Rfid标签的制作方法

专利名称：Rfid标签的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种RFID标签，包括集成电路(IC)模块、天线和 电源，特别涉及一种包括可充电和可放电二次电池作为电源的RFID标签。
背景技术：
对于RFID标签(用于射频识别(RFID)的无线装置的通用名称)， 由人手持并且使用电磁波与读写器(读/写)装置及类似装置进行通信 的IC卡被称为非接触式IC卡。非接触式IC卡基本上包括塑料卡以及 设置在塑料卡中的天线与IC模块。通过使用电磁波在非接触式IC卡 和用于该IC卡的读写器装置之间进行电源，时钟信号之类的供应以及 诸如数据和指令的信息的输入和输出。另外， 一些非接触式IC卡在IC模块和天线之外还包括电源(例 如参照专利文件l)。这种IC卡用两个塑料片构造，电源与IC模块和 天线一起被密封在这两个塑料片之间。包括电源的非接触式IC卡与不 包括电源的非接触式IC卡相比具有能够远距离传输信息(几十米)的 优点。作为设置在这种IC卡中的电源，可以考虑薄膜锂纽扣电池作为 一次电池，以及可充电锂离子电池、可充电镍氢电池和铅电池作为可 充电电池(二次电池)。然而，其中具有一次电池的IC卡存在这样的问题，即当电池寿命 耗尽时IC卡不再执行其功能。与之相比，当上述的可充电电池安装在 IC卡中时，通过对可充电电池充电还可重复使用该IC卡。作为这种尝 试，存在例如专利文件2中描述的项目。然而，当采用上述的可充电 电池时，其充电需要很长时间，例如至少一个小时。还有，当经过两5年或者更长，可充电电池的容量明显下降；除非替换电池，否则需要 频繁充电。此外，非接触式IC卡的尺寸大致符合称为ID-1卡的国际标准尺 寸，并且与现金卡和信用卡的尺寸和厚度相同(长54.0mmX宽85.7mm X厚0.76mm)。然而，卡厚度大致是符合国际标准的0.76mm，实际 上会变化， 一些卡具有大约0.9mm的厚度。因此，作为将要设置在这 种具有国际标准尺寸的IC卡中的电源，考虑到卡的厚度，该电源厚度 必须减小并且等于或小于大约0.7mm。然而，上述的薄膜锂纽扣电池、 可充电锂离子电池、和可充电镍氢电池需要等于或者大于lmm的厚度， 因此不可能制作具有国际标准尺寸的IC卡。在现有技术中，尽管存在 可以安装在厚度为0.76mm的卡中的作为电源装置的薄膜电容器，其具 有小的存储容量的问题。此外，还假定该非接触式IC卡会放置在裤子的后袋中，并且当持 有者弯腰时会被弯曲。此外，假定除了该非接触式IC卡由其持有者持 有的状态，该卡还用于被固定到具有弯曲表面的物体上。然而，薄膜 电容器，锂纽扣电池和传统可充电锂离子电池太坚硬而不能弯曲。因 此，存在这样的问题，即上述的电源不能适用于将标签和卡弯曲的情 况中的RFID标签和非接触式IC卡。专利文件1:日本专利公开序列号No.Hei-7-262333。 专利文件2:国际公开序列号No.W001/97300。 专利文件3:日本专利公开序列号No.2002-151084。 专利文件4:日本专利公开序列号No.2002-304996。 专利文件5:日本专利公开序列号No.2003-308839。发明内容本发明要解决的问题在上述的情况中，期望要设置在还假定会被弯曲的非接触式IC卡或类似物的RFID标签中的电源能够被以0.9mm或者更小的厚度安装 在标签中，并可以弯曲。此外，还期望这种电池是可以通过充电重复 使用的二次电池，并且充电以短时间完成。此外，需要这样一种RFID 标签，其中可以根据使用时间用新电池替换这种可充电电池。因此本发明的一个目的是提供一种厚度为0.9mm或者更小的 RFID标签，并且其中包括可以通过充电重复使用的可弯曲的电源。解决问题的方案本发明的RFID标签为包括IC模块、天线以及电源或者包括IC 模块、天线、显示元件以及电源的RFID标签，特征在于包括有机自由 基电池(Organic Radical Battery)作为电源。即使RFID标签的0.9mm或者更小的厚度，该有机自由基电池也可以安装在其中。本发明中采用的有机自由基电池为一种使用作为活性物质的有机 自由基化合物的氧化还原反应的电池。专利文件3揭示了一种有机自 由基电池，其中使用硝基氧自由基化合物(nitroxide radical compound)、 芳氧基自由基化合物(aryloxy radical compound)、或者具有特定氨基 三嗪(aminotriazine)结构的聚合物化合物作为正电极的材料。另外， 专利文件5揭示了一种基电池，其中正电极和负电极中至少一个上的 电极反应是一种在其中具有硫杂氮(thiazyl)自由基的自由基化合物被作 为反应产物或者生成物而获得的反应。通过采用这种有机自由基电池，能够提供薄膜、轻的、可折叠的、 并且可充电的IC卡电源。该有机自由基电池可以短时间充电并且最适 合作为IC卡尺寸的装置的电源。在本发明中，可以各种方式考虑RFID标签中的电源和IC模块的 布局。