TW201218087A - Radio frequency identification device in polycarbonate and its manufacturing method - Google Patents

Description

201218087 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於含有非接觸式電子資料交換裝置的文 件、有價物品'以及安全的領域；並且明確地說，係關於 一種射頻識別裝置（RFID)及其製造方法。 ' 【先前技術】 非接觸式射頻識別裝置（RFID)基本上係一種由—天線 以及一晶片製成的裝置，該天線會被嵌入到該裝置的—支 撐體之中，而該晶片則會被連接至多個天線接點。此等裝 置可以藉由在它們的天線以及一位於相關聯讀取器中的^ 一天線之間的遠端耦合（且因而為非接觸式、電磁式耦合） 來與外界交換資訊。此等裝置目前被使用在大量的應用之 中，尤其是用以辨識在管制進入區辛四處走動或是從某個 區域移動至另一個區域的人員。該裝置通常會被形成在一 平坦且撓性的支撐體之上’該支撐體具有銀行卡的格式或 者具有使其會被插入一安全或有價文件之中的格式。此等 RFID通予稱為「内嵌物」。一般來說，該晶片會藉由「覆 晶（flip-chip)」法直接被連接至該等天線接點。然而，該晶 片亦可能會被裝進一模組之中，以達強化保護的目的。 資訊會在該RFID以及該讀取器之間被交換，舉例來 說’尤其是被儲存在該晶片之中和其上放置著該RFID的物 體的持有者的識別有關的資訊以及和他/她獲准進入管制進 入區有關的資訊。 4 201218087 目前’此等RFID可能會根據數種製造方法來製造。本 文中所探討的係其天線會被印刷在一熱塑性支撐體之上的 RFID °該等製程中之一者會將數層不同的材料層疊在一 起’例如’用於該天線支撐體的紙材以及用於該等上層與 下層的熱塑性材料。藉此方法所獲得的RFID的缺點在於其 會在厚度中發生脫層，並且因此並不適合如身分證的情況 般使用好幾年。另一方面，於該等三層中使用相同的材料（例 如，熱塑性材料）並無法解決脫層的問題並且還會在進行層 疊夺w成額外的問題。實際上，上覆層缺乏換性以及彈性 可能會讓天線斷裂並且在壓力提高期間導致該天線和該晶 片之間的電連接遭到中冑。再者，在層疊步驟期間溫度升 高還會導致該支撐體彎肖，其可能同樣會因構成該等線圈 的導體材料以及用於在它們本身之間分離及絕緣該等線圈 的絕緣材料的雙重厚度的關係而在該等線圈重疊的位置處 造成超額厚度的天線斷裂。 此外，以繞線天線為基礎的RFID則沒有相同的缺點， 因為銅質繞線並不會在壓力作用下斷裂，並且更容易將其 本身鑄造在該熱塑材料之中。再告 Τ丹者由於其薄度大小為25 # m而且銅線會被包覆並 U叫絕緣的關係，其使用可以避 免將5亥絕緣層放置在上霜的绩跖、 上覆的_(turn)之間並且在該等線阻 重f的區域t僅達到5〇 大 ΛΑ ΒΒ 】们超額厚度，因此，所呈 現的問題很少。 【發明内容】 5 201218087 本發明的目的便係提供一種製造RFID的方法，其中， 該天線係藉由印刷在一熱塑材料之上而製成，其可以解決 層疊步驟期間印刷天線斷裂的問題。 本發明的另一目的則係提供一種不會隨著時間流逝而 有脫層風險的RFID。 