TWI724656B - 無線射頻辨識裝置及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種無線射頻裝置，包含第一構件及第二構件。第一構件具有輻射層及第一結合部，其中輻射層的外圈構成輻射圖案，第二構件具有載板、迴圈天線、晶片及第二結合部，迴圈天線、晶片及第二結合部設置於載板，且晶片電性連接迴圈天線。第一結合部及第二結合部可分離地相互結合，且輻射層與迴圈天線電磁耦合。

Description

無線射頻辨識裝置及其製造方法

本發明係關於一種無線射頻辨識裝置及其製造方法，特別係關於一種可替換式的無線射頻辨識裝置及其製造方法。

目前無線射頻辨識（Radio Frequency Identification，RFID）技術是藉由將資料儲存在晶片中，並以外部的讀取器（Reader）讀取晶片內儲存的資料；相似地，無線射頻辨識亦可以是藉由寫入器（Writer）將資料寫入晶片中，或是改寫晶片內所儲存的資料。無線射頻辨識的簡易的特性，使其被廣泛應用於各種場域，例如是交通卡、識別證、門禁卡以及貨櫃運輸等。

其中，無線射頻辨識裝置的製造多是將天線圖案以及設有晶片的迴圈天線印製到同一個基板上，以達到大量生產的目的。然而，只要天線圖案或迴圈天線其中之一受損或使用者的需求有所改變（例如，使用者需使用不同的晶片，或是因輻射/讀取範圍等因素而需不同的輻射圖案）時，使用者便要將整個無線射頻辨識裝置丟棄，不但造成使用者替換上的麻煩，更造成不必要的資源浪費。此外，若客戶需不同形態的無線射頻辨識裝置，則依據習知的技術，製造商只能捨棄原有的無線射頻辨識裝置並依照客戶需求重新生產，對製造商而言會導致囤貨的問題。

鑒於上述，本發明提供一種以滿足上述需求的無線射頻裝置及其製造方法。

依據本發明一實施例的種無線射頻裝置，包含：一第一構件，具有一輻射層及一第一結合部，其中該輻射層形成一輻射圖案；以及一第二構件，具有一載板、一迴圈天線、一晶片及一第二結合部，該迴圈天線、該晶片及該第二結合部設置於該載板，且該晶片電性連接該迴圈天線，該第一結合部及該第二結合部可分離地相互結合，且該輻射層與該迴圈天線電磁耦合。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請一併參考圖1A及1B，其中圖1A是依據本發明一實施例所繪示的無線射頻辨識裝置的立體分解圖；圖1B是依據本發明一實施例所繪示的無線射頻辨識裝置的示例圖。本實施例的無線射頻辨識裝置（Radio Frequency Identification Device，RFID）較佳包含第一構件1及第二構件2。詳細而言，第一構件1包含輻射層11以及第一結合部J1，且輻射層11構成輻射圖案110（Radiation Pattern），意即輻射層11的外周係圈圍形成此輻射圖案110；第二構件2包含載板20、迴圈天線21（Loop Antenna）、晶片22以及第二結合部J2，且迴圈天線21、晶片22及第二結合部J2是設置於第二構件2的載板20。此外，迴圈天線21電性連接晶片22，且第二結合部J2用於可分離地與第一結合部J1結合。此外，輻射層11與迴圈天線21彼此電磁耦合，且當第一結合部J1與第二結合部J2結合時，結合的第一構件1與第二構件2的傳輸距離會較第二構件2本身的傳輸距離更長。其中，本發明所繪示的輻射圖案110僅為示例，輻射圖案110依據不同輻射範圍/距離、製造方法等因素可以是不同的圖案，本發明不以此為限。

請繼續參考圖1B，圖1B是依據本發明一實施例所繪示的無線射頻識別裝置，其中晶片22係電性連接於迴圈天線21，且第二構件2本身具有第一傳輸距離，且以第一結合部J1及第二結合部J2互相結合的第一構件1與第二構件2具有第二傳輸距離，且第二傳輸距離大於第一傳輸距離。詳細而言，第二傳輸距離可以是第一傳輸距離的十倍到四十倍。舉例而言，第一傳輸距離是5cm到30cm，則第二傳輸距離可以達50cm到12m，因此當讀寫器只要位在第二傳輸距離內，讀寫器即可讀取晶片22所存有的資料及/或將資料寫入晶片22，亦或是改寫晶片22所存有的資料，本發明不以此為限。

