RFID标签的制作方法

rfid标签
技术领域
1.本公开涉及具有功能模块的rfid(radio frequency identifier，射频标识符)标签。


背景技术：

2.在日本特开2002
‑
65418号公报中，示出了具有太阳能电池以及液晶显示装置等功能模块的rfid标签。


技术实现要素：

3.用于解决课题的手段
4.本发明所涉及的rfid标签具备：
5.电路基板，其具有天线导体；
6.rfid用ic，其搭载于所述电路基板；以及
7.功能模块，其经由引线与所述电路基板连接，
8.将所述功能模块和所述电路基板上的元件电连接的连接布线的电长度是所述rfid用ic收发的无线信号的半波长的整数倍的
±
10％以内。
附图说明
9.图1是示出本公开的实施方式所涉及的rfid标签的分解立体图。
10.图2是在壳体搭载了电路基板和功能模块的结构的俯视图。
11.图3是示出实施方式的rfid标签的纵剖视图。
12.图4是示出实施方式的rfid标签的电路结构的框图。
13.图5是示出电路基板以及功能模块的后视图。
14.图6是示出布线长度与可通信距离的关系的图表。
15.图7是示出引线的捆扎位置与可通信距离的关系的图表。
具体实施方式
16.以下，参照附图，对本公开的实施方式进行详细地说明。
17.图1是示出本公开的实施方式所涉及的rfid标签的分解立体图。图2是在壳体搭载了电路基板和功能模块的结构的俯视图。图3是示出实施方式的rfid标签的纵剖视图。在图2以及图3中，显示器33用双点划线表示。图3示出图2的箭头a
‑
a线的位置处的剖面。在本说明书中，使用附图所示的x、y、z这三轴方向来说明各方向。x轴、y轴、z轴是相互正交的三轴。此外，有时将x方向作为左右的横向方向，将y方向作为上下方向，将z方向作为前后方向来表示各方向。其中，在说明书中示出的各方向不需要与使用rfid标签1时的各方向一致。
18.如图1所示，实施方式的rfid标签1具备壳体10、电路基板20、作为功能模块的光发电面板31、32、显示器33和盖体40。
19.壳体10具有一方开放的凹状的形态，能够将电路基板20与显示器33重叠且在显示器33的左右排列收纳两个光发电面板31、32。壳体10以abs(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯树脂)、pc(聚碳酸酯)、pom(聚缩醛)、pp(聚丙烯)、pps(聚苯硫醚)、pa(聚酰胺)、eva(乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物)、pe(聚乙烯)、pbt(聚对苯二甲酸丁二酯)、ps(聚苯乙烯)、ep(环氧树脂)、pf(酚醛树脂)等工程塑料为主要材料，例如通过注射成型而形成。壳体10也可以包含以上述材料中的任一种为主要材料并混合了其他材料的混合材料，也可以还包含含有无机填料的材料。
20.电路基板20具有在xy方向上扩展的主部20a和沿着主部20a的上边(缘部)延伸且向主部20a的x方向的两侧较长地延伸的延伸部20b。在图2中，示出主部20a与延伸部20b的虚拟的边界线e1。主部20a也可以在俯视观察下为矩形形状。
21.延伸部20b包含天线导体28，与主部20a一体化。天线导体28形成在电路基板20的一面(例如，在图1以及图2中为后表面)。从天线导体28辐射的电磁场在与天线导体28的长边方向(x方向)垂直的yz面上全方位地辐射。天线导体28也可以形成于电路基板20的中间层。
22.天线导体28包含以无线信号的频率谐振的电波辐射用的带状部28a和阻抗匹配用的图案部28b。带状部28a在x方向上延伸至配置有光发电面板31、32的范围。带状部28a比主部20a的横向宽度长，并且比主部20a向x方向的一方和另一方较长地延伸。带状部28a也可以构成电长度具有rfid用ic25的无线信号的大致半波长的长度的偶极天线。图案部28b例如具有环状的图案，设置在带状部28a与rfid用ic25的供电点之间，在两者之间使阻抗匹配。
23.显示器33例如是液晶显示面板，经由布线(膜布线等)33h与电路基板20电连接。如图2所示，显示器33在z方向上与电路基板20的主部20a重叠，并且在z方向上不与延伸部20b重叠。另外，显示器33只要不与天线导体28的带状部28a重叠，则也可以与图案部28b以及延伸部20b的一部分重叠。
