Rfid标签及其制造方法
专利名称：Rfid标签及其制造方法
技术领域：
本发明涉及以无线的方式发送或者接收信息的RFID标签及其制造方法。
背景技术：
近年来，在物品的信息管理及物流管理等中，正在推进能进行信息读取、写入的使用半导体芯片的RFID(Radio Frequency Identification/射频识别)标签的利用。该RFID标签包括IC芯片，具有记录信息的存储器；天线，以无线的方式发送该 IC芯片的存储器中所记录的信息，另外还接收信息及输送的电力；基体，搭载天线。记录在 IC芯片中的信息由于可以和读写器进行通信，因而可以利用读写器以非接触的方式读取记录在IC芯片中的信息。另外，反之还可以将其写入IC芯片。UHF (Ultra High Frequency/特高频)频带或 SHF (Super High Frequency/超高频)频带的RFID标签的天线主要使用带状的偶极天线。该天线例如使导体成为长方形的板状来形成，或者通过在基体上涂敷Ag膏(《一 ζ卜)那样的导体来形成。这里，在天线内，作为取得天线和IC芯片之间的阻抗匹配所用的阻抗匹配机构，形成L字状等的狭缝。也可以在RFID标签的IC芯片中具备拥塞控制功能，能够由读出装置集中读取多个RFID标签。因此，存在对安装RFID标签后的多个文件进行集中管理的实例。专利文献1 日本特开2005-157918号公报(图1)
发明内容
在文件上安装RFID标签时，由于文件格式的原因，一般安装于同样的地方。但是， 在安装了 RFID标签的文件较薄时，若将它们捆扎起来则成为RFID标签接近并且重叠的状态。若成为了这种状态，则RFID标签的IC芯片和天线之间的阻抗匹配从在单独状态的RFID 标签中所调整的值发生变化。该阻抗的变化根据RFID标签通信距离极端的减少、情况的不同而使通信变得困难。其结果为，在RFID标签密集的状态下变得无法使用。为了解决上述课题，本发明所涉及的RFID标签对于进行IC芯片和标签天线之间的阻抗匹配所用的阻抗匹配电路，其配置为遮盖该电路并且重叠导电体。发明效果根据本发明，即便使RFID标签接近进行配置，仍能够达到RFID标签的通信距离。
图1(a)是表示第1实施方式RFID标签的附图。图1(b)是图1(a)的A-A'线截面图。图1(c)是图1(a)的B-B'线截面图。图2是表示导电体4的宽度和本实施方式RFID标签的通信距离关系的附图。图3是表示导电体4的长度和通信距离关系的附图。图4是使导电体4沿着第1天线1的长边方向移动，表示那时的通信距离变化的附图。图5是表示绝缘体基体2的厚度和RFID标签单个的通信距离关系的附图。图6是表示绝缘体基体2的厚度和按0. 3mm间隔所配置的RFID标签的通信距离关系的附图。图7(a)是表示第2实施方式RFID标签的附图。图7 (b)是图7 (a)的A-A'线截面图。图7 (c)是图7(b)的应用图。图8 (a)是表示第2实施方式RFID标签的附图。图8(b)是图8(a)的上面图。图8 (c)是表示导电体4a和狭缝5之间的位置关系异例的附图。图9是表示导电体4a的长度和通信距离关系的附图。图10是表示第1天线11和通信距离关系的附图。图11是表示因2个导电体4a形成的间隙(Gap)和IC芯片的位置关系而产生的通信距离变化的附图。图12(a)是表示第3实施方式RFID标签的附图。
图12(b)是图8(a)的上面图。
图13(a)是表示第4实施方式RFID标签的附图。
图13(b)是图13(a)的上面图。
图13(c)是表示图13(a)异例的附图。
图14(a)是表示第5实施方式RFID标签的附图。
图14(b)是图14(a)的上面图。
图14(c)是表示图14(b)的A-A'线截面图。
图15(a)是表示制造本发明RFID标签的1例的附图
图15(b)是图15(a)的上面图。
图15(c)是图15(a)的背面图。
符号说明1、11、12、13、14 第 1 天线2:绝缘体基体2a 带状基体3: IC 芯片4、4a、4b、4c、4d、4e 导电体5:狭缝(阻抗匹配电路)6c 硬磁性体7 树脂制盒体8 切断位置9 第2天线15 树脂16a、16b:软磁性体
具体实施例方式对于本实施方式中RFID标签的结构，进行详细说明。<RFID 标签 >图1所示的RFID标签包括IC芯片3，记录由读写器(未图示)读取的信息；第1 天线1，经由端子来连接IC芯片3 ；绝缘体的基体2，搭载第1天线1 ；导电体4，在第1天线 1上具有进行该第1天线1和IC芯片3之间的阻抗匹配的T型阻抗匹配电路5，使之覆盖阻抗匹配电路5进行配置，并且具有导电性。<RFID标签的IC芯片3>RFID标签的IC芯片3例如具有整流电路，将输入到第1天线1中的交流变换为直流；解调电路，将从读写器发送的命令、数据等复原为“1”、“0”的信号序列；调制电路，对读写器在发送数据中调制载波；控制电路，进行信息的收发、对内部存储器的读出、写入等的控制；存储器，存储信息。<RFID标签的第1天线1>RFID标签的第1天线1在绝缘体基体2上粘合铝、铜等的箔，并通过蚀刻来形成， 或者通过具有导电性的金属蒸镀膜或银等的导电性膏的印刷等形成于绝缘体基体2上，随后搭载IC芯片。根据该结构，使用读写器(未图示)，以无线的形式经由第1天线1读取 IC芯片3的存储器中存储的信息，或者在IC芯片3的存储器中记录信息。另外，在天线为偶极天线时，如图1 (a)所示，在第1天线1上具有用来进行阻抗匹配的T字状狭缝5。狭缝5通过对作为天线材料的铝等进行蚀刻，或者通过在蒸镀形成天线的铝等时进行遮掩，来形成。这里，T型狭缝5的一端延伸到第1天线1的短边方向一个端边缘部，将天线1的短边方向一端分离。而且，在跨过T型狭缝5上延伸到天线1的短边方向一个端边缘部的部位后的状态下，IC芯片3的2个端子3a、!3b (未图示)连接到第1天线1上。还有，T型狭缝5也可以是L型狭缝，不言而喻，只要是此外能进行阻抗匹配的形状就可以。<IC芯片3的拥塞控制功能>集中读取多个RFID标签中所写入的信息的功能被称为拥塞控制，其控制方法有各种各样的方法。作为经常使用的方法，是给IC芯片预先赋予固有的号码，利用由读取装置依次调用该号码的方法来按顺序调用多个标签的方法。集中读取的RFID标签必须借助于从读取装置照射的电磁波的能量进行动作状态保持，直到全部的标签被读取。<接近的RFID标签相互作用的减低>为了使RFID标签高效地进行动作，需要充分进行标签天线和IC芯片的阻抗匹配。 另外，通过本发明人的实验可以确认出，在使金属片接近了 RFID标签的天线部的情况下， 阻抗的变化最大的情况是使金属片接近到阻抗匹配电路部分的时候。在本实施方式中，着重于该阻抗匹配电路部，利用导电体保护该部分，其方式为， 即便其他RFID标签的天线等金属体接近，阻抗的变化仍变小。本实施方式的RFID标签其结构为，在安装IC芯片后的天线上所形成的IC芯片和天线之间的阻抗匹配电路部分上经由绝缘体来覆盖导电体。在通过该导电体从导电体面例如使金属片接近了天线的阻抗匹配电路部时，由于在阻抗匹配电路部上预先配置了导电性的导电体，因而金属片的影响几乎没有。在从没有导电体的面(和配置了导电体的面相反的面)同样使金属片接近的情况下，虽然阻抗的变化较大，但是在基体的厚度薄时，也就是说如果天线和导电体的距离较近，则可以利用背面导电体的效应减小阻抗变化。也就是说，在本实施方式中要减小天线和遮盖其阻抗匹配电路的导电体之间的间隔，该天线具有和IC芯片之间的阻抗匹配电路。天线和金属体之间的关系可以举出如下的例子。就张贴于金属上仍能够利用的 RFID标签来说，在RFID标签和金属面之间插入具有数毫米厚度的衬垫，通过将金属面和 RFID标签隔开，而使RFID标签进行动作。但是，对于这些RFID标签来说，若使金属体接近了标签天线面，则RFID标签不再进行动作。