專利名稱：具備rfid用寬頻帶保護金屬件的rfid標簽的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具備RFID (射頻識別)用寬頻帶保護金屬件的RFID標簽，特別是涉及具有可以在LF(低頻)、HF(高頻)、UHF(特高頻)以及微波帶的寬頻帶中使用并且提高電氣以及機械性的沖擊耐力的保護金屬件的RFID標簽。
背景技術：
一般而言，RFID標簽是向插件(inlet)附加了保護膜、安裝用的粘接劑、安裝件等應用而形成的，其中，插件由連接了在集成電路內(nèi)置ID號碼等識別信息的IC芯片的天線、 以及一體地搭載該天線的基材構成，經(jīng)由IC芯片、天線、安裝金屬件，從外部通過作為無線手段的讀出器/寫入器對ID號碼等識別信息進行通訊。有時將該一般的RFID標簽作為金屬嵌入RFID標簽或金屬體一體化RFID標簽，安裝到物體的表面上，在室外的機械性沖擊、電氣沖擊等苛刻的現(xiàn)場動作。關于這樣的金屬對應的RFID標簽，提出了如下結(jié)構將應保護的IC芯片收納在保護金屬件的內(nèi)部，以保護金屬件不會通過反射、吸收或者衰減等阻止通訊電磁波的方式，從內(nèi)部向外部或者從外部向內(nèi)部傳播電磁波。例如，在UHF、微波這樣非常高的頻帶中，如專利文獻1、專利文獻2所公開的那樣， 成為在通訊電磁波的頻率下共振的電磁性尺寸的保護金屬件。而且，在該保護金屬件內(nèi)，收納RFID插件的整體，使插件的天線與保護金屬件的一部分或者整體電磁耦合，將用于收納 RFID標簽主體部的區(qū)域被開口的切入狹縫設置在保護金屬件中央，將該保護金屬件緊連到安裝對方的金屬面上，即使保護金屬件短路也從狹縫部輻射電磁波而可以實現(xiàn)RFID的通訊。另一方面，在LF、HF這樣的頻帶中，通訊電磁波在金屬面中產(chǎn)生渦電流，這使入射的電磁波反射，所以阻礙通訊。因此，作為以往技術，如下方法得到了實用化將具有LF、HF 帶的線圈天線的RFID插件收容在保護金屬件的凹陷部分，在該凹陷的底部鋪設磁性體片并在其上載置RFID插件，該磁性體片感應出電磁波，從而使入射電磁波從上方進入到底部時，在底部的金屬表面平行地彎曲，從而不產(chǎn)生渦電流。另外，作為其他方法，在凹陷部分中在與渦電流的方向正交的方向上設置通過槽、切口形成的絕緣體，來阻止渦電流的方法也得到了實用化。例如，在專利文獻3中，公開了如下RFID標簽的設置結(jié)構對于通訊電磁波，將LF 的頻率作為對象，經(jīng)由樹脂用金屬制的保護板覆蓋了 RFID標簽整體。在專利文獻4、專利文獻5中，公開了與HF的IC芯片的保護相關的技術用金屬加強板僅保護IC卡的IC芯片部分，用樹脂片保護插件片的其他部分。進而，在專利文獻6中，公開了與RFID標簽的保護方法相關的技術插件具有半波長的天線，使覆蓋插件整體的保護件是電介質(zhì)等非金屬。專利文獻1 日本專利第4271205號公報專利文獻2 日本特開2008-90813號公報
專利文獻3 日本特開2002-157565號公報專利文獻4 日本特開2000-311225號公報專利文獻5 日本特開2005-4429號公報專利文獻6 日 本特開2004-265114號公報隨著RFID標簽的性能、功能的提高，其利用領域、用途急速擴大，對于金屬嵌入 RFID標簽、金屬體一體化RFID標簽，也以各種用途用于室內(nèi)、室外等各種場所。但是，LF、HF、UHF、微波帶的電磁波的波長分別是2. 4km、23m、31cm、122mm，尺寸差異成為各頻率的插件的天線形狀的差異。即，RFID標簽的尺寸必須是對其進行處理的人能掐或者能抓這樣易于操作的尺寸。為了使標簽收斂于這樣的尺寸，在LF、HF帶中使用線圈狀的微小環(huán)形天線，在UHF、微波帶中使用線狀的偶極天線。與UHF、微波帶的線狀插件對應的保護金屬件使用如下結(jié)構以使金屬件與插件不電磁耦合的方式利用高相對介電常數(shù)、高相對導磁率的媒質(zhì)隔離的結(jié)構；以及為了易于以偶極天線的半波共振尺寸，實現(xiàn)能掐、能抓這樣的標簽的處理尺寸，將保護金屬件兼作天線而積極地共振的手法的結(jié)構。專利文獻1、專利文獻2公開的保護金屬件對應于UHF、微波的高頻帶用的偶極天線，無法對應于LF、HF的頻帶用的線圈狀微小環(huán)形天線。