CN101952841A - 射频识别元件的实现方法以及能通过该方法获得的射频识别元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过在支撑装置上真空沉积至少一种导体材料来实现射频识别元件的方法，以及能够通过实施这种方法来获得的射频识别元件。本发明旨在一种允许低成本制造性能良好且分立的射频识别元件的实施方法。为此，本发明提出使用真空沉积技术来在预先涂覆有接合涂层例如漆层的支撑装置上实现天线。更具体地，本发明的目的在于一种实现至少一个射频识别元件的实现方法，包括：通过在支撑装置(2)的接纳表面上真空沉积至少一种导体材料(10)来在支撑装置(2)上实现天线(8)，其特征在于，接纳表面的至少一部分预先涂覆有接合涂层(6)。

Description

射频识别元件的实现方法以及能通过该方法获得的射频识别元件
本发明涉及一种通过在支撑装置上真空沉积至少一种导体材料来实现射频识别元件的方法，以及涉及能够通过实施该方法来获得的射频识别元件。
本发明与允许识别出物体、动物或人体的射频识别元件的技术领域相关。
更具体地，本发明涉及一种能够用作识别、认证、访问、支付、控制或追踪装置的射频标签、票据以及非接触型卡片的实现方法。
从现有技术已知，有多种方案使得能够在支撑装置(诸如，标签、票据或卡片等)上实现射频发射机应答器。以往，将这些射频发射机应答器实现在塑料支撑物上，用于形成称为“内嵌”的嵌装，该嵌装随后被粘贴在支撑装置上。然而，这种结构，更具体地说内嵌的存在具有生产成本、可靠性方面的缺陷，并且与传统的条码标签相比产生了多余的厚度。
因此出现了避免使用在上面实现天线的中间层的方案。如法国专利申请FR 2855637描述了一种基于封装为卷状的纸来制造非接触型票据的方法，在该方法中通过丝网印刷将导体墨直接印刷在支撑物上来实现射频天线。在该方法中，导体墨直接印刷在纸的可印刷表面的背面，这使得能够避免使用内嵌。然而，鉴于导体墨在沉积之后需要干燥时间，所以该方法不能完全令人满意。因此需要有天线的干燥或保护步骤以便在纸缠绕时保护纸的可印刷表面并避免仍然湿润的导体墨弄脏可印刷表面。另外，由于这些导体墨或是太昂贵或是导电性较差，因此其性价比较低。
此外，欧洲专利No.EP 1035504公开了一种射频标签，在该射频标签上的天线部分直接实现在可印刷的支撑装置的背面，没有中间层，并且随后将芯片添加在该支撑部件上。然而，鉴于在真空中进行沉积时天线和支撑装置的背面之间的附着不是最佳，所以这种实现同样存在问题。这种发射机应答器的导电性本身也可以改进。另外，当支撑物对热敏感时，沉积速度被支撑装置可容许的温度所限制。
另外，当通过印刷导体墨来实现天线时，干燥时间同样较长，并且鉴于支撑装置对高温敏感，所以难以采用允许减少该干燥时间的加热步骤。
另一方面，现有技术中的射频识别元件有时配备有传感器，用于测量由识别元件识别的目标的使用条件的物理特性参数(存储温度、运输时的温度变化、湿度、出现污染物或危险物、震动等)。然而，这些配备有电池的、用于对测量结果进行定期记录的传感器较为昂贵。而且，这些传感器是添加在射频识别元件上的已完成的产品，而不是直接实现在射频识别元件上，这增加了成品的成本。
本发明的目的在于通过提出一种允许以低成本生产性能良好且分立的射频识别元件的实现方法来消除现有技术中的缺陷。
更具体地，本发明提出实现具有足够导电性的射频发射机应答器来确保最佳性能，同时具有对基板的良好附着而不需要费用较高的干燥环境从而便于其生产。
根据另一方面，本发明还提供获得允许不太昂贵地改进对产品的跟踪的射频识别元件。
为此，本发明提出使用真空沉积技术来在预先涂覆有接合涂层(诸如漆层)的支撑装置上形成天线。
更确切地，本发明的目的在于一种实现至少一个射频识别元件的实现方法，该方法包括通过在支撑装置的接纳表面上真空沉积至少一种导体材料来在支撑装置上实现至少一个天线，其中，在沉积导体材料之前的步骤中，所述接纳表面的至少一部分涂覆有接合涂层。
术语“支撑装置”适用于可印刷或不可印刷的任何类型的基板，例如纸、卡片或还可能有PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。
另一方面，术语“接合涂层”是指在支撑装置上通过印刷或蒸发来制备可应用的流动或糊状的粘稠物而形成的连续层，该连续层的厚度相对于其铺开的表面而言较小。
根据具体实施方式：
-该方法包括在支撑装置的印刷表面上印刷的步骤；
