專(zhuān)利名稱(chēng)：射頻標(biāo)識(shí)標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及UHF頻帶RFID(射頻標(biāo)識(shí))標(biāo)簽，并且涉及一種RFID標(biāo)簽，其中即使其包含一個(gè)卡片型13MHz頻帶RFID標(biāo)簽，對(duì)該13MHz頻帶RFID卡的環(huán)形天線的影響也已經(jīng)被減小，而且即使在靠近人體使用時(shí)也可以獲得良好的發(fā)射與接收特性。
背景技術(shù)：
使用常規(guī)的折疊偶極天線來(lái)闡釋RFID標(biāo)簽。
圖1顯示一個(gè)細(xì)薄RFID標(biāo)簽500的上表面。一個(gè)置于孔550上的芯片510連接到柔性基底520上的觸點(diǎn)525，并且所述基底520中包含至少兩個(gè)折疊偶極天線530和531。
將在下文闡釋具有一個(gè)常規(guī)接地面(ground plane)的無(wú)線標(biāo)簽。
圖2顯示無(wú)線標(biāo)簽1的構(gòu)造。圖2(a)為無(wú)線標(biāo)簽1的平面圖且圖2(b)為其剖視圖。
無(wú)線標(biāo)簽1具有一個(gè)圓極化波匹配形式并由下列部件組成一個(gè)具有無(wú)線電波發(fā)射面2a的發(fā)射端導(dǎo)電片2、一個(gè)具有接地面3a的接地端導(dǎo)電片3、一個(gè)半導(dǎo)體模塊4和一個(gè)介電部件5。在本文中，天線元件6是通過(guò)將介電部件5插入發(fā)射端導(dǎo)電片2與接地端導(dǎo)電片3之間而構(gòu)成的，并且發(fā)射端導(dǎo)電片2是中心具有矩形切口區(qū)域7(孔)的圓形導(dǎo)電片。半導(dǎo)體模塊4的一端4a連接到發(fā)射端導(dǎo)電片2而另一端4b連接到接地端導(dǎo)電片3。眾所周知，從介電部件5觀察到的在接地面3a與無(wú)線電波發(fā)射面2a的一點(diǎn)之間的阻抗越接近于無(wú)線電波發(fā)射面2a的中心時(shí)越接近于0，而越接近于無(wú)線電波發(fā)射面2a的邊緣時(shí)越大。
在無(wú)線電波發(fā)射面2a的邊緣處，所述阻抗高達(dá)幾百歐姆。
相對(duì)于半導(dǎo)體模塊4的位置而言，所述模塊被連接到一個(gè)可將從半導(dǎo)體模塊4的兩端4a與4b觀察到的阻抗更好地調(diào)節(jié)到無(wú)線電波發(fā)射面2a與接地面3a之間的阻抗的位置附近。進(jìn)行調(diào)節(jié)以將根據(jù)端4a與端4b的長(zhǎng)度和寬度而定的阻抗特性包括在內(nèi)。從詢(xún)問(wèn)器發(fā)出的圓極化信號(hào)被無(wú)線電波發(fā)射面2a捕獲并輸入到半導(dǎo)體模塊4。讀取標(biāo)簽信息時(shí)，根據(jù)無(wú)線標(biāo)簽1中的信息來(lái)調(diào)制己輸入到無(wú)線標(biāo)簽1中的信號(hào)波，并通過(guò)改變標(biāo)簽阻抗來(lái)反射輸入波，使其從無(wú)線電波發(fā)射面2a返回到詢(xún)問(wèn)器。
舉例而言，日本未經(jīng)審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)案H8-88586和日本未經(jīng)審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)案2002-353735中顯示了諸如此類(lèi)的裝置。
卡片型13MHz頻帶RFID標(biāo)簽使用了一個(gè)螺旋狀環(huán)形天線，并且當(dāng)疊加一個(gè)獨(dú)立的UHF頻帶或2.45GHz頻帶RFID標(biāo)簽以覆蓋此螺旋狀環(huán)形天線的正面或背面時(shí)，該疊加的UHF頻帶或2.45GHz頻帶RFID標(biāo)簽的金屬將阻擋通過(guò)螺旋狀環(huán)形天線內(nèi)部的磁通量，且在環(huán)形天線上幾乎不產(chǎn)生任何電流。由此，電流未能施加到卡片型13MHz頻帶RFID標(biāo)簽上的芯片中，標(biāo)簽無(wú)法工作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)通信。
作為一個(gè)獨(dú)立于上述問(wèn)題之外的問(wèn)題當(dāng)靠近人體使用常規(guī)UHF頻帶RFID標(biāo)簽(例如，具有折疊偶極天線的標(biāo)簽)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生特性劣化的問(wèn)題。
