高頻rfid柔性標簽的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高頻RFID柔性標簽，包括RFID芯片、RFID芯片保護膠體、天線、基板和柔性封裝外殼；還包括凹形天線保護蓋和密封保護蓋，所述凹形天線保護蓋完全覆蓋于天線上，且凹形天線保護蓋中心設(shè)有開孔，所述開孔暴露出RFID芯片與天線的固定處，所述密封保護蓋完全覆蓋開孔且設(shè)置于凹形天線保護蓋的上側(cè)；所述基板的下側(cè)設(shè)置有凹形基板保護蓋，并與凹形天線保護蓋接觸；所述RFID芯片包括連接在天線兩端的防靜電模塊，以及一個電壓鉗位電路模塊和一個整流器模塊。本實用新型對RFID芯片進行三重保護，從而使得RFID標簽具有承受外部壓力、耐高溫和防腐蝕等優(yōu)勢。另外，極大地降低了RFID的制造成本和芯片的長期可靠性。
【專利說明】高頻RFID柔性標簽

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無線通信領(lǐng)域，具體是一種高頻RFID柔性標簽。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，以射頻技術(shù)為依托，以無線通信技術(shù)為手段的近距離通信得到不斷完善，RFID (Rad1 Frequency Identificat1n,簡稱RFID)射頻識別技術(shù)應(yīng)運而生。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它可以透過外部材料，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)不僅可以識別高速運動物體而且可以同時識別多個標簽，操作方便快捷。電子標簽RFID便是在此技術(shù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。
[0003]由于電子標簽RFID具有非常大的信息儲存量，因此，在現(xiàn)代物流、電力資產(chǎn)管理及食品溯源等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用，從而電子標簽RFID的制作和封裝成為RFID射頻識別技術(shù)得以在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的硬件保障?，F(xiàn)有的RFID標簽設(shè)計雖然能夠減少部分彎曲應(yīng)力對電路芯片的影響，但是當物體處于彎曲壓力、高溫、腐蝕等惡劣環(huán)境條件下時，RFID芯片及天線容易因彎曲壓力、高溫和腐蝕等因素影響而從基材板上脫落，從而嚴重影響掃描設(shè)備對電子標簽RFID內(nèi)置信息的讀取。
[0004]另外，高頻無源RFID標簽(13.56MHz)包含天線、模擬前端、數(shù)字處理部分及存儲單元。從設(shè)計方面來說，由于標簽是無源的，即內(nèi)部電路所需能量均來自與讀卡器天線間的禍合，并通過整流器模塊將耦合到的交流電轉(zhuǎn)換成直流電作為內(nèi)部其它模塊的電源電壓，因此要求RFID標簽具備低功耗、內(nèi)部穩(wěn)定電源和較大的動態(tài)范圍等特點。當磁場強度較高時，在RFID標簽天線上會感應(yīng)高達十幾至二十伏的交變電壓，而RFID中部分電路可能因為需要有EEPROM而采用低壓制造工藝制造。通常為了耐高壓，需要額外的二十伏的器件作為模擬前端的整流器模塊器件，這大大增加了成本。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種高頻RFID柔性標簽，該標簽在彎曲情況下可以進行正常讀取數(shù)據(jù)信息；另外，采用低電壓器件電路設(shè)計，減少了制造工藝的難度，降低了芯片的成本，提聞了芯片的使用壽命。