CN103839098B - 用于打印的射频识别（rfid）标签的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提供打印的射频识别（RFID）标签组件的装置和方法。在一个示例性实施例中，RFID标签组件包括衬底，衬底包括顶表面；和接收层，接收层包括具有导电特征的多个接收焊盘并且定位在衬底的顶表面上。RFID标签组件还可以包括定位在衬底的顶表面上的芯片。此外，RFID标签组件可以包括天线，天线被打印在接收层上，并且使用楔键合技术和球键合技术中的至少一个被接合到接收层。天线可以包括铜、铝、钯包覆的铜和铝包覆的铜引线或带中的至少一个。

Description

用于打印的射频识别（RFID）标签的装置和方法

技术领域

本发明一般地涉及用于射频识别的装置和方法，更具体地涉及用于打印的射频识别标签的装置和方法。

背景技术

射频识别（RFID）标签表示使用射频（RF）波或信号来传输数据。RFID系统通常包括RFID标签和RFID阅读器。RFID读取器也称作询问器，可以将RFID信号传送到RFID标签。RFID标签可以接收信号，并作为响应，传输存储在RFID标签的存储器中的识别信息。RFID标签识别信息可以包括识别RFID标签的数字和/或可以包括识别RFID标签所附接的产品的信息。

发明内容

根据本发明的各个方面，公开了一种射频识别（RFID）标签组件，该射频识别标签组件包括：衬底，衬底包括顶表面；接收层，接收层定位在衬底的顶表面上；芯片，芯片定位在衬底的顶表面上；和天线，天线由带和引线中的至少一个组成，其中，天线被打印在衬底的顶表面、接收层和芯片中的至少一个上，并且使用引线键合技术被接合到芯片和接收层中的至少一个。

在某些方面，RFID标签组件可以包括其中，接收层包括多个接收焊盘，芯片被附接到衬底的顶表面。

在某些方面，RFID标签组件可以包括其中，多个接收焊盘包括导电材料。

在某些方面，RFID标签组件可以包括其中，使用楔键合技术将天线接合到接收层。

在某些方面，RFID标签组件可以包括其中，使用球键合技术将天线接合到接收层。

在某些方面，RFID标签组件可以包括其中，接收层包括预涂覆粘结剂，芯片定位在接收层上。

在某些方面，RFID标签组件可以包括其中，预涂覆粘结剂包括具有绝缘特性的材料。

在某些方面，RFID标签组件可以包括其中，天线包括铜、铝和钯包覆的铜引线或带中的至少一个。

根据本发明的各个方面，公开的实施例可以包括一种制造射频识别（RFID）标签组件的方法，该方法包括：将芯片附接到具有顶表面的衬底上；将接收层附接到衬底的顶表面上；在衬底的顶表面上定位芯片；在衬底的顶表面、接收层和芯片中的至少一个上打印天线，其中天线包括引线和带中的至少一个；并且使用引线键合技术将天线接合到芯片和接收层中的至少一个。

在某些方面，制造RFID标签组件的方法可以包括其中，接收层包括多个接收焊盘，芯片被附接到衬底上。

在某些方面，制造RFID标签组件的方法可以包括其中，多个接收焊盘包括导电材料。

在某些方面，制造RFID标签组件的方法可以包括其中，使用楔键合技术将天线接合到接收层。

在某些方面，制造RFID标签组件的方法可以包括其中，使用球键合技术将天线接合到接收层。

在某些方面，制造RFID标签组件的方法可以包括其中，接收层包括预涂覆粘结剂，芯片定位在接收层上。

在某些方面，制造RFID标签组件的方法可以包括其中，预涂覆粘结剂包括具有绝缘特性的材料。

在某些方面，制造RFID标签组件的方法可以包括其中，当将天线打印到接收层时，同时将天线接合到接收层。

在某些方面，制造RFID标签组件的方法可以包括其中，天线包括铜、铝、钯包覆的铜和铝包覆的铜引线或带中的至少一个。

根据本发明的各个方面，公开的实施例可以包括一种制造无芯片射频识别（RFID）标签组件的方法，该方法包括：将接收层附接到具有顶表面的衬底；在衬底的顶表面和接收层中的至少一个上打印天线，其中天线包括铜、铝、钯包覆的铜和铝包覆的铜中的至少一个；并且使用引线键合技术将天线接合到接收层。

