防伪电子标签的设计制作方法及其防伪电子标签和防伪包装

摘要

本发明涉及一种防伪电子标签的设计制作方法及其防伪电子标签和防伪包装，属于无线射频识别领域的应用技术。标签天线设计采用折合对称振子天线形式，以易碎纸作为天线的基板，将天线与易碎纸基板牢固结合成一体，在易碎纸基板底面且对准芯片的中央位置处叠加一个“岛”型复合垫片，使天线在芯片所在的中央处形成拱形的空间结构，在易碎纸基板面层涂敷不干胶，该不干胶上面再复合上涂布有成膜剂的表层面材，表层面材和不干胶尺寸大于易碎纸基板的面积。通过该方法获得的防揭贴防伪电子标签能实现在金属表面可靠读取，能避免或减少标签在贴附及运输过程中意外损毁的概率，有效提高防伪性能。本发明设计及制作方法巧妙、简单可行、成本低廉、产能大。

说明书

技术领域

本发明涉及无线射频识别领域的应用技术，特别是涉及一种抗金属表面干扰的防揭贴超高频电子标签设计制作方法和该方法获得的防伪电子标签，及其内置该电子标签的防伪包装。 

背景技术

无线射频识别(Radio Frequency Identification；简称RFID)技术已广泛应用于物流业及零售业等诸多领域，其有效提高了管理效率，并大大节约了人力成本。射频识别系统由RFID电子标签与RFID读写器组成，其工作过程是，RFID读写器产生特定频率的电磁波并通过空间耦合的方式发送出去(也称作发送提问信号)，当RFID电子标签进入RFID读写器的读取距离时，RFID电子标签即会接收到该提问信号并将RFID读写器发送的电磁波进行反向散射偶合后返回给RFID读写器(即回复应答信号)。 

射频识别技术在防伪领域有着巨大的应用潜力。在酒类、烟草和药品等行业中，一旦出现仿冒产品，将会给社会和个人带来不可估量的损失。这些产品的生产流通使用，需要有安全有效的防伪措施。纸基印刷防伪技术(例如激光防伪、数字防伪等)不具备唯一性和独占性，易复制，难以起到真正的防伪作用。射频识别防伪技术以其优异的防伪能力而成为上述行业中的新宠。在射频识别防伪技术中，需要在每个被保护物品上设置一个被动式的RFID电子标签，每个RFID电子标签都有一个全球唯一的ID号码，该ID号码存储在芯片的只读存储器中，如此可确保无法修改和无法仿造，大大提高了防伪性能。 

但在上述酒类、烟草或药品行业中被保护物品体积不大，而且大多采用铝箔纸或镀铝纸印刷包装盒的包装方式，普通电子标签如果贴在包装表面，根本无法有效读取。现有技术中的RFID天线通常采用对称振子，相应的RFID标签基本都采用天线与芯片分离的分体式结构来实现防伪目的。2007年6月20日公开的专利申请号为200510126482.6的“基于射频识别技术的酒类防伪系统及方法”的中国专利就揭示了一种分体式RFID防伪标签，其天线本体位于酒瓶本体的外侧，芯片设置在瓶盖内侧，天线本体与芯片之间的连接通路是由两者对 应的引线及焊点(或者附加金属带)对应连接实现。由此导致了RFID防伪标签占用空间大、结构复杂、制造成本较高和易在包装运输过程中损坏等诸多问题。也有专利揭示把电子标签设计到瓶盖内部或贴在瓶盖表面的方法。但是由于产品外包装由铝箔覆盖，该标签在包装不打开的情况下无法有效读取，而打开外包装又破坏了产品的完整性，降低了RFID电子标签防伪的作用。 

超高频电子标签由于使用900MHz范围的无线电波与读写器进行通讯，能够实现较远的读取距离，但受金属和液体环境的影响很大，贴附在金属材料表面甚至会导致无法通讯。而当前在食品、饮料、药品、香烟、电器行业中普遍使用铝箔或真空镀铝材料进行包装和印刷，因此无法应用电子标签实现对单品有关防伪、防窜货的有效管理。另外，目前外贴的防伪标识大多数采用易碎材料制作，具有一撕即毁的效果，但是将之直接应用于防伪电子标签，在贴附和运输过程中极易导致电子标签损毁。 

