超小型RFID电子标签天线及电子标签的制作方法

本发明公开一种电子标签，特别是一种超小型RFID电子标签天线及电子标签，属于无线射频通信技术领域。

背景技术：

射频识别，即RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如：图书馆、门禁系统、食品安全溯源等等。

最基本的射频识别系统由三部分组成：

电子标签（Tag）：又称射频标签、应答器、数据载体，由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，高容量电子标签有用户可写入的存储空间，附着在物体上标识目标对象；

阅读器（Reader）：又称为读出装置、扫描器、读头、通信器、读写器（取决于电子标签是否可以无线改写数据），读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；

天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。

电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合；在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据交换。阅读器通常为手持式或固定式，大小无所谓，电子标签是需要随身携带或固定安装在需要的物品上的，电子标签的大小直接觉得了使用环境和应用场合，如果体积过大的话，则会大大缩小电子标签的应用场景，因此如何将电子标签设计的更小，成了行业中亟待解决的问题。目前，在超小尺寸下使的电子标签可以在金属环境上获得好的读取性能的，目前国内的RFID电子标签最小尺寸基本停留在5MM上，如何将其做的更小，是此行业面临的大问题。

技术实现要素：

针对上述提到的现有技术中的电子标签尺寸较大的缺点，本发明提供一种新的超小型RFID电子标签天线及电子标签，其采用特殊结构设计，通过层间耦合，可使得电子标签性能更加稳定。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种超小型RFID电子标签天线，电子标签天线包括四层线路结构，依次自上而下层叠设置为第一层线路、第二层线路、第三层线路和第四层线路，第一层线路包括3块铜片，第一铜片和第二铜片均呈“凹”字形，第三铜片呈长方形，第二层线路包括两条呈方波形的天线铜条，分别为第一天线铜条和第二天线铜条，两条天线铜条对称设置，第三层线路包括三条天线铜条，分别为第三天线铜条、第四天线铜条和第五天线铜条，第四层线路呈长方形，第四层线路左下角连接有第十一连接端，第四层线路右上角连接有第十二连接端，各层线路之间通过导电柱连接，其中，第一铜片与第三天线铜条一端连接，第三天线铜条另一端与第一天线铜条一端连接，第一天线铜条另一端与第四天线铜条一端连接，第四天线铜条另一端与第二天线铜条一端连接，第二天线铜条另一端与第五天线一端连接，第五天线另一端与第三铜片一端连接，第三铜片另一端与第十二连接端连接，第二铜片与第十一连接端连接。

一种电子标签，电子标签包括如上述的超小型RFID电子标签天线和射频芯片，射频芯片安装在电子标签天线上。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的电子标签天线采用两层基板，分别为第一层基板和第二层基板，第一层基板和第二层基板采用双面板，第一层线路和第二层线路设置在第一层基板上，第三层线路和第四层线路设置在第二层基板上，第一层基板和第二层基板之间通过绝缘胶粘合在一起。

所述的第一层基板和第二层基板分别采用3mm*3mm的双面覆铜板，基板厚度为0.2mm。

所述的第一铜片靠近第一层基板一角设置，第一铜片两个外侧边距离第一层基板边沿为0.15±0.01mm，第一铜片外侧部分呈正方形，长宽分别为0.50±0.01mm，第一铜片内侧部分呈长方形，长边的长度为0.60±0.01mm，宽边的长度为0.50±0.01mm，第一铜片外侧部分和内侧部分之间为连接部分，连接部分为长宽分别为0.25±0.01mm的正方形，外侧部分、连接部分和内侧部分的外侧边位于同一直线上，第一铜片和第二铜片形状相同，且对称设置，第一铜片和第二铜片之间的距离为0.20±0.01mm。

所述的第一铜片和第二铜片位于第一层基板一侧，第三铜片位于第一层基板另一侧，第三铜片呈长方形，长宽分别为2.70±0.01mm和0.50±0.01mm，第三铜片的三条边分别距离第一层基板边沿为0.15±0.01mm。

所述的第二层线路中的第一天线铜条包括6条长条形的天线铜片，第一天线铜条上下两端分别设置有一个连接端，每条天线铜片长为1.23±0.01mm，天线铜片宽为0.13±0.01mm，6条天线铜片平行设置，相邻天线铜片之间的距离为0.13±0.01mm，6条天线铜片首尾顺次通过铜片相连接形成第一天线铜条，第一天线铜条最上方的天线铜片内侧通过铜片与第一连接端连接，第一天线铜条最下方的天线铜片内侧通过铜片与第二连接端连接，第二层线路中的第二天线铜条与第一天线铜条对称设置，第一天线铜条和第二天线铜条中间距离为0.23±0.01mm。

