專利名稱：組合的射頻標(biāo)簽和表面聲波傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本發(fā)明涉及傳感器，如表面聲波傳感器。本發(fā)明還涉及使用應(yīng)答器、如射頻標(biāo)識(RFID)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)通信。更具體地說，本發(fā)明涉及在單個半導(dǎo)體基片封裝上的傳感器和應(yīng)答器組合。
背景技術(shù)：
傳感器、如表面聲波(SAW)傳感器被用于許多行業(yè)和環(huán)境應(yīng)用。SAW傳感器可用于從各種介質(zhì)、如液體、蒸汽、氣體來感測壓力、溫度、扭矩及濕度。
應(yīng)答器，比如RFID標(biāo)簽，為諸如庫存跟蹤和資產(chǎn)管理之類的各種應(yīng)用提供數(shù)據(jù)通信解決方案，迄今沒有把傳感器與標(biāo)簽組合。
對于使用傳感器進(jìn)行遠(yuǎn)程和分布式系統(tǒng)監(jiān)控有不斷增長的需要。從傳感器收集的數(shù)據(jù)必須存儲和/或傳送至監(jiān)控系統(tǒng)。隨著感測應(yīng)用的開發(fā)，將需要更小形狀系數(shù)或輪廓的傳感器以及傳送它們所收集數(shù)據(jù)的部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人意識到，空間限制和感測技術(shù)的新使用使得需要減小組件尺寸，但又不犧牲數(shù)據(jù)收集或報告的準(zhǔn)確度。所以，提供本發(fā)明以滿足本領(lǐng)域?qū)o湊但又準(zhǔn)確的感測系統(tǒng)的需要。
本發(fā)明的一個特點是把射頻標(biāo)識(RFID)應(yīng)答器和傳感器組合在單個基片或封裝上。
本發(fā)明的另一特點是在壓力容器應(yīng)用中使用組合的表面聲波(SAW)和RFID標(biāo)簽。
本發(fā)明的又一特點是使用適合于支持組合傳感器和RFID芯片標(biāo)簽系統(tǒng)的柔性電路設(shè)計。
本發(fā)明的又一特點是使用與組合傳感器和RFID芯片標(biāo)簽一起裝配的柔性電路天線設(shè)計。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，RFID標(biāo)簽可以作為SOIC封裝提供，并且把傳感器組合在可以以柔性電路或印刷電路板形式提供的常見基片上。柔性電路可使用標(biāo)準(zhǔn)柔性電路制作方法來制作。它是聚合物/金屬層壓膜結(jié)構(gòu)，并且在電路上結(jié)合了用于傳感器和RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的天線圖案。柔性電路還可以把用于SAW傳感器和RFID標(biāo)簽的天線組合在單個柔性電路基片上，以此消除對獨立天線的需要。
本文所述的發(fā)明可用作壓力容器應(yīng)用(例如輪胎、軟管、管道、儲油罐、武器箱等)中的組件。其中可利用本發(fā)明的其它裝置、系統(tǒng)和應(yīng)用包括生物制劑檢測、易燃?xì)怏w檢測、戰(zhàn)爭用的化學(xué)制劑檢測、武器的完好狀況、集裝箱監(jiān)控、包裝貨物監(jiān)控、篡改檢測系統(tǒng)、壓力容器監(jiān)控、加工食品容器、藥物包裝安全監(jiān)控器以及遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)控裝置和系統(tǒng)。


圖1是組合的RFID標(biāo)簽和傳感器的俯視圖，其中RFID標(biāo)簽和傳感器彼此相鄰地安裝在基片上。
圖2是圖1的組合RFID標(biāo)簽和傳感器的側(cè)視圖。
具體實施例方式參照圖1和2，說明組合傳感器120和RFID應(yīng)答器(RFID標(biāo)簽)130的相應(yīng)俯視圖和側(cè)視圖，在組合提供時可稱之為“標(biāo)簽傳感器”100。標(biāo)簽傳感器100包括基片110，在基片110上把RFID標(biāo)簽130和傳感器120彼此相鄰安裝。RFID標(biāo)簽包括RFID天線135，并且傳感器可以包括它自己的傳感器天線125。如圖1所示，標(biāo)簽傳感器100可包括安裝孔140，通過它可把標(biāo)簽傳感器固定在將由傳感器120監(jiān)控的系統(tǒng)、物品或環(huán)境中。本領(lǐng)域中的其它部件可用于把標(biāo)簽傳感器100輕松地附于大多數(shù)表面；例如，可以使用粘合劑來安裝標(biāo)簽傳感器100。
