TWI759881B - 增強讀取距離之封裝射頻晶片及天線的柱狀封裝體及其製造方法與天線之佈線結構 - Google Patents

Abstract

本發明關於封裝有射頻晶片及天線的柱狀封裝體，以增強晶片的讀取距離，本發明係將相連接之一射頻晶片及一天線設置於一柱狀主體的外圍，並以一包覆體密封該射頻晶片及該天線。該天線可彎曲，並呈連續性垛口形的佈線，該天線的佈線構形所形成的構形高度係小於該主體的高度，且該天線的線材的長度為該主體的外周長度的至少三倍。透過上述設置，可增強讀取距離。

Description

增強讀取距離之封裝射頻晶片及天線的柱狀封裝體及其製造方法與天線之佈線結構

本發明係與射頻晶片及天線有關，詳而言之，係指一種可增強讀取距離之封裝有射頻晶片及天線的柱狀封裝體。

無線傳輸的射頻識別技術於現今的生活中愈顯重要，生活上已離不開射頻識別技術的應用。例如，物品的標籤裝設有射頻晶片，並透過讀取器讀該射頻晶片所載的資訊。又如感應卡、動物射頻識別，亦為射頻識別技術的應用例。

射頻晶片須透過天線發出射頻，然而，現有的射頻識別技術應用於彎曲狀物品的讀取距離短，讀取器須相當靠近彎曲狀物品，才能讀取到訊號，使用上並不方便。

本發明旨於解決上述缺失，其主要目的在於提供一種封裝射頻晶片及天線的柱狀封裝體及其製造方法，可增強彎曲狀物品的磁波的反應距離，增強讀取該封裝體內的晶片的距離。

本發明之另一目的在於提供一種天線的佈線結構，透過該天線的佈線設計，可增強射頻晶片的讀取距離。

本發明所提供之一種增強讀取距離之封裝射頻晶片及天線的柱狀封裝體，包含有： 一主體，呈柱狀； 相連接之一射頻晶片及一天線，該天線可彎曲，並呈連續性垛口形的佈線，該天線的佈線構形具有一構形高度，小於該主體的高度；該天線的線材的長度為該主體的外周長度的三倍或三倍以上；該射頻晶片及該天線係環設於該主體的外圍，且未接觸該主體；以及 一包覆體，包覆該柱狀主體外圍，密封該射頻晶片及該天線。

較佳地，另包含有：一可彎曲的介質層，環設於該主體的外圍表面；該射頻晶片及該天線係設置於該介質層的外圍。

較佳地，另包含有：一可彎曲的載層；該射頻晶片及該天線係設置於該載層，並以該載層環設於該主體的外圍。

較佳地，另包含有：相連接之一第二射頻晶片及一第二天線係附著該封裝體。

較佳地，該主體為金屬材質或非金屬材質，且為實心或中空。

較佳地，該射頻晶片位於該天線的中央，且該天線於該射頻晶片的二側係呈對稱。

藉此，該天線係具有相當的長度 該天線的佈線係於該柱狀主體的外圍及軸向擴充延伸，可增強晶片於彎曲狀物品的讀取距離，讓讀取器更容易讀取晶片。

本發明所提供之封裝射頻晶片及天線的柱狀封裝體之製法，包含有： 步驟一、製備一柱狀的主體； 步驟二、製備相連接之一射頻晶片與一可彎曲的天線，該天線係呈連續性垛口形的佈線，且其佈線構形具有一構形高度，小於該主體的高度；該天線的線材的長度為該主體的外周長度的三倍或三倍以上；將該射頻晶片及該天線係環設於該主體的外圍，且該射頻晶片及該天線未接觸該主體；以及 步驟三、以一包覆體包住該主體的外圍，並密封該射頻晶片及該天線。