可以考虑其中设置包括腔体部分的基板并且至少电源存放在该 腔体部分中的情况，以及其中设置包括凹入部分的基板，至少电源存放在该凹入部分中，并且进一步设置有密封层来覆盖布置在凹入部分 中的电源的情况。此外，还可以考虑其中IC模块设置在基板上而电源 布置在覆盖该基板的密封层中的情况。通过如上所述地在基板中设置 用来存放该电源的腔体部分以及放置该电源的凹入部分，可以确保该 RFID标签的平坦性。此外，通过在设置了电源的基板表面上以及在面对该电源的密封层的表面上设置氧化硅(SiOx; x=l到2)层和氮氧化硅(SiOxN; x=0.5 到1.5)层可以增强防水性。这是因为考虑到其使用环境对于有机自由 基电池期望更高的防水性。还可以通过将电源密封在密封层中来增强 防水性。此外，可以将天线布置在其上存在电源和IC模块的基板上， 也可以采用密封型的天线并且该天线也作为密封层。或者，该天线可 以作为基板。还有，当使得位于与至少电源相对的位置的密封层可剥开时，可 以容易地替换电池。此外，可以将显示元件布置在本发明的RFID标签中。该显示元 件可以包括薄膜液晶显示元件、电致发光(EL)元件、电子纸以及发 光二极管(LED)显示元件。这使得能够在该RFID标签上显示有用的 信息，比如余额。此外，可以将温度传感器设置在本发明的RFID标签中。从而可 以将该RFID标签固定到食物、饮料、鲜花、血液制品、药物、精密仪 器及类似物品上，并且将其温度传送到用于监控这些物品的外部设备。还有，可以将用于检测生物特征信息的传感器布置在本发明的 RFID标签中，生物特征信息诸如脉搏率、血压、心电图信息、肌动电 流图信息等。因此，通过将该传感器固定在人体上，可以获得生物特 征信息并且将该信息发送到其他人员。还有，可以将位置信息传感器布置在本发明的RFID标签中。因 此，该标签可以用于获得物体和人的位置信息。此外，可以将通知元件安装在本发明的RFID标签中。该通知元 件可以包括用于通过使用光、声音、振动、味道及类似方法进行通知 的装置。结果是，可以通过使用光、声音、或振动指示通信操作，并 且通知通信状态和通信结果。附带而言，不仅显示元件、温度传感器、生物信息传感器、位置 信息传感器和通知元件中的一个，而且其中的两个或者多个的任意组 合可以布置在本发明的RFID标签中。本发明的优点根据本发明，提供一种RFID标签，该RFID标签薄、轻并且适于 携带，其可折叠并且包括电源。最佳实施方式下面，通过参考附图给出本发明的优选实施例的描述。 [l]RFID标签(非接触式IC卡)首先，将描述根据本发明的RFID标签。另外，在下面的描述中， 为相同或者等价的元件被赋予相同的参考序号并且将略去重复描述。还有，图示中的尺寸比例不必要匹配描述中的尺寸比例。图1示出了 RFID标签的结构的实例。示出的RFID标签具有以覆 盖层9a、核心片8a、核心片8b以及覆盖层9b的顺序层叠的结构。核 心片8a和8b作为基板。图2 (a)为从上观看的覆盖层9b的图示，图2 (b)为图2 (a)的X-Y横截面。覆盖层9b为大约0.1mm厚的透明塑料膜，由PVC、 ABS、 PET-G或类似材料的树脂制成。在覆盖层9b中，在与核心片8a 的充电端子7 (图3 (a))重叠的位置设置有孔11。图3 (a)为从上观看的核心片8b的图示，图3 (b)为图3 (a) 的X-Y横截面。核心片8b为厚度从0.25mm到0.35mm的塑料片，由 PVC、 ABS、 PET-G或类似材料的树脂制成。在核心片8b中，为充电 布线和充电端子7布置通孔6，并且核心片8b包括腔体部分10 (凹入 部分)以容纳有机自由基电池l。图4 (a)为从上观看的核心片8a的图示，图4 (b)为图4 (a) 的X-Y横截面。核心片8a为厚度从0.25mm到0.35mm的塑料片，由 PVC、 ABS、 PET-G或类似材料的树脂制成；在核心片8a上，设置有 有机自由基电池l、 IC模块2、天线3、引线4以及充电布线5。有机 自由基电池1设置在这里作为驱动IC模块2的电源。天线3为连接到 IC模块2的平面线圈天线。图5 (a)为从上观看的覆盖层9a的图示，图5 (b)为图5 (a) 的X-Y横截面。覆盖层9a为大约0.1mm厚的透明塑料膜，由PVC、 ABS、 PET-G或类似材料的树脂制成。按照覆盖层9a、核心片8a和8b、以及覆盖层9b的顺序将它们层 叠在一起进行热巻縮(温度IO(TC到15(TC，压力lkg/cn^到10kg/cm2， 巻縮时间30秒到IO分钟)，之后该叠片结构相互融合，从而获得图1 所示示例性实施例的RFID标签。在上述的RFID标签中，尽管电源(有机自由基电池1)布置在核 心片8a上以容纳在核心片8b中形成的腔体部分10中，但是本发明的 电源的构造不受这种构造的限制。例如，电源可以布置在覆盖基板的 密封层中。图6 (a)为在其中安装了有机自由基电池1的密封层100的横截面图，图6 (b)为从下面观看的密封层100的图示。密封层100 的背面上的外周部分102是粘性的。另外，有机自由基电池1容纳在 电池盖101中，由金属或者碳制成的小突出部11从电池1延伸。小突 出部11用于电连接到电池1的各个电极。