詳細分析:RFIDタグのコンポーネント

IoTを コンピュータとインターネットに次ぐ情報産業の第三の波と見なされています。 その実現の過程で、多くの最先端技術の協力が必要です。 21世紀のトップXNUMXの重要なテクノロジーのXNUMXつであるRFIDは、IoTの重要な基盤です。 RFIDは、インターネット、通信、およびその他のテクノロジーと組み合わせると、 グローバル追跡 そして情報共有。 RFIDタグ 最も重要で有名な部分であり、私たちの日常生活に深く浸透しています。

現在、RFIDタグはさまざまな形で私たちのビジョンに現れ、私たちの生活をより便利でインテリジェントにしています。 RFIDチップは、衣服、靴、車両、コンテナ、さらには植物、動物、人間(インプラントとして)のほとんどどこにでも取り付けることができます。 マイクロチップは昆虫にも付着します。 今日は、RFIDタグを詳しく見て、それを発表しましょう。

RFIDタグのコンポーネント

RFIDタグは、RFIDシステムの重要なコンポーネントのXNUMXつであり、チップ、アンテナ、基板のXNUMXつの部分で主に構成されています。 チップには、論理制御ユニット、メモリ、およびデコード、復号化、エラーチェック用のトランシーバーが含まれています。 アンテナは、リーダーからRF信号を受信するため、またはその識別情報を送信するために使用されます。 基板はチップとアンテナのキャリアであり、それらを一緒に保持します。

これらのXNUMXつの部分は不可欠です。 それらは、RFIDタグのパフォーマンスとアプリケーション環境を決定し、それに影響を与えます。 異なるチップ、アンテナ設計、異なる材料の基板を組み合わせて、さまざまな機能特性を持つRFIDタグにして、さまざまな要件を満たすことができます。

RFIDチップ(IC)

RFIDチップ、別名IC(集積回路の略)は、通常、半導体メーカーによって設計および製造されています。 これは、決定を行い、データを格納するためのメモリを提供するロジックユニットを備えた小さなマイクロプロセッサです。

集積回路が動作するには電力が必要です。 この電力は、タグ(アクティブタグ内)のバッテリー、または質問機のアンテナ(パッシブタグ内)から放射された無線エネルギーから供給されます。 集積回路の一部は、電源の制御に使用されます。

集積回路は、多数のマイクロトランジスタを小さなチップに統合できます。 2006年のチップ面積は、数平方ミリメートルから350 mm²の範囲で、mm²あたり最大XNUMX万個のトランジスタがありました。

近年、半導体技術の発達により、集積回路はより小さなサイズで利用可能であり、その結果、各チップはより多くの回路をカプセル化することができる。 集積回路内のトランジスタの数は1.5年ごとにXNUMX倍になります。 これにより、単位面積あたりの容量が増え、コストが削減され、機能が向上します。 タグICは、電力使用効率が高く、動作に必要な電力が少ないため、パッシブタグの読み取り範囲が広がります。

RFIDチップの分類

カテゴリー周波数実験概要共通チップ
LF RFIDチップ125kHz〜134.2kHzISO7814、ISO7815TK4100,EM4200,T5577,EM4305,SIC7888
HF RFIDチップ13.56MHzISO14443、ISO15693、ISO18000-3MMIFARE Classic EV1、NTAG 213/215/216、SRI512、ICODE SLIX
UHF RFIDチップ860MHz〜960MHzISO / IEC 18000-6CHiggs 3, Higgs 4、EM4325、EM4423、 Monza 4QT、Ucode HSL

RFIDタグアンテナ

RFIDタグアンテナは、RFIDタグトランスポンダの重要な部分であるタグ集積回路に接続された一種の通信誘導アンテナです。 アンテナは、質問機から信号を受信し、タグのタイプに応じて受信した信号を送信または反射します。 アクティブタグの場合、信号を送信します。 セミパッシブまたはパッシブタグの場合、信号を反映します。 パッシブタグの場合、アンテナは電波からエネルギーも収集し、集積回路に供給します。

アンテナの形状は、タグが機能する周波数によって決まります。 タグが同じICを使用する場合がありますが、アンテナの設計変更により、タグの特性と動作が完全に異なります。 アンテナは、スパイラルコイル、シングルダイポール、ダブルダイポール(一方が他方に対して垂直)、または折り返しダイポールの形状をとります。

の間で これらの基本的なタイプ、アプリケーションの特定の要件や設計者の能力に応じて、アンテナの形状には多くのバリエーションがあります。 異なる周波数と材質もアンテナ設計に影響を与える可能性があります。 たとえば、HFアン​​テナとUHFアンテナは、動作原理が異なるため、アンテナ設計が異なります。 アンテナの製造方法にも違いがあります。 XNUMXつのアンテナの基本的なパラメーターとテクニカルインジケーター(次の表に示すとおり):

高周波アンテナ
材料周波数
アルミニウム30μm/10μm13.56±0.2M Hz
ペット38μm
超高周波アンテナ
材料周波数
アルミニウム10μm860〜960MHz
ペット50μm

アンテナ分類

ワイヤー材料、材料構造、および製造プロセスの違いにより、RFIDタグアンテナは、エッチングアンテナ、プリントアンテナ、巻線アンテナ、追加アンテナ、セラミックアンテナなどのカテゴリに分類できます。

1、エッチングアンテナ (銅エッチングアンテナとアルミエッチングアンテナ)

エッチングされたアンテナは、RFIDアンテナの主流の製造プロセスであり、最も高い市場シェアと最も成熟した技術を持っています。 従来のエッチング法と精密エッチング法のXNUMXつの方法があります。

