CN1694112A - 带埋入式射频天线和射频屏蔽的装饰表面覆盖层及制法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用导电油墨将RFID天线印刷在基板上并将该基板作为一层结合进诸如高压装饰层压板的装饰表面内的技术。此外，还提供了一种可将导电网结合进诸如高压装饰层压板的表面内，以形成可防止杂散信号到达RFID天线的RFID屏蔽板的技术。还提供了一种技术，该技术用于将印刷天线和导电网屏蔽二者都集成于一个如装饰表面的表面内，以在避免读取不想要的RFID标签的同理，仍可读取想要的RFID标签的技术。

Description

带埋入式射频天线和射频屏蔽的装饰表面覆盖层及制法

技术领域

本技术一般说涉及在固体介质中形成天线或其他导电结构。更具体说，本技术涉及在分层结构，例如装饰表面覆盖层或层压板中形成导电天线。

背景技术

在资产跟踪和盘存(inventory)领域中涌现出各种在精确性和速度方面比完全由人工操作的技术均有改进的技术。例如，条形码阅读机可以用视觉阅读资产上的条形码，通过参照与资产条形码相关的数据库，自动识别条形码，从而识别资产。随后，会返回有关产品的信息，例如价格，而其他的信息，例如存货计数，也会得到适时修改。

但是，这种系统也有其局限性。例如，不论是人工或自动进给装置，这种扫描过程都是耗时的顺序扫描过程，因为它每一次只能读取一个标记。为确保阅读成功，条形码阅读还要求无障碍的视线和标记相对于阅读机的特定取向。由于它们的光学本质，条形码对诸如潮湿，尘土，油污，或其他严厉环境的适应性很差，即此类严厉环境可使条形码标记模糊不清或被损坏。此外，条形码只能提供有限的信息量，通常仅限于资产的识别。最后，在使用容易获得的标记和在个人计算机上可得到的打印技术时，条形码标记较易被伪造。

发明内容

由于伴随条形码工艺和技术的各种限制或灾难，引起了人们将射频识别(RFID)标签或询问器用于存货识别和跟踪的兴趣。RFID系统使用无线电波代替光信号来传送从资产到阅读机的信息。RFID标签通常包括一个天线和一块无线电通信集成电路(IC)，或芯片。该芯片含有可由远程阅读机(也称为问答机)通过低功率无线电波进行阅读的电子记忆电路。该标签也可被远程记录器记录。由于该芯片既可写也可读，因此，可以在资产的整个使用期限(life cycle)内，例如从制造到销售点，用新的或补充信息更新。

RFID系统有包括可同时阅读多个标签等若干优点，标签包括被遮挡的标签或不在视线范围内的标签。而且，这种标签比标记不易被损坏也更明显地不易被伪造。此外，RFID标签可在无人工干预和与此类干预相关的延时情况下阅读。在诸如希望不需要雇员人工搜索资产的情况下记录某资产的调运或不存在的应用中，不需要人工干预具有特殊的意义。例如RFID标签可应用于诸如商店中，仓库或货物，或装运期间的自动库存跟踪。在这类实施例中，RFID标签可与要跟踪的每一件货物或资产相关联，而布置在周围关键地方的天线则使一台或多台阅读机可连续或定期地判断哪些标签是存在的和它们相对于天线的所处位置。

虽然这种技术在某些情况下是有用的，但它也存在很多问题。例如，将铜的或其他金属的天线结构布置在诸如搁架上会破坏表面的平滑性，从审美角度看是令人不满的。此外，这种外露式的布置也使天线容易因搁架上的物品的布置或移动而损坏。此外，在零售或商业摆放中，顾客或员工可能搞乱或损坏外露的天线。

再有，天线还可能接收到附近，例如在别的搁架或通道上的其他标签的RFID标签信息。在这种情况下，一个RFID标签可能被不同的天线多次阅读或登记，因而难以判断标签的位置。因此，一种能将RFID天线结合在装饰或功能表面或搁架中，以便使RFID天线与寄生信号隔离的技术是受欢迎的。

