射頻識別標籤和天線的製作方法

2023-06-10 15:17:31 1

專利名稱：射頻識別標籤和天線的製作方法
技術領域：
在此討論的實施方式的特定方面涉及射頻識別標籤的技術。
背景技術：
無線標籤包括天線和電連接到所述天線的電路晶片。所述天線包括電感部分和雙 極部分。所述電感部分執行與所述電路晶片的阻抗匹配。阻抗匹配是通過使得所述天線的 輻射電阻值逼近於所述電路晶片的電容，並且通過使所述天線的電感和所述電路晶片的電 容諧振來執行。 日本特開No. 2006-268090公開了一種標籤用天線的技術。

發明內容
實施方式的一方面的目的是提供一種射頻識別標籤，所述射頻識別標籤包括與具 有較小電容的電路晶片相對應的天線。 根據實施方式的一方面，射頻識別標籤包括彈性基片；電子元件；加固部件，所 述加固部件具有位於所述加固部件周圍的至少一個凹部；以及天線，所述天線包括雙極部 分和電感部分，所述電感部分具有與所述電子元件的阻抗相匹配的阻抗並且形成為環形； 所述電感部分由所述加固部件部分地覆蓋，所述電感部分的所述環形在所述環形從所述加 固部件周圍的所述凹部下方經過的位置處變窄，而在所述加固部件的外部變寬。


圖1是例示了無線標籤的構造的立體圖。
圖2是所述無線標籤的主視圖。
圖3是天線和電路晶片的等效電路圖。 圖4是具有與根據實施方式的無線標籤不同的結構的無線標籤的主視圖。 圖5是對根據實施方式的無線標籤的通信距離與具有與根據實施方式的無線標
籤不同的結構的無線標籤的通信距離進行比較的曲線圖。 圖6是例示了天線的電感、未被覆蓋部分的寬度以及樹脂的介電常數之間的關係 的曲線圖。 圖7是圖2中的加固部件的周圍區域的放大圖。
圖8A、8B、8C例示了所述天線的變型實施例。
圖9A、9B例示了所述天線的變型實施例。
具體實施例方式
此後，將參照附圖對根據本發明的實施方式進行說明。 圖1是例示了無線標籤的構造的立體圖。無線標籤1包括彈性基片10、天線20、 電路晶片30、加固部件40以及樹脂50。
彈性基片10由PET (Polyethylene Ter印hthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)膜製成 且具有柔性。整個彈性基片10的尺寸是大約60mm長和15mm寬。天線20設置在彈性基片 10上。天線20沿著彈性基片IO的縱向方向布置。例如，通過在彈性基片IO上絲網印刷導 體漿料來形成天線20。整個天線20的尺寸是大約53mm長和7mm寬。電路晶片30電連接 到天線20並且執行無線通信。加固部件40覆蓋設置在彈性基片10上的電路晶片30。加 固部件40由纖維增強樹脂製成。電路晶片30由加固部件40覆蓋，從而防止電路晶片受到 損壞。樹脂50完全覆蓋彈性基片10的兩個側面以及天線20和電路晶片30。加固部件50 由合成樹脂製成。由於無線標籤1由樹脂50覆蓋，因此提高了無線標籤1的耐久性。
圖2是無線標籤1的主視圖。省略了電路晶片30，並且用虛線表示加固部件40。 天線20包括電感部分21和雙極部分26。電感部分21形成為環形。從前方觀看，電感部分 21形成為凹形。用於向電路晶片30提供電流的電源部分25形成在電感部分21的中央。 電源部分25電連接到電路晶片30。雙極部分26形成為螺旋形。下面將描述加固部件40 的細節。 電感部分21包括由加固部件40覆蓋的被覆蓋部分22和未被加固部件40覆蓋的 未被覆蓋部分23。被覆蓋部分22的最小寬度Wl與未被覆蓋部分23的最大寬度W2不同。 具體來說，未被覆蓋部分23的寬度W2大於被覆蓋部分22的寬度Wl。寬度Wl例如大約為 1. 5mm，而寬度W2例如大約為3. Omm。加固部件40的周圍區域4D是用於在將加固部件40 接合到彈性基片10上時，方便加固部件40的位移的區域，並且電感部分21在區域4D中的 寬度被設置為與被覆蓋部分22的寬度Wl相同。這樣，通過從未被覆蓋部分23的寬度變化 為被覆蓋部分22的寬度，保證了整個電感部分21的足夠長度。保證整個電感部分21的足 夠長度是為了實現與具有相對小的電容的電路晶片30的阻抗匹配。
