JP2004513544A - スマートラベルの製造方法およびスマートラベル - Google Patents

Abstract

本発明はスマートラベルの製造方法に関するものである。本方法では、スマートラベルは少なくとも１つの発振回路を備え、この回路は少なくとも１つのコイル（２）と、少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ）とを含む。さらに本方法では、少なくとも１つの同調要素（５ａ〜５ｆ）を発振回路内に形成して発振回路の同調を行う。発振回路の同調は、上記同調要素（５ａ〜５ｆ）のうち１つ以上を必要に応じて作動不能化することによって実行する。
【選択図】図１ａ

Description

【０００１】
本発明は請求項１の前段に記載のスマートラベルの製造方法と、請求項６の前段に記載のスマートラベルとに関するものである。
【０００２】
本文では、スマートラベルとは、特に、粘着性積層体その他の自着性材料の内部に形成された電子回路であって、スマートラベル内に形成された共振回路によって必要な作動電圧の供給を受けるものを言う。また、かかるスマートラベルはＲＦ−ＩＤ回路等の集積回路を有し、例えばメモリを搭載している。
【０００３】
ある従来技術によるシステムでは、約１３．５６ＭＨｚの周波数を有する電磁界によってスマートラベルにエネルギーが運ばれる。そしてそのスマートラベルは共振回路、好ましくは直列共振回路を備えていて、この共振回路は上記周波数に正確に同調する。かかる場合、スマートラベルの電子回路が必要とする比較的高い作動電圧を比較的離れた距離から誘導することも可能である。一般的には、かかる装置では、仮に共振回路が正確な周波数に同調すれば、読取距離を１メートルにすることも可能である。かかる装置は例えば、様々な識別用途（ＲＦ−ＩＤすなわち無線周波識別タグ）に使用され、それらの用途では、少なくとも、スマートラベルに配置された集積回路に識別データが記憶されている。かかるスマートラベルは製品について使用可能であり、その場合、製品情報をスマートラベルによって離れた距離から読み取ることが可能である。さらに、いくつかの通行制御システムはＲＦ−ＩＤ技術を適用して個人識別および通行権のチェックを行っている。
【０００４】
ＲＦ−ＩＤ技術は無線周波電磁界の使用に基づくものであるためこの技術の使用は、いくつかの国々では様々な公的規制により制限されている。一般的には、ＲＦ−ＩＤシステムの使用に割り当てられた周波数帯域は、中波の両側の約±２．５％の範囲に帯域幅が制限されている。例えば、上記中波が１３．５６ＭＨｚの場合、システムに適用可能な周波数の範囲は、約１３．２２〜１３．９０ＭＨｚであることを意味する。Ｑ値が高く（一般的に６０〜１００）、さらにこれによってスマートラベルの発振回路が高周波選択性を要求されると、発振回路の周波数の制御は、スマートラベルの品質保証上、および生産の歩留まりを最大化する上で、最も重要な評価基準の１つとなる。
【０００５】
スマートラベルの発振回路用コイルの製造には、複数のファクタが含まれていて、それらファクタは周波数偏移を生じる。とりわけ、浮遊容量は、製造後のスマートラベルにおける発振回路の共振周波数に深刻な偏移を生じる。実際上、最も大きな偏移は、コイル端子間を接続している導体（リンク）と、とりわけ、導体・コイル間の絶縁体として使用される媒体の厚さの変化とが原因で生じるということが分かっている。一般的に、容量変化は１〜２ｐＦのオーダであり、これは実際上、約０．４ＭＨｚ程度の周波数変化となることを意味する。発振回路のコンデンサは通常、スマートラベルに格納された集積回路内に集積されている。一般的に、こうしたコンデンサの製造公差は±５％のオーダであり、これは、約０．５ＭＨｚ程度の周波数変化であることを意味する。したがって、上述の周波数変化により、容易に０．５〜０．７ＭＨｚの周波数偏移が生じる。周波数偏移は場合によっては、１メガヘルツものオーダとなりうる。これは、スマートラベル製造工程で製造されるいかなるスマートラベルをもってしても、十分に良好な読取距離を得ることは不可能であることを意味する。なぜなら、スマートラベルの同調回路は所望の周波数から外れているからである。これによってまた、発振回路のインピーダンスにおける虚数部分も誘導性になる。
【０００６】
