CN106650889A - 一种集成磁复合膜的近场通信标签及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成磁复合膜的近场通信标签及其制备方法，磁复合膜由磁性纳米颗粒和聚合物组成，采用印刷工艺集成至NFC标签线圈天线的中间位置。与没有增加磁复合膜的NFC标签相比，集成有磁复合膜的NFC标签天线的电感值L、品质因数Q都有显著提升，尤其是，NFC阅读器与NFC标签之间的通讯距离大幅提高。此外，集成有磁复合膜的近场通信标签仍具有重量轻、厚度薄且柔性的特点，特别适用于可穿戴电子。本发明提供的近场通信标签具有集成工艺简单、成本低、电磁性能优越等优点，在近场通信领域有广泛应用价值。

Description

一种集成磁复合膜的近场通信标签及其制备方法
技术领域
本发明属于近场通信技术领域，涉及一种近场通信标签及其制备方法，尤其涉及一种集成磁复合膜的近场通信标签及其制备方法。
背景技术
近场通信（Near Field Communication，NFC）是一种非接触式识别和互联技术，可在移动设备、消费类电子产品、计算机和智能控件工具间实现近距离无线通讯。随着无线通信技术的发展，越来越多的日常电子装置如智能手机、笔记本电脑等开始支持NFC功能，其应用日益广泛，涉及银行、军事、医疗、运输和娱乐等行业，从各方面影响着人们的生活。
如何提高近场通信质量和识别距离一直是NFC中的关键技术。原理上，近场通信系统利用交变电场、交变磁场能量交换来传递信息，改变传递过程中交变磁场分布及能量必然影响近场通信过程。磁材料在外部磁场的激励下可改变外部磁场分布和强度，因此在近场通信过程中引入磁材料将改变近场通信系统的电磁性能。基于以上分析，研究人员近年来尝试将磁材料应用到在NFC系统中。研究报道表明磁介质应用到近场通信系统中可有效地屏蔽外部金属对近场通信系统的不良影响，改善通信质量。然而，磁介质在近场通信系统中的应用潜能还远未被发掘。首先是现有研究只关注于磁介质对外部金属的屏蔽作用，这样使得磁介质仅应用于带金属外壳或识别金属物体的NFC系统中，应用范围受限；其次现有研究和应用都是基于外部磁介质对NFC系统通信过程的影响，磁介质与NFC系统的这种分离不利于磁介质对NFC系统中线圈天线性能的精确调控，无法充分发挥磁介质的作用；此外，磁介质在NFC系统中的这种非集成式形态使得磁介质在NFC系统中应用成本高、体积大、不利于装置小型化。以上因素都限制了磁介质在NFC中的广泛应用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的提供了一种集成磁复合膜的近场通信标签，与现有近场通信标签相比，该发明具有更优越的电磁性能和更远的识别距离，而且结构简单、易于实现、成本低。
本发明提供的一种集成磁复合膜的近场通信标签，其特征在于：近场通信标签线圈天线中间位置集成有磁复合膜。
本发明还提供一种集成磁复合膜的近场通信标签的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选择PET薄膜作为衬底；
步骤2：在PET薄膜上沉积一层铝膜；
步骤3：在铝膜上得到掩膜，形成所需要的铝线圈；
步骤4：将导电硅胶涂覆在铝线圈末端的焊盘上，固化后使NFC芯片与铝线圈焊接盘连接在一起；
步骤5：将三氧化四铁纳米颗粒均匀分散在乙烯/乙酸乙烯酯共聚物溶液中形成印适性良好的磁混合溶液；
步骤6：将磁混合溶液印制在铝线圈中间空白区域，烘烤形成稳定的磁复合膜，磁复合膜的外边缘与铝线圈的内边缘重合，至此，集成磁复合膜的近场通信标签制备完成。
本发明的有益效果：集成有磁复合膜的近场通信标签，具有更优越的电磁性能和更远的识别距离，且采用印刷工艺将磁介质集成到标签中，具有工艺简单、成本低、尺寸小、可柔性化、可批量生产等特点，具有很强的实用性，可广泛应用于近场通信系统中。
附图说明
图1为本发明实施例的实物图；其中，1-衬底；2-线圈天线；3-IC芯片；4-磁复合膜；
图2为本发明实施例的电磁性能测试结果示意图；
图3为本发明实施例的通信距离测试结果示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种集成磁复合膜的近场通信标签，位于近场通信标签线圈天线中间位置集成有磁复合膜。近场通信标签线圈天线为平面螺旋线圈。磁复合膜位于标签线圈中间空白区域，磁复合膜的外边缘与线圈天线的内边缘重合。磁复合膜采用印刷工艺印制在近场通信标签上，印刷工艺包括丝网印刷、凹版印刷、涂布、喷涂等。磁复合膜由磁性纳米颗粒和聚合物组成。磁性纳米颗粒为高磁导率和低磁滞损耗的磁性粉末，如镍铁纳米粉末、四氧化三铁纳米粉末、镍锌铁氧体粉末、锰锌铁氧体粉末、镁锌铁氧体粉末等。聚合物为具有良好柔软性、弹性和粘性的高分子有机材料，如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、环氧树脂、酚醛树脂等。
