专利名称：用于在装载物上安装rfid标签的方法
技术领域：
本发明涉及安全标签，特别地，涉及提供RFID (无线射频识别)标签及大量在货盘 和纸箱上贴装这种标签。
背景技术：
现在RFID标签两个最大的成本构成是集成电路(IC)和将IC贴装到天线结构上。 摩尔定律(Moore' s Law)和RFID标签量增加有助于降低IC的成本，但是将IC贴装到天 线结构的基本方法是焊接。焊接是一种机械工艺，像IC制造一样，其不能从技术发展或规 模经济中获益。目前芯片焊接的方法并不足以解决成本。一种中间“带”的两步法通过重置成本 而使边际成本得到改善。然而，带式并不能直接解决问题，因为焊接仍然需要，只不过是对 更小的标签。况且，带式增加了将带子焊接于大标签上的另一个步骤。目前制造商对带子采用标准焊接技术需要带子能像传统的焊接表面，S卩，坚硬和 不易弯曲。但是这种带子不能使自己容易集成到软的易弯曲的标签上。公知的标准焊接工 艺均是基于带式的解决方案，因此还不理想。标准电子芯片元件是公知的且通常在印刷电路板上可见。裸IC通过引线焊接或 倒装芯片焊接(一种将IC正面朝下焊接于载体的技术)被焊接到载体上。然后在载体和 芯片周围浇铸一层外壳。然后通过穿孔或表面组装将外壳装到印刷电路板上。标准芯片元 件需与多种印刷电路板的组装技术(包括熔焊(solder baths)、波峰焊(solder waves), 红外回流(IR reflow)及多种清洗和烘焙步骤)兼容，需在单一芯片组件中植入越来越多 的计算能力，且必须耐用。与之相比，RFID标签从不用焊接或烘焙或清洗。RFID标签本身是完整的且不必集 成到其他任何系统上。它们需要极小的计算能力来使成本及能耗最小化(其转化为读取距 离)，且不必面对像标准芯片那样的能耗和环境需求。RFID标签与标准电子芯片元件大不相同。相比之下，其金属层比较薄且柔软(或 不硬)。每一标签的背面或底部设有软性聚丙烯或纸。其底部易于冲压、切割、波纹化 (dimple)和焊接。在设计一种能集成到RFID标签的高效芯片安装工艺(efficientchip placement process)方面，它有利于避免与连续轧制印刷机不相符的任何东西。停止及起动生产线总 是会使事情缓慢。其有利于调节工具而作用于沿着生产线按已知行进速率不断前进的芯 片。焊接工艺的回程(Retracing a path)会消耗时间、引起振动和磨损机械连接件。这些连接件在绝对位置上也会产生不确定性。旋转或连续装置(continuous devices)就 优于往复式装置(reciprocatingdevices)。在一个焊接工艺中，机械连接的数量越多，精确位置的确定性就越小。当网络或芯 片四处摆动时，每一个接缝连接或者挠性连接会带来一定量的随机性。IC的尺寸微小，芯片 移出临界对准(critical alignment)是极可能的。当制造安全标签时，人们不能依赖先前步骤中预先设定的任何精确尺寸。物体的 相对位置会在穿越网络时因从辊子的一端到另一端、从一处到另一处和从此时到彼时而变 化。这就是使用廉价材料的基本现实。对于IC焊接工艺，制造商必须不断适应材料真正如 何表现，而不是指望它按期望的表现。需要有一个针对天线上的IC产生RFID标签的安装系统是有益的，此系统以高于 现有的在纸箱和货盘上的安装系统的速度工作，廉价和工作可靠，并提供高质量和可靠的 标签。本文所引用的全部参考资料通过引用将其整体并入此处。
发明内容
