WO2013189484A1

WO2013189484A1 - Rfid-transponder mit einer invertierten f-antenne

Info

Publication number: WO2013189484A1
Application number: PCT/DE2013/100207
Authority: WO
Inventors: Gert Havermann
Original assignee: HARTING Electronics GmbH
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2013-12-27
Also published as: DE102012105437A1

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung die benötigt wird, um den Platzbedarf eines RFID-Transponders, der eine invertierte F-Antenne aufweist, zu verringern. Dabei soll der Frequenzgang aufrechterhalten werden. Der dabei unvermeidliche Reichweiteverlust soll so gering wie möglich gehalten werden. Somit soll die sogenannte "elektrische Länge" beibehalten und die mechanische Länge des RFID-Transponders bei möglichst geringem Pegelverlust reduziert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Abstand zwischen der Grundfläche und der Antennenfläche über die Länge des Basiskörpers des RFID-Transponders mäanderförmig variiert.

Description

RFID-Transponder mit einer invertierten F-Antenne

Beschreibung Die Erfindung betrifft einen RFID-Transponder gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 .

Solche RFID (Radio Frequency Identification) -Transponder dienen der elektronischen Identifizierung von Gegenständen. Im RFID-Transponder können beispielsweise eine Identifikationsnummer sowie weitere Informationen für den entsprechenden Gegenstand gespeichert sein. Mittels eines dazugehörigen Lesegeräts (RFID-Reader) können die Informationen aus dem RFID-Transponder ausgelesen und gegebenenfalls auch in ihn hineingeschrieben werden.

Stand der Technik

Im Stand der Technik ist aus der Druckschrift US20060145927A1 ein ent- sprechender RFID-Transponder mit einer„PIFA" (Planar Inverted F-

Antenna), insbesondere zur Anbringung auf einer metallischen Fläche bekannt. Für viele Anwendungen ist der Platzbedarf einer solchen Antenne jedoch zu groß. Aus den Druckschriften WO93/12559 und WO96/27219 ist eine PIFA- Antenne bekannt, in deren Antennenfläche eine mäanderförmige Struktur eingearbeitet ist, wobei die Antennenfläche parallel zur Grundfläche verläuft. Dadurch wird die elektrische Länge der Antenne zum Empfang entsprechender Wellenlängen beibehalten, während sich die physikalische Länge der Antenne reduziert. Eine solche Antenne hat allerdings den Nachteil, dass aufgrund der geringeren Antennenfläche auch nur eine geringere Leistung aufgenommen wird, wodurch die sich die Reichweite eines RFID- Transponders, der eine solche Antenne aufweist, erheblich verringert.

Aufgabenstellung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Grundfläche eines

RFID-Transponders der eingangs erwähnten Art gegenüber dem Stand der Technik zu verkleinern, und dabei den Frequenzgang sowie eine möglichst große Reichweite des RFID-Transponders aufrecht zu erhalten. Mit anderen Worten soll ein RFID-Transponder mit einer invertierten F-

Antenne angegeben werden, der eine möglichst kleine Grundfläche aufweist und gleichzeitig dazu geeignet ist, Signale, die eine möglichst großen Wellenlänge aufweisen, mit einem möglichst hohen Pegel zu empfangen. Diese Aufgabe wird mit einem RFID-Transponder der eingangs erwähnten

Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteran- Sprüchen angegeben.

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung die benötigt wird, um den Platzbedarf eines RFID-Transponders, der eine invertierte F-Antenne aufweist, zu verringern. Dabei soll der Frequenzgang aufrechterhalten werden. Der dabei unvermeidliche Reichweiteverlust soll so gering wie möglich gehalten werden. Somit soll die sogenannte„elektrische Länge" beibehalten und die mechanische Länge des RFID-Transponders bei möglichst geringem

Pegelverlust reduziert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Abstand zwischen der Grundfläche und der Antennenfläche über die Länge des Basiskörpers des RFID-Transponders mäanderförmig variiert.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sich die Abmessungen des RFID-Transponders bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung seiner elektrischen Länge und damit seines Frequenzgangs, verringern. Somit benötigt ein erfindungsgemäßer RFID-Transponder beispielsweise bei der Montage auf einem Metallkörper eine geringere Fläche.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Basiskörper in einem Spritzgussverfahren mit nur geringem Aufwand gefertigt werden kann, und dass die Antennenfläche und/oder die Basisfläche und/oder deren elektrisch leitende Verbindung mittels der„moulded interconnect device" (MID) - Technologie durch entsprechende Beschichtung dieses Basiskörpers ebenfalls mit vergleichbar geringem Aufwand und mit entsprechend geringen Kosten erzeugt werden kann.