較佳地，另包含有：製備一可彎曲的介質層，環設於該主體的外圍表面；步驟二之該射頻晶片及該天線係設置於該介質層的外圍。

較佳地，另包含有：製備一可彎曲的載層；該射頻晶片及該天線係設置於該載層，並以該載層環設於該主體的外圍。

較佳地，另包含有：製備相連接的一第二射頻晶片及一第二天線；該第二射頻晶片及該第二天線附著於該封裝體，使該封裝體具有二個或二個以上的射頻晶片及天線。

本發明所提供之一種佈線於天線的佈線結構，係用以增加一射頻晶片的射頻距離，該天線以一種或多種的線材以連續性垛口形佈線形成，並佈線形成一中央佈線區及二外側佈線區，該中央佈線區係位於天線的中央區域；該二外側佈線區係形成二個側區域，分別位於該中央佈線區二側。

較佳地，該中央佈線區佈線成二個呈對稱的子線區；該二外側佈線區分別連接該二子線區且呈對稱。

較佳地，該二子線區的內側以一連接線連接；且該二外圍佈線區的一側係相連接。

較佳地，該二外側佈線區的佈設高度及佈設長度均大於該中央佈線區的佈設高度及佈設長度。

較佳地，該天線的佈線構形具有一構形高度及一構形長度，該構形長度為該構形高度的至少三倍。

藉由上述的佈線結構，可提高該天線的效能。

請參閱圖1及圖2，係本發明所提供之封裝射頻晶片及天線的柱狀封裝體10之第一較佳實施例，該封裝體10包含有：一主體20、以及裝設於該主體外表面之一介質層25、一射頻晶片30與天線40、以及一包覆層50。

該主體20係一柱狀體，並以圓柱狀為例，惟不以此為限。主體20可為金屬材質或非金屬材質製成，例如鐵、銅、鋁、銀、鈦、塑膠材質、陶瓷材料等，且其可實心或中空。本實施例之主體20具有一縱向的通孔22。該封裝體10可定義常見的X軸、Y軸及Z軸三個軸向，該Z軸係位於該封裝體10的縱向，平行該通孔22的軸向。該主體之外圍表面具有一外周長度，為該外圍表面一圈的長度，且該主體之縱向具有一高度H。

該介質層25係一可彎曲的層狀體，其厚度介於0.01mm~100mm之間，且以彎曲狀地環設於該主體20的外周面/外圍表面。

請參閱圖3至圖5，該射頻晶片30及該天線40相連接，並如圖1所示環設於該主體20的外周。該天線40係用增強該封裝體10於前述X、Y、Z至少任一軸向的射頻強度及射頻讀取距離。於本發明之實施例，該天線40係以一種或一種以上的配線佈線形成，且該天線係佈線呈連續性的垛口形(crane shape)，該射頻晶片30與該天線40連接，並位於該天線40的中央，且天線40的佈線於該射頻晶片30的二側呈對稱。

詳而言之，前述的「以一種或一種以上的配線佈線形成」係具有多種涵意，包括：天線係佈線成單一型態或非單一型態的佈線區、該天線以一種或一種以上的線材佈線成單一佈線區或複數佈線區，所述的一種或一種以上的線材可為相同規格、相同材質、相同粗細的單一線材，或不同規格、不同材質、不同粗細的複數線材。本較佳實施例的該天線40以第一線材F及第二線線T之二種不同規格、尺寸的線材佈線形成，並佈置成細長矩形的佈線構形P。第一線材F可為細線或粗線、而第二線材T可為粗線或細線，本實施例之第一線材F以細線為例、第二線材T以粗線為例。其中，所述的第一線材F係佈線成一中央佈線區41，位於該天線40的佈線構形P的中央區域，而所述的第二線材T係佈線於二個外側佈線區46，分別位於該中央佈線區41二側。更具體而言，該射頻晶片30位於天線的佈線構形P的中央，由該第一線材F所佈線形成的該中央佈線區41係佈線成二子線區42，呈左右對稱地佈線在該天線40的中央區域。各子線區42呈連續性的垛口形，具有複數相同的垛口43，稱為第一垛口，該二子線區42對稱地分別位於該射頻晶片30的二側，且該二子線區42的最內側的垛口43a係以一連接線431連接，該射頻晶片30係設置於該連接線431上，進而與天線40連接。

