201019231 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種辨識系統標籤,詳言之,係關於一 種具有導電基板之無線射頻辨識(Radio Frequency Identification,RFID)標籤。 【先前技術】 一般習知RFID標籤是直接貼附於商品上,所以在使用 上會遭遇到諸多的問題,而造成系統無法讀取到RFID標籤 中的識別資料,例如:商品重疊、金屬材質包裝之商品、 内容物為液態之商品等。因此,在RFID系統的研發上,需 投入較多人力及研發經費。 因良導體對電磁波而言可視為一完美的反射面,故將 RFID標籤貼附於金屬板的表面時,因良導體邊界條件的限 制,使得靠近金屬面的天線無法有效接收及發射電磁波, 造成系統有效讀取距離由數公尺縮減至1〜2公分以内,甚 至完全失效。此外,一般用於紙箱之RFID標籤都是屬於偶 極式天線結構,所以貼附到金屬物上時,會受到金屬導體 鏡像電流效應的影響而無法作動。 一般紙箱用的天線結構包括:meander antenna、slot antenna 、 folded dipole antenna、inductively coupled dipole spiral antenna等,但這些天線一旦貼設至金屬上便 會完全失效,因此無法使用於金屬物上。 RFID標籤應用於金屬物品上的解決方式,有兩個基本 策略:(1)設法降低金屬效應的影響程度,例如:加入墊高 133346.doc 201019231 介質、加入高阻抗表面結構特性之介f ;⑺將金屬物視為 天線的一部分進行設計,例如Mnverted_F⑽加仙、 invened-F Patch antenna等天線,其具有一接地面結構, 因此貼附到金屬物時,所受到的影響就相對的比較小。雖 然這些天線可貼附於金屬物上,但其成品厚度、尺寸、成 本及耐用性都不適於量產應用,尤其是以吊掛金屬片標藏 牌的應用更是難以導入實行。 參考圖1,其顯示美國專利第6,914 562號之無線射頻辨 識系統(RFID)標籤之示意圖。該習知以1£)標籤括:一 基板u、二導電標籤12、—RFID裝置13及一無線頻率反射 結構14。該等導電標籤12與該RFm裝置13設置於該基板u 之一表面,且該RFID裝置13電性連接該等導電標籤12,其 中’該RFID裝置13與該等導電標_之間具有二饋入點 15、16 ^該無線頻率反射結構14設置於該基板u之另一表 面。在該習知RFID標籤4,該無線頻率反射結構“係為 一金屬板。 該習知R F1D標籤1係藉由該等導電標籤12及該等饋入點 15、16位置之調整,以改變其阻抗值。其中#習知抑⑴ 標籤1係用以設置於不同封裝結構或容器上但該習知 RFID標籤1之可讀取距離並未改善。 /該省知RFID標籤1係適用於金屬待測物之標籤且平設於 = 物之表面。在-般實務上可知,為了避免該習知RFID 杯籤1太靠近金屬而降低輕射效率,該基板u(介電材質)必 員達到冑之厚度,藉以減低該金屬待測物之干援,否則 133346.doc 201019231
Smith Chart圖(複數座標之阻抗數值圖)中之實部阻抗太 小:’電磁波無法有效發射。此外,美國專利第6,914,562號 之說明書中亦有明述,在丽頻段860-950 MHz下,該基 板之厚度必須厚達3至6公釐,故具有較大之整體厚度及 較间之生產成本(即所需材料較多)’且其可讀取距離並未 ' 改善。 - 因此有必要提供一創新且富有進步性之具有導電基板 Φ 之無線射頻辨識標籤,以解決上述問題。 【發明内容】 本發月提供種具有導電基板之無線射頻辨識(RFID)標 鐵,其包括.一導電基板、一無線射頻辨識裝置及一結合 早兀。該導電基板具有一槽孔,該槽孔於該導電基板之一 側邊形成-缺口,且該槽孔貫穿該導電基板。