CN107078525A - 用于检测开口容器的多状态nfc/rf机构及其制造和使用方法 - Google Patents

用于检测开口容器的多状态nfc/rf机构及其制造和使用方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种无线(例如近场或射频)通信设备，及其制造和使用的方法。所述无线通信设备包括接收器和/或发射器、在其上具有天线的基板、集成电路、以及一条或多条保护线。所述天线接收和/或发送或广播无线信号。所述集成电路处理所述无线信号和/或由该处理而得的信息，和/或生成所述无线信号和/或用于该生成的信息。所述集成电路具有电连接到所述天线的第一组端子。所述保护线位于与所述天线共同或者不同的基板之上。所述保护线检测或者确定包装或容器的连续性状态，所述通信设备放置在或者固定或粘附在所述包装或者容器上；并且所述保护线电连接到所述集成电路的第二组端子，其不同于所述第一组端子。

Description

用于检测开口容器的多状态NFC/RF机构及其制造和使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2015年8月6日的14/820,378号美国专利申请和申请日为2014年10月19日的62/065,674号美国临时专利申请的权益，其中的每一个通过引用并入本文，犹如在本文进行完整阐述一样。
技术领域
本发明通常涉及近场和射频通信领域。更具体地，本发明的实施例涉及射频(RF和/或RFID)和近场通信(NFC)标签及具有用于在保持标签和设备无线通信的能力的同时检测开口容器的机构的设备，以及制造和使用它们的方法。
背景技术
假冒和转移(在授权地区或分销商之外销售产品，也被称为“灰色市场活动”)是影响全球供应链和全球品牌的两个常见问题。除了销售正品的收入明显损失外，如果不知情的消费者对产品的质量或安全性失去信心，品牌也将受到假冒的不利影响。在灰色市场活动的情况下，品牌公司可能会在未分布的地区收到正品的销售收入，但未经授权的销售可能会损害国家和地区的特殊定价。而且，如果产品在预定地区以外出售，征税机构可能无法得到适当补偿。这种潜在的收入损失也使政府利益相关者受影响。
产品制造商经常借助不同的技术来防止假冒和转移。全息图很常见，可以在现场读取，但越来越容易伪造。复杂的“取证”类型的验证通常需要将有问题的产品运送到认证实验室进行分析和验证，这意味着这种方法不能用于实时、现场分析和决策。
为了克服全息图的局限性并提高安全等级，同时保留在现场(例如在海关检查，零售店，餐厅)验证真实性的能力，某些产品(包括诸如酒精饮料的高价产品和可能的烟草、高价香水以及化妆品)的制造商，求助于将RFID标签与读取器设备相结合的无线解决方案。一个特别方便的实现将NFC(13.56MHz高频(HF)RFID)标签与具有NFC功能的智能手机结合了起来，这得益于具有NFC功能的智能手机的广泛使用(2014年有5亿在使用，并且自2014年和2015年起将有10亿部在全球销售)。在这种实现中，NFC标签以这样的方式放置，即打开受保护产品可以破坏NFC标签，其通常通过某种方式来破坏天线(例如，使用螺丝锥刺破天线或者在打开有螺旋盖的容器的动作中扭转并破坏天线)。这意味着在受保护的商品被打开之后，不能使用云服务基于NFC标签的ID证明受保护商品为正品。
本“背景技术”部分仅用于提供背景信息。本“背景技术”部分中的陈述不是对本“背景技术”部分中公开的主题构成本公开的现有技术的承认，且本“背景技术”部分中的任何部分都不应视为承认本申请的任何部分(包括本“背景技术”部分)构成本公开的现有技术。
发明内容
本发明涉及近场通信(NFC)和射频(RF和/或RFID)标签和设备，及其制造和使用的方法，该标签和设备具有用于检测开口容器并在所述容器被打开之后保持所述标签和设备无线通信的能力的机构。
一方面，本发明涉及无线(例如近场或RF)通信设备，包括接收器和/或发射器、在其上具有天线的基板、集成电路、以及一条或多条保护线。所述天线接收和/或发送或广播无线信号。所述集成电路处理所述无线信号和/或由该处理而得的信息，和/或生成所述无线信号和/或用于该生成的信息。所述集成电路具有电连接到所述天线的第一组端子。所述保护线位于与所述天线共同或者不同的基板之上。所述保护线检测或者确定包装或容器的连续性状态，所述通信设备放置在或者固定或粘附在所述包装或者容器上；并且所述保护线电连接到所述集成电路的第二组端子，其不同于所述第一组端子。在一些实施例中，所述无线通信设备包括近场和/或射频通信设备。
在各种实施例中，所述保护线包括多条保护线。例如，所述无线通信设备可以包括一条或多条主保护线以及一条或多条冗余保护线。
在本无线通信设备中，所述集成电路可以包括一个或多个印刷层(例如多个印刷层)、多个薄膜、或者一个或多个薄膜和一个或多个印刷层。
所述天线可以由单一金属层组成。在一个实施例中，所述天线和所述保护线由共同基板上的单一共同金属层组成。
本无线通信设备中的所述集成电路可以进一步包括连续性传感器，该连续性传感器电连接到所述保护线中的至少一条。例如，所述连续性传感器可以包括(i)电连接到所述保护线中的一条的端部的电压，该电压对应于高数字逻辑状态，以及(ii)下拉电路，该下拉电路在所述一条保护线损坏时驱动所述连续性传感器的输出端变为逻辑低状态。所述下拉电路可以包括电阻或布线电阻晶体管，其在一个端子处连接到所述连续性传感器的输出端和所述保护线，并在相对的端子处连接到接地电压。
