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制造射頻識別器件的方法與流程

文檔序號:12771899閱讀:265來源:國知局
制造射頻識別器件的方法與流程

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2010年6月14日提交的美國臨時(shí)專利申請61/354380、2010年6月14日提交的美國臨時(shí)專利申請61/354388和2010年6月14日提交的美國臨時(shí)專利申請61/354393的權(quán)益,通過引用將其全部以其整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明處于制造用于射頻識別(“RFID”)標(biāo)簽、嵌入物、票據(jù)和標(biāo)記的射頻識別天線結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域。更具體而言,本發(fā)明涉及利用切割技術(shù)的組合,以連續(xù)和有效方式制造RFID器件的RFID天線的方法,其潛在地允許將微處理器直接放置在天線上而不需要微處理器接觸延伸件例如條帶、插件或載體。



背景技術(shù):

射頻識別(RFID)標(biāo)簽的用途是眾所周知的。RFID標(biāo)簽通常用于各種各樣領(lǐng)域,例如汽車的安全鎖、控制進(jìn)出建筑物、其他安全應(yīng)用、跟蹤和管理庫存以及提供對帶標(biāo)簽物品的識別。

典型的RFID標(biāo)簽具有電連接到天線的微處理器。當(dāng)用于跟蹤或管理庫存時(shí),微處理器存儲(chǔ)與庫存關(guān)聯(lián)的唯一識別數(shù)據(jù)。操作員可以使用外部接收器/讀取器接收存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)并處理庫存。

近來,隨著公司探索保持和/或增加盈利能力的替代性業(yè)務(wù)流程,RFID標(biāo)簽的需求已增加。通常,公司試圖預(yù)測商店特定物品的銷售量,然后基于銷售量預(yù)測,運(yùn)送設(shè)定數(shù)量或金額的貨物。由于銷售量預(yù)測可能過度估算需求,導(dǎo)致商店不得不儲(chǔ)備庫存并保持該物品比預(yù)期時(shí)間更長的時(shí)間,因此這種業(yè)務(wù)流程具有降低公司盈利能力的可能性。一旦物品的可出售壽命接近終點(diǎn)或在食物的情況下接近或已經(jīng)達(dá)到過期(例如,易腐貨物、季節(jié)性物品、時(shí)尚趨勢等),商店可能甚至被迫下調(diào)物品的價(jià)格??蛇x地,銷售量預(yù)測可能低估需求,從而由于消費(fèi)者被迫到其他地方商店購買脫銷產(chǎn)品,降低了公司銷售額并影響了盈利能力。

RFID標(biāo)簽通過允許公司連續(xù)監(jiān)控商店產(chǎn)品的供應(yīng),具有增加公司盈利能力的可能性。利用RFID標(biāo)簽允許公司在沒有必須進(jìn)行實(shí)物庫存盤點(diǎn)的情況下對低商店庫存做出快速響應(yīng),以便確保足夠的貨物供應(yīng)而又避免與過度庫存產(chǎn)品有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。此外,公司可以監(jiān)控商店產(chǎn)品的銷售率,這有助于公司預(yù)測未來銷售趨勢,以便公司能夠根據(jù)需要在供應(yīng)鏈內(nèi)做出變更,從而保持適當(dāng)供應(yīng)和準(zhǔn)備好貨物的可用性。

RFID標(biāo)簽增加的需求已經(jīng)產(chǎn)生對能夠快速和有效生產(chǎn)RFID標(biāo)簽天線的制造方法的需要。一種這樣的方法在美國專利申請2007/0171129A1中公開。該方法包括步驟:首先提供加固的金屬箔層壓片——其包括結(jié)合到加強(qiáng)層的箔,以及結(jié)合到金屬箔層壓片的載體層。其次,該方法包括步驟:利用旋轉(zhuǎn)模切機(jī)穿過層壓到載體層的金屬箔切割出天線圖案。該方法結(jié)束的步驟是,移走加強(qiáng)金屬箔層壓片的不期望的余料(matrix)部分,以便提供布置在載體層上的金屬箔層壓片天線。通過該方法產(chǎn)生的RFID標(biāo)簽5在圖1中示出。

遍及本公開參考了出版物、專利和專利申請。所有本文引用的參考文獻(xiàn)通過引用在此并入。

參考圖1,RFID標(biāo)簽5具有由增強(qiáng)導(dǎo)電層形成的天線結(jié)構(gòu)10。天線結(jié)構(gòu)具有大致T形開口15,其限定由縫隙30彼此分隔的第一天線接觸端20和第二天線接觸端25。第一接觸延伸件35和第二接觸延伸件40基本上分別從第一天線接觸端20和第二天線接觸端25向縫隙延伸,并允許微處理器45電聯(lián)接于天線結(jié)構(gòu)5。應(yīng)當(dāng)理解,任何形狀可以適合于天線開口,并且提及“T”形開口僅用于示例性說明目的。