該無線射頻 辨識裝置具有-無線射頻辨識晶片及二導電帶,該等導電 冑分別設置於該無線射頻辨識晶片之二端,該無線射頻辨 • 識晶片及該等導電帶設置於該槽孔中。該結合單元結合該 無線射頻辨識裝置及該導電基板。 *' 本發明之具有導電基板之無線射頻辨識標籤之結構及生 I流程簡單,故製作容易且製作成本低廉。並且,藉由調 整該槽孔尺寸、形狀’或是調整該天線結構之特性,本發 明之具有導電基板之無線射頻辨識標籤具有極佳之幅射效 率’故可增加讀取距離。再者,該RFm裝置利用該結合單 元與該導電基板結合,除可增加該RFID裝置設置之容許誤 差外’該導電基板及該結合單元亦可用以支樓及保護該 133346.doc 201019231 ^FID裝置’因此本發明之具有導電基板之無線射頻辨識標 籤具有極佳之耐用性及較長之使用壽命。 【實施方式】 參考圖2,其顯示本發明第一實施例具有導電基板之無 • 線射頻辨識標籤之示意圖。該第一實施具有導電基板之無 線射頻辨識標籤2包括:一導電基板21、一 RnD裝置22及 : 一結合單元23。該導電基板21具有一槽孔211,該槽孔211 ❿ 貝穿該導電基板21,且於該導電基板21之一側邊形成一缺 口 212。該導電基板21可為金屬基板,其中該導電基板21 較佳係為銅材質。 在本實施例中’該RFID裝置22具有一RFID晶片221、二 導電帶222、223及一天線結構224,該RFID晶片221、該等 導電帶222、223及該天線結構224設置於該槽孔211中。該 等導電帶222、223分別設置於該RFID晶片221之二端,該 天線結構224與該RFID晶片221及該等導電帶222、223形成 © —迴路結構,亦即’本實施例之該天線結構224係為小型 迴圈式(small loop)天線。在其他應用中,該天線結構224 亦可為偶極化(dipole)天線或單極化(monopole)天線。其 中,該RFID裝置22之操作頻率可為860 MHz至960 MHz之 間。 該結合單元23用以結合該RFID裝置22及該導電基板 21。較佳地,該結合單元23係為一黏著膠層。在本實施例 中,該結合單元23跨覆該槽孔211,該RFID裝置22固設於 該結合單元23且位於該槽孔211中。該RFID晶片221及該等 133346.doc 9- 201019231 導電帶222、223係設置接近該槽孔211之一側邊213,其中 該側邊213係相對於該缺口 212。要注意的是,該RFID晶片 221及該等導電帶222、223亦可設置接近該槽孔211之任一 側邊。經實際量測結果顯示’本發明該具有導電基板之無 線射頻辨識標籤2之幅射方向較佳係朝該導電基板21之該 ' 缺口 212。 : 要注意的是,在本實施例中,該導電基板21係大致呈一 φ 方形結構’在其他應用中’該導電基板21可大致呈一長方 形結構(例如:如圖3所示之一無線射頻辨識標籤牌),但不 限定為上述該等外型結構。 另外,該第一實施具有導電基板之無線射頻辨識標籤2 可另包括一外覆基板24,而該外覆基板24係圍繞該導電基 板21,且顯露該導電基板21之缺口 212(如圖4所示)。 此外,本發明具有導電基板之無線射頻辨識標籤可應用 於一 車擋風玻璃,如圖5所示。該汽車擋風玻璃25表面 參 貼設有隔熱紙26,而該隔熱紙26含有金屬成分,故該隔熱 紙26可等效於圖2中之該導電基板21。因此,在該隔熱紙 ' 26形成一具有缺口之槽孔261,將該RFID裝置22貼設於該 隔熱紙26上,使該RFID裝置22設置於該隔熱紙26之該261 槽孔中#可發揮如圖2之具有導電基板之無線射頻辨識 標籤2之功效。 又,本發明具有導電基板之無線射頻辨識標籤亦可應用 於曰籍之管理作業,如圖6所示。本發明具有導電基板之 無線射頻辨識標籤2係平設於每一書籍27之外部或内部頁 133346.doc 201019231 面,且使得該導電基板21之缺口 212朝一讀取方向,在本 實施例中,該讀取方向係平行書籍27之寬度方向。