所述的第一连接端和第二连接端均呈正方形，边长均为0.50±0.01mm。

所述的第三条线铜条呈“L”形，分为两段相互垂直设置的天线铜片，其中，一段铜片的长度为1.57±0.01mm，另一段铜片的长度为1.04±0.01mm，两段铜片的宽度分别为0.13±0.01mm，第三条线铜条上端与第五连接端外侧边相连接，第三条线铜条下端端头通过铜片与第六连接端中间位置相连接，第四天线铜条包括八段相互连接的天线铜片以及上下两个连接端，第四天线铜条中的第一天线铜片水平设置，第一天线铜片右侧端通过连接铜片与第七端头中间位置连接，第一天线铜片长为0.78±0.01mm，第一天线铜片宽为0.13±0.01mm，第一天线铜片左侧端头竖直向下延伸，形成第二天线铜片，第二天线铜片长为1.18±0.01mm，第二天线铜片宽为0.13±0.01mm，第三天线铜片、第四天线铜片和第五天线铜片分别与第二天线铜片平行设置，第三天线铜片、第四天线铜片和第五天线铜片长分别为0.92±0.01mm，第三天线铜片、第四天线铜片和第五天线铜片宽分别为0.13±0.01mm，第二天线铜片底部通过连接铜片与第三天线铜片连接，第三天线铜片顶部通过连接铜片与第四天线铜片连接，第四天线铜片底部通过连接铜片与第五天线铜片连接；第六天线铜片、第七天线铜片和第八天线铜片分别与第五天线铜片平行设置，第六天线铜片、第七天线铜片和第八天线铜片长分别为1.18±0.01mm，第六天线铜片、第七天线铜片和第八天线铜片宽分别为0.13±0.01mm，第五天线铜片顶部通过连接铜片与第六天线铜片连接，第六天线铜片底部通过连接铜片与第七天线铜片连接；第七天线铜片顶部通过连接铜片与第八天线铜片连接，第八天线铜片底部与向下延伸与第八连接端的右侧边连接，第五天线铜条包括第九天线铜片、第十天线铜片、第十一天线铜片和第十二天线铜片，第九天线铜片水平设置，第九天线铜片长为0.52±0.01mm，第九天线铜片宽为0.13±0.01mm，第九天线铜片左侧端头通过连接铜片与第九连接端底部中间位置连接，第九天线铜片右侧端头折弯向下形成第十天线铜片，第十天线铜片、第十一天线铜片和第十二天线铜片平行设置，第十天线铜片、第十一天线铜片和第十二天线铜片长分别为1.44±0.01mm，第十天线铜片、第十一天线铜片和第十二天线铜片宽分别为0.13±0.01mm，第十天线铜片底部通过连接铜片与第十一天线铜片连接，第十一天线铜片顶部通过连接铜片与第十二天线铜片连接，第十二天线铜片底部向下延伸，与第十连接端的右侧边连接，各天线铜片之间的距离为0.13±0.01mm。

所述的第六天线铜片上端连接有中间铜片，中间铜片呈正方形，边长为0.26±0.01mm。

所述的第四层线路长为3.00±0.01mm，第四层线路宽为1.70±0.01mm，第十一连接端和第十二连接端均呈正方形，边长为0.50±0.01mm。

本发明的有益效果是：本发明打破行业多年的壁垒，使其尺寸直接从5MM降到3MM左右，并且性能上还优于5MM的天线。传统的电子标签采用的是双面电路结构，而本发明采用的是4层电路结构，通过层与层之间的耦合，使得电子标签的性能得到了质的飞跃，本发明配合采用M4QT芯片，使的其性能更加稳定。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明分解状态结构示意图（其中的铜柱为方便显示，将其进行了拉长，其显示长度远长于实际尺寸）。

