with an opposite charge.
ΛO In Ausgestaltung des vorstehenden Vorschlages kann ein Vorratsspeicher für die Ladungsfolie vor der Ionenbeschußstation und ein Aufnahmespeicher nach der Ionenbeschußstation sowie eine Aufladeeinrichtung zum Aufbringen eines Musters elektrischer Ladung zwischen Vorratsspeicher und Ionenbeschußstation vorgesehen sein. Alternativ dazu besteht aber auch die Möglichkeit, die Ladungsfolie endlos auszubilden und über die Führungseinrichtung zusammen mit der Trägerfolie durch die Ionenbeschußstation zu führen, wobei eine Aufladeeinrichtung in Laufrichtung gesehen vor der Ionenbeschußstation und eine Löscheinrichtung zur Löschung oder Homogenisierung der Ladung zwischen Ionenbeschußstation und Aufladeeinrichtung vorgesehen sein kann. Bei dieser Ausführungsform wird die Ladungsfolie nach dem Durchlaufen durch die Ionenbeschußstation ständig entladen oder mit einer homogenen Ladung versehen, und sie wird anschließend dann wieder neu beschrieben, wobei das Beschreiben jeweils individuell geschehen kann.ΛO In an embodiment of the above proposal, a storage device for the charge film in front of the ion bombardment station and a storage device after the ion bombardment station and a charging device for applying a pattern of electrical charge between the storage device and the ion bombardment station can be provided. As an alternative, however, there is also the possibility of designing the charge film endlessly and guiding it together with the carrier film through the ion bombardment station via the guide device, with a charging device in front of the ion bombardment station and a quenching device for extinguishing or homogenizing the charge between the ion bombardment station and the charging device can. In this embodiment, the charge foil is continuously discharged or provided with a homogeneous charge after it has passed through the ion bombardment station, and it is then rewritten again, and the description can be done individually.
Die Ladungsfolie kann über mehrere Umlenkwalzen geführt sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Ladungsfolie auf eine Stützwalze aufzuspannen, die der Ionenbeschußstation zugeordnet ist und über deren Walzenmantel die Trägerfolie an der Ionenbeschußstation vorbeigeführt wird, wobei der Walzenmantel selektiv mit elektrischer Ladung aufladbar ist und eine Aufladeeinrichtung zum Aufbringen eines Musters elektrischer Ladung vorgesehen ist, die gleich der Ladung des Ionenstrahls ist, so- wie eine Löscheinrichtung zum Homogenisieren der elektrischen Ladung oder für die Entladung vorgesehen sind. Löscheinrichtung und Aufladeeinrichtung können in Drehrichtung der Stützwalze nacheinander in dem Bereich des Walzenmantels angeordnet sein, der frei von der Trägerfolie ist.The charge film can be guided over several deflecting rollers. However, there is also the possibility of mounting the charge film on a support roller which is assigned to the ion bombardment station and via whose roll shell the carrier film is guided past the ion bombardment station, the roll shell being selectively chargeable with electrical charge and a charging device being provided for applying a pattern of electrical charge which is equal to the charge of the ion beam, so such as an extinguishing device for homogenizing the electrical charge or for discharging. The extinguishing device and the charging device can be arranged one after the other in the direction of rotation of the support roller in the region of the roller shell which is free of the carrier film.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß eine weitere Beschichtungsstation zum Aufbringen einer Schutzschicht auf die Kodierungsschicht vorgesehen ist. Die Beschichtungsstationen weisen vorzugsweise Auf- dampfeinrichtungen auf, da mit ihnen sehr dünne Schichten erzielt werden können. Zum Aufdampfen kommen insbesondere thermisches Aufdampfen oder Aufsputtern in Frage.According to a further feature of the invention, it is provided that a further coating station is provided for applying a protective layer to the coding layer. The coating stations preferably have vapor deposition devices, since very thin layers can be achieved with them. Thermal vapor deposition or sputtering are particularly suitable for vapor deposition.
Der bzw. die Vorratsspeicher und der bzw. die Aufnahmespeicher sind zweckmäßigerweise als Vorratsrollen bzw. Speicherrollen ausgebildet. In den Beschichtungsstationen und der Oberflächenbehandlungsstation können Trägerwalzen angeordnet sein, über deren Walzenmantel die Trägerfolie geführt ist, so daß eine günstige Beaufschlagung durch die Oberflächenbehandlungsstation möglich ist.The storage store (s) and the storage storage (s) are expediently designed as supply rolls or storage rolls. Carrier rolls can be arranged in the coating stations and the surface treatment station, the carrier film being guided over the roll shell of the latter, so that the surface treatment station can act favorably on them.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß beim Aufbringen der Zwischenschicht wenigstens eine Maske zur Abdek- kung der Bereiche, wo kein Zwischenschichtaufbau erfolgen soll, verwendet wird. Das kann beispielsweise in der Form geschehen, daß eine einzige Maske zum Aufbau einer Zwischenschicht nur in den Bereichen, in denen eine nicht parallele oder antiparallele Kopplung hergestellt werden soll, verwendet wird, so daß die übrigen Bereiche zwischenschichtfrei bleiben. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß auf dem Träger zwei Lagen und dabei eine Lage Zwischenschicht ohne Maske und dann wenigstens eine weitere Lage Zwischenschicht bereichsweise unter Verwendung einer Maske aufgebracht werden, wobei die beiden Schritte auch mehrfach vorgenommen werden können. Dabei kann auch vorgesehen sein, daß eine erste Lage Zwischenschicht bereichsweise unter Verwendung einer ersten Maske und dann eine zweite Lage Zwischenschicht bereichsweise unter Verwendung einer zweiten, die erste Lage abdeckenden Maske aufgebracht werden, wobei die Lagen unterschiedliche Dicken erhalten. Wesentlich ist immer, daß sich durch diese Art des Aufbaus der Zwischenschicht Bereiche nicht paralleler bzw. antiparalleler Kopplung und Bereiche mit paralleler Kopplung ergeben.The above-mentioned object is also achieved by a method which is characterized in that at least one mask is used to cover the areas where no intermediate layer is to be built up when the intermediate layer is applied. This can be done, for example, in such a way that a single mask for building up an intermediate layer is used only in the areas in which a non-parallel or anti-parallel coupling is to be produced, so that the other areas remain free of an intermediate layer. However, there is also the possibility that two layers and in this case one layer of intermediate layer without a mask and then at least one further layer of intermediate layer can be applied in regions using a mask, the two steps also being able to be carried out several times. It can also be provided that a first layer of intermediate layer is applied in regions using a first mask and then a second layer of intermediate layer is used in regions using a second mask covering the first layer, the layers being given different thicknesses. It is always important that this type of construction of the intermediate layer results in areas of non-parallel or anti-parallel coupling and areas with parallel coupling.
