专利名称：用于制造电路板的衬底和具有所述衬底的智能标签的方法
技术领域：
本发明涉及用于为通过利用天线的无线发射机和无线接收机发送和接收信息的装置制造这种天线的方法。
背景技术：
智能标签指的是一种具有用于存储各种信息的集成电路的无线通信装置。智能标签一般用于逻辑管理、电子识别卡、电子货币或信用卡。例如，当使用智能卡进行逻辑管理时，所述智能卡被使用以取代常规的标记，例如条形码，并被附加到要被管理的对象上。在逻辑管理中，常规的条形码必须由条形码读取器读取。然而，在智能卡的情况下，如果智能卡被置于诸如RF读取器的智能卡识别装置的识别范围之内，即使智能卡被置于隐蔽位置，也可以识别目标商品。因此，智能标签可以成功而有效地代替单独的条形码使用。
按照与终端的通信方法，智能标签可以被分类为高频智能标签和低频智能标签。一般地说，在终端和智能标签之间的通信借助于射频(RF)实现。因此，在智能标签情况下的信息交换比在条形码情况下要快得多。
在使用RF的智能标签的情况下，必须在包含于智能标签中的衬底上形成天线。在衬底上形成天线的常规方法包括在诸如PET，PE，或PVC的柔性衬底上层叠诸如Cu或Al的金属之后，利用以预定图案形成的掩模蚀刻所述金属；使用液体黏合剂在衬底上固定用于形成天线的绕线；以及在衬底上淀积一薄层金属元素。然而，通过蚀刻来形成天线需要较多的处理步骤，例如曝光和显影，这需要昂贵的设备，并且还需要附加的材料，例如显影液。即，一般地说，蚀刻方法是费时和费钱的。此外，使用导线和金属淀积的所述方法是不经济的，因为它们的产量低。这些缺点必须被克服，以便于智能标签的大规模生产，尤其是因为智能标签在一次使用之后便被丢弃。
图1表示一种常规的智能标签的简图，图2是沿图1的线II-II取的截面图。
参见图1和图2，智能标签10可用于发送和接收13.56MHz的高频信号，其具有这样的结构，其中芯片12被安装在支撑元件11上，芯片12与用于与读取器进行无线通信的天线13电连接。天线13形成在支撑件11的一侧上，并具有一个环路，在所述环路中从位于内侧上的第一端14朝向外部方向向着位于支撑件11的边沿上的第二端拉紧一个卷形物。第一和第二端14和15彼此电气相连。即，第一和第二端14和15跨过卷绕的天线13的电路线的上方相连。为了阻止天线13短路，沿着跨过天线13的电路线的方向涂覆绝缘材料16并将其干燥，并在干燥的绝缘材料16上涂覆银膏17并将其干燥。用这种方式，使第一和第二端14和15连接。天线12被配制成这种环形形状，使得能够通过谐振在13.56MHz的高频下和读取器进行无线通信。
然而，上述的用于制造智能标签的方法是复杂而昂贵的。
发明内容
本发明提供一种用于制造衬底的简单方法。
本发明还提供一种按照所述衬底制造方法制造的智能标签。
按照本发明的一个方面，提供一种用于制造衬底的方法，包括在由绝缘材料制成的衬底的至少一个表面内形成具有预定深度和图案的槽，在所述槽内填充导电材料，以及通过硬化填充所述槽的导电材料形成电路图案。
所述衬底可以包括在其顶面上的上绝缘层以及在所述上绝缘层下方的至少一个下绝缘层。在这种情况下，具有预定深度和图案的槽被形成在上绝缘层的暴露的表面上。
填充所述槽的导电材料的硬化图案可以是用于无线通信的天线。用于衬底的绝缘材料可以是PI，PET，和纸板之一。
槽的形成可以包括通过在衬底上压一个模子，同时将由绝缘材料制成的衬底加热到一个预定温度来形成呈预定图案的槽。这里，将由绝缘材料制成的衬底加热到一个预定的温度可以通过加热所述模子并用所述模子挤压由绝缘材料制成的衬底来实现。所述模子可以是具有电路图案的滚子。
在衬底的表面上形成的槽的形状可以是半圆形，倒梯形或者是倒三角形。
所述槽可以通过使用挤压器填充导电材料。或者，所述槽可以通过使用分配器填充导电材料。在这种情况下，在硬化期间，导电材料可以只停留在所述槽内，借以形成具有更平滑边缘的天线。
