專利名稱：射頻id薄片或薄膜天線的制作方法
背景技術：
及概述人們希望越來越多的產(chǎn)品能夠包括與其相關的射頻(RF)電路。這樣的RF電路的一種重要的元件是RF天線，這種天線必須擁有這樣的一個配置其中把導電材料的兩個實體互相適當?shù)丶右蚤g隔，以定義兩個天線部分，這兩個天線部分由一個包括一個RF收發(fā)機的電路芯片加以橋接。通常，使用導電的油墨(例如，1999年9月29日提交的、申請序列號為09/408,519、代理人文檔號為263-2148的共有未決申請中所描述的，現(xiàn)特將其所公開的內(nèi)容并入此處，以供參考)制造這種天線。其中，可以把導電的油墨印刷為數(shù)字或字母或按某種其它美學特性配置加以印刷，也可按諸如美國專利5,223,801和5,786,626(現(xiàn)特將其所公開的內(nèi)容并入此處，以供參考)中所描述的加以印刷。天線可以呈蝕刻或沖壓的導電薄片形式。盡管可以根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)功能適當?shù)刂圃飚a(chǎn)品，但導電的油墨不能提供高等級的天線，因為總的來說它不象導電的薄片那樣厚或也不具有象導電薄片那樣的導電性。另一方面，傳統(tǒng)的施于薄片的蝕刻或沖壓工藝不能使它們具有高速制造的特性，而且不允許天線配置的可變性，而天線配置的可變性通常是人們所希望的，這種特性可使天線本身具有美學感或能夠表達信息，而非主要作為一種單純的功能部件。
根據(jù)本發(fā)明，把一種導電的薄片或薄膜敷于一種襯底，以致于可為射頻ID傳輸提供一個高等級的天線，而且還可以快速地、低成本地加以制造，并具有美學特性或能夠表達信息，將可解決以上所提到的問題。根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，可以把美國專利5,520,763(特將其所公開的內(nèi)容并入此處， 以供參考)中所公開的工藝和設備用于制造這種天線，或可根據(jù)本發(fā)明的另一個方面提供一種更為簡單的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種含有射頻天線的元件，這種元件包括一個擁有一個頂表面的柔韌的襯底。射頻天線配置中的膠可操作地連接于這一頂表面。一種導電的薄片或薄膜可操作地連接于膠，以便使頂表面上的膠的相反的一側(cè)上擁有其基本相同的配置。導電的薄片或薄膜擁有一個射頻天線配置，具有膠和薄片或薄膜的襯底是柔韌的，而且可在不損壞襯底或薄片或薄膜的天線配置的情況下加以彎曲。
較佳的做法是令襯底包括紙、薄塑料片等材料。例如，一種人們特別希望的襯底是傳統(tǒng)的卡片材料(card stock)紙，盡管也可使用高級書寫紙或重于卡片材料的紙。也可以使用厚度與高級書寫紙的厚度大體相當?shù)哪軌蚝苋菀讖澢木郾┖途巯N薄板。較佳的做法是令襯底擁有適當?shù)娜犴g和可彎曲的特性，以致于能夠很容易地按卷材的形式、在速度相當高的設備中對其加以處理，以致于至少可按每分鐘50英尺的卷速度制造根據(jù)本發(fā)明的包含有射頻天線的元件。較佳的做法是令這一速度大約在每分鐘100英尺以上。
膠可以包括永久性的或可去除的熱熔壓敏膠，在第一較佳實施例中，把膠基本上直接附著于襯底和導電的薄片或薄膜上。膠涂層的重量可在每17英寸×22英寸×襯底的500張令單位大約3～6英磅之間(即每17英寸×22英寸×500的表面面積上為3～6英磅)。導電的薄片或薄膜的厚度可在大約0.3～1密耳之間，并可擁有范圍廣泛的各種各樣的金屬顏色。較佳的做法是令膠和導電的薄片或薄膜配置擁有字母或數(shù)字的配置，以致于它們能夠表達信息，或擁有其它使觀察者不容易察覺到薄片或薄膜是一種RF天線的具有美學感的圖案配置。
