專利名稱：超高頻電子標簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超高頻電子標簽(RFID)，特別適用于金屬材料的表面
背景技術(shù)：
RFID(電子標簽)技術(shù)是利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)非接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)，是自動識別技術(shù)在無線電微波技術(shù)方面的具體應(yīng)用和發(fā)展。作為能快速、準確地采集與處理信息的這項技術(shù)，被世界公認為二十一世紀的十大重要技術(shù)之一，專家稱之為是繼移動通訊技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后影響全球經(jīng)濟與人們生活的一項革命性新技術(shù)。其特有的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽數(shù)據(jù)可加密、存儲數(shù)據(jù)容量大、存儲信息更改自如等優(yōu)點，使RFID技術(shù)在生產(chǎn)制造、交通運輸、流通零售、物流與供應(yīng)鏈、安全防偽、人員和動物跟蹤以及監(jiān)管等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景，已逐漸成為提高物流供應(yīng)鏈管理水平，降低成本，實現(xiàn)管理信息化、參與國際經(jīng)濟大循環(huán)、增強核心競爭力的不可缺少的工具和手段。
中國在RFID技術(shù)方面的發(fā)展也很快，首先，由政府實行的第二代居民身份證正在全國范圍內(nèi)換發(fā)，到2008年僅在身份證上就要用到8億多個RFID芯片，這一項所使用的RFID芯片的數(shù)量在國際上首屈一指；其次，一些地方政府(如中國上海)在交通收費、門禁通關(guān)、安全管理、煙花爆竹防偽、危險氣體鋼瓶防偽等方面廣泛采用了RFID技術(shù)，不但提高了工作效率，還加大了監(jiān)管的力度，取得了令人矚目的成就。
基本的RFID系統(tǒng)包括RFID電子標簽、RFID讀寫器和應(yīng)用支撐軟件等三部分。RFID(電子標簽)根據(jù)發(fā)送射頻信號的方式不同，分為主動式和被動式兩種。這里只是針對被動式RFID(電子標簽)，其工作原理大致為RFID讀寫器控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀取信號，RFID(電子標簽)接受到讀寫器發(fā)射的電磁波信號后給出應(yīng)答信號；讀寫器接受到標簽的應(yīng)答信號，對標簽的對象標識信息進行解碼，并將該信息連帶標簽上其它相關(guān)信息傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器進行后續(xù)的處理。
從具體應(yīng)用方面來看，RFID技術(shù)在以下幾個方面具有明顯的優(yōu)勢一是RFID運用射頻技術(shù)可進行遠距離、非接觸式的讀寫；二是其不易受外界環(huán)境的影響，在一般惡劣環(huán)境如塵埃、潮濕的環(huán)境下仍能保持其工作性能；三是可以進行信息的存儲和修改；四是可以反復(fù)使用，數(shù)據(jù)存儲可保存10年，重復(fù)讀寫大于10萬次。RFID本身具有安全、準確、快速、低耗等基本要素，提供了理想的信息載體，通過讀寫器，可以在最少人工干預(yù)下告訴人們想知道的信息。
目前，RFID電子標簽的應(yīng)用環(huán)境越來越廣，不可避免地會遇到金屬類材料，如集裝箱箱體、?；蜂撈科矿w、機械設(shè)備等。一般來說，金屬類材料上很難使用RFID電子標簽，而且標簽的頻率越高影響越大，這是因為金屬材料對電磁波具有屏蔽作用，貼在金屬表面上的RFID電子標簽很難完整地接受到讀寫器發(fā)射出來的信號，而導(dǎo)致其失去功能。根據(jù)RFID電子標簽頻率的特性，其頻率越高，則受金屬類材料的影響就越顯著。
目前，在金屬類材料表面應(yīng)用RFID，行業(yè)內(nèi)的一般做法是在RFID和被安裝標簽的物體(金屬)表面之間放入一層高磁導(dǎo)率的鐵氧體材料，使得金屬材料對其的屏蔽作用影響減小。但是由于RFID應(yīng)用環(huán)境的多樣性、金屬表面特性的差異性，不同材料供應(yīng)商提供的鐵氧體材料特性也是千差萬別，這些都給后續(xù)的加工生產(chǎn)帶來很多不便，一般都是通過實際的匹配性測試來確定選用何種型號的鐵氧體材料，來來回回進行反復(fù)多次的試驗。且鐵氧體材料本身的成本也較高。受外界使用環(huán)境的制約，最終的RFID產(chǎn)品不一定能完全滿足客戶的實際使用要求，不利于RFID產(chǎn)品的大力推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的，就是解決上面背景技術(shù)中所述的存在缺點，為應(yīng)用在金屬物體表面上的一種結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用的超高頻電子標簽。
