專利名稱：射頻識別標(biāo)簽天線及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻識別標(biāo)簽天線及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，無線通訊技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，如在物流管理上，無線通訊技術(shù)具體的應(yīng)用形式為射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常包括三部份， 即RFID讀寫器、RFID標(biāo)簽以及計算機(jī)處理端。由于涉及到無線信號的發(fā)射及接收，RFID標(biāo)簽通常包括天線。RFID標(biāo)簽的天線一般使用銅箔作為材料，但是，當(dāng)長時間使用后，銅箔表面由于長時間接處到空氣中的水分，會導(dǎo)致銅箔表面漸漸形成一層氧化銅，導(dǎo)致天線的收發(fā)信號功能逐漸喪失，從而影響了 RFID系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可提高RFID系統(tǒng)可靠性的射頻識別標(biāo)簽天線及其制造方法。一種射頻識別標(biāo)簽天線，其包括基板及碳納米管薄膜層。該碳納米管薄膜層設(shè)置于該基板上并形成有預(yù)定圖案。該碳納米管薄膜層由定向排列且首尾相連的多個碳納米管束組成，每個碳納米管束包括相互平行排列的多個碳納米管。一種射頻識別標(biāo)簽天線的制造方法，其包括提供基板及碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜由定向排列且首尾相連的多個碳納米管束組成，每個碳納米管束包括相互平行排列的多個碳納米管；及將該碳納米管薄膜拉緊并鋪設(shè)該基板上以在該基板上形成具有預(yù)定圖案的碳納米管薄膜層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的射頻識別標(biāo)簽天線及其制造方法，通過使用碳納米管薄膜作為天線的材料，使天線在使用過程中不易氧化，從而提高了 RFID系統(tǒng)的可靠性。


圖1為本發(fā)明第一實施方式提供的一種射頻識別標(biāo)簽天線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中的射頻識別標(biāo)簽天線的平面示意圖。圖3為圖1中的射頻識別標(biāo)簽天線所使用的碳納米管薄膜的放大示意圖。圖4為圖3中的碳納米管薄膜制備方法的裝置示意圖。主要元件符號說明射頻識別標(biāo)簽天線 10基板20粘結(jié)層30
碳納米管薄膜層保護(hù)層碳納米管束碳納米管碳納米管薄膜樣品臺碳納米管陣列基底拉伸工具
40 50
142
143 118 110
116 114 100
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。請一并參閱圖1至圖2，本發(fā)明第一實施方式提供的一種射頻識別標(biāo)簽天線10包括基板20，粘結(jié)層30，碳納米管薄膜層40及保護(hù)層50。該粘結(jié)層30設(shè)置于該基板20上，該粘結(jié)層30可以按照在基板20上該預(yù)定圖案的區(qū)域進(jìn)行涂布，也可以按照能整體覆蓋該預(yù)定圖案區(qū)域的方式進(jìn)行涂布。該碳納米管薄膜層40粘結(jié)于粘結(jié)層30上并形成有預(yù)定圖案。本實施方式中，該預(yù)定圖案為偶極天線圖案。請參圖3，該碳納米管薄膜層40由定向排列且首尾相連的多個碳納米管束142組成。每個碳納米管束142包括相互平行排列的多個碳納米管143。碳納米管薄膜層40中的碳納米管束142的長度基本相同，相鄰碳納米管束142之間通過范德華力(Van der Waals force)緊密連接。該多個碳納米管143的排列方向與該基板20的表面平行。該保護(hù)層50覆蓋該碳納米管薄膜層40及基板20的表面。保護(hù)層50由絕緣材料制成以保護(hù)該碳納米管薄膜層40免受損壞。本實施方式提供的射頻識別標(biāo)簽天線10，通過使用碳納米管薄膜作為天線的材料，使天線在使用過程中不易氧化，從而提高了使用射頻識別標(biāo)簽天線10的RFID系統(tǒng)或其它系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明第二實施方式提供一種射頻識別標(biāo)簽天線10的制造方法，其包括以下步驟S100)提供基板20及碳納米管薄膜118，該碳納米管薄膜118由定向排列且首尾相連的多個碳納米管束142組成，每個碳納米管束142包括相互平行排列的多個碳納米管 143 ；S200)在該基板20上形成粘結(jié)層30 ；S300)將碳納米管薄膜118拉緊并鋪設(shè)該粘結(jié)層30上以在該基板20上形成具有預(yù)定圖案的碳納米管薄膜層40 ；及S400)形成覆蓋該碳納米管薄膜層40的保護(hù)層50。在步驟SlOO中，請參閱圖4，本實施方式的碳納米管薄膜118以拉膜法制備，該方法具體包括以下步驟(一 )制備一個碳納米管陣列116于一個基底114上。
