CN102831461B - 具有增强的耐久性的射频识别标签 - Google Patents

Abstract

提供了一种射频识别(RFID)标签，所述RFID标签包括：图案层，包括具有图案的第一导体和电连接到第一导体的RFID芯片；辐射层，包括第二导体，第二导体具有感性耦合到第一导体的辐射图案；绝缘层，设置在图案层和辐射层之间，以使图案层与辐射层绝缘；下保护层，设置在图案层、绝缘层和辐射层的组合下方；上保护层，设置在图案层、绝缘层和辐射层的组合上方。

Description

具有增强的耐久性的射频识别标签

本申请要求于2011年4月29日在韩国知识产权局提交的第10-2011-0040970号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

根据示例性实施例的设备涉及一种射频识别(RFID)标签，更具体地讲，涉及一种附于需要进行洗涤的构件的RFID标签。

背景技术

最初，RFID技术被视作适合用于产品流通或销售，因此将RFID技术用在与产品流通或销售相关的领域中。然而，RFID技术目前正被广泛地用在许多不同的领域，并且还用在恶劣的环境中。具体地讲，在洗衣领域、半导体领域和模具领域中需要RFID技术，其中，RFID标签不能被用作条形码。RFID标签被认为对洗衣行业的影响大，因此会将RFID标签看作是必需品，但是由于其可靠性、性能等，对RFID标签是否可以用在洗衣行业中存在着疑问。为了解决RFID标签的这种问题，近来对洗衣用标签展开了广泛的研究。

作为研究结果，首先，已经开发出在封装后防水的RFID标签。早期的RFID标签大多由聚碳酸酯(PC)或聚酰胺(PA)形成。早期的RFID标签是防水的且具有高的耐热特性，并且还满足普通的洗涤条件，即，在100℃的温度下循环50次。然而，由于早期的RFID标签由注入成型材料形成，所以这样的RFID标签易于因外部撞击而受损。具体地讲，早期的厚且强度高的RFID标签不能经受住今天的包括洗涤、离心脱水、烘干和熨烫在内的在线工艺。

第二，已经开发出柔性RFID标签。柔性RFID标签使用柔性注入成型材料，并且使用涂覆有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的里层。在这种情况下，这种RFID标签是柔性的，并且可以在洗涤过程中弯曲，因此不会破损。然而，柔性注入成型材料容易受到热的影响，并且容易破损。此外，柔性注入成型材料可能保护不了RFID芯片。因此，柔性注入成型材料易于破损，因此可能不能用于承担大量洗衣工作的洗衣工。

第三，为了保护RFID芯片，可以用硬质材料或弹性材料涂覆RFID芯片的自身贴附的一部分。在这种情况下，可以保护这种RFID芯片，但是可能确保不了RFID标签的可靠性。具体地讲，由于RFID芯片的表面硬而导致不可避免地出现裂纹。

在洗衣用RFID标签中，最重要的问题是可靠性。洗衣用RFID标签的用户不包括家庭主妇和普通的用户。洗衣用RFID标签的多数用户是承担大量洗衣工作的洗衣工。由于洗衣过程是自动化的，所以洗衣工的注意力在可能不容易被人控制的地方。因为在洗衣过程中应当满足诸如能够耐受衣物的缠结、防水、能够耐受高温烘干、能够耐受熨烫等条件，所以在使用不可靠的产品方面受到了限制。

发明内容

一个或多个示例性实施例提供一种在洗涤过程中不易破损且可以安全保护嵌入其中的RFID芯片的RFID标签。

根据示例性实施例的一方面，提供了一种RFID标签，所述RFID标签包括：图案层，包括具有图案的第一导体和电连接到第一导体的RFID芯片；辐射层，并且包括第二导体，第二导体具有感性耦合到第一导体的辐射图案；绝缘层，设置在图案层和辐射层之间，以使图案层与辐射层绝缘；下保护层，设置在图案层、绝缘层和辐射层的组合下方；上保护层，设置在图案层、绝缘层和辐射层的组合上方。