切割RFID天線圖案的旋轉(zhuǎn)模切機(jī)是有優(yōu)勢的,這是因?yàn)樾D(zhuǎn)模切既快速又不昂貴。不過,旋轉(zhuǎn)模切機(jī)具有差的分辨率,并且受限于切割線之間具有1mm的最小距離。因此,圖1中RFID標(biāo)簽1的縫隙30在第一接觸天線端20和第二接觸天線端25之間最小形成1mm的空隙。這個(gè)距離對于微處理器芯片45橋接來說太大。因此,芯片45不能直接聯(lián)接于天線結(jié)構(gòu)10。而是,在芯片45可以電聯(lián)接于天線結(jié)構(gòu)10之前,第一接觸延伸件35和第二接觸延伸件40必須用于基本上橋接縫隙30。

利用旋轉(zhuǎn)模切機(jī)切割RFID天線圖案的另外問題是旋轉(zhuǎn)模切機(jī)使用的圓柱形模具不能快速或輕易改變。因此,天線設(shè)計(jì)不容易改變,并因此特定天線設(shè)計(jì)的小批量生產(chǎn)不是經(jīng)常經(jīng)濟(jì)上可行的,這是由于經(jīng)常需要更換模頭。而且,天線設(shè)計(jì)的任何改變會(huì)需要大量訂貨至交貨的時(shí)間(lead-time),這是由于每當(dāng)天線設(shè)計(jì)改變時(shí)必須制作新的圓柱形模具。這可能產(chǎn)生模頭的大量庫存。大量模頭的存儲(chǔ)可能占用有用的工廠房屋空間。

需要的是消除了現(xiàn)有方法各個(gè)缺點(diǎn)的制造RFID標(biāo)簽的改進(jìn)方法。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

下述的本發(fā)明實(shí)施方式不意欲是窮舉性的或?qū)⒈景l(fā)明限于下面詳細(xì)描述中所公開的精確形式。而是,所述實(shí)施方式被選擇和描述以便本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可以明白和理解本發(fā)明的原理和實(shí)踐。

本發(fā)明提出使用激光切割機(jī)切割天線圖案,以克服與旋轉(zhuǎn)模切機(jī)關(guān)聯(lián)的許多問題。激光切割機(jī)具有極高分辨率,從而能夠形成復(fù)雜的、精確的切口。因此,激光切割機(jī)可以在天線結(jié)構(gòu)中形成足夠小的縫隙,以允許微處理器芯片和天線結(jié)構(gòu)之間的直接連接。此外,控制激光切割路徑的計(jì)算機(jī)可以容易地和快速地對于各種顯著不同的切割路徑進(jìn)行編程。這使得具體天線設(shè)計(jì)的小批量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)上可行,并大大減少訂貨至交貨的時(shí)間,這是因?yàn)槿啃枰木褪菍π聢D案的程序化改變。不過,激光的切割速度有限,并且比旋轉(zhuǎn)模切機(jī)的速度慢得多。

通過用激光切割機(jī)在通過旋轉(zhuǎn)模切機(jī)或冷箔工藝(cold foil process)形成的天線結(jié)構(gòu)中形成一個(gè)或多個(gè)縫隙或切口,以移除較大部分的設(shè)計(jì),然后利用激光切割移除該設(shè)計(jì)的更復(fù)雜或精確部分,本發(fā)明克服了與僅用旋轉(zhuǎn)模切機(jī)相關(guān)的上面指出的問題,從而形成用于RFID標(biāo)簽或標(biāo)記的完整天線結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明涉及制造射頻識別(RFID)天線的方法。該方法包括步驟:首先,提供導(dǎo)電層和載體層以形成金屬箔層壓片。導(dǎo)電層可以采用具有金屬箔層的加強(qiáng)金屬箔層壓片的形式,金屬箔層可以或可以不粘合至加強(qiáng)層??蛇x地,可以沒有加強(qiáng)層而使用足夠機(jī)械強(qiáng)度的箔。然后,第一切割機(jī)穿過導(dǎo)電層至載體層切割基本的天線圖案或設(shè)計(jì),以形成第一RFID天線結(jié)構(gòu)。接下來,計(jì)算機(jī)控制的激光將金屬箔層壓片的一部分燒蝕至載體層,以在基本的天線圖案中切割出微處理器連接部分和/或太復(fù)雜或精致以致第一切割機(jī)不能切割的其他區(qū)域。該方法的最后步驟涉及將導(dǎo)電層的不期望余料部分從RFID天線結(jié)構(gòu)分離,以提供用于布置在載體層上的RFID天線結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層。

在本發(fā)明的進(jìn)一步示例性實(shí)施方式中,提供制造改進(jìn)的RFID標(biāo)簽的方法,其包括步驟:首先,提供導(dǎo)電層和至少部分結(jié)合到導(dǎo)電層的載體層??梢允切D(zhuǎn)模切機(jī)、冷箔工藝或激光的第一切割機(jī)用于切割出穿過導(dǎo)電層至載體層表面或上表面的基本天線圖案。然后,利用可以是與第一切割機(jī)相同的計(jì)算機(jī)控制的切割激光燒蝕導(dǎo)電層,穿過導(dǎo)電層至載體層在基本天線圖案中切割出微處理器連接部分或其他復(fù)雜部分,以形成RFID器件的天線結(jié)構(gòu)??梢赃M(jìn)行附加切割,以進(jìn)一步精確天線設(shè)計(jì)。

如本文使用的,示例性冷箔工藝指的是在基底上印制粘合劑或其他可固化的圖案,接著將箔層施加到該圖案上,將箔層壓到該圖案上,以使箔粘結(jié)到圖案上,然后剝掉箔,在覆以箔層的基底上留下圖案。

