专利名称：微型射频识别标签的制作方法
微型射频识别标签相关申请的交叉引用根据35U. S. C. 119，本申请要求2009年4月20日提交的、发明名称为“微型RFID 标签”的美国临时申请第61/170，836号的优先权，其全部内容引用结合于此。
背景技术：
射频识别(RFID)应答器(标签)一般以与RFID基站(RFID读出器)结合的方式工作，用于各种存货控制、安全及其它用途。典型地，具有与其相关的标签的物品，例如具有位于其上或其内部的标签的容器，被放到由基站建立的“读出区域”中。RFID基站可传送由接收RFID标签调制的询问RF信号。例如，RFID基站可以产生一定(载波)频率的连续波(CW)电磁干扰，且此干扰可由RFID标签调制，以对应于经由干扰传送回基站的数据。调制的干扰或信号可以以低于载波频率的速率传输信息，该速率称为数据速率(data rate)。 RFID标签可调制RF信号从而对该信号赋予存储在RFID标签内的信息并且然后将调制的应答RF信号传送到基站。RFID标签可以是有源的，包含其自身的RF发射器；或者是无源的，不具有发射器。 无源RFID标签，即依赖于调制的背散射以为询问RFID基站提供返回链接的标签，可包括其自身的功率源，诸如电池，或者它们可以是“场供电的”(field-powered)，由此它们通过整流询问RF信号而获得其运行功率。尽管电池供电标签以及场供电标签都具有最小的RF场强读出需求或读出阈值，但是通常场供电无源RFID标签的范围可由RFID读出器提供的辐射功率量限制，且具有其自身功率源的RFID标签的范围由总通信连接的信噪比水平限制。 由于询问信号必须为场供电无源RFID标签提供功率，因此场供电无源RFID标签的读出阈值典型地实质上高于有源RFID标签的读出阈值。然而，由于场供电无源标签不包括其本身的功率源，所以场供电无源标签实质上没有有源RFID标签贵，且由于场供电无源标签没有电池“耗尽”，因此长远来看场供电无源RFID标签比有源RFID标签可能更可靠。尽管场供电无源RFID标签具有成本、可靠性以及环境优势，但是场供电无源RFID 标签的高效操作仍存在阻碍。具体地，可能难以通过询问信号从基站传送足够的功率到场供电无源RFID标签。基站可赋予信号的功率量由多个因素限制，例如联邦通信委员会 (FCC)关于信号频率和功率的规定。结果，提供这样一种RFID标签的非常有利的，该RFID 标签紧凑、轻质、价廉、可任意使用以及高效利用从询问基站接收的信号能量的主要部分。针对这样的背景技术，发明了这里描述的RFID标签。
发明内容
本文公开了一种用于RFID标签的电感线圈的制造方法，所述电感线圈包括导电迹线图案。所述方法包括提供具有由相对表面限定的预定厚度的电绝缘基板；在电绝缘基板中的所述相对表面的至少一个上制作凹槽，所述凹槽到达小于电绝缘基板厚度的受控深度，并且凹槽在电绝缘基板的表面上形成图案，所述图案对应于电感线圈的导电迹线的期望图案；以及在凹槽内沉积导电材料。
可采用激光烧蚀、热压印和模制中的至少一个制作凹槽。在凹槽内沉积导电材料可包括在形成有所述凹槽的所述电绝缘基板的实质上整个表面上沉积导电材料；以及从电感线圈的导电迹线图案之外的基板表面去除导电材料。在凹槽内沉积导电材料可包括在所述凹槽内形成导电区域；以及在导电区域中沉积导电材料。在所述凹槽内沉积导电材料可包括在形成有所述凹槽的所述电绝缘基板的实质上整个表面上沉积基底层；从凹槽之外的基板表面去除基底层；以及在凹槽中的基底层上沉积导电材料。形成在所述RFID标签上的电感线圈可成形为螺旋图案。还公开了一种用于RFID标签的电感线圈，该电感线圈包括导电迹线图案。该电感线圈包括电绝缘基板，具有由相对表面限定的预定厚度；一个或更多凹槽，位于电绝缘基板的相对表面的至少一个上，所述凹槽到达小于所述电绝缘基板厚度的受控深度，并且所述凹槽在电绝缘基板的表面上形成图案，所述图案对应于电感线圈的导电迹线的期望图案；以及导电材料，实质上设置在一个或更多凹槽内以形成电感线圈的导电迹线的图案。电感线圈可成形为螺旋图案。还公开了一种具有RFID标签的物体。其包括物体；以及RFID标签，所述RFID标签在第一维度上相对薄且在第二和第三正交维度上相对较大，所述RFID标签贴附到所述物体上。