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1. 发明专利

TWI317506B 具無線電標籤功能的包裝 FUNKETIKETTFAHIGE UMVERPACKUNG 失效
简体标题：具无线电标签功能的包装 FUNKETIKETTFAHIGE UMVERPACKUNG
公开(公告)号：TWI317506B
公开(公告)日：2009-11-21
申请号：TW094128667
申请日：2005-08-23
申请人：寶利積體電路有限兩合公司
发明人：裘根菲克 , 馬克斯羅倫茲 , 沃夫岡克雷門斯 , 馬克斯包姆
IPC分类号： G06K
CPC分类号： G06K19/07771 , B65D2203/10 , G06K17/0022 , G06K19/07749
摘要：一種包裝，特別是具有一導電覆層者，且在其環境使用一RFID標籤。該導電層的導電路利用一種構造使其連續性中斷。【創作特點】因此本發明的目的在提供一種具一載體及一導電層的包裝，它在該包裝的環境中不會妨礙RFID標籤的使用。
這種目的係利用申請專利範圍獨立及附屬項、說明書及圖式所述的本發明標的達成。
本發明的標的係一種產品的包裝，具有一導電構件、至少一載體及一導電體，其中該導電層有一種構造及/或覆層，它將包裝的環境中由於導電面產生之對電磁波的遮蔽面減少，因此可使用一電構件以產生資訊穿過包裝向外傳送，或者接收資訊，及/或其能量供應係經由無線電波穿過該包裝過去而供應者，而不會受到導電層影響或只受微小影響，使該構件的功能仍能發揮。
「在環境中」一詞的意義包含如下的定義：第一、一種標籤，它直接設在產品上及/或在包裝內；第二、一標籤，它位於包裝附近。
由受到包裝的遮蔽作用，一般在習用的標籤(在包裝內及/或直接在包裝上者)會發生干擾，且即使當標籤位於包裝外但位在包裝附近，也會受干擾，例如受到電磁波在金屬上反射而干擾。「在環境中」或「在附近」一詞，在此係表示「在標籤的典型有效讀取距離的範圍內」，例如在13.56 MHz，此典型範圍可達70公分，在UHF(超高頻850~950 MHz)約2米，在GHz範圍甚至還更大(數米)。
「該構件的功能仍能發揮」一詞係指該遮蔽作用仍可容忍，且不會有具體作用，因為這點受許多因素影響，例如發射功率、發射頻率、及/或構件種類(例如無線電標籤種類)。舉例而言，如遮蔽作用大到不能再容忍，則會使讀取距離減半(例如從70 cm變到35 cm)且/或當一些資訊被遮蔽到在雜音界限以下時及/或當RF標籤的能量供應減到最小操作電壓以下時，就會發生這種不能容忍的情事。
如不採用該構造(或除了用該構造之外，另外同時)也可採用一種包裝的導電層的施覆物來減少其遮蔽作用，它宜為高電阻(例如大於10 5 歐姆米)或為絕緣者。
舉例而言，只要利用很薄的金屬層就已可達到光學上的金屬視覺效果，約10奈米，這麼薄的金屬導電性差，且/或它易受到製造程序例如蒸鍍、濺鍍而使其連續性受大幅中斷，故導電性更差，該蒸鍍或濺鍍的薄膜隨後可用不同漆層塗覆以配合包裝的進一步需求。
如有必要也可利用這種構造將一影像(圖)施到包裝上。
在導電層中的構造使遮蔽及/或反射的作用減少，使得該導電層中(例如由於渦電流造成的)感應的、遮蔽的及/或反射的電流減少或甚至可避免。結果使該電磁波可穿過包裝，及/或可發生耦合作用，特別是電感性、電容性的耦合作用或近場式耦合(Nahfeld－kopplung，英：near－field－coupling)或遠場式耦合。如此在包裝的環境中，在RFID標籤的發射功率範圍中也可傳送電功率及/或資訊。
