射頻識別標籤的安裝結構,方法,和使用該標籤的通信的製作方法
2023-05-18 09:29:06
專利名稱：射頻識別標籤的安裝結構,方法,和使用該標籤的通信的製作方法
在此將2000年7月17日提交的日本專利申請No.2000-215935；和2000年9月5日提交的日本專利申請No.2000-268241的整個公開，包括說明書，權利要求書，附圖和公開的摘要作為整體引入，以便根據35U.S.C119要求優先權。
RDIF標籤具有天線線圈和控制部分，其中由天線線圈接收從讀/寫終端發送的信號，由控制部分將其轉換成電能，並存儲在電容器中，天線線圈利用這種電能將存儲在存儲器部分的，諸如ID碼之類的信息發送回讀/寫終端。
有兩個有代表性的發送/接收系統，ASK系統和FSK系統；前者的讀/寫操作是基於幅移鍵控，而後者是基於頻移鍵控。
一般RFID標籤的天線線圈可以按類型分為具有利用環形空心線圈的盤狀天線線圈，和具有利用鐵氧體磁心棒和繞該磁心上纏繞漆包線的柱狀天線線圈。這些標籤的外形取決於每個天線線圈的形狀，前者表現為盤狀，而後者表現為棒狀。
具有盤狀天線線圈的RFID標籤根據環形線圈平面方向上磁通的變化進行通信，而具有柱狀天線線圈的RFID標籤根據該標籤軸向上磁通的變化進行通信。
電磁波被看作是在彼此正交的平面上振蕩時同時傳播的交變電場和磁場。當磁場的變化產生的交變磁通與諸如由鐵、鋁或銅之類構成的導體部件相交時，該導體部件內部產生渦流，並且該渦流在抵消該交變磁通的方向產生反磁通。
因此，與導體部件儘可能地分開安裝RFID標籤是一種通用的做法。
然而，無論如何，在RFID標籤必須安裝在靠近導體部件的情況下，一種可能的辦法是放置一個具有前述的盤形天線線圈的RFID標籤，使得它的線圈平面與導體部件的表面平行排列，當置入非導體襯片時，標籤能夠與該導體部件分隔開，從而抑制渦流的產生；或者是在線圈平面和導體部件之間提供一種具有高磁導率的材料，如鐵氧體磁心或無定形磁性材料片，以便將該導體部件可能洩漏的磁通導入具有高磁導率的材料，從而抑制渦流的產生。
這些方法能夠成功地減小磁體的影響，並且這些方法中的任何一種都能夠在與線圈平面正交的方向上，即，從盤狀天線線圈的磁通分布方向上進行通信。
另一方面，具有柱狀天線線圈的RFID標籤的可縮小尺寸遠比具有盤形天線線圈的RFID標籤大，在多種應用有極好的適應性。
然而，在導體部件的表面安裝具有柱狀天線線圈的RFID標籤在理論上被認為是很難的，因此還沒有這種實踐。
如上所述，具有柱狀天線線圈的RFID標籤沿著該天線線圈的軸向產生磁通，因此，就靈敏度而言，有利於從插入到該天線線圈磁心部件尖端與讀/寫終端進行通信。
根據這種考慮，為了易於通信，在導體部件的表面上安裝該標籤必須和與導體部件的表面正交的軸向對齊。這需要導體部件在表面部分具有垂直的安裝孔(安裝槽)，使RFID標籤垂直安裝進去。
然而，讀/寫終端和安裝在具有合適尺寸的該安裝孔中的RFID標籤之間的通信因標籤周圍的導體部件的不利影響而禁止。這就是為什麼常規技術採用具有盤形天線線圈的RFID標籤安裝在導體部件的表面的原因。
本發明人經過廣泛調研後發現，如果RFID標籤具有棒狀柱形天線線圈，並且被安裝成使天線線圈的縱向(軸向)與導體部件的安裝平面平行，並且與該安裝平面大致接觸，那麼利用在其安裝平面上的空間中擴展的磁通能夠與RFID標籤通信，該發現導致他們完成了本發明。
就是說，根據權利要求1所述的RFID標籤的安裝結構是將具有天線線圈和控制部分的RFID標籤安裝到導體部件，其中RFID標籤具有柱狀天線線圈，從而整體為棒型，並且被安裝成使其軸向方向與所述導體部件的安裝平面平行，從而與該安裝平面大致接觸。
