低成本陶瓷基電子標籤的製作方法
2023-06-04 20:19:16
低成本陶瓷基電子標籤的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種低成本陶瓷基電子標籤，其特徵在於，所述電子標籤包括陶瓷基板、天線薄膜層A、天線薄膜層B以及保護層，其中天線薄膜層A和天線薄膜層B都位於陶瓷基板上。本實用新型的優點如下，1）本實用新型的技術方案簡單，成本較低，2）金屬天線層圖形可以根據相關RFID射頻天線的技術要求進行設計，圖形多樣化，且具有集成天線的低成本性；2）RFID標籤通過保持天線層的足夠面積，仍提供高靈敏度的天線；其設計圖形中最小線寬可以達到0.1mm；4）採用上述方法製備出的金屬化陶瓷基板具有工藝簡單、成品率高、尺寸精度高、強度容易控制、生產成本低、無汙染、無公害的特點。
【專利說明】低成本陶瓷基電子標籤
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子標籤，具體來說涉及低成本陶瓷基電子標籤及其製備方法，屬於射頻識別(RFID)技術的電子標籤陶瓷基板加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]射頻識別天線(Radio Frequency Identification:RFID),俗稱電子標籤，是目前物聯網領域中重要的一環。它的作用是識別物體的身份，其性能好壞、成本高低，對整個物聯網系統的性能起著重要的影響。
[0003]陶瓷電子標籤工作頻率是860-920ΜΗΖ，讀取距離可達20m，與讀寫器有關。它是基於陶瓷材料封裝的電子標籤，具有很高的電氣特徵和耐高性能，易碎防轉移。在陶瓷基板上製作的電子標籤天線，其介質損耗小，高平特性好，天線性能穩定；靈敏度高，是未來微波射頻識別RFID技術發展的必然趨勢之一。其廣泛應用於交通管理、智能收費、物流跟蹤等領域。
[0004]目前製造陶瓷電子標籤基板的技術主要有鑰錳法、鍍金法、鍍銅法、鍍錫法、鍍鎳法等多種陶瓷金屬化工藝，目前常用的陶瓷基板金屬化的工藝分為厚膜工藝。厚膜工藝主要採用絲網印刷技術，採用國內外經常使用的銀電極漿料。整個覆銀過程主要包括以下幾個階段:黏合劑揮發分解階段，溫度範圍為9(T325°C ;碳酸銀或氧化銀還原階段，溫度範圍為41(T600°C;助溶劑轉變為膠體階段，溫度範圍為52(T600°C;金屬銀與製品表面牢固結合階段，溫度範圍為600°C以上。由於金屬和陶瓷接合力強；金屬和陶瓷接合處密實，散熱性更好，但銀為貴金屬材料，價格成本一直居高不下，且價格隨著銀價格一直波動，不便於大規模的推廣，因此迫切的需要一種低成本的陶瓷基電子標籤及其製備方法。
【發明內容】
[0005]為了解決上述存在的問題，本發明公開了一種結構簡單、成本較低的陶瓷基電子標籤及其製備方法，在滿足電子標籤使用性能同時，並且有效的降低電子標籤的生產成本。
[0006]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下，一種低成本陶瓷基電子標籤，其特徵在於，所述電子標籤包括陶瓷基板、金屬天線薄膜層，保護層，其中金屬天線薄膜層包括金屬天線薄膜層A和金屬天線薄膜層B，所述天線薄膜層A位於陶瓷基板上，天線薄膜層B在天線薄膜層A或者位於陶瓷基板上。天線薄膜層A為可控電阻層，其能有效的起到控制讀寫射頻距離和減少偶極子天線的輻射盲區；天線薄膜層B為天線層，其能起到射頻天線的作用同時且能提高綁定晶片的成功率至99.99%。
[0007]作為本發明的一種改進，所述陶瓷基板的微波介電性能為5 < ε r相對介電常數(200，-50ppm/°C≤ τ f諧振頻率溫度係數≤ 50ppm/°C的陶瓷基板。常規選用96氧化鋁陶瓷、BaTiO3^ MgTiO3等介質陶瓷，其能對天線的射頻距離和天線在不同使用環境下使用的穩定性能起一定作用。
[0008]作為本發明的一種改進，所述金屬天線薄膜層A為銅天線薄膜層，其中Cu含量為40-85.5%或者鋁天線薄膜層，其中Al含量為40~83%或者銀絲印薄膜天線層，其中Ag含量為40-65%或者鎳絲印薄膜天線層，其中Ni含量為40~75%。其中薄膜天線層材料選用賤金屬材料，能極大的降低了天線金屬化原料的成本。
