專(zhuān)利名稱(chēng)：Rfid標(biāo)簽及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種RFID標(biāo)簽及其制造方法，更具體地涉及一種包括 貼片天線(patch antenna)(平面天線)作為標(biāo)簽天線的RFID標(biāo)簽及其制 造方法，該RFID標(biāo)簽即使在應(yīng)用于諸如導(dǎo)電體、不導(dǎo)電體或包括液體的 物體的對(duì)象時(shí)也能夠展示所需的特性。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，在配送業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等中，在產(chǎn)品本身或產(chǎn)品包裝上印刷或 粘貼條形碼，然后用條形碼讀取器讀取該條形碼的方法已經(jīng)廣泛用作管 理個(gè)體產(chǎn)品信息的方法。然而，在該條形碼處理方法中，在讀取條形碼 時(shí)，條形碼讀取器必須與條形碼接觸，這使得讀取工作比較麻煩。而且， 在傳統(tǒng)的條形碼處理方法中， 一個(gè)問(wèn)題是，不可能添加新信息或更新條 形碼本身的信息。
因此，近來(lái)，需要一種用RFID (射頻識(shí)別)標(biāo)簽代替條形碼附著于 產(chǎn)品上并利用無(wú)線電波(電磁耦合)讀取該產(chǎn)品信息而不用接觸的方法， 并且該方法正在進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。RFID標(biāo)簽是具有已經(jīng)添加了無(wú)線電信息 通信功能的IC卡功能的標(biāo)簽，并具有能夠存儲(chǔ)信息的非易失性存儲(chǔ)器， 但是沒(méi)有電池(電源)。因此，在不接觸的情況下從RFID標(biāo)簽存儲(chǔ)器讀 取信息時(shí)，標(biāo)簽讀取器被構(gòu)造成利用電磁波向RFID標(biāo)簽供電，并從標(biāo)簽 存儲(chǔ)器讀取信息。對(duì)于這種類(lèi)型的RJFID標(biāo)簽，可以大大改進(jìn)可使用性， 并且通過(guò)使用諸如驗(yàn)證功能或在讀取器與RFID標(biāo)簽之間編碼的技術(shù)，可 以確保良好的安全性。
圖38是說(shuō)明RFID標(biāo)簽的圖，其中讀取器1從天線2向RFID標(biāo)簽 3發(fā)射經(jīng)調(diào)制數(shù)據(jù)的無(wú)線電信號(hào)(電磁波)。RFID標(biāo)簽3的天線3a將接 收到的信號(hào)輸入至整流電路3b和調(diào)制解調(diào)電路3c。整流電路3b將無(wú)線
電信號(hào)變換為DC電壓，并將該DC電壓供應(yīng)至調(diào)制解調(diào)電路3c和邏輯 電路3d，該電壓用作電源。調(diào)制解調(diào)電路3c對(duì)從讀取器l發(fā)送來(lái)的控制 數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，并將結(jié)果輸入至邏輯電路3d。邏輯電路3d根據(jù)控制數(shù)據(jù) (命令)進(jìn)行邏輯處理，例如讀取存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中的信息并將該信 息輸入至調(diào)制解調(diào)電路3c。調(diào)制解調(diào)電路3c使用從邏輯電路3d輸入的 信息來(lái)調(diào)制載波信號(hào)，并將該信號(hào)作為無(wú)線電信號(hào)從天線3a發(fā)射至讀取 器l。已經(jīng)提出了多種類(lèi)型的RFID標(biāo)簽。其中一種是通過(guò)在由塑料、紙 等制成的介電基片上安裝IC芯片(LSI)和用于無(wú)線電通信的天線圖案 而構(gòu)成的RFID標(biāo)簽。當(dāng)這種類(lèi)型的RFID標(biāo)簽附著于不導(dǎo)電對(duì)象時(shí)，獲 得了期望的性能，例如通信距離等。然而，當(dāng)這種類(lèi)型的RFID標(biāo)簽附著 于諸如鋼的金屬時(shí)，金屬阻礙了用于與RFID標(biāo)簽通信的無(wú)線電波，從而 會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，例如通信距離減小。圖39是說(shuō)明出現(xiàn)這種問(wèn)題的圖，其中圖39的(A)表示其中具有半 波長(zhǎng)偶極天線圖案的RFID標(biāo)簽附著于不導(dǎo)電對(duì)象(圖中未示出)，并且 通過(guò)從讀取器/寫(xiě)入器天線發(fā)出的無(wú)線電波在偶極天線DP中產(chǎn)生IC芯片 所需電力(開(kāi)路V)的情況。而且，電流I在偶極天線中流動(dòng)使得可以向 讀取器/寫(xiě)入器天線發(fā)射電磁信號(hào)。然而，當(dāng)具有偶極天線圖案的RFID標(biāo)簽附著于金屬對(duì)象時(shí)，金屬 表面上的電場(chǎng)的切向分量從邊界條件變?yōu)?0"，并且周?chē)妶?chǎng)變?yōu)?0"。 因此，不能向RFID標(biāo)簽的IC芯片供應(yīng)所需電力。而且，不能從標(biāo)簽天 線向讀取器/寫(xiě)入器天線發(fā)射(散射)電磁波。換言之，如圖39的(B) 所示，在具有偶極天線圖案DP的RFID標(biāo)簽附著于金屬對(duì)象MTL的情 況下，當(dāng)電流I在偶極天線DP中流動(dòng)時(shí)，根據(jù)映射原理在金屬對(duì)象MTL 中產(chǎn)生了圖像IMG，在圖像IMG中電流沿相反方向流動(dòng)。該圖像抵消了 由偶極天線電流I產(chǎn)生的電場(chǎng)，從而不能向RFID標(biāo)簽的IC芯片供應(yīng)所 需電力，并且不能從標(biāo)簽天線向讀取器/寫(xiě)入器天線發(fā)射電磁波。由于上 述問(wèn)題，期望一種具有標(biāo)簽天線的RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽?zāi)軌虬l(fā)射和 接收電磁波而且即使在附著于金屬表面時(shí)也不會(huì)降低天線增益。 如圖39的(C)所示，通過(guò)增加從金屬對(duì)象MTL的表面到偶極圖 案DP的距離D來(lái)降低鏡像效應(yīng)是可行的，然而，問(wèn)題在于RFID標(biāo)簽的 厚度增加了。而且，UHF帶中的RFID系統(tǒng)與其它頻帶相比具有通信距 離長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，然而，用于UHF帶的偶極型標(biāo)簽天線的長(zhǎng)度通常必須是半 波長(zhǎng)(大約16cm)。通過(guò)將標(biāo)簽天線圍繞介電體附著并彎曲可確保該長(zhǎng) 度并使其更緊湊，然而帶寬變窄了?？紤]上述問(wèn)題，期望一種小型緊湊 的RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽具有帶寬較大的天線，而且即使在該RFID 標(biāo)簽制成為小型緊湊時(shí)也不會(huì)降低天線增益。而且，為了有效地向LSI芯片供應(yīng)標(biāo)簽天線的接收電力，標(biāo)簽天線 和LSI芯片的阻抗必須匹配(阻抗匹配)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，阻抗變換電 路是必需的，然而這會(huì)增加RFID標(biāo)簽的制造成本。因此，必須進(jìn)行標(biāo)簽 LSI和標(biāo)簽天線的阻抗匹配而不使用阻抗變換電路。換言之，期望一種 RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽具有可以與LSI芯片進(jìn)行阻抗匹配而不必使用 阻抗變換電路的天線。傳統(tǒng)的具有偶極天線的RFID標(biāo)簽存在一個(gè)問(wèn)題，即，如上所述當(dāng) RFID標(biāo)簽附著于金屬時(shí)通信距離變差。因此，已經(jīng)研發(fā)了一些即使在 UHF帶中也與金屬相容的標(biāo)簽天線(參照J(rèn)P 2002-298106A)，然而這些 標(biāo)簽天線都較大，具有4mm以上的厚度和10cm以上的長(zhǎng)度。因此，本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽具有即使在附著于金屬表面時(shí)也能夠發(fā)射和接收電磁波的小型天線(參照J(rèn)P 2006-53833A)。如圖40所示，該提出的RFID標(biāo)簽10包括矩形的介電 構(gòu)件11;發(fā)射/接收天線圖案12，其形成圍繞介電構(gòu)件11的表面的環(huán)形 天線；以及IC芯片15，其經(jīng)由芯片安裝焊盤(pán)13電連接到天線圖案12。 對(duì)于具有這種環(huán)形天線結(jié)構(gòu)的RFID標(biāo)簽，可以發(fā)射和接收電磁波，即使 RFID標(biāo)簽較薄并且附著于金屬也可以加長(zhǎng)通信長(zhǎng)度，增益在寬帶上近似 不變，另外，即使沒(méi)有阻抗變換電路也可以進(jìn)行阻抗匹配。然而，制造 具有環(huán)形天線結(jié)構(gòu)的RFID標(biāo)簽需要復(fù)雜的處理，例如側(cè)表面電鍍或者用 于圍繞介電構(gòu)件包裝絕緣膜的處理，因此存在制造成本增加或者需要高 精度來(lái)定位包裝的問(wèn)題。