根據這種結構，一部分磁通從柱狀天線線圈的尖端流出並且沿著其軸向方向擴展穿入導體部件。當全部磁通根據該導體部件內部產生的渦流略微減小時，部分殘留磁通穿透該RFID標籤，並且進入導體部件的安裝平面上的空間以形成閉合環路。當由該磁通作為媒介時能夠與外部讀/寫終端進行通信。
即使導體部件只能提供很小的空間來安裝RFID標籤，尺寸可極大縮小的RFID標籤仍可以輕易地安裝進去。
由於利用穿透到RFID標籤並在導體部件的安裝平面上擴展的磁通作為來進行通信，因此它還保證通信時良好的可操作性。
在這種安裝結構中，導體部件可以在表面部分有一個頂部開放的安裝槽，其中，可將RFID標籤安裝成使其軸向方向與包含該槽底面的安裝平面平行。這種結構使得RFID牢固地安裝在導體部件上，並且能夠通過穿透RFID標籤並在導體部件的安裝平面上的空間中擴展的磁通來進行通信。
在前面任何一種安裝結構中，可安裝RFID標籤在與導體部件的安裝平面保持10μm到5mm的距離。這樣能夠成功地減小由導體產生的影響，從而提高通信的靈敏度。
將RFID部件和導體部件的安裝平面之間的距離限制在5mm或以下能夠成功地減少RFID標籤從導體部件表面的伸出量，或者減少在導體部件中形成的安裝槽的深度。這樣能保證確保導體部件的特徵和強度。
根據權利要求4所述的RFID標籤的安裝結構是將具有天線線圈和控制部分的RFID標籤安裝到導體部件，其中導體部件在其表面部分具有安裝槽，RFID標籤具有柱狀天線線圈，從而整體為棒型，並且該將標籤安裝成使其軸向方向與安裝槽的底面傾斜。
根據這種結構，與權利要求1和2所達到的相比，導體部件上的伸出安裝區域可以進一步縮短。磁通可以傳播到在安裝槽內形成在標籤旁邊的空間中，然後從安裝槽洩漏，從而可以成功地作為與讀/寫終端通信的媒介。
在前面的任何一種安裝結構中，可以在側面和/或與其安裝面相對的面利用由導體材料製成的保護部件保護在安裝槽中處於安裝狀態的RFID標籤。這樣能保證更可靠地保護RFID標籤。
在前面的安裝結構中，可以向保護部件提供在其表面部分中的上部開放的外殼部分，並且RFID標籤可以容納在該外殼部分內，從而保護該標籤的側面和/或與安裝平面相對的面。這樣藉助保護部件使RFID標籤的定位和安裝更精確。
在前面的任何一種安裝結構中，可以用由非導電材料製成的保護部件覆蓋安裝在導體部分的RFID標籤的表面側。這樣能有效保護RFID標籤不受外部壓力、碰撞或外界環境的影響。
在前面的任何一種安裝結構中，RFID標籤可以是例如基於幅移鍵控(ASK)系統進行通信的。與基於FSK系統的標籤不同，由於基於ASK系統的RFID標籤不會在受導體部件的影響產生頻率偏移時降低通信靈敏度，因此即使如本發明中與導體部件接觸安裝也能保證高靈敏度和穩定性的通信。
根據權利要求9所述的RFID標籤的安裝方法是將具有天線線圈和控制部分的RFID標籤安裝到導體部件，它包括在由導體材料製成的保護部件的表面部分形成的頂部開放的外殼部分中容納RFID標籤的步驟，其中RFID標籤具有柱狀天線線圈，從而整體為棒型；以及在導體部件的表面部分形成的頂部開放的安裝槽中容納保護部件，以使該外殼部分的開放頂部指向該安裝槽的開放頂部，並且使該RFID標籤的軸向方向指向與該安裝槽的底面平行或指向該安裝槽的底面傾斜。
根據上述結構，一旦將RFID標籤容納在保護部件內，並且然後將該保護部件容納在導體部件的表面部分中形成的頂部開放的安裝槽中，以致可將極小的RFID標籤容易地安裝在具有合適的小尺寸的安裝槽中。
這樣節省了安裝所需的時間，並且能夠在用精確方法預先定位時安裝RFID標籤。
根據權利要求10所述的RFID標籤的安裝方法是將具有天線線圈和控制部分的RFID標籤安裝到導體部件，它包括步驟安裝具有柱狀天線線圈的RFID標籤，從而整體為棒型，以使該標籤的軸向方向與該導體部件的安裝平面平行，並且與該安裝平面大致接觸；以及由導體部件的安裝平面上的空間中形成的磁通作為媒介利用該RFID標籤進行通信。
