CN110245738A

CN110245738A - 耐高温rfid标签

Info

Publication number: CN110245738A
Application number: CN201810194015.4A
Authority: CN
Inventors: 刘台华; 宋意君
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2019-09-17

Abstract

一种耐高温RFID标签，包括：一载体，包括一凹槽，凹槽中包括多个电极接点，且载体的表面上设置有多个天线，多个电极接点连接至多个天线；一RFID晶粒，设置在凹槽中，且RFID晶粒通过多条连接线连接至多个电极接点；一盖体，覆盖在凹槽上；以及一保护结构层，覆盖载体、多个天线及盖体。

Description

耐高温RFID标签

技术领域

本发明关于一种无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)标签，特别指一种可耐例如300℃以上，甚至是1000℃的极高温的耐高温RFID标签。

背景技术

在现有技术中，一般传统的RFID标签设计其天线制作多数是通过印刷或蚀刻至纸张、塑料膜、电路板(Printed Circuit Board，PCB)或陶瓷的载体(Alumina)上，之后再将RFID的集成电路((Integrated Circuit，IC)晶粒利用倒晶封装(flip chip)技术置入于天线的载体上。另一方法是先将RFID晶粒先封装成一般IC的封装结构，如SOT或QFN，以保护IC，接着再利用表面黏着技术(Surface mount technology，SMT)的方式将RFID组件放置天线载体上，如此即可完成传统结构的RFID标签。

然而，上述传统的RFID标签结构的应用环境通常为仓储环境、半导体制程生产线环境等一般室温状态的环境中，若要将传统的RFID标签结构应用于高温环境下，传统的RFID标签结构会因为高温而出现错误，甚至被烧毁。

另一方面，工业4.0是全世界产业的目标，旨在将现有的工业相关技术、销售与产品体验统合起来，并建立具有适应性、资源效率和人因工程学的智能型工厂。因此，工厂内各生产流程及步骤中都需产品身分认证以确保生产质量及生产效率分析，并改善制造流程以增加效率、降低成本、增加获益，但许多产品在生产流程中常需要处在高温的环境中。因此，代表产品身分的RFID标签也必须能在超高温(>300℃)的环境下生存。

基于上述原因，如何提供一种耐高温的RFID装置，让需要在高温环境下工作的工业生产亦能使用RFID感应技术，以达到智能化的感应读取行为，乃是待解决的问题。

发明内容

为达成前述目的，本发明提供一种耐高温RFID标签，包括：一载体，包括一凹槽，凹槽中包括多个电极接点，且载体的表面上设置有多个天线，多个电极接点连接至多个天线；一RFID晶粒，设置在凹槽中，且RFID晶粒通过多条连接线连接至多个电极接点；一盖体，覆盖在凹槽上；以及一保护结构层，覆盖载体、多个天线及盖体。

较佳地，RFID晶粒为一裸晶状态，且RFID晶粒通过一黏着层而设置在凹槽中。

较佳地，黏着层为共晶合金。

较佳地，共晶合金为金/硅合金或金/锗合金。

较佳地，保护结构层包括一外部隔热层以及一内部绝热层，外部隔热层具有一第一厚度，内部绝热层具有一第二厚度。

较佳地，外部隔热层及内部绝热层为液态涂层，液态涂层覆盖载体、多个天线及盖体后，会固化并形成保护结构层。

较佳地，盖体与凹槽之间为气密封装。

较佳地，载体及盖体的材质为陶瓷。

较佳地，连接线为金线。

本发明实施例提供了一种耐高温的RFID标签，其特殊的结构将一裸晶形式的RFID晶粒设置于一载体的凹槽中，且该凹槽与覆盖该凹槽的一盖体呈现气密封装，以避免RFID晶粒氧化并加强隔热效果。再者，本发明的耐高温的RFID标签进一步通过保护结构层来达成外部隔热及绝热效果，以让耐高温的RFID标签可在高温环境下持续滞留1小时以上。本发明的耐高温的RFID标签可让需要在高温环境下工作的工业亦能使用RFID感应技术，以达到智能化的感应读取行为。

