使用电压可变介电材料的无线通信设备的制作方法

专利名称：使用电压可变介电材料的无线通信设备的制作方法
技术领域：
公开的实施方案总体涉及无线通信设备。更具体地，此处所描述 的实施方案包括那些集成或纳有电压可变介电材料(voltage switchable dielectric material)的无线通信设备。
背景技术：
无线通信设备和应用的数量越来越多。这些例子中包括了用于蜂 窝通信设备的芯片组和部件，通过WiFi (IEEE 802.11或蓝牙)的短 距离无线通信，以及诸如射频识别(RFID)标签之类的许多其他应用。
R FID标签，逐渐成为在目标的生命周期内识别和追踪目标的常用 方法。RFID标签的用途4艮广泛，如在制造、运输和分配中标记货物和 产品。RFID标签也用于军用和民用的无线传播。虽然RFID标签在使 用中很有效，RFID部件却很脆弱。具体说来，RFID标签对来自外部环 境的各种威胁很敏感，因为它们实质上是半导体设备。


图1示出了根据本发明一个实施方案的，用于生成射频识别信息 的设备，其中该设备被构建成纳有电压可变介电材料。
6图2A示出了根据本发明一个实施方案的设置有电压可变介电材 料的射频识别(RFID)标签设备的第一部分。
图2B示出了根据本发明的一个实施方案的，如图2A所示的RFID 标签设备的第二部分。
图2C示出了此处所述的一个或多个实施方案的一种可替代的应用。
图3示出了根据本发明一实施方案的，用于形成一个在其电部件 和/或元件中集成有VSD材料的无线通信设备的技术。
图4A-图4E示出了根据本发明的一个或多个实施方案的使用了 VSD材料来形成RFID标签i殳备的过程。
具体实施例方式
此处所描述的实施方案提供了电压可变介电材料(VSD)作为无线 通信设备(例如标签或芯片组)的一部分的应用。该VSD材料可以被 提供作为封装的一部分，或与无线通信设备的电部件和元件集成或组 合。如一个或多个实施方案所提供的，VSD材料的集成可保护无线通 信设备免受诸如静电放电(ESD)和电过应力(E0S)之类的电压瞬态 的影响，以及免受潮湿、冲击和其他电学或机械的危害。
可以适用于此处描述的实施方案的无线通信设备的例子，包括了 RFID标签，蜂窝通信芯片，短距离无线通信芯片和设备(例如根据蓝 牙或IEEE 802. 11标准提供的)，以及其他能够接收或发射用于通信 的微波信号的设备。
如此处所用的，"电压可变材料"或"VSD材料，，是任何具有如下 特征的成分或成分的组合，其中所述特征为材料一直是介电的或不 导电的，除非对该材料施加一个超过材料特性电平的电压，在后一情 况下，材料变为导电的。因此，VSD材料是介电的，除非有一超过特 性水平的电压(例如，由ESD事件引起的)被施加到材料上，在这种 情况下，VSD材料变为导电。VSD材料还可以是任何可被表征为非线性 电阻材料的材料。
存在各种各样的VSDM。诸如美国专利4，977，357，美国专利 5， 068， 634，美国专利5， 099， 380，美国专利5， 142， 263，美国专利5， 189， 387，美国专利5, 248， 517，美国专利5, 807, 509， WO 96/02924 和WO 97/26665之类的文献给出了电压可变介电材料的例子。在一个 实施中，VSDM材料对应于在商标名下"SURGX"制造并销售的材料。
一个或多个实施方案提供了对如下的VSD材料的应用，所述VSD 材料包括30-80%的绝缘体、0. 1-70%的导体以及0-70%的半导体。绝缘 材料包括但不限于有机硅聚合物、环氧、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、 聚苯醚、聚砜、溶胶凝胶材料、奶晶(creamer )、 二氧化硅、氧化铝、 氧化锆及其他金属氧化物绝缘体。导电材料的例子包括金属、如铜、 铝、镍、不锈钢。半导体材料包括有机和无机半导体。 一些无机半导 体包括硅、碳化硅、氮化硼、氮化铝、氧化镍、氧化锌、硫化锌。有 机半导体的例子包括聚3-己基瘗吩、并五苯、二萘嵌苯、碳纳米管和 C60富勒烯。具体配置和成分可以选择成使其最适合于VSD材料的特 殊应用。
根据实施方案， 一个无线通信设备包括了一个导电元件的组合， 导电元件的组合被构建成可以实现无线信号的发射或接收。VSD材料 可以被提供在一个这样的设备中，该设备具有如下的特性，当对该材 料施加超过特征电压水平的电压时，该设备从介电的变为导电的。该 VSD材料可以被放置成在遇到超过特征电压水平的电压时，将该设备 的至少一部分接地。
在一个实施方案中，VSD材料被集成到RFID设备的电学或机械部 件之中。VSD材料可以被提供以保护该设备免遭诸如静电放电(ESD)等 电学事件危害。
