CN103797498B - Rfid标签以及自动识别*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种RFID标签以及使用其的自动识别***,所述RFID标签即使为小型也能够确保通信距离,且具有耐热性,而且与以前的片上天线、封装化标签相比能够降低成本。一种RFID标签以及使用其的自动识别***,所述RFID标签具有树脂制的基材、配置在该基材上的中央部的IC芯片、配置在该IC芯片的外周部且与所述IC芯片连接而形成闭合电路的单层天线、以及密封所述IC芯片和天线的密封材料,所述天线为线圈天线或者环形天线,所述天线的共振频率f0为IC芯片的工作频率或者在其附近,所述IC芯片的工作频率为13.56MHz~2.45GHz、或者0.86~0.96GHz,所述RFID标签的尺寸为长13mm以下×宽13mm以下×高1.0mm以下。
Description
技术领域
本发明涉及能够与通用的阅读器、读写器一起使用并在非接触下进行信息收发的RFID(射频识别,Radio Frequency Identification)标签以及使用其的自动识别***。
背景技术
在产品的信息、识别、管理、防止伪造的目的下,在商品、包装、卡片、文件等中多数使用搭载有IC芯片的非接触式RFID标签(以下仅称为“RFID标签”。)。将商品的名称、价格等信息写入IC芯片中,在管理、销售、使用时可以通过阅读器、读写器(以下有时将阅读器、读写器统称为“阅读器等”)以无线读取、利用这些IC芯片的信息。也有之后可以通过读写器写入制造日期、制造地点、余款等信息的RFID标签。由此,RFID标签带来了使商品管理的便利性提高、安全性提高、另外消除人为错误等大优点。
从安装在商品上或者内置于卡片中这样的特性方面出发,RFID标签也强烈要求小型薄型化。特别是作为在以前通过刻印、记入批号来进行管理或者根本无法进行管理的商品中的使用在近年受到关注。具体地为眼镜、钟表或者医疗用样品、半导体等(以下,将这样具有复杂的形状或者尺寸为长:数cm×宽:数cm×高:数cm(数cm表示2~3cm。以下同样。)程度以下的小物品称为“小型多品种物品”。)的管理,对商品(样品)的制造地点、工作人员、制造日期、使用材料、尺寸、特性、库存数管理等有帮助,能够减少管理工作人员的劳力和时间而且防止错误。为了实现有这些便利性的管理***,RFID标签的小型化、薄型化是必不可缺的。
作为较小型且薄型的RFID标签,公开了一种如图1所示在膜基材1上形成有天线20并搭载有IC芯片30的RFID标签80(专利文献1、2)。另外,作为更小型的RFID,公开了将天线图案和IC芯片安装在基板上后,进行密封而封装化的标签(专利文献3);为了使其更薄且平坦,不设置基板,在独立 的天线图案上安装IC芯片后,进行密封而封装化的标签(专利文献4)。进一步,如图2所示,作为小型化至IC芯片尺寸的RFID标签,公开了一种在IC芯片30上直接形成有天线20的标签(片上天线)(专利文献5、6)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-221211号公报
专利文献2:日本特开2011-103060号公报
专利文献3:日本特开2010-152449号公报
专利文献4:日本特开2001-052137号公报
专利文献5:国际公开第2005/024949号
专利文献6:日本特开2007-189499号公报
发明内容
发明要解决的问题
引用文献1、2的RFID标签为较小型且薄型,即便是通用的阅读器等也具有200mm以上的通信距离。但是,作为设置在膜基材上的天线,由于长或者宽需要数cm程度的大小,因此,不能应对安装RFID标签的对象为上述的小型多品种物品的情况,对作为对象的产品、安装的制约大。
引用文献3、4的RFID标签为数mm见方(表示长:数mm×宽:数mm。另外,数mm表示2~3mm,以下同样。)程度的小型,也能够应对小型多品种物品。但是,引用文献3的RFID标签中,为了将天线设置为多层,设置天线的基材也必须为多层结构,从而不仅成本增加,具有整体的厚度也增加的问题。引用文献4的RFID标签由于使用将多个未支撑在基材上的单个天线连接而成的引线框状的构件,因此,密封后切断为各个封装件时,天线的切断面露出在封装件的外部,从而担心环境恶化等会对通信特性、可靠性产生影响。而且,像引用文献3、4那样的数mm见方程度尺寸的RFID标签通常通信距离为1~2mm以下程度,在实用中不能说充分。通过在阅读器等侧进行对应,能够延长通信距离,但需要专用的阅读器等,不能使用通用的阅读器等,因此有使用不方便的问题。
