CN101593288A - 构造体用rfid标签 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种RFID标签，在向混凝土制构造物或混凝土产品安装RFID标签时，可以将混凝土内的钢筋用作RFID标签的副天线，可以容易地安装RFID标签，可以容易地读取记录在RFID标签中的信息。本发明的RFID标签(10)是安装了能够以非接触的方式与外部交换信息的IC芯片的RFID标签(10)，形成将配置在混凝土构造物内的钢筋(11)作为副天线的构造。

Description

构造体用RFID标签
技术领域
本发明涉及利用无线通信来收发信息的技术，特别是涉及设置在包括建造物在内的构造体(内部)的构造体用RFID标签。作为无线通信设备的一个例子，包括利用RF(Radio Frequency：无线；射频)发送记录在IC芯片上的ID(Identification：识别信息；标识)等信息的RFID(Radio Frequency Identification：射频识别)标签。
背景技术
近年来，能够跟踪物品的组成、素材、制造工艺、流通路径、以及销售后的维修历史等的技术开始受到重视。作为这些的跟踪手段，有RFID标签的应用例的报告。其中，对建筑物和住宅设备的可跟踪性的要求也在提高。这使住宅及其建筑设备的耐久性提高，并且使与住宅相关联的产业废弃物减少。即其目的在于降低环境负荷。
关于对建筑物安装RFID标签的方法，对比文件1中公开了安装在混凝土内部的钢筋上的形态的RFID安装方法。另外，在专利文献2中公开了在混凝土产品的表面上形成凸部并在其内部安装RFID标签的技术。
[专利文献1]JP特开2006-348538号公报(图2)
[专利文献2]JP特开2007-224654号公报(图1)
发明内容
在专利文献1和专利文献2中作为共同的课题记载了混凝土制构造物或作为混凝土产品的主要构成材料的钢筋与RFID标签收发信息的电波之间的关系。即，公开了在使用电波的RFID标签的附近不配置钢筋的技术。
在专利文献的技术中，使RFID标签避开混凝土内的钢筋、以及RFID标签的安装面始终一定并且天线面向混凝土的表面侧是必要条件。在上述课题中示出了介入隔板或者磁性体板的情况，但如果加入大的隔板，则混凝土的强度有可能降低。在后述的课题中可以预测成为混凝土的覆盖量减少、或者促使RFID标签安装部的混凝土龟裂或龟裂引起的混凝土的中性化的原因。
本发明鉴于上述问题而作出，其课题是提供一种RFID标签，在向混凝土制构造物或混凝土产品安装RFID标签时，能够将混凝土内的钢筋用作RFID标签的副天线，能够容易地安装RFID标签，能够容易地读取记录在RFID标签中的信息。另外，本发明也可以适用于利用混凝土以外的物质的情况。
本发明的钢筋混凝土用RFID标签，利用无线来发送记录在IC芯片上的信息，其特征在于，具有：所述IC芯片、由与所述IC芯片连接的天线构成的引入部和钢筋保持部，所述天线与钢筋保持部连接。
本发明的RFID标签是为了实现上述目的而作出的。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交换信息的IC芯片的RFID标签，形成将包含配置在混凝土构造物内的所谓钢筋的构造体的材料作为天线的至少一部分来利用的构造。在本发明中，还包括将钢筋作为副天线的构造。
根据本发明的RFID标签，能够提供一种RFID标签，利用将配置在混凝土构造物内的钢筋作为副天线的构造，即使在钢筋的附近也能够安装RFID标签，能够减小RFID标签的大小，进而可以扩大能够读取安装在RFID标签上的IC芯片的信息的范围。
附图说明
图1是示出本发明的基本原理的图。
图2是示出本发明的第1实施方式中的RFID标签的构造的图。
图3是示出本发明的第1实施方式中的RFID标签的剖面构造的图。
图4是示出本发明的第1实施方式中的第2RFID标签的构造的图。
