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技術 個々に独特のハイブリッド印刷されたチップレスRFID用途用のアンテナ

出願人 ゼロックスコーポレイション
発明者 ナビーンチョプラピーターエムカズマイヤーポールエフスミス
出願日 2008年11月12日 (10年10ヶ月経過) 出願番号 2008-289755
公開日 2009年6月4日 (10年3ヶ月経過) 公開番号 2009-124707
状態 特許登録済
技術分野 アンテナの細部 盗難警報装置 マイクロ波部品の製造方法 線状基本アンテナ デジタルマーク記録担体
主要キーワード 模範的実施 誘電性バリア アナログ法 信号距離 ハイブリッドアナログ 金属性ナノ粒子 接続セグメント ローカル電源
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

独特形体を有するRFIDタグをより安価に製造することである。

解決手段

第1の印刷法を用いてRFIDアンテナパターン前駆体を印刷し(ここで、RFIDアンテナパターン前駆体は複数の非接続配線セグメントを有する)、第2の印刷法を用いて導電性インクを印刷して、該複数の非接続配線セグメントの少なくとも2つを相互接続し、独特のアンテナ幾何学形状を有する最終RFIDアンテナを製造することを包含する独特の形体を有するチップレスRFIDタグの印刷方法

概要

背景

近年、情報を保存および送信するための装置として、無線周波数識別RFID)技術が非常に人気を集めている。RFID技術は、対象に設置されるタグトランスポンダと、ここでは無線周波送信機ともを呼ばれるリーダとを用いて、タグを読み取り識別する。RFID技術は「アクティブ」タグまたは「パッシブ」タグのいずれかを用いて大きく分類される。アクティブタグローカル電源(たとえば、バッテリ)を有し、アクティブタグが信号を送って無線周波送信機が読み取るようにする。アクティブタグは比較的長い信号距離を有する。「パッシブ」タグは逆に、内部電源を有さない。代わりにパッシブタグはリーダから電力を得て、リーダから信号を受信する際にパッシブタグは情報を再送信または応答する。パッシブタグはもっと短い信号距離(典型的には、20フィート未満)を有する。

カテゴリーのタグは、典型的に集積回路またはシリコンチップの形態の電子回路を有する。回路識別データを記憶しこれをリーダに伝達する。チップに加えて、タグはチップに電気的に接続されるいくつかのアンテナ形態を含有する。アクティブタグにはアンテナが組み込まれ、アンテナはタグ自身の電源からリーダと通信する。パッシブタグでは、アンテナは変換機として機能し、リーダに由来する無線周波(RF)エネルギーを電力に変換する。そしてチップは通電しリーダとの通信機能を果たす。

他方で、チップレスRFIDタグは集積回路も、別の電子部品、たとえば、トランジスタまたはコイルも有さない。この形体によって、伝統的なRFIDタグよりも低コストでチップレスRFIDタグを直接基材上に印刷することができる。

現実問題として、RFID技術は任意の信号よりも物質に対して遥かに良好な透過特性を有する無線周波数を用い、バーコードラベルよりも悪環境条件下で稼動するであろう。したがって、RFIDタグを、塗装、水、ごみ、埃、人体コンクリートを通して、またはタグが付されたアイテム自身を通して読み取る場合がある。RFIDタグは、在庫有料道路上の自動車自動識別セキュリティシステム電子アクセスカードキーレスエントリー等を管理するのに使用してもよい。

アンテナはRFIDタグの要素であり、これは典型的にスタンピングエッチング技術を介して調製され、ホイルマスター切り離して最終構造を形成するものである。RFIDアンテナ導電性金属インクを用いて基材上に直接印刷してもよい。インクを基材上に印刷し、次いで分子焼成するために、高温焼結し基材上に導電性ラインを形成する。場合によっては、金属ファイバを基材内に直接組み込んでもよい。たとえば、インコデ社(Inkode(登録商標)Corp.)からのあるチップレスRFID技術は、紙中に埋め込まれた埋め込みアルミニウムファイバを使用している。アルミニウムファイバを適当な波長(1/4波長)に切断し、紙製造処理時に紙繊維内に完成紙料添加剤として導入する。したがって、インコデ法はコスト高で時間がかかるものである。

粒子金属材料を使用する場合もあるが、インク用途ではナノ粒子金属材料の優れた特性がより良好な製品をもたらす。金属性ナノ粒子サブミクロンサイズの範囲の直径を有する粒子のことである。ナノ粒子金属は独特の特性を有し、バルクや原子種の特性とは異なっている。金属性ナノ粒子は、表面原子反応性が向上する点、高導電性および独特の光学特性を特徴とする。たとえば、ナノ粒子はバルク金属より低い融点を有し、バルク金属より低い焼結温度を有する。金属性ナノ粒子の独特の特性は、その異なった電子構造、およびその非常に大きい表面積および表面原子の割合の高さによる。

