射頻標識標簽的制作方法

專利名稱：射頻標識標簽的制作方法
技術領域：
本發明涉及UHF頻帶RFID(射頻標識)標簽，并且涉及一種RFID標簽，其中即使其包含一個卡片型13MHz頻帶RFID標簽，對該13MHz頻帶RFID卡的環形天線的影響也已經被減小，而且即使在靠近人體使用時也可以獲得良好的發射與接收特性。
背景技術：
使用常規的折疊偶極天線來闡釋RFID標簽。
圖1顯示一個細薄RFID標簽500的上表面。一個置于孔550上的芯片510連接到柔性基底520上的觸點525，并且所述基底520中包含至少兩個折疊偶極天線530和531。
將在下文闡釋具有一個常規接地面(ground plane)的無線標簽。
圖2顯示無線標簽1的構造。圖2(a)為無線標簽1的平面圖且圖2(b)為其剖視圖。
無線標簽1具有一個圓極化波匹配形式并由下列部件組成一個具有無線電波發射面2a的發射端導電片2、一個具有接地面3a的接地端導電片3、一個半導體模塊4和一個介電部件5。在本文中，天線元件6是通過將介電部件5插入發射端導電片2與接地端導電片3之間而構成的，并且發射端導電片2是中心具有矩形切口區域7(孔)的圓形導電片。半導體模塊4的一端4a連接到發射端導電片2而另一端4b連接到接地端導電片3。眾所周知，從介電部件5觀察到的在接地面3a與無線電波發射面2a的一點之間的阻抗越接近于無線電波發射面2a的中心時越接近于0，而越接近于無線電波發射面2a的邊緣時越大。
在無線電波發射面2a的邊緣處，所述阻抗高達幾百歐姆。
相對于半導體模塊4的位置而言，所述模塊被連接到一個可將從半導體模塊4的兩端4a與4b觀察到的阻抗更好地調節到無線電波發射面2a與接地面3a之間的阻抗的位置附近。進行調節以將根據端4a與端4b的長度和寬度而定的阻抗特性包括在內。從詢問器發出的圓極化信號被無線電波發射面2a捕獲并輸入到半導體模塊4。讀取標簽信息時，根據無線標簽1中的信息來調制己輸入到無線標簽1中的信號波，并通過改變標簽阻抗來反射輸入波，使其從無線電波發射面2a返回到詢問器。
舉例而言，日本未經審查專利申請公開案H8-88586和日本未經審查專利申請公開案2002-353735中顯示了諸如此類的裝置。
卡片型13MHz頻帶RFID標簽使用了一個螺旋狀環形天線，并且當疊加一個獨立的UHF頻帶或2.45GHz頻帶RFID標簽以覆蓋此螺旋狀環形天線的正面或背面時，該疊加的UHF頻帶或2.45GHz頻帶RFID標簽的金屬將阻擋通過螺旋狀環形天線內部的磁通量，且在環形天線上幾乎不產生任何電流。由此，電流未能施加到卡片型13MHz頻帶RFID標簽上的芯片中，標簽無法工作，無法實現通信。
作為一個獨立于上述問題之外的問題當靠近人體使用常規UHF頻帶RFID標簽(例如，具有折疊偶極天線的標簽)時，會產生特性劣化的問題。
此外，盡管具有接地面的常規標簽可以在靠近人體時不受特性劣化的影響，但是我們知道因為天線具有正面和背面，所以當天線元件轉向人體時，其特性將劣化。

發明內容
鑒于上述問題提出本發明，其目的在于提供一種RFID標簽，其中即使當其與卡片型13MHz頻帶RFID標簽重疊時，對該13MHz頻帶RFID卡的環形天線的影響也會被減小，而且即使當靠近人體使用時也可以獲得良好的發射與接收特性。
本發明的一個實施例使用單個RFID標簽，其疊加在具有螺旋狀環形天線的另一個RFID標簽上，所述單個RFID標簽包括一個由板狀金屬形成的天線，該板狀金屬覆蓋一個介電基底的表面；一個安裝在所述板狀金屬上的電子部件；和一個構件，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RFID標簽的重疊螺旋狀環形天線的一部分。
本發明的一個實施例使用單個RFID標簽，其疊加在具有螺旋狀環形天線的另一個RFID標簽上，所述單個RFID標簽包括一個由被部分地切除的板狀金屬構件形成的天線，該板狀金屬構件覆蓋一個介電基底的表面；一個安裝于所述板狀金屬構件上的電子部件；和一個構件，其端部容納由所述板狀金屬構件形成的所述天線，以覆蓋所述另一個RFID標簽的重疊環形天線的一部分。