另外，也可遵循諸如美國專利5,520,763中所描述的步驟并使用諸如這一專利中所描述的設備，把調(diào)色劑印刷在襯底上。較佳的做法是，當其呈卷材形式以致可把調(diào)色劑放置在襯底頂表面和膠之間時，調(diào)色劑也擁有與膠和導電的薄片或薄膜基本相同的配置，例如以上所描述的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種制造包含有射頻天線的元件的方法，包括(a)把一種壓敏膠基本上直接敷于柔韌襯底的頂表面，以致于膠呈射頻天線的一個圖案的形式。(b)把導電的薄片或薄膜覆蓋于襯底的頂面。以及(c)除導電的薄片或薄膜附著于膠的部位外，把導電的薄片或薄膜從襯底的頂面去除，以產(chǎn)生一個擁有一個附著于那里的柔韌射頻天線的柔韌的襯底。
在以上所描述的方法的實現(xiàn)過程中，較佳的做法是通過使一張或一卷導電的薄片或薄膜牢固地與膠相接觸，然后提升卷材或片材，以致于可把不與膠相嚙合的卷材或片材的部分從那些與膠相嚙合的卷材或片的部分撕開，實踐(b)和(c)。另外，較佳的做法是通過按每17英寸×22英寸×襯底的500張令單位大約3～6英磅的涂層重量敷一種熱熔膠，實踐(a)，以及較佳的做法是使用厚度大約為0.3～1密耳的導電的薄片或薄膜，實踐(b)。在第一較佳實施例中，實踐了(a)～(c)，以便敷膠和導電的薄片或薄膜，以致可使它們擁有字母或數(shù)字的配置，或相反，使導電的薄片或薄膜不會被人們當作一個具有RF天線功能的設備很容易地認出。
本發(fā)明的方法還可以包括為與天線相關的操作提供其它RF電路元件，例如RF芯片(例如傳統(tǒng)的或如1999年9月10日提交的、序號為09/393,291的美國申請(代理人文檔號為263-2076)所描述的RF芯片)。如果人們希望所制造的元件為一種標簽等，則可以把壓敏膠敷于襯底的底表面，并可由一個解脫襯里(release liner)加以覆蓋。
在這一方法的實踐中，也可以實踐(b)，以解開一卷導電的薄片或薄膜，以使導電的薄片或薄膜卷材與膠相接觸，以及可以實踐(c)，以回繞導電的薄片或薄膜卷材，以致于可以把不與膠相嚙合的卷材部分從與膠相嚙合的卷材部分撕下來。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，使用美國專利5,520,763中所公開的基本過程和設備，提供了一種制造包含有射頻天線的元件的方法，包括(a)把一種調(diào)色劑印刷在柔韌襯底的頂表面上，以致調(diào)色劑可呈射頻天線的一個圖案的形式。(b)加熱調(diào)色劑，使其成為發(fā)粘的。(c)當調(diào)色劑變?yōu)榘l(fā)粘的時，把一層導電的薄片或薄膜和膠敷于調(diào)色劑上，同時加熱和施加壓力，以致膠和薄片可粘到調(diào)色劑上的它們嚙合的部位。以及(d)除了附著于調(diào)色劑的導電的薄片或薄膜的部位外，把導電的薄片或薄膜層從襯底上去除，以產(chǎn)生一個具有一個可操作地附著于那里的柔韌射頻天線的柔韌的襯底。
