TW201403948A - 環形天線用屏蔽材、屏蔽單元、及屏蔽標籤 - Google Patents

Abstract

本發明提供可較佳地使用於RFID系統、NFC系統之具有薄型化之屏蔽片材的屏蔽標籤。該屏蔽標籤具備：IC標籤210，其搭載有IC晶片；環形天線220，其連接於IC標籤210；標籤基材230，其載置IC標籤210及環形天線220；以及片狀基材120，其具有黏貼於標籤基材230之複數個帶狀的屏蔽材101a~101c，上述屏蔽材101a~101c對於13.56 MHz電磁波之磁導率為200以上且厚度為60 μm以下。

Description

環形天線用屏蔽材、屏蔽單元、及屏蔽標籤

本發明係關於環形天線用屏蔽材、屏蔽單元、及屏蔽標籤，尤其係關於可較佳地使用於RFID(Radio Frequency IDentification)系統、NFC(Near Field Communication)系統之環形天線用屏蔽材、屏蔽單元、及屏蔽標籤。

先前，已有即便於附近存在金屬時亦可使磁場集中通過而不損耗磁場能量之標籤用磁性屏蔽片材(專利文獻1)。於專利文獻1中，揭示藉由以複磁導率μ的實數部分大之扁平軟磁性金屬材料形成之屏蔽層構成之標籤用磁性屏蔽片材。根據專利文獻1，即便於附近存在金屬時，若將該屏蔽層設置於磁場中，則磁力線會集中地通過屏蔽層，因此，可防止被磁性屏蔽片材隔開之一個區域的磁場向另一個區域洩漏。又，於專利文獻1中，揭示對於13.56 MHz之電磁波，複磁導率μ的實數部分μ'設定為30以上者，但根據圖2等，可知實數部分μ'無論如何亦無法到達100。

[專利文獻1]日本特開2006-005365號公報

然而，對於專利文獻1所揭示之屏蔽片材而言，於欲獲得充分之屏蔽特性時，通常，屏蔽片材整體之厚度會超 過160 μm。此係由於一般而言，於使用相同軟磁性金屬材料之屏蔽層時，其厚度越大，則可使與讀寫器之間的通訊距離越長。

另一方面，近年來，行動電話、智慧型電話等行動設備之薄型化之進展十分顯著，為了實現行動設備之薄型化，亦要求行動設備的各種零件實現薄型化。當然，行動設備較為典型，於其他業種中亦有薄型化之需求。

因此，本發明考慮上述情況，將屏蔽片材之薄型化作為課題。

為了解決上述問題，本發明之環形天線用屏蔽材具備：屏蔽材，其對於例如13.56 MHz之電磁波之磁導率為200以上且厚度為60 μm以下；以及樹脂薄膜，其經由黏著層黏貼於前述屏蔽材的至少一面。

又，本發明之屏蔽單元具備：前述環形天線用屏蔽材；剝離紙，其排列有前述環形天線用屏蔽材；以及黏著層，其形成於前述環形天線用屏蔽材與前述剝離紙之間。進而，本發明之屏蔽標籤具備：前述環形天線用屏蔽材；以及環形天線，其連接於標籤；前述環形天線由前述環形天線用屏蔽材覆蓋。

100‧‧‧屏蔽片材

101a‧‧‧屏蔽材

101b‧‧‧屏蔽材

101c‧‧‧屏蔽材

101d‧‧‧屏蔽材

120‧‧‧片狀基材

130‧‧‧剝離紙

140‧‧‧剝離紙

200‧‧‧RFID標籤

210‧‧‧IC標籤

220‧‧‧環形天線

230‧‧‧標籤基材

300‧‧‧屏蔽帶

圖1係本發明之實施形態1之屏蔽標籤的模式性說明圖。

圖2係包含圖1所示之屏蔽材101a~101c等之屏蔽帶300的模式圖。

圖3係本發明之實施形態2之屏蔽標籤的模式性說明圖。

以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。再者，於各圖式中，對相同部分標注相同符號。又，為了便於說明，圖式之間的尺寸及各圖所示之構件的數量等可能與實際不同，敬請留意。

(實施形態1)

圖1係本發明之實施形態1之屏蔽標籤的模式性說明圖。本實施形態之屏蔽標籤為可較佳地使用於ISO15693規格之IC標籤之屏蔽標籤。如圖1所示，本實施形態之屏蔽標籤大致分為已知的RFID標籤200，與黏貼於該RFID標籤200之屏蔽單元、即屏蔽片材100。