根據這種方法，在RFID標籤與導體部件接觸安裝的狀態，可以用穿透RFID標籤並在導體部件的安裝平面上的空間中擴展的磁通作為媒介來實現通信。
利用權利要求11所述的RFID標籤的通信方法是利用安裝到導體部件的具有天線線圈和控制部分的RFID標籤，它包括步驟在導體部件的表面部分形成安裝槽；安裝具有柱狀天線線圈的RFID標籤，從而整體為棒型，以使該標籤的軸的方向與該安裝槽的底面平行並且與其大致接觸，或與該底面傾斜；以及利用該RFID標籤，由導體部件的安裝平面上的空間中形成的磁通作為媒介進行通信。
根據這種方法，由於具有尺寸可大大縮小的柱狀天線線圈的RFID標籤可以安裝在這種小槽中，因此即使當導體部件只提供小尺寸安裝槽時也易於進行通信。
在導體部件的表面安裝RFID標籤便於該標籤的附著，並且在安裝槽內安裝RFID標籤確保了該標籤的安全保持。
如上所述，將具有柱狀天線線圈的杆形RFID標籤安裝到導體部件，使其縱向(軸向方向)與安裝平面平行，並且與該安裝平面大致接觸允許用穿透該RFID標籤並且在安裝平面上的空間中擴展的磁通作為媒介進行通信。
圖2是表示構成RFID標籤的正視圖；圖3是表示RFID標籤的控制部分結構的方框圖；圖4是表示在RFID標籤周圍產生的磁場輪廓的示意圖；圖5A到5C是表示從外部讀/寫終端的天線產生的磁場和它到達在導體部件的安裝平面形成的頂部開放的安裝槽的示意圖；圖6A和6B是表示從安裝在導體部件的安裝平面產生的頂部開放的安裝槽中的RFID標籤產生的磁場，以及向外傳播的示意圖；圖7A和7B分別是表示本發明另一個RFID標籤典型的安裝結構的透視圖和剖面圖，其中在導體部件的安裝平面形成頂部開放、拱形底部的安裝槽，由玻璃容器構成的非導電保護部件覆蓋的RFID標籤安裝在安裝槽中，並且標籤的表面也用非導電樹脂構成的保護部件覆蓋；圖8A還是表示本發明另一個RFID標籤典型的安裝結構的示意圖，其中在導體部件的安裝平面形成頂部開放的安裝槽，並且安裝在安裝槽的RFID標籤的表面用由非導電樹脂構成的保護部件覆蓋；圖8B是表示替代圖8A中所示的具有方形輪廓的安裝槽的平面圖；以及圖8C是表示替代圖8A中所示的具有圓形輪廓的安裝槽的平面圖；圖9是表示安裝在安裝槽上指向與安裝槽的底面傾斜的軸向方向的RFID標籤的剖面圖；
圖10A和10B分別是表示安裝結構的透視圖和剖面圖，其中由非導電樹脂構成的保護部件覆蓋的RFID標籤安裝在導體部件的安裝平面上；
圖11是表示利用導體部件構成的保護部件保護RFID標籤的側面和安裝平面的安裝結構的剖面圖；圖12是表示安裝槽和替換圖11所示的具有圓形輪廓的保護部件的分解透視圖；圖13是表示安裝槽和替換圖11所示的具有方形輪廓的保護部件的分解透視圖；圖14是表示利用由導電材料構成的保護部件在側面和/或與安裝平面相對的平面上保護RFID標籤和在其中心具有直的安裝槽的分解透視圖；圖15是表示通過改變具有圓形輪廓的安裝槽的深度所測量到的通信距離的結果示意圖；以及圖16是表示通過改變具有圓形輪廓的安裝槽的直徑所測量到的通信距離的結果示意圖。
首先，參見圖1A、1B到6解釋根據本發明第一實施例的電磁感應標籤的安裝結構，其安裝方法和利用該標籤的通信方法。這裡應指出的是，雖然下面的具體描述是針對電磁感應型的RFID標籤，但是應用在下面所描述的實施例中的RFID標籤最好涉及電磁耦合型和電磁感應型二者。
圖1A、1B和2所示的RFID標籤具有柱狀天線線圈2和作為控制部分的半導體IC晶片4，兩者不用諸如印刷電路板等做接口而直接彼此相連，成功地縮小了RFID標籤1的尺寸。
單線纏繞的柱狀天線線圈2具有由鐵、鐵氧體等製成的沿著它的軸線方向(在圖1B中為橫向)插入其中的柱狀磁心部件3，其中該天線線圈2、磁心部件3、半導體IC晶片4等以集成的方式形成一個完整的棒狀。
