JP2020536774A - 集積導電パターンをもつラベルを製造するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

導電パターン２０１’をもつラベルを形成するための方法及び装置であって、面材料ウェブ２００の第１のロール１０２を用意するステップと、面材料ウェブの表面上に前記導電パターンに対応するパターンにおいて導電性材料２０１を形成するステップと、バッキング材料ウェブ２０２の第２のロール１０６を用意するステップと、バッキング材料ウェブの表面上に接着剤２０４の層を塗布するステップと、接着剤の前記塗布の前又は後に、バッキング材料ウェブ中にホール２０５を形成するステップと、導電性材料と接着剤とが面材料ウェブとバッキング材料ウェブとの間で互いに対向し、それにより、ホールが、導電パターン中に形成された専用接触領域の上に構成されるように、バッキング材料ウェブと面材料ウェブとを一緒にまとめるステップと、導電パターンをもつ面シート材料と接着剤をもつバッキング・シート材料とを一緒に積層するステップと、積層されたウェブを第３のロール１１３上にリワインドするステップとを含む、方法及び装置。

Description

本発明は、集積アンテナなど、集積導電パターンをもつラベルの製造のための方法及び装置、特に、スマート・ラベル及びＲＦＩＤラベルの製造に関する。

近年、紙及びプラスチックなどの基板上の導電パターンの形成を可能にし、プリント回路板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）のシルク・スクリーン印刷において使用されるエッチングなどの問題を回避する、プリント・エレクトロニクスを製造する新しい方法が開発されている。そのような新しい方法は、たとえば、国際公開第２０１３／１１３９９５号、国際公開第２０１６／１８９４４６号、国際公開第２００９／１３５９８５号及び国際公開第２００８／００６９４１号に記載されている。

プリント・エレクトロニクスの１つの一般的な用途は、ラベルにおける、たとえば、いわゆるスマート・ラベルにおける、集積インサートとしてである。スマート・ラベルは、従来のプリントコーディングされたラベルの下の平坦に構成されたトランスポンダであり、チップとアンテナとを含む。ラベルは、しばしば、紙、織物又はプラスチックから製造され、通常、特別に設計されたプリンタ・ユニットにおいて使用するために、丸められたキャリアとラベル・メディアとの間にＲＦＩＤインレイが積層された、紙ロールとして作製される。スマート・ラベルは、より高いデータ容量、直接視線の外側で読み取る及び／又は書き込む可能性、複数のラベル又はタグを１回で読み取る能力など、従来のバーコード・ラベルに勝る利点を与える。

しかしながら、プリント・エレクトロニクスの製造においてなされた進歩にもかかわらず、スマート・ラベル、及び集積電気パターンを有する他のタイプのラベルの製造は依然として厄介でコストがかかる。

従来のＲＦＩＤ／スマート・ラベル製造プロセスは、ＲＦＩＤアンテナを製造し、アンテナ上にマイクロチップをアセンブルするために、別個の機器を使用する。ＲＦＩＤトランスポンダは、次いでラベル変換施設に転送され、次いで様々な方法でラベルに取り付けられ、集積される。そのようなプロセスは、たとえば米国特許出願公開第２００７／０１８１２４７号に開示されており、そこでは、ラベル・ストックが剥離され、ＲＦＩＤトランスポンダが剥離された層の間に挿入され、層が再積層される。このプロセスは、それ自体複雑でコストがかかり、十分な正確さで制御することが困難である。

したがって、ＲＦＩＤラベルを形成する全体的プロセスは、今日、極めてコストがかかり、アンテナ、インレイ及び最終ラベルを製造するために多数の別個の機器を必要とし、その結果、設備投資及び床面積要件が大きくなる。使用される多くの異なるステップはまた、製造を効率的に制御することを困難にし、また、複雑な製造セットアップ及び処理につながる。さらに、大きい作業中のストレージが必要とされ、全体的リードタイムが長くなる。

したがって、集積アンテナなど、集積導電パターンをもつラベルのより効率的な製造のための方法及び装置、特にスマート・ラベル及びＲＦＩＤラベルのより効率的な製造のための方法及び装置が必要である。

国際公開第２０１３／１１３９９５号 国際公開第２０１６／１８９４４６号 国際公開第２００９／１３５９８５号 国際公開第２００８／００６９４１号 米国特許出願公開第２００７／０１８１２４７号 欧州特許第１６６５９１２号 国際公開第２００５／０２７５９９号

したがって、本発明の目的は、上記で説明した問題を少なくとも緩和する、集積導電パターンをもつラベルを形成するための方法及び装置を提供することである。

この目的は、添付の特許請求の範囲による方法及び製造システムによって得られる。

本発明の第１の態様によれば、ロールツーロール・プロセスにおいて導電パターンをもつラベルを形成するための方法であって、
面材料ウェブの第１のロールを用意するステップと、
面材料ウェブの表面上に前記導電パターンに対応するパターンにおいて導電性材料を形成するステップと、
バッキング材料ウェブの第２のロールを用意するステップと、
バッキング材料ウェブの表面上に接着剤の層を塗布するステップと、
接着剤の塗布の前又は後に、バッキング材料中にホールを形成するステップと、
導電性材料と接着剤とが面材料ウェブとバッキング材料ウェブとの間で互いに対向し、それによりホールが、導電パターン中に形成された専用接触領域の上に構成されるように、バッキング材料ウェブと面材料ウェブとを一緒にまとめるステップと、
導電パターンをもつ面シート材料と接着剤をもつバッキング・シート材料とを一緒に積層するステップと、
積層されたウェブを第３のロール上にリワインドするステップと
を含む、方法が提供される。