根据一个实施方案，VSD材料部分地或整体地封装该RFID设备。 此外， 一个或多个实施方案将VSD材料纳入到其上放置有无线通 信设备(例如RFID设备)的垫底基底(underlying substrate)上 或板上。VSD材料也可以被加到基底上，该基底随后被用来形成某些 或全部其余的设备。离子沉积过程，例如电镀，当VSD材料处于导电 状态时，可以用来在基底上形成导电元件。
此外， 一个或多个实施方案提供了将VSD材料纳入该外壳、中间
层或者提供到某些被整合或连接到无线通信设备上的其他结构中。 根据一个实施方案，提供一种用于生成射频识别信号的设备。该设备包括一个封装， 一个提供在该封装之中的基底，以及一个或多个 提供在基底之上的逻辑部件。该一个或多个逻辑元件可能能够生成数 据，包括识别数据。可以在该基底上提供发射部件，其生成一个带有
该识别信息的信号。该设备也可以包括被提供在该封装之中的VSD材 料。该VSD材料可以被放置成，在遇到超过该VSD特征电压水平的电 压时，将该i殳备的至少一部分接地。
此外， 一个或多个实施方案提供了 VSD材料在电镀过程中或用于 形成无线通信设备的导电元件和部件的其它离子沉积工艺中的应用。 在一个实施方案中，形成基底以纳入一个VSD材料层。在该VSD材料 层上方提供了一层电阻材料(resistive material)。该电阻材料^皮 选择性地除去，以形成一个图案，该图案包括了那些将要位于该无线 通信设备的电部件下方的位置。这些部件可以包括任意一个或多个(i) 将被嵌入该设备的一个或多个逻辑元件，(ii)一个无线通信元件(例 如天线)，(iii)在该一个或多个逻辑元件和该无线通信元件之间的互 联元件，(iv)—个功率源，或(v)该电源和该一个或多个逻辑元件或 该无线通信元件之间的互联元件。 一旦形成该图案，就向该基底施加 超过该VSD材料的特征电压水平的电压。在施加电压的同时，将该基 底暴露给导电材料，以使得导电材料和该VSD材料结合。这就导致了 基底上被提供了至少一部分图案的位置处形成导电性线路。
具体说来， 一个或多个实施方案提供了，基于对该无线通信设备 的电学元件或部件将要位于的位置的识别来移除非导电的或电阻材 料。例如，在RFID设备中，所选择的位置可以与天线元件位置相重合，
相重合。
带有VSD材料的无线通信设备
图1示出了根据本发明的一个实施方案的纳有或集成了一种VSD 材料的无线通信设备。图1中描述的这类无线通信设备可以相应于 RFID标签、蜂窝芯片、短距离无线电芯片(例如，蓝牙或WiFi设备) 或微波通信部件。
在一个实施方案中， 一个设备100包括了一个封装105，该封装包括一个通信元件120、 一个逻辑元件130和一个功率源140。该封装 105并非在所有应用中都是必要的，例如设备100将被组合到另一设 备(例如蜂窝电话)的外壳中的情况。该功率源140可以相应于有源 或无源的结构，以向通信元件120和逻辑元件130提供功率。该逻辑 元件130可以相应于一个芯片(例如，微芯片)，或能够生成数据的 电路和设备的组合。比如在RFID应用中，该」微芯片可以生成识别信息， 而该通信元件120是一个发射机，其发射射频信号，该射频信号和由 该微芯片提供的识别信息进行通信。
在其他无线设备实施方式中，该通信元件120可以是一个创建可 探测的电场变化的电感或电容元件。该逻辑元件130也可以具有更复 杂的逻辑。例如，在蜂窝芯片中，该逻辑元件可以相应于一个处理器 和相关的逻辑，其通过从该通信元件120提供的信号执行多种过程。
根据类型和功能，其他部件例如存储器可以被包括在该封装内， 并且可导电地耦合到该功率源140和逻辑元件130中。例如在RFID应 用中，该通信元件120可以相应于一个天线，该天线生成射频信号， 该射频信号利用信号调制特性等来提供识别信息。如果设备100具有 有源功率源，该功率源140可以包括一个板上电池(on-board battery)。如果设备100是无源的(例如RFID i殳备)，该功率源140 可以相应于一个从外部信号或应用生成能量的电路板或接收机。比如， 作为接收机，该电源140可以被构建成从其他设备接收射频信号，然 后生成内部功率信号，以激活通信元件120和逻辑元件130。
一个互联元件122可以实现识别信息和其他数据从该逻辑元件 130到该通信元件120的通信。类似地，功率连接元件142可以将功 率从功率源140分配到通信元件120和/或逻辑元件130。虽然功率源 140被示为离散部件，它可以被实施为分布式元件，或和其他元件组 合。例如，其他元件可以装备有接收机电路板，以使得那些元件和周 围的元件因外部射频信号的施加而被供以能量。