在本无线通信设备的各种实施例中，所述集成电路进一步包括第二传感器。在这样的实施例中，所述集成电路可以进一步包括接收所述第二传感器的输出的阈值比较器。
在本无线通信设备的进一步实施例中，所述集成电路可以进一步包括存储器，其包括配置用于存储与所述容器或包装的连续性状态相关的值的一个或多个位。可选地或额外地，所述存储器可以包括配置用于存储与所述阈值比较器的输出相应的值的一个或多个位。可选地或额外地，所述存储器可以包括配置用于存储所述容器或包装的唯一识别码的多个位。
本无线通信设备可以包括发射器(例如，调制器)、接收器(例如，解调器)、或者二者都包括。
本发明还考虑了包装或容器，具有第一和第二可分离部件，以及所述无线通信设备，该第一和第二可分离部件之间具有接口，该无线通信设备位于所述包装或容器的第一和第二可分离部件上，并越过所述接口。例如，所述包装或容器的第一可分离部件可以包括瓶或罐，并且所述包装或容器的第二可分离部件可以包括帽或盖，该帽或盖与所述瓶或罐相对应和/或配置用于与所述瓶或罐匹配。或者，所述包装或容器的第一和第二可分离部件可以包括盒子上的第一和第二箱翻盖(例如，其可以使用封装或其他胶带来密封)，或者托盘以及盒子或纸箱对应的盖。所述包装或容器的第一和第二可分离部件也可以是翻盖和信封或其他薄的、相对扁平的运送容器的背部。所述集成电路和所述天线位于所述包装或容器的第一可分离部件之上，而所述一条或多条保护线位于所述包装或容器的每个第一和第二可分离部件之上。在本包装或容器中，所述集成电路和所述天线可以位于所述包装或容器的第一可分离部件之上，而所述保护线可以位于所述包装或容器的每个第一和第二可分离部件之上。
另一方面，本发明涉及一种制造无线(例如近场或RF)通信设备的方法，包括在第一基板上形成天线，所述天线配置用于接收和/或发送或广播无线信号；在共同或不同的基板上形成一条或多条保护线；在与所述天线和保护线中的至少一者共同的基板上，或者与每个所述天线和保护线均不相同的基板上形成集成电路；并且电连接所述天线到所述集成电路的第一组端子，以及所述保护线到所述集成电路的第二组端子。
在一些实施例中，所述无线通信设备包括近场和/或射频通信设备。此外或者可选地，形成所述保护线包括形成多条所述保护线(例如，一条或多条主保护线和一条或多条冗余保护线)。所述冗余保护线可以形成在与所述主保护线相同的基板上。
在本方法中，形成所述集成电路可以包括印刷所述集成电路的一层或多层。此外或可选地，所述方法可以包括印刷所述集成电路的多个层，通过一种或多种薄膜处理技术形成所述集成电路的多个层，或者通过一种薄膜处理技术形成所述集成电路的一层或多层并印刷所述集成电路的一个或多个附加层。
在进一步的实施例中，形成所述天线包括在所述第一基板上形成单一的金属层，并蚀刻所述单一的金属层以形成所述天线。或者，形成所述天线可以包括在所述第一基板上将金属油墨印刷成与所述天线相应的图案。在任何情况下，所述天线和所述保护线可以由共同基板上的单一共同金属层组成。或者，所述天线可以包括在基板的第一表面上的第一金属层，而所述保护线可以包括在所述基板上与第一表面相对的第二表面上的第二金属层。
在所述方法的各种变化中，所述集成电路可以进一步包括传感器，并且电连接所述保护线到所述集成电路可以包括电连接所述保护线到所述传感器。对于所述无线通信设备，所述集成电路可以进一步包括阈值比较器，其配置用于接收所述传感器的输出。
类似于所述本无线通信设备，形成所述集成电路可以进一步包括形成存储器，其包括配置用于存储与所述容器或包装的连续性状态相关的值的一个或多个位。在本方法中，所述存储器可以(进一步)包括配置用于存储所述容器或包装的唯一识别码的多个位。在一些实施例中，形成所述存储器可以包括印刷所述存储器的至少一层，该存储器包括配置用于存储所述容器或包装的唯一识别码的多个位。
更进一步地，本发明涉及检测打开的包装或容器的方法，包括将包括天线、一条或多条保护线、以及电连接到每个所述天线和所述保护线的无线通信设备放置在所述包装或容器上，使得至少一条所述保护线越过所述包装或容器的第一和第二可分离部件之间的接口；以及使用所述集成电路，检测所述包装或容器的连续性状态。
在所述检测打开的包装或容器的方法中，所述无线通信设备可以包括近场和/或射频通信设备。而且，所述集成电路和所述天线可以位于所述包装或容器的第一可分离部件之上，而所述保护线可以位于所述包装或容器的每个第一和第二可分离部件之上。
在一些实施例中，所述保护线可以包括多条所述保护线(例如，一条或多条主保护线和一条或多条冗余保护线)。所述冗余保护线可以位于与所述保护线相同的基板上。
对于所述无线通信设备，在所述检测打开的包装或容器的方法中，所述集成电路可以包括一个或多个印刷层。或者，所述集成电路可以包括多个薄膜，或者一个或多个薄膜和一个或多个印刷层。所述天线可以由单一金属层组成。例如，所述天线和所述保护线可以由共同基板上的单一共同金属层组成。
对于所述无线通信设备，在所述检测打开的包装或容器的方法中，所述集成电路进一步可以包括电连接到所述保护线的传感器。此外，所述集成电路可以进一步包括接收所述传感器的输出的阈值比较器。
在所述检测打开的包装或容器的方法中，所述集成电路可以进一步包括存储器，其包括配置用于存储与所述容器或包装的连续性状态相关的值的一个或多个位。额外地或可选地，所述存储器可以包括配置用于存储所述容器或包装的唯一识别码的多个位。而且，所述存储器可以包括按照所述多个位印刷的至少一个层，该多个位配置用于存储所述容器或包装的唯一识别码。
