CN101361231A - 卷曲方法及由此制造的器件 - Google Patents

Abstract

一种用于将两个薄的元件卷曲到一起、同时将它们电连接的方法，包括步骤：a)设置具有导电层的电介质基底(5)；b)设置具有至少一个加工硬化的穿透齿(10a、10b、10c、10d、10’a、10’b、10’c、10’d)的金属带；c)利用所述至少一个穿透齿穿透所述电介质基底和所述导电层；以及d)在所述导电层上弯曲所述至少一个穿透齿，以便在所述至少一个穿透齿和所述金属带之间夹住至少所述导电层和所述电介质基底。一种利用该方法制造的器件。

Description

卷曲方法及由此制造的器件

本发明总体涉及卷曲方法和由此制造的器件。更具体地，该方法适用于将两个薄的元件卷曲到一起，同时将它们电连接。

例如，该方法适用于在天线盘旋匝之上联接RFID(射频标识器)标签中天线上的桥或带。

使用具有RFID天线的标签用于标识和监控物体在本领域是已知的。没有自己的能量源，标签包括天线和包含存储器的集成电路(IC)芯片。如果该标签进入磁场，则RFID天线将被通电并且电子电路能够发送编码的信号到读取器或分开的接收天线。

图1a至1c中示出了RFID布局的示例。此布局包括天线1。集成电路(IC)芯片(图1a至1c中未示出)连接到此天线。天线环1，后面也称作天线迹线，通常包括围绕平坦的电介质基底盘旋的多个匝。天线迹线1可以在铺设在基底上之前形成或直接形成在基底上(通过例如印刷和/或刻蚀技术)，这些属于已知技术。当天线图案需要不止一匝时，如图1a至1c中所看到的，天线端子2和2’由多个匝分开，并且必须在这些盘旋匝之上形成电桥以闭合天线环。形成并连接此桥到天线，同时保持此桥与迹线电隔离的不同技术是已知的，此桥后面也称作带或导电带。

PCT申请WO2005/041121公开了具有经由卷曲的连接电耦接到一起的带和天线的RFID器件。

申请人寻找一种简单、直接、有效并改善的方法用于实现该连接。

因此，本发明提供一种根据权利要求1所述的装配方法。本发明还提供根据权利要求8所述的器件。

本发明利用改善的卷曲技术，该技术容许：

-形成在导电带上的穿透齿和导电层之间的大的接触面接；

-由于加工硬化的单个齿或多个齿的可靠的穿透和卷曲，

-由于硬化的单个或多个齿逆向导电层弯曲的强的应变阻力。

本发明的其它实施例和/或实施对应于权利要求2-7和9-11，单独地考虑或双重或多重组合地考虑。

当结合附图考虑时，本发明的其它特征和优点将在此后的描述中进一步显现，其中：

图1a-1c示例需要桥或带时天线端子的不同配置；

图2示例用于联接到根据本发明的方法的示例性实施中的RFID天线的具有切割的穿透齿的桥或带的视图；

图3示例根据本发明的天线电路中使用的承载带的第一载体的视图；

图4示例根据本发明的天线电路中使用的承载带的第二载体的视图；

图5示例卷曲到根据本发明的方法的示例性实施的RFID天线的天线端子的桥的截面视图；

图6a-c示例根据本发明的方法的示例性实施的不同步骤。

为示例目的，以下作为RFID标签制造方法描述本发明。

该RFID标签通常包括承载天线的电介质基底(图1a至1c中未示出)。在示出的范例中，数个匝1形成盘旋天线的天线环。此天线包括第一和第二天线端子2和2’。芯片(图1a至1c中未示出)通常联接到天线迹线，以形成RFID天线。芯片或者在匝1内的区域中联接到端子3和3’(图1b)，或者在匝1外的区域中联接到端子3和3’(图1c)。芯片也可以设置在闭合天线环(图1a)的桥(图1a至1c中未示出)上。

在所有三个例子中，桥和导电带必须联接到天线端子2和2’以闭合天线环。例如在可以是类似于图1a的天线的电容性天线的情况下，也可以不用芯片而设置天线电路。

天线由电介质基底承载。此基底由用于ISO无接触RFID卡的合适的材料制成。此电介质基底可以由例如PVC、聚酯、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亚胺、环氧玻璃等制成。也可以使用诸如纸的基底。基底是硬的及柔性的。例如，基底厚度在100-300微米的范围中并且优选地约为200μm厚。

RFID标签存在承载迹线1的上表面6和对应于无天线端子的电介质基底5的表面的下表面7。

通过在基底上电镀导电层和可能根据对应于匝的迹线的图案刻蚀它来制成天线。导电层可以由铜、金、铂、铝、黄铜、锡、银或任何其它合适的导电金属或合金制成。如果需要，也可以使用预先铺设在基底上的粘接剂将导电层叠层在电介质基底上。迹线的厚度通常在9至50微米的范围中，但是也可以更薄或更厚，取决于天线电路的规格。优选地，它们为约35μm厚。

