專利名稱：用于無芯片rfid應(yīng)用的獨(dú)特唯一的混合印刷天線的制作方法
用于無芯片RFID應(yīng)用的獨(dú)特唯一的混合印刷天線 技術(shù)領(lǐng)城
本發(fā)明涉及使用 一種混合模擬/數(shù)字印刷系統(tǒng)來印刷獨(dú)特的印刷 天線。
背景技術(shù)：
近來，作為用于存儲(chǔ)和傳輸信息的設(shè)備，射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)得 到了極大的普及。RFID技術(shù)使用設(shè)置在物體上的標(biāo)簽應(yīng)答器和這里也 稱為詢問器的閱讀器來讀取和識(shí)別該標(biāo)簽。RFID技術(shù)被按照使用"有 源，，(active)標(biāo)簽或"無源"(passive)標(biāo)簽來大致分類。有源標(biāo)簽具 有本地電源(例如電池)，從而使得該有源標(biāo)簽?zāi)軌虬l(fā)送信號(hào)以被該詢 問器讀取。有源標(biāo)簽具有更長(zhǎng)的信號(hào)范圍。相對(duì)地，"無源"標(biāo)簽不具 有內(nèi)部電源。相反，無源標(biāo)簽從閱讀器獲得電力，并且該無源標(biāo)簽在從 該閱讀器接收信號(hào)的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)發(fā)或重發(fā)信息。無源標(biāo)簽具有短得多的信 號(hào)范圍(典型地小于20英尺)。
這兩種標(biāo)簽都具有電子電路，典型地為集成電路或硅芯片的形式。 該電路存儲(chǔ)并且向閱讀器傳輸識(shí)別數(shù)據(jù)。除了該芯片之外，該標(biāo)簽還包 括一些形式的天線，其電連接到該芯片。有源標(biāo)簽包括利用該標(biāo)簽自身 的電源與閱讀器通信的天線。對(duì)于無源標(biāo)簽，該天線作為變換器工作， 以將來自閱讀器的射頻(RF)能量轉(zhuǎn)換為電能。然后該芯片被供電并且 執(zhí)行與閱讀器通信的功能。
另一方面，無芯片的RFID標(biāo)簽既不包括集成電路也不包括單獨(dú)的 電子部件例如晶體管或線圈。這種特性使得無芯片RFID標(biāo)簽?zāi)軌蛞缘?于傳統(tǒng)RFID標(biāo)簽的成本直接印刷到襯底上。
作為一種實(shí)際的方式，RFID技術(shù)使用具有比光學(xué)信號(hào)更好的物質(zhì) 穿透性能的射頻，并且能夠在比條碼標(biāo)記更不利的環(huán)境條件下工作。因 此，RFID標(biāo)簽可以通過油漆、水、污垢、灰塵、人體、混凝土或者通 過該標(biāo)簽物自身進(jìn)行讀取。RFID標(biāo)簽可用于管理庫(kù)存、自動(dòng)識(shí)別收費(fèi) 公路上的車輛、安全系統(tǒng)、電子賒購(gòu)卡(electronic access card)、無匙 進(jìn)入等等。
天線是RFID標(biāo)簽的一個(gè)部件，典型地通過壓印(stamping) /蝕刻技術(shù)準(zhǔn)備，其中對(duì)箔主體(foil master)進(jìn)行雕刻以形成最終結(jié)構(gòu)。該 RFID天線還可以使用一種導(dǎo)電金屬墨水直接印刷在該襯底上。該墨水 被印刷在襯底上，然后高溫?zé)Y(jié)以便對(duì)該微粒退火并在該襯底上形成一 條導(dǎo)電線。替代地，可以直接把金屬纖維結(jié)合到該襯底中。例如，來自 Inkode⑧公司的一種無芯片RFID技術(shù)使用了被嵌入到紙中的內(nèi)嵌鋁纖 維。該鋁纖維必須被切割成合適的波長(zhǎng)(1/4波長(zhǎng))并且在造紙過程中 作為配料添加物結(jié)合到紙纖維中。因此，該Inkode⑧方法是昂貴的和繁 雜的。
雖然可以使用特定的金屬材料，但是毫微粒金屬材料在墨水應(yīng)用中 的優(yōu)良特性會(huì)產(chǎn)生更好的產(chǎn)品。金屬毫微粒是直徑在亞微米尺寸范圍中 的微粒。毫微粒金屬具有與體(bulk)和原子物種不同的獨(dú)特的特性。 金屬毫微粒的特征在于表面原子的增強(qiáng)反應(yīng)性、高導(dǎo)電性和獨(dú)特的光學(xué) 特性。例如，毫微粒具有比體金屬(bulkmetal)更低的熔點(diǎn)以及比體金 屬更低的燒結(jié)溫度。該金屬毫微粒的獨(dú)特特性源于它們不同的電子結(jié)構(gòu) 和它們非常大的表面積和高百分比的表面原子。