在監(jiān)控情況中應(yīng)用標(biāo)簽傳感器100時，標(biāo)簽傳感器最好是自己供電的。雖然標(biāo)簽傳感器可以使用電池備用(未示出)，但是大多數(shù)應(yīng)用將要求標(biāo)簽傳感器部署在遠(yuǎn)程或不可達(dá)的環(huán)境中。因此，標(biāo)簽傳感器的電源應(yīng)經(jīng)由射頻(RF)信令提供，給定RF標(biāo)簽供電方法在本領(lǐng)域中已知。
在使用過程中，可以預(yù)期，標(biāo)簽傳感器將用于便攜式無線詢問體系結(jié)構(gòu)，其中外部RF源定期詢問標(biāo)簽傳感器。
標(biāo)簽傳感器最好是適合用于多參數(shù)感測應(yīng)用。例如，標(biāo)簽傳感器可用于壓力、溫度、氣體、化學(xué)或濕度感測應(yīng)用。取決于標(biāo)簽傳感器所用于的應(yīng)用，可為傳感器120配備壓力、溫度、化學(xué)、光學(xué)、液體或蒸汽感測能力。應(yīng)當(dāng)理解，可提供多傳感器標(biāo)簽傳感器100，只要在標(biāo)簽傳感器的設(shè)計中考慮到空間和功率要求。以下詳細(xì)描述的特定應(yīng)用要求使用SAW傳感器來測量壓力。
RFID標(biāo)簽130最好修改為信息存儲標(biāo)簽。可獲得的標(biāo)簽可以讀/寫2048位，提供傳感器自我標(biāo)識，以及存儲多個傳感器事件。
RFID標(biāo)簽和傳感器還適合于執(zhí)行自檢，這在標(biāo)簽傳感器100的長時間部署/操作期間可能是必需的?？商峁﹥?nèi)部參考傳感器或編碼以便為標(biāo)簽傳感器提供自檢能力。
標(biāo)簽傳感器100最好以小形狀系數(shù)提供。至多2英寸長/高的標(biāo)簽傳感器是符合需要的。標(biāo)簽傳感器的寬度通常應(yīng)當(dāng)小于標(biāo)簽傳感器100的整體長度/高度的大約十分之一。標(biāo)簽傳感器的重量輕也是符合需要的。例如，可預(yù)期整體高度/長度為2英寸的標(biāo)簽傳感器重12克左右。上述考慮應(yīng)當(dāng)?shù)玫降统杀旧a(chǎn)的標(biāo)簽傳感器。
RFID標(biāo)簽和傳感器可使用標(biāo)準(zhǔn)ISM波段操作。RFID標(biāo)簽頻率一般將為915MHz。典型SAW頻率約為434MHz。柔性電路天線可與組合傳感器和RFID芯片標(biāo)簽裝配在一起，以增強本發(fā)明的通信能力。
用于安裝傳感器120和RFID標(biāo)簽130的基片110可以提供為例如Kapton Tape基片?；瑧?yīng)當(dāng)是電絕緣的并且為RFID標(biāo)簽130和傳感器120組件提供足夠的空間。基片表面或厚度上還應(yīng)該有足夠的空間用于RFID和傳感器天線。天線可固定在基片表面上，類似于電路板上的焊料涂布，或者天線可以嵌入基片內(nèi)，類似于在表面層和底層之間包含嵌入焊料涂布的多層電路板。所以，用于RFID標(biāo)簽130和SAW傳感器120的常見基片可以以柔性電路或印刷電路板的形式提供。柔性電路可使用標(biāo)準(zhǔn)柔性電路制作方法來制作。它是聚合物/金屬層壓膜結(jié)構(gòu)，并且在電路上結(jié)合了用于傳感器和RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的天線圖案。柔性電路還可以把用于SAW傳感器和RFID標(biāo)簽的天線組合在單個柔性電路基片上，以此消除對獨立天線的需要。
可以預(yù)期，本發(fā)明受讓人的特定申請將是把本文中所述的標(biāo)簽傳感器用于壓力容器應(yīng)用(例如，確定諸如輪胎、軟管、管道、儲油罐、武器箱之類的物體中的組件壓力)。本發(fā)明也可以用作其它裝置、系統(tǒng)和應(yīng)用，其中本發(fā)明可用于生物制劑檢測、易燃?xì)怏w檢測、戰(zhàn)爭用的化學(xué)制劑檢測、武器完好狀況、集裝箱監(jiān)控、包裝貨物監(jiān)控、篡改檢測系統(tǒng)、壓力容器監(jiān)控、加工食品容器、藥物包裝安全監(jiān)控器以及遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)控裝置和系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控和報告系統(tǒng)，包括基片；安裝在基片上的射頻標(biāo)識(RFID)應(yīng)答器；以及與RFID應(yīng)答器一起安裝在基片上的傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其特征在于，所述監(jiān)控和報告系統(tǒng)適合用于壓力容器應(yīng)用。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基片包括適合于支持作為芯片標(biāo)簽系統(tǒng)提供的傳感器和RFID應(yīng)答器的柔性電路。