TWI647620B - 微型化的無線射頻識別標籤 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種微型化的無線射頻識別標籤，其標籤包括一無線射頻識別晶片及一天線，天線包括有多個環形天線線段，各層環形天線線段分別設置在一對應的絕緣層上，且經由各絕緣層中所設置的導電貫孔以電性連接至無線射頻識別晶片或另一環形天線線段，在此，本發明以多層的環形線段製作無線射頻識別標籤的天線構造，將可以有效地縮小無線射頻識別標籤的尺寸。

Description

微型化的無線射頻識別標籤
本發明有關於一種無線射頻識別標籤，尤指一種微型化的無線射頻識別標籤。
隨著科技的進步，無線射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術已廣泛地被利用在物流管理、行動支付或門禁管理上。在RFID的技術中，RFID標籤通常設置在一物件之上，且RFID標籤儲存有一資料。人們可以利用一RFID讀取器以非接觸式的方式讀取RFID標籤中所儲存的資料。之後，經由從RFID標籤所讀取出的資料以進行標籤的識別認證或得知物件的相關資訊。
請參閱第1A圖及第1B圖，為習用無線射頻識別(RFID)標籤的俯視結構圖及側視結構圖。如第1A圖及第1B圖所示，RDIF標籤100包括一基板11、一天線12及一RFID晶片13。基板11可以為一可撓式基板。天線12設置於基板11之上。RFID晶片13透過多個連接端子131以電性連接天線12。並且，RFID晶片13藉由一黏著劑133以黏固在基板11上。再者，RDIF標籤100進一步包括有一覆蓋構件15，覆蓋構件15設置在基板11上且用以覆蓋天線12及RFID晶片13。
承上，以往RDIF標籤100的製作方式雖然簡單。但，RDIF標籤100的結構尺寸往往較大，以致應用面將會因此受到限制。例如：此較大尺寸的RDIF標籤100通常無法設置及應用在較小尺寸的物件(如電子元件、飾品等等)上。再者，較大尺寸的RDIF標籤100也比較容易被外力碰撞而受損。
有鑑於此，本發明將提供一種新穎的無線射頻識別標籤，其無線射頻識別標籤的天線構造將以多層的環形線段進行製作，以便取得一微型化的無線射頻識別標籤，將會是本發明的目的。
本發明之一目的，在於提出一種微型化的無線射頻識別標籤，其標籤包括一無線射頻識別晶片及一天線，以多層的環形線段製作無線射頻識別標籤的天線構造，將可以有效地縮小無線射頻識別標籤的尺寸。
本發明又一目的，在於提出一種微型化的無線射頻識別標籤，其天線的各環形線段是分別被設計為一多彎曲的螺旋線段，如此，將可以增加天線的線段長度，以便擴大無線射頻識別標籤的通信距離。
本發明又一目的，在於提出一種微型化的無線射頻識別標籤，其無線射頻識別標籤以晶圓製程方式進行製作，以使無線射頻識別標籤的結構尺寸可以微小化。
為達成上述目的，本發明提供一種微型化的無線射頻識別標籤，包括：一無線射頻識別晶片，包括有一主動面，主動面包括一第一天線接合墊及一第二天線接合墊；一第一絕緣層，設置在無線射頻識別晶片上，用以包覆無線射頻識別晶片，第一絕緣層包括有一第一導電貫孔及一第二導電貫孔，第一導電貫孔設置在無線射頻識別晶片的第一天線接合墊上，而第二導電貫孔設置在無線射頻識別晶片的第二天線接合墊上；一第一環形天線線段，設置在第一絕緣層上，其中第一環形天線線段的一端包括有一第一連接墊而另一端包括有一第二連接墊，第一環形天線線段的第一連接墊經由第一導電貫孔以電性連接無線射頻識別晶片的第一天線接合墊；一第一連接線段，設置在第一絕緣層上，第一連接線段經由第二導電貫孔以電性連接第二天線接合墊；一第二絕緣層，設置在第一絕緣層上，用以包覆第一環形天線線段及第一連接線段，其中第二絕緣層包括一第三導電貫孔及一第四導電貫孔；一第二環形天線線段，設置在第二絕緣層上，第二環形天線線段的一端包括有一第三連接墊而另一端包括有一第四連接墊，第二環形天線線段的第三連接墊經由第三導電貫孔以電性連接第一環形天線線段的第二連接墊，第二環形天線線段的第四連接墊經由第四導電貫孔以電性連接第一連接線段；及一第三絕緣層，設置在第二絕緣層上，用以包覆第二環形天線線段。