引用文献5、6的RFID的尺寸与IC芯片相等(数100μm见方程度),能 够充分应对小型多品种物品。但是,通信距离短至1mm以下或接触水平,在实际使用的现场中,有工作的效率、自由度低的问题。另一方面,想要使通信距离增长时,必须扩大IC芯片本身的尺寸,因此有成本提高的问题。
如果是尺寸为10数mm见方程度以下、而且通信距离为数mm(2~3mm)程度以上那样的RFID标签,则从小型多品种物品开始,适用范围大幅度扩大,另外通用的阅读器等也能够应对,因此工业上利用价值非常高。然而,如上所述,尺寸为数mm见方级以下的RFID的通信距离短,实用上使用不方便。另外,在适用产品为半导体封装等电子部件、注射成型品等情况下,由于暴露在回流、成型时的加热、或者使用时的发热,因此要求在250~300℃下数秒程度的耐热性,但是有未考虑到这样的耐热性的问题。
本发明是鉴于上述问题点而完成的发明,目的在于提供一种RFID标签以及使用其的自动识别***,所述RFID标签即使为小型(1.7~13mm见方)也能够确保通信距离,且具有耐热性、耐环境性,而且与以前的片上天线、封装化标签相比能够降低成本。
解决问题的方法
本发明涉及以下方面。
1.一种RFID标签,其为具有树脂制的基材、配置在该基材上的中央部的IC芯片、配置在该IC芯片的外周部且与上述IC芯片连接而形成闭合电路的单层天线、以及密封上述IC芯片和天线的密封材料的RFID标签,上述天线为线圈天线或者环形天线,包含上述天线的电感L和IC芯片的静电容量C而形成的电路的共振频率f0为IC芯片的工作频率或者在其附近,上述IC芯片的工作频率为13.56MHz~2.45GHz、或者0.86~0.96GHz,上述RFID标签的尺寸为长13mm以下×宽13mm以下×高1.0mm以下、或者长4mm以下×宽4mm以下×高0.4mm以下、或者长2.5mm以下×宽2.5mm以下×高0.3mm以下、或者长1.7mm以下×宽1.7mm以下×高0.3mm以下。
2.根据项1中的RFID标签,IC芯片的工作频率为0.86~0.96GHz,包含天线的电感L和IC芯片的静电容量C而形成的电路的共振频率f0为0.2~2GHz,或者IC芯片的工作频率为13.56MHz,上述共振频率f0为13.56~29MHz,或者IC芯片的工作频率为2.45GHz,上述共振频率f0为 2~2.45GHz。
3.根据项1或者2中的RFID标签,以具有间隙的方式邻接的天线的构成部分提供静电容量,使具有IC芯片和配置在其外周部的天线的构成整体的实质静电容量与上述IC芯片单一物体的静电容量相比增加。
4.根据项1至3中任一项的RFID标签,IC芯片与天线的端部通过引线接合连接或者倒装芯片连接进行了直接连接。
5.根据项1至4中任一项的RFID标签,天线的导线宽度/导线间距离为0.2mm/0.2mm~0.05mm/0.05mm。
6.根据项1至5中任一项的RFID标签,密封材料的相对介电常数为2.6以上。
7.根据项1至6中任一项的RFID标签,基材的相对介电常数为3.5以上。
8.根据项1至7中任一项的RFID标签,基材使用聚酰亚胺或者玻璃环氧,而且使用以环氧树脂、碳以及二氧化硅为主要成分的密封材料。
9.根据项1至8中任一项的RFID标签,仅在基材的一面形成天线,通过使用密封材料将上述天线、IC芯片以及引线接合的引线一起密封,从而使上述天线、IC芯片以及引线不露出上述密封材料的表面。
10.一种自动识别***,具有项1至9中任一项的RFID标签、阅读器或者读写器。
发明的效果
本发明是鉴于上述问题点而完成的发明,能够提供一种RFID标签以及使用其的自动识别***,所述RFID标签即使为小型(1.7~13mm见方)也能够确保通信距离,且具有耐热性、耐环境性,而且与以前的片上天线、封装化标签相比能够降低成本。
附图说明
图1是以前的RFID标签的概略图。
图2是以前的RFID标签的概略图。
图3是表示本实施方式的RFID标签的天线形状的图。
图4是本实施方式的RFID标签的概略图。
图5是表示连接了IC芯片的线圈天线的电等效电路的图。
具体实施方式
本发明的基材是支撑天线、IC芯片的材料。作为基材,使用树脂制的基材。作为树脂制的基材,优选具有在暴露于回流、成型时的加热、或者使用时的发热时所需要的250~300℃下数秒程度的耐热性和机械强度、且热膨胀系数小的材料,作为这样的材料,可以使用玻璃环氧、苯酚、聚酰亚胺等。为了以低成本无偏差地形成天线,使用在基材的一面贴合有金属箔的带金属箔的基材并通过蚀刻来形成天线是有效的。进一步为了使RFID标签薄型化,使用10~50μm程度的薄基材是有效的。作为满足上述条件的基材,可以使用在聚酰亚胺基材的一面贴合有铜箔的带铜箔的聚酰亚胺基材(例如日立化成工业株式会社制产品名:MCF-5000I、聚酰亚胺厚度25μm、铜箔厚度18μm)。另外,关于相对介电常数,酚醛纸为4.6~7.0左右,玻璃环氧为4.4~5.2左右,聚酰亚胺为3.5左右,这些基材全部可以使用,但是如果相对介电常数高,则电感增加,因此能够将天线小型化。另外,虽然相对介电常数与酚醛纸、玻璃环氧相比更小,但从基材能够形成得薄、具有耐热性、物理强度强、天线的形成性也良好方面出发,优选使用带铜箔的聚酰亚胺基材。