Es ist einerseits vorteilhaft, die elektrisch leitende Verbindung der Antennen- fläche und der Grundfläche in Form einer Verbindungsfläche auszubilden, weil eine solche Verbindungsfläche mittels der MID-Technologie einfach und daher kostengünstig realisiert werden kann.

Andererseits ist es vorteilhaft, die elektrisch leitende Verbindung der Anten- nenfläche und der Grundfläche in Form mehrerer in einer Reihe angeordneter Durchkontaktierungen zu realisieren, weil durch deren Anzahl und Anordnung die Impedanz der Antenne den jeweiligen Anforderungen entsprechend gezielt abstimmbar ist. Außerdem ist es vorteilhaft, dass der Basiskörper weiterhin eine spezielle Durchkontaktierung besitzt, weil diese den elektrischen Anschluss des auf der Antennenfläche angeordneten RFID-Chips sowohl einerseits an die Grundfläche als auch andererseits an die Antennenfläche ermöglicht. Dabei weist der RFID-Chip zumindest zwei Kontakte, nämlich einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt auf, wobei der erste Kontakt über den Speisepunkt an die Antennenfläche angeschlossen ist und wobei der zweite Kontakt mittels der speziellen Durchkontaktierung über einen Anschlusspunkt an die Grundfläche angeschlossen ist.

Dabei ist es weiterhin fertigungstechnisch vorteilhaft, den RFID-Chip an der Antennenfläche anzuordnen, weil dies eine einfache Handhabung bei dem Anschluss, insbesondere bei der Verlötung des ersten Kontakts des RFID- Chips an den Speisepunkt der Antennenfläche und des zweiten Kontakts des

RFID-Chips an die spezielle Durchkontaktierung erleichtert. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, den RFID-Chip in einem Bereich der Antennenfläche anzuordnen, welcher einen möglichst geringen Abstand zur Grundfläche aufweist, weil der RFID-Chip dadurch mechanisch gut geschützt ist und die spezielle Durchkontaktierung verhältnismäßig kurz ausgeführt sein kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besitzt der RFID-Transponder ein Gehäuse, das eine Anordnung, umfassend den Basiskörper mit der Antennenfläche und der Grundfläche sowie den RFID-Chip in allen geometrischen Richtungen umschließt, denn dadurch ist diese Anordnung vor schädlichen

Umwelteinflüssen geschützt. Insbesondere gilt dies, wenn das Gehäuse hermetisch abgeschlossen ist, weil dann auch keine Feuchtigkeit, beispielsweise in Form von Luftfeuchtigkeit, in das Gehäuse eindringen kann. Auch ist es von Vorteil, wenn das Gehäuse aus einem elektrisch isolierenden

Material besteht, weil dadurch gewährleistet ist, dass der RFID-Transponder elektrisch isoliert verbaut wird, d.h. gegebenenfalls keinen elektrischen Kontakt zu einem Metallkörper besitzt, auf dem er angebracht ist. Somit ist eine ausschließlich elektromagnetische Kopplung zwischen dem RFID- Transponder und dem Metallkörper gewährleistet.

Alternativ zur Verwendung eines Gehäuses kann die besagte Anordnung auch von einem Lack oder einer lackartigen Versiegelung insbesondere hermetisch und/oder elektrisch isolierend umschlossen werden. Dazu kann der Lack oder die lackartige Versiegelung aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Die Verwendung eines Lacks hat gegenüber einem Gehäuse den Vorteil geringer Herstellungskosten und geringer Abmessungen. Die Vorteile eines Gehäuses bestehen demgegenüber in dessen mechanischer Robustheit.

