TWI642233B - 用於電子標籤中之槽孔天線結構 - Google Patents

Abstract

一種用於電子標籤中之槽孔天線結構，包含一介電層、一導體層、一槽孔區域以及一電容調整單元，其中電子標籤更具有一辨識晶片。導體層係設置於介電層上，槽孔區域係設置於導體層。槽孔區域包含一開口槽孔、一開口端以及至少一閉口槽孔，開口端位於導體層之邊緣且由開口端向內延伸以形成開口槽孔用以設置辨識晶片，其中開口槽孔具有二側壁，且二側壁在開口槽孔之底部具有至少一轉折處用以形成閉口槽孔。電容調整單元係設置在開口槽孔或係對應槽孔區域而設置在異於導體層之介電層表面，以產生電容效應，進而能達到調整槽孔天線結構阻抗以與辨識晶片的阻抗達到共軛匹配的目的。

Description

用於電子標籤中之槽孔天線結構

本發明係關於一種槽孔天線結構，尤指用於電子標籤中之槽孔天線結構。

無線射頻辨識標籤(Radio Frequency IDentification; RFID) ，又稱電子標籤，是一種無線通訊技術，可接受讀寫設備透過無線電波進行識別以及資料交換。電子標籤主要包含天線(Antenna)以及辨識晶片，一般為了體積微小化及降低成本，許多電子標籤採用被動式電力設計，意即辨識晶片的電力來源是透過天線或線圈來感應讀寫設備所發出之無線電波或磁場，微波共振或是電磁感應以產生。

許多行業都運用了此電子標籤，例如將此電子標籤附著在一輛正在生產中的汽車，可以追蹤此車在生產線上的進度；倉庫可以追蹤庫存品的所在，進一步還可輔助物流管理；也可設置在身份識別卡上以進行門禁管理，裝設在汽車上也可以用來徵收收費路段與停車場的費用，也能對家畜、野生動物識別，對病人識別並連結電子病歷，用途非常的廣。

為了應付較長距離的通訊利用，一般無線傳輸的部分會採用天線，利用無線電波產生微波共振，天線接收到讀寫設備傳送過來的無線電波之後，再交給辨識晶片中之調變電路和電源控制電路，電源控制電路將傳送過來的交流電轉換成直流電，以提供辨識晶片中其他元件的電力來源，在獲得電力之後，邏輯單元會開始處理接收到的資料，處理完畢後，邏輯單元會將結果經調變電路調變，再透過天線回傳給遠端的讀寫設備，藉以完成電力供應以及資料交換的功能。

針對電子標籤的天線，需要設計與無線電波的頻段符合，也需考量可感應產生足供的電力，並考量增益效果與讀取場形，且考量天線阻抗匹配，為的就是要增長通訊距離，優化資料的讀取率，並且考量微小化應用，針對以上這些目的都得對天線的型態加以設計。

因此，本發明的主要目的在於提供一種用於電子標籤中之槽孔天線結構，以達成上述目地來解決以往的技術問題。

本發明之目的在提供一種用於電子標籤中之槽孔天線結構，以槽孔的設計方式產生理想的阻抗匹配，得到理想的通訊效果並能微小化總體積。

本發明係關於一種用於電子標籤中之槽孔天線結構，電子標籤更具有辨識晶片，槽孔天線結構係包含介電層、導體層、槽孔區域及電容調整單元。

導體層係設置於介電層上；槽孔區域係設置於導體層，包含開口槽孔、開口端以及至少一閉口槽孔，開口端位於導體層之一邊緣開口且由該開口端向內延伸以形成該開口槽孔用以設置該辨識晶片，其中該開孔槽孔具有二側壁，且二側壁在開口槽孔之底部具有至少一轉折處用以形成閉口槽孔；電容調整單元係設置在開口槽孔或係對應槽孔區域而設置在異於導體層之介電層表面，以產生電容效應。

