專利名稱：具有集成電橋的rfid標簽及其組裝方法
背景技術：
1、發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種具有封裝的射頻識別(RFID)嵌體(inlay)的標簽及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種包括具有集成制造的端部的天線的RFID嵌體，所述集成制造的端部在該天線的多個螺旋線圈(spiraltums)上形成一個電橋。
2、有關技術背景在現有技術中，眾所周知，使用具有RFID嵌體的標簽作為RFID系統(tǒng)識別和監(jiān)測物體的部分。特別地，當受到連接的電子驅動電路激勵時，傳統(tǒng)RFID系統(tǒng)的讀出器在特定頻率下產生和發(fā)射電磁詢問場(interrogation field)。如果將具有RFID嵌體的標簽放置在詢問場中足夠長時間，將使RFID嵌體受激，并發(fā)射唯一編碼的信號，該唯一編碼的信號通過讀出器或者分開的接收天線來接收。
常用的RFID嵌體包括天線和連接到天線上的集成電路(IC)芯片。一種已知的RFID嵌體天線模式是由圍繞平面襯底螺旋盤繞的多個線圈組成的天線模式(例如，見美國專利No.5,541,399-de Vall(1996))。這種已知模式所具有的問題是為了將天線的兩端電連接到IC芯片上，必須在天線的螺旋線圈上形成一個電橋。該電橋常用下列方法其中之一形成(1)使用IC芯片作為電橋，或者(2)連接一個附加(分開的)電導體形成電橋。形成電橋的IC芯片或者附加電導體放置在其上安裝天線的襯底的同一側或者相反側。IC芯片有時安裝在形成電橋的附加電導體上。
在上面提到的兩種方法(1)和(2)之一中，所要求的制造是相對復雜并且昂貴的。例如，如果使用附加電導體形成電橋，必須嚴格地校準該導體，并連接到它的兩端。
因而，需要對此長期問題的改進方案。本發(fā)明的RFID天線通過要求低成本并且簡單的結構來滿足了此需要。
發(fā)明概述在本發(fā)明的一個示范性實施例中，一種射頻識別(RFID)標簽(及其組裝方法)包含襯底、集成電路、以及單連續(xù)天線，該天線具有多個螺旋線圈和與所述多個螺旋線圈集成在一起的端部。天線的多個螺旋線圈布置在襯底上，以及端部穿過(cross over)多個螺旋線圈至少其中之一。非導電絕緣體可以安排在端部與端部穿過的所述至少一個螺旋線圈之間。電軌跡(electrical trace)可以安排在與天線最外面的螺旋線圈相鄰的襯底上。端部可以集成連接到最里面的螺旋線圈上并向最外面的螺旋線圈延伸，以基本上穿過全部螺旋線圈并連接到電軌跡的一端上。電軌跡的另一端部可以連接到集成電路上。
通過形成端部作為單連續(xù)天線的一個集成部分，可以以較小的成本制造RDID標簽。沒有必要制造、切割、放置穿過天線多個螺旋線圈的分開電橋并將電橋連接到天線。因為端部的一側已經與多個螺旋線圈集成連接在一起，所以減少了需要進行電連接的數目。而且，因為端部已經在一側連接，所以校準作為電橋的集成端部比校準分開構造的電橋較為容易。
在本發(fā)明的另一個示范性實施例中，一種射頻識別(RFID)標簽包含襯底、集成電路以及連續(xù)天線，該天線包括多個螺旋線圈、第一端部和第二端部，該第一和第二端部與多個螺旋線圈集成在一起，并且天線的多個螺旋線圈布置在襯底上。第一端部穿過多個螺旋線圈至少其中之第一個，以及第二端部穿過多個螺旋線圈至少其中之第二個。第一端部可以集成連接到天線最里面螺旋線圈上并向天線最外面的螺旋線圈延伸。第二端部可以集成連接到天線最外面的螺旋線圈上并向天線最里面的螺旋線圈延伸。在另一個示范性實施例中，其中在將端部疊合在布置螺旋線圈的襯底側上，非導電絕緣體安排在第一端部和多個螺旋線圈至少其中之第一個之間，以及安排在第二端部和多個螺旋線圈至少其中之第二個之間。非導電絕緣體也可以安排在集成電路和所述多個螺旋線圈至少其中一些之間。在另外一個示范性實施例中，第一端部在其上沒有布置天線螺旋線圈的襯底側上穿過多個螺旋線圈至少其中之第一個，以及第二端部在其上沒有布置天線螺旋線圈的襯底側上穿過所述多個螺旋線圈至少其中之第二個。集成電路布置在其上沒有設置天線的多個螺旋線圈的襯底側上，并同時連接到第一和第二端部。