該發射功率一般利用法律來確定。舉例而言，關於可用在RFID用途中的功率的一覽，見於Klaus Finkenzeller“RFID”手冊，第2版，Hauser出版社，慕尼黑，2000,ISBN 3－446－21278－7。依此，在德國，對於13.56 MHz的載波功率為68.5 dBμA(在距發射器3公尺距離)及13.5 dBμA(在距發射器30公尺距離)，在此測量無線電裝置的磁性H場。對於不同頻率及不同國家，功率限度有變化。
該構造將導電層的導電面的一貫連續性中斷一次或數次，其中該中斷宜至少將該面積(例如電構件的一線圈的面積)分成例如二個半部。如果該構造對立設在電構件的一線圈中央，則該構造對遮蔽作用的影響最大。
舉例而言，該構造為一簡單的切入部，它將導電層的導電面整個或部分地橫貫。切入部的形狀則無關緊要，重要的是其餘留下的導電區域的大小與形狀，它們須設計成能防止渦電流。
該構造將導電層的導電面分割成至少二個較小的導電面。但此構造也可將該導電層的導電面分割成許多小的導電面。舉例而言，該構造可包含至少二個互相平行及/或至少二個互相交成一角度的切入部。在此重要的不是切入部的形狀，而是其餘剩下的導電面的大小與形狀。(例如，當面積相同時，一個開路的回路幾無作用，但一閉路的回路則有很強的遮蔽作用)，其中，對一所予的頻率，較小的面積遮蔽作用較小，較大面積的作用較大。
此包裝可用以下方式製造：將一導電層施覆到一載體(例如一紙或膜上)，該導電層在隨後一道工作步驟中作構造化做出該構造。這種構造化宜利用簡單的手段及/或最少的侵蝕作用達成。
特別有利的做法，舉例而言，為所謂的「乾相成圖形」(Dry Phase Patterning)(舉例而言，見Pira International Copyright 2002發表的「RFID in Packaging」，Dr.Peter Harrop,“Pira on printing”,ISBN 1858729457；PAELLA Project ACREO,dry phase patterning method；Antenna for EASRFIP,49頁，圖6.2)，因為此處不用濕化學程序。該包裝的導電層宜利用一道「乾構造化程序」例如利用一構造化的刮除程序〔它也適用「滾子到滾子」(Rolle－zu－Rolle)方式〕以大容積及/或廉價方式作構造化。
然而，當然也可使用其他所做構造化的、直接或間接的、加成式(additiv)或相減式(substraktiv)方法，各依包裝種類而定(例如構造化的蒸鍍、用一護漆印刷，然後作濕式或乾式蝕刻程序)。
在金屬的場合，該構造可用濕化學方式用蝕刻程序做，或用乾程序步驟，例如乾蝕刻、切割及/或沖壓程序及/或藉鐫印作乾構造化，其中鐫印的位置可用刀具除去及/或用其他材料填滿。
然而反之，也可將已構造化的導電層施到該載體上，例如利用印刷(例如用導電糊、導電銀、以有機物為基礎的材料)或粘接/層疊(例如鋁、銅、銀)。該導電材料也可呈構造化方式蒸鍍及/或濺鍍。其他方法有層疊、電鍍、射出成形、浸覆(Eintunken)、刮覆(Einrakeln)及/或印刷。
在此該導電層的構造化/中斷作業，使得導電層固然中斷，但包裝以及特別用於作載體的膜整體上仍有足夠的機械穩定性，換言之，一般該導電層或其一部分作構造化，而載體仍大致保持完整。尚未有須將導電面完全切斷者，只是在該面內的導電接合在構造化時中斷。
構造的切入部的深度配合包裝的導電層的厚度。它可構成該層的整個厚度，如果允許的話，也可只為其厚度的一部分，使該導電面內的導電接觸受該構造中斷，或者該導電面內的電阻很大，使該導電面產生的遮蔽作用不會影響該無線電標籤的使用。
該構造只要能將導電面中斷即可，其寬度可為任意。舉例而言，該構造的寬度典型值約10~500微米。最小的寬度只和使用的程度有關(俾確保造成導電作用中斷)。
