无线通信设备的制作方法

文档序号:29450217发布日期:2022-03-30 11:43阅读:105来源:国知局
无线通信设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种具备天线的无线通信设备,特别是涉及一种利用了通过感应电磁场或电波以非接触方式进行数据通信的rfid(radio frequencyidentification:射频识别)技术的无线通信设备。


背景技术:

2.在超市或餐饮店等中,考虑通过将作为无线通信设备的rfid标签附加于作为商品的物品来进行商品管理。根据利用rfid标签的商品管理,能够一次性结算各自附加有rfid标签的多个商品,从而能够缩短结算时间。
3.商品中还包括食品,存在如下情况:在销售店中,在刚刚购买商品后加热商品,之后购买者当场立即吃喝;在餐饮店中,加热商品后提供给购买者。使用电磁波加热装置、所谓的微波炉来加热这些商品。
4.rfid标签与rfic(radio-frequency integrated circuit:射频集成电路)一起由作为金属膜体的天线图案等的金属材料在纸材料、树脂材料等绝缘基板上形成。在附加有这样的rfid标签的状态下通过微波炉对商品进行加热的情况下,例如,在对附加有rfid标签的盒饭进行加热的情况下,rfid标签与盒饭一起吸收来自微波炉的电磁波。由此,在rfid标签的金属材料部分处电场集中地放电,或者在金属材料部分流动过电流。其结果,有如下担扰:由于金属自身被加热后升华或者构成rfid标签的纸材料或树脂材料起火,而 rfid标签起火。
5.以减少上述那样的rfid标签的起火为目的,专利文献1提出了一种阻燃性标签的结构。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1:日本特开2006-338563号公报


技术实现要素:

9.实用新型要解决的问题
10.关于专利文献1公开的“阻燃性标签”,安装有rfic芯片和天线图案的基材由阻燃性材料构成。由于使用阻燃性材料作为基材,因此即使基材起火也在数秒至数十秒内被灭火。然而,有如下担扰:在基材上形成的金属材料部分有可能连续地放电,由此基材再次起火从而引燃商品。
11.本实用新型的目的在于提供一种即使在附加有无线通信设备的商品被频率比规定的通信频率高的电磁波照射的情况下也能够抑制附加有无线通信设备的商品的起火的无线通信设备。
12.用于解决问题的方案
13.本实用新型的一个方式的无线通信设备,用于发送接收具有通信用的第一频率的
高频信号,所述无线通信设备具备:
14.第一电极;
15.第二电极,其与所述第一电极空开间隔地配置;
16.环形图案,其将所述第一电极和所述第二电极分别作为两端;
17.天线图案,其与所述环形图案连接;
18.第三电极,其与所述第一电极电容耦合;
19.第四电极,其与所述第二电极电容耦合;
20.射频集成电路,所述射频集成电路在比所述第一频率高的第二频率下的阻抗是电容性的;以及
21.第一电流路径和第二电流路径,所述第一电流路径和所述第二电流路径以相互并联的方式分别连接在所述第三电极与所述第四电极之间,
22.其中,所述射频集成电路包括在所述第一电流路径中,
23.所述第二电流路径在第二频率下的阻抗是电感性的。
24.本实用新型的一个方式的无线通信设备,用于发送接收具有通信用的第一频率的高频信号,所述无线通信设备具备:
25.第一电极;
26.第二电极,其与所述第一电极空开间隔地配置;
27.环形图案,其将所述第一电极和所述第二电极分别作为两端;
28.天线图案,其与所述环形图案连接;
29.第三电极,其与所述第一电极电容耦合;
30.第四电极,其与所述第二电极电容耦合;
31.第一电流路径和第二电流路径,所述第一电流路径和所述第二电流路径以相互并联的方式分别连接在所述第三电极与所述第四电极之间;
32.第一谐振电路,其由所述第一电流路径和所述第二电流路径构成,在所述第一频率下谐振,在频率比所述第一频率高的第二频率下具有成为短路的阻抗特性;
33.第二谐振电路,其由所述环形图案和所述第二电流路径构成,在所述第一频率下谐振;以及
34.射频集成电路,其包括在所述第一电流路径中,
35.其中,所述天线图案和所述第二谐振电路在所述第二频率或比所述第二频率高的频率下谐振。
36.优选地,所述天线图案具有所述第二频率的电磁波的二分之一波长的电长度。
37.优选地,所述环形图案的图案宽度比所述天线图案的图案宽度大。
38.优选地,所述射频集成电路在所述第一频率下的阻抗是电容性的。
39.优选地,由所述天线图案、所述环形图案以及所述第二电流路径构成的电路是在所述第二频率下谐振的谐振电路。
40.优选地,由所述第一电流路径和所述第二电流路径构成的电路是在所述第二频率下不谐振的电路。
41.优选地,所述天线图案在俯视时相对于通过所述射频集成电路的中心的中心线呈线对称。