-通过热蒸发来进行真空沉积；
-将油印刷在涂覆有接合涂层的接纳表面的不用于接收导体材料的部分上；
-透过跟随支撑装置的运动的移动丝网印刷掩模来将导体材料沉积在涂覆有接合涂层的接纳表面上；
-接纳表面是自动粘接的并被预先切割的形成为丝网印刷掩模的保护层保护；
-所述至少一种导体材料由铝制成；通过在支撑装置的涂覆有接合涂层的接纳表面的至少一部分上进行至少一种导体材料的薄层的连续沉积来实现至少一个传感器；以及
-通过在支撑装置的涂覆有接合涂层的接纳表面的至少一部分上进行至少一种导体材料的薄层的连续沉积来实现至少一个微电池。
根据另一方面，本发明涉及一种能够通过根据本发明的方法获得的射频识别元件，包括支撑装置以及至少一个由导体材料制成的天线，其中，所述支撑装置包括至少部分地涂覆有接合涂层的接纳表面，在所述接合涂层上形成天线。
根据具体实施方式：
-支撑装置是能够印刷的；
-接合涂层为漆；
-接合涂层是自动粘接的并涂覆有预先切除天线形状的构成丝网印刷掩模的保护层；
-识别元件还包括至少一个传感器，该传感器具有在至少部分地涂覆有接合涂层的接纳表面上形成的由至少一种导体材料构成的薄层；
-接合涂层具有允许与传感器相互作用的物理特性；以及
-射频识别元件还包括至少一个微电池，该微电池具有在至少部分地涂覆有接合涂层的接纳表面上形成的由至少一种导体材料形成的薄层。
本发明还涉及射频识别元件用于确认各个食用产品或医疗产品的包装标准得以遵守的用途。
接合涂层特别允许改进支撑装置和导体材料之间的附着特性，这使得能够在导体材料的沉积操作之后立即卷动支撑装置，而无需干燥步骤或保护装置。此外，接合涂层还允许在沉积形成天线的导体材料时保护支撑装置。另外，与现有技术中的方法的性能相比，改进了在接合涂层上的导体材料沉积的导电率。
在接合涂层上真空沉积导体材料薄层还允许获得厚度可以被控制的导电性良好的沉积。因此，可以根据应用、所期望的性能以及成品的用途来调整天线的矩形阻抗和沉积的厚度。
更具体地，在涂覆有漆的印刷支撑物上通过热蒸发进行的铝沉积在附着性和导电率方面具有特别有利的结果。
漆允许获得特别平滑的沉积表面，这增大了沉积的导电率，并在沉积阶段、尤其是在使用了专门用于热保护的漆时对支撑件进行热保护，最后降低了印刷成本，这允许获得极好的性价比。
此外，使用与用于制作天线的方法相同的方法，真空沉积材料薄层允许在至少部分地涂覆有接合涂层的支撑装置上直接实现传感器。因此在时间和成本方面获得增益。
另外，与现有技术中的方法相比，该方法的污染较小，这是由于不会导致排出污染物以及产品含有更少的污染材料。实际上，用于实现天线的导体材料薄层的厚度更薄，并且导体材料(优选为铝或铜)比包含在墨中的银的污染更小。
参照附图，通过阅读随后具体实施例的内容，本发明的其它特征和优点将变得明显，附图分别示出：
图1a和1b是用于实施根据本发明的方法的装置的第一实施方式的两幅简化示意图；
图1c是用于实施根据本发明的方法的装置的第二实施方式的简化示意图；以及
图2a和2b分别是根据本发明的射频识别元件的实施例的俯视图和截面图。
现在参照图1a和1b来说明允许实施根据本发明的射频识别元件制造方法的设备。
利用支撑装置2来制造根据本发明的射频识别元件，支撑装置2优选地封装为宽度为30到40厘米或更宽、长度为数百米的纸卷状。支撑装置2包括接纳表面2a和印刷表面2b。优选地，沉积表面2a和印刷表面2b不相同并且分别设置在支撑装置2的两个面中的每一个之上。
可替选地，印刷支撑件2可以是PET，同样预先封装为卷状或预切割成待制造的射频识别元件的形状。
印刷支撑件2(印刷表面2b可能被预先印刷过)用于多种印刷技术，这些印刷技术的印刷通过热转印、喷墨、苯胺橡皮版印刷、胶印等来进行。
根据本发明的射频识别元件2的制造方法的一个步骤包括用接合涂层6来涂覆支撑装置2的接纳表面2a。优选地，接合涂层6是标准漆层，例如Rowat BV的UVL 1312 FLEXO U.V型UV漆层。然而，接合涂层6还可以是特定涂层(例如用于热保护的涂层)、墨或具有有利特性的任何其它涂层。
通过苯胺橡皮版印刷或任何其它适当的技术(例如蒸发)来在支撑装置2的接纳表面2a上印刷接合涂层6。可以完全涂覆或仅部分地涂覆该接纳表面2a。
随后可以进行在支撑装置2的接纳表面2a上形成射频天线8的步骤。为此，通过真空热蒸发来沉积导体材料10，诸如铝。
根据实施变型，导体材料10可以是铜，在可能的情况下通过阴极溅射沉积，或者是这些实施方式的任何其它组合。
