CN102298722A - 无线标签及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线标签及制造方法。一种无线标签包括：标签插件，该标签插件包括形成在基部上的天线图案和该基部上的连接至所述天线图案的IC芯片；和柔性部件，该柔性部件被设置成将所述标签插件密封在所述柔性部件内部。在所述无线标签中，所述标签插件以折叠方式密封在所述柔性部件中，并且在折叠后的标签插件之间具有由所述柔性部件形成的电介质间隔体。

Description

无线标签及制造方法
技术领域
在此公开的实施方式涉及无线标签和该无线标签的制造方法。
背景技术
在无线标签当中，本领域中已知这样一种无线标签，其可以附接至诸如金属表面的无线电波反射材料或诸如含液体材料的无线电波吸收材料。作为这种可以附接至无线电波反射或吸收材料的无线标签的示例，例如日本专利申请特开No.2008-117276公开了一种免接触型数据发送/接收体。这种免接触型数据发送/接收体包括：基板、在该基板一个表面的纵向两端部形成的粘附层，以及经由该粘附层设置的、包括IC芯片和天线图案的插件。在该免接触型数据发送/接收体中，该插件的设置有天线图案的多个部分折叠成多层，并且该插件的设置有IC标签和天线图案的部分设置在与该基板具有预定距离的位置处。日本专利申请特开No.2009-231870公开了一种关于无线标签的技术，该无线标签可以与物体的材料无关地附接至该物体。在这种技术中，半环形的天线附接至由电介质制成的间隔体。
在日本专利申请特开No.2008-117276中所公开的无线标签(即，免接触型数据发送/接收体)包括三维天线结构，其通过折叠插件的设置有多层天线图案的多个部分而形成。然而，因为该天线图案没有设置在IC芯片下方，所以可能不激励镜像电流。结果，该电流不能被放大。
同时，在日本专利申请特开No.2009-231870所公开的无线标签的构造中，附加地设置了电介质的间隔体。而且，这种无线标签的制造工艺可能变复杂；例如，可以通过在电介质的间隔体中设置孔、将IC芯片嵌入该孔中、将天线图案固定在该间隔体上，以及利用模制材料覆盖整个标签，来制造该无线标签。结果，可能增加制造成本。
发明内容
因此，本发明的一个方面的目的是提供可以便于无线标签的制造的无线标签和该无线标签的制造方法。
根据本发明的一方面，提供了一种无线标签，该无线标签包括：标签插件，该标签插件包括在基部上形成的天线图案和在该基部上连接至所述天线图案的IC芯片；以及柔性部件，该柔性部件被设置成将所述标签插件密封在内部。在所述无线标签中，所述标签插件以折叠方式密封在所述柔性部件中，并且在折叠后的标签插件之间具有由所述柔性部件形成的电介质间隔体。
附图说明
图1是例示了根据第一实施方式的射频识别(RFID)标签的部件的立体图；
图2是例示了密封标签部件的立体图；
图3是例示了通过折叠密封标签部件所形成的RFID标签的立体图；
图4A、4B以及4C是例示了根据第一实施方式的RFID标签的制造步骤的图；
图5是例示了附接至金属物体的RFID标签的侧视图；
图6A和6B是例示了根据第一实施方式的RFID标签的工作的图；
图7A和7B是例示了根据第一实施方式的RFID标签的第一变型的侧视图；
图8A和8B是例示了根据第一实施方式的RFID标签的第二变型的侧视图；
图9A和9B是例示了根据第一实施方式的RFID标签的第三变型的侧视图；
图10A和10B是例示了根据第一实施方式的RFID标签的第四变型的侧视图；
图11A到11D是例示了根据第二实施方式的包括具有平面倒F形天线的标签插件的RFID标签的制造步骤的图；
图12A到12E是例示了作为根据第二实施方式的RFID标签的比较例的相关技术RFID标签的制造步骤的图；
图13A、13B以及13C是例示了根据第二实施方式的RFID标签的变型的图；
图14A到14E是例示了根据第三实施方式的RFID标签的制造方法的第一部分的图；以及
图15A到15E是例示了根据第三实施方式的RFID标签的制造方法的第二部分的图。
具体实施方式
下面，参照附图来描述多个实施方式。
第一实施方式
