CN102339402B - 利用热、冷烫印技术制作射频标签的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种射频标签的制作方法，该发明采用热、冷烫印技术制作射频标签，其工艺方法如下：以PVC、PP、PET、纸、塑料等为基材，利用热烫印或冷烫印技术将电化金属烫金箔按照天线形状通过烫印机烫印在基材上，然后对金属箔的其他部分排废，得到天线图案；如制作线圈天线，需在线圈上铺上绝缘层，将电化金属烫金箔烫印在绝缘层上并连接天线的首尾，形成过桥，即为射频天线。最后将芯片倒装贴在天线过桥，然后进行覆膜封装，得到射频标签。传统的射频标签工艺存在成本太高、工艺复杂、生产时间长、对环境造成一定污染等缺点，本发明能有效降低射频标签制造成本以及简化复杂的工艺，能够满足市场对低成本射频标签的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种射频标签的制作方法，尤其涉及一种利用热烫印或冷烫印技术制作射频标签的方法。
背景技术
射频识别(RFID)技术是一种无线自动识别技术，是自动识别技术的一种创新。射频识别系统包括前端的射频部分和后台的计算机信息管理系统，射频部分由读写器和应答器组成，应答器中植有IC芯片，应答器与读写器通过电磁波进行信息的传输和交换。射频识别技术具有众多优点，广泛应用于交通、物流、安全、防伪及非接触式集成电路(IC)卡等方面。
阅读器和应答器都需要安装天线，天线的应用目标是取得最大的能量传输效果。选择天线时，需要考虑天线类型、天线的阻抗、应答器附着物的射频特性、阅读器与应答器周围的金属物体等因素。射频识别系统所用的天线类型主要有偶极子天线、微带贴片天线、线圈天线等。偶极子天线辐射能力强，制造工艺简单，成本低，具有全向方向性，常用于远距离射频识别系统；微带贴片天线的方向图是定向的，但工艺较复杂，成本较高；线圈天线适用于近距离的射频识别系统，在UHF、SHF频段和工作距离、方向不定的场合难以得到广泛的应用。
在应答器中，天线和应答器芯片封装在一起，由于应答器尺寸的限制，天线的小型化、微型化成为决定射频识别系统性能的重要因素。射频天线目前的制作方法主要有蚀刻法、埋线绕线法及导电油墨法。
1.蚀刻法
将基材双面覆铝箔或铜箔，采用凹印工艺在基材双面天线图案区域印刷抗蚀油墨，将片材双面油墨图案置于紫外灯下固化，然后将片材浸入蚀刻液中双面蚀刻，溶解未印刷抗蚀油墨层区域的金属，最后去除基材天线图案金属层上的油墨层，完成天线加工。蚀刻法要求基材有能耐受水和化学溶液的作用，对基材的选择有一定的要求，并且基材双面都覆有铝箔或铜箔，在制造过程中，会腐蚀双面的金属，会带来较大的成本浪费和一定的环境污染。
2.埋线绕线法
利用机械运动的方式将一定直径的金属线按天线线圈图形的要求绕在一定基材上，形成基本的射频天线线圈。这种方法所用的设备昂贵，工作效率低，并且天线的厚度不能达到一定的要求。
3.导电油墨法
导电油墨法制备射频识别天线近几年得到了广泛的应用，原因是导电油墨法省去了覆箔、印刷抗蚀油墨、蚀刻、去除抗蚀油墨层的众多工序，采用丝印、凹印的方式直接将导电油墨按照天线设计的图案印制在基材里面，与传统的蚀刻法相比较，大大缩短了生产流程，减少了生产过程对环境的污染，但是导电油墨的导电介质为银粉或碳粉，生产成本很高。
上述三种工艺均涉及在材料基材如PVC、PET、纸等基材上制造射频天线，进而封装射频卡及射频电子标签，但由于每种工艺均涉及比较昂贵的材料及复杂的制造工艺，制作成本较高，采用上述工艺有时很难满足产品的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能缩减生产工艺流程、降低生产成本的射频识别系统中射频标签的制作方法。
本发明的制作工艺如下：
以PVC、PP、PET、纸、塑料等为基材，利用热烫印或冷烫印技术将电化金属烫金箔按照天线形状通过烫印机烫印在基材上，然后对金属箔的其他部分排废，得到天线图案；如制作线圈天线，需在天线上铺上绝缘层，将电化金属烫金箔烫印在绝缘层上并连接天线的首尾，形成过桥，即为射频天线；最后将芯片先转移至可等间距承载芯片的载带上，再将载带上的芯片倒装贴在天线过桥，然后进行覆膜封装，得到射频标签。
