一種金屬直鍍rfid電子標(biāo)簽天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬直鍍RFID電子標(biāo)簽天線的制作方法，其天線是以基材層上依次設(shè)置預(yù)涂層、天線圖形層、金屬直鍍層、面涂層構(gòu)成；制作方法包括基材或基材預(yù)涂、天線設(shè)計、制備圖案網(wǎng)紋輥、印制天線圖形、真空金屬直鍍及涂布面涂料等步驟。本發(fā)明利用在真空下,將金屬原料高溫熔化蒸發(fā)，按設(shè)計好的天線圖形蒸鍍到基材上直接成形，并且不需要洗鋁或燙印等后續(xù)制作步驟，簡化了生產(chǎn)工藝。本發(fā)明是一種能降低射頻天線制造成本、綠色環(huán)保、工藝簡單、生產(chǎn)效率高的RFID電子標(biāo)簽天線的制造方法，以克服現(xiàn)有電子標(biāo)簽天線制造方法存在的成本偏高、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。
【專利說明】—種金屬直鍍RFID電子標(biāo)簽天線的制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線制作方法，尤其是一種射頻識別(RFID)電子標(biāo)簽天線的制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]射頻識別卡(RFID,rad1 frequency identificat1n),是一種典型的非接觸式 IC卡，它是利用無線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與IC卡之間數(shù)據(jù)交換。
[0003]RFID標(biāo)簽的特點(diǎn)有體積小、容量大、壽命長、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)非可視識別、無須人工干預(yù)、快速讀寫、移動識別、多目標(biāo)識別、定位及長期跟蹤管理。RFID技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)、通訊、銷售、物流、制造、旅游、管理、公共信息服務(wù)等行業(yè)，提高了管理和工作效率。預(yù)計，在2015年將有超過4000億枚RFID標(biāo)簽被應(yīng)用在各行各業(yè)中，全球RFID市場的產(chǎn)值將預(yù)計達(dá)將高達(dá)250億美元。
[0004]RFID標(biāo)簽按能量供給方式的不同分為無源、半有源和有源三種；按工作頻率的不同可分為低頻(約125 KHz)、高頻(約13.56 MHz)、超高頻(860?960 MHz)和微波頻段(約2.45 GHz) ;RFID天線的類型主要有線圈型、微帶貼片型、偶極子型三種基本形式的天線。RFID天線是RFID卡與讀寫器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊的媒介，無源的RFID卡芯片要啟動電路工作需要天線在讀寫器天線產(chǎn)生的電磁場中獲得足夠的能量，才能使信息正常的傳遞。因此，“天線”在RFID技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用。
[0005]目前，常見的RFID電子標(biāo)簽天線的制造方法有以下幾種:(I)繞制法(CN201048162Y，一種RFID讀寫器天線設(shè)計)；(2)蝕刻法(CN101197462A，RFID蝕刻鋁天線的制造方法)；(3)絲網(wǎng)印制法(CN101717557A，一種制作射頻識別(RFID)標(biāo)簽天線的熱固化銀導(dǎo)電漿料)；(4)電鍍法(CN1893003A布線襯底以及半導(dǎo)體裝置的制造方法)。
[0006]然而這幾種工藝都存在一些不足。如繞制法成本太高，且天線形狀受限；蝕刻或電鍍法的制作過程產(chǎn)生大量含金屬和化學(xué)物質(zhì)的廢液，對環(huán)境造成較大的污染。