Zur Herstellung hoher Stückzahlen ist es besonders vorteilhaft, wenn das MID-fähige Material zum sogenannten„two shot molding"-Verfahren geeignet ist, weil dann insbesondere die Durchkontaktierungen auf diese Weise einfach und daher preisgünstig realisierbar sind. Dabei kann nämlich in einem ersten Spritzgussvorgang mit einem ersten Teil einer Spritzgussform mit einem ersten dazugehörigen ersten Stift der Grundkörper mit einer Durch- gangsoffnung erzeugt und in einem zweiten Spritzgussvorgang mit einem zweiten Teil der Spritzgussform mit einem aktivierbaren Material, am Rand der Durchgangsöffnung eine entsprechende Schicht aufgebracht werden. Dazu weist der zweite Teil der Spritzgussform einen zweiten Stift auf, der einen geringeren Durchmesser besitzt als der erste Stift und der die Durch- gangsoffnung während des zweiten Spritzvorgangs durchgreift. Das aktivierbare Material ist dafür vorgesehen, zunächst aktiviert und dann beim Durchspülen mit einem entsprechenden elektrisch leitfähigen Material elektrisch leitend beschichtet zu werden. Dabei können der erste und der zweite Teil der Spritzgussform einander entgegengesetzt gerichtet angeordnet sein. Das Spritzgusswerkzeug kann die Spritzgussform zwischen den beiden Spritzgussvorgängen dann jeweils um 180° drehen, was eine rationelle Herstellung gestattet. Für kleinere Stückzahlen und möglichst flexibel zu gestaltende Formen des Basiskörpers ist es vorteilhaft, wenn das MID-fähige Material zum sogenannten„Laser Direct Structuring" (LDS) - Verfahren geeignet ist. Dabei werden Bereiche dieses Materials durch einen Laser aktiviert um später gezielt mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen zu werden. Durch das LDS- Verfahren kann das Design des Basiskörpers und der darauf aufgebrachten leitfähigen Schichten mit nur geringem Aufwand, z.B. zu Testzwecken oder für kurzfristige Designanpassungen, geändert werden, indem für den Aktivie- rungsprozess lediglich die Bahn des Lasers geändert, z.B. die Bewegung eines Roboterarms umprogrammiert wird. Damit auch die Durchgangsöff- nung durch den Laser aktiviert werden kann, muss sie an ihren beiden Enden trichterförmig, d.h. sanduhrförmig, ausgeführt sein, was bei der Herstellung einen zusätzlichen Aufwand erfordert. Diese Herstellungsform ist daher besonders gut geeignet für RFID-Transponder, deren Höhe, d.h. deren Abstand zwischen Antennenfläche und Grundfläche, verhältnismäßig gering ist, weil dies die Größe der Durchgangsöffnung in der Antennenfläche reduziert. Dieses Herstellungsverfahren ist daher gut geeignet zur Umsetzung derjenigen Bauform, welche die Verwendung der besagten elektrisch leitfähigen Verbindungsfläche vorsieht, weil dadurch nur eine einzige Durchkontaktie- rung, nämlich die spezielle Durchkontaktierung, notwendig ist.

Somit ist es auch aus diesem Grund besonders vorteilhaft, wenn die Durch- gangsöffnung und damit auch die spezielle Durchkontaktierung möglichst kurz ausgeführt sind. Die spezielle Durchkontaktierung sollte also vorteilhafterweise an einer Stelle der mäanderförmigen Antennenfläche beginnen, welche einen möglichst geringen Abstand zur Grundfläche aufweist.

Um die Anschlussstrecke vom RFID-Chip zum Speisepunkt gering zu halten, kann es auch vorteilhaft sein, den Speispunkt in einem Bereich der Antennenfläche anzuordnen, der einen möglichst geringen Abstand zur Grundfläche aufweist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der RFID-Transponder an einem Metallkörper angeordnet ist, weil dadurch die Antenneneigenschaften verbessert werden. Insbesondere gilt dies, wenn der Metallkörper deutlich größer ist als der RFID-Transponder, so dass er beispielsweise zumindest in einer Rich- tung parallel zur Grundfläche mindestens die doppelte Abmessung, z.B. mindestens die doppelte Länge, besitzt.

