用于打印的射頻識別（rfid）標簽的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及提供打印的射頻識別（RFID）標簽組件的裝置和方法。在一個示例性實施例中，RFID標簽組件包括襯底，襯底包括頂表面；和接收層，接收層包括具有導電特征的多個接收焊盤并且定位在襯底的頂表面上。RFID標簽組件還可以包括定位在襯底的頂表面上的芯片。此外，RFID標簽組件可以包括天線，天線被打印在接收層上，并且使用楔鍵合技術和球鍵合技術中的至少一個被接合到接收層。天線可以包括銅、鋁、鈀包覆的銅和鋁包覆的銅引線或帶中的至少一個。
【專利說明】用于打印的射頻識別(RF ID)標簽的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及用于射頻識別的裝置和方法，更具體地涉及用于打印的射頻識別標簽的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]射頻識別(RFID)標簽表示使用射頻(RF)波或信號來傳輸數(shù)據(jù)。RFID系統(tǒng)通常包括RFID標簽和RFID閱讀器。RFID讀取器也稱作詢問器，可以將RFID信號傳送到RFID標簽。RFID標簽可以接收信號，并作為響應，傳輸存儲在RFID標簽的存儲器中的識別信息。RFID標簽識別信息可以包括識別RFID標簽的數(shù)字和/或可以包括識別RFID標簽所附接的
產(chǎn)品的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的各個方面，公開了一種射頻識別(RFID)標簽組件，該射頻識別標簽組件包括:襯底，襯底包括頂表面；接收層，接收層定位在襯底的頂表面上；芯片，芯片定位在襯底的頂表面上；和天線，天線由帶和引線中的至少一個組成，其中，天線被打印在襯底的頂表面、接收層和芯片中的至少一個上，并且使用引線鍵合技術被接合到芯片和接收層中的至少一個。
[0004]在某些方面，RFID標簽組件可以包括其中，接收層包括多個接收焊盤，芯片被附接到襯底的頂表面。
[0005]在某些方面，RFID標簽組件可以包括其中，多個接收焊盤包括導電材料。
[0006]在某些方面，RFID標簽組件可以包括其中，使用楔鍵合技術將天線接合到接收層。
[0007]在某些方面，RFID標簽組件可以包括其中，使用球鍵合技術將天線接合到接收層。
[0008]在某些方面，RFID標簽組件可以包括其中，接收層包括預涂覆粘結(jié)劑，芯片定位在接收層上。
[0009]在某些方面，RFID標簽組件可以包括其中，預涂覆粘結(jié)劑包括具有絕緣特性的材料。
[0010]在某些方面，RFID標簽組件可以包括其中，天線包括銅、鋁和鈀包覆的銅引線或帶中的至少一個。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的各個方面，公開的實施例可以包括一種制造射頻識別(RFID)標簽組件的方法，該方法包括:將芯片附接到具有頂表面的襯底上；將接收層附接到襯底的頂表面上；在襯底的頂表面上定位芯片；在襯底的頂表面、接收層和芯片中的至少一個上打印天線，其中天線包括引線和帶中的至少一個；并且使用引線鍵合技術將天線接合到芯片和接收層中的至少一個。
[0012]在某些方面，制造RFID標簽組件的方法可以包括其中，接收層包括多個接收焊盤，芯片被附接到襯底上。
[0013]在某些方面，制造RFID標簽組件的方法可以包括其中，多個接收焊盤包括導電材料。
[0014]在某些方面，制造RFID標簽組件的方法可以包括其中，使用楔鍵合技術將天線接合到接收層。
[0015]在某些方面，制造RFID標簽組件的方法可以包括其中，使用球鍵合技術將天線接合到接收層。
[0016]在某些方面，制造RFID標簽組件的方法可以包括其中，接收層包括預涂覆粘結(jié)齊U，芯片定位在接收層上。
[0017]在某些方面，制造RFID標簽組件的方法可以包括其中，預涂覆粘結(jié)劑包括具有絕緣特性的材料。