本发明的天线与阅读器等进行电磁耦合而接收电力,并传给IC芯片,使IC芯片工作。由于天线可以为单层而不需要多层化,因此从能够以低成本无偏差地形成方面出发,优选使用在基材的一面上贴合有铜箔作为金属层的、带铜箔的聚酰亚胺基材的铜箔来形成。
如图3所示,在树脂制的基材1上的中央部配置IC芯片30,在该IC芯片30的外周部的基材1的一面配置天线20。由于天线20配置在能获得基材1的外周部长度的区域中,因此天线形状的自由度扩大,容易调整包含天线20的电感L和IC芯片30的静电容量C而形成的电路(以下有时称为“LC共振电路”。这里,L表示电感,C表示静电容量。)的共振频率。另外,由于天线20设置在IC芯片30的外周部,因此在线圈天线的情况下,线圈的直径增大,电感增加,对通信距离的确保和小型化有利。另外,天线20与IC芯片30连接而形成闭合电路,从而不具有开放端。作为与IC芯片30连接而形成闭合电路、不具有开放端的天线的具体例子,可列举图3(4)的环形天线B、图3(5)的线圈天线,由此,即使RFID标签的尺寸为小型,也能够容易地将天 线20设计成为LC电路,而且能够以小面积有效率地得到电感,因此对确保通信距离有利。
将天线形状的代表例子示于图3(1)~(5)。天线20的形状按照包含天线20的电感和IC芯片30的静电容量而形成的电路(LC共振电路)的共振频率为IC芯片30的工作频率或者在其附近的方式进行设计。作为天线20的形状,可以使用作为弯折线天线(图3(2))、环形天线(图3(1)、(4))、线圈天线(图3(5))、旋涡状天线(图3(3))等天线广泛使用的形状。其中,与IC芯片30连接而形成闭合电路的线圈天线(图3(5))、环形天线B(图3(4)),由于能够将电路容易地设计成为LC共振电路,而且能够以小面积有效率地得到电感,因此能够小型化,从这方面出发而优选,特别优选线圈天线(图3(5))。关于天线20的设计方法,如后所述。另外,在线圈天线的情况下,也能够使用粘接剂等搭载绕线线圈,但与绕线线圈相比,通过蚀刻制作的线圈的电感等性能更稳定,另外能够形成导线宽度/导线间距离为0.2mm/0.2mm~0.05mm/0.05mm程度的微细配线,因此对小型化有利,批量生产性也优异,因而蚀刻制法在工业上更有效。另外,通过采取这样的天线20的形状,进一步使基材1和密封材料10的相对介电常数做贡献,从而包含以具有间隙的方式邻接的构成部分的天线20的邻接构成部分发生电容耦合,向它们之间提供静电容量。由此,作为具有IC芯片30和配置在其外周部的天线的构成整体的实质静电容量的实效静电容量,与IC芯片30单一物体的静电容量相比显著增加。这里,所谓实质静电容量,是在IC芯片30的外周部配置有天线的构成中IC芯片30所提供的静电容量。
另外,图3也图示了IC芯片30以及进行引线接合的引线40。在对带铜箔的聚酰亚胺的铜箔进行蚀刻而形成天线20时,留下搭载IC芯片30的部分的铜箔而形成芯片焊盘(未图示。),从而在IC芯片30的引线接合等连接时维持刚性且成品率提高。
在搭载IC芯片30的部分的铜箔上配置芯片接合膜(未图示。),将IC芯片30固定在其上。IC芯片30可以为读取专用的芯片,但能够写入信息的芯片由于能够随时写入操作历程等,因此优选。之后,通过引线接合将IC芯片30与天线20直接连接。在图3(5)的线圈天线20中,2处天线端部以将天线20夹在之间的方式定位,在位于其间的天线20上跨过引线接合的引线40,将天线端部与IC芯片30直接连接,从而无须设置跳线或者多层化并通过通孔进行连接,因此能够实现低成本化。
几乎全部的天线通过调整配线位置并利用倒装芯片连接也能够将天线和IC芯片直接连接。如果使用双面铜箔基材等进行多层配线,则能够在全部的天线中进行倒装芯片连接,但从批量生产性减少、成本上升以及配线在密封后会露出表面等的理由考虑,优选使用单面铜箔基材。
通过使用双面铜箔基材等进行多层配线,特别是在线圈天线中能够减小线圈的直径,因此能够减小RFID标签的长和宽的尺寸,实现小型化。但是,在这种情况下,高度的尺寸增加一些。另外,作为缺点,有批量生产性减少、成本上升以及配线在密封后会露出表面等,因此还是优选使用单面铜箔基材形成单层的线圈天线。