其原因为，因为天线和金属体之间的距离相隔数毫米左右，所以不能像本实施方式的导电体那样利用该金属体。另外，虽然读出器天线等所使用的贴片天线也在放射天线部的背面具有较大的接地电极，但是由于放射天线和接地电极之间的间隔有数10mm，因而若使其他的金属体接近了放射天线面，则天线的阻抗发生变化，天线的特性变坏。在这些例子中，虽然在天线的背面配置了金属体，但是因为天线和金属体的间隔宽大(数毫米左右)，所以得不到本发明的那种由阻抗匹配部的背面所配置的导电体而产生的效应，天线特性发生变化。《第1实施方式》图1 (a)是表示第1实施方式中的RFID标签的附图，图1 (b)是图1 (a)的A_A'线截面图，图1(c)是图1(a)的B-B'线截面图。第1实施方式的RFID标签用来通过由读写器(未图示)读取IC芯片1的存储器中记录的信息，来进行信息的管理，例如进行签条或封条化等，安装于物品上加以使用。本发明的RFID标签具有IC芯片3以及和IC芯片3连接的第1天线1，在IC芯片 3上具有金属制的信号输入输出用端子3a及3b的2个端子(未图示)。2个端子连接到处于第1天线1内的作为阻抗匹配电路的T型狭缝5的两端上。另外，在IC芯片上还有2个虚设端子，以IC芯片和天线平行的形式在IC芯片的四个角上配置各个端子(下面，在本实施方式中所谓的端子是指通电的端子，不是指虚设端子)。IC芯片3的2个端子通过超声波接合、金属共晶或导电性粘接件等以低电阻的形式连接到第1天线1上。再者，IC芯片3 和第1天线1通过未图示的粘接件进行了固定。如图1(b)所示，与第1天线1邻接，以保持第1天线1的形式叠层绝缘体基体2，再经由绝缘体基体2，在和第1天线1相反的面上形成具有导电性的导电体4，使之遮盖进行阻抗匹配的T型狭缝5。另外，第1天线1及导电体4和绝缘体基体2通过未图示的粘接件进行了粘合。如图1 (c)所示，T型狭缝5经由绝缘体基体2由导电体4覆盖，按T型狭缝所形成的狭缝成为被封盖的状态。绝缘体基体2由PET (PolyEthylene Terephthalate/聚对苯二甲酸乙二醇酯)、 PEN(PolyEthylene naphthalate/聚乙烯)、PP (Polypropylene/聚丙烯)等构成。在本实施方式中，作为绝缘体基体2的材料使用了 0. 03mm厚度的PEN。第1天线1其长度为90mm、宽度为3. 5mm，T型狭缝长边方向的长度为20mm。还有， 所谓天线的长度是指图1(c)的横向，所谓天线的宽度是指图1(b)的横向。与第1天线的长边方向对应的导电体4其长度为26mm，与第1天线1的短边方向对应的导电体4的宽度为4mm。其形状为，将在该结构中第1天线1上所形成的作为阻抗匹配电路的T型狭缝5， 经由绝缘体基体2完全覆盖。第1天线1和导电体4使用0. 012mm厚度的铝箔，对绝缘体基体2的两面利用粘接件使之粘合，通过对其两面进行蚀刻来形成第1天线1及导电体4。
采用图2来说明导电体4宽度的最佳化。图2是表示导电体4的宽度和本实施方式RFID标签的通信距离关系的附图，使导电体4宽度方向的中心和第1天线1短边方向的中心一致，第1天线1的长度方向也同样使之一致。表示出，即便在完全遮盖T型狭缝5后的状态下将导电体4的宽度扩大为4 50mm，RFID标签的通信距离也不发生较大变化。从而，从RFID标签小型的观点来看，形成为和第1天线同等宽度或者和绝缘体基体2同等宽度在制造上是有优势的。下面，对于导电体4的长度和通信距离的关系，使用图3进行说明。图3是表示导电体长度和通信距离的关系的附图，使导电体4长边方向的中心和第1天线1长边方向的中心一致，短边方向的中心也同样使之一致。以导电体4从T型狭缝5的中心按长边方向延长的形式改变导电体4的长度，表示将导电体4的长度形成为14 50mm时的通信距离。 在导电体4的长度为20mm时恰好成为将调度T型狭缝5完全遮盖的状态。由此，因导电体 4的长度为26 28mm而获得最大通信距离。阻抗匹配电路的T型狭缝长度是20mm，为了配置导电体以便将其遮盖，导电体长度需要是20 28mm。再者，使用图4来说明阻抗匹配电路的T型狭缝5和导电体4之间的定位准确度关系。例如，使长度为20mm、宽度为4mm的导电体4沿着第1天线1的长边方向进行移动， 将那时的通信距离变化表示于图4中。此时配置导电体4使之遮盖T型狭缝5，将导电体 4长度方向的中心及T型狭缝5长边方向的中心设为原点。图表的横轴表示导电体4的位置，表示出以狭缝5长边方向的中心为原点的导电体4的中心位置。由此，只要导电体4的位置为_4 +3mm，则在通信距离上没有变化。从而，考虑定位准确度的导电体长度其最佳值为26mm。在本发明的RFID标签中作为重要的要素有绝缘体基体2的厚度。使用图5来说明绝缘体基体2的厚度和通信距离的关系。还有，第1天线1和导电体4使用0. 012mm厚度的铝箔，绝缘体基体2使用PET。其特性为，若是绝缘体基体2的厚度为0. 3 0. 9mm则没有通信距离的变化，若达到了 0. 3mm以下则通信距离变长。这里的下限值是0. 005mm。也就是说，在绝缘体基体2的厚度为0. 005mm以上且0. 3mm以下，就能理解通信距离变长的特性。而且，根据图5的实验结果，在为0.06mm时通信距离成为最大。由于广泛使用的作为保持RFID标签天线的基体的PET、PEN等的厚度是0. 02 0. 06mm,因而在该基体的两面上形成第1天线1和导电体4，就不存在部件的添加等，在生产方面是有优势的。使用图6，来说明其他的RFID标签接近时因第1天线1和导电体4的距离而产生的影响。图6是在将第1实施方式的RFID标签按0. 3mm间隔重叠了 3张的状态下，对改变 RFID标签的绝缘体基体2厚度时中心所配置的RFID标签的通信距离进行测量后的结果。 由图6可以确认，只要绝缘体基体2的厚度为0. 005mm以上则获得400mm的通信距离。即便在绝缘体基体4为0. 9mm厚度之时，其通信距离仍为560mm，没不存在因使绝缘体基体2 变厚而产生的优点，如果使绝缘体基体2变薄则存在可以使RFID标签本身变薄的优点，能够使便利性得到提高。另外，RFID标签单个中的通信距离如图5所示，通过使绝缘体基体4的厚度变得比0. 3mm薄，就可以延长其通信距离。从而，通过将绝缘体基体4的厚度设定为0. 005 0. 3mm，就能够获得RFID标签单个中的通信特性和即便在重叠配置了 RFID标签时仍旧优良的通信特性，在2个状态下同时具有RFID标签的便利性。
根据图6中的测量结果，在与RFID标签的配置间隔0. 3mm相比使第1天线和导电体4的间隔进一步接近的状态下，也就是说通过将绝缘体基体2的厚度形成为0. 2mm,来获得最大通信距离。由此，表示出在重叠配置了多个RFID标签时，通过与RFID标签的间隔相比使绝缘体基体2的厚度进一步变薄，就获得最大通信距离。该现象可以如下进行说明。将RFID标签的第1天线和导电体4的间隔设为tl，以距离t2来配置上述相同结构的多个RFID标签，在该状态下RFID标签是可以进行动作的状态。此时，即便其他RFID标签的天线接近某个RFID标签的第1天线，只要tl < t2，则由于与第1天线最近的金属体为作为本RFID标签结构部件的导电体4，因而接近来的其他金属体的影响看起来较小。从而，第1天线的特性变化较小，其通信距离的下降较小。相反，如果tl > t2则接近来的其他金属体的影响较为显著，第1天线的特性变化增大。也就是说，在绝缘体基体较厚时，因为与其厚度相比，阻抗匹配电路和其他金属体之间的距离更为接近，所以阻抗的变化增大，RFID标签的性能下降。从上述的结果得知，使用50条绝缘体基体2的厚度为0. 02mm、由导电体4 (长度为26mm、宽度为4mm)构成的RFID标签，将这些RFID标签用0. 03mm厚度的带粘附密封条固定在普通的0. Imm厚度的纸张上。