專利名稱：一種在印刷電路板內(nèi)植入射頻識別rfid信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PCB制造領(lǐng)域和UHF RFID應(yīng)用領(lǐng)域，主要是在PCB內(nèi)埋植UHF RFID 的一種結(jié)構(gòu)，將RFID芯片和天線分別埋植和制作在PCB內(nèi)，并完成互連，從而能夠完成防偽 和示蹤的作用。
背景技術(shù)：
按照現(xiàn)代電子組裝的思想，印刷電路板在電子組裝過程的不同階段，劃分為不同 的類型。不同類型的印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)，它所起到的功能作用略有 差異，應(yīng)用方向也有所不同。封裝基板應(yīng)用于第一級電子組裝。在這種基板上直接搭載單 芯片，構(gòu)成封裝的基盤；常規(guī)印刷電路板應(yīng)用于第二、三級電子組裝，作為構(gòu)成系統(tǒng)的母板， 進行分立器件和已封裝的集成芯片的組裝。一塊PCB板的結(jié)構(gòu)一般由單層或者多層銅導電圖形層構(gòu)成，導電圖形層之間用介 質(zhì)層來支撐和絕緣，各層之間的互連通過積層技術(shù)(Build-up技術(shù))來實現(xiàn)，元件裝貼在 PCB板的表面。圖1是一塊4層PCB板的示例。4層PCB板由7層材料制成。101和107為信號 層，103為電源平面，105為地線層，103和105之間由104即芯板絕緣并支撐，101和103之 間、105和107之間，由介質(zhì)材料(102，106)絕緣。RFID 即射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification)，是 20 世紀 90 年代開 始興起的一種自動識別技術(shù)。射頻識別技術(shù)利用射頻信號，通過空間耦合(交變磁場或電 磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。其中，UHF RFID即 超高頻射頻識別技術(shù)，工作頻率為860MHz到960MHz之間，該頻段的電波不能通過許多材 料，特別是水，灰塵，霧等懸浮顆粒物質(zhì)。相對于高頻的RFID (工作頻率13. 56MHz)來說，超 高頻段的電子標簽不需要和金屬分開。UHF RFID的另一個優(yōu)勢是數(shù)據(jù)傳輸速率高，在很短 的時間可以讀取大量的電子標簽。在PCB行業(yè)中，需要合適的方式對生產(chǎn)的PCB產(chǎn)品進行防偽標記和去向確認。最 初的方式是在表面手工裝貼條形碼，到在表面貼放可自動讀取數(shù)據(jù)的RFID標簽。如圖2所 示，在一塊裝貼好的PCB板201上，選擇合適的空間裝貼條形碼或者RFID標簽202。但是 手動裝貼浪費時間，表面貼放的形式也不能很好的保護標簽，以保證防偽和示蹤的功能。因 為貼放在表面的標簽可能遭到人為的或者意外的損壞，比如剝落、劃刻等等。因此人們開始 考慮將RFID標簽埋植在基板內(nèi)部，因為RFID標簽有一定的讀取距離，埋植在基板內(nèi)部不會 影響其數(shù)據(jù)讀取，并有效保護了 RFID標簽。如圖3所示，為一種已有的將RFID標簽埋植 在PCB板內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。以雙層板為例，在信號層301和304之間的介質(zhì)層302之中，埋植了 RFID 標簽 303。本發(fā)明針對在PCB內(nèi)埋植UHF RFID提出新的埋植方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在PCB內(nèi)埋植UHF RFID標簽的方法，省略RFID標簽 的封裝，直接埋植未封裝的UHF RFID芯片，利用PCB板制作工藝完成天線的制作和芯片以 及天線之間的互連，從而降低成本，并可以根據(jù)具體讀取需要完成不同的天線制作。本發(fā)明的特征之一在于，對于四層印刷電路板，選擇頂部電信號層TopLayer和電 源平面Power Plane這兩個中間有一個介質(zhì)層的導電信號層，在所述電源平面Power Plane 上無布線和元件裝貼的Keep-out區(qū)域粘結(jié)未封裝的UHF RFID芯片，在所述頂部電信號層 內(nèi)垂直對應(yīng)于所述未封裝的UHF RFID芯片區(qū)域制作天線圖形，在所述未封裝的UHF RFID 芯片上利用build-up工藝引出天線的接口，穿過所述介質(zhì)層和所述天線互連。