专利名称：射频识别标签及其制造方法
技术领域：
本发明涉及RFID(射频识别)标签及其制造方法，具体地，涉及一种包括环状天线的RFID标签及其制造方法，并且即使在被贴附于导体或非导体上时也具有作为标签天线的特性的优点。
背景技术：
通常，在配送业、快递业等中，将条码打印或贴附到产品本身或产品包装并通过条码读取器来读取该条码的方法已被广泛用作对单个产品信息进行管理的方法。然而，当按现有技术的条码处理方法来读取条码时，条码必须与条码读取器相接触，这使得读取条码的工作很麻烦。此外，在现有技术的条码处理方法中，存在的问题是不可能向条码本身添加新信息或对其进行信息更新。
因此，近来存在一种需求，并且在实践中已经使用了将RFID标签贴附于产品以取代条码并以非接触的方式无线地(电磁耦合)读取产品信息的多种方法。RFID标签是一种对IC卡功能增加了无线电信息通信功能的标签，其包括能够记录信息的非易失性存储器，但是没有电池(电源单元)。因此，当标签读取器以非接触的方式从RFID标签存储器读取信息时，通过电磁波向RFID标签供电，并从该存储器读取信息。根据RFID标签，可以极大地提高可操作性，并且通过使用诸如对RFID标签的验证功能、加密等的技术，可以确保卓越的安全性。
图18是对RFID标签进行说明的图，其中读取器1从天线2向RFID标签3发送由发送数据调制的无线电信号(电磁波)。RFID标签3的天线3a将所接收到的信号输入给整流器电路3b和调制解调(调制解调器)电路3c。整流器电路3b将无线电信号转换成直流电压，并将所得到的直流电压提供给调制解调器电路3c和逻辑电路3d，从而充当电源。调制解调器电路3c对从读取器1发送的控制数据进行解调，并将其输入给逻辑电路3d。逻辑电路3d根据该控制数据(命令)执行逻辑处理，并且读取存储在例如内部存储器中的信息，并将该信息输入给调制解调器电路3c。调制解调器电路3c使用从逻辑电路输入的信息对载波进行调制，并将调制结果从天线3a发送到读取器1。
已经提出了各种类型的RFID标签。一种类型是诸如塑料或纸片的电介质基片，其上安装有用于进行无线电通信的天线图案和IC芯片(LSI(大规模集成电路))。通过将RFID标签贴附于非导体，获得了通信距离等的所需性能。然而，当将RFID标签贴附于诸如钢的金属时，金属削弱了RFID标签的通信波，并且出现了诸如通信距离减小的问题。
图19是对故障的出现进行说明的图，其中图19的(A)是对如下情况进行说明的图将包括半波偶极天线图案DP的RFID标签贴附于非导体(图中未示出)，并通过从读取器/写入器天线发出的无线电波在偶极天线DP中产生IC芯片所需的电力(开放电压V)。而且，可以使电路I流过偶极天线DP，并向读取器/写入器天线发送电磁波。
然而，当将包括偶极天线DP的RFID标签贴附于金属体时，根据边界条件在金属表面上的电场的切向分量变成0，并且周围电场变成0。因此，不能为RFID标签的IC芯片提供必要的电力。此外，不能从标签天线向读取器/写入器天线发送(散射)电磁波。换句话说，如图19的(B)所示，当将包括偶极天线图案DP的RFID标签贴附于金属体MTL时，通过使电路I流过偶极天线DP，由于镜像原理，因此在金属体MTL中产生了具有沿相反方向流动的电流的电流像IMG。该电流像抵消了由偶极天线电流I产生的电磁场，从而无法向RFID标签的IC芯片提供必要的电力，由此变得不可能从标签天线向读取器/写入器天线发送电磁波。因此，希望有这样一种包括标签天线的RFID标签，当将该RFID标签贴附于金属表面时，该标签天线能够在不产生天线增益损耗的情况下发送和接收电磁波。
因此，如图19的(C)所示，已经考虑了通过增大从金属体MTL的表面到偶极天线图案DP的距离D来减轻电流像效应，然而，RFID标签的厚度增大了，这在使用该标签时产生了问题。此外，当与其他频率带宽的通信距离相比，UHF(超高频)带宽RFID系统具有通信距离长的优点；然而，UHF带宽偶极标签天线通常要求半个波长的长度(约16cm)。通过将标签天线贴附于电介质体或通过使标签天线弯折来保持该长度，从而使标签小型化，然而，带宽变窄了。鉴于以上问题，希望有这样一种RFID标签，该RFID标签包括具有尽可能宽的带宽的标签天线，并且即使将该RFID小型化并将其制作得尽可能地小，该标签天线的天线增益也不会损耗。