42.优选地,所述无线通信设备具备用于形成所述天线图案和所述环形图案的基材,所述基材即使被照射所述第二频率的电磁波也不收缩。
43.优选地,所述第一频率是超高频频带的频率。
44.优选地,所述第一频率是高频频带的频率。
45.优选地,所述第二频率是电磁波加热所用的频率。
46.实用新型的效果
47.根据本实用新型,能够提供一种即使在附加有无线通信设备的商品被频率比规定的通信频率高的电磁波照射的情况下也能够抑制商品的起火的无线通信设备。
附图说明
48.图1是示出实施方式1的无线通信设备即rfid标签的俯视图。
49.图2是示出从图1的rfid标签卸下了rfic模块的状态的rfid标签的俯视图。
50.图3是rfic模块的透视俯视图。
51.图4是图3的iv剖视的剖视图。
52.图5示出在rfic模块的基板形成的导体图案的俯视图,图5a是在rfic模块的基板的上表面形成的导体图案的俯视图,图5b是在基板的下表面形成的导体图案的从上方观察到的透视俯视图。
53.图6是图3的vi剖视的剖视图。
54.图7是rfid标签的电路图。
55.图8是示出在接收到在电磁波加热装置(“微波炉”)中使用的加热频率 (2.4ghz)的信号时的电流的流动的图。
56.图9是示出实施方式1的变形例的无线通信设备即rfid标签的俯视图。
57.图10是示出实施方式1的变形例的无线通信设备即rfid标签的俯视图。
58.图11是示出实施方式1的变形例的无线通信设备即rfid标签的俯视图。
59.图12是示出实施方式2的rfic模块的俯视图。
60.图13是示出实施方式2的rfic模块的侧视图。
61.图14是示出实施方式2的变型例的rfic模块的俯视图。
62.图15是示出实施方式2的变型例的rfic模块的侧视图。
具体实施方式
63.本实用新型所涉及的一个方式的无线通信设备用于发送接收具有通信用的第一频率的高频信号,具备:第一电极;第二电极,其与所述第一电极空开间隔地配置;环形图案,其将所述第一电极和所述第二电极分别作为两端;天线图案,其与所述环形图案连接;第三电极,其与所述第一电极电容耦合;第四电极,其与所述第二电极电容耦合;rfic,所述rfic在比所述第一频率高的第二频率下的阻抗是电容性的;以及第一电流路径和第二电流路径,所述第一电流路径和所述第二电流路径以相互并联的方式分别连接在所述第三电极与所述第四电极之间,其中,所述rfic包括在所述第一电流路径中,所述第二电流路径在第二频率下的阻抗是电感性的。
64.该方式的无线通信设备具备第一电流路径和第二电流路径,rfic包括在第一电流
路径中,rfic在第二频率下的阻抗是电容性的,第二电流路径在第二频率下的阻抗是电感性的。因而,当天线图案接收到第二频率的电磁波时,在第三电极与第四电极之间,电流通过第二电流路径地流动,因此能够防止对第一电流路径施加高电压。因而,能够抑制因第二频率的电磁波而对rfic 施加电压,能够防止rfic被损坏。因而,即使被照射第二频率的电磁波之后,无线通信设备也能够在ic不被损坏的情况下进行通信。
65.另外,本实用新型所涉及的一个方式的无线通信设备用于发送接收具有通信用的第一频率的高频信号,具备:第一电极;第二电极,其与所述第一电极空开间隔地配置;环形图案,其将所述第一电极和所述第二电极分别作为两端;天线图案,其与所述环形图案连接;第三电极,其与所述第一电极电容耦合;第四电极,其与所述第二电极电容耦合;第一电流路径和第二电流路径,所述第一电流路径和所述第二电流路径以相互并联的方式分别连接在所述第三电极与所述第四电极之间;第一谐振电路,其由所述第一电流路径和所述第二电流路径构成,在所述第一频率下谐振,在频率比所述第一频率高的第二频率下具有成为短路的阻抗特性;第二谐振电路,其由所述环形图案和所述第二电流路径构成,在所述第一频率下谐振;以及rfic,其包括在所述第一电流路径中,其中,所述天线图案和所述第二谐振电路在所述第二频率或比所述第二频率高的频率下谐振。
66.在该方式的无线通信设备中,第一谐振电路和第二谐振电路针对第一频率的高频信号进行并联谐振,由此rfic的两端的电压变高,因此通信特性良好。另外,由天线图案和第二谐振电路构成的电路针对频率高于第一频率的第二频率的电磁波或频率高于第二频率的电磁波进行谐振,因此在第二频率下具有电感性的阻抗特性,但是第一谐振电路当从rfic侧观察阻抗时,在第二频率下具有成为短路的阻抗特性,从而几乎不产生电位差。另外,第一谐振电路和第二谐振电路均包括第二电流路径,因此针对第二频率的电磁波而在第二电流路径中流动电流,因此能够防止对包括rfic的第一电流路径施加高电压,从而能够防止rfic被损坏。因而,即使被照射第二频率的电磁波或频率高于第二频率的电磁波之后,无线通信设备也能够在ic不被损坏的情况下进行通信。