附图说明

在阅读下面的详细说明和参考附图后，本发明的前述和其他优点和特性将更为显见，附图中：

图1是说明RFID库存跟踪和供应系统的方框图，该系统包括依据本技术制造和使用的RFID天线和RFID屏蔽板；

图2是说明装有依据本技术的内置印刷天线的装饰表面的剖面侧视图；

图3A至3E说明图2中装饰表面的制造方法；

图4是依据本发明技术的天线构造的一个实施例；

图5是依据本发明技术的天线构造的另一个实施例；

图6是说明装有依据本发明技术的埋入式RF屏蔽板的装饰表面的剖面侧视图；

图7A至7C说明图6中装饰表面的制造方法；

图8是带天线搁架的侧视图，它包括贴在表面上的层压板和贴在相反表面上的包含屏蔽板的层压板；

图9是装有图8搁架的搁架单元的侧视图；

图10是装有图8搁架的搁架单元的另一种布置方式的侧视图；

图11是一个搁板单元的另一种布置方式的侧视图，该搁板单元装有含有天线的层压板和含有屏蔽板的层压板。

具体实施方式

资产与产品跟踪和管理领域已随技术进步而获得巨大发展。特别是，人工和纸张驱动的作业现在因可跟踪和保存产品信息的计算机化库存和跟踪数据库而在很大程度上被废弃了。各种自动或部分自动化的技术提供了与这类数据库的接口，因而可将诸如现有的产品数量，位置，或价格等信息提供给数据库或从其中取出。条形码和条形码阅读机是这类部分自动化技术的一个示例，它使操作员可通过视觉阅读产品上的编码标志和访问数据库而便利于交易，例如购物。但是，光学阅读机也存在一些缺点，这些缺点包括它们要求在阅读机和标志间无障碍视线，对可能损坏标志或使其模糊不清的恶劣环境下的不适应性，和标志容易被伪造或篡改。此外，光学阅读机通过一次只能处理一个产品，因而使它们不适用于大规模或连续的作业，例如连续的库存管理。

解决很多这些问题的另一种技术是射频识别(RFID)，它采用一种包括一块集成电路或芯片，一个天线的标签，和一个也包括天线和电路以便阅读芯片上的电子存储电路的阅读机或讯问器。还可以有一个与阅读机集成在一起的记录器，用来更新或重写芯片上的存储内容。芯片上的存储电路可包含诸如产品标识，产品历史，价格等各种信息。因为RFID技术是基于射频技术的，所以它并不需要视线也不限于一次处理一个产品。实际上，利用RFID技术，阅读机可同时阅读10个或更多标签。这些因素，连同其他因素，使RFID技术很适合于提供零售，储存，或装运工作中的不间断库存管理，而与光学技术只能例如在销售点间断性地更新库存数据库相反。

例如，参见图1，图中说明的是适合于零售，仓库，或装运环境的示例性RFID库存管理系统10。可有装有集成电路或芯片和标签天线的标签12并装在产品14中或产品包装中。标签12可以是有源的，即带自备能源的，此时，标签12还包括诸如电池的电源，也可以是无源的，在此情况下，标签12没有自备电源。无源标签12可由天线发出的小功率射频电磁场提供能源，这里，天线充当从阅读机至无源标签的能源“载体”。

产品14可紧贴于装有阅读机天线18的表面16，天线18则通过如图所示的电缆22或光缆，或通过无线手段，例如射频链接，与阅读机20或阅读/记录机，即无线电收发机，保持通信联系。表面16的朝向可以平行于产品14，例如搁板，地板，或天花板的一部分，或垂直于产品14，例如储存单元的一侧或背板或墙壁。表面16的其他相对朝向也是可能的，例如斜的，这取决于与表面16配合的定位夹具或零件。如果标签12是无源的，则可以有为天线18提供能源的电源24，而天线18产生的电磁场则为标签12提供能源。虽然图中示出的电源24是通过阅读机20与天线18相连的，但它也可以直接连接至天线18。

阅读机20从天线18接收到的信息随后可通过电缆或无线手段传送至跟踪数据库26。跟踪数据库26可与库房28或其他储存设施，例如储藏室，保持通信联系，以方便根据库存状态补充进货或再订货。此外，放错地方的货物也可根据天线18的位置从其他存放地点方便地被识别并被在其应放的地方，因而可找到这些被放错地方的货物并正确存放。诸如通过货车30运输中的货物也可在货车或其他交通工具中存在阅读机16和装有天线18的表面16的条件下被连续跟踪。应指出的是，货车30或其他交通工具中的表面16可以装在搁架内，或者，也可以装在形成地板，天花板，或车辆一侧的板内。或者，带埋入式天线18的表面16还可用来构造可在没有检查员在场的情况下记录顾客所购物品并为其开出账单的付款机。

还可提供一种可屏蔽来自邻近标签34的信号的射频(RF)屏蔽板32，这种标签虽然是在天线18应监视的区域之外，但可能会偶然被天线18读到。因此，屏蔽板32可避免对邻近的本该由另一个天线18统计的标签34重复计数。此外，屏蔽板32还可避免带邻近标签34的产品被错误地归属于贴近于表面16的某地点，错误的归属可能误导打算放置该货物的工作人员。

