CN101556655A - Rfid标签及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种物品管理用RFID标签，该物品管理用RFID标签具有磁性标签和安装了IC芯片的RFID标签两个功能，并能够进一步扩大其RFID标签的通信范围。本发明的RFID标签是安装了能够以非接触的方式与外部进行信息传送的IC芯片的RFID标签，具有将安装了IC芯片的具有导电性的第1天线和由软磁体构成的第2天线电连接的结构。本发明还提供了RFID标签的制造方法。

Description

RFID标签及其制造方法

技术领域

本发明涉及将记录在IC芯片上的ID(Identification：识别信息)等信息以RF(Radio Frequency：无线)方式进行发送的RFID(RadioFrequency Identification)标签。

背景技术

作为防止物品等的不正当带出的方法，使用利用了磁体材料的被称作感知标记或磁性标签等的防范标签。感知标记由软磁体构成，通过由设置在入口等的栅门装置发出的交变磁场而产生的巴克豪森效应(Barkhausen effect)，在栅门装置内的检测线圈上发生电压脉冲。

因此，当持有安装了感知标记的物品通过栅门时，栅门装置检测到电压脉冲，发出警报声。

另外，还有对经过正规的带出手续带出的物品不发出警报的感知标记。该感知标记是在软磁体上配置半硬质磁体材料，能够通过控制磁化、不磁化半硬质磁体材料控制软磁体材料具有的巴克豪森效应。由此，能够通过在栅门装置的检测线圈上发生的电压脉冲判断是正当带出还是不正当带出。

专利文献1中公开了一种安全标签，该安全标签是将由采用软磁性材料的箔层构成的感知标记和在与该箔层不重叠的位置上具有IC芯片的RFID标签组合构成的。

专利文献1：日本特开2004-227508号公报(图1)

根据专利文献1记载的技术，能够通过由基于磁性的感知来监视物品的功能和通过无线通信传送IC芯片的信息的RFID标签进行物品的管理。但是，在专利文献1中，是将利用磁性进行动作的软磁体部和安装了IC芯片的无线标签并列安装的标签，会发生在软磁体箔和RFID的天线接近时，RFID标签的天线特性发生变化，从而不能得到本来的通信距离等问题，不能使其相互接近地配置。因此，存在标签形状变大或RFID的读取方向被限定的问题。

发明内容

本发明是鉴于以上的问题点而提出的发明，其目的在于提供一种物品管理用RFID标签，该物品管理用RFID标签具有磁性标签和安装了IC芯片的RFID标签这两种功能，能够进一步扩大其RFID标签的通信范围。

本发明的RFID标签为了实现上述目的具有以下的结构。因此，本发明的RFID标签是安装了能够以非接触的方式与外部进行信息传输的IC芯片的RFID标签，安装有IC芯片的具有导电性的天线是在其至少一部分上带有磁性的天线。能够通过在该天线上设置磁体部实现。另外，为了实现这个目的，作为天线，使用安装了IC芯片的具有导电性的第1天线和作为磁体且具有导电性的第2天线的结构也包含在本发明中。在此，构成为从第1天线和第2天线发送存储在IC芯片中的信息。该情况下，也可以是电连接第1天线和第2天线的结构。

另外，将由磁体构成的感知标记(磁性标签)和发送IC芯片的信息的天线(或IC芯片本身)配置成规定的位置关系也包括在本发明中。该情况下，将天线配置在位于该RFID标签的长度(长边)方向中的与感知标记串联的方向上的该RFID标签的端部上。而且，在本发明中，以使天线(或IC芯片)成为其贴附对象物的端部的方式贴附该RFID标签也包括在本发明中。另外，该情况，对于多个贴附对象物的每一个，如上述那样贴附RFID标签，并对齐配置贴附对象物的端部，并从这些RFID标签读取信息也包括在本发明的一个实施方式中。例如，在书的背表纸贴附RFID标签，并将其竖放在书架上的情况下，天线(或IC芯片)的位置被配置成大致水平，以能够容易地读取与多本书相关的信息。

