Transponderetikett und Herstellungsverfahren für ein Transponderetikett

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Transponderetikett und ein Herstellungsverfahren für ein Transponderetikett. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein

Transponderetikett mit Sensorik zum Gebrauch auf einer metallischen Oberfläche, sowie ein Verfahren, mit dem solche Transponderetiketten effizient hergestellt werden können.

Etiketten können der Autorisierung oder dem Herkunftsnachweis dienen und überall dort zum Einsatz kommen, wo es notwendig ist, Gegenstände zu identifizieren oder zu verifizieren. Einige Etiketten weisen elektronische Bauteile, wie RFID-Transponder, auf, welche zum Beispiel ein komfortables Auffinden und Erfassen der Etiketten und damit versehener Informationen ermöglichen. Somit kann unter anderem eine Logistik oder Lagerverwaltung automatisiert und computergestützt realisiert werden.

RFID-Elemente oder RFID-Transponder besitzen in der Regel einen Chip, auf dem die elektronischen Informationen gespeichert werden können, sowie eine Antenne, über die die gespeicherten Informationen drahtlos an ein Lese- und Schreibgerät übertragen werden können. Da für Datenaustausch zwischen Transponder und Lesegerät elektromagnetische Wellen erforderlich sind, kann der Datenaustausch durch elektrisch leitfähige Bauteile, negativ beeinträchtigt werden. Insbesondere wenn der Transponder auf einer Metallfläche aufgebracht werden muss, kann der Datenaustausch erschwert werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Transponderetikett bereitzustellen, das einerseits kostengünstig produziert werden kann und darüber hinaus auf einem

metallischen Gegenstand sehr gute Sende- und Empfangseigenschaften besitzt und zudem eine erweiterte Funktionalität bietet.

Diese Aufgabe wird jeweils durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den zugehörigen abhängigen

Patentansprüchen angegeben. Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Transponderetikett einen dielektrischen Distanzkörper mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite und ein Transponderinlay mit einem Chip und einer Antenne auf, wobei das Transponderinlay so auf den Distanzkörper aufgebracht ist, dass ein erster Teil der Antenne auf der ersten Seite des Distanzkörpers und ein zweiter Teil der Antenne auf der zweiten Seite des Distanzkörpers angeordnet ist. Das Transponderetikett umfasst außerdem eine Sensoreinheit, die mit dem Chip des Transponderinlays elektrisch gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, ein Messsignal zu erfassen, das repräsentativ für einen physikalischen Umgebungsparameter ist.

Mittels des beschriebenen Transponderetikettes ist auch bei Anwesenheit einer

Metallfläche ein zuverlässiger Datenaustausch zwischen einem Transponder und einem Lesegerät realisierbar. Zudem ermöglicht das Transponderetikett mit der Sensoreinheit ein Erfassen und Übermitteln von Informationen in Bezug auf einen oder mehrere

Umgebungsparameter.

Das Transponderinlay realisiert einen RFID-Transponder (RFID = Radio Frequency IDentification), welcher einen Chip und eine Antenne umfasst. Ein solcher Transponder ermöglicht einen kontaktlosen Datentransfer und erfordert zudem keinen frei zugänglichen Sichtkontakt, wie er zum Bespiel bei einem Lesen eines optischen Datencodes benötigt wird. Aufgrund der speziellen Ausführung der Antenne des Transponderinlays, welche kontrolliert um den Distanzkörper gefaltet ist, ermöglicht der beschriebene Aufbau des Transponderetiketts auch auf einem metallischen Untergrund eine zuverlässige und stabile D atenüb ertr agung .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Transponderetikett ein flexibles Foliensubstrat mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite. Auf der ersten Seite sind das Transponderinlay, der Distanzkörper und die Sensoreinheit angeordnet.

Das Transponderetikett kann ferner eine Kleb Stoff Schicht umfassen, die an einer zweiten Seite des flexiblen Foliensubstrats angeordnet ist. Die Klebstoff Schicht dient insbesondere zur einfachen und zuverlässigen Befestigung des Transponderetiketts auf einem dafür vorgesehenen Untergrund. Aufgrund des beschriebenen Aufbaus des Transponderetiketts ist ein zuverlässiger und stabiler Datenaustausch auch auf einem metallischen Untergrund ermöglicht.

Die erste Seite des Foliensubstrats kann auch als Oberseite und die zweite Seite des Foliensubstrats als Unterseite bezeichnet werden. Entsprechend kann die erste Seite des Distanzkörpers als Oberseite und die zweite Seite des Distanzkörpers als Unterseite bezeichnet werden. Dabei können sich Begriffe, wie„oben“,„unten“,„Oberseite“ und „Unterseite“ auf eine Stapelrichtung vorhandener Schichten des Transponderetiketts beziehen oder auf eine Anordnung des Transponderetiketts an einem Untergrund. Eine jeweilige Unterseite eines Elements ist dann dem Untergrund zugewandt und eine

Oberseite des Elements ist dann dem Untergrund abgewandt.

Das Transponderetikett kann außerdem eine weitere Klebstoffschicht umfassen, die an der ersten Seite des flexiblen Foliensubstrats angeordnet ist. Die weitere Klebstoff Schicht dient zum Beispiel der einfachen und zuverlässigen Befestigung und Positionierung des

Transponderinlays, des Distanzkörpers und der Sensoreinheit auf dem Foliensubstrat.