在基本天線結(jié)構(gòu)中作為待被激光切割的一種較復(fù)雜圖案或區(qū)域的微處理器連接部分可以采取任何合適形狀,以及在一個(gè)示例性實(shí)施方式中,是大致T形空隙,以形成偶極天線。微處理器連接部分限定了將第一接觸天線端與第二天線接觸端隔開的縫隙。接下來,必要時(shí),將余料部分從導(dǎo)電層以及RFID天線結(jié)構(gòu)分離出來,以提供布置在載體層上的導(dǎo)電層RFID天線結(jié)構(gòu)。可選地,可以不將余料從天線結(jié)構(gòu)移除,而是,切割在箔中形成足夠?qū)挼拈g隔,以使天線各段不接觸,從而使在切割期間形成的電路不短路。

接著,微處理器直接連接于RFID天線結(jié)構(gòu)的微處理器連接部分,以在切割完成后形成例如標(biāo)簽、票據(jù)或RFID標(biāo)記或嵌入物的RFID器件。當(dāng)延伸通過縫隙時(shí),在第一天線接觸端和第二天線接觸端,微處理器直接連接至微處理器連接部分。為了形成連接區(qū)域,計(jì)算機(jī)控制的切割激光用于燒蝕標(biāo)準(zhǔn)RFID天線結(jié)構(gòu)的選擇部分或預(yù)先確定部分,以形成改進(jìn)的RFID標(biāo)簽。該方法的最后步驟涉及將改進(jìn)的RFID標(biāo)簽從載體層移除。應(yīng)當(dāng)明白,雖然本發(fā)明已經(jīng)描述帶有兩個(gè)連接點(diǎn)或端口的微處理器,但相同原理適用于具有更大數(shù)量連接點(diǎn)或端口例如四個(gè)連接點(diǎn)或端口的微處理器。以這樣的方式,微處理器可以直接連接于天線而不需要條帶或?qū)щ娧由旒┘拥叫酒稀?/p>

在當(dāng)前描述發(fā)明的又進(jìn)一步示例性實(shí)施方式中,提供用于RFID標(biāo)簽的導(dǎo)電結(jié)構(gòu),其包括具有第一和第二面(side)的導(dǎo)電層和第一天線圖案,其中第一圖案通過形成區(qū)別于第一天線圖案的第二天線圖案而改進(jìn)。第二天線圖案限定至少一個(gè)連接端口。第一和第二圖案的每一個(gè)延伸穿過金屬箔層的第一和第二面的每一個(gè)至載體層。載體層支撐金屬箔層,以及微處理器芯片連接于第二天線圖案的微處理器連接部分。

前述實(shí)施方式還可以包括區(qū)別于第一和第二天線圖案中的每一個(gè)的第三天線圖案??蛇x地,第三圖案可以與第一或第二圖案中的一個(gè)或兩者部分一致。此外,第一、第二和/或第三圖案可以協(xié)作形成RFID天線結(jié)構(gòu)。第三圖案還可以獨(dú)立地起作用或使用并且可以不形成導(dǎo)電天線結(jié)構(gòu)的任何部分,而且可以提供用于信息目的的另一個(gè)變化圖案。

從下列詳細(xì)描述,本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢將對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得清楚。不過,應(yīng)當(dāng)理解,雖然指出了本發(fā)明優(yōu)選的和其他實(shí)施方式,但是通過說明而非限制的方式給出各種實(shí)施方式和具體實(shí)例的詳細(xì)描述。可以在不偏離本發(fā)明精神的情況下,做出在本發(fā)明范圍內(nèi)的許多變化和修改,并且本發(fā)明包括所有這樣的修改。

附圖說明

結(jié)合附圖,通過參考本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選示例性實(shí)施方式的下面更詳細(xì)描述,可以更加全面理解和了解本發(fā)明的這些目標(biāo)和優(yōu)勢以及其他目標(biāo)和優(yōu)勢,其中:

圖1是由現(xiàn)有技術(shù)方法形成的天線的俯視圖;

圖2是由本發(fā)明公開方法形成的完整標(biāo)準(zhǔn)RFID標(biāo)簽的俯視圖;

圖3示出根據(jù)本發(fā)明方面的、用于制造標(biāo)準(zhǔn)RFID天線結(jié)構(gòu)的卷到卷工藝;

圖4是用于由本發(fā)明公開的卷到卷工藝的幅材(web)的橫截面視圖;

圖5是本發(fā)明公開的旋轉(zhuǎn)模切機(jī)使用的模具的俯視圖;

圖6是由圖3所示模具切割的基本天線結(jié)構(gòu)的俯視圖;

圖7是本發(fā)明使用的示例性主激光切割路徑的俯視圖;

圖8是顯示在圖6所示基本天線結(jié)構(gòu)上布置圖7所示主激光路徑的俯視圖;

圖9是標(biāo)準(zhǔn)天線結(jié)構(gòu)的俯視圖;

圖10示出根據(jù)本發(fā)明方面的、用于制造改進(jìn)RFID標(biāo)簽的卷到卷工藝;

圖11是本發(fā)明使用的示例性第二切割路徑的俯視圖;

