加固的射頻識別標籤的製作方法

2023-05-29 23:38:16

專利名稱：加固的射頻識別標籤的製作方法
技術領域：
本發明屬於射頻識別(RFID)裝置的領域，更具體地說，涉及一種RFID閱讀器裝置可讀的RFID應答器標籤。所述標籤容納在機械堅固和導電的標籤殼體中並且與所述標籤殼體電連接，所述標籤殼體被成形和配置成還限定用於所述應答器標籤的射頻天線。
背景技術：
RFID標籤是用作啟動RFID閱讀器的識別令牌或密鑰的裝置，並且通常由與射頻天線連接的射頻應答器模塊組成。所述天線可以是線圈或者可以由一個或多個印刷電路迴路組成。為了更耐用，通常將應答器模塊和天線封裝在塑料中，諸如在塑料卡中。現有的由塑料封裝的RFID標籤雖然在正常的辦公室、工業和住宅應用中操作門道、電梯和車庫門時 是耐用的，但在某些可能會受到更大程度的濫用、撞擊和機械磨損的應用中，例如在軍事應用中諸如戴在士兵身上的個人標籤，這樣的標籤是不夠堅固的。因此需要有更適於惡劣環境的更堅固的RFID標籤。

發明內容
本發明提供了一種加固的RFID標籤，其具有金屬標籤殼體和RFID應答器電路，所述金屬標籤殼體切有細縫或被開槽以限定諸如半圈天線的射頻天線，而所述RFID應答器電路在所述標籤殼體中可操作地與所述天線連接。可設置天線匹配電路將所述應答器電路與所述天線可操作地互連。所述標籤殼體可由鋼、鋁或其它機械強度高並且至少部分地導電的材料，包括金屬、金屬合金或非金屬材料或者材料，金屬和非金屬材料的組合製成。在一個實施例中，金屬標籤殼體包括兩個彼此機械和電連接的殼體部分並且在所述兩個殼體部分之間容納所述RFID應答器。例如，所述金屬殼體部分都是被開槽的以限定所述天線，並且可以通過將沿所述殼體部分的邊緣壓接在一起而使所述金屬殼體部分機械和電連接。可以在每個槽中設置電絕緣材料，諸如環氧樹脂來封閉所述槽以防止異物進入所述標籤殼體。


圖I是根據本發明的加固的RFID標籤的典型電氣框圖；圖2是根據本發明的典型加固RFID標籤的分解透視圖，圖中示出了所述加固的RFID標籤的主要組件；圖3是圖2的標籤的RFID應答器模塊的近視圖；圖4是圖2的組裝的標籤的透視圖，圖中示出了底部殼體部分的唇緣是如何壓接在頂部殼體部分上並且還以虛線表示RFID應答器電路的位置；圖5是沿圖4的線5-5所取的剖視圖，圖中示出了 RFID模塊是如何夾持在殼體部分之間以及彈性連接器接觸頂部殼體部分的內表面以使所述模塊與由所述殼體限定的天線互連。
具體實施例方式圖I至圖5示出了根據本發明的加固的RFID標籤30。圖I示出形成RFID標籤30的電氣電路的框圖，包括通過天線匹配電路34和天線連接器58與射頻天線36連接的RFID應答器電路32。圖2示出了加固的RFID標籤30的主要物理組件的分解關係。標籤30具有標籤殼體40，所述標籤殼體由頂部殼體部分42和底部殼體部分44這兩個殼體部分組成。在所示的實施例中，兩個殼體部分42、44是平板，兩個殼體部分的其中之一具有在板的邊緣附近延伸的凸緣46。電絕緣隔板48容納在殼體部分42、44之間並且在凸緣46之內。隔板48支撐RFID應答器模塊50，所述RFID應答器模塊包括RFID應答器電路32和天線匹配電路34。為了本申請的目的，在本發明優選的實施例中，底部和頂部殼體部分42、44都是金屬的，例如鋼、鋁或任何其它機械強度高的金屬或具有足夠導電性的合金。