CN102263316A

CN102263316A - 一次性揭开式全息电子标签天线及其制作方法和应用

Info

Publication number: CN102263316A
Application number: CN2011102054962A
Authority: CN
Inventors: 田少良; 巩建敏; 巩坤; 耿殿刚; 任慧颖
Original assignee: Shandong Taibao Preventing Counterfeit Product Co Ltd
Current assignee: Shandong Taibao Information Technology Group Co., Ltd
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2031-07-21
Also published as: CN102263316B

Abstract

本发明属于电子标签制造技术范畴，具体涉及一次性揭开式全息电子标签天线及其制作方法和应用，包括基材层，其特征在于：基材层上面依次设置有淋膜层、天线全息图层和镀铝层；本发明的生产方法，包括制备基材层、制备天线全息图层、真空镀铝、清洗；本发明获得的产品在一次性揭开式全息电子标签天线中的应用。本发明采用聚酯膜、铜版纸或易碎纸作为一次性基材层，起到了防伪转移的效果，避免了被第二次利用；简化了制作工艺，使得全息天线可以像印刷一样大批量快速复制，可以与各类印刷品相结合使用，降低了成本；通过全息防伪与RFID技术有机的结合，增加了产品的美观度，且提高了防伪力度。

Description

一次性揭开式全息电子标签天线及其制作方法和应用

技术领域

本发明属于电子标签制造技术范畴，具体涉及一次性揭开式全息电子标签天线及其制作方法和应用。

背景技术

1、电子标签技术：电子标签即RFID(Radio Frequency IDentifiication)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术。其系统的基本组件包括RFID电子标签、RFID读写器和天线。其中，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。

RFID天线制作技术主要有蚀刻法、线圈绕制法和印刷天线三种。

蚀刻法也称为减法制作技术。其制作流程如下(以铜质天线为例)：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。

蚀刻印制天线因为其精度高，特性能够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，但是它惟一的缺点就是成本太高。

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。

印刷天线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，又叫添加法制作技术。主要的印刷方法已从只用丝网印刷扩展到胶印、柔性版印刷、凹印等制作方法，较为成熟的制作工艺为网印与凹印技术。印刷法主要依靠导电油墨，质量稳定性不好，特别是在柔性标签中，天线容易损坏，导致标签失效，且成本相对也较高。

2、天线的物理特性

(1)磁场强度

运动的电或者说电流会产生磁场，磁场的大小用磁场强度来表示。RFID天的作用距离与天线线圈电流所产生的磁场强度紧密相关。

(2)天线的增益

天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。

(3)阻抗

为了最大功率传输，天线后的芯片的输入阻抗必须和天线的输出阻抗匹配。一般而言，电子标签芯片的输入阻抗为Z＝R-jX形式.为了获得共轭形式的阻抗，电子标签天线的阻抗应为Z＝R+iX形式。

(4)品质因数

在其尺寸不变的情况下，Q值越大意味着天线线圈中的电流强度越大，输出功率越强，读写距离就越远。品质因数Q的计算公式为：

Q＝2πf₀L/R

式中，f₀是工作频率，L是天线的等效电感，R是天线的等效并联电阻。

3、全息防伪技术：全息技术的概念最早由盖伯(Gabor)于1948年提出，1962年随着激光器的问世，利思和乌帕特尼克斯(Leith and Upatnieks)在盖伯全息技术的基础上发明了离轴全息术。1969年本顿(Benton)发明了彩虹全息术，掀起以白光显示为特征的全息三维显示新高潮。经过数十年发展，激光全息防伪产品也从最初的全息防伪标识逐步升级发展为第二代、第三代甚至第四代激光防伪技术。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种解决了上述缺陷的，降低了成本，提高了防伪力度的一次性揭开式全息电子标签天线及其制作方法和应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一次性揭开式全息电子标签天线，包括基材层，其特征在于：基材层上面依次设置有淋膜层、天线全息图层和镀铝层；其中基材层厚度为0.5～2.5mm，淋膜层厚度为0.004～0.006mm，天线全息图层为0.012～0.05mm，镀铝层厚度为0.013～0.025mm。

所述的基材层设置为聚酯膜、铜版纸或易碎纸。

所述的镀铝层的顶面设置有图案层，图案层上设置图形，设置的图形可以为企业LOGO、数字、编码或它们的组合。可增加防伪效果，且可对企业起到宣传作用。

上述一次性揭开式全息电子标签天线的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步制备基材层：

选择合适的基材层，包括选择聚酯膜、铜版纸或易碎纸作为一次性基材层，对基材层的单面进行淋膜处理，淋膜好天线所适合的加工面的光洁度，形成天线加工面；

第二步制备天线全息图层：

a、天线设计：明确天线的工作频率、阻抗、磁场强度、品质因数和读写距离，设计出天线的形状和尺寸；

b、制作全息图：根据设计好的天线，制作全息图作为母版；

c、制作模压镍版：在母版表面镀上一层金属膜，再电铸上一层镍，做成一块机械性能良好的镍版；

d、模压：将模压金属板装在压印机上，热压聚氯乙烯或聚脂类等塑料薄膜等，把全息图压印在薄膜上，形成天线全息图层；

第三步真空镀铝：

用镀铝设备，在薄膜上再真空蒸镀一层铝膜，形成镀铝层；

第四步清洗：

镀铝后的多余部分使用清洗剂清除，最后在铝膜上盖或涂布保护层后，便制成一次性全息电子标签天线产品。

所述的制作模压镍版步骤中，用真空镀膜或化学镀膜的方法，在母版表面镀上一层厚度为0.001mm的金属膜，再电铸上一层厚度为0.020～0.025mm的镍。

真空镀铝步骤后，可在镀铝层的顶面，复合上图案层。

上述方法获得产品的应用，其特征在于：在一次性揭开式全息电子标签天线中的应用。

本发明所具有的有益效果是：本发明采用聚酯膜、铜版纸或易碎纸作为一次性基材层，起到了防伪转移的效果，避免了被第二次利用；简化了制作工艺，使得全息天线可以像印刷一样大批量快速复制，可以与各类印刷品相结合使用，降低了成本；通过全息防伪与RFID技术有机的结合，增加了产品的美观度，且提高了防伪力度。