本発明は、ラベル変換プロセスが、多くの態様において、プリント・エレクトロニクスを製造するための方法に類似する、本発明者らの驚くべき実現に基づく。したがって、本発明によって、ＲＦＩＤトランスポンダのためのアンテナなど、導電パターンは、従来のラベル変換プロセスの一体部分として形成され得る。これにより、はるかに速い、よりコスト効率的な方法で、集積導電パターンをもつラベルの製造が可能になる。本発明はまた、プロセス全体がすべてすぐに、単一の製造ラインにおいて行われるので、プロセス全体の制御の向上を可能にする。したがって、もはや別個に導電パターンを形成する必要がなく、また、すでに製造されたラベル上に導電パターンを接続する困難で厄介なプロセスの必要がない。

本方法は、ラベル変換／製造プロセスと、導電パターンを形成するためのプロセスとを統合し、随意にまた、ＲＦＩＤチップなど、集積回路を単一の製造プロセスに与えるプロセスを統合する。これによって、ウェブ・ロールの挿入、製造経路を通るウェブのスレッディング、リワインディングなど、これらのプロセスの各々において従来別個に実行される多くのステップは、これによって１回のみで実行され得、プロセスがはるかにコスト効率的で時間効率的になる。それはまた、製造機械及び製造空間の全体的な必要を低減する。

本発明の使用によって、集積導電パターンをもつラベルは、ラベル変換企業の製造施設においてなど、単一の施設において直接製造され得る。これによって、様々な下請業者などの間の転送が最小になる。それはまた、中間ストックの必要を低減し、ストック及びストレージの全体的な必要が著しく低減され得る。さらに、製造者は、製造プロセスのより大きい制御を与えられ、最終製品の品質をより容易に制御することができ、また、必要な変更などを導入することができる。

本発明の方法及び装置は、入力ロールが一端において与えられ、出力ロールが他端において受けられるロールツーロール・プロセスである。これによって、本プロセスは、完全に自動化された製造のために大いに好適である。

さらに、出力、集積導電パターンをもつラベルは、たとえばスマート・ラベル及びＲＦＩＤラベルを形成するためのバッキング材料ウェブ中に形成されたホール内に構成された、チップに容易に取り付けられ得る。そのようなチップをラベルに追加及び接続するステップは、積層の前又は後のいずれかに、同じ製造ラインにおいてさらなるステップとして与えられ得るか、又は別個の製造ラインとして構成され得る。

面材料ウェブは、好ましくは、紙、ボード、ポリマー・フィルム、繊維及び不織材料のうちの少なくとも１つを備える。

パターンにおける導電性材料の形成は様々な方法で行われ得る。たとえば、導電パターンの形成は、銀インク、すなわち導電性銀粒子を含むインクで印刷することによって行われ得る。溶剤は、次いで、高温での加熱によって、フォトニック硬化の使用などによって蒸発させられ得る。導電パターンの形成はまた、最初にウェブ上に導電層を与え、次いでこの導電層を除去するか、又は、たとえば研削、切断などによって、所望の導電パターンに形成することによって行われ得る。これは、たとえば欧州特許第１６６５９１２号及び国際公開第２００５／０２７５９９号に開示されている方法で行われ得、前記文書は、これによって参照によりそれらの全体が組み込まれる。

好ましい実施例では、パターンでの導電性材料は、前記導電パターンに対応するパターンでの導電性材料を面材料ウェブの表面に転写することと、導電性材料の特性溶融温度を超える温度まで導電性材料を加熱することとを含む。

導電性材料は、好ましくは導電性固体粒子の形態である。面材料ウェブへの導電性材料の転写は、たとえば導電性固体粒子に加えて、流体又はゼラチン物質を含有する化合物の一部としての導電性粒子のダイレクト印刷を含み得る。しかしながら、導電性固体粒子はまた、乾燥粉末の形態であり得る。さらに、粒子の転写の前に、面材料ウェブの表面上に接着剤領域が作製され得る。

加熱は、好ましくは非接触加熱方法を用いて行われる。導電性材料の特性溶融温度を超える温度までの導電性材料の加熱は、導電性材料の溶融及び凝固を生じる。これは、それ自体、導電パターンを形成するのに十分であり得る。しかしながら、本方法はまた、積層の前に、加熱された導電性材料に圧力を加えるステップを含み得る。この圧力は、ニップによって加えられ得、好ましくは、ニップの表面温度は特性溶融温度よりも低い。この圧力は、好ましくは、材料が依然として溶融した又はほとんど溶融した状態のままであるように、加熱の後に比較的すぐ加えられる。これによって、圧力は、前に溶融した材料を、意図された導電パターンに対応する面材料ウェブ上の領域をカバーする本質的に連続的な導電層の形態で凝固させる。このようにして製造された導電パターンは、基板との良好な接着性、高い剥離強度、及び導電性の良好な継続性を有する。

「特性溶融温度」とは、ここでは、たとえば、導電性粒子が、２つ又はそれ以上の成分が異なる粒子中及び／又はさらには単一の粒子中で別個のままである複合粒子である場合、特性溶融温度は、複数の溶融粒子から来る溶融物内の凝集の生成に顕著な影響を及ぼすような成分が溶融する温度であることを意味する。「特性溶融温度」を定義する別の方法は、特性溶融温度が、問題の物質が多かれ少なかれ粘性の流体として顕著に挙動し始める温度及び／又はそれを超える温度であると言うことである。導電性粒子が、組成が均質であり、明確な溶融温度を有する１つの金属又は合金のみからなる場合、特性溶融温度はその金属又は合金の溶融温度である。