附图说明

本领域技术人员在参照附图阅读下方的详细说明后，可以对本发明的各种态样以及其具体的特征与优点有更良好的了解，其中，该些附图包括：

图1a为说明本发明一实施例的不包括保护结构层的耐高温RFID标签的立体透视图；

图1b为说明本发明一实施例的包括保护结构层的耐高温RFID标签的立体透视图；

图2a为说明本发明一实施例的耐高温RFID标签的侧面剖视示意图；

图2b为说明本发明图2a中的耐高温RFID标签的A区域结构的放大示意图；

图2c为说明本发明一实施例的不包括保护结构层的耐高温RFID标签的上视示意图；

图2d为说明本发明一实施例的包括保护结构层的耐高温RFID标签的上视示意图；以及

图3为说明本发明另一实施例的耐高温RFID标签的结构放大示意图。

1 耐高温RFID标签

10 载体

20 RFID晶粒

30 盖体

40 保护结构层

101 凹槽

103 天线

105 电极接点

201 连接线

203 黏着层

401 外部隔热层

403 内部绝热层

1030 同轴馈入线

A 区域

具体实施方式

以下配合图式及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。

图1a为一立体透视图，用以说明本发明一实施例的不包括保护结构层的耐高温RFID标签；图1b为一立体透视图，用以说明本发明一实施例的包括保护结构层的耐高温RFID标签。请参照图1a及图1b，在本发明一实施例中，耐高温RFID标签1包括一载体10、一RFID晶粒20、一盖体30以及一保护结构层40。由图1a可看出，载体10包括一凹槽101，RFID晶粒20即是设置于凹槽101中，且载体10上及凹槽101中印刷设置有多个天线103，RFID晶粒20即与天线103连接，设置于凹槽101中的RFID晶粒20的结构会于后文中做详细说明。再由图1b可看出，盖体30覆盖在凹槽101上，且盖体30与凹槽101之间为气密封装，当盖体30覆盖住凹槽101后，会再设置一保护结构层40，保护结构层40覆盖住整个载体10、天线103及盖体30。

此外，在本发明一实施例中，载体10及盖体30的材质为陶瓷，陶瓷材料可耐大于300℃的高温。应了解的是，本发明的耐高温RFID标签1的整体大小并不大，耐高温RFID标签1的长度可为5～8厘米，宽度可为2～4厘米，高度可为1～3厘米，因此，本发明的耐高温RFID标签1因其微型体积而可应用于各种产业中。

另一方面，本发明的耐高温RFID标签1的结构的设计概念为，在载体10上先设计一个凹槽101，之后将RFID晶粒20放置入内做连接天线103的地方，完成后再盖上一个盖体30覆盖至凹槽101上方，并作气密封装，以保护RFID晶粒20不会因高温而氧化并加强隔热效果。

再者，因耐高温RFID标签1体积的限制及抗金属的特性，天线103采用陶瓷基板平面型倒F天线(Planar inverted-F antenna，PIFA)的天线结构，因此天线103包括一同轴馈入线1030。PIFA天线的优点为，因为PIFA天线可视为利用λ/4谐振的小型薄型的天线，体积相对较小，适合应用于各种产业中，且非常适合用作隐藏式天线。

图2a为一示意图，用以说明本发明一实施例的耐高温RFID标签的侧面剖视结构；图2b为一放大示意图，用以说明本发明图2a中的耐高温RFID标签的区域A的结构。请参照图2a及图2b，载体10上的凹槽101中包括多个电极接点105，且载体10的表面上印刷设置有天线103，天线103延伸至凹槽101中，电极接点105连接至天线103。RFID晶粒20即通过多条连接线201连接至电极接点105。其中，连接线201可为金线，且直接从RFID晶粒20上的焊点打线连接至电极接点105上。