发明内容

本发明的目的是提供一种贴附在含有金属成分的包装表面的防揭贴的超高频电子标签设计制作方法，通过该方法获得的防揭贴防伪电子标签能实现在金属表面可靠读取，能避免或减少标签在贴附及运输过程中意外损毁的概率，有效提高防伪性能。本发明设计及制作方法巧妙、简单可行、成本低廉、产能大。 

本发明第二个目的在于提供由上述设计制作方法获得的贴附在含有金属成分的包装表面的防揭贴的超高频电子标签。 

本发明第三个目的是公开了由上述防揭贴电子标签与金属表面标识物构成的电子防伪包装。 

以上三个发明目的依次通过如下三个技术方案实现： 

一种抗金属表面干扰的防揭贴超高频电子标签设计制作方法，该方法技术方案包括如下步骤： 

(1)标签天线设计采用折合对称振子天线形式。 

(2)以易碎纸作为天线的基板，将天线与易碎纸基板牢固结合成一体，保证天线与易碎材料从附着物上被剥离的时两者一起被破碎撕毁。 

(3)将芯片放置于折合对称振子天线中间的供电部分，实现天线和芯片之间的电性连接。 

(4)在易碎纸基板底面且对准芯片的中央位置处叠加一个“岛”型复合垫片，该复合 垫片的尺寸应小于等于易碎纸基板的尺寸，从而使电子标签黏贴于标识物表面后天线在芯片所在的中央处形成拱形的空间结构。 

(5)在上述易碎纸基板面层涂敷不干胶，该不干胶上面再复合上涂布有成膜剂的表层面材，表层面材和不干胶尺寸大于易碎纸基板面积。由此表层面材完全覆盖RFID天线和芯片，并在四周留出空白。 

由上述方法获得的一种抗金属表面干扰的防揭贴超高频电子标签，具体为一种复合结构的RFID电子标签，所述复合结构的RFID电子标签由底至面依次包括不干胶底层、“岛”型复合垫片、易碎纸基板、折合对称振子天线及芯片、不干胶面层和表层面材，天线与易碎纸基板牢固结合成一体，芯片与天线电性连接，“岛”型复合垫片正对芯片所在位置，该复合垫片的尺寸小于等于易碎纸基板的尺寸。 

由上述抗金属表面干扰的防揭贴超高频电子标签与金属表面标识物构成了本发明电子防伪包装技术方案，其结构包括具有复合结构的RFID电子标签和标识物本体，所述复合结构的RFID电子标签由底至面依次包括不干胶底层、“岛”型复合垫片、易碎纸基板、折合对称振子天线及芯片、不干胶面层和表层面材，天线与易碎纸基板牢固结合成一体，芯片与天线电性连接，“岛”型复合垫片正对芯片所在位置，该复合垫片的尺寸小于等于易碎纸基板的尺寸；所述标识物本体表面由镀铝纸覆盖，且本体表面具有一个缝隙空间，将整个电子标签贴附在标识物本体表面，标签对称的天线结构以缝隙为对称线，标签的芯片部位对准缝隙位置处。 

所述天线结构设计采用片状折合对称振子，它包括处于中心位置的片状折合对称振子导体和处于边侧位置的加载极导体，所述片状折合对称振子导体折合并与IC芯片连接呈闭合回路，所述加载极导体与片状折合对称振子导体电性连接，加载极导体为呈弯曲状的加载极。所述片状折合对称振子导体为矩形或环形。所述加载极设计成多对，每对加载极对称设置于片状折合对称振子导体上。 

