專利名稱：Rfid標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過RF ( Radio Frequency:無線頻率)發(fā)送被存儲在IC芯片 等的ID ( Identification:識別信息)等信息的RFID ( Radio Frequency Identification)標(biāo)簽。
技術(shù)背景RFID標(biāo)簽由IC芯片和標(biāo)簽天線構(gòu)成，可以/人標(biāo)簽天線無線.(RF)發(fā)送 被存儲在IC標(biāo)簽的ID等信息。從而，讀/寫器如果戴上RFID標(biāo)簽的話，由 讀/寫器可以非接觸地讀取以比較長的通信距離(例如，140mm等)存儲在IC 芯片的信息。因此，RFID標(biāo)簽往往經(jīng)常被利用到在工廠等組裝的物品的生產(chǎn) 管理或物流管理等。但是，將RFID標(biāo)簽直接安裝在金屬材^J"的表面時(shí)，通信 距離明顯減少。因此，為了解決這樣的問題，例如，在全長將半波長(入/2) 的偶極天線作為RFID標(biāo)簽的標(biāo)簽天線使用時(shí)，經(jīng)由厚度為約lmm以上的絕 緣隔板，安裝在金屬材料的表面來確保所期望的通信距離。此外，已經(jīng)公開了 如下技術(shù)在標(biāo)簽天線和金屬材料的安裝面之間，填入比較厚(例如，lmm 以上的厚度)、且介質(zhì)常數(shù)小的樹脂等絕緣體或軟》茲性體，來減小標(biāo)簽天線由 于金屬材料受到的影響，防止通信距離的減少(例如，參照特開2005-309811 號公報(bào)(第0023段~0029段)及圖1 、圖2 )。 發(fā)明內(nèi)容但是，雖然可以在標(biāo)簽天線和金屬材料的安裝面之間填入比較厚(例如， lmm以上的厚度)，且介質(zhì)常數(shù)小的樹脂等絕緣體或軟磁性體，來確保所期望 的通信距離，但是RFID標(biāo)簽整體的厚度卻變厚，因而RFID標(biāo)簽容易從金屬 材料的表面脫落。此外，在上述現(xiàn)有技術(shù)中公開的技術(shù)中，因標(biāo)簽天線和軟磁 性體成為疊層結(jié)構(gòu)，所以在將RFID標(biāo)簽安裝在金屬材料的表面的情況和安裝 在金屬以外的物品的情況下，存在標(biāo)簽天線的共振點(diǎn)變化的可能性。即，因金 屬表面的電位變化小，所以有標(biāo)簽天線的電位分布變化，從而共振點(diǎn)變化的危險(xiǎn)。此外，在經(jīng)由軟^磁性材料將RFID標(biāo)簽安裝在金屬以外的物品上時(shí)，存在 由于標(biāo)簽天線(第一標(biāo)簽天線)的共振點(diǎn)變化，從而引起通信距離減小的可能 性。本發(fā)明是鑒于如以上的問題點(diǎn)而提出的，其目的為提供一種RFID標(biāo)簽， 其即使第一天線的共振點(diǎn)變化，也可以減少通信距離的變化量。為了實(shí)現(xiàn)上述課題，本發(fā)明提供一種RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽無線發(fā)送 被存儲在IC芯片的信息，具有第一天線，其在長的方向的中間部搭載所述 IC芯片；第二天線，其與所述第一天線的一端部連接；所述第二天線，在從 所述第一天線放射的電波的波長為入時(shí)，長的方向的電長度為入/2的整數(shù)倍。據(jù)此，與第一天線的一端部連接的第二天線的電長度為入/2的整數(shù)倍的長 度，從而，與第一天線的長度無關(guān)，第二天線經(jīng)由第一天線共振。因此，由于 第二天線的共振點(diǎn)變化引起的通信距離的變化量減少。尤其，在第一天線和第 二天線以約90度的角度進(jìn)行了電連接，或者被靜電耦合時(shí)，因第一天線和第 二天線放射的電磁波的偏振波的面大致相互垂直，所以能減小接收天線的偏振 波面的影響，由此，也可以減小通信距離的變化，尤其，在金屬面經(jīng)由隔板鄰 近標(biāo)簽天線時(shí)，也可以確保所期望的通信距離。另夕卜，將不是軟磁性材料的樹 脂薄膜的隔板配置在背面?zhèn)?，從而，無論是將該RFID標(biāo)簽安裝在金屬材料上 還是安裝在非金屬材料上，共振頻率的變化都小。根據(jù)本發(fā)明的RFID標(biāo)簽，第二天線經(jīng)由第一天線共振，所以，即使第一 天線的共振點(diǎn)變化，也可以減少通信距離的變化量。特別是，即使是將背面?zhèn)?安裝金屬面上時(shí)，也可以減少通信距離的變化量。


圖1為表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽被粘貼在金屬材料的表面的 狀態(tài)的斷面圖。圖2為將圖1中所示的標(biāo)簽天線4作為偶極天線時(shí)的RFID標(biāo)簽的表面圖。 圖3為本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第一變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖4為表示在第一天線11的供電部上搭載IC芯片的工序的工序圖，(a)為第一天線和IC芯片的供電部分，(b )為在第一天線搭載IC芯片時(shí)的供電部 分的放大圖，(c)表示第一天線和IC芯片的接合部的斷面。圖5為在第一天線11中的T字形的切縫的供電部上安裝IC芯片的示意圖。 圖6為本發(fā)明的第 一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第二變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖7 (a)、 (b)為本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第三變形的 結(jié)構(gòu)圖。