TWI474953B - Packaging bags with external stickers - Google Patents

Description

具外貼式通訊本體之包裝袋

本發明係一種具外貼式通訊本體之包裝袋，尤指在一包裝材內開設有槽孔天線，且其外貼設有一通訊本體之包裝袋，由於該通訊本體能與該槽孔天線耦合形成電容性阻抗，故該槽孔天線能在最小尺寸範圍內，達成最遠的傳輸距離。

按，無線射頻辨識(Radio Frequency Identification，以下簡稱RFID)係一種透過無線訊號識別特定目標並讀寫相關數據的技術，利用該RFID技術，業者在將一無線射頻識別標籤裝設於一物品的包裝袋上後，即能透過一讀取器，在一定距離內取得該無線射頻識別標籤中儲存之數據資料(例如：出廠年份、保存期限等)。相對於條碼(Barcode)技術，RFID技術不僅儲存容量較大，且無須在讀取器及該無線射頻識別標籤間建立機械或光學接觸，具有較佳的便利性，故被大量運用在許多不同的領域中，例如：鈔票的防偽措施、身份證件的驗證機制、電子收費系統及電子履歷等，可說是人們日常生活中隨處可見的重要技術。

前述之無線射頻識別標籤依據其能量來源又能分成被動式、半被動式及主動式三種，以時下最常見的被動式無線射頻識別標籤為例，請參閱第1圖所示，該無線射頻識別標籤1係由一基材11、一收發天線12及一晶片13所構成，該基材11多以聚醯亞胺(Polyimide)材料製成；該收發天線12則係以蝕刻方式成型於該基材11上(一般的作法是，先在基材11上貼附一層銅箔，再 根據事先設計的天線構型，對該銅箔進行蝕刻，以形成該收發天線12)；該晶片13的兩端係分別與該收發天線12的饋入端相連接，如此，在一讀取器於一定距離內發出無線訊號時，該收發天線12即能因電磁感應產生之能量，將該晶片13儲存之數據資料回傳至該讀取器。

復請參閱第1圖所示，由於該無線射頻識別標籤1主要是透過收發天線12來接收或發射無線訊號，以使其內的晶片13能執行對應的程序，因此，當該無線射頻識別標籤1被貼附至非導電性物體(如：塑膠包裝袋、紙張、木材等)時，該無線射頻識別標籤1將能保持其正常的訊號傳輸效果，以在一預定距離內與讀取器交換資訊，惟，當該無線射頻識別標籤1被貼至金屬物體的表面時，由於金屬物體會因映像理論(Image Theory)，產生一映像脈波，且該映像脈波之相位會與收發天線12發射之訊號相位相反，故會發生相消干涉，使得該無線訊號被破壞，而無法傳輸至讀取器，導致讀取器無法正常讀取無線射頻識別標籤1內的資訊。所謂相消干涉，係指一波的波峰與另一波的波谷同時抵達同一地點，當兩波重疊時，合成波的振幅小於成分波的振幅，若兩波恰好反相干涉，則會產生最小的振幅，此現象稱為完全相消干涉。

然而，在時下的物流配送系統中，為了保持待送物品的乾燥，防止待送物品發霉或生鏽，或為了防止待送物品因光線照射而變質，業者多使用內部披覆有金屬的包裝袋來封裝待送物品，而其中又以內部電鍍鋁箔的電鍍鋁箔包裝袋最為普及，由前述可知，由於該無線射頻識別標籤1裝設於內部披覆有金屬的包裝材料中時，會發生映像脈波之問題，故若該無線射頻識別標籤1貼設於 電鍍鋁箔包裝袋上，則該無線射頻識別標籤1的讀取效能將會嚴重受到鋁箔影響，甚至使其讀取距離下降到近0公尺，使讀取器幾乎無法讀取到該無線射頻識別標籤1，此外，由於該電鍍鋁箔包裝袋大多用於包裝構型較小、使用期限較短的物品，故在該電鍍鋁箔包裝袋之訴求為成本低、構型小的情況下，業者並不容易在電鍍鋁箔包裝袋上設計出成本低且體積精巧的無線射頻識別標籤，進而造成業者在管理物品上的諸多麻煩與不便。

