CN101663678B - 用于rfid系统的芯片模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于RFID系统的芯片模块，具有带状或拱形的载体材料(4)，在载体材料的上侧面设置有耦合天线(2)和与该耦合天线(2)电连接、尤其是电流连接的RFID芯片(3)，而在载体材料的下侧面设置有粘胶层(9)。所述耦合天线(2)由厚度为1μm至20μm、尤其是3μm至12μm的铝箔(7)制成。

Description

用于RFID系统的芯片模块
技术领域
本发明涉及一种用于RFID系统的芯片模块，带有该芯片模块的RFID系统和自粘附的RFID标签，以及其制造方法。
背景技术
在制造RFID标签时使用了所谓的芯片模块，其具有RFID微芯片和电连接触点，芯片模块通过这些电连接触点与天线相连接。德国专利申请102006052517描述了一种相应的芯片模块，其中在带状载体材料上设置了一个RFID芯片和一个与RFID芯片电连接、尤其是电流连接的耦合天线。使用这种芯片模块来制造RFID标签，其中一个设置在载体薄膜上的芯片模块被位置固定地粘贴在一个平面状的次级天线上，使得耦合天线和RFID天线电感耦合。
在德国专利申请102007026720中描述了一种用于RFID系统的自粘附的天线，它由厚度为1μm至20μm、尤其是约为10μm的铝箔冲压而成，并被粘贴到粘附材料的正面。
发明内容
本发明的目的是提供一种相应的芯片模块，它能够用诸如铝和纸这样的在很大程度上可循环利用的材料制造符合环保要求的RFID系统。
该任务通过权利要求1所述的特征来解决。
有利的是，如权利要求2所述，带状或拱形的载体材料是带有纸质承载层的粘附材料。
如权利要求3所述，通过成本低廉和符合环保要求的方式，耦合天线可以由铝箔切割而成、尤其是冲压而成。作为替代，也可以用含有铝的印刷油墨来印制耦合天线。
权利要求5至9包含了RFID系统的优选的、因而特别有利的实施方式，其中该系统的耦合天线和次级天线电感耦合。尤其有利的是，该次级天线由可循环利用的铝制成，并且用于该次级天线的天线薄膜是带有同样可循环利用的纸质的承载层的粘附材料。这样也简化了系统的生产过程，因为所使用的材料数目是有限的。
如权利要求10所述的自粘附的RFID标签可以有利地简单制造，因为对于镶嵌材料而言，包括其粘胶层，使用的是和带有标签相应粘胶层的覆盖材料相同的材料。
根据权利要求11，尤其有利的是可以这样来制造RFID标签，其中对所有载体材料都采用了带有纸质承载层的粘附材料，其中纸能够被环保地循环利用。
权利要求12和13包含了用于制造本发明所述芯片模块的特别有利的方法。
附图说明
下面将借助实施例更详细地描述本发明，其中在不同的实施方式中同样的特征带有相同的附图标记。替代特征用附加的“a”和“b”加以区分。
图1示出了一个固定在载体薄膜上的芯片模块，及其在次级天线上的定位。
图2a示意性地示出了制造用于芯片模块的耦合天线的方法。
图2b示意性地示出了一种替代方法。
图3a在俯视图中示出了如图2a所示方法中制造耦合天线的各个步骤。
图3b示出了如图2b所示替代方法中的制造步骤。
图4示出了用于制造耦合天线的铝-粘胶复合材料的结构。
图5示出了耦合天线的冲压过程。
图6示出了芯片模块的一个截面。
图7a示出了在第一种实施方式中图6中的截面C-C。
图7b示出了在第二种实施方式中图6中的截面C-C。
图8示出了在把芯片固定到耦合天线上之前耦合天线的条状结构。
具体实施方式
在图1中示出了两个芯片模块1，它们分别包含一个耦合天线2和一个设置在耦合天线2上的RFID芯片3。RFID芯片3与耦合天线电连接、尤其是电流连接。带有RFID芯片3的耦合天线2被设置在带状或拱形的载体材料4的上侧面。载体材料4在其下侧面具有一个粘胶层10，这个粘胶层被一个可撕下的带状或拱形的分隔材料6、尤其是硅纸所覆盖。