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，在柔性電路上包括柔性電路天線。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基片包括適合于支持傳感器和RFID應(yīng)答器的印刷電路板。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，在印刷電路板上包括至少一個天線，用于RFID應(yīng)答器和傳感器中的至少一個。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其特征在于，所述監(jiān)控和報告系統(tǒng)適合用于以下各項中的至少一項容器壓力確定、溫度確定、光確定、化學(xué)鑒定、生物制劑鑒定、違反安全性檢測、環(huán)境測量、水測量以及蒸汽測量。
8.一種監(jiān)控和報告系統(tǒng)，包括基片；安裝在基片上的射頻標(biāo)識(RFID)應(yīng)答器；以及與RFID應(yīng)答器一起安裝在基片上的表面聲波(SAW)傳感器。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)明，其特征在于，所述監(jiān)控和報告系統(tǒng)適合用于確定容器內(nèi)的壓力。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基片包括適合于支持SAW傳感器和RFID應(yīng)答器芯片標(biāo)簽系統(tǒng)的柔性電路。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，在柔性電路上包括柔性電路天線。
12.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基片包括適合于支持SAW傳感器和RFID應(yīng)答器芯片標(biāo)簽系統(tǒng)的印刷電路板。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，在印刷電路板上包括天線。
14.如權(quán)利要求1所述的發(fā)明，其特征在于，所述監(jiān)控和報告系統(tǒng)適合用于以下各項中的至少一項容器壓力確定、溫度確定、光確定、化學(xué)鑒定、生物制劑鑒定、違反安全性檢測、環(huán)境測量、水測量以及蒸汽測量。
15.一種標(biāo)簽傳感器，包括以柔性電路的形式提供的基片；安裝在基片上的射頻標(biāo)識(RFID)應(yīng)答器和關(guān)聯(lián)的RFID應(yīng)答器天線；以及與RFID應(yīng)答器一起安裝在基片上的傳感器和關(guān)聯(lián)的傳感器天線。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)明，其特征在于，所述監(jiān)控和報告系統(tǒng)適合用于以下各項中的至少一項容器壓力確定、溫度確定、光確定、化學(xué)鑒定、生物制劑鑒定、違反安全性檢測、環(huán)境測量、水測量以及蒸汽測量。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基片包括適合于支持作為芯片標(biāo)簽系統(tǒng)提供的傳感器和RFID應(yīng)答器的柔性電路。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括穿過基片形成的安裝孔。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基片包括適合于支持傳感器和RFID應(yīng)答器的印刷電路板。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，在印刷電路板上包括至少一個天線，用于RFID應(yīng)答器和傳感器中的至少一個。
全文摘要
組合在單個半導(dǎo)體基片(110)封裝上的傳感器(120)和RFID應(yīng)答器(130)?；梢砸匀嵝噪娐坊蛴∷㈦娐钒宓男问教峁?。柔性電路可使用標(biāo)準(zhǔn)柔性電路制作方法制作。它是聚合物/金屬層壓膜結(jié)構(gòu)，并且在電路上結(jié)合了用于傳感器的天線圖案(125)和用于RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的天線(135)。柔性電路還可以把用于傳感器和RFID標(biāo)簽的天線組合在單個柔性電路基片上，以此消除對獨立天線的需要。
文檔編號H01L23/00GK101057124SQ200580038039
公開日2007年10月17日 申請日期2005年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者J·D·庫克, R·L·達(dá)爾 申請人:霍尼韋爾國際公司