TWI437496B - RFID tags with RFID wideband protection accessories - Google Patents

Description

具備RFID用廣帶域保護配件的RFID標籤

本發明關於具備RFID用廣帶域保護配件的RFID標籤，特別是關於可使用於涵蓋LF、HF、UHF、及微波帶域之廣帶域，而且可提升對於電氣及機械之衝擊耐力的具有保護配件之RFID標籤。

通常，RFID標籤，係在由天線；及將該天線一體搭載之基材所構成之插入物(inlet)，該天線為連接於內建ID編號等辨識資訊於積體電路而成之IC晶片者；針對該插入物附加保護薄膜或安裝用接著劑或安裝治具等套件(utility)而成。由外部藉由作為無線手段之讀/寫器，經由IC晶片、天線、安裝治具進行ID編號等辨識資訊之訊號收/送。

以該通常之RFID標籤作為金屬組裝RFID標籤或金屬體一體化RFID標籤，安裝於物體表面，於屋外之機械衝擊或電氣衝擊等嚴酷之現場動作者存在。關於此種金屬對應之RFID標籤被提案之構造，係將應保護之IC晶片收納於保護配件內部，以使收/送訊電磁波不因保護配件之反射、吸收、或衰減等而被阻止的方式，可由內部至外部，或由外部至內部傳送電磁波之構造。

例如在UHF或微波等極高頻帶區域，係如專利文獻1或專利文獻2所示，設為和收/送訊電磁波之頻率共振的電磁尺寸之保護配件。於該保護配件內，係於保護配件中央設置開口區域而形成缺口縫隙(slit)，用於收納RFID插入物之全體，使插入物之天線與保護配件之一部分或全體產生電磁耦合，而將RFID標籤本體部予以收納，將該保護配件安裝密接於對象之金屬面，即使保護配件短路之情況下亦可由縫隙部放射電磁波而使RFID之收/送訊成為可能。

另外，於LF或HF等頻帶域收/送訊電磁波係於金屬面產生渦電流，該渦電流會反射所射入之電磁波而阻礙收/送訊。因此，習知技術上，係將具有LF或HF頻帶域之線圈天線(coil antenna)的RFID插入物收納於保護配件之凹部部分，以在該凹部之底部不產生渦電流的方式，在射入電磁波由上方突入底部時，藉由底部之金屬表面使成為平行彎曲的方式，敷設感應電磁波用的磁性體薄片(sheet)，於其上載置RFID插入物之方法已被被實用化。或者，作為其他方法，係於凹部部分在和渦電流之方向呈正交的方向設置溝槽或缺口引起之絕緣體，而阻止渦電流之方法已被被實用化。

例如於專利文獻3，收/送訊電磁波之對象設為LF之頻率，使RFID標籤之全體，介由樹脂以金屬製保護板覆蓋而成之RFID標籤之設置構造被揭示。

於專利文獻4或專利文獻5，僅使IC卡之IC晶片部分以金屬補強板予以保護，插入物薄片之其他部分則以樹脂薄片施加保護而成之HF之IC晶片之保護相關的技術被揭示。

另外，於專利文獻6，插入物係具有半波長之天線，使覆蓋插入物全體之保護材設為介電體等之非金屬之RFID標籤之保護方法相關的技術被揭示。

專利文獻1：特許第4271205號公報

專利文獻2：特開2008-90813號公報

專利文獻3：特開2002-157565號公報

專利文獻4：特開2000-311225號公報

專利文獻5：特開2005-4429號公報

專利文獻6：特開2004-265114號公報

但是，RFID標籤基於性能、機能之提升而加速、擴大其之利用領域或用途，關於金屬組裝之RFID標籤或金屬體一體化之RFID標籤，亦以於各種用途，被採用於屋內、室外等各種場所。

但是，LF、HF、UHF、微波帶之電磁波波長分別為2.4km、23m、31cm、122mm，尺寸差異成為各頻率之插入物之天線形狀之差異。亦即，RFID標籤之尺寸須為其之作業者所能抓取之容易操作之尺寸。欲將標籤收納於此種尺寸時，LF、HF帶域係使用線圈狀(coil)之微小環狀天線(loop antenna)，UHF或微波帶則使用線狀之偶極天線(dipole antenna)。

UHF或微波帶之線狀插入物所對應之保護配件被使用者，係為配件與插入物不產生耦合而以相對介電係數高或相對透磁率高之媒質隔離的構造，或者欲使抓取等標籤之處理尺寸可由偶極天線之半波長共振尺寸而容易實現，而採用保護配件兼作為天線而積極產生共振之方法之構造。

專利文獻1或專利文獻2揭示之保護配件，係對應於UHF或微波之高頻帶域用的偶極天線者，無法對應於LF或HF之頻帶用之線圈狀微小環狀天線。

另外，LF或HF帶域之線圈狀插入物對應之保護配件之構造，基於共振之半波長為巨大之故，而使用線圈狀微小環狀天線。該微小環狀天線雖以配件予以保護，但構成為在微小環狀天線與保護金屬之間設置相對透磁率高之磁性體薄片，使收/送訊電磁波之磁力線收束於媒質薄片而不會到達保護金屬側之隔離構造，或者以在保護配件不產生渦電流的方式形成缺口縫隙。

專利文獻3揭示之保護配件係收/送訊電磁波以LF帶域為對象者，對應於線圈狀微小環狀天線者，於UHF或微波帶電磁波無法沿著金屬之空隙間進入而無法予以使用。

另外，專利文獻4、專利文獻5揭示之技術亦為關於HF之IC晶片本身之保護技術，係採用和線圈狀微小環狀天線對應之局部性之保護金屬板，依據該技術，藉由本來應提高機械保護強度用的保護金屬板不僅覆蓋IC晶片，就連插入物全體亦加以覆蓋，如此則，基於渦電流而導致無法進行收/送訊之問題存在。

另外，專利文獻6揭示之技術係關於插入物具有半波長之天線的RFID標籤之保護技術，難以確保寬頻帶域，而且保護材為介電體，耐熱性、金屬加工性成為問題。

如上述說明，習知技術上有依據頻帶而實現不同之RFID標籤用之保護配件的方法，增加保護配件之種類。但是，習知技術上，基於頻帶不同保護配件之構造、機能或尺寸亦不同，需要依據RFID標籤之每一頻帶準備保護配件。

