一种具有金属背板的谐振线圈射频标签的制作方法

1.本实用新型涉及射频标签技术领域，具体的说，是涉及一种具有金属背板的谐振线圈射频标签。


背景技术：

2.传统的平面图形式射频标签天线制作的射频标签在金属环境下，射频场受金属影响能量衰减严重，使得普通的平面图形式天线标签读取距离大为减少，射频功能失效。
3.而具有抗金属影响的陶瓷标签具有制作工艺复杂的缺陷，其制作工艺包括陶瓷片双面丝网印刷银浆、银浆烘干、银浆表面倒封装射频芯片等步骤，工艺复杂导致陶瓷标签价格很高，影响其推广应用。
4.另外，还有一些射频标签中采用吸波材料制作射频标签的背板，可以减少部分金属的影响。但是由于吸波材料昂贵导致标签价格高，因性价比低而应用受限。
5.因此，射频技术及物联网发展需要一种性能优越而且价格低廉的抗金属射频标签。


技术实现要素：

6.为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种具有金属背板的谐振线圈射频标签。
7.本实用新型技术方案如下所述：
8.一种具有金属背板的谐振线圈射频标签，其特征在于，包括：
9.射频芯片；
10.pet铝箔层，所述pet铝箔层呈长条状，其两端对接形成环形的pet铝箔线圈，所述pet铝箔层上设有铝箔缝隙，所述射频芯片倒封装于该铝箔缝隙处；
11.pet铝箔线圈内腔介质层，其设于环形的pet铝箔线圈内部；
12.pet铝箔线圈的金属背板，其与所述pet铝箔层的背面两端连接，并与所述pet铝箔层电气连接。
13.该具有金属背板的谐振线圈射频标签还包括标签的塑料外壳，标签的塑料外壳包裹于所述射频芯片、所述pet铝箔层、所述pet铝箔线圈内腔介质层、所述pet铝箔线圈的金属背板的外围，且所述pet铝箔线圈的金属背板外露于所述标签的塑料外壳的背面。
14.所述标签的塑料外壳的两端的凸出部位设有安装孔。
15.所述pet铝箔层的中间部位刻蚀有所述铝箔缝隙，且铝箔缝隙的宽度为0.15～0.2mm。
16.所述pet铝箔线圈内腔介质层的宽度等于或大于所述pet铝箔层的宽度。
17.所述pet铝箔线圈的金属背板可以选用不锈钢板、钢板、铝板。
18.所述pet铝箔线圈的金属背板的长度大于所述pet铝箔线圈内腔介质层的长度。
19.根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，谐振线圈的金属背板已属于谐振
线圈的一个组成部分，金属背板对于串联谐振天线线圈的影响已考虑进线圈的设计中，线圈金属背板与所安装位置的金属板相接触后，金属板对标签的影响大大减低。
20.另外，本实用新型由于不采用银浆及丝网印刷工艺，比传统陶瓷射频标签的材料成本、加工成本大幅度降低，且其具有更好的抗金属性能及更高的灵敏度，其性价比更高、安装尺寸更小，更有利于推广应用。
附图说明
21.图1为本实用新型的结构示意图；
22.图2为本实用新型的俯视图；
23.图3为图1中a-a向的剖视图；
24.图4为图1中b-b向的剖视图；
25.图5为本实用新型带有塑料外壳的侧视图；
26.图6为本实用新型带有塑料外壳的俯视图；
27.图7为有塑料外壳的剖面图。
28.在图中，各个附图标号为：
29.1、射频芯片；2、pet铝箔层；3、pet铝箔线圈内腔介质层；4、pet铝箔线圈的金属背板；5、标签的塑料外壳；6、安装孔。
具体实施方式
30.下面结合附图以及实施方式对本实用新型进行进一步的描述：
31.如图1至图7所示，本实用新型提供一种具有金属背板的谐振线圈射频标签，其可以应用于射频技术领域、物联网领域中，其性能优越且价格低廉，具有抗金属干扰性能。
32.该具有金属背板的谐振线圈射频标签包括射频芯片1、pet铝箔层2、pet铝箔线圈内腔介质层3、pet铝箔线圈的金属背板4，其还包括标签的塑料外壳5。
33.1、射频芯片
34.该射频芯片1可以选用uhf频段（uhf频段指的是特高频频段）的rfid芯片，保证射频芯片1的穿透性能。
35.2、pet铝箔层
36.pet铝箔层2呈长条状，pet铝箔层2的中间部位刻蚀有铝箔缝隙，且铝箔缝隙的宽度可以为0.15～0.2mm。
37.该pet铝箔层2的两端对接形成环形的pet铝箔线圈。另外，该射频芯片1倒封装于该铝箔缝隙处，使得射频芯片1与pet铝箔层2成为一体。
38.3、pet铝箔线圈内腔介质层
39.该pet铝箔线圈内腔介质层3为绝缘材料（如pp（聚丙烯）材料），其设于环形的pet铝箔线圈内部。具体的，pet铝箔线圈内腔介质层3的宽度等于或大于pet铝箔层2的宽度。
40.4、pet铝箔线圈的金属背板
41.pet铝箔线圈的金属背板4与pet铝箔层2电气连接，并且pet铝箔线圈的金属背板4与pet铝箔层2的背面两端连接，其使得pet铝箔线圈成为一体。pet铝箔线圈的金属背板4的长度大于pet铝箔线圈内腔介质层3的长度。
42.pet铝箔线圈的金属背板4可以选用不锈钢板、钢板、铝板。在具体使用过程中，由于铝板便于加工且成本低，因此可以选用铝板作为pet铝箔线圈的金属背板4；另外，由于钢板便于依靠磁铁吸附安装于金属部件上，因此还可以选用钢板作为pet铝箔线圈的金属背板4。
