專利名稱：一種智能標(biāo)簽及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及依照后附的權(quán)利要求1的前序部分中所述的一種智能標(biāo)簽的制造方法，以及一種依照后附的權(quán)利要求6的前序部分中所述的智能標(biāo)簽。
在本說明書中，智能標(biāo)簽特別涉及到了一種電子電路，它形成在一種粘性薄片或者另一種自粘材料中，這種電路所需要的工作電壓是通過智能標(biāo)簽中的諧振電路提供的。此外，這種智能標(biāo)簽包括一個(gè)諸如射頻身份確認(rèn)電路或者類似的集成電路，包含例如一個(gè)存儲(chǔ)器。
在已有的技術(shù)中，能量是通過頻率為約13.56MHz的電磁場傳遞到智能標(biāo)簽的。這樣，智能標(biāo)簽就包括一個(gè)諧振電路，最好是一串連的諧振電路，其被正確地調(diào)整到上述的頻率。這種情況下，智能標(biāo)簽的電子電路所需的相對(duì)較高的工作電壓也可以從相對(duì)較遠(yuǎn)的距離感應(yīng)。典型地，采用這樣的結(jié)構(gòu)，如果振蕩電路被調(diào)整到了正確的頻率，可能達(dá)到的讀取距離為一米。這種結(jié)構(gòu)在各種鑒別應(yīng)用中使用，(射頻身份確認(rèn)，射頻鑒別標(biāo)記)，這樣至少鑒別的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)到智能標(biāo)簽上的集成電路中。這樣的智能標(biāo)簽可以在和產(chǎn)品相關(guān)的地方使用，其中的產(chǎn)品信息可以通過智能標(biāo)簽在一定的距離讀取。此外，一些通道的控制系統(tǒng)應(yīng)用射頻身份確認(rèn)技術(shù)來鑒別人和檢查通過的權(quán)限。
由于射頻身份確認(rèn)技術(shù)是基于射頻電磁場的使用，因而有很多官方的規(guī)定使這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用只局限于某些國家。比較典型的分配給使用射頻身份確認(rèn)系統(tǒng)的頻帶局限于帶寬大約為中頻向兩邊擴(kuò)展±255％的范圍。例如，對(duì)于上述中頻為13.56MHz，這就意味著這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用的頻率范圍大約從13.22到13.90MHz。由于智能標(biāo)簽的振蕩電路需要高的Q值(典型的為60到80)從而獲得比較高的頻率選擇性，因此對(duì)振蕩電路的頻率控制是智能標(biāo)簽質(zhì)量保證和產(chǎn)量最大化的最重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。
智能標(biāo)簽中振蕩電路的線圈的制造為存在一些導(dǎo)致偏差的因素。特別是雜散電容會(huì)引起加工好的智能標(biāo)簽中振蕩電路的諧振頻率的很大偏差。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，最大的偏差來自于連接線圈兩端的導(dǎo)線(連接線)，尤其是在導(dǎo)線和線圈之間被用作電介質(zhì)的介質(zhì)的厚度的變化。比較典型的偏差大約為1到2pF，這在實(shí)際中可能意味著大約0.4MHz的頻率變化。振蕩電路的電容器通常集成在智能標(biāo)簽的集成電路里。典型的電容器的加工誤差大約為±5％，這就意味著一個(gè)頻率偏差為甚至大約為0.5MHz的頻率漂移。這樣上述提到的頻率偏差很容易導(dǎo)致0.5到0.7MHz的頻率偏差。在某些情況下，頻率偏差可能會(huì)達(dá)到甚至大約一兆赫。這就意味著在智能標(biāo)簽生產(chǎn)過程中所制造的智能標(biāo)簽不可能都獲得十分好的讀取距離，這是因?yàn)橹悄軜?biāo)簽的調(diào)整電路偏離了想要的頻率。這也誘發(fā)了振蕩電路阻抗中的無功分量。
現(xiàn)有智能標(biāo)簽技術(shù)中的另一問題是關(guān)于智能標(biāo)簽的振蕩電路是易于感應(yīng)的。這樣振蕩電路在很接近相匹配的介質(zhì)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生失調(diào)。這種產(chǎn)品應(yīng)用的一個(gè)例子就是位于書本封面或者產(chǎn)品包裝上的智能標(biāo)簽。失調(diào)的結(jié)果就是不同的應(yīng)用場合必須使用不同類型的線圈，考慮到質(zhì)量保證和生產(chǎn)控制，產(chǎn)品的制造過程就變得更加復(fù)雜了，因此增加了產(chǎn)品成本，而價(jià)格因素對(duì)產(chǎn)品來說是至關(guān)重要的。
