(57)【要約】  ＲＦＩＤデバイスにおける使用に好適なアンテナは、絶縁基板と、絶縁基板上又は絶縁基板内に配設される第１の導電性微小パターンと、を含み、第１の導電性微小パターンは、連続的なメッシュ導電体を画定する。第１の導電性微小パターンは、９１５ＭＨｚの周波数に少なくとも応答するアンテナを形成し、０．５〜２０マイクロメートルの範囲内のトレース幅を有する相互接続されたトレースを含む。更に、第１の導電性微小パターンは、少なくとも８０％又は９０％の開放面積率を特徴とする。ＲＦＩＤデバイスは、かかるアンテナと、アンテナを使用して信号を送受信するように構成された集積回路と、を含む。金融取引カード又は識別カード等のカードは、カード層によって担持されるかかるアンテナを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤデバイスにおける使用に好適なアンテナであって、
絶縁基板と、
前記絶縁基板上又は前記絶縁基板内に配設される第１の導電性微小パターンであって、連続的なメッシュ導電体を画定する、第１の導電性微小パターンと、を備え、
前記第１の導電性微小パターンが、９１５ＭＨｚの周波数に少なくとも応答するアンテナを形成し、
前記第１の導電性微小パターンが、０．５〜２０マイクロメートルの範囲内のトレース幅を有する相互接続されたトレースを備え、
前記第１の導電性微小パターンが、少なくとも８０％の開放面積率を特徴とする、アンテナ。
【請求項２】
前記開放面積率が少なくとも９０％である、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記開放面積率が９５〜９８％の範囲内である、請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記第１の導電性微小パターンが、金属を含む不透明材料からなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記金属が、銀、金、パラジウム、白金、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、合金、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記第１の導電性微小パターンが、２マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記第１の導電性微小パターンが、１マイクロメートル未満の厚さを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記第１の導電性微小パターンが、３０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲内の厚さを有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記トレース幅が１〜１０マイクロメートルの範囲内である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記トレース幅が１〜５マイクロメートルの範囲内である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記トレース幅が１．５〜４マイクロメートルの範囲内である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記第１の導電性微小パターンが、０．１〜２００オーム／平方の範囲内の有効シート抵抗を特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記第１の導電性微小パターンが、１〜１００オーム／平方の範囲内の有効シート抵抗を特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１４】
前記絶縁基板が透明である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１５】
前記アンテナが、５０％、７０％、又は９０％超の可視光線透過率値を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１６】
ＲＦＩＤデバイスであって、
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアンテナと、
前記アンテナを使用して信号を送受信するように構成される集積回路と、を備える、デバイス。
【請求項１７】
前記アンテナが、９０２〜９２８ＭＨｚの周波数ホッピングモードでの１ワットの放射電力で動作するＲＦＩＤリーダーが前記デバイスと通信することができる、最大距離をもたらすように調整され、前記最大距離が、１センチメートル〜２メートル、１．５センチメートル〜１メートル、２〜５０センチメートル、又は２．５〜３０センチメートルの範囲内である、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの単一又は複数の周波数での０．２ワット〜５ワットの放射電力で動作する第１のＲＦＩＤリーダーと組み合わされ、前記第１のＲＦＩＤリーダーが前記デバイスと通信することができる最大距離が、１センチメートル〜２メートル、１．５センチメートル〜１メートル、２〜５０センチメートル、又は２．５〜３０センチメートルの範囲内である、請求項１７に記載のデバイスを備えるシステム。
【請求項１９】
カード層と、
前記カード層によって担持されるアンテナと、
前記アンテナを使用して信号を送受信するように構成される集積回路と、を備え、
前記アンテナが、連続的なメッシュ導電体を画定する導電性微小パターンを備え、前記導電性微小パターンが、９１５ＭＨｚの周波数に少なくとも応答するアンテナを形成し、前記導電性微小パターンが、０．５〜２０マイクロメートルの範囲内のトレース幅を有する相互接続されたトレースを備え、前記導電性微小パターンが、少なくとも８０％の開放面積率を特徴とする、カード。
【請求項２０】
前記カード層が可視波長に対して光透過性である、請求項１９に記載のカード。
【請求項２１】
前記開放面積率が９５〜９８％の範囲内である、請求項１９又は２０に記載のカード。
【請求項２２】
前記第１の導電性微小パターンが、銀、金、パラジウム、白金、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、合金、及びこれらの組み合わせから選択される金属を含む、不透明材料からなる、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載のカード。
【請求項２３】
前記第１の導電性微小パターンが、３０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲内の厚さを有する、請求項１９〜２２のいずれか一項に記載のカード。
【請求項２４】
前記トレース幅が２〜５マイクロメートルの範囲内である、請求項１９〜２３のいずれか一項に記載のカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）デバイスに関し、具体的にそのようなデバイスにおいて使用されるアンテナへの適用に関する。本発明はまた、関連物品、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）技術は、輸送、搬送、製造、廃棄物管理、郵便物の追跡、航空機での手荷物照合、及び有料道路の通行料金管理を含む、多くの産業において幅広く使用されるようになった。ＲＦＩＤタグ及びラベルは、供給元から顧客に、及び顧客のサプライチェーンを通じてでさえも、配送を追跡するために有用である。
【０００３】
典型的なＲＦＩＤシステムは、複数のＲＦＩＤタグ又はラベル、ＲＦＩＤタグ又はラベルと通信するためのアンテナを有する少なくとも１つのＲＦＩＤリーダー又は検出システム、並びにＲＦＩＤリーダーを制御する計算装置を含む。ＲＦＩＤタグは、接着剤層を含む場合も、又は接着剤層を含まない場合もある。ＲＦＩＤラベルは、典型的に、ＲＦＩＤタグを品目に取り付けるための接着剤層を有するＲＦＩＤタグである。ＲＦＩＤリーダーは、エネルギー又は情報をタグ又はラベルに提供することができる送信機、並びに識別及び他の情報をタグ又はラベルから受信するための受信機を含む。計算装置は、ＲＦＩＤリーダーによって得られる情報を読み取ること、及び／又は書き込むこと、並びに処理することができる。
【０００４】
一般に、ＲＦＩＤタグ又はラベルから受信される情報は、特定の適用に特有のものであるが、多くの場合、タグが固着される物品のＩＤを提供するものである。例示的な物品としては、製造品目、搬送容器、書籍、ファイル、動物、又は事実上ほとんどの有形物品が挙げられる。また、物品に関して更なる情報が提供されてもよい。タグ又はラベルは、例えば、製造中の自動車シャーシの塗装色又は他の有用な情報を示すために、製造プロセス中に使用され得る。
【０００５】
ＲＦＩＤリーダーの送信機は、アンテナを通じてＲＦ信号を出力し、電磁場を発生させ、その電磁場により、タグ又はラベルが情報を伝達するＲＦ信号を返すことを可能とする。送信機は、変調された出力信号でアンテナを駆動するために増幅器を利用する。
【０００６】
従来のＲＦＩＤタグ又はラベルは、内部電源を含む「アクティブ」タグ若しくはラベル、又はＲＦＩＤリーダーのアンテナによって発生させられた磁場によって励磁される「パッシブ」タグ若しくはラベルであり得る。励磁された時点で、タグ又はラベルは、事前に定義されたプロトコルを使用して通信し、ＲＦＩＤリーダーが１つ以上のタグ又はラベルからの情報を受信することを可能にする。計算機は、ＲＦＩＤリーダーから情報を受信し、データベースを更新するなどの何らかの動作を実施することによって、情報管理システムとして働く。加えて、計算装置は、送信機を介してデータをタグ又はラベルにプログラムするための機構として機能してもよい。
【０００７】
ＲＦＩＤタグ及び回路を製造する様々な方法が既知であり、以下のものが挙げられる：米国特許第６，８０５，９４０号（Ｋｏｓｋｅｎｍａｋｉら）、同第６，８１６，１２５号（Ｋｕｈｎｓら）、同第６，３９９，２５８号（Ｏ’Ｂｒｉｅｎら）、米国特許出願公開第ＵＳ  ２００３／０１５１０２８号（Ｌａｗｒｅｎｃｅら）、同第ＵＳ  ２００４／０１７５５１５号（Ｌａｗｒｅｎｃｅら）、同第ＵＳ  ２００２／００１８８８０号（Ｙｏｕｎｇ）、ＰＣＴ公開第ＷＯ  ０３／０３８７４８号（Ｌｅｅｒｋａｍｐら）、及び同第ＷＯ  ００／４２６７８号（Ｖｅｇａら）。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
微小パターン化された導電性材料の形態での導電体が既知である。これらの構成体では、金属又は他の好適な導電性材料の層が、電気的絶縁基板上に配設される。この金属層が、微小パターン化されて、導電性線形特徴の二次元メッシュを形成する。例示的な微小パターン化導電体は、ＰＣＴ公開第ＷＯ  ２００９／１０８７６５号（Ｆｒｅｙら）、同第ＷＯ  ２００９／１０８７７１号（Ｚｕら）、同第ＷＯ  ２００９／１５４８１２号（Ｆｒｅｙら）、及び同第ＷＯ  ２０１０／０９９１３２号（Ｍｏｒａｎら）の特許文書のうちの１つ以上に記載されている。
【０００９】