应当注意，例如如果天线8形成为印刷图案，则支撑装置的接纳表面2a和印刷表面2b可以结合。因此接合涂层可以只设置在用于接收单个或多个天线的表面上。
根据该实施方式，射频天线8的形成是逐步进行的。丝网印刷掩模12相对于形成支撑装置2的纸卷的运动保持在固定位置。此外，该纸卷的运动是间断的并且在纸卷停止时进行导体材料10的蒸发。因此导体材料10透过固定的丝网印刷掩模12在支撑装置2的接纳表面2a上沉积为连续层或者多个薄层。
可替选地，可以通过使用电场的系统来替换该掩模方法，其中所述电场将导体材料10吸引至支撑装置2的接纳表面2a的准确位置。
天线8的形成也可以是连续的。则丝网印刷掩模12是移动的并且跟随支撑装置2的运动。因此，通过供应线14将导体材料10供给设备。
优选地，支撑装置2的接纳表面2a是自动粘接的并被保护层保护接纳表面。在这种情况下，保护纸可以具有与射频天线8的形状相对应的切缝并且因此构成移动的丝网印刷掩模12。自动粘接的层可以构成接合涂层6。或者，在沉积导体材料之前，可以将自动粘接的中性漆透过保护层的开孔印刷或蒸发在自动粘接的层上。
图1c示出支撑装置2上的天线8的第二实施方式。在该第二实施方式中，在沉积形成天线8的导体材料10之前逐步地或连续地将油16印刷在支撑装置2的预先涂覆有接合涂层6的接纳表面2a上。应当注意，由于接合涂层6，油16不会被支撑装置2吸收因而保持在表面上。油16仅印刷在不用于接收构成天线8的导体材料10的部分上。当沉积导体材料10时，鉴于由蒸发源释放的热量，油16的脱气防止导体材料10局部沉积并迫使导体材料10沉积在未印刷有油16的区域上，由此使得能够实现天线8的图案。
根据该第二实施方式，在支撑装置的速度为10m/min至50m/min的情况下，可以获得介于250nm和1.5μm之间、甚至更小的导体材料厚度。
在射频天线8形成在支撑装置2的涂覆有接合涂层6的接纳表面2a上后，可以实现天线8和电芯片20之间的接合。该接合可以通过使用“凸状”的裸芯片进行热压来实现，“凸状”也即是指芯片的端子具体化为便于连接的金属接点。这些芯片在称作“晶片”的、被锯开的高纯硅圆片上获得，并通过各向异性的导电胶固定。根据一个变型，所使用的芯片可以是封装为“带”(也就是说，使用各向同性的导电胶封装在具有两块涂覆有导电元件的区域的小支座上)的芯片。或者，可以通过聚合物印刷来制造芯片。
优选地，射频识别元件的制造方法还包括传感器22的实现步骤，该传感器22允许改进对产品的跟踪；也就是说，其可追踪性，并确认其可用性。因此使用与用于制作射频天线8的方法相同的方法，将传感器22形成在支撑装置2的接纳表面2a上。通过在支撑装置2的涂覆有接合涂层6的接纳表面2a的至少一部分上连续沉积多种材料的薄层来制造传感器。
传感器22的制造步骤可以与天线8的制造步骤同时进行，或者在多个在前和/或在后步骤中进行。
优选地，使用与沉积天线和传感器22相同的沉积方法，单独地或者与传感器22相关联地将微电池形成在支撑装置2上。
优选地，接合涂层6具有特定(铁电、介电、热、光学或机械)物理特性，这些物理特性能够与环境物理量的改变成比例地改变，并且因此与传感器22相互作用。
因此射频识别元件可以与药剂或保鲜产品的包装箱相关联。实际上，保鲜产品以及制药产品(药剂、疫苗等)和医疗产品(血包)是在特定的环境条件下存储或运输的，尤其是在特定的温度、压力范围内存储或运输的，或者在不得超出特定阈值的特定污染介质中存储或运输的。因此可以对这些射频识别元件的尺寸进行调整以允许对这些条件的遵守进行确认或者相反地，显示出存储或运输条件的破坏。
随后，包括由天线8和电芯片20组合而形成的射频发射机应答器以及可能存在的传感器和微电池的支撑装置2的卷状物被封装为射频识别标签的卷状物。这些标签随后将被切割成单个卷状物，之后进行层压和吻切(découpéa mi-chair)以逐个实现封装为单个卷状物的射频识别元件。
现在将参照附图2a和2b来描述能够通过实施上述制造方法而获得的射频识别元件的示例。
因此该射频识别元件包括具有接纳表面2a和印刷表面2b的印刷支撑件2。接纳表面2a至少部分地涂覆有接合涂层6，在接合涂层6上形成有与电芯片20相连接的天线8。
另外，射频识别元件优选地具有形成在涂覆有接合涂层6的接纳表面2a上的多个薄层，从而形成至少一个传感器22和/或微电池。
根据未示出的实现方式，支撑装置2的接纳表面2a可以是自动粘接的并涂覆有保护层，该保护层具有天线8和传感器22的形状的切缝。