在一个实施方案之中，VSD材料被集成、纳入或组合到设备IOO 的电部件和元件。根据一个或多个实施方案，VSD材料可以与通信元 件120集成或组合，互联元件122在该通信元件120、该逻辑元件130 和该功率连接元件142之间延伸导电性。也可以存在许多用于VSD材料110的其他位置。例如，该逻辑元件130可以与VSD材料110集成 或组合，或放置在VSD材料之上或旁边。相似地， 一个包括了功率源 l40的接收机可以和VSD材料IIO组合或结合。当和设备100的电学 组件和元件组合或集成时，该VSD材料110可以提供针对ESD事件和 EOS的保护。此外，如其他实施方案所描述，VSD材料110的应用可以 用在电镀和其他金属沉积工艺中，以使得那些包括了设备100的电部 件和元件的导电元件能够整体和该VSD材料110集成地形成。
作为上述实施方案的附加或替代，VSD材料110可以被组合或集 成到该设备100的机械结构当中。在一个实施方案中，VSD材料IOO 可以形成该封装105的一部分或所有部件。该VSD材料也可以用作那 些用来封装设备100的多个电学部件的其他部件的一部分。作为附加 或替代，VSD材料110也可以被用于粘附封装105的一部分。当使用 该机械结构时，该VSD材料110可以提供针对多种事件的保护，例如 那些带有高电平静电放电的事件。
带有VSD材料的RFID标签
图2A和图2B示出了根据本发明一个实施方案的，使用了 VSD材 料的RFID设备的构造。图2A的一个实施方案示出了那些设置有RFID 设备第一部分210的电部件，而第二部分260主要提供封装。其他实 施方式规定，电部件和元件既在部分210也在部分260上提供。
在图2A中示出的实施方案中，第一部分210包括了一个作为逻辑 元件的微芯片220、 一个用作通信元件的天线224，和一个功率源230。 该微芯片220生成数据，该数据包括RFID设备的特性或属性方面的识 别信息。该天线224可以由导电线路组成，这些导电线路可以在被供 以能量时发出射频信号。互联元件222可以在^t芯片220和天线224 之间延伸导电性。当该微芯片220被供以能量时，该微芯片可以把识 别信息和其它数据发信号给天线224，其中该数据被作为信号发出给 RFID扫描仪或读取器。
由天线224生成的射频信号，可以具有相应于该识别信息的特征 (例如频率)。在所示的一个实施方式中，该天线224包括多个线 路元件225,这些线路元件同心布置。对于天线224还可以采用线路
ii或电路板的其他布置方式。
在一个实施方式中，功率源230相当于一个电路板上的电池 (on-board battery),该电池生成功率信号，以对天线224和孩￡芯 片220供以能量。在另一个实施方式中，功率源230可以相当于一个 电路板，或电线路的分布，和/或能够接收外部应用射频信号并由该射 频信号供以能量的资源。在后一情况下，该功率源可以和导电元件分 离开，也可以与之组合，其中导电元件服务于其他目的。将功率从功 率源230提供到其他元件和部件的导电引线(lead)和线路，被称为 功率源连接元件232。
由部分210和部分260组合形成的RFID设备，可以在诸多位置中 的任意一处中配备VSD材料。根据本发明的一个或多个实施方案，位 置242-250代表了 VSD材料能够集成到该RFID设备中的可能的位置。 由于位置242-250是对该设备上其它相似位置和区域的代表，因而， 对于VSD材料在任意给定单独位置242-250的讨论也适用于由该位置
所代表的一类位置。
位置242-246是对RFID设备上的这样一些位置或区域的表示，所 述位置或区域是VSD材料可以和该RFID设备的电元件或部件集成或组 合的位置和区域。根据一实施方案，VSD材料可以被提供在由位置242 代表的位置。在这样的位置，VSD材料可以和导电性功率源连接元件 232组合或集成，该导电功率源连接元件230在功率源230和该RFID 设备的其他元件之间延伸导电性。
作为附加的或替代的实施方案，VSD材料可以提供在以位置244 为代表的位置处。在这样的位置，该VSD材料可以与那些形成天线224 的线路元件225组合或集成。以此方式，VSD材料可以被提供给该RFID 设备的天线元件224，或者作为其一部分。
相似地，VSD材料可以被提供在由位置246所代表的位置处。在 这样的位置，该VSD材料可以和互联元件222组合或集成，该互联元 件在微芯片220和天线224之间延伸导电性。根据其他不同的实施方 案，也可以提供许多其他用于VSD材料的位置。例如，VSD材料可以 被提供给微芯片220或功率源230或被提供在其之下。
VSD材料与电元件组合或集成的方式可以变化。在一个实施方案
12中，VSD可以被放置在电部件或元件(例如天线224的线路225 )上或 旁边。作为替代，如对图4A-4E所描述的实施方案那样，该VSD材料 可以用来形成(例如通过结合或沉积)那些被提供在所述多个位置处 的导电元件。