Vorteilhafterweise besitzt das Gehäuse zumindest an einer Seite eine plane Innenfläche und eine plane Außenfläche. Dann kann die Grundfläche des Basiskörpers an der planen Innenfläche des Gehäuses angeordnet sein. Der

Metallkörper kann an zumindest an einer Seite zumindest einen planen Bereich aufweisen und der RFID-Transponder kann mit der planen Außenseite seines Gehäuses an dem planen Bereich des Metallkörpers angeordnet sein. Mit der Wandstärke des Gehäuses oder der notwendigen Stärke der elektrisch isolierenden Lackschicht kann somit der Abstand der Grundfläche des Basiskörpers zur Oberfläche des Metall körpers festgelegt werden und sollte entsprechend der jeweiligen technischen Vorgaben möglichst gering sein. Beispielsweise kann dieser Abstand weniger als 2 mm, bevorzugt we- niger als 1 ,5 mm und insbesondere weniger als 1 mm betragen, um eine geeignete elektromagnetische Kopplung zwischen dem RFID-Transponder und dem Metallkörper zu ermöglichen.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn es sich bei dem Metallkörper um ein Metallblech handelt, weil dadurch die Antennenwirkung bei geringem Materialaufwand und entsprechend geringem Gewicht realisiert werden kann. Die Abmessungen des Metallblechs sollten dabei deutlich größer sein als die Abmessungen des RFID-Transponders. Beispielsweise sollte das Metallblech zumindest in einer Richtung mindestens doppelt so groß sein wie die Grundfläche des RFID-Transponders. Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 a einen dem Stand der Technik entsprechenden RFID-Transponder in schräger Draufsicht;

Fig. 1 b die elektrischen Komponenten dieses RFID-Transponders in einer schematischen Querschnittsdarstellung;

Fig. 2a eine dem Stand der Technik entsprechende mäanderförmig strukturierte Antennenfläche in einer Draufsicht; Fig. 2b diese Antennenfläche mit einer Grundfläche und einer Verbindungsfläche in einer schrägen Draufsicht;

Fig. 2c die Antennenfläche mit der Grundfläche und der Verbindungsfläche, und einem dielektrischen Basiskörper in einer schrägen Draufsicht;

Fig. 3a einen ersten erfindungsgemäßen RFID-Transponder in einer schrägen Draufsicht;

Fig. 3b den ersten RFID-Transponder in einer Querschnittsdarstellung;

Fig. 3c die Darstellung aus Fig. 3b mit einigen spezifischen Höhenbezeichnungen;

Fig.4a einen zweiten erfindungsgemäßen RFID-Transponder in einer schrä- gen Draufsicht;

Fig.4b den zweiten RFID-Transponder in einer Querschnittsdarstellung; Fig. 4c den zweiten RFID-Transponder in modifizierter Form;

Fig. 5a den ersten RFID-Transponder mit einem Gehäuse auf einem Metallkörper;

Fig. 5b den zweiten RFID-Transponder mit einem Gehäuse auf einem Metallkörper;

Fig. 6a den RFID-Transponder mit einem Gehäuse auf einem Metallblechin einer schrägen Draufsicht ;

Fig. 6b den RFID-Transponder mit einem Gehäuse auf einem Metallblech im Querschnitt. Die Fig. 1 a zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten RFID-

Transponder 1 , der auf einem Metallkörper 2 angeordnet ist, in schräger Draufsicht. Der RFID-Transponder 1 umfasst einen dielektrischen Basiskörper 13, auf den eine erste leitfähige Beschichtung, nämlich eine Antennenfläche 1 1 aufgebracht ist. Weiterhin besitzt der Basiskörper 13 an einer gegen- überliegenden Seite eine zweite elektrisch leitfähige Beschichtung, nämlich eine Grundfläche 12. Zwischen der Grundfläche 12 und dem Metallkörper 2 ist eine dielektrische Schicht 18 angeordnet.

Der RFID-Transponder 1 weist in seinem Basiskörper 13 eine elektrisch lei- tende Verbindung in Form einer Reihe von Durchkontaktierungen 15 auf, durch welche die Antennenfläche 1 1 elektrisch leitend mit der Grundfläche 12 verbunden ist. Weiterhin besitzt der RFID-Transponder 1 in seinem Basiskörper 13 eine spezielle Durchkontaktierung 16, welche den elektrischen Anschluss des RFID-Chips 17 an die Grundfläche 12 und je nach Anordnung des RFID-Chips 17 gegebenenfalls auch an die Antennenfläche 1 1 ermöglicht. Die Fig. 1 b stellt die elektrischen Komponenten des RFID-Transponders 1 als Schaltungsanordnung im Querschnitt dar. Dabei ist es unerheblich, an welcher Stelle sich der RFID-Chip 17 befindet. Für die Impedanz der Antenne ist es dagegen großer Bedeutung, an welcher Stelle der RFID-Chip 17 über den Speisepunkt 161 an der Antennenfläche 1 1 und über einen Anschlusspunkt 162 an die Grundfläche 12 angeschlossen ist.

