CN1790391A - 射频识别标签 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在热扩散方面表现优异的射频识别标签。该射频识别标签包括：基底；天线图案，所述天线图案设置在所述基底上，并且形成通信天线；电路芯片，所述电路芯片电连接到所述天线图案，并且通过所述天线进行无线电通信；封盖，被设置为以覆盖除指定区域之外的所述天线图案的方式与所述基底紧密接触，所述指定区域包括所述电路芯片；以及绝缘热扩散材料，所述绝缘热扩散材料覆盖所述指定区域，并且与所述电路芯片热接触，所述绝缘热扩散材料具有比所述封盖的热导率更高的热导率。

Description

射频识别标签
技术领域
本发明一般地涉及用于以非接触方式和外部设备进行信息交换的RFID(射频识别)标签。附带提及，对于本申请所属技术领域的技术人员来说，通过将“RFID标签”看作用于“RFID标签”的内部组成部件(嵌入物)，本申请的说明书中使用的“RFID标签”有时可以被称作“用于RFID标签的嵌入物”，或者，在某些情况下，该“RFID标签”可以被称为“无线电IC标签”。并且，在该“RFID标签”中包括非接触型IC卡。
背景技术
近年来，已经提出了用来和使用无线电波以非接触方式和读写器所代表的外部设备进行信息交换的多种RFID标签。作为所述RFID标签中的一种RFID标签，已经提出了一种RFID标签，其中用于无线电通信的天线图案(antenna pattern)和IC芯片被安装到由塑料或纸做成的底板(basesheet)上。使用这种类型RFID标签的构想模式是将RFID标签粘贴到物件等上，并且通过和外部设备交换物件上的信息来进行物件的识别。
在这种RFID标签中，已经提出设置用于覆盖底板的封盖，以便保护天线图案或IC芯片。
图1(A)和1(B)分别是传统RFID标签的正视图和侧视图。这里示出的侧视图是从RFID标签的侧表面方向可以看到内部结构的示图。在本说明书中，下文被称为侧视图的示图都是类似的示图。
图1(A)和1(B)中示出的RFID标签1由设置在底板2上的天线图案3、IC芯片4和盖板6构成，其中IC芯片4利用环氧树脂粘合剂7接合到底板2上，并且通过凸块5电连接到天线图案3，盖板6以覆盖天线图案3和IC芯片4的方式接合到底板2。盖板6通常由选自下述材料中的材料形成，所述材料包括：PET材料、聚脂材料、聚烯烃材料、聚碳酸酯材料、聚丙烯材料等。
该RFID标签1通过使用天线图案3将由读写器发出的电磁场能量作为电能来进行接收，并且IC芯片4由电能来驱动，从而实现通信动作。
在如上所述构成的RFID标签1中，IC芯片4部分的高度大于其它部分的高度。因此，当某些事物磨损RFID标签1的盖板6时，以及当RFID标签1以夹在书本中间的方式而进行使用时，压力和负荷集中在IC芯片4上，这可能在IC芯片4中引起问题和故障，例如IC芯片4的脱落。此外，还可能在IC芯片4附近发生盖板6的拉伸或松垂，从而产生残余应力，由于残余应力可能会产生盖板6脱落的后果。
与典型结构的这种RFID标签相比，还提出了引入保护IC芯片的想法的RFID标签(例如，参见美国专利No.6100804，美国专利No.6265977，美国专利No.6147604，美国专利No.6215401和美国专利No.6294998)。在这些专利文件公开的RFID标签中，IC芯片被插入到密封部件或中间层中，并且RFID标签的表面被做成齐平的，从而避免了压力和负荷在IC芯片上的集中。