そのようなパターン化導電体は、大きな「開放面積率」を有するパターンを使用して低視程又は高透明度を有するように作製され得るが、ある特定の適用のためのそのような導電体の適合性は不明である。特に、ＲＦＩＤ適用におけるアンテナとして使用するためのそのような導電体の適合性は、不明及び不確定である。我々は、例えば、少なくとも９０％、少なくとも９５％、又は９５〜９８％の範囲内の開放面積率を有する微小パターン化導電体に特に注目して、いくつかの高透明度の微小パターン化導電体を研究し、あるＲＦＩＤ適用におけるアンテナとしての適合性を評価した。これは、アンテナとして様々な高透明度の微小パターン化導電体を使用して様々なＲＦＩＤデバイスを製造することによって、及びその結果得られるＲＦＩＤリーダーを有するデバイスを試験することによってなされた。
【００１０】
これらの研究の結果は、導電性微小パターンと呼ばれることもある、高透明度の微小パターン化導電体が、いくつかのＲＦＩＤデバイスに有用であるように作製され得るが、他のＲＦＩＤデバイスにはそれほど有用ではないことを示す。ＲＦＩＤデバイスは、それらが動作するように設計される電磁周波数に応じて、数ある中でも、異なるサイズ、形状、及び設計の形で提供される。いくつかのＲＦＩＤデバイスは、電磁スペクトルの低周波（ＬＦ）部分内、即ち、３０ＫＨｚ〜３００ＫＨｚに至るまでの電磁スペクトルの部分内の周波数で動作するように設計される。他のＲＦＩＤデバイスは、電磁スペクトルの高周波（ＨＦ）部分内、即ち、３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚに至るまでの電磁スペクトルの部分内の周波数で動作するように設計される。更に他のＲＦＩＤデバイスは、電磁スペクトルの極超短波（ＵＨＦ）部分内、即ち、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚに至るまでの電磁スペクトルの部分内の周波数で動作するように設計される。米国では、ＲＦＩＤデバイスに確保される特定の周波数は、ＨＦ領域で１３．５６ＭＨｚ、及びＵＨＦ領域で９０２〜９２８ＭＨｚを含む。世界の他の国々又は地域では、ＲＦＩＤ使用のための他の特定の周波数を確保する。米国で使用される９０２〜９２８ＭＨｚの周波数は、８６８ＭＨｚ〜９５６ＭＨｚに至るまでのＲＦＩＤ適用に使用されるＵＨＦ周波数のより広い周波数帯内にある。他の国々では、ＲＦＩＤのためのこのより広いＵＨＦ周波数帯内の異なる周波数を利用する。例えば、いくつかの欧州諸国では、ＲＦＩＤ使用のための８６８ＭＨｚを確保する。日本では、９５６ＭＨｚがＲＦＩＤ使用のために確保される。
【００１１】
我々は、少なくとも９０％、又は少なくとも９５％の開放面積率を示す、高透明度の微小パターン化金属導電体は、例えば、９１５ＭＨｚで動作するＲＦＩＤアンテナのため、又は８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの範囲内で、電磁スペクトルのＵＨＦ部分内で動作するＲＦＩＤアンテナに適応させ得ることを認めた。
【００１２】
したがって、本適用は、とりわけ、ＲＦＩＤデバイスにおける使用に好適なアンテナを開示する。アンテナは、絶縁基板及び基板上又は基板内に配設される第１の導電性微小パターンを含み得、第１の導電性微小パターンは、連続的なメッシュ導電体を画定する。第１の導電性微小パターンは、９１５ＭＨｚの周波数に少なくとも応答するアンテナを形成し得、０．５〜２０マイクロメートルの範囲内のトレース幅を有する相互接続されたトレースを備え得る。更に、第１の導電性微小パターンは、少なくとも８０％又は少なくとも９０％の開放面積率を特徴とし得る。
【００１３】
いくつかの場合では、開放面積率は、少なくとも９５％、又は９５〜９８％の範囲内であり得る。いくつかの場合では、第１の導電性微小パターンは、金属を含む不透明材料からなり得る。いくつかの場合では、金属は、銀、金、パラジウム、白金、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、合金、及びこれらの組み合わせから選択される。いくつかの場合では、第１の導電性微小パターンは、２マイクロメートル未満、１マイクロメートル未満、又は３０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲内の厚さを有し得る。いくつかの場合では、トレース幅は、１〜１０マイクロメートル、１〜５マイクロメートル、又は１．５〜４マイクロメートルの範囲内であり得る。いくつかの場合では、トレース幅は、５マイクロメートル未満、２マイクロメートル未満、又は１マイクロメートル未満であり得る。いくつかの場合では、第１の導電性微小パターンは、０．１〜２００オーム／平方の範囲内、又は１〜５０オーム／平方の範囲内の有効シート抵抗を特徴とし得る。いくつかの場合では、絶縁基板は、透明であり得る。いくつかの場合では、アンテナは、５０％超、７０％超、又は９０％超の可視光線透過率値を有し得る。
【００１４】
我々はまた、アンテナを使用して信号を送受信するように構成される集積回路と組み合わされ、前述のアンテナのうちのいずれかを含む、ＲＦＩＤデバイスも開示する。いくつかの場合では、アンテナは、９０２〜９２８ＭＨｚの周波数ホッピングモードでの１ワットの放射電力で動作するＲＦＩＤリーダーがデバイスと通信することができる、最大距離をもたらすように調整され得る。最大距離は、例えば、１センチメートル〜２メートル、１．５センチメートル〜１メートル、２〜５０センチメートル、又は２．５〜３０センチメートルの範囲内であり得る。
【００１５】
我々はまた、集積回路、及び８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの単一又は複数の周波数での０．２ワット〜５ワットの放射電力で動作するＲＦＩＤリーダーを組み合わされ、上述のアンテナを含む、デバイスを備えるＲＦＩＤシステムも開示し、アンテナは、ＲＦＩＤリーダーがデバイスと通信することができる最大距離が、１センチメートル〜２メートル、１．５センチメートル〜１メートル、２センチメートル〜５０センチメートル、又は２．５センチメートル〜３０センチメートルの範囲内であるように調整される。いくつかの場合では、最大距離は、３０センチメートル未満、１０センチメートル未満、又は５センチメートル未満である。
【００１６】
我々はまた、カード層、カード層によって担持されるアンテナ、及びアンテナを使用して信号を送受信するように構成される集積回路を含む、カードも開示する。アンテナは、連続的なメッシュ導電体を画定する導電性微小パターンを含み得、導電性微小パターンは、９１５ＭＨｚの周波数に少なくとも応答するアンテナを形成する。導電性微小パターンは、０．５〜２０マイクロメートルの範囲内のトレース幅を有する相互接続されたトレースも含み得、導電性微小パターンは、少なくとも８０％又は少なくとも９０％の開放面積率を特徴とし得る。いくつかの場合では、カード層は、可視波長に対して光透過性であり得る。いくつかの場合では、開放面積率は、９５〜９８％の範囲内であり得る。いくつかの場合では、第１の導電性微小パターンは、銀、金、パラジウム、白金、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、合金、及びこれらの組み合わせから選択される金属を含む、不透明材料からなり得る。いくつかの場合では、第１の導電性微小パターンは、２マイクロメートル未満、１マイクロメートル未満、又は３０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲内の厚さを有し得る。いくつかの場合では、トレース幅は、０．５〜２０マイクロメートル、１〜１０マイクロメートル、１〜５マイクロメートル、又は１．５〜４マイクロメートルの範囲内であり得る。いくつかの場合では、トレース幅は、５マイクロメートル未満、２マイクロメートル未満、又は１マイクロメートル未満であり得る。
【００１７】
関連する方法、システム、及び物品も述べられる。
【００１８】
本願のこれらの態様及び他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、決して、上記概要は、請求された主題に関する限定として解釈されるべきでなく、主題は、手続処理の間補正することができる添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ＲＦＩＤデバイス及びＲＦＩＤリーダーを含むＲＦＩＤシステムの概略等角図。
【図２】スペクトルの高周波（ＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、及び極超短波（ＵＨＦ）部分を含む、電磁スペクトルの部分を示す線図。
【図３】ＵＨＦ周波数で試験されたスロットアンテナを概略的に示す正面図又は上面図。
【図４ａ】ＨＦ周波数で使用するために設計される異なるＲＦＩＤアンテナを概略的に示す正面図、上面図、又は平面図。
【図４ｂ】ＨＦ周波数で使用するために設計される異なるＲＦＩＤアンテナを概略的に示す正面図、上面図、又は平面図。
【図４ｃ】ＨＦ周波数で使用するために設計される異なるＲＦＩＤアンテナを概略的に示す正面図、上面図、又は平面図。
【図４ｄ】ＵＨＦ周波数で使用するために設計される異なるＲＦＩＤアンテナを概略的に示す正面図、上面図、又は平面図。
【図４ｅ】ＵＨＦ周波数で使用するために設計される異なるＲＦＩＤアンテナを概略的に示す正面図、上面図、又は平面図。
【図５】アンテナ等の物品の高透明度の導電性領域の概略等角図。
【図６ａ】正方形又は矩形の微小パターンを有する高透明度の導電性領域を概略的に示す正面図又は上面図。
【図６ｂ】図６ａのものと同じ公称微小パターンを有するが、「破断されたメッシュ」を利用する、高透明度の非導電性領域を概略的に示す正面図又は上面図。
【図７ａ】六角形の微小パターンを有する高透明度の導電性領域を概略的に示す正面図又は上面図。
【図７ｂ】図７ａのものと同じ公称微小パターンを有するが、「破断されたメッシュ」を利用する、高透明度の非導電性領域を概略的に示す正面図又は上面図。
【図７ｃ】高透明度の導電性領域及び高透明度の非導電性領域を有する物品を概略的に示す正面図又は上面図。これらの領域は、同じ公称微小パターンを有する。
【図８】擬似ランダムメッシュの微小パターンを有する高透明度の導電性領域の顕微鏡写真。
【図９】検出可能な像を包含する導電性領域を概略的に示す正面図又は上面図。
【図９ａ】図９の領域９１４を概略的に示す拡大正面図又は上面図。これらの異なる図面は、検出可能な像を形成するためのいくつかの異なる技法を示す。
【図９ｂ】図９の領域９１４を概略的に示す拡大正面図又は上面図。これらの異なる図面は、検出可能な像を形成するためのいくつかの異なる技法を示す。
【図９ｃ】図９の領域９１４を概略的に示す拡大正面図又は上面図。これらの異なる図面は、検出可能な像を形成するためのいくつかの異なる技法を示す。
【図１０】ＵＨＦアンテナを有するＲＦＩＤデバイスを包含するカード又は類似の物品を概略的に示す組立分解等角図。
【００２０】
図中、同様の参照番号は同様の構成要素。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