Um die Markierungseinrichtung in einem fortlaufenden Prozeß herstellen zu können, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß eine Trägerfolie und eine Maskenfolie fortlaufend von jeweils einem Vorrat abgezogen und nach Aufbringen der Grundschicht zusammengeführt werden, daß dann das Aufbringen der Zwischenschicht von der Seite der Maskenfolie erfolgt und die Maskenfolie wieder von der Trägerfolie weggeführt und diese dann mit der Kodierungsschicht versehen wird. Die Maskenfolie ist mit Ausnehmungen ver-In order to be able to manufacture the marking device in a continuous process, it is provided according to the invention that a carrier film and a mask film are continuously withdrawn from a supply and brought together after application of the base layer, that the intermediate layer is then applied from the side of the mask film and the mask film is again guided away from the carrier film and this is then provided with the coding layer. The masking film is provided with recesses
43 sehen, die vor oder nach dem Abzug von dem Vorrat, spätestens jedoch vor dem Zusammenführen mit der Trägerfolie eingeformt werden. Die Zwischenschicht kann - wie auch die Grundschicht und Kodierungsschicht - mittels Aufdampftechnik aufgebaut werden, beispielsweise mittels thermischem Aufdampfen oder Aufsputtern. Dabei sollte auch hier auf die Kodierungsschicht eine Schutzschicht insbesondere durch Aufdampfen aufgebracht werden.43 see, which are molded in before or after the withdrawal from the stock, but at the latest before being brought together with the carrier film. The intermediate layer - like the base layer and coding layer - can be built up by means of vapor deposition technology, for example by means of thermal vapor deposition or sputtering. Here, too, a protective layer should be applied to the coding layer, in particular by vapor deposition.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens kann ähnlich der Vorrichtung ausgebildet werden, die für die bezirksweise Beschichtung der Trägerfolie vorgeschlagen worden ist. Abweichend von dieser Vorrichtung wird hier die Maskenfolie durch die zweite Beschichtungsstation geführt, so daß die Zwischenschicht auf der Grundschicht nur in den von der Maskenfolie freigelassenen Bereichen aufgebaut wird. Dabei kann die zweite Beschichtungsstation hintereinander mehrere Beschich- tungseinrichtungen aufweisen und jeder Beschichtungseinrichtung ein Vorratsspeicher für eine Maskenfolie und ein Aufnahmespeicher für die Aufnahme der Maskenfolie zugeordnet sein.A device for carrying out the above-described method can be designed similarly to the device that has been proposed for the regional coating of the carrier film. In a departure from this device, the mask film is guided through the second coating station so that the intermediate layer is built up on the base layer only in the areas left free by the mask film. In this case, the second coating station can have a plurality of coating devices in succession, and each coating device can be assigned a storage memory for a mask film and a recording memory for receiving the mask film.
Zwischen Vorratsspeicher für die Maskenfolie und der Vereinigung von Maskenfolie und Trägerfolie sollte eine Maskenbildungsstation zum Ausformen von Ausnehmungen in der Maskenfolie angeordnet sein, sofern nicht eine schon vorher mit Ausnehmungen versehene Maskenfolie verwendet wird. Die Maskenbildungsstation kann eine Laserbrennein-A mask forming station for forming recesses in the mask film should be arranged between the storage reservoir for the mask film and the combination of mask film and carrier film, unless a mask film that has already been provided with recesses is used. The mask formation station can use a laser
Λ richtung sowie eine Steuereinrichtung zur veränderlichen Ortssteuerung der Laserbrenneinrichtung aufweisen.Λ have direction and a control device for variable local control of the laser burning device.
Die Aufgabe läßt sich auch durch ein Verfahren lösen, bei dem die Zwischenschicht großflächig aufgetragen und dann wenigstens eine Teilschicht der Zwischenschicht bereichsweise abgetragen wird. Bei diesem Verfahren besteht die Möglichkeit, die Zwischenschicht zunächt in gleichbleibender Dicke aufzutragen, wobei die Dicke so bemessen ist, daß nach Aufbringen der Kodierungsschicht eine nicht parallele oder antiparallele Kopplung erreicht wird. Durch lokales Abtragen der Zwischenschicht werden Bereiche gebildet, die nach Aufbringung der Kodierungsschicht nicht parallel oder antiparallel koppeln, sondern parallel, so daß eine gewünschte Signatur (Kodierung) entsteht. Der Schichtaufbau kann jedoch auch so erfolgen, daß die Dicke so bemessen ist, daß nach Aufbringen der Kodierungsschicht eine parallele Kopplung erreicht wird und erst in den Bereichen, wo lokal abgetragen wird, eine nicht parallele oder antiparallele Kopplung entsteht.The object can also be achieved by a method in which the intermediate layer is applied over a large area and then at least one partial layer of the intermediate layer is removed in certain areas. With this method it is possible to first apply the intermediate layer in a constant thickness, the thickness being such that a non-parallel or anti-parallel coupling is achieved after the application of the coding layer. By removing the intermediate layer locally, areas are formed which do not couple in parallel or anti-parallel after application of the coding layer, but in parallel, so that a desired signature (coding) is produced. The layer structure can, however, also take place in such a way that the thickness is dimensioned such that after the coding layer has been applied, a parallel coupling is achieved and a non-parallel or anti-parallel coupling only occurs in the areas where local removal is carried out.