導電性粒子の転写及び硬化及び凝固は、特に国際公開第２０１３／１１３９９５号、国際公開第２００９／１３５９８５号、国際公開第２００８／００６９４１号及び国際公開第２０１６／１８９４４６号のうちの１つ又はいくつかに開示されている方法で行われ得、前記文書のすべては、これによって参照によりそれらの全体が組み込まれる。

硬化は、加熱によって、又は加熱と圧力の組合せによって実施され得る。加熱と圧力の両方が使用される場合、硬化は焼結と呼ばれることがある。硬化中に、たとえば粒子の形態の転写される導電性材料は、ウェブ基板に固定される連続的に導通するパターンに変換される。焼結は、好ましくは、２つの対向するニップ部材を備えるニップにおいて実行され、そのうちの少なくとも１つは加熱可能であり得、それらのニップ部材の間にウェブが供給される。さらに、又は代替的に、硬化はまた、たとえばＵＶ放射、電子ビーム放射など、導電性材料の照射を含み得る。

バッキング材料は、好ましくは、紙、ボード、ポリマー・フィルム、繊維及び不織材料のうちの少なくとも１つを備える。バッキング材料は、対向するシート材料と同じタイプであり得るが、代替的に、異なるタイプであり得る。

接着剤は、好ましくは感圧接着剤である。

積層は、好ましくは、導電パターンをもつ面材料ウェブと接着剤をもつバッキング材料ウェブとを積層ニップによって一緒に圧縮することによって行われる。

バッキング材料ウェブ中のホールは、たとえば、パンチング又はダイ・カッティングによって形成され得る。

ホールは、その中にチップなどを受けるように形成され、構成され得る。したがって、チップは、これによって、導電パターン中に形成された専用接触領域に接続されるようになり得る。

本方法は、ホール中にチップを挿入し、チップを専用接触領域に導電的に取り付けるステップをさらに含み得る。このステップは、プロシージャの一体部分として与えられ得、第３のロール上の積層されたウェブのリワインドの前に実行され得る。このステップは、面材料ウェブとバッキング材料ウェブとの積層の前に実行され得る。しかしながら、このステップはまた、積層の間又は後に実行され得る。代替的に、このステップはまた、リワインディングの後に別個のプロシージャにおいて行われ得る。そのような代替において、第３のロールのウェブが新しい製造ライン中に挿入され、そこでチップが実装される。

導電パターンは、好ましくは、アンテナを、最も好ましくはダイポール・アンテナを形成するように構成される。

チップは、導電パターンによって形成されたアンテナと一緒にＲＦＩＤトランスポンダを形成するための集積回路であり得る。ＲＦＩＤトランスポンダは、パッシブ、すなわちリーダの電磁界によって電力供給されるか、又はアクティブ、すなわちオンボード・バッテリーによって電力供給されるかのいずれかであり得る。

本発明の別の態様によれば、ロールツーロール・プロセスにおいて集積導電パターンをもつラベルを形成するための装置であって、
面材料ウェブの第１のロールを受けるための第１の入力ステーションと、
面材料ウェブの表面上に前記導電パターンに対応するパターンにおいて導電性材料を形成するためのパターン形成ステーションと、
バッキング材料ウェブの第２のロールを受けるための第２の入力ステーションと、
バッキング材料ウェブの表面上に接着剤の層を与える接着剤アプリケータと、
接着剤の前記塗布の前又は後に、バッキング材料ウェブ中にホールを形成するためのホール形成ステーションと、
導電パターン及び接着剤が面材料ウェブとバッキング材料ウェブとの間に構成され、ホールが、導電パターン中に形成された専用接触領域の上に構成されるように、面材料ウェブとバッキング材料ウェブとを一緒に積層する積層ニップと、
積層されたシートを第３のロール上にリワインドするためのリワインディング・ステーションと
を備える、ラベルを形成するための装置が提供される。

本発明のこの態様によって、本発明の第１の態様に関する、上記で説明したのと同様の利点及び好ましい特徴及び実施例が得られる。

本装置は、好ましくは、従来のラベル変換機械に基づいて実現されるが、導電パターンを形成するための、場合によってはまた、バッキング材料ウェブ中にスルーホールをパンチングするための、及び／又は導電パターンに、ＲＦＩＤチップなど、集積回路を接続するための機器及びステーションが追加される。

上記で説明したように、導電パターンの形成は様々な方法で行われ得る。一実施例によれば、パターン形成ステーションは、導電パターンに対応するパターンにおける導電性材料を面材料ウェブの表面に転写するための粒子ハンドラと、導電性材料の特性溶融温度を超える温度まで導電性材料を加熱するためのヒーターとを備える。

本発明のこれら及び他の態様は、以下で説明する実施例から明らかになり、それらの実施例を参照しながら解明されよう。

例示の目的で、添付の図面に示された本発明の実施例に関して、本発明について以下でより詳細に説明する。

本発明の一実施例の方法及びシステムによる、アンテナ要素など、導電パターンをもつラベルを製造するための製造ラインの概略図である。 本発明の一実施例による、ＲＦＩＤラベルを製造するために図１の出力ラベルを使用するための製造ラインの概略図である。 図１及び図２に開示された方法及びシステムの異なるステップによって得られた材料の概略断面図である。

