CN110399965B - 一种用于微波炉内加热或加工的rfid标签结构 - Google Patents

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Abstract

一种用于微波炉内加热或加工的RFID标签结构，属于无线射频标签技术领域，结构上在RFID天线导体在靠近RFID芯片处局部印刷一层高介电系数且低介电强度的材料层，在材料层之上且靠近RFID芯片处设置与RFID天线导体同一平面的一层牺牲导体，牺牲导体与RFID天线导体间距内设有介电材料层，牺牲导体与RFID天线导体之间形成一对较大的电容。与传统的RFID标签结构相比，本发明可分散微波炉2.45GHz频率以较高功率作用在天线上的交流电压及电流，使RFID标签在微波炉内加热时能支撑更长加热时间而不爆燃，从而达到保护RFID芯片及天线的作用，满足RFID标签在食品、医药品、化学品等领域在微波炉内的安全加热或解冻，提升了使用的安全性能。

Description

一种用于微波炉内加热或加工的RFID标签结构
技术领域
本发明属于无线射频标签技术领域，涉及一种RFID标签结构，具体的说是涉及一种用于微波炉内食品加热或加工的RFID标签结构。
背景技术
现有的RFID 标签，如图1所示，其天线有两个接点电极，两电极间有一个间隙(gap)，如图1-2所示。而芯片上的两个电气接点透过导电胶或金线或铝线与天线对应接点电极连接，形成具有电气功能的标签主体，如图3所示，之后再覆合面材及胶即形成标签。这种结构的RFID标签贴在食品、医药品、化学品包装外，放入微波炉加热时在2.45GHz大功率微波作用下，RFID标签在导体天线上会产生交流高电压电及电流，在天线较细处或阻抗较高处发生电弧放电或高热爆燃，而芯片与天线间的接点就是整个天线线路中线路宽度较细，阻抗较高的地方，所以易在芯片与天线接点处发生爆燃，存在严重的安全问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中存在的不足，提出一种用于微波炉内加热或加工的RFID标签结构，可使RFID标签贴在微波物品上能承受微波炉较长的加热时间或较强的功率而不爆燃，提升使用的安全性。
本发明的技术方案：一种用于微波炉内加工的RFID标签结构，包括RFID天线导体、RFID芯片；其特征在于：所述RFID天线导体在靠近RFID芯片处局部印刷一层高介电系数且低介电强度的材料层，在所述材料层之上且靠近RFID芯片处设置与所述RFID天线导体同一平面的一层牺牲导体，如图8所示, 所述牺牲导体与RFID天线导体间设有间距，所述牺牲导体与RFID天线导体间距内设有介电材料层，所述牺牲导体与RFID天线导体之间形成一对较大的电容。
本发明的有益效果为：本发明提出的一种用于微波炉内加工的RFID标签结构，结构上在RFID天线导体在靠近RFID芯片处局部印刷一层高介电系数且低介电强度的材料层，在材料层之上且靠近RFID芯片处设置与所述RFID天线导体同一平面的一层牺牲导体，如图8所示, 所述牺牲导体与RFID天线导体间设有间距，所述牺牲导体与RFID天线导体间距内设有介电材料层，所述牺牲导体与RFID天线导体之间形成一对较大的电容。
与传统的RFID标签结构相比，本发明可分散微波炉2.45GHz频率以较高功率作用于天线上的交流电压及电流，使RFID标签在微波炉内加热时能支撑更长加热时间而不爆燃，从而达到保护RFID芯片及天线的作用，满足RFID标签在食品、医药品、化学品等领域在微波炉内的安全加热或解冻，提升了使用的安全性能。
附图说明
图1 是现有RFID标签中天线结构图。
图2 是现有RFID标签的天线gap 示意图。
图3 是现有RFID标签整体示意图。
图4 是本发明第三实施例图。
图5 是本发明RFID标签在微波炉内的未开电时的等效电路图。
图6 是本发明RFID标签在微波炉内开电加热时的等效电路图。
图7 是本发明第一实施例图。
图8 是本发明标签结构示意图。
图9 是本发明第四实施例图。
图10 是图9的等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图8所示，一种用于微波炉内加工的RFID标签结构，包括RFID天线导体、RFID芯片；其特征在于：所述RFID天线导体在靠近RFID芯片处局部印刷一层高介电系数且低介电强度的材料层，在所述材料层之上且靠近RFID芯片处设置与所述RFID天线导体同一平面的一层牺牲导体，所述牺牲导体与RFID天线导体间设有间距，所述牺牲导体与RFID天线导体间距内设有介电材料层，所述牺牲导体与RFID天线导体之间形成一对较大的电容。