Das Abtragen kann beispielsweise mittels chemischem Ätzen geschehen, wobei die nicht zu ätzenden Bereiche mit Hilfe der Lithographietechnik abgedeckt werden können. Stattdessen kann auch ein lonensputterätzen bzw. Ionenätzen durchgeführt werden, was sich insbesondere für einen fortlaufenden Prozeß unter Verwendung einer Trägerfolie eignet. Das letztgenannte Verfahren kann mittels einer Vorrichtung durchgeführt werden, die ähnlich der vorbeschriebenen Vorrichtung ist, bei der die Trägerfolie mittels lonenbeschuß bezirksweise aufgerauht wird. Im Unterschied zu dieser Vorrichtung wird die Ionenbeschußstation jetzt zwischen zweiter und dritter Beschichtungsstation angeordnet, um die Zwischenschicht bereichsweise abzutragen. Die Beschränkung des Ionenbeschusses auf einzelne Bereiche kann mit den gleichen Mitteln geschehen, wie oben beschrieben, also beispielsweise durch Einwirkung eine fokussierten Ionenstrahls oder durch Begrenzung der Einwirkung eines flächigen Ionenbeschusses, beispielsweise mit Hilfe einer Maske, auch in Folienform, oder durch Aufprägen einer inhomogenen elektrischen Ladung im Bereich des Trägers. Letzteres kann mittels einer elektrisch aufladbaren Trägerfolie oder mit der schon oben beschriebenen Ladungsfolie geschehen, die mit der Trägerfolie im Bereich der ionenbeschußstation zusammengeführt wird und für ein entsprechend inhomogenes elektrisches Feld sorgt, das bereichsweise den Ionenstrahl abstößt, so daß es in diesen Bereichen nicht zu einem Abtrag der Zwischenschicht kommt.The removal can take place, for example, by means of chemical etching, the areas not to be etched being covered with the aid of lithography technology. Instead, an ion sputter etching or ion etching can also be carried out, which is particularly suitable for an ongoing process using a carrier film. The latter method can be carried out by means of a device which is similar to the device described above, in which the carrier film is roughened in regions by means of ion bombardment. In contrast to this device, the ion bombardment station is now arranged between the second and third coating stations in order to remove the intermediate layer in certain areas. The ion bombardment can be restricted to individual areas using the same means as described above, for example by the action of a focused ion beam or by limiting the action of a flat ion bombardment, for example with the aid of a mask, also in foil form, or by impressing an inhomogeneous electrical one Charge in the area of the carrier. The latter can be done by means of an electrically chargeable carrier film or with the charge film already described above, which is brought together with the carrier film in the area of the ion bombardment station and ensures a correspondingly inhomogeneous electric field which repels the ion beam in some areas so that it does not become one in these areas Removal of the intermediate layer comes.
Die Aufgabe kann auch durch ein Verfahren gelöst werden, bei dem die Zwischenschicht galvanisch, d.h. aus einer das Beschichtungsmaterial in Form von Metallionen enthaltenden Lösung, aufgetragen wird und der Auftrag hinsichtlich Ort und Dicke durch ein inhomogenes elektrisches Feld gesteuert wird. Dies ist dann so beschaffen, daß die Metallionen für die Zwischenschicht durch das elektrische Feld bereichsweise abgestoßen und bereichsweise angezogen werden, und zwar in der Form, daß auf der mit der Zwischenschicht versehenen Oberfläche Bereiche mit positiver und Bereiche mit negativer elektrischer Ladung erzeugt werden. Dort wo die Ladung negativ ist, werden sich die positiv geladenen Metallionen zwecks bereichsweiser Bildung der Zwischenschicht anlagern, während sie in den Bereichen positiver Ladung abgestoßen werden.The object can also be achieved by a method in which the intermediate layer is applied galvanically, ie from a solution containing the coating material in the form of metal ions, and the application is controlled in terms of location and thickness by an inhomogeneous electric field. This is then such that the metal ions for the intermediate layer through the electrical Fields are repelled in regions and attracted in regions, in such a way that regions with a positive and regions with a negative electrical charge are generated on the surface provided with the intermediate layer. Where the charge is negative, the positively charged metal ions will accumulate to form the interlayer in areas, while being repelled in the areas of positive charge.
Die vorbeschriebenen Verfahren greifen schon bei der Herstellung der Kodierungsbeschichtung ein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, Bereiche unterschiedlicher magnetischer Kopplung erst nach dem Aufbau der Kodierungsbeschichtung herzustellen. Ein solches Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierungsbeschichtung lokal auf eine solche Temperatur erhitzt wird, daß dort die magnetische Kopplung verändert wird, insbesondere eine nicht parallele bzw. antiparallele Kopplung in eine parallele Kopplung umgewandelt wird. Hierdurch wird die Zwischenschicht lokal zerstört mit der Folge, daß sich dort, wo die Erwärmung vorgenommen worden ist, eine parallele Kopplung einstellt.The methods described above intervene during the production of the coding coating. However, there is also the possibility of producing areas of different magnetic coupling only after the coding coating has been built up. Such a method is characterized in that the coding coating is locally heated to such a temperature that the magnetic coupling is changed there, in particular a non-parallel or anti-parallel coupling is converted into a parallel coupling. As a result, the intermediate layer is locally destroyed, with the result that a parallel coupling occurs where the heating has been carried out.
Das vorbeschriebene Verfahren läßt es zu, daß bei der Herstellung der Kodierungsbeschichtung eine gleichmäßig dicke Zwischenschicht erzeugt wird, die eine nicht parallele oder antiparallele Kopplung bewirkt. Sie eignet sich insbesondere für fortlaufende Beschichtungsprozesse. Die lokale Erwärmung wird vorzugsweise mittels Laser erzeugt.The method described above allows a uniformly thick intermediate layer to be produced in the production of the coding coating, which causes a non-parallel or anti-parallel coupling. It is particularly suitable for continuous coating processes. Local heating is preferably generated using a laser.