我々は、数ある中でも、我々があるＲＦＩＤデバイスのアンテナとして有用であると認めた高透明度の導電性構造、並びに識別カード及び取引カード等のアンテナを包含する物品を本明細書では説明する。したがって、カード又は他の物品は、無線周波数信号の形態で情報を受信又は送信する視程低下及び十分な電磁的性質の組み合わせを有する、ＲＦＩＤアンテナの形態で高透明度の微小パターン導電体を包含することができる。好適な導電体としては、更に後述するように、金属、ポリマー、金属酸化物、及び合成物が挙げられる。特に好ましい導電体は、金属である。例示的な微小パターン化導電体は、微小パターンの開放面積率、導電性トレース、及び導電性トレースの横断幅等のある性質又は特性を特徴とする。微小パターンの開放面積率は好ましくは、８０、９０、若しくは９５％超、又は９５〜９８％の範囲内である。導電性トレースの厚さは、好ましくは、２０ナノメートル〜１０マイクロメートル（ミクロン）の範囲内、２マイクロメートル未満、１マイクロメートル未満、又は３０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲内である。導電性トレースの横断幅は、好ましくは、０．１〜２０マイクロメートルの範囲内、０．５〜２０マイクロメートルの範囲内、０．５〜１０マイクロメートルの範囲内、１〜５マイクロメートルの範囲内、１．５〜４マイクロメートルの範囲内、又は２０、１０、６、５、４、３、２、若しくは１マイクロメートル未満である。
【００２２】
図１では、例示的なＲＦＩＤシステム１１０は、ＲＦＩＤリーダー１１２、及びアクティブ又はパッシブなＲＦＩＤタグ又はラベルである場合もあれば、そのようなものを備える場合もある、ＲＦＩＤデバイス１１４を含む。リーダー１１２は、ＲＦＩＤデバイス１１４によって受信するために調整される特定の単一又は複数の周波数で電磁信号１２２ｂを放出する。リーダー１１２はまた、デバイス１１４によって放出される電磁信号１２２ａを、信号１２２ａが典型的に信号１２２ｂと同じ又は類似の周波数である場合、受信し、検出する。信号１２２ａは、デバイス１１４、又はデバイス１１４が取り付けられ、若しくはこのデバイスが埋め込まれる物品についての情報を含むために変調され得る。
【００２３】
ＲＦＩＤデバイス１１４は、絶縁基板上又は絶縁基板内に形成される電気的絶縁基板１１６及びアンテナ１１８を含む。アンテナ１１８は、適切な周波数の電磁放射線を受送信するために好適に成形した高透明度の導電性領域を特徴とする。この導電性領域は、絶縁基板１１６の非導電性領域１１６ａ、１１６ｂによって区別される。高透明度の導電性領域の微小パターン化性質は、更に後述される。
【００２４】
絶縁基板１１６は、任意の好適な誘電性材料又は他の非導電性材料を含み得る。絶縁基板１１６は、本質的に、単一の材料の層からなり、即ち、追加の層を含み、より複雑な構成体を有する可能性がある。絶縁基板１１６は、必要に応じて剛性又は可撓性であり得る。また、例示的実施形態では、絶縁基板１１６が例えば、透明又は半透明などの実質的に光透過性であるが、他の場合では、この絶縁基板は、低レベルの光透過性のみを有する場合があり、即ち、不透明でさえあり得る。好適な絶縁基板の例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の高分子フィルムが挙げられる。他の好適な絶縁基板としては、米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）又は同第７，２７１，９５１号（Ｗｅｂｅｒら）に開示されているうちのいずれかのような多層光学フィルム及び関連フィルム、反射器、偏光器、フィルタ、並びに物品が挙げられ、これら両方が参照として本明細書に組み込まれる。ＲＦＩＤデバイス１１４が、赤外線遮断フィルム又はフィルタがカード構成体内にも含まれる、透明若しくは明確な取引カード又は識別カードの一部である場合では、アンテナは、赤外線遮断フィルム上に直接配設され得る。一実施形態では、赤外線遮断フィルムは、屈折率及び厚さが、例えば、４００〜７００ｎｍの少なくとも７０％の平均透過率などの法線入射可視光の高透過率をもたらすが、例えば、８００〜１０００ｎｍの８％未満、又は５％未満の法線入射光の平均透過率を有し得る、近赤外光を実質的に遮断するように調整される、交互高分子層からなる多層光学フィルムである場合もあれば、そのようなものを備える場合もある。適用されたアンテナ１１８を有する絶縁基板１１６は、当該分野で既知である方法によって、カードを形成し、又は他の望ましい物品を形成するために他の材料によって積層され得る。
【００２５】
アンテナ１１８の形状及び性質は、ＲＦＩＤデバイス１１４の望ましい動作周波数に依存する。例えば、９０２〜９２８ＭＨｚ又は２．４５ＧＨｚで動作するＲＦＩＤデバイスは典型的に、線形ダイポールアンテナ若しくは折返しダイポールアンテナ、又は単数巻きループアンテナ等のダイポールアンテナを含む。その一方では、１３．５６ＭＨｚ（又は類似）で動作するＲＦＩＤデバイスは典型的に、スパイラル又は複数巻きコイルアンテナを使用する。しかしながら、これらの一般化は、限定的として解釈されるべきではなく、他のアンテナ設計は、当業者には既知である。いかなる場合でも、アンテナ１１８は、呼び掛けソース又はリーダー１１２によって放出される無線周波数エネルギー１２２ｂを傍受する。この信号エネルギーは、電力及び指令（又は他の情報）の両方をデバイス１１４に運搬する。アンテナ１１８は、更に後述するように、ＲＦＩＤデバイスが集積回路１２０の電力となる十分なエネルギーを吸収することができ、それによって検出されるべき応答を供給する。したがって、アンテナの特性は、それが組み込まれるシステムに整合されるべきである。高位ＭＨｚ〜ＧＨｚの範囲内で動作するＲＦＩＤデバイスの場合では、重要な特性は、アンテナの長さである。典型的に、ダイポールアンテナの有効な長さは、それが呼び掛け信号の半波長又は半波長の倍数に近い値であるように選択される。サイズの制約のため半波長アンテナが非実用的である、低位〜中位ＭＨｚ領域（例えば、１３．５６ＭＨｚ）で動作するＲＦＩＤデバイスの場合では、いくつかの重要な特性は、アンテナインダクタンス及びアンテナコイルの巻きの数である。両方のアンテナ種類にとって、優れた導電率が必要とされる。更に、アンテナと集積回路との間の最大エネルギー伝達を得るため、集積回路の入力インピーダンスは、アンテナのインピーダンスと整合するべきである。アンテナについての追加の情報は、例えば、Ｋ．Ｆｉｎｋｅｎｚｅｌｌｅｒの「ＲＦＩＤ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ．Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，」（１９９９  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ  Ｌｔｄ，Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒ，Ｗｅｓｔ  Ｓｕｓｓｅｘ，Ｅｎｇｌａｎｄ）等の参照教本から当業者に既知である。
【００２６】
我々は、アンテナの導電体の微小パターンが類似の不透明な、厚い金属（例えば、厚さ１８マイクロメートルの銅）アンテナの効率未満であるように意図的に調整される、効率を得るために設計され得ることを認めた。特定の、より低レベルのアンテナ効率は、例えば、アンテナがＲＦＩＤデバイスと所定のパラメータで動作する呼び掛けソース又はリーダーとの間の通信を提供する、距離を調整するため有用であり得る。例えば、我々の研究結果に基づく、メッシュの形態での導電体の微小パターンを備える透明かつ目立たないアンテナ設計は、リーダーがまだＲＦＩＤデバイスと成功裏に通信できる、最大距離をもたらすように調整され得る。そのような最大距離は、例えば、１センチメートル〜２メートル、１．５センチメートル〜１メートル、２〜５０センチメートル、又は２．５〜３０センチメートルであり得る。あるいは、そのような最大距離は、３０センチメートル未満、１０センチメートル未満、又は５センチメートル未満であり得る。これらの最大通信距離の範囲は、ＵＨＦ領域内で動作するＲＦＩＤデバイスのために得ることができる。限定された範囲と最大距離を保つことは、例えば、ＲＦＩＤデバイスが金融取引カード又は識別カードの一部である場合、機密情報を含むＲＦＩＤデバイスを読み取り又は呼び掛ける泥棒又はハッカーの機会を有利に減少させることができる。リーダーから送信された電力とＲＦＩＤデバイスによって受信された電力との間の関係は、更に後述される、フリース方程式によって得られる。最大通信距離の範囲は、例えば、９０２〜９２８ＭＨｚの周波数ホッピングモード及び１ワット相当の放射電力での米国運用のためのＲＦＩＤ呼び掛けソース又はリーダーなどの特定の望ましいＲＦＩＤ動作範囲のために得ることができる。
【００２７】
集積回路（ＩＣ）１２０は、ＩＣがＲＦＩＤリーダー１１２と通信できるようにアンテナ１１８に接続する。ＩＣ  １２０は、ＲＦＩＤデバイス１１４の一次識別機能を提供することができる。したがって、ＩＣは、タグ識別及び他の所望の情報を永久に記憶し、呼び掛けハードウェアから受信される指令を解釈及び処理し、呼び掛け装置からの情報の要求に応答し、同時に呼び掛けに応答する複数のタグから生じる衝突を解決するハードウェアを支援する、ソフトウェア及び回路を含み得る。このＩＣは任意に、情報を単純に読み取る（読み取り専用）よりも記憶装置（読み書き）に記憶される情報を更新することを提供する場合がある。ＲＦＩＤデバイス１１４における使用に好適な集積回路１２０としては、数ある中でも、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｄａｌｌａｓ，Ｔｅｘａｓ）（例えば、ＴＡＧ−ＩＴ製品品目）、ＮＸＰ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）（例えば、Ｉ−ＣＯＤＥ、ＭＩＦＡＲＥ、又はＨＩＴＡＧ製品品目）、及びＳＴ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（Ｇｅｎｅｖａ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から入手可能なものが挙げられる。
【００２８】
図１は、ＲＦＩＤリーダー１１２と一直線にされた方法で配向されるものとしてＲＦＩＤデバイス１１４を示す。即ち、絶縁基板１１６に垂直かつアンテナ１１８の中心点を通過する軸はまた、ＲＦＩＤリーダー１１２と交差する。図１はまた、距離Ｄによって離隔配置されるものとしてデバイス１１４及びリーダー１１２を示す。所定のＲＦＩＤデバイスの性能を評価又は診断する１つの性能指数は、リーダー１１２がまだＲＦＩＤデバイス１１４と成功裏かつ確実に通信することができる最大距離Ｄである。この最大距離は、Ｄｍａｘとして本明細書では呼ばれる。Ｄｍａｘを超える距離Ｄでは、リーダー１１２がＲＦＩＤデバイス１１４と成功裏に通信することができない。フリース方程式に関して、Ｄｍａｘは、受信電力ＰｒがＲＦＩＤデバイス内のシリコンダイをターンオンするのに不十分である距離として理解され得る。
【００２９】
図２は、電磁放射線の周波数ｆによって示されるように、電磁スペクトルの関連部分を描写する。上部均等目盛は、０〜３ＧＨｚ超に至るまでの周波数を描写し、下部均等目盛は、拡大目盛上で０〜３００ＭＨｚ超の周波数を示す。これらの目盛は総じて、３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚと幅がある高周波（ＨＦ）範囲、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚと幅がある超短波（ＶＨＦ）範囲、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚと幅がある極超短波（ＵＨＦ）範囲を示す。米国でのＲＦＩＤシステムに関連する、１３．５６ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ、及び２．４５ＧＨｚの特定の周波数もまた示される。９１５ＭＨｚの周波数は、米国の９０２〜９２８ＭＨｚ帯の中心であり、上述の８６８ＭＨｚ〜９５６ＭＨｚに至るまでのＵＨＦ周波数のより広い帯域内である。