在某些方面，制造无芯片RFID标签组件的方法可以包括其中，同时将天线打印在接收层上并接合到接收层。

根据本发明的各个方面，公开的实施例可以包括一种无芯片射频识别（RFID）标签组件，其包括：衬底，衬底包括顶表面；接收层，接收层包括多个定位在衬底的顶表面上的接收焊盘；天线，天线包括铜、铝、钯包覆的铜和铝包覆的铜中的至少一个，天线被打印在接收层上，并且天线使用楔键合技术和球键合技术中的至少一个被接合到接收层。

附图说明

图1是示出符合某些公开的实施例的示例性射频识别（RFID）标签的剖视图；

图2是示出符合某些公开的实施例的用于制造打印的RFID标签的示例性方法的流程图；

图3a是示出符合某些公开的实施例的用于制造打印的RFID标签的示例性方法的俯视图；

图3b是示出符合某些公开的实施例的用于制造打印的RFID标签的示例性方法的俯视图；

图3c是示出符合某些公开的实施例的用于制造打印的RFID标签的示例性方法的俯视图；

图3d是示出符合某些公开的实施例的用于制造打印的RFID标签的示例性方法的俯视图；和

图4是示出符合某些公开的实施例的用于制造打印的RFID标签的示例性方法的侧视图。

具体实施方式

射频识别（RFID）的市场很大，这是由于射频识别具有广泛适用性和很多潜在应用。例如，RFID系统可以用于自动跟踪和盘存、运输和物理管理、非接触支付、机器可读文档和识别、生物特征匹配和安全、动物识别等。高需求会产生保持生产成本低的相应期望。对于基于芯片的RFID（包括有源RFID标签和无源RFID标签，这两个标签都是微型芯片）以及使用利用导电墨水打印的电路的无芯片RFID两者，一个期望是便宜地制造作为天线的低成本导电迹线。

当前制造RFID标签的方法涉及化学蚀刻剂或者不允许使用便宜金属作为天线。此外，在基于芯片的RFID标签情况中，制造方法经常将天线制造过程和将芯片接合到衬底的过程分开。例如，可以使用蚀刻方法来制造RFID天线。在这些情况下，真空电镀（VM）或不导电真空电镀（NCVM）技术可以用于在真空腔中通过沉积过程将金属施加到衬底。在施加金属之后，可以将掩模沉积在金属上，使待去除的金属未被掩盖或暴露。然后可以使用蚀刻在暴露区域中去除金属，从而形成天线。尽管可以使用便宜金属，但是该过程会涉及化学蚀刻剂并因此会产生显著的化学废弃物。

作为另一示例，可以使用金属纳米颗粒数字打印来制造RFID标签。数字打印允许单独的天线设计，这对于制造无芯片RFID标签是有用的。例如，可以使用银纳米颗粒墨水将打印的天线施加在纸和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）衬底上。在打印之后，银纳米颗粒可以被烧结成高导电迹线。尽管数字打印可以比蚀刻过程使用更少的金属，但是便宜金属（例如铝和铜）经常不是空气稳定的。即，当暴露于环境氧气时，铜和铝纳米颗粒会迅速氧化。因此，这些便宜金属不能使用。