金属性ナノ粒子は結晶アモルファス材料のいずれかである。これらは、純粋な金属、たとえば、銀、金、銅等、または金属の混合物、たとえば、合金、または銅のような1以上の金属のコアが金または銀のような1以上の他の金属のシェルで覆われたものからなりうる。インクジェット印刷ヘッドノズルは直径約1μmである。ノズルを通じて粒子ストリーム噴射するために、粒子サイズはノズル直径の約10分の1未満にするべきである。このことは、粒子をインクジェットするためには、その直径は約100nm未満にせねばならないことを意味する。

比較的導電性が低い(銅の約4分の1)ために、ニッケルは非常に限られた範囲で導電性インクに使用されていた。金および銀は良好な導電性を提供することができるが、比較的高価である。さらに、金および銀は焼成に高温を要し、紙やプラスチック基材上に印刷しづらい。銅は低価格(銀の約1パーセント)で良好な導電性を提供する。しかしながら銅は容易に酸化酸化物非導電性である。

銅ベースナノ粒子インクは不安定で、非導電性のCuOまたはCu2Oへと自発的に酸化するのを防ぐために、調製および焼成時には不活性還元雰囲気を必要とする。銅ポリマー厚膜(PFT)インクは長年利用されており、特定の目的のために、たとえば、はんだ付け性が求められる場合に使用することができる。別の興味深い方法は銀と銅の両方の利益を組み合わせることである。銀メッキされた銅粒子は市販入手可能であり、いくつかの市販入手可能なインクに使用される。粒子材料のバルクに安価な導電性金属(銅)を使用しても、銀メッキが内部粒子と接触することで銀の利益を提供する。したがって、銅アンテナを調製する唯一確実な手段は既存の金属表面上に電気メッキすることを介したものである。

ハイブリッド印刷技術はアナログ印刷法(たとえば、オフセットリソグラフィフレキソ印刷、エッチングおよび凸版印刷)をデジタル印刷法(たとえば、インクジェット印刷)と組み合わせる。ハイブリッド印刷法では、インクジェット印刷は特に好適なデジタル印刷法の1つである。なぜなら、インクジェット印刷法は他の方法および機械と容易に一体化することができるからである。ハイブリッド印刷技術を用いて、たとえば、市販材料をカスタマイズしてきた。アナログ法を用いて、市販材料自身を印刷し、一方で、デジタル法を用いて個々の消費者のみに関係する情報を付加する。

ハイブリッド印刷システムは多くの利益、たとえば、アナログ法の高品質な色形成とデジタル技術のさまざまに変更可能な印刷能力を備える。さらには、ハイブリッド印刷が可能にするワークフローおよびジョブ処理の改良は、工場の作業に著しい経済効果をもたらすことができる。ハイブリッドシステムは、未加工基材から最終製品へと単一の作業で完成させるジョブを可能にするので、ハイブリッドシステムは、材料取り扱い工程、プロセス中の作業在庫、および多工程で稼動するこのようなジョブに典型的に関わる多くの作業者を最小限にする。したがって、これは時間とお金を節約し、一方で、無駄を減らし在庫の必要性を徹底的に減らす。

米国特許第6,737,204B2号公報(スウィハート(Swihart))は、ハイブリッドデジタルアナログ画像を形成することを記載しており、ここではアナログ画像をデジタル形成画像の上に直接形成している。

概要

独特の形体を有するRFIDタグをより安価に製造することである。第1の印刷法を用いてRFIDアンテナパターン前駆体を印刷し(ここで、RFIDアンテナパターン前駆体は複数の非接続配線セグメントを有する)、第2の印刷法を用いて導電性インクを印刷して、該複数の非接続配線セグメントの少なくとも2つを相互接続し、独特のアンテナ幾何学形状を有する最終RFIDアンテナを製造することを包含する独特の形体を有するチップレスRFIDタグの印刷方法

目的

粒子材料のバルクに安価な導電性金属(銅)を使用しても、銀メッキが内部粒子と接触することで銀の利益を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

第1の印刷法を用いてRFIDアンテナパターン前駆体を印刷し(ここで、RFIDアンテナパターン前駆体は複数の非接続配線セグメントを有する)、第2の印刷法を用いて導電性インクを印刷して、該複数の非接続配線セグメントの少なくとも2つを相互接続し、独特アンテナ幾何学形状を有する最終RFIDアンテナを製造することを包含する独特の形体を有するチップレスRFIDタグ印刷方法

請求項2

第1の印刷法によって印刷されたRFIDアンテナ前駆体(ここで、RFIDアンテナパターン前駆体は複数の非接続配線セグメントを有する)および第2の印刷法によって印刷され複数の非接続配線セグメントの少なくとも2つを相互接続した導電性インク相互接続を含有し、RFIDアンテナ前駆体および導電性インク相互接続は独特のアンテナ幾何学形状を有する最終アンテナを形成する独特の形体を有するチップレスRFIDタグ。