若将对纸张的RFID安装部位设为一定，重叠了该纸张， 则RFID标签也成为大致重叠的状态。此时RFID标签的间隔按纸张、导电体4、绝缘体基体 2、第1天线1、绝缘体基体2和导电体4的粘接件、绝缘体基体2和第1天线的粘接件及带粘附密封条的总和成为约0. 2mm。从而，能够变为绝缘体基体4(0. 02mm) < RFID标签间隔 (0. 2mm)的关系。在该状态下，由高频输出500mW的950MHz频带读取装置进行读取实验后的结果为，能够集中读取50条全部的RFID标签。这样，配置导电体使之遮盖天线的阻抗匹配电路就能获得对非常接近的RFID标签的集中读取性能进行改良的显著效果。采用作为比较以往通用的RFID标签，在按这种约0.2mm这样的非常狭小的间隔配置了 RFID标签时，无法使RFID标签进行动作。附带记述，假如将RFID标签间隔扩大到5mm 左右，则靠近读取装置的一侧的数个RFID标签仍为能读取的程度之状况。再者，在第1实施方式中，虽然将第1天线1的长度按动作频率950MHz的约λ/4 长度形成为缩短形，但是在更加需要通信距离的场合，通过将天线长度延长为一般电的 λ/2，就可以实现。《第2实施方式》第2实施方式是第1实施方式的异例。图7 (a)是表示第2实施方式中的RFID标签的附图，(b)是(a)的A-A'线截面图，(c)是表示(b)应用的附图。在第1实施方式中， 经由绝缘体基体2，在第1天线1的背面配置了导电体4。在第2实施方式中，如图7(a)所示其结构为，在第1天线14的安装有IC芯片3的面上使用0. 005 0. 02mm左右的粘接件 (接着件)或粘附件(粘着件)(未图示)，将导电体4e重叠在一起。导电体4e具有圆形的切除部，使之避开IC芯片3。该切除部不限于圆形，也可以是任意形状的切除部或切口。 在本实施方式中，因为作为第1天线14和导电体4e之间的绝缘体利用粘接件或粘附件，所以可以由任意厚度的绝缘体构成第1天线和导电体4e。因此，可以与绝缘体基体4的厚度相比，使第1天线11和导电体4e进一步接近。从上面所说明的绝缘体厚度和接近的RFID 标签的关系来看，在RFID标签非常接近的那种情况下，也就是说，在薄纸的1张1张地安装了 RFID的那种情况下有效。
再者，如图7(b)所示，因为IC芯片3进入导电体4e上所形成的切除部内，所以不存在IC芯片3突出于RFID标签的表面的情况，获得RFID标签的表面被平坦化的效果以及形成IC芯片的脱落防止所需的强度保护的效果。图7 (c)以使其效果得到进一步提高为目的，在导电体4e的切除部和IC芯片3之间所形成的间隙内填充环氧树脂15，使平坦化和强度得到了提高。《第3实施方式》虽然在第1实施方式中表示出在导电体4上存在最佳长度，但是在第3实施方式中将使用图8来说明通过任意长度的导电体来减低作为课题的接近的RFID标签相互作用的结构。图8 (a)是表示本实施方式的RFID标签的附图，(b)是图8 (a)的上面图，(c)是表示导电体4a和狭缝5之间的位置关系异例的附图。本实施方式中所示的平面状偶极天线在天线长度为电的(電気的)λ/2之时天线效率最佳。但是，在其他RFID标签等的金属体等接近了该最佳状态的天线旁边时，若接近到天线端部则和金属体进行电容耦合，成为天线长度变长的效果，天线的阻抗发生变化。另外，若到达了处于天线中央部的阻抗匹配部旁边，则如上所述，阻抗发生较大变化，通信距离的变动增大。从而，如果天线长度为电的λ/2长度，则不管金属体接近RFID标签的哪个部位，阻抗的变化都较大。接下来，在第1天线11比电的λ/2长度更短时，若其他RFID标签等的金属体等接近到天线端部，则和金属体进行电容耦合，成为有效的天线长度变长的那种效果，与天线的阻抗变化相比，天线变得更长，使天线效率提高的效果增大。即便在这种情况下，若金属体接近到天线中央的阻抗匹配部则阻抗变化增大的课题也相同。由上面得知，如果第1天线11比电的λ/2长度更短则有优势，通过发明人的实验确认出λ/6 λ/4长度是良好的天线长度。在第3实施方式中，如图8 (a)所示，其构成为，配置2个导电体4a，该导电体4a遮盖第1天线11的T型狭缝5阻抗匹配电路。在(b)中表示RFID标签的上面图。导电体4a 在由T型狭缝5所形成的阻抗匹配部中央分割为2个，导电体4a以按第1天线11的长边方向延伸的形式来构成。(c)是将导电体4a的由T型狭缝所形成的阻抗匹配部的分割位置形成为左右不等长度的例子。在将导电体4a的分割位置从IC芯片3的正下方错开时，因为IC芯片3安装于第1天线11、绝缘体基体2和导电体4a重合的部分上，所以具有可以安装于比按(b)的形式安装IC芯片3的情形更加平坦的面上的优点。图9表示出导电体4a的长度和通信距离的关系。将第1天线11的长度设为90mm， 将宽度设为3. 5mm,并且导电体4a为宽度4mm。是改变该2个导电体4a的长度而测量出此时的通信距离后的附图。这里的导电体长度指的是将2个导电体4a和它们2个导电体的间隙(Gap)相加后的长度。在此，导电体长度直到30 85mm都不存在特征性的波峰，而获得大致一定的通信距离。这里2个导电体4a的间隙固定成1mm。由于是使用了阻抗匹配电路的T型狭缝5长度为30mm的第1天线11的测量结果，因而只要导电体4a延伸到狭缝的两端以上则得到阻抗匹配电路的保护功能。由于导电体4a的长度不给第1天线11的阻抗带来影响，因而具有第1天线11能够只按第1天线11上所形成的阻抗匹配电路的狭缝长度进行调整的优点。图10是表示第1天线11 (天线宽度3. 5mm)的天线长度和通信距离关系的附图，并且表示出，由于在天线长度40 90mm下获得大致一定的通信距离，因而能够使第1天线 11小型化。此时2个导电体4e和Gap的总和为85mm。图11是以IC芯片3的第1天线11上的位置为原点，表示从该点开始的到由2个导电体4e形成的间隙中心为止的距离上的通信距离的附图。第1天线11其长度为60mm， 宽度为3. 5mm。导电体4e其宽度为4mm，包括间隙在内的长度总和为85mm。是绝缘体基体 2的厚度为0. 02mm、间隙为Imm的结构。由此可以确认，通过在IC芯片的安装位置上使间隙(Gap) —致就获得最大通信距离。在将IC芯片安装于天线上时，因为按照导电体4a的端部位置成为IC芯片3的安装位置凹进的那种形态，所以存在IC芯片的安装可靠性下降的可能性。为了避免该状况， 需要扩大2个导电体4a的间隔，但是若扩大了该间隔，则遮盖阻抗匹配电路的面积变小，导电体4a的效果减低。因此，像图8(c)那样，通过将导电体4a形成为不等长度，使分割位置向左右偏移，而具有可以确保IC芯片3的安装部平坦性的效果。但是，从图11所示的特性得知，例如若从IC芯片3的中心使间隙中心偏移了 Imm则致使其通信距离下降约30%，但是IC芯片3的安装可靠性得到提高以及制造时的成品率得到提高的方面等的优点较多。《第4实施方式》图12(a)是表示本实施方式的RFID标签的附图，(b)是表示图12(a)上面图的附图。不需要延长绝缘体基体2上所形成的导电体4，也可以如图12所示，经由绝缘体基体 2，连接第2天线9来作为别的材料。第1天线和第2天线经由绝缘体，使之进行因各自的重合导致的静电电容耦合。第2天线9可以使用金属箔等，也可以使用下述薄膜来作为第2 天线9，上述薄膜是将聚乙烯、聚丙烯等的树脂薄膜和铝等的金属箔、或者在树脂薄膜上形成了金属蒸镀膜的薄膜等叠层后的薄膜。在使用叠层薄膜时，由于可以将绝缘体基体2和第2天线9采用热封方法进行热熔接，因而能够以低成本进行可靠性高的接合。《第5实施方式》第5实施方式将说明使本发明的RFID标签具有经常使用于防止非法携带的磁性标签功能的RFID标签。图13(a)是表示本实施方式的RFID标签的附图，(b)是其上面图，(c)表示出通过在导电体4b上装载部件6c来附加功能的形式。