另一方面，在與LF、HF帶的線圈狀插件對應的保護金屬件的結(jié)構中，由于進行共振的半波長巨大，所以使用線圈狀的微小環(huán)形天線。用金屬件保護該微小環(huán)形天線，但在微小環(huán)形天線與保護金屬之間設置高相對導磁率的磁性體片，形成使通訊電磁波的磁力線收斂到媒質(zhì)片而不進入到保護金屬側(cè)的隔離結(jié)構、或者形成切口狹縫以使保護金屬件不產(chǎn)生渦電流。在專利文獻3公開的保護金屬件中，對于通訊電磁波，將LF的頻率作為對象，對應于線圈狀的微小環(huán)形天線，在UHF、微波中，電磁波無法沿著金屬的間隙侵入，所以無法使用該保護金屬件。另外，專利文獻4、專利文獻5公開的技術也是與HF的IC芯片自身的保護相關的技術，采用與線圈狀的微小環(huán)形天線對應的局部的金屬保護板，根據(jù)該技術為了提高機械性的保護強度，用金屬的保護板不僅覆蓋IC芯片而且還覆蓋插件整體時，存在由于渦電流而無法進行通訊的問題。進而，專利文獻6公開的技術涉及插件具有半波長的天線的RFID標簽的保護，難以確保寬頻帶性，而且保護件是電介質(zhì)，而在耐熱性、金屬加工性中存在問題。這樣，作為以往的技術，根據(jù)頻帶而有不同的RFID標簽用的保護金屬件的實現(xiàn)手法，從而使保護金屬件的種類增加。但是，在以往的技術中，根據(jù)頻帶而保護金屬件的結(jié)構、 功能或者尺寸不同，需要針對RFID標簽的每個頻帶準備保護金屬件。另一方面，隨著金屬嵌入RFID標簽、金屬體一體化RFID標簽的用途的擴大，要求使用多種按照目的而不同的頻帶的RFIF標簽、使標簽安裝尺寸共同、或者RFID標簽的設置成本降低。另外，根據(jù)作業(yè)性、管理、維護等觀點，希望將這些RFID標簽設置在實質(zhì)上相同的場所、或者相同的部件上的需求也增加。針對這樣的需求，如果針對RFID標簽的每個頻帶，個別地準備保護金屬件，則存在成本方面、設置空間的問題，在RFID標簽的應用方面存在缺乏便利性等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種具備可以針對從LF到微波的寬頻帶的RFID標簽插件共同地使用的、電氣和機械性優(yōu)良的保護金屬件的RFID標簽，實現(xiàn)標簽制造方面、設置作業(yè)、應用等方面的成本降低與便利性的提高。本發(fā)明的其他目的在于，提供一種具備可以利用共同的一個保護金屬件對應不同的頻率，并且電氣和機械性優(yōu)良的保護金屬件的多插件的RFID標簽，在標簽制造方面以及應用方面實現(xiàn)成本降低與便利性的提高。本發(fā)明的代表性的一個例子如下所述。本發(fā)明提供一種RFID標簽，具備嵌入到保護金屬件中的RFID插件，其特征在于，具有保護金屬板；以及固定在該保護金屬板上的絕緣層，其中，上述保護金屬板具有沿著長度軸方向延伸的至少一個狹縫，該狹縫具有阻止在上述保護金屬板的表面產(chǎn)生的渦電流的功能；上述絕緣層具有在形成于上述保護金屬板中的上述狹縫的正下方的位置上保持上述RFID插件的功能；在該絕緣層中，能夠擇一地收納 LF頻帶、HF頻帶、UHF頻帶以及微波頻帶的各頻帶的RFID標簽的插件。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種具備可以針對從LF帶到微波帶的寬頻帶的RFID插件共同地使用的保護金屬件的金屬對應的RFID標簽。根據(jù)本發(fā)明的其他特征，金屬對應的RFID標簽具備對應于從LF到微波的插件的共同的寬頻帶金屬保護金屬件，可以在一個標簽中內(nèi)置多種不同頻率的RFID插件，所以無需安裝多個標簽就可以通過各種讀出器/寫入器來實現(xiàn)RFID通訊。


圖1是本發(fā)明的第1實施例的帶有保護金屬件的RFID標簽的俯視圖。圖2是示出圖1的B-B，剖面的圖。圖3A是示出將圖1的帶有保護金屬件的RFID標簽展開并分解的狀態(tài)的圖。圖3B是示出通信中使用的頻帶與本實施例的RFID標簽的插件4的關系的圖。圖4A是說明第1實施例中的針對絕緣層的插件插入的圖。圖4B是示出將不同頻帶的RFID標簽用插件構成為相同外形尺寸的長方體的例子的圖。圖5是說明可以針對UHF、微波帶的插件兼用相同的保護金屬件的理由的圖。圖6說明可以針對LF、HF帶的頻率的插件兼用相同的保護金屬件的理由的圖。圖7A是示出實施例3中的RFID標簽插件的外觀的立體圖。圖7B是示出實施例3中的插件的結(jié)構例的立體圖。圖8A是示出實施例4中的RFID標簽插件的外觀的立體圖。圖8B是示出實施例4中的保護金屬體、絕緣層的外觀的立體圖。圖9A是示出實施例5中的絕緣層的外觀的立體圖。圖9B是示出圖9A的縱剖面的圖。圖IOA是示出實施例6中的絕緣層的外觀的立體圖。圖IOB是示出圖10的縱剖面的圖。圖IlA是示出實施例7中的保護金屬體的外觀的立體圖。