图4是表示密封后的RFID标签80的截面图。通过将基材1上搭载在芯片焊盘90上的IC芯片30、天线20、引线40使用密封材料10一起密封而保护它们。由于使用薄的基材作为基材1且仅在基材的一面上以单层设置天线20,因此密封后的厚度例如可以为0.2~1.0mm左右。密封后,IC芯片30、天线20、引线40等的金属配线部分全部被封入,因此形成与密封材料10的外部完全不接触的结构,从环境恶化的观点和防止伪造的观点考虑,安全性、可靠性都提高。
作为密封材料,可以使用通常在半导体中使用的密封材料,相对介电常数为2.6~4.5左右。为了提高RFID标签本身的性能,优选使密封材料的相对介电常数低,但如果相对介电常数高,则电感增加,因此能够使天线小型化。
这样制作的RFID标签,基材耐热性为180℃以上,密封材料耐热性为150℃以上,且使用了引线接合,因此与以前的在PET等上形成有天线的RFID标签相比耐热性高,即使在高温下也正常工作。因此,在适用产品为半导体封装等电子部件、注射成型品等情况下,由于暴露于回流、成型时的加热、或者使用时的发热而需要在250~300℃下数秒钟程度的耐热性,也能够应对这样的用途。
以下对天线的设计方法进行说明。天线的设计以由天线的形状、线的粗细、线的长度等决定的共振频率作为指标。通过使该共振频率接近所使用的IC芯片的工作频率,天线接收来自读写器的电力,并传给IC芯片,使IC芯片工作。
通常难以从天线的设计图解析导出共振频率。实际上多数采用试制天线并进行实验测定的方法。但是,由于本发明的RFID标签为小型,因此不可能通过手工操作正确地进行天线的试制,另一方面,从制作蚀刻掩模到进行蚀刻来制作天线既花费时间也花费成本。因此,在本发明中,使用电磁场模拟器(ANSYS日本株式会社制模拟器软件产品名:HFSS)进行天线设计,由此能够削减时间和成本。通过在电磁场模拟器中输入天线的形状、材质、以及IC芯片的静电容量等,由模拟结果得到共振频率。然后,按照由电磁场模拟器求出的、包含天线的电感L和IC芯片的静电容量C而形成的电路的共振频率f0为IC芯片的工作频率或者在其附近的方式设计天线。另外,这种情况下的共振频率是指将IC芯片连接在天线的两端时闭合电路的阻抗的虚数部为零的频率。
容易理解设计原理的方法为,对将IC芯片连接在线圈天线的两端时的闭合电路加以考虑,可以看作单纯的LC共振电路。将图3(5)的线圈天线的电等效电路示于图5中。这种情况下的共振频率f0,使用作为线圈天线的等效电路的线圈50的电感L、作为IC芯片30的等效电路的电容器60的静电容量C,用下式表示。
[式](2πf0)2=1/(L·C)
C可以通过所使用的IC芯片30的选定而改变,L可以通过线圈天线的形状(特别是线圈天线的直径和卷数)进行调整,其结果能够实现目标共振频率f0。特别是L的调整有效,通过使线圈天线的直径增大或者卷数增多,L增加,其结果f0减少。
在上述式中,作为IC芯片30的静电容量C,可适用在IC芯片30的外周部配置有天线20(线圈50)的构成的实效静电容量。在本实施方式中,通过在以具有间隙的方式邻接的天线20的构成部分之间产生电容成分,进一步使基材1与密封材料10的相对介电常数做贡献,从而向它们之间提供静电容量。由此,作为具有IC芯片30和配置在其外周部的天线的构成整体的实质静电容 量的实效静电容量,与IC芯片30单一物体的静电容量相比显著增加。因此,从上述式可知,期望的共振频率f0能够通过更小的电感L来实现。由此,通过减小直径和卷数等,能够使线圈的尺寸小型化,进而能够使RFID标签整体小型化。
RFID标签(IC芯片)的共振频率(工作频率)优选设为在电波法上特别是商业利用价值高的13.56MHz~2.48GHz的范围。在UHF带(超高频带,UltraHigh Frequency Band)的工作频率0.86~0.96GHz附近的RFID的情况下,电波的波长为30cm左右,而UHF带用的IC芯片的大小通常为0.6mm见方以下,因此在片上天线方式中,难以在IC芯片上形成IC芯片正常工作的天线。另外,即使在数mm见方程度尺寸的RFID标签中,使用了以前的设计方法的天线也仅得到数mm程度的通信距离。但是,根据通过上述使用了电磁场模拟器的设计方法得到的本发明的RFID标签,有如下的优异特点:即使不使用以前的数cm见方的天线而使用数mm见方的单层天线,也能够大幅度扩大用于使RFID标签工作的通信距离。另外,由于可以为大小为数mm见方、导线宽度/导线间宽度为数10μm~数100μm的天线,因此通过蚀刻等能够容易地形成铜箔等金属层。进一步,由于可以为单层的天线而不需要多层化,因此能够使用在基材的一面上贴合有铜箔作为金属层的、带铜箔的聚酰亚胺基材的铜箔来形成。因此,能够使用低成本的通用材料以通用工艺来形成。
本发明的RFID标签可以埋入半导体装置内等而使用。另外,可以使用双面胶带等像签条那样粘贴在商品、样品上而用于管理等,销售商品时等情况下也能够容易摘下。进一步,通过将本发明的RFID标签和阅读器等组合,即使为眼镜、钟表或者医疗用样品、半导体等那样的小型多品种物品,也能够构成通信距离长、操作性好的自动识别***。在这种情况下,使用本发明的RFID标签的话,由于通信距离长,因此也能够与通用的阅读器等组合而构成自动识别***。