此外，在本发明中，作为磁体，更优选使用软磁体。

利用本发明的RFID标签，能够有效地使磁性标签功能和RFID标签功能并存。

附图说明

图1A至图1C是表示作为本发明的一个实施方式的标签天线结构的图。

图2A至图2B是表示现有结构的标签天线结构的图。

图3A至图3B是表示本发明的第1实施方式中的RFID标签的安装位置的图。

图4A至图4B是表示本发明的第1实施方式中的RFID标签的通信范围的图。

图5是表示第2天线长度和通信距离的关系的图。

图6是表示第1天线长度和通信距离的关系的图。

图7是表示本发明的第1实施方式中的RFID标签应用例的图。

图8是表示本发明的第1实施方式中的RFID标签读取方法的图。

图9A至图9B是表示本发明的第2实施方式的图。

图10A至图10C是表示作为本发明的第2实施方式的天线的形成方法的图。

图11A至图11E是表示作为本发明的第2实施方式的天线的切断位置的图。

图12A至图12B是表示作为本发明的第2实施方式的RFID标签的制造过程的图。

图13A至图13C是表示本发明的第3实施方式中的标签天线的图。

图14A至图14B是表示本发明的第3实施方式中的标签天线的图。

图15A至图15C是表示本发明的第3实施方式中的标签天线的图。

图16A至图16D是关于IC芯片和天线的连接的说明图。

(符号的说明)

1、1a、1b、1c：  第1天线

2、2b、2c：      第2天线

3：             IC芯片

3a、3b：        连接焊盘

4、4a、8、43：  狭缝

5、9：          基膜

6：             RFID天线

7：             磁性标签

10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h：   本发明的标签

11：            现有结构的标签

12、12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h：    书籍

13：            第1实施方式的标签10的通信范围

14：            现有结构的标签11的通信范围

15a、15b、15c： 读取天线

16a、16b：      放射方向

17：            读取装置

21：            软磁体材料

22：            狭缝形成部

23：            第2实施方式的标签天线

24：            狭缝形成工序

25：            切断工序

26：            基膜

27：            保护膜

28：            背面粘结层

29：            第2实施方式的RFID标签

30、30A、30B、30C：    切断位置

31a、31b、31c： 切断面

32：            IC芯片安装位置

33：            半磁体

34：            第3天线

35：            表纸

36：       书架板

41、41A：  天线

41b：      短截线

43A：      T字型狭缝

50、50a、50b、50c：    重叠部

具体实施方式

以下，边参照附图边举例说明用于实施本发明的最佳方式(以下称作“实施方式”)的优选实施例。

(第1实施方式)

首先，参照图1A至图1C说明第1实施方式的RFID标签。图1A表示本实施方式的RFID标签10的基本形状。成为在由导体构成的第1天线1上安装有IC芯片3的RFID部与由软磁体材料构成的第2天线2电连接的方式。在第1天线1上形成有进行第1天线1和IC芯片3的阻抗匹配的、L字型的狭缝4，进行与IC芯片的阻抗匹配。关于第1天线1和IC芯片3的连接方法在后面描述。第1天线1和第2天线2具有重叠部50，作为导体的两个天线或直接接触，或通过未图示的粘结材料或接合材料电连接。第1天线1和第2天线2利用基膜5进行保持。

作为第1天线的材料，能够使用Al、Cu、Ag等金属。在本实施方式中，使用了10μm厚的Al箔。作为第2天线2的材料，有坡莫合金(高导磁铁镍合金)、B-C-Fe合金、非晶态金属，例如以Co-Fe-Si-B为主成分的无定形的金属等。

图1B是从横向表示RFID标签结构的图。示出在第1天线1上安装有IC芯片3，第2天线2在重叠部50处从上方与第1天线1重叠的方式。

图1C表示第1天线和第2天线的重叠顺序变为相反的实施方式。这是已经在物品上安装有磁性标签的情况下，如图1C所示，在磁性标签2a上，即使夹着重叠部50a安装已安装了IC芯片3的第1天线，也能够得到与图1B同等的效果。另外，相反地，在已经安装有RFID标签的情况下，即使通过图1B的方式进行安装也能够得到同等的效果。