Der Distanzkörper ist vorzugsweise als ein Schaumstoffelement oder eine

Schaumstoffbahn ausgebildet, um die die Antenne gefaltet wird. Ein Bereitstellen von Schaumstoff, eines Liners und der zu koppelnden Sensorik kann zeitsparend und aufwandsarm von einer Rolle erfolgen, sodass eine effiziente und kostengünstige

Herstellung einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Transponderetiketten möglich ist.

Somit können die Produktionskosten gegenüber Alternativprodukten deutlich gesenkt werden.

Durch die um den Schaumstoff bzw. den Distanzkörper herumgeklappte Antenne wird eine Streifenleiterantenne gebildet. Die Abmessung der Antenne steht dabei in Relation zur verwendeten Frequenz des Systems. Insbesondere handelt es sich bei der Antenne um eine Lamb da/4- Streifenl eiterantenne .

Vorzugsweise besitzt das Schaumstoffelement eine Dicke von maximal 1,5 Millimeter. Hierdurch können ganz besonders dünne Transponderetiketten hergestellt werden, die dennoch eine ausgezeichnete Lesereichweite auf elektrisch leitenden Untergründen besitzen.

Das Transponderetikett verbindet einen RFID-Transponder mit Sensorik in einem flachen und flexiblen Label-Produkt. Der RFID-Transponder bildet ein auch auf Metall

funktionsfähiges Funkgerät mit Antennenteil bzw. Sende- und Empfangseinheit, sodass eine zuverlässige Leistungsfähigkeit auch auf metallischen Untergründen gegeben ist. Dabei ist der RFID-Transponder vorzugsweise direkt mit der Sensoreinheit gekoppelt, die als Detektionsteil ein Erfassen und Übermitteln von Messsignalen ermöglicht, die

Informationen über einen Umgebungsparameter umfassen.

Die Sensoreinheit ist dabei nicht zwingend unmittelbar an der Antenne angebracht, sondern kann mit dieser über Zuleitungen verbunden sein, die als elektrisch leitfähige Leiterbahnen in dem Transponderetikett integriert sind. Ein Abstand der Sensoreinheit zu der Antenne oder dem Chip des Transponderinlays ist bauformabhängig und kann zum Beispiel bis zu 20 cm betragen. Aber auch längere Strecken sind anwendungsbedingt durchaus denkbar. Auf diese Weise können der Detektionsteil bzw. die Sensoreinheit und der Antennenteil gemäß der dafür vorgesehenen Anwendung so angebracht werden, dass die relevanten Sensorinformationen an dem zu detekti er enden Punkt erfasst werden und der RFID-Transponder gleichzeitig für eine bestmögliche Lesereichweite positioniert ist.

Die Antenne des Transponderinlays bildet eine Sende- und Empfangseinheit des

Transponderetiketts aus. Die Antenne ist insbesondere in Bezug auf einen Einsatz an oder auf metallischen Oberflächen ausgebildet und weist einen Hochfrequenz-aktiven Teil und einen Erdungsteil, zum Beispiel in Form einer Erdungsfläche auf. Die Antenne ist dabei um den Distanzkörper gefaltet oder gefalzt und elektrisch leitend mit dem Chip des RFID- Transponders verbunden.

Der Chip verfügt neben Anschlüssen für die Antenne über weitere Anschlußmöglichkeiten, welche es ermöglichen, die Sensoreinheit anzuschließen. Der Chip kann analoge Eingänge aufweisen, die die Detektion passiver resistiver— oder kapazitiver Sensordaten

ermöglichen. Der Chip kann alternativ oder zusätzlich dazu eingerichtet sein, einen Ausgangsspannungspegel eines aktiven Sensorelements zu erfassen oder aber auch solche, welche über einfache Schnittstellen, wie einen PC seriellen Datenbus, mit anderen elektronischen Komponenten kommunizieren können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Transponderetiketts ist die Antenne mittels Drucken oder Ätzen oder Stanzen ausgebildet. Auch die Sensoreinheit selbst und gegebenenfalls vorhandene elektrisch leitfähige Leiterbahnen können mittels Drucken oder Ätzen oder Stanzen ausgebildet sein.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Transponderetiketts bilden zwei voneinander beabstandete elektrisch leitfähige Leiterbahnen die Sensoreinheit aus. Die Sensoreinheit kann somit in einer besonders einfachen Ausgestaltung lediglich durch zwei vorgegeben strukturierte Leiterbahnen ausgebildet sein. Beispielsweise realisiert eine solche Ausprägungsform einen Nässesensor für metallische Untergründe. Hierbei weist der Detektionsteil bzw. die Sensoreinheit lediglich zwei räumlich getrennte Leiterbahnen auf, welche über eine zu detektierende Flüssigkeit elektrisch kurzgeschlossen werden. Die sich durch das Wasser oder die Flüssigkeit ergebende Widerstandsänderung wird von dem RFID-Chip des Transponderinlays registriert und kann über eine Luftschnittstelle ausgelesen werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das Transponderetikett elektrisch leitfähige Leiterbahnen auf, die die Sensoreinheit mit der Antenne oder dem Chip des Transponderinlays elektrisch koppeln, wobei eine jeweilige Leiterbahn eine oder mehrere vorgegebene geometrische Strukturänderungen aufweist. Solche Strukturänderungen sind insbesondere zur Unterdrückung von Störeinflüssen geeignet, die sich durch induzierte Potentialunterschiede oder Ströme an einem sensitiven Eingang eines elektronischen Bauelements in Hochfrequenzfeldem ergeben können. Ein solches Störfeld kann zum Beispiel auftreten, wenn der RFID-Transponder zur Datenübertragung in ein Wechselfeld eines Lesegerätes gebracht wird. Elektromagnetische Wellen des Wechselfeldes können in eine jeweilige Leiterbahn einkoppeln und unerwünschte stehende Wellen innerhalb der Leiterbahn ausbilden, welche einen Störeinfluss in Bezug auf einen Signaltransfer bilden. Mittels vorgegebener geometrischer Strukturänderungen kann ohne zusätzliche

