CN100458838C - 无线ic标签和无线ic标签的制造方法 - Google Patents

无线ic标签和无线ic标签的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种即使对天线大小进行小型化并嵌入到金属材料中，也能够在微波频带的电波中得到通信距离充分长的小型无线IC标签。设置为安装了IC芯片(6)的颈部分(4)的宽度变细并且作为电波的发射部分的周边的发射电极(3a、3b)的宽度变宽的O型天线形状。这时，形成发射电极，其具有安装了IC芯片(6)供电点左右的发射部分的面积为非对称的供电点左右偏移构造。进而，对发射电极(3a、3b)夹着电介体(2)地设置接地电极(7)，并在侧面连接发射电极(3b)和接地电极(7)。由此，发射面积大的发射电极(3a)能够得到大的发射效率，同时通过将接地电极(7)与金属材料连接，能够等价地增大接地电极，即使缩短成为天线的发射电极的长度，通信距离也不减小。

Description

无线IC标签和无线IC标签的制造方法
技术领域
本发明涉及通过无线发送记录在IC标签中的信息的无线IC标签及其制造方法，特别涉及对设置在无线IC标签中的天线部分的结构进行了改良的无线IC标签及其制造方法。
背景技术
近年来，在物品和构造物的信息管理、或者物流管理等中正在广泛利用无线IC标签。这样的无线IC标签由记录了信息的小的IC芯片和通过无线发送IC芯片的信息的小的天线构成，被粘贴在物品上或嵌入到构造物中而利用。在读取记录在IC芯片中的信息(即与各个物品和构造物的属性等有关的信息)的情况下，只要将读写器(reader-writer)覆盖在无线IC标签上，在与读写器之间进行通信，就能够非接触地读取记录在IC芯片中的信息。
作为这样的无线IC标签，已知例如在特开2003-298464号公报中(参考段落编号0067～0071以及图6)中揭示的技术。在该技术中，构成为用电介质损失较低的聚丙烯等电介质材料的壳体夹着在电介质的两侧形成了发射导电层(天线层)和接地导电层(接地层)的微带天线(microstrip antenna，偶极天线)。因此，由于包含IC芯片的天线部分被壳体覆盖，所以耐气候性优越，同时防尘性也好。
一般，如果将无线IC标签粘贴在金属上使用，则由于金属的影响而通信距离显著下降。对比文献2揭示了使得即使粘贴在金属上也不降低通信距离的技术。在特开2003-85501号公报(参考第0010～0016段落以及图1～图3)所揭示的技术中，在作为接地的导电体上隔着绝缘层形成第一天线，并且将导电体作为第二天线。所以，通过利用静电耦合在第一天线和第二天线(导电体)之间产生电位差，而即使将无线IC标签粘贴在金属上，因第二天线的电波反射作用而从第一天线发射的电波强度也不减弱，防止了通信距离的降低。
但是，在上述专利文献所揭示的任意一个现有技术中，都使用了偶极天线(dipole antenna)。如果为了有效地发射电波而将电波波长设置为λ，则偶极天线的长度必须是λ/2。如果长度小于1/2λ，则天线的效率显著降低而难以进行通信，因此作为大小无法构成小于等于λ/2的无线IC标签。
另外，无论是偶极天线还是单极天线，都有以下的特性，即随着电波频率提高而金属的影响变大。因此，例如即使在现在正在研究的频率为2.4GHz频带的微波进行通信的无线IC标签中适用专利文献2所揭示的天线，由于天线效率的降低，也无法对金属使用。对于天线的效率降低，某种程度上可以通过提高读写器的灵敏度来补偿，但在该情况下，由于读写器侧的天线成为特殊的形状，所以读写器没有通用性，使用变得不方便。
发明内容
本发明就是鉴于以上问题点而提出的，其目的在于：提供一种即使使天线大小小型化而嵌入到金属材料中，也能够在微波频带的电波中得到充分的通信距离的小型无线IC标签。
本发明的无线IC标签就是为了达到上述目的而提出的，是一种无线IC标签，具备记录了信息的IC芯片、通过无线发送记录在该IC芯片中的信息的天线，该天线为以下这样的3层结构，具有：安装有IC芯片的供电部分的宽度变细，并且在供电部分的两侧扩展的电波的发射部分变宽的发射电极；被配置为与发射电极的一个面相对，并与该发射电极的一端连接的接地电极；隔着发射电极和接地电极之间的电介体。这时，发射电极为存在于供电部分的两侧的2个发射部分的面积为非对称那样的偏移(offset)构造的O型天线、多角形天线或者H型天线。另外，发射电极和接地电极通过电介体的侧面或贯通孔而电连接。通过这样的结构，通过来自大面积的发射电极的高效的电波发射和来自接地电极的反射电波，而即使减小无线IC标签的天线也能够延长通信距离。