因此，如何對習知包裝袋進行改良，使包裝袋不僅能具備防潮、反光之金屬層，且亦能在其上裝設無線射頻識別標籤，以提昇業者在管理上的便利性，即成為本發明在此亟欲解決的重要問題。

有鑑於習知包裝袋在內部電鍍金屬後，無法搭配無線射頻識別標籤使用之問題，發明人憑藉著多年的實務經驗，並經過多次的研究及測試後，終於設計出本發明之一種具外貼式通訊本體之包裝袋，期能改善習知包裝袋的諸多缺失。

本發明之一目的，係提供一種具外貼式通訊本體之包裝袋，包括一面材、一金屬層、一底材及一通訊本體，該面材係由塑性材料製成之一薄膜，且設有一外槽孔；該金屬層之一側面係披覆於該面材之一側面，其上對應於該外槽孔之位置開設有一第一槽孔及一第二槽孔，該第一槽孔係位於該金屬層上鄰近邊緣之位置，該第二槽孔之一側係延伸至該金屬層之邊緣，其遠離該金屬層之另一側則垂直地連通至該第一槽孔之一側的中間位置，該第 二槽孔之另一側之長度係小於該第一槽孔之一側的長度，使該金屬層上鄰近於該第一槽孔之一側的部位能形成二個第一阻抗匹配部，該金屬層上鄰近該第一槽孔之兩對應部位則能分別形成一第二阻抗匹配部，令該金屬層能透過該第一槽孔及第二槽孔成為一槽孔天線；該底材係由塑性材料製成之薄膜，其一側面係披覆於該金屬層之另一側面上，且其上對應於該槽孔天線之位置設有一內槽孔，該面材、金屬層及底材係能結合成一包裝材，以供製作出該包裝袋；該通訊本體係貼設於該包裝材上對應於該槽孔天線之位置，且能與該槽孔天線相耦合，以在該包裝材上形成一無線射頻識別標籤。如此，由於該無線射頻識別標籤係利用該金屬層上之該等槽孔形成槽孔天線，故能有效解決習知無線射頻識別標籤會因金屬物體產生一映像脈波，而無法與一讀取器相互傳送無線訊號的問題。

本發明之另一目的，乃該通訊本體包括一附著材、一導電迴路及一通訊晶片，該附著材之構型係大於該導電迴路之構型，以使該附著材能將該導電迴路貼附至該包裝袋上對應於該第一槽孔之位置，該導電迴路係呈中空且對稱狀，包括二第一導通部、二第二導通部、二第一連接部及一第二連接部，其中各該第一導通部係對應於各該第一阻抗匹配部之位置，其一端係與對應之該第二導通部之一端相連接，其另一端則與對應之該第一連接部之一端相連接，該等第一連接部之另一端係保持一第一間隔，且其上設有該通訊晶片，各該第二導通部係對應於各該第二阻抗匹配部之位置，其另一端則係透過該第二連接部相互導通，在該導電迴路被貼附至該包裝袋上的情況下，該等第一導通部不會與該等第 一組抗匹配部相重疊，該等第二導通部則會與該等第二阻抗匹配部相重疊耦合，形成該無線射頻識別標籤。如此，在該無線設識別標籤接收到一讀取器傳來之無線訊號時，該等第二導通部將能與該等第二阻抗匹配部產生電磁耦合，以分別形成一電容性阻抗，並傳輸該槽孔天線因電磁感應所產生之能量，使該通訊晶片內之數據資料能被回傳至該讀取器。由於，該無線射頻識別標籤係透過最佳化的耦合阻抗匹配，故能有效縮減該槽孔天線的尺寸，令該槽孔天線能在最小尺寸範圍內，達成最遠的傳輸距離。

為便 貴審查委員能對本發明之技術、結構特徵及其目的有更進一步的認識與理解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