Bauelemente einem Ausbilden von stehenden Wellen entgegengewirkt und zu einem störungsarmen Signaltransfer beigetragen werden. Die geometrischen Strukturänderungen sind zum Beispiel in Form von Variationen einer Leiterbahnbreite und/oder einer Leiterbahndicke unregelmäßig in der Leiterbahn angeordnet und begründen Impedanzsprünge für eine sich ausbildende stehende Welle, an welchen diese teilweise reflektiert wird. Die geometrischen Strukturänderungen realisieren jeweils eine lokale Änderung eines Wellenwiderstands der Leiterbahn und verhindern oder erschweren das Ausbilden von stehenden Wellen und der damit einhergehenden

Störeinträge. Solche geometrisch modifizierten Leiterbahnen bieten sich insbesondere für längere Verbindungsleitungen zwischen der Antenne und der Sensoreinheit an. Die jeweilige Leiterbahndicke der Leiterbahnen bezieht sich zum Beispiel auf eine

Normalenrichtung einer Oberfläche einer Substratschicht auf denen die Leiterbahnen aufgebracht sind. Die Leiterbahnbreite bezieht sich demgemäß auf eine Ebene, die parallel zu der Oberfläche einer solchen Substratschicht verläuft.

Außerdem kann die vorgegeben ausgebildete geometrische Strukturänderung auch durch einen Abstand zu einer Erdungsfläche ausgebildet sein. Das Transponderetikett weist zum Beispiel eine elektrisch leitfähige Erdungsfläche auf, die beabstandet zu der Leiterbahn auf der Oberfläche einer Substratschicht angeordnet ist, sodass entlang der Oberfläche zwischen der Leiterbahn und der Erdungsfläche ein Abstand ausgebildet ist. Die geometrische Strukturänderung kann mittels einer lokalen Änderung des Abstands zwischen der Leiterbahn und der Erdungsfläche vorgegeben ausgebildet sein.

Die vorgegebene geometrische Strukturänderung realisiert jeweils eine kontrolliert eingebrachte oder ausgebildete Änderung einer geometrischen Ausdehnung der Leiterbahn und/oder einer Substratschicht, auf der die Leiterbahn oder Leiterbahnen angebracht sind. Vorzugsweise sind mehrere solcher geometrischen Modifikationen vorgesehen, sodass einem Ausbilden von unerwünschten stehenden elektromagnetischen Wellen innerhalb der Leiterbahn effizient entgegengewirkt wird. Dabei ist es eine Erkenntnis im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass insbesondere eine gezielt ausgebildete Variation der Leiterbahnbreite einen nutzbringenden Einfluss auf einen störungsarmen Signaltransfer hat. Die Sensoreinheit des Transponderetiketts ist zum Beispiel dazu eingerichtet, ein

Messsignal zu erfassen, das repräsentativ für eine Temperatur und/oder einen Druck ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinheit dazu eingerichtet sein, einen Füllstand eines Behälters, eine Nässe, eine Feuchtigkeit und/oder eine Luftfeuchte zu erfassen.

Außerdem kann das Transponderetikett dazu eingerichtet sein, eine Sensordatenerfassung über ein aktives Bauteil zu ermöglichen. Ein solches aktives Bauteil kann mit einer eigenen Stromversorgung ausgestattet sein oder eine Stromversorgung über die Antenne aus einem Lesefeld beziehen. Auch eine Stromversorgung mittels sogenanntem Energy-Harvesting aus einem Lesefeld kann die Stromversorgung bereitstellen. Eine Sensordatenübertragung von dem aktiven Bauteil zu dem RFID-Funkgerät des Transponderetiketts kann über einen Datenbus, wie zum Beispiel einer I ² C-Schnittstelle, und von dem RFID-Funkgerät zu dem Lesegerät über eine Luftschnittstelle stattfinden.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Transponderetikett ferner ein

Folienelement, das mindestens einen Teilbereich des Transponderinlays überdeckt.

Darüber hinaus kann das Transponderetikett auch ein weiteres Folienelement aufweisen, das mindestens einen Teilbereich des ersten Folienelements bedeckt. Solche

Folienelemente bieten gute Möglichkeiten zur visuellen Kennzeichnung des

Transponderetiketts und stellen auch einen Schutz gegen Verschmutzung und eventuelle Beschädigungen dar. Sie können insbesondere beschriftbar bzw. bedruckbar sein.

Das beschriebene Transponderetikett ermöglicht ein Auslesen von elektronischen

Sensordaten mittels eines RFID-Transponders in Ausführung eines flexiblen Labels und auch für Anwendungen auf metallischen Untergründen. Die durch das Transponderetikett realisierte Verknüpfung von Sensorik mit einem RFID-Transponder ermöglicht ein Anwendungsfeld, in dem hohe Anforderungen und Komplexität einer Datenverarbeitung gegeben sind.

