CN102982365A - 应答器标签和应答器标签的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于金属底座的应答器标签，该应答器标签是相对薄的并且是柔性的，以及涉及用于这种应答器标签的低成本的卷到卷制造方法。将具有芯片（12）和天线（11）的应答器嵌体施加到泡沫塑料轨道（20）上，使得天线（11）的第一部分处于泡沫塑料元件（20）的上侧（21）并且天线（11）的第二部分处于泡沫塑料元件（20）的下侧（22）。

Description

应答器标签和应答器标签的制造方法

技术领域

本发明涉及应答器标签和用于应答器标签的制造方法。本发明尤其涉及用于在金属表面上使用的应答器标签以及可高效地制造这种应答器标签所利用的方法。

背景技术

为了控制货物流，合适地标记各个货物越来越重要。因为控制货物流增加地半自动或全自动地进行，因此需要即使在货物输入时或在货物输出时也能够自动化地检测各个货物。只有这样，现代物流或仓库管理才能够自动化地并且计算机辅助地实现。

为此尤其使用一维条形码或二维数据矩阵码形式的光学标记。这些可以相对快速地借助光学读设备检测并且电子方式地被进一步处理。但是，需要光学标记良好可读地处于每个单个货物元素的外侧上。此外，通过这种方式仅仅能够分别一个接一个地顺序地检测产品。这恰好在高的件数的情况下导致相对大的检测持续时间。

作为对标记货物用于自动地检测的代替方案，近期增加地注意到所谓的RFID元件（RFID＝射频识别（Radio Frequency IDentification））。这种元件（应答器）具有在其上能够存储电子信息的集成半导体芯片（IP），以及能够通过其无线地向读和写设备传输所存储的信息的天线。

基于在应答器和读设备之间的无线传输，这种标记元件也可以处于产品的内部，或者该产品本身可以用不透明的包装包围。此外，该方法也提供了在最短时间内检测非常高数量的标记的可能性。

因为为了在应答器和读设备之间的数据交换需要电磁波，因此数据交换可能受导电部件负面影响。尤其是当应答器必须被施加在金属面上时，可能使数据交换变得困难或者甚至不可能。

因此，对于具有金属部件的货物需要完全特别的应答器解决方案。例如，可以将应答器元件施加到纸或塑料载体上并且该载体然后可以作为远远放着的旗类型被粘贴到金属表面上（“FlagTag（旗标）”）。但是这种远远放着的旗也许可能相对轻易地被撕开或者被损坏，这会导致标记的损失。

代替地，传统的应答器标签可以被施加在例如由塑料制成的间隔垫片上。由间隔垫片和应答器标签组成的复合结构然后被粘贴到金属表面上。但是这种解决方案在实践中经常仅仅带来相对令人不满意的读有效距离并且占据较多的空间。

另外的可能性是用不导电材料完全地套上的应答器元件（“Hard-Tag（硬标志）”）。这种护套在此一方面用作在货物的金属表面与RFID应答器之间的间隔垫片并且另一方面用作对机械应力的保护。但是这种解决方案也是非常昂贵的并且因此对于在大件数中的应用是不合适的。

发明内容

本发明的任务是提供一种应答器标签，其一方面可以被低成本地生产并且此外在金属对象上具有非常好的发射和接收特性。

该任务通过如下应答器标签来解决，该应答器标签包括具有上侧和下侧的介电泡沫塑料元件和具有芯片和天线的应答器嵌体。应答器嵌体被施加到泡沫塑料元件上，使得天线的第一部分处于泡沫塑料元件的上侧并且天线的第二部分处于泡沫塑料元件的下侧。

此外，该任务还通过用于应答器标签的制造方法来解决，该方法包括如下步骤：提供具有上侧和下侧的介电泡沫塑料轨道；提供包括芯片和天线的应答器嵌体；将应答器嵌体施加到泡沫塑料轨道上，使得天线的第一部分处于泡沫塑料轨道的上侧；将应答器嵌体围绕泡沫塑料轨道折叠，使得天线的第二部分处于泡沫塑料轨道的下侧；并且将粘合剂施加到泡沫塑料轨道的下侧和天线的第二部分上。