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0007]一種高頻RFID柔性標簽，包括RFID芯片、RFID芯片保護膠體、天線、基板和柔性封裝外殼，所述RFID芯片與天線進行導(dǎo)電連接，天線設(shè)置在基板上，RFID芯片保護膠體覆蓋于RFID芯片上；還包括凹形天線保護蓋和密封保護蓋，所述凹形天線保護蓋完全覆蓋于天線上，且凹形天線保護蓋中心設(shè)有開孔，所述開孔暴露出RFID芯片與天線的固定處，且凹形天線保護蓋的厚度大于RFID芯片的厚度，所述密封保護蓋完全覆蓋開孔且設(shè)置于凹形天線保護蓋的上側(cè)；所述基板的下側(cè)設(shè)置有凹形基板保護蓋，且凹形基板保護蓋完全覆蓋基板，并與凹形天線保護蓋接觸；所述RFID芯片包括連接在天線兩端的防靜電模塊，以及一個電壓鉗位電路模塊和一個整流器模塊，所述電壓鉗位電路模塊與整流器模塊并聯(lián)連接，所述整流器模塊的輸出同時提供給電壓鉗位電路模塊和后續(xù)的模擬及數(shù)字電路模塊，所述電壓鉗位電路模塊根據(jù)整流器模塊的電壓輸出控制天線兩端的電壓值不超過一個預(yù)設(shè)值。
[0008]作為本實用新型進一步的方案:所述密封保護蓋、凹形天線保護蓋和凹形基板保護蓋采用耐高溫材料制作；所述柔性封裝外殼采用柔性材料制作。
[0009]作為本實用新型進一步的方案:所述電壓鉗位電路模塊從整流器模塊輸出與地之間依次串聯(lián)有N型場效應(yīng)管Ml，N型場效應(yīng)管M2，N型場效應(yīng)管M4和N型場效應(yīng)管M5，以及一個電阻R1，所述N型場效應(yīng)管Ml，N型場效應(yīng)管M2，N型場效應(yīng)管M4和N型場效應(yīng)管M5的柵極都與其各自的漏極相連接，前一個N型場效應(yīng)管的源極與后一個N型場效應(yīng)管的漏極相連接，所述N型場效應(yīng)管Ml的漏極連接整流器模塊的輸出，N型場效應(yīng)管M5的源極連接電阻Rl的一端，N型場效應(yīng)管M6的柵極和漏極都連接到N型場效應(yīng)管Ml的源極，N型場效應(yīng)管M7的柵極連接N型場效應(yīng)管M2的源極，N型場效應(yīng)管M7的源極連接N型場效應(yīng)管M5的源極，N型場效應(yīng)管M6的源極連接N型場效應(yīng)管M7的漏極以及N型場效應(yīng)管M3的柵極，N型場效應(yīng)管M3的源極接地，所述天線兩端之間還串聯(lián)連接有兩個N型場效應(yīng)管M8和N型場效應(yīng)管M9，所述N型場效應(yīng)管M8的柵極和漏極都接到所述天線的一端，所述N型場效應(yīng)管M9的柵極和漏極都接到天線的另一端，所述N型場效應(yīng)管M8和N型場效應(yīng)管M9的源極都連接到N型場效應(yīng)管M3的漏極。
[0010]作為本實用新型進一步的方案:所述整流器模塊與電壓鉗位電路模塊整合在一起，所述整流器模塊包括N型場效應(yīng)管M10，N型場效應(yīng)管M11，N型場效應(yīng)管M12和N型場效應(yīng)管M13，所述N型場效應(yīng)管MlO的漏極，N型場效應(yīng)管Ml I的柵極，以及M12的柵極和漏極連接到所述天線的一端，所述N型場效應(yīng)管MlO的柵極，N型場效應(yīng)管Mll的漏極，以及N型場效應(yīng)管M13的柵極和漏極連接到天線的另一端，所述N型場效應(yīng)管MlO的源極和N型場效應(yīng)管Mll的源極都接地，所述N型場效應(yīng)管M12的源極和N型場效應(yīng)管M13的源極相連接作為整流器模塊的輸出。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型密封保護蓋、凹形天線保護蓋和凹形基板保護蓋對RFID芯片進行三重保護，同時標簽的外封裝采用柔性材料制作，承受外部壓力，從而使得RFID標簽具有承受外部壓力、耐高溫和防腐蝕等優(yōu)勢，提高了實際應(yīng)用中對RFID標簽中儲存信息的讀取速度和可靠性。另外，采用電壓鉗位電路模塊使整流器上的高壓可以通過并行的支路放掉，而在低磁場強度時該電壓鉗位電路模塊不起作用，這樣只需常規(guī)器件就可完成RFID標簽的芯片設(shè)計和制造，避免開發(fā)用于RFID整流器的高壓器件，節(jié)省了光刻板的層數(shù)，極大地降低了 RFID的制造成本和芯片的長期可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為高頻RFID柔性標簽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為高頻RFID柔性標簽中RFID芯片的整體電路圖。
