CN1473309A - 一种智能标签及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种制造智能标签的方法。在这种方法中，该智能标签至少含有一个由至少一个线圈(2)和一个电容器(C)组成的振荡电路。更进一步，在本方法中，该振荡电路至少含有一个调整元件(5a－5f)，以用来调整该振荡电路。需要时可以通过使上述的一个或者更多的调整元件(5a－5f)失去作用来调整该振荡电路。
Description
本发明涉及依照后附的权利要求1的前序部分中所述的一种智能标签的制造方法，以及一种依照后附的权利要求6的前序部分中所述的智能标签。
在本说明书中，智能标签特别涉及到了一种电子电路，它形成在一种粘性薄片或者另一种自粘材料中，这种电路所需要的工作电压是通过智能标签中的谐振电路提供的。此外，这种智能标签包括一个诸如射频身份确认电路或者类似的集成电路，包含例如一个存储器。
在已有的技术中，能量是通过频率为约13.56MHz的电磁场传递到智能标签的。这样，智能标签就包括一个谐振电路，最好是一串连的谐振电路，其被正确地调整到上述的频率。这种情况下，智能标签的电子电路所需的相对较高的工作电压也可以从相对较远的距离感应。典型地，采用这样的结构，如果振荡电路被调整到了正确的频率，可能达到的读取距离为一米。这种结构在各种鉴别应用中使用，(射频身份确认，射频鉴别标记)，这样至少鉴别的数据可以存储到智能标签上的集成电路中。这样的智能标签可以在和产品相关的地方使用，其中的产品信息可以通过智能标签在一定的距离读取。此外，一些通道的控制系统应用射频身份确认技术来鉴别人和检查通过的权限。
由于射频身份确认技术是基于射频电磁场的使用，因而有很多官方的规定使这项技术的应用只局限于某些国家。比较典型的分配给使用射频身份确认系统的频带局限于带宽大约为中频向两边扩展±255％的范围。例如，对于上述中频为13.56MHz，这就意味着这个系统应用的频率范围大约从13.22到13.90MHz。由于智能标签的振荡电路需要高的Q值(典型的为60到80)从而获得比较高的频率选择性，因此对振荡电路的频率控制是智能标签质量保证和产量最大化的最重要的标准之一。
智能标签中振荡电路的线圈的制造为存在一些导致偏差的因素。特别是杂散电容会引起加工好的智能标签中振荡电路的谐振频率的很大偏差。实践中发现，最大的偏差来自于连接线圈两端的导线(连接线)，尤其是在导线和线圈之间被用作电介质的介质的厚度的变化。比较典型的偏差大约为1到2pF，这在实际中可能意味着大约0.4MHz的频率变化。振荡电路的电容器通常集成在智能标签的集成电路里。典型的电容器的加工误差大约为±5％，这就意味着一个频率偏差为甚至大约为0.5MHz的频率漂移。这样上述提到的频率偏差很容易导致0.5到0.7MHz的频率偏差。在某些情况下，频率偏差可能会达到甚至大约一兆赫。这就意味着在智能标签生产过程中所制造的智能标签不可能都获得十分好的读取距离，这是因为智能标签的调整电路偏离了想要的频率。这也诱发了振荡电路阻抗中的无功分量。
现有智能标签技术中的另一问题是关于智能标签的振荡电路是易于感应的。这样振荡电路在很接近相匹配的介质时，就会产生失调。这种产品应用的一个例子就是位于书本封面或者产品包装上的智能标签。失调的结果就是不同的应用场合必须使用不同类型的线圈，考虑到质量保证和生产控制，产品的制造过程就变得更加复杂了，因此增加了产品成本，而价格因素对产品来说是至关重要的。