本发明的一种方式是，围绕泡沫塑料载体来安置传统的应答器嵌体，其中泡沫塑料载体可以非常简单地作为卷筒（Rolle）的材料轨道来提供，其中传统的应答器嵌体被施加到材料轨道上并且被折叠。在施加粘附粘合剂并且用衬垫（保护膜）盖住粘附粘合剂之后，这样制造的应答器标签或者可以直接被分离，或者完整的材料轨道可以重新被增值（aufgewertet）到卷筒上。

提供泡沫塑料和卷筒的衬垫以及使用带有天线的传统的应答器标签在此能够实现非常高效地并且由此低成本地制造本发明应答器标签。因此，可以相对代替产品明显降低生产成本。

通过围绕泡沫塑料折叠的天线，构成带状导体天线。在此，泡沫塑料用作电介质。在泡沫塑料的上侧和下侧，分别布置天线的一部分。因此，构成带状导体，其在合适的尺寸情况下构成介电谐振器。天线的尺寸在此与系统的所使用的频率相关。天线尤其是以λ/4实施的带状导体天线。

泡沫塑料元件优选具有最大1.5毫米的厚度。由此能够制造完全特别薄的应答器标签，但是其在导电底座上具有卓越的读有效距离。

在一个优选的实施方式中，应答器标签还包括第一膜元件，其覆盖应答器嵌体的至少一个部分区域。特别优选地，应答器标签包括第二膜元件，其覆盖第一膜元件的至少一个部分区域。这些膜元件提供用于可视地标记应答器标签的良好可能性并且也是对污染和可能损坏的保护。

在一个特定的实施方式中，应答器标签包括粘合剂涂层，其覆盖泡沫塑料元件的下侧和天线的第二部分的至少一个部分区域。因此，该标签可以以简单的方式被粘贴到要标记的产品上。

这种应答器标签优选还包括粘合剂覆层，其覆盖在泡沫塑料元件的下侧和天线的第二部分上的粘合剂涂层。在此情况下，来自膜轨道的粘合剂覆层是特别有利的。

本发明制造方法优选包括将第一膜元件施加到应答器嵌体的至少一个部分区域上的步骤。特别优选地，该方法还包括用于将另外的膜元件施加到具有天线的第一部分的第一膜元件的上侧上的步骤。

在特别的实施变型方案中，该方法还包括用于将保护膜施加到泡沫塑料轨道的下侧和天线的第二部分上的步骤。

该制造方法优选还包括用于从具有多个所施加的并且折叠的应答器嵌体的泡沫塑料轨道中冲压出单个应答器标签的步骤。

代替地，该方法在特定的实施方式中还包括卷绕由具有多个所施加的并且折叠的应答器嵌体的泡沫塑料轨道组成的材料轨道的步骤。

附图说明

下面，借助实施例使用附图来阐述本发明。在此：

图1示出了本发明应答器标签的示意性横截面；

图2a至2c示出了具有不同上层压塑料变体的本发明应答器标签的示意性横截面；

图3示出了本发明应答器标签的制造过程的示意图；

图4示出了用于制造本发明应答器标签的处理步骤的示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明应答器标签1的示意性横截面。在标签1的中心布置有由电绝缘的介电材料制成的泡沫塑料20。该泡沫塑料20通常具有2mm或更少的材料厚度。泡沫塑料20优选具有最大1.5mm的厚度、特别优选最大1.2mm的厚度。泡沫塑料的一种实施方式包括聚合物材料，其中构造有单元结构。这些单元可以是开放的或者封闭的单元。泡沫塑料因此是可压缩的。

围绕泡沫塑料20、也即在泡沫塑料20的上侧、下侧和侧边上安置应答器嵌体10。该应答器嵌体10包括至少一个天线11和芯片12。

在此，应答器嵌体10被这样安置在泡沫塑料20上，使得芯片12处于泡沫塑料20的上侧21上。在此将上侧21理解为泡沫塑料20的、在将完整标签施加在金属表面上时背离该金属表面的侧。与此相应地，泡沫塑料20的、在施加标签时朝向该金属表面的侧被称为下侧22。

应答器嵌体10在此优选被这样施加在泡沫塑料20上，使得芯片12从应答器10看指向泡沫塑料20。因此，芯片12通过泡沫塑料20被特别好地保护以防损坏。代替地，应答器嵌体10也可以这样被施加，使得芯片12指向外面。因此可以获得更好的性能（读有效距离）。