絕緣隔板48·可以是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、尼龍、陶瓷或任何電和機械穩定的電絕緣體。如圖3所示，應答器模塊50具有基片52，電氣電子組件安裝在所述基片上，它們一起構成RFID應答器電路32和天線匹配電路34。應答器電路32為一個集成電路晶片54，而天線匹配電路34則由匹配電路組件56組成，所述匹配電路組件通常是表面安裝電容。天線匹配電路34的輸出最終與一對安裝在基片52上的彈性連接器58連接。可以通過在基片52上的導電跡線(trace)或通過其它合適的裝置來進行這些連接。每個頂部和底部殼體部分42、44均切有細縫以限定射頻天線36。在圖示的實施例中，殼體部分以部分地沿所述殼體部分的縱向尺寸延伸的中心槽60的形式切有細縫並且在每個殼體部分的一端開口以在每個殼體部分42、44上劃分和限定兩個相等的耳垂狀件(lobe) 62來形成天線36。圖4和圖5示出了標籤30的組裝狀態，圖中示出了頂部和底部殼體部分42、44彼此電和機械連接,例如,通過將底部殼體部分的凸緣46機械壓接在頂部殼體部分44上。由圖4的箭頭指引的壓接68建立了沿殼體部分42、44的已壓接在一起的邊緣延伸的電連接，並且還在兩個殼體部分之間形成高強度的機械接合。也可以使用其它方法機械接合和電連接殼體部分42、44，其中包括諸如焊接或軟焊等等。頂部和底部殼體部分42、44與相應的槽60,即與位於標籤殼體40的同一端上的槽60的開口端60a彼此重疊對齊,使得堆疊的槽60電氣延伸通過組裝的標籤殼體的厚度，而兩個電連接的被開槽的殼體部分42、44，即所述標籤殼體，則作為單一射頻天線36。槽60限定半圈射頻天線36,通過天線匹配電路34驅動所述半圈射頻天線，使得標籤殼體40也成為用於容納在所述殼體中的RFID應答器32的天線36。因此，標籤殼體40具有雙重功能，即機械容納和保護RFID應答器32以及在RFID應答器32和合適的RFID標籤閱讀器單元之間接收和輻射RFID射頻信號。在標籤30的組裝狀態中，隔板48位於底部殼體部分42之上和凸緣46之內。通過合適的方式，諸如膠粘劑將基片52固定到隔板40。頂部殼體部分42位於隔板48之上和底部殼體部分44的凸緣46之內。最好如在圖5所示，兩個殼體42、44與在兩者之間的間隔件48組裝形成一個三層的堆疊。在組裝狀態中，頂部殼體部分44的內表面64向下壓在兩個彈性連接器50上，使得每個連接器50在天線匹配電路34的一個輸出側與由頂部殼體部分42限定的天線的相應耳垂狀件62之間建立電連接。彈性連接器50可以是市售的在該領域中公知的矽酮彈性連接器。在組裝的標籤30中，可取的是在大多數應用中用不導電但耐用的材料，諸如環氧樹脂填充槽60，來密封標籤30的內部以防止溼氣和異物進入。或者，凸脊可以與隔板48形成整體，使得凸脊與所述槽成一直線並且當頂部和底部殼體部分42、44與在它們之間的隔板48堆疊時填充所述槽，從而封閉所述槽以防止異物進入。在本發明的一種形式中，如果標籤30待懸掛並戴在標籤使用者的身體上，則可設置穿過殼體40的孔70以使頸鏈、手鐲、鑰匙鏈或類似物通過。在一個實施例中，標籤殼體40的尺寸可以是0. 5英寸寬或更寬，I. 0英寸長或更長，和0. I英寸厚。在其它實施例中，所述標籤殼體的寬度可以在0. 3英寸和2英寸之間，長度在0. 5英寸和3英寸之間以及厚度在0. 05和0. 25英寸之間。然而,也可以發現適用於某些應用的尺寸更大的標籤，而標籤的尺寸甚至例如是上述尺寸的兩倍或三倍。 