半導體IC晶片4包括IC(集成電路)晶片或以集成方式封裝的LSI(大規模集成電路)晶片，並且如圖3所示，該半導體IC晶片4由作為控制部分的CPU(中央處理單元)4a，作為存儲器部分的存儲器4b，發送器/接收器4c和作為電能存儲裝置的電容器4d組成。
如圖5所示，由發送器/接收器4c接收從外部讀/寫終端的天線9發送的信號，發射到CPU 4a並且轉換成電能存儲在電容器4d中。現在還可以省略作為電能存儲裝置的電容器4d，取而代之的是從外部讀/寫終端連續向半導體IC晶片4提供電能。
CPU 4a負責讀取存儲在存儲器4b中的程序或各種數據，執行必要的操作和決定，從而啟動各種控制。
存儲器4b含有各種允許CPU 4a操作的程序，以及具有設置的RFID標籤1的導體部件5的產品或零件的諸如歷史數據和一批管理數據的各種信息。
本實施例採用的RFID標籤1基於單波長幅移鍵控(ASK)，具有較寬的諧振頻率範圍，其導線直徑只有幾十微米並且帶或不帶磁心部件3的天線線圈2，以及其中包含特定讀/寫電路的電能消耗極小的CMOS-IC。
本發明人獲得的實驗結果揭示了由於該RFID標籤1具有與基於FSK系統的標籤相比更寬的諧振頻率範圍，因此利用基於ASK系統的RFID標籤的通信幾乎不受放置在它附近的導體部件的影響，並且不會引起所接收電能的降低，這樣能夠降低對頻率位移的靈敏度。
從靈敏度(通信距離)方面看，用於ASK無線通信系統的頻率優選在50kHz到500kHz的範圍內，在100kHz到400kHz範圍之間更好。在本發明的這個實施例中，ASK通信系統使用的是125kHz。
本發明人獲得的實驗結果還揭示了磁場H可以通過衍射傳播，即使它是從窄縫傳出的，並且僅當提供細小的物理縫隙時，RFID標籤1能夠向外部讀/寫終端發送或從外部讀/寫終端接收作為電源或信息通信媒介的磁場。
存在一些能夠響應在利用該RFID標籤1通信或電能發送期間產生的磁場H來產生渦流，從而生成使初始化磁通衰減的反磁通的材料；這些導電材料中最典型的例子包括不鏽鋼片、銅片和鋁片，還包括鐵磁金屬，如鐵、鈷、鎳、它們的合金以及鐵氧體；順磁金屬，如鋁、銅和鉻；以及導電塑料。
導電材料的電阻越低，由磁場H變化產生的渦流變得越大。因此，從靈敏度(通信距離)方面看，對於本發明，利用鐵類合金導體部件，例如電阻相對高的鐵或不鏽鋼，有利於本發明。
如圖2所示，在徑向具有外層直徑D2的RFID標籤1封裝在不導電保護部件的玻璃容器6中，該不導電保護部件具有可以調節為D2的外層直徑D1，它使得包含其上表面的標籤的整個外圍都被保護部件包圍起來。
在本實施例中使用的玻璃容器6在軸向方向的長度L1大約為7到15.7mm，並且外層直徑D1大約為2.12到4.12mm。設置給導體部件5的安裝槽7形成的尺寸足夠適應RFID標籤1的長度L1和外層直徑D1。RFID標籤1的重量大約為55到400mg。
表1列出了RFID標籤1的軸向方向長度L1和外層直徑D1的典型值；以及天線線圈2的軸向方向長度L2和外層直徑D2的值。
表1
在典型的天線線圈2中，直徑大約30μm的單銅絲沿徑向按層疊形式纏繞，沿軸向按柱狀形式纏繞；其中中心插有磁心部件的天線線圈2的電感大約為9.5mH(在125kHz時)，並且與天線線圈2連接用於諧振的電容器的靜電電容大約為170pF(在125kHz時)。
導體部件5在其表面5a側有一個頂部開放的正方形安裝槽7，其中RFID標籤1直接放置在底面7a上，它是安裝槽7的安裝平面，以使其軸向(圖1B中的橫向)與底面7a平行排列，以便不用插入間隔物之類的東西就與底面大致接觸。
封裝RFID標籤1的玻璃容器6周圍安裝槽7中的剩餘空間用諸如如樹脂8或粘合劑之類的非導電保護部件填充，以便覆蓋玻璃容器6的上表面。還可以用樹脂壓模或用塑料蓋或塑料帽蓋住RFID標籤1的方法來替代將它封裝在玻璃容器6和用樹脂8固定的方法。