所述RFID标签包括电绝缘基板，具有沿所述第一维度的预定厚度，所述厚度由相对表面限定；一个或更多凹槽，位于所述电绝缘基板的所述相对表面的至少一个上，所述凹槽到达小于所述电绝缘基板的所述厚度的受控深度，并且所述凹槽在所述电绝缘基板的所述表面上形成图案，所述图案对应于所述RFID标签的所述电感线圈的导电迹线的期望图案；以及导电材料，实质上设置在所述一个或更多凹槽内以形成所述电感线圈的所述导电迹线的所述图案。形成在RFID标签上的电感线圈可具有至少2微亨的感应系数。形成在RFID标签上的电感线圈的导电迹线可具有约ΙΟμπι或更小的高度。形成在RFID标签上的电感线圈的导电迹线可具有约20 μ m或更小的宽度。形成在RFID标签上的电感线圈可成形为螺旋图案。所述物体中可具有腔体且RFID标签可通过被包含在腔体内而贴附到物体上。通过在RFID标签上过度的模制塑料而使RFID标签包含在腔体内。
图1示出示范性RFID系统的一个实施例的示意框图；图2A-2B示出装配有RFID标签的两个装置，用于与RFID系统一起使用，该RFID 系统例如为图1所示的RFID系统；图3示出可包含在微型RFID标签中的电感线圈的一个实施例；图4为印刷电路板的制造方法的第一实施例的工艺步骤的概略图；图5为印刷电路板的制造方法的第二实施例的工艺步骤的概略图；图6为印刷电路板的制造方法的第三实施例的工艺步骤的概略图；图7为印刷电路板的制造方法的实施例中采用的光学系统的示意图；图8示出印刷电路板的制造方法的步骤的高度简化的示意图；图9示出印刷电路板的制造方法的步骤的高度简化的示意图；图10示出印刷电路板的制造方法的步骤的高度简化的示意图11示出印刷电路板的制造方法的步骤的高度简化的示意图；图12示出印刷电路板的制造方法的步骤的高度简化的示意图；图13示出印刷电路板的制造方法的步骤的高度简化的示意图；图14示出印刷电路板的制造方法的步骤的高度简化的示意图。
具体实施例方式尽管本发明可容许各种变更和替代形式，但其具体实施例通过示例的方式显示在附图中且在本文中被详细描述。然而，应该理解其并不旨在将本发明限制为特定的公开形式，而是本发明覆盖落入本发明的范围和精神内的所有变更、等同方案和替代方案。本文公开的实施例涉及用于提供微型RFID标签的系统以及相关方法，该微型 RFID标签可贴附或集成到各种装置中，各种装置包括但不限于医学产品、一次性产品、消费者产品等等。RFID标签的面积可实质上较小，其在考虑尺寸和/或重量的应用中是有利的。 此外，由于材料要求以及改进和简化的制造方法，与RFID标签相关的成本可相对低。以下描述关于RFID标签的结构和操作的更具体内容。图1示出包括RFID标签读出器12以及RFID标签14的RFID系统10的示意框图。 RFID标签读出器12包括调谐电路16，调谐电路16包括串联连接的电感器18和电容器20。 RFID标签读出器12可经由调谐电路16产生连续波(CW)RF功率。此CW RF功率可通过交流电作用而电磁耦合到RFID标签14的并联谐振电路天线22。并联谐振电路天线22可以包括电感器26和电容器24，电感器26和电容器24中的一个或两者可以集成到RFID标签 14中。CWRF电磁功率一般由参考标号28表示。RFID标签14可以包括功率转换器或整流器电路，该功率转换器或整流器电路将一些CW RF电磁功率28转换为RFID标签14的逻辑电路(例如集成电路)使用的直流功率。RFID标签14也可以包括存储器、调制电路、或可在例如一个或更多集成电路中实施的任何其它适合电路。当RFID标签14的并联谐振电路天线22靠近RFID标签读出器12的调谐电路16 时，可以产生并联谐振电路天线22上的AC电压。并联谐振电路天线22上的AC电压可以被整流，并且当整流电压变得足以激活RFID标签14的逻辑电路时，RFID标签14可被激活并通过调制RFID标签读出器12的入射RF载波信号28而开始发送存储的数据。例如，RFID 标签14可以使用振幅调制以传送信号到RFID标签读出器12。RFID标签读出器12可以检测这些调制信号并且将它们转换为开/关脉冲的检测串行数据字位流，开/关脉冲代表来自RFID标签12的信息。在这点上，RFID标签读出器12可以对数据解码，从而识别与RFID 标签14相关的装置。