CN102244989B - 内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板以及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板以及其制作方法。该方法包括以下步骤：提供一印刷电路板，其上方铺设有一金属箔层；图案化该金属箔层，以形成一第一天线分支与一第二天线分支，该第一天线分支具有一长度以及至少两直角弯折；以及提供一封装芯片，并将该封装芯片通过连接垫贴合于该金属箔层上，以分别电性连接至该第一天线分支与该第二天线分支；其中该第一天线分支的该至少两直角弯折之间，形成有一介层孔，以使该第一天线分支通过该介层孔电性导通至该印刷电路板内或底层的一金属导体。

Description

内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板以及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种内建有天线的印刷电路板以及其制作方法，尤其是有关于一种内建有射频辨识(RFID)标签的天线的印刷电路板以及其制作方法，其中的天线结构特别适用于微型电路板，以达到高读取率、低成本、高稳定度的目的。

背景技术

生产履历已是全球制造业共识，目前的发展是先以食品作为先锋部队，在技术与应用成熟后，再行推往其他领域，不过在欧盟危害物质限用指令(Restriction of Hazardous Substances，RoHS)时程逼近的情况下，制造业已开始计划将射频辨识技术应用到印刷电路板上，记录产品生产数据，让欧盟客户可以经此读取数据，并通过欧盟危害物质限用指令(RoHS)规范。

囿于成本因素，现行的食品所使用的生产履历数据载体仍以条码为主，不过由于印刷电路板上的插件数量太大，条码的容量不足以负担，因此射频辨识技术成为制造业的首选，除了使用射频辨识技术记录生产履历外，现在的印刷电路板生产者也在电路板上以颜色区分各区块的对环境的可能污染程度，便于产品报废后的处理程序。

除生产履历外，印刷电路板上的射频辨识标签也可兼做产品生命周期管理，废弃电机电子物品指令(Waste from Electrical and Electronic Equipment，WEEE)要求制造商必须负起收集、回收并妥善处置废电子电机产品，生产者可利用射频辨识技术来追踪废弃电子产品的去处，这种废弃物管理机制，目前医界已有应用实例，通过射频辨识技术的监控来管制可能造成感染的针头、药水等，信息科技产业只要稍加更动其作业模式，便可导入使用，而这些针对绿色环保而提出的射频辨识技术解决方案，成为这两年来制造业意欲前进欧洲市场的热门选项。

就射频辨识技术目前的发展来看，原本被视为杀手级应用的产业供应链，在芯片价格居高不下与辨识率不佳的双重利空下，再加上电子标签需人工贴附，以至于原本信誓旦旦要在2005年初全面采用的沃尔玛(Wal-Mart)，都被迫改弦易辙，以栈板与货箱安置射频辨识标签，取代原本将标签贴在每一零售品的计划。

目前大多数射频辨识电子标签大多以卷绕传输技术(roll-to-roll transfer)的方式制作，材质一般皆为不耐高温的聚乙烯(polyethylene，PE)材质。在中国台湾专利第I240210号所公开的“射频辨识电子标签组合系统与方法”中，将晶圆上的芯片以覆晶(flip chip)或顶针(ejector pin)方式取下，再以UV胶粘合于聚丙烯(polypropylene，PP)材质的胶带(tape)上形成芯片模块(strap)。上述技术可以应用于货物箱或栈板；然而，有背胶的电子标签既不耐高温，亦不易维持读取效能且价格昂贵。

另外，美国专利第7,432,816号公开一种具有射频辨识天线的印刷电路板。图1为美国专利第7,432,816号所公开的印刷电路板的横截面示意图。在图1中，一印刷电路板100上提供有一连接器121，以连接一射频辨识芯片120。该射频辨识芯片120具有作为射频辨识标签的射频辨识电路，以通过印刷电路板100上的天线110接收或传送数据，形成公知的偶极天线(dipole antenna)。由于天线110外接于该射频辨识芯片120，因此，射频辨识芯片120相较于具有天线结构的公知射频辨识标签具有较小的面积，但由于电路板中有诸多零件与金属导体，因此，偶极天线由于较易受导体干扰而造成读取效率不佳。

