专利名称：一种在印刷电路板内植入射频识别rfid信号的方法
技术领域：
本发明涉及PCB制造领域和UHF RFID应用领域，主要是在PCB内埋植UHF RFID 的一种结构，将RFID芯片和天线分别埋植和制作在PCB内，并完成互连，从而能够完成防伪 和示踪的作用。
背景技术：
按照现代电子组装的思想，印刷电路板在电子组装过程的不同阶段，划分为不同 的类型。不同类型的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，它所起到的功能作用略有 差异，应用方向也有所不同。封装基板应用于第一级电子组装。在这种基板上直接搭载单 芯片，构成封装的基盘；常规印刷电路板应用于第二、三级电子组装，作为构成系统的母板， 进行分立器件和已封装的集成芯片的组装。一块PCB板的结构一般由单层或者多层铜导电图形层构成，导电图形层之间用介 质层来支撑和绝缘，各层之间的互连通过积层技术(Build-up技术)来实现，元件装贴在 PCB板的表面。图1是一块4层PCB板的示例。4层PCB板由7层材料制成。101和107为信号 层，103为电源平面，105为地线层，103和105之间由104即芯板绝缘并支撑，101和103之 间、105和107之间，由介质材料(102，106)绝缘。RFID 即射频识别技术(Radio Frequency Identification)，是 20 世纪 90 年代开 始兴起的一种自动识别技术。射频识别技术利用射频信号，通过空间耦合(交变磁场或电 磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。其中，UHF RFID即 超高频射频识别技术，工作频率为860MHz到960MHz之间，该频段的电波不能通过许多材 料，特别是水，灰尘，雾等悬浮颗粒物质。相对于高频的RFID (工作频率13. 56MHz)来说，超 高频段的电子标签不需要和金属分开。UHF RFID的另一个优势是数据传输速率高，在很短 的时间可以读取大量的电子标签。在PCB行业中，需要合适的方式对生产的PCB产品进行防伪标记和去向确认。最 初的方式是在表面手工装贴条形码，到在表面贴放可自动读取数据的RFID标签。如图2所 示，在一块装贴好的PCB板201上，选择合适的空间装贴条形码或者RFID标签202。但是 手动装贴浪费时间，表面贴放的形式也不能很好的保护标签，以保证防伪和示踪的功能。因 为贴放在表面的标签可能遭到人为的或者意外的损坏，比如剥落、划刻等等。因此人们开始 考虑将RFID标签埋植在基板内部，因为RFID标签有一定的读取距离，埋植在基板内部不会 影响其数据读取，并有效保护了 RFID标签。如图3所示，为一种已有的将RFID标签埋植 在PCB板内部的结构。以双层板为例，在信号层301和304之间的介质层302之中，埋植了 RFID 标签 303。本发明针对在PCB内埋植UHF RFID提出新的埋植方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在PCB内埋植UHF RFID标签的方法，省略RFID标签 的封装，直接埋植未封装的UHF RFID芯片，利用PCB板制作工艺完成天线的制作和芯片以 及天线之间的互连，从而降低成本，并可以根据具体读取需要完成不同的天线制作。本发明的特征之一在于，对于四层印刷电路板，选择顶部电信号层TopLayer和电 源平面Power Plane这两个中间有一个介质层的导电信号层，在所述电源平面Power Plane 上无布线和元件装贴的Keep-out区域粘结未封装的UHF RFID芯片，在所述顶部电信号层 内垂直对应于所述未封装的UHF RFID芯片区域制作天线图形，在所述未封装的UHF RFID 芯片上利用build-up工艺引出天线的接口，穿过所述介质层和所述天线互连。不限于以上 说明的电信号层，在PCB板中任意相邻的两个电信号层和其中间的介质层可以进行未封装 的RFID芯片埋植和天线制作并完成互连。本发明的特征之二在于所述的四层印刷电路板，包括用于第一级电子组装的封 装基板和用于第二、三级电子组装的常规印刷电路板。本发明的特征之三在于，对于多于四层的印刷电路板，从上向下选择第二电信号 层和第三电信号层，两层中间有一个介质层，在所述第三电信号层上无布线和元件装贴的 Keep-out区域粘结未封装的UHF RFID芯片，在所述第二信号层内垂直对应于所述未封装 的UHF RFID芯片区域制作天线图形，在所述未封装的UHF RFID芯片上利用build-up工艺 引出天线的接口，穿过所述介质层和所述天线互连。不限于以上说明的电信号层，在PCB板 中任意相邻的两个电信号层和其中间的介质层可以进行未封装的RFID芯片埋植和天线制 作并完成互连。本发明的特征之四在于所述的多于四层的印刷电路板，包括用于第一级电子组 装的封装基板和用于第二、三级电子组装的常规印刷电路板。现有的埋植RFID技术一般采用直接埋植已封装好的RFID标签的方式，该封装中 包括了 RFID控制存储芯片和天线。封装本身增加了成本，芯片面积很小，在封装中面积受 限于天线设计，而天线设计又受限于封装外形，即一定比例的矩形外形内。本发明将在PCB 内埋植未经封装的RFID控制存储芯片，并在PCB内完成天线的制作以及芯片和天线的互 连，从而构成完整的RFID标签。在达到埋植RFID以防伪示踪的目的的同时，降低了 RFID标 签的封装成本，可以在整板上同时批量制作，并且可以更自由地设计天线，将天线设计在PCB 板无布线和元件装贴的Keep-out区域内，以灵活的天线设计适应不同的RFID读取需求。