圖12是顯示在圖2所示標(biāo)準(zhǔn)RFID標(biāo)簽上布置圖10所示第二切割路徑的俯視圖;

圖13是由本發(fā)明公開方法形成的完成的改進(jìn)RFID標(biāo)簽的俯視圖;

圖14示出根據(jù)本發(fā)明方面的、用于制造改進(jìn)RFID標(biāo)簽的另一種卷到卷工藝;

圖15示出根據(jù)本發(fā)明方面的、形成標(biāo)準(zhǔn)RFID天線的方法;

圖16示出根據(jù)本發(fā)明方面的、形成改進(jìn)RFID標(biāo)簽的方法;

圖17提供根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的導(dǎo)電層壓片的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

在本文中公開的裝置和方法通過實(shí)例并參考附圖詳細(xì)描述。除非另外指出,圖中的相似數(shù)字指示參考圖中相同、類似或相應(yīng)的元件。應(yīng)當(dāng)明白,可以對公開和描述的實(shí)例、布置、構(gòu)造、組件、元件、裝置、方法、材料等做出修改,并且對于具體應(yīng)用是期望的。在本公開中,具體形狀、材料、技術(shù)、布置等的任何指定與陳述的具體實(shí)例相關(guān),或僅僅是這樣的形狀、材料、技術(shù)、布置等的一般性描述。具體細(xì)節(jié)或?qū)嵗闹付ú灰庥忉尀椴⑶也粦?yīng)該解釋為強(qiáng)制性的或限制性的,除非特別如此指出。

現(xiàn)參考圖2,其示出由本發(fā)明方法形成的完整示例性RFID標(biāo)簽50的俯視圖。RFID標(biāo)簽50具有由導(dǎo)電層形成的天線結(jié)構(gòu)55。天線結(jié)構(gòu)55具有帶有大致T形開口65的中心部分60。應(yīng)當(dāng)理解,根據(jù)最終用戶應(yīng)用的要求,可以生產(chǎn)任何構(gòu)造或形狀。

大致T形開口65限定將第一天線接觸端75與第二天線接觸端80隔開的縫隙70。接著,當(dāng)延伸通過縫隙70時(shí)微處理器85可以直接電聯(lián)接于第一和第二接觸天線端75、80上。應(yīng)當(dāng)注意,作為用于形成標(biāo)準(zhǔn)天線結(jié)構(gòu)55的方法的結(jié)果,微處理器85直接電聯(lián)接于標(biāo)準(zhǔn)天線結(jié)構(gòu)55,而沒有使用任何接觸延伸件例如條帶,其將在下面詳細(xì)解釋。不過本發(fā)明考慮可以使用接觸延伸件,但不要求。

現(xiàn)已描述RFID標(biāo)簽50,形成天線結(jié)構(gòu)55的裝置的示意圖在圖3中闡述,其示出根據(jù)本發(fā)明方面的用于制造RFID天線結(jié)構(gòu)的卷到卷工藝。幅材90經(jīng)由開卷機(jī)95從幅材卷100分發(fā)并送到具有旋轉(zhuǎn)模具150的旋轉(zhuǎn)模切機(jī)110。幅材90離開第一切割機(jī)110,并送到激光切割機(jī)175。激光切割路徑215(在圖7詳細(xì)提供其示例性實(shí)施方式)被編程到控制激光切割機(jī)175的計(jì)算機(jī)400中。

可編程激光還可用于在材料中切割其他圖案,例如徽標(biāo)、名稱、商標(biāo)、圖像或類似物,以便可以形成RFID器件,并且關(guān)于零售商、客戶、制造商、營銷或促銷活動(dòng)、主題等的信息可以包括在該器件中。

適用于本發(fā)明的示例性激光器包括鐿激光器,其以1024nm的波長在大約48kHz脈沖。理想地,激光能量不從基底表面顯現(xiàn),以便不存在表面粗糙、變黑或模具撞擊(die strike)的區(qū)域,如用模切機(jī)可見的。

繼續(xù)參考圖3,幅材155離開激光切割機(jī)175,并且如果必要,送到剝離器180。當(dāng)提供時(shí),剝離器180將余料幅材190從天線結(jié)構(gòu)分離,形成完成的天線結(jié)構(gòu)幅材185。應(yīng)當(dāng)注意,當(dāng)提供時(shí),加強(qiáng)層135(圖4)用于支撐導(dǎo)電層145的強(qiáng)度可以是必需的,以便如果導(dǎo)電層沒有足夠堅(jiān)固以承受加工,在天線結(jié)構(gòu)幅材185的加工/切割期間,防止導(dǎo)電層145的撕裂或裂開??蛇x地,可以使用具有足夠機(jī)械強(qiáng)度的箔或其他導(dǎo)電結(jié)構(gòu)例如電線幅材或電線網(wǎng)。在后一例子中,當(dāng)收集時(shí),箔余料是100%可回收的。天線結(jié)構(gòu)幅材185具有布置在載體層130上的一連串天線結(jié)構(gòu)。天線結(jié)構(gòu)幅材185由第一重繞機(jī)200纏繞成天線結(jié)構(gòu)卷195,而余料幅材190由第二重繞機(jī)205纏繞成余料卷210。