图7 (a)是其中有机自由基电池1位于密封层100中的RFID标 签的平面图。为沿图7(a)的线X-Y获取的横截面图。该RFID标签 具有其中将覆盖层9a、核心片8a、核心片8b、覆盖层9b以及包括有 机自由基电池1的密封层100按此顺序层叠的结构。通过使用密封层 100的背面的外周部分中的粘性部分102，可以将密封层100固定到核 心片8b上。当密封层100被固定时，电池l的小突出部ll与IC模块 2的端子12重叠。结果，电池1电连接到IC模块2。此外，覆盖层9b 和核心片8b具有开口部分，当固定密封层100时小突出部11和电池1 位于该开口部分中。另外，为了增强防水性，在密封层100和电池盖101的与其中安 装了电池1的开口部分以及电池1相对的表面上，可以例如通过蒸发 形成厚度大约30nm到200nm的氧化硅(SiOx; x=l到2)层。图8 (a)是包括密封层的RFID标签的平面图，该密封层覆盖基 板(核心片)的一部分和有机自由基电池1，图8 (b)为沿图8 (a) 的线X-Y获取的横截面图。在核心片8b中，在其上表面和下表面之间 形成空间部分，设置在核心片8a上的有机自由基电池1被容纳在核心 片8b的该空间部分中。此外，密封层100布置在覆盖层9b上以覆盖 有机自由基电池1并且封闭该空间部分。这里，密封层100为可剥开 的；通过剥掉密封层IOO，可以容易地替换其中的有机自由基电池1。 另外，尽管柔性的塑料材料被用于核心片8a和8b以及覆盖层9a和9b 以便于电池的弯曲，较佳的是类似地对于密封层100采用柔性的树脂 材料或者金属箔片。图9 (a)是具有显示元件的RFID标签的平面图，该标签包括覆 盖基板(核心片)的一部分和有机自由基电池1的密封层。图9 (b) 为沿图9 (a)的线X-Y获取的横截面图。图9 (c)为沿图9 (a)的线 W-Z获取的横截面图。在核心片8b中形成空间部分以容纳有机自由基 电池1，设置在核心片8a上的有机自由基电池1容纳在核心片8b的该 空间部分中。另外，在核心片8a和8b中形成空间部分来容纳显示元件 102，设置在覆盖层9b上的显示元件102容纳在核心片8a和8b的该空 间部分中。此外，密封层100布置在覆盖层9b上以覆盖有机自由基电 池1并且封闭该空间部分。这里，密封层100为可剥离的；通过剥离 密封层IOO，可以容易地替换其中的有机自由基电池1。此外，该实例的显示元件102可以用于其中有机自由基电池1设 置在核心片8a和8b之间的腔体部分10中的RFID标签，如同在图1 所示的实例中。显示元件102通过显示元件布线104连接到有机自由基电池1、IC 模块2、以及开关103。通过操作露出于覆盖层9b的开关103，显示元 件102能够显示IC模块2中的信息。例如，在采用RFID标签作为预 付费型非接触式IC卡(电子币IC卡)的情况中，通过按压开关103 能够在显示元件102上显示余额。显示元件可以是液晶显示元件、EL显示元件、以及电子纸。液晶 显示元件的一个实例包括对向电极301、液晶层302、驱动电极303、 以及背光304，如图10a所示。另外，EL显示元件的一个实例包括玻 璃基板305、阳极(透明电极)306、 EL膜307，以及阴极308，如图 10b所示。另外，电子纸的一个实例包括透明树脂基板309、透明电极 310、微囊体层311、以及驱动电极(TFT电极)312，如图10c所示。在这个方面，为了增强防水性，在密封层100的与其中安装了电 池的凹入部分(空间部分)以及电池1相对的表面上，可以例如通过蒸发形成厚度大约30nm到200nm的氧化硅(SiOx; x=l到2)层或者 厚度大约30nm到200nm的氮氧化硅(SiOxN; x=0.5至U 1.5)层。图ll (a)为带有任意传感器和通知元件的RFID标签的平面图。 图11 (b)为沿图11 (a)的线X-Y获取的横截面图。图11 (c)为沿 图11 (a)的线W-Z获取的横截面图。在核心片8b中形成腔体部分10 (凹入部分)来容纳有机自由基电池1，设置在核心片8a上的有机自 由基电池1容纳在核心片8b的该腔体部分10中。另外，在核心片8a 上设置有传感器14和通知元件15。传感器14和通知元件15经由布线 13连接到有机自由基电池1和IC模块2。而且，尽管传感器14由核 心片8b覆盖，而通知元件15经由设置在覆盖层9b中的孔露出。另外，尽管在图11 (a)到图11 (c)所示的实例中有机自由基电 池l被固定在标签中，然而可以通过剥离密封层IOO来替换电池I，如 同图7 (a)到9 (b)的结构中所示。在这种情况下，为了增强防水性， 最好在密封层100的与其中设置了电池的凹入部分(空间部分)以及 电池相对的表面上，设置厚度大约30nm到200nm的氧化硅(Si0^ x=l 到2)层或者氮氧化硅(SiOxN; x二0.5至lj1.5)层。此外，还可以将显 示元件102增加到该实例的RFID标签，如同图9 (a)所示。传感器14的一个实例可以是温度传感器、用于检测诸如脉搏率、 血压、心电图信息、肌动电流图信息或类似信息的生物特征信息的生 物特征信息传感器等。