专利名称：具有图案化天线的射频识别器件及其制造方法
技术领域：
0001本发明涉及射频识别(RFID)标签和标记领域，特别是涉及针对此类标签和标记的天线结构，以及如何降低天线结构成本的方法。
背景技术：
0002射频识别(RFID)标签和标记(在此总称为“器件”)被广泛用于将物品和识别码关联起来。RFID器件一般具有天线以及模拟和/或数字电子器件的组合，电子器件可包括，例如通信电子器件、数据存储器和控制逻辑。例如，RFID标签与安全锁一起用于汽车中，用于建筑物的进入控制、用于跟踪库存和包裹。美国专利第6,107,920号、第6,206,292号和第6,262,292号中给出了(RFID)标签和标记的一些示例，在此以引用方式将所有这些专利的全部内容并入本文。
0003如上所述，RFID器件一般被分类为标记或标签。RFID标记是通过粘结或其他方式直接附着到物品上的RFID器件。相反，RFID标签是通过其他方式固定到物品上的，例如通过使用塑料扣件、线绳或者其他固定方式。
0004RFID器件通常利用一种天线结构，该天线结构被可操作地耦合到形式为芯片或签带(strap)(例如美国专利第6,606,247号中所描述的)的电气或电子组件，以与诸如探测器或阅读器之类的接收器或收发器装置通信。天线结构采用了导电材料，该导电材料在介电衬底上分布成适当阵列。天线结构被耦合到芯片或签带，以允许在RFID器件与阅读器及探测器之间进行通信。根据许多因素，多种天线尺寸，形状和构造可用来实现各种通信特性。
0005可以通过多种适当方法中的任一种将天线结构的导电材料附着到介电衬底上。一种这样的方法包括印刷导电墨水，以形成天线结构。这样的导电墨水可包括多种适当导电材料中任一种，适当的导电材料包括导电金属粒子、碳粒子或导电聚合物粒子。
0006RFID器件的成本一直是其被更广泛应用的一个重要障碍。成本的一部分是天线结构的材料成本。因此，通过例如降低所采用的材料的费用或者降低制造成本来降低RFID器件成本将是有利的。
发明内容
0007根据本发明的一个方面，一种用于射频识别(RFID)器件的天线结构包括低有效电阻区域和高有效电阻部分或区域。
0008根据本发明的另一方面，一种用于RFID器件的天线结构包括低有效电阻区域和高有效电阻部分或区域，其中低有效电阻部分完全包围着高有效电阻部分。
0009根据本发明的又一方面，一种用于RFID器件的天线结构包括低有效电阻部分和高有效电阻部分，其中低有效电阻部分厚于高有效电阻部分。
0010根据本发明的再一方面，一种用于RFID器件的天线结构包括低有效电阻部分和高有效电阻部分，其中低有效电阻部分具有一个成型表面。
0011根据本发明的一个进一步的方面，一种用于RFID器件的天线结构包括低有效电阻部分和高有效电阻部分，其中低有效电阻部分具有一个不均匀表面。
0012根据本发明的一个更进一步的方面，一种用于RFID器件的天线结构包括低有效电阻部分和高有效电阻部分，其中高有效电阻部分基本不含导电材料。
0013根据本发明的另一方面，一种用于RFID器件的天线结构包括低有效电阻部分和高有效电阻部分，其中低有效电阻部分包括一个夹层结构，且这些导电材料层被绝缘层隔开。
0014根据本发明的又一方面，一种用于射频识别(RFID)器件的天线结构包括低有效电阻部分和高有效电阻部分，其中低有效电阻部分包括多个隔离的导体。根据一个具体实施例，所述多个导体包括处于底层衬底的一个表面中凹进或凹陷上的分立导体。这些导体可以具有多个层，且这些层被绝缘材料隔开。
0015所述高有效电阻部分可以是具有有效零导电率的实心材料。高有效电阻部分也可以是天线结构中的空间，其中实心导电材料从标称天线形状中被省去或去除。可以通过计算机建模来分析标称形状，以确定要省去或去除的导电材料的期望部分。
0016根据本发明的再一方面，一种构造天线结构的方法包括通过数值仿真来确定天线结构中候选区作为高有效电阻部分的面积和/或体积。
0017根据本发明的一个进一步的方面，一种用于构造射频识别(RFID)器件天线结构的方法包括以下步骤识别推荐用于所述天线结构的天线布局中的低电流区域；在低电流部分中布置一个高有效电阻区域，并在天线布局中的其他部分布置低有效电阻区域。
0018根据本发明的一个更进一步的方面，一种射频识别(RFID)器件包括衬底；衬底上的天线结构；以及可操作地耦合到天线结构的RFID签带。天线结构包括一个低有效电阻区域；以及导电率低于低有效电阻的高有效电阻区域。低有效电阻区域基本上完全包围着高有效电阻区域。