不限于以上 說明的電信號層，在PCB板中任意相鄰的兩個電信號層和其中間的介質(zhì)層可以進行未封裝 的RFID芯片埋植和天線制作并完成互連。本發(fā)明的特征之二在于所述的四層印刷電路板，包括用于第一級電子組裝的封 裝基板和用于第二、三級電子組裝的常規(guī)印刷電路板。本發(fā)明的特征之三在于，對于多于四層的印刷電路板，從上向下選擇第二電信號 層和第三電信號層，兩層中間有一個介質(zhì)層，在所述第三電信號層上無布線和元件裝貼的 Keep-out區(qū)域粘結(jié)未封裝的UHF RFID芯片，在所述第二信號層內(nèi)垂直對應(yīng)于所述未封裝 的UHF RFID芯片區(qū)域制作天線圖形，在所述未封裝的UHF RFID芯片上利用build-up工藝 引出天線的接口，穿過所述介質(zhì)層和所述天線互連。不限于以上說明的電信號層，在PCB板 中任意相鄰的兩個電信號層和其中間的介質(zhì)層可以進行未封裝的RFID芯片埋植和天線制 作并完成互連。本發(fā)明的特征之四在于所述的多于四層的印刷電路板，包括用于第一級電子組 裝的封裝基板和用于第二、三級電子組裝的常規(guī)印刷電路板?，F(xiàn)有的埋植RFID技術(shù)一般采用直接埋植已封裝好的RFID標簽的方式，該封裝中 包括了 RFID控制存儲芯片和天線。封裝本身增加了成本，芯片面積很小，在封裝中面積受 限于天線設(shè)計，而天線設(shè)計又受限于封裝外形，即一定比例的矩形外形內(nèi)。本發(fā)明將在PCB 內(nèi)埋植未經(jīng)封裝的RFID控制存儲芯片，并在PCB內(nèi)完成天線的制作以及芯片和天線的互 連，從而構(gòu)成完整的RFID標簽。在達到埋植RFID以防偽示蹤的目的的同時，降低了 RFID標 簽的封裝成本，可以在整板上同時批量制作，并且可以更自由地設(shè)計天線，將天線設(shè)計在PCB 板無布線和元件裝貼的Keep-out區(qū)域內(nèi)，以靈活的天線設(shè)計適應(yīng)不同的RFID讀取需求。


圖1，為4層PCB板示意；圖2，為PCB板表面貼裝條形碼或者RFID標簽示意；圖3，為一種將RFID標簽埋植在PCB板內(nèi)部的結(jié)構(gòu)；圖4，為PCB板中Ke印-out區(qū)域說明；圖5，為本發(fā)明中埋植結(jié)構(gòu)說明；圖6，為本發(fā)明中天線制作示意，(a)為折線型天線圖形，(b)為直線型天線圖形；圖7，為四層PCB板埋植未封裝的RFID芯片實例；圖8，為六層PCB板埋植未封裝的RFID芯片實例。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明中，利用PCB板無布線和元件裝貼的Ke印-out區(qū)域，進行RFID芯片埋植 和天線制作。1)在PCB板上選擇某一邊的Ke印-out區(qū)域進行芯片埋植；2)選擇PCB板內(nèi)部兩個相鄰的導電信號層；3)在PCB制作過程中，將RFID芯片埋植在兩個信號層之間；4)利用build-up工藝形成芯片和上一層信號層的連接；5)在上一層信號層完成天線圖形的制作。在上述方案中提到的Keep-out區(qū)域，即板子四周距離邊緣一定范圍內(nèi)沒有布線 或者元件裝貼的區(qū)域，見圖4。在PCB板400中，401區(qū)域為布線及元件放置區(qū)域，四周的 402區(qū)域即設(shè)計中預(yù)留的Ke印-out區(qū)域。403即為選擇的預(yù)定完成芯片埋植的區(qū)域。由于 RFID芯片尺寸很小，在0. 5mm*0. 5mm以內(nèi)，一般的PCB板預(yù)留的Ke印-out區(qū)域都能夠完成 芯片埋植。在選定的區(qū)域403內(nèi)，進行芯片埋植，見圖5。在信號層501之上粘結(jié)芯片502，在 502之上完成Build-up工藝503，然后根據(jù)PCB制作流程，添加介質(zhì)層504，再壓上信號層 505。信號層505的對應(yīng)區(qū)域完成天線圖形的制作。信號層505中制作的天線如圖6所示， 但不限于圖6中給出的形式。事實上，由于UHF RFID頻段的信號不會被銅屏蔽，因此芯片的埋植位置并不局限 于Keep-out區(qū)域，例如，可以在電源平面層辟出一塊區(qū)域進行芯片粘結(jié)并在另一層合適的 獨立位置進行天線制作，條件是在芯片粘結(jié)區(qū)域沒有鉆孔。以四層電路板為例，701、703、705、707為電信號層，702、706為介質(zhì)層，圖中704為