請繼續參考圖1B，第一結合部J1較佳是輻射圖案110的一部份，例如以輻射圖案110中連接兩個輻射端部110a、110b的中間段110c作為第一結合部J1，則第二結合部J2較佳是由載板20的一側邊朝內延伸但未與迴圈天線21相交的兩條夾持槽道。詳言之，當中間段110c置入任一夾持槽道時，藉由載板20本身的彈性，位於此夾持槽道兩側的部位便會延相反方向復位而夾緊中間段110c，藉此完成以第二結合部J2（夾持槽道）可拆卸地結合第一結合部J1（中間段110c）的組裝結構。然而，第二結合部J2只要是可以與第一結合部J1卡合即可實現，本發明不以第二結合部J2（夾持槽道）設置的數量、位置或形狀等為限。此外，依據本實施例所揭示的無線射頻辨識裝置，部份的迴圈天線21較佳是位在晶片22與中間段110c之間（如圖1B所示）以有較佳的傳輸距離，然晶片22亦可以是位在中間段110c與部份的迴圈天線21之間，本發明不以此為限。

除此之外，請參照圖1C，若載板20與輻射圖案110重疊的區域較大時（例如，如圖1C所示，載板20與輻射圖案110重疊的區域包含輻射端部110a、110b的一部份），則第一結合部J1可以是輻射圖案110的兩個輻射端部110a、110b的一部份，且做為第二結合部J2的二夾持槽道分別與位於兩個輻射端部110a、110b的第一結合部J1對位，以與第一結合部J1結合。

請參考圖1D，第二結合部J2亦可以是位於由載板20的二相異側邊朝內延伸的二夾持槽道，以便第一構件1由相異的方向插入此二夾持槽道，進而提高第一結合部J1與第二結合部J2之間的結合穩固性。此外，如1D圖所示，做為第二結合部J2的此二夾持槽道較佳由載板20的二相對側邊朝內延伸，藉此可更利用第一構件1本身的彈性由二相反方向夾固載板20位在此二夾持槽道之間的部分（即如圖1D所示，位在二夾持槽道之間且設有迴圈天線21的部份）。

請參考圖2A-2B，圖2A-2B是依據本發明的多個實施例所繪示的無線射頻辨識裝置的示例圖。其中圖2A-2B繪示的無線射頻辨識裝置相似於圖1B-1D所繪示的無線射頻辨識裝置，因此相似之處不再於此贅述。惟，圖2A-2B所繪示的無線射頻辨識裝置與圖1B-1D所繪示者的不同處在於：圖2A-2B的第一結合部J1’及第二結合部J2’不同於圖1B-1D的第一結合部J1及第二結合部J2，因此圖2A-2B所繪示的載板20’的形狀/大小以及第一結合部J1’及第二結合部J2’的位置、形態等可以與圖1B-1D的載板20不同。舉例而言，如圖2B所繪示的載板20’，構成第二結合部J2’的一部份的二夾持槽道的任一者可以是呈「T」字型，也就是任一夾持槽道除了由載板20’的一側邊朝內延伸，且夾持槽道遠離此側邊的一端係呈分岔。

請回到圖2A，若載板20’與輻射圖案110重疊的區域較大時，則第二結合部J2’仍是由載板20’的二相異側邊朝內延伸的二夾持槽道，惟每一夾持槽道的寬度大於中間段110c的寬度，但小於輻射端部110a、110b的寬度。藉此，當輻射層11插入夾持槽道時，載板20’位於單一夾持槽道的兩側的部位可以壓抵於輻射層11的一側表面（輻射端部110a、110b鄰近於中間段110c的表面），而載板20’位在二夾持槽道之間的部位則壓抵於輻射層11的另一側表面（中間段110c的表面）。換言之，在此實施例中，第一結合部J1’即係輻射端部110a、110b壓抵載板20’的表面，以及中間段110c壓抵載板20’的表面；而第二結合部J2’係由載板20’的二相異側邊朝內延伸的二夾持槽道。

