JP2000200328A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2000200328A
JP2000200328A JP10292777A JP29277798A JP2000200328A JP 2000200328 A JP2000200328 A JP 2000200328A JP 10292777 A JP10292777 A JP 10292777A JP 29277798 A JP29277798 A JP 29277798A JP 2000200328 A JP2000200328 A JP 2000200328A
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JP10292777A
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Kazunari Nakagawa
和成 中川
Kazuhiko Omichi
和彦 大道
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Maxell Holdings Ltd
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Hitachi Maxell Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、非接触ICカードやタグに使用さ
れるICチップとアンテナとの断線を防止することを目
的とする。 【解決手段】 ICチップに設けられている一対の電極
を基材の長手方向にほぼ垂直に配置した。これにより、
基材に曲げ応力が加わっても、アンテナと電極との距離
はほぼ一定に保たれるために両者の断線は防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、半導体
装置に係り、特に、ICカード及びICタグなどの非接
触情報媒体に関する。なお、本出願においては、「IC
カード」は、スマートカード、インテリジェントカー
ド、チップインカード、マイクロサーキット(マイコ
ン)カード、メモリーカード、スーパーカード、多機能
カード、コンビネーションカードなどを総括している。
また、「ICタグ」は、ICカードと同様の機能を有す
るが、ICカードよりも細長い形状を有する全てのデー
タ記録媒体を含むものである。
【0002】
【従来の技術】磁気カードよりもセキュリティ機能が高
く記録容量が大きいICカードやICタグの必要性は今
後ますます高まることが予想されている。ICカードや
ICタグには様々な多目的用途が見込まれており、これ
らの分野には、金融(キャッシュカード、クレジットカ
ード、電子マネー管理、ファームバンキング、ホームバ
ンキングなど)流通(ショッピングカード、商品券な
ど)、医療(診察券、健康保険証、健康手帳など)、交
通(ストアードフェア(SF)カード、回数券、免許
証、定期券、パスポートなど)、保険(保険証券な
ど)、証券(証券など)、教育(学生証、成績証な
ど)、企業(IDカードなど)、行政(印鑑証明、住民
票など)などが含まれる。
【0003】ICカードは、クレジットカードと同じ寸
法を有するいわゆるISO(国際標準化機構:Inte
rnational Organization fo
rStandardization)サイズである縦5
4mm、横85.6mm、厚さ0.76mmのプラスチ
ックカード内にICメモリ素子と選択的にCPUを含む
ICモジュール(又はチップ)を有するものである。
【0004】ICカードは、カードに内蔵されているI
Cチップ(又はモジュール)とリーダライタとの通信方
法に従って、接触型と非接触型に分類することができ
る。このうち、非接触型は、リーダラータとの接点がな
いので接触不良がなく、リーダライタから数cm乃至数
十cm離れた移動使用が可能で、汚れ、雨、静電気に強
いなどの特徴があり、今後ますますその需要は高まるも
のと期待されている。
【0005】従来のマイクロ波を利用する非接触ICカ
ードは、リーダライタとの交信にマイクロ波を利用す
る。また、非接触ICカードは、バッテリを内蔵してい
てもよいが、内蔵バッテリの劣化に伴うトラブルを回避
すると共にチップを小型化するためにバッテリレスとす
ることが好ましい。
【0006】このため、非接触ICカードは、電波を利
用してリーダライタとデータを交換すると共に、リーダ
ライタから受信した電波から電磁誘導によって定電圧を
形成する。そして、非接触ICカードは、通常、かかる
電波を送受信するためのアンテナ(例えば、アンテナコ
イル)をICチップとは別個独立の部材として形成して
ICチップと電気的に接続している。ここで、ISOは
接触ICカードについてはICチップの配置や端子位置
等を標準化いるが、非接触ICカードあるいは非接触I
Cタグについては未だ標準化が進んでいないのが現状で
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来、ICチップのア