如图13(a)所示，以将下述导电体4c向单侧延伸的形式，作为导电体4c的材料使用具有导电性的软磁性体，上述导电体4c遮盖作为 L字型狭缝5a的阻抗匹配电路。这里，通过使阻抗匹配电路的狭缝形状对第1天线12的长边方向呈非对称，就可以缩短整体上的标签长度。以往，在同时使用磁性标签和RFID标签时将它们2个直列配置。由于磁性标签和RFID标签的天线之间的干扰，因而不易进行并列配置。因此，存在因直列配置而使全长变长并使便利性下降的问题。如同本实施方式那样， 通过共用RFID标签的天线件和磁性标签的部件，而获得可以缩短标签整体长度的效果。其原因为，在本实施方式中，可以将形成在第1天线12上的阻抗匹配电路与导电体4c重叠。 第1天线12的大小及材料使用和实施方式1相同的尺寸及材料，使IC芯片3的安装位置向狭缝端部的方向进行了偏移。由于导电体4c具有导电性，因而和上面所示的实施方式相同，通过经由绝缘体基体2用导电体4c遮盖L型狭缝5a的阻抗匹配电路，而具有减低因接近阻抗匹配电路旁边的金属片等的影响而产生的阻抗变化之效果。与此同时，在提供了作为软磁性体特性的交流磁场时，可以利用由磁共振而产生的磁性标签效果。因此，产生能获得下述RFID标签的效果，该RFID标签具有利用RFID的信息管理和防止非法携带标签的2 个功能。同样，在图8的实施方式中通过将2个4a置换为6c的部件，也获得同样的效果。再者，如(C)所示，通过在由软磁性体构成的导电体4b上配置由硬磁性体的小片构成的硬磁性体6c，就可以利用硬磁性体6c的磁化/消磁化来控制磁性标签功能的有效/ 无效。例如，通过由安装在门口等的检测器检测磁性标签功能的有效/无效，在非法携带的场合就可以发出蜂鸣等的报警音。据此，可以判别是合法携带还是非法携带。《第6实施方式》作为第5实施方式的异例，通过形成为图14所示的那种将软磁性体和硬磁性体重叠那样的结构，而获得和前面的实施方式相同的效果。图14(a)是表示RFID标签结构的附图，(b)是其上面图，(c)表示出(b)的A-A'线截面图。如图14(a)所示，其结构为，导电体4d由硬磁性体构成，该导电体4d遮盖第1天线14上所形成的作为T型狭缝5的阻抗匹配电路。在其下配置收存到树脂性的盒体内的作为软磁性体部件的软磁性体13a。由于遮盖阻抗匹配部5的导电体材料只要具有导电性则产生效果，因而作为导电体4d的材料是软磁性体或是硬磁性体都可以。另外，为了提高磁性标签的效果，也可以添加软磁性体13b，进行叠层。通过使导电体4d成为硬磁性体，就可以利用硬磁性体6d的磁化/消磁化来控制磁性标签功能的有效/无效。因此，和第5实施方式相同，通过由安装在门口等的检测器检测磁性标签功能的有效/无效，在非法携带的场合就可以发出蜂鸣等的报警音。据此，可以判别是合法携带还是非法携带。《第7实施方式》使用图15来说明RFID标签的制造方法。图15(a)是在带状绝缘体基体2a的单面上形成第1天线1和在另一单面上形成导电体4后的标签带外观图，(b)是其天线2的面，(c)表示出导电体4的面。在由RFID标签广泛使用的PET或PEN等带状的绝缘体基体 2a的两面上张贴铝、铜等的金属箔，或者形成金属蒸镀膜。在该两面金属薄膜上对单面通过蚀刻来形成预期的天线图案。作为别的方法，也可以使用掩模在基体2a上直接进行金属蒸镀。导电体4d如图15(c)所示，也可以将预期宽度的导电性材料张贴于绝缘体基体2a上， 或通过蒸镀来形成。通过将导电体4d形成为一张的带状，而产生不需要和形成在绝缘体基体2a相反面的天线之间的定位之效果，在制造时生产量的提高及成品率的提高方面产生效果。通过在该附带导电体的天线基体上安装IC芯片3，在图15(a)所示的截断位置8上切开各标签，就可以制造预期的RFID标签。
权利要求
1.一种RFID标签，粘贴于片状的物品上，其特征为， 上述RFID标签，具备IC芯片，存储信息；第1天线，经由上述IC芯片的2个端子进行连接，通过电波发送上述IC芯片中所存储的信息；狭缝，具备于上述第1天线中，并与上述IC芯片进行该第1天线的阻抗匹配； 导电体，以覆盖上述狭缝的形式进行重叠，具有导电性；以及绝缘体，处于上述导电体和上述第1天线之间； 上述绝缘体的厚度比上述片状的物品的厚度薄。
2.—种RFID标签，以无线的方式发送信息，其特征为， 具备IC芯片，存储上述信息；第1天线，经由上述IC芯片的2个端子进行连接，通过电波发送上述IC芯片中所存储的信息；狭缝，具备于上述第1天线中，并与上述IC芯片进行该第1天线的阻抗匹配； 导电体，以覆盖上述狭缝的形式进行重叠，具有导电性；以及绝缘体，处于上述导电体和上述第1天线之间； 上述绝缘体的厚度为0. 005mm以上0. 3mm以下。
3.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 上述第1天线的电长度为λ/2长度以下。
4.如权利要求3所述的RFID标签，其特征为， 上述第1天线的电长度为λ /6 λ /4。
5.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 上述导电体是磁性体。
6.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 上述导电体在上述第1天线的一端方向上延伸。
7.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 上述导电体被分割成2个以上。
8.如权利要求7所述的RFID标签，其特征为，被分割成上述2个后的上述导电体由任一个导电体覆盖上述IC芯片。
9.如权利要求7所述的RFID标签，其特征为， IC芯片位于多个上述导电体之间。
10.如权利要求7所述的RFID标签，其特征为， 上述导电体在上述第1天线的两端方向上延伸。
11.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 在上述第1天线的一端或者两端具有第2天线。
12.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 上述导电体具备比上述IC芯片大的切割部。
13.如权利要求1所述的RFID标签，其特征为，上述绝缘体的厚度为0. 005mm以上0. 3mm以下。
14.一种RFID标签制造方法，制造具备第1天线的RFID标签，该第1天线以无线的方式发送IC芯片的信息，该RFID标签制造方法的特征为，在绝缘体基体的一面上按一定间隔形成上述第1天线，在带状的绝缘体基体上安装IC芯片，该带状的绝缘体基体以相对另一面的绝缘体基体成为一张的方式形成了导电体，并且该带状的绝缘体基体的厚度为0. 005mm以上0. 3mm 以下，将上述绝缘体基体带在一定间隔的切断位置上截断。
15.如权利要求14所述的RFID标签制造方法，其特征为， 上述第1天线及导电体通过蚀刻来形成。
16.如权利要求15所述的RFID标签制造方法，其特征为， 上述导电体通过金属箔的粘贴、金属蒸镀或者溅射来形成。
全文摘要
本发明提供一种RFID标签及其制造方法。即便在密集配置了多个RFID标签时，也能够防止因RFID标签的相互干扰导致的通信特性下降，由读取装置集中读取密集了多个的RFID标签。本发明的RFID标签具有IC芯片(3)和与IC芯片(3)连接的第1天线(1)，并且具备阻抗匹配电路，进行IC芯片(3)和第1天线(1)的阻抗匹配；并且结构为，经由绝缘体基体(2)进行重叠配置，以通过导电体(4)遮盖阻抗匹配电路。
文档编号H01Q1/38GK102194143SQ20111003063
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年3月11日
发明者坂间功 申请人:株式会社日立制作所