43.5、标签的塑料外壳
44.标签的塑料外壳5包裹于射频芯片1、pet铝箔层2、pet铝箔线圈内腔介质层3、pet铝箔线圈的金属背板4的外围，使得该标签的塑料外壳5为射频芯片1、pet铝箔层2、pet铝箔线圈内腔介质层3、pet铝箔线圈的金属背板4提供机械保护，使其不会在外力作用下发生损坏。该标签的塑料外壳5的两端的凸出部位设有安装孔6。使得整个具有金属背板的谐振线圈射频标签可以更加方便的安装在所需安装的位置。
45.pet铝箔线圈的金属背板4外露于标签的塑料外壳5的背面，该位置提供了pet铝箔线圈的金属背板4与金属物体相接触的空间，使得该金属物体能够与pet铝箔线圈的金属背板4连接形成一体。
46.该具有金属背板的谐振线圈射频标签在制作过程中：
47.1、由射频芯片1、pet铝箔层2、pet铝箔线圈内腔介质层3、pet铝箔线圈的金属背板4共同组成了串联谐振电感线圈。该串联谐振线圈中的射频芯片1的电容是一定的，不同品牌的射频芯片1的电容量不同，因此可以通过改变串联谐振线圈的宽度、长度、高度等来优化整个串联谐振线圈的电感量，实现与射频芯片1的电容在特定频率下的串联谐振，使其拥有更好的射频性能。
48.2、该串联谐振线圈的电感量还与pet铝箔线圈内腔介质层3的介电常数有关，其中塑料介质的介电常数为4～6，射频陶瓷的介电常数为40～90。串联谐振线圈的电感量由pet铝箔线圈内腔介质层3、串联谐振线圈的三维尺寸综合决定。
49.3、设定串联谐振线圈的频段（如设定主频为920mhz），再依据主频率设计pet铝箔线圈的长、宽、高各尺寸；确定pet铝箔线圈的尺寸后，再确定pet铝箔线圈内腔介质层3的长、宽、高各尺寸。
50.（1）例如，对于车辆、设备、钢材等大面积金属应用环境，并且要求读取距离远的情形，选用的具有金属背板的谐振线圈射频标签的尺寸较大。因此选用低价的1.8～2mm厚的pp板作为pet铝箔线圈内腔介质层3，选用长度为90～70mm、宽为15～20mm的pet铝箔线圈，选用长度为95～75mm、宽度为15～20mm、厚度为0.5～1.5mm的铝板作为pet铝箔线圈的金属背板4。
51.此时制作的具有金属背板的谐振线圈射频标签读取灵敏度高，安装在小面积金属板上灵敏度达-21db，安装在大面积金属板上为-17db。
52.（2）又例如，对于金属工具、零配件、金属包装等金属应用环境，并且要求射频标签的尺寸小一些的情形，低介电常数的塑料无法制做小尺寸的920mhz的串联谐振线圈。因此，选用高介常数的射频陶瓷作为pet铝箔线圈内腔介质层3，如果确定射频陶瓷的介电常数为60，则920mhz主频的具有金属背板的谐振线圈射频标签外尺寸长度小于42mm、宽度小于7mm、厚度小于5mm，此时pet铝箔线圈的金属背板4可用0.5mm厚的铝板。
53.此时制作的具有金属背板的谐振线圈射频标签安装在金属工具、齿轮上，其读取灵敏读达-16db。
54.4、由于具有金属背板的谐振线圈射频标签要实施频谱特性测量，包括主频率、读取灵敏度、带宽等，因此可以通过修改pet铝箔线圈的尺寸以获得最优化的频谱特性。
55.本实用新型的具有金属背板的谐振线圈射频标签可以实现抗金属的原理为：
56.1、由于pet铝箔线圈的金属背板4已属谐振线圈的一个组成部分，pet铝箔线圈的金属背板4对串联谐振天线线圈的影响已考虑进线圈的设计中，因此当pet铝箔线圈的金属背板4与金属安装环境相接触后，金属安装环境对于该pet铝箔线圈的影响大大降低。
57.2、另外，该具有金属背板的谐振线圈射频标签接收或发射射频场能量的效果由pet铝箔线圈的尺寸、pet铝箔线圈内腔介质层3的介电常数决定，因此只要不遮挡串联谐振线圈的横截面，pet铝箔线圈的金属背板4处附加大面积金属板，对射频标签影响是有限的，仍然有-16db的读取灵敏度。
58.该具有金属背板的谐振线圈射频标签根据pet铝箔线圈内腔介质层3的选材不同，可以适用于不同的安装环境。例如，当选用塑料介质作为pet铝箔线圈内腔介质层3，则可以适用于大面积金属应用场景（如车辆、设备、建筑钢材、金属货架上）；当选用射频陶瓷介质作为pet铝箔线圈内腔介质层3，则可以适用于小尺寸金属场景（如金属工具、金属包装、金属零部件上）。
59.该具有金属背板的谐振线圈射频标签的pet铝箔线圈内腔介质层3选用低成本的绝缘材料，pet铝箔层2、标签的塑料外壳5可以选用通用性的材料，因此制成得到的具有金属背板的谐振线圈射频标签成本低廉；即便选用射频陶瓷作为pet铝箔线圈内腔介质层3，但由于该具有金属背板的谐振线圈射频标签所用的射频陶瓷体积小（仅有40mm
×
6mm
×
4mm），故该射频陶瓷占据整个具有金属背板的谐振线圈射频标签的成本比例也很低。
60.另外，本实用新型制作过程中可以免去银浆及丝网印刷工艺，比传统的陶瓷射频标签的材料成本加工成本大幅度降低，具有更好的抗金属性能及更高的灵敏度，其优秀的性价比及小安装尺寸，更有利于推广。