图案层可以包括印刷电路板，第一导体形成在所述印刷电路板上。

下保护层和上保护层可以由柔性材料形成。

辐射层可以包括印刷电路板，第二导体形成在所述印刷电路板上。

第一导体和第二导体可以是阻抗匹配的关系。

下保护层可以包括第一聚酰亚胺层和第一硅层。第一硅层可以附于第一聚酰亚胺层的上表面。上保护层可以包括第二硅层和第二聚酰亚胺层。第二硅层可以附于图案层、绝缘层和辐射层的组合的上表面。第二聚酰亚胺层可以附于第二硅层的上表面。

RFID标签还可以包括附于第一聚酰亚胺层的下表面的第三硅层和附于第二聚酰亚胺层的上表面的第四硅层。

形成在辐射层中的绝缘板和形成在图案层中的绝缘板均可以是印刷电路板。

根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种RFID标签，所述RFID标签包括图案层、辐射层和保护层。图案层可以包括：第一导体，具有图案；RFID芯片，电连接到第一导体；第一基底，第一导体和RFID芯片形成在第一基底上。辐射层可以附于第一基底，并且可以包括：第二导体，具有感性耦合到第一导体的辐射图案；第二基底，第二导体形成在第二基底上。保护层可以设置在图案层上方。第一基底可以使图案层与辐射层绝缘。

附图说明

通过参照附图详细地描述上述和其它方面的示例性实施例，上述和其它方面将变得更加清楚，在附图中：

图1A和图1B分别示出了根据示例性实施例的洗衣用RFID标签的立体图和洗衣用RFID标签的分解透视图；

图2是根据示例性实施例的在图1B中示出的图案层的平面图；

图3是根据示例性实施例的在图1B中示出的辐射层的平面图；

图4是根据示例性实施例的沿着图1A中的A-A′线截取的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来描述示例性实施例。相同的标号指示附图中对应的部件。

图1A和图1B分别示出了根据示例性实施例的洗衣用RFID标签100的立体图和洗衣用RFID标签100的分解透视图。图2是图1B中示出的图案层111的平面图。图3是根据示例性实施例的在图1B中示出的辐射层211的平面图。图4是根据示例性实施例的沿着图1A中的A-A′线截取的剖视图。将参照图1A至图4来描述根据示例性实施例的洗衣用RFID标签100。

RFID标签100包括顺序堆叠的下保护层300、辐射层211、绝缘层511、图案层111和上保护层400。

下保护层300保护辐射层211免受外部元件的损坏。下保护层300具有相对优异的粘附性，因而可紧密地粘附于辐射层211。下保护层300具有柔性和弹性。因此，当外部物理力作用于下保护层300时，下保护层300会弯曲或受到挤压，从而防止下保护层300破损或撕裂。下保护层300可以包括第一硅层411、第一聚酰亚胺层311和第三硅层413。然而，根据示例性实施例，下保护层300可以仅由这三层411、311和413中的一层或两层形成。

第一硅层411置于第一聚酰亚胺层311和辐射层211之间以使它们附于彼此，第三硅层413附于第一聚酰亚胺层311的下表面。第一硅层411和第三硅层413具有优异的粘附性，因而可以返回到它们的初始状态而不因在洗涤过程中的旋涡或者与衣物碰撞时而破损或撕裂。另外，第一硅层411和第三硅层413附于第一聚酰亚胺层311，从而防止RFID标签100因洗衣过程中的高温而熔化。

用于形成第一硅层411和第三硅层413的硅树脂是含有有机基团的有机硅树脂、氧彼此化学连接的聚合物，并且具有诸如耐热特性、防氧化特性、耐化学特性、憎水特性或防水特性、电绝缘特性等特性。

第一聚酰亚胺层311具有相对优异的粘附性，因而可紧密地附于第一硅层411和第三硅层413。另外，第一聚酰亚胺层311是柔性的，并且即使在第一聚酰亚胺层311附于第一硅层411和第三硅层413时仍保持其柔性。因此，当附于彼此时，第一聚酰亚胺层311与第一硅层411和第三硅层413之间的粘附性相对大。因此，第一聚酰亚胺层311可以返回到其初始状态而不因洗涤过程中或与衣物碰撞时的撞击而破损或撕裂。第一聚酰亚胺层311具有高的耐久性。这样，第一聚酰亚胺层311可以紧密地附于第一硅层411和第三硅层413，因此，下保护层300可以安全地保护辐射层211免受外部元件的影响。