此外，盡管具有接地面的常規(guī)標(biāo)簽可以在靠近人體時(shí)不受特性劣化的影響，但是我們知道因?yàn)樘炀€具有正面和背面，所以當(dāng)天線元件轉(zhuǎn)向人體時(shí)，其特性將劣化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題提出本發(fā)明，其目的在于提供一種RFID標(biāo)簽，其中即使當(dāng)其與卡片型13MHz頻帶RFID標(biāo)簽重疊時(shí)，對(duì)該13MHz頻帶RFID卡的環(huán)形天線的影響也會(huì)被減小，而且即使當(dāng)靠近人體使用時(shí)也可以獲得良好的發(fā)射與接收特性。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用單個(gè)RFID標(biāo)簽，其疊加在具有螺旋狀環(huán)形天線的另一個(gè)RFID標(biāo)簽上，所述單個(gè)RFID標(biāo)簽包括一個(gè)由板狀金屬形成的天線，該板狀金屬覆蓋一個(gè)介電基底的表面；一個(gè)安裝在所述板狀金屬上的電子部件；和一個(gè)構(gòu)件，其端部容納由所述板狀金屬形成的天線，以覆蓋所述另一個(gè)RFID標(biāo)簽的重疊螺旋狀環(huán)形天線的一部分。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用單個(gè)RFID標(biāo)簽，其疊加在具有螺旋狀環(huán)形天線的另一個(gè)RFID標(biāo)簽上，所述單個(gè)RFID標(biāo)簽包括一個(gè)由被部分地切除的板狀金屬構(gòu)件形成的天線，該板狀金屬構(gòu)件覆蓋一個(gè)介電基底的表面；一個(gè)安裝于所述板狀金屬構(gòu)件上的電子部件；和一個(gè)構(gòu)件，其端部容納由所述板狀金屬構(gòu)件形成的所述天線，以覆蓋所述另一個(gè)RFID標(biāo)簽的重疊環(huán)形天線的一部分。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用由天線和電子部件形成的RFID標(biāo)簽，其包括一個(gè)由形成折疊環(huán)(folded loop)的金屬構(gòu)件形成的天線，所述折疊環(huán)覆蓋一個(gè)介電基底的表面；一個(gè)安裝在所述金屬構(gòu)件上的電子部件；和一個(gè)將所述天線容納在其端部中的構(gòu)件。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用由天線和電子部件形成的RFID標(biāo)簽，其包括一個(gè)由金屬構(gòu)件形成的天線，該金屬構(gòu)件覆蓋一個(gè)介電基底的表面并形成一個(gè)環(huán)，所述環(huán)的兩端折疊到中央部分附近；一個(gè)安裝在所述金屬構(gòu)件上的電子部件；和一個(gè)將所述天線容納在其端部中的構(gòu)件。
在本發(fā)明中，因?yàn)槭褂蒙鲜鰧?shí)施例，所以即使當(dāng)疊加13MHz頻帶RFID標(biāo)簽時(shí)，也可以在螺旋狀環(huán)形天線上產(chǎn)生充足的電流以允許13MHz頻帶RFID標(biāo)簽令人滿(mǎn)意地執(zhí)行通信。這是通過(guò)防止干擾通過(guò)13MHz頻帶RFID標(biāo)簽的螺旋狀環(huán)形天線內(nèi)部的磁通量而實(shí)現(xiàn)的。此外，可避免由于人體的影響而產(chǎn)生的發(fā)射與接收特性的劣化，并且可在帶寬變寬的同時(shí)增加增益。


圖1為一個(gè)具有至少兩個(gè)折疊偶極天線的常規(guī)細(xì)薄狀標(biāo)簽的俯視圖。
圖2為一個(gè)常規(guī)無(wú)線標(biāo)簽1的方框圖，(a)為平面圖且(b)為橫截面圖。
圖3顯示本發(fā)明的板狀環(huán)形天線的一個(gè)例示性實(shí)施例的構(gòu)造。
圖4顯示在本發(fā)明的RFID標(biāo)簽內(nèi)部的第一板狀環(huán)形天線的布局的一個(gè)實(shí)例。
圖5顯示本發(fā)明的RFID標(biāo)簽與13MHz頻帶RFID標(biāo)簽相堆疊的配置的實(shí)例。
圖6顯示本發(fā)明的環(huán)長(zhǎng)度增加的天線的一個(gè)例示性實(shí)施例的構(gòu)造。
圖7顯示本發(fā)明的天線與IC芯片的匹配特性的一個(gè)實(shí)例。
圖8顯示圖6(b)中電流在金屬構(gòu)件上流動(dòng)的方向的一個(gè)實(shí)例。
圖9顯示天線的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造的實(shí)例，其是圖6的天線構(gòu)造的一個(gè)變形。
圖10顯示本發(fā)明的第三天線與IC芯片的匹配特性的一個(gè)實(shí)例。
圖11顯示作為本發(fā)明的第四天線的折疊環(huán)形天線的構(gòu)造的一個(gè)實(shí)例。