因此，本發明的目的係提供一種製造射頻識別裝置 (RFID)的方法，該射頻識別裝置（RFID)的特點為具有一平坦 基板，該基板配備著一天線以及一被連接至該天線的晶 片’該由數個線匝纏繞所構成的天線包括一該等線匝會在 該處重疊的地帶以及一由介電材料所構成的絕緣片，該絕 緣片會在該等上覆天線線匝重疊的地方分離該等上覆天線 線匝，該方法包含下面步驟： 藉由印刷多個線匝、兩個使用導體油墨的接點、以及 在該等線匝重疊的位置處印刷一由介電材料所製成的絕緣 片來生產該天線，並且對該支撐體進行熱處理，以便烘乾 §亥油墨; 將該晶片連接至該天線側的支撐體； 將一第二層疊置在該天線側的該基板之上，此第二層 的特點係在該晶片的中央具有一第一穿孔並且在天線重疊 地帶的絕緣片的中央具有一第二穿孔； 將一第三層疊置在該第二層之上；以及 將該等三層層疊在一起。 【實施方式】 6 201218087 在圖1中所4係具有信用卡格式的基板1G的俯視 圖。在後面的說明中，此基板會被稱為「天線支樓體」。 該支撐體的特點為具有IS0格式，不㉟，其亦可能具有盆 它的維度；而且，其可能具有細片或是薄板的形狀，舉例 來說，其特點可能為要以IS0格式被切除的數個支撐體。 厚的下方塗層12會在圖i中灰色所示的地帶上方 被塗敷至該天線支撐體1〇β舉例來說，此下方塗層係藉由 印刷油墨、樹脂、或是清漆而製成。根據本發明的其中— 實施例，該下方塗層12係由—透明的油墨所組成，其會被 染色以幫助視覺辨識。根據本發明的較佳實施例，該天線 支樓體10係由聚碳酸醋（PC)所製成…天線u(其係由數 個線®繞線、兩個接點17肖18、以及一電橋13所構成， 該等兩個接點17肖18係位於該繞線的兩端）會被印刷在該 下方塗層12之上的天線支撐體10之上並且因而不會延伸 超過由該下方塗層所定義的地帶。如i中所看見的，被 "亥下方塗層12佔據的地帶較佳的係略大於該天線的壓印範 圍。因此，該地帶的形狀會直接取決於該天線的形狀。 该天線的該等線匝以及該等接點係藉由下面的方式所 製成：網版印刷；柔版印刷術；輪轉凹版印刷；平版印刷； 或是利用填載著導體顆粒（例如，舉例來說，銀或金）的環氧 樹脂類型導體油墨或利用導體聚合物以噴墨印刷來製造。 根據另一實施例，該天線會直接被印刷在沒有下方塗層12 的天線支撐體之上。根據該等兩個實施例，有以及沒有下 方塗層，該天線都會被印刷數次。第一次印刷係印刷該天 201218087 線的該等兩個接點η與18以及該電橋13(—般稱為「跨接 線㈣㈣爾）」）。第二次印刷係印刷一絕緣片μ，其係由 上覆在該跨接線處的介電材料所製成。第三次印刷係印刷 線座’該等線E的内端μ以及外端15會與該電橋相交， 藉由跨越該電橋13俾便會被電連接在_起。因此，該絕緣 片16可達成該天線的一重叠地帶’該電橋13以及該天線 的該等線®會在該處相交但卻不會有短路的風險。疊置多 個重疊線is以及該介電材料會達到介於7〇以及75心之間 的厚度。 一穿孔19會在接點17與18之間被製造於該天線支樓 體之中。該穿孔係利用雷射或沖壓所製成。 根據圖2, 一積體電路模組29的特點為具有一晶片μ 以及至少兩個接點群23與24。該晶片和該等接點群23及 24之間的連接係藉由導體電線或連接纜線％卜般稱 線法d來達成。該晶片^及該等電線會被封在一不會導 電之以電阻材料為基礎的保護樹脂27之中 ，「铸模」Μ系一堅硬的殼體，其會包圍該晶片以及它的： 二许以便使其比較不會碎裂並且更容易處置。該囊封體的 各度介於200盎240 " r«今μ m -之間。因此，該模組在其上方面會 現一對應於該囊封體27之上方部分的平坦表面並且在其 方面會有夕個接點群23與24 ’該等接點群係被設計成用 二連接至一電路。該等接點群23與24係由導體材料製成， 歹]如/ 1呂，而它們的厚度則介於70與1〇〇 v m之間。 °玄模組29會藉由兩個黏性材料點33與34被黏著至該 8 201218087 天線支擇體層1()，該等黏性材料點33與34係被放置在天 線接點17與18的旁邊或是跨設分開該等天線接點17與 該模組會被定位成使得該等接點17 # 18位於該模組 之接點群23肖24 @反向處並且使得該模組的包封部或是 囊封體27會位於凹部19之中。而且明確地說，該等接點 17與/8的—部分會抵靠該等接點群23與24中未被黏性材 料覆蓋的部分。該等點33與34使用的黏性材料係一種僅 會將该模組黏結至該支撐體層1〇的黏著劑，而且，因為此 黏著劑為非導體，所以，其不會直接參與該模組與該天線 之間的電連接作用。本文所使用的黏著劑係—種沒有填載 導體顆粒之可熱固環氧樹脂類型的膠黏劑。該等黏著點會 Ϊ放置在該支撐體層1()上#近該等天線支㈣處，俾使得 田口亥模組29被安裝在該凹部19之中時，該等黏著點的黏 ㈣會受到該模組的該等接點群中一小部分的擠壓，直到 ，們接觸該等天線接點為止。接著，料黏著點會達到和 ㈣天線接點相同或實質上相同的厚度並且變成與該等天 線接點齊平。用以將該模組放置在該凹部之中的作業包含 该杨組的这等接點群的加熱階段，用以達到交聯該黏著劑 的目的。该等點著點會在熱的作用下硬化並且因而保持該 板組的該等接點群23與24會接觸該等接^此黏著劑供 乾步驟係在沒有壓力作用下對該模組的該等接點群套用i 加熱元件而局部地實施。 該模組的該等接點群23與24以及該天線的接點17、 U的緊密接觸會確保該電連接作料可靠^依此方式， 201218087 當該模組29被安裝在該凹部19之中時，藉由該模組的該 等接點群23與24中直接接觸該天線之接點I?與a的部 分便會達成該電連接作用。因而達成的支樓體便係一配備 著一與該支撐體一體成形之模組的天線支撐體，而且該模 組會被電連接至該天線。依此方式，該電連接作用的優點 係不需要焊接或新增材料便可達成。 根據本發明的一實施例，該等天線接點丨7與丨8具有 凹面或中空的形狀或者會如一環體般被挖空，俾使得該等 黏性材料點33與34會被放置在該凹面形狀的中空部分裡 面或是該凹部裡面。於本發明的一較佳實施例中，該等天 線接點為ϋ形’俾使得該等黏性材料點會被放置在該^形 體裡面。 根據圖3，圖中以俯視圖顯示一第二層2〇。此第二層 係一聚奴酸酯（PC)層，其厚度介於5〇與6〇 ν m之間，而寬 度與長度則與該天線支撐體1〇的第一層相同。在此層中會 和用雷射或沖塵製造兩個穿孔26與39。此等兩個穿孔為貫 穿層20之整個厚度的腔穴。該穿孔26係位於層2〇之上， 因此，當層20藉由邊對邊疊置的方式覆蓋層1〇時，絕緣 片1 ό便會出現在藉由穿孔26所留下的空間之中。依此方 式，該穿孔26會置中於該絕緣片上。同樣地，層39係位 於層20之上，俾使得層2〇會藉由邊對邊疊置的方式覆蓋 層1 〇，"於该等接點之間的部分以及該等接點的一部分會 出現在藉由穿孔39所留下的空間之中。依此方式，該穿孔 39會置中於該模組29上。 10 201218087 圖4所示的係沿著圖i的軸線A_A所獲得之天線支撐 體10、第二I 20、以及第三層30的剖視圖。根據本發明 之裝置的製造過程，層20會被定位在支撐體1〇之上，俾 使得該模組的外側面（以具有該模組之該等接點群為特點的 面）會配接在該穿孔39之中。另外，—第三層3〇會被定位 在该層20之上。層3〇係一聚碳酸酯（pc)薄板，其維度和另 外兩層的維度相同，並且具有介於9〇與12—之間的厚 度且較佳的係等於1〇〇//me圖5所示的係沿著圖2的軸線 B-B所獲得之天線支撐體1〇、第二層2〇、以及第三層3〇 的剖視圖。在將層2〇及3〇定位在天線支撐體ι〇上方的步 驟期間，絕緣片16會配接在該穿孔26之中。 