另外，伴隨金屬組裝RFID標籤或金屬體一體化RFID標籤之用途擴大，而被要求依據目的別而使用複數種類之不同頻帶之RFID標籤，或者使標籤之安裝尺寸共通化，或者RFID標籤之設置成本之降低。另外，就作業性或管理、維修觀點而言，要求將彼等RFID標籤實質上設置於同一場所、或同一構件上之使用者亦增加。對應於此一需求，依據RFID標籤之每一頻帶個別準備保護配件時，存在著成本、或設置空間之問題，另外，亦存在欠缺RFID標籤之活用便利性之問題。

本發明目的在於提供，可以共通使用於LF至微波之寬廣頻帶之RFID標籤插入物，具備極佳之電氣、機械性保護配件的RFID標籤，可以實現標籤製造面、設置作業、活用面等之降低成本以及便利性之提升。

本發明另一目的在於提供，可以共通之一個保護配件對應於不同頻帶，而且具備極佳之電氣、機械性保護配件的多重插入物(multi-inlet)之RFID標籤，可以實現標籤製造面、活用面等之降低成本以及便利性之提升。

本發明之代表者之一例如下。本發明之RFID標籤，係具備被組裝於保護配件之RFID插入物者；其特徵為具有：保護金屬板；及絕緣層，被固定於該保護金屬板；上述保護金屬板，係具有朝長邊軸方向延伸之至少1個縫隙，該縫隙係具有阻止產生於上述保護金屬板表面之渦電流的機能；上述絕緣層，係具有在形成於上述保護金屬板的上述縫隙之正下方位置，保持上述RFID插入物之機能；於該絕緣層，可以擇一收納LF帶域、HF帶域、UHF帶域、及微波帶域之各帶域之RFID標籤之插入物而構成。

以下參照圖面詳細說明本發明實施形態之附加保護配件之RFID標籤。

(第1實施形態)

依據圖1-6說明本發明第1實施形態。

圖1表示本發明第1實施形態之附加保護配件之RFID標籤之平面圖。圖2表示圖1之B-B’斷面圖。圖3A表示附加保護配件之RFID標籤之展開、分解狀態之圖。附加保護配件之RFID標籤係為表層之保護金屬板1，底層之金屬基板2，及中層之絕緣層3之3層構造。保護金屬板1係具有：於該金屬板之長邊方向至其之途中為止平行延伸之1或複數個縫隙11。於縫隙11內設有利用空氣之絕緣空間或利用絕緣材料等之填充而構成之絕緣層或絕緣膜(以下簡單稱彼等為絕緣披覆)。換言之，縫隙11之幅度，只要是能阻止渦電流程度之絕緣電阻之厚度的絕緣披覆即可。保護金屬板1之長邊方向之下方部分，係不凌亂而成為無縫隙之連續一體之板構件。如圖3A所示，保護金屬板1、絕緣層3及金屬基板2分別具有螺旋孔61、62、63，藉由螺旋6使彼等3層構造之RFID標籤被固定於待安裝之金屬對象物。於中層之絕緣層3，在較中央更上側之區域，而且在保護金屬板1之縫隙11之正下方位置，設置插入物插入孔31用於收納RFID插入物4。插入物插入孔31或RFID插入物4之平面形狀，可為矩形、梯形、矩形與橢圓之組合，或其他之形狀。另外，於圖2、3A、4A等圖示連結部5之實現方法之例。連結部5主要具有防止帶電之接地構造及機械強度提升之支柱機能，保護金屬板1與金屬基板2係介由金屬構件構成之連結部5被連接。但是，無須防止帶電或機械強度提升時可以省略。另外，接地構造可以金屬製造之螺旋6來取代。

本實施形態之保護配件係設為：在保護金屬體1之一部分，使縫隙11以1個或複數個缺口的方式而被形成有縫隙金屬臂部(參照圖1)者，另外，在保護金屬體1之不含縫隙之其他部分，係使縫隙或臂部不成為紊亂的方式而被約束之構造，考慮機械強度維持時，或者兼作為UHF或微波帶域之天線共振部分之機能時，較好是藉由一體化之金屬構件來構成。該保護配件，係具有保護內部之插入物免於受到機械/電氣衝擊之機能之同時，如後述說明，具有可收納寬頻帶域之複數種類之RFID標籤用插入物之機能。

本實施形態之保護配件1，係將RFID插入物4收納於有縫隙金屬臂部之下，保護該插入物免於受到機械/電氣衝擊之配件，具有自LF至微波帶域之任一頻帶皆可動作之寬頻帶域特性。將插入物4保護於有縫隙11金屬臂部之正下方時，係將該插入物4儲存於以儲存用之絕緣體構成之絕緣層3。

金屬基板2，將RFID標籤直接固定於金屬構件時可將其省略。另外，亦可取代螺旋6，改用其他固定接著手段等之接著材將RFID標籤固定於金屬構件等。省略金屬基板2時，以及防止帶電之電氣接地及機械強度提升時，和保護配件1與金屬構件之連接用之連結部5相當的構件成為必要者。

於插入物插入孔31係被插入和孔之形狀一致之插入物4。插入物4為，自LF至微波帶域、甚至毫米波之寬頻帶域所對應之複數種類之RFID標籤用插入物，彼等為能容易組裝於插入物插入孔31，較好是實質上被統一為同一外形尺寸者。

圖3B表示通信使用之頻帶與本實施形態之RFID標籤之插入物4之關係。於圖3B之例，作為插入物4之一例，係準備如圖4B所示LF用插入物45、HF用插入物43、UHF用插入物42及微波用插入物41之4種類之插入物4。

外形尺寸被統一的插入物之種類可依據用途進行替換。例如2種類之被統一尺寸的RFID標籤之插入物亦可以適用。此情況下，如[共用區分之例1所示]，作為相對頻率高的「第1頻帶群」，係以毫米波至微波、UHF及VHF之帶域為止設為1個群組，作為相對頻率低的「第2頻帶群」，係以HF至LF之帶域為止設為另一個群組，如此則，準備之4種類之插入物4全體被大分為第1、第2頻帶群之2群。

