WO2012113383A1 - Rfid-transponder mit einem flexiblen antennenkörper - Google Patents

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    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
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    • H01Q9/285—Planar dipole

Definitions

  • the invention relates to an RFID transponder with a flexible antenna body.
  • RFID transponders are used for a variety of applications, for example, for the electronic identification of objects or breeding cattle, such as cattle, pigs and sheep by means of flexible ear tags. This often flat antennas are needed, which can be adapted for special applications, even flexible surfaces and are protected against harsh environmental conditions.
  • the publication WO 2006/091765 A2 proposes an identification system for animals by means of ear tags, in which an RFI D system is used, which transmits the same identification code on two different frequencies via two antennas.
  • the RF RFID circuit is not visible and over-molded with a plastic layer to protect the circuit components from wear and environmental impact.
  • the document US Pat. No. 7,649,463 B2 discloses an antenna structure for a RFID based on a multilayer film. In this case, a non-closed loop antenna is designed as a strip and conductively connected to a grid structure. Furthermore, it is disclosed to seal the assembly by a polymer layer.
  • Such films are also referred to as so-called “SmartLabels” and are often protected in the art by overmolding or by so-called “sheathing”.
  • the object of the present invention is therefore to provide a mechanically flexible and environmentally resistant RFID transponder, which can be produced with the least possible effort.
  • This object is achieved in that the antenna body at least partially has a mechanical lattice structure, and that the antenna body consists of a conductive material and / or is coated with a conductive material.
  • the indicator "that the antenna body at least partially has a lattice structure” means that the antenna body has a plurality, preferably at least four, in particular at least nine, more preferably fifty-two small windows, these small windows are similar in shape and arranged in a planar pattern, preferably at equidistant intervals.
  • the shape of the small windows is preferably a rectangle, in particular a square.
  • the invention relates to an RFI D transponder, which is produced, for example, from a stamped sheet as the base material or produced by injection molding from a plastic as a base material and coated with a conductive material.
  • the antenna body by its lattice structure in spite of its basically relatively rigid base material on the one hand has a relatively high mechanical flexibility and on the other hand, due to the solid base material is resistant to destructive environmental influences.
  • a loop antenna is electrically conductively connected to the metallized grid structure.
  • the loop antenna and the antenna body are made in one piece.
  • this is a loop antenna in an open, ie not closed design, which is connected on both sides to an RFID chip.
  • the loop antenna is disposed within the antenna body in a large window.
  • the loop antenna is preferably two curved webs which run mirror-symmetrically with respect to one another and preferably each have a meander-shaped course, ie are each formed essentially S-shaped.
  • the RFID Solder the chip to the loop antenna at the ends of the two bars.
  • the soldering can be done by a reflow soldering process.
  • the RFID chip is environmentally safe packed and / or housed, for example by encapsulation.
  • the loop antenna is arranged in a recess of the antenna body.
  • the loop antenna is part of the one-piece antenna body.
  • the antenna body is integral with the loop antenna and made of the same
  • the base material is a stamped sheet, which is stamped accordingly.
  • the small windows are punched out of the stamped sheet.
  • the large window in which the loop antenna is arranged, as well as the loop antenna itself, are also punched out of the sheet.
  • the loop antenna can preferably be formed from two webs bent in a meandering manner, their open ends being conductively connected to one another via an RFID chip.
  • the inventive design of the RFI D transponder relatively inexpensive and inexpensive manufacturing process allows, for example, roll to roll manufacturing, in particular roll to roll punching, and roll to roll metallization, in particular by punching.
  • the lattice structure allows a very good
  • FIG. 1 shows an RFI D transponder with a flexible antenna body in a plan view.
  • FIG. 2 shows an RFI D transponder with a flexible antenna body in an oblique plan view.
  • a loop antenna of the antenna body in a plan view.
  • the RFID transponder has an antenna body 1.
  • the antenna body 1 comprises a large area 2 and a large square window 5.
  • the large area 2 has a grid structure, i. it has a multiplicity of small square windows 3 arranged symmetrically with respect to one another. These small square windows 3 are arranged at equidistant intervals and form a planar pattern.
  • the large square window 5 is disposed adjacent to a portion 6 of a first side 4 of the antenna body 1.
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of FIG. 1.
  • two webs 7, 7 ' which are mutually playfully symmetrical, mutually opposite meander-shaped, curved webs 7, 7 ' are formed on the antenna body, neither of which cut still touch, whereby the first side 4 has a widening towards its interior recess 8.
  • This design results in an open loop antenna 2 in that the webs 7, 7 ', with their respective freestanding ends, are connected in an electrically conductive manner to an RFID chip 9, ie via the RFID chip 9. tend to be interconnected.
  • This electrical connection is made by soldering, in particular by reflow soldering.
  • FIG. 4 shows the RFID chip 9 in an enlarged detail from FIG. 3. From this perspective, it can be seen that the RFID chip 9 is arranged on the open ends of the two webs 7, 7 ' .