Durch die weitere dielektrische Schicht 18 besteht zwischen der Grundfläche 12 und dem Metallkörper 2 ein Abstand d. Über diesen Abstand d ist die Grundfläche 12 mit dem Metallkörper 2 elektromagnetisch gekoppelt.

Die Fig. 2a zeigt eine dem Stand der Technik entsprechende mäanderförmig strukturierte Antennenfläche 1 1 ^' in einer Draufsicht. Es ist leicht erkennbar, dass die elektrische Länge dieser Antennenfläche 1 1 ^' deutlich größer ist als ihre mechanische Länge.

Die Fig. 2b stellt diese Antennenfläche 1 1 ^' mit einer elektrisch leitfähigen Verbindung in Form einer Verbindungsfläche 19^' und einer Grundfläche 2^' in einer schrägen Draufsicht dar. Die Antennenfläche 1 1 ^' verläuft trotz ihrer mäanderförmigen Struktur parallel zur Grundfläche 2^' und ist weiterhin über die Verbindungsfläche 19^' mit dieser Grundfläche 2^' elektrisch leitend verbunden. Die Antennenfläche 1 1 ^', die Verbindungsfläche 19^' und die Grundfläche 12^' sind zusammen als U-förmig gebogene Einheit einstückig ausgeführt.

Die Fig. 2c stellt dar, wie diese U-förmig gebogene Einheit an einem dielektrischen Basiskörper 13^' angeordnet ist. Zusätzlich besitzt der Basiskörper eine Durchgangsbohrung mit einer speziellen Durchkontaktierung 16^', über welche die Antennenfläche 1 1 ^'an einer weiteren Stelle elektrisch leitend mit der Grundfläche 12^'verbunden ist, so dass eine„Planare Invertierte F-

Antenne" (PIFA) vorliegt. Die Fig. 3a zeigt einen ersten erfindungsgemäßen RFID-Transponder 1 ^". Dieser weist einen dielektrischen Basiskörper 13^" auf. An einer Seite des Basiskörpers 13^" ist eine elektrisch leitfähige Antennenfläche 1 1 ^" angeordnet. An einer gegenüber liegenden Seite des Basiskörpers 13^" weist der RFID-Transponder 1 ^" eine elektrisch leitfähige Grundfläche 12^" auf. Des

Weiteren ist die Antennenfläche 1 1 ^" über eine elektrisch leitfähige Verbindungsfläche 19^" elektrisch leitend mit der Grundfläche 12^" verbunden. Die Antennenfläche 1 1 ^", die Grundfläche 12^" und die Verbindungsfläche 19^" sind in jeweils in Form einer auf den Basiskörper 13^" im MID-Technik auf- gebrachten elektrisch leitfähigen Beschichtung ausgeführt.

Weiterhin sind die Länge L, die Breite B und die Höhe H des Basiskörpers 13^" in die Zeichnung eingetragen, wobei ersichtlich ist, dass die willkürlich an einer beliebigen Stelle des Basiskörpers 13^" eigezeichnete Höhe H über die Länge L mäanderförmig variiert. Die Grundfläche 12^" verläuft entlang der

Länge L und Breite B, so dass mit dem Betrag der Höhe H auch der Abstand zwischen der Grundfläche 12^" und der Antennenfläche 1 1 ^" mäanderförmig variiert und dabei zwei Maxima und ein Minimum durchläuft. Die Fig. 3b zeigt den ersten RFID-Transponder 1 ^" in einem Querschnitt.