金屬毫微粒是晶體或無定形材料。它們可以由純金屬組成，例如銀、 金、銅等，或者由金屬的混合物組成，例如合金，或者由一個(gè)或多個(gè)金 屬例如銅為核覆蓋一個(gè)或多個(gè)其他金屬例如金或銀的殼層構(gòu)成。噴墨打 印頭中的噴嘴的直徑近似為1 pm。為了通過噴嘴噴射微粒流，該微粒的 尺寸應(yīng)當(dāng)小于該噴嘴直徑的大約十分之一。這意味著為了噴射微粒，它 的直徑必須小于大約100 nm。
鎳在非常有限的程度上被用于導(dǎo)電墨水，因?yàn)樗膶?dǎo)電性相對(duì)較低 (大約為銅的1/5)。金和銀能夠提供良好的導(dǎo)電性但是相對(duì)較昂貴。 而且，金和銀需要更高的溫度進(jìn)行退火，這會(huì)對(duì)在紙張和塑料襯底上印 刷造成挑戰(zhàn)。銅以低廉的價(jià)格(大約是銀的百分之一)提供了良好的導(dǎo) 電性。遺憾的是，銅很容易被氧化，而氧化物是不導(dǎo)電的。
基于銅的毫微粒墨水是不穩(wěn)定的，在準(zhǔn)備期間需要惰性/減少大氣 以及退火以防止天然氧化而變成不導(dǎo)電的CuO或Cu20。銅聚合物厚膜 (PFT)墨水已經(jīng)被使用了很多年，并且可用于特定的目的，例如當(dāng)需 要可焊性時(shí)。另一種有用的對(duì)策是組合金和銀二者的優(yōu)點(diǎn)。鍍銀的銅微 粒是市場(chǎng)上可買到的，并且被用于一些市場(chǎng)上可買到的墨水中。鍍銀為 微粒間接觸提供了銀的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)使用了更廉價(jià)的導(dǎo)電金屬(銅)用于該微粒材料的主體。從而，準(zhǔn)備銅天線的唯一可靠方式是通過在已有的 金屬表面上進(jìn)行電鍍來實(shí)現(xiàn)。
混合印刷技術(shù)將模擬印刷過程(例如平板印刷術(shù)、苯胺印刷術(shù)、蝕 刻和凸版印刷術(shù))與數(shù)字印刷過程(例如噴墨打印)相組合。在混合印 刷過程中，噴墨打印是一種特別合適的數(shù)字印刷方法，因?yàn)樗軌蚝苋?易地與其他過程和機(jī)器相結(jié)合。例如已經(jīng)使用混合印刷技術(shù)來定制營(yíng)銷
材料(marketing material)。使用模擬過程來印刷該營(yíng)銷材料本身，而 使用數(shù)字過程來添加僅僅與個(gè)別消費(fèi)者相關(guān)的信息。
混合印刷系統(tǒng)提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，例如模擬方法的高質(zhì)量彩色生產(chǎn)和 數(shù)字技術(shù)的完全可變印刷能力。此外，混合印刷實(shí)現(xiàn)的工作流程和工作 過程改進(jìn)可以給工廠操作帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)榛旌舷到y(tǒng)能夠在單 個(gè)的操作中完成從空白襯底到完成產(chǎn)品的工作，混合系統(tǒng)減少了材料處 理的步驟、半成品存貨量以及許多在多步執(zhí)行時(shí)加入到這種工作中的勞 動(dòng)。這就相應(yīng)地節(jié)省了時(shí)間和金錢，同時(shí)減少了浪費(fèi)和大大減少了庫(kù)存 需要。
授予Swihart的美國(guó)專利第6737204 B2號(hào)公開了形成混合數(shù)字/模 擬圖像，其中直接在數(shù)字生成的圖像上形成模擬圖像。
印刷的天線是通向無芯片RFID標(biāo)簽的通路，但是印刷許多具有獨(dú) 特特性的RFID以用于產(chǎn)品級(jí)標(biāo)簽(item-level tagging)存在挑戰(zhàn)。 一種 形成具有獨(dú)特特性的RFID標(biāo)簽的方法是通過噴墨打印來分別印刷每個(gè) RFID標(biāo)簽。然而，這種方法是昂貴的和非常耗費(fèi)時(shí)間的。因此，需要 一種更廉價(jià)的制造具有獨(dú)特特性的RFID標(biāo)簽的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種印刷具有獨(dú)特特性的無芯片RFID標(biāo)簽的方法，包 括使用第一印刷過程印刷RFID天線圖案前體(precursor),其中該 RFID天線圖案前體包括多個(gè)預(yù)先印刷的導(dǎo)線片段，其構(gòu)成該RFID天線 圖案的主要部分；和使用第二印刷過程印刷導(dǎo)電墨水以互連所述多個(gè)預(yù) 先印刷的導(dǎo)線片段中的至少兩個(gè)，以形成具有獨(dú)特天線幾何圖形 (geometry)的最終RFID芯片。
優(yōu)選的是，該第一印刷過程是模擬印刷過程。
優(yōu)選的是，該第一印刷過程是從包含凹版印刷、輪轉(zhuǎn)凹版印刷、苯 胺印刷和網(wǎng)印的組中選擇的。優(yōu)選的是，該第二印刷過程是數(shù)字印刷過程。 優(yōu)選的是，該第二印刷過程是噴墨打印。
優(yōu)選的是，該導(dǎo)電墨水包括從含有石墨、銅、金、鎳、銀、鋁、鉑 和其混合物的組中選擇的材料。
優(yōu)選的是，可以互連該多個(gè)分離的導(dǎo)線片段中的不同的片段來提供 不同的獨(dú)特天線幾何圖形。
優(yōu)選的是，該不同的獨(dú)特天線幾何圖形是不同的天線形狀或不同的 天線長(zhǎng)度。
優(yōu)選的是，該不同的獨(dú)特天線幾何圖形對(duì)應(yīng)于獨(dú)特的共振頻率。 可選的是，互連該全部多個(gè)分離的片段。
可選的是，互連該多個(gè)分離的片段中的一部分，而不全部互連。
優(yōu)選的是，從該天線主體的分離的導(dǎo)線片段中獲得該RFID天線的 最終天線長(zhǎng)度的至少50%。
優(yōu)選的是，通過單個(gè)互連連接的分離的導(dǎo)線片段數(shù)量是兩個(gè)或更多。
優(yōu)選的是，還包括從包含覆蓋涂層步驟和干燥步驟的組中選擇的一 個(gè)或多個(gè)步驟。
本發(fā)明還提供一種具有獨(dú)特特性的無芯片RFID標(biāo)簽，包括通過 第一印刷過程印刷的RFID天線圖案前體，其中該RFID天線圖案前體 包括多個(gè)預(yù)先印刷的導(dǎo)線片段，其構(gòu)成該RFID天線圖案的主要部分； 和通過第二印刷過程印刷的導(dǎo)電墨水，其中該導(dǎo)電墨水互連該多個(gè)預(yù)先 印刷的導(dǎo)線片段中的至少兩個(gè)，以形成具有獨(dú)特天線幾何圖形的最終 RFID芯片。其中，可選擇的，該第一印刷過程是模擬印刷過程?？蛇x 擇的，該第一印刷過程是從包含凹版印刷、輪轉(zhuǎn)凹版印刷、苯胺印刷和 網(wǎng)印的組中選擇的?？蛇x擇的，該第二印刷過程是數(shù)字印刷過程?？蛇x 擇的，該第二印刷過程是噴墨打印?？蛇x擇的，互連該多個(gè)分離的片段 中的一部分，而不全部互連。
本發(fā)明具有#>多優(yōu)點(diǎn)。通過^t擬印刷可以實(shí)現(xiàn)RFID天線主體 (masters)的快速和高效的大規(guī)模生產(chǎn)，因?yàn)榭梢酝ㄟ^使用一個(gè)快速印 刷過程來形成大量的相同主體圖案。此外，通過數(shù)字印刷實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生 產(chǎn)的RFID標(biāo)簽每個(gè)個(gè)體的用戶定制。而且，僅僅使用該相對(duì)更慢的數(shù) 字過程(例如噴墨打印)來添加一些獨(dú)特特征將減少印刷的時(shí)間延遲。并且，使用噴墨打印還能夠印刷非常細(xì)微的可變特征，從而拓寬了可以 印刷的獨(dú)特特征和材料的范圍。例如，可以使用石墨墨水和銅。通常， 與印刷整個(gè)天線相比，僅僅利用導(dǎo)電墨水(例如金，用于增強(qiáng)互連處的 導(dǎo)電性)印刷該天線的小面積可以節(jié)省相當(dāng)數(shù)量的金錢。因此，以低成
本在較大體積上印刷可變數(shù)據(jù)的RFID標(biāo)簽的能力現(xiàn)在第一次變得可 能。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的RFID主體的示意圖。
圖2是通過印刷互連連接以制成小型天線的該RFID主體的預(yù)先印 刷導(dǎo)線的示意圖。
圖3是通過印刷互連連接以制成中型天線的該RFID主體的預(yù)先印 刷導(dǎo)線的示意圖。
圖4是通過印刷互連連接以制成大型天線的該RFID主體的預(yù)先印 刷導(dǎo)線的示意圖。
