CN116581534A - 一种rfid天线及其制造方法、电子标签 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种RFID天线及其制造方法、电子标签，其属于电子信息技术领域，其技术要点在于：本方法使用PET膜作为天线载体不变，其天线金属层使用铜替代铝，在PET上进行金属层溅射、蒸镀工艺，再进行网版印刷油墨涂层，天线需要加厚的位置进行图形电镀，然后进行退油墨层后硝酸洗底层溅射层。采用本申请的技术方案，由于溅射层、蒸镀层的金属由于是nm级厚度层，不需要进行大规模蚀刻，其需要使用的化学退镀液量相比现有的蚀刻工艺，整体量下降95％以上；同时，在制造过程中产生废液的相对于铝金属层而言大幅下降。
Description
技术领域
本发明专利涉及电子信息领域，特别涉及一种RFID天线及其制造方法、电子标签。
背景技术
目前而言，电子标签(RFID类)的整个制造工艺中，如“CN101197462B、RFID蚀刻铝天线的制造方法”，其是以铝基作为金属层进行蚀刻。具体而言，使用PET膜贴铝片，然后进行图形转移进行蚀刻，在蚀刻过程中产生大量含铝废液。因此，RFID目前的制程焦点为蚀刻铝废液，由于蚀刻过程中使用了盐酸以及次氯酸钠，其废液难以处理，且铝金属无法进行有效回收制程，其废液处理成本高，对环境有严重的危害性。如何处理上述问题，就成了RFID行业的亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种RFID天线及其制造方法、电子标签，以解决背景技术中所存在的问题。
一种RFID天线，其从下至上包括：PET底材、第一镍金属层、第二铜金属层、第三图形金属铜层；
其中，第一镍金属层采用溅射的方式设置在PET底材上；
其中，第二铜金属层采用蒸镀的方式设置在第一镍金属层上；
其中，第三图形金属铜层采用电镀的方式设置在第二铜金属层上；
其中，第一镍金属层、第二铜金属层的厚度在10nm～200nm之间；所述第三图形金属铜层的厚度在2.5μm以上。
一种RFID天线，其从下至上包括：PET底材、第一镍金属层、第二铜金属层、第三图形金属铜层；
其中，所述第一镍金属层的厚度为10～50nm；
其中，所述第二铜金属层的厚度为10～50nm；
其中，所述第三图形金属铜层的厚度为3.6μm～4μm。
一种RFID天线的制造方法，其包括以下步骤：
第一步，在PET底材上依次增加第一镍金属层、第二铜金属层；第一步中的第一镍金属层、第二铜金属层分别采用溅射法、蒸镀法，所述第一镍金属层的厚度为10nm～50nm，所述第二铜金属层的厚度为10nm～100nm；
第二步，图形印刷：RFID天线图案对应的第二铜金属层保持不变，在其他位置印刷油墨层；
第三步，图形电镀加厚：对RFID天线图形对应的第二铜金属层上方电镀增加一层第三图形金属铜层；所述第三图形金属铜层的厚度为2.5μm以上；
第四步，在第三图形金属铜层的表面增加一层第四护铜剂化学膜层；
第五步，去除油墨层；
第六步，将RFID天线图形之外的第一铜金属层、第二镍金属层去除，同时将第四护铜剂化学膜层去除，最终得到RFID天线。
进一步，所述第一镍金属层的厚度为12nm～20nm，所述第二铜金属层的厚度为15nm～50nm。
进一步，油墨层的厚度为6～10μm，油墨层采用UV油墨或快干油墨。
进一步，第三步中的电镀时使用硫酸铜体系电镀溶液：硫酸含量90-110ml/L，硫酸铜含量为60-90g/L、60-90ppm氯离子；所述电镀溶液中还含有聚乙二醇类湿润剂、含硫类光亮剂；在电镀时，电流密度为10-15ASF，温度21-25℃。
进一步，第四护铜剂化学膜层使用BTA或者TTA。
进一步，第六步包括：
S6-1，使用3N酸当量混合1％BAT浓度的硝酸将RFID天线图形之外的第一铜金属层、第二镍金属层进行去除；上述硝酸将铜面保护层一并去除，得到需要RFID天线图形；
S6-2，将产品进行水洗，烘干后得到成品。
一种电子标签，其采用前述的RFID天线。
采用上述技术方案，与现有技术相比，优点在于：
第一，本发明对目前常见的RFID天线制程进行改善，之前使用PET表面贴合铝的工艺，进行整个酸性图形蚀刻，其使用的盐酸加次氯酸钠的蚀刻液在蚀刻后行成的氯化铝废液处理难度极。在使用铜电镀工艺后，其铜优异的导电性可以将其厚度下降到2.5-4μm(依最终产品要求而定)。另使用的硝酸酸冲洗溅射层生产的废液可以将镍他金属回收为金属镍/铜盐类进行金属的回收在此利用，二元酸沉降后的废液调整酸度、BTA浓度后可以会到生产线在此使用，下降整个制造环节的废液产生，实现制程的减排和整个RFID天线制造流程的无害化。
第二，本申请的方法是“减层-加层综合法”，其并不是减层法、加层法的简单叠加组合。初始的第一镍金属层200、第二铜金属层300同时作为附着层、连接层、导电层；然后油墨层400作为保护层，防止RFID天线之外的图案也电镀沉积铜，第三图形金属铜层500(微米级)作为导电层。也即本申请的RFID天线产品与本申请的制造方法直接相关。