本發明一實施例中，其中第一環形天線線段及第二環形天線線段分別為一多彎曲的螺旋線段。
本發明一實施例中，其中第一環形天線線段的線寬與線距的比例是1：1，第二環形天線線段的線寬與線距的比例是1：1。
本發明一實施例中，其中第一環形天線線段的線寬/線距為15µm/15µm，第二環形天線線段的線寬/線距為15µm/15µm。
本發明一實施例中，其中無線射頻識別標籤尚包括：至少一附加絕緣層，設置在第一絕緣層及第二絕緣層間，附加絕緣層包括有一第一附加導電貫孔及一第二附加導電貫孔；至少一附加環形天線線段，設置在附加絕緣層及第二絕緣層間，附加環形天線線段的一端包括一第一附加連接墊而另一端包括一第二附加連接墊，其中附加環形天線線段的第一附加連接墊經由第一附加導電貫孔以電性連接第一環形天線線段的第二連接墊，附加環形天線線段的第二附加連接墊經由第三導電貫孔以電性連接第二環形天線線段的第三連接墊；及至少一附加連接線段，設置在附加絕緣層及第二絕緣層間，其中附加連接線段的一端經由第二附加導電貫孔以電性連接第一連接線段，附加連接線段的另一端經由第四導電貫孔以電性連接第二環形天線線段的第四連接墊。
本發明一實施例中，其中附加環形天線線段為一多彎曲的螺旋線段。
本發明一實施例中，其中附加環形天線線段的線寬與線距的比例是1：1。
本發明一實施例中，其中附加環形天線線段的線寬/線距為15µm/15µm。
本發明一實施例中，其中無線射頻識別標籤的構造是採用一無凸塊製程方式所製作而成。
本發明一實施例中，其中無線射頻識別標籤為一被動式的無線射頻識別標籤。
請參閱第2圖為本發明無線射頻識別標籤一實施例的剖面結構圖，並同時參閱第3A圖至3E圖分別為本發明無線射頻識別標籤一實施例的各層俯視結構圖。如第2圖所示，本發明無線射頻識別(Radio Frequency Identification Tag，RFID)標籤200為一被動式、極高頻(UHF)的無線射頻識別標籤，且具有一小型晶片上天線(on-chip antenna，OCA)。無線射頻識別標籤200包括一無線射頻識別晶片20及一天線30。天線30包括一第一環形天線線段31及一第二環形天線線段33。在本發明一實施例中，天線30是由多個重佈層(redistribution layers, RDL’s)所構成，重佈層是設置在無線射頻識別晶片20上的金屬層，無線射頻識別晶片20的I/O接合墊能夠藉由重佈層的重新佈設線路以在其他地點使用。第一環形天線線段31及第二環形天線線段33包括重佈層。
如第2圖及第3A圖所示，無線射頻識別晶片20包括有一主動面21，主動面 21包括有複數個接合墊211、212、213、214。在本實施例中，接合墊211為一第一天線接合墊，而接合墊212為一第二天線接合墊。
如第2圖及第3B圖所示，一第一絕緣層51設置在無線射頻識別晶片20上，用以包覆無線射頻識別晶片20。第一絕緣層51包括有一第一導電貫孔511及一第二導電貫孔512。第一導電貫孔511貫穿第一絕緣層51以配置在無線射頻識別晶片20的第一天線接合墊211上，而第二導電貫孔512貫穿第一絕緣層51以配置在無線射頻識別晶片20的第二天線接合墊212上。
如第2圖及第3C圖所示，第一環形天線線段31設置在第一絕緣層51上。第一環形天線線段31的一端包括有一第一連接墊311而另一端包括有一第二連接墊312。第一環形天線線段31的第一連接墊311經由第一導電貫孔511以電性連接無線射頻識別晶片20的第一天線接合墊211。再者，第一絕緣層51之上尚設置有一第一連接線段36。第一連接線段36經由第二導電貫孔512以電性連接第二天線接合墊212。