图1是例示了根据第一实施方式的射频识别(RFID)标签的部件的立体图。根据第一实施方式的RFID标签包括：具有预定厚度(例如，2.5mm)的第一平板状矩形(片状)柔性树脂基板4、具有比第一柔性树脂基板4的预定厚度小的厚度的第二平板状矩形(片状)柔性树脂基板5、以及包括膜状基板(下面，简称为“膜”)3的标签插件10，该标签插件10包括集成电路(IC)裸芯片1和连接至该IC裸芯片1的天线2。应注意到，用于第一柔性树脂基板4和第二柔性树脂基板5的材料的示例包括具有绝缘特性的橡胶，并且优选为具有耐久性的硅橡胶。用于膜3的材料的示例包括聚酯树脂，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)(PET)，和聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)(PEN)。膜3可以是单层或合成膜，并且可以具有在150μm至500μm的范围的厚度。还应注意到，IC 1不限于裸芯片，而可以被封装(即，IC封装件)。
图2是例示了通过将标签插件10的相应表面密封至第一柔性树脂基板4和第二柔性树脂基板5所形成的密封标签部件11的立体图，并且该标签插件10介于第一柔性树脂基板4和第二柔性树脂基板5之间。在密封标签部件11中，形成在膜3上的天线2沿第一柔性树脂基板4和第二柔性树脂基板5的平面方向延伸。
图3是例示了通过折叠将图2所示的密封标签部件11并对折叠后的密封标签部件11的表面进行粘接或焊接以使IC 1和天线2交叠所形成的RFID标签的图。
图4A、4B以及4C是例示了根据第一实施方式的RFID标签的制造步骤的图。在下面，参照图1到图4C，描述根据第一实施方式的RFID的制造方法。如图4A和4B所示，标签插件10介于第一柔性树脂基板4和第二柔性树脂基板5之间，然后第一柔性树脂基板4和第二柔性树脂基板5被焊接，或者用粘附剂进行密封。由此获得密封标签部件11。随后，如图4C所示，密封标签部件11大致沿中间折叠，使得由柔性树脂基板4所形成的折叠的电介质间隔体驻留在IC 1与(天线2的)下部天线2b之间，然后将由柔性树脂基板4所形成的折叠的电介质间隔体的交叠表面11a和11b进行粘接或焊接，由此，获得RFID标签。应注意到，在第一实施方式中，因为IC 1沿朝向柔性树脂基板4的方向密封，并且密封标签部件11按图4c所示方式折叠，所以可以有效地保护IC 1不受外力。
在这种情况下，将第二柔性树脂基板5折叠，以形成上表面5a和下表面5b。位于第二柔性树脂基板5的上表面5a侧的IC 1面对位于第二柔性树脂基板5的下表面5b侧的下部天线2b，使得IC 1和下部天线2b隔着由柔性树脂基板4所形成的电介质间隔体相互交叠。根据第一实施方式的RFID标签的天线2由此包括三维天线构造。
将这样形成的RFID标签附接至金属物体，使得第二柔性树脂基板5的下表面5b附接至该金属物体的金属表面21，如图5所示。应注意到，第二柔性树脂基板5的下表面5b对应于这样的部位，在该部位，下表面5b本身和第一柔性树脂基板4夹着下部天线2b。
将根据第一实施方式的RFID标签附接至金属物体的金属表面21，使得IC 1和下部天线2b以相互交叠方式设置。因此，天线2可以包括如图6A和6B所示的三维天线构造。利用这种构造，位于下侧(即，金属表面21侧)的下部天线2b中流动的电流在金属导体(即，金属物体)中生成有效镜像电流I。凭借该有效电流I，生成大的有效环形天线(由A1、A2以及A3表示的尺寸)，并由此可以扩大通信距离。应注意到，图6A和6B例示了由交流电流而感应的、沿彼此相反方向流动的相应电流。
应注意到，如图7A和7B所示，优选的是，第一柔性树脂基板4的厚度至少为厚度t的一半(即，至少2.5mm)，厚度t可以是形成三维天线所需间隔体的厚度。而且，为了易于折叠图7A所示密封标签部件11，可以将在第一柔性树脂基板4上设置凹部13和凸部14的组合，作为定位部。因此，如图8A和8B所示，在折叠第一柔性树脂基板4时，凹部13和凸部14相互啮合以充当定位部。
而且，在上述示例中描述的密封标签部件11在大致中部折叠一次。然而，另选地，如图9A和9B所示，密封标签部件11可以在该密封标签部件11的两个位置11c和11d各向下折叠一次，以毗邻。而且，如图10A和10B所示，密封标签部件11可以在该密封标签部件11的两个位置11e和11f处折叠，使得密封标签部件11的天线图案折叠成多层(例如，图10B中的三个层)以交叠。结果，可以形成如图10B所示的交叠的环形天线。应注意到，在毗邻的更长环形天线和交叠的环形天线的示例中，第二柔性树脂基板5形成RFID标签的上表面和下表面。
第二实施方式