Dabei ist sehr gut zu erkennen, dass der RFID-Chip 17^" in einem Bereich der Antennenfläche 1 1 ^" angeordnet ist, der einen besonders geringen Abstand zur Grundfläche 12^" aufweist. Der RFID-Chip 17^" ist einerseits über einen Speisepunkt 161 ^" elektrisch leitend mit der Antennenfläche 1 1 ^" ver- bunden. Andererseits ist der RFID-Chip 17^" mittels einer speziellen Durch- kontaktierung 16^", welche von der Antennenfläche 1 1 ^" durch den Basiskörper 13^" zur Grundfläche 12^{" '} führt, über einen Anschlusspunkt 162^" elektrisch leitend mit der Grundfläche 12^" verbunden. Die Fig. 3c zeigt den ersten RFID-Transponder 1 ^" in einem Querschnitt mit einigen relevanten Größen, nämlich der maximalen Höhe H_MAX, der minimalen Höhe HMIN , der mittleren Höhe Η_Μιτ sowie der darauf bezogenen maximalen Abweichung ΔΗ_ΜΑΧ- H_MAX bezeichnet den maximalen Abstand zwischen der Antennenfläche 1 1 ^" und der Grundfläche 12^". H_MIN bezeichnet den minimalen Abstand zwischen der Antennenfläche 1 1 ^" und der Grundfläche 12^". H MIT bezeichnet den Mittelwert zwischen HMAX und HMIN- ΔΗΜΑΧ bezeichnet die maximale Abweichung der Höhe H von Η_Μιτ-

Einige dazugehörige realistische Wertbereiche sollen im Folgenden angegeben werden:

2,5 mm < H_MAX < 4 mm;

und 1 mm < H_MIN < 2,5 mm;

und 0,25 mm < ΔΗ_ΜΑΧ < 0,75 mm.

Ein realistisch dimensionierter RFID-Transponder könnte somit folgende Werte aufweisen:

HMAX = 3 mm;

und H_MIN = 2 mm;

und ΔΗ MAX - 0,5 mm.

In Laborversuchen empirisch gewonnene Messergebnisse haben gezeigt, dass sich mit solchen Werten bei einer möglichst geringen Grundfläche eine gute Aufrechterhaltung der Reichweite erzielen lässt.

Die Fig. 4a zeigt einen zweiten erfindungsgemäßen RFID-Transponder 1 ^{" '}. Dieser weist einen dielektrischen Basiskörper 13^{" '} auf. An einer Seite des Basiskörpers 13^{" '} ist eine elektrisch leitfähige Antennenfläche 1 1 ^{" '} in Form einer elektrisch leitfähigen Beschichtung angeordnet. An einer gegenüber liegenden Seite weist der zweite RFID-Transponder 1 ^{" '} eine elektrisch leitfähige Grundfläche 12^{" '} in Form einer weiteren elektrisch leitfähigen Beschichtung auf. Des Weiteren ist die Antennenfläche 1 1 ^{" '} über eine elektrisch leitende Verbindung, die in Form einer eine Reihe von Durchkon- taktierungen 15^{" '} ausgeführt ist, elektrisch leitend mit der Grundfläche 12^{" '}, verbunden. Weiterhin sind die Länge L, die Breite B und die Höhe H des Basiskörpers 13^" in die Zeichnung eingetragen, wobei ersichtlich ist, dass die willkürlich an einer beliebigen Stelle des Basiskörpers 13^" eigezeichnete Höhe H über die Länge L mäanderförmig variiert. Die Grundfläche 12^" verläuft entlang der Länge L und Breite B, so dass mit der Höhe H auch der Abstand zwischen der Grundfläche 12^" und der Antennenfläche 1 1 ^" mäanderförmig variiert und dabei drei Maxima und zwei Minima durchläuft.

Die Fig. 4b zeigt dieselbe Anordnung in einem Querschnitt. Dabei ist sehr gut zu erkennen, dass der RFID-Chip 17^{" '} in einem solchen Minimum, d.h. in einem Bereich der Antennenfläche 1 1 ^{" '}, der einen minimalen Abstand zur Grundfläche 12^" aufweist, angeordnet ist. Der RFID-Chip 17^" ist einerseits an einen Speisepunkt 161 ^{" '} elektrisch leitend mit der Antennenfläche 1 1 ^{" '} verbunden. Andererseits ist der RFID-Chip 17^{" '} mittels einer speziellen Durchkontaktierung 16^{" '}, welche durch den Basiskörper 13^{" '} führt, über einen Anschlusspunkt 162^{" '} elektrisch leitend mit der Grundfläche 12^{" '} verbunden.