应该理解图1所示的RFID系统10是出于说明的目的提供，并且采用其它构造的RFID系统也可以被使用。图2A和2B分别示出注射器40和瓶42。注射器40和瓶42均装配有RFID标签 (即，注射器40上的RFID标签44以及注射器42上的RFID标签46)。例如，每一个RFID 标签44、46可以包括用于存储信息的读/写存储器和用于与RFID标签读出器通信的内置天线。分别贴附到注射器40和瓶42的RFID标签44、46可以存储与其包含的产品相关的信息。例如，RFID标签44，46中的信息可以包括产品信息，诸如与医学产品相关的序列号和/或国家药品代码(NDC)、产品名称、制造商名称、批号、和/或产品有效期。可替换地或附加地，RFID标签44、46中的信息可以包括与数据库中的一个或更多入口(entries)唯一相关的产品标识符，该数据库可被访问以获得关于产品的信息。RFID 标签44、46中的信息也可包括确认医学产品的量和/或浓度的剂量信息、和/或确认要接收该医学产品的患者的患者标识符。其它可选信息可包括管理要求、使用说明和/或产品警告，诸如可能的过敏反应或该产品与其它产品的不利的相互作用。信息可由制造商和/ 或接收和/或运输相关产品的设施写入RFID标签44、46中。RFID标签44、46中的一些或所有信息也可被印在RFID标签44、46的外表面上，从而使用户可以直观地读出信息。每一个RFID标签44、46都可以做得薄并且柔性，允许RFID标签44、46被贴附到诸如注射器40、瓶42等的装置，从而使RFID标签44、46不会妨碍该装置的使用。此外，RFID 标签44、46可被集成到装置的材料(例如塑料)中。例如，RFID标签44、46可通过它们上面的过度的模制塑料或者通过将它们封装在装置的腔体内而被集成。图3示出根据一个实施例的RFID标签50的示意性平面图。RFID标签50包括设置在绝缘基板52的表面上的电感线圈M。电感线圈M可以是RFID标签50的谐振电路中的构件，该谐振电路例如为图1所示的谐振电路22。基板52可以例如是由PET、聚酯薄膜、纸、塑料、聚酰亚胺胶带(kapton)、聚酰亚胺等或它们的任意组合制成。在此示例中，电感线圈M是具有两端、即内端和外端的螺旋线圈。一般而言，RFID标签50的逻辑电路(未示出)可位于线圈M的内侧上。连接衬垫56可用于将电感线圈M的每一端连接到RFID 标签50的电路，诸如一个或更多集成电路。一个或更多集成电路可以采用任何合适的工艺和材料(例如硅IC)制造。如图所示，线圈M可以包括彼此基本以90度角设置的多个直线段。此外，尽管所示的电感线圈讨呈“方形螺旋”的形状，也可考虑其它构造(例如矩形线圈、圆形螺旋、六边形螺旋、其它螺旋，或其它构造)。电感线圈M可由导电材料制成，并且例如可包括诸如铜和铝的金属、电镀金属、 导电的有机和无机材料等等。为了实现期望的性能，电感线圈M可具有足够大小的感应系数(例如几微亨利 (μ H)或更大)。此外，希望电感线圈M的电阻可以相对低，从而使电感线圈M的损耗不会降低RFID标签50的性能。另外，RFID标签50可具有相对小的面积(例如5mmX 5mm的方形，或更小)，从而使RFID标签50可被贴附或集成到装置中而不妨碍装置的预定用途，并且由于需要较少的材料而使RFID标签的成本可以相对低。为了提供足够大的感应系数值，电感线圈M包括覆盖足够面积的螺旋迹线。在具有相对小足印(footprint)的设计中，线圈M可能需要更多圈，从而需要相对薄的导电迹线以装配在较小的面积内。如上所述，由于电感线圈M的损耗依赖于迹线的电阻，因此需要相对厚的迹线以实现较低的电阻值。例如，电感线圈M的迹线高度可约为10 μ m,且迹线宽度可约为20 μ m。为实现上述设计目标和特性，提供一种制造工艺，其特征在于使得电感线圈M的导电迹线构建到基底基板52内部的雕刻沟槽中。雕刻沟槽结构或基板可基于诸如聚酰亚胺、PC、PET、PEN、LCP或其它适合材料的聚合物而实现。用于雕刻沟槽的工艺可以是激光烧蚀、热压印(hot embossing)、模制或其它适合工艺。热压印本质上为将图案压印到软化的材料(例如聚合物)上，其中通过将该材料的温度升高到刚好高于其玻璃转化温度而软化该材料。用于在材料中限定图案的压印可以