图2A至图2B表示将现有结构的磁性标签和RFID标签在长度方向上串联组合的标签11。在RFID标签部的天线6上安装有IC芯片3。天线6为作为偶极结构时使用的频率的电长度1/2λ。具体来说，在作为微波段的2.45GHz段中，天线6的长度为53mm左右。该长度根据安装的物品的材质等，其长度发生变化。在天线6的长度方向上不与天线6接触地配置磁性标签7，并由基膜9保持。

若图1A至图1C中的具有磁性标签功能的第2天线2与图2A至图2B中的磁性标签7的长度相同，则表示本实施方式的图1A至图1C的RFID标签能够缩短图1中的第1天线1的长度和图2A至图2B中的RFID天线6的长度的差以及天线6和磁性标签7的间隔的量，具有能够小型化的优点。

接下来，对读取图1A至图1C所示的本实施方式的RFID标签10和图2A至图2B所示的现有结构的标签11中的IC芯片3的信息的通信范围进行比较。

如图3A、图3B所示，在A4尺寸的书籍12上分别安装标签10及标签11。安装位置为书籍12的书脊附近。此外，所谓附近也可以为预定的规定范围内。在该状态下，通过频率2.45GHz的输出300mW的读取装置、天线增益6dBi的天线测定其通信距离。第1天线1及第2天线2的天线宽度为1.5mm。其结果如图4A、图4B所示。对于本实施方式的标签10，能够得到如图4A的读取范围13所示的通信范围。表示了只要读取天线存在于该通信范围内就能够读取IC芯片3的信息。对于现有结构的标签11，如图4B所示的读取范围14所表示的范围为能够读取IC芯片3的信息的范围。在此，将与书籍12的长度方向成直角的方向定义成读取方向X、将平行的方向定义成读取方向Y。

读取方向X的各最大通信距离在本实施方式的标签图4A中为180mm，在现有结构的标签图4B中为200mm。读取方向Y的最大通信距离在图4A中为110mm，在现有结构的图4B中不能读取IC芯片3的信息。比较本实施方式的标签10和现有结构11的读取性。在从书籍12离开20mm的周围移动读取天线，测定能够读取IC芯片3的信息的范围。在图4A中实线A-A′所示的范围为330mm。在图4B中实线B-B′所示的范围为140mm，本实施方式的标签10能够以2.4倍宽的范围读取IC芯片3的信息。

另外，若对能够读取IC芯片3的信息的区域，即读取范围13、14的面积进行比较，则能够通过测定确认本实施方式的标签10比现有结构的标签11大1.8倍。

本实施方式的标签的较大的特征在于，在本实施方式的标签结构中，能够从作为标签的长度方向的Y方向读取IC芯片3的信息。在现有结构中，如图4B所示，仅能够在与标签11平行的方向上在接近天线5的宽度的范围内与IC芯片通信。对此，在本实施方式的结构中，如图4A所示，从与第1天线1和第2天线2平行的方向、读取方向X及作为书籍9的底边侧的读取方向Y都能够读取IC芯片3的信息。

下面，使用图5、6说明第1天线长度和第2天线长度的最适化。将第1天线长度定义为L1、第2天线长度定义为L2、标签天线长度定义为L＝L1+L2。图5为设L1＝25mm且使第2天线的长度发生变化时测定RFID标签10的通信距离的结果。表示通信距离根据L2长度发生变化的情况。该变化为L是所使用的频率λ/2的整数倍，即L＝(λ/2)×n(n：整数)时成为极大。这里的λ根据天线所接触的物品的介电常数发生变化。图6表示固定RFID标签长度L，并将第1天线长度L1从26mm(相当于1/2λ长)缩短时的通信距离。由此，在26～15mm之间通信距离缓慢下降，从15mm开始通信距离急剧减少。这是由于L1长度缩短，第1天线和IC芯片3的阻抗匹配成为不匹配造成的。

如图7所示，在将多本书籍12a～12h并排的情况下，本实施方式的标签10a～10h，通过从位于与书籍的书脊平行的方向上的读取天线15a放射的电波16a及从位于与底边平行的方向上的读取天线15b放射的电波16b能够读取安装在IC芯片3上的信息。在现有结构的标签11中，不能够从书籍底部读取IC芯片3的信息。各读取天线连接在读取装置17上。