如第2圖及第3D圖所示，一第二絕緣層53設置在第一絕緣層51上，用以包覆第一環形天線線段31及第一連接線段36。第二絕緣層53包括一第三導電貫孔531及一第四導電貫孔532。第三導電貫孔531貫穿第二絕緣層53以配置在第一環形天線線段31的第二連接墊312上，而第四導電貫孔532貫穿第二絕緣層53以配置在第一連接線段36上。
如第2圖及第3E圖所示，第二環形天線線段33設置在第二絕緣層53上。第二環形天線線段33的一端包括有一第三連接墊331而另一端包括有一第四連接墊332。第二環形天線線段33的第三連接墊331經由第三導電貫孔531以電性連接第一環形天線線段31的第二連接墊312，第二環形天線線段33的第四連接墊332經由第四導電貫孔532以電性連接第一連接線段36。最後，如第2圖及第3F圖所示，一第三絕緣層55設置在第二絕緣層53上以包覆第二環形天線線段33，致使取得無線射頻識別標籤200。在本發明一實施例中，絕緣層51、53、55是由聚苯並噁唑(Polybenzoxazole，PBO)所製作而成的合成絕緣層，其配置在重佈層(RDL Layers)之間，例如：環形天線線段31、33。於此，本發明以多層的環形線段來製作天線30的構造，將可以有效地縮小無線射頻識別標籤200的尺寸。本發明一較佳實施例中，天線30的第一環形天線線段31及第二環形天線線段33分別被設計成一多彎曲的螺旋線段，則，將可以增加天線30的線段長度，以便擴大無線射頻識別標籤200的通信距離。
請參閱第4圖為本發明無線射頻識別標籤又一實施例的剖面結構圖，並同時參閱第5A圖至5H圖分別為本發明無線射頻識別標籤又一實施例的各層俯視結構圖。如第4圖所示，本實施例無線射頻識別標籤201的天線30相較於上述實施例無線射頻識別標籤200的天線30進一步增設有至少一層附加的環形天線結構。
同於上述實施例，如第4圖、第5A圖、第5B圖及第5C圖所示，第一絕緣層51設置在無線射頻識別晶片20上，第一環形天線線段31及第一連接線段36設置在第一絕緣層51上，第一環形天線線段31的第一連接墊311經由第一絕緣層51的第一導電貫孔511以電性連接無線射頻識別晶片20的第一天線接合墊211，第一連接線段36經由第一絕緣層51的第二導電貫孔512以電性連接第二天線接合墊212。
如第4圖及第5D圖所示，至少一附加絕緣層52設置在第一絕緣層51上。附加絕緣層52包括有一第一附加導電貫孔521及一第二附加導電貫孔522。第一附加導電貫孔521貫穿附加絕緣層52以配置在第一環形天線線段31的第二連接墊312上，而第二附加導電貫孔522貫穿附加絕緣層52以配置在第一連接線段36上。同樣地，附加絕緣層52也是一聚苯並噁唑(PBO)所製作而成的合成絕緣層。
如第4圖及第5E圖所示，一附加環形天線線段32設置在附加絕緣層52上。在本發明一實施例中，附加環形天線線段32也是重佈層(RDL)。附加環形天線線段32也被設計成一多彎曲的螺旋線段。附加環形天線線段32的一端包括一第一附加連接墊321，而另一端包括一第二附加連接墊322。附加環形天線線段32的第一附加連接墊321經由第一附加導電貫孔521以電性連接第一環形天線線段31的第二連接墊312。再者，附加絕緣層52上尚設置有一附加連接線段38。附加連接線段38經由第二附加導電貫孔522以電性連接第一連接線段36。
如第4圖及第5F圖所示，第二絕緣層53設置在附加絕緣層52上，附加環形天線線段32及附加連接線段38將設置在附加絕緣層52及第二絕緣層53間。在本實施例中，第二絕緣層53的第三導電貫孔531將配置在附加環形天線線段32的第二附加連接墊322上，而第二絕緣層53的第四導電貫孔532將配置在附加連接線段38上。
