专利名称：能够贴无线电标签的包装的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种(外)包装，特别是一种用于包装产品的包装，所述产品带有无线电标签例如RFID(射频识别)标签，和/或在所述包装附近具有这种标签。
背景技术：
食品、香烟、一般的烟草制品、口香糖、巧克力等等通常被包装在使内装物品保持新鲜的箔片内。箔片经常由其上设置有薄的导电层——通常为金属层、典型地为铝层——的纸或另一种载体(例如聚合物薄膜)制成。在这种情况下，所述薄的金属层具有相当多的效应，其中它看上去光亮，能形成防氧和防潮的阻挡层，反射热辐射并具有相应的隔热性能。
在采用RFID标签特别是EPC(电子产品编码)标签和EAS(电子物品监控)标签时，正如目前大多数情况下所设计的那样，这种带导电层的包装的缺点在于，该包装的导电层产生一导电表面，该导电表面令人不希望地以与所谓的法拉第笼相类似的方式屏蔽电磁波，或者反射电磁波，从而使得难以或根本不可能在产品和/或包装上使用无线电标签和/或其他电子元件。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种具有载体和导电层的包装，所述导电层不妨碍在该包装周围使用标签。
该目的通过独立权利要求和从属权利要求以及说明书和附图的主题内容来实现。
本发明涉及一种用于具有电子元件的产品的包装，该包装包括至少一个载体和一导电层，其中所述导电层具有这样的构造和/或涂层，该构造和/或涂层减小由所述导电层的导电表面在所述包装周围产生的屏蔽，使得电子元件的使用不会受到不利影响或者所受不利影响的程度仍使该元件具备功能作用，所述电子元件穿过所述包装向外发送或接收信息和/或穿过所述包装被供给能量。
此处，术语“在周围”包括以下涵义一种是直接设置在产品上和/或包装内的标签；另一种是位于包装附近的标签。
由包装产生的屏蔽是指，对于在包装内和/或直接在包装上的普通标签以及在包装之外但是在其附近的标签，例如由于电磁波在金属上的反射而通常产生干扰。此处，“在周围”或“放在附近”的概念是指“在标签的典型的阅读作用范围(Lesereichweite)的区域内”，例如在13.56MHz下通常约为70cm，而对于UHF(超高频～850-950MHz)可高达约2米，在GHz范围内时甚至更大(几米)。
“元件仍具备功能作用”这个概念是指仍可容忍的屏蔽，但是不能指出具体数值，因为这取决于许多因素，例如发射功率、发射频率和/或元件的类型，例如无线电标签的类型。不能容忍的屏蔽例如是指阅读作用范围减小一半(例如从70cm到35cm)，和/或当任意信息被屏蔽到噪声极限以下和/或射频标签的能量源降低到最小工作电压以下时存在不能容忍的屏蔽。
可以作为这种构造的替换方案和/或作为它的补充地采用一种用于包装的导电层的减小屏蔽的涂层，该涂层优选具有高的电阻抗(例如＞10^5Ohmm)或绝缘。
例如，可以仅通过非常薄的金属层(几十个nm，其导电性很差，因为层厚小和/或由于其制造过程例如汽化渗镀、溅射而具有非常严重的中断/断开)而获得视觉上的金属效果，然后可以通过使用各种漆层而满足包装的其他要求。
同样也可以将图像设置在包装上，甚至可以是设置在所述构造上。
导电层内的所述构造改变屏蔽和/或反射效果，使得可减小或甚至防止产生导电层内感应出的屏蔽和/或反射电流(例如由于涡电流)。结果，电磁辐射穿透包装，和/或可能发生耦合，特别是电感、电容、近场或远场耦合，于是可在包装周围乃至在RFID标签的发射功率范围内传送电功率和/或信息。
