CN102246188A

CN102246188A - 射频识别标签

Info

Publication number: CN102246188A
Application number: CN2009801486480A
Authority: CN
Inventors: H.R.杰普森
Original assignee: BR TECHNIC V HENRIK RISBO JEPP
Current assignee: BR TECHNIC V HENRIK RISBO JEPP
Priority date: 2008-12-06
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2011-11-16
Also published as: ES2973230T3; KR101986376B1; US20110248830A1; HRP20240264T1; NZ592929A; EP2374095A1; KR20110093937A; US9600758B2; EP2374095B1; WO2010063287A1; PL2374095T3; HUE065219T2

Abstract

一种射频识别RFID器件（100，200，300，400，500）包括：-具有至少一对触点（221）的无线通信器件（101，201，301，401），诸如RFID芯片或者带片；和-具有导电材料的薄片（103，203，303，403，503，603）的天线结构（102，202，302，402，502），所述薄片被提供有内开口（104，204，304，404，504）以便提供通过天线结构（102，202，302，402，502）的孔，所述薄片（103，203，303，403，503，603）进一步被提供有带有第一侧和第二侧的细长隙缝（105，205，305，405），所述隙缝（105，205，305，405）具有在开口（104，204，304，404，504）的周边处的内端（106，206，306，406）和在薄片（103，203，303，403，503，603）的周边处的外端（107，207，307，407），所述隙缝（105，205，305，405）被形成以便在所述第一侧和所述第二侧之间提供间隔，其中-所述导电材料在内端（106，206，306，406）和外端（107，207，307，407）之间的位置处经由触点（221）并且通过通信器件（101，201，301，401）而被从隙缝（105，205，305，405）的所述第一侧电连接到隙缝（105，205，305，405）的所述第二侧。

Description

射频识别标签

技术领域

本发明涉及一种射频识别RFID器件，该器件包括：具有至少一对触点的无线通信器件，诸如RFID芯片或者带片（strap）；和具有导电材料的薄片的天线结构。

背景技术

对于各种应用而言，RFID器件，通常被称作RFID标签，在本领域中是众所周知的。当被发射射频波的读取器询问时，RFID标签通常以独特的标识符作出响应。通常，这种标签包括形式为RFID芯片的无线通信器件和天线电路。虽然正通过半导体制造中的改进来小型化RFID芯片，但是较小天线电路由于它们相对于将从读取器接收的无线电信号的波长的小尺寸而难以实现。根据标签是包括电源还是由所接收的无线电信号供电而在有源和无源标签之间加以区别。

对于低频（LF）、高频（HF）和超高频（UHF）带而言，均存在RFID器件。由于在LF和HF范围中的较低频率，这种器件通常要求比UHF范围器件更大的天线电路。多种不同的天线设计寻求克服不同的设计挑战，然而经常因此使天线针对具体应用。例如，读取距离，即在读取单元和标签之间的距离，可以经常被牺牲以便获得小天线。

通常，包括RFID器件的动物的现有标记标签在LF或者HF范围中操作。通常，它们在近场范围中操作，在该近场范围中来自读取器的磁场是相当大的。在远场中，来自读取器的电场将占支配地位，并且磁场正消失。通常，这种标签要求形式为例如带有直径大约10cm的导线线轴（spool）的天线。然而，对于动物标记标签，使用较小直径线轴，从而导致短的最大读取距离。通常，这种导线线轴由铜制成，这引起环境关注。

而且，如果导线例如因动物撕咬而在这种线轴的任何点处断裂，则天线将不再起作用。另外，LF器件通常必须被单独地询问，否则将发生冲突。

通常，在HF范围中操作的RFID器件包括平面天线线轴。可以例如在图书馆图书中和在护照中发现这种器件。然而，这种器件通常可以未从一侧即在天线的平面中进行询问。因此，需要标签的具体定向以确保良好的读取器性能。类似在针对LF器件的情形中，在即使对天线电路的微小损坏的情况中，HF器件也将容易受到破坏。

发明内容

本发明的目的在于获得克服或者改善现有技术缺点中的至少一个或者提供有用的替代的一种新的射频识别器件、一种新的标记器件、和一种新的制造方法。

根据本发明，通过射频识别RFID器件来实现该目的，该射频识别RFID器件包括：具有至少一对触点的无线通信器件，诸如RFID芯片或者带片；和具有导电材料的薄片的天线结构，该薄片被提供有内开口以便提供通过天线结构的孔，该薄片进一步被提供有带有第一侧和第二侧的细长隙缝，该隙缝具有在该开口的周边处的内端和在该薄片的周边处的外端，该隙缝被形成以便在第一侧和第二侧之间提供间隔，其中该导电材料在内端和外端之间的位置处经由触点并且通过通信器件而被从隙缝的第一侧电连接到隙缝的第二侧。以此方式，实现了一种特别方便的RFID器件或者标签，因为该开口促进标签到待被标记的物品的高效联结。这可以导致例如防篡改和/或意外拆离的安全联结。与所提出的天线设计的小尺寸相组合，因此可以实现一种紧凑的和轻质的标签。