然而，在这种传统RFID标签中，由于密封部件和中间层的存在，IC芯片所产生的热量被俘获和限制，这可能引起IC芯片的故障。并且，在图1(A)和1(B)所示的典型构造的RFID标签1的情形中，盖板6的热导率低，IC芯片4自身的热容量也低，此外，在IC芯片4和天线图案3之间，除了凸块5部分之外的更大部分插入了环氧树脂粘合剂7，进而由连接而造成的热阻大。为此，热量易于被俘获并限制在IC芯片4中。因此，在RFID标签1邻近读写器并且受到强电磁场作用的情况下，可以想像由于IC芯片4中产生的热量，温度迅速上升。这种迅速的温度上升可能引起IC芯片4的故障。并且，在粘贴了IC芯片4的物件的温度恒定为50℃-70℃高温的情况下，即使RFID标签1被置于远离读写器的位置处，由于来自IC芯片4的发热，还是可能超出IC芯片4中的晶体管稳定工作的临界温度和长期记忆存储(long-term memory holding)的临界温度。
发明内容
考虑到上述情形而做出了本发明，并且本发明提供了一种在热扩散方面表现优异的RFID标签。
本发明的RFID标签包括：基底；天线图案，所述天线图案设置在所述基底上，并且形成通信天线；电路芯片，所述电路芯片电连接到所述天线图案，并且通过所述天线进行无线电通信；封盖，被设置为以覆盖除了指定区域之外的所述天线图案的方式与所述基底紧密接触，所述指定区域包括所述电路芯片；以及绝缘热扩散材料，所述绝缘热扩散材料覆盖所述指定区域，并且与所述电路芯片热接触，所述绝缘热扩散材料具有比所述封盖的热导率更高的热导率。
根据本发明的RFID标签，由于提供了热扩散材料，所以RFID标签在热扩散方面表现优异，从而避免了由热量等引起的故障。并且，由于封盖没有覆盖电路芯片，所以还避免了如上所述的由于残余应力造成的封盖脱落。
优选地在RFID标签中，热扩散材料具有在电路芯片之上的中央部分和围绕中央部分的保护部分。保护部分的高度大于中央部分的高度。
通过提供具有所述保护部分的热扩散材料，可以避免压力和负荷在电路芯片上的集中。
本发明的RFID标签中的热扩散材料可以通过将座状(seat-like)部件接合到指定区域来形成，或者可以是被施加到指定区域并且已经固化的液态材料。
在制造RFID标签的过程中，如上所述的这种热扩散材料可以在操作测试之后只设置在合格产品中，从而可以容易地区分合格产品和不合格产品。当使用液态材料时，制造过程变得简单，从而可以预期成本降低。
本发明的RFID标签中的热扩散材料可以是混合了导热小颗粒的绝缘材料，其中导热小颗粒的热导率高于绝缘材料的热导率，或者热扩散材料可以具有包括第一层和第二层的层状结构，第二层的热导率高于第一层的热导率。
其中混合了导热小颗粒的热扩散材料情形具有可以很容易获得高热导率的RFID标签的优点。具有层状结构的热扩散材料情形具有可以很容易获得在强度和热扩散方面都表现优异的RFID标签的优点。
如上所述，本发明的RFID标签在热扩散方面表现优异，从而可以避免由热量等引起的电路芯片的故障。
附图说明
将基于下面的附图详细描述本发明的优选实施例，其中：
图1(A)和1(B)分别是传统RFID标签的正视图和侧视图；
图2(A)和2(B)分别是本发明第一实施例的正视图和侧视图；
图3是制造RFID标签的过程的概念图；
图4是图3中示出的穿孔步骤的详细示图；
图5(A)和5(B)分别是半成品的正视图和侧视图；
图6(A)和6(B)分别是层压步骤之后的中间产品的正视图和侧视图；
图7(A)和7(B)每个都是热扩散材料的详细示图；
图8是图3所示的热扩散材料添加步骤的说明示图；
图9是示出了本发明第二实施例的示图；
图10是示出了本发明第二实施例中的另一种制造方法的示图；
图11是示出了本发明第三实施例的示图；
图12是示出了本发明第四实施例的示图；以及
图13是示出了本发明第五实施例的示图。
具体实施方式
下面将参考示图来描述本发明的实施例。
图2(A)和2(B)分别是本发明第一实施例的正视图和侧视图。