現(xiàn)參考圖4,其示出用于卷到卷工藝的幅材115的橫截面視圖。幅材115可以選自紙張、織物(織造或非織造的、合成或天然的織物)、塑料或其他合適材料。幅材115可以包括由第一粘合層125粘結(jié)于載體層130的導(dǎo)電層120。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,第一粘合層125可以具有用作對齊標(biāo)記、布置在粘合層內(nèi)的光學(xué)增亮劑圖案(未示出),以便輔助激光的切割過程。光學(xué)增亮劑可由激光器檢測并向激光器指示在何處為天線結(jié)構(gòu)切割圖案。光學(xué)增亮劑還可以印刷在粘合層上面,而不是存在于粘合層內(nèi)。此外,光學(xué)增亮劑可以印刷在載體層130上,而非混合在粘合劑中,即,在粘合劑施加之前并且毗鄰施加粘合劑的區(qū)域,光學(xué)增亮劑可以印刷、噴涂或以其他方式施加到載體層。在這個(gè)實(shí)施方式中,粘合層是清澈或透明的是優(yōu)選的,以便可以穿過粘合層看見光學(xué)增亮劑。

可選地,該系統(tǒng)可以使用其他觸發(fā)器或元件,以允許激光開始切割,例如幅材的印刷和非印刷區(qū)域,涂布和未涂布的粘合區(qū)域,幅材中的沖孔、切口、縫隙,以及類似物。

在優(yōu)選實(shí)施方式中,光學(xué)增亮劑是熒光粉,其量是按重量計(jì)粘合劑的大約1%,以及更優(yōu)選地,按重量計(jì)粘合劑的大約0.5%。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,幅材可以具有沿第一粘合層的縱向和/或橫向延伸面(取決于幅材行進(jìn)的方向)的一系列印刷的對齊標(biāo)記14。對齊標(biāo)記有助于導(dǎo)電層中天線圖案的對齊,并且通常以縱向提供,所述縱向是幅材或片材行進(jìn)通過機(jī)器的方向。光學(xué)增亮劑可以用作對齊標(biāo)記,或?qū)R標(biāo)記可以用各種油墨印刷在各個(gè)光學(xué)增亮劑上面。在另一個(gè)實(shí)施方式中,對齊標(biāo)記可以由光學(xué)增亮劑制成,以及光學(xué)增亮劑也可以合并在粘合層內(nèi),在粘合層上面,或在基底第一面上面。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中,幅材或片材可以僅包括可由載體或支撐件支撐的單層箔,其中所述載體或支撐件在箔結(jié)合到載體之前是可移去的,并且在加工期間僅用于支撐箔。可選地,箔可以具有不需要支撐層的足夠厚度,并且具有承受卷到卷工藝和連續(xù)切割的加工的足夠強(qiáng)度。

載體層130可以由允許載體層130柔軟的任何材料或材料(紙張、織物、塑料等)組合制成,以有利于載體層130作為可以纏繞為用于卷到卷工藝的卷形式的連續(xù)幅材進(jìn)行制造。幅材還可以以折疊頁(fanfold)或Z字形構(gòu)造收集。這類材料的例子包括但不限于聚脂膜、聚對苯二甲酸乙二酯膜、聚酰亞胺膜、織物或布、或紙質(zhì)材料(卡片紙、證券紙等)。粘合層125可以通過溢流涂布(flood coating)或輥涂施加到載體層130,并且可以是壓力活化粘合劑(pressure activated adhesive)或壓敏粘合劑。

應(yīng)當(dāng)理解,雖然本發(fā)明描述為利用幅材的卷到卷布置,但本發(fā)明可以以片材輸送配置實(shí)踐。在片材輸送方法中,材料(紙張、塑料、織物等)片從進(jìn)料斗或片材給料機(jī)提供,然后加工完成后收集片材。材料片通常以堆疊方式收集。

當(dāng)加強(qiáng)層用于形成加強(qiáng)導(dǎo)電層120時(shí),金屬箔層145通過第二粘合層140粘結(jié)于加強(qiáng)層135。金屬箔層145可以由任何合適導(dǎo)電材料構(gòu)造,例如鋁、銅、銀、金及類似物。還可以使用導(dǎo)電材料的組合。此外,導(dǎo)電材料可以通過印刷導(dǎo)電油墨、涂布導(dǎo)電流體或溶液、薄片或其他合適方法形成。第二粘合層140可以是通用永久壓敏粘合劑、壓力活化粘合劑、或任何其他合適粘合劑。第二粘合層140可以通過僅在要形成天線的區(qū)域中溢流涂布、輥涂或圖案涂布粘合劑被施加到加強(qiáng)層135。可選地,粘合劑可以是兩部分粘合劑,其中一部分涂在幅材上并且是不粘的,接著在要形成天線的選擇性區(qū)域中在涂布第二部分之后,粘合劑變成粘性的。兩部分粘合劑還可以用于箔直接關(guān)聯(lián)于載體上并且沒有使用加強(qiáng)層的情況中。

本發(fā)明考慮光學(xué)增亮劑也可包含在第二粘合劑中或在第二粘合層上面,用于它們在第一粘合層125中的類似目的。與光學(xué)增亮劑23在第一粘合層125中相反或除了光學(xué)增亮劑23在第一粘合劑125中以外,光學(xué)增亮劑23還可以包含在第二粘合層20中。