ンテナコイルとの接続方法は各企業が独自に設定してい
た。そして、本出願人は、使用される接続方法によって
は可撓性のあるカードやタグの使用時に接続部が断線し
やすく、特に、ICチップとアンテナコイルとの電気的
接続に異方性導電膜及び導電性接着材を使用した場合に
かかる断線が顕著であることを発見した。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の課題を解決する新規かつ有用な半導体装置を提供す
ることを概括的な目的とする。
【0009】より特定的には、本発明は、長手方向に可
撓な基材に2つの電極を有するICチップが実装される
場合にかかるICチップの断線を簡易な方法で防止する
半導体装置を提供することを目的とする。
【0010】上記目的を達成するために、本発明の半導
体装置は、基材と、当該基材にフェースダウン方式で実
装され、当該基材の長手方向とほぼ垂直に整列する少な
くとも2個の電極を有するICチップとを有する。
【0011】また、本発明の半導体装置は、基材と、当
該基材に実装されて第1の接続部を有するアンテナと、
前記基材に実装され、前記第1の接続部と接続可能な第
2の接続部を有するICチップとを有し、前記第1の接
続部と前記第2の接続部とを結ぶ直線は前記基材の長手
方向にほぼ垂直である。
【0012】更に、本発明の半導体装置は、長手方向に
可撓な基材と、当該基材に実装されて第1の接続部を有
するアンテナと、前記基材に実装され、前記第1の接続
部と接続可能な第2の接続部を有するICチップとを有
し、前記第1の接続部と前記第2の接続部との距離は前
記基材が前記長手方向に撓んでもほぼ一定である。
【0013】本発明によれば、フェースダウン方式によ
り実装されるICチップの電極は基材の長手方向に加え
られた曲げ応力の影響を受けにくい。また、第1及び第
2の接続部は基材にほぼ垂直であるので、あるいは、そ
の配置から、基材の長手方向に曲げ応力を加えてもその
間の距離はほとんど変化しない。
【0014】本発明の他の目的及び更なる特徴は、以
下、添付図面を参照して説明される実施例により明らか
にされる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の非接触ICタグ10について説明する。なお、各図
において、同一の参照番号を付した部材は同一部材を表
すものとし、同一の参照番号にアルファベットをつけた
ものは対応部材を表すものとし、重複説明は省略する。
【0016】本実施例の非接触ICタグ10は、マイク
ロ波(例えば2.45GHz)を用いて図示しないリー
ダライタと通信を行う。非接触ICタグ10は、マイク
ロ波を利用してリーダライタと交信することによって、
電力が供給されるだけでなく、リーダライタとデータの
交換も行う。
【0017】図1は本発明の非接触ICタグ10の平面
図である。同図から理解されるように、非接触ICタグ
10は、ほぼ矩形形の基材12に、一対の電極16を有
するICチップ14と、電極16にそれぞれ接続可能な
アンテナパターン18を有する。本発明の特徴の一つ
は、一対の電極16を結ぶ直線Mが基材11の長手方向
Nにほぼ垂直に配向されているということである。
【0018】アンテナパターン18は、例えば、(半波
長)ダイポールアンテナ34から構成される。
【0019】好ましくは、ICチップ14はアナログ部
と、論理部と、メモリ部とを有する。 アナログ部は、
リーダライタから受信した電波から電磁誘導(但し、後
述する密着型であれば静電結合方式も使用することがで
きる)によって定電圧を形成する電源回路を有する。も
っとも、選択的に、アナログ部を設ける代わりにICカ
ードにバッテリを内蔵してもよい。しかし、内蔵バッテ
リの劣化に伴うトラブルを回避すると共にチップを小型
化するためにICチップ14はバッテリレスとすること
が好ましい。
【0020】論理部は、受信した信号からデータを得る
ために伝送信号を基底帯域信号に変換する復調回路と、
クロックと、カードからデータを送信するために基底帯
域信号を伝送信号に変換する変調回路とを有する。変調
方式は、例えば、キャリア周波数の振幅を変えるAS
K、周波数を変えるFSK、移送を変えるPSKなどを
使用することができる。
【0021】メモリ部はデータを保存するFRAM、M
ASK−ROM、PROM、RAM、EEPROM及び
/又はEPROMから構成されている。
【0022】なお、アナログ部、論理部、メモリ部の構
成は当業界では周知であり、ここでは詳細な説明は省略
する。
【0023】ダイポールアンテナ34は、マイクロ波を
送受信するアンテナである。ダイポールアンテナ34は
形状が非常に単純であり、その長さLも半波長(2.5
4GHzの場合には約6cm程度)に調節され、コンパ
クトである。従って、それは細長い非接触ICタグに内
蔵されるのに適している。
【0024】もっとも、本発明のアンテナパターン18
が半波長ダイポールアンテナ34に限定されないことは