技术领域：
本发明涉及以无线的方式发送或者接收信息的RFID标签及其制造方法。
背景技术：
近年来，在物品的信息管理及物流管理等中，正在推进能进行信息读取、写入的使用半导体芯片的RFID(Radio Frequency Identification/射频识别)标签的利用。该RFID标签包括IC芯片，具有记录信息的存储器；天线，以无线的方式发送该 IC芯片的存储器中所记录的信息，另外还接收信息及输送的电力；基体，搭载天线。记录在 IC芯片中的信息由于可以和读写器进行通信，因而可以利用读写器以非接触的方式读取记录在IC芯片中的信息。另外，反之还可以将其写入IC芯片。UHF (Ultra High Frequency/特高频)频带或 SHF (Super High Frequency/超高频)频带的RFID标签的天线主要使用带状的偶极天线。该天线例如使导体成为长方形的板状来形成，或者通过在基体上涂敷Ag膏(《一 ζ卜)那样的导体来形成。这里，在天线内，作为取得天线和IC芯片之间的阻抗匹配所用的阻抗匹配机构，形成L字状等的狭缝。也可以在RFID标签的IC芯片中具备拥塞控制功能，能够由读出装置集中读取多个RFID标签。因此，存在对安装RFID标签后的多个文件进行集中管理的实例。专利文献1 日本特开2005-157918号公报(图1)
发明内容
在文件上安装RFID标签时，由于文件格式的原因，一般安装于同样的地方。但是， 在安装了 RFID标签的文件较薄时，若将它们捆扎起来则成为RFID标签接近并且重叠的状态。若成为了这种状态，则RFID标签的IC芯片和天线之间的阻抗匹配从在单独状态的RFID 标签中所调整的值发生变化。该阻抗的变化根据RFID标签通信距离极端的减少、情况的不同而使通信变得困难。其结果为，在RFID标签密集的状态下变得无法使用。为了解决上述课题，本发明所涉及的RFID标签对于进行IC芯片和标签天线之间的阻抗匹配所用的阻抗匹配电路，其配置为遮盖该电路并且重叠导电体。发明效果根据本发明，即便使RFID标签接近进行配置，仍能够达到RFID标签的通信距离。
图1(a)是表示第1实施方式RFID标签的附图。图1(b)是图1(a)的A-A'线截面图。图1(c)是图1(a)的B-B'线截面图。图2是表示导电体4的宽度和本实施方式RFID标签的通信距离关系的附图。图3是表示导电体4的长度和通信距离关系的附图。图4是使导电体4沿着第1天线1的长边方向移动，表示那时的通信距离变化的附图。图5是表示绝缘体基体2的厚度和RFID标签单个的通信距离关系的附图。图6是表示绝缘体基体2的厚度和按0. 3mm间隔所配置的RFID标签的通信距离关系的附图。图7(a)是表示第2实施方式RFID标签的附图。图7 (b)是图7 (a)的A-A'线截面图。图7 (c)是图7(b)的应用图。图8 (a)是表示第2实施方式RFID标签的附图。图8(b)是图8(a)的上面图。图8 (c)是表示导电体4a和狭缝5之间的位置关系异例的附图。图9是表示导电体4a的长度和通信距离关系的附图。图10是表示第1天线11和通信距离关系的附图。图11是表示因2个导电体4a形成的间隙(Gap)和IC芯片的位置关系而产生的通信距离变化的附图。图12(a)是表示第3实施方式RFID标签的附图。
图12(b)是图8(a)的上面图。
图13(a)是表示第4实施方式RFID标签的附图。
图13(b)是图13(a)的上面图。
图13(c)是表示图13(a)异例的附图。
图14(a)是表示第5实施方式RFID标签的附图。
图14(b)是图14(a)的上面图。
图14(c)是表示图14(b)的A-A'线截面图。
图15(a)是表示制造本发明RFID标签的1例的附图
图15(b)是图15(a)的上面图。
图15(c)是图15(a)的背面图。
符号说明1、11、12、13、14 第 1 天线2:绝缘体基体2a 带状基体3: IC 芯片4、4a、4b、4c、4d、4e 导电体5:狭缝(阻抗匹配电路)6c 硬磁性体7 树脂制盒体8 切断位置9 第2天线15 树脂16a、16b:软磁性体
具体实施例方式对于本实施方式中RFID标签的结构，进行详细说明。<RFID 标签 >图1所示的RFID标签包括IC芯片3，记录由读写器(未图示)读取的信息；第1 天线1，经由端子来连接IC芯片3 ；绝缘体的基体2，搭载第1天线1 ；导电体4，在第1天线 1上具有进行该第1天线1和IC芯片3之间的阻抗匹配的T型阻抗匹配电路5，使之覆盖阻抗匹配电路5进行配置，并且具有导电性。<RFID标签的IC芯片3>RFID标签的IC芯片3例如具有整流电路，将输入到第1天线1中的交流变换为直流；解调电路，将从读写器发送的命令、数据等复原为“1”、“0”的信号序列；调制电路，对读写器在发送数据中调制载波；控制电路，进行信息的收发、对内部存储器的读出、写入等的控制；存储器，存储信息。<RFID标签的第1天线1>RFID标签的第1天线1在绝缘体基体2上粘合铝、铜等的箔，并通过蚀刻来形成， 或者通过具有导电性的金属蒸镀膜或银等的导电性膏的印刷等形成于绝缘体基体2上，随后搭载IC芯片。根据该结构，使用读写器(未图示)，以无线的形式经由第1天线1读取 IC芯片3的存储器中存储的信息，或者在IC芯片3的存储器中记录信息。另外，在天线为偶极天线时，如图1 (a)所示，在第1天线1上具有用来进行阻抗匹配的T字状狭缝5。狭缝5通过对作为天线材料的铝等进行蚀刻，或者通过在蒸镀形成天线的铝等时进行遮掩，来形成。这里，T型狭缝5的一端延伸到第1天线1的短边方向一个端边缘部，将天线1的短边方向一端分离。而且，在跨过T型狭缝5上延伸到天线1的短边方向一个端边缘部的部位后的状态下，IC芯片3的2个端子3a、!3b (未图示)连接到第1天线1上。还有，T型狭缝5也可以是L型狭缝，不言而喻，只要是此外能进行阻抗匹配的形状就可以。<IC芯片3的拥塞控制功能>集中读取多个RFID标签中所写入的信息的功能被称为拥塞控制，其控制方法有各种各样的方法。作为经常使用的方法，是给IC芯片预先赋予固有的号码，利用由读取装置依次调用该号码的方法来按顺序调用多个标签的方法。集中读取的RFID标签必须借助于从读取装置照射的电磁波的能量进行动作状态保持，直到全部的标签被读取。<接近的RFID标签相互作用的减低>为了使RFID标签高效地进行动作，需要充分进行标签天线和IC芯片的阻抗匹配。 另外，通过本发明人的实验可以确认出，在使金属片接近了 RFID标签的天线部的情况下， 阻抗的变化最大的情况是使金属片接近到阻抗匹配电路部分的时候。在本实施方式中，着重于该阻抗匹配电路部，利用导电体保护该部分，其方式为， 即便其他RFID标签的天线等金属体接近，阻抗的变化仍变小。本实施方式的RFID标签其结构为，在安装IC芯片后的天线上所形成的IC芯片和天线之间的阻抗匹配电路部分上经由绝缘体来覆盖导电体。在通过该导电体从导电体面例如使金属片接近了天线的阻抗匹配电路部时，由于在阻抗匹配电路部上预先配置了导电性的导电体，因而金属片的影响几乎没有。在从没有导电体的面(和配置了导电体的面相反的面)同样使金属片接近的情况下，虽然阻抗的变化较大，但是在基体的厚度薄时，也就是说如果天线和导电体的距离较近，则可以利用背面导电体的效应减小阻抗变化。也就是说，在本实施方式中要减小天线和遮盖其阻抗匹配电路的导电体之间的间隔，该天线具有和IC芯片之间的阻抗匹配电路。天线和金属体之间的关系可以举出如下的例子。就张贴于金属上仍能够利用的 RFID标签来说，在RFID标签和金属面之间插入具有数毫米厚度的衬垫，通过将金属面和 RFID标签隔开，而使RFID标签进行动作。但是，对于这些RFID标签来说，若使金属体接近了标签天线面，则RFID标签不再进行动作。其原因为，因为天线和金属体之间的距离相隔数毫米左右，所以不能像本实施方式的导电体那样利用该金属体。