本發明係一種具外貼式通訊本體之包裝袋，請參閱第2圖所示，係本發明之第一較佳實施例，該包裝袋2包括一面材21、一金屬層22、一底材23及一通訊本體24，該面材21係由一塑性材料製成之薄膜，該金屬層22之一側面係披覆於該面材21之一側面，該底材23亦為一種由塑性材料(如：線型低密度聚乙烯)製成之薄膜，且能披覆於該金屬層22之另一側面，以使該面材21、金屬層22及底材23能結合成一包裝材20，以供製作該包裝袋2。在此特別一提者，在第2圖中僅揭露出該包裝袋2的各個組成成份，因此乃將金屬層22繪製為薄膜狀，但實際上，該金屬層22能採用蒸鍍、濺鍍或其它方式附著於面材21上；而在本發明之其他較佳實施例中，該面材21及金屬層22亦能複合成一多層複合 式材料(如：由聚乙烯、電鍍鋁箔等材質複合成之材料)，合先陳明。

請參閱第2及3圖所示，在該面材21、金屬層22及底材23形成該包裝材20後，業者可利用機台將兩層包裝材20之邊緣封合成一體，以製作出該包裝袋2，或利用機台將一層包裝材20經由卷繞或裁切後，再封合成包裝袋2，嗣，業者尚能以沖壓方式，在該包裝材20上鄰近邊緣之部位上沖壓出構型相同之槽孔，如圖所示，該面材21及該底材23上相對應之部位係分別經沖壓形成一外槽孔210及一內槽孔230，而該金屬層22上對應於該等外槽孔210及內槽孔230之部位則開設有一第一槽孔221及一第二槽孔222，該第一槽孔221及第二槽孔222所形成之槽孔構型係與該外槽孔210及內槽孔230之構型相匹配，該第一槽孔221之構型為矩形，其位置係鄰近該金屬層22之邊緣，該第二槽孔222之構型亦為一矩形開口，其一側係延伸至該金屬層22之邊緣，其遠離該金屬層22另一側則能垂直地連通至該第一槽孔221之一側的中間部位，該第二槽孔222之另一側的長度係小於該第一槽孔221之一側的長度，使該金屬層22上鄰近於該第一槽孔221之一側的部位能形成二個第一阻抗匹配部R1，鄰近於該第一槽孔221之兩對應部位則能分別形成一第二阻抗匹配部R2，該第一槽孔221之另一側係遠離該第二槽孔222，且該金屬層22上對應於該第一槽孔221之另一側之部位能形成一第三阻抗匹配部R3，使該金屬層22能透過該第一槽孔221及第二槽孔222，成為一槽孔天線220。

復請參閱第2~4圖所示，該通訊本體24包括一附著材30、一導電迴路31及一通訊晶片32，該附著材30之構型係大於該導電迴路31之構型，以使該導電迴路31能佈設於該附著材30上，且該附著材30能將該導電迴路31貼附至該面材21上對應於第一槽孔221之位置；該導電迴路31係呈中空且對稱狀，其內之中空部位係略呈一C字型，該導電迴路31包括二第一導通部311、二第二導通部312、二第一連接部313及一第二連接部314，其中該各該第一導通部311之位置係對應於各該第一阻抗匹配部R1，其一端係與對應之第二導通部312之一端相連接，其另一端則與對應之第一連接部313相連接，該等第一連接部313之另一端係保持一第一間距D1，且其上設有該通訊晶片32，各該第二導通部312之位置係對應於各該第二阻抗匹配部R2，其另一端則透過該第二連接部314相互導通，該等第二連接部314之位置係對應於各該第三阻抗匹配部R3，以與各該第三阻抗匹配部R3相重疊耦合。

請參閱第3及4圖所示，在該導電迴路31被貼附至該包裝材20上的情況下，該等第一導通部311不會與該等第一阻抗匹配部R1相重疊，該等第二導通部312則會與該等第二阻抗匹配部R2相重疊耦合，以使該通訊本體24能在該包裝袋2上形成一無線射頻識別標籤4。此時，該第二槽孔222上對應於該導電迴路31的區域屬於迴路天線(loop antenna)功能，具有短距離讀取作用，該第一槽孔221則屬於偶極天線(Dipole antenna)功能，具有長距離讀取作用。