舉例而言，利用該構造，不但可將導電層材料除去及/或排除，而且還可將另一種材料(例如絕緣材料)加工或鐫印到該導電層中，因此在包裝內的遮蔽作用充分地受阻。特別是在某些用途時使用附加之加入材料特別有利，在這些用途，包裝的保鮮效果特別是包裝阻絕空氣(氧氣及/或水氣)的屏障性質很重要。
該包裝可以(但並非一定要)在視覺上利用該構造來突顯，此外它還可包含任意的其他層，以供視覺及作功能的目的，其中包裝的圖形設計由該構造產生或利用該構造支助，或者也可使圖形設計不受該構造干擾地施在包裝上。
該剩餘留下的連貫的導電面的大小與使用的頻率及該使用的天線大小有關，在此，在使用電感性耦合作用的情形，所用天線的大小具決定性，而使用電磁波時，頻率具決定性。事實顯示，實用的做法，對一般的防止遮蔽的方式都適用者：個別面積越小越好。對於電感式耦合作用的導電層的仍剩餘的導電面的較佳的最大尺寸，大約為發射天線的一半面積，當面積更大時，遮蔽程度迅速增加，如第七圖實際測量所得知者。
如此所構造化的面可為任何形式〔影像、語言(Logo)及/或詞藻(Schriftzug)〕，只要能確保整體上不會產生遮蔽特性即可。利用此構造可達成各種大不相同的光學效果，特別它也可用於促銷目的或作商標、防盜保護或其他防偽特點。如不採此方式(或者除了此方式外)，另外也可使該構造達成其他技術功能的電效果，例如，可利用此構造製造RFID標籤用的天線。
在此，依一種有利特點，如果該構造例如具一RFID及/或其他無線電標籤用的天線(例如線圈形或中斷的棒形)，則該構造或其一部分構成一構件。此處，舉例而言，該標籤也直接位在具有該構造的包裝的部分上。
當然也可利用此構造做成其他電構件，例如電容器。但為此，須在包裝的載體兩側設導電層。同樣地，也可利用導電路線的適當形狀做成電阻路線。
舉例而言，整個包裝有一部分(一般為其大部分)利用對應討論的方法作構造化及改變，因此它不再遮蔽及/或反射電磁波，且包裝的至少另一部分作構造化及改變，使該構造，舉例而言，可當RFID標籤或無線電標籤的天線或其他目的使用。
食品、香烟、菸草產品、口香糖、巧克力、奶油、人造奶油、乳酪等典型使用的包裝包含紙或一種其他載體，例如一種聚合物膜(PET、PES、PEN、聚醯胺等)呈載體材料形式，具有層疊在其上的導電層。用於形成導電層的可能材料包含所有金屬(例如鋁、銅、銀、金、鉻、鈦、錫、鋅、鈝等以及任何合金)、導電糊〔例如導電銀、碳黑(它係用石墨/碳黑充填的糊)〕、導電有機物主的材料(例如聚苯胺、Pedot/Pss或類似物)或金屬有機系統(例如含溶解之金屬化合物的墨水)或其組合。
載體的厚度可變化，且在紙的場合，典型值為20~100克/平方米，一般舉例而言為30~50克/平方米。在聚合物膜的場合，可用任意厚度，各依包裝種類而定，典型值舉例而言，為10~50微米(例如PET或類似材料)。導電之層疊之層的厚度例如為3~50微米，且宜5~15微米(例如在香烟包裝的鋁箔紙)。在其他所述之材料或方法，當然都可有變化。當然也可將其他層施到所述之層上，例如施一護漆以防刮損，或當作密封，以及色層以作視覺的印刷，或其他目的之其他層。
所用的電構件，此處主要為無線標籤。其例子為RFID標籤，特別是EPC(電子產品碼)標籤及/或EAS(電子物品監視)標籤。這些標籤根據國家或國際開放的信號傳輸用的頻帶，典型者為：125~135 kHz、13.56 MHz、860~950 MHz或2.45 GHz。也可部分地使用其他頻帶例如對防盜標籤約6~8 MHz。
其他應用領域當然也可用到，例如使用在遙控(典型者在約20~60 MHz範圍)、行動無線電(850~2000 MHz)、以及收音機(LW、KW、UKW或相當者)或衛星無線電。也可將包裝設計成使它在微波爐中(例如用於將食品加熱)不會脫離。