机械上，第一部分210和第二部分260可以由多种材料中的任意 一种来形成，以获得适合于该RFID设备应用的物理特征。例如，部分 210和部分260可以由柔性材料形成，以形成一个这样的包装202，该 包装适合于该设备可能经受弯曲或折曲的应用。作为替代，可以利用 刚性材料形成针对其他应用的包装，在这些应用中，该设备可能被撞 击、掉落或经受物理损伤。作为对其中VSD与电元件和部件集成或组 合的实施方案的一种替代或附加， 一个或多个实施方案提供了，该VSD 材料被集成或组合到该RFID设备的机械部件等方面中。
参考图2A和图2B, VSD材料可以提供在由位置248代表的位置。 在这样的位置，该VSD材料可以被组合或集成到包装202之中。作为 选择，VSD材料可以作为一个层或厚度层被提供到该包装的一个下侧， 或者作为一个延伸穿过部分210或26G中的任意一个的带。在一个实 施方案中，VSD材料的形成可以匹配于用于该包装的材料的物理特性 和属性。例如，VSD材料的成分可以变化，以匹配包装202的成分。
参考图2A和图2B, —个或多个实施方案也提供了 ， VSD材料可以 作为粘合剂被提供在由位置250所代表的位置，以将部分210和部分 260联合到一起。根据一个实施方案，可以配置VSD材料的成分以增 强粘附属性。当应用到由位置250所代表的位置时，该VSD材料可以 促进部分210和部分260之间的粘附。
图2C示出了使用此处所述一个或多个实施方案的替代性应用。在 图2C中的实施方案中， 一个无线设备270包括了一个基底274，诸如 处理器276之类的部件(或者芯片或其他逻辑元件)和其他资源278 (例如存储器)位于该基底上。
通信元件280 (发射机/接收机)也可以在衬垫274上提供。该通 信元件280可以生成或接收射频信号(例如在蜂窝范围或由IEEE 802. 11限定的范围内)，或者作为替代，提供或检测电感或电容场变 化。
13具有线路275和引线形式的多种导电元件，可以被分布在处理器 276和资源278之间。以板上电池形式出现的功率源282，或者用于接 收无线功率发射的接收机，也可以被纳入基底274之中。该基底274 也可以包括向外和向内的通信线284、 285,以实现和处理器276的信 号通信。
在一个实施方式中，向外和向内的通信线284、 285可以延伸到一 个连接器或端口(例如，电缆)以允许另一个处理器接收来自该处理 器276的通信。在一个实施方式中，向外和向内的通信线284、 285 可以延伸到无线通信元件280，以实现一个无线通信端口。
根据一个或多个实施方案，VSD材料可以和设备270的机械或电 元件集成或结合。由位置292代表的位置示出了 VSD材料可以和通信 元件280结合或集成。由位置294代表的位置示出了 VSD材料可以和 向外的或向内的通信线284、 285结合或集成。此外，如对图2A(RFID 应用)的实施方案所描述的， 一个或多个实施方案可以提供VSD和设 备270的其他资源、部件和导电元件的集成或结合。例如，VSD材料 可以(i)和功率源282和/或从其延伸的功率线集成或结合，或(ii) 和处理器276和/或在处理器276和通信元件280或其他资源278之间 延伸通信的导电线路集成或结合。
如对图2A和图2B的实施方案的描述，该VSD材料还可以与设备 270的外壳或其他机械结构组合。该VSD材料也可以被组合用于粘合 剂，或者代替该粘合剂的使用，机械地固定元件或外壳。
关于就图2A-2C描述的任意实施方案，可以设计或选择该VSD材 料，以使之具有低于该无线通信设备(例如RFID标签)的击穿电压 的特征电压水平。换句话说，实施方案可以提供，该VSD材料的特征 电压水平低于一个会使该无线通信设备变得不能运作的最小电平(例 如，来自浪涌的瞬态电压)。
用VSD材料形成设备
图3示出了一种根据本发明一实施方案的，用于形成无线通信设 备的技术，所述无线通信设备将VSD材料集成到它的电部件和/或元件 中。如图3所述的方法可以被用来形成发射信号的设备(例如，RFID标签，蜂窝芯片，WiFi/蓝牙芯片，等等)，所述信号包括射频信号、 微波信号和用于电容/电感应用的信号。
以下文献描述了使用VSD材料电镀或形成电路和部件的通用技 术于2004年9月14日提交的美国专利申请10/941， 226,名称为