在本發(fā)明的這一方面中，較佳的做法是實踐(a)～(d)，以便應用敷膠和導電的薄片或薄膜，以致它們可擁有字母或數(shù)字的配置；另外，較佳的做法是根據(jù)這一方面實踐(c)，以解開一卷膠和導電的薄片或薄膜層，以使卷材與發(fā)粘的調(diào)色劑相接觸。以及實踐(d)，以回饒層卷，以致于可以把不與調(diào)色劑相嚙合的卷材部分從與調(diào)色劑相嚙合的卷材部分撕下來。
本發(fā)明的主要目的是能夠容易、快速地制造一種擁有高等級的用于射頻ID傳輸?shù)奶炀€的元件。通過對本發(fā)明的詳細描述以及對所附權利要求的考察，本發(fā)明的這一方面以及其它方面將會變得十分清楚。
圖4類似圖2，所描述的僅為根據(jù)圖3的方法所制造的一個包含有RF天線的元件；圖5是圖2或4的一個示范性的包含有RF天線的元件的一個頂設計圖；以及圖6類似圖5，僅描述了天線的一個不同的配置。
附圖詳述

圖1中以結(jié)構(gòu)圖的形式概要性地說明了根據(jù)本發(fā)明的一個示范性的方法。
在這一方法的實踐中，如方框10概要性地說明的，膠為涂于襯底上的圖案。為此，可以使用任何傳統(tǒng)的圖案涂敷設備實現(xiàn)對圖案的涂敷。較佳的做法是令襯底為一種柔韌的和可彎曲的襯底，例如紙或塑料片材，在根據(jù)這一方法進行處理期間，它們可以為卷材配置。圖1的實踐中所使用的一個示范性的襯底在圖2中由參照數(shù)字11加以說明，擁有一個頂表面12和一個底表面13，并具有涂在頂表面12上的膠14圖案。盡管可以使用較重的紙或較輕的紙，例如傳統(tǒng)的高級書寫紙，但一種較佳的材料是紙卡片材料。如果使用塑料片材，那么較佳的做法是令其為薄聚烯烴、聚丙烯等塑料片材，它們將附著于一種膠上，并且是柔韌的和可彎曲的。較佳的做法是令所使用的任何襯底材料足夠柔軟，以致于它能夠呈卷材的形式，并可由傳統(tǒng)的卷材處理設備(例如滾軋機、鍍膜機、打印機等)加以處理。
盡管可以根據(jù)將要使用的最終處理使用范圍廣泛的各種各樣的膠14，但對于涂在襯底11頂表面12上的圖案來說，較佳的做法是把一種壓敏膠用作膠14。人們特別希望的是永久性的或可去除的熱熔膠，而且較佳的做法是以每17英寸×22英寸×500紙令單位大約重3～6英磅重的涂層重量加以涂敷(即把3～6英磅的膠敷于17英寸×22英寸×500的一個表面區(qū)域上，盡管涂膠的圖案將致使元件間的間距加大，而且要想包含3～6英磅的膠，所需襯底的面積遠大于17英寸×22英寸×500)。例如，示范性的壓敏膠為永久性的熱熔膠H2463-01或可去除的熱熔膠HL-2612，這兩種膠均可從威斯康星Wauwatosa的Ato Findley公司購得。
圖1的方法中的下一個步驟，由其中的方框15示意性加以說明，將把導電的薄片或薄膜覆蓋在膠14上。導電的薄片或薄膜幾乎可以為能夠為射頻ID傳輸提供高等級天線的任何類型的導電的薄片或薄膜，與大多數(shù)或所有的導電的打印油墨相比，導電的薄片或薄膜較厚并且在使用中更具導電性。盡管可以使用范圍廣泛的各種各樣的傳統(tǒng)的薄片或薄膜，但特別適合的一種可能是可得于馬薩諸塞Newburyport的Foilmark公司的金屬顏色導電薄膜，厚度大約為0.3～1密耳。
如圖1中的方框16示意性加以說明的，在把導電的薄片或薄膜敷于膠14上之后，去除未粘在膠14上的薄片或薄膜部分，如在16處所指出的。例如，可通過下列方式完成步驟15、16解開一卷導電的薄片或薄膜，以致它可與膠14相嚙合，把具有膠和薄膜的襯底在傳統(tǒng)的滾軋機或其它傳統(tǒng)的可施加足夠的壓力以確保把導電的薄片或薄膜附著于膠上的設備之間傳送，然后把薄片或薄膜卷材重繞在一個提升卷軸上，薄片或薄膜自動地撕斷其未與膠14相附著的部位，以致導電的薄片或薄膜僅保留在與膠14相連和相附著于的部位，如在圖2中的17處示意性加以說明的。
