[发明专利]射频识别卷标的导电墨水组合物、天线结构及天线的制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)，特别是一种射频识别卷标的导电墨水组合物、天线结构及天线的制造方法。

背景技术

射频识别系统包含读取器(Reader)和射频识别卷标(又称电子卷标)两大部份，射频识别卷标主要系由IC芯片和天线组成。一般常见的射频识别卷标为被动式卷标，天线感应到读取器发出的电磁波，将电磁波转换成电流以启动IC芯片，继而由IC芯片回传事先储存的数据至读取器而完成识别。射频识别系统依据电磁波的频率范围分类为低频标签(LH,125或134.2KHz)，高频标签(HF,13.56MHz)，超高频标签(UHF,868到956MHz)以及微波标签(Microwave,2.45GHz)，一般而言，频率越高，接收的距离越长，且速度越快。

天线把电磁波转换成电流的效率决定RFID的性能，转换效率又取决于天线样式设计和导电率。已知射频识别卷标的天线制造方法包含铜箔或铝箔蚀刻法和网版印刷法。铜(铝)箔蚀刻法的优点包括低电阻、高精确度、性能好，但是制程复杂、制作时间长、成本高、使用基材限制多，且须使用许多高污染的药剂如蚀刻液和清洗液，其制程不环保。网版印刷法是一个既快速又便宜的方法，直接使用导电墨水印刷于基板上，污染少且由于不含蚀刻制程，故能选择的基板多。其缺点在于天线的电子性能不如蚀刻法；如电阻不稳定、电导率低、黏着性差。而性能改善取决于导电墨水的特性，故印刷法的优点和普及化受制于导电墨水的价格和性能。目前金属是导电墨水中的主要导电物质，常用的金属有铜和银，但铜容易氧化，而银的价格高，使得导电墨水的性能受影响和价格居高不下。金属的附着性也是一个难题，由于金属无法自行成膜在基板上，故金属导电墨水的附着性完全依靠导电墨水中添加的黏着剂，但黏着剂多为绝缘体，进而影响墨水的导电性，黏着剂的添加造成黏着性和电阻率两者难以兼顾。

已知可利用印刷法制作天线的已知导电墨水，例如：在已公开的美国专利2012/027736A1，其中揭露一种导电墨水的导电材料组成中至少含有一种高分子黏着剂以达到良好的附着性，且含有额外的导电物质如金属、金属氧化物等，其片电阻(sheetresistance)范围在0.001～500ohm/sq之间。

另外在已公开的美国专利2004/0175515A1，其中提出以片状材料所组成的导电墨水可藉由凸版和凹版印刷，应用在射频识别上；其中也使用高分子和树脂作为黏着剂，其导电材料以碳黑、金属和金属氧化物为主，片电阻表现则相对较差在200ohm/sq左右。在已核准的美国专利7017822，其中提出将金属和树脂混合并以铸模的方式制作导线，导线和基版的黏接仍以树脂或是铸模到树脂基版上，导电材料则以不锈钢为主，碳材为填充料，其片电阻可达5～25ohm/sq之间。在已核准的台湾发明专利I434456「不织布熔岩纤维纸基材制作RFID天线的方法」，提出以含有金属离子的墨水印制天线后，再以无电电镀的方式将金属还原，此方法限定基材为不织布熔岩纤维纸，其制程复杂且仍以金属为主要导电物质。在已公告的中国专利CN101921505B，其中提出一种用于射频识别的导电油墨，其油墨材料采用银奈米线与银纳米粒子的混合物作为导电填料，并且使用2～10％的环氧树脂，但是银奈米线的价格昂贵会增加导电墨水的制造成本。

已公告的中国专利CN103436099，其中提出一种复合导电油墨，含有片状银粉和石墨烯、石墨片，其中以银粉为占大部份的导电材料，成膜树脂也占重量百分比5～30％。

有关本发明的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。

发明内容

为了解决已知导电墨水的上述问题，本发明提出了一种射频识别卷标的导电墨水组合物，可用于印刷射频识别卷标的天线。

本发明射频识别标纤的导电墨水组合物，包括：含有石墨结构的片状导电碳材、分散剂和溶剂，该片状导电碳材占总固体重量比为90～99.999％(wt％)、该分散剂占总固体重量比为0.0001～10％(wt％)，该导电墨水组合物的固体含量所占重量比为2～85％(wt％)。

本发明射频识别标纤的天线结构包括：一纤维基材和一导电层，该导电层的组成物包括：含石墨结构的片状导电碳材和分散剂，该片状导电碳材占总固体重量比为90～99.999％(wt％)、该分散剂占总固体重量比为0.0001～10％(wt％)，该导电层依据天线的形状涂布于该纤维基材的表面，部份的该导电层渗入该纤维基材的纤维间的孔隙附着于该纤维基材。