已知一種智能標(biāo)簽的振蕩電路中加入了一個(gè)可調(diào)電容器。這樣的智能標(biāo)簽包括一個(gè)聚乙烯的基片，同時(shí)在其兩邊都含有一個(gè)鋁層。這個(gè)基片的厚度大約為50um，鋁層的厚度大約為30um。這樣這個(gè)可調(diào)電容器包括兩層鋁層，一層聚乙烯在它們之間作為絕緣層。這樣的智能標(biāo)簽的調(diào)整，首先測(cè)量振蕩電路的工作頻率，然后用激光來切除調(diào)整電容器的某些部分。這樣可調(diào)電容器的電容就改變了，從而就改變了振蕩電路的調(diào)整頻率。這種方法的問題是聚乙烯層的厚度的變化可以達(dá)到幾個(gè)微米，會(huì)導(dǎo)致雖然切除部分的尺寸一樣，但是可調(diào)電容器的電容在電容器的不同點(diǎn)的變化不一定一樣。這樣就很難預(yù)先估計(jì)想要切除部分的尺寸，有必要的話就要不斷重復(fù)測(cè)量和切除過程，直到振蕩電路所需的振蕩頻率達(dá)到一定的精度為止。此外，由于通過切除一個(gè)固定尺寸的矩形來進(jìn)行調(diào)整，因而操作很慢，朝機(jī)器方向和橫向方向的智能標(biāo)簽的薄片帶所允許的公差比較小，調(diào)整設(shè)備也較貴。如上所述的不利因素可見，這種調(diào)整方法的使用既貴又較慢，尤其是智能標(biāo)簽薄片帶16的寬度方向包括幾個(gè)智能標(biāo)簽的制造工藝時(shí)。
本項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)目的就是較大程度地消除上述的缺點(diǎn)，同時(shí)提供一種制造智能標(biāo)簽的方法，使得其能夠以一種比已有技術(shù)簡單得多的方法來消除制造誤差的影響。除此以外，本項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種智能標(biāo)簽，其在生產(chǎn)以后能夠比已有技術(shù)的智能標(biāo)簽更簡單地將其振蕩電路調(diào)整到正確的頻率。本發(fā)明是基于這樣的思想，待形成在智能標(biāo)簽上的振蕩電路設(shè)有電容性的和/或電感性的調(diào)整裝置來進(jìn)行調(diào)整。更準(zhǔn)確地說，依照本發(fā)明的方法主要體現(xiàn)在后附權(quán)利要求1的特征部分中。依照本發(fā)明的智能標(biāo)簽主要體現(xiàn)在后附權(quán)利要求6的特征部分中。
依靠本發(fā)明，能夠取得和已有技術(shù)的方法及智能標(biāo)簽相比有很顯著的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的智能標(biāo)簽在生產(chǎn)之后的調(diào)整既方便又快，其中生產(chǎn)誤差對(duì)振蕩頻率的影響可以在調(diào)整階段消除。這樣使智能標(biāo)簽可靠性比起已有技術(shù)的智能標(biāo)簽來變得更好且更快。此外，由于生產(chǎn)誤差的變化被消除了，調(diào)整的需求和調(diào)整引起的變化可以以測(cè)量為基礎(chǔ)來比較精確地確定，這使得智能標(biāo)簽的生產(chǎn)量被提高了。這樣也使大批量智能標(biāo)簽的生產(chǎn)成本比使用已有技術(shù)的方法降低了。
下面參考附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。


圖1a為按本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的智能標(biāo)簽的頂視圖，圖1b示出了按圖1a的智能標(biāo)簽在A-A處的局部橫截面圖，圖2示出了以縮小了的橫截面表示的一個(gè)調(diào)整元件，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的智能標(biāo)簽可以通過該調(diào)整元件調(diào)整，圖3示出了按本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的智能標(biāo)簽的頂視圖，和圖4示出了按本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的智能標(biāo)簽的等效連接電路。
接下來將要通過參考圖1a和1b以及等效連接電路圖4來描述本項(xiàng)發(fā)明的智能標(biāo)簽1的第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。在根據(jù)本發(fā)明的智能標(biāo)簽1的制造中可使用已知的制造方法。智能標(biāo)簽在適當(dāng)?shù)慕^緣基片6上形成，并且該絕緣基片的至少一個(gè)表面有一層或者更多的導(dǎo)電層。這導(dǎo)電層提供了一個(gè)預(yù)期的電路圖形，例如形成線圈2，同時(shí)將一個(gè)集成電路3連接到線圈的導(dǎo)線上。此外，成品的智能標(biāo)簽包括一個(gè)粘性的表面和一層保護(hù)該表面的膜。智能標(biāo)簽可以批量生產(chǎn)，其中可以制造一個(gè)智能標(biāo)簽薄片帶，使其寬度同時(shí)等于一個(gè)和更多標(biāo)簽，并且智能標(biāo)簽一個(gè)接一個(gè)地排列。