在所述检测打开的包装或容器的方法中，当所述保护线中的至少一者被破坏时，确定所述包装或容器的连续性状态为打开的。可选地或额外地，当所述保护线中的一者或多者没有被损坏时，确定所述包装或容器的连续性状态为关闭或密封的。
因此，本发明可以可以扩展近场通信和RF标签及设备的应用和功能。该新型标签和设备使得能够在所述容器或包装被打开之后继续使用所述标签和设备来传递关于所述容器或包装中的产品的信息。本发明的这些以及其他优势将通过下文对各种实施例的详细描述而变得显而易见。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个或多个实施例的具有保护线的示例性NFC/RF标签，其用于检测承载标签的容器是否已经被打开。
图2A-C示出了根据本发明的一个或多个实施例的具有保护线的其它示例性NFC/RF标签，其用于检测承载标签的容器是否已经被打开。
图3示出了用于本NFC/RF标签的示例性集成电路。
图4示出了用于本NFC/RF标签的示例性连续性传感器电路。
具体实施方式
下文将对本发明的各个实施例进行详细介绍，其示例将通过附图举例阐明。虽然本发明将结合下文的实施例进行描述，应当理解的是，这些说明并不是为了将本发明限制在这些实施例中。相反，本发明旨在涵盖那些可能包括在本发明的主旨和范围内的替换、修改和等同物。而且，在下文的详细说明中，对许多具体细节进行了阐明以便于对本发明的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不采用这些具体细节来实施。在其他实例中，没有详细描述众所周知的方法、程序、部件、和材料以免本发明的各方面被不必要地掩盖。
本发明的实施例的技术方案将结合下文的实施例的附图进行全面和清楚地描述。应当理解的是，这些描述并不是为了将本发明限制在这些实施例中。基于本发明已描述的实施例，本领域的技术人员能够在不做出创造性贡献的情况下获得其他实施例，而这些都在本发明所获取的法律保护范围之内。
而且，本文公开的所有的特征、措施或处理(除非特征和/或处理相互排斥)能够以任意方式结合并结合成任何可能的组合。除非另有说明，本说明书、权利要求书、摘要、和附图中公开的特征能够被其他等效特征或具有相似目标、目的和/或功能的特征替代。
本发明解决了传统方案中NFC标签不能在受保护的产品被打开之后读取。本发明允许在打开所述受保护产品之前后读取标签(以验证其是未打开的)和在打开所述产品之后读取标签，并在检测到所述产品已经被打开时触发不同的NFC用户体验。产品制造者、分销商、经销商、以及消费者都可以因在打开之后读取标签的能力而受益，例如，获取产品召回通知、读取产品说明书和营销信息、方便地联系支持或维保服务、或者方便地触发产品重购或者订购相关消耗品或配件。
而且，本发明相对标准NFC和/或RF识别标签实现(例如可以从挪威奥斯陆的薄膜电子Thin Film Electronics公司获取的NFC条形码BarcodeTM标签)增加的成本最小甚至没有。因为所述保护线与所述天线的其余部分同时制造(例如，使用铝蚀刻或者丝网印刷)，没有额外的步骤且增加的材料成本极少甚至没有。在一个简单的实施例中，调整所述天线金属层的设计以便增加一些额外金属线(其不属于所述天线线圈的一部分)，作为所述容器打开过程的一部分，该金属线会被损坏。所述额外的金属线(此处称为“保护线”)与所述天线线圈电分离并且可以部分地或完全地实施在所述天线基板材料上与所天线线圈相对的侧面。所述保护线与所述NFC和/或RFID标签中的IC电接触从而所述IC能够检测所述保护线是否完整(或“闭合”，即在制造时的默认状态)或者损坏(或“开路”，即在所述受保护的产品被打开之后)。所述基板材料(例如纸或塑料)可以经机械刻痕从而在受保护的产品打开时便于破坏保护线。
本发明可以使用ROM位(通常作为唯一ID)和传感器位的结合，并且考虑了将电连续性(“连续性”表示电连接是完整的)检测为容器的状态和/或条形码的形态。当被具有NFC功能的智能手机或其他读取设备读取时，分配给传感器数据的NFC和/或RFID标签的存储器位将指示所述金属保护线是否完整或损坏。
示例性无线(例如，NFC和/或RF)设备
图1示出了根据本发明的一种位于容器上的示例性近场通信(NFC)和/或RF设备(例如，NFC标签)10。所述设备通常包括基板(未示出)、集成电路(IC)30、与所述IC30通信的天线20、以及分别与所述IC 30通信的一条或多条保护线32。可选地，所述NFC设备10还可以具有分别与所述IC通信的一条或多条冗余保护线34。此结构和/或设备架构也适用于射频(RF)设备，例如RFID标签、诸如卷式读取器的高频(HF)设备等。