根据本发明，具有以下的构造：将基于安装了IC芯片的供给点左右的发射部分为非对称的供电点左右偏移构造O型天线和H型天线等的发射电极、夹着电介体的背面侧的接地电极电气地连接起来，由此即使将无线IC标签的尺寸设置为小于等于0.1λ，也能够在微波频带的电波下确保充分的通信距离。由此，例如能够在设置在由金属材料构成的螺栓(bolt)的头部上的直径10mm×深度2mm左右的孔(holes)中安装该无线IC标签。另外，作为其他优点，即使对无线IC标签进行小型化也不需要特殊的读写器的天线，能够在偶极或补片天线等已知设备中稳定地进行通信。另外，通过设置放大O型天线或H型天线的发射电波的辅助天线，能够进一步增强从无线IC标签发射的发射电波，进一步延长无线IC标签的通信距离。
附图文字
图1是表示本发明的实施例1的无线IC标签的O型天线的图，(a)是表面图，(b)是A-A截面图，(c)是背面图。
图2是表示用贯通孔将发射电极和接地电极连接起来的情况下的无线IC标签的图。
图3是表示将图1所示的O型天线的无线IC标签嵌入到金属材料中而安装的状态的截面图，(a)是将无线IC标签安装到金属材料中的截面，(b)是表示无线IC标签的截面。
图4是表示保护了IC芯片的无线IC标签的图。
图5是表示本发明的实施例2的无线IC标签的制造步骤的图，(a)表示成形加工前，(b)表示成形加工后。
图6是表示在天线发射部件表面形成树脂模(mould)的形状的图。
图7是表示本发明的实施例2的无线IC标签的制造步骤的图，(a)表示成形加工前，(b)表示成形加工后。
图8是表示作为本发明的实施例3的、在引线框架(lead frame)上形成了许多发射电极和接地电极的第一变形(variation)的图。
图9是表示通过图8所示的第一变形的引线框架来制造无线IC标签的制造工序的流程的流程图。
图10是表示作为本发明的实施例3的、在引线框架上形成了许多发射电极和接地电极的第二变形的图。
图11是表示作为本发明的实施例3的、具有左右为非对称的半圆形的发射电极和梳子型圆形的接地电极的第三变形的图。
图12是表示作为本发明的实施例3的、具有只有左部分是半圆形的发射电极和梳子型圆形的接地电极的第四变形的图。
图13是表示作为本发明的实施例3的、具有左右为非对称的半圆形的发射电极和放射形状的接地电极的第五变形的图。
图14是表示形成了固定用钩的无线IC标签的图。
图15是表示形成了固定用钩的无线IC标签的图。
图16是使用固定用钩将无线IC标签安装在金属材料上的情况下的说明图。
图17是说明变形了的放射形状的接地电极的图。
图18是表示本发明的实施例4的作为第一变形的基于H型天线的发射电极和接地电极的平面图。
图19是表示本发明的实施例4的作为第二变形的基于多角形天线的发射电极和接地电极的平面图。
图20是在本发明的实施例5中设置了辅助天线的无线IC标签的构造图，(a)是设置辅助天线前的截面图，(b)是设置了辅助天线后的截面图，(c)是(b)的上面图。
图21是接地电极的成形步骤的说明图。
图22是其他接地电极的成形步骤的说明图。
具体实施方式
以下，参考附图，针对用于实施本发明的最优形式(以下称为实施例)的无线IC标签，举例进行说明。对于本发明的无线IC标签，在天线的部分中，设置为安装IC芯片的天线的供电点附近的宽度变细而成为电波的发射部分的周边的发射电极的宽度变宽的天线形状，例如O型、多角形或H型的天线形状，由此高效地使电磁能量集中在IC芯片的周边，来提高天线的效率。
发射电极的形状可以是安装了IC芯片的供电点的左右的发射部分具有相同面积的对称构造，也可以是非对称构造。特别在供电点是左右偏移了的非对称构造的O型、多角形或H型形状时，能够提高发射效率。进而，针对形成在供电点的两侧的二个发射部分，在夹着电介体的背面侧设置接地电极，通过侧面或贯通孔将任意一个发射部分和接地电极电气地连接起来。另外，与接地电极电连接的发射部分是发射面积小的发射部分。由此，在发射面积大的发射部分中，能够得到高的发射效率，同时在安装的对象物为金属材料的情况下，由于接地电极能够与金属材料电连接，所以提高了发射效率。因此，由于即使缩短发射电极的长度，也不会降低通信距离，所以结果是能够使无线IC标签小型化。
例如，即使尽量使发射电极减小，将无线IC标签全体的尺寸设置为小于等于0.1λ，通过微波频带的电波，即使将无线IC标签安装在金属等上也能够确保充分的通信距离。进而，可以针对由O型、多角形或H型的发射电极构成的天线设置辅助天线。在该情况下，通过辅助天线的放大效果，能够进一步增加发射电波的强度，进一步延长通信距离。