もちろんであり、例えば、アンテナの長さが半波長では
ないダイポールアンテナを使用することもできる。ま
た、選択的に、ダイポールアンテナ以外のアンテナ(例
えば、矩形コイル状アンテナ、モノポールアンテナ、ル
ープアンテナ、スロットアンテナ、マイクロストリップ
アンテナなど)も使用することができる。
【0025】また、周波数2.54GHzは電子レンジ
と同じ準マイクロ波であるが、これに限定されないこと
も言うまでもない。例えば、準マイクロ波は電波が水分
に吸収されやすいため、非接触ICタグ10を水の多い
場所で使用する場合には、短波(例えば、13.56M
Hzや32MHz)を使用してもよい。
【0026】図2は、非接触ICタグ10の直線Mに沿
った断面図である。同図に示すように、基材12はベー
スシート20とカバーシート30とを有して、その間に
ICチップ14とアンテナパターン18を充填材28を
介して配置している。また、電極16とアンテナパター
ン18との間に異方性導電膜22を配置してこれにより
両者の電気的接続を行っている。
【0027】ベースシート20及びカバーシート30
は、例えば、それぞれポリエチレンテレフタレート(P
ET)やポリエステルから構成される。充填材28は、
例えば、ホットメルト接着剤から構成される。充填材2
8はカバーシート30をベースシート20に接着すると
共にICチップ14を保護及び固定する機能を有する。
充填材28は、図2に示すように、ICチップ14より
高く充填されてカバーシート30の表面を平坦にするこ
とが好ましい。
【0028】本実施例では、大きさ1mm角(若しくは
1mmx2mm程度)、厚さ0.3mmのベアチップか
らなるICチップ14に一対の電極(バンプ)16が形
成される。その後、2つの電極16が基材12の長手方
向Nにほぼ垂直な直線Mを形成するように、ICチップ
14はフェースダウン方法により基材12に実装され
る。ICチップ14(の電極16)は、図1に示すよう
に、基材12の中央に配置されることが好ましい。しか
し、本発明は、ICチップ14の位置を中央に限定する
ものではない。
【0029】バンプ16は、例えば、金からなり、メッ
キやワイヤボンディング方式などにより形成される。ア
ンテナパターン18は、ベースシート20上にフォトリ
ソグラフィ技術やスクリーン印刷技術により例えばAl
金属やAgペーストから構成される。図1はバンプ16
をICチップ14の一辺の端部に配置しているが、後述
するように、本発明はバンプ16を任意の位置に配置す
ることが可能である。
【0030】その後、アンテナパターン18とベースシ
ート20の上には、少なくとも、バンプ16とアンテナ
パターン18との境界を覆うように、異方性導電膜22
が形成される。異方性導電膜22は、分散した導電粒子
26(26A、26B)を有する熱硬化性樹脂(又は接
着剤)24から構成されている。異方性導電膜22が形
成されると、その上よりバンプ付きICチップ14をバ
ンプ16がアンテナパターン18上に位置するように押
し付けて固定する。この時、図2に示すように、バンプ
16とアンテナパターン18との間に圧迫された導電粒
子26Bが両者の電気的接続を行う。その他の導電粒子
26Aは分散されたままなので導通には寄与しない。導
電性粒子26には、例えば、樹脂ボールの表面に金属メ
ッキを施したものやNiや銅などの金属粒子などがあ
る。アンテナパターン18が酸化されやすい金属などか
ら形成される場合には、酸化被膜を破壊する目的で金属
粒子タイプが用いてもよい。
【0031】ICチップ14が実装されると、次いで、
充填材28とカバーシート30が順に積層されて熱圧着
される。充填材28とカバーシート30を別個に用いる
代わりに、ホットメルト接着剤がラミネートされている
接着剤付きカバーシートを用いてもよい。
【0032】また、異方性導電膜22に代わってICチ
ップ14とアンテナパターン18の接続に導電性接着材
を用いてもよい。
【0033】図3は、本発明の作用を説明する図であ
り、図1におけるA‐A断面のうちICチップ14、ア
ンテナパターン18、ベースシート20の付近を拡大し
た図である。また、図1におけるA‐A線は長手方向と
平行である。さて、非接触ICタグ10は図1に示す長
手方向Nに関して曲がりやすい。図3は、(上に凸な)
曲げ応力Pを受けた非接触ICタグ10を示している。
【0034】ICチップ14の電極16とアンテナパタ
ーン18は、変形しやすい異方性導電膜22を介して接
続されている。そして、基材12の長手方向に曲げ応力
Pが印加されるとベースシート20とアンテナパターン
18は変形するが、ICチップ14はあまり変形しな
い。これは、アンテナパターン18がベースシート20
に結合しているが、ICチップ14はベースシート20
にもカバーシート30にも強固に結合されておらず、ま
た、他の部材よりも硬いからである。
【0035】図9及び図10を参照するに、長手方向N
に平行に一対の電極106が配置された非接触ICタグ
100について考えてみる。ICチップ104とアンテ