已知之RFID標籤200具備：搭載有IC晶片之IC標籤210、連接於IC標籤210之環形天線220、以及載置IC標籤210及環形天線220之標籤基材230。再者，IC標籤210並非必須設置於RFID標籤200本身，亦可與RFID標籤200分開設置再與該RFID標籤200電性連接。

屏蔽片材100具備：帶狀的屏蔽材101a~101c等，為環形天線用屏蔽材；片狀基材120，係由黏貼有屏蔽材101a ~101c等之例如厚度為5 μm~30 μm之PET薄膜或聚醯亞胺薄膜等構成；以及剝離紙130，係經由黏著層黏貼於片狀基材120中的各屏蔽材101a~101c等之黏貼面的背面。再者，屏蔽材101a等之條件如後述。

再者，如後所述，本實施形態之屏蔽標籤並非必須具備屏蔽片材100本身，就功能而言，只要具備屏蔽片材100所包含之屏蔽材101a~101c即可，因此，請留意並非必需具有例如片狀基材120才能構成屏蔽片材100。

於本實施形態中，屏蔽片材100的單面或兩面由PET薄膜、聚醯亞胺薄膜等樹脂薄膜覆蓋。於該情形，在片狀基材120的整個表面設置黏著層，將屏蔽材101a~101c等排列於該黏著層上，繼而，黏貼PET薄膜即可。例如可考慮使用以丙烯酸或矽為基礎之接著劑形成黏著層。又，亦可根據環形天線220的形狀或尺寸、或者RFID標籤200的設置位置等，重疊2塊屏蔽材101a~101c等。

當將屏蔽片材100黏貼於RFID標籤200時，剝離屏蔽片材100之剝離紙130後，使標籤基材230與片狀基材120之位置對準，將片狀基材120的黏著層黏貼於標籤基材230即可。

屏蔽材101a~101c等可使用以鐵為主原料之合金箔。作為一例，可使用所謂之PC坡莫合金(permalloy)箔。PC坡莫合金係包含鎳、鉬、銅、及鐵等之合金，且以如下分配比構成：鎳為77 wt%~78 wt%，鉬為5 wt%，銅為4 wt%，剩餘部分為鐵。

又，屏蔽材101a~101c等亦可為包含鐵、銅、鈮、矽、 硼、及鈷基非晶體等之合金箔。作為一例，可使用日立金屬公司製造之Finemet(註冊商標)。

上述合金箔之厚度通常均為30 μm以下，因此，無論使用任一者，剝除剝離紙130後的屏蔽片材100整體之厚度成為80 μm以下。其概要內容為：於使用ESD EMAI Engineering公司之PC坡莫合金箔帶T 8027時，屏蔽材101a~101c等為約24 μm，此外，通用之黏著層為約5 μm~約30 μm，通用之PET薄膜同樣為約30 μm左右。

因此，於使用平均厚度之黏著層時，剝除剝離紙130後的屏蔽片材100整體之厚度為約70 μm，使用較厚之黏著層條，厚度為約85 μm。另一方面，於先前之典型屏蔽片材之情形，相對應之厚度分別為約150 μm與約160 μm，因此，與該等比較，可將其厚度減少至約1/2。

又，即便重疊使用2塊屏蔽材101a~101c等，剝除剝離紙130後的屏蔽片材100整體之厚度為110 μm以下。於該情形，與先前之典型屏蔽片材比較，亦可將其厚度減少至約2/3。

然而，一般而言，屏蔽片材對於通訊之改善效果係基於屏蔽材之厚度與磁導率進行調整。於使屏蔽材變薄時，必須增加屏蔽材之素材之磁導率。

本實施形態之屏蔽材101a~101c等係以PC坡莫合金、Finemet等作為材料，彼等之磁導率對於如13.56 MHz、135 KHz、100 KHz、90 KHz之類的頻帶之電磁波為200以上。若添加數原子百分比之如鈮般之高磁導材料，則屏蔽 材之磁導率會增大。

此處，為了使本實施形態之屏蔽片材100獲得充分之屏蔽效果，重要的是屏蔽材101a~101c等之磁導率、形狀、大小及屏蔽材101a~101c等在片狀基材120之相對配置。

