专利名称：Rfid天线制作方法及其结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造技术领域，且特别涉及一种RFID天线制作方法。
背景技术：
天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的装置，是电路与 空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在RFID系统中，天线分为电 子标签天线和读写器天线两大类，分别承担接收能量和发射能量的作用。当前的RFID系统 主要集中在低频(LF)、高频(HF) (13. 56MHz)、超高频(UHF) (860-960MHz)和微波频段，不同 工作频段的RFID系统天线的原理和设计有着根本上的不同。RFID天线的增益和阻抗特性 会对RFID系统的作用距离等产生影响，RFID系统的工作频段反过来对天线尺寸以及辐射 损耗有一定要求。所以RFID天线设计的好坏关系到整个RFID系统的成功与否。近场天线对于低频(125kHz 134kHz)和高频(13. 56MHz)频段，系统工作在天 线的近场，标签所需的能量都是通过电感耦合方式由读写器的耦合线圈辐射近场获得，工 作方式为电感耦合。因为在近场实际上不涉及电磁波传播的问题，天线设计比较简单，一般 采用工艺简单、成本低廉的线圈型天线。线圈型天线实质上就是一个谐振电路。在指定的 工作频率上，当感应阻抗等于电容阻抗的时候，线圈天线就会产生谐振。远场天线对于超高频(860MHz 960MHz)和微波频段(2. 45GHz、5. 8GHz)，读写 器天线要为标签提供能量或唤醒有源标签，工作距离较远，一般位于读写器天线的远场。根 据远场天线的计算公式可知，电场强度和磁场强度随距离的一次方衰减，电场和磁场方向 相互垂直，且都垂直于传播方向。波印廷矢量为实数，电磁场以电磁波形式向外辐射能量。 此时，天线设计对系统性能影响较大，多采用偶极子型或微带贴片天线。偶极子天线，也称 为对称振子天线，由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成。信号从中间的两个 端点馈入，在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布，这种电流分布就会在天线周围空间 激发起电磁场。一般在RFID电子标签中使用的是曲折型的折合偶极子天线。现有的RFID技术，由于应用较为单一，且技术上较为困难，因此RFID芯片的工作 频段往往只有一种，且只有一种频段的天线与之对应。移动通信领域开始将RFID整合为通 信、身份识别、电子支付三合一的发展尝试。因此，未来RFID技术的发展将会朝着标签产品 多样化、RFID多系统集成应用等方向发展。这样，设计并制造多系统、多频段(13.56MHz、 915MHz,2. 45GHz、5. 8GHz)的 RFID 天线迫在眉睫。
发明内容
为了解决现有RFID天线的工作频段以及应用单一的问题，本发明提供一种多频 段且可用于多系统的RFID天线的制作方法。为了达到上述目的，本发明提供一种RFID天线制作方法，包括以下步骤在RFID 芯片上淀积第一绝缘层，所述RFID芯片上设置有两个第一焊盘；在所述第一绝缘层上淀积 第二绝缘层；依次刻蚀部分所述第二绝缘层和部分所述第一绝缘层至露出两个所述第一焊盘，形成两个连接通道，在每个所述连接通道内均填充金属；在所述第二绝缘层内制作片上 天线，所述片上天线上设置两个第二焊盘，两个所述第二焊盘和两个所述第一焊盘一一对 应，分别位于两个所述连接通道的两端，通过所述连接通道内填充的金属相连；将多个外部 天线和所述第二焊盘相连。可选的，所述片上天线的工作频率为13. 56MHZ、915MHZ、2. 45GHZ或5. 8GHZ。可选的，所述外部天线数量为1个、2个或3个。可选的，所述外部天线的工作频率为13. 56MHZ、915MHZ、2. 45GHZ或5. 8GHZ。可选的，所述外部天线为线圈型天线、偶极子型天线或微带贴片天线。可选的，所述线圈型天线的工作频率为13.56MHZ，所述偶极子型天线的工作频 率为915MHZ、2. 45GHZ或5. 8GHZ，所述微带贴片天线的工作频率为915MHZ、2. 45GHZ或 5. 8GHZ。可选的，所述片上天线的材料为铝或者铜，其厚度的范围为0.5微米至15微米。可选的，所述第一绝缘层为氧化层，其厚度的范围为0.5微米至15微米。可选的，所述第二绝缘层为氧化层，其厚度的范围为0.5微米至15微米。