如图3所示，所述IC 30可以包括一个或多个传感器110、从所述传感器110接收信息(例如，信号)的阈值比较器120、接收所述阈值比较器130的输出的脉冲驱动器140、存储来自所述脉冲驱动器140的传感器数据的存储器160、用于从所述存储器160读取数据的一条或多条位线(BL)172、用于将所述位线172上的信号转换为数字信号的一个或多个检测放大器(SA)174、用于临时存储来自所述检测放大器174的数据的一个或多个锁存器176、以及配置用于输出来自所述设备的数据(包括识别码)的发射器(例如，调制器)190。图3中的所述示例性IC 30还包括配置用于提供控制所述IC 30中的特定操作的计时的计时信号(例如，CLK)的时钟150，以及控制存储器读取操作的计时的存储器计时控制模块或电路170。所述调制器190也从所述时钟电路150接收所述计时信号(CLK)，或者该计时信号的减速或加速变化。所述示例性IC 30还包括电源模块或电路180，其提供直流信号(例如，VCC)给不同电路和/或所述IC 30中的电路模块。所述存储器160还可以包含识别码。所述存储器160包含识别码的部分可以被印刷。所述IC 30可以进一步包含接收器(例如，解调器)、一个或多个整流器(例如，整流二极管、一个或多个半桥或全桥整流器等)、一个或多个调谐或储能电容、等等。所述调制器190和电源180(其可以包括半桥或全桥整流器)中的端子连接到所述天线的端部(例如，在线圈1Coil1和线圈2Coil2处)。
针对当前连续性传感器，其实例210如图4所示，可以简单地将所述保护线232连接到所述传感器模块210中与高数字逻辑状态(例如，较高的电源轨VCC或者其他连接于高电压的电路元件)对应的电压，并且也连接到(弱)下拉电路212，该下拉电路212可以在所述保护线232被损坏时驱动与其连接的节点变为逻辑低状态。所述下拉电路212可以是在相对的端子处连接到接地电压的电阻或电阻布线晶体管。在此种设计中，必然没有存储器位，并且可选地没有阈值比较器。然而，所述存储器和阈值比较器(例如，图3中各个160和120)相对包括额外的传感器的实施例可以是有用的。
所述NFC和/或RFID标签中的存储器可以包含固定的位数。在一些实施中，NFC和/或RFID标签可以包含m*2n位，其中m是正整数，n是至少为3的整数(例如，24，32，48，64，128，256或更多位)。一些位被分配给开销(非有效载荷)数据，用于格式识别和数据完整性(CRC)校验。所述设备的有效载荷消耗其余的位。例如，所述有效载荷能够高达(m-p)*2n位，其中p为小于m的正整数(例如，在m*2n＝128位的情况下为96位，并且在m*2n＝256位的情况下高达224位。
所述NFC和/或RFID标签的有效载荷能够被分配到可变数量的固定ROM位(其通常但并不总是用作唯一识别号)。当在所述NFC和/或RFID标签的制造中使用印刷方法时，所述ROM位是永久性编码的，并且不能被电修改。任何没有分配为固定ROM位的有效载荷位能够被分配为动态传感器位。基于检测输入，这些传感器位的值能够改变。ROM和传感器位之间的不同分段或分配是通过数据格式位指示的，该数据格式位是所述非有效载荷或者“开销”位的一部分，通常在所述NFC和/或RFID标签存储器的前2n位(或者2n-q位，其中q是小于n的正整数，例如在m*2n＝128或256的情况下为16位)。
在所述NFC和/或RFID标签存储器中如何实施检测的一个实例涉及一传感器，该传感器在环境温度穿过设定的阈值时进行检测，基于该事件，一个或多个传感器位改变状态以反映温度阈值的穿过。所述ROM ID位不变，而任何数据完整性位(例如，用于CRC)被更新以反映所述传感器位的状态。类似地，在连续性检测的情况下(用于开口检测应用)一个或多个传感器位将会改变状态，以指示所述金属线被损坏。这向读取器(例如NFC智能手机等)指示，受保护的容器已经被打开。
在本申请中，连续性检测通常是指检测或确定容器是否已经被打开或者保持在封闭状态(例如，其工厂密封状态)的能力和/或功能。在一个实施例中，连续性检测使用一条或多条保护线32来实施，如图1所示。当前NFC/RF标签可以被认为具有两部分：包括IC30和天线20的第一部分，以及包括保护线32的第二部分。所述标签中包括IC 30和天线20的部分位于所述受保护的产品和/或包装/签条的第一部分12上。所述标签中包括保护线32的部分至少部分地位于所述受保护的产品和/或包装/签条的第二部分14上，该第二部分可以因打开所述产品和/或包装而相对所述第一部分12移动，以便破坏所述保护线。
例如，在医药产品中，含有药物的瓶或罐可以作为所述产品和/或包装的第一部分12，而安全盖可以作为所述产品和/或包装的第二部分14。包括所述保护线32的部分从所述瓶或罐12上的IC 30延伸到安全盖14上，从而穿过瓶或罐12和安全盖14之间的接口(通过虚线显示)。当移除所述盖14时，保护线32被破坏，并且IC 30中的传感器检测或确定所述容器已被打开的状态。在罩板包装中，单独的保护线从IC(其可以位于所述罩板包装中通常不会被打开的部分并且其中封闭单个隔室的箔或塑料膜通常不易被移除)延伸穿过各个隔室中的每一个，使得传感器和IC能够确定哪个隔室被打开了(并且，在一些实施例中，是当每个分离的隔室被打开时)。在箱装产品中，包含所述NFC/RF标签的标贴或胶带可以放置在盖与托盘之间的接口上，或者跨越两个相接并通过胶带关闭和封闭该箱的盖板，如此使得IC和天线位于一个组件(例如，所述托盘或第一盖板)上，并且保护线从该组件伸出(跨越所述接口)到另一个组件(例如，所述盖或第二盖板)上。所述箱的打开破坏了保护线，并为所述容器带来不同的连续性状态。类似的方法和/或技术能够被应用于许多不同类型的产品容器(例如，用于珠宝、手表等的铰链式带盖盒、酒瓶、烟盒、诸如能够通过拉动绳子、细丝或其他耐用条状材料等而打开的连夜快递信封)。
