專利名稱：耦合增強(qiáng)的集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及信號耦合的增強(qiáng)，尤其涉及一個(gè)用于向集成電路傳遞信號的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
射頻識別(RFID)應(yīng)答器(標(biāo)簽)通常結(jié)合RFID基站來使用，典型地用在諸如編目控制、安全、存取卡(access card)和身份識別的應(yīng)用當(dāng)中。當(dāng)RFID標(biāo)簽被帶入基站的讀取范圍之內(nèi)時(shí)，基站發(fā)射為RFID標(biāo)簽內(nèi)的電路供電的載波信號。用二進(jìn)制數(shù)據(jù)模式來調(diào)制載波信號的振幅(通常為幅移鍵控)可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽和基站間的數(shù)據(jù)通信。為此，典型的RFID標(biāo)簽是包括用于耦合發(fā)射場的天線元件、將交流載波信號轉(zhuǎn)換成直流電源的整流器和從載波信號包絡(luò)中提取數(shù)據(jù)模式的解調(diào)器，以及其它組件的集成電路。
如果RFID標(biāo)簽的制造成本非常的低，則它可以應(yīng)用在例如產(chǎn)品標(biāo)價(jià)、行李跟蹤、包裹跟蹤、貴重物品識別、紙幣鑒別和動(dòng)物識別等對價(jià)格敏感的應(yīng)用中，在這里我們僅僅舉了幾個(gè)例子。與通常在這些應(yīng)用當(dāng)中采用的系統(tǒng)諸如條形碼識別系統(tǒng)相比，RFID標(biāo)簽具有很大的優(yōu)勢。例如，一只裝滿了用RFID標(biāo)簽標(biāo)記的物品的籃子，能被快速的讀取而不必處理每一件物品，相反當(dāng)使用條形碼系統(tǒng)時(shí)，不得不將它們單獨(dú)處理。RFID標(biāo)簽與條形碼相比其優(yōu)勢還包括更高的讀取速度、對于諸如灰塵使碼的一部分模糊的情況具有更低的敏感度、無需與標(biāo)簽準(zhǔn)確對齊、無需瞄準(zhǔn)線。與條形碼不同，RFID標(biāo)簽具有更新標(biāo)簽上的信息的能力。然而，傳統(tǒng)的RFID技術(shù)還是太昂貴而不能主流地用在這些應(yīng)用當(dāng)中。
RFID標(biāo)簽可以是有源的或無源的。有源RFID標(biāo)簽包含自己的電源，無源RFID標(biāo)簽是從基站輻射的RF場來獲得能量的。無源RFID標(biāo)簽實(shí)際上要比有源RFID標(biāo)簽便宜，對于低成本的應(yīng)用來說使用無源RFID標(biāo)簽是個(gè)很好的選擇。然而，由輻射場提供能量的無源RFID標(biāo)簽在從基站發(fā)出的詢問信號中需要的功率比有源RFID標(biāo)簽至少要高一個(gè)量級。
即使是傳統(tǒng)的無源RFID標(biāo)簽對于今天主要采用條碼的應(yīng)用中的廣泛使用也是非常昂貴的。增加RFID標(biāo)簽制造成本的一個(gè)主要因素是構(gòu)成標(biāo)簽的硅集成電路的尺寸。無源RFID標(biāo)簽通常具有一個(gè)用于耦合輻射場的外部天線元件。通常，外部天線元件與RFID標(biāo)簽物理地連結(jié)在一起。傳統(tǒng)的RFID標(biāo)簽需要至少兩個(gè)足夠大的焊盤以接合外部天線線圈的附件的引線。由于RFID標(biāo)簽芯片與接合焊盤的大小相比通常要小，因此這些接合焊盤占用了傳統(tǒng)RFID標(biāo)簽的集成電路面積的大部分面積。
一種用于減少無源RFID標(biāo)簽芯片上的接合焊盤數(shù)量的現(xiàn)有的解決方案包括集成電路上的薄膜天線。該方法不需要接合焊盤，因此它減小了硅的表面積進(jìn)而降低了制造成本。通過消除引線接合工藝可以進(jìn)一步降低制造成本。但是，由于這樣的集成天線是受波形因數(shù)約束的并且必須很小，因此在具有內(nèi)部天線的RFID標(biāo)簽中輻射場的耦合效率實(shí)質(zhì)上減小了。所以這種方法常常會導(dǎo)致到基站的工作讀取距離顯著縮短。
通過增加基站輻射場的發(fā)射功率可以增加工作讀取距離。然而，允許的最大發(fā)射功率是由政府法規(guī)來限制的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理，用于增加集成電路(IC)和基站之間的耦合效率的系統(tǒng)包括兩個(gè)諧振電路。第一諧振電路作為集成電路工藝的構(gòu)成的一個(gè)組成部分形成在IC中。第二諧振電路不與第一諧振電路電連接，但是它被放置在可以優(yōu)化兩個(gè)諧振電路之間輻射場耦合的位置上。第二諧振電路被進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化以耦合來自基站的輻射場。這樣，來自基站的輻射場耦合到第二諧振電路，第二諧振電路依次耦合到第一諧振電路。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的原理，用于從基站向分開的集成電路(IC)傳遞射頻(RF)信號的系統(tǒng)具有一個(gè)中間諧振電路和一個(gè)IC。所述中間諧振電路響應(yīng)于來自基站的RF信號以產(chǎn)生諧振，并恢復(fù)RF信號。所述IC具有一個(gè)響應(yīng)于恢復(fù)的RF信號以產(chǎn)生諧振的整體諧振電路。所述IC和所述中間諧振電路相互接近地固定。二者都與基站分離且彼此分離。所述中間諧振電路和整體諧振電路中的任何一個(gè)或者二者均可與一個(gè)高導(dǎo)磁率層接觸。所述的中間諧振電路可以由導(dǎo)電墨水形成。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的概略說明圖。