圖5是具有大型天線的RFID標(biāo)簽成品的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以 基于本說明書改變一些組件和過程。這里所使用的術(shù)語僅僅是為了說明 特定實(shí)施例的目的，而不是要限制本發(fā)明。
在本說明書和所附的權(quán)利要求中，單數(shù)形式例如"一個(gè)"和"該" 包括復(fù)數(shù)形式，除非有明確說明。此外，可以參考以下所述的多個(gè)術(shù)語
短語"天線幾何圖形(antenna geometry)，，是指該天線結(jié)構(gòu)的整個(gè) 設(shè)計(jì)，包括長(zhǎng)度、表面積和幾何形狀。因而，短語"天線幾何圖形，，一 般僅是指互相連接的導(dǎo)線片段，不包括仍然存在于(repent)該天線主 體上的任何不連接的導(dǎo)線片段。然而，在一些實(shí)施例中，該不連接的導(dǎo) 線片段會(huì)影響該天線的性能例如頻率或響應(yīng)，這種不連接的導(dǎo)線片段仍 然可以被認(rèn)為是該天線幾何圖形的一部分。
"RFID天線圖案前體"和"天線主體"是指多個(gè)分離的片段，這 些片段中的一些或全部隨后被連接以形成預(yù)期的最終天線結(jié)構(gòu)。
一般地，本發(fā)明提供一種印刷獨(dú)特?zé)o芯片RFID標(biāo)簽的方法，通過 利用預(yù)先印刷的導(dǎo)線片段廉價(jià)地大規(guī)模生產(chǎn)非獨(dú)特的RFID天線圖案前 體(天線主體)，然后通過互連該預(yù)先印刷的導(dǎo)線片段中的兩個(gè)或更多而將該非獨(dú)特的RFID天線圖案前體轉(zhuǎn)換成預(yù)期的獨(dú)特RFID天線圖案。 例如，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種印刷獨(dú)特?zé)o芯片RFID標(biāo)簽的 方法，通過一種利用模擬印刷方法預(yù)先印刷的導(dǎo)線片段廉價(jià)地大規(guī)模生 產(chǎn)非獨(dú)特的RFID天線圖案前體(天線主體)。然后通過一種數(shù)字印刷 方法例如噴墨打印將該非獨(dú)特的RFID天線圖案前體總體轉(zhuǎn)換成預(yù)期的 獨(dú)特RFID天線圖案例如無芯片RFID標(biāo)簽成品。在該噴墨打印步驟中， 使用導(dǎo)電墨水將獨(dú)特的標(biāo)記印刷到該RFID天線前體上以連接兩個(gè)或多 個(gè)該預(yù)先印刷的導(dǎo)線片段。該RFID標(biāo)簽上的天線長(zhǎng)度(即對(duì)應(yīng)于互連 導(dǎo)線片段的天線的長(zhǎng)度)變化，并且各個(gè)天線長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于獨(dú)特的共振頻 率。在通過該互連連接該導(dǎo)線片段后，通過在導(dǎo)線上印刷介電屏蔽層 (dielectric barrier)然后利用電橋?qū)Ь€連結(jié)中心結(jié)點(diǎn)(terminus)和外部 結(jié)點(diǎn)來完成該天線回路。因此，每個(gè)RFID標(biāo)簽成品將具有由通過互連 該天線主體的特定導(dǎo)線片段形成的天線幾何圖形決定的獨(dú)特響應(yīng)。
僅僅為了說明的目的，圖1-5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的 獨(dú)特?zé)o芯片RFID標(biāo)簽天線的形成。圖1示出了例如通過模擬印刷方法 生產(chǎn)的大規(guī);f莫生產(chǎn)天線主體的樣品。該天線主體1 一般由多個(gè)分離的導(dǎo) 線片段2構(gòu)成。雖然圖1僅顯示了 10個(gè)分離的導(dǎo)線片段2，但是可以認(rèn) 識(shí)到，該天線主體可以具有任意數(shù)量個(gè)分離的導(dǎo)線片段，并且這些分離 的導(dǎo)線片段可以被設(shè)置在任意空間方位。該分離的導(dǎo)線片段2被各個(gè)間 隙3分開，如果兩個(gè)或多個(gè)被互連，將會(huì)延長(zhǎng)該天線的長(zhǎng)度。以這種方 式，該天線主體圖案的主要部分或大部分可以通過模擬印刷方法印刷。 然后可以通過例如數(shù)字印刷向該天線主體中添加獨(dú)特特征以最終形成 具有獨(dú)特共振頻率的無芯片RFID標(biāo)簽成品。