除了所述保护线之外，本NFC/RF标签可以包括一条或多个冗余保护线34。所述冗余保护线34能够与所述保护线32一起用于“和”类型的功能(例如，仅当所述保护线32和冗余保护线34都被破坏时，所述IC 30和传感器检测到所述容器被打开)，或者与所述保护线一起用于“或”类型的功能(例如，当所述保护线32或冗余保护线34中的任一者被破坏时，所述IC和传感器检测到所述容器被打开)。或者，当所述保护线32和冗余保护线34中的一者或多者被破坏且所述保护线32和冗余保护线34中的一者或多者未被破坏时，所述保护线32和冗余保护线34可以提供一种或多种“部分地打开”的连续性状态。本领域的技术人员能够容易地获取用于此种功能和/或能力的逻辑和应用。
当然，本NFC/RF标签10中的所述IC除了所述连续性传感器之外可以包括一个或多个传感器。例如，IC 30可以进一步包括一个或多个温度传感器、湿度传感器、电磁场传感器、电流/电压/功率传感器、光传感器、化学传感器(例如，用于氧气、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫和/或三氧化硫、臭氧、一种或多种毒素等)。本IC 30还可以包括一个或多个时间传感器(例如，配置用于计算或确定经过的时间)，包括时钟电路150(其可以作为实时时钟的基础)和一个或多个本领域已知的计数器、除法器等。来自任何外部检测机构的引线应当在端子处连接到IC 30，这些端子与用于天线20和连续性传感器(例如图4中的210)的不同。此种传感器应当位于所述标签基板(和所述包装或容器)上与所述天线20和IC30相同的部分12上。
图2A-C示出了用于本NFC/RF标签中所述IC 30和天线20的相对位置的数个可选的布局。例如，在第一个实施例10-1中，天线20可以与IC 30完全重叠。在此种实施例中，所述IC 30可以通过在薄的(可选地柔性的)基板(例如中介层)上通过薄膜沉积和图形化技术和/或印刷来形成，该基板用于延伸分布螺旋天线圈并桥接所述天线20的端子，在该基板上能够形成走线或焊盘以便电连接所述天线20到IC 30(参加，例如2005年10月3日提交的11/243,460号[代理人案卷号IDR0272]美国专利申请，其相关部分通过引用并入本文)。此种实施例10-1有利地使用了单层螺旋天线。在供选择的实施例10-2中，天线20可以与IC 30部分重叠。当天线20为蜿蜒形状时此布局/实施例10-2是有益的，其中天线20的两个端子能够位于所述基板的相同(相对较小的)区域中，使得直接地或者使用焊盘或走线连接所述IC 30变得容易。在第三个实施例10-3中，所述天线20和IC 30完全不重叠。在这种情况下，走线(例如图1中的走线25)需要连接天线20的端子至IC 30，但是在此实施例10-3中，天线20和IC 30之间的电气干扰被最小化或避免了。
而且，图2A-C示出了使用多条保护线来检测所述容器的多个位置或接口中的连续性。例如，一些容器包括翻转打开式的盖子，其同样起到盖的作用，反之亦然。而且，连夜快递箱或信封时常包括从包装的边缘或折痕处偏移的绳子、耐用或弹性材料制成的细线或条带，以方便打开该包装。然而，一些使用者发现沿着包装的两侧之间的折痕能更容易和/或更高效地打开该包装(例如，使用刀子、开信刀、开箱刀、一根或多根手指等)。图2A-C中的标签或设备包括两条保护线(PL)32和36以便检测沿着两个接口15或17中的任一者打开所述容器或包装。第一条(例如外部的)保护线32沿着所述两个接口中最远的接口17检测所述容器或包装的连续性，并且第二条(例如内部的)保护线36沿着所述两个接口中最近的接口15检测所述容器或包装的连续性。然而，本领域的技术人员能够预期并实施用于保护线32和36的其他安排和/或样式(例如，左和右、上和下、顶部和底部等，而非内部和外部)，而不需要创造性的活动。
本标签/设备与传统实现相比明显更加有用并且具有更长的使用期限，并且所增加的成本最小。由于附加的导线能够被印刷或蚀刻在与天线线圈相同的基板上，唯一的额外成本可能是由于天线和保护设计的额外尺寸。然而，由于非常低的天线基板及加工成本，成本增加可能为十分之一分的量级。
在本解决方案中，该NFC特征(例如，无线读取功能)总是可用的，不论整合了该NFC标签的产品是否为未打开或已打开的状态。这与传统实现形成对比，传统实现中在容器被打开之后天线被永久性地损坏，并且标签因此不可读。在此新实现中，因为天线是完整的，并且仅有连续性传感器线基于打开受保护的产品而损坏，NFC数据不仅将会向读取器(智能手机、USB读取器等)表明该NFC和/或RFID标签的唯一ID号(其能够用于从移动营销、忠诚度、折扣/交叉供应信息到供应链跟踪、用于政府的税务跟踪、批量编号、制造日期的制造信息等的所有事)，而且还表明受保护的产品是否为工厂封装/未打开的(并因此包含正品)或者已经被打开(并且，如果是以该状态递送给消费者则因此包含可疑内容)。因此，在一些实施例中，将天线(可选地，和IC)设置在离所述容器的两部分之间的接口足够远的位置是有益的，其能减少或最小化由于打开该容器而非故意地损坏天线(可选地，和IC)的风险。
通过(增加的读取所述容器是否被打开的特征)在打开之前和打开之后均保持读取所述标签的能力，使得该产品被打开之后继续与使用者进行基于NFC的交互成为可能。例如，药品、化妆品、特定的酒精饮料、以及甚至是类似橄榄油的食品被打开后能够使用数天、数周、数月、或数年。通过在该时间内保持所述NFC和/或RFID标签的功能，消费者能够与制造者就承载所述NFC标签的特定产品进行沟通。
