专利名称：Rfid标签及其制造方法
技术领域：
本发明涉及以非接触方式与外部设备交换信息的射频识别(RFID)标签及其制造方法。在某些情况下，在与本发明相应的技术领域中的技术人员中，将本说明书所引用的“RFID标签”称为“RFID tag inlay”，其作为“RFID标签”的内部组成元件(inlay)。在另一些情况中，这个“RFID标签”被称为“无线IC标签”。而且，该“RFID”标签包括非接触式IC卡。
背景技术：
近年来，已经提出了能通过无线电波与外部设备进行非接触信息交换的各种类型的RFID标签，其中所述外部设备以读/写器为代表。所提出的各种类型的RFID标签的其中一种具有用于无线电波通信的天线图案和安装在由塑料或纸制成的基片上的IC芯片。这种类型的RFID标签的一种可能应用是将该RFID标签帖在物品上，并且与外部设备交换有关该物品的信息以识别该物品等。
图1(A)和(B)分别是RFID标签示例的正视图和截面侧视图。
图1所示的RFID标签1包括设置在基片13上的天线12，基片13是由诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜等的薄片形式的材料形成的；通过凸块(bump)16连接到天线12的IC芯片11；以及通过粘合剂15粘结到基片13的覆片14，以覆盖天线12和IC芯片11。
组成RFID标签1的IC芯片11能够通过经由天线12进行无线通信来与外部设备交换信息。
针对这种类型的RFID标签提出了包括上述一个应用在内的各种应用，然而高额的制造成本阻碍了该种RFID标签的发展。因此，进行了各种尝试来降低该RFID标签的制造成本。
作为降低制造成本的一种尝试，所推行的一种方法是通过使用糊状材料来形成天线，其中通过将金属填料(一般情况下为银)与诸如环氧树脂等的树脂材料进行混合来使得该糊状材料导电(日本特开2000-311226号公报( 段))。如果这种糊状材料可以用来代替诸如铜、铝或金等的金属材料薄层，则可以大大降低该RFID标签的制造成本。
在图1所示的RFID标签的制造中，IC芯片11通过形成在该IC芯片11的电极上的凸块(金属突起)16连接到形成在基片13的表面上的天线12，该基片13由薄片等形式的PET元件形成。然而，在通过对外壳材料进行印刷来形成天线12的情况下，IC芯片11与天线12之间的连接可能引起下面描述的问题。
图2(A)示出了将金属用作天线材料的情况，图2(B)示出了将糊剂用作天线材料的情况，以将两者相互比较。
在由PET元件形成的基片13上形成由金属薄片形成的天线121(图2(A)中)或者由糊状材料形成的天线122(图2(B)中)。在图2(A)和图2(B)示出的各种情况下，凸块16形成在IC芯片11上的电极111上。
图2(A)和图2(B)示出了如下状态，具有凸块16的IC芯片11放置在其上形成有天线121或122的基片13上，凸块16朝向基片13，并且在该状态下IC芯片11通过凸块16连接到天线121或122。
在图2中，省略了图1(B)中所示的粘合剂15和覆片14。在连接时，如图中所示，利用夹具(未示出)从上面压IC芯片11。从而，从凸块16向天线121或122施加压力。在如图2(A)中所示的由金属材料制成的天线121的情况下，这种挤压是没有问题的，因为天线121的硬度高。在如图2(B)中所示的由糊状材料制成的天线122的情况下，存在下面描述的问题。在凸块16的周围产生糊状材料(形成天线122)的隆起部分122a。在这种情况下，在IC芯片11与天线122之间无法保持必要的绝缘距离。如果这个距离发生改变，则包括无线通信特性在内的RFID标签的特性(下文称为“标签特性”)也将改变。当批量生产RFID标签时，这引起标签特性的变化。
实际中广泛使用的方法是在与RFID标签分离的电路板上安装各种类型的IC芯片。在一般情况下，在IC芯片上形成多个凸块，即使当将糊状材料用作电路板上的布线材料时，对每个凸块的压力也是小的，因此就不存在由于糊状材料的突起而引起的严重问题。
相反，在RFID标签的情况下，在一个IC芯片中所提供的用于连接到天线的凸块的数量大约是两个或四个，每个凸块所受压力非常大以至出现上述糊状材料隆起的问题。为了减小该压力，需要通过用于将IC芯片放置在基片上的装置将放置IC芯片时所施加的压力减小到一个值，该值与放置其上形成有多个凸块的普通IC芯片的情况相比极小。然而，考虑到基片与IC芯片之间存在粘合剂，这使得很难在很短的时间内将压力减小到极小值，同时完成可靠连接。