(实施例1)
图1是表示本发明的实施例1的无线IC标签的O型天线的图，(a)是表面图，(b)是(a)的A-A截面图，(c)是背面图。如图1所示，圆形形状的O型天线1(发射电极)在作为天线基本材料的电介体2的表面上形成非对称的2个半圆形的发射电极(发射部分)3a、3b，构成为用细长的颈部分4将发射电极3a和发射电极3b的中央部分连接起来。另外，从细长的颈部分4向发射电极3a的方向形成缝隙(slit)5。进而，在细长的颈部分4中跨过缝隙地安装IC芯片6，IC芯片6的各个端子与缝隙5的两侧的电极连接。另外，缝隙5形成为用于防止静电破坏、以及进行IC芯片6和发射电极3a的阻抗匹配的阻抗匹配电路。另外，在电介体2的背面侧形成圆形的接地电极7。另外，O型天线1的发射电极3b的端部和接地电极7的端部在电介体2的侧面电连接。
即，在电介体2的表面侧，作为O型天线1形成具有IC芯片6和缝隙5(阻抗匹配电路)的发射电极3a、3b，该发射电极3a、3b中的发射面积小的发射电极3b的端部和形成在电介体2的背面侧的接地电极7的端部在电介体2的侧面电连接。另外，发射电极3b和接地电极7如图2所示，也可以在任意的位置通过贯通了电介体2的多个贯通孔30连接。在该情况下，理想的是设置尽量多的贯通孔，在低阻抗下连接发射电极3b和接地电极7。
该O型天线1、接地电极7、电介体2构成了权利要求中的天线。
如果从IC芯片6向图1(a)那样的O型天线1流过了天线电流，则在安装了IC芯片6的颈部分4中流过最大电流，进而在两侧的发射电极3a、3b中流过电流。由此，发射电极3a、3b的电磁能量集中在IC芯片6，因此即使是小的圆形的O型天线也提高了天线效率。
另外，如图1(a)所示，通过增大发射电极3a的发射面积，在发射面积小的发射电极3b侧与接地电极7连接，即通过构造为供电点左右偏移，能够有效地发射来自发射面积大的发射电极3a的电波，因此结果是能够进一步提高O型天线1的天线效率。
进而，通过将接地电极7连接在金属材料上，等价地增大接地电极面积，提高天线的发射效率，由此即使是小的天线，也能够进一步提高通信距离。
对于这样构成的O型天线1，例如在电波频率为2.4GHz的情况下，可以在直径小于等于0.1λ(λ：电波波长)，即直径为小于等于10mm的大小的条件下实现。在O型天线1的直径为10mm时，能够得到约20mm的通信距离。在该情况下，被安装的对象物不只是非金属制的物质，例如也可以嵌入安装在金属制的螺栓等上，能够抑制天线效率的降低，得到相同的通信距离。
另外，在金属材料上设置孔，并将无线IC标签安装在孔中的情况下，为了防止因接触金属材料而发射电极3a和接地电极7短路，而如图1(a)所示，理想的是由发射电极3a、3b构成的O型天线1的直径比电介体2的直径(即接地电极7的直径)略小。电介体2可以使用氧化铝陶瓷、莫来石(mullite)陶瓷等陶瓷材料、或玻璃陶瓷等无机类材料、或树脂类材料等的任意一种。作为树脂类材料，例如可以使用聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-乙烯聚合树脂(ETFE)、四氟乙烯-氟烷基乙烯醚聚合树脂(PFA)、氟元素树脂、玻璃环氧树脂、聚酰亚胺等。
除了这些固体材料以外，例如还可以是空气、氢气、氩等惰性气体，也可以是真空。
另外，为了制造图1所示那样的无线IC标签，而在玻璃环氧树脂、特氟龙(Teflon：注册商标)、陶瓷等的双面印刷基板的表面上形成由发射电极3a、3b构成的O型天线1，并在双面印刷基板的背面形成接地电极7。然后，在O型天线1上形成了缝隙5后，将IC芯片6安装在O型天线1的表面上。进而，在对双面印刷基板的侧面的一部分实施电镀加工，将O型天线1的端部和接地电极7的端部连接起来。或者，对双面印刷基板实施贯通孔加工，将O型天线1和接地电极7连接起来。
另外，在双面印刷基板以外，也可以通过厚膜印刷法，例如在陶瓷基板的表面和背面形成由高频信号传送用的金属材料构成的导体层，来形成O型天线1和接地电极7。
除此以外，也可以使用电镀法或蒸镀法，在陶瓷基板上形成O型天线1和接地电极7。例如可以通过以下这样的方法形成。
(1)在Cu层、Mo-Mn的金属喷镀层上覆盖地形成Ni镀层和Au镀层。
(2)在W的金属喷镀层上覆盖地形成Ni镀层和Au镀层。
(3)在Cr-Cu合金层上覆盖地形成Ni镀层和Au镀层。
(4)在Ta2N层上覆盖地形成Ni-Cr合金层和Au镀层。
(5)在Ti层上覆盖地形成Pt层和Au镀层。
(6)在Ni-Cr合金层上覆盖地形成Pt层和Au镀层。
