具有经由电介质膜连接的导电图形的射频谐振的标签的制作方法

专利名称：具有经由电介质膜连接的导电图形的射频谐振的标签的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于保护销售物品避免失窃的射频谐振标签。该标签包括包含一个或多个导电图形的谐振电路，丝毫无需直接连接单个导电图形或者多个导电图形的相对的端，该一个或多个导电图形邻近于或者由一个或多个电介质膜隔离。在本发明中有效的导电图形可以包括经由传统的印刷、涂敷或者数字印刷方法，施加于销售物品的基于聚合物的电子导电涂料或者油墨。作为选择，该图形的一个或者几个可以包括金属箔导电体。
背景技术：
已经描述了供察觉待售的物品失窃之用的各种各样的多频标签。
例如，Kajfez等等(WO 95/05647)描述了由电介质衬底组成的多频标签。包括第一感应线圈和具有第一预定的谐振频率的第一谐振电路被设置在该衬底的第一个表面之上。包括第二感应线圈和具有第二预定的谐振频率的第二谐振电路被设置在该衬底的第二个表面之上，该第二预定的谐振频率最好是不同于该第一预定的谐振频率。第一感应线圈被放置该衬底之上，以部分地覆盖第二感应线圈，以一方式其最小化在第一和第二线圈之间磁耦合。该标签可以在包括电子产品安全防范系统的任何类型的检测系统中采用，供保护出售的物品避免失窃。这种标签是通过在电介质衬底之上层压铝箔制作的。这个衬底接着被印刷和蚀刻，以形成谐振的线圈，然后被涂上胶粘剂和保护性的可剥去的覆盖层。然后，其被切割为应有的尺寸和形状。
对于用于相同的目的所使用的类似的谐振的标签的相应的制造过程已经由Imaichi等在EP 070318 B1中公开。
Hultaker在美国专利号No.4,9292,928中公开了包括能产生磁性粒子的油墨应用于失窃保护设备。
在美国专利号No.5,142,270和美国专利号No.5,241,299中，Appalucci等等描述了一种稳定的谐振标签电路和供电子产品监视系统之用的去激励器。在这些专利中公开的标签具有大体上平坦的电介质衬底，该电介质衬底具有放置在两个侧面上的导电体，其中该导电体的至少一个包括电感器。该标签是通过附着于和覆盖该导电体和该衬底的一个可弯曲的、大体上平坦的、抗撕裂的、聚合体的薄膜来使之趋于稳定。该薄膜提供防潮层，其最小化主体对于电路失谐的影响，并且促进该标签可靠的完整性。该标签可以进一步包括去激励器，用于响应充足能量的电磁场对该标签去活，以打破该电路的谐振性能，该去激励器是该导电体的至少一个的凹痕部分，使得该导电体在该凹痕部分比在该导电体的其余部分处更加相互靠近。这个设备的导电体由金属导体材料构成，诸如铝箔，并且被使用未描述的挤压涂层处理来制备。附着于导电体和衬底的聚合体的薄膜提供机械稳定性，同时该覆盖聚合体的薄膜提供不受水蒸汽或者其他的污染物影响的薄膜层，水蒸汽或者其他的污染物可以改变该谐振的频率。
美国专利6,031,458描述了聚合体射频谐振的标签，该标签包括连接到施加于衬底的第一电容器电极的第一导电图形，施加于第一导电图形和第一电容器电极的电介质膜，和连接到施加于电介质膜的第二电容器电极的第二导电图形。连接器链接第一和第二导电图形以形成一个电感元件。
作为选择，该电介质膜经由局限性电容器被在意欲形成接触电极的区域上替换，该局限性电容器带有施加于第一电容器电极的电容器复合材料，和电介质膜设置靠近于该电容器复合材料，并且施加于该第一导电图形。

发明内容
本发明的一个目的是提供射频谐振标签。
在一个实施例中，该标签包括谐振电路和电介质膜，该谐振电路包含具有第一端和第二端的单个导电图形，该电介质膜靠近于或者环绕单个的导电图形。在这个实施例中，选择的频率被经由该导电图形从第一端到第二端发射。然后，无需直接连接该导电图形的第一和第二端，该频率被经由该电介质膜发射返回给该导电图形的第一端。