以下の詳細な説明において、本発明の好ましい実施例について説明する。しかしながら、他の何かが特に示されていない限り、異なる実施例の特徴は、実施例間で交換可能であり、異なる方法で組み合わせられ得ることを理解されたい。また、明快のために、図面に示されたいくつかの構成要素の寸法は、様々な層の厚さなど、本発明の現実の実装形態における対応する寸法と異なり得ることに留意されたい。

次に、図１を参照しながら、アンテナなど、その中に集積された導電パターンをもつラベルを形成するための製造方法及び装置について、より詳細に説明する。

システム１００は、面材料ウェブ２００のロール１０２を受けるためのリール・ホルダーを与えられた、第１の入力又はアンワインド・ステーション１０１を備える。面材料ウェブは、たとえば紙であり得る。

面材料は、好ましくは繊維ウェブであり、多種多様な材料、幅及び厚さのいずれかであり得る。紙及びポリマー・フィルム（プラスチック）が好適であるが、他の同様の非導電性表面も使用され得る。面材料はまた、コーティングされ得、多層ウェブも使用され得る。

面材料ウェブは、パターンにおける導電性材料を面材料ウェブの表面上に転写するように構成された、粒子ハンドラ１０３に転写される。パターンは、ラベル中に与えられるべき導電パターンに対応する。

粒子転写の前に、溶融及び押し付けが行われるまで粒子を所望の位置に保持するために、当技術分野でそれ自体知られているように、接着領域がウェブの表面に形成され得る。しかしながら、使用される材料などに応じて、このステップも省略され得る。接着領域は、形成されるべき導電パターンのための意図されたパターンと対応して形成され得、たとえば、分散接着（すなわちグルーイング（ｇｌｕｉｎｇ））又は静電接着によって形成され得る。これは、たとえば、事前決定された形態の接着領域を作製するために、基板上に接着剤又はラッカーを拡散させるように構成された接着剤印刷又はラッカーリング・セクション（別個に示されていない）によって、又は事前決定された形態の接着領域を作製するために、ウェブ材料中に静電荷の空間分布を生成するように構成された充電器セクションによって実行され得る。しかしながら、追加又は代替として、粒子は、形成されるべき導電パターンと対応してウェブ上に直接転写され得る。

また、必要な接着を同時に生成することを伴う方法を用いて、基板の表面上に導電性固体粒子を転写することが可能である。たとえば、導電性固体粒子は、導電性固体粒子に加えて、接着特性を有する流体又はゼラチン物質を含有する化合物の一部として得られ得る。その場合、接着領域の予備作製は省略され得る。

導電性材料は、次いで、凝固した、よりコンパクトなパターンを形成するために硬化させられる。これは、たとえば、ヒーター１０４を用いた熱の適用によって行われ得る。これによって、導電性材料は、好ましくは、導電性材料の特性溶融温度を超える温度まで加熱される。

加熱は、好ましくは、ウェブの表面上の導電性材料の空間分布におけるスミアリング又は不要な巨視的変化の危険を低減する、非接触加熱である。しかしながら、接触型である加熱方法も使用され得る。特に、加熱は、低い又は極めて低い接点圧力で行われる場合、同じ有利な非スミアリング特性をも有し得る。加熱の結果として、溶融物が生成される。

非接触加熱は、たとえば、赤外放射、レーザー加熱、又は他のタイプの放射による加熱、誘導加熱、熱ガスによるストリーミングなどによって得られ得る。しかしながら、加熱はまた、基板ウェブ又は導電性材料を、加熱されたニップなど、加熱された本体と接触させることによって行われ得る。

導電性材料の特性溶融温度を超える温度まで導電性材料を加熱することは、導電性材料の溶融及び凝固を生じる。これは、それ自体、特に加熱が、転写された粒子を圧力で接触させることをも伴う場合、導電パターンを形成するのに十分であり得る。

しかしながら、本方法はまた、加熱に続いて、ただし積層の前に、加熱された導電性材料に圧力を加えるステップを含み得る。この圧力は、ニップ（図示せず）によって加えられ得、好ましくは、ニップの表面温度は特性溶融温度よりも低い。この圧力は、好ましくは、材料が依然として溶融した又はほとんど溶融した状態のままであるように、加熱の後に比較的すぐ加えられる。これによって、圧力は、前に溶融した材料を、意図された導電パターンに対応する面材料ウェブ上の領域をカバーする本質的に連続的な導電層の形態で凝固させる。

ニップは、加熱されていないニップであり得る。しかしながら、好ましくは、ニップは、３０°Ｃ〜６０°Ｃ未満など、特性溶融温度よりもほんの少し低い温度まで加熱される。これは、たとえば、溶融物が基板に対して押し付けられる前に、溶融物が早期に凝固しないことを保証する。ニップは、最初は固体の導電性粒子の前に溶融した材料を再び凝固させるが、今度は、別個の粒子の形態ではないが、所定のパターンにおいて構成された本質的に連続的な導電層の形態で再び凝固させる。

しかしながら、他の実施例では、ニップ温度は、使用される導電性材料の特性溶融温度に等しいか又はほとんど等しいことがある。

さらに、すでに説明したように、押し付けステップは、いくつかの実施例では省略され得る。またさらに、プロセスにおいて使用される他のニップ、たとえば以下でより詳細に説明する積層ニップが、さらに積層の前の追加の押し付けステップなしに、溶融した粒子を凝固させるためにも十分な圧力を与えるように構成され得る。