各該外側佈線區46呈連續性的垛口形，具有複數相同的垛口47，稱為第二垛口，該二外側佈線區46對稱地分別位於該二子線區42的二側。本實施例之第二垛口47的尺寸係大於第一垛口43的尺寸。該中央佈線區41及外側佈線區46形成不同型態的佈線區，例如，垛口43及47的佈線密度及佈線面積不同、線材的粗細(直徑)不同，以形成不同的磁波效果。此外，請參閱圖3及圖4，各該外側佈線區46的佈設高度G1及佈設長度K1均大於該中央佈線區41的佈設高度G2及佈設長度K2，以提高磁波往各方向的發射效果與外擴效果。

該二子線區42的最外側的第一垛口43b各具有一連接部432，而各該外側佈線區46的最內側的第二垛口47a亦各具一連接部471，該四連接部432、471係延伸至該天線40的中央區域，並共點連接形成一共同連接點C，該共同連接點C與該射頻晶片30均位於天線40的中央為佳。藉由該共點連接，該二外側佈線區46之一側(內側)係相連接、該二子線區42之一側(外側)係相連接、且相鄰的一外側佈線區46的一側(內側)與一子線區42的一側(外側)亦相連接，使該天線40的中央佈線區41與外側佈線區46能順利地傳導該射頻晶片30的磁波，以增加射頻範圍。

該天線40的佈線構形P具有一構形長度L與一構形高度S，該構形長度L係數倍於其構形高度S，例如至少3倍以上，並以至少5倍以上為佳。於本實施例，該佈線構形P的構形長度L為28至36釐米(mm)，而構形高度S為5至7釐米(mm)。

請參閱圖1及圖5，該天線40可彎曲，相連接的該射頻晶片30及該天線40係沿該主體的外圍一同環設於該主體20的外周面/外圍表面，具體而言，該射頻晶片30及該天線40一起環設於該介質層25的外圍表面，如圖2所示，受該介質層25的阻隔，該天線40及射頻晶片30不會接觸該主體20。為實現將天線40及射頻晶片30裝設於主體20的外圍，本實施例提供一載層48，該載層48為可彎曲之層狀物，該射頻晶片30及天線40係固設於該載層48上或該載層48中，並藉由該載層48而環設於該介質層25的外周面。該天線40為一薄形體，而射頻晶片30為微小的積體電路構件，該載層48的厚度大於天線40及射頻晶片30的厚度。

該主體20於縱向具有一高度H，如圖2，且其外周面具有一外周長度。該天線40的佈線構形P的構形高度S係小於該主體20的高度H。此外，該天線40的線材的總長度係大於該主體20之外周長度的3倍以上，較佳地，至少5倍以上。因此，天線40以相當緊密及規律地的佈線方式環繞於該主體20上，能更有效地讀取射頻。

該包覆層50係包覆於該主體20上，密封包覆該介質層25、該射頻晶片30、該天線40及該載層48，使所述構件25、30、40及48受該包覆層50密封保護。該包覆層50係非金屬材料，其包覆形式並不限制。

請參閱圖6及圖7，係本發明之封裝射頻晶片及天線的柱狀封裝體10’之第二較佳實施例，為便於理解，相同構件使用相同標號。

該封裝體10’同樣包含有：一主體20，以及相連接之一射頻晶片30及一天線40、一載層48及一包覆層50，設於該主體20外圍。該射頻晶片30、天線40、載層48及包覆層50係與第一較佳實施例相同，其結構特徵及配合關係可由該實施例之說明獲得理解，容不贅述。

本實施例與第一較佳實施例之差異在於，該封裝體10’並未設置第一實施例的介質層；該射頻晶片30及天線40係藉由該載層48直接環設於該主體20的外周面，且射頻晶片30與天線40並未與該主體接觸。該包覆層50係密封保護射頻晶片30、天線40及載層48。