另外，由以下說明亦可明瞭，之所以將插入物4之形態大別為不同之2個頻帶群，係依據保護配件內收納之天線形狀而定者，亦即，依據天線之形狀將插入物4之形態大別為上述不同之2個頻帶群乃更妥當者。亦即，如[共用區分之例2所示]，使2個群組，依據天線之形狀，而由：相對頻率高、動作原理和所謂距離呈反比例之強的電磁波放射為主體的「棒狀天線帶域」，及相對頻率低、動作原理和所謂距離之二次方或三次方呈反比例之強的電磁波放射為主體的「線圈天線帶域」構成亦可。

換言之，如圖3B所示[共用區分之例1]與[共用區分之例2]之中，2個區域之境界實質上係基於同一思想者，因此以下說明中之LF/HF帶域，與UHF/微波帶域之區分，在未特別定義之情況下，可將「線圈天線帶域」與「棒狀天線帶域」替換。但是，UHF或微波帶域之插入物係著眼於小型化，插入物之天線形狀雖亦存在例如捲繞1～2次之微小線圈狀者，然亦被分類為第1頻帶群。因此，為與LF/HF帶域之線圈狀天線區別，UHF/微波帶域之微小線圈狀天線係包含棒狀天線帶域予以說明。

以線圈為基調之天線，其之主體係使用作成圍繞線圈周圍之高頻電流的磁力線或其之磁場所引起之電磁波放射來進行收/送訊。相對於此，棒狀天線，則是在該金屬棒之軸向流動之電流與被端部反射折回之電流引起干涉，產生之半波長之低駐在波使金屬棒表面附近之電磁場朝外部空間進行電磁波放射。

以下參照圖4A、4B更詳細說明，可以將LF至微波之廣帶域之RFID標籤插入物收納於共通之保護配件使用時之必要之要件。

首先，圖4A之(A)表示保護金屬板1、中層之絕緣層3及金屬基板2之外觀斜視圖。絕緣層3之長邊方向之中心線設為A-A’時，縫隙11係和A-A’平行。另外，縫隙11係至少設置1個。又，本發明中，係將保護金屬板1之前端至螺旋等之固定位置(螺旋孔61之上部附近)為止之A-A’放之長度，定義為有縫隙金屬臂部。另外，金屬構件5係被嵌入絕緣層3之兩側面之嵌入用凹部，其前端面銜接於保護金屬板1。

圖4A之(B)、(C)表示，作為插入物4，UHF用插入物或微波用插入物之中，插入物對於插入物插入孔31之插入之方向。圖4A之(B)之插入物4，係由IC晶片7及線圈天線之1個之微波用微小環狀天線8構成，(C)之插入物4係由IC晶片7及棒狀天線之1個之微小偶極天線8構成。插入物4之收納方向，係使插入物持有之線圈天線或微小環狀天線之環狀面對於中間層(絕緣層)之上面或下面呈正交，至少使插入物之IC部7不接觸上下金屬面的方式，而加以設置為較好。另外，IC部7，較好是儘可能避開縫隙11之正下方而配置。

另外，使微小環狀天線8之環狀面對於配件之上面或下面呈正交，亦即使(B)之A-A’之方向和圖4A(A)之A-A’成為一致的方式，另外，使微小環狀天線8位於保護金屬板1之縫隙11之正下方，而將插入物4設置於絕緣層3內之插入孔31。

微小偶極天線8之情況下，使(C)之A-A’之方向和圖4A(A)之A-A’成為一致，另外，使天線面和配件之上面或下面呈平行的方式，而將插入物4設置於絕緣層3內之插入孔31。

如上述說明，UHF或微波之插入物時，插入物持有之微小偶極天線或微小環狀天線之設置方式，其之尺寸和波長相比儘可能為四分之一或十分之一之尺寸，和半波長尺寸之偶極天線相比成為極低之感度。因此，需要和以UHF或微波共振之尺寸之金屬臂部產生電磁耦合，該插入物具有微小環狀天線時，為使和金屬臂部產生電磁耦合，而使微小環狀天線平行於金屬臂部加以設置。或者，使不具有微小環狀天線之微小偶極天線乃至四分之一波長程度之尺寸之棒狀天線，和金屬臂部之金屬部或下部之金屬部呈不接觸的方式，於臂部之軸向產生電磁耦合，而平行於金屬臂部予以設置。

LF或HF之情況下，插入物所持有之線圈天線或微小環狀天線之設置方式，其動作原理屬於和微小環狀天線起之距離之二次方或三次方呈反比例之強度之，例如由靜態磁場之電磁放射，因此，讀/寫器之天線方向對於環狀面之方向即使不一致之情況下，亦不太會影響感度。因此，LF或HF之情況下，係對於中間層(絕緣層)之上面或下面呈正交、平行設置之任一均可。但是，插入物與讀/寫器之天線面以平行的方式調整極化波面將有助於感度之提升。

另外，將LF至微波之任一頻帶之插入物4設置於中間層3時，使插入物之IC部分7呈不接觸附近之金屬部分的方式，配置於中間層3之大略內部(上面與下面之中間附近)為較好。

本實施形態之特徵之一為，不論待組裝之RFID標籤用插入物4屬於哪一頻帶均可共用保護配件，因此具有可收納於被統一之同一插入物插入孔31。

圖4B表示不同頻帶之RFID標籤用插入物，構成為同一外形尺寸之直方體之例。圖4B之(A)表示微波用插入物之斜視圖，將IC晶片71所連接之薄板狀之微小偶極天線81，模塑於絕緣材之大略內部而成為直方體形狀之插入物41。(B)表示UHF用插入物之斜視圖，將IC晶片72所連接之薄板帶狀之微小環狀天線82，模塑於絕緣材之大略內部而成為直方體形狀之插入物42。(C)表示HF用插入物之斜視圖，於上段之例，係將IC晶片73所連接之，平行配置於配件之上面或下面的複數捲繞之線圈83，模塑於絕緣材之大略內部而成為直方體形狀之插入物43。於下段之例，係將IC晶片74所連接之，和配件之上面或下面呈正交配置的複數捲繞之線圈84，模塑於絕緣材之大略內部而成為直方體形狀之插入物43。(D)表示LF用插入物之斜視圖，於上段之例，係將IC晶片75所連接之，平行配置於配件之上面或下面的複數捲繞之線圈85，模塑於絕緣材之大略內部而成為直方體形狀之插入物45。於下段之例，係將IC晶片76所連接之，和配件之上面或下面呈正交配置的複數捲繞之線圈86，模塑於絕緣材之大略內部而成為直方體形狀之插入物46。另外，插入物46之立體形狀，係對應於插入物插入孔之平面形狀，矩形時成為直方體形狀，梯形或其他形狀時係成為分別和其對應之立體形狀。