下一個步驟係將層1〇、20、以及30層疊在一起。該等 三層的溫度會提高至180〇c並且提高壓力。在層疊期間，中 間層20會在低於下層1〇與上層3〇的溫度處軟化。由於在 該層疊步驟期間所加諸的壓力的關係，陷落在該等層之間 的二氣’尤其是在該等穿孔26與39之中的空氣，會被驅 逐並且被已軟化的聚碳酸酯取代。依此方式，該中間層20 的聚碳酸酯會在該層疊步驟期間填充該等穿孔。配備其兩 個穿孔的層20會防止並補償因該模組及該天線之重疊地帶 的關係所造成的超額厚度。 在此層疊步驟之後，該等三層1 〇、2〇、以及30會如圖 6中所示般地被熔接在一起。一旦被熔接在一起，便無法在 所取得的RFID的厚度中區分該等各個聚碳酸酯層，因此， 便不會在厚度中發生脫層。該天線1 1 (其特點為具有該等線 201218087 X該等兩個接點17與18、以及該電橋13)會完全被封入 该等已炫接在-起的三们G、2G、以及μ的聚碳酸醋之中。 根據本發明的RFID的邊緣非常均句而且不會有可被視為組 口數層所ie成之平行於上緣62及下緣61的分界線；這使 得該裝置無法在其厚度中脫層。 曰根據本發明該實施例的變化例，可由該模組之中封入 裸曰曰類型的晶片25來取代該積體電路模組。根據此變化例 (圖中並未顯不）’該等天線實現步驟以及用於將該等層層疊 在一起的步驟雖然和配合積體電路模組所述的實施例中相 同；不過，於一晶片的情況中並不需要該穿孔19。該等穿 孔26與39會以相同的方式被製造於該層2〇之中；穿孔39 會置中於該晶片之上。該晶片會根據申請人在申請案第FR 2 826 153號中所述之類型的方法被連接至該天線。黏性介 電材料會在該天線的接點17、18之間被塗敷至該天線支撐 體1 〇而且該晶片會被定位在該天線支撐體之上俾使得該晶 片的該等接點會抵靠該等天線接點。接著，該黏性材料便 會進行熱處理，以便使其硬化。 於此實施例中，在將該晶片連接至該天線期間加諸在 該晶片之上的壓力會讓該晶片的接點（一般稱為「凸塊」） 刺入S玄荨天線接點之中，它們會變形並且因而確保在該晶 片與該天線之間會有更佳的連接。 根據本發明的RFID會形成一能夠被建構在—安全文件 (例如’身分證、識別手冊、駕照、存取卡（access card)·.·等） 之中的平坦支撐體。 12 201218087 根據本發 並且具有和雷 明的RFID的厚度介於 射雕刻相容的優點。 【圖式簡單說明】 的 配合隨附的圖式來參考上面說明會 目標、以及特徵，其中： 更明白本發明的目 °斤示的係用以支撐該射頻裝 圖2所示的係沿著用以支撐圖1 線A-A所取得的剖視圖， 置的層的前視圖， 之射頻裝置的層的軸 圖3所示 視圖 的係根據本發明的RFID支撐體的第二層的前 j 0所示的係根據本發明的射頻裝置的剖視圖。 上面圖式中所示的元件並沒有依照真實的比例。 【主要元件符號說明】 基板/天線支撐體 天線/線匝 下方塗層 電橋 14 天線/内端 15 外端 16 17 18 絕緣片 接點 接點 13 201218087 19 凹部/穿孔 20 第二層 23 接點群 24 接點群 25 晶片 26(圖 2) 導體電線或連接纜線 26(圖 3) 穿孔 27 保護樹脂/囊封體 29 積體電路模組 30 第三層 33 黏性材料點/黏性介電材料點 34 黏性材料點/黏性介電材料點 39 穿孔 61 下緣 62 上緣 14

Claims (1)

