CN101251904B - 无线射频标签和用于制造无线射频标签的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无线射频标签。根据本发明的一方面，无线射频标签包括：基部；无线射频天线，其设置在基部上；电路芯片，其安装在基部上，并电连接到无线射频天线，电路芯片经由无线射频天线进行无线通信；以及保护板，其设置在无线射频天线上，保护板包括柔性材料和分散设置在柔性材料中的刚性体，以防止当无线射频标签弯曲并被压缩时保护板塌陷。

Description

无线射频标签和用于制造无线射频标签的方法
技术领域
本发明涉及用于保护无线射频识别(RFID)标签的天线的技术。
背景技术
已经提出了一种具有安装在塑料或者纸质基板上的天线图案和电路芯片RFID标签。由于可弯曲，此类型的RFID标签优点是其可易于安装在物体上。
然而，前述RFID标签有这样的问题，在基板过度弯曲的情况下天线会断裂。
以下是涉及RFID标签的专利文献：日本待审专利申请公开No.2000-311226、2000-200332、2001-351082、6-310874、2001-339125、8-88448和2003-41234。
发明内容
根据本发明的一方面，无线射频标签包括：基部：无线射频天线，其设置在基部上；电路芯片，其安装在基部上，并电连接到无线射频天线，电路芯片经由无线射频天线进行无线通信；以及保护板，其设置在无线射频天线上，保护板包括柔性材料和分散设置在柔性材料中的刚性体，以防止当无线射频标签弯曲并被压缩时保护板塌陷。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的RFID标签的示例的示意横截面视图；
图2示意性图示在根据本发明实施例的图1中所示的RFID标签中的问题；
图3还示意性图示图1中所示的RFID标签中的问题；
图4图示用于防止天线的导体图案断裂的传统的对策；
图5示出在RFID标签的基部弯曲的状态下图4所示的RFID标签，并示出了图3所示的RFID标签中的问题。
图6图示图5所示的RFID标签的问题；
图7示出了根据本发明实施例的RFID标签的基本示例；
图8是示出图7所示的保护板的一部分的放大横截面视图；
图9图示了装备有图7和图8所示的保护板的RFID标签的效果；
图10是图9中圆圈区域R1的放大视图；
图11是示出了保护板的第二示例的平面视图；
图12是沿着图11中的线X-X所取的横截面视图；
图13图示了图11和图12所示的保护板的修改示例；
图14是示出了保护板的第三示例的平面视图；
图15是图14中所示的保护板的横截面视图；
图16图示图14和图15所示的保护板的修改示例；
图17示意性图示用于制造保护板的方法的第一示例；
图18是使用图17所示的方法制造保护板的横截面视图；
图19示意性图示了用于制造保护板的方法的第二示例；
图20示意性图示由柔性体和嵌在其中的刚性线材构成的融合体；
图21示意性图示了通过对图20所示的融合体进行切割而形成的保护板；
图22示意性图示了用于制造保护板的方法的第三示例；
图23示意性图示了使用图22所示的制造方法制造的保护板；
图24示意性图示了在保护板安装到RFID标签之前的RFID标签；
图25示意性图示了用于将保护板安装到形成到图24所示的状态的RFID标签的前表面的步骤；
图26是在保护板安装到RFID标签的前表面的情况下RFID标签的平面视图；
图27示意性图示用于将保护板安装到基部的后表面的步骤；以及
图28示出了由盖板包覆的RFID标签。
具体实施方式
图1是示出RFID标签的示例的示意横截面视图。
RFID标签10A包括由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(RET)膜形成的可弯曲的基部11、具有设置在基部11上的导体图案的天线12和设置在天线12上的电路芯片13。电路芯片13在其下表面具有连接端子13a，其通过例如焊接电连接到天线12。围绕连接端子13a的周边区域用粘合剂固定在基部11上方。电路芯片13包含将信息经由天线12传输进出外部装置的电路。
