CN1835000A - Rfid标签 - Google Patents

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Abstract

使用包括发射和接收天线、形成在天线四周中的检测块、以及连接至天线和检测块以检测检测块的断裂的电子组件的RFID标签，可防止非法使用，在包含检测装置的同时，还可获得标签天线和IC芯片之间的匹配，以及还可获得天线较高的辐射和接收特性，而不会使天线增益恶化。此外，由于可阻止通过将RFID标签再粘贴至物品来非法使用RFID标签，RFID对于保持安全性是非常有效的。

Description

RFID标签
技术领域
本发明涉及RFID(射频识别)标签。用于本说明书中的“RFID标签”还被称为“RFID标签的嵌入物”，因为其还用作“RFID标签”的内部结构部件(嵌入物)。另外，“RFID标签”还称为“射频IC标签”。此外，这种“RFID标签”包括非接触型IC卡。
背景技术
近几年来，提出了以读取器/记录器为代表的外部设备和以非接触方式使用无线电波交换信息的各种RFID标签。作为一种这样的RFID标签，还提出了具有用于无线电波通信的天线图案和IC芯片装设在由塑料或纸制成的基片上的结构的标签。上面说明的类型RFID标签被考虑使用在这种模式中：这种标签被附着至数个物品中，并且通过使用外部设备交换这些物品的信息可识别这些物品。
在这种RFID标签的应用模式中，可能实施这样的非法使用，例如通过剥离附着至确定物品的RFID标签、然后将该RFID贴至另外的物品以控制外部设备错误地识别相关物品，来将昂贵物品作为低价物品获得。因此，需要一种能避免这种非法使用的技术。
在当前这种情形下，已经提出通过在剥离RFID标签时断裂天线图案来禁止通信的方案(例如，专利文献1至8)。
图1A和1B分别示出基于现有技术在RFID标签剥离前状况的正视图和侧视图。
图1A和1B中示出的RFID标签1由位于基片13上的天线图案、通过凸块16连接至天线图案12的IC芯片11、和通过黏合剂15粘贴至基片13的封皮薄片14形成，该封皮薄片14覆盖天线图案12和IC芯片11。
通过将RFID标签1的基片13侧粘贴至物品来使用RFID标签1。与基片13侧被粘贴至物品时的黏合力相比，所设置的黏合剂15的黏合力较弱。因此，假如RFID标签1被试图实施非法使用的非法使用者剥离，封皮薄片14就从基片13被剥离。
此外，天线图案12设置在或来自与基片13粘贴性相当弱的区域。
图2A和2B分别示出现有技术中在剥离RFID标签后状况的正视图和侧视图。
当图1中示出的封皮薄片14被从基片13剥离后，在与基片13粘贴性弱的区域12a处的天线图案12与封皮薄片14一起被剥离。因此，天线图案12丧失了作为通信天线的功能，这禁止了通信。
作为避免非法使用的技术，提出一种技术，其中，除了天线图案，在RFID标签上还设置一个剥离时破裂的专用图案，且使用IC芯片检测专用图案的破裂。
图3A和3B分别示出现有技术中另一RFID标签被剥离前的状况和剥离后的状况。
图3A和3B示出的RFID标签2设置有天线图案22、连接至天线图案22的IC芯片21、和用于断裂的图案23，其使用导电油墨24导电。此外尽管没有示出，但基片和封皮薄片也像图1示出的RFID标签一样设置。
在RFID标签2的情况中，当试图实施非法使用的非法使用者剥离RFID标签2时，封皮薄片被从基片剥离。在RFID标签2的情况中，当封皮薄片被剥离时，导电油墨24溅射以将用于断裂的图案23设置为绝缘状况。其间，IC芯片21检测用于断裂的图案23的此绝缘状况。此外，图案的断裂也可使用溅射的导电油墨24直观确认。