耦合天线2由厚度为1μm至20μm、尤其是3μm至12μm的铝层构成。在这个实施例中，铝层的厚度约为10μm。优选的是，耦合天线2由具有同样厚度的铝箔7切割而成。如该例所示，这可以通过冲压来实现，或者通过用激光射线进行切割来实现。作为替代，也可以用含有铝的油墨把耦合天线2印制到载体材料4上。
载体材料4包括最好由纸制成的承载层4。同样，载体材料4也可以由诸如PP或PE的塑料制成。优选的是，使用带状或拱形的铝-粘胶复合材料作为制造芯片模块的原材料，其结构在图4中示出。
在带状或拱形的纸质载体材料4的上侧面上借助粘胶层9固定粘贴了铝箔7。由这种铝-粘胶复合材料，首先通过下面描述的方式冲压出耦合天线2。
这种铝-粘胶复合材料由厚度为1μm至20μm、尤其是3μm至12μm、本例中约为10m的铝箔7，强度在50g/m2至90g/m2之间、本例中厚度为70μm的纸质载体材料，以及厚度为50μm至60μm的硅纸制成的分隔层构成。
如图2a中所示，铝-粘胶复合材料借助牵引辊12从一个卷筒11上被取下，并被传送至后面的冲头13。借助冲头13冲压出耦合天线2的内轮廓14，其切面穿过铝-粘胶复合材料的所有的层。如图3a的左侧所看到的，在一条所述复合材料的中间有一个由所述内轮廓14所限定的孔。在冲压过程中产生的切削废料被去除，例如被吸出。在后面所设置的另一个冲压装置15中，紧接着冲压出用于RFID芯片的接触点16a。在这种冲压过程中，切面至少穿过铝箔7和位于其下面的粘胶层9，其中载体材料4没有被完全穿透。该冲压步骤的作用是使得先前自身封闭的耦合天线2借助分离步骤被分隔开，从而不会出现电气短路。同时，从铝箔7中切割出一个不导电区域，在该区域内可以设置芯片3的所谓“支撑凸起”。在这一冲压过程中在铝箔7中剥露出来的区域在图7a中示出。
紧挨着冲压装置15设置的是另外一个冲压装置18a，借助这个冲压装置18a切割出耦合天线2的外轮廓19。在这一冲压过程中，切面到达分隔层6。在图2a中，用于接触点和冲压过程和用于外轮廓的冲压过程被显示为两个步骤。但这两个冲压过程也可以仅用一个旋转刀具来实现，如图5所示。此时冲压刀具20具有两个切割深度不同的冲刀21、22，其中冲刀21所切割出的接触点16的切面到达用作载体材料的纸4，而冲刀22所切割出的外轮廓的切面到达分隔层6。
在冲压装置18a的冲压过程之后，取下冲压网格，并将其缠绕到辊子23上。分隔层6和位于其上的耦合天线2被缠绕到一个辊子24上。如图8所示，多个耦合天线2以一定的前后间距设置在分隔层6上。其也被构造为条状的，使得耦合天线2在后续处理中可以在多个路径上、并分别前后地被引导。在后续的处理步骤中，在每个耦合天线2上固定有一个RFID芯片3，如图6所示。
在图2b中示出了一种替代方法，其中耦合天线2的内轮廓14和外轮廓19在一个切面中冲压而成，该切面到达分隔层6。其中内轮廓14由冲压辊18b轧入并被吸出，随后可以进行废料处理。接着在冲压装置15中冲压出用于RFID芯片3的接触点16。在这个实施例中，如图3b和图7b所示，该RFID芯片3如直的切面16b那样形成一条直的分隔缝隙。
如在图6和图7a、7b中所示，最上面的层中的铝箔7形成了耦合天线2的导电线路。当与芯片3装配到一起时，在铝箔7中、在某些情况下还在位于其下面的粘胶层9中压入被表示为“凸起”17的芯片脚。因而出现了用于“凸起”17的电流接触的某种合型。耦合天线2的接触点在装配之前敷设了粘附剂25，将芯片3固定在其位置上。该粘附剂25通常是一种昂贵的导电粘附剂，含有银颗粒作为导电物质。
在图7a中示出了一种实施方式，其中接触点16a具有大体为半圆形的沟槽，这些沟槽是从铝箔7中被冲压出来的。铝箔7与RFID芯片的接触是通过下面的凸起17a来实现的，这些凸起通过铝箔7中的另一分隔切面16a彼此电气隔离，以避免电气短路。
在图7b中示出了一种具有优点的替代可能，其中在由铝箔7冲压出的耦合天线2与RFID芯片3之间形成接触点16。在这种实施方式中，位于上部的两个凸起17仅具有支撑芯片3的功能，它们和芯片3没有导电连接。电气接触是通过位于下部的两个凸起17a实现的。这两个接触凸起17a由一个直线状的切面16b彼此电气隔离。在冲压该直线状的切面16b时，铝箔7的两个边缘相互卷边，从而形成一个隔离沟槽，该沟槽避免了接触。如果需要达到绝缘效果，可以附带地在隔离沟槽16b中压入绝缘的粘附剂，它在硬化后使得铝箔7的两个边缘相互保持一定距离。这种塑料最好同时还用来把凸起17以及进而把RFID芯片3牢固地固定在铝箔7上。