图2为本发明第一层结构示意图。

图3为本发明第二层结构示意图。

图4为本发明第三层结构示意图。

图5为本发明第四层结构示意图。

图中，1-第一层基板，2-第二层基板，3-第一层线路，31-第一铜片，32-第二铜片，33-第三铜片，4-第二层线路，41-第一天线铜条，42-第二天线铜条，43-第一连接端，44-第二连接端，45-第三连接端，46-第四连接端，5-第三层线路，51-第三条线铜条，52-第四天线铜条，521-第一天线铜片，522-第二天线铜片，523-第三天线铜片，524-第四天线铜片，525-第五天线铜片，526-第六天线铜片，527-第七天线铜片，528-第八天线铜片，529-中间铜片，53-第五天线铜条，531-第九天线铜片，532-第十天线铜片，533-第十一天线铜片，534-第十二天线铜片，54-第五连接端，55-第六连接端，56-第七连接端，57-第八连接端，58-第九连接端，59-第十连接端，6-第四层线路，61-第十一连接端，62-第十二连接端。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请结合参看附图1至附图5，本发明中的电子标签天线主要包括四层线路结构，依次自上而下层叠设置为第一层、第二层、第三层和第四层，本实施例中，采用的两层FR4覆铜板（即玻璃纤维环氧树脂覆铜板）构成，FR4覆铜板采用双面板，两层FR4覆铜板之间通过绝缘胶粘合在一起，其中，第一层线路3和第二层线路4设置在第一层基板1上，第三层线路5和第四层线路6设置在第二层基板2上，第一层基板1和第二层基板2分别采用3mm*3mm的双面覆铜板，基板厚度为0.2mm。

本实施例中，第一层线路3包括3块铜片，第一铜片31和第二铜片32均呈“凹”字形，第三铜片33呈长方形，第一铜片31和第二铜片32形状相同，且对称设置，本实施例中，以其一为例进行说明，第一铜片31靠近第一层基板1一角设置，第一铜片31两个外侧边（即靠近第一层基板1边沿的两条边）距离第一层基板1边沿为0.15±0.01mm，第一铜片31外侧部分（即靠近第一层基板1边沿的部分）呈正方形，长宽分别为0.50±0.01mm，第一铜片31内侧部分（即靠近第一层基板1中轴线的部分）呈长方形，长边（与第一层基板1中轴线平行的边，或称其为与第一铜片31和第二铜片32的对称轴平行的边）的长度为0.60±0.01mm，宽边的长度为0.50±0.01mm，第一铜片31外侧部分和内侧部分之间为连接部分，连接部分为长宽分别为0.25±0.01mm的正方形，外侧部分、连接部分和内侧部分的外侧边位于同一直线上。第一铜片31和第二铜片32对称设置，第一铜片31和第二铜片32之间的距离为0.20±0.01mm。本实施例中，第一铜片31和第二铜片32位于第一层基板1一侧，第三铜片33位于第一层基板1另一侧，第三铜片33呈长方形，长宽分别为2.70±0.01mm和0.50±0.01mm，第三铜片33的三条边分别距离第一层基板1边沿为0.15±0.01mm。

本实施例中，第二层线路4包括两条呈方波形的天线铜条，两条天线铜条对称设置，本实施例中，以单边为例进行具体说明。其中，第一天线铜条41包括6条长条形的天线铜片，第一天线铜条41上下两端（本实施例中，以附图中所显示的方向表示上下，即上下为附图中的方向）分别设置有一个连接端，每条天线铜片长为1.23±0.01mm，天线铜片宽为0.13±0.01mm，6条天线铜片平行设置，相邻天线铜片之间的距离为0.13±0.01mm，6条天线铜片首尾顺次通过铜片相连接形成第一天线铜条41，第一天线铜条41最上方的天线铜片内侧（即靠近第一层基板1中轴线一侧）通过铜片与第一连接端43连接，第一天线铜条41最下方的天线铜片内侧（即靠近第一层基板1中轴线一侧）通过铜片与第二连接端44连接。第一连接端43和第二连接端44均呈正方形，边长均为0.50±0.01mm。本实施例中，第一天线铜条41和第二天线铜条42对称设置，第一天线铜条41和第二天线铜条42中间距离为0.23±0.01mm。

