專(zhuān)利名稱：電感性耦合的射頻識(shí)別應(yīng)答器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的射頻識(shí)別(RFID)應(yīng)答器，以及一種根據(jù)權(quán)利要求4的前序部分所述的用于制造射頻識(shí)別(RFID)應(yīng)答器的方法。
背景技術(shù)：
為了標(biāo)記貨物、機(jī)器和其他對(duì)象，經(jīng)常使用移動(dòng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其可以以無(wú)接觸方式來(lái)讀取。在此，可以以光學(xué)方式讀取的條形碼標(biāo)簽越來(lái)越多地通過(guò)電磁的或者可以以磁性方式讀寫(xiě)的RFID標(biāo)簽(RFID =射頻標(biāo)識(shí))、也稱為RFID應(yīng)答器來(lái)取代。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，該RFID應(yīng)答器在沒(méi)有自己的能量供給裝置、例如電池的情況下也能夠應(yīng)付。根據(jù)使用情況將不同的技術(shù)使用在RFID應(yīng)答器中。于是，例如為了給衣服加標(biāo)簽和其他遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)用，RFID應(yīng)答器通過(guò)無(wú)線電，即借助電磁波與讀取裝置耦合。然而，下面將考慮電感性耦合的RFID應(yīng)答器。該RFID應(yīng)答器可以借助交變磁場(chǎng)與讀寫(xiě)裝置(簡(jiǎn)稱讀取裝置)耦合并且通常使用在必須跨接短距離(所謂的近場(chǎng)檢測(cè))的工業(yè)應(yīng)用中。電感性耦合的RFID應(yīng)答器經(jīng)常具有一個(gè)或多個(gè)發(fā)送和接收線圈，讀取裝置所產(chǎn)生的磁通借助這些線圈轉(zhuǎn)換為交變電壓，其中該交變電壓一方面為RFID應(yīng)答器的工作電子裝置供給能量，而另一方面包含如下信息，信息從讀取設(shè)備傳輸至RFID應(yīng)答器，反之亦然。對(duì)于RFID應(yīng)答器的功能必要的是，由讀取裝置產(chǎn)生的磁通基本上通過(guò)線圈的表面?zhèn)鲗?dǎo)，然而這在如下情況下是有問(wèn)題的，在這些情況中RFID應(yīng)答器在金屬表面上或者在金屬工件的凹穴或孔中工作。在這些情況下，通常磁通的大部分通過(guò)金屬工件并且側(cè)向地經(jīng)過(guò)發(fā)送和接收線圈(簡(jiǎn)稱線圈)來(lái)傳導(dǎo)，其中交變磁場(chǎng)的能量大部分通過(guò)渦流損耗轉(zhuǎn)換為熱并且由此不再可用于供給RFID應(yīng)答器。相反，RFID應(yīng)答器的發(fā)射在布置在金屬工件上的情況下也大部分直接傳導(dǎo)到金屬工件中，使得同樣會(huì)觀察到所不希望的衰減。為了解決該問(wèn)題，已知的是，在RFID應(yīng)答器的發(fā)送和接收線圈與金屬表面或金屬工件之間設(shè)置鐵氧體芯(與此關(guān)聯(lián)的還有由鐵氧體材料組成的板狀和盆狀的部件)，由此基本上來(lái)自與金屬工件對(duì)置的接收側(cè)的磁通、即磁場(chǎng)線通過(guò)發(fā)射和接收線圈的表面?zhèn)鲗?dǎo)并且隨后又從金屬工件離開(kāi)朝著接收側(cè)傳導(dǎo)。于是，這里所描述的RFID應(yīng)答器是如下構(gòu)造，其至少由三個(gè)部件組成，即工作電子裝置、發(fā)送和接收線圈以及鐵氧體芯。通常附加有兩件式外殼，使得通常五個(gè)部件彼此間必須被處理。除了由此在安裝時(shí)既成的開(kāi)銷(xiāo)之外，還不利的是，常見(jiàn)的鐵氧體芯由易脆的材料組成并且因此不能由使用者即RFID的制造商事后改變，例如通過(guò)機(jī)械加工等等來(lái)改變， 其中制造商通常并不自己制造鐵氧體芯。因此，不能容易地以機(jī)械方式改變RFID應(yīng)答器的布局。