CN103714377A - 具备rfid用宽频带保护金属件的rfid标签 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备RFID用宽频带保护金属件的RFID标签。在希望坚固地保护RFID插件、或者与安装对象物进行铆钉、焊接等强固的安装这样的用途中，如果将插件用金属板等包入，则电磁波无法进入到内部而无法进行RFID的通讯。在本发明中，LF、HF带的电磁波在金属板表面由于涡电流而产生反射，所以作为对策在金属板中进行狭缝状的切入，在其正下方配置插件。另一方面，对于UHF、微波的电磁波，金属板设定成在其频率下共振而成为高灵敏度那样的尺寸。用这样的金属板构成保护金属件，在内部收纳了多种插件，从而实现对应多频率的金属对应标签。

Description

具备RFID用宽频带保护金属件的RFID标签

本申请是申请日为2010年4月28日、申请号为201010171619.0、发明名称为“具备RFID用宽频带保护金属件的RFID标签”的新申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具备RFID（射频识别）用宽频带保护金属件的RFID标签，特别是涉及具有可以在LF（低频）、HF（高频）、UHF（特高频）以及微波带的宽频带中使用并且提高电气以及机械性的冲击耐力的保护金属件的RFID标签。

背景技术

一般而言，RFID标签是向插件（inlet）附加了保护膜、安装用的粘接剂、安装件等应用而形成的，其中，插件由连接了在集成电路内置ID号码等识别信息的IC芯片的天线、以及一体地搭载该天线的基材构成，经由IC芯片、天线、安装金属件，从外部通过作为无线手段的读出器／写入器对ID号码等识别信息进行通讯。

有时将该一般的RFID标签作为金属嵌入RFID标签或金属体一体化RFID标签，安装到物体的表面上，在室外的机械性冲击、电气冲击等苛刻的现场动作。关于这样的金属对应的RFID标签，提出了如下结构：将应保护的IC芯片收纳在保护金属件的内部，以保护金属件不会通过反射、吸收或者衰减等阻止通讯电磁波的方式，从内部向外部或者从外部向内部传播电磁波。

例如，在UHF、微波这样非常高的频带中，如专利文献1、专利文献2所公开的那样，成为在通讯电磁波的频率下共振的电磁性尺寸的保护金属件。而且，在该保护金属件内，收纳RFID插件的整体，使插件的天线与保护金属件的一部分或者整体电磁耦合，将用于收纳RFID标签主体部的区域被开口的切入狭缝设置在保护金属件中央，将该保护金属件紧连到安装对方的金属面上，即使保护金属件短路也从狭缝部辐射电磁波而可以实现RFID的通讯。

另一方面，在LF、HF这样的频带中，通讯电磁波在金属面中产生涡电流，这使入射的电磁波反射，所以阻碍通讯。因此，作为以往技术，如下方法得到了实用化：将具有LF、HF带的线圈天线的RFID插件收容在保护金属件的凹陷部分，在该凹陷的底部铺设磁性体片并在其上载置RFID插件，该磁性体片感应出电磁波，从而使入射电磁波从上方进入到底部时，在底部的金属表面平行地弯曲，从而不产生涡电流。另外，作为其他方法，在凹陷部分中在与涡电流的方向正交的方向上设置通过槽、切口形成的绝缘体，来阻止涡电流的方法也得到了实用化。

例如，在专利文献3中，公开了如下RFID标签的设置结构：对于通讯电磁波，将LF的频率作为对象，经由树脂用金属制的保护板覆盖了RFID标签整体。

在专利文献4、专利文献5中，公开了与HF的IC芯片的保护相关的技术：用金属加强板仅保护IC卡的IC芯片部分，用树脂片保护插件片的其他部分。

进而，在专利文献6中，公开了与RFID标签的保护方法相关的技术：插件具有半波长的天线，使覆盖插件整体的保护件是电介质等非金属。

专利文献1：日本专利第4271205号公报

专利文献2：日本特开2008－90813号公报

专利文献3：日本特开2002－157565号公报

专利文献4：日本特开2000－311225号公报

专利文献5：日本特开2005－4429号公报

专利文献6：日本特开2004－265114号公报

随着RFID标签的性能、功能的提高，其利用领域、用途急速扩大，对于金属嵌入RFID标签、金属体一体化RFID标签，也以各种用途用于室内、室外等各种场所。

但是，LF、HF、UHF、微波带的电磁波的波长分别是2.4km、23m、31cm、122mm，尺寸差异成为各频率的插件的天线形状的差异。即，RFID标签的尺寸必须是对其进行处理的人能掐或者能抓这样易于操作的尺寸。为了使标签收敛于这样的尺寸，在LF、HF带中使用线圈状的微小环形天线，在UHF、微波带中使用线状的偶极天线。

与UHF、微波带的线状插件对应的保护金属件使用如下结构：以使金属件与插件不电磁耦合的方式利用高相对介电常数、高相对导磁率的媒质隔离的结构；以及为了易于以偶极天线的半波共振尺寸，实现能掐、能抓这样的标签的处理尺寸，将保护金属件兼作天线而积极地共振的手法的结构。

专利文献1、专利文献2公开的保护金属件对应于UHF、微波的高频带用的偶极天线，无法对应于LF、HF的频带用的线圈状微小环形天线。

另一方面，在与LF、HF带的线圈状插件对应的保护金属件的结构中，由于进行共振的半波长巨大，所以使用线圈状的微小环形天线。用金属件保护该微小环形天线，但在微小环形天线与保护金属之间设置高相对导磁率的磁性体片，形成使通讯电磁波的磁力线收敛到媒质片而不进入到保护金属侧的隔离结构、或者形成切口狭缝以使保护金属件不产生涡电流。

在专利文献3公开的保护金属件中，对于通讯电磁波，将LF的频率作为对象，对应于线圈状的微小环形天线，在UHF、微波中，电磁波无法沿着金属的间隙侵入，所以无法使用该保护金属件。