因此，近來(lái)已經(jīng)提出使用貼片天線作為RFID天線。對(duì)于具有該貼 片天線結(jié)構(gòu)的RFED標(biāo)簽，不需要如同在具有環(huán)形天線結(jié)構(gòu)的RFID標(biāo)簽 的情況中那樣的諸如側(cè)表面電鍍或包裝的特殊工作。然而，為了使用貼片天線作為RFID標(biāo)簽天線，必須進(jìn)行與RFID標(biāo) 簽的LSI芯片的阻抗匹配。通常，可以向貼片天線供電使得從匹配至50Q 辨電線的位置向貼片天線供電，然而LSI芯片的阻抗變?yōu)榇笥?0Q的不 同值，因此阻抗變換電路是必需的。而且，對(duì)于傳統(tǒng)的貼片天線，必須 在貼片天線中鉆孔以供電，因此存在處理成本增加的問(wèn)題。已經(jīng)提出了一種RFID標(biāo)簽貼片天線，其不需要阻抗變換電路，并 且不要求在天線中鉆孔以供電(參照美國(guó)專(zhuān)利No.6215401)。該提出的方 法是在標(biāo)簽LSI被DC連接至該貼片天線的狀態(tài)下向貼片天線供電，并 且通過(guò)調(diào)整用于連接的線的寬度和長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行阻抗匹配的方法，然而， 它的問(wèn)題在于供電單元的結(jié)構(gòu)容易變得復(fù)雜。而且，在使用具有低頻率 和低介電常數(shù)的板的情況下，阻抗匹配電路圖案和四分之一波長(zhǎng)變換器 占據(jù)的空間相對(duì)于整個(gè)天線的百分比變大。發(fā)明內(nèi)容考慮到上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種RFID標(biāo)簽及其制造 方法，對(duì)于該RFID標(biāo)簽，即使在附著于金屬和包括液體的對(duì)象時(shí)通信距 離也不會(huì)變差。本發(fā)明的另一目的在于提供一種RFID標(biāo)簽及其制造方法，對(duì)于該 RFID標(biāo)簽，不必在貼片天線中DC鉆孔以供電，并且不需要到貼片天線 的連接。而且，本發(fā)明的另一目的在于提供一種RFID標(biāo)簽及其制造方法， 對(duì)于該RFID標(biāo)簽，不需要阻抗變換電路。另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種RFID標(biāo)簽及其制造方法， 該RFID標(biāo)簽小且薄并具有高增益。RFID標(biāo)簽本發(fā)明包括一種具有標(biāo)簽天線和LSI芯片的RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)
簽包括其上安裝有LSI芯片的供電圖案；用作所述標(biāo)簽天線的貼片天 線；以及將所述供電圖案與所述貼片天線高頻連接的高頻連接部分。本發(fā)明的RFID標(biāo)簽還包括介電構(gòu)件，該介電構(gòu)件在一側(cè)上形成 有所述供電圖案、貼片天線和高頻連接部分，在另一側(cè)上形成有用作接 地的導(dǎo)電圖案；以及短路單元，該短路單元沿著所述介電構(gòu)件的側(cè)表面 在接地與所述貼片天線的一個(gè)邊緣之間形成短路。在本發(fā)明的RFID標(biāo)簽中，典型的供電圖案是偶極天線、單極天線 或環(huán)形天線。在上述本發(fā)明的RFID標(biāo)簽中，所述貼片天線(第一貼片天線)中 形成有縫，將用作供電圖案的小偶極天線的一端層疊在該縫上方使其橫 跨該縫，并從所述小偶極天線向所述貼片天線供電。在上述本發(fā)明的RFID標(biāo)簽中，所述貼片天線中形成有切口部分， 將用作線性天線的小偶極天線的一端與該切口部分高頻連接，并從所述 小偶極天線向所述貼片天線供電。在上述本發(fā)明的RFID標(biāo)簽中，所述LSI芯片安裝在所述小偶極天 線的中央，并將另一貼片天線(第二貼片天線)放置成使其與所述第一 貼片天線關(guān)于中央的所述LSI芯片左右對(duì)稱(chēng)；所述小偶極天線的一端與 所述第一貼片天線之間的位置關(guān)系和所述小偶極天線的另一端與所述第 二貼片天線之間的位置關(guān)系相同。RFID標(biāo)簽的制造方法本發(fā)明包括一種具有標(biāo)簽天線和LSI芯片的RFID標(biāo)簽的制造方法， 該制造方法包括以下步驟通過(guò)蝕刻在雙面印刷電路板的表面上形成在 其上安裝LSI芯片的供電圖案和用作標(biāo)簽天線的貼片天線，從而將所述 供電圖案與標(biāo)簽天線高頻連接；將所述印刷電路板的后表面上的導(dǎo)電圖 案作為接地；以及將所述LSI芯片安裝在所述供電圖案上以生成所述 RFID標(biāo)簽。本發(fā)明包括其上安裝有所述LSI芯片的供電圖案；用作所述標(biāo)簽 天線的貼片天線；以及將所述供電圖案與所述貼片天線高頻連接的高頻 連接部分，因?yàn)閺乃龉╇妶D案向所述貼片天線高頻供電，所以不需要
在所述貼片天線中鉆孔，從而可以簡(jiǎn)化所述RFID標(biāo)簽的處理并降低處理 成本。
而且，本發(fā)明使用貼片天線作為標(biāo)簽天線，從而其不受接地側(cè)的材 料性質(zhì)影響，因此即使在所述天線附著于金屬或包括液體的對(duì)象時(shí)通信 距離也不會(huì)變差。
而且，對(duì)于本發(fā)明，所述貼片天線的增益高于環(huán)形天線等的增益， 并且通過(guò)調(diào)節(jié)厚度、金屬的導(dǎo)電率、介電損耗等，可以使所述貼片天線 的增益甚至更大，并且使尺寸較小。
另外，對(duì)于本發(fā)明，通過(guò)將用作并聯(lián)電感器的環(huán)形圖案連接到用作 供電圖案的所述偶極天線或單極天線，并調(diào)節(jié)該圖案的尺寸或調(diào)節(jié)所述 供電圖案的長(zhǎng)度、縫長(zhǎng)度、切口長(zhǎng)度等，可以與所述LSI芯片匹配阻抗， 從而不需要阻抗變換電路。
從以下結(jié)合附圖的描述將清楚本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的圖。 圖2是說(shuō)明從貼片天線發(fā)出的無(wú)線電波的圖。 圖3是本發(fā)明第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的頂視圖。 圖4是表示第二實(shí)施方式的RFID的實(shí)際尺寸和板特性的圖。 圖5表示在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的各種模擬結(jié)果。 圖6是表示標(biāo)簽天線的阻抗的史密斯圓圖。 圖7是包括LSI芯片和標(biāo)簽天線的RFID標(biāo)簽的等效電路的圖。 圖8是表示在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的標(biāo)簽天線的增益特 性的圖。圖9是表示在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的S參數(shù)(Sll)特性的圖。圖10是表示在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的通信距離特性的圖。圖11是說(shuō)明在調(diào)節(jié)并聯(lián)電感器尺寸s2并且史密斯圓圖上的頻率改