发明内容
本发明是考虑上述情况而作出的，其提供了一种RFID标签，其将糊剂用作天线材料并能够避免由上述糊剂的突起而改变了标签特性的问题，并且提供了一种制造该RFID标签的方法。
根据本发明，提供了一种RFID标签，其具有基片，设置在所述基片上的用于通信的天线，通过凸块连接到所述天线的电路芯片，所述电路芯片通过所述天线进行无线通信，其中所述天线由金属填料和树脂材料混合成的糊剂形成，并且在所述天线的上表面上设置覆膜，在具有所述凸块的所述电路芯片连接到所述天线时，所述覆膜能够抵抗从所述凸块接收的压力从而抑制形成所述天线的糊剂的隆起，并且所述凸块穿过所述覆膜连接到所述天线。
在本发明的RFID标签中，设置所述覆膜以避免如上面参照图2(B)所述的由于糊剂的隆起而引起的问题。根据本发明提供了一种制造RFID标签的方法，该方法包括以下步骤使用由金属填料和树脂材料混合成的糊剂，在基片上印刷出用于通信的天线，安装能够通过所述天线进行无线通信的具有凸块的电路芯片，所述电路芯片和所述天线通过所述凸块相互连接，并且在所述天线的上表面上形成覆膜，在具有所述凸块的所述电路芯片连接到所述天线时，所述覆膜能够抵抗从所述凸块接收的压力从而抑制形成所述天线的糊剂的隆起，并且所述凸块穿过所述覆膜连接到所述天线。
根据本发明，如上所述，将糊剂用作天线材料，从而解决了与标签特性变化相关的问题，这种特性变化是由于从电路芯片的凸块接收的压力导致的糊剂材料的隆起而引起的。
图1(A)是RFID标签示例的正视图，图1(B)是其截面侧视图；图2(A)示出了将金属用作天线材料的情况，图2(B)示出了将糊剂用作天线材料的情况以与图2(A)进行比较，；图3是根据本发明第一实施例的RFID标签的截面图；图4是根据本发明第二实施例的RFID标签的截面图；图5是根据本发明第三实施例的RFID标签的截面图；图6是根据本发明第四实施例的RFID标签的截面图；图7是根据本发明第五实施例的RFID标签的截面图；图8是表示在IC芯片的电极上形成凸块的方法的说明图；图9是表示调平凸块的方法的说明图；图10是表示调平之后的凸块的说明图；图11是表示在图3中所示的RFID标签中形成糊剂排出凹部的方法的说明图；图12是表示在图3中所示的RFID标签中形成糊剂排出凹部的另一方法的说明图；
图13是表示在图4中所示的RFID标签中形成突出部的方法的说明图；图14是表示在图5中所示的RFID标签中的凸块16中形成凹槽的方法的说明图；以及图15是表示通过图14中所示的方法在其中形成了凹槽的凸块的说明图。
具体实施例方式
下面将针对本发明的具体实施例来描述本发明。
图3是根据本发明第一实施例的RFID标签的截面图。
在图3和下面参照的其它附图中，由相同的附图标记表示与上述参照图2所描述的RFID标签的组成部分相对应的组成部分，并且将不再重复其描述。仅对与已描述的RFID标签不同的部分进行描述。在图3和下面参照的其它图中，将与图2一样，省略基片13与IC芯片11之间的粘合剂15以及覆盖RFID标签上部的覆片14(见图1(B))的说明。而且，在下面描述的实施例中，除非另外指定，否则基片13由PET部件形成，天线122是通过使用经混合银填料和诸如环氧树脂的树脂材料而制备的糊剂来形成的。
在图3所示的RFID标签1A中，在与基片13的多个部分相邻的位置处形成糊剂排出凹部131，当具有凸块16的IC芯片11连接到天线122时这些糊剂排除凹部131从IC芯片的凸块16接收压力。由于从凸块16接收压力，使得部分糊剂流入糊剂排出凹部131中。因此在RFID标签1A中，在IC芯片和天线122之间保持所希望的绝缘距离。所以RFID标签1A不会由于绝缘距离不足而发生标签特性变化。
图4是本发明第二实施例中的RFID标签的截面图。
在图4所示的RFID标签1B中，在天线122的与IC芯片11的凸块16接触的多个部分上形成多个突出部122a。当具有凸块16的IC芯片11与天线122相连时，通过接收来自凸块16的压力而流动的部分糊剂流入突出部122a之间的间隙122b中。由此，在RFID标签1B中以及在图3所示的第一实施例中的RFID标签中，保持了IC芯片11与天线122之间所期望的绝缘距离，从而使标签特性稳定。
