專利名稱：用于金屬材料表面的超高頻電子標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高頻電子標(biāo)簽，具體的是涉及一種用于金屬材料表
面的超高頻電子標(biāo)簽(RFID)。
背景技術(shù)：
RFID (電子標(biāo)簽)技術(shù)是利用射頻信號(hào)通過空間耦合實(shí)現(xiàn)非接觸信息 傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)，是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在無線電 微波技術(shù)方面的具體應(yīng)用和發(fā)展。作為能快速、準(zhǔn)確地采集與處理信息的 這項(xiàng)技術(shù)，被世界公認(rèn)為二十一世紀(jì)的十大重要技術(shù)之一，專家稱之為是 繼移動(dòng)通訊技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后影響全球經(jīng)濟(jì)與人們生活的一項(xiàng)革命性 新技術(shù)。其特有的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離大、標(biāo)簽 數(shù)據(jù)可加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量大、存儲(chǔ)信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)，使RFID技術(shù) 在生產(chǎn)制造、交通運(yùn)輸、流通零售、物流與供應(yīng)鏈、安全防偽、人員和動(dòng) 物跟蹤以及監(jiān)管等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景，已逐漸成為提高物流供應(yīng) 鏈管理水平，降低成本，實(shí)現(xiàn)管理信息化、參與國(guó)際經(jīng)濟(jì)大循環(huán)、增強(qiáng)核 心競(jìng)爭(zhēng)力的不可缺少的工具和手段。
中國(guó)在RFID技術(shù)方面的發(fā)展也很快，首先，由政府實(shí)行的第二代居 民身份證正在全國(guó)范圍內(nèi)換發(fā)，到2008年僅在身份證上就要用到8億多 個(gè)RFID芯片，這一項(xiàng)所使用的RFID芯片的數(shù)量在國(guó)際上首屈一指；其 次， 一些地方政府(如中國(guó)上海)在交通收費(fèi)、門禁通關(guān)、安全管理、煙 花爆竹防偽、危險(xiǎn)氣體鋼瓶防偽等方面廣泛采用了 RFID技術(shù)，不但提高 了工作效率，還加大了監(jiān)管的力度，取得了令人矚目的成就。
基本的RFID系統(tǒng)包括RFID電子標(biāo)簽、RFID讀寫器和應(yīng)用支撐軟件 等三部分。RFID (電子標(biāo)簽)根據(jù)發(fā)送射頻信號(hào)的方式不同，分為主動(dòng)式 和被動(dòng)式兩種。這里只是針對(duì)被動(dòng)式RFID (電子標(biāo)簽)，其工作原理大 致為RFID讀寫器控制射頻模塊向標(biāo)簽發(fā)射讀取信號(hào)，RFID(電子標(biāo)簽)
接受到讀寫器發(fā)射的電磁波信號(hào)后給出應(yīng)答信號(hào)；讀寫器接受到標(biāo)簽的應(yīng) 答信號(hào)，對(duì)標(biāo)簽的對(duì)象標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行解碼，并將該信息連帶標(biāo)簽上其它相 關(guān)信息傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器進(jìn)行后續(xù)的處理。
從具體應(yīng)用方面來看，RFID技術(shù)在以下幾個(gè)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì) 一是RFID運(yùn)用射頻技術(shù)可進(jìn)行遠(yuǎn)距離、非接觸式的讀寫；二是其不易受 外界環(huán)境的影響，在一般惡劣環(huán)境如塵埃、潮濕的環(huán)境下仍能保持其工作