従来技術におけるスマートラベルの他の問題点は、スマートラベルの発振回路が誘導性であるという事実に関するものである。これにより、仮に発振回路が適当な媒体のごく近傍に位置すると、発振回路は同調状態から偏移しやすくなる。かかる用法の例は、ブックカバーまたは製品パッケージに集積されたスマートラベルである。同調状態から外れた結果、様々な用法に応じて様々なタイプのコイルを使用する必要が生じてしまい、製品製造工程は、品質保証および生産管理の観点から、より複雑になってしまい、これによって価格が重大なファクタであるのに、製品のコストが増大してしまう。
【０００７】
同調用コンデンサを発振回路に加えたスマートラベルが知られている。かかるスマートラベルはポリエチレン製基板を含み、その両側にアルミニウム層が備えられている。基板層の厚さは５０μｍのオーダであり、アルミニウム層の厚さは約３０μｍである。同調用コンデンサはしたがって、２つのアルミニウム層から成りそれらの間に絶縁体層としてポリエチレン層が挟まれている。かかるスマートラベルを同調させるには、まず発振回路の作動周波数を測定し、次にレーザによって同調用コンデンサの所定のある部分を切り離す。すると同調用コンデンサの静電容量が変化し、これによって発振回路の同調周波数が変化する。この方式の１つの問題点は、ポリエチレン層の厚さの変化が数マイクロメートルになり得ることであり、そのため、同調用コンデンサの静電容量の変化が、同じサイズの部分が切り離されたとしても、同調用コンデンサの様々な場所で必ずしも同一とはならないことである。すると、予め切り離すべき部分のサイズを予測することが困難となり、測定工程および切り離し工程を必要に応じて、発振回路にとって望ましい発振周波数が十分な精度で得られるまで繰り返さなければならなくなる。さらに、固定されたサイズを有する実質的に長方形の１片を切り離すことによって同調を行なうため、作業には時間がかかるし、スマートラベルウェブの縦横方向の許容誤差は比較的小さいし、また調整装置は高価でもある。上述の欠点のために、かかる調整方法を使用すると費用がかさみ、時間もかかり、これらはとりわけ、スマートラベルウェブ１６のように幅方向に複数のスマートラベルを含むものの製造工程で著しい。
【０００８】
本発明は、上述の欠点を大幅に除去し、製造公差の影響を従来技術の方法よりかなり容易な方法で除去可能なスマートラベルの製造方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、従来技術のスマートラベルより容易に、製造後に正しい周波数に同調可能な発振回路を有するスマートラベルを提供することを目的とする。本発明は、スマートラベルに形成すべき発振回路に、同調を行なう容量性同調手段、さらに／または誘導性同調手段を設けるというアイディアに基づくものである。より正確には、本発明による方法は、主として、請求項１の特徴段の記載事項を特徴とする。本発明によるスマートラベルは、主として、請求項６の特徴段の記載事項を特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、従来技術における方法およびスマートラベルに比較して、顕著な利点が得られる。本発明によるスマートラベルの製造後の調整は簡便で迅速であり、発振周波数に対する製造公差の影響は調整工程で除去可能である。したがって、スマートラベルの信頼性は従来技術のスマートラベルより改善され、迅速になる。また、スマートラベル製造工程の歩留まりを向上させることができる。なぜなら、製造公差のばらつきを除去可能であり、調整の必要性および調整によって生じる変化は、計測に基づいて比較的正確に決定可能だからである。したがって、長く連続するスマートラベルの製造コストも従来技術の方法を用いる場合より小さくなる。
【００１０】
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
以下、本発明の第１の有利な実施例によるスマートラベル１を図１ａおよび図１ｂと、図４に示す等価電気回路とを参照して説明する。本発明によるスマートラベル１の製造には、それ自体公知の製造方法を使用可能である。スマートラベルは、少なくとも一方の面に１つ以上の導体層を設けた適切な絶縁体基板６上に形成される。この導体層は所要の回路パターンを有し、例えば、コイル２を形成するとともに、そのコイル導体に集積回路３を接続する。さらに、製造後のスマートラベルは粘着面と、粘着面を防護するフィルムとを含んでいる。スマートラベルは大量生産によって製造してよく、１つ以上のスマートラベルを幅方向に並べ、かかる複数のスマートラベルが次々と連続して配列されたスマートラベルウェブとして製造可能である。