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的任務(wù)是簡(jiǎn)化常見(jiàn)RFID應(yīng)答器的機(jī)械結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的核心思想是代替常見(jiàn)的鐵氧體芯將包括復(fù)合材料的鐵氧體部件用于電感性耦合的RFID應(yīng)答器，該復(fù)合材料由帶有嵌入的鐵氧體顆粒(鐵氧體粉末)的塑料組成并且因此可以用于在線圈的區(qū)域中引導(dǎo)磁通。為此，鐵氧體部件所基于的塑料以可激光激活的方式來(lái)配備，其中在鐵氧體部件的表面以激光束來(lái)加工的區(qū)域中接著可以施加導(dǎo)電的金屬層。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)該方法將平面的線圈作為發(fā)送和接收線圈施加到鐵氧體部件的表面上，其中在本發(fā)明的一個(gè)有利的擴(kuò)展方案中通過(guò)同樣的方法可以將用于工作電子裝置的焊接墊和印制導(dǎo)線施加到鐵氧體部件上。該任務(wù)的解決方案尤其是設(shè)計(jì)根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于使用在具有電感性耦合的RFID裝置中的RFID應(yīng)答器，其中設(shè)計(jì)有發(fā)送和接收線圈與鐵氧體部件的共同作用，用以引導(dǎo)磁通，其中鐵氧體部件包括復(fù)合材料，用于引導(dǎo)磁通，該復(fù)合材料由塑料和鐵氧體粉末組成。塑料在此以可激光結(jié)構(gòu)化方式來(lái)配備，使得發(fā)送和接收線圈可以通過(guò)借助激光加工來(lái)預(yù)構(gòu)造的和金屬化的至少一個(gè)印制導(dǎo)線形成在部件的表面中或部件的表面上。在這種 RFID應(yīng)答器中，鐵氧體部件與發(fā)送和接收線圈形成集成部件，使得得到簡(jiǎn)單的安裝，減小了所安裝的部件的數(shù)目并且可以實(shí)現(xiàn)RFID應(yīng)答器的較小結(jié)構(gòu)形式。該任務(wù)的解決方案進(jìn)一步設(shè)計(jì)一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制造可電感性耦合的RFID應(yīng)答器的方法，其中工作電子裝置與發(fā)送和接收線圈連接，并且其中具有鐵氧體的部件設(shè)計(jì)用于通過(guò)發(fā)送和接收線圈來(lái)引導(dǎo)磁通。在此，部件由復(fù)合材料成形，該復(fù)合材料由塑料和鐵氧體粉末成形，其中塑料以可激光激活的方式來(lái)配備，使得借助激光束將印制導(dǎo)線的輪廓引入或施加到部件的表面中或部件的表面上，用于構(gòu)建發(fā)送和接收線圈，此后將輪廓金屬化并且與工作電子裝置接觸。通過(guò)該方法可以以簡(jiǎn)單且成本低廉的方式來(lái)制造小的結(jié)構(gòu)大小的RFID應(yīng)答器，其中避免了由于在常見(jiàn)的易脆的鐵氧體部件中的裂縫或破裂引起的故障。根據(jù)本發(fā)明的RFID應(yīng)答器的有利的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求2和3中說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求5和6中說(shuō)明。優(yōu)選地，液晶聚合物(LCP = Liquid Crystal Polymer)用作塑料，液晶聚合物具有對(duì)化學(xué)環(huán)境影響的良好耐受性和牢固的機(jī)械特性。由此可能的是，鐵氧體部件同時(shí)也形成RFID應(yīng)答器的殼體的一部分。此外，尤其是通過(guò)澆注方法或注射模塑方法可以容易地處理液晶聚合物，使得在必要時(shí)所需的鐵氧體部件的形狀改變只須注塑模具進(jìn)行適配并且省去制造新的硬鐵氧體芯的委托。在鐵氧體部件借助激光加工也包括用于工作電子裝置的部件的預(yù)構(gòu)造的并且金屬化的印制導(dǎo)線，此后工作電子裝置的電子器件例如通過(guò)焊接、接合、粘合或其他接觸方式可以直接安置在鐵氧體部件上時(shí)，用于工作電子裝置的單獨(dú)的電路板可以省去。