將與作為形成到導體部件5的安裝槽7中的安裝平面的底面7a相對的天線線圈2的導體外表面和該底面7a之間的距離G1設定在不小於10μm，它等於天線線圈2的繞線的絕緣薄膜的厚度，但等於或低於5mm。
當天線線圈2可以從導體部件5的表面5a伸出時，為了確保RFID標籤1的安全保持，最好不要從表層5a伸出。
圖4示出了從處在自由狀態的RFID標籤1產生的磁場H的輪廓，圖5A到5C示出了從外部讀/寫終端的天線9產生的磁場H以及到達提供給導體部件5的安裝槽7的輪廓。
天線9的軸向(磁通的方向)和RFID標籤1的天線線圈2的軸向(磁通的方向)彼此一致。圖5A是從軸向的角度看，圖5B是從與軸向垂直的方向看，圖5C是圖5B中所示的安裝槽7周圍的放大圖。
圖6A和6B示出了從嵌入到圖1A和1B所示的導體部件的安裝槽7中的RFID標籤1產生的磁場H的輪廓，其中前者是從軸向的角度看，而後者是從與軸向垂直的角度看。
如圖2所示，RFID標籤1的天線線圈2的端部和玻璃容器6的軸向的端部按上面表1中列出的L1和L2之間的尺寸差定義的位置關係設置，安裝槽7的側面7b和天線線圈2的軸向的端部之間形成的，如圖1B所示得到預定縫隙易於形成穿透該天線線圈2的磁通環路，影響磁場H形成。
當RFID標籤1直接安裝在頂部開放的安裝槽7的底面7a，以便與底面大致接觸時，如圖6A和6B所示，洩漏磁通在導體部件5的表面上形成磁場H。
當安裝槽7的開口被設置為確保天線線圈2的軸向的適當長度L2的窄縫隙時，磁場H僅通過衍射傳播，並且這樣允許RFID標籤1向未示出的外部讀/寫終端發送或從未示出的外部讀/寫終端接收AC磁場，該磁場作為電能發送和信息通信的媒介。
根據這種構造，一部分磁通從柱狀天線線圈2的端部發出並沿軸向擴散，穿透到導體部件5內，並因該導體部件5感應的渦流造成總強度的輕微衰減，但一部分剩餘磁通能夠通過RFID標籤1和導體部件5的安裝平面上的空間形成環路，這部分磁通作為與外部讀/寫終端通信的媒介。
當可用的安裝空間極其有限時，由於該標籤1能夠方便地安裝，因此具有尺寸可以大大縮小的柱狀天線線圈2的RFID標籤1是很有利的。
由於通信採用穿透RFID標籤1並且沿導體部件5的安裝平面上的空間擴散的磁通作為媒介，因此另一個有利的方面是良好的可操作性。
圖7A和7B示出了用更簡單的過程在導體部件5上形成安裝槽7的另一個實例。在前面圖1A和1B所示的安裝中，形成大致為長方形的平行管槽，導體部件5的製作需要預先考慮所提供的槽形狀，或者可能通過鑽多個並排對齊的孔來形成安裝槽7。
然而，如圖1A和1B所示的安裝槽7的製作過程很費人力，特別是在將RFID標籤1安裝到已製作完成的導體部件5的情況下。相反，圖7A和7B所示的安裝槽7具有利用銑床或車床通過切割導體部件5而形成的拱形底。RFID標籤1可以直接容納並安裝在其中，以便與該安裝槽7的底面7a大致接觸，並且RFID標籤1中安裝槽7周圍的剩餘空間可以由諸如樹脂8或黏合劑之類的非導電保護部件填充，以便覆蓋包括標籤頂表面的外圍。
這樣有利於使安裝槽7的形成過程簡單化，特別是在將RFID標籤1安裝在已完成製作的導體部件5的情況下。
根據這種結構，只要很淺的安裝槽7就足夠了，因此導體部件5的特徵和強度可以保留下來。當RFID部件1必須安裝在薄的導體部件5時，這一點特別有利。
因此，根據本發明，與常規安裝不同，它不再需要確保RFID標籤1和導體部件5之間的空間，或置入由非導體部件製成的隔離物等，因此在導體部件5上的安裝槽7可以很淺而且安裝結果也更簡單。
圖8A到8C示出了嵌入在安裝槽7、都處於未封裝在玻璃容器中的裸露狀態的天線線圈2和半導體IC晶片4的安裝結構。如果天線線圈2的電絕緣薄膜和半導體IC晶片4的封裝確保適當的導電絕緣，那麼省略玻璃容器不會引起任何問題。這樣促進了安裝槽7的空間進一步縮小，而且仍然保留導體部件5的特徵和強度。