【００１２】
スマートラベル１はコイル２を含み、このコイルは好ましくは、少なくともスマートラベル１のエッジ領域の周囲に巻かれたワイヤループとして形成され、例えば導電性インクを基板６の表面にプリントすることによって形成される。スマートラベル１は集積回路３も搭載していて、これは例えばいわゆるＲＦ−ＩＤ方式を行う集積回路であり、例えばメモリと、少なくとも１つのコンデンサＣとを含む。コイル２の端子は集積回路への導線４ａ、４ｂに接続されている。集積回路では、上記コンデンサＣは好ましくは集積回路３の一方の導体のピンに直列接続されていて、集積回路３は他の部位として集積回路に電子装置Ｅを格納している。そして、この一方の導体はコイル２の導線４ａ、４ｂのいずれか一方に接続され、同様に、集積回路の第２の導体はコイル２の導線４ａ、４ｂの他方に接続されている。このようにして直列共振回路が形成され、これはコイル２と、集積回路３に含まれたコンデンサＣとを含む。さらに、集積回路３は手段Ｕを含み、これによって、直列共振回路を介して供給された電磁エネルギーを集積回路の電子装置Ｅ用の適度な作動電圧Ｖｃｃに変換可能である。
【００１３】
図１のスマートラベル１はまた、４つの同調要素５ａ〜５ｄを搭載していて、これらは本実施例では、容量性同調要素、すなわちコンデンサである。同調要素の数が４つに限られないのは言うまでもなく、様々な実施例で変更してよい。本発明の技術的範囲では、少なくとも１つの同調要素がスマートラベル用に作成される。
【００１４】
同調要素５ａ〜５ｄは好ましくは並列接続されていて、その場合同調容量の合計は各同調要素５ａ〜５ｄの静電容量の合計となる。並列接続された同調要素５ａ〜５ｄはコイル２に接続され、その場合発振回路はコイル２と、集積回路３内のコンデンサと、同調要素５ａ〜５ｄとで構成される。図４にはかかる同調回路の等価電気回路も示している。
【００１５】
同調要素５ａ〜５ｄは、コイル２の端子間を接続している導線４ａと同一の工程および同一の材料で作ることが好ましい。下方の極板は例えばアルミニウム製または銅製とし、中間は好ましくはシルク印刷可能な絶縁体材料とし、上方極板は好ましくは銀ペースト、あるいは銀ペーストと電着した銅との化合物とする。このようにすれば、同調要素の製造には材料コスト以外には何らコストが生じず、コスト全体のうちごくわずかな部分しか占めないこととなる。本発明によるスマートラベル用の電子部品の製造工程は、例えば以下の方法で行う。コイル２を形成する導体層は、基板上にプリントし、蒸着し、あるいは他の公知の方法によって作る。このとき、同調要素５ａ〜５ｄとして使用されるコンデンサ用の第１の極板８は、第１の極板をコイル２に接続する導線９と一体的に製造することも可能である。次に、絶縁体７を作成して、コイル２の他の巻線から導線４ａを絶縁する。また、同調要素５ａ〜５ｄ用の絶縁体層１０もこの工程で作成しておくことが好ましい。導線４ａおよび４ｂは次の工程で形成する。導線４ａの目的はコイル２の第１の端子２ａを集積回路３の一方のピンへ接続することである。これと同様に、導線４ｂの目的は、コイル２の第２の端子２ｂを集積回路３の他方のピンに接続することである。この後、同調要素の第２の極板１１を、第２の極板をコイル２に接続する導線１２と一体的に作成することが可能となる。
【００１６】
本発明によるスマートラベル１の調整は、例えば、次の方法によって実行可能である。集積回路３がスマートラベル１に搭載された後、発振回路の周波数を測定し、調整の要否を判定する。調整は、同調要素５ａ〜５ｄのうち必要な数の要素だけを作動不能化することによって行う。仮に、例えば、同調要素の静電容量が約１ｐＦであれば、作動不能化する同調要素の数に応じて、静電容量全体の範囲内で、およそ０〜４ｐＦの変更が可能となる。作動不能化は、例えば図２の拡大断面図に示すように、機械的に行う。調整手段１３は打ち込みヘッド１４と、反作用部１５とを含む。複数のスマートラベルから成るスマートラベルウェブ１６は、調整手段１３の打ち込みヘッド１４と反作用部１５との間に導入する。スマートラベルウェブ１６は好ましくは、調整手段１３に対する各スマートラベルの位置を検出する複数のカメラによって、最適に位置決めする。この工程では、作動不能化される同調要素が調整手段に対向した位置に来ると、必要に応じてスマートラベルウェブ１６の移動を停止可能であり、打ち込みヘッド１４によって同調要素の極板８、１１あるいは極板導線９、１２のいずれかに孔を開ける。これにより、作動不能化された同調要素は、もはや発振回路の発振周波数に対して実質的に影響を及ぼさなくなる。
