專利名稱：具有寬的定向性和低的通信距離縮短程度的無(wú)線ic標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線發(fā)射記錄在IC芯片中的信息的無(wú)線IC標(biāo)簽等，特別涉及對(duì)從IC芯片發(fā)射無(wú)線電波的天線進(jìn)行了改良的無(wú)線IC標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在物品的信息管理或者物流管理等中廣泛利用無(wú)線IC標(biāo)簽或者射頻識(shí)別標(biāo)簽(RFID標(biāo)簽)。進(jìn)而，當(dāng)特定或者管理動(dòng)物等時(shí)，也開始利用這些無(wú)線IC標(biāo)簽。這樣的無(wú)線IC標(biāo)簽由記錄信息的小IC芯片和無(wú)線發(fā)射記錄在IC芯片中的信息的小天線構(gòu)成。這種無(wú)線IC標(biāo)簽例如在細(xì)長(zhǎng)的天線中央部分附近安裝寬0.4mm×深0.4mm×高0.1mm左右的小型IC芯片，能夠粘貼到物品或者動(dòng)物等上使用。從而，如果用讀寫器遮住該無(wú)線IC標(biāo)簽，則能夠非接觸地讀取記錄在IC芯片中的信息，管理各物品或者動(dòng)物。為了把這種無(wú)線IC標(biāo)簽粘貼到物品或者動(dòng)物上，希望無(wú)線IC標(biāo)簽盡可能小。因此，需要減小無(wú)線IC標(biāo)簽的天線。
在無(wú)線IC標(biāo)簽中使用的天線主要是偶極子天線。圖14是使用了偶極子天線的現(xiàn)有的無(wú)線IC標(biāo)簽的外觀圖，沿著電介質(zhì)101的表面長(zhǎng)度方向上配置有λ/2(半波長(zhǎng))長(zhǎng)度的發(fā)射導(dǎo)電體(天線)102。另外，在發(fā)射導(dǎo)電體102的大致中央部分搭載有記錄了信息的IC芯片103。而在圖14所示結(jié)構(gòu)的偶極子天線中，在安裝無(wú)線IC標(biāo)簽的物品的材質(zhì)是金屬的情況下，或者是樹木、肉食、生物體、蔬菜等含有水分的物質(zhì)的情況下，通信距離顯著縮短，有時(shí)不能夠通信。
為了即使在這些物品上安裝無(wú)線IC標(biāo)簽也能夠確保穩(wěn)定的通信距離，需要使用具有發(fā)射電波的發(fā)射電極和接地電極、且在這兩個(gè)電極之間夾有電介質(zhì)層這樣的構(gòu)造的天線(以下，稱為微帶天線)。即，微帶天線不依賴于安裝材料(安裝微帶天線的對(duì)象物)，能夠得到穩(wěn)定的通信特性。然而，由這種微帶天線發(fā)射的電波與偶極子天線不同，具有單向定向性。圖15是使用了微帶天線的現(xiàn)有的無(wú)線IC標(biāo)簽的外觀圖，在電介質(zhì)111的表面中央?yún)^(qū)域中配置搭載了IC芯片113的發(fā)射導(dǎo)電體(天線)112，在電介質(zhì)111的整個(gè)背面上作為接地電極配置有背面導(dǎo)電體114。而且，為了使背面導(dǎo)電體114起到接地電極的作用，要求盡可能加大其尺寸，在通常的使用中，要求超過(guò)發(fā)射導(dǎo)電體112的2倍。
圖16A、16B分別表示天線的電波發(fā)射方向，圖16A表示圖14的偶極子天線的天線定向性，圖16B表示圖15的微帶天線的天線定向性。偶極子天線如圖16A所示，在發(fā)射導(dǎo)電體102的表面以及背面表示出電波的發(fā)射方向(以下，稱為雙向定向性)，而微帶天線由于存在作為接地電極的背面導(dǎo)電體114，因此如圖16B所示，僅在發(fā)射導(dǎo)電體112的表面表示出電波的發(fā)射方向(以下，稱為單向定向性)。即，在微帶天線中，接地電極在接地一側(cè)遮擋了電波發(fā)射。
另外，在各種文獻(xiàn)中報(bào)告了在電介質(zhì)的表面和背面分別形成了天線和接地線的微帶天線。例如，參照US20050110680(段落號(hào)0023～0038以及圖2A、2B)以及特開2003-283241號(hào)(段落號(hào)0009～0015以及圖1、圖2)。另外，還報(bào)告了在動(dòng)物的脖子等上安裝具備微帶天線的小型無(wú)線機(jī)的技術(shù)。例如，參照特開平7-240696號(hào)公報(bào)(段落號(hào)0040～0042以及圖15)。
然而，雖然偶極子天線具有呈現(xiàn)雙向定向性的優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)天線長(zhǎng)度為λ/2時(shí)為了呈現(xiàn)最大天線效率而要加長(zhǎng)天線，其結(jié)果，加大了無(wú)線IC標(biāo)簽。另外，如果偶極子天線在天線部分的附近存在含有金屬或者水分的物體則無(wú)線IC標(biāo)簽的通信距離顯著降低。另一方面，雖然微帶天線在接地線的屏蔽作用下，含有金屬或者水分的物體對(duì)于電波發(fā)射不產(chǎn)生影響，但是由于呈現(xiàn)單向定向性，因此無(wú)線IC標(biāo)簽的通信范圍被限定為一個(gè)方向，當(dāng)用讀寫器讀取信息時(shí)，必須嚴(yán)格區(qū)分電波的發(fā)射方向。
另外，搭載微帶天線的電介質(zhì)的構(gòu)造體主要由特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))或者玻璃環(huán)氧樹脂的印刷基板材料形成。因此，無(wú)線IC標(biāo)簽成為硬的平板形，沒(méi)有柔性，難以把無(wú)線IC標(biāo)簽安裝在曲面物體或者柔軟的物體等上。另外，在上述的US20050110680或者2003-283241號(hào)公報(bào)的技術(shù)中也沒(méi)有解決柔性的問(wèn)題。進(jìn)而，上述的特開平7-240696號(hào)公報(bào)的技術(shù)雖然解決了柔性的問(wèn)題，但是由于是微帶天線，電波發(fā)射被限定為一個(gè)方向，因此讀取信息很不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上的問(wèn)題點(diǎn)而完成的，目的在于提供具有寬的定向性，即使在含有金屬或者水分的物體中使用也不縮短通信距離，而且富有柔性的無(wú)線IC標(biāo)簽。