这样获得的射频识别元件允许确认对各种食品或医疗产品的建议的运输和存储条件得到遵守。因此，每种产品配有特定的而不是为所用批次的产品所共用的射频识别元件。
实际上，这些成本较低、厚度较小并具有传感器的射频识别元件能够用于确保每种产品各自根据现行标准来封装。因此，当读取时没有收到任何指示破坏的消息时，系统确认产品封装良好。所监控的条件可以是例如，温度、压力、震动以及出现超过一定阈值的有毒气体等。因此射频识别元件可应用于每一种产品，这样允许独立且不中断的跟踪。
本发明不限于所描述及示出的实施例。在不超出本发明的范围的情况下，本领域技术人员能够实现上述识别元件的制造方法的不同变型。

Claims (18)

1.一种实现至少一个射频识别元件的实现方法，包括通过在支撑装置(2)的接纳表面(2a)上真空沉积至少一种导体材料(10)来在支撑装置(2)上实现至少一个天线(8)，其特征在于，在沉积所述导体材料之前的步骤中，所述接纳表面(2a)的至少一部分涂覆有接合涂层(6)。
2.根据权利要求1所述的实现方法，包括在所述支撑装置(2)的印刷表面(2b)上进行印刷的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过热蒸发来进行所述真空沉积。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，将油(16)印刷在涂覆有所述接合涂层(6)的所述接纳表面(2a)的不用于接纳所述导体材料(10)的部分上。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中，透过跟随所述支撑装置(2)的运动的移动丝网印刷掩模(12)将所述导体材料(10)沉积在涂覆有所述接合涂层(6)的所述接纳表面(2a)上。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述接纳表面(2a)是自动粘接的，并被预先切割的形成丝网印刷掩模(12)的保护层保护。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中，所述至少一种导体材料是铝。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的实现方法，其中，通过在所述支撑装置(2)的涂覆有接合涂层的接纳表面的至少一部分上进行至少一种导体材料的薄层的连续沉积来实现至少一个传感器。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的实现方法，其中，通过在所述支撑装置(2)的涂覆有接合涂层的接纳表面的至少一部分上进行至少一种导体材料的薄层的连续沉积来实现至少一个微电池。
10.一种能够通过权利要求1到9中任一项所述的方法获得的射频识别元件，包括支撑装置(2)以及至少一个由导体材料(10)制成的天线(8)，其特征在于，所述支撑装置(2)包括至少部分地涂覆有接合涂层(6)的接纳表面(2a)，在所述接合涂层(6)上形成天线(8)。
11.根据权利要求10所述的射频识别元件，其中，所述支撑装置是能够印刷的。
12.根据权利要求10或11所述的射频识别元件，其中，所述接合涂层(6)是漆。
13.根据权利要求10到12中任一项所述的射频识别元件，其中，所述接合涂层(6)是自动粘接的并涂覆有预先切割而形成天线(8)形状的丝网印刷掩模(12)的保护层。
14.根据权利要求10到13中任一项所述的射频识别元件，还包括至少一个传感器，所述传感器具有在至少部分地涂覆有所述接合涂层(6)的所述接纳表面(2a)上形成的由至少一种导体材料(10)构成的薄层。
15.根据权利要求10到14中任一项所述的射频识别元件，其中，所述接合涂层(6)具有允许与所述传感器(22)相互作用的物理特性。
16.根据权利要求10到15中任一项所述的射频识别元件，还包括至少一个微电池，所述微电池具有在至少部分地涂覆有所述接合涂层(6)的所述接纳表面(2a)上形成的由至少一种导体材料(10)构成的薄层。
17.射频识别元件、尤其是根据权利要求10到16中任一项所述的射频识别元件用于确认各个食用产品的包装标准得到遵守的用途。
18.射频识别元件、尤其是根据权利要求10到16中任一项所述的射频识别元件用于确认各个医疗产品的包装标准得到遵守的用途。
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