CN100369060C - 无线用ic标签和带ic标签的螺栓 - Google Patents

无线用ic标签和带ic标签的螺栓 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无线用IC标签(1),在外壳(2)的底部收容天线基体材料(3),在其表面搭载天线发射单元(4),用密封剂(7)密封,在天线基体材料3的背面大致中央的部分上配置IC芯片(5),在没有IC芯片的区域形成与IC芯片(5)的电极端子电连接的接地图形。在稍稍偏离天线基体材料(3)的中央部分的位置上,贯穿电极(6)从背面贯穿到表面的上部,与表面侧的天线发射单元(4)连接,在背面侧与IC芯片(5)的电极端子连接。

Description

无线用IC标签和带IC标签的螺栓
技术领域
本发明涉及无线用标签和带IC标签的螺栓。
背景技术
近年来,物品的信息管理或者物流管理等中,广泛利用无线用IC标签。另外,作为构造物的基体材料而使用的金属材料等也粘贴无线用IC标签,在构造物的装配管理或者库存管理等中应用。这样的无线用IC标签由记录信息的小IC芯片和无线传送IC芯片信息的小型天线构成。这样的无线用IC标签,例如,在半波长(λ/2)长度的偶极天线的中央部位的附近安装宽0.4mm×深0.4mm×高0.1mm左右的小型IC芯片,粘贴在金属材料等上面使用。
图7表示在金属管上粘贴以往的无线用IC标签的状态。(a)是表示外观的斜视图,(b)是其E-E剖面的部分剖面图。如图7所示,无线用IC标签41由于用粘接剂等粘贴在金属导管42的表面,所以,如果使读取装置(未图示)接近无线用IC标签41,则能够不接触地读取记录在IC芯片中的信息(即,关于金属材料的材质或者尺寸等属性的管理信息)。
另外,已经广泛知道在铝包装材料或者金属罐等金属物上粘贴IC标签,管理内容物信息、制造信息、消费期限等各种信息的技术。在这样把IC标签粘贴到金属物上的情况下,为了使得即使在金属物的磁场的影响,在IC标签的读取中也不产生误动作,把含有预定导磁率的铁氧体粉末的树脂板、绝缘膜和IC标签叠层后粘贴在金属物上。(例如,特开2004-127057号公报(参照段落号0014~0029以及图1)。以下,作为专利文献1)。
上述的以往技术中,如图7所示,无线用IC标签41由于粘贴在金属管42的表面,因此无线用IC标签41从金属管42的表面突起,从而,存在无线用IC标签41容易从金属管42的表面脱落等不理想的情况。特别是,在把使用了带状天线的无线用IC标签粘贴在金属材料上的情况下,由于为了使得金属材料不影响天线的电波特性,经由比较厚的绝缘膜等把无线用IC标签粘贴在金属材料上,因此无线用IC标签41成为相当突起的状态,很容易脱落。
另外,在专利文献1的技术中,由于为了使IC标签的电波不受金属物的影响,把树脂板、绝缘膜和IC标签叠层后粘贴在金属物上,因此也存在无线用IC标签成为相当突起的状态而容易脱落的不理想情况。
发明内容
本发明是为了达到上述的目的而作出的,是一种具备记录信息的IC芯片和无线发送记录在该IC芯片中的信息的天线的无线用IC标签,具备:在一个面大致中央部位搭载上述IC芯片,并在没有搭载IC芯片的区域形成了具有屏蔽作用的接地图形以与上述IC芯片的电极端子电连接的、具有预定介电常数的天线基体材料;搭载在天线基体材料的另一面上,与IC芯片的另一个电极端子电连接的天线发射单元;收容上述天线基体材料以及上述天线发射单元的金属制的外壳。
这时,外壳例如外部采用圆柱状或形成了螺纹的形状。
是一种把由记录信息的IC芯片和无线传送记录在该IC芯片中的信息的天线的构成的无线用IC标签安装在螺栓上的带IC标签的螺栓,在上述螺栓的头部形成用于收容上述无线用IC标签的孔,上述无线用IC标签收容在上述孔中,将上述IC芯片的一个端子连接在上述天线上,将另一个端子连接在上述螺栓上。上述标签不会从上述孔中突出。
这时,天线例如具有配置在上述螺栓头部的表面部分的圆板,从上述圆板的中央部分延长连接线与IC芯片的电极端子连接,当把电波在天线的基体材料上的波长记为λ时,从圆板到IC芯片的电极端子的距离设定为λ/4,并且构成单极天线。
附图说明
图1是本发明实施形态1中的无线用IC标签的结构图,(a)表示外观的斜视图,(b)是俯视图,(c)是(b)中的A-A剖面图。