實踐10、15、16所有3個步驟，以致膠14和導電的薄片或薄膜17可呈傳統(tǒng)射頻天線配置的形式，而且擁有由一個間隔或縫隙所分隔的任何配置的導電的部分，如圖2中的縫隙18所說明的，并且在其相對的兩側(cè)顯露出RF天線部分(17)。如果襯底11呈卷材形式，那么根據(jù)對產(chǎn)品的最終使用(例如，作為一個在零售環(huán)境中使用的″智能標簽″、一個ID卡等)，把其切成所希望維度的一張薄片，從而產(chǎn)生一個最終的具有天線的襯底，如圖2中19處和圖1中方框20示意性加以說明的。
圖5和6說明了可加以構(gòu)造的天線21(圖5)和22(圖6)的兩個實施例。圖5的天線21擁有一個傳統(tǒng)的基本上完整的功能配置，這一配置擁有兩個大的導電的薄片或薄膜部分17，由縫隙18加以間隔?？梢蕴峁┮粋€傳統(tǒng)的射頻發(fā)射器芯片(未在圖中加以顯示)以及其它傳統(tǒng)的RF元件，以橋接縫隙18，并電子地連接于天線部分17，如所希望的。
在圖6的實施例中，在縫隙18的相對的兩側(cè)上，天線形成部件17呈單詞、字母、與/或數(shù)字的形式，或擁有其它具有美學特性與/或不明確地把元件17標識為RF天線的一部分的其它配置。
除了由天線元件17(如果有的話)加以提供的外，圖2、5、以及6的最終襯底19還可擁有與那里相關的其它標記。例如，在圖5中，以油墨或調(diào)色劑形式出現(xiàn)的其它標記被示意性說明為25，又如圖6中在26處示意性地說明的。標記25，26可擁有一個薄片或薄膜的外表面，而不是簡單的油墨或調(diào)色劑，并可按與天線元件17同樣的方式對其加以制造。
圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的另一個示范性方法，這一示范性方法將產(chǎn)生具有天線的最終襯底，如在圖4中的119處示意性說明的，在頂視圖中將會看到與圖5和6中所看到的一樣的效果。為了實踐圖3的方法，較佳的做法是使用諸如美國專利5,520,763中所描述的設備和總的步驟。在圖4中，由僅在其前面冠以一個″1″的同樣的參照數(shù)字表示與圖2中的部件相同的部件。
在圖3的方法中，把第一調(diào)色劑(導電的或不導電的)印刷在一個卷材上，如圖3中30處示意性說明的。按這樣的配置印刷調(diào)色劑呈射頻天線的一個圖案的形式(例如呈圖5和6中所說明的形式)，圖4中的31處對調(diào)色劑示意性地加以說明。即調(diào)色劑31將直接位于襯底/卷材111的頂面112上，就象在圖2的實施例中膠14與襯底11的頂表面12直接相接觸一樣。
圖3的方法中的下一個步驟，如其中的方框32示意性說明的，是向調(diào)色劑加熱，以便使其變?yōu)榘l(fā)粘的。使用諸如5,520,763專利中的設備實踐加熱應用，并可僅在將最終把導電的薄片或薄膜敷于其上的襯底/卷材的那些部分而不是在卷材或襯底的整個寬度上加熱。