芯板，對于無芯板結(jié)構(gòu)電路板，704為介質(zhì)層。在選定的Keep-out區(qū)域內(nèi)，選擇頂部電信號 層701和電源平面703為RFID埋植需要用到的兩個信號層，在703的確定區(qū)域內(nèi)粘結(jié)UHF RFID芯片708，在701的垂直對應(yīng)位置制作天線圖形709，在芯片708上利用Build-up工 藝引出接天線的端口，穿過介質(zhì)層702和天線709完成互連。完成疊層制作以后在信號層 701表面會覆蓋綠油以保護電路，天線圖形也被綠油保護。對于多于四層的印刷電路板，以六層電路板為例，在選定的Keep-out區(qū)域，從上 到下選擇第二，第三層信號層作為RFID埋植需要用到的兩個信號層，在803的確定區(qū)域 內(nèi)粘結(jié)UHF RFID芯片808，在801的垂直對應(yīng)位置制作天線圖形809，在芯片808上利用 Build-up工藝引出接天線的端口，穿過介質(zhì)層802和天線809完成互連。由于天線制作在 第二信號層上，不與外部直接接觸，得到了很好的保護。
權(quán)利要求
一種在印刷電路板內(nèi)植入射頻識別的RFID標簽的方法，其特征在于對于四層印刷電路板，選擇頂部電信號層Top Layer和電源平面PowerPlane這兩個中間有一個介質(zhì)層的導電信號層，在所述電源平面Power Plane上無布線和元件裝貼的Keep out區(qū)域粘結(jié)未封裝的UHF RFID芯片，在所述頂部電信號層內(nèi)垂直對應(yīng)于所述未封裝的UHF RFID芯片區(qū)域制作天線圖形，在所述未封裝的UHF RFID芯片上利用build up工藝引出天線的接口，穿過所述介質(zhì)層和所述天線互連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，其基本特征還在于所述四層印刷電路板，包括用于第一級電子組 裝的封裝基板和用于第二、三級電子組裝的常規(guī)印刷電路板。
3.一種在印刷電路板內(nèi)植入射頻識別的RFID標簽的方法，其特征在于對于多于四層 的印刷電路板，從上向下選擇第二電信號層和第三電信號層，兩層中間有一個介質(zhì)層，在所 述第三電信號層上無布線和元件裝貼的Ke印-out區(qū)域粘結(jié)未封裝的UHF RFID芯片，在所 述第二信號層內(nèi)垂直對應(yīng)于所述未封裝的UHF RFID芯片區(qū)域制作天線圖形，在所述未封裝 的UHF RFID芯片上利用build-up工藝引出天線的接口，穿過所述介質(zhì)層和所述天線互連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3，其基本特征還在于所述的多于四層的印刷電路板，包括用于第一 級電子組裝的封裝基板和用于第二、三級電子組裝的常規(guī)印刷電路板。
全文摘要
一種在印刷電路板內(nèi)植入射頻識別RFID標簽的方法涉及PCB制造領(lǐng)域和UHF RFID應(yīng)用領(lǐng)域，公開了一種在PCB內(nèi)植入UHF RFID的方法，以達到防偽和示蹤目的。不同于直接埋植或者表面貼放已經(jīng)封裝完成的RFID標簽，本發(fā)明的基本特征在于將未封裝的RFID芯片直接埋植在PCB內(nèi)，在PCB內(nèi)完成天線制作，并采用Build-up技術(shù)在PCB內(nèi)完成天線和芯片之間的互連。本發(fā)明省去了RFID芯片和天線的一次封裝，芯片的埋植和天線的制作和PCB加工工藝兼容，可在整板上同時批量制作RFID標簽，從而降低了埋植RFID標簽的應(yīng)用成本。
文檔編號H05K3/30GK101909408SQ20101021709
公開日2010年12月8日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者浦園園, 王水弟, 王謙, 蔡堅, 賈松良 申請人:清華大學