另外，专利文献4、专利文献5公开的技术也是与HF的IC芯片自身的保护相关的技术，采用与线圈状的微小环形天线对应的局部的金属保护板，根据该技术为了提高机械性的保护强度，用金属的保护板不仅覆盖IC芯片而且还覆盖插件整体时，存在由于涡电流而无法进行通讯的问题。

进而，专利文献6公开的技术涉及插件具有半波长的天线的RFID标签的保护，难以确保宽频带性，而且保护件是电介质，而在耐热性、金属加工性中存在问题。

这样，作为以往的技术，根据频带而有不同的RFID标签用的保护金属件的实现手法，从而使保护金属件的种类增加。但是，在以往的技术中，根据频带而保护金属件的结构、功能或者尺寸不同，需要针对RFID标签的每个频带准备保护金属件。

另一方面，随着金属嵌入RFID标签、金属体一体化RFID标签的用途的扩大，要求使用多种按照目的而不同的频带的RFIF标签、使标签安装尺寸共同、或者RFID标签的设置成本降低。另外，根据作业性、管理、维护等观点，希望将这些RFID标签设置在实质上相同的场所、或者相同的部件上的需求也增加。针对这样的需求，如果针对RFID标签的每个频带，个别地准备保护金属件，则存在成本方面、设置空间的问题，在RFID标签的应用方面存在缺乏便利性等问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具备可以针对从LF到微波的宽频带的RFID标签插件共同地使用的、电气和机械性优良的保护金属件的RFID标签，实现标签制造方面、设置作业、应用等方面的成本降低与便利性的提高。

本发明的其他目的在于，提供一种具备可以利用共同的一个保护金属件对应不同的频率，并且电气和机械性优良的保护金属件的多插件的RFID标签，在标签制造方面以及应用方面实现成本降低与便利性的提高。

本发明的代表性的一个例子如下所述。本发明提供一种RFID标签，具备嵌入到保护金属件中的RFID插件，其特征在于，具有：保护金属板；以及固定在该保护金属板上的绝缘层，其中，上述保护金属板具有沿着长度轴方向延伸的至少一个狭缝，该狭缝具有阻止在上述保护金属板的表面产生的涡电流的功能；上述绝缘层具有在形成于上述保护金属板中的上述狭缝的正下方的位置保持上述RFID插件的功能；

在该绝缘层中，能够择一地收纳LF频带、HF频带、UHF频带以及微波频带的各频带的RFID标签的插件，

上述保护金属板从其前端到对上述绝缘层的固定位置，形成有带有狭缝的金属臂部；该狭缝具有使上述保护金属板的一部分梳状地分离而使绝缘包覆进入的结构；上述绝缘层在上述带有狭缝的金属臂部的正下方具备择一地收纳上述插件的一个插件插入孔。

另外，本发明提供一种RFID标签，具备嵌入到保护金属件中的RFID插件，其特征在于，具有：保护金属板；以及固定在该保护金属板上的绝缘层，其中，上述绝缘层具有与LF、HF、UHF以及微波带的各频带对应的多个RFID插件的收纳部位；上述保护金属板具有带有狭缝的金属臂和没有狭缝的金属臂，上述保护金属板从其前端到对上述绝缘层的固定位置，形成有带有狭缝的金属臂部；该狭缝具有使上述保护金属板的一部分梳状地分离而使绝缘包覆进入的结构；上述绝缘层在上述带有狭缝的金属臂部以及上述没有狭缝的金属臂的正下方具备收纳上述插件的一个插件插入孔，上述LF以及HF带的RFID插件分别收纳在带有狭缝的金属臂的正下方的所述插件插入孔，上述UHF以及微波带的RFID插件分别收纳在没有狭缝的金属臂的正下方的所述插件插入孔，在各自的频率下分别独立地起作用。

进而，本发明提供一种RFID标签，具备嵌入到保护金属件中的RFID插件，其特征在于，具有：保护金属板；以及固定在该保护金属板上的绝缘层，其中，上述保护金属板具有沿着长度轴方向延伸的至少一个狭缝，该狭缝具有阻止在上述保护金属板的表面产生的涡电流的功能；上述绝缘层具有在形成于上述保护金属板中的上述狭缝的正下方的位置上保持上述RFID插件的功能；在该绝缘层中，能够择一地收纳LF频带、HF频带、UHF频带以及微波频带的各频带的RFID标签的插件。

根据本发明，可以提供一种具备可以针对从LF带到微波带的宽频带的RFID插件共同地使用的保护金属件的金属对应的RFID标签。

根据本发明的其他特征，金属对应的RFID标签具备对应于从LF到微波的插件的共同的宽频带金属保护金属件，可以在一个标签中内置多种不同频率的RFID插件，所以无需安装多个标签就可以通过各种读出器／写入器来实现RFID通讯。