性能；三是可以進(jìn)行信息的存儲(chǔ)和修改；四是可以反復(fù)使用，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可 保存10年，重復(fù)讀寫大于IO萬次。RFID本身具有安全、準(zhǔn)確、快速、 低耗等基本要素，提供了理想的信息載體，通過讀寫器，可以在最少人工 干預(yù)下告訴人們想知道的信息。
目前，RFID電子標(biāo)簽的應(yīng)用環(huán)境越來越廣，不可避免地會(huì)遇到金屬 類材料，如集裝箱箱體、?；蜂撈科矿w、機(jī)械設(shè)備等。 一般來說，金屬 類材料上很難使用RFID電子標(biāo)簽，而且標(biāo)簽的頻率越高影響越大，這是 因?yàn)榻饘俨牧蠈?duì)電磁波具有屏蔽作用，貼在金屬表面上的RFID電子標(biāo)簽 很難完整地接受到讀寫器發(fā)射出來的信號(hào)，而導(dǎo)致其失去功能。根據(jù)RFID 電子標(biāo)簽頻率的特性，其頻率越高，則受金屬類材料的影響就越顯著。
目前，在金屬類材料表面應(yīng)用RFID，行業(yè)內(nèi)的一般做法是在RFID 和被安裝標(biāo)簽的物體(金屬)表面之間放入一層高磁導(dǎo)率的鐵氧體材料， 使得金屬材料對(duì)其的屏蔽作用影響減小。但是由于RFID應(yīng)用環(huán)境的多樣 性、金屬表面特性的差異性，不同材料供應(yīng)商提供的鐵氧體材料特性也是 千差萬別，這些都給后續(xù)的加工生產(chǎn)帶來很多不便， 一般都是通過實(shí)際的 匹配性測(cè)試來確定選用何種型號(hào)的鐵氧體材料，來來回回進(jìn)行反復(fù)多次的 試驗(yàn)。且鐵氧體材料本身的成本也較高。受外界使用環(huán)境的制約，最終的 RFID產(chǎn)品不一定能完全滿足客戶的實(shí)際使用要求，不利于RFID產(chǎn)品的大 力推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是解決上面背景技術(shù)中所述的存在缺點(diǎn)，為應(yīng)用在 金屬物體表面上的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的超高頻電子標(biāo)簽。
本發(fā)明為達(dá)到上述的目的，所采取的技術(shù)方案是提供一種用于金屬材
料表面的超高頻電子標(biāo)簽，包括
基材，置于基材上的電子標(biāo)簽的芯片，一微帶天線，由天線接收/發(fā)射面、天線接地面和饋線構(gòu)成。天線接收 /發(fā)射面和饋線置放在基材上置有芯片的一面，該面作為電子標(biāo)簽的正面 101;天線接地面置放在基材的另一面，該面為電子標(biāo)簽的背面。天線接 收/發(fā)射面通過饋線與芯片相連接，基材置有天線接地面的這一面作為電子 標(biāo)簽的背面直接接觸使用電子標(biāo)簽的金屬材料的表面；短路槽，設(shè)置在基材上，天線接收/發(fā)射面通過該短路槽與電子標(biāo)簽背 面上的天線接地面相連接；
通孔，設(shè)置在基材上，芯片的接地端通過該通孔與電子標(biāo)簽背面上的 天線接地面相連接。
本發(fā)明用于金屬材料表面上的RFID (電子標(biāo)簽)的效果顯著。 本發(fā)明的RFID如上述的結(jié)構(gòu)，基材的另一面102 (電子標(biāo)簽的背面) 上是天線接地面6。根據(jù)微帶天線的工作原理，完全不需要考慮金屬材料 表面的屏蔽作用，因?yàn)殡娮訕?biāo)簽的背面本身就是接地面，與金屬表面接觸 也只是增加了接地面積，而不會(huì)影響到微帶天線的作用和電子標(biāo)簽的性 能。這是本發(fā)明具有這款微帶天線結(jié)構(gòu)的超高頻電子標(biāo)簽(RFID)產(chǎn)品的 最大優(yōu)點(diǎn)。
如上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，考慮到超高頻RFID的尺寸要適應(yīng)目前市場(chǎng)需 求的小型化，本發(fā)明在基材上專門設(shè)計(jì)了一個(gè)短路槽，通過該短路槽將微 帶天線的天線接收/發(fā)射面與其背面上的天線接地面連接在一起，能夠縮小 整個(gè)微帶天線面積，也就使RFID的尺寸減小。例如，對(duì)于起同樣作用的 設(shè)有短路槽的微帶天線與沒設(shè)置短路槽的微帶天線相比，根據(jù)一電子標(biāo)簽 的工作頻率(915MHz)的確定，微帶天線的天線接收/發(fā)射面的長(zhǎng)度被其 半波長(zhǎng)所限定，又因?yàn)?，微帶天線的天線接地面與天線接收/發(fā)射面也必須 留下足夠的間隙以保證輻射效率。這樣最后設(shè)計(jì)的天線接收/發(fā)射面的面積 為12cm x 8cm。而當(dāng)設(shè)有短路槽以后，天線接收/發(fā)射面的面積縮小為8cm x 6cm。即設(shè)有短路槽的微帶天線的面積可以比沒有短路槽的微帶天線的 面積約縮小一倍。從而，電子標(biāo)簽的尺寸也就可以大大的縮小。