附圖簡要描述通過結合附圖仔細地研究下面本發(fā)明目前優(yōu)選示范性實施例的更詳細描述，本發(fā)明的這些以及其它目的和優(yōu)點將會更加清楚和明顯，其中

圖1A-1D圖示了根據本發(fā)明示范性實施例構造的RFID嵌體的平面圖；圖2是沿著圖1D所示截面線II-II的橫截面圖；圖3A-3D圖示了根據本發(fā)明示范性實施例構造的RFID嵌體的平面圖；圖4是沿著圖3D所示截面線IV-IV的橫截面圖；圖5A-5C圖示了根據本發(fā)明示范性實施例構造的RFID嵌體的一側面的平面圖6圖示了圖5C所示的RFID嵌體的其它側面的平面圖；圖7是沿著圖6所示截面線VII-VII的橫截面圖。
本發(fā)明的詳細描述圖1A-1D和圖2圖示了根據本發(fā)明示范性實施例構造一個RFID嵌體的方法。圖1D和圖2所示的完成的RFID嵌體被封裝在標簽里，以作為RFID系統(tǒng)的一部分。在使用中，當RFID嵌體位于來自RFID讀出器、具有特定頻率(例如13.56MHz)的詢問場時，它將諧振，并發(fā)射一編碼信號，用于通過RFID系統(tǒng)的天線(或者讀出器或者另一天線)接收。
完成的RFID嵌體包括天線1和電連接到天線1的IC芯片3。IC芯片3含有接收電路和邏輯部件，接收電路和邏輯部件響應于詢問場使編碼信號能夠被發(fā)射。天線1和IC芯片3布置在襯底2上。天線1包括多個螺旋線圈、第一端部1a和第二端部1b。天線1的端部1b直接連接到IC芯片3。IC芯片3也直接連接到安排在襯底2上的可導電軌跡4的一端。軌跡4的另一端部直接連接到天線1的第一端部1a。天線1的端部1a穿過天線的多個螺旋線圈，并通過非導電絕緣體5與多個螺旋線圈隔開。
如圖1A所示，根據本發(fā)明的示范性實施例構造RFID嵌體的第一步是將可導電的天線1布置(印制或者蝕刻)到襯底2上。形成襯底2的材料最好是透明的聚酰胺或者聚酯。天線1的端部1a，1b與天線的螺旋線圈集成形成在一起。這樣，包括端部1a，1b和多個螺旋線圈的天線1形成一個單連續(xù)軌跡，其中端部1a與最里面的螺旋線圈集成連接，以及端部1b與最外面的螺旋線圈集成連接。
如圖1B所示，將非導電絕緣體5施加在天線1的多個螺旋線圈的一部分上。例如，將非導電粘合劑(例如壓力敏感粘合劑(PSA)或者各向異性粘合劑)用于多個螺旋線圈的部分?；蛘?，使用聚酯將非導電絕緣體5涂制或者覆蓋在螺旋線圈的部分。
如圖1C所示，或者完全切斷(cut out)或者部分沖穿(Punch out)(例如見線7)天線1的端部1a，以及從與端部1a集成連接的最里面螺旋線圈開始將端部1a疊合在天線1的多個螺旋線圈上。這樣，疊合端部1a，以便其在徑向上向外方向穿過多個螺旋線圈，從而在端部1a極端(very end)處的襯墊與軌跡4的一端相鄰。當疊合端部1a時，完全或者部分切穿(cut through)的襯底部分沿著端部1a被疊合。將端部1a疊合到其上布置多個螺旋線圈的襯底2的側面上。非導電絕緣體5安排在疊合的端部1a與由端部1a穿過的多個螺旋線圈之間，以防止在天線1中的短路。在疊合端部1a之后，端部1a的襯墊通過少量導電粘合劑或焊劑直接連接到軌跡4的一端。
如圖1D和圖2所示，通過安裝IC芯片3，完成RFID嵌體的構造。具體地，IC芯片3直接連接到天線1的端部1b和軌跡4的另一端。最好使用導電粘合劑或者焊劑來進行連接。也可以使用附加的“未充滿(underfill)”粘合劑。