在本发明的特定实施例中，该天线结构适合于在远场范围中操作，意味着无线通信器件的询问可以在延长的范围诸如至少0.5m或者1.0m或者甚至2.0m内发生。

在另一个特定实施例中，该天线结构适于提供全向辐射模式。这有利于从RFID器件方便地读取，因为不需要标签的任何特定定向。

在另一个实施例中，天线结构的薄片至少部分地包括在承载层上以向天线结构提供机械强度。

在本发明的另一个实施例中，该天线结构适合于接收和发射具有在超高频UHF范围内即在800MHz－1100MHz的范围中的频率的射频波。该操作频率依赖于本地限制。例如，在欧盟内允许在865MHz下的操作。由于更短的电磁波波长，与已知的LF或者HF范围器件相比，用于UHF范围的RFID器件特别适用于其中带有长读取距离的小标签是有利的应用。

在本发明的另一个实施例中，该天线结构具有在10-65mm、12-40mm、15-35mm或者甚至20-30mm的范围中的外宽度，诸如直径。已发现这种尺寸适用于在UHF范围中的操作。

在本发明的另一个实施例中，该天线结构的导电薄片具有小于导电薄片的最大外尺寸诸如直径的10%或者小于7%或者小于5%或者甚至小于1%的厚度。这个实施例确保了特别轻质的标签，同时例如关于读取距离等确保了适当的射频性能。

在本发明的另一个实施例中，该天线结构的导电薄片包括基本圆形的外周边。以此方式，实现了基本圆形对称的面内传输特性。

在本发明的另一个实施例中，该开口是基本圆形的并且具有在天线结构的导电薄片的直径的30%-90%或者40-80%或者甚至50%-70%的范围中的直径。这个尺寸的开口维持良好的射频性能同时提供用于改进机械稳定性的适当的开口，如果例如在两个另外的层之间层叠该标签。在此情形中，层叠材料可以通过该孔而形成接触，因此在这个区域中提供强粘附力。这帮助解除（lift）如否则在本领域中已知的对材料兼容性的限制。

在本发明的另一个实施例中，该开口可以促进例如锁定机构通过该开口而与标签接合。这使得标签能够牢固地联结到物体，诸如例如纺织物品或者家畜的耳朵。因为该联结在标签的基本中央处，并且靠近天线结构，所以标签可以不被容易地移除。

在本发明的另一个实施例中，该开口是基本圆形的并且具有在5-30mm或者10-20mm或者甚至12-16mm的范围中的直径。对于获得带有在UHF范围中的例如如在欧盟内要求的大约865MHz的谐振频率的标签而言，已示出这种直径是有利的。

在本发明的另一个实施例中，该隙缝是基本直线的。通常，可以通过沿着隙缝改变无线通信器件的位置，雅致地调谐电子参数，诸如天线的阻抗和天线的谐振频率。通过提供直线隙缝，实现了一种特别高效的天线结构，因为最大调谐范围因此得以实现。对于制造商而言，这是有价值的，因为电子参数通常根据例如哪些材料直接地围绕RFID器件诸如标签的封装而改变。因此，通过使得能够在组装时调谐该器件，单一天线设计和单一无线通信器件可以适应不同的标签配置。

在本发明的另一个实施例中，该RFID器件进一步包括至少第一和第二保护层，其中第一和第二保护层分别地在包括无线通信器件和天线结构的组件的第一和第二侧上，第一和第二保护层至少覆盖该组件的相当大的部分，其中第一和第二保护层通过天线结构中的开口而相互接触，并且沿着天线结构的外边缘的至少一个部分相互接触。根据本发明的实施例，通过用适当的聚合物在RFID器件中铸造而提供第一和第二保护层这两者。已示出所提出的RFID器件关于振动、扭曲、高温并且甚至关于天线的导电薄片的穿孔而言是耐用的，只要这种穿孔不中断通过天线的电连接。