图2(A)和2(B)中示出的RFID标签10由设置在底板11上的天线图案12、IC芯片13、盖板14和热扩散材料15构成，其中IC芯片13利用环氧树脂粘合剂17接合到底板11上，并且通过凸块16电连接到天线图案12，盖板14以覆盖除靠近IC芯片13的区域之外的天线图案12的方式接合到底板11，热扩散材料15从IC芯片13之上接合到盖板14和IC芯片13。
同样，该RFID标签10通过使用天线图案12将由读写器发出的电磁场能量作为电能来进行接收，并且IC芯片13由电能来驱动，从而实现通信动作。
在该第一实施例中，底板11对应于本发明的基底示例，天线图案12对应于本发明的天线图案示例，IC芯片13对应于本发明的电路芯片示例，盖板14对应于本发明的封盖示例，并且热扩散材料15对应于本发明的热扩散材料示例。
尽管盖板14是由PET材料形成的，但是盖板14还可以由选自下述材料中的材料形成，所述材料包括：聚脂材料、聚烯烃材料、聚碳酸酯材料、聚丙烯材料等。通过使用环氧树脂膜代替环氧树脂粘合剂17，可以接合IC芯片13。
尽管热扩散材料15的构造的细节将稍后给出，但是该热扩散材料15的热导率高于盖板14的热导率，并且通过将IC芯片13所产生的热量有效地扩散到空气等中，可以将IC芯片13的温度保持在低级别，从而可以使IC芯片13实现稳定操作等。此外，由于所述热扩散材料15是从IC芯片13之上进行接合的结构没有引起盖板14的拉伸或松垂，所以不存在下述可能，即热扩散材料15和盖板14由于残余应力而会脱落。
下面将描述制造RFID标签10的方法。
图3是制造RFID标签的过程的概念图。
图2(A)和2(B)中示出的RFID标签10是通过进行穿孔步骤20、层压步骤30、测试步骤40和热扩散材料添加步骤50从层压膜22和RFID标签的半成品21制造的。
在穿孔步骤20中，使用穿孔模具23在层压膜22中形成孔洞。在层压步骤30中，其中大量半成品21进行相互链接的板和层压膜22由传送辊31进行传送并彼此叠加，并且，通过热压设备32进行加热和加压，半成品21和层压膜22被接合在一起。在测试步骤40中，使用读写器41电磁屏蔽42所围绕的区域中进行IC芯片13的操作测试，以确定产品是否具有RFID标签所需的能力。在热扩散材料添加步骤50中，使用分配器51来施加作为导热油脂的硅脂，并且使用粘贴模具52来粘贴热扩散材料。
图4是图3中示出的穿孔步骤20的详图。
在该穿孔步骤20中，在构成图2(A)和2(B)示出的盖板14的PET材料的层压膜22中，在对应于图2(A)和2(B)的IC芯片13的地方，由穿孔模具23形成孔洞。已经形成了孔洞的层压膜22在图中箭头A所指示的方向上被传送，并且被叠加在一个板上，在所述板中大量半成品21相互链接。叠加到含有半成品21的板上的层压膜22被传送到图3所示的层压步骤30。
图5(A)和5(B)分别是半成品的正视图和侧视图。
在图5(A)和5(B)中，图示了以板形式相互链接的多个半成品21之一，并且在该半成品21中，天线图案12和IC芯片13以裸露的状态设置在底板11上。制造该半成品21自身的方法与制造传统RFID标签使用的方法相同，因而与本发明无直接关系。因此，这里省略了对制造该半成品21的方法的描述。
图6(A)和6(B)分别是层压步骤之后的中间产品的正视图和侧视图。
同样，在图6(A)和6(B)中，图示了以板形式基本上相互链接的大量半成品21之一。
如图6(A)和6(B)所示，盖板14是在层压步骤中形成的，并且在该盖板14中，在对应于IC芯片13的部分中形成了孔洞14a。