基底和天线覆盖有10-30μm厚，例如18μm厚的胶层。

在电介质基底5上形成具有天线端子2和2’的天线电路后，执行附加的联接步骤：将导电带10联接到所述天线端子以便形成越过天线匝的桥，如图5和6中所示。

通过冲压如图3和4中所看到的薄的金属片来形成桥或带。如后面看到的，带也可以承载绝缘材料。

此带材料例如是磷青铜，或另外的铜合金，或具有足够高的机械阻力的任何其它合金。带的厚度例如在50-100微米的范围中，并且优选地约为80μm厚。

图2中示出了带的实施例的范例。带10的末端分别包括第一和第二增大的端子部分115和115’，它们将分别联接到天线端子2和2’。带10还包括中央窄的部分110，其有助于减小带联接到天线电路时带的带电容。天线电路的可视方面也得到了改善。

带10的每个末端包括至少一个穿透齿或瓣，诸如用于端子部分115的10a、10b、10c及10d和用于端子部分115’的10’a、10’b、10’c及10’d。此穿透齿可以是如图2至4中看到的齿环的部分，例如4个齿。

通过穿过整个导电带的厚度切割(即冲压)来获得穿透齿。可以在如图2中看到的带10的端子部分115和115’上执行按照十字图案的切割。在图4中能够看到得到的穿透齿。在切割步骤中，齿被延长，例如超过50％，以便被加工硬化。在切割齿10a至10d后，将所述齿沿它们的底部弯曲，即沿将穿透齿链接到端子部分的线弯曲。优选地将齿弯曲，以便基本垂直于由带限定的主平面。如图2中看到的，齿可以呈现具有锋利的顶端的三角形形状。倘若执行不同的切割以获得合适的形状，它们也可以呈现如图4中看到的圆的顶端形状。齿的顶端还可以呈现平的轮廓。

弯曲的穿透齿限定分别在端子部分115和115’上的开口15和15’，如图4中所示。

图5示例根据本发明的示例性实施的RFID天线的视图，具有其天线端子2和2’及将所述端子彼此连接的桥10。天线电路对应于图1b或1c的天线，芯片设置在导电带10外部。天线匝1形成在电介质材料5之上。如前面针对图1b和1c描述的，天线2和2’由中间的匝1彼此隔开，使得需要桥或导电带10以将这些端子电链接到一起。

带10直接施加在没有天线端子的电介质基底的表面上天线端子2和2’的对面。电介质基底5局部地用作将天线迹线1与所述带分开的绝缘层。因此无需在带上增加绝缘层。这使得消除带和天线迹线之间的带电容。这使得消除在带和天线迹线之间产生特定的隔离层。

以下将详细描述通过卷曲将带10联接到RFID标签的方法。图6a至6c中示例了该方法。在如前面解释的在带的末端上形成穿透齿10a和10c之后，将带面向RFID的下表面7放置。然后将带压向此表面7。通过穿透齿将RFID标签戳破，穿透齿切割穿过电介质基底5、天线端子2和胶层20，直到所述穿透齿在RFID表面相反的侧面出现，如图6b中看到的。按图6a中箭头F所示的方向执行从RFID标签的下侧7的戳破。

如图6b中所示，穿透齿相继地通过电介质基底5、天线端子2和胶层20。方向F基本垂直于带10的主平面。可以由各个齿顶端10e至10h方便借助于齿10a至10d的穿过RFID的穿透。每个穿透齿10a至10d与天线端子2沿每个齿的第一部分18接触。此第一部分18的长度取决于天线端子的厚度20。

在切割穿过天线端子2之后，每个齿10a至10d在RFID标签的上表面6之上卷曲，如图6c中所看到的。此卷曲的弯曲方向由图6b中箭头F’所示。通过在RFID标签的上表面6上卷曲齿10a至10d，可以理解，穿透齿其实朝向RFID标签的上表面6弯曲，并且彼此远离。从而，穿透齿10a至10d远离中央开口15和/或穿透齿的环弯曲。可以使用冲压(punching)工具来弯曲穿透齿。

图5及图6c示出了在利用根据本发明的方法卷曲带10后的导电带10和天线电路1。在这些截面视图中，仅穿透齿10a和10c是可见的。使带10与下表面7接触，并且穿透齿10a至10d和10’a至10’d已经首先切割穿过电介质5，其次穿过天线端子2和2’，并且然后穿过胶层20。已经将穿透齿弯向上侧6，即与插入齿的侧相反的侧。弯曲穿透齿10a和10c直到它们与天线端子2接触，同时弯曲穿透齿10’a和10’c直到它们与天线端子2’接触。结果，天线端子和带10之间的电路径通过部分18及齿顶端和天线迹线之间的接触区。

每个穿透齿的特性是高度17至少比天线端子区域中RFID标签的厚度18大，如图6a中所看到的。沿垂直于带10的方向在穿透齿的顶端和其底部之间测量高度17，穿透齿在其底部从带10弯曲开。作为范例，在天线端子区域附近，RFID标签的厚度可以是200(基底)+35(导电迹线层)+18(胶层)＝253μm，及穿透齿的高度可以至少比此高度大并且优选地为数百微米长，以将所述穿透齿弯曲朝向RFID标签。