在本发明的另一个实施例中，该天线结构包括用于提供通过天线结构的另外的孔的、一个或者多个另外的开口。

根据本发明，还通过包括根据上述实施例之一的射频识别器件的、用于动物的标记标签（诸如耳标）来实现该目的，其中该标记标签进一步包括用于刺穿动物的一个部分诸如耳朵的联结部件，该联结部件包括接合装置，并且其中该标记标签的开口包括锁定装置，该锁定装置适合于与联结装置的接合装置锁定地接合。以此方式，实现了一种特别轻的和小的、RFID使能的标记标签。小的标记标签尺寸使得该标签对动物佩带而言不大刺激，这是重要的，因为动物通常基本上在整个动物寿命中佩带该标记标签。另外，联结部件到标记标签的中央锁定最小化在标签和动物之间的游隙量，否则异物能够被卡在该游隙中。创造性标记标签优于在本领域中已知的其它标记标签的另外的优点在于，避免了使用沉重的和环境不友好的铜线轴天线。

最后，根据本发明，通过一种用于制造射频识别器件的方法来实现该目的，该方法包括以下步骤：

a）提供带有两个触点的无线通信器件，

b）为天线结构提供承载层，

c）以基本几何形状将导电层施加到承载层，该基本几何形状具有细长隙缝，

d）提供通过承载层和导电层的基本中央开口，

e）通过沿着天线结构的隙缝改变无线通信器件的位置而调谐该器件的电子参数，和

f）在通过调谐所发现的位置中将无线通信器件永久地固定到天线结构。以此方式，可以分离天线结构的和无线通信器件的制造。这是有利的，因为必须经常以大的数量从供应商订购相同的天线，从而使得在大量的应用中使用相同的天线是期望的。因此供应商可以执行步骤b）和c），而其余的步骤可以针对具体应用进行定制。

在本发明的可替代实施例中，在c）之后通过将承载层和导电层切割为所期望的几何形状而在另外的步骤中实现了该基本几何形状。可选地，这个另外的步骤可以被与步骤d）组合。

附图说明

下面参考附图详细地解释本发明，其中

图1是根据本发明的实施例的射频识别（RFID）器件的顶视图，

图2是根据本发明的RFID器件的另一个实施例的截面侧视图，

图3是本发明的第三实施例的顶视图，

图4是本发明的第四实施例，

图5示出无线通信器件的各种安装选项，并且

图6是根据本发明的另一个方面的标记标签的截面侧视图。

具体实施方式

在图1中示出在顶视图中看到的射频识别（RFID）器件100。RFID器件100包括一起形成RFID电路的无线通信器件101和天线结构102。天线结构102包括被布置成提供内开口104和隙缝105的导电薄片103。通过在内端106和外端107之间沿着隙缝105的长度改变无线通信器件101的位置，RFID电路的谐振频率和/或阻抗可以得到调谐。然后可以通过粘合剂、焊接、热结合或者任何其它适当的方法将无线通信器件101永久地结合到天线结构102。

根据实例，如在图1中所示的RFID器件100被制成为具有带有26mm的直径的圆形外形和带有13mm的直径的圆形内开口104。器件100被示为当在自由空气中操作时具有稍微高于在欧盟中允许的865MHz的谐振频率。然后在大致200℃的温度下以标准工艺在沥青隔膜（membrane）中铸造该器件。尽管苛刻的处理，RFID器件由于耐用设计而仍然起作用。通常，使用这个铸造工艺来生产用于建筑物的沥青屋面隔膜。照此，可以容易地在传统的屋面隔膜生产中以及在以类似的过程制成的各种其它产品中实现根据本发明的RFID器件100。

图2示出根据本发明的RFID器件200的另一个实施例的截面。这个实施例对应于图1中所示的实施例，其中相似的引用数字指代相似的部分。因此，这里仅仅描述在两个实施例之间的差异。在这个实施例中，在承载层220上包括天线结构202的导电薄片203。这个承载层可以包括例如聚烯烃箔、聚酯箔或者纸层。看到无线通信器件201经由触点221而被耦合到导电薄片203。这个耦合可以是导电耦合或者电容耦合。

图3示出对应于图1和2中的实施例的第三实施例，其中相似的引用数字指代相似的部分。在本实施例中，天线结构302的导电薄片303被提供在承载层320上。如在图中看到的，承载层320可以修整为导电薄片303的外尺寸。而且，可以对应于内开口304来修整承载层320以提供通过整个天线结构302的孔。