本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽是為了達(dá)到上述的目的而發(fā)明的，該無(wú)線IC標(biāo)簽具備在搭載了IC芯片的發(fā)射電極與接地電極之間具有電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)的微帶天線，其中使得發(fā)射電極與接地電極成為幾乎相同的大小。
另外，接地電極的大小還可以是小于等于發(fā)射電極的2倍。
另外，作為電介質(zhì)，能夠使用丙烯酸、合成橡膠或者聚乙烯等合成樹脂發(fā)泡體等的具有柔性的材料?；蛘撸€可以是丙烯酸、合成橡膠、聚乙烯等復(fù)合體的合成樹脂發(fā)泡體。進(jìn)而，發(fā)射電極的形狀能夠做成矩形、多角形、圓形或者H型。


圖1A、1B分別表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第1實(shí)施形態(tài)的微帶天線的剖面圖、斜視圖。
圖2是表示圖1所示的微帶天線的天線定向性的圖。
圖3是表示把由圖1所示的微帶天線構(gòu)成的無(wú)線IC標(biāo)簽安裝在金屬管上的例子的概念圖。
圖4A、4B分別表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第2實(shí)施形態(tài)的微帶天線的剖面圖、斜視圖。
圖5A、5B、5C、5D是比較例以及本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的圓形無(wú)線IC標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)圖，分別表示比較例的無(wú)線IC標(biāo)簽的剖面圖、比較例的無(wú)線IC標(biāo)簽的斜視圖、第3實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽的剖面圖、第3實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽的斜視圖。
圖6是表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第4實(shí)施形態(tài)的微帶天線的圖。
圖7是表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第5實(shí)施形態(tài)的微帶天線的圖。
圖8是表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第6實(shí)施形態(tài)的微帶天線的圖。
圖9A、9B分別表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第7實(shí)施形態(tài)的微帶天線的斜視圖、剖面圖。
圖10A、10B分別表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第8實(shí)施形態(tài)的微帶天線的斜視圖、剖面圖。
圖11是表示當(dāng)使用了直徑25mm的發(fā)射電極時(shí)的背面接地電極的直徑變化與通信距離的關(guān)系的特性圖。
圖12是表示合成樹脂的發(fā)泡體的發(fā)泡率與介電常數(shù)的關(guān)系的特性圖。
圖13是與無(wú)線IC標(biāo)簽的制造有關(guān)的說(shuō)明圖。
圖14是使用了偶極子天線的現(xiàn)有的無(wú)線IC標(biāo)簽的外觀圖。
圖15是使用了微帶天線的現(xiàn)有的無(wú)線IC標(biāo)簽的外觀圖。
圖16A、16B是用于說(shuō)明天線的電波發(fā)射方向的圖，圖16A表示圖14的偶極子天線的天線定向性，圖16B表示圖15的微帶天線的天線定向性。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，舉出當(dāng)前最佳的例子說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽。在相同的部件上標(biāo)注相同的參考號(hào)碼。
本實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽使用在電介質(zhì)的兩面配置了導(dǎo)電體的微帶天線，將平板形的發(fā)泡體作為電介質(zhì)并使之具有柔性，而且適當(dāng)設(shè)計(jì)作為接地線的導(dǎo)電體的形狀和大小，從而實(shí)現(xiàn)既是微帶天線又具有與偶極子天線同等的寬定向性。
如果進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明，則微帶天線的電波發(fā)射部分以及接地電極部分的導(dǎo)電體形狀做成矩形、多角形、圓形或者H型，IC芯片的安裝位置為電波發(fā)射部分的面上。進(jìn)而，使接地電極部分與電波發(fā)射部分成為相同的大小，或者，使接地電極部分的尺寸小于等于電波發(fā)射部分的尺寸的2倍。
配置在微帶天線的電極之間的平板形電介質(zhì)使用合成樹脂發(fā)泡體，使得IC芯片整體具有柔性。
第1實(shí)施形態(tài)圖1A、1B表示本發(fā)明的無(wú)線IC芯片中的第1實(shí)施形態(tài)的微帶天線，圖1A表示剖面圖，圖1B表示斜視圖。在電介質(zhì)1的整個(gè)表面上形成發(fā)射導(dǎo)電體2，在電介質(zhì)1的整個(gè)背面上形成背面導(dǎo)電體4。另外，在從表面一側(cè)的發(fā)射導(dǎo)電體2的中央部分錯(cuò)開的部位上搭載IC芯片3。在搭載了IC芯片3的發(fā)射導(dǎo)電體2的部分上形成L形的縫隙3a?？p隙3a的一端如圖所示延伸到發(fā)射導(dǎo)電體2的端部?？邕^(guò)縫隙3a，IC芯片3的各端子(未圖示)連接到縫隙3a兩側(cè)的發(fā)射導(dǎo)電體2。該縫隙3a是為了防止靜電毀壞以及進(jìn)行阻抗匹配而形成的。