圖IlB是示出實施例7中的保護金屬體的結(jié)構的俯視圖。附圖標記說明1 保護金屬板IA 等效導體板IS 等效絕緣體板2 底層的金屬基板3 絕緣層4 =RFID 插件5 連結(jié)部6 螺釘7: IC 芯片8 微小環(huán)形天線11 狹縫31 插件插入孔41、42、43、44、45、46 插件61、62、63:螺釘孔81、82、83、84、85、86 微小環(huán)形天線110、112:狹縫115、116 沒有狹縫的金屬臂117、118 帶有狹縫的金屬臂400、410、420、430、440 插件710、720、730、740、750、760、770、780、790、795 :IC 芯片810、820、830、840、850、860、870、880、890、895 微小環(huán)形天線Ag:媒質(zhì)中的波長λ 0:真空中的波長i 高頻電流iZ:渦電流Du 在UHF的頻率下共振的尺寸W 在微波的頻率下共振的尺寸Dm 在微波的頻率下共振的尺寸D 帶有狹縫的金屬臂部Φ 1:高頻的磁力線Φ 2:高頻的磁力線Φ 3:高頻的磁力線Gap 相對的一對臂的前端之間的間隙G 保護金屬體全長
具體實施例方式以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式的帶有保護金屬件的RFID標簽進行詳細說明。[實施例1]通過圖1 圖6，對本發(fā)明的第1實施例進行說明。圖1是本發(fā)明的第1實施例的帶有保護金屬件的RFID標簽的俯視圖，圖2示出圖 1的B-B’剖面。另外，圖3A示出將帶有保護金屬件的RFID標簽展開分解的狀態(tài)。帶有保護金屬件的RFID標簽成為表層的保護金屬板1、底層的金屬基板2、中間的絕緣層3的3層結(jié)構。保護金屬板1具有在該金屬板的長度方向上平行延伸至其中途的一個或者多個狹縫 11。在狹縫11內(nèi)，設置有利用空氣的絕緣空間或者利用絕緣材料等的填充的絕緣層或者絕緣膜(以下，將它們簡稱為絕緣包覆)。換言之，狹縫11的寬度只要有可以阻止渦電流的程度的絕緣電阻的厚度的絕緣包覆即可。保護金屬板1的長度方向的下方部分成為沒有狹縫的連續(xù)的一體的板部件，從而不會變得零亂。如圖3A所示，保護金屬板1、絕緣層3、以及金屬基板2分別具有螺釘孔61、62、63，通過螺釘6將這3層結(jié)構的RFID標簽固定到應安裝的金屬對象物上。在中間的絕緣層3中，在其中央的上側(cè)的區(qū)域、并且保護金屬板1的狹縫 11的正下方的位置，設置有用于收納RFID插件4的插件插入孔31。插件插入孔31和RFID 插件4的平面形狀可以是矩形、梯形、矩形與圓形的組合、或者其他形狀。另外，圖2、圖3A、 圖4A等示出了連結(jié)部5的實現(xiàn)方法的例子。連結(jié)部5具有主要用于提高防止帶電的接地結(jié)構以及機械強度的支柱的作用，保護金屬板1與金屬基板2通過由細的金屬部件構成的連結(jié)部5連接。但是，在不需要防止帶電、機械強度的情況下，可以省略。另外，還可以用金屬制的螺釘6來代替接地結(jié)構。本實施例的保護金屬件的結(jié)構為，在保護金屬體1的一部分中，形成有切入了一個或者多個狹縫11的帶有狹縫的金屬臂(參照圖1)，但在保護金屬體1的不包括狹縫的其他部分中，以使狹縫、臂不零亂的方式捆起來，并且為了維持機械強度，或者為了還兼用作 UHF、微波帶中的天線的共振部分的作用，優(yōu)選由一體化的金屬部件構成。該保護金屬件具有從機械和電氣沖擊保護內(nèi)部的插件的功能，并且如后所述，具有可以收納寬頻帶的多種 RFID標簽用插件的功能。本實施例的保護金屬件1是通過將RFID插件4收納在帶有狹縫的金屬臂之下而從機械和電氣沖擊保護該插件的金屬件，具有在LF到微波帶的任意一個頻帶中都可以動作的寬頻帶特性。在將插件4保護在帶有狹縫11的金屬臂的正下方時，將其容納在由容納該插件4的絕緣體構成的中間層3中。另外，在將RFID標簽直接固定到金屬部件的情況下，還可以省略金屬基板2。