67.另外,所述天线图案可以具有所述第二频率的电磁波的二分之一波长的电长度。由此,能够将天线图案的辐射电阻值设为最大,能够通过增大天线图案、环形图案、第一电流路径及第二电流路径的导体电阻的比来增大无效电流从而无损耗地再次辐射电磁波能量。因而,能够降低在天线图案、环形图案、第一电流路径以及第二电流路径中流动的有效电流,能够降低来自它们的发热量。
68.所述环形图案的图案宽度可以比所述天线图案的图案宽度大。由此,能够与天线图案相比降低环形天线的导体电阻,即使被照射第二频率的电磁波,也能够使对环形天线施加的电压比对天线图案施加的电压小。
69.可以是,所述rfic在所述第一频率下的阻抗是电容性的。
70.由所述天线图案、所述环形图案以及所述第二电流路径构成的电路可以是在所述第二频率下谐振的谐振电路。
71.由所述第一电流路径和所述第二电流路径构成的电路可以是在所述第二频率下不谐振的电路。
72.所述天线图案可以在俯视时相对于通过所述rfic的中心的中心线呈线对称。
73.可以是,所述无线通信设备具备用于形成所述天线图案和所述环形图案的基材,
所述基材即使被照射所述第二频率的电磁波也不收缩。
74.所述第一频率可以是uhf(超高频)频带的频率。
75.所述第一频率可以是hf(高频)频带的频率。
76.所述第二频率可以是电磁波加热所用的频率。
77.(实用新型的概要)
78.首先,说明本实用新型的概要。本实用新型的作为无线通信设备的rfid 标签能够发送接收通信频带的高频信号(无线信号),并且,可能发生对rfid 标签照射作为电磁波加热装置的例如“微波炉”所使用的加热频率的电磁波的状况。
79.在rfid标签所包括的金属制的天线图案中,根据辐射电阻与金属电阻之间的关系,从微波炉接收到的电磁波的能量被分为从天线图案再次辐射所接收到的电磁波的能量以及在天线图案处发热的能量。在此,若天线图案的辐射电阻大,则再次辐射的能量大,若天线图案的金属电阻大,则天线图案处的发热量大。
80.在天线图案的总长度为接收到的频率的电波的二分之一波长时天线图案的辐射电阻成为最大,因此在天线图案为偶极天线的形状时天线图案的辐射电阻成为最大。理想的是,关于天线图案的辐射电阻与金属电阻之比,辐射电阻比金属电阻大得越多,则向天线输入的电力被辐射电阻消耗的能量增加得越多,从微波炉接收到的电磁波能量被越多地再次辐射,能够抑制天线图案处的发热。因而,金属制的天线图案的材料选择电阻值小的金属。
81.本实用新型的天线图案设为将环形图案附加于偶极形状的天线图案的形状。在该环形图案上形成微小的间隙,将rfic搭载于以隔着该间隙的方式配置的环形图案两端的两个电极,由此进行通信频率下的天线图案与rfic 之间的阻抗匹配。
82.然而,当在环形图案中产生因来自微波炉的电磁波引起的过电流时,在该电极间的间隙部分产生高电压。rfic具有电容成分,因此能够在来自微波炉的电磁波的频率下减小电极间间隙的阻抗从而使电压下降。然而,rfic 内的电容元件的耐受电压为1kv左右,因此即使一瞬间被施加引起放电那样的高电压时,rfic内的电容元件也会被损坏而变得无法动作。另外,根据 rfic的损坏模式,rfic成为具有电阻成分的状态而rfic发热,或者在rfic 两端部、电极间的间隙部分产生放电。
83.因此,在该电极间的间隙部分,形成有在rfic与电极之间形成电容元件的电极图案,从而附加包括该图案的新的阻抗匹配电路。由此,对于因来自微波炉的电磁波而在电极间的间隙部分产生的高电压,利用电容元件减小电极间阻抗,从而避免产生高电压。此时,为了避免电容元件因耐受电压而被损坏,借助耐受电压性高的电介质基材来形成电容元件。
84.另外,将该电容元件的图案作为电感器的一部分而使用在阻抗匹配电路中,由此,虽然因微波炉引起的高电压被施加于电容元件的图案,但是电极间的间隙部分的高电压通过相向的电容元件被施加于电容元件的整个面,在电极间的间隙不发生放电,并且在电容元件间形成的电感图案两端的电位差变小。因此,能够避免高电压被施加于将该电感图案作为匹配电路的一部分来构成的匹配电路。由此,能够作为通信频带的天线图案而进行与rfic元件的阻抗匹配,能够构成因微波炉引起的高电压不被施加于rfic的rfid标签。
85.下面,参照附图说明作为本实用新型所涉及的无线通信设备的具体例示的实施方
式。此外,在附图中,对具有实质上相同的功能、结构的构件赋予同一附图标记,在说明书中有时省略其说明。另外,为了便于理解,附图中以各构成要素为主体来示意性地示出。
86.此外,下面说明的实施方式均是示出本实用新型的一个具体例的实施方式,本实用新型并不限定于该结构。另外,下面的实施方式中具体地示出的数值、形状、结构、步骤、步骤的顺序等示出一例,并不限定本实用新型。关于下面的实施方式中的构成要素中的未记载于表示最上位概念的独立权利要求的构成要素,作为任意的构成要素来进行说明。另外,在所有的实施方式中,各变形例的结构也是同样的,可以将各变形例记载的结构分别进行组合。