应答器嵌体10的天线11的一部分被安置在泡沫塑料20的上侧21上。天线11的另外的部分被裹在泡沫塑料20上并且处于泡沫塑料的下侧22上。

在所施加的状态下，天线11的两个部分在泡沫塑料20的上侧21和下侧22上相互平行伸展。在天线的两个部分之间，布置芯片21。通过该布置，例如构成带状天线。这种带状天线是介电谐振器，其由两个导电的天线部分11和作为介电质的布置于其间的泡沫塑料20构成。

在此，天线面在平行于泡沫塑料20的上侧21和下侧22的方向上的扩张大约为工作频率的波长的四分之一。该天线类型也用λ/4天线表示。

带状导体天线11在此通过粘合剂与泡沫塑料20连接。优选地，粘合剂在此已经事先被施加到泡沫塑料20上了。因此得到自粘贴的泡沫塑料20。该自粘贴的泡沫塑料20然后被施加到不粘的应答器嵌体10上。但是代替地，也可以将粘合剂施加到应答器嵌体10上，并且接着将自粘贴的应答器嵌体10施加到不粘的泡沫塑料20上。

为了保护应答器嵌体10以及尤其是芯片12，至少在应答器嵌体10的处于泡沫塑料20上侧的部分上方来施加保护层压塑料30。该保护层压塑料30例如可以是粘贴的透明膜。在此，保护层压塑料30可以或者被事先配备有粘合剂，或者在单独的步骤中被涂覆并且接着施加不粘的层压塑料。

在图2a中示出了代替方案，其中保护层压塑料仅仅被施加在应答器标签的上侧。该保护层压塑料30也可以还进一步在泡沫塑料20的一侧和下侧22的一部分上延伸，如这例如在图2b中示出的。代替地，如在图2c中所示，保护层压塑料30可以整面地覆盖下侧22。

为了将这样形成的应答器标签1固定在优选金属的底座上，给标签1的下侧配备粘合剂40。该粘合剂不仅在泡沫塑料20的下侧21的自由区域上、而且也在带状导体天线11的处于下侧上的区域上以及必要时在保护层压塑料30的处于下侧上的部分上延伸。

通常，该粘合剂40不具有导电特性，从而在带状导体天线11和金属的导电的底座之间存在电流隔断。在这种情况下，实现在带状导体天线11和金属底座之间的电容耦合。

代替地，也可能的是，使用导电粘合剂40，从而带状导体天线11和金属底座相互导电连接。因此，应答器标签1的这些发射和接收特性能够附加地被改善。

为了保护粘合剂40，用覆盖轨道50、所谓的衬垫覆盖粘合剂40。该衬垫50在此可以由拉长的、带状的轨道组成，其中多个应答器标签1并列布置地位于所述轨道上。衬垫50可以或者由塑料膜、但也或者由纸轨道组成，在需要时在其上施加排斥粘合剂的物质。

为了提高防操纵保护，天线11可以在该标签的下侧上配备有合适的、例如穿孔形式的冲压部。如果然后为了将标签与底座连接而使用强力粘附的粘合剂40，那么在尝试分离粘贴的标签时将带状导体天线11沿着冲压部撕开并且使天线构造失调。

在此，可能的是，天线11被如此强烈地失调，使得对应答器标签的进一步的读出变得完全不可能并且由此该标签变得不起作用。但是代替地也可能的是，这样安置冲压部，使得天线仅仅轻微失调并且由此能够以显著改变的、优选受限的读有效距离对应答器进一步读出。因此能够可靠地识别操纵尝试，而不无可挽回地失去所存储的数据。

为了光学标记应答器标签1，保护层压塑料30可以配备有压印。在此，不仅针对整批（komplette Charge）应答器标签的统一压印是可能的，而且针对每个单个应答器标签的单独的标记也是可能的。如果应当以印刷方法实现标签的标记，那么为此特别是不透明膜或者具有不透明底漆的透明膜是适合的，以便获得与压印的良好对比度。