"Current Carrying Structure Using Voltage Switchable Dielectric Material" , Lex Kosowsky为唯一发明人；上述申请是 美国专利6, 797,145 (正式美国专利申请号为10/315, 496 )的继续申 请，该美国专利于2002年12月9日提交，名称为"Current Carrying Structure Using Voltage Switchable Dielectric Material" ， Lex Kosowsky为唯一发明人；上述申请又是美国专利申请09/437， 882的 继续申请，该申请于1999年11月10提交，现已放弃；上述申请要求 美国临时申请60/151， 188的优先权，该申请于1999年8月27日提交， 现已期满。所有前述申请根据各自的用途被分别纳入本文。
在步骤310， VSD材料被施加到一个其上有待设置导电部件和元件 的基底或表面上。可能被沉积到基底上的VSD材料的量，根据所述过 程的应用，厚度范围在1微米到1000孩i:米之间。
在步骤320中，非导电材料层被提供在VSD材料之上。例如，可 以在VSD材料上沉积光致抗蚀剂材料。
步骤330提供了非导电层被模制在基底上。所述模制过程曝光了 一些区域，这些区域在位置上和随后导体元件的形成之处重合，这些 导体元件将包括该无线设备的一些部分。例如，该模制可以选择性地 指定一些曝光区域，这些曝光区域和发射元件的形成位置重合，这些 发射元件包括了用于发射信号的电感或电容元件。在一个实施方案中， 为了对非导电层进行模制，可以对非导电层应用掩膜。图案的曝光区 域和将要形成设备的发射部件的导电元件或部件的位置重合。对于如 图l所描述的无线设备，曝光区域和将为通信元件提供线路的位置相 重合。作为另一实施例，参考图2A和图2B中的实施方案，该图案可 以限定在何位置为该RFID设备提供天线224。在另一种实施方式中， 该图案可以限定在何位置为多种无线设备提供电感或电容信号通信元 件。
在步骤340， VSD材料被触发或从介电状态转换到导电状态。可以对该VSD材料施加一个超过材料特性电平的电压。该电压可以被施加 到包括VSD材料的厚度层上，或被施加到位于VSD材料以下的基底部 分。在后一情况下，位于VSD材料以下的基底部分可以是导电的(例 如由铜或其他金属形成的)，以便携带电荷到VSD材料上。对作用到 导电基底上的电压在一些情况下可能是有要求的，以便避免VSD材料 在基底方向上形成的线性导电性。所施加的电压可以是稳定的(例如 "DC")或者是脉冲式的。
当VSD材料是导电的时候，步骤350提供了在图案的曝光区域内 执行离子沉积过程以形成导电元件(例如线路)。很多工艺中的任 何一个都可以被用来将离子介质沉积到由非导电层图案所限定的曝光 区域。在一个实施方式中，执行电镀过程，在该过程中，带有VSD材 料以及图案化光致抗蚀剂材料的基底被浸入到电解液中。
作为替代性的实施，使用粉末涂料涂装过程来执行离子沉积。在 该过程中，粉末颗粒被带上电荷并被施加到由图案限定的曝光区域。 该粉末的施加可以通过将粉末沉积到曝光区域或者将基底浸入到粉末 池中来实现。
进一步，又一实施方式可以使用电喷雾过程。离子媒介可以以带 电颗粒的形式包含在溶液中。该溶液可以在VSD材料是导电的时候施 加到基底上。该喷雾的应用可以包括对墨汁或涂料的使用。
材料上的离子沉积。例如，诸如物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积 (CVD)等真空沉积过程。在PVD中，金属离子被引入腔中以和气体离 子混合。可以使位于基底上的VSD材料为导电的，具有正电荷，以便 吸附和结合腔内的离子。在CVD中，可以对基底表面上的VSD材料施 加一薄层离子材料。
在步骤760，将非导电材料(可选择地)从基底上除去，从而留 下所形成的导电元件。在一个实施方式中，底液(例如KOH)或者水 被施加到基底上，以移去光致抗蚀剂材料。导电元件可以对应于引线、 线路和其他被放置用来使基底的各种部件和/或区域相互连接的元件。
继移去光致抗蚀剂材料层之后， 一个或多个实施方案提供了在基 底上执行的对形成的电学元件进行抛光的步骤。在一个实施方案中，使用了化学机械抛光来抛光该基底。
所得的基底包括了具有内在的应对瞬态电压和EOS的能力的电学 元件。对于无线通信设备，可以利用如图3中所描述的过程来形成线 路元件，该线路元件包括了该设备的天线或通信元件，以及其他元件 或部件。 一旦该基底形成，将诸如微芯片、存储器部件之类的设备和 其他设备安装到电路板上与导电性部件和元件的图案相重合的预定位 置中。
可以根据应用执行其他步骤，例如，带有导电元件的基底可以装 到包装中。包装本身也可以包括附加的VSD材料。所得设备可以相应
于一个用于射频信号、微波、或用于电容/电感应用的信号的发射机。
