CN103947040A - 射频识别天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造天线的方法，其包括下述步骤：提供由包括磁性颗粒和合成树脂的复合材料制成的磁性片材，所述磁性片材具有第一表面；在磁性片材的第一表面上直接形成具有至少一个弯部的导电平面迹线。

Description

射频识别天线

技术领域

本发明涉及一种用于制造天线的方法并且涉及一种能够借助于所述方法获得的天线。

背景技术

使用具有射频识别(RFID)天线的标签以识别和监视对象在本领域中是熟知的。这种标签例如包括由导电迹线形成的天线回路，所述导电迹线电连接至包括存储器的集成电路(IC)芯片。所述标签使用由RFID读取器产生的电磁场。在这种标签进入电磁场中足够长时间的情况下，RFID天线将会被通电并且电子回路能够朝向读取器或单独的接收天线发送信号。

这种用于在IC标签和读取器／写入器之间的非接触通信的模式有望在未来变得更加多样化。例如，为了进一步提高便利水平，便携式通信终端(诸如移动电话)将会配备有标签装置和读取器／写入器装置。

例如，借助于给移动电话配置标签装置，移动电话能够用于借助于握住电话靠在车站大门上而支付列车费。

在近期的以13.56MHz的频率操作的RFID系统(例如近场通信NFC标准)中，需要有适当的操作环境。例如，关于通信属性，期望有更长的通信距离，或者在读取器／写入器和IC标签彼此相对的情况下，期望有宽大的平面通信范围。

然而在这种标签安装在表面由导电材料制成或定位在由电磁场围绕的环境中的物件上时，例如定位在电话外壳中或在电池上方时，天线的谐振频率相对于标称谐振频率偏移。这种谐振频率的偏移影响应答器和读取器／写入器装置之间的信息交换，并且甚至导致完全没有通信(使整个RFID系统失谐)。

此外，为了可用，这种天线还必须满足空间消耗需求，具体是天线应当具有尽可能薄的厚度，并且应当尽可能容易地制造，并且与批量生产规格兼容。在意图于将天线封装在移动电话、特别是新一代薄形智能电话中时，厚度问题是特别重要的，在这种情况下空间相当受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制造具有降低的厚度和成本的天线的方法，并且所述天线在其被安装在金属装置上和／或被布置在由电磁场围绕的环境中时是可操作的。

为此，提供一种根据权利要求1所述的方法。

事实上，借助于要求保护的特征，可以制成降低厚度(低至150μm)的天线，因为天线导电迹线直接形成在铁素体片材上，所述铁素体片材除了其作为屏蔽构件的主要功能之外，还作为支撑基材起作用。从而，不需要使用任何附加的用于天线的中间支撑基材，并且因此这还协助降低制造公差叠加。

附图说明

本发明的这些和其它方面将会借助于实施例并且参照附图而被非常详细地解释，其中：

图1示出了根据本发明的天线的第一实施方式；

图2示出了根据本发明的天线的第二实施方式；

图3示出了沿图2箭头的天线的剖视图。

附图并非按比例绘制。总体上，相同部件在附图中由同一附图标记标注。

具体实施方式

图1示出了平面式RFID天线的第一实施方式，其包括已形成有导电迹线4的支撑基材2。在本发明的上下文中，基材2由磁性柔性片材制成所述磁性柔性片材包括分散在树脂粘合剂中的磁性颗粒(诸如磁性铁素体的粉末或薄片)。这种铁素体片材的示例是由Alps Electric有限公司售卖的Liqualloy^TM柔性薄膜。这种类型的铁素体片材也容易借助于铁素体材料供应商(诸如日本铁素体材料供应商)获得。

导电迹线已被直接形成在铁素体片材的第一主表面上，从而使得导电迹线在平行于第一主表面的平面中延伸。导电迹线例如由铜制成。如图1所示，天线迹线包括螺旋形式的多个弯部(在此存在四个弯部)。外侧的弯部包括连接端，所述连接端借助于电桥连接至内侧的弯部的连接端。

在本发明的上下文中，动词“形成”非穷尽地涵盖了下面列出的方法：

·将导电箔层叠并且在将导电箔可选地遮蔽之后例如借助于光刻胶树脂将导电箔可选地蚀刻；

·将已借助于机械冲压形成图案的导电箔层叠；

·将导电墨液丝网印刷或凹版印刷或喷墨印刷或胶版印刷；

·将导电线铺设至磁性片材的第一表面上；

·将导电颗粒化学气相沉积。

从制造的观点而言，所述方法将会被有利地选择，从而使得其能够经由允许高生产率的卷到卷过程执行。具体适于卷到卷实施的方法是以上提到的方法中的前三个。

天线迹线能够设计成使得其谐振频率处于13.56MHz范围中，以便满足例如NFC规定。为了调节感应系数，可以改变两个相邻的弯部之间的距离间隙和／或每个弯部的宽度和／或弯部的数量。

图2表示了天线的第二实施方式，并且与第一实施方式区别在于，天线导电迹线的两个连接端不桥接。

参照图3，其是沿图2的A-A线的剖视图，可以观察到铜-铁素体叠层配置有两个盲孔，定位在两个天线连接端的水平处。这些盲孔对于将天线电连接至一装置提供容易的接入。天线连接端可以机械压印，以便得到与所述装置的可靠电连接。