24.光发电面板31、32从外部接受光进行发电。光发电面板31、32分别可以是矩形板状。光发电面板31、32经由作为涂层布线的引线31ha、31hb、32ha、32hb与电路基板20电连接。如图2所示，光发电面板31、32配置在双方被电路基板20的主部20a和延伸部20b隔开的电路基板20的两旁部。如图3所示，光发电面板31、32也可以被配置为在沿着xy平面的方向上观察时，与显示器33重叠且不与电路基板20重叠。光发电面板31、32的引线31ha、31hb、32ha、32hb除了一部分以外在z方向上与光发电面板31、32重叠，在沿着xy平面的方向观察时，也可以配置在与电路基板20重叠的高度。
25.盖体40在与光发电面板31、32以及显示器33对置的范围具有透明窗41a～41c，与壳体10的内框10a接合并在壳体10内进行密封。
26.图4是示出实施方式的rfid标签的电路结构的框图。
27.rfid标签1具备：从光发电面板31、32输入发电电力并进行电力管理的pmic(power management integrated circuit，电源管理集成电路)21；从pmic21接受电力而生成控制系统的电源电压的第1电源ic22；以及从pmic21接受电力而生成显示器33的驱动电压的第2电源ic23。rfid标签1还具备：经由电波与读写器进行无线通信的rfid用ic25；以及进行与rfid用ic25的通信以及显示器33的显示控制的控制电路24。控制电路24和rfid用ic25从第
1电源ic22接受电源电压而动作。rfid用ic25例如使用uhf(ultra high frequency，超高频)频带的电波进行无线通信。rfid用ic25具有能够从读写器进行读写的存储部，在存储部存放识别信息或管理信息等。控制电路24例如是微计算机，能够与rfid用ic25进行通信，读出rfid用ic25的存储部的信息。控制电路24基于读出的信息，控制显示器33的显示内容。
28.图5是示出电路基板以及功能模块的后视图。
29.如图5所示，在电路基板20的主部20a搭载有pmic21、第1电源ic22、第2电源ic23、控制电路24、rfid用ic25等。进而，在电路基板20搭载有显示器33的布线33h可装卸自如地连接的连接器29和引线31ha、31hb、32ha、32hb可装卸自如地连接的连接器26a、26b、27a、27b。
30.光发电面板31在外表面具有输出发电电力的两个外部电极311、312。光发电面板31在内部排列有多个半导体被内部电极夹着的发电单元(cell)，多个发电单元串联地连接而构成。在图5中，用虚线示出背面侧的内部电极315a～315h。外部电极311与位于该串联连接的一端的发电单元的内部电极315h连接，外部电极312与位于另一端的发电单元的内部电极315a连接。一方的外部电极311和一个内部电极315h不经由大的阻抗而导通。内部电极315h经由阻抗大的半导体等与其他内部电极315a～315g以及表面侧的内部电极(透明电极)连接。另一方的外部电极312和一个内部电极315a不经由大的阻抗而导通。内部电极315a经由阻抗大的半导体等与其他内部电极315b～315h以及表面侧的内部电极(透明电极)连接。两个外部电极311、312也可以在俯视观察下配置在光发电面板31的两个角部(在x方向上远离电路基板20的主部20a的一方且y方向的一方和另一方的两个角部)。
31.一方的外部电极311经由引线31ha和电路基板20上的基板布线201与电路基板20上的元件(例如，pmic21的输入端子)连接。即，光发电面板31和电路基板20上的元件经由将引线31ha、连接器26a内的布线导体、基板布线201和内部电极315h合在一起的连接布线51电连接。其中，所谓连接器26a内的布线导体是指从引线31ha向基板布线201流过电流的最小电阻的路径部分。连接布线51的一端和另一端与高阻抗端子连接，两端之间成为低阻抗的电力(或信号)的传输路径。所谓高阻抗端子是指例如比连接器26a的连接部的阻抗高的端子。在此，所谓阻抗是指rfid的无线频率时的值。另外，在例如二极管等阻抗高的元件介于pmic21的输入端子的前级的情况下，连接布线51相当于从光发电面板31的内部电极315h的端部到二极管为止的区间的布线。此外，在例如电容器介于pmic21的输入端子的前级的情况下，连接布线51相当于从光发电面板31内的内部电极315h的端部到电容器为止的区间的布线。