此外，为了将标签天线的接收功率有效地提供给LSI芯片，必须使标签天线的阻抗与LSI芯片的阻抗相匹配。为此，需要阻抗转换电路，然而，这增加了RFID标签的制造成本。因此，必须在不使用阻抗转换电路的情况下使标签LSI芯片与标签天线相匹配。换句话说，希望有如下一种包括标签天线的RFID标签，即使在不使用阻抗转换电路时，仍建立起该标签天线的阻抗匹配。
如上所述，当包括偶极天线的现有技术的RFID标签存在被贴附于金属时会使通信距离减小的问题。因此，已针对UHF带宽开发出各种金属兼容标签天线(参见JP2002-298106A)，然而，所有这些标签天线都很大，其厚度为4mm或更厚，长度为10cm或更长。
因此，已提出如下一种包括小型天线的RFID标签，即使在将该RFID标签贴附于金属表面时，该小型天线仍能够发送和接收电磁波(参见JP2006-53833A)。如图20所示，所提出的RFID标签10包括矩形电介质部件11；用于进行发送和接收的天线图案12，该天线图案12设置在电介质部件11的表面上并形成一环状天线；以及IC芯片15，其通过芯片安装焊盘13电连接到天线图案12。
作为矩形电介质部件11，可以使用由具有指定介电常数并含有玻璃等的塑料制成的板(或者换句话说，所谓的高频板)。电介质部件11的平面部分上的天线图案12是通过对导体(例如，诸如铜的金属导体)进行刻蚀而形成的。此外，通过上述刻蚀，在形成天线图案12的同时形成用于将IC芯片15电连接到天线图案12的一对芯片安装焊盘13。此外，通过已知的利用电镀技术的所谓侧面导电方法形成位于电介质部件11的侧面部分(形成厚度的部分)上的天线图案12′。IC芯片15包括用于非接触地写入和读取信息的通信电路、存储器以及特定控制电路，还包括用于将IC芯片15电连接到芯片安装焊盘13(其向天线图案12延伸)的多个芯片电极(在图中未示出)。如图21所示，使用绝缘粘合物(例如双面胶带)16将如上所述地构成的RFID标签10贴附于金属体MTL，并由保护膜等(在图中未示出)进行覆盖。还可以将RFID标签10构造成，该RFID标签10预先包括用于将它贴附于要使用的产品的上述粘合物16和保护膜。
根据具有这种环状天线结构的该RFID标签，通过使电流I流过该环状天线，由于与图19的(B)所示的相同的镜像原理，在金属体MTL上产生了如图22所示的电流像IMG。然而，在该环状天线中，只有RFID标签的底部的电流被该电流像IMG抵消，等效地，认为流动有如由点划线所示的电流I′，因此能够向RFID标签的LSI芯片15提供必要的电力，并且能够从环状天线向读取器/写入器天线发送电磁波。
为了制造上述具有环状天线结构的RFID标签，首先，对印刷电路板(电介质部件)11(其两面均被导体覆盖)的表面进行刻蚀，以形成如图20所示的天线图案，然后在侧面上执行电镀，通过镀层12′将顶面上的天线图案与底面上的天线图案连接起来，以形成环状天线(环状天线形成处理)。接着，安装IC芯片15，以将IC芯片15的芯片电极电连接到上述芯片安装焊盘13。为了安装该芯片，可以使用诸如所谓的倒装芯片安装的安装技术。
图23示出了一种不同的制造方法，其中将天线图案12和芯片安装焊盘13印刷在绝缘膜20上，如图24所示，将该膜缠裹并固紧在电介质部件11周围，然后将IC芯片安装在芯片安装焊盘13上。
根据具有环状天线结构的上述现有技术的RFID标签，无论该RFID标签或小或薄，该RFID标签即使在被贴附于金属表面时，也可以发送和接收电磁波，可以延长通信距离，可以在宽范围上保持几乎恒定的增益，并且即使在没有阻抗转换电路的情况下也可以执行阻抗匹配。
