專利名稱：Uhf rfid標(biāo)簽及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超高頻率(UHF)射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
RFID標(biāo)簽包括存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)的電路(例如微芯片)以及用來輸入數(shù)據(jù)或者將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸給讀出器的與所述電路連接的天線。RFID標(biāo)簽與接收從天線傳輸?shù)男盘?hào)并且向能夠使運(yùn)算器獲得并分析RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)的專用計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的讀出器[即反向散射器(baekscatter)]一起使用。
在RFID標(biāo)簽上存儲(chǔ)的各種數(shù)據(jù)在本領(lǐng)域稱作“訪問”的過程中借助RFID標(biāo)簽和讀出器之間的無線通訊來讀出。RFID標(biāo)簽附屬于各個(gè)項(xiàng)目，例如產(chǎn)品、貨物、材料、可售證券、動(dòng)物和植物，從而提高生產(chǎn)、配送和銷售的效率。
圖1是描述傳統(tǒng)RFID標(biāo)簽11的結(jié)構(gòu)的示意圖。
在RFID標(biāo)簽中，天線的結(jié)構(gòu)和形狀隨著所用的頻率帶或者所需的最大無線識(shí)別(即讀出)范圍而變化。
圖1表示了在約13.56MHz的高頻(HF)范圍內(nèi)操作的實(shí)例RFID標(biāo)簽11。RFID標(biāo)簽11包括矩形襯底13、保證處于襯底13中央的導(dǎo)電膜21、安裝在導(dǎo)電膜21的上表面上并且與導(dǎo)電膜21電學(xué)連接的芯片19，以及圍繞著芯片19并且兩端借助導(dǎo)電膜21與芯片19連接的環(huán)形天線15。環(huán)形天線15的一端直接與導(dǎo)電膜21相連，并且另一端借助連接17與導(dǎo)電膜21間接相連。
天線15和芯片19組成響應(yīng)外部頻率(例如電磁場)操作的閉合電路。
因?yàn)樘炀€15占據(jù)了傳統(tǒng)RFID標(biāo)簽11的襯底13表面的主要區(qū)域，所以標(biāo)簽11的整個(gè)表面不能變窄，這會(huì)限制標(biāo)簽11的潛在應(yīng)用。另外，所示天線15容易受到損傷或擦傷，導(dǎo)致短路或斷路。當(dāng)然，如果天線15的任何一部分受損，標(biāo)簽11失去作用。
為了使傳統(tǒng)RFID標(biāo)簽在超高頻率(UHF)下操作，事先制備UHFRFID標(biāo)簽，然后通過單獨(dú)的工藝連接到物體的目標(biāo)部分。在此情況下，RFID標(biāo)簽在制備RFID標(biāo)簽的過程中或者將RFID標(biāo)簽附屬到物體上時(shí)可能受損(例如從粘合層的背面剝落)。
另外，具有引線框型(即印刷電路型)天線的前述傳統(tǒng)UHF RFID標(biāo)簽通過用附加的絕緣薄膜涂覆引線框天線低端、將天線附屬并模塑到芯片上的方法來制備。因此，生產(chǎn)工藝是復(fù)雜的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種超高頻率(UHF)射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽及其生產(chǎn)方法。所提供的UHF RFID標(biāo)簽使用多個(gè)短的UHF天線來代替環(huán)形天線，從而減小了標(biāo)簽的尺寸?？梢钥焖偾胰菀椎貙?shí)施將UHF天線鍵合到芯片上的工藝。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種超高頻率(UHF)射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽，其包括襯底、附屬到襯底上并且具有多個(gè)用來連接芯片內(nèi)的電路與外部電路的焊塊的芯片，以及至少一個(gè)在縱向伸展并且響應(yīng)超高頻率電磁場的UHF天線，其中UHF天線的至少一端與焊塊連接并且天線的一部分固定到襯底上。
UHF天線可以通過導(dǎo)電膠粘接到焊塊上。
UHF天線在襯底上方的縱向伸展并且一端固定到焊塊上，另一端向下彎曲與襯底接觸。
