CN111394854B - 一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法：在柔性窄带上以固定间距印制一对长方形导电桥岛，制成桥接组件；在桥接组件的长方形导电桥岛上以点对点装配RFID标签芯片；将一对一定长度的导电纤维用各向异性导电胶对称固定到桥接组件的长方形导电桥岛；用柔性绝缘胶水涂覆封装导电纤维及RFID标签与长方形导电桥岛间装配点，形成纱线状直线偶极子标签中间件；将纱线状直线偶极子标签中间件以一定包覆度包缠到不导电承载纱上，相向外包两根不导电纱，形成法向模螺旋偶极子电子标签纱。本发明制备方法简单，工艺流程短，克服了现有技术难题，降低了生产成本，满足标准化、流程化工业生产要求。

Description

一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法
技术领域
本发明涉及一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，特别是涉及一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的连续化制作方法，属于RFID标签纱技术领域。
背景技术
RFID标签与传统的信息标签如条形码、二维码相比，具有环境适应性强，可多个同时读取等优势。为了实现纺织品的智能化管理，提高信息化时效性及准确性，降低人力成本，RFID标签在纺织品的仓库物流管理，服装防伪等方面都存在很大的需求。当前应用到织物中的标签主要为刺绣标签，丝网印刷标签等大面积的二维织物基RFID标签，此类标签虽然具有可穿戴，耐水洗等优点，但在穿着舒适性，防盗等方面存在不足。因为一维的RFID标签纱可以完美的藏匿于二维的织物中，所以是解决此类问题的最佳方法。
受到织物产能以及成本要求，降低RFID标签成本以及提高标签的产能是实现织物基RFID标签普及的决定性因素。降低RFID标签成本的关键是降低芯片的成本，选用价格低廉的小型化芯片。提高标签产能的关键是降低芯片的封装难度，提高芯片的封装成功率。当前RFID标签芯片封装的主要方法是利用RFID芯片封装设备，进行热压封装，凭借各向异性导电胶实现芯片与天线的连接。中国专利 (专利公开号CN 107122815 A)《一种UHF频段的RFID标签纱线》所述，导电纱线/纤维与RFID标签芯片直接相连。相对于RFID标签芯片的尺寸，导电纱线/ 纤维直径较大且具有柔性。在封装过程中，对导电纱线/纤维的摆放位置有极高的要求。如果采用FLIP CHIP型RFID标签芯片，对封装设备要求高，封装难度大，封装成功率低；如果采用SMD型RFID标签芯片，将导电纱线/纤维缠绕到RFID 标签芯片的引角上，则RFID标签产能较低，不利于标签纱的流程化工业生产。同时SMD型RFID标签芯片的成本相对于纺织行业的利润而言较高，不利于RFID 标签的商业化普及。
因此现有的RFID标签纱虽然满足了隐形防盗、柔软性好、对服用性能影响小等要求，但是传统的自动化卷对卷绑定工艺不适合大直径的柔性导电纤维与小尺寸的芯片触垫之间的连接，在制备过程中因为RFID标签芯片与导电纤维间连接封装困难，已有研究样品往往采用已封装的芯片展开手工制样，存在RFID标签纱制备工序复杂、生产效率低、不兼容纱线生产工艺等一系列问题，目前还没有建立满足法向模螺旋偶极子RFID标签纱的卷对卷自动化生产工艺技术。为了解决这些问题，本发明采用桥接模式，将RFID标签芯片与导电纤维之间的连接封装转换成长方形导电桥岛分别与RFID芯片触垫及导电纤维末端之间的桥接固定。本发明通过引入桥接组件，间接实现了RFID标签芯片与导电纤维的柔性连接导通。在保证RFID标签纱性能的前提下，克服了刚性的RFID标签芯片与径向呈刚性，轴向呈柔性的导电纤维之间的桥接封装难题，解决了导电纤维/芯片直接热压绑定过程时易发生固定位置处纤维弯曲断裂、线面接触的导电纤维和芯片因压强过大而导致芯片损坏以及大直径的导电纤维柔性末端与小尺寸、短间距的两个RFID标签芯片触垫间绑定困难、导电纤维放置位置精度要求高的技术缺陷，也降低了对高精尖设备的依赖性，实现了标准化、流程化生产，提高了标签制备的产能和效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，现有技术在法向模螺旋偶极子RFID标签纱卷对卷自动化生产及导电纤维/芯片热压绑定过程中，对导电纤维/芯片热压时位置控制精度要求高，芯片易损坏和导电纤维末端易断裂。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，本发明工艺简单且生产成本低。所述制作方法通过引入连接用桥接组件，将RFID标签芯片与导电纤维天线的连接转换成长方形导电桥岛分别与RFID标签芯片触垫及导电纤维之间的热压固定，降低了RFID标签芯片封装工艺难度，提高了标签制备的成功率和生产效率；通过以点对点的方式在长方形导电桥岛上装配RFID标签芯片，克服了热压过程中大直径的柔性导电纤维直接导通RFID芯片两个触垫的难题；桥接组件的柔软性有益于克服传统绑定模式中天线/芯片连接处导电纤维易弯曲断裂、芯片易破坏的技术缺陷。