关于装有天线18的表面16，表面16可以是装饰表面，即，适合于公示展示的表面，例如高压装饰性层压板，低压层压板(连续或其他形式的)，或诸如乙烯树脂的热塑薄板。表面16也可以是功能性表面，例如耐磨损表面。例如，参见图2，在一个实施例中，表面16是由各种粘结层组成的高压装饰薄板(HPDL)40。在该实施例中，在其上印刷有天线18的第一芯层42是层压板40中的一层。此处所指的芯层可以是纸质的，例如干纸，浸透树脂的或未经处理的牛皮纸，卡纸板或卡纸坏料，或合成或塑胶型材料，例如聚酯或尼龙。在一个实施例中，第一芯层42是经酚酸树脂处理的，B阶段(beta-staged)的牛皮纸片。

天线18可用各种工艺，例如丝网遮蔽，快速印刷，和照明凹板工艺，印刷在第一芯层42上，或者，可以用诸如掩模，模板，或机器人臂等方法喷涂在其上。在当前的讨论中，印刷不仅包括印刷工艺，还包括各种喷涂工艺，当然，任何一种可以将诸如油墨或油漆的导电介质按给定形状涂在基板上的工艺都应包括在内。天线18可以用导电介质，例如银基油墨或碳基油墨，即含有导电有机聚合物，填充物，短纳米管等的油墨印刷在第一芯层42上。例如，在一个实施例中，导电介质是适合于丝网遮蔽工艺的银基油墨，例如由Noelle Industries公司生产的Noelle E-903-06。天线18可以印刷至层压板40的整个一个边缘上，因而提供了与天线18连接的导电边缘。或者，可以用诸如钻孔或激光蚀刻的方法在第一芯层42中形成到达天线18的二个或以上的孔44。孔44可用导电材料，例如导电油墨或导电粘合剂充填，以形成与天线18的导电接触。

第二芯层46可覆盖第一芯层42和天线18。如果存在，则第二芯层46可保护天线18，减少被天线18所附加的表面轮廓，并增强层压板40的刚度。还可以再加一层第三芯层48，以提供对天线18的更多保护，和进一步减轻或消除可归困于天线18的表面轮廓，和进一步增强层压板40的刚度。当然，可以添加任意数量的附加芯层，这取决于所想要的压层板厚度。也可以包括一层装饰层50，例如包含花纹，设计，或单色的图形层，以增加层压板40的装饰价值。虽然前面讨论的是天线18被印刷在芯层42上的情况，但它也可以印刷在装饰层50上。在一个实施例中，天线18可印刷在装饰层50的一个内面上。例如，通过将装饰层50粘接至合适的基板，例如颗粒板，中密度纤维板，由木材或木纤维和塑胶等组合的合成基板上的方法印刷在装饰层50内面上的天线18可适合于形成低压层压板。

也可包括一层或多层耐磨层52，例如浸透三聚氰胺的纸以提供理想的表面特性，例如，抗剥蚀，耐磨损，抗化学作用，耐热，光，水，或抗冲击等。后面会予以讨论，经充分加热和压制后，耐磨层52会变成半透明的，如果有装饰层50的话，则可使其完全暴露。通过将天线18装入层压板40的各层中，天线18不会再有损于表面的外观而生成了比暴露的天线或天线外线条更具审美外观的更富装饰性的表面。

现在参见图3，图中说明了制造层压板40的若干步骤。在图3A中，给出的是第一芯层42。图38中描述天线18被印刷到第一芯层42上，随后还可能经干燥或固化处理。天线18的引线58可印刷到第一芯层42的整个边缘上，以形成边缘接触60。第二芯层46可迭合在第一芯层42上面，基本上盖住除接触点60以外的天线18，如图3C中所示。第二芯层46上还可能出现可归因于天线18的些许表面轮廓62，这取决于印刷过程所形成的天线18厚度。第二芯层46上面还可以有第三芯层48，如图3D中所示，以增强层压板40的刚性和厚度和进一步消除归因于天线18的表面轮廓62。装饰层50可布置在第三芯层48的上面，如图3E中所示，或者，如果没有第三芯层48，则布置在第三芯层46上面，以增加表面46的装饰价值。或者，如果为获得所需的厚度或刚度而在第三芯层48上再加有更多芯层时，装饰层50可以布置在附加的一层或多层芯层上面。此外，如果存在装饰层50，则可在其上面安排一层或多层耐磨层52，否则在最上面的芯层上以提供耐磨和耐剥蚀性能，如图3F中所示。

在各种迭层堆迭完成后，如图3F中所示，可以将它们放置在两个平板，例如钢板，之间。然后在120℃到160℃(250°F至320°F)范围内和大约56.24kg/cm²至112.48kg/cm²(800p.s.i至1600p.s.i)压力下对它们进行处理，处理所持续的时间应足以固结层压板40和硬化浸渗各层的所有树脂，一般约为20分钟至1小时。在一个实施例中，在143℃至154℃(289°F至309°F)和大约70.3kg/cm²(1000p.s.i)压力下对迭层板处理20至30分钟。

