射頻識別天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造天線的方法，其包括下述步驟：提供由包括磁性顆粒和合成樹脂的復合材料制成的磁性片材，所述磁性片材具有第一表面；在磁性片材的第一表面上直接形成具有至少一個彎部的導電平面跡線。
【專利說明】射頻識別天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造天線的方法并且涉及一種能夠借助于所述方法獲得的天線。
【背景技術(shù)】
[0002]使用具有射頻識別(RFID)天線的標簽以識別和監(jiān)視對象在本領(lǐng)域中是熟知的。這種標簽例如包括由導電跡線形成的天線回路，所述導電跡線電連接至包括存儲器的集成電路(IC)芯片。所述標簽使用由RFID讀取器產(chǎn)生的電磁場。在這種標簽進入電磁場中足夠長時間的情況下，RFID天線將會被通電并且電子回路能夠朝向讀取器或單獨的接收天線發(fā)送信號。
[0003]這種用于在IC標簽和讀取器/寫入器之間的非接觸通信的模式有望在未來變得更加多樣化。例如，為了進一步提高便利水平，便攜式通信終端(諸如移動電話)將會配備有標簽裝置和讀取器/寫入器裝置。
[0004]例如，借助于給移動電話配置標簽裝置，移動電話能夠用于借助于握住電話靠在車站大門上而支付列車費。
[0005]在近期的以13.56MHz的頻率操作的RFID系統(tǒng)(例如近場通信NFC標準)中，需要有適當?shù)牟僮鳝h(huán)境。例如，關(guān)于通信屬性，期望有更長的通信距離，或者在讀取器/寫入器和IC標簽彼此相對的情況下，期望有寬大的平面通信范圍。
[0006]然而在這種標簽安裝在表面由導電材料制成或定位在由電磁場圍繞的環(huán)境中的物件上時，例如定位在電話外殼中或在電池上方時，天線的諧振頻率相對于標稱諧振頻率偏移。這種諧振頻率的偏移影響應(yīng)答器和讀取器/寫入器裝置之間的信息交換，并且甚至導致完全沒有通信(使整個RFID系統(tǒng)失諧)。
[0007]此外，為了可用，這種天線還必須滿足空間消耗需求，具體是天線應(yīng)當具有盡可能薄的厚度，并且應(yīng)當盡可能容易地制造，并且與批量生產(chǎn)規(guī)格兼容。在意圖于將天線封裝在移動電話、特別是新一代薄形智能電話中時，厚度問題是特別重要的，在這種情況下空間相當受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種用于制造具有降低的厚度和成本的天線的方法，并且所述天線在其被安裝在金屬裝置上和/或被布置在由電磁場圍繞的環(huán)境中時是可操作的。
[0009]為此，提供一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法。
[0010]事實上，借助于要求保護的特征，可以制成降低厚度(低至150μπι)的天線，因為天線導電跡線直接形成在鐵素體片材上，所述鐵素體片材除了其作為屏蔽構(gòu)件的主要功能之外，還作為支撐基材起作用。從而，不需要使用任何附加的用于天線的中間支撐基材，并且因此這還協(xié)助降低制造公差疊加。【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]本發(fā)明的這些和其它方面將會借助于實施例并且參照附圖而被非常詳細地解釋，其中:
[0012]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的第一實施方式；
[0013]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的天線的第二實施方式；
[0014]圖3示出了沿圖2箭頭的天線的剖視圖。
[0015]附圖并非按比例繪制。總體上，相同部件在附圖中由同一附圖標記標注。
【具體實施方式】
[0016]圖1示出了平面式RFID天線的第一實施方式，其包括已形成有導電跡線4的支撐基材2。在本發(fā)明的上下文中，基材2由磁性柔性片材制成所述磁性柔性片材包括分散在樹脂粘合劑中的磁性顆粒(諸如磁性鐵素體的粉末或薄片)。這種鐵素體片材的示例是由Alps Electric有限公司售賣的Liqualloy?柔性薄膜。這種類型的鐵素體片材也容易借助于鐵素體材料供應(yīng)商(諸如日本鐵素體材料供應(yīng)商)獲得。