读取NFC和/或RFID标签的应用通常连接到收集关于读取的ID的信息的云服务器。这是为了记录用于分析的数据并为了提供正确的体验和/或提供准确信息给消费者的智能手机或其他具备NFC和/或RF功能的设备。当表明“打开”状态的所述ID被所述云系统第一次读取并处理后，如果该ID在“关闭”状态中被再次读取，将会自动触发警报(并可能触发调查)。其有助于确保整个系统的完整性。此功能和/或应用在传统方法中是不可能的，其NFC和/或RF天线在容器被打开之后是损坏的。
此外，因为所述NFC和/或RFID标签的数据的状态会根据打开受保护的产品而改变，在打开之后当用户与附有NFC和/或RFID标签的受保护产品或包装进行交互时，NFC和/或RF设备(例如读取器)和/或云系统能够识别状态中的此种改变并提供有差别的体验。例如，密封的产品可能触发与该产品的估价和购买相关的消费者和/或用户体验(例如，在零售环境中)，然而打开的产品可能触发关于如何恰当地使用该产品的信息(例如，针对食品提供食谱、针对医药产品提供失效日期和/或特别说明等)和/或立即订购相关产品或再次订购相同产品等。
该导电的保护线的密封(完整)或打开(损坏)是可识别的。当包装被打开时它们被损坏，并且所刻的线会破坏保护线的电连接。该线最好较小(以便最小化标签的整体大小和成本)并且构造为一旦损坏就不可能重新连接。在一些情况下(例如，图1)，多条保护线(或多组保护线)可以用作冗余。在所述NFC和/或RFID IC存储器空间中的动态传感器部分，每条线分配有其自己的位。
在一种使用了更加复杂的实现的应用中，破坏连续性检测(保护)线会导致NFC数据的许多或全部位的改变。这可以通过可预测的方式完成，例如移位、异或XOR或其他已知函数，或者其可以通过不可预测的方式完成(例如，将随机ID全部替换为完全不同的随机“打开”ID，其仅在私有云数据库中与“关闭”ID相关联，该私有云数据库由品牌所有者维护且不能被公众访问)。这些功能使得该标签更加难以复制。当然，所述NFC和/或RFID标签数据流的CRC完整性应当保持。
此种实现的一个安全性特别高的版本涉及一对完全随机的ID，一个表示“打开”且一个表示“关闭”，其关联仅存储在品牌所有者或保护系统的管理者所管理的数据库中。此系统尤为有价值，因为该“打开”值永远不能仅通过“关闭”值来确定，而该“关闭”值也永远不能仅通过“打开”值来确定。在打开之前和之后，当通过NFC手机和相关的应用读取时，所述不同的ID将会被云数据库解码，以便记录受保护的产品当前处在“打开”状态还是“关闭”状态。首先，这使得ID的复制变得非常困难，因为不能通过仅仅是按部就班地读取货架上的处于“关闭”状态的库存品来虚报一组有效的“打开”ID。需要记住的是，在扫描后，消费者将会收到一些关于该产品的有效性的信息。例如，现场有序列号为#0210的产品。关闭ID为ID-A，且打开ID为ID-B。如果云系统从该系统接收了ID-A，随后从相同的手机接收了ID-B，则可以推断相同的用户打开了商品#0210。然而，如果该系统在ID-B的读取之后接收了ID-A的读取，那么有什么地方出现了错误，因为这些ID仅分配给了商品#0210，并且在通过破坏保护线和将NFC和/或RFID标签转变为“打开”ID使该商品永久性地物理改变之后，不可能读取该“关闭”ID。这可能意味着该ID被复制了，并且能够(视情况)向使用者/品牌所有者/分销商/经销商报警并通过跟踪细节来隔绝伪造和其他供应链破坏。此种常规的欺诈检测原理类似于用于检测信用卡欺诈时所制定的规则(例如，一张卡在佛罗里达被读取，几分钟之后其又在伦敦被读取，如此就会触发警报)。
而且，使用两个完全随机的ID能够克服恶意者将ID触发为“打开”以便破坏该系统的情况。当“打开”ID不能轻易从“关闭”ID获取时，此情况变不可能发生。这在该系统中提供了另一层次的欺诈阻力。
为了额外层次的安全，NFC标签能够与防篡改粘合剂以及纸相结合。通过此方式，消费者、经销商、分销商、或品牌代表将具有该标签是否已经被篡改的可视化指示。
所述天线可是应刷的(例如，使用印刷的导体，比如但不限于来自银浆或墨的银)或者使用如蚀刻铝的传统方法制造的(例如，通过溅镀或蒸发位于诸如塑料膜或片的基板上的铝，通过低分辨率[例如，谱线宽度为10-1,000μm]的光刻法、以及湿法或干法蚀刻形成图案)。所述保护线的部分或全部可以形成在基板材料上与主线圈相对的侧面，以便使其相互隔离。在保持与NFC读取器硬件的13.56MHz目标频率相兼容的同时，可以改变天线的尺寸和形状以便匹配多个形状因子中的任一个。
本发明可以广泛用于所有RFID标签(不只是HF/NFC/13.56MHz标签)，包括工作频率高于或低于13.56MHz的RFID标签，尤其是在RFID标签具有接受外部传感器输入并与其通信的能力或功能的情况下，当通过RFID读取器读取时，适用于读取这样的标签。
制造无线通信设备的示例性方法
本发明还涉及制造无线通信设备的方法，包括在第一基板上形成天线，在共同或不同的基板(例如，第一基板或者不相同的第二基板)上形成一条或多条保护线，在基板上形成集成电路(IC)，并电连接(i)所述天线到所述IC的第一组端子以及(ii)所述保护线到所述IC的第二组端子。所述IC基板可以与在其上形成天线和/或保护线的基板相同(例如，所述第一基板或者，当出现时，所述第二基板)。或者，所述IC基板可以不同于在其上形成天线和/或保护线的基板(例如，当所述天线和保护线形成在相同的[例如第一]基板上时为第二基板，或者当所述天线和保护线形成在不同的基板上时为第三基板)。所述天线配置用于接收和/或发送或广播无线信号。