虽然图3中给出的实施例在表面40的边缘处有用来连接阅读机20的接触点60，但也可以没有这种接触点60，如图2中所示，此时，可以再增加一道形成接触孔44和用导电材料充填这些孔的工序。或者，可修整或剪切层压板40，使剪切后呈现出边缘接触点60，或使印刷层42在剪切后暴露在外，以提供与天线18的电接触。

印刷在天线芯层42上的天线18可以有各种形状。例如，如图4中所示，天线18可以是由导电结构66构成的开口四边环。在一个实施例中，导电结构66的宽度约为6.35mm(0.25吋)和20.32cm(8吋)。在这个实施例中，天线18的谐振频率大约为13.5MHZ。环的数目，和界定天线的导电轨道的厚度或宽度也可以改变。无论如何，这些尺寸可为获得所希望的谐振频率，例如915MHZ或2.4GHZ而改变和调整。实际上，本发明正是企图使天线工作于这类频率的。此外，依据本技术的天线和装饰表面产品也可适应于其他的频率和应用，例如在W1F1应用中的频率和应用。它们可称为特定射频范围内的“RF”。但是，无论具体频率是多少，本技术的此类实施均应被视为包括在本发明概念之内。

在另一实施例中，如图5中所示，天线18可以是由内和外导电结构76和78组成的开口四边环形构造。外导电结构78的尺寸可与图4中所示导电结构66相同，内结构76和外结构78之间的间距80大约为1.27cm(0.5吋)。在这个实施例中，天线18的谐振频率为大约13.5MHZ，尽管如前面所指出的，通过改变天线18的尺寸也可实现其他谐振频率。虽然图4和5中给出的是四边环形结构，但天线18也可以采用包括圆形和V-形构造在内的其他开口形状。

除带集成天线18的层压板40外，也还可能希望形成装饰表面，如高压装饰层压板形式的RF屏蔽层32，以与RFID系统一起使用。这种屏蔽层32可用来防止阅读机天线，例如天线18等，偶尔误读杂蔽信号。例如，在一个实施例中，如图6中所示，屏蔽层压板100包括第一芯层102，在其上面是导电网104，例如钢丝网。导电网104内的间距足够小以防止RF波通过。因而可平拢和屏蔽邻近的RF标签34和阅读机天线之间的通信联系，从而防止伪读和假登记。在一个实施例中，采用的是直径为0.1397mm(0.0055吋)的钢丝网。在另一实施例中，钢丝的直径是0.1905mm(0.0075吋)。然后在导电网104上面还可以安排第二芯层106，以形成装饰或功能表面。如果需要，还可以再添加若干附加芯层，以形成所需厚度的屏蔽层压板100。

参见图7，图中给出了制造屏蔽层压板100的步骤。图7A中给出第一芯层102。然后，在图7B中导电网104被安排在第一芯层102的上面。在图7C中，第二芯层106再被安排在钢丝网104上面。因为导电网104允许树脂流过它的孔，所以第一和第二芯层102和106可在热和/或压力下结合在一起以形成不存在粘结层的层压板。虽然图中只示出了第一和第二芯层102和106，但也可根据达到屏蔽层压板100的厚度要求而安排若干附加的芯层。在迭合了所需的层数和网层之后，如前面已说明的，可以将它们夹在两个平板之间并进行热压处理，以生成所需的层压板100。

屏蔽层压板100可与任何天线一起使用，以屏蔽杂散RFID信号。但是，在一个实施例中，屏蔽层压板100是与装有印刷天线18的层压板40一起使用，以形成搁架200或其他存放表面的，如图8中所示。在图8的实施例中，层压板40可以是粘贴在搁架120的第一表面122上的装饰或功能层压板。类似地，屏蔽层压板100可粘贴在搁架120的相反表面124上。可以采用各种粘合剂或环氧树脂将层压板40和100粘贴到搁架基板126上。分别装有天线和屏蔽板的层压板40和100组合件所生成的搁架120可垂直布置，并在邻近处使用而不会发生装有天线的层压板40误读和误登杂散的RFID信号。或者，也可以形成既包含印刷在层压板一层上的天线18又包含导电网104的紧凑型层压板。在一个实施例中，紧凑型层压板的厚度在2mm至大约2.55cm(大约0.08时至1.0吋)范围内，其导电网104布置在距离天线18的合适距离处，使它基本上不会影响天线18的性能。在这种实施例中，紧凑型层压板本身可形成一个构件，例如搁板120或布置在搁架或壁板基板126反面的壁板。