1T Das vorgenannte Verfahren läßt sich besonders ökonomisch mittels einer Vorrichtung durchführen, die gekennzeichnet ist durch:1T The aforementioned method can be carried out particularly economically by means of a device which is characterized by:
a) einen Vorratsspeicher für eine Trägerfolie;a) a storage for a carrier film;
b) eine Heizstation zum lokalen Erhitzen der Kodierungsbeschichtung;b) a heating station for locally heating the code coating;
c) einen Aufnahmespeicher für die Aufnahme der Markierungseinrichtung;c) a recording memory for recording the marking device;
d) Führungseinrichtungen und ein Antrieb zum Führen der Trägerfolie vom Vorratsspeicher durch die Heizstation bis zum Aufnahmespeicher.d) guide devices and a drive for guiding the carrier film from the storage tank through the heating station to the recording memory.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann eine mit Grundschicht, Zwischenschicht und Kodierungsschicht versehene Trägerfolie lokal erhitzt werden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn Schichtenaufbau und das lokale Erhitzen in einer einzigen Vorrichtung durchgeführt wird, indem die vorbeschriebene Vorrichtung durch folgende Vorrichtungsteile ergänzt wird:With the aid of this device, a carrier film provided with a base layer, intermediate layer and coding layer can be locally heated. In this case, it is expedient if the layer structure and the local heating are carried out in a single device, in that the device described above is supplemented by the following device parts:
a) eine erste Beschichtungsstation zum Aufbringen einer Grundschicht aus magnetisierbarem Material auf die Trägerfolie;a) a first coating station for applying a base layer of magnetizable material to the carrier film;
1S b) eine zweite Beschichtungsstation zum Aufbringen einer Zwischenschicht aus nicht magnetisierbarem Material auf die Grundschicht;1S b) a second coating station for applying an intermediate layer of non-magnetizable material to the base layer;
c) eine dritte Beschichtungsstation zum Aufbringen einer Kodierungsschicht aus magnetisierbarem Material auf die Zwischenschicht;c) a third coating station for applying a coding layer of magnetizable material to the intermediate layer;
d) Führungseinrichtungen und einen Antrieb zum Führen der Trägerfolie vom Vorratsspeicher durch die Beschichtungsstationen und durch die Heizstation bis zum Aufnahmespeicher .d) guide devices and a drive for guiding the carrier film from the supply store through the coating stations and through the heating station to the storage device.
Die Vorrichtung hat Ähnlichkeiten mit den zuvor beschriebenen Vorrichtungen, nur daß eine Heizstation hinter der dritten Beschichtungsstation angeordnet ist. Sofern die Heizstation einen lokal erhitzenden Laser aufweist, kann auf eine Maskierung der Kodierungsbeschichtung verzichtet werden.The device has similarities to the previously described devices, except that a heating station is arranged behind the third coating station. If the heating station has a locally heating laser, masking of the coding coating can be dispensed with.
Eine Veränderung der magnetischen Kopplung kann beispielsweise auch mittels lokalem lonenbeschuß erreicht werden. Auch diese Form der Herstellung einer Signatur mittels Bereichen nicht- oder antiparalleler Kopplung einerseits und paralleler Kopplung andererseits eignet sich für kontinuierliche Herstellungsprozesse der vorbeschriebenen Art. Soweit es die Vorrichtung angeht, muß bei der zuletzt beschriebenen Vorrichtung nur die Heizstation durch eine Ionenbeschußstation ausgetauscht werden, die in gleicher Weise ausgebildet sein kann, wie bei den vorbeschriebenen Vorrichtungen, wo der lonenbeschuß an anderer Stelle erfolgt.A change in the magnetic coupling can also be achieved, for example, by means of local ion bombardment. This form of producing a signature by means of areas of non-parallel or anti-parallel coupling on the one hand and parallel coupling on the other hand is suitable for continuous manufacturing processes of the type described above. As far as the device is concerned, only the heating station in the device described last has to be replaced by an ion bombardment station which can be designed in the same way as in the devices described above, where the ion bombardment takes place elsewhere.
Die vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Markierungseinrichtungen lassen sich auch miteinander kombinieren. Die Verfahren und Vorrichtungen werden hierzu zwar etwas aufwendiger. Mit Hilfe solcher kombinierter Verfahren und Vorrichtungen lassen sich jedoch noch komplexere Kodierungen herstellen, wobei Zufallsgeneratoren dafür sorgen können, daß solche Kodierungen einmalig sind, ihre Nachahmung also praktisch unmöglich ist.The above-described methods and devices for producing the marking devices according to the invention can also be combined with one another. The methods and devices for this are somewhat more complex. With the help of such combined methods and devices, however, even more complex codings can be produced, whereby random generators can ensure that such codings are unique, so that it is practically impossible to imitate them.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing, the invention is illustrated in more detail using exemplary embodiments. Show it:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine1 shows a cross section through a
Markierungseinrichtung mit Darstellung der MagnetisierungsStruktur;Marking device with representation of the magnetization structure;
Figur 2 einen Querschnitt durch dieFigure 2 shows a cross section through the
Markierungseinrichtung gemäß Figur 1 bei Magnetisierung im Sättigungsbereich;Marking device according to Figure 1 with magnetization in the saturation range;
Figur 3 eine Graphik, die die Abhängigkeit der antiparallelen Kopplungsstärke von der Schichtdicke der Zwischenschicht verdeutlicht; Figur 4 eine Vorrichtung zum Aufbringen der Zwischenschicht mit Maskentechnik undFIG. 3 shows a graph which illustrates the dependence of the anti-parallel coupling strength on the layer thickness of the intermediate layer; Figure 4 shows a device for applying the intermediate layer with mask technology and
Figur 5 eine Vorrichtung zum Aufbringen einerFigure 5 shows a device for applying a
Zwischenschicht und bereichsweisen Abtragen mittels lonenbeschuß.Interlayer and area-wise removal with ion bombardment.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Markierungseinrichtung 1 weist eine Trägerschicht 2 beispielsweise aus Si/Si02 auf. Sie kann eine beliebige, für den jeweiligen Einsatzzweck geeignete Dicke aufweisen. Auf die Trägerschicht 2 ist eine permanentmagnetische Grundschicht 3, beispielsweise aus Kobalt in einer Dicke von 40 nm, aufgebracht. Auf diese Grundschicht 3 ist selektiv, d.h. bereichsweise eine Zwischenschicht 4 aufgebracht, beispielsweise auf Kupfer in einer Dicke von 0,8 nm. Auf die Bereiche ohne und mit Zwischenschicht 4 ist dann eine Kodierungsschicht 5 z.B. aus Co in einer Dicke von etwa 25 nm aufgebracht, welche obenseitig mit einer Schutzschicht 6, beispielsweise einer 50 nm dicken Cu-Schicht oder einem polymeren Schutzlack wie z.B. 10 μm PMMA, beschichtet ist.The marking device 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a carrier layer 2, for example made of Si / SiO 2 . It can have any thickness suitable for the respective application. A permanent magnetic base layer 3, for example made of cobalt with a thickness of 40 nm, is applied to the carrier layer 2. On this base layer 3, an intermediate layer 4 is applied selectively, in some areas, for example on copper with a thickness of 0.8 nm. A coding layer 5, for example made of Co, is then applied to the areas without and with intermediate layer 4 in a thickness of about 25 nm , which is coated on the top with a protective layer 6, for example a 50 nm thick Cu layer or a polymeric protective lacquer such as 10 μm PMMA.