變時(shí)的阻抗曲線的圖。圖12是本發(fā)明第三實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的頂視圖。 圖13是其中第一實(shí)施方式的標(biāo)簽天線并行連接的情況的頂視圖。 圖14是本發(fā)明第四實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的頂視圖。 圖15是表示第四實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的實(shí)際尺寸和板特性的圖。 圖16表示在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)第四實(shí)施方式的各種模 擬結(jié)果。圖17是表示標(biāo)簽天線的阻抗的史密斯圓圖。圖18是表示在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的標(biāo)簽天線的增益特 性的圖。圖19是表示在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的S參數(shù)(S11)特性的圖。圖20是表示在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的通信距離特性的圖。圖21是說(shuō)明在調(diào)節(jié)并聯(lián)電感器尺寸s2并且史密斯圓圖上的頻率改 變時(shí)的阻抗曲線的圖。圖22是第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的頂視圖。圖23是表示第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的實(shí)際尺寸和板特性的圖。圖24是表示標(biāo)簽天線的阻抗的史密斯圓圖。圖25是表示在頻率從840MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的標(biāo)簽天線的增益特 性的圖。圖26是表示在頻率從840MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的S參數(shù)(S11)特性的圖。圖27是表示在頻率從840MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的通信距離特性的圖。圖28是說(shuō)明本發(fā)明第六實(shí)施方式的圖。 圖29是說(shuō)明沿貼片天線的Y軸方向的電場(chǎng)的圖。 圖30是表示對(duì)于第六實(shí)施方式的阻抗在史密斯圓圖上繪制的阻抗/ 頻率特性的圖。
圖31是表示通信距離的頻率特性的圖。圖32是表示能夠發(fā)射和接收?qǐng)A形極化電波的貼片天線的結(jié)構(gòu)的實(shí) 施例的圖。圖33是說(shuō)明RFID標(biāo)簽的第一制造方法的圖。 圖34是說(shuō)明RFID標(biāo)簽的第二制造方法的圖。 圖35是說(shuō)明RFID標(biāo)簽的第三制造方法的圖。 圖36是說(shuō)明RFID標(biāo)簽的第四制造方法的圖。 圖37是說(shuō)明RFID標(biāo)簽的第五制造方法的圖。 圖38是說(shuō)明RFID標(biāo)簽的圖。 圖39是說(shuō)明在現(xiàn)有RFID標(biāo)簽中出現(xiàn)的問(wèn)題的圖。 圖40是現(xiàn)有RFID標(biāo)簽的立體圖。
具體實(shí)施方式
(A)實(shí)施方式1圖1是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的圖，其中圖1的(A) 是移除介電層的情況的示圖，圖l的(B)是其中介電層透明的側(cè)視圖， 圖1的(C)是表示貼片天線和小偶極天線之間的位置關(guān)系的頂視圖。在 側(cè)視圖中，為了容易理解結(jié)構(gòu)，示出的各個(gè)部件的厚度都比實(shí)際尺寸大。該第一實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽是通過(guò)將在絕緣膜31上通過(guò)印刷或蝕 刻形成的貼片天線32 (見(jiàn)圖l的(B))、通過(guò)蝕刻雙面印刷電路板33的 表面形成的小偶極天線34，以及通過(guò)在印刷電路板33的背側(cè)上的導(dǎo)電圖 案形成的接地(GND) 35進(jìn)行層疊而構(gòu)造出的?？墒褂弥T如聚對(duì)苯二甲 酸乙二醇酯(PET)、聚酰亞胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚 氯乙烯(PVC)的柔性熱塑性塑料作為絕緣膜31。長(zhǎng)度與波長(zhǎng)X相比非 常短的偶極天線稱(chēng)為小偶極天線。偶極天線是一種線性天線。為了在貼片天線32與小偶極天線34之間形成高頻連接，在貼片天 線32中形成具有預(yù)定尺寸的長(zhǎng)窄縫36。小偶極天線34筆直并且具有預(yù) 定的線寬，并且利用芯片結(jié)合技術(shù)在小偶極天線34的中心部分中安裝 RFID標(biāo)簽的LSI芯片37,用于調(diào)節(jié)阻抗的導(dǎo)電圖案(并聯(lián)電感器)38a、38b連接到小偶極天線34的左右側(cè)。小偶極天線34的一端上的筆直部分 層疊在形成于貼片天線32中的縫36上，使其橫跨該縫，并且小偶極天 線34向貼片天線32高頻供電。并聯(lián)電感器38a、 38b與小偶極天線34 —體地生成，并具有預(yù)定的 線寬，長(zhǎng)度被調(diào)節(jié)成使得標(biāo)簽天線的阻抗與LSI芯片37的阻抗匹配。圖 1表示連接兩個(gè)并聯(lián)電感器38a、 38b的實(shí)施例，然而，也可以?xún)H使用一 個(gè)。而且，可以將筆直部分折疊在偶極天線34的底側(cè)上以減小整體尺寸。如圖2的(A)所示，通過(guò)使貼片天線的一側(cè)的尺寸d為A/2，并使 貼片天線在預(yù)定頻率處諧振，或者換言之，當(dāng)電流J在貼片天線的表面 上來(lái)回流動(dòng)時(shí)，那么如圖2的(B)所示，從貼片天線沿垂直方向(Z軸 方向)發(fā)出在Y軸(水平)方向偏振的電波。該電波不受貼片天線的接 地側(cè)的材料特性影響。因此，在該第一實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的情況下， 即使在標(biāo)簽附著于金屬或包括液體的材料時(shí)通信距離也不會(huì)變差。而且，貼片天線的增益高于環(huán)形天線的增益，并且通過(guò)調(diào)節(jié)厚度、 金屬的導(dǎo)電率、介電損耗等，可以增大增益，從而可以使該第一實(shí)施方 式的RFID標(biāo)簽的尺寸較小。而且，對(duì)于該第一實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽，可以將在其上安裝有LSI 芯片的小偶極天線高頻連接到貼片天線而不用DC連接，從而不需要在 貼片天線中形成孔或者形成DC連接，因而可以簡(jiǎn)化制造RFID標(biāo)簽的處 理并降低制造成本。另外，通過(guò)將用作并聯(lián)電感器的環(huán)形圖案連接到小偶極天線，并且 通過(guò)調(diào)節(jié)該圖案的尺寸，或者通過(guò)調(diào)節(jié)小偶極天線的長(zhǎng)度或縫的長(zhǎng)度， 可以在標(biāo)簽天線與LSI芯片之間進(jìn)行阻抗匹配而不必使用阻抗變換電路。 (B)實(shí)施方式2 (a)結(jié)構(gòu)圖3的(A)示出了第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的頂視圖。在該第二 實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽中，通過(guò)蝕刻雙面印刷電路板41的表面形成用作 標(biāo)簽天線的貼片天線42和小偶極天線43，并將印刷電路板的后表面上的 導(dǎo)電圖案(圖中未示出)用作接地。貼片天線42的下部的中心形成有長(zhǎng)