[0018]在某些方面，制造RFID標簽組件的方法可以包括其中，當將天線打印到接收層時，同時將天線接合到接收層。
[0019]在某些方面，制造RFID標簽組件的方法可以包括其中，天線包括銅、鋁、鈀包覆的銅和鋁包覆的銅引線或帶中的至少一個。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的各個方面，公開的實施例可以包括一種制造無芯片射頻識別(RFID)標簽組件的方法，該方法包括:將接收層附接到具有頂表面的襯底；在襯底的頂表面和接收層中的至少一個上打印天線，其中天線包括銅、鋁、鈀包覆的銅和鋁包覆的銅中的至少一個；并且使用引線鍵合技術將天線接合到接收層。
[0021]在某些方面，制造無芯片RFID標簽組件的方法可以包括其中，同時將天線打印在接收層上并接合到接收層。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的各個方面，公開的實施例可以包括一種無芯片射頻識別(RFID)標簽組件，其包括:襯底，襯底包括頂表面；接收層，接收層包括多個定位在襯底的頂表面上的接收焊盤；天線，天線包括銅、鋁、鈀包覆的銅和鋁包覆的銅中的至少一個，天線被打印在接收層上，并且天線使用楔鍵合技術和球鍵合技術中的至少一個被接合到接收層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是示出符合某些公開的實施例的示例性射頻識別(RFID)標簽的剖視圖；
[0024]圖2是示出符合某些公開的實施例的用于制造打印的RFID標簽的示例性方法的流程圖；
[0025]圖3a是示出符合某些公開的實施例的用于制造打印的RFID標簽的示例性方法的俯視圖；
[0026]圖3b是示出符合某些公開的實施例的用于制造打印的RFID標簽的示例性方法的俯視圖；
[0027]圖3c是示出符合某些公開的實施例的用于制造打印的RFID標簽的示例性方法的俯視圖；
[0028]圖3d是示出符合某些公開的實施例的用于制造打印的RFID標簽的示例性方法的俯視圖；和
[0029]圖4是示出符合某些公開的實施例的用于制造打印的RFID標簽的示例性方法的側(cè)視圖?！揪唧w實施方式】
[0030]射頻識別(RFID)的市場很大，這是由于射頻識別具有廣泛適用性和很多潛在應用。例如，RFID系統(tǒng)可以用于自動跟蹤和盤存、運輸和物理管理、非接觸支付、機器可讀文檔和識別、生物特征匹配和安全、動物識別等。高需求會產(chǎn)生保持生產(chǎn)成本低的相應期望。對于基于芯片的RFID (包括有源RFID標簽和無源RFID標簽，這兩個標簽都是微型芯片)以及使用利用導電墨水打印的電路的無芯片RFID兩者，一個期望是便宜地制造作為天線的低成本導電跡線。
[0031]當前制造RFID標簽的方法涉及化學蝕刻劑或者不允許使用便宜金屬作為天線。此外，在基于芯片的RFID標簽情況中，制造方法經(jīng)常將天線制造過程和將芯片接合到襯底的過程分開。例如，可以使用蝕刻方法來制造RFID天線。在這些情況下，真空電鍍(VM)或不導電真空電鍍(NCVM)技術可以用于在真空腔中通過沉積過程將金屬施加到襯底。在施加金屬之后，可以將掩模沉積在金屬上，使待去除的金屬未被掩蓋或暴露。然后可以使用蝕刻在暴露區(qū)域中去除金屬，從而形成天線。盡管可以使用便宜金屬，但是該過程會涉及化學蝕刻劑并因此會產(chǎn)生顯著的化學廢棄物。
[0032]作為另一示例，可以使用金屬納米顆粒數(shù)字打印來制造RFID標簽。數(shù)字打印允許單獨的天線設計，這對于制造無芯片RFID標簽是有用的。例如，可以使用銀納米顆粒墨水將打印的天線施加在紙和/或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底上。在打印之后，銀納米顆?？梢员粺Y(jié)成高導電跡線。盡管數(shù)字打印可以比蝕刻過程使用更少的金屬，但是便宜金屬(例如鋁和銅)經(jīng)常不是空氣穩(wěn)定的。即，當暴露于環(huán)境氧氣時，銅和鋁納米顆粒會迅速氧化。因此，這些便宜金屬不能使用。