首先，本實施形態之屏蔽材101a~101c等應選擇厚度至少為30 μm以下之合金箔。否則，根據情形，由於屏蔽材101a~101c等重疊使用2塊上述PC坡莫合金箔帶，因此，於考慮片狀基材120及PET薄膜之厚度時，與先前之屏蔽片材比較，無法使屏蔽片材100整體變薄。而且，已知於該情形時，屏蔽材101a~101c等之磁導率較佳為大致200以上。

又，於選用如上所述之合金箔時，若採用如先前之屏蔽材般之形狀，則根據楞次定律(Lenz’s law)，會產生流動方向與為了與未圖示之讀寫器之間進行通訊而流入至環形天線220之電流相反之電流。如此，兩電流會相互抵消，因此，無法利用讀寫器接收來自RFID標籤200之信號。

於此情形時，換言之，由於屏蔽材發揮與存在於RFID標籤200附近之金屬相同之作用，因此，導致磁場能量之損耗。如此則通訊效果降低。

因此，如圖1所示，採用帶狀的屏蔽材101a~101c等，即便上述電流於屏蔽材101a~101c等之間抵消，亦可於黏貼有屏蔽材101a~101c等之位置避免電流抵消。

屏蔽材101a~101c等採用如下配置：以覆蓋構成環形天線220之天線線圈之形態，使延伸方向與該天線線圈正 交。屏蔽材101a與屏蔽材101b之間隔例如為3 mm~15 mm即可，於本實施形態中，該間隔例如設為10 mm。屏蔽材101b與屏蔽材101c之間隔等亦設為與上述相同之條件即可。

此處，先前之典型之屏蔽片材通常具備形狀與屏蔽片材本體相同之屏蔽材，如此，屏蔽材之面積當然亦會相對變大。屏蔽材一般昂貴，因此，屏蔽片材100之成本會相對升高。另一方面，於本實施形態之情形時，由於屏蔽材之面積較小即可，因此，可抑制屏蔽片材100之成本。

又，關於屏蔽材101a等之長度，到達較構成環形天線220之天線線圈的最內周更靠內側的例如3 mm~5 mm左右為止之位置即可。進而，屏蔽材101a等之寬度例如為5 mm~10 mm左右即可。根據RFID標籤200之大小決定屏蔽材101a等之數量即可。然而，為了容易加工屏蔽片材100，亦可橫亙片狀基材120的兩端黏貼屏蔽材101a~101c等。

亦即，圖1中表示了分別與屏蔽材101a~101c相對向之3個屏蔽材，但亦可代替該等各對向之3組屏蔽材，形成使屏蔽材101a~101c自片狀基材120的一端延伸至另一端為止而成為一體之屏蔽材。又，屏蔽材101亦可設置於對應於IC標籤210之位置、及對應於將IC標籤210與環形天線220予以連接之連接線之位置。如此，於該等部位，亦可避免上述抵消。

此處，如上所述，可藉由樹脂薄膜覆蓋屏蔽片材100，且就功能而言，本實施形態之屏蔽標籤只要具備屏蔽材101 即可。根據該觀點，預先附帶說明屏蔽材101與樹脂薄膜之關係。

首先，可考慮經由黏著層以樹脂薄膜覆蓋屏蔽材101的單面或兩面之情形。於前者之情形，樹脂薄膜有助於保持屏蔽片材100之形狀及防止屏蔽材101氧化。相對於此，於後者之情形時，一方之樹脂薄膜及其附帶之黏著層亦發揮作為屏蔽材101與環形天線220之間的隔離層之功能。

其次，對樹脂薄膜與屏蔽材101之關係進行說明。首先，作為利用樹脂薄膜覆蓋屏蔽材101之形態，可考慮以下之4種形態。

(第1形態)

可考慮經由第1黏著層以樹脂薄膜僅覆蓋屏蔽材101的第1面。於該情形時，經由其他黏著層，將屏蔽材101之未被樹脂薄膜覆蓋的第2面黏貼於標籤基材230。屏蔽材101的第1面藉由樹脂薄膜與外部氣體隔絕，藉此防止氧化，第2面藉由上述其他黏著層與外部氣體隔絕，藉此防止氧化。

再者，樹脂薄膜不一定為單層，亦可由複數層構成。又，於該情形時，僅上述其他黏著層發揮作為隔離層之功能，因此，使上述其他黏著層具有足以發揮作為隔離層功能之厚度亦為一個方法。具體而言，雖然黏著層的厚度亦取決於環形天線220之頻帶，但於13.56 MHz之電磁波之情形時，確保黏著層為15 μm左右即可。