[0017]導電跡線已被直接形成在鐵素體片材的第一主表面上，從而使得導電跡線在平行于第一主表面的平面中延伸。導電跡線例如由銅制成。如圖1所示，天線跡線包括螺旋形式的多個彎部(在此存在四個彎部)。外側(cè)的彎部包括連接端，所述連接端借助于電橋連接至內(nèi)側(cè)的彎部的連接端。
[0018]在本發(fā)明的上下文中，動詞“形成”非窮盡地涵蓋了下面列出的方法:
[0019].將導電箔層疊并且在將導電箔可選地遮蔽之后例如借助于光刻膠樹脂將導電箔可選地蝕刻；
[0020].將已借助于機械沖壓形成圖案的導電箔層疊；
[0021].將導電墨液絲網(wǎng)印刷或凹版印刷或噴墨印刷或膠版印刷；
[0022].將導電線鋪設(shè)至磁性片材的第一表面上；
[0023].將導電顆粒化學氣相沉積。
[0024]從制造的觀點而言，所述方法將會被有利地選擇，從而使得其能夠經(jīng)由允許高生產(chǎn)率的卷到卷過程執(zhí)行。具體適于卷到卷實施的方法是以上提到的方法中的前三個。
[0025]天線跡線能夠設(shè)計成使得其諧振頻率處于13.56MHz范圍中，以便滿足例如NFC規(guī)定。為了調(diào)節(jié)感應(yīng)系數(shù)，可以改變兩個相鄰的彎部之間的距離間隙和/或每個彎部的寬度和/或彎部的數(shù)量。
[0026]圖2表示了天線的第二實施方式，并且與第一實施方式區(qū)別在于，天線導電跡線的兩個連接端不橋接。
[0027]參照圖3，其是沿圖2的A-A線的剖視圖，可以觀察到銅-鐵素體疊層配置有兩個盲孔，定位在兩個天線連接端的水平處。這些盲孔對于將天線電連接至一裝置提供容易的接入。天線連接端可以機械壓印，以便得到與所述裝置的可靠電連接。
[0028]現(xiàn)在將會描述根據(jù)第二實施方式的一種用于制造天線的優(yōu)選過程。
[0029]所述過程包括:
[0030]a)提供鐵素體片材；
[0031]b)將粘接層涂覆在鐵素體片材的第一表面上；[0032]c)在鐵素體片材中沖出兩個通孔；
[0033]d)將銅箔層疊至粘接層上；
[0034]e)將銅層以掩模材料遮蔽以限定天線圖案；
[0035]f)將銅箔的未遮蔽區(qū)域移除；
[0036]g)將掩模材料移除以將銅跡線暴露。 [0037]可選地，在步驟g)之后，可以繼續(xù)執(zhí)行在暴露的銅跡線上和在盲孔的底表上的附加鍍敷步驟，例如鍍敷鎳或金涂層；替代地可以執(zhí)行天線跡線鈍化步驟，用于防止腐蝕。
[0038]替代地，步驟b)和d)至g)能夠由例如在專利文獻US7，060, 418中描述的印刷技術(shù)替代，所述專利文獻以引用的形式結(jié)合在本文中。
[0039]本 申請人:接下來成功地獲得具有層狀結(jié)構(gòu)的厚度在150至200 μ m范圍中的天線，如在圖4中示例性繪制的。
[0040]所謂單面帶盲孔的層狀結(jié)構(gòu)包括鐵素體片材、在鐵素體片材的第一表面的項部上的粘接層以及最后包括層疊的銅層。通常鐵素體片材、粘接層以及導電跡線的厚度分別是大約 100 μ m、20 μ m 以及 35 μ m。
[0041]可選地，磁性材料的第二片材布置在以上描述的復合磁性片材的第二表面上，即布置在第一磁性片材的與形成有或即將形成有導電跡線的表面相對立的表面上。
[0042]在本發(fā)明的這種實施方式中，兩個類型的鐵素體材料用于第一片材和第二片材。
[0043]第一片材優(yōu)選地選擇為所具有的磁導率的虛部μ ”的值小于5Η / m的材料?！靶∮凇睉?yīng)當理解為“小于或等于”。由于這種通常基于聚合物的復合鐵素體材料的μ ”值較小，因此這種第一磁性片材所具有的磁導率的實部μ ’的值較小，即所述值處于40至50Η / m之間。
[0044]這種較小的μ ”值允許將最終實現(xiàn)的天線的歐姆損耗最小化。
[0045]鐵素體材料的第二片材選擇為所具有的μ ’值較大的材料，即所述值大于100Η /m?！按笥凇睉?yīng)當理解為“大于或等于”。對于μ”值的選擇并不重要。
[0046]具有這種較大μ ’值的鐵素體材料的第二片材允許獲得具有增強的品質(zhì)因數(shù)Q的天線。
[0047]這種第二磁性片材能夠由包括磁性顆粒和合成樹脂的復合材料、燒結(jié)型磁性材料或平面式鐵素體片材制成。