Für die durch das Transponderetikett ermöglichte Sensordatenerfassung ist keine direkte (Stecker-)Verbindung eines Sensors mit einem Auslesegerät erforderlich. Bei einer direkten Verbindung eines Sensors mit einem Auslesegerät können relevante Sensordaten verfälscht werden. Sind zum Beispiel Umgebungs— bzw. Umweltbedingungen, wie eine Temperatur, eine Luftfeuchtigkeit oder ein Luftdruck, in einem abgeschlossenen Volumen, wie einer Verpackungseinheit oder einem Container, von Interesse, so muss das Volumen für ein Auslesen der Daten geöffnet werden. Dadurch ändern sich die äußeren Umstände und die Ergebnisse können verfälschen. Mittels des beschriebenen Transponderetiketts können solche Daten ohne Öffnen des Volumens von außen ausgelesen werden.

Auch eine Datenübertragung über eine Luftschnittstelle mit relativ komplizierten

Übertragungsformaten, wie Bluetooth oder WiFi-Netzwerken, ist durch Verwendung des Transponderetiketts nicht erforderlich. Im Vergleich zu einem Aufbau mit Verschaltungen vieler Einzelkomponenten elektronischer Bauteile, wie sie zum Beispiel bei sogenannten Hard-Tags ausgebildet sind, bei denen die Bauteile auf Platinenbasis in einer

Kunststoffmatrix vergossen sind, weist das Transponderetikett einen einfachen, flachen und übersichtlichen Aufbau auf, der unter anderem aufgrund seiner mechanischen

Flexibilität eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten bietet. Hard— Tags, welche eine Datenübertragung über Bluetooth, WiFi oder RFID ermöglichen, sind in ihrer Herstellung relativ kostenintensiv und sind daher nur bedingt als Massenprodukt gefertigt. Das beschriebene Transponderetikett stellt diesbezüglich eine kostengünstige Alternative bereit.

Außerdem ermöglicht das beschriebene Transponderetikett eine zuverlässige und stabile Datenerfassung und Datenübertragung von Sensordaten auf Basis eines RFID- Transponders, ohne einen relativ dicken Abstandshalter zu einem metallischen Untergrund zu benötigen. Im Vergleich zu Sensoren, die zum Datenauslesen eine direkte elektrische Verbindung erfordern, ermöglicht das beschriebene Transponderetikett zudem ein zeitsparendes und aufwandarmes Auslesen einer Vielzahl von Sensordaten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Transponderetiketts ein Bereitstellen eines dielektrischen Distanzkörpers mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite und ein Bereitstellen eines Transponderinlays mit einem Chip und einer Antenne sowie ein Bereitstellen einer Sensoreinheit, die dazu ausgebildet ist, ein Messsignal zu erfassen, das repräsentativ für einen physikalischen Umgebungsparameter ist. Das Verfahren umfasst weiter ein Aufbringen des Transponderinlays auf dem

Distanzkörper, sodass ein erster Teil der Antenne auf der ersten Seite des Distanzkörpers angeordnet ist. Das Verfahren umfasst außerdem ein Umklappen des Transponderinlays um den Distanzkörper, sodass ein zweiter Teil der Antenne auf der zweiten Seite des Distanzkörpers zu liegen kommt, und ein Koppeln der Sensoreinheit mit dem Chip des Transponderinlays mittels elektrisch leitfähiger Leiterbahnen.

Mittels des beschriebenen Herstellungsverfahrens ist auf einfache und kostengünstige Weise ein Transponderetikett realisierbar, welches vorteilhafte Sende- und

Empfangseigenschaften besitzt und zudem ein Erfassen und Übertragen von Sensordaten ermöglicht. Das Verfahren ist insbesondere zum Anfertigen einer Ausgestaltung des zuvor beschriebenen Transponderetiketts einsetzbar, sodass, sofern zutreffend, die beschriebenen Eigenschaften und Merkmale des Transponderetiketts auch für das Verfahren offenbart sind und umgekehrt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren weiter ein Bereitstellen eines flexiblen Foliensubstrats mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, und ein Aufbringen des Transponderinlays, des Distanzkörpers und der Sensoreinheit auf der ersten Seite des flexiblen Foliensubstrats. Ferner kann das Verfahren ein Aufbringen oder Bereitstellen eines Klebstoffs auf der ersten und/oder der zweiten Seite des flexiblen Foliensubstrats umfassen.

Darüber hinaus kann das Verfahren dahingehend weitergebildet sein, dass ein Klebstoff auf die Unterseite bzw. die zweite Seite des Distanzkörpers und den zweiten Teil der Antenne aufgebracht wird.

In einer speziellen Ausführungsform umfasst das Transponderetikett eine

Klebstoffbeschichtung, die mindestens einen Teilbereich der Unterseite bzw. der zweiten Seite des Schaumstoffelements und des zweiten Teils der Antenne bedeckt. Somit kann das Etikett auf einfache Weise auf ein zu kennzeichnendes Produkt aufgeklebt werden.

Vorzugsweise umfasst das Transponderetikett ferner eine Klebstoffabdeckung, die die Klebstoffbeschichtung auf der zweiten Seite des Schaumstoffelements und dem zweiten Teil der Antenne bedeckt. Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Klebstoffabdeckung aus einer Folienbahn. Diese kann sich zudem auch auf einer Unterseite und/oder einer Oberseite des Transponderetiketts erstrecken und zu einer nutzbringenden Handhabung und zu einem verbesserten Schutz der Komponenten beitragen.