在另一个实施例中，该射频谐振的标签包括一个谐振电路，该谐振电路包含每个由电介质膜隔离的多个导电图形。在这个实施例中，无需直接连接该导电图形，该选择的频率被从一个导电图形经由该电介质膜发射到另一个。


图1示出射频谐振标签的示意图，该射频谐振标签包括谐振电路，该谐振电路包含由电介质膜隔离的第一和第二导电图形。在此处描述的实施例中，第一和第二导电图形是相同的，并且分别地适用在上面和在下面，从而在最接近的交点处相互作用，以无需在二个导电图形之间直接连接，在选择的频率上提供增加的谐振。
图2A和2B示出射频谐振标签的第一和第二导电图形的示意图，其中第一和第二导电图形是不同的。在这个实施例中，放置在该电介质膜的上表面之上的该第一导电图形(在图2A中描述的)包括典型的“线圈”，同时第二图形(在图2B中描述的)被放置在该电介质膜的底面之上，以便其叠加第一导电图形的第一和第二端，从而起接触电极的作用。
具体实施例方式
本发明涉及用于保护消费者零售的商品避免失窃的射频谐振标签。在本发明的标签中，无需在单个导电图形的端之间直接连接，或者在分层的邻近导电图形之间直接连接，可发射选择的频率。
现在已经发现，设置在电介质膜之上的导电图形可以部分是电感性的以及部分是电容性的。也就是说，当寄予电介质膜可以起用于电容器的接触电极的作用的时候，该导电图形同时起电容器和电感器两者的作用。本发明应用这个独特的性能给谐振电路，特别地，在谐振的射频标签中使用谐振电路。
在最简单的形式中，本发明的谐振射频标签包括谐振电路，该谐振电路包含邻近于或者由电介质膜围绕的单个导电图形。该单个的导电图形具有第一端和第二端。在这个实施例中，选择的频率被经由该单个的导电图形从第一端发射到第二端。然后，该选择的频率被经由电介质膜发射返回给该导电图形的第一端。因此，与现有技术的设备不同，不需要直接连接该导电图形的第一端和第二端而提供连续谐振的电路。
本发明的谐振射频标签还可以包括谐振电路，该谐振电路包含一个以上的导电图形，其中每个是由电介质膜隔离的。在本发明的这些标签中，无需直接连接该导电图形，选择的频率被经由该电介质膜从一个导电图形发射到另一个。
在这个实施例中，多个导电图形可以被同时从金属箔中蚀刻，以提供相同的、匹配的导电图形或者镜像导电图形组。
在图1中描述了本发明的一个带有多个、相同的导电图形的标签的实施例。如在此处所示，该谐振射频标签1包括谐振电路，该谐振电路包含由电介质膜6隔离的匹配的导电图形4和5。在这个实施例中，第一导电图形4被放置在该电介质膜6的上表面6a之上，同时匹配的第二导电图形5被放置在该电介质膜6的下表面6b之上。在这个实施例中，二个匹配的导电图形4和5交互作用，以便无需直接连接该导电图形，在选择的频率上提供增加的谐振。作为替代，在本发明的这个实施例中，总的电感器元件是由电介质膜隔离的二个导电图形形成的。
虽然在图1中描述了传统的箔线圈图形，如本领域技术人员阅读了本公开将明白的，这个相同的设置可以由各种各样的可选择的形状来构成。此外，该导电图形仅需要在一个部分上是匹配的，以在交叠的部分上形成微型电容器序列。
作为选择，该导电图形可以是相互的镜像，并且被安排在该电介质膜的上和下平面之上，使得在该下表面之上的导电图形被倒置和无交叠地叠加在上表面的导电图形之上。该图形的总的一致性抑制在这个实施例中引起的磁场。该磁场被吸收在闭合无源导电元件中，并且给出耦合到无源线圈的尽可能紧密(tightest)的电感。这在某些实施例中通过约束电感的性能为窄的范围来提供此优点，使得可以获得进一步宣布的共振曲线，并且该检测设备可以被设置去响应较紧密的(tighter)频率范围。