Die Fig. 4c zeigt diesen RFID-Transponder in einer modifizierten Form, näm- lieh mit einer weitaus größeren Anzahl von Maxima und Minima, nämlich in diesem Fall acht Maxima und sieben Minima. Es ist aber selbstverständlich, dass auch eine andere Anzahl von Maxima und Minima möglich ist. Beispielsweise kann die Zahl der Maxima und die Zahl der Minima jeweils zwischen 1 und 35 liegen.

Die Fig. 5a stellt den ersten erfindungsgemäßen RFID-Transponder 1 ^" aus Fig. 3a und Fig. 3b dar, der zusätzlich ein dazugehöriges Gehäuse 14 aufweist und auf einem Metallkörper 2 angeordnet ist. Durch die Wandstärke des Gehäuses 14 in diesem Bereich ist der Abstand d zwischen der Grund- fläche 12^" und dem Metallkörper 2 vorgegeben. Der Abstand d soll möglichst gering sein, so dass eine möglichst gute elektromagnetische Kopplung zwischen der Grundfläche 12^" und dem Metallkörper 2 entsteht. Beispiels- weise kann der Abstand d weniger als 2 mm, bevorzugt weniger als 1 ,5 mm und insbesondere weniger als 1 mm betragen.

Die Fig. 5b stellt den zweiten erfindungsgemäßen RFID-Transponder 1 ^{" '} aus Fig. 4a und Fig. 4b dar, der zusätzlich ein entsprechendes Gehäuse 14^' aufweist und auf dem Metallkörper 2 angeordnet ist. Durch die Wandstärke d, den das dazugehörige Gehäuses 14^' in diesem Bereich aufweist, ist der Abstand d zwischen der Grundfläche 12^{" '} und dem Metall körper 2 vorgegeben. Der Abstand d ist möglichst gering, so dass eine möglichst gute elekt- romagnetische Kopplung zwischen der Grundfläche 12^{" '} und dem Metallkörper 2 entsteht. Beispielsweise kann der Abstand d weniger als 2 mm, bevorzugt weniger als 1 ,5 mm und insbesondere weniger als 1 mm betragen.

Die Fig. 6a und 6b zeigen den erfindungsgemäßen RFID-Transponder 1 ^" mit dem dazugehörigen Gehäuse 14 auf einem Metallblech 2^', dessen Länge zumindest in Längsrichtung, d.h. in Richtung der Länge L, deutlich größer, d.h. mindestens doppelt so groß ist, wie die Länge L des RFID-Transponders 1 ^".

Bezugszeichenliste

RFID-Transponder mit einer invertierten F-Antenne

Az.: P2012059WO

1 RFID-Transponder

1 1 Antennenfläche

12 Grundfläche

13 Basiskörper

14 Gehäuse

15 Reihe von Durchkontaktierungen

16 spezielle Durchkontaktierung

161 Speisepunkt

162 Anschlusspunkt

17 RFID-Chip

18 dielektrische Schicht

19 Verbindungsfläche

2 Metallkörper d - Abstand zwischen der Grundfläche und dem Metallkörper

L - Länge der Grundfläche / des RFID-Transponders

B - Breite der Grundfläche / des RFID-Transponders

H - Höhe des RFID-Transponders HMAX - maximale Höhe des RFID-Transponders

HMIN - minimale Höhe des RFID-Transponders

HMIT - mittlere Höhe des RFID-Transponders

ΔΗ_ΜΑ_Χ - Differenz zwischen HMAX und HMIT oder zwischen HMIN und HMIT

Claims

Ansprüche

RFID-Transponder (1 ) , umfassend eine invertierte F-Antenne, die Folgendes aufweist:

- eine elektrisch leitfähige Antennenfläche (1 1 );

- eine plane elektrisch leitfähige Grundfläche (12);

- eine elektrisch leitende Verbindung (15,19) der Antennenfläche (1 1 ) und der Grundfläche (12);

- einen Basiskörper (13), der zumindest überwiegend aus einem dielektrischen Material gebildet ist; wobei die Antennenfläche (1 1 ) und die Grundfläche (12) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Basiskörpers (13) angeordnet sind, wobei der RFID-Transponder (1 ) weiterhin Folgendes aufweist: einen RFID-Chip (17), der einerseits über einen Speisepunkt (161 ) elektrisch an die Antennenfläche (1 1 ) angeschlossen ist und der andererseits elektrisch an die Grundfläche (12) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,