图2表示把图1所示的无线用IC标签实装在金属棒上的状态,(a)表示实装外观的斜视图,(b)是其B-B剖面的部分剖面图。
图3是本发明实施形态2中的无线用IC标签的结构图,(a)是俯视图,(b)是(a)中的C-C剖面图。
图4表示把图3所示的无线用IC标签实装在金属棒上的状态,(a)表示实装外观的斜视图,(b)是其D-D剖面的部分剖面图。
图5是本发明实施形态3中的无线用IC标签的安装结构图。
图6是本发明实施形态4中的无线用IC标签的安装结构图。
图7表示在金属管上粘贴以往的无线用IC标签的状态,(a)表示外观的斜视图,(b)是其E-E剖面的部分剖面图。
具体实施方式
首先,对本发明中的无线用IC标签的概况进行说明。本发明的无线用IC标签做成通过采取微带结构的天线,即使安装到金属材料上,天线的特性也不会恶化,而且,用厚金属形成天线的发射单元,确保电波的发射面。另外,做成通过用树脂把厚金属的天线发射单元以及IC芯片的周围密封,使无线用IC标签成为坚固而且具有防水性的树脂密封的构造。进而,做成在把无线用IC标签整体埋进金属材料内粘合的同时,使成为电波发射面的厚金属的天线部分露出金属材料表面的构造。
以下,参照附图,详细说明关于本发明的无线用IC标签的一些实施形态。另外,各个实施形态所使用的附图中共同的构成元件标注相同的号码。
实施形态1
图1是本发明实施形态1中的无线用IC标签的结构图,(a)表示外观的斜视图,(b)是俯视图,(c)在(b)中的A-A剖面图。如图1(a)所示,无线用IC标签1成为在用铁、不锈钢、铝等金属,或者PCB、ABS等树脂形成外壳2的内部,收容环氧树脂等的天线基体材料3和金属制的天线发射单元4的结构。如果进一步详细说明,则如图1(b)、(c)所示,成为在外壳2的底部形成的树脂制的支撑构件8的上面,放置天线基体材料3,在其上面搭载了形成为厚圆柱形的金属制天线发射单元4的结构。另外,支撑构件8是为了管理天线基体材料3相对于外壳2底部的高度的突起物。
另外,在稍稍偏离天线基体材料3的中央部位的位置上,贯通电极6从背面到表面的上部通过通孔贯通。然后,从天线基体材料3的内侧面的贯通电极6的位置到中央位置配置IC芯片5,IC芯片5的一个电极端子(未图示)连接在贯通电极6上。进而,在天线基体材料3的背面,在除配置了IC芯片5的区域的几乎整个面上形成接地图形(未图示),IC芯片5的另一个电极端子连接在接地图形上。另一方面,在天线基体材料3的表面侧的中央部位,搭载形成为厚圆柱形的金属制的天线发射单元4,该天线发射单元4与贯通电极6连接。另外,天线发射单元4的圆柱头部与外壳2的高度几乎相同,或者稍稍位于其下方。在向这样构成的外壳2的内部注入作为半导体的封装材料使用的环氧树脂等密封剂7并且使其硬化的状态下,实现图1所示结构的无线用IC标签。
这里,根据在天线基体材料3的背面形成接地图形(未图示),在天线基体材料3的表面形成天线发射单元4的结构,实现了微带构造的天线。从而,由于天线发射单元4的电波通过接地图形的屏蔽作用,能够避免周围存在的金属部分的影响,因此,在作为被管理构件安装到金属棒等上的情况下,不会由存在于外壳2的底部下侧的金属材料吸收天线的电波。因此,天线发射单元4在圆柱头部能够有效地确保电波的定向性。即,通常的微带天线(基板的背面没有接地图形的天线)如果配置在金属的表面等上,则天线的电波被该金属吸收,失去电波的定向性,而通过做成上述那样的微带天线,即使配置在金属的表面等上,也能够可靠地维持电波的定向性。
还有,天线基体材料3中,贯通电极6配置在偏离天线发射单元4的中央部分的位置上是为了得到天线的阻抗匹配。即,由于天线发射单元4的中央部分是零电位,因此通过在从天线发射单元4的中央部分多少偏离的位置上连接IC芯片,可以得到IC芯片与天线的阻抗匹配。
另外,天线发射单元4的圆柱的直径,当把电波在天线基体材料3的波长记为λ时,设定为λ/2的长度。即,由于通过改变天线基体材料3的介电常数其谐振频率变化,因此结果是如果改变天线基体材料3的介电常数,就能够选择性地改变天线发射单元4的直径。换言之,通过选定天线基体材料3的介电常数(即,通过选定天线基体材料3的材质),能够决定天线发射单元4的直径。这时,如果增大天线基体材料3的介电常数,则能够减小天线发射单元4的直径,减小无线用IC标签,但是,通过减小天线发射单元4的直径,电波的发射特性变差。因此,理想的是选定天线基体材料3的材料,使得在天线基体材料3的小型化和电波的发射特性的恶化的平衡关系成为最佳,最适宜地确定天线发射单元4的直径。