導電性粒子の転写及び硬化及び凝固は、特に国際公開第２０１３／１１３９９５号、国際公開第２００９／１３５９８５号、国際公開第２００８／００６９４１号及び国際公開第２０１６／１８９４４６号のうちの１つ又はいくつかに開示されている方法において行われ得、前記文書のすべては、これによって参照によりそれらの全体が組み込まれる。

導電性固体粒子は任意の金属であり得、たとえば純金属であり得る。しかしながら、粒子は、好ましくは合金で形成され、最も好ましくは非共晶合金で形成される。特に、いわゆる低温はんだであるか、又はそれに似ている金属化合物の粒子を使用することが好ましい。合金は、好ましくはスズとビスマスとを含む。

そのような金属化合物の非限定的な例示的なリストは、
− スズ／銀（３．４３パーセント）／銅（０．８３パーセント）
− スズ／銀（２〜２．５パーセント）／銅（０．８パーセント）／アンチモン（０．５〜０．６パーセント）
− スズ／銀（３．５パーセント）／ビスマス（３．０パーセント）
− スズ／亜鉛（１０パーセント）
− スズ／ビスマス（３５〜５８パーセント）
− スズ／インジウム（５２パーセント）
− ビスマス（５３〜７６パーセント）／スズ（２２〜３５パーセント）／インジウム（２〜１２パーセント）
− スズ（３５〜９５パーセント）／ビスマス（５〜６５パーセント）／インジウム（０〜１２パーセント）。
を含む（示されているパーセンテージは重量パーセンテージである）。

室内圧力において、最初の４つの記載されている例はセ氏１８０度から２２０度の間で溶融するが、最後に述べた４つの例は、著しくより低い温度で、セ氏１００度未満でも溶融し得る。

好ましくは、粒子タイプの導電性物質は本質的に金属又は金属合金粒子からなる。金属又は金属合金は、好ましくは、５０°Ｃ〜２５０°Ｃの範囲内など、３００°Ｃ未満、より好ましくは２５０°Ｃ未満、最も好ましくは２００°Ｃ未満、又は好ましくは、たとえば、その物理的性質が非常に高い温度で永久的に変化し得る、従来の紙のために本方法を好適にする、１００°Ｃ〜２００°Ｃの範囲内の大気圧特性溶融温度を有する。好適な金属は、たとえば、単一の金属又は組合せで使用される、スズ、ビスマス、インジウム、亜鉛、ニッケル、又は同様のものを含む。たとえば、異なる比率のスズビスマス、スズビスマス亜鉛、スズビスマスインジウム又はスズビスマス亜鉛インジウムが使用され得る。スズ含有合金において、合金中のスズの比率は、合金中の成分の全重量の、好ましくは２０〜９０重量パーセント、最も好ましくは３０〜７０重量パーセントである。

導電性材料を基板ウェブに転写するための１つの可能な実施例について、上記で詳細に説明した。しかしながら、この導電性材料転写を得る他の方法も実現可能である。材料転写は、たとえば、以下によって得られ得る。
− 転写ロールの表面上に堆積した粒子とは電位が異なる電極を有する転写ロール。
− 粒子が溶剤中に堆積され得る電子写真転写。溶剤は、基板（特に紙又はボード）によって蒸発又は吸収され、その後、焼結が（ほとんど）乾燥した粒子のために実行される。
− 液体形態（すなわち、粒子が溶剤又は懸濁液中に構成される）の粒子が、ウェブ様スクリーン手段（布又は金属）によって又はステンシルによって基板に転写される、スクリーン・プリンティング。
− キャリア媒体中に分解された又は懸濁した粒子の、グラビア印刷、フレキソグラフィック印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷など。

さらに、パターンにおける導電性材料を形成する他の方法も使用され得る。たとえば、導電パターンの形成は、銀インク、すなわち導電性銀粒子を含むインクで印刷することによって行われ得る。溶剤は、次いで、高温での加熱によって、フォトニック硬化の使用などによって蒸発させられ得る。導電パターンの形成はまた、最初にウェブ上に導電層を与え、次いでこの導電層を除去するか、又は、たとえば研削、切断などによって、所望の導電パターンに形成することによって行われ得る。

第２の入力又はアンワインド・ステーション１０５において、バッキング材料ウェブ２０２の第２のロール１０６が第２のリール・ホルダー上に与えられる。バッキング材料ウェブは、たとえば紙材料であり得、たとえばシリコーン表面、すなわちシリコーン処理された紙を与えられ得る。しかしながら、ポリマー・フィルム（プラスチック）など、他のタイプの繊維又は非繊維材料も使用され得る。バッキング材料ウェブは、多種多様な材料、幅及び厚さのいずれかであり得る。しかしながら、幅は、好ましくは面材料ウェブの幅に対応する。

バッキング材料ウェブは、バッキング材料ウェブの表面上に接着剤の層を与える接着剤アプリケータ１０７中に導かれる。接着剤は、たとえば、感圧接着剤（ＰＳＡ：ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ）又は感圧ホット・メルト接着剤であり得る。

その後、ウェブはパンチ・ステーション１０８などに導かれ得、そこでバッキング材料ウェブ中にスルー・ホールが形成される。ホールはまた、ダイカッティングなどによって形成され得る。スルー・ホールは、好ましくは、面材料ウェブ上に形成された導電パターンに接続されるように意図された集積回路を受けるようにサイズ決定され、成形される。