另外，虽然读出器天线等所使用的贴片天线也在放射天线部的背面具有较大的接地电极，但是由于放射天线和接地电极之间的间隔有数10mm，因而若使其他的金属体接近了放射天线面，则天线的阻抗发生变化，天线的特性变坏。在这些例子中，虽然在天线的背面配置了金属体，但是因为天线和金属体的间隔宽大(数毫米左右)，所以得不到本发明的那种由阻抗匹配部的背面所配置的导电体而产生的效应，天线特性发生变化。《第1实施方式》图1 (a)是表示第1实施方式中的RFID标签的附图，图1 (b)是图1 (a)的A_A'线截面图，图1(c)是图1(a)的B-B'线截面图。第1实施方式的RFID标签用来通过由读写器(未图示)读取IC芯片1的存储器中记录的信息，来进行信息的管理，例如进行签条或封条化等，安装于物品上加以使用。本发明的RFID标签具有IC芯片3以及和IC芯片3连接的第1天线1，在IC芯片 3上具有金属制的信号输入输出用端子3a及3b的2个端子(未图示)。2个端子连接到处于第1天线1内的作为阻抗匹配电路的T型狭缝5的两端上。另外，在IC芯片上还有2个虚设端子，以IC芯片和天线平行的形式在IC芯片的四个角上配置各个端子(下面，在本实施方式中所谓的端子是指通电的端子，不是指虚设端子)。IC芯片3的2个端子通过超声波接合、金属共晶或导电性粘接件等以低电阻的形式连接到第1天线1上。再者，IC芯片3 和第1天线1通过未图示的粘接件进行了固定。如图1(b)所示，与第1天线1邻接，以保持第1天线1的形式叠层绝缘体基体2，再经由绝缘体基体2，在和第1天线1相反的面上形成具有导电性的导电体4，使之遮盖进行阻抗匹配的T型狭缝5。另外，第1天线1及导电体4和绝缘体基体2通过未图示的粘接件进行了粘合。如图1 (c)所示，T型狭缝5经由绝缘体基体2由导电体4覆盖，按T型狭缝所形成的狭缝成为被封盖的状态。绝缘体基体2由PET (PolyEthylene Terephthalate/聚对苯二甲酸乙二醇酯)、 PEN(PolyEthylene naphthalate/聚乙烯)、PP (Polypropylene/聚丙烯)等构成。在本实施方式中，作为绝缘体基体2的材料使用了 0. 03mm厚度的PEN。第1天线1其长度为90mm、宽度为3. 5mm，T型狭缝长边方向的长度为20mm。还有， 所谓天线的长度是指图1(c)的横向，所谓天线的宽度是指图1(b)的横向。与第1天线的长边方向对应的导电体4其长度为26mm，与第1天线1的短边方向对应的导电体4的宽度为4mm。其形状为，将在该结构中第1天线1上所形成的作为阻抗匹配电路的T型狭缝5， 经由绝缘体基体2完全覆盖。第1天线1和导电体4使用0. 012mm厚度的铝箔，对绝缘体基体2的两面利用粘接件使之粘合，通过对其两面进行蚀刻来形成第1天线1及导电体4。
采用图2来说明导电体4宽度的最佳化。图2是表示导电体4的宽度和本实施方式RFID标签的通信距离关系的附图，使导电体4宽度方向的中心和第1天线1短边方向的中心一致，第1天线1的长度方向也同样使之一致。表示出，即便在完全遮盖T型狭缝5后的状态下将导电体4的宽度扩大为4 50mm，RFID标签的通信距离也不发生较大变化。从而，从RFID标签小型的观点来看，形成为和第1天线同等宽度或者和绝缘体基体2同等宽度在制造上是有优势的。下面，对于导电体4的长度和通信距离的关系，使用图3进行说明。图3是表示导电体长度和通信距离的关系的附图，使导电体4长边方向的中心和第1天线1长边方向的中心一致，短边方向的中心也同样使之一致。以导电体4从T型狭缝5的中心按长边方向延长的形式改变导电体4的长度，表示将导电体4的长度形成为14 50mm时的通信距离。 在导电体4的长度为20mm时恰好成为将调度T型狭缝5完全遮盖的状态。由此，因导电体 4的长度为26 28mm而获得最大通信距离。阻抗匹配电路的T型狭缝长度是20mm，为了配置导电体以便将其遮盖，导电体长度需要是20 28mm。再者，使用图4来说明阻抗匹配电路的T型狭缝5和导电体4之间的定位准确度关系。例如，使长度为20mm、宽度为4mm的导电体4沿着第1天线1的长边方向进行移动， 将那时的通信距离变化表示于图4中。此时配置导电体4使之遮盖T型狭缝5，将导电体 4长度方向的中心及T型狭缝5长边方向的中心设为原点。图表的横轴表示导电体4的位置，表示出以狭缝5长边方向的中心为原点的导电体4的中心位置。由此，只要导电体4的位置为_4 +3mm，则在通信距离上没有变化。从而，考虑定位准确度的导电体长度其最佳值为26mm。在本发明的RFID标签中作为重要的要素有绝缘体基体2的厚度。使用图5来说明绝缘体基体2的厚度和通信距离的关系。还有，第1天线1和导电体4使用0. 012mm厚度的铝箔，绝缘体基体2使用PET。其特性为，若是绝缘体基体2的厚度为0. 3 0. 9mm则没有通信距离的变化，若达到了 0. 3mm以下则通信距离变长。这里的下限值是0. 005mm。也就是说，在绝缘体基体2的厚度为0. 005mm以上且0. 3mm以下，就能理解通信距离变长的特性。而且，根据图5的实验结果，在为0.06mm时通信距离成为最大。由于广泛使用的作为保持RFID标签天线的基体的PET、PEN等的厚度是0. 02 0. 06mm,因而在该基体的两面上形成第1天线1和导电体4，就不存在部件的添加等，在生产方面是有优势的。使用图6，来说明其他的RFID标签接近时因第1天线1和导电体4的距离而产生的影响。图6是在将第1实施方式的RFID标签按0. 3mm间隔重叠了 3张的状态下，对改变 RFID标签的绝缘体基体2厚度时中心所配置的RFID标签的通信距离进行测量后的结果。 由图6可以确认，只要绝缘体基体2的厚度为0. 005mm以上则获得400mm的通信距离。即便在绝缘体基体4为0. 9mm厚度之时，其通信距离仍为560mm，没不存在因使绝缘体基体2 变厚而产生的优点，如果使绝缘体基体2变薄则存在可以使RFID标签本身变薄的优点，能够使便利性得到提高。另外，RFID标签单个中的通信距离如图5所示，通过使绝缘体基体4的厚度变得比0. 3mm薄，就可以延长其通信距离。从而，通过将绝缘体基体4的厚度设定为0. 005 0. 3mm，就能够获得RFID标签单个中的通信特性和即便在重叠配置了 RFID标签时仍旧优良的通信特性，在2个状态下同时具有RFID标签的便利性。
根据图6中的测量结果，在与RFID标签的配置间隔0. 3mm相比使第1天线和导电体4的间隔进一步接近的状态下，也就是说通过将绝缘体基体2的厚度形成为0. 2mm,来获得最大通信距离。由此，表示出在重叠配置了多个RFID标签时，通过与RFID标签的间隔相比使绝缘体基体2的厚度进一步变薄，就获得最大通信距离。该现象可以如下进行说明。将RFID标签的第1天线和导电体4的间隔设为tl，以距离t2来配置上述相同结构的多个RFID标签，在该状态下RFID标签是可以进行动作的状态。此时，即便其他RFID标签的天线接近某个RFID标签的第1天线，只要tl < t2，则由于与第1天线最近的金属体为作为本RFID标签结构部件的导电体4，因而接近来的其他金属体的影响看起来较小。从而，第1天线的特性变化较小，其通信距离的下降较小。相反，如果tl > t2则接近来的其他金属体的影响较为显著，第1天线的特性变化增大。也就是说，在绝缘体基体较厚时，因为与其厚度相比，阻抗匹配电路和其他金属体之间的距离更为接近，所以阻抗的变化增大，RFID标签的性能下降。从上述的结果得知，使用50条绝缘体基体2的厚度为0. 02mm、由导电体4 (长度为26mm、宽度为4mm)构成的RFID标签，将这些RFID标签用0. 03mm厚度的带粘附密封条固定在普通的0. Imm厚度的纸张上。