【００１７】
実施例に応じて、調整手段１３は１つ以上用意してよい。１つの調整手段を使う場合、いくつかのスマートラベルがスマートラベルウェブに互いに並んで配置されているなら、少なくとも、スマートラベルウェブ１６の移動方向に対して実質的に横断する方向（幅方向）に、調整手段を移動可能でなければならない。複数の調整手段を使う場合、必要に応じて、複数の同調要素を同時に作動不能化可能である。機械的調整手段を使う場合、孔開けによって生じたカスは、例えば負圧を与えるかまたは吸引によって除去してよい。
【００１８】
複数の同調要素は好ましくはスマートラベルに以下の方法で配置する。すなわち、スマートラベルウェブ１６の移動方向に沿って複数の同調要素を１つ以上の列に並べる。例えば図１ａのスマートラベルでは、４つの同調要素が２列に配置されている。この配置によれば、調整手段をスマートラベルウェブの幅方向に移動させる必要性を減じることができる。仮にスマートラベルウェブ１６の幅方向に並べられた調整手段の数が、この方向における同調要素の列の数と同一であれば、調整を実行するために調整手段を幅方向に移動させる必要はないからである。
【００１９】
使用する調整手段は、破砕に適した他の手段としてもよい。例えば導体または同調要素を焼き切るレーザを使用してよい。レーザを使用する場合、固定して設置可能な１つ以上のレーザを使用してよく、その場合、調整すべき同調要素の列の数に等しい数のレーザを使用すると好ましい。あるいは可動式のレーザを使用してもよく、その場合、レーザビームは、その時点で作動不能化すべき同調要素の作動不能化点に焦点を合わせる。固定式調整手段を使用する場合は、調整手段が作動不能化すべき同調要素に対向した位置に来るよう、スマートラベルウェブ１６を焦点合わせし、一定間隔で停止させる。固定式調整手段を使用すれば、可動式調整ヘッドを使用する場合に比較して、調整に使用する装置の機械的な実装をより簡素にすることができ、作業速度も高くすることができる。
【００２０】
さらに、他の調整手段として使用可能なのは、いわゆるカッティング・プラテンプレスである。このカッティングプレスは、例えばスマートラベルウェブ１６の上に配置するとともに、その下方手段をウェブの下に配置することが可能であり、あるいはそれらを反対に配置してもよい。カッティング・プラテンプレスを使用する場合、孔開けによって形成されるカスは、負圧によって、好ましくはプレスの側へ吸引する。
【００２１】
シルクスクリーン印刷方法を用いて同調要素の絶縁体層を形成する場合は、基板絶縁体を用いる場合に比較して、層厚さをより正確に決定可能である。この場合、同調要素の精密さが向上し、これによって調整精度も向上する。
【００２２】
図３はスマートラベルを示し、これは本発明の他の有利な実施例に適合するものである。この実施例では、同調要素は誘導性同調要素５ｅ、５ｆである。調整は、したがって、１つ以上の同調要素５ｅ、５ｆの導体を切断することによって実行可能であり、この場合コイル２のインダクタンスが変化する。この実施例で得られる１つの利点は、ワイヤループの切断を実質的にループのいかなる場所でも実行可能なことであり、これによって、切断精度がさほど問題でなくなる。切断は、コンデンサの場合に使用した調整手段１３と同様の手段を用いて実行してよい。コイルのインダクタンスに影響を及ぼすことによって、実際のスマートラベルにおける周波数の変化を常に数パーセント以内の精密さで同一に保つことができる。なぜなら、コイルの製造工程における電線の再現性が良好だからである。
【００２３】
容量性同調では、コンデンサの定格値が例えば０．５、１、２および３ｐＦに設定されている場合、およそ１〜１．５ＭＨｚの制御範囲を実現することも可能である。同調要素が互いに等しい同調値を有する必要はなく、様々な同調値を有する同調要素を使用可能であり、様々な同調要素によって様々な影響を共振周波数に及ぼすことが可能であることは、言うまでもない。
【００２４】
本発明が上述の実施例に限定されるものでないことは言うまでもなく、特許請求の範囲内で改変可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