２つのウェブ、すなわち、導電パターンをもつ面材料ウェブと接着剤層をもつバッキング材料ウェブとは、次いで一緒にまとめられ、積層ニップ１０９において積層される。ウェブは、導電性材料と接着剤とが面材料ウェブとバッキング材料ウェブとの間で互いに対向するように一緒にまとめられる。積層ニップ１０９は、ウェブのほうに圧力を加え、それによって積層を実施する。しかしながら、積層ニップはまた、随意に、加熱されたニップであり得、それによってまた、追加の加熱によって積層を実施する。

ホールがバッキング材料ウェブ中に形成されている場合、ウェブは、好ましくは、ホールが、導電パターン中に形成された専用接触領域の上に構成されるような方法で、一緒にまとめられる。

積層の後、ラベルを互いから分離し、ラベルの所望の形状及び寸法を与えるために、ダイカッター１１０などが与えられ得る。ダイ・カッティング・ステーションは、たとえば、ウェブを穿孔するか、又はウェブ材料を切断線に沿って完全にカット・スルーするために使用され得る。ダイ・カッティング・ステーションは、好ましくは、積層されたラベル・ウェブが、導電パターンをカット・スルーすることなしに切断され得るように、挿入ステーションと位置合わせされた状態に保持される。ダイ・カッティング・ステーションは、たとえば、ラベル又はタグを形成するために使用される１つ又は複数のロータリー・ダイ又は切断又は穿孔のための他のタイプのツーリングの形態の切断要素を備え得る。ダイ・カッティング・ステーションはまた、導電パターンの上で切断が行われないように、導電パターンの位置を識別するためのモニター又はセンサーを備え得る。

さらに、廃棄物マトリックス除去ステーション１１０が与えられ得、除去されたマトリックスは廃棄物ロール１１１上に巻かれ得る。

完成した積層されたウェブは、次いで、リワインディング・ステーション１１２において第３のロール１１３上にリワインドされ得る。

ラベルはまた、ラベルをパッケージ、容器などに接着するために使用可能な、接着剤の追加の層を外表面上に与えられ得る。その場合、ラベルは、接着剤をカバーするために容易に除去可能な剥離ライナーをさらに備え得る。

ラベルは、テキスト、数字、バーコードなどの形態の印刷情報をさらに備え得る。この目的のために、本システムは、たとえば面材料ウェブを印刷するための、印刷ステーションをさらに備え得る。印刷ステーション（図示せず）は、たとえば、粒子ハンドラ１０３の前に構成され得る。しかしながら、面材料ウェブのロール１０２はまた、事前印刷されたラベル・ストックを備え得る。印刷は、フレキソグラフィック印刷、オフセット印刷又は任意の他の印刷方法によって行われ得る。

リワインディング・ステーション１１３はまた、たとえば、冷却、静電荷の除去、コーティング、ウェブ内又はウェブ上に存在する物質の揮発性成分の蒸発などによって、最終ウェブを後処理するように構成された後処理手段を備え得る。

当技術分野でそれ自体知られているように、ウェブの引張りを制御するために、１つ又は複数の引張りデバイス（図示せず）も製造ラインに沿って与えられ得る。

出力、すなわち、集積導電パターンをもつラベルは、たとえば、スマート・ラベル及びＲＦＩＤラベルを形成するための、チップなど、集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を容易に取り付けられる。そのような回路／チップをラベルに追加し、接続するステップは、同じ製造ラインにおいてさらなるステップとして与えられ得るか、又は別個の製造ラインとして構成され得る。

一実施例では、図２に概略的に示されているように、事前製造されたラベル中に集積回路／チップを挿入し、取り付けるための別個の製造ラインが示されている。

ここで、集積導電パターンを有する事前製造されたラベルのロールを受けるように構成された、第１の入力又はアンワインド・ステーション１２０が与えられる。このロールは、たとえば、ウェブ又は事前製造されたラベルを含有する、図１に関して説明したプロセスから生じる第３のロール１１２であり得る。

第１のステップにおいて、接着剤アプリケータ１２１によって指定された領域において接着剤がウェブに塗布され得る。接着剤は、好ましくは、非導電性ペースト（ＮＣＰ：ｎｏｎ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｓｔｅ）など、非導電性接着剤、又は異方性導電性ペースト（ＡＣＰ：ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｓｔｅ）である。接着剤／ペーストは、好ましくは熱圧縮ボンディングのために構成される。接着剤は、好ましくは液体形態で塗布され、加熱されたときに硬化／凝固する。接着剤は、追加又は代替として、接合に追加の強度を与えるために、ＩＣの配置の後に与えられ得る。

第２のステップにおいて、ＩＣ／チップ挿入ステーション１２２が与えられ、そこで、ＩＣ／チップがラベルのホール中に挿入され、それによってラベルの導電パターンの専用接続領域、すなわち接続パッドに接触する。挿入ステーションは、たとえば、ピックアンドプレース（ｐｉｃｋ−ａｎｄ−ｐｌａｃｅ）・ステーションであり得、そこで、ＩＣが、スタック、容器、バッチ・ホッパー、ウエハなど、ストレージからピックされ、ラベル上の意図された位置にもたらされる。ピッキング・ツールは、たとえば真空によって動作し得る。熱はまた、好ましくは、接着剤を硬化／凝固させ、また、ＩＣと導電パターンとの間に十分な電気的接触を形成するために与えられる。熱は、たとえば、ピッキング・ツールの加熱によって、又は、たとえば配置位置の上又は下に構成される外部ヒーターによって与えられ得る。さらに、又は代替的に、ＩＣはまた、保存中に予熱され得る。さらに、又は代替的に、導電パターンはＩＣの配置の前又は配置中に加熱され得る。加熱により、ＩＣは導電パターンの接触領域にはんだ付けされる。電気的接触がＩＣと導電パターンとの間に確立されるように、また、ラベル上のＩＣの配置を容易にするために、ＩＣは、ＩＣ本体から外に延び、拡大された、より容易に接続可能な領域を与える接触パッド又はバンプを与えられ得る。