在所述表层面材的上表面在芯片位置处印制一条直线作为标识，便于对齐贴附在包装表面缝隙的合适位置。 

进一步加强防伪措施，在所述天线上设有模切刀口线，揭起时将必然破坏芯片和天线之间的电性连接，导致电子标签失效，防止回收造假。 

本发明RFID标签天线采用折合对称振子天线，使天线结构小型化，更好得适应标签应用于小体积标识物表面上。天线可以选择金属丝、金属箔或者印刷导线等常规的形式，材质可以选择银、铝、铜等常规的导电体。采用现有技术中印刷、真空镀、复合等常规方式将天 线与易碎纸结合，只要保证天线与易碎纸从附着标识物上被剥离的时一起破碎撕毁。易碎纸材料为市售，原料来源属现有技术，选用易碎材料制作标签基板，具有一撕即毁的效果。采用现有技术已有的ACP导电胶倒扣封装、strap条带贴合或引线键合等方式实现芯片与RFID天线之间直接电性连接。进一步强化，芯片与所述RFID天线电性连接部位以UV胶等材料加以固化保护。隔着基板在芯片下放置垫片形成局部凸出的“岛”型结构，使金属天线在芯片所在的中央处形成立体的拱形空间结构，是解决UHF频段RFID标签能适应金属环境的关键技术措施。起保护作用的表层面材的材料可以是各种薄膜如PE膜或纸张，标签贴附到产品包装上面时该表层面材起到的关键的保护作用，由于使表层面材尺寸大于易碎纸基板上的天线面积，即表层面材完全覆盖RFID天线和芯片，即可使RFID天线和芯片得到完全保护，有效保护RFID天线和芯片正常情况下不易损坏，避免由于外力拉伸导致天线断裂，该设计简单而巧妙，而达到的效果极其显著。为了进一步强化防伪效果，在表层面材内侧面上可印刷有防伪图案，由此在试图剥离标识物表面的防伪电子标签时，表层面材会从电子标签表面脱落并留下防伪图案损坏印记，表明该标签已经使用过。 

为便于储藏和运输，易碎纸基板底面涂敷不干胶并黏附有底纸，不干胶对“岛”型复合垫片限位在标签基板规定的位置，且底纸对易碎纸基板起到保护作用。电子标签被黏贴于标识物体时，只要揭掉最底层的底纸，直接将电子标签黏贴于对象物表面即可。包装本体表面由镀铝纸覆盖，具有一个缝隙空间，本发明获得的防伪电子标签以芯片部位对齐缝隙位置贴附在包装本体表面，形成本发明防伪包装。该防伪包装提供给生产厂家，在装入产品以后只需要通过加封固定，启动防伪电子标签。消费者打开包装的时候需要从缝隙处撕裂，如此，同时破坏防伪电子标签。通过本发明方法制作获得的超高频UHF无源FRID标签，特应用于食品、酒类、饮料、药品、香烟、电器等普遍使用铝箔或真空镀铝材料进行包装和印刷的这类标识物体，本发明能实现对这些标识物体单品的有效管理，防止出现伪造和窜货。 

与现有技术中采用特殊设计硬质天线的抗金属RFID标签相比，本发明方法获得的防伪电子标签采用了恰当厚度的单层或多层易碎材料为天线电介质，由外表层面材、电介质层(附设有芯片及天线)、岛型复合垫、不干胶形成复合型标签结构，简化结构，制作出柔性抗金属电子标签，并具有防揭贴功能，集成多种防伪技术，具有极佳的防伪效果，表层面材的使用有效保护了易碎纸防伪电子标签，并可以采用机械化设备大批量生产，降低了成本。 

本发明的电子防伪包装事先内置了天线与芯片一体式的RFID标签，且将RFID标签密封在了包装上，降低了整体成本，减少生产厂家的实施难度，有助于减小生产工厂贴附防伪电子标签时意外损坏的概率，并可有效提高防伪性能。 

附图说明

图1为本实施例1中RFID标签主视结构示意图。 

图2为发明RFID复合型标签结构的侧面示意图。仅用以方便描述标签内各层之间的构造和位置关系，大小、厚度和形状不具有表征意义。 

图3发明RFID标签黏贴于标示物表面的位置示意图。 

标记说明：100-标签厚度层，1-片状折合对称振子导体，2-加载极导体，3-芯片，4-“岛型”垫片，5-表层面材，6-底纸，7-缝隙，8-标识物金属表面。9-面层，10-底层。 

