CN105811085B - 柔性rfid天线及应用其的pos机装置、电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柔性RFID天线及POS机装置，包括装置主体、设置在主体上的电路板和RFID天线，RFID天线包括：单面柔性基板，包括第一端部和第二端部；设置于所述基板上的多条平行导体，多条导体延伸至所述基板的第一端部和第二端部；柔性覆盖层，与基板粘合并将所述平行导体夹在所述基板和覆盖层之间；设置在所述装置主体上的连接器，所述连接器分别连接所述基板第一端部和第二端部的导体，使所述多条导体组成螺旋状天线，并且将所述天线连接至所述主体上的电路板；其中，所述螺旋状天线围绕所述POS机主体设置。本发明通过空间立体方式布置天线，使天线免除了跨接的困扰，使得生产成本大大降低，同时提高了生产效率。

Description

柔性RFID天线及应用其的POS机装置、电子设备
技术领域
本发明涉及RFID装置，尤其涉及一种RFID天线和应用其的POS机装置。
背景技术
随着人类通讯行业的发展，射频识别技术在越来越多的领域得到了广泛的应用。射频识别技术(RFID)是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。
许多行业都运用了射频识别技术。例如，将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别(积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份)。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。
对于便携式电子装置，例如POS(Point of Sale)机，有时需要在安全保护装置上涂覆树脂或对安全保护装置进行封装，这就导致安全保护装置的结构更重、更厚。因此，RFID天线在POS机装置领域得到广泛的应用，以增大内部空间以容纳更多部件，从而使POS机装置更小、更轻。
图1示出了现有技术中RFID天线的制造工艺。基材1是一块250mm×320mm的柔性基材，上面可切割出八块RFID天线基板2。在这些基板上通过印刷或蚀刻方法将一层导体以螺旋状设置在天线基板2上，形成螺旋状天线。这些导体可以是铜轨迹或其它导电轨迹。这样，螺旋状天线就形成内圈端部和外圈端部。由于需要将天线内圈的端部引出至外圈使两个端部一起连接其它接口，技术人员不得不通过在基板设置通孔的方式完成内圈到外圈的导电连接。这样一来，柔性基材必须是双面基材，即基材两面均能设置导电线路，导致成本增加，生产工艺较为复杂。同时，这种材料使用方式造成大量的材料浪费，进一步增加成本。
本发明旨在提供可改善上述问题的RFID天线。
发明内容
本发明的一个目的是针对现有技术中RFID天线生产效率低，材料浪费严重，不得不使用通孔或跨接方式进行天线端口设置的不足，提出一种新型天线及电子设备。
本发明一个构思下提供一种柔性RFID天线，所述天线包括：单面电路柔性基板，包括第一端部和第二端部；设置于所述基板上的多条导体，所述多条导体相互绝缘且延伸至所述基板的第一端部和第二端部；柔性覆盖层，与所述基板粘合并将所述导体夹在所述基板和覆盖层之间；所述基板的第一端部和第二端部的导体分别电连接，从而形成螺旋状RFID线圈。
较佳地，所述基板和覆盖层均为细长条形状。
较佳地，所述基板包括第一绝缘层，所述第一绝缘层是聚酯(PET)薄膜或聚酰亚胺(PI)薄膜，厚度为12μm-125μm。
较佳地，所述基板还包括第一粘合剂层，所述第一粘合剂层将所述多条导体粘在所述基层上。
较佳地，所述覆盖层包括第二绝缘层，所述第二绝缘层是聚酯(PET)薄膜或聚酰亚胺(PI)薄膜或绝缘油墨层，厚度为12μm-50μm。
较佳地，所述覆盖层还包括第二粘合剂层，所述第二粘合剂层将所述第二绝缘层粘附在所述基板上。
较佳地，所述覆盖层包括一层绝缘油墨。
较佳地，天线基板设置多个用以固定天线的固定部。
本发明还涉及一种POS机装置，包括装置主体、设置在主体上的电路板和RFID天线，所述RFID天线包括：单面柔性基板，包括第一端部和第二端部；设置于所述基板上的多条导体，所述多条导体相互绝缘且延伸至所述基板的第一端部和第二端部；柔性覆盖层，与所述基板粘合并将所述平行导体夹在所述基板和覆盖层之间；设置在所述装置主体上的连接器，所述连接器分别连接所述基板第一端部和第二端部的导体，使所述多条导体组成螺旋状天线，并且将所述天线连接至所述主体上的电路板；其中，所述螺旋状天线围绕所述POS机主体设置。
较佳地，所述基板和覆盖层均为细长条形状。
较佳地，所述天线在远离第一端部和第二端部位置设置多个用以固定天线的固定部，所述天线通过固定部固定在所述POS机主体上。
较佳地，所述天线通过粘合剂粘帖在所述POS机主体上。