導電パターンが、本コンテキストでは溶融することが困難又は不可能である、銀インク、研削されたアルミニウム、ナノ銅インクなど、高い溶融温度をもつ材料から製造される場合、ＩＣの接続は、代わりに、ＩＣの配置の前に接触領域上に構成された、ＮＣＰ、ＡＣＰ、ＩＣＰ又は他の接着剤など、接着剤のみによって行われ得る。

接着剤はまた、ＩＣの配置の後に硬化し得る。硬化は、たとえば加熱、照射などによって得られ得る。たとえば、接着剤の熱圧着硬化のための加熱されたサーモード（ｔｈｅｒｍｏｄｅ）が使用され得る。さらに、又は代替的に、硬化は、たとえば加熱されたオーブンにおける加熱、ＵＶ放射などによって実施され得る。

第３のステップにおいて、プログラミング及び／又は試験ステーション１２３が与えられ得る。ＩＣ回路及び導電パターンは、たとえばＲＦＩＤトランスポンダを形成し得る。プログラミング及び／又は試験ステーション１２３において、ＲＦＩＤトランスポンダは、それらがラベル上の配置の前に事前プログラムされていない場合、プログラムされ得、各ＲＦＩＤトランスポンダの機能は試験され、検証され得る。プログラミング及び／又は試験ステーションは、各ＲＦＩＤトランスポンダの機能を検査し、試験するためのＲＦＩＤアンテナ又は多重アンテナ・アレイを備える質問器システムを備え得る。より詳細には、ステーションはＲＦＩＤリーダ又はＲＦＩＤリーダ／ライタを備え得る。

その後、たとえばＲＦＩＤトランスポンダの形態の、集積導電パターン及びそれに接続されたＩＣ／チップをもつ完成したラベルは、リワインディング・ステーション１２４において最終ラベル・ロール上にリワインドされる。

上記実施例において、ホール中にＩＣ／チップを挿入するステップ、及びチップを専用接触領域に導電的に取り付けるステップは、別個のプロセスとして実行される。しかしながら、これらのステップはまた、図１を参照しながら上記で説明した、ラベルを形成するプロセスにおいて統合され得る。たとえば、これらのステップは、ウェブの積層の後、すなわち積層ニップ１０９の後に、及びリワインドの前、すなわちリワインディング・ステーション１１３の前に実行され得る。代替的に、ＩＣ／チップは、面材料ウェブ２００上に構成され、硬化ステップの後、すなわちヒーター１０４の後に、ただし積層ニップ１０９における積層の前に導電パターンに接続され得る。この場合、ＩＣ／チップと導電パターンとの間の取付け及び電気的接触は、積層ステップ中に又は追加の加熱及び／又は押し付けステップの前又は後に確立される。

図３の左側に概略的に示されているように、たとえば紙から製造された第１の材料ウェブ、すなわち面材料ウェブ２００が最初に与えられる。これは、挿入ステーション１０１において挿入される材料である。その後、たとえば、固体粒子の形態の導電性材料２０１が材料２００の表面に転写される。導電性材料２０１は、次いで加熱／焼結デバイス１０４において硬化及び凝固させられ、凝固した導電パターン２０１’を生じる。

図３の右側に示されているように、たとえば紙から製造されたバッキング材料ウェブ２０２が最初に与えられる。これは、挿入ステーション１０５において挿入される材料である。バッキング材料ウェブはまた、随意に、シリコーンで被覆され得、シリコーン２０３の層を備える。その後、接着剤層２０４が、接着剤アプリケータ１０７においてバッキング材料ウェブ２０２及びシリコーン層２０３（存在する場合）の上に塗布される。ホール２０５は、次いでパンチング・ステーション１０８において、ウェブにパンチングされるか、又はカット・スルーされ得る。

図３の下側部分に示されているように、面材料ウェブとバッキング材料ウェブとは、次いで一緒にまとめられ、積層ニップ１０９によって積層される。得られたラベルは、次いで、面材料ウェブ２００の最も近くに構成された導電パターン２０１’と、ホール２０５が位置する場所を除く、面材料ウェブ及び導電パターンの表面の上に延びる接着剤層２０４との間に、一方の側に面材料ウェブ２００を、他方の側にバッキング材料ウェブ２０２を有する。ホールは、導電パターンの専用接触領域へのアクセス開口を形成する。