本發明的一個實施例使用由天線和電子部件形成的RFID標簽，其包括一個由形成折疊環(folded loop)的金屬構件形成的天線，所述折疊環覆蓋一個介電基底的表面；一個安裝在所述金屬構件上的電子部件；和一個將所述天線容納在其端部中的構件。
本發明的一個實施例使用由天線和電子部件形成的RFID標簽，其包括一個由金屬構件形成的天線，該金屬構件覆蓋一個介電基底的表面并形成一個環，所述環的兩端折疊到中央部分附近；一個安裝在所述金屬構件上的電子部件；和一個將所述天線容納在其端部中的構件。
在本發明中，因為使用上述實施例，所以即使當疊加13MHz頻帶RFID標簽時，也可以在螺旋狀環形天線上產生充足的電流以允許13MHz頻帶RFID標簽令人滿意地執行通信。這是通過防止干擾通過13MHz頻帶RFID標簽的螺旋狀環形天線內部的磁通量而實現的。此外，可避免由于人體的影響而產生的發射與接收特性的劣化，并且可在帶寬變寬的同時增加增益。


圖1為一個具有至少兩個折疊偶極天線的常規細薄狀標簽的俯視圖。
圖2為一個常規無線標簽1的方框圖，(a)為平面圖且(b)為橫截面圖。
圖3顯示本發明的板狀環形天線的一個例示性實施例的構造。
圖4顯示在本發明的RFID標簽內部的第一板狀環形天線的布局的一個實例。
圖5顯示本發明的RFID標簽與13MHz頻帶RFID標簽相堆疊的配置的實例。
圖6顯示本發明的環長度增加的天線的一個例示性實施例的構造。
圖7顯示本發明的天線與IC芯片的匹配特性的一個實例。
圖8顯示圖6(b)中電流在金屬構件上流動的方向的一個實例。
圖9顯示天線的一個實施例的構造的實例，其是圖6的天線構造的一個變形。
圖10顯示本發明的第三天線與IC芯片的匹配特性的一個實例。
圖11顯示作為本發明的第四天線的折疊環形天線的構造的一個實例。
圖12顯示本發明的第四天線與IC芯片的匹配特性的一個實例。
具體實施例方式
下面將參考附圖闡釋本發明的實施例。
圖3顯示根據本發明的板狀環形天線的構造。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顯示在本發明的RFID標簽中的板狀環形天線的布局的一個實例。
在圖4中，圖3所示的板狀環形天線被放置在RFID標簽13內部靠近其端部處。圖5顯示將一個13MHz頻帶RFID標簽疊加在本發明的RFID上的配置的一個實例。圖5(a)為顯示側視圖的結構圖，圖5(b)為顯示從正上方觀察的視圖的結構圖。
圖5(a)與(b)假定已將13MHz頻帶RFID標簽20與RFID標簽13堆疊，并且保持在RFID標簽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標簽20中，通過在螺旋狀環形天線21內部使由來自讀寫器的無線電波所產生的磁通量通過而在該環中產生電流，并基于此電流使與讀寫器的通信成為可能。本發明以如下方式進行設計通過減小天線部件(金屬)的尺寸并將其容納在端部中，使此環形天線21的內部不會完全被天線金屬所覆蓋，以避免接收通過螺旋狀環形天線21內部的磁通量，如圖5(a)與(b)所示。因而，如從圖5(b)可見，本發明的RFID標簽13的構造使得可以確保連接到螺旋狀環形天線21內部的磁通量區，并且解決了過去出現的13MHz頻帶RFID標簽的工作失敗的問題。由此，即使將13MHz頻帶RFID標簽與本發明的RFID標簽疊加起來，讀寫器仍能夠充分讀取13MHz頻帶RFID標簽上的信息。
圖6顯示本發明的環長度增加的天線的例示性構造。在圖6(a)中，圖3的板狀環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13MHz頻帶RFID標簽，所述13MHz頻帶RFID標簽的螺旋狀環形天線也不會受到影響。圖6(b)為僅顯示圖6(a)天線構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標簽的端部中。