Durch die Pfeile auf Grundschicht 3 und Kodierungsschicht 5 sind Richtung und Stärke der Magnetisierung qualitativ verdeutlicht. Allerdings ist die Richtung der Magnetisierung aus darstellungstechnischen Gründen um 90° verdreht gezeigt. Bei der hier beschriebenen Materialkombination Co/Cu/Co - wie auch bei den meisten anderen in Frage kom- menden Materialkombinationen - liegen die Richtungen der Magnetisierung in den Ebenen von Grundschicht 3 und Kodierungsschicht 5, und zwar teilweise parallel und teilweise antiparallel.The arrows on base layer 3 and coding layer 5 qualitatively illustrate the direction and strength of the magnetization. However, the direction of the magnetization is shown rotated by 90 ° for technical reasons. With the material combination Co / Cu / Co described here - as with most other possible material combinations - the directions of magnetization lie in the planes of base layer 3 and coding layer 5, partly in parallel and partly in anti-parallel.
In Figur 1 ist zu erkennen, daß die Grundschicht 3 gleichmäßig über die Fläche magnetisiert ist. Auch die Kodierungsschicht 5 ist magnetisiert, wenn auch die Sättigungsmagnetisierung aufgrund der geringeren Dicke kleiner ist als in der Grundschicht 3. In den Bereichen, wo keine Zwischenschicht 4 vorhanden ist, ist die Magnetisierung in der Kodierungsschicht 5 parallel und gleichgerichtet. Dort, wo eine Zwischenschicht 4 vorhanden ist, wird eine antiparallele Kopplung der Magnetisierung bewirkt, d.h. die Magnetisierung von Grundschicht 3 und Kodierungsschicht 5 ist entgegengesetzt gerichtet und damit antiparallel. Oberhalb der Markierungsseinrichtung 1 ist in einem Kasten die Stärke des resultierenden Magnetfeldes durch Pfeile und darüber das entsprechende Auslesesignal in einem Kurvenzug dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Magnetisierung der Grundschicht 3 in den Bereichen, wo keine Zwischenschicht 4 vorhanden ist, durch die Kodierungsschicht 5 verstärkt wird. Dort, wo eine Zwischenschicht 4 aufgebracht ist, wird jedoch das resultierende Magnetfeld der gesamten Schichtenanordnung aufgrund antiparalleler Kopplung geschwächt. Hierdurch entsteht eine Kodierungsstruktur mit sehr unterschiedlichen resultierenden Feldstärken an der Oberfläche, die mit Hilfe von geeigneten Sensoren detektiert und analysiert werden kann.In Figure 1 it can be seen that the base layer 3 is magnetized evenly over the surface. The coding layer 5 is also magnetized, even though the saturation magnetization is smaller than in the base layer 3 due to the smaller thickness. In the regions where there is no intermediate layer 4, the magnetization in the coding layer 5 is parallel and rectified. Where an intermediate layer 4 is present, an anti-parallel coupling of the magnetization is effected, i.e. the magnetization of base layer 3 and coding layer 5 is directed in the opposite direction and is therefore antiparallel. Above the marking device 1, the strength of the resulting magnetic field is shown in a box by arrows and the corresponding readout signal is shown in a curve. It can be seen that the magnetization of the base layer 3 is increased by the coding layer 5 in the regions where there is no intermediate layer 4. Where an intermediate layer 4 is applied, however, the resulting magnetic field of the entire layer arrangement is weakened due to anti-parallel coupling. This creates a coding structure with very different resulting field strengths on the surface, which can be detected and analyzed with the aid of suitable sensors.
11 Figur 2 zeigt den Zustand der Markierungseinrichtung 1 in einem externen Magnetfeld im Sättigungsbereich. Es ist zu erkennen, daß die antiparallele Kopplung aufgebrochen ist, so daß jetzt auch diejenigen Bereiche der Kodierungsschicht 5, die durch eine Zwischenschicht 4 von der Grundschicht 3 getrennt sind, wie die benachbarten Bereiche ohne Trennung durch eine Zwischenschicht 4 parallel und gleichgerichtet magnetisiert sind. Damit sind alle Bereiche gleichmäßig magnetisiert, d.h. die Variation des magnetischen Signals verschwindet. Eine Kodierung ist nicht mehr vorhanden. Nach Entfernung des äußeren Magnetfeldes und damit in Remanenz stellt sich jedoch wieder spontan der aus Figur 1 ersichtliche Zustand mit paralleler und antiparalleler Kopplung ein. Damit kann die Markierungseinrichtung 1 von anderen Markierungseinrichtungen unterschieden werden, die mit konventionellen Magne- tisierungstechniken hergestellt sind und bei denen die Kodierung durch Anlegen eines externen Magnetfeldes gelöscht würde.11 FIG. 2 shows the state of the marking device 1 in an external magnetic field in the saturation range. It can be seen that the anti-parallel coupling has broken down, so that now those regions of the coding layer 5 which are separated from the base layer 3 by an intermediate layer 4, like the adjacent regions are magnetized in parallel and in the same direction without separation by an intermediate layer 4. This means that all areas are magnetized evenly, ie the variation of the magnetic signal disappears. Coding is no longer available. After removal of the external magnetic field and thus in remanence, however, the state shown in FIG. 1, with parallel and anti-parallel coupling, is spontaneously restored. The marking device 1 can thus be differentiated from other marking devices which are produced using conventional magnetization techniques and in which the coding would be deleted by applying an external magnetic field.
