TWI601229B

TWI601229B - 無線射頻識別裝置及其製造方法

Info

Publication number: TWI601229B
Application number: TW104143829A
Authority: TW
Inventors: 顏天霖; 張正弘; 陳威宇; 張文凡
Original assignee: 韋僑科技股份有限公司
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2017-10-01
Also published as: US9619743B1; TW201724315A

Description

無線射頻識別裝置及其製造方法

本發明係關於一種無線射頻識別裝置的技術，特別是指一種利用導電膠以及熱壓製程將天線模組與基板電路電性連接在一起的無線射頻識別裝置及其製造方法。

射頻識別(Radio Frequency Identification，以下簡稱RFID)是一種通信技術，其主要係由無線資訊處理技術、讀寫器、與RFID裝識所組合而成，其中該RFID裝置是指晶片和線圈狀迴路天線所構成的組件，只要搭配專用的讀寫器，就可以非接觸的通訊方式從外部讀取或寫入資料，同時供讀寫器擷取、辨識RFID裝置的資訊，以提供給後端的應用系統進一步處理、使用或加值運用，該無線射頻識別系統可應用的範圍相當廣，例如一般門禁的管制、汽車晶片防盜器等。

近年來隨身可攜式的電子產品，例如：智慧型手持裝置，或IC卡普及率大增，因此與無線射頻技術的整合需求也逐漸增加。一般而言，在一應用例中，RFID裝置進一步包含RFID晶片與被動元件組合的基板模組，以及依不同頻率或應用材料所設計之線圈狀天線模組。一般而言，基板模組與天線模組需要經過回焊爐的製程相互結合，為了要能夠耐高溫，天線模組的基板材料必須使用可以耐高溫的PCB基板，然而此種方式不但增加了RFID裝置結構的成本，而且也讓RFID裝置的體積與厚度增加。

而在另一習用技術中，有將天線模組的基板以具可撓性的聚亞醯胺(polyimide,PI)基板來取代，雖然此種基板可以耐高溫以承受回焊爐的製程，不過PI基板的成本高，相對增加了整個RFID裝置的成本。

綜合上述，因此需要一種無線射頻識別裝置及其製造方法來解決習用技術所產生的問題。

本發明提供一種無線射頻識別裝置及其製造方法，其係將具有可撓性基板的天線模組與具有RFID晶片以及被動元件的基板模組以導電膠與熱壓的製程使其相互電性連接。如此可以免除回焊所需的製程，進而大幅降低製造的成本，並使得天線模組更輕薄，進而減輕無線射頻識別裝置的重量。

本發明提供一種無線射頻識別裝置及其製造方法，在天線模組的基板上所形成的電性連接板之間的區域並沒有天線迴路通過，以簡化RFID模組與天線模組電性連接的線路設計，進而簡化兩模組之間的連接製程。

本發明提供一種無線射頻識別裝置及其製造方法，進一步無線射頻識別裝置可以整合到電子裝置，例如：相機、智慧型手機的內部，用以和其他的電子裝置進行近場通訊，增加了無線射頻識別裝置應用的多元性。

在一實施例中，本發明提供一種無線射頻識別裝置，包括有天線模組以及基板模組。該天線模組，其係具有一可撓性基材，其上形成有一天線迴路，該可撓性基材之一第一表面上更具有一第一電性連接板以及一第二電性連接板與該天線迴路電性連接，該第一與第二電性連接板之間的可撓性基材區域並無該天線迴路通過。該基板模組，其上具有無線射頻識別晶片以及至少一被動元件，該基板模組上具有一對第三電性連接板，其係以導電膠經由熱壓的方式與該第一與第二電性連接板電性連接。

在另一實施例中，本發明更提供一種無線射頻識別裝置的製造方法，其係包括有下列步驟：首先，提供一天線模組，其係具有一可撓性基材，其上形成有一天線迴路，該可撓性基材之一第一表面上更具有一第一電性連接板以及一第二電性連接板與該天線迴路電性連接，該第一與第二電性連接板之間的可撓性基材區域並無該天線迴路通過。接著，提供一基板模組，其上具有無線射頻識別晶片以及至少一被動元件，該基板模組上具有一對第三電性連接板。然後，於該第一與該第二電性連接板上形成一導電膠。最後，經由熱壓方式將該基板模組之該對第三電性連接板與該第一與第二電性連接板電性連接。

