CN1988251A - 无线射频识别天线的制作方法及其天线结构 - Google Patents
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Abstract
一种无线射频识别天线的制作方法及其天线结构，通过基板表面处理制程、喷墨法制作天线图案制程与无电电镀制程，将一个或多个天线串连成平面或立体结构，使其具有可挠性与高电感值。
Description
技术领域
本发明关于一种天线制作方法及其天线结构，特别是一种高电感量的无线射频识别(RFID)天线的制作方法及其天线结构。
背景技术
非接触式无线射频系统现今已经广泛的应用在许多产业。未来每一项产品自公司出厂后，都会有一个非接触式无线射频系统在产品上，这个系统将会详细的纪录产品的上下游厂商的相关数据(例如，产品规格、材料或出货日期等等)、物流所需的数据(例如，流通网络或库存信息等等)、消费者所需要的信息(如，价钱、合格标章、使用方法或维修管道等等)，而这些信息将因为不同的需求端而有不同的存取权限。
无线射频识别天线系统的架构主要可以区分为两个架构，第一部分为卡片模块，其内含有：收发数据的天线与电源、收发模块及识别数据，第二部分为读取器装置，其内含有：收发天线、收发模块与控制电路。读取器装置发射电磁波，当卡片模块接近读取器装置时，卡片模块内的天线会接收电磁波，并将能量储存作为卡片模块所需的电能，同时将卡片模块内的识别数据以无线电波传输至读取器装置，以作确认与进一步控制。
为了使电感耦合效率升高，通常会增加卡片模块中线圈的匝数，以提升其电感值，但是此种制作方式会使组件体积变大、电阻值上升、多匝信号干扰、感应距离降低或辨识率不佳等问题。
请参照日本专利公开号第JP2002368525号，该专利申请案将天线作多层迭合，且于天线的中心部位加入一片垂直于天线的镁铁等磁性粉体基板，借此增加电感值，此一方法虽然可以增加电感值，但是也增加了组件的厚度，同时也不具可挠性，于市场应用上并无实质的优点与竞争力。
请参照日本专利公开号第JP2000261230号，该专利申请案制作天线的方式与上述专利制作方式相近，其作法也是将多层天线迭合，不同的地方在于磁性物质的排列方向与金属线路的排列方向相同，虽然可减少组件厚度，但也因此导致电感值的提升幅度有限。
因此，如何能提供一种无线射频识别天线的制作方法及其天线结构，使天线具有可挠性与高电感值，成为研究人员待解决的问题之一。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种无线射频识别天线的制作方法及其天线结构，通过磁性金属线路层与金属线路的谐振作用，借以提升天线的电感值。
因此，为达上述目的，本发明所公开的无线射频识别天线的制作方法，包括有：首先，通过表面处理程序(例如，电浆处理、离子束处理或臭氧处理)处理一基板，以在基板上的一表面形成自组成薄膜；依据线路图案喷涂催化剂于基板的自组成薄膜上；对基板进行第一次化镀程序，以生成对应线路图案的磁性金属线路层于催化剂上；以及对基板进行第二次化镀程序，以于磁性金属线路层上生成金属线路层。
另外，为达上述目的，本发明所公开的无线射频识别天线的制作方法，包括有：首先，通过表面处理程序处理一基板，以在基板的上表面与下表面上形成自组成薄膜；形成覆盖膜于自组成薄膜上；制作至少一个通孔于基板上；再次形成自组成薄膜于基板上；依据线路图案喷涂催化剂于基板的自组成薄膜上；对基板进行第一次化镀程序，以生成对应线路图案的磁性金属线路层于催化剂上；以及对基板进行第二次化镀程序，以于磁性金属线路层上生成金属线路层。
另外，为达上述目的，本发明所公开的无线射频识别天线的制作方法，包括有：首先，通过表面处理程序处理一基板，以在基板的上表面与下表面上形成自组成薄膜；依据第一线路图案喷涂催化剂于基板的上表面与下表面的自组成薄膜上；化镀处理基板，以于基板的上表面与下表面生成对应第一线路图案的磁性金属线路；形成一绝缘层于磁性金属线路上；制作至少一个通孔于基板上；再次形成自组成薄膜于基板上；依据第二线路图案喷涂催化剂于基板的上表面的绝缘层上；对基板进行第一次化镀程序，以于基板的上表面的催化剂上生成对应第二线路图案的金属线路；依据第三线路图案喷涂催化剂于基板的下表面的绝缘层上；以及对基板进行第二化镀程序，以于基板的下表面的催化剂上生成对应第三线路图案的金属线路。