請參考圖2B，於此實施例中，第二結合部J2’不僅是由載板20’的二相異側邊朝內延伸的二夾持槽道，且更包含分別形成於此二夾持槽道末端的二分岔狹縫，藉此，構成第二結合部J2’的一部份的二夾持槽道的任一者可以是呈「T」字型。此分岔狹縫的長度較佳係大於中間段110c的寬度而小於輻射端部110a、110b的寬度，以便當輻射層11插入夾持槽道時，載板20’位於單一夾持槽道的兩側且界於分岔狹縫及側邊之間的部位可以壓抵於輻射層11的一側表面，而載板20’位在二分岔狹縫之間的部位則壓抵於輻射層11的另一側表面。換言之，在此實施例中，第一結合部J1’即係輻射層11壓抵載板20’界於分岔狹縫及側邊之間的部位的表面，以及輻射層11壓抵載板20’位在二分岔狹縫之間的部位的表面；而第二結合部J2’係由載板20’的二相異側邊朝內延伸的二夾持槽道，以及分別形成於此二夾持槽道末端的二分岔狹縫。

請一併參考圖3A、3B及3C，圖3A、3B及3C是依據本發明的另多個實施例所繪示的無線射頻辨識裝置的示例圖。圖3A、3B及3C所示的無線射頻辨識裝置的組成相似於圖1B-1D及圖2A-2B的無線射頻辨識裝置，其不同處在於圖3A、3B及3C的無線射頻辨識裝置的第一構件1’更具有設置基板12。其中，設置基板12可以是單層或是多層基板，且設置基板12可以是可撓性基板（例如是聚亞醯胺（Polyimide，PI）基板）、可塑性基板（例如是FR4基板）、銅箔基板、鋁基板或是其他金屬基板，本發明不以此為限。

詳細而言，輻射層11是設置於設置基板12，因此第一結合部J1”較佳是位在設置基板12的夾持槽道；第二結合部J2”較佳是從載板20”兩側分別延伸出的凸出部。在圖3A的實施例中，在垂直於任一凸出部所設置的側邊的一參考方向上，第一結合部J1”及第二結合部J2”可以是錯位設置；在圖3B的實施例中，在垂直於任一凸出部所設置的側邊的一參考方向上，第一結合部J1”及第二結合部J2”可以是對位設置。如此一來，第二結合部J2”可以穿過第一結合部J1”（夾持槽道），因此當第一構件1’與第二構件2’結合時，第二結合部J2”與輻射層11會分別位在設置基板12的相異兩面，且第二結合部J2”會抵於設置基板12。因此，圖3A及3B的實施例可以藉由第一結合部J1”與第二結合部J2”的結構彼此卡合，並且可藉由將第二結合部J2”從第一結合部J1”抽出以分離第一構件1’及第二構件2’。

請參考圖3C，在圖3C的實施例中，第一結合部J1”是設置基板12的卡固片，而第二結合部J2”是載板20的夾持槽道。因此，當第一結合部J1”與第二結合部J2”結合時，第一結合部J1”（卡固片）會穿過第二結合部J2”（夾持槽道），使得第一結合部J1”可以抵於載板20。

雖然圖3A及3B之中繪示第一結合部J1”為與輻射層11間隔設置的夾持槽道，然而也可以將形成第一結合部J1”的夾持槽道設置為對齊輻射層11的部份外周，使第二構件2’與第一構件1’結合之後，第二構件2’與輻射層11的相對位置關係仍可呈現如圖1D、2A及2B的形態。

請一併參考圖1A-1D、2A-2B以及3A-3B，在依據本發明的一或多個實施例的無線射頻裝置中，迴圈天線21較佳是面對輻射層11（即迴圈天線21會位在載板20/20’/20”及輻射層11之間），然迴圈天線21亦可以是背對輻射層11（即載板20/20’/20”會位在迴圈天線21及輻射層11之間），本發明不以此為限。

請參考圖4，其中圖4是依據本發明的一實施例所繪示的無線射頻裝置的製造方法的流程圖。

請參考步驟S01並一併參考圖1B：在第一構件1形成輻射層11及第一結合部J1，以由輻射層11構成輻射圖案110。詳細而言，步驟S01所述的在第一構件1形成輻射層11可以是對鋁或是其他合適的金屬基材蝕刻（Etch）、雷射雕刻或是沖壓斬型以形成輻射層11，且在所述的鋁或是其他合適的金屬基材的下方較佳設有一承接台，以承接輻射層11。