在图3中说明的RFID标签2的情况中，甚至在封皮薄片被剥离之后，天线图案22和通信功能仍维持，从而在与外部设备通信时RFID标签2的剥离被告知外部设备。
这种方案的例子可从专利文献中找到，例如美国专利申请公开号2003/075608、美国专利号6421013、美国专利申请公开号2003-524811、日本专利文献号JP-A-2003-173477、日本专利文献号JP-A-2005-31153、美国专利申请公开号2003-517659、日本专利文献号JP-A-2003-346121、日本专利文献号JP-A-2002-362613和日本专利文献号JP-A-2002-150248。
然而，上述现有技术具有的问题在于，由于在RFID被剥离时一部分标签断裂且断裂部分是明显的，修复断裂区域的启发和机会被给予试图非法使用该标签的人，从而消除非法使用的效果变得不足。此外，在现有技术中，例如，当附着至确定物品的RFID标签被剥离然后再次粘贴至其它物品时，读取器/记录器的读取器可被控制而错误地识别物品信息。
例如，这里可实施非法使用。实际上，一旦已写入低价物品信息的RFID标签被剥离，然后被再次粘贴至昂贵物品而给出虚假价格。因此，期望一种能避免这种非法使用的技术。
发明内容
考虑到上述背景，本发明的目的是提供一种RFID标签，该标签能确保更有效地避免非法使用，且能够进一步提高天线的辐射和接收特性。
依据本发明的一个方面，为实现上述目的，具有天线和电子部件的RFID标签包括发射和接收天线、形成在天线四周的检测块(detection block)以及连接至天线和检测块的用于检测检测块的断裂的电子组件。
依据本发明的第二方面，具有天线和电子部件的RFID标签包括发射和接收天线、形成在天线四周的检测块以及连接至天线和检测块的用于检测检测块的断裂的电子组件，此外检测块的长度为半波长的非整数倍。
依据本发明的第三方面，具有天线和电子部件的RFID标签包括发射和接收天线、形成在天线四周的检测块以及连接至天线和检测块的用于检测检测块的断裂的电子组件，此外检测块由导电材料和包括两条线的环路形成。
依据本发明的第四方面，具有天线和电子部件的RFID标签包括发射和接收天线、形成在天线四周的检测块以及连接至天线和检测块的用于检测检测块的断裂的电子组件，此外检测块由两条线的间隔狭窄的环路形成。
依据本发明的第五方面，具有天线和电子部件的RFID标签包括发射和接收天线、形成在天线四周的检测块以及连接至天线和检测块的用于检测检测块的断裂的电子组件，此外检测块形成为通过向后折叠单环路获得的形状。
依据本发明的第六方面，具有天线和电子部件的RFID标签包括发射和接收天线、形成在天线四周的检测块以及连接至天线和检测块的用于检测检测块的断裂的电子组件，此外检测块形成为通过向后折叠单环路获得的U形。
依据本发明的第七方面，具有天线和电子部件的RFID标签包括发射和接收天线、形成在天线四周的检测块以及连接至天线和检测块的用于检测检测块的断裂的电子组件，此外检测块由银膏制成且天线由铜制成。
依据本发明的第八方面，具有天线和电子部件的RFID标签包括发射和接收天线、形成在天线四周的检测块以及连接至天线和检测块的用于检测检测块的断裂的电子组件，此外天线包括折叠的偶极天线、偶极天线、微偶极天线(fine dipole antenna)、环路天线、微环路天线(fine loop antenna)以及曲折结构。
