专利名称：射频id薄片或薄膜天线的制作方法
背景技术：
及概述人们希望越来越多的产品能够包括与其相关的射频(RF)电路。这样的RF电路的一种重要的元件是RF天线，这种天线必须拥有这样的一个配置其中把导电材料的两个实体互相适当地加以间隔，以定义两个天线部分，这两个天线部分由一个包括一个RF收发机的电路芯片加以桥接。通常，使用导电的油墨(例如，1999年9月29日提交的、申请序列号为09/408,519、代理人文档号为263-2148的共有未决申请中所描述的，现特将其所公开的内容并入此处，以供参考)制造这种天线。其中，可以把导电的油墨印刷为数字或字母或按某种其它美学特性配置加以印刷，也可按诸如美国专利5,223,801和5,786,626(现特将其所公开的内容并入此处，以供参考)中所描述的加以印刷。天线可以呈蚀刻或冲压的导电薄片形式。尽管可以根据这样的结构功能适当地制造产品，但导电的油墨不能提供高等级的天线，因为总的来说它不象导电的薄片那样厚或也不具有象导电薄片那样的导电性。另一方面，传统的施于薄片的蚀刻或冲压工艺不能使它们具有高速制造的特性，而且不允许天线配置的可变性，而天线配置的可变性通常是人们所希望的，这种特性可使天线本身具有美学感或能够表达信息，而非主要作为一种单纯的功能部件。
根据本发明，把一种导电的薄片或薄膜敷于一种衬底，以致于可为射频ID传输提供一个高等级的天线，而且还可以快速地、低成本地加以制造，并具有美学特性或能够表达信息，将可解决以上所提到的问题。根据本发明的第一个方面，可以把美国专利5,520,763(特将其所公开的内容并入此处， 以供参考)中所公开的工艺和设备用于制造这种天线，或可根据本发明的另一个方面提供一种更为简单的结构。
根据本发明的第一个方面，提供了一种含有射频天线的元件，这种元件包括一个拥有一个顶表面的柔韧的衬底。射频天线配置中的胶可操作地连接于这一顶表面。一种导电的薄片或薄膜可操作地连接于胶，以便使顶表面上的胶的相反的一侧上拥有其基本相同的配置。导电的薄片或薄膜拥有一个射频天线配置，具有胶和薄片或薄膜的衬底是柔韧的，而且可在不损坏衬底或薄片或薄膜的天线配置的情况下加以弯曲。
较佳的做法是令衬底包括纸、薄塑料片等材料。例如，一种人们特别希望的衬底是传统的卡片材料(card stock)纸，尽管也可使用高级书写纸或重于卡片材料的纸。也可以使用厚度与高级书写纸的厚度大体相当的能够很容易弯曲的聚丙烯和聚烯烃薄板。较佳的做法是令衬底拥有适当的柔韧和可弯曲的特性，以致于能够很容易地按卷材的形式、在速度相当高的设备中对其加以处理，以致于至少可按每分钟50英尺的卷速度制造根据本发明的包含有射频天线的元件。较佳的做法是令这一速度大约在每分钟100英尺以上。
胶可以包括永久性的或可去除的热熔压敏胶，在第一较佳实施例中，把胶基本上直接附着于衬底和导电的薄片或薄膜上。胶涂层的重量可在每17英寸×22英寸×衬底的500张令单位大约3～6英磅之间(即每17英寸×22英寸×500的表面面积上为3～6英磅)。导电的薄片或薄膜的厚度可在大约0.3～1密耳之间，并可拥有范围广泛的各种各样的金属颜色。较佳的做法是令胶和导电的薄片或薄膜配置拥有字母或数字的配置，以致于它们能够表达信息，或拥有其它使观察者不容易察觉到薄片或薄膜是一种RF天线的具有美学感的图案配置。
另外，也可遵循诸如美国专利5,520,763中所描述的步骤并使用诸如这一专利中所描述的设备，把调色剂印刷在衬底上。较佳的做法是，当其呈卷材形式以致可把调色剂放置在衬底顶表面和胶之间时，调色剂也拥有与胶和导电的薄片或薄膜基本相同的配置，例如以上所描述的。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造包含有射频天线的元件的方法，包括(a)把一种压敏胶基本上直接敷于柔韧衬底的顶表面，以致于胶呈射频天线的一个图案的形式。(b)把导电的薄片或薄膜覆盖于衬底的顶面。以及(c)除导电的薄片或薄膜附着于胶的部位外，把导电的薄片或薄膜从衬底的顶面去除，以产生一个拥有一个附着于那里的柔韧射频天线的柔韧的衬底。