技術分野

0001

本発明はハイブリッドアナログデジタル印刷システムを用いて独特印刷アンテナ印刷することに関する。

背景技術

0002

近年、情報を保存および送信するための装置として、無線周波数識別RFID)技術が非常に人気を集めている。RFID技術は、対象に設置されるタグトランスポンダと、ここでは無線周波送信機ともを呼ばれるリーダとを用いて、タグを読み取り識別する。RFID技術は「アクティブ」タグまたは「パッシブ」タグのいずれかを用いて大きく分類される。アクティブタグローカル電源(たとえば、バッテリ)を有し、アクティブタグが信号を送って無線周波送信機が読み取るようにする。アクティブタグは比較的長い信号距離を有する。「パッシブ」タグは逆に、内部電源を有さない。代わりにパッシブタグはリーダから電力を得て、リーダから信号を受信する際にパッシブタグは情報を再送信または応答する。パッシブタグはもっと短い信号距離(典型的には、20フィート未満)を有する。

0003

カテゴリーのタグは、典型的に集積回路またはシリコンチップの形態の電子回路を有する。回路識別データを記憶しこれをリーダに伝達する。チップに加えて、タグはチップに電気的に接続されるいくつかのアンテナ形態を含有する。アクティブタグにはアンテナが組み込まれ、アンテナはタグ自身の電源からリーダと通信する。パッシブタグでは、アンテナは変換機として機能し、リーダに由来する無線周波(RF)エネルギーを電力に変換する。そしてチップは通電しリーダとの通信機能を果たす。

0004

他方で、チップレスRFIDタグは集積回路も、別の電子部品、たとえば、トランジスタまたはコイルも有さない。この形体によって、伝統的なRFIDタグよりも低コストでチップレスRFIDタグを直接基材上に印刷することができる。

0005

現実問題として、RFID技術は任意の信号よりも物質に対して遥かに良好な透過特性を有する無線周波数を用い、バーコードラベルよりも悪環境条件下で稼動するであろう。したがって、RFIDタグを、塗装、水、ごみ、埃、人体コンクリートを通して、またはタグが付されたアイテム自身を通して読み取る場合がある。RFIDタグは、在庫有料道路上の自動車自動識別セキュリティシステム電子アクセスカードキーレスエントリー等を管理するのに使用してもよい。

0006

アンテナはRFIDタグの要素であり、これは典型的にスタンピングエッチング技術を介して調製され、ホイルマスター切り離して最終構造を形成するものである。RFIDアンテナ導電性金属インクを用いて基材上に直接印刷してもよい。インクを基材上に印刷し、次いで分子焼成するために、高温焼結し基材上に導電性ラインを形成する。場合によっては、金属ファイバを基材内に直接組み込んでもよい。たとえば、インコデ社(Inkode(登録商標)Corp.)からのあるチップレスRFID技術は、紙中に埋め込まれた埋め込みアルミニウムファイバを使用している。アルミニウムファイバを適当な波長(1/4波長)に切断し、紙製造処理時に紙繊維内に完成紙料添加剤として導入する。したがって、インコデ法はコスト高で時間がかかるものである。

0007

粒子金属材料を使用する場合もあるが、インク用途ではナノ粒子金属材料の優れた特性がより良好な製品をもたらす。金属性ナノ粒子サブミクロンサイズの範囲の直径を有する粒子のことである。ナノ粒子金属は独特の特性を有し、バルクや原子種の特性とは異なっている。金属性ナノ粒子は、表面原子反応性が向上する点、高導電性および独特の光学特性を特徴とする。たとえば、ナノ粒子はバルク金属より低い融点を有し、バルク金属より低い焼結温度を有する。金属性ナノ粒子の独特の特性は、その異なった電子構造、およびその非常に大きい表面積および表面原子の割合の高さによる。

0008

金属性ナノ粒子は結晶アモルファス材料のいずれかである。これらは、純粋な金属、たとえば、銀、金、銅等、または金属の混合物、たとえば、合金、または銅のような1以上の金属のコアが金または銀のような1以上の他の金属のシェルで覆われたものからなりうる。インクジェット印刷ヘッドノズルは直径約1μmである。ノズルを通じて粒子ストリーム噴射するために、粒子サイズはノズル直径の約10分の1未満にするべきである。このことは、粒子をインクジェットするためには、その直径は約100nm未満にせねばならないことを意味する。

0009

比較的導電性が低い(銅の約4分の1)ために、ニッケルは非常に限られた範囲で導電性インクに使用されていた。金および銀は良好な導電性を提供することができるが、比較的高価である。さらに、金および銀は焼成に高温を要し、紙やプラスチック基材上に印刷しづらい。銅は低価格(銀の約1パーセント)で良好な導電性を提供する。しかしながら銅は容易に酸化酸化物非導電性である。

