CN201845863U - 一种多系统多频段的rfid天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种多系统多频段的RFID天线，包括：第一绝缘层，位于RFID芯片上，所述RFID芯片内设置有第一焊盘和第二焊盘；第二绝缘层，位于所述第一绝缘层上；第一片上天线金属层，位于所述第二绝缘层内；第三绝缘层，位于所述第二绝缘层上；第四绝缘层，位于所述第三绝缘层上；第二片上天线金属层，位于所述第四绝缘层内，所述第四绝缘层内还设置有第三焊盘和第四焊盘，所述第三焊盘和所述第二焊盘电连接，且在垂直方向对应，所述第四焊盘和所述第一焊盘电连接，且在垂直方向对应，所述第二片上天线金属层和所述第三焊盘电连接；多个外部天线，和所述第二焊盘相连。本实用新型提供的RFID天线工作频率多，可以满足多个系统的使用。

Description

一种多系统多频段的RFID天线 

技术领域

本实用新型涉及集成电路制造技术领域，且特别涉及一种多系统多频段的RFID天线。 

背景技术

天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的装置，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在RFID系统中，天线分为电子标签天线和读写器天线两大类，分别承担接收能量和发射能量的作用。当前的RFID系统主要集中在低频(LF)、高频(HF)(13.56MHz)、超高频(UHF)(860-960MHz)和微波频段，不同工作频段的RFID系统天线的原理和设计有着根本上的不同。RFID天线的增益和阻抗特性会对RFID系统的作用距离等产生影响，RFID系统的工作频段反过来对天线尺寸以及辐射损耗有一定要求。所以RFID天线设计的好坏关系到整个RFID系统的成功与否。 

近场天线：对于低频(125kHz～134kHz)和高频(13.56MHz)频段，系统工作在天线的近场，标签所需的能量都是通过电感耦合方式由读写器的耦合线圈辐射近场获得，工作方式为电感耦合。因为在近场实际上不涉及电磁波传播的问题，天线设计比较简单，一般采用工艺简单、成本低廉的线圈型天线。线圈型天线实质上就是一个谐振电路。在指定的工作频率上，当感应阻抗等于电容阻抗的时候，线圈天线就会产生谐振。 

远场天线：对于超高频(860MHz～960MHz)和微波频段(2.45GHz、5.8GHz)，读写器天线要为标签提供能量或唤醒有源标签，工作距离较远，一般位于读写器天线的远场。根据远场天线的计算公式可知，电场强度和磁场强度随距离的一次方衰减，电场和磁场方向相互垂直，且都垂直于传播方向。波印廷矢量为实数，电磁场以电磁波形式向外辐射能量。此时，天线设计对系统性能影响较大，多采用偶极子型或微带贴片天线。偶极子天线，也称为对称振子天线，由 两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成。信号从中间的两个端点馈入，在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布，这种电流分布就会在天线周围空间激发起电磁场。一般在RFID电子标签中使用的是曲折型的折合偶极子天线。 

现有的RFID技术，由于应用较为单一，且技术上较为困难，因此RFID芯片的工作频段往往只有一种，且只有一种频段的天线与之对应。移动通信领域开始将RFID整合为通信、身份识别、电子支付三合一的发展尝试。因此，未来RFID技术的发展将会朝着标签产品多样化、RFID多系统集成应用等方向发展。这样，设计并制造多系统、多频段(13.56MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz)的RFID天线迫在眉睫。 

实用新型内容

为了解决现有RFID天线的工作频段以及应用单一的问题，本实用新型提供一种多频段且可用于多系统的RFID天线。 

为了达到上述目的，本实用新型提供一种多系统多频段的RFID天线，包括：第一绝缘层，位于RFID芯片上，所述RFID芯片内设置有第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘位于所述第二焊盘一侧；第二绝缘层，位于所述第一绝缘层上；第一片上天线金属层，位于所述第二绝缘层内；第三绝缘层，位于所述第二绝缘层上；第四绝缘层，位于所述第三绝缘层上；第二片上天线金属层，位于所述第四绝缘层内，所述第四绝缘层内还设置有第三焊盘和第四焊盘，所述第四焊盘位于所述第三焊盘一侧，所述第三焊盘和所述第二焊盘电连接，且在垂直方向对应，所述第四焊盘和所述第一焊盘电连接，且在垂直方向对应，所述第二片上天线金属层与所述第一片上天线金属层和所述第三焊盘电连接；多个外部天线，和所述第三焊盘、第四焊盘相连。 

可选的，所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和所述第三绝缘层内均至少设置有两个第一连接通道，所述第一焊盘和所述第四焊盘通过所述第一连接通道相连，所述第二焊盘和所述第三焊盘通过另一所述第一连接通道相连，所述第一连接通道内均填充金属材料。 