为了达到上述目的，本发明还提供一种RFID天线结构，包括第一绝缘层，位于 RFID芯片上，所述RFID芯片上设置有两个第一焊盘；第二绝缘层，位于所述第一绝缘层上； 片上天线，位于所述第二绝缘层内，所述片上天线上设置有两个第二焊盘；两个连接通道， 每个所述连接通道内均填充金属，且每个所述连接通道两端各连接一个所述第一焊盘和一 个所述第二焊盘；多个外部天线，和所述第二焊盘相连。可选的，两个所述第二焊盘和两个所述第一焊盘在垂直方向一一对应。本发明RFID天线制作方法及其结构的有益效果为本发明提供的RFID天线制作 方法制作的RFID天线包括一个直接和芯片相连的片上天线，以及多个和第二焊盘相连的 外部天线，片上天线和外部天线均设有各自的工作频率，并且可在所设定的范围进行频率 的交互，通过这种方式，RFID芯片能为不同系统的不同频段应用提供适当的天线，能很好地 满足未来RFID多系统集成应用的需要。
图1为本发明RFID天线制作方法的流程示意图；图2为本发明RFID天线的剖面图。图3为本发明RFID天线的俯视图。图4为本发明RFID天线实施例的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对发明作进一步的描述。首先，请参考图1，图1为本发明RFID天线制作方法的流程示意图，包括以下步 骤步骤20 在RFID芯片上淀积第一绝缘层，所述第一绝缘层为氧化层，其厚度的范 围为0. 5微米至15微米，优选的，第一绝缘层的厚度为6微米，所述RFID芯片上设置有两
个第一焊盘；
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步骤21 在所述第一绝缘层上淀积第二绝缘层，所述第二绝缘层为氧化层，其厚 度的范围为0. 5微米至15微米，优选的，第二绝缘层的厚度为6微米；步骤22 依次刻蚀部分所述第二绝缘层和部分所述第一绝缘层至露出两个所述 第一焊盘，形成两个连接通道，在每个所述连接通道内均填充金属；步骤23 在所述第二绝缘层内制作片上天线，所述片上天线的材料为铝或者铜， 其厚度的范围为0. 5微米至15微米，优选的，片上天线的厚度为3微米，片上天线的工作频 率为13. 56MHZ、915MHZ、2. 45GHZ或5. 8GHZ，所述片上天线上设置两个第二焊盘，两个所述 第二焊盘和两个所述第一焊盘一一对应，分别位于两个所述连接通道的两端，通过所述连 接通道内填充的金属相连；步骤M 将多个外部天线和所述第二焊盘相连，所述外部天线数量为1个、2个或 3个，所述外部天线的工作频率为13. 56MHZ、915MHZ、2. 45GHZ或5. 8GHZ，所述外部天线为 线圈型天线、偶极子型天线或微带贴片天线，线圈型天线的工作频率为13. 56MHZ，偶极子型 天线的工作频率为915MHZ、2. 45GHZ或5. 8GHZ，所述微带贴片天线的工作频率为915MHZ、 2. 45GHZ 或 5. 8GHZ。接着，请参考图2，图2为本发明RFID天线的剖面图，从图上可以看到，RFID天线 包括第一绝缘层3，位于RFID芯片1上，所述RFID芯片1上设置有两个第一焊盘2 ；第二 绝缘层5，位于所述第一绝缘层3上；片上天线6，位于所述第二绝缘层5内，所述片上天线 6上设置有两个第二焊盘7 ；两个连接通道4，每个所述连接通道4内均填充金属，且每个所 述连接通道4两端各连接一个所述第一焊盘2和一个所述第二焊盘7 ；多个外部天线(图1 中未示)，和两个所述第二焊盘7相连。图3为本发明RFID天线的俯视图，图中可以看到RFID芯片1、片上天线14以及设 置于其上的两个第二焊盘12和13。图4为本发明RFID天线实施例的结构示意图，图中设置了两个外部天线115和 116，均和两个第二焊盘112和113相连，本实施例包括RFID芯片111，其中包含用于连接 RFID芯片和片山天线的两个第二焊盘112和113，直接制作于RFID芯片之上的片上天线 114，该片上天线的工作频率是2. 45GHz,以及为RFID芯片定制的两个外部天线115和116， 外部天线的工作频率分别是915MHz和13. 56MHz，这些外部天线被连接到“连接焊盘”，将很 容易应用于芯片表面，两个所述第二焊盘和两个所述第一焊盘在垂直方向一一对应。此实施例的多系统、多频段的RFID天线，由三种具有不同频段(13.56MHz、 915MHz,2. 45GHz)的天线所组成，而具有该RFID天线的芯片能满足此三种频段的工作需 求，通过这种方式，该芯片在上述范围内的任何交互频率，都能为正确的频段应用提供适当 的天线。