32.连接布线51(内部电极315h、引线31ha、连接器26a内的布线导体、基板布线201)的电长度为rfid用ic25输入输出的无线信号的半波长的
±
10％以内。连接布线51的电长度也可以为该无线信号的半波长的
±
5％以内。进而，连接布线51的电长度还可以为该无线信号的半波长的整数倍的
±
10％以内或者
±
5％以内。所谓m的
±
n％以内是指(m
‑
m
×
n％)～(m m
×
n％)。
33.另一方的外部电极312经由引线31hb和电路基板20的接地电极与电路基板20上的元件(例如，pmic21的接地端子)连接。接地电极也可以在电路基板20的主部20a的大致整个区域扩展。外部电极312与光发电面板31的内部电极315a导通。引线31hb可以为与一方的引线31ha大致相同的长度。将引线31hb、内部电极315a、连接器26b内的布线导体和接地电极
合在一起的布线的电长度也可以与前述的连接布线51的电长度相同。其中，所谓布线导体和接地电极的长度，是指从引线31hb到pmic21的接地端子流过电流的最小电阻的路径部分。
34.与光发电面板31连接的两个引线31ha、31hb的一部分彼此用胶带等捆扎。将被捆扎的部分称为捆扎部31hx。在图5所示的例子中，两个引线31ha、31hb在捆扎部31hx交叉，但两个引线31ha、31hb也可以不交叉。捆扎部31hx也可以固定在光发电面板31的背面。另外，多个引线的捆扎的方式不仅包含多个引线被单个捆扎件(胶带等)捆扎的方式，还包含通过将各个引线固定在引线以外的部件而将多个引线的一部分彼此维持为接近的状态的方式。在该情况下，多个引线的一部分彼此接近的部位相当于捆扎部。
35.捆扎部31hx配置在比光发电面板31的中央更靠与电路基板20的主部20a相反的一侧(也可以换言为比中央更靠与连接器26a、26b相反的一侧或比中央更靠存在外部电极311、312的一侧)。进而，捆扎部31hx在x方向上位于比天线导体28的端部更靠外侧(也可以换言为比端部更靠与天线导体28的中央部相反的一侧)的位置。即，捆扎部31hx被配置为在y方向上观察时不与天线导体28重叠。
36.同样地，另一方的光发电面板32具有输出发电电力的两个外部电极321、322和包含背面侧的内部电极325a～325h的多个发电单元，经由两个引线32ha、32hb与电路基板20的连接器27a、27b连接。这些连接结构与针对一方的光发电面板31的连接结构除了左右对称以外，大致同样。光发电面板32的连接布线52(内部电极325h、引线32ha、连接器27a内的布线导体、基板布线202)的电长度与连接布线51的电长度同样。
37.与光发电面板32连接的两个引线32ha、32hb的一部分彼此用胶带等捆扎，构成捆扎部32hx。在捆扎部32hx中，两个引线32ha、32hb可以交叉，也可以不交叉。捆扎部32hx的固定方式和配置只是左右对称，与一方的捆扎部31hx同样。
38.<试验结果>
39.图6是示出布线长度和可通信距离的关系的图表。
40.若对采用了不同的长度的连接布线51、52的多个被试验装置(rfid标签)进行通信试验，则得到图6所示的结果。作为被试验装置的连接布线51、52的电长度，采用了将相对于无线信号的频率920mhz的真空的半波长163mm包含在中央的153mm～173mm的多个长度。
41.在通信试验中，对于具有163mm的电长度的被试验装置，成为了可通信距离长，方差值小的结果。对于具有153mm和173mm的电长度的被试验装置，成为了可通信距离的平均值短，方差值大的结果。
42.图7是示出引线的捆扎位置和可通信距离的关系的图表。
43.关于针对一方的光发电面板31的引线31ha、31hb的捆扎部31hx和针对另一方的光发电面板32的引线32ha、32hb的捆扎部32hx，若对将位置在x方向和y方向上改变的多个被试验装置进行通信试验，则得到图7所示的结果。在本试验中，作为x方向上的捆扎部31hx、32hx的位置，采用了距光发电面板31、32的端部(远离电路基板20的一方的端部)为5mm～25mm的多个位置。作为y方向上的捆扎部31hx、32hx的位置，采用了距光发电面板31、32的中央为