通知元件15的一个实例可以是产生光、声音、振动或者味道的元 件。作为发光元件，可用LED或者EL元件。发声元件可以是纸状的 超薄膜扬声器。作为振动元件，可用压电元件或者磁致伸縮元件 (Magnetostrictor Element)。作为用电产生味道的元件可以考虑其中将一种香水与诸如加热器13的电热转换器相结合的元件，这种香水在室温下无味而当环境温度升 高时汽化而产生味道。或者可以采用对其中包含香水的微囊体施加压 力来破开该微囊体以发出味道的元件。在将上述示例的温度传感器作为本发明的RFID标签的传感器的情况下，如果该标签固定到食物、饮料、鲜花、血液制品、药物、精 密仪器及类似物品上，可以监控其温度。例如，可以采用实时方式监控其在输送和存储过程中的温变史；如果发生异常，该温变史可以用 于帮助跟踪调査。此外，该传感器还可以用作固定到人体上以在其上 使用的体温传感器。例如，在医院中，可以在护士中心实时获得病人 体温的变化。此外，如果显示元件102与温度传感器一起安装在RFID标签上， 则除了发送所检测的当前温度或者温度历史之外，可以在显示元件102 上显示它。另外，如果将生物特征信息传感器作为RFID标签中的传感器14， 可以获得佩戴该RFID标签的单独生活的老年人或者不健康的人的活 动状态或者健康状态的信息，并且可以将信息传送给医生和他或者她 的家人。此外，当显示元件102与生物特征信息传感器一起安装在RFID 标签上，可以将这样检测的血压、脉搏率及类似信息发送到外部装置 并且佩戴者可以通过使用显示元件102知道这些项目。如果还在标签 中安装了温度传感器，可以发送和显示体温。而且，如果将位置信息传感器作为RFID标签中的传感器14并且 该标签固定到物体或者人上，可以从外部获得该物体或者人的位置信 息。例如，可以在游乐场所找到丢失的儿童，或者检测递送的物品， 或者获得单独生活的老年人或者不健康的人的活动状态的信息。此外，如果该位置信息传感器与显示元件102、温度传感器以及生物特征信息传感器中的一个或者多个被安装在RFID标签上，例如，可以通过外部传输，在获得单独生活的老年人或者不健康的人的位置信息的同时获得生物特征信息和温度信息；并且佩戴者也可以使用显示元件102知道生物特征信息和温度信息。此外，如果通知元件安装在RFID标签中，可以在使用天线3进 行RF通信时或者在通过传感器14进行检测时产生光、声音或者振动。 还有，在其中包括通知元件15的RFID标签作为具有电子币功能的非 接触式IC卡的情况下，当携带者通过检票口时，该卡自身可以通过光、 声音或者振动通知RF通信的成功。在此情况下，可以通过声音通知盲 人电子币的余额。此外，在其中包括通知元件15的RFID标签存放在 钱包或者证件夹中或者固定到钱包或者一串钥匙上时，如果该相关物 品丢失，可以使标签发出声音或者光来便于找到它。此外，如果通知元件15和显示元件102、温度传感器、生物特征 信息传感器以及位置信息传感器中的一个或者多个安装在RFID标签 上，可以在上述的功能之外，使用声音或类似方法通知单独生活的老 人或者不健康的人生物特征信息和温度信息的异常，以促使其上床休息。如上所述，已经对本发明的优选实施例进行了描述，然而，在根 据本发明的RFID标签中，天线3也可以布置在用于有机自由基电池1 的同一基板(核心片8a)上，或者也可以设置在密封层100上以用作 密封层100。图12示出本发明的RFID标签中采用的IC模块的实例的概念图。 该lC模块2包括存储器2a (ROM、 RAM)、控制微处理器2b、指令 2d、时钟2e、以及前端2f。这里，通过IC模块2利用来自有机自由基电池1的电能以发出无线电波以及重写和记录数据。 [2]薄膜有机自由基电池下面，描述本实施例的RFID标签中采用的薄膜有机自由基电池。 图13为薄膜有机自由基电池的透视图，图14为显示电池的内部结构 的分解透视图。薄膜有机自由基电池为厚度为0.7mm或更小的薄膜型的有机自由 基电池。在薄膜有机电池的基本结构中，包括稳定的自由基化合物作 为其材料的自由基正电极202、包括多孔聚丙烯和纤维素的隔离件203、 包括金属锂或类似材料的负电极204按此顺序层叠。在该层叠结构中， 渗透了电解溶液的隔离件203由位于其两面上的外膜201夹在中间并 且被密封在其间。此外，正电极202和负电极204分别连接到正电极 引线205和负电极引线206从而在该结构中通过这些引线获得电能。 作为外膜201，采用例如具有低水汽渗透性的铝薄复合薄膜。下面，描述本发明中采用的有机自由基电池的各个构成部件。(1)自由基正电极 作为用于自由基正电极202的正电极活性物质，可以采用硝基氧 自由基聚合物，该硝基氧自由基聚合物在还原状态包括下列分子式(1) 表示的硝基氧自由基在其分子中作为部分结构，在氧化状态包括由下 列分子式(2)表示的氧铵(oxoammonium)(硝基氧阳离子)在其分子 中作为部分结构。如果采用有机自由基电池作为一次电池，考虑在其放电时，电荷 在下列分子式(1)表示的硝基氧自由基基团和下列分子式(2)表示 的氧铵基团之间转移。