如前述之槽孔天線結構有多種實施態可呈現。其一例係，如前述之槽孔天線結構，其中槽孔區域係包含二個閉口槽孔，二側壁係自開口槽孔之底部背向相對延伸以形成二閉口槽孔，各閉口槽孔與開口槽孔間之導體層形成一對稱的偶極結構，其中電容調整單元係對應於偶極結構而設置在異於該導體層之介電層表面。

進一步，各閉口槽孔具有一末端且具有至少二個轉折處，其中閉口槽孔之末端具有較大的面積以使偶極結構的大小與電容調整單元相同。更進一步而言，各閉口槽孔之末端可再具有一凹陷處，以使偶極結構呈一對稱的L形。

其二例係，槽孔區域更具有通孔設置於開口槽孔旁，開口槽孔與閉口槽孔間之導體層係形成部分之偶極結構，另一部份之偶極結構係設置在異於導體層之介電層表面作為電容調整單元，其中部分之偶極結構係透過通孔與另一部分之偶極結構電性連接，以使在投影方向重疊的部分之偶極結構與另一部分之偶極結構間產生電容效應。

以上的電容調整單元為一種導體結構，其三例之電容調整單元為一種電容元件，電容元件係設置於開口槽孔。

因此，利用本發明所提供之一種用於電子標籤中之槽孔天線結構，以不同的開口槽孔以及閉口槽孔的設計方式，搭配偶極結構與電容調整單元間所產生的電容效應，再配合辨識晶片所設置的位置，可調整槽孔天線結構的阻抗，以符合理想的阻抗匹配，進而可使槽孔天線結構的總體積微小化。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱圖1，圖1係本發明電子標籤10中槽孔天線結構12之功能關聯示意圖。本發明係關於一種用於電子標籤10中之槽孔天線結構12，其中電子標籤10是設置於電路板(圖未示)內，電路板例如可為單層印刷電路板或多層印刷電路板，但不限於此。進一步而言，電路板的一表面除了具有電子元件的走線導體層設置於介電層上之外，更具有淨空區位於電路板的介電層上並設置於電路板的邊緣，電子標籤10是設置於淨空區內，而電路板的另一表面同樣具有電子元件的走線導體層設置於介電層上但不具有淨空區。電子標籤10除了包含槽孔天線結構12之外還具有辨識晶片14，槽孔天線結構12則包含介電層20、導體層22、槽孔區域24、以及電容調整單元26，其中槽孔區域24是位於電路板的邊緣。導體層22是設置於介電層20上，導體層22可為金屬層，例如銅層、鋁層等，而介電層20大多是採用絕緣材料例如玻璃纖維或樹脂等所組成的材料。在本發明的一實施例中，槽孔天線結構12的導體層22及介電層20分別可為電路板的導體層及介電層。

槽孔區域24係設置於導體層22，其製作方式例如可為蝕刻導體層22以形成裸露介電層20區域的方式來產生槽孔區域24，也可在例如介電層20表面避開槽孔區域24採用印刷方式形成導體層22。槽孔區域24進一步包含開口槽孔2402、開口端(將圖示於圖3A後)以及至少一個閉口槽孔2404。開口端係位於導體層22之邊緣且由開口端向內延伸以形成開口槽孔2402用以設置辨識晶片14，其中開孔槽孔2402具有二側壁且二側壁在開口槽孔2402之底部具有至少一轉折處用以形成閉口槽孔2404。

電容調整單元26係設置在開口槽孔2402或係對應槽孔區域24而設置在異於導體層22之介電層20表面，以產生電容效應。進一步而言，電容調整單元26是對應槽孔區域24而設置在電路板之另一表面的介電層上，以產生電容效應，進而使槽孔天線結構12達到阻抗匹配，此有助於槽孔天線結構12的微小化設計。其中，導體層22係為輻射元件，接收來自讀寫設備之無線電波後，共振以產生電流供應使辨識晶片14運作，並將辨識晶片14的資訊以無線電波傳送出去。針對電容調整單元26的形式以及設置位置，本發明提供多種實施例如下，但並不以此為限，端視使用者需求而定。