然而，在现有技术的RFID标签的第一制造方法中，使用了印刷电路板，并且需要进行诸如刻蚀处理和侧面电镀处理的复杂处理，因此存在制造成本增加的问题。此外，在现有技术的RFID标签的第二制造方法中，必须在将绝缘膜缠裹在电介质部件11周围之后安装IC芯片15，并且当将绝缘膜缠裹并固紧在电介质部件上时，当对该缠裹操作进行定位时要求高的精度。换句话说，IC芯片非常小，例如0.4平方毫米，因此为了正确地安装它，当将绝缘膜缠裹在电介质部件11上时，需要例如十到数百微米的定位精度的高精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有环状天线的RFID标签及其制造方法，当将其上安装有IC芯片的膜缠裹在电介质材料上时对该膜的定位过程中，该RFID标签不要求高精度的定位。
本发明的另一目的是提供一种小且薄的RFID标签，该RFID标签即使在被贴附于金属时也能够提供必需的电力，该RFID标签能够发送并接收电磁波，能够加宽带宽并且不需要阻抗转换电路。
本发明的又一目的是提供一种小且薄的RFID标签，该RFID标签即使在被贴附于非导体时也能够提供必需的电力，该RFID标签能够发送并接收电磁波，能够加宽带宽并且不需要阻抗转换电路。
本发明的第一形式的具有环状天线的RFID标签包括平板形电介质部件；形成在所述电介质部件的第一和第二表面上的第一和第二环状天线图案，使得该第一和第二环状天线图案彼此相隔开指定间距，并且其中的每一个从所述电介质部件的第一表面到第二表面均为连续的；以及IC芯片，其将所述多个表面中的一个上的第一与第二环状天线图案电连接起来。第一和第二环状天线图案包括其上安装有所述IC芯片的多个IC芯片安装部，并且将所述多个IC芯片安装部形成在所述电介质部件上，使得它们彼此面对并彼此相隔开指定间距。
本发明的第二形式的具有环状天线的RFID标签包括平板形电介质部件；绝缘膜，其上形成有包括多个IC芯片安装部的第一和第二带形环状天线，使得所述多个IC芯片安装部相互面对并彼此相隔开指定间距；以及IC芯片，其安装在所述多个IC芯片安装部上并电连接到第一和第二环状天线；其中，将其上安装有所述IC芯片的所述绝缘膜缠裹在所述电介质部件上，使得所述IC芯片位于所述电介质部件的第一表面上，并且第一和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式位于所述电介质部件的第二表面上。
本发明的第三形式的具有环状天线的RFID标签包括平板形电介质部件；形成在所述电介质部件的第一和第二表面上的第一和第二环状天线图案，使得第一和第二环状天线图案彼此相隔开指定间距，并使得其中的每一个从所述电介质部件的第一表面到第二表面均为连续的；IC芯片，其电连接所述多个表面中的一个上的第一与第二环状天线图案；以及层叠在与所述IC芯片安装表面相对的表面上的绝缘层和导电层。第一和第二环状天线图案包括其上安装有所述IC芯片的多个IC芯片安装部，并且所述多个IC芯片安装部形成在所述电介质部件上，使得它们彼此面对并彼此相隔开指定间距。
本发明的第四形式的具有环状天线的RFID标签包括平板形电介质部件；绝缘膜，其上形成有包括多个IC芯片安装部的第一和第二带形环状天线，使得所述多个IC芯片安装部相互面对并彼此相隔开指定间距；IC芯片，其安装在所述多个IC芯片安装部上并电连接到第一和第二环状天线；以及层叠在与所述IC芯片安装表面相对的表面上的绝缘层和导电层；其中，其上安装有所述IC芯片的所述绝缘膜缠裹在所述电介质部件上，使得所述IC芯片位于所述电介质部件的第一表面上，并且第一和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式位于所述电介质部件的第二表面上。
本发明的第一形式的具有环状天线的RFID标签的制造方法包括以下步骤形成步骤，在绝缘膜上形成包括多个IC芯片安装部的第一和第二带形环状天线图案，使得所述多个IC芯片安装部相互面对并彼此相隔开指定间距；安装步骤，将IC芯片安装在第一和第二环状天线图案的所述多个IC芯片安装部上，并将所述IC芯片电连接到第一和第二环状天线图案；以及缠裹和固紧步骤，将其上安装有所述IC芯片的所述绝缘膜缠裹并固紧在平板形电介质部件上，使得所述IC芯片位于所述电介质部件的第一表面上，并且第一和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式位于所述电介质部件的第二表面上。