在形成具有预定深度和图案的槽的步骤中，可以在衬底的两个表面上形成电路图案。在这种情况下，形成在衬底的两个表面内的电路图案的至少一部分被互连。
形成具有预定深度和图案的槽的步骤可以包括在电路衬底的表面上形成为电路图案形成的槽的至少一部分，以便在衬底的两个表面上钻孔，以及通过所述电路图案的上表面将导电材料注入钻孔的槽中，而在衬底的两个表面上沉积导电材料。
在衬底的一个表面上形成的电路图案的至少两部分可以由通过钻孔的槽注入的导电材料电气相连。可以在衬底的至少一个非电路图案区域内形成通孔，并可以通过所述通孔注入导电材料。
所述方法还可以包括在衬底的非电路图案区域内形成预定的孔，以便吸收在形成电路图案时施加到衬底表面上的压力。
所述方法还可以包括在形成所述电路图案之后，在硬化的导电材料上形成金属镀层的步骤，所述金属镀层含有从铜、铝、锡和镍中选择的至少一种金属。
按照本发明的另一方面，提供一种智能标签，其包括附加到绝缘衬底上的集成电路芯片；在所述绝缘衬底内形成为一个雕刻的环的天线图案，并在两端具有第一端图案和第二端图案贯穿所述绝缘衬底，天线图案的一个预定区域与所述集成电路芯片相连；填充所述天线图案以使天线图案和集成电路芯片电气相连的导电材料；以及电气连接由导电材料填充的第一端和第二端图案的连接单元。所述连接单元可以是导电带。所述连接单元可以是在衬底的下表面上由导电材料形成的薄膜。
所述连接单元可以包括连接图案，其构成连接在衬底的下部上雕刻的第一端和第二端以及填充所述连接图案的导电材料的通路。所述智能标签还可以包括至少一个注入口，用于从衬底的上表面向连接图案内填充导电材料，所述注入口借助于通过衬底的上表面和连接图案穿孔形成。或者，所述智能标签还包括支撑件，用于覆盖在衬底的下表面上形成的连接图案，以形成用于向连接单元内填充导电材料的空腔。
或者，所述智能标签还可以包括在导电材料上的金属镀层，所述金属镀层含有从铜、铝、锡和镍中选择的至少一种金属。
按照本发明的另一种智能标签包括具有在顶面上的上绝缘层和在所述上绝缘层下方的至少一个下绝缘层的衬底；和附加到所述衬底的集成电路芯片；在上绝缘层内形成为雕刻图案的天线图案，所述天线图案的一个预定区域与所述集成电路芯片相连；以及填充所述天线图案以使所述天线图案与所述集成电路芯片电气相连的导电材料。
本发明的上述的和其它的特征和优点通过结合附图详细说明本发明的示例的实施例，将会更加清楚地看出，其中图1是常规的智能标签的示意图；图2是沿图1的II-II线取的截面图；
图3A-3D是说明根据按照本发明的实施例制造衬底的方法的截面图；图4A-4B说明根据本发明的实施例的智能标签的天线图案；图5是说明由图4A和图4B描述的方法制造的智能标签的不完整透视图；图6A-6B说明根据本发明的实施例用于制造形成智能标签的天线图案的衬底的方法；以及图7是说明由图6A，6B所示的方法制造的智能标签的不完整透视图。
具体实施例方式
现在参照附图更详细地说明本发明，在附图中示出了本发明的实施例。在所有附图中，相同的标号表示相同的元件。图3A-3D是说明用于按照本发明的实施例制造衬底的方法的截面图。
参见图3A，衬底300是一种由制造柔性PCB的材料制成的绝缘材料膜，例如聚酰亚胺(PI)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，或纸板。所述衬底可以以剪裁成预定尺寸的形状被提供，或者可以以胶卷的滚筒形式被提供。
参见图3B，在衬底300上雕刻电路图案302。在图中，雕刻的电路图案302呈半圆形，但是可以具有倒梯形或倒三角形的形状。雕刻的电路图案302可以通过使用和电路图案302匹配的浮雕电路图案模子来形成。雕刻的电路图案302可以通过在对衬底300施加预定热量的同时挤压所述模子来形成。