本发明的实施例一般地涉及用于射频识别的装置和方法，更具体地涉及用于打印的射频识别标签的装置和方法。在某些公开的实施例中，可以使用自顶向下方法来打印用于RFID标签的便宜的高导电金属迹线以形成天线结构。公开的实施例可以使用低成本材料作为金属迹线，如例如，铜、铝和钯包覆的铜引线或带。此外，公开的实施例可以使用允许改变天线设计的数字处理，这对于无芯片RFID制造非常有用。公开的实施例还允许天线制造过程和将芯片接合到衬底的过程彼此整合在一起，这可以简化基于芯片的RFID标签制造。此外，可以在不使用化学品和产生的化学废弃物的情况下实施公开的实施例。

下面的详细描述涉及附图。可能的情况下，相同的附图标记将在全部附图和下面的描述中使用以表示相同或相似的部件。尽管本文公开了几个示例性实施例和特征，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以有修改、改变和其他实施方式。例如，可以对附图中示出的部件进行替换、增加或修改，并且可以通过对公开的方法进行替换、重新排列或增加步骤来修改本文公开的示例性实施例。相应地，下面的详细描述不限制本发明。

图1是示出符合某些公开的实施例的示例性RFID标签的剖视图。具体地，图1示出具有根据本文公开的方法和过程打印的天线的示例性RFID标签100。如图1所示，RFID标签100可以包括衬底110、芯片120、接收层130和天线140。在某些实施例中，RFID标签110可以是有源RFID标签140，并且可以包括板载电源（未示出），例如电池。在其他实施例中，RFID标签140可以是无源RFID标签140，并且可以替代地由接收的射频（RF）询问信号提供电力。

衬底110可以是构造成作为RFID标签100的稳定下方基层的任意材料。衬底110可以具有顶表面和/或底表面，一个或多个部件、器件等可以被附接到顶表面和/或底表面。在某些实施例中，顶表面和/或底表面可以是平坦表面。芯片120可以是集成电路，该集成电路具有存储数据和信息的存储器、和处理数据和信息并调制和解调RF信号的处理单元。数据和信息可以包括例如识别RFID标签的数字或字母数字表述，和/或数据和信息可以包括识别RFID标签所附接的产品或对象的信息，例如，产品序列号或识别号、库存号、批号/批次号等。在某些实施例中，芯片120可以是硅芯片。

接收层130可以是构造成接收用于天线140的材料的层。在某些实施例中，接收层130可以包括一个或多个粘结层，粘结层预涂覆或打印在衬底110上并且构造成接收用于天线140的材料。例如，接收层130可以是一层或多层任意类型的压敏粘结膜或带，并且可以被预涂覆或打印在衬底110上。在其他实施例中，接收层130可以包括预涂覆（打印）在衬底110上的多个接合焊盘。尽管使用单数形式，但是接收层130可以表示多个接收层130。

用于接收层130的材料可以基于用于将天线140连接或附接到接收层130的方法来选择。用于将天线140连接或附接到接收层130的一个示例性方法是引线键合，引线键合包括球键合和楔键合。例如，因为球键合通常使用高脉冲电压来熔化引线以形成连接和附接，所以当使用球键合作为将天线140连接或附接到接收层130的方法时，可以选择导电材料用于接收层130。因此，在某些实施例中，当使用球键合时，接收层130可以包括使用例如银纳米颗粒墨水以预定布局打印在衬底110上的导电焊盘。天线140然后可以使用球键合被附接至打印的银焊盘上以形成期望形状的天线140。楔键合可以使用压力来形成连接或附接。结果，当使用楔键合时，接收层130可以是导电的或者具有导电特征，例如打印的银纳米颗粒接收焊盘，或者接收层130可以是绝缘体或者具有绝缘特性，例如压敏粘结材料。球键合技术能够提供达10mm长的互连，而楔键合技术能够提供更长的接合。在实施例中，相邻导电接收焊盘的距离小于20mm，包括小于10mm或小于5mm。压敏粘结接收层和引线或带之间的粘结力大于0.5克，包括大于2克或大于5克。利用这两种接合技术，接合芯片的过程可以与天线制造过程同时或近似同时地完成。