本发明还涉及一种电子设备，包括电子设备主体和印刷天线，所述印刷天线包括：单面柔性基板，包括第一端部和第二端部；设置于所述基板上的多条平行导体，所述多条导体延伸至所述基板的第一端部和第二端部；柔性覆盖层，与所述基板粘合并将所述平行导体夹在所述基板和覆盖层之间；设置在所述装置主体上的连接器，所述连接器分别连接所述基板第一端部和第二端部的导体，使所述多条导体组成螺旋状天线，并且将所述天线连接至所述主体上的电路板；其中，所述螺旋状天线围绕所述电子设备主体设置。
使用这种天线，生产效率高，天线基板只需单面印刷电路即可，生产工艺简化，大大降低了成本。
附图说明
图1是现有技术中RFID天线基材的示意图；
图2是根据本发明一个实施例下的RFID天线基材的示意图；
图3是图2中单根天线的俯视示意图；
图4是图3中天线的A-A剖视示意图；
图5a至图5c是根据本发明一个实施例下的RFID天线的连接原理示意图，其中天线本体部分的覆盖层已除去；
图6是图5中RFID天线应用的连接器立体示意图；
图7是图6中连接器与天线端部连接的立体示意图；
图8是根据本发明一个实施例下的RFID天线应用在POS机装置上的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。
图2根据本发明一个实施例示出了RFID天线基材的示意性结构。在该实施例中，整个基材10是矩形单面柔性基材，也就是说，基材10仅可在一个端面上进行印刷或蚀刻电路。天线20设计为细长条状依次排列在基材10的可进行印刷或蚀刻电路的表面上并可从基材10上切割。每条天线20上通过印刷或蚀刻方式设置多条平行导体224(见图5)。通过这种工艺设计，一块609mm×320mm的基材10上可以制成44片天线。这样，生产效率大大提高。
导体轨迹224一般是铜材料，也可以是铝、银、碳、银和碳的混合物、透明导电聚合物、或其他导电油墨，每一上述材料具有适合RFID天线的运行和功能的特定特性。取决于RFID天线的功能。
图3根据图2中的实施例示出了单根天线的示意性结构。天线20包括细长形状本体22，本体22设置两个端部26和28，端部26和28位置的覆盖层228(见图4)被除去，以使导体裸露出来以便与连接器30(见图6)连接。天线本体22在远离端部位置设置两个固定部24，固定部24设置两个固定孔，以便将天线固定在电子设备上。本领域的技术人员可以理解，天线本体也可以不设置固定部，而通过粘合剂粘在电子设备上。
图4是图3中天线的A-A剖视示意图。在一个实施例中，天线包括单面绝缘基板222、粘合剂层223、平行金属导体轨迹224、粘合剂层226和绝缘覆盖层228。其中，粘合剂层223和粘合剂层226均为绝缘物质。在生产过程中，先将导体轨迹224以印刷或蚀刻方式设置在包括粘合剂层223的基板222上，再将包括粘合剂层226的覆盖层228与基层粘合，从而将平行导体224夹在基板222和覆盖层228之间。平行的多个导体224彼此绝缘。
在一个可替换的实施例中，基板222上可以去除粘合剂层223，直接将导体轨迹224固定设置在基板222上。
在一个可替换的实施例中，覆盖层228和粘合剂层226可以仅为一层绝缘油墨，从而进一步降低天线厚度。
在一个实施例中，基板222是聚合物膜，较佳的为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，俗称涤纶)膜。可选的，基板222为柔性膜，其厚度在12μm～125μm之间。当然，取决于实际需要，基板222可以更厚。可以理解，基板222可以是聚合物膜的其他变形，包括但不限于聚碳酸酯(polycarbonate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(polyimide)、以及聚氯乙稀(PVC)。基板222可以是透明的或不透明被着色(例如黑色或白色)的。
粘合剂层223和226较佳的为热敏粘合剂层。粘合剂层223用于将导体轨迹224粘结至基板222。作为替代，粘合剂也可以是液体粘合剂，例如环氧树脂、或湿固化聚氨酯等。先将液体粘合剂置于或印制在单面基板222和导体轨迹224之间，然后使用湿能、热能、或紫外线能将粘合剂固化，在单面基板222和导体轨迹224之间形成永久粘结。这类粘合剂虽然不具有压敏性，但可以在同样原理下工作。取决于基板222的材料，可以使用具有特定粘结特性的不同的压敏粘合剂，例如可以是为特定粘结需求特别开发的订制压敏粘合剂。
图5a至图5c根据本发明一个实施例示出了RFID天线的示意性原理，其中出于阐述清楚的目的，天线覆盖层228已被除去。导体224以平行方式设置在细长状基板222上，细长状基板222的一个端部设置导体轨迹A、B、C和D，另一个端部设置导体轨迹a、b、c和d。将天线22进行空间上的卷曲，也就是说将天线22围绕在电子设备(图未示出)上，再将导体轨迹端部A、B、C和D和另一导体轨迹端部a、b、c和d依次对应并和双面连接器30(见图6)连接，这样，因连接器为双面导通使这几条导体轨迹形成一整条线圈。此时a端对应的连接器针脚和D端对应的连接器针脚作为引出口直接与电子设备连接。从而不需要通孔等方式进行跨接。