若将对纸张的RFID安装部位设为一定，重叠了该纸张， 则RFID标签也成为大致重叠的状态。此时RFID标签的间隔按纸张、导电体4、绝缘体基体 2、第1天线1、绝缘体基体2和导电体4的粘接件、绝缘体基体2和第1天线的粘接件及带粘附密封条的总和成为约0. 2mm。从而，能够变为绝缘体基体4(0. 02mm) < RFID标签间隔 (0. 2mm)的关系。在该状态下，由高频输出500mW的950MHz频带读取装置进行读取实验后的结果为，能够集中读取50条全部的RFID标签。这样，配置导电体使之遮盖天线的阻抗匹配电路就能获得对非常接近的RFID标签的集中读取性能进行改良的显著效果。采用作为比较以往通用的RFID标签，在按这种约0.2mm这样的非常狭小的间隔配置了 RFID标签时，无法使RFID标签进行动作。附带记述，假如将RFID标签间隔扩大到5mm 左右，则靠近读取装置的一侧的数个RFID标签仍为能读取的程度之状况。再者，在第1实施方式中，虽然将第1天线1的长度按动作频率950MHz的约λ/4 长度形成为缩短形，但是在更加需要通信距离的场合，通过将天线长度延长为一般电的 λ/2，就可以实现。《第2实施方式》第2实施方式是第1实施方式的异例。图7 (a)是表示第2实施方式中的RFID标签的附图，(b)是(a)的A-A'线截面图，(c)是表示(b)应用的附图。在第1实施方式中， 经由绝缘体基体2，在第1天线1的背面配置了导电体4。在第2实施方式中，如图7(a)所示其结构为，在第1天线14的安装有IC芯片3的面上使用0. 005 0. 02mm左右的粘接件 (接着件)或粘附件(粘着件)(未图示)，将导电体4e重叠在一起。导电体4e具有圆形的切除部，使之避开IC芯片3。该切除部不限于圆形，也可以是任意形状的切除部或切口。 在本实施方式中，因为作为第1天线14和导电体4e之间的绝缘体利用粘接件或粘附件，所以可以由任意厚度的绝缘体构成第1天线和导电体4e。因此，可以与绝缘体基体4的厚度相比，使第1天线11和导电体4e进一步接近。从上面所说明的绝缘体厚度和接近的RFID 标签的关系来看，在RFID标签非常接近的那种情况下，也就是说，在薄纸的1张1张地安装了 RFID的那种情况下有效。
再者，如图7(b)所示，因为IC芯片3进入导电体4e上所形成的切除部内，所以不存在IC芯片3突出于RFID标签的表面的情况，获得RFID标签的表面被平坦化的效果以及形成IC芯片的脱落防止所需的强度保护的效果。图7 (c)以使其效果得到进一步提高为目的，在导电体4e的切除部和IC芯片3之间所形成的间隙内填充环氧树脂15，使平坦化和强度得到了提高。《第3实施方式》虽然在第1实施方式中表示出在导电体4上存在最佳长度，但是在第3实施方式中将使用图8来说明通过任意长度的导电体来减低作为课题的接近的RFID标签相互作用的结构。图8 (a)是表示本实施方式的RFID标签的附图，(b)是图8 (a)的上面图，(c)是表示导电体4a和狭缝5之间的位置关系异例的附图。本实施方式中所示的平面状偶极天线在天线长度为电的(電気的)λ/2之时天线效率最佳。但是，在其他RFID标签等的金属体等接近了该最佳状态的天线旁边时，若接近到天线端部则和金属体进行电容耦合，成为天线长度变长的效果，天线的阻抗发生变化。另外，若到达了处于天线中央部的阻抗匹配部旁边，则如上所述，阻抗发生较大变化，通信距离的变动增大。从而，如果天线长度为电的λ/2长度，则不管金属体接近RFID标签的哪个部位，阻抗的变化都较大。接下来，在第1天线11比电的λ/2长度更短时，若其他RFID标签等的金属体等接近到天线端部，则和金属体进行电容耦合，成为有效的天线长度变长的那种效果，与天线的阻抗变化相比，天线变得更长，使天线效率提高的效果增大。即便在这种情况下，若金属体接近到天线中央的阻抗匹配部则阻抗变化增大的课题也相同。由上面得知，如果第1天线11比电的λ/2长度更短则有优势，通过发明人的实验确认出λ/6 λ/4长度是良好的天线长度。在第3实施方式中，如图8 (a)所示，其构成为，配置2个导电体4a，该导电体4a遮盖第1天线11的T型狭缝5阻抗匹配电路。在(b)中表示RFID标签的上面图。导电体4a 在由T型狭缝5所形成的阻抗匹配部中央分割为2个，导电体4a以按第1天线11的长边方向延伸的形式来构成。(c)是将导电体4a的由T型狭缝所形成的阻抗匹配部的分割位置形成为左右不等长度的例子。在将导电体4a的分割位置从IC芯片3的正下方错开时，因为IC芯片3安装于第1天线11、绝缘体基体2和导电体4a重合的部分上，所以具有可以安装于比按(b)的形式安装IC芯片3的情形更加平坦的面上的优点。图9表示出导电体4a的长度和通信距离的关系。将第1天线11的长度设为90mm， 将宽度设为3. 5mm,并且导电体4a为宽度4mm。是改变该2个导电体4a的长度而测量出此时的通信距离后的附图。这里的导电体长度指的是将2个导电体4a和它们2个导电体的间隙(Gap)相加后的长度。在此，导电体长度直到30 85mm都不存在特征性的波峰，而获得大致一定的通信距离。这里2个导电体4a的间隙固定成1mm。由于是使用了阻抗匹配电路的T型狭缝5长度为30mm的第1天线11的测量结果，因而只要导电体4a延伸到狭缝的两端以上则得到阻抗匹配电路的保护功能。由于导电体4a的长度不给第1天线11的阻抗带来影响，因而具有第1天线11能够只按第1天线11上所形成的阻抗匹配电路的狭缝长度进行调整的优点。图10是表示第1天线11 (天线宽度3. 5mm)的天线长度和通信距离关系的附图，并且表示出，由于在天线长度40 90mm下获得大致一定的通信距离，因而能够使第1天线 11小型化。此时2个导电体4e和Gap的总和为85mm。图11是以IC芯片3的第1天线11上的位置为原点，表示从该点开始的到由2个导电体4e形成的间隙中心为止的距离上的通信距离的附图。第1天线11其长度为60mm， 宽度为3. 5mm。导电体4e其宽度为4mm，包括间隙在内的长度总和为85mm。是绝缘体基体 2的厚度为0. 02mm、间隙为Imm的结构。由此可以确认，通过在IC芯片的安装位置上使间隙(Gap) —致就获得最大通信距离。在将IC芯片安装于天线上时，因为按照导电体4a的端部位置成为IC芯片3的安装位置凹进的那种形态，所以存在IC芯片的安装可靠性下降的可能性。为了避免该状况， 需要扩大2个导电体4a的间隔，但是若扩大了该间隔，则遮盖阻抗匹配电路的面积变小，导电体4a的效果减低。因此，像图8(c)那样，通过将导电体4a形成为不等长度，使分割位置向左右偏移，而具有可以确保IC芯片3的安装部平坦性的效果。但是，从图11所示的特性得知，例如若从IC芯片3的中心使间隙中心偏移了 Imm则致使其通信距离下降约30%，但是IC芯片3的安装可靠性得到提高以及制造时的成品率得到提高的方面等的优点较多。《第4实施方式》图12(a)是表示本实施方式的RFID标签的附图，(b)是表示图12(a)上面图的附图。不需要延长绝缘体基体2上所形成的导电体4，也可以如图12所示，经由绝缘体基体 2，连接第2天线9来作为别的材料。第1天线和第2天线经由绝缘体，使之进行因各自的重合导致的静电电容耦合。第2天线9可以使用金属箔等，也可以使用下述薄膜来作为第2 天线9，上述薄膜是将聚乙烯、聚丙烯等的树脂薄膜和铝等的金属箔、或者在树脂薄膜上形成了金属蒸镀膜的薄膜等叠层后的薄膜。在使用叠层薄膜时，由于可以将绝缘体基体2和第2天线9采用热封方法进行热熔接，因而能够以低成本进行可靠性高的接合。《第5实施方式》第5实施方式将说明使本发明的RFID标签具有经常使用于防止非法携带的磁性标签功能的RFID标签。图13(a)是表示本实施方式的RFID标签的附图，(b)是其上面图，(c)表示出通过在导电体4b上装载部件6c来附加功能的形式。