在根据本发明的RFID标签的可选实施中，带10也可以联接在RFID标签(未示出)的上表面6上。需要绝缘层以将所述带与天线迹线1电隔离。对于穿透天线端子2和2’的带，在穿透电介质基底之前，以上关于图6a至6c描述的步骤是可以互换的。

导电带设置有绝缘层，以便使带与天线匝绝缘。穿透齿然后在戳破电介质基底之前戳破天线端子，直到绝缘层与天线匝接触。如图3中所看到的，带10可以在载体200中切割出。绝缘层70可以铺设在带上。

也可以通过冲压合适的导电材料的片来形成带10，如图4中看到的。

带10包括窄的中央区段110和增大的端子部分115和115，穿透齿10a至10d和10’a至10’d分别在端子部分115和115上切割出。考虑带10的维度，并且具体地高的长宽比，载体带可以包括横向引导部分120和120’(分别设置有引导孔121和121’)，所有带分别通过变窄的部分120a和120’a联接到引导部分。从而，改善了带10的完整性(integrity)，并且引导孔也可以用作用于改善冲压工具的定位的标记。

可以在切割出带10之前或之后切割出穿透齿。图4中，示出了穿透齿第一次弯曲以基本垂直于带(并且在此范例中为载体条带)之后的情形。

如前述，如果这样冲压的带要联接在RFID标签的上表面，则应当将绝缘层(图4中未示出)加到带的顶上。然后在带10被卷曲到RFID标签之前或者在该卷曲的同时将带10从载体条带(图4中带10’)切断。

能够通过选择性地增加绝缘层到RFID标签的上侧，同时保留天线端子无绝缘材料，找到增加到带上的绝缘层的可选解决方案。

在带联接在基底上表面上时，穿透齿在通过基底一次后被逆向基下表面7弯曲，使得穿透齿的顶端再次穿透电介质基底5，与天线端子靠近或接触。可以由定位于齿的顶端附近的加热杆局部地加热电介质基底。加热导致电介质基底的局部削弱，使得能够在穿透齿的顶端和天线端子之间形成焊接节点。

穿透齿的长度优选地包括在0.8mm至1.5mm之间，并且优选地为1.2mm。测试显示带的厚度不影响穿透步骤，而较短的齿可能导致弯曲步骤中的困难。

4个齿的配置似乎特别适合于卷曲桥，因为得到的卷曲的桥相对于RFID标签稳定并且确保与天线端子的好的电和机械接触。

一旦将带联接到基底，则在130℃利用20巴的压力叠层它。由于根据本发明的方法，电接触和机械联接保持有效的。

Claims (11)

1、一种用于将两个薄的元件卷曲到一起、同时将它们电连接的方法，包括步骤：

a)设置具有导电层的电介质基底(5)；

b)设置具有至少一个加工硬化的穿透齿(10a、10b、10c、10d、10’a、10’b、10’c、10’d)的金属带；

c)利用所述至少一个穿透齿穿透所述电介质基底和所述导电层；以及

d)在所述导电层上弯曲所述至少一个穿透齿，以便在所述至少一个穿透齿和所述金属带之间夹住至少所述导电层和所述电介质基底。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属带包括至少四个穿透齿，将所述穿透齿在被以星形状从所述金属带切割出时加工硬化。

3、根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述金属带包括至少四个穿透齿，将所述穿透齿在被延长至少50％时加工硬化。

4、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述电介质基底由下述塑料材料中的一种制成：PVC、聚酯及具有等同结构性质的任何塑料材料。

5、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述金属带由下述材料中的一种制成：磷青铜和具有等同结构性质的任何其它导电合金，诸如铜合金。

6、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，至少一个穿透齿在戳破所述导电层之前戳破所述电介质基底。

7、根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述导电层包括由电镀和刻蚀在所述电介质基底上的金属层制成的天线环。

8、根据前述权利要求中的任一项所制成的器件，包括：

-具有导电层的电介质基底(5)；

-具有至少一个加工硬化的穿透齿(10a、10b、10c、10d、10’a、10’b、10’c、10’d)的金属带；此穿透齿穿透所述电介质基底和所述导电层并且在所述导电层上被弯曲，以便在所述至少一个穿透齿和所述金属带之间夹住至少所述导电层和所述电介质基底。

9、根据权利要求8所述的器件，其中，所述电介质基底至少为100μm厚，并且由下述塑料材料中的一种制成：PVC、聚酯及具有等同结构性质的任何塑料材料。

10、根据权利要求8或权利要求9所述的器件，其中，所述金属带的厚度在50和100μm之间，并且由下述材料中的一种制成：磷青铜和具有等同结构性质的任何其它导电合金，诸如铜合金。

11、根据权利要求8-10中的任一项所述的器件，其中，所述导电层包括由金属层制成的天线环，所述金属层厚度在20和50μm之间、电镀和刻蚀在所述电介质基底上。

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