根据本发明第一实施方式的RFID标签包括在膜上由标签插件形成的半环形天线。下面描述的根据第二实施方式的RFID标签包平面倒F形天线。
图11A到图11D是例示了根据第二实施方式的具有平面倒F形天线的RFID标签的制造步骤的图，而图12A到12E是例示了作为第二实施方式的比较例的、包括倒F形天线的相关技术RFID标签的制造步骤的图。应注意到，在图11A到图11D以及图12A到图12E中，和第一实施方式相同或相似的部件设置有相同标号。
首先，如图11A所示，在步骤S1，在膜(基部件)3上将平面倒F形天线形成为包括基板部31、主体部32、短路部33以及电源部34的图案。随后，如图11B所示，在步骤S2，将IC(即，IC芯片)1设置在主体部32中，由此形成标签插件10A。接着，如图11C所示，在步骤S3，用诸如硅橡胶的柔性树脂密封包括平面倒F形天线的标签插件10A的上表面和下表面，由此形成密封标签部件11A。应注意到，诸如硅橡胶的柔性树脂可以用作第二柔性树脂基板5，以密封标签插件10A的下表面，并且也用作厚度大于第二柔性树脂基板5的厚度的第一柔性树脂基板4，以密封标签插件10A的上表面。
如图11D所示，当形成密封标签部件11A时，在步骤S4，在一个位置处折叠包括所述图案(其包括基板部31、设置IC 1的主体部32、短路部33以及电源部34)的密封标签部件11A，使得IC 1向下指向，并且将该密封标签部件11A的交叠部分粘接，由此形成RFID标签。应注意到，在一个位置处折叠密封标签部件11A，使得第二柔性树脂基板5形成RFID标签的上表面和下表面，并且将第一柔性树脂基板4介于基板部31与主体部32之间。结果，密封标签部件11A可以充任电介质间隔体。
图12A到12E是例示了与图11A到11D所示根据第二实施方式的RFID标签的制造步骤相对应的、作为比较例的相关技术RFID标签的制造步骤的图。在相关技术RFID标签的制造步骤中，如图12A和12B所示，在步骤P1形成前表面图案41，而在步骤P2形成后表面图案42。如图12C和12D所示，接着，在步骤P3，在前表面图案41和后表面图案42中形成通孔43和44，使得前表面图案41和后表面图案42的部分通过通孔43和44连通，然后，在步骤P4在所获得的产品上设置IC(IC芯片)1。如图12E所示，然后，在步骤P5，用柔性树脂所形成的外层45对设置有IC 1的所获得产品进行密封。
比较如图11A到图11D所示的、根据第二实施方式的RF标签的制造步骤和如图12A到图12E所示的、相关技术RF标签的比较例的制造步骤，根据第二实施方式的RF标签的制造步骤不包括形成通孔的步骤。因此，因为在第二实施方式的制造步骤中具有更少步骤，所以可以更简单且以更低成本制造根据第二实施方式的RFID标签。
图13A、图13B以及图13C是例示了根据第二实施方式的RFID标签的变型及其制造步骤的图。如图13A所示，在标签插件10B的膜的弯曲部分处形成凹部(或槽隙)51，并且如图13B所示，在通过密封标签插件10B所形成的密封标签部件11B中设置凹部(或槽隙)52或折叠线53。如上所示，在按如图13C所示方式折叠密封标签部件11B时，在标签插件10B中设置凹部(或槽隙)51或者在密封标签部件11B中设置凹部(或槽隙)52或折叠线53可以易于折叠该密封标签部件11B。
第三实施方式
图14A到图14E是例示了根据第三实施方式的、包括形成有标签插件的环形天线的RFID标签的制造方法的第一示例的图。图15A到图15E是例示了根据第三实施方式的RFID标签的制造方法的第二示例的图。如图15E所示，根据第三实施方式的RFID标签包括：通过第一柔性树脂管(即，内管)71的内部空间压扁并且将该柔性树脂管71的内表面相互粘接所形成的间隔体；通过在膜上形成IC 1和连接至该IC 1的天线2A所形成的标签插件10C，该标签插件10C被设置在间隔体的外表面上；以及设置在外表面上设置有标签插件10C的间隔体周围以密封标签插件10C的第二柔性树脂管(即，外管)72。在第三实施方式中，也可以按与第一实施方式中的第一柔性树脂基板4和第二柔性树脂基板5相同的方式，使用具有绝缘特性的硅橡胶作为第一柔性树脂管71和第二柔性树脂管72。而且，也可以按与第一实施方式中的标签插件10的膜3相同的方式，使用各具有绝缘特性的聚乙烯、聚丙烯以及PET作为用于标签插件10C的柔性膜。