In der Graphik gemäß Figur 3 ist die Dicke der Zwischenschicht 4 auf der Abszisse und die antiferromagnetische Kopplungsstärke auf der Ordinate aufgetragen, und zwar für ein Beispiel, bei dem Grundschicht 3 und Kodierungsschicht 5 aus Kobalt bestehen und jeweils in einer Dicke von 40 nm vorliegen. Es ist zu erkennen, daß die Stärke der antiferromagnetischen Kopplung mit der Dicke der Zwischenschicht 4 variiert. Die höchste Kopplungsstärke wird bei ca. 0,8 nm erreicht. Zwischen den Extrema gibt es Be-3, the thickness of the intermediate layer 4 is plotted on the abscissa and the antiferromagnetic coupling strength is plotted on the ordinate, for an example in which the base layer 3 and coding layer 5 consist of cobalt and each have a thickness of 40 nm. It can be seen that the strength of the antiferromagnetic coupling varies with the thickness of the intermediate layer 4. The highest coupling strength is reached at approx. 0.8 nm. Between the extremes there are
1 reiche, in denen keine antiparallele Kopplung auftritt, sondern eine Kopplung um weniger als 180°, z.B. um 90° bis hin zu einer parallelen ferromagnetischen Kopplung. Auch diese Bereiche können dazu benutzt werden, eine gewünschte Magnetisierungs- und damit Kodierungsstruktur mit hoher Komplexität zu erhalten, so daß dann nicht nur1 rich, in which no anti-parallel coupling occurs, but a coupling by less than 180 °, for example by 90 ° up to a parallel ferromagnetic coupling. These areas can also be used to obtain a desired magnetization and thus coding structure with high complexity, so that not only then
- wie bei dem Beispiel gemäß Figur 1 - zwei unterschiedliche Gesamtmagnetisierungen vorliegen, sondern eine Mehr- oder Vielzahl verschiedener Magnetisierungen.As in the example according to FIG. 1, there are two different total magnetizations, but a plurality or a large number of different magnetizations.
Eine Markierungseinrichtung mit dem Schichtenaufbau gemäß den Figuren 1 und 2 läßt sich mit Hilfe einer Vorrichtung 11 herstellen, die - was hier nicht näher dargestellt istA marking device with the layer structure according to FIGS. 1 and 2 can be produced with the aid of a device 11 which - which is not shown in more detail here
- in einem unter Hochvakuum stehenden Gehäuse angeordnet ist. Die Vorrichtung 11 hat drei Bedampfungsstationen 12, 13, 14, wobei jede Bedampfungsstation 12, 13, 14 eine Stützwalze 15, 16, 17 aufweist, die im unteren Bereich jeweils von Umlenkrollen 18, 19 bzw. 20, 21 bzw. 22, 23 flankiert sind. Oberhalb der ersten und zweiten Stützwalze 15, 16 ist jeweils ein Bedampfungsgsgerät 24, 25 angeordnet. Der dritten Stützwalze 17 sind zwei Bedampfungs- geräte 26, 27 zugeordnet.- Is arranged in a housing under high vacuum. The device 11 has three steaming stations 12, 13, 14, each steaming station 12, 13, 14 having a support roller 15, 16, 17 which is flanked in the lower region by deflection rollers 18, 19 or 20, 21 or 22, 23, respectively are. A steaming device 24, 25 is arranged above each of the first and second support rollers 15, 16. The third support roller 17 is assigned two vapor deposition devices 26, 27.
Vor der ersten Bedampfungsstation 12 befindet sich eine Vorratsrolle 28, auf der eine Trägerfolie 29 aufgerollt ist. Zwischen erster und zweiter Bedampfungsstation 12, 13 ist eine weitere Vorratsrolle 30 angeordnet, auf der eine Maskenfolie 31 aufgerollt ist. Der Vorratsrolle 30 zugeordnet ist ein Lasergerät 33, mit deren Hilfe Ausneh-In front of the first steaming station 12 there is a supply roll 28 on which a carrier film 29 is rolled up. A further supply roll 30 is arranged between the first and second vapor deposition stations 12, 13, on which a mask film 31 is rolled up. A laser device 33 is assigned to the supply roll 30, with the aid of which
2 mungen - beispielhaft mit 34 bezeichnet - aus der Maskenfolie 31 ausgebrannt werden können.2 Mungen - designated 34 by way of example - can be burned out of the mask film 31.
Beim Beschichten wird die Trägerfolie 29 von ihren Vorratsrollen 28 abgezogen und umläuft die erste Umlenkrolle 18 und wird von der Stützwalze 15 mitgenommen. Sie durchläuft dabei die erste Beschichtungsstation 12, wo eine Grundschicht 32 aufgedampft wird. Dann unterläuft die Trägerfolie 29 die Umlenkrolle 19 und vereinigt sich vor der Umlenkrolle 20 mit der Maskenfolie 32. Beide werden von der Stützwalze 16 mitgenommen, wobei die Maskenfolie 31 außenseitig auf der Trägerfolie 29 aufliegt. Zuvor ist in die Maskenfolie 31 mit Hilfe des Lasergeräts 33 ein Muster von Ausnehmungen - beispielhaft mit 34 bezeichnet - eingebrannt. Durch entsprechende Steuerung des vom Lasergerät 33 erzeugten Laserstrahls - es können auch mehrere sein -, beispielsweise mit Hilfe eines Zufallsgenerators, kann ein sich stetig änderndes Muster erzeugt werden .During coating, the carrier film 29 is pulled off its supply rolls 28 and rotates around the first deflection roll 18 and is carried along by the support roller 15. It passes through the first coating station 12, where a base layer 32 is evaporated. The carrier film 29 then passes under the deflection roller 19 and merges with the mask film 32 in front of the deflection roller 20. Both are carried along by the support roller 16, the mask film 31 resting on the outside on the carrier film 29. Before that, a pattern of recesses - designated 34 by way of example - is burned into the mask film 31 with the aid of the laser device 33. By appropriately controlling the laser beam generated by the laser device 33 - there may also be several - for example with the aid of a random generator, a constantly changing pattern can be generated.