87.作为附加有本实用新型所涉及的无线通信设备的商品,例如“便利店”、“超市”等销售店中处理的所有商品是对象。另外,在中央厨房中被烹调的烹调物也是对象。在中央厨房中被烹调的烹调物在餐饮店、各设施中被再次加热后被提供。此外,作为下面的实施方式中说明的电磁波加热装置,以进行感应加热的“微波炉”为例进行说明,但是作为本实用新型的电磁波加热装置,具有进行感应加热的功能的加热装置成为对象。在本实用新型中,涉及对所有的商品附加具有相同结构的无线通信设备的商品销售系统和餐饮物提供系统。
88.此外,在天线基材的相对介电常数εr》1的情况下,天线图案和导体图案的电长度相对于物理长度变长。在本说明书中,物理长度是指在天线基材形成的线路长度。另外,电长度是指考虑了因相对介电常数、寄生电抗成分引起的波长的缩短或延长的长度。
89.(实施方式1)
90.接着,说明本实用新型所涉及的无线通信设备即rfid标签1的概要结构。图1是示出本实用新型所涉及的实施方式1的无线通信设备即rfid标签1的俯视图。图2是示出从图1的rfid标签1卸下了rfic模块5的状态的rfid标签1 的俯视图。在附图中,x-y-z坐标系是使实用新型的理解变得容易的坐标系,并不限定实用新型。x轴方向表示rfid标签1的长度方向,y轴方向表示深度 (宽度)方向,z轴方向表示厚度方向。x、y、z方向相互正交。
91.实施方式1的rfid标签1是构成为利用具有作为第一频率的通信频率(载波频率)的高频信号进行无线通信(发送接收)的无线通信设备。rfid标签1例如构成为利用具有uhf频带的通信用的频率的高频信号进行无线通信。在此, uhf频带是指860mhz至960mhz的频带。
92.rfid标签1具备作为电介质的基材3、rfic模块5、与rfic模块5电连接的环形图案7、以及与环形图案7直接连接的天线图案9。环形图案7具有一部分间断而成的间隙部分7a。间隙部分7a例如是1mm左右。另外,rfid标签1 具备成为环形图案7的两端的第一电极11和第二电极13,在第一电极11与第二电极13之间形成有间隙部分7a。
93.作为基材3,例如使用pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜那样的具有可挠性的膜材料、或聚酰亚胺那样的挠性基板。基材3不限于图1所示那样的矩形,也可以是椭圆形或圆形。
94.在基材3的表面形成有由铝箔、铜箔等导电材料的膜体制作的环形图案7 和天线图案9。通过使用铝、铜等电阻值小的金属作为天线图案9,能够提高辐射电阻。
95.天线图案9具有从与环形图案7连接的连接部9c起在长度方向上朝向外方(-x方向)延伸的第一天线图案9a、以及从连接部9c起向与第一天线图案9a 相反的方向(+x方向)延伸的第二天线图案9b。关于天线图案9,由第一天线图案9a和第二天线图案9b构成为偶极
型天线。第一天线图案9a和第二天线图案9b例如以相对于通过rfic模块5的大致中心的中心线cl呈线对称的位置关系配置。
96.第一天线图案9a具备:具有多个弯折部分的、蛇行的曲折形状的布线图案9ab;以及在布线图案9ab的外侧的平板状的布线图案9ac。另外,第二天线图案9b也具备:具有多个弯折部分的、蛇行的曲折形状的布线图案9bb;以及在布线图案9bb的长度方向上的外侧的平板状的布线图案9bc。
97.天线图案9的总长度、即将第一天线图案9a与第二天线图案9b的长度彼此相加所得的总电长度具有比通信用的第一频率高的第二频率的高频波的二分之一波长的长度。像这样,设想第二频率的高频波被照射到rfid标签1 的情况,天线图案9的总电长度和总物理长度是为了反射第二频率的高频波而设计的。因而,当频率高于第一频率的第二频率的电波被照射到rfid标签 1时,天线图案9具有第二频率的电磁波的二分之一波长的长度,因此能够反射第二频率的电磁波,在天线图案9中几乎不流动感应电流。其结果,能够抑制照射到天线图案9的电波的能量被蓄积而发热。另外,即使天线图案9的总长度长于第二频率的电磁波的二分之一波长,辐射电阻也不会急剧变小,因此可以短于第一频率的电磁波的二分之一波长且长于第二频率的电磁波的二分之一波长。由此,能够通过将rfid标签粘贴于商品来应对因商品的介电常数而天线波长变长的情况,能够考虑rfid标签在第一频率下的读取特性来变更天线图案9的电长度。
98.接着,参照图3至图6来说明rfic模块5的结构。图3是rfic的透视俯视图,图4是图3的iv剖视的剖视图。图5示出在rfic模块的基板形成的导体图案的俯视图,图5a是在rfic模块的基板的上表面形成的导体图案的俯视图,图5b是在基板的下表面形成的导体图案的从上方观察到的透视俯视图。图6 是图3的vi剖视的剖视图。
99.如图3所示,rfic模块5借助双面胶或合成树脂等粘合剂15粘贴在第一电极11和第二电极13各自的上表面。