在各种实施例中，所述无线通信设备包括近场或射频通信设备。在一个实例中，所述设备为NFC设备，例如NFC标签。
制造无线通信设备的所述方法的一些实施例可以包括制造多条保护线。附加地或可选地，如本文所描述的，所述方法可以进一步包括形成一条或多条冗余保护线。所述冗余保护线可以形成在与所述保护线相同的基板上。
在本制造无线通信设备的方法中，形成所述集成电路可以包括印刷所述集成电路的一层或多层。印刷提供了胜过光刻法形成图案工艺的优势，例如低设备成本、更高产量、减少浪费(并因此的更“绿色”的制造过程)等，这非常适合晶体管数量相对较少的近场、RF和HF标签。因此，在一些情况下，所述方法可以包括印刷所述集成电路的多层。
或者，所述方法可以通过一种处理来形成所述集成电路，该处理通过一种或多种薄膜处理技术形成所述集成电路的多层。薄膜处理也可以具有相对较低的购置成本，并且是一种相对成熟的技术，其能够在多种多样的可能基板上产生相当可靠的设备。在一些实施例中，最好两种方法都使用，并且所述方法可以通过一种或多种薄膜处理技术形成所述集成电路的一层或多层，而印刷所述集成电路的一或多个附加层。
在一些实施例中，形成所述天线包括在所述第一基板上形成单一的金属层，并蚀刻所述单一的金属层以形成所述天线。或者，形成所述天线可以包括在所述第一基板上将金属油墨印刷成与所述天线相应的图案。在一些相对有利的实施例中，所述天线和所述保护线由共同基板上的单一共同金属层组成。或者，所述天线可以包括在所述共同基板的第一表面上的第一已形成图案的金属层，而所述保护线可以包括在所述共同基板上与第一表面相对的第二表面上的第二已形成图案的金属层。
如本文所描述的，所述集成电路通常包括传感器。从而，电连接所述保护线到所述集成电路包括电连接所述保护线到所述传感器。而且，所述集成电路可以进一步包括配置用于接收所述传感器的输出的阈值比较器、包括配置用于存储对应于所述容器或包装的连续性状态的值的一个或多个位的存储器、和/或本文公开的任何其他电路或电路模块。例如，所述存储器可以包括配置用于存储所述容器或包装的唯一识别码的多个位。在此情况下，形成所述存储器可以包括印刷所述存储器的至少一层，该存储器包括配置用于存储所述唯一识别码的多个位。
使用无线通信设备检测打开的包装或容器的示例性方法
本发明进一步涉及检测打开的包装或容器的方法，包括：将包括天线、一条或多条保护线、以及电连接到每个所述天线和所述保护线的无线通信设备放置在所述包装或容器上，并使用所述集成电路检测所述包装或容器的连续性状态。在各种实施例中，所述无线通信设备包括近场和/或射频通信设备，例如NFC标签。
如本文所描述的，所述包装或容器具有第一和第二可分离的部件，并且所述无线通信设备被放置在所述包装或容器上，使得至少一条保护线越过所述包装或容器的第一和第二可分离部件之间的接口。如本文所描述的，所述集成电路和天线通常位于所述包装或容器的第一可分离部件上，并且所述保护线位于所述包装或容器的每个所述第一和第二可分离部件上，从而确保所述保护线因所述包装或容器的打开而损坏。因此，当越过所述包装或容器的第一和第二可分离部件之间的接口的保护线中的至少一条损坏时，所述包装或容器的连续性状态可以为“打开”。类似地，当越过所述接口的保护线没有损坏时，所述包装或容器的连续性状态可以为“关闭”。
至于本发明的其他方面，所述无线通信设备可以包括多条所述保护线和/或一条或多条冗余保护线。在此种实施例中，当所述保护线中的一条被损坏或切断时、当所有所述保护线都被损坏或切断时、或者当任何数量的所述保护线被损坏或切断时，可以认为所述包装是打开的。而且，在诸如罩板包装的多隔间包装中，所述多条保护线中的每一条可以延伸越过所述包装的多个密封或密闭隔间中特定的一个。当所述无线通信设备包括一个或多个冗余保护线时，所述冗余保护线可以与所述保护线位于相同的基板上。
如本文其他地方所描述的，所述集成电路可以包括一个或多个印刷层、多个薄膜、或者一个或多个薄膜和一个或多个印刷层。所述天线可以由单一金属层组成。所述天线和保护线可以包括共同基板上的单一共同金属层，或者共同基板上相对的表面上的分离的单一金属层。
所述集成电路通常进一步包括电连接到所述一条或多条保护线的传感器。所述集成电路可以进一步包括用于接收所述传感器的输出的阈值比较器、包括用于存储对应于所述容器或包装的所述连续性状态的值的一个或多个位的存储器、和/或本文公开的任何其他电路或电路模块。在一些实例中，所述存储器包括配置用于存储所述容器或包装的唯一识别码的多个位。在这些实例中，所述存储器可以包括至少一个印刷层，该层包括配置用于存储所述唯一识别码的多个位。
基于图示和说明的目的提供了前述的本发明具体实施方式的描述。其不是穷尽性的或意图将本发明限制在这些已公开的确切形式。所选择和描述的实施例是为了最好地解释本发明的原则及其实际应用。其应理解为本发明的范围由附于本文的权利要求及其等同物界定。

Claims (30)

1.一种无线通信设备，包括：
a)接收器和/或发射器；
b)在其上具有天线的基板，所述天线接收第一无线信号和/或发送或广播第二无线信号；
c)集成电路，配置用于(i)处理所述第一无线信号和/或由该处理而得的信息，和/或(ii)生成所述第二无线信号和/或用于该生成的信息，所述集成电路具有电连接到所述天线的第一组端子；以及