发射功率通常由法律规定。例如在(Klaus Finkenzeller，“RFID-Handbuch”，第二版，Hauser Verlag Munich，2000，ISBN3-446-21278-77)中给出了可用于RFID应用的发射功率。据此在德国对于13.56MHz的应用场合，在测量无线电设备的磁H-场的情况下，载波功率的极限值在离发射器距离为3m时为68.5dBμA，在离发射器距离为30米时为13.5dBμA。对于不同的频率以及不同的国家，功率极限是不同的。
所述构造使导电层的导电表面中断一次或多次，其中中断例如优选地至少将电子元件的线圈上方的表面分成例如两半，如果所述构造设置成与电子元件线圈相对着设置在电子元件线圈的中间，则它最有效地妨碍屏蔽。
所述构造例如是完全或部分地通过导电层的导电表面的简单凹口。该凹口的形状不重要，重要的是剩余的导电区域的大小和形状，它们必须设计成能够防止产生涡电流。
所述构造将导电层的导电表面分成至少两个较小的导电表面。但是该构造也可以将导电层的导电表面分成许多小的导电表面。所述构造例如包括至少两条平行的和/或至少两条相互成一角度的凹口。此处重要的不是凹口的形状，而是剩余导电表面的大小和形状(对于相同的面积，例如，开口的圆几乎不屏蔽，而封闭的圆则具有非常强烈的屏蔽效应)，其中在给定频率下，较小的面积屏蔽较小，而较大的面积产生较强的屏蔽。
所述包装可以通过这样的方法制造，即在载体例如纸或箔片上设置导电层，然后在后续工步中使其形成构造。所述构造优选通过简单的手段和/或最小的干预(eingriffe)来实现。
例如所谓的干态构造形成(dry phase patterning)特别有利(例如见Pira International Copyr.的2002年的公开文献“RFID in Packaging”，Dr.Peter Harrp，“Pira on printing”，ISBN 1858029457；PAELLA ProjectACREO，dry phase patterning method；Antenna for EAS RFID，第49页图6.2)，这是因为它不采用化学湿选法。包装的导电层有利地通过干态构造形成法，例如使用形成构造的刮削法(也适合于卷对卷技术(roll-to-roll))以高的刮除量和/或低的成本形成构造。
但是，当然也可以采用任意其他的直接或间接、增加或削减的构造形成方法，这视包装的类型而定(例如形成构造图案的汽化渗镀、印制保护漆以及随后施行的湿式或干式蚀刻法)。
对于金属，所述构造可通过使用蚀刻过程的化学湿选法，通过干式工序例如干蚀刻、切削和/或冲压过程，和/或通过使用压印的干式构造形成法来形成，其中压印部位通过刀子去除和/或用其他材料填补。
但是相反地，也可以将已经形成构造的导电层设置在载体上。这例如可通过压制(例如导电糊浆、导电银(leitsilber)、以有机物为基的材料)或粘合/层压(例如铝、铜、银)而产生。导电层也能够以形成构造的形式通过汽化渗镀和/或溅射而设置。其他方法是层压、电镀、喷涂、浸渍、刮涂和/或压制。
此处这样使导电层形成构造/中断，使得电功率虽然中断，但是包装、特别是用作载体的箔片整体在机械方面还足够牢固，亦即通常导电层或其一部分形成构造，而载体基本上保持不变。也不必将导电表面完全断开，仅仅在形成构造时中断导电表面内的导电连接即可。
所述构造内的凹口的深度与包装的导电层的厚度相匹配，它可以贯穿层的整个厚度或仅仅贯穿厚度的一部分，只要保证所述构造使导电表面内的导电接触中断和/或使导电表面内的电阻高到使由导电表面产生的屏蔽不损害无线电标签的应用。