當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)模切機(jī)或冷箔工藝時(shí),旋轉(zhuǎn)模切機(jī)或冷箔工藝110配備有模具150(其示例性實(shí)施方式在圖3中詳細(xì)示出),其具有與待形成的天線結(jié)構(gòu)的外形大致成鏡像的形狀,但是沒有用于芯片連接的開口(例如T形開口)或?qū)⒈毁x予至設(shè)計(jì)的其他構(gòu)造(其示例性實(shí)施方式在圖5中詳細(xì)示出)。當(dāng)幅材90輸送通過旋轉(zhuǎn)模具110時(shí),與冷箔工藝一樣,旋轉(zhuǎn)模具110促使模具150循環(huán)地切割或沖壓幅材90,穿過金屬箔層120和第一粘合層125到達(dá)載體層130,從而從稱為余料幅材190的非期望部分勾畫出(delineate)一連串天線結(jié)構(gòu)。示例性天線結(jié)構(gòu)165在圖6中示出。天線結(jié)構(gòu)165具有中心部分170。天線結(jié)構(gòu)165在中心部分170還沒有限定微處理器連接區(qū)域。應(yīng)當(dāng)理解,其他更復(fù)雜區(qū)域也可以不在第一切割期間形成,并且提及連接特征意欲是說明性的而非限制性的。

返回參看圖3,幅材90離開旋轉(zhuǎn)模切機(jī)110并輸送到激光切割機(jī)175。激光切割路徑215(在圖7中詳細(xì)顯示其示例性實(shí)施方式)被編程到控制激光切割機(jī)175的計(jì)算機(jī)400。在幅材90輸送通過激光切割機(jī)175時(shí),激光切割機(jī)175將激光切割路徑215定位在由旋轉(zhuǎn)模具110形成的天線結(jié)構(gòu)165的中心部分170上,如圖8所示。在天線結(jié)構(gòu)行進(jìn)通過激光切割機(jī)175時(shí),激光切割機(jī)175追尋激光切割路徑215的位置,同時(shí)連續(xù)燒蝕導(dǎo)電層120和粘合層125以在基本天線結(jié)構(gòu)的中心部分形成微處理器連接區(qū)域。激光可以形成或精制對于模切機(jī)來說太精細(xì)而不能處理的天線的其他區(qū)域。在加強(qiáng)層存在的情況中,激光還可以切割穿過加強(qiáng)層和第二粘合層。

一連串完成的天線結(jié)構(gòu)在布置于載體層35上的導(dǎo)電層120中產(chǎn)生,同時(shí)該結(jié)構(gòu)仍然被隨后剝離的余料幅材190圍繞。完成的天線結(jié)構(gòu)在圖9中示出。完成的天線結(jié)構(gòu)具有帶有開口230的中心部分500(例如,微處理器連接區(qū)域),其在本實(shí)例中是大致“T”形。開口230限定將第一天線接觸端240與第二天線接觸端250隔開的縫隙245。

應(yīng)當(dāng)明白,激光切割機(jī)175燒蝕導(dǎo)電層120和粘合層125,形成用于連接微處理器的開口。因此,在剝離器180將余料幅材190從用于形成一般天線結(jié)構(gòu)幅材185的第一切割過程形成的天線結(jié)構(gòu)分離時(shí),沒有材料存在于開口中要用剝離器180移除。天線結(jié)構(gòu)的微處理器連接區(qū)域特別狹窄。因此,如果模具150被成形為也切割微處理器連接開口,則在天線結(jié)構(gòu)幅材185與余料幅材190分離期間從微處理器連接區(qū)域移除的材料可能同樣特別狹窄,并因此脆弱且特別易于撕裂。因?yàn)樗毫芽赡軙?huì)損壞天線結(jié)構(gòu),這可能破壞天線的功能性,因此這可能存在問題。而且,這種性質(zhì)的撕裂會(huì)導(dǎo)致必須手動(dòng)去除的殘留在微處理器連接中的材料,導(dǎo)致降低的生產(chǎn)率和提高的制造成本。

在這個(gè)實(shí)例中,雖然激光切割機(jī)175僅形成限定縫隙和兩個(gè)接觸天線端的微處理器連接,但應(yīng)當(dāng)理解,可以簡單地通過將新的激光切割路徑程序加載到計(jì)算機(jī)400,可以容易地和快速地改變激光切割路徑215,以在該連接模式之后或者與該連接模式同時(shí)或者在該連接模式之前形成在天線結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的其他切口或圖案。因此,公開的卷到卷工藝使得具有示例性標(biāo)準(zhǔn)天線結(jié)構(gòu)的非常獨(dú)特變化的專用天線的小批量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)上可行,或使得非常復(fù)雜設(shè)計(jì)的生產(chǎn)對于這種有限批次天線更加切實(shí)可行。

現(xiàn)在參考圖10,其示出根據(jù)本發(fā)明方面的、用于制造改進(jìn)RFID標(biāo)簽的卷到卷工藝。如本文使用的,改進(jìn)的天線結(jié)構(gòu)指的是這樣的方法:采用以前形成的天線結(jié)構(gòu)——特別是因?yàn)槠鋪碜詷?biāo)準(zhǔn)化圖案集,然后進(jìn)一步改變該結(jié)構(gòu)以滿足具體最終用途應(yīng)用或完成具體設(shè)計(jì)的制造。