提供了一种用于在装载物(shipping articles)上安装RFID标签的方法，其包括 以下步骤将一导电材料条设于装载物的表面(导电材料条有一宽度)，和提供一种RFID 芯片，该芯片具有本体、第一底部导电点、第二底部导电点和位于第一底部导电点和第二底 部导电点之间的非导电性的鳍状突片。所述鳍状突片自本体向下延伸且接收(isreceived) 于装载物内。所述鳍状突片具有一至少和导电材料条的宽度等宽的宽度。所述RFID芯片 通过将芯片插在位于装载物上的导电材料条上而贴装(attached)在装载物上，这样所述 鳍状突片将所述条切为第一条部和第二条部。所述第一底部导电点电连接于第一条部及所 述第二底部导电点电连接于第二条部。优选的，所述第一底部导电点为由RFID芯片底部延伸的第一钩体，及所述第二底 部导电点为由RFID芯片底部延伸的第二钩体。这里，所述鳍状突片延伸于第一钩体与第二 钩体之间。所述装载物可以是，例如，货盘、纸箱、纸板箱及波纹纸板箱。第一和第二钩体可以 具有一邻近本体的弯曲部，这样使所述RFID芯片更安全地贴装在装载物上。所述RFID芯片优选为有结构支撑而被封装。还可以包括通过安装线过程将多个 RFID标签安装到装载物上，装载物不停止容纳所述标签的动作。在一变换的实施例中，提供了一种在装载物上安装RFID标签的方法，其包括将一 第一导电材料条体和一第二导电材料条体设于装载物表面的步骤，所述的两个导电材料条 体为共线设置且由一小间隙将其彼此分离。提供了一种RFID芯片，其具有一本体、一第一 接触点和一第二接触点，所述第一、第二接触点分别位于本体的底部。所述方法进一步包括 通过使第一接触点粘接到装载物上的第一导电材料条体及使第二接触点粘接到装载物上 的第二导电材料条体而将RFID芯片贴装到装载物上。优选的，所述第一和第二导电材料条体形成偶极天线的两个电极。在本发明另一变换的实施例中，一种在装载物上安装RFID标签的方法，其包括 将一导电材料线圈设于装载物表面的步骤，所述导电材料线圈具有一迹线宽度(trace width)，和提供一种RFID芯片，其具有一本体、一第一底部导电点、一第二底部导电点和一位于第一底部导电点和第二底部导电点之间的非导电性的鳍状突片。所述鳍状突片自本体 向下延伸并接收于装载物内。所述鳍状突片具有一至少和导电材料线圈的宽度等宽的宽 度。所述的RFID芯片通过将芯片插入到位于装载物上的导电材料线圈上而贴装在装载物 上，这样所述鳍状突片切断导电材料线圈。所述第一底部导电点电连接于所述切断的导电 材料线圈的第一端，所述第二底部导电点电连接于所述切断的导电材料线圈的第二端。在本发明另一变换的实施例中，提供了一种在装载物上安装RFID标签的方法，其 包括将一导电材料线圈设于装载物表面的步骤，所述导电材料线圈具有一线圈状的第一层 体和一第二层体(一短尺寸的金属箔)，所述第二层体粘接于所述第一层体。所述方法进一 步提供了一种RFID芯片，其具有一本体、一第一底部导电点和一第二底部导电点的步骤， 和通过将芯片插入到位于装载物上的所述导电材料线圈上而将所述RFID芯片贴装到装载 物上，这样所述第一底部导电点电连接于所述第一层体及所述第二底部导电点电连接于所 述第二层体。还提供了一种用于装载物上的RFID标签，其包括一双粘接于装载物的导电条和 一 RFID芯片，其具有一本体、一第一导电点、一第二导电点和一位于所述第一导电点和第 二导电点之间的非导电性的鳍状突片。所述鳍状突片自本体向下延伸并接收于导电材料上 的装载物，以形成所述的一双导电条。所述鳍状突片具有至少和所述导电材料宽度等宽的 宽度。所述导电点分别与所述一双导电条中的一个相接触。最后，提供一种装载物上的RFID标签，其包括粘接在装载物上的导电材料和一 RFID芯片，其具有一本体、一第一钩体、一第二钩体和一位于第一钩体和第二钩体之间的非 导电性的鳍状突片，所述每一钩体和所述鳍状突片自本体向下延伸并接收于导电条上的装 载物内。所述鳍状突片具有至少和导电材料宽度等宽的宽度。