圖8 (a)、 (b)為本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第四變形的 結(jié)構(gòu)圖。圖9為在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第五變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖IO為本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第六變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖11為本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第七變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖12為本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第一變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖13為本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第二變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖14為本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第三變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖15為本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第四變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖16為本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第五變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖17為本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第六變形的結(jié)構(gòu)圖。 圖18為在本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，從上面看在隔板薄膜上形成標(biāo)簽天線的一實(shí)施方式的示意圖。圖19為在本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，從上面看在隔板薄膜上形成標(biāo)簽天線的其他實(shí)施方式的示意圖。圖20為在本發(fā)明的第3實(shí)施方式中，通過外皮薄膜對引入線進(jìn)行分層，形成具有耐熱性的RFID標(biāo)簽時(shí)的一實(shí)施方式的斷面圖。圖21為在本發(fā)明的第3實(shí)施方式中，通過外皮薄膜對引入線進(jìn)行分層，形成常溫用的RFID標(biāo)簽時(shí)的一實(shí)施方式的斷面圖。圖22為表示改變一定長度的第一天線的安裝位置，垂直配置第二天線時(shí)的第二天線的長度和通信距離的關(guān)系的特性圖，和表示標(biāo)簽天線的形狀的圖。 圖23為表示改變第一天線的長度，垂直配置第二天線時(shí)的第二天線的長度和通信距離的關(guān)系的特性圖，和表示標(biāo)簽天線的形狀的圖。圖24為表示在離第一天線的中心4mm的位置上，，垂直配置第二天線時(shí)的第二天線的長度和通信距離的關(guān)系的特性圖，和表示標(biāo)簽天線的形狀的圖。圖25為表示基于現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)簽天線和第二實(shí)施方式的標(biāo)簽天線的通信 距離的比較的特性圖，以及表示第二實(shí)施方式中的標(biāo)簽天線的形狀的圖。
具體實(shí)施方式
《第一實(shí)施方式》以下，關(guān)于涉及本發(fā)明的RFID標(biāo)簽的實(shí)施方式，參照圖面詳細(xì)說明。圖 1為表示RFID標(biāo)簽被粘貼在金屬材料的表面的狀態(tài)的斷面圖。在樹脂性基板 薄膜2的表面上由粘結(jié)劑等粘貼搭載有IC芯片3的標(biāo)簽天線4 (以下，具有 IC芯片3和標(biāo)簽天線4的構(gòu)成稱為引入線5，未圖示的由外罩薄膜分層的構(gòu)成 稱為RFID標(biāo)簽。)，成為隔板的基板薄膜2,被夾在金屬材料1的表面和標(biāo)簽 天線4之間。由此，在標(biāo)簽天線4的附近插上讀/寫器(未圖示)時(shí)，可以由 該讀/寫器讀寫被存儲在IC芯片的信息。圖2為將圖1中所示的標(biāo)簽天線4作為偶極天線時(shí)的RFID標(biāo)簽的表面圖。 偶極天線6，在將使用電波的波長作為人時(shí)，成為入/2電長度，在大概中心位 置的入/4位置形成耦合電路7,并搭載IC芯片3。由這樣的偶極天線6和IC 芯片3組成的引入線5，如圖1所示，作為隔板夾著具有約lmm以上厚度的 基板薄膜2,并將其粘貼在金屬材料1的表面。例如，使用電波的頻率為2.45Hz 時(shí)的偶極天線6的物理長度，在當(dāng)基板薄膜2的介電常數(shù)很小而可以忽視波長 縮短效果的情況下為約50mm左右。