專利名稱：無線射頻識別天線的制作方法及其天線結構的制作方法
技術領域：
本發明關于一種天線制作方法及其天線結構，特別是一種高電感量的無線射頻識別(RFID)天線的制作方法及其天線結構。
背景技術：
非接觸式無線射頻系統現今已經廣泛的應用在許多產業。未來每一項產品自公司出廠后，都會有一個非接觸式無線射頻系統在產品上，這個系統將會詳細的紀錄產品的上下游廠商的相關數據(例如，產品規格、材料或出貨日期等等)、物流所需的數據(例如，流通網絡或庫存信息等等)、消費者所需要的信息(如，價錢、合格標章、使用方法或維修管道等等)，而這些信息將因為不同的需求端而有不同的存取權限。
無線射頻識別天線系統的架構主要可以區分為兩個架構，第一部分為卡片模塊，其內含有收發數據的天線與電源、收發模塊及識別數據，第二部分為讀取器裝置，其內含有收發天線、收發模塊與控制電路。讀取器裝置發射電磁波，當卡片模塊接近讀取器裝置時，卡片模塊內的天線會接收電磁波，并將能量儲存作為卡片模塊所需的電能，同時將卡片模塊內的識別數據以無線電波傳輸至讀取器裝置，以作確認與進一步控制。
為了使電感耦合效率升高，通常會增加卡片模塊中線圈的匝數，以提升其電感值，但是此種制作方式會使組件體積變大、電阻值上升、多匝信號干擾、感應距離降低或辨識率不佳等問題。
請參照日本專利公開號第JP2002368525號，該專利申請案將天線作多層迭合，且于天線的中心部位加入一片垂直于天線的鎂鐵等磁性粉體基板，借此增加電感值，此一方法雖然可以增加電感值，但是也增加了組件的厚度，同時也不具可撓性，于市場應用上并無實質的優點與競爭力。
請參照日本專利公開號第JP2000261230號，該專利申請案制作天線的方式與上述專利制作方式相近，其作法也是將多層天線迭合，不同的地方在于磁性物質的排列方向與金屬線路的排列方向相同，雖然可減少組件厚度，但也因此導致電感值的提升幅度有限。
因此，如何能提供一種無線射頻識別天線的制作方法及其天線結構，使天線具有可撓性與高電感值，成為研究人員待解決的問題之一。
發明內容
鑒于以上的問題，本發明的主要目的在于提供一種無線射頻識別天線的制作方法及其天線結構，通過磁性金屬線路層與金屬線路的諧振作用，借以提升天線的電感值。
因此，為達上述目的，本發明所公開的無線射頻識別天線的制作方法，包括有首先，通過表面處理程序(例如，電漿處理、離子束處理或臭氧處理)處理一基板，以在基板上的一表面形成自組成薄膜；依據線路圖案噴涂催化劑于基板的自組成薄膜上；對基板進行第一次化鍍程序，以生成對應線路圖案的磁性金屬線路層于催化劑上；以及對基板進行第二次化鍍程序，以于磁性金屬線路層上生成金屬線路層。
另外，為達上述目的，本發明所公開的無線射頻識別天線的制作方法，包括有首先，通過表面處理程序處理一基板，以在基板的上表面與下表面上形成自組成薄膜；形成覆蓋膜于自組成薄膜上；制作至少一個通孔于基板上；再次形成自組成薄膜于基板上；依據線路圖案噴涂催化劑于基板的自組成薄膜上；對基板進行第一次化鍍程序，以生成對應線路圖案的磁性金屬線路層于催化劑上；以及對基板進行第二次化鍍程序，以于磁性金屬線路層上生成金屬線路層。
另外，為達上述目的，本發明所公開的無線射頻識別天線的制作方法，包括有首先，通過表面處理程序處理一基板，以在基板的上表面與下表面上形成自組成薄膜；依據第一線路圖案噴涂催化劑于基板的上表面與下表面的自組成薄膜上；化鍍處理基板，以于基板的上表面與下表面生成對應第一線路圖案的磁性金屬線路；形成一絕緣層于磁性金屬線路上；制作至少一個通孔于基板上；再次形成自組成薄膜于基板上；依據第二線路圖案噴涂催化劑于基板的上表面的絕緣層上；對基板進行第一次化鍍程序，以于基板的上表面的催化劑上生成對應第二線路圖案的金屬線路；依據第三線路圖案噴涂催化劑于基板的下表面的絕緣層上；以及對基板進行第二化鍍程序，以于基板的下表面的催化劑上生成對應第三線路圖案的金屬線路。