接着，说明无线IC标签的安装。
图3是表示将图1所示的O型天线的无线IC标签嵌入到金属材料中而安装的状态的截面图，(a)是将无线IC标签安装到金属材料中的截面，(b)是表示所安装的无线IC标签的截面。如图3(b)所示，无线IC标签11在电介体的绝缘材料12的表面侧形成天线发射部分13，在绝缘材料12的背面侧形成接地电极7。在绝缘材料12的侧面将天线发射部分13的端部和接地电极7的端部连接起来，并且将IC芯片6安装在天线发射部分13的上面。另外，天线发射部分13相当于图1所示的O型天线1，绝缘材料12相当于图1所示的电介体2。
天线发射部分13也可以是图1所示那样的颈部为左右偏移了的O型的形状，也可以是同样地颈部为左右偏移了的多角形状、H型形状。在任意的情况下，都将发射面积小的发射电极和接地电极7连接起来。由此，能够提高天线效率。
这样形成的无线IC标签11为直径小于等于10mm的大小，因此例如能够嵌入安装到螺栓的头部中。在该情况下，如图3(a)所示，在构成螺栓的头部的金属材料14上设置直径10mm×深度2mm左右的孔，并在该孔的底部涂抹导电性粘接剂15，使接地电极7朝向孔的底部地将无线IC标签11嵌入到该孔中。然后，用环氧树脂等密封材料16对金属材料14的孔与无线IC标签11的间隙和无线IC标签11的表面部分进行模制(mould)。由此，无线IC标签11在被嵌入到金属材料14中的状态下安装，同时接地电极7与金属材料14电连接。
另外，在安装无线IC标签11时，为了防止IC芯片6脱落，理想的是如图4所示，朝向天线发射部分13地在IC芯片6上滴下环氧树脂并使之固化，从而形成围着IC芯片6的树脂的保护层6a。由此，能够防止IC芯片6脱落。
另外，作为用于模制(mould)无线IC标签11的密封材料16，也可以不使用环氧树脂，而使用低融点玻璃。使用了这样的低融点玻璃的不透气密封(hermetic seal)与金属的粘接性和密闭性非常好，因此可以很好地用于半导体装置的气密端子或引擎等的高温部分中。通过将该低融点玻璃用作密封材料16，能够提高耐热温度，除了螺栓外，还可以安装使用于引擎等高温设备中。另外，低融点玻璃的融解温度是320～375℃，IC芯片的最大容许温度是450℃左右，因此即使不用低融点玻璃密封，在高温下IC芯片也不会破损。
如图3(a)那样，嵌入到金属材料14中的无线IC标签14是直径为10mm左右的小型装置，但天线的发射效率高，因此在无线IC标签11的表面部分上，如果将读写器接近到5～10cm左右，则能够读取记录在IC芯片6中的信息。另外，通过导电性粘接剂15将接地电极7与金属材料14电连接，因此通过接地电极的密封作用，屏蔽了金属的影响，即使将小的无线IC标签11嵌入到金属材料14中，也能够确保充分的通信距离，即使从通常的读取距离也能够取得微波频带的电波，正确地读取IC芯片6的信息。
图5是表示其他的将无线IC标签嵌入到金属材料中而安装的状态的截面图，(a)是无线IC标签安装到金属材料中的截面，(b)表示所安装的无线IC标签的截面。
如图5(b)所示，无线IC标签11a构成为：包含绝缘材料12的周边部分地在天线发射部分13、IC芯片6上覆盖树脂模6b，只有接地电极7露出。通过该树脂模6b，与图3所示的只由绝缘材料12构成的基板基底构造的无线IC标签11相比增强了强度，同时保护了IC芯片6和天线发射部分13表面。另外，安装也简单了。该树脂模6b例如可以使用作为用于半导体IC封装的材料的环氧树脂等。
对于安装到金属材料14的操作，如图5(a)所示，在金属材料14上设置孔，并在该孔的底部涂抹导电性粘接剂15，将无线IC标签11a嵌入到该孔中。然后，用环氧树脂等密封材料16，模制(mould)金属材料14的孔和无线IC标签11的间隙和无线IC标签11的表面部分。由此，无线IC标签11a在被嵌入到金属材料14中的状态下安装，同时接地电极7与金属材料14电连接。
另外，为了减小无线IC标签11或无线IC标签11a的大小，也可以进一步减小天线发射部分13。在该情况下，通信距离变得极短。这时，如果为了高效地转送能量而使读写器的天线与天线发射部分13接触并供给能量，则能够从无线IC标签读取所记录的信息。因此，覆盖天线发射部分13和IC芯片6的树脂模6c形成为环(ring)状，如图6所示可以通过在天线发射部分13上设置开口部分3c来实现。
(实施例2)
在实施例2中，说明无线IC标签的制造。