因該具 有導電基板之無線射頻辨識標籤2之幅射方向較佳係朝該 缺口 212之方向,故即使複數本書籍27相鄰並排,皆可經 由該具有導電基板之無線射頻辨識標籤2幅射之訊號,輕 ' 易地讀取該等書籍27之資料,以利於該等書籍27之盤點及 : 管理。 眷 參考圖7,其顯示本發明第二實施例具有導電基板之無 線射頻辨識標籤之示意圖。該第二實施例具有導電基板之 無線射頻辨識標箴3包括:一導電基板31、一 rfid裝置32 及一結合單元33。該第二實施例具有導電基板之無線射頻 辨識標籤3與上述圖2之第一實施例具有導電基板之無線射 頻辨識標籤2不同之處在於,在該第二實施例中,該RFId 裝置32之天線結構321係自一第一導電帶322之二側邊分別 延伸至一第二導電帶323之二側邊,且該等導電帶322、 ® 323及無線射頻辨識晶片324之延伸方向係朝向該導電基板 31之缺口 311 »然而,該等導電帶322、323及該無線射頻 - 辨識晶片324之延伸方向亦可朝向該導電基板31之槽孔3 12 .之任一側邊。 參考圖8’其顯示本發明第三實施例具有導電基板之無 線射頻辨識標藏之示意圖。該第三實施例具有導電基板之 無線射頻辨識標籤4包括:一導電基板41、一 RFID裝置42 及—結合單元43 ^該第三實施例具有導電基板之無線射頻 辨識樑籤4與上述圖2之第一實施例具有導電基板之無線射 133346.doc 201019231 頻辨識標籤2不同之處在於,該第三實施例中之該尺打^^裝 置42另包括二延伸金屬片425 ,分別位於該RFID裝置仏之 RFID日日片421及導電帶422、423二側,電性連接該尺^⑴裝 置42之天線結構424,亦即,該第三實施例之該天線結構 424為偶極t(dipole)天線。其中,在本實施例中該等延伸 金屬片425之形狀係大致呈匚字形,其分別位於該天線結 構424二侧,且該等延伸金屬片425呈匚字形之開口互相相 對。 參考圖9,其顯示本發明第四實施例具有導電基板之無 線射頻辨識標籤之示意圖。該第四實施例具有導電基板之 無線射頻辨識標籤5包括:一導電基板51、一 RFID裝置52 及一結合單元53❶該第四實施例具有導電基板之無線射頻 辨識標籤5與上述圖2之第一實施例具有導電基板之無線射 頻辨識標籤2不同之處在於’該第四實施例中之該rfid裝 置52另包括一延伸基板521,該延伸基板521結合該導電基 板51,且較佳地該延伸基板521之一側邊切齊該導電基板 51之槽孔511之一側邊,其中,該RFID裝置52之一第一導 電帶522電性連接該延伸基板521,該RFID裝置52之天線結 構523電性連接該RFID裝置52之一第二導電帶524及該延伸 基板521,以形成一迴路結構。另外,該天線結構523另包 括一延伸金屬片525,電性連接該迴路結構,亦即,該第 一實施例之該天線結構523為單極化(mon〇p〇ie)天線。 要注意的是,一般射頻系統天線係設計成5〇Ω的輸入阻 抗’以便能與傳輸訊號用之同轴線阻抗匹配。但是,在無 133346.doc -12- 201019231 線射頻辨識標籤的設計上,所設計RFID裝置之天線結構之 輸入阻抗不再是單純的50Ω,而是具有實部及虛部同時存 在的阻抗特性,且RFIE^3片有充電電路,使其具有高q值 的特性(虛部值 > 實部值),因此增加了 RFID標籤天線設計 上的難度。 對於具有複數阻抗特性之無線射頻辨識標籤,需將天線 : 的阻抗設計成與RFID晶片阻抗呈共軛的值,才能達到阻抗 • 匹配的設計要求,以達到最大幅射功率輸出。換言之,要 增加無線射頻辨識標籤的有效讀取距離,則RFID晶片與天 線之間必須進行有效的能量交換,當二者的阻抗值達到共 軛匹配(complex conjugate match)時,能量轉換的效率即可 達到最佳化。 