DE202014001474U1 - UHF RFID transponder - Google Patents
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Abstract
UHF-RFID-Transponder auf Leiterplattenbasis, ausgestaltet zur Befestigung auf elektrisch leitfähigen Oberflächen, insbesondere zur Verwendung auf metallischen Objekten, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder insgesamt drei als Dielektrikum ausgestaltete Substratschichten (5; 6) und zwei metallische Schichten (2; 3) aufweist, die derart angeordnet sind, dass zwei jeweils äußere als Dielektrikum ausgestaltete Substratschichten (5) den nach außen gerichteten Flächen der oberen metallischen Schicht (2) bzw. der unteren metallischen Schicht (3) zugeordnet sind und dass eine innere als Dielektrikum ausgestaltete Substratschicht (6) zwischen den nach innen gerichteten Flächen der oberen (2) und unteren metallischen Schicht (3) angeordnet ist, wobei ein RFID-Chip (1) der oberen oder der unteren metallischen Schicht (2; 3) zugeordnet ist und wobei in der inneren als Dielektrikum ausgestalteten Substratschicht (6) Vias (4) zur Durchkontaktierung zwischen der oberen (2) und der unteren metallischen Schicht 3 angeordnet sind.UHF RFID transponder based on a printed circuit board, designed for attachment to electrically conductive surfaces, in particular for use on metallic objects, characterized in that the transponder has a total of three substrate layers (5; 6) and two metallic layers (2; 3) designed as a dielectric , which are arranged in such a way that two outer substrate layers (5) configured as dielectric are assigned to the outward-facing surfaces of the upper metallic layer (2) or the lower metallic layer (3) and that an inner substrate layer (6 ) is arranged between the inwardly facing surfaces of the upper (2) and lower metallic layer (3), an RFID chip (1) being assigned to the upper or lower metallic layer (2; 3) and being in the inner as Dielectric-designed substrate layer (6) vias (4) for through-plating between the upper (2) and the lower en metallic layer 3 are arranged.
Description
Die Erfindung betrifft einen UHF-RFID-Transponder auf Leiterplattenbasis, ausgestaltet zur Befestigung auf elektrisch leitfähigen Oberflächen, insbesondere zur Verwendung auf metallischen Objekten.The invention relates to a PCB-based UHF RFID transponder, designed for mounting on electrically conductive surfaces, in particular for use on metallic objects.
RFID-Systeme ermöglichen eine drahtlose Datenübertragung zwischen einem vorzugsweise auf UHF basierenden RFID-Transponder und einer Datenerfassungs- bzw. Auswerteeinheit, so dass Parameter technischer Objekte ohne direkten Zugriff auf diese Objekte erfasst werden können. Dies ist für zahlreiche Anwendungen vorteilhaft, bei denen unter Kosten- (z. B. Reduzierung von Personal) und/oder funktionellen Aspekten (z. B. Erfassung von Maschinenparametern im Betrieb) ein Direktzugriff nicht oder nur bedingt möglich ist. Solche UHF-RFID-Transponder werden beispielsweise für Zutrittskontrollen, für Ticketsysteme, für die Lagerhaltung, für Logistikaufgaben oder für elektronische Bezahlsysteme eingesetzt. Die notwendigen Baugruppen werden sowohl stationär an Gebäuden, Maschinen, Automaten und dergleichen montiert als auch in mobile Gerätetechnik wie Fahrzeuge, Abfallbehälter und dergleichen baulich integriert. Diese technischen Systeme werden demzufolge in sehr unterschiedlichen Umfeldern betrieben, so dass die Konstruktion der RFID-Transponder so ausgestaltet werden sollte, dass sie in einfacher Weise in die zugeordnete Gerätetechnik integriert werden können und unabhängig von den konkreten Einbaubedingungen optimal funktionieren. Diese Anforderungen haben zu einer kaum überschaubaren Anzahl technischer Lösungen geführt, die für konkrete Einsatzgebiete modifiziert worden sind und von denen nachfolgend lediglich drei typische Einsatzbeispiele benannt werden:
So beschreibt
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Aus
Gegenstand von
Obwohl sich UHF-RFID-Transponder grundsätzlich bewährt haben und inzwischen für eine kaum überschaubare Anzahl von Anwendungen eingesetzt werden, besteht weiterhin Entwicklungsbedarf. So werden beispielswiese noch sichere Lösungen zur Anordnung von UHF-RFID-Transpondern auf Oberflächen aus elektrisch leitfähigen Werkstoffen angestrebt. Denn durch die Anordnung auf metallischen Objekten kann eine bereits abgeglichene RFID-Antenne verstimmt werden, so dass diese Baugruppe nicht mehr auf dem vorab definierten Arbeitspunkt arbeitet. Dadurch kann die Funktionsfähigkeit beeinträchtigt werden, indem für die RFID-Antenne z. B. die an sich verfügbare Energie nicht mehr vollständig nutzbar ist.Although UHF RFID transponders have basically proven themselves and are now used for a barely manageable number of applications, there is still a need for development. For example, secure solutions for the arrangement of UHF RFID transponders on surfaces of electrically conductive materials are sought. Because of the arrangement on metallic objects an already tuned RFID antenna can be detuned, so that this module does not work on the pre-defined operating point. As a result, the functionality can be impaired by the RFID antenna z. B. the energy available per se is no longer completely usable.