图7是表示本发明的实施例2的无线IC标签的制造工序的图，(a)表示成形加工前，(b)表示成形加工后。如图7(a)所示，在预先准备的容器的底部，作为上部电极21(即发射电极)例如配置具有图1(a)所示那样的非对称发射电极的O型天线。该上部电极21由板厚度为0.1mm～0.3mm的铜合金(例如磷青铜或黄铜等)和铁类合金构成。另外，在上部电极21的金属制板材料上实施焊锡电镀、锡电镀、金电镀、钯电镀等端子表面处理。
接着，在上部电极21的背面配置IC芯片22，通过基于导电性粘接的软溶(reflow)、Au-Sn共晶的超声波结合、或者电线结合(wirebonding)等，将IC芯片22的端子电连接到上部电极21上。
IC芯片22是双面电极，在IC芯片22的背面配置背面电极23(即接地电极)，并通过与上部电极21同样的方法将位于背面的芯片22的另一个端子和背面电极23电连接。另外，这时的背面电极23的长度方向的形状是任意的。
接着，在安装了上部电极21、IC芯片22和背面电极23的一部分的容器中模制(mould)环氧树脂等密封材料24并使其硬化。作为模制的密封材料24使用环氧树脂、不透气密封、低融点玻璃等。低融点玻璃密封时的处理温度是320℃～375℃，因此通过密封而IC芯片22不被破坏。另外，在用于使用接触型读写器的用途的情况下，如图6所示，设置不模制上部电极21的表面的一部分的开口部分。
接着，在模制(mould)了的树脂硬化后，如图7(b)所示，沿着密封材料24的背面对背面电极23进行成形加工。由此，能够形成隔着密封材料24而平行地配置了上部电极21和背面电极23的无线IC标签，因此例如能够如上述图3(a)那样嵌入到金属材料14中。另外，在该情况下，上部电极21(即发射电极)和背面电极(即接地电极)通过IC芯片22的导电性而电连接，因此省略了如图1或图2那样在电介体的侧面连接或者设置贯通孔连接的步骤。在以下的实施例3中，说明使用了不是双面电极的IC芯片的情况下的无线IC标签制造。
(实施例3)
接着，作为本发明的实施例3，说明在引线框架上形成许多发射电极和接地电极并批量生产无线IC标签的几个变形。
(第一变形)
图8是表示作为本发明的实施例3的、在引线框架上形成了许多发射电极和接地电极的第一变形的图。如图8所示，在带状的引线框架31的长度方向上等间隔地形成发射电极32和接地电极33以及缝隙34。发射电极32由上下为非对称的半圆形形成，并且接地电极33形成为圆形，两者通过带状的短的引线框架36连接。另外，在引线框架31上等间隔地形成进给导孔31a。将未图示的芯片安装器的进给结构的爪挂在进给导孔31a上，同时等间距地使引线框架31移动，来安装IC芯片35。进而，从引线框架31切下一个个的发射电极32。这样形成的天线部分利用与上述实施例2几乎一样的方法通过环氧树脂被密封，对接地电极33进行成形而形成无线IC标签。
接着，说明通过图8所示的第一变形的引线框架制造无线IC标签的制造工序。图9是表示通过图8所示的第一变形的引线框架来制造无线IC标签的制造工序的流程的流程图。首先，未图示的芯片安装器的进给机构的爪通过进给导孔31a使引线框架31移动，同时通过芯片安装器将IC芯片35向发射电极32安装(步骤S1)。然后，用盖子(case)覆盖发射电极32并注入树脂(密封材料)(步骤S2)。进而，在使树脂硬化后(步骤S3)，用保护剂对外部引线进行涂层(coating)(步骤S4)，并标注序列号(步骤S5)。然后，在切开引线框架31和连接有发射电极32的引线部分后(步骤S6)，进行接地电极33的成形(步骤S7)。
在此，如图21(a)所示，在引线框架36弯曲为直角的状态下，用密封材料24密封了发射电极32的情况下，如图21(b)所示，沿着密封材料24的背面一次地对接地电极33进行成形，完成该工序。
如图22(a)所示，在发射电极32、引线框架36、接地电极33是平面状态下，用密封材料24密封了发射电极32的情况下，如图22(b)所示那样，沿着密封材料24的端部，首先对引线框架36进行成形。然后，如图22(c)所示那样，沿着密封材料24的背面对接地电极33进行成形，完成该工序。
这样，由于可以作为绝缘材料12使密封材料24发挥功能，所以能够通过比较简单的步骤得到图5(b)所示的无线IC标签11a。
(第二变形)
图10是表示作为本发明的实施例3的、在引线框架上形成了许多发射电极和接地电极的第二变形的图。第二变形与第一变形的不同点只在于：发射电极32a不是上下为非对称的半圆形的发射电极，而是形成为只有上部的半圆形。即使是这种形状的发射电极32a，接地电极33也可以形成为与第一变形一样的圆形。另外，通过第二变形的引线框架制造无线IC标签的制造工序与图9的流程图一样。
(第三变形)