[0007]目前應(yīng)用最多的是絲網(wǎng)印刷，雖然絲網(wǎng)印刷制作RFID天線的導(dǎo)電性能良好，但絲網(wǎng)印制天線也有不足之處，如:印刷在承印物上的銀漿線路需經(jīng)過130?200 1:以上的隧道式烘道和烘箱加熱干燥方能固化，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性，熱處理限制了承印材料的選擇，或者需對材料進(jìn)行熱定型處理；絲網(wǎng)印刷的印刷速度較慢，生產(chǎn)效率較低，印刷精度不足，不能滿足精細(xì)導(dǎo)電線路的要求，且貴金屬銀含量要一般達(dá)到50%甚至更高含量，加上墨層厚，成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種能降低射頻天線制造成本、綠色環(huán)保、工藝簡單、生產(chǎn)效率高的RFID電子標(biāo)簽天線的制作方法，以克服現(xiàn)有電子標(biāo)簽天線制造方法存在的成本偏高、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。
[0009]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是: 一種金屬直鍍RFID電子標(biāo)簽天線的制作方法，特點(diǎn)是:該天線是以基材層上依次設(shè)置預(yù)涂層、天線圖形層、金屬直鍍層、面涂層構(gòu)成(其中預(yù)涂層和面涂層為根據(jù)實(shí)際需要，可選的工藝步驟)；具體制作包括以下步驟:
(1)、基材或基材預(yù)涂
使用塑料膜或紙作為基材，或者對基材的單面用預(yù)涂料進(jìn)行預(yù)涂處理，基材厚度為
0.0l?2.0 mm ;預(yù)涂至天線所適合的加工面的光潔度及表面適性,形成天線加工面；
(2)、天線設(shè)計
明確天線的工作頻率、阻抗、磁場強(qiáng)度、品質(zhì)因數(shù)和讀寫距離，設(shè)計出天線的形狀和尺寸；
(3)、制作圖形印版輥
根據(jù)所設(shè)計的天線圖形，激光或電雕在柔性印版上，制成刻有天線圖形的印版棍，天線圖形的部位呈陰圖內(nèi)凹，其它部位呈陽圖凸出；
(4)、印制天線圖形
通過網(wǎng)紋輥將直鍍油傳遞到印版輥上；將基材或預(yù)涂處理過的基材在印版輥表面滾過，基材表面轉(zhuǎn)印上設(shè)計好的天線圖形；本步驟在真空鍍膜機(jī)的腔體內(nèi)完成；
(5)、真空金屬直鍍
對轉(zhuǎn)印有天線圖形的基材采用真空鍍膜方式進(jìn)行金屬直鍍，其基材上非直鍍油層區(qū)就附著上了金屬鍍層，局部直鍍油層區(qū)金屬層不附著，呈現(xiàn)空白區(qū)；金屬直鍍厚度為0.03?2.00 μ m ；
(6)、涂布面涂料
對已進(jìn)行金屬直鍍天線圖形的基材涂布面涂料，保護(hù)金屬層氧化變質(zhì)及擦傷，改善鍍層的表面適應(yīng)性，如耐潮、耐化學(xué)腐蝕性、印刷適性，增加鍍層耐磨性、光澤度和美觀度；其中:
所述基材預(yù)涂處理是在涂布機(jī)上完成，涂布機(jī)的車速為80?180 m/min，涂布機(jī)中的烘道溫區(qū)控制在70?150 °C之間，涂布干量為1.0?2.0 g/m2 ；
所述直鍍油能夠在常溫及1.333 X KT1?1.333X 10_6 Pa真空環(huán)境下保持潤滑性，粘度10?10000 mPa.S，常溫下飽和蒸汽壓為O?I X 1(Γ3 Pa ；
所述網(wǎng)紋輥的線數(shù)為120?200，工作溫度為50?150 °C，車速200?740 m/min ；所述面涂料的涂布是在涂布機(jī)上完成的，涂布機(jī)的速度為80?150 m/min，涂布機(jī)中的烘道溫區(qū)控制在80?160 °C之間。涂布干量為0.8?1.5 g/m2。