附图说明

图1是本发明的第1实施例的带有保护金属件的RFID标签的俯视图。

图2是示出图1的B－B’剖面的图。

图3A是示出将图1的带有保护金属件的RFID标签展开并分解的状态的图。

图3B是示出通信中使用的频带与本实施例的RFID标签的插件4的关系的图。

图4A是说明第1实施例中的针对绝缘层的插件插入的图。

图4B是示出将不同频带的RFID标签用插件构成为相同外形尺寸的长方体的例子的图。

图5是说明可以针对UHF、微波带的插件兼用相同的保护金属件的理由的图。

图6说明可以针对LF、HF带的频率的插件兼用相同的保护金属件的理由的图。

图7A是示出实施例3中的RFID标签插件的外观的立体图。

图7B是示出实施例3中的插件的结构例的立体图。

图8A是示出实施例4中的RFID标签插件的外观的立体图。

图8B是示出实施例4中的保护金属体、绝缘层的外观的立体图。

图9A是示出实施例5中的绝缘层的外观的立体图。

图9B是示出图9A的纵剖面的图。

图10A是示出实施例6中的绝缘层的外观的立体图。

图10B是示出图10的纵剖面的图。

图11A是示出实施例7中的保护金属体的外观的立体图。

图11B是示出实施例7中的保护金属体的结构的俯视图。

附图标记说明

1：保护金属板

1A：等效导体板

1S：等效绝缘体板

2：底层的金属基板

3：绝缘层

4：RFID插件

5：连结部

6：螺钉

7：IC芯片

8：微小环形天线

11：狭缝

31：插件插入孔

41、42、43、44、45、46：插件

61、62、63：螺钉孔

81、82、83、84、85、86：微小环形天线

110、112：狭缝

115、116：没有狭缝的金属臂

117、118：带有狭缝的金属臂

400、410、420、430、440：插件

710、720、730、740、750、760、770、780、790、795：IC芯片

810、820、830、840、850、860、870、880、890、895：微小环形天线

λg：媒质中的波长

λo：真空中的波长

i：高频电流

iZ：涡电流

Du：在UHF的频率下共振的尺寸

W：在微波的频率下共振的尺寸

Dm：在微波的频率下共振的尺寸

D：带有狭缝的金属臂部

Φ1：高频的磁力线

Φ2：高频的磁力线

Φ3：高频的磁力线

Gap：相对的一对臂的前端之间的间隙

G：保护金属体全长

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式的带有保护金属件的RFID标签进行详细说明。

[实施例1]

通过图1～图6，对本发明的第1实施例进行说明。

图1是本发明的第1实施例的带有保护金属件的RFID标签的俯视图，图2示出图1的B－B’剖面。另外，图3A示出将带有保护金属件的RFID标签展开分解的状态。带有保护金属件的RFID标签成为表层的保护金属板1、底层的金属基板2、中间的绝缘层3的3层结构。保护金属板1具有在该金属板的长度方向上平行延伸至其中途的一个或者多个狭缝11。在狭缝11内，设置有利用空气的绝缘空间或者利用绝缘材料等的填充的绝缘层或者绝缘膜（以下，将它们简称为绝缘包覆）。换言之，狭缝11的宽度只要有可以阻止涡电流的程度的绝缘电阻的厚度的绝缘包覆即可。保护金属板1的长度方向的下方部分成为没有狭缝的连续的一体的板部件，从而不会变得零乱。如图3A所示，保护金属板1、绝缘层3、以及金属基板2分别具有螺钉孔61、62、63，通过螺钉6将这3层结构的RFID标签固定到应安装的金属对象物上。在中间的绝缘层3中，在其中央的上侧的区域、并且保护金属板1的狭缝11的正下方的位置，设置有用于收纳RFID插件4的插件插入孔31。插件插入孔31和RFID插件4的平面形状可以是矩形、梯形、矩形与圆形的组合、或者其他形状。另外，图2、图3A、图4A等示出了连结部5的实现方法的例子。连结部5具有主要用于提高防止带电的接地结构以及机械强度的支柱的作用，保护金属板1与金属基板2通过由细的金属部件构成的连结部5连接。但是，在不需要防止带电、机械强度的情况下，可以省略。另外，还可以用金属制的螺钉6来代替接地结构。

本实施例的保护金属件的结构为，在保护金属体1的一部分中，形成有切入了一个或者多个狭缝11的带有狭缝的金属臂（参照图1），但在保护金属体1的不包括狭缝的其他部分中，以使狭缝、臂不零乱的方式捆起来，并且为了维持机械强度，或者为了还兼用作UHF、微波带中的天线的共振部分的作用，优选由一体化的金属部件构成。该保护金属件具有从机械和电气冲击保护内部的插件的功能，并且如后所述，具有可以收纳宽频带的多种RFID标签用插件的功能。

本实施例的保护金属件1是通过将RFID插件4收纳在带有狭缝的金属臂之下而从机械和电气冲击保护该插件的金属件，具有在LF到微波带的任意一个频带中都可以动作的宽频带特性。在将插件4保护在带有狭缝11的金属臂的正下方时，将其容纳在由容纳该插件4的绝缘体构成的中间层3中。

另外，在将RFID标签直接固定到金属部件的情况下，还可以省略金属基板2。另外，也可以使用其他固定粘接手段，例如代替螺钉6而使用粘接件将RFID标签固定到金属部件等。在省略金属基板2的情况、以及提高防止带电的电气接地以及机械强度的情况下，需要相当于连接保护金属件1与金属部件的细的连结部5的部件。

在插件插入孔31中插入与孔的形状匹配的插件4。插件4是与从LF直到微波、进而直到毫米波的宽频带对应的多种RFID标签用插件，为了使它们易于嵌入到插入孔31中，优选统一成实质上相同的外形尺寸。

图3B示出通信中使用的频带与本实施例的RFID标签的插件4的关系。在图3B的例子中，作为插件4的一个例子，准备了图4B中说明的LF用插件45、HF用插件43、UHF用插件42、以及微波用插件41这4种插件4。

另外，还可以根据用途来更换外形尺寸被统一的插件的种类。例如，在还可以适用于两种统一尺寸的RFID标签的插件。在该情况下，如果如“共用分类的例1”所示，作为频率相对高的“第1频带组”，将从毫米波至微波、UHF、以及VHF的频带设为一个组，作为频率相对低的“第2频带组”，将HF至LF的频带设为另一个组，则准备的4种插件4作为整体而被大致分成第1与第2频带组这两组。

另外，如以后的说明所述，根据收纳在保护金属件内的天线的形状，将插件4的类型大致区分成两个频带组，但更优选根据天线的形状，将插件4的类型区分成上述不同的两个频带组。即，也可以如“共用分类的例2”所示，根据天线的形状，由频率相对高且动作原理以所谓与距离成反比的强度的电磁波辐射为主体的“棒状天线频带”、以及频率相对低且动作原理以所谓与距离的平方或者三次方成反比的强度的电磁波辐射为主体的“线圈天线频带”来构成两个组。

