专利名称：一种使用共面倒f天线的激光全息rfid标签的制作方法
技术领域：
本发明属于RFID标签领域，具体涉及一种使用共面倒F天线的RFID标签。
背景技术：
近年来，RFID技术受到广泛关注，其应用已深入各个领域，包括智能交通、 工厂自动化、资产和文件管理、智能图书馆以及安全领域(如门禁控制)等。通常的 RFID系统主要由标签、读写器和服务器组成，通过标签和读写器进行信息采集，而服务 器完成数据处理。RFID系统有多个通信频段可用，分别为低频LF(125kHZ-134kHZ)、高 频HF (13.56MHz)、超高频UHF (860MHz_960MHz)和微波(2.45GHz、5.8GHz)。其中低 频和高频通过电感耦合的方式实现数据通信，读写距离一般不超过lm。而超高频和微波 使用电磁波反向散射的原理，其读写距离可达10m，有源标签能实现更远的读写距离。激光全息技术是一种立体照相技术，通过记录波的振幅和相位，能够完整的再 现全部信息，在商品防伪中得到越来越广泛的应用。与其他防伪技术相比，激光全息标 签不仅能够保障消费者的权益，更能够保护生产商的产品不被伪造和推广厂商品牌。传 统的激光全息膜一般有3层，如附图1所示，依次为透明塑料层101、成像层102和金 属反射层103。在成像层上，通过激光雕刻方法，实现二维或三维的激光全息图。透明 塑料层起到保护全息成像层的作用，而金属反射层则用于反射光使得全息图像可见。一 般在应用中还会在金属层之后加上不干胶层和离型纸层，以方便标签贴于商品表面。激 光全息防伪技术具有视觉可见、难以复制等优点，缺点是存储的信息有限，难以用于商 品标识。RFID技术具有较大的信息容量以及信息的远距离读取、加密传输等优点，不仅 能够用于标识单个商品，还能够用于商品防伪，具有不可复制的优点。但RFID需要专 门的阅读器来读取信息，这对于普通消费者来说是难以实现的。因此，结合激光全息技 术和RFID技术的激光全息RFID标签，不仅能够实现商品的单品标识，有助于物流等应 用，而且还具有激光全息和RFID的双重防伪功能。RFID标签由两部分构成芯片和天线，其通讯性能极易受到金属反射环境的影 响。当RFID标签与激光全息膜复合构成激光全息RFID标签时，激光全息膜中的金属反 射层会对RFID标签天线的射频信号产生严重的反射影响，使得RFID标签的读写距离急 剧缩小甚至完全无法读取。因此，解决激光全息金属反射层对RFID天线的影响问题，是 实现激光全息RFID标签的关键。美国专利文献1 (US 2003/0179150A1) "Holographic Label With aRadio Frequency Transponder"描述了一种激光全息RFID标签，如附图2所示。该激光全息RFID标签 从上到下依次为透明材料层202 (包含全息图像层)、非金属反射层204、RFID天线金属 层201、天线基板层206 (PET等)、不干胶层206和离型纸层207，其中203为RFID芯
片。由于该标签的全息反射层采用了非金属反射层，从而避免了金属对RFID标签天线的 影响。但实际应用中发现，非金属反射层的反射效果较金属反射层要差，从而影响了全息膜的图像效果。美国专利文献2 (US 2009/0128332A1) “RFID-ENABLEDHOLOGRAM LASER TAG”则描述了另一种激光全息RFID标签，如附图3所示。该标签由全息模块310和 RFID模块320。其中，全息模块310由透明塑料层311和金属反射层312组成，RFID 模块320由基板层321、芯片322和金属层323组成。金属反射层312设计成一定的形 状作为RFID标签的天线辐射体，并与贴有RFID芯片的RFID模块320耦合，构成RFID 标签。即全息膜的金属反射层本身作为RFID标签天线的一部分。这种标签的优点是可 以使用金属反射层，但需要特殊设计的金属反射层结构，并且普通的全息膜金属反射层 的厚度在几十纳米的量级，远小于金属在射频频段的趋肤深度，从而影响作为RFID天线 的辐射效率。中国专利文献(申请号201010210324.X) “一种缝隙耦合的激光全息电子标签 及其制作”提出了在激光全息金属反射层上开设二分之一波长缝隙，缝隙长度方向与电 子标签长度方向垂直，通过调整电子标签芯片在缝隙长度方向的位置，实现缝隙辐射与 RFID标签天线辐射相互耦合的方法，如附图4所示。该方法实现了金属反射层的全息膜 420和RFID标签410的复合，其中全息膜420由全息模块421和缝隙422组成，RFID标 签410由天线411、基板412和芯片413组成。该方案中，二分之一波长缝隙相对915MHz RFID来说即相当于160mm的长度，这就要求全息膜具有一定的尺寸，小尺寸的全息膜将 很难满足要求。同时，由于全息金属反射层的厚度远小于趋肤深度，其形成的缝隙辐射 的效率也很低。