为了更进一步提高读取效能与无线射频标签成本，本发明将RFID芯片利用SMT工艺内建于微型电路板上并提供一种更适用于PCB(FR4)材质的天线设计，以达到高读取率、低成本、高稳定度的目的。

发明内容

本发明提供一种内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板以及其制作方法，将射频辨识标签以公知的表面粘着技术贴印于印刷电路板上并经过回炉焊接封装后的芯片于印刷电路板上，可加强阻抗稳定以提升标签的读取率，并且同时降低标签成本。

本发明提供一种内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板以及其制作方法，其使用导线的立体式天线，不但可降低印刷电路板板上标签的占用面积，也大幅增强了读取效能。

在一具体实施例中，本发明提供一种制造内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的方法，包括以下步骤：提供一印刷电路板，其上方铺设有一金属箔层；图案化该金属箔层，以形成一第一天线分支与一第二天线分支，该第一天线分支具有一长度以及至少两直角弯折；以及提供一封装芯片，并将该封装芯片通过连接垫贴合于该金属箔层上，以分别电性连接至该第一天线分支与该第二天线分支；其中该第一天线分支的该至少两直角弯折之间，形成有一介层孔，以使该第一天线分支通过该介层孔电性导通至该印刷电路板内的一金属导体。

在另一具体实施例中，本发明提供一种内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板，包括：一印刷电路板，其上方铺设有一图案化金属箔层，以形成一第一天线分支与一第二天线分支，该第一天线分支具有一长度以及至少两直角弯折；以及一封装芯片，其通过连接垫贴合于该金属箔层上，以分别电性连接至该第一天线分支与该第二天线分支；一介层孔，其形成于该第一天线分支的该至少两直角弯折之间，以使该第一天线分支通过该介层孔电性导通至该印刷电路板内或底层的一金属导体，形成类PIFA天线(Planar Inverted F Antenna)。

附图说明

图1为美国专利第7,432,816号所公开的印刷电路板的横截面示意图；

图2为本发明一具体实施例的一种制造内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的方法的示意流程图；

图3为本发明一具体实施例的一种内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的结构示意图；以及

图4为本发明另一具体实施例的一种内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的横截面示意图。

其中，附图标记

100        印刷电路板        110        天线

120        射频辨识芯片      121        连接器

140        接地层            141        第二天线分支

150        介层孔            201～203   步骤

300    印刷电路板          311    第一天线分支

312    第二天线分支        313    导线

320    封装芯片            321    连接垫

340    金属导体            350    介层孔

361    弯折                362    弯折

具体实施方式

为使本领域技术人员能对本发明的特征及功能有更进一步的认知与了解，本发明将通过以下实施例并且配合附图来详细说明本发明的精神与要义。

在本发明为在印刷电路板制造过程中，同时将射频辨识标签以公知的表面粘着技术贴印于印刷电路板上并经过回炉焊接封装后的芯片于印刷电路板上，有别于传统导电胶与超音波粘贴，如此大大加强阻抗稳定以提升标签的读取率，标签成本亦可同时降低。此外，本发明特别强调天线的构成，其使用导线的立体式天线，不但可降低印刷电路板板上标签的占用面积，也大幅增强了读取效能。

图2为本发明一具体实施例的一种制造内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的方法的示意流程图；而图3为本发明一内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的结构示意图。请同时参阅图2与图3，本发明的制造内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的方法包括以下步骤。首先，在步骤201中，提供一印刷电路板300，其上方铺设有一金属箔层。在步骤202中，图案化该金属箔层，以形成一第一天线分支311与一第二天线分支312，该第一天线分支311具有一长度以及至少两直角弯折361与362。在步骤203中，提供一封装芯片320，并将该封装芯片320通过连接垫321贴合于该金属箔层上，以分别电性连接至该第一天线分支311与该第二天线分支312。为了使印刷电路板上的射频辨识标签具有抗金属特性，在该第一天线分支311的该至少两直角弯折361与362之间，形成有一介层孔350，以使该第一天线分支311通过该介层孔350电性导通至该印刷电路板300内的一金属导体340。亦即，此种具有指向性射频辨识标签可适用于较多金属干扰的环境中，而不影响其高频特性。该介层孔350的位置可以用来达到控制频率谐振与阻抗匹配的目的。在本具体实施例中，该第一天线分支311上该至少两个直角弯折361与362的最接近该封装芯片320的直角弯折与该封装芯片320相距至少五分之一该第一天线分支311长度的距离。该封装芯片320为一以公知的打线贴合技术所形成的小型外引脚封装(small outline package，SOP)元件，其阻抗大约为17至30欧姆。该封装芯片320以表面粘着技术(surface mounting technology，SMT)贴合于该金属箔层上。此外，该金属导体亦可以连接至一接地端。