本发明也可以用不导电的廉价的粘附剂来代替粘附剂25。其中应当注意，使得在耦合天线2的接触点处可能出现的铝氧化层不至于不利地妨碍电接触。为了预先避免形成不利的氧化层，可以在铝箔7上涂覆一层薄的保护漆，作为防氧化保护。其中保护漆根据其粘稠度及其在铝上的粘附性来选择，使得它在进行接触时、也就是在把芯片3装配到耦合天线2的接触点上时被涂覆，并露出针对电流连接而未被氧化的接触面。
带有芯片3的芯片模块1已经可以在非常狭窄的邻近区域内被用作RFID系统，因为耦合天线2作为UHF天线工作。对于更大的覆盖范围，把芯片模块1与其载体材料4一起定位粘贴到平面状的次级天线26上，使得耦合天线2和次级天线26电感耦合。次级天线26被设置到载体材料的上侧面，其中最好用带有纸质承载层的粘附材料作为载体材料。作为替代，也可以用诸如PE或PP的塑料作为承载层。优选的是，如图1中所示，载体材料的粘胶层由带状或拱形的分隔材料27所覆盖。次级天线26从而被设置在分隔材料27的上侧面上。优选的是，次级天线26也由厚度为1μm至20μm、尤其是3μm至12μm、例如约为10μm的铝箔制成。与耦合天线2相类似，次级天线26最好也由相应厚度的铝箔切割而成，尤其是冲压而成。优选的是，同样像对于耦合天线2那样采用带有纸质承载层的粘附材料作为次级天线26的载体材料，从而将所用的材料数保持得较小，并在需要时采用相同的材料。
由芯片模块和次级天线组成的RFID系统最好被用于制造自粘附的RFID标签。其中RFID系统作为RFID镶嵌部件被设置在拱形的、在下侧面带有粘胶层的覆盖材料和带状或拱形的载体材料之间，所述载体材料可以从所述粘胶层被撕下。优选的是，采用和带有标签粘胶层的覆盖材料相同的材料作为RFID镶嵌部件及其粘胶层的载体材料。特别优选的是，对于所有载体材料均使用带有纸质承载层的粘贴材料。这样，在制造RFID标签时只使用纸和铝，后者用于制造天线。

Claims (26)

1.一种用于RFID系统的芯片模块，具有带状或拱形的载体材料(4)，在载体材料的上侧面设置有耦合天线(2)和与该耦合天线(2)电连接的RFID芯片(3)，而在载体材料的下侧面设置有粘胶层(10)，其特征在于，所述耦合天线(2)由厚度为3μm至12μm的铝箔(7)制成，并且
使用带有纸质承载层的粘附材料作为带状或拱形的载体材料(4)，
铝箔(7)与RFID芯片的接触是通过下面的凸起(17a)来实现的，这些凸起通过铝箔(7)中的另一分隔切面(16a)彼此电气隔离，以避免电气短路。
2.根据权利要求1的芯片模块，其特征在于，所述RFID芯片(3)与所述耦合天线(2)电流连接。
3.根据权利要求1的芯片模块，其特征在于，所述耦合天线(2)由铝箔(7)切割而成，或者用含有铝的油墨印制而成。
4.根据权利要求3的芯片模块，其特征在于，所述耦合天线(2)由铝箔(7)冲压而成。
5.根据权利要求1至4中任一项的芯片模块，其特征在于，所述载体材料(4)的粘胶层(10)被能撕下的带状或拱形的分隔材料(6)所覆盖。
6.一种RFID系统，其特征在于，如权利要求1至5中任一项所述的芯片模块(1)以其载体材料(4)被定位粘贴在一个平面状的次级天线(26)上，使得耦合天线(2)和所述次级天线(26)电感耦合。
7.根据权利要求6的RFID系统，其特征在于，该RFID系统用作用于RFID标签的RFID镶嵌部件。
8.根据权利要求6的RFID系统，其特征在于，所述次级天线(26)由厚度为3μm至12μm的铝箔(7)制成。
9.根据权利要求8的RFID系统，其特征在于，所述次级天线(26)由铝箔切割而成。
10.根据权利要求9的RFID系统，其特征在于，所述次级天线(26)由铝箔冲压而成。