‑
10mm～ 10mm的多个位置。作为光发电面板31、32的尺寸，采用了x方向的尺寸为30～120mm、y方向的尺寸为30～120mm。另外，在本公开的rfid标签1中，光发电面板31、32并不限于该尺寸的尺寸。
44.在通信试验中，在x方向的捆扎部31hx、32hx的位置距端部15mm时，成为了可通信距离的平均值高，方差少的结果。另一方面，在距端部5mm时，虽然可通信距离的平均值高，但成为了方差大的结果。此外，在距端部25mm时，可通信距离的平均值下降，成为了方差大的结果。所谓距端部15mm相当于比光发电面板31、32的中央更靠电路基板20的主部20a的相反侧的位置，在y方向上观察，相当于不与天线导体28(其带状部28a)重叠的位置。在光发电面板31、32的中央附近，在y方向上观察，所谓距端部25mm相当于与天线导体28(其带状部28a)的端部重叠的位置。关于y方向的捆扎部31hx、32hx的位置，在
‑
10mm～ 10mm中，可通信距离的平均值以及方差没有大的差异。
45.另外，在光发电面板31、32的内部电极315h、325h长的情况下、电路基板20的基板布线201、202长的情况下、或这两者的情况下，即使引线31ha、32ha短，也能够使连接布线51、52的电长度与无线信号的半波长一致。在该情况下，光发电面板31、32的外部电极311、312、321、322也可以配置在靠近电路基板20的主部20a的一方。在该结构中，在两根引线31ha、31hb被捆扎的情况下，捆扎部31hx也可以如上述那样配置。同样地，在两根引线32ha、32hb被捆扎的情况下，捆扎部32hx也可以如上述那样配置。在捆扎部31hx中，两根引线31ha、31hb可以交叉，也可以不交叉。同样地，在捆扎部32hx中，两根引线32ha、32hb可以交叉，也可以不交叉。
46.如以上那样，根据本实施方式的rfid标签1，从光发电面板31内到电路基板20上的元件(pmic21)为止的连接布线51的电长度是无线信号的半波长的
±
10％以内。通过该结构，能够减少从天线导体28辐射的电波被连接布线51吸收的作用，能够实现可通信距离的长大化。对于从另一方的光发电面板32内到电路基板20上的元件为止的连接布线52也是同样的。
47.进而，根据本实施方式的rfid标签1，引线31ha、31hb的捆扎部31hx位于比光发电面板32的中央更靠与连接器26a、26b相反的一侧的位置。在捆扎部31hx中，两个引线31ha、31hb接近地存在，与其他部分相比，吸收电波的作用强。另一方面，在天线导体28中，在带状部28a的两端部和与rfid用ic25连接的供电点的附近出现强的电场。因此，通过如上述那样配置捆扎部31hx，能够使捆扎部31hx远离天线导体28中的出现强的电场的供电点。因此，能够减少从天线导体28辐射的电波被引线31ha、31hb吸收的作用。而且，其结果是，能够实现可通信距离的长大化。对于另一方的光发电面板32的引线32ha、32hb的捆扎部32hx也是同样的。
48.进而，根据本实施方式的rfid标签1，引线31ha、31hb的捆扎部31hx在x方向(天线导体28的长边方向)上，位于比天线导体28的端部更靠外侧(即比端部更靠与天线导体28的中央相反的一侧)的位置。通过这样的配置，能够使捆扎部31hx远离出现强的电场的天线导体28的端部，能够减少从天线导体28辐射的电波被引线31ha、31hb吸收的作用。其结果是，能够实现可通信距离的长大化。对于另一方的光发电面板32的引线32ha、32hb的捆扎部32hx也是同样的。
49.以上，对实施方式进行了说明。另外，在上述实施方式中，作为功能模块，示出了应用了两个光发电面板31、32的例子。但是，作为功能模块，例如也可以应用对温度、湿度、照度、振动、加速度等进行检测的传感器模块、集音器、扩音器等各种各样的模块。也可以将实施方式的显示器作为功能模块，使其布线的电长度与无线信号的半波长建立对应。此外，在
实施方式中示出的细节能够在不脱离发明的主旨的范围内适当地进行变更。
50.产业上的可利用性
51.本公开能够用于具有功能模块的rfid(radio frequency identifier，射频标识符)标签。