Das Aufbringen oder Ausbilden von Komponenten zum Ausbilden des Transponderetiketts kann bevorzugt mittels Aufdrucken oder Ätzen oder Stanzen erfolgen. Zum Beispiel sind die Antenne, die Leiterbahnen und/oder die Sensoreinheit auf eine Substratschicht aufgedruckt oder mittels Ätzen ausgebildet oder aus einem vorgegebenen Material ausgestanzt. Auf diese Weise kann zum Beispiel die Sensoreinheit in Form zweier voneinander beabstandeter elektrisch leitfähiger Leiterbahnen ausgebildet werden.

Insbesondere die für das Transponderetikett funktionell relevanten Komponenten können auf einem flexiblen Foliensubstrat hergestellt bzw. aufgebracht werden. Dadurch ist ein RFID-Sensorprodukt realisierbar, welches als Etikett applizierbar oder auch (teilweise) zur dreidimensionalen Umformung geeignet ist.

Der Antennenteil sowie Leiterbahnen, die als Verbindungsleitungen zwischen der Antenne und der Sensoreinheit vorgesehen sein können, können mittels gängiger Ätzverfahren oder Druckverfahren mit funktionalen leitfähigen Farben oder sonstige

Strukturierungsverfahren, wie Stanzen, hergestellt werden.

Die Sensoreinheit kann entweder als zusätzliches Bauteil auf ein Substrat aufgebracht oder aber auch direkt mittel Drucken ausgebildet werden. Zum Beispiel können einfache Temperatur-, Druck- oder Dehnungssensoren als Komponenten gedruckter Elektronik direkt mit der Herstellung der Antennenstruktur ausgebildet und verbunden werden.

Das beschriebene Transponderetikett ermöglicht eine kabellose Ankopplung an ein Auslesegerät. Die zu erfassenden Daten können über eine Luftschnittstelle über ausreichend große Entfernungen erfasst werden. Zudem ist eine sogenannte Pulk- Erfassung einer Vielzahl von Sensordaten auch verschiedener Sensoren möglich. Darüber hinaus ist auch eine externe Anbindung eines Sensorelementes möglich. Je nach

Anwendung kann das Sensorelement bzw. die Sensoreinheit direkt mit der

Antennenherstellung verknüpft werden. Abhängig von der Anwendung sind verschiedene Ausprägungsformen realisierbar. Die Wahl eines RFID-Chips hängt unter anderem von der gewünschten Detektionsart ab. Die Sensoreinheit kann insbesondere dazu befähigt sein, eine oder mehrere der folgenden physikalischen und/oder chemischen Größen zu detektieren: eine Temperatur; einen Druck, wie zum Beispiel Luftdruck oder mechanischer Druck auf einem Touch-Element; eine Dehnung oder Biegung; eine Nässe; eine Feuchtigkeit oder Luftfeuchte; eine Anwesenheit bestimmter Stoffe oder eine Menge bestimmter Stoffe oder Chemikalien; eine Lichtstärke; eine elektrische Größe wie Spannung, Strom, Widerstand, Kapazität; einen Füllstand eines Behälters.

Mögliche Bauformen des Transponderetiketts sind unter anderem im Zusammenhang mit einer Verknüpfung zu dem RFID-Funkgerät auszubilden: Das Transponderinlay kann mit einem oder mehreren passiven Sensoren gekoppelt sein. Alternativ oder zusätzlich ist das Transponderinlay mit einem oder mehreren aktiven Sensoren gekoppelt, die dem RFID- Funkgerät zum Beispiel ein analoges Datensignal bereitstellen. Alternativ oder zusätzlich können aktive Bauteile vorgesehen sein, welche ihrerseits mit Sensoren verbunden sind und dem RFID-Funkgerät ein jeweiliges digitales Signal über eine entsprechende Kommunikationsschnittstelle bereitstellen.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele des beschriebenen Transponderetiketts anhand schematischer Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Transponderetiketts,

Figuren 2-4 ein Ausführungsbeispiel eines Transponderetiketts,

Figur 5 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen eines

Transponderetiketts.

Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht alle dargestellten Elemente in sämtlichen Figuren mit zugehörigen Bezugszeichen gekennzeichnet. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Transponderetiketts 1 mit einem

Transponderinlay 10 und einer Sensoreinheit 30, die elektrisch mit dem Transponderinlay 10 gekoppelt ist. Das Transponderinlay 10 weist einen Chip 12 und einen Antennenteil 11 auf, die ein RFID-Funkgerät ausbilden. Das RFID-Funkgerät ist zum Beispiel mittels eines Verbindungsteils in Form von Zuleitungen mit dem Sensorteil bzw. der Sensoreinheit 30 elektrisch verbunden.

Das Transponderetikett 1 weist ferner einen dielektrischen Distanzkörper in einer

Ausfiihrungsform eines Schaumstoff elements 20 auf, das eine Oberseite 21 und eine Unterseite 22 besitzt. Das Transponderinlay 10 ist so auf dem Schaumstoffelement 20 aufgebracht, dass ein erster Teil 13 der Antenne 11 auf der Oberseite 21 des

Schaumstoff elements 20 und ein zweiter Teil 14 der Antenne 11 auf der Unterseite 22 des Schaumstoffelements 20 angeordnet ist (s. Figuren 3 und 4).

Die Oberseite 21 des Schaumstoffelements 20 kann auch als erste Seite und die Unterseite 22 kann auch als zweite Seite des Schaumstoffelements 20 bezeichnet werden.