[0014]圖3為RFID芯片中電壓鉗位電路模塊和整流器模塊的電路圖。

【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0016]請參閱圖1，一種高頻RFID柔性標簽，包括RFID芯片1、RFID芯片保護膠體2、天線6、基板7和柔性封裝外殼9，所述RFID芯片I與天線6進行導(dǎo)電連接，天線6設(shè)置在基板7上，RFID芯片保護膠體2覆蓋于RFID芯片I上；還包括凹形天線保護蓋5和密封保護蓋3，所述凹形天線保護蓋5完全覆蓋于天線6上，且凹形天線保護蓋5中心設(shè)有開孔4，所述開孔4暴露出RFID芯片I與天線6的固定處，且凹形天線保護蓋5的厚度大于RFID芯片I的厚度，所述密封保護蓋3完全覆蓋開孔4且設(shè)置于凹形天線保護蓋5的上側(cè)；為了對RFID芯片1、天線6和基板7進行進一步地固定和保護，所述基板7的下側(cè)設(shè)置有凹形基板保護蓋8，且凹形基板保護蓋8完全覆蓋基板7，并與凹形天線保護蓋5接觸。
[0017]所述密封保護蓋3、凹形天線保護蓋5和凹形基板保護蓋8采用耐高溫材料制作；例如，耐高溫材料可以采用耐高溫PET材料等耐高溫材料制作；所述柔性封裝外殼9采用柔性材料制作。柔性材料可以選擇硅膠或者塑料或者石油衍生品等柔性材料。
[0018]本實用新型中所述RFID芯片I與天線6之間采用點膠方式進行固定，為了限制點膠在高溫狀態(tài)下流動，使凹形天線保護蓋5不至于因點膠凝固而呈凸起狀從而影響密封保護蓋3的固定效果，在此所采取的措施是在凹形天線保護蓋5上設(shè)置開孔4。在使用過程中為了避免天線6因標簽彎折、扭曲等外力影響造成的損害，凹形天線保護蓋5完全覆蓋天線6，凹形天線保護蓋5的厚度大于RFID芯片I的厚度，當對RFID芯片I與天線6以點膠的方式進行固定后，RFID芯片I與天線6的固定處便處于凹形天線保護蓋5的開孔4內(nèi)，從而可以避免周圍壓力的影響，起到了保護作用。所述密封保護蓋3完全覆蓋開孔4，可以使得RFID芯片I與天線6的固定處處于一個由凹形天線保護蓋5和密封保護蓋3圍成的封閉空間內(nèi)，從而減少了外部壓力、溫度等因素的影響。
[0019]請參閱圖2，所述RFID芯片I包括連接在天線6兩端的防靜電(ESD)模塊，以及一個電壓鉗位電路模塊和一個整流器模塊，所述電壓鉗位電路模塊與整流器模塊并聯(lián)連接，所述整流器模塊的輸出同時提供給電壓鉗位電路模塊和后續(xù)的模擬及數(shù)字電路模塊，所述電壓鉗位電路模塊根據(jù)整流器模塊的電壓輸出控制天線兩端的電壓值不超過一個預(yù)設(shè)值；所述預(yù)設(shè)值為5V。
[0020]所述整流器模塊和模擬及數(shù)字電路模塊采用低壓器件工藝制造。本實用新型通過與讀卡器天線間的耦合，標簽天線兩端得到頻率為13.56MHz的交變電壓和電流，經(jīng)過橋式整流器模塊(Rectifier)整流，將交變電壓變?yōu)橹绷麟妷?，作為后繼模擬和數(shù)字模塊的電源電壓。當標簽與讀卡器距離很近，即磁場強度較高時，標簽天線兩端將藕合到很高的電壓，此時電壓鉗位電路模塊將對地放電，限制天線電壓；反之，當天線電壓較低(小于5V)時，電壓鉗位電路模塊將不起作用。這樣，在不同距離處均保證天線電壓不超過5V，從而可以在天線ESD保護電路和整流器模塊電路中使用低壓常規(guī)器件。