天线140可以是构造成使得RFID标签100能够使用RF波发送和/或接收数据的任意导电引线或带。根据天线设计，除了其他方面之外，存储在RFID标签110中的数据可以从远达几码之外被读取，而不需要在RFID阅读器的视线内。在某些实施例中，来自RFID阅读器（未示出）的RF能量可以由天线140接收并且用于向芯片110提供电力，芯片110然后可以改变天线上的电负载以将其自身的信号反射回去。在某些实施例中，任意类型的导电引线或带可以用于天线140，包括例如银、金和/或更低成本引线或带，例如铜、铝、钯包铜、铝包铜等。此外，在某些实施例中，任意尺寸的导电引线或带可以用于天线140，包括例如，直径在约10毫米和100毫米之间或者直径从约15毫米到约50毫米的引线，和厚度在约5毫米和50毫米之间或者厚度从约5毫米到约30毫米、并且宽度在约10毫米和200毫米之间或者宽度从约20毫米到约150毫米的带。

图2是示出符合某些公开的实施例的用于制造打印的RFID标签的示例性方法的流程图。具体地，图2示出符合本发明的示例性实施方式的流程图200，其中使用自顶向下层状处理来制造RFID标签，例如RFID标签100。

如图2所示，芯片120可以被附接到衬底110（210）。接收层130也可以被附接到衬底110（220）。如上文结合图1所述，接收层130可以是预涂覆或打印在衬底110上的粘结层，而在其他实施例中，接收层130可以是打印在衬底110上的多个接合焊盘。可以想到，芯片120的附接和接收层130的附接可以互换。即，在某些实施例中，接收层130可以在芯片120被附接到衬底110之前被附接到衬底110。

然后，打印天线140（230）。在某些实施例中，天线140可以被打印在层叠的衬底110、芯片120和接收焊盘130上，并且如上文结合图1所述使用引线键合处理被接合到芯片120和/或接收焊盘130。喷嘴或其他打印装置可以用来打印天线140。喷嘴的运动可以经数字设计和编程。因此，可以很容易地改变天线设计。在实施例中，打印和接合步骤或处理同时进行。

在打印的RFID标签是无芯片RFID标签的实施例中，用于制造打印的无芯片RFID的方法类似于图2中公开的方法。即，接收层130可以按照与图2的220中所公开的类似方式附接到衬底110。如上文结合图1所述，接收层130可以是预涂覆或打印在衬底110上的粘结层，而在其他实施例中，接收层130可以是打印在衬底110上的多个接合焊盘。然后，天线140可以按照与图2的230中公开的类似方式进行打印。在某些实施例中，天线140可以打印在层叠的衬底110和接收焊盘130上，并且使用引线键合处理接合到接收焊盘130，如上文结合图1所述。如上文结合图2所述，喷嘴或其他打印装置可以用来打印天线140。

图3a至图3d各自是示出符合某些公开的实施例的用于制造打印的RFID标签的示例性方法的俯视图。具体地，图3a-图3d示出图2的流程图200的示例性方法。图3a示出在附接芯片120之前衬底110的示例性俯视图。图3b示出在将芯片120附接到衬底110（图2的210）之后衬底110的示例性俯视图。图3c示出在附接或打印接收层130（图2的220）之后RFID标签100的示例性俯视图。如上所述，接收层130可以在芯片120被附接之前被附接到衬底110。图3d示出在打印和接合天线140（图2的230）之后衬底110的示例性俯视图。

图4是示出符合某些公开的实施例的用于制造打印的RFID标签的示例性方法的侧视图。具体地，图4示出具有根据本文公开的方法和过程打印的天线140的示例性RFID标签100。如图4所示，RFID标签100可以包括衬底110、芯片120、接收层130和天线140。在某些实施例中，RFID标签110可以是有源RFID标签140，并且可以包括板载电源（未示出），例如电池。在其他实施例中，RFID标签140可以是无源RFID标签140，并且可以替代地由接收的RF询问信号提供电力。