在某些實(shí)施方案中，襯底可以是固定了芯片和UHF天線的目標(biāo)物體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種生產(chǎn)UHF RFID標(biāo)簽的方法，其包括a)將具有多個(gè)焊塊的芯片固定到襯底的表面上；b)在焊塊間安裝切刀，使切刀的刀刃部分距離襯底一定的高度放置；以及c)通過在天線位于垂直刀刃部分方向中的情況下，向切刀降低具有伸長部分的UHF天線，用切刀切去天線的伸長部分，并且連續(xù)降低天線，直至天線的切割端與焊塊連接，從而安裝UHF天線。
所述方法可以進(jìn)一步包括安裝當(dāng)切刀下壓切割UHF天線時(shí)被切刀壓縮的可壓縮管，所述可壓縮管位于切刀和芯片之間的焊塊附近并且具有面向焊塊的通孔；以及在可壓縮管內(nèi)部填充導(dǎo)電材料。
切刀可以具有在其上端提供的并且切割UHF天線的刀刃部分，以及從刀刃部分中央反向向下傾斜并且較低端位于焊塊附近，用來使UHF天線的切割端導(dǎo)向焊塊上部的傾斜部分。
安裝UHF天線的過程包括向著切刀刀刃部分向下降低UHF天線，直至天線達(dá)到刀刃部分的階段；擠壓、切割并且壓縮具有向著切刀刀刃部分壓低的UHF天線的可壓縮管，從可壓縮管中放出導(dǎo)電材料，并且同時(shí)切割UHF天線的階段；以及通過沿著所述傾斜部分連續(xù)降低切刀切割的UHF天線，直至UHF天線切割端達(dá)到位于焊塊上部的導(dǎo)電材料的鍵合UHF天線的階段。


通過參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，本發(fā)明的上述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，附圖中圖1是顯示傳統(tǒng)射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽的平面圖；圖2A和2B是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的超高頻率(UHF)RFID標(biāo)簽的兩個(gè)實(shí)施方案的立視圖；圖3A到3F是描述生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的UHF RFID標(biāo)簽的方法的圖；
圖4是描述生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的UHF RFID標(biāo)簽的方法的圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照表示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的附圖，在下文中更全面的說明本發(fā)明。但是，本發(fā)明可以以許多種不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)該局限于此處提供的實(shí)施方案。而是，提供這些實(shí)施方案，使本發(fā)明公開內(nèi)容是徹底和完全的，并且將本發(fā)明的范圍傳輸給那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員。整個(gè)說明書中類似的數(shù)字指類似的元件。
圖2A和2B是描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的超高頻率(UHF)射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽31的兩個(gè)實(shí)施方案的立視圖。
參照?qǐng)D2A，UHF RFID標(biāo)簽31包括特定厚度的不導(dǎo)電襯底33、保證處于襯底33中央并且在上表面上具有多個(gè)連接焊塊39(例如觸點(diǎn)、焊點(diǎn)、針腳等)的芯片37，以及借助焊塊39與芯片37連接的多根UHF天線43。
在天線43的近端用導(dǎo)電材料41將UHF天線43粘接到焊塊39上，并且遠(yuǎn)離芯片37在上方并且通常與襯底33平行地水平伸展。天線43的遠(yuǎn)端向襯底彎曲，從而天線43通常是L形的。UHF天線43響應(yīng)附近的超高頻率電磁場，驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽31。
導(dǎo)電材料41可以是公知的導(dǎo)電膠，例如銀(Ag)或其它金屬，例如焊劑。為了將每個(gè)UHF天線43的近端固定到每個(gè)焊塊39上，在焊塊39和UHF天線43之間引起熔融銀。然后，冷卻熔融銀，作為焊球?qū)HF天線43固定到焊塊39上。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，UHF天線43的遠(yuǎn)端向著襯底33向下伸展，從而遠(yuǎn)端被固定到襯底33上。在本實(shí)施方案中，支撐UHF天線43的近端和遠(yuǎn)端，對(duì)外部沖擊提供附加的穩(wěn)定性。