接下來，如在圖3中的33處示意性說明的，又如專利5,520,763中所描述的，可以把一層導電的薄片或薄膜以及膠(其可擁有覆蓋膠的一個解脫襯里)用于敷發(fā)粘的調(diào)色劑31。在圖4中，總體地以參照數(shù)字114表示膠，并由參照數(shù)字117表示導電的薄片或薄膜。如在圖3中的34處示意性說明的，施加熱量與/或壓力，以把膠114和發(fā)粘的調(diào)色劑31結(jié)合在一起，然后提升導電的薄片或薄膜卷材，如在圖3中的35處示意性說明的。步驟34、35都使用了諸如5,520,763專利中所說明的設備，制造出了具有天線的最終成卷的產(chǎn)品，如在圖3中的36處示意性說明的以及如在圖4中的119處示意性說明的。然后，針對最終的RF元件的功能把成卷的產(chǎn)品切成合適的尺寸。所有這些步驟，如在圖3中所說明的，可專門地加以裁剪，以制造如在圖5和6中所說明的以及如以上相應于圖1和2的實施例所描述的最終的包含有射頻天線的元件。
根據(jù)使用情況，即根據(jù)放置包含有最終的RF天線的元件19(也表示為119)的情況，也可提供其它的處理。例如，可使用一種膠涂或部分地涂襯底11(也表示為111)的底表面13(也表示為113)，其中，元件19(也表示為119)作為一個標簽等，或如果需要或希望的話，也可提供其它的處理。
由于圖1和3中的兩種方法通常均使用傳統(tǒng)的卷材處理設備，而且比蝕刻和沖壓方法快得多，所以能夠高速地對它們加以實踐，同時還可制造出極高等級的RF天線。圖1和3中的兩種方法都可以以至少每分鐘50英尺的速度(卷材速度)加以實踐，通常這一速度在大約每分鐘100英尺以上。
本發(fā)明還特別覆蓋了所陳述的寬范圍中的所有較窄的范圍，例如，在“大約.3～1密耳之間”意味著.35～.55密耳、.85～1密耳、.45～.65密耳以及這一寬范圍中的所有其它較窄的范圍。
盡管此處已對本發(fā)明進行了說明與描述，其中提交了被視為本發(fā)明的最實際的內(nèi)容以及本發(fā)明的較佳的實施例，但本領域的熟練技術人員將會明顯地領悟到在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明進行多方面的修改，本發(fā)明的范圍取對所附權利要求的最寬泛的解釋，以包括所有等價的產(chǎn)品和工藝。
權利要求
1.一種包含有射頻天線的元件，包括一個柔韌的襯底，擁有一個頂表面；可操作地連接于上述頂表面的射頻天線配置中的膠；一個導電的薄片或薄膜，可操作地連接于上述膠，以便擁有其基本上相同的配置，并在與上述頂表面的相對的上述膠的相反的一側(cè)上；以及上述導電的薄片或薄膜擁有一個射頻天線配置，具有上述膠和薄片或薄膜的上述襯底是柔韌的，而且可在不破壞上述襯底或上述薄片或薄膜的天線配置的情況下加以彎曲。
2.如權利要求1中所陳述的一種包含有射頻天線的元件，其中，上述襯底包括紙。
3.如權利要求1中所陳述的一種包含有射頻天線的元件，其中，上述膠包括熱熔壓敏膠。
4.如權利要求3中所陳述的一種包含有射頻天線的元件，其中，上述膠基本上直接地附著于上述襯底上和上述導電的薄片或薄膜上。
5.如權利要求1中所陳述的一種包含有射頻天線的元件，其中，上述導電的薄片或薄膜的厚度在.3～1密耳之間。
6.如權利要求1中所陳述的一種包含有射頻天線的元件，其中，上述膠和導電的薄片或薄膜配置擁有字母或數(shù)字配置。
7.如權利要求1中所陳述的一種包含有射頻天線的元件，還包含放置在上述襯底頂表面和上述膠之間的調(diào)色劑，該調(diào)色劑擁有與上述膠和導電的薄片或薄膜基本上相同的配置。
8.如權利要求7中所陳述的一種包含有射頻天線的元件，其中，上述調(diào)色劑、膠和導電的薄片或薄膜配置擁有字母或數(shù)字配置。
9.如權利要求1中所陳述的一種包含有射頻天線的元件，其中，上述導電的薄片或薄膜的厚度在.3～1密耳之間。