如上述本發(fā)明RFID的結(jié)構(gòu)可以看出，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，圖形、線條也比較單一。因此，生產(chǎn)制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，基本與目前成熟的印刷電路板 (PCB)制作工藝類似，這也為后續(xù)的大批量生產(chǎn)加工帶來便利。


圖1是本發(fā)明電子標(biāo)簽一實(shí)施例的電子標(biāo)簽正面結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明電子標(biāo)簽一實(shí)施例的電子標(biāo)簽背面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明RFID的結(jié)構(gòu)特征。
如圖l、 2所示，本發(fā)明的RFID包括基材l，置于基材l上的電子 標(biāo)簽的芯片4，連接在芯片4上的饋線5， 一微帶天線，由天線接收/發(fā)射 面2 (圖l示)、天線接地面6 (圖2示)和饋線5 (圖l示)構(gòu)成。天線 接收/發(fā)射面2置放在基材1上置有芯片4和饋線5的一面，此基材面為電 子標(biāo)簽的正面101 (圖l示)；天線接地面6置放在基材1的另一面，此 基材面為電子標(biāo)簽的背面102 (圖2示)；天線接收/發(fā)射面2通過饋線5 與芯片4相連接，置有天線接地面6的電子標(biāo)簽的背面102直接接觸使用 該電子標(biāo)簽的金屬材料的表面；
設(shè)置在基材1上的短路槽3，天線接收/發(fā)射面2通過該短路槽3與背 面102上的天線接地面6相連接；
設(shè)置在基材1上的通孔7，芯片4的接地端通過該通孔7與背面102 上的天線接地面6相連接。
在本實(shí)施例中，微帶天線的天線接收/發(fā)射面2、天線接地面6和饋線 5均由銅箔(覆銅)構(gòu)成，是導(dǎo)體薄片(一般的銅箔)。它利用微帶線(或 同軸線)的饋線饋電，在導(dǎo)體薄片與導(dǎo)電接地面之間激勵(lì)起射頻電磁場(chǎng)， 并通過導(dǎo)體薄片(天線接收/發(fā)射面)四周與導(dǎo)電接地面(天線接地面)間 的縫隙向外輻射。
本發(fā)明的這款天線(如圖1、 2)，它的基底是一片有一定厚度的基材 1。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基材1的厚度起碼要大于lmm，這樣才能盡可能 的減小天線輻射能量的損耗。在制作微帶天線時(shí)，在基材l的兩面同時(shí)覆 銅， 一面刻蝕出設(shè)計(jì)好的微帶天線的天線接收/發(fā)射面2的圖形，另一面整面作為微帶天線的天線接地面6。然后，將芯片4置放在刻有天線接收/
發(fā)射面的基材l面上，該面作為電子標(biāo)簽的正面；芯片4的兩個(gè)連接端口
(連接端口的具體位置與選擇不同芯片的型號(hào)有關(guān))分別與微帶天線的天
線接收/發(fā)射面和天線接地面連接，具體的連接是芯片4的一個(gè)端口通過饋 線5與天線接收/發(fā)射面2相連，芯片4的另一端口 (接地)通過通孔7 與背面的天線接地面6相連。
短路槽3可以是一條通槽，或者是一排相鄰的通孔。在本實(shí)施例中， 短路槽3是一條通槽，如圖1、 2所示。置于電子標(biāo)簽正面101上的天線 接收/發(fā)射面2通過該短路槽3與位于電子標(biāo)簽背面102上的天線接地面6 相連接。短路槽3的位置、尺寸大小取決于天線接收/發(fā)射面2的圖形位置 和尺寸。因?yàn)?，在正?01上的微帶天線導(dǎo)體薄片(天線接收/發(fā)射面)的 中間為電流最大，但電壓近似為0，可以視為微波短路。因此，考慮在中 間增加短路槽3，利用鏡像使1/4波長(zhǎng)的貼片達(dá)到半波長(zhǎng)的輻射效果，從 而縮小天線接收/發(fā)射面的面積。例如，上述的例子，沒有設(shè)置短路槽3 的微帶天線的面積為12cm x 8cm，而設(shè)置短路槽的微帶天線的面積就縮小 到8cmx6cm。兩者相差一倍。