如第4圖及第5G圖所示，第二環形天線線段33設置在第二絕緣層53上。第二環形天線線段33的第三連接墊331經由第三導電貫孔531以電性連接附加環形天線線段32的第二附加連接墊322，第二環形天線線段33的第四連接墊332經由第四導電貫孔532以電性連接附加連接線段38。最後，如第4圖及第5H圖所示，第三絕緣層55設置在第二絕緣層53上以包覆第二環形天線線段33，致使取得無線射頻識別標籤201。在本發明中，天線30藉由三層或三層以上環形天線線段的設計，將可以進一步增加天線30的線段長度，以使無線射頻識別標籤201的通信距離能夠進一步被擴大。此外，導電貫孔511、512、521、522、531、532是以較大的開口寬度進行設計，以增加晶片20與天線線段31、32、33之間電性接觸的面積。
無線射頻識別晶片20的接合墊211、212、213、214是為平坦的接合墊。無線射頻識別晶片2020的接合墊211、212、213、214經由一研磨程序的研磨以消除焊墊上的銅凸塊。如此，接合墊211、212、213、214被研磨變平，以使得天線30的環形天線線段31、32、33能夠水平配置且躺平在絕緣層51、53、55上。在本發明中，無線射頻識別晶片20的第一天線接合墊211及第二天線接合墊212不採用凸塊連接天線30的環形天線線段31、32、33，而是經由絕緣層51、52、53中的導電貫孔511、512、521、522、531、532連接天線30的環形天線線段31、32、33。於此，本發明無線射頻識別標籤201的構造採用一無凸塊製程方式進行製作，將可以有效降低無線射頻識別標籤201的高度，以進一步縮小無線射頻識別標籤201的尺寸。
請參閱第6A圖及第6B圖，分別為本發明一實施例的晶圓結構俯視圖及本發明一實施例的部份晶圓剖面圖。如第6A圖所示，本發明無線射頻識別標籤201將以一晶圓製程方式進行製作。多個無線射頻識別標籤201將以陣列方式被製作在一晶圓600的一基板61之上。如第6B圖所示，基板61在各無線射頻識別標籤201間定義有一切割道(street)62。以切割道62為基準，對於晶圓600執行一切割程序，以切割出每一無線射頻識別標籤201。本發明無線射頻識別標籤201藉由晶圓製程的方式進行製作，無線射頻識別標籤201的結構尺寸將可以達到微小化的目的，如無線射頻識別標籤201的長寬尺寸是可以縮小至0.41mm×0.43mm。
本發明一較佳實施例中，第一環形天線線段31、附加環形天線線段31及第二環形天線線段33的線寬與線距的比例是被設計為1：1，第一環形天線線段31、附加環形天線線段31及第二環形天線線段33的線寬/線距分別被設計為15µm/15µm，第一絕緣層51、附加絕緣層52、第二絕緣層53及第三絕緣層55的厚度分別被設計為7.5µm±0.5µm，第一環形天線線段31、附加環形天線線段32、第二環形天線線段33、第一連接線段36及附加連接線段38的厚度分別被設計為4µm±0.5µm。上述列舉的天線線段31、32、33及連接線段36、38的線寬、線距、厚度以及絕緣層51、52、53、55的厚度，僅是本發明一具體實施例而已，並不以此為限。另，上述實施例無線射頻識別標籤200同樣也可經由晶圓製程的方式進行製作，於此，不再重覆闡述。
以一應用為例，本發明微型化的無線射頻識別標籤200/201是可以設置在子彈的彈殼上，且記錄有子彈的背景資訊，如製造時間、製造地點、型號及擁有的單位。於此，在子彈上設置無線射頻識別標籤200/201以達到彈藥管制的目的。
另一應用為例，本發明微型化的無線射頻識別標籤200/201是可以嵌入在紙鈔中，且記錄有紙鈔的防偽資訊，如浮水印或加密的驗證碼。於此，在紙鈔上嵌入一具備有防偽資訊的無線射頻識別標籤200/201以取代紙鈔上原本的防偽設計(如凹版印刷)。