【００３０】
より詳細に高透明度の微小パターン化導電体を説明する前に、我々は、製造され、試験された、いくつかのアンテナ設計を参照する。
【００３１】
図３では、スロットアンテナデバイス３１０が示される。デバイス３１０は、名目上、正方形状の絶縁基板３１２を含む。導電性層は、非導電性スロット領域３１２ａを除き、それの全領域を覆うため、絶縁基板３１２上又は絶縁基板３１２内に配設され、したがって、この導電性層は、スロットアンテナ３１４を形成する。例示的実施形態では、導電性層は、高透明度の微小パターン化導電体を備え、この設計は更に後述される。デバイス３１０の寸法は、対象とする所定の周波数範囲で動作するために必要に応じて選択され得る。一例では、絶縁基板３１２又はアンテナ３１４の外縁は、約１５ｃｍ×１５ｃｍの正方形を形成し、スロット領域３１２ａは、５ｃｍ×０．５ｃｍの寸法を有する。これらの寸法は、限定するものと解釈されるべきではない。
【００３２】
同軸ケーブル３１６又は他の好適なケーブルは、示されるように接点パッド３１８ａ、３１８ｂを介してスロット領域３１２ａの中心又はその近くにあるアンテナ３１４の好適な部分に接続され得る。接点パッドは、例えば、導電性接着剤又は同様のものを介して導電性層に被着される銅テープタブである場合もあれば、そのようなものを備える場合もある。ケーブル３１６は、アンテナ３１４によって受信される信号を検出又は測定することができ、電磁放射線をそれに放出させるためにアンテナ３１４に駆動信号を送信することができる、試験装置にアンテナ３１４を接続することを容易にするコネクタ３２０を含む。代替の実施形態では、ケーブル３１６は、省略することができ、ＩＣ又は他の好適なＲＦＩＤ回路は、スロット領域３１２ａの中心又はその近くにあるアンテナ３１４に取り付けることができる。
【００３３】
図３に示される設計のアンテナは、製造され、試験された。アンテナ及び試験結果の設計詳細は、以下の実施例の項に提供される。
【００３４】
図４ａ〜ｅは、追加のアンテナ設計を示す。図４ａ〜ｃのアンテナは、１３．６５ＭＨｚ等のＨＦ周波数で使用するのに好適なコイル状又はスパイラル設計を有し、図４ｄ及び４ｅのアンテナは、９１５ＭＨｚ等のＵＨＦ周波数で使用するのに好適なダイポール又は折返しダイポール設計を有する。
【００３５】
図４ａでは、アンテナデバイス４１０は、非導電性領域４１２ａ、４１２ｂを有する絶縁基板４１２、及びアンテナ４１４を提供するためにスパイラル形状に形成される導電性領域を含む。非導電性領域４１２ａ、４１２ｂは、スパイラル形状の非導電性領域（表示せず）によって互いに組織分布的に接続される。アンテナ４１４の対向する端部では、任意に固体であり得る（即ち、メッシュの形態で微小パターン化されていない）、接点パッド４１４ａ、４１４ｂが形成される。必要に応じて、好適なＩＣは、接点パッド４１４ａ、４１４ｂを介してアンテナ４１４に連結するためにデバイス４１０に取り付けることができる。
【００３６】
図４ｂでは、アンテナデバイス４２０は、非導電性領域４２２ａ、４２２ｂを有する絶縁基板４２２、及びアンテナ４２４を提供するためにスパイラル形状に形成される導電性領域を含む。非導電性領域４２２ａ、４２２ｂは、スパイラル形状の非導電性領域（表示せず）によって互いに組織分布的に接続される。アンテナ４２４の対向する端部では、任意に固体であり得る（即ち、メッシュの形態で微小パターン化されていない）、接点パッド４２４ａ、４２４ｂが形成される。追加の接点パッドは、任意に固体であり得る（即ち、メッシュの形態で微小パターン化されていない）、補助接点パッド４２５ａ、４２５ｂを提供するために絶縁基板上又は絶縁基板内に提供される。必要に応じて、接点パッド４２４ｂは、ジャンパーワイヤ又は同様のものによって接点パッド４２５ａに接続することができ、好適なＩＣは、接点パッド４２４ａ、４２５ｂを介してアンテナ４２４に連結するためにデバイス４２０に取り付けることができる。
【００３７】
図４ｃでは、アンテナデバイス４３０は、非導電性領域４３２ａ、４３２ｂを有する絶縁基板４３２、及びアンテナ４３４を提供するためにスパイラル形状に形成される導電性領域を含む。非導電性領域４３２ａ、４３２ｂは、スパイラル形状の非導電性領域（表示せず）によって互いに組織分布的に接続される。アンテナ４３４の対向する端部では、任意に固体であり得る（即ち、メッシュの形態で微小パターン化されていない）、接点パッド４３４ａ、４３４ｂが形成される。別の導電性メッシュ領域４３５は、補助接点パッド４３５ａ、４３５ｂを提供するために絶縁基板上又は絶縁基板内に提供される。必要に応じて、接点パッド４３４ａは、ジャンパーワイヤ又は同様のものによって接点パッド４３５ａに接続することができ、好適なＩＣは、接点パッド４３４ｂ、４３５ｂを介してアンテナ４３４に連結するためにデバイス４３０に取り付けることができる。
【００３８】
図４ｄでは、アンテナデバイス４４０は、非導電性領域４４２ａを有する絶縁基板４４２、及びアンテナ４４４を提供するために折返しダイポール形状に形成される導電性領域を含む。任意に固体であり得る（即ち、メッシュの形態で微小パターン化されていない）、アンテナの部分４４４ａ、４４４ｂは、接点パッドとして使用することができる。必要に応じて、好適なＩＣは、接点パッド４４４ａ、４４４ｂを介してアンテナ４４４に連結するためにデバイス４４０に取り付けることができる。
【００３９】
図４ｅでは、アンテナデバイス４５０は、非導電性領域４５２ａを有する絶縁基板４５２、及びアンテナ４５４を提供するために折返しダイポールに形成される導電性領域を含む。任意に固体であり得る（即ち、メッシュの形態で微小パターン化されていない）、アンテナの部分４５４ａ、４５４ｂは、接点パッドとして使用することができる。必要に応じて、好適なＩＣは、接点パッド４５４ａ、４５４ｂを介してアンテナ４５４に連結するためにデバイス４５０に取り付けることができる。
【００４０】
例示的実施形態では、開示されたＲＦＩＤアンテナの導電性領域は、メッシュの形態で低視程又は高透明度の微小パターン化導電性材料によって提供される。これらの構成体では、金属又は他の好適な導電性材料の層は、電気的絶縁基板上又は電気的絶縁基板内に配設される。この金属層は、相互接続されたトレースを備える二次元的に連続的なメッシュを形成するように微小パターン化される。この点に関して、「相互接続されたトレースを備える連続的なメッシュ」は、開放セルを定義するネットワーク又はグリッドを形成する導電性トレースのパターンを指し、ネットワーク又はグリッドは、（破断せずに）セルからセルまで電気的に接続される。例示的なメッシュ又は微小パターン形状は、本明細書の他の部分に記載される。いくつかの場合では、デバイスの光学的均一性を維持し、並びに／あるいはアンテナを検出することをより困難にするため、メッシュ又は微小パターンは、（メッシュが連続的である）導電性領域及び非導電性領域の両方に均一に延在するが、（「破断されたメッシュ」をもたらす）メッシュパターンの選択的破断は、更に後述するように、それらの領域を非導電性にする非導電性領域内に提供される。この選択的破断は、互いに電気的に接続されないが、「擬似」要素、又は一次目的が光学的均一性を維持することである電気的浮動要素として作用する、金属部分の集合体を生成する。いくつかの場合では、「擬似」要素は、非導電性領域の１つ、いくつか、又は全てから完全に省略することができる。
【００４１】
代表的微小パターン化導電性材料が図５に概略的に示される。そこでは、アンテナデバイスの一部分等の物品５０１又は物品の一部分は、絶縁基板５３０上に配設される微小パターン化導電体５４０によって提供される高透明度の導電性領域を有する。導電体５４０は、典型的に、パターン化され、成形され、あるいは別の方法で微細メッシュパターンを定義するように形成された、導電性の薄いフィルム（例えば、薄い金属フィルム）である。メッシュパターンは、メッシュパターンを構成する導電性トレースの密度の（１）幅、（２）密度、及び（３）均一性によって定義することができる。密度の代わりに、開放面積率として既知である逆又は補完的パラメータが定義される。開放面積率は単純に、百分率として表される、対象とする導電性領域にわたる、導電性トレースによって占められる面積率の１つの負数である。（導電性トレースによって占められる面積率は、影の面積率とも呼ばれ得る。）そのような開放面積率を計算するために、特に指示がない限り、対象とする領域は、「擬似」要素のみを含む部分よりも物品の導電性部分に対応するべきである。更に、対象とする領域が、開放面積率又は他の性質の測定又は計算を関連のあるものにするため、微小パターンの規模に対して合理的に選択される必要があることを当業者は理解するであろう。そのような計算又は測定は、対象とする領域と同じ微小パターンを有する無限範囲の領域に対して計算するものと理想的には同じであるべきであるが、この微小パターンは、繰り返し、あるいは別の方法で無限領域全体に延在する。
【００４２】
メッシュパターンは、例えば、規則的かつ繰り返し、又は不規則的かつ非繰り返しなどの任意の望ましい形状であってよい。規則的繰り返しパターンの場合では、メッシュは、例えば、三角形、正方形、矩形、ダイヤモンド、台形、六角形、七角形、又は同様なものなどの幾何学的図形の形態で単位セル（最小の繰り返しパターン）を有してよい。他の場合では、メッシュは、以下の図８に例のために示されるように、ランダム又は擬似ランダム形状を含む異なる形状を有するセルで構成され得る。ランダム導電体パターンは、相分離によってランダムセル状構造を生成するプロセスによって得ることができる。
【００４３】
図５の物品５０１は、規則的繰り返し正方形又はダイヤモンド形状の微小パターンを有するものとして示される。導電体５４０を欠いている絶縁基板５３０上の場所は、開放面積５３２を構成する。導電体５４０は、厚さ５７０を有し、ｘ方向に沿ってトレース幅５５２、及びｙ方向に沿ってトレース幅５６２を有するようにパターン化される。これらのトレースは、ｘ方向に沿ってピッチ５５０、ｙ方向に沿ってピッチ５６０を有する。単純な等方性又は対称的実施形態では、幅５５２、５６２は、実質的に同じであり得、ピッチ５５０、５６０もまた、実質的に同じである。等方性又は対称的であり得ない他の実施形態では、異なる面内方向に沿うトレース幅は、異なっていてもよく、異なる面内方向に沿うトレースピッチもまた、異なっていてもよい。
【００４４】
微小パターン化導電体は、望ましい形状を生成することができる任意の好適な方法によって形成されてよい。それらの方法としては、光パターニング方法（例えば、フォトリソグラフィー）、レーザーパターニング方法（例えば、レーザー硬化、レーザーアブレーション、並びにレーザー露光及び開発）、及び印刷方法（例えば、グラビア印刷、フレキソ印刷、及びマイクロコンタクト印刷）が挙げられる。微小パターン化導電体の形成方法は、前述のパターニング工程のうちのいずれかと任意に組み合わされ、エッチング、又は例えば、無電解めっき工程などのめっき工程を含むことができる。開示されたＲＦＩＤアンテナの微小パターン化導電体を形成するための特に有用な方法は、米国特許第５，５１２，１３１号（Ｋｕｍａｒら）及びＰＣＴ公開第ＷＯ  ２００９／１５４８１２号（Ｆｒｅｙら）に記載されるように、マイクロコンタクト印刷とエッチングの組み合わせを含む。マイクロコンタクト印刷とエッチングの組み合わせは、本明細書に示された条件に合うアンテナパターンを形成し、その後、高透明度のアンテナに１つ以上の集積回路等の好適な電子機器の取り付けが続くように使用され得る。