圖12顯示本發(fā)明的第四天線與IC芯片的匹配特性的一個(gè)實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖闡釋本發(fā)明的實(shí)施例。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的板狀環(huán)形天線的構(gòu)造。在圖3中，表面被部分地切除的金屬部件11被包在介電基底10上，并且顯示出電源位置和IC芯片12的安裝位置都在靠近該切除部分處。
圖4顯示在本發(fā)明的RFID標(biāo)簽中的板狀環(huán)形天線的布局的一個(gè)實(shí)例。
在圖4中，圖3所示的板狀環(huán)形天線被放置在RFID標(biāo)簽13內(nèi)部靠近其端部處。圖5顯示將一個(gè)13MHz頻帶RFID標(biāo)簽疊加在本發(fā)明的RFID上的配置的一個(gè)實(shí)例。圖5(a)為顯示側(cè)視圖的結(jié)構(gòu)圖，圖5(b)為顯示從正上方觀察的視圖的結(jié)構(gòu)圖。
圖5(a)與(b)假定已將13MHz頻帶RFID標(biāo)簽20與RFID標(biāo)簽13堆疊，并且保持在RFID標(biāo)簽13中的天線部件(金屬)被配置在其一端處。如圖5(a)與(b)所示，在13MHz頻帶RFID標(biāo)簽20中，通過(guò)在螺旋狀環(huán)形天線21內(nèi)部使由來(lái)自讀寫(xiě)器的無(wú)線電波所產(chǎn)生的磁通量通過(guò)而在該環(huán)中產(chǎn)生電流，并基于此電流使與讀寫(xiě)器的通信成為可能。本發(fā)明以如下方式進(jìn)行設(shè)計(jì)通過(guò)減小天線部件(金屬)的尺寸并將其容納在端部中，使此環(huán)形天線21的內(nèi)部不會(huì)完全被天線金屬所覆蓋，以避免接收通過(guò)螺旋狀環(huán)形天線21內(nèi)部的磁通量，如圖5(a)與(b)所示。因而，如從圖5(b)可見(jiàn)，本發(fā)明的RFID標(biāo)簽13的構(gòu)造使得可以確保連接到螺旋狀環(huán)形天線21內(nèi)部的磁通量區(qū)，并且解決了過(guò)去出現(xiàn)的13MHz頻帶RFID標(biāo)簽的工作失敗的問(wèn)題。由此，即使將13MHz頻帶RFID標(biāo)簽與本發(fā)明的RFID標(biāo)簽疊加起來(lái)，讀寫(xiě)器仍能夠充分讀取13MHz頻帶RFID標(biāo)簽上的信息。
圖6顯示本發(fā)明的環(huán)長(zhǎng)度增加的天線的例示性構(gòu)造。在圖6(a)中，圖3的板狀環(huán)形天線的金屬部分的一部分被移除并露出介電基底，以使即使上面疊加有一個(gè)13MHz頻帶RFID標(biāo)簽，所述13MHz頻帶RFID標(biāo)簽的螺旋狀環(huán)形天線也不會(huì)受到影響。圖6(b)為僅顯示圖6(a)天線構(gòu)造的金屬部分的視圖。將圖6中的天線以與圖5中相同的方式容納在RFID標(biāo)簽的端部中。
圖6(a)所示的例示性天線構(gòu)造的金屬部分的尺寸為a＝4mm、b＝6mm且c＝24.5mm，介電基底的尺寸為54mm×54mm×0.4mm，基底相對(duì)介電常數(shù)為2.3，基底介電損耗(tan δ)為0.004，金屬部分的電導(dǎo)率為3×107S/m，且金屬厚度為9μm。芯片導(dǎo)納的實(shí)部為約1mS、虛部為10mS或更高。這種天線構(gòu)造和IC芯片具有類(lèi)似于圖7所示的特性。這些特性的垂直軸為匹配值(VSWR)，水平軸顯示頻率。圖8中的圖顯示從圖6(b)的上表面所見(jiàn)到的通過(guò)金屬的電流方向。電流的起始點(diǎn)為IC芯片的安裝位置。
圖9顯示作為圖6所示的天線構(gòu)造的一個(gè)變形的第三天線構(gòu)造。圖9(a)顯示介電基底的正面和背面被經(jīng)過(guò)切除的金屬部分覆蓋的構(gòu)造，并且各個(gè)金屬部分形成一個(gè)用作金屬配線的環(huán)。圖9中的天線也容納在如圖5所示的RFID標(biāo)簽的端部中。
圖9(a)中天線構(gòu)造的金屬部分的尺寸為d＝32mm且e＝29mm，介電基底尺寸為60mm×47mm×0.6mm，基底的相對(duì)介電常數(shù)為2.3，基底介電損耗(tanδ)為0.01或更小，金屬部分的電導(dǎo)率為1×107S/m，且金屬厚度為9μm。芯片導(dǎo)納的實(shí)部為約1mS、虛部為5mS或更高。這種天線構(gòu)造和IC芯片具有類(lèi)似于圖10中所示的特性。
圖11顯示作為本發(fā)明的第四天線的折疊環(huán)形天線的構(gòu)造。圖11中的天線容納在如圖5中所示的RFID標(biāo)簽的端部中。圖11(a)顯示的天線中，環(huán)形天線的兩端折疊到中央位置處，形成天線的金屬尺寸為g＝2mm(金屬寬度)且f＝41mm，介電基底的尺寸為82mm×55mm×0.8mm，基底的相對(duì)介電常數(shù)為3.5，基底介電損耗(tanδ)為0.01或更小，金屬部分的電導(dǎo)率為1×107S/m，金屬厚度為35μm。芯片導(dǎo)納的實(shí)部為約1mS、虛部為5mS或更高。這種天線構(gòu)造和IC芯片具有類(lèi)似于圖12所示的特性。