此外，如果采用该电池作为二次电池，考虑在 其充电和放电时，电荷可逆地在下列分子式(1)表示的硝基氧自由基 基团和下列分子式(2)表示的氧铵基团之间转移。这里，硝基氧自由基基团指的是一种取代基，其中构成包括氧原子和氮原子的组合的硝 基氧自由基的氧原子包括未成对的电子。在该硝基氧自由基基团中， 氧原子上未成对的电子由于氮原子的电子吸引特性而被稳定。通过使用这种硝基氧自由基聚合物，具有高能量密度的电池可以 被稳定地操作。<formula>formula see original document page 17</formula>下面的分子式(3)到(7)显示了硝基氧自由基聚合物的示意性 结构实例。分子式2<formula>formula see original document page 17</formula>在这些分子式(3)到(7)表示的自由基聚合物中，正电极物质在还原状态为由分子式(3)到(7)表示的硝基氧自由基，而在氧化 状态为分别由下列分子式(8)到(12)表示的氧铵(硝基氧阳离子)。 考虑当电池工作时，电荷在分子式(3)到(7)的硝基氧自由基和下 列分子式(8)到(12)的氧铵(硝基氧阳离子)之间转移。分子式3
<formula>formula see original document page 31</formula><formula>formula see original document page 19</formula>
另外，这些硝基氧自由基聚合物较佳地具有500或者更大的重均 分子量，更好地是5000或者更大。这是因为在重均分子量为500或者 更大的情况下聚合物不容易在电池电解溶液中溶解，而在重均分子量 为5000或者更大的情况下几乎不可溶解。聚合物形式的该聚合物可以 是链、分支、或者网络的形状。还有，可以采用包括由交联剂(crosslinkingagent)构造的桥的结构。此外，尽管这些硝基氧自由基聚合物中的每种可以作为单种成分 使用，也可以将其中的两种或者更多相互组合。此外，也可以将这些 成分与其他活性材料组合。此外，当使用硝基氧自由基聚合物形成电极时，还可以混合导电 剂(conductivity giving agent)来降低阻抗。该导电剂的材料可以包括 碳的精细颗粒，诸如石墨、炭黑以及乙炔黑以及导电聚合物，诸如聚 苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、以及多并苯。还有，为了增加硝基氧自由基聚合物与导电剂之间的粘合，可以 使用粘合剂。这种粘合剂可以包括树脂粘结剂，诸如聚四氟乙烯、聚 偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟丙烯共聚 物、丁苯共聚物橡胶、聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、以及多种聚氨酯。自由基正电极202通过在正电极集电体(collector)上形成硝基氧 自由基聚合物作为自由基正电极材料而构成，作为正电极集电体，可 以采用由镍、铝、铜、金、银、铝合金、不锈钢、碳或类似材料制成 的箔或者平板。特别地，为了方便电池的折叠，较好地是构成其中在 集电体材料的箔上形成凝胶状态的硝基氧自由基聚合物。(2)负电极作为用于负电极204的活性材料，锂金属和锂合金可用。锂合金 可以包括LiAl合金、LiAg合金、LiPb合金、LiSi合金、Li-Bi-Pb-Sn-Cd 合金以及Li-Ga-In合金。其形状没有特别限制，而可以是例如薄膜的 形状、由凝固的粉末构成的形状、以及纤维或者薄片的形状。还有， 这些负电极活性材料可以作为单一材料使用或者组合使用。通过在集电体上形成上述活性材料来构造负电极204，作为集电20体，可以使用与包括正电极的集电体相同的材料。自然地，对于活性 材料和集电体，材料和厚度被选择以方便电池的弯曲。另外，为了增加负电极204的组分材料之间的粘合，可以使用粘 合剂。这种粘合剂可以是聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六 氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟丙烯共聚物、丁苯共聚物橡胶、聚丙 烯、聚乙烯、聚酰亚胺、部分羧基化的纤维素以及多种聚氨酯。(3) 隔离件为了防止自由基正电极202和负电极204之间的接触，可以采用 包括聚乙烯、聚丙烯或类似材料的多孔膜的隔离件203;纤维素膜以及 无纺布。(4) 电解质图13所示的电池1包括由电解质溶液渗透的隔离件203。隔离件203的电解质溶液用于在电极，即负电极204和正电极202 之间传输载流子，并且一般最好该电解质溶液具有2CTC下10—5到 10—^/cm的离子电导率。作为电解质溶液，例如可以采用通过在溶剂中 溶解电解质盐获得的电解质溶液。作为电解质盐，例如可以使用LiPF6、 LiC103、 LiBF4、 LiCF3S03、 LiN(CF3S02)2、 LiN(C2F5S02)2、 LiC(CF3S02)3、以及LiC(C2F5S02)3。