这里，为了将衬底加热到预定温度，在由模子挤压衬底300之前，可以加热所述模子或者支撑衬底300的面向所述模子的部分。当热量被施加到衬底300上时，衬底300变得柔软。当使用其上形成有预定电路图案的模子挤压柔性衬底300时，柔性衬底300便按照电路图案302中的槽被塑性变形。或者，根据衬底的材料或根据被附加地沉积在衬底的表面上的材料，例如阻焊剂，这种槽也可以只利用衬底上的模子挤压衬底而不进行加热来在柔性衬底300上形成。
另一方面，在衬底300上形成雕刻的电路图案302的模子可以是常规的叶形压模或滚形模。用于柔性衬底的材料，例如PET或PI，可以是滚形的。在滚形模上形成要在衬底300上形成的雕刻电路图案所匹配的浮雕图案。面向所述滚形模的部分可以是一个印模或压力滚子。因而，雕刻的电路图案302可以在挤压柔性衬底300的同时被连续地形成在柔性衬底300上，所述柔性衬底300由衬底滚子在滚子模子和挤压滚之间连续地提供。为了改善制造过程的效率，可以在滚形模上至少形成一个以上的浮雕图案。通过一系列的操作，即通过滚形模形成雕刻的电路图案，利用导电材料填充所述电路图案，以及通过衬底切割工艺处理衬底的薄片。
如果在进行图3B的处理之前，在不形成电路图案302的绝缘衬底的位置上形成预定的孔，则可以吸收在用于形成图3B的电路图案302的过程中施加于衬底300的表面上的压力。
而且，加热绝缘衬底到预定温度的目的是使得能够同时加热模子和挤压衬底300。此外，绝缘衬底可以通过加热对面向模子的印模或压力滚子被加热到预定温度。
参见图3C，塑性变形的槽302可填充导电材料306。导电材料的例子包括导电膏、导电墨等。塑性槽302可以通过使用挤压器304填充导电材料306。参见图3D，使电路图案308形成到衬底300的上表面齐平的高度。
这里，在进行图3C的处理之前，还可以包括在形成有槽302的衬底300的上表面上涂覆薄的油滑材料的处理。薄的油滑材料的用途是，当利用挤压器304填充雕刻的槽302以导电材料306时，避免导电材料306污染除去槽302之外的表面。
通过借助于图3A-3D所示的方法形成包含于智能标签内的衬底上的天线，可以简单地制造低成本的智能标签。
图4A和4B表示按照本发明的实施例的用于智能标签的天线图案。在衬底上形成的天线图案可以由图3A-3D所示的用于制造衬底的方法形成。
在智能标签中，天线必须呈环形，并且第一和第二端402和406必须和芯片414构成一个闭合回路。因而，除了在衬底的上表面上形成的天线图案之外，在衬底的下表面上形成图4A的虚线所示的连接图案，以便连接天线的第一和第二端402和406。也可以通过使用图3B所示的模子挤压柔性衬底400来形成下连接图案。天线的第一和第二端402和406可以借助于通过膏注入口408填充导电材料到下连接图案中电气相连。为了在下连接图案中填充导电材料，必须形成一个密封腔。密封腔可以借助于被附加用于支撑衬底400的下表面的支撑件410在衬底400的下部被形成。
图4B是沿图4A的线A-A取的截面图，表示从衬底400的上表面通过第一端图案402、膏注入口408和第二端图案406填充导电材料的状态。在衬底由在衬底400的下表面上形成的支撑件支撑和密封的同时利用导电材料填充所述图案。这里，支撑件410最好是一种带子，用于把制成的智能标签附加到产品上。膏注入口408被选择性地包括，使得容易在下连接图案中注入导电材料。
图5是利用图4A，4B所示的方法制成的智能标签的透视图。除了在图5中以截面表示的第一和第二端402和406的连接单元412之外，天线图案利用参照图3A-3D所述的方法制成。
图6A，6B表示按照本发明的另一个实施例的智能标签的天线图案。这种形成在衬底上的天线图案可以利用参照图3A-3D所述的用于制造衬底的方法制成。
通过对衬底600的上下表面钻孔，然后在孔中填充导电材料来形成天线的第一端602和第二端606。天线的第一和第二端602，606可以借助于在衬底的下部形成连接图案来电气相连，如图中的虚线所示。