智能標(biāo)簽1包括一個(gè)線圈2，它最好由至少圍繞在智能標(biāo)簽1的邊緣的圈環(huán)構(gòu)成，例如通過在基片6的表面上印制出一種導(dǎo)電的油墨。該智能標(biāo)簽1也設(shè)有一個(gè)集成電路3，例如一個(gè)用于所謂射頻身份辨認(rèn)的集成電路，比如包括一個(gè)存儲(chǔ)器和至少一個(gè)電容器C。線圈2的兩端是由導(dǎo)線4a，4b和集成電路相連。在集成電路中，上述的電容器C最好在集成電路3的一條導(dǎo)線腳處以串聯(lián)的方式與集成電路中所包含的另一個(gè)電子器件E連接。這樣該導(dǎo)線和線圈2的兩條導(dǎo)線4a，4b中的一條相連。以相應(yīng)的方式，集成電路的第二條導(dǎo)線和線圈2的兩條導(dǎo)線4a，4b中的另一條相連。結(jié)果一個(gè)串聯(lián)的諧振電路形成了，包括線圈2和包含在集成電路3中的電容器C。此外，集成電路3包括裝置U，通過它可以將串聯(lián)諧振電路提供的電磁能量轉(zhuǎn)化為一個(gè)合適的工作電壓Vcc，用于集成電路的電子器件E。
圖1所示的智能標(biāo)簽還包括四個(gè)調(diào)整元件5a-5d，在本實(shí)施例中是電容性的調(diào)整元件，比如電容器。很明顯調(diào)整元件的數(shù)目并不局限于4個(gè)，它可以根據(jù)應(yīng)用的不同而變化。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，智能標(biāo)簽至少含有一個(gè)調(diào)整元件。
調(diào)整元件5a-5d最好以并聯(lián)的方式連接，這樣總的調(diào)整電容就是單個(gè)調(diào)整元件5a-5d的電容的總和。并聯(lián)連接的調(diào)整元件5a-5d連接到線圈2，其中振蕩電路包含一個(gè)線圈2，一個(gè)位于集成電路3中的電容器，以及調(diào)整元件5a-5d。圖4也顯示了這樣的調(diào)整電路的等效連接電路。
調(diào)整元件5a-5d最好是在同一加工階段制造，并且由與連接到線圈2的終端的導(dǎo)線4a一樣的材料制造。比如下電極是鋁的或者銅的，介質(zhì)最好是可印制的絲質(zhì)的絕緣材料，上電極最好是銀膏或者是銀膏和電解沉積銅的混合物。這樣在調(diào)整元件的制造過程中，除了材料本身的費(fèi)用以外沒有產(chǎn)生別的花費(fèi)，而且材料費(fèi)用在總成本中也只占很小一部分。按本發(fā)明關(guān)于智能標(biāo)簽的電子元件的制造步驟舉例如下。通過印制、蒸發(fā)或者其他一種已知的方法在基片上制造導(dǎo)電層來形成線圈2。在這一方面，也可以制造用來作為調(diào)整元件5a-5d的電容器的第一個(gè)電極8，以及加工出將第一個(gè)電極連接到線圈2的導(dǎo)線9。接下來制造絕緣體7，用來隔離導(dǎo)線4a和線圈2上其它線圈匝。最好還在這個(gè)階段制出調(diào)整元件5a-5d的絕緣層10。下一步制出導(dǎo)線4a和4b。導(dǎo)線4a的作用是連接線圈2的第一個(gè)終端2a到集成電路3的一個(gè)腳。以相應(yīng)的方式，導(dǎo)線4b的作用是連接線圈2的第二個(gè)終端2b到集成電路3的另一個(gè)腳。在這之后，才可以制出調(diào)整元件的第二個(gè)電極11，及將第二個(gè)電極連接到線圈2的導(dǎo)線12。
按本發(fā)明的智能標(biāo)記1的調(diào)整可以通過如下方法來實(shí)現(xiàn)。在集成電路3接附到了智能標(biāo)記1以后，測(cè)定振蕩電路的頻率及決定調(diào)整量。通過使一些數(shù)目的調(diào)整元件5a-5d失效來實(shí)現(xiàn)調(diào)整。例如，如果調(diào)整元件的電容大約為1pF，那么根據(jù)調(diào)整元件的失效數(shù)，使總電容有大約0到4pF范圍的電容可以改變。例如可以通過機(jī)械的方法來使其失去作用，如橫截面縮小了的圖2所示。一個(gè)調(diào)整工具13包含一個(gè)沖頭14和一個(gè)對(duì)應(yīng)件15。由智能標(biāo)簽組成的智能標(biāo)簽薄片帶16在調(diào)整工具13的沖頭14和對(duì)應(yīng)件15之間。智能標(biāo)簽薄片帶16最好通過攝像機(jī)來光學(xué)定位，這樣可以檢測(cè)到每個(gè)智能標(biāo)簽相對(duì)于調(diào)整工具13的位置。當(dāng)一個(gè)要被失效的調(diào)整元件放置到調(diào)整工具上時(shí)，如果有必要，可以停止智能標(biāo)簽薄片帶16的運(yùn)動(dòng)，通過沖頭14在調(diào)整元件的電極8，11或者任何一根電極導(dǎo)線9，12上沖出一個(gè)孔，這樣使已經(jīng)失效的調(diào)整元件再也不能充分影響振蕩電路的振蕩頻率了。