0019根据本发明的另一方面，一种射频识别(RFID)器件包括衬底；衬底上的天线结构；以及可操作地耦合到天线结构的RFID签带。天线结构包括低有效电阻区域；以及导电率低于低有效电阻的高有效电阻区域。低有效电阻区域基本上完全围绕着高有效电阻区域。高有效电阻区域被定位成，如果高有效电阻区域具有与低有效电阻区域相同的导电率时，高有效电阻区域将具有小于低有效电阻区域的电流。高有效电阻区域基本上不含导电材料。低有效电阻区域含有导电墨水。
0020根据本发明的又一方面，一种用于构造RFID器件天线结构的方法包括通过改变天线结构各部分的有效电阻来改变天线结构的设计，从而降低天线结构的成本。
0021根据本发明的再一方面，一种用于RFID器件的天线结构包括一个或多个天线元件，其包括一个规则形状，且导电材料在该规则区域的一个或多个部分中被省去。
0022根据本发明的一个进一步的方面，一种用于RFID器件的天线结构包括一个或多个天线元件，其包括一个规则形状，且在该规则形状中具有不均匀的有效电阻。
0023根据本发明的一个更进一步的方面，一种构造用于RFID器件的天线结构的方法包括提高包括规则形状的一个或多个天线元件的部分的相对有效电阻。
0024根据本发明的另一方面，一种射频识别(RFID)器件包括衬底；衬底上的天线结构，该天线结构包括一个或多个天线元件，其包括一个规则形状，该规则形状内有低有效电阻区域和高有效电阻区域，高有效电阻区域的导电率低于低有效电阻的导电率；以及可操作地耦合到天线结构的RFID签带。
0025根据本发明的又一方面，一种用于构造射频识别(RFID)器件天线结构布局的方法包括选择一种初始天线结构布局，其中该初始天线结构布局包括由导电材料制成的导电元件，其中该导电元件具有规则形状；然后改变该导电元件的一部分的有效电阻。
0026根据本发明的再一方面，一种降低射频识别(RFID)器件成本的方法包括选择一种初始天线结构布局，其中该初始天线结构布局包括由导电材料制成的导电元件；然后修改该导电元件初始天线结构布局的一部分，从而生成一个修改的天线结构布局，从而使成本降低。
0027为实现上述和相关目的，本发明包括一些将在下文完整描述并在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细陈述了本发明的某些说明性实施例。但这些实施例仅表示了可采用本发明原理的各种方式中的少数几个。根据本发明下面的详细描述并参考附图，本发明的其他目标、优点和新颖性特征将变得更加明显。
0028附图并不一定是按比例绘制的，其中，0029图1是根据本发明的射频识别(RFID)器件的斜视图；0030图2是图1的RFID器件的低有效电阻区域的构造的第一实施例的横截面视图；0031图3是图1的RFID器件的高有效电阻区域的构造的一个实施例的横截面视图；0032图4是图1的RFID器件的低有效电阻区域的构造的第二实施例的横截面视图；0033图5是图1的RFID器件的低有效电阻区域的构造的第三实施例的横截面视图；0034图6是图1的RFID器件的低有效电阻区域的构造的第四实施例的横截面视图；0035图7和图8是根据本发明的具体天线布局的平面图；0036图9是根据本发明的一种用于构造天线结构的方法的高级流程图。
具体实施例方式
0037射频识别器件(RFID)天线结构包括导电材料。天线结构包括低有效电阻区域和高有效电阻区域。高有效电阻区域位于这样的区域中，即使有效电阻很小(例如与低有效电阻区域相同的电阻)，该区域中的电流仍然很小。高有效电阻区域可以是天线结构内的空间，其中基本上不存在导电材料。或者，高有效电阻区域可以具有某种非零导电率，同时仍然具有高于低有效电阻区域的有效电阻。用于天线结构的导电材料可包括导电墨水。应当意识到，通过减少或消除高有效电阻区域中导电材料的量，和/或通过用便宜的导电材料来代替，可以获得降低器件成本的目的。
0038因此通过配置天线结构中的高有效电阻区域和低有效电阻区域，将使天线结构中导电材料的使用变得更高效和/或更节约成本。正如下面所描述的那样，这种配置可考虑到各种适当的变量以及变量组合。这样的变量的例子包括所用的导电材料、导电材料的厚度和/或形状、以及天线结构的整体布局。可以用数值仿真或其他仿真方式来识别天线布局中哪些部分需要加厚、变薄或整个去除；哪些部分可以使用更昂贵或更便宜的导电材料(例如具有更大或更小导电率)以达到最佳效果；和/或可改变哪些部分的导电材料的表面轮廓，以减少或增加有效电阻。也可对修改后的构造执行仿真，以检查可能的修改的效果，和/或确认天线结构的性能保持在期望参数范围之内。