ナパターン108をこのように配置することも考えられ
るのであるが、かかる非接触ICタグ100は以下に説
明するように問題を有する。ここで、図9は、非接触I
Cタグ100の平面図であり、図10は非接触ICタグ
100の断面図である。
【0036】非接触ICタグ100は、非接触ICタグ
10と同様に、ICチップ104と、一対の電極106
と、アンテナパターン108とを基材102に有する。
また、電極106とアンテナパターン108との接続
は、異方性導電膜112によって行われる。
【0037】図9に示す非接触ICタグ100は、曲げ
応力が印加されない状態では図2に示す非接触ICタグ
10と同様に機能する。しかし、ICチップ104から
ベースシート110を離間させるような(上に凸な)曲
げ応力Pが基材102に印加されると、電極106とア
ンテナパターン108との距離が広がる。その結果、電
極106とアンテナパターン108との接続個所107
において、導電粒子が減少して接触不良となったり、断
線したりする。かかる接触不良や断線は非接触ICタグ
10と図示しないリーダライタとの不通やICチップ1
04におけるCPUやメモリの破壊や故障を引き起こ
す。
【0038】これに対して、本発明によれば、図3に示
すように、曲げ応力Pを受けても電極16と対応するア
ンテナパターン18との距離はほとんど変化しないので
接触不良や断線を防止することができるので上述の不都
合を受けることはない。
【0039】なお、ICチップ14は電極16を所望の
位置に配置することができる。例えば、図4は、ほぼ矩
形状ICチップ14Aの対角線に電極16Aを配置して
いる非接触ICタグ10Aを示している。2つの電極1
6Aを結ぶ直線が非接触タグ10Aの長手方向にほぼ垂
直であるため、電極非接触ICタグ10Aが上に凸な曲
げ応力Pを受けても、図3と同様に、電極16Aとアン
テナパターン18Aとの距離はほとんど変化しない。従
って、本発明の非接触ICタグ10Aも接触不良や断線
を回避することができる。
【0040】また、図5は、ICチップ14Bの中央に
電極16Bを配置している非接触ICタグ10Bを示し
ている。2つの電極16Bを結ぶ直線が非接触タグ10
Bの長手方向にほぼ垂直であるため、電極非接触ICタ
グ10Bが上に凸な曲げ応力Pを受けても、図3と同様
に、電極16Bとアンテナパターン18Bとの距離はほ
とんど変化しない。従って、本発明の非接触ICタグ1
0Bも接触不良や断線を回避することができる。
【0041】ICチップ14の形状が長方形、その他の
形状を有すれば、それに従って電極16の位置が変化す
ることは理解されるであろう。
【0042】更に、本発明は異方性導電膜を使用する電
気的接続に限定されない。例えば、図6及び図7に示す
ように、ワイヤボンディング方式によりICチップ14
Cとアンテナパターン18Cをワイヤ線40で接続して
もよい。
【0043】図6に示す非接触ICタグ10Cにおいて
は、ベースシート20Cとカバーシート30Cとの間
に、ICチップ14Cとアンテナパターン18Cが配置
されて、充填材28Cが充填されている。
【0044】ICチップ14Cはアンテナパターン18
Cとワイヤ線40を介して接続されている。ICチップ
14Cは、ワイヤ線40との一対の接続部42を有す
る。また、各アンテナパターン18Cは、ワイヤ線40
との接続部43を有する。なお、接続部42にはバンプ
16Cを形成して、バンプ16Cを介してワイヤ線40
とICチップ14Cとを接続してもよい。
【0045】本実施例の非接触ICタグ10Cが前述し
た非接触ICタグ10乃至10Bと相違する点は、非接
触ICタグ10CにおいてはICチップ14Cとアンテ
ナパターン18Cがワイヤ線40により直接的に接続さ
れているという点である。従って、異方性導電膜22に
比べて、ワイヤ線40はより安定的かつ強固に両者を接
続しているという特長を有する。同時に、ワイヤ線40
は、曲げ応力により、例えば、ICチップ14Cと離間
して断線すれば、曲げ応力が除去されても永久的に断線
したままであるという欠点も有する。従って、接続部4
2と43との間の距離はできるだけ一定に保ち、ワイヤ
線40が過度の引っ張り応力を受けないようにすること
が大切である。
【0046】かかる点に鑑みて、本発明の非接触ICタ
グ10Cは、図7に示すように、一対のワイヤ線40の
それぞれを、非接触ICタグ10Cの長手方向Nに対し
てほぼ垂直に配置している。また、別の見方をすれば、
本発明の非接触ICタグ10Cは、接続部42と43と
を結ぶ直線を、非接触ICタグ10Cの長手方向Nに対
してほぼ垂直に配置している。長手方向の(上に凸な)
曲げ応力に対して、接続部42と43との間の距離はほ
とんど変化しないため、図7のように配置されたワイヤ
線40はほとんど引っ張り応力を受けることはなく断線
しない。なお、ワイヤ線40は所定長の余裕(遊び)を
持たせて配置することもできる。かかる余裕によりより
安定に断線を防止することができる。但し、かかる遊び
は、非接触ICタグ10Cの薄型化の要請を妨げないよ