现在将会描述根据第二实施方式的一种用于制造天线的优选过程。

所述过程包括：

a)提供铁素体片材；

b)将粘接层涂覆在铁素体片材的第一表面上；

c)在铁素体片材中冲出两个通孔；

d)将铜箔层叠至粘接层上；

e)将铜层以掩模材料遮蔽以限定天线图案；

f)将铜箔的未遮蔽区域移除；

g)将掩模材料移除以将铜迹线暴露。

可选地，在步骤g)之后，可以继续执行在暴露的铜迹线上和在盲孔的底表上的附加镀敷步骤，例如镀敷镍或金涂层；替代地可以执行天线迹线钝化步骤，用于防止腐蚀。

替代地，步骤b)和d)至g)能够由例如在专利文献US7,060,418中描述的印刷技术替代，所述专利文献以引用的形式结合在本文中。

本申请人接下来成功地获得具有层状结构的厚度在150至200μm范围中的天线，如在图4中示例性绘制的。

所谓单面带盲孔的层状结构包括铁素体片材、在铁素体片材的第一表面的项部上的粘接层以及最后包括层叠的铜层。通常铁素体片材、粘接层以及导电迹线的厚度分别是大约100μm、20μm以及35μm。

可选地，磁性材料的第二片材布置在以上描述的复合磁性片材的第二表面上，即布置在第一磁性片材的与形成有或即将形成有导电迹线的表面相对立的表面上。

在本发明的这种实施方式中，两个类型的铁素体材料用于第一片材和第二片材。

第一片材优选地选择为所具有的磁导率的虚部μ”的值小于5H／m的材料。“小于”应当理解为“小于或等于”。由于这种通常基于聚合物的复合铁素体材料的μ”值较小，因此这种第一磁性片材所具有的磁导率的实部μ’的值较小，即所述值处于40至50H／m之间。

这种较小的μ”值允许将最终实现的天线的欧姆损耗最小化。

铁素体材料的第二片材选择为所具有的μ’值较大的材料，即所述值大于100H／m。“大于”应当理解为“大于或等于”。对于μ”值的选择并不重要。

具有这种较大μ’值的铁素体材料的第二片材允许获得具有增强的品质因数Q的天线。

这种第二磁性片材能够由包括磁性颗粒和合成树脂的复合材料、烧结型磁性材料或平面式铁素体片材制成。

借助于使用这种第一磁性片材和第二磁性片材的结合，所获得的天线具有极佳的行为，具体是降低的欧姆损耗，以及品质因数Q。

这种第一磁性片材和第二磁性片材具体是借助于铁素体材料供应商(诸如日本铁素体材料供应商)获得。

在已知的天线结构中，层状结构通常包括：

·介电基材(例如环氧玻璃或聚对苯二甲酸乙二酯PET或聚酰亚胺)；

·形成在介电基材的第一表面上的导电迹线；

·层叠在介电基材的相对立侧第二表面上的铁素体片材。

已知天线结构的主要限制在于较大的总厚度以及天线导电迹线和铁素体片材之间的较大距离。

尽管所描述的实施方式涉及一种单一侧天线，但是本领域中的技术人员可以设想的是，也可以根据以上描述的方法制造具有导电孔的双侧天线。

Claims (12)

1.用于制造天线的方法，其包括下述步骤：

·提供由包括磁性颗粒和合成树脂的复合材料制成的磁性片材，所述磁性片材具有第一表面；

·在磁性片材的第一表面上直接形成具有至少一个弯部的导电天线迹线。

2.根据权利要求1所述的方法，其中形成天线导电迹线的步骤包括下述步骤：

·将导电层涂覆在第一表面上以使导电层附着至第一表面；

·将掩模图案涂覆在导电层上以可选地保护导电层；

·将导电层化学蚀刻以将未受保护的导电层移除；以及

·将掩模图案移除，以便将导电迹线暴露。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括将被暴露的迹线镀敷或钝化的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其中形成天线迹线的步骤包括下述步骤：

·将导电的有图案层涂覆在第一表面上，以便使有图案的导电层附着至第一表面。

5.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中导电层从铜、银、铝、钯以及石墨中选出。

6.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中导电层的涂覆借助于将导电层层压在铁素体片材的第一表面上执行。

7.根据权利要求1所述的方法，其中形成天线导电迹线的步骤包括下述步骤：

·涂覆导电墨液以提供天线导电迹线。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括将回路迹线图案以导电涂层镀敷的步骤。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中导电墨液借助于丝网印刷或凹版印刷或喷墨印刷或胶版印刷涂覆。

10.根据权利要求1所述的方法，其中形成天线导电迹线的步骤包括将金属线安装至磁性片材的第一表面上的步骤。

11.根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括将第二磁性片材布置在由包括磁性颗粒和合成树脂的复合材料制成的所述磁性片材的第二表面上的步骤，所述第二表面与所述第一表面相对立，由包括磁性颗粒和合成树脂的复合材料制成的所述磁性片材所具有的磁导率的虚部的值μ”小于5H／m，并且所述第二磁性片材所具有的磁导率的实部μ’大于100H／m。

12.一种能够借助于根据在前权利要求中任一项所述的过程获得的天线。