通過將端部1a疊合在天線1的多個螺旋線圈上，端部1a在多個螺旋線圈上形成一電橋，以使最里面螺旋線圈能夠連接到IC芯片3。因此，不需要制造、切割、設置分開的電橋并將其電連接到天線上。因為端部1a集成連接到天線的多個螺旋線圈上，所以在RFID嵌體制造過程期間，減少了所要求連接的數目。因為由端部1a形成的電橋封裝在一側面上，所以也可以非常容易地校準。
圖3A-3D和圖4圖示了根據本發(fā)明另一示范性實施例構造RFID嵌體的方法。與以前實施例中在性質上相同的或者相似的元件使用相同的參考數字標記。僅僅詳細討論與以前實施例的不同之處。
如圖3D和圖4所示，RFID嵌體包括布置在襯底2上的天線1。天線1包括多個螺旋線圈以及集成連接的端部1c，1d。非導電絕緣體5布置在多個螺旋線圈的一部分上，以及IC芯片3安排在非導電絕緣體5上。端部1c集成連接到最里面的螺旋線圈并向最外面的螺旋線圈延伸，以穿過一些里面的螺旋線圈。端部1d集成連接到最外面的螺旋線圈并向最里面的螺旋線圈延伸，以穿過一些外面的螺旋線圈。由端部1a，1b穿過的多組螺旋線圈可以是相互不同的。端部1c，1d與每個端部穿過的螺旋線圈通過非導電絕緣體5隔開。
如圖3A所示，根據本發(fā)明另一示范性實施例構造RFID嵌體的第一步是將可導電的天線1布置(例如印制或者蝕刻)到襯底2上。包括螺旋線圈和集成連接的端部1c，1d的天線1形成一個單連續(xù)軌跡。
如圖3B所示，將非導電絕緣體5(例如PSA或者各向異性粘合劑)用于多個螺旋線圈的一部分上。這部分與端部1c，1d相鄰。也可以采用附加的“未充滿”粘合劑。
如圖3C所示，將IC芯片3放置在絕緣體5上。這樣，絕緣體5防止IC芯片3與其上布置IC芯片3的那些螺旋線圈接觸。IC芯片3的電連接處朝向上方向(例如，遠離襯底的方向)，以便在以后可以將端部1c，1d直接連接到IC芯片3。
如圖3D和圖4所示，或者切斷或者部分沖穿端部1c，1d，以及將端部1c，1d疊合在一些螺旋線圈上。通過如線7所示完全或者部分切穿襯底2，來切斷或者沖穿端部1c，1d。從與端部1c集成連接的最里面的螺旋線圈開始并向最外面的螺旋線圈伸出，將端部1c疊合在天線里面的螺旋線圈上。從與端部1d集成連接的最外面的螺旋線圈開始并向最里面的螺旋線圈伸出，將端部1d疊合在天線外面的螺旋線圈上。將部分或者完全切穿(如線7所示)的襯底2的那些部分沿著疊合的端部1c，1d疊合。由端部1c穿過的多個螺旋線圈的里面的組可以與由端部1d穿過的多個螺旋線圈的外面的組相互不同。將端部1c，1d同時疊合到布置螺旋線圈的襯底2的側面上。非導電絕緣體5安排在端部1c，1d和由端部1c，1d穿過的各自螺旋線圈之間，以防止在天線1中的短路。通過將端部1c，1d疊合在天線1的各自螺旋線圈上，端部1c，1d每個在螺旋線圈上形成一個電橋。
在將端部1c，1d疊合之后，將端部1c，1d直接連接到IC芯片3，盡管端部1c，1d之間沒有直接連接。最好使用導電粘合劑或者焊劑進行連接。
圖5A-5C和圖6-7圖示了根據本發(fā)明又一個實施例構造RFID嵌體的方法。與以前實施例在性質上相同或者相似的元件使用相同的參考數字標記。僅僅詳細討論與以前實施例的不同之處。
如圖5A所示，根據本發(fā)明又一示范性實施例構造RFID嵌體的第一步是將包括端部1c，1d的可導電的天線1布置在襯底2上。包括螺旋線圈和集成連接的端部1c，1d的天線1形成一個單連續(xù)軌跡。因此，在圖5A公開的步驟與在結合圖3A所討論的以前的實施例中的步驟是相同的。