100.如图4所示,rfic模块5具备基板21以及搭载于基板21的rfic 23。基板 21例如是聚酰亚胺等挠性基板。在安装有rfic 23的基板21的上表面形成有保护膜25。保护膜25例如是聚氨酯等弹性体、乙烯醋酸乙烯酯(eva)那样的热熔剂。在基板21的下表面也粘贴有保护膜27。保护膜27例如是聚酰亚胺膜(聚酰亚胺胶)等覆盖膜。因而,基板21、保护膜25、保护膜27都具有柔软性,因此rfic模块5整体也具有柔软性。
101.参照图5。在基板21的上表面形成有第五电极33、第六电极35、第一电感元件l1的主要部分的导体图案l1a、以及第二电感元件l2的主要部分的导体图案l2a。第五电极33与导体图案l1a的一端连接,第六电极35与导体图案 l2a的一端连接。这些导体图案例如是通过光刻对铜箔进行图案化所得的图案。
102.在基板21的下表面形成有与环形图案7的第一电极11电容耦合的第三电极29、以及与环形图案7的第二电极13电容耦合的第四电极31。另外,在基板21的下表面形成有第一电感元件l1的一部分的导体图案l1b、第三电感元件l3的导体图案l3a、l3b(由两点划线包围的导体图案)、l3c。这些导体图案例如也是通过光刻对铜箔进行图案化所得的图案。
103.第一电感元件l1的一部分的导体图案l1b的一端及第三电感元件l3的导体图案l3a的一端与第三电极29连接。同样地,第二电感元件l2的导体图案l2b的一端及第三电感元件l3的导体图案l3c的一端与第四电极31连接。在第三电感元件l3的导体图案l3a的另一
端与导体图案l3c的另一端之间连接有导体图案l3b。
104.第一电感元件l1的导体图案l1b的另一端与第一电感元件l1的导体图案l1a的另一端借助通路导体v1来连接。同样地,第二电感元件l2的导体图案l2b的另一端与第二电感元件l2的导体图案l2a的另一端借助通路导体v2 来连接。
105.rfic 23搭载于在基板21的上表面形成的第五电极33和第六电极35。也就是说,rfic 23的端子23a与第五电极33连接,rfic 23的端子23b与第六电极35连接。
106.第一电感元件l1和第三电感元件l3的导体图案l3a分别形成于基板21 的不同层,并且,配置为各自的线圈开口重叠的关系。同样地,第二电感元件l2和第三电感元件l3的导体图案l3c分别形成于基板21的不同层,并且,配置为各自的线圈开口重叠的关系。并且,rfic 23在基板21的表面上位于第二电感元件l2及第三电感元件l3的导体图案l3c与第一电感元件l1及第三电感元件l3的导体图案l3a之间。
107.在rfic模块5内形成有通过基板21的上表面和下表面的第一电流路径 cp1和通过基板21的下表面的第二电流路径cp2。第一电流路径cp1是从第三电极29起通过分支点n1、导体图案l1b、导体图案l1a、rfic 23、导体图案 l2a、导体图案l2b、分支点n2后达到第四电极31。第二电流路径cp2是从第三电极29起通过分支点n1、导体图案l3a、导体图案l3b、导体图案l3c、分支点n2后到达第四电极31。在此,在第一电感元件l1和第二电感元件l2中流动的电流的卷绕方向相反,由第一电感元件l1产生的磁场与由第二电感元件l2产生的磁场相互抵消,第一电感元件l1由导体图案l1a以及借助通路导体v1与导体图案l1a连接的导体图案l1b构成,第二电感元件l2由导体图案 l2a以及借助通路导体v2与导体图案l2a连接的导体图案l2b构成。第一电流路径cp1和第二电流路径cp2以相互并联的方式分别在第三电极29与第四电极31之间形成。
108.接着,参照图7说明rfid标签1的电路结构。图7是rfid标签1的电路图。
109.在rfic模块5内,在rfic模块内流动的电流的路径在通信频率的电波和来自微波炉的电磁波的情况下有所变化。第一电流路径cp1是作为lc并联谐振电路的第一谐振电路rc1的一部分,与通信频率的电波匹配,因此当天线图案9接收到通信频率的电波时,电流经由环形图案7向rfic 23流动。另外,第一电流路径cp1具有电容性的rfic 23,因此对于微波炉的频率而言是电容性的。
110.第三电感元件l3对于微波炉的频率而言是电感性的,因此,与对于微波炉的频率而言阻抗是电容性的第一电流路径cp1相比,在对于微波炉的频率而言阻抗是电感性的第二电流路径cp2中容易流动过电流。因而,即使被照射微波炉的频率的电磁波,也如图8所示那样在分支点n1、n2之间通过第二电流路径cp2流动过电流,因此能够防止在rfic 23的电容间被施加高电压。其结果,即使来自微波炉的电磁波照射到rfid标签1,也能够防止rfic 23 被损坏,即使附加有rfid标签1的商品被微波炉加热之后,也能够与rfid标签1进行通信。