在另一个实施例中，该导电图形是不匹配的。作为替代，如图2A所示，放置在电介质膜的上表面之上的第一导电图形4可以包括典型的线圈图形，同时在图2B中描述的，放置在电介质膜的下平面之上的第二导电图形5可以简单地包括一种图形，其叠加第一导电图形4的第一端4a与第一导电图形4的第二端4b。因此，在这个实施例中，第二导电图形5起对应于第一导电图形4的两个端4a和4b的接触电极的作用。
如通过在阅读这个公开时的那些本领域技术人员将明白的，带有谐振电路的谐振射频标签包括二个以上的导电图形，其中每个是匹配的，并且其中由电介质膜隔离的每个还可以被按照在此处提供的教导例行地开发。做为选择，供谐振的射频标签之用的谐振电路，其包括二个以上的非匹配的导电图形，其中是由电介质膜隔离的每个还可以被例行地按照这些教导来开发。此外，带有谐振电路的谐振射频标签包括二个以上的导电图形，其中一些是匹配的，并且其中一些是不匹配的，以及其中由电介质膜隔离的每个还可以被按照在此处提供的教导例行地开发。
在本发明的谐振的标签中的导电图形可以包括任何适宜的导电材料，其呈现足够的导电性去发射选择的射频。在本发明中有用的各种各样的适宜的导电材料对于那些本领域技术人员是公知的。适宜的导电材料的例子包括，但是不局限于聚合体的导电涂料和油墨以及金属箔线圈。
在本发明的一个实施例中，该导电图形或多个导电图形包括电子导电的涂料或者油墨的复合物。适合于这个目的的导电涂料或者油墨可以通过以聚合体的粘合剂混合电子导电粒子材料来制作。该聚合体的粘合剂可以从任意的聚合材料中被选择出来，该聚合材料从低分子量前体液态或者塑性的形式变换为固态形式可以通过聚合过程来实现，该固态形式由三维化学键合的前体构成。另一个标准是该聚合体的粘合剂必须与该电介质膜相容和可粘附于该电介质膜。
带有这些特征的涂料或者油墨可以从TABY瑞典的DuPont电子公司购买作为CB聚合物厚膜浆料。例如，CB210铜导电体聚合物厚膜浆料特别地适合于在可弯曲的衬底之上使用。作为选择，涂料或者油墨可以通过在树脂基中混合磨碎的电子导电材料来制作，诸如金属粉末、导电石墨，以得到带有良好的胶粘剂性能的电子导电的涂料。这些涂料或者油墨的电感可以选择性地使用提供铁磁芯的传统方法。例如，该电感可以通过在该导电体线圈的开口中心部分施加铁氧体复合材料来增强。适宜的材料可以是通过一起混合诸如CB018 UV可愈的电介质和铁氧体材料粘合剂聚合物来制作的，其是由那些本领域熟练的人员众所周知的，通常被使用在电子设备等类似的应用中。作为选择，可以使用由德意志联邦共和国的西门子(Siemens)公司制造的铁氧体粉末复合材料(PPC)。
在本发明的另一个实施例中，该导电图形包括金属箔线圈。在谐振的射频标签中使用直接相互连接和/或隔离接触电极的上述的线圈，由Appalucci等参考诸如WO 92/21113和美国专利5,841,350、5,861,809和5,142,270较好地建立和描述。用于制备供谐振的标签之用的箔线圈的标准技术包括，但是不局限于化学蚀刻、箔片挤压成形或者薄片压制。各种各样的金属箔可用于生成该标签的导电图形。例如，可以使用金属铜箔片。铝箔也是适宜使用的。上述的箔片是市场上可买到的，其是用于制成诸如标签的谐振电路有用的材料。还可以使用通常在食品包装工业中使用的其他的箔片，如非浸透性的包装材料。