用于形成第一聚酰亚胺层311的聚酰亚胺是包括芳族二胺和芳族四羧酸二酐的高耐热工程塑料。聚酰亚胺具有高的刚性和尺寸稳定性，芳族二胺和芳族羧酸与聚酰亚胺混合生成各种各样的聚酰亚胺树脂。这样的聚酰亚胺树脂广泛地用于作为电气/电子元件、机械元件、汽车元件等的树脂成型产品、膜、涂覆材料、纤维等。聚酰亚胺的主要特性如下。聚酰亚胺具有高的耐热性，可以在极低的温度下使用，具有优异的绝缘特性(整个芳族聚酰亚胺具有22kv/mm的电介质强度电压)，在高温下不软化，并且可以经受重量大的负荷。聚酰亚胺还具有优异的防辐射性和优异的耐盐性。

辐射层211的结构是将具有辐射图案的导体213、221和222形成在绝缘板231上。辐射层211将从图案层111感生的高频信号i1′辐射到外部，和/或将从外部输入的高频信号i1′间接地发送到图案层111。通常，RFID标签100可以向RFID读取器(未示出)发送高频信号i1′和从RFID读取器(未示出)接收高频信号i1′。在这种情况下，从辐射层21辐射的高频信号i1′被发送到RFID读取器，从RFID读取器接收的高频信号i1′通过辐射层211被发送到RFID芯片115(在图2中示出)。

构成辐射层211的绝缘板231可以被构造成印刷电路板(PCB)。PCB可以分为硬性电路板或柔性电路板，因此，绝缘板231可以被构造成硬性电路板或柔性电路板。具有辐射图案且起到天线作用的导体213、221和222形成在绝缘板231上。可以利用使导体213、221和222能够起到天线作用的各种方法中的任一种方法来形成具有辐射图案的导体213、221和222。例如，具有辐射图案的导体213、221和222均可以形成为具有直线形、L形、∏形等或它们的组合的任一种形状。辐射图案可以具有与形成在图案层111中的电路的形状对应的形状。形成在图案层111中的电路可以是馈电单元113，如图2所示。

绝缘层511置于辐射层211和图案层111之间，以使辐射层211和图案层111紧密地附于彼此，并使形成在图案层111中的馈电单元113与形成在辐射层211中的导体213、221和222电绝缘。因此，辐射层211和图案层111将电信号间接地发送到绝缘层511和从绝缘层511间接地接收电信号。绝缘层511可以由硅树脂形成。可替换地，绝缘层511可以由具有优异的粘附性和柔性的聚氨酯形成。绝缘层511防止辐射层211和图案层111因辐射层211与图案层211之间的摩擦而受损或撕裂。

图案层111包括形成在绝缘板121上的馈电单元113和与馈电单元113电接触的RFID芯片115。根据示例性实施例，如果绝缘板121具有绝缘层511的特性，则在形成RFID标签100时可以省略上面描述的绝缘层511。馈电单元113由具有馈电图案的导体形成，RFID芯片115安装在具有馈电图案的导体上。RFID芯片115和馈电单元113彼此电连接。对于这点，馈电单元113可以形成为这样的形状：在包括在辐射层211中且具有辐射图案的导体213、221和222中以最大的效率感生从RFID芯片115输出并流到馈电单元113的高频信号i1，例如，回路形状。馈电单元113的阻抗可以被构造成与包括在辐射层211中的导体213、221和222的阻抗相匹配。这样，通过使包括在图案层111中的馈电单元113的阻抗与包括在辐射层211中的导体213、221和222的阻抗相匹配，可以以最大的效率在辐射层211的导体213、221和222中感生流到图案层111的馈电单元113的高频信号i1，并且可以以最大的效率在图案层111的馈电单元113中感生流到辐射层211的导体213、221和222的高频信号i1′。