1. 201218087 七、申請專利範圍： 1. 一種製造射頻識別裝置（RFID)的方法，該射頻識別裝 置（RFID)的特點為具有一平坦基板，該基板配備著一 天線（14)以及一被連接至該天線的晶片（25)，該由數 個線阻纏繞所構成的天線（1丨）包括其中該等線匝會發 生重疊的一地帶以及一由介電材料所構成的絕緣片 (16) ’ s玄絕緣片會在線匝發生重疊的地方將上覆天線 之線匝分離’該方法包含下面步驟： a) 藉由印刷多個線匝、兩個由導體油墨製成的接點 (1 7、1 8)、以及在該等線匝重疊的位置處印刷一由 "電材料所製成的絕緣片（16)來生產該天線，並且 對該支撐體進行熱處理，以便烘乾該油墨， b) 將該晶片（25)連接至該天線側（14)的該支撐體 (10)， c) 將一第二層（20)疊置在該天線側的該基板之上，此 第二層的特點係在該晶片的中央具有一第一穿孔 (39)並且在天線重疊地帶的該絕緣片（16)的中央 具有一第二穿孔（26)， d) 將一第三層（3〇)疊置在該第二層之上，以及 e) 將該等三層（1()、2〇、30)層疊在一起。 2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中，該等層（1〇、20、 3 0)係由聚碳酸酯（pc)所製成。 3. 如申請專利範圍第1或2項的方法，其中，步驟b)包 含下面步驟： 15 201218087 bl)將黏性介電材料放置在該天線的該等接點（17、i8) 之間， b2)定位該晶片（25)，俾使得該晶片的該接點會抵靠 該天線的該等接點（1 7、1 8 )，以及 b 3)對該黏性材料進行熱處理，以便使其硬化。 4.如申s青專利範圍第1或2項的方法，其中，步驟b)包 含下面步驟： bl)在該天線的該等接點（17與18)之間創造一穿孔 (19)， b2)將黏性介電材料（33、34)放置在該天線的該等接 點（17、18)的一部分之上， b3)定位該晶片，使其被封入一模組（29)之中，俾使 得該模組（29)的該等接點（23、24)會抵靠該天線 的該等接點（17、1 8)，並且使得該模組的該囊封 體（27)會位於該凹部之中，以及 b4)對該黏性材料（33 ' 34)進行熱處理，以便使其硬 化。 5_如申請專利範圍第4項的方法，其中，該天線的該等 接點（17、18)為U形。 6.如申請專利範圍第丨項的方法，其中，該等穿孔（丨9、 26、39)係在將該等層相互疊置在彼此頂端的步驟之前 藉由雷射或是利用沖壓所製成。 7·如申請專利範圍第4或5項的方法，其中，該黏性材 料（3 3、34)係一可熱固性環氧樹脂類型的膠黏劑。 16 201218087 8·如申請專利範圍第2至8項的方法，其中，該等層〇〇、 20、30)的聚碳酸酯係透明的。 9·如則面申請專利範圍中任一項的方法，其中，步驟a) 的特點為具有下面步驟： al)在該天線支撐體基板（10)上的一預設地帶之上印 刷一下方塗層（12)，其係由一基本上包括清漆的 材料所組成，該地帶對應於該天線的壓印範圍或 是略大於它， a2)在該下方塗層（12)之上印刷該天線。 10.如申請專利範圍第9項的方法，其中，該下方塗層（12) 係利用-透明油墨來實施，該透明油墨會被染色以幫 助視覺辨識。 U.—種根據前面中請專利範圍中任—項之方法所取得的 射頻識別裝置（RFID)，該射頻識別裝置（RFID)的特點 為具有一由聚碳酸醋製成的平坦且撓性的基板，該基 板配備著—由完全被封入該聚碳酸酯之中的導體二 土所構成的天線（14)以及—被連接至該天線的晶片 叫或積體電路封裝（29)，由數個線㈣繞所構成的 天線的特點係具有-線阻重疊地帶以及一由介電材 料所構成的絕緣片(1 6 )，該絕緣片會在該重疊地帶中 將上覆天線之線E分離，該裝置的邊緣完全均勾，因 此在該等各層之間不會看見任何分界線，從而可防止 在該裝置的厚度中造成該裴置脫層。 17