例如，参见图9和10，图中给出有三个搁架120的搁架单元130的侧视图。搁架120装有一个天线，如印制在粘贴在每个搁架120一个表面上的层压板40中的天线18。每个搁架120还有粘贴在相反侧表面上的屏蔽层压板100，使每个水平搁板120可因屏蔽层压板100而隔离于附近垂直搁架上的RF信号。如图9中所示，搁架单元130可构造成使包含天线的层压板40贴在每个搁架120的上表面上，而屏蔽层压板则贴在相应的下表面上。反之，图10示出的搁架单元130则构造成包含天线的层压板40贴在每个搁架120的下表面，而屏蔽层压板则贴在相应的上表面上。根据搁板单元的功能，即存放，展示等，层压板40，100中之一或二者可在它们的暴露表面上布置装饰和/或保护层50，52。此外，为进一步减小杂散信号的影响，如图9中所示，附加的屏蔽层压板100可以贴在诸如搁架120贴在其上或在其邻近的背壁板132或侧壁板134的垂直基板上。

或者，如图11中所示，包含天线的层压板40可以贴在垂直基板，即搁板单元130中的背壁板132或侧壁板134上。可以分别在垂直基板的相反侧面上贴一层或多层屏蔽层压板100以减少来自邻近搁架单元的杂散信号的影响。如图11中所示，屏蔽层压板100可以也可以不贴在搁架单元120的上表面或下表面上，以防止各搁架单元120之间的杂散信号。如上面所讨论的，根据搁架单元的功能，即，存放，展示等，层压板40，100中之一或二者可在它们的暴露表面上布置装饰和/或保护层50，52。

如前面已提到的，很多结构形式和材料都可用来形成依照本技术的天线。例如，虽然前面讨论的是高压装饰性层压板，但本技术也完全可以应用于低压层压板，或用在无挤压工艺中。类似地，前面已提到，这些技术可用来在装饰性覆盖层和薄板，例如垫塑材料和装修业中常用的，有时也称为“贴纸”或“贴片”的其他薄片材料上形成天线。这类天线可以用前面讨论过的印刷技术，或任何适合于将天线安排在装饰薄片，通常是在薄片的背表面上的应有位置上的作用原理来形成。根据天线的频率范围和所需电阻值，各种不同的工艺可能要求不同的几何条件，油墨种类，以及这类油墨或印刷材料的数量和组成。在加诸如贴片之类粘结剂的工作中，可将粘结涂料与例如纸或塑料之类的可撕去薄片材料一起加在天线上，在将带天线的贴片贴在所需表面，如搁架或壁板上时，可以撕去这层薄片材料。

下面的示例将说明用前面的技术来生产适合于不同频率范围的天线的各种示例性实施例。虽然很多示例都是为13.5MHZ频率范围或目标频率设计的，但类似的设计也可用于更高的频率，特别是915MHZ的频率。这些更高的频率特别用于诸如前面已说明的屏蔽技术。通过以下各示例还应注意到，在某些实施例中，在形成层压板结构中所采用的某些工艺因降低了天线导电轨线或腿的电阻率而大大改善了所形成天线的性能。

示例

依照前面所述技术，可以用二种方法来制备示例性天线。最初，所有实验性天线均用模板法制备。通过将可从美国Ohio州Avon的DuckProducts of Henkel Consumer Adhesives公司以30 Day Perfect Release名称购得的低粘性遮掩型胶带(见www.duckproducts.com)贴在牛皮纸或浸透酚醛的牛皮纸上来形成天线形状的模板。胶带的厚度为大约0.0056时或者说0.142mm。这些纸与制造高压装饰层压板的纸为同一类型。天线被遮掩后，将可从美国Massachusetts州Billerica的Noelle Industries购得的银导电油墨涂敷到天线区域上。然后沿天线的整个长度划一条刀口。刀口将油墨集中部分的油墨抹均匀并将油墨填补到油墨缺少部分中，这样，整个天线区域将被导电油墨均匀覆盖成0.142mm厚度的油墨。油墨用刀口均匀摊开后，从纸上撕去模板胶带。

已经发现，如果允许遮掩胶条在纸上，保留到油墨完全干燥，则要在不从牛皮纸中拉出纸纤维或不影响银导电油墨天线边缘的情况下撕去胶带是困难的。允许这些本在空气中自然干燥到油墨表面摸上去不再感觉发粘。干燥时间因环境条件而变，但一般采用对样品干燥一夜的时间。

也可对样品采用强制热风干燥。对干的，未经处理的牛皮纸来说，采用强制热风干燥没有困难。但是，对经酚醛处理的纸使用热风则必须十分小心，因为它可能会使导电油墨下面或靠近导电油墨的酚醛树脂的b-阶段提前。酚醛树脂b-阶段提前的潜在影响是，在生产最后的高压装饰层压板时，可能影响纸的这一区域和其他牛皮纸层或浸透三聚氰胺的纸层的粘结。如果在油墨未充分干燥的情况下生产高压层压板，已经发现，油墨有“渗出”或流出的趋势，这会造成线条边缘不够整齐或甚至发毛。在正确干燥的样品中，在完工的层压板中可以看到少量流出。这种流出是油墨中使用的聚合物粘结系统造成的结果。如果在生产高压层压板时油墨是干的，则聚合物粘结系统看来并未造成银颗粒从它们原来的位置上流出。