[0010]所述塑料膜為:PET、PC、PVC、PVA、OPP、PE、CPP及PS中的一種或幾種組合；所述紙為:銅版紙、卡紙或易碎紙。
[0011]所述直鍍油為石蠟基礦物油、硅油、全氟聚醚油中的一種或幾種組合。
[0012]所述金屬直鍍原料為:在IX 10_3 Pa真空條件下，氣化點(diǎn)低于2000 °C的金屬或非金屬半導(dǎo)體材料。
[0013]所述金屬或非金屬半導(dǎo)體材料為:鐵、鉻、錳、鋁、鎂、銅、鋅、錫、鎳、金、銀及硅中的一種或幾種組合。
[0014]所述金屬直鍍的真空鍍膜機(jī)的真空度為IX 10_3?IX KT1 Pa。以電阻、高頻或電子束對金屬鍍層原料加熱，使金屬鍍層原料加熱到1000?200(TC氣化，氣化后的金屬鍍層原料迅速地蒸發(fā)、擴(kuò)散并沉積到被鍍部件的表面上，從而完成基材上金屬圖形層的蒸鍍過程。
[0015]所述面涂料為:酚醛清漆、聚氨酯清漆、丙烯酸清漆、環(huán)氧清漆及氟碳清漆中的一種或幾種組合。
[0016]所述預(yù)涂料為:丙烯酸、環(huán)氧、聚氨酯、聚乙烯及聚酯涂料中的一種。
[0017]本發(fā)明相比現(xiàn)有的RFID天線制作方法，主要有三個方面的優(yōu)點(diǎn):
I)、傳統(tǒng)蝕刻法和電鍍法制作金屬天線，成本較高，工藝復(fù)雜，成品制作時間長，而本發(fā)明制作天線的金屬直鍍法，高效快速，制作成本要低于傳統(tǒng)的金屬天線制作方式。本發(fā)明可取代各頻率段的蝕刻天線，如超高頻段(860?950 MHz)和微波頻段(2450 MHz)，同時天線的質(zhì)量可以與傳統(tǒng)工藝制作的天線相比擬，這對于降低電子標(biāo)簽的制作成本有很大的意義。
[0018]傳統(tǒng)蝕刻或電鍍工藝的制作過程產(chǎn)生大量含金屬和化學(xué)物質(zhì)的廢液，對環(huán)境造成較大的污染，金屬直鍍法采用氣相金屬直接在基材上進(jìn)行蒸鍍，不含侵蝕性材料，無化學(xué)試劑的使用，具有“綠色”環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]2)、相比真空鍍鋁之后通過洗鋁的方式制作RFID天線的工藝，本發(fā)明不需要鍍鋁步驟之后的清洗及熱烘干燥步驟，工藝簡略，并且節(jié)省了用水及耗電的成本。此外，洗鋁方式由于過程中基材要接觸水和熱干燥，基材材料的選擇從而受限。而本發(fā)明的制作工藝全程可以不接觸水，基材及涂料的選用范圍更廣，可選用一般不能接觸水或是水溶性的基材材料，如PVA、PEO、EV0H、蛋白質(zhì)類膜、淀粉類膜等。
[0020]3)、相比電化鋁薄膜通過后續(xù)燙印方式制得的天線，本發(fā)明的工藝中基材不必接觸高溫(小于100 V )，避免了熱燙印必須用耐高溫基材的限制，可使用如P0E、EVA、EPDM、PE、PS、ABS等熔點(diǎn)較低的基材材料。而且，本發(fā)明制作的RFID天線，沒有燙印工藝制作后的電化鋁廢料產(chǎn)生。
[0021]本發(fā)明的金屬直鍍法制作RFID電子標(biāo)簽天線的有益效果是:使得RFID天線印制工藝質(zhì)量提升了一步，電性能等都得到了提高；用膜、紙作為一次性基材層，起到了防偽的效果，避免了被第二次利用；簡化了傳統(tǒng)的RFID天線制作工藝，使得RFID天線可以像膠印印刷一樣大批量快速復(fù)制，大大提高了生產(chǎn)效率、降低了成本。此外，在本發(fā)明的基礎(chǔ)上還可以附加上傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)移鍍鋁、鐳射壓紋工藝，制作成鐳射全息RFID天線，將全息防偽與RFID技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，從而進(jìn)一步增加產(chǎn)品的美觀度，提高防偽力度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的RFID電子標(biāo)簽天線的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，*為可選層；