11.根据权利要求6至10中任一项的RFID系统，其特征在于，使用带有纸质承载层的粘附材料作为用于次级天线(26)的载体材料。
12.根据权利要求6至10中任一项的RFID系统，其特征在于，用于次级天线(26)的载体材料的粘胶层被带状或拱形的分隔材料(27)所覆盖。
13.一种自粘附的RFID标签，其特征在于，如权利要求6至12中任一项所述的RFID系统被设置在带状或拱形的、在下侧面带有粘胶层的覆盖材料和带状或拱形的载体材料之间，所述载体材料能够从所述粘胶层被撕下，其中采用和RFID标签的覆盖材料相同的材料作为RFID镶嵌部件及其粘胶层的载体材料。
14.根据权利要求13的RFID标签，其特征在于，对于所有载体材料均使用带有纸质承载层的粘贴材料。
15.一种用于制造如权利要求1至5中任一项所述的芯片模块的方法，其特征在于，由带状或拱形的铝-粘胶复合材料出发，该铝-粘胶复合材料由在载体材料(4)的上侧面粘有铝箔(7)及在下侧面粘有分隔层(6)的结构构成，
-首先以穿过铝-粘胶复合材料的所有层的切面切割出耦合天线(2)的内轮廓(14)，并去除切割废料，
-接着借助穿过铝箔(7)和位于其下的粘胶层(9)的切面切割出RFID芯片(3)的接触点(16)，并借助没有穿透分隔层(6)的切面切割出耦合天线(2)的外轮廓(19)，以及
-在此之后去除切割废料。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，所述分隔层(6)是硅纸。
17.根据权利要求15的方法，其特征在于，以穿过铝-粘胶复合材料的所有层的切面冲压出耦合天线(2)的内轮廓(14)。
18.根据权利要求15至17中任一项的方法，其特征在于，耦合天线(2)的内轮廓(14)和外轮廓(19)、以及用于RFID芯片(3)的接触点(16)均被冲压而成。
19.根据权利要求15至17中任一项的方法，其特征在于，接触点(16)处起隔离作用的切面作为直线切面(16b)实现。
20.根据权利要求15至17中任一项的方法，其特征在于，使用铝-粘胶复合材料，该铝-粘胶复合材料由厚度为3μm至12μm的铝箔(7)、强度在50g/m2至90g/m2之间的纸质载体材料(4)、以及厚度为50μm至60μm的硅纸制成的分隔层(6)构成，其中铝箔(7)借助厚度为3μm至7μm的粘胶层(9)被粘贴到载体材料(4)上，硅载体薄膜(6)借助15μm至25μm之间的粘胶层(10)被粘贴到载体材料(4)的下侧面上。
21.一种用于制造如权利要求1至5中任一项所述的芯片模块的方法，其特征在于，以带状或拱形的铝-粘胶复合材料作为原材料，该铝-粘胶复合材料由在载体材料(4)的上侧面粘有铝箔(7)及在下侧面粘有分隔层(6)的结构构成，
-以到达分隔层(6)的切面穿透切割出耦合天线的内轮廓(14)和外轮廓(19)，
-接着去除内轮廓(14)的废料，以及
-之后在RFID芯片(3)的接触点(16)处设置起隔离作用的切面(16a，16b)。
22.根据权利要求21的方法，其特征在于，所述分隔层(6)是硅纸。
23.根据权利要求21的方法，其特征在于，吸出内轮廓(14)的废料。
24.根据权利要求21至23中任一项的方法，其特征在于，耦合天线(2)的内轮廓(14)和外轮廓(19)、以及用于RFID芯片(3)的接触点(16)均被冲压而成。
25.根据权利要求21至23中任一项的方法，其特征在于，接触点(16)处起隔离作用的切面作为直线切面(16b)实现。
26.根据权利要求21至23中任一项的方法，其特征在于，使用铝-粘胶复合材料，该铝-粘胶复合材料由厚度为3μm至12μm的铝箔(7)、强度在50g/m2至90g/m2之间的纸质载体材料(4)、以及厚度为50μm至60μm的硅纸制成的分隔层(6)构成，其中铝箔(7)借助厚度为3μm至7μm的粘胶层(9)被粘贴到载体材料(4)上，硅载体薄膜(6)借助15μm至25μm之间的粘胶层(10)被粘贴到载体材料(4)的下侧面上。
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