另外，為達上述目的，本發明所公開的無線射頻識別天線的天線結構，包含有基板；自組成薄膜，形成于基板的一表面；磁性金屬線路層，形成于自組成薄膜上；以及金屬線路層，形成于磁性金屬線路層上。
利用這種無線射頻識別天線的制作方法及其天線結構，通過可撓性基板使天線具有可撓性，而采用化鍍生成磁性金屬線路層與金屬線路層的制作方式，可減少天線的厚度與提升天線的電感值。
有關本發明的特征，配合附圖作最佳實施例詳細說明如下。
圖1為本發明第一實施例的單層無線射頻識別天線制作方法步驟流程圖；圖2為本發明的自組成薄膜制作方法步驟流程圖；圖3為本發明第一實施例的單層無線射頻識別天線結構示意圖；圖4為本發明第二實施例的雙層無線射頻識別天線制作方法步驟流程圖；圖5A為本發明第二實施例的雙層無線射頻識別天線結構示意圖；圖5B為本發明第二實施例的多層無線射頻識別天線結構示意圖；圖6A與圖6B為本發明第三實施例的螺紋型無線射頻識別天線制作方法步驟流程圖；及圖7為本發明第三實施例的螺紋型無線射頻識別天線結構示意圖。
其中，附圖標記10基板 11自組成薄膜12催化劑13磁性金屬線路層14金屬線路層15絕緣層20通孔具體實施方式
請參照圖1，為本發明第一實施例的單層無線射頻識別天線的制作步驟流程圖，包含有步驟S100，首先，通過表面處理程序(例如，電漿處理、離子束處理或臭氧處理)處理基板，以在基板的一表面(例，上表面或下表面)上形成自組成薄膜(Self-Assembly Membrane，SAM)；步驟S101，通過微液滴產生裝置依據一線路圖案噴涂一催化劑(例如，四氯鈀酸鈉(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化鈀(Pd(NH3)4Cl2)溶液)于基板的自組成薄膜上，其中微液滴產生裝置采用噴墨頭或點陣頭(arrayer)噴涂催化劑于基板上。
步驟S102，對基板進行第一次化鍍程序，以生成對應線路圖案的磁性金屬(例如，鎳、鐵或鈷)線路層于催化劑上；步驟S103，而第一次化鍍程序將基板浸泡于裝有鍍液(例如，化鍍鎳溶液)的鍍槽中，利用氧化還原電位原理，生成磁性金屬線路層，其中調整鍍液的溫度與化鍍的時間可改變磁性金屬線路層的厚度；接下來，將基板取出進行水洗程序。
步驟S104，對基板進行第二次化鍍程序，以于磁性金屬線路層上生成一金屬(例如，鋁、銀、銅、鎳、鐵、鈷、鎘或鉑)線路層。
而第二次化鍍程序將基板浸泡于裝有鍍液(例如，化鍍銅溶液)的鍍槽中，利用氧化還原電位原理，生成金屬線路層，其中調整鍍液的溫度與化鍍的時間可改變金屬線路層的厚度。
請參照圖2，為本發明的自組成薄膜制作方法步驟流程圖，包含有步驟S200，首先，將基板浸泡于陰離子型聚電解質溶液(例，PAH溶液)中數分鐘；步驟S201，接著，將基板取出并浸泡于清水中；步驟S202，再將基板浸泡于陽離子型聚電解質溶液(例如，PAA溶液)中數分鐘；步驟S203，接著，將基板取出并浸泡于清水中，接下來，回到步驟200，重復上述步驟，直至形成所需的層數。
請參照圖3，為本發明第一實施例的單層天線結構示意圖，包含有基板10、自組成薄膜11、催化劑12、磁性金屬線路層13及金屬線路層14。