还可以使用复合箔线圈。例如，可以使用指定A15Cu复合材料箔片的复合箔线圈。这个复合箔片包括12微米厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层，在其上施加聚乙烯(PE)层。该PE层具有对应于每平方米12克分布重量的厚度。具有15微米厚度的铜箔层连续的叠置提供该标签的导电图形的导电材料。最终的金属复合箔片层由Surlyn1562离子键聚合物(E.I.Dupont，Wilmington.Delaware.USA)组成。该Surlyn层具有每平方米55克的重量，和具有在后续的装配步骤中提供热熔性粘合剂的功能，其中在该装置中图形被粘结到电介质膜以形成该标签。
在本发明的又一个实施例中，其中在该谐振电路中使用多个导电图形，该导电图形的一个或多个可以包括聚合体的导电涂料或者油墨，和该导电图形的一个或多个可以包括金属箔线圈。
适合于在本发明的谐振射频标签中使用的电介质膜材料也是公知的。无需对连接器的需要，该电介质膜隔离该导电图形，同时允许射频被从导电图形的一端发射到另一端，或者从一个导电图形到另一个，该电介质膜最好是包括电子绝缘聚合材料，诸如可以用于绝缘目的使用的。这里可以使用需要复合材料的高电容。对于那些本领域技术人员来说适宜的复合材料是公知的。例如，Kingery等等(陶瓷入门，第二版，ISBN 0-0471-47860-1(John Wiley & Sons Inc.New York，USA))描述了钙钛矿类的铁电体材料，诸如钛酸钡、钛酸锶、钛酸锶钡或者钛酸铅，其可以被采用以制造带有高介电常数的电容器供作为薄片状的电容器之用。这些材料可以被结合进高分子膜或者涂料中。作为选择，它们可以被通过狭带造型挤压成形或者制成，并且随后凝结以产生刚性的电容性材料。作为选择，该材料可以被作为带有液体可固化聚合物的流体混合物作为该基体。该分散相的容积含量是带有最高的介电常数的材料，并且淀积的该薄膜的厚度确定获得的电容的值。这些材料相对于钡、锶的容积含量或者钛酸铅含量具有宽的变化。流变学的原因限制钛酸盐的最大容积部分低于容积的70％。为了能够涂10至50微米厚度的浆料，近似容积60％的固体含量是最佳的。
聚合体的电子绝缘电介质膜可以通过为那些本领域技术人员所知的各种各样的方法施加。上述的方法可以包括加以排列分类和索引(calendared)或者挤压成形的薄片状的片、刮片涂敷法、印刷或者通过数字控制的喷墨印刷设备。其他的方法可以包括使用数字控制的激光印刷机设备结合聚合地粘合的粉末状材料，其随后可以通过使用加热被直接在以前适用的导电图形上熔化为无孔膜。但是，如为那些本领域技术人员所知的，单纯的聚合材料也可能具有适宜的介电性质去提供必要的电容量。
该谐振的射频标签的去激活可以经由在该导电图形的一个或者几个中弱的或者熔性链路(fusible link)来实现。在这个实施例中，电磁场在选择的谐振频率上被施加于熔性链路收缩以使该标签无效。作为选择，去激活可以通过在电介质膜中生成击穿电压来实现，当该标签暴露于更高的去激活功率的时候，达到该击穿电压。在一个优选实施例中，作为在传统的天线技术中使用的该选择的去激活频率是8.2MHz。去激活点最好是包括在该电介质膜内，以便识别该去激活设备的最行之有效的位置。该去激活点在具有较低的击穿电压的该电介质复合材料中包括很小的范围，以便于该设备的去激活。
该标签也可以被安装在由硅树脂纸支撑的粘性膜之上，使得该标签可以以类似于提供粘着剂和标签的方式被提供进一步用作自身有黏性的标签。上述的胶粘基本原理通常由那些本领域技术人员使用。
可以使用各种各样的方法生成本发明的射频谐振的标签。一些优选的方法被在这些例子中阐述。但是，如由那些本领域技术人员当阅读这个公开时所明白的，在此处示范的那些可以使用其他的方法。