本發明的加固標籤30適用於在RFID射頻為13. 56MHz時操作的RFID模塊和電路。然而，通過適當調節天線匹配電路34和天線36的配置，所述標籤也可適用於在其它頻率操作。天線匹配電路34的設計和構建在RFID領域中是熟知的，並不需要在本文作更詳細的解釋。在至少一個殼體部分的一部分是導電的條件下，殼體部分42、44可以是由金屬以外的材料製成，以便限定在相關的RFID頻率操作的射頻天線。例如，可以考慮的是，底部殼體部分44可以由機械強度高但非導電的材料，諸如堅硬的陶瓷製成，並且只有頂部殼體部分是金屬和切有細縫、被開槽的或為其它形狀以限定天線。天線36可以採取在附圖中示出的半圈天線以外的其它形式，並通過將標籤殼體適當切縫、開槽、切割或成形，可以在標籤殼體40中、在標籤殼體40上或由標籤殼體40限定具有一個或兩個圈的天線或螺旋天線。還可以考慮的是，兩個殼體部分都可以由非導電但機械堅固的材料諸如堅硬的陶瓷製成，並且將金屬或其它導電層放置或施加在一個或兩個殼體部分的內部和/或外部上以便限定天線36。除矽酮彈性連接器之外，還可以使用其它方法和裝置實行在所述射頻應答器輸出和所述天線之間的電連接或代替所述矽酮彈性連接器。例如，在其它的可能性中，可以使用導電的環氧樹脂來達到這目的。在圖示的實施例中，除了沿殼體部分44的邊緣的唇緣46之外，殼體部分42、44都是平坦的或平面，所述殼體部分通常為帶圓角的矩形以形成薄平標籤組件，所述薄平標籤組件可以例如，懸掛在頸鏈上並且佩戴舒適。然而，本發明的加固標籤30並不限於附圖所示的殼體部分42、44的特定形狀和結構。為了清楚和舉例的目的，雖然已對本發明的特定實施例進行了描述和說明，應當理解的是，在不脫離以下權利要求所限定的本發明的範圍的前提下，許多變化，替換和修改對於本領域的普通技術人員將會是顯而易見的。
權利要求
1.一種射頻識別(RFID)標籤，其包括被開槽以限定半圈天線的金屬標籤殼體以及在所述標籤殼體中可操作地與所述天線連接的RFID應答器。
2.根據權利要求I所述的標籤，其特徵在於，所述金屬標籤殼體包括兩個彼此機械和電連接的金屬殼體部分並且在所述兩個金屬殼體部分之間容納所述應答器。
3.根據權利要求2所述的標籤，其特徵在於，所述金屬殼體部分都是被開槽的。
4.根據權利要求2所述的標籤，其特徵在於，所述金屬殼體部分彼此機械壓接。
5.一種射頻識別(RFID)標籤，其包括 至少部分由導電材料製成的標籤殼體，所述標籤殼體被成形和配置成限定與所述殼體成一整體的射頻天線； 各納在所述標籤殼體中的RFID應答器電路；以及 用於將所述應答器與所述天線可操作地互連的匹配電路。
6.根據權利要求5所述的標籤，其特徵在於，所述標籤殼體包括彼此機械和電連接的頂部和底部殼體部分以及在每個所述部分中切割的用於限定所述射頻天線的槽。
7.如權利要求6所述的標籤，其特徵在於，所述標籤還包括在所述槽中的電絕緣材料，所述電絕緣材料用於封閉所述槽以防止異物進入所述標籤殼體。
全文摘要
一種射頻識別(RFID)應答器標籤，其容納在機械堅固的金屬標籤殼體中並且與所述金屬標籤殼體電連接，所述金屬標籤殼體被開槽以限定諸如半圈天線的射頻天線，並且以環氧樹脂填充物密封。
文檔編號G06K19/077GK102971751SQ201080066100
公開日2013年3月13日 申請日期2010年2月11日 優先權日2010年2月11日
發明者M·S·卡斯登 申請人:聲音工藝公司