图4示出对应于先前实施例的第四实施例，其中相似的引用数字指代相似的部分。因此，这里仅仅描述差异。根据这个实施例，内开口404相对于导电薄片403被偏心地提供。此外，天线结构402包括多个另外的开口440。这种另外的开口440可以例如提供改进的结合，如果该标签在两个层之间层叠，因为在标签的每一侧上的层叠材料可以通过开口404、440而形成相互接触。在这个实施例中所示的天线结构402特征在于内开口404，所述内开口404稍微偏心地定位在导电薄片403上。通过朝向隙缝405的外端407移位内开口404，天线结构402的内周边的长度被降低。这就降低天线结构402的电容，从而导致增加的谐振频率。相比之下，在内开口404的周边附近添加另外的开口440实际上增加了周边长度，从而导致降低的谐振频率。

图5示出具有四个连接点521的RFID芯片或者无线通信器件501的不同选项。通常这种芯片具有两个接地连接点和两个可以被连接到两个独立天线电路的天线连接点。然而，根据本发明，仅仅提供一个天线电路。通常，如在图5a中所示，可以并联连接两对连接点，即其中两个接地连接点连接在隙缝505的一侧上而其中两个天线连接点连接在隙缝505的另一侧上。然而，如果芯片501在安装之前被旋转90度，则两个电路均被短路，从而导致失效的RFID器件。因此，必须小心以正确地定向芯片501。可替代地，如在图5b中所示，芯片501可以斜对地连接在隙缝505两端。以此方式，所有四种可能的旋转定向都是起作用的。然而，与例如图5a相比，在芯片501和导电薄片503之间的机械连接被减半。在图5c中示出利用两个隔离垫550适配的导电薄片503。为了清楚起见省略了芯片。根据这个实施例，芯片的两个连接点被分别地连接到两个隔离垫550，并且另两个连接点被直接地连接到导电薄片503。以此方式，芯片可以被以四种方式中的任何一种定向并且仍然产生功能性RFID器件。这种方法的一个缺陷在于，如在天线结构的生产期间限定的隔离垫550的位置规定了芯片501的位置。因此，可能不容易通过改变芯片在普通天线结构上的位置而实现谐振频率的调谐，因此要求部署其它调谐方法。相反，图5d中所示的安装方案可以被与通过改变芯片位置进行的调谐相组合。根据这个实施例，制成在导电薄片503中并且可能通过承载层的两个孔552。这些孔对应于将不被使用的两个连接点的位置。例如可以利用激光器或者利用机械工具来制成这些孔。因此，可以在整个制造过程中直至紧接在将芯片安装到天线结构之前，制成这些孔。

图6示出根据本发明的标记标签660。标记标签660包括对应于上述实施例的RFID器件600，其中相似的引用数字指代相似的部分。另外，标记标签660包括联结装置662。根据应用，联结装置662可以采取很多不同的形式。具体地，在标记标签660将被用作用于动物的耳标的情形中，联结装置662可以是适用于刺穿待被标记的动物的耳朵的销。在该情形中，联结装置662必须足够厚以便不会在耳朵中切割裂口。联结装置662包括用于锁定地接合标记标签660的锁定装置666的接合装置664。例如，接合装置664可以是倒刺或者倒钩，该倒刺或者倒钩可以平行于联结装置662弯曲以通过标记标签600的内开口604，但是外凸以接合在锁定装置666中从而防止标记标签660的移除。该标记标签可以由热塑性塑料诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）制成。例如该标记标签可以被制成为胶囊，其中在例如通过超声波焊接来封闭该胶囊之前***RFID器件。可替代地，可以通过将RFID器件固定到聚合体而制成该标签，该聚合体随后以注射成型工艺进行铸造。用于后一方法的适当的材料选择能够是热塑性聚氨酯（thermo-plastic poly-urethane）。

根据标记标签600的可替代实施例，如在图6中所示，可以在标签600的凸形部分中而不是在凹形部分中包括RFID器件600。在这种可替代情形中，通过RFID器件的中央孔仍然有利于促进锁定销到安装工具的固定。

根据优选实施例描述了实例。然而，本发明不限于这些实施例。例如，天线结构的导电薄片不需要是圆形的，而是可以采取其它形状，诸如椭圆形或者多边形。同样，除了圆形之外，内开口还可以采取其它形状。此外，天线结构可以包括任何数目的另外的开口。而且，在图中将RFID器件示出为带有经由带片而被安装在天线结构上的无线通信器件，然而该无线通信器件还可以例如通过焊接而被直接地安装在天线上。