该中间产品被传送到图3中示出的测试步骤40，以确定该中间产品是否具有用作RFID标签所需的能力。对于在该测试步骤40中已被判定为不具有足够能力的不合格产品，记录其在其中许多中间产品相互链接的所述板中的位置，并且该不合格产品按照原样被传送到图3中示出的热扩散材料添加步骤50。
图7(A)和7(B)每个都是热扩散材料的详细示图。
图7(A)中示出了热扩散材料15的层状结构的细节。热扩散材料15具有由绝缘硅橡胶板15a、导电石墨板15b和绝缘粘性聚酰亚胺带15c构成的层状结构。对于每层的厚度，硅橡胶板15a适用于20微米-100微米的厚度，石墨板15b适用于10微米-100微米的厚度，聚酰亚胺带15c适用于20微米-50微米的厚度。硅橡胶板15a的强度大于石墨板15b的强度，而石墨板15b的热导率大于硅橡胶板15a的热导率。为此，热扩散材料15有韧性并且在热扩散方面表现优异。硅橡胶板15a对应于本发明的第一层示例，并且石墨板15b对应于本发明的第二层示例。聚酰亚胺带15c是一种粘性材料，并且热扩散材料15利用聚酰亚胺带15c接合到中间产品上。
如图7(B)所示，通过对板18打孔来获得如上所述的这种热扩散材料15，并且这种热扩散材料15被成形为类似于补片，在热扩散材料添加步骤中，这种类似于补片的热扩散材料15被以下述方式进行粘贴，即，使其堵塞图6(A)和6(B)中示出的中间产品的孔洞14a。
图8是图3中所示的热扩散材料添加步骤50的说明图。然而，在该图中，仅示出了步骤的下述部分，即，通过使用粘贴模具来粘贴热扩散材料。
对于在测试步骤中的操作测试中已被认为合格的中间产品，通过使用图3中示出的分配器51，将改进热扩散材料15的粘附力的硅脂19施加到IC芯片13上，并且通过使用粘贴模具52将热扩散材料15粘贴到硅脂19上。另一方面，对于在操作测试中已被认为不合格且被作为不合格产品记录了其位置的中间产品，既不施加硅脂19也不进行热扩散材料15的粘贴，进而该不合格产品作为中间产品而被剩下。这样的结果是，可以马上区分合格产品和不合格产品，从而避免了混合不合格的产品。附带提及，尽管可以采用通过加热可被液化的基于蜡状物的相变材料来代替由硅脂19代表的导热油脂，但是在本实施例中，使用了硅脂19。
粘贴模具52具有中央凸起52a和环52b，中央凸起52a将热扩散材料15的中央部分15e按压到IC芯片13上，而环52b将热扩散材料15的边缘部分15d按压到盖板14上，并且中央凸起52a的高度大于环52b的高度。为此，通过环52b接合到盖板14的热扩散材料15的边缘部分15d的高度大于通过中央凸起52a按压到IC芯片13上的热扩散材料15的中央部分15e。该中央部分15e对应于本发明的中央部分示例，并且边缘部分15d对应于本发明的保护部分示例。
由于通过这种方式，边缘部分15d的高度大于中央部分15e的高度，所以RFID标签上的压力和负荷被施加到边缘部分15d上，从而中央部分15e和IC芯片13上的压力和负荷被减轻，进而避免了IC芯片13的脱落和损坏。
在完成了对本发明第一实施例的描述之后，下文将描述本发明的其它实施例。附带提及，除了使用了不同的热扩散材料外，下文描述的每个实施例和上述的第一实施例相同。因此，下文给出的描述将仅关注与第一实施例的不同之处，而会避免重复的描述。
图9是示出了本发明第二实施例的示图。
图9中示出的第二实施例的RFID标签60设置有由陶瓷(Al2O3：氧化铝，SiO2：二氧化硅)粉末形成的热扩散材料61。该热扩散材料61是通过下述步骤形成的：从喷嘴54穿过遮罩55的开口吹送液体陶瓷涂料(例如，由Oki Electric Industry有限公司制造的α陶瓷)，以及通过干燥等来引起液体陶瓷涂料固化。
图10是示出了本发明第二实施例中的另一种制造方法的示图。
还可以通过使用分配器56施加上述液体陶瓷涂料以及通过干燥等引起液体陶瓷涂料固化，来形成第二实施例的RFID标签60中的热扩散材料61。