圖2為本發(fā)明的RFID電子標(biāo)簽天線的制作工藝流程圖，其中，*為可選步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本實(shí)施例不能用于限制本發(fā)明，凡采用本發(fā)明的相似方法及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種RFID薄膜鋁天線，通過如下步驟獲得: 基材層為PET薄膜，厚度20 μ m;按具體應(yīng)用需要設(shè)計出天線的形狀和尺寸；根據(jù)所設(shè)計的天線圖形，激光雕刻在柔性印版上，制成刻有天線圖形的印版輥；在真空鍍膜機(jī)腔體內(nèi)，通過網(wǎng)紋輥(線數(shù)為180)將直鍍油(礦物油，德國萊寶LV0108)傳遞到印版輥上；基材在印版輥表面滾過，轉(zhuǎn)印上天線圖形，形成天線圖形層，溫度80 °C，真空條件1X10_2 Pa；鍍層材料為鋁，真空條件4X 10_3 Pa，對已上局部直鍍油層的PET薄膜進(jìn)行金屬直鍍，車速為450 m/min，鍍層厚度0.2 μ m ;對已鍍好天線圖形的金屬層上面涂料(丙烯酸清漆)，車速90 m/min，烘道溫度90?100°C，涂布干量1.1 g/m2。所得的天線測得方塊電阻值為0.48Ω /sq。
[0025]實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種RFID薄膜銅天線，通過如下步驟獲得:
基材層為PVC薄膜，厚度30 μ m ;按具體應(yīng)用需要設(shè)計出天線的形狀和尺寸；根據(jù)所設(shè)計的天線圖形，激光雕刻在柔性印版上，制成刻有天線圖形的印版輥；在真空鍍膜機(jī)腔體內(nèi)，通過網(wǎng)紋輥(線數(shù)為200)將直鍍油(硅油，道康寧DC705)傳遞到印版輥上；基材在印版輥表面滾過，轉(zhuǎn)印上天線圖形，形成天線圖形層，溫度100 °C，真空條件1X10_2 Pa;鍍層材料為銅，真空條件I X 10_3 Pa，對已上局部直鍍油層的PVC薄膜進(jìn)行金屬直鍍，車速為350m/min,鍍層厚度0.35 μ m。所得的天線測得方塊電阻值為0.14 Ω/sq。
[0026]實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種RFID紙基銀天線，通過如下步驟獲得:
基材層為銅版紙90 g/m2;對銅版紙的單面進(jìn)行預(yù)涂，預(yù)涂料為聚乙烯，車速120 m/min，烘道溫區(qū)110?130 °C，涂布干量為1.3 g/m2 ;按具體應(yīng)用需要設(shè)計出天線的形狀和尺寸；根據(jù)所設(shè)計的天線圖形，激光雕刻在柔性印版上，制成刻有天線圖形的印版輥；在真空鍍膜機(jī)腔體內(nèi)，通過網(wǎng)紋輥(線數(shù)為120)將直鍍油(全氟聚醚油，F(xiàn)omblin YR-1800)傳遞到印版輥上；基材在印版輥表面滾過，轉(zhuǎn)印上天線圖形，形成天線圖形層，溫度120 V,真空條件2X KT1 Pa ;鍍層材料為銀，真空條件6X 10_2 Pa，對已上局部直鍍油層的銅版紙進(jìn)行金屬直鍍，車速為650 m/min，鍍層厚度0.05 μ m ;對已鍍好天線圖形的金屬層上面涂料(氟碳清漆)，車速120 m/min,烘道溫度95?115°C,涂布干量1.5 g/m2。所得的天線測得方塊電阻值為0.70 Ω/sq。