图5是示出本发明的第1实施方式中的RFID标签的第2剖面构造的图。
图6是示出本发明的第1实施方式中的第3RFID标签的构造的图。
图7是示出本发明的第1实施方式中的IC芯片的另一安装方法的图。
图8是示出本发明的第2实施方式中的RFID标签的安装方法的图。
图9是示出本发明的第2实施方式中的RFID标签的构造的图。
图10是示出本发明的第2实施方式中的第2RFID标签的构造的图。
图11是示出本发明的第3实施方式中的RFID标签的构造的图。
图12是示出本发明的第3实施方式中的第2RFID标签的构造的图。
图13是示出本发明的第4实施方式中的RFID标签的安装方法的图。
图14是示出本发明的第4实施方式中的RFID标签的构造的图。
图15是示出本发明的第4实施方式中的第2RFID标签的构造的图。
图16是示出本发明的第5实施方式中的RFID标签的构造的图。
图17是示出本发明的第5实施方式中的RFID标签的读取范围的图。
图18是与IC芯片和天线的连接有关的说明图。
符号说明
1、1A、1B、1C、11A、21、21A、31、31A、41、41A：天线
2：IC芯片
3、3A、3B、3C、23、23A、25A、25B、33、33A：钢筋保持部
4、4A、4B、4C、24、24A、34、34A：引入部
5：基膜
6：粘接层
7：阻抗匹配电路
8、13：保护层
9、12：模具
10、10A、20、20A、30、30A、40、40A：RFID标签
11、16：钢筋
13：隔板
14：网筋
15：捆束线
18：导线
35、35A：安装构件
41、41A：天线
41b：短截线
43、43A：T字型狭缝
50：步行者引导块
具体实施方式
以下参照附图并举出涉及用于实施本发明的最佳方式(以下称为“实施方式”)的优选例来进行说明。
<第1实施方式>
首先，参照图1来说明第1实施方式的RFID标签。安装了IC芯片的RFID标签10被安装成与配置在混凝土构造体内的钢筋11接触。RFID标签10可以与钢筋11直接接触，或者经由绝缘体连接。本发明的基本原理在于，将混凝土构造体内的钢筋用作RFID标签的副天线。
接着，利用图2说明第1实施方式中的RFID标签10的构造。RFID标签10由连接部3和引入部4构成，引入部4由以下部分构成：由导体构成的天线1、由半导体构成的IC芯片2、以及形成天线1与IC芯片2的阻抗匹配电路的狭缝43。关于天线1与IC芯片2的连接将后述。在本实施方式中，钢筋保持部3与引入部4由一体的材料形成。具体地说，在通过在0.5mm厚的Fe板上施以Sn镀而形成的金属板上安装IC芯片2，在该IC芯片2的周围使用环氧树脂形成保护层13。该制造方法与作为半导体的制造方法的使用了引线框的IC封装的制造方法同样。这里，天线1的长度优选是其使用的波长的(大约)1/4。
使用图3(a)～(c)来说明钢筋11与RFID标签10的连接形态。(a)是将钢筋保持部3作为C字型卷在钢筋11上而安装的例子。而在钢筋11粗的情况下，例如在20mmΦ以上时将RFID标签10安装在钢筋上的情况下，大的应力施加于引入部4的狭缝43和IC芯片2，可以设想IC芯片2会断裂或IC芯片2与天线1的接合会脱落。(b)示出为了降低由于RFID标签10的安装工序导致的不良率，通过增大IC芯片2的周边的保护层13，来减少安装时的应力引起的不良状况的形态。(c)示出使钢筋11与RFID标签10的结合更为牢固的形态。是在(a)的形态的RFID标签10的外侧形成了树脂制的模具9的形态。由于在钢筋保持部3的外侧配置模具9，所以能够牢固地保持钢筋保持部3。另外，由于引入部3整体都被保护，所以能够制造可靠性更高的RFID标签10。作为模具9的材质，可以使用聚碳酸酯、ABS、聚丙烯、环氧树脂等树脂。