配置在形成微帶天線的發(fā)射導(dǎo)電體2與背面導(dǎo)電體4的兩個(gè)電極之間的電介質(zhì)1使用丙烯酸類、合成橡膠類、聚乙烯類等或者它們的復(fù)合體的合成樹脂的發(fā)泡體，使IC標(biāo)簽的整體具有柔性。另外，發(fā)泡體具有隨著加大發(fā)泡率介電常數(shù)降低的性質(zhì)。因此，通過(guò)使用發(fā)泡體，如果控制發(fā)泡率，則即使是相同的材料也能夠調(diào)整所希望的介電常數(shù)。另外，為了具有柔性，使用發(fā)泡材料以外的材料也同樣能夠?qū)崿F(xiàn)。另外，在對(duì)象物的安裝面是平坦面，不需要具有柔性的情況下，通過(guò)使電介質(zhì)1的發(fā)泡率為0％，或作為電介質(zhì)1能夠使用環(huán)氧紙、玻璃環(huán)氧、特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))、陶瓷等印刷基板材料。進(jìn)而，形成空氣層也能夠?qū)崿F(xiàn)電介質(zhì)1。
圖1A、1B所示的微帶天線的發(fā)射導(dǎo)電體2以及背面導(dǎo)電體4的導(dǎo)電體形狀為矩形的形狀，但并不限于這種形狀，也能夠做成多角形或者圓形的形狀。另外，發(fā)射導(dǎo)電體2與背面導(dǎo)電體4既可以如圖示那樣做成相同的大小，也可以把背面導(dǎo)電體4的大小做成小于等于發(fā)射導(dǎo)電體2的2倍大小。進(jìn)而，IC芯片3的安裝位置也能夠配置在發(fā)射導(dǎo)電體2的中央部分。另外，發(fā)射導(dǎo)電體2以及背面導(dǎo)電體4既可以粘貼金屬箔形成，也可以經(jīng)過(guò)PET、PE、聚酰亞胺等薄膜樹脂，用鋁等金屬的蒸鍍薄膜形成。另外，還能夠在電介質(zhì)面上直接配置IC芯片3的安裝面。這里，發(fā)射導(dǎo)電體2以及背面導(dǎo)電體4還可以變形為與電介質(zhì)1成為一體。
現(xiàn)有的微帶天線由于搭載在把玻璃環(huán)氧樹脂或者特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))等作為主構(gòu)造體的用于電子設(shè)備的印刷基板上，因此當(dāng)構(gòu)成了無(wú)線IC標(biāo)簽時(shí)沒(méi)有柔性。從而，難以把無(wú)線IC標(biāo)簽粘貼到曲面形狀的物體或者動(dòng)物等的生物體上。與此不同，本實(shí)施形態(tài)的IC芯片標(biāo)簽整體由于具有柔性，因此對(duì)于這些物品的安裝很簡(jiǎn)單。
另外，現(xiàn)有的微帶天線成為把電介質(zhì)夾在中間平行配置電波的發(fā)射面和背面的接地電極、且電波的發(fā)射面比背面的接地電極的面積小的構(gòu)造。換言之，在現(xiàn)有的微帶天線的構(gòu)造中，來(lái)自天線的電場(chǎng)在電波的發(fā)射面與背面的接地電極之間被激勵(lì)。從而，如果與電波的發(fā)射面的面積相比較減小背面的接地電極的面積，則電場(chǎng)從電波的發(fā)射面向背面的接地電極的轉(zhuǎn)入增大，來(lái)自背面的接地電極的電波發(fā)射增大。
因此，如圖1A、1B所示，通過(guò)使電波的發(fā)射面(即，發(fā)射導(dǎo)電體2)的面積與背面的接地電極(即，背面導(dǎo)電體4)的面積相同，能夠使從兩個(gè)電極發(fā)射的電波強(qiáng)度幾乎相等。而通過(guò)比現(xiàn)有的微帶天線減小接地電極(背面導(dǎo)電體4)的面積，雖然易于受到來(lái)自無(wú)線IC標(biāo)簽的安裝物體的影響，但是如果與偶極子天線相比較，還是能夠大幅度地減小來(lái)自安裝物體的影響。從而，在本實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽中，通過(guò)使電波的發(fā)射面(發(fā)射導(dǎo)電體2)的面積與背面的接地電極(背面導(dǎo)電體4)的面積成為相同，能夠減少微帶天線從安裝物體受到的影響，而且使其能夠具有與偶極子天線同等的寬發(fā)射特性。
圖2是圖1A、1B所示的微帶天線的天線定向性。圖1A、1B的微帶天線由于發(fā)射導(dǎo)電體2與背面導(dǎo)電體4具有幾乎相同的面積，因此如圖2所示，從發(fā)射導(dǎo)電體2發(fā)射的第1發(fā)射電波5a與從背面導(dǎo)電體4發(fā)射的第2發(fā)射電波5b成為幾乎相同的電波強(qiáng)度。即，圖1A、1B所示的微帶天線表現(xiàn)出與偶極子天線同樣的雙向定向性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在由圖1A、圖1B所示的微帶天線構(gòu)成的無(wú)線IC標(biāo)簽中，在從兩面?zhèn)入x開7～8cm左右的距離利用讀寫器都可以讀取IC芯片3的信息。
圖3是表示把由圖1A、1B所示的微帶天線構(gòu)成的無(wú)線IC標(biāo)簽安裝在金屬管上的例子的概念圖。如上所述，由于無(wú)線IC標(biāo)簽整體富有柔性因此能夠安裝在金屬管6上。即，背面導(dǎo)電體4、電介質(zhì)1以及發(fā)射導(dǎo)電體2能夠分別沿著金屬管6的曲面安裝而不剝離。圖3的情況下，背面導(dǎo)電體4由于與金屬管6接觸，因此發(fā)射電波的方向僅成為發(fā)射導(dǎo)電體2的表面一側(cè)的方向，而如果使讀寫器接近發(fā)射導(dǎo)電體2，則能夠讀取金屬管6的屬性或者規(guī)格等。另外，在不是金屬管6，而是氯乙烯管的情況下，由于電波也在管的內(nèi)側(cè)發(fā)射，因此從管的內(nèi)側(cè)能夠由讀寫器讀取氯乙烯管的屬性或者規(guī)格等。