基板10，實務上可采用玻璃基板、聚酯(PET)基板、有機玻璃纖維(FR-4)基板或可撓性基板(例如，可撓性有機玻璃纖維、聚亞酰安(Polyimide)基板)。
自組成薄膜11，形成于基板10的一表面上，為一多層膜結構，用以增加基板10化鍍處理上金屬的附著性與基板本身的潤滑性、抗腐蝕性，而實務上自組成薄膜11可采用PAH/PAA多層膜。
催化劑12，形成于自組成薄膜11上，而催化劑12實務上可采用四氯鈀酸鈉(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化鈀(Pd(NH3)4Cl2)溶液。
磁性金屬線路層13，形成于催化劑12上，而磁性金屬線路層13實務上可采用鎳、鐵或鈷材質。
金屬線路層14，形成于磁性金屬線路層13上，而金屬線路層14實務上可采用鋁、銀、銅、鎳、鐵、鈷、鎘或鉑材質。
請參照圖4，為本發明第二實施例的雙層無線射頻識別天線的制作步驟流程圖，包含有步驟S400，首先，通過表面處理程序(例如，電漿處理、離子束處理或臭氧處理)處理基板，以在基板的上表面與下表面上形成自組成薄膜，其中自組成薄膜的形成步驟如圖2所示，在此不再贅述。
步驟S401，接著，形成一覆蓋膜于自組成薄膜上；步驟S402，通過機械鉆孔或雷射鉆孔的方式制作至少一個通孔于基板上；步驟S403，再次形成自組成薄膜于基板上；步驟S404，通過微液滴產生裝置依據一線路圖案噴涂一催化劑(例如，四氯鈀酸鈉(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化鈀(Pd(NH3)4Cl2)溶液)于基板的自組成薄膜上，其中微液滴產生裝置采用噴墨頭或點陣頭(arrayer)噴涂催化劑于基板上。
步驟S405，對基板進行第一次化鍍程序，以生成對應線路圖案的磁性金屬(例如，鎳、鐵或鈷)線路層于催化劑上；步驟S406，而第一次化鍍程序將基板浸泡于裝有鍍液(例如，化鍍鎳溶液)的鍍槽中，利用氧化還原電位原理，生成磁性金屬線路層，其中調整鍍液的溫度與化鍍的時間可改變磁性金屬線路層的厚度；去除基板上的覆蓋膜；步驟S407，將基板取出進行水洗程序；步驟S408，對基板進行第二次化鍍程序，以于磁性金屬線路層上生成一金屬(例如，鋁、銀、銅、鎳、鐵、鈷、鎘或鉑)線路層。而第二次化鍍程序將基板浸泡于裝有鍍液(例如，化鍍銅溶液)的鍍槽中，利用氧化還原電位原理，生成金屬線路層，其中調整鍍液的溫度與化鍍的時間可改變金屬線路層的厚度。
請參照圖5A，為本發明第二實施例的雙層無線射頻識別天線的結構示意圖，其部分結構如圖3所示，在此不再贅述，于基板10的上表面與下表面分別形成有自組成薄膜11、磁性金屬線路層13及金屬線路層14，且在基板10中具有通孔20，用以提供連接其它內埋式被動組件(圖中未示)。
請參照圖5B，為本發明第二實施例的多層無線射頻識別天線的結構示意圖，其部分結構如「第5A圖」所示，在此不再贅述，于基板10的上表面或下表面壓合有另一片形成有金屬線路的基板，且在各基板中具有通孔20，用以提供連接其它內埋式被動組件(圖中未示)。
請參照圖6A與圖6B，為本發明第三實施例的螺紋型天線制作方法步驟流程圖，包含有步驟S600，首先，通過表面處理程序(例如，電漿處理、離子束處理或臭氧處理)處理基板，以在基板的上表面與下表面上形成自組成薄膜；其中自組成薄膜的形成步驟如圖2所示，在此不再贅述。
步驟S601，通過微液滴產生裝置依據第一線路圖案噴涂一催化劑(例如，四氯鈀酸鈉(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化鈀(Pd(NH3)4Cl2)溶液)于基板上表面與下表面的自組成薄膜上，其中微液滴產生裝置采用噴墨頭或點陣頭(arrayer)噴涂催化劑于基板上。
