CN101847781A

CN101847781A - 一种无线射频身份识别天线的制造方法

Info

Publication number: CN101847781A
Application number: CN200910048449A
Authority: CN
Inventors: 徐海生; 房学让; 陈涛
Original assignee: Kunshan Hisense Electronics Co Ltd
Current assignee: Kunshan Hisense Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-09-29

Abstract

一种无线射频身份识别天线的制造方法，包括如下步骤：提供绝缘基材；采用喷涂的方法将导电材料喷涂至绝缘基材表面，形成无线射频身份识别天线的图案；将具有所述图案的绝缘基材加热退火。本发明的优点在于，工艺简单、成本低、无污染；基材选择灵活多样；获得的天线电学性能优异。

Description

一种无线射频身份识别天线的制造方法

【技术领域】

本发明涉及天线制造技术，尤其涉及一种无线射频身份识别天线的制造方法。

【背景技术】

无线射频身份识别(RFID：Radio Frequency Identification)技术是一种通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据的无线识别技术，其识别过程无需人工干预，具有防水、防磁、耐高温、无机械磨损、寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量大以及存储信息更改自如等诸多优点。

附图1是现有技术中采用RFID技术的信息读写系统示意图。RFID技术的基本工作原理是提供一张内置有RFID天线的读写卡，在该卡进入读写器天线的射频场后，由卡内部的RFID天线从读写器天线的射频场中获得的带有信息的感应电流经升压电路后进入RFID芯片，作为芯片的工作电源。带信息的感应电流通过RFID芯片的前端电路检出数字信号，然后将所述数字信号送入到RFID芯片的逻辑控制电路进行信息处理。所需回复的信息则从存储器中获取，经由逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回给读写器。从上面的叙述可以看出，RFID卡与读写器实现数据交换过程中起关键作用的是RFID天线。

为了清楚起见，附图1中读写器与读写器天线分离，但读写器天线可以包括在读写器壳体内；附图1中RFID卡中的RFID芯片与RFID天线分离，但在RFID卡中，两者是封装在一起的。

中国专利申请200610119267.8提供了一种无线射频身份识别天线的制造方法，通过蚀刻铝箔的方法获得所述天线。更具体地说，所述制备方法包括如下步骤：

1、将铝箔与聚酯PET塑料膜覆合；

2、使用清洗溶液对覆合合成铝箔进行表面处理；

3、使用油墨进行印刷；

4、对覆合合成铝箔进行化学蚀刻；

5、去除蚀刻后铝天线表面的油墨。

从上面的叙述可以看出，蚀刻方法制备天线的工艺路线复杂，化学蚀刻污染大，成本高。

中国专利申请200410102914.5提供了无线射频身份识别天线的另一种制造方法，其利用薄膜沉积方法在基板上形成天线图案。更具体地说，薄膜沉积方法为物理气相沉积法、热蒸发沉积法或磁溅射沉积法。该方法包含以下步骤：

1、对基材表面进行粗化处理；

2、将具有天线图案的反白窗罩片贴附于基材表面；

3、再利用薄膜沉积方法在罩片与基材表面形成一种金属镀膜；

4、移除罩片后基材表面则形成天线图案。

从上面的叙述可以看出，采用薄膜沉积方法工艺复杂，需要在高真空环境下进行沉积，而且移除罩片上沉积的金属镀膜提高了工艺成本。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是，提供一种工艺简单、成本低、电性能优异、无污染、基材选择灵活多样的无线射频身份识别标签天线的制造方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种无线射频身份识别天线的制造方法，包括如下步骤：提供绝缘基材；采用喷涂的方法将导电材料喷涂至绝缘基材表面，形成无线射频身份识别天线的图案；将具有所述图案的绝缘基材加热退火。

作为可选的技术方案，所述导电材料中含有金属颗粒，所述金属颗粒的半径小于100纳米。

作为可选的技术方案，所述金属选自于Cu、Ag、Au、Zn、Ni、Co、Pd、Pt、Ti、V、Mn、Fe、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Ru、Cd、Ta、Re、Os、Ir、Al、Ga、Ge、In、Sn、Pb、Bi、Sm、Eu、Ac和Th中的一种或多种。