0039首先参照图1，无线通信或射频识别器件(RFID)包括非导电(介电)衬底12、天线结构14、以及签带或芯片16。所示天线结构14具有一对独立的天线元件20和22，它们耦合到签带或芯片16。但是应该意识到，天线元件数目和/或天线元件形状各异的多种天线结构，都适于耦合到签带或芯片16，从而允许签带或芯片16进行无线通信。
0040天线结构14包括低有效电阻部分或区域26以及高有效电阻部分或区域28。低有效电阻部分26的有效电阻低于高有效电阻部分28的有效电阻。天线结构14被配置成，使高有效电阻部分28的大小和面积保证即使它们具有与低有效电阻部分26相同的有效电阻，高有效电阻部分28的电流仍低于低有效电阻部分的电流。例如，高有效电阻部分28可以被配置成，如果它们具有与低有效电阻部分26相同的导电率，它们具有比低有效电阻部分26的其他部分中最大电流低约10％的最大电流。
0041术语“有效电阻”在此一般是指一个天线部分所提供的导致交流信号的电阻。有效电阻是所用导电材料的导电率、材料厚度、材料的整体分布(例如其横截面形状)的函数。因此有效电阻不仅仅是天线中所用导电材料的材料属性。相反，该术语包括影响天线部分的电阻的较广范围的变化。
0042如下文将更加详细地解释的，低有效电阻部分26和高有效电阻部分28之间有效电阻的差异可以通过多种方法中的任一种来实现。例如，低有效电阻部分26可以用比高有效电阻部分28更厚的导电材料制成。在具体的例子中，可以用比高有效电阻部分28更厚的导电墨水来制成低有效电阻部分26。或者，低有效电阻部分26具有成型表面或者其他非均匀表面，从而获得比高有效电阻部分28更大的表面面积。又或者，低有效电阻部分26可以具有夹层结构，导电材料层与非导电材料层相互交替或间隔，从而增加低有效电阻部分26的导电材料的表面面积。
0043还应该意识到，通过天线结构的电流对于该结构的深度可能是非均匀分布的。例如，电流可以沿天线元件的表面集中，即一种称为“集肤效应”的现象。因此，表面面积的大小和/或表面附近材料的导电率对有效电阻是至关重要的。某部分的有效电阻主要与天线部分深度相对于“集肤深度”(即大部分电流通过的深度)的厚度有关。
0044高有效电阻部分可以是具有有效零导电率的实心材料。也就是说，高有效电阻部分28基本上是绝缘的。
0045高有效电阻部分也可以是天线结构内的空间，该处的实心导电材料从标称天线形状中被省去或去除。可以通过计算机建模来分析标称形状，以确定要省去或去除的导电材料的期望部分。例如，当在平面图中考虑天线时，高有效电阻部分可能是完全被去除的区域；从标称天线形状中去除的凹进或凹陷；厚度减小的区域；为形成曲线轮廓而从标称形状的角度边缘中去除的材料等等。
0046标称形状可以是规则的天线形状，其中去除该形状的某些部分而形成不规则形状。本文所用的短语“规则形状”指的是被用来与RFID芯片或签带耦合的传统天线形状，以便于例如芯片与接收器或探测器进行通信。规则形状可包括多边形形状，例如矩形或三角形的天线元件。规则形状的元件还包括多种类型或环状天线。规则形状天线元件还包括自适应天线元件，例如2003年11月4日提交的美国临时申请第60/517,148号中所描述的那些，在此以引用方式将其全部内容并入本文。
0047低有效电阻部分26可完全包围着高有效电阻部分28。因此低有效电阻部分26可包括天线结构14边界周围的所有部分。通过用低有效电阻部分26完全包围高有效电阻部分28，可使天线结构14与高有效电阻部分28没有被低有效电阻部分26完全包围的构造相比，具有更好的阻抗性能。
0048可以通过计算机建模或其他建模方法来确定高有效电阻部分28的构造，如将在下文中进一步讨论的。可以对用于天线结构14的推荐形状进行数值仿真，以确定该推荐天线形状中的预期电流。其中预期有低电流的面积和/或体积可作为高有效电阻部分28的适当候选，在这些区域中低有效电阻材料可被高有效电阻材料取代，或者可完全去除该处的导电材料。然后可对天线结构14修改后的设计进行数值仿真，此时其具有低有效电阻部分26和高有效电阻部分28，以确定因引入高有效电阻部分28对天线结构14的性能产生负面效果的程度。应该意识到，一定程度的性能降低是可以接受的，因为这可换取由于用高有效电阻部分28取代低有效电阻部分而获得的减少成本的目的。尽管如此，仍然应该意识到，由于引进高有效电阻部分28而导致的性能变化可能是很小的，因为高有效电阻部分28仅仅局限于天线结构14中某些区域，在这些区域中，即使将高有效电阻部分28换成低有效电阻部分，其仍具有低的电流。