应注意的是，此时RFID晶粒20为裸晶(bare die)封装，但为了必须要保护RFID晶粒20的表面，且为要达到耐超高温的需求，必不能在RFID晶粒20的表面覆盖任何东西，以免高温时覆盖物产生膨胀挤压效应，进而破坏RFID晶粒20。因此，在本发明一实施例中，是通过盖体30覆盖至凹槽101上方，并作气密封装，以保护RFID晶粒20不会因高温而氧化并加强隔热效果，之后在用一保护结构层40覆盖住载体10、天线103及盖体30。

另一方面，在本发明一实施例中，RFID晶粒20通过一黏着层203而设置在凹槽101中，黏着层203可为具有高温溶点特性的共晶合金(eutectic alloy)，其熔点可达380℃，例如为金/硅合金或金/锗合金，以防高温时融脱而使RFID晶粒20滑动，本发明的设置方式可使RFID晶粒20在高温环境下亦可固定在凹槽101中。应了解的是，在本发明其他实施例中，亦可使用其他耐高温的材料进行黏着或以其他方式固定，以将RFID晶粒20设置于凹槽101中。

图2c为一上视示意图，用以说明本发明一实施例的不包括保护结构层的耐高温RFID标签；图2d为一上视示意图，用以说明本发明一实施例的包括保护结构层的耐高温RFID标签。请参照图2b、图2c及图2d，由上视图可看出，在本发明一实施例中，RFID晶粒20通过四条连接线201与四个电极接点105连接，并进一步通过四个电极接点105与天线103连接，之后再通过一盖体30覆盖住凹槽101，最后再通过保护结构层40覆盖住载体10、天线103及盖体30。其中，保护结构层40可以为一液态涂层，并通过湿式涂布方式、刮槽式涂布、浸泡式涂布、旋转式涂布、喷涂式涂布或狭缝式涂布的其中之一者的涂布方式涂布在载体10、天线103及盖体30上，之后该液态涂层会固化并形成保护结构层40；在本发明另一实施例中，可通过将保护结构层40作为一固态薄膜后，再于载体10、天线103及盖体30上涂一层胶，之后再将保护结构层40及载体10、天线103及盖体30透过胶而贴合结合，使保护结构层40覆盖住载体10、天线103及盖体30。再者，保护结构层40具有隔热效果，当温度上升至一定高温时，保护结构层40即会迅速膨胀，让空气流入，使高温不会直接加热至内层的RFID晶粒20等物体，并有降温作用。其中，保护结构层40的体积大小可依使用环境的温度及RFID晶粒20的耐热程度而自行设计并作调整。

图3为一放大示意图，用以说明本发明另一实施例的耐高温RFID标签的结构。请参照图3，在本发明另一实施例中，耐高温RFID标签的结构基本上与图2b中示出的结构相似，差别在于，保护结构层40进一步包括一外部隔热层401以及一内部绝热层403，且外部隔热层401具有一第一厚度，内部绝热层403则具有一第二厚度，而外部隔热层401及内部绝热层403皆可为上述的液态涂层。将保护结构层40设置为二层的优点为，当温度上升至一定高温时，外部隔热层401即会迅速膨胀，让空气流入，使高温不会直接加热至内层的RFID晶粒20等物体，并有降温作用。但当外部隔热层401燃烧膨胀后，仍会有部分的热流进入至作为第二层的内部绝热层403。内部绝热层403为一个坚硬的材料，即使在高温状态下也不会破裂，并同时具有极佳的绝热特性。因此，当保护结构层40具有二层结构时，不仅降低了RFID晶粒20本体受热的最后温度，并保护RFID晶粒20本体免受外物的撞击。其中，外部隔热层401的第一厚度及内部绝热层403的第二厚度可依使用环境的温度及RFID晶粒20的耐热程度而自行设计并作调整；此外，外部隔热层401的第一厚度可大于内部绝热层403的第二厚度，以达到最佳的隔热效果。