圖2是圖1所示系統(tǒng)的示意圖。
發(fā)明詳述圖1所示為用以向集成電路(IC)傳遞射頻(RF)信號的本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，RF信號由基站產(chǎn)生(未示出)。或者，RF信號由與IC進(jìn)行通信的任何設(shè)備產(chǎn)生。
該系統(tǒng)包括IC 2和中間諧振電路4。IC 2和中間諧振電路4相互接近地固定。其接近度要根據(jù)IC 2、中間諧振電路4和RF信號的特性來選擇。
IC 2是一個(gè)用于執(zhí)行任何所需功能的集成電路裝置。IC 2包括整體(integral)諧振電路6和用于執(zhí)行所需功能的集成電路(未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，IC 2是一個(gè)RFID標(biāo)簽。
整體諧振電路6是響應(yīng)于RF信號以產(chǎn)生諧振和向IC 2的集成電路提供一個(gè)電信號的任意部件或部件的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，整體諧振電路6是一個(gè)無源電路，它包括整體電感性天線元件8和整體電容性元件10，二者一起響應(yīng)于RF信號以產(chǎn)生諧振。
整體電感性天線元件8是與IC 2構(gòu)成整體的作為一個(gè)電感性天線線圈的任何元件。整體電容性元件10是與IC 2構(gòu)成整體的具有電容性的任意元件。整體電感性天線元件8的電感和整體電容性元件10的電容根據(jù)RF信號的頻率來選擇。
中間諧振電路4是響應(yīng)于RF信號以產(chǎn)生諧振并恢復(fù)RF信號的任意部件或部件的組合。在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中不需要將RF信號準(zhǔn)確的恢復(fù)出來。在一個(gè)實(shí)施例中，恢復(fù)出的RF信號的振幅要比在中間諧振電路4中的原始RF信號的振幅要大。在一個(gè)實(shí)施例中，中間諧振電路4是一個(gè)無源電路，它包括中間電感性天線元件12和中間電容性元件14，二者一起響應(yīng)于RF信號以產(chǎn)生諧振。
中間電感性天線元件12可以是作為一個(gè)電感性天線線圈的任何元件。中間電容性元件14是具有電容性的任何元件。中間電感性天線元件12的電感和中間電容性元件14的電容根據(jù)RF信號的頻率來選擇。
在一個(gè)實(shí)施例中，電感性天線元件12和中間電容性元件14是分離的元件。在另外一個(gè)實(shí)施例中，電感性天線元件12和中間電容性元件14是用導(dǎo)電墨水印制的、蝕刻或者印在導(dǎo)電箔上、或者成形于柔韌的并可以彎曲的襯底上，比如紙張、薄塑料或者聚丙烯薄片上的分離的元件?？梢岳脡毫γ舾械恼澈蟿┗蚱渌澈蟿C 2粘貼在電感性天線元件12和中間電容性元件14的附近。
當(dāng)本發(fā)明的系統(tǒng)被帶入輻射RF載波信號的基站的讀取距離內(nèi)時(shí)，中間諧振電路4將發(fā)生諧振。該諧振頻率將耦合到IC 2上的整體諧振電路6。由于中間諧振電路4的存在，從基站向IC 2輻射的載波信號的有效耦合效率被顯著地改善。
圖2是圖1所示系統(tǒng)的示意圖。圖2示出了整體諧振電路6、中間諧振電路4和RF信號發(fā)生電路16。由于IC 2靠近中間諧振電路4，因此整體諧振電路6和中間諧振電路4之間的耦合是封閉(close)且恒定的，是獲得最大耦合效率的最優(yōu)的情況。通過在IC 2上使用一個(gè)高導(dǎo)磁率層或者通過將IC2包圍在高導(dǎo)磁率材料中可以進(jìn)一步增強(qiáng)耦合效率。
RF信號發(fā)生電路16和中間諧振電路4之間的耦合效率是不容易預(yù)測并且可能是效率低的，這是由于RF信號發(fā)生電路16和中間諧振電路4之間的距離可以變化。但是，組成RF信號發(fā)生電路16和中間諧振電路4的部件不受整體諧振電路6的集成電路環(huán)境的波形因數(shù)限制的約束。因此，構(gòu)成RF信號發(fā)生電路16和中間諧振電路4的部件可以制作地與所需要的和所期望的一樣大。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明使用了IC 2，其中整體諧振電路6的所有部件都形成集成電路工藝的一個(gè)組成部分，因此，沒有引線接合焊盤，同時(shí)擴(kuò)展了讀取的距離。
前面的描述僅僅是本發(fā)明的一個(gè)說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的情況下可以進(jìn)行各種替換和修改。具體而言，一個(gè)設(shè)備無論在什么地方與另一個(gè)設(shè)備連接或耦合，附加的設(shè)備可以放置在兩個(gè)連接的設(shè)備之間。因此，本發(fā)明包括了落入下面所附的權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有這樣的替換、修改和變化。
權(quán)利要求