此外，如图4所示，RFID标签100的制造还可以包括引线/带160和喷嘴170。如上文结合图1中的天线140所述，引线/带160可以是引线或带，并且可以用于形成RFID标签100的天线140。喷嘴170可以是构造成根据本文公开的实施例的沉积或打印引线/带160的任意装置。

Claims (10)

1.一种制造射频识别（RFID）标签组件的方法，所述方法包括：

将芯片附接到具有顶表面的衬底；

将接收层附接到所述衬底的所述顶表面；

在所述衬底的所述顶表面上定位所述芯片；

在所述衬底的所述顶表面、所述接收层和所述芯片中的至少一个上打印天线，其中所述天线包括引线和带中的至少一个；并且

使用引线键合技术将所述天线接合到所述芯片和所述接收层中的至少一个；

其中，所述接收层至少包括第一和第二接收焊盘；并且其中所述天线包括键合引线，所述键合引线具有附接到第一接收焊盘的第一端，附接到芯片的第二端，以及第一端和第二端之间的中间位置；并且其中所述中间位置附接到第二接收焊盘。

2.根据权利要求1所述的制造RFID标签组件的方法，其中，所述芯片被附接到所述衬底。

3.根据权利要求2所述的制造RFID标签组件的方法，其中，所述多个接收焊盘包括导电材料。

4.根据权利要求3所述的制造RFID标签组件的方法，其中，使用楔键合技术将所述天线接合到所述接收层。

5.根据权利要求3所述的制造RFID标签组件的方法，其中，使用球键合技术将所述天线接合到所述接收层。

6.根据权利要求1所述的制造RFID标签组件的方法，其中，所述接收层包括预涂覆粘结剂，所述芯片定位在所述接收层上。

7.根据权利要求6所述的制造RFID标签组件的方法，其中，所述预涂覆粘结剂包括具有绝缘特性的材料。

8.一种射频识别（RFID）标签组件，包括：

衬底，所述衬底包括顶表面；

接收层，所述接收层定位在所述衬底的所述顶表面上；

芯片，所述芯片定位在所述衬底的所述顶表面上；和

天线，所述天线由带和引线中的至少一个组成，其中，所述天线被打印在所述衬底的所述顶表面、所述接收层和所述芯片中的至少一个上，并且使用引线键合技术被接合到所述芯片和所述接收层中的至少一个；

其中，所述接收层至少包括第一和第二接收焊盘；并且其中所述天线包括键合引线，所述键合引线具有附接到第一接收焊盘的第一端，附接到芯片的第二端，以及第一端和第二端之间的中间位置；并且其中所述中间位置附接到第二接收焊盘。

9.一种制造无芯片射频识别（RFID）标签组件的方法，所述方法包括：

将接收层附接到具有顶表面的衬底；

在所述衬底的所述顶表面和所述接收层中的至少一个上打印天线，其中所述天线包括铜、铝、钯包覆的铜和铝包覆的铜引线或带中的至少一个；并且

使用引线键合技术将所述天线接合到所述接收层；

其中，所述接收层至少包括第一和第二接收焊盘；并且其中所述天线包括键合引线，所述键合引线具有附接到第一接收焊盘的第一端，附接到芯片的第二端，以及第一端和第二端之间的中间位置；并且其中所述中间位置附接到第二接收焊盘。

10.一种无芯片射频识别（RFID）标签组件，包括：

衬底，所述衬底包括顶表面；

接收层，所述接收层包括多个定位在所述衬底的所述顶表面上的接收焊盘；

天线，所述天线包括铜、铝、钯包覆的铜和铝包覆的铜引线或带中的至少一个，所述天线被打印在所述接收层上，并且所述天线使用楔键合技术和球键合技术中的至少一个被接合到所述接收层；

其中，所述接收层至少包括第一和第二接收焊盘；并且其中所述天线包括键合引线，所述键合引线具有附接到第一接收焊盘的第一端，附接到芯片的第二端，以及第一端和第二端之间的中间位置；并且其中所述中间位置附接到第二接收焊盘。