如上所述，RFID标签有当基部11过度弯曲时天线12的导体图案会断裂的问题。
图2和图3示意性图示了这个问题。图2图示了包括基部11和设置在基部11上的天线12的导体图案的RFID标签，图3图示了处于弯曲状态下图2所示的RFID标签。为了简化附图，这些图仅仅示出基部11和天线12，而省略了电路芯片13等。
当图2所示的RFID标签如图3所示弯曲时，设置在基部11上的天线12在图3中用点划线表示的部分紧紧地向后折叠，这可能使天线12断裂。
图4图示了用于防止天线的导体图案断裂的传统对策。
不象图2所示的那样，图4所示的RFID标签具有由例如橡胶制成的柔性保护层15，其设置在基部11(天线12)上。类似于以上所述，该附图中省略了电路芯片等。图5所示处于弯曲状态中的图4所示的RFID标签的基部。
不象图3中的情况那样，保护层15防止天线12弯曲到极其小的曲率半径。因而，保护层13用作垫子，并与图3中的情况相比减小了天线12的导体图案断裂的可能性。
图6图示了在图5所示的RFID标签存在的问题。
RFID标签放置在工作台61上。尽管图5所示的RFID标签在某种程度上被保护层15保护，但是当压力部分60如图6所示将过量的集中载荷加到弯曲部分时，保护层15变形。这导致天线12的导体图案弯曲到极其小的曲率半径，从而造成天线12断裂。
为了防止天线12断裂，可以使基部11或者保护层15具有防止其过度弯曲的刚度。然而，在此情况下，RFID标签的柔性将失去，这会限制RFID的用途，或者导致RFID标签可实用性不好。
对于柔性衬底，日本待审专利申请公开No.6-310874提出了一种其上设置有遮蔽板(screen sheet)的柔性衬底，该遮蔽板的功能与参照图5描述的保护层的功能相同，但是仍然具有与以上相同的问题。日本待审专利申请公开No.2001-339125提出了一种设置有隔离器的柔性衬底，该隔离器用于调节柔性衬底的弯曲部分的曲率半径，但是它不适合于RFID标签。日本待审专利申请公开No.8-88448提出了一种设置有加强板的柔性衬底，该加强板用于限制柔性衬底的弯曲程度，但是它不能应用到可弯曲的RFID标签。日本待审专利申请公开No.2003-41234提出了一种柔性衬底，其由选定的材料组成以防止断裂，但是仍具有局限性。
以下将描述本发明的实施例。
图7示出了根据本发明实施例的RFID标签的基本示例。与以上相类似，为了简化附图省略了电路芯片等。
类似于图4，图7示出了具有设置在柔性基部11上的导体图案的天线12、和覆盖基部11和天线12的板状保护板20A。然而，不象图4所示的由诸如橡胶的柔性材料组成的保护层15那样，图7所示的保护板具有以下结构。
图8是示出图7所示的保护板20A的一部分的放大横截面视图。
保护板20A包括柔性橡胶板21A和分散嵌在其中的刚性球20A。对于橡胶板21A，例如可以使用硅橡胶或者聚氨酯橡胶。对于刚性球22A，可以使用聚碳酸酯或者聚苯乙烯塑料或者氧化铝陶瓷。
图9图示了装备有以上参照图7和图8描述的保护板20A的RFID标签的效果。图10是图9中圆圈区域R1的放大视图。
保护板20A具有足够的柔性，并能弯曲到图9所示的状态。
在图9所示的弯曲状态下，RFID标签放置在工作台61上。即使当压力部分60将过量的集中载荷加在RFID标签的弯曲部分上，分散在保护板20A中的刚性球22A彼此抵靠以防止保护板20A被压缩。结果，防止天线12弯曲到极其小的曲率半径，由此避免天线12断裂。
在图7至图10所示的实施例中，尽管保护板20A是包括柔性板21A和分散设置在其中的刚性球22A的保护板的第一示例，但是以下描述的保护板的其它示例可以用作图7至图10所示的保护板20A的替代方案。
图11是示出保护板的第二示例的平面视图。图12是沿着图11中的线X-X所取的横截面视图。
保护板20B包括柔性橡胶板21B和分散设置在其中的刚性圆柱22B。刚性圆柱22B沿着板21B的厚度方向延伸。