另外，也可以使用其他固定粘接手段，例如代替螺釘6而使用粘接件將RFID標簽固定到金屬部件等。在省略金屬基板2的情況、以及提高防止帶電的電氣接地以及機械強度的情況下， 需要相當于連接保護金屬件1與金屬部件的細的連結(jié)部5的部件。在插件插入孔31中插入與孔的形狀匹配的插件4。插件4是與從LF直到微波、進而直到毫米波的寬頻帶對應的多種RFID標簽用插件，為了使它們易于嵌入到插入孔31中， 優(yōu)選統(tǒng)一成實質(zhì)上相同的外形尺寸。圖3B示出通信中使用的頻帶與本實施例的RFID標簽的插件4的關系。在圖3B 的例子中，作為插件4的一個例子，準備了圖4B中說明的LF用插件45、HF用插件43、UHF 用插件42、以及微波用插件41這4種插件4。
另外，還可以根據(jù)用途來更換外形尺寸被統(tǒng)一的插件的種類。例如，在還可以適用于兩種統(tǒng)一尺寸的RFID標簽的插件。在該情況下，如果如“共用分類的例1”所示，作為頻率相對高的“第1頻帶組”，將從毫米波至微波、UHF、以及VHF的頻帶設為一個組，作為頻率相對低的“第2頻帶組”，將HF至LF的頻帶設為另一個組，則準備的4種插件4作為整體而被大致分成第1與第2頻帶組這兩組。另外，如以后的說明所述，根據(jù)收納在保護金屬件內(nèi)的天線的形狀，將插件4的類型大致區(qū)分成兩個頻帶組，但更優(yōu)選根據(jù)天線的形狀，將插件4的類型區(qū)分成上述不同的兩個頻帶組。即，也可以如“共用分類的例2”所示，根據(jù)天線的形狀，由頻率相對高且動作原理以所謂與距離成反比的強度的電磁波輻射為主體的“棒狀天線頻帶”、以及頻率相對低且動作原理以所謂與距離的平方或者三次方成反比的強度的電磁波輻射為主體的“線圈天線頻帶”來構成兩個組。換言之，圖3B所示的“共用分類的例1”與“共用分類的例2”中的兩個區(qū)域的邊界是基于實質(zhì)上相同的思想，以下的說明中的LF/HF帶與UHF/微波帶的區(qū)分只要不特別定義，就可以置換成“線圈天線頻帶”與“棒狀天線頻帶”。但是，在UHF、微波帶的插件中為了實現(xiàn)小型化，插件的天線形狀例如是卷繞1至2次的微小的線圈狀，但被分類成第1頻帶組。因此，為了與LF/HF帶的線圈狀天線區(qū)分，將UHF/微波帶的微小的線圈狀天線包含在棒狀天線頻帶中而進行說明。在以線圈為基礎的天線中，使用了圍繞線圈的高頻電流產(chǎn)生的磁力線和基于其磁場的電磁波輻射的通訊成為主體。而在棒狀的天線中，在其金屬棒的軸向上流過的電流與在端部反射并返回的電流干擾而產(chǎn)生的半波長的駐波在金屬棒表面附近的電磁場中向外部空間輻射電磁波。接下來，使用圖4A、圖4B，進一步詳述為了可以將LF至微波的寬頻帶的RFID標簽的插件收納在共同的保護金屬件中來使用而所需的必要條件。首先，圖4A的㈧是示出保護金屬板1、中間的絕緣層3、以及金屬基板2的外觀的立體圖。在將絕緣層3的長度方向的中心線設為A-A’時，狹縫11與A-A’平行。另外，至少設置一個狹縫11。另外，在本發(fā)明中，將保護金屬板1的、其前端到利用螺釘?shù)葘崿F(xiàn)的固定位置(螺釘孔61的上部附近)為止的A-A’方向上的長度定義成帶有狹縫的金屬臂部。 另外，金屬部件5被嵌入絕緣層3的兩側(cè)面的嵌入用凹部，其前端面與保護金屬板1相接。接下來，在圖4A的(B)、(C)中，作為插件4，示出了 UHF用插件或者微波用插件的相對插件插入孔31的插件插入的朝向。圖4A的⑶的插件4由IC芯片7與作為線圈天線之一的微波用微小環(huán)形天線8構成，(C)的插件4由IC芯片7與作為棒狀天線之一的微小偶極天線8構成。優(yōu)選將插件4的容納的朝向設置成，使插件具有的線圈天線或者微小環(huán)形天線的環(huán)面相對中間層(絕緣層)的上表面或者下表面正交，至少使插件的IC部7不接觸到上下的金屬面。另外，優(yōu)選盡可能避開狹縫11的正下方來配置IC部7。另外，使微小環(huán)形天線8的環(huán)面與金屬件的上表面或者下表面正交，S卩，使(B)的 A-A'的方向與圖4A㈧的A-A’ 一致，進以使微小環(huán)形天線8位于保護金屬板1的狹縫11 的正下方，從而將插件4設置到絕緣層3內(nèi)的插入孔31中。在微小偶極天線8的情況下，使(C)的A-A’的方向與圖4A(A)的A_A’ 一致，進而使天線面與金屬件的上表面或者下表面平行，從而將插件4設置到絕緣層3內(nèi)的插入孔31中。