步驟S602，對基板進行第一次化鍍程序，以生成對應第一線路圖案的磁性金屬(例如，鎳、鐵或鈷)線路層；步驟S603，而第一次化鍍處理將基板浸泡于裝有鍍液(例如，化鍍鎳溶液)的鍍槽中，利用氧化還原電位原理，生成磁性金屬線路層，其中調整鍍液的溫度與化鍍的時間可改變磁性金屬線路層的厚度；形成一絕緣層于磁性金屬線路層上；步驟S604，通過機械鉆孔或雷射鉆孔的方式制作至少一個通孔于基板上；步驟S605，再次形成自組成薄膜于基板上；步驟S606，通過微液滴產生裝置依據第二線路圖案噴涂催化劑于基板的上表面的絕緣層上；步驟S607，對基板進行第二次化鍍程序，以于基板上表面的絕緣層的催化劑上生成對應第二線路圖案的金屬(例如，鋁、銀、銅、鎳、鐵、鈷、鎘或鉑)線路層；步驟S608，而第二次化鍍程序將基板浸泡于裝有鍍液(例如，化鍍銅溶液)的鍍槽中，利用氧化還原電位原理，生成金屬線路層，其中調整鍍液的溫度與化鍍的時間可改變金屬線路層的厚度；接下來，將基板取出進行水洗程序；步驟S609，通過微液滴產生裝置依據第三線路圖案噴涂催化劑于基板的下表面的絕緣層上；步驟S610，對基板進行第三次化鍍程序，以于基板下表面的絕緣層的催化劑上生成對應第三線路圖案的金屬(例如，鋁、銀、銅、鎳、鐵、鈷、鎘或鉑)線路層。
而第三次化鍍程序將基板浸泡于裝有鍍液(例如，化鍍銅溶液)的鍍槽中，利用氧化還原電位原理，生成金屬線路層，其中調整鍍液的溫度與化鍍的時間可改變金屬線路層的厚度。
請參照圖7，為本發明第三實施例的螺紋型無線射頻識別天線的結構示意圖，其部分結構如圖3所示，在此不再贅述，于基板10的上表面與下表面分別形成有自組成薄膜11、磁性金屬線路層13、絕緣層15及金屬線路層14，其中金屬線路層14選擇性形成于基板10的上表面或下表面，且在基板10中具有通孔20，用以提供連接其它內埋式被動組件(圖中未示)。
利用這種無線射頻識別天線的制作方法及其天線結構，通過可撓性基板使天線具有可撓性，而采用化鍍生成磁性金屬線路層與金屬線路層的制作方式，可減少天線的厚度與提升天線的電感值。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的普通技術人員當可根據本發明做出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種無線射頻識別天線的制作方法，其特征在于，包含有通過一表面處理程序處理一基板，以在該基板上的一表面形成一自組成薄膜；依據一線路圖案噴涂一催化劑于該基板的該自組成薄膜上；對該基板進行一第一化鍍程序，以生成對應該線路圖案的一磁性金屬線路層于該催化劑上；及對該基板進行一第二化鍍程序，以于該磁性金屬線路層上生成一金屬線路層。
2.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，該表面處理程序包含有依序浸泡該基板至一陰離子型聚電解質溶液與一陽離子型聚電解質溶液；反復浸泡該基板；及將該基板浸泡于該陰離子型聚電解質溶液中。
3.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，該表面處理程序采用一電漿處理、一離子束處理或一臭氧處理。
4.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，于該第一化鍍程序的步驟后，更包含有水洗該基板的步驟。