如上述說明，將不同頻帶所導致天線形狀不同者之外形尺寸加以統一而構成插入物4，將其配置於保護金屬板1之縫隙11之正下方，如此則，於低頻可使電磁波透過保護配件之金屬臂部之縫隙11，可由插入物4直接將電磁波放射至外部。於高頻，保護配件之至少金屬臂部可以助長共振。如此則，可以提供涵蓋LF至UHF或微波帶域之插入物可以共用之廣帶域保護配件。

以下參照圖5、6更詳細說明對於廣帶域之複數種類之RFID標籤用插入物，可以兼用同一保護配件之理由。

首先，參照圖5說明UHF或微波帶域之插入物被裝配於保護配件內之情況。圖5之(A)表示RFID標籤用插入物之縱斷面圖，(B)表示RFID標籤用插入物之斜視圖。(C)表示保護配件表面之高頻電流i之分布。本實施形態之附加保護配件之RFID標籤，係於保護金屬板1，將縫隙、亦即絕緣空間或絕緣膜等之絕緣披覆交互配置成為梳子形狀，成為一體化者。高頻電流i，係和縫隙11呈大略平行流動，或者基於作為金屬表面產生之電磁波共振模態而分布之電流方向以橫切縫隙11的方式流動。亦即，縫隙之絕緣電阻不會妨礙高頻電流i之流路。如此則，複數個梳子形狀之金屬臂部，在UHF或微波帶域等級高頻時，被梳子形狀之金屬臂部所挾持之縫隙狀絕緣披覆成為極低之阻抗，分布於彼等梳子形狀金屬臂部表面之高頻電流i，係和縫隙狀絕緣披覆產生電磁耦合之同時連續流動。亦即，如圖5之(E)所示，於高頻看彼等梳子形狀金屬臂部表面時，宛如視為一體化之等效之導體板1A。換言之，就外部之讀取器而言未見到縫隙。

如上述說明，縫隙11之絕緣披覆成為極高頻之故，鄰接之梳子形狀金屬片互相產生電磁耦合，成為極低之阻抗，縫隙狀部分呈現導電性而變為容易流通高頻電流，可以同等視為高頻電路中之導體。

另外，可以被視為導體之金屬臂部作為高頻中之天線來助長共振。例如以保護金屬板之長的尺寸(軸向)成為和UHF帶域之頻率共振之尺寸，選擇為Du，選擇短之尺寸(寬幅方向)W或有縫隙金屬臂部之尺寸(=保護金屬板1之螺旋孔61之下方之一體之板構件之尺寸，成為和微波共振之尺寸Dm時，可於UHF或微波帶域實現高感度。如圖5之(D)所示為保護配件表面之高頻電流i與磁力線Φ 之關係。藉由設定保護金屬體1之各部位之尺寸成為助長UHF或微波之共振之尺寸，如此則，保護金屬體1成為至少於UHF或微波帶域具有高的電磁波放射能率，而且能保護IC晶片7之兼作為天線之配件。

上述梳子形狀金屬臂部之電磁耦合程度，由高頻電路理論而言，互相挾持絕緣披覆之金屬板之構造可視為和電氣元件之電容器之構造等效，可使用阻抗Z作為高頻電流之電阻之衡量刻度，進行定量式處理。其中，Z可由習知之Z=1/(2πfc)(歐姆)予以表示，由f或c來變化。其中，π為圓周率，f為高頻之頻率，c為梳子形狀金屬臂部所挾持絕緣披覆之電氣容量。LF或HF，與UHF或微波之間之頻率比在10之二次方至五次方範圍內，伴隨此Z亦在百分之一至十萬分之一範圍變化。

本發明中，即使設定成為阻止LF或HF之高頻電流i的高電阻值之阻抗Z之情況下，阻抗Z(電阻值)在UHF或微波時亦成為百分之一以下，可設為大略0。亦即，著眼於梳子形狀金屬臂部不會阻止高頻電流i而使其流通。如上述說明，含有空氣的絕緣披覆之有縫隙金屬臂部之表面，於低頻係呈現高阻抗無法流通渦電流可透過電磁波，於高頻係呈現低阻抗，高頻電流i於有縫隙金屬臂部之表面未被阻止而可以流通。因此，使該臂部本身之尺寸設為助長共振之天線尺寸來實現廣帶域之保護配件。

以下參照圖6說明LF或HF帶域之頻率之插入物被裝配於保護配件內之情況。圖6(A)表示RFID標籤用插入物之縱斷面圖，(C)表示RFID標籤用插入物之斜視圖。又，(B)表示(C)之B-B’斷面。如圖(B)、(C)所示，高頻之磁力線之閉環(closed loop)中，磁力線Φ 1、Φ 2係通過保護金屬體1之縫隙11。該磁力線Φ 1、Φ 2，係進入RFID標籤用插入物之內部，和插入物內部之線圈天線8之線圈交叉、相互作用。另外，彼等磁力線Φ 1、Φ 2，係和讀/寫器之天線相互作用。

首先，於LF或HF帶域之低頻，渦電流雖欲使射入臂部之有縫隙金屬表面的收/送訊電磁波、亦即高頻之磁力線Φ 1、Φ 2朝反射方向而流通，但是藉由縫隙11部之絕緣披覆阻止渦電流，結果收/送訊電磁波不被反射而透過，於內部之插入物之線圈天線8會流通和收/送訊電磁波之強度對應之感應電流。