構造化可做成使得特定之頻域及/或極化方向可以通過，而將其他者遮擋或反射，例如利用導電面的大小及形狀設計。
該導電構件也可至少包含一功能層，由有機物為基礎的材料構成，及/或一般與該聚合物電子電路或有機電子電路配合。
該構造化的包裝可再存入一般的包裝程序中。
以下利用實施例說明本發明。
简体摘要：一种包装，特别是具有一导电复层者，且在其环境使用一RFID标签。该导电层的导电路利用一种构造使其连续性中断。【创作特点】因此本发明的目的在提供一种具一载体及一导电层的包装，它在该包装的环境中不会妨碍RFID标签的使用。这种目的系利用申请专利范围独立及附属项、说明书及图式所述的本发明标的达成。本发明的标的系一种产品的包装，具有一导电构件、至少一载体及一导电体，其中该导电层有一种构造及/或覆层，它将包装的环境中由于导电面产生之对电磁波的屏蔽面减少，因此可使用一电构件以产生信息穿过包装向外发送，或者接收信息，及/或其能量供应系经由无线电波穿过该包装过去而供应者，而不会受到导电层影响或只受微小影响，使该构件的功能仍能发挥。 “在环境中”一词的意义包含如下的定义：第一、一种标签，它直接设在产品上及/或在包装内；第二、一标签，它位于包装附近。由受到包装的屏蔽作用，一般在习用的标签(在包装内及/或直接在包装上者)会发生干扰，且即使当标签位于包装外但位在包装附近，也会受干扰，例如受到电磁波在金属上反射而干扰。“在环境中”或“在附近”一词，在此系表示“在标签的典型有效读取距离的范围内”，例如在13.56 MHz，此典型范围可达70公分，在UHF(超高频850~950 MHz)约2米，在GHz范围甚至还更大(数米)。 “该构件的功能仍能发挥”一词系指该屏蔽作用仍可容忍，且不会有具体作用，因为这点受许多因素影响，例如发射功率、发射频率、及/或构件种类(例如无线电标签种类)。举例而言，如屏蔽作用大到不能再容忍，则会使读取距离减半(例如从70 cm变到35 cm)且/或当一些信息被屏蔽到在杂音界限以下时及/或当RF标签的能量供应减到最小操作电压以下时，就会发生这种不能容忍的情事。如不采用该构造(或除了用该构造之外，另外同时)也可采用一种包装的导电层的施覆物来减少其屏蔽作用，它宜为高电阻(例如大于10 5 欧姆米)或为绝缘者。举例而言，只要利用很薄的金属层就已可达到光学上的金属视觉效果，约10奈米，这么薄的金属导电性差，且/或它易受到制造进程例如蒸镀、溅镀而使其连续性受大幅中断，故导电性更差，该蒸镀或溅镀的薄膜随后可用不同漆层涂覆以配合包装的进一步需求。如有必要也可利用这种构造将一影像(图)施到包装上。在导电层中的构造使屏蔽及/或反射的作用减少，使得该导电层中(例如由于涡电流造成的)感应的、屏蔽的及/或反射的电流减少或甚至可避免。结果使该电磁波可穿过包装，及/或可发生耦合作用，特别是电感性、电容性的耦合作用或近场式耦合(Nahfeld－kopplung，英：near－field－coupling)或远场式耦合。如此在包装的环境中，在RFID标签的发射功率范围中也可发送电功率及/或信息。该发射功率一般利用法律来确定。举例而言，关于可用在RFID用途中的功率的一览，见于Klaus Finkenzeller“RFID”手册，第2版，Hauser出版社，慕尼黑，2000,ISBN 3－446－21278－7。依此，在德国，对于13.56 MHz的载波功率为68.5 dBμA(在距发射器3公尺距离)及13.5 dBμA(在距发射器30公尺距离)，在此测量无线电设备的磁性H场。对于不同频率及不同国家，功率限度有变化。该构造将导电层的导电面的一贯连续性中断一次或数次，其中该中断宜至少将该面积(例如电构件的一线圈的面积)分成例如二个半部。