或者，又一應用為例，本發明微型化的無線射頻識別標籤200/201是可以配置在電子元件(如一特定功能晶片、一主動元件或一被動元件)上，且記錄有電子元件的背景資訊，如出貨來源、元件特性。於此，在電子元件上配置無線射頻識別標籤200/201，以令使用者可以得知電子元件的來源及其元件特性。上述所列舉的應用範例，僅是本發明部份可應用的領域而已，並不限於此。
在此，由於本發明無線射頻識別標籤200/201具有微型化的結構特點。因此，本發明無線射頻識別標籤200/201是能夠配置在較大尺寸或較小尺寸的物件之上而廣泛地應用在各種領域上。
以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
100‧‧‧無線射頻識別標籤
11‧‧‧基板
12‧‧‧天線
13‧‧‧無線射頻識別晶片
131‧‧‧連接端子
133‧‧‧黏著劑
15‧‧‧覆蓋構件
200‧‧‧無線射頻識別標籤
201‧‧‧無線射頻識別標籤
20‧‧‧無線射頻識別晶片
21‧‧‧主動面
211‧‧‧第一天線接合墊
212‧‧‧第二天線接合墊
213‧‧‧接合墊
214‧‧‧接合墊
30‧‧‧天線
31‧‧‧第一環形天線線段
311‧‧‧第一連接墊
312‧‧‧第二連接墊
32‧‧‧附加環形天線線段
321‧‧‧第一附加連接墊
322‧‧‧第二附加連接墊
33‧‧‧第二環形天線線段
331‧‧‧第三連接墊
332‧‧‧第四連接墊
36‧‧‧第一連接線段
38‧‧‧附加連接線段
51‧‧‧第一絕緣層
511‧‧‧第一導電貫孔
512‧‧‧第二導電貫孔
52‧‧‧附加絕緣層
521‧‧‧第一附加導電貫孔
522‧‧‧第二附加導電貫孔
53‧‧‧第二絕緣層
531‧‧‧第三導電貫孔
532‧‧‧第四導電貫孔
55‧‧‧第三絕緣層
600‧‧‧晶圓
61‧‧‧基板
62‧‧‧切割道
第1A圖：習用無線射頻識別標籤的俯視結構圖。 第1B圖：習用無線射頻識別標籤的側視結構圖。 第2圖：本發明無線射頻識別標籤一實施例的剖面結構圖。 第3A圖：本發明無線射頻識別晶片的俯視結構圖。 第3B圖：本發明第一絕緣層的俯視結構圖。 第3C圖：本發明設置有第一環形天線線段及第一連接線段的第一絕緣層的俯視結構圖。 第3D圖：本發明第二絕緣層的俯視結構圖。 第3E圖：本發明設置有第二環形天線線段的第二絕緣層的俯視結構圖。 第3F圖：本發明第三絕緣層的俯視結構圖。 第4圖：本發明無線射頻識別標籤又一實施例的剖面結構圖。 第5A圖：本發明無線射頻識別晶片的俯視結構圖。 第5B圖：本發明第一絕緣層的俯視結構圖。 第5C圖：本發明設置有第一環形天線線段及第一連接線段的第一絕緣層的俯視結構圖。 第5D圖：本發明附加絕緣層的俯視結構圖。 第5E圖：本發明設置有附加環形天線線段及附加連接線段的附加絕緣層的俯視結構圖。 第5F圖：本發明第二絕緣層的俯視結構圖。 第5G圖：本發明設置有第二環形天線線段的第二絕緣層的俯視結構圖。 第5H圖：本發明第三絕緣層的俯視結構圖。 第6A圖：本發明一實施例的晶圓結構俯視圖。 第6B圖：本發明一實施例的部份晶圓剖面圖。

Claims (10)

  1. 一種微型化的無線射頻識別標籤，包括：一無線射頻識別晶片，包括有一主動面，該主動面包括一第一天線接合墊及一第二天線接合墊；一第一絕緣層，設置在該無線射頻識別晶片上，用以包覆該無線射頻識別晶片，該第一絕緣層包括有一第一導電貫孔及一第二導電貫孔，該第一導電貫孔設置在該無線射頻識別晶片的該第一天線接合墊上，而該第二導電貫孔設置在該無線射頻識別晶片的該第二天線接合墊上；一第一環形天線線段，設置在該第一絕緣層上，其中該第一環形天線線段的一端包括有一第一連接墊而另一端包括有一第二連接墊，該第一環形天線線段的該第一連接墊經由該第一導電貫孔以電性連接該無