盡管已描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解仍存在其它與所描述的實(shí)施例等同的實(shí)施例。因而，應(yīng)理解，本發(fā)明并非限定于所例示說(shuō)明的實(shí)施例，而僅由所附權(quán)利要求書(shū)的范疇來(lái)界定。
權(quán)利要求
1.一種RFID標(biāo)簽組件，其包括具有一螺旋狀環(huán)形天線的第一RFID標(biāo)簽；和疊加在所述第一RFID標(biāo)簽上的第二RFID標(biāo)簽，所述第二RFID標(biāo)簽包括由一金屬構(gòu)件形成的天線，所述金屬構(gòu)件覆蓋一介電基底的一個(gè)表面的至少一部分，安裝在所述金屬構(gòu)件上的電子部件，和構(gòu)件，其端部容納由所述金屬構(gòu)件形成的天線，以覆蓋所述第一RFID標(biāo)簽的重疊螺旋狀環(huán)形天線的一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述金屬構(gòu)件為板狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述第一RFID標(biāo)簽以13MHz頻帶工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述第二RFID標(biāo)簽以UHF頻帶工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述第一RFID標(biāo)簽以13MHz頻帶工作。
6.一種RFID標(biāo)簽組件，其包括具有一螺旋狀環(huán)形天線的第一RFID標(biāo)簽；和疊加在所述第一RFID標(biāo)簽上的第二RFID標(biāo)簽，所述第二RFID標(biāo)簽包括由一被部分地切除的金屬構(gòu)件形成的天線，該金屬構(gòu)件覆蓋一介電基底的一個(gè)表面的至少一部分，安裝在所述金屬構(gòu)件上的電子部件，和構(gòu)件，其端部容納由所述金屬構(gòu)件形成的天線，以覆蓋所述第一RFID標(biāo)簽的重疊螺旋狀環(huán)形天線的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述金屬構(gòu)件為板狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述第一RFID標(biāo)簽以13MHz頻帶工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述第二RFID標(biāo)簽以UHF頻帶工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述第一RFID標(biāo)簽以13MHz頻帶工作。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的RFID標(biāo)簽組件，其中形成所述天線的所述板狀金屬構(gòu)件的部分切除部分的尺寸為深度約為24.5mm，一側(cè)比所述介電基底的寬度小4mm，而另一側(cè)比所述介電基底的寬度小6mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述介電基底的尺寸約為54mm×54mm×0.4mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述介電基底的相對(duì)介電常數(shù)約為2.3。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述介電基底的介電損耗(tanδ)約為0.004。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述金屬構(gòu)件的電導(dǎo)率約為3×107S/m。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述金屬構(gòu)件的厚度約為9μm。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的RFID標(biāo)簽組件，其中所述電子部件的導(dǎo)納為實(shí)部約為1mS而虛部為10mS或更大。