本步驟中，所述碳納米管陣列116為一超順排碳納米管陣列，該超順排碳納米管陣列116的制備方法采用化學(xué)氣相沉積法，其具體步驟包括(a)提供一平整基底114，該基底可選用P型或N型硅基底，或選用形成有氧化層的硅基底，本實施方式優(yōu)選為采用4英寸的硅基底114 ； (b)在基底114表面均勻形成一催化劑層，該催化劑層材料可選用鐵(Fe)、 鈷(Co)、鎳(Ni)或其任意組合的合金之一 ；(c)將上述形成有催化劑層的基底114在700 900°C的空氣中退火約30分鐘 90分鐘；(d)將處理過的基底114置于反應(yīng)爐中，在保護(hù)氣體環(huán)境下加熱到500 740V，然后通入碳源氣體反應(yīng)約5 30分鐘，生長得到超順排碳納米管陣列116，其高度為200微米 400微米。該超順排碳納米管陣列116為多個彼此平行且垂直于基底114生長的碳納米管形成的純碳納米管陣列116。通過上述控制生長條件，該超順排碳納米管陣列116中基本不含有雜質(zhì)，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。該碳納米管陣列116中的碳納米管彼此通過范德華力緊密接觸形成陣列。本步驟中碳源氣可選用乙炔等化學(xué)性質(zhì)較活潑的碳?xì)浠衔?，保護(hù)氣體可選用氮氣、氨氣或惰性氣體。上述形成有碳納米管陣列116的基底114可固定于上。具體地可以選用膠帶、黏結(jié)劑或機(jī)械方式固定基底114于樣品臺110上。( 二)采用拉伸工具100從碳納米管陣列116中拉取以獲得碳納米管薄膜118。所述拉取獲得碳納米管薄膜118的方法具體包括以下步驟從上述碳納米管陣列 116中選定一定寬度的多個碳納米管片斷，將該多個碳納米管片段固定于拉伸工具100上， 本實施方式優(yōu)選為采用具有一定寬度的膠帶接觸碳納米管陣列116以選定一定寬度的多個碳納米管片斷；以一定速度沿基本垂直于碳納米管陣列116生長方向拉伸該多個碳納米管片斷，以形成一連續(xù)的碳納米管薄膜118。在上述拉伸過程中，該多個碳納米管片斷在拉力作用下沿拉伸方向逐漸脫離基底 114的同時，由于范德華力作用，該選定的多個碳納米管片斷分別與其它碳納米管片斷首尾相連地連續(xù)地被拉出，從而形成碳納米管薄膜118。該碳納米管薄膜118中碳納米管143的排列方向基本平行于該碳納米管薄膜118的拉伸方向。該碳納米管薄膜118的寬度與碳納米管陣列116所生長的基底114的尺寸有關(guān)， 該碳納米管薄膜118的長度不限，可根據(jù)實際需求制得。本例子中，采用4英寸的基底114 生長超順排碳納米管陣列116，該碳納米管薄膜118的寬度可為1厘米 10厘米，厚度為 0. 01微米 100微米。當(dāng)然，若從超順排碳納米管陣列116中拉出的單層碳納米管薄膜118作為碳納米管薄膜層40的厚度不能滿足實際需要的話，那么，可以將兩層或以上的碳納米管薄膜118 相互疊合在一起以構(gòu)成碳納米管薄膜層40。在這種情況下，碳納米管薄膜層40中相鄰的兩個碳納米管薄膜118中的碳納米管排列方向具有一交叉角度α，0° < α <90°，具體可依據(jù)實際需求制備。相鄰兩個碳納米管薄膜118之間通過范德華力緊密結(jié)合。另外，若從陣列116拉出的碳納米管薄膜118的寬度與射頻識別標(biāo)簽天線10實際所需的天線寬度相當(dāng)，則可將碳納米管薄膜118拉緊后直接鋪設(shè)于粘結(jié)層30上即可；若從陣列116拉出的碳納米管薄膜118的寬度比射頻識別標(biāo)簽天線10所需的天線寬度大，則可將碳納米管薄膜118拉緊后直接鋪設(shè)于粘結(jié)層30上后，再用激光對碳納米管薄膜118進(jìn)行處理，燒結(jié)出所需寬度及形狀，即可完成該預(yù)定圖案的制作。再者，也可利用激光對碳納米管薄膜118進(jìn)行處理，碳納米管薄膜118中具有較大直徑的碳納米管束142將會吸收較多的熱量，從而被氧化，使得碳納米管薄膜118的厚度減少。一般來說，導(dǎo)電膜需要有一定的平整度(避免厚度不均勻時導(dǎo)致電流流動時的散熱問題)。本實施方式的射頻識別標(biāo)簽天線10的制造方法，以拉膜法制造碳納米管薄膜層 40，拉出的碳納米管薄膜118已具有一定平整度，而厚度一般來說皆低于100納米(nm)，但以銅來說，利用蒸鍍法將銅形成在基板上而達(dá)到與上述平整度相當(dāng)?shù)钠秸?，一般而言至少需鍍銅至200 300nm厚度才能實現(xiàn)，而且蒸鍍過程容易造成所鍍銅箔中間厚、邊緣薄的情況出現(xiàn)。因此，碳納米管薄膜118的厚度只需銅箔的一半，從而節(jié)省了材料及避免膜層厚度不均的情況出現(xiàn)。