Maskenfolie 31 und Trägerfolie 29 werden im oberen Bereich der Stützwalze 16 an dem zweiten Bedampfungsgerät 25 vorbeigeführt, wobei das Bedampfungsgerät 25 eine Auf- sputterung mit dem für eine Zwischenschicht 35 vorgesehenen Material vornimmt. Aufgrund der teilweisen Abdeckung durch die Maskenfolie 31 erreicht das Material die Grund- schicht 32 nur im Bereich der Ausnehmung 34 in der Maskenfolie 31, so daß die Zwischenschicht 35 nur dort entsteht.Mask film 31 and carrier film 29 are guided past the second vapor deposition device 25 in the upper region of the support roller 16, the vapor deposition device 25 sputtering with the material provided for an intermediate layer 35. Due to the partial covering by the masking film 31, the material reaches the base layer 32 only in the area of the recess 34 in the masking film 31, so that the intermediate layer 35 is formed only there.
2.5 Nach Umlaufen der Umlenkrolle 21 wird die Maskenfolie 31 von der Trägerfolie 29 nach oben weggeführt und auf eine Speicherrolle 36 aufgerollt. Die Trägerfolie 29 weist nun auf der Oberseite - was hier nicht näher dargestellt ist - ein Muster aus Grundschicht 30 und Zwischenschicht 35 entsprechend den Ausnehmungen 34 in der Maskenfolie 31 auf.2.5 After the deflection roller 21 rotates, the mask foil 31 is guided away from the carrier foil 29 upwards and rolled onto a storage roller 36. The carrier film 29 now has a pattern of the base layer 30 and the intermediate layer 35 corresponding to the recesses 34 in the mask film 31 on the upper side - which is not shown in more detail here.
Die Trägerfolie 29 verläuft waagerecht zur nächsten Umlenkrolle 22 und umläuft dann die Stützwalze 17. Mit Hilfe der beiden Bedampfungsgeräte 26, 27 werden Grundschicht 30 und Zwischenschicht 35 mit einer Kodierungsschicht 37 aus ferromagnetischem Material und einer Schutzschicht 38 z. B. aus DLC oder SiC versehen. In den Bereichen, in denen keine Zwischenschicht 35 vorhanden ist, koppeln Grundschicht 30 und Kodierungsschicht 37 parallel. Dort, wo Zwischenschicht 35 vorhanden ist, ist die Kopplung antiparallel, weil die Zwischenschicht 35 in der Bedampfungsstation 13 eine derartige Dicke erhalten hat, daß sich die antiparallele Kopplung einstellt.The carrier film 29 runs horizontally to the next deflecting roller 22 and then rotates around the support roller 17. With the aid of the two vapor deposition devices 26, 27, the base layer 30 and the intermediate layer 35 are made with a coding layer 37 made of ferromagnetic material and a protective layer 38 z. B. from DLC or SiC. In the areas in which there is no intermediate layer 35, the base layer 30 and the coding layer 37 couple in parallel. Where the intermediate layer 35 is present, the coupling is anti-parallel, because the intermediate layer 35 in the vapor deposition station 13 has such a thickness that the anti-parallel coupling occurs.
Anschließend umschlingt die Trägerfolie 29 versehen mit der Kodierungsbeschichtung aus Grundschicht 30, Zwischenschicht 35, Kodierungsschicht 37 und Schutzschicht 38 noch die Umlenkrolle 23 und wird auf eine Speicherrolle 39 aufgerollt. Sie kann dann entsprechend ihrer jeweiligen Verwendung konfektioniert werden.Subsequently, the carrier film 29 wrapped with the coding coating of the base layer 30, intermediate layer 35, coding layer 37 and protective layer 38 still wraps around the deflection roller 23 and is rolled up onto a storage roller 39. It can then be assembled according to its respective use.
2.6 Figur 5 zeigt eine weitere Vorrichtung 41 für die Herstellung einer Markierungseinrichtung gemäß den Figuren 1 und 2. Auch sie ist von einem unter Hochvakuum stehenden Gehäuse umgeben. Sie hat in der Reihenfolge des Durchgangs eine erste Bedampfungsstation 42, eine Ionenbeschußstation 43 und eine zweite Bedampfungsstation 44. Die Stationen 42, 43, 44 haben Stützwalzen 45, 46, 47, die im unteren Bereich jeweils von zwei Umlenkrollen 48, 49 bzw. 50, 51 bzw. 52, 53 flankiert sind.2.6 FIG. 5 shows a further device 41 for producing a marking device according to FIGS. 1 and 2. It is also surrounded by a housing that is under high vacuum. It has a first steaming station 42, an ion bombardment station 43 and a second steaming station 44 in the order of passage. The stations 42, 43, 44 have support rollers 45, 46, 47, each of which has two deflection rollers 48, 49 and 50 in the lower region , 51 and 52, 53 are flanked.
Die erste Bedampfungsstation 42 ist mit zwei oberhalb der Stützwalze 45 angeordneten Bedampfungsgeräten 54, 55 versehen. Die zweite Bedampfungsstation 44 weist im oberen Bereich ebenfalls zwei nebeneinander angeordnete Bedamp- fungsgeräte 56, 57 auf. In der Ionenbeschußstation 43 ist oberhalb der Stützwalze 46 ein Ionenbeschußgerät 58 angeordnet. Unterhalb der Stützwalze 46 und zwischen den zugehörigen Umlenkrollen 50, 51 ist linksseitig ein Ladungsverteilgerät 59 angeordnet, mit dem auf der Stützwalze 46 Bereiche mit positiver und/oder Bereiche negativer elektrischer Ladung erzeugt werden können. Dies kann beispielsweise nach dem Prinzip des Laserdruckers in der Weise erfolgen, daß eine zunächst homogen aufgebrachte Ladung durch lokales Belichten der Oberfläche der Stützwalze 46 bereichsweise entfernt wird. Rechts von dem Ladungsverteilgerät 59 ist ein Löschgerät 60 angeordnet, das die Oberfläche der Stützwalze 46 entweder vollständig entlädt oder mit einer homogenen elektrischen Ladung versieht.The first steaming station 42 is provided with two steaming devices 54, 55 arranged above the support roller 45. The second steaming station 44 likewise has two steaming devices 56, 57 arranged next to one another in the upper region. An ion bombardment device 58 is arranged in the ion bombardment station 43 above the support roller 46. Below the support roller 46 and between the associated deflection rollers 50, 51, a charge distribution device 59 is arranged on the left-hand side, with which areas with positive and / or areas with negative electrical charge can be generated on the support roller 46. This can be done, for example, according to the principle of the laser printer in such a way that an initially homogeneously applied charge is partially removed by local exposure of the surface of the support roller 46. To the right of the charge distribution device 59 there is an extinguishing device 60 which either completely discharges the surface of the support roller 46 or provides it with a homogeneous electrical charge.