請參閱圖8及圖9，係本發明之柱狀封裝體10”之第三較佳實施例，同樣的，相同構件使用相同標號。

該封裝體10”可如同第一較佳實施例所示，具有：一主體20以及依序設於該主體外圍的一介質層25、相連接的一射頻晶片30及一天線40、一載層48及一包覆層50，亦可如同第二較佳實施例所示，包括：一主體20以及依序設於該主體外圍的相連接之一射頻晶片30及一天線40、一載層48及一包覆層50。所述的介質層25、射頻晶片30、天線40、載層48及包覆層50可由第一較佳實施例之說明獲得理解，容不贅述。

本實施例之封裝體10”更包含有：相連接之一第二射頻晶片60及一第二天線62，如圖9所示，本實例之該第二天線62係繞設於一天線棒64上，而該第二射頻晶片設置於該天線棒64一端，並與該天線62電性連接。該第二射頻晶片60及第二天線62係附著於該封裝體10”中，並受該包覆層50密封保護。該第二射頻晶片60的頻率與射頻晶片30的頻率可相同或不同，較佳的，該二者30、60具有不同的頻率。藉此，可使該封裝體10”密封包覆具有二個或二個以上的射頻晶片30、60及天線40、62，提供二種或二種以上的射頻，以增加讀取反應及應用場合。

圖10及圖11，係本發明之柱狀封裝體10’”之第四較佳實施例，相同構件使用相同標號，容不贅述。該封裝體10’”可為第一較佳實施例的結構或第二較佳實施例的構造。

本實施例之封裝體10’”亦包含有：相連接之一第二射頻晶片60及一第二天線62，且該第二射頻晶片60及第二天線62係附著於該封裝體10’”，但並非一體受包覆層50所包覆。詳而言之，該封裝體10’”設一容納孔12；該第二射頻晶片60及第二天線62係受一第二包覆層72包覆及密封，進而形成一第二封裝體70。該第二封裝體70係置入該容納孔12中，而附著於該封裝體10’”。該第二射頻晶片60及第二天線62外加地附著在封裝體10’”的方式不以本實施例為限，例如可將該第二封裝體70固設於該封裝體10’”的外周面。

所述的第二射頻晶片62及第二天線62可實施為前述的天線40與射頻晶片30之結構，不以第三及第四實施例所示為限。

藉由本發明之天線40的佈線，可提升各封裝體10、10’、10”、 10’”之射頻強度及射頻讀取距離。本發明之實施例之天線40由粗、細不同的線材佈線形成，可產生不同的頻率及不同波段反射，利用頻率差及不同波段，提供射頻的強度。再者，本發明之天線以垛口形佈線，充分增加天線的長度，並讓天線的佈線沿著本體20的外圍及軸向擴充延伸，提升天線的反應方向的能力，進而發射強度較高的射頻及並將射頻發射的更遠。

請參閱圖12及圖13，係本發明之柱狀封裝體10的測試圖，其中，圖10係以封裝體10之X軸與Z軸為座標之測試圖，而圖11為以封裝體10之X軸與Y軸為座標之測試圖。由該二測試圖可知，不管於封裝體10的X、Y、Z任一軸向，其讀取的距離均增加，讓讀取器更容易讀取封裝體10的晶片，並提升無線射頻的讀取準確率及應用場合。本發明之第二至第四實施例的封裝體10’、10”、10’”具有與第一實施例的封裝體10相同的功能。

本發明之柱狀封裝體之製法包含有下列步驟：步驟一，製備一柱狀的主體20，該主體具有一外周面/外圍表面及一高度。

步驟二，準備一可彎曲的介質層25，並將該介質層25彎曲地環設於該主體20的外周面。實施上，是否設置該介質層25，為一實施上的選擇，上述第二較佳實施例的封裝體10並未設置該介質層。