如圖5B和圖6所示，通過如線7所示圍繞端部1c，1d的三個側面完全或者部分切穿襯底2的部分，來切斷或者沖穿端部1c，1d。然后將端部1c，1d延伸穿過在襯底2中的各個洞，并將端部1c，1d疊合在其上沒有布置天線1的螺旋線圈的襯底2的側面(此后，稱為襯底的“沒有螺旋線圈的側面”)的螺旋線圈上。具體地，從最里面的螺旋線圈開始，在天線1的里面的螺旋線圈上，將端部1c疊合到襯底2的沒有螺旋線圈的側面上。從最外面的螺旋線圈開始，在天線1的外面的螺旋線圈上，將端部1d疊合到襯底2的沒有螺旋線圈的側面上。也將已經被切斷的襯底2部分沿著端部1c，1d疊合。由端部1c穿過的多個螺旋線圈的里面的組可以與由端部1d穿過的多個螺旋線圈的外面的組相互不同。
如圖5C和圖6所示，在襯底2的沒有螺旋線圈的側面上，將IC芯片3電連接到端部1c，1d。通過粘合劑(未示出)，可以有選擇地將IC芯片3和/或端部1c，1d保持在襯底2的沒有螺旋線圈的側面上。
盡管在上述示范性實施例中討論的本發(fā)明使用在RFID標簽中，但是應該理解本發(fā)明的原理，特別是使用集成形成的端部來構造電橋，可以使用在其它應用中，例如，電路板制造。電橋可以使電連接能夠完成，同時不要求在電路板中的多層和昂貴的“通路(vias)”。
盡管結合目前被認為是最實用的和優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，但是，應該理解的是本發(fā)明并不局限所公開的實施例，相反，本發(fā)明企圖覆蓋包括在所附權利要求的精神和范圍內的各種修改和等效設置。
權利要求
1.一種射頻識別(RFID)標簽，包括襯底；連續(xù)天線，具有多個螺旋線圈以及與所述多個螺旋線圈集成在一起的端部，所述多個螺旋線圈布置在所述襯底上，以及所述端部穿過所述多個螺旋線圈至少其中之一；以及集成電路，耦合到所述襯底上并且電連接到所述天線上。
2.根據權利要求1所述的標簽，還包括非導電絕緣體，安排在所述端部和所述端部穿過的所述至少一個螺旋線圈之間。
3.根據權利要求1所述的標簽，還包括電軌跡，布置在與所述天線最外面的螺旋線圈相鄰的襯底上。
4.根據權利要求1所述的標簽，其中，所述端部集成連接到最里面的螺旋線圈并且向最外面的螺旋線圈延伸，以穿過所述多個螺旋線圈至少其中一些。
5.根據權利要求4所述的標簽，其中，所述端部通過從最里面的螺旋線圈延伸到最外面的螺旋線圈而基本上穿過全部螺旋線圈，并且連接到所述電軌跡的一端，所述電軌跡布置在與所述最外面的螺旋線圈相鄰的襯底上，所述電軌跡的另一端連接到所述集成電路上。
6.根據權利要求5所述的標簽，還包括非導電絕緣體，安排在所述端部和所述端部穿過的多個螺旋線圈之間。
7.一種射頻識別(RFID)標簽，包括襯底；連續(xù)天線，具有多個螺旋線圈、第一端部和第二端部，所述第一和第二端部與所述多個螺旋線圈集成在一起；以及集成電路，電連接到所述天線；所述天線的多個螺旋線圈布置在所述襯底上，所述第一端部穿過所述多個螺旋線圈至少其中之第一個，以及所述第二端部穿過所述多個螺旋線圈至少其中之第二個。
8.根據權利要求7所述的標簽，其中，所述第一端部集成連接到所述天線最里面的螺旋線圈上并向所述天線最外面的螺旋線圈延伸。
9.根據權利要求7所述的標簽，其中，所述第二端部集成連接到所述天線最外面的螺旋線圈上并向所述天線最里面的螺旋線圈延伸。
10.根據權利要求8所述的標簽，其中，所述第二端部集成連接到所述天線最外面的螺旋線圈上并向所述天線最里面的螺旋線圈延伸。
11.根據權利要求7所述的標簽，其中，非導電絕緣體安排在所述第一端部與所述多個螺旋線圈至少其中之第一個之間，以及所述第二端部與所述多個螺旋線圈至少其中之第二個之間。
12.根據權利要求7所述的標簽，其中，非導電絕緣體設置在所述集成電路與所述多個螺旋線圈至少其中一些之間。
13.根據權利要求7所述的標簽，其中，所述第一端部在沒有布置所述天線的多個螺旋線圈的襯底側上穿過所述多個螺旋線圈至少其中之第一個，以及所述第二端部在沒有布置所述天線的多個螺旋線圈的襯底側上穿過所述多個螺旋線圈至少其中之第二個。
14.根據權利要求13所述的標簽，其中，所述集成電路安排在沒有布置天線的多個螺旋線圈的襯底側上，以及所述集成電路連接到所述第一和第二端部。