图6B是沿图6A的线B-B取的截面图。参见图6B，天线的第一和第二端602、606借助于导电连接单元610电气相连。这里，导电连接单元610可以是在衬底600的下表面上的导电带或者由导电材料制成的薄膜。
图7是表示利用图6A，6B所示的方法制造的智能标签的分解透视图，并表示由环形天线604，芯片614，第一端602，导电连接单元610，和第二端606形成的闭合回路。在该图中，导电连接单元610被附加到衬底600的下表面的整个表面上，不过只能附加到连接第一和第二端602，606的连接单元上，并把绝缘带附加到其余的表面上。
在该图中，用截面表示的天线的第一和第二端602，606通过对衬底600钻孔，并在孔中填充导电材料而成，并由导电连接单元610电气相连。这里，借助于在衬底600的下表面上附加导电带，或者在衬底600的下表面上形成导电膏来包括导电连接单元610。此外，在导电材料硬化之后，可以例如使用Cu，Al，Sn，Ni等在硬化的导电材料上形成金属镀层，以便改善导电材料的电特性，并使得能够通过智能标签进行较长距离的通信。
虽然在上面参照
的实施例中，衬底具有单层结构，但是按照本发明的衬底可以具有层叠的结构，包括在顶面上的上绝缘层和在上绝缘层下方的至少一个下绝缘层。对于使用具有层叠结构的衬底的例子，智能标签可被形成在因太硬而不能形成雕刻图案的材料上，其中借助于在下绝缘层上使用一种材料，例如阻焊剂，形成上绝缘层，所述阻焊剂足够软以形成雕刻图案，所述下绝缘层由一种材料例如玻璃制成，其太硬因而不能形成雕刻图案，如上所述在上绝缘层的暴露表面上形成预定的雕刻图案，并利用导电材料填充所述雕刻图案。
在使用具有层叠结构的衬底的智能标签的另一个例子中，下绝缘层和上绝缘层被依次形成在一种基底金属上，在上绝缘层的暴露表面上形成预定的雕刻图案，并如上所述利用导电材料填充所述雕刻图案，从而在金属基底上形成智能标签。在这种智能标签中，可以借助于下绝缘层阻止在基底金属和填充雕刻图案的导电材料之间的电气短路。
在上述的本发明中，智能标签不仅指被附加于被管对象的无线通信装置，而且指形成在对象本身的无线通信装置，例如显示屏、发动机等。
如上所述，本发明具有以下优点。
第一，和常规的复杂工艺相比，其包括曝光、显影和蚀刻来形成天线图案，并涂覆和硬化绝缘膏以及涂覆和硬化导电材料，以便使正端和天线图案相连，在本发明中这种制造工艺被简化了。通过利用模子形成电路图案，可以简单地制造电路衬底。
第二，因为不需要昂贵的材料例如用于蚀刻的专用墨，可以减少制造成本。可以使用具有良好导电性的膏而不使用含有大量的添加剂用于印刷的专用导电材料制造衬底。
第三，因为在本发明中使用模子制造电路衬底，可以大规模生产智能标签。
第四，含有大量的用于印刷的添加剂的专用导电材料由于导电率低而具有天线宽度变大的缺点。然而，按照本发明，因为不使用含有大量的用于印刷的添加剂的专用导电材料，不需要增加天线的宽度。
虽然参照本发明的示例性实施例对本发明进行了说明，本领域普通技术人员应当理解，不脱离由下面的权利要求限定的本发明的范围和构思，可以在形式和细节上作出各种改变和改型。
权利要求
1.一种用于制造衬底的方法，包括在由绝缘材料制成的衬底的至少一个表面内形成具有预定深度和图案的槽；用导电材料填充所述槽；以及通过硬化填充所述槽的导电材料形成电路图案。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述衬底包括在其顶面上的上绝缘层以及在所述上绝缘层下方的至少一个下绝缘层，且在形成所述槽时，所述具有预定深度和图案的槽被形成在上绝缘层的暴露的表面上。
3.如权利要求1所述的方法，其中形成具有预定图案的槽包括用一个模子挤压衬底，同时将形成衬底的绝缘材料加热到一个预定的温度。
4.如权利要求3所述的方法，其中将形成衬底的绝缘材料加热到预定的温度包括加热所述模子并用加热的模子挤压所述衬底。
5.如权利要求3所述的方法，所述模子是具有电路图案的滚子。