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Abstract

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen mechanisch flexiblen und umweltresistenten RFID-Transponder anzugeben, der mit möglichst geringem Aufwand herstellbar ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der RFID-Transponder einen Antennenkörper (1) besitzt und dass der Antennenkörper (1) zumindest bereichsweise eine mechanische Gitterstruktur aufweist, und dass der Antennenkörper (1) aus einem leitfähigen Material besteht und/oder mit einem leitfähigen Material beschichtet ist.

Description

RFID-Transponder mit einem flexiblen Antennenkörper
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen RFID-Transponder mit einem flexiblen Antennenkörper.
RFID-Transponder werden für die verschiedensten Anwendungen eingesetzt, beispielsweise zum elektronischen Identifizieren von Gegenständen oder Zuchtvieh, wie beispielsweise Rindern, Schweinen und Schafen mittels flexibler Ohrmarken. Dazu werden häufig flache Antennen benötigt, die sich für besondere Anwendungsfälle auch flexiblen Oberflächen angleichen lassen und gleichzeitig gegenüber rauen Umgebungsbedingungen geschützt sind.
Stand der Technik
Die Druckschrift WO 2006/091765 A2 schlägt ein Identifikationssystem für Tiere mittels Ohrmarken vor, bei dem ein RFI D-System zum Einsatz kommt, das den selben Identifikationscode auf zwei verschiednen Frequenzen über zwei Antennen überträgt. Der HF-RFID-Schaltkreis ist dabei nicht sichtbar und mit einer Plastikschicht überspritzt, um die Schaltkreiskomponenten vor Abnutzung und Umwelteinflüssen zu schützen. Die Druckschrift US7,649,463 B2 offenbart eine Antennenstruktur für einen RFID auf der Basis einer mehrschichtigen Folie. Dabei ist eine nicht geschlossene Loop-Antenne als Streifen ausgeführt und leitend mit einer Gitterstruktur verbunden. Weiterhin ist es offenbart, die Anordnung durch eine Polymerschicht zu versiegeln.
Solche Folien werden auch als sogenannte„SmartLabels" bezichnet und werden im Stand der Technik oft durch Umspritzen oder durch sogenanntes „umhäusen" geschützt.
Weiterhin sind RFID-Transponder auf der Basis flexibler Leiterplatten („flex- PCB") bekannt, die sich durch die Multilayer-Technologie mechanisch robust verpacken lassen. Ein Nachteil im Stand der Technik besteht somit darin, dass mechanisch flexible und gleichzeitig umweltresistente RFID-Transponder aufwendig herzustellen sind.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen mechanisch flexiblen und umweltresistenten RFID-Transponder anzugeben, der mit möglichst geringem Aufwand herstellbar ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Antennenkörper zumindest bereichsweise eine mechanische Gitterstruktur aufweist, und dass der Antennenkörper aus einem leitfähigen Material besteht und/oder mit einem leitfähigen Material beschichtet ist. Dabei bedeutet das Kennzeichen„dass der Antennenkörper zumindest bereichsweise eine Gitterstruktur aufweist", dass der Antennenkörper mehrere, bevorzugt mindestens vier, insbesondere mindestens neun, besonders bevorzugt zweiundfünfzig kleine Fenster aufweist, wobei diese kleinen Fenster einander in ihrer Form gleichen und in einem flächigen Muster, bevorzugt in äquidistanten Intervallen, angeordnet sind. Bevorzugt handelt es sich bei der Form der kleinen Fenster jeweils um ein Rechteck, insbesondere um ein Quadrat.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Nebenansprüchen 2-10 angegeben.
Bei der Erfindung handelt es sich um einen RFI D-Transponder, der bei- spielsweise aus einem Stanzblech als Basismaterial hergestellt ist oder mit einem Spritzgussverfahren aus einem Kunststoff als Basismaterial hergestellt und mit einem leitfähigen Material beschichtet ist.
Dies hat den Vorteil, dass solche Transponder mit bei vielen Herstellern be- reits vorhandenen Geräten und Verfahren kostengünstig hergestellt werden können.