发明内容
本发明的目的是提出一种激光全息RFID标签，通过使用共面倒F天线及在该天 线上贴附激光全息膜，从而实现RFID技术和激光全息技术的结合。该激光全息RFID标 签能够适用于超高频和微波频段。为实现本发明的目的所采用的具体技术方案如下一种激光全息RFID标签，包括激光全息膜以及基板、共面倒F天线和芯片。所 述激光全息膜贴附在共面倒F天线的地平面上。所述共面倒F天线制作在基板上，所述 芯片贴装在天线的芯片馈入点上。所述共面倒F天线包括地平面、辐射体和短路线，辐射体一端与地平面连接， 其长度决定谐振频率，也即决定使用频段。短路线一端接在地平面上，另一端与辐射体 连接。通过调节短路线的位置能够实现天线阻抗的调节。短路线留有开口，作为天线的 馈入点，即RFID芯片馈入点。地平面、辐射体和短路线都在同一平面上。通过对共面 倒F天线的设计，能够使该RFID标签适用于超高频或微波频段。所述基板可以采用如下材料聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、 聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯(PVC)、乙酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、纸等 柔性非导电材料或环氧树脂板(FR-4)等材料。所述共面倒F天线采用铝、铜、银或银浆、导电油墨等材料，通过蚀刻、丝网 印刷、电镀或喷墨打印等方式制作在基板上。所述芯片采用倒装键合或strap等方式贴装到天线的芯片馈入点上，形成天线与
4芯片之间的机械和电气连接。所述激光全息膜可以采用非金属反射层或金属反射层，全息膜的尺寸大小不受 限制，且不需要经过特殊的形状设计，对全息金属反射层的厚度也没有限制。所述激光全息膜贴附在所述共面倒F天线或基板上。只要贴附时不完全覆盖 天线的辐射体部分，贴附位置和全息膜尺寸可任意选择。在全息膜贴附在天线地平面位 置、尺寸小于等于地平面尺寸时，能获得最佳效果。为了在不同尺寸的全息膜时，都能 够取得最佳效果，天线的地平面尺寸也可根据全息膜的尺寸来设计。所述激光全息膜通过不干胶或其他胶水粘附在所述共面倒F天线或基板上。对于RFID标签天线来说，金属的影响主要有两个，一是由于金属对信号的反 射干扰了标签的反向散射信号，二是由于金属与天线之间的耦合使得天线的阻抗发生变 化。一般的抗金属RFID标签都采用具有金属地平面的天线，如平面倒F天线、微带天 线等。金属地平面与被标识的金属接触仅相当于扩大了地平面，因而对天线的信号干扰 较小，同时天线阻抗变化也较小。本发明通过将全息膜贴在共面倒F天线的地平面上，来实现全息膜与RFID标签 的复合。由于共面倒F天线的地平面为金属，全息膜的复合不会影响RFID标签的性能。 从而实现了灵活的复合方法和简单的制作工艺。本发明提供了一种采用共面倒F天线RFID标签以及使用这种RFID标签的激光 全息RFID标签。该激光全息RFID标签能够适用于超高频和微波频段。激光全息膜可 采用金属反射层或非金属反射层，形状和尺寸大小不受限制，与RFID标签的复合方法简 单方便。
图1是普通激光全息膜的结构示意图。图2是现有技术中的激光全息RFID标签示意图。图3是现有技术中的激光全息RFID标签示意图。图4是现有技术中的激光全息RFID标签示意图。图5是本发明实施例的共面倒F天线RFID标签平面图。图6是使用本发明实施例的共面倒F天线RFID标签的激光全息RFID标签平面 图。图7是图6中激光全息RFID标签的截面图。
具体实施例方式以下结合
和具体实施例对本发明进行说明，特定的实施例仅为说明 用，并非对本发明的限定。附图5是本发明实施例的RFID标签50包括共面倒F天线510、基板520和RFID 芯片530，其中，所述共面倒F天线510制作在基板520上，所述RFID芯片530贴装在 天线510上。所述共面倒F天线510由地平面511、辐射体512和短路线513构成。地平面 511为一整块金属平面，辐射体512为一 L形金属线，且一端与地平面511连接，短路线