另外，为达上述目的，本发明所公开的无线射频识别天线的天线结构，包含有：基板；自组成薄膜，形成于基板的一表面；磁性金属线路层，形成于自组成薄膜上；以及金属线路层，形成于磁性金属线路层上。
利用这种无线射频识别天线的制作方法及其天线结构，通过可挠性基板使天线具有可挠性，而采用化镀生成磁性金属线路层与金属线路层的制作方式，可减少天线的厚度与提升天线的电感值。
有关本发明的特征，配合附图作最佳实施例详细说明如下。
附图说明
图1为本发明第一实施例的单层无线射频识别天线制作方法步骤流程图；
图2为本发明的自组成薄膜制作方法步骤流程图；
图3为本发明第一实施例的单层无线射频识别天线结构示意图；
图4为本发明第二实施例的双层无线射频识别天线制作方法步骤流程图；
图5A为本发明第二实施例的双层无线射频识别天线结构示意图；
图5B为本发明第二实施例的多层无线射频识别天线结构示意图；
图6A与图6B为本发明第三实施例的螺纹型无线射频识别天线制作方法步骤流程图；及
图7为本发明第三实施例的螺纹型无线射频识别天线结构示意图。
其中，附图标记：
10 基板 11 自组成薄膜
12 催化剂 13 磁性金属线路层
14 金属线路层 15 绝缘层
20 通孔
具体实施方式
请参照图1，为本发明第一实施例的单层无线射频识别天线的制作步骤流程图，包含有：
步骤S100，首先，通过表面处理程序(例如，电浆处理、离子束处理或臭氧处理)处理基板，以在基板的一表面(例，上表面或下表面)上形成自组成薄膜(Self-Assembly Membrane，SAM)；
步骤S101，通过微液滴产生装置依据一线路图案喷涂一催化剂(例如，四氯钯酸钠(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化钯(Pd(NH3)4Cl2)溶液)于基板的自组成薄膜上，其中微液滴产生装置采用喷墨头或点阵头(arrayer)喷涂催化剂于基板上。
步骤S102，对基板进行第一次化镀程序，以生成对应线路图案的磁性金属(例如，镍、铁或钴)线路层于催化剂上；
步骤S103，而第一次化镀程序将基板浸泡于装有镀液(例如，化镀镍溶液)的镀槽中，利用氧化还原电位原理，生成磁性金属线路层，其中调整镀液的温度与化镀的时间可改变磁性金属线路层的厚度；接下来，将基板取出进行水洗程序。
步骤S104，对基板进行第二次化镀程序，以于磁性金属线路层上生成一金属(例如，铝、银、铜、镍、铁、钴、镉或铂)线路层。
而第二次化镀程序将基板浸泡于装有镀液(例如，化镀铜溶液)的镀槽中，利用氧化还原电位原理，生成金属线路层，其中调整镀液的温度与化镀的时间可改变金属线路层的厚度。
请参照图2，为本发明的自组成薄膜制作方法步骤流程图，包含有：
步骤S200，首先，将基板浸泡于阴离子型聚电解质溶液(例，PAH溶液)中数分钟；
步骤S201，接着，将基板取出并浸泡于清水中；
步骤S202，再将基板浸泡于阳离子型聚电解质溶液(例如，PAA溶液)中数分钟；
步骤S203，接着，将基板取出并浸泡于清水中，接下来，回到步骤200，重复上述步骤，直至形成所需的层数。
请参照图3，为本发明第一实施例的单层天线结构示意图，包含有：基板10、自组成薄膜11、催化剂12、磁性金属线路层13及金属线路层14。
基板10，实务上可采用玻璃基板、聚酯(PET)基板、有机玻璃纤维(FR-4)基板或可挠性基板(例如，可挠性有机玻璃纤维、聚亚酰安(Polyimide)基板)。
自组成薄膜11，形成于基板10的一表面上，为一多层膜结构，用以增加基板10化镀处理上金属的附着性与基板本身的润滑性、抗腐蚀性，而实务上自组成薄膜11可采用PAH/PAA多层膜。
催化剂12，形成于自组成薄膜11上，而催化剂12实务上可采用四氯钯酸钠(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化钯(Pd(NH3)4Cl2)溶液。
磁性金属线路层13，形成于催化剂12上，而磁性金属线路层13实务上可采用镍、铁或钴材质。
金属线路层14，形成于磁性金属线路层13上，而金属线路层14实务上可采用铝、银、铜、镍、铁、钴、镉或铂材质。
请参照图4，为本发明第二实施例的双层无线射频识别天线的制作步骤流程图，包含有：
步骤S400，首先，通过表面处理程序(例如，电浆处理、离子束处理或臭氧处理)处理基板，以在基板的上表面与下表面上形成自组成薄膜，其中自组成薄膜的形成步骤如图2所示，在此不再赘述。
步骤S401，接着，形成一覆盖膜于自组成薄膜上；