实施例
(实施例1)
作为树脂基材,准备在聚酰亚胺基材的一面贴合有铜箔的、带铜箔聚酰亚胺基材(日立化成工业株式会社制MCF-5000I聚酰亚胺厚度25μm、铜箔厚 度18μm)。通过对该带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在4mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mm形成如图3(5)所示的线圈天线。另外,同时形成搭载IC芯片的芯片焊盘(未图示。)。
接着,作为IC芯片,使用大小为0.5mm×0.5mm×0.1mm左右、静电容量为0.77pF、工作频率在0.86~0.96GHz附近的芯片。使用芯片接合材料将该IC芯片搭载在芯片焊盘上,通过引线接合将天线和IC芯片直接连接。接着,对于在基材的一面上的天线和IC芯片、包含引线接合的引线在内,使用密封材料进行密封。最后,切割加工成为所要求的尺寸,制作RFID标签。
(实施例2)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在4mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mm形成如图3(4)所示的环形天线B。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(比较例1)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在4mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mm形成如图3(2)所示的弯折线天线。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(比较例2)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在4mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mm形成如图3(1)所示的环形天线A。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(比较例3)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在4mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mm形成如图3(3)所示的旋涡状天线。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(实施例3)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在2.5mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.1mm/0.1mm形成如图3(5)所示的线圈天线。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(实施例4)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在2.5mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mm形成如图3(4)所示的环形天线B。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(比较例4)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在2.5mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mm形成如图3(2)所示的弯折线天线。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(比较例5)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在2.5mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mm形成如图3(1)所示的环形天线A。