0049上文所述的数值仿真可以通过多种适当的软件包中的任一种来实现。一种适当软件包的例子就是ANSOFT High Frequency StructureSimulator(ANSOFT高频结构仿真器)，其可进行三维仿真。
0050高有效电阻部分28的候选区可有一个电流阈值。例如，高有效电阻部分28的候选区可以从天线结构14中电流低于最大电流10％的区域中选取。应该意识到，对于考虑用作高有效电阻部分的这一阈值仅仅是一个示例，也可使用其他电流阈值。
0051天线结构14可以具有一个或多个包括一规则形状的天线元件，通过添加和/或去除导电材料以使该规则形状内有效电阻不均匀。
0052在传统天线中，具有规则形状的天线元件整体上一般已具有均匀的有效电阻。根据上述讨论，天线结构具有一个或多个规则形状的天线元件，这样的天线结构可具有非均匀的有效电阻，其中某些区域或部分的有效电阻低于其他区域或部分。一种构造RFID器件10的方法可包括修改具有一个或多个规则形状元件的天线结构，以增加或减小该规则形状天线元件某些部分的电阻。
0053非导电性衬底12可包括多种适当材料中的任一种，例如某种适当的聚合材料。这样的适当材料的实例包括但不限于高Tg聚碳酸酯，聚对苯二甲酸乙二酯，多芳基化合物，聚砜，降冰片烯共聚物，聚苯砜，聚醚酰亚胺，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚醚砜(PES)，聚碳酸酯(PC)，酚醛树脂，聚酰亚胺，聚醚酯，聚醚酰胺，聚醋酸纤维素，脂肪族聚氨酯，聚丙烯腈，聚四氟乙烯，聚偏二氟乙烯，HDPE，聚甲基异丁烯酸盐酯，环聚烯烃或非环聚烯烃，或纸张。
0054低有效电阻部分26中所用的以及高有效电阻部分28中可能使用的导电材料可包括适当的导电材料，例如合适的导电墨水。这样的导电墨水可包括具有适当导电材料(例如导电金属或非金属粒子)的墨水。适当的导电材料的实例包括铜粒子、镍粒子、银粒子、铝粒子、各种金属合金粒子、碳粒子以及导电聚合物粒子。导电聚合物的实例包括本征导电聚合物，例如聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)，聚吡咯(PPy)，或聚苯胺(PANI))等。
0055导电墨水可以通过多种适当工艺(例如柔版印刷、胶版印刷或凹版印刷)中的任一种来选择性地沉积，以形成天线结构14。其电阻可小于100欧姆/平方。(电阻率是在长宽比为10∶1的条带上测量的。欧姆/平方为沿签带长所测得电阻除以10。)当然，应该意识到，材料的选择可取决于如导电材料的成本和可得性，以及要求的导电率水平之类的因素。
0056天线结构14还可包括以其他方式沉积的导电材料，例如通过电镀、物理沉积或化学沉积。例如，通过这样的方法可以沉积一个铜层。选择性的去除工艺(例如蚀刻)可被用来去除所沉积的导电材料的适当部分。
0057RFID签带16可以是无线通信器件(RFID芯片)与耦合到其上便于电连接的导电引线的多种组合中的任一种。适当的RFID签带的实例包括可从Alien Technologies获得的RFID签带，以及可从PhilipsElectronics获得的以I-CONNECT为名销售的签带。可从AlienTechnologies获得的芯片可以导电地贴装或附着在倒装芯片中，或者对于该芯片的签带形式可导电地或电抗性地贴装或附着在倒装芯片中。适当的RFID芯片包括可从Philips Electronics获得的Philips HSL芯片，可从EM Microelectronic-Marin SA获得的EM Marin EM4222芯片，以及可从Matrics Inc.of Columbia，Maryland USA获得的RFID芯片。
0058RFID签带或芯片16可通过多种适当方式中的任一种耦合到天线结构14，例如，举例而言，使用导电粘合剂，熔接和/或焊接，或者电镀。
