CN109643361A - 安装的芯片的生产的反馈控制 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种用于RFID组装件生产的反馈控制系统。该控制系统可以包括测量系统和控制系统。测量系统可以对RFID芯片组装件(例如，RFID条带或RFID天线)的一个或多个电特性进行测量。然后，测量系统可以与控制系统通信以调整影响电特性的一个或多个参数。一旦实现期望的一组电特性，芯片组装件就可以被固化。反馈控制系统可以动态地实现，其用于个体芯片组装件的精确组装，或者用于批量控制滚动生产线上的组装件的平均特性。反馈控制系统也可以以逐步的方式实现，并用于收集数据以及迭代地自我改进。

Description

安装的芯片的生产的反馈控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年7月7日提交的美国专利申请号15/204,503的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
射频识别(RFID)标记及标签是用于标记、识别和跟踪各种商品和人员的常用工具。如此标记的商品涉及广泛的行业，并且包括被运输的包裹、汽车、钥匙、牲畜、身份徽章以及商店中的货物。RFID标签(有源或无源)通常与RFID读取器一起使用，以从嵌入标记中的RFID标签读取信息。对于无源标签，典型的RFID读取器/写入器通过传送功率信号来激励标签中的应答器电路。功率信号可以传递可被存储在应答器存储器中的数据，或者应答器电路可以传送包含先前存储在其存储器中的数据的响应信号。如果应答器电路传送响应信号，则RFID读取器/写入器接收响应信号并解释所存储的数据。然后将数据传送到主计算机用于处理。
除了将芯片直接附接到天线之外，用于制造用在标签中的RFID芯片的另一种当前技术是使用条带组装系统。条带组装系统包括将RFID芯片插入RFID“条带”中，其中芯片连接到两个超大尺寸的接触焊盘。该技术允许更大规模地生产RFID部件，因为具有超大尺寸触点的芯片可以更容易地插入电路中，例如连接到天线。RFID条带通常在制造时安装在衬底上，并且也可以在使用中安装在衬底上。
在直接附接RFID系统和条带组装RFID系统中，电路的大规模生产可能导致所得到的RFID标签的一些变化。有时这种变化仅在最后被检测到，而没有合适的方法来校正它。需要一种动态校正RFID系统生产中的错误或变化的方法。
发明内容
本文公开了一种用于RFID组装件生产的反馈控制系统。该控制系统可以包括测量系统和控制系统。该测量系统可以对RFID芯片组装件(例如，RFID条带或RFID天线)的一个或多个电特性进行测量。然后，测量系统可以与控制系统通信，以调整影响电特性的一个或多个参数。一旦实现期望的一组电特性，芯片组装件就可以被固化。反馈控制系统可以被动态地实现，其用于个体芯片组装件的精确组装，或者用于批量控制滚动生产线上的组装件的平均特性。反馈控制系统也可以以逐步的方式实现，并用于收集数据以及迭代地自我改进。
附图说明
从示例性实施例的以下详细描述中，本发明的实施例的优点将是明显的。应结合附图考虑以下详细描述，其中：
示例性图1A示出了RFID芯片的简单电路图。
示例性图1B示出了安装的RFID芯片的简单电路图。
示例性图2A示出了安装在RFID条带上的RFID芯片的俯视图。
示例性图2B示出了安装在RFID条带上的RFID芯片的侧视图。
示例性图3示出了具有图示的参考轴线的RFID条带。
示例性图4示出了用于测量RFID条带的电特性的传统方法。
示例性图5示出了用于RFID安装的芯片/芯片组装件的生产的反馈控制系统的示意图。
示例性图6示出了用于RFID组装件生产的一种可能的控制系统。
示例性图7示出了反馈控制系统的流程图。
示例性图8示出了反馈控制系统的一种可替代实施例，该反馈控制系统可在将RFID芯片安装到天线上时使用。
示例性图9示出了反馈控制系统的一种可替代实施例的流程图。
具体实施方式
在针对本发明具体实施例的以下描述和相关附图中公开了本发明的各方面。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以设计可替代实施例。另外，将不详细描述本发明的示例性实施例的公知元件，或者将省略这些元件，以免模糊本发明的相关细节。此外，为了便于理解描述，下面讨论了本文使用的几个术语。