在下面，参照图14A到图14E，并且还参照图15A到图15E，描述根据第三实施方式的RFID标签的制造方法。如图14A到图14C所示，首先，制备标签插件10C、内管(即，第一管或间隔体)71、外管(即，第二管或密封管)72。通过在矩形膜3的大致中部放置IC 1并且在矩形膜3的两侧处形成环形天线2A的图案，来形成图14A所示的标签插件10C。在标签插件10C的端部处设置作为粘附部件的双面胶带73。应注意到，在这个示例中，标签插件10C具有大约90mm的长度L，和大约10mm的宽度T。
图14B所示的内管71由硅橡胶的柔性树脂形成，并且图14C所示的外管72也由硅橡胶的柔性树脂形成。外管72的厚度t2可以小于内管71的厚度t1。例如，内管71的厚度t1可以为1.7mm，而外管72的厚度t2可以为0.3mm。
如图14D所示，可以将轴74插入到内管71中，并且将标签插件10C卷绕在内管71的外周上。在这个示例中，如果由于卷绕在内管71上的标签插件10C使天线2A的端部交叠，则天线2A的交叠端部可以设置为不产生电接触。最后，利用双面胶带73将标签插件10C的末端部粘接至内管71，如图14E所示。
接下来，如图15A所示，将卷绕有标签插件10C的内管71插入到外管72中，使得卷绕有标签插件10C的内管71被外管72包围。如图15B所示，当将卷绕有标签插件10C的内管71插入到外管72中时，将轴74从内管71抽出。如图15C所示，通过压机80将外管72与内管71一起压扁。结果，如图15D所示，去除管71和72内部的空间。接着，用粘附剂将内管71和外管72的相应内表面相互粘接，使得保持内管71和外管72压扁。因此，卷绕在内管71上的标签插件10C的天线2A可以具有三维构造，如图15E所示。应注意到，在图15E中，天线2A的端部交叠，使得它们不会彼此相接触。即，天线2A的交叠端部设置为使得它们形成电容耦合，以充当天线。
在上述构造中，压扁的内管71(即，第一管)可以充当电介质间隔体，如图15E所示。而且，外管72可以充当密封体，以密封标签插件10C，并且外管72的外表面可以附接至金属对象物的金属表面。
应注意到，在这个示例中，代替环形天线，天线2A可以是半环形天线或平面倒F形天线。还应注意到，在这个示例中，将硅橡胶用作柔性树脂的示例；然而，还可以将丁腈橡胶(nitril-butadiene rubber)(NBr)或SB橡胶(丁苯橡胶)(styrene-butadienerubber)用作柔性树脂。还应注意到，诸如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate))和PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate))的聚酯橡胶被作为用于基膜3的材料的示例，其在这个示例中可以被用作标签插件10C的基膜。然而，还可以将双乙酸酯树脂(diacetate resin)、三醋酸酯树脂(triacetate resin)、丙烯酸树脂(acrylic resin)、聚碳酸酯树脂(polycarbonate resin)、三乙酰基纤维素(triacetylcellulose)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚烯烃(polyolefin)、聚氨基甲酸乙脂树脂(polyurethane resin)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚亚胺树脂(polyimide resin)、聚酰胺树脂(polyamide resin)等用作基膜3的材料的示例。
如上所述，在根据上述实施方式的RFID标签中，因为第一柔性树脂基板包括用于密封标签插件的密封功能和间隔体功能，所以可以以更低成本、用更少数量的部件来制造该RFID标签。而且，因为将诸如一般硅橡胶的低k(低介电常数)材料用作间隔体，所以可以以低成本制造根据上述实施方式的RFID标签。另外，因为仅存在四个步骤来形成用于保护整个标签插件的保护部、形成间隔体以及形成三维天线，所以可以简化RFID标签的全部制造工序。而且，因为在根据上述实施方式的RFID标签中形成三维天线，所以该RFID标签的通信距离可以与具有由高k(高介电常数)材料形成的间隔体的、昂贵RFID标签的通信距离相同。应注意到，根据上述实施方式的RFID标签的尺寸可以为包括由诸如海绵的低k间隔体所形成的平面天线的RFID标签的尺寸的大约1/4。而且，根据上述实施方式的RFID标签的制造成本可以为具有高k间隔体或环形天线的RFID标签的制造成本的大约1/5。因而，可以以低成本制造紧凑型RFID标签。