图4的RFID标签10A示出为了使钢筋11与RFID标签10A的安装更为牢固而使钢筋保持部3A的构件增厚的RFID标签10A的形态。引入部4A与前述的引入部4(大体)为同一形态，但与前述的引入部4相比，使钢筋保持部3A的构件增厚，并且引入部4A与钢筋保持部3通过点焊接7而接合。图5中示出RFID标签10A对钢筋11的安装形态。与RFID标签10的安装形态相同，但牢固地安装在更大的钢筋11上。另外，在不使用钢筋的混凝土构造体中，可以采用形成用于固定钢筋保持部3A的开口并用螺钉固定在H型钢等上的方法。
作为RFID标签10的简易制造方法，利用图6(a)说明使用了膜状的引入部4B的例子。引入部4B在基膜5的上层形成天线1B。在天线1B上形成作为阻抗匹配电路的狭缝43。在天线1B上安装IC芯片2。图6(b)是从横向示出RFID标签10B的图。天线1B与钢筋保持部3B的连接使用粘接层6进行连接。粘接层6可以是作为绝缘体的粘接剂或粘附材料，也可以是具有导电性的导电性粘接剂。即使使用绝缘性的粘接材料，天线1B与钢筋保持部3B也经由粘接层6而静电耦合，因此在RFID标签所使用的频率下电连接。
图7针对IC芯片2与天线1C的连接进行说明。在钢筋11上安装RFID标签10时，应力施加在IC芯片2和天线1C上，可能发生IC芯片2的断裂或IC芯片2与天线1C的连接不良。因此，如图7所示在天线1C上安装IC芯片2A，使用导线18从位于IC芯片2A的上表面的电极连接到位于天线1C上的2B。IC芯片2A利用该IC芯片安装方法而配置在天线1C上，因此由天线1C进行保护。另外，与天线的连接通过导线18而缓和了应力。IC芯片2A与天线1C的连接通过在IC芯片2A的背面涂抹导电性粘接剂来连接，或者在IC芯片的背面实施Au镀，利用超声波连接或金属共晶来连接。
<第2实施方式>
利用图8来说明第2实施方式。示出了对钢筋被径直地配置的部位安装本发明的RFID标签的方法。由2个钢筋保持部23夹入垂直的钢筋，进而形成箍住水平钢筋的形态，起着捆束线的作用。并且，RFID标签的模具12形成还具有保持与模框的距离的隔板的功能的构造。
如图9(a)所示，Y字型的RFID标签20具有U字型的钢筋保持部23，在钢筋保持部25A与25B之间形成容纳钢筋的间隔。引入部24与实施方式1具有同样的构造。图9(b)中示出RFID标签20的剖面。RFID标签20利用环氧树脂等将模具12形成圆筒形等筒状的形状。利用模具12作为隔板的情况下，使模具12的长度成为期望的隔板长度来制造RFID标签。
图10是安装了对图9所示的RFID标签20的钢筋保持部23进行了强化后的钢筋保持部23A的RFID标签20A。引入部24A和钢筋保持部23A通过点焊接接合，形成在实施方式1中说明的构造。
<第3实施方式>
第3实施方式是在维持模框与钢筋的距离、即混凝土的覆盖量的隔板上安装了RFID标签的形态。使用图11说明本第3实施方式。为了确保混凝土的覆盖量，常常对钢筋11使用如图11(b)所示的圆形的塑料制的隔板13。形成钢筋11被保持在圆形隔板13的中央部分的形态。在本实施方式中，将图11(a)所示的RFID标签30安装在前面说明过的塑料制隔板13上。形成钢筋11与钢筋保持部33连接的形态。钢筋保持部33形成在隔板33的中心开口部表面上。采用在隔板13上对粘接剂或隔板33进行树脂形成时安装RFID标签30的方法。引入部34是与前面的实施方式同样的形态。通过使用本方式，能够使作为RFID所必要的体积最小，进一步减小构造体的强度的降低。另外，由于安装在隔板13上，因此形成隔板加固RFID标签的形态。并且，在钢筋组装工序中，通过安装隔板同时也安装了RFID标签，因此能够在不增加现场作业的工序的情况下利用RFID标签。虽然示出了向圆形的隔板进行安装的例子，但不限于圆形，可以对应能够保持与模框的距离的各种形成的隔板。
图12是实施方式3的一个变形例。在图11中，在隔板13的上表面安装了引入部34，但在图12中，形成在隔板13的侧面上安装引入部34A的形态。RFID标签30A的形状形成直线形状。图12(c)示出从隔板13的侧面看的图，示出在隔板13的侧面上安装了RFID标签30A的情况。