饋線5的位置、尺寸與芯片4的輸入阻抗有直接的關(guān)聯(lián)。 一般常用天 線向四面八方輻射能量的輻射場(chǎng)型(Radiation Pattern)來描述天線性能，這 是以圓形天線為例，是將天線輻射特性描述成空間函數(shù)的一種方式。當(dāng)饋 線5上射頻信號(hào)的頻率改變時(shí)，整個(gè)天線的阻抗值也隨之改變。因此，適 當(dāng)?shù)男盘?hào)饋入方式與阻抗匹配的考慮，可以使得整個(gè)天線在共振頻率時(shí)， 所有入射能量都能夠輻射出去。饋線的設(shè)計(jì)可以通過Ansoft公司提供的專 門的Designer天線設(shè)計(jì)仿真軟件的設(shè)計(jì)計(jì)算得到。
在本實(shí)施例中，本發(fā)明還考慮在標(biāo)簽的表面覆上環(huán)保材料(PET)的 保護(hù)膜，這是為防止超高頻電子標(biāo)簽的覆銅層與外界環(huán)境接觸而發(fā)生氧 化、腐蝕等現(xiàn)象，以滿足電子標(biāo)簽在特殊應(yīng)用環(huán)境里的長(zhǎng)期穩(wěn)定和使用壽 命。
在本實(shí)施例中，本發(fā)明還考慮采用脆性材料包封住超高頻電子標(biāo)簽整體的 封套。目的是達(dá)到一次性使用、防轉(zhuǎn)移特性。因?yàn)榉馓资谴嘈圆牧希栽趯?超高頻電子標(biāo)簽固定在物體表面后，就無法將其再次完整地取下而挪做它用。
權(quán)利要求
1.一種用于金屬材料表面的超高頻電子標(biāo)簽，包括基材，置于基材上的電子標(biāo)簽的芯片，其特征在于包括一微帶天線，由天線接收/發(fā)射面、天線接地面和饋線構(gòu)成，天線接收/發(fā)射面和饋線置放在基材上置有芯片的一面，該面作為電子標(biāo)簽的正面，天線接收/發(fā)射面通過饋線與芯片相連接；天線接地面置放在基材的另一面，基材置有天線接地面的這一面作為電子標(biāo)簽的背面直接接觸使用電子標(biāo)簽的金屬材料的表面；短路槽，設(shè)置在基材上，天線接收/發(fā)射面通過該短路槽與電子標(biāo)簽背面上的天線接地面相連接；通孔，設(shè)置在基材上，芯片的接地端通過該通孔與電子標(biāo)簽背面上的天線接地面相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬材料表面的超高頻電子標(biāo)簽，其 特征在于所述的短路槽是一條通槽，或者是一排通孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬材料表面的超高頻電子標(biāo)簽，其 特征在于還包括覆蓋在電子標(biāo)簽表面上的保護(hù)膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬材料表面的超高頻電子標(biāo)簽，其 特征在于還包括由脆性材料包封在電子標(biāo)簽上的封套。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于金屬材料表面的超高頻電子標(biāo)簽，其 特征在于所述的基材的厚度大于lmm。
全文摘要
一種用于金屬材料表面的超高頻電子標(biāo)簽，包括基材，置于基材同一個(gè)面上的電子標(biāo)簽的芯片，饋線，天線接收/發(fā)射面，此基材面為電子標(biāo)簽的正面；置于基材另一個(gè)面上的天線接地面，此基材面為電子標(biāo)簽的背面。正面上的天線接收/發(fā)射面通過一短路槽與背面上的天線接地面相連接構(gòu)成一微帶天線。芯片通過饋線與天線接收/發(fā)射面相連接，芯片的接地端通過一通孔與背面上的天線接地面相連接。背面上的天線接地面直接接觸使用該電子標(biāo)簽的金屬材料的表面。因?yàn)殡娮訕?biāo)簽的背面本身就是接地面，完全不需要考慮金屬材料表面的屏蔽作用。由于設(shè)置有短路槽，能夠使微帶天線的面積縮小約一倍。因此，能夠縮小電子標(biāo)簽的尺寸。
文檔編號(hào)G06K19/077GK101197007SQ20071017354
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者寧兆熙, 磊 沈, 亮 白, 瑋 金 申請(qǐng)人:上海復(fù)旦微電子股份有限公司