0059应该意识到，RFID器件10可具有其他层和/或结构。例如，RFID器件10可具有一个粘合剂层，用以将RFID器件10粘结到物品上。该粘合剂层还可具有一个位于其上的剥离层，用于在使用前保护粘合剂。RFID器件10还可具有其他层，例如保护层和/或用来在其上印刷信息的可印刷层。还应该清楚的是，除了上面提到的那些之外，RFID器件10还可包括额外的适当层和/或结构。
0060现转到图2和图3，其中示出了低有效电阻部分26(图2)和高有效电阻28部分(图3)的可能的构造。如图所示，低有效电阻部分26的厚度T大于高有效电阻部分28的厚度t。应该意识到，较厚的导电材料(例如导电墨水)区域，与较薄的区域相比，具有较高的导电率。但是，由于在高有效电阻部分28处期望的电流较低，该处几乎不需要导电率。因此可以减小高有效电阻部分28的导电材料的厚度。
0061应该意识到，通过减小高有效电阻部分28的导电材料的量的方式，可以实现节约天线结构14成本的目的。如上所述，高有效电阻部分28中的导电材料可被完全去除，相当于厚度t降为零。在高有效电阻部分28中完全去除导电材料仍然可以保证天线结构14的合理性能，因为高有效电阻部分28位于在任何情况下都仅有低电流的地方。
0062不同的厚度可以由多次印刷操作形成，例如对较厚部分印刷额外的导电墨水层。多次印刷操作可以采用柔版印刷或丝网印刷方式来执行。首次印刷操作可被用来在天线结构14的薄和厚部分同时印刷一个导电墨水层。第二次印刷操作可被用来仅仅在天线结构14中较厚部分上印刷一个额外的导电墨水层。
0063应该意识到，多次印刷操作可以具有多种适当的特性。多次印刷操作可以使用同一种导电墨水，或者替代性地可以使用不同的导电墨水。多次印刷操作可以每次沉积相同厚度的墨水。或者，两次印刷操作的厚度可以不同。另外，还可采用两次以上的印刷操作。
0064图4示出了低有效电阻部分26的另一种构造，该部分26具有一个成型表面40。由于具有非平坦或成型表面40，图4所示的低有效电阻部分26比具有平坦表面的部分具有更大的表面面积。因为电流倾向于在靠近低有效电阻部分26的边缘附近流动，所以增加低有效电阻部分26边缘附近的厚度将会增加低有效电阻部分26的有效导电率。
0065成型表面40可以是一个曲面，例如，如图4所示。图4所示的成型表面(为便于说明，其被大大地放大了)在低有效电阻部分26的边缘附近具有加厚部分42和44，以及一个较薄的中间部分46。在低有效电阻部分26边缘附近的加厚部分42和44使得电流更容易从该边缘附近通过。
0066应该意识到，使低有效电阻部分26各处厚度不一的成型表面40，可以采用多种构造中的任一种。低有效电阻部分26的加厚部分可以位于边缘处，或者低有效电阻部分26内期望具有大电流的其他位置处。在各种适当构造中的任一种中，低有效电阻部分26可具有不均匀的厚度，并且具有多种适当表面形状中的任一种。这些表面可以是曲面或者具有其他适当的形状。
0067厚度不均匀部分可具有从约5％到高达100％(完全去除导电材料时)的厚度偏差，但应该意识到，可以使用其他适当的厚度偏差。厚度偏差可以通过适当的印刷工艺来实现。多次印刷步骤(例如上文所述的)可用于印刷非均匀厚度的低有效电阻部分26。
0068应该意识到，通过使低有效电阻部分26具有非均匀的厚度，且将额外的导电材料集中在期望相对较大电流之处，可以减少导电材料的使用量，并可获得良好的性能。某种程度上，低有效电阻部分内可变厚度的使用是上文关于图2和图3所述概念(使低有效电阻部分26厚于高有效电阻部分28)的延伸。计算机建模或其它数值仿真可被用来确定低有效电阻部分26需加厚部分的位置，以便最好地利用额外的导电材料。
0069图5说明了低有效电阻部分26的另一种构造，其中低有效电阻部分26具有一个堆叠结构48，该堆叠结构48包括多个彼此叠加的导电层50，这些导电层之间由绝缘层52隔开。多个导电层50在其末端可彼此耦合，而且可在多个位置彼此耦合。另外的绝缘层54和56可被置于堆叠结构48的顶部和底部。通过在其间放置绝缘层52来隔开各个独立的导电层50，可使导电层50具有较大的表面面积，因此可具有减少的RF电阻。
0070应该意识到，堆叠结构48可能具有比图示中更多的层数，例如有额外的导电层50通过额外的绝缘层52与导电层50的其他层部分地隔开。