步骤S402，通过机械钻孔或雷射钻孔的方式制作至少一个通孔于基板上；
步骤S403，再次形成自组成薄膜于基板上；
步骤S404，通过微液滴产生装置依据一线路图案喷涂一催化剂(例如，四氯钯酸钠(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化钯(Pd(NH3)4Cl2)溶液)于基板的自组成薄膜上，其中微液滴产生装置采用喷墨头或点阵头(arrayer)喷涂催化剂于基板上。
步骤S405，对基板进行第一次化镀程序，以生成对应线路图案的磁性金属(例如，镍、铁或钴)线路层于催化剂上；
步骤S406，而第一次化镀程序将基板浸泡于装有镀液(例如，化镀镍溶液)的镀槽中，利用氧化还原电位原理，生成磁性金属线路层，其中调整镀液的温度与化镀的时间可改变磁性金属线路层的厚度；去除基板上的覆盖膜；
步骤S407，将基板取出进行水洗程序；
步骤S408，对基板进行第二次化镀程序，以于磁性金属线路层上生成一金属(例如，铝、银、铜、镍、铁、钴、镉或铂)线路层。而第二次化镀程序将基板浸泡于装有镀液(例如，化镀铜溶液)的镀槽中，利用氧化还原电位原理，生成金属线路层，其中调整镀液的温度与化镀的时间可改变金属线路层的厚度。
请参照图5A，为本发明第二实施例的双层无线射频识别天线的结构示意图，其部分结构如图3所示，在此不再赘述，于基板10的上表面与下表面分别形成有：自组成薄膜11、磁性金属线路层13及金属线路层14，且在基板10中具有通孔20，用以提供连接其它内埋式被动组件(图中未示)。
请参照图5B，为本发明第二实施例的多层无线射频识别天线的结构示意图，其部分结构如「第5A图」所示，在此不再赘述，于基板10的上表面或下表面压合有另一片形成有金属线路的基板，且在各基板中具有通孔20，用以提供连接其它内埋式被动组件(图中未示)。
请参照图6A与图6B，为本发明第三实施例的螺纹型天线制作方法步骤流程图，包含有：
步骤S600，首先，通过表面处理程序(例如，电浆处理、离子束处理或臭氧处理)处理基板，以在基板的上表面与下表面上形成自组成薄膜；其中自组成薄膜的形成步骤如图2所示，在此不再赘述。
步骤S601，通过微液滴产生装置依据第一线路图案喷涂一催化剂(例如，四氯钯酸钠(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化钯(Pd(NH3)4Cl2)溶液)于基板上表面与下表面的自组成薄膜上，其中微液滴产生装置采用喷墨头或点阵头(arrayer)喷涂催化剂于基板上。
步骤S602，对基板进行第一次化镀程序，以生成对应第一线路图案的磁性金属(例如，镍、铁或钴)线路层；
步骤S603，而第一次化镀处理将基板浸泡于装有镀液(例如，化镀镍溶液)的镀槽中，利用氧化还原电位原理，生成磁性金属线路层，其中调整镀液的温度与化镀的时间可改变磁性金属线路层的厚度；形成一绝缘层于磁性金属线路层上；
步骤S604，通过机械钻孔或雷射钻孔的方式制作至少一个通孔于基板上；
步骤S605，再次形成自组成薄膜于基板上；
步骤S606，通过微液滴产生装置依据第二线路图案喷涂催化剂于基板的上表面的绝缘层上；
步骤S607，对基板进行第二次化镀程序，以于基板上表面的绝缘层的催化剂上生成对应第二线路图案的金属(例如，铝、银、铜、镍、铁、钴、镉或铂)线路层；
步骤S608，而第二次化镀程序将基板浸泡于装有镀液(例如，化镀铜溶液)的镀槽中，利用氧化还原电位原理，生成金属线路层，其中调整镀液的温度与化镀的时间可改变金属线路层的厚度；接下来，将基板取出进行水洗程序；
步骤S609，通过微液滴产生装置依据第三线路图案喷涂催化剂于基板的下表面的绝缘层上；
步骤S610，对基板进行第三次化镀程序，以于基板下表面的绝缘层的催化剂上生成对应第三线路图案的金属(例如，铝、银、铜、镍、铁、钴、镉或铂)线路层。
而第三次化镀程序将基板浸泡于装有镀液(例如，化镀铜溶液)的镀槽中，利用氧化还原电位原理，生成金属线路层，其中调整镀液的温度与化镀的时间可改变金属线路层的厚度。
请参照图7，为本发明第三实施例的螺纹型无线射频识别天线的结构示意图，其部分结构如图3所示，在此不再赘述，于基板10的上表面与下表面分别形成有：自组成薄膜11、磁性金属线路层13、绝缘层15及金属线路层14，其中金属线路层14选择性形成于基板10的上表面或下表面，且在基板10中具有通孔20，用以提供连接其它内埋式被动组件(图中未示)。