為了將襯底33固定到目標(biāo)物體A上，向襯底33的底表面施用粘合層35。舉例來說，粘合層35可以是膠水或雙面膠帶。
在再另一個(gè)實(shí)施方案中，標(biāo)簽31可以包括安裝有UHF天線43的芯片37，但是沒有襯底33。在此情況下，直接將芯片37固定到目標(biāo)物體A上。
為了直接將芯片37固定到目標(biāo)物體A上，首先將芯片37固定到物體A的所需位置，然后將天線43粘接到固定的芯片37上。因此，可以理解可以將芯片37固定到產(chǎn)品上作為制造該產(chǎn)品的一個(gè)工藝，并且當(dāng)在另一個(gè)工藝中后來附加天線43。
目標(biāo)物體A可以是任何類型的一次性產(chǎn)品，例如農(nóng)業(yè)或工業(yè)原材料、衣服、生產(chǎn)的物品和PCBs。目標(biāo)物體A還可以是在其中放置產(chǎn)品的包裝材料(例如樹脂、紙)。
參照?qǐng)D2B，UHF天線43的遠(yuǎn)端伸展通過襯底33，并且部分伸入目標(biāo)物體A中，從而UHF天線43穩(wěn)定地保持在其遠(yuǎn)端。
此外，從襯底向下突出并且伸入目標(biāo)物體A中的天線43的遠(yuǎn)端部分便于將RFID標(biāo)簽31加入目標(biāo)物體A中。在此情況下，應(yīng)當(dāng)理解目標(biāo)物體A具有比UHF天線43相對(duì)軟的物理性質(zhì)(例如發(fā)泡苯乙烯、紙、紙板、纖維等)。另外，通過在任何方向上彎曲天線43遠(yuǎn)端的向下突出的部分，與目標(biāo)A形成緊配合可以將標(biāo)簽31更牢固地固定到目標(biāo)物體A上?？蛇x地，天線43的遠(yuǎn)端可以包括倒鉤等，防止從物體A上脫落。
圖3A到3F是顯示生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的UHF RFID標(biāo)簽的方法步驟的圖。圖4是描述相應(yīng)于圖3A到3F的生產(chǎn)UHF RFID標(biāo)簽的方法步驟的流程圖。
參照?qǐng)D3A-3F和圖4，生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)簽的方法開始是在襯底33的所需位置上固定芯片37的過程(圖3A和圖4，步驟102)。在不使用襯底33的情況中，只通過將芯片37固定到目標(biāo)物體A上的目標(biāo)位置來實(shí)施芯片固定過程(102)。
在芯片固定過程(102)后，實(shí)施安裝導(dǎo)電材料供應(yīng)單元的過程(104)。在安裝導(dǎo)電材料供應(yīng)單元的過程中，在芯片37的上部平行布置一對(duì)一定長度(向頁面內(nèi))的中空可壓縮管53(圖3B)，并且將可壓縮管53與儲(chǔ)存導(dǎo)電材料41的儲(chǔ)存罐57連接。供應(yīng)管道61與罐57相互連接，使管道53輸送導(dǎo)電材料41。
可壓縮管53由通過外力可以壓縮的合成樹脂等材料組成。每個(gè)管子53位于每個(gè)焊塊39附近。如本實(shí)施方案所示，如果焊塊39安排成兩行，提供兩根可壓縮管53。如圖3B和3D所示，形成可壓縮管53，在管53的壁中具有通孔54。配置每個(gè)可壓縮管53，使其通孔面向附近的焊塊39。從圖3D中可以看出當(dāng)壓縮可壓縮管53時(shí)，通孔54在箭頭“a”的方向上放出填充可壓縮管53中的導(dǎo)電材料41。
使用儲(chǔ)罐57來儲(chǔ)存導(dǎo)電材料41，并且舉例來說在其下部具有加熱器59。加熱器59加熱導(dǎo)電材料41，使導(dǎo)電材料41具有足夠的流動(dòng)性。例如，如果使用銀作為導(dǎo)電材料41，通過加熱器59使銀熔化并具有粘性，維持銀處于熔融狀態(tài)。因此，根據(jù)所選導(dǎo)電材料41的種類可以不使用加熱器59，供應(yīng)管道61將儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐57中的導(dǎo)電材料41輸送入可壓縮管53中。如果需要，可以向供應(yīng)管道61中安裝中間閥(未顯示)。
在安裝導(dǎo)電材料供應(yīng)單元的過程(104)后，實(shí)施安裝切刀的過程(106)。在安裝切刀的過程(106)中，在可壓縮管53上方配置切刀51(參見圖3B)。
切刀51是三角棱柱形狀，并且具有刀刃部分51a和取決于刀刃部分51a的傾斜部分51b。在切刀51的上邊緣處提供刀刃部分51a，將天線元件42切割成形成UHF天線43的兩個(gè)部分。如圖3C所示，在箭頭“Y”所示的方向中將天線元件42降低到切刀51上。每個(gè)傾斜部分51b從刀刃部分51a向下傾斜，在圖3D中箭頭S所示的方向中導(dǎo)向從天線元件42切割的UHF天線43。