图5是本发明第三实施例中的RFID标签的截面图。
在图5所示的RFID标签1C中，在与天线122接触的凸块16的表面中提供多个凹槽161。当具有凸块16的IC芯片11连接到天线122时，通过从凸块16接收压力而流动的部分糊剂流入凸块16的凹槽161中。由此，在RFID标签1C中以及在图3和图4所示的第一实施例和第二实施例的RFID标签中，保持了IC芯片11与天线122之间所期望的绝缘距离，从而使标签特性稳定。
图6是本发明第四实施例中的RFID标签的截面图。
在图6所示的RFID标签1D中，在天线122侧上的各个凸块16的表面的中心部分上设置有突出部162。当具有凸块16的IC芯片11与天线122相连时，通过接收来自凸块16的压力而流动的部分糊剂流入间隙163中，该间隙163是沿着环绕中央突出部的一部分凸块16形成的。由此，在该RFID标签中以及在上述实施例中的RFID标签中，保持了IC芯片11与天线122之间所期望的绝缘距离，从而获得稳定的标签特性。
图7是本发明第五实施例中的RFID标签的截面图。
在图7中所示的RFID标签IE中，在天线122的上表面上形成覆膜17。该覆膜17由诸如聚乙烯、环氧树脂、聚酯或皂化乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)等的绝缘材料形成，并且具有这样的强度当具有凸块16的IC芯片11与天线122相连时，各个凸块16的尖端穿过该膜以连接到天线122，并且该强度使得该膜在连接时抵抗从凸块16接收的压力从而抑制糊剂的隆起。在该RFID标签中以及在上述实施例中的RFID标签中，由于该覆膜17的存在，在IC芯片11与天线122之间保持了所期望的绝缘距离，因此获得稳定的标签特性。
下面将描述上述各种RFID标签1A到1E的制造方法。
图8是表示在IC芯片的电极上形成凸块的方法的说明图。
首先，如图8(A)所示，使待形成为凸块的细金属线30从具有孔的夹具20的尖端突出，由此使得细金属线30和放电电极40之间出现放电。细金属线30的尖端部分被放电能量熔化以形成金属球31。
随后，如图8(B)所示，将金属球31挤压在IC芯片11的电极111上，并且通过夹具20向金属球31施加超声波。通过超声波将金属球31连接到IC芯片11的电极111上。当移去夹具20时，拔出金属球31和其根部的细金属线30从而形成IC芯片11的电极111上的凸块原型32，如图8(C)所示。
图9是表示调平凸块的方法的说明图，图10是表示调平后的凸块的说明图。
当如图8所示在IC芯片11的电极111上形成了凸块之后，将该凸块原型32挤压在玻璃板50的平坦表面上，如图9所示。选择挤压载荷和挤压高度来改变该凸块的形状。即，具有如图10(A)所示形状的凸块16是在低载荷、高位置的挤压情况下形成的；具有如图10(B)所示形状的凸块16是在中等载荷、中等位置的挤压情况下形成的；具有如图10(C)所示形状的凸块16是在高载荷、低位置的挤压情况下形成的。
图11是表示形成图3中所示的RFID标签1A的糊剂排出凹部131的方法的说明图。
准备用于支撑的PET膜61和具有孔的PET膜62，这些孔是对应于图3所示的糊剂排出凹部131而打钻在PET膜62中的(图11(A))。两个PET膜61和62相互粘结以形成图3中所示的RFID标签1A中的具有糊剂排出凹部131的基片13(图11(B))，并且通过在基片13上印刷糊剂来形成天线122。作为天线材料，糊剂应该具有这样的粘度当没有施加特殊的外力时，该糊剂不会流入糊剂排出凹部131中，并且不会充满该糊剂排出凹部131中的空隙。
当将具有凸块的IC芯片放置并挤压在该糊剂上时，从凸块16接收该压力的糊剂流入糊剂排出凹部131中，如图3所示。
图12是表示形成图3中所示的RFID标签1A中的糊剂排除凹部131的另一方法示例的说明图。
在图11所示的示例中，准备两个PET膜61和62，并将它们相互粘结。在图12(A)中，准备其厚度与两个PET膜61和62粘结之后的厚度一致的PET膜63，并且通过钻具70对要形成糊剂排出凹部131的多个部分进行钻孔(图12(B))，从而形成在其中形成有糊剂排出凹部131的基片13。执行与图11中相同的步骤，通过在基片13上进行糊剂印刷来形成天线122。