本發明之RFID裝置係設置於導電基板之槽孔中,利用 電感隅合原理(inductive coupling),將訊號隅合到該導電 基板上,再由該導電基板將訊號幅射傳輸出去,並且,利 β 用上述之天線設計技巧,調整該槽孔尺寸、形狀,或是調 整該天線結構之特性’使構成之該天線結構能與該RF ID晶 ' 片達到阻抗共輊匹配,以達到最大幅射功率輸出。經實際 量測結果,本發明之具有導電基板之無線射頻辨識標籤在 空氣中有效讀取距離可達4.0至5.0公尺。 本發明之具有導電基板之無線射頻辨識標籤之結構及生 產流程簡單,故製作容易且製作成本低廉。並且,藉由調 整該槽孔尺寸、形狀’或是調整該天線結構之特性,本發 明之具有導電基板之無線射頻辨識標籤具有極佳之幅射效 133346.doc -13· 201019231 率’故可增加讀取距離。再者,該RFID裝置利用該結合單 元與該導電基板結合’除可增加該RFID裝置設置之容許誤 差外,該導電基板及該結合單元亦可用以支撐及保護該 RFID裝置,因此本發明之具有導電基板之無線射頻辨識標 籤具有極佳之耐用性及較長之使用壽命。 • 上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效,並非限制 : 本發明。因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及 φ 變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之 申請專利範圍所列。 【圖式簡單說明】 圖1顯示美國專利第6,914,562號之具有導電基板之無線 射頻辨識系統標籤之示意圖; 圖2顯示本發明第一實施例具有導電基板之無線射頻辨 識標籤之示意圖; 圖3顯示本發明第一實施例具有導電基板之無線射頻辨 ❹ 識標籤之第二態樣示意圖; 圖4顯示本發明第一實施例具有導電基板之無線射頻辨 • 識標籤之第三態樣示意圖; . 圖5顯示本發明具有導電基板之無線射頻辨識標藏應用 於一汽車擋風破璃之示意圖; 圖6顯不本發明具有導電基板之無線射頻辨識標籤應用 於書籍管理作業之示意圖; 圖7顯示本發明第二實施例具有導電基板之無線射頻辨 識標籤之示意圊; 133346.doc 201019231 圖8顯示本發明第三實施例具有導電基板之無線射頻辨 識標籤之示意圖;及 圖9顯示本發明第四實施例具有導電基板之無線射頻辨 識標戴之不意圖。 【主要元件符號說明】
1 習知之RFID標籤 11 基板 12 導電標籤 13 RFID裝置 14 無線頻率反射結構 15、16 饋入點 2 本發明第一實施例具有導電基板之無 線射頻辨識標籤 21 導電基板 211 槽孔 212 缺口 22 RFID裝置 221 RFID晶片 222 ' 223 導電帶 224 天線結構 23 結合單元 24 外覆基板 25 汽車擋風玻璃 26 隔熱紙 133346.doc • 15- 201019231 261 槽孔 27 書籍 3 本發明第二·實施例具有導電基板之無 線射頻辨識梯籤 31 導電基板 3 11 缺口
3 12 槽孔 32 RFID裝置 321 天線結構 322 第一導電帶 323 第二導電帶 324 RFID晶片 33 結合單元 4 本發明第三實施例具有導電基板之無 線射頻辨識標籤 41 導電基板 42 RFID裝置 421 RFID晶片 422 ' 423 導電帶 424 天線結構 425 延伸金屬片 43 結合單元 5 本發明第四實施例具有導電基板之無 線射頻辨識標籤 133346.doc -16- 201019231 51 511 52 521 522 '* 523 ; 524 • 525 53 導電基板 槽孔 RFID裝置 金屬基板 第一導電帶 天線結構 第二導電帶 延伸金屬片 結合單元
133346.doc -17-