0071图6示出了低有效电阻部分26的又一种构造，其具有一个由分立导体60组成的阵列，导体层由绝缘层62隔开。所示导体具有一个大致圆形的横截面形状。导体60的横截面形状在某种程度上取决于非导电衬底12一部分的不均匀表面66。不均匀表面66可具有一系列凹陷70，它们优选接收或容纳印刷和沉积在其上的导电材料，例如导电墨水。沉积的导电墨水的表面张力可形成如图所示的导体60。
0072绝缘层62可以被印刷或者以其他方式沉积在导体的底层上，为进一步印刷或沉积导体60提供不均匀表面。因此便可使用沉积或其它方式形成导体60的多个层。
0073导体60在其末端或在沿其长度的其他点处可被电耦合在一起。通过分开多个分立导体60中的导电材料，增大了导体60的表面面积，这可导致RF电阻减小。因此可以获得较低的导体成本和/或阻抗损失。
0074现转到图7和图8，一对天线结构14′和14″被显示为RFID器件例如RFID器件10(图1)的部件。结构14′和14″具有各自的谐振缝隙72′和72″，然后它们与签带或芯片16耦合。天线结构14′和14″的高有效电阻区域28′和28″被低有效电阻区域26′和26″包围。
0075高有效电阻区域28′和28″在天线结构14′和14″中占有相当大的比重。应该意识到，通过省去或减少高有效电阻区域28′和28″中所用的导电材料量，将会实现大幅节约导电材料使用量以及所获RFID器件10′和10″成本的目标。
0076图9说明了一种用于构造天线结构的方法100的高级流程图，如上所述，该天线结构具有高有效电阻区域和低有效电阻区域。在方法100的步骤102中，确定天线结构14(图1)的初始布局，此时整个天线结构被配置为低有效电阻材料。步骤102可包括选择一种含有一个化多个规则形状天线元件的初始布局。可基于多个因素获得初始布局，例如可在RFID器件10(图1)上获得的空间；天线结构14将被耦合到的签带或芯片16(图1)的特性；以及RFID器件10的预期使用环境(RFID器件10将要面临的频率和信号强度)。
0077在步骤104中，对初始布局的性能进行仿真。可以通过计算机建模或其他适当的方法来进行性能仿真。
0078然后在步骤106中，对布局进行修改，以增加或减少选择区域中的有效电阻。如上所述，来自该仿真中的一个阈值电流水平可被用来识别初始布局中可以用高有效电阻材料替代低有效电阻材料的候选区。应该意识到，也可基于多种其它因素考虑多种其它修改。材料成本可以作为因素之一，并在材料成本、材料导电率和导电材料使用量(体积)之间进行权衡考虑。步骤106中的修改可包括，例如，识别天线结构14中可以用更便宜、更少的导电材料来替代更昂贵、更多的导电材料的那些部分。应该意识到，有关合适材料的成本和导电率方面的数据在修改过程中可以获得并被合理使用。
0079可替换地或者附加地，该修改可包括重新构造天线结构，以最优化使用导电材料，例如通过指出导电材料需要加厚和/或变薄的部位，以利用给定量(体积)的导电材料实现最优性能，或者最小化实现某一给定性能的导电材料的使用量。应该意识到，在修改过程中可考虑多种适当的因素，同时也有多种适当的约束用来控制或指导修改过程。
0080最后，在步骤108中，可通过对其性能进行仿真，来检查修改后的具有高有效电阻部分28的布局。可以按照步骤104中对初始布局的性能进行的仿真相同的方式来执行该仿真。然后可比较初始布局和修改后的天线结构(具有高有效电阻部分26)的仿真性能的特性，来确定用高有效电阻部分28代替低有效电阻材料对性能产生的影响。天线结构性能的测量值(例如天线结构的总增益)可以被作为步骤108中过程的一部分来比较。
0081应该意识到，可将额外的步骤作为用于构造天线结构14的方法的一部分来执行。例如，天线结构14的构造过程可能是一个迭代过程，额外的仿真将可显示尚有额外的部分可以从低有效电阻材料转换为高有效电阻材料，反之亦然。在本文描述的多种构造中，构造过程还可包括为低有效电阻和/或高有效电阻部分选择各种特性和/或构造。
0082虽然本发明是针对某一或某些特定实施例而被示出和描述的，但是显然，本领域技术人员一旦阅读并理解了本说明书和附图，就会想到等价的改变和修改方法。特别是对于上述元件(组件，部件，器件，成分，等等)所执行的不同功能，用来描述这些元件的术语(包括提到的“装置”)，除非另外指明，否则应对应于任何可以起到所述元件指定功能的其他任何元件(即，其是等效的)，尽管其在结构上与本发明的示例性实施例中公开的起到此功能的结构并不相同。此外，虽然本发明的特定特征在上文描述中仅涉及到所公开的实施例中的一个或多个，但该特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征组合，这对任一给定或特定的应用可能都是值得期待和有利的。
