CN101609923A - 一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，减小铆接回路线条所产生的分布电容，从而使得天线的理论设计值与实际产品测量值相吻合。一种高频天线的制造方法，包括如下步骤：(1)在基板上层压金属板，(2)涂覆光敏胶，(3)放入高频天线的线圈图案，(4)光照蚀刻，(5)导电材料制成的过桥铆接线圈首尾两端，其特点在于，在步骤(3)中，所述的放入的线圈图案的至少一匝，在正对过桥部分的区段宽度收窄。本发明的高频天线的制造方法，在现有的天线设计基础上，进一步优化设计思路，减少天线本身设计时产生的不必要的电容，大大减小了设计值与实际值之间的差距，并提高了产品的性能。

Description

一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法

技术领域

本发明涉及无线射频电子标签的天线制造方法，特别涉及一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法。

背景技术

无线射线识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)由于具有数据的读写(Read Write)功能、容易小型化和多样化的形状、读取不受尺寸大小与形状之限制、耐环境性、可重复使用、穿透性、数据安全、系统安全等诸多优点，如今已成为各国关注的焦点。

无线射频的应用系统主要由读写器和电子标签两部分组成的。读写器一般作为计算机终端，用来实现对电子标签的数据读写和存储，而电子标签则是一种无源的应答器。天线是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去的装置。在RFID系统中，天线分为标签天线和读写器天线两种。标签天线的目标是传输最大的能量进出标签芯片：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电磁波转换为高频电流。

通常，天线主要有线圈型、微带贴片型、偶极子型3种基本形式。当射频的线圈天线进入读写器产生的交变磁场中，射频天线与读写器天线之间的相互作用就类似于变压器，两者的线圈相当于变压器的初级线圈和次级线圈。由射频的线圈天线形成的谐振回路如图2所示，它包括射频天线的线圈电感L、寄生电容Cp和并联电容C2′，其谐振频率为；

$f=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L\·C}},$ (式中C为Cp和C2′的并联等效电容)。射频的应用系统就是通过这一频率载波实现双向数据通讯的。

所以精确实现天线电容值是天线设计中的一个重要指标。现有的射频天线如图1所示，即通过导电材料直接形成过桥13连接天线的两端11、12。由于目前制作射频天线的工艺，是采用通过正反面导电材料互相刺穿中间层从而实现上下金属材料的导通。由于采用的上下层材料，即过桥和天线都是金属导电材料，就会使得在过桥和天线这两个平行的金属板之间构成一个电容器，由此，造成了天线设计的电容误差值，带来分布电容的增加。相应地，也造成了射频的频率载波的误差值，使得天线的设计值与实际产品测量值偏差较大。

无线射频天线制作技术主要有蚀刻法、线圈绕制法和印刷天线三种，分别适用于不同频率的无线射频电子标签产品。高频电子标签天线利用以上三种方式均可实现，但以蚀刻天线为主。一般印刷的无线射频标签耐用年限为二至三年。但蚀刻的无线射频标签耐用年限为十年以上。

蚀刻法也称为减法制作技术。一般传统蚀刻的天线设计，都采用反面材料刺穿中间层铆接的方式来实现天线电路的回路。但是现实中这样的加工方法会带来分布电容的增加，从而会带来天线设计值会与实际产品测量值偏差较大的现象，这种偏差超过10％以上。

蚀刻印制天线精度高，能够与读写器的询问信号相匹配，同时在天线的阻抗、应用到物品上的射频性能等都很好。

通常的蚀刻工艺制备天线的方法，首先在一个塑料薄膜上层压一个平面铜箔片；然后在铜箔片上涂覆光敏胶，干燥后通过一个正片(具有所需形状的图案)对其进行光照；放入化学显影液中，此时感光胶的光照部分被洗掉，露出铜；最后放入蚀刻池，所有未被感光胶覆盖部分的铜被蚀刻掉，从而得到所需形状的铜线圈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，减小铆接回路线条所产生的分布电容，从而使得天线的理论设计值与实际产品测量值相吻合，这样大大提高了产品的实际使用性能。

为了解决上述的技术问题，所采用的技术手段为：

一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，包括如下步骤：(1)在基板上层压金属板，(2)涂覆光敏胶，(3)放入高频天线的线圈图案，(4)光照蚀刻，(5)导电材料制成的过桥铆接线圈首尾两端，其特点在于，在步骤(3)中，所述的放入的高频天线的线圈图案的至少一匝，在正对过桥部分的区段宽度收窄。

所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其中，在步骤(3)中，所述的放入的线圈图案的天线线路还包括一并联电容的上层。

所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其中，在步骤(3)中，所述的线圈图案的并联电容的上层与线圈的任意位置连接。

所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其中，在步骤(3)中，所述的线圈图案的并联电容的上层优选为从芯片绑定区域外端引出。

所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其中，所述的步骤(5)的铆接过桥，还包括铆接所述的并联电容的下层，所述的并联电容的下层与线圈的任意位置铆接。

所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其中，所述的所述的步骤(5)中，并联电容的下层与线圈内侧的线端铆接。

所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其中，所述的并联电容为可变电容。

所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其中，所述的步骤(1)的基板为PET、PI或PVC高分子材料。