[0033]本發(fā)明的實施例一般地涉及用于射頻識別的裝置和方法，更具體地涉及用于打印的射頻識別標簽的裝置和方法。在某些公開的實施例中，可以使用自頂向下方法來打印用于RFID標簽的便宜的高導電金屬跡線以形成天線結(jié)構(gòu)。公開的實施例可以使用低成本材料作為金屬跡線，如例如，銅、鋁和鈀包覆的銅引線或帶。此外，公開的實施例可以使用允許改變天線設計的數(shù)字處理，這對于無芯片RFID制造非常有用。公開的實施例還允許天線制造過程和將芯片接合到襯底的過程彼此整合在一起，這可以簡化基于芯片的RFID標簽制造。此外，可以在不使用化學品和產(chǎn)生的化學廢棄物的情況下實施公開的實施例。
[0034]下面的詳細描述涉及附圖?？赡艿那闆r下，相同的附圖標記將在全部附圖和下面的描述中使用以表示相同或相似的部件。盡管本文公開了幾個示例性實施例和特征，但是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以有修改、改變和其他實施方式。例如，可以對附圖中示出的部件進行替換、增加或修改，并且可以通過對公開的方法進行替換、重新排列或增加步驟來修改本文公開的示例性實施例。相應地，下面的詳細描述不限制本發(fā)明。
[0035]圖1是示出符合某些公開的實施例的示例性RFID標簽的剖視圖。具體地，圖1示出具有根據(jù)本文公開的方法和過程打印的天線的示例性RFID標簽100。如圖1所示，RFID標簽100可以包括襯底110、芯片120、接收層130和天線140。在某些實施例中，RFID標簽110可以是有源RFID標簽140，并且可以包括板載電源(未示出)，例如電池。在其他實施例中，RFID標簽140可以是無源RFID標簽140，并且可以替代地由接收的射頻(RF)詢問信號提供電力。
[0036]襯底110可以是構(gòu)造成作為RFID標簽100的穩(wěn)定下方基層的任意材料。襯底110可以具有頂表面和/或底表面，一個或多個部件、器件等可以被附接到頂表面和/或底表面。在某些實施例中，頂表面和/或底表面可以是平坦表面。芯片120可以是集成電路，該集成電路具有存儲數(shù)據(jù)和信息的存儲器、和處理數(shù)據(jù)和信息并調(diào)制和解調(diào)RF信號的處理單元。數(shù)據(jù)和信息可以包括例如識別RFID標簽的數(shù)字或字母數(shù)字表述，和/或數(shù)據(jù)和信息可以包括識別RFID標簽所附接的產(chǎn)品或?qū)ο蟮男畔ⅲ?，產(chǎn)品序列號或識別號、庫存號、批號/批次號等。在某些實施例中，芯片120可以是硅芯片。
[0037]接收層130可以是構(gòu)造成接收用于天線140的材料的層。在某些實施例中，接收層130可以包括一個或多個粘結(jié)層，粘結(jié)層預涂覆或打印在襯底110上并且構(gòu)造成接收用于天線140的材料。例如，接收層130可以是一層或多層任意類型的壓敏粘結(jié)膜或帶，并且可以被預涂覆或打印在襯底110上。在其他實施例中，接收層130可以包括預涂覆(打印)在襯底110上的多個接合焊盤。盡管使用單數(shù)形式，但是接收層130可以表示多個接收層130。
[0038]用于接收層130的材料可以基于用于將天線140連接或附接到接收層130的方法來選擇。用于將天線140連接或附接到接收層130的一個示例性方法是引線鍵合，引線鍵合包括球鍵合和楔鍵合。例如，因為球鍵合通常使用高脈沖電壓來熔化引線以形成連接和附接，所以當使用球鍵合作為將天線140連接或附接到接收層130的方法時，可以選擇導電材料用于接收層130。因此，在某些實施例中，當使用球鍵合時，接收層130可以包括使用例如銀納米顆粒墨水以預定布局打印在襯底110上的導電焊盤。天線140然后可以使用球鍵合被附接至打印的銀焊盤上以形成期望形狀的天線140。