本发明将结合以下的附图进行说明，附图中相同的附图标记表示相同的元件，并 且其中图1是用在本发明方法的一优选实施例中的将RFID标签安装到装载物上的系统 的简略示意图；图2是用于图1系统中的RFID芯片的简略示意图；图3是根据本发明构成的RFID标签的俯视图，说明其安装于纸箱或货盘上；图4是图3中的RFID标签的局部剖示图，说明其安装在纸箱上；图5是根据本明构成的13. 56MHZ的RFID标签的俯视图，说明其安装于纸箱或货 盘上；图6是用在本发明方法的第二优选实施例中的将RFID标签安装于装载物上的系 统的简略示意图；图7a是根据本明构成的交流13. 56MHZ的RFID标签的俯视图，说明其安装于纸箱 或货盘上，具有含内置式电容器的RFID芯片；及图7b是根据本明构成的另一交流13. 56MHZ的RFID标签的俯视图，说明其安装于 纸箱或货盘上，具有不含内置式电容器但含有充当电容器的第二箔层的RFID芯片。
具体实施例方式本发明将结合以下实施例进一步详细说明，但应当理解的是本发明并不受此限 制。现参考附图，在整个几幅图中相同的附图标记表示相同的元件。如图1所示，根 据本发明的一优选实施例，一种将RFID标签安装在装载物10上的装置。图2描述了构成 RFID标签14 一部分的新的RFID芯片12。在第一优选实施例中，安装RFID标签14的方法 包括将一导电材料条16设于装载物18的表面18a(见图3、4)的步骤。所述导电材料条 16可以是，如，能够通过某种方式粘接于装载物18上的细长的箔条。所述装载物可以是， 如，盒子或如波纹纸板箱(如由牛皮纸和胶水制成)这样的纸箱或由木材制成的船运货盘。 图1示出了装置10的示意图，首先，在图1中的A点，如铝箔薄片这样的导电材料条16使 用例如粘合剂17 (见图3)粘接在装载物18上。这可以通过使用已知的各种自动化方式来 完成。将特别制作的RFID芯片12 (有钩体(barb) 22、24或其类似物和非导电性的鳍状突 片(fin) 26，将在后面说明)移到位置B并置于如纸箱或货盘这样的装载物18的上方。当 RFID芯片12被置于导电材料条16的上方并降低时，从每一 RFID芯片12底部伸出的非导 电性的鳍状突片26将导电材料切断并形成RFID天线的两个独立电极。需要说明的是图1是简略图，不是按比例的且没有示出单独的纸箱。这种方式特别有益于在高速应用中使用。对于RFID标签的安装，目前的技术提供 为“停止和重复”过程，其以最大值为仅约每分钟六英尺的速度工作。本发明适用于极高速 工作，例如大约为每分钟200英尺。这是可能的，因为RFID芯片12在结合制成RFID标签 的导电材料条上的安装公差范围宽得多。停止及重复不再需要。该过程可以高速完成，基 本不停，例如，在制作运输纸箱本身时，基本不减缓该过程。如图2所清楚看到的，RFID芯片12具有一个本体20、第一钩体22、第二钩体24和 位于第一钩体22与第二钩体24之间的非导电性的鳍状突片26。钩体22、24和鳍状突片 26自本体20向下延伸，在制作RFID标签14时，刺破导电材料条并在装载物18的表面18a 上固定到位。鳍状突片26具有至少与导电条16的宽度等宽的宽度。钩体20、22的宽度不 到导电条材料条的宽度，以防止在钩体的位置处切断。通过将芯片插入到位于装载物18上的导电材料条16上而将所述RFID芯片贴装 到装载物18上，这样鳍状突片26将导电材料条切断成第一条体16a和第二条体16b，并且 由此使第一钩体22电连接邻近于切线19的第一条体16a，和所述第二钩体24电连接邻近 于切线19的第二条体16b。