作为用于溶解这种电解质盐的溶剂，可以采用有机溶剂，例如碳 酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、7-丁内酯、四氢呋喃、二氧戊环(dioxorane)、环丁砜(sulforane) 、 二 甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮。这些溶剂中的每种 可以作为单个溶剂使用或者其中的两种或者更多可以混合使用。此外，电池可以包括固体电解质代替隔离件203。作为固体电解质，可以使用基于偏二氟乙烯的(fluoride-vinylidene-based)共聚物，诸如 聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-乙烯共聚物、 偏二氟乙烯-单氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、偏二氟乙 烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物；基 于丙烯腈(acrylnitrile)的聚合物，诸如丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物、 丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-甲基丙烯酸乙酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸乙酯共聚物、丙烯腈-甲基丙烯酸共聚物、丙烯腈-丙烯酸共聚物、 以及丙烯腈-醋酸乙烯酯共聚物；聚环氧乙垸、环氧乙垸-环氧丙垸共聚 物、以及丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的聚合物。作为固体电解质，可以 使用通过将电解质溶液渗透到上述的这种聚合物物质中产生的凝胶， 或者可以其原始状态使用这些聚合物物质。为了便于电池的折叠，最好以凝胶的状态采用电解质。 (5)电池形状本发明中采用的薄膜有机自由基电池的形状不限制于图13所示的 片形。除了片形的电池形状，可以使用圆柱形形状、矩形形状、币形 形状之类。这种电池通过使用金属盒、树脂盒、金属箔、复合薄膜之 类密封包括上述的正电极、负电极、电解质以及隔离件的层叠结构或 者一巻电极来制作。然而，从便于减小厚度的观点来看，该电池形状 最好形成为由复合薄膜密封的片形。作为复合薄膜，可以采用单个合 成树脂膜，通过将诸如铝箔的金属箔固定到合成树脂膜上得到的一项，以及通过将诸如Si02的氧化物蒸发到合成树脂膜上得到的一项。(自由基聚合物合成实例) 通过分子式(5)描述的自由基聚合物的合成实例如下。首先，合成单体(2,2，6,6-四甲基哌啶-4-乙烯基氧基-1-氧基)。该 单体在作为催化剂的铱的存在下，通过对于包括相关的自由基以及醋 酸乙烯酯的加热回流工艺而合成。具体地，该单体根据zyanaru obu jiamerikan kemikaru sosaeti (Journal of The American Society, No. 124， pp. 1590-1591 (2002), Kokei Ishii et al )以及日本专利公开序列号 No.2003-73321合成。接着，该2,2，6，6-四甲基哌啶-4-乙烯基氧基-l-氧基(单体)通过由 下列分子式(13)表示的反应聚合。下面将描述其具体的方法。分子式6(1 3)在氩气环境中，将10g (50.4 mmol)如上所述合成的2，2,6，6-四甲 基哌啶-4-乙烯基氧基-l-氧基(单体)和lOOmL的二氯甲烷添加到三颈 圆底烧瓶中以冷却到-78。C。进一步，将280mg (2 mmol)三氟化硼-乙醚络合物加到其中并且均匀分布，接着在-7『C进行其处理20小时。 在该处理完成之后，温度回到室温，得到的固体物质被过滤并由甲醇 漂洗几次，将获得的物质在真空中干燥从而得到作为红色固体的分子 式(5)表示的自由基聚合物(产出率70%)。测量获得的自由基聚合物的IR光谱，该光谱指示由于在上述的单 体的情况下测量的乙烯基的966674 (cm-l)的峰值的损失。此外，获 得的自由基聚合物在有机溶剂之类中不可溶解。通过ESR光谱获得的 该自由基聚合物的自旋密度为3.05 X 1021 spin/g。这大致符合基于这 样的假设获得的自旋密度，即该聚合物的所有的基经过聚合化没有被 去激活并且作为基存在。(薄膜有机自由基电池的制作实例) 下面，描述薄膜有机自由基电池的制作实例。1.68g的由分子式(5)表示的自由基聚合物的细粉，0.6g的碳粉(Raion制造的科琴黑(Ketchen black) EC300j) ， 96mg的羧甲基纤 维素(Nihon Zeon制造的CMC:HB-9) ， 24mg的聚四氟乙烯(Daikin 制造的PTFE:F-104)，以及7.2mL的水在均质器中搅拌以调节为均匀 的浆。