如本文所用，词语“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”。本文描述的实施例不是限制性的，而仅是示例性的。应该理解的是，所描述的实施例不必被解释为比其它实施例更优选或更具优势。此外，术语“本发明的实施例”、“实施例”或“发明”都不要求本发明的所有实施例包括所讨论的特征、优点或操作模式。
此外，本文描述的许多实施例是根据要由例如计算设备的元件执行的动作序列来描述的。本领域技术人员应该认识到，本文描述的各种动作序列可以由特定电路(例如专用集成电路(ASIC))和/或由通过至少一个处理器执行的程序指令来执行。另外，本文描述的动作序列可以完全在任何形式的计算机可读存储介质内实现，使得动作序列的执行能使至少一个处理器执行本文描述的功能。此外，本文描述的动作序列可以以硬件和软件的组合来实现。因此，本发明的各个方面可以以多种不同的形式实现，所有这些形式都被认为是在所要求保护的主题的范围内。另外，对于本文描述的每个实施例，任何这样的实施例的对应形式都可以在本文中被描述为例如“一种计算机被配置为”执行所描述的动作。
根据至少一个示例性实施例，可以描述用于RFID组装件生产的反馈控制系统。该控制系统可以包括测量系统和控制系统。测量系统可以对RFID芯片组装件(例如，RFID条带或RFID天线)的一个或多个电特性进行测量。然后，测量系统可以与控制系统通信，以调整影响电特性的一个或多个参数。一旦实现期望的一组电特性，芯片组装件就可以被固化。反馈控制系统可以被动态地实现，其用于个体芯片组装件的精确组装，或者用于批量控制滚动生产线上的组装件的平均特性。反馈控制系统也可以以逐步的方式实现，并用于收集数据以及迭代地自我改进。
参考示例性图1A和图1B，RFID芯片10可以包括两个连接点12，并且可以具有芯片电阻RC和芯片电容CC。安装的RFID芯片14还可以包括接头电阻RJ和寄生电容CP。芯片电阻可以主要取决于晶片级芯片的处理。与芯片电阻相比，在稳定的组装工艺中，接头电阻可以忽略不计，并且通常可以被假设为是恒定的。本发明设想连接装置可以是本领域已知的任何形式，诸如导电的、电的、磁的、电容的和/或其任何组合。
参考示例性图2A和图2B，RFID芯片20可以作为RFID条带30的一部分被安装。RFID条带30还可以包括接触焊盘32。RFID芯片20可以通过连接点22电耦合到接触焊盘32。连接点22可以包括芯片的表面上的凸起区域。粘合剂34可被用于将芯片20粘合到接触焊盘32。粘合剂34还可以包含导电颗粒，这些导电颗粒可以帮助在RFID芯片20和焊盘32之间形成电接触。
示例性图3示出了具有RFID芯片20、连接点22和接触焊盘32的RFID条带30。寄生电容CP可以是芯片20与接触焊盘32之间的重叠区域的尺寸和形状及其相对位置、接触焊盘32之间的间隙36的尺寸、粘合剂34的介电常数以及芯片20的表面与接触焊盘32之间的距离的函数。所有这些参数都受组装工艺的影响，并且可能随条带而变化。因此，当接头电阻RJ可以忽略不计时，RFID条带的电容CS由下式定义：
CS＝CC+CP
参考示例性图4，用于测量RFID条带30的电容和/或电阻的传统测量系统40可以利用接触点42，借助接触点42来创建与RFID条带30的接触焊盘32的电接触。示例性图4还示出了可以在条带30被安装在衬底50上的同时进行测量。衬底50可以是例如生产中使用的腹板(web)，诸如传送带、热稳定的PET、纸或所期望的其他腹板。在一些示例性实施例中，传统测量系统40可以是矢量网络分析器、阻抗分析器或能够测量芯片20与接触焊盘32或任何其他部件(诸如天线(未示出)或所期望的其他部件)之间的连接的任何其他系统。芯片附接系统可以在这些参数中具有一些变化，并且这些变化可以对总体CP和RP具有不同的贡献。例如，一个主要贡献是影响在芯片20的表面和焊盘32之间的分离间隔。
现在参考示例性图5，反馈控制系统100可以被用于动态调整安装在衬底50上的RFID条带30的电特性。反馈控制系统100可以包括测量系统110和控制机构120(如示例性图6中所示)。测量系统110还可以包括接触点112，这些接触点112可以允许反馈控制系统连续地测量RFID条带30上的电特性，例如电容和电阻。接触点112可以根据需要与RFID条带30进行直接电连接或者使用任何其他合适的方法进行电连接。控制机构120可以调整RFID芯片20与焊盘32的物理附接或连接，直到实现期望的一组电特性。调整可以包括在三个坐标轴(x、y和z)中的任何一个轴上移动芯片，这里示出以供参考。调整可以涉及移动携带芯片的设备、插针从晶片中弹出芯片并将其推入与键合区域接触、控制诸如空气压力、磁场、电弹性聚合物等参数以及在x、y和z方向中的一个或多个方向上产生力的其他手段。反馈控制系统100还可以用于其他芯片安装件中，例如用于将芯片直接附接到天线，或者根据需要用于其他用途。测量系统110还可以包括计算机或计算设备，该计算机或计算设备可以是能够确定是否已经实现了期望的电特性的。