可选的，在所述第三绝缘层内，还设置有第二连接通道，所述第一片上天线金属层和所述第二片上天线金属层通过所述第二连接通道相连，所述第二连接通道内填充金属材料。 

可选的，所述第二片上天线金属层依次通过所述第二连接通道、所述第一片上天线金属层、所述第一连接通道，和所述第三焊盘电连接。 

可选的，所述片上天线的工作频率为13.56MHZ、915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ。 

可选的，所述外部天线数量为1个、2个或3个。 

可选的，所述外部天线的工作频率为13.56MHZ、915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ。 

可选的，所述外部天线为线圈型天线、偶极子型天线或微带贴片天线。 

可选的，所述线圈型天线的工作频率为13.56MHZ，所述偶极子型天线的工作频率为915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ，所述微带贴片天线的工作频率为915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ。 

可选的，所述片上天线的材料为铝或者铜，其厚度的范围为0.5微米至15微米。 

本实用新型多系统多频段的RFID天线的有益效果为：本实用新型提供的RFID天线包括一个直接和芯片相连的片上天线，以及多个和焊盘相连的外部天线，片上天线和外部天线均设有各自的工作频率，并且可在所设定的范围进行频率的交互，通过这种方式，RFID芯片能为不同系统的不同频段应用提供适当的天线，能很好地满足未来RFID多系统集成应用的需要；另外，不同于以往的多系统、多频段RFID天线，本实用新型的两个第二焊盘，由于是做在片上天线线圈的外面，可以更加灵活的放置，因而更容易放置外部天线。 

附图说明

图1为本实用新型一种多系统多频段的RFID天线的剖面图。 

图2为本实用新型一种多系统多频段的RFID天线的俯视图。 

图3为本实用新型一种多系统多频段的RFID天线实施例的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对实用新型作进一步的描述。 

首先，请参考图1，图1为本实用新型多系统多频段的RFID天线的剖面图，从图上可以看到，RFID天线包括：包括：第一绝缘层3，位于RFID芯片1上，所述RFID芯片上设置有第一焊盘(图中未示)和第二焊盘2；第二绝缘层5，位于所述第一绝缘层3上；第一片上天线金属层6，位于所述第二绝缘层5内； 第三绝缘层8，位于所述第二绝缘层5上；第四绝缘层11，位于所述第三绝缘层8上；第二片上天线金属层12，即螺旋线圈，位于所述第四绝缘层11内，所述第二片上天线金属层12和所述第一片上天线金属层6电连接，所述第四绝缘层11内还设置有第三焊盘13和第四焊盘(图中未示)，所述第三焊盘13位于所述第四焊盘一侧，所述第三焊盘13和所述第二焊盘2电连接，且在垂直方向对应，所述第四焊盘和所述第一焊盘在垂直方向对应，所述第二片上天线金属层12和所述第三焊盘13电连接，所述片上天线12的工作频率为13.56MHZ、915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ；多个外部天线(图1未示)，和所述第三焊盘13、所述第四焊盘相连，所述外部天线数量为1个、2个或3个，所述外部天线的工作频率为13.56MHZ、915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ，所述外部天线为线圈型天线、偶极子型天线或微带贴片天线，所述线圈型天线的工作频率为13.56MHZ，所述偶极子型天线的工作频率为915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ，所述微带贴片天线的工作频率为915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ，所述片上天线的材料为铝或者铜，其厚度的范围为0.5微米至15微米。所述第一绝缘层3、所述第二绝缘层5和所述第三绝缘层8内均设置有两个第一连接通道，所述第二焊盘2和所述第三焊盘13通过所述第一连接通道相连，所述第一连接通道内均填充金属材料，如图1所示，第一绝缘层3内的第一连接通道4、第二绝缘层5内的第一连接通道7、第三绝缘层8内的第一连接通道10内均填充金属材料，所述第一绝缘层3、第二绝缘层5、第三绝缘层8和第四绝缘层11均为氧化层，在所述第三绝缘层8内，还设置有第二连接通道9，所述第一片上天线金属层6和所述第二片上天线金属层12通过所述第二连接通道9相连，所述第二连接通道9内填充金属材料。所述第二片上天线金属层12依次通过所述第二连接通道9、所述第一片上天线金属层6、所述第一连接通道7和10，和所述第三焊盘13电连接。 

对于第一绝缘层3内的第一连接通道4、第二绝缘层5内的第一连接通道7和第三绝缘层8内的第一连接通道10在实际工艺中，最优的，各通道口完全相连，但是，也可根据实际需要，相互交错相连。 