也可以用网板印刷来生产天线。天线图像可用网孔大小为200，155和110目的网板形成。采用的网板用聚脂网制造，它们容易得到，也比较便宜。含银油墨对聚脂网稍具侵蚀性，因此会缩短网板的使用寿命。在该应用中，如果希望延长网板的使用寿命，采用不锈钢制造的网板是有利的。在使用标准的保护膜，暴光，和冲洗技术生成已成像的网板后，将同样的Noelle Industries导电由油墨加到网板上并用橡皮滚子滚压网板上面的油墨。可用干牛皮纸和经酚醛处理的牛皮纸来接收油墨。在网板上面滚压一次和二次油墨后，样品就制备成了。我们发现，滚压二次油墨即可获得具有足够导电油墨覆盖层以提供所需导电率的清晰天线图像。网板印刷特别适合于制造多个相同几何尺寸的天线。模板法特别适合于制造一个或几个有极佳几何形状的天线或具有有限预算(budgests)的天线。

可以想像，天线也可以用其他方法，例如轮旋凹板印刷和快速印刷方法印刷。这二种方法都特别适合于制作上百，上万甚至上百万件相同几何尺寸的制品。

喷墨打印是制造印刷图像的一种有吸引力的方法，因为计算机控制可以逐个印刷极佳的图像，因此，印刷一个图像与印刷相同几何形状的多个图像是一样容易的。今天，一般说买不到可以用诸如前面提到过的Noelle Industries的带颜料的银油墨的工业用喷墨打印机。虽然有工业喷墨打印机用的带颜料油墨销售，但这些颜料颗粒要比Noelle Industries油墨中的银颗粒小得多。工业喷墨打印机油墨的颜料密度也比元素银，每立方厘米10.49克的密度低。虽然今天还无法采用适用于本发明的银颗粒喷墨打印技术，但可以预料，喷墨技术的发展必将可使类似于银的较大和较浓密的颗粒加到纸和聚合物基板上。聚合物基板可包括诸如美国Delaware州E.I.Dupont De Nemours & Company of Wilmington公司的注册商标为Mylar的聚脂，诸如加拿大Alberta的Nova Chemicals Corp ofCalgary公司的注册商标为Dylark的聚乙烯，聚丙烯，苯乙烯的苯乙烯-马来酸酐共聚物，德国Bayer A.G.of Leverkusen的子公司SheffieldPlastics Inc的注册商标为Hyzod的再生纤维素，丙烯酸衍生物，甲基丙烯酸酯的聚合物和共聚物，聚氯乙烯，聚碳酸脂和聚酰亚胺等。

例1

图XX中给出用模板法制备的开口环形天线。该天线是16时X16时的单环。第一个示例的导体9线宽度为0.25时。带干天线的酚醛处理牛皮纸在1000p.s.i.压力下加压。经处理的牛皮纸被夹在二张铝箔之间，而铝箔则放置在二块不锈钢板之间。然后将这个有五层的夹层结构插入工业中常用的传统高压层压机的压板之间。压板用高压热水加热。压板的温度从环境温度迅速升高至273°F，然后维持在273°F，使高于环境温度的总加热时间为22分钟。加热时间结束时，但仍在压力下，压板冷却至环境温度。冷却过程总共持续12分钟。将样品从层压机中取出，从带天线，经酚醛处理的牛皮纸上取下不锈钢板和铝箔。

例2

除线宽为0.125时外，用与例1相同的方法制备。

例3

除线宽为0.50时外，用与例1相同的方法制备。

例4

除线宽为1.00时外，用于例1相同的方法制备。

表1

示例号    加压前的DC电阻(Ω)    加压后的DC电阻(Ω)

1         16.35                 0.926

2         25.8                  1.011

3         8.31                  0.622

4         4.33                  0.375

加压前的DC(直流)电阻很大，在天线中会因电阻加热而造成相当大的能量损耗。通常认为这种天线是不好的。DC电阻与天线的横向截面的面积有关。加压后的DC电阻值至少会降低一个数量级。加压后的DC电阻值接近或小于1欧姆，具有这种降低电阻值的天线显示出最低的电阻加热性能，因而一般被认为是好的天线，应用于13.56MHz时尤其如此。

为说明加压过程中最大加热温度的影响，这里准备了另一组示例。

例5

除最大加热温度为239°F外，其他制备工艺与例1相同。

例6

除最大加热温度为257°F外，其他制备工艺与例1相同。

例7

制备工艺与例1相同。

例8

除最大加热温度为293°F外，其他制备工艺与例1相同。

例9

除最大加热温度为310°F外，其他制备工艺与例1相同。

表2

示例号    加压前的DC电阻(Ω)    加压后的DC电阻(Ω)