所述两条体不直接电接触。在一优选实施例中，所述第一和第二钩体22、24分别具有一弯曲部22a、24b (见图 1)，邻近于所述RFID芯片12的本体20的底部20a，如图2所示。这使RFID芯片12更安全 地贴装在装载物18上。另外，优选地，所述RFID芯片12由公知的封装材料30封装，以增加其抗损伤性 (damage resistance)和结构支撑。这可由一些非常有名的封装技术来完成。钩体22、24 和非导电性的鳍状突片26自封装过的芯片的底部伸出。非导电性的鳍状突片可以完全是任何公知的非导电材料，其能在所述两个条体 16a、16b —旦被切断后足以将它们隔离。例如，所述非导电性的鳍状突片可以是由石英构 成。
需要说明的是，除钩体22、24外，可以采用其它手段来使RFID芯片12电连接于导 电材料条16a、16b。例如，可以采用小滴状导电粘合剂。在本发明另一实施例中，又提供一种在装载物上贴装RFID芯片的方法。但是，在 本实施例中，并没有采用单一导电材料条(如在前面的实施例中)，如图4所示，本实施中采 用的是两个独立的导电条体16a、16b。为了方便起见，将会使用涉及以上第一实施例的图 3，4，5，因为它们足以描述本实施例。RFID芯片的本体20可以有或没有非导电性的鳍状突 片26。本发明的此实施例包括以下步骤在装载物18的表面上设置导电材料的第一条体 16a和第二条体16b，第一条体16a和第二条体16b在同一直线上，且两者之间被一个小间 隙所分开；提供RFID芯片12，其具有本体20、第一触点和一第二触点(例如钩体22，24)。 本实施例的其余步骤与上述关于第一实施例的步骤基本相同。鳍状突片26不再必要，但也 可以使用。按照本发明方法的步骤进行操作，其结果就会得到设置在装载物18上的RFID标 签14。所述RFID标签14包括粘贴在装载物上的导电材料和RFID芯片12，该芯片具有本 体、第一导电点、第二导电点(例如第一钩体22和第二钩体24，或者例如滴状导电粘合剂 等)以及位于第一钩体和第二钩体之间的非导电性的鳍状突片26，各钩体和鳍状突片自本 体向下延伸，在导电材料上接收于装载物内，所述鳍状突片具有至少与导电材料的宽度等 宽的宽度。所述导电材料条16可以具有多种形式。例如，如图1，3和4所示，条16可以是形 成偶极天线的细长的直条。另外，如图5所示，条16可以是线圈32的形式构成13. 56MHZ的 天线。图6描述的是一个用于在装载物上贴装13. 56MHZ的RFID标签的系统的简化示意图。 图5中的13. 56MHZ的天线需要两个导电材料层32(线圈状)、32a(稍短长度的箔片)，通过 导电材料的箔片上的电介质将两个导电层32和32a彼此分隔开。这已有说明，例如，在由 Appalucci等人申请的名称为“安全标签及其制造方法”、美国申请号为10/253，733的申请 中，该申请转让给了 Checkpoing System公司，以美国申请公开号2003/0051806公开，通过 引用将其整个说明书并入此处。这里，在为箔片的第二层32a (或者与之相连的衬底)上设有粘合剂，粘合剂形成 粘合层，优选地，是一种强力压敏粘合剂，如醋酸乙烯酯单体，当被空气干燥机处理时，可以 提供高初始粘性，在承受压力时可获得高粘接强度。也可以使用其它类型的强力粘合剂如 热封粘合剂，还可以使用能由超紫外线或电子束进行处理的粘合剂。优选地，第一导电箔片是铝合金，纯度约为98%，厚度范围在20-100微米，优选 30-70微米，具有适合于冲切的强度和延展性能。