111.另外,rfid标签1的电路结构如果从另一角度来看,还能够如下面那样进行说明。如图7所示,rfid标签1形成有第一谐振电路rc1和第二谐振电路rc2。第一谐振电路rc1是由第一电感元件l1、rfic 23、第二电感元件l2 以及第三电感元件l3构成的环形电路。
112.第二谐振电路rc2是由电容c1、第三电感元件l3、电容c2、第四电感元件l4、第五电感元件l5以及第六电感元件l6构成的环形电路。电容c1由第一电极11、第三电极29、粘合剂
15以及保护膜27构成。电容c2由第二电极 13、第四电极31、粘合剂15以及保护膜27构成。第四电感元件l4、第五电感元件l5、第六电感元件l6分别是环形图案7的电感成分。此外,在图7中,第七电感元件l7是第一天线图案9a的电感成分,第八电感元件l8是第二天线图案9b的电感成分。
113.第一谐振电路rc1被设计为针对通信频率的电波进行阻抗匹配而进行 lc并联谐振。由此,即使天线图案9是针对微波炉的加热频率的偶极天线,也能够在通信频率下与rfic匹配,从而确保通信频率下的rfid标签1的通信距离。另外,第一谐振电路rc1被设计为针对频率高于通信频率的来自微波炉的电磁波不进行谐振。
114.第二谐振电路rc2被设计为与通信频率的电波进行阻抗匹配从而进行谐振,并且被设计为与天线图案9一起在来自微波炉的电磁波或比微波炉的频率高的频率下进行谐振。第二谐振电路rc2是环形电路,因此在被照射来自微波炉的电磁波的情况下,电容c1与电容c2的电位差变大,但在第三电感元件l3的两端未产生大的电位差,在借由第一电感元件l1和第二电感元件 l2与第三电感元件l3连接的rfic 23的两端未被施加高电压,因此rfic 23 未被损坏。另外,第二谐振电路rc2由电感成分和电容成分构成电路,因此即使被照射来自微波炉的电磁波,也能够抑制电磁波能量以发热的形式被消耗。
115.如上所述,实施方式1的rfid标签1例如是用于发送接收具有900mhz频带的通信用的第一频率的高频信号的无线通信设备。rfid标签1具备:第一电极11、与第一电极11空开间隔地配置的第二电极13、将第一电极11和第二电极13分别作为两端的环形图案7、与环形图案7连接的天线图案9、与第一电极11电容耦合的第三电极29、与第二电极13电容耦合的第四电极31、在微波炉的频率下的阻抗是电容性的rfic 23、以及以相互并联的方式分别连接在第三电极29与第四电极31之间的第一电流路径cp1及第二电流路径cp2。rfic 23包括在第一电流路径cp1中,第二电流路径cp2在微波炉的频率下的阻抗是电感性的。通过仅此而已的结构,即使比通信用的频率高的微波炉的频率的电磁波被照射到rfid标签1,由于在第一电极11与第三电极29之间具有电容成分并且在第二电极13与第四电极31之间具有电容成分,因此也能够减少在第一电极11与第二电极13之间的间隙部分7a产生高电压的情况。并且,第一电流路径cp1与第二电流路径cp2并联连接在第三电极29与第四电极31 之间,因此即使因微波炉的频率的电磁波引起的电压被施加在第三电极29与第四电极31之间,电流也几乎都在阻抗为电感性的第二电流路径cp2中流动,因此电压几乎不被施加于第一电流路径cp1,能够减少电压被施加于rfic 23 的情况。其结果,即使附加有rfid标签1的商品被微波炉加热之后,rfid标签1也能够在不被损坏的情况下进行通信,因此也能够加热后还保持商品信息,或者将加热结束的数据写入rfid标签1。
116.另外,天线图案9具有第二频率的电磁波的二分之一波长的电长度。由此,天线图案9的导体电阻与辐射电阻相比非常小,因此能够使所照射的第二频率的电磁波几乎都被反射从而降低天线图案9被加热的情况。
117.环形图案7的图案宽度可以比天线图案9的图案宽度大。由此,能够使环形图案7的导体电阻比天线图案9的导体电阻低,能够减少高电压被施加于环形图案7的情况。此外,为了使环形图案7的导体电阻比天线图案9的导体电阻小,也可以不使环形图案7的图案宽度比天线图案9的图案宽度大,而是使环形图案7的厚度比天线图案9的厚度大,还可以环形图案7和天线图案9使用不同的金属材料。
118.rfic 23在第一频率下的阻抗是电容性的。
119.通过由环形图案7和第二电流路径cp2构成的电路(即,第二谐振电路 rc2)以及天线图案9构成的电路是在第二频率下谐振的谐振电路。由此,当被照射第二频率的电磁波时,在由天线图案9、环形图案7以及第二电流路径 cp2构成的电路中流动电流。
120.由第一电流路径cp1和所述第二电流路径cp2构成的电路、即第一谐振电路rc1是在第二频率下不谐振的电路,当从rfic 23侧观察阻抗时,在第二频率下具有成为短路的阻抗特性,几乎不产生电位差。在此,“短路”不仅包括完全短路的状态,还包括几乎短路的状态。由此,即使被照射第二频率的电磁波,也能够抑制在第一电流路径cp1中流动过电流。
121.在俯视时,天线图案相对于通过所述rfic的中心的中心线呈线对称。