[0021]請參閱圖3，所述電壓鉗位電路模塊從整流器模塊輸出與地之間依次串聯(lián)有N型場效應(yīng)管Ml，N型場效應(yīng)管M2，N型場效應(yīng)管M4和N型場效應(yīng)管M5，以及一個電阻Rl，所述N型場效應(yīng)管Ml，N型場效應(yīng)管M2，N型場效應(yīng)管M4和N型場效應(yīng)管M5的柵極都與其各自的漏極相連接，前一個N型場效應(yīng)管的源極與后一個N型場效應(yīng)管的漏極相連接，所述N型場效應(yīng)管Ml的漏極連接整流器模塊的輸出，N型場效應(yīng)管M5的源極連接電阻Rl的一端，N型場效應(yīng)管M6的柵極和漏極都連接到N型場效應(yīng)管Ml的源極，N型場效應(yīng)管M7的柵極連接N型場效應(yīng)管M2的源極，N型場效應(yīng)管M7的源極連接N型場效應(yīng)管M5的源極，N型場效應(yīng)管M6的源極連接N型場效應(yīng)管M7的漏極以及N型場效應(yīng)管M3的柵極，N型場效應(yīng)管M3的源極接地，所述天線6兩端之間還串聯(lián)連接有兩個N型場效應(yīng)管M8和N型場效應(yīng)管M9，所述N型場效應(yīng)管M8的柵極和漏極都接到所述天線的一端，所述N型場效應(yīng)管M9的柵極和漏極都接到天線6的另一端，所述N型場效應(yīng)管M8和N型場效應(yīng)管M9的源極都連接到N型場效應(yīng)管M3的漏極。
[0022]本實用新型中，VDD為交流電壓經(jīng)過整流得到的直流電壓，N型場效應(yīng)管M1，N型場效應(yīng)管M2，N型場效應(yīng)管M4，N型場效應(yīng)管M5均為二極管接法，Rl為限流電阻，對VDD進行串聯(lián)分壓，得到N型場效應(yīng)管M6，N型場效應(yīng)管M7的柵極工作電壓；N型場效應(yīng)管M3為對地鉗位管，柵極電壓經(jīng)過N型場效應(yīng)管M6，N型場效應(yīng)管M7分壓得到，即通過控制柵極電壓可以調(diào)整放電的強弱程度。N型場效應(yīng)管M8，N型場效應(yīng)管M9為二極管接法，對稱連接于天線兩端，由于天線6兩端antl，ant2輸入的是差分信號，因此在一個交流周期內(nèi)N型場效應(yīng)管M3分別對天線6兩端放電。
[0023]電壓鉗位電路模塊的工作原理是:當天線感應(yīng)電壓峰值大于5V時，VDD的值也會相應(yīng)較高，由N型場效應(yīng)管Ml，N型場效應(yīng)管M2，N型場效應(yīng)管M4，N型場效應(yīng)管M5，N型場效應(yīng)管M6和N型場效應(yīng)管M7構(gòu)成的電壓檢測電路將控制N型場效應(yīng)管M3管放電，天線電壓越高，N型場效應(yīng)管M3的柵極偏置電壓也越高，放電能力也越強；反之，當天線電壓小于5V時，N型場效應(yīng)管M3管的柵極偏置電壓變低，當?shù)陀贜型場效應(yīng)管M3的閏值電壓時，放電管就會關(guān)斷，電壓鉗位電路模塊不再起作用。
[0024]本實用新型中，所述整流器模塊與電壓鉗位電路模塊整合在一起，所述整流器模塊包括N型場效應(yīng)管M10，N型場效應(yīng)管M11，N型場效應(yīng)管M12和N型場效應(yīng)管M13，所述N型場效應(yīng)管MlO的漏極，N型場效應(yīng)管Mll的柵極，以及M12的柵極和漏極連接到所述天線的一端，所述N型場效應(yīng)管MlO的柵極，N型場效應(yīng)管Ml I的漏極，以及N型場效應(yīng)管M13的柵極和漏極連接到天線6的另一端，所述N型場效應(yīng)管MlO的源極和N型場效應(yīng)管Mll的源極都接地，所述N型場效應(yīng)管M12的源極和N型場效應(yīng)管M13的源極相連接作為整流器模塊的輸出。
[0025]N型場效應(yīng)管MlO—M13是全波整流結(jié)構(gòu)，CO為濾波電容。根據(jù)上述鉗位電路的工作原理天線的峰值電壓將被有效鉗制在5V以內(nèi)，因此與天線有直接連接關(guān)系的器件，如整流器模塊，將可以用5V低壓工藝實現(xiàn)。
[0026]綜上所述，本實用新型采用電壓鉗位電路模塊使整流器模塊上的高壓可以通過并行的支路放掉，而在低磁場強度時該電壓鉗位電路模塊不起作用，這樣只需常規(guī)器件就可完成RFID標簽的芯片設(shè)計和制造，避免開發(fā)用于RFID整流器模塊的高壓器件，節(jié)省了光刻板的層數(shù)，極大地降低了 RFID芯片的制造成本和芯片的長期可靠性。