導體部件5上形成的頂部開放的安裝槽7可以是圖8B所示的方形截面，或者是圖8C所示的圓形截面。因為圓形槽7更容易鑽成，因此圓形截面的安裝槽7更有利。
圖15示出了通信距離的變化和如圖8A中所示的具有圓形輪廓的安裝槽7的深度之間關係的測量結果。
在這個例子中使用的RFID標籤是由瑞士Sokymat公司製造的只讀類型(型號UNIQUE)。該RFID標籤是銅導線纏繞在棒形磁心的柱狀天線線圈並且密封在玻璃容器中，其中磁心長度為7.92mm，磁心的直徑為1.42mm，玻璃容器的直徑為2.12mm。該實驗是在切開玻璃容器，以露出磁心的尖端部的狀態下進行的。
測量方法是通過在鐵塊上形成直徑為12.45mmφ的孔以形成安裝槽7，將RFID標籤水平地排列在孔內，並且在孔的上方排列讀取設備進行的。
使用I.D.System Inc.製造的袖珍讀取器(型號rdr 100)作為讀取設備，其中測量天線的發送/接收表面和孔之間的距離作為通信距離。
通過在孔底放置一片切割成圓形的薄鐵片以及改變鐵片的數量來調整深度。
如圖15中所示，當深度為8mm時，通信距離為0mm(換句話說，發送/接收表面與孔接觸的狀態)，而當所形成的孔的深度不小於該深度時，不能執行通信。另外，所形成的孔越淺，通信距離變得越長。
然而，如果安裝槽7形成得太淺，RFID標籤會從槽向外伸出並且不會受到保護。因此，孔的最大深度最好應該由用來獲得理想的通信距離的距離來確定，而它的最小深度最好應該由RFID標籤的直徑來確定。建議的孔的深度範圍大約為RFID標籤直徑的1.1倍到3倍。
接下來，圖16是有關通信距離和深度為3mm的孔的直徑之間的關係的測量結果。RFID標籤、讀取設備、方法和用於測量的其它方面都與圖15中的相同。
如圖16所示，雖然當孔的直徑擴展時通信距離也趨於擴展，但這種擴展帶來的變化相對較小。因此，當安裝槽部分7為圓形輪廓時，它的直徑比RFID標籤的長度長一點就足夠了，並且從實踐方面看，孔的直徑大約為RFID標籤長度的1.1倍到1.5倍。
圖9示出了一種安裝實例，其中安裝RFID標籤1使其軸向與安裝槽7的底面7a傾斜。根據這種結構，導體部件5上用於安裝的伸出區域與上面實施例中的情況相比可以進一步縮小。另外，磁通可以從這種傾斜安裝產生的空間洩漏到安裝槽7的外部，該洩露磁通能夠作為與外部讀/寫終端通信的媒介。
圖10A和10B示出了一種安裝實例，其中包括含有天線線圈2、磁心部件3和半導體IC晶片4的RFID標籤1的頂表面的外圍用樹脂8作為非導電保護部件壓模，並且該標籤1通過利用機械螺絲10固定，與導體部件5的表面接觸，從而其軸向與作為安裝平面的該表面5a平行的對齊。
還可以使用粘合等方法代替機械螺絲來固定，為了固定，甚至還可以將天線線圈2和半導體IC晶片4以裸露的狀態固定在導體部件5的表面5a。
還是在該實施例中，與導體部件5相對的天線線圈2的導體外部平面和作為安裝平面的該導體部件5的表面5a之間的距離G1不小於10μm，它等於天線線圈2的纏繞導線的絕緣薄膜的厚度，並且等於或小於5mm。
根據這種結構，不用再象前面實施例那樣在導體部件5上形成安裝槽7，這樣有利於保持導體部件5的特徵和強度。加強覆蓋天線線圈2和半導體IC晶片的外罩的強度將確保RFID標籤1的安全保持。
圖11到14示出了側面和與RFID標籤1的安裝平面相對的平面受到保護部件11保護的安裝實例。圖12中所示的保護部件11由包含柱狀側板11a和盤形底板11b的金屬保護部件組成，兩者具有適合RFID標籤1的尺寸，並且導體部件5上形成的頂部開放的安裝槽7由尺寸適合該保護部件11的圓形部分組成。
圖13所示的保護部件11由方形側板11a和方形底板11b組成，兩者的尺寸都適合RFID標籤1，並且導體部件5上形成的頂部開放的安裝槽7由尺寸適合該保護部件11的方形部分組成。保護部件11可以由各種金屬構成，如鐵、黃銅和不鏽鋼。