將具有這樣的長度(即，50mm左右的長度)的偶極天線6作為圖1中所 示的標(biāo)簽天線4使用時(shí)，可以經(jīng)由具有l(wèi)mm以上厚度的基板薄膜2粘貼在金 屬材料l的表面，從而用通用的讀/寫器，以30mm左右的通信距離對IC芯片 的信息進(jìn)行讀寫。但是，在使用了如圖2所示的偶極天線6的結(jié)構(gòu)中，因基板 薄膜2過厚，所以存在包含引入線5的RFID標(biāo)簽從金屬材料1脫落的可能性。因此，在以下的實(shí)施方式中，將搭載IC芯片的偶極天線作為第一天線(主 天線)，設(shè)置經(jīng)由該第一天線共振的第二天線(輔助天線)，從而實(shí)現(xiàn)即使將包 含引入線5的RFID標(biāo)簽安裝在金屬材料的表面，也可以實(shí)現(xiàn)得到較長的通信 距離的標(biāo)簽天線。以下，對涉及本發(fā)明的第一實(shí)施方式的標(biāo)簽天線的幾個(gè)變形 進(jìn)行說明。(帶狀標(biāo)簽天線的第一變形)在根據(jù)第一實(shí)施方式的帶狀標(biāo)簽天線的第一變形中，將4荅載IC芯片的偶極天線作為第一天線，垂直配置經(jīng)由該第一天線共振的第二天線，從而在圖1中所示的基板薄膜2的厚度變薄時(shí)，也能確保所期望的通信距離。圖3為第一 實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第一變形的結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，從作為搭載IC 芯片3的偶極天線的第一天線11的一方的端部向垂直方向延伸有第二天線12。 此時(shí)，第一天線11的電長度為任意長度，從第一天線11的端部延伸的第二天 線12的電長度為入/2、或入/2的n倍。另外，n為l以上的整數(shù)。此外，關(guān)于 第一天線ll及第二天線12的寬度方向的尺寸，若為入/2以下，可以為沒有特 別限制的任意的值，例如3mm左右的窄的寬度也可以。通過做成如圖3所示的標(biāo)簽天線4結(jié)構(gòu)，第二天線12經(jīng)由第一天線11共 振，所以即使使第一天線11的電長度小于A/2，或者使成為金屬材料1的隔 板的基板薄膜2的厚度薄到約50 ja m左右，也可以確保比較長的通信距離(例 如，30mm左右)。從而，可以由通用的讀/寫器，以通常的通信距離對RPID 標(biāo)簽5的信息進(jìn)行讀寫。另外,金屬材料1和標(biāo)簽天線4由基板薄膜2絕緣， 金屬材料l形成了等電位面。此外，可以將由第一天線11和第二天線12組成的兩個(gè)天線部件配置成垂 直等非直線，來使標(biāo)簽天線4呈現(xiàn)向兩個(gè)方向偏振的橢圓偏振波的特性。從而， 即使讀/寫器的天線為結(jié)構(gòu)筒單的直線偏振波天線，也可以不用顧及標(biāo)簽天線4 的偏振波面而使用，因此讀/寫器的讀取范圍變寬。而且，讀/寫器的天線為圓 偏振波時(shí)，因偏振面的重疊區(qū)域增加，從而可以提高標(biāo)簽天線的電波功率，進(jìn) 一步延長通信距離。此外，可以與讀/寫器的天線的方向無關(guān)，在與標(biāo)簽天線4 之間進(jìn)行正常通信。而且，可以將第二天線12配置成與第一天線11垂直相交來明確橢圓偏振 波的旋轉(zhuǎn)方向。例如，在如圖3所示的標(biāo)簽天線4的結(jié)構(gòu)的情況下，因第二天 線12從第一天線11的先端部向右延伸，所以偏振波的旋轉(zhuǎn)方向成為右旋轉(zhuǎn)。 另外，縮短垂直相交的第一天線11的長度時(shí)，第二天線12的偏振方向的強(qiáng)度 變強(qiáng)，呈現(xiàn)接近直線偏振波的特性。此時(shí)，如果將讀/寫器的天線的朝向?qū)?zhǔn) 第二天線12的直線偏振波的方向時(shí)，可以以更強(qiáng)的強(qiáng)度進(jìn)^f通信。此外，圖3所示的第一天線11及第二天線12，可以在厚度為50jLim左右的樹脂薄膜(例如，聚酰亞胺樹脂薄膜)的基板薄膜2的上面配置金屬箔等、形成。另外，因第一天線ll及第二天線12各自的厚度為數(shù)十pm左右，所以 可以對基板薄膜2的上面進(jìn)行金屬真空鍍敷，來形成天線部件。此外，第一天 線11及第二天線12可以通過導(dǎo)體連接來進(jìn)行電連4妻，也可以在兩者的端部附 近夾著電介質(zhì)薄膜，重疊各個(gè)端部附近成為層狀結(jié)構(gòu)，靜電耦合第一天線11 及第二天線12來進(jìn)行電連接。最理想的是在這樣靜電耦合第一天線11及第二 天線12的情況下，盡量夾著介電常數(shù)高的電介質(zhì)薄膜。此外，在第一天線11中被形成阻抗匹配(整合)用的L字狀的切縫來設(shè) 置匹配電路7，跨過該切縫搭載有IC芯片3。另外，第一天線ll的電長度為 入/2時(shí)，在第一天線11的大概中央部的位置附近(即入/4位置附近)設(shè)置匹 配電路7，但隨著第一天線11的電長度成為小于入/2,匹配電路7及IC芯片 3的位置向第一天線11及第二天線12被連接的位置的方向移動。在這里，詳細(xì)說明在第一天線中設(shè)置阻抗匹配用的切縫來搭載IC芯片3 的具體的例子。圖4為表示在第一天線11的供電部中搭載IC芯片3的工序的 工序圖，(a)表示第一天線ll和IC芯片3的供電部分，(b)表示在第一天線 ll搭載IC芯片3時(shí)的供電部分的透視放大圖，(c)表示第一天線11和IC芯 片3的接合部的斷面圖。如圖4 (a)所示，第一天線11的供電部分中，在IC芯片3和第一天線 ll之間形成用于進(jìn)行阻抗匹配的鉤形(L字形)切縫ll a，該切縫ll a中被 鉤形切縫包圍的部分被形成為短線llc。此外，在IC芯片3中以跨過切縫11 a 那樣的間隔形成有信號輸入輸出電極3a、 3b。