【００４５】
好適な導電性材料としては、銀、金、パラジウム、白金、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、これらの合金、及びこれらの組み合わせ、並びに金属粒子を充填した高分子インク等の合成物が挙げられる。特に好ましい導電体は、金属である。
【００４６】
既に上述したように、例示的な微小パターン化導電体は、８０、９０、若しくは９５％超、又は９５〜９８％の範囲内の開放面積率を示す。例示的な微小パターン化導電体はまた、２０ナノメートル〜１０マイクロメートルの範囲内、２マイクロメートル未満、１マイクロメートル未満、又は３０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲内の導電性トレースの厚さを示す。好ましくは、導電性トレースの横断幅は、０．１〜２０マイクロメートルの範囲内、０．５〜２０マイクロメートルの範囲内、０．５〜１０マイクロメートルの範囲内、１〜５マイクロメートルの範囲内、１．５〜４マイクロメートルの範囲内、又は２０、１０、６、５、４、３、２、若しくは１マイクロメートル未満である。好ましくは、微小パターンのトレース間のピッチは、３００マイクロメートル未満である。
【００４７】
微小パターン化導電体の主な光学的特性は、既に説明された、微小パターンの開放面積率である。他の重要な光学的特性としては、導電性トレース視程と同様に、微小パターン化物品の導電性部分の可視光線透過性及びヘイズが挙げられる。例示的実施形態では、開示された物品の導電性領域のヘイズ値は、１０、５、又は２％未満である。この所定の物品又は導電性部分のヘイズは、例えば、ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ（Ｃｏｌｕｍｂｉａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ）から入手可能なＨａｚｅ−Ｇａｒｄ  Ｐｌｕｓ計器を使用して測定してよい。また、例示的実施形態では、例えば、絶縁基板及び導電性微小パターンを備えるアンテナなどの開示された物品の導電性領域は、５０、６０、７０、８０、又は９０％超、又は８０〜９０％の範囲内の微小パターンの導電性領域内に可視光線透過率値を有する。
【００４８】
微小パターン化導電体の主な電気的性質は、物品の導電性部分のシート抵抗である。例示的実施形態では、任意の所定の面内方向に沿うシート抵抗は、０．１〜２００オーム／平方の範囲内、１〜１００オーム／平方の範囲内、若しくは５０、２０、１０、５、１以下、又は更には０．１オーム／平方である。
【００４９】
次に、図６ａを参照すると、そこで、トレース６１２によって形成される正方形又は矩形の微小パターンを有する高透明度の導電性領域６１０ａを概略的に示す正面図又は上面図が見られる。図６ａのパターンは、図５のものと類似であるが、トレースのピッチの一部のように、トレース６１２の横断幅は、図５に描写されるもの未満である。図６ａのトレースのピッチは、１つの面内軸に沿う６２０ａ、及び直角の面内軸に沿う６３０ａとして表示される。これらのピッチは、導電性領域６１０ａの望ましい性質に応じて、同じであっても又は異なっていてもよい。トレースの横断幅は同様に、導電性領域６１０ａの望ましい性質に応じて、（パターンを形成する異なるトレースの）直角の面内軸に沿って同じ又は異なり得る。
【００５０】
図６ｂは、高透明度の非導電性領域６１０ｂを概略的に示す正面図又は上面図である。領域６１０ｂは、領域６１０ｂが導電性でないように選択的破断６１１が含まれることを除き、図６ａのものと同じ公称微小パターンを有する。図６ｂのパターンを形成するトレースは、例えば、選択的破断６１１が図６ｂの破断されたメッシュの微小パターンに沿って電気の流れを妨げることを除き、それらが図６ａの実施形態において見られるような金属又は他の導電性材料と同じ又は類似の薄い層からなり得るなど、図６ａのパターンを形成するものと同じ又は類似であり得る。これらの破断は、好ましくは、例えば、３０、２０、１０、又は更には２マイクロメートル未満など、比較的短い。
【００５１】
パターンピッチに対して破断を短くすること、及びパターンのそれぞれの単位セル内に少数の破断（例えば、１０未満）を有することによって、破断された微小パターンを含む非導電性領域６１０ｂは、導電性領域６１０ａと同じ又はほぼ同じである物品の普通の観測器又は利用者への外観を有するように作製され得る。そのような外観の類似性は、導電性領域６１０ａ等の導電性領域及び非導電性領域６１０ｂ等の非導電性領域を使用して形成されるＲＦＩＤアンテナを隠すために有利に使用することができる。したがって、例えば、トレース６１２の存在が５又は１０％のみでそれらの場所内の物品の可視光線透過率を減少させるように、導電性領域６１０ａが、少なくとも９０又は９５％の開放面積率を有する場合でも、観測器は、物品の非導電性部分が導電性材料のトレースを全く備えない場合、物品の隣接する部分に対するその配置の可視光線透過率の５又は１０％差と組み合わされ、アンテナの幾何学的配置の結果としてアンテナを更に認めることができてもよい。他方では、アンテナを構成する導電性部分に隣接する物品の非導電性部分内の図６ｂのものなどの破断されたトレースパターンを提供することによって、隣接する部分の可視光線透過性は、ほぼ整合するように作製することができ、隣接する部分間の可視光線透過性の差（又は対比）は、大いに減少させることができ、したがってアンテナを利用者又は普通の観測器により目立たたせずかつより不明確にする。
【００５２】
図７ａは、別の高透明度の導電性領域７１０ａを概略的に示す正面図又は上面図である。領域７１０ａは、正方形の微小パターンよりも六角形の微小パターンを形成するように配置される導電性材料のトレース７１２を利用する。六角形の単位セルの対向する辺（トレース）の対は、定義され得るトレースピッチと共に３つの面内軸を定義し、この１つが図７ａに７２０ａと表示される。規則的な等辺六角形の形状のため、３つの軸に沿うピッチは、全てが同じであり得るが、伸長され、又は歪められた六角形の形状が使用される場合、異なる面内軸に沿うピッチは、異なり得る。
【００５３】
本明細書の他の部分で説明される、開放面積率、導電体トレースの厚さ、導電体トレースの横断幅、導電体トレースのピッチ、可視光線透過、ヘイズ、及びシート抵抗の例示的な値及び範囲は、図７ａの導電性領域７１０ａに等しく適応可能である。
【００５４】
図７ｂは、高透明度の非導電性領域７１０ｂを概略的に示す正面図又は上面図である。領域７１０ｂは、領域７１０ｂが導電性でないように選択的破断７１１が含まれることを除き、図７ａのものと同じ公称微小パターンを有する。図７ｂのパターンを形成するトレースは、例えば、選択的破断７１１が図７ｂの破断された微小パターンに沿って電気の流れを妨げることを除き、それらが図７ａの実施形態において見られるような金属又は他の導電性材料と同じ又は類似の薄い層からなり得るなど、図７ａのパターンを形成するものと同じ又は類似であり得る。これらの破断は、好ましくは、例えば、３０、２０、１０、又は更には２マイクロメートル未満など、比較的短く、それらのうちの十分に少数（例えば、１０未満）は、領域７１０ｂの外観が導電性領域７１０ａの外観と同じ又はほぼ同じにされ得るようにそれぞれの六角形の単位セル内に含まれる。外観の類似性は、領域７１０ａ、７１０ｂがＲＦデバイスの隣接する（例えば、補完的）領域を占有するとき、ＲＦアンテナを隠すために有利に使用され得る。
【００５５】
図７ｃは、例えば、ダイポールアンテナ又は他のアンテナ、及び隣接する高透明度の非導電性領域７１０ｂの一部としてなどの高透明度の導電性領域７１０ａを組み込むＲＦＩＤアンテナデバイス等の物品７１０ｃを概略的に示す正面図又は上面図である。領域７１０ａ、７１０ｂは、導電性材料のトレース７１２によって形成される同じ公称六角形の微小パターンを有するが、破断７１１は、その領域を非導電性にするために領域７１０ｂ内に設けられる。領域７１０ａと７１０ｂとの間の境界は、例えば、図３又は４ａ〜ｅと関連して記載されるアンテナデバイスのうちのいずれかなど、本明細書に開示されるアンテナデバイスのいずれかの導電性部分と非導電性部分の間の境界を示し得る。
【００５６】
図８は、擬似ランダムメッシュの微小パターンを有する高透明度の導電性領域８１０の顕微鏡写真である。ランダム、擬似ランダム、及び不規則的パターンは、規則的繰り返しパターンよりも開示されたＲＦＩＤアンテナデバイス内の微小パターン化導電体に使用され得る。不規則的パターン及び同様のものは、ＲＦＩＤアンテナが可視線、セル、又は他の特徴を含む別の構成要素に被着され、あるいは別方法でその構成要素と組み合わせられる場合では、不要なモアレパターンを減少させるために使用され得る。
【００５７】
いくつかの場合では、１つ以上のしるし又は他の像を高透明度の導電性領域に組み込むことが望ましい場合があり、このしるしは、利用者に非常に可視的又は目立つ場合があり、あるいは、このしるしは、最低限にのみ可視的である場合がある。いくつかの場合では、このしるしは、目立たない、即ち、肉眼のヒトの目で容易に見ること又ははっきりと見ることができない場合があるが、拡大下、照明の特別な波長の下、並びに／又は照明及び／若しくは視野の特定の角度の下などの特定の条件下で検出可能である。いくつかの場合では、このしるしは、主にアンテナを通過する照明（例えば、視聴者に対して背面からアンテナへの入射）で見るとき、見えにくく、又は更には見えない場合があり、アンテナの視聴者とほぼ同じ面から主としてアンテナへの入射である照明（例えば、視聴者の観測方向から９０度未満の角度で主としてアンテナへの入射）で見るとき、見えやすく、又は実質的により見やすい場合があり、そのような実施形態では、導電体パターンを備える材料は好ましくは、反射である。目立たず又は非常に可視的である、例示的なしるし９１２は、導電性領域９１０との関係において図９に概略的に描写される。このしるしは、ブランドの記章若しくは安全性の記章、又は他の形状若しくは所望の形状の形態をとってよい。このしるしは、メッシュ設計自体に組み込まれてよく、及び／又は追加の微小パターン特徴は、アンテナ層又は導電性領域の独自の視覚特徴を提供するために（微小パターン化導電体の）導電性トレースの最初のパターンに追加されてよい。追加の微小パターン特徴の形状又はパターンは、例えば、導電性領域のシート抵抗にほとんどあるいは全く影響がないなど、アンテナパターンの機能面にほとんどあるいは全く影響がなくてよい。
【００５８】
追加の微小パターン特徴の例としては、光を反射又は回折するドットアレイ、ラインアレイが挙げられ、このアレイは、このしるしの形状を定義する。追加の微小パターン特徴の他の例としては、導電体パターンの機能的アンテナ部分を構成する線要素の配向とは異なる配向を有する線要素が挙げられる。追加の微小パターン特徴に関連するいくつかの場合では、導電性要素は望ましくは、反射である。図９ａ〜９ｃは、図９のものなどのしるしを提供するために使用され得る追加の微小パターン特徴のいくつかの例を提供する。比較を目的とし、議論を容易にすることに関して、図９ａ〜９ｃのそれぞれは、しるし９１２の部分及び最初又は未修正の微小パターン化導電性領域を示す背景部分も含む、図９の領域９１４を示すこととして描写される。
【００５９】