为了保护标记的压印免受污染或者损坏，可能的是，在压印上安置附加的、另外的透明保护层压塑料60。

为了标记应答器标签，在该特定的构造中也可以在应答器标签1的上侧上安置可事后借助激光写的膜。在此，涉及膜构造，其中可通过用激光照射引起颜色突变或其它光学改变。

这种激光可写的膜通常具有大量金属颗粒。这些金属颗粒的导电性在传统应答器标签情况下导致强烈受限的读有效距离并且通常使读或者写几乎不可能。而在本发明应答器标签的特别的构造中，可观察该读有效距离的显著改善。由此，首先变得可能的是，将激光可写的膜构造与应答器标签组合。

在此，激光可写的标记膜可以施加在保护层压塑料30上方。代替地，首先激光可写的标记膜也可以直接施加在天线11上并且接着在整个构造上施加透明的保护层压塑料30。此外还可能的是：激光可写的标记膜同时用作保护层压塑料。

通过将上面描述的应答器标签与通过激光可写的标记膜组合得到如下应答器标签，该应答器标签也可以在稍后的时刻单独地被写并且仍然具有良好的读有效距离，尤其是在金属底座上施加应答器标签的情况下。

基于这些特别的特性，同样可以为了标记应答器标签而使用具有金属成分的材料，这否则在应答器标签情况下是不可能的。尤其是，例如也可以使用所谓的全息图膜。这些膜非常频繁地被用于防伪保护以及原物证明。因为对于全息图通常需要金属膜，所以在最狭小的空间上并且在这样平坦的构造中将这种全息膜与应答器标签组合，迄今是不可能的。

图3示出了本发明应答器标签1的示例性生产过程。首先提供合适的泡沫塑料轨道120。优选地，在步骤A中，提供泡沫塑料轨道120作为卷筒货物并且为了生产从该卷筒上展开泡沫塑料轨道120。

接着，在步骤B中提供合适的应答器嵌体110。如上面已经提到的，该应答器嵌体110可以事先被配备有粘合剂15。而如果应答器嵌体110不是粘性的，则首先必须将合适的粘合剂施加到应答器嵌体110上或者施加到泡沫塑料轨道120的部分上。

接着在步骤C中，将应答器嵌体110这样施加到泡沫塑料轨道120上，使得天线11的一部分和应答器嵌体110的芯片12处于泡沫塑料轨道120的上侧上。

如果应答器标签1应当获得光学标记，则可以将合适的标记元件层压到应答器嵌体110的部分区域上（在步骤F，在图3中未示出）。为此例如可以涉及印刷的膜元件或者也涉及上面已经描述的借助激光可写的膜元件。可以以相同的方式施加代替的标记元件。

为了保护应答器标签可以在另外的步骤中将优选透明的保护层压塑料130施加到应答器嵌体110上和必要时也施加到上面描述的标记元件上。在此情况下，优选地是透明的材料膜，该材料膜借助粘合剂与应答器标签连接。

在下一步骤D中，天线11的伸出超过泡沫塑料轨道120的剩余部分围绕泡沫塑料轨道120被折叠，从而天线11的该剩余部分处于泡沫塑料轨道的下侧上并且从而构成带状导体天线。该应答器嵌体围绕泡沫塑料轨道的折叠在图4中被详细示出。

接着在步骤E中，将粘合剂140、优选粘附粘合剂涂覆到具有天线11的一部分以及可能也具有保护层压塑料130的一部分的泡沫塑料轨道120的下侧上。该涂覆可以或者整面地进行，或者粘合剂140仅仅被施加在下侧的预先定义的区域中。粘合剂涂覆例如也可以以印刷方法来涂覆。

为了保护粘合剂140，在另外的步骤G中在涂覆之后用衬垫150覆盖该粘合剂140。为此，该衬垫150作为优选卷绕在卷筒上的膜轨道被提供。该衬垫150与泡沫塑料轨道120的配备有粘合剂的下侧相聚在一起。

粘合剂涂覆E和衬垫150的施加G在此也可以在共同的工序中进行。

在另外的步骤H中，接着从具有应答器嵌体110的泡沫塑料轨道120中冲压出单个应答器标签1。在此，冲压出单个应答器标签的冲压机可以完全冲压穿过泡沫塑料120和还有衬垫150，从而形成直接的单个应答器标签1。

