制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物及制造方法技术

本发明专利技术提供一种制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物及制造方法，该墨水组合物包括：含有石墨结构的片状导电碳材、导电填充料、分散剂和溶剂，依据天线的形状可以通过印刷或喷墨印刷的方式将该墨水组合物涂布于一纤维基材的表面形成一导电层，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，由该纤维基材和该导电层构成一种不含黏着剂(binder‑free)的射频识别标签的天线结构；本发明专利技术的墨水组合物不含绝缘的黏着剂，故能提升天线结构的导电性、降低电阻和制作成本。

Conductive ink composition and manufacturing method of antenna for making RFID tag

The invention provides a conductive ink composition and a manufacturing method of an antenna for making an RFID tag. The ink composition includes: a sheet of graphite structure conductive carbon material, conductive filler, dispersant and solvent. According to the shape of the antenna, the ink composition can be coated on the surface of a fiber substrate by printing or ink-jet printing brush to form a conductive layer, some of which are conductive The conductive layer penetrates into the pores between the fibers of the fiber substrate and adheres to the fiber substrate. The fiber substrate and the conductive layer constitute an antenna structure of radio frequency identification label without binder \u2011 free; the ink composition of the invention does not contain insulating adhesive, so the conductivity of the antenna structure can be improved, the resistance and the production cost can be reduced.

【技术实现步骤摘要】
制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物及制造方法
本专利技术是有关于射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)，特别是一种用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物及所述天线的制造方法。
技术介绍
射频识别系统包含读取器(Reader)和射频识别标签(又称电子标签)两大部份，射频识别标签主要是由IC芯片和天线组成。一般常见的射频识别标签为被动式标签，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。已知射频识别标签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，其中公开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通过凸版和凹版印刷，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。在已核准的中国台湾专利技术专利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，其油墨材料采用银纳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，但是银纳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％。此外如表一所示其他石墨烯复合导电油墨专利中，所有公开内容都指出含有不同量高分子黏着剂在导电油墨的需求。虽然高分子黏着剂可以有效增加导电印刷层的附着性，但是同时不导电的特性也会影响整体印刷层的导电性。因此在此本案将提出一种射频识别标签天线的无高分子黏着剂导电墨水组合物及天线的制造方法。表一、不同专利公开石墨烯体系导电油墨的组成配方会整表。
技术实现思路
为了解决已知导电墨水的上述问题，本专利技术提出了一种用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物，可用于印刷所述射频识别标签的天线。本专利技术用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物，包括：含有石墨结构的片状导电碳材、导电填充料、分散剂和溶剂。本专利技术射频识别标签的天线的制造方法包括：准备一种多孔性纤维基材；备制一导电墨水组合物，该导电墨水组合物包括：含有石墨结构的片状导电碳材、导电填充料、分散剂和溶剂；依据天线的形状将该导电墨水组合物涂布于该多孔性纤维基材的表面；通过热干燥使该导电墨水组合物的该溶剂蒸发而在多孔性该纤维基材的表面形成一导电层，部份的该导电层渗入该多孔性纤维基材的纤维间的孔隙附着于该多孔性纤维基材。本专利技术天线结构的制造方法的一实施例，包括一滚压步骤，将附着于该多孔性纤维基材的表面的该导电层滚压压缩比例为原厚度的50～90％。其中，导电墨水组合物的优选实施方案包括：含有石墨结构的片状导电碳材、导电填充料、分散剂和溶剂。其中，导电填充料包含其他形状的导电碳材料、导电金属颗粒、导电氧化物、导电高分子。其中，导电碳材料包含石墨烯、石墨、纳米碳管、纳米碳球、导电炭黑其中的任一种或一种以上的组合。其中，导电金属颗粒包含铂、金、钯、钌、银、铜、镍、锌其中的任一种或一种以上的组合或是合金。其中，导电氧化物包含氧化钯或氧化钌其中的任一种或一种以上的组合。其中，导电高分子包含聚噻吩类，聚吡咯类，聚乙炔类，聚苯胺类衍生物其中的任一种或一种以上的组合。在导电墨水组合物采用片状结构的碳材料中，片状结构的碳材料可堆叠成不规则蓬松的结构，而因为含有片状结构的碳材料的导电墨水组合物(所述导电墨水组合物基本上是就是一种导电浆料)里面没有高分子黏着剂，可进一步利用滚压处理来将片状松散结构压实，并通过片状结构的碳材料表面分子层的凡得瓦尔力让彼此间紧紧结合。因为没有绝缘不导电的高分子黏着剂存在被压合的导电炭层中，对比于传统含高分子黏着剂的导电浆料，可以获得更低导电性的涂层。片状结构碳材除了上述一般被当做导电填充料的用途外，本案更进一步提出利用片状结构的碳材料堆叠涂层在滚压后形成致密层的特性，将片状结构的碳材料当做导电粘接料来抓住其他导电填充料。其方法是把其他导电填充料加入无高分子黏着剂的导电墨水组合物中，让其他导电填充料分散在松散堆叠的片状碳材网络结构中；接着利用滚压，使片状结构的碳材料所形成的网络结构紧紧压实，把其他导电填充料借此紧紧抓住，形成一种无高分子粘接料的导电层,而所述射频识别标签的天线就是由这种无高分子粘接料的导电层所构成。由上述的内容可以了解，本专利技术射频识别标签的导电墨水组合物不含绝缘的黏着剂可以提升导电墨水的导电性，利用该导电墨水组合物涂布于多孔性纤维基材表面制成的天线结构，具有降低电阻和制作成本的功效，导电墨水组合物制成的导电桨料和多孔性纤维基材的搭配可通过滚压制程进一步提高导电层的致密度及导电性。有关本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物，其特征在于，包括：含有石墨结构的片状导电碳材、导电填充料、分散剂和溶剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物，其特征在于，包括：含有石墨结构的片状导电碳材、导电填充料、分散剂和溶剂。


2.如权利要求1所述用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物，其特征在于，该片状导电碳材包含石墨烯、天然石墨微片、片状碳黑其中的任一种或一种以上的组合。


3.如权利要求1所述用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物，其特征在于，该导电填充料包含其他形状的导电碳材料、导电金属颗粒、导电氧化物、导电高分子其中的任一种或一种以上的组合。


4.如权利要求3所述用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物，其特征在于，该导电碳材料包含石墨烯、石墨、纳米碳管、纳米碳球、导电炭黑其中的任一种或一种以上的组合。


5.如权利要求3所述用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物，其特征在于，该导电金属颗粒包含铂、金、钯、钌、银、铜、镍、锌其中的任一种或一种以上的组合或是合金。


6.如权利要求3所述用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物，其特征在于，该导电氧化物包含氧化钯或氧化钌其中的任一种或一种以上的组合。


7.如权利要求3所述用于制作射频识别标签的天线的导电墨水组合物，其特征在于，该导电高分子包含聚噻吩类，聚吡咯类，聚乙炔类，聚苯胺类衍生物其中的任一种或一种以上的组合。


8.种射频识别标签的天线的制造方法，其特征在于，包括：(1)准备一种多孔性纤维基材；(2)准备导电墨水组合物,该导电墨水组合物包括：含有石墨结构的片状导电碳材、导电填充料、分散剂和溶剂；(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖中平，
申请(专利权)人：赖中平，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW