説明

堅牢化した無線周波数認識タグ

無線周波数認識(RFID)トランスポンダタグが、機械的に堅牢な金属製のタグハウジングに収納され且つ電気的に接続され、前記タグハウジングには、ハーフターンアンテナ等の無線周波数アンテナを画定する長穴が加工され、該長穴がエポキシフィリングでシールされる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線周波数認識(RFID)装置に関し、詳しくは、RFIDリーダーデバイスで読み取り可能なRFIDトランスポンダタグに関する。当該RFIDトランスポンダタグは、機械的に堅牢で且つ導電性のタグハウジングにして、当該RFIDトランスポンダタグ用の無線周波数アンテナをも画定する形状及び構成を有するタグハウジングに収納され且つ電気的に接続される。
【背景技術】
【0002】
RFIDタグはRFIDリーダーを起動させる認識トークンまたはキーとして使用され、一般に、無線周波数アンテナに接続した無線周波数トランスポンダモジュールからなる。無線周波数アンテナはワイヤコイルまたは1つ以上の印刷回路ループから構成され得る。代表的には、無線周波数トランスポンダモジュール及び無線周波数アンテナは耐久性の点からプラスチックカード等のプラスチックに封入される。プラスチック封入した既存のRFIDタグは通常のオフィスにおける出入り口、エレベーター、車庫ゲートを作動させる場合の耐久性は有るが、工業及び住宅用途の場合、それらタグが手荒く扱われ、衝撃を受け、機械的に損耗する度合いが遙かに高い特定用途、例えば、兵士が身に着ける個人タグ等の軍事用途ではその耐久性は十分とは言えない。過酷な環境への適合性がより高く、より頑丈なRFIDタグに対する需要が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
過酷な環境により適した、一層頑丈なRFIDタグを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
堅牢化したRFIDタグであって、ハーフターン型アンテナ等の無線周波数アンテナを画定するスリットまたは長穴を形成した金属製のタグハウジングと、該タグハウジング内で前記無線周波数アンテナに作動上連結したRFIDトランスポンダ回路と、を有するRFIDタグが提供される。RFIDトランスポンダ回路と無線周波数アンテナとを作動上相互連結するアンテナ整合回路を設け得る。タグハウジングは、スチール、アルミニュームあるいはその他の、機械的強度を有し且つ少なくとも部分的に導電性の、金属、金属合金、または非金属材料またはそれら材料の組み合わせ、金属及び非金属材料、を含む材料製であり得る。
【0005】
1実施例において、金属製のタグハウジングは、機械的及び電気的に相互に連結され、間部分にRFIDトランスポンダを収納する2つのハウジング部分を含む。金属製の両ハウジング部分は、例えば、アンテナを画定する長穴をその何れにも形成し得、両ハウジング部分をその各縁部に沿ってクリンプして機械的且つ電気的に連結させ得る。エポキシ等の電気絶縁材料を各長穴に配置し、当該長穴からのタグハウジング内への異物侵入を防止し得る。
【発明の効果】
【0006】
過酷な環境により適した、一層頑丈なRFIDタグが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】図1は、本発明に従う堅牢化したRFIDタグの代表的な電気的ブロックダイヤグラム図である。
【図2】図2は、本発明に従う代表的な堅牢化したRFIDタグの主コンポーネントを示す分解斜視図である。
【図3】図3は、図2のタグのRFIDトランスポンダモジュールの拡大図である。
【図4】図4は、図2の構成下に組み立てた場合における、下方のハウジング部分のリップ部が上方ハウジング部分上にクリンプする状況を、またRFIDトランスポンダ回路位置を仮想線で示した斜視図である。
【図5】図5は、RFIDモジュールが各ハウジング部分間に捕捉される状況を、また、弾性のコネクタが上方ハウジング部分の内面と接触し、当該ハウジング部分の画定するアンテナにRFIDモジュールを相互連結させる状況を示す、図4を線5−5で切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図1〜図5には本発明に従う堅牢化したRFIDタグ30が例示される。図1にはRFIDタグ30の電気回路がブロックダイヤグラム図で表され、アンテナ整合回路34及びアンテナコネクタ58を介して無線周波数アンテナ36に接続したRFIDトランスポンダ回路32を含んでいる。
【0009】
図2には、堅牢化したRFIDタグ30の主たる物理的コンポーネントが分解状態で示される。RFIDタグ30は、上方ハウジング部分42及び下方ハウジング部分44の2つのハウジング部分を含むタグハウジング40を有する。2つのハウジング部分42、44は例示実施例では平坦なプレートであり、一方のプレートがその縁部に沿って伸延する隆起リップ46を有する。
ハウジング部分42、44の間で且つ隆起リップ46の内部には電気絶縁用のスペーサプレート48が収納される。スペーサプレート48はRFIDトランスポンダモジュール50を担持し、当該RFIDトランスポンダモジュール50はRFIDトランスポンダ回路32及びアンテナ整合回路34を含む。
【0010】