片上天线将采用铜制成工艺，经过多次单大马士革实现片上天线的制作，片上天线 往往采用电感耦合方式工作的线圈型天线，其工作频率采用2. 45GHz频段，片上天线是直 接制作在芯片之上的，其外径尺寸由芯片的大小所决定。通常在设计片上天线结构时，往往 取能容忍的最大尺寸。两个外部天线，是在完成片上天线后再制作的，外部天线被连接到第 二焊盘，将很容易应用于芯片表面。本是实力中的两个外部天线是为芯片定制的，对具有 特有天线的芯片来说，将对与天线对应的频率产生响应。根据内部时钟，芯片会自动响应 外部天线所指定的频率。实施例中的两个外部天线，工作频率分别是13. 56MHz和915MHz， 13. 56MHz外部天线的类型是采用线圈型的天线，915MHz外部天线的类型是采用偶极子型的天线。 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技 术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因 此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种RFID天线制作方法，其特征在于包括以下步骤在RFID芯片上淀积第一绝缘层，所述RFID芯片上设置有两个第一焊盘；在所述第一绝缘层上淀积第二绝缘层；依次刻蚀部分所述第二绝缘层和部分所述第一绝缘层至露出两个所述第一焊盘，形成 两个连接通道，在每个所述连接通道内均填充金属；在所述第二绝缘层内制作片上天线，所述片上天线上设置两个第二焊盘，两个所述第 二焊盘和两个所述第一焊盘一一对应，分别位于两个所述连接通道的两端，通过所述连接 通道内填充的金属相连；将多个外部天线和两个所述第二焊盘均相连。
2.根据权利要求1所述的RFID天线制作方法，其特征在于所述片上天线的工作频率 为 13. 56MHZ、915MHZ、2. 45GHZ 或 5. 8GHZ。
3.根据权利要求1所述的RFID天线制作方法，其特征在于所述外部天线数量为1个、 2个或3个。
4.根据权利要求1或3所述的RFID天线制作方法，其特征在于所述外部天线的工作 频率为 13. 56MHZ、915MHZ、2. 45GHZ 或 5. 8GHZ。
5.根据权利要求1所述的RFID天线制作方法，其特征在于所述外部天线为线圈型天 线、偶极子型天线或微带贴片天线。
6.根据权利要求5所述的RFID天线制作方法，其特征在于所述线圈型天线的工作频 率为13. 56MHZ，所述偶极子型天线的工作频率为915MHZ、2. 45GHZ或5. 8GHZ，所述微带贴片 天线的工作频率为915MHZ、2. 45GHZ或5. 8GHZ。
7.根据权利要求1所述的RFID天线制作方法，其特征在于所述片上天线的材料为铝 或者铜，其厚度的范围为0. 5微米至15微米。
8.根据权利要求1所述的RFID天线制作方法，其特征在于所述第一绝缘层为氧化 层，其厚度的范围为0. 5微米至15微米。
9.根据权利要求1所述的RFID天线制作方法，其特征在于所述第二绝缘层为氧化 层，其厚度的范围为0. 5微米至15微米。
10.一种RFID天线结构，其特征在于包括第一绝缘层，位于RFID芯片上，所述RFID芯片上设置有两个第一焊盘；第二绝缘层，位于所述第一绝缘层上；片上天线，位于所述第二绝缘层内，所述片上天线上设置有两个第二焊盘；两个连接通道，每个所述连接通道内均填充金属，且每个所述连接通道两端各连接一 个所述第一焊盘和一个所述第二焊盘；多个外部天线，和所述第二焊盘相连。
11.根据权利要求10所述的RFID天线结构，其特征在于两个所述第二焊盘和两个所述第一焊盘在垂直方向一一对应。
全文摘要
本发明提出一种RFID天线制作方法及其结构，制作方法包括以下步骤在RFID芯片上淀积第一绝缘层，所述RFID芯片上设置有两个第一焊盘；在所述第一绝缘层上淀积第二绝缘层；依次刻蚀部分所述第二绝缘层和部分所述第一绝缘层至露出两个所述第一焊盘，形成两个连接通道，在每个所述连接通道内均填充金属；在所述第二绝缘层内制作片上天线，所述片上天线上设置两个第二焊盘，两个所述第二焊盘和两个所述第一焊盘一一对应，分别位于两个所述连接通道的两端，通过所述连接通道内填充的金属相连；将多个外部天线和所述第二焊盘相连。本发明提供的RFID天线工作频率多，可以满足多个系统的使用。
文档编号H01Q1/22GK102064377SQ20101018738
公开日2011年5月18日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者王勇, 赵宇航 申请人:上海集成电路研发中心有限公司