Entsprechend können Oberseite und Unterseite weiterer Elemente als erste und zweite Seite bezeichnet werden. Dabei können sich Begriffe, wie„oben“,„unten“,„Oberseite“ und„Unterseite“ auf eine Stapelrichtung vorhandener Schichten des Transponderetiketts 1 beziehen oder auf eine Anordnung des Transponderetiketts 1 an einem Untergrund. Eine jeweilige Unterseite eines Elements ist dann dem Untergrund zugewandt und eine

Oberseite des Elements ist dann dem Untergrund abgewandt.

Die Sensoreinheit 30 ist mit dem Chip 12 und/oder der Antenne 11 des Transponderinlays 10 elektrisch gekoppelt und dazu ausgebildet, ein Messsignal zu erfassen, das repräsentativ für einen physikalischen oder chemischen Umgebungsparameter ist. Beispielsweise ist die Sensoreinheit dazu eingerichtet eine Temperatur, einen Druck, eine Dehnung oder Biegung, eine Nässe, eine Feuchtigkeit oder Luftfeuchte, eine Anwesenheit oder Menge eines bestimmten Stoffs, eine Lichtstärke, eine elektrische Größe und/oder einen Füllstand eines Behälters zu erfassen. Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf Komponenten des Transponderetiketts 1 ohne das noch vorzusehende Schaumstoffelement 20. Das Transponderetikett 1 realisiert zum Beispiel einen auch auf Metall funktionsfähigen RFID-Nässesensor, bei dem zwei voneinander beabstandete elektrisch leitfähige Leiterbahnen 31 die Sensoreinheit 30 ausbilden. Der Antennenteil 11 weist eine Sendefläche, die den ersten Teil 13 der Antenne 11 ausbildet, und eine Erdungsfläche, die den zweiten Teil 14 der Antenne 11 ausbildet, auf. Der Chip 12 ist auf dem ersten Teil 13 der Antenne 11 angeordnet und mit den Leiterbahnen 31 elektrisch gekoppelt. Die Leiterbahnen 31 sind jeweils als Zuleitungen zu dem Chip 12 mit vorgegebenen geometrischen Strukturänderungen ausgebildet. Sie weisen jeweils eine unregelmäßige Zick-Zack-Form auf und tragen dazu bei, einen Einfluss durch

unerwünschte Hochfrequenz- Störeinträge an dem Chipeingang zu verringern. Die

Leiterbahnen 31 können zudem hinsichtlich ihrer Leiterbahnbreite modifiziert ausgebildet sein und eine Mehrzahl von geometrischen Strukturänderungen aufweisen.

Zum Beispiel variiert eine jeweilige Leiterbahnbreite aneinander angrenzender

Leiterbahnabschnitte. Darüber hinaus kann alternativ oder zusätzlich eine Leiterbahndicke der jeweiligen Leiterbahnabschnitt unregelmäßig in der Leiterbahn ausgebildet sein und Impedanzsprünge begründen. Solche geometrischen Strukturänderungen realisieren jeweils eine lokale Änderung eines Wellenwiderstands der Leiterbahn 31 und verhindern oder erschweren das Ausbilden von stehenden Wellen und der damit einhergehenden

Störeinträge. Solche geometrisch modifizierten Leiterbahnen 31 bieten sich insbesondere für längere Verbindungsleitungen zwischen der Antenne 11 und der Sensoreinheit 30 an. Die jeweilige Leiterbahndicke der Leiterbahnen bezieht sich zum Beispiel auf eine Normalenrichtung einer Oberfläche einer Substratschicht, auf denen die Leiterbahnen 31 aufgebracht sind. Die Leiterbahnbreite bezieht sich demgemäß auf eine Ebene, die parallel zu der Oberfläche einer solchen Substratschicht verläuft. Die Zick-Zack-Form der

Leiterbahnen 31 ist daher vorzugsweise aus unregelmäßig breiten Leiterbahnabschnitten ausgebildet.

Die vorgegebene geometrische Strukturänderung realisiert jeweils eine kontrolliert eingebrachte oder ausgebildete Änderung einer geometrischen Ausdehnung der Leiterbahn 31. Vorzugsweise sind mehrere solcher geometrischer Modifikationen vorgesehen, sodass einem Ausbilden von unerwünschten stehenden elektromagnetischen Wellen innerhalb der Leiterbahn 31 effizient entgegengewirkt wird. Dabei ist es eine Erkenntnis im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass insbesondere eine Variation der Leiterbahnbreite einen nutzbringenden Einfluss auf einen störungsarmen Signaltransfer am sensitiven Eingang des Transponderinlays 10 hat.

Durch Einwirken von Wasser oder Nässe einer Flüssigkeit wird eine elektrische

Verbindung zwischen den Leiterbahnen 31 ausgebildet und diese somit kurzgeschlossen. Der Kurzschluss wird von dem RFID-Chip detektiert und kann als Informationssignal bereitgestellt werden, sodass beim Auslesen des RFID-Chips darauf hingewiesen wird, dass Nässe an der Position des Transponderetiketts 1 ermittelt wurde. Auf oder unter den Leiterbahnen 31 kann zudem ein saugfähiges, poröses Material angeordnet sein, welches eine Zuverlässigkeit der Detektion von geringen Mengen Flüssigkeit erhöhen kann. Zum Beispiel ist ein Papierelement oder ein Vlies auf oder unter den Leiterbahnen 31 angeordnet, welches einen Flüssigkeitstropfen aufsaugen kann und gleichmäßig über die Leiterbahnen 31 verteilt.