天線結(jié)構(gòu)幅材275經(jīng)由開卷機(jī)260從天線結(jié)構(gòu)卷270分發(fā)。為了這個(gè)示例性實(shí)施方式的目的,假設(shè)在圖10中示出的天線結(jié)構(gòu)卷270由在圖3中示出的卷到卷工藝形成。不過,可以采用任何其他合適方法形成天線結(jié)構(gòu),例如片材輸送方法。天線結(jié)構(gòu)幅材275被輸送到微處理器連接裝置280。微處理器連接裝置280將微處理器固定于行進(jìn)通過微處理器連接裝置280的天線結(jié)構(gòu)上,從而形成微處理器和天線結(jié)構(gòu)之間的直接電連接。

返回參考圖2,完成的標(biāo)準(zhǔn)RFID標(biāo)簽50示出微處理器連接裝置280(圖14)將微處理器85相對于天線結(jié)構(gòu)55放置的情形。微處理器連接裝置280將微處理器85的一端固定于天線結(jié)構(gòu)55的第一接觸端75,以及將微處理器85的另一端固定于第二接觸端80,使得微處理器延伸跨過縫隙70。微處理器連接裝置280可以通過導(dǎo)電粘合劑、焊接(例如點(diǎn)焊)、超聲波焊接、機(jī)械壓接或通過允許電流流過微處理器100并圍繞天線結(jié)構(gòu)55的任何其他合適方式將微處理器85固定于天線結(jié)構(gòu)55。

應(yīng)當(dāng)理解,激光切割機(jī)175的高分辨率切割能力允許激光切割機(jī)175在沒有使用任何接觸延伸件的情況下,形成足夠狹窄以允許將微處理器直接連接于標(biāo)準(zhǔn)天線結(jié)構(gòu)的縫隙。接觸延伸件的缺乏可以簡化制造工藝,減少制造成本,并消除潛在失效點(diǎn)(例如,接觸連接點(diǎn))。不過,應(yīng)當(dāng)理解,接觸延伸件或條帶或引線框也可以結(jié)合本方法使用。在一些情況,根據(jù)條帶或引線框的尺寸,通過利用相同天線但是不同尺寸的條帶,可獲得不同性能。

本發(fā)明還可以用于形成帶有多個(gè)接觸點(diǎn)(或分段接觸點(diǎn))的獨(dú)特的或適應(yīng)性的天線,其允許微處理器在不同點(diǎn)直接連接或用條帶直接連接,而不改變天線的設(shè)計(jì)。

返回參考圖10,天線結(jié)構(gòu)幅材275離開微處理器連接機(jī)器280,作為RFID標(biāo)簽幅材605。RFID標(biāo)簽幅材605具有布置在載體層上的一連串RFID標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽幅材605被輸送到第二激光切割機(jī)或隨后的激光切割機(jī)285,以對最初天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。補(bǔ)充的激光切割路徑310(在圖11中詳細(xì)示出其示例性實(shí)施方式)被編程到控制第二激光切割機(jī)285的第二計(jì)算機(jī)600中。在RFID標(biāo)簽幅材605輸送通過第二激光切割機(jī)285時(shí),第二激光切割機(jī)285如圖2所示將補(bǔ)充的激光切割路徑310定位于RFID標(biāo)簽上。在RFID標(biāo)簽行進(jìn)通過第二激光切割機(jī)285時(shí),第二激光切割機(jī)285追蹤被定位的補(bǔ)充激光切割路徑310,同時(shí)連續(xù)燒蝕導(dǎo)電層和粘合層以改變RFID天線結(jié)構(gòu)的形狀,以便形成用于例如RFID標(biāo)簽、標(biāo)記、票據(jù)或嵌入物的改進(jìn)天線結(jié)構(gòu)。

改進(jìn)的RFID標(biāo)簽320在圖13中示出。改進(jìn)的RFID標(biāo)簽320享有與在圖2中示出的RFID標(biāo)簽50相同的基本布局和結(jié)構(gòu)。改進(jìn)的RFID標(biāo)簽320具有改進(jìn)的RFID天線結(jié)構(gòu)650。改進(jìn)的RFID標(biāo)簽320與RFID標(biāo)簽50不同之處僅在于,改進(jìn)RFID標(biāo)簽320具有設(shè)置在改進(jìn)RFID天線結(jié)構(gòu)650周邊部分中的多個(gè)扇形凹口330。除了扇形凹口以外,也可以容易形成天線的其他形狀或其他部分,并且材料容易從導(dǎo)電材料中移除。

應(yīng)當(dāng)注意,補(bǔ)充切割路徑310優(yōu)選被設(shè)計(jì)成僅對標(biāo)準(zhǔn)天線結(jié)構(gòu)的形狀做出輕微改變,以便提供標(biāo)準(zhǔn)天線設(shè)計(jì)的進(jìn)一步靈活性??蛇x地,第二激光切割機(jī)285還可以用于徹底改變標(biāo)準(zhǔn)天線結(jié)構(gòu)的物理外觀,以及必要時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)中進(jìn)行實(shí)質(zhì)性改變。