图4A-图4E示出了一个根据本发明的一个或多个实施方案的用于 形成RFID设备的过程。为了使VSD材料与LED设备的电部件和元件集 成地形成，可以执行如图4A-图4E所描述的过程。除了其他优点之外， 对VSD材料的应用简化了形成RFID过程的过程，而同时，使得该RFID 设备的电部件和元件具有内在的应对瞬态电压和E0S的能力。特别是， 将VSD材料集成到LED基底的电部件中可以使VSD材料在出现瞬态电 压时(如当ESD事件发生时)可以将设备接地。
在由图4A示出的步骤中，基底410被形成为包括VSD材料412. 在一个实施中，VSD材料412被沉积作为覆盖在垫底基底408上的层。
随后，图4B示出了一个步骤，其中非导电层420被沉积到基底 410上。该非导电层420可以相应于，例如，光致抗蚀剂材料。
在图4C示出的一个步骤中，非导电层被模制，以形成曝光区域 430。作为所描述的形成过程的结果，所得的图案对应于有待被提供到 RFID设备上的导电元件和部件的图案。
在图4D描述的一个步骤中，导电元件440被形成在曝光区域430 以上，该曝光区域430是由图4C的一个步骤中形成的图案来限定的。 根据一个实施方案，向基底施加一个超过了 VSD材料412的特征电压 的电压。施加该电压导致VSD材料412从介电状态转变为导电状态。 一旦VSD材料412在加电压时成为导电的，则离子媒介被沉积在由该 图案限定的曝光区域内，以形成电元件和部件。
在一个实施方式中，离子介质沉积是通过电镀过程来执行的。在这个电镀过程中，该基底410;故浸没在电解液中，在该电解液中，来 自溶液的离子媒介在图案限定的曝光区域中和VSD材料(该VSD材料 处于导电状态)结合。该步骤的结果为，导电材料440形成于该基底 410上，而VSD材料412位于导电元件或部件的下面，所述导电元件 或部件得自于导电材料44G的形成。
如对图3的实施方案所描述的，下面的基底408可以由导电性材 料形成，该导电性材料如金属。可以在一个与基底408相重合的触点 上施加电压，而不是直接向VSDM材料412施加电压。例如，该电压可 以提供在基底408下面。采用这样的电压施加方式，比如可以避免VSDM 材料上的线性(即水平)导电性。
如所述，所施加的电压可以是稳定的也可以是脉冲式的。 可以执行其他离子媒介沉积过程。例如，如对图3实施方案描述
的，可以利用粉末涂料涂装过程将带电的粉末颗粒沉积到由图案限定 的曝光区域。可替代地，电喷雾可以迫使液体中的离子媒介在图案限 定的曝光区域中结合和形成电学材料。
在图4E的一个步骤中，非导电性层420被除去，并抛光或减少基 底上的导电元件440，以形成一些或所有线路、引线和RFID设备部件。 在一些需要保留非导电层420的应用中，可以不用将非导电层420除 去。
图4E示出了该RFID设备的部件和元件是如何在所述过程下形成 的。在一个实施方案中，VSD材料412和线路元件集成并位于线路元 件之下，该线路元件例如是，(i)形成该RFID设备的天线474,以及 (ii)形成在微芯片492和天线474之间的延伸导电性的连接元件476
一个或多个实施方案也可以提供，该VSD材料412位于电池494 之下的线路元件之下，或位于线路元件478之下，线路元件478将功 率从电池494带到天线474和/或微芯片492。
如图4A-4E所描述的一个实施方案允许在覆盖VSD材料的RFID设 备内创建电部件和元件，且因此包括内在的将瞬态电压接地的能力， 该瞬态电压可能因ESD而产生。与更多传统技术比较，该RFID也可以 借助更少的加工步骤来制成。
虽然在图4A-4E和本发明其他地方等描述的实施方案描述了 VSD材料的使用， 一个或多个实施方案提供了不同成分和结构的VSD材料 在单个RFID设备上的使用。例如，VSD材料412到基底(图4A)上的应 用可以包括应用多种VSD材料，每种都具有不同成分。这就使得对RFID 设备的设计能够利用到那些具有最适合特定电部件或元件的机械或电 特性的VSD材料。例如，理想的是在RFID设备的电池附近的区域提供 具有高于微芯片492附近区域的电压的特征电压水平的VSD材料，因 为微芯片可能对浪涌电流更加敏感，或该电池可能提供更大的电压尖 脉冲。
可以被提供在该基底上的其它部件包括了发光设备，例如LED和 0LED。如美国临时专利申请60/740， 961号所述，LED和OLED也可能 对瞬态电压导致的击穿很敏感。 一个或多个实施方案，提供了形成在 该基底上的线路元件，以提供到发光设备的引线和互联元件。选用的 VSD材料可以具有低于RFID设备与发光设备两者的导电元件和部件的 电平的特征电压水平。
虽然图4A-4E指定了创建RFID设备，结合该申请其他实施方案描 述的任意无线通信设备可以部分地通过诸如图4A-4E中所描述的过程 来创建或形成。对于每个替代性的应用，导电元件和部件的位置可以 决定光致抗蚀剂(或非导电层)的图案.