這樣，在UHF、微波的插件的情況下，在插件具有的微小偶極天線、微小環(huán)形天線的設置方法中，其尺寸與波長相比充其量為四分之一或十分之一的尺寸，與半波長尺寸的偶極天線相比成為非常低的靈敏度。因此，在需要與在UHF、微波中共振的尺寸的金屬臂電磁耦合，并且該插件具有微小環(huán)形天線的情況下，為了相對金屬臂電磁耦合，將微小環(huán)形天線設置成與金屬臂平行?；蛘?，為了在臂的軸向上電磁耦合，以使不具有微小環(huán)形天線的微小偶極天線、或者四分之一波長左右的尺寸的棒狀天線不與金屬臂的金屬部或者下部的金屬部接觸，而設置成與金屬臂平行。在LF、HF的情況下，在插件具有的線圈天線、微小環(huán)形天線的設置方法中，由于動作原理是與離微小環(huán)形天線的距離的平方或者三次方成反比的強度的、例如來自靜磁場的電磁輻射，所以即使讀出器/寫入器的天線的朝向與環(huán)面呈現(xiàn)的朝向不一致，也幾乎不對靈敏度造成影響。因此，在LF、HF的情況下，可以是相對中間層(絕緣層)的上表面或者下表面正交、平行設置中的任意一種。但是，如果使插件與讀出器/寫入器的天線面平行地對準偏振面，靈敏度當然提高。另外，在將LF至微波的某一個頻帶的插件4設置于中間層3的情況下，優(yōu)選將插件的IC部分7以不接觸到最近的金屬部分的方式配置在中間層3的大致內(nèi)部(上表面與下表面的中間附近)。本實施例的特征之一在于，為了使應嵌入的RFID標簽用插件4在任何頻帶中都共用保護金屬件，而收納在統(tǒng)一的同一插件插入孔31中來起作用。圖4B示出將不同頻帶的RFID標簽用插件構成為相同外形尺寸的長方體的例子。 圖4B的(A)是微波用插件的立體圖，將與IC芯片71連接的薄板狀的微小偶極天線81在絕緣材料的大致內(nèi)部鑄模而成為長方體狀的插件41。(B)是UHF用插件的立體圖，將與IC 芯片72連接的薄板帶狀的微小環(huán)形天線82在絕緣材料的大致內(nèi)部鑄模而成為長方體狀的插件42。(C)是HF用插件的立體圖，在上方的例子中，將與IC芯片73連接且與金屬件的上表面或者下表面平行地設置的多圈的線圈83在絕緣材料的大致內(nèi)部鑄模而成為長方體狀的插件43。在下方的例子中，將與IC芯片74連接且在與金屬件的上表面或者下表面正交的方向上設置的多圈的線圈84在絕緣材料的大致內(nèi)部鑄模而成為長方體狀的插件43。 (D)是LF用插件的立體圖，在上方的例子中，將與IC芯片75連接且與金屬件的上表面或者下表面平行地設置的多圈的線圈85在絕緣材料的大致內(nèi)部鑄模而成為長方體狀的插件 45。在下方的例子中，將在與IC芯片76連接且與金屬件的上表面或者下表面正交的方向上設置的多圈的線圈86在絕緣材料的大致內(nèi)部鑄模而成為長方體狀的插件46。另外，插件46的立體形狀對應于插件插入孔的平面形狀，在矩形的情況下成為長方體狀，在梯形等其他形狀的情況下，當然成為分別對應的立體形狀。這樣，通過成為天線形狀根據(jù)頻帶而不同但將外形統(tǒng)一的插件4，并將其配置在保護金屬板1的狹縫11的正下方，在低頻下使電磁波透過保護金屬件的金屬臂部的狹縫11， 而可以從插件4直接向外部輻射電磁波。在高頻下，保護金屬件的至少金屬臂部促進共振。 由此，可以提供能夠?qū)F至UHF或者微波的插件共用的寬頻帶保護金屬件。接下來，使用圖5、圖6，詳細說明可以針對寬頻帶的多種RFID標簽用插件兼用相同的保護金屬件的理由。
首先，使用圖5，對將UHF、微波帶的插件安裝到保護金屬件內(nèi)的情況進行說明。圖 5的㈧是RFID標簽用插件的縱剖面圖，⑶是RFID標簽用插件的立體圖。另夕卜，(C)示出保護金屬件表面的高頻電流i的分布。在保護金屬體1中譬如梳狀地交替配置狹縫、即絕緣空間或者絕緣膜等絕緣包覆并一體化，得到本實施例的帶有保護金屬件的RFID標簽。高頻電流i與狹縫11大致平行地流過，或者按照金屬表面產(chǎn)生的作為電磁波共振模式分布的電流的朝向，橫切狹縫11那樣地流過。即，狹縫的絕緣電阻不阻礙高頻電流i的流路。這樣，多個梳狀的金屬臂在UHF、微波帶等非常高的頻率下，被梳狀的金屬臂夾著的狹縫狀絕緣包覆成為非常低的阻抗，在這些梳狀的金屬臂的表面分布的高頻電流i 一邊電磁耦合一邊連續(xù)流過狹縫狀絕緣包覆。即，如圖5的(E)所示，在高頻下觀察這些梳狀的金屬臂的表面時，看起來猶如一體化的等效導體板1A。