JP2003242472A - ウェブに実装されたicチップへのアンテナパターン形成方法と印刷回路形成方法、およびicタグ付き包装体 - Google Patents
ウェブに実装されたicチップへのアンテナパターン形成方法と印刷回路形成方法、およびicタグ付き包装体Info
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Abstract
パターン、印刷回路の形成方法とICタグ付き包装体を
提供する。 【解決手段】 本発明の形成方法は、(1)走行するウ
ェブ材料1bに間隔を置いてICチップの外形、深さに
相当する凹孔4を形成する工程と、(2)当該ウェブ材
料の凹孔内に、前記外形、深さに相応する形状を有する
ICチップ2を嵌合した状態で各1個残す工程と、
(3)前記凹孔内に嵌合したICチップのパッドに接続
するようにアンテナパターンまたは印刷回路をインクジ
ェット法で印刷する工程と、必要により(4)ICチッ
プが嵌合し、アンテナパターンを印刷したウェブ材料の
凹孔部を含む全面にフィルム3を被覆する工程と、から
なることを特徴とする。本発明のICタグ付き包装体は
上記方法で製造された包装体に関する。
Description
るウェブ材料にICチップを実装し、当該ICチップに
アンテナパターンの印刷を行って非接触通信機能を有す
るICタグ付き包装体や印刷回路を製造する方法等に関
する。包装体に非接触通信機能を有するICタグを装着
することが行われるようになってきている。本発明はか
かる非接触ICタグ用のICチップを包装体の製造工程
において、直接、ウェブ材料に実装し、さらにアンテナ
パターンや回路の印刷を行う技術に関する。
る「非接触ICタグ」(一般に、「非接触データキャリ
ア」、「無線ICタグ」、「非接触IC」、「非接触I
Cラベル」、「RFIDタグ」等と表現される場合もあ
る。)が、物品や商品の情報管理、物流管理等に広く利
用されるようになってきている。食品等の包装体の分野
でも非接触ICタグを装着して、流通や品質管理、使用
期限管理等に利用することが行われようとしている。
ついて検討すると、基材や包装材料面にアンテナパター
ンを導電性インキで印刷し、これに、インターポーザ形
態のICタグラベルを装着することが行われている。図
10は、従来法による非接触ICタグの実施形態を示す
図である。図10(A)は、ICタグラベル20をパッ
ケージ基材のアンテナパターン11,12の双方に接続
するように貼着した平面状態、図10(B)は、アンテ
ナパターン11,12からICタグラベル20を部分的
に剥離した状態を示し、図10(C)は、図10(A)
のA−A線において拡大した断面を示す図である。この
実施形態の場合、非接触ICタグ10は、パッケージ基
材1bにアンテナパターンを直接印刷し、当該アンテナ
パターン11,12にICタグラベル20を装着した構
成となる。
基板に集積回路またはメモリあるいはその双方を設けた
ICチップ21をアンテナパターン11,12に装着可
能にタックラベル化した状態のものを意味し、当該ラベ
ル自体にもICチップ21に接続した小型のアンテナ部
22,23有するものである(図10(C)参照)。イ
ンターポーザ形態のラベルとしては、モトローラ社の
「BiStatix」(商標)が主に使用され、ラベラ
を用いて簡単に実装できる利点がある反面、ICチップ
単体で実装する場合に比べてコスト高になる問題があ
る。
クラベル状のインターポーザが使用されるているのは、
ICチップ単体をウェブ材料に加工速度に連動して効率
的に装着する技術が無かったことに起因すると考えられ
る。一方、ガラス等の枚用状の媒体にICチップを実装
する技術は、電子部品基盤等に見られるように古くから
確立している。これらの技術では、ICチップをロボッ
トアーム、真空吸引等により実装するものであるが、I
Cチップの微小化に伴い機械的操作が困難になってきて
いる。ところで、近年、特開平9-120943号公報、特表平
9-506742号公報、または米国特許 5,284,186号、 5,78
3,856号、 5,904,545号、 6,274,508号、 6,281,038号
に見られるように流体を使用して硬質や軟質基材に微小
な半導体等を実装する技術(FSA=Fluidic Self Ass
embly ) が提案されている。
装を従来のように、非接触ICタグラベルの貼着による
のではなく、包装材料の製造工程において、特にFSA
技術を用いて軟質ウェブ材料に直接ICチップを実装