本发明解决其技术问题所用的具体技术方案是：
构造一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，工艺流程如图2所示，其具体实现方法如下：
如图3，在柔性窄带上以固定间距印制一对长方形导电桥岛，制成桥接组件；在桥接组件的长方形导电桥岛上以点对点装配RFID标签芯片；将一对一定长度的导电纤维用各向异性导电胶对称固定到桥接组件的长方形导电桥岛；用柔性绝缘胶水涂覆封装导电纤维及RFID标签芯片与长方形导电桥岛间装配点，形成纱线状直线偶极子标签中间件；将纱线状直线偶极子标签中间件以一定包覆度包缠到不导电承载纱上，同时相向外包两根不导电纱，其起固定保护作用，形成法向模螺旋偶极子电子标签纱。
所述桥接组件如图3所示，由柔性窄带上印刷一对长方形导电桥岛构成。
所述柔性窄带为织带或其他柔性塑料膜。
所述长方形导电桥岛采用丝网印刷工艺制备。
所述丝网印刷的油墨材料为专用的导电银浆。
所述一对一定长度的导电纤维为纱线状直线偶极子标签中间件的一对直线偶极子天线单臂。
所述一对长方形导电桥岛中每个桥岛的一半桥接芯片的一个触垫，另一半桥接单臂导电纤维天线末端。
所述导电纤维与长方形导电桥岛之间粘接采用专用的各向异性导电胶，且导电纤维轴向与长方形导电桥岛长边方向呈一定夹角α。
所述夹角由将纱线状直线偶极子标签中间件包缠到不导电承载纱时的包覆度决定。
所述夹角α满足，当S＜Dπ时，
Figure RE-GDA0002476084790000031
当S≥Dπ时，α＝45°，D 为不导电承载纱直径，S为纱线状直线偶极子标签中间件包缠到不导电承载纱时的螺距。
所述不导电承载纱为普通纺织长丝/纱线。
所述包缠工艺中桥接组件含RFID标签芯片一侧朝向不导电承载纱。
所述导电纤维和桥接组件两者构成的天线在包缠到不导电承载纱后的阻抗与RFID标签芯片的阻抗满足以下关系：
Figure RE-GDA0002476084790000032
其中，f为频率，Γ(f) 为功率反射系数，Zc(f)表示芯片的阻抗，Za表示天线的阻抗。
本发明优点在于：
1、本发明制备方法简单，工艺流程短；
2、解决了导电纤维/芯片热压绑定时芯片易损伤、导电纤维易断裂的难题；
3、克服了在热压绑定过程中，大直径的柔性导电纤维末端易直接导通两个 RFID芯片触垫的难题；
4、降低了芯片封装的难度，减少了对高精尖设备的依赖性；
5、兼容工业化纺织生产工艺，降低了生产成本，实现了标准化、流程化生产，提高了标签的产能和成功率。
附图说明
图1是本发明的法向模螺旋偶极子电子标签纱的示意图；
图2是本发明的法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法的流程图；
图3是本发明的法向模螺旋偶极子电子标签纱的桥接组件结构示意图；
图4是本发明的法向模螺旋偶极子电子标签纱的桥接组件与导电纤维的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容后，本领域技术人员对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所赋权利要求书所限定的范围。
S01：在柔性窄带上以固定间距印制一对长方形导电桥岛，制成桥接组件；
所述柔性窄带1为小尺寸的水洗唛窄带。
所述长方形导电桥岛2的材料为专用的导电银浆。
所述长方形导电桥岛2固化处理的步骤包括：
将所述桥接组件3放置在烘箱中固化；
所述长方形导电桥岛2的固化温度为120℃，固化时间为30min。
S02：在桥接组件的长方形导电桥岛上以点对点装配RFID标签芯片；
所述RFID标签芯片4为意联半导体公司的FLIP CHIP型Higgs-4 RFID标签芯片。
所述RFID标签芯片4封装的步骤包括：
在所述长方形导电桥岛2的装配点涂上适量的各向异性导电胶；利用标签封装设备将所述RFID标签芯片4按点对点的方式转移至所述长方形导电桥岛2的对应装配点；转移到热压设备处，进行热压封装。
所述各向异性导电胶为DELO MONOPOX AC365各向异性导电胶
所述RFID标签芯片的热压温度为120℃，热压时间为5s。
S03：将一对一定长度的导电纤维用各向异性导电胶对称固定到桥接组件的长方形导电桥岛；
所述桥接组件3与导电纤维5粘接方向与导电纤维轴向与长方形导电桥岛长边呈45°。所述桥接组件3与导电纤维5采用斜向的方式粘接，该粘接方式可以增加各向异性导电胶与导电纤维5的接触面积，进而增加粘接强力；因为后期将直线偶极子标签中间件8包缠到不导电承载纱9的工艺过程中存在包缠角，采用斜向的方式粘接桥接组件3与导电纤维5可以增加导电纤维5与各项异性胶间包缠时的相互压力，进而增加两者间的摩擦力，防止桥接组件3与导电纤维5在包缠过程中因遭受拉伸而分离破坏。
所述天线7由桥接组件3与导电纤维5两者构成。
S02与S03加工无先后顺序。
S04：用柔性绝缘胶水涂覆封装导电纤维及RFID标签与长方形导电桥岛间装配点，形成纱线状直线偶极子标签中间件；
所述柔性绝缘胶水6的材料为聚氨酯丙烯酸酯。