另外，在未形成縫隙11之金屬表面之下部區域，欲突入表面之磁力線Φ 3於金屬表面因為渦電流iZ而被反射，形成未侵入RFID標籤用插入物內部之閉環。亦即，因為無縫隙之故，渦電流iZ為阻止磁力線Φ 3之貫穿而逆向流通，使磁力線Φ 3被金屬表面反射，而未產生和線圈天線8之間之相互作用。等效上，縫隙11雖成為高頻磁力線之貫穿之絕緣體，但在其以外之金屬表面卻保持導體狀態。

如上述說明，於LF或HF帶域等之低頻，收/送訊電磁波係透過縫隙11之絕緣披覆，而如圖6之(D)所示，有縫隙之區域可以視為宛如一體化之高頻磁力線Φ 1、Φ 2之貫穿之等效絕緣體板1S。

如上述說明，本實施形態中，保護配件可依據頻率之高低而發揮相反之兩面性之機能。亦即，有縫隙金屬臂部構造，於低頻成為等效絕緣體板1S(圖6之(D))，於高頻成為等效導體板1A(圖5之(E))，而具有相反之兩面性之性質。因此，藉由於有縫隙金屬臂部構造之縫隙正下方設置插入物4，於低頻時電磁波可透過保護配件，於高頻時電磁波會與臂部產生電磁耦合而共振，因此，可提供能獲得高感度之廣帶域保護配件。

另外，插入物不露出而被金屬覆蓋，對於機械強度或靜電氣或突波電流等，可維持內部IC部分之高保護性能之同時，可提供自LF至微波帶域寬廣帶域之RFID標籤用插入物可以共通使用之保護配件。

如上述說明，本實施形態第1實施形態之保護配件，係構成為將1個以上之金屬棒或金屬板構成之金屬體，介由絕緣披覆交互配置成為一體化之例如梳子形狀有縫隙金屬臂部之保護配件，於LF或HF帶域等之低頻，該臂部之絕緣披覆會阻止渦電流，收/送訊電磁波會透過絕緣披覆，亦即，於該電磁波看待該臂部時可視為宛如一體化之絕緣體，該臂部，於UHF或微波帶域等之極高頻，臂部金屬之縫隙狀絕緣披覆係呈現極低之阻抗，分布於該臂部表面之高頻電流，會和縫隙狀絕緣披覆產生電磁耦合之同時連續流通，亦即，於高頻看待有縫隙金屬臂部時可視為宛如一體化之導體，而成為依據頻率高低呈現相反之兩面性之性質。

另外，本發明之廣帶域之RFID插入物之保護配件，為強力保護內部收納之重要IC晶片部分，免於受到機械外力極熔接電流或靜電氣等之電氣衝擊、以及熱衝擊之影響，保護金屬體(保護金屬體1)之材料，較好是容易切削或彎曲加工、成本便宜、容易取得之金屬材料。金屬材料之選擇，較好是配合保護配件兼作為天線、連續形成等。作為高頻電流、電壓處理時之導體，可考慮非金屬而呈現導電性之碳或包含豐富之離子的個體之無機或有機材料。只要是便宜、具備低導電率極切削性、耐熱性等之較佳特性的非金屬材料，均可使用彼等來取代金屬材料。

(第2實施形態)

以下說明本發明第2實施形態。

於本發明之天線之保護配件中，於LF或HF之收/送訊電磁波，係藉由有縫隙金屬臂部之縫隙之絕緣特性可以助長電磁波之透過。另外，於UHF或微波帶域之收/送訊電磁波，天線構造之尺寸，例如將配件之長邊構成為和UHF之收/送訊電磁波共振，將短邊構成為和微波共振，而提升感度。如此則，可構成共通之保護配件。

依據本發明第2實施形態，保護金屬體1之軸向之外形尺寸被設為偶極天線之尺寸或電磁波共振模態之尺寸。

例如設定圖5之外形尺寸為Du，螺旋固定位置至保護金屬體1之前端為止之長度設為Dm時，藉由設定Du、Dm成為以下之式之關係，可以提升天線之感度。

Du=λ/2=λu/(2√(εr‧μr))

其中，於UHF波設為，λu：UHF波之真空中之波長，εr：形成絕緣體之媒質之相對介電係數，μr：形成絕緣體之媒質之相對透磁率。

電磁波之共振模態之一之TM基本模態時，

Du=1.841‧‧λu/(π√(εr‧μr))

其中，1.841‧‧，係第1種貝塞爾函數(Bessel Function)之導函數(derivative function)之最小根

Dm=λm/(4√(εr‧μr))

其中，λm係微波之真空中之波長。

另外，將和保護金屬體1之軸向呈直角方向之寬幅設為W時，將W選定為微波共振尺寸、例如為W=λm/(2√(εr‧μr))所賦與之偶極尺寸，或者為，W=1.841‧‧λm/(π√(εr‧μr))所賦與之電磁波共振模態尺寸(TM11模態)時，對於感度之提升具有更進一層之效果。

另外，於LF或HF帶域之收/送訊電磁波，並非保護配件之共振，而是藉由外形尺寸之最佳化來提升感度乃困難者。但是，有縫隙金屬臂部之縫隙之數目越多，縫隙之寬幅越寬，越容易助長電磁波之透過，因此此一觀點之電磁波放射之效率提升可以達成。反面是機械強度會降低。因此，實用上須就雙方加以評估。

(第3實施形態)

第1、第2實施形態，係由自LF至微波帶域之寬廣帶域所對應之複數RFID標籤插入物之中選擇任一，將其設置於絕緣層內之插入孔而達成共用化者。相對於此，於絕緣層內同時將2種類之天線、亦即由如圖3B所示[共用區分之例1]的「第1頻帶群」與「第2頻帶群」選取各1個，或者由[共用區分之例2]的「棒狀天線帶域」與「線圈天線帶域」選取各1個之天線，將彼等2種類之天線之插入物同時收納於1個保護配件亦可。