請參考圖4並一併參考圖3A，除了以輻射層11與第一結合部J1做為第一構件1之外（步驟S01及圖1B），依據本實施例的無線射頻裝置的製造方法，形成第一構件1’亦可以是以步驟S01’執行。詳細而言，依據步驟S01’，形成第一構件1’亦可以是於設置基板12上設置輻射層11及第一結合部J1”，並以輻射層11、設置基板12及第一結合部J1”做為第一構件1’。其中，在第一構件1’形成輻射層11可以是在單次的製程形成一或多個輻射層11；另外，形成輻射層11的方式包含將輻射層11印刷、濺鍍或蒸鍍上設置基板12，本發明不以此為限。

此外，在步驟S01’中形成輻射層11及第一結合部J1”並無先後順序的限制。換句話說，步驟S01’的執行方式可以是先形成輻射層11而後形成第一結合部J1”，也可以是先形成第一結合部J1”而後形成輻射層11。

請繼續參考步驟S01及S01’，其中在第一構件形成第一結合部可以是由輻射圖案的一部份作為第一結合部（例如是圖1A-1D及圖2A-2B所示的第一結合部J1/J1’）；當輻射層是設置於如圖3A及3B所示的設置基板時，在第一構件形成第一結合部可以是以對設置基板模切的方式實現（例如是圖3A-3B所示的第一結合部J1”）。

請參考步驟S03並一併參考圖1B或圖3A，步驟S03是在第二構件2的載板20形成迴圈天線21、晶片22以及第二結合部J2，其中晶片22電性連接於迴圈天線21。步驟S03所述的在載板20形成迴圈天線21可以是以相似於步驟S01’的方式執行，即在載板20印刷、濺鍍或蒸鍍上迴圈天線21，或是對載板20上的鋁或是其他合適的金屬基材蝕刻以形成迴圈天線21，且在載板20形成迴圈天線21可以是在單次的製程形成一或多個迴圈天線21。在形成迴圈天線21後，接著在迴圈天線21設置晶片22，並且使晶片22電性連接於迴圈天線21。其中，在迴圈天線21設置晶片22較佳是以表面安裝技術（Surface-Mount Technology，SMT）執行，然本發明不以此為限。

請繼續參考步驟S03，所述的在載板形成第二結合部可以是對載板模切以形成為夾持槽道形態的第二結合部（例如是圖1A-1D所示的第二結合部J2），或是對載板模切以使第二結合部為從載板延伸出的凸出部（例如是圖2A-2B及圖3A-3B所示的第二結合部J2’/J2”）。此外，在步驟S03中在第二構件的載板形成迴圈天線、晶片以及第二結合部並無先後順序的限制。換句話說，步驟S03的執行方式可以是先形成迴圈天線及晶片而後形成第二結合部，也可以是先形成第二結合部而後形成迴圈天線及晶片。

其中，圖4所繪示的步驟S01、S01’是執行於步驟S03之前，然步驟S01、S01’亦可以是執行於步驟S03之後或是與步驟S03同時執行，本發明不以此為限。

請繼續參考圖4並一併參考圖1B，當完成形成第一構件1與第二構件2後，接續執行步驟S05，以可分離的方式結合第一結合部J1及第二結合部J2，其中輻射層11與迴圈天線21彼此電磁耦合，且第二構件2本身具有第一傳輸距離，互相結合的第一構件1及第二構件2具有第二傳輸距離，以使當第一結合部J1及第二結合部J2結合時，結合的第一構件1與第二構件2的第二傳輸距離大於第二構件2本身的第一傳輸距離，以及當欲替換第一構件1或第二構件2時，可以藉由分離第一結合部J1及第二結合部J2的方式達成。

綜上所述，依據本發明的無線射頻裝置及其製造方法的一或多個實施例，可以藉由可分離的方式以一或多個結合部結合輻射層及迴圈天線。因此，例如當無線射頻裝置的輻射層或迴圈天線的其中之一須被置換時，可以僅置換其中一者，以避免不須置換的另一者一起被丟棄，而造成不必要的浪費。依據本發明的無線射頻裝置及其製造方法的一或多個實施例，亦可以藉由可拆卸/可替換的無線射頻裝置，使得製造商不用因客戶需求而重新生產新的無線射頻裝置，進而避免製造商的囤貨的問題。