本實用新型為達到上述的目的，所采取的技術(shù)方案是提供一種超高頻電子標簽，包括 基材，置于基材上的電子標簽的芯片， 一微帶天線，由天線接收/發(fā)射面、天線接地面和饋線構(gòu)成。天線接收/發(fā)射面置放在基材上置有芯片和饋線的一面，該面作為電子標簽的正面；天線接地面置放在基材的另一面，該面為電子標簽的背面。天線接收/發(fā)射面通過饋線與芯片相連接，基材置有天線接地面的這一面-電子標簽的背面直接接觸使用電子標簽的金屬材料的表面； 短路槽，設(shè)置在基材上，天線接收/發(fā)射面通過該短路槽與電子標簽背面上的天線接地面相連接； 通孔，設(shè)置在基材上，芯片的接地線通過該通孔與電子標簽背面上的天線接地面相連接。
本實用新型用于金屬材料表面上的RFID(電子標簽)的效果顯著。
本實用新型的RFID如上述的結(jié)構(gòu)，基材的另一面(電子標簽的背面)上是天線接地面。根據(jù)微帶天線的工作原理，完全不需要考慮金屬材料表面的屏蔽作用，因為電子標簽的背面本身就是接地面，與金屬表面接觸也只是增加了接地面積，而不會影響到微帶天線的作用和電子標簽的性能。這是本實用新型具有這款微帶天線結(jié)構(gòu)的超高頻電子標簽(RFID)產(chǎn)品的最大優(yōu)點。
如上述本實用新型的結(jié)構(gòu)，考慮到超高頻RFID的尺寸要適應(yīng)目前市場需求的小型化，本實用新型在基材上專門設(shè)計了一個短路槽，通過該短路槽將微帶天線的天線接收/發(fā)射面與其背面上的天線接地面連接在一起，能夠縮小整個微帶天線面積，也就使RFID的尺寸減小。例如，對于起同樣作用的設(shè)有短路槽的微帶天線與沒設(shè)置短路槽的微帶天線相比，根據(jù)一電子標簽的工作頻率(915MHz)的確定，微帶天線的天線接收/發(fā)射面的長度被其半波長所限定，又因為，微帶天線的天線接地面與天線接收/發(fā)射面也必須留下足夠的間隙以保證輻射效率。這樣最后設(shè)計的天線接收/發(fā)射面的面積為12cm×8cm。而當設(shè)有短路槽以后，天線接收/發(fā)射面的面積縮小為8cm×6cm。即設(shè)有短路槽的微帶天線的面積可以比沒有短路槽的微帶天線的面積約縮小一倍。從而，電子標簽的尺寸也就可以大大的縮小。
如上述本實用新型RFID的結(jié)構(gòu)可以看出，其結(jié)構(gòu)簡單，圖形、線條也比較單一。因此，生產(chǎn)制造工藝相對簡單，基本與目前成熟的印刷電路板(PCB)制作工藝類似，這也為后續(xù)的大批量生產(chǎn)加工帶來便利。

圖1是本實用新型電子標簽一實施例的電子標簽正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實用新型電子標簽一實施例的電子標簽背面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型RFID的結(jié)構(gòu)特征。
如圖1、2所示，本實用新型的RFID包括基材1，置于基材1上的電子標簽的芯片4，連接在芯片4上的饋線5， 一微帶天線，由天線接收/發(fā)射面2(圖1示)、天線接地面6(圖2示)和饋線5(圖1示)構(gòu)成。天線接收/發(fā)射面2置放在基材1上置有芯片4和饋線5的一面，此基材面為電子標簽的正面101(圖1示)；天線接地面6置放在基材4的另一面，此基材面為電子標簽的背面102(圖2示)；天線接收/發(fā)射面2通過饋線5與芯片4相連接，置有天線接地面6的電子標簽的背面102直接接觸使用該電子標簽的金屬材料的表面； 設(shè)置在基材1上的短路槽3，天線接收/發(fā)射面2通過該短路槽3與背面102上的天線接地面6相連接； 設(shè)置在基材1上的通孔7，芯片4的接地端通過該通孔7與背面102上的天線接地面6相連接。
在本實施例中，微帶天線的天線接收/發(fā)射面2和天線接地面6均由銅箔(覆銅)構(gòu)成。是導(dǎo)體薄片(一般的銅箔)。它利用微帶線(或同軸線)的饋線饋電，在導(dǎo)體薄片與導(dǎo)電接地面之間激勵起射頻電磁場，并通過導(dǎo)體薄片(天線接收/發(fā)射面)四周與導(dǎo)電接地面(天線接地面)間的縫隙向外輻射。