在一个实施例中，该方法包括在该电介质膜上安装金属箔线圈导电图形。在这个实施例中，该金属箔最好是包括经由常规的平台标记制造切割器，诸如Wild TA30平板标图切割器所准备的连续的箔片。对本发明有用的金属箔线圈也可以从贸易供应商处购买。该金属箔线圈然后被涂上有黏性的瓷漆，其能使随后在后续的装配步骤中粘结该导电图形到电介质箔片。在一个优选实施例中，淀积干燥分布敷层使用的瓷漆的数值具有每m2大约1-10克的重量，和大约25至500微米的厚度。
该涂层可以通过各种各样的方法施行，该方法包括但不限于喷镀或者通过滚涂，然后在室温下，或者进一步最好是在烤炉中，在大约40至大约60℃温度下风干。
作为选择，该方法包括从诸如在美国专利6,031,458中描述的复合材料中制备标签，其中的教导作为参考资料合并在此处。其他的制造本发明的标签的方法包括在电介质箔片的两侧之上多个导电图形的箔片层，并且在两侧上覆盖有可加热粘结的塑性保护薄膜，诸如Surlyn1562离子聚合物(E.I.DuPont，Wilmington DE)。
在具有多个导电图形的实施例中，粘结由电介质膜或者薄膜隔离的那些图形在一起通常大多数是在5巴表面压力下，在大约130℃温度下持续大约2分钟来执行的。
提供以下非限制的例子以进一步举例说明本发明。
例子例子1生产安装在应用箔片之上的金属箔片过去常生成安装在应用箔片之上的金属箔线圈的设备是一种常规的切片机(incisor)，诸如配备有刀头(Sign-Tronic Scandinavia A/S，Denmark)和配备有Signtronic软件(Sign-Tronic Scandinavia A/S，Denmark)的Wild平板TA30绘图仪。这是用PVC板在制造招牌和海报方面广泛使用的标准设备。
称为“应用箔片”的处理助手被用于提供该金属箔的临时定位，随后去切割和装配该标签。使用或者安装箔片具有施加其适宜的胶粘剂，其当在稍后阶段允许从使用箔片轻松剥去该金属箔线圈时能够同时定位。适宜的应用箔片，在此处指的是Ap3m，包括FP76介质(R &D Danmark，Denmark)。类似的箔片是通过3M生成的，并且在类似的目的的图形扇段中广泛地使用。
各种各样的金属箔可以被在该标签中用作导电材料。在一个实施例中，使用金属铜箔片。铝箔也是适宜的。作为选择，可以使用涂上金属箔的软质塑料，其通常作为软质塑料食品包装材料销售(Danapak A/S Denmark)。在制作本发明的标签中使用的一些优选的金属柔软的箔片包括箔片#5-一种具有5个12微米厚度聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合材料箔层的箔片。随后具有9微米厚度的铝箔层提供该标签的电感成分的导电材料。最终的金属复合材料箔片层是由E.I.Dupont，Wilmington.Delaware.USA提供的Surlyn 1562离子键聚合物组成。该Surlyn层具有每平方米30克的重量，和具有在后续的装配步骤中提供热熔性粘合剂的功能，这里在该装置中导电图被粘结到电介质膜以形成该标签。
箔片#25-这个箔片由通过低密度聚乙烯(PE)层粘结12微米聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层到15微米厚度铝箔来构成，具有对应于每平方米12克的厚度。该铝箔被粘结到具有对应于每平方米55克分布厚度的Surlyn 1652层。
该金属箔是通过切割在临时应用的箔片上层压复合材料箔片来制备的。通过覆盖应用箔片和施加压力，连续不断的金属箔被附着于该应用箔片上。对于少量标签的制备，这是在框架中进行的，且近似1巴(0.5至5巴)的特定的压力被施加在诸如印刷机的印刷中。在工业实践中，这是使用压带轮或者加以排列分类和索引以流水作业进行的。