RFID標籤1容納在保護部件11的頂部開放的外殼部分中，並且通過利用由諸如樹脂8或黏合劑之類的非導電材料組成的保護部件覆蓋包括頂層表面的外圍來固定。
還是在該實施例中，設定與導體部件5相對的天線線圈2的導體外表面和作為安裝平面的該保護部件11的底板11b之間的距離G1不小於10λm，它等於天線線圈2的纏繞導線的絕緣薄膜的厚度，並且等於或小於5mm。
粘合劑12施加到保護材料11的側面和底面，或者導體部件5的安裝槽7的內壁面；保護部件11插入安裝槽7，以使該外殼部分的開放頂部指向該安裝槽7的開放頂部，然後由粘合劑12固定，從而完成安裝。如圖9所示，這種情況下安裝RFID標籤1使其軸向與安裝槽7的底板7a平行或傾斜。
現在可以初步將粘合劑12施加在導體部件5的保護部件11或安裝槽7中的至少任何一個。
雖然該實施例示意性地顯示了保護部件11的側壁11a的頂盤11a1，樹脂8的頂表面和導體材料5的表面5a都大致與同一平面對齊的典型安裝實例，可以固定保護部件11的側板11a的頂部表面11a1，以使它從導體部件5的表面5a向上伸起。
在插入RFID部件1的天線線圈2的磁心部件3的端部和保護部件11的側板11a內壁的11a2之間形成預定縫隙，該縫隙便於形成穿透天線線圈2的磁通並因此形成了磁場H。
磁場H可以從保護部件11的開放頂部傳播，它允許AC磁場的發送/接收操作，該磁場作為RFID標籤1和未示出的外部讀/寫終端之間進行電能傳送和信息通信的媒介。
根據這種結構，RFID標籤1容納在保護部件11內，並且覆蓋側面和與RFID標籤1的安裝平面相對的平面的該保護部件11固定在導體部件5的安裝槽7內，從而確保了RFID標籤1的安全保持。
由於RFID標籤1安裝在導體部件5的安裝槽7中同時容納在頂部開放的保護部件11內，作為電能傳送和信息通信媒介的磁場H可以利用導體部件5的安裝平面上的空間中的磁通以高靈敏度向外部讀/寫終端發送或從外部讀/寫終端接收磁場H。
以具有側板11a和底板11b的容器形式構成保護部件11允許通過側板11a保護RFID標籤1的側面，利用該底盤11b保護和加固與安裝平面相對的RFID標籤1的側面。預先在由側板11a和底板11b組成的該容器中填充樹脂8可便於將RFID標籤1固定在保護部件11上。
在容納RFID標籤1的保護部件11的外殼部分中提供吸振材料能夠有效地吸收外力的作用，以保證RFID標籤1的安全保持，另一方面，提供隔熱材料能夠穩定RFID標籤1的溫度，以防止諧振頻率偏移，還能夠穩定電能和信號的發送/接收操作。
在保護部件11的外殼部分預先容納和固定RFID標籤1便於附加該保護部件11和相對於導體部件5定位該RFID標籤。
圖14示出由導電材料作成的柱狀保護部件11在表面上具有直槽作為容納部分的安裝實例，RFID標籤1容納在該槽11c中以使其軸向與該槽11c的安裝平面平行，並且與該安裝平面保持10μm到5mm的距離，從而利用該保護部件11保護RFID標籤1的側面和與RFID標籤1的安裝平面相對的面。
粘合劑12施加在保護材料11的側面和底面，或導體部件5的安裝槽7的內壁；保護部件11插入到安裝槽7，以使該容納部分開放的頂部指向上方，然後用粘合劑12固定，從而完成安裝。
雖然圖中沒有示出，RFID標籤1可以安裝在具有合適尺寸但形狀各異的安裝槽7中，或者可將具有合適於RFID標籤1的尺寸但形狀各異的保護部件11插入並固定在適合形狀的安裝槽7中。
還可以在安裝槽7內的剩餘空間或圍繞容納在其中的RFID標籤1的保護部件11中封裝非導電吸震材料或隔熱材料，如海面或玻璃棉，並且還用樹脂8等覆蓋其表面。