另外，雖然沒(méi)有特別圖示，然而由于本實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽富有柔性，因此還能夠安裝在豬、牛、山羊等家畜的耳朵上管理這些家畜的信息等。另外，在動(dòng)物園中，能夠在長(zhǎng)頸鹿的脖子或者大象的耳朵上安裝無(wú)線IC標(biāo)簽。即，即使把本實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽安裝在樹木、肉食、生物體、野菜等含有水分的物體上，也能夠順應(yīng)安裝位置的形狀進(jìn)行固定，同時(shí)，沒(méi)有由包含在這些物體中的水分產(chǎn)生的影響使通信距離降低的擔(dān)憂。而且，由本實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽構(gòu)成的微帶天線由于具有雙向定向性，因此即使家畜活動(dòng)，讀寫器也能夠在比較廣的范圍讀取無(wú)線IC標(biāo)簽的信息。
第2實(shí)施形態(tài)圖4A、4B表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第2實(shí)施形態(tài)的微帶天線，圖4A表示剖面圖，圖4B表示斜視圖。在電介質(zhì)11的整個(gè)表面上形成H型的發(fā)射導(dǎo)電體12，在電介質(zhì)11的整個(gè)背面上形成背面導(dǎo)電體14。另外，在表面一側(cè)的發(fā)射導(dǎo)電體12中，在H型的中間細(xì)的部分中搭載有IC芯片13。另外，在發(fā)射導(dǎo)電體12的搭載了IC芯片13的中間細(xì)的部分中形成L形的縫隙13a，而如在第1實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明過(guò)的那樣，這是為了防止靜電毀壞以及進(jìn)行阻抗匹配而形成的。
形成在電介質(zhì)11表面的H型的發(fā)射導(dǎo)電體12與形成在電介質(zhì)11的整個(gè)背面上的背面導(dǎo)電體14協(xié)同動(dòng)作，起到微帶天線的作用。而且，通過(guò)在中間細(xì)的部分中搭載IC芯片13，中間細(xì)的部分成為流過(guò)天線電流的饋電部分，兩側(cè)部分(周邊部分)成為發(fā)射天線電波的發(fā)射部分。
即，相對(duì)于作為用雙點(diǎn)劃線表示的比較例的橫長(zhǎng)天線，該H型天線做成兩側(cè)變寬的形狀以在中央形成中間細(xì)的部分，從而在IC芯片13與發(fā)射導(dǎo)電體12連接的H型天線的中間細(xì)的部分中可以得到最大電流，在包圍IC芯片13的發(fā)射導(dǎo)電體12的周邊部分中電磁能量集中。從而，如果把發(fā)射導(dǎo)電體12的H型天線的天線寬度D取為預(yù)定的值，則即使縮短長(zhǎng)度L，天線效率也上升，通信距離提高。即，由于在電磁能量最集中的天線的中央部分搭載有IC芯片13，因此天線效率提高，能夠提高通信距離。
另外，電介質(zhì)11與圖1A、圖1B的第1實(shí)施形態(tài)的情況相同，使用合成樹脂的發(fā)泡體使得具有柔性。進(jìn)而，關(guān)于電波的定向性與圖2的第1實(shí)施形態(tài)的情況相同，具有雙向定向性。從而，與第1實(shí)施形態(tài)的情況相同，能夠安裝在管子或者家畜等上，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)寬定向性。
第3實(shí)施形態(tài)在第3實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明圓形的無(wú)線IC標(biāo)簽。關(guān)于第3實(shí)施形態(tài)的圓形的無(wú)線IC標(biāo)簽，為了容易理解，把比較例的無(wú)線IC標(biāo)簽與本實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽相對(duì)比進(jìn)行說(shuō)明。圖5A-圖5D是比較例以及本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的圓形的無(wú)線IC標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)圖，圖5A表示比較例的無(wú)線IC標(biāo)簽的剖面圖，圖5B表示比較例的無(wú)線IC標(biāo)簽的斜視圖，圖5C表示第3實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽的剖面圖，圖5D表示第3實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽的斜視圖。
如圖5A、5B所示，比較例的無(wú)線IC標(biāo)簽為了起到微帶天線的作用，在大面積的圓板形電介質(zhì)131a的中央部分中形成圓形H型的發(fā)射導(dǎo)電體132a。另外，在圓形H型的發(fā)射導(dǎo)電體132a的中央的中間細(xì)的部分中搭載有IC芯片133a。進(jìn)而，遍及電介質(zhì)131a的整個(gè)背面形成背面導(dǎo)電體134a。由此，防止表面的發(fā)射導(dǎo)電體132a一側(cè)的發(fā)射電波轉(zhuǎn)入到背面。另外，關(guān)于圓形H型的發(fā)射導(dǎo)電體132a的發(fā)射電波的發(fā)射特性，由于與在上述第2實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明過(guò)的H型天線的內(nèi)容相同，因此省略其說(shuō)明。