标签的成本是限制射频识别技术商业应用能否取得成功的关键，虽然大量的研究工作使芯片射频标签的成本有所降低，但是普通的芯片射频标签主要有IC芯片、天线和封装等几部分构成，由于芯片的存在，它的成本还是较高。无芯片射频标签的内部没有IC电路，每个无芯片射频标签都会以反向散射方式反射回带有不同特征的反向散射信号，此特征可作为唯一的ID由阅读器解码识别，无芯片射频标签具有超薄、低成本、存储数据量少的特点。本发明中利用烫印电化金属烫金箔的技术制作射频标签的工艺同样适用于无芯片射频标签的制作，通过烫印技术制作射频天标签可大幅度的降低无芯片射频标签的成本并且生产工艺简单。
所述的电化金属烫金箔为分四层(冷烫印分为三层)：基膜层可以选用双向拉伸聚脂薄膜(BOPET)或双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)等，基膜层应具有强度大、耐拉伸、耐高温等性能；脱离层采用有机硅树脂、乳化蜡等涂布而成，主要是帮助物质很好的转移，应有较好的脱离性能，否则会影响烫印产品的质量；金属层的金属材料可以采用经特殊处理的铝箔、铜箔或二者的合金，其中铜的熔点1083℃、沸点2595℃；铝的熔点660.4℃、沸点2467℃；铜的电导率高于铝，铜箔较铝箔成本增加不大；胶粘层一般用易熔的热塑性树脂通过涂布机在金属层上经烘干即成胶粘层，主要作用是将烫印材料粘结在被烫物体上，冷烫印所用的电化金属烫印材料中不含有胶粘层。
所述的绝缘层为电化金属烫金箔中的金属层由绝缘树脂层取代制得，如将金属层的金属材料换为绝缘环氧树脂、聚酯型高介电特种树脂、898高交联密度乙烯基树脂、902芳烃树脂、890树脂等绝缘树脂。
所述的烫印机为圆压圆型烫印机(德国斯拿<steuer>)、圆压平型烫印机(海德堡730等)或平压平型烫印机(亚华920、吉斯870、手动)中的一种，其中以平压平型烫印机最为普遍，而圆压圆型烫印机实施的是线压力，总压力小，可以相对较小的压力轻松完成大面积实地烫印，运行平稳，生产效率较高，适合大批量活件烫印。
所述的射频标签封装形式，根据不同材质、不同构成等各不相同：卡片类(PVC、纸、其他)采用层压式，有熔压和封压两种；标签类采用粘贴式，成品可以制成人工或贴标机揭取的卷标形式，直接贴在被标识物上；动、植物使用型，封装形式可以是注射式玻璃管、悬挂式耳标、套扣式脚环等；金属表面设置型，大多数电子标签不同程度的会受到金属的影响而不能正常工作，这类标签经过特殊处理，可以设置在金属上并可以读写。
所述的热烫印技术，其具体工艺为：
在烫印机上，由于机械的运动，电化金属烫金箔与烫印基材合在一起，按照天线形状制作的烫印模板给结合在一起的电化金属烫金箔和烫印基材局部施加压力并传递热量，这样在相对应的位置上电化金属烫金箔和烫印基材由于胶粘层的粘合作用而牢固的结合在一起，然后将未被烫印的多余的电化金属烫金箔从烫印基材上剥离，即得射频天线。最后将芯片先转移至可等间距承载芯片的载带上，再将载带上的芯片倒装贴在天线过桥，然后进行覆膜封装，得到射频标签。
所述的冷烫印技术，其具体工艺为：
按照天线形状，在需要烫金的部位印刷特种粘合剂——UV固化粘合剂，也可以采用高分子聚合物乳胶进行印刷。UV固化粘合剂通过UV干燥装置将粘合剂中的水分去除到一定程度，并形成一层高粘度的薄压敏胶层，然后开始冷烫印，在一对金属滚筒的作用下，使金属箔同粘合剂接触并压合为一体。由于粘合剂同金属箔之间粘结力很大，所以排废时，金属箔与粘合剂接触的部位留在基材表面，与基材成为一体，而金属箔的其他部分则同传统烫印一样排废，从而完成冷烫印过程。最后将芯片先转移至可等间距承载芯片的载带上，再将载带上的芯片倒装贴在天线过桥，然后进行覆膜封装，得到射频标签。
与传统的热烫印技术相比，冷烫印具有很多优点：冷烫印速度快，最快速度可达180-200m/min；冷烫印的材料使用面广，如可在热敏类纸张和一部分薄膜材料上进行冷烫印；由于不使用加热滚筒，节省了能源，降低了消耗。冷烫印工艺受粘合剂、金属箔等条件限制，也存在一些缺点：印刷品冷烫印后必须上光或覆膜，用以保护烫印天线的图纹，增加了成本和工艺的复杂性；由于UV粘合剂的流平性差，所以干燥后的表面有些不是绝对的平面，导致转移在其上面的金属箔表面亮度差，可能会影响标签天线的美观。
具体实施方式
下面实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
本实施例采用热烫印技术进行射频标签的制作，其制作工艺如下：