2‧‧‧無線射頻識別裝置

20‧‧‧天線模組

200‧‧‧可撓性基材

200a‧‧‧基材

201‧‧‧天線迴路

202‧‧‧第一天線

203‧‧‧第一表面

204、204a‧‧‧第一電性連接板

205‧‧‧第一中繼連接板

206‧‧‧中繼迴路

207‧‧‧第二表面

208‧‧‧第二中繼連接板

209‧‧‧區域

210‧‧‧第三中繼連接板

211、211a‧‧‧第二電性連接板

212‧‧‧區域

213‧‧‧第二天線

214‧‧‧天線段

215a、215b‧‧‧電性連接端

216‧‧‧導線

22‧‧‧基板模組

220‧‧‧基板

221‧‧‧RFID晶片

221a‧‧‧晶片

222‧‧‧被動元件

223~224‧‧‧第三電性連接板

225‧‧‧電性連接部

226、227‧‧‧電性連接端

23‧‧‧電性連接介面

24‧‧‧導電膠

3‧‧‧電子裝置

30‧‧‧電性連接端

4‧‧‧電子裝置

圖1為本發明的無線射頻識別裝置之結構的一實施例示意圖。

圖2A為本發明之天線迴路實施例示意圖。

圖2B為本發明之另一天線迴路實施例示意圖。

圖3為本發明的無線射頻識別裝置之結構的另一實施例示意圖。

圖4A至圖4E係為本發明之發明的無線射頻識別的製造方法之一實施例流程示意圖。

請參閱圖1所示，該圖為本發明的無線射頻識別裝置結構示意圖。該無線射頻識別裝置2的結構包括有一天線模組20以及一基板模組22。該天線模組20具有一可撓性基材200以及一天線迴路201，其係可以接收高頻(high frequency,HF)，例如：11~16MHz或超高頻(ultra high frequency,UHF)，例如：800~1000MHz的無線訊號。

天線迴路201形成於可撓性基材200的表面上，在一實施例中，天線迴路201具有一第一天線202，其係形成於可撓性基材的第一表面203上。如圖2A所示，第一天線202具有一特定的圖案排列，本實施例中，為一多層迴圈的圖案。請參閱圖1與圖2A 所示，其中，在天線202的一端具有一第一電性連接板204，而天線202的另一端則連接有一第一中繼連接板205。第一電性連接板204與該第一中繼連接板205係為可導電的金屬材料，例如鋁或銅所構成。該第一中繼連接板205與一中繼迴路206相連接。在一實施例中，該中繼迴路206係形成於與該第一表面203相對的一第二表面207上，而第一中繼連接板205則經由一跨橋製程與該中繼電路206之一端所連接的一第二中繼連接板208電性連接，該第二中繼連接板208同樣為可以導電的金屬，例如：銅或鋁。在一實施例中，跨橋製程為透過模具模壓的方式，使得第二中繼連接板208上的多個區域209的金屬受模壓而變形，進而穿透該可撓性基材200而與該第一中繼連接板205產生結合，而形成電性導通的狀態。經由跨橋製程之後，在第二中繼連接板208上的區域209形成凹部的結構。

而中繼電路206的另一端則同樣連接有一第三中繼連接板210，其同樣為可以導電的金屬，例如：銅或鋁等材質。該第三中繼連接板210係經由跨橋製程與形成於該第一表面203上的第二電性連接板電性211連接。在一實施例中，跨橋製程為利用模具模壓的方式，使得第三中繼連接板210上的多個區域212的金屬受壓而穿透該可撓性基材200，而與該第二電性連接板211產生結合，進而形成電性導通的狀態。經由跨橋製程之後，該第三中繼連接板210上的區域212形成凹部的結構。

此外，要說明的是，天線迴路的圖案設計，係可根據實際需求而定，不以圖2A實施例的圖案為限。例如：如圖2B所示，本實施例為橢圓狀的天線202，但不以該形狀為限制，天線202係形成在基材200a上面。基材200a可以為可撓性基板。基材上面具有第一電性連接板204a與第二電性連接板211a，其係分別和基板模組22的兩個電性連接端226與227電性連接。基板模組22為COB基板模組，其上具有電路晶片221a(IC chip)，例如：RFID晶片，以及被動元件222，如電阻、電容、溫度或濕度感測器等。其中，天線202之一端與第一電性連接板204a電性連接，天線202之另一端則與一電性連接端215b連接。而第二電性連接板211a則經由天線段214與電性連接端215a連接。電性連接端215a與電性連接端215b穿透基材200，再藉由導線216相互跨橋連接。