依据本发明的第九方面，具有天线和电子部件的RFID标签包括发射和接收天线，形成在天线四周的检测块以及连接至天线和检测块的用于检测检测块的断裂的电子组件，装设天线、检测块和电子组件的第一薄膜，覆盖天线、检测块和电子组件的第二薄膜，和设于外侧而围绕在第一薄膜和第二薄膜之间的一部分检测块且严格黏合至第二薄膜的壁块。
依据本发明的第十方面，具有天线和电子部件的RFID标签包括发射和接收天线，形成在天线四周的检测块以及连接至天线和检测块的用于检测检测块的断裂的电子组件，装设天线、检测块和电子组件的第一薄膜，覆盖天线、检测块和电子组件的第二薄膜，和设于外部位置而围绕在第一薄膜和第二薄膜之间的一部分检测块且严格黏合至第二薄膜的壁块，以及壁块，该壁块由热固性树脂形成且涂覆一材料，该材料可以从与第一薄膜相接触的表面处被剥离。
附图说明
图1A和1B分别示出现有技术中RFID剥离前状况的正视图和侧视图。
图2A和2B分别示出现有技术中RFID剥离后状况的正视图和侧视图。
图3A和3B分别示出现有技术中另一RFID剥离前状况和剥离后的状况。
图4是示出本发明中RF标签的第一实施例的示意图。
图5是示出本发明中RF标签的第一实施例的天线阻抗的示意图。
图6是示出本发明中RF标签的第二实施例的示意图。
图7A和7B分别是在本发明的RF标签的第二实施例中示出提供检测块时天线阻抗的示意图和示出没有提供检测块时天线阻抗的示意图。
图8是示出本发明中RF标签的第三实施例的示意图。
图9是示出本发明中RF标签的第三实施例的天线的辐射谱示意图。
图10是示出图9中辐射谱的环路谐振(1)中的电流分布的示意图。
图11A、11B和11C示出本发明中RF标签的第四实施例的示意图。
具体实施方式
将参考附图说明本发明的优选实施例。然而，这些实施例中并不限制本发明的技术范围。
在本发明的优选实施例中，将在下面说明用以防止非法使用的RFID标签的结构和工作。
图4示出本发明的RF标签的第一实施例的结构。在这个RFID标签中，工作频率假定为大约950MHz，但也可选择其它频率。这个RFID标签的大小设定为120mm×60mm。
在该RFID标签，天线18形成在薄膜片3上且检测块4形成在天线18的四周。
此外，IC芯片17以桥接在天线18和检测块4上的形式设置。薄膜片由诸如FR-4之类或PET(聚乙烯对苯二酸polyethylene telephthalate的缩写)的介电材料基底制成。检测块4由长度为大约29cm的单环路形成。RF标签形成在图4中所示薄膜片3上天线18的四周作为检测块4的环路。此外，天线18和IC芯片17等由封皮薄片(未示出)覆盖。实际上，使用黏合剂或双面胶带等，将RF标签的作为粘贴表面的薄膜片3粘贴至物品。试图非法使用的人成功地将粘贴至低价物品的RF标签从封皮薄片剥离，并将该标签再次粘贴至昂贵物品用于非法使用。然而，本发明的RF标签不仅设置有防止非法使用的检测图案，还在天线18四周形成单环路以检测甚至在从任意方向剥离该封皮薄片时的非法使用。
此外，如果由于该封皮薄片被剥离而断裂检测块4的环路的一部分被打开，RF标签的IC芯片检测该环路的打开，并且在判断非法使用已实施时，经天线18，将待发射的物品信息加上指示断裂发生的信息(非法使用识别信息)(未示出)发射给读取器或管理装置等(未示出)。因此，管理人员可识别存在非法使用情况的RF标签。此外，当IC芯片17检测非法使用时，RF标签还能够设定在发射指示断裂发生的信息之后防止非法使用的功能，例如进行锁定以禁止从外面写入信息、写入信息的擦除、以及禁止IC芯片17的所有操作。
图5示出本发明的RF标签的第一实施例中的天线阻抗。这个RF标签设定从图4中检测块4的图案观察到的IC芯片17的阻抗为50Ω。此外，从天线观察到的IC芯片的阻抗设定为Z＝36-j245[Ω]。