另外，比起銅箔制程先以蒸鍍方式鍍上整片銅箔，再搭配設(shè)計的光罩以及濕蝕刻制程等復(fù)雜制程，碳納米管制成天線只需一般的拉膜，或再加激光進(jìn)行處理，即可完成天線的制造，從而節(jié)省了制造時間及簡化了制造過程。另外，在其它實施方式的射頻識別標(biāo)簽天線及其制造方法中，粘結(jié)層30及形成粘結(jié)層30的步驟可以省略，因碳納米管具有相當(dāng)大的比表面積(Specific Area)，故碳納米管薄膜Il8具有粘性，可直接粘于基板20上。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，如在其它實施方式中， 該預(yù)定圖案可以為其它圖案，按實際所需制得。當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種射頻識別標(biāo)簽天線，其特征在于，其包括 基板；及設(shè)置于該基板上并形成有預(yù)定圖案的碳納米管薄膜層，該碳納米管薄膜層由定向排列且首尾相連的多個碳納米管束組成，每個碳納米管束包括相互平行排列的多個碳納米管。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽天線，其特征在于，該多個碳納米管的排列方向與該基板的表面平行。
3.如權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽天線，其特征在于，該射頻識別標(biāo)簽天線還包括覆蓋該碳納米管薄膜層的保護(hù)層。
4.如權(quán)利要求3所述的射頻識別標(biāo)簽天線，其特征在于，該保護(hù)層由絕緣材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽天線，其特征在于，該射頻識別標(biāo)簽天線還包括位于該基板與該碳納米管薄膜層之間的粘結(jié)層。
6.如權(quán)利要求1所述的射頻識別標(biāo)簽天線，其特征在于，該碳納米管薄膜層的厚度小于100納米。
7.一種射頻識別標(biāo)簽天線的制造方法，其包括提供基板及碳納米管薄膜，該碳納米管薄膜由定向排列且首尾相連的多個碳納米管束組成，每個碳納米管束包括相互平行排列的多個碳納米管；及將該碳納米管薄膜拉緊并鋪設(shè)該基板上以在該基板上形成具有預(yù)定圖案的碳納米管薄膜層。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，該多個碳納米管的排列方向與該基板的表面平行。
9.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，在將該碳納米管薄膜鋪設(shè)該基板上前， 該制造方法還包括在該基板上形成粘結(jié)層。
10.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，在形成具有預(yù)定圖案之該碳納米管薄膜層后，該制造方法還包括形成覆蓋該碳納米管薄膜層的保護(hù)層。
11.如權(quán)利要求10所述的制造方法，其特征在于，該保護(hù)層由絕緣材料制成。
12.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，該碳納米管薄膜是利用拉膜工具從超順排碳納米管陣列拉出的碳納米管薄膜。
13.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，將該碳納米管薄膜拉緊并鋪設(shè)該基板上以在該基板上形成具有預(yù)定圖案的碳納米管薄膜層還包括利用激光對該碳納米管薄膜進(jìn)行處理以形成該預(yù)定圖案。
14.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，該碳納米管薄膜層的厚度小于100納米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種射頻識別標(biāo)簽天線，其包括基板及碳納米管薄膜層。該碳納米管薄膜層設(shè)置于該基板上并形成預(yù)定圖案。該碳納米管薄膜層由定向排列且首尾相連的多個碳納米管束組成，每個碳納米管束包括相互平行排列的多個碳納米管。所述的天線，通過使用碳納米管薄膜作為天線的材料，使天線在使用過程中不易氧化，從而提高了RFID系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明還涉及一種上述射頻識別標(biāo)簽天線的制造方法。
文檔編號H01Q1/38GK102195128SQ20101012435
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者余泰成, 黃雍倫 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司