圖5A、5B所示的比較例的無(wú)線IC標(biāo)簽由于圓板形的電介質(zhì)131a大，因此無(wú)線IC標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)大，難以安裝在家畜的耳朵等上。因此，在第3實(shí)施形態(tài)的圓形的無(wú)線IC標(biāo)簽中，如圖5C、5D所示，在電介質(zhì)21的整個(gè)表面上形成圓形H型的發(fā)射導(dǎo)電體22，在電介質(zhì)21的整個(gè)背面上形成背面導(dǎo)電體24。另外，在表面一側(cè)的發(fā)射導(dǎo)電體22中的H型的中間細(xì)的部分中搭載IC芯片23。在IC芯片23的搭載位置，與上述實(shí)施形態(tài)相同，形成連續(xù)的鉤形縫隙23a。即，通過(guò)使發(fā)射導(dǎo)電體22的圓形面積與背面導(dǎo)電體24的面積幾乎相同，表面的發(fā)射導(dǎo)電體22一側(cè)的發(fā)射電波能夠轉(zhuǎn)入到背面，其結(jié)果，從兩側(cè)發(fā)射電波。另外，對(duì)于圖5所示的比較例，由于背面導(dǎo)電體24小，因此也能夠減小電介質(zhì)21的圓形面積，其結(jié)果能夠減小無(wú)線IC標(biāo)簽。而且，電介質(zhì)21由于使用具有柔性的合成樹脂的發(fā)泡體，因此能夠容易地把無(wú)線IC標(biāo)簽安裝在家畜的耳朵等上。
第4實(shí)施形態(tài)圖6表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第4實(shí)施形態(tài)的微帶天線。圖6所示的第4實(shí)施形態(tài)的微帶天線是對(duì)于圖1所示的第1實(shí)施形態(tài)的微帶天線，設(shè)置了貫通的開口8的情況。通過(guò)設(shè)置這樣的開口8，能夠插通螺栓，固定在家畜的耳朵或者其它的物體上。IC芯片3為了避開開口8，搭載在從中央部分錯(cuò)開的位置上。而且，在IC芯片3的搭載位置，與上述實(shí)施形態(tài)相同，形成連續(xù)的鉤形縫隙3a。通過(guò)設(shè)置開口8，雖然發(fā)射導(dǎo)電體2或者背面導(dǎo)電體4的面積減小一些，但是能夠維持電波的雙向定向性。另外，開口8的位置能夠與無(wú)線IC芯片的安裝物體相吻合任意地變更。
第5實(shí)施形態(tài)圖7表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第5實(shí)施形態(tài)的微帶天線。圖7所示的第5實(shí)施形態(tài)的微帶天線是對(duì)于圖4A、4B所示的第2實(shí)施形態(tài)的微帶天線，在中央部分設(shè)置了貫通的開口18的情況。搭載IC芯片13的中間細(xì)的部分設(shè)定在從中央部分錯(cuò)開的位置。而且，在IC芯片13的搭載位置，與上述實(shí)施形態(tài)相同，形成L形的縫隙13a。
通過(guò)設(shè)置這樣的開口18，能夠插通螺栓，固定在家畜的耳朵或者其它的物體上。通過(guò)設(shè)置開口18，雖然發(fā)射導(dǎo)電體12或者背面導(dǎo)電體14的面積減少一些，但是能夠維持電波的雙向定向性。另外，開口18的位置除去H型的中間細(xì)的部分以外，能夠與無(wú)線IC標(biāo)簽的安裝物體相吻合任意地變更。
第6實(shí)施形態(tài)圖8表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第6實(shí)施形態(tài)的微帶天線。圖8所示的第6實(shí)施形態(tài)的微帶天線是對(duì)于圖5D所示的第3實(shí)施形態(tài)的微帶天線，在中央部分設(shè)置了貫通的開口28的情況。搭載IC芯片23的中間細(xì)的部分設(shè)定在從中央部分錯(cuò)開的位置。而且，在IC芯片23的搭載位置，與上述實(shí)施形態(tài)相同，形成L形的縫隙23a。
通過(guò)設(shè)置這樣的開口28，能夠插通螺栓，固定在家畜的耳朵或者其它的物體上。通過(guò)設(shè)置開口28，雖然發(fā)射導(dǎo)電體22或者背面導(dǎo)電體24的面積減少一些，但是能夠維持電波的雙向定向性。另外，開口28的位置除去圓形H型的中間細(xì)的部分以外，能夠與無(wú)線IC標(biāo)簽的安裝物體相吻合任意地變更。
第7實(shí)施形態(tài)圖9A、9B表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第7實(shí)施形態(tài)的微帶天線，圖9A是斜視圖，圖9B是剖面圖。在第7實(shí)施形態(tài)的微帶天線中，沒(méi)有使用在上述實(shí)施形態(tài)中表示的基板形的電介質(zhì)，而是在發(fā)射導(dǎo)電體32與背面導(dǎo)電體34之間形成空氣層，把在其之間的空氣作為電介質(zhì)。即，如圖9A、9B所示，在具有蓋和底的梯形圓柱的箱體31的內(nèi)部，在底面上粘貼背面導(dǎo)電體34，在蓋的背面順序地粘貼天線基底材料35以及作為發(fā)射電極的發(fā)射導(dǎo)電體32。
箱體31與天線基底材料35使用粘接材料或者使用含有樹脂支撐體等的粘接材料固定。
發(fā)射導(dǎo)電體32的形狀如斜視圖9A所示，做成圓形H型，在發(fā)射導(dǎo)電體32的中間細(xì)的部分中形成縫隙33a，搭載IC芯片33。另外，在底面上粘貼的背面導(dǎo)電體34做成與發(fā)射導(dǎo)電體32相同直徑的圓形，沒(méi)有開設(shè)縫隙。如圖9A、9B那樣，通過(guò)構(gòu)成無(wú)線IC芯片，能夠把空氣作為電介質(zhì)。
第8實(shí)施形態(tài)圖10A、10B表示本發(fā)明的無(wú)線IC標(biāo)簽中的第8實(shí)施形態(tài)的微帶天線，圖10A是斜視圖，圖10B是剖面圖。圖10A、10B所示的第8實(shí)施形態(tài)的微帶天線是對(duì)于圖9A、9B所示的第7實(shí)施形態(tài)的微帶天線，設(shè)置了貫通箱體31的開口38的情況。通過(guò)設(shè)置這樣的開口38，能夠插通螺栓，固定在家畜的耳朵或者其它的物體上。通過(guò)設(shè)置開口38，雖然發(fā)射導(dǎo)電體32或者背面導(dǎo)電體34的面積減小一些，但是能夠維持電波的雙向定向性。另外，開口38的位置除去圓形H型的中間細(xì)的部分分以外，能夠與無(wú)線IC標(biāo)簽的安裝物體相吻合任意地變更。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果下面，說(shuō)明通過(guò)使用了本發(fā)明的微帶天線的無(wú)線IC標(biāo)簽而從天線發(fā)射的電波表現(xiàn)出良好的雙向定向性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖11是表示當(dāng)使用了直徑25mm的發(fā)射電極時(shí)的背面接地電極的直徑變化與通信距離的關(guān)系的特性圖，橫軸表示背面接地電極的直徑(mm)，縱軸表示通信距離(mm)。