作为可选的技术方案，所述导电材料中还含有溶剂。

作为可选的技术方案，所述溶剂为非极性溶剂或弱极性溶剂。

作为可选的技术方案，所述溶剂的材料选自于正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、环戊烷、环己烷、甲基环戊烷、甲基环己烷、石油醚、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、乙酸乙酯、乙二醇醚乙酸酯或者丙二醇醚乙酸酯中的一种或多种。

作为可选的技术方案，所述绝缘基材的材料选自于聚酯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种。

作为可选的技术方案，所述退火的温度范围是80℃至135℃。

作为可选的技术方案，所述退火的加热方式选自于热风加热、远红外加热以及微波加热中的一种。

本发明的优点在于，工艺简单、成本低、无污染；基材选择灵活多样；获得的天线电学性能优异。

【附图说明】

附图1是现有技术中采用RFID技术的信息读写系统示意图；

附图2是本发明提供的一种无线射频身份识别天线的制造方法的具体实施方式的实施步骤流程图；

附图3至附图5是本发明提供的一种无线射频身份识别天线的制造方法的具体实施方式的实施工艺示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明提供的一种无线射频身份识别天线的制造方法的具体实施方式做详细说明。

附图2是本具体实施方式的实施步骤流程图，包括如下步骤：步骤S100，提供绝缘基材；步骤S110，采用喷涂的方法将导电材料喷涂至绝缘基材表面，形成无线射频身份识别天线的图案；步骤S120，将具有所述图案的绝缘基材加热退火。

下面结合附图3至附图5对上述步骤做详细说明。

附图3至附图5是本具体实施方式的实施工艺示意图。

附图3所示，参考步骤S100，提供绝缘基材10。所述绝缘基材10的材料优选自于聚酯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种，优选聚酯和聚酰亚胺。所述绝缘基材10的尺寸和厚度视RFID卡的设计厚度而定。

附图4所示，参考步骤S110，采用喷涂的方法将导电材料喷涂至绝缘基材10表面，形成无线射频身份识别天线的图案11。

所述导电材料中含有金属颗粒，以实现导电功能。所述金属颗粒的半径小于100纳米，所述金属优选自于Cu、Ag、Au、Zn、Ni、Co、Pd、Pt、Ti、V、Mn、Fe、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Ru、Cd、Ta、Re、Os、Ir、Al、Ga、Ge、In、Sn、Pb、Bi、Sm、Eu、Ac和Th中的一种或多种。所述导电材料中也可以含有非金属晶体颗粒，例如掺杂的多晶硅颗粒、砷化镓颗粒等；也可以是其他常见的导电颗粒材料，以实现导电功能，所述导电颗粒材料的半径也小于100纳米。

上述具有纳米量级几何尺寸的金属颗粒可以利用多相还原法制备，如在中国专利申请20081020054.7中披露的，即将含有金属或金属化合物前驱体的溶液和含有还原剂的溶液混合反应，挥发溶剂后干燥得到纳米颗粒。

由于所述金属颗粒的尺寸是纳米量级的，因此所述导电材料中还含有溶剂，用于溶解所述金属颗粒，形成均匀的金属颗粒分散系，有利于进行喷涂操作。所述溶剂为非极性溶剂或弱极性溶剂有利于增大对金属颗粒的溶解度。所述溶剂优选自于正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、环戊烷、环己烷、甲基环戊烷、甲基环己烷、石油醚、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、乙酸乙酯、乙二醇醚乙酸酯或者丙二醇醚乙酸酯中的一种或多种。

继续参考附图4，所述喷涂可以采用计算机控制的喷墨打印技术，优点在于精度高、工艺简单、成本低并且无污染。该技术采用一于计算机13相连接的打印设备喷头12。天线的设计图案被预先存储于计算机中，所述打印喷头12在计算机程序的控制下，将预先设置的图案喷涂于基材10的表面。上述喷涂过程中，打印喷头12与基材10之间是相互不接触的，因此该工艺对基材的硬度、表面牢固程度、机械强度等参数的要求较低，可以在很宽泛的范围内选择合适的材料作为基材10。所获得的无线射频身份识别天线的图案11的厚度是0.1微米至100微米。通过选用不同的喷头和喷涂工艺可以获得不同的厚度。