根据本实施方式，如上述那样将标签安装在多本书籍的书脊上，并对这些书籍进行管理的方法，可以根据标签的通信特性考虑从与书籍的书脊平行的方向X和从书籍的底边方向Y进行读取的两种方法。

在如书籍的在库管理那样的情况下，能够用作为前者的从书脊方向进行读取的方法应对。另外，对于书籍的实时管理，即在以实时的方式对当前该书架上有什么书进行管理的情况下，从书架板的下方进行常时读取的方法是有效的。该方法能够通过图10A至图10C所示的方式实施。由RFID标签10a～10h、书籍12a～12h、读取天线15c、读取装置17、书架板36构成。通过由配置在书架板下的读取天线15c放射的电波，能够读取IC芯片3的信息。由此，能够容易地进行实时的物品管理。通过使用放射范围较宽的天线能够管理更多的书籍。此外，在图10A至图10C中，是将第1天线及IC芯片对齐配置在RFID标签或书籍的端部，但是，也可以以相对成为大致一定的位置的方式对齐配置。

根据以上的实施方式，可提供一种RFID标签，其将安装有IC芯片的第1天线和具有磁性标签功能的第2天线成为一体，具有磁性标签功能和更宽的IC芯片的通信范围。

在本实施方式中，将第2天线2安装在第1天线1的长度方向的端部，但是，也可以在第1天线1的长度方向的两端各安装一根第2天线2。

(第2实施方式)

通过图9A至图9B说明第2实施方式。在第1实施方式中，将安装有IC芯片3的第1天线1和由软磁体形成的第2天线2电连接。如图9A所示，在第2实施方式中，使形成第1天线1和第2天线2的材料相同，并使用具有导电性的软磁体，作成第1天线1和第2天线2一体化的天线18。即，天线的至少一部分带有磁性。换言之，在天线上设置磁体部。在该天线18上形成有进行IC芯片3的阻抗匹配的狭缝22。以跨过该狭缝22的方式将IC芯片3安装在天线18上，由此，能够得到与第1实施方式同等的通信特性。同时，能够形成还具有作为磁性标签的功能的RFID标签。在本实施方式中，成为用基膜20保持安装有IC芯片3的天线18的结构。在本实施方式中，使用200μm厚的具有导电性的无定形合金箔。基膜20，使用PET材料(50μm厚)。图9B是从横向图示本实施方式的标签的图。

在本实施方式中制造RFID标签的情况下，具有能够省略第1天线加工、第2天线加工及第1天线和第2天线的连接工序的效果。而且，由于第1天线和第2天线不用重叠而成为一体，所以，能够制造出标签天线在天线的重叠部分处没有变厚的平坦的标签，且能够制造出更薄型的标签。通过该标签的平坦化及薄型化，还具有能够改善标签耐久性及安装性的优点。

使用图10A至图10C说明本实施方式的RFID制造工序。在图10A中，说明在具有导电性的软磁体21上的狭缝22的形成方法。在卷状的软磁体21上使用L字型的模具50，通过冲切在软磁体21上形成L字型的狭缝22。

由此，如图10B所示通过模具50在软磁体21上连续形成L字型的冲缝。图中虚线30为表示切断位置的线，通过沿虚线30切断能够形成天线21。

接下来，使用图11A至图11E说明狭缝22的形成方法。为了做成由前面说明的模具50形成的L字型的冲缝和天线18，通过切断工序形成狭缝。如图11A所示，通过连续的软磁体21的切断位置30A、30B、30C能够形成图11B、图11C、图11D所示那样的L字型的狭缝25。在沿如图11B所示的切断位置30A进行切断的情况下，由于不能制作后述的通过狭缝25形成的短截线，因此，不能进行IC芯片3和天线的阻抗匹配。在图11C中，由于能够成为所希望的L字型的狭缝来形成短截线，因此，能够获得与IC芯片3的阻抗匹配。在图11D中，虽然短截线的大小变小，但是能够进行IC芯片3和天线的阻抗匹配。在标签天线上虽形成有凹部31b、31c，但在电特性方面没有大的差异。