此外，考虑任意所述实施方案，该无线通信设备可能是多维的。 例如，用于RFID设备或其他通信元件的部件可以被纳入在基底的两个 面上，以及通过使用一个或多个通孔可导电地互联。作为替代，导电 性通孔的制备可以以任何传统的技术来执行。可替代地， 一个或多个 实施方案如下地提供了如图4A-4E的实施方案所示的于基底上形成通 孔(i)钻或形成一个孔"9,该孔延伸穿过基底408 (图4A) ; (ii) 当施加VSD材料时，将VSD材料延伸入通孔409中；(iii)当模制光 致抗蚀剂材料时，形成图案，从而形成一条用于使导电线路元件延伸 到孔409边界的路径；以及(iv)执行离子沉积以使得该通孔表面有导 电材料，形成导电性或可操作的通孔419，并且(v)重复所述步骤以 在基底的相对面上安排电学元件和部件。使用VSD材料形成电镀的通 孔419的过程在美国专利6， 797, 145中有更详细的描述，本申请通 过援引的方式将其整体纳入。
19作为双面基底的补充，通孔可以将导电性延伸到多个导电层，以 获取设计恰当的基底。例如， 一些基底包括那些含有电部件和元件的 中间厚度层。通孔可以延伸以连接这种嵌入在基底整个厚度层中的中 间厚度层。
替代实施方案和实施方式
虽然此处实施方案是为设备(无线通信设备，RFID标签)而提供， 实施方案也可以包括天线、或电容或电感场元件，这通过使用VSD材 料形成。这样的通信部件可以^皮加到例如芯片组和RFID标签的i殳备 中，独立于该设备的其余部分的形成。例如，RFID标签的天线可以作 为独立部分形成，并与该RFID标签在装配步骤中组合。
总括
尽管本发明的示例性的实施方案已经在此处详细描述，应该理解， 该发明并非限于那些精确的实施方案。同样，许多修改和变化对于本 领域技术人员均为熟知。从而，本发明的范围应由下列权利要求和其 等价物限定。此外，作为预期的是，此处或单独描述或作为实施方案 一部分的特殊特征，可以和其他单独描述的特征或其他实施方案的一 部分组合，即使其他特征和实施方案并没有提及该特殊特征。在此， 未对组合作出描述不应排除发明人向诸如此类组合要求权利。
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权利要求
1. 一种无线通信设备，包括一个导电元件的组合，其被构建成能够实现信号的无线发射或接收；和一种材料，具有当向该材料施加超过一特征电压水平的电压时，从介电性转变成导电性的特性，且其中，该材料被放置成在遇到超过该特征电压水平的电压时，使该设备的至少一部分接地。
2. 权利要求1的设备，其中，该材料被放置成在遇到超过该特征 电压水平的电压时，使该导电元件的组合接地。
3. 权利要求1的设备，还包括 一个基底，和被提供在该基底上的 一个或多个逻辑元件。
4. 权利要求3的设备，其中，该材料被提供在该基底上，以在遇 到超过该特征电压水平的电压时将所述一个或多个逻辑元件中的至少 一个接地。
5. 权利要求4的设备，其中，在该基底之上提供导电元件的组合， 且其中，该材料被提供在该基底上以在遇到超过该特征电压水平的电 压时使该导电元件组合的至少 一部分接地。
6. 权利要求1的设备，还包括一个封装，其封装了导电元件的组 合，其中，该封装包括该材料。
7. 权利要求6的设备，其中，该材料被作为至少下列之一而提供 (i)在该封装的一部分上的一个层，或(ii)用于将该封装或其部件的一 个或多个部分结合的粘合剂。
8. —种无线通信设备，包括一个基底；一个或多个被提供在该基底上的逻辑元件，其中，该一个或多个 逻辑元件生成数据，所述数据包括了关于该设备的识别信息；一个被提供在该基底上的发射部件，其中，配置该发射部件以生 成信号，所述信号携带来自该一个或多个逻辑元件的识别信息；以及一种材料，具有当向该材料施加超过一特征电压水平的电压时， 从介电性转变成导电性的特性，且其中，该材料被放置成在遇到超过该特征电压水平的电压时，使该设备的至少一部分接地。
9. 权利要求8的设备，还包括一个封装，该封装包括该一个或多 个逻辑元件和发射部件，且其中，该材料被提供在该封装内。
10. 权利要求9的设备，其中，该材料的特征电压水平超过该设备 的工作电压水平。
11. 权利要求8的设备，其中，该材料被作为该基底的一部分施加 或纳入。
12. 权利要求11的设备，其中，该发射部件或该一个或多个逻辑 元件中的至少一个被置于该基底之上，以覆盖至少一部分该材料。