d)位于共同或者不同的基板上的一条或多条保护线，所述保护线(i)配置用于检测或者确定包装或容器的连续性状态，所述通信设备放置在或者固定或粘附在所述包装或者容器上；并且(ii)电连接到所述集成电路的第二组端子，其不同于所述第一组端子。
2.根据权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述一或多条保护线包括多条所述保护线。
3.根据权利要求1所述的无线通信设备，进一步包括一条或多条冗余保护线。
4.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述集成电路包括一个或多个印刷层。
5.根据权利要求4所述的无线通信设备，其中，所述集成电路包括一个或多个薄膜。
6.根据权利要求1所述的无线通信设备，其特征在于，所述天线由单一金属层组成。
7.根据权利要求6所述的无线通信设备，其中，所述天线和所述一条或多条保护线由共同基板上的单个共同金属层组成。
8.根据权利要求1所述的无线通信设备，包括近场和/或射频通信设备。
9.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述集成电路进一步包括连续性传感器，其电连接到所述一条或多条保护线中的至少一者。
10.根据权利要求9所述的无线通信设备，其特征在于，所述集成电路还包括第二传感器。
11.根据权利要求9所述的无线通信设备，其中，所述集成电路进一步包括存储器，其包括配置用于存储与所述容器或包装的连续性状态相关的值的一个或多个位。
12.一种包装或容器，包括：
a)第一和第二可分离部件，二者之间具有接口；以及
b)根据权利要求1所述的无线通信设备，其位于所述包装或容器的所述第一和第二可分离部件上，并在所述接口之上。
13.根据权利要求12所述的包装或容器，其中，所述集成电路和所述天线位于所述包装或容器的第一可分离部件之上，而所述一条或多条保护线位于所述包装或容器的每个第一和第二可分离部件之上。
14.根据权利要求12所述的包装或容器，其特征在于，所述包装或容器包括多个密封的或封闭的部件，所述一或多条保护线包括多条所述保护线，和所述各条保护线延伸过多个密封的或封闭的部件中的唯一的一个。
15.一种制造无线通信设备的方法，包括：
a)在第一基板上形成天线，所述天线配置用于接收和/或发送或广播无线信号；
b)在共同或者不同的基板上形成一条或多条保护线；
c)在基板上形成集成电路，所述基板与所述天线和所述保护线中的至少一者都相同，或者与所述天线和所述保护线每个都不相同的基板；以及
d)电连接所述天线到所述集成电路的第一组端子，以及所述保护线到所述集成电路的第二组端子。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述无线通信设备包括近场和/或射频通信设备。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一或多条保护线包括多条保护线。
18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括一条或多条冗余保护线。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，形成所述集成电路包括印刷所述集成电路的一个或多个层。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，形成所述集成电路进一步包括通过一个或多个薄膜处理技术形成所述集成电路的一个或多个层。
21.根据权利要求15所述的方法，其中，形成所述的天线由在第一基板上形成单一金属层，和蚀刻所述金属层形成所述天线组成。
22.根据权利要求15所述的方法，其中，形成所述的天线包括在第一金属基板上用金属墨水印刷以与所述天线相应的图案。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述天线和所述一条或多条保护线由共同基板上的单一共同金属层组成。
24.根据权利要求15所述的方法，其中，所述集成电路进一步包括传感器，并且电连接所述一条或多条保护线到所述集成电路包括电连接所述一条或多条保护线到所述传感器。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述集成电路还包括接收所述传感器输出的阈值比较器。
26.一种检测打开的包装或容器的方法，包括：
a)将包括天线、一条或多条保护线、以及电连接到每个所述天线和所述保护线的无线通信设备放置在所述包装或容器上，使得至少一条所述保护线越过所述包装或容器的第一和第二可分离部件之间的接口；以及
b)使用所述集成电路，检测所述包装或容器的连续性状态。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述无线通信设备包括近场和/或射频通信设备。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，所述集成电路和所述天线位于所述包装或容器的第一可分离部件之上，而所述一条或多条保护线位于所述包装或容器的每个第一和第二可分离部件之上。
29.根据权利要求26所述的方法，其中，所述一或多条保护线包括多条保护线。
30.根据权利要求26所述的方法，其中，所述无线通信设备进一步包括一条或多条冗余保护线。
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