以下作為本發明第3實施形態，參照圖7A-7B說明上述2種類之天線之插入物同時收納於1個保護配件之構成。

圖7A表示RFID標籤插入物之外觀斜視圖。保護金屬體1係於中央形成1個縫隙110。和第1實施形態不同，保護金屬體1之下方部係被彎曲和金屬基板2構成為一體化。插入物係設置於絕緣層3內之插入孔。圖7B表示2種類天線對應之所謂複合之插入物400之構成例斜視圖，例如具有LF/HF帶域之天線810與IC晶片710的插入物410，及具有UHF/微波帶域之天線820與IC晶片720的插入物420，係為避開兩天線之天線環狀面之干涉而呈正交的方式，而且呈分離配置之狀態下被設為1組，於樹脂材料等之媒質內被一體形成為例如立體之插入物4。或者具有LF/HF帶域之任一之天線830與IC晶片730的插入物430，及具有UHF/微波帶域之任一之天線840與IC晶片740的插入物440，係以兩天線之天線環狀面呈正交的方式，而且呈交叉位置配置之狀態下被設為1組，於樹脂材料等之媒質內被一體形成為例如立體之插入物400。如此而形成之複合之插入物400，係作為絕緣層3被設置於有縫隙金屬臂部之正下方。另外，其他之縫隙之方向、各天線之位置、方向之關係等，係和上述實施形態相同。

藉由將保護金屬板1之軸向長度D、亦即有縫隙金屬臂部之長度D，設為在所插入之UHF或微波帶域之頻率共振之尺寸，如此則，於UHF或微波帶域可獲得高感度。

另外，LF/HF帶域之任一之天線，與UHF/微波帶域之雙方之天線、亦即3個之天線設為1組，而形成插入物400亦可。

另外，取代將上述2種類之天線所對應之插入物予以一體形成，改為在絕緣(媒質)層3內設置插入孔，而將2種類之天線所對應之插入物2個同時設置亦可。

(第4實施形態)

以下作為本發明第4實施形態，參照圖8A-8B說明UHF/微波帶域與LF/HF帶域之，至少2種類之天線所對應之複合之插入物收納於1個保護配件之構成。

圖8A表示RFID標籤插入物之外觀斜視圖。圖8B之(A)表示和底之金屬基板2被一體化之保護金屬體1之外觀斜視圖，(B)表示內裝有插入物之絕緣(媒質)層3之外觀斜視圖。和第1實施形態不同，保護金屬體1之側邊朝下方延伸，再朝內側彎曲而和金屬基板2構成為一體化。於保護金屬體1之中央藉由例如衝孔而形成1個H字型之縫隙112。此例中，係於絕緣層3內使上述2種類之天線對應之複合之插入物被構成為一體。

H字型之縫隙112係對LF/HF帶域之插入物發揮阻止渦電流之作用。於保護金屬體1，係藉由H字型之縫隙112來形成面對之一對臂部。和第3實施形態不同，有縫隙金屬臂部係形成於金屬平面之內部，於1對臂部之周圍成為H字型模樣而形成縫隙。決定保護金屬體1之全長的外形尺寸，係設為UHF/微波帶域之電磁波波長共振之尺寸。亦即，H字型之縫隙之長度，在媒質中之波長設為λg，空氣中或真空中之波長設為λo時，臂部之長度由中央至上下軸方向各為大略λg/4，保護金屬體1之全長為大略λo/2。

亦即，

λg=λo/(√(εr‧μr))

如圖8(B)之(B)所示，LF/HF帶域之晶片750與天線850，UHF/微波帶域之晶片760與天線860，係於媒質中上下重疊被配置。以使UHF/微波帶域之電磁波被供給至媒質內部的方式，使面對之一對臂部以前端不接觸之距離隔開使其接近被配置。亦即，一對臂部之前端間之距離設為Gap時，Gap係設為不妨礙UHF/微波帶域之共振的幅度，換言之，大略設為約λg/20。Gap太大時耐機械衝擊之強度會減弱，太窄時LF/HF帶域之電磁波收/送訊感度會變弱，依據此一關係，可依據使用目的來決定Gap之尺寸。

另外，將UHF/微波帶域之電磁波之插入物填充密封於樹脂材料等之媒質3中時，設為不與金屬接觸，則不僅可提升感度，亦可保護插入物免受水分侵入之腐蝕。

(第5實施形態)

以下作為本發明第5實施形態，參照圖9A-9B說明UHF/微波帶域與LF/HF帶域之，至少2種類之天線所對應之複合之插入物被構成為一體，將該插入物收納於1個保護配件之其他構成。另外，本實施形態係使用如第4實施形態所示之和金屬基板2被一體化之保護金屬體1者，僅絕緣(媒質)層3之插入物之構成有差異。

如圖9A-9B所示，LF/HF帶域之晶片780與天線880，UHF/微波帶域之晶片770與天線870，係於媒質3中上下分離，由上面看時重疊被配置。亦即，UHF/微波帶域之天線870被形成為具有階梯(step)之形狀，於其低段之部分之上配置LF/HF帶域之晶片780與天線880。

(第6實施形態)

以下作為本發明第6實施形態，參照圖10A-10B說明UHF/微波帶域與LF/HF帶域之，至少2種類之天線所對應之複合之插入物被構成為一體，將該插入物收納於1個保護配件之其他構成。另外，本實施形態係使用如第4實施形態所示之和金屬基板2被一體化之保護金屬體1者，僅絕緣(媒質)層3之插入物之構成有差異。

如圖10A所示，LF/HF帶域之晶片795與天線895，UHF/微波帶域之晶片790與天線890，係於媒質3中於軸向呈分離被配置。亦即，UHF/微波帶域之天線與LF/HF帶域之天線呈分離，而且沿軸線A-A’被配置。

(第7實施形態)

以下參照圖11A-B說明本發明第7實施形態。圖11A表示RFID標籤之斜視圖，圖11B表示收納有複數個插入物之部位，亦即各插入物插入孔41、42、43、45(圖中之矩形之虛線框)之圖。