本发明的第二形式的具有环状天线的RFID标签的制造方法包括以下步骤形成步骤，在绝缘膜上形成包括多个IC芯片安装部的第一和第二带形环状天线图案，使得所述多个IC芯片安装部相互面对并彼此相隔开指定间距；安装步骤，将IC芯片安装在第一和第二环状天线图案的所述多个IC芯片安装部上，并将所述IC芯片电连接到第一和第二环状天线图案；缠裹和固紧步骤，将其上安装有所述IC芯片的所述绝缘膜缠裹并固紧在平板形电介质部件上，使得所述IC芯片位于所述电介质部件的第一表面上，并且第一和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式位于所述电介质部件的第二表面上；以及层叠步骤，在与所述IC芯片安装表面相对的表面上层叠绝缘层和导电层。
根据本发明，可以提供这样一种具有环状天线的RFID标签，在将其上安装有IC芯片的膜缠裹在电介质材料上时对该膜的定位过程中，该RFID标签不要求高精度的定位，并且本发明还提供了该环状天线的RFID标签的制造方法。
此外，根据本发明，由于使用了环状天线结构，因此可以提供这样一种小且薄的RFID标签，该RFID标签即使在被贴附于金属时也能够提供必需的电力，该RFID标签能够发送并接收电磁波，能够加宽带宽并且不需要阻抗转换电路。
此外，根据本发明，由于使用了环状天线结构并且在与IC芯片安装表面相对的表面上层叠了绝缘层和导电层，因此可以提供这样一种小且薄的RFID标签，该RFID标签即使在被贴附于非导体时也能够提供必需的电力，该RFID标签能够发送并接收电磁波，能够加宽带宽并且不需要阻抗转换电路。
图1是本发明的具有环状天线结构的RFID标签的详情的立体图。
图2是第一实施例的RFID标签的俯视图。
图3是第一实施例的RFID标签的仰视图。
图4是当将本发明的RFID标签通过绝缘层(在图中未示出)贴附于导体时的等效天线电路的图。
图5是对本发明的RFID标签的制造方法进行说明的图。
图6是在史密斯圆图上绘制的标签天线阻抗的图。
图7是RFID标签等效电路的图。
图8是示出了当频率在800MHz到1.1GHz(1100MHz)之间改变时的天线增益特性的图。
图9是示出了一种现有技术的RFID标签的天线增益特性连同用于比较的第一实施例的天线增益特性的图。
图10是一种现有技术的RFID标签的俯视图和仰视图。
图11是用于对本发明的天线图案进行说明的图。
图12是示出了当s2改变时本发明的增益特性、芯片容量特性以及标签天线电阻特性的图。
图13是用于对第一实施例的RFID标签效果进行说明的图。
图14是示出在缠裹误差与增益变化之间的对应关系的图。
图15是用于对第二实施例的具有环状天线结构的RFID标签进行说明的图。
图16是在史密斯圆图上绘制的第二实施例的标签天线的阻抗的图。
图17是示出了当频率在800MHz到1.1GHz(1100MHz)之间改变时第二实施例的天线增益特性的图。
图18是用于对RFID标签进行说明的图。
图19是用于对一种现有技术的RFID标签的问题进行说明的图。
图20是一种现有技术的RFID标签的立体图。
图21是用于说明将图20的RFID标签贴附于导体的图。
图22是用于说明为何即在图20的RFID标签被贴附于金属体时也可以向LSI芯片提供必要的电力并能够发送电磁波的原因的图。
图23是用于说明图20的RFID标签的制造方法的第一图。
图24是用于说明图20的RFID标签的制造方法的第二图。
具体实施例方式
(A)第一实施例结构图1是本发明的具有环状天线结构的RFID标签50的详情的立体图。如图1的(A)到(C)所示，将具有U形截面AA的第一环状天线部分52、第二环状天线部分53贴附于78×45×1.2mm的平板形电介质部件(电介质板)51。此外，将LSI芯片54安装在芯片安装焊盘55、56上，使得LSI芯片54与形成在电介质板51中的凹部(在图中未示出)相配合，并且使得LSI芯片54连接到天线部分52、53。芯片安装焊盘55、56位于环状天线部分52、53的端部处。
电介质板51例如具有介电常数εr＝4.3并且介电损耗因数tanδ＝0.009的电特性，并且可以仅仅使用不含有玻璃等的廉价树脂来形成。例如，可以使用具有良好的可成形性和机械性质的树脂(如PTFE(聚四氟乙烯)、PPE(聚苯醚))来形成该电介质板51。