現在好ましい実施例では、下方及び上方の各ハウジング部分42、44は金属製、例えば、スチール、アルミニュームあるいはその他の、当該用途の目的上の十分な導電性を有し、機械的強度のある金属または合金製である。絶縁用のスペーサ48はABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン)、PVC(ポリ塩化ビニル)、ナイロン、セラミックまたは、電気的及び機械的に安定な電気的絶縁体であり得る。
【0011】
図3に示すように、トランスポンダモジュール50は基材52を有し、該基材上には電気的及び電子的コンポーネントが実装され、これらコンポーネントが相互にRFIDトランスポンダ回路32及びアンテナ整合回路34を構成する。トランスポンダ回路32は集積回路ダイ54であり、他方、アンテナ整合回路34は、代表的には表面実装コンデンサであるところの整合回路部品56からなる。アンテナ整合回路34の出力は基材52に実装した一対の弾性コネクタ58への接合部で終端する。前記接合部は基材52上の導電トレースあるいはその他好適手段によるものであり得る。
【0012】
上方及び下方の各ハウジング部分42、44には、無線周波数アンテナ36を画定するスリットが形成される。例示実施例では各ハウジング部分のスリットは、各ハウジング部分の長手方向ディメンションに沿って部分的に伸延し且つ各ハウジング部分の一端位置で開放し、かくして各ハウジング部分42、44を等しい2つのローブ62に分割してアンテナ36を形成する中央長穴60により形成される。
【0013】
図4及び図5に示すタグ30の組み立て状態において、上方及び下方の各ハウジング部分42、44は例えば、下方ハウジング部分の隆起リップ46を上方ハウジング部分44を覆って機械的にクリンプさせることで相互に電気的且つ機械的に連結される。図4では矢印で示すクリンプ部68は、各ハウジング部分42、44の相互にクリンプされた各縁部に沿って伸延する電気的接合部を確立すると共に、2つのハウジング部分間を機械的に強力に連結する。上方及び下方の各ハウジング部分42、44を機械的に連結し且つ電気的に接続する、中でも溶接または半田付け等のその他方法を使用できる。上方及び下方の各ハウジング部分42、44は、相当する各長穴60が相互に整列する、即ち、各長穴60の各開放端60aがタグハウジング40の同じ側の端部上に位置付けられる状態下に重ねられ、かくして、組み立て状態のタグハウジングの厚さ方向を通して伸延する重なった各長穴60と、長穴を有する電気的に接続された2つのハウジング部分42、44、即ちタグハウジングとは、単一の無線周波数アンテナ36として作動する。各長穴60がアンテナ整合回路34を介して駆動されるハーフターン無線周波数アンテナ36を画定するため、タグハウジング40もまた、当該ハウジングに格納したRFIDトランスポンダ回路32用のアンテナ36となる。かくして、タグハウジング40はRFIDトランスポンダ回路32を機械的に収納及び保護し、且つRFIDトランスポンダ回路32と好適なRFIDタグリーダーユニットとの間のRFID無線周波数信号を送受信する2つの機能を提供する。
【0014】
RFIDタグ30の組み立て状態において、スペーサプレート48は下方のハウジング部分42上で且つ隆起リップ46の内側に配置される。基材52は、接着剤等の好適手段によりスペーサプレート48に固定される。上方ハウジング部分42はスペーサプレート48を覆い且つ下方ハウジング部分44の隆起リップ46の内側に配置される。2つのハウジング部分42、44はスペーサプレート48をその間部分に配置して組み立てられ、かくして図5に示す如き3層の積層体を形成する。組み立て状態において、上方ハウジング部分42の内面64が2つの弾性コネクタ50上に押圧され、かくして各コネクタ50が、アンテナ整合回路34の一方の出力側と、上方ハウジング部分42の画定するアンテナの相当するローブ62との間に電気的接続を確立する。弾性コネクタ50は当該分野において既知のタイプの、市販入手可能なシリコーン弾性コネクタであり得る。
【0015】
RFIDタグ30の組み立て状態において、大抵の用途上、長穴60に非導電性の、しかし耐久性の材料、例えば、エポキシを充填してRFIDタグ30の内部への水分や異物の侵入を防止することが望ましい。あるいは、上方及び下方の各ハウジング部分42、44をスペーサプレート48を間に挟んで積層する際に各長穴と整列し且つ充填する隆起縁部をスペーサプレート48に一体形成し、かくして長穴を異物侵入に対して閉鎖しても良い。本発明の1形態において、RFIDタグ30をタグのユーザー自身が吊り下げたり身に付ける場合は、ネックチェーン、ブレスレット、キーチェーン、あるいはその他を通す穴70をハウジング40に貫通形成する。
【0016】
ある実施例では、タグハウジング40は幅0.5インチ(1.25cm)あるいはそれ以上、長さ1.0インチ(2.54cm)あるいはそれ以上、厚さ0.1インチ(0.25cm)である。他の実施例ではタグハウジングは幅0.3〜2インチ(0.76cm〜5cm)、長さ0.5〜3インチ(1.25〜7.62cm)、厚さ0.05〜0.25インチ(0.127〜0.635cm)である。例えばこれらディメンションの2倍あるいは3倍大きいタグディメンションが特定用途上好適であることが見い出された。
【0017】