图11是表示作为本发明的实施例3的、具有左右为非对称的半圆形的发射电极和梳子型圆形的接地电极的第三变形的图。如图11的第三变形所示，使在圆形电极上设置了许多缝隙的接地电极33a与左右为非对称的半圆形的发射电极32相对，也能够形成本发明的无线IC标签。通过这样形成设置了许多缝隙的接地电极33a，例如即使在与图3所示的接地电极33a连接的金属材料14的孔的底面上有凹凸，也能够通过接地电极33a的许多缝隙吸收凹凸，因此能够提高接地电极33a和金属材料14的密接性。另外，通过第三变形的引线框架制造无线IC标签的制造工序与图9的流程图一样。
(第四变形)
图12是表示作为本发明的实施例3的、具有只有左部分是半圆形的发射电极和梳子型圆形的接地电极的第四变形的图。如图12的第四变形所示，使在圆形电极上设置了许多缝隙的接地电极33a与只有左部分为半圆形的发射电极32a相对，也能够形成本发明的无线IC标签。通过这样形成设置了许多缝隙的接地电极33a，例如即使在与图3所示的接地电极33a连接的金属材料14的底面上有凹凸，也能够通过接地电极33a的许多缝隙吸收凹凸，因此能够提高接地电极33a和金属材料14的密接性。另外，通过第四变形的引线框架制造无线IC标签的制造工序与图9的流程图一样。
(第五变形)
图13是表示作为本发明的实施例3的、具有左右为非对称的半圆形的发射电极和放射形状的接地电极的第五变形的图。如图13的第五变形所示，使在圆形部分c的周围等间隔地设置了多个发射端d的接地电极33b与左右为非对称的半圆形的发射电极32相对，也能够形成本发明的无线IC标签。由此，能够使接地电极33b具有柔软性，例如即使在图3所示的金属材料14的孔的底面上有凹凸，也能够吸收它，因此能够提高接地电极33a和金属材料14的密接性。
另外，在该情况下，将发射端d形成得长，在通过图9的制造工序对接地电极33b进行了成形后，进而对从密封材料24露出的引线部分进行成形，能够如图14、图15所示那样在密封材料24的外周部分形成固定用钩20。
这样，通过在密封材料24的外周部分形成固定用钩20，能够如图16所示那样将无线IC标签11a压入固定在金属材料14的孔中，能够简单地进行安装。另外，在这时，由于也同时在金属材料14和固定用钩20之间进行电连接，所以能够省略导电性粘接剂15的使用。
另外，接地电极33c的形状也可以如图17所示那样形成。在此，将形成有发射端f的圆形部分e设置为与发射电极32大致一样的大小。在该情况下，无法得到吸收凹凸的功能，但与第五变形一样，可以对从密封材料24露出的引线部分进行成形而形成固定用钩20。这样，接地电极33c可以为比发射电极32大的面积，因此即使安装有无线IC标签的材料不是金属材料，也不会降低天线效率。
另外，通过第五变形的引线框架制造无线IC标签的制造工序与图9的流程图一样。
(实施例4)
接着，作为实施例4说明发射电极的几个变形。如上述实施例1所述那样，除了基于O型天线的发射电极以外，也可以通过H型天线和多角形天线形成发射电极。
(第一变形)
图18是表示本发明的实施例4的作为第一变形的基于H型天线的发射电极和接地电极的平面图。如图18所示，H型天线41构成为：形成左右非对称的发射电极42a、42b，发射电极42a和发射电极42b的中央部分通过细长的颈部分44连接。另外，从细长的颈部分44向发射电极42a的方向形成缝隙45。在该细长的颈部分44中跨过缝隙45地安装IC芯片46，IC芯片46的各个端子与缝隙45的两侧的电极连接。在发射电极42侧形成大面积的矩形的接地电极43。由于接地电极43是矩形的，所以并不需要如图8的连接O型天线的发射电极32和接地电极33的引线框架36那样变细，而可以如2条一点划线所示那样，在与发射电极42b一样的宽度下，形成连接H型天线41的发射电极42b和接地电极43的引线框架。
(第二变形)
图19是表示本发明的实施例4的作为第二变形的基于多角形天线的发射电极和接地电极的平面图。如图19所示，多角形天线51(在图19的例子中为六角形天线)构成为：形成左右非对称的发射电极52a、52b，发射电极52a和发射电极52b的中央部分通过细长的颈部分54连接。另外，从细长的颈部分54向发射电极52a的方向形成缝隙55。在细长的颈部分54中跨过缝隙55地安装IC芯片56，IC芯片56的各个端子与缝隙55的两侧的电极连接。在发射电极52b侧形成大面积的相同的六角形的接地电极53。由于接地电极53是六角形的，所以并不需要如图8的连接O型天线的发射电极32和接地电极33的引线框架36那样变细，而可以如2条一点划线所示那样，在与发射电极52b的一边一样的宽度下，形成连接发射电极52b和接地电极53的引线框架。