即，因切縫11 a的寬度成為稍微小于信號輸入輸出電極3a、 3b的電極間 隔程度，所以如圖4(b)所示，在第一天線11搭載IC芯片3時(shí)，信號輸入 輸出電極3a、 3b跨越切縫llA與第一天線11連接。這樣，將由切縫lla的形 成而做成的短線llc串聯(lián)連接在第一天線11和IC芯片3之間，從而在第一天 線11和IC芯片3之間，短線llc作為被串聯(lián)連接的電感成分發(fā)揮作用。從而， 由該電感成分，第一天線11和IC芯片3的輸入輸入阻抗被匹配(整合)。即， 由如圖4所示的切縫lla和短線llc形成如圖2所示的匹配電路7。另外，如 圖4 (c)所示，IC芯片3的信號輸入輸出電極3a、 3b通過超音波接合或者金屬共晶結(jié)合等接合方式、通過金屬凸出來與第一天線11電接合。此外，在第一天線11中形成的切縫也可以不是L字形，而是做成T字形。 圖5為在第一天線11的T字形的切縫llb的供電部上安裝IC芯片3的示意圖。 如圖5所示，將第一天線11的切縫llb形成為T字形，將短線lld、 lie串聯(lián) 連接在IC芯片3和第一天線11之間，也可以如L字形的切縫1 la的情況相同， 可以匹配第一天線11和IC芯片3的阻抗。 (帶狀標(biāo)簽天線的第二變形)圖6為本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第二變形的結(jié)構(gòu)圖。第 一天線11和第二天線12之間形成的角度不限于卯度，可以為90度以下的任 意的角度。例如，如圖6所示，第一天線11和第二天線12之間的角度可以為 60度。此時(shí)，第一天線11的電長度為任意長度，從第一天線11的端部到第 二天線12的電長度(即第二天縣12的電長度)為入/2、或入/2的n倍(但是， n為1以上的整數(shù))。即使是如圖6所示的標(biāo)簽天線4的形狀，第二天線12經(jīng)由第一天線11共 振，因此使第一天線11的電長度小于入/2，或者使作為金屬材料1的隔板的 基板薄膜2的厚度薄至約50jum左右，也可以確保比較長的通信距離。此外， 通過如圖6所示的標(biāo)簽天線4的形狀，也可以放射具有兩個(gè)不同的偏振波面的 電磁波(即，橢圓偏振波的電磁波)。從而，即使讀/寫器的天線為直線偏振波 天線的情況下，也不大必要顧及標(biāo)簽天線4的偏振波面。(帶狀標(biāo)簽天線的第三變形)圖7 (a)、 (b)為第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第三變形的結(jié)構(gòu)圖。 如圖7 (a)所示，第一天線11的電長度為任意長度，第二天線12的垂直部 分12a從第一天線11的端部向垂直方向僅延伸了長度a，而且，向平行于第一 天線11的方向垂直彎曲，第二天線12的平行部分12b從垂直部分12a的先端 部僅延伸了長度b。此時(shí)，第二天線12的垂直部分12a和平行部分12b的合 計(jì)電長度(即，(a+b)的長度)為入/2、或入/2的n倍(其中，n為1以上的 整數(shù))，但是第二天線12中的平行部分12b的電長度b小于第一天線11的電 長度。此外，在圖7 (b)中所示的標(biāo)簽天線的形狀也基本上與圖7 (a)相同，第二天線12的垂直部分12a和平行部分12b的合計(jì)電長度(即，a+b的長度) 為入/2、或入/2的n倍(其中，n為l以上的整數(shù))，但是此時(shí)第二天線12中 的平行部分12b的電長度b大于第一天線11的電長度。即使是做成如圖7 (a)、 (b)中所示的標(biāo)簽天線4的形狀，第二天線12 也會與第一天線ll共振，從而，即使使第一天線11的電長度小于入/2,或者 使隔板2的厚度薄至約50nm左右，也可以確保比較長的通信距離。此外， 通過做成這樣的標(biāo)簽天線的形狀，與圖3及圖6的形狀相比可以縮小RFID標(biāo) 簽整體的投影面積。即，可以縮小RFID標(biāo)簽的占有面積。而且，通過喉文成如圖7(b)所示的標(biāo)簽天線的形狀，第二天線12的平行 部分12b的長度變長，因此可以呈現(xiàn)直線偏振波的特性。此外，通過做成如圖 7(b)所示的標(biāo)簽天線的形狀，可以使RFID標(biāo)簽整體的寬度與現(xiàn)有的相比做 得更窄。(帶狀標(biāo)簽天線的第四變形)圖8 (a)、 (b)為第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第四變形的結(jié)構(gòu)圖。 在圖8 (a)的標(biāo)簽天線4中，第一天線11的電長度為人/2,第二天線12的垂 直部分12a從第一天線11的端部向垂直方向延伸了入/2的電長度，而且，向 平行于第一天線11的方向垂直彎曲、第二天線12的平行部分12b延伸了入/2 的電長度。即，第二天線12的電長度為(A/2) x2,第一天線11和與該第 一天線11平行的第二天線12的平行部分12b，為相同的長度。此外，圖8 (b)中所示的標(biāo)簽天線4的形狀基本上與圖8 (a)相同，但 是唯一與圖8 (a)不同的是第一天線11為任意電長度的這一點(diǎn)。即，電長度 為入/2的第二天縣12的平行部分12b比第一天線11更長。另夕卜，此時(shí)第二天 線12的電長度也是(入/2) x2。即使是做成如圖8 (a)、 (b)中所示的標(biāo)簽天線4的形狀，因第二天線12 的垂直部分12a對于第一天線11的端部的電位的變動共振，第二天線12的平 行部分12b對于垂直部分12a的電位的變動共振，從而可以得到比較長的通信 距離。此外，通過做成這樣大的標(biāo)簽天線4的形狀，可以更加擴(kuò)大讀取范圍。 (帶狀標(biāo)簽天線的第五變形)圖9為第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第五變形的結(jié)構(gòu)圖。