在向可壓縮管53的上部安裝了切刀51后，實(shí)施填充導(dǎo)電材料的過程(108)。
在填充導(dǎo)電材料的過程(108)中，借助供應(yīng)管道61向可壓縮管53中供應(yīng)儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐57中的導(dǎo)電材料41。
現(xiàn)在，當(dāng)導(dǎo)電材料41填充在可壓縮管53時(shí)，并且向可壓縮管53上部安裝了切刀51后，天線安裝過程(110)結(jié)束。
從圖3C中可以看出在所選的箭頭“Y”所示的方向中降低倒方形U形天線元件42，從而形成天線43。天線元件42在垂直于刀刃部分51a的伸展方向的方向上伸展(即向頁面內(nèi))，并且天線元件42的兩端都向下彎曲。
當(dāng)天線元件42繼續(xù)在箭頭“Y”所示的方向中降低，達(dá)到刀刃部分51a時(shí)，由刀刃部分51a切割天線元件42的中央，形成UHF天線43。在切割后，UHF天線43在箭頭“S”所示的方向中繼續(xù)降低，如圖3D所示。
進(jìn)一步如圖3D所示，具體地在詳圖中，當(dāng)切刀51與天線元件42接觸時(shí)，位于切刀51下方的可壓縮管53在箭頭fl所示的方向上受壓。如此，在箭頭“a”所示的方向上，可壓縮管53中的導(dǎo)電材料41借助通孔54釋放到焊塊39的上部。此時(shí)，導(dǎo)電材料41維持粘性狀態(tài)。
如圖3E所示，進(jìn)一步降低切割的UHF天線43，直至每個(gè)UHF天線43的切割端(即近端)保持在導(dǎo)電材料41上并且與之粘接。此時(shí)，如果需要，每個(gè)UHF天線43的遠(yuǎn)端可以彎曲或者伸入襯底33中，如圖2B所示。
但是，如果每個(gè)UHF天線43的遠(yuǎn)端沒有伸入襯底33中，UHF天線43應(yīng)該保持水平，直至導(dǎo)電材料41完全固化。
在導(dǎo)電材料41完全固化，完成UHF天線43的固定后，通過撤出導(dǎo)電材料供應(yīng)單元(112)的過程從標(biāo)簽31中撤出可壓縮管53和切刀51。
當(dāng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例已經(jīng)表示并說明了本發(fā)明時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可以做出形式和細(xì)節(jié)上各種變化，而不會(huì)背離如下面權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種超高頻率(UHF)RFID標(biāo)簽，其包括襯底；附屬到所述襯底上并且其上面具有多個(gè)接點(diǎn)的芯片；以及多根遠(yuǎn)離芯片伸展的UHF天線，其中多根UHF天線中每根都包括與多個(gè)接點(diǎn)中的一個(gè)接點(diǎn)電學(xué)連接的第一端，以及遠(yuǎn)離所述第一端并且固定到所述襯底的第二端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的超高頻率RFID標(biāo)簽，其中多根UHF天線中的每根天線通過導(dǎo)電膠粘接到多個(gè)接點(diǎn)中的一個(gè)接點(diǎn)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的超高頻率RFID標(biāo)簽，其中所述導(dǎo)電膠包括銀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的超高頻率RFID標(biāo)簽，其中所述每個(gè)第二端延伸通過所述襯底，進(jìn)入下面的目標(biāo)物體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的超高頻率RFID標(biāo)簽，其中所述襯底是要固定具有UHF天線的芯片的目標(biāo)物體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的超高頻率RFID標(biāo)簽，其中所述多根UHF天線中的每根UHF天線通常都是L形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的超高頻率RFID標(biāo)簽，其中所述多根UHF天線包括至少一根在第一方向上遠(yuǎn)離芯片伸展的UHF天線；及至少一根在與所述第一方向相反的方向上遠(yuǎn)離芯片伸展的UHF天線。