0010

銅ベースナノ粒子インクは不安定で、非導電性のCuOまたはCu2Oへと自発的に酸化するのを防ぐために、調製および焼成時には不活性還元雰囲気を必要とする。銅ポリマー厚膜(PFT)インクは長年利用されており、特定の目的のために、たとえば、はんだ付け性が求められる場合に使用することができる。別の興味深い方法は銀と銅の両方の利益を組み合わせることである。銀メッキされた銅粒子は市販入手可能であり、いくつかの市販入手可能なインクに使用される。粒子材料のバルクに安価な導電性金属(銅)を使用しても、銀メッキが内部粒子と接触することで銀の利益を提供する。したがって、銅アンテナを調製する唯一確実な手段は既存の金属表面上に電気メッキすることを介したものである。

0011

ハイブリッド印刷技術はアナログ印刷法(たとえば、オフセットリソグラフィフレキソ印刷、エッチングおよび凸版印刷)をデジタル印刷法(たとえば、インクジェット印刷)と組み合わせる。ハイブリッド印刷法では、インクジェット印刷は特に好適なデジタル印刷法の1つである。なぜなら、インクジェット印刷法は他の方法および機械と容易に一体化することができるからである。ハイブリッド印刷技術を用いて、たとえば、市販材料をカスタマイズしてきた。アナログ法を用いて、市販材料自身を印刷し、一方で、デジタル法を用いて個々の消費者のみに関係する情報を付加する。

0012

ハイブリッド印刷システムは多くの利益、たとえば、アナログ法の高品質な色形成とデジタル技術のさまざまに変更可能な印刷能力を備える。さらには、ハイブリッド印刷が可能にするワークフローおよびジョブ処理の改良は、工場の作業に著しい経済効果をもたらすことができる。ハイブリッドシステムは、未加工基材から最終製品へと単一の作業で完成させるジョブを可能にするので、ハイブリッドシステムは、材料取り扱い工程、プロセス中の作業在庫、および多工程で稼動するこのようなジョブに典型的に関わる多くの作業者を最小限にする。したがって、これは時間とお金を節約し、一方で、無駄を減らし在庫の必要性を徹底的に減らす。

0013

米国特許第6,737,204B2号公報(スウィハート(Swihart))は、ハイブリッドデジタルアナログ画像を形成することを記載しており、ここではアナログ画像をデジタル形成画像の上に直接形成している。

発明が解決しようとする課題

0014

印刷アンテナはチップレスRFIDタグへの1つの経路であるが、アイテムレベルタグ付けするために独特の形体を有する多くのRFIDを印刷することが試みられている。独特の形体を有するRFIDタグを製造する1つの方法は、インクジェット印刷を介して個々に各RFIDタグを印刷するものである。しかし、この方法はコスト高で非常に時間を浪費する。したがって、独特の形体を有するRFIDタグを製造するより安価な方法に対する要求がある。

課題を解決するための手段

0015

本開示は、第1の印刷法を用いてRFIDアンテナパターン前駆体を印刷し(ここで、RFIDアンテナパターン前駆体は、RFIDアンテナパターンの主要部を構成する複数の予め印刷された配線セグメントを有する)第2の印刷法を用いて導電性インクを印刷して、該複数の予め印刷された配線セグメントの少なくとも2つを相互接続し、独特のアンテナ幾何学形状を有する最終RFIDチップを製造することを包含する独特の形体を有するチップレスRFIDタグの印刷方法を提供するものである。

0016

本開示はまた、第1の印刷法によって印刷されたRFIDアンテナ前駆体(ここで、RFIDアンテナパターン前駆体は、RFIDアンテナパターンの主要部を構成する複数の予め印刷された配線セグメントを有する)および第2の印刷法によって印刷された導電性インク印刷(ここで、導電性インクは複数の予め印刷された配線セグメントの少なくとも2つを相互接続する)からなり、独特のアンテナ幾何学形状を有する最終RFIDチップを製造する独特の形体を有するチップレスRFIDタグを提供するものである。

発明の効果

0017

本開示には多くの利益がある。アナログ印刷を介して、多くの個々のマスターパターン高速印刷法を用いて製造することができるので、RFIDアンテナマスターのスピーディで効果的な大量生産を達成する。さらには、各個々の大量生産されたRFIDタグのカスタマイズをデジタル印刷によって達成する。さらに、比較的遅いデジタル法(たとえば、インクジェット印刷)を用いて少量の形体のみを追加することで、印刷の遅延を最小限にする。また、インクジェット印刷を使用することによって、非常に精細で変更可能な形体を印刷することができ、したがって印刷可能な独特の形体および材料の範囲が広がる。たとえば、グラファイトインクおよび銅を使用することができる。逆に、アンテナの僅かな領域のみを導電性インクで(たとえば、相互接続における導電性を向上させるために、金で)印刷することで、アンテナ全体を印刷する場合に比べて非常に多額の節約になる。したがって、低コストでさまざまなデータのRFIDタグを多量に印刷することが今回初めて可能である。