图2是本发明的第一实施例的RFID标签的俯视图，图3是仰视图。如可以从图3的仰视图看出的，本发明的RFID标签的第一环状天线部分52、第二环状天线部分53在LSI芯片的相对侧上是不导通的，并且暴露有宽度为cmm(＝约3mm)的电介质表面缝55。
图4是示出了在通过绝缘层或绝缘片(在图中未示出)将本发明的RFID标签50贴附于电体60的情况下的等效天线电路的图。环状天线部分52、53通过绝缘层的静电电容57a、57b与电体60电容耦合，以形成电流回路。结果，根据与通过图22说明的原理相同的原理，如由虚线所示，认为在环状天线中等效地流动有电流I′，使得可以向RFID标签的LSI芯片提供必要的电力，由此可以从环状天线向读取器/写入器天线发送电磁波。
制造方法图5是对本发明的RFID标签的制造方法进行说明的图。
通过印刷技术，将第一环状天线部分52、第二环状天线部分53(环状天线)以使它们相互面对的方式印刷在薄绝缘膜71上。换句话说，通过利用丝网印刷技术在绝缘膜71上印刷导电膏来形成环状天线部分52、53。同时，在环状天线部分52、53的端部上形成一对芯片安装焊盘55、56，以安装LSI芯片并将其电连接到环状天线部分52、53。
对于绝缘膜71，可以使用柔性热塑性树脂，如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PI(聚酰亚胺)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PVC(聚氯乙烯)等，然而，考虑到可工作性、绝缘特性、机械强度以及成本，PET是最优选的。绝缘膜71的尺寸应当刚好足够缠裹在电介质体51上，使得可以形成如图1的(C)所示的环状天线部分52、53。
接着，使用诸如芯片接合的安装技术将LSI芯片54安装在形成在第一环状天线部分52、第二环状天线部分53的端部上的芯片安装焊盘55、56上。
然后，使其上安装有LSI芯片54的绝缘膜71沿着与电介质板51的多个角部相对应的弯折部分75到78弯曲，并将绝缘膜71缠裹并固紧在电介质板51上。可以使用粘合物、双面胶带等来将绝缘膜71固紧到电介质板51上。
作为总结，第一实施例的RFID标签的制造方法包括以下步骤(1)第一步骤，在绝缘膜71上形成具有IC芯片安装部55、56的带形第一环状天线图案52和第二环状天线图案53，使得这两个IC芯片安装部相互面对；(2)第二步骤，将IC芯片54安装在第一和第二环状天线图案的IC芯片安装部上，从而将其电连接到第一和第二环状天线图案；以及(3)第三步骤，将其上安装有IC芯片54的绝缘膜71缠裹并固紧在平板形电介质体51上(见图1)，使得该IC芯片位于该电介质体的第一表面上，并且第一和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式位于第二表面上。
为了使按如上所述方式制造的RFID标签天线具有所需特性，使用由富士通公司制造的三维电磁场仿真器ACCUFIELD来执行对所有天线部件的尺度设计。通过调节诸如s2(见图1)的尺寸，可以使天线阻抗、频带以及增益最优化。
第一实施例的RFID标签的特性(a)阻抗匹配使用介电常数为εr＝4.3并且损耗因数为tanδ＝0.009的电介质材料作为图1所示的电介质板51。此外，将尺寸分别为w＝25mm、S2＝5mm(见图1的(C))、a＝3mm、b＝10mm(图2)以及c＝3mm(图3)的环状天线图案缠裹在尺寸为78×45×1.2mm的电介质板51上，以形成RFID标签，并在从800MHz到1.1GHz的范围上对标签天线的阻抗进行仿真。图6是在史密斯圆图上绘制的标签天线的阻抗的图，并在点A处示出了在950MHz下的环状天线的阻抗。在950MHz下的环状天线的阻抗变成与LSI芯片54的输入阻抗几乎相匹配的值(见图6的(B))。
以LSI芯片和标签天线构成的RFID标签的等效电路如图7所示。换句话说，将该等效电路表示成LSI芯片与标签天线的并联电路，其中将LSI芯片表示成电阻器Rcp与电容器Ccp的并联电路，将标签天线表示成电阻器Rap与阻抗Lap的并联电路。该RFID标签的匹配条件是RcP＝Rap、ωL＝1/ωC，根据图6该第一实施例的RFID标签满足匹配条件。