根据所述实施方式和变型，可以以低成本制成更小的无线标签，而不会缩短通信距离，并且易于这种无线标签的制造方法。
在不脱离本发明的精神或要点的情况下，实施方式和修改例可以以各种模式来实施。这里叙述的所有示例和条件性语言都旨在出于教示目的，以帮助读者理解本发明以及发明人对于促进本技术领域而贡献的概念，并被解读为不限于这种具体叙述的示例和条件，说明书中那些示例的组织也与描述本发明的优劣无关。因此，本发明的范围应该仅由所附权利要求书及其等同物限定，其中除非另有说明否则所有术语应该理解为他们的最宽泛的合理的含义。尽管详细地描述了本发明的实施方式，但是应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变、替代和变型。

Claims (18)

1.一种无线标签，该无线标签包括：
标签插件，该标签插件包括形成在基部上的天线图案和在该基部上连接至所述天线图案的IC芯片；以及
柔性部件，该柔性部件被设置成将所述标签插件密封在内部，其中，
所述标签插件以折叠方式密封在所述柔性部件中，并且
在折叠后的标签插件之间具有由所述柔性部件形成的电介质间隔体。
2.根据权利要求1所述的无线标签，其中，
所述柔性部件包括设置在所述折叠后的标签插件内部的第一部分和设置在所述折叠后的标签插件外部的第二部分，并且
所述柔性部件的第一部分是所述电介质间隔体。
3.根据权利要求2所述的无线标签，其中，
所述IC芯片和所述天线图案面对所述柔性部件的第一部分。
4.根据权利要求2所述的无线标签，其中，
在所述柔性部件的第一部分上包括定位部，以定位所述第一部分的折叠位置。
5.根据权利要求4所述的无线标签，其中，
所述定位部是折叠线或槽隙。
6.根据权利要求1所述的无线标签，其中，
在所述标签插件上包括折叠线或槽隙，以定位所述标签插件的折叠位置。
7.根据权利要求1所述的无线标签，其中，
所述标签插件具有两个或更多个折叠层。
8.根据权利要求2所述的无线标签，其中，
所述柔性部件的第二部分的外表面用于附接至金属物体。
9.根据权利要求1所述的无线标签，其中，
所述柔性部件由绝缘树脂形成。
10.根据权利要求9所述的无线标签，其中，
所述绝缘树脂是硅橡胶。
11.根据权利要求9所述的无线标签，其中，
所述电介质间隔体具有5mm以上的厚度。
12.根据权利要求1所述的无线标签，其中，
所述天线图案形成半环形天线、倒F形天线和环形天线中的一种。
13.根据权利要求1所述的无线标签，其中，
所述基部是由聚酯树脂形成的膜基板。
14.一种无线标签的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
提供标签插件，该标签插件包括形成在基部上的天线图案和在该基部上连接至所述天线图案的IC芯片；
用柔性部件密封所述标签插件；以及
折叠密封在所述柔性部件中的所述标签插件，使得由所述柔性部件形成的电介质间隔体位于折叠后的标签插件之间。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其中，
所述柔性部件包括设置在所述折叠后的标签插件内部的第一部分和设置在所述折叠后的标签插件外部的第二部分，并且
所述柔性部件的第一部分是所述电介质间隔体。
16.根据权利要求15所述的制造方法，所述制造方法还包括以下步骤：
使所述IC芯片和所述天线图案面对所述柔性部件的第一部分。
17.一种无线标签的制造方法，该制造方法包括以下步骤：
在标签插件的端部附接粘附部件，该标签插件包括形成在基部上的天线图案和连接至该天线图案的IC芯片；
将包括天线图案和IC芯片的所述标签插件卷绕在用作间隔体的第一管上，使得所述天线图案的多个部分不产生电接触；
用所述粘附部件粘接卷绕在所述第一管上的、包括天线图案和IC芯片的所述标签插件；
将卷绕粘接有包括天线图案和IC芯片的所述标签插件的所述第一管插入到第二管中；以及
压扁所述第一管和所述第二管的内径，固定所述第一管和所述第二管的压扁形状，使得所述天线图案形成三维结构。
18.根据权利要求17所述的制造方法，其中，
把具有IC芯片和天线图案的所述标签插件卷绕在所述第一管上，使得所述天线图案的所述多个部分交叠。
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