下面簡要描述一下所述阻抗匹配。 圖3是天線20和電路晶片30的等效電路圖。如圖3所示，天線20可由輻射電阻 Rap和電感L即的並聯電路等效表示。電路晶片30可由內電阻Rcp和電容Ccp的並聯電路 等效表示。電容Ccp和電感L即因天線20和電路晶片30並聯連接而諧振。這樣，在期望 的諧振頻率fo ( = 1/2 Ji V (LC))處實現阻抗匹配，並將天線20處的接收功率充分提供給 電路晶片30。在日本使用大約953MHz的頻率，在歐洲使用大約868MHz的頻率，而在美國使 用大約915腿z的頻率。 為了實現與具有相對小的電容Ccp的電路晶片30的阻抗匹配，電感L即必須是很 大的值。為了增加電感L即，天線20的電感部分21的長度必須長。如圖2所示，為了保證 電感部分21的足夠長度，未被覆蓋部分23的寬度W2被設置成大於被覆蓋部分22的寬度 Wl。 接下來描述具有與無線標籤l不同的結構的無線標籤lx。圖4是具有與無線標 籤1不同的結構的無線標籤lx的主視圖。在圖中省略了電路晶片，並且由虛線表示出加固 部件40。無線標籤lx的天線20x的形狀與無線標籤1的天線20的形狀不同。在天線20x 中，被覆蓋部分22與未被覆蓋部分23具有相同的寬度。具體來說，被覆蓋部分22和未被 覆蓋部分23的寬度與無線標籤1的天線20的被覆蓋部分22的寬度Wl相同。因此，如圖4 所示，當在無線標籤lx中採用具有相對小的電容Ccp的電路晶片時，電感部分21x必須長 以便於實現阻抗匹配。
如果加長電感部分21x長，則需要在比無線標籤1的雙極部分26的面積更小的區 域內保證雙極部分26x的足夠長度。為了在較小區域內保證電感部分21的足夠長度，如圖 4所示，雙極部分26x具有多折形狀。由於雙極部分26x具有這種形狀，所以存在天線20x 的天線增益減小且通信距離變短的風險。當製造適合於歐洲應用的頻率(868MHz)的無線 標籤lx時，雙極部分26的長度需要為原長度的953/868倍，因此需要加大整個無線標籤lx 的尺寸。 然而，按與照圖2所示的無線標籤1相同的方式，電感部分21的被覆蓋部分22的 長度與未被覆蓋部分23的長度不同，因此能夠在保證電感部分21的足夠長度的同時也保 證雙極部分26的足夠面積。以此方式，雙極26可具有包括相對少的摺疊部的形狀。因此 可抑制天線增益的減小，並使得通信距離變長。以此方式，天線20可用於具有相對小的電 容的電路晶片。即使在製造適用於歐洲應用的頻率(868MHz)的無線標籤l時，也能夠在保 持天線標籤1的小尺寸的同時保證雙極部分26的足夠長度。 圖5是對無線標籤1和無線標籤lx的通信距離進行比較的曲線圖。水平軸是頻 率，垂直軸是通信距離比值。垂直軸的通信距離比值是當把其頻率被設置為958MHz的無 線標籤lx的通信距離設為歸一化值1時，無線標籤1和lx的通信距離的比值。在曲線圖 中示出的結果是在無線標籤1和lx都未被樹脂50覆蓋的情況下計算的。如圖5所示，在 900MHz的頻率與1000MHz的頻率之間，無線標籤1的通信距離長於無線標籤lx的通信距 離。 接下來，對樹脂50進行描述。樹脂50具有預定介電常數。圖6是例示了天線20 的電感L即、未被覆蓋部分23的寬度W2、以及樹脂的介電常數之間的關係的曲線圖。