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬直鍍RFID電子標(biāo)簽天線的制作方法，其特征在于該天線是以基材層上依次設(shè)置預(yù)涂層、天線圖形層、金屬直鍍層、面涂層構(gòu)成，具體制作包括以下步驟: (1)、基材或基材預(yù)涂 使用塑料膜或紙作為基材，或者對基材的單面用預(yù)涂料進(jìn)行預(yù)涂處理，形成天線加工面；基材厚度為0.0l?2.0 mm ； (2)、天線設(shè)計明確天線的工作頻率、阻抗、磁場強(qiáng)度、品質(zhì)因數(shù)和讀寫距離，設(shè)計出天線的形狀和尺寸； (3)、制作圖形印版輥根據(jù)所設(shè)計的天線圖形，激光或電雕在柔性印版上，制成刻有天線圖形的印版輥，天線圖形的部位呈陰圖內(nèi)凹，其它部位呈陽圖凸出； (4)、印制天線圖形通過網(wǎng)紋輥將直鍍油傳遞到印版輥上；將基材或預(yù)涂處理過的基材在印版輥表面滾過，基材表面轉(zhuǎn)印上設(shè)計好的天線圖形；本步驟在真空鍍膜機(jī)的腔體內(nèi)完成； (5)、真空金屬直鍍對轉(zhuǎn)印有天線圖形的基材采用真空鍍膜方式進(jìn)行金屬直鍍，其基材上非直鍍油層區(qū)附著上了金屬鍍層，局部直鍍油層區(qū)金屬層不附著，呈現(xiàn)空白區(qū)；金屬直鍍厚度為0.03?2.00 μπι ； (6)、涂布面涂料對已進(jìn)行金屬直鍍天線圖形的基材涂布或者不涂布面涂料；其中: 所述基材預(yù)涂處理是在涂布機(jī)上完成，涂布機(jī)的車速為80?180 m/min，涂布機(jī)中的烘道溫區(qū)控制在70?150 °C之間，涂布干量為1.0?2.0 g/m2 ； 所述直鍍油能夠在常溫及1.333 X KT1?1.333X 10_6 Pa真空環(huán)境下保持潤滑性，粘度10?10000 mPa.S，常溫下飽和蒸汽壓為O?I X 1(Γ3 Pa ； 所述網(wǎng)紋輥的線數(shù)為120?200，工作溫度為50?150 °C，車速200?740 m/min ； 所述面涂料的涂布是在涂布機(jī)上完成的，涂布機(jī)的速度為80?150 m/min，涂布機(jī)中的烘道溫區(qū)控制在80?160 °C之間；涂布干量為0.8?1.5 g/m2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于所述塑料膜為:PET、PC、PVC、PVA、OPP、PE、CPP及PS中的一種或幾種組合；所述紙為:銅版紙、卡紙或易碎紙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于所述直鍍油為石蠟基礦物油、硅油、全氟聚醚油中的一種或幾種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于所述金屬直鍍原料為:在IX10_3 Pa真空條件下，氣化點(diǎn)低于2000 1:的金屬或非金屬半導(dǎo)體材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制作方法，其特征在于所述金屬或非金屬半導(dǎo)體材料為:鐵、鉻、錳、鋁、鎂、銅、鋅、錫、鎳、金、銀及硅中的一種或幾種組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述金屬直鍍的真空鍍膜機(jī)的真空度為 1Χ1(Γ3 ?IXKT1 Pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于所述面涂料為:酚醛清漆、聚氨酯清漆、丙烯酸清漆、環(huán)氧清漆及氟碳清漆中的一種或幾種組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于所述預(yù)涂料為:丙烯酸、環(huán)氧、聚氨酯、聚乙烯及聚酯涂料中的一種。
【文檔編號】H01Q1/38GK104347944SQ201410614210
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】劉念平, 袁晨, 黃洋洋, 沈軍偉, 夏曉謙 申請人:上海綠新包裝材料科技股份有限公司