在以上所描述的方法的实现过程中，较佳的做法是通过使一张或一卷导电的薄片或薄膜牢固地与胶相接触，然后提升卷材或片材，以致于可把不与胶相啮合的卷材或片材的部分从那些与胶相啮合的卷材或片的部分撕开，实践(b)和(c)。另外，较佳的做法是通过按每17英寸×22英寸×衬底的500张令单位大约3～6英磅的涂层重量敷一种热熔胶，实践(a)，以及较佳的做法是使用厚度大约为0.3～1密耳的导电的薄片或薄膜，实践(b)。在第一较佳实施例中，实践了(a)～(c)，以便敷胶和导电的薄片或薄膜，以致可使它们拥有字母或数字的配置，或相反，使导电的薄片或薄膜不会被人们当作一个具有RF天线功能的设备很容易地认出。
本发明的方法还可以包括为与天线相关的操作提供其它RF电路元件，例如RF芯片(例如传统的或如1999年9月10日提交的、序号为09/393,291的美国申请(代理人文档号为263-2076)所描述的RF芯片)。如果人们希望所制造的元件为一种标签等，则可以把压敏胶敷于衬底的底表面，并可由一个解脱衬里(release liner)加以覆盖。
在这一方法的实践中，也可以实践(b)，以解开一卷导电的薄片或薄膜，以使导电的薄片或薄膜卷材与胶相接触，以及可以实践(c)，以回绕导电的薄片或薄膜卷材，以致于可以把不与胶相啮合的卷材部分从与胶相啮合的卷材部分撕下来。
根据本发明的另一个方面，使用美国专利5,520,763中所公开的基本过程和设备，提供了一种制造包含有射频天线的元件的方法，包括(a)把一种调色剂印刷在柔韧衬底的顶表面上，以致调色剂可呈射频天线的一个图案的形式。(b)加热调色剂，使其成为发粘的。(c)当调色剂变为发粘的时，把一层导电的薄片或薄膜和胶敷于调色剂上，同时加热和施加压力，以致胶和薄片可粘到调色剂上的它们啮合的部位。以及(d)除了附着于调色剂的导电的薄片或薄膜的部位外，把导电的薄片或薄膜层从衬底上去除，以产生一个具有一个可操作地附着于那里的柔韧射频天线的柔韧的衬底。
在本发明的这一方面中，较佳的做法是实践(a)～(d)，以便应用敷胶和导电的薄片或薄膜，以致它们可拥有字母或数字的配置；另外，较佳的做法是根据这一方面实践(c)，以解开一卷胶和导电的薄片或薄膜层，以使卷材与发粘的调色剂相接触。以及实践(d)，以回饶层卷，以致于可以把不与调色剂相啮合的卷材部分从与调色剂相啮合的卷材部分撕下来。
本发明的主要目的是能够容易、快速地制造一种拥有高等级的用于射频ID传输的天线的元件。通过对本发明的详细描述以及对所附权利要求的考察，本发明的这一方面以及其它方面将会变得十分清楚。
图4类似图2，所描述的仅为根据图3的方法所制造的一个包含有RF天线的元件；图5是图2或4的一个示范性的包含有RF天线的元件的一个顶设计图；以及图6类似图5，仅描述了天线的一个不同的配置。
附图详述
图1中以结构图的形式概要性地说明了根据本发明的一个示范性的方法。
在这一方法的实践中，如方框10概要性地说明的，胶为涂于衬底上的图案。为此，可以使用任何传统的图案涂敷设备实现对图案的涂敷。较佳的做法是令衬底为一种柔韧的和可弯曲的衬底，例如纸或塑料片材，在根据这一方法进行处理期间，它们可以为卷材配置。图1的实践中所使用的一个示范性的衬底在图2中由参照数字11加以说明，拥有一个顶表面12和一个底表面13，并具有涂在顶表面12上的胶14图案。尽管可以使用较重的纸或较轻的纸，例如传统的高级书写纸，但一种较佳的材料是纸卡片材料。如果使用塑料片材，那么较佳的做法是令其为薄聚烯烃、聚丙烯等塑料片材，它们将附着于一种胶上，并且是柔韧的和可弯曲的。较佳的做法是令所使用的任何衬底材料足够柔软，以致于它能够呈卷材的形式，并可由传统的卷材处理设备(例如滚轧机、镀膜机、打印机等)加以处理。