本實施形態中，被配置於廣帶域對應之保護配件1之正下方的絕緣(媒質)層3，係具有複數個RFID標籤之收納處所。於廣帶域對應之保護金屬體1，係被準備各頻帶域之RFID插入物對應之各種金屬臂部。LF或HF帶域之插入物43、45，係被插入有縫隙金屬臂部117、118之正下方之插入物插入孔31，UHF或微波帶域之插入物41、42，係可以取得不產生渦電流之電磁波之收/送訊路徑，因此於臂部周邊作成使臂部共振之縫隙即可，無須於臂部本身作成縫隙。因此，UHF或微波帶域之插入物，係設置於無縫隙金屬臂部115、116之正下方之插入物插入孔31。臂部115係UHF帶域用，其長度Du為單極天線(mono pole antenna)長度，臂部116係微波帶域用，其長度Dm設為單極天線長度，彼等之臂部係提高其感度而可以助長共振。亦即，和偶極天線比較，單極天線可以作成大略一半，就RFID標籤之小型化而言有利。另外，G設為保護金屬體1之長邊方向之全長。

Du=λu/(4√(εr‧μr))

Dm=λm/(4√(εr‧μr))

另外，LF帶域對應之臂部117，HF帶域對應之臂部118，於彼等之收/送訊電磁波難以產生和保護配件間之共振，外形尺寸可以配合使用目的自由變更。主要係插入物具有機械之保護機能。但是，縫隙幅度越大，越容易助長電磁波之透過，此一觀點而言可以提升感度。

藉由上述配置，可於各臂部對應之各個收納處所，收納LF、HF、UHF、或微波帶域之所要之RFID插入物，可於各個頻率個別獨立使RFID插入物發揮機能。

(發明效果)

依據本發明可以提供金屬對應之RFID標籤，其具備對於LF帶域至微波帶域之寬廣頻帶之RFID插入物，可以共通被使用之保護配件。

依據本發明之其他特徵，金屬對應之RFID標籤，係具備對於LF至微波之插入物可以共通之廣帶域金屬保護配件，1個標籤可以內藏複數種不同頻率之RFID插入物，因此無須安裝複數個標籤，可與多樣之讀/寫器進行RFID之收/送訊。

1．．．保護金屬板

1A．．．等效導體板

1S．．．等效絕緣體板

2．．．底層之金屬基板

3．．．絕緣層

4．．．RFID插入物

5．．．連結部

6．．．螺旋

7．．．IC晶片

8．．．微小環狀天線

11．．．縫隙

31．．．插入物插入孔

41、42、43、44、45、46．．．插入物

61、62、63．．．螺旋孔

81、82、83、84、85、86．．．微小環狀天線

110、112．．．縫隙

115、116．．．無縫隙金屬臂部

117、118．．．有縫隙金屬臂部

400、410、420、430、440．．．插入物

710、720、730、740、750、760、770、780、790、795．．．IC晶片

810、820、830、840、850、860、870、880、890、895．．．微小環狀天線

λg‧‧‧媒質中之波長

λo‧‧‧真空中之波長

i‧‧‧高頻電流

iz‧‧‧渦電流

Du‧‧‧UHF頻率之共振尺寸

W‧‧‧微波頻率之共振尺寸

Dm‧‧‧微波頻率之共振尺寸

D‧‧‧有縫隙金屬臂部

1‧‧‧高頻之磁力線

2‧‧‧高頻之磁力線

3‧‧‧高頻之磁力線

Gap‧‧‧面對之一對臂部之前端間之間隙

G‧‧‧保護金屬體全長

圖1表示本發明第1實施形態之附加保護配件之RFID標籤之平面圖。

圖2表示圖1之B-B’斷面圖。

圖3A表示圖1之附加保護配件之RFID標籤之展開、分解狀態之圖。

圖3B表示通信使用之頻帶與本實施形態之RFID標籤之插入物4之關係。

圖4A表示第1實施形態中，插入物對於絕緣層之插入之說明圖。

圖4B表示不同頻帶之RFID標籤用插入物，構成為同一外形尺寸之直方體之例。

圖5表示對於UHF或微波帶域之插入物，可以兼作為同一保護配件之理由說明圖。

圖6表示對於LF或HF帶域頻率之插入物，可以兼作為同一保護配件之理由說明圖。

圖7A表示第3實施形態之RFID標籤插入物之外觀斜視圖。

圖7B表示第3實施形態之插入物之構成例斜視圖。

圖8A表示第4實施形態之RFID標籤插入物之外觀斜視圖。

圖8B表示第4實施形態之金屬保護體或絕緣層之外觀斜視圖。

圖9A表示第5實施形態之絕緣層之外觀斜視圖。

圖9B表示圖9A之縱斷面圖。

圖10A表示第6實施形態之絕緣層之外觀斜視圖。

圖10B表示圖10之縱斷面圖。

圖11A表示第7實施形態之金屬保護體之外觀斜視圖。

圖11B表示第7實施形態之金屬保護體之構造平面圖。

1．．．保護金屬板

2．．．金屬基板

3．．．絕緣層

61．．．螺旋孔

110．．．縫隙

D．．．有縫隙金屬臂部

Claims (14)