根據(jù)本發(fā)明的RFID應(yīng)答器和用于制造該RFID應(yīng)答器的方法的一個(gè)實(shí)施例在下文中借助該附圖來(lái)闡述。在此，唯一的圖以示意圖示出了帶有發(fā)送和接收線圈的鐵氧體部件，其借助激光結(jié)構(gòu)化方法和金屬化方法來(lái)施加。
具體實(shí)施方式
在該圖中，示意性地示出了鐵氧體部件LAFC( “激光激活的鐵氧體化合物 (Laser-Activated Ferrit-Compound) ”)，其在其基礎(chǔ)方面由液晶聚合物(“LCP”= Liquid Crystal Polymer)組成并且以可激光激活的方式來(lái)配備。這意味著，借助激光束可以在鐵氧體部件LAFC的表面上繪出線和面，由此在以激光加工的區(qū)域中形成表面特性的改變， 也談及的是，在被加工的區(qū)域中存在所謂的修改后的聚合物。該方法作為L(zhǎng)DS (激光-直接-結(jié)構(gòu)化)而公知。已證明的是，修改后的液晶聚合物于是配備有激光可激活性的添加劑，該液晶聚合物可以增加鐵氧體顆粒，而不妨礙絕緣特性(電絕緣性)和激光可激活性。 這里所示的鐵氧體部件LAFC由如此增加鐵氧體顆粒的并且可激光激活的塑料組成，其中借助激光束通過(guò)激光繪出用于可電感性耦合的RFID應(yīng)答器的至少一個(gè)線圈SP并且通過(guò)接著的金屬化方法構(gòu)建為導(dǎo)電的線圈SP，該線圈由印制導(dǎo)線LB組成。與這里示意性示出的線圈SP相反，實(shí)際布置的線圈SP構(gòu)建有盡可能大面積的芯區(qū)域，該芯區(qū)域沒(méi)有印制導(dǎo)線，其中線圈的卷集中在邊緣區(qū)域中。根據(jù)激光加工的強(qiáng)度，印制導(dǎo)線LB可以設(shè)置在鐵氧體部件LAFC的表面上或以嵌入方式設(shè)置在鐵氧體部件LAFC的表面中。在一個(gè)有利的、在此未示出的實(shí)施形式中，也可以制造具有帶導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的多個(gè)層的所謂的“多層”布置；尤其可能的是，鐵氧體部件的背側(cè)設(shè)置有印制導(dǎo)線并且背側(cè)借助穿通接觸與前側(cè)連接。而在該圖中出于清楚性原因示出了僅僅一個(gè)線圈SP，在實(shí)際部件中也可以在鐵氧體部件上實(shí)現(xiàn)多個(gè)線圈，其中這些線圈例如并聯(lián)連接或者借助開(kāi)關(guān)矩陣尤其是借助Butler 矩陣彼此鏈接，使得形成相對(duì)于單個(gè)線圈SP改進(jìn)的發(fā)送和接收特性。線圈SP設(shè)置有接觸彈簧LP1、LP2( “焊接墊”)，由此RFID應(yīng)答器的(未示出的) 工作電子裝置可以連接到線圈SP上。接觸例如可以通過(guò)焊接、接合、彈簧接觸部、卷邊等等實(shí)現(xiàn)。盡管在該圖中將鐵氧體部件作為矩形板來(lái)示出，但根據(jù)要制造的RFID應(yīng)答器的尺寸和特定的安裝情況也可以制造其他幾何形狀，其中由于優(yōu)選要應(yīng)用的注射模塑方法針對(duì)改變的幾何形狀而僅須改變所使用的注塑模具。此外，由于在這里所建議的材料組成的澆注的工件可以事后進(jìn)行加工，例如通過(guò)機(jī)械加工來(lái)加工。這在傳統(tǒng)的鐵氧體芯中通常是不可能的，因?yàn)橐状嗟牟牧显跈C(jī)器加工中通常會(huì)帶來(lái)裂縫或破裂。在鐵氧體部件LAFC的 (未示出的)背側(cè)上模制進(jìn)或模制上距離保持器和固定裝置，所謂的“卡鎖突出部”或用于塑料搭扣連接的嚙合部。在一個(gè)特別有利的擴(kuò)展方案中，除了印制導(dǎo)線LB和接觸面LP1、LP2之外也可以將用于(未示出的)RFID應(yīng)答器的工作電子裝置的所有其他的印制導(dǎo)線和接觸面施加在鐵氧體部件LAFC上，使得在裝備電子部件之后不必設(shè)置另外的電路板或?qū)w膜，并且可以省去與外部器件的接觸。