利用这样的具有其中分散设置的刚性圆柱22B的保护板20B，可以防止保护板被压缩，由此防止天线12断裂。
图13图示了以上参照图11和图12描述的保护板20B的修改示例。
不象图11和图12所示的保护板20B具有分散布置在板21B中的圆柱22B那样，图13所示的保护板20C具有分散设置在板21C中的矩形柱22C。因而，柱子的形状不受限制，并可以例如是圆柱形状或者矩形。
图14是示出保护板的第三示例的平面视图。图15是图14所示的保护板的横截面视图。
保护板20D包括柔性橡胶板21D和刚性线材22D，刚性线材22D具有圆形横截面，并布置在板21D中。线材22D沿着板21D的面内方向水平延伸，并沿着一维方向(图14和图15中的左右方向)排列。
保护板20D在左右方向上具有柔性，并当保护板20D弯曲时，防止其被压缩。因而，RFID标签的柔性得到确保，同时防止保护板20D弯曲时防止其被压缩，由此可以防止天线12断裂。
图16图示了以上参照图14和图15描述的保护板的修改示例。
尽管在图14和图15中示出的保护板20D具有布置在板21D中且横截面为圆形的线材22D，图16所示的保护板20E具有布置在板21E中且横截面为矩形横截面的线材22E。
因而，线材的横截面为圆形或者矩形，并且其横截面的形状不受限制。
以下将描述用于制造每个类型的保护板的方法。
图17示意性示出了用于制造保护板的方法的第一示例。图18是使用图17所示的方法制造保护板的横截面视图。
首先，柔性橡胶板12放置在加热台31上，刚性球22分散设置在板21上。然后，加热器-挤压器头32放置在球22的上方，以对刚性球22加热和施压。如图18所示，这允许球22嵌入板22中。因而，制造出球22分散设置在板21中的保护板20A(参见图8)。
尽管在以上描述中刚性球22分散设置在板21上，板21上的球22可以用与附图的平面正交地延伸的线材替换。在此情况下，可以制造图14和图15所示的保护板20D。
图19示意性图示了用于制造保护板的方法的第二示例。图20示意性示出了由柔性体和嵌在其中的刚性线材构成的融合体。图21示意性图示了通过切割图20所示的融合体而形成的保护板。
柔性橡胶板21和各层刚性线材23交替堆叠在加热台(未示出)的上方。每层中的线材23沿着柔性板21的面内方向和沿着一维方向布置在柔性板21的上方。在以此方式交替堆叠柔性板21和各层线材23之后，加热头(未示出)放置在多层体上以对多层体进行加热和施压。如图20所示，这使得柔性板21变成彼此融合，由此形成柔性体24。此外，形成了线材23以多层的方式分散布置在柔性体24内的融合体25。随后，沿着与线材23相交的方向切割融合体25，由此如图12所示，形成刚性柱分散布置在柔性橡胶板中的保护板20B(参见图11和图12)。
尽管沿着与嵌入在融合体25中的线材23相交的方向切割图20所示的融合体25来制造图21所示的保护板20B，但是可选地可以沿着线材23的延伸方向切割图20所示的融合体25。在此情况下，可以形成图14和图15所示的保护板20D。
此外，尽管在图19至图21中使用刚性线材23，可以分散设置诸如刚性球的具有其它形状的刚性体作为线材23的替换方案。
图22示意性图示了用于制造保护板的方法的第三示例。图23示意性图示了使用图22所示的制造方法制造保护板。
在此示例中，线材23布置在柔性橡胶板21A上，并且另一个柔性板21B设置在线材23上。这两个柔性板21A和21B将线材23夹在中间。对此多层体进行加热和加压，由此形成刚性线材嵌在柔性板中的保护板20F。此保护板20F类似于前述图14和图15所示的保护板20D。
尽管在此示例中使用刚性线材23，但是也可以分散布置诸如刚性球的具有其它形状的刚性体作为线材23的替换方案。
尽管在以上所述的制造方法的示例中使用线材具有圆形横截面，但是线材的横截面可选地可以为矩形。
以下将描述应用到RFID标签的保护板的示例。
图24示意性示出了在安装保护板之前的RFID标签。