步驟三，製備一射頻晶片30與一可彎曲的天線40，該天線40具有圖3所示之結構特徵，包括：該天線係以一種或一種以上的配線佈線而成並形成細長矩形的佈線構形P、該天線的佈線為連續性的垛口形、該射頻晶片30與天線40電性連接，且該天線於該射頻晶片30的二側呈對稱形態；該天線40的第一線材F係佈置於天線的中央，形成中央佈線區，而第二線材T則佈設成二外側佈線區，位於該中央佈線區的二側，以及該天線40的佈線構形P的構形高度S小於主體20的高度H、天線40的線材的總長度為該主體20的外周長度(圓周)的3倍以上。以及製備一可彎曲的載層48，並將該射頻晶片30及該天線40固定於該載層48上(如圖7)或該載層48中(如圖2)，利用該載層48，將該射頻晶片30及天線40裝設於該介質層25的外圍(製作第一實施例的封裝體)或固定於該主體20的外圍(製作第二實施例的封裝體)，該射頻晶片30及天線40並未接觸該主體20。

步驟四，將一包覆層50包覆該主體20外圍並密封包覆該介質層25、該射頻晶片30與該天線40、及該載層48，以製成封裝體10或封裝體10’。

此外，欲製成第三實施例的封裝體10”時，本發明之製法更包含有：步驟四A，接續於步驟四之後，製備相連接的一第二射頻晶片60及一第二天線62，並放置於該主體20外圍；接著，實施步驟五，以該包覆層50密封包覆該介質層25、該射頻晶片30與該天線40、該載層48、及該第二射頻晶片60與第二天線62。

本發明所提供之封裝射頻晶片與天線的封裝體，可增強射頻於柱狀物的發射距離，讓讀取器可更容易且更準確地讀取柱狀物上的晶片，因此，本發明可應用於各種無線射頻識別的場合。

上揭諸實施例僅係說明本發明之特徵而非限制，舉凡由本發明之等效修改，均應視為本發明之保護範圍。

10、10’、10”、10’”封裝體   12 裝設孔 20 主體                                   22 通孔 25 介質層                              H 高度 30 射頻晶片 40 天線                                   42 子線區 43(43a、43b) 垛口                   431 連接線 432 連接部                            46 外側佈線區 47(47a) 垛口                          471 連接部 48 載層                                 F 第一線材 T 第二線材                            P 佈線構形 L 構形長度                            S 構形高度 G1、G2 佈設高度                    K1、K2 佈設長度 50 包覆層 60 第二射頻晶片                       62 第二天線 64 天線棒 70 第二封裝體                          72 第二包覆層

本發明之目的、特徵以及所達成之功效可由下述四較佳實施例之說明及圖式獲得瞭解，其中： 圖1係本發明第一較佳實施例之封裝射頻晶片及天線的柱狀封裝體之立體圖。 圖2係沿圖1之2-2剖線所示之該封裝體的縱向剖面圖。 圖3係本發明第一較佳實施例的射頻晶片及天線展開圖。 圖4係圖3的局部放大圖。 圖5顯示圖3之天線彎曲之狀態。 圖6係本發明第二較佳實施例的柱狀封裝體之立體圖。 圖7係沿圖6之7-7剖線所示之該封裝體的縱向剖面圖。 圖8係本發明第三較佳實施例之柱狀封裝體之立體圖。 圖9係圖8之第二射頻晶片與天線的立體圖。 圖10係本發明第四較佳實施例之柱狀封裝體之立體圖。 圖11係圖10之第二射頻晶片與天線未裝入封裝體時的立體圖。圖12顯示本發明之封裝體之讀取距離之測試圖，本圖係以該封裝體之X軸及Z軸為座標。 圖13顯示本發明之封裝體之讀取距離的測試圖，本圖以該封裝體之X軸及Y軸為座標。

10 封裝體                           20 主體 22 通孔                              25 介質層 30 射頻晶片                        40 天線 48 載層                              50 包覆層

Claims (16)