薄切口部分44。換言之，將切口部分44形成為使其筆直并且沿朝向貼片 天線42的內(nèi)側(cè)的方向延伸，小偶極天線43的一端上的筆直部分43a位 于切口部分44內(nèi)。具有預(yù)定的線寬的小偶極天線43包括彎曲成倒L形的筆直部分43a、 43b，并且利用芯片結(jié)合技術(shù)將RFID標(biāo)簽的LSI芯片45安裝在該彎曲部 分附近。而且，用于調(diào)節(jié)阻抗的導(dǎo)電圖案(并聯(lián)電感器)46連接到小偶 極天線43的右側(cè)。并聯(lián)電感器46與小偶極天線一體地生成并具有預(yù)定 的線寬，長(zhǎng)度s2可以調(diào)節(jié)從而使標(biāo)簽天線的阻抗與LSI芯片37匹配。小偶極天線的一端上的筆直部分43a插入形成在貼片天線42中的長(zhǎng) 薄切口部分44中，并且通過(guò)該切口部分實(shí)現(xiàn)小偶極天線43與貼片天線 42之間的高頻連接。換言之，從小偶極天線43向貼片天線42高頻電磁 供電。使貼片天線的一側(cè)的尺寸d為V2，并且當(dāng)使貼片天線在預(yù)定頻率處 諧振，或者換言之，當(dāng)電流J在貼片天線的表面上來(lái)回流動(dòng)時(shí)，那么類(lèi) 似于第一實(shí)施方式的情況，從貼片天線沿垂直方向發(fā)出電波。該電波不 受貼片天線的接地側(cè)的材料特性影響。因此，在該第二實(shí)施方式的RFID 標(biāo)簽的情況下，即使在標(biāo)簽附著于金屬或包括液體的材料時(shí)通信距離也 不會(huì)變差。圖3的(B)示出了形成在貼片天線的端部上用于減小板的尺寸的矩 形切口部分47a、 47b的實(shí)施例，其中切口形成為使電長(zhǎng)度(al+a2+a3+2 Xa4)變?yōu)椴ㄩL(zhǎng)的大約一半。借此可以使垂直尺寸的大小縮小2Xa4。然 而，當(dāng)a4太大時(shí)，天線增益降低，因此必須使用適當(dāng)值。在圖3的(A)和(B)中所示的該第二實(shí)施方式中，貼片天線42 和小偶極天線43都形成在相同介電體的表面上，然而，它們也可以層疊， 下面將描述兩者的制造方法。而且，小偶極天線43彎曲成倒L形以減小 板的尺寸，然而，如果尺寸不重要，小偶極天線43就不必彎曲。圖4的(A)和(B)示出了圖3所示的RFID標(biāo)簽的實(shí)際尺寸和板 特性，其中板的尺寸為78mmX44mmX1.2mm。而且，小偶極天線的一 端43a的線寬為2.0mm，另一端43b的線寬為l.Omm，切口44與小偶極 天線43之間的間隔為0.5mm，并聯(lián)電感器46與貼片天線的末端之間的 間隔為0.5mm。對(duì)于具有圖4所示的尺寸和板特性的該第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽， 模擬了在施加到貼片天線的頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的各種特性。 LSI芯片工作所需的最小功率為-10.00dBm，供應(yīng)到讀取器/寫(xiě)入器天線的 功率為27.00dBm，其增益為9.00dBi。 (b)特性圖5表示在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的不同模擬結(jié)果，其中 示出了 (1) LSI芯片的電納Bcp、電阻Rc、電抗Xc; (2)標(biāo)簽天線的 電阻Ra、電抗Xa、匹配系數(shù)q、 S參數(shù)S11和增益；以及(3)在使用線 偏振波天線和圓偏振波天線作為讀取器/寫(xiě)入器的天線時(shí)的通信距離。標(biāo) 簽天線是貼片天線和小偶極天線的組合。匹配特性圖6是表示標(biāo)簽天線的阻抗的史密斯圓圖，在頻率從850MHz變?yōu)?980MHz時(shí)，該標(biāo)簽天線的阻抗以畫(huà)圓的方式變化，如阻抗軌跡IPT所示。 而且，根據(jù)圖5所示的特性結(jié)果，標(biāo)簽天線在950到953MHz的頻率附 近的阻抗變?yōu)榕cLSI芯片45的輸入阻抗近似匹配的值。圖7示出了包括LSI芯片和標(biāo)簽天線的RFID標(biāo)簽的等效電路。換 言之，等效電路表達(dá)為L(zhǎng)SI芯片和標(biāo)簽天線的并聯(lián)電路，其中LSI芯片 表述成電阻Rc和電容Cc的并聯(lián)電路(電抗為Xc)，標(biāo)簽天線表述為電 阻Ra和電感La的并聯(lián)電路(電抗為Xa)。該RFID標(biāo)簽中的匹配條件為 Rc=Ra，并且IXc—Xa，并且從圖5中可以看出，在950到953MHz附近 的頻率處，該第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽滿(mǎn)足匹配條件。增益特性和Sll特性圖8示出了在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的標(biāo)簽天線的增益， 當(dāng)標(biāo)簽天線在953MHz附近的頻率處諧振時(shí)，獲得高增益。圖9示出了在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的S圖案Sll特性。 S圖案Sll指示與LSI芯片阻抗匹配的程度，并且在950到953MHz附近的頻率處具有最小值。
通信距離圖10示出了在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的通信距離，當(dāng)使用線偏振波天線作為讀取器/寫(xiě)入器的天線時(shí)，通信距離在953MHz附近的頻率處變?yōu)樽畲?。以下方程給出了 RFID標(biāo)簽的通信距離r: <formula>formula see original document page 16</formula>這里，人是波長(zhǎng)，Pt是供應(yīng)到讀取器/寫(xiě)入器天線電力，Gt和Gr是 標(biāo)簽天線和讀取器/寫(xiě)入器天線的相應(yīng)的天線增益，Pth是LSI芯片工作所 需電力的最小值。而且，Zc和Za分別是LSI芯片和標(biāo)簽天線的復(fù)阻抗。匹配調(diào)整根據(jù)并聯(lián)電感器46的尺寸，存在標(biāo)簽天線與LSI芯片之間不可能進(jìn) 行阻抗匹配的情況。在該情況下，調(diào)節(jié)小偶極天線的長(zhǎng)度sl或并聯(lián)電感 器46的尺寸s2或者sl和s2。當(dāng)尺寸s2增加時(shí)，通過(guò)在圖11的(A) 所示的史密斯圓圖上改變頻率而繪制的阻抗軌跡IPT的圓沿著箭頭方向 有略微較大的運(yùn)動(dòng)。這與圖7所示的等效電路中的標(biāo)簽天線的并聯(lián)電感 器的電感La變大的事實(shí)相對(duì)應(yīng)，并且表示可以抵消標(biāo)簽LSI的甚至更大 的并聯(lián)電容Cc。另一方面，當(dāng)尺寸sl變大時(shí)，如圖11的(B)所示，阻 抗軌跡沿著圓尺寸變大的方向運(yùn)動(dòng)而沒(méi)有太多的順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 這與圖7所示的等效電路中的標(biāo)簽天線的并聯(lián)電阻Ra變小的情況相對(duì) 應(yīng)，并且表示可以抵消標(biāo)簽LSI的甚至更小的并聯(lián)電阻。因此，通過(guò)調(diào) 節(jié)尺寸s2或尺寸sl或尺寸sl和s2，阻抗軌跡IPT運(yùn)動(dòng)，并且可在期望 頻率處獲得阻抗匹配。 (c)效果對(duì)于該第二實(shí)施方式，發(fā)出的電波不受貼片天線的接地側(cè)上的材料 影響。因此，即使在該第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽附著于金屬或包括液體 的對(duì)象時(shí)通信距離也不會(huì)變差。而且，貼片天線的增益高于環(huán)形天線的增益，并且通過(guò)調(diào)節(jié)厚度、 金屬的導(dǎo)電率、介電損耗等，可以使增益更大，從而可以使該第二實(shí)施 方式的RFID標(biāo)簽的尺寸較小。而且，對(duì)于該第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽，將貼片天線和在其上安 裝有LSI芯片的小偶極天線僅高頻連接而不通過(guò)DC連接來(lái)連接，從而 不需要在貼片天線中形成孔而且不需要DC連接，因而可以簡(jiǎn)化制造 RFID標(biāo)簽的處理并降低制造成本。