通过电极制作涂敷器将该浆涂敷到铝箔上(厚度20um:正电 极集电体)，接着在8(TC干燥3分钟以最终形成厚度为50nm的自由 基正电极层。接着，将这样获得的自由基正电极冲压为20mm x 20mm的方块。 将3cm长，0.5mm宽的镍引线焊接到该正电极的铝箔表面。此外，将 锂箔(厚度30um)固定到铜箔(负电极集电体)上并冲压为20mmx 20mm的方块来最终形成负电极。将3cm长，0.5mm宽的镍引线焊接 到该负电极的铜箔表面。接着将自由基正电极、多孔聚丙烯的隔离件(25mmx25mm正方 形)、以及负电极按此顺序层叠在一起，自由基正电极浆与锂层相对 从而形成具有镍引线的电极对。此后，将两个可熔化焊接的铝复合膜(长度40mmx宽度40mmx 厚度0.76mm)在它们的三条边上熔化焊接来形成袋子的形状，接着将 具有镍引线的电极对放置到其中。此外，将0.5cc的电解质溶液(包括 1.0 mol/L的LiPF6的电解质盐的碳酸亚乙酯(EC) /碳酸二乙酯(DEC; 混合比EC:DEC = 3:7)的混合溶液)注入到该铝层叠盒中。在该过程 中，lcm的每个具有镍引线的电极的镍引线的末端设置在该铝层叠盒 的外部，接着将该盒子没有熔合的一边熔化焊接。结果，电极和电解 质溶液完全密封在该铝层叠盒中。以这种方式，制成了薄膜有机自由基电池(长度40mm x宽度 40mm x厚度0.4mm)。该电池以100mA充电30秒，接着以O.lmA的固定电流放电。结果，该电池在3.5V的平均电压下放电5小时(1.8mWh的能量)。实例(RFID标签制作实例1) 下面，描述根据本实施例的RFID标签的制作实例。如同图1中所示的横截面结构的RFID标签的IC卡通过如下获得。首先，准备O.lmm厚的由PVC制成的覆盖层9b; 0.28mm厚的 PVC核心片8b，其中布置了用于充电布线和充电端子7的通孔6，并 且包括用于存放有机自由基电池1的腔体部分10; 0.28mm厚的PVC 核心片8a，其中设置了有机自由基电池1、 IC模块2、天线3、引线4 以及充电布线5;以及1.0mm厚的PVC覆盖层9a。此后，覆盖层9a、 核心片8a、核心片8b、以及覆盖层9a从底部按此顺序层叠在一起，并 且被热巻縮(120°C，压力2kg/cm2， 2分钟)。结果，完全制成了图l 所示的IC卡。(RFID标签制作实例2) 如同图7 (a)和7 (b)中所示的RFID标签的IC卡通过如下获得。准备O.lmm厚的PVC覆盖层9b，其包括一开口部分，有机自由 基电池1和小突出部11可以通过该开口部分；0.28mm厚的PVC核心 片8b，其中布置了用于充电布线和充电端子7的通孔6，并且包括用 于容纳有机自由基电池1的空间部分；0.28mm厚的PVC核心片8a， 其中设置了 IC模块2、天线3、引线4以及充电布线5;以及l.Omm 厚的PVC覆盖层9a。此后，覆盖层9a、核心片8a、核心片8b、以及 覆盖层9a从底部按此顺序层叠在一起，并且被热巻縮(120°C，压力 2kg/cm2， 2分钟)以成型为卡。将包括薄膜有机自由基电池1的密封 层100(长度40mmx宽度40mm x厚度0.4mm)固定到该卡上，使得电池1通过该卡的覆盖层9b的开口部分容纳在核心片8b的空间部分中。结果，完全制成了图7 (a)和7 (b)所示的IC卡。(RFID标签制作实例3) 如同图9 (a) 、 9 (b)和9 (c)中所示的RFID标签的IC卡通过如下获得。准备0.1mm厚的PVC覆盖层9b，其包括一开口部分，有机自由 基电池1和小突出部11可以通过该开口部分；0.28mm厚的PVC核心 片8b，其中布置了用于充电布线和充电端子7的通孔6，并且包括用 于容纳有机自由基电池1和显示元件102的空间部分；0.28mm厚的 PVC核心片8a，其中设置了IC模块2、天线3、引线4、充电布线5、 和显示元件102;以及l.Omm厚的PVC覆盖层9a。此后，覆盖层9a、 核心片8a、核心片8b、以及覆盖层9a从底部按此顺序层叠在一起，并 且被热巻缩U2(TC，压力2kg/cm2， 2分钟)以成型为卡。将包括薄膜 有机自由基电池1的密封层100 (长度40mm x宽度40mm x厚度 0.4mm)固定到该卡上，使得电池1通过该卡的覆盖层9b的开口部分 容纳在核心片8b的空间部分中。结果，完全制成了图9 (a) 、 9 (b)和9 (c)所示的IC卡。


图1为示出本发明的示例性实施例中的RFID标签的横截面图。图2 (a)为覆盖层9b的平面图。图2 (b)为沿图2 (a)的线X-Y 获取的横截面图。图3 (a)为核心片8b的平面图。图3 (b)为沿图3 (a)的线X-Y 获取的横截面图。图4(a)为核心片8a的平面图。图4 (b)为沿图4 (a)的线X-Y 获取的横截面图。图5 (a)为覆盖层9a的平面图。图5 (b)为沿图5 (a)的线X-Y获取的横截面图。图6(a)为其中安装了薄膜有机自由基电池的密封层的横截面图。图6 (b)为从下面观察的图6 (a)中的密封层的图示。图7 (a)是采用其中包括薄膜有机自由基电池的密封层的RFID 标签的平面图。图7 (b)为沿线X-Y获取的横截面图。