(b)增益特性图8是示出了当频率在800MHz到1.1GHz(1100MHz)之间改变时的天线增益特性的图，可以看出，该增益在宽的范围(＝-5dB到-4.3dB)上几乎恒定，因此得到了宽的带宽特性。在图8中，E+08表示10+8，E+09表示10+9。
图9是示出了图24所示的现有技术的RFID标签的天线增益特性，并且为了进行比较，示出了第一实施例的天线增益特性。该现有技术的标签天线包括尺寸为78×45×1.15mm的电介质板，该电介质板使用介电常数为εr＝4.1并且损耗因数为tanδ＝0.009的电介质材料制成；和形成在该电介质板的两面上的环状天线图案，该环状天线图案具有图10的(A)和(B)所示的尺寸。从图9可以看出，第一实施例的标签天线具有与所述现有技术的标签天线相同的天线增益特性。该第一实施例的标签天线的增益稍高，但是，其原因被认为是由于板厚度的不同而导致的。
(c)天线图案尺寸s2的各种特性使用介电常数为εr＝5.0并且损耗因数为tanδ＝0.002的电介质材料制成尺寸为78×45×1.2mm的电介质板51，并在该电介质板的两面上形成标签图案，该标签图案包括具有图11的(A)和(B)所示的尺寸的环状天线52、53。此外，从上端部起图案尺寸s2是可变的，并针对s2＝10mm到20mm对天线增益、标签天线电阻Rap、LSI芯片电容Ccp进行了仿真。图12的(A)示出了增益特性，图12的(B)示出了芯片电容特性，图12的(C)示出了天线电阻特性。
从图12的(A)可以看出，即使尺寸s2改变了，增益和天线电阻Rap也几乎是恒定的，只有芯片电容Ccp变化。因此，可以看出，当标签天线与LSI芯片的阻抗不匹配时，可以通过调节尺寸s2使标签天线与LSI芯片的阻抗相匹配。
由以下公式给出RFID通信距离rR＝λ/(4π)(Pt×Gt×Gr×τ/Pth)0.5其中，λ是波长，Pt是提供给读取器/写入器天线的功率，Gt和Gr分别是标签天线和读取器/写入器天线的天线增益，Pth是IC芯片进行工作所需的最小功率值。此外，τ表示IC芯片与标签天线的匹配度，并由以下公式给出τ＝4Rc×Rt/(Zc+Za)2其中，Rc是IC芯片阻抗的实部，Rt是标签天线阻抗的实部，Zc和Za分别是IC芯片和标签天线的复阻抗。基于图12所示的仿真结果，可以看出，图11所示的所计算出的RFID标签通信距离变成1.7m，因此可以得到非常实用的通信距离。其中，取Gr为9dBi，取Pt为0.5W，取Pth为-5dBm。此外，取IC芯片阻抗为72-258jΩ。
本发明的标签天线与名片的尺寸大致相同，并且厚度约为1.2mm，使得它作为UHF带宽金属相容标签，属于非常小且薄的一类。
此外，根据该第一实施例的RFID标签，缠裹的位置不要求高的精度。图13(A)、(B)是第一实施例的RFID标签在缠裹位置的精度偏移1mm的情况下的俯视图和仰视图，图14是示出在相对于中心线C-C的缠裹误差是0.05mm和1mm时的天线增益的图。可以看出，即使缠裹误差是1mm，增益也不会变化很大，而最多变化0.3dB，并且通信距离只降低几个百分比，这不会产生大的影响。因此，根据本发明的RFID标签，通过在缠裹之前安装IC芯片，与现有技术相比，可以显著地放宽缠裹处理的位置精度。
针对矩形电介质板对本实施例进行了说明，然而，本发明并不限于该形状，电介质板可以是诸如三角形、正方形、六角形等的任何平面三维形状。
根据该第一实施例的RFID标签，即使贴附于金属也能够提供必要的电力，可以发送电磁波，并且可以加宽带宽，由此可以提供不需要阻抗转换电路的小且薄的RFID标签。此外，根据该第一实施例的RFID标签，通过在安装IC芯片之后将绝缘膜缠裹在电介质材料周围，不必进行高精度的缠裹处理定位。
(B)第二实施例将第一实施例的RFID标签通过绝缘层贴附于导体并使用该RFID标签，从而形成了如图4所示的等效电路并获得了所需特性。然而，在将RFID标签贴附于非导体的情况下，电流不会流过天线图案，因此不能够发挥标签天线的作用。