所述构造的宽度是任意的，只要它能中断导电表面。例如所述构造的宽度通常为10-500μm。最小宽度仅仅取决于所采用的工艺(以保证可靠的导电中断)。
所述构造例如不仅仅去除和/或排挤导电层的材料，而且还可以在导电层中加入和/或压入其他的例如绝缘的材料，从而充分防止包装内的屏蔽。已证明额外加入的材料尤其对于这样的应用场合是有利的，即其中包装的保鲜效果、特别是包装对空气(氧气和/或湿气)的阻隔作用是前提条件。
包装可以、但是并非一定要通过所述构造在视觉上给人以美观的印象，此外它还可以包括任何其他层，无论是为了外观还是为了功能方面的用途，其中包装的图像造型可以通过所述构造产生或得到所述构造的支持，或者所述图像造型通过所述构造无妨碍地设置在包装上。
剩余的连续导电表面的大小取决于所用的频率和所用天线的尺寸。其中在采用电感耦合时所用天线的尺寸十分重要，而在采用电磁波时频率则十分关键。实践证明，对于屏蔽的一般防止，单块表面的面积越小越好。对于电感耦合，导电层的剩余导电表面的面积的优选最大值大致取发射天线面积的一半，并且在面积较大时屏蔽程度迅速增大，如在图7中借助于实际测量可以看到的那样。
这样形成构造的表面可以具有任意形式(图像、标识和/或字符串)，只要确保总体上不产生屏蔽特性即可。通过所述构造可以实现不同的视觉效果，特别地，还可以用于市场销售目的或用作商标保护、或防盗或其他安全标记。作为替换方案或补充，所述构造也可以具有其他的技术功能方面的电效应，例如可以通过所述构造制造用于RFID标签的天线。
此处，根据一种有利的变型，所述构造和/或其一部分形成一电子元件，例如当它具有用于RFID标签和/或其他无线电标签的天线的形状(例如线圈形状或中断的杆状)时。此处标签例如也可以直接位于带有所述构造的包装的一部分上。
当然也可以通过所述构造形成其他电子元件，例如电容器。然而为此在包装载体的两侧都需要导电层。同样也可以通过适当形式的导电线路实现电阻线路(Widerstandsbahn)。
例如，整个包装中的一部分(通常是大部分)采用所述形成构造的相应方法而形成构造和改变，使得不再屏蔽和/或反射电磁辐射，包装的至少另一个部分这样形成构造和改变，使得该构造可以用作例如用于RFID标签或无线电标签的天线或用于其他目的。
通常采用的用于食品、香烟、一般的烟草制品、口香糖、巧克力、黄油、人造黄油、奶酪等的包装包括纸或其他载体例如聚合物薄膜(PET、PES、PEN、聚酰亚胺等)，作为层压在其上的导电层的载体材料。可以用来形成导电层的材料包括所有金属(例如铝、铜、银、金、铬、钛、锡、锌、铁等，以及任何合金)、导电糊浆(例如导电银、碳黑(添加了石墨/炭黑的糊浆))、以有机物为基的导电材料(例如聚苯胺、Pedot/Pss等)，或有机金属系(例如带有溶解的金属化合物的油墨)或它们的组合。
载体的厚度是可变的，对于纸而言，典型的厚度为20-100g/m2，通常例如为30-50g/m2。对于聚合物薄膜而言，可以采用任何厚度，这取决于包装的类型，通常是10-50μm(例如PET、PPS或类似材料)。被层压的导电层的厚度例如为3至50μm，优选为5-15μm(例如用于香烟包装的铝层压纸)。对于所述的其他材料和方法当然会有所不同。当然，除所述层以外也可以涂覆其他的层，例如防刮擦或用作密封的保护漆，以及用于视觉效果的色彩层，还有用于别的用途的其他层。
此处作为电子元件，无线电标签首先处于重要地位。这方面的例子是RFID标签，特别是EPC(电子产品编码)标签和/或EAS(电子物品监控)标签。这些标签以不同国家或国际上颁布的用于信号传输的频带为基础，通常是125-135kHz、13.56MHz、860-950MHz或2.45GHz。在某些情况下也可以使用其他频带，例如对于防盗标签大约为6-8MHz。