18.一種RFID標(biāo)簽，其包括由一形成折疊環(huán)的金屬構(gòu)件形成的天線，所述折疊環(huán)覆蓋一介電基底的一個(gè)表面的至少一部分；安裝于所述金屬構(gòu)件上的電子部件；和構(gòu)件，在其端部中容納所述天線。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的RFID標(biāo)簽，其中所述金屬構(gòu)件為板狀。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的RFID標(biāo)簽，其中所述折疊環(huán)的側(cè)邊約為32mm和29mm。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的RFID標(biāo)簽，其中所述介電基底的尺寸約為60mm×47mm×0.6mm。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的RFID標(biāo)簽，其中所述介電基底的相對(duì)介電常數(shù)約為2.3。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的RFID標(biāo)簽，其中所述介電基底的介電損耗(tanδ)約為0.01或更小。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的RFID標(biāo)簽，其中所述金屬構(gòu)件的電導(dǎo)率約為1×107S/m。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的RFID標(biāo)簽，其中所述金屬構(gòu)件的厚度約為9μm。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的RFID標(biāo)簽，其中所述電子部件的導(dǎo)納為實(shí)部約為1mS而虛部為5mS或更大。
27.一種RFID標(biāo)簽，其包括由一金屬構(gòu)件形成的天線，該金屬構(gòu)件覆蓋一介電基底的一個(gè)表面的至少一部分并形成一個(gè)環(huán)，且其中所述環(huán)的兩端折疊到中央部分附近；安裝在所述金屬構(gòu)件上的電子部件；和構(gòu)件，在其端部中容納所述天線。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的RFID標(biāo)簽，其中所述金屬構(gòu)件為板狀。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的RFID標(biāo)簽，其中所述折疊環(huán)具有約為2mm的金屬構(gòu)件寬度，且所述折疊環(huán)的端部間隔開(kāi)約41mm。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的RFID標(biāo)簽，其中所述介電基底的尺寸約為82mm×88mm×0.8mm。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的RFID標(biāo)簽，其中所述介電基底的相對(duì)介電常數(shù)約為3.5。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的RFID標(biāo)簽，其中所述介電基底的介電損耗(tanδ)約為0.01或更小。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的RFID標(biāo)簽，其中所述金屬構(gòu)件的電導(dǎo)率約為1×107S/m。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的RFID標(biāo)簽，其中所述金屬構(gòu)件的厚度約為35μm。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的RFID標(biāo)簽，其中所述電子部件的導(dǎo)納為實(shí)部約為1mS而虛部為5mS或更大。
全文摘要
一種RFID標(biāo)簽，其在靠近人體使用時(shí)具有改進(jìn)的發(fā)射/接收特性，且其具有一個(gè)天線，所述天線在與13MHz頻帶RFID標(biāo)簽堆疊時(shí)不會(huì)對(duì)該標(biāo)簽的環(huán)形天線產(chǎn)生影響。一種RFID標(biāo)簽組件包括一個(gè)具有螺旋狀環(huán)形天線的第一RFID標(biāo)簽；和一個(gè)疊加在所述第一RFID標(biāo)簽上的第二RFID標(biāo)簽。所述第二RFID標(biāo)簽包括一個(gè)由金屬構(gòu)件形成的天線，該金屬構(gòu)件覆蓋一個(gè)介電基底的一個(gè)表面的至少一部分；一個(gè)安裝在所述金屬構(gòu)件上的電子部件和一個(gè)構(gòu)件，其端部容納由所述金屬構(gòu)件形成的天線，以覆蓋所述第一RFID標(biāo)簽的重疊螺旋狀環(huán)形天線的一部分。
文檔編號(hào)G06K19/067GK1766913SQ20051000851
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日
發(fā)明者山雅城尚志, 馬庭透, 甲斐學(xué), 林宏行 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社