如圖9所示，第二天線12從搭載IC芯片3的任意長度的第一天線11的一方的端部向垂直 方向延伸了入/2的電長度。此外，第三天線13從第一天線11的另一方的端部 向與第二天線12相反的垂直方向延伸了 A/2的電長度。形成針對第一天線11、 第二天線12和第三天線12分別向相反方向垂直延伸的標(biāo)簽天線4，這樣，可 以更加擴(kuò)大讀取范圍。(帶狀標(biāo)簽天線的第六變形)圖10為第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第六變形的結(jié)構(gòu)圖。如圖10 所示，第二天線12從搭載IC芯片3的任意長度的第一天線11的一方的端部， 向與第一天線ll相同的方向延伸了入/2的電長度。此時(shí)，第一天線H及第二 天線12共振，由第一天線11和第二天線12組成的標(biāo)簽天線4可以呈現(xiàn)直線 偏振波的特性。(帶狀標(biāo)簽天線的第七變形)圖11為第一實(shí)施方式中的帶狀標(biāo)簽天線的第七變形的結(jié)構(gòu)圖。如圖11所 殺，在搭載IC芯片3的任意長度的第一天線11的兩方的端部中，分別將電長 度為入的第二天線12和第三天線13形成了環(huán)狀。此時(shí)，第二天線12和第三 天線13在環(huán)狀部分形成了磁性天線，但可以因第一天線11,第二天線12和 第二天線13共振，可以延長標(biāo)簽天線4的通信距離。 《第二實(shí)施方式》前面所述的第一實(shí)施方式中敘述了帶狀天線的幾個(gè)變形，但在第二實(shí)施方 式中敘述使第二天線的寬度變寬的展寬標(biāo)簽天線的幾個(gè)變形。 (展寬標(biāo)簽天線的第一變形)圖12為第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第一變形的結(jié)構(gòu)圖。該變形為 對圖3中所示的第一實(shí)施方式中的第一變形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形，使第二天線的寬 度變寬的結(jié)構(gòu)。即，如圖12所示，在搭載IC3的第一天線21的端部中連接比 第一天線寬度更寬的矩形狀的第二天線22的長邊端部，第二天線22向第一天 線21的垂直方向延伸。此時(shí)，第一天線21的電長度為任意長度，從第一天線 21的端部垂直延伸的展寬第二天線22的電長度為人/2、或A/2的n倍(其中， n為l以上的整數(shù))。另外，第二天線22的寬度的尺寸為入/2以下的任意值。通過做成如圖2所示的標(biāo)簽天線4的結(jié)構(gòu)，第二天線22與第一天線21的長度無關(guān)地進(jìn)行共振，因此即使使第一天線21的電長度小于入/2,或者使 隔板2的厚度薄至50iam左右，作為標(biāo)簽天線4，也可以確保比較長的通信距 離。此外，因垂直配置第一天線21和第二天線22,故可以通過擴(kuò)大第二天線 22的寬度來擴(kuò)大讀取范圍。 (展寬天線的第二變形)圖13為第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第二變形的結(jié)構(gòu)圖。該變形中， 對圖12中所示的第二實(shí)施方式中的第一變形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形，挖出第二天線 的長的方向的端部附近的一部分，將該端部^f故成第一天線。即，如圖13所示， 將展寬第二天線22中的長的方向的端部附近挖成帶狀，形成搭載IC芯片3 的第一天線21。此時(shí)，第一天線21的電長度稍小于第二天線22的寬度，從 第一天線21的端部向垂直方向延伸的展寬的矩形狀的第二天線22的電長度為 約入/2、或入/2的n倍(其中，n為1以上的整數(shù))。由于做成如圖13所示的標(biāo)簽天線4的結(jié)構(gòu)，第二天線22經(jīng)由第一天線 2i共振，因此即使使第一天線21的寬度小于入/2，或者使隔板2的厚度薄至 50nm左右，也可以確保比較長的通信距離。此外，可以通過^f吏第二天線22 的寬度變寬來呈現(xiàn)橢圓偏振波的特性的同時(shí)，還可以更加擴(kuò)大讀取范圍。(展寬天線的第三變形)圖14為第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第三變形的結(jié)構(gòu)圖。該變形中， 對圖7(b)中所示的第一實(shí)施方式中的第三變形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形，使第二天 線12中的平行部分12b的寬度變寬。即，如圖14所示，第二天線22的垂直 部分22a和平行部分22b的合計(jì)電長度(即，(a+b)的長度)為入/2、或入/2 的n倍(其中，n為l以上的整數(shù))，但此時(shí)第二天線22中的平行部分22b的 寬度為任意尺寸，且長的方向的電長度b大于第一天線11的電長度。即使是做成如圖14所示的標(biāo)簽天線4的形狀，也因第二天線22經(jīng)由第一 天線21共振，所以使第一天線21的寬度小于入/2，或者使隔板2的厚度薄至 50;im左右時(shí)，也可以確保比較長的通信距離。此外，通過做成這樣的標(biāo)簽天 線4的形狀，若使第二天線22中的平行部分22b的寬度變寬，則可以呈現(xiàn)橢 圓偏振波的特性，并可以擴(kuò)大讀取范圍。(展寬天線的第四變形)圖15為第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第四變形的結(jié)構(gòu)圖。