Von besonderem Vorteil ist es dabei, dass der Antennenkörper durch seine Gitterstruktur trotz seines grundsätzlich verhältnismäßig steifen Basismateri- als einerseits eine verhältnismäßig hohe mechanische Flexibilität aufweist und dabei andererseits aufgrund des festen Basismaterials resistent gegen zerstörerische Umwelteinflüsse ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Loopantenne mit der metalli- sierte Gitterstruktur elektrisch leitend verbunden. Bevorzugt sind die Loopantenne und der Antennenkörper einstückig ausgeführt. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine Loopantenne in offener, d.h. nicht geschlossener Bauform, die beidseitig an einen RFID-Chip angeschlossen ist. In einer bevorzugten Ausführung ist die Loopantenne innerhalb des Anten nenkörpers in einem großen Fenster angeordnet. Bevorzugt handelt es sich bei der Loopantenne um zwei gebogene Stege, die zueinander spiegelsymmetrisch verlaufen und bevorzugt jeweils einen meanderförmigen Verlauf besitzen, d.h. jeweils im wesentlichen S-förmig ausgebildet sind. Bevorzugt ist der RFID- Chip an den Enden der beiden Stege an die Loopantenne angelötet. Insbesondere kann das Anlöten durch einen Reflowlötprozess erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der RFID-Chip umweltsicher ver- packt und/oder gehäust, beispielsweise durch Umspritzen.
In einer weiteren bevorzugten Bauform ist die Loopantenne in einer Ausnehmung des Antennenkörpers angeordnet. Bevorzugt ist die Loopantenne Bestandteil des einstückigen Antennenkörpers. Somit ist der Antennenkörper zusammen mit der Loopantenne einstückig ausgeführt und aus dem selben
Basismaterial im selben Herstellungsvorgang hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Basismaterial um ein Stanzblech, das entsprechend gestanzt ist. Insbesondere sind die kleinen Fenster aus dem Stanzblech herausgestanzt. Das große Fenster, in der die Loopantenne angeordnet ist, sowie die Loopantenne selbst, werden ebenfalls aus dem Blech ausgestanzt. Bevorzugt kann die Loopantenne dabei aus zwei meanderförmig gebogenen Stegen gebildet sein, wobei deren offene Enden über einen RFID-Chip leitend miteinander verbunden sind.
Von besonderem Vorteil ist es dabei, dass die erfindungsgemäße Bauform des RFI D-Transponders relativ unaufwendige und preiswerte Herstellungsverfahren ermöglicht, beispielsweise Rolle zu Rolle Fertigung, insbesondere Rolle zu Rolle Stanzen, sowie Rolle zu Rolle Metallisierung, insbesondere durch Stanzen. Insbesondere ermöglicht die Gitterstruktur eine sehr gute
Verkrallung der Gehäusekunststoffe, beispielsweise beim Umspritzen. Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig.1 einen RFI D-Transponder mit einem flexiblen Antennenkörper in einer Draufsicht.
Fig.2 einen RFI D-Transponder mit einem flexiblen Antennenkörper in einer schrägen Draufsicht.
Fig.3 eine Loop-Antenne des Antennenkörpers in einer Draufsicht.
Fig.4 die Loop-Antenne in einer schrägen Draufsicht.
Fig.1 und Fig.2 stellen einen RFI D-Transponder dar. Dieser RFID- Transponder besitzt einen Antennenkörper 1. Der Antennenkörper 1 umfasst einen großflächigen Bereich 2 und ein großes quadratisches Fenster 5. Der großflächige Bereich 2 weist eine Gitterstruktur auf, d.h. er weist eine Viel- zahl symmetrisch zueinander angeordneter kleiner quadratischer Fenster 3 auf. Diese kleinen quadratischen Fenster 3 sind in äquidistanten Intervallen angeordnet und bilden ein flächiges Muster. Das große quadratisches Fenster 5 ist angrenzend an einen Bereich 6 einer ersten Seite 4 des Antennenkörpers 1 angeordnet.
Fig.3 stellt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig.1 dar. An dem Bereich 6 (dargestellt in Fig.1 und Fig.2) sind an den Antennenkörper zwei zueinander spielgelsymetrische, einander entgegengesetzt meanderförmig gebogene Stege 7,7' angeformt, die einander weder schneiden noch berühren, wodurch die erste Seite 4 eine sich zu ihrem Inneren hin verbreiternde Einbuchtung 8 besitzt. Durch diese Bauform entsteht eine offene Loopantenne 2, indem die Stege 7,7' mit ihren jeweiligen freistehenden Enden elektrisch leitend an einen RFID-Chip 9 angeschlossen, d.h. über den RFID-Chip 9 lei- tend miteinander verbunden sind. Dieser elektrische Anschluss wird durch Verlöten, insbesondere durch Reflow-Verlöten hergestellt.
Fig. 4 stellt den RFID-Chip 9 in einem vergrößerten Ausschnitt aus Fig.3 dar. Aus dieser Perspektive wird ersichtlich, dass der RFID-Chip 9 auf den offenen Enden der beiden Stege 7,7' angeordnet ist.