1. 一種RFID標籤，係具備被組裝於保護配件之RFID插入物者；其特徵為具有：保護金屬板；及絕緣層，被固定於該保護金屬板；上述保護金屬板，係具有朝長邊軸方向延伸之至少1個縫隙，該縫隙係具有阻止產生於上述保護金屬板表面之渦電流的機能；上述絕緣層，係在形成於上述保護金屬板的上述縫隙之正下方位置，具有保持上述RFID插入物之一個插入物插入孔；該絕緣層之上述一個插入物插入孔的外形構成為，可以擇一收納LF帶域、HF帶域、UHF帶域、及微波帶域之各帶域之RFID標籤之插入物；具備對於上述LF帶域至微波帶域之上述複數個RFID標籤的插入物可共通使用之保護配件。
2. 如申請專利範圍第1項之RFID標籤，其中上述保護金屬板，係自其前端至上述絕緣層之固定位置，被形成有縫隙金屬臂部；該縫隙，係將上述保護金屬板之一部分分離成為梳子形狀而具有設置有絕緣披覆之構造；上述絕緣層之上述插入物插入孔構成為，可在上述有縫隙金屬臂部正下方收納上述插入物。
3. 如申請專利範圍第1項之RFID標籤，其中 上述LF帶域、HF帶域、UHF帶域、及微波帶域之各帶域所對應之上述RFID標籤之插入物構成為外形實質上為同一尺寸，對應於上述一個插入物插入孔的外形。
4. 如申請專利範圍第3項之RFID標籤，其中使構成上述UHF帶域之RFID標籤之插入物的微小環狀天線(loop antenna)之環狀面，和上述保護配件之上面或下面呈正交的方式，另外，使上述微小環狀天線位於上述縫隙之正下方的方式，使上述插入物被設置於上述絕緣層之插入孔。
5. 如申請專利範圍第3項之RFID標籤，其中使構成上述微波帶域RFID標籤之插入物的微小偶極天線之軸向，和上述保護配件之軸向成為一致的方式，使上述插入物被設置於上述絕緣層內之插入孔。
6. 如申請專利範圍第1項之RFID標籤，其中上述保護金屬板，係具有複數個上述縫隙，藉由該縫隙使呈現複數個缺口的有縫隙金屬臂部，於上述長邊方向呈概略平行而形成，將彼等一體化者；上述絕緣層係具有插入物插入孔，其被設置於形成有上述有縫隙金屬臂部的保護金屬板之正下方位置。
7. 如申請專利範圍第6項之RFID標籤，其中上述保護金屬板，係具有依據頻率高低而呈現如下之相反之兩面性之性質者：在LF或HF帶域等低頻帶域時，由上述有縫隙金屬臂部之縫隙狀之絕緣披覆來阻止渦電流，藉由收/送訊電 磁波之透過絕緣披覆，以該電磁波來看該臂部時，視為宛如一體化之絕緣體；在UHF或微波帶域等高頻帶域時，上述金屬臂部之縫隙狀之絕緣披覆成為低阻抗，分布於上述金屬臂部表面之高頻電流會和縫隙產生電磁耦合之同時連續流入，以高頻來看該有縫隙金屬臂部時，視為宛如一體化之導體。
8. 如申請專利範圍第6項之RFID標籤，其中上述保護金屬板，係具有：保護配件各頻率可以共通使用之作為廣帶域保護配件之機能；在LF或HF之收/送訊電磁波，係藉由上述有縫隙金屬臂部之絕緣特性來助長電磁波透過；在UHF或微波帶域之收/送訊電磁波，係使該保護金屬板之長邊和UHF之收/送訊電磁波產生共振，使該保護金屬板之短邊和微波產生共振。
9. 一種RFID標籤，係具備被組裝於保護配件之RFID插入物者；其特徵為具有：保護金屬板；及絕緣層，被固定於該保護金屬板；上述保護金屬板，係具有朝長邊軸方向延伸之至少1個縫隙，該縫隙係具有阻止產生於上述保護金屬板表面之渦電流的機能；上述絕緣層，係具有在形成於上述保護金屬板的上述縫隙之正下方位置，保持上述RFID插入物之機能；該絕緣層，係構成為可以同時收納UHF帶域或微波 帶域之RFID插入物之一與LF帶域或HF帶域之RFID插入物之一的2種類之插入物；具備一個對於上述不同的頻帶之各RFID插入物可共通使用之保護配件。
10. 如申請專利範圍第9項之RFID標籤，其中上述絕緣層，為迴避LF或HF帶域之任一天線所對應之插入物，與UHF或微波帶域之任一天線所對應之插入物，之互相干涉而降低上述天線之機能，係使該天線之天線面呈正交的方式，而且於該天線被分離配置之狀態下，被埋設於該絕緣層之複合之插入物。
11. 如申請專利範圍第9項之RFID標籤，其中上述絕緣層，為迴避LF或HF帶域之任一天線所對應之插入物，與UHF或微波帶域之任一天線所對應之插入物之間的互相干涉而降低上述天線之機能，係使該天線之天線面呈正交的方式，而且以配置於該天線呈交叉之位置之狀態下，被埋設於該絕緣層之複合之插入物。
12. 如申請專利範圍第9項之RFID標籤，其中於上述保護金屬板，藉由1個H字型之縫隙被形成互呈對向之一對金屬臂部；上述金屬保護體之尺寸，係於UHF或微波帶域之電磁波之波長產生共振的尺寸。
13. 一種RFID標籤，係具備被組裝於保護配件之RFID插入物者；其特徵為具有：保護金屬板；及 絕緣層，被固定於該保護金屬板；上述絕緣層，係具有：LF帶域、HF帶域、UHF帶域、及微波帶域之各帶域所對應之複數個RFID插入物之收納處所；上述保護金屬板，係具有：有縫隙金屬臂部及無縫隙金屬臂部；上述LF帶域及HF帶域之RFID插入物，係分別收納於上述縫隙金屬臂部之正下方之上述收納處所；上述UHF帶域及微波帶域之RFID插入物，係分別收納於無縫隙金屬臂部之正下方之上述收納處所；構成為上述各RFID插入物以前述各別之頻帶分別獨立發揮機能。
14. 如申請專利範圍第13項之RFID標籤，其中上述保護金屬板之無縫隙金屬臂部之一，構成為，使該臂部之尺寸，和上述UHF帶域之1/4波長之共振尺寸成為一致，於該臂部之正下方收納上述UHF帶域之RFID插入物，和該臂部產生電磁耦合；構成為，使其他之1個無縫隙金屬臂部之尺寸，和上述微波帶域之1/4波長之共振尺寸成為一致，於該臂部之正下方收納上述微波帶域之RFID插入物，和該臂部產生電磁耦合；於上述保護金屬板之有縫隙金屬臂部之1個，係藉由上述縫隙之絕緣特性使上述LF帶域之收/送訊電磁波透過該臂部，於該臂部之正下方收納上述LF帶域之RFID 插入物，成為和該臂部不產生電磁耦合之構成；於其他之1個有縫隙金屬臂部，係藉由上述縫隙之絕緣特性使上述HF帶域之收/送訊電磁波透過該臂部，於該臂部之正下方收納上述HF帶域之RFID插入物，成為和該臂部不產生電磁耦合之構成。