CN101800353A - 一种一次性电子标签天线及其生产方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明是一种一次性电子标签天线及其生产方法和应用。包括载体基材层和设置在其上的天线层，所述的载体基材层的上面，依次设置为淋膜层和镀铝天线层的复合结构；镀铝天线层的上面设置图形。本发明的生产方法，分为如下步骤：第一步制备载体基材层，第二步制备天线层，第三步真空镀铝；本发明获得产品在一次性超高频类电子标签中的应用。优点：确保一次性电子标签的不可转移性，采用易碎性材料作为天线的基材，标签被弯折时就会断裂，天线就被毁坏，从而保护了芯片里的信息不被盗取；工艺合理，天线性能好基材便于印刷，实现可视信息与电子标签信息的双重信息安全保障；成品合格率接近100％；成本低廉，成本低，是一种节约型的天线生产加工技术。

Description

一种一次性电子标签天线及其生产方法和应用

技术领域

本发明属于电子标签制造技术范畴，具体涉及一种一次性电子标签天线及其生产方法和应用。

背景技术

现有射频识别技术(Radio Frequency Identification，简称RFID)的天线生产技术，主要有蚀刻法、绕线法、电镀法以及印刷法。

蚀刻法(也称为减法)，其制作流程如下(以铜质天线为例)：在塑料薄膜上层压一铜箔片，在铜箔片上涂覆光敏胶；干燥后对具有所需形状的图案的正片进行光照；再放入化学显影液中，光敏胶的感光部分被洗掉，露出铜；最后放入蚀刻池，所有未被光敏胶覆盖部分的铜被蚀刻掉，得到所需形状的铜线圈。

蚀刻法生产的天线精度高，能与读写机的询问信号相匹配，同时在天线的阻抗、应用到物品上的射频性能等都很好，但其缺点是成本太高，是一种消耗能源的生产方法，也容易形成对环境的污染。

绕线法，利用线圈绕制法制作RFID标签时，要在一个绕制工具上绕制标签线圈并进行固定，此时要求天线线圈的匝数较多(典型匝数50-1500匝)。这种方法用于频率范围在125-134KHz的RFID标签，其缺点是成本高，生产速度慢。

印刷法又称添加法，是直接用导电油墨在绝缘基板(薄膜)上印刷导电线路，形成天线和电路，目前已从丝网印刷扩展到胶印、柔性版印刷和凹印等印刷方法，较为成熟的制作工艺为网印与凹印技术。印刷技术的进步及其进一步应用于RFID天线的制作使RFID标签的生产成本降低，从而促进了RFID电子标签的应用。

现有技术电子标线签天生产方法存在的缺点：

绕线法是没有固定的天线附着基材，生产成本比较高，生产效率较低；蚀刻法和电镀法也不能在一次性材料上制作天线，另外这两种生产方式成本较高，存在环境污染；

印刷法主要依靠导电油墨，导电油墨印刷的天线，质量的稳定性不好，特别是在柔性标签中，天线容易损坏，导致标签失效，成本也相对比较高。(印刷方式主要依靠导电油墨，导电油墨印刷的天线，质量的稳定性不好，这是由于印刷天线原材料并非纯金属材料，而是掺杂了很多化学物质，从而使印刷天线的性能低于纯金属天线材料。)

除印刷法可以在纸面等一次性材料上进行天线生产外，其他的生产方式均不能实现一次性天线生产的目的。

发明内容

本申请的发明目的是研制一种一次性电子标签天线及其生产方法。

实施上述发明目的使用的技术方案是：

研制一种一次性无线射频电子标签天线，包括载体基材和设置在其上的RFID天线，其特征是：载体基材层的上面，依次设置为淋膜层和镀铝天线层的复合结构；镀铝天线层的上面设置图形。

所述的载体基材层设置为铜版纸，易碎膜或易碎纸；其厚度设置为10～50μm；

所述的淋膜层的厚度设置为10～20μm；

所述的镀铝天线层的厚度设置为10～15μm；

所述的天线层的上面设置图形，其特征是图形设置为企业标识，数字，编码或它们的组合。

上述的一次性无线射频电子标签天线的生产方法，其特征是分为如下步骤：第一步制备载体基材层，第二步制备天线层，第三步真空镀铝；

所述的制备基材层，包括选择厚度为10～50μm的铜版纸、易碎纸或易碎膜作为一次性载体基材；载体基材单面淋膜处理，紫外线交联固化干燥，在载体基材表面构成10～20μm的淋膜层，形成天线加工面；