图15是对本发明第二实施例的具有环状天线结构的RFID标签进行说明的图，其中，当将RFID标签贴附于非导体时，电流会流过天线图案，其中图15(A)是该RFID标签的详情的立体图，图15(B)是该RFID标签的立体图。
通过在第一实施例的RFID标签50(见图1(C))的底面上层叠100μm的绝缘片81和导电片82来构成本第二实施例的RFID标签。通过使用该结构，当被贴附于非导体并向标签天线提供电力时，该第二实施例的RFID标签形成了如图4所示的等效电路，并得到了所需特性。
可以通过在第一实施例的RFID标签上层叠绝缘片81和导电片82来制造第二实施例的RFID标签。换句话说，用于制造本第二实施例的RFID标签的方法包括以下步骤(1)第一步骤，在绝缘膜上形成具有多个IC芯片安装部的带形第一和第二环状天线图案，使得这些IC芯片安装部相互面对；(2)第二步骤，在第一和第二环状天线图案的IC芯片安装部上安装IC芯片，并将其电连接到第一和第二环状天线图案；(3)第三步骤，将其上安装有IC芯片的绝缘膜缠裹并固紧在平板形电介质体上，使得该IC芯片位于该电介质体的第一表面上，并且第一和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式位于第二表面上；以及(4)第四步骤，在IC芯片安装表面及其相对表面上层叠绝缘层和导电层。
图16是示出了该第二实施例的标签天线的输出阻抗的史密斯圆图，其中，在950MHz下如由点A′所示，获得了与LSI芯片的输入阻抗相匹配的输出阻抗(见点B)。此外，如图17所示，在800MHz到1100MHz的范围内获得了恒定的-4dB增益。
根据该第二实施例的RFID标签，即使在被贴附于非导体时也能够提供必要的电力，并且可以发送电磁波，还可以加宽带宽，由此可以提供不需要阻抗转换电路的小且薄的RFID标签。
此外，通过在第一实施例的RFID标签的底面上层叠绝缘片和导电片，可以制成本第二实施例的RFID标签。
由于在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以得到本发明的许多显见的广泛不同的实施例，因此应当明白，本发明并不限于其具体实施例，而只受所附权利要求的限定。
权利要求
1.一种射频识别标签，该射频识别标签具有环状天线并且包括平板形电介质部件；第一环状天线图案和第二环状天线图案，所述第一环状天线图案和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式形成在所述电介质部件的第一表面和第二表面上，并使得所述第一环状天线图案和第二环状天线图案中的每一个从所述电介质部件的第一表面到第二表面均为连续的；以及集成电路芯片，其在所述多个表面中的一个表面上电连接所述第一环状天线图案与第二环状天线图案。
2.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中，所述第一环状天线图案和第二环状天线图案包括其上安装有所述集成电路芯片的多个集成电路芯片安装部，并且将所述多个集成电路芯片安装部形成在所述电介质部件上，使得所述多个集成电路芯片安装部相互面对并彼此相隔开指定间距。
3.一种射频识别标签，所述射频识别标签具有环状天线并且包括平板形电介质部件；绝缘膜，其上形成有包括多个集成电路芯片安装部的第一带形环状天线和第二带形环状天线，使得所述多个集成电路芯片安装部相互面对并彼此相隔开指定间距；以及集成电路芯片，其被安装在所述多个集成电路芯片安装部上并电连接到所述第一环状天线和第二环状天线；其中，将其上安装有所述集成电路芯片的所述绝缘膜缠裹在所述电介质部件上，使得所述集成电路芯片位于所述电介质部件的第一表面上，并且所述第一环状天线图案和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式位于所述电介质部件的第二表面上。
4.根据权利要求1或3所述的射频识别标签，其中，通过绝缘层将与所述集成电路芯片安装表面相对的表面贴附于导体。