7多种方式实现，包括硅的微机械加工、光刻、采用计算机数控(CNC)工具的机械加工(用于制作大特征)等等。广泛种类的聚合物已被成功地热压印为具有微米级(或以下)的尺寸特征，包括聚碳酸酯和PMMA。这种技术可被用于雕刻沟槽。这种方法的优点可包括能够利用聚合物的宽范围属性，以及有可能经济地大量制造具有小于微米级的特征的部件。本文描述的RFID标签允许将一次性装置与RFID标签读出器协作使用的新应用。 由于本实施例的RFID标签的尺寸小，因此可以将RFID标签嵌入各种一次性装置中，诸如药瓶、电化学试验片、管装置等等。RFID系统集成到一次性装置中允许以下的新应用限制使用、品牌保护、交换重要信息诸如产品有效期、防范危险源以及其它有用的应用。图4-图14及其有关的以下讨论涉及各种方法，其可用于制造RFID电感线圈，诸如图3所示的RFID电感线圈54。这些方法允许制造尺寸相对小、提供高性能并且成本相对低的RFID标签。图4a_图4g为本发明方法的第一实施例的步骤的概略图。根据图如，初始材料为由例如聚酰亚胺的电介质材料制成的电绝缘箔、即基板101。箔101的厚度可在约10微米至约80微米的范围。在图4b示出的第一工艺步骤中，通过采用脉冲或连续的受激准分子激光束(excimer laser beam)的激光烧蚀，在箔101中制造凹槽102、103、104、105，上述激光束通过相应的掩模传送而入射到箔101的上表面上。凹槽103、104、105对应于要形成在印刷电路板上的导体结构的期望位置；凹槽102制作在后续步骤中要制造通孔10 的位置处(图4c)。通过控制入射到箔101上的激光能量的总量来控制凹槽103、104、105的深度。例如，通过适当控制入射(impinging)到箔上的激光脉冲的数量或者通过控制采用连续的激光束照射箔期间的总时间，可以调节这个能量。凹槽102、103、104、105典型地可以具有约 1微米至20微米的深度。为了确保激光束仅在要制作导体结构和孔的位置处入射到箔101 上，在箔101的上表面上叠置一个掩模，该掩模具有对应于导体结构103和104以及孔10 的期望图案的透明部分；在用于凹槽105的箔下表面上叠置类似的掩模。因此，箔101中产生的线图案对应于导体结构的期望图案。在图如所示的下一步骤中，通过激光烧蚀在箔101中制作期望的通孔10加。为此，通过一个掩模在要形成孔的位置处利用受激准分子激光器再次照射箔101，该掩模具有仅在对应于孔的位置处对激光束透明的部分。通孔10 的典型直径在约20至约50微米的范围。然后，通过采用氧等离子体或水性介质，可以清洗箔101以去除激光烧蚀工艺的任何残留物。在根据图4d的下一步骤中，箔101的上表面和下表面以及凹槽103、104、105的几乎全部区域被金属化，通孔10 的内壁亦如此。这个金属化步骤可通过诸如溅射或者阳极或阴极电弧蒸发的物理气相沉积(PVD)工艺执行。由于执行PVD工艺，约200nm厚的金属层107可沉积在箔101的表面上。典型地，金属层107包括铜；然而，可以采用诸如银的其它金属。为改善PVD层107与箔101的粘附性，在电介质基板101上沉积PVD层之前，可以沉积诸如镍、铬、钯或银的粘合剂层，或将其应用到PVD工艺中。可选地，在图4d的金属沉积步骤之前，可在等离子体中激活电介质基板101。之后，可通过化学金属沉积或电化学工艺(电镀)，在PVD层107上沉积附加金属层108 (例如铜)。根据实际示例，生成层108的厚度(图如所示)在约10微米至40微米的范围。在此示例中，层108的厚度基本上等于凹槽102、103、104、105的深度。在下一步骤中，从箔101上在最终印刷电路中不期望有导体结构的那些区域去除金属(例如铜)。可通过诸如研磨、抛光或铣削的机械加工步骤执行期望导体结构之外的该金属去除。生成的结构在图4f中示出。因此，金属仅保留在希望有导体结构的位置，如在凹槽103、104和105中的导电区域109、110和111以及通孔10 中所示。之后，绝缘箔 101可被电化学抛光或简单地化学蚀刻以补偿表面不规则并确保充分安全的工艺。随后，电绝缘介电箔或层112和113被分别层叠到由此制造的两层印刷电路的顶面和底面。结果如图4g所示。在印刷电路的例如用于安装构件必须可接电的那些位置，在介电箔112和113中的一个或两者中制造开口。