上面已經為解釋和說明的目的描述了本發明的優選實施例，但是這些實施例並非窮盡或將本發明局限在所揭示的具體形式。所選擇的描述能最好地解釋本發明的原理和它們的實際應用，以使本領域技術人員能夠以各種實施例最好地利用本發明，考慮到具體應用，可以對其進行各種修改。本發明涉及的範圍不受說明書的限制，而是由下面的權利要求定義。
權利要求
1.一種RFID標籤的安裝結構，其中具有天線線圈和控制部分的RFID標籤安裝到導體部件，所述RFID標籤具有柱狀天線線圈，從而整體為棒型，並且被安裝成使其軸向方向與所述導體部件的安裝平面平行，從而與該安裝平面大致接觸。
2.根據權利要求1所述的RFID標籤的安裝結構，其特徵在於所述導體部件在其表面部分具有一個頂部開放的安裝槽，並且所述RFID標籤安裝在所述槽內，從而使其軸向方向與包含所述槽底盤的安裝平面平行。
3.根據權利要求1或2所述的RFID標籤的安裝結構，其特徵在於安裝所述RFID標籤以使其與所述導體部件的安裝平面保持10μm到5mm的距離。
4.一種RFID標籤的安裝結構，其中具有天線線圈和控制部分的RFID標籤安裝到導體部件，所述導體部件在其表面部分具有安裝槽，所述RFID標籤具有柱狀天線線圈，從而整體為棒型，並且被安裝成使其軸向方向與所述導體部件的底面傾斜。
5.根據權利要求4所述的RFID標籤的安裝結構，其特徵在於利用導電材料製作的保護部件保護處在所述安裝槽內的安裝狀態的所述RFID標籤的側面和/或與其安裝平面相對的平面。
6.根據權利要求5所述的RFID標籤的安裝結構，其特徵在於所述保護部件在其表面部分具有頂部開放的外殼部分，所述RFID標籤容納在所述外殼部分內，從而保護所述標籤的側面和/或與安裝平面相對的平面。
7.根據權利要求1到6中的任何一項所述的RFID標籤的安裝結構，其特徵在於安裝到所述導體部件的所述RFID標籤的表面側用由非導電材料製作的保護部件覆蓋。
8.根據權利要求1到7中的任何一項所述的RFID標籤的安裝結構，其特徵在於所述RFID標籤基於幅移鍵控進行通信。
9.一種將具有天線線圈和控制部分的RFID標籤安裝到導體部件的方法，包括步驟將所述RFID標籤容納在由導體材料組成的保護部件的表面部分形成的頂部開放的外殼部分中，所述RFID標籤具有柱狀天線線圈，從而整體為棒型；以及將所述保護部件容納在所述導體部件的表面部分形成的頂部開放的安裝槽中，從而將該外殼部分的開放頂部指向該安裝槽的開放頂部，並且使RFID標籤的軸向方向與安裝槽的底面傾斜。
10.一種利用安裝在導體部件的具有天線線圈和控制部分RFID標籤的通信方法，包括步驟安裝具有柱狀天線線圈的所述RFID標籤，所述RFID標籤整體為棒型，使該標籤的軸向方向與該導體部件的安裝平面平行，並且與所述安裝平面大致接觸；和利用RFID標籤以在所述導體部件的安裝表面上的空間中形成的磁通作為媒介進行通信。
11.一種利用安裝到導體部件的具有天線線圈和控制部分的RFID標籤的通信方法，包括步驟在所述導體部件的表面部分形成安裝槽；安裝具有柱狀天線線圈的所述RFID標籤，所述RFID標籤整體為棒型，使該標籤的軸向方向與該安裝槽的底面平行，並且與所述底面大致接觸，或與底面傾斜；和利用RFID標籤以在所述導體部件的安裝表面上的空間中形成的磁通作為媒介進行通信。
全文摘要
公開一種將具有柱狀天線線圈的超小型化RFID標籤安裝到導體部件的RFID標籤安裝結構，RFID標籤安裝方法，和通信方法。RFID標籤(1)具有柱狀天線線圈(2)並成型為棒狀，其特徵在於RFID標籤(1)的軸向與由導體部件(5)內製成的安裝槽(7)的底面組成的安裝表面平行，並與安裝表面接觸。
文檔編號G06K19/04GK1443341SQ01812971
公開日2003年9月17日 申請日期2001年7月13日 優先權日2000年7月17日
發明者仙波不二夫, 兵頭仲麻呂, 藤井潤, 內山知樹, 木田茂 申請人:株式會社哈尼克斯