圖2示出了一種示例性的未完成無芯片RFID標(biāo)簽的中間形態(tài)，其 具有相對(duì)較小的天線幾何圖形或天線長(zhǎng)度。在圖2中，通過在預(yù)期的天 線片段間隙3中添加連接片段4而數(shù)字印刷圖1的天線主體以連接該預(yù) 先印刷的天線主體1的導(dǎo)線片段2。在這個(gè)實(shí)施例中，三個(gè)天線片段間 隙3被填充連接片段4以連接十個(gè)導(dǎo)線片段2中的四個(gè)，從而提供相對(duì) 較短的天線長(zhǎng)度。因此這就為該天線主體在RFID標(biāo)簽前體上提供了獨(dú) 特的天線幾何圖形。該天線長(zhǎng)度與共振頻率成反比。從而該較小的天線 長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于較高的共振頻率。該天線回路將被完成以產(chǎn)生RFID標(biāo)簽成 品(圖5所示)。因此，該每個(gè)RFID標(biāo)簽成品具有由通過互連該天線主體的特定導(dǎo)線片段形成的天線幾何圖形決定的獨(dú)特響應(yīng)。
圖3示出了具有相對(duì)中等天線幾何圖形或天線長(zhǎng)度的另一示例性未 完成無芯片RFID標(biāo)簽的中間形態(tài)。在圖3中，通過在預(yù)期的天線片段 間隙3中添加連接片段4而數(shù)字印刷圖1的天線主體以連接該預(yù)先印刷 的天線主體1的導(dǎo)線片段2。在這個(gè)實(shí)施例中，六個(gè)天線片段間隙3被 填充連接片段4以連接十個(gè)導(dǎo)線片段2中的七個(gè)，從而提供相對(duì)中等的 天線長(zhǎng)度。因此這就為該天線主體在RFID標(biāo)簽前體上提供了獨(dú)特的天 線幾何圖形。該中等天線長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于中等的共振頻率。該天線回路將被 完成以產(chǎn)生RFID標(biāo)簽成品(圖5所示)。因此，該每個(gè)RFID標(biāo)簽成品 具有由通過互連該天線主體的特定導(dǎo)線片段形成的天線幾何圖形決定 的獨(dú)特響應(yīng)。
圖4示出了具有相對(duì)較長(zhǎng)天線幾何圖形或天線長(zhǎng)度的一個(gè)示例性未 完成無芯片RFID標(biāo)簽的中間形態(tài)。在圖4中，通過在預(yù)期的天線片段 間隙3中添加連接片段4而數(shù)字印刷圖1的天線主體以連接該預(yù)先印刷 的天線主體1的導(dǎo)線片段2。在這個(gè)實(shí)施例中，九個(gè)天線片段間隙3被 填充連接片段4以連接全部十個(gè)導(dǎo)線片段2，從而提供相對(duì)較長(zhǎng)的天線 長(zhǎng)度。因此這就為該天線主體在RFID標(biāo)簽成品上提供了獨(dú)特的天線幾 何圖形。該較大的天線長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于較低的共振頻率。該天線回路將被完 成以產(chǎn)生RFID標(biāo)簽成品(圖5所示)。因此，該每個(gè)RFID標(biāo)簽成品具 有由通過互連該天線主體的特定導(dǎo)線片段形成的天線幾何圖形決定的 獨(dú)特響應(yīng)。
圖5示出了具有相對(duì)較長(zhǎng)天線幾何圖形或天線長(zhǎng)度的示例性無芯片 RFID標(biāo)簽成品。在圖5中，導(dǎo)線片段2被連接片段4連接。通過在該 導(dǎo)線上印刷介電屏蔽層7以及通過電橋?qū)Ь€6連結(jié)中心結(jié)點(diǎn)5b和外部 結(jié)點(diǎn)5a來完成該天線回路。
天線主體
天線主體是天線成品的大規(guī)模生產(chǎn)前體。因此，該天線主體是一組 印刷的導(dǎo)線片段，其可以被隨后處理以提供多個(gè)獨(dú)特的最終天線幾何圖 形。
在實(shí)施例中，該天線主體的特征是該天線圖案的大部分。也就是說， 對(duì)于提供可以大規(guī)模生產(chǎn)和特別定制成多個(gè)不同最終天線幾何圖形的 經(jīng)濟(jì)的天線主體，希望該天線主體能夠提供該最終天線幾何圖形的至少大部分。例如，該天線主體可以提供多個(gè)導(dǎo)線片段，以便可以從該天線