Figur 3 illustriert das Transponderetikett 1 in einem Schritt seiner Herstellung, in dem zu erkennen ist, dass zum Ausbilden des Transponderetiketts 1 der Sendebereich bzw. der erste Teil 13 der Antenne 11 entlang einer vorgegebenen Falzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 13 und 14 um den Distanzkörper bzw. das Schaumstoffelement 20 gefalzt wird.

Figur 4 zeigt in einer schematischen Ansicht das fertiggestellte Transponderetikett 1 nach den Figuren 2 bis 3. Das Schaumstoffelement 20 aus einem elektrisch isolierenden, dielektrischen Material ist in der Mitte der Antenne 11 zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 13 und 14 angeordnet. Das Schaumstoffelement 20 hat üblicherweise eine Materialdicke von 2 mm oder weniger. Vorzugsweise besitzt das Schaumstoffelement 20 eine Dicke von maximal 1,5 mm, besonders bevorzugt eine Dicke von maximal 1,2 mm, sodass ein besonders flaches Transponderetikett 1 realisierbar ist, welches zudem zuverlässige und vorteilhafte Sende- und Empfangseigenschaften aufweist, die auch auf metallischen Untergründen einen stabilen Datenaustausch ermöglichen. Um das Schaumstoffelement 20 herum, d.h. auf der Oberseite 21, der Unterseite 22 und einer Seitenkante des Schaumstoffelements 20, ist das Transponderinlay 10 angebracht.

Das Transponderinlay 10 ist dabei so auf dem Schaumstoffelement 20 angebracht, dass sich der Chip 12 auf der Oberseite 21 des Schaumstoffelements 20 befindet. Unter der Oberseite 21 versteht man dabei die Seite des Schaumstoffelements 20, die bei einer Applikation des vollständigen Transponderetiketts 1 auf einer Metalloberfläche von der Metalloberfläche abgewandt ist. Dementsprechend wird die Seite des Schaumstoffelements 20, die bei der Applikation des Transponderetiketts 1 der Metall Oberfläche zugewandt ist, als Unterseite 22 bezeichnet.

Der erste Teil 13 der Antenne 11 des Transponderinlays 10 ist auf der Oberseite 21 des Schaumstoffelements 20 angebracht. Der erste Teil 13 der Antenne 11 kann mittels Umschlagen um das Schaumstoff elem ent 20 herum auf der Oberseite 21 des

Schaumstoffelements 20 angeordnet werden. Alternativ kann der zweite Teil 14 der Antenne 11 um das Schaumstoffelement 20 herum geschlagen werden, sodass es auf der Unterseite 22 des Schaumstoffelements 20 zu liegen kommt.

In einem applizierten Zustand verlaufen die beiden Teile 13 und 14 der Antenne 11 auf der Oberseite 21 und der Unterseite 22 des Schaumstoffelements 20 vorzugsweise parallel zueinander und bilden somit eine Streifenleiterantenne 11 aus. Die Ausdehnung der Antennenfläche in eine Richtung beträgt dabei etwa ein Viertel der Wellenlänge der Betriebsfrequenz. Man bezeichnet diesen Antennentyp daher auch als Lambda/4-Antenne.

Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen des

Transponderetiketts 1, welches einen beispielhaften Produktionsprozess repräsentiert. Zunächst wird eine geeignete Schaumstoffbahn bereitgestellt, die den späteren

Distanzkörper in Form eines Schaumstoffelements 20 zur Verfügung stellt. Vorzugsweise wird in einem Schritt S1 die Schaumstoffbahn als Rollenware bereitgestellt und zur Produktion einzelner Schaumstoffelemente 20 die Schaumstoffbahn von der Rolle abgerollt.

Darüber hinaus erfolgt ein Bereitstellen des Transponderinlays 10 mit dem Chip 12 und der Antenne 11 sowie ein Bereitstellen der Sensoreinheit 30. Auch diese Komponenten können in Form einer Materialbahn bereitgestellt sein. Das Transponderinlay 10 kann zuvor mit einem Klebstoff versehen sein. Ist das Transponderinlay 10 dagegen nicht klebend, so wird zunächst auf das Transponderinlay 10 und/oder auf Teile der

Schaumstoffbahn ein geeigneter Klebstoff aufgebracht werden.

Anschließend wird in einem Schritt S2 das Transponderinlay 10 so auf die

Schaumstoffbahn aufgebracht, dass ein Teil der Antenne 11 und der Chip 12 des

Transponderinlays 10 auf einer ersten Seite der Schaumstoffbahn, die auch als Oberseite bezeichnet werden kann, zu liegen kommen.

Soll das Transponderetikett 1 eine optische Kennzeichnung erhalten, so kann auf einen Teilbereich des Transponderinlays 10 ein geeignetes Kennzeichnungselement auflaminiert werden. Hierzu kann es sich beispielsweise um ein bedrucktes Folienelement handeln, oder auch um ein mittels Laser oder TTR beschriftbares Folienelement. Alternative

Kennzeichnungselemente können in gleicher Weise aufgebracht werden.

Zum Schutz des Transponderetiketts 1 kann in einem weiteren Schritt ein vorzugsweise transparentes Schutzlaminat auf das Transponderinlay 10 und gegebenenfalls auch das oben beschriebene Kennzeichnungselement aufgebracht werden. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine transparente Stofffolie, die mittels Klebstoff mit dem

Transponderetikett 1 verbunden wird.

