超高频RFID标签天线设计与封装技术研究

摘要

无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术,是一种基于射频通信的非接触式自动识别技术,其原理是通过读写器与附着在物品上的标签之间的电感耦合或者电磁波反向散射进行信息交换,以实现对标签的自动识别。作为一种新型的自动识别技术,其具有非接触、远距离、体积小、信息容量大、抗干扰、适应环境能力强、多目标识别、移动识别、可重复使用、寿命长等优点。本文重点研究超高频标签天线设计和标签芯片的超声倒装封装工艺。
　　首先,介绍了RFID技术的概念和原理,阐述了其系统组成和分类,详述了超高频RFID系统通信链路,在电磁波反向散射原理基础上,建立了该系统通信的数学模型,进行了推理运算,详细分析了RFID标签天线的重要参数,包括阻抗、回波损耗、增益等,并建立了标签最远读距的数学公式。
　　其次,介绍了常用超高频标签芯片,对选定标签芯片进行了阻抗分析,主要讨论了偶极子标签天线设计原理与工作特性,重点探讨了折叠偶极子和弯折偶极子天线结构特点,完成了一款高增益、宽带宽的折叠偶极子标签天线仿真设计,总结了阻抗匹配调节和增益提高规律,并实际完成了该款标签天线的印刷制造工作。
　　再次,介绍了RFID标签抗金属原理与方法,讨论了抗金属标签天线,分析了微带天线的抗金属特性,重点探讨了微带贴片天线的设计原理和结构特点,针对选定的超高频标签芯片,设计了一款陶瓷基抗金属标签天线,完成微带贴片天线的仿真优化,采用金丝引线键合方式完成了天线与芯片的连接,标签样品在自由空间和金属表面读距相近,抗金属性能良好。
　　最后,简要介绍了标签封装工艺,分析了ACA导电胶粘接工艺与引线键合工艺对标签芯片与天线阻抗匹配的影响,前者主要引入较大的寄生电容,后者引入较小的寄生电感。重点研究了ACA导电胶粘接法的替代工艺——超声倒装技术,介绍了超声倒装原理,进行了标签芯片的超声倒装实验,并对实验结果进行了分析,各项指标均满足要求,其完全有可能代替ACA导电胶粘接工艺。

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1绪 论

1.1研究背景与意义

1.2 RFID技术简介

1.3 RFID研究现状

1.4 论文内容安排

2 超高频标签天线

2.1 超高频RFID通信链路

2.2 天线设计重要参数

2.3 超高频标签天线类型

2.4 小结

3 超高频标签天线设计

3.1 超高频标签芯片分析

3.2 普通标签天线设计

3.3抗金属标签天线设计

3.4 小结

4 超声倒装封装工艺技术研究

4.1标签封装概述

4.2 封装工艺对超高频标签的影响

4.3 超声倒装

4.4 超声倒装结果分析

4.5 小结

5 总结

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文目录