以PET为天线基材，利用热烫印技术将电化金属烫金箔按照天线形状通过烫印机烫印在基材上，然后对金属箔的其他部分排废，得到天线图案；在天线上铺上绝缘层，将电化金属烫金箔烫印在绝缘层上并连接天线的首尾，形成过桥，即为射频天线；最后将芯片先转移至可等间距承载芯片的载带上，再将载带上的芯片倒装贴在天线过桥，然后进行覆膜封装，得到射频标签。
上述的电化金属烫金箔采用电化铝烫金箔，其中基膜层选用双向拉伸聚脂薄膜(BOPET)；脱离层采用乳化蜡涂布而成；金属层的金属材料采用经特殊处理的铝箔；胶粘层采用热塑性丙烯酸树脂。
上述的烫印机为圆压圆型烫印机；上述的绝缘层为电化铝中的铝箔层由绝缘环氧树脂所替代。
上述采用热烫印技术制作射频标签的具体步骤如下：
在圆压圆烫印机上，由于机械的运动，电化铝与PET合在一起，按照天线形状制作的烫印模板给结合在一起的电化铝和PET局部施加压力并传递热量，这样在相对应的位置上电化铝和PET由于胶粘层的粘合作用而牢固的结合在一起，然后将未被烫印的多余的电化铝从PET上剥离，即得射频天线。最后将芯片先转移至可等间距承载芯片的载带上，再将载带上的芯片倒装贴在天线过桥，然后进行覆膜封装，得到射频标签。
实施例2
本实施例采用热烫印技术进行射频标签的制作，其制作工艺如下：
以纸为天线基材，利用冷烫印技术将电化金属烫金箔按照天线形状通过烫印机烫印在基材上，然后对金属箔的其他部分排废，得到天线图案；在天线上铺上绝缘层，将电化金属烫金箔烫印在绝缘层上并连接天线的首尾，形成过桥，即为射频天线；最后将芯片先转移至可等间距承载芯片的载带上，再将载带上的芯片倒装贴在天线过桥，然后进行覆膜封装，得到射频标签。
上述的电化金属烫金箔采用电化铝铜合金烫金箔，其中基膜层选用双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)；脱离层采用醋酸纤维素涂布而成；金属层的金属材料采用经特殊处理的铝、铜合金；冷烫印所用的电化金属烫印材料中不含有胶粘层。
上述的烫印机为圆压圆型烫印机；上述的绝缘层为电化铝铜合金中的铝铜合金层由898高交联密度乙烯基树脂所替代。
上述采用冷烫印技术制作射频标签的具体步骤如下：
按照天线形状，在需要烫金的部位印刷UV固化粘合剂，通过UV干燥装置将粘合剂中的水分去除到一定程度，并形成一层高粘度的薄压敏胶层，然后开始冷烫印，在一对金属滚筒的作用下，使电化铝铜合金同粘合剂接触并压合为一体。由于粘合剂同电化铝铜合金之间粘结力很大，所以排废时，电化铝铜合金与粘合剂接触的部位留在纸的表面，与纸成为一体，而电化铝铜合金的其他部分则同传统烫印一样排废，从而完成冷烫印过程，得到射频天线。最后将芯片先转移至可等间距承载芯片的载带上，再将载带上的芯片倒装贴在天线过桥，然后进行覆膜封装，得到射频标签。
Claims (2)
1.一种射频标签的制造方法，其特征在于制作方法如下：
以PVC、PP、PET、纸、塑料为基材，利用冷烫印技术将电化金属烫金箔按照天线形状通过烫印机烫印在基材上，然后对金属箔的其他部分排废，得到天线图案；最后将芯片先转移至可等间距承载芯片的载带上，再将载带上的芯片倒装贴在天线过桥，然后进行覆膜封装，得到射频标签，该方法同样可以应用于无芯片射频识别标签；
所述的电化金属烫金箔为分为三层：基膜层选用双向拉伸聚脂薄膜（BOPET)或双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP)；脱离层采用有机硅树脂、乳化蜡涂布而成；金属层的金属材料采用经特殊处理的铝箔、铜箔或二者的合金；
其中，所述的冷烫印技术，其具体工艺为：按照线圈形状，在需要烫金的部位印刷特种粘合剂——高分子聚合物乳胶进行印刷；高分子聚合物乳胶通过干燥装置将粘合剂中的水分去除到一定程度，并形成一层高粘度的薄压敏胶层，然后开始冷烫印，在ー对金属滚筒的作用下，使金属箔同粘合剂接触并压合为一体；由于粘合剂同金属箔之间粘结力很大，所以排废时，金属箔与粘合剂接触的部位留在基材表面，与基材成为一体，而金属箔的其他部分则同传统烫印一样排废，从而完成冷烫印过程；最后将芯片先转移至可等间距承载芯片的载带上，再将载带上的芯片倒装贴在天线过桥，然后进行覆膜封装，得到射频标签。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的烫印机为圆压圆型烫印机、圆压平型烫印机或平压平型烫印机中的ー种。
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