权利要求
1.一种构造射频识别器件天线结构的方法，所述方法包括识别推荐用于所述天线结构的天线布局的低电流部分；以及在所述低电流部分中设置一个高有效电阻区域，而在所述天线布局的其他部分中设置低有效电阻区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述识别包括对所述天线布局的性能进行数值仿真。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述数值仿真包括在假设所述天线布局具有基本均匀的导电率的前提下对性能进行仿真。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述识别包括将电流低于一个阈值电流值的部分识别为所述低电流部分。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述阈值电流指的是在所述数值仿真中确定的最大电流的一个预定百分比。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述设置包括设置所述低有效电阻区域，使其基本上完全包围所述高有效电阻区域。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述低有效电阻区域厚于所述高有效电阻区域。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述低有效电阻区域的厚度不均匀。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述低有效电阻区域具有一个堆叠结构，其具有一对由一中间绝缘层部分地彼此隔开的导电层。
10.根据权利要求9所述的方法，其中每个所述导电层均包括多个分立导体。
11.根据权利要求10所述的方法，其中每个所述分立导体均具有基本上为圆形的横截面。
12.根据权利要求2所述的方法，进一步包括对具有所述低有效电阻和高有效电阻区域的修改后的天线布局的性能进行数值仿真。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括将所述天线布局的被仿真的性能相互比较，从而检查引入所述高有效电阻区域的影响。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述高有效电阻区域基本上不含导电材料。
15.一种射频识别器件，包括衬底；衬底上的天线结构，其中所述天线结构包括低有效电阻区域；高有效电阻区域，其导电率低于所述低有效电阻区域的导电率；其中所述低有效电阻区域基本上完全包围所述高有效电阻区域；以及可操作地耦合到所述天线结构的射频识别签带。
16.根据权利要求15所述的器件，其中所述高有效电阻区域被定位成，如果所述高有效电阻区域具有与所述低有效电阻区域相同的导电率，所述高有效电阻区域的电流仍小于所述低有效电阻区域的电流。
17.根据权利要求15所述的器件，其中所述高有效电阻区域包括所述天线布局的至少约10％。
18.根据权利要求15所述的器件，其中所述高有效电阻区域基本上不含导电材料。
19.根据权利要求15所述的器件，其中所述低有效电阻区域厚于所述高有效电阻区域。
20.根据权利要求15所述的器件，其中所述低有效电阻区域的厚度不均匀。
21.根据权利要求15所述的器件，其中所述低有效电阻区域具有一个堆叠结构，其具有一对由一中间绝缘层部分地彼此隔开的导电层。
22.根据权利要求21所述的器件，其中每个所述导电层均包括多个分立导体。
23.根据权利要求22所述的器件，其中每个所述分立导体均具有基本为圆形的横截面。
24.根据权利要求15所述的器件，其中所述低有效电阻区域包括导电墨水。
25.根据权利要求15所述的器件，其中所述低有效电阻区域包括镀覆的导电材料。
26.一种射频识别器件，包括衬底；衬底上的天线结构，其中所述天线结构包括一个或多个具有规则形状的天线元件，其中所述天线结构包括低有效电阻区域；和高有效电阻区域，其导电率低于所述低有效电阻区域的导电率；以及可操作地耦合到所述天线结构的射频识别签带。