(第2形態)

作為第2形態，可考慮亦經由第2黏著層以樹脂薄膜覆 蓋第1形態之屏蔽材101的第2面。於第1形態之情形時，在附加至標籤基材230之前，樹脂薄膜有助於保持屏蔽材101之形狀，在附加至標籤基材230之後，有助於防止氧化，但於自製成屏蔽材101至附加至標籤基材230為止需要長期間之情形時，必須防止自屏蔽材101的第2面起發生之氧化。

因此，可考慮利用樹脂薄膜覆蓋屏蔽材101的第1面及第2面等兩方。再者，於該情形，第2面側之第2黏著層及樹脂薄膜發揮作為隔離層之功能。因此，於該情形時，由於存在附帶於第2黏著層之樹脂薄膜，因此，與第1態樣之情形比較，第2黏著層之厚度相對較薄即可，就上述例子而言，第2黏著層及樹脂薄膜之總厚度為15 μm左右即可。

(第3形態)

作為第3形態，可考慮經由第2黏著層以剝離紙覆蓋第1形態之屏蔽材101的第2面。於第3形態之情形時，與第2形態同樣，第2黏著層有助於防止氧化，而且，若將剝離紙剝離，則可經由第2黏著層，容易地將屏蔽材101黏貼於標籤基材230。再者，於該情形時，由於第2黏著層發揮作為隔離層之功能，因此，第2黏著層之厚度應為與第1形態相同之程度。

(第4形態)

第4形態可包含第1形態~第3形態之全部要素。具體而言，可考慮經由第3黏著層以剝離紙覆蓋第2形態之屏蔽材101的任一個樹脂薄膜。然後，若將剝離紙剝離，則可經由第3黏著層，容易地將屏蔽材101黏貼於標籤基材230。

再者，於上述情形時，第2黏著層及第3黏著層與其間之樹脂薄膜發揮作為隔離層之功能。因此，於該情形時，由於存在附帶於第2黏著層之樹脂薄膜，因此，與第1形態之情形比較，第2黏著層之厚度相對較薄即可。具體而言，就上述例子而言，第2黏著層及第3黏著層與其間之樹脂薄膜之總厚度為15 μm左右即可。

然而，本實施形態之屏蔽片材之總厚度必須為80 μm以下。根據各黏著層及各樹脂薄膜之厚度，對本實施形態之屏蔽片材之總厚度進行調整即可。然而，為了獲得黏著層之充分之黏著效果，一般而言，確保至少10 μm左右之厚度即可。基於屏蔽片材之總厚度而決定樹脂薄膜之厚度即可。

如此，例如於第1形態之情形時，若僅表示各構件之厚度之一例，則可使用厚度為18 μm左右之屏蔽材101、厚度為10 μm左右之第1黏著層、及厚度為5 μm左右之樹脂薄膜，於該情形時，第2面側之其他黏著層於上述例子之情形中，為15 μm左右即可。於該情形時，屏蔽片材之總厚度為[18 μm+10 μm+5 μm+15μ=48 μm]。

圖2係包含圖1所示之屏蔽材101a~101c之屏蔽單元屏蔽帶300之模式圖。圖2中表示上述屏蔽材101a~101c、與黏貼有屏蔽材101a等之剝離紙140。設置有形成於屏蔽材101a~101c與剝離紙140之間的未圖示之黏著層。

又，亦可利用PET薄膜、聚醯亞胺薄膜等樹脂薄膜覆蓋屏蔽材101a~101c。於該情形時，在剝離紙140的整個表 面設置黏著層，將屏蔽材101a~101c排列於該黏著層上，繼而，黏貼PET薄膜即可。

屏蔽帶300之長度例如為1 m~10 m即可。屏蔽材101a~101c以相互隔開例如5 mm~15 mm之間隔黏貼於剝離紙140上。因此，當製造屏蔽片材100時，例如若將屏蔽帶300切斷為所需之長度，其後一面將剝離紙140剝離，一面將屏蔽材101a~101c一體黏貼於片狀基材120，則可等間隔地將屏蔽材101a~101c配置於片狀基材120。

再者，亦可變更將屏蔽材101a~101c黏貼於片狀基材120之黏貼步驟與屏蔽帶300之切斷步驟的順序。於該情形時，亦可容易保持片狀基材120上之屏蔽材101a~101c的相互間隔。