该线圈图形被在Wild TA30平板式切割器之上使用以前在Signtronic CAM软件建立的图形来切割。然后，该图形被在5巴表面压力，在典型地130℃上持续2分钟粘结到电介质上。
例子2具有多个导电图形标签的谐振频率具有多个导电图形的不同的标签被经由在例子1中阐述的方法来制备，且测量其谐振频率。由上面和背面相同的箔线圈组成的标签在2个部分之间没有直接的电接触点。
以下箔片在标签中使用箔片no 5PET 12μ/Alu 9μ/Surlyn 30g箔片no 25PET 12μ/PE 12g/Alu 15μ/Surlyn 1652 55g箔片 铝箔硬的铝20μ
在下面的表中描述了不同的标签配置和其谐振频率的测量以及其品质因子。

质量因子Q表示在谐振频率上谐振曲线的峰值高度。通过在谐振电路中增加电阻损耗来降低Q因子，使得具有高Q因子的结构具有相对较低的欧姆电阻。该电路的频带宽度和选择性与该Q因子相互有关，因此有选择性的和敏感的电路具有高Q值。
由于考虑到各种因子影响该质量因子Q，谐振电路应该具有低的欧姆电阻。因此，电感元件理论上应该是尽可能的短，并且由具有高导电性的材料构成。
例子3具有单个的导电图形的谐振标签本发明的具有单个导电图形的谐振标签也呈现表现出上述的标签是有用的Q因子。
一个进行测试的标签包括具有2厘米内部长度的正方形电感和0.75厘米的导电体宽度，其形成单个的线圈导电图形。这个导电图形被直接固定到一张纸上。每个具有5nF电容量的二个电容器被并行连接到该线圈。该电路在7.8MHz上谐振。
另一个进行测试的标签包括由具有40mm边长(平均)的正方形线圈和类似地附着于4.4nF电容器组件的7.5mm导电体宽度构成的电路。这个标签具有9.0MHz的谐振频率。在这个实施例中，该线圈由在美国专利6,031,458中描述的银膏构成。该浆料被直接施加在纸卡片表面上。该电路具有一个70μH的电感。该电路能够触发一个调谐在8.3MHz的退出门电路。
另一个进行测试的标签包括单个3.2int间距正方形的线圈铜电感，其放置在纸上并且连接到5.96nF电容器。这个标签也触发退出门电路，并且具有7.8MHz的谐振频率。
对于这些标签所有的测试，该复合电容器通过引进硬件成分在功能上被替换。不测量该Q值，但是产品被针对其具有触发标准设备的能力测试，该标准设备被用于监控商品从商业销售点的离去。
权利要求
1.一种谐振的射频标签，该标签包括谐振电路和电介质膜，该谐振电路包含具有第一端和第二端的单个导电图形，该电介质膜靠近于或者环绕该单个的导电图形，所述谐振电路无需直接连接该导电图形的第一和第二端，发射选择的频率从第一端到第二端经过该单个的导电图形，然后经过该电介质膜返回到该导电图形的第一端。
2.一种射频谐振标签，该标签包括谐振电路，该谐振电路包含多个每个由电介质膜隔离的导电图形，所述谐振电路无需直接连接该多个导电图形，发射选择的频率经过该电介质膜贯穿该多个导电图形。
3.根据权利要求2的射频谐振标签，其中该多个导电图形是相同的。
4.根据权利要求2的射频谐振的标签，其中该多个导电图形是镜像的。
5.根据权利要求2的射频谐振的标签，其中该多个导电图形是非匹配的。
全文摘要
本发明提供射频谐振标签和制造这些标签的方法，供检测待售物品的失窃之用。在这些标签中，无需直接连接导电图形，而是经由电介质膜，射频被发射经由谐振电路，该电介质膜接近该导电图形或者隔离该导电图形。
文档编号G08B13/24GK1615495SQ03802138
公开日2005年5月11日 申请日期2003年1月13日 优先权日2002年1月11日
发明者斯蒂恩·伊德－安德森, 贾恩·杜德克, 约根·施杰宁·隆施戈德 申请人:Sca封装销售有限公司