[0009]作為本發明的一種改進，所述金屬天線薄膜層B為銀天線薄膜層，天線薄膜層B起焊接引線，並且具有射頻天線作用的薄膜層。其中Ag含量為60-85%。此薄膜天線層能起到射頻天線的作用同時且能有效的提高綁定可靠性能。
[0010]一種低成本陶瓷基電子標籤的生產方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟，採用陶瓷薄膜工藝，具體生產步驟包括，I)、陶瓷基板的確定與選型；2)、基板的表面預處理，具體採用超聲波表面處理，時間5~30min，或者採用粉末離子濺射預處理；3)基板天線薄膜層A的製備；4)、通過光刻工序完成基板正面金屬膜圖形的刻蝕；5)、用膠遮蔽不需要二次金屬化的部分；6)、基板天線薄膜層B的製備；7)、電鍍增厚；8)、清洗；9)、印刷保護層；10)、烘乾包裝。
[0011]作為本發明的一種改進，所述天線薄膜層A和B的膜層厚度均為0.1~1μm ;天線薄膜層A和B，通過燒結爐時，溫度均為40(T90(TC，保溫時間均為5~30min。
[0012]一種低成本陶瓷基電子標籤的生產方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟，採用陶瓷厚膜工藝，I)陶瓷基板的確定與選型；2)、按規定的圖形製作印刷絲網；所述天線薄膜層A圖形的其最小線寬可以達到0.1mm ;3)、基板表面進行預處理，具體採用超聲波表面處理，時間5~30min， 或者採用粉末離子濺射預處理；4)、在基板一面印刷天線薄膜層A，膜層厚度為;5)、印製好圖形的基板送入燒結爐中將金屬膜燒結固化；6)、二次印刷天線薄膜層B，膜層厚度為IlOMffl ;7)、印製好圖形的基板送入的燒結爐中將金屬膜燒結固化；8)、印刷保護層；9)、烘乾、包裝。
[0013]作為本發明的一種改進，所述天線薄膜層A和B的膜層厚度均為天線薄膜層A和B，通過燒結爐時，溫度均為400~900°C，保溫時間均為5~30min。
[0014]相對於現有技術，本發明的優點如下，I)本發明的技術方案簡單，成本較低，2)金屬天線層圖形可以根據相關RFID射頻天線的技術要求進行設計，圖形可以多樣化，且具有集成天線的低成本性；3) RFID標籤通過保持天線層的足夠面積，仍提供高靈敏度的天線；其設計圖形中最小線寬可以達到0.1mm ;4)採用上述方法製備出的金屬化陶瓷基板具有工藝簡單、成品率高、尺寸精度高、強度容易控制、生產成本低、無汙染、無公害的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明RFID標籤的實施例結構示意圖；
[0016]圖2為圖1的俯視圖；
[0017]圖中:I一陶瓷基板，2—天線薄膜層A，3—天線薄膜層B，4一晶片，5—保護層。【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本發明。應理解下述【具體實施方式】僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語「前」、「後」、「左」、「右」、「上」和「下」指的是附圖中的方向，詞語「內」和「外」分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。[0019]實施例1:參見圖1，一種低成本陶瓷基電子標籤，所述電子標籤包括陶瓷基板1、金屬天線薄膜層，保護層4，其中金屬天線薄膜層包括金屬天線薄膜層A2和金屬天線薄膜層B3，所述天線薄膜層A2位於陶瓷基板I上，天線薄膜層B3在天線薄膜層A 2或者位於陶瓷基板I上。天線薄膜層A為可控電阻層，其能有效的起到控制讀寫射頻距離和減少偶極子天線的輻射盲區；天線薄膜層B為天線層，其能起到射頻天線的作用同時且能提高綁定晶片的成功率至99.99% ;該陶瓷基電子標籤整體結構簡單、成本較低，便於大規模的推廣使用。