5513 —端接于地平面511，另一端接于辐射体512上，其形状根据阻抗调节需要可以为直 线或折线等。短路线513中间留有开口，用作芯片馈入点。所述共面倒F天线510可以采用铝、铜、银或银浆、导电油墨等材料，通过蚀 刻、丝网印刷或喷墨打印等方式制作在基板12上。所述基板520可以采用如下材料制作聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚 胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯(PVC)、乙酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙 烯、纸等柔性非导电材料或环氧树脂板(FR-4)等材料。所述芯片530采用倒装键合或strap等方式贴装到天线510的芯片馈入点上，使 用导电胶形成天线510与芯片530之间的机械和电气连接。附图6是使用RFID标签50的激光全息RFID标签60。该激光全息RFID标签 包括激光全息膜10和RFID标签50，其中激光全息膜10贴附在RFID标签50上。其中，所述激光全息膜10包括从上往下依次叠装的透明塑料层101、全息成像 层102和金属反射层103。所述激光全息膜10贴在RFID标签天线510的地平面511上，其尺寸大小在X方 向上不受限制，在Y正方向上不超过天线510的地平面511，Y负方向上不受限制。当 全息膜10尺寸正好为贴合住RFID标签天线地平面511时，RFID标签获得最佳性能。附图7是该激光全息RFID标签60的截面图。其中，激光全息膜10贴在RFID标签50的天线地平面511上。图中从上到下依 次为透明塑料层101、全息成像层102、金属反射层103、胶水层601、RFID标签天线 层510、RFID标签基板层520、不干胶层602和离型纸层603。对于激光全息膜尺寸小于等于RFID标签天线地平面的情况，激光全息反射层与 标签天线金属层之间可以绝缘也可以导通，都不影响天线的性能。
权利要求
1.一种激光全息RFID标签，其特征在于，包括RFID标签(50)和贴在其上的激光 全息膜(10)，其中，该RFID标签(50)包括共面倒F天线(510)、基板(520)和 RFID芯片(530)，所述共面倒F天线(510)制作在基板(520)上，所述RFID芯片(530)贴装在该共面倒F天线(510)上。
2.根据权利要求1所述的激光全息RFID标签，其特征在于，所述共面倒F天线 (510)由地平面(511)、辐射体(512)和短路线(513)构成，所述地平面(511)为一整体金属平面，所述辐射体(512)为金属线，且一端与地平面(511)连接，所 述短路线(513) —端接于地平面(511)，另一端接于辐射体(512)上，该短路线 (513)中间留有开口，用作芯片馈入点。
3.根据权利要求1或2所述的激光全息RFID标签，其特征在于，所述激光全息膜 (10)贴附在共面倒F天线(510)上。
4.根据权利要求1-3之一所述的激光全息RFID标签，其特征在于，所述激光全息膜 (10)贴附在地平面(511)上。
5.根据权利要求1-4之一所述的激光全息RFID标签，其特征在于，共面倒F天线 (510)采用铝、铜、银或导电油墨制成，并通过蚀刻、丝网印刷、电镀或喷墨打印制作在所述基板(520)上。
6.根据权利要求1-5之一所述的激光全息RFID标签，其特征在于，所述基板 (520)采用如下材料中的至少一种制成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺 (PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯(PVC)、乙酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、纸或环氧树脂板(FR-4)。
7.根据权利要求1-6之一所述的激光全息RFID标签，其特征在于，该激光全息RFID 标签的基板(520)底部设置有带有不干胶(602)的离型纸层(603)。
全文摘要
本发明公开了一种激光全息RFID标签，包括RFID标签(50)和贴在其上的激光全息膜(10)，其中，该RFID标签(50)包括共面倒F天线(510)、基板(520)和RFID芯片(530)，所述共面倒F天线(510)制作在基板(520)上，所述RFID芯片(530)贴装在该共面倒F天线(510)上。本发明的激光全息RFID标签能够适用于超高频和微波频段，其中的激光全息膜可采用金属反射层或非金属反射层，形状和尺寸大小不受限制，与RFID标签的复合方法简单方便。
文档编号G06K19/077GK102013032SQ20101058118
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者吴光华, 孙虎, 尹周平, 张亚平, 陈显才, 陶波 申请人:华中科技大学