楔鍵合可以使用壓力來形成連接或附接。結(jié)果，當使用楔鍵合時，接收層130可以是導電的或者具有導電特征，例如打印的銀納米顆粒接收焊盤，或者接收層130可以是絕緣體或者具有絕緣特性，例如壓敏粘結(jié)材料。球鍵合技術能夠提供達IOmm長的互連,而楔鍵合技術能夠提供更長的接合。在實施例中，相鄰導電接收焊盤的距離小于20mm，包括小于IOmm或小于5mm。壓敏粘結(jié)接收層和引線或帶之間的粘結(jié)力大于0.5克，包括大于2克或大于5克。利用這兩種接合技術，接合芯片的過程可以與天線制造過程同時或近似同時地完成。
[0039]天線140可以是構(gòu)造成使得RFID標簽100能夠使用RF波發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的任意導電引線或帶。根據(jù)天線設計，除了其他方面之外，存儲在RFID標簽110中的數(shù)據(jù)可以從遠達幾碼之外被讀取，而不需要在RFID閱讀器的視線內(nèi)。在某些實施例中，來自RFID閱讀器(未示出)的RF能量可以由天線140接收并且用于向芯片110提供電力，芯片110然后可以改變天線上的電負載以將其自身的信號反射回去。在某些實施例中，任意類型的導電引線或帶可以用于天線140，包括例如銀、金和/或更低成本引線或帶，例如銅、鋁、鈀包銅、鋁包銅等。此外，在某些實施例中，任意尺寸的導電引線或帶可以用于天線140，包括例如，直徑在約10毫米和100毫米之間或者直徑從約15毫米到約50毫米的引線，和厚度在約5毫米和50毫米之間或者厚度從約5毫米到約30毫米、并且寬度在約10毫米和200毫米之間或者寬度從約20毫米到約150毫米的帶。
[0040]圖2是示出符合某些公開的實施例的用于制造打印的RFID標簽的示例性方法的流程圖。具體地，圖2示出符合本發(fā)明的示例性實施方式的流程圖200，其中使用自頂向下層狀處理來制造RFID標簽，例如RFID標簽100。
[0041]如圖2所示，芯片120可以被附接到襯底110(210)。接收層130也可以被附接到襯底110 (220)。如上文結(jié)合圖1所述，接收層130可以是預涂覆或打印在襯底110上的粘結(jié)層，而在其他實施例中，接收層130可以是打印在襯底110上的多個接合焊盤?？梢韵胫罥J，芯片120的附接和接收層130的附接可以互換。即，在某些實施例中，接收層130可以在芯片120被附接到襯底110之前被附接到襯底110。
[0042]然后，打印天線140 (230)。在某些實施例中，天線140可以被打印在層疊的襯底110、芯片120和接收焊盤130上，并且如上文結(jié)合圖1所述使用引線鍵合處理被接合到芯片120和/或接收焊盤130。噴嘴或其他打印裝置可以用來打印天線140。噴嘴的運動可以經(jīng)數(shù)字設計和編程。因此，可以很容易地改變天線設計。在實施例中，打印和接合步驟或處理同時進行。
[0043]在打印的RFID標簽是無芯片RFID標簽的實施例中，用于制造打印的無芯片RFID的方法類似于圖2中公開的方法。即，接收層130可以按照與圖2的220中所公開的類似方式附接到襯底110。如上文結(jié)合圖1所述，接收層130可以是預涂覆或打印在襯底110上的粘結(jié)層，而在其他實施例中，接收層130可以是打印在襯底110上的多個接合焊盤。然后，天線140可以按照與圖2的230中公開的類似方式進行打印。在某些實施例中，天線140可以打印在層疊的襯底110和接收焊盤130上，并且使用引線鍵合處理接合到接收焊盤130，如上文結(jié)合圖1所述。如上文結(jié)合圖2所述，噴嘴或其他打印裝置可以用來打印天線140。