[0020]實施例2:作為本發明的一種改進，所述陶瓷基板I的微波介電性能為5 < ε r相對介電常數≤200，-50ppm/°C≤xf諧振頻率溫度係數≤50ppm/°C的陶瓷基板。常規選用96氧化鋁陶瓷、BaTi03、MgTi03等介質陶瓷，其能對天線的射頻距離和天線在不同使用環境下使用的穩定性能起一定作用。其餘結構和優點與實施例1完全相同。
[0021]實施例3:作為本發明的一種改進，所述金屬天線薄膜層A為銅天線薄膜層，其中Cu含量為40-85.5%或者鋁天線薄膜層，其中Al含量為40~83%或者銀絲印薄膜天線層，其中Ag含量為40~65%或者鎳絲印薄膜天線層，其中Ni含量為40~75%。其中薄膜天線層材料選用賤金屬材料，能極大的降低了天線金屬化原料的成本。其餘結構和優點與實施例1完全相同。
[0022]實施例4:作為本發明的一種改進，所述金屬天線薄膜層B為銀天線薄膜層，天線薄膜層B起焊接引線，並且具有射頻天線作用的薄膜層。其中Ag含量為60-85%。此薄膜天線層能起到射頻天線的作用同時且能有效的提高綁定可靠性能。其餘結構和優點與實施例1完全相同。
[0023]實施例5:—種低成本陶瓷基電子標籤的生產方法，所述方法包括以下步驟，採用陶瓷薄膜工藝，具體生產步驟包括，I)、陶瓷基板的確定與選型；2)、基板的表面預處理，具體採用超聲波表面處理，時間5~30min，或者採用粉末離子濺射預處理；3)基板天線薄膜層A的製備，天線薄膜層A的膜層厚度均為f 50Mm ;4)、通過光刻工序完成基板正面金屬膜圖形的刻蝕；5)、用膠遮蔽不需要二次金屬化的部分；6)、基板天線薄膜層B的製備，天線薄膜層B的膜層厚度均為f 50Mm ;7)、電鍍增厚；8)、清洗；9)、印刷保護層；10)、烘乾包裝。
[0024]實施例6:—種低成本陶瓷基電子標籤的生產方法，所述方法包括以下步驟，採用陶瓷厚膜工藝，I)陶瓷基板的確定與選型；2)、按規定的圖形製作印刷絲網；所述天線薄膜層A圖形的其最小線寬可以達到0.1mm ;3)、基板表面進行預處理，具體採用超聲波表面處理，時間5~30min，或者採用粉末離子濺射預處理；4)、在基板一面印刷天線薄膜層A，膜層厚度為;5)、印製好圖形的基板送入燒結爐中將金屬膜燒結固化，通過燒結爐時，溫度均為40(T90(TC，保溫時間均為5~30min ;6)、二次印刷天線薄膜層B，膜層厚度為I~50Mm ；7)、印製好圖形的基板送入的燒結爐中將金屬膜燒結固化；8)、印刷保護層；9)、烘乾、包裝。
[0025]本發明還可以將實施例2、3、4、5、6所述技術特徵中的至少一個與實施例1組合形成新的實施方式。
[0026]需要說明的是上述實施例僅僅是本發明的較佳實施例，並沒有用來限定本發明的保護範圍，本發明的保護範圍以權利要求書為準。
【權利要求】
1.一種低成本陶瓷基電子標籤，其特徵在於，所述電子標籤包括陶瓷基板(I)、金屬天線薄膜層，保護層(4)，其中金屬天線薄膜層包括金屬天線薄膜層A (2)和金屬天線薄膜層B (3)，所述天線薄膜層A (2)位於陶瓷基板(I)上，天線薄膜層B (3)在天線薄膜層A (2)或者位於陶瓷基板(I)上。
2.根據權利要求1所述的低成本陶瓷基電子標籤，其特徵在於，所述陶瓷基板(I)為微波介電性能為I≤er相對介電常數≤200，-50ppm/°C≤xf諧振頻率溫度係數(50ppm/°C的陶瓷基板。
3.根據權利要求2所述的低成本陶瓷基電子標籤，其特徵在於，所述金屬天線薄膜層A為銅天線薄膜層，其中Cu含量為40-85.5%或者鋁天線薄膜層，其中Al含量為40-83%或者銀薄膜天線層，其中Ag含量為40~65%或者鎳薄膜天線層，其中Ni含量為40~75%。
4.根據權利要求2或3所述的低成本陶瓷基電子標籤，其特徵在於，所述金屬天線薄膜層B為銀天線薄膜層，其中Ag含量為60-85%。
【文檔編號】G06K19/067GK203552285SQ201320600857
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】傅仁利, 顧席光, 方軍 申請人:南京銘曠電子科技有限公司