因此，天线阻抗Z1变得等于323+j192[Ω]。当Z1被归一化为50Ω时，获得Z1＝323/50+j192/50＝6.46+j3.84[Ω]。当Z被归一化为50Ω时，获得Z＝36-j245＝0.72+j4.9[Ω]。图5示出在史密斯圆图(smith chart)上绘制的归一化阻抗。工作频率设定为950MHz。
根据上面说明能够理解，天线阻抗Z1和IC芯片17的阻抗Z＝36-j245[Ω]不是共轭关系，从而没有获得匹配。图5的天线增益变得等于-5.4dBi。根据这个事实，可以推断天线增益和该天线与IC芯片之间的匹配均恶化。
这里使用的dBi被称为绝对增益。通过在与使用无指向性天线进行测量的同等条件下测得的一个比值，可以得到该绝对增益，该比值是当无线电波从无指向性天线以标准功率向空间辐射时，在远离这种无指向性天线的区域的无线电波的强度与所使用的天线的无线电波强度之比。实际上，绝对增益表示关于无指向性天线(全向天线)的天线增益。
在本发明的RF标签的第一实施例中，因阻抗与IC芯片17不匹配，所以天线的辐射-接收特性不是特别好。此外，在本发明的第一实施例中，由于在天线的四周另外形成单环路，表明产生足够特征的无线电波的发射和接收是不可能的。
因此，通过形成作为RF标签的结构可实现下面的RF标签，以获得使天线和IC芯片之间的阻抗匹配，从而获得向管理人员或读取器/记录器提示非法使用的足够特征。
图6是示出本发明中RF标签的第二实施例的示意图。这个RFID标签形成为120mm×60mm的大小，该大小与第一实施例中的大小类似。这个RF标签在结构上不同于第一实施例中的RF标签的检测块4。检测块41由包括两条线，即内部线路和外部线路的环路形成。此外，这个检测块41形成具有窄间隔的两条线的环路。另外，这个检测块41的形状通过向后折叠(fold back)单环路获得。在第二实施例的RF标签中，天线18形成在薄膜片3上且检测块41形成在天线18的四周。
此外，IC芯片17设置为桥接在天线18和检测块41上。如在第一实施例中的情况中，薄膜片由诸如FR-4之类或PET(聚乙烯对苯二酸的缩写)的介电材料基底来构造。该检测块41具有大约58mm的环路长度。一个约950MHz的工作频率的波长大约是31.5cm，并且半波长变为大约15.7cm。如对第三实施例的说明所述，该检测块41的环路长度偏离了半波长的整倍数。RF标签形成如图6所述天线18的四周的检测块41的环路，以及在RF标签上的天线18和IC芯片17等由封皮薄片(未显示)来覆盖。
接下来，图7A和7B分别示出当具有本发明的RF标签的第二实施例中的检测块时天线阻抗的示意图和当不具有该检测块时天线阻抗的示意图。图7A和7B示出在史密斯圆图上绘制的天线阻抗。
图7A示出具有图6的检测块41时的阻抗。在这种情况中，天线阻抗假定为Z2。在该RF标签中，图6中IC芯片17的阻抗Z变得等于36-j245[Ω]。天线阻抗Z2变得等于47+j269[Ω]。当Z2被归一化为50Ω时，得到Z2＝47/50+j269/50＝0.94+j5.38Ω。当Z被归一化为50Ω时，得到Z＝36-j245＝0.72-j4.9Ω。如图7A所示，将归一化后的阻抗Z、Z2绘制在史密斯圆图上。工作频率设定为大约950MHz。史密斯圆图图7A显示Z和Z2几乎成共轭关系且几乎是匹配的。
通过在史密斯圆图上绘制不提供检测块41时的天线阻抗可得到图7B。在这种情况下，天线阻抗Z3变得等于44+j236Ω。当Z3被归一化为50Ω时，得到Z3＝44/50+j236/50＝0.88+j4.72Ω，以及将归一化后的Z3绘制在史密斯圆图上。图6中的IC芯片17的阻抗Z＝36-j245[Ω]也绘制在史密斯圆图上。