尽管在图12(B)中描述了通过钻孔形成糊剂排出凹部131，但是也可以执行化学蚀刻代替钻孔来形成糊剂排出凹部131。
图13是形成图4中所示的RFID标签1B中的突出部122a的方法的说明图。
通过印刷在基片13上形成天线122，并使其干燥硬化(图13(A))。其后将具有孔的印刷母板80放置在天线上，这些孔形成在与图4所示的突出部对应的部分中，并利用刮板81通过将与天线122的材料相同的糊剂83压入印刷母板80的孔中，以对糊剂83进行印刷(图13(B))。
移去用于形成突出部的印刷母板80，并且对该糊剂进行干燥硬化，从而在天线122上形成突出部122a(图13(C))。
作为印刷母板80，可以使用具有通过蚀刻在所需位置上形成有孔的A1、SUS等薄板。尽管在附图中没有示出并且没有作具体描述，但是印刷母板也可以用于印刷天线，并且通过使用刮板来执行糊剂的印刷。
图14是在图5所示的RFID标签1C的凸块16中形成凹槽161的方法的说明图，图15是表示通过该方法在其中形成有凹槽的凸块的说明图。
如参照图8的上述描述，在IC芯片11的电极111上形成凸块原型32之后，将这些凸块原型32挤压在表面上形成有凹槽的玻璃板90上。从而形成了其中形成有凹槽161的凸块16，如图15所示。
例如，可以利用诸如用于切割半导体制品的钻石刀具来切割玻璃板90的表面，从而在玻璃板90中形成凹槽。可选地，可以在玻璃板90的表面上进行蚀刻来形成玻璃板表面上的凹槽。通过改变形成在玻璃表面中的凹槽的深度、以及改变将凸块原型挤压在其中形成有凹槽的玻璃表面上所施加的压力，来调节图15所示的凸块16中的凹槽161的深度。
图6所示的RFID标签1D的特征在于，每个凸块16在天线122侧上的表面中央处具有突出部162。这可以以如下方式来实现在参照图9所述的调平过程中，通过调节当将凸块原型32挤压在均匀玻璃板50的表面上时的载荷和高度来形成图10(A)所示的凸块16。
图7所示的RFID标签1E是以如下方式来实现的通过印刷糊剂并将其干燥来形成天线122之后，利用上述绝缘材料进行涂覆(例如通过喷涂材料)来形成覆膜17。然而，在这种情况中，通过上述调平操作(参见图9和图10)来形成凸块16，以使得凸块16具有能够穿过覆膜的突出部。
权利要求
1.一种射频识别RFID标签，该射频识别RFID标签包括基片；设置在所述基片上的用于通信的天线；通过凸块连接到所述天线的电路芯片，所述电路芯片通过所述天线进行无线通信，其中所述天线由金属填料和树脂材料混合成的糊剂形成；并且在所述天线的上表面上设置有覆膜，在把具有所述凸块的所述电路芯片连接到所述天线上时，所述覆膜能够抵抗从所述凸块接收到的压力从而抑制形成所述天线的所述糊剂的隆起，并且所述凸块穿过所述覆膜与所述天线相连。
2.一种制造射频识别RFID标签的方法，该制造射频识别RFID标签的方法包括以下步骤使用由金属填料和树脂材料混合成的糊剂，在基片上印刷出用于通信的天线；安装能够通过所述天线进行无线通信的具有凸块的电路芯片，所述电路芯片和所述天线通过所述凸块相互连接；并且在所述天线的上表面上形成覆膜，在把具有所述凸块的所述电路芯片连接到所述天线上时，所述覆膜能够抵抗从所述凸块接收到的压力从而抑制形成所述天线的所述糊剂的隆起，并且所述凸块穿过所述覆膜连接到所述天线。
全文摘要
射频识别标签及其制造方法。本发明提供了一种射频识别RFID标签包括基片；设置在所述基片上的用于通信的天线；通过凸块连接到所述天线的电路芯片，所述电路芯片通过所述天线进行无线通信，其中所述天线由金属填料和树脂材料混合成的糊剂形成；并且在所述天线的上表面上设置有覆膜，在把具有所述凸块的所述电路芯片连接到所述天线上时，所述覆膜能够抵抗从所述凸块接收到的压力从而抑制形成所述天线的所述糊剂的隆起，并且所述凸块穿过所述覆膜与所述天线相连。
文档编号H05K3/34GK101083232SQ20071013627
公开日2007年12月5日 申请日期2005年4月22日 优先权日2004年12月2日
发明者石川直树, 马场俊二, 吉良秀彦, 小林弘 申请人:富士通株式会社