(實施形態2)

圖3係本發明之實施形態2之屏蔽標籤之模式性說明圖，係對應於圖1者。圖3所示之屏蔽標籤中，代替上述屏蔽材101a~101c，於與大致長方形之環形天線220的四條邊相對應之位置形成屏蔽材101a~101d。

此處，屏蔽材101a、101c為相同形狀，屏蔽材101b、101d亦為相同形狀。屏蔽材101a~屏蔽材101d任一者之寬度，均為環形天線220之寬度(最內周之天線線圈與最外周之天線線圈之間隔)以上即可，但實際上，係以可確實覆蓋環形天線220之寬度方向之方式，例如設為較環形天線220之寬度寬2 mm左右之寬度。

關於此點，已嘗試利用對應於NFC系統用之ISO14443 規格之讀寫器，對將屏蔽片材100黏貼於RFID標籤200而製成之屏蔽標籤進行驗證。再者，已確認當作為屏蔽標籤之條件係將環形天線220之寬度設為4 mm、屏蔽材101a等之寬度設為6 mm，使環形天線220之寬度中心與屏蔽材101a等之寬度中心對準、且屏蔽材101a等的兩側相對於環形天線220的兩側各超出1 mm時，可獲得良好之通訊特性。

再者，已知即便將屏蔽材100a等之寬度設為上述之寬度以上，屏蔽標籤與讀寫器之通訊距離亦處於飽和狀態。於該情形時，較佳為減少屏蔽材101a等之使用量，從而抑制屏蔽標籤整體之材料費。又，已知相反地，若屏蔽材101a等之寬度未達環形天線之寬度，則通訊特性會與該寬度之現象成比例地變差。

又，根據實驗，已知較佳為環形天線與屏蔽材101a~101d重複部分之總面積大致為環形天線之總面積(由最內周之天線線圈規定之外緣與由最外周之天線線圈規定之外緣所包圍之面積)的50%以上。進而，已知若使總面積比朝向100%增加，則通訊距離特性於70%附近到達峰值，以上則通訊距離特性減小。再者，通訊距離特性與黏貼於天線之屏蔽材之材料常數相關，可根據安裝屏蔽材時之天線之阻抗特性預測峰值。

上述總面積比較佳為50%以上之根據在於：目前市售之屏蔽標籤之通訊距離大致為10 mm~20 mm左右，若總面積比為50%以上，則可實現20 mm以上之通訊距離。

而且，即便為總面積比為100%之屏蔽標籤，亦需要與 目前市售之屏蔽標籤相同程度之製造費用，因此，本實施形態之屏蔽標籤與目前之市售品相比較，性能優異，且可廉價地製造。

再者，即便於以上述方式黏貼屏蔽材101a等之情形時，亦可避免如實施形態1中所說明之抵消。

以上，於本發明之各實施形態中，說明了經由片狀基材120將屏蔽材101a等黏貼於RFID標籤200之例子，但亦可準備複數個被樹脂薄膜等覆蓋之屏蔽材101a等，將該等屏蔽材101a等配置於適當之位置。又，本發明之各實施形態中所說明之內容，亦可適用於不經由金屬接點或連接器等傳輸電力之無線供電。

100‧‧‧屏蔽片材

101a‧‧‧屏蔽材

101b‧‧‧屏蔽材

101c‧‧‧屏蔽材

120‧‧‧片狀基材

130‧‧‧剝離紙

200‧‧‧RFID標籤

210‧‧‧IC標籤

220‧‧‧環形天線

230‧‧‧標籤基材

Claims (3)

1. 一種環形天線用屏蔽材，具備：屏蔽材，其對於電磁波之磁導率為200以上且厚度為60 μm以下；以及樹脂薄膜，其經由黏著層黏貼於前述屏蔽材的至少一個面。
2. 一種屏蔽單元，具備：屏蔽材，其對於電磁波之磁導率為200以上且厚度為60 μm以下；剝離紙，其排列有前述屏蔽材；以及黏著層，其形成於前述屏蔽材與前述剝離紙之間。
3. 一種屏蔽標籤，具備：屏蔽材，其對於電磁波之磁導率為200以上且厚度為60 μm以下；以及環形天線，其連接於IC標籤；前述環形天線由前述屏蔽材覆蓋。