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(比较例6)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在2.5mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mm形成如图3(3)所示的旋涡状天线。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(实施例5)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在1.7mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.1mm/0.1mm形成如图3(5)所示的线圈天线。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(实施例6)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在9mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.1mm/0.1mm形成如图3(5)所示的线圈天线。另外,作为IC芯片,使用大小为0.5mm×0.5mm×0.1mm左右、静电容量为17pF、工作频率在13.56MHz附近的芯片。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(实施例7)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在13mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.1mm/0.1mm形成如图3(5)所示的线圈天线。除此之外,与实施例6同样地操作,制作RFID标签。
(实施例8)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在2.5mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.2mm/0.2mm形成如图3(5)所示的线圈天线。另外,作为IC芯片,使用大小为0.5mm×0.5mm×0.1mm左右、静电容量为0.7pF、工作频率在2.45GHz附近的芯片。除此之外,与实施例1同样地操作,制作RFID标签。
(实施例9)
通过对带铜箔聚酰亚胺基材的铜箔进行蚀刻,从而在2.5mm见方的范围内以导线宽度/导线间宽度为0.1mm/0.1mm形成如图3(5)所示的线圈天线。除此之外,与实施例8同样地操作,制作RFID标签。
以下,对读取评价的方法与实验结果进行说明。读写器使用LS产电株式会社制产品名:UI-9061(输出1W)。在以读写器的读取部为中心、周围25cm四周没有障碍物的状态下,进行RFID标签80的读取评价。测定使用读写器读取RFID时从读写器读取部到RFID标签80的最大距离。
将对于实施例1~5和比较例1~6的模拟结果和读取评价的结果示于表1中。所使用的IC芯片的大小为0.5mm×0.5mm×0.1mm左右,静电容量为0.77pF,工作频率在0.86~0.96GHz附近。从该表1可知,在与IC芯片连接而形成闭合电路的线圈天线和环形天线B中,使用电磁场模拟器得到的共振频率为0.2~2GHz,与其他天线相比大概更接近IC芯片的工作频率0.9GHz左右。另外,与未形成闭合电路的弯折线天线、环形天线A、旋涡状天线相比,读取距离也获得了读取良好的结果。另外,在使用电磁场模拟器得到的共振频率为0.5~1.5GHz的实施例1a、1b、2a、2b、3b、4c、5b中,得到了5mm以上的通信距离。特别是在获得了接近IC芯片的工作频率0.9GHz左右的共振频率1~1.1GHz的实施例1a、2b、3b中,得到了超过20mm的通信距离。
[表1]
※表1中的“读取距离”栏的“×”表示即使使RFID标签与读写器接触也无法进行读取。
当通过蚀刻形成天线时,导线宽度和导线间距离粗则能够成品率优异且稳定地批量生产。因此,在由工艺上的制约决定了导线宽度/导线间距离的情况下,研究了在确保10mm左右的读取距离的同时能够小型化多大程度。其结果判明,在导线宽度/导线间距离为0.2mm/0.2mm的情况下,能够使RFID标签的尺寸小至4mm见方程度。另外判明,在导线宽度/导线间距离为0.1mm/0.1mm的情况下,能够使RFID标签的尺寸小至2.5mm见方程度。另外判明,在导线宽度/导线间距离为0.05mm/0.05mm的情况下,能够使RFID标签的尺寸小至1.7mm见方程度。