該變形中， 對圖12中所示的第二實(shí)施方式中的第一變形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形，將第二天線22 的形狀做成電長度為入/2、或入/2的n倍(其中，n為1以上的整數(shù))的正方 形。即使做成這樣的標(biāo)簽天線4的形狀，也可以確保比較長的通信距離，并可 呈現(xiàn)橢圓偏振波的特性，擴(kuò)大讀取范圍。 (展寬天線的第五變形)圖16為第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第五變形的結(jié)構(gòu)圖。該變形中， 對圖13中所示的第二實(shí)施方式中的第一變形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形，將第二天線22 的形狀做成電長度為A/2、或人/2的n倍(其中，n為l以上的整數(shù))的正方 形。即使做成這樣的標(biāo)簽天線的形狀，也可以確保比較長的通信距離，并可呈 現(xiàn)橢圓偏振波的特性，擴(kuò)大讀取范圍。(展寬天線的第六變形)圖17為第二實(shí)施方式中的展寬標(biāo)簽天線的第六變形的結(jié)構(gòu)圖。該變形中， 對圖12中所示的第二實(shí)施方式中的第一變形的結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形，做成了在第二 天線22的長的方向的電長度為入/2 、或入/2的n倍(其中，n為1以上的整數(shù)) 的狀態(tài)下，做成兩沿向長的方向的先端部分加寬寬度的，，所謂末端寬形狀的 第二天線。 《第三實(shí)施方式》在第三實(shí)施方式中詳細(xì)說明在基板薄膜上形成標(biāo)簽天線的實(shí)施方式、電耦 合第一天線和第二天線的實(shí)施方式、以及用保護(hù)用薄膜，對由搭栽IC芯片的 標(biāo)簽天線組成的引入線進(jìn)行分層來形成RFID標(biāo)簽的實(shí)施方式。圖18為在第三實(shí)施方式中，從上面看在基板薄膜上形成標(biāo)簽天線的一實(shí) 施方式的示意圖。在由厚度為如30nm左右的具有耐熱性的聚酰亞胺薄膜形 成的基板薄膜2上，連續(xù)真空鍍敷金屬數(shù)十pm左右的第一天線21及第二天 線，或者由金屬箔形成第一天線2i及第二天線。然后，在第一天線21的規(guī)定 位置形成切縫，設(shè)置匹配電路7，在該匹配電路7上面搭栽IC芯片3。這樣， 形成了標(biāo)簽天線4，而此時(shí)第一天線21和第二天線22通過導(dǎo)體連接起來。此 時(shí)，IC芯片3驅(qū)動第一天線，第一天線的端部的電位變化直接使第二天線共 振。即，IC芯片3經(jīng)由第一天線，使第二天線共振。圖19為在第三實(shí)施方式中，從上面看基板薄膜上形成標(biāo)簽天線的其他實(shí)
施方式的示意圖。即，如圖19所示，由金屬箔形成第一天線21后，使第一天 線21和第二天線22的重疊部分夾粘接劑26后由金屬箔形成第二天線22。粘 接劑26使用丙烯酸類或具有耐熱性的硅系列的材料，也可以將其涂敷在第二 天線的整個(gè)面上。這樣，通過將第一天線21、粘接劑26及第二天線22做成 分層結(jié)構(gòu)，來對第一天線21和第二天線22進(jìn)行靜電耦合。在靜電耦合時(shí)，第 一天線的端部的電位變化間接地使第二天線共振。另夕卜，在做成這樣的分層結(jié) 構(gòu)的情況下，最理想的是由金屬箔形成第一天線21及第二天線22。另外，在 圖19的結(jié)構(gòu)中，做成使樹脂薄膜26具有耐熱性的理由是，為了提高用外覆薄 膜分層RFID標(biāo)簽4的溫度(例如，15(TC左右)或高溫下使用RFID標(biāo)簽4 時(shí)的耐久性。
圖20為在第3實(shí)施方式中，通過被覆薄膜對引入線進(jìn)行分層，形成耐熱 的RFID標(biāo)簽時(shí)的一實(shí)施方式的斷面圖。如圖20所示，將搭載有IC芯片3的 標(biāo)簽天線4載置在由厚度為30jJm的聚酰亞胺薄膜組成的基板薄膜2之上， 形成了引入線。另外，在圖20中在作為引入線的形態(tài)中沒有表示符號。然后， 從引入線的兩側(cè)開始分層分別在內(nèi)面涂敷了硅系列的粘接劑31a、 31b的厚度 為100jitm的具有耐熱性的保護(hù)用聚酰亞胺薄膜32a、 32b,。這樣，引入線由 保護(hù)用聚酰亞胺薄膜32a、 32b封裝，來形成具有耐熱性的RFID標(biāo)簽9。
此外，保護(hù)用聚酰亞胺薄膜32b的里面(外面)側(cè)，可以涂敷用于將RFID 標(biāo)簽9安裝在金屬材料(未圖示)的、具有耐熱性的硅系列等粘接劑。因做成 這樣的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)耐熱性，從而可以在像樹脂成型用模具等那樣被過熱的金屬 制品上粘貼RFID標(biāo)簽9 ，管理樹脂成型的工序或管理被樹脂成型的產(chǎn)品。
圖21為在第3實(shí)施方式中，通過外覆薄膜對引入線進(jìn)行分層，形成常溫 用的RFID標(biāo)簽時(shí)的一實(shí)施方式的斷面圖。如圖21所示，在由厚度為30jum 的聚酰亞胺薄膜組成的基板薄膜2的上面，載置搭載有IC芯片3的標(biāo)簽天線 4來形成引入線，用厚度為50pm的PP (聚丙烯)或PET (聚對苯二曱酸乙 二酯)的樹脂薄膜組成的保護(hù)薄膜34覆蓋該引入線的表面。保護(hù)薄膜34的內(nèi) 面?zhèn)韧糠笥斜┧犷惢蛘呦鹉z系列的粘接劑31d。此外，基板薄膜2的里面?zhèn)?涂敷有丙烯酸類或者橡膠系列的粘接劑31c,在其里面粘貼剝離紙35。由此，形成常溫用的RFID標(biāo)簽9，若剝開剝離紙35,可以直接將RFID標(biāo)簽5粘結(jié) 在在常溫下使用的金屬材料的表面。 《實(shí)驗(yàn)結(jié)果》