発明を実施するための最良の形態

0018

本開示はここで記載される特定の実施の形態に限定されるものではなく、いくつかの成分および方法は本開示に基づいていずれかの当業者によって変更されてもよい。ここで使用される専門用語は特定の実施の形態のみを記載することを目的としており、限定を意図するものではない。

0019

本明細書および以下の請求の範囲では、単数形、たとえば、「a」、「an」および「the」は、その内容を明確に記載しない限り複数形を含む。さらに、次のように定義される多くの用語を参照する。

0020

「アンテナ幾何学形状」という表現は、アンテナ構造の長さ、表面積、および幾何学形状を含む全体的設計を言う。したがって、「アンテナ幾何学形状」という表現は、一般的に相互接続された配線セグメントのみを言い、アンテナマスターからの這わせたままの非接続配線セグメントを含まない。しかし、非接続配線セグメントが機能(たとえば、アンテナの周波数または応答)に影響しうるいくつかの実施の形態では、このような非接続配線セグメントでも一部アンテナ幾何学形状と考えてもよい。

0021

「RFIDアンテナパターン前駆体」および「アンテナマスター」は、複数の非接続セグメントを言い、このセグメントのいくつかまたは全部を次に接続して、所望の最終アンテナ構造を形成する。

0022

一般的に、本開示は、予め印刷された配線セグメントを有する独自性のないRFIDアンテナパターン前駆体(アンテナマスター)を安価に大量生産し、次に、2以上の予め印刷された配線セグメントを相互接続することにより、独自性のないRFIDアンテナパターン前駆体を所望の独特のアンテナパターンに変えることによって、独特のチップレスRFIDタグを印刷する方法を提供するものである。たとえば、ある実施の形態では、本開示は、アナログ印刷法によって予め印刷された配線セグメントを有する独自性のないRFIDアンテナパターン前駆体(アンテナマスター)を安価に大量生産することによって、独特のチップレスRFIDタグを印刷する方法を提供するものである。独自性のないRFIDアンテナパターン前駆体を次に、一般的には所望の独特のRFIDアンテナパターン、たとえば、最終チップレスRFIDタグに、デジタル印刷法、たとえば、インクジェット印刷によって変える。インクジェット印刷工程では、導電性インクを用いてRFIDアンテナ前駆体上に独特のマーキングを印刷して2以上の予め印刷された配線セグメントを接続する。RFIDタグ上のアンテナの長さ(すなわち、相互接続された配線セグメントに対応するアンテナ長さ)は変化し、アンテナ長さの変化は独特の共鳴周波数に対応する。配線セグメントを相互接続によって接続した後、アンテナ回路は、誘電性バリア配線上に印刷し、次に架橋配線を中央端および外側端に接続することによって完了する。したがって、最終RFIDタグはそれぞれ独特の応答を有し、これはアンテナマスターの特定の配線セグメントを相互接続することによって形成されたアンテナ幾何学形状によって規定される。

0023

説明目的のみのために、図1〜5は、本開示のある実施の形態による独特のチップレスRFIDタグアンテナの製造を記している。図1は、たとえば、アナログ印刷法を介して製造される大量生産アンテナマスターの試料を示す。アンテナマスター1は一般的に複数の別個の配線セグメント2を備える。図1は10個の別個の配線セグメント2しか示さないが、アンテナマスターは何個でも別個の配線セグメントを有することができ、これらの別個の配線セグメントはいずれの空間位置に配置されてもよいと理解される。別個の配線セグメント2は各々間隙3で分離され、2以上を相互接続すれば、アンテナ長さが延長されることになる。このようにして、アンテナマスターパターンのバルクまたは主要部をアナログ印刷法を介して印刷することができる。独特の共鳴周波数を有する最終チップレスRFIDタグを最終的に製造するために、次に独特の形体をたとえば、デジタル印刷を介してアンテナマスターに追加することができる。

0024

図2は、比較的小さいアンテナ幾何学形状またはアンテナ長さを有するある模範的な未完成のチップレスRFIDタグの中間形を示す。図2では、図1のアンテナマスターをデジタル印刷して、所望のアンテナセグメント間隙3に接続セグメント4を追加することによって、予め印刷されたアンテナマスター1の配線セグメント2を接続する。この実施の形態では、3つのアンテナセグメント間隙3を接続セグメント4で埋めて10個の配線セグメント2の4個を相互接続し、これによって比較的短いアンテナ長さを与える。したがってこのことは、アンテナマスターに対してRFIDタグ前駆体上に独特のアンテナ幾何学形状を与える。アンテナ長さは共鳴周波数に逆比例する。したがって、短いアンテナ長さは高い共鳴周波数に対応する。アンテナ回路は完了し最終RFIDタグ(図5に示す)を製造する。したがって、最終RFIDタグはそれぞれ独特の応答を有し、これはアンテナマスターの特定の配線セグメントを相互接続することによって形成されたアンテナ幾何学形状によって規定される。