Ebenso sollen die UHF-RFID-Transponder trotz ihrer relativ niedrigen Nutzfrequenz eine lediglich kleine Baugröße aufweisen und problemlos auf metallischen Objekten funktionieren.Likewise, the UHF RFID transponders, despite their relatively low useful frequency, have a small size and can easily work on metallic objects.
Die Größe dieser Transponder wird wesentlich durch die Größe der Antenne bestimmt. In der Veröffentlichung von
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen UHF-RFID-Transponder zu schaffen, der sehr klein dimensioniert und preiswert herzustellen ist und der insbesondere für eine Verwendung auf metallischen Objekten geeignet ist.The object of the invention is therefore to provide a UHF RFID transponder, which is very small in size and inexpensive to manufacture and which is particularly suitable for use on metallic objects.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Transponder insgesamt drei als Dielektrikum ausgestaltete Substratschichten und zwei metallische Schichten aufweist, die derart angeordnet sind, dass zwei jeweils äußere als Dielektrikum ausgestaltete Substratschichten den nach außen gerichteten Flächen der oberen metallischen Schicht bzw. der unteren metallischen Schicht zugeordnet sind und dass eine innere als Dielektrikum ausgestaltete Substratschicht zwischen den nach innen gerichteten Flächen der oberen und unteren metallischen Schicht angeordnet ist. Weiterhin ist ein RFID-Chip der oberen oder der unteren metallischen Schicht zugeordnet, wobei in der inneren als Dielektrikum ausgestalteten Substratschicht Vias zur Durchkontaktierung zwischen der oberen und unteren metallischen Schicht angeordnet sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, die im Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.This object is achieved in that the transponder a total of three as a dielectric have configured substrate layers and two metallic layers, which are arranged such that two respective outer dielectric layers configured as substrate layers are associated with the outwardly facing surfaces of the upper metallic layer and the lower metallic layer and that an inner designed as a dielectric substrate layer between the inside directed surfaces of the upper and lower metallic layer is arranged. Furthermore, an RFID chip is assigned to the upper or lower metallic layer, vias being arranged in the inner dielectric layer for the through-connection between the upper and lower metallic layers. Advantageous embodiments are described in the subclaims, which are explained in more detail in the exemplary embodiment.
Die erfindungsgemäße technische Lösung betrifft einen UHF-RFID-Transponder für eine Verwendung auf metallischen Objekten. Dieser Transponder ist auf der Basis von Multi-Lagen-Leiterplatten aufgebaut und ermöglicht somit eine kostengünstige Herstellung. Durch die Anordnung der Metallisierungslagen der Transponderantenne und des eigentlichen RFID-Chips zwischen Dielektrikum-Lagen wird ein wirksamer Schutz dieser sensiblen Bauteile gegenüber mechanischen und elektrischen Beaufschlagungen erzielt, so dass sich der gesamte UHF-RFID-Transponder durch Robustheit im Outdoor-Einsatz auszeichnet.The technical solution according to the invention relates to a UHF RFID transponder for use on metallic objects. This transponder is based on multi-layer printed circuit boards and thus enables cost-effective production. By arranging the metallization layers of the transponder antenna and the actual RFID chip between dielectric layers, an effective protection of these sensitive components against mechanical and electrical loading is achieved, so that the entire UHF RFID transponder is characterized by robustness in outdoor use.
Die Antennenstruktur wird vorzugsweise wie eine an sich bekannte „Meander-PIFA” ausgestaltet, so dass der Transponder insgesamt klein dimensioniert werden kann. Dabei werden lediglich zwei Metallisierungslagen ausgebildet, die zwischen drei elektrisch isolierenden Substratlagen positioniert sind. Die notwendigen PIFA-Durchkontaktierungen werden mit sog. Vias zwischen den beiden Metallisierungslagen realisiert. Somit entsteht eine Antenne, die vollständig durch einen Leiterplatten-Herstellungsprozess realisiert werden kann.The antenna structure is preferably designed as a "meander PIFA" known per se, so that the transponder can be dimensioned small overall. In this case, only two metallization layers are formed, which are positioned between three electrically insulating substrate layers. The necessary PIFA vias are realized with so-called vias between the two metallization layers. Thus, an antenna is created that can be fully realized by a circuit board manufacturing process.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, wobei der grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemäßen UHF-RFID-Transponders in der einzigen
Demzufolge besteht der UHF-RFID-Transponder aus einem RFID-Chip
In der inneren mittigen Substratschicht
Der RFID-Chip
Ein UHF-RFID-Transponder gemäß
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- RFID-ChipRFID chip
- 22
- obere metallische Schichtupper metallic layer
- 33
- untere metallische Schichtlower metallic layer
- 44
- Viasvias
- 55
- äußere als Dielektrikum ausgestaltete Substratschichtenouter substrate layers designed as a dielectric
- 66
- innere als Dielektrikum ausgestaltete Substratschichtinner designed as a dielectric substrate layer
- 77
- AbstimmstegeAbstimmstege
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R071 | Expiry of right |