如此，復請參閱第2~4圖所示，在該槽孔天線220接收到一讀取器傳來之無線訊號時，因該等第二導通部312會與該等第二阻抗匹配部R2產生電磁耦合，以分別在其間產生一電容性阻抗，故該無線射頻識別標籤4將能透過各該電容性阻抗，傳遞該槽孔天線220因電磁感應所產生之能量，以使該通訊晶片32內儲存的數據資料能經由該槽孔天線220，回傳至該讀取器，令業者能清楚得知該包裝袋2內存放之物品的資訊。本發明之包裝袋主要具有以下兩方面之優點：

(1)避免相消干涉問題：由於該無線射頻識別標籤4係將該包裝材20內之金屬層22設計成槽孔天線220，故能解決習知無線射頻識別標籤在傳輸無線射頻訊號時，與包裝袋內之金屬發生相消干涉的問題。

(2)縮減槽孔天線尺寸：該無線射頻識別標籤4係透過最佳化的耦合阻抗匹配及該槽孔天線220因電磁感應所產生之能量，來傳送數據資料，故能有效縮減該槽孔天線220的尺寸，令該槽孔天線220能在最小尺寸範圍內，達成最遠的傳輸距離。

復請參閱第2圖所示，本發明之包裝袋2主要係應用於電鍍鋁箔包裝袋上(即，該金屬層22係以電鍍方式披覆至該面材21)，雖然該無線射頻識別標籤4應用於一般鋁箔包裝袋時能具備更佳的傳輸距離，惟，由於電鍍鋁箔包裝袋具有成本低、整體厚度小及易於生產的優點，更適合應用在使用期較短的貨物包裝(如：具防潮功能之食品包裝袋)上，故目前市面上的金屬夾層包裝袋 仍係以電鍍鋁箔包裝袋為主，也因此，該無線射頻識別標籤4必須能應用於電鍍鋁箔包裝袋上，始能符合市場需求。發明人經實際測試後發現，該無線射頻識別標籤4於電鍍包裝袋上之讀取距離約為2米內，該讀取距離正好適合應用在超商、賣場等通路中，令店員將無須把讀取器貼靠至該無線射頻識別標籤4上，即能在中短距離內檢測出該包裝袋內之物品資訊，且由於該無線射頻識別標籤4之讀取距離並不會長達6、7米，因此能保有足夠的隱私性，能有效避免有心人士利用讀取器，暗中擷取他人物品資訊的問題。

另，如前所述，該無線射頻識別標籤4亦能裝設於鋁箔包裝袋上，相較於電鍍鋁箔包裝袋(電鍍鋁箔厚度約0.1奈米)，鋁箔包裝袋之鋁箔厚度較厚(約6~12微米)，也因此更利於微波訊號的傳輸，故該無線射頻識別標籤4之傳輸距離將可達4~5米，意即，業者可依販賣上的考量或市場需求，選擇以電鍍鋁箔材料或一般鋁箔材料製作本發明之包裝袋，使該無線射頻識別標籤4能具備中短距離的傳輸性能，以確保其私密性，或使該無線射頻識別標籤4具備較長距離之傳輸性能，以便業者進行大數量、大體積的商品管理。

復請參閱第3及4圖所示，在本實施例中，發明人係將該第一槽孔221之一側的長度設計為10毫米，其一側與另一側間之長度為8毫米，該第二槽孔222之一側的長度則為2毫米，其一側與另一側間之長度為3毫米，進行測試。一般言，偶極天線的天 線長度係為其半波長(1/2 λ)，在頻段915MHz時，偶極天線的長度約為16.4公分，但本發明之天線長度(即第一槽孔221的水平長度)僅需1公分便能夠達到同樣效能，並使該無線射頻識別標籤4達到5米的讀取距離，令業者無需在該包裝材20上預留太多的空間，用來佈設該槽孔天線220，大幅提高了業者於生產上的便利性。另，發明人在經過多次測試之後發現，只要該槽孔天線220之規格能保持在前述規格之20%範圍內，即能使該無線射頻識別標籤4之遠距讀取效能維持在一預期範圍中，意即，該第一槽孔221之一側的長度介於8~12毫米之間，其一側與另一側間之長度介於6.4~9.6毫米之間，該第二槽孔222之一側的長度介於1.6~2.4毫米之間，其一側至另一側的長度介於2.4~3.6毫米之間，如此，該槽孔天線220即能具備良好的無線傳輸功能。