6.如权利要求1所述的方法，其中填充所述槽的导电材料的硬化图案是用于无线通信的天线。
7.如权利要求1所述的方法，其中在由绝缘材料组成的衬底的表面上形成的槽具有半圆形、倒梯形或者倒三角形的形状。
8.如权利要求1所述的方法，其中在用导电材料填充所述槽时，使用挤压器。
9.如权利要求1所述的方法，其中在衬底的两个表面上形成电路图案，并且形成在衬底的两个表面上的至少部分电路图案被互连。
10.如权利要求1所述的方法，其中形成具有预定深度和图案的槽包括在电路衬底的表面上形成用于电路图案的槽的至少一部分，以便在衬底的两个表面上钻孔，以及借助于通过所述电路图案的上表面将导电材料注入钻孔的槽中在衬底的两个表面上淀积导电材料。
11.如权利要求10所述的方法，其中在衬底的一个表面上形成的电路图案的至少两部分由通过钻孔的槽注入的导电材料电气相连。
12.如权利要求11所述的方法，其中在衬底的至少一个非电路图案区域内形成通孔，并通过所述通孔注入导电材料。
13.如权利要求1所述的方法，还包括在衬底的非电路图案区域内形成一个预定的孔，以便吸收在形成电路图案时施加到衬底的表面上的压力。
14.如权利要求1所述的方法，其中用于衬底的绝缘材料是PI，PET和纸板之一。
15.如权利要求1所述的方法，还包括在形成所述电路图案之后，在硬化的导电材料上形成金属镀层，所述金属镀层含有从铜、铝、锡和镍中选择的至少一种金属。
16.一种智能标签，其包括附加到绝缘衬底上的集成电路芯片；在所述绝缘衬底内形成为雕刻的环的天线图案，在两端具有第一端图案和第二端图案贯穿所述绝缘衬底，天线图案的一个预定区域和所述集成电路芯片相连；填充所述天线图案以使天线图案和集成电路芯片电气相连的导电材料；以及电气连接由导电材料填充的第一端图案和第二端图案的连接单元。
17.如权利要求16所述的智能标签，其中所述连接单元是导电带。
18.如权利要求16所述的智能标签，其中所述连接单元是在衬底的下表面上由导电材料形成的薄膜。
19.如权利要求16所述的智能标签，其中所述连接单元包括连接图案，其构成连接在衬底的下部上雕刻的第一端和第二端以及填充所述连接图案的导电材料的通路。
20.如权利要求19所述的智能标签，还包括至少一个注入口，用于从衬底的上表面填充导电材料到连接图案内，所述注入口借助于通过衬底的上表面和连接图案钻孔而形成。
21.如权利要求19所述的智能标签，还包括支撑件，用于覆盖在衬底的下表面上形成的连接图案，以形成用于向连接单元内填充导电材料的空腔。
22.如权利要求16所述的智能标签，还包括在导电材料上的金属镀层，所述金属镀层含有从铜、铝、锡和镍中选择的至少一种金属。
23.一种智能标签，包括具有在顶面上的上绝缘层和在所述上绝缘层的下方的至少一个下绝缘层的衬底；附加到所述衬底的集成电路芯片；在上绝缘层内形成为雕刻图案的天线图案，所述天线图案的一个预定区域与所述集成电路芯片相连；以及填充所述天线图案以使所述天线图案与所述集成电路芯片电气相连的导电材料。
全文摘要
提供一种用于制造电路板的衬底的方法和使用所述衬底的智能标签。所述方法包括在由绝缘材料制成的衬底的至少一个表面内形成具有预定深度和图案的槽，在所述槽内填充导电材料，以及通过硬化填充所述槽的导电材料形成电路图案。首先，由于不需要复杂的处理来形成天线图案，并涂覆和硬化绝缘膏以及涂覆和硬化导电材料，以便使正端和天线图案相连，制造衬底的方法被简化了。其次，由于不需要昂贵的材料，可以减少制造成本。可以使用具有良好导电性的膏而不使用含有大量的用于印刷的添加剂的专用导电材料制造衬底。第三，由于使用模子制造电路衬底，可以大规模生产智能标签。由于不使用含有大量的用于印刷的添加剂的专用导电材料，不需要增加天线宽度。
文档编号H01Q1/36GK1620227SQ200410082698
公开日2005年5月25日 申请日期2004年9月27日 优先权日2003年10月1日
发明者赵世勋 申请人:三星Techwin株式会社