線射頻識別晶片的該第一天線接合墊；一第一連接線段，設置在該第一絕緣層上，該第一連接線段經由該第二導電貫孔以電性連接該第二天線接合墊；一第二絕緣層，設置在該第一絕緣層上，用以包覆該第一環形天線線段及該第一連接線段，其中該第二絕緣層包括一第三導電貫孔及一第四導電貫孔；一第二環形天線線段，設置在該第二絕緣層上，該第二環形天線線段的一端包括有一第三連接墊而另一端包括有一第四連接墊，該第二環形天線線段的該第三連接墊經由該第三導電貫孔以電性連接該第一環形天線線段的該第二連接墊，該第二環形天線線段的該第四連接墊經由該第四導電貫孔以電性連接該第一連接線段；及 一第三絕緣層，設置在該第二絕緣層上，用以包覆該第二環形天線線段；其中，基於該無線射頻識別晶片的位置以一晶圓製程的製作方式將該第一絕緣層、該第一環形天線線段、該第一連接線段、該第二絕緣層、該第二環形天線線段及該第三絕緣層依序堆疊在該無線射頻識別晶片上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻識別標籤，其中該第一環形天線線段及該第二環形天線線段分別為一多彎曲的螺旋線段。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的無線射頻識別標籤，其中該第一環形天線線段的線寬與線距的比例是1：1，該第二環形天線線段的線寬與線距的比例是1：1。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的無線射頻識別標籤，其中該第一環形天線線段的線寬/線距為15μm/15μm，該第二環形天線線段的線寬/線距為15μm/15μm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻識別標籤，其中該無線射頻識別標籤尚包括：至少一附加絕緣層，設置在該第一絕緣層及該第二絕緣層間，該附加絕緣層包括有一第一附加導電貫孔及一第二附加導電貫孔；至少一附加環形天線線段，設置在該附加絕緣層及該第二絕緣層間，該附加環形天線線段的一端包括一第一附加連接墊而另一端包括一第二附加連接墊，其中該附加環形天線線段的該第一附加連接墊經由該第一附加導電貫孔以電性連接該第一環形天線線段的該第二連接墊，該附加環形天線線段的該第二附加連接墊經由該第 三導電貫孔以電性連接該第二環形天線線段的該第三連接墊；及至少一附加連接線段，設置在該附加絕緣層及該第二絕緣層間，其中該附加連接線段的一端經由該第二附加導電貫孔以電性連接該第一連接線段，該附加連接線段的另一端經由該第四導電貫孔以電性連接該第二環形天線線段的該第四連接墊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的無線射頻識別標籤，其中該附加環形天線線段為一多彎曲的螺旋線段。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的無線射頻識別標籤，其中該附加環形天線線段的線寬與線距的比例是1：1。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的無線射頻識別標籤，其中該附加環形天線線段的線寬/線距為15μm/15μm。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻識別標籤，其中該無線射頻識別標籤的構造是採用一無凸塊製程方式所製作而成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的無線射頻識別標籤，其中該無線射頻識別標籤為一被動式的無線射頻識別標籤。
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