122.另外,天线图案9具有以曲折形状延伸的曲折图案。
123.另外,实施方式1的rfid标签1具备:第一谐振电路rc1,其由第一电流路径cp1和第二电流路径cp2构成,在第一频率下谐振,在第二频率下具有成为短路的阻抗特性;第二谐振电路rc2,其由环形图案7和第二电流路径 cp2构成,在第一频率下谐振;以及rfic 23,其包括在第一电流路径cp1中。天线图案9和第二谐振电路rc2在第二频率或高于第二频率的频率下谐振。由此,第一谐振电路rc1和第二谐振电路rc2针对第一频率的高频信号进行并联谐振,由此rfic的两端的电压变高,因此通信特性良好。另外,由天线图案9和第二谐振电路rc2构成的电路针对频率高于第一频率的第二频率或高于第二频率的频率的电磁波进行谐振,因此在第二频率下具有电感性的阻抗特性,但是第一谐振电路rc1当从rfic 23侧观察阻抗时,在第二频率下具有成为短路的阻抗特性,几乎不产生电位差。另外,第一谐振电路rc1和第二谐振电路rc2均包括第二电流路径cp2,因此针对第二频率的电磁波,在第二电流路径cp2中流动电流,因此能够防止高电压被施加于包括rfic 23 的第一电流路径cp1,从而而能够防止rfic 23被损坏。因而,即使被照射第二频率的电磁波之后,rfid标签1也能够在ic不被损坏的情况下进行通信。
124.由于如上述那样构成,因此即使在电磁波加热装置(微波炉)中对附加有实施方式1的rfid标签1的商品进行了感应加热的情况下,也能够大幅地抑制 rfid标签1发生放电,从而抑制商品的起火。即使实际将图1的构造的rfid 标签1在商用微波炉(1800w)中感应加热1分钟,也不会起火。另外,在感应加热后进行了rfid标签的读取试验的结果是能够读取。
125.接着,说明实施方式1的变形例1。图9是示出实施方式1的变形例1的无线通信设备即rfid标签的俯视图。实施方式1的变形例1的rfid标签1a是从实施方式1的rfid标签1的第一天线图案9a和第二天线图案9b中分别省略了平板状的布线图案9ac、9bc的结构。其它结构与实施方式1的rfid标签1实质上相同。即使是这样的结构,也能够得到与实施方式1的rfid标签1同样的效果。
126.接着,说明实施方式1的变形例2。图10是示出实施方式1的变形例2的无线通信设备即rfid标签的俯视图。实施方式1的变形例2的rfid标签1b是如下结构:从实施方式1的rfid标签1的第一天线图案9a和第二天线图案9b中分别省略了平板状的布线图案9ac、9bc,将曲折图案的前端部配置在各自的弯折部分9ad、9bd之间。另外,环形图案7与天线图案9在两处连接。另外,环形图案7具有从环形图案7与天线图案9连接的连接部9c起呈阶梯状地延伸的台阶状部7b。其它结构与实施方式1的rfid标签1实质上相同。即使是这样的结构,也能够得到与实施方式1的rfid标签1同样的效果。
127.接着,说明实施方式1的变形例3。图11是示出实施方式1的变形例3的无线通信设备即rfid标签的俯视图。实施方式1的变形例3的rfid标签1c的环形图案7并非在实施方式1的变形例2的rfid标签1b的环形图案7形成台阶状部7b,而是从与天线图案9连接的连接部9c起呈直线状地延伸。其它结构与实施方式1的rfid标签1实质上相同。即使是这样的结构,也能够得到与实施方式1的rfid标签1同样的效果。即使实际将图11的构造的rfid标签1c在商用微波炉(1800w)中感应加热1分钟,也不会起火。另外,在感应加热后进行了rfid标签的读取试验的结果是能够读取。
128.(实施方式2)
129.下面,参照图12和图13说明本实用新型所涉及的实施方式2的无线通信设备即rfid标签1d。图12是示出实施方式2的rfic模块5d的俯视图。图13 是实施方式2的rfic模块5d的侧视图。
130.关于实施方式2的rfid标签1d,以与实施方式1的rfid标签1的不同点为中心来进行说明。此外,在实施方式2的说明中,对具有与前述的实施方式1同样的结构、作用及功能的要素赋予相同的参照标记,有时为了避免重复的记载而省略说明。实施方式2的rfid标签1d的除了在下面说明的点以外的结构是与实施方式1的rfid标签1同样的结构。
131.实施方式2的rfid标签1d具备电路结构与实施方式1的rfic模块5不同的rfic模块5d。实施方式2的rfic模块5d也与实施方式1同样地具有两个电流路径。rfic模块5d具备导体图案37和导体图案39,导体图案37隔着基板 21与第一电极11相向地形成在基板21的上表面,导体图案39隔着基板21与第二电极13相向地形成在基板21的上表面。在第一电极11与导体图案37之间形成电容c1,在第二电极13与导体图案39之间形成电容c2。
132.在第一电流路径cp1中,从导体图案37起串联连接第一电感元件l1、 rfic 23、第二电感元件l2、导体图案39。在与第一电流路径cp1并联形成的第二电流路径cp2中,从导体图案37起经由第三电感元件l3串联连接到导体图案39。