此外，前述的實施例為天線迴路201具有單一天線的實施例，但在另一實施例中，如圖3所示，該天線迴路201更具有一第二天線213，形成於可撓性基材200的第二表面207上。第二天線213的一端經由第二中繼連接板208並透過跨橋製程與該第一中繼連接板205電性連接，進而連接至該第一天線202，而第二天線213的另一端則同樣連接有第三中繼連接板210，其同樣為可以導電的金屬，例如：銅或鋁等材質。該第三中繼連接板210係經由跨橋製程與形成於該第一表面203上的第二電性連接板211電性連接，跨橋的方式係如前述所述，在此不作贅述。

要說明的是，雖然圖1與圖3的跨橋製程係由第二中繼連接板208向第一中繼連接板205以及第三中繼連接板210向第二電性連接板211進行跨橋，在另一實施例中，也可以相反為之，也就是由第一中繼板205向第二中繼連接板208以及由第二電性連接板211向第三中繼連接板210進行跨橋。如此一來，圖1或圖3的區域209與212的凹部結構，將會形成在第一中繼板205與第二電性連接板211上。跨橋的方式，係根據製程需求而定，其為本領域技術之人可以根據需求而變化，並不以圖1與圖3所示的實施例為限制。

藉由圖1或圖3的天線佈局設計，本發明的天線迴路201所具有的第一與第二電性連接板204與211可以靠近且集中在同一區域，並且，第一與第二電性連接板204與211之間的區域，並無天線通過，因此可以在後續製程中，避免基板模組21與天線模組20之間的偶接(coupling)時，需要注意是否會與天線產生短路的問題，進而簡化後續基板模組21與天線模組20結合的製程。

再回到圖1所示，該基板模組22則具有一基板220、RFID晶片221以及至少一被動元件222。該基板220可以選擇為硬式或者是可撓性基板。在一實施例中，該基板模組為COB(chip on board)基板模組。RFID晶片221偶接在基板220上。至少一被動元件222偶接在基板220上且與RFID晶片221電性連接。被動元件222可以為電容、電阻或電感等多元件的組合，使用者可以根據電路特性選擇適當的元件偶接在基板220上。該基板220上具有一對第三電性連接板223與224，用以和第一與第二電性連接板204與211電性連接。本實施例中，第一、第二電性連接板204與211係透過導電膠24且經由熱壓的方式與第三電性連接板223與224電性連接。

此外，在另一實施例中，基板220上更具有一電性連接部225，其係連接有一電性連接介面23。該電性連接介面23再經由一電性連接端30與一電子裝置3電性連接，用以接收來自於該電子裝置3的資訊。在一實施例中，該電性連接介面23可以為軟性電路板(flexible printed circuit,FPC)。在一實施例中，整個無線射頻識別裝置2係安裝於電子裝置3內部，而該電子裝置3可以為攝影裝置，例如：相機或攝影機，或者是智慧型手持裝置，例如：手機或者是平板電腦。在一實施例中，電子裝置3的資訊可以經由電性連接介面傳輸至該基板模組22，基板模組22可以將該資訊轉換成無線射頻的通訊協定，而以非接觸的方式傳輸至遠端的電子裝置4。反之，遠端的電子裝置4可以經由無線方式將資訊傳輸至該無線射頻識別裝置2，再經由該電性連接介面23與電子裝置3進行通訊。

接下來說明本發明的無線射頻識別裝置的製造方法。請參閱圖4A所示，在本實施例中，該流程包括有下列步驟：首先，提供一天線模組20，其係具有一可撓性基材200，其上形成有一天線迴路201，該可撓性基材200之特性如前所述，在此不做贅述。本實施例中的可撓性基材200其厚度可以在0.05~0.5μm。該可撓性基材200之第一表面203上更具有一第一電性連接板204以及一第二電性連接板211與該天線迴路201電性連接。該天線迴路201可以形成在該可撓性基材200之其中之一表面或者是兩個表面上。

在一實施例中，形成天線迴路201在該可撓性基材200之表面上的方式，可以先於該可撓性基材200的第一表面203上利用金屬蝕刻的方式，例如：鋁蝕刻或銅蝕刻，來形成第一天線202，天線的圖案可如圖2A所示，但不以此為限制。接著，再使該第一天線202與該第一電性連接板204電性連接。由於第一天線202具有如圖2A所示的具有複數層迴圈的圖案，為了避免天線的兩端與外部模組橋接的電性連接板204與211間有天線通過，進而影響後續電路佈局的設計，因此可以透過中繼電路206來使天線202的兩端的電性連接板204與211集中在同一區域，也就是電性連接板204與211之間並無天線通過。