另，復請參閱第2及3圖所示，如前所述，為使該通訊本體24能正確地與該槽孔天線220耦合，以形成電容性阻抗，除該等第二導通部312須與該等第二阻抗匹配部R2相重疊外，該第二連接部314之位置亦須與該第三阻抗匹配部R3相對應，且該導電迴路31之構型尚必須與槽孔天線220之構型相匹配，如此，始能確保該槽孔天線220因電磁感應所產生之能量能正確地進行傳輸。發明人於研發過程中發現，在該導電迴路31之構型與該槽孔天線220相匹配時，該等第一導通部311與對應之第一槽孔221之邊緣間之間隔約為1毫米，該等第二導通部312與對應之該第一槽孔221邊緣間之間隔則約為0.6毫米，且該導電迴路31之垂直(即 第4圖中之上下方向)裝設位置誤差小於1毫米時，或其水平(即第4圖中之左右方向)裝設位置誤差小於0.6毫米時，該無線射頻識別標籤4之遠距讀取效能仍能維持在該預期範圍內。請參閱第5A及5B圖所示，若該導電迴路31朝上位移超過1毫米，使該等第一導通部311與該第一阻抗匹配部R1相重疊或超過時，或該導電迴路31朝左方位移超過0.6毫米時，則該無線射頻識別標籤4的遠距讀取效能將會大幅滑落。

又，復請參閱第3及4圖所示，在本發明之第二較佳實施例中，該等第一連接部313之位置係位於該等第一導通部311及該第二連接部314之間，使該通訊晶片32與該第一槽孔221之一側保持一第二間距D2，且該通訊晶片32係位於該第一槽孔221之中間軸線的位置，使其饋入端能與該等第一連接部313之另一側相電氣連接。

為清楚揭露出本發明之包裝袋的無線射頻識別能力，請參閱第2、3及6A~6C圖所示，係發明人利用量測儀器，測量該無線射頻識別標籤4裝設於該包裝袋2之右上角時，在不同方向收發無線訊號時的場形圖，其中第6A圖為XZ-cut垂直掃描方向與場型圖，第6B圖為YZ-cut水平掃描方向與場型圖，而第6C圖則為XY-cut水平掃描方向與場型圖，由該等圖式可知，該無線射頻識別標籤4確實能發揮出良好的工作能力，且最佳的讀取效能是在包裝袋2的垂直方向。

按，以上所述，僅為本發明之若干較佳實施例，惟，本發明 之技術內容並不侷限於此，凡相關技術領域之人士在參酌本發明之技術內容後，所能輕易思及之等效變化，均應不脫離本發明之保護範疇。

2‧‧‧包裝袋

20‧‧‧包裝材

21‧‧‧面材

210‧‧‧外槽孔

22‧‧‧金屬層

220‧‧‧槽孔天線

221‧‧‧第一槽孔

222‧‧‧第二槽孔

23‧‧‧底材

230‧‧‧內槽孔

24‧‧‧通訊本體

30‧‧‧附著材

31‧‧‧導電迴路

311‧‧‧第一導通部

312‧‧‧第二導通部

313‧‧‧第一連接部

314‧‧‧第二連接部

32‧‧‧通訊晶片

4‧‧‧無線射頻識別標籤

D1‧‧‧第一間距

D2‧‧‧第二間距

R1‧‧‧第一阻抗匹配部

R2‧‧‧第二阻抗匹配部

R3‧‧‧第三阻抗匹配部

第1圖係習知無線射頻識別標籤之示意圖；第2圖係本發明之包裝袋之第一較佳實施例之爆炸示意圖；第3圖係本發明之包裝袋之第一較佳實施例之爆炸示意圖；第4圖係本發明之包裝袋之第一較佳實施之組合示意圖；第5A圖係本發明之包裝袋之第一較佳實施例之組合誤差示意圖；第5B圖係本發明之包裝袋之第一較佳實施例之組合誤差示意圖；第6A圖係本發明之包裝袋之XZ-cut垂直掃描方向與場型圖；第6B圖係本發明之包裝袋之YZ-cut水平掃描方向與場型圖；及第6C圖係本發明之包裝袋之XY-cut水平掃描方向與場型圖。