在本具体实施例中，该第二天线分支312亦具有两弯折以上的金属箔层，形成类PIFA天线。然而，为了减少印刷电路板上天线所占去的面积，并且改善天线和印刷电路板之间距离太近所造成的电磁干扰的问题，本发明另一具体实施例提出一种立体化的天线结构。图4即为本发明另一具体实施例的一种内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的横截面示意图。在图4中，该第二天线分支312可为一引线，以电性连接一适当长度的导线313，并使该导线313的主体与该印刷电路板300分离(off-board)，如此不但降低干扰的问题、增加读取率，也减少主机板上射频辨识天线占用空间，同时在组装电器产品时增加天线读取率、调整功能与组装弹性。综上所述，当知本发明提供一种内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板以及其制作方法，其中的天线结构特别适用于微型电路板，以达到高读取率、低成本、高稳定度的目的。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种制造内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一印刷电路板，其上方铺设有一金属箔层；

图案化该金属箔层，以形成一第一天线分支与一第二天线分支，该第一天线分支具有一长度以及两直角弯折；以及

提供一封装芯片，并将该封装芯片通过连接垫贴合于该金属箔层上，以分别电性连接至该第一天线分支与该第二天线分支；

其中该第一天线分支的该两直角弯折之间，形成有一介层孔，以使该第一天线分支通过该介层孔电性导通至该印刷电路板内或底层的一金属导体；

其中该第一天线分支上该两个直角弯折的最接近该封装芯片的直角弯折与该封装芯片相距至少五分之一该第一天线分支长度的距离。

2.根据权利要求1所述的制造内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的方法，其特征在于，该封装芯片为一小型外引脚封装元件。

3.根据权利要求1所述的制造内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的方法，其特征在于，该封装芯片以表面粘着技术贴合于该金属箔层上。

4.根据权利要求1所述的制造内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的方法，其特征在于，该金属导体连接至一接地端。

5.根据权利要求1所述的制造内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的方法，其特征在于，该第二天线分支具有至少两个弯折。

6.根据权利要求1所述的制造内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板的方法，其特征在于，该第二天线分支为一引线，以电性连接一导线，并使该导线的主体与该印刷电路板分离。

7.一种内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板，其特征在于，包括：

一印刷电路板，其上方铺设有一图案化金属箔层，以形成一第一天线分支与一第二天线分支，该第一天线分支具有一长度以及两直角弯折；以及

一封装芯片，其通过连接垫贴合于该金属箔层上，以分别电性连接至该第一天线分支与该第二天线分支；

一介层孔，其形成于该第一天线分支的该两直角弯折之间，以使该第一天线分支通过该介层孔电性导通至该印刷电路板内的一金属导体;

其中该第一天线分支上该两个直角弯折的最接近该封装芯片的直角弯折与该封装芯片相距至少五分之一该第一天线分支长度的距离。

8.根据权利要求7所述的内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板，其特征在于，该封装芯片为一小型外引脚封装元件。

9.根据权利要求7所述的内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板，其特征在于，该封装芯片以表面粘着技术贴合于该金属箔层上。

10.根据权利要求7所述的内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板，其特征在于，该金属导体连接至一接地端。

11.根据权利要求7所述的内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板，其特征在于，该第二天线分支具有至少两个弯折。

12.根据权利要求7所述的内建有射频辨识标签的天线的印刷电路板，其特征在于，该第二天线分支为一引线，以电性连接一导线，并使该导线的主体与该印刷电路板分离。

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