視應(yīng)用的場合而定，可以提供一個(gè)或更多的調(diào)整工具13。當(dāng)使用一個(gè)調(diào)整工具時(shí)，如果在智能標(biāo)簽薄片帶上有幾個(gè)智能標(biāo)簽相互靠著，就必須使調(diào)整工具能夠在至少在智能標(biāo)簽薄片帶16移動(dòng)方向的橫向上充分移動(dòng)(在寬度方向)。如果使用多個(gè)調(diào)整工具，需要時(shí)可以同時(shí)使多個(gè)調(diào)整元件失效。如果使用機(jī)械調(diào)整工具，可以通過諸如負(fù)壓或者抽氣將沖孔產(chǎn)生的廢料去掉。
智能標(biāo)簽上的調(diào)整元件最好以一行或者幾行的形式在智能標(biāo)簽薄片帶移動(dòng)方向上排列。以圖1a中的智能標(biāo)簽為例，四個(gè)調(diào)整元件放置成兩行。這樣排列可以減少在智能標(biāo)簽薄片帶的橫向上的移動(dòng)調(diào)整工具的量。如果在智能標(biāo)簽薄片帶16的橫向上的調(diào)整工具數(shù)目和在這個(gè)方向上的調(diào)整元件的行數(shù)目一樣，就不需要在橫向移動(dòng)調(diào)整工具來進(jìn)行調(diào)整了。
使用的調(diào)整工具也可以是另一種用于破壞的工具，例如激光，用來燒掉導(dǎo)線或者調(diào)整元件。如果使用激光，就可能使用固定安裝的一個(gè)或多個(gè)激光，其中最好使用和需要調(diào)整的調(diào)整元件行數(shù)一樣多的激光，或者可以使用可移動(dòng)的激光，這樣需要時(shí)可以將激光束聚焦在要被失效的調(diào)整元件的失效點(diǎn)上。如果使用固定的調(diào)整工具，每次要對(duì)智能標(biāo)簽薄片帶16進(jìn)行聚焦并使其停下來，以使調(diào)整工具可以放置到要失效的調(diào)整元件上。如果使用一個(gè)固定的調(diào)整元件，用來實(shí)現(xiàn)調(diào)整設(shè)備的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以比使用可移動(dòng)的調(diào)整頭更簡單，工作效率更高。
還有一種所謂的切板壓機(jī)可以用作調(diào)整工具。例如這種切板壓機(jī)可以放置在智能標(biāo)簽薄片帶上，在薄片帶下面有一個(gè)下部工具，倒過來也可以。當(dāng)使用切板壓機(jī)時(shí)，沖孔產(chǎn)生的廢料可以通過最好加到切板壓機(jī)側(cè)的負(fù)壓吸走。
如果使用絲網(wǎng)印刷電路法來形成調(diào)整元件的絕緣層，可以比使用基片絕緣的方法更精確地確定絕緣層的厚度。在這種情況下，調(diào)整元件的精度也提高了，這也就提高了調(diào)整的精度。
圖3顯示的智能標(biāo)簽是本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整元件是電感性的調(diào)整元件5e，5f。這樣就可以通過切斷一個(gè)或更多調(diào)整元件5e，5f的導(dǎo)線來進(jìn)行調(diào)整，其中線圈2的電感有變化。在該實(shí)施例中，有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以通過切斷線圈匝上的任何一點(diǎn)來切斷該線圈匝，其中切割精度就不是很重要了。在使用電容器的情況下，可以使用相應(yīng)于調(diào)整工具13的工具來實(shí)現(xiàn)切割。通過影響線圈的電感的做法，由于在制造線圈過程中加工的線條的重復(fù)性很好，所以在實(shí)際的智能標(biāo)簽中的頻率漂移總是一樣的，精度可以達(dá)到幾個(gè)百分點(diǎn)。
在電容性調(diào)整中，如果電容器的額定值設(shè)置在例如0.5，1，2和3pF的話，則甚至可以獲得大約1到1.5MHz的控制范圍。很明顯，并不需要各自相同的調(diào)整元件，而可以使用具有不同調(diào)整值的調(diào)整元件，其中用不同的調(diào)整元件可以獲得對(duì)諧振頻率不同的影響效果。