Claims

RFID-Transponder mit einem flexiblen Antennenkörper
Patentansprüche
RFID-Transponder mit einem flexiblen Antennenkörper, dadurch gekennzeichnet,
dass der Antennenkörper (1) zumindest bereichsweise eine Gitterstruktur aufweist und dass der Antennenkörper (1) aus einem leitfähigen Material besteht und/oder mit einem leitfähigen Material beschichtet ist.
RFID-Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkörper (1) aus einem Stanzblech hergestellt ist.
RFID-Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkörper (1) mit einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt und mit einem leitfähigen Material beschichtet ist.
RFID-Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Loopantenne mit der Gitterstruktur des Antennenkörpers (1) leitend verbunden ist.
RFID-Transponder nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Loopantenne in offener Bauform ausgeführt ist.
RFID-Transponder nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antennenkörper (1) ein großes Fenster (5) aufweist, in dem die Loopantenne angeordnet ist. RFID-Transponder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Loopantenne in Form zweier meanderförmiger Stege (7,7') ausge bildet ist.
RFID-Transponder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Stege (7,7') ein freistehendes Ende aufweist.
RFID-Transponder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein RFID-Chip (9) beidseitig mit jeweils einem der beiden freistehenden Enden elektrisch leitend verbunden ist.
RFID-Trasponder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Chip (9) mit Kunststoff umspritzt ist.
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