已知一种智能标签的振荡电路中加入了一个可调电容器。这样的智能标签包括一个聚乙烯的基片，同时在其两边都含有一个铝层。这个基片的厚度大约为50um，铝层的厚度大约为30um。这样这个可调电容器包括两层铝层，一层聚乙烯在它们之间作为绝缘层。这样的智能标签的调整，首先测量振荡电路的工作频率，然后用激光来切除调整电容器的某些部分。这样可调电容器的电容就改变了，从而就改变了振荡电路的调整频率。这种方法的问题是聚乙烯层的厚度的变化可以达到几个微米，会导致虽然切除部分的尺寸一样，但是可调电容器的电容在电容器的不同点的变化不一定一样。这样就很难预先估计想要切除部分的尺寸，有必要的话就要不断重复测量和切除过程，直到振荡电路所需的振荡频率达到一定的精度为止。此外，由于通过切除一个固定尺寸的矩形来进行调整，因而操作很慢，朝机器方向和横向方向的智能标签的薄片带所允许的公差比较小，调整设备也较贵。如上所述的不利因素可见，这种调整方法的使用既贵又较慢，尤其是智能标签薄片带16的宽度方向包括几个智能标签的制造工艺时。
本项发明的一个目的就是较大程度地消除上述的缺点，同时提供一种制造智能标签的方法，使得其能够以一种比已有技术简单得多的方法来消除制造误差的影响。除此以外，本项发明的一个目的是提供一种智能标签，其在生产以后能够比已有技术的智能标签更简单地将其振荡电路调整到正确的频率。本发明是基于这样的思想，待形成在智能标签上的振荡电路设有电容性的和/或电感性的调整装置来进行调整。更准确地说，依照本发明的方法主要体现在后附权利要求1的特征部分中。依照本发明的智能标签主要体现在后附权利要求6的特征部分中。
依靠本发明，能够取得和已有技术的方法及智能标签相比有很显著的优势。本发明的智能标签在生产之后的调整既方便又快，其中生产误差对振荡频率的影响可以在调整阶段消除。这样使智能标签可靠性比起已有技术的智能标签来变得更好且更快。此外，由于生产误差的变化被消除了，调整的需求和调整引起的变化可以以测量为基础来比较精确地确定，这使得智能标签的生产量被提高了。这样也使大批量智能标签的生产成本比使用已有技术的方法降低了。
下面参考附图来更详细地描述本发明。
图1a为按本发明的一个优选实施例的智能标签的顶视图，
图1b示出了按图1a的智能标签在A-A处的局部横截面图，
图2示出了以缩小了的横截面表示的一个调整元件，本发明的一个优选实施例的智能标签可以通过该调整元件调整，
图3示出了按本发明的另一个优选实施例的智能标签的顶视图，和
图4示出了按本发明的一个优选实施例的智能标签的等效连接电路。
接下来将要通过参考图1a和1b以及等效连接电路图4来描述本项发明的智能标签1的第一个优选实施例。在根据本发明的智能标签1的制造中可使用已知的制造方法。智能标签在适当的绝缘基片6上形成，并且该绝缘基片的至少一个表面有一层或者更多的导电层。这导电层提供了一个预期的电路图形，例如形成线圈2，同时将一个集成电路3连接到线圈的导线上。此外，成品的智能标签包括一个粘性的表面和一层保护该表面的膜。智能标签可以批量生产，其中可以制造一个智能标签薄片带，使其宽度同时等于一个和更多标签，并且智能标签一个接一个地排列。
智能标签1包括一个线圈2，它最好由至少围绕在智能标签1的边缘的圈环构成，例如通过在基片6的表面上印制出一种导电的油墨。该智能标签1也设有一个集成电路3，例如一个用于所谓射频身份辨认的集成电路，比如包括一个存储器和至少一个电容器C。线圈2的两端是由导线4a，4b和集成电路相连。在集成电路中，上述的电容器C最好在集成电路3的一条导线脚处以串联的方式与集成电路中所包含的另一个电子器件E连接。这样该导线和线圈2的两条导线4a，4b中的一条相连。以相应的方式，集成电路的第二条导线和线圈2的两条导线4a，4b中的另一条相连。结果一个串联的谐振电路形成了，包括线圈2和包含在集成电路3中的电容器C。此外，集成电路3包括装置U，通过它可以将串联谐振电路提供的电磁能量转化为一个合适的工作电压Vcc，用于集成电路的电子器件E。
图1所示的智能标签还包括四个调整元件5a-5d，在本实施例中是电容性的调整元件，比如电容器。很明显调整元件的数目并不局限于4个，它可以根据应用的不同而变化。在本发明的范围内，智能标签至少含有一个调整元件。