而且，通過(guò)將用作并聯(lián)電感器的環(huán)形圖案連接到小偶極天線，并且 通過(guò)調(diào)節(jié)該圖案的尺寸，或者通過(guò)調(diào)節(jié)偶極天線的筆直部分43b的長(zhǎng)度 sO或切口部分的長(zhǎng)度sl，可以進(jìn)行與LSI芯片的阻抗匹配而不必使用阻 抗變換電路。(C) 實(shí)施方式3圖12是本發(fā)明第三實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的頂視圖，其中在圖3的 (A)中示出的第二實(shí)施方式的兩個(gè)標(biāo)簽天線并聯(lián)連接。在雙面印刷電路板41的頂面上形成用作標(biāo)簽天線的兩個(gè)貼片天線 42、 42'以及小偶極天線43，并且在板的后表面(圖中未示出)上形成導(dǎo) 電圖案作為接地。在筆直的小偶極天線43的中心安裝LSI芯片45，并且 貼片天線42和貼片天線42'形成為使它們以LSI芯片為中心左右對(duì)稱(chēng)。 而且，貼片天線42與小偶極天線的一端43a之間的位置關(guān)系和貼片天線 42'與小偶極天線的另一端43b之間的位置關(guān)系完全相同。另外，并聯(lián)電 感器46a、 46b對(duì)稱(chēng)連接到小偶極天線43的上下側(cè)。對(duì)于該第三實(shí)施方式的RFID天線，可以增加標(biāo)簽天線的增益，并 且遠(yuǎn)距離發(fā)送電波，然而，尺寸加倍了。圖13是兩個(gè)并聯(lián)連接的第一實(shí)施方式的標(biāo)簽天線的頂視圖，它們具 有與該第三實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽相同的效果。(D) 實(shí)施方式4 (a)結(jié)構(gòu)在圖14的(A)和(B)中示出了本發(fā)明的第四實(shí)施方式的RFID標(biāo) 簽的頂視圖，其中圖14的(A)表示整個(gè)RHD標(biāo)簽，圖14的(B)是 虛線內(nèi)的部分的放大圖。在該第四實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽中，在雙面印刷 電路板的表面上蝕刻出用作標(biāo)簽天線的貼片天線52和小單級(jí)天線53，并
且在板的后表面上形成的導(dǎo)電圖案(圖中未示出)用作接地。這里長(zhǎng)度 大大短于波長(zhǎng)X的單級(jí)天線稱(chēng)為小單級(jí)天線。單級(jí)天線是一種線性天線。在貼片天線52的左側(cè)端上形成淺切口部分52a，并且將小單級(jí)天線 53的具有預(yù)定線寬的天線部分53a放置在切口部分52a內(nèi)。通過(guò)該切口 部分52a實(shí)現(xiàn)小單極天線53與貼片天線52之間的高頻連接。換言之， 從小單極天線53向貼片天線52高頻供電。為了使在貼片天線52的右端 部分上的板的尺寸較小，形成切口部分52b,以使得電長(zhǎng)度(al+a2+a3+2 Xa4)大致等于X/2。用于調(diào)節(jié)阻抗的環(huán)形的導(dǎo)電圖案(并聯(lián)電感器)53b連接到小單級(jí) 天線53的倒L形天線部分53a的末端，并且利用芯片結(jié)合技術(shù)在環(huán)形中 間部分中安裝RFID標(biāo)簽的LSI芯片54。并聯(lián)電感器53b具有預(yù)定的線 寬并且與小單級(jí)天線一體地生成，調(diào)節(jié)長(zhǎng)度s2使得標(biāo)簽天線的阻抗與LSI 芯片54的阻抗匹配。通過(guò)使貼片天線52的一側(cè)的長(zhǎng)度為V2，并使貼片天線在預(yù)定頻率 處諧振，或者換言之，通過(guò)使電流J在貼片天線的表面上來(lái)回流動(dòng)，使 得從貼片天線沿垂直方向發(fā)出電波，如同上述第一和第二實(shí)施方式的情 況那樣。因此，即使該第四實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽附著于金屬或包括液體 的對(duì)象時(shí)通信距離也不會(huì)變差。在圖14所示的該第四實(shí)施方式中，貼片天線52和小單極天線53形 成在相同的介電體上，然而，它們也可以層疊，下面將描述兩者的制造 方法。圖15的(A)和(B)示出了圖14所示的RFID標(biāo)簽的實(shí)際尺寸和 板特性，其中板的尺寸為78mmX40mmX1.2mm。而且，小單極天線的 線寬為l.Omm，切口部分52a與小單極天線53之間的間隔為0.5mm。 (b)特性對(duì)于具有圖15所示的尺寸和板特性的該第四實(shí)施方式的RFID標(biāo) 簽，模擬了在施加到貼片天線的頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的各種 特性。LSI芯片工作所需的最小功率為-10.00dBm，供應(yīng)到讀取器/寫(xiě)入器 天線的功率為27.00犯m，其增益為9.00dBi。 圖16表示在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的不同模擬結(jié)果，其中 示出了 (1) LSI芯片的電納Bcp、電阻Rc、電抗Xc; (2)標(biāo)簽天線的 電阻Ra、電抗Xa、匹配系數(shù)q、 S參數(shù)S11和增益；以及(3)在使用線 偏振波天線和圓偏振波天線作為讀取器/寫(xiě)入器的天線時(shí)的通信距離。匹配特性圖17是表示標(biāo)簽天線的阻抗的史密斯圓圖，在頻率從850MHz變?yōu)?980MHz時(shí)，標(biāo)簽天線的阻抗以畫(huà)小圓的方式變化，如阻抗軌跡IPT所示。 而且，從圖16所示的特性結(jié)果，標(biāo)簽天線在953MHz的頻率附近的阻抗 變?yōu)榕cLSI芯片54的輸入阻抗近似匹配的值。增益特性和S11特性圖18示出了在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的標(biāo)簽天線的增益， 當(dāng)標(biāo)簽天線在953MHz附近的頻率處諧振時(shí)，獲得高增益。圖19示出了在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的S圖案Sll特性。 S圖案Sll指示與LSI芯片阻抗匹配的程度，并且在953MHz附近的頻率 處具有-20dB或更小的最小值。通信距離圖20示出了在頻率從850MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的通信距離，當(dāng)使用 線偏振波天線作為讀取器/寫(xiě)入器的天線時(shí)，通信距離在953MHz附近的 頻率處變?yōu)樽畲?。匹配調(diào)節(jié)根據(jù)并聯(lián)電感器53b的尺寸，存在不可能進(jìn)行阻抗匹配的情況。在 該情況下，調(diào)節(jié)并聯(lián)電感器53b的尺寸s2。當(dāng)尺寸s2減小時(shí)，通過(guò)在圖 21所示的史密斯圓圖上改變頻率而繪制的阻抗軌跡IPT的圓逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 因此，通過(guò)調(diào)節(jié)尺寸s2并使阻抗軌跡IPT的圓旋轉(zhuǎn)，可在期望頻率處獲 得阻抗匹配。 (c)效果對(duì)于該第四實(shí)施方式，發(fā)射的電波不受貼片天線的接地側(cè)上的材料 影響。因此，即使在該第四實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽附著于金屬或包括液體 的對(duì)象時(shí)通信距離也不會(huì)變差。