尽管可以根据将要使用的最终处理使用范围广泛的各种各样的胶14，但对于涂在衬底11顶表面12上的图案来说，较佳的做法是把一种压敏胶用作胶14。人们特别希望的是永久性的或可去除的热熔胶，而且较佳的做法是以每17英寸×22英寸×500纸令单位大约重3～6英磅重的涂层重量加以涂敷(即把3～6英磅的胶敷于17英寸×22英寸×500的一个表面区域上，尽管涂胶的图案将致使元件间的间距加大，而且要想包含3～6英磅的胶，所需衬底的面积远大于17英寸×22英寸×500)。例如，示范性的压敏胶为永久性的热熔胶H2463-01或可去除的热熔胶HL-2612，这两种胶均可从威斯康星Wauwatosa的Ato Findley公司购得。
图1的方法中的下一个步骤，由其中的方框15示意性加以说明，将把导电的薄片或薄膜覆盖在胶14上。导电的薄片或薄膜几乎可以为能够为射频ID传输提供高等级天线的任何类型的导电的薄片或薄膜，与大多数或所有的导电的打印油墨相比，导电的薄片或薄膜较厚并且在使用中更具导电性。尽管可以使用范围广泛的各种各样的传统的薄片或薄膜，但特别适合的一种可能是可得于马萨诸塞Newburyport的Foilmark公司的金属颜色导电薄膜，厚度大约为0.3～1密耳。
如图1中的方框16示意性加以说明的，在把导电的薄片或薄膜敷于胶14上之后，去除未粘在胶14上的薄片或薄膜部分，如在16处所指出的。例如，可通过下列方式完成步骤15、16解开一卷导电的薄片或薄膜，以致它可与胶14相啮合，把具有胶和薄膜的衬底在传统的滚轧机或其它传统的可施加足够的压力以确保把导电的薄片或薄膜附着于胶上的设备之间传送，然后把薄片或薄膜卷材重绕在一个提升卷轴上，薄片或薄膜自动地撕断其未与胶14相附着的部位，以致导电的薄片或薄膜仅保留在与胶14相连和相附着于的部位，如在图2中的17处示意性加以说明的。
实践10、15、16所有3个步骤，以致胶14和导电的薄片或薄膜17可呈传统射频天线配置的形式，而且拥有由一个间隔或缝隙所分隔的任何配置的导电的部分，如图2中的缝隙18所说明的，并且在其相对的两侧显露出RF天线部分(17)。如果衬底11呈卷材形式，那么根据对产品的最终使用(例如，作为一个在零售环境中使用的″智能标签″、一个ID卡等)，把其切成所希望维度的一张薄片，从而产生一个最终的具有天线的衬底，如图2中19处和图1中方框20示意性加以说明的。
图5和6说明了可加以构造的天线21(图5)和22(图6)的两个实施例。图5的天线21拥有一个传统的基本上完整的功能配置，这一配置拥有两个大的导电的薄片或薄膜部分17，由缝隙18加以间隔。可以提供一个传统的射频发射器芯片(未在图中加以显示)以及其它传统的RF元件，以桥接缝隙18，并电子地连接于天线部分17，如所希望的。
在图6的实施例中，在缝隙18的相对的两侧上，天线形成部件17呈单词、字母、与/或数字的形式，或拥有其它具有美学特性与/或不明确地把元件17标识为RF天线的一部分的其它配置。
除了由天线元件17(如果有的话)加以提供的外，图2、5、以及6的最终衬底19还可拥有与那里相关的其它标记。例如，在图5中，以油墨或调色剂形式出现的其它标记被示意性说明为25，又如图6中在26处示意性地说明的。标记25，26可拥有一个薄片或薄膜的外表面，而不是简单的油墨或调色剂，并可按与天线元件17同样的方式对其加以制造。
图3说明了根据本发明的另一个示范性方法，这一示范性方法将产生具有天线的最终衬底，如在图4中的119处示意性说明的，在顶视图中将会看到与图5和6中所看到的一样的效果。为了实践图3的方法，较佳的做法是使用诸如美国专利5,520,763中所描述的设备和总的步骤。在图4中，由仅在其前面冠以一个″1″的同样的参照数字表示与图2中的部件相同的部件。