請同時參閱圖2、圖3A、圖3B以及圖3C，圖2係本發明槽孔天線結構12第一實施例之示意圖。圖3A係圖2中圈選區域B之放大示意圖。圖3B係圖2依A-A剖面線之側面剖視放大圖。圖3C 係圖2依C-C剖面線之側面剖視放大圖。如同圖1所示之槽孔天線結構12，此實施例之電容調整單元26係為導體結構34，槽孔區域24係包含一個開口槽孔2402、一個開口端91以及二個閉口槽孔2404，開口端91位於導體層22之邊緣90且由開口端91向內延伸以形成開口槽孔2402用以設置辨識晶片14，其中開口槽孔2402具有二個側壁93，且二側壁93係分別自開口槽孔2402之底部92背向相對延伸，且各具有二個轉折處94，二個閉口槽孔2404與開口槽孔2402間的導體層22形成對稱的偶極結構35。在本實施例中，辨識晶片14係與偶極結構35電性連接。

在本實施例中，導體結構34例如可為金屬片，設置於異於導體層22之介電層20表面，並設置於偶極結構35投影方向所涵蓋的範圍，以使導體結構34與其投影方向所重疊的偶極結構35之間形成電容效應。進一步而言，導體結構34是對應偶極結構35而設置在電路板之另一表面的介電層上，以使導體結構34與偶極結構35之間形成電容效應，進而能達到調整槽孔天線結構12阻抗以符合理想的阻抗匹配的目的，此有助於天線微小化設計。

請同時參閱圖4A以及圖4B，圖4A係本發明槽孔天線結構12第二實施例之放大示意圖。圖4B係圖4A所放大部份之側面剖視圖。如同圖1所示且類似第一實施例所述之槽孔天線結構12，此實施例之電容調整單元26亦為導體結構34，槽孔區域24也包含一個開口槽孔2402、一個開口端91以及二個閉口槽孔2404。與第一實施例不同之處在於，本實施例的各閉口槽孔2404的末端40面積較大，進而使閉口槽孔2404與開口槽孔2402間之偶極結構35的大小與電容調整單元26相同，但並不限於此，使用者可依據其所需的槽孔天線結構12阻抗而調整閉口槽孔2404的末端40面積，以符合理想的阻抗匹配。在本實施例中，辨識晶片14係設置於開口槽孔2402且與偶極結構35電性連接。

請參閱圖5，圖5係本發明槽孔天線結構12第三實施例之放大示意圖。如同圖1所示之槽孔天線結構12且類似第二實施例之槽孔天線結構12，依使用者的需求而定，可進一步於圖4A的各閉口槽孔2404的末端40形成一個凹陷部42，以使偶極結構35的形狀呈一對稱的L形，此時導體結構34的形狀亦應對應偶極結構35的形狀而設計成一對稱的L形為佳，以獲得較佳的電容效應。

請參閱圖6並配合圖6A以及圖6B，圖6係本發明槽孔天線結構12第四實施例之外觀示意圖。圖6A係圖6局部放大之俯視圖。圖6B係圖6局部放大之仰視圖。亦同圖1所示之槽孔天線結構12，此實施例之電容調整單元26亦為導體結構34，自圖6A的俯視圖可看出，此實施例之槽孔區域24包含一個開口槽孔2402、一個開口端91與一個閉口槽孔2404，閉口槽孔2404與開口槽孔2402間的導體層22形成部分之偶極結構35a，且槽孔區域24更具有通孔50設置於開口槽孔2402旁。而由圖6B的仰視圖可看出，另一部分之偶極結構35b設置在異於導體層22之介電層20表面上作為電容調整單元26，部分之偶極結構35a係透過通孔50與另一部分之偶極結構35b電性連接，藉此設計可使在投影方向重疊的部分之偶極結構35a與另一部分之偶極結構35b間產生電容效應。進一步而言，另一部分之偶極結構35b是設置在電路板之另一表面的介電層上，以使在投影方向重疊的部分之偶極結構35a與另一部分之偶極結構35b間產生電容效應。