例如， 針對預定電感Lap的值，樹脂50的介電常數越大，未被覆蓋部分23的寬度W2必須越小。換 言之，樹脂50的介電常數越大，電感部分21的長度可越短。例如，為了使用具有1. OpF的 電容Ccp的電路晶片，電感Lap根據諧振條件應該為28nH，並且寬度W2在樹脂50的介電 常數e r為3時應為3mm。這樣，可根據樹脂50的介電常數來設置未被覆蓋部分23的寬 度W2。作為樹脂50的材料，例如可使用熱塑性樹脂中的諸如聚對苯二甲酸乙二酯的聚酯樹 脂(介電常數為3. 2)，以及熱固性樹脂中的環氧樹脂(介電常數為4. 0到4. 6)和聚氨酯 (polyurethane)樹脂(介電常數為4. 2到7. 6)。 下面將簡要描述樹脂50的介電常數與天線20的長度之間的關係。在諸如UHF頻 帶的頻帶中使用的天線的尺寸必須具有通過將波長除以偶數而獲得的長度，例如通過將波 長除以2而獲得的長度。在樹脂50內部，無線電波的波長與介電常數的平方根成反比。因 此，當使用具有高介電常數的材料作為樹脂50的材料時，可減小天線的尺寸。因此，樹脂50 的介電常數越高，則天線20的長度可越短。換言之，樹脂50的介電常數越高，則電感部分 21的長度可越短。如上所述，樹脂50的介電常數越高，則未被覆蓋部分23的寬度W2可越 小。 接下來將描述加固部件40。圖7是圖2中加固部件40的周圍區域的放大圖。加 固區域40具有不與電感部分21交叉的第一邊緣部分41和與電感部分21交叉的第二邊緣 部分42。第一邊緣部分41和第二邊緣部分42將加固部件的邊緣部分形成為凹形。考慮使 彈性基片10沿著第一邊緣部分41上的延長線L彎曲的情況。在這種情況下，彈性基片10 在第一邊緣部分41周圍的彎曲半徑相對較小。另一方面，彈性基片10在第二邊緣部分42周圍的彎曲半徑相對較大。由於電感部分21與第二邊緣部分42交叉，所以可將電感部分
21的彎曲半徑抑制得較小。這樣，防止了與天線20斷開。 接下來，將參照圖8A、8B、8C以及圖9A、9B來描述天線的變型實施例。 如圖8A所示，電感部分21a具有呈圓形彎曲的彎曲部分24a。由於大電流在電感
部分21a中流動，所以呈圓形彎曲的彎曲部分24a可抑制導體損耗。當電感部分21a的彎
曲部分如上所述地呈圓形彎曲時，電感部分21a的周長變長。因此，電感部分21a的整個面
積必須很大，並且當電感部分21a很大時，雙極部分26的面積變小。 如圖8B所示，電感部分21b具有向下突出的凸部24b。通過這種形狀，可保證電感 部分21b的充足長度。然而，由於電感部分21b的彎曲部分增加，因此電感部分21b中的損 耗也隨之增加。 如圖8C所示，雙極部分26c包括具有較窄寬度的窄寬度部分26cl和連接到該窄 寬度部分26cl的具有較大寬度的大寬度部分26c2。大寬度部分26c2的長度大於窄寬度部 分26cl的長度。大寬度部分26c2形成在雙極部分26c的頂端側。這樣，能夠保證雙極部 分26c的充足面積，並且因為雙極部分26c具有較少的彎曲部分，所以可增加天線增益。
如圖9A所示，天線20d的雙極部分26d具有曲折延伸形狀。藉助這種形狀，能夠 保證雙極部分26d的充足長度。 如圖9B所示，天線20e中的電感部分21e的未被覆蓋部分23e曲折延伸。未被覆
蓋部分23e對應於曲折延伸部分。未被覆蓋部分23e的最大寬度W2大於被覆蓋部分22的
最小寬度W1。通過這種方式，同樣能夠保證電感部分21e的充足長度。 雖然上文描述了本發明的優選實施方式，但本發明不限於所述具體實施方式
，並
且能夠在權利要求所述的本發明的要旨的範圍內，進行各種變型和修改。 雖然無線標籤1是由樹脂50覆蓋，但無線標籤1也可不由樹脂50覆蓋。可層疊