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的结构示意图；

图3是图2的A向结构示意图。

图中：1、基材层；2、淋膜层；3、镀铝层；4、天线全息图层；5、图案层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

实施例1，易碎纸制作的应用于FRID的一次性揭开式全息电子标签天线：

(1)选择易碎纸做基材层(厚度0.5mm～2.5mm)，对基材层的单面进行淋膜处理，淋膜好天线所适合的加工面的光洁度，形成天线加工面。

(2)制备天线全息图层：

a、天线设计：根据客户要求制作UHF2.45GHZ的天线，读取距离为10～15m；其半波长度约为61mm，设偶极子天线臂宽w为1mm，且无限薄，由于天线臂宽的影响，要求实际的半波偶极子天线长度为57mm，天线输入阻抗约为72Ω，电压驻波比(VSWR)小于2.0时的阻抗带宽为14.3％，天线增益为1.8。

b、制作全息图：根据设计好的天线尺寸和形状，将该天线拍摄出信息图，此信息图便是制作全息图片的母版，它由密密麻麻、错综复杂、凹凸不平的条纹组成，其密度可以达到每毫米一千条以上。对母版表面进行金属化处理，使母版表面形成一层导电层。

c、制作模压镍版：在母版表面镀上一层金属膜，再电铸上一层镍，做成一块机械性能良好的镍版，模压镍板的厚度应均匀，厚度误差应控制在0.001mm以内。

(3)真空镀铝：

利用镀铝设备(镀铝机)，在模压层表面喷镀上一层均匀的铝层，形成具有全息光泽的表面效果，形成镀铝层。需要控制的技术指标主要有：①铝层厚度，应保证在0.03～0.035pm；②铝层的完整性，不能有划伤、大的亮孔、漏镀等现象。

(4)清洗：

镀铝后的多余部分使用清洗剂清除，最后在铝膜上盖或涂布保护层后，便制成一次性全息电子标签天线产品。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铝膜天线上封装使用。

(5)产品检验：

①被动性标签在超高频范围内的工作距离可达10米左右；

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：电压驻波比(VSWR)小于2.0时的阻抗带宽为12.2％，增益为1.4，对于大部分RFID应用系统，该偶极子天线可以满足要求。

实施例2：聚酯膜制作的应用于FRID的一次性揭开式全息电子标签天线：

(1)选择聚酯膜做基材层(厚度0.6～1.6mm)，对基材层的单面进行淋膜处理，淋膜好天线所适合的加工面的光洁度，形成天线加工面。

(2)制备天线全息图层、(3)真空镀铝和(4)清洗的步骤同实施例1。

(5)产品检验：

检测结果：该天线采用的芯片在915MHZ时，对外呈现的阻抗为Z＝18.1-j149Ω，为了实现标签芯片与标签天线之间最大功率传输，天线阻抗在谐振频率处应为18.1+j149Ω。当驻波比小于2时，带宽为218MHz(802MHz～1.02GHz)，符合UHF频段设计要求，相对带宽为24.7％。

实施例3：铜版纸制作的应用于FRID的一次性揭开式全息电子标签天线：

(1)选择铜版纸做基材层(厚度1.6mm)，对基材层的单面进行淋膜处理，淋膜好天线所适合的加工面的光洁度，形成天线加工面。

(5)产品检验：

检测结果：该天线采用的芯片在2.45GHZ时，天线的输入阻抗为75Ω，电压驻波比小于2时的阻抗带宽为14.3％，天线增益为1.8，对于大部分RFID应用系统，该天线可以满足要求。

Claims

1.一种一次性揭开式全息电子标签天线，包括基材层，其特征在于：基材层上面依次设置有淋膜层、天线全息图层和镀铝层；其中基材层厚度为0.5～2.5mm，淋膜层厚度为0.004～0.006mm，天线全息图层为0.012～0.05mm，镀铝层厚度为0.013～0.025mm。

2.根据权利要求1所述的一次性揭开式全息电子标签天线，其特征在于：所述的基材层设置为聚酯膜、铜版纸或易碎纸。

3.根据权利要求1所述的一次性揭开式全息电子标签天线，其特征在于：所述的镀铝层的顶面设置有图案层，图案层上设置图形，设置的图形可以为企业LOGO、数字、编码或它们的组合。

4.根据权利要求1所述的一次性揭开式全息电子标签天线的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步制备基材层：

第二步制备天线全息图层：

b、制作全息图：根据设计好的天线，制作全息图作为母版；

第三步真空镀铝：

用镀铝设备，在薄膜上再真空蒸镀一层铝膜，形成镀铝层；

第四步清洗：

5.根据权利要求4所述的一次性揭开式全息电子标签天线的制作方法，其特征在于：所述的制作模压镍版步骤中，在母版表面镀上一层厚度为0.001mm的金属膜，再电铸上一层厚度为0.020～0.025mm的镍。

6.根据权利要求4所述的一次性揭开式全息电子标签天线的制作方法，其特征在于：所述的制作模压镍版步骤中，镀金属膜时可采用真空镀膜或化学镀膜的方法。

7.根据权利要求4所述的方法获得产品的应用，其特征在于：在一次性揭开式全息电子标签天线中的应用。