牺牲导体与RFID天线导体间的间距为2um～200um。介电材料层的介电常数为3.0～50。
如图8所示，在芯片附近的天线导体与同一平面的牺牲导体间距很近，之间夹着印刷介电材料形成一对电容，其电容值C = K•ε0•A/d；式中：C为电容；A为两层导体材料间交叠面积；d为两层导体材料间的间距；ε0为真空的介电强度=8.85×10-12F/m；K为相对与真空的介电系数，无单位。
如图5等效电路所示，R1及C1 代表芯片，在微波炉的2.45GHz大功率微波作用下，RFID标签在导体天线上的交流高电压作用下，C2及C3 这二个电容的介电层崩溃，原来的电容C2及C3变成通路R2及R3,如图6
如图6所示，原来经过芯片的大电流被分流到牺牲导体，再回到天线导体，因此芯片接点及其附近的天线导体电流值降低, 可避免发生爆燃，。
实施例1
如图7所示，简省了印刷介电层, 但另在牺牲导体与天线导体之间的间隙涂布高介电系数且低介电强度的材料，以增强C2及C3的电容值，并降低介电层崩溃的阀值，能让高电压下崩溃而使电流分流到牺牲导体，也能有效保护芯片及外围的天线导体避免发生爆燃，本实施例中高介电系数材料其介电常数为3.0～50。本实施例牺牲导体与天线导体间隙为30um～200um。所述印刷高介电材料，所述介电材料的介电常数为3.0～50。
实施例2
如图8所示，在靠近RFID芯片处天线导体之上局部印刷一层高介电系数且低介电强度的材料层，再于此介电层之上天线导体之侧印刷一层牺牲导体，须使牺牲导体很靠近天线导体，牺牲导体与天线导体的间隙缩至极小，以增强图5所示C2及C3的电容值，并降低介电层崩溃的阀值，能让高电压下崩溃分流效果更好，更有效保护芯片及外围的天线导体避免发生爆燃，本实施例中，牺牲导体与天线导体的间隙缩至2um～200um，高介电系数材料其介电常数为3.0～50。
实施例3
如图4所示，这是最简化的实施例, 省掉印刷介电层, 直接在靠近RFID芯片处天线导体的旁边设置牺牲导体，须使牺牲导体与天线导体的间隙缩至极小，以增强如图5所示C2及C3的电容值，并降低介电层崩溃的阀值，能让高电压下介电层崩溃导通而电流分流，以有效保护芯片及外围的天线导体避免发生爆燃，本实施例中，牺牲导体与天线导体的间隙为30um～200um，介电层由两个导体间的基材及之后做成标签所附加的胶材组成, 其C2及C3较前两例小, 但实施的工艺最简单.
实施例4
如图9所示，不像前三例另外配置牺牲导体，而直接加大芯片封装区两端天线电极的宽度，在芯片bonding位置其电极的间隙仍是正常的大小，而在bonding 区外，天线电极的间隙(gap) 则做得很细，且做得很长。如图10所示，R1及C1 代表芯片，依公式C= K•ε0•A/d，间隙小表示d 值小，间隙长(乘上相同导体厚度) 表示A大，所以电容C2、C3 增大，使得中间来的介电材料交流高电压作用下崩溃，原来的电容C2及C3变成如图６的R2及R3通路，原来经过芯片的电流被分流到旁边已补强的天线导体上，因此芯片及外围的天线导体接点可避免发生爆燃。
牺牲导体与天线导体的细小间隙d 为 30um～140um ; Bonding区在習知技術為600~1100um, 本發明则加大线宽为1400～9000 um，结合电容公式C = K•ε0•A/d，除增加线宽，降低d来增加电容大小，另一种方案增加金属层的厚度达到增加电极之间的面积，从而达到增加电容的目的，常规天线金属层厚度为10 um，本发明则提出增加金属层厚度至25-50 um。

Claims (2)

1.一种用于微波炉内加热或加工的RFID标签结构，包括RFID天线导体、RFID芯片；其特征在于：在所述RFID芯片处附近的天线导体之旁局部设置一牺牲导体，在所述牺牲导体与RFID天线导体间设有间距，所述牺牲导体与RFID天线导体间距内设有介电材料，所述牺牲导体与RFID天线导体之间形成额外的电容；
所述牺牲导体与RFID天线导体间的间距为2um～200um；所述介电材料的介电常数为3.0～50。
2.根据权利要求1所述的一种用于微波炉内加热或加工的RFID标签结构，其特征在于：所述介电材料为基材本身、也包含附加的胶材、油墨或保湿剂。
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