换言之，图3B所示的“共用分类的例1”与“共用分类的例2”中的两个区域的边界是基于实质上相同的思想，以下的说明中的LF／HF带与UHF／微波带的区分只要不特别定义，就可以置换成“线圈天线频带”与“棒状天线频带”。但是，在UHF、微波带的插件中为了实现小型化，插件的天线形状例如是卷绕1至2次的微小的线圈状，但被分类成第1频带组。因此，为了与LF／HF带的线圈状天线区分，将UHF／微波带的微小的线圈状天线包含在棒状天线频带中而进行说明。

在以线圈为基础的天线中，使用了围绕线圈的高频电流产生的磁力线和基于其磁场的电磁波辐射的通讯成为主体。而在棒状的天线中，在其金属棒的轴向上流过的电流与在端部反射并返回的电流干扰而产生的半波长的驻波在金属棒表面附近的电磁场中向外部空间辐射电磁波。

接下来，使用图4A、图4B，进一步详述为了可以将LF至微波的宽频带的RFID标签的插件收纳在共同的保护金属件中来使用而所需的必要条件。

首先，图4A的（A）是示出保护金属板1、中间的绝缘层3、以及金属基板2的外观的立体图。在将绝缘层3的长度方向的中心线设为A－A’时，狭缝11与A－A’平行。另外，至少设置一个狭缝11。另外，在本发明中，将保护金属板1的、其前端到利用螺钉等实现的固定位置（螺钉孔61的上部附近）为止的A－A’方向上的长度定义成带有狭缝的金属臂部。另外，金属部件5被嵌入绝缘层3的两侧面的嵌入用凹部，其前端面与保护金属板1相接。

接下来，在图4A的（B）、（C）中，作为插件4，示出了UHF用插件或者微波用插件的相对插件插入孔31的插件插入的朝向。图4A的（B）的插件4由IC芯片7与作为线圈天线之一的微波用微小环形天线8构成，（C）的插件4由IC芯片7与作为棒状天线之一的微小偶极天线8构成。优选将插件4的容纳的朝向设置成，使插件具有的线圈天线或者微小环形天线的环面相对中间层（绝缘层）的上表面或者下表面正交，至少使插件的IC部7不接触到上下的金属面。另外，优选尽可能避开狭缝11的正下方来配置IC部7。

另外，使微小环形天线8的环面与金属件的上表面或者下表面正交，即，使（B）的A－A’的方向与图4A（A）的A－A’一致，进以使微小环形天线8位于保护金属板1的狭缝11的正下方，从而将插件4设置到绝缘层3内的插入孔31中。

在微小偶极天线8的情况下，使（C）的A－A’的方向与图4A（A）的A－A’一致，进而使天线面与金属件的上表面或者下表面平行，从而将插件4设置到绝缘层3内的插入孔31中。

这样，在UHF、微波的插件的情况下，在插件具有的微小偶极天线、微小环形天线的设置方法中，其尺寸与波长相比充其量为四分之一或十分之一的尺寸，与半波长尺寸的偶极天线相比成为非常低的灵敏度。因此，在需要与在UHF、微波中共振的尺寸的金属臂电磁耦合，并且该插件具有微小环形天线的情况下，为了相对金属臂电磁耦合，将微小环形天线设置成与金属臂平行。或者，为了在臂的轴向上电磁耦合，以使不具有微小环形天线的微小偶极天线、或者四分之一波长左右的尺寸的棒状天线不与金属臂的金属部或者下部的金属部接触，而设置成与金属臂平行。

在LF、HF的情况下，在插件具有的线圈天线、微小环形天线的设置方法中，由于动作原理是与离微小环形天线的距离的平方或者三次方成反比的强度的、例如来自静磁场的电磁辐射，所以即使读出器／写入器的天线的朝向与环面呈现的朝向不一致，也几乎不对灵敏度造成影响。因此，在LF、HF的情况下，可以是相对中间层（绝缘层）的上表面或者下表面正交、平行设置中的任意一种。但是，如果使插件与读出器／写入器的天线面平行地对准偏振面，灵敏度当然提高。

另外，在将LF至微波的某一个频带的插件4设置于中间层3的情况下，优选将插件的IC部分7以不接触到最近的金属部分的方式配置在中间层3的大致内部（上表面与下表面的中间附近）。

本实施例的特征之一在于，为了使应嵌入的RFID标签用插件4在任何频带中都共用保护金属件，而收纳在统一的同一插件插入孔31中来起作用。

图4B示出将不同频带的RFID标签用插件构成为相同外形尺寸的长方体的例子。图4B的（A）是微波用插件的立体图，将与IC芯片71连接的薄板状的微小偶极天线81在绝缘材料的大致内部铸模而成为长方体状的插件41。（B）是UHF用插件的立体图，将与IC芯片72连接的薄板带状的微小环形天线82在绝缘材料的大致内部铸模而成为长方体状的插件42。（C）是HF用插件的立体图，在上方的例子中，将与IC芯片73连接且与金属件的上表面或者下表面平行地设置的多圈的线圈83在绝缘材料的大致内部铸模而成为长方体状的插件43。在下方的例子中，将与IC芯片74连接且在与金属件的上表面或者下表面正交的方向上设置的多圈的线圈84在绝缘材料的大致内部铸模而成为长方体状的插件43。（D）是LF用插件的立体图，在上方的例子中，将与IC芯片75连接且与金属件的上表面或者下表面平行地设置的多圈的线圈85在绝缘材料的大致内部铸模而成为长方体状的插件45。在下方的例子中，将在与IC芯片76连接且与金属件的上表面或者下表面正交的方向上设置的多圈的线圈86在绝缘材料的大致内部铸模而成为长方体状的插件46。另外，插件46的立体形状对应于插件插入孔的平面形状，在矩形的情况下成为长方体状，在梯形等其他形状的情况下，当然成为分别对应的立体形状。