In einem weiteren Schritt S3 wird der verbleibende Teil der Antenne 11, der über die Schaumstoffbahn hinausragt, um die Schaumstoffbahn herum geklappt, so dass dieser verbleibende Teil der Antenne 11 auf einer zweiten Seite der Schaumstoffbahn, die auch als Unterseite bezeichnet werden kann, zu liegen kommt und somit eine

Streifenleiterantenne ausgebildet wird. Das Umklappen des Transponderinlays 10 um die Schaumstoffbahn bzw. um ein Schaumstoffelement 20 der Schaumstoffbahn ist in Figur 3 angedeutet.

Anschließend kann in einem weiteren Schritt auf die zweite Seite der Schaumstoffbahn mit einem Teil der Antenne 11 und eventuell auch einem Teil des Schutzlaminats ein

Klebstoff, vorzugsweise ein Haftklebstoff, aufgetragen werden. Dieser Auftrag kann entweder vollflächig erfolgen, oder der Klebstoff wird nur in vordefinierten Bereichen der zweiten Seite aufgebracht. Beispielsweise kann der Klebstoffauftrag auch in einem

Druckverfahren aufgetragen werden. Zum Schutz eines solchen Klebstoffes 140 kann dieser in einem weiteren Schritt nach dem Aufträgen mit einem Liner abgedeckt werden. Hierzu kann der Liner als Folienbahn, vorzugsweise auf einer Rolle aufgewickelt, bereitgestellt sein. Dieser Liner wird mit der mit Klebstoff versehenen zweiten Seite der Schaumstoffbahn zusammengeführt. Ein Klebstoffauftrag und das Aufbringen eines Liners können dabei auch in einem gemeinsamen Arbeitsgang erfolgen.

In einem weiteren Schritt S4 erfolgt ein elektrisches Koppeln der Sensoreinheit 30 mit dem Chip 12 und/oder der Antenne 11 des Transponderinlays 10. Dies kann zum Beispiel mittels elektrisch leitfähiger Leiterbahnen 31 realisiert werden, die als

Verbindungsleitungen zwischen dem Transponderinlay 10 und der Sensoreinheit 30 ausgebildet werden. Das Aufbringen von Leiterbahn 31 kann insbesondere mittels Aufdrucken einer silber- oder kupferhaltigen Paste erfolgen. Alternativ können

Leiterbahnen auch mittels Ätzen vorgegeben ausbildet werden. Außerdem kann das Koppeln der Sensoreinheit 30 auch ein Ausbilden der Sensoreinheit 30 selbst umfassen. Diese wird beispielsweise, wie in den Figuren 2 bis 4 illustriert, in Form zweier beabstandeter Zick-Zack-förmige Leiterbahnen 31 verbindend zu dem Transponderinlay 10 auf ein Foliensubstrat aufgedruckt.

Die beschriebenen Schritte müssen nicht zwingend in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Es ist zum Beispiel auch möglich, dass das Transponderinlay 10 schon mit der Antenne 11, dem Chip 12 und der gekoppelten Sensoreinheit 30

bereitgestellt wird, sodass ein Koppeln der Sensoreinheit 30 bereits vor einem Umklappen der Antenne 11 um das Schaumstoffelement 20 bzw. die Schaumstoffbahn erfolgt ist.

In einem weiteren Schritt S5 wird die Schaumstoffbahn mit dem Transponderinlay 10 vorgegeben durchtrennt, um ein einzelnes Transponderetikett 1 auszubilden. Dabei kann die Schaumstoffbahn gestanzt werden, sodass mittels einer Stanze, welche einzelne Transponderetiketten 1 ausstanzt, die Schaumstoffbahn und der Liner vollständig durchstanzt werden, und ein einzelnes Transponderetikett 1 entsteht. Alternativ kann die Stanze auch nur durch die Schaumstoffbahn hindurch dringen und den Liner dabei unbeschädigt belassen. Somit erhält man eine kontinuierliche Folienbahn des Liners, auf der sich das heraus gestanzte Transponderetikett 1 befindet. Der nicht benötigte Teil der Schaumstoffbahn kann daraufhin entfernt werden, was man als Entgittem bezeichnet.

Durch die hintereinander folgende Produktion mehrerer solcher Transponderetiketten 1 erhält man somit eine Folienbahn des Liners auf der sich eine Mehrzahl von

Transponderetiketten 1 hintereinander befinden. In einem weiteren Schritt kann diese Folienbahn mit den Transponderetiketten 1 aufgerollt werden und somit als Rollenware für die Weiterverarbeitung komfortabel bereitgestellt werden.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein Transponderetikett 1 für einen metallischen Untergrund, welches ein komfortables und zuverlässiges Erfassen und Übermitteln von Umgebungsparametern ermöglicht. Das Transponderetikett 1 ist dabei dennoch relativ dünn und auch flexibel. Die Erfindung betrifft ferner ein kostengünstiges Rolle zu Rolle Herstellungsverfahren für solche Transponderetiketten 1.

Bezugszeichenliste

1 elektronisches Transponderetikett

10 Transponderinlay

11 Antenne des Transponderinlays

12 Chip des Transponderinlays

13 aktiver Antennenab schnitt/ Sendefläche der Antenne

14 passiver Antennenabschnitt/Erdungsfläche der Antenne

20 Distanzkörper / Schaumstoffelement

21 Oberseite des Distanzkörpers / Schaumstoffelements

22 Unterseite des Distanzkörpers / Schaumstoffelements

30 Sensoreinheit

31 Leiterbahn

S(i) Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Transponderetiketts