形成了所謂的“MID”(moulded interconnected device (模塑互連器件))，其中附加地將磁通的引導(dǎo)部集成到部件中?？傊?，用于根據(jù)本發(fā)明的RFID應(yīng)答器的材料是成形的支承體材料，其可以作為部件支承體來(lái)使用并且其具有印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，借助其可以模仿電感器(天線結(jié)構(gòu))。為此，通過(guò)所使用的化合物材料的磁特性可以形成復(fù)雜的鐵氧體結(jié)構(gòu)，由此可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)天線結(jié)構(gòu) (線圈SP)限定地引導(dǎo)磁通。
權(quán)利要求
1.一種射頻識(shí)別應(yīng)答器，用于使用在具有電感性耦合的射頻識(shí)別裝置中，其中設(shè)計(jì)有發(fā)送和接收線圈(SP)與鐵氧體部件(LAFC)的共同作用，用以引導(dǎo)磁通，其特征在于，用于引導(dǎo)磁通的鐵氧體部件(LAFC)包括復(fù)合材料，該復(fù)合材料由塑料和鐵氧體粉末組成，塑料以能夠激光結(jié)構(gòu)化的方式來(lái)配備，以及發(fā)送和接收線圈(SP)通過(guò)借助激光加工來(lái)預(yù)構(gòu)造的并且金屬化的至少一個(gè)印制導(dǎo)線 (LB)形成在部件的表面中或者形成在部件的表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其特征在于，塑料是液晶聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其特征在于，鐵氧體部件(LAFC)包括工作電子裝置的借助激光加工來(lái)預(yù)構(gòu)造的并且金屬化的印制導(dǎo)線(LB)，其中工作電子裝置的電子器件安置在鐵氧體部件(LAFC)上。
4.一種用于制造能夠電感性耦合的射頻識(shí)別應(yīng)答器的方法，其中工作電子裝置與發(fā)送和接收線圈(SP)連接，并且其中設(shè)置有用于通過(guò)發(fā)送和接收線圈(SP)引導(dǎo)磁通的鐵氧體部件(LAFC)，其特征在于，鐵氧體部件(LAFC)包括復(fù)合材料，該復(fù)合材料由塑料和鐵氧體粉末成形，其中塑料以能夠激光激活的方式來(lái)配備，借助激光束將印制導(dǎo)線(LB)的輪廓施加或引入到部件的表面中或部件的表面上，用于構(gòu)建發(fā)送和接收線圈(SP)，以及該輪廓被金屬化并且與工作電子裝置接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其特征在于，液晶聚合物用作塑料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其特征在于，鐵氧體部件(LAFC)借助激光加工設(shè)置有工作電子裝置的預(yù)構(gòu)造的并且金屬化的印制導(dǎo)線(LB)，此后工作電子裝置的電子器件安置在鐵氧體部件(LAFC)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于使用在帶有電感性耦合的射頻識(shí)別裝置中的射頻識(shí)別應(yīng)答器，其中為了引導(dǎo)磁通設(shè)計(jì)有發(fā)送和接收線圈(SP)與鐵氧體部件(LAFC)的共同作用。在此，鐵氧體部件(LAFC)包括復(fù)合材料，用于引導(dǎo)磁通，該復(fù)合材料由塑料和鐵氧體粉末組成，其中塑料以激光結(jié)構(gòu)化方式來(lái)配備，使得發(fā)送和接收線圈(SP)通過(guò)至少一個(gè)借助激光加工預(yù)構(gòu)造的并且接著金屬化的印制導(dǎo)線(LB)形成在部件的表面中或該表面上。這種射頻識(shí)別應(yīng)答器是牢固的、輕的并且能夠容易地制造。
文檔編號(hào)G06K7/00GK102375965SQ20111025163
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者羅蘭·庫(kù)貝, 貝恩德·施塔德?tīng)柭?申請(qǐng)人:西門(mén)子公司