(实施例5)
接着，作为实施例5，说明为了进一步延长通信距离而设置了辅助天线的无线IC标签。图20是在本发明的实施例5中设置了辅助天线的无线IC标签的构造图，(a)是设置辅助天线前的截面图，(b)是设置了辅助天线后的截面图，(c)是(b)的上面图。
如图20(a)所示，在构成螺栓的头部的金属材料14上设置孔，并在该孔的底部涂抹导电性粘接剂15，将无线IC标签11嵌入到该孔中。然后，用环氧树脂等密封材料16，模制(mould)金属材料14和无线IC标签11的孔的间隙和无线IC标签11的表面部分。由此，在安装有IC芯片6的天线发射部分13朝向上，并且接地电极7与金属材料14电连接的状态下，安装无线IC标签11。然后，在无线IC标签11的表面上配置外部天线，该外部天线构成为在树脂膜17(非磁性膜)上层叠辅助天线18，并在其上层叠保护薄膜(film)19。
树脂膜17是在由聚乙烯、聚丙烯、特氟龙(Teflon：注册商标)、氯化乙烯、合成橡胶等构成的膜或膜状的发泡体的表面涂抹了尿烷类粘接材料的膜，外部天线构成为在该树脂膜17上层叠了使用铝或铜等导电体材料的辅助天线18和使用聚丙烯的保护薄膜19。
树脂膜17是厚度为0.5mm到2mm的膜，辅助天线18是7μm厚的箔，保护薄膜19使用50到200μm厚的材料，因此外部天线具有一定的柔软性，能够在金属材料14的表面密接并固定。
另外，在金属材料14是铁等磁性金属的情况下，也可以代替树脂膜17而使用磁性膜。在该情况下，通过磁力能够将外部天线固定在金属材料上。
在此，天线发射部分13是能够得到约20mm的通信距离的直径10mm的大小，辅助天线18是宽度5mm×长度50mm。与电波波长λ对应地将辅助天线18的长度设置为其1/2。树脂膜17也可以比辅助天线18大，例如为宽度9mm×长度60mm。
理想的是在设电波的波长为λ时，辅助天线18的长度为λ/2的长度。另外，在金属材料14是铝等非磁性体时，作为辅助天线18的天线基本材料，在金属材料14上粘贴树脂膜17，但在金属材料14是铁等磁性体时，作为天线基本材料使用磁性膜，可以得到能够简单地进行安装和拆卸的效果。
如果这样将辅助天线18安装在无线IC标签11上，则辅助天线18与无线IC标签11的发射电极的电波共振，产生放大作用而向外部发射强电波，因此能够使通信距离从安装天线18之前的20mm延长到100mm。即，在通常的通信距离时，如图20(a)所示使用通常的无线IC标签11，在需要进一步延长通信距离时，如图11(b)所示安装辅助天线18，由此能够用于从通信距离短的范围到通信距离长的范围的广用途中。
另外，理论上已知：在将辅助天线18的长度设置为用于从无线IC标签读取信息的规定的频率(2.45GHz)的电波波长的1/2(即λ/2)的情况下，通信距离为最长。但是，辅助天线18的长度根据树脂膜17(或者磁性膜)的介电常数而变化。例如，如果树脂膜17(或者磁性膜)使用介电常数大的绝缘材料，则可以缩短辅助天线18的长度。
这样，通信距离、辅助天线18的长度、树脂膜17的介电常数相互处于折中的关系，因此通过选择适当的介电常数的绝缘材料，能够缩短辅助天线18的长度方向的尺寸。
总结
本发明的无线IC标签具有以下的3层构造的天线结构：在O型、多角形或H型的发射电极、配置在与该发射电极相对的位置上的接地电极之间，配置了包含树脂、空气、气体、真空的绝缘体。另外，在发射电极的上面或下面安装IC芯片，并且在安装了IC芯片的部分中设置用于使天线和IC芯片之间的阻抗匹配的阻抗匹配电路(即缝隙)。进而，通过绝缘体的侧面或贯通孔，将发射面积小的发射电极和接地电极连接起来。
另外，标签安装构成为将无线IC标签的接地电极和作为安装物体的金属材料电气地连接起来。这时，通过导电性材料固定无线IC标签的接地电极和金属材料。另外，上面的发射电极和下面的接地电极之间的绝缘材料使用了环氧树脂等半导体封装材料。
另外，通过在安装到金属材料中的无线IC标签上配置辅助天线，能够进一步延长通信距离。这时，在嵌入了无线IC标签的金属材料上覆盖具有粘接性的树脂膜或磁性膜等膜状的天线基本材料，在该天线基本材料上配置辅助天线。这时，在辅助天线的下面涂抹粘接剂，强化辅助天线对天线基本材料的粘接力。
根据以上所述，本实施例的无线IC标签即使天线形状是小型的也能够确保通信距离的长度，因此能够将无线IC标签安装在由金属材料构筑的构造体上，并对这些构造体的组合位置等进行管理。因此，能够有效地在建筑领域和机械的安装领域中利用。

Claims (25)