这里,假定使用比较大尺寸的金属棒或者金属管,从比小型化更重视电波的发射特性的观点出发,例如,在选定介电常数为10的天线基体材料3的情况下,天线发射单元4的圆柱直径为24mm。这时,可以实现直径为36mm、高度为16.6mm的圆柱形的无线用IC标签。另外,天线发射单元4的高度设定为比加工装入了无线用IC标签的被管理构件(例如金属棒)时的加工等级高。
图2表示了把图1所示的无线用IC标签实装在金属棒上的状态,(a)表示实装外观的斜视图,(b)是其B-B剖面的部分剖面图。即,在金属棒9上预先开有所希望的直径和深度的孔,如果在该孔中压入如图1所示那样构成的无线用IC标签1,则无线用IC标签1可以稳定地粘合在金属棒9上。这时,如果把无线用IC标签1压入到无线用IC标签1中的天线发射单元4的头部与金属棒9的表面基本一致的高度,则由于无线用IC标签1不会从金属棒9的表面突出,因此能够以比较稳定的状态粘合在金属棒9上。而且,如果把读取装置(未图示)接近粘合在金属棒9上的无线用IC标签1的天线发射单元4,则通过读取装置与天线发射单元4之间的电波收发,读取装置能够容易地读取在IC芯片中记录的信息。另外,由于天线发射单元4的直径比较大,具有广泛的电波的定向性,因此读取装置能够在比较广的范围内容易地读取无线用IC标签1的数据。
另外,无线用IC标签1压入到金属棒9以后,即使对该金属棒9进行研磨等加工的情况下,由于无线用IC标签1中的天线发射单元4的圆柱高度与加工等级相对应,设定为比该等级高,因此即使对金属棒9进行加工,也会留下天线发射单元4的圆柱部分,其结果,维持天线的特性。从而,即使在构造物的装配阶段根据需要对金属棒9进行加工,也不会失去无线用IC标签1的功能,提高使用的方便性。
即,由于通过做成这种结构的无线用IC标签1,能够埋入到作为被管理构件的金属材料内,因此无线用IC标签不会从金属材料上剥落,无线用IC标签与其它物体接触也不会损坏。从而,由于无线用IC标签与读取装置之间能够始终进行稳定的通信,因此能够正确而且可靠地读取IC芯片中记录的信息。
实施形态2
图3是本发明实施形态2中的无线用IC标签的结构图,(a)是俯视图,(b)是在(a)中的C-C剖面图。
图3所示的实施形态2中的无线用IC标签11的构成与图1所示的实施形态1中的无线用IC标签1的构成的不同点是,在外壳12’的外周面上形成螺纹12a,在上端面上设置了多个工件夹具用孔13。外壳12’的材质与实施形态1相同,使用铁、不锈钢、铝等金属或者PCB、ABS等树脂。由于无线用IC标签自身的构成与图1相同,因此省略这里的说明。
图4表示把图3所示的无线用IC标签实装在金属棒上的状态,(a)是实装外观的斜视图,(b)是其D-D剖面的部分剖面图。在即,在金属棒9上预先形成所希望的直径及深度的螺纹孔,如果在外壳12’的上端面上设置的工件夹具孔13中插入工件夹具(未图示),把无线用IC标签在金属棒9的表面进行螺合,则以天线发射单元4的头部与金属棒的表面达到基本一致的高度,把无线用IC标签粘合在金属棒9上。由此,无线用IC标签1不会从金属棒9的表面突出,能够以稳定的状态把无线用IC标签1粘合在金属棒9上。另外,无线用IC标签11螺合在金属棒9上以后,与实施形态1的情况相同,能够对金属棒9实施加工。
实施形态3
图5是本发明实施形态3的无线用IC标签的安装结构图。即,如图5所示,可以在作为被管理构件的螺栓21的头部上开有所希望的直径和深度的孔21a,在该孔21a中埋入无线用IC标签22。无线用IC标签22的天线24,具有直径比孔21a小的圆板24a,从圆板24a的中央部分延长连接线24b,与IC芯片23的电极端子连接。IC芯片23的其它电极端子与螺栓21连接。
从圆板24a到IC芯片23的电极的距离,当把所使用的电波的密封剂25(天线基体材料)上的波长记为λ时,设定为λ/4。这样,构成作为单极电极的天线24,能够从位于螺栓21的头部表面部分的圆板24a发射电波。