这样，通过成为天线形状根据频带而不同但将外形统一的插件4，并将其配置在保护金属板1的狭缝11的正下方，在低频下使电磁波透过保护金属件的金属臂部的狭缝11，而可以从插件4直接向外部辐射电磁波。在高频下，保护金属件的至少金属臂部促进共振。由此，可以提供能够对LF至UHF或者微波的插件共用的宽频带保护金属件。

接下来，使用图5、图6，详细说明可以针对宽频带的多种RFID标签用插件兼用相同的保护金属件的理由。

首先，使用图5，对将UHF、微波带的插件安装到保护金属件内的情况进行说明。图5的（A）是RFID标签用插件的纵剖面图，（B）是RFID标签用插件的立体图。另外，（C）示出保护金属件表面的高频电流i的分布。在保护金属体1中譬如梳状地交替配置狭缝、即绝缘空间或者绝缘膜等绝缘包覆并一体化，得到本实施例的带有保护金属件的RFID标签。高频电流i与狭缝11大致平行地流过，或者按照金属表面产生的作为电磁波共振模式分布的电流的朝向，横切狭缝11那样地流过。即，狭缝的绝缘电阻不阻碍高频电流i的流路。这样，多个梳状的金属臂在UHF、微波带等非常高的频率下，被梳状的金属臂夹着的狭缝状绝缘包覆成为非常低的阻抗，在这些梳状的金属臂的表面分布的高频电流i一边电磁耦合一边连续流过狭缝状绝缘包覆。即，如图5的（E）所示，在高频下观察这些梳状的金属臂的表面时，看起来犹如一体化的等效导体板1A。换言之，从外部的读出器看不到狭缝。

这样，相邻的梳状的金属片由于非常高的频率而相互电磁耦合，狭缝11的绝缘包覆成为非常低的阻抗，狭缝部分呈现导电性而易于流过高频电流，而可以进行与高频电路中的导体同等的处理。

进而，可以将被视为导体的金属臂作为高频下的天线而促进共振。例如通过将保护金属板的长的尺寸（轴向）选择为在UHF频带的频率下共振的尺寸Du，将短的尺寸（宽度方向）W、带有狭缝的金属臂部的尺寸（＝保护金属板1的螺钉孔61的下方的一体的板部件的尺寸）选择为在微波下共振的尺寸Dm，可以在UHF以及微波中实现高的灵敏度。图5的（D）示出保护金属件表面的高频电流i与磁力线Φ的关系。通过将保护金属体1的各部位的尺寸设为促进UHF、微波的共振的尺寸，保护金属体1成为至少在UHF、微波频带中电磁波辐射效率高、而且保护IC芯片7的天线兼用金属件。

对于上述梳状的金属臂的电磁耦合的程度，根据高频电路理论，夹着绝缘包覆而相对的金属板的结构可视为与电气部件的电容器的结构等效，可以通过将阻抗Z用作高频电流的电阻的基准，而定量地处理。此处，Z是公知的Z＝1／（2πfC）（欧姆），根据f、C而变化。此处，π表示圆周率，f表示高频的频率，C表示由梳状的金属臂夹着的绝缘包覆的电气电容。如果LF或者HF与UHF或者微波的频率比达到10的平方至五次方，则与其相伴地Z变化百分之一至十万分之一。

在本发明中，即使设定成阻止LF或者HF的高频电流i的高电阻值的阻抗Z，在UHF或者微波中，也可以将阻抗Z（电阻值）视为百分之一以下、大致0。即，着眼于梳状的金属臂不会阻止高频电流i而使其流过这一点。这样，包括空气的绝缘包覆的带有狭缝的金属臂的表面在低频下成为高阻抗，不使涡电流流过而使电磁波透过，在高频下成为低阻抗，高频电流i不会被阻止而流过带有狭缝的金属臂表面。因此，实现了将该臂自身的尺寸设为促进共振的天线的尺寸的宽频带的保护金属件。

接下来，使用图6，对将LF、HF带的频率的插件安装在保护金属件内的情况进行说明。图6的（A）是RFID标签用插件的纵剖面图，（C）是RFID标签用插件的立体图。另外，（B）示出了（C）的B－B’剖面。如（B）、（C）所示，在高频的磁力线的闭环中，磁力线Φ1、Φ2通过保护金属体1的狭缝11。该磁力线Φ1、Φ2侵入到RFID标签用插件的内部，与插件内部的线圈天线8的线圈交叉而相互作用。另外，这些磁力线Φ1、Φ2与读出器／写入器的天线相互作用。

首先，在LF、HF带的低频的情况下，希望在对想要入射到臂的带有狭缝的金属表面的通讯电磁波、即高频的磁力线Φ1、Φ2进行反射的方向上流过涡电流，但由于狭缝11部分的绝缘包覆阻止涡电流，所以其结果通讯电磁波不反射而透过，在内部的插件的线圈天线8中，流过与通讯电磁波的强度对应的感应电流。

另一方面，在没有形成狭缝11的金属表面的下部区域中，想要进入表面的磁力线Φ3在金属表面由于涡电流iZ而被反射，形成不进入到RFID标签用插件的内部的闭环。即，由于没有狭缝，所以涡电流iZ逆向地流过以阻止磁力线Φ3的贯通，所以磁力线Φ3在金属表面被反射，不产生与线圈天线8的相互作用。等效地，狭缝11成为高频的磁力线贯通的绝缘体，但除此以外的金属表面仍为导体。

这样，在LF、HF带等低频下，通讯电磁波透过狭缝11的绝缘包覆，所以如图6的（D）所示，可将有狭缝的区域视为犹如一体化的高频的磁力线Φ1以及Φ2贯通的等效绝缘体板1S。