主體獲得最終天線長(zhǎng)度的多于50%的部分，即該天線主體的被互相連接 的導(dǎo)線片段的一些或全部。在其他實(shí)施例中，從該天線主體獲得的最終 天線長(zhǎng)度可以是大約60%或更多、大約70%或更多、大約80%或更多、 或者大約90%或更多。類似地，為了從該天線主體提供該天線幾何圖形 的特定獨(dú)特定制，在實(shí)施例中，從該天線主體獲得最終天線長(zhǎng)度的不超 過大約99%。例如，從該天線主體獲得的最終天線長(zhǎng)度可以是不超過大 約98%、不超過大約97%、不超過大約95%、或者不超過大約90%。 當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，該天線主體可以提供少于50%的最終天線長(zhǎng)度。 雖然這些實(shí)施例會(huì)通過減少大規(guī)模生產(chǎn)的部分而增加生產(chǎn)成本，但是它 們可以提供更多的可能的獨(dú)特天線幾何圖形。
該天線主體可以形成為通過模擬印刷過程印刷的多個(gè)分離的導(dǎo)線 片段。從而，該天線主體提供了可以在隨后步驟例如數(shù)字印刷步驟中連 接以形成天線成品的導(dǎo)線片段。通常，在天線主體中能夠提供的分離的 導(dǎo)線片段數(shù)量可以從2個(gè)或更多到大約100個(gè)。在一個(gè)典型實(shí)施例中， 該分離的導(dǎo)線片段數(shù)量是從大約2到大約20。
該天線主體可以具有任意形狀和/或圖案的幾何圖形，并且不限于 如圖l所示的矩形配置。例如，該天線主體的整體形狀可以是多邊形或 非多邊形的、對(duì)稱的或不對(duì)稱的、以及有角的和/或圓的。類似地，該 分離的片段可以印刷成任意配置，其可以在隨后的數(shù)字印刷步驟中特別 連接成不同圖案。而且，由該分離的片段形成的間隙也不限于如圖1所 示的那些。替代地，在單個(gè)天線主體上形成的間隙的數(shù)量、間隔和尺寸 可以根據(jù)需要進(jìn)行變化，并且可以是規(guī)則或不規(guī)則的。例如，該間隙可 以位于天線主體上的任意位置，并且可以被設(shè)置成隨機(jī)或規(guī)則分布的間 隔。該間隙可以是任意長(zhǎng)度或?qū)挾龋⑶矣商炀€主體上的分離的片段所 形成的間隙尺寸可以是 一 致的或不 一 致的。
印刷過程
為了印刷天線主體，可以使用任意適當(dāng)?shù)挠∷⒎椒?。例如，適當(dāng)?shù)?方法包括但不限于，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(roll-to-roll)高容量(highvolume)印刷 方法，例如凹版印刷(gravure)、輪轉(zhuǎn)凹版印刷(rotogravure)、苯胺 印刷(flexography)、平板印刷(lithography)、蝕刻(etching)、網(wǎng) 印(scree叩rinting)等等。在實(shí)施例中，該用于印刷天線主體的過程是模擬過程，因?yàn)檫@種過程典型地更適于高容量大規(guī)模生產(chǎn)印刷。從而這 種過程使得能夠經(jīng)濟(jì)地印刷天線主體，然后可以使用隨后的過程來形成 最終的天線幾何圖形。當(dāng)然，還可以使用數(shù)字或更慢的印刷過程來印刷 天線主體，但是這種過程會(huì)使整個(gè)生產(chǎn)過程變慢。
根據(jù)需要，可以在任意合適的襯底上印刷天線主體。例如，該襯底
可以是紙張(paper )、玻璃藝術(shù)紙(glass art paper )、證券紙(bond paper )、 紙板(paperboard) 、 Kraft紙(Kraft paper)、卡片(cardboard)、半 合成紙(semi-synthetic paper)或塑料片(plastic sheets)例如聚酉旨 (polyester)或聚乙烯片(polyethylene sheet)等等。各種這些襯底可以 以其自然狀態(tài)提供，例如無覆蓋層的紙，或者它們可以以其修改的形式
提供，例如覆蓋或處理過的紙或卡片、印刷的紙或卡片等等。此外，天 線主體可以被印刷到薄片上，例如將天線主體印刷到包裝材料上，或者 可以把它們印刷成單片上的多個(gè)天線主體，例如將天線主體印刷到一巻 紙上、標(biāo)志上或者隨后將被分離成多片的一個(gè)薄片上。