请见图1，为本实施例的集成磁复合膜的近场通信标签形态的一例，图中矩形线圈为近场通信标签天线，尺寸为18 mm × 8 mm，共振频率为13.56 MHz，IC芯片3位于矩形线圈的中心区域，通过导电硅胶与矩形线圈引脚相连，磁复合膜4位于矩形线圈中间空白区域，形状与该空白区域一致，磁复合膜4的外边缘与线圈天线2的内边缘重合。线圈天线2沉积在衬底1的正反面。
本发明还提供一种集成磁复合膜的近场通信标签的制备方法，包括以下步骤：
1）选择厚度约为60μm的PET薄膜作为衬底，清洗；
2）采用真空蒸发技术在PET薄膜上沉积一层铝膜；
3）通过热转印法在铝膜上得到掩膜，通过湿法刻蚀（铝刻蚀剂）的方法形成所需要的铝线圈；
4）采用点胶机将导电硅胶涂覆在铝线圈末端的焊盘上，经紫外光固化后使NFC芯片与铝线圈焊接盘连接在一起；
5）按3:1的重量比例将三氧化四铁纳米颗粒均匀分散在乙烯/乙酸乙烯酯共聚物溶液中形成印适性良好的磁混合溶液；
6）采用丝网印刷工艺将磁混合溶液印制在铝线圈中间空白区域，在90℃下烘20分钟，形成稳定的磁复合膜，磁复合膜的外边缘与铝线圈的内边缘重合，至此，集成磁复合膜的近场通信标签制备完成。
图2是本实施例的例电磁性能测试结果，由图中可知，集成磁复合膜后，近场通信标签的电感值和品质因数都有明显提升。
图3是本实施例的例通信距离测试结果，由图中可知，集成磁复合膜后，近场通信标签的通信距离由20mm提升为24mm。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种集成磁复合膜的近场通信标签，其特征在于：近场通信标签线圈天线中间位置集成有磁复合膜。
2.根据权利要求1所述的集成磁复合膜的近场通信标签，其特征在于：所述近场通信标签线圈天线为平面螺旋线圈。
3.根据权利要求1所述的集成磁复合膜的近场通信标签，其特征在于：所述磁复合膜位于标签线圈中间空白区域，磁复合膜的外边缘与线圈天线的内边缘重合。
4.根据权利要求1所述的集成磁复合膜的近场通信标签，其特征在于：所述磁复合膜采用印刷工艺印制在近场通信标签上；所述印刷工艺包括丝网印刷、凹版印刷、涂布、喷涂。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的集成磁复合膜的近场通信标签，其特征在于：所述磁复合膜由磁性纳米颗粒和聚合物组成。
6.根据权利要求5所述的集成磁复合膜的近场通信标签，其特征在于：所述磁性纳米颗粒为高磁导率和低磁滞损耗的磁性粉末；所述磁性粉末包括镍铁纳米粉末、四氧化三铁纳米粉末、镍锌铁氧体粉末、锰锌铁氧体粉末或镁锌铁氧体粉末。
7.根据权利要求5所述的集成磁复合膜的近场通信标签，其特征在于：所述聚合物为具有良好柔软性、弹性和粘性的高分子有机材料；所述高分子有机材料包括乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、环氧树脂或酚醛树脂。
8.一种集成磁复合膜的近场通信标签的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选择PET薄膜作为衬底；
步骤2：在PET薄膜上沉积一层铝膜；
步骤3：在铝膜上得到掩膜，形成所需要的铝线圈；
步骤4：将导电硅胶涂覆在铝线圈末端的焊盘上，固化后使NFC芯片与铝线圈焊接盘连接在一起；
步骤5：将三氧化四铁纳米颗粒均匀分散在乙烯/乙酸乙烯酯共聚物溶液中形成印适性良好的磁混合溶液；
步骤6：将磁混合溶液印制在铝线圈中间空白区域，烘烤形成稳定的磁复合膜，磁复合膜的外边缘与铝线圈的内边缘重合，至此，集成磁复合膜的近场通信标签制备完成。
9.根据权利要求8所述的集成磁复合膜的近场通信标签的制备方法，其特征在于：步骤1中选择厚度约为60μm的PET薄膜作为衬底，清洗干净；步骤2中采用真空蒸发技术在PET薄膜上沉积一层铝膜；步骤3中通过热转印法在铝膜上得到掩膜，通过湿法刻蚀或铝刻蚀剂的方法形成所需要的铝线圈；步骤4中采用点胶机将导电硅胶涂覆在铝线圈末端的焊盘上，经紫外光固化后使NFC芯片与铝线圈焊接盘连接在一起；步骤5中按3:1的重量比例将三氧化四铁纳米颗粒均匀分散在乙烯/乙酸乙烯酯共聚物溶液中形成印适性良好的磁混合溶液；步骤6中采用丝网印刷工艺将磁混合溶液印制在铝线圈中间空白区域，在90℃下烘20分钟，形成稳定的磁复合膜，磁复合膜的外边缘与铝线圈的内边缘重合，至此，集成磁复合膜的近场通信标签制备完成。
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