这样，在第二实施例的RFID标签60中，制造热扩散材料61很容易，进而可以期望成本降低。
图11是示出了本发明第三实施例的示图。
第三实施例的RFID标签70设置有由硅橡胶板形成的热扩散材料71，并且该热扩散材料71直接接合到IC芯片13。由于该热扩散材料71具有非常简单的构造，所以其制造成本被认为可以保持很低。附带提及，尽管会认为第三实施例中的热扩散能力比上述第一实施例中的热扩散能力要差，但是可以预期第三实施例要优于传统技术，因而，在一些使用条件下，可以期望足够的可用性。
图12是示出了本发明第四实施例的示图。
第四实施例的RFID标签80还设置有与第三实施例的RFID标签相同的由硅橡胶板形成的热扩散材料71，并且环绕IC芯片13的区域被插入了硅脂81以改进热扩散特性。在该RFID标签80中，实现了成本降低和热扩散特性的改进，因而可以认为它应用会很广泛。
图13是示出了本发明第五实施例的示图。
第五实施例的RFID标签90设置有通过将高热导率的陶瓷(Al2O3：氧化铝，SiO2：二氧化硅)小颗粒92混合到绝缘硅板中而形成的热扩散材料91。与第一实施例中的热扩散材料15相同，该热扩散材料91使用粘合剂来进行接合。
由于在该热扩散材料91，可以通过调节小颗粒92的种类和混合量来容易地调节热导率，所以可以容易地获得高热导率的热扩散材料91。
尽管在上面的说明中，作为本发明的封盖示例，示出了预先在穿孔步骤中形成孔洞的盖板，但是本发明的封盖可以是这样的封盖，即该封盖一次覆盖整个基底，并且之后靠近电路芯片的一部分封盖区域被去除。
同样，在上述说明中，底板或盖板作为本发明的基底和封盖的示例而被示出。但是，本发明的基底和封盖的形状不限于所述板。
同样，在上述说明中，通过粘贴热扩散材料而获得的保护部分作为本发明的保护部分示例而被示出。但是，本发明的保护部分可以是在将热扩散材料添附到电路芯片之前在热扩散材料中形成的凸起状的部分。

Claims (6)

1.一种射频识别标签，包括：
基底；
天线图案，所述天线图案设置在所述基底上，并且形成通信天线；
电路芯片，所述电路芯片电连接到所述天线图案，并且通过所述天线进行无线电通信；
封盖，被设置为以覆盖除指定区域之外的所述天线图案的方式与所述基底紧密接触，所述指定区域包括所述电路芯片；以及
绝缘热扩散材料，所述绝缘热扩散材料覆盖所述指定区域，并且与所述电路芯片热接触，所述绝缘热扩散材料具有比所述封盖的热导率更高的热导率。
2.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中所述热扩散材料具有在在所述电路芯片之上的中央部分和围绕所述中央部分的保护部分，所述保护部分的高度大于所述中央部分的高度。
3.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中所述热扩散材料是通过将座椅状部件接合到所述指定区域来形成的。
4.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中所述热扩散材料是被施加到所述指定区域并且已经固化的液态材料。
5.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中所述热扩散材料是混合了导热小颗粒的绝缘材料，其中所述导热小颗粒的热导率高于所述绝缘材料的热导率。
6.根据权利要求1所述的射频识别标签，其中所述热扩散材料具有包括第一层和第二层的层状结构，所述第二层的热导率高于所述第一层的热导率。
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