5.一种射频识别标签，该射频识别标签具有环状天线并且包括平板形电介质部件；第一环状天线图案和第二环状天线图案，所述第一环状天线图案和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式形成在所述电介质部件的第一表面和第二表面上，并使得所述第一环状天线图案和第二环状天线图案中的每一个从所述电介质部件的第一表面到第二表面均为连续的；集成电路芯片，其在所述多个表面中的一个表面上电连接所述第一环状天线图案与第二环状天线图案；以及层叠在与所述集成电路芯片安装表面相对的表面上的绝缘层和导电层。
6.根据权利要求5所述的射频识别标签，其中，所述第一环状天线图案和第二环状天线图案包括其上安装有所述集成电路芯片的多个集成电路芯片安装部，并且将所述多个集成电路芯片安装部形成在所述电介质部件上，使得所述多个集成电路芯片安装部彼此面对并彼此相隔开指定间距。
7.一种射频识别标签，该射频识别标签具有环状天线并且包括平板形电介质部件；绝缘膜，其上形成有包括多个集成电路芯片安装部的第一带形环状天线和第二带形环状天线，使得所述多个集成电路芯片安装部相互面对并彼此相隔开指定间距；集成电路芯片，其被安装在所述多个集成电路芯片安装部上并电连接到所述第一环状天线和第二环状天线；以及层叠在与所述集成电路芯片安装表面相对的表面上的绝缘层和导电层；其中，其上安装有所述集成电路芯片的所述绝缘膜被缠裹在所述电介质部件上，使得所述集成电路芯片位于所述电介质部件的第一表面上，并且所述第一环状天线图案和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式位于所述电介质部件的第二表面上。
8.一种用于具有环状天线的射频识别标签的制造方法，该制造方法包括以下步骤形成步骤，在绝缘膜上形成包括多个集成电路芯片安装部的第一带形环状天线图案和第二带形环状天线图案，使得所述多个集成电路芯片安装部相互面对并彼此相隔开指定间距；安装步骤，将集成电路芯片安装在所述第一环状天线图案和第二环状天线图案的所述多个集成电路芯片安装部上，并将所述集成电路芯片电连接到所述第一环状天线图案和第二环状天线图案；以及缠裹和固紧步骤，将其上安装有所述集成电路芯片的所述绝缘膜缠裹并固紧在平板形电介质部件上，使得所述集成电路芯片位于所述电介质部件的第一表面上，并且所述第一环状天线图案和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式位于所述电介质部件的第二表面上。
9.一种用于具有环状天线的射频识别标签的制造方法，该制造方法包括以下步骤形成步骤，在绝缘膜上形成包括多个集成电路芯片安装部的第一带形环状天线图案和第二带形环状天线图案，使得所述多个集成电路芯片安装部相互面对并彼此相隔开指定间距；安装步骤，将集成电路芯片安装在所述第一环状天线图案和第二环状天线图案的所述多个集成电路芯片安装部上，并将所述集成电路芯片电连接到所述第一环状天线图案和第二环状天线图案；缠裹和固紧步骤，将其上安装有所述集成电路芯片的所述绝缘膜缠裹并固紧在平板形电介质部件上，使得所述集成电路芯片位于所述电介质部件的第一表面上，并且所述第一环状天线图案和第二环状天线图案以彼此相隔开指定间距的方式位于所述电介质部件的第二表面上；以及层叠步骤，在与所述集成电路芯片安装表面相对的表面上层叠绝缘层和导电层。
全文摘要
本发明提供了射频识别标签及其制造方法。一种具有环状天线的RFID标签，其包括平板形电介质部件51；第一环状天线图案52和第二环状天线图案53，该第一环状天线图案52和第二环状天线图案53以彼此相隔开指定间距的方式形成在电介质部件51的第一表面和第二表面上，并使得该第一环状天线图案52和第二环状天线图案53中的每一个从电介质部件51的第一表面到第二表面均为连续的；以及IC芯片54，其在所述多个表面中的一个表面上电连接第一环状天线图案52与第二环状天线图案53。
文档编号G06K19/077GK101046854SQ20061012902
公开日2007年10月3日 申请日期2006年8月31日 优先权日2006年3月30日
发明者山雅城尚志, 马庭透, 甲斐学 申请人:富士通株式会社