本實用新型的這款天線(如圖1、2)，它的基底是一片有一定厚度的基材1。根據(jù)試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基材1的厚度起碼要大于1mm，這樣才能盡可能的減小天線輻射能量的損耗。在制作微帶天線時，在基材1的兩面同時覆銅，一面刻蝕出設(shè)計好的微帶天線的天線接收/發(fā)射面2的圖形，另一面整面作為微帶天線的天線接地面6。然后，將芯片4置放在刻有天線接收/發(fā)射面的基材1面上，該面作為電子標簽的正面；芯片4的兩個連接端口(連接端口的具體位置與選擇不同芯片的型號有關(guān))分別與微帶天線的天線接收/發(fā)射面和天線接地面連接，具體的連接是芯片4的一個端口通過饋線5與天線接收/發(fā)射面2相連，芯片4的另一端口(接地)通過通孔7與背面的天線接地面6相連。
短路槽3可以是一條通槽，或者是一排相鄰的通孔。在本實施例中，短路槽3是一條通槽，如圖1、2所示。置于電子標簽正面上的天線接收/發(fā)射面2通過該短路槽3與位于電子標簽背面上的天線接地面6相連接。短路槽3的位置、尺寸大小取決于天線接收/發(fā)射面2的圖形位置和尺寸。因為，在正面上的微帶天線導(dǎo)體薄片(天線接收/發(fā)射面)的中間為電流最大，但電壓近似為0，可以視為微波短路。因此，考慮在中間增加短路槽3，利用鏡像使1/4波長的貼片達到半波長的輻射效果，從而縮小天線接收/發(fā)射面的面積。例如，上述的例子，沒有設(shè)置短路槽3的微帶天線的面積為12cm×8cm，而設(shè)置短路槽的微帶天線的面積就縮小到8cm×6cm。兩者相差一倍。
饋線5的位置、尺寸與芯片4的輸入阻抗有直接的關(guān)聯(lián)。一般常用天線向四面八方輻射能量的輻射場型(Radiation Pattern)來描述天線性能，這是以圓形天線為例，是將天線輻射特性描述成空間函數(shù)的一種方式。當饋線5上射頻信號的頻率改變時，整個天線的阻抗值也隨之改變。因此，適當?shù)男盘栶伻敕绞脚c阻抗匹配的考慮，可以使得整個天線在共振頻率時，所有入射能量都能夠輻射出去。饋線的設(shè)計可以通過Ansoft公司提供的專門的Designer天線設(shè)計仿真軟件的設(shè)計計算得到。
在本實施例中，本實用新型還考慮在標簽的表面覆上環(huán)保材料(PET)的保護膜，這是為防止超高頻電子標簽的覆銅層與外界環(huán)境接觸而發(fā)生氧化、腐蝕等現(xiàn)象，以滿足電子標簽在特殊應(yīng)用環(huán)境里的長期穩(wěn)定和使用壽命。
在本實施例中，本實用新型還考慮采用脆性材料包封住超高頻電子標簽整體的封套。目的是達到一次性使用、防轉(zhuǎn)移特性。因為封套是脆性材料，所以在將超高頻電子標簽固定在物體表面后，就無法將其再次完整地取下而挪做它用。
權(quán)利要求1.一種超高頻電子標簽，包括基材，置于基材上的電子標簽的芯片，其特征在于包括
一微帶天線，由天線接收/發(fā)射面、天線接地面和饋線構(gòu)成，天線接收/發(fā)射面和饋線置放在基材上置有芯片的一面，該面作為電子標簽的正面，天線接收/發(fā)射面通過饋線與芯片相連接；天線接地面置放在基材的另一面，基材置有天線接地面的這一面作為電子標簽的背面直接接觸使用電子標簽的金屬材料的表面；
短路槽，設(shè)置在基材上，天線接收/發(fā)射面通過該短路槽與電子標簽背面上的天線接地面相連接；
通孔，設(shè)置在基材上，芯片的接地端通過該通孔與電子標簽背面上的天線接地面相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻電子標簽，其特征在于所述的短路槽是一條通槽，或者是一排通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻電子標簽，其特征在于還包括覆蓋在電子標簽表面上的保護膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻電子標簽，其特征在于還包括由脆性材料包封在電子標簽上的封套。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高頻電子標簽，其特征在于所述的基材的厚度大于1mm。
專利摘要一種超高頻電子標簽，包括基材，置于基材同一個面上的電子標簽的芯片，饋線，天線接收/發(fā)射面，此基材面為電子標簽的正面；置于基材另一個面上的天線接地面，此基材面為電子標簽的背面。正面上的天線接收/發(fā)射面通過一短路槽與背面上的天線接地面相連接構(gòu)成一微帶天線。芯片通過饋線與天線接收/發(fā)射面相連接，芯片的接地端通過一通孔與背面上的天線接地面相連接。背面上的天線接地面直接接觸使用該電子標簽的金屬材料的表面。因為電子標簽的背面本身就是接地面，完全不需要考慮金屬材料表面的屏蔽作用。由于設(shè)置有短路槽，能夠使微帶天線的面積縮小約一倍。因此，能夠縮小電子標簽的尺寸。
文檔編號G06K19/077GK201142165SQ20072007753
公開日2008年10月29日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者瑋 金, 磊 沈, 寧兆熙, 亮 白 申請人:上海復(fù)旦微電子股份有限公司