15.一種制造RFID標簽的方法，包括提供一襯底；集成形成具有多個螺旋線圈和一端部的一連續(xù)天線；將所述多個螺旋線圈布置在所述襯底上，以及疊合所述天線的所述端部，以便所述端部穿過所述多個螺旋線圈至少其中之一；以及將一集成電路連接到所述天線上。
16.根據權利要求16所述的方法，進一步包括將非導電絕緣體安排在所述端部和所述端部穿過的所述至少一個螺旋線圈之間。
17.根據權利要求16所述的方法，進一步包括將電軌跡布置在與所述天線最外面的螺旋天線相鄰的襯底上。
18.根據權利要求16所述的方法，其中，所述端部集成連接到最里面的螺旋線圈并向最外面的螺旋線圈延伸，以穿過所述至少一個螺旋線圈。
19.根據權利要求18所述的方法，其中，所述端部通過從最里面的螺旋線圈延伸到最外面的螺旋線圈而基本上穿過全部螺旋線圈，并且連接到所述電軌跡的一端，所述電軌跡布置在與所述最外面的螺旋線圈相鄰的襯底上，所述電軌跡的另一端連接到所述集成電路上。
20.根據權利要求19所述的方法，進一步包括將非導電絕緣體布置在所述端部和所述端部穿過的所述天線的多個螺旋線圈之間。
21.一種制造射頻識別(RFID)標簽的方法，包括提供一襯底；集成形成具有多個螺旋線圈、第一端部和第二端部的一連續(xù)天線；將所述天線布置在所述襯底上；疊合所述第一端部，以便所述第一端部穿過所述螺旋線圈至少其中之第一個，以及疊合所述第二端部，以便所述第二端部穿過所述螺旋線圈至少其中之第二個；以及將一集成電路電連接到所述天線上。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，所述第一端部集成連接到所述天線最里面的螺旋線圈上并向所述天線最外面的螺旋線圈延伸。
23.根據權利要求21所述的方法，其中，所述第二端部集成連接到所述天線最外面的螺旋線圈上并向所述天線最里面的螺旋線圈延伸。
24.根據權利要求22所述的方法，其中，所述第二端部集成連接到所述天線最外面的螺旋線圈上并向所述天線最里面的螺旋線圈延伸。
25.根據權利要求21所述的方法，還包括將非導電絕緣體安排在所述第一端部與所述多個螺旋線圈至少其中之第一個之間，以及所述第二端部與所述多個螺旋線圈至少其中之第二個之間。
26.根據權利要求21所述的方法，其中，將所述集成電路安排在布置所述多個螺旋線圈的襯底側上，并在所述多個螺旋線圈至少其中至少一些上，以及將非導電絕緣體安排在所述集成電路和所述多個螺旋線圈至少其中一些之間。
27.根據權利要求21所述的方法，其中，所述第一端部在沒有布置所述天線的多個螺旋線圈的襯底側上穿過所述多個螺旋線圈至少其中之第一個，以及所述第二端部在沒有布置所述天線的多個螺旋線圈的襯底側上穿過所述多個螺旋線圈至少其中之第二個。
28.根據權利要求27所述的方法，其中，所述集成電路安排在沒有布置天線的多個螺旋線圈的襯底側上，以及所述集成電路連接到所述第一和第二端部。
全文摘要
一種射頻識別(RFID)標簽，包括襯底、單連續(xù)天線以及集成電路，該單連續(xù)天線具有多個螺旋線圈和與多個螺旋線圈集成在一起的多個端部。多個螺旋線圈布置在襯底上，并且所述多個端部至少其中之一穿過所述多個螺旋線圈至少其中一些。天線的一端部集成連接到最里面的螺旋線圈并向最外面的螺旋線圈延伸，以穿過所述多個螺旋線圈至少其中一些。天線的另一端部可以集成連接到最外面的螺旋線圈并向最里面的螺旋線圈延伸，以穿過其它多個螺旋線圈至少其中一些。端部可以在布置所述多個螺旋線圈的襯底側上穿過多個螺旋線圈，或者在相反側上穿過多個螺旋線圈。
文檔編號H01Q1/22GK1543626SQ02815969
公開日2004年11月3日 申請日期2002年8月13日 優(yōu)先權日2001年8月15日
發(fā)明者邁克爾·C·豪斯拉登, 邁克爾 C 豪斯拉登 申請人:穆爾北美公司