因此，通过由冲切所形成的L字型冲缝和适当地设定切断位置30能够形成狭缝。具体来说，如图11E所示，通过使离L字型的端部的切断位置301D比切断宽度精度大ΔX，能够高成品率地制造出标签。

图12A至图12B是表示RFID标签29的制造工序的图。在连续的软磁体上使用冲缝模具24形成L字型的冲缝。接下来用基膜26进行衬里，来保持软磁体21。在此上安装IC芯片3。进而，安装保护膜27，在背面安装带剥离纸的接合材料28，利用切断齿25切断，由此完成RFID标签29。

作为狭缝的形成方法，虽也能够通过蚀刻形成，但是，存在蚀刻液的选择及蚀刻速度的控制等问题，通过冲切进行狭缝形成具有能够不依存于被加工材料而适用的优点。

(第3实施方式)

第3实施方式，通过在第1及第2实施方式的磁性标签部分上安装半硬质磁性材料的小片能够控制软磁体的巴克豪森效应。使用图13A至图13C说明该结构。图13A表示上表面图，图13B、图13C是从横向对在第1实施方式中的图1B、图1C所示的结构上添加本实施方式的功能后的标签结构进行图示的图。图13B、图13C都表示在第2天线2上安装了半硬质磁体的小片的方式。图14A、图14B是表示在第2实施方式所示的标签结构中安装了半硬质磁性材料的小片的图。作为半硬质磁体材料，有Fe合金、Co合金等，只要是厚度为50～100μm、长度为3mm左右，就能够提供充分的失活性能。

通过形成为本实施方式的结构，能够提高物品管理的精度。在物品的带出管理中，首先，在读取IC芯片的信息并在数据库中进行出库处理的情况下，磁化半硬质磁体，并使巴克豪森效应停止。即，即使通过栅门也不发出警报。能够在同一装置中通过一系列的处理来更可靠地进行IC芯片的信息读取处理和磁化处理。在IC芯片的信息的读取操作中，与IC芯片的通信范围较宽的本实施方式的结构具有能够更容易且可靠地实施的优点。

(第4实施方式)

第4实施方式，通过在本实施方式的RFID标签10的端部配置1/2λ长的第3天线，能够延长从RFID标签10算起的长度方向(读取方向Y)的通信距离。使用图15A至图15C对其进行说明。如图15A所示，在书籍12的书脊附近安装有本实施方式的RFID标签10。安装位置为，为了提高RFID标签的隐蔽性而安装在表纸35的内侧。而且，在书籍的表纸面安装有第3天线34。图15B表示C-C′的剖面图。第3天线34由导体构成且与书籍通过粘结材料或接合材料固定连接。作为天线材料，使用Al、Cu、Ag等通用的金属材料。也可以使用导电性墨并通过印刷形成。如图15C所示，RFID标签10和第3天线34以各自的天线的端部相重叠的方式配置。虽无直接接触的必要，但是，两个天线的距离越分离，耦合就越弱，第3天线的效果降低。RFID标签10的天线和第3天线34所成的角度可以为任意角度。为了使其高效地进行动作，优选配置成使第3天线34和读取天线成为平行的方式。能够使RFID标签10和第3天线34直接重叠，或如第2实施方式那样通过软磁体一体化。

(关于天线和IC芯片的阻抗匹配)

对在天线41上设置阻抗匹配用的狭缝并搭载IC芯片3的具体的实施例进行详细说明。图16A至图16D是表示在天线41的给电部上搭载IC芯片3的工序的工序图，图16A表示天线41和IC芯片3的给电部分，图16B表示在天线41上搭载IC芯片3时的给电部分的透视放大图，图16C表示天线41和IC芯片3的接合部的剖视图。

如图16A所示，在天线41的给电部分上形成有用于在IC芯片3和天线41之间进行阻抗匹配的L字型的狭缝43，在该狭缝43处，被L字型的狭缝包围的部分形成为短截线41b。另外，在IC芯片3上以跨过狭缝43的间隔形成信号输入输出电极3a、3b。