现将叙述本发明的耐高温RFID标签的应用方式，在本发明的一应用中，可将耐高温RFID标签应用于殡葬业的自动读取程序。举例而言，将本发明的耐高温RFID标签嵌入设置于一往生者配戴的手环上或该往生者欲使用的棺材上，同时，耐高温RFID标签中储存有该往生者的相关数据，例如名字、性别等相关资料。当该往生者要进入火化程序时，会先通过一RFID读取装置读取耐高温RFID标签，以确认往生者的身份是否正确；之后该往生者会进入火化程序，火化时的温度有可能会到达800℃至1000℃的高温，且必须持续在此高温环境下滞留1小时，此时，本发明的耐高温RFID标签即可通过其特殊的结构设计及保护结构层来保护当中的RFID晶粒，且在滞留一段时间并使外部结构层膨胀燃烧后，作为耐高温RFID标签核心部分的RFID晶粒并不会受损。因此，当该往生者火化完毕后，本发明的耐高温RFID标签会连同烧出来的骨灰一起被保留下来。如此一来，当要把骨灰进一步装进骨灰坛前，可再次通过RFID读取装置读取留下来的耐高温RFID标签，以进一步确认该往生者的身份，避免把骨灰装进错的骨灰坛的情况发生。

在本发明的另一应用中，可将耐高温RFID标签应用于钢铁工业的自动读取程序。举例而言，将本发明的耐高温RFID标签嵌入或贴附设置于一钢铁熔炉上或其他需盛装高温金属溶液的模具上，同时，耐高温RFID标签中储存有该钢铁熔炉或该模具的相关数据，例如编号、盛装溶液类型等。当钢铁熔炉或该模具在使用前会先通过一RFID读取装置读取耐高温RFID标签，以确认该钢铁熔炉或该模具的编号或欲盛装金属溶液的类型；之后，当该钢铁熔炉或该模具盛装金属溶液并欲前往下一生产线制作点前，可再次通过RFID读取装置读取耐高温RFID标签，以进一步确认该钢铁熔炉或该模具所盛装的金属溶液的类型是否正确。本发明的耐高温RFID标签因其特殊结构而不会被金属溶液的高温所影响，进而可正常进行自动读取程序。

综上所述，本发明提供了一种耐高温的RFID标签，其特殊的结构将一裸晶形式的RFID晶粒设置于一载体的凹槽中，且该凹槽与覆盖该凹槽的一盖体呈现气密封装，以避免RFID晶粒氧化并加强隔热效果。再者，本发明的耐高温的RFID标签进一步通过保护结构层来达成外部隔热及绝热效果，以让耐高温的RFID标签可在高温环境下持续滞留1小时以上。本发明的耐高温的RFID标签可让需要在高温环境下工作的工业亦能使用RFID感应技术，以达到智能化的感应读取行为。

以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims

1.一种耐高温RFID标签，其特征在于，包括：

一载体，包括一凹槽，该凹槽中包括多个电极接点，且该载体的表面上设置有多个天线，该多个电极接点连接至该多个天线；

一RFID晶粒，设置在该凹槽中，且该RFID晶粒通过多条连接线连接至该多个电极接点；

一盖体，覆盖在该凹槽上；以及

一保护结构层，覆盖该载体、该多个天线及该盖体。

2.根据权利要求1所述的耐高温RFID标签，其特征在于，该RFID晶粒为一裸晶状态，且该RFID晶粒通过一黏着层而设置在该凹槽中。

3.根据权利要求2所述的耐高温RFID标签，其特征在于，该黏着层为共晶合金。

4.根据权利要求3所述的耐高温RFID标签，其特征在于，该共晶合金为金/硅合金或金/锗合金。

5.根据权利要求1所述的耐高温RFID标签，其特征在于，该保护结构层包括一外部隔热层以及一内部绝热层，该外部隔热层具有一第一厚度，该内部绝热层具有一第二厚度。

6.根据权利要求5所述的耐高温RFID标签，其特征在于，该外部隔热层及该内部绝热层为液态涂层，该液态涂层覆盖该载体、该多个天线及该盖体后，会固化并形成该保护结构层。

7.根据权利要求1所述的耐高温RFID标签，其特征在于，该盖体与该凹槽之间为气密封装。

8.根据权利要求1所述的耐高温RFID标签，其特征在于，该载体及该盖体的材质为陶瓷。

9.根据权利要求1所述的耐高温RFID标签，其特征在于，该连接线为金线。