即，圖11的特性圖表示使用圖5B所示的圓形的無(wú)線IC標(biāo)簽、把表面電極(即，發(fā)射導(dǎo)電體132a)的直徑固定為24mm、與電介質(zhì)131一起使背面接地電極(即，背面導(dǎo)電體134a)的直徑變化時(shí)由表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132a)以及背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的發(fā)射電波引起的通信距離的變化。
在表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)的直徑是24mm的情況下，當(dāng)背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的直徑比表面電極的大約2倍的45mm大時(shí)，電波完全不從背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)發(fā)射，所有的電波從表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)發(fā)射。因此，當(dāng)背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的直徑比表面電極的2倍大時(shí)，背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)一側(cè)的通信距離是0，表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)的通信距離是55mm，成為恒定。
然而，如果背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的直徑成為小于等于表面電極的2倍直徑，則從背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)也開始發(fā)射電波，隨著背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的直徑減小，來(lái)自背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的電波的發(fā)射強(qiáng)度增強(qiáng)。即，如果背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的直徑成為小于等于2倍，則由于表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)的電波返回到背面，因此在表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)的電波的發(fā)射強(qiáng)度下降的同時(shí)，背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的電波的發(fā)射強(qiáng)度上升。因此，在表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)的通信距離逐漸縮短的同時(shí)，背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的通信距離逐漸加長(zhǎng)。
另一方面，如果背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的直徑成為小于40mm，則表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)和背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的電波的發(fā)射強(qiáng)度都上升。即，表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)和背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的通信距離都變長(zhǎng)。而且，如果背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的直徑成為等于表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)的直徑的24mm，則表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)的電波的發(fā)射強(qiáng)度和背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的電波的發(fā)射強(qiáng)度都成為最大。即，背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的直徑如果成為與表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)的直徑相等，則表面電極(發(fā)射導(dǎo)電體132)的通信距離和背面接地電極(背面導(dǎo)電體134)的通信距離都是135mm，成為最大的通信距離。
即，如圖5D所示，通過(guò)使發(fā)射導(dǎo)電體22的圓形面積與背面導(dǎo)電體24的面積成為幾乎相同，在能夠?qū)崿F(xiàn)雙向定向性的同時(shí)，能夠從兩側(cè)發(fā)射相同強(qiáng)度的電波。其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)通信距離長(zhǎng)、且定向性寬的無(wú)線IC標(biāo)簽。