第三，在工艺验证前未曾预料到的是：本申请的RFID天线厚度更薄。即本申请的第三图形金属铜层的厚度为3.6～4μm，其电气性能相当于12μm铝箔层的效果。同时，整个RFID天线的抗弯折性能也得到了较高的提升。
第四，需要说明的是，从电镜扫描上看，蒸镀的第二铜金属层、电镀的第三图形金属铜层是可以分析出来的。
附图说明：
图1是实施例一的方法的第一步的状态示意图。
图2是实施例一的方法的第二步的状态示意图。
图3是实施例一的方法的第三步的状态示意图。
图4是实施例一的方法的第四步的状态示意图。
图5是实施例一的方法的第五步的状态示意图。
图6是实施例一的方法的第六步的状态示意图。
图7是实施例一的工艺流程图。
图8是实施例一的方法制造的RFID天线实际产品图。
附图标记说明：
PTE底材100、第一镍金属层200、第二铜金属层300、油墨层400、第三图形金属铜层500、护铜剂化学膜层600。
具体实施方式
研发问题
如背景技术所述，现有的RFID天线做法，与“CN101197462B”的方法类似。其技术问题在于：该方案属于减层法。由于铝层要同时承担导电、附着作用，其厚度非常厚(如CN209640910U的方案：铝层的厚度一般在10微米～30微米)。在蚀刻时，将非RFID天线图案的铝层蚀刻掉，其废液中的铝金属含量很高。而这种废液非常难以处理。
基于上述问题，中部导电层采用铝层，是不适宜的。而解决上述问题，研发团队的第一想法是将铝层换成其他金属，如镍、铜、金、银等。
然而，上述简单置换，虽然镍、铜相比较于铝好，但是事实上还是存在废液难以处理的问题。
对比方案一
对比方案一是研发团队提出的基础性方案，其想法是直接在PET上溅射铜金属层。铜金属层分别采用16nm、25nm、55nm、200nm(四种厚度进行了对比试验)；然而，上述四种试验均是失败的。
对比方案一
实施例一的方案
为了解决前述研发问题，研发团队提出了一种“加层-减层综合法”来解决上述问题。
一种电子标签天线制造方法，其包括以下步骤：
第一步，如图1所示，PET底材进行单面金属化，使用溅射+蒸镀工艺，表面增加第一镍金属层以及第二铜金属层：在PTE底材100上溅射第一镍金属层200以及第二铜金属层300。第一镍金属层200、第二铜金属层300的厚度均需要在10nm以上。
第二步，如图2所示，图形印刷，得出需要的RFID天线图形：在RFID天线图形的其它位置的第二铜金属层的上方印刷油墨层400油墨覆盖，从而得到需要的RFID天线图形。具体而言，油墨层400为UV油墨、快干油墨均是适宜的，油墨厚度6-10微米；根据PET材料的特性，UV材料的烘烤温度不宜超过140℃，避免PET变形。
第三步，如图3所示，图形电镀加厚：对RFID天线图形对应的第二铜金属层300上方增加一层第三图形金属铜层500，第三图形金属铜层500的厚度主要由RFID的性能所决定。具体而言，电镀时使用硫酸铜体系电镀溶液：硫酸含量90-110ml/L，硫酸铜含量为60-90g/L；此外，电镀溶液中还含有氯离子(60-90ppm)、聚乙二醇类湿润剂、含硫类光亮剂。电镀时，电流密度为10-15ASF，温度21-25℃。
第四步，如图4所示，在第三图形金属铜层500的表面增加一层第四护铜剂化学膜层600。具体而言，第四护铜剂化学膜层600使用BTA或者TTA。制造时，在3-5％浓度中浸泡15-30秒，常温作业，即可使在第三图形金属铜层500的表面增加一层第四护铜剂化学膜层600(保护膜)。
第五步，如图5所示，去除油墨层400：将油墨层400去除，使RFID天线图形之外的铜金属层300裸露出来。具体而言，使用碳酸钠溶液、酒精类对油墨层(碳酸钠溶液、酒精类时根据油墨层的材料而选择)进行去除。
第六步，如图6所示，将RFID天线图形之外的第一铜金属层300、第二镍金属层200去除，同时将第四护铜剂化学膜层600去除，最终得到RFID天线：
S6-1，使用3N酸(即3mol/L的硝酸)当量混合1％BAT浓度的硝酸将RFID天线图形之外的第一铜金属层300、第二镍金属层200进行去除；上述硝酸将铜面保护层一并去除，得到需要RFID天线图形；
S6-2，将产品进行水洗，烘干后得到成品。
S6-1处理后的硝酸，其含镍量达到50-60g/L以上时使用二元酸沉降，将镍去除后重新调整硝酸度和BTA浓度，过滤后可以重新使用，得到的镍铜盐类可以实现金属回收在此利用。
退镀液的核心基础为：不能损伤第三图形金属铜层500，但是能够清除第一镍金属层200以及第二铜金属层300；据此，选择3N酸(即3mol/L的硝酸)当量混合1％BAT浓度的硝酸。
上述方案的优势在于：