1. 一種增強讀取距離之封裝射頻晶片及天線的柱狀封裝體，包含有：一主體，呈柱狀，具有一外圍表面以及一外周長度；相連接之一射頻晶片及一天線，該天線可彎曲，並呈連續性垛口形的佈線，該天線的佈線構形具有一構形高度，小於該主體的高度；該天線的線材的長度為該主體的外周長度的三倍或三倍以上；該射頻晶片及該天線係環設於該主體的外圍，且未接觸該主體；以及一包覆體，係包覆該主體外圍，密封該射頻晶片及該天線。
2. 如請求項1所述之封裝體，另包含有：一可彎曲的介質層，環設於該主體的外圍表面；該射頻晶片及該天線係設置於該介質層的外圍。
3. 如請求項2所述之封裝體，其中：該介質層之厚度介於0.01~100mm。
4. 如請求項1或2所述之封裝體，另包含有：一可彎曲的載層；該射頻晶片及該天線係設置於該載層，並以該載層環設於該主體的外圍。
5. 如請求項1或2所述之封裝體，另包含有：相連接之一第二射頻晶片及一第二天線，附著於該封裝體。
6. 如請求項1或2所述之封裝體，其中：該主體為金屬材質或非金屬材質，且為實心或中空。
7. 如請求項1或2所述之封裝體，其中：該射頻晶片位於該天線的中央，該天線係佈線成一中央區域及二個側區域，且該天線於該射頻晶片的二側係呈對稱。
8. 如請求項1或2所述之封裝體，其中：該天線以一種或一種以上的線材佈線形成。
9. 如請求項7所述之封裝體，其中：該天線至少以一第一線材與一第二線材佈線形成，該第一線材係佈設於該中央區域；該第二線材係佈設於該二側區域；該射頻晶片該天線的中央區域。
10. 一種增強讀取距離之封裝射頻晶片及天線的柱狀封裝體之製法，包含有下列步驟：步驟一、製備一柱狀的主體；步驟二、製備相連接之一射頻晶片與一可彎曲的天線，該天線係呈連續性垛口形的佈線，且其佈線構形具有一構形高度，其構形高度小於該主體的高度；該天線的線材的長度為該主體的外周長度的三倍或三倍以上；將該射頻晶片及該天線係環設於該主體的外圍，且該射頻晶片及該天線未接觸該主體；以及步驟三、以一包覆體包住該主體的外圍，並密封該射頻晶片及該天線。
11. 如請求項10所述之製法，其中：於該步驟一之後，另包含有：製備一可彎曲的介質層，環設於該主體的外圍表面；步驟二之該射頻晶片及該天線係設置於該介質層的外圍。
12. 如請求項10或11所述之製法，其中：於步驟二中，另包含有：製備一可彎曲的載層；該射頻晶片及該天線係設置於該載層，並以該載層環設於該主體的外圍。
13. 如請求項10或11所述之製法，另包含有：製備相連接的一第二射頻晶片及一第二天線，使該第二射頻晶片及該第二天線附著於該封裝體。
14. 一種可彎曲並佈線於柱狀封裝體的天線的佈線結構，係用以增加一射頻晶片的讀取距離；該天線以至少一種線材以連續性垛口形佈線形成，該天線佈線出一中央佈線區及二個外側佈線區的佈線構形；該射頻晶片佈設於該中央佈線區；該天線的該中央佈線區及該二外側佈線區均為左右二側對稱的構形，該二外側佈線區的佈設高度及佈設長度大於該中央佈線區的佈設高度及佈設長度。
15. 如請求項14所述之佈線結構，其中：該中央佈線區具有二個對稱的子線區，該二子線區的內側以一連接線連接；且該二子線區的外側及該二外側佈線區的內側係共同連接。
16. 如請求項15所述之佈線結構，其中：該中央佈線區之各該子線區具有複數垛口，該二子線區的最內側的垛口以該連接線連接；各該外側佈線區具有複數垛口；該二子線區的最外側的垛口各具有一連接部，而該二外側佈線區的最內側的垛口亦各具一連接部，該四連接部係延伸至該天線的中央，並共同連接形成一共同連接點。

Images