而且，貼片天線的增益高于環(huán)形天線的增益，并且通過(guò)調(diào)節(jié)厚度、 金屬的導(dǎo)龜率、介電損失等，可以使增益甚至更大，從而可以使該第四實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的尺寸較小。而且，對(duì)于該第四實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽，將貼片天線和在其上安 裝有LSI芯片的小單極天線僅高頻連接而不通過(guò)DC連接來(lái)連接，從而 不需要在貼片天線中形成孔而且不需要DC連接，因而可以簡(jiǎn)化制造 RFID標(biāo)簽的處理并降低制造成本。而且，通過(guò)將用作并聯(lián)電感器的環(huán)形圖案連接到小單極天線，并且 通過(guò)調(diào)節(jié)該圖案的尺寸s2，或者通過(guò)調(diào)節(jié)單極天線的筆直部分的長(zhǎng)度sl 或s3，可以進(jìn)行與LSI芯片的阻抗匹配而不必使用阻抗變換電路。 (E)實(shí)施方式5在第四實(shí)施方式中，小單極天線53放置在貼片天線52的淺切口部 分中作為供電圖案，通過(guò)將小單極天線53與貼片天線52高頻連接，從 小單極天線53向貼片天線52供電。然而，使用具有預(yù)定線寬的環(huán)形圖 案代替小單極天線53并從該環(huán)形圖案向貼片天線供電的結(jié)構(gòu)也是可行 的。(a)結(jié)構(gòu)圖22是本發(fā)明的第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的頂視圖。在該第五實(shí) 施方式的RFID標(biāo)簽中，通過(guò)在雙面印刷電路板61的表面上蝕刻來(lái)形成 用作標(biāo)簽天線的貼片天線62以及用作供電圖案的環(huán)形圖案63，并將板的 后表面上的導(dǎo)電圖案(圖中未示出)用作接地。在貼片天線62的左側(cè)的端部上形成淺切口部分62a，并且將具有預(yù) 定線寬的環(huán)形圖案63放置在該切口部分內(nèi)。通過(guò)該切口部分實(shí)現(xiàn)環(huán)形圖 案63與貼片天線62之間的高頻連接，并從環(huán)形圖案63向貼片天線62 高頻供電。利用芯片結(jié)合技術(shù)在環(huán)形圖案的下端部上安裝RFID標(biāo)簽的 LSI芯片64。為了使標(biāo)簽天線與LSI芯片64之間的阻抗匹配，可以調(diào)節(jié) 環(huán)形圖案63的長(zhǎng)度s2 (見(jiàn)圖23)。通過(guò)使貼片天線62的一側(cè)的長(zhǎng)度為X72，并使貼片天線62在預(yù)定頻 率處諧振，或者換言之，通過(guò)使電流J在貼片天線的表面上來(lái)回流動(dòng)，
從貼片天線沿垂直方向發(fā)出電波，與上述第一和第二實(shí)施方式的情況相 同。該電磁波不受貼片天線的接地側(cè)的材料特性影響。因此，即使該第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽附著于金屬或包括液體的對(duì)象時(shí)通信距離也不 會(huì)變差。在圖22所示的該第五實(shí)施方式中，貼片天線62和環(huán)形圖案63形成 在相同介電體的表面上，然而，它們也可以層疊，下面將描述兩者的制 造方法。圖23的(A)和(B)示出了圖22所示的RFID標(biāo)簽的實(shí)際尺寸和 板特性。而且，環(huán)形圖案63的線寬為l.Omm，切口部分62a與環(huán)形圖案 63之間的間隔為0.5mm。 (b)特性對(duì)于具有圖23所示的尺寸和板特性的該第五實(shí)施方式的RFID標(biāo) 簽，模擬了在施加到貼片天線的頻率從840MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的各種 特性。匹配特性圖24是表示標(biāo)簽天線的阻抗的史密斯圓圖，在頻率從840MHz變?yōu)?980MHz時(shí)，標(biāo)簽天線的阻抗以畫(huà)小圓的方式變化，如阻抗軌跡IPT所示。 而且，標(biāo)簽天線在953MHz的頻率附近的阻抗變?yōu)榕cLSI芯片64的輸入 阻抗近似匹配的值。增益特性和S11特性圖25示出了在頻率從840MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的標(biāo)簽天線的增益， 當(dāng)貼片天線在953MHz附近的頻率處諧振時(shí)，獲得高增益。圖26示出了在頻率從840MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的S圖案Sll特性。 S圖案Sll指示與LSI芯片阻抗匹配的程度，并且在953MHz附近的頻率 處具有-20dB或更小的最小值。通信距離圖27示出了在頻率從840MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的通信距離，當(dāng)使用 線偏振波天線作為讀取器/寫(xiě)入器的天線時(shí)，通信距離在953MHz附近的 頻率處變?yōu)樽畲?。假定LSI芯片工作所需的最小功率為-lO.OOdBm， LSI
芯片的并聯(lián)電阻Rc為800Q， LSI芯片的并聯(lián)電容Cc為1.2pF，讀取器/ 寫(xiě)入器的功率為27.00dBm，增益為9.00dBi，計(jì)算通信距離。 匹配調(diào)節(jié)根據(jù)環(huán)形圖案63的尺寸，存在不可能進(jìn)行阻抗匹配的情況。在該情 況下，調(diào)節(jié)環(huán)形圖案63的尺寸s2。當(dāng)尺寸s2減小時(shí)，通過(guò)在史密斯圓 圖上改變頻率而繪制的阻抗軌跡IPT的圓逆時(shí)針(參見(jiàn)圖24的箭頭)旋 轉(zhuǎn)。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)尺寸s2并使阻抗軌跡IPT的圓旋轉(zhuǎn)，可在期望頻率 處獲得阻抗匹配。 (c)效果對(duì)于該第五實(shí)施方式，發(fā)出的電波不受貼片天線的接地側(cè)上的材料 影響。因此，即使在該第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽附著于金屬或包括液體 的對(duì)象時(shí)通信距離也不會(huì)變差。而且，貼片天線的增益高于環(huán)形天線的增益，并且通過(guò)調(diào)節(jié)厚度、 金屬的導(dǎo)電率、介電損耗等，可以使增益甚至更大，從而可以使該第五 實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的尺寸較小。而且，對(duì)于該第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽，將貼片天線和在其上安 裝有LSI芯片的環(huán)形圖案僅高頻連接而不通過(guò)DC連接來(lái)連接，從而不 需要在貼片天線中形成孔而且不需要DC連接，因而可以簡(jiǎn)化制造RFID 標(biāo)簽的處理并降低制造成本。而且，通過(guò)調(diào)節(jié)環(huán)形圖案的尺寸s2，或者通過(guò)調(diào)節(jié)長(zhǎng)度s3，可以進(jìn) 行與LSI芯片的阻抗匹配而不必使用阻抗變換電路。 (F)第六實(shí)施方式本發(fā)明的該第六實(shí)施方式是其中通過(guò)在接地與貼片天線的一個(gè)邊緣 之間形成短路而使RPID標(biāo)簽的尺寸更加緊湊的實(shí)施方式。 (a)結(jié)構(gòu)圖28是說(shuō)明本發(fā)明的RFID標(biāo)簽的第六實(shí)施方式的圖，其中(A) 是示圖，(B)是(A)中的剖面AA的剖視圖，(C)是從(A)中的箭頭 B的方向看去時(shí)的示圖。在第五實(shí)施方式中，當(dāng)使RFID標(biāo)簽的貼片天線62 (圖22)的一個(gè)
邊緣的長(zhǎng)度為V2，并使該天線在預(yù)定頻率處諧振時(shí)，Y軸方向上的電場(chǎng) E如圖29所示變化，并且該電場(chǎng)在中央部分變?yōu)榱?。這意味著如果貼片 天線和接地在中央短路，那么在電場(chǎng)分布沒(méi)有變化的情況下，可以像第 五實(shí)施方式的情況那樣沿垂直于貼片天線的方向發(fā)出無(wú)線電波。
圖28所示的第六實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽通過(guò)短路單元66基于相關(guān) 原理而在基板61的側(cè)表面上在接地65與貼片天線62的一個(gè)邊緣之間短 路，借此使貼片天線62的尺寸大約為第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的貼片 天線62的尺寸的1/2。換言之，使Y軸方向上的長(zhǎng)度為X/4。