図９ａでは、六角形パターン内に配置される導電性材料のトレース９２０は、高透明度の導電性領域を提供する。追加の微小パターン特徴９２６、この場合では、絶縁されたドットのパターンもまた、しるし部分９２４と導電性領域の背景部分９２２を区別するために絶縁基板上又は絶縁基板内に設けられる。想像案内線９１２ａ、９１２ｂは、しるし部分と背景部分との間の境界を描写するために引かれ、この案内線は、図９に示されるしるし内の「Ｍ」の一部分を形成する。微小パターン特徴９２６は、微小パターン化導電体のトレース９２０を形成する同じ導電性フィルム又は材料で作製されてよく、あるいは、それらは、例えば、非導電性又は絶縁材料を含む、任意の他の好適な導電体又は他の好適な材料など、異なる材料で作製されてよい。微小パターン特徴９２６は、しるし部分内の光を回折するほど小さくてよい。例示的実施形態では、特徴９２６は、３×３マイクロメートルの寸法の正方形であってよく、この正方形は、隣接する正方形の１０．２マイクロメートル中心間の間隔を有する六角形アレイ内に配置される。
【００６０】
図９ｂでは、六角形パターン内に配置される導電性材料のトレース９４０は、高透明度の導電性領域を提供する。追加の微小パターン特徴９４６、この場合では、トレース９４０に近接して配置される線分のパターンもまた、しるし部分９４４と導電性領域の背景部分９４２を区別するために絶縁基板上又は絶縁基板内に設けられる。想像案内線９１２ａ、９１２ｂは、しるし部分と背景部分との間の境界を描写するために引かれ、この案内線は、図９に示されるしるし内の「Ｍ」の一部分を形成する。微小パターン特徴９４６は、微小パターン化導電体のトレース９４０を形成する同じ導電性フィルム又は材料で作製されてよく、それらは、例えば、非導電性又は絶縁材料を含む、任意の他の好適な導電体又は他の好適な材料など、異なる材料で作製されてよい。
【００６１】
図９ｃでは、六角形パターン内に配置される導電性材料のトレース９６０は、高透明度の導電性領域を提供する。追加の微小パターン特徴９６６ａ、９６６ｂ、この場合では、別に配向された絶縁された線分の組もまた、しるし部分９６４と導電性領域の背景部分９６２を区別するために絶縁基板上又は絶縁基板内に設けられる。想像案内線９１２ａ、９１２ｂは、しるし部分と背景部分との間の境界を描写するために引かれ、この想像線は、図９に示されるしるし内の「Ｍ」の一部分を形成する。微小パターン特徴９６６ａ、９６６ｂのうちの１つの組又は両組は、微小パターン化導電体のトレース９６０を形成する同じ導電性フィルム又は材料で作製されてよく、あるいは、１つの組又は両組は、例えば、非導電性又は絶縁材料を含む、任意の他の好適な導電体又は他の好適な材料など、異なる材料で作製されてよい。
【００６２】
図１０は、ＵＨＦアンテナ１０２０を有するＲＦＩＤデバイスを包含するカード又は類似の物品１０１０を概略的に示す組立分解等角図である。この物品は、第２の層又は部分１０１４に積層され、あるいは別の方法で被着される第１の層又は部分１０１２を含む。第１の層は、例えば、写真情報、英数情報、エンボス特徴、及び安全性特徴など、物品の使用目的に適切である要素又は特徴を含み得る。描写された実施形態では、物品１０１０は、個人の運転免許を示すが、他の場合では、（クレジット及びデビットカードを含む）金融取引カード、識別カード、ペイメントカード、又は同様のもの等の別の物品である場合もあれば、そのようなものを含む場合もある。第２の層１０１４は、高透明度の導電性領域１０１６が非導電性領域１０１８の中で形成される絶縁基板又はフィルムを含み、この導電性領域がアンテナ１０２０を形成するように成形される。導電性領域１０１６には、本明細書の他の部分に記載される高透明度の微小パターン化導電体のいずれかを設けられる。カード製造プロセス中及び使用中に信頼性及び耐久性の強化をもたらすため、微小パターン化導電体は好ましくは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の金属酸化物導電性材料よりも金属導電性材料を使用する。物品１０１０はまた、ＲＦＩＤリーダーと通信するためにアンテナ１０２０に連結される小さなＲＦＩＤ集積回路（図示せず）を含むように適合される。
【００６３】
このカードは、他の構造、識別及び取引カードの分野において既知である構成要素又は材料を含む場合があり、安全性、通信、又はグラフィック特徴若しくは機能を付与する場合がある。例示的実施形態では、非導電性領域１０１８は、領域１０１６、１０１８の間の対比を減少させる破断された微小パターン（例えば、図６ｂ、７ｂ、７ｃを参照）を含み、したがって特にカードが総じて光透過性であるように設計される場合、アンテナ１０２０の視程を減少させる。いくつかの光透過性カードは、可視光線の高透過率を有するが、カードがカードの存在を検出する現金自動預払機（ＡＴＭ）に使用される赤外線ＬＥＤ又は類似の光源からの光を遮断することができるように近赤外波長の帯域の光を吸収し、反射し、あるいは別の方法で遮断する近赤外線フィルタを含むことが既知である。そのような場合では、前述のように、アンテナは、赤外線遮断フィルム上に直接配設されてよい。赤外線遮断フィルムは、屈折率及び厚さが法線入射可視光の高透過率をもたらすが、近赤外線を実質的に遮断するように調整される交互高分子層からなる多層光学フィルムである場合もあれば、そのようなものを備える場合もある。適用されたアンテナ１０２０を有する層１０１４は、当該分野で既知である方法によって、カードを形成し、あるいは他の望ましい物品を形成するために他の材料によって積層され得る。
【００６４】
いくつかの場合では、ＲＦＩＤタグの形態でのデバイスは、集積回路及びアンテナを含み、約３０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲内の金属厚、０．５〜１０マイクロメートルの範囲内の幅のトレース、少なくとも９０％の開放面積率、及び１〜２００オーム／平方の範囲内の有効シート抵抗を有する、金属導電性メッシュの微小パターンを備える。更に、本明細書の他の部分に記載されるようなカードは、前述のタグを含む場合があり、このカードは、任意に透明である。また、ＲＦＩＤシステムは、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの単一又は複数の周波数での０．２ワット〜５ワットの放射電力で動作するＲＦＩＤリーダーと共に前述のタグを備える場合があり、アンテナは、ＲＦＩＤリーダーがデバイスと通信することができる最大距離が、１センチメートル〜２メートルの範囲内であるように調整される。
【００６５】
いくつかの場合では、ＲＦＩＤタグの形態であるデバイスは、集積回路及びアンテナを含み、約３０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲内の金属厚、１〜５マイクロメートルの範囲内の幅のトレース、少なくとも９５％の開放面積率、及び１〜１００オーム／平方の範囲内の有効シート抵抗を有する、金属導電性メッシュの微小パターンを備える。更に、本明細書の他の部分に記載されるようなカードは、前述のタグを含む場合があり、このカードは、任意に透明である。また、ＲＦＩＤシステムは、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの単一又は複数の周波数での０．２ワット〜５ワットの放射電力で動作するＲＦＩＤリーダーと共に前述のタグを備える場合があり、アンテナは、ＲＦＩＤリーダーがデバイスと通信することができる最大距離が、１センチメートル〜２メートルの範囲内であるように調整される。
【００６６】
いくつかの場合では、ＲＦＩＤタグの形態であるデバイスは、集積回路及びアンテナを含み、約３０ナノメートル〜１マイクロメートルの範囲内の金属厚、１〜５マイクロメートルの範囲内の幅のトレース、少なくとも９５％〜９８％の範囲内の開放面積率、及び１〜１００オーム／平方の範囲内の有効シート抵抗を有する、金属導電性メッシュの微小パターンを備える。更に、本明細書の他の部分に記載されるようなカードは、前述のタグを含む場合があり、このカードは、任意に透明である。また、ＲＦＩＤシステムは、８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの単一又は複数の周波数での０．２ワット〜５ワットの放射電力で動作するＲＦＩＤリーダーと共に前述のタグを備える場合があり、アンテナは、ＲＦＩＤリーダーがデバイスと通信することができる最大距離が、１センチメートル〜２メートルの範囲内であるように調整される。
【実施例】
【００６７】
いくつかのＲＦＩＤアンテナデバイスは、本明細書で説明される高透明度の微小パターン化導電体を使用して製造され、試験された。
【００６８】
実施例１及び比較例１
実施例１に関して、図３に描写される種類の透明なスロットアンテナは、高透明度の微小パターン化導電体を使用して製造された。この導電性領域の外側境界は、１５ｃｍ×１５ｃｍであった。アンテナの中央にある導電性領域、即ち、非導電性スロット領域３１２ａの内側境界は、５ｃｍ×０．５ｃｍであった。このパターン化導電体は、金属銀の薄いフィルムで作製され、透明なポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ、製品コードＳＴ５０４、厚さ１２５マイクロメートル、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ  Ｄｅｌａｗａｒｅ）の絶縁基板上に沈着され、ＰＣＴ公開第ＷＯ  ２００９／１５４８１２号（Ｆｒｅｙら）に記載されるマイクロコンタクト印刷方法によってパターン化された。微小パターンの設計、即ち、メッシュ形状、利用されるランダムに成形されたセル、（透過中に撮られた）顕微鏡写真が、図８に示されている。平均的セルのサイズ（横断寸法又はピッチ）は、約２００マイクロメートルであった。全てのトレースのトレース幅は、約１．５マイクロメートルであった。金属銀の厚さは、約１００ナノメートルであった。導電性領域の開放面積率は、約９８．５％であった。導電性領域のシート抵抗は、約３０〜４０オーム／平方であるように測定された。２つの銅テープは、図３に示されるように、導電性接着剤によって、中央スロットのそれぞれの側面上の導電性領域に被着された。同軸ケーブルが得て、信号及び接地導電体をさらすために１つの端部を切り、これらの導電体を銅タブに取り付けるために、はんだを使用した。
【００６９】
基準（比較実施例１）として、同様にサイズ決めされた不透明なアンテナ構造は、接着剤付き連続的（微小パターン化されていない）銅シートを使用して製造された。銅シートは、寸法１５ｃｍ×１５ｃｍの正方形を形成するように切られた。寸法５ｃｍ×０．５ｃｍのスロットは、図３に示されるアンテナ形状を製造するために正方形の中心から切られた。接着剤付き銅シートは、１５ｃｍ×１５ｃｍの発泡コアボードに取り付けられた。この発泡コアは、銅シーティングの固い裏材を提供したが、その電磁的性質に干渉しなかった。同軸ケーブルを得て、実施例１のアンテナと同じ方法で、その信号及び接地導電体を介してスロットの反対側の銅導電体に取り付けた。
【００７０】
実施例１及び比較実施例１のアンテナは、それらの送電特性を分析することによって評価された。測定技法の原理は、フリース方程式を参照することよって最良に示される。
【数１】
2014501465.tif 000003
式中、
Ｄｔ、Ｄｒ＝アンテナ指向性
ｅｒ、ｅｔ＝（材料に基づく）アンテナ効率性
Ｆ＝Ｅａｃｔｕａｌ／Ｅｆｒｅｅ  ｓｐａｃｅ
Γｔ、Γｒ＝アンテナ反射係数
ｐ＝偏光不整合損失
Ｐｔ＝送信電力
Ｐｒ＝受信電力
ｒ＝アンテナ間の距離
【００７１】
受信電力を決定する多くの要因がある。しかしながら、この測定では、実施例１及び比較実施例１のアンテナが同一の全体の形状を有するように設計されたため、我々は、変数の全てが材料パラメータに基づいて、効率を除き一定に保たれ得ると見なした。