因此，可以理解图7B中的Z和Z3比图7A的Z和Z2处于更好的共轭关系，并且达到充分的匹配。此外，当将图7A与图7B相比较时，即使在有检测块41时或没有检测块41时，天线阻抗没有在大范围中改变(与IC芯片17的匹配没有偏离太多)。当如图7A的情况提供检测块41时，天线增益变为1.2dBi，同时如图7B的情况假如没有提供检测块41时，天线增益变为1.6dBi，因此表明天线增益也没有太多的改变。
图8示出本发明中RF标签的第三实施例。该RF标签具有与第二实施例中的标签几乎相同的结构，尽管检测块41和RF标签的天线的形状是不同的。检测块7在天线6的四周形成为包括内部线路和外部线路的环路。不同之处在于在RF标签中的薄膜片的大小小到60mm×30mm，其仅仅是第一和第二实施例中的一半。在第三实施例中的RF标签中，天线6形成在薄膜片3上和检测块7形成在天线6的四周。
此外，IC芯片17设置为桥接在天线6和检测块7上。如第二实施例中的情况，薄膜片3由例如FR-4类或PET(聚乙烯对苯二酸的缩写)类的介电材料基底形成。该检测块7具有大约34cm的环路长度。一个约950MHz工作频率的波长大约是31.5cm，且半波长大约是15.7cm。检测块7的环路长度偏离如参考图9所说明的半波长的整倍数。
图9示出表示本发明中RF标签的第三实施例的天线的辐射谱。这里使用的[a.u.]用作相对单位，并且是任意单位的缩写。在图9中，场强E[a.u.]绘制在纵轴上，同时频率绘制在横轴上。图9显示没有提供检测块即没有提供双环路时的曲线，以及显示提供检测块7即提供双环路时的曲线。在提供双环路的情况下(单环路分别设置在内部侧和外部侧的环路)，可发现环路的谐振点(1)。此外，可发现RF标签中天线的最大辐射点(2)。假如检测块7的环路长度设定为半波长的整倍数，则环路的谐振点(1)将会与最大辐射点(2)相匹配。
然而，这种情况是不希望的，因为发射距离会依赖于环路的断路的发生和不发生而改变。
因此，在本发明的RFID标签中，检测块7的环路长度并设定为半波长的整倍数。当环路长度被设定为半波长的整倍数时，产生这样的缺陷，即，即使在RF标签设定在环路未断开的情况下与读取器/记录器能通信的最大距离处，如果环路断开则发射距离变短。
图10是示出在图9中辐射谱的出现环路谐振(1)的情况下的电流分布。通过作为电阻器中的电流分布的实部以及作为电抗中的电流分布的虚部来表示该分布。在图10中，电流值绘制在纵轴上且环路长度绘制在横轴上。
图11A、11B和11C示出本发明中RF标签的第三实施例的示意图。在图11A中，天线6形成在薄膜片3上，并且检测块的外部线路72和内部线路71形成在薄膜片上的天线6的四周。此外，IC芯片17设置为桥接在天线18和检测块71上。薄膜片由例如FR-4类或PET(聚乙烯对苯二酸的缩写)类的介电材料基底制成。检测块(71、72)由大约29cm的环路长度的两个环路(双环路)形成。RF标签通过使用树脂或粘接剂涂覆检测块7和天线6以及通过使用形成在其上的封皮薄膜(未示出)涂覆这些部件来构成。隔离块30指示在检测块的外部线路72和内部线路71之间的隔离位置。例如，当封皮薄膜形成在该结构(其中，切割部分设定在与隔离块30相匹配的区域)中时，只有检测块的外部线路72可剥离。
图11B是当图11A被沿(C)-(C)′线切割时RF标签的横截面图。
在图11B的RF标签中，薄膜片3附着至检测块的基片8，天线6、IC芯片17、检测块的外部线路72以及检测块的内部线路71形成在薄膜片3上，另外形成壁块9和隔离块30，以及在它们之上还形成封皮薄膜19。壁块9可由像硅树脂或黏合剂一样的树脂制成，或可由例如形成封皮薄膜的材料的材料制成。RF标签可使用基片8作为粘贴表面附着至物品。可选择地，封皮薄膜可附着至物品上。