[0027]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0028]此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻RFID柔性標簽，包括RFID芯片、RFID芯片保護膠體、天線、基板和柔性封裝外殼，其特征在于，所述RFID芯片與天線進行導(dǎo)電連接，天線設(shè)置在基板上，RFID芯片保護膠體覆蓋于RFID芯片上；還包括凹形天線保護蓋和密封保護蓋，所述凹形天線保護蓋完全覆蓋于天線上，且凹形天線保護蓋中心設(shè)有開孔，所述開孔暴露出RFID芯片與天線的固定處，且凹形天線保護蓋的厚度大于RFID芯片的厚度，所述密封保護蓋完全覆蓋開孔且設(shè)置于凹形天線保護蓋的上側(cè)；所述基板的下側(cè)設(shè)置有凹形基板保護蓋，且凹形基板保護蓋完全覆蓋基板，并與凹形天線保護蓋接觸；所述RFID芯片包括連接在天線兩端的防靜電模塊，以及一個電壓鉗位電路模塊和一個整流器模塊，所述電壓鉗位電路模塊與整流器模塊并聯(lián)連接，所述整流器模塊的輸出同時提供給電壓鉗位電路模塊和后續(xù)的模擬及數(shù)字電路模塊，所述電壓鉗位電路模塊根據(jù)整流器模塊的電壓輸出控制天線兩端的電壓值不超過一個預(yù)設(shè)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻RFID柔性標簽，其特征在于，所述密封保護蓋、凹形天線保護蓋和凹形基板保護蓋采用耐高溫材料制作；所述柔性封裝外殼采用柔性材料制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻RFID柔性標簽，其特征在于，所述電壓鉗位電路模塊從整流器模塊輸出與地之間依次串聯(lián)有N型場效應(yīng)管Ml，N型場效應(yīng)管M2，N型場效應(yīng)管M4和N型場效應(yīng)管M5，以及一個電阻R1，所述N型場效應(yīng)管M1，N型場效應(yīng)管M2，N型場效應(yīng)管M4和N型場效應(yīng)管M5的柵極都與其各自的漏極相連接，前一個N型場效應(yīng)管的源極與后一個N型場效應(yīng)管的漏極相連接，所述N型場效應(yīng)管Ml的漏極連接整流器模塊的輸出，N型場效應(yīng)管M5的源極連接電阻Rl的一端，N型場效應(yīng)管M6的柵極和漏極都連接到N型場效應(yīng)管Ml的源極，N型場效應(yīng)管M7的柵極連接N型場效應(yīng)管M2的源極，N型場效應(yīng)管M7的源極連接N型場效應(yīng)管M5的源極，N型場效應(yīng)管M6的源極連接N型場效應(yīng)管M7的漏極以及N型場效應(yīng)管M3的柵極，N型場效應(yīng)管M3的源極接地，所述天線兩端之間還串聯(lián)連接有兩個N型場效應(yīng)管M8和N型場效應(yīng)管M9，所述N型場效應(yīng)管M8的柵極和漏極都接到所述天線的一端，所述N型場效應(yīng)管M9的柵極和漏極都接到天線的另一端，所述N型場效應(yīng)管M8和N型場效應(yīng)管M9的源極都連接到N型場效應(yīng)管M3的漏極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的高頻RFID柔性標簽，其特征在于，所述整流器模塊與電壓鉗位電路模塊整合在一起，所述整流器模塊包括N型場效應(yīng)管M10，N型場效應(yīng)管M11，N型場效應(yīng)管M12和N型場效應(yīng)管M13，所述N型場效應(yīng)管MlO的漏極，N型場效應(yīng)管Mll的柵極，以及M12的柵極和漏極連接到所述天線的一端，所述N型場效應(yīng)管MlO的柵極，N型場效應(yīng)管Mll的漏極，以及N型場效應(yīng)管M13的柵極和漏極連接到天線的另一端，所述N型場效應(yīng)管MlO的源極和N型場效應(yīng)管Mll的源極都接地，所述N型場效應(yīng)管M12的源極和N型場效應(yīng)管M13的源極相連接作為整流器模塊的輸出。
【文檔編號】G06K19/077GK203941543SQ201420323183
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】郭文卓 申請人:江蘇省煙草專賣局