返回參考圖10,RFID標(biāo)簽幅材605離開第二激光切割機(jī),作為改進(jìn)RFID標(biāo)簽幅材610。改進(jìn)RFID標(biāo)簽幅材610具有布置在載體層上的一連串改進(jìn)RFID標(biāo)簽。改進(jìn)RFID標(biāo)簽幅材610被輸送到分離器290。分離器290將完成的改進(jìn)RFID標(biāo)簽從載體層130移走,以便可以進(jìn)一步處理完成的改進(jìn)RFID標(biāo)簽,例如添加微處理器、附加印刷及類似處理。接著,通過第三重繞機(jī)305,載體層615被纏繞成載體卷300。

考慮可以結(jié)合在圖3中描述的卷到卷工藝和在圖10中描述的卷到卷工藝,以形成制造改進(jìn)RFID標(biāo)簽的另一種卷到卷工藝,其在圖14中示出。

圖15說明形成RFID天線結(jié)構(gòu)的方法。該方法開始于800,其中提供布置在載體層上的導(dǎo)電層。導(dǎo)電層可以包括通過粘合層部分地粘合到載體層的金屬箔層(鋁、銅、各種合金等),或?qū)щ妼觾H本身單獨(dú)存在。導(dǎo)電層可以通過粘合層粘合至載體或可以簡單放在載體上。在805,模具用于穿過導(dǎo)電層切割基本天線結(jié)構(gòu)——標(biāo)準(zhǔn)化模板之一——直至載體層。切割可以通過模切機(jī)、激光切割機(jī)或冷箔壓印工藝完成?;咎炀€結(jié)構(gòu)不包括微處理器連接部分。在810,通過在模具切割的基本天線結(jié)構(gòu)中燒蝕導(dǎo)電層直至載體層,以形成微處理器連接部分,激光改進(jìn)了基本天線結(jié)構(gòu),形成改進(jìn)的天線結(jié)構(gòu)。激光連接部分可以包括由縫隙隔開的至少兩個(gè)微處理器接觸端。該方法在815結(jié)束,微處理器連接于微處理器連接部分??蛇x地,在步驟817,在需要移除余料的情況下,剝離器將加強(qiáng)導(dǎo)電層的余料部分從天線結(jié)構(gòu)移除,使得僅天線結(jié)構(gòu)保留在載體層上。應(yīng)當(dāng)理解,可以沒有余料移除,或者例如當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)模切機(jī)時(shí)可以僅在過程的選擇部分移除,以及在其他情況例如在使用激光切割設(shè)備時(shí)可以不移除。可選地,可以沒有余料從結(jié)構(gòu)移除并且燒蝕周圍材料。

圖16說明用于制造改進(jìn)RFID標(biāo)簽的示例性實(shí)施方式。該方法開始于819,其提供載體層,接著在820將天線結(jié)構(gòu)布置在載體層上。天線結(jié)構(gòu)具有包括由縫隙隔開的至少兩個(gè)微處理器接觸端的微處理器連接部分。完成的天線結(jié)構(gòu)可以通過圖15圖解的上面詳細(xì)描述的方法形成,或通過形成足夠狹窄縫隙以允許微處理器橋接縫隙的任何其他合適方法形成,而不使用接觸延伸件。在825,微處理器被固定到天線結(jié)構(gòu),以形成天線結(jié)構(gòu)與微處理器之間的直接電連接,從而形成RFID器件例如RFID標(biāo)簽。微處理器在縫隙上延伸并且同時(shí)被固定于至少兩個(gè)接觸端的兩個(gè)上。在830,激光燒蝕天線結(jié)構(gòu)的選擇部分,以改進(jìn)RFID天線的形狀,形成改進(jìn)的RFID標(biāo)簽。該方法在835結(jié)束,其中改進(jìn)的RFID標(biāo)簽被從載體層移走,以允許進(jìn)一步加工。

現(xiàn)參考圖17,其通過參考數(shù)字401一般地示出用于RFID標(biāo)簽中的導(dǎo)電層壓片的側(cè)視圖。層壓片401包括微處理器450、第一天線圖案410、第二天線圖案420和第三天線圖案430,其每一個(gè)布置在載體層440上。第一天線圖案410和第二天線圖案420彼此協(xié)作關(guān)聯(lián)。天線圖案例如通過激光切割形成,使得在基底的載體層表面可以不做出可見的標(biāo)記。天線圖案一般彼此相互區(qū)別、可以彼此配合或可以彼此部分一致。第三天線圖案與第一和第二天線圖案彼此協(xié)作關(guān)聯(lián),或者可選地,第三圖案可以與天線的形式和功能不相關(guān),而是可以提供其他形式的標(biāo)識,例如商標(biāo)、名稱或其類似物。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中,用于條帶連接機(jī)構(gòu)而不是用于RFID器件的芯片連接的圖案可以利用一種或多種本文所述方法在導(dǎo)電層中形成。

因此,可見已經(jīng)公開了一種以連續(xù)和有效方式制造射頻識別標(biāo)簽的新方法,其利用模切和激光切割的組合,允許微處理器直接放置在射頻識別天線上。雖然本發(fā)明已結(jié)合目前被認(rèn)為是最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行描述,但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白本發(fā)明不限于已經(jīng)公開的實(shí)施方式,并且可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)做出許多修改和等同布置,所述范圍符合所附權(quán)利要求的最寬解釋,以包括所有等同結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品。

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