本発明の好ましい実施例によるスマートラベルの平面図である。
【図１ｂ】
図１ａに示すスマートラベルを地点Ａ−Ａで切断した拡大断面図である。
【図２】
本発明の有利な実施例によるスマートラベルを調整可能な調整装置の拡大断面図である。
【図３】
本発明の他の有利な実施例によるスマートラベルの平面図である。
【図４】
本発明の有利な実施例によるスマートラベル内の等価電気回路である。

Claims (11)

1. 少なくとも１つのコイル（２）と少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ）とを含む少なくとも１つの発振回路を備え、該発振回路は該発振回路を同調させる少なくとも１つの同調要素（５ａ〜５ｆ）を備えているスマートラベルの製造方法において、該同調要素（５ａ〜５ｆ）のうち１つ以上を作動不能化することによって前記発振回路を必要に応じて同調させることを特徴とするスマートラベルの製造方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記発振回路について目的の共振周波数を決定し、該目的の共振周波数からの許容可能な共振周波数の偏移を決定する方法において、該発振回路の同調は、少なくとも以下の工程、すなわち、
   −　前記発振回路の共振周波数を測定する工程と、
   −　該測定した共振周波数を前記目的の共振周波数と比較する工程と、
   −　該測定した共振周波数の、前記目的の共振周波数からの偏移が、許容可能な偏移を超えていた場合、前記発振回路の共振周波数を変更する必要があると判定する工程と、
   −　該変更する必要を実行に移すため少なくとも１つの作動不能化可能な同調要素を決定する工程と、
   −　該工程によって決定した少なくとも１つの同調要素を作動不能化する工程とを含むことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、少なくとも１つの同調要素は容量性同調要素とすることを特徴とする方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、少なくとも１つの同調要素は誘導性同調要素とすることを特徴とする方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、前記スマートラベルは少なくとも１つの集積回路（３）を備えていることを特徴とする方法。
6. 少なくとも１つの発振回路を備え、該発振回路は少なくとも１つのコイル（２）と、少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ）と、該発振回路を同調させる少なくとも１つの同調要素（５ａ〜５ｆ）とを含むスマートラベル（１）において、該発振回路は、該同調要素（５ａ〜５ｆ）のうち１つ以上を必要に応じて作動不能化することによって同調するよう配設されていることを特徴とするスマートラベル。
7. 請求項６に記載のスマートラベル（１）において、前記同調要素（５ａ〜５ｆ）は少なくとも１つの導線（９、１２）によって１つのコイル（２）に接続されていて、前記作動不能化は、作動不能化すべきいずれかの同調要素（５ａ〜５ｆ）を前記コイルに接続する少なくとも１つの導線（９、１２）を切断することによって実行されるように配設されていることを特徴とするスマートラベル。
8. 請求項６または７に記載のスマートラベル（１）において、少なくとも１つの同調要素（５ａ〜５ｆ）は容量性同調要素（５ａ〜５ｄ）であることを特徴とするスマートラベル。
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載のスマートラベル（１）において、少なくとも１つの同調要素（５ａ〜５ｆ）は誘導性同調要素（５ｅ、５ｆ）であることを特徴とするスマートラベル。
10. 請求項６ないし９のいずれかに記載のスマートラベル（１）において、前記スマートラベルは少なくとも１つの集積回路（３）を含むことを特徴とするスマートラベル。
11. 請求項１０に記載のスマートラベル（１）において、前記 コンデンサ（Ｃ）は前記集積回路（３）に配置されていることを特徴とするスマートラベル。

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