圖6(a)所示的例示性天線構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，基底相對介電常數為2.3，基底介電損耗(tan δ)為0.004，金屬部分的電導率為3×107S/m，且金屬厚度為9μm。芯片導納的實部為約1mS、虛部為10mS或更高。這種天線構造和IC芯片具有類似于圖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)的上表面所見到的通過金屬的電流方向。電流的起始點為IC芯片的安裝位置。
圖9顯示作為圖6所示的天線構造的一個變形的第三天線構造。圖9(a)顯示介電基底的正面和背面被經過切除的金屬部分覆蓋的構造，并且各個金屬部分形成一個用作金屬配線的環。圖9中的天線也容納在如圖5所示的RFID標簽的端部中。
圖9(a)中天線構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，基底的相對介電常數為2.3，基底介電損耗(tanδ)為0.01或更小，金屬部分的電導率為1×107S/m，且金屬厚度為9μm。芯片導納的實部為約1mS、虛部為5mS或更高。這種天線構造和IC芯片具有類似于圖10中所示的特性。
圖11顯示作為本發明的第四天線的折疊環形天線的構造。圖11中的天線容納在如圖5中所示的RFID標簽的端部中。圖11(a)顯示的天線中，環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，基底的相對介電常數為3.5，基底介電損耗(tanδ)為0.01或更小，金屬部分的電導率為1×107S/m，金屬厚度為35μm。芯片導納的實部為約1mS、虛部為5mS或更高。這種天線構造和IC芯片具有類似于圖12所示的特性。
盡管已描述了本發明的特定實施例，但是所屬領域的技術人員應理解仍存在其它與所描述的實施例等同的實施例。因而，應理解，本發明并非限定于所例示說明的實施例，而僅由所附權利要求書的范疇來界定。
權利要求
1.一種RFID標簽組件，其包括具有一螺旋狀環形天線的第一RFID標簽；和疊加在所述第一RFID標簽上的第二RFID標簽，所述第二RFID標簽包括由一金屬構件形成的天線，所述金屬構件覆蓋一介電基底的一個表面的至少一部分，安裝在所述金屬構件上的電子部件，和構件，其端部容納由所述金屬構件形成的天線，以覆蓋所述第一RFID標簽的重疊螺旋狀環形天線的一部分。
2.根據權利要求1所述的RFID標簽組件，其中所述金屬構件為板狀。
3.根據權利要求2所述的RFID標簽組件，其中所述第一RFID標簽以13MHz頻帶工作。
4.根據權利要求2所述的RFID標簽組件，其中所述第二RFID標簽以UHF頻帶工作。
5.根據權利要求4所述的RFID標簽組件，其中所述第一RFID標簽以13MHz頻帶工作。
6.一種RFID標簽組件，其包括具有一螺旋狀環形天線的第一RFID標簽；和疊加在所述第一RFID標簽上的第二RFID標簽，所述第二RFID標簽包括由一被部分地切除的金屬構件形成的天線，該金屬構件覆蓋一介電基底的一個表面的至少一部分，安裝在所述金屬構件上的電子部件，和構件，其端部容納由所述金屬構件形成的天線，以覆蓋所述第一RFID標簽的重疊螺旋狀環形天線的一部分。
7.根據權利要求6所述的RFID標簽組件，其中所述金屬構件為板狀。
8.根據權利要求7所述的RFID標簽組件，其中所述第一RFID標簽以13MHz頻帶工作。
9.根據權利要求7所述的RFID標簽組件，其中所述第二RFID標簽以UHF頻帶工作。
10.根據權利要求9所述的RFID標簽組件，其中所述第一RFID標簽以13MHz頻帶工作。