当然也可以实现其他领域中的应用，例如用于遥控(通常在大约20-60MHz的范围内)、移动无线电(850-2000MHz)以及无线电(LW、SW、VHF等)或卫星无线电。包装也可以设计成这样，使得它在微波炉内(例如为了加热食物)不必去除。
所述构造也可以设计成这样，使得可以例如通过导电表面的大小和形状而允许一定的频率范围和/或极化方向透过，而其他的则被屏蔽或反射。
电子元件也可以包括至少一个由以有机物为基的材料形成的功能层，和/或可以一般地配设给聚合物电子装置或有机电子装置。
此后形成构造的包装可以重新供给到普通的包装过程中。
下面借助于示例性实施例更详细地说明本发明图1示意性地示出一导电表面，其中通过一构造将该表面内的导电连接断开。
图2示出形成构造的相同导电表面，其中可以看到所述构造的尺寸。
图3和4示出形成构造的导电表面，其中示出一电子元件线圈相对于所述构造的位置关系。
图5示出构造的一个示例。
图6示出带有处于所示位置的内线圈和与所示内线圈相配的对应外线圈的包装。
图7示出移入发射器和接收器天线之间的导电层的屏蔽作用的实际测量结果。
具体实施例方式
图1示出具有设在其上的构造2的包装1，其中可以清楚看到，构造2不是贯通的，而是延伸超过包装的一半。当然贯通的构造2也包括在本发明之内。
图2以透视图的形式示出包装1，在它上面可以看到载体13和具有构造2的导电层14。
在图2中可以看到构造2的位置和尺寸。构造2的宽度4可任意选择，只要通过该构造2的宽度4可中断导电性即可。对于构造2的深度3也一样(深度也可以延及整个导电层，出于可靠性的原因甚至可以一直延伸到载体材料内)。只有构造2的长度5与电子元件和/或无线电标签的线圈(图2中未示出)有这样的关系，即它至少占据线圈的一半。
在图3中可以看到带有构造2的包装1，该构造未覆盖导电表面的整个长度，但是覆盖了天线12(作为天线这里仅仅示意性地例示出用于电感耦合的线圈)的整个长度。天线的形状根据应用领域的不同可以完全不同；例如为偶极子的形状。
图4示出与图3中类似的结构，区别在于此处的构造2仅仅延伸到线圈长度的至少一半。在这两种情况下，通过包装的导电层以这样的程度防止屏蔽，即，还可以适当地使用无线标签，亦即元件还具备功能作用。
图5中示出构造的一个示例，其可以大面积地加在包装1的导电层上。可以看到具有许多平行的和许多相互成角度的凹口7的菱形纹构造，其中包装1的导电层的导电表面6被分成许多小的面积，从而灵敏地干扰无线电标签使用的屏蔽得到有效地防止，因为小的导电表面不造成对无线电标签和阅读器之间的无线电连接的干扰。特别地，如果不清楚包装内线圈的位置的话，设置一个如这里所示的大面积构造是有意义的，因为屏蔽的有效防止是通过与电子元件的线圈相对的导电表面内的凹口实现的，而施加大面积的构造时线圈始终自动地被覆盖住。
在图6中示出一盒子10形状的屏蔽面(即包装)。一外部的发射天线8与位于盒内的接收天线11相对。根据现有技术，发射天线8和接收天线11之间的电磁辐射受到位于它们之间的在其内或其上具有导电表面的盒子的屏蔽，因此不存在无线电连接。但是，根据本发明的构造9使导电表面中断，因此在发射器8和接收器11之间可以建立无线电联系。如果接收天线11不在盒内而是在包装之上以及虽在包装之外但在其周围，情况当然也一样。
所示的构造9仅仅是一个示例，根据本发明，构造当然可以具有所有可能的形状，例如图5中所示的形状。