示例性图6示出了如上所述并在示例性图5中示意性示出的控制机构的一个示例性实施例。控制机构120的一个示例性实施例是使用受热块122的热压缩工艺。热压缩是利用粘合剂34将RFID芯片20压入底座(例如条带30)的工艺。可以通过受热块122施加压力。在至少一个示例性实施例中，如示例性图5中所示并且如上所述的测量系统可以与受热块122结合使用，以在RFID芯片20的表面和焊盘32之间实现期望的z方向间隔，从而实现所得到的RFID条带30的期望的一组电特性。一旦实现期望的间隔，受热块122可以固化粘合剂34。受热块可以被加热到大约160℃-180℃的温度。
示例性图7总体上参考示例性图5至图6。在示例性图7中，可以示出使用类似于示例性图6中所示的并且如上所述的控制机构120的反馈控制系统100的流程图。在第一步骤70中，可以将初始压力施加到芯片组装件，例如组装到RFID条带中的RFID芯片。然后，在步骤72中，测量系统110可以测量电特性，例如芯片的寄生电容。取决于CP是比期望值高74还是低76，控制机构120可以增加或减小组装件上的压力。一旦在步骤78中实现了期望的CP，就可以保持压力，同时使芯片的位置相对于相关联的键合焊盘静止或者完成粘合剂的固化。固化可以在工艺结束时完成，或者可以在整个工艺中连续进行。在后一种情况下，可能需要有效的反馈系统来快速确定和施加正确的压力量。本发明预期可以通过本领域已知的方法和/或以下方法完成固化：使用热熔粘合剂，其中在芯片热时移动芯片，并且通过冷却使芯片的位置静止；使用UV或其他可光固化的粘合剂；和/或使用双组分粘合剂，其中当第一部分粘合剂处于其液态时改变位置，但通过施加第二材料(诸如促进剂)或甚至使用形成临时键合的结构粘合剂来固化粘合剂，然后经过一段时间或暴露于热量或其他能量之下成为永久性固化。
本发明还设想可以使用非粘合剂实施方式进行固化，诸如使用焊料，其中芯片在焊料处于其熔融状态时移动，并且通过冷却来固定位置。静态芯片的位置不需要利用粘合剂。例如，可以在非粘合剂实施方式中使用各种形式的焊接，诸如超声焊接和热声焊接。在另一个实施例中，二次操作可以施加材料(诸如被称为“斑点顶部(blob top)”的硅树脂)以保护芯片并将其键合。
现在参考示例性图8，当RFID芯片20被安装在天线202上时，可以使用反馈控制系统200的可替代实施例。天线202可以具有中心环路部分204，该中心环路部分204可以与安装的RFID芯片20的寄生电容CP谐振。在该实施例中，由测量系统210测量中心环路部分204的磁吸收频率而非电容。测量系统210可以与调整系统220通信地耦合，调整系统220可以在x轴、y轴或z轴中的任一个轴上产生或调整芯片20上的力F，以控制芯片20的位置、布置和/或间隔。
现在参考示例性图9，反馈控制系统300可以用于计算关于多个RFID芯片组装件(诸如RFID条带、RFID天线或所期望的其他组装件)的统计信息。芯片附接系统310可以将RFID芯片附接到腹板上的天线或条带。然后，腹板可以将组装件运送到测量系统320，测量系统320可以类似于示例性图5中所示并且如上所述的测量系统110。然后，如果需要，计算机330可以计算平均寄生电容CP及其标准偏差SD。也可以进行其他统计计算，但是在该示例中为了清楚起见将仅遵循这两个参数。然后可以使用计算的平均CP和SD来调整芯片附接系统310中使用的参数。芯片附接系统310的参数的调整可以在动态的基础上完成而不暂停生产，这可以允许测量系统320在调整和测量之间进行实时反馈。
总体参考示例性的图1至图9，还设想了其他示例性实施例。根据至少一个示例性实施例，RFID芯片附接系统可以包括：至少一个RFID芯片，类似于如上所述的任何反馈控制系统的反馈控制系统，以及根据需要用于条带、天线或任何其他合适的组装件类型的衬底。该实施例中的RFID芯片可以类似于RFID芯片10，其可以设计和制造成具有特意加大的键合区域，从而允许其附接到尺寸稳定性差的组装件。虽然由于所得到组装件的电特性中的过多变化而在传统制造中不经常利用该特性，但是在本文所描述的芯片附接系统中，反馈控制系统可以动态地控制所得到的电特性，从而导致较小的变化和较低的成本，但仍然是高品质的生产工艺。
根据另一示例性实施例，可以存储、分析和利用来自与特定调整如何影响特定特征(例如CP)有关的重复动态反馈调整-测量的数据，以创建在x轴、y轴或z轴中的任一个轴上的特定调整的结果的映射。然后可以将该映射重新集成到反馈控制系统中，使得可能需要较少的调整-测量集成，这可以显著加速生产工艺。