5.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，該基板材質選自玻璃基板、聚酯基板、有機玻璃纖維基板及可撓性基板所組成的群組之一。
6.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，該催化劑選自四氯鈀酸鈉(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化鈀(Pd(NH3)4Cl2)溶液所組成的群組之一。
7.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，該磁性金屬線路層的材質選自鎳、鐵及鈷所組成的群組之一。
8.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，該金屬線路層選自鋁、銀、銅、鎳、鐵、鈷、鎘及鉑所組成的群組之一。
9.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，更通過一微液滴產生裝置噴涂該催化劑于該基板上。
10.根據權利要求9所述的制作方法，其特征在于，該微液滴產生裝置采用一噴墨頭或一點陣頭噴涂該催化劑于該基板上。
11.一種無線射頻識別天線的制作方法，其特征在于，包含有通過一表面處理程序處理一基板，以在該基板之一上表面與一下表面上形成一自組成薄膜；形成一覆蓋膜于該自組成薄膜上；制作至少一個通孔于該基板上；再次形成該自組成薄膜于該基板上；依據一線路圖案噴涂一催化劑于該基板的該自組成薄膜上；對該基板進行一第一化鍍程序，以生成對應該線路圖案的一磁性金屬線路層于該催化劑上；及對該基板進行一第二化鍍程序，以于該磁性金屬線路層上生成一金屬線路層。
12.根據權利要求11所述的制作方法，其特征在于，于該第一化鍍程序的步驟后，更含有去除該基板上的該覆蓋膜；及水洗該基板。
13.根據權利要求11所述的制作方法，其特征在于，于該第二化鍍程序的步驟后，更包含有于該基板一側面上壓合另一生成有該金屬線路層之一第一基板的步驟。
14.根據權利要求11所述的制作方法，其特征在于，該表面處理程序包含有依序浸泡該基板至一陰離子型聚電解質溶液與一陽離子型聚電解質溶液；反復浸泡該基板；及將該基板浸泡于該陰離子型聚電解質溶液中。
15.根據權利要求11所述的制作方法，其特征在于，該表面處理程序采用一電漿處理、一離子束處理或一臭氧處理。
16.根據權利要求11所述的制作方法，其特征在于，該基板材質選自玻璃基板、聚酯(PET)基板、有機玻璃纖維(FR-4)基板及可撓性基板所組成的群組之一。
17.根據權利要求11所述的制作方法，其特征在于，該催化劑選自四氯鈀酸鈉(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化鈀(Pd(NH3)4Cl2)溶液所組成的群組之一。
18.根據權利要求11所述的制作方法，其特征在于，該磁性金屬線路層的材質選自鎳、鐵及鈷所組成的群組之一。
19.根據權利要求11所述的制作方法，其特征在于，該金屬線路層選自鋁、銀、銅、鎳、鐵、鈷、鎘及鉑所組成的群組之一。
20.根據權利要求11所述的制作方法，其特征在于，更通過一微液滴產生裝置噴涂該催化劑于該基板上。
21.根據權利要求20所述的制作方法，其特征在于，該微液滴產生裝置采用一噴墨頭或一點陣頭噴涂該催化劑于該基板上。