【００７２】
被試験アンテナ（実施例１又は比較実施例１）は、ネットワークアナライザのポート１に接続され、標準規格２．４５ＧＨｚのパッチアンテナは、アナライザのポート２に接続された。被試験アンテナとパッチアンテナとの間の距離は、３２ｃｍで一定に保たれた。その結果得られる測定されたアンテナ透過率値は、以下の通りである：実施例１のアンテナが−３１．５ｄＢ、比較実施例１のアンテナが−２８．８ｄＢ、（実施例１のアンテナから切断された）ケーブル単独が−５０ｄＢ。より正の値（より小さな負の値）は、より大きな透過率を示す。我々がアンテナインピーダンスを最適化しなかったため、絶対数は、実施例１のアンテナと比較実施例１のアンテナとの間の測定値の差より重要ではない。性能の約３ｄＢの低下は、実施例１の透明な微小パターン化導電体が２．４５ＧＨｚで比較実施例１の不透明な銅シートとして約半分の効率を有することを示す。ケーブル単独測定は、実施例１のアンテナの測定された透過率が微小パターン化導電体によるものであり、ケーブル／銅タブによるものではないことを検証して、銅タブ及びケーブルが不良アンテナとして機能したことの確認が行われた。
【００７３】
（実施例２〜４５）
ＲＦＩＤアンテナは、高透明度の微小パターン化導電体を使用して製造された。様々なアンテナ設計は、１３．５６ＭＨｚでの使用に適合したアンテナ、及び９１５ＭＨｚでの使用に適合したアンテナを含み、使用された。異なる微小パターン化導電体もまた使用され、この差は、トレース幅、トレースピッチ、トレースの厚さ、及び開放面積率の差を含む。それぞれのＲＦＩＤアンテナに関して、アンテナのＤＣ抵抗は、デジタルマルチメータ（Ｆｌｕｋｅ  ７３ＩＩＩ  Ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ，Ｆｌｕｋｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＵＳＡ）で測定され、ＲＦＩＤ集積回路は次に、アンテナに接続された。そのように製造されるＲＦＩＤデバイスは次に、ＲＦＩＤデバイスがＲＦＩＤリーダーに対して直接位置決めされたとき、信号が認められ得るかどうかを決定するために従来のＲＦＩＤリーダーによって評価された。信号が認められる場合、ＲＦＩＤリーダーとＲＦＩＤデバイスとの間の距離は次に、信号がもはや認められなくなるまで徐々に増加させられ、その距離は、図１と関連して上述される値Ｄｍａｘとして記録された。
【００７４】
アンテナ製造方法
アンテナは、２００９年６月２５日出願（代理人整理番号６５４６２ＵＳ００２）、米国特許出願番号第６１／２２０４０７号の「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｗｅｔ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  ａ  Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ」に記載される方法による、高分子フィルム絶縁基板上に銀の薄いフィルム沈着をパターニングすることによって製造された。この方法には、厚さ１２５マイクロメートルのポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）高分子フィルム絶縁基板（ＳＴ５０４，Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）への銀の薄い層の沈着が含まれた。異なる厚さの銀層を沈着する異なる方法が使用された。３０、３００、５００、７００、又は１０００ナノメートルの厚さの銀層によって得られるアンテナに関して、銀は、０．５ナノメートルの平均的厚さを有するチタンの接着促進層を最初に蒸発した後、ＰＥＴ絶縁基板上での電子ビーム蒸発によって沈着された。６０〜１００ナノメートルの厚さの銀層によって得られるアンテナに関して、銀は、ＰＥＴ絶縁基板上でのスパッタリングによって沈着された。オクタデシルチオール自己組織化単分子膜のパターンは、マイクロコンタクト印刷によって銀表面へ沈着され、次に銀層は、印刷されなかった領域から選択的にエッチングされ、両方とも、２００９年６月２５日出願（代理人整理番号６５４６２ＵＳ００２）、米国特許出願番号第６１／２２０４０７号の「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｗｅｔ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  ａ  Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ」に記載される方法より行われた。
【００７５】
ＲＦＩＤタグ組立方法
それぞれのＲＦＩＤタグに関して、集積回路のダイは、上述されるように製造されるアンテナに結合された。後述されるそれぞれのＵＨＦタグ（即ち、実施例６〜４５）に関して、このダイは、ＮＸＰ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，ＣＡ）から入手可能なＮＸＰ  Ｇ２ＸＭ  ＵＨＦ  ＲＦＩＤダイであった。この  Ｇ２ＸＭダイは、ＲＦＩＤ担体テープのＪＥＤＥＣ  ＭＯ−２８３−Ｂ標準概要（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｅｄｅｃ．ｏｒｇ／ｃｏｍｍｉｔｔｅｅｓ／ｊｃ−６５のウェブサイトを参照）に適合する高分子絶縁基板上の金属リードフレームに取り付けられた。ＭＯ−２８３−Ｂ担体テープの大端部パッドは、アンテナ上の対応するパッドに接続するために設計される。ＭＯ−２８３−Ｂ担体テープは、自動回路組立作業における連続ロール成形で使用するように設計される。この研究のために調製される試料に関して、個別の担体であって、それぞれが高分子担体上で金属リードフレームに取り付けられる単一のＧ２ＸＭダイを含む個別の担体は、より大きな供給ロールから切られた。
【００７６】
これらの試料に関して、ＭＯ−２８３−Ｂ担体の金属パッドは、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）接着剤を有するアンテナ構造上の対応する装着パッドに電気的かつ物理的に接続された。ＡＣＰは、Ｈｅｎｋｅｌ  Ｌｏｃｔｉｔｅ，Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，＆  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｌｌａｇｈｔ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  Ｐａｒｋ（Ｄｕｂｌｉｎ，Ｉｒｅｌａｎｄ）から入手可能なＬｏｃｔｉｔｅ（登録商標）３４４７スナップ式硬化異方性導電接着剤ペーストであった。ＡＣＰ接着剤は、エポキシの容積全体に分布する直径０．００５ｍｍのニッケル球を有する熱硬化性の単一成分エポキシ溶媒を含む。ニッケル球の密度は、十分に低いため、エポキシが硬化されるとき、フィルムの垂直寸法（「Ｚ軸」）を圧縮することによって接続され得る。粒子の面密度は、十分に低いため、圧縮されたＡＣＰ接着剤層内に重要な横方向の（ｘ−ｙ）伝導性はない。
【００７７】
ＭＯ−２８３−Ｂ担体をＵＨＦアンテナに結合するため、以下のプロセスが使用された。
【００７８】
（結合工程１）ＡＣＰ接着剤は、アンテナ上の装着パッドに適用された。このプロセスに必要とされるペーストの総量は近似的に、厚さ約０．０２５ｍｍ、又は０．２２５ｍｍ３（０．２２５×１０−３ミリリットル）の層内の装着パッド（３ｍｍ×３ｍｍ）の面サイズである。実際には、手動で少量を分配することが難しく、過度のＡＣＰ接着剤は、結合プロセス中、パッドの縁部の周囲に絞り出す傾向があった。
【００７９】
（結合工程２）ＭＯ−２８３−Ｂ担体は、アンテナ装着パッドに配列される大きな金属装着パッドを有する未硬化接着剤上に配置された。未硬化接着剤の表面張力は一時的に、ＭＯ−２８３−Ｂ担体と一直線に保持した。
【００８０】
（結合工程３）ＭＯ−２８３−Ｂ担体がアンテナ装着パッドに配列され、未硬化エポキシによって取り付けられながら、プロセス内タグは、Ｍｕｈｌｂａｕｅｒ  ＴＴＳ３００  Ｍａｎｕａｌ  Ｂｏｎｄｅｒ（Ｍｕｈｌｂａｕｅｒ  ＡＧ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｒｏｄｉｎｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ））の結合段階に移動させられた。
【００８１】
（結合工程４）ＴＴＳ３００は、フリップチップダイ装着プロセスのために設計され、そこで小さな（＜２ｍｍ平方）シリコンダイが回路に結合される。ＭＯ−２８３−Ｂ担体テープ及びアンテナ上の装着パッドが、約３ｍｍ平方と大きく、広く分離されているため、担体の１つの端部は、一度に対応するアンテナ装着パッドに結合させられた。これは、それぞれの担体に２回、それぞれの端部に１回、結合プロセスを繰り返すことを必要とした。２つの作業でアンテナに担体を結合する他の理由は、担体の中央のシリコンダイに任意の圧力又は熱を加えることを避けることであった。シリコンダイは、物的損害の影響を受けやすく、サーモードによって負わされる圧力は、ひび割れ又は故障を引き起こし得る。加えて、シリコンダイは、担体テープの端部で装着パッドに圧力を加えることを防止して、サーモードを離して保持する傾向がある。
【００８２】
（結合工程５）ＴＴＳ３００手動ボンダは、ＡＣＰ接着剤を電気的に接続又は硬化するためにプログラム可能な圧力及び熱を加えるように設計される。１つが上で１つが下である、２つのサーモードは、接続パッド及びＡＣＰ接着剤を捕獲する。このサーモードは、２つの金属表面の間の電気的接続を形成するためにニッケル粒子を係合する圧力を加える。サーモードから結合領域に流れる熱は、エポキシマトリックスを硬化し、適所に接続を密封する。
【００８３】
（結合工程６）サーモードが放出され、完成試料が手動ボルダから取り出される。
【００８４】
ＲＦＩＤアンテナにバンプを形成したシリコンダイを結合するために接着剤製造者（Ｈｅｎｋｅｌ  Ｌｏｃｔｉｔｅ）によって指定される結合条件は、最初に圧力及び熱を加えて３〜５秒内に、結合ラインでの１７０℃〜１９０℃の温度で、１００グラム（０．９８ニュートン）力／バンプ（典型的に０．０８０ｍｍ平方又は円のバンプ寸法）である。金属接続パッド及び絶縁基板内の熱放散に応じて、サーモードは典型的に、指定された時間制限内の指定されたボンドライン温度に達するために１９０℃〜２１０℃を供給する必要がある。
【００８５】
ＭＯ−２８３−Ｂパッケージの装着パッドは、約３ｍｍ平方であるため、サーモードは、８ニュートンの力の上限近くで動作された。これらの条件下では、力／単位面積は、ＡＣＰ接着剤の導電性粒子を通じてアンテナの装着パッドに担体テープの装着パッドを電気的に接続するのに十分であった。
【００８６】
後述されるそれぞれのＨＦタグ（即ち、実施例２〜５）に関して、ＲＦＩＤ集積回路ダイは、高分子リードフレームの金属上のＮＸＰ  Ｉ−Ｃｏｄｅ  ＳＬＩであった。このリードフレームは、材料及び構成体においてＪＥＤＥＣ  ＭＯ−２８３−Ｂと類似である。ＨＦダイのリードフレームは、形状因子の点で異なる。この場合では、金属製型枠は、長さ約１５ｍｍであった。このダイは、幅約１ｍｍのトレースに対して中心に接続された。このトレースは、正味の効果が犬の骨と似て、トレースの端部で３ｍｍ平方のパッドで終端した。
【００８７】