为了制造这样的开口，可采用适合掩模执行激光烧蚀工艺，从而使激光束仅入射到箔112和113的要制造开口的位置上。为制造多层印刷电路，如图4f的步骤所示，在机械去除(研磨)多余金属之后，将介电箔112和113层叠到形成在基板101上的印刷电路的两个面上，并且重复执行如上所述的工艺。可以制造提供到下层的通道的盲孔以及通孔。在上述工艺中，在两个步骤中形成通孔10 和凹槽103、104、105，如图4b和如所示。作为选择，人们可在单个步骤中执行烧蚀。根据此实施例，使用转换掩模(change-over mask)，并且通过激光烧蚀在凹槽103、104、105的位置以及孔10 的位置加工箔101直到凹槽具有需要的深度。然后，改变掩模，并且只有孔10 被进一步烧蚀，直到形成穿过箔 101的期望通道。以下，参考图5a_图5f描述一个实施例，该实施例为结合图4a_图4g描述的实施例的替换实施例。这个工艺始于电绝缘介电箔120，其中在箔120的两个面上层叠电绝缘介电箔121和122，箔121和122的材料不同于箔120的材料，如图如所示。在如图恥所示第一步骤中，通过激光烧蚀在箔121和122中制造导体结构124、125、1 以及凹槽123的期望图案，凹槽123位于希望形成通孔的位置。在下一步骤中，如图5c所示，通过激光烧蚀制造通孔123a。箔121和122由比箔120的材料更容易烧蚀的材料形成，例如，箔121和122 由蒸发温度远低于基板或箔120的绝缘体的绝缘体制成。以这种方式，凹槽124、125、126 的深度可被精确控制。凹槽124、125、126的深度基本上等于箔121和122的厚度。然后， 通过物理气相沉积，合成结构的全部上暴露表面和下暴露表面被金属化以形成金属层127， 如图5d所示。之后，通过电镀在气相沉积层127上沉积附加金属层128，如图k所示。然后，根据图5f，通过研磨、抛光或铣削，机械加工图^3所示的金属化箔结构的上表面和下表面，从而使金属(铜)仅保留在凹槽124、125、1沈和孔123a中的期望位置。在本实施例中，以与第一实施例中相同的设备执行激光烧蚀，即，采用具有期望的导体结构和孔的对应图案的掩模。本发明的实施例的优点是，该烧蚀工艺可采用这样的激光器，其不能如受激准分子激光器那样精确地控制而在箔基板120的介电材料中制造期望的深度。原因在于深度主要由层121和122的厚度确定并且层121和122比基板120更容易被烧蚀。现参考图6a-图6d描述本发明方法的第三实施例。根据图6a，工艺始于电绝缘介电箔130，箔130具有层叠在箔或基板130的顶面和底面上的不同电绝缘介电箔131和132。此实施例的特征在于，基板130包括在激光束照射时由电绝缘体变成导电体的物质。具有激光诱导导电性的这种材料的示例为有机聚合物聚(二乙硫基乙炔)和聚(二烧硫基乙炔)。在 R. Baumann 等人的"Local Electrical Conductivity in Poly (Bis-Alkylthio-Acetylene) Layers After Laser Irradiation，，，Synthetic metals (1993)，第3643-3648页中提到的类型的材料。介电箔131和132不具有箔130的激光诱导导电性特性。在第一步骤中，如图6b所示，通过激光烧蚀，在箔131和132中要设置导体结构的位置处形成凹槽134、135、136 ；同时，在希望形成通孔的位置处，通过激光烧蚀在层叠的箔 131和132中形成凹槽133。当激光束已经烧蚀箔131和132的要设置结构134、135和136 以及凹槽133的部分并入射到基板130上时，被如此照射的基板部分变得导电。在下一步骤中，根据图6c，通过激光烧蚀制造通孔133a。然后，通过无电镀，凹槽134、135、136被填充金属(例如铜)，以制造图6d所示的结构。这个实施例的优点之一在于不需要去除多余材料。金属仅沉积在已经被激光照射的位置134、135、136。此外，仅产生少量废品或不产生废品，这使得该方法对环境有益。作为无电镀的替代，假如诸如结构134、135、136的所有结构都经由电接触线被连接用于镀覆，则也可通过电镀施加铜。应该理解仅通过重复所述工艺步骤，所有的上述工艺也可用于制造多层印刷电路板。