专利名称：一种向印刷电路板内插入射频识别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(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即磁芯材料绝缘并支撑，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。传 统方式是在表面装贴条形码，在表面贴放可自动读取数据的RFID标签等。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，对于有芯板的印刷电路板，在所述芯板上下对称，分别与 电源平面和地线层相邻的位置，插入两个导电信号层第一导电信号层位于所述芯板上部，该第一导电信号层与芯板之间有一电源平面 层，所述第一导电信号层和电源平面层相邻，之间有一个介质层；第二导电信号层位于所述芯板下部，该第二导电信号层与芯板之间有一地线层， 所述第二导电信号层和地线层相邻，之间有一个介质层；在所述的第一导电信号层上制作天线图形，在电源平面层上选择出一个独立 区域，粘结未封装的射频识别RFID芯片，所述的未封装的射频识别RFID芯片通过积层 Build-up工艺引出连接天线的端口 ；穿过所述的介质层和天线完成互连，第二导电信号层 作为假层。本发明的特征之二在于所述的有芯板的印刷电路板，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。本发明的特征之三在于，对于无芯板的印刷电路板，在电源平面层和地线层之间 插入两个导电信号层第一射频识别RFID结构层和第二射频识别RFID结构层，在所述的第 一射频识别RFID结构层和所述第二射频识别RFID结构层之间有一个介质层，其中第一射频识别RFID结构层上面，制作有天线图形；第二射频识别RFID结构层上面，粘结有未封装的射频识别RFID芯片，所述的未封 装的射频识别RFID芯片通过积层Build-up工艺引出连接天线的端口 ；穿过所述的介质层 和天线完成互连。本发明的特征之四在于所述的无芯板的印刷电路板，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芯片和天线。封装本身提高了成本，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，并且 可以在大面积内更自由地设计天线，以灵活的天线设计适应不同的RFID读取需求。
图1，为4层芯板结构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板中插入信号层示意，(a)为芯板结构PCB板示意，(b)无芯板结构 PCB板示意；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)为线型天线图形，(b)为螺旋型天线图形；图7，为原四层芯板结构PCB板埋植未封装的RFID芯片实例；图8，为原四层无芯板结构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，在已有的PCB板设计下，添加对应的两个信号层，进行芯片埋植和天 线制作。1)在PCB板的设计结构中，在不改变原有叠层结构顺序和设计的基础上，添加两 个信号层，进行芯片埋植；2)对于芯板结构的PCB板，这两个信号层在芯板上下对称，其中一个作为假层，即 dummy信号层，另一个信号层与电源平面相邻，利用电源平面完成芯片粘结，在新增加的信 号层上进行天线制作，两层之间的互连由Build-up技术实现。 3)对于无芯板结构的PCB板，这两个信号层相邻，一个用于芯片粘结，一个用于制 作天线，两层之间的互连由Build-up技术实现。在上述方案中，不影响其他信号层的基础上，在PCB板中间新增加两个信号层，用 于埋植RFID芯片和天线制作。对于含芯板结构的PCB板410，在芯板411两侧对应插入两个新的信号层414和 415。选择其中的第一信号层414进行天线图形制作，则对应的第二信号层415成为假层， 芯片粘结在与第一信号层414相邻的电源平面412上的一个独立区域，芯片穿过介质层416 和414上的天线完成互连。对于无芯板结构的PCB板420，图中如421所示均为电信号层，如422所示为介质 层。在PCB板中间添加两个新的信号层423和424，在第一射频识别RFID结构层423进行 芯片粘结，在第二射频识别RFID结构层424进行天线制作。芯片埋植和天线制作的具体结构见图5。对于要进行芯片埋植和天线制作的两个 铜导电布线层501和505，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。在信号层505上完成天 线图形的制作。天线制作须考虑到对通孔的避让。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。由于天线的制作范围为整个PCB板尺寸，因此可以设计大尺寸的天线以适应不同
应用需求。以原设计为四层芯板结构的PCB板为例，在芯板708两侧对称地添加两个信号层 703和704，该PCB板变为6层PCB板。选择第二信号层704为假层，在电源平面701上选 择一块独立区域705，在705内粘结芯片706，在新添加的信号层第一信号层703中完成天 线图形707的制作，利用Build-up工艺引出芯片706上接天线的端口，穿过介质层702完 成到天线707的互连。以原设计四层无芯板结构的PCB板为例，如801所示为电信号层，如802所示为介
5质层。在PCB板中间新添加两个信号层803、804，该PCB变为6层PCB板。新添加的两个信 号层相邻，在第二射频识别RFID结构层804上选择任意一块区域805，该区域内没有过孔， 在805内粘结芯片806，在第一射频识别RFID信号层803中完成天线图形807的制作，利用 Build-up工艺引出芯片806上接天线的端口，穿过介质层802完成芯片806到天线807的互连。
权利要求
一种向印刷电路板内插入射频识别的RFID标签的方法，其特征在于对于有芯板的印刷电路板，在所述芯板上下对称，分别与电源平面、地线层相邻的位置，插入两个导电信号层第一导电信号层位于所述芯板上部，该第一导电信号层与芯板之间有一电源平面层，所述第一导电信号层和电源平面层相邻，之间有一个介质层；第二导电信号层位于所述芯板下部，该第二导电信号层与芯板之间有一地线层，所述第二导电信号层和地线层相邻，之间有一个介质层；在所述的第一导电信号层上制作天线图形，在电源平面层上选择出一个独立区域，粘结未封装的射频识别RFID芯片，所述的未封装的射频识别RFID芯片通过积层Build up工艺引出连接天线的端口；穿过所述的介质层和天线完成互连，第二导电信号层作为假层。
2.根据权利要求1，其基本特征还在于所述的有芯板的印刷电路板，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。
3.一种向印刷电路板内插入射频识别的RFID标签的方法，其特征在于对于无芯板 的印刷电路板，在电源平面层和地线层之间插入两个导电信号层第一射频识别RFID结构 层和第二射频识别RFID结构层，在所述的第一射频识别RFID结构层和所述第二射频识别 RFID结构层之间有一个介质层，其中第一射频识别RFID结构层上面，制作有天线图形；第二射频识别RFID结构层上面，粘结有未封装的射频识别RFID芯片，所述的未封装的 射频识别RFID芯片通过积层Build-up工艺引出连接天线的端口 ；穿过所述的介质层和天 线完成互连。
4.根据权利要求3，其基本特征还在于所述的无芯板的印刷电路板，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
一种向印刷电路板内插入射频识别RFID标签的方法涉及PCB制造领域和UHF RFID应用领域，公开了一种向PCB内插入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利用增加新的电信号层的方式，将未封装的RFID芯片直接插入PCB内，在PCB内完成天线制作，并采用积层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G06K19/077GK101944194SQ201010217098
公开日2011年1月12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