利用这种无线射频识别天线的制作方法及其天线结构，通过可挠性基板使天线具有可挠性，而采用化镀生成磁性金属线路层与金属线路层的制作方式，可减少天线的厚度与提升天线的电感值。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (37)
1.一种无线射频识别天线的制作方法，其特征在于，包含有：
通过一表面处理程序处理一基板，以在该基板上的一表面形成一自组成薄膜；
依据一线路图案喷涂一催化剂于该基板的该自组成薄膜上；
对该基板进行一第一化镀程序，以生成对应该线路图案的一磁性金属线路层于该催化剂上；及
对该基板进行一第二化镀程序，以于该磁性金属线路层上生成一金属线路层。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该表面处理程序包含有：
依序浸泡该基板至一阴离子型聚电解质溶液与一阳离子型聚电解质溶液；
反复浸泡该基板；及
将该基板浸泡于该阴离子型聚电解质溶液中。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该表面处理程序采用一电浆处理、一离子束处理或一臭氧处理。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，于该第一化镀程序的步骤后，更包含有水洗该基板的步骤。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该基板材质选自玻璃基板、聚酯基板、有机玻璃纤维基板及可挠性基板所组成的群组之一。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该催化剂选自四氯钯酸钠(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化钯(Pd(NH3)4Cl2)溶液所组成的群组之一。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该磁性金属线路层的材质选自镍、铁及钴所组成的群组之一。
8.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，该金属线路层选自铝、银、铜、镍、铁、钴、镉及铂所组成的群组之一。
9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，更通过一微液滴产生装置喷涂该催化剂于该基板上。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，该微液滴产生装置采用一喷墨头或一点阵头喷涂该催化剂于该基板上。
11.一种无线射频识别天线的制作方法，其特征在于，包含有：
通过一表面处理程序处理一基板，以在该基板之一上表面与一下表面上形成一自组成薄膜；
形成一覆盖膜于该自组成薄膜上；
制作至少一个通孔于该基板上；
再次形成该自组成薄膜于该基板上；
依据一线路图案喷涂一催化剂于该基板的该自组成薄膜上；
对该基板进行一第一化镀程序，以生成对应该线路图案的一磁性金属线路层于该催化剂上；及
对该基板进行一第二化镀程序，以于该磁性金属线路层上生成一金属线路层。
12.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，于该第一化镀程序的步骤后，更含有：
去除该基板上的该覆盖膜；及
水洗该基板。
13.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，于该第二化镀程序的步骤后，更包含有于该基板一侧面上压合另一生成有该金属线路层之一第一基板的步骤。
14.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，该表面处理程序包含有：
依序浸泡该基板至一阴离子型聚电解质溶液与一阳离子型聚电解质溶液；
反复浸泡该基板；及
将该基板浸泡于该阴离子型聚电解质溶液中。
15.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，该表面处理程序采用一电浆处理、一离子束处理或一臭氧处理。
16.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，该基板材质选自玻璃基板、聚酯(PET)基板、有机玻璃纤维(FR-4)基板及可挠性基板所组成的群组之一。