請參閱圖7，圖7係本發明槽孔天線結構12第五實施例之放大示意圖。如同圖1所示且類似第一實施例所述之槽孔天線結構12，槽孔區域24也包含一個開口槽孔2402、一個開口端91與二個閉口槽孔2404，二個閉口槽孔2404與開口槽孔2402間的導體層22形成對稱的偶極結構35。與第一實施例不同之處在於，電容調整單元26係為電容元件60且其設置於開口槽孔2402，其中辨識晶片14亦設置於開口槽孔2402且位於開口端91與電容調整單元26之間，使用者可依需求調整電容調整單元26設置於開口槽孔2402的位置，藉此以達到調整槽孔天線結構12的阻抗值以符合理想的阻抗匹配的目的。此外，如前所述，本實施例的各閉口槽孔2404之末端40亦可具有較大的面積，或是進一步在各閉口槽孔2404的末端40形成一個凹陷部(圖未示)，以使偶極結構35的形狀呈一對稱的L形等，於此不再贅述。

因此，利用本發明所提供之一種用於電子標籤10中之槽孔天線結構12，以不同的開口槽孔2402以及閉口槽孔2404的設計方式，搭配偶極結構35與電容調整單元26間所產生的電容效應，再配合辨識晶片14所設置的位置，可調整槽孔天線結構12的阻抗，以符合理想的阻抗匹配，進而可使槽孔天線結構12的總體積微小化。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

10‧‧‧電子標籤

12‧‧‧槽孔天線結構

14‧‧‧辨識晶片

20‧‧‧介電層

22‧‧‧導體層

24‧‧‧槽孔區域

2402‧‧‧開口槽孔

2404‧‧‧閉口槽孔

26‧‧‧電容調整單元

34‧‧‧導體結構

35、35a、35b‧‧‧偶極結構

40‧‧‧閉口槽孔的末端

42‧‧‧凹陷部

50‧‧‧通孔

60‧‧‧電容元件

90‧‧‧導體層之邊緣

91‧‧‧開口端

92‧‧‧開口槽孔的底部

93‧‧‧側壁

94‧‧‧轉折處

圖1 係本發明電子標籤中槽孔天線結構之功能關聯示意圖； 圖2 係本發明槽孔天線結構第一實施例之示意圖； 圖3A 係圖2中圈選區域B之放大示意圖； 圖3B 係圖2依A-A剖面線之側面剖視放大圖； 圖3C 係圖2依C-C剖面線之側面剖視放大圖； 圖4A 係本發明槽孔天線結構第二實施例之放大示意圖； 圖4B 係圖4A所放大部份之側面剖視圖； 圖5 係本發明槽孔天線結構第三實施例之放大示意圖； 圖6 係本發明槽孔天線結構第四實施例之外觀示意圖； 圖6A 係圖6局部放大之俯視圖； 圖6B 係圖6局部放大之仰視圖；以及 圖7 係本發明槽孔天線結構第五實施例之放大示意圖。

Claims (21)