调整元件5a-5d最好以并联的方式连接，这样总的调整电容就是单个调整元件5a-5d的电容的总和。并联连接的调整元件5a-5d连接到线圈2，其中振荡电路包含一个线圈2，一个位于集成电路3中的电容器，以及调整元件5a-5d。图4也显示了这样的调整电路的等效连接电路。
调整元件5a-5d最好是在同一加工阶段制造，并且由与连接到线圈2的终端的导线4a一样的材料制造。比如下电极是铝的或者铜的，介质最好是可印制的丝质的绝缘材料，上电极最好是银膏或者是银膏和电解沉积铜的混合物。这样在调整元件的制造过程中，除了材料本身的费用以外没有产生别的花费，而且材料费用在总成本中也只占很小一部分。按本发明关于智能标签的电子元件的制造步骤举例如下。通过印制、蒸发或者其他一种已知的方法在基片上制造导电层来形成线圈2。在这一方面，也可以制造用来作为调整元件5a-5d的电容器的第一个电极8，以及加工出将第一个电极连接到线圈2的导线9。接下来制造绝缘体7，用来隔离导线4a和线圈2上其它线圈匝。最好还在这个阶段制出调整元件5a-5d的绝缘层10。下一步制出导线4a和4b。导线4a的作用是连接线圈2的第一个终端2a到集成电路3的一个脚。以相应的方式，导线4b的作用是连接线圈2的第二个终端2b到集成电路3的另一个脚。在这之后，才可以制出调整元件的第二个电极11，及将第二个电极连接到线圈2的导线12。
按本发明的智能标记1的调整可以通过如下方法来实现。在集成电路3接附到了智能标记1以后，测定振荡电路的频率及决定调整量。通过使一些数目的调整元件5a-5d失效来实现调整。例如，如果调整元件的电容大约为1pF，那么根据调整元件的失效数，使总电容有大约0到4pF范围的电容可以改变。例如可以通过机械的方法来使其失去作用，如横截面缩小了的图2所示。一个调整工具13包含一个冲头14和一个对应件15。由智能标签组成的智能标签薄片带16在调整工具13的冲头14和对应件15之间。智能标签薄片带16最好通过摄像机来光学定位，这样可以检测到每个智能标签相对于调整工具13的位置。当一个要被失效的调整元件放置到调整工具上时，如果有必要，可以停止智能标签薄片带16的运动，通过冲头14在调整元件的电极8，11或者任何一根电极导线9，12上冲出一个孔，这样使已经失效的调整元件再也不能充分影响振荡电路的振荡频率了。
视应用的场合而定，可以提供一个或更多的调整工具13。当使用一个调整工具时，如果在智能标签薄片带上有几个智能标签相互靠着，就必须使调整工具能够在至少在智能标签薄片带16移动方向的横向上充分移动(在宽度方向)。如果使用多个调整工具，需要时可以同时使多个调整元件失效。如果使用机械调整工具，可以通过诸如负压或者抽气将冲孔产生的废料去掉。
智能标签上的调整元件最好以一行或者几行的形式在智能标签薄片带移动方向上排列。以图1a中的智能标签为例，四个调整元件放置成两行。这样排列可以减少在智能标签薄片带的横向上的移动调整工具的量。如果在智能标签薄片带16的横向上的调整工具数目和在这个方向上的调整元件的行数目一样，就不需要在横向移动调整工具来进行调整了。
使用的调整工具也可以是另一种用于破坏的工具，例如激光，用来烧掉导线或者调整元件。如果使用激光，就可能使用固定安装的一个或多个激光，其中最好使用和需要调整的调整元件行数一样多的激光，或者可以使用可移动的激光，这样需要时可以将激光束聚焦在要被失效的调整元件的失效点上。如果使用固定的调整工具，每次要对智能标签薄片带16进行聚焦并使其停下来，以使调整工具可以放置到要失效的调整元件上。如果使用一个固定的调整元件，用来实现调整设备的机械执行机构可以比使用可移动的调整头更简单，工作效率更高。