[0048]借助于使用這種第一磁性片材和第二磁性片材的結(jié)合，所獲得的天線具有極佳的行為，具體是降低的歐姆損耗，以及品質(zhì)因數(shù)Q。
[0049]這種第一磁性片材和第二磁性片材具體是借助于鐵素體材料供應(yīng)商(諸如日本鐵素體材料供應(yīng)商)獲得。
[0050]在已知的天線結(jié)構(gòu)中，層狀結(jié)構(gòu)通常包括:
[0051].介電基材(例如環(huán)氧玻璃或聚對苯二甲酸乙二酯PET或聚酰亞胺);
[0052]?形成在介電基材的第一表面上的導電跡線；
[0053].層疊在介電基材的相對立側(cè)第二表面上的鐵素體片材。
[0054]已知天線結(jié)構(gòu)的主要限制在于較大的總厚度以及天線導電跡線和鐵素體片材之間的較大距離。
[0055]盡管所描述的實施方式涉及一種單一側(cè)天線，但是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以設(shè)想 的是，也可以根據(jù)以上描述的方法制造具有導電孔的雙側(cè)天線。
【權(quán)利要求】
1.用于制造天線的方法，其包括下述步驟: ?提供由包括磁性顆粒和合成樹脂的復合材料制成的磁性片材，所述磁性片材具有第一表面; ?在磁性片材的第一表面上直接形成具有至少一個彎部的導電天線跡線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成天線導電跡線的步驟包括下述步驟: ?將導電層涂覆在第一表面上以使導電層附著至第一表面； ?將掩模圖案涂覆在導電層上以可選地保護導電層； ?將導電層化學蝕刻以將未受保護的導電層移除；以及 ?將掩模圖案移除，以便將導電跡線暴露。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括將被暴露的跡線鍍敷或鈍化的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成天線跡線的步驟包括下述步驟: ?將導電的有圖案層涂覆在第一表面上，以便使有圖案的導電層附著至第一表面。
5.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中導電層從銅、銀、鋁、鈀以及石墨中選出。
6.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中導電層的涂覆借助于將導電層層壓在鐵素體片材的第一表面上執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成天線導電跡線的步驟包括下述步驟: ?涂覆導電墨液以提供天線導電跡線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括將回路跡線圖案以導電涂層鍍敷的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中導電墨液借助于絲網(wǎng)印刷或凹版印刷或噴墨印刷或膠版印刷涂覆。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成天線導電跡線的步驟包括將金屬線安裝至磁性片材的第一表面上的步驟。
11.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述方法包括將第二磁性片材布置在由包括磁性顆粒和合成樹脂的復合材料制成的所述磁性片材的第二表面上的步驟，所述第二表面與所述第一表面相對立，由包括磁性顆粒和合成樹脂的復合材料制成的所述磁性片材所具有的磁導率的虛部的值μ ”小于5Η / m，并且所述第二磁性片材所具有的磁導率的實部μ ’大于100Η / m。
12.一種能夠借助于根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項所述的過程獲得的天線。
【文檔編號】H01Q1/38GK103947040SQ201280045015
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月14日
【發(fā)明者】C·馬蒂厄, Y·W·耶普 申請人:蘭克森控股公司