通过在隔板13的侧面上安装引入部34，具有缓和在浇注混凝土时由骨料引起的冲击。
另外，为了保护图11和12的IC芯片，可以通过涂覆环氧树脂等来进行IC芯片2的加固。
<第4实施方式>
第4实施方式是对混凝土制壁、护墙等所使用的网筋的安装形态。使用图13说明该第4实施方式。网筋14由捆束线15连接到主钢筋11上，该形态多用于PC面板等。在本实施方式中示出RFID标签10对网筋14的安装形态。图14(a)示出安装了网筋14的钢筋标签10的形态。RFID标签10将实施方式1中示出的RFID标签形成直线形状。网筋所使用的钢筋的直径多为4～10mm左右，形成图14(a)、(b)所示的形态。如图13所示，通过在网筋的中央部分附近安装RFID标签10，即使在远离RFID标签10的位置上，也能读取RFID标签10上安装的IC芯片2中记录的信息。在RFID标签的正上方，通信距离最大。本实施方式的优点是，在与壁等其它部位比较更宽的面上，在不知道RFID标签的安装位置的情况下，可以容易地发现其位置。
图15是在浇注混凝土时尽可能不移动RFID标签的安装位置的情况。如果RFID标签10在混凝土浇注时旋转并向模框侧移动，则可以预测会发生与覆盖量的减少相应的缺陷。为了防止该问题，如图15(a)所示，通过使RFID标签40形成被网筋的(大致)平行的2根钢筋固定的形态，可以在混凝土浇注时防止RFID标签40以钢筋为中心旋转。RFID标签40的构造如图15(b)、(c)所示，与天线41、41A对置地配置钢筋保持构件35、35A。可以通过利用环氧树脂等进行模制来制造它们。
<第5实施方式>
示出第5实施方式的图16是对人行道等使用的步行者引导块的应用形态。图16(a)示出了步行者引导块50的外观，形成在混凝土制的块上在方形面上形成突起的形态。步行者引导块50的混凝土部分的内部构造如图16(b)所示，形成为了加固混凝土块而在内部配置钢筋14的形态。在该钢筋上以实施方式4所示的形态来安装RFID标签40。(c)中示出RFID标签40的安装形态。利用该安装方法，在300mm见方的步行者引导块上，可以在表面的大部分上读取记录在RFID标签40中的IC芯片的信息。
接下来，使用图17示出测定了步行者引导块表面上的RFID标签40的信息读取距离、即RFID标签40的通信距离的结果。曲线的横轴表示块上的位置，对应于在图17的最上部示出的步行者引导块的各个位置。纵轴表示通信距离，右下示出刻度尺。5条曲线从下开始对应于左侧所示的步行者引导块的(a)～(e)的位置。由此可以确认，在钢筋14存在的范围内，能够读出来自RFID标签40的信息。因此，通过将钢筋14配置在接近步行者引导块50的端部的位置上，可以在更宽的范围内读取RFID标签的信息。
以往，如果要在大的面积上读取RFID标签的信息，则需要具有大天线的RFID标签，在成本上形成很大的问题。但是，在本实施方式中，RFID标签能够以通用的大小来对应步行者引导块的尺寸，可以实现步行者引导系统的低成本化。由此，能够实现对视觉障碍者的更高精度和更安全的引导，并且作为交通系统能够传递大量的信息。
另外，本实施方式不仅可以应用于步行者引导块，还可以应用于电线杆、混凝土制枕木、PC面板、道路。
<关于天线与IC芯片的阻抗匹配>
详细说明在天线41上设置阻抗匹配用的狭缝来搭载IC芯片3的具体例。图18是示出在天线41的馈电部上搭载IC芯片3的工序的工序图，(a)示出天线41与IC芯片2的馈电部分，(b)示出在天线41上搭载了IC芯片3时的馈电部分的透视放大图，(c)示出天线41与IC芯片3的接合部的剖面图。
如图18(a)所示，在天线41的馈电部分上，在IC芯片3与天线41之间形成用于进行阻抗匹配的L字形的狭缝43，在该狭缝43中，由L字型的狭缝围起的部分形成为短截线41b。另外，在IC芯片3上，以横跨狭缝43的间隔形成信号输入输出电极3a、3b。