图7中示出导电层屏蔽作用的测量结果。导电层即包装层1沿箭头18的方向从左向右移入到发射天线8和接收天线11之间。在上部的曲线图中示出在11上测得的感生电压随导电层1的重叠量发生变化的曲线。可以清楚看到，直至约1/3的重叠量之前感生电压都保持不变，亦即不存在屏蔽作用。在较大重叠量时，感生电压急剧下降，亦即产生强烈的屏蔽。在完全重叠时，几乎不能再测量到感生电压(主要是噪声)，这表明产生了完全彻底的屏蔽。如果发射天线和接收天线位于导电箔片一侧以及导电箔片非常靠近天线之一，也会得到类似的特性。
此处第一次公开的可减小导电包装所产生的屏蔽的可能性允许采用非常简单的手段和通过最小的干预明显减小导电表面对磁场和电磁场的不利的屏蔽作用。因此，可以例如将无线电标签安装在覆有金属的包装之内或其周围，而不损害其功能。
这使得许多公司已公开表示未来打算将RFID无线电标签加到许多产品上，这些产品包装在金属箔片、覆有金属和/或用金属层压的纸或箔片和/或包含金属层的复合材料中。
权利要求
1.一种用于带有电子元件(11，12)的产品的包装(1)，包括至少一个载体(13)和一导电层(14)，其中该导电层具有一构造(2，7)和/或一涂层，所述构造和/或涂层这样地减小由所述导电层的导电表面在所述包装周围产生的屏蔽，使得穿过所述包装向外传送或接收信息和/或穿过所述包装被供给能量的电子元件的使用不会受到不利影响或所受不利影响的程度仍能使该元件保持其功能作用。
2.根据权利要求1所述的包装(1)，其特征在于，所述构造(2)是所述导电层(14)的导电表面中的一个简单的凹口。
3.根据权利要求1或2所述的包装(1)，其特征在于，所述构造(2)以具有至少两个平行的和/或至少两个相互成一角度的凹口(7)的形式被设置。
4.根据上述权利要求中任一项所述的包装(1)，其特征在于，用于减小屏蔽的所述涂层包括一至多为1μm厚的金属层以及用于使所述包装完整的其他层。
5.根据上述权利要求中任一项所述的包装(1)，其特征在于，所述构造(2)将所述导电层(14)的导电表面分成至少两个表面。
6.根据上述权利要求中任一项所述的包装(1)，其特征在于，所述构造(2)和/或所述构造的一部分构成电子元件，例如天线、电容器、导电线路、二极管或它们的一部分。
7.根据上述权利要求中任一项所述的包装(1)，其特征在于，所述构造(2)至少部分地展示其技术效应以及视觉效应，例如图像、安全标记、字符串、其他视觉标记和/或标识。
8.根据上述权利要求中任一项所述的包装(1)，其特征在于，所述构造(2)一次或多次中断所述导电层(14)的导电表面。
9.根据上述权利要求中任一项所述的包装(1)，其特征在于，所述中断优选至少将所述电子元件的线圈(11)上方的表面分成例如两半。
10.根据上述权利要求中任一项所述的包装(1)，其特征在于，所述构造(2)相对着所述电子元件的线圈(11)设置在该线圈的中间。
11.根据上述权利要求中任一项所述的包装(1)，其特征在于，所述包装的表面显示出一图像。
12.根据上述权利要求中任一项所述的包装(1)用于香烟包装、用于食品包装和/或用于药品包装，用在移动无线领域的无线电中，用在遥控和/或微波炉中的应用。
13.一种用于制造包装的方法，该方法借助于用于形成构造地加上一层的方法或借助于带有后续的构造形成、特别是带有对覆有金属的层进行的干态构造形成的涂层方法。
全文摘要
本发明涉及一种包装，特别是带有导电涂层的以及在其周围设有RFID标签的包装。导电层的导电表面通过一构造断开。
文档编号B65D85/00GK101052975SQ200580034556
公开日2007年10月10日 申请日期2005年8月19日 优先权日2004年8月23日
发明者J·菲柯尔, M·洛伦茨, W·克莱门斯, M·贝姆 申请人:波利Ic有限及两合公司