图8 (a)是包括覆盖基板和薄膜有机自由基电池的密封层的RFID 标签的平面图。图8 (b)为沿图8 (a)的线X-Y获取的横截面图。图9 (a)是本发明的示例性实施例中具有显示元件的RFID标签 的横截面视图。图9(b)为沿图9(a)的线X-Y获取的横截面图。图 9 (c)为沿图9 (a)的线W-Z获取的横截面图。图10 (a)为示出液晶显示元件的结构的图示。图10 (b)为示出 EL显示元件的结构的图示。图10 (c)为示出电子纸的结构的图示。图ll (a)为具有任意传感器和通知元件的RFID标签的平面图。 图11 (b)为沿图11 (a)的线X-Y获取的横截面图。图11 (c)为沿 图ll (a)的线W-Z获取的横截面图。图12为本发明的RFID标签中采用的IC模块的实例的概念图。图13为薄膜有机自由基电池的透视图。图14为显示薄膜有机自由基电池的结构的分解透视图。参考序号说明1薄膜有机自由基电池2 IC模块3天线4引线5充电布线6通孑L7充电端子8a， 8b核心片9a， 9b覆盖层10腔体部分2711小突出部 12端子13布线14传感器15通知元件100密封层101电池盖102显示元件103显示元件开关104显示元件布线301相对电极302液晶层303驱动电极304背光305玻璃基板306阳极(透明电极)307 EL薄膜308透明树脂基板309透明树脂基板310透明电极311微囊体层312驱动电极(TFT电极)201外膜202自由基正电极 203隔离件 204负电极 205正电极引线 206负电极引线
权利要求
1.一种RFID标签，包括IC模块，天线以及电源，其特征在于有机自由基电池安装在其中作为电源。
2. 如权利要求1所述的RFID标签，其中所述RFID标签厚度为 0.9mm或者更小。
3. 如权利要求1或2所述的RFID标签，还包括显示元件。
4. 如权利要求3所述的RFID标签，其中所述显示元件为液晶显 示器、有机EL显示器、和电子纸中的任意一个。
5. 如权利要求1到4之一所述的RFID标签，包括基板，其中所 述电源和IC模块被布置在所述基板中。
6. 如权利要求5所述的RFID标签，其中所述基板包括腔体部分， 并且至少电源存放在所述腔体部分中。
7. 如权利要求5所述的RFID标签，其中所述基板包括凹入部分， 并且至少电源设置在所述凹入部分中，所述标签还包括密封层以覆盖 设置在所述凹入部分中的电源。
8. 如权利要求1到4之一所述的RFID标签，包括基板和用于覆 盖所述基板的密封层，其中所述IC模块被设置在所述基板上而电源设 置在所述密封层中。
9. 如权利要求8所述的RFID标签，其中所述基板包括位于设置 电源的位置处的凹入部分。
10. 如权利要求7到9之一所述的RFID标签，其中所述天线设置 在所述密封层中。
11. 如权利要求5到9之一所述的RFID标签，其中所述天线设置 在所述基板上。
12. 如权利要求11所述的RFID标签，其中所述天线与所述电源 和IC模块一起设置在同一个基板上。
13. 如权利要求7到12之一所述的RFID标签，其中所述基板和 所述密封层包括分别具有柔性的材料。
14. 如权利要求7到13之一所述的RFID标签，其中所述密封层 设置为可以从所述基板剥离。
15. 如权利要求7到14之一所述的RFID标签，其中在设置了电 源的基板表面上以及在面对所述电源的密封层的表面上设置有氧化硅 层(SiOx; x=l至lj 2)。
16. 如权利要求7到14之一所述的RFID标签，其中在设置了电 源的基板表面上以及在面对所述电源的密封层的表面上设置有氮氧化 硅层(SiOxN; x=0.5至U 1.5)。
17. 如权利要求1到16之一所述的RFID标签，其中所述RFID 标签为非接触式IC卡。
18. 如权利要求1到17之一所述的RFID标签，包括温度传感器。
19. 如权利要求1到18之一所述的RFID标签，包括生物特征信 息传感器。
20. 如权利要求19所述的RFID标签，其中所述生物特征信息传 感器为脉搏率传感器、血压传感器、心电图传感器、和肌动电流图传 感器中的任一种。
21. 如权利要求1到20之一所述的RFID标签，包括位置信息传 感器。
22. 如权利要求1到21之一所述的RFID标签，包括通知装置。
23. 如权利要求22所述的RFID标签，其中所述通知装置产生光、 声音、振动、和味道中的任一种。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种RFID标签，其中包括轻的、薄的、通过充电可以重复使用的、并且可折叠的电源。在包括IC模块2、天线3、以及电源并且厚度小于等于0.9mm的RFID标签中，包括了厚度小于等于0.7mm的有机自由基电池作为电源。
文档编号H01M10/40GK101326539SQ200680045868
公开日2008年12月17日 申请日期2006年12月4日 优先权日2005年12月5日
发明者三浦贞彦, 中原谦太郎, 入山次郎, 岩佐繁之, 森冈由纪子, 草地雄树, 须黑雅博 申请人:日本电气株式会社