无线用IC标签22向螺栓21的固定,通过在把IC芯片23等收容在螺栓21的孔21a内的状态下,把圆板24a固定在与螺栓21的头部基本一致的位置上以后,把作为半导体的封装材料而使用的环氧树脂等密封剂25注入到孔21a内,使其硬化后固定。
由此,如果使读取装置(未图示)接近螺栓21,则即使是金属性的螺栓也对其没有影响,读取装置能够比较容易地捕捉来自天线24的电波,读取IC芯片23的信息。
实施形态4
图6是本发明实施形态4的无线用IC标签的安装结构图。这里使用作为被管理构件的双头螺栓31。即,如图6所示,相对于双头螺栓31的零件固定部分31b的头部,能够按照图5说明的要点埋入无线用IC标签22。而且,如果把埋入了无线用IC标签22的双头螺栓31的主体固定部分31a粘合在构造物(未图示)上,则零件固定部分31b侧能够螺合地安装装配构件。这时,通过读取双头螺栓31的头部上粘合的无线用IC标签22的信息,能够管理不同的双头螺栓31上螺合的装配构件是哪一种。
如果依据本发明,则由于在金属管或金属棒上安装了无线用IC标签后,即使对金属表面再研磨或者再加工,也能够维持IC标签的功能,因此本发明的无线用IC标签安装在金属材料上,例如,在建筑构造物等上能够有效地利用。另外,由于能够把无线用IC标签埋入到螺栓中,因此可能管理发动机或者工作机械等金属制装置中的构件的安装位置或者构件的内容等,能够有效地支持复杂构造物的安装作业。
如果依据以上实施例的无线用IC标签,则能够把无线用IC标签压入或螺入到金属棒或金属管的表面后埋入。从而,无线用IC标签能够不从金属棒或金属管突出而固定。能够有效地防止在使用金属棒等时无线用IC标签的脱落或损坏,能够进一步提高无线用IC标签在使用时的可靠性。另外,由于在金属棒或金属管的表面上露出天线发射单元,因此能够维持高的天线的定向性,正确地捕捉电波。由此能够由读取装置正确而且可靠地读取无线用IC标签上记录的信息。
如果依据以上实施例的带IC标签的螺栓,则由于把无线用IC标签收容在螺栓的头部的孔内,因此能够有效地防止无线用IC标签从螺栓上脱落或破损。
另外,无线用IC标签的天线,具有在螺栓头部的表面部分配置的圆板,根据天线基体材料上的波长λ设定用连接线与圆板电连接的IC芯片的电极端子间的距离,而且,当构成单极电极时,能够维持高的天线的定向性,正确地捕捉电波。

Claims (7)

1.一种无线用IC标签,该无线用IC标签具有记录信息的IC芯片和无线传送在该IC芯片中记录的信息的天线,其特征在于具备:
在一个面的大致中央的部分搭载上述IC芯片,并在没有搭载上述IC芯片的区域形成了具有屏蔽作用的接地图形以与上述IC芯片的电极端子电连接的、具有预定介电常数的天线基体材料;
搭载在上述天线基体材料的另一个面上,与上述IC芯片的另一电极端子电连接的天线发射单元;以及
收容上述天线基体材料及上述天线发射单元的金属制的外壳。
2.根据权利要求1所述的无线用IC标签,其特征在于:
上述外壳的外形是圆柱状或形成有螺纹的形状。
3.根据权利要求2所述的无线用IC标签,其特征在于:
当把所使用的电波在上述天线基体材料上的波长记为λ时,上述天线发射单元形成为直径λ/2的圆柱,而且,上述天线发射单元的圆柱头部的高度与上述外壳的圆柱头部的高度几乎一致。
4.根据权利要求3所述的无线用IC标签,其特征在于:
由上述天线基体材料的介电常数决定上述天线发射单元的直径。
5.根据权利要求3所述的无线用IC标签,其特征在于:
与在加工安装了该无线用IC标签的被管理构件时的加工余地相对应地设定上述天线发射单元的高度。
6.一种带IC标签的螺栓,把由记录信息的IC芯片和无线传送在该IC芯片中记录的信息的天线构成的无线用IC标签安装在金属制的螺栓上,其特征在于:
在上述螺栓的头部形成用于收容上述无线用IC标签的孔,上述无线用IC标签收容在上述孔中,
将上述IC芯片的一个端子连接在上述天线上,将另一个端子连接在上述螺栓上。
7.根据权利要求6所述的带IC标签的螺栓,其特征在于:
上述天线具有在上述螺栓头部的表面部分配置的圆板,从上述圆板的中央部分延长连接线从而使其与上述IC芯片的电极端子连接,当把所使用的电波在天线基体材料上的波长记为λ时,从上述圆板到上述IC芯片的电极端子的距离设定为λ/4,并且构成单极天线。
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