換言之，從外部的讀出器看不到狹縫。這樣，相鄰的梳狀的金屬片由于非常高的頻率而相互電磁耦合，狹縫11的絕緣包覆成為非常低的阻抗，狹縫部分呈現(xiàn)導電性而易于流過高頻電流，而可以進行與高頻電路中的導體同等的處理。進而，可以將被視為導體的金屬臂作為高頻下的天線而促進共振。例如通過將保護金屬板的長的尺寸(軸向)選擇為在UHF頻帶的頻率下共振的尺寸Du，將短的尺寸(寬度方向)W、帶有狹縫的金屬臂部的尺寸(=保護金屬板1的螺釘孔61的下方的一體的板部件的尺寸)選擇為在微波下共振的尺寸Dm，可以在UHF以及微波中實現(xiàn)高的靈敏度。圖5 的(D)示出保護金屬件表面的高頻電流i與磁力線Φ的關系。通過將保護金屬體1的各部位的尺寸設為促進UHF、微波的共振的尺寸，保護金屬體1成為至少在UHF、微波頻帶中電磁波輻射效率高、而且保護IC芯片7的天線兼用金屬件。對于上述梳狀的金屬臂的電磁耦合的程度，根據(jù)高頻電路理論，夾著絕緣包覆而相對的金屬板的結(jié)構可視為與電氣部件的電容器的結(jié)構等效，可以通過將阻抗Z用作高頻電流的電阻的基準，而定量地處理。此處，Z是公知的Z = 1/(2 π fC)(歐姆)，根據(jù)f、C而變化。此處，η表示圓周率，f表示高頻的頻率，C表示由梳狀的金屬臂夾著的絕緣包覆的電氣電容。如果LF或者HF與UHF或者微波的頻率比達到10的平方至五次方，則與其相伴地Z變化百分之一至十萬分之一。在本發(fā)明中，即使設定成阻止LF或者HF的高頻電流i的高電阻值的阻抗Z，在UHF 或者微波中，也可以將阻抗Z(電阻值)視為百分之一以下、大致0。即，著眼于梳狀的金屬臂不會阻止高頻電流i而使其流過這一點。這樣，包括空氣的絕緣包覆的帶有狹縫的金屬臂的表面在低頻下成為高阻抗，不使渦電流流過而使電磁波透過，在高頻下成為低阻抗，高頻電流i不會被阻止而流過帶有狹縫的金屬臂表面。因此，實現(xiàn)了將該臂自身的尺寸設為促進共振的天線的尺寸的寬頻帶的保護金屬件。接下來，使用圖6，對將LF、HF帶的頻率的插件安裝在保護金屬件內(nèi)的情況進行說明。圖6的(A)是RFID標簽用插件的縱剖面圖，(C)是RFID標簽用插件的立體圖。另外， ⑶示出了(C)的B-B’剖面。如(B)、(C)所示，在高頻的磁力線的閉環(huán)中，磁力線Φ1、Φ2 通過保護金屬體1的狹縫11。該磁力線ΦΙ、Φ2侵入到RFID標簽用插件的內(nèi)部，與插件內(nèi)部的線圈天線8的線圈交叉而相互作用。另外，這些磁力線ΦΙ、Φ2與讀出器/寫入器的天線相互作用。首先，在LF、HF帶的低頻的情況下，希望在對想要入射到臂的帶有狹縫的金屬表面的通訊電磁波、即高頻的磁力線ΦΙ、Φ2進行反射的方向上流過渦電流，但由于狹縫11 部分的絕緣包覆阻止渦電流，所以其結(jié)果通訊電磁波不反射而透過，在內(nèi)部的插件的線圈天線8中，流過與通訊電磁波的強度對應的感應電流。另一方面，在沒有形成狹縫11的金屬表面的下部區(qū)域中，想要進入表面的磁力線 Φ3在金屬表面由于渦電流iZ而被反射，形成不進入到RFID標簽用插件的內(nèi)部的閉環(huán)。即， 由于沒有狹縫，所以渦電流iZ逆向地流過以阻止磁力線Φ3的貫通，所以磁力線Φ3在金屬表面被反射，不產(chǎn)生與線圈天線8的相互作用。等效地，狹縫11成為高頻的磁力線貫通的絕緣體，但除此以外的金屬表面仍為導體。這樣，在LF、HF帶等低頻下，通訊電磁波透過狹縫11的絕緣包覆，所以如圖6的 (D)所示，可將有狹縫的區(qū)域視為猶如一體化的高頻的磁力線Φ 1以及Φ2貫通的等效絕緣體板IS。如上所述，在本實施例中，保護金屬件發(fā)揮具有根據(jù)頻率低或者高而相反的兩面性的功能。即，帶有狹縫的金屬臂結(jié)構具有在低頻下成為等效絕緣體板is(圖6的(D))，在高頻下成為等效導體板1Α(圖5的(E))這樣的相反的兩面性的性質(zhì)。因此，可以提供如下寬頻帶保護金屬件通過在帶有狹縫的金屬臂結(jié)構的狹縫正下方設置插件4，在低頻下使電磁波透過保護金屬件，在高頻下使電磁波與臂電磁耦合而共振，從而可以得到高靈敏度。進而，可以提供如下保護金屬件插件不露出而被金屬覆蓋，所以可以針對機械強度、靜電、浪涌電流等，維持內(nèi)部IC部分的高保護性能，同時對于LF至微波的寬頻帶的RFID 標簽的插件可以共同地使用。