如图13(a)所示，以将下述导电体4c向单侧延伸的形式，作为导电体4c的材料使用具有导电性的软磁性体，上述导电体4c遮盖作为 L字型狭缝5a的阻抗匹配电路。这里，通过使阻抗匹配电路的狭缝形状对第1天线12的长边方向呈非对称，就可以缩短整体上的标签长度。以往，在同时使用磁性标签和RFID标签时将它们2个直列配置。由于磁性标签和RFID标签的天线之间的干扰，因而不易进行并列配置。因此，存在因直列配置而使全长变长并使便利性下降的问题。如同本实施方式那样， 通过共用RFID标签的天线件和磁性标签的部件，而获得可以缩短标签整体长度的效果。其原因为，在本实施方式中，可以将形成在第1天线12上的阻抗匹配电路与导电体4c重叠。 第1天线12的大小及材料使用和实施方式1相同的尺寸及材料，使IC芯片3的安装位置向狭缝端部的方向进行了偏移。由于导电体4c具有导电性，因而和上面所示的实施方式相同，通过经由绝缘体基体2用导电体4c遮盖L型狭缝5a的阻抗匹配电路，而具有减低因接近阻抗匹配电路旁边的金属片等的影响而产生的阻抗变化之效果。与此同时，在提供了作为软磁性体特性的交流磁场时，可以利用由磁共振而产生的磁性标签效果。因此，产生能获得下述RFID标签的效果，该RFID标签具有利用RFID的信息管理和防止非法携带标签的2 个功能。同样，在图8的实施方式中通过将2个4a置换为6c的部件，也获得同样的效果。再者，如(C)所示，通过在由软磁性体构成的导电体4b上配置由硬磁性体的小片构成的硬磁性体6c，就可以利用硬磁性体6c的磁化/消磁化来控制磁性标签功能的有效/ 无效。例如，通过由安装在门口等的检测器检测磁性标签功能的有效/无效，在非法携带的场合就可以发出蜂鸣等的报警音。据此，可以判别是合法携带还是非法携带。《第6实施方式》作为第5实施方式的异例，通过形成为图14所示的那种将软磁性体和硬磁性体重叠那样的结构，而获得和前面的实施方式相同的效果。图14(a)是表示RFID标签结构的附图，(b)是其上面图，(c)表示出(b)的A-A'线截面图。如图14(a)所示，其结构为，导电体4d由硬磁性体构成，该导电体4d遮盖第1天线14上所形成的作为T型狭缝5的阻抗匹配电路。在其下配置收存到树脂性的盒体内的作为软磁性体部件的软磁性体13a。由于遮盖阻抗匹配部5的导电体材料只要具有导电性则产生效果，因而作为导电体4d的材料是软磁性体或是硬磁性体都可以。另外，为了提高磁性标签的效果，也可以添加软磁性体13b，进行叠层。通过使导电体4d成为硬磁性体，就可以利用硬磁性体6d的磁化/消磁化来控制磁性标签功能的有效/无效。因此，和第5实施方式相同，通过由安装在门口等的检测器检测磁性标签功能的有效/无效，在非法携带的场合就可以发出蜂鸣等的报警音。据此，可以判别是合法携带还是非法携带。《第7实施方式》使用图15来说明RFID标签的制造方法。图15(a)是在带状绝缘体基体2a的单面上形成第1天线1和在另一单面上形成导电体4后的标签带外观图，(b)是其天线2的面，(c)表示出导电体4的面。在由RFID标签广泛使用的PET或PEN等带状的绝缘体基体 2a的两面上张贴铝、铜等的金属箔，或者形成金属蒸镀膜。在该两面金属薄膜上对单面通过蚀刻来形成预期的天线图案。作为别的方法，也可以使用掩模在基体2a上直接进行金属蒸镀。导电体4d如图15(c)所示，也可以将预期宽度的导电性材料张贴于绝缘体基体2a上， 或通过蒸镀来形成。通过将导电体4d形成为一张的带状，而产生不需要和形成在绝缘体基体2a相反面的天线之间的定位之效果，在制造时生产量的提高及成品率的提高方面产生效果。通过在该附带导电体的天线基体上安装IC芯片3，在图15(a)所示的截断位置8上切开各标签，就可以制造预期的RFID标签。
权利要求
1.一种RFID标签，粘贴于片状的物品上，其特征为， 上述RFID标签，具备IC芯片，存储信息；第1天线，经由上述IC芯片的2个端子进行连接，通过电波发送上述IC芯片中所存储的信息；狭缝，具备于上述第1天线中，并与上述IC芯片进行该第1天线的阻抗匹配； 导电体，以覆盖上述狭缝的形式进行重叠，具有导电性；以及绝缘体，处于上述导电体和上述第1天线之间； 上述绝缘体的厚度比上述片状的物品的厚度薄。
2.—种RFID标签，以无线的方式发送信息，其特征为， 具备IC芯片，存储上述信息；第1天线，经由上述IC芯片的2个端子进行连接，通过电波发送上述IC芯片中所存储的信息；狭缝，具备于上述第1天线中，并与上述IC芯片进行该第1天线的阻抗匹配； 导电体，以覆盖上述狭缝的形式进行重叠，具有导电性；以及绝缘体，处于上述导电体和上述第1天线之间； 上述绝缘体的厚度为0. 005mm以上0. 3mm以下。
3.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 上述第1天线的电长度为λ/2长度以下。
4.如权利要求3所述的RFID标签，其特征为， 上述第1天线的电长度为λ /6 λ /4。
5.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 上述导电体是磁性体。
6.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 上述导电体在上述第1天线的一端方向上延伸。
7.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 上述导电体被分割成2个以上。
8.如权利要求7所述的RFID标签，其特征为，被分割成上述2个后的上述导电体由任一个导电体覆盖上述IC芯片。
9.如权利要求7所述的RFID标签，其特征为， IC芯片位于多个上述导电体之间。
10.如权利要求7所述的RFID标签，其特征为， 上述导电体在上述第1天线的两端方向上延伸。
11.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 在上述第1天线的一端或者两端具有第2天线。
12.如权利要求1或2所述的RFID标签，其特征为， 上述导电体具备比上述IC芯片大的切割部。
13.如权利要求1所述的RFID标签，其特征为，上述绝缘体的厚度为0. 005mm以上0. 3mm以下。
14.一种RFID标签制造方法，制造具备第1天线的RFID标签，该第1天线以无线的方式发送IC芯片的信息，该RFID标签制造方法的特征为，在绝缘体基体的一面上按一定间隔形成上述第1天线，在带状的绝缘体基体上安装IC芯片，该带状的绝缘体基体以相对另一面的绝缘体基体成为一张的方式形成了导电体，并且该带状的绝缘体基体的厚度为0. 005mm以上0. 3mm 以下，将上述绝缘体基体带在一定间隔的切断位置上截断。
15.如权利要求14所述的RFID标签制造方法，其特征为， 上述第1天线及导电体通过蚀刻来形成。
16.如权利要求15所述的RFID标签制造方法，其特征为， 上述导电体通过金属箔的粘贴、金属蒸镀或者溅射来形成。
全文摘要
本发明提供一种RFID标签及其制造方法。即便在密集配置了多个RFID标签时，也能够防止因RFID标签的相互干扰导致的通信特性下降，由读取装置集中读取密集了多个的RFID标签。本发明的RFID标签具有IC芯片(3)和与IC芯片(3)连接的第1天线(1)，并且具备阻抗匹配电路，进行IC芯片(3)和第1天线(1)的阻抗匹配；并且结构为，经由绝缘体基体(2)进行重叠配置，以通过导电体(4)遮盖阻抗匹配电路。
文档编号H01Q1/38GK102194143SQ20111003063
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年3月11日
发明者坂间功 申请人:株式会社日立制作所
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