離的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在這里，對使用圖3在第 一 實(shí)施方式的第 一變形中所敘述過的、 基于第一天線和第二天線^皮垂直配置的標(biāo)簽天線的RFID標(biāo)簽的通信距離的實(shí) 驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行敘述。另外，以下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為在金屬材料的表面涂敷50pm的 聚酰亞胺薄膜，搭載RFID天線時(shí)的通信距離的測定數(shù)據(jù)。此外，使用電波的 頻率為2.45GHz。
另外，圖22為表示改變一定長度的第一天線的安裝位置、垂直配置了第 二天線時(shí)的第二天線的長度和通信距離的關(guān)系的特性圖，和表示標(biāo)簽天線的形 狀的圖。另外，在圖22的特性圖中，橫軸表示第二天線的長度(mm),縱軸 表示通信距離(mm)。作為標(biāo)簽天線的參數(shù)，(a)表示在離第一天線的中心 23.5mm的位置上(即，第一天線的先端部分的安裝位置)垂直安裝第二天線 的狀態(tài)，(b)表示在離第一天線的中心13mm的位置上垂直安裝第二天線的狀 態(tài)。
第一天線和第二天線的安裝結(jié)構(gòu)為(a)、 (b)時(shí)，當(dāng)?shù)诙炀€的長度為入 /2(40mm)時(shí)，顯示約30mm的最大通信距離，當(dāng)?shù)诙炀€的長度為入(80mm) 及(3/2) X (120mm)時(shí)，也顯示稍長的通信距離，即，從圖22可以知道， 即使任意改變第一天線的長度，也可以在第二天線的長度為入/2或其整數(shù)倍 時(shí)，得到較長的通信距離，尤其在第二天線的長度為人/2時(shí)可以得到最大的通 信距離。
說明為了內(nèi)襯證實(shí)圖22的特性結(jié)果，在根據(jù)標(biāo)簽天線的實(shí)際形狀中，測 定通信距離的結(jié)果。圖23為表示變形第一天線的長度，垂直配置第二天線時(shí) 的第二天線的長度和通信距離的關(guān)系的特性圖，和表示標(biāo)簽天線的形狀的圖。 另外，在圖23的特性圖中，橫軸表示第二天線的長度(mm),縱軸表示通信 距離(mm)。作為標(biāo)簽天線的參數(shù)，(a)表示在離第一天線的中心23.5mm的 位置上垂直安裝第二天線的狀態(tài)，(b)表示在離第一天線的中心13mm的位置 上，垂直安裝第二天線的狀態(tài)。天線結(jié)構(gòu)為(a)、 (b)時(shí)，當(dāng)?shù)诙炀€的長度為入/2 (40mm)時(shí)，顯示 約30mm的最大通信距離，當(dāng)?shù)诙炀€的長度為入(80mm )及(3/2 )入(120mm) 時(shí)，也顯示稍長的通信距離，即，從圖23可以知道，即-使任意改變第一天線 的長度，也可以在第二天線的長度為入/2或其整數(shù)倍時(shí)，得到較長的通信距離， 尤其在第二天線的長度為入/2時(shí)可以得到最大的通信距離。
圖24為表示在離第一天線的中心4mm的位置上，垂直配置第二天線時(shí)的 第二天線的長度和通信距離的關(guān)系的特性圖，和表示標(biāo)簽天線的形狀的圖。另 外，橫軸表示第二天線的長度(mm)，縱軸表示通信距離(mm)。即，該特 性圖表示，在第一天線中形成匹配電路并搭載IC芯片，做成盡可能最小的大 小，且在離第一天線的中心4mm的位置垂直安裝時(shí)的、第二天線的長度和通 信距離的關(guān)系。從圖24可以知道，使離第一天線的中心4mm的位置垂直安裝 時(shí)的、第二天線的長度為入/2 (40mm)時(shí)，顯示約30mm的最大通信距離， 第二天線的長度為入(80mm)時(shí)顯示約24mm的通信距離。
圖25為表示基于現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)簽天線和第二實(shí)施方式的標(biāo)簽天線的通信 距離的比較的特性圖，以及表示第二實(shí)施方式中的標(biāo)簽天線的形狀的圖。另夕卜， 特性圖的橫軸表示基板薄膜的厚度(Mm)，縱軸表示通信距離(mm)。即， 圖25的特性圖表示使用現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)簽天線和第二實(shí)施方式的標(biāo)簽天線，變 更介于金屬材料的表面的基板薄膜的厚度時(shí)的通信距離的變化。另外，在圖 25中測定的標(biāo)簽天線為在圖16中所示的第二實(shí)施方式的第五變形的形狀的標(biāo) 簽天線。在這里，所謂現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)簽天線為如圖2所示的電長度為入/2的偶 極天線。
如圖25所示，在基于現(xiàn)有技術(shù)的入/2偶極天線的標(biāo)簽天線的情況下，基 板薄膜為600|am以下時(shí)完全不傳播電波，即使將基板薄膜做成1000jum (lmm)時(shí)，也只能得到15mm左右的通信距離。另一方面，在如圖25的右 圖所示的形狀的標(biāo)簽天線的情況下，即使基板薄膜的厚度為50jam,也可以得 到50mm的通信距離。例如，將基板薄膜的厚度做成1000 jam (lmm)時(shí)， 可以得到200mm的通信距離。