如上所述，在本实施例中，保护金属件发挥具有根据频率低或者高而相反的两面性的功能。即，带有狭缝的金属臂结构具有在低频下成为等效绝缘体板1S（图6的（D）），在高频下成为等效导体板1A（图5的（E））这样的相反的两面性的性质。因此，可以提供如下宽频带保护金属件：通过在带有狭缝的金属臂结构的狭缝正下方设置插件4，在低频下使电磁波透过保护金属件，在高频下使电磁波与臂电磁耦合而共振，从而可以得到高灵敏度。

进而，可以提供如下保护金属件：插件不露出而被金属覆盖，所以可以针对机械强度、静电、浪涌电流等，维持内部IC部分的高保护性能，同时对于LF至微波的宽频带的RFID标签的插件可以共同地使用。

这样，本发明的实施例1中的保护金属件利用将由一个以上的金属棒或者金属板构成的金属体隔着绝缘包覆交替配置并一体化而得到的例如梳状带有狭缝的金属臂，其中，在LF、HF带等低频下，该臂的绝缘包覆阻止涡电流，通讯电磁波透过绝缘包覆，即在以该电磁波观察该臂时，可视为犹如一体化的绝缘体，该臂具有如下的根据频率低或者高而相反的两面性的性质：在UHF、微波带等非常高的频率下，臂金属的狭缝状绝缘包覆成为非常低的阻抗，在该臂表面分布的高频电流一边电磁耦合一边连续流过狭缝状绝缘包覆，即，在高频下观察带有狭缝的金属臂时，可视为犹如一体化的导体。

另外，在本发明的宽频带的RFID插件的保护金属件中，为了从机械性的外力以及焊接电流、静电等电气冲击、以及热冲击强有力地保护收纳在内部的重要的IC芯片部分，保护金属体（保护金属体1）的材料优选为切削、弯曲加工方便并且能以廉价的成本调配的金属材料。金属材料的选择便于使保护金属件兼用作天线或连续形成。作为处理高频电流、电压的情况下的导体，考虑非金属且呈现导电性的碳、包含丰富的离子的固体的无机或者有机材料。只要是具备廉价且低导电率和切削性、耐热性等优良特性的非金属材料，则也可以将其代替金属材料而使用。

[实施例2]

接下来，对本发明的第2实施例进行说明。

在本发明的天线的保护金属件中，在LF、HF的通讯电磁波中，可以通过带有狭缝的金属臂部的狭缝的绝缘特性存进电磁波的透过。另外，在UHF、微波带的通讯电磁波中，对于天线结构的尺寸，例如使金属件的长边在UHF的通讯电磁波中共振，使短边在微波中共振，而提高灵敏度。可以成为这样的共同的保护金属件。

根据本发明的第2实施例，将保护金属体1的轴向的外形尺寸设定成偶极天线的尺寸、或者电磁波共振模式的尺寸。

例如，在将图5中的外形尺寸设为Du，将从螺钉紧固固定位置到保护金属体1的前端为止的长度设为Dm时，通过将Du、Dm设定成下式的关系，可以提高天线的灵敏度。

$\mathrm{Du}=\mathrm{\λ}/2=\mathrm{\λu}/\left(2\sqrt{\left(\mathrm{\ϵr}\·\mathrm{\μr}\right)}\right)$

另外，在UHF波中，

λu：UHF波的真空中的波长，εr：形成绝缘体的媒质的相对介电常数，μr：形成绝缘体的媒质的相对导磁率。

在作为电磁波共振模式之一的TM基本模式时，

$\mathrm{Du}=1.841\·\·\mathrm{\λu}/\left(\mathrm{\π}\sqrt{\left(\mathrm{\ϵr}\·\mathrm{\μr}\right)}\right)$

其中，1.841··是第一类贝塞尔（Bessel）函数的导函数的最小根

$\mathrm{Dm}=\mathrm{\λm}/\left(4\sqrt{(\mathrm{\ϵr}\·\mathrm{\μr})}\right)$

λm：微波的真空中的波长

另外，在将与保护金属体1的轴向成直角的方向上的宽度设为W时，如果将W选择为微波共振尺寸、例如用

给出的偶极尺寸、或者用

给出的电磁波共振模式尺寸（TM11模式），则在灵敏度提高上进一步有效。

另一方面，在LF／HF带的通讯电磁波中，没有保护金属件中的共振，难以通过外形尺寸的最优化来提高灵敏度。但是，带有狭缝的金属臂的狭缝的个数越多，狭缝宽度越宽，越易于促进电磁波的透过，所以从该观点可以提高电磁波辐射的效率。相反，机械强度降低。因此，在实用化时，考虑双方来决定即可。

[实施例3]

在实施例1、2中，择一地将与LF至微波的宽频带对应的多个RFID标签插件中的某一个设置在绝缘层内的插入孔中而实现了共用化。相对于此，也可以在绝缘层内同时选择两种天线，即从图3B所示的“共用分类的例1”的“第1频带组”与“第2频带组”中分别选择一个天线、或者从“共用分类的例2”的“棒状天线频带”与“线圈天线频带”中分别选择一个天线，并将这两种天线的插件同时收纳在一个保护金属件中。

作为本发明的第3实施例，使用图7A～图7B，对将上述两种天线的插件同时收纳在一个保护金属件中的结构进行说明。

图7A是示出RFID标签插件的外观的立体图。保护金属体1在中央形成有一个狭缝110。与第1实施例不同，保护金属体1的下方部弯曲而与金属基板2一体化。插件被设置在绝缘层3内的插入孔中。图7B是示出与两种天线对应的譬如复合插件400的结构例的立体图，例如，将具有LF／HF带的天线810与IC芯片710的插件410、以及具有UHF／微波带的天线820与IC芯片720的插件420，在两天线的天线环面为了避免干扰而正交并且离开配置的状态下设置成一个，并在树脂材料等媒质内一体地形成为例如立体的插件4。或者，将具有LF／HF带中的某一个的天线830与IC芯片730的插件430、以及具有UHF／微波带中的某一个的天线840与IC芯片740的插件440，在两天线的天线环面正交并且配置在交叉的位置上的状态下设置成一个，并在树脂材料等媒质内一体地形成为例如立体的插件400。将这样形成的复合插件400作为绝缘层3而设置在带有狭缝的金属臂的正下方。另外，狭缝的方向与各天线的位置、朝向的关系等与前面的实施例相同。