1. 一種用於電子標籤中之槽孔天線結構，該電子標籤更具有一辨識晶片，該槽孔天線結構係包含： 一介電層； 一導體層，係設置於該介電層上； 一槽孔區域，係設置於該導體層，包含一開口槽孔、一開口端以及至少一閉口槽孔，該開口端位於該導體層之一邊緣且由該開口端向內延伸以形成該開口槽孔用以設置該辨識晶片，其中該開口槽孔具有二個側壁，且該二側壁在該開口槽孔之底部具有至少一轉折處用以形成該閉口槽孔；以及 一電容調整單元，係對應該槽孔區域而設置在異於該導體層之介電層表面，以產生電容效應。
2. 如申請專利範圍第1項所述之槽孔天線結構，其中該槽孔區域係包含二個閉口槽孔，該二側壁係自該開口槽孔之底部背向相對延伸以形成該二閉口槽孔，各該閉口槽孔與該開口槽孔間之導體層形成一對稱的偶極結構，其中該電容調整單元係對應於該偶極結構而設置在異於該導體層之介電層表面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之槽孔天線結構，其中各該閉口槽孔係具有一末端且具有至少二個轉折處，其中各該閉口槽孔之末端具有較大的面積以使該偶極結構的大小與該電容調整單元相同。
4. 如申請專利範圍第2項所述之槽孔天線結構，其中各該閉口槽孔之末端具有一凹陷處，以使該偶極結構呈一對稱的L形。
5. 如申請專利範圍第4項所述之槽孔天線結構，其中該電容調整單元係對應該偶極結構而呈一對稱的L形。
6. 如申請專利範圍第1項所述之槽孔天線結構，其中該槽孔區域更具有一通孔設置於該開口槽孔旁，該開口槽孔與該閉口槽孔間之導體層係形成部分之該偶極結構，另一部份之該偶極結構係設置在異於該導體層之介電層表面作為該電容調整單元，其中該部分之偶極結構係透過該通孔與該另一部分之偶極結構電性連接，以使在投影方向重疊的該部分之偶極結構與該另一部分之偶極結構間產生電容效應。
7. 如申請專利範圍第1項所述之槽孔天線結構，該電容調整單元係一導體結構。
8. 如申請專利範圍第1項所述之槽孔天線結構，該電子標籤係設置於一電路板內，其中該電路板的一表面具有一導體層設置於一介電層上且具有一淨空區位於該電路板之介電層上並設置於該電路板之邊緣，該電子標籤係設置於該淨空區內。
9. 如申請專利範圍第8項所述之槽孔天線結構，其中該槽孔區域係設置於該電路板之邊緣。
10. 如申請專利範圍第8項所述之槽孔天線結構，其中該槽孔天線結構之導體層係為該電路板之導體層，該槽孔天線結構之介電層係為該電路板之介電層。
11. 如申請專利範圍第8項所述之槽孔天線結構，其中該電路板之另一表面具有另一介電層，該電容調整單元係對應該槽孔區域而設置在該電路板之另一表面的介電層上。
12. 如申請專利範圍第8項所述之槽孔天線結構，其中該電路板為一單層印刷電路板或一多層印刷電路板。
13. 一種用於電子標籤中之槽孔天線結構，該電子標籤更具有一辨識晶片，該槽孔天線結構係包含： 一介電層； 一導體層，係設置於該介電層上； 一槽孔區域，係設置於該導體層，包含一開口槽孔、一開口端以及至少一閉口槽孔，該開口端位於該導體層之一邊緣且由該開口端向內延伸以形成該開口槽孔用以設置該辨識晶片，其中該開口槽孔具有二個側壁，且該二側壁在該開口槽孔之底部具有至少一轉折處用以形成該閉口槽孔；以及 一電容調整單元，係設置於該開口槽孔，以產生電容效應。
14. 如申請專利範圍第13項所述之槽孔天線結構，其中該槽孔區域係包含二個閉口槽孔，該二側壁係自該開口槽孔之底部背向相對延伸以形成該二閉口槽孔，各該閉口槽孔與該開口槽孔間之導體層形成一對稱的偶極結構。
15. 如申請專利範圍第14項所述之槽孔天線結構，其中各該閉口槽孔係具有一末端且具有至少二個轉折處，其中各該閉口槽孔之末端具有較大的面積。
16. 如申請專利範圍第14項所述之槽孔天線結構，其中各該閉口槽孔之末端具有一凹陷處，以使該偶極結構呈一對稱的L形。
17. 如申請專利範圍第13項所述之槽孔天線結構，該電容調整單元係一電容元件。
18. 如申請專利範圍第13項所述之槽孔天線結構，該電子標籤係設置於一電路板內，其中該電路板的一表面具有一導體層設置於一介電層上且具有一淨空區位於該電路板之介電層上並設置於該電路板之邊緣，該電子標籤係設置於該淨空區內。
19. 如申請專利範圍第18項所述之槽孔天線結構，其中該槽孔區域係設置於該電路板之邊緣。
20. 如申請專利範圍第18項所述之槽孔天線結構，其中該槽孔天線結構之導體層係為該電路板之導體層，該槽孔天線結構之介電層係為該電路板之介電層。
21. 如申請專利範圍第18項所述之槽孔天線結構，其中該電路板為一單層印刷電路板或一多層印刷電路板。