22.一種無線射頻識別天線的制作方法，其特征在于，包含有通過一表面處理程序處理一基板，以在該基板的一上表面與一下表面上形成一自組成薄膜；依據一第一線路圖案噴涂一催化劑于該基板的該上表面與該下表面的該自組成薄膜上；化鍍處理該基板，以于該基板的上表面與該下表面生成對應該第一線路圖案之一磁性金屬線路；形成一絕緣層于該磁性金屬線路上；制作至少一個通孔于該基板上；再次形成該自組成薄膜于該基板上；依據一第二線路圖案噴涂該催化劑于該基板的該上表面的該絕緣層上；對該基板進行一第一化鍍程序，以于該基板的該上表面的催化劑上生成對應該第二線路圖案的一金屬線路；依據一第三線路圖案噴涂該催化劑于該基板的該下表面的該絕緣層上；及對該基板進行一第二化鍍程序，以于該基板的該下表面的該催化劑上生成對應該第三線路圖案的一金屬線路。
23.根據權利要求22所述的制作方法，其特征在于，該第二線路圖案與該第三線路圖案構成一螺紋形狀。
24.根據權利要求22所述的制作方法，其特征在于，該表面處理程序包含有依序浸泡該基板至一陰離子型聚電解質溶液與一陽離子型聚電解質溶液；反復浸泡該基板；及將該基板浸泡于該陰離子型聚電解質溶液中。
25.根據權利要求22所述的制作方法，其特征在于，該表面處理程序采用一電漿處理、一離子束處理或一臭氧處理。
26.根據權利要求22所述的制作方法，其特征在于，該基板材質選自玻璃基板、聚酯基板、有機玻璃纖維基板及可撓性基板所組成的群組之一。
27.根據權利要求22所述的制作方法，其特征在于，該催化劑選自四氯鈀酸鈉(Na2PdCl4)溶液及四氨二氯化鈀(Pd(NH3)4Cl2)溶液所組成的群組之一。
28.根據權利要求22所述的制作方法，其特征在于，該磁性金屬線路層的材質選自鎳、鐵及鈷所組成的群組之一。
29.根據權利要求22所述的制作方法，其特征在于，該金屬線路層選自鋁、銀、銅、鎳、鐵、鈷、鎘及鉑所組成的群組之一。
30.根據權利要求22所述的制作方法，其特征在于，更通過一微液滴產生裝置噴涂該催化劑于該基板上。
31.根據權利要求30所述的制作方法，其特征在于，該微液滴產生裝置采用一噴墨頭或一點陣頭噴涂該催化劑于該基板上。
32.一種無線射頻識別天線的結構，其特征在于，包含有一基板；一自組成薄膜，形成于該基板的一表面；一磁性金屬線路層，形成于該自組成薄膜上；及一金屬線路層，形成于該磁性金屬線路層上。
33.根據權利要求32所述的結構，其特征在于，更包含有一催化劑形成于該自組成薄膜上。
34.根據權利要求32所述的結構，其特征在于，該基板材質選自玻璃基板、聚酯基板、有機玻璃纖維基板及可饒性基板所組成的群組之一。
35.根據權利要求32所述的結構，其特征在于，該磁性金屬線路層的材質選自鎳、鐵及鈷所組成的群組之一。
36.根據權利要求32所述的結構，其特征在于，該金屬線路層選自鋁、銀、銅、鎳、鐵、鈷、鎘及鉑所組成的群組之一。
37.一種無線射頻識別天線的多層板結構，包含有如申請專利范圍第32項所述的無線射頻識別天線的結構，其特征在于，各該基板中形成有至少一通孔。
全文摘要
一種無線射頻識別天線的制作方法及其天線結構，通過基板表面處理制程、噴墨法制作天線圖案制程與無電電鍍制程，將一個或多個天線串連成平面或立體結構，使其具有可撓性與高電感值。
文檔編號H05K3/00GK1988251SQ200510132709
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月20日 優先權日2005年12月20日
發明者王仲偉, 何勇國, 楊明桓, 吳嘉琪, 鄭兆凱 申請人:財團法人工業技術研究院