2‧‧‧包裝袋

20‧‧‧包裝材

21‧‧‧面材

210‧‧‧外槽孔

22‧‧‧金屬層

220‧‧‧槽孔天線

221‧‧‧第一槽孔

222‧‧‧第二槽孔

23‧‧‧底材

230‧‧‧內槽孔

24‧‧‧通訊本體

Claims (8)

1. 一種具外貼式通訊本體之包裝袋，包括：一面材，係由塑性材料製成之一薄膜，其上開設有一外槽孔；一金屬層，其一側面披覆於該面材之一側面上，該金屬層上對應於該外槽孔之位置開設有一第一槽孔及一第二槽孔，該第一槽孔位於該金屬層上鄰近邊緣之位置，該第二槽孔之一側係延伸至該金屬層之邊緣，該第二槽孔遠離該金屬層邊緣之另一側則垂直地連通至該第一槽孔之一側的中間位置，該第二槽孔之另一側的長度係小於該第一槽孔之一側的長度，使該金屬層上鄰近於該第一槽孔之一側的部位能形成二個第一阻抗匹配部，該金屬層上鄰近該第一槽孔的兩對應部位則能分別形成一第二阻抗匹配部，令該金屬層能透過該第一槽孔及第二槽孔成為一槽孔天線；一底材，係由塑性材料製成之薄膜，其一側面係披覆於該金屬層之另一側，且其上對應於該槽孔天線之位置設有一內槽孔，該面材、金屬材及底材能結合成一包裝材，以供製作出該包裝袋；及一通訊本體，包括一附著材、一導電迴路及一通訊晶片，該附著材之構型係大於該導電迴路之構型，以使該導電迴路能佈設於該附著材上，且使該附著材能將該導電迴路貼附至該包裝袋上對應於第一槽孔之位置，該導電迴路係呈中空且對稱狀，包括二第一導通部、二第二導通部、二第一連接部及一第二連接 部，其中各該第一導通部之位置係對應於各該第一阻抗匹配部，其一端係與對應之第二導通部之一端相連接，其另一端則與對應之第一連接部相連接，該等第一連接部之另一端係保持一第一間距，且其上設有該通訊晶片，各該第二導通部之位置係對應於各該第二阻抗匹配部，其另一端則透過該第二連接部相互導通，在該導電迴路被貼附至該包裝袋上的情況下，該等第一導通部不會與該等第一阻抗匹配部相重疊，該等第二導通部則會與該等第二阻抗匹配部相重疊耦合，以使該通訊本體能在該包裝袋上形成一無線射頻識別標籤。
2. 如請求項1所述之包裝袋，其中該第一槽孔之另一側係遠離該第二槽孔，該金屬層上鄰近該第一槽孔之另一側的部位能形成一第三阻抗匹配部，在該導電迴路被貼附至該包裝袋上的情況下，該第三阻抗匹配部能與該第二連接部相重疊耦合。
3. 如請求項2所述之包裝袋，其中該等第一連接部之位置係位於該等第一導通部及該第二連接部之間，使該通訊晶片與該第一槽孔之一側保持一第二間距。
4. 如請求項3所述之包裝袋，其中該第一槽孔構型為一矩形開口，其一側之長度介於8毫米至12毫米之間，其一側與另一側間之長度則介於6.4毫米至9.6毫米之間。
5. 如請求項4所述之包裝袋，其中該第二槽孔構型為一矩形開口，其一側之長度介於1.6毫米至2.4毫米之間，其一側至另一側間之長度則介於2.4毫米至3.6毫米之間。
6. 如請求項5所述之包裝袋，其中該通訊晶片係位於該第一槽孔之中間軸線位置。
7. 如請求項6所述之包裝袋，其中該第一槽孔之一側之長度為10毫米，其一側至另一側間之長度為8毫米，該第二槽孔之一側之長度為2毫米，其一側至另一側間之長度為3毫米。
8. 如請求項7所述之包裝袋，其中各該第一導通部與對應之該第一槽孔之邊緣間的間隔係小於1毫米，各該第二導通部與對應之該第一槽孔之邊緣間的間隔則小於0.6毫米。