這樣，本發(fā)明的實施例1中的保護金屬件利用將由一個以上的金屬棒或者金屬板構成的金屬體隔著絕緣包覆交替配置并一體化而得到的例如梳狀帶有狹縫的金屬臂，其中，在LF、HF帶等低頻下，該臂的絕緣包覆阻止渦電流，通訊電磁波透過絕緣包覆，即在以該電磁波觀察該臂時，可視為猶如一體化的絕緣體，該臂具有如下的根據(jù)頻率低或者高而相反的兩面性的性質(zhì)在UHF、微波帶等非常高的頻率下，臂金屬的狹縫狀絕緣包覆成為非常低的阻抗，在該臂表面分布的高頻電流一邊電磁耦合一邊連續(xù)流過狹縫狀絕緣包覆，即， 在高頻下觀察帶有狹縫的金屬臂時，可視為猶如一體化的導體。另外，在本發(fā)明的寬頻帶的RFID插件的保護金屬件中，為了從機械性的外力以及焊接電流、靜電等電氣沖擊、以及熱沖擊強有力地保護收納在內(nèi)部的重要的IC芯片部分， 保護金屬體(保護金屬體1)的材料優(yōu)選為切削、彎曲加工方便并且能以廉價的成本調(diào)配的金屬材料。金屬材料的選擇便于使保護金屬件兼用作天線或連續(xù)形成。作為處理高頻電流、電壓的情況下的導體，考慮非金屬且呈現(xiàn)導電性的碳、包含豐富的離子的固體的無機或者有機材料。只要是具備廉價且低導電率和切削性、耐熱性等優(yōu)良特性的非金屬材料，則也可以將其代替金屬材料而使用。[實施例2]接下來，對本發(fā)明的第2實施例進行說明。在本發(fā)明的天線的保護金屬件中，在LF、HF的通訊電磁波中，可以通過帶有狹縫的金屬臂部的狹縫的絕緣特性存進電磁波的透過。另外，在UHF、微波帶的通訊電磁波中，對于天線結(jié)構的尺寸，例如使金屬件的長邊在UHF的通訊電磁波中共振，使短邊在微波中共振，而提高靈敏度?？梢猿蔀檫@樣的共同的保護金屬件。
根據(jù)本發(fā)明的第2實施例，將保護金屬體1的軸向的外形尺寸設定成偶極天線的尺寸、或者電磁波共振模式的尺寸。例如，在將圖5中的外形尺寸設為Du，將從螺釘緊固固定位置到保護金屬體1的前端為止的長度設為Dm時，通過將Du、Dm設定成下式的關系，可以提高天線的靈敏度。
權利要求
1.一種RFID標簽，具備嵌入到保護金屬件中的RFID插件，其特征在于，具有 保護金屬板；以及固定在該保護金屬板上的絕緣層，其中，上述保護金屬板具有沿著長度軸方向延伸的至少一個狹縫，該狹縫具有阻止在上述保護金屬板的表面產(chǎn)生的渦電流的功能；上述絕緣層具有在形成于上述保護金屬板中的上述狹縫的正下方的位置上保持上述 RFID插件的功能；在該絕緣層中，能夠擇一地收納LF頻帶、HF頻帶、UHF頻帶以及微波頻帶的各頻帶的 RFID標簽的插件。
2.根據(jù)權利要求1所述的RFID標簽，其特征在于，上述保護金屬板從其前端到對上述絕緣層的固定位置，形成有帶有狹縫的金屬臂部； 該狹縫具有使上述保護金屬板的一部分梳狀地分離而使絕緣包覆進入的結(jié)構； 上述絕緣層在上述帶有狹縫的金屬臂部的正下方具備收納上述插件的一個插件插入孔。
3.根據(jù)權利要求1所述的RFID標簽，其特征在于，與上述LF頻帶、HF頻帶、UHF頻帶以及微波頻帶的各頻帶對應的RFID標簽的插件構成為外形實質(zhì)上相同的尺寸。
4.根據(jù)權利要求3所述的RFID標簽，其特征在于，使構成上述UHF頻帶的RFID標簽的插件的微小環(huán)形天線的環(huán)面與上述保護金屬件的上表面或者下表面正交，進而，使上述微小環(huán)形天線位于上述狹縫的正下方，從而將上述插件設置在上述絕緣層的插入孔中。
5.根據(jù)權利要求3所述的RFID標簽，其特征在于，使構成上述微波頻帶的RFID標簽的插件的微小偶極天線的軸向與上述保護金屬件的軸向一致，從而將上述插件設置在上述絕緣層內(nèi)的插入孔中。
6.根據(jù)權利要求1所述的RFID標簽，其特征在于，上述保護金屬板具有多個上述狹縫，與上述長度方向大致平行地形成通過該狹縫形成多個切入的帶有狹縫的金屬臂，并使它們一體化；上述絕緣層具有設置在形成有上述帶有狹縫的金屬臂的保護金屬板的正下方位置上的插件插入孔。
7.根據(jù)權利要求6所述的RFID標簽，其特征在于，上述保護金屬板具有如下的根據(jù)頻率的高低而相反的兩面性的性質(zhì) 在LF、HF帶等低頻下，上述帶有狹縫的金屬臂的狹縫狀的絕緣包覆阻止渦電流，通訊電磁波透過絕緣包覆，從而在以該電磁波觀察該臂時，可視為猶如一體化的絕緣體；在UHF、微波帶等非常高的頻率下，上述金屬臂的狹縫狀的絕緣包覆成為非常低的阻抗，在上述金屬臂的表面分布的高頻電流一邊電磁耦合一邊連續(xù)流過狹縫，在以高頻觀察該帶有狹縫的金屬臂時，可視為猶如一體化的導體。
