專利名稱：超高頻電子標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超高頻電子標(biāo)簽(RFID)，特別適用于金屬材料的表面
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)量在國際上首屈一指；其次，一些地方政府(如中國上海)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10萬次。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
本實(shí)用新型的目的，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。
本實(shí)用新型為達(dá)到上述的目的，所采取的技術(shù)方案是提供一種超高頻電子標(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)射面置放在基材上置有芯片和饋線的一面，該面作為電子標(biāo)簽的正面；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-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，芯片的接地線通過該通孔與電子標(biāo)簽背面上的天線接地面相連接。
本實(shí)用新型用于金屬材料表面上的RFID(電子標(biāo)簽)的效果顯著。
本實(shí)用新型的RFID如上述的結(jié)構(gòu)，基材的另一面(電子標(biāo)簽的背面)上是天線接地面。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。這是本實(shí)用新型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)。
如上述本實(shí)用新型的結(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，本實(shí)用新型在基材上專門設(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×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×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。
如上述本實(shí)用新型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是本實(shí)用新型電子標(biāo)簽一實(shí)施例的電子標(biāo)簽正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型電子標(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)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型RFID的結(jié)構(gòu)特征。
如圖1、2所示，本實(shí)用新型的RFID包括基材1，置于基材1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1示)、天線接地面6(圖2示)和饋線5(圖1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1示)；天線接地面6置放在基材4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和天線接地面6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。
本實(shí)用新型的這款天線(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1mm，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1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1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)椋谡嫔系奈炀€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×8cm，而設(shè)置短路槽的微帶天線的面積就縮小到8cm×6cm。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，本實(shí)用新型還考慮在標(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，本實(shí)用新型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?，所以在將超高頻電子標(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所述的超高頻電子標(biāo)簽，其特征在于所述的基材的厚度大于1mm。
專利摘要一種超高頻電子標(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)G06K19/077GK201142165SQ20072007753
公開日2008年10月29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)明者瑋 金, 磊 沈, 寧兆熙, 亮 白 申請(qǐng)人:上海復(fù)旦微電子股份有限公司