如果将保护金属板1的轴向的长度D、即带有狭缝的金属臂的长度D设为以要插入的UHF或者微波带的频率共振的尺寸，则对于UHF／微波带得到高灵敏度。

另外，也可以将LF／HF带中的某一个的天线与UHF／微波带的双方的天线、即三个天线设置成一个而形成插件400。

另外，也可以代替一体形成与上述两种天线对应的插件，而在绝缘（媒质）层3内设置插入孔并在此同时设置两个与两种天线对应的插件。

[实施例4]

接下来，作为本发明的第4实施例，参照图8A～图8B，对将对应于UHF／微波带与LF／HF带的至少两种天线的复合插件收纳在一个保护金属件中的结构进行说明。

图8A是示出RFID标签插件的外观的立体图。图8B的（A）是示出与底的金属基板2一体化的保护金属体1的外观的立体图，（B）是示出内装了插件的绝缘（媒质）层3的外观的立体图。与第1实施例不同，保护金属体1的侧边向下方延伸，进而向内侧弯曲而与金属基板2一体化。在保护金属体1的中央，例如通过打通而形成一个H字型的狭缝112。在该例子中，在绝缘层3内一体构成了与上述两种天线对应的复合插件。

H字型的狭缝112具有针对LF／HF带的插件阻止涡电流的作用。在保护金属体1中，通过H字型的狭缝112，形成有相对的一对臂。与实施例3不同而在金属平面的内部形成带有狭缝的金属臂部，绕着1对臂形成有成为H字形图样的狭缝。将决定保护金属体1的全长的外形尺寸设为以UHF／微波带的电磁波的波长共振的尺寸。即，对于H字型的狭缝的长度，在将媒质中的波长设为λg、将空气中或者真空中的波长设为λo时，臂的长度从中央上下沿轴向分别是大致λg／4，保护金属体1的全长度是大致λo／2。

附带地说， $\mathrm{\λg}=\mathrm{\λo}/\sqrt{(\mathrm{\ϵr}\·\mathrm{\μr})}.$

如图8B的（B）所示，在媒质中上下重叠地配置了LF／HF带的芯片750与天线850、UHF／微波带的芯片760与天线860。相对的一对臂的前端被接近地配置成不接触的距离，以向媒质内部供给UHF／微波带的电磁波。即，如果将一对臂的前端间的间隙设为Gap，则Gap成为不阻碍UHF／微波带的共振的宽度、换言之大概λg／20左右。如果Gap较大，则针对机械冲击的强度降低，如果较窄，则LF／HF带的电磁波通讯的灵敏度降低，由于处于这样的关系，所以根据使用目的来决定Gap的尺寸即可。

另外，在将UHF／微波带的电磁波的插件填充封入到树脂材等媒质3中时，如果使其不与金属壳接触，则不仅可以提高灵敏度，而且对于水分的浸入可以保护插件不被腐蚀。

[实施例5]

接下来，作为本发明的第5实施例，参照图9A～图9B，对与UHF／微波带和LF／HF带的至少两种天线对应的复合插件一体构成、且将该插件收纳在一个保护金属件中的其他结构例进行说明。另外，在本实施例中，使用实施例4所示的与金属基板2一体化的保护金属体1，仅绝缘（媒质）层3的插件的结构不同。

如图9A～图9B所示，以从上面观察时重叠的方式，在媒质3中上下离开地配置了LF／HF带的芯片780与天线880、UHF／微波带的芯片770与天线870。即，UHF／微波带的天线870形成为具有台阶的形状，在其低的级的部分上，配置了LF／HF带的芯片780与天线880。

[实施例6]

接下来，作为本发明的第6实施例，参照图10A～图10B，对与UHF／微波带和LF／HF带的至少两种天线对应的复合插件被一体构成、且将该插件收容在一个保护金属件中的其他结构例进行说明。另外，在本实施例中，使用了实施例4所示的与金属基板2一体化的保护金属体1，仅绝缘（媒质）层3的插件的结构不同。

如图10A所示，在媒质3中在轴向上离开地配置了LF／HF带的芯片795与天线895、UHF／微波带的芯片790与天线890。即，UHF／微波带的天线与LF／HF带天线分离，并且沿着轴线A－A’配置。

[实施例7]

接下来，参照图11A～11B，对本发明的第7实施例进行说明。图11A是RFID标签的立体图，图11B是示出收纳多个插件的部位、即各插件插入孔41、42、43、45（图中的矩形的虚线框）的图。

在本实施例中，配置在对应宽频带的保护金属件1的正下方的绝缘（媒质）层3具有多个RFID插件的收纳部位。在对应宽频带的保护金属体1中，准备了与各频带的RFID插件对应的各种金属臂。LF、HF带的插件43、45设置在带有狭缝的金属臂117以及118的正下方的插件插入孔31中，在UHF、微波带的插件41、42中，为了能够取得不产生涡电流的电磁波的通讯路径，在臂的周边制作用于使臂共振的狭缝即可，而无需在臂自身上制作狭缝。因此，将UHF、微波带的插件设置在没有狭缝的金属臂115以及116正下方的插件插入孔31中。对于臂115，长度Du在用于UHF带时设为单极天线长，对于臂116，长度Dm在用于微波带时设为单极天线长，为了提高灵敏度而将这些臂设为促进共振的长度。附带地说，单极天线由于可以为偶极天线的大致一半，所以有利于RFID标签的小型化。另外，将G设为保护金属体1的长度方向的全长。