13. 权利要求12的设备，其中，通过在执行电镀过程的同时施加 一使材料导电的电压到该材料上，以此包括进那些形成于该材料上的 元件，借以使该发射部件或该一个或多个逻辑元件中的至少一个被置 于该基底之上，以覆盖该材料。
14. 权利要求12的设备，其中，该发射部件包括一组导电线路， 且其中，该组导电线路的至少一部分被放置以覆盖该材料。
15. 权利要求12的设备，其中，该设备包括导电元件，该元件被 布置以互联该一个或多个逻辑元件以及该发射部件，且其中，所述互 联元件的至少一部分被置于该基底上，以覆盖该材料的至少一部分。
16. 权利要求8的设备，其中，该封装包括一顶层和一底层，且其 中，该材料被提供作为在该顶层和底层之间的粘合剂。
17. 权利要求8的设备，其中，发射部件或者该一个或多个逻辑元 件中的至少 一个与该材料组合或接触。
18. 权利要求8的设备，其中，该设备还包括一功率源和功率连 接元件，所述功率连接元件在该功率源和，该发射部件或该一个或多 个逻辑元件中的至少一个之间延伸导电性，并且其中，该功率源或功 率连接元件中的至少 一个与该材料组合或与该材料接触。
19. 权利要求8的设备，其中，该设备还包括一功率源和功率连接 元件，所述功率连接元件在该功率源和，该发射部件或该一个或多个 逻辑元件中的至少一个之间延伸导电性，且其中，该功率源或功率连 接元件中的至少一个被置于该基底上以覆盖该材料的至少一部分。
20. 权利要求18的设备，其中，该功率源是接收机，用于接收施加的外部功率信号。
21. —种用于形成无线通信设备的方法，该方法包括 形成一个基底以包括一层材料，其中，该材料具有当向该材料施加超过一特征电压水平的电压时，从介电性转变成导电性的特性； 在该层材料之上形成一层电阻材料；选择性地除去电阻材料，以对该电阻材料层上的曝光区域进行模 制，其中，该曝光区域位于下列任意一个或多个元件的下方(i)将被 嵌入该设备中的一个或多个逻辑元件，(ii)一个天线元件，(iii)在该 一个或多个逻辑元件和该天线元件之间的互联元件，(iv) —个功率源， 或(v)在该功率源和该一个或多个逻辑元件或该天线元件之间的互联 元件；将超过该特征电压的电压加到具有电阻材料层和图案的材料上；以及当施加该电压时，向该基底施加离子々某介，以在至少一部分^皮模 制在基底上的曝光区域中，于电压可变材料上形成导电元件。
22. 权利要求21的方法，其中，向该基底施加离子媒介包括执行 下列过程之一(i) 电镀过程，在该过程中该基底被浸入到电解液中；(ii) 粉末涂料涂装过程，在该过程中将带电荷的粉末粒子施加到 该基底的曝光区域；(iii) 电喷雾过程，在该过程中离子喷雾被施加到该基底上；或(iv) 气相沉积过禾呈。
23. —种无线通信设备，包括 一个封装；一个被提供在该封装之内的基底；其中，该基底如下地形成使该基底包括一层材料，其中，该材料具有当向该材料施加 超过一特征电压水平的电压时，从介电性转变成导电性的特 性；在该层材料之上，形成一层电阻材料； 除去电阻材料，以在该层电阻材料上形成图案；将超过该特征电压的电压加到具有电阻材料层和图案的材料上；当加上该电压时，将离子媒介加到该基底的至少一部分，以 在该基底上被提供了至少一部分图案的位置处形成导电元 件；一个或多个被提供在基底上的逻辑元件，其中，该一个或多个逻 辑元件生成数据，所述数据包括识别数据；一个被提供在该基底上的发射部件，该部件生成信号，所述信号 携带该识别信息；一个或多个互联元件，该互联元件在一个或多个逻辑元件和该发 射部件之间延伸导电性；其中，该逻辑元件、该发射部件中的至少一个或该互联元件中 的至少一个，使用了形成于基底上的导电元件。
24. 权利要求23的设备，还包括一功率源，以及一个或多个功率 连接元件，所述功率连接元件在功率源和，发射部件或该一个或多个 逻辑元件中的至少 一个之间延伸导电性。
25. 权利要求23的设备，其中，该功率源或功率连接元件中的至 少一个使用了形成于该基底上的导电元件。
26. 权利要求25的设备，其中，该功率源是用于接收所施加的外 部功率信号的接收机。
全文摘要
向一种无线通信设备，例如RFID标签，提供一种材料，该材料直到向其施加一个超过其特征电压水平的电压为止，均为介电性的。面临所述的这种电压时，该材料变为导电性。向该设备中集成该材料的过程，可以用机械方式也可以用电学方式。
文档编号H04B1/59GK101507129SQ200680043467
公开日2009年8月12日 申请日期2006年11月22日 优先权日2005年11月22日
发明者L·科索斯基 申请人:肖克科技有限公司