1 Auf einer Vorratsrolle 61 ist eine Trägerfolie 62 aufgerollt. Im Betrieb wird die Trägerfolie 62 von der Vorratsrolle 61 abgezogen und umläuft die erste Umlenkrolle 48 und gelangt auf den Umfang der ersten Stützwalze 45, wo sie von dieser mitgenommen wird. Dabei läuft sie an dem ersten Bedampfungsgerät 54 vorbei und wird dort mittels Aufsputtern ganzflächig mit einer Grundschicht 63 versehen. Mittels des zweiten Bedampfungsgeräts 55 wird auf die Grundschicht 63 ganzflächig eine Zwischenschicht 64 aus nicht magnetischem Material aufgesputtert. Die so ausgestattete Trägerfolie 62 umläuft die nachfolgenden Umlenkrollen 49, 50 und läuft dann auf den Mantel der zweiten Stützwalze 46 auf und umschlingt diese. Dabei läuft sie an dem Ionenbeschußgerät 58 vorbei, das die Zwischenschicht 64 über die gesamte Breite flächig beschießt. Aufgrund der Ladungsverteilung auf der Oberfläche der Stützwalze 46, die zuvor von dem Ladungsverteilgerät 59 erzeugt worden ist, sind auf der Oberfläche der Zwischenschicht 64 Bereiche mit für die Ionen aus dem Ionenbeschußgerät 58 abstoßendem und/oder anziehendem Potential entstanden. In den Bereichen mit anziehendem Potential wird die Zwischenschicht 64 abgetragen, so daß nur Teile der Zwischenschicht 64 übrigbleiben. Die Stützwalze 46 wird beim Durchlauf jeweils vor dem Löschgerät 60 homogenisiert, d.h. entweder vollständig entladen oder mit einer homogenen Aufladung versehen, so daß das Ladungsverteilgerät 59 immer wieder ein neues Verteilungsmuster auf die Stützwalze 46 aufladen kann.1 A carrier film 62 is rolled up on a supply roll 61. In operation, the carrier film 62 is pulled off the supply roll 61 and rotates around the first deflection roll 48 and reaches the circumference of the first support roll 45, where it is carried by it. In doing so, it runs past the first vapor deposition device 54 and is there provided with a base layer 63 over the whole area by means of sputtering. An intermediate layer 64 made of non-magnetic material is sputtered over the entire surface of the base layer 63 by means of the second vapor deposition device 55. The carrier film 62 thus equipped runs around the subsequent deflection rollers 49, 50 and then runs onto the jacket of the second support roller 46 and wraps around it. In doing so, it runs past the ion bombardment device 58, which bombardes the intermediate layer 64 across the entire width. Due to the charge distribution on the surface of the support roller 46, which was previously generated by the charge distribution device 59, areas have been created on the surface of the intermediate layer 64 with potential for repelling and / or attracting the ions from the ion bombardment device 58. The intermediate layer 64 is removed in the regions with an attractive potential, so that only parts of the intermediate layer 64 remain. The support roller 46 is homogenized in front of the extinguishing device 60, that is, either completely discharged or provided with a homogeneous charge, so that the charge distribution device 59 can repeatedly charge a new distribution pattern onto the support roller 46.
2.S Nach Umlaufen der Umlenkrollen 51, 52 gelangt die Trägerfolie 62 in die zweite Bedampfungsstation 44, wobei sie auch hier wieder über den Umfang der Stützwalze 47 geführt wird. Dort wird das Muster aus Grundschicht 63 und Zwischenschicht 64 mit Hilfe des Bedampfungsgerätes 56 ganzflächig mit einer Kodierungsschicht 65 aus ferroma- gnetischem Material und anschließend die Kodierungsschicht 65 außenseitig mittels des weiteren Bedampfungsgerätes 57 mit einer Schutzschicht 66 versehen. In den Bereichen ohne Zwischenschicht 64 stellt sich eine parallele Kopplung von Grundschicht 63 und Kodierungsschicht 65 ein, während dort, wo eine Zwischenschicht 64 vorhanden ist, eine antiparallele Kopplung entsteht, da die Zwischenschicht 64 in der ersten Bedampfungsstation 42 in einer Dicke aufgetragen worden ist, die eine solche Kopplung bewirkt.2.S After the deflection rollers 51, 52 have been rotated, the carrier film 62 reaches the second vapor deposition station 44, again being guided over the circumference of the support roller 47. There, the pattern of the base layer 63 and the intermediate layer 64 is provided over the entire surface with the aid of the vaporization device 56 with a coding layer 65 made of ferromagnetic material and then the coding layer 65 is provided on the outside with a protective layer 66 by means of the further vaporization device 57. A parallel coupling of the base layer 63 and the coding layer 65 occurs in the regions without an intermediate layer 64, while an anti-parallel coupling occurs where an intermediate layer 64 is present, since the intermediate layer 64 has been applied in the first vapor deposition station 42 in a thickness, which causes such a coupling.
Nach Durchlaufen der zweiten Bedampfungsstation 44 umläuft die mit der Kodierungsbeschichtung versehene Trägerfolie 61 die letzte Umlenkrolle 53 und wird dann von einer Speicherrolle 67 aufgenommen. Sie kann dann anschließend vereinzelt werden.After passing through the second evaporation station 44, the carrier film 61 provided with the coding coating runs around the last deflection roller 53 and is then taken up by a storage roller 67. It can then be separated.
2.9 2.9
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