0.1つの最大の違いは、精密エッチングアンテナのラインが滑らかで、ライン幅の許容誤差が小さいことです。 アルミニウムエッチングの最小線幅は0.05mmに達することができ、銅エッチングアンテナの最小線幅はXNUMXmmに達することができますが、コストは比較的高くなります。

材料から、PETアンテナ、PI(ポリイミド)アンテナ、PCBアンテナなどに分けることができ、PIアンテナは主に高温耐性、耐薬品性、その他の特殊な環境に使用されますが、PCBアンテナは適しています対金属タグ。

2、プリントアンテナ(3Dプリントアンテナを含む)

印刷されたアンテナは、特殊な導電性インクまたは銀ペーストを直接使用して、基板にアンテナ回路を印刷します。 より成熟したプロセスは、グラビア印刷またはスクリーン印刷です。 エッチングなし、明らかな汚染なし、技術プロセスが短い、短納期、低コストという利点があります。

ただし、導電性インクや銀ペーストの抵抗が大きく、導電性材料の性能に大きな違いがあるため、時間の経過とともに性能が低下します。 また、UHFアンテナの一貫性と耐久性にはまだいくつかの問題があります。

3、巻きアンテナ(銅巻きアンテナ)

コイル巻き方式の銅巻きアンテナで、コイルを巻き付け具に巻き付けて固定しました。 さまざまな周波数要件に応じて、一定の巻数を巻いた。 アンテナは主に低周波(125-134 kHz)および高周波(13.56MHz)タグに使用されますが、UHFにはほとんど使用されません(アンテナがUHFマイクロモジュールと結合されている場合を除く)。

最大の利点は、アンテナの面積やボリュームが小さい場合でも優れたパフォーマンスを発揮することです。 しかし、その短所は、生産効率が低く、コストが高く、製品の厚さが厚く、曲げに耐性がないことです。

4、セラミックアンテナ

セラミックアンテナは、基板にセラミック基板(アルミナ)を、線材に銀ペーストを使用しています。 そして、基板上にアンテナパターンを印刷し、高温で焼成してアンテナ回路を形成します。

セラミックアンテナは、安定した性能と環境への強い適応性を備えています。 しかし、それは高すぎてインストールが簡単ではありません。 UHFのアンチメタルタグや車のフロントガラスの分解用タグに適しています。

5、壊れやすいアンテナ

壊れやすいアンテナの特徴は、RFIDタグの独自性を実現することです。 多くの場合、ラベルにして、シーリング、ガラス、プラスチック、カートンパッケージなどの平らできれいな表面に貼り付けます。 そして、それを覆い隠すと、アンテナは破壊され、リサイクルできなくなります。

RFIDタグ基板

RFIDタグ基板は、RFIDチップとアンテナを一緒に保持するキャリアです。 タグアンテナは基板上に配置または印刷され、ICはこのアンテナに取り付けられます。 基板は通常、PVC、PET、紙などの柔軟な材料で作られていますが、PCBなどの硬質材料で作ることもできます。

基板は、高温、高湿度、日光、化学腐食、摩耗、破れなどのさまざまな環境条件に耐えることができなければなりません。また、基板材料は、静電蓄積の消散、アンテナレイアウト用の滑らかな印刷面を提供する必要があります。さまざまな動作条件下での耐久性と安定性、アンテナ、チップ、およびそれらの相互接続の機械的保護。

さらに、基板の材質がアンテナの設計周波数に影響する場合があります。 したがって、アンテナを適切に調整する場合は、基板材料の影響を考慮する必要があります。

RFIDタグのカプセル化

RFIDタグのパッケージ形態は多数あり、サイズや標準形状の制約を受けず、構成も異なります。 したがって、アンテナ製造、バンプ形成、チップボンディング、相互接続などのパッケージングプロセスも多様です。

1、RFIDインレイ

RFIDインレイは、RFIDタグの最も単純な形式です。 すべてのRFIDタグはインレイとして始まるため、半完成品として見ることができますが、実際には、フル機能のRFIDラベルです。 インレーは、基板に取り付けられたIC、アンテナでできています。

2、RFIDラベル

粘着タイプ:実用化の中で最も主流の製品です。 このラベルには粘着層が付いており、物体に簡単に貼り付けることができます。エアバゲージラベル、パレットラベルなどに適しています。

タグタイプ:衣類や物品に広く使用されており、コンパクトなサイズが特徴で、リサイクルが可能です。

3、RFIDカード

ラミネートタイプ:溶融圧力とシール圧力のXNUMX種類があります。 溶融プレスは、インレイシートと上下のPVCシートを加熱・加圧して作製しています。 PVC素材をインレイに溶かし、打ち抜いて所定のサイズにカットします。

接着タイプ:トランスポンダーの上部と下部の材料を紙または他の材料で冷間接着剤で接着し、さまざまなサイズのカードにダイカットします。

4、特殊な形のタグ

RFIDリストバンド:RFIDリストバンドは簡単に着用でき、シリコンリストバンド、織りリストバンド、紙リストバンド、PVCリストバンドなど、使い捨て(医療など)に使用または再利用できるさまざまな素材で利用できます。 遊園地、海水浴場、大規模なイベントやアクティビティなどで広く使用されています。

RFIDキーフォブ:一般に、ABSと接着剤の滴下材料でできており、小さくて絶妙です。 RFIDキーフォブは、水滴、円形、正方形、動物の形など、さまざまな形をしています。持ち運びが簡単で、キーチェーンやバッグに掛けることができ、アクセス制御管理に広く使用されています。

動物タグ:動物ラベルは他のラベルとは異なります。 動物管理の便宜上、動物ラベルは、多くの場合、注入ガラス管、耳タグ、バックルブレスレット、埋め込み識別ピンなどの形をしています。

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