1)在蚀刻时，只需要蚀刻溅射的第一镍金属层200、第二铜金属层300即可。第一镍金属层200、第二铜金属层300的厚度均在纳米级别，其相比较于蚀刻10～30微米级别的铝金属层，需要蚀刻的厚度直接减少了100～1000倍。也即，一方面是生产过程中所需的金属含量减少了100～1000倍；另一方面是生产过程中所需处理的废液也减少了。从经济角度而言，生产的原材料成本、环保处理成本都大大降低了。
2)本申请的导电层为：镍金属层200、铜金属层300、图形金属铜层500。通过加层法做图形金属铜层500(图形金属铜层500的厚度在微米级别)，从而满足反射功率的需求(也即，仅仅依靠纳米级的镍金属层200、铜金属层300，是无法满足反射功率的需求的)。
3)附图8示意出了本申请的方法制造的RFID天线实际产品图。现有的RFID的铝金属层最常用的还是12微米。当换用本申请的方案时，第三图形金属铜层500的厚度只需要在3.6～4微米，即可实现一样的电气性能。但是，基于本申请的方法，第三图形金属铜层500的厚度可以控制到2.5微米。
以上已详细描述了本方面的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落入本申请所附权利要求书的保护范围中。
Claims (10)
1.一种RFID天线，其特征在于，其特征在于，其从下至上包括：PET底材、第一镍金属层、第二铜金属层、第三图形金属铜层；
其中，第一镍金属层采用溅射的方式设置在PET底材上；
其中，第二铜金属层采用蒸镀的方式设置在第一镍金属层上；
其中，第三图形金属铜层采用电镀的方式设置在第二铜金属层上；
其中，第一镍金属层、第二铜金属层的厚度在10nm～200nm之间；所述第三图形金属铜层的厚度在2.5μm以上。
2.根据权利要求1所述的一种RFID天线，其特征在于，所述第一镍金属层的厚度为10～50nm；所述第二铜金属层的厚度为10～50nm；所述第三图形金属铜层的厚度为3.6μm～4μm。
3.一种RFID天线的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：
第一步，在PET底材上依次增加第一镍金属层、第二铜金属层；第一步中的第一镍金属层、第二铜金属层分别采用溅射法、蒸镀法，所述第一镍金属层的厚度为10nm～50nm，所述第二铜金属层的厚度为10nm～100nm；
第二步，图形印刷：RFID天线图案对应的第二铜金属层保持不变，在其他位置印刷油墨层；
第三步，图形电镀加厚：对RFID天线图形对应的第二铜金属层上方电镀增加一层第三图形金属铜层；所述第三图形金属铜层的厚度为2.5μm以上；
第四步，在第三图形金属铜层的表面增加一层第四护铜剂化学膜层；
第五步，去除油墨层；
第六步，将RFID天线图形之外的第一铜金属层、第二镍金属层去除，同时将第四护铜剂化学膜层去除，最终得到RFID天线。
4.根据权利要求3所述的一种RFID天线的制造方法，其特征在于，所述第一镍金属层的厚度为12nm～20nm，所述第二铜金属层的厚度为15nm～50nm。
5.根据权利要求3所述的一种RFID天线的制造方法，其特征在于，油墨层的厚度为6～10μm，油墨层采用UV油墨或快干油墨。
6.根据权利要求3所述的一种RFID天线的制造方法，其特征在于，其特征在于，第三步中的电镀时使用硫酸铜体系电镀溶液：硫酸含量90-110ml/L，硫酸铜含量为60-90g/L、60-90ppm氯离子；所述电镀溶液中还含有聚乙二醇类湿润剂、含硫类光亮剂；在电镀时，电流密度为10-15ASF，温度21-25℃。
7.根据权利要求3所述的一种RFID天线的制造方法，其特征在于，第四护铜剂化学膜层使用BTA或者TTA。
8.根据权利要求3所述的一种RFID天线的制造方法，其特征在于，第六步包括：
S6-1，使用3N酸当量混合1％BAT浓度的硝酸将RFID天线图形之外的第一铜金属层、第二镍金属层进行去除；上述硝酸将铜面保护层一并去除，得到需要RFID天线图形；
S6-2，将产品进行水洗，烘干后得到成品。
9.采用如权利要求3所述的一种RFID天线的制造方法制造的RFID天线。
10.一种电子标签，其特征在于，其含有如权利要求1或2或权利要求9所述的RFID天线。
Priority Applications (1)
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| CN202310714123.0A CN116581534A (zh) | 2023-06-16 | 2023-06-16 | 一种rfid天线及其制造方法、电子标签 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310714123.0A CN116581534A (zh) | 2023-06-16 | 2023-06-16 | 一种rfid天线及其制造方法、电子标签 |
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