还有一种所谓的切板压机可以用作调整工具。例如这种切板压机可以放置在智能标签薄片带上，在薄片带下面有一个下部工具，倒过来也可以。当使用切板压机时，冲孔产生的废料可以通过最好加到切板压机侧的负压吸走。
如果使用丝网印刷电路法来形成调整元件的绝缘层，可以比使用基片绝缘的方法更精确地确定绝缘层的厚度。在这种情况下，调整元件的精度也提高了，这也就提高了调整的精度。
图3显示的智能标签是本发明另一个优选实施例。在这个实施例中，调整元件是电感性的调整元件5e，5f。这样就可以通过切断一个或更多调整元件5e，5f的导线来进行调整，其中线圈2的电感有变化。在该实施例中，有一个优点是可以通过切断线圈匝上的任何一点来切断该线圈匝，其中切割精度就不是很重要了。在使用电容器的情况下，可以使用相应于调整工具13的工具来实现切割。通过影响线圈的电感的做法，由于在制造线圈过程中加工的线条的重复性很好，所以在实际的智能标签中的频率漂移总是一样的，精度可以达到几个百分点。
在电容性调整中，如果电容器的额定值设置在例如0.5，1，2和3pF的话，则甚至可以获得大约1到1.5MHz的控制范围。很明显，并不需要各自相同的调整元件，而可以使用具有不同调整值的调整元件，其中用不同的调整元件可以获得对谐振频率不同的影响效果。
很显然本发明并不局限于上述的实施例，它可以在后附加权利要求书的范围内进行修改。
Claims (11)
1.一种制造智能标签的方法，该智能标签至少设有一个振荡电路，该电路包括至少一个线圈(2)和至少一个电容器(C)，在该方法中，所述振荡电路至少设有一个调整元件(5a-5f)来调整振荡电路，其特征在于：需要时可以通过使上述的调整元件(5a-5f)的一个或者多个失去作用来调整该振荡电路。
2.根据权利要求1所述的方法，为上述振荡电路确定一个目标谐振频率以及为谐振频率确定一个允许的偏离该目标谐振频率的偏差，其特征在于：调整该振荡电路至少要包括以下步骤：
●测量振荡电路的谐振频率，
●将测量的谐振频率和上述的目标谐振频率相比较，
●如果该谐振频率与目标谐振频率的偏差超过了允许的偏差，确定该振荡电路的谐振频率所需的改变量，
●为实现所需的改变量，确定至少一个可失去作用的调整元件，和
●使前述步骤确定的至少一个调整元件失去作用。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：至少有一个调整元件是电容性的调整元件。
4.根据权利要求1，2或3所述的方法，其特征在于：至少有一个调整元件是电感性的调整元件。
5.根据权利要求1到4任何一种所述的方法，其特征在于：该智能标签中至少有一个集成电路(3)。
6.一种智能标签(1)，至少有一个振荡电路，该电路包括至少一个线圈(2)、至少一个电容器(C)和至少一个用来调整振荡电路的调整元件(5a-5f)，其特征在于：需要时该振荡电路是可以通过使上述的调整元件(5a-5f)中的一个或多个失去作用来调整的。
7.根据权利要求6的智能标签(1)，其特征在于：调整元件(5a-5f)通过至少一根导线(9，12)连接到线圈(2)上，该失去作用的操作是通过让至少一根连接该待失去作用的调整元件(5a-5f)的导线(9，12)与线圈断开进行的。
8.根据权利要求6或7的智能标签(1)，其特征在于：至少一个调整元件(5a-5f)是电容性的调整元件(5a-5f)。
9.根据权利要求6，7或8的智能标签(1)，其特征在于：至少一个调整元件(5a-5f)是电感性的调整元件(5a-5f)。
10.根据权利要求6到9中任何一项的智能标签(1)，其特征在于：智能标签至少包括一个集成电路(3)。
11.根据权利要求10的智能标签(1)，其特征在于：上述电容器(C)位于上述集成电路(3)中。
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