如果该构造对立设在电构件的一线圈中央，则该构造对屏蔽作用的影响最大。举例而言，该构造为一简单的切入部，它将导电层的导电面整个或部分地横贯。切入部的形状则无关紧要，重要的是其余留下的导电区域的大小与形状，它们须设计成能防止涡电流。该构造将导电层的导电面分割成至少二个较小的导电面。但此构造也可将该导电层的导电面分割成许多小的导电面。举例而言，该构造可包含至少二个互相平行及/或至少二个互相交成一角度的切入部。在此重要的不是切入部的形状，而是其余剩下的导电面的大小与形状。(例如，当面积相同时，一个开路的回路几无作用，但一闭路的回路则有很强的屏蔽作用)，其中，对一所予的频率，较小的面积屏蔽作用较小，较大面积的作用较大。此包装可用以下方式制造：将一导电层施覆到一载体(例如一纸或膜上)，该导电层在随后一道工作步骤中作构造化做出该构造。这种构造化宜利用简单的手段及/或最少的侵蚀作用达成。特别有利的做法，举例而言，为所谓的“干相成图形”(Dry Phase Patterning)(举例而言，见Pira International Copyright 2002发表的“RFID in Packaging”，Dr.Peter Harrop,“Pira on printing”,ISBN 1858729457；PAELLA Project ACREO,dry phase patterning method；Antenna for EASRFIP,49页，图6.2)，因为此处不用湿化学进程。该包装的导电层宜利用一道“干构造化进程”例如利用一构造化的刮除进程〔它也适用“滚子到滚子”(Rolle－zu－Rolle)方式〕以大容积及/或廉价方式作构造化。然而，当然也可使用其他所做构造化的、直接或间接的、加成式(additiv)或相减式(substraktiv)方法，各依包装种类而定(例如构造化的蒸镀、用一护漆印刷，然后作湿式或干式蚀刻进程)。在金属的场合，该构造可用湿化学方式用蚀刻进程做，或用干进程步骤，例如干蚀刻、切割及/或冲压进程及/或藉镌印作干构造化，其中镌印的位置可用刀具除去及/或用其他材料填满。然而反之，也可将已构造化的导电层施到该载体上，例如利用印刷(例如用导电煳、导电银、以有机物为基础的材料)或粘接/层叠(例如铝、铜、银)。该导电材料也可呈构造化方式蒸镀及/或溅镀。其他方法有层叠、电镀、射出成形、浸覆(Eintunken)、刮覆(Einrakeln)及/或印刷。在此该导电层的构造化/中断作业，使得导电层固然中断，但包装以及特别用于作载体的膜整体上仍有足够的机械稳定性，换言之，一般该导电层或其一部分作构造化，而载体仍大致保持完整。尚未有须将导电面完全切断者，只是在该面内的导电接合在构造化时中断。构造的切入部的深度配合包装的导电层的厚度。它可构成该层的整个厚度，如果允许的话，也可只为其厚度的一部分，使该导电面内的导电接触受该构造中断，或者该导电面内的电阻很大，使该导电面产生的屏蔽作用不会影响该无线电标签的使用。该构造只要能将导电面中断即可，其宽度可为任意。举例而言，该构造的宽度典型值约10~500微米。最小的宽度只和使用的程度有关(俾确保造成导电作用中断)。举例而言，利用该构造，不但可将导电层材料除去及/或排除，而且还可将另一种材料(例如绝缘材料)加工或镌印到该导电层中，因此在包装内的屏蔽作用充分地受阻。特别是在某些用途时使用附加之加入材料特别有利，在这些用途，包装的保鲜效果特别是包装阻绝空气(氧气及/或水汽)的屏障性质很重要。该包装可以(但并非一定要)在视觉上利用该构造来突显，此外它还可包含任意的其他层，以供视觉及作功能的目的，其中包装的图形设计由该构造产生或利用该构造支助，或者也可使图形设计不受该构造干扰地施在包装上。