当前的描述对于将条带附接到天线也是有效的，因为条带的位置可以在芯片键合焊盘上动态地改变。可以施加压力并且在电容附接的情况下，天线键合焊盘可以被设计成有意地随位置变化的接头电容。例如，在一个实施例中，焊盘在上腹板方向上比更下方位置更窄，因此耦合电容并且因此安装的条带的电容是变化的。
前面的描述和附图说明了本发明的原理、优选实施例和操作模式。然而，本发明不应被解释为受限于上面讨论的特定实施例。本领域技术人员将理解上述实施例的额外变型。
因此，上述实施例应被视为说明性的而非限制性的。相应地，应当理解，本领域技术人员可以在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下对那些实施例做出改变。

Claims (15)

1.一种反馈控制系统，其包括：
具有多个接触点的测量系统；和
通信地耦合到所述测量系统的控制机构；
其中所述测量系统被配置为在RFID芯片组装件正在进行生产时测量所述RFID芯片组装件的至少一个物理特性，所述RFID芯片组装件具有至少一个RFID芯片，
其中所述控制机构被配置为响应于所测量的物理特性致使力被施加到所述RFID芯片组装件中的所述RFID芯片，所施加的力致使所测量的物理特性的改变，并且
其中所述反馈控制系统被配置为允许多次迭代物理特性的测量和力的施加。
2.根据权利要求1所述的反馈控制系统，其中所述至少一个物理特性是电容。
3.根据权利要求1所述的反馈控制系统，其中所述至少一个物理特性是磁吸收频率。
4.根据权利要求1所述的反馈控制系统，其中所述至少一个物理特性是电阻。
5.根据权利要求1所述的反馈控制系统，其中所述RFID芯片组装件还包括RFID条带。
6.根据权利要求1所述的反馈控制系统，其中所述RFID芯片组装件还包括RFID天线。
7.根据权利要求1所述的反馈控制系统，其中所述控制机构包括至少一个受热块。
8.根据权利要求7所述的反馈控制系统，其中所述至少一个受热块被配置为被加热到大约160℃-180℃的温度。
9.根据权利要求1所述的反馈控制系统，其中经由所述接触点完成所述至少一个物理特性的测量。
10.根据权利要求1所述的反馈控制系统，其中所述RFID芯片组装件还包括粘合剂，并且
其中所述控制机构还被配置为在所述测量系统测量所述至少一个物理特性处于最佳水平之后固化所述粘合剂。
11.根据权利要求1所述的反馈控制系统，其中所述控制机构被配置为以下列方式中的至少一种方式向所述RFID芯片施加力：
利用插针从晶片中弹出所述RFID芯片；
移动携带所述RFID芯片的设备；
推动所述RFID芯片与所述RFID组装件上的键合区域接触；
控制空气压力；
控制磁场；或者
向电弹性聚合物施加电流。
12.根据权利要求1所述的反馈控制系统，还包括数据的收集，其中所述数据与向所述RFID芯片施加力和所述至少一个物理特性的变化之间的关系相关；并且所述数据的应用优化了所述控制机构以便更有效地使用。
13.一种用于提供反馈控制的方法，其包括：
在腹板上生产RFID组装件；
使用至少一个参数来将RFID芯片附接到RFID组装件，所述至少一个参数定义所述RFID芯片如何附接到所述RFID组装件；
将所述组装件运送到测量系统；
测量所述RFID组装件的至少一个物理特性；
将所述至少一个物理特性的测量结果传达给计算设备；
计算所述至少一个物理特性在多个RFID组装件上的平均值；并且
响应于所计算的所述至少一个物理特性的平均值，改变所述至少一个参数中定义所述RFID芯片如何附接到所述RFID组装件的至少一个参数，其参数中的所述至少一个参数的改变致使所测量的物理特性的改变。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述计算设备被配置为基于所述多个RFID组装件的所述至少一个物理特性的所述测量结果来计算附加统计信息。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括生产具有键合区域的RFID芯片，使得所述RFID芯片能够安装在RFID组装件中；
最初利用未固化粘合剂将所述RFID芯片安装在RFID组装件上；
迭代地进行以下操作：
对所述RFID组装件的至少一个物理特性进行测量；并且
致使力被施加到所述RFID芯片上，所述力致使所述至少一个物理特性的改变；以及
固化所述粘合剂。
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