安装在图案层111中的RFID芯片115是半导体器件，并且存储各种信息。存储在RFID芯片115中的信息可以是关于例如制造厂家、制造时间、制造方法、类型、具体产品的历史等的信息。如果RFID芯片115接收到RFID读取器的请求信号，则RFID芯片115通过图案层111和辐射层211向RFID读取器以无线的方式发送根据请求信号所请求的信息。

图案层111的馈电单元113间接耦合到辐射层211的导体213、221和222。即，图案层111的馈电单元113与辐射层211的导体213、221和222彼此感性耦合。因此，从RFID芯片115输出的且流到图案层111的馈电单元113的高频信号i1在辐射层211的导体213、221和222中感生，以被辐射到外部，来自外部的由辐射层211的导体213、221和222接收到的高频信号i1′在图案层111的馈电单元113中感生，以被发送到RFID芯片115。

图案层111的馈电单元113与辐射层211的导体213、221和222由以低成本制造且具有高的传导性的金属形成，例如，由铜(Cu)形成。

图案层111的绝缘板121可以由PCB形成。PCB分为硬性电路板或柔性电路板。虽然可以根据RFID标签100的特性来选择性地使用PCB的类型，但是要求PCB不对RFID芯片115造成损坏。

图案层111的绝缘板121和辐射层211的绝缘板231可以不仅由PCB形成，而且由可以形成图案化导体的任何各种对象形成。

上保护层400防止图案层111受到外部元件的损坏。上保护层400具有优异的粘附性，因而紧密地粘附于图案层111。上保护层400具有柔性和弹性。因此，当外部物理力作用于上保护层400时，上保护层400会弯曲或受到挤压，从而防止上保护层400破损或撕裂。上保护层400可以包括第二硅层412、第二聚酰亚胺层312和第四硅层414。与下保护层300一样，根据示例性实施例，上保护层400可以仅由这三层412、312和414中的一层或两层形成。

第二硅层412和第四硅层414及第二聚酰亚胺层312的性能和材料与构成下保护层300的第一硅层411和第三硅层413及第一聚酰亚胺层311的性能和材料相同，因此在这里将省略对它们的重复描述。

根据示例性实施例，RFID标签100可以不包括下保护层300，相反，辐射层的绝缘板231可以由如前所述的形成第一硅层411和第三硅层413的材料及形成第一聚酰亚胺层311的材料中的至少一种形成。

根据示例性实施例，可以相对于绝缘层511改变图案层111和辐射层211的位置。

根据示例性实施例的洗衣用RFID标签包括辐射层和图案层。在辐射层与图案层之间的绝缘状态下，辐射层和图案层通过感性耦合相互交换高频信号。因此，即使在洗衣过程中外部撞击作用于RFID标签，在辐射层和图案层之间也不发生电短路。因此，即使在洗涤后也可安全地保护RFID标签与RFID读取器通信。

另外，包括在洗衣用RFID标签中的辐射层和图案层被聚酰亚胺层和硅层围绕而受到保护。聚酰亚胺层和硅层具有优异的粘附性，因而可以安全地保护辐射层和图案层。另外，聚酰亚胺层和硅层具有柔性，因此，即使可能在洗衣过程中发生的外部撞击作用于RFID标签，RFID标签也不会撕裂或破损。

虽然已经参照发明构思的示例性实施例具体地示出和描述了发明构思，但是本领域的普通技术人员应该明白，在不脱离由权利要求所限定的发明构思的精神和范围的情况下，可以在此做出各种形式和细节上的改变。

Claims (18)