该剩余留下的连贯的导电面的大小与使用的频率及该使用的天线大小有关，在此，在使用电感性耦合作用的情形，所用天线的大小具决定性，而使用电磁波时，频率具决定性。事实显示，实用的做法，对一般的防止屏蔽的方式都适用者：个别面积越小越好。对于电感式耦合作用的导电层的仍剩余的导电面的较佳的最大尺寸，大约为发射天线的一半面积，当面积更大时，屏蔽程度迅速增加，如第七图实际测量所得知者。如此所构造化的面可为任何形式〔影像、语言(Logo)及/或词藻(Schriftzug)〕，只要能确保整体上不会产生屏蔽特性即可。利用此构造可达成各种大不相同的光学效果，特别它也可用于促销目的或作商标、防盗保护或其他防伪特点。如不采此方式(或者除了此方式外)，另外也可使该构造达成其他技术功能的电效果，例如，可利用此构造制造RFID标签用的天线。在此，依一种有利特点，如果该构造例如具一RFID及/或其他无线电标签用的天线(例如线圈形或中断的棒形)，则该构造或其一部分构成一构件。此处，举例而言，该标签也直接位在具有该构造的包装的部分上。当然也可利用此构造做成其他电构件，例如电容器。但为此，须在包装的载体两侧设导电层。同样地，也可利用导电路线的适当形状做成电阻路线。举例而言，整个包装有一部分(一般为其大部分)利用对应讨论的方法作构造化及改变，因此它不再屏蔽及/或反射电磁波，且包装的至少另一部分作构造化及改变，使该构造，举例而言，可当RFID标签或无线电标签的天线或其他目的使用。食品、香烟、烟草产品、口香糖、巧克力、黃油、人造黃油、奶酪等典型使用的包装包含纸或一种其他载体，例如一种聚合物膜(PET、PES、PEN、聚酰胺等)呈载体材料形式，具有层叠在其上的导电层。用于形成导电层的可能材料包含所有金属(例如铝、铜、银、金、铬、钛、锡、锌、鈝等以及任何合金)、导电煳〔例如导电银、碳黑(它系用石墨/碳黑充填的煳)〕、导电有机物主的材料(例如聚苯胺、Pedot/Pss或类似物)或金属有机系统(例如含溶解之金属化合物的墨水)或其组合。载体的厚度可变化，且在纸的场合，典型值为20~100克/平方米，一般举例而言为30~50克/平方米。在聚合物膜的场合，可用任意厚度，各依包装种类而定，典型值举例而言，为10~50微米(例如PET或类似材料)。导电之层叠之层的厚度例如为3~50微米，且宜5~15微米(例如在香烟包装的铝箔纸)。在其他所述之材料或方法，当然都可有变化。当然也可将其他层施到所述之层上，例如施一护漆以防刮损，或当作密封，以及色层以作视觉的印刷，或其他目的之其他层。所用的电构件，此处主要为无线标签。其例子为RFID标签，特别是EPC(电子产品码)标签及/或EAS(电子物品监视)标签。这些标签根据国家或国际开放的信号传输用的频带，典型者为：125~135 kHz、13.56 MHz、860~950 MHz或2.45 GHz。也可部分地使用其他频带例如对防盗标签约6~8 MHz。其他应用领域当然也可用到，例如使用在遥控(典型者在约20~60 MHz范围)、行动无线电(850~2000 MHz)、以及收音机(LW、KW、UKW或相当者)或卫星无线电。也可将包装设计成使它在微波炉中(例如用于将食品加热)不会脱离。构造化可做成使得特定之频域及/或极化方向可以通过，而将其他者遮挡或反射，例如利用导电面的大小及形状设计。该导电构件也可至少包含一功能层，由有机物为基础的材料构成，及/或一般与该聚合物电子电路或有机电子电路配合。该构造化的包装可再存入一般的包装进程中。以下利用实施例说明本发明。

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