高分子担体上の金属の異なる形状因子の他には、リードフレーム上のＨＦダイのための結合プロセスは、ＭＯ−２８３−Ｂ担体上のＧ２ＸＭ  ＵＨＦダイのための結合プロセスと類似であった。
【００８８】
ＲＦＩＤタグ評価方法
ＲＦＩＤタグは、指定された条件を使用して、読み取られ得る距離の観点から評価された。
【００８９】
ＨＦタグ（実施例２〜５）に関して、ＲＦＩＤ機能は、モジュール（Ｄｉｇｉ−Ｋｅｙ（Ｔｈｉｅｆ  Ｒｉｖｅｒ  Ｆａｌｌｓ，ＭＮ）から入手可能なＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ｄａｌｌａｓ，ＴＸ）；ＴＲＦ７９６０ＥＶＭ）が搭載されるリーダーアンテナ内蔵を使用するＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＴＲＦ７９６０ＥＶＭリーダーを使用して検査された。
【００９０】
ＴＲＦ７９６０ＥＶＭは、研究室のコンピュータのＵＳＢターミナルに接続された。ＵＳＢターミナルは、モジュールに電力を供給し、ＴＲＦ７９６０ＥＶＭとともに供給されるプログラムを使用して、それと通信した。ＴＲＦ７９６０ＥＶＭは、リーダーがＲＦＩＤタグ応答を検出するとき、点灯するオンボードＬＥＤディスプレイを有する。この公称動作モードでは、ＴＲＦ７９６０ＥＶＭは、２００ｍＷａｔｔのＲＦ電力を放出して、１３．５６ＭＨｚでのＲＦＩＤのＩＳＭ帯域内で動作をする。
【００９１】
本明細書によって作製されるタグを試験するために、ＴＲＦ７９６０ＥＶＭは、研究室のコンピュータのＵＳＢポートに差し込まれた。リーダー動作は、「タグ応答」ＬＥＤ表示器が動作していたこと、かつ５０ｍｍ正方のＨＦアンテナ設計の近似的読み取り範囲を実証するために既知の優れたＲＦＩＤタグを使用して試験された。被試験タグの読み取り範囲は、タグからのＲＦＩＤ応答がリーダー、即ち、上述したパラメータＤｍａｘによって検出される最大距離である。この距離は、リーダーアンテナの面積ベクトル（アンテナの平面に垂直であるベクトル）がタグアンテナの面積ベクトルに平行かつその面積ベクトルと同心的である状態で、タグの中心からリーダーアンテナの中心に測定される。全てのＨＦタグ読み取り範囲の測定は、ＴＲＦ７９６０ＥＶＭアンテナの上の自由空間内のタグによってなされた。ＴＲＦ７９６０ＥＶＭは、非導電性鉱物合成物の研究室カウンタートップ上に配置された。
【００９２】
ＴＲＦ７９６０ＥＶＭが機能していると確認された後、本明細書（実施例２〜５）によって作製される試料が試験された。ＲＦＩＤデバイスがリーダーに対して直接配置されたときでさえ、列Ｄｍａｘ内の入力「ＮＲ」はＲＦＩＤリーダーから「無応答」を指す、以下の表１の結果で記載されるように、ＨＦメッシュアンテナ設計は、ＴＲＦ７９６０ＥＶＭのＲＦＩＤリーダーにいかなる応答も示さなかった。
【００９３】
ＵＨＦタグ（実施例６〜４５）を試験するために、ＳＡＭＳｙｓ  ＭＰ９３２０  ２．８「ＥＰＣ」リーダー及びＣｕｓｈｃｒａｆｔ  ９０２８ＰＣアンテナが使用された（現在のＳｉｒｉｔ（Ｔｏｒｏｎｔｏ，Ｏｎｔａｒｉｏ）；Ｃｕｓｈｃｒａｆｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ，ＮＨ）の一部であるＳＡＭＳｙｓ  Ｔｅｃｈｏｌｏｇｉｅｓ）。ＭＰ９３２０リーダーは、１ワットの公称ＲＦ出力に設定された。ＭＰ  ９３２０は、それがアンテナの範囲内のＲＦＩＤタグを検出し、ＲＦＩＤ信号に応答するとき、可聴音を生成する。ＭＰ  ９３２０リーダーは、ＵＨＦのＲＦＩＤシステムの米国ＦＣＣによって規定される９０２〜９２８ＭＨｚのＵＨＦ帯域内での周波数ホッピングモードで動作した。
【００９４】
ＲＦＩＤシステム動作のために指定されているいくつかのＵＨＦ帯域があり、特にＥＵ諸国では８６８ＭＨｚ、日本では９５６ＭＨｚである。いくつかの他のＵＨＦ帯域は、世界中の様々な国で使用されている。周波数と同様に、それぞれの管轄によって許可される動作電力制限は、世界中で大いに異なる。これらの例のため、周波数帯域及び最大電力を動作するための米国明細書は、タグ応答を測定するために使用された。
【００９５】
ＵＨＦタグ（実施例６〜４５）は、ＨＦタグと同様の方法で試験された。これらのタグは、タグアンテナ及びリーダーアンテナの面積ベクトルが平行かつ同心的であるように配列された。タグがＲＦＩＤリーダーに対して直接配置されたとき、信号が認められた場合、タグは次に、リーダーアンテナの中心線に沿ってリーダーアンテナから離された。読み取り範囲（即ち、Ｄｍａｘ）は、リーダーアンテナの中心とリーダーが更にＲＦＩＤタグを検出したタグアンテナとの間の最大距離であるように決定された。Ｄｍａｘの測定は、無響室、即ち、低ＲＦノイズ及び低ＲＦ反射の条件下で高感度ＲＦ測定を行うように特別に設計されるチャンバ内で行われた。
【００９６】
ＨＦアンテナ設計
３つの異なるアンテナ設計は、ＨＦ範囲内の動作のために試験された。これら３つの設計の関連する形状は、図４ａ、４ｂ、及び４ｃに描写される。図４ａの設計（実施例２）は、約５１．３ｍｍの水平かつ垂直寸法全体を有する寸法となされた。図４ｂの設計（実施例３）はそれぞれ、約７６．２７及び２２．６５ｍｍの水平（長軸）かつ垂直（短軸）寸法全体を有する寸法となされた。図４ｃの設計（実施例４及び５）はそれぞれ、約２５．５７及び６．７３ｍｍの水平（長軸、ループ形状のみ、即ち、パッド４３４ａを含まない）並びに垂直（短軸）寸法全体を有する寸法とされた。それぞれの場合では、それぞれの微小パターン化導電体（更に後述される）は、この設計の導電性領域（例えば、図４ａの領域４１４、４１４ａ、及び４１４ｂ）内で破断されていなかったが、この設計の非導電性領域（例えば、図４ａの領域４１２ａ、４１２ｂ、及びスパイラル形状の非導電性領域）内で破断されていた。
【００９７】
ＵＨＦアンテナ設計
２つの異なるアンテナ設計は、ＵＨＦ範囲内の動作のために試験された。これら２つの設計の関連する形状は、図４ｄ及び４ｅに描写される。図４ｄの設計（実施例６〜２５）はそれぞれ、約８．０２及び９４．６６ｍｍの水平（短軸）かつ垂直（長軸）寸法全体を有する寸法とされた。図４ｅの設計（実施例２６〜４５）はそれぞれ、約４．０２及び１２８．８８ｍｍの水平寸法（短軸、導電性メッシュ領域のみ、即ち、パッド４５４ａ及び４５４ｂを含まない）並びに垂直（長軸）寸法全体を有する寸法となされた。それぞれの場合では、それぞれの微小パターン化導電体（更に後述される）は、この設計の導電性領域（例えば、図４ｄの領域４４４、４４４ａ、４４４ｂ）内で破断されていなかったが、この設計の非導電性領域（例えば、図４ｄの領域４４２ａ）内で破断されていた。
【００９８】
微小パターン化導電体
上述した銀金属層は、規則的な正方形の繰り返しパターンで配置されるトレースを形成するために処理された。実施例２、３、及び６〜４５のアンテナに関して、トレースのピッチ（即ち、平方単位セルの側面の長さの公称寸法）は、直角の面内軸の両方に沿って２００マイクロメートルであった。実施例４（図４ｃ）のアンテナに関して、トレースのピッチは、直角の面内軸の両方に沿って５０マイクロメートルであった。実施例５（また、図４ｃ）のアンテナに関して、トレースのピッチは、直角の面内軸の両方に沿って５０マイクロメートルであった。以下の表１に示されるように、２マイクロメートルのトレース幅は、いくつかの実施形態に使用され、５マイクロメートルのトレース幅は、表に記載される開放面積率をもたらして、他の実施形態に使用された。正方形の繰り返しパターンは、導電性であることを目的としたそれぞれのアンテナの領域内で、即ち、それぞれのアンテナを形成する部分内で破断されていなかった（例えば、図６ａ参照）。２マイクロメートルのトレースが２００マイクロメートル（９８％の開放面積率）のピッチを有する平方グリッド上に配置された上述の銀メッシュ導電体パターンに関して、有効シート抵抗はそれぞれ、３０ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ、及び７００ｎｍの目標金属厚の８０〜１５０、１０〜１３、１０〜１３、５〜６、３〜６、及び３〜５オーム／平方の範囲内であるように測定された。５マイクロメートルのトレースが２００マイクロメートル（９５％の開放面積率）のピッチを有する平方グリッド上に配置された上述の銀メッシュ導電体パターンに関して、有効シート抵抗はそれぞれ、３０ｎｍ、６０ｎｍ、１００ｎｍ、３００ｎｍ、５００ｎｍ、及び７００ｎｍの目標金属厚の４０〜６０、５〜７、５〜７、２．５〜５、１．５〜２．５、及び１〜２オーム／平方の範囲内であるように測定された。非導電性であることを目的とした部分において、規則的破断を使用して、トレースを総じて非導電性（例えば、図６ｂ参照）にした。例えば、実施例２、３、６〜４５のアンテナに関して、それぞれの単位平方の８つの破断は、図６ｂに示されるように配置され、それぞれの破断の長さは、６マイクロメートルであった。銀金属の様々な厚さが使用され、この厚さも表１に記載された。
【００９９】
【表１】
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【０１００】
表の観察によって明らかであるように、１３．５６ＭＨｚのＨＦ周波数で動作するＲＦＩＤデバイスのうちのいずれかに反応がないことが認められた。他方では、９１５ＭＨｚのＵＨＦ周波数で動作するように設計されるＲＦＩＤデバイスの多くは、成功裏に動作することが認められた。これらの後者のデバイスの機能性は、関連材料の適合性、８６０〜９６０ＭＨｚに及ぶＵＨＦ帯域内の他の周波数での動作の設計を示す。
【０１０１】
特記しない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用されている量、性質の測定などを表現する全ての数は、用語「約」により改変されていると理解されるべきである。したがって、反することが示されない限り、本明細書及び特許請求の範囲に記載の数値的パラメータは、本発明の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の性質に応じて変化する近似値である。均等論を特許請求の範囲の範疇に適用することを制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、記録された有効数字の桁数を考慮して、また通常の四捨五入を適用することによって解釈されるべきである。本発明の広範な範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似であるにも拘わらず、いかなる数値も本明細書で述べられる具体的な例で示される程度に、これらは妥当に可能な限り精確に報告される。しかしながら、いかなる数値も試験及び測定の限界に関連する誤差を含み得る。
【０１０２】
本発明の様々な修正及び変更は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱せずに当該技術分野の当業者に明らかであり、本発明は、ここに記載された例示的な実施形態に限定されないことが理解されるべきである。例えば、１つの開示実施形態の特徴は、別に記載のない限り、他の開示実施形態全てにも適用され得ることを、読者は推定すべきである。また、本明細書において参照された全ての米国特許、公開特許出願、並びに他の特許及び非特許文書は、それらが上述の開示に矛盾しない範囲において、参照によって全てが組み込まれることが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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