上述喷墨打印技术的精度范围精度小于±1μm，可以打印的线条宽度范围是10～1000μm，完全可以满足无线射频身份识别天线设计对工艺尺寸和精度的要求。

附图5所示是上述步骤S110实施完毕后，在绝缘基材10上获得的多个无线射频身份识别天线的图案11的结构示意图。

参考步骤S120，将具有所述图案的绝缘基材加热退火。

所述退火的温度范围是80℃至135℃，优选100℃至130℃。所述退火的加热方式选自于热风加热、远红外加热以及微波加热中的一种。

由于喷涂形成的无线射频身份识别天线的图案11是由溶剂和金属颗粒共同构成的，附着于基材10的表面，机械强度很差。退火的作用在于使溶剂挥发，而保留金属颗粒在绝缘基材10的表面。从而获得具有一定机械强度的无线射频识别天线。

采用使用Agilent 4285A精密LCR表测量采用上述工艺制作的无线射频身份识别天线，其电感值为4.7μH，利用南京盛普仪器科技有限公司的SP3060数字合成扫频仪测量包含本发明电子标签天线的标签20Hz～60MHz频谱，反应出了此标签天线的谐振频率为14MHz，增益为-31.79dB，完全符合高频13.56MHz电子标签实际应用参数。

采用上述工艺获得的天线电学性能优异，实验表明，采用本发明所述方法制作的低频到高频RFID标签天线，在30kHz～30MHz之间，工作能量通过电感耦合方式从读写器耦合线圈的辐射近场中获得，并与匹配射频芯片结合，制作的标签的读取距离为1～50cm，电感值为电感值为1～20μH；采用本发明所述方法制作的超高频RFID天线，在300MHz～6GHz之间工作时，在RFID天线位于读写器天线辐射场的远场区，并与匹配射频芯片结合，制作的标签与读写器之间的耦合方式为电磁耦合方式的情况下，相应的射频识别系统阅读距离大于1m，典型情况为4～6m，最大可达10m以上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种无线射频身份识别天线的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供绝缘基材；

采用喷涂的方法将导电材料喷涂至绝缘基材表面，形成无线射频身份识别天线的图案；

将具有所述图案的绝缘基材加热退火。

2.根据权利要求1所述的无线射频身份识别天线的制造方法，其特征在于，所述导电材料中含有金属颗粒，所述金属颗粒的半径小于100纳米。

3.根据权利要求2所述的无线射频身份识别天线的制造方法，其特征在于，所述金属选自于Cu、Ag、Au、Zn、Ni、Co、Pd、Pt、Ti、V、Mn、Fe、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Ru、Cd、Ta、Re、Os、Ir、Al、Ga、Ge、In、Sn、Pb、Bi、Sm、Eu、Ac和Th中的一种或多种。

4.根据权利要求2或3所述的无线射频身份识别天线的制造方法，其特征在于，所述导电材料中还含有溶剂。

5.根据权利要求4所述的无线射频身份识别天线的制造方法，其特征在于，所述溶剂为非极性溶剂或弱极性溶剂。

6.根据权利要求4所述的无线射频身份识别天线的制造方法，其特征在于，所述溶剂的材料选自于正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、环戊烷、环己烷、甲基环戊烷、甲基环己烷、石油醚、苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳、乙酸乙酯、乙二醇醚乙酸酯或者丙二醇醚乙酸酯中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的无线射频身份识别天线的制造方法，其特征在于，所述绝缘基材的材料选自于聚酯、聚氯乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的无线射频身份识别天线的制造方法，其特征在于，所述退火的温度范围是80℃至135℃。

9.根据权利要求1或8所述的无线射频身份识别天线的制造方法，其特征在于，所述退火的加热方式选自于热风加热、远红外加热以及微波加热中的一种。