10.如權利要求1中所陳述的一種包含有射頻天線的元件，其中，上述導電的薄片或薄膜包括一個擁有金屬顏色的導電的薄片，厚度在.3～1密耳之間。
11.如權利要求4中所陳述的一種包含有射頻天線的元件，其中，上述膠涂層的重量在每17英寸×22英寸×襯底的500張令單位大約3～6英磅之間。
12.一種制造一種包含有射頻天線的元件方法，包括(a)把一種壓敏膠基本上直接敷于柔韌襯底的頂表面上，以致膠可呈射頻天線的一個圖案的形式。(b)把導電的薄片或薄膜覆蓋于襯底的頂表面上的膠上；以及(c)除附著于膠的導電的薄片或薄膜部位外，從襯底的頂面上去除導電的薄片或薄膜，以產(chǎn)生一個具有一個附著于那里的柔韌射頻天線的柔韌的襯底。
13.如權利要求12中所陳述的一種方法，其中，通過使一張或一卷導電的薄片或薄膜牢固地與膠相接觸，然后提升卷材或片材，以致可把不與膠相嚙合的卷材或片材的部分從那些與膠相嚙合的卷材或片材的部分撕下來，實踐(b)和(c)。
14.如權利要求13中所陳述的一種方法，其中，通過以每17英寸×22英寸×襯底的500張令單位大約3～6英磅之間的涂層重量涂敷一種熱熔膠，實踐(a)。
15.如權利要求14中所陳述的一種方法，其中，使用一種厚度在.3～1密耳的導電的薄片或薄膜，實踐(b)。
16.如權利要求12中所陳述的一種方法，其中，實踐(a)～(c)，以便敷膠和導電的薄片或薄膜，以致它們可擁有字母或數(shù)字的配置。
17.如權利要求12中所陳述的一種方法，其中，實踐(b)，以解開一卷導電的薄片或薄膜，以使導電的薄片或薄膜卷材與膠相接觸，并實踐(c)，以回繞導電的薄片或薄膜卷材，以致可把不與膠相嚙合的卷材的部分從那些與膠相嚙合的卷材的部分撕下來。
18.一種制造包含有射頻天線的元件方法，包括(a)把一種調(diào)色劑印刷在一個柔韌襯底的頂表面上，以致調(diào)色劑可呈射頻天線的一個圖案的形式。(b)加熱調(diào)色劑，使其變成發(fā)粘的；(c)當調(diào)色劑變成發(fā)粘的時，把一層導電的薄片或薄膜和膠敷于調(diào)色劑上，同時加熱并施壓，以致膠和薄片可粘到它們嚙合處的調(diào)色劑上；以及(d)除了導電的薄片或薄膜附著于調(diào)色劑的部位外，從襯底上去除薄層，以產(chǎn)生一個具有一個可操作地附著于那里的柔韌射頻天線的柔韌的襯底。
19.如權利要求18中所陳述的一種方法，其中，實踐(a)～(d)，以便敷膠和導電的薄片或薄膜，以致它們可擁有字母或數(shù)字的配置。
20.如權利要求18中所陳述的一種方法，其中，實踐(c)，以解開膠和導電的薄片或薄膜的一層卷，以使卷材與發(fā)粘的調(diào)色劑相接觸，并實踐(d)，以回繞該層卷，以致于可把不與調(diào)色劑相嚙合的卷材的部分從那些與調(diào)色劑相嚙合的卷材的部分撕下來。
全文摘要
使用一種柔韌的襯底、一種膠、以及一種導電的薄片或薄膜，制造一種具有良好柔韌和可彎曲性的包含有射頻天線的元件。把膠和導電的薄片或薄膜敷于襯底，以致它們可擁有一個RF天線的配置。這推進了高速、簡單制造這種元件的方法，這種方法不僅可使這種元件很好運作，而且還可使它們具有美學特性或能夠很好地表達信息、并具有功能性的及其它良好特性。
文檔編號H01Q9/00GK1425209SQ00818514
公開日2003年6月18日 申請日期2000年12月18日 優(yōu)先權日2000年1月19日
發(fā)明者西奧多·F·賽曼, 丹尼斯·納赫特韋, 阿黛爾·C·希普頓 申請人:穆爾北美公司