所述的制备天线层，包括：

①天线设计，明确采用的工作频率，基材的介电常数和要求的读写距离，计算天线的电阻、电感，设计出天线的形状和尺寸，并设计制作天线上的图形；

②根据印刷版面的幅宽，按照设计的天线形状和尺寸，将经淋膜处理后的载体基材进行分切；根据天线设计的尺寸发菲林片，制版；

③需要镀铝的天线部分，不印刷油墨，天线加工面的其余部分，用水性油墨进行遮盖性印刷；

④真空镀铝，将上述第③步印刷好水性油墨的天线基材放入真空镀铝机，蒸镀室中的真空度5～6×10^-3Pa，加热蒸发舟使铝丝在1300～1400℃熔化并蒸发成气态铝；气态铝微粒在移动的一次性载体基材表面沉积、冷却形成金属镀铝层；

真空镀铝后的载体基材在100～500Pa压力水柱的冲刷下，把水性油墨和镀在水性油墨表面的镀铝层一并洗脱；

洗涤处理后的天线卷材，用轮式烘干机进行干燥定型处理，得到一次性电子标签天线产品。

上述的一次性电子标签天线的生产方法，其特征是收集水性油墨洗脱水，过滤，回收其中的金属铝。

上述的方法获得产品的应用，其特征是该电子标签天线产品在一次性超高频类电子标签中的应用。

本发明技术方案的有益效果

(1)确保一次性电子标签的不可转移性，采用铜版纸、易碎膜或易碎纸等易碎性材料作为天线的基材，标签被弯折时就会断裂，天线就被毁坏，从而保护了芯片里的信息不被盗取。

(2)工艺合理，天线性能好基材便于印刷，实现可视信息与电子标签信息的双重信息安全保障；基材上采用淋膜工艺，提高了基材的平滑度，保证了本发明天线良好的介电性能；水性油墨遮盖性印刷便于后处理；真空镀铝镀层牢固均匀，厚度可控，导电性好，天线性能好，使用寿命大于10年；用于遮盖的水性油墨(例如水性聚氨酯)便于洗脱和回收含有金属铝的油墨层，是一种洁净环保型的天线生产工艺。

(3)成品合格率高(接近100％)；载体基材成本低廉，镀铝天线成本低(仅为蚀刻或印刷天线成本的20％)，是一种节约型的天线生产加工技术。可以大大降低RFID电子标签的制作成本，有利于电子标签规模化生产，提供了一种全新的植入芯片的设计方案；有利于射频识别技术的推广；有利于大规模推广应用于物流防伪行业。

附图说明

图1是本发明技术方案的工艺流程示意图；

图2是本发明技术方案的天线结构、形态的示意图；

图3是图2的A向结构、形态的示意图。

具体实施方式

图中，1载体基材层；2淋膜层；3镀铝天线层；4图形层。

本发明的关键发明点，是采用了更合理的、改进的结构形式，所以产生了新的技术效果，产生了生产成本更低、便于大规模推广使用的新的RFID电子标签。

实施例1铜版纸制作的应用于RFID超高频电子标签镀铝天线

1.制备基材层，选择厚度为30～50μm的铜版纸作为一次性载体基材；基材单面淋膜处理(台湾原装水性淋膜液)，紫外线交联固化干燥，在载体基材表面构成10～20μm的淋膜层，形成天线加工面；

2.制备天线层，包括：

①天线设计，根据用户的具体使用项目来具体设计UHF的标签天线，按客户要求采用的工作频率433MHZ，调整基材表面光洁度使介电常数为1.5～2，要求的读写距离10m左右，大致电感为200Nh，大致电阻为0.25Ω，大致电容35pf，设计出天线的形状和尺寸；(例如，形状如附图3所示)

②根据印刷版面的幅宽，按照设计的天线形状和尺寸，将经淋膜处理后的基材进行分切；根据天线设计的尺寸发菲林片，制版；

③需要镀铝的天线部分，不印刷油墨，天线加工面的其余部分，用水性油墨进行遮盖性印刷，采用兰州理工大学研制的水性聚氨酯油墨丝网印刷天线空余部分，(用琳得科或太阳机或其它印刷机按制版尺寸精确印刷。)；

④真空镀铝，将上述第③步印刷好水性油墨的天线基材放入真空镀铝机，蒸镀室中的真空度5～6×10^-3Pa，加热蒸发舟使铝丝在1300～1400℃熔化并蒸发成气态铝；镀铝机送丝速度0.4～0.7m/min2mm铝丝，抽速时间5～20分钟，气态铝微粒在移动的一次性载体基材表面沉积、冷却形成金属镀铝层，镀铝天线层厚度为10～15μm；

真空镀铝后的基材在100～500Pa压力水柱的冲刷下，把水性油墨和镀在水性油墨表面的镀铝层一并洗脱；洗脱水加热，水性墨遇热挥发而回收铝，将洗净的铝重新加工成铝丝，可继续套用。