圖12是表示合成樹脂的發(fā)泡體的發(fā)泡率與介電常數(shù)的關(guān)系的特性圖，橫軸表示發(fā)泡率，縱軸表示介電常數(shù)。如圖12所示，隨著發(fā)泡率降低(即，隨著合成樹脂中包含空氣的比例減少)，逐漸接近合成樹脂原來(lái)的介電常數(shù)。因此，通過(guò)改變微帶天線中使用的合成樹脂的發(fā)泡率，能夠成為所希望的介電常數(shù)的電介質(zhì)。例如，在希望使用介電常數(shù)為1.3的電介質(zhì)的情況下，能夠進(jìn)行使合成樹脂的發(fā)泡率成為50％這樣的控制。
在制造無(wú)線IC標(biāo)簽時(shí)，例如，在圖1A、1B所示的結(jié)構(gòu)中，如圖13所示，可以采用這樣的制造方法，即在發(fā)射導(dǎo)電體2與電介質(zhì)1之間夾有基底材料2a，把IC芯片3、發(fā)射導(dǎo)電體2和基底材料2a組裝在一起將其作為成為一體的插入物，粘貼在發(fā)泡體類的電介質(zhì)1上的制造方法。這種情況下，可以在基底材料2a中使用例如0.03～0.5mm厚度的PET、PEN、聚酰亞胺等具有柔性的樹脂，不會(huì)損壞其柔性。另外，電介質(zhì)1例如能夠在0.3～2.0mm之間的范圍內(nèi)設(shè)定。在天線的特性中，在電介質(zhì)1的厚度超過(guò)該范圍的情況下，如果電介質(zhì)1是發(fā)泡體，則可以調(diào)整發(fā)泡率最終進(jìn)入到該范圍內(nèi)。
依據(jù)本實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽，則由于具備寬定向性和良好的柔性，因此能夠安裝在家畜等上管理它們的屬性，同時(shí)，能夠在交通系統(tǒng)、大廈管理系統(tǒng)、娛樂(lè)設(shè)施或者醫(yī)療領(lǐng)域等中利用。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域中，當(dāng)前，為了防止搞錯(cuò)醫(yī)院中的患者，在患者的胳膊或者腿上戴上帶條形碼的腕套。然而，為了讀取條形碼，必須使蓋著被或者毛毯的患者起來(lái)。而如果在患者身上安裝本實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽，則由于電波透過(guò)被子或者毛毯，因此即使患者不起來(lái)也能夠讀取患者的屬性或者醫(yī)療過(guò)程等。另外，本實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽由于在進(jìn)行對(duì)于患者是否提供了正確的點(diǎn)滴包(パツク)的確認(rèn)時(shí)也能夠利用，因此能夠在醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)中IT化方面起作用。
另外，由于通過(guò)讀取記錄了其它醫(yī)院中的治療過(guò)程或者患者的血型、過(guò)敏體質(zhì)等的無(wú)線IC標(biāo)簽，能夠迅速地向負(fù)責(zé)部門傳遞治療所必需的信息，因此能夠使患者接受適當(dāng)?shù)闹委?。進(jìn)而，由于通過(guò)使患者戴上搭載了無(wú)線IC標(biāo)簽的腕套，能夠進(jìn)一步提高人員確認(rèn)的正確性，因此能夠防止醫(yī)療錯(cuò)誤。進(jìn)而，在用于進(jìn)行病歷卡跟蹤的病歷卡管理或者要求可靠管理的醫(yī)藥品的跟蹤等中也能夠利用本實(shí)施形態(tài)的無(wú)線IC標(biāo)簽。通過(guò)無(wú)線IC標(biāo)簽在醫(yī)院中的有效運(yùn)用，能夠進(jìn)一步提高醫(yī)療的可靠性。
如上所述，依據(jù)上述實(shí)施例，由于在IC芯片的發(fā)射中使用的天線是微帶天線，因此即使在含有金屬或者水分的物體中使用，也不會(huì)縮短通信距離。
另外，由于優(yōu)化成使微帶天線背面一側(cè)中的接地電極的大小與發(fā)射電極相同，因此電波不僅從發(fā)射電極發(fā)射，其一部分轉(zhuǎn)入到背面的接地電極一側(cè)，使得從接地電極一側(cè)也發(fā)射電波。其結(jié)果，能夠在表面和背面的兩個(gè)方向發(fā)射電波，能夠既是微帶天線，同時(shí)又確保與偶極子天線同等的寬通信范圍。
進(jìn)而，通過(guò)在微帶天線的電介質(zhì)材料中使用發(fā)泡材料等具有柔性的材料，能夠形成具有柔性的無(wú)線IC標(biāo)簽。由此，能夠把無(wú)線IC標(biāo)簽安裝到例如圓形的金屬管或者家畜、寵物等生物體上使用。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線IC標(biāo)簽，該無(wú)線IC標(biāo)簽具備微帶天線，其特征在于，該微帶天線具有搭載了IC芯片的發(fā)射電極、接地電極以及配置在上述發(fā)射電極與接地電極之間的電介質(zhì)，上述發(fā)射電極和上述接地電極具有幾乎相同的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述電介質(zhì)是合成樹脂發(fā)泡體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述合成樹脂發(fā)泡體是丙烯酸、合成橡膠、聚乙烯中的任一種或者是它們的復(fù)合體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述合成樹脂發(fā)泡體的發(fā)泡率是0。