在图3的方法中，把第一调色剂(导电的或不导电的)印刷在一个卷材上，如图3中30处示意性说明的。按这样的配置印刷调色剂呈射频天线的一个图案的形式(例如呈图5和6中所说明的形式)，图4中的31处对调色剂示意性地加以说明。即调色剂31将直接位于衬底/卷材111的顶面112上，就象在图2的实施例中胶14与衬底11的顶表面12直接相接触一样。
图3的方法中的下一个步骤，如其中的方框32示意性说明的，是向调色剂加热，以便使其变为发粘的。使用诸如5,520,763专利中的设备实践加热应用，并可仅在将最终把导电的薄片或薄膜敷于其上的衬底/卷材的那些部分而不是在卷材或衬底的整个宽度上加热。
接下来，如在图3中的33处示意性说明的，又如专利5,520,763中所描述的，可以把一层导电的薄片或薄膜以及胶(其可拥有覆盖胶的一个解脱衬里)用于敷发粘的调色剂31。在图4中，总体地以参照数字114表示胶，并由参照数字117表示导电的薄片或薄膜。如在图3中的34处示意性说明的，施加热量与/或压力，以把胶114和发粘的调色剂31结合在一起，然后提升导电的薄片或薄膜卷材，如在图3中的35处示意性说明的。步骤34、35都使用了诸如5,520,763专利中所说明的设备，制造出了具有天线的最终成卷的产品，如在图3中的36处示意性说明的以及如在图4中的119处示意性说明的。然后，针对最终的RF元件的功能把成卷的产品切成合适的尺寸。所有这些步骤，如在图3中所说明的，可专门地加以裁剪，以制造如在图5和6中所说明的以及如以上相应于图1和2的实施例所描述的最终的包含有射频天线的元件。
根据使用情况，即根据放置包含有最终的RF天线的元件19(也表示为119)的情况，也可提供其它的处理。例如，可使用一种胶涂或部分地涂衬底11(也表示为111)的底表面13(也表示为113)，其中，元件19(也表示为119)作为一个标签等，或如果需要或希望的话，也可提供其它的处理。
由于图1和3中的两种方法通常均使用传统的卷材处理设备，而且比蚀刻和冲压方法快得多，所以能够高速地对它们加以实践，同时还可制造出极高等级的RF天线。图1和3中的两种方法都可以以至少每分钟50英尺的速度(卷材速度)加以实践，通常这一速度在大约每分钟100英尺以上。
本发明还特别覆盖了所陈述的宽范围中的所有较窄的范围，例如，在“大约.3～1密耳之间”意味着.35～.55密耳、.85～1密耳、.45～.65密耳以及这一宽范围中的所有其它较窄的范围。
尽管此处已对本发明进行了说明与描述，其中提交了被视为本发明的最实际的内容以及本发明的较佳的实施例，但本领域的熟练技术人员将会明显地领悟到在本发明的范围内，可以对本发明进行多方面的修改，本发明的范围取对所附权利要求的最宽泛的解释，以包括所有等价的产品和工艺。
权利要求
1.一种包含有射频天线的元件，包括一个柔韧的衬底，拥有一个顶表面；可操作地连接于上述顶表面的射频天线配置中的胶；一个导电的薄片或薄膜，可操作地连接于上述胶，以便拥有其基本上相同的配置，并在与上述顶表面的相对的上述胶的相反的一侧上；以及上述导电的薄片或薄膜拥有一个射频天线配置，具有上述胶和薄片或薄膜的上述衬底是柔韧的，而且可在不破坏上述衬底或上述薄片或薄膜的天线配置的情况下加以弯曲。
2.如权利要求1中所陈述的一种包含有射频天线的元件，其中，上述衬底包括纸。
3.如权利要求1中所陈述的一种包含有射频天线的元件，其中，上述胶包括热熔压敏胶。
4.如权利要求3中所陈述的一种包含有射频天线的元件，其中，上述胶基本上直接地附着于上述衬底上和上述导电的薄片或薄膜上。
5.如权利要求1中所陈述的一种包含有射频天线的元件，其中，上述导电的薄片或薄膜的厚度在.3～1密耳之间。
6.如权利要求1中所陈述的一种包含有射频天线的元件，其中，上述胶和导电的薄片或薄膜配置拥有字母或数字配置。