引用数字列表

100，200，300，400，600 RFID器件

101，201，301，401，501 无线通信器件

102，202，302，402，602 天线结构

103，203，303，403，503，603 导电薄片

104，204，304，404，604 内开口

105，205，305，405，505 隙缝

106，206，306，406 内端

107，207，307，407 外端

220，320，520 承载层

221，521 触点

440 另外的开口

550 隔离垫

552 孔

660 标记标签

662 联结装置

664 接合装置

666 锁定装置

Claims

1. 一种射频识别RFID器件（100，200，300，400，600），包括：

-具有至少一对触点（221，521）的无线通信器件（101，201，301，401），诸如RFID芯片或者带片，和

-具有导电材料的薄片（103，203，303，403，503，603）的天线结构（102，202，302，402，602），所述薄片被提供有内开口（104，204，304，404，604）以便提供通过天线结构（102，202，302，402，602）的孔，所述薄片（103，203，303，403，503，603）进一步被提供有带有第一侧和第二侧的细长隙缝（105，205，305，405），所述隙缝（105，205，305，405）具有在开口（104，204，304，404，604）的周边处的内端（106，206，306，406）和在薄片（103，203，303，403，503，603）的周边处的外端（107，207，307，407），所述隙缝（105，205，305，405）被形成以便在所述第一侧和所述第二侧之间提供间隔，其中

-所述导电材料在内端（106，206，306，406）和外端（107，207，307，407）之间的位置处经由触点（221）并且通过通信器件（101，201，301，401）而被从隙缝（105，205，305，405）的所述第一侧电连接到隙缝（105，205，305，405）的所述第二侧。

2. 根据权利要求1的RFID器件（100，200，300，400，600），其中天线结构（102，202，302，402，602）适合于接收和发射具有在超高频UHF范围内即在800MHz－1100MHz的范围中的频率的射频波。

3. 根据前面权利要求中任何一项的RFID器件（100，200，300，400，600），其中天线结构（102，202，302，402，602）具有在10-65mm、12-40mm、15-35mm或者甚至20-30mm的范围中的外宽度。

4. 根据前面权利要求中任何一项的RFID器件（100，200，300，400，600），其中天线结构（102，202，302，402，602）的导电薄片（103，203，303，403，503，603）具有小于导电薄片（103，203，303，403，503，603）的最大外尺寸诸如直径的10%或者小于7%或者小于5%或者甚至小于1%的厚度。

5. 根据前面权利要求中任何一项的RFID器件（100，200，300，400，600），其中天线结构（102，202，302，402，602）的导电薄片（103，203，303，403，503，603）包括基本圆形的外周边。

6. 根据权利要求5的RFID器件（100，200，300，400，600），其中开口（104，204，304，404，604）是基本圆形的并且具有在天线结构（102，202，302，402，602）的导电薄片（103，203，303，403，503，603）的直径的30%-90%或者40-80%或者甚至50%-70%的范围中的直径。

7. 根据权利要求5的RFID器件（100，200，300，400，600），其中开口（104，204，304，404，604）是基本圆形的并且具有在5- 30mm或者10-20mm或者甚至12-16mm的范围中的直径。

8. 根据前面权利要求中任何一项的RFID器件（100，200，300，400，600），其中隙缝（105，205，305，405）是基本直线的。

9. 根据前面权利要求中任何一项的RFID器件（100，200，300，400，600），进一步包括至少第一和第二保护层，其中所述第一和第二保护层分别地在包括无线通信器件（101，201，301，401）和天线结构（102，202，302，402，602）的组件的第一和第二侧上，所述第一和第二保护层至少覆盖所述组件的相当大的部分，其中所述第一和第二保护层通过天线结构（102，202，302，402，602）中的开口（104，204，304，404，604）而相互接触，并且沿着天线结构（102，202，302，402，602）的外边缘的至少一个部分相互接触。

10. 一种用于动物的标记标签（660），诸如耳标，包括根据前面权利要求中任何一项的射频识别器件，其中标记标签（660）进一步包括用于刺穿所述动物的一个部分诸如耳朵的联结部件，所述联结部件包括接合装置（664），并且其中标记标签（660）的开口（104，204，304，404，604）包括锁定装置（666），所述锁定装置（666）适合于与联结装置（662）的接合装置（664）锁定地接合。

11. 一种用于制造射频识别器件的方法，包括以下步骤：

a）提供带有两个触点的无线通信器件，

b）为天线结构提供承载层，

c）以基本几何形状将导电层施加到所述承载层，所述基本几何形状具有细长隙缝，

d）提供通过所述承载层和所述导电层的基本中央开口，

e）通过沿着所述天线结构的所述隙缝改变所述无线通信器件的位置而调谐所述器件的电子参数，和

f）在通过调谐所发现的位置中将所述无线通信器件永久地固定到所述天线结构。