本発明の堅牢化したRFIDタグ30は、13.56MHzのRFID無線周波数下に動作するRFIDモジュール及び回路用に好適である。しかしながら、アンテナ整合回路34及びアンテナ36の構成を適宜調節することで、その他周波数での動作に同様に適合可能である。アンテナ整合回路34のデザイン及び構成はRFID分野において周知であるのでその詳細については省略する。
【0018】
上方及び下方の各ハウジング部分42、44は、少なくともその一方が導電性であり、従って関連するRFID周波数で動作する無線周波数アンテナを画定する限りにおいて、金属以外の材料製であり得る。例えば、下方ハウジング部分44を、機械的強度を有するが非導電性の、例えば硬質セラミック製とし得、上方ハウジング部分のみを金属製とし且つスリット、長穴あるいはその他の、アンテナを画定する形状部を加工し得る。アンテナ36は図示されるハーフターンアンテナ以外の形態のものとし得、タグハウジングに適宜のスリット、長穴、カット加工あるいは形状付けすることで、1つあるいは2つのターンを持つあるいは螺旋形のアンテナをタグハウジング40の内部、上部あるいはタグハウジング40により画定させ得る。両ハウジング部分を非導電性であるがしかし機械的に堅牢な材料、例えば、硬質セラミック製とし得、金属製あるいはそうでなければ導電性の層をハウジング部分の一方あるいは両方の内部及びまたは外部に堆積または付着させてアンテナ36を画定させ得る。
【0019】
無線周波数トランスポンダ出力とアンテナとの間を電気的に接続するためのその他方法及び手段を、シリコーン弾性コネクタに加えてあるいは代えて使用し得る。例えば、中でも導電性エポキシを当該目的用に使用できる。
例示実施例では各ハウジング部分42、44は下方ハウジング部分44の縁部に沿った隆起リップ46を除き平坦あるいは平面的であり、全体的には角部を丸み付けした矩形であり、かくして組み立て状態では例えばネックチェーンで吊り下げ得且つ快適に装着し得る平坦な薄いタグである。しかしながら、本発明の堅牢化したRFIDタグ30は図示されるハウジング部分42、44の特定形状及び構成に限定されるものではない。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【0020】
30 RFIDタグ
32 RFIDトランスポンダ回路
34 アンテナ整合回路
36 ハーフターン無線周波数アンテナ
40 タグハウジング
42 上方ハウジング部分
44 下方ハウジング部分
46 隆起リップ
48 スペーサプレート
50 RFIDトランスポンダモジュール
52 基材
54 集積回路ダイ
56 整合回路部品
58 アンテナコネクタ
60 中央長穴
60a 開放端
62 ローブ
64 内面
68 クリンプ部
70 穴

【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属製のタグハウジングを含むRFIDタグであって、
前記タグハウジングには、ハーフターンアンテナを画定する長穴を設け、前記タグハウジング内には該ハーフターンアンテナに作動上接続するRFIDトランスポンダ含むRFIDタグ。
【請求項2】
前記金属製のタグハウジングが、機械的及び電気的に相互連結され且つその間部分には前記RFIDトランスポンダを収納する金属製の2つのハウジング部分を含む請求項1に記載のRFIDタグ。
【請求項3】
前記金属製の2つのハウジング部分の何れにも長穴を形成した請求項2に記載のRFIDタグ。
【請求項4】
前記金属製の2つのハウジング部分が相互に金属的にクリンプされる請求項2に記載のRFIDタグ。
【請求項5】
RFIDタグであって、
少なくとも部分的に導電性材料製であるタグハウジングにして、該タグハウジングと一体の無線周波数アンテナを画定するよう形状付けし且つ構成したタグハウジングと、
該タグハウジングに収納したRFIDトランスポンダ回路と、
該RFIDトランスポンダ及び前記アンテナを作動上相互連結する整合回路と、
を含むRFIDタグ。
【請求項6】
前記タグハウジングが、相互に電気的且つ機械的に連結した上方及び下方の各ハウジング部分を含み、各ハウジング部分には前記無線周波数アンテナを画定する長穴を切削形成した請求項5に記載のRFIDタグ。
【請求項7】
前記長穴内に充填した、タグハウジング内への異物侵入防止用の電気絶縁材料を更に含む請求項6に記載のRFIDタグ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公表番号】特表2013−519938(P2013−519938A)
【公表日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−552847(P2012−552847)
【出願日】平成22年2月11日(2010.2.11)
【国際出願番号】PCT/US2010/023934
【国際公開番号】WO2011/099973
【国際公開日】平成23年8月18日(2011.8.18)
【出願人】(512211279)サウンドクラフト インコーポレイテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】SOUNDCRAFT,INC.
【住所又は居所原語表記】20301 Nordhoff Street,Chatswoth,CA 91311,U.S.A.
【Fターム(参考)】