类似于图1，RFID标签10B包括由例如由PET膜形成的可弯曲基部11、具有设置在基部11上的导体图案的天线12和设置天线12上的电路芯片13。电路芯片13包含可将信息经由天线12传输进出外部装置的电路。电路芯片13在其下表面上具有通过例如焊接电连接到天线12的连接端子13a。用粘合剂将围绕连接端子13a的周边区域固定在基部11的上方。保护板以下述方式安装到RFID标签10B。
图25示意性图示了用于将保护板安装到RFID标签的前表面上的步骤，其中RFID标签形成到图24所示的状态。图26是保护板安装到RFID标签的前表面的RFID标签的平面视图。
参照图25，形成到图24所示的状态的RFID标签放置在台子41上。然后，保护板20G放置和定位在RFID标签10B的没有电路芯片12的相对两侧上(参见图26)。加热器-挤压器头42放置在保护板20G上以对保护板20G加热和施压，由此将保护板20G融合到基部11上。
以此方式，制造了在图26所示的状态下的RFID标签。
尽管至此完成了安装保护板的步骤，但是本发明还可以具有将保护板安装到基部11的后表面的安装步骤。
图27示意性图示了用于将保护板安装到基部11的后表面上的步骤。
在此情况下，如图27所示，将在图26所示的状态下(其中，保护板20G安装到基部11的前表面)的RFID标签翻过来，并将其设置在具有凹部43a的台子43上，以避免与电路芯片13干涉。保护板20H放置和定位在基部11的后表面上，并且加热器-挤压器头44放置在保护板20H上以对保护板20H进行加热和施压。因而，保护板20H被安装到基部11的后表面。
图28示出了包覆有盖板的RFID标签。
在此实施例中，如图28所示，在保护板20G和20H通过图25至图27所示的步骤而安装到基部11的前表面和后表面之后，前表面涂覆有用于保护电路芯片13的盖板31，并且双面粘合带32粘附到后表面，使得RFID标签10B可以粘附到其中打算使用RFID标签10B的产品。因而，完成制造标签10B的处理。
由于具有柔性，可以通过将RFID标签10B例如安装到衣服来使用RFID标签10B。此外，可以防止保护板当弯曲时受到压缩，由此避免天线过度弯曲。结果，这可以防止天线断裂。此外，可以防止RFID标签10B弯曲到其中天线弯曲到极其小的曲率半径的程度。
尽管图28所示的RFID标签10B具有安装到基部11的相对两表面的保护板20G和20H，但是其中保护板仅仅安装到基部1的与天线12相邻的一侧(在图28的情况下为基部11的前表面)也是允许的。
在根据本发明的RFID标签中，保护板所包含的刚性体可以由分散设置在保护板中的粒状体来限定。可选地，当基部具有沿着预定的纵向方向延伸的形状时，刚性体可以由沿着纵向方向布置在保护板中并沿着与纵向方向相交的宽度方向延伸的线材限定。
在根据本发明的RFID标签中，保护板可以设置在具有电路芯片的基部的表面上没有电路芯片的部分的上方。可选地，保护板可以设置在基部的与具有电路芯片的表面相对的表面的上方。
根据本发明的保护板设置在RFID标签的基部的上方，RFID标签装备有基部、设置在基部上的通信天线和安装在基部上并电连接到天线的电路芯片，电路芯片经由天线进行无线通信。当基部弯曲时，保护板保护天线以防止其断裂。保护板具有分散设置在保护板中的刚性体，该刚性体防止保护板在弯曲时被压缩。
在根据本发明的保护板中，刚性体可以由分散设置在保护板中的粒状体限定。可选地，当基部的形状是沿着预定的纵向方向延伸时，刚性体由沿着纵向方向布置在保护板中并沿着与纵向方向相交的宽度方向延伸的线材限定。
根据本发明的第一保护板制造方法涉及用于制造设置在RFID标签的基部的上方的保护板的方法。具体地，RFID标签装备有基部、设置基部上的通信天线和安装在基部上并电连接到天线的电路芯片，电路芯片经由天线进行无线通信。当基部弯曲时，保护板保护天线防止其断裂。该方法包括刚性体设置步骤，其用于将刚性体分散设置在板状柔性构件上，所述刚性体用于在制造处理之后当柔性构件弯曲时防止柔性构件被压缩；刚性体嵌入步骤，其用于通过对柔性构件和分散设置在柔性构件上的刚性体进行加热和施压来将刚性体嵌入柔性构件中，从而制造刚性体分散设置在柔性构件中的保护板。