另外，代替50nm的基板薄膜，即使是將粘接劑10jim和樹脂薄膜40iu m相加的厚度，也可以得到約50mm的通信距離?？紤]到一般所使用的乙烯樹脂袋具有50 ji m的厚度，超市中的塑料袋等具有20 w m的厚度，即使將很薄 的樹脂薄膜夾在金屬材料上，也可以以正常的通信距離，讓使用了本實(shí)施方式 的標(biāo)簽天線的RFID標(biāo)簽動作。
此外，因上述實(shí)施方式的標(biāo)簽天線在自由空間中的通信距離為220 mm， 因所以將基板薄膜做成1000iim ( lmm)左右，從而，與金屬、非金屬無關(guān)不 用在意被被安裝元件，就可以得到200mm左右的通信距離。其結(jié)果，會進(jìn)一 步提高RFID標(biāo)簽的安裝上的方便性。此外，在RFID標(biāo)簽的標(biāo)簽天線和金屬 之間夾絕緣體的現(xiàn)有技術(shù)中，該絕緣體的厚度小于600 jLim ( 0.6mm)時(shí)，在 通用的讀/寫器中不能讀取RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，而即使將絕緣體的厚度增加到 3mm (3000 ju m)時(shí)也只能得到34mm左右的通信距離，但若使用上述各實(shí)施 方式中的標(biāo)簽天線，即使將絕緣體的厚度增加到3mm時(shí)，也可以得到320mm 左右的通信距離。
本發(fā)明的RFID標(biāo)簽可以有效地利用于對金屬零件的生產(chǎn)工序或物流等進(jìn) 行信息管理的RFID標(biāo)簽中。
權(quán)利要求
1.一種RFID標(biāo)簽，其無線發(fā)送被存儲在IC芯片的信息，其特征在于，具有第一天線，其在長的方向的中間部搭載所述IC芯片；以及第二天線，其與所述第一天線的一端部連接，所述第二天線，在從所述第一天線放射的電波的波長為λ時(shí)，其長的方向的電長度為λ/2的整數(shù)倍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于， 所述第二天線經(jīng)由所述第 一天線共振。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于， 所述第一天線的電長度為比所述第二天線的電長度還短的任意長度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于， 所述第二天線的橫向尺寸，在從所述第一天線放射的電波的波長為入時(shí)為入/2以下。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于， 所述RFID標(biāo)簽的背面?zhèn)缺话惭b在金屬表面上， 所述第一天線及所述第二天線在所述背面?zhèn)扰渲糜薪^緣體隔板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于， 所述隔板為樹脂、樹脂的發(fā)泡體、紙或者玻璃中的任意一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于，所述第一天線具有與所述IC芯片的輸出進(jìn)行阻抗匹配的匹配電路， 所述匹配電路通過在所述第一天線所形成的切縫和由該切縫形成的短線 來實(shí)現(xiàn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于， 所述切縫-故形成為L字型或T字型，所述IC芯片，按照由所述切縫分離兩個(gè)端子的方式，被搭載在所述第一 天線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于，對所述第一天線和所述第二天線以成90度以下的任意角度進(jìn)行電連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于， 對所述第一天線和所述第二天線以成約90度的角度進(jìn)行電連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于， 對所述第一天線和所述第二天線進(jìn)行導(dǎo)體連接。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于，對所述第一天線和所述第二天線，通過夾有電介質(zhì)薄膜的疊層結(jié)構(gòu)來進(jìn)4亍 靜電耦合。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的RFID標(biāo)簽，其特征在于， 對所述第一天線和所述第二天線，通過經(jīng)由粘接劑的靜電耦合來進(jìn)行電連
全文摘要
本發(fā)明提供一種RFID標(biāo)簽，其經(jīng)由薄的隔板安裝在金屬材料的表面也可以得到所期望的通信距離，且通信距離不因被安裝材料的種類而變化。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明，從搭載IC芯片的第一天線的端部向垂直方向延伸第二天線。第一天線的電長度是任意的，第二天線的電長度為λ/2或λ/2的整數(shù)倍。此外，第一天線和第二天線的背面配置有50μm左右的樹脂基板薄膜。通過這樣的標(biāo)簽天線的結(jié)構(gòu)，第二天線與第一天線共振而呈現(xiàn)電波放大作用，從而即使縮短第一天線的電長度或減小基板薄膜的厚度也可以確保長的通信距離。此外，共振頻率不因被安裝材料的種類而變化，所以不管用什么樣的被安裝材料，都可以確保穩(wěn)定的通信距離。
文檔編號H01Q1/22GK101286206SQ20081008330
公開日2008年10月15日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月11日
發(fā)明者坂間功 申請人:株式會社日立制作所