形成包括彈性基片10、天線20、電路晶片30以及加固部件40的整個主體。 在此引述的全部實施例和條件語言都旨在教學目的，以輔助讀者理解本發明人為
推動現有技術所貢獻的發明和概念，並且應該將其解釋為不受這些具體引述的實施例和條
件的限制，這些實施例在說明書中的組織結構不涉及本發明的優劣的展示。雖然已經詳細
描述了本發明的實施方式，但應該理解在不偏離本發明的精神和範圍的情況下，可對本發
明進行各種變化、替代以及變更。
權利要求
一種射頻識別標籤，所述射頻識別標籤包括彈性基片；電子元件；加固部件，所述加固組件具有位於所述加固部件的周圍的至少一個凹部；以及天線，所述天線包括雙極部分和電感部分，所述電感部分具有與所述電子元件的阻抗相匹配的阻抗，並且形成為環形；所述電感部分由所述加固部件部分地覆蓋，所述電感部分的所述環形在所述環形從所述加固部件的周圍的凹部下方經過的位置處變窄，而在所述加固部件的外部變寬。
2. 根據權利要求1所述的射頻識別標籤，所述射頻識別標籤進一步包括 覆蓋所述天線的樹脂層。
3. 根據權利要求2所述的射頻識別標籤，其中，所述環形在所述加固部件的外部的寬 度和所述樹脂層的介電常數被調節以提供所述阻抗。
4. 根據權利要求1所述的射頻識別標籤，其中，所述環形在所述加固部件的外部的最 大寬度大於所述環形被所述加固部件覆蓋的最小寬度。
5. 根據權利要求1所述的射頻識別標籤，其中，所述電感部分形成為凹形。
6. 根據權利要求1所述的射頻識別標籤，其中，所述電感部分具有向下突出的凸部。
7. 根據權利要求1所述的射頻識別標籤，其中，所述電感部分具有呈圓形彎曲的彎曲部。
8. 根據權利要求1所述的射頻識別標籤，其中，所述電感部分具有曲折延伸的曲折延 伸部。
9. 根據權利要求1所述的射頻識別標籤，其中，所述雙極部分具有螺旋形或者曲折延 伸形狀。
10. 根據權利要求1所述的射頻識別標籤，其中，所述雙極部分包括具有較窄寬度的窄 寬度部分和連接到所述窄寬度部分的具有較大寬度的大寬度部分。
11. 根據權利要求io所述的射頻識別標籤，其中，所述大寬度部分的長度長於所述窄寬度部分的長度。
12. —種在射頻識別標籤中使用的天線，所述射頻識別標籤包括彈性片、電子元件以及 加固部件，所述加固部件具有位於該加固部件的周圍的至少一個凹部，所述天線包括雙極部分；禾口電感部分，所述電感部分具有與所述電子元件的阻抗相匹配的阻抗，並且形成為環形；所述電感部分由所述加固部件部分地覆蓋，所述電感部分的所述環形在所述環形從所述加固部件的周圍的所述凹部下方經過的 位置處變窄，而在所述加固部件的外部變寬。
13. 根據權利要求12所述的天線，其中，所述環形在所述加固部件的外部的最大寬度 大於所述環形被所述加固部件覆蓋的最小寬度。
14. 根據權利要求12所述的天線，其中，所述電感部分形成為凹形。
15. 根據權利要求12所述的天線，其中，所述電感部分具有向下突出的凸部。
全文摘要
本發明提供一種射頻識別標籤和天線，所述射頻識別標籤包括彈性基片；電子元件；加固部件，所述加固組件具有位於所述加固部件的周圍的至少一個凹部；以及天線，所述天線包括雙極部分和電感部分，所述電感部分具有與所述電子元件的阻抗相匹配的阻抗，並且形成為環形；所述電感部分由所述加固部件部分地覆蓋，所述電感部分的所述環形在所述環形從所述加固部件的周圍的所述凹部下方經過的位置處變窄，而在所述加固部件的外部變寬。
文檔編號G06K19/07GK101739587SQ200910209369
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月4日 優先權日2008年11月4日
發明者二宮照尚, 甲斐學 申請人:富士通株式會社