7.如权利要求1中所陈述的一种包含有射频天线的元件，还包含放置在上述衬底顶表面和上述胶之间的调色剂，该调色剂拥有与上述胶和导电的薄片或薄膜基本上相同的配置。
8.如权利要求7中所陈述的一种包含有射频天线的元件，其中，上述调色剂、胶和导电的薄片或薄膜配置拥有字母或数字配置。
9.如权利要求1中所陈述的一种包含有射频天线的元件，其中，上述导电的薄片或薄膜的厚度在.3～1密耳之间。
10.如权利要求1中所陈述的一种包含有射频天线的元件，其中，上述导电的薄片或薄膜包括一个拥有金属颜色的导电的薄片，厚度在.3～1密耳之间。
11.如权利要求4中所陈述的一种包含有射频天线的元件，其中，上述胶涂层的重量在每17英寸×22英寸×衬底的500张令单位大约3～6英磅之间。
12.一种制造一种包含有射频天线的元件方法，包括(a)把一种压敏胶基本上直接敷于柔韧衬底的顶表面上，以致胶可呈射频天线的一个图案的形式。(b)把导电的薄片或薄膜覆盖于衬底的顶表面上的胶上；以及(c)除附着于胶的导电的薄片或薄膜部位外，从衬底的顶面上去除导电的薄片或薄膜，以产生一个具有一个附着于那里的柔韧射频天线的柔韧的衬底。
13.如权利要求12中所陈述的一种方法，其中，通过使一张或一卷导电的薄片或薄膜牢固地与胶相接触，然后提升卷材或片材，以致可把不与胶相啮合的卷材或片材的部分从那些与胶相啮合的卷材或片材的部分撕下来，实践(b)和(c)。
14.如权利要求13中所陈述的一种方法，其中，通过以每17英寸×22英寸×衬底的500张令单位大约3～6英磅之间的涂层重量涂敷一种热熔胶，实践(a)。
15.如权利要求14中所陈述的一种方法，其中，使用一种厚度在.3～1密耳的导电的薄片或薄膜，实践(b)。
16.如权利要求12中所陈述的一种方法，其中，实践(a)～(c)，以便敷胶和导电的薄片或薄膜，以致它们可拥有字母或数字的配置。
17.如权利要求12中所陈述的一种方法，其中，实践(b)，以解开一卷导电的薄片或薄膜，以使导电的薄片或薄膜卷材与胶相接触，并实践(c)，以回绕导电的薄片或薄膜卷材，以致可把不与胶相啮合的卷材的部分从那些与胶相啮合的卷材的部分撕下来。
18.一种制造包含有射频天线的元件方法，包括(a)把一种调色剂印刷在一个柔韧衬底的顶表面上，以致调色剂可呈射频天线的一个图案的形式。(b)加热调色剂，使其变成发粘的；(c)当调色剂变成发粘的时，把一层导电的薄片或薄膜和胶敷于调色剂上，同时加热并施压，以致胶和薄片可粘到它们啮合处的调色剂上；以及(d)除了导电的薄片或薄膜附着于调色剂的部位外，从衬底上去除薄层，以产生一个具有一个可操作地附着于那里的柔韧射频天线的柔韧的衬底。
19.如权利要求18中所陈述的一种方法，其中，实践(a)～(d)，以便敷胶和导电的薄片或薄膜，以致它们可拥有字母或数字的配置。
20.如权利要求18中所陈述的一种方法，其中，实践(c)，以解开胶和导电的薄片或薄膜的一层卷，以使卷材与发粘的调色剂相接触，并实践(d)，以回绕该层卷，以致于可把不与调色剂相啮合的卷材的部分从那些与调色剂相啮合的卷材的部分撕下来。
全文摘要
使用一种柔韧的衬底、一种胶、以及一种导电的薄片或薄膜，制造一种具有良好柔韧和可弯曲性的包含有射频天线的元件。把胶和导电的薄片或薄膜敷于衬底，以致它们可拥有一个RF天线的配置。这推进了高速、简单制造这种元件的方法，这种方法不仅可使这种元件很好运作，而且还可使它们具有美学特性或能够很好地表达信息、并具有功能性的及其它良好特性。
文档编号H01Q9/00GK1425209SQ00818514
公开日2003年6月18日 申请日期2000年12月18日 优先权日2000年1月19日
发明者西奥多·F·赛曼, 丹尼斯·纳赫特韦, 阿黛尔·C·希普顿 申请人:穆尔北美公司