その後、又はプロセスにおいて前に、上記で説明したように、集積回路２０６がホール２０５中に構成され、導電パターン２０１’に取り付けられ、電気的に接続される。

以上、本発明の特定の実施例について説明した。しかしながら、当業者にとって明らかであるように、いくつかの代替が可能である。たとえば、導電パターンを得るための導電性材料の転写及び硬化を行う様々な方法が実現可能である。さらに、導電パターンは、アンテナ、たとえばダイポール・アンテナとして機能し得るが、他の方法でも使用され得る。さらに、積層は、感圧接着剤の使用、及び積層されるべきウェブへの圧力の適用によって得られ得るが、ウェブを積層する他の方法も実現可能である。さらに、導電パターンへの集積回路の配置及び取付けは、ラベルを形成するプロセスにおいて統合されたステップとして与えられ得るが、代替的に、別個のプロセスにおいて与えられるか、又はさらには省略され得る。そのような及び他の明らかな変更は、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、本発明の範囲内であると考えられなければならない。上記で説明した実施例は、本発明を限定するのではなく例示すること、及び当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であることに留意すべきである。特許請求の範囲において、丸括弧の間に入れられた参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「備える」と言う単語は、請求項に記載されているもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素の前にある「ａ」又は「ａｎ」という単語は、複数のそのような要素の存在を除外しない。さらに、単一のユニットは、特許請求の範囲に記載されたいくつかの手段の機能を実行し得る。

Claims (14)

1. ロールツーロール・プロセスにおいて導電パターン（２０１’）をもつラベルを形成するための方法であって、
   面材料ウェブ（２００）の第１のロール（１０２）を用意するステップと、
   前記面材料ウェブの表面上に前記導電パターン（２０１’）に対応するパターンにおいて導電性材料（２０１）を形成するステップと、
   バッキング材料ウェブ（２０２）の第２のロール（１０６）を用意するステップと、
   前記バッキング材料ウェブの表面上に接着剤（２０４）の層を塗布するステップと、
   接着剤の前記塗布の前又は後に、前記バッキング材料ウェブ中にホール（２０５）を形成するステップと、
   前記導電性材料と前記接着剤とが前記面材料ウェブと前記バッキング材料ウェブとの間で互いに対向し、それにより前記ホールが、前記導電パターン中に形成された専用接触領域の上に構成されるように、前記バッキング材料ウェブと前記面材料ウェブとを一緒にまとめるステップと、
   前記導電パターンをもつ面シート材料と前記接着剤をもつバッキング・シート材料とを一緒に積層するステップと、
   前記積層されたウェブを第３のロール（１１３）上にリワインドするステップと
   を含む、方法。
2. 前記面材料（２００）が、紙、ボード、ポリマー・フィルム、繊維及び不織材料のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記導電性材料（２０１）が導電性固体粒子の形態である、請求項１又は２に記載の方法。
4. パターン（２０１’）における前記導電性材料（２０１）の前記形成が、
   前記導電パターンに対応するパターン（２０１’）において導電性材料（２０１）を前記面材料ウェブ（２００）の表面に転写することと、
   前記導電性材料の特性溶融温度を超える温度まで前記導電性材料を加熱することと
   を含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
5. 前記面材料ウェブ（２００）への導電性材料（２０１）の前記転写が、前記導電性固体粒子に加えて、流体又はゼラチン物質を含有する化合物の一部としての導電性粒子の直接印刷を含む、請求項４に記載の方法。
6. 積層の前に前記加熱された導電性材料（２０１）上に圧力を加えるステップをさらに含む、請求項４又は５に記載の方法。
7. 圧力がニップによって加えられ、前記ニップの表面温度が前記特性溶融温度よりも低い、請求項６に記載の方法。
8. 前記バッキング材料（２０２）が、紙、ボード、ポリマー・フィルム、繊維及び不織材料のうちの少なくとも１つを備える、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
9. 前記接着剤（２０４）が感圧接着剤である、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
10. 前記積層が、前記導電パターン（２０１）をもつ前記面材料ウェブ（２００）と前記接着剤（２０４）をもつ前記バッキング材料ウェブ（２０２）とを積層ニップ（１０９）によって一緒に圧縮することによって行われる、請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法。
11. 前記ホール（２０５）中にチップ（２０６）を挿入するステップと、前記チップを前記専用接触領域に導電的に取り付けるステップとをさらに含む、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の方法。
12. 前記導電パターン（２０１’）がアンテナを形成する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の方法。
13. ロールツーロール・プロセスにおいて集積導電パターン（２０１）をもつラベルを形成するための装置であって、
    面材料ウェブ（２００）の第１のロール（１０２）を受けるための第１の入力ステーションと、
    前記面材料ウェブの表面上に前記導電パターン（２０１’）に対応するパターンにおいて導電性材料（２０１）を形成するためのパターン形成ステーションと、
    バッキング材料ウェブ（２０２）の第２のロール（１０６）を受けるための第２の入力ステーションと、
    前記バッキング材料ウェブ（２０２）の表面上に接着剤（２０４）の層を与える接着剤アプリケータ（１０７）と、
    接着剤の前記塗布の前又は後に、前記バッキング材料ウェブ中にホール（２０５）を形成するためのホール形成ステーションと、
    前記導電パターン及び前記接着剤が前記面材料ウェブと前記バッキング材料ウェブとの間に構成され、前記ホールが、前記導電パターン中に形成された専用接触領域の上に構成されるように、前記面材料ウェブと前記バッキング材料ウェブとを一緒に積層する積層ニップ（１０９）と、
    前記積層されたウェブを第３のロール（１１３）上にリワインドするためのリワインディング・ステーション（１１２）と
    を備える、装置。
14. 前記パターン形成ステーションが、
    前記導電パターン（２０１’）に対応するパターンにおいて導電性材料（２０１）を前記面材料ウェブ（２００）の表面に転写するための粒子ハンドラ（１０３）と、
    前記導電性材料の特性溶融温度を超える温度まで前記導電性材料を加熱するためのヒーター（１０４）と
    を備える、請求項１３に記載の装置。

Images