在本发明的实施例中，用于激光烧蚀以在电介质基板中形成期望凹槽的掩模可以是例如相位掩模。这样的相位掩模包括其上施加有介电层的石英基板。从掩模的对应于基板中通孔的那些位置去除介电层。从掩模的对应于基板中凹槽的那些位置去除一些介电层。这样的相位掩模具有在单个工艺步骤中形成用于导体结构的孔和凹槽的优点。作为其替代，通过在基板上直接“写入”激光束，或者通过采用适应性光学系统，可不使用掩模执行激光烧蚀。基板上的直接写入可通过采用例如反射镜或折射元件的系统使激光束偏转或相对于固定光束移动基板而实现。现参考图7描述提到的适应性光学系统，其中通过激光烧蚀加工基板140。受激准分子激光器141发射的激光光束142通过均质器(homogenize!·) 143转变为宽的空间上均勻的光束144，其入射到微透镜的两维阵列145上。微透镜阵列145由单个板制造并且包括几千个单独的透镜(典型地约一万个)。根据实际示例，阵列142的每一个透镜具有约100 微米的外径。微透镜阵列145由入射光束144产生多个单独的光束，诸如光束146a、146b、 146c。光束146a、146b、146c分别入射到适应性反射器147的对应反射镜元件147a、147b、 147c。适应性反射器147的每一个反射镜元件由分开的压电驱动器分别调节。通过相应地控制反射器147的反射镜元件，来自微透镜阵列145的光束射向基板140上的期望位置。由此，通过激光烧蚀而产生基板中凹槽和孔的期望图案。通过适当控制激光束照射的能量密度，孔和导体结构可同时产生。在激光照射期间，适应性反射器147的反射镜元件可通过与其相关的压电驱动器而被移动，以便制造导体结构的期望图案。检流计驱动器可用作反射镜元件的所述压电驱动器的替代物。应该理解，结合图7描述的适应性光学系统可用作光学系统，用于以本发明的工艺的任一上述实施例进行激光烧蚀。电介质基板的材料例如是聚酰亚胺，但也可采用诸如环氧树脂、氰脂(cyanate ester)、聚酯、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、双马来酰亚胺三嗪的其它材料。基板可通过单独切片
10的形式加工或形成为其上缠绕有塑料材料的卷筒。虽然在本发明的一个实施例中电介质基板为薄箔，但本发明并不限于此，也可使用其它形式的电介质材料，例如电介质载板。图至图14f的基板201表示高度集成的印刷电路板的基底材料的截面。耐高温的聚合物板通常被用作这种类型的印刷电路板的材料，在所述实施例中采用聚酰亚胺板。所示基板首先被贴附到用于固定薄箔的支撑框架(未示出)上，从而为单独的加工步骤提供更容易的操作。在贴附到支撑件上之后，根据图8b，从基板的对应于后续导电引线 (lead) 202,203,204,205的位置去除材料。此材料去除实现导电图案的制造并且通过采用脉冲受激准分子激光器的烧蚀而完成。根据图8c，同样通过采用受激准分子激光器在对应于后续镀覆通孔位置进行附加材料去除而制造通孔20加。可用于烧蚀的UV区域内的脉冲受激准分子激光器提供激光束，该激光束采用与导电路径和镀覆通孔的期望结构对应的掩模而被结构化。可选地，可采用聚焦激光照射进行加工。聚焦激光束相对于基板的运动可被自由控制。适应性光学系统可用于操纵激光束， 该系统具有多个可对准反射元件，用于使激光的各单独光束直接偏转到基板上。在材料去除之后，引入接地层，如图8d所示的薄层206，以形成导电轨迹和/或镀覆通孔。显然，基底层206可被引入到基板201的表面上以及凹槽202、203、204、205或孔20 的壁上。传统的湿法工艺、PVD/CVD工艺或激光支持的沉积方法可用于施加基底层 206。在引入基底层206之后，根据图Se，从基板201的不对应于后续导电轨迹和镀覆通孔的这些区域去除基底层206。基底层206的这种选择性去除对应于负导电图案的制造并且通过采用脉冲受激准分子激光器的烧蚀而实现。在选择性烧蚀基底层206之后，根据图8f，化学沉积金属层207，用于随后制造导电轨迹和镀覆通孔。根据关于图9a至图9g示出的变型，并且根据图9f，在选择性烧蚀基底层206a之后，在对应于后续导电轨迹和镀覆通孔的区域化学沉积薄金属层207。金属207可以是无电流沉积的铜。根据图9g，采用电化学沉积的金属209加强导电轨迹和镀覆通孔，以制造印刷电路板。