所述柔性绝缘胶水6固化处理的步骤包括：
将所述纱线状直线偶极子标签中间件8放置在紫外固化机中；
所述柔性绝缘胶水6的光固化时间为10s，功率为1700W。
S05：将纱线状直线偶极子标签中间件以一定包覆度包缠到不导电承载纱上，相向外包两根不导电纱，形成法向模螺旋偶极子电子标签纱。
所述导电纤维5为直径0.1mm的细铜丝。
所述不导电承载纱9为直径为1mm的涤纶复丝。
所述导电纤维5在包缠到不导电承载纱9后的螺距为1mm。
所述法向模螺旋偶极子电子标签纱的轴向长度为50mm。
按照所述的法向模螺旋偶极子电子标签纱制备方法制备十个法向模螺旋偶极子电子标签纱。
在空旷处，测试每个标签纱的最大水平读取距离。
标签纱呈伸直状态，其轴向垂直于读写器表面。
读写器天线的发射功率为30dbm，增益为12dbi，测试频段为 865MHz-925MHz。
所述每个标签纱测试三次读取距离，并计算其标准差。
所述标签封装成功率为100％，读取距离为11.7±1.8m。
所述法向模螺旋偶极子电子标签纱的制备方法简单，工艺流程短，有助于提高标签的产能。同时所述法向模螺旋偶极子电子标签纱的RFID标签芯片封装难度低、制备的法向模螺旋偶极子电子标签纱读取性能稳定、可靠，克服了芯片/ 纤维热压封装过程中芯片易损伤、纤维易断裂以及大直径导电纤维的柔性末端因易弯曲变形而误连RFID标签芯片的两个触垫导致封装失败的技术难题。只需利用普通商用芯片封装设备以及包缠机就可以快速、高成功率的完成法向模螺旋偶极子电子标签纱的制备，降低了标签的生产成本，有助于实现标签的标准化生产以及实现电子标签纱在纺织业中的普及。

Claims (10)

1.一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，其特征在于，步骤如下：
S01、在柔性窄带上以固定间距印制一对长方形导电桥岛，制成桥接组件；
S02、在桥接组件的长方形导电桥岛上以点对点装配RFID标签芯片；
S03、将一对一定长度的导电纤维用各向异性导电胶对称固定到桥接组件的长方形导电桥岛；
S04、用柔性绝缘胶水涂覆封装导电纤维及RFID标签芯片与长方形导电桥岛间装配点，形成纱线状直线偶极子标签中间件；
S05、将纱线状直线偶极子标签中间件以一定包覆度包缠到不导电承载纱上，相向外包两根不导电纱，形成法向模螺旋偶极子电子标签纱。
2.如权利要求1所述的一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，其特征在于，所述柔性窄带为窄织带或柔性塑料膜带。
3.如权利要求1所述的一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，其特征在于，所述长方形导电桥岛采用丝网印刷导电油墨制备。
4.如权利要求1所述的一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，其特征在于，所述一对一定长度的导电纤维为纱线状直线偶极子标签中间件的一对直线偶极子天线单臂。
5.如权利要求4所述的一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，其特征在于，所述一对长方形导电桥岛中每个导电桥岛的一端桥接芯片的一个触垫、另一端桥接单臂导电纤维天线末端。
6.如权利要求5所述的一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，其特征在于，所述导电纤维与长方形导电桥岛之间粘接采用各向异性导电胶，且导电纤维轴向与长方形导电桥岛长边方向呈α夹角。
7.如权利要求6所述的一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，其特征在于，所述夹角α由将纱线状直线偶极子标签中间件包缠到不导电承载纱时的包覆度决定，当S<Dπ时，
Figure FDA0003388103140000011
当S≥Dπ时，α＝45°；D为不导电承载纱直径，S为纱线状直线偶极子标签中间件包缠时的螺距。
8.如权利要求1所述的一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，其特征在于，所述桥接组件含RFID标签芯片一侧在包缠时朝向不导电承载纱。
9.如权利要求1所述的一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，其特征在于，两根所述不导电纱捻向不同，一根为S捻向的包缠纱，另一根为Z捻向的包缠纱。
10.如权利要求1所述的一种法向模螺旋偶极子电子标签纱的制作方法，其特征在于，所述桥接组件与导电纤维两者构成的天线在包缠到不导电承载纱后的阻抗与RFID标签芯片的阻抗满足以下关系：
Figure FDA0003388103140000021
其中，f为频率，Γ(f)为功率反射系数，ZC(f)表示芯片的阻抗，Za表示天线的阻抗。
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