133.即使是这样的结构,也能够得到与实施方式1的rfid标签1同样的效果。
134.接着,参照图14和图15说明本实用新型所涉及的实施方式2的变形例所涉及的无线通信设备即rfid标签1e。图14是示出实施方式2的变型例的rfic 模块5e的俯视图。图15是实施方式2的变型例的rfic模块5e的侧视图。
135.关于实施方式2的变形例的rfid标签1e的rfic模块5e,并联连接在导体图案37与导体图案39之间的第一电流路径cp1和第二电流路径cp2由第九电感元件l9的螺旋状的导体图案l9a形成。导体图案l9a的一端与导体图案37 连接,另一端与rfic 23连接。另外,在导体图案l9a的另一端附近,借助通路导体v3与导体图案41的一端连接。导体图案41的另一端借助通路导体v4 与导体图案43连接。导体图案43的一端与rfic 23连接,导体图案43的另一端与导体图案39连接。导体图案43的一部分包括跨接部分43a。
136.第一电流路径cp1是从导体图案37起经由导体图案l9a、rfic 23以及导体图案43到达导体图案39。第二电流路径cp2是从导体图案37起经由导体图案l9a、通路导体v3、导体图案41、通路导体v4以及导体图案43到达导体图案39。第一电流路径cp1与第二电流路径cp2共享由导体图案l9a形成的第九电感元件l9。即使是这样的结构,也能够得到与实施方式1的rfid标签1同样的效果。
137.如上所述,根据这些实施方式,即使在误将附加有无线通信设备的商品保持着附
加有无线通信设备的状态地在电磁波加热装置中进行了加热的情况下,也能够抑制无线通信设备发生放电。另外,将在电磁波加热装置的频率下从rfic元件观察到的特性阻抗设为成为短路的阻抗,由此在rfic元件的两端几乎不产生电位差,因此rfic元件难以被损坏。由此,能够提供能够抑制无线通信设备的起火甚至附加有无线通信设备的商品的起火的、安全性和可靠性高的无线通信设备。因而,本实用新型能够构建如下的系统:在处理食品、日用杂货品等多种多样的商品的销售店、餐饮店中,即使在加热商品或餐饮物后,也能与作为无线通信设备的rfid标签1进行通信。
138.本实用新型并不限于上述各实施方式,能够如下那样变形实施。
139.(1)在上述各实施方式中,作为基材3的材料,使用可挠性的膜材料,但不限于此。基材3例如也可以是阻燃性的膜材料。在采用阻燃性膜作为基材3 的情况下,作为被使用的阻燃性膜材料,例如使用将卤族系阻燃材料添加到 pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂、pps(聚苯硫醚)树脂等树脂材料所得的膜、进行了阻燃性涂敷材料的涂布的膜。另外,作为基材3的材料,还能够使用具有耐热性的pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)树脂等具有高性能的树脂材料。此外,若采用这些阻燃性膜材料作为基材3,则在接收到第二频率的电磁波时不收缩,因此能够防止环形图案7与天线图案9的图案之间的接近和接触,能够抑制放电的发生和发热。
140.(2)在上述各实施方式中,通信用的第一频带是uhf频带,但不限于此。也可以构成为利用具有hf频带的通信用的频率(载波频率)的高频信号进行无线通信。在该情况下,天线图案的总长度被设计为接收hf频带的高频信号。此外,hf频带是指13mhz以上且15mhz以下的频带。
141.虽然以某种程度的详细程度在各实施方式中说明了本实用新型,但这些实施方式的公开内容在结构的细部中应能够变化,在不脱离所请求的本实用新型的范围和思想的情况下能够实现各实施方式中的要素的组合、顺序的变化。
142.附图标记说明
143.1:rfid标签;3:基材;5:rfic模块;7:环形图案;7a:间隙部分; 7b:台阶状部;9:天线图案;9a:第一天线图案;9b:第二天线图案;9c:连接部;11:第一电极;13:第二电极;15:粘合剂;21:基板;23:rfic; 23a:端子;23b:端子;25:保护膜;27:保护膜;29:第三电极;31:第四电极;33:第五电极;35:第六电极;37、39、41、43:导体图案;43a:跨接部分;l1:第一电感元件;l1a:导体图案;l2a:导体图案;l2:第二电感元件;l2a:导体图案;l2b:导体图案;l3:第三电感元件;l3a:导体图案;l3b:导体图案;l3c:导体图案;l4:第四电感元件;l5:第五电感元件;l6:第六电感元件;l7:第七电感元件;l8:第八电感元件; l9:第九电感元件;cl:中心线;cp1:第一电流路径;cp2:第二电流路径;c1:电容;c2:电容。
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