接著，於該可撓性基材200的一第二表面207上形成中繼迴路206。在一實施例中，中繼迴路206係由金屬蝕刻，例如：鋁蝕刻或銅蝕刻的方式來形成。然後，使該中繼迴路206之第一端與該第一天線202之一第二端跨橋連接。本步驟中，中繼迴路206之第一端連接有中繼連接板208，而跨橋連接則為利用模具擠壓該中繼連接板208上之複數個區域，使其穿透該可撓性基材200與該第一天線202之第二端的中繼連接板205電性連接。要說明的是，跨橋連接也可以是利用模具擠壓該中繼連接板205上之複數個區域，使其穿透該可撓性基材200與該中繼迴路206第一端的中繼連接板208電性連接。最後，再使該中繼迴路206之第二端與該第二電性連接板211跨橋連接。在本步驟中，跨橋連接的方式是利用模具擠壓該中繼迴路206之第二端所具有的中繼連接板210上的複數個區域212，使其穿透該可撓性基材200而與該第二電性連接板211電性連接，或者是利用模具擠壓該第二電性連接板211所具有的複數個區域，使其穿透該可撓性基材200，而與該中繼迴路206之第二端相連接的中繼連接板210電性連接。

在另一實施例中，可以進一步在第二表面207上形成如圖3所之示第二天線213。形成的方式係為於該可撓性基材200的第二表面207上利用金屬蝕刻的方式，例如：鋁蝕刻或銅蝕刻，來形成第二天線213。然後，使第二天線213之第一端與該中繼迴路206之一中繼連接板210電性連接。而中繼連接板210再經由跨橋電性連接的方式與該第二電性連接板211電性連接，其係如前所述，在此不作贅述。而第二天線213之另一端則與中繼連接板208電性連接，再使中繼連接板208與該第一天線202之第二端的中繼連接板205跨橋電性連接，其係如前所述，在此不作贅述。

提供了天線模組20之後，接著，如圖4B所示，提供一基板模組22，具有一基板220，其上具有無線射頻識別晶片221以及至少一被動元件222，該基板模組22上具有一對第三電性連接板223與224。該基板220為硬式的電路基板。在另一實施例中，也可以使用可撓性基板來取代。接著，如圖4C所示，於該第一與該第二電性連接板204與211上形成導電膠24。本實施例的導電膠24係為適用熱壓製程的導電膠，例如：異方性導電膜(anisotropic conductive film,ACF)或異方性導電膠(anisotropic conductive paste, ACP)或(anisotropic conductive adhesive,ACA)或SACP。在一較佳實施例中，導電膠量約不超過0.2mg。

接著，如圖4D所示，經由熱壓方式將該基板模組22之該對第三電性連接板223以及224與該第一與該第二電性連接板204與211電性連接。在一實施例中，熱壓的溫度不超過200℃，熱壓的時間不超過20秒。經過熱壓，使該基板模組22與天線模組20結合，以形成如圖4E的結構。熱壓的裝置係為本領域技術之人所熟知，在此不做贅述。要說明的是，導電膠24也可以塗佈在該對第三電性連接板223與224而由熱壓方式將天線模組20之第一與該第二電性連接板204與211偶接在第三電性連接板223以及224上。經過熱壓的過程將天線模組20與基板模組22結合之後所形成的無線射頻識別裝置可以經由軟性電性連接介面，例如：FPC，來與電子裝置電性連接，進而可以將無線射頻識別裝置整合在電子裝置內。具有無線射頻識別裝置的電子裝置可以和其他的電子裝置進行近場通訊，擴大其應用的領域與範圍。

綜合上述，本發明提供之無線射頻識別裝置及其製造方法，係將基板模組與天線模組藉由導電膠以及熱壓的製程使其相互電性連接。如此，可以免除高溫回焊的製程步驟，進而大幅降低製造的成本，並使得天線模組更輕薄，進而減輕無線射頻識別裝置的重量。此外，在天線模組的基板上所形成的電性連接板之間的區域並沒有天線回路通過，以簡化基板模組與天線模組電性連接的線路設計，進而簡化兩模組之間的橋接的製程。

惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。