除了在接地與貼片天線的一側(cè)之間形成短路之外，RFID標(biāo)簽的尺寸 也不同，該第六實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽與第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的結(jié) 構(gòu)近似相同。通過(guò)在雙面印刷電路板61的頂面上蝕刻來(lái)形成用作標(biāo)簽天 線的貼片天線62以及用作供電圖案的環(huán)形圖案63，將印刷電路板61的 底面上的導(dǎo)電圖案65 (圖28的(B))用作接地，并通過(guò)短路單元66在 接地與貼片天線的一個(gè)邊緣之間在板的側(cè)表面上形成短路。該短路單元 66可通過(guò)電鍍處理形成。在貼片天線62的端部上形成切口部分62a，并且將具有預(yù)定線寬的 環(huán)形圖案63放置在該切口部分內(nèi)。通過(guò)該切口部分將環(huán)形圖案63與貼 片天線62高頻連接，并從環(huán)形圖案63向貼片天線62高頻供電。利用芯 片結(jié)合技術(shù)在環(huán)形圖案63的端部上安裝RFID標(biāo)簽的LSI芯片64。調(diào)節(jié) 環(huán)形圖案63的長(zhǎng)度s2，從而使標(biāo)簽天線的阻抗與LSI芯片64匹配。而 且，可通過(guò)調(diào)節(jié)切口部分67的深度s5來(lái)調(diào)節(jié)諧振頻率。
可以利用與第一至第五實(shí)施方式相同的方法來(lái)進(jìn)行各種調(diào)節(jié)。例如， 通過(guò)改變?cè)谫N片天線62的頂面中形成的切口部分67的深度s5，可以調(diào) 節(jié)貼片的諧振頻率。而且，通過(guò)改變供電圖案63的長(zhǎng)度s2，可以調(diào)節(jié)標(biāo) 簽天線的輸入阻抗。圖30和圖31中分別示出了模擬阻抗的頻率特性和 通信距離的頻率特性的結(jié)果的具體示例。圖30示出了當(dāng)在無(wú)限大的導(dǎo)電板上放置具有30mmX30mmX 2.5mm的介電構(gòu)件的RFID標(biāo)簽時(shí)，史密斯圓圖上的阻抗軌跡，其中該介 電構(gòu)件的特定介電常數(shù)為8.0，介電損耗為0.002。根據(jù)環(huán)形圖案63的尺
寸s2，也許不能進(jìn)行阻抗匹配，然而在該情況下，調(diào)節(jié)尺寸s2。當(dāng)尺寸 s2變小時(shí)，通過(guò)改變頻率在史密斯圓圖上獲得的阻抗軌跡IPT沿箭頭方 向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在期望頻率處調(diào)節(jié)尺寸s2以匹配阻抗。圖31示出了在頻率從900MHz變?yōu)?80MHz時(shí)的通信距離。在計(jì)算 通信距離時(shí)，如下所述選取讀取器/寫(xiě)入器(RW)天線和標(biāo)簽LSI的特性。 換言之，標(biāo)簽LSI在953MHz處的阻抗取為32-j 109[Q]，供應(yīng)到RW天 線的功率取為0.5[W]， RW天線的增益取為9[dBi]。從該通信距離的模擬 結(jié)果可清楚地看出，在頻帶(952-954MHz)中可獲得對(duì)UHF帶RFID標(biāo) 簽實(shí)用并足夠的距離(大約2.6m)。除了第一至第五實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)之外，該第六實(shí)施方式還具有能夠 使RFID標(biāo)簽的尺寸減半的優(yōu)點(diǎn)。該第六實(shí)施方式是其中將通過(guò)在接地與標(biāo)簽天線之間形成短路而使 標(biāo)簽尺寸減半的原理應(yīng)用于第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的實(shí)施方式，然 而，通過(guò)將該原理應(yīng)用于第一至第四實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽，也可以使標(biāo) 簽的尺寸減半。(G) 變型上述實(shí)施方式1至6的標(biāo)簽天線是從水平面(標(biāo)簽天線表面)沿垂 直方向發(fā)出在圖2所示的Y軸方向線偏振的電波的標(biāo)簽天線，當(dāng)然能夠 接收在Y軸方向線偏振并從垂直方向到達(dá)貼片天線表面上的入射電波。 然而，這些標(biāo)簽天線不能接收在X軸方向線偏振的電波。因此，使標(biāo)簽 天線能夠發(fā)射圓偏振電磁波并接收在任何方向線偏振的入射電波。圖32示出了能夠發(fā)射和接收?qǐng)A偏振電磁波的貼片天線的結(jié)構(gòu)的實(shí) 施例。在圖32的(A)中示出了貼片天線PATT的沿著與電流J來(lái)回流 動(dòng)的方向斜交的方向的切割部71、 72的實(shí)施例，并且在圖32的(B)中 示出了在貼片天線PATT中沿著與電流J來(lái)回流動(dòng)的方向斜交的方向形成 縫73的實(shí)施例。(H) RFID標(biāo)簽的制造方法 (a)第一制造方法圖33是說(shuō)明制造RFID標(biāo)簽的第一方法的圖，示出了將該方法應(yīng)用
于制造第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的實(shí)施例；然而，該方法也可以應(yīng)用于制造第三至第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽。制備在兩側(cè)上涂覆有導(dǎo)電圖案的雙面印刷電路板41，并通過(guò)蝕刻該 雙面印刷電路板41的表面而形成用作標(biāo)簽天線的貼片天線42、待在其上 安裝LSI芯片的小偶極天線43和并聯(lián)電感器46。接著，通過(guò)芯片結(jié)合在 小偶極天線43上安裝LSI芯片45，以生成RPID標(biāo)簽。將雙面印刷電路 板41的后表面上的導(dǎo)電圖案用作標(biāo)簽天線的接地GND。 (B)第二制造方法圖34是說(shuō)明制造RFID標(biāo)簽的第二方法的圖，示出了將該方法應(yīng)用 于制造第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的實(shí)施例；然而，該方法也可以應(yīng)用于 制造第三至第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽。通過(guò)印刷或蝕刻諸如PET的絕緣膜41a，形成用作標(biāo)簽天線的貼片 天線42、待在其上安裝LSI芯片的小偶極天線43和并聯(lián)電感器46，并 通過(guò)芯片結(jié)合在小偶極天線43上安裝LSI芯片45。接著，制備在一側(cè)上涂覆導(dǎo)電圖案的單面印刷電路板41b，并使用 粘合劑、雙面帶等將絕緣膜41a附著于單面印刷電路板41b的其上未形 成導(dǎo)電圖案的表面，以生成RFID標(biāo)簽。將單面印刷電路板41b的后表面上的導(dǎo)電圖案用作標(biāo)簽天線的接地 GND。而且，通過(guò)在單面印刷電路板41b上形成凹陷48，并將LSI芯片 放置在該凹陷48中，使絕緣膜41a不會(huì)不平坦。 (c)第三制造方法圖35是說(shuō)明制造RFID標(biāo)簽的第三方法的圖，示出了將該方法應(yīng)用 于制造第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的實(shí)施例；然而，該方法也可以應(yīng)用于 制造第三至第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽。通過(guò)印刷或蝕刻諸如PET的絕緣膜41a，形成用作標(biāo)簽天線的貼片 天線42、待在其上安裝LSI芯片的小偶極天線43和并聯(lián)電感器46，并 通過(guò)芯片結(jié)合在小偶極天線43上安裝LSI芯片45。接著，制備諸如PET的介電體41c、諸如銅或鋁的導(dǎo)電片41d，并使 用粘合劑、雙面帶等將絕緣膜41a附著于介電體41c的一個(gè)表面，將導(dǎo) 電片41d附著于介電體41c的另一側(cè)，以生成RFID標(biāo)簽。通過(guò)在介電體41c上形成凹陷48，并將LSI芯片放置在該凹陷48 中，使絕緣膜41a不會(huì)不平坦。(d) 第四制造方法圖36是說(shuō)明制造RFID標(biāo)簽的第四方法的圖，示出了將該方法應(yīng)用 于制造第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的實(shí)施例；然而，該方法也可以應(yīng)用于 制造第一和第三至第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽。通過(guò)印刷或蝕刻諸如PET的絕緣膜41a，形成待在其上安裝LSI芯 片的小偶極天線43和并聯(lián)電感器46，并通過(guò)芯片結(jié)合在小偶極天線43 上安裝LSI芯片45。另外，制備在兩側(cè)上涂覆導(dǎo)電圖案的雙面印刷電路板41e，并通過(guò)蝕 刻在該雙面印刷電路板41e的表面上形成用作標(biāo)簽天線的貼片天線42， 將雙面印刷電路板41e的后側(cè)上的導(dǎo)電圖案用作標(biāo)簽天線的接地GND。接著，使用粘合劑、雙面帶等將絕緣膜41a附著于雙面印刷電路板 41e的形成有貼片天線42的表面，以生成RFID標(biāo)簽。通過(guò)在雙面印刷電路板41e上形成凹陷48，并將LSI芯片放置在該 凹陷48中，使絕緣膜41a不會(huì)不平坦。對(duì)于該第四制造方法，可以使用在所有國(guó)家通用的絕緣膜41a，即使 使用的頻帶根據(jù)國(guó)家而有所不同。即，對(duì)于每個(gè)國(guó)家，制備以在該國(guó)家 中使用的頻率諧振的貼片天線就足夠了 。(e) 第五制造方法圖37是說(shuō)明制造RFID標(biāo)簽的第五方法的圖，示出了將該方法應(yīng)用 于制造第二實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽的實(shí)施例；然而，該方法也可以應(yīng)用于 制造第一和第三至第五實(shí)施方式的RFID標(biāo)簽。通過(guò)印刷或蝕刻在諸如PET的絕緣膜41a上形成用作標(biāo)簽天線的貼 片天線42。另外，制備在兩側(cè)上涂覆有導(dǎo)電圖案的雙面印刷電路板，并通過(guò)蝕 刻在該雙面印刷電路板41e的表面上形成待在其上安裝LSI芯片的小偶 極天線43和并聯(lián)電感器46，而后并通過(guò)芯片結(jié)合在小偶極天線43上安
裝LSI芯片45。將雙面印刷電路板41e的后側(cè)上的導(dǎo)電圖案用作標(biāo)簽天線的接地 GND。接著，使用粘合劑、雙面帶等將絕緣膜41a附著于雙面印刷電路板 41e的形成有小偶極天線43的表面，以生成RFID標(biāo)簽。通過(guò)該第五制造方法，可以使用在所有國(guó)家通用的雙面印刷電路板 41e，即使使用的頻帶根據(jù)國(guó)家而有所不同。即，對(duì)于每個(gè)國(guó)家，制備在 其上形成貼片天線的絕緣膜41e就足夠了 。由于在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可形成本發(fā)明的許多明 顯相差較大的實(shí)施方式，所以應(yīng)理解本發(fā)明不限于其具體實(shí)施方式
，除 了在所附權(quán)利要求中有所限定之外。
權(quán)利要求
1.一種具有標(biāo)簽天線和LSI芯片的RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽包括供電圖案，在該供電圖案上安裝所述LSI芯片；用作所述標(biāo)簽天線的貼片天線；以及將所述供電圖案與所述貼片天線高頻連接的高頻連接部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽還包括 介電構(gòu)件，該介電構(gòu)件在一側(cè)上形成有所述供電圖案、貼片天線和高頻連接部分，在另一側(cè)上形成有用作接地的導(dǎo)電圖案；以及短路單元，該短路單元在所述介電構(gòu)件的側(cè)表面上在接地與所述貼 片天線的一個(gè)邊緣之間形成短路。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽包括用作所 述供電圖案的線性天線圖案。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽包括用作所述供電圖案的環(huán)形圖案。
5. 如權(quán)利要求3所述的RFID標(biāo)簽，其中，所述貼片天線中形成有縫，將作為所述線性天線的小偶極天線的一 端層疊在該縫上方使其橫跨該縫，并從所述小偶極天線向所述貼片天線 供電。
6. 如權(quán)利要求3所述的RFID標(biāo)簽，其中，所述貼片天線中形成有切口部分，將作為所述線性天線的小偶極天 線的一端與該切口部分高頻連接，并從所述小偶極天線向所述貼片天線 供電。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的RFID標(biāo)簽，其中，所述LSI芯片安裝在所述小偶極天線的中央，并將另一貼片天線(第 二貼片天線)放置成使其與所述貼片天線(第一貼片天線)關(guān)于位于中 央的所述LSI芯片左右對(duì)稱(chēng)；并且所述小偶極天線的一端與所述第一貼片天線之間的位置關(guān)系和所述 偶極天線的另一端與所述第二貼片天線之間的位置關(guān)系相同。
8. 如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的RFID標(biāo)簽，其中， 用作并聯(lián)電感器的環(huán)形圖案連接到所述小偶極天線。
9. 如權(quán)利要求3所述的RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽還包括 用作并聯(lián)電感器的環(huán)形圖案；其中所述LSI芯片安裝在所述環(huán)形圖案的中間，形成有將所述環(huán)形圖案的端部與所述線性天線部分的端部連接的單 極天線，并且從所述單極天線向所述貼片天線供電。
10. —種具有標(biāo)簽天線和LSI芯片的RFID標(biāo)簽的制造方法，該制 造方法包括以下步驟通過(guò)蝕刻在雙面印刷電路板的表面上形成在其上安裝LSI芯片的供 電圖案和用作標(biāo)簽天線的貼片天線，從而將所述供電圖案與標(biāo)簽天線高 頻連接；將所述印刷電路板的后表面上的導(dǎo)電圖案作為接地；以及 將所述LSI芯片安裝在所述供電圖案上以生成所述RFID標(biāo)簽。
11. 一種具有標(biāo)簽天線和LSI芯片的RFID標(biāo)簽的制造方法，該制 造方法包括以下步驟通過(guò)印刷或蝕刻在絕緣膜上形成在其上安裝LSI芯片的供電圖案和 用作標(biāo)簽天線的貼片天線，從而將所述供電圖案與標(biāo)簽天線高頻連接； 將所述LSI芯片安裝在所述供電圖案上； 將所述絕緣膜附在單面印刷電路板的頂部上；并且 將所述印刷電路板的后表面上的導(dǎo)電圖案作為接地。
12. —種具有標(biāo)簽天線和LSI芯片的RFID標(biāo)簽的制造方法，該制 造方法包括以下步驟通過(guò)印刷或蝕刻在絕緣膜上形成在其上安裝LSI芯片的供電圖案； 將所述LSI芯片安裝在所述供電圖案上；通過(guò)蝕刻在雙面印刷電路板的表面上形成用作標(biāo)簽天線的貼片天線；將所述印刷電路板的后表面上的導(dǎo)電圖案作為接地；并且將所述絕緣膜附在所述印刷電路板的表面上以生成所述RFID標(biāo)簽。 13. —種具有標(biāo)簽天線和LSI芯片的RFID標(biāo)簽的制造方法，該制造方法包括以下步驟通過(guò)印刷或蝕刻在絕緣膜上形成用作標(biāo)簽天線的貼片天線； 通過(guò)蝕刻在雙面印刷電路板的表面上形成在其上安裝LSI芯片的供電圖案；將所述印刷電路板的后表面上的導(dǎo)電圖案作為接地； 將所述LSI芯片安裝在所述供電圖案上；以及 將所述絕緣膜附在所述印刷電路板的表面上以生成所述RFID標(biāo)簽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種RFID標(biāo)簽及其制造方法。該RFID標(biāo)簽具有標(biāo)簽天線和LSI芯片，該RFID標(biāo)簽包括在其上安裝所述LSI芯片的供電圖案；用作所述標(biāo)簽天線的貼片天線；以及將所述供電圖案與所述貼片天線高頻連接的高頻連接部分。例如通過(guò)在所述貼片天線中形成縫，將用作所述供電圖案的小偶極天線的一端層疊在該縫上方使其橫跨該縫，并從所述小偶極天線向所述貼片天線供電來(lái)形成所述高頻連接部分。
文檔編號(hào)G06K19/077GK101159035SQ200710140258
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者大石泰之, 山雅城尚志, 杉村吉康, 甲斐學(xué), 馬場(chǎng)俊二, 馬庭透 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社;富士通先端科技株式會(huì)社