- dass das dielektrische Material ein„moulded interconnect device" (MID)-fähiges Material ist, und

- dass die Antennenfläche (1 1 ) und die Grundfläche (12) durch ein MID- Verfahren auf dem Basiskörper (13) erzeugt sind;

- dass der Basiskörper (13) eine Länge (L), eine Breite (B) und eine Höhe (H) aufweist, wobei die Höhe (H) des Basiskörpers (13) über seine Länge (L) mäanderförmig variiert, und

- dass die Grundfläche (12) entlang der Länge (L) und Breite (B) des Basiskörpers (13) verläuft, so dass der Abstand zwischen der Grundfläche (12) und der Antennenfläche (1 1 ) durch die Höhe (H) gebildet ist und über die Länge (L) des Basiskörpers (13) mäanderförmig variiert.

RFID-Transponder (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindung der Antennenfläche (1 1 ) und der Grundfläche (12) in Form einer elektrisch leitfähigen Verbindungsfläche (19) oder in Form einer oder mehrerer Durchkontaktierungen (15), die bevorzugt in einer Reihe liegen, ausgeführt ist.

RFID-Transponder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Chip (17) an der Antennenfläche (1 1 ) angeordnet ist, und dass der Basiskörper (13) eine spezielle Durchkon- taktierung (16) aufweist, welche den elektrischen Anschluss des RFID- Chips (17) an die Grundfläche (12) ermöglicht.

RFID-Transponder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Transponder (1 ) weiterhin ein Gehäuse (14) aufweist, welches eine Anordnung, umfassend den Basiskörper (13), den RFID-Chip (17), die Antennenfläche (1 1 ) mit dem Speisepunkt (161 ) und die Grundfläche (12), in allen Richtungen umschließt.

5. RFID-Transponder (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.

6. RFID-Transponder (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Gehäuse (14) hermetisch abgeschlossen ist.

7. RFID-Transponder (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Transponder (1 ) eine lackartige Versiegelung aufweist, welche die besagte Anordnung, umfassend den Basiskör- per (13), den RFID-Chip (17), die Antennenfläche (1 1 ) mit dem Speisepunkt (161 ) und die Grundfläche (12), in allen Richtungen umschließt.

8. RFID-Transponder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das MID-fähige Material zum„two shot moulding"-Verfahren geeignet ist.

9. RFID-Transponder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das MID-fähige Material zum„Laser Direct Struc- turing" (LDS)-Verfahren geeignet ist.

10. RFID-Transponder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speisepunkt (161 ) an einem Punkt der mäan- derförmigen Antennenfläche (1 1 ) angeordnet ist, welcher einen minimalen Abstand (H) zur Grundfläche (12) aufweist.

1 1 . RFID-Transponder (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die spezielle Durchkontaktierung (16) an einem Punkt der mäanderförmigen Antennenfläche (1 1 ) beginnt, welcher einen minimalen Abstand (H_MIN) zur Grundfläche (12) aufweist.

12. RFID-Transponder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Chip (17) an einem Punkt der mäanderförmigen Antennenfläche (1 1 ) angeordnet ist, welcher einen minimalen Abstand (H_MIN) zur Grundfläche (12) aufweist.

13. Vorrichtung, bestehend aus einem Metallkörper (2), insbesondere einem Metallblech (2^'), und dem RFID-Transponder (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID- Transponder (1 ) an dem Metallkörper (2) angeordnet ist.

H.Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) zumindest an einer Seite eine plane Innenfläche und eine pla ne Außenfläche aufweist, und dass die Grundfläche (12) des Basiskörpers an der planen Innenfläche des Gehäuses (14) angeordnet ist und dass das Metallkörper (2) zumindest an einer Seite zumindest einen planen Bereich aufweist und dass der RFID-Transponder (1 ) mit der planen Außenseite seines Gehäuses (14) an dem planen Bereich des Metallkörpers (2) angeordnet ist.

15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche (12) von dem Metallkörper (2) weniger als 2 mm, bevorzugt weniger als 1 ,5 mm und insbesondere weniger als 1 mm beabstandet ist.

16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkörper (2) zumindest in einer Richtung parallel zur Grundfläche (12) mindestens die doppelte Abmessung der Grundfläche (12) aufweist.