17.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，该催化剂选自四氯钯酸钠(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化钯(Pd(NH3)4Cl2)溶液所组成的群组之一。
18.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，该磁性金属线路层的材质选自镍、铁及钴所组成的群组之一。
19.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，该金属线路层选自铝、银、铜、镍、铁、钴、镉及铂所组成的群组之一。
20.根据权利要求11所述的制作方法，其特征在于，更通过一微液滴产生装置喷涂该催化剂于该基板上。
21.根据权利要求20所述的制作方法，其特征在于，该微液滴产生装置采用一喷墨头或一点阵头喷涂该催化剂于该基板上。
22.一种无线射频识别天线的制作方法，其特征在于，包含有：
通过一表面处理程序处理一基板，以在该基板的一上表面与一下表面上形成一自组成薄膜；
依据一第一线路图案喷涂一催化剂于该基板的该上表面与该下表面的该自组成薄膜上；
化镀处理该基板，以于该基板的上表面与该下表面生成对应该第一线路图案之一磁性金属线路；
形成一绝缘层于该磁性金属线路上；
制作至少一个通孔于该基板上；
再次形成该自组成薄膜于该基板上；
依据一第二线路图案喷涂该催化剂于该基板的该上表面的该绝缘层上；
对该基板进行一第一化镀程序，以于该基板的该上表面的催化剂上生成对应该第二线路图案的一金属线路；
依据一第三线路图案喷涂该催化剂于该基板的该下表面的该绝缘层上；及
对该基板进行一第二化镀程序，以于该基板的该下表面的该催化剂上生成对应该第三线路图案的一金属线路。
23.根据权利要求22所述的制作方法，其特征在于，该第二线路图案与该第三线路图案构成一螺纹形状。
24.根据权利要求22所述的制作方法，其特征在于，该表面处理程序包含有：
依序浸泡该基板至一阴离子型聚电解质溶液与一阳离子型聚电解质溶液；
反复浸泡该基板；及
将该基板浸泡于该阴离子型聚电解质溶液中。
25.根据权利要求22所述的制作方法，其特征在于，该表面处理程序采用一电浆处理、一离子束处理或一臭氧处理。
26.根据权利要求22所述的制作方法，其特征在于，该基板材质选自玻璃基板、聚酯基板、有机玻璃纤维基板及可挠性基板所组成的群组之一。
27.根据权利要求22所述的制作方法，其特征在于，该催化剂选自四氯钯酸钠(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化钯(Pd(NH3)4Cl2)溶液所组成的群组之一。
28.根据权利要求22所述的制作方法，其特征在于，该磁性金属线路层的材质选自镍、铁及钴所组成的群组之一。
29.根据权利要求22所述的制作方法，其特征在于，该金属线路层选自铝、银、铜、镍、铁、钴、镉及铂所组成的群组之一。
30、根据权利要求22所述的制作方法，其特征在于，更通过一微液滴产生装置喷涂该催化剂于该基板上。
31.根据权利要求30所述的制作方法，其特征在于，该微液滴产生装置采用一喷墨头或一点阵头喷涂该催化剂于该基板上。
32.一种无线射频识别天线的结构，其特征在于，包含有：
一基板；
一自组成薄膜，形成于该基板的一表面；
一磁性金属线路层，形成于该自组成薄膜上；及
一金属线路层，形成于该磁性金属线路层上。
33.根据权利要求32所述的结构，其特征在于，更包含有一催化剂形成于该自组成薄膜上。
34.根据权利要求32所述的结构，其特征在于，该基板材质选自玻璃基板、聚酯基板、有机玻璃纤维基板及可饶性基板所组成的群组之一。
35.根据权利要求32所述的结构，其特征在于，该磁性金属线路层的材质选自镍、铁及钴所组成的群组之一。
36.根据权利要求32所述的结构，其特征在于，该金属线路层选自铝、银、铜、镍、铁、钴、镉及铂所组成的群组之一。
37.一种无线射频识别天线的多层板结构，包含有如申请专利范围第32项所述的无线射频识别天线的结构，其特征在于，各该基板中形成有至少一通孔。
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