類似地，為了利用導(dǎo)電墨水印刷該互連，可以使用任意適當(dāng)?shù)挠∷?方法。例如，適當(dāng)?shù)挠∷⒎椒òǖ幌抻?，噴?inkjet)、熱敏成像 (thermography )、 電子攝影 (electrophotography )、 電子照相 (electrography )、激光感應(yīng)轉(zhuǎn)移(laser induced transfer )、噴墨打印(inkjet printing)或者它們的組合。如果使用激光感應(yīng)轉(zhuǎn)移數(shù)字印刷方法，這種 方法的典型方法是染料升華(dye sublimination)、燒蝕(ablation)、 熔融轉(zhuǎn)移(melt transfer)或薄膜轉(zhuǎn)移(film transfer)。在實(shí)施例中，用 于互連天線主體的導(dǎo)線片段的過程是數(shù)字過程，因?yàn)檫@種過程典型地更 適于印刷獨(dú)特圖案，這是互連該獨(dú)特圖案中的導(dǎo)線片段所需要的。從而 這種過程能夠經(jīng)濟(jì)地形成獨(dú)特的天線幾何圖形。因?yàn)閿?shù)字印刷過程一般 比例如用于印刷天線主體的模擬方法更慢和更不經(jīng)濟(jì)，所以在實(shí)施例 中，希望減少由數(shù)字過程完成的印刷。因此，例如，僅使用數(shù)字印刷來 印刷較小的互連而不是整個(gè)天線幾何圖形。當(dāng)然，也可以使用模擬或更 快的印刷過程來印刷該天線互連，特別是希望獲得大量不獨(dú)特結(jié)構(gòu)的情 況。
取決于被印刷的RFID標(biāo)簽類型，最后的步驟包括數(shù)字印刷介電橋 和連接片段以連結(jié)天線的中心結(jié)點(diǎn)端和外部結(jié)點(diǎn)端，從而形成回路。因 此，整個(gè)印刷過程總的特征是一個(gè)模擬-數(shù)字印刷過程。然而，如果需要，可以逆轉(zhuǎn)數(shù)字和模擬印刷步驟的順序，從而使得數(shù)字印刷步驟首先 印刷互連，然后^=莫擬印刷天線主體，最后完成該橋接區(qū)域的數(shù)字印刷(介 電和導(dǎo)電連接)。
為了在模擬印刷步驟印刷天線主體，可以使用任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電墨
水。這種適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電墨水的例子包括但不限于，可以從Parelec公司獲 得的Parmocf墨水。這些一般是包含導(dǎo)電金屬片的高粘度墨水或膠，它 太稠以致于不能噴墨打印，但是非常適合于模擬印刷(即凹版印刷、連 續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等)。為了在數(shù)字印刷步驟印刷互連，可以使用任意適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電 墨水。通常，適當(dāng)?shù)哪梢允前?、柏、金、銀、鋁、鎳、銅或 其混合物的墨水。在一個(gè)典型實(shí)施例中，使用包含銅的導(dǎo)電墨水。
在數(shù)字印刷步驟，由單個(gè)互連連接的預(yù)先印刷的分離的片段的數(shù)量 可以是兩個(gè)或更多。從而一個(gè)互連可以連接多個(gè)導(dǎo)線片段。而且，互連 不需要被設(shè)置在兩個(gè)導(dǎo)線片段之間的最短路徑上。
該預(yù)先印刷的分離的片段和互連的寬度和長(zhǎng)度范圍可以是，寬度從 大約O.lmm到大約10mm,長(zhǎng)度從大約O.lmm到大約35mm。而且，該 預(yù)先印刷的分離的片段和互連的寬度可以不同，從而該預(yù)先印刷的分離 的片段的寬度可以比互連更厚或者反之。當(dāng)然，該預(yù)先印刷的分離的片 段和互連的長(zhǎng)度也可以不同。
此外，單個(gè)天線成品的預(yù)先印刷的分離的片段和/或互連的寬度和
/或長(zhǎng)度可以變化。因此， 一個(gè)典型天線可以包括各種寬度和/或長(zhǎng)度 的預(yù)先印刷的分離的片段和/或互連。 其他處理歩驟
可選地，在印刷步驟之后可以包括其他處理步驟，例如覆蓋涂層、 干燥和沖洗中的單個(gè)或其組合。