在根据图IOa至IOg所示的变型中，在烧蚀对应于导电轨迹的区域202、203、204、 205之后引入可去除盖层210。然后，在对应于通孔的区域20 中烧蚀基板材料和盖层210， 并且在对应于导电轨迹的区域烧蚀盖层210。在此步骤之后首先引入基底层206。显然，基底层206可被引入到盖层的表面上、导电轨迹结构的底面上以及基板中的孔壁上。传统湿法工艺、PVD/CVD方法或激光支持的沉积工艺可用于施加此基底层206。然后，可采用所谓的剥离工艺去除盖层210。如图IOf所示，从后续导电轨迹和镀覆通孔之外的区域去除基底层206，与此相同地去除盖层210。根据图10g，化学沉积导电金属层207，以制造后续的导电轨迹和镀覆通孔。可采用化学湿法工艺或借助于机械去除工艺执行剥离工艺。在图Ila至图Ilg所示的变型中，在电磁照射的辅助下，例如在激光照射的辅助下，以限定方式结构化全面覆盖的基底层206’。通过电磁照射的影响，在后续导电轨迹和镀覆通孔的区域中，露出结合种子(binding seeds)2110如图Ilf所示，基底层206’的未照射部分被洗掉。根据图Hg，化学沉积或电化学沉积导电金属层207，以制作后续的导电轨迹和镀覆通孔。
在根据图1 至图12f所示的变型中，最初通过电磁照射去除后续镀覆通孔22 的区域。然后，将基底层2 被施加到整个表面上。传统的湿法工艺可用于引入不导电基底层226。随后，同样采用传统方法，在整个表面上施加可拆卸和/或可激光去除的盖层212。 在电磁照射的辅助下，在此盖层212中制造对应于后续导电轨迹的凹槽222、223、224、225。 根据图12e，通过烧蚀这些区域中的盖层212而露出基底层226。在后续步骤中，导电材料 227可选择性沉积在后续导电轨迹和镀覆通孔的这些区域中。可替换地，通过曝光和显影， 在光敏电介质材料中可制造导电轨迹结构。在图13a至图13d所示的变型中，后续的导电轨迹202、203、204、205以及镀覆通孔20 的区域受到电磁照射。此照射导致湿化学浴期间在后续导电轨迹202、203、204、205 和镀覆通孔20 的区域中沉积导电材料237。在图1 至图14f所示的变型中，在图14d所示的步骤之后不需要烧蚀不必要区域中的基底层206。图He显示采用化学或电化学方法在基底层206上沉积导电材料M7， 直到产生平坦表面。包括导电材料247和基底层的层在后续的蚀刻工艺中被去除，直到导电材料247仅保留在导电轨迹202、203、204和205和通孔20 中(图14f)。凹槽202、 203,204,205中的导电材料247于是与基板201的表面齐平。这种附加的制造方法的实质优点在于，例如采用激光烧蚀，通过在基板基底层上引入选择性蒸发的导电材料，可机械地确定期望的导电轨迹的结构。可容易地控制例如铜的导电材料的沉积速率，从而使在引入的导电材料与基底层或基板之间可分别保持平坦表面。不再需要加工导电材料、基底层或基板的表面。如上所述，根据本文所述实施例的制造方法有利于在基板的凹槽内引入导电轨迹 (迹线)。在这点上，提供了一种用于制造RFID标签的电感线圈和相关迹线的精细且精确的导电结构的简单转换。一旦制造了 RFID电感线圈和相关迹线，它们可耦合到逻辑电路(例如硅IC)以形成RFID标签。在其它方法之中，本文描述的制造方法具有下面的附加优点高密度、高精确度的图案形成；极高的分辨率；优良的再现性，具有对应于薄膜技术的最精细导电几何图形的分辨率；优良的表面平坦性，这是由于导电引线被雕刻在基底材料中；允许使用耐高温基底材料(例如，其Tg值> 500度C)；极短的加工周期(每层3至6个加工步骤)，降低成本的高可能性。应该注意的是本文描述的任何方法可用于提供仅在其一侧具有电感线圈的基板， 与上述基板不同，上述基板的每一个显示了制造多个导电表面以在基板的两侧制造线圈。尽管在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但是这种示出和描述被认为是示范性的而非特征限制性的。例如，以上描述的某些实施例可以与其它所述实施例结合和/或以其它方式设置(例如，以其它顺序执行工艺要素)。因此，应该理解，仅示出和描述了某些实施例及其变型，希望保护的是在本发明精神以内的所有改变和变更。