此外，依據本發明的無線射頻裝置及其製造方法的一或多個實施例，無線射頻裝置中的輻射層及迴圈天線可以在單次的製程中一次形成多個輻射層或在單次的製程中一次形成多個迴圈天線，甚至是在同一個基材一次形成多個輻射層級多個迴圈天線，因此依據本發明的無線射頻裝置及其製造方法仍具有大量生產的優勢。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1、1’:第一構件 11:輻射層 12:設置基板 110:輻射圖案 110a、110b:輻射端部 110c:中間段 J1、J1’、J1”:第一結合部 2、2’:第二構件 20、20’、20”:載板 21:迴圈天線 22:晶片 J2、J2’、J2”:第二結合部

圖1A係依據本發明一實施例所繪示的無線射頻辨識裝置的立體分解圖。 圖1B、1C及1D係依據本發明的多個實施例所繪示的無線射頻辨識裝置的示例圖。 圖2A及2B係依據本發明的另多個實施例所繪示的無線射頻辨識裝置的示例圖。 圖3A、3B及3C係依據本發明的另多個實施例所繪示的無線射頻辨識裝置的示例圖。 圖4係依據本發明的一實施例所繪示的無線射頻裝置的製造方法的流程圖。

1:第一構件

11:輻射層

110:輻射圖案

110a、110b:輻射端部

110c:中間段

2:第二構件

20:載板

21:迴圈天線

22:晶片

J1:第一結合部

J2:第二結合部

Claims (9)

1. 一種無線射頻裝置，包含：一第一構件，具有一輻射層及一第一結合部，其中該輻射層形成一輻射圖案；以及一第二構件，具有一載板、一迴圈天線、一晶片及一第二結合部，該迴圈天線、該晶片及該第二結合部設置於該載板，且該晶片電性連接該迴圈天線，該第一結合部及該第二結合部可拆卸地相互結合，且該輻射層與該迴圈天線電磁耦合，其中當該第一構件與該第二構件結合時，該第二構件的該載板的一部份位於該第一構件的一側，該第二構件的該載板的另一部份位於該第一構件的另一側。
2. 如請求項1所述的無線射頻裝置，其中該第一結合部係該輻射圖案的一部份。
3. 如請求項2所述的無線射頻裝置，其中該第二結合部係由該載板的一側邊朝內延伸的一夾持槽道，該第一結合部可分離地插設於該夾持槽道，且該夾持槽道的兩側分別位在該輻射層相異的兩面。
4. 如請求項2所述的無線射頻裝置，其中該第二結合部係為於該載板的二相異側邊朝內延伸的二夾持槽道，該第一結合部可分離地插設於該二夾持槽道，且每一該夾持槽道的兩側分別位在該輻射層相異的兩面。
5. 如請求項2所述的無線射頻裝置，其中該輻射圖案包含二輻射端部及一中間段，該中間段連接該二輻射端部，該第二結合部係由該載板的一側邊朝內延伸的一夾持槽道，且該夾持槽道的寬度大於該中間段的寬度，並小於該二輻射端部的寬度。
6. 如請求項2所述的無線射頻裝置，其中該輻射圖案包含二輻射端部及一中間段，該中間段連接該二輻射端部且做為該第一結合部，該第二結合部包含由該載板的一側邊朝內延伸的一夾持槽道，以及形成於該夾持槽道末端的一分岔狹縫，且該分岔狹縫的長度大於該中間段的寬度並小於該輻射端部的寬度。
7. 如請求項1所述的無線射頻裝置，其中該第一構件更具有一設置基板，該輻射層設置於該設置基板，且該第一結合部位於該設置基板。
8. 如請求項7所述的無線射頻裝置，其中該第一結合部係該設置基板的一夾持槽道；該第二結合部係從該載板延伸 出的一凸出部，當該第一結合部與該第二結合部結合時，該凸出部穿過該夾持槽道，且該凸出部與該輻射層分別位在該設置基板相異的兩面，使得該凸出部抵於該設置基板。
9. 如請求項7所述的無線射頻裝置，其中該第一結合部係該設置基板的可活動式的一卡固片；該第二結合部係該載板的一夾持槽道，當該第一結合部與該第二結合部結合時，該卡固片與該輻射層分別位在該載板相異的兩面，使得該卡固片抵於該載板。

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