[0044]圖3a至圖3d各自是示出符合某些公開的實施例的用于制造打印的RFID標簽的示例性方法的俯視圖。具體地，圖3a-圖3d示出圖2的流程圖200的示例性方法。圖3a示出在附接芯片120之前襯底110的示例性俯視圖。圖3b示出在將芯片120附接到襯底110 (圖2的210)之后襯底110的示例性俯視圖。圖3c示出在附接或打印接收層130 (圖2的220)之后RFID標簽100的示例性俯視圖。如上所述，接收層130可以在芯片120被附接之前被附接到襯底110。圖3d示出在打印和接合天線140 (圖2的230)之后襯底110的示例性俯視圖。
[0045]圖4是示出符合某些公開的實施例的用于制造打印的RFID標簽的示例性方法的側(cè)視圖。具體地，圖4示出具有根據(jù)本文公開的方法和過程打印的天線140的示例性RFID標簽100。如圖4所示，RFID標簽100可以包括襯底110、芯片120、接收層130和天線140。在某些實施例中，RFID標簽110可以是有源RFID標簽140，并且可以包括板載電源(未示出)，例如電池。在其他實施例中，RFID標簽140可以是無源RFID標簽140，并且可以替代地由接收的RF詢問信號提供電力。
[0046]此外，如圖4所示，RFID標簽100的制造還可以包括引線/帶160和噴嘴170。如上文結(jié)合圖1中的天線140所述，引線/帶160可以是引線或帶，并且可以用于形成RFID標簽100的天線140。噴嘴170可以是構(gòu)造成根據(jù)本文公開的實施例的沉積或打印引線/帶160的任意裝置。
【權利要求】
1.一種制造射頻識別(RFID)標簽組件的方法，所述方法包括: 將芯片附接到具有頂表面的襯底； 將接收層附接到所述襯底的所述頂表面； 在所述襯底的所述頂表面上定位所述芯片； 在所述襯底的所述頂表面、所述接收層和所述芯片中的至少一個上打印天線，其中所述天線包括引線和帶中的至少一個；并且 使用引線鍵合技術將所述天線接合到所述芯片和所述接收層中的至少一個。
2.根據(jù)權利要求1所述的制造RFID標簽組件的方法，其中，所述接收層包括多個接收焊盤，所述芯片被附接到所述襯底。
3.根據(jù)權利要求2所述的制造RFID標簽組件的方法，其中，所述多個接收焊盤包括導電材料。
4.根據(jù)權利要求3所述的制造RFID標簽組件的方法，其中，使用楔鍵合技術將所述天線接合到所述接收層。
5.根據(jù)權利要求3所述的制造RFID標簽組件的方法，其中，使用球鍵合技術將所述天線接合到所述接收層。
6.根據(jù)權利要求1所述的制造RFID標簽組件的方法，其中，所述接收層包括預涂覆粘結(jié)劑，所述芯片定位在所述接收層上。
7.根據(jù)權利要求6所述的制造RFID標簽組件的方法，其中，所述預涂覆粘結(jié)劑包括具有絕緣特性的材料。
8.一種射頻識別(RFID)標簽組件，包括: 襯底,所述襯底包括頂表面； 接收層，所述接收層定位在所述襯底的所述頂表面上； 芯片，所述芯片定位在所述襯底的所述頂表面上；和 天線，所述天線由帶和引線中的至少一個組成，其中，所述天線被打印在所述襯底的所述頂表面、所述接收層和所述芯片中的至少一個上，并且使用引線鍵合技術被接合到所述芯片和所述接收層中的至少一個。
9.一種制造無芯片射頻識別(RFID)標簽組件的方法，所述方法包括: 將接收層附接到具有頂表面的襯底； 在所述襯底的所述頂表面和所述接收層中的至少一個上打印天線，其中所述天線包括銅、鋁、鈀包覆的銅和鋁包覆的銅引線或帶中的至少一個；并且使用弓I線鍵合技術將所述天線接合到所述接收層。
10.一種無芯片射頻識別(RFID)標簽組件，包括: 襯底,所述襯底包括頂表面； 接收層，所述接收層包括多個定位在所述襯底的所述頂表面上的接收焊盤； 天線，所述天線包括銅、鋁、鈀包覆的銅和鋁包覆的銅引線或帶中的至少一個，所述天線被打印在所述接收層上，并且所述天線使用楔鍵合技術和球鍵合技術中的至少一個被接合到所述接收層。
【文檔編號】G06K19/077GK103839098SQ201310538030
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權日:2012年11月20日
【發(fā)明者】Y·吳, P·F·史密斯 申請人:施樂公司