在第一制造方法中，刚性体设置步骤可以是这样的步骤：将刚性体分散设置在柔性构件上，并将另一柔性构件堆叠在分散设置的刚性体上，以将所述刚性体夹在两个柔性构件之间。
在第一制造方法中，刚性体可以由粒状体来限定。在此情况下，刚性体设置步骤可以是用于将粒状体分散设置在柔性构件上的步骤。可选地，刚性体可以由线材限定。在此情况下，刚性体设置步骤可以是用于将线材沿着柔性构件的面内方向和沿着预定的一维方向布置在柔性构件上的步骤。
根据本发明的第二保护板制造方法涉及用于制造设置在RFID标签的基部上方的保护板的方法。具体地，RFID装备有基部、设置在基部上的通信天线和安装在基部上并电连接到天线的电路芯片，电路芯片经由天线进行无线通信。当基部弯曲时，保护板保护天线以防止其断裂。该方法包括堆叠步骤，其用于通过每次设置一个柔性构件然后将一层的刚性体以交替的方式分散设置在所设置的柔性构件上来交替堆叠板状柔性构件和各层刚性体，其中刚性体用于防止在制造处理之后当柔性构件弯曲时柔性构件被压缩；融合体形成步骤，其用于对包含交替堆叠的柔性构件和刚性体的多层体进行加热和施压来允许柔性构件彼此融合，以形成刚性体嵌在融合的柔性构件中的融合体；以及切割步骤，其用于将融合体切割成预定的厚度，以制造前述保护板。
在第二制造方法中，刚性体可以由粒状体限定。在此情况下，堆叠步骤可以是用于将粒状体分散设置在柔性构件上的步骤。可选地，刚性体可以由线材限定。在此情况下，对于将刚性体分散设置在每个柔性构件，堆叠步骤可以是用于将线材沿着柔性构件的面内方向和沿着预定的一维方向布置在柔性构件上的步骤。
对于本发明所属的技术领域具有公知常识的人来说，在本说明书中使用的术语“RFID标签”还可以指作为用于“RFID标签”的内部部件(嵌体)的“RFID标签嵌体”，或者术语“RFID标签”还可以指“无线标签”。
根据本发明的RFID标签设置有其中分散设置了刚性体的保护板，该刚性体防止柔性构件在弯曲时被压缩。因而，RFID标签具有柔性，同时具有当RFID标签弯曲时防止天线断裂的能力。通过使用根据以上关于RFID标签的每个实施例的保护板，可以在不损害RFID标签的柔性的情况下防止RFID标签中的天线在RFID标签弯曲时断裂。利用根据以上实施例的保护板制造方法，可以容易制造根据本发明的保护板。

Claims (6)

1.一种无线射频标签，包括：
基部：
无线射频天线，其设置在所述基部上；
电路芯片，其安装在所述基部上，并电连接到所述无线射频天线，所述电路芯片经由所述无线射频天线进行无线通信；以及
保护板，其设置在所述无线射频天线上，所述保护板包括柔性橡胶和包括分散嵌入在所述柔性橡胶中的粒状体的多个刚性体，以防止当所述无线射频标签弯曲并被压缩时所述保护板塌陷。
2.根据权利要求1所述的无线射频标签，还包括另一保护板，其设置在所述基部的与在所述基部上安装所述电路芯片的表面相对的表面上。
3.一种用于制造无线射频标签的方法，所述方法包括以下步骤：
将无线射频天线设置在基部上；
将由板状形成的柔性橡胶设置在所述无线射频天线上；以及
将包括粒状体的多个刚性体分散在所述柔性橡胶中，以防止当所述无线射频标签弯曲并被压缩时所述柔性材料塌陷。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：
将另一柔性橡胶堆叠在所述多个刚性体上。
5.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：
通过对所述柔性橡胶和包括所述粒状体的所述多个刚性体进行加热和施压而将包括所述粒状体的所述多个刚性体嵌入所述柔性橡胶中。
6.根据权利要求3所述的方法，
其中，所述分散步骤将所述刚性体分散在所述柔性橡胶上，并将另一柔性橡胶堆叠在所述刚性体上以将所述刚性体夹在所述柔性橡胶和所述另一柔性橡胶之间。
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