1.一种无线IC标签，具备记录了信息的IC芯片、通过无线发送记录在该IC芯片中的信息的天线，其特征在于：
上述天线具备：
使安装有上述IC芯片的供电部分的宽度变细，并且使在上述供电部分的两侧扩展的电波的发射部分变宽了的发射电极；
配置为与上述发射电极的一面相对，并与该发射电极电连接的接地电极；
位于上述发射电极和上述接地电极之间的电介体。
2.根据权利要求1所述的无线IC标签，其特征在于：
上述发射电极具有存在于上述供电部分的两侧的发射部分的面积不对称的偏移构造。
3.根据权利要求2所述的无线IC标签，其特征在于：
对于上述发射电极，存在于上述供电部分的两侧的发射部分分别形成为半圆形，由上述供电部分和上述发射部分构成圆形形状。
4.根据权利要求2所述的无线IC标签，其特征在于：
对于上述发射电极，由上述供电部分和存在于其两侧的发射部分构成H形形状。
5.根据权利要求2所述的无线IC标签，其特征在于：
对于上述发射电极，由上述供电部分和存在于其两侧的发射部分构成多角形形状。
6.根据权利要求5所述的无线IC标签，其特征在于：
上述发射电极和上述接地电极在上述电介体的侧面电连接。
7.根据权利要求5所述的无线IC标签，其特征在于：
上述发射电极和上述接地电极通过设置在上述电介体上的贯通孔而电连接。
8.根据权利要求6所述的无线IC标签，其特征在于：
上述发射电极在面积小的发射部分上与上述接地电极连接。
9.根据权利要求8所述的无线IC标签，其特征在于：
位于上述发射电极和上述接地电极之间的电介体是具有规定的介电常数的陶瓷材料、树脂材料、空气和惰性气体中的任意一个。
10.根据权利要求9所述的无线IC标签，其特征在于：
上述电介体由包含环氧树脂的半导体封装材料构成。
11.根据权利要求8所述的无线IC标签，其特征在于：
上述发射电极和上述接地电极之间为真空状态。
12.根据权利要求11所述的无线IC标签，其特征在于：
上述IC芯片被配置在上述发射电极的供电部分的表面或背面。
13.根据权利要求3所述的无线IC标签，其特征在于：
在上述发射电极上形成用于进行上述IC芯片与天线的阻抗匹配的缝隙，上述IC芯片的端子与跨过上述缝隙的两侧的电极连接。
14.根据权利要求13所述的无线IC标签，其特征在于：
上述缝隙形成在面积大的发射部分上。
15.根据权利要求14所述的无线IC标签，其特征在于：
上述发射电极在上述接地电极与成为安装物体的金属材料电连接的状态下发射电波。
16.根据权利要求15所述的无线IC标签，其特征在于：
用导电性材料固定上述接地电极和上述金属材料。
17.根据权利要求15所述的无线IC标签，其特征在于：
在延长上述发射电极的电波通信距离时，在上述发射电极的表面隔着绝缘材料配置辅助天线。
18.根据权利要求17所述的无线IC标签，其特征在于：
在设由上述发射电极发射的电波的波长为λ时，上述辅助天线的长度是λ/2。
19.根据权利要求17所述的无线IC标签，其特征在于：
上述辅助天线的长度根据上述绝缘材料的介电常数而可变。
20.根据权利要求19所述的无线IC标签，其特征在于：
上述辅助天线的长度被设置为在上述绝缘材料的介电常数大时变短，在上述绝缘材料的介电常数小时变长。
21.根据权利要求17所述的无线IC标签，其特征在于：
上述绝缘材料是在由聚乙烯、聚丙稀、氯乙烯、合成橡胶中的任意一种材料构成的膜主体的表面上涂抹了粘接材料的非磁性膜或磁性膜。
22.根据权利要求21所述的无线IC标签，其特征在于：
在上述金属材料是磁性材料时，上述绝缘材料使用上述磁性膜，在上述金属材料是非磁性材料时，上述绝缘材料使用上述非磁性膜。
23.根据权利要求17所述的无线IC标签，其特征在于：
上述辅助天线通过粘接材料固定在上述绝缘材料上。
24.根据权利要求17所述的无线IC标签，其特征在于：
上述绝缘材料是树脂膜。
25.一种无线IC标签的制造方法，用于制造无线IC标签，该无线IC标签具备：记录了信息的IC芯片；通过无线发送记录在该IC芯片中的信息的天线，该制造方法的特征在于包括：
形成引线框架的步骤，其中该引线框架具备：具有颈部分和在该颈部分的两侧扩展的电波的发射部分的发射电极；与上述发射部分连接的接地电极；
在上述颈部分上装配IC芯片的步骤；
向上述发射电极注入树脂的步骤；
使注入的树脂硬化的步骤；
用保护剂对从发射电极伸出到外部的外部引线进行涂层的步骤；
从引线框架切割上述发射电极的步骤；
沿着上述树脂硬化了的面形成上述接地电极的步骤。
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