但是，代替地，该冲压机也可以仅穿过泡沫塑料120并且在此保留衬垫150完好无损。由此得到衬垫150的连续的膜轨道，其中冲压出的应答器标签1位于所述膜轨道上。泡沫塑料轨道120的不需要的部分可以接着被去除，这被称为铲除。

通过相继地生产多个这样的应答器标签1，由此得到衬垫150的膜轨道，其中多个应答器标签1一个接着一个地位于所述膜轨道上。在另外的步骤I中，具有应答器标签1的该膜轨道可以被卷起并且因此作为卷筒货物舒适地被提供用于进一步处理。

概括地，本发明涉及用于金属底座的应答器标签。然而应答器标签在此是相对薄的并且也是柔性的。本发明还涉及用于这种应答器标签的低成本的卷到卷制造方法。 

Claims (18)

1.应答器标签，包括

具有上侧（21）和下侧（22）的介电泡沫塑料元件（20）；

具有芯片（12）和天线（11）的应答器嵌体（10）；

其中应答器嵌体（10）被施加到泡沫塑料元件（20）上，使得天线（11）的第一部分处于泡沫塑料元件（20）的上侧（21）并且天线（11）的第二部分处于泡沫塑料元件（20）的下侧（22）。

2.根据权利要求1所述的应答器标签，其中，所述天线（11）是带状导体天线。

3.根据权利要求1或2所述的应答器标签，其中，泡沫塑料元件（20）具有最大1.5毫米的厚度。

4.根据权利要求1至3之一所述的应答器标签，还包括第一膜元件（30），其覆盖应答器嵌体（10）的至少一个部分区域。

5.根据权利要求4所述的应答器标签，还包括第二膜元件（60），其覆盖第一膜元件（30）的至少一个部分区域。

6.根据权利要求5所述的应答器标签，其中，第一（30）或第二（60）膜元件是用激光可写的膜元件。

7.根据权利要求1至6之一所述的应答器标签，还包括粘合剂涂层（40），其覆盖泡沫塑料元件（20）的下侧（22）的和天线（11）的第二部分的至少一个部分区域。

8.根据权利要求4所述的应答器标签，其中第一膜元件（30）在泡沫塑料元件（20）的下侧（22）上完全覆盖带状导体天线（11），并且其中第一膜元件（30）的处于下侧（22）的区域被整面地配备有粘合剂涂层（40）。

9.根据权利要求1至8之一所述的应答器标签，还包括粘合剂覆层（50），其覆盖在泡沫塑料元件（20）的下侧（22）和天线（11）第二部分上的粘合剂涂层（40）。

10.根据权利要求9所述的应答器标签，其中粘合剂覆层（50）是膜或纸轨道。

11.用于应答器标签（1）的制造方法，包括：

提供具有上侧和下侧的介电泡沫塑料轨道；

提供包括芯片和天线的应答器嵌体；

将应答器嵌体施加到泡沫塑料轨道上，使得天线的第一部分处于泡沫塑料轨道的上侧；

将应答器嵌体围绕泡沫塑料轨道折叠，使得天线的第二部分处于泡沫塑料轨道的下侧；并且

将粘合剂施加到泡沫塑料轨道的下侧和天线的第二部分上。

12.根据权利要求11所述的制造方法，该制造方法还包括用于将第一膜元件施加到应答器嵌体的至少一个部分区域上的步骤。

13.根据权利要求12所述的制造方法，该制造方法还包括用于将第二膜元件施加到具有天线的第一部分的泡沫塑料元件的上侧上的步骤。

14.根据权利要求13所述的制造方法，其中第一或第二膜元件是激光可写的膜元件。

15.根据权利要求13所述的制造方法，其中第二膜元件是透明的保护膜。

16.根据权利要求11至15之一所述的制造方法，该制造方法还包括用于将保护膜施加到泡沫塑料轨道的下侧和天线的第二部分上的步骤。

17.根据权利要求11至16之一所述的制造方法，该制造方法还包括用于从具有多个所施加的并且折叠的应答器嵌体的泡沫塑料轨道中冲压出单个应答器标签的步骤。

18.根据权利要求11至16之一所述的制造方法，该制造方法还包括用于卷绕由具有多个所施加的并且折叠的应答器嵌体的泡沫塑料轨道组成的材料轨道的步骤。

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