所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其中，所述的步骤(5)的导电材料为铜片或铝片。

本发明的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，在现有的天线设计基础上，进一步优化设计思路，减少天线本身设计时产生的不必要的电容，大大减小了设计值与实际值之间的差距，并提高了产品的性能。这样一来大大增加了产品的实际使用性能。此外，还通过增加补偿电容的方式来改变高频天线的电性能。

附图说明

图1为本发明的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法的流程图。

图2为本发明的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法一实施例步骤(3)的示意图。

图3为本发明的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法一实施例步骤(5)的示意图。

图4为图3示意图的局部放大。

图5为本发明的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法一实施例步骤(5)的示意图。

具体实施方式

下面结合图1，具体阐述本发明的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法。其包括如下步骤：在基板上层压金属板→涂覆光敏胶→放入高频天线的线圈图案，所述的放入的线圈图案的至少一匝，在正对过桥的线圈区段宽度收窄→将上述的在正对过桥的区段宽度收窄的线圈进行光照，然后放入化学显影液，接着进行蚀刻，得到的线圈具有在正对过桥的区段宽度收窄的特征→最后，将导电材料制成的过桥铆接上述线圈的首尾两端，得到了最终的高频天线。

下面结合图2，具体阐述本发明的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法。如图2所示，是本发明的一实施例步骤(3)，放入高频天线的线圈图案，包括线圈14，及线圈首尾端11、12，其它部分线圈宽度都是同样的，但在正对过桥的线圈区段15的图案的宽度收窄。

如图3所示的是本发明的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法的步骤(5)的一实施例，将过桥13铆接到线圈14的首尾端11、12，使其连接起来，且所述的正对过桥13的线圈部分15，其宽度收窄。因为根据电容的特征：两个平行的金属板即构成一个电容器。由于高频天线的上下层材料都是导电材料，两个平行的金属板即构成一个电容器。所以在天线设计过程中，尽最大可能的减小平行金属材料的相对平行面积，使铆接过桥(下层)的相对的线圈导线变细(上层)以减少寄生电容；大大减小了设计值与实际值之间的差距，提高了产品的性能，从而保证设计值与实际产品测量值相符。

如图5所示的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法的又一实施例示意图，步骤(3)，放入的线圈图案的线圈14在正对过桥13的部分15的宽度变窄，且所述的线圈图案还包括一并联电容的上层17。在本实施例中，所述的一并联电容的上层17与芯片绑定区域外端16连接。将上述的在正对过桥的区段宽度收窄、且包括并联电容上层的线圈进行光照，然后放入化学显影液，接着进行蚀刻，得到的线圈具有在正对过桥的区段宽度收窄、且包括并联电容的上层的特征。最后，在步骤(5)中，将过桥13铆接到线圈的首尾端11、12，且将并联电容的下层18与线圈铆接，在本实施例中，优选但不限于和天线线圈的内侧线端11铆接。

因为可变电容由于其容量在一定范围内可以任意改变，所以当它和电感一起构成LC回路时，回路的谐振频率就会随着可变电容器容量的变化而变化。由于HF的天线设计方法就是利用线圈电感来控制电路的谐振频率。

通过本发明方法制备的具有并联电路的高频天线，可以弥补在现有天线设计过程中频率难以精确控制的难点。

且本发明所述的高频天线的制造方法引入的并联电容，可与线圈的任意位置铆接。优选地，所述的并联电容一端由芯片绑定区域外端引出，另一端和天线线圈的内侧线端铆接。因为并联电容在这两个位置引出，不会产生其它不必要的电容。这样，通过补偿电容的方式，来弥补天线性能本身的不足。而且补偿的电容可以根据需要自由调整，具体调整方法可以通过改变天线中的正反面材料面积来获得不同的补偿电容。

例如下表，显示了同样尺寸的天线，采用本发明方法制备的高频天线的电容值比现有方法制备的高频天线的电容值的精度有很大提高。

	无补偿电容天线	有补偿电容天线
			天线电感	5.4μH	5.6μH
谐振频率	14.9MHz～15MHz(符合ISO15693协议标准)	13.9MHz～14.1MHz(符合ISO14443协议标准)

Claims (10)

1、一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，包括如下步骤：(1)在基板上层压金属板，(2)涂覆光敏胶，(3)放入高频天线的线圈图案，(4)光照蚀刻，(5)铆接导电材料制成的过桥，其特征在于，在步骤(3)中，所述的放入的高频天线的线圈图案的至少一匝，在正对过桥部分的区段宽度收窄。

2、如权利要求1所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述的放入的高频天线的线圈图案还包括一并联电容的上层。

3、如权利要求2所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述的线圈图案的并联电容的上层与线圈图案的任意位置连接。

4、如权利要求2或3所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述的线圈图案的并联电容的上层优选为从芯片绑定区域外端引出。

5、如权利要求2或3所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其特征在于，所述的步骤(5)的铆接过桥，还包括铆接所述的并联电容的下层，所述的并联电容的下层与线圈的任意位置铆接。

6、如权利要求5所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，并联电容的下层与线圈内侧的线端铆接。

7、如权利要求4所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述的并联电容为可变电容。

8、如权利要求5所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其特征在于，所述的步骤(5)的铆接过桥，所述的并联电容为可变电容。

9、如权利要求1所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其特征在于，所述的步骤(1)的基板为PET、PI或PVC高分子材料。

10、如权利要求1所述的一种可以精确实现高频天线电性能的设计方法，其特征在于，所述的步骤(5)的导电材料为铜片或铝片。

Images