5         18.8                  0.830

6         17.65                 0.820

7         16.4                  0.926

8         18.9                  0.707

9         17.3                  0.910

加压前测得的各DC电阻值为17.6±1.2欧姆，表明由于测量原因和/或银油墨浓度变化而引起的变化。在所示温度范围内加压后测得的DC电阻在全部示例中都小于1欧姆。这个温度范围反应了在制造传统高压装饰层压板时可能遇到的宽工作条件范围。可以期望，以银为基质油墨的天线的层压板在13.56MHz频率下显示出很出的RF性质。

为说明加压过程中压力的影响，还准备了下面一组示例。

例10

除所加压力为1000p.s.i.外，其他制备工艺与例1相同。

例11

除所加压力为500p.s.i.外，其他制备工艺与例1相同。

例12

除所加压力为250p.s.i.外，其他制备工艺与例1相同。

例13

除所加压力为1500p.s.i.外，其他制备工艺与例1相同。

表3

示例号    加压前的DC电阻(Ω)    加压后的DC电阻(Ω)

10        16.4                  0.926

11        27.9                  0.991

12        15.5                  0.950

13        20.9                  0.685

上面各示例中研究的压力范围包括了在传统低压装饰层压板，连续加压装饰层压板，和高压装饰层压板中常用的压力。虽然非常高的1500p.s.i.压力确实显示了更低的电阻值，但加压后测得的各DC电阻值差别不大，这表明了在这些加压条件下这种油墨系统非常适合于制造工作在13.56MHz射频的天线。

用网板印刷生产的天线示例

天线是用三种网眼尺寸，即200目，155目和110目的网板制造的。天线用橡皮滚子在图像上滚过一次或二次的网板印刷方法制成。滚二次是希望在天线上涂以更多的银油墨。制造“滚两次”的天线，在滚二次之间不将网板从纸上撤除；橡皮滚子只是简单地在图像区上面拖动二次。网板印刷后，干燥油墨，然后将基板压入层压板中。加压加热过程和压力均与例1中的相同。

表4

示例号  筛目数  滚过次数  加压前的DC电阻  加压后的DC电阻

14      200     1         440             2.51

15      200     2         353             2.50

16      155     1         62.4            0.980

17      155     2         63.2            0.990

18      110     1         58.5            0.904

19      110     2         50.4            0.745

以上数据显示了加压条件对降低油墨系统中DC电阻方面的好处。在例14条件下，电阻值的降低幅度超过175倍。200目的网板在天线中提供的银不足以适应工作频率为13.56MHz所需的相当低的电阻值。例16-19中的155目和110目网板则在制造中所采用的条件下可提供使天线可工作在13.56MHz频率下的足够的银。此外，与模板法制造的天线相比，使用较少争导电油墨的网板印刷天线在经济方面较优越。形成于非纸质基板上的银导电油墨天线的示例

例20用模板法制备的天线形成在装饰表面行业中所用的工业乙烯树脂，即聚氯乙烯薄膜上。这种乙烯树脂薄膜的一面印有装饰性的木纹图案。天线用模板印刷在背面或无装饰的一面上。晾干后，对乙烯树脂膜在例1中的常规加压条件下进行处理。测量加压前和后的DC电阻。

例21

用模板法制备的天线形成在用聚氯乙烯和丙烯酸聚合物制备的工业用薄膜上，这种材料也称为Kydex，即美国Pennsylvania州BloomsburgKleerdex公司的一个注册商标。这种薄膜在某些装饰表面应用中已普遍使用。天线用模板印刷在薄膜较光滑的一面上。晾干后，对Kydex膜在例1的常规加压条件下进行处理。测量了加压前、后的DC电阻。

例21A

天线是用110目网板，以标准Noelle公司的银导电油墨网板印刷方法在6mm厚的商品名称为Hyzod，即法国Bayer A.G.of Leverkusen的子公司Sheffield Plsatics的一个注册商标，的聚碳酸脂薄板上制备的。晾干后，对薄板在例1的常规加压条件下进行处理。测量了加压前，后的DC电阻。

表5

示例号    加压前的DC电阻(Ω)    加压后的DC电阻(Ω)

20        10.56                 0.870

21        6.47                  1.10

21A       19.8                  1.80

当聚碳酸脂薄板有边际数用(marginal utility)时，两个薄膜基板适合于工作频率为13.56MHz的天线。由于银颗粒沉积在薄膜/薄板的表面上而不渗入多孔的纸表面内，所以与纸质基板相比，可形成较低的加压前DC电阻值。加压后DC电阻接近于在纸质材料上制备的示例，这表明银颗粒之间的物理接触是相似的。虽然用Hyzod制备的天线的DC电阻并不理想，但如果在最终应用中需要聚碳酸脂薄板的性能，人们仍会接受这种较高的加压后电阻值。