1.一种射频识别标签，所述射频识别标签包括：

图案层，包括具有图案的第一导体和电连接到第一导体的射频识别芯片；

辐射层，包括第二导体，第二导体具有感性耦合到第一导体的辐射图案；

绝缘层，设置在图案层和辐射层之间，以使图案层与辐射层绝缘；

下保护层，设置在图案层、绝缘层和辐射层的组合下方；以及

上保护层，设置在图案层、绝缘层和辐射层的组合上方，

其中，下保护层包括第一聚酰亚胺层和第一硅层中的至少一个，第一聚酰亚胺层包括聚酰亚胺，第一硅层包括硅树脂且附于图案层、绝缘层和辐射层的组合，以及

其中，上保护层包括第二聚酰亚胺层和第二硅层中的至少一个，第二聚酰亚胺层包括聚酰亚胺，第二硅层包括硅树脂。

2.如权利要求1所述的射频识别标签，其中，图案层包括印刷电路板，第一导体形成在所述印刷电路板上。

3.如权利要求1所述的射频识别标签，其中，下保护层和上保护层由柔性材料形成。

4.如权利要求1所述的射频识别标签，其中，辐射层包括印刷电路板，第二导体形成在所述印刷电路板上。

5.如权利要求1所述的射频识别标签，其中，绝缘层由硅树脂形成。

6.如权利要求1所述的射频识别标签，其中，第一导体将在图案层中产生的第一信号感生至第二导体，第二导体将从外部接收的第二信号感生至第一导体。

7.如权利要求6所述的射频识别标签，其中，第一导体是响应于从第二导体感生的第二信号接收从射频识别芯片产生的第一信号的电路，

其中，第一信号包括与射频识别标签所附于的产品有关的信息。

8.如权利要求1所述的射频识别标签，其中，第一导体和第二导体是阻抗匹配的关系。

9.一种射频识别标签，所述射频识别标签包括：

图案层，包括具有图案的第一导体和电连接到第一导体的射频识别芯片；

辐射层，包括第二导体，第二导体具有感性耦合到第一导体的辐射图案；

绝缘层，设置在图案层和辐射层之间，以使图案层与辐射层绝缘；

下保护层，设置在图案层、绝缘层和辐射层的组合下方；以及

上保护层，设置在图案层、绝缘层和辐射层的组合上方，

其中，下保护层包括：第一聚酰亚胺层，包括聚酰亚胺；第一硅层，包括硅树脂且附于第一聚酰亚胺层的上表面，

其中，上保护层包括：第二硅层，包括硅树脂且附于图案层、绝缘层和辐射层的组合的上表面；第二聚酰亚胺层，附于第二硅层的上表面且包括聚酰亚胺。

10.如权利要求9所述的射频识别标签，其中，下保护层和上保护层是柔性的。

11.如权利要求9所述的射频识别标签，其中，第一聚酰亚胺层和第二酰亚胺层中的至少一个包括含有芳族二胺和芳族四羧酸二酐的塑料。

12.如权利要求9所述的射频识别标签，所述射频识别标签还包括附于第一聚酰亚胺层的下表面的第三硅层和附于第二聚酰亚胺层的上表面的第四硅层。

13.如权利要求12所述的射频识别标签，其中，第一聚酰亚胺层和第二酰亚胺层中的至少一个包括含有芳族二胺和芳族四羧酸二酐的塑料。

14.一种射频识别标签，所述射频识别标签包括：

图案层，包括具有图案的第一导体、电连接到第一导体的射频识别芯片和第一基底，第一导体和射频识别芯片形成在第一基底上；

辐射层，附于第一基底，并且包括第二导体和第二基底，第二导体具有感性耦合到第一导体的辐射图案，第二导体形成在第二基底上；以及

保护层，设置在图案层上方，

其中，第一基底使图案层与辐射层绝缘，

其中，第二基底包括：第一聚酰亚胺层，包括聚酰亚胺；第一硅层，包括硅树脂且附于第一聚酰亚胺层的上表面，

其中，保护层包括：第二硅层，包括硅树脂且附于图案层的上表面；第二聚酰亚胺层，附于第二硅层的上表面且包括聚酰亚胺。

15.如权利要求14所述的射频识别标签，其中，第二基底和保护层是柔性的。

16.如权利要求15所述的射频识别标签，其中，第一聚酰亚胺层和第二聚酰亚胺层中的至少一个包括含有芳族二胺和芳族四羧酸二酐的塑料。

17.如权利要求14所述的射频识别标签，其中，第一导体将在图案层中产生的第一信号感生至第二导体，第二导体将从外部接收的第二信号感生至第一导体，

其中，第一导体是响应于从第二导体感生的第二信号接收从射频识别芯片产生的第一信号的电路，

其中，第一信号包括与射频识别标签所附于的产品有关的信息。

18.如权利要求14所述的射频识别标签，其中，第一导体和第二导体是阻抗匹配的关系。