0025

図3は比較的中程度のアンテナ幾何学形状またはアンテナ長さを有する別の模範的な未完成のチップレスRFIDタグの中間形を示す。図3では、図1のアンテナマスターをデジタル印刷して、所望のアンテナセグメント間隙3に接続セグメント4を追加することによって、予め印刷されたアンテナマスター1の配線セグメント2を接続する。この実施の形態では、6個のアンテナセグメント間隙3を接続セグメント4で埋めて10個の配線セグメント2の7個を相互接続し、これによって比較的中程度のアンテナ長さを与える。したがってこのことは、アンテナマスターに対してRFIDタグ前駆体上に独特のアンテナ幾何学形状を与える。中程度のアンテナ長さは中程度の共鳴周波数に対応する。アンテナ回路は完了し最終RFIDタグ(図5に示す)を製造する。したがって、最終RFIDタグはそれぞれ独特の応答を有し、これはアンテナマスターの特定の配線セグメントを相互接続することによって形成されたアンテナ幾何学形状によって規定される。

0026

図4は比較的長いアンテナ幾何学形状またはアンテナ長さを有するある模範的な未完成のチップレスRFIDタグの中間形を示す。図4では、図1のアンテナマスターをデジタル印刷して、所望のアンテナセグメント間隙3に接続セグメント4を追加することによって、予め印刷されたアンテナマスター1の配線セグメント2を接続する。この実施の形態では、9個のアンテナセグメント間隙3を接続セグメント4で埋めて10個全ての配線セグメント2を相互接続し、これによって比較的長いアンテナ長さを与える。したがってこのことは、アンテナマスターに対してRFIDタグ前駆体上に独特のアンテナ幾何学形状を与える。長いアンテナ長さは低共鳴周波数に対応する。アンテナ回路は完了し最終RFIDタグ(図5に示す)を製造する。したがって、最終RFIDタグはそれぞれ独特の応答を有し、これはアンテナマスターの特定の配線セグメントを相互接続することによって形成されたアンテナ幾何学形状によって規定される。

0027

図5は比較的長いアンテナ幾何学形状またはアンテナ長さを有するある模範的な最終チップレスRFIDタグを示す。図5では、配線セグメント2は接続セグメント4によって接続される。アンテナ回路は、誘電性バリア7を配線上に印刷し、次に架橋配線6を中央端5bおよび外側端5aに接続することによって完了する。

0028

アンテナマスターは最終アンテナ製品への大量生産された前駆体である。したがって、アンテナマスターは配線セグメントの1組の印刷セットであり、これを次に処理して複数の独特の最終アンテナ幾何学形状を与える。

0029

実施の形態では、アンテナマスターはアンテナパターンのバルクの特色をなしている。すなわち、大量生産可能な経済的なアンテナマスターを提供し、次いで多くの異なる最終アンテナ幾何学形状を特別に作成するためには、アンテナマスターは少なくとも最終アンテナ幾何学形状の主要部を提供することが望ましい。たとえば、最終アンテナ長さの50%以上はアンテナマスターの配線セグメントの幾分かまたは全部を相互接続して、アンテナマスターから誘導されるように、アンテナマスターは複数の配線セグメントを提供することができる。別の実施の形態では、アンテナマスターから誘導される最終アンテナ長さは約60%以上、約70%以上、約80%以上または約90%以上であってもよい。同様に実施の形態では、アンテナマスターから独特のアンテナ幾何学形状を特別に作成するためには、最終アンテナ長さの約99%未満がアンテナマスターから誘導される。たとえば、アンテナマスターから誘導される最終アンテナ長さは約98%未満、約97%未満、約95%未満または約90%未満であってもよい。もちろん、別の実施の形態では、アンテナマスターは最終アンテナ長さの50%未満を提供することができる。このような実施の形態は、大量生産部分を減らすことによって製造コストを増加しうるが、これによって可能な独特のアンテナ幾何学形状の数を増やすことができる。

0030

アナログ印刷法を介して印刷された複数の非接続配線セグメントによりアンテナマスターを製造することができる。したがって、アンテナマスターは配線セグメントを備え、最終アンテナを製造するために、これらを次の工程、たとえば、デジタル印刷工程時に接続することができる。一般的にアンテナマスター中に備えることができる非接続配線セグメントの数は2以上〜約100個の範囲でありうる。模範的実施の形態では、非接続配線セグメントの数は約2〜約20個である。