本实施例中，第三层线路5包括三条天线铜条，分别为第三条线铜条51、第四天线铜条52和第五天线铜条53，本实施例中，第三条线铜条51呈“L”形，分为两段相互垂直设置的天线铜片，其中，一段铜片的长度为1.57±0.01mm，另一段铜片的长度为1.04±0.01mm，两段铜片的宽度分别为0.13±0.01mm，第三条线铜条51上端（本实施例中，以附图中所显示的方向表示上、下、左、右，即上、下、左、右为附图中的方向）与第五连接端54外侧边相连接，即第三条线铜条51外侧边与第五连接端54外侧边位于同一直线上，第三条线铜条51下端端头通过铜片与第六连接端55中间位置相连接。第四天线铜条52包括八段相互连接的天线铜片以及上下两个连接端，第四天线铜条52中的第一天线铜片521水平设置（本实施例中，以附图中所显示的方向表示水平和竖直，即水平和竖直为附图中的方向），第一天线铜片521右侧端通过连接铜片与第七端头56中间位置连接，第一天线铜片521长为0.78±0.01mm，第一天线铜片521宽为0.13±0.01mm，第一天线铜片521左侧端头竖直向下延伸，形成第二天线铜片522，第二天线铜片522长为1.18±0.01mm，第二天线铜片522宽为0.13±0.01mm，第三天线铜片523、第四天线铜片524和第五天线铜片525分别与第二天线铜片522平行设置，第三天线铜片523、第四天线铜片524和第五天线铜片525长分别为0.92±0.01mm，第三天线铜片523、第四天线铜片524和第五天线铜片525宽分别为0.13±0.01mm，第二天线铜片522底部通过连接铜片与第三天线铜片523连接，第三天线铜片523顶部通过连接铜片与第四天线铜片524连接，第四天线铜片524底部通过连接铜片与第五天线铜片525连接；第六天线铜片526、第七天线铜片527和第八天线铜片528分别与第五天线铜片525平行设置，第六天线铜片526、第七天线铜片527和第八天线铜片528长分别为1.18±0.01mm，第六天线铜片526、第七天线铜片527和第八天线铜片528宽分别为0.13±0.01mm，第五天线铜片525顶部通过连接铜片与第六天线铜片526连接，第六天线铜片526底部通过连接铜片与第七天线铜片527连接；第七天线铜片527顶部通过连接铜片与第八天线铜片528连接，第八天线铜片528底部与向下延伸与第八连接端57的右侧边连接，本实施例中，第六天线铜片526上端连接有中间铜片529，中间铜片529呈正方形，边长为0.26±0.01mm。第五天线铜条53包括第九天线铜片531、第十天线铜片532、第十一天线铜片533和第十二天线铜片534，第九天线铜片531水平设置，第九天线铜片531长为0.52±0.01mm，第九天线铜片531宽为0.13±0.01mm，第九天线铜片531左侧端头通过连接铜片与第九连接端58底部中间位置连接，第九天线铜片531右侧端头折弯向下形成第十天线铜片532，第十天线铜片532、第十一天线铜片533和第十二天线铜片534平行设置，第十天线铜片532、第十一天线铜片533和第十二天线铜片534长分别为1.44±0.01mm，第十天线铜片532、第十一天线铜片533和第十二天线铜片534宽分别为0.13±0.01mm，第十天线铜片532底部通过连接铜片与第十一天线铜片533连接，第十一天线铜片533顶部通过连接铜片与第十二天线铜片534连接，第十二天线铜片534底部向下延伸，与第十连接端59的右侧边连接。本实施例中，各个竖直设置的天线铜片均平行设置，各天线铜片之间的距离为0.13±0.01mm。

本实施例中，第四层线路6呈长方形，第四层线路6长为3.00±0.01mm，第四层线路6宽为1.70±0.01mm，第四层线路6左下角（本实施例中，以附图中所显示的方向表示上、下、左、右，即上、下、左、右为附图中的方向）连接有第十一连接端61，第四层线路6右上角连接有第十二连接端62，第十一连接端61和第十二连接端62均呈正方形，边长为0.50±0.01mm。

本实施例中，各层线路之间通过过孔（或称为导电柱）连接，其中第一铜片31的上端部分与第五连接端54连接，第二铜片32下端部分与第十一连接端61连接，第三铜片33上端与第十二连接端62连接，第三铜片33下端与第十连接端59连接，第一连接端43与第七连接端56连接，第二连接端44与第六连接端55连接，第三连接端45与第九连接端58连接，第四连接端46与第八连接端57连接。

本发明同时保护一种电子标签，电子标签包括上述的电子标签天线和射频芯片，射频芯片采用型号为M4QT的射频芯片，射频芯片连接在电子标签天线的第一铜片31和第二铜片32上，本实施例中，型号为M4QT的射频芯片包括四个引脚，其中，射频芯片的1号引脚和3号引脚（即处于对角的两个引脚）分别连接在第一铜片31和第二铜片32上，或者射频芯片的2号引脚和4号引脚分别连接在第一铜片31和第二铜片32上。

本发明在使用时，将其贴装在需要使用的场合，使第四层线路6与使用的金属器件相接触，通过金属器件可作为天线的延长。

本发明打破行业多年的壁垒，使其尺寸直接从5MM降到3MM左右，并且性能上还优于5MM的天线。传统的电子标签采用的是双面电路结构，而本发明采用的是4层电路结构，通过层与层之间的耦合，使得电子标签的性能得到了质的飞跃，本发明配合采用M4QT芯片，使的其性能更加稳定。