即，由于狭缝43的宽度为比IC芯片3的信号输入输出电极3a、3b的电极间隔稍窄的程度，因此，如图16B所示，若在天线41上搭载IC芯片3，则IC芯片3的信号输入输出电极3a、3b以跨过狭缝43的方式连接在天线41上。这样，将通过狭缝43的形成而形成的短截线41a串联连接在天线41和IC芯片3之间，由此，在天线41和IC芯片3之间，短截线41b作为串联连接的感应分量(inductance component)发挥作用。因此，通过该感应分量，天线41和IC芯片3的输入输出阻抗进行匹配(整合)。也就是说，通过狭缝43和短截线41b形成匹配电路。此外，如图16C所示，IC芯片3的信号输入输出电极3a、3b通过超声波接合、金属共晶结合或夹着各向异性导电膜(未图示)等接合方法，并通过金凸块与天线41电接合。

另外，形成在天线41A上的狭缝可以不为L字型而为T字型。图16D是在天线41A中将IC芯片3搭载于T字型的狭缝43A的给电部上的概念图。如图16D所示，即使将天线41A的狭缝43A形成为T字型，并将短截线41c、41d串联连接在IC芯片3和天线41A之间，也能够与L字型的狭缝43的情况相同地使天线41A和IC芯片3的阻抗匹配。

Claims (15)

1.一种通过无线方式发送被记录在IC芯片中的信息的RFID标签，其特征在于，具有：

所述IC芯片，

与所述IC芯片连接、其至少一部分带有磁性的天线。

2.如权利要求1记载的RFID标签，其特征在于：

所述天线由连接了所述IC芯片的第1天线和带有与所述第1天线电连接的磁体的第2天线构成。

3.如权利要求2记载的RFID标签，其特征在于：

所述第1天线被连接到所述第2天线的长度方向的一侧或两侧的端部。

4.如权利要求2记载的RFID标签，其特征在于：

在所述第2天线上配置有半硬质磁性材料的小片。

5.如权利要求2记载的RFID标签，其特征在于：

在将动作频率的波长设为λ时，所述第1天线和第2天线长度的总和为电长度λ/2的整数倍长。

6.如权利要求5记载的RFID标签，其特征在于：

在将动作频率的波长设为λ时，所述第1天线的电长度在λ/4长以下。

7.如权利要求2记载的RFID标签，其特征在于：

所述第1天线和所述第2天线通过相互重合或通过夹着粘结材料的静电结合进行电连接。

8.如权利要求2记载的RFID标签，其特征在于：

所述第1天线具有进行所述IC芯片的输出和阻抗匹配的匹配电路，

所述匹配电路是利用形成在所述第1天线上的狭缝和由该狭缝形成的短截线实现的。

9.如权利要求8记载的RFID标签，其特征在于：

所述狭缝形成为L字型或T字型，所述IC芯片以利用所述狭缝使端子间隔离的方式安装在所述第1天线上。

10.如权利要求2记载的RFID标签，其特征在于：

以相对于所述RFID标签的长度方向交差的方式配置第3天线。

11.如权利要求10记载的RFID标签，其特征在于：

所述第3天线在所述第2天线的端部交差。

12.如权利要求10记载的RFID标签，其特征在于：

所述第3天线在将动作频率的波长设为λ时，所述第3天线长度的电长度为λ/2的整数倍长。

13.一种RFID标签的制造方法，其特征在于，包括：

在由软磁体构成的天线材料上形成狭缝的狭缝形成工序；安装基膜的基膜安装工序；安装IC芯片的IC芯片安装工序；安装半硬质磁体的半硬质磁体安装工序；将安装用粘结材料安装在标签背面的粘结材料安装工序；安装保护IC芯片的膜的保护膜安装工序；以及分离标签的切断工序。

14.如权利要求13记载的RFID标签的制造方法，其特征在于：

所述狭缝形成工序通过冲切形成狭缝。

15.如权利要求13记载的RFID标签的制造方法，其特征在于：

在所述切断工序中，将从狭缝端部到切断位置的距离设为比切断装置的切断位置精度大。

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