即，狭缝43的宽度形成比IC芯片3的信号输入输出电极3a、3b的电极间隔略窄的程度，因此如图18(b)所示，如果在天线41上搭载IC芯片3，则IC芯片3的信号输入输出电极3a、3b跨过狭缝43与天线41连接。这样，通过在天线41与IC芯片3之间串联连接由于狭缝43的形成而形成的短截线41a，在天线41与IC芯片3之间，作为串联连接了短截线41b的阻抗成分起作用。因此，利用该阻抗成分来匹配天线41与IC芯片3的输入输出阻抗。即，利用狭缝43与短截线41b形成匹配电路。另外，如图18(c)所示，IC芯片3的信号输入输出电极3a、3b通过超声波接合、金属共晶耦合或经由各向异性导电膜(未图示)等接合方法，利用金凸点与天线41电气接合。
另外，形成在天线41A上的狭缝可以不是L字型而是T字型。图18(d)是在天线41A中在T字型的狭缝43A的馈电部上搭载了IC芯片3的示意图。如图18(d)所示，将天线41A的狭缝43A形成为T字型，在IC芯片2与天线41A之间串联连接短截线41c、41d，与L字型的狭缝43的情况同样，能够使天线41A与IC芯片2的阻抗匹配。

Claims (13)

1.一种钢筋混凝土用RFID标签，利用无线来发送记录在IC芯片上的信息，其特征在于，具有：
所述IC芯片；
由与所述IC芯片连接的天线构成的引入部；和
钢筋保持部，
所述天线与钢筋保持部连接。
2.如权利要求1所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，在所述天线上形成与所述IC芯片的阻抗匹配电路。
3.如权利要求1所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，所述引入部与所述钢筋保持部为一体。
4.如权利要求1所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，所述天线的长度在该天线使用的波长为λ的情况下为1/4λ。
5.如权利要求1所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，所述钢筋保持部形成C字型，利用该C字型的凹部分来保持钢筋。
6.如权利要求1所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，所述钢筋保持部形成U字型，利用该U字型的凹部分来保持交叉的2根钢筋。
7.如权利要求1所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，所述天线与所述钢筋保持部利用点焊接结合。
8.如权利要求1所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，所述天线形成在膜上，利用粘接材料与所述钢筋保持部连接。
9.如权利要求1所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，安装了所述IC芯片的所述天线与覆盖所述钢筋保持部的至少一部分的模具形成隔板。
10.如权利要求1所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，在保持模框与钢筋的间隔的隔板的保持钢筋的部分上形成所述钢筋保持部。
11.如权利要求1所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，还具有用于安装到所述钢筋上的钢筋安装构件，
所述引入部、所述钢筋保持部以及所述钢筋安装构件配置在同一面上。
12.如权利要求11所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，所述钢筋安装构件安装在网筋的大致平行的2根钢筋之间。
13.如权利要求11所述的钢筋混凝土用RFID标签，其特征在于，所述钢筋安装构件安装在步行者引导块内。
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