うにしなければならない。
【0047】接続部42は、図7に示すように、ほぼ矩
形状のICチップ14Cの対角線に形成されている。接
続部42と43とを結ぶ直線が、非接触ICタグ10C
の長手方向Nに対してほぼ垂直に配置される限り、接続
部42は、図1、図4及び図5に示すいずれの電極の位
置若しくはその他の位置をも採用することができる。
【0048】ワイヤ線40は、例えば、径30ミクロン
を有する金ワイヤを利用してワイヤボンディング方式に
より形成される。ワイヤボンディングは当業界で周知で
あるため詳細な説明は省略する。もちろんICチップの
電気的接続はワイヤボンディングに限られない。
【0049】例えば、図8に示すように、TCP(Ta
pe Carrier Package)方式を利用し
てICチップの電気的接続を行ってもよい。図8は、I
Cチップ14Dを搭載したテープ材50を示している。
本実施例では、ICチップ14Dとアンテナパターン1
8Dとはキャリアテープ52を用いたTCP方式により
接続される。
【0050】以上,本発明の好ましい実施例について説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないこと
はいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び
変更が可能である。例えば、本発明は非接触ICタグだ
けでなく、非接触ICカードや広く曲げ応力を受ける半
導体装置に適用することができる。
【0051】
【発明の効果】本発明によれば、基材が曲げ応力を受け
てもICチップとアンテナパターンは接触不良又は断線
することはなく、ICチップの安定した動作を確保する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の非接触ICタグの平面
図である。
【図2】 図1に示す非接触ICタグのICチップとア
ンテナの電気的接続を説明するための図1に示す直線M
に沿った一部拡大断面図である。
【図3】 図1に示す非接触ICタグのA‐A断面図で
ある。
【図4】 本発明の第2実施例の非接触ICタグの平面
図である。
【図5】 本発明の第3実施例の非接触ICタグの平面
図である。
【図6】 本発明の第4実施例の非接触ICタグの一部
拡大断面図である。
【図7】 図6に示す非接触ICタグの平面図である。
【図8】 本発明の第5実施例の非接触ICタグの平面
図である。
【図9】 本発明を適用する前の非接触ICタグの平面
図である。
【図10】 図9の非接触ICタグの接続不良、断線を
説明するための一部拡大断面図である。
【符号の説明】
10 非接触ICタグ 14 ICチップ 16 電極 18 アンテナコイル 40 ワイヤ線

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材と、 当該基材にフェースダウン方式で実装され、当該基材の
    長手方向とほぼ垂直に整列する少なくとも2個の電極を
    有するICチップとを有する半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体装置は、前記基材に実装され
    て当該ICチップの前記電極に接続可能なアンテナと、 前記ICチップの前記電極と前記アンテナとを接続する
    異方性導電膜とを有する請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記半導体装置は、前記基材に実装され
    て当該ICチップの前記電極に接続可能なアンテナと、 前記ICチップの前記電極と前記アンテナとを接続する
    導電性接着材とを有する請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記ICチップは前記基材の前記長手方
    向に関してほぼ中央に配置される請求項1記載の半導体
    装置。
  5. 【請求項5】 基材と、 当該基材に実装されて第1の接続部を有するアンテナ
    と、 前記基材に実装され、前記第1の接続部と接続可能な第
    2の接続部を有するICチップとを有する半導体装置で
    あって、 前記第1の接続部と前記第2の接続部とを結ぶ直線は前
    記基材の長手方向にほぼ垂直である半導体装置。
  6. 【請求項6】 長手方向に可撓な基材と、 当該基材に実装されて第1の接続部を有するアンテナ
    と、 前記基材に実装され、前記第1の接続部と接続可能な第
    2の接続部を有するICチップとを有する半導体装置で
    あって、 前記第1の接続部と前記第2の接続部との距離は、前記
    基材が前記長手方向に撓んでもほぼ一定である半導体装
    置。
JP10292777A 1998-10-01 1998-10-01 半導体装置 Withdrawn JP2000200328A (ja)

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