0031

アンテナマスターはいずれの形状および/またはパターンの幾何学形状を有してもよく、図1に示すような方形構成に限定されるものではない。たとえば、アンテナマスターの全体的形状は多角形でも非多角形でも、対称でも非対称でも、角型および/または円型でもよい。同様に、非接続セグメントは、ランダム構成に印刷されてもよく、これを次のデジタル印刷工程で異なるパターンに特別に接続することができる。さらに、非接続セグメントによって形成される間隙は図1に示すようなものに限定されない。逆に、単一のアンテナマスター上に形成される間隙の数、配置およびサイズは所望に応じて変更することができ、一定でもそうでなくてもよい。たとえば、間隙をアンテナマスターのいずれの位置に配置してもよく、ランダムでも一定間隔をあけて配置してもよい。間隙はいずれの長さまたは幅でもよく、非接続セグメントによってアンテナマスター上に形成される間隙のサイズは均一でもそうでなくてもよい。

0032

アンテナマスターを印刷するために、いずれの好適な印刷法を用いてもよい。たとえば、好適な方法には、限定しないが、ロール−ツー−ロール高容量印刷法(roll‐to‐roll high volume printing method)、たとえば、グラビア輪転グラビア、フレキソ、リソグラフィ、エッチング、スクリーン印刷等がある。実施の形態では、アンテナマスターを印刷する方法はアナログ法である。なぜなら、このような方法は典型的に高容量、大量生産印刷に適しているからである。したがって、このような方法によって、アンテナマスターを経済的に印刷することができ、次いで次の工程を用いて最終アンテナ幾何学形状を形成することができる。もちろん、デジタルまたはより遅い印刷法を用いてアンテナマスターを印刷することもできるが、このような方法は製造処理全体を遅くする場合がある。

0033

所望のように、アンテナマスターをいずれの好適な基材上に印刷してもよい。たとえば、基材は紙、ガラスアートペーパボンドペーパ、ペーパボード、クラフトペーパカードボード半合成紙またはプラスチックシート、たとえば、ポリエステルまたはポリエチレンシート等でもよい。これらさまざまな基材はその本来の状態、たとえば、未コート紙で提供されてもよく、または改良形態、たとえば、コートまたは処理紙またはカードボード、印刷紙またはカードボード等で提供されてもよい。さらに、アンテナマスターを1シートに印刷、たとえば、アンテナマスターを1つのパッケージング材料上に印刷してもよく、またはアンテナマスターを単一のシート上に複数のアンテナマスターとして印刷、たとえば、アンテナマスターを紙ロール上に、ラベル上に、またはシート上に印刷し、次に多ピースに分離してもよい。

0034

同様に、導電性インクを用いて相互接続を印刷するために、いずれの好適な印刷法を用いてもよい。たとえば、好適な印刷法には、限定しないが、インクジェット、サーモグラフィ電子写真エレクトログラフィ、レーザ誘起転写、インクジェット印刷またはその組み合わせがある。レーザ誘起転写デジタル印刷法を用いる場合には、このような方法の模範的方法は、染料ブリミテーション(sublimination)、アブレーション溶融転写またはフィルム転写である。実施の形態では、アンテナマスターの配線セグメントを相互接続する方法はデジタル法である。なぜなら、このような方法は独特のパターンで配線セグメントを相互接続するのに必要な独特のパターンを印刷するのに典型的により好適であるからである。したがって、このような方法によって独特のアンテナ幾何学形状を経済的に形成することができる。デジタル印刷法は一般的に、アンテナマスターを印刷するのに使用される方法のようなアナログ法に比べて、より遅く不経済であるので、実施の形態では、デジタル法で行われる印刷を最小限にするのが望ましい。したがって、たとえば、デジタル印刷は、全体的なアンテナ幾何学形状よりむしろ小さい相互接続を印刷するためだけに使用する。もちろん、特に多量のさほど独特でない構造が望まれる場合には、アナログまたはより速い印刷法を用いてアンテナの相互接続を印刷することもできる。

0035

印刷されるRFIDタグのタイプに依存して、最終工程は、回路を形成するために、誘電性架橋および接続セグメントをデジタル印刷し、アンテナの中央末端および外側末端を接続することを包含する。したがって、印刷処理全体は一般的に、アナログ−デジタル印刷法として特徴付けることができる。しかし、所望なら、デジタルおよびアナログ印刷工程の順序を逆にして、デジタル印刷工程が始めに相互接続を印刷し、次いでアンテナマスターのアナログ印刷、最終的に架橋領域(誘電性および導電性接続)のデジタル印刷で仕上げるようにしてもよい。

0036

アナログ印刷工程でアンテナマスターを印刷するために、いずれの好適な導電性インクを用いてもよい。このような好適な導電性インクの例には、限定しないが、パレレック社(Parelec, Inc.)から入手可能なパルモッド(Parmod(登録商標))インクがある。これらは一般的に、導電性金属フレークを含有する高粘度インクまたはペーストであり、濃厚すぎてインクジェット印刷できないが、アナログ印刷(すなわち、グラビア、ロール−ツー−ロール等)には非常に適している。デジタル印刷工程で相互接続を印刷するために、いずれの好適な導電性インクを用いてもよい。一般的に好適なインクはグラファイト、白金、金、銀、アルミニウム、ニッケル、銅またはその混合物を含有するインクでありうる。模範的実施の形態では、銅を含有する導電性インクを用いる。