图6和7示出了RFID天线与连接器30的具体连接应用。其中图6示出了一个双面连接器30，这种双面连接器30结构简单，便于批量制造且成本低。该连接器30包括连接器本体32，连接器本体设置上部四个导电针脚36和下部四个导电针脚34，其中导电针脚36的针脚分别与导电针脚34内部连通，也就是说，针脚a、b、c和d分别与针脚A、B、C和D连接。装配时，天线22的端部a、b、c和d分别与连接器30中的针脚a、b、c和d连接，天线22的端部A、B、C和D分别与连接器30中的针脚A、B、C和D连接。这样，由于连接器导电针脚上下导通，使得天线端部A、B、C、D与天线另一端部a、b、c、d一一对应导电连接，从而形成图5c中所示的线圈连接。生产者只需将连接器中的针脚a和针脚D引出作为天线的两个端口与电子设备主体连接即可。图7示出了连接器30的一对针脚和相应天线端部导体224连接的示意性结构。天线端部的覆盖层228和粘合剂层226已被除去，使导体224裸露出来。天线端部26和天线端部28的基板222重合，插入连接器30中的位于一对针脚内的U形金属片38内从而使得两个导体224互相连接并导电。
图8根据本发明一个实施例下的RFID天线应用在POS机装置上的示意性结构。POS机40包括插槽，其中可插入信用卡44。POS机显示屏部分设置柱状主体42。天线20围绕在柱状主体42上，同时POS机设备内部设置电路板(图未示出)，电路板上设置连接器30，将天线两个端部与连接器30组合后即可完成装配。使用时，用户的信用卡可以通过插槽与POS机进行接触式通讯。也可以放置在线圈20附近，通过线圈20进行非接触式通讯。
本发明通过空间立体方式布置天线，使天线免除了跨接的困扰，使得生产成本大大降低，同时提高了生产效率。
可以理解地，POS机仅仅是电子设备的一种较佳应用，本发明所提供的天线还可用于其他需要使用天线的电子产品中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种柔性RFID天线，其特征在于，所述天线包括：
单面电路柔性基板，包括第一端部和第二端部；
设置于所述基板上的多条导体，所述多条导体相互绝缘且延伸至所述基板的第一端部和第二端部；
柔性覆盖层，与所述基板粘合并将所述导体夹在所述基板和覆盖层之间；及
双面连接器包括本体，所述本体上设置上部四个导电针脚和下部四个导电针脚，其中所述上部的四个导电针脚分别与下部的四个导电针脚内部连通，所述基板弯曲使所述第一端部和第二端部交叠后插入所述双面连接器，所述第一端部的多条导体和所述第二端部的多条导体分别位于所述交叠的第一端部和第二端部的两外侧，经由所述双面连接器连接，从而形成螺旋状RFID线圈。
2.根据权利要求1所述的天线，其中所述基板和覆盖层均为细长条形状，所述基板上还设有位于第一端部的第一导体和位于第二端部的第二导体，所述第一导体和所述第二导体分别位于所述多条导体的两侧。
3.根据权利要求2所述的天线，其中所述基板包括第一绝缘层，所述第一绝缘层是聚酯（PET）薄膜或聚酰亚胺（PI）薄膜，厚度为12µm-125µm。
4.根据权利要求3所述的天线，其中所述基板还包括第一粘合剂层，所述第一粘合剂层将所述多条导体粘在所述基板上。
5.根据权利要求3所述的天线，其中所述覆盖层包括第二绝缘层，所述第二绝缘层是聚酯（PET）薄膜或聚酰亚胺（PI）薄膜或绝缘油墨层，厚度为12µm-50µm。
6.根据权利要求5所述的天线，其中所述覆盖层还包括第二粘合剂层，所述第二粘合剂层将所述第二绝缘层粘附在所述基板上。
7.根据权利要求3所述的天线，其中所述覆盖层包括一层绝缘油墨。
8.根据权利要求2至7任一项所述的天线，其中天线基板设置多个用以固定天线的固定部。
9.一种POS机装置，包括装置主体和设置在主体上的电路板，其特征在于，所述POS机装置进一步包括如权利要求1所述的柔性RFID天线，所述柔性RFID天线围绕所述POS机主体设置。
10.根据权利要求9所述的POS机装置，其中所述基板和覆盖层均为细长条形状，所述基板上还设有位于第一端部的第一导体和位于第二端部的第二导体，所述第一导体和所述第二导体分别位于所述多条导体的两侧。
11.根据权利要求10所述的POS机装置，其中所述天线在远离第一端部和第二端部位置设置多个用以固定天线的固定部，所述天线通过固定部固定在所述POS机主体上。
12.根据权利要求10所述的POS机装置，其中所述天线通过粘合剂粘帖在所述POS机主体上。
13.一种电子设备，包括电子设备主体，其特征在于，所述电子设备进一步包括如权利要求1所述的柔性RFID天线，所述柔性RFID天线围绕所述电子设备主体设置。
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