图1，为4层PCB板示意；图2，为PCB板表面贴装条形码或者RFID标签示意；图3，为一种将RFID标签埋植在PCB板内部的结构；图4，为PCB板中Ke印-out区域说明；图5，为本发明中埋植结构说明；图6，为本发明中天线制作示意，(a)为折线型天线图形，(b)为直线型天线图形；图7，为四层PCB板埋植未封装的RFID芯片实例；图8，为六层PCB板埋植未封装的RFID芯片实例。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。在本发明中，利用PCB板无布线和元件装贴的Ke印-out区域，进行RFID芯片埋植 和天线制作。1)在PCB板上选择某一边的Ke印-out区域进行芯片埋植；2)选择PCB板内部两个相邻的导电信号层；3)在PCB制作过程中，将RFID芯片埋植在两个信号层之间；4)利用build-up工艺形成芯片和上一层信号层的连接；5)在上一层信号层完成天线图形的制作。在上述方案中提到的Keep-out区域，即板子四周距离边缘一定范围内没有布线 或者元件装贴的区域，见图4。在PCB板400中，401区域为布线及元件放置区域，四周的 402区域即设计中预留的Ke印-out区域。403即为选择的预定完成芯片埋植的区域。由于 RFID芯片尺寸很小，在0. 5mm*0. 5mm以内，一般的PCB板预留的Ke印-out区域都能够完成 芯片埋植。在选定的区域403内，进行芯片埋植，见图5。在信号层501之上粘结芯片502，在 502之上完成Build-up工艺503，然后根据PCB制作流程，添加介质层504，再压上信号层 505。信号层505的对应区域完成天线图形的制作。信号层505中制作的天线如图6所示， 但不限于图6中给出的形式。事实上，由于UHF RFID频段的信号不会被铜屏蔽，因此芯片的埋植位置并不局限 于Keep-out区域，例如，可以在电源平面层辟出一块区域进行芯片粘结并在另一层合适的 独立位置进行天线制作，条件是在芯片粘结区域没有钻孔。以四层电路板为例，701、703、705、707为电信号层，702、706为介质层，图中704为
芯板，对于无芯板结构电路板，704为介质层。在选定的Keep-out区域内，选择顶部电信号 层701和电源平面703为RFID埋植需要用到的两个信号层，在703的确定区域内粘结UHF RFID芯片708，在701的垂直对应位置制作天线图形709，在芯片708上利用Build-up工 艺引出接天线的端口，穿过介质层702和天线709完成互连。完成叠层制作以后在信号层 701表面会覆盖绿油以保护电路，天线图形也被绿油保护。对于多于四层的印刷电路板，以六层电路板为例，在选定的Keep-out区域，从上 到下选择第二，第三层信号层作为RFID埋植需要用到的两个信号层，在803的确定区域 内粘结UHF RFID芯片808，在801的垂直对应位置制作天线图形809，在芯片808上利用 Build-up工艺引出接天线的端口，穿过介质层802和天线809完成互连。由于天线制作在 第二信号层上，不与外部直接接触，得到了很好的保护。
权利要求
一种在印刷电路板内植入射频识别的RFID标签的方法，其特征在于对于四层印刷电路板，选择顶部电信号层Top Layer和电源平面PowerPlane这两个中间有一个介质层的导电信号层，在所述电源平面Power Plane上无布线和元件装贴的Keep out区域粘结未封装的UHF RFID芯片，在所述顶部电信号层内垂直对应于所述未封装的UHF RFID芯片区域制作天线图形，在所述未封装的UHF RFID芯片上利用build up工艺引出天线的接口，穿过所述介质层和所述天线互连。
2.根据权利要求1，其基本特征还在于所述四层印刷电路板，包括用于第一级电子组 装的封装基板和用于第二、三级电子组装的常规印刷电路板。
3.一种在印刷电路板内植入射频识别的RFID标签的方法，其特征在于对于多于四层 的印刷电路板，从上向下选择第二电信号层和第三电信号层，两层中间有一个介质层，在所 述第三电信号层上无布线和元件装贴的Ke印-out区域粘结未封装的UHF RFID芯片，在所 述第二信号层内垂直对应于所述未封装的UHF RFID芯片区域制作天线图形，在所述未封装 的UHF RFID芯片上利用build-up工艺引出天线的接口，穿过所述介质层和所述天线互连。
4.根据权利要求3，其基本特征还在于所述的多于四层的印刷电路板，包括用于第一 级电子组装的封装基板和用于第二、三级电子组装的常规印刷电路板。
全文摘要
一种在印刷电路板内植入射频识别RFID标签的方法涉及PCB制造领域和UHF RFID应用领域，公开了一种在PCB内植入UHF RFID的方法，以达到防伪和示踪目的。不同于直接埋植或者表面贴放已经封装完成的RFID标签，本发明的基本特征在于将未封装的RFID芯片直接埋植在PCB内，在PCB内完成天线制作，并采用Build-up技术在PCB内完成天线和芯片之间的互连。本发明省去了RFID芯片和天线的一次封装，芯片的埋植和天线的制作和PCB加工工艺兼容，可在整板上同时批量制作RFID标签，从而降低了埋植RFID标签的应用成本。
文档编号H05K3/30GK101909408SQ20101021709
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者浦园园, 王水弟, 王谦, 蔡坚, 贾松良 申请人:清华大学