$\mathrm{Du}=\mathrm{\λu}/\left(4\sqrt{(\mathrm{\ϵr}\·\mathrm{\μr})}\right)$

$\mathrm{Dm}=\mathrm{\λm}/\left(4\sqrt{(\mathrm{\ϵr}\·\mathrm{\μr})}\right)$

另一方面，关于与LF带对应的臂117、与HF带对应的臂118，在它们的通讯频率下难以实现保护金属件中的共振，可以根据使用目的自由地变更外形尺寸。主要具有机械地保护插件的功能。但是，狭缝宽度越宽，越易于促进电磁波的透过，所以从该观点可以提高灵敏度。

通过以上的配置，在与各臂对应的各个收纳部位，放入LF、HF、UHF或者微波带的期望的RFID插件，RFID插件在各自的频率下分别独立地发挥作用。

Claims (9)

1.一种RFID标签，具备嵌入到保护金属件中的RFID插件，其特征在于，具有：

保护金属板；以及

固定在该保护金属板上的绝缘层，

其中，上述保护金属板具有沿着长度轴方向延伸的至少一个狭缝，该狭缝具有阻止在上述保护金属板的表面产生的涡电流的功能；

上述绝缘层具有在形成于上述保护金属板中的上述狭缝的正下方的位置保持上述RFID插件的功能；

在该绝缘层中，能够择一地收纳LF频带、HF频带、UHF频带以及微波频带的各频带的RFID标签的插件，

上述保护金属板从其前端到对上述绝缘层的固定位置，形成有带有狭缝的金属臂部；

该狭缝具有使上述保护金属板的一部分梳状地分离而使绝缘包覆进入的结构；

上述绝缘层在上述带有狭缝的金属臂部的正下方具备择一地收纳上述插件的一个插件插入孔。

2.根据权利要求1所述的RFID标签，其特征在于，

与上述LF频带、HF频带、UHF频带以及微波频带的各频带对应的RFID标签的插件构成为外形实质上相同的尺寸。

3.根据权利要求2所述的RFID标签，其特征在于，

使构成上述UHF频带的RFID标签的插件的微小环形天线的环面与上述保护金属件的上表面或者下表面正交，进而，使上述微小环形天线位于上述狭缝的正下方，从而将上述插件设置在上述绝缘层的上述插件插入孔中。

4.根据权利要求2所述的RFID标签，其特征在于，

使构成上述微波频带的RFID标签的插件的微小偶极天线的轴向与上述保护金属件的轴向一致，从而将上述插件设置在上述绝缘层内的上述插件插入孔中。

5.根据权利要求1所述的RFID标签，其特征在于，

上述保护金属板具有多个上述狭缝，与上述长度方向大致平行地形成通过该狭缝形成有多个切入的上述带有狭缝的金属臂，并使它们一体化。

6.根据权利要求5所述的RFID标签，其特征在于，

上述保护金属板具有如下的根据频率的高低而相反的两面性的性质：

在LF、HF频带的低频下，上述带有狭缝的金属臂的狭缝状的绝缘包覆阻止涡电流，通讯电磁波透过绝缘包覆，从而在以该电磁波观察该臂时，视为一体化的绝缘体；

在UHF、微波频带的高频率下，上述金属臂的狭缝状的绝缘包覆成为低的阻抗，在上述金属臂的表面分布的高频电流一边电磁耦合一边连续流过狭缝，在以高频观察该带有狭缝的金属臂时，视为一体化的导体。

7.根据权利要求5所述的RFID标签，其特征在于，

上述保护金属板具有作为能够对保护金属件的各频率共同地使用的宽频带保护金属件的功能；

在LF、HF的通讯电磁波中，通过上述带有狭缝的金属臂的绝缘特性促进电磁波的透过；

在UHF、微波频带的通讯电磁波中，使该保护金属板的长边在UHF的通讯电磁波中共振，使该保护金属板的短边在微波中共振。

8.一种RFID标签，具备嵌入到保护金属件中的RFID插件，其特征在于，具有：

保护金属板；以及

固定在该保护金属板上的绝缘层，

其中，上述绝缘层具有与LF、HF、UHF以及微波频带的各频带对应的多个RFID插件的收纳部位；

上述保护金属板具有带有狭缝的金属臂和没有狭缝的金属臂，

上述保护金属板从其前端到对上述绝缘层的固定位置，形成有带有狭缝的金属臂部；

该狭缝具有使上述保护金属板的一部分梳状地分离而使绝缘包覆进入的结构；

上述绝缘层在上述带有狭缝的金属臂部以及上述没有狭缝的金属臂的正下方具备收纳上述插件的一个插件插入孔，

上述LF以及HF频带的RFID插件分别收纳在带有狭缝的金属臂的正下方的所述插件插入孔，

上述UHF以及微波频带的RFID插件分别收纳在没有狭缝的金属臂的正下方的所述插件插入孔，

在各自的频率下分别独立地起作用。

9.根据权利要求8所述的RFID标签，其特征在于，

上述保护金属板的没有狭缝的金属臂中的一个构成为，使该臂的长度尺寸与上述UHF频带的1／4波长的共振尺寸一致，在该臂的正下方，收纳上述UHF频带的RFID插件，使其与该臂电磁耦合；

使另一个没有狭缝的金属臂的长度尺寸与上述微波频带的1／4波长的共振尺寸一致，在该臂的正下方收纳上述微波频带的RFID插件，使其与该臂电磁耦合；

在上述保护金属板的带有狭缝的金属臂中的一个中，利用上述狭缝的绝缘特性使上述LF频带的通讯电磁波透过该臂，在该臂的正下方收纳上述LF频带的RFID插件，使其不与该臂电磁耦合；

在另一个带有狭缝的金属臂中，利用上述狭缝的绝缘特性使上述HF频带的通讯电磁波透过该臂，在该臂的正下方收纳上述HF频带的RFID插件，使其不与该臂电磁耦合。

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