具体实施方式

以下为本发明的一个具体应用例，为一款关于采用易碎纸制作抗金属的超高频UHF无源RFID标签： 

1.所标识物体的形状及物理特性：该超高频UHF无源FRID标签，贴附到铝箔或镀铝纸印刷的包装盒上。盒子中间会有一道缝隙7，标签覆盖在缝隙两侧，如图3所示。 

2.应用需达到的使用效果：盒子打开时该易碎纸标签的天线要完全毁坏。 

3.天线材质：低温固化印刷银浆(厚度3-20um)(90摄氏度半小时)印刷网280Mesh。 

4.天线基材：易碎纸100um～200um(介电常数Er＜3)，保存温度5～40摄氏度，湿度：大于40％。 

5.尺寸：长方形，20mm*40mm，“岛”型复合垫4尺寸：正方形18*18mm 

6.倒扣封装，采用SONYACP-BP304E导电胶。 

7.芯片：NXP G2il 

8.标签表面会复合一层超薄的防伪印刷面纸6，面纸与标签之间有一层离型胶膜。 

9.读取距离大于5～10cm。 

如图1所示的本实施例天线，天线结构设计采用片状折合对称振子，它包括处于中心位置的片状折合对称振子导体1和处于边侧位置的加载极导体2，所述片状折合对称振子导体1折合并与IC芯片3连接呈闭合回路。共有两对加载极导体，它们分别与片状折合对称振子导体1电性连接，加载极导体2为呈弯曲状的加载极。 

为了减小其物理尺寸，本实施例在对称折合阵子的外面再加两对加载极2，并对其中一对加载极进行弯曲设计，目的是减小整体天线面积，实际工作频率决定了振子大小，这样不仅可以降低天线的特性阻抗，使其阻抗曲线变化平缓，还可以展宽工作频带，同时它的一 个重要作用是大大增加了标签的雷达散射截面，这在微波RFID系统中是极为关键的。 

通过调节片状折合对称振子导体回路内间距可以改变天线的输入阻抗，用于实现天线与标签芯片之间的阻抗匹配，实现传输最大的能量进出标签芯片。在RFID应用中，芯片IC的输入阻抗可能是任意值，天线的设计难以达到最佳，片状折合对称振子导体回路内间距的具体参数由实际需要来确定，如此可以提高标签的感应能力，提高标签的灵敏度。 

本实施例中，加载极2的弯曲设计可以为矩形直角弯曲、三角形弯曲、弧形弯曲或梯形弯曲等，实施例中不必要作具体限定。 

优选，所述片状折合对称振子导体为矩形或环形，其水平宽度范围为2～50.8mm，其垂直长度范围为2～80mm，以适应实际应用需要为准。 

如图2所示，在易碎纸基板下面且对准芯片3的中央位置处叠加一个“岛”型复合垫片4，天线在芯片所在的中央处形成拱形的空间结构。所述“岛”型复合垫的厚度为0.05mm至0.3mm之间。电子标签启用时，揭去底纸6，将标签如图3所示黏贴于标识物表面，天线在芯片所在的中央处形成拱形的空间结构同时感应标识物金属表面，标识物金属表面接入天线的组成部分。 

由本发明方法获得的RFID电子标签为一种具有复合结构的RFID电子标签，如图2所示，由底至面依次包括不干胶底层、“岛”型复合垫片4、易碎纸基板、折合对称振子天线及芯片、不干胶面层和表层面材5。天线与易碎纸基板牢固结合成一体，芯片与天线电性连接，(图2中将天线及芯片层、基板层、两层不干胶层合为标签厚度层100)，“岛”型复合垫片4正对芯片3所在位置，该复合垫片的尺寸小于易碎纸基板的尺寸。所述标识物本体表面由镀铝纸覆盖，且本体表面8具有一个缝隙7空间，将整个电子标签贴附在标识物本体表面，标签对称的天线结构以缝隙为对称线，标签的芯片3部位对准缝隙7位置处。防伪电子标签以芯片3部位对齐缝隙7位置贴附在包装本体表面8，得到的防伪包装提供给生产厂家，在装入产品以后只需要通过加封固定，启动防伪电子标签，消费者打开包装的时候需要从缝隙7处撕裂，如此，同时破坏防伪电子标签。 

为更好的适应实际应用效果，对技术方案作进一步限定，如图2所示的侧视示意图，标签中基板、天线和不干胶构成了标签的厚度层100，该厚度设定为0.05mm至1mm之间较为适宜，所述电介质基板由一层或多层易碎材料构成，介电常数为1到100之间。通过实施例知，标签厚度层100的厚度大于1mm时，由于标签过厚易于从附着物上被剥离重用，没有防伪意义。由于易碎纸的极易粉碎的性质，厚度层100的厚度小于0.05mm时很难构建正常的电子标签。优选，RFID天线与不干胶层的厚度为0.2mm，识别兼防伪效果最佳。