8.一種生產(chǎn)超高頻率RFID標(biāo)簽的方法，所述方法包括a)將具有多個(gè)接點(diǎn)的芯片固定到目標(biāo)物體的上表面上；b)切刀放在芯片上方，刀刃部分向上；c)將UHF天線元件降低到刀刃部分上；d)將UHF天線元件切割成兩個(gè)鏡像UHF天線；及e)將兩個(gè)鏡像UHF天線每個(gè)的第一端都固定到每個(gè)接點(diǎn)上。
9.權(quán)利要求8的方法，其進(jìn)一步包括將兩個(gè)鏡像UHF天線每個(gè)的第二端都固定到目標(biāo)物體上的步驟。
10.權(quán)利要求8的方法，其進(jìn)一步包括在每個(gè)接點(diǎn)上放置導(dǎo)電膠的步驟。
11.權(quán)利要求8的方法，其進(jìn)一步包括下列步驟鄰近兩個(gè)接點(diǎn)中每一個(gè)并在通常具有三角棱柱形狀的切刀基座下方放置可壓縮管，并且所述切刀基座位于所述接點(diǎn)之間和所述芯片上方；配置每個(gè)可壓縮管，使其中的放料孔朝向附近的接點(diǎn)；及用導(dǎo)電材料填充可壓縮管。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述降低步驟進(jìn)一步包括向下移動(dòng)切刀，壓縮每個(gè)可壓縮管，從而通過放料孔向接點(diǎn)噴出導(dǎo)電材料的步驟。
13.權(quán)利要求11的方法，其中所述填充步驟進(jìn)一步包括下列步驟提供儲(chǔ)罐；將導(dǎo)電材料放入儲(chǔ)罐中；用供應(yīng)管道連接所述儲(chǔ)罐與所述可壓縮管；及將所述導(dǎo)電材料泵入可壓縮管中。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述固定步驟進(jìn)一步包括在固定位置維持所述兩個(gè)鏡像UHF天線中的每一個(gè)；固化所述導(dǎo)電材料；及移去可壓縮管。
15.一種通過下述過程制備的超高頻率RFID標(biāo)簽提供不導(dǎo)電襯底；將所述襯底與其上面具有第一和第二接點(diǎn)微芯片結(jié)合；將可壓縮管放到接近第一和第二接點(diǎn)每一個(gè)的微芯片上；配置每個(gè)可壓縮管，使放料孔朝向附近的接點(diǎn)；用導(dǎo)電材料填充可壓縮管；將通常具有三角棱柱形狀的切刀放到微芯片上方，使刀刃部分向上，并且切刀的基座處于第一和第二接點(diǎn)之間和所述可壓縮管上方；提供倒方形U形天線元件；使倒方形U形天線元件位于切刀上方，通過切刀將其一分為二；將方形U形天線元件降低到所述刀刃部分上；將UHF天線元件切割成兩個(gè)鏡像UHF天線；及將所述兩個(gè)鏡像UHF天線中每一個(gè)的第一端固定到第一和第二接點(diǎn)之一上。
16.權(quán)利要求15的超高頻率RFID標(biāo)簽，其中所述切割步驟進(jìn)一步包括向下移動(dòng)切刀，壓縮每個(gè)可壓縮管，從而通過放料孔向接點(diǎn)噴出導(dǎo)電材料的步驟。
17.權(quán)利要求15的超高頻率RFID標(biāo)簽，其中配置所述微芯片，接收供應(yīng)管道從儲(chǔ)罐向可壓縮管輸送導(dǎo)電材料。
18.權(quán)利要求15的超高頻率RFID標(biāo)簽，其進(jìn)一步包括將兩個(gè)鏡像UHF天線每一個(gè)的第二端都固定到襯底上的步驟。
19.權(quán)利要求18的超高頻率RFID標(biāo)簽，其中每個(gè)所述第二端伸過襯底，進(jìn)入其下面的目標(biāo)物體中。
20.權(quán)利要求15的超高頻率RFID標(biāo)簽，其進(jìn)一步包括下列步驟在固定位置維持所述兩個(gè)鏡像UHF天線中的每一個(gè)；固化所述導(dǎo)電材料；及移去可壓縮管。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超高頻率(UHF)射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽及其生產(chǎn)方法。所述標(biāo)簽包括襯底、附屬到所述襯底上并且具有多個(gè)用來連接芯片內(nèi)形成的電路與外部電路的焊塊的芯片，以及至少一個(gè)在縱向伸展并且響應(yīng)從外界傳來的超高頻率電磁場的UHF天線，其中UHF天線的至少一端與焊塊連接并且天線的一部分固定到所述襯底上。因?yàn)樗鯱HF RFID標(biāo)簽使用多根短的UHF天線來代替環(huán)形天線，所以由于小的體積可以按照需要盡可能多地集成標(biāo)簽，并且可以快速且容易地實(shí)施將天線結(jié)合到芯片上的過程。
文檔編號(hào)G06K19/077GK1773531SQ20051010706
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者郭在賢, 林世鎮(zhèn), 金壽鎬 申請(qǐng)人:三星Techwin株式會(huì)社