對(duì)于可選的覆蓋涂層步驟，可以在完成印刷過程后應(yīng)用任意適當(dāng)?shù)?覆蓋涂層方法。例如，可以應(yīng)用一種適當(dāng)?shù)耐繉觼砀采w和保護(hù)印刷的金 屬導(dǎo)線，例如保護(hù)它們以免磨損。當(dāng)這樣應(yīng)用時(shí)，該覆蓋涂層可以是任 意希望的厚度、不透明度、透明度等等。
此外，在第一和/或第二印刷步驟之后還可以有可選的干燥步驟。 在該干燥步驟期間，可以在大約80。C干燥該墨水大約5分鐘。
最后，在印刷步驟之后還可以有可選的燒結(jié)步驟。這一步驟可以在 大約130'C執(zhí)行大約30分鐘?？梢哉J(rèn)識(shí)到，上面公開的各種以及其他特征和功能或其變體可以根 據(jù)需要組合到許多其他不同系統(tǒng)或應(yīng)用中。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員隨后 可以作出各種目前無法預(yù)見或預(yù)料的變體、修改、改變或改進(jìn)，并且也 被所附的權(quán)利要求所涵蓋。
示例
印刷天線主體
通過一個(gè)使用市場(chǎng)上可買到的銀墨水的凹版印刷過程在涂覆的相
紙上印刷一個(gè)天線主體(具有1 mm的間隙)，該天線主體具有大約 4cmx4cm平方的面積，包括8匝，lmm線的寬度，并且相鄰線之間的 間隔為0.5mm,總虛擬長(zhǎng)度為33m (虛擬共振頻率為9MHz)。該印刷 被在80。C干燥5分鐘以蒸發(fā)掉揮發(fā)性的載體，留下膠狀殘?jiān)?示例l:在天線主體上印刷一個(gè)6匝天線
通過使用包含導(dǎo)電銅或銀墨水的Dimatix噴墨打印機(jī)在前12個(gè)間隙 中印刷互連，在上面準(zhǔn)備的天線主體上完成前六匝(從中心開始)。接 著，在該6個(gè)完成的回路上印刷介電橋，然后在該天線中心和第6個(gè)回 路的結(jié)點(diǎn)之間印刷堆焊橋?qū)Ь€(overlaying bridge wire)。該6匝天線的 長(zhǎng)度是32.698m，其對(duì)應(yīng)于9.17MHz的共振頻率。
示例2:在天線主體上印刷一個(gè)3匝天線
通過使用包含銅或銀墨水的Dimatix噴墨打印機(jī)在前6個(gè)間隙中印 刷，在上面準(zhǔn)備的天線主體上完成前3匝(從中心開始)。接著，在該 3個(gè)完成的回路上印刷介電橋，然后在該天線中心和第3個(gè)回路的結(jié)點(diǎn) 之間印刷堆焊橋?qū)Ь€。該3匝天線的長(zhǎng)度是32.564m,其對(duì)應(yīng)于9.21MHz 的共振頻率。
權(quán)利要求
1. 一種印刷具有獨(dú)特特征的無芯片RFID標(biāo)簽的方法，包括使用第一印刷過程印刷RFID天線圖案前體，其中該RFID天線圖案前體包括多個(gè)分離的導(dǎo)線片段；和使用第二印刷過程印刷導(dǎo)電墨水以互連所述多個(gè)分離的導(dǎo)線片段中的至少兩個(gè)，以形成具有獨(dú)特天線幾何圖形的最終RFID天線。
2. —種具有獨(dú)特特征的無芯片RFID標(biāo)簽，包括 通過第一印刷過程印刷的RFID天線前體，其中該RFID天線圖案前體包括多個(gè)分離的導(dǎo)線片段；和通過第二印刷過程印刷的導(dǎo)電墨水互連，用于互連該多個(gè)分離的導(dǎo) 線片段中的至少兩個(gè)，其中該RFID天線前體和導(dǎo)電墨水互連形成具有獨(dú)特天線幾何圖形 的天線成品。
全文摘要
用于無芯片RFID應(yīng)用的獨(dú)特唯一的混合印刷天線，和一種印刷具有獨(dú)特特性的無芯片RFID標(biāo)簽的方法，包括使用第一印刷過程印刷一個(gè)RFID天線圖案前體，其中該RFID天線圖案前體包括多個(gè)分離的導(dǎo)線片段；和使用第二印刷過程印刷一種導(dǎo)電墨水以互連所述多個(gè)分離的導(dǎo)線片段中的至少兩個(gè)，以形成具有獨(dú)特天線幾何圖形的最終RFID芯片。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK101436709SQ200810176190
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者N·喬普拉, P·F·史密斯, P·M·卡斯邁爾 申請(qǐng)人:施樂公司