洗涤处理后的天线卷材，用轮式烘干机进行干燥定型处理，得到一次性电子标签天线产品。用强力定向导电胶，可将裸芯片上的引出电极可靠倒装在铝膜天线上封装使用。

天线产品检验：

1、被动性标签在超高频范围内的工作距离10～15m；。

2、在由被动型标签天线组成的射频识别系统中，标签需要从读写器产生的电磁场或者电磁波中获取能量激活标签芯片，所以在电子标签中有一部分电路专门用于检测标签天线上的感生电动势或者感应电压，并通过二极管电路进行整流并经过其他电路进行电压放大等等。这些电路被集成在标签芯片内部。当芯片进行封装时通常还会引入一部分分布式电容。但是，天线设计本身并不需要知道芯片中的具体电路，而只需要掌握芯片和经过封装之后的芯片阻抗，并利用最大能量传递的法则设计天线的输入阻抗。

3、检测结果，工作频率433M HZ±5kHZ；天线匹配阻抗为50Ω；电感为200Nh，电阻为0.25Ω，电容35pf；达到预期效果。

实施例2易碎纸制作的应用于RFID超高频电子标签镀铝天线

本例中客户要求采用的工作频率915MHZ，工作距离10～15m。

采用易碎纸作一次性载体基材，调整基材表面光洁度使介电常数为1.3～1.8；成品镀铝天线层厚度为10～15μm；镀铝后冲洗水压力100～300Pa；工作频率433M HZ±5kHZ。

成品天线检测结果：

天线匹配阻抗为50Ω；电感150Nh，电阻0.2Ω，电容30pf；工作频率915MHZ±5kHZ；工作距离10～15m；达到预期要求。

其余同实施例1。

实施例3易碎膜制作的应用于RFID超高频电子标签镀铝天线

本例中客户要求采用的工作频率2.45GHZ，工作距离10～15m。

采用易碎纸作一次性基材，调整基材表面光洁度使介电常数为1.4～1.9；成品镀铝天线层厚度为10～15μm；镀铝后冲洗水压力200～400Pa；

成品天线检测结果：

天线匹配阻抗为50Ω；电感180Nh，电阻0.3Ω，电容25pf；工作频率2.45GHZ±10kHZ；工作距离10～15m；达到预期要求。

其余同实施例1。

Claims (4)

1.一种一次性无线射频电子标签天线，包括载体基材和设置在其上的RFID天线，其特征是：载体基材层的上面，依次设置为淋膜层和镀铝天线层的复合结构；镀铝天线层的上面设置图形。

所述的载体基材层设置为铜版纸，易碎膜或易碎纸；其厚度设置为10～50μm；

所述的淋膜层的厚度设置为10～20μm；

所述的镀铝天线层的厚度设置为10～15μm；

所述的天线层的上面设置图形，其特征是图形设置为企业标识，数字，编码或它们的组合。

2.按照权利要求1所述的一次性无线射频电子标签天线的生产方法，其特征是分为如下步骤：第一步制备载体基材层，第二步制备天线层，第三步真空镀铝；

所述的制备基材层，包括选择厚度为10～50μm的铜版纸、易碎纸或易碎膜作为一次性载体基材；载体基材单面淋膜处理，紫外线交联固化干燥，在载体基材表面构成10～20μm的淋膜层，形成天线加工面；

所述的制备天线层，包括：

①天线设计，明确采用的工作频率，基材的介电常数和要求的读写距离，计算天线的电阻、电感，设计出天线的形状和尺寸，并设计制作天线上的图形；

②根据印刷版面的幅宽，按照设计的天线形状和尺寸，将经淋膜处理后的载体基材进行分切；根据天线设计的尺寸发菲林片，制版；

③需要镀铝的天线部分，不印刷油墨，天线加工面的其余部分，用水性油墨进行遮盖性印刷；

④真空镀铝，将上述第③步印刷好水性油墨的天线基材放入真空镀铝机，加热蒸发舟使铝丝在1300～1400℃熔化并蒸发成气态铝；气态铝微粒在移动的一次性载体基材表面沉积、冷却形成金属镀铝层；

真空镀铝后的载体基材在100～500Pa压力水柱的冲刷下，把水性油墨和镀在水性油墨表面的镀铝层一并洗脱；

洗涤处理后的天线卷材，用轮式烘干机进行干燥定型处理，得到一次性电子标签天线产品。

3.按照权利要求1所述的一次性电子标签天线的生产方法，其特征是收集水性油墨洗脱水，过滤，回收其中的金属铝。

4.按照权利要求2或3所述的方法获得产品的应用，其特征是该电子标签天线产品在一次性超高频类电子标签中的应用。

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