1.用于向集成電路傳遞射頻(RF)信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)一個(gè)響應(yīng)于RF信號以產(chǎn)生諧振并恢復(fù)所述RF信號的中間諧振電路；和(b)一個(gè)接近該中間諧振電路固定的集成電路(IC)，所述IC與該中間諧振電路相分離，所述IC有一個(gè)響應(yīng)于所恢復(fù)的RF信號以產(chǎn)生諧振的整體諧振電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該中間諧振電路是無源的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該中間諧振電路包括一個(gè)電感性天線元件和一個(gè)電容性元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中該中間諧振電路進(jìn)一步包括一個(gè)與該電感性天線元件接觸的高導(dǎo)磁率層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該中間諧振電路包括至少一個(gè)由導(dǎo)電墨水形成的電路部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該整體諧振電路是無源的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該整體諧振電路包括一個(gè)電感性天線元件和一個(gè)電容性元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中該整體諧振電路進(jìn)一步包括一個(gè)與該電感性天線元件接觸的高導(dǎo)磁率層。
9.用于向集成電路傳遞射頻(RF)信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)一個(gè)具有整體諧振電路的集成電路(IC)，該整體諧振電路響應(yīng)于RF信號以產(chǎn)生諧振并向所述IC提供所述RF信號，和(b)一個(gè)中間諧振電路，該中間諧振電路是接近該IC的外部并跟該IC分離進(jìn)行固定的，所述中間諧振電路響應(yīng)于一個(gè)RF信號以產(chǎn)生諧振并恢復(fù)所述RF信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中該中間諧振電路是無源的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述的中間諧振電路包括一個(gè)電感性天線元件和一個(gè)電容性元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述中間諧振電路進(jìn)一步包括一個(gè)與該電感性天線元件接觸的高導(dǎo)磁率層。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中該中間諧振電路包括至少一個(gè)由導(dǎo)電墨水形成的電路部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述整體諧振電路是無源的。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中該整體諧振電路包括一個(gè)電感性天線元件和一個(gè)電容性元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中該整體諧振電路進(jìn)一步包括一個(gè)與該電感性天線元件接觸的高導(dǎo)磁率層。
17.用于從基站向分離的集成電路傳遞射頻(RF)信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)一個(gè)響應(yīng)于來自該基站的RF信號以產(chǎn)生諧振并恢復(fù)所述RF信號的中間諧振電路；以及(b)一個(gè)接近該中間諧振電路固定的集成電路(IC)，該IC與該中間諧振電路和該基站相分離，所述IC具有一個(gè)響應(yīng)于所恢復(fù)的RF信號以產(chǎn)生諧振的整體諧振電路。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述的中間諧振電路是無源的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述的中間諧振電路包括一個(gè)電感性天線元件和一個(gè)電容性元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述的中間諧振電路進(jìn)一步包括一個(gè)與該電感性天線元件接觸的高導(dǎo)磁率層。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述的中間諧振電路包括至少一個(gè)由導(dǎo)電墨水形成的電路元件。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述的整體諧振電路是無源的。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述的整體諧振電路包括一個(gè)電感性天線元件和一個(gè)電容性元件。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述的整體諧振電路進(jìn)一步包括一個(gè)與該電感性天線元件接觸的高導(dǎo)磁率層。
全文摘要
一個(gè)從基站(16)向分離的集成電路(IC)傳遞射頻(RF)信號的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一個(gè)中間諧振電路(4)和一個(gè)IC(2)。中間諧振電路響應(yīng)于來自基站的RF信號以產(chǎn)生諧振并恢復(fù)RF信號。所述的IC具有一個(gè)整體諧振電路(6，8，10)用以響應(yīng)于恢復(fù)的RF信號以產(chǎn)生諧振。所述的IC和中間諧振電路相互接近地固定，且二者都與基站相分離并相互分離。中間諧振電路和整體諧振電路中的任何一個(gè)或者二者都可以接觸一個(gè)高導(dǎo)磁率層。所述中間諧振電路可以由導(dǎo)電墨水構(gòu)成。
文檔編號G06K19/07GK1647123SQ03808339
公開日2005年7月27日 申請日期2003年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者艾倫·D·德威爾比斯 申請人:塞利斯半導(dǎo)體公司