图11C是在横截面图11B中的封皮薄膜被剥离时的横截面图。
在图11C，当RF标签的封皮薄膜19被剥离时，壁块9和外部线路72也一起被剥离。
因此，作为附着至物品的RF标签中的检测块的线路，仅有内部线路10被留下，成为单线路留下的检测块与本发明第一实施例中的结构相同。所以，不可能再使用天线进行发射和接收，从而可防止非法使用。无论从哪个方向上剥离封皮薄膜19，该RF标签均能够使用检测块检测到剥离。此外，在上述RF标签的任意实施例中，由于使用透明和导电的银膏等制成检测块，以及由铜制成天线，因此难于直观发现检测块，而且从阻止非法使用的观点来看，检测块能够容易地被剥离，此外从发射和接收特性的观点来看，还可获得较高增益的天线。
此外，任何类型的结构可用于天线，该天线选自折叠偶极天线、偶极天线、微偶极天线、环路天线、微环路天线和曲折结构。
通过引入上述结构，本发明的RFID能够避免非法使用，并且通过包括剥离检测装置的同时使标签天线和芯片之间匹配，还能够获得天线较高的辐射和接收特性，而无天线增益的恶化。
此外，由于沿天线的四周提供剥离检测装置，无论从任意方向剥离标签时，由于剥离检测装置也被剥离，因此可检测到标签的剥离。
本发明的RFID标签能够增强无线电标签领域的安全性，因为可防止例如将标签再粘贴至物品的非法使用。

Claims (15)

1、一种RFID标签，包括：
发射和接收天线；
检测块，形成在天线四周；以及
电子组件，连接至天线和检测块，用于检测检测块是否断裂。
2、依据权利要求1的RFID标签，其中检测块的长度为该RFID标签的工作频率的半波长的非整数倍。
3、依据权利要求1的RFID标签，其中检测块由导电材料和包括两条线的环路形成。
4、依据权利要求1的RFID标签，其中检测块由两条线之间的间隔狭窄的环路形成。
5、依据权利要求1的RFID标签，其中检测块形成为通过向后折叠单环路获得的形状。
6、依据权利要求1的RFID标签，其中检测块形成为通过向后折叠单环路获得的U形。
7、依据权利要求1的RFID标签，其中检测块由银膏制成且天线由铜制成。
8、依据权利要求1的RFID标签，其中天线是折叠的偶极天线、偶极天线、微偶极天线、环路天线、微环路天线或曲折结构。
9、依据权利要求1的RFID标签，其中检测块由导电且透明的材料制成。
10、一种RFID标签，包括：
发射和接收天线；
检测块，形成在天线四周；以及
电子组件，连接至天线和检测块，用于检测检测块的断裂；
第一薄膜，装设天线、检测块和电子组件；
第二薄膜，覆盖天线、检测块和电子组件；以及
壁块，设于外侧而围绕在第一薄膜和第二薄膜之间的一部分检测块，且仅黏合至第二薄膜。
11、依据权利要求10的RFID标签，其中壁块由热固性树脂形成，且涂覆一材料，该材料可以从与第一薄膜相接触的表面处被剥离。
12、依据权利要求10的RFID标签，其中检测块由导电且透明的材料制成。
13、依据权利要求10的RFID标签，其中壁块和第二薄膜由相同材料制成。
14、依据权利要求10的RFID标签，其中第二薄膜在外周处设置有切割部分而包括一部分检测块。
15、一种RFID标签，包括：
发射和接收天线；
检测块，形成在天线四周；以及
电子组件，连接至天线和检测块，用于检测检测块的断裂；以及
基底，用于装设天线、检测块和电子组件。
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