在不相容基板上制备的天线示例

例22

用模板印刷法在厚度为0.005时的Dylark(见前面)薄膜上制备天线。Dylark是一种受欢迎的塑料薄膜，因为它与用来制造高压装饰层压板的酚醛牛皮纸层是相容的并可紧密结合在一起。在1999年11月23日授予Nelson等人并转让给Premark Holdings的美国专利No.5,989,668中讨论了Dylark薄膜在层压板中的应用。已经发现，在样品晾干时，用在前面所有示例中的导电油墨都使薄膜软化了。空气干燥结束后，发现在天线下面和周围的薄膜缩短或变形了。天线在例1条件下受压。测量了加压前和后的DC电阻。

表6

示例号    加压前的DC电阻(Ω)    加压后的DC电阻(Ω)

22        26.1                  15.32

这个例子给出了加压前的典型纸质DC电阻值，但加压后的值则出乎意料。这一相当高的加压后DC电阻值一般被认为是不适合于13.56MHz的天线工作频率的，它可能是因为油墨中溶剂系统的存在而引起油墨系统的粘合剂与Dylark薄膜相互混合造成的结果。在Dylark与油墨系统混合的情况下，银颗粒的分离增加了，后者则使天线的DC电阻增高。

适合于低压应用的纸上示例

例23

经蜜胺处理的双面，B-阶段的单色装饰纸质薄板的非装饰表面上制备有一模板印制的天线。晾干后，样品与例1一样加压。测量了加压前、后的DC电阻。

例24

未经蜜胺处理的，或干的，木纹印制的，装饰纸质薄板的非装饰表面上用模板印制方法印刷了一个天线。晾干后，样品与例1一样加压。测量了加压前、后的DC电阻。

表7

示例号    加压前的DC电阻(Ω)    加压后的DC电阻(Ω)

23        34.8                  3.91

24        40.6                  1.82

例23的加压后DC电阻值是例1中工作在13.56MHz频率的环形天线尺寸所不能接受的。可能在加压过程中有蜜胺树脂流入银油墨区域中。生产高压和低压层压板过程中蜜胺的流出是本领域中公知的。如果密胺树脂与银油墨混合，会生产出较高电阻值的天线成品。密胺树脂通常具有很好的绝缘性质，因此，导电银颗粒混合进绝缘的树脂中不会生产出低电阻的产品。

例24中的加压后DC电阻值也不能制造有例1中的尺寸和工作在13.56MHz的优良天线。这个示例中所用的干的，或未经处理的纸是多孔(疏松)的，导电油墨中的部分银颗粒可能渗入纸中，这实际上促进了银颗粒的分离，因而增大了电阻值。

虽然本发明可以有各种改进和其他形式，但附图中和此间已详细说明的则是以示例形式给出的若干具体实施例。但是，应该理解，本发明并无限制于所公开的具体形式之意图。相反，本发明应涵盖落入由下面所附权利要求书界定的本发明的精神和范畴内的所有修改，等价物，和替代实施例。

Claims (10)

1、用来与RFID标签保持通信联系的系统，该系统包括：

一个多层表面，包括：

一个基板层；

基板层上的印刷导电天线；

覆盖在天线上的至少一层附加基板层；

构造成可通过天线与RFID标签保持通信联系的收发机；

构造成可通过收发机为RFID标签提供数据或从RFID标签提取的一个或多个计算机化的数据库。

2、如权利要求1所述的系统，其中，天线是用模板印刷或网板印刷方法布置在基板层上的。

3、如权利要求1所述的系统，其中，天线是包括布置在基板层上的单条导电材料轨线的单环天线。

4、如权利要求1所述的系统，其中，天线是包括布置在基板层上的至少二条平行导电材料轨线的多环天线。

5、如权利要求1所述的系统，其中，基板层和至少一层附加基板层形成高压装饰层压板。

6、如权利要求1所述的系统，其中，基板层是乙烯树脂板。

7、如权利要求1所述的系统，其中，天线构造成可发射和接收频率大约为13.56MHz的信号。

8、如权利要求1所述的系统，其中，天线构造成可发射和接收频率大约为915MHz的信号。

9、一种多层搁架，包括：

搁架基板；

贴在搁架基板第一表面的第一层压板结构，其中，第一压层板结构包括第一层，印刷在第一层上的导电天线，和粘结至第一层上使天线被盖住的至少一层附加层。

10、一种制造层压板结构的方法包括：

在酚醛浸渍层上印刷导电天线；

在酚醛浸渍层上布置至少一层密胺浸渍层；

给多层板一次或多次加热和加压，以将各层相互粘结在一起，而天线则夹在它们中间。

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