11.根據權利要求7所述的RFID標簽組件，其中形成所述天線的所述板狀金屬構件的部分切除部分的尺寸為深度約為24.5mm，一側比所述介電基底的寬度小4mm，而另一側比所述介電基底的寬度小6mm。
12.根據權利要求11所述的RFID標簽組件，其中所述介電基底的尺寸約為54mm×54mm×0.4mm。
13.根據權利要求12所述的RFID標簽組件，其中所述介電基底的相對介電常數約為2.3。
14.根據權利要求13所述的RFID標簽組件，其中所述介電基底的介電損耗(tanδ)約為0.004。
15.根據權利要求14所述的RFID標簽組件，其中所述金屬構件的電導率約為3×107S/m。
16.根據權利要求15所述的RFID標簽組件，其中所述金屬構件的厚度約為9μm。
17.根據權利要求16所述的RFID標簽組件，其中所述電子部件的導納為實部約為1mS而虛部為10mS或更大。
18.一種RFID標簽，其包括由一形成折疊環的金屬構件形成的天線，所述折疊環覆蓋一介電基底的一個表面的至少一部分；安裝于所述金屬構件上的電子部件；和構件，在其端部中容納所述天線。
19.根據權利要求18所述的RFID標簽，其中所述金屬構件為板狀。
20.根據權利要求19所述的RFID標簽，其中所述折疊環的側邊約為32mm和29mm。
21.根據權利要求20所述的RFID標簽，其中所述介電基底的尺寸約為60mm×47mm×0.6mm。
22.根據權利要求21所述的RFID標簽，其中所述介電基底的相對介電常數約為2.3。
23.根據權利要求22所述的RFID標簽，其中所述介電基底的介電損耗(tanδ)約為0.01或更小。
24.根據權利要求23所述的RFID標簽，其中所述金屬構件的電導率約為1×107S/m。
25.根據權利要求24所述的RFID標簽，其中所述金屬構件的厚度約為9μm。
26.根據權利要求25所述的RFID標簽，其中所述電子部件的導納為實部約為1mS而虛部為5mS或更大。
27.一種RFID標簽，其包括由一金屬構件形成的天線，該金屬構件覆蓋一介電基底的一個表面的至少一部分并形成一個環，且其中所述環的兩端折疊到中央部分附近；安裝在所述金屬構件上的電子部件；和構件，在其端部中容納所述天線。
28.根據權利要求27所述的RFID標簽，其中所述金屬構件為板狀。
29.根據權利要求28所述的RFID標簽，其中所述折疊環具有約為2mm的金屬構件寬度，且所述折疊環的端部間隔開約41mm。
30.根據權利要求29所述的RFID標簽，其中所述介電基底的尺寸約為82mm×88mm×0.8mm。
31.根據權利要求30所述的RFID標簽，其中所述介電基底的相對介電常數約為3.5。
32.根據權利要求31所述的RFID標簽，其中所述介電基底的介電損耗(tanδ)約為0.01或更小。
33.根據權利要求32所述的RFID標簽，其中所述金屬構件的電導率約為1×107S/m。
34.根據權利要求33所述的RFID標簽，其中所述金屬構件的厚度約為35μm。
35.根據權利要求34所述的RFID標簽，其中所述電子部件的導納為實部約為1mS而虛部為5mS或更大。
全文摘要
一種RFID標簽，其在靠近人體使用時具有改進的發射/接收特性，且其具有一個天線，所述天線在與13MHz頻帶RFID標簽堆疊時不會對該標簽的環形天線產生影響。一種RFID標簽組件包括一個具有螺旋狀環形天線的第一RFID標簽；和一個疊加在所述第一RFID標簽上的第二RFID標簽。所述第二RFID標簽包括一個由金屬構件形成的天線，該金屬構件覆蓋一個介電基底的一個表面的至少一部分；一個安裝在所述金屬構件上的電子部件和一個構件，其端部容納由所述金屬構件形成的天線，以覆蓋所述第一RFID標簽的重疊螺旋狀環形天線的一部分。
文檔編號G06K19/067GK1766913SQ20051000851
公開日2006年5月3日 申請日期2005年2月18日 優先權日2004年10月27日
發明者山雅城尚志, 馬庭透, 甲斐學, 林宏行 申請人:富士通株式會社