很顯然本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施例，它可以在后附加權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種制造智能標(biāo)簽的方法，該智能標(biāo)簽至少設(shè)有一個(gè)振蕩電路，該電路包括至少一個(gè)線圈(2)和至少一個(gè)電容器(C)，在該方法中，所述振蕩電路至少設(shè)有一個(gè)調(diào)整元件(5a-5f)來調(diào)整振蕩電路，其特征在于需要時(shí)可以通過使上述的調(diào)整元件(5a-5f)的一個(gè)或者多個(gè)失去作用來調(diào)整該振蕩電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，為上述振蕩電路確定一個(gè)目標(biāo)諧振頻率以及為諧振頻率確定一個(gè)允許的偏離該目標(biāo)諧振頻率的偏差，其特征在于調(diào)整該振蕩電路至少要包括以下步驟●測(cè)量振蕩電路的諧振頻率，●將測(cè)量的諧振頻率和上述的目標(biāo)諧振頻率相比較，●如果該諧振頻率與目標(biāo)諧振頻率的偏差超過了允許的偏差，確定該振蕩電路的諧振頻率所需的改變量，●為實(shí)現(xiàn)所需的改變量，確定至少一個(gè)可失去作用的調(diào)整元件，和●使前述步驟確定的至少一個(gè)調(diào)整元件失去作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于至少有一個(gè)調(diào)整元件是電容性的調(diào)整元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3所述的方法，其特征在于至少有一個(gè)調(diào)整元件是電感性的調(diào)整元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任何一種所述的方法，其特征在于該智能標(biāo)簽中至少有一個(gè)集成電路(3)。
6.一種智能標(biāo)簽(1)，至少有一個(gè)振蕩電路，該電路包括至少一個(gè)線圈(2)、至少一個(gè)電容器(C)和至少一個(gè)用來調(diào)整振蕩電路的調(diào)整元件(5a-5f)，其特征在于需要時(shí)該振蕩電路是可以通過使上述的調(diào)整元件(5a-5f)中的一個(gè)或多個(gè)失去作用來調(diào)整的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的智能標(biāo)簽(1)，其特征在于調(diào)整元件(5a-5f)通過至少一根導(dǎo)線(9，12)連接到線圈(2)上，該失去作用的操作是通過讓至少一根連接該待失去作用的調(diào)整元件(5a-5f)的導(dǎo)線(9，12)與線圈斷開進(jìn)行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的智能標(biāo)簽(1)，其特征在于至少一個(gè)調(diào)整元件(5a-5f)是電容性的調(diào)整元件(5a-5f)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6，7或8的智能標(biāo)簽(1)，其特征在于至少一個(gè)調(diào)整元件(5a-5f)是電感性的調(diào)整元件(5a-5f)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6到9中任何一項(xiàng)的智能標(biāo)簽(1)，其特征在于智能標(biāo)簽至少包括一個(gè)集成電路(3)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的智能標(biāo)簽(1)，其特征在于上述電容器(C)位于上述集成電路(3)中。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種制造智能標(biāo)簽的方法。在這種方法中，該智能標(biāo)簽至少含有一個(gè)由至少一個(gè)線圈(2)和一個(gè)電容器(C)組成的振蕩電路。更進(jìn)一步，在本方法中，該振蕩電路至少含有一個(gè)調(diào)整元件(5a－5f)，以用來調(diào)整該振蕩電路。需要時(shí)可以通過使上述的一個(gè)或者更多的調(diào)整元件(5a－5f)失去作用來調(diào)整該振蕩電路。
文檔編號(hào)H01G4/40GK1473309SQ01818263
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2001年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月1日
發(fā)明者M·漢希科爾皮, M 漢?？茽柶?申請(qǐng)人:拉弗舍克公司