0037

デジタル印刷工程では、単一の相互接続で接続される予め印刷された非接続セグメントの数は2以上でありうる。したがって、1つの相互接続は多数の配線セグメントを接続してもよい。さらに、相互接続を2つの配線セグメント間の最短経路に配置する必要はない。

0038

予め印刷された非接続セグメントおよび相互接続の幅および長さは、幅については約0.1mm〜約10mm、長さについては約0.1mm〜約35mmの範囲であってよい。さらに、予め印刷された非接続セグメントおよび相互接続の幅は異なっていてもよく、予め印刷された非接続セグメントの幅が相互接続の幅より厚くなるように、またはその逆になるようにしてもよい。当然、予め印刷された非接続セグメントおよび相互接続の長さも異なっていてもよい。

0039

さらに、予め印刷された非接続セグメントおよび/または単一の最終アンテナの相互接続の幅および/または長さは変化してもよい。したがって、模範的なアンテナは、さまざまな幅および/または長さの予め印刷された非接続セグメントおよび/または相互接続からなるものでもよい。

0040

任意に、追加の処理工程、たとえば、オーバーコーティング、乾燥および水洗のいずれかを単独でまたは組み合わせて印刷工程に続いて行ってもよい。

0041

任意のオーバーコーティング工程については、いずれの好適なオーバーコーティングを印刷処理が完了した後に塗布してもよい。たとえば、好適なオーバーコーティングを塗布して印刷された金属配線を覆い保護することができ、たとえば、印刷された金属配線を磨耗から保護することができる。このような塗布の際には、オーバーコーティングはいずれの所望の厚さ、不透明度透明度等であってもよい。

0042

さらに、任意の乾燥工程を第1および/または第2の印刷工程に続いて行ってもよい。乾燥工程時に、インクを約5分間約80℃で乾燥させることができる。

0043

最終的に、任意の焼結工程を印刷工程に続いて行う。この工程は約130℃で約30分間行ってもよい。

0044

上で開示したさまざまな他の特徴および機能、またはその代替を望ましく多くの他の異なるシステムまたは用途に組み入れてもよいことは自明であろう。現存する意外な予想外のさまざまな代替、変更、変化または改良も、結果的に当業者にとって範囲内とされてもよく、これらをも以下の請求の範囲は記載することを意図する。

0045

アンテナマスター(1mm間隙)は、1mm幅ラインが0.5mmの隣接するライン間隔をあけて8回折れ曲がって(ターンして)なり、実質的な全長が33m(および実質的な共鳴周波数が9MHz)の約4cm×4cmの方形のフットプリントを備える。これをグラビア法を用い、市販入手可能な銀インクを用いてコート写真紙上に印刷した。印刷を5分間80℃で乾燥させ、揮発性キャリア蒸発除去させペースト残渣を残した。

0046

(中央から)最初の6ターンを、導電性の銅または銀インクを含有するダイマティックス(Dimatix)インクジェットプリンタを用いて、最初の12個の間隙内に相互接続を印刷することによって上で調製されたアンテナマスター上に完成させた。次に、誘電性架橋を6個の完成した回路上に印刷し、次いでアンテナの中央と6番目の回路末端間にオーバーレイ架橋配線を印刷した。6−ターンアンテナの長さは32.698mであり、これは9.17MHzの共鳴周波数に相当する。

0047

(中央から)最初の3ターンを、銅または銀インクを含有するダイマティックス(Dimatix)インクジェットプリンタを用いて、最初の6個の間隙上を印刷することによって上で調製されたアンテナマスター上に完成させた。次に、誘電性架橋を3個の完成した回路上に印刷し、次いでアンテナの中央と3番目の回路末端間にオーバーレイ架橋配線を印刷した。3−ターンアンテナの長さは32.564mであり、これは9.21MHzの共鳴周波数に相当する。

図面の簡単な説明

0048

本開示の実施の形態によるRFIDマスターの図である。
RFIDマスターの予め印刷された配線が、相互接続を印刷することによって相互接続されて小さいアンテナを製造した図である。
RFIDマスターの予め印刷された配線が、相互接続を印刷することによって相互接続されて中程度のアンテナを製造した図である。
RFIDマスターの予め印刷された配線が、相互接続を印刷することによって相互接続されて大きいアンテナを製造した図である。
大きいアンテナを有する最終RFIDタグの図である。

符号の説明

0049

1アンテナマスター(RFIDアンテナパターン前駆体)、2配線セグメント、3アンテナセグメント間隙、4接続セグメント、5a外側端、5b 中央端、6架橋配線、7誘電性バリア。

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