图2为本实用新型一种多系统多频段的RFID天线的俯视图，图中可以看到RFID芯片21、第一片上天线金属层22、第二片上天线金属层24，即螺旋线圈，以及设置于片上天线上的第三焊盘25和第四焊盘26，另有一连接通道23设置于第三绝缘层内，用于连接第一片上天线金属层22和第二片上天线金属层24。 

图3为本实用新型一种多系统多频段的RFID天线实施例的结构示意图，图中设置了两个外部天线117和118，均和第四焊盘115和第三焊盘116相连，本实施例包括RFID芯片111，其中包含用于连接RFID芯片和片上天线的第四焊盘115和第三焊盘116，制作于RFID芯片之上的片上天线(包括第一片上天线金属层112、第二片上天线金属层114和第二连接通道)，该片上天线的工作频率是2.45GHz，以及为RFID芯片定制的两个外部天线117和118，外部天线的工作频率分别是915MHz和13.56MHz，这些外部天线被连接到“连接焊盘”，将很容易应用于芯片表面。 

此实施例的多系统、多频段的RFID天线，由三种具有不同频段(13.56MHz、915MHz、2.45GHz)的天线所组成，而具有该RFID天线的芯片能满足此三种频段的工作需求，通过这种方式，该芯片在上述范围内的任何交互频率，都能为正确的频段应用提供适当的天线。片上天线将采用铜制成工艺，经过多次单大马士革实现片上天线的制作，片上天线往往采用电感耦合方式工作的线圈型天线，其工作频率采用2.45GHz频段，片上天线是直接制作在芯片之上的，其外径尺寸由芯片的大小所决定。通常在设计片上天线结构时，往往取能容忍的最大尺寸。两个外部天线，是在完成片上天线后再制作的，外部天线被连接到第二焊盘，将很容易应用于芯片表面。本是实力中的两个外部天线是为芯片定制的，对具有特有天线的芯片来说，将对与天线对应的频率产生响应。根据内部时钟，芯片会自动响应外部天线所指定的频率。实施例中的两个外部天线，工作频率分别是13.56MHz和915MHz，13.56MHz外部天线的类型是采用线圈型的天线，915MHz外部天线的类型是采用偶极子型的天线。 

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。 

Claims (10)

1.一种多系统多频段的RFID天线，其特征在于：包括：

第一绝缘层，位于RFID芯片上，所述RFID芯片内设置有第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘位于所述第二焊盘一侧；

第二绝缘层，位于所述第一绝缘层上；

第一片上天线金属层，位于所述第二绝缘层内；

第三绝缘层，位于所述第二绝缘层上；

第四绝缘层，位于所述第三绝缘层上；

第二片上天线金属层，位于所述第四绝缘层内，所述第四绝缘层内还设置有第三焊盘和第四焊盘，所述第四焊盘位于所述第三焊盘一侧，所述第三焊盘和所述第二焊盘电连接，且在垂直方向对应，所述第四焊盘和所述第一焊盘电连接，且在垂直方向对应，所述第二片上天线金属层与所述第一片上天线金属层和所述第三焊盘电连接；

多个外部天线，和所述第三焊盘、所述第四焊盘相连。

2.根据权利要求1所述的RFID天线，其特征在于：所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和所述第三绝缘层内均至少设置有两个第一连接通道，所述第一焊盘和所述第四焊盘通过所述第一连接通道相连，所述第二焊盘和所述第三焊盘通过另一所述第一连接通道相连，所述第一连接通道内均填充金属材料。

3.根据权利要求2所述的RFID天线，其特征在于：在所述第三绝缘层内，还设置有第二连接通道，所述第一片上天线金属层和所述第二片上天线金属层通过所述第二连接通道相连，所述第二连接通道内填充金属材料。

4.根据权利要求3所述的RFID天线，其特征在于：所述第二片上天线金属层依次通过所述第二连接通道、所述第一片上天线金属层、所述第一连接通道，和所述第三焊盘电连接。

5.根据权利要求1所述的RFID天线，其特征在于：所述片上天线的工作频率为13.56MHZ、915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ。

6.根据权利要求1所述的RFID天线，其特征在于：所述外部天线数量为1个、2个或3个。

7.根据权利要求1所述的RFID天线，其特征在于：所述外部天线的工作频率为13.56MHZ、915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ。 

8.根据权利要求1所述的RFID天线，其特征在于：所述外部天线为线圈型天线、偶极子型天线或微带贴片天线。

9.根据权利要求1所述的RFID天线，其特征在于：所述线圈型天线的工作频率为13.56MHZ，所述偶极子型天线的工作频率为915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ，所述微带贴片天线的工作频率为915MHZ、2.45GHZ或5.8GHZ。

10.根据权利要求1所述的RFID天线，其特征在于：所述片上天线的材料为铝或者铜，其厚度的范围为0.5微米至15微米。 

Images