优选地，第二层的箔片32a涂满电介质，形 成介电层，介电层有一厚度，其范围为1-25微米，优选1-10微米。优选地，电介质采用一种 热封介电材料，如容易与铝粘接的聚乙烯，不过，也可以采用其它介电材料，如苯乙烯-丙 烯酸酯共聚物或醋酸乙烯酯。优选地，可以购买已经涂有介电层的箔片。然而，可通过使用 刀辊凹版印刷(gravure knife over roll)或者类似的印刷工艺在线印刷电介质而将介电 层涂到箔片上。电介质位于两导电材料层32、32a之间。这里，RFID芯片12置于两导电材料层32、32a之间，以便第一钩体22与线圈(第 一导电材料层32)的一端电连接，而第二钩体24与第二导电材料层32a的一端相连接。非 导电性的鳍状突片26在本应用中不需要。
7
图7a、7b所示的是简化了的13. 56MHZ RFID标签，其具有不重叠回路。在图7a中， RFID芯片12a包括内置式电容器，这样，就不需要由箔层和电介质构造单独的电容层。在 图7b中，RFID芯片12b没有包括单独的电容器，这就需要由箔层和电介质构造单独的电容 层。这里，非导电性的鳍状突片26切断导电箔层16的迹线。尽管对本发明已结合具体实施例进行了详细说明，很明显，对于本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明实质和范围的前提下，还可以作出若干的变通和改进。
权利要求
一种用于在装载物上安装RFID标签的方法，包括如下步骤(A)将导电材料线圈设于装载物的表面，所述线圈具有线圈状的第一层体和为稍短箔片的第二层体，所述第二层体粘接于所述第一层体；(B)提供RFID芯片，所述芯片具有本体、第一底部导电点和第二底部导电点；及(C)通过将所述芯片插入到装载物上的所述线圈内而将所述RFI D芯片贴装于所述装载物上，这样所述第一底部导电点电连接于所述第一层体和所述第二底部导电点电连接于所述第二层体。
2.根据权利要求1所述的用于安装RFID标签的方法，其特征在于，所述装载物包含选 自于由货盘、纸箱、纸板箱及波纹纸板箱构成的组中的物品。
3.根据权利要求1所述的用于安装RFID标签的方法，其特征在于，所述包括提供所述 RFID芯片的步骤包括提供所述第一与第二钩体，所述第一与第二钩体具有邻近所述本体的 弯曲部，这样所述RFID芯片就更安全地贴装在所述装载物上。
4.根据权利要求1所述的用于安装RFID标签的方法，其特征在于，所述RFID标签为了 结构支撑而被封装。
5.根据权利要求1所述的用于安装RFID标签的方法，其特征在于，其包括在装配线过 程中将多个RFID标签设于装载物上的步骤，其中所述装载物接收所述标签时不停止运动。
6.根据权利要求1所述的用于安装RFID标签的方法，其特征在于，其包括在装配线过 程中将多个RFID标签设于装载物上的步骤，其中所述装载物接收所述标签时不停止运动。
全文摘要
一种用于在装载物上安装RFID标签的方法，包括如下步骤(A)将导电材料线圈设于装载物的表面，所述线圈具有线圈状的第一层体和为稍短箔片的第二层体，所述第二层体粘接于所述第一层体；(B)提供RFID芯片，所述芯片具有本体、第一底部导电点和第二底部导电点；及(C)通过将所述芯片插入到装载物上的所述线圈内而将所述RFID芯片贴装于所述装载物上，这样所述第一底部导电点电连接于所述第一层体和所述第二底部导电点电连接于所述第二层体。
文档编号G06K19/077GK101853419SQ20101000030
公开日2010年10月6日 申请日期2006年7月18日 优先权日2005年7月19日
发明者安卓尔·扣特, 托马斯·J·科莱尔 申请人:关卡系统股份有限公司