[發明專利]NFC/RFID智能標簽及其制造方法和應用

在審

• 申請號: 201710791370.5
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107346447A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 劉忠范;魏迪;孫霄
• 申請（專利權）人: 北京石墨烯研究院;北京大學
• 主分類號: G06K19/077
• 分類號: G06K19/077
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司11438
• 代理人: 董天寶,于寶慶

技術領域

本發明涉及NFC/RFID領域，特別涉及一種NFC/RFID智能標簽及其制造方法和應用。

背景技術

RFID是非接觸射頻識別(Radio Frequency Identification)的縮寫，NFC(Near Field Communication)是一種短距高頻的無線電技術，是由RFID演變而來。NFC/RFID是一種非接觸的近距離自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號或電磁場耦合的能量傳輸特性實現對物體的自動識別。NFC/RFID技術經過幾十年的發展，已經成為物聯網感知層的重要組成部分。該技術具有抗干擾能力強、存儲信息量大、非接觸、使用壽命長、可多標簽識別、響應速度快等特點，已被廣泛應用于公共交通、人員身份識別、車輛管理、自動收費、門禁管理等領域。

RFID技術中所衍生的產品大概有三大類：無源RFID產品(Passive tag)、有源RFID產品(Active tag)、半有源RFID產品(Semi-passive tag)。無源RFID沒有內裝電池，有源RFID內裝有電池，半無源RFID部分依靠電池工作。其中，無源RFID產品發展最早，也是發展最成熟，市場應用最廣的產品。比如，公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、二代身份證等。根據工作頻段的不同，無源RFID系統通常分為低頻、高頻和超高頻系統。隨著工業自動化和機器人時代的到來，NFC/RFID技術會越來越廣泛的應用于更多的系統和行業中。

NFC/RFID標簽是將導電材料附著在基材上制成天線，并與電路整合起來，從而實現信號的傳遞。但目前應用的天線中導電材料通常為金屬，透光性很差，即使采用透明基材，也會在部分應用環境中會產生遮擋，同時金屬天線的柔韌性也很差，沒有辦法承受多次彎曲，容易造成天線的失效，無法匹配柔性基材使用，限制了NFC/RFID的應用范圍。

此外，目前NFC/RFID的制作方法主要包括繞線法、蝕刻法、電鍍法、噴墨打印法和印刷法，其中批量化制備NFC/RFID主要采用印刷法以及蝕刻法，以卷對卷的方式實現工業化制備。

蝕刻法即減成法制作技術，其制作流程是在基材上層壓金屬箔片，然后在金屬箔片上涂覆光敏刻蝕劑，在刻蝕劑表面貼上一層薄膜電路圖形照片底版后進行曝光處理，曝光后把未發生化學反應的刻蝕劑除去，最后刻蝕掉暴露出來的金屬箔層，從而獲得RFID天線。

但蝕刻法在實際應用中存在以下問題：

a.天線在蝕刻前應先印刷上抗蝕膜，而抗蝕膜印刷精度比較低，只適用于加工線寬0.2mm以上的圖形；

b.側蝕會嚴重影響印制導線的精度，給制作精細導線帶來困難甚至無法實現；

c.蝕刻過程中還存在突沿過度等弊病，在導線的兩點之間形成電的橋接，引起導線短路；

d.比較厚的金屬(如銅、鋁等)箔不宜采用此方法，因為比較低的蝕刻速度會造成非常嚴重的側蝕；

e.在連續的線路板蝕刻中，蝕刻速率難以做到非常一致，蝕刻的線路板不夠均勻；

f.對于薄銅箔的蝕刻，必須保證不被擦傷或劃傷，較劇烈的振顫都有可能劃傷銅箔，影響最終產品；

g.銅或鋁對水的污染是蝕刻法生產中普遍存在的問題，并且氨堿蝕刻液的使用更加重了這個環境污染問題。

常見的印刷法包括膠印、凹印、柔性印刷與絲網印刷等。其中，絲網印刷RFID天線的過程是用刮刀施加壓力給導電油墨和網版，導電油墨透過帶有圖案的網版而形成天線圖案。導電油墨按導電材料的性質可分為無機系和有機系，目前在導電油墨印刷中主要是使用無機系導電油墨，主要有碳漿、銀漿等導電油墨。

印刷法在實際應用中也存在以下問題：

a.導電材料填充料和粘合劑基料的配合比例要求嚴格，如果粘合劑用量遠遠超過了導電材料，墨膜固化后導電材料不能連結成鏈狀排列，導電性不穩定；反之，當導電材料加入量超過臨界體積濃度時，也不能得到導電性好的導電墨膜；

b.必須使用溶劑來溶解粘合劑樹脂，但溶劑會導致導電材料的導電性變得不穩定，此外，溶劑揮發速度還會影響印刷適性；

c.使用的助劑主要有分散劑、流平劑、增稠劑、增塑劑、潤滑劑、金屬導電材料的防氧化劑等，一般來說，油墨助劑加入量過多會影響導電性；

d.油墨的撓性不夠好，可能在折彎的地方折斷或者即使沒折斷但電阻值也會增大造成產品不能使用；

e.油墨粘著強度需要非常強，否則容易從基材上脫落；

f.油墨中導電粒子分散不均勻導致油墨電阻率會產生偏差；

g.油墨的干燥速度不易控制，容易發生網孔堵塞；