8.根據(jù)權利要求6所述的RFID標簽，其特征在于，上述保護金屬板具有作為能夠?qū)ΡＷo金屬件的各頻率共同地使用的寬頻帶保護金屬件的功能；在LF、HF的通訊電磁波中，通過上述帶有狹縫的金屬臂的絕緣特性促進電磁波的透過；在UHF、微波帶的通訊電磁波中，使該保護金屬板的長邊在UHF的通訊電磁波中共振， 使該保護金屬板的短邊在微波中共振。
9.一種RFID標簽，具備嵌入到保護金屬件中的RFID插件，其特征在于，具有 保護金屬板；以及固定在該保護金屬板上的絕緣層，其中，上述保護金屬板具有沿著長度軸方向延伸的至少一個狹縫，該狹縫具有阻止在上述保護金屬板的表面產(chǎn)生的渦電流的功能；上述絕緣層具有在形成于保護金屬板中的上述狹縫的正下方的位置上保持上述RFID 插件的功能；該絕緣層構成為同時收納UHF或者微波帶的RFID插件中的一個、以及LF或者HF帶的 RFID插件中的一個這兩種插件。
10.根據(jù)權利要求9所述的RFID標簽，其特征在于，上述絕緣層是如下的復合插件 為了避免與LF或者HF帶中的某一個的天線對應的插件、以及與UHF或者微波帶中的某一個的天線對應的插件相互干擾而降低上述天線的功能，使該天線的天線面正交，并且該天線以離開配置的狀態(tài)埋設在該絕緣層中。
11.根據(jù)權利要求9所述的RFID標簽，其特征在于，上述絕緣層是如下的復合插件 為了避免與LF或者HF帶中的某一個的天線對應的插件、以及與UHF或者微波帶中的某一個的天線對應的插件相互干擾而降低上述天線的功能，使該天線的天線面正交，并且該天線以配置在交叉的位置上的狀態(tài)埋設在該絕緣層中。
12.根據(jù)權利要求9所述的RFID標簽，其特征在于，在上述保護金屬板中，通過一個H字型的狹縫形成了相對的一對金屬臂； 上述保護金屬板的尺寸是以UHF或者微波帶的電磁波的波長共振的尺寸。
13.—種RFID標簽，具備嵌入到保護金屬件中的RFID插件，其特征在于，具有 保護金屬板；以及固定在該保護金屬板上的絕緣層，其中，上述絕緣層具有與LF、HF、UHF以及微波帶的各頻帶對應的多個RFID插件的收納部位；上述保護金屬板具有帶有狹縫的金屬臂和沒有狹縫的金屬臂， 上述LF以及HF帶的RFID插件分別收納在帶有狹縫的金屬臂的正下方， 上述UHF以及微波帶的RFID插件分別收納在沒有狹縫的金屬臂的正下方， 在各自的頻率下分別獨立地起作用。
14.根據(jù)權利要求13所述的RFID標簽，其特征在于，上述保護金屬板的沒有狹縫的金屬臂中的一個構成為，使該臂的尺寸與上述UHF帶的 1/4波長的共振尺寸一致，在該臂的正下方，收納上述UHF頻帶的RFID插件，使其與該臂電磁耦合；使另一個沒有狹縫的金屬臂的尺寸與上述微波帶的1/4波長的共振尺寸一致，在該臂的正下方收納上述微波帶的RFID插件，使其與該臂電磁耦合；在上述保護金屬板的帶有狹縫的金屬臂中的一個中，利用上述狹縫的絕緣特性使上述 LF帶的通訊電磁波透過該臂，在該臂的正下方收納上述LF帶的RFID插件，不使其與該臂電磁耦合；在另一個帶有狹縫的金屬臂中，利用上述狹縫的絕緣特性使上述HF帶的通訊電磁波透過該臂，在該臂的正下方收納上述HF帶的RFID插件，不使其與該臂電磁耦合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具備RFID用寬頻帶保護金屬件的RFID標簽。在希望堅固地保護RFID插件、或者與安裝對象物進行鉚釘、焊接等強固的安裝這樣的用途中，如果將插件用金屬板等包入，則電磁波無法進入到內(nèi)部而無法進行RFID的通訊。在本發(fā)明中，LF、HF帶的電磁波在金屬板表面由于渦電流而產(chǎn)生反射，所以作為對策在金屬板中進行狹縫狀的切入，在其正下方配置插件。另一方面，對于UHF、微波的電磁波，金屬板設定成在其頻率下共振而成為高靈敏度那樣的尺寸。用這樣的金屬板構成保護金屬件，在內(nèi)部收納了多種插件，從而實現(xiàn)對應多頻率的金屬對應標簽。
文檔編號G06K19/077GK102201073SQ201010171619
公開日2011年9月28日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權日2010年3月26日
發(fā)明者山內(nèi)繁, 山方茂, 森本裕文, 肉戶弘明 申請人:株式會社日立情報系統(tǒng)