将实施例6和7的模拟结果和读取评价结果示于表2中。所使用的IC芯片的大小为0.5mm×0.5mm×0.1mm左右,静电容量17pF,工作频率13.56MHz。在使用电磁场模拟器得到的共振频率为29MHz的实施例6中,得到了12mm的通信距离,特别是在使用电磁场模拟器得到的共振频率为14MHz的实施例7中,得到了110mm的通信距离。另外判明,在HF带(高频带,High FrequencyBand)的工作频率13.56MHz中,频率比UHF带更低,但通过增大线圈天线的电感,在导线宽度/导线间距离为0.1mm/0.1mm的情况下,能够使RFID标签的尺寸小至13mm见方程度。
[表2]
将实施例8和9的模拟结果和读取评价结果示于表3中。所使用的IC芯片的大小为0.5mm×0.5mm×0.1mm左右,静电容量0.7pF,工作频率2.45GHz。在使用电磁场模拟器得到的共振频率为2GHz的实施例8和使用电磁场模拟器得到的共振频率为2.1GHz的实施例9中,得到了4mm的通信距离。另外判明,在导线宽度/导线间距离为0.1mm/0.1mm的情况下,能够使RFID标签的尺寸小至1.7mm见方程度。
[表3]
工业实用性
本发明的RFID标签可以用作商品、包装、卡片、文件、眼镜、钟表(特别是手表等小型钟表)、半导体、医疗用途(从患者采取的样品等)等产品的管理、识别、信息提示、信息记录、防止伪造的目的。
符号说明
1 基材
10 密封材料
20 天线
30 IC芯片
40 引线接合的引线
50 线圈(天线)
60 电容器(IC芯片)
70 模拟时输入的端口
80 RFID标签
90 芯片焊盘 。
Claims (10)
1.一种RFID标签,其为具有树脂制的基材、配置在该基材上的中央部的IC芯片、配置在该IC芯片的外周部且与所述IC芯片电连接而形成闭合电路的单层天线、以及密封所述IC芯片和天线的密封材料的RFID标签,
所述天线为配置在所述IC芯片的外周部的基材上且包含以具有间隙的方式邻接的构成部分的单层的线圈天线或者环形天线,并且在所述天线的间隙中配置有所述密封材料,
包含所述天线的电感L和IC芯片的静电容量C而形成的电路的使用电磁场模拟器得到的共振频率f0为IC芯片的工作频率或者在其附近,
通过在所述以具有间隙的方式邻接的构成部分之间产生电容成分,进一步使配置在所述天线的间隙中的所述密封材料和所述基材的相对介电常数做贡献,从而所述以具有间隙的方式邻接的构成部分提供静电容量,使具有IC芯片和与该IC芯片电连接且配置在所述IC芯片的外周部的天线的构成整体的实质静电容量与所述IC芯片单一物体的静电容量相比增加,
所述IC芯片的工作频率为13.56MHz~2.45GHz、或者0.86~0.96GHz,
所述RFID标签的尺寸为长4mm以下×宽4mm以下×高0.4mm以下、或者长2.5mm以下×宽2.5mm以下×高0.3mm以下、或者长1.7mm以下×宽1.7mm以下×高0.3mm以下。
2.根据权利要求1所述的RFID标签,IC芯片的工作频率为0.86~0.96GHz,包含天线的电感L和IC芯片的静电容量C而形成的电路的使用电磁场模拟器得到的共振频率f0为0.2~2GHz,
或者IC芯片的工作频率为13.56MHz,所述使用电磁场模拟器得到的共振频率f0为13.56~29MHz,
或者IC芯片的工作频率为2.45GHz,所述使用电磁场模拟器得到的共振频率f0为2~2.45GHz。
3.根据权利要求1或者2所述的RFID标签,通过对贴合于树脂制的基材上的金属箔进行蚀刻,从而使天线形成为包含以具有间隙的方式邻接的构成部分,并且在所述天线的间隙中配置密封材料。
4.根据权利要求1或者2所述的RFID标签,天线具有以将该天线夹在之间的方式定位的2处天线端部,在位于该天线端部之间的天线上跨过引线接合的引线,并且IC芯片与所述天线的端部通过引线接合连接进行了直接连接。
5.根据权利要求1或者2所述的RFID标签,天线的导线宽度/导线间距离为0.2mm/0.2mm~0.05mm/0.05mm。
6.根据权利要求1或者2所述的RFID标签,密封材料的相对介电常数为2.6以上。
7.根据权利要求1或者2所述的RFID标签,基材的相对介电常数为3.5以上。
8.根据权利要求1或者2所述的RFID标签,基材使用聚酰亚胺或者玻璃环氧,而且使用以环氧树脂、碳以及二氧化硅为主要成分的密封材料。
9.根据权利要求1或者2所述的RFID标签,通过仅在基材的一面形成天线,使用密封材料将所述天线、IC芯片以及引线接合的引线一起密封,从而使所述天线、IC芯片以及引线不露出于所述密封材料的表面。
10.一种自动识别***,具有权利要求1至9中任一项的RFID标签、以及阅读器或者读写器。
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