权利要求
1.一种用于射频识别标签的电感线圈的制造方法，所述电感线圈包括导电迹线的图案，所述方法包括提供具有由相对表面限定的预定厚度的电绝缘基板；在所述电绝缘基板的所述相对表面的至少一个上制作凹槽，所述凹槽到达小于所述电绝缘基板的所述厚度的受控深度，并且所述凹槽在所述电绝缘基板的所述表面上形成图案，所述图案对应于所述电感线圈的导电迹线的期望图案；以及在所述凹槽内沉积导电材料。
2.如权利要求1所述的方法，其中采用激光烧蚀、热压印和模制中的至少一个制作所述凹槽。
3.如权利要求1所限定的方法，其中在所述凹槽内沉积导电材料包括在形成有所述凹槽的所述电绝缘基板的实质上整个表面上沉积导电材料；以及从所述电感线圈的所述导电迹线的图案之外的所述基板的所述表面去除导电材料。
4.如权利要求3所述的方法，其中采用激光烧蚀、热压印和模制中的至少一个制作所述凹槽。
5.如权利要求1所限定的方法，其中在所述凹槽内沉积导电材料包括 在所述凹槽内形成导电区域；以及在所述导电区域中沉积导电材料。
6.如权利要求1所限定的方法，其中在所述凹槽内沉积导电材料包括 在形成有所述凹槽的所述电绝缘基板的实质上整个表面上沉积基底层； 从所述凹槽之外的所述基板的所述表面去除所述基底层；以及在所述凹槽中的所述基底层上沉积导电材料。
7.如权利要求1所限定的方法，其中形成在所述射频识别标签上的所述电感线圈成形为螺旋图案。
8.一种用于射频识别标签的电感线圈，所述电感线圈包括导电迹线的图案，包括 电绝缘基板，具有由相对表面限定的预定厚度；一个或更多凹槽，位于所述电绝缘基板的所述相对表面的至少一个上，所述凹槽到达小于所述电绝缘基板的所述厚度的受控深度，并且所述凹槽在所述电绝缘基板的所述表面上形成图案，所述图案对应于所述电感线圈的导电迹线的期望图案；以及导电材料，实质上设置在所述一个或更多凹槽内以形成所述电感线圈的所述导电迹线的所述图案。
9.如权利要求8所限定的电感线圈，其中所述电感线圈成形为螺旋图案。
10.一种具有射频识别标签的物体，包括 物体；以及射频识别标签，所述射频识别标签在第一维度上相对薄且在第二和第三正交维度上相对较大，所述射频识别标签贴附到所述物体上，所述射频识别标签包括电绝缘基板，具有沿所述第一维度的预定厚度，所述厚度由相对表面限定； 一个或更多凹槽，位于所述电绝缘基板的所述相对表面的至少一个上，所述凹槽到达小于所述电绝缘基板的所述厚度的受控深度，并且所述凹槽在所述电绝缘基板的所述表面上形成图案，所述图案对应于所述射频识别标签的所述电感线圈的导电迹线的期望图案；以及导电材料，实质上设置在所述一个或更多凹槽内以形成所述电感线圈的所述导电迹线的所述图案。
11.如权利要求10所限定的物体，其中形成在所述射频识别标签上的所述电感线圈具有至少2微亨的感应系数。
12.如权利要求10所限定的物体，其中形成在所述射频识别标签上的所述电感线圈的所述导电迹线具有约10 μ m或更小的高度。
13.如权利要求10所限定的物体，其中形成在所述射频识别标签上的所述电感线圈的所述导电迹线具有约20 μ m或更小的宽度。
14.如权利要求10所限定的物体，其中形成在所述射频识别标签上的所述电感线圈的所述导电迹线具有约10 μ m或更小的高度以及约20 μ m或更小的宽度。
15.如权利要求14所限定的物体，其中形成在所述射频识别标签上的所述电感线圈具有至少2微亨的感应系数。
16.如权利要求10所限定的物体，其中形成在所述射频识别标签上的所述电感线圈成形为螺旋图案。
17.如权利要求10所限定的物体，其中所述物体中具有腔体且所述射频识别标签通过被包含在所述腔体内而贴附到所述物体上。
18.如权利要求17所限定的物体，其中通过在所述射频识别标签上过度的模制塑料而使所述射频识别标签包含在所述腔体内。
全文摘要
一种用于制作RFID标签的技术，其包括在绝缘基板中形成凹槽或沟槽。在沟槽中形成导电迹线，从而形成用于RFID标签的电感线圈。
文档编号G06K19/077GK102460484SQ201080027362
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者L.施特拉姆, P.萨托里厄斯, W.塔姆 申请人:弗莱克斯电子有限责任公司