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述發(fā)射電極的形狀是矩形、多角形或者圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述電介質(zhì)具有薄膜樹脂，上述發(fā)射電極和上述接地電極是經(jīng)上述薄膜樹脂通過(guò)金屬蒸鍍以薄膜形式形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述電介質(zhì)是紙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，還具有在內(nèi)部具有空腔的箱體，上述發(fā)射電極和上述接地電極分別配置在上述箱體的蓋一側(cè)和底面一側(cè)，上述電介質(zhì)是由上述發(fā)射電極與上述接地電極之間的空氣實(shí)現(xiàn)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述發(fā)射電極具有搭載了上述IC芯片的饋電部分和存在于該饋電部分兩側(cè)的發(fā)射部分，上述發(fā)射電極具有在上述饋電部分變細(xì)、在上述發(fā)射部分變寬的大致H形的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，在上述發(fā)射電極和上述接地電極以及上述電介質(zhì)中設(shè)置有貫通的開口部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述發(fā)射電極具有搭載了上述IC芯片的饋電部分和存在于該饋電部分兩側(cè)的發(fā)射部分，上述發(fā)射電極具有在上述饋電部分變細(xì)、上述發(fā)射部分分別形成為半圓形且由上述饋電部分和上述發(fā)射部分構(gòu)成為圓形的形狀。
12.一種無(wú)線IC標(biāo)簽，該無(wú)線IC標(biāo)簽具備微帶天線，其特征在于，上述微帶天線具有搭載了IC芯片的發(fā)射電極、接地電極以及配置在上述發(fā)射電極與接地電極之間的電介質(zhì)，上述接地電極的尺寸小于等于上述發(fā)射電極的大小的2倍。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述電介質(zhì)是合成樹脂發(fā)泡體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述合成樹脂發(fā)泡體是丙烯酸、合成橡膠、聚乙烯中的任一種或者是它們的復(fù)合體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述合成樹脂發(fā)泡體的發(fā)泡率是0。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述發(fā)射電極的形狀是矩形、多角形或者圓形。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述電介質(zhì)具有薄膜樹脂，上述發(fā)射電極和上述接地電極是經(jīng)上述薄膜樹脂通過(guò)金屬蒸鍍以薄膜形式形成的。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述電介質(zhì)是紙。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，還具有在內(nèi)部具有空腔的箱體，上述發(fā)射電極和上述接地電極分別配置在上述箱體的蓋一側(cè)和底面一側(cè)，上述電介質(zhì)是由上述發(fā)射電極與上述接地電極之間的空氣實(shí)現(xiàn)的。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述發(fā)射電極具有搭載了上述IC芯片的饋電部分和存在于該饋電部分兩側(cè)的發(fā)射部分，上述發(fā)射電極具有在上述饋電部分變細(xì)、在上述發(fā)射部分變寬的大致H形的形狀。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，在上述發(fā)射電極和上述接地電極以及上述電介質(zhì)中設(shè)置有貫通的開口部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述發(fā)射電極具有搭載了上述IC芯片的饋電部分和存在于該饋電部分兩側(cè)的發(fā)射部分，上述發(fā)射電極具有在上述饋電部分變細(xì)、上述發(fā)射部分分別形成為半圓形且由上述饋電部分和上述發(fā)射部分構(gòu)成為圓形的形狀。
23.一種無(wú)線IC標(biāo)簽，該無(wú)線IC標(biāo)簽具備天線，其特征在于，該天線具有具備搭載了IC芯片的發(fā)射電極、接地電極以及配置在上述發(fā)射電極與接地電極之間的電介質(zhì)的微帶天線構(gòu)造，且該天線具有雙向定向性。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述發(fā)射電極和上述接地電極具有幾乎相同的大小。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的無(wú)線IC標(biāo)簽，其特征在于，上述接地電極的尺寸小于等于上述發(fā)射電極的大小的2倍。
全文摘要
本發(fā)明提供具有寬定向性而且富有柔性的無(wú)線IC標(biāo)簽，在由合成樹脂構(gòu)成的發(fā)泡材料的電介質(zhì)(1)的整個(gè)表面上形成發(fā)射電極(2)，在電介質(zhì)(1)的整個(gè)背面形成背面導(dǎo)電體(4)，另外，在表面一側(cè)的發(fā)射導(dǎo)電體(2)上搭載IC芯片(3)，在發(fā)射導(dǎo)電體(2)的搭載IC芯片(3)的部分中形成L形的縫隙(3a)，發(fā)射導(dǎo)電體(2)與背面導(dǎo)電體(4)是相同的尺寸，或者使背面導(dǎo)電體(4)的尺寸成為小于等于發(fā)射導(dǎo)電體(2)的尺寸的2倍。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK1855626SQ20061000451
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者坂間功, 蘆澤實(shí) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所