27.根据权利要求26所述的器件，其中所述规则形状为多边形。
28.根据权利要求26所述的器件，其中所述规则形状为矩形。
29.根据权利要求26所述的器件，其中所述高有效电阻区域被定位成，如果所述高有效电阻区域具有与所述低有效电阻区域相同的导电率，那么所述高有效电阻区域的电流仍小于所述低有效电阻区域的电流。
30.根据权利要求26所述的器件，其中所述高有效电阻区域包括所述天线布局的至少约10％。
31.根据权利要求26所述的器件，其中所述高有效电阻区域基本上不含导电材料。
32.根据权利要求26所述的器件，其中所述低有效电阻区域厚于所述高有效电阻区域。
33.根据权利要求26所述的器件，其中所述低有效电阻区域的厚度不均匀。
34.根据权利要求26所述的器件，其中所述低有效电阻区域具有一堆叠结构，其具有一对由中间绝缘层部分地彼此隔开的导电层。
35.根据权利要求34所述的器件，其中每个所述导电层均包括多个分立导体。
36.根据权利要求35所述的器件，其中每个所述分立导体均具有基本上为圆形的横截面。
37.根据权利要求26所述的器件，其中所述低有效电阻区域包括导电墨水。
38.根据权利要求26所述的器件，其中所述低有效电阻区域包括镀覆的导电材料。
39.一种构造射频识别器件天线结构布局的方法，所述方法包括选择一个初始天线结构布局，其中所述初始天线结构布局包括由导电材料制成的导电元件，其中所述导电元件具有一规则形状；并且改变所述导电元件一部分的有效电阻。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述改变包括去除所述部分基本上所有的导电材料。
41.根据权利要求39所述的方法，其中所述改变包括使所述部分的导电材料变薄。
42.根据权利要求39所述的方法，其中所述改变包括配置所述导电元件，使其具有一个低有效电阻部分和一个高有效电阻部分。
43.根据权利要求39所述的方法，其中所述部分是所述初始天线结构布局中相对于所述导电元件其他部分预期具有低电流的部分；且其中所述改变包括增加所述部分的有效电阻。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述部分基本上完全被所述导电元件的其他部分包围。
45.一种降低射频识别器件成本的方法，所述方法包括选择一初始天线结构布局，所述初始天线结构布局包括由导电材料制成的导电元件；并且修改所述初始天线结构布局的所述导电元件的一部分，从而制成修改后的天线结构布局，所述修改后的天线结构布局随之具有降低的成本。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所选的导电元件具有规则形状。
47.根据权利要求45所述的方法，其中所述部分基本上被所述导电元件的其他部分包围。
48.根据权利要求45所述的方法，其中所述修改包括去除所述部分基本上所有的导电材料。
49.根据权利要求45所述的方法，其中所述修改包括使所述部分的导电材料变薄。
50.根据权利要求45所述的方法，其中所述修改包括改变所述部分的导电材料。
51.根据权利要求45所述的方法，其中所述修改包括改变所述部分的有效电阻。
52.根据权利要求45所述的方法，进一步包括在所述修改之前，对所述初始天线结构布局的性能进行仿真；其中所述修改包括基于所述仿真的结果，选择所述部分。
53.根据权利要求52所述的方法，其中所述选择包括基于所述仿真预测的所述初始天线结构布局中的电流进行选择。
全文摘要
射频识别器件(RFID)的天线结构包括导电材料。天线结构包括低有效电阻材料区域和高有效电阻区域，在高有效电阻区域的范围内，即使有更多的低有效电阻材料，仍然几乎没有电流。高有效电阻区域可以是天线结构内几乎没有导电材料的空间。或者，高有效电阻区域中的高有效电阻材料可具有比低有效电阻区域中的低有效电阻材料更低的非零导电率。用于天线结构的导电材料可包括导电墨水。应该意识到，通过减少或消除高有效电阻区域中的导电材料量，可以降低器件成本。
文档编号H01Q1/38GK1926718SQ200480042248
公开日2007年3月7日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年3月11日
发明者I·J·福斯特, B·J·罗伯茨 申请人:艾利丹尼森公司