し、さらにアンテナパターンや回路を印刷して非接触I
Cタグ付き包装体や印刷回路製造の効率化と製造コスト
低減を図ろうとするものである。
の本発明の要旨の第1は、ウェブ材料に対してICタグ
用ICチップを実装し、アンテナパターンを形成する方
法であって、(1)走行するウェブ材料に間隔を置いて
ICチップの外形、深さに相当する凹孔を形成する工程
と、(2)当該ウェブ材料を、前記ICチップの外形、
深さに相応する形状を有するICチップを分散した流体
中を通過させて当該凹孔内に嵌合した状態で各1個のI
Cチップを残す工程と、(3)前記凹孔内に嵌合したI
Cチップのパッドに接続するようにアンテナパターンを
インクジェット法で印刷する工程と、からなることを特
徴とするウェブに実装されたICチップへのアンテナパ
ターン形成方法、にある。かかる形成方法であるため、
効率良くICチップを実装しアンテナパターンを位置合
わせして印刷することができる。
第2は、ウェブ材料に対してICタグ用ICチップを実
装し、アンテナパターンを形成する方法であって、
(1)走行するウェブ材料に間隔を置いてICチップの
外形、深さに相当する凹孔を形成する工程と、(2)当
該ウェブ材料を、前記ICチップの外形、深さに相応す
る形状を有するICチップを分散した流体中を通過させ
て当該凹孔内に嵌合した状態で各1個のICチップを残
す工程と、(3)前記凹孔内に嵌合したICチップのパ
ッドに接続するようにアンテナパターンをインクジェッ
ト法で印刷する工程と、(4)ICチップが嵌合し、ア
ンテナパターンを印刷したウェブ材料の凹孔部を含む全
面にフィルムを被覆する工程と、からなることを特徴と
するウェブに実装されたICチップへのアンテナパター
ン形成方法、にある。かかる形成方法であるため、効率
良くICチップを実装しアンテナパターンを位置合わせ
して印刷し、かつチップの脱落を防止できる。
第3は、ウェブ材料に対してICタグ用ICチップを実
装し、アンテナパターンを形成する方法であって、
(1)走行するウェブ材料に間隔を置いてICチップの
外形、深さに相当する凹孔を形成する工程と、(2)当
該ウェブ材料の凹孔内に、前記外形、深さに相応する形
状を有するICチップを嵌合した状態で各1個残す工程
と、(3)前記凹孔内に嵌合したICチップのパッドに
接続するようにアンテナパターンをインクジェット法で
印刷する工程と、からなることを特徴とするウェブに実
装されたICチップへのアンテナパターン形成方法、に
ある。かかる形成方法であるため、凹孔内に嵌合したI
Cチップにアンテナパターンを位置合わせして印刷する
ことができる。
第4は、ウェブ材料に対してICタグ用ICチップを実
装し、アンテナパターンを形成する方法であって、
(1)走行するウェブ材料に間隔を置いてICチップの
外形、深さに相当する凹孔を形成する工程と、(2)当
該ウェブ材料の凹孔内に、前記外形、深さに相応する形
状を有するICチップを嵌合した状態で各1個残す工程
と、(3)前記凹孔内に嵌合したICチップのパッドに
接続するようにアンテナパターンをインクジェット法で
印刷する工程と、(4)ICチップが嵌合し、アンテナ
パターンを印刷したウェブ材料の凹孔部を含む全面にフ
ィルムを被覆する工程と、からなることを特徴とするウ
ェブに実装されたICチップへのアンテナパターン形成
方法、にある。かかる形成方法であるため、凹孔内に嵌
合したICチップにアンテナパターンを位置合わせして
印刷し、かつチップの脱落を防止できる。
を、パッチアンテナ、平面コイル状アンテナ、ダイポー
ル型アンテナのいずれか、とすることができ、インクジ
ェット法による印刷をキャピラリと対向電極間に電界を
印加してインクを吐出する方式とすることができる。
第5は、ウェブ材料に対してICタグ用ICチップを実
装し印刷回路を形成する方法であって、(1)走行する
ウェブ材料に間隔を置いてICチップの外形、深さに相
当する凹孔を形成する工程と、(2)当該ウェブ材料の
凹孔内に、前記外形、深さに相応する形状を有するIC
チップを嵌合した状態で各1個残す工程と、(3)前記
凹孔内に嵌合したICチップのパッドに接続するように
回路をインクジェット法で印刷する工程と、からなるこ
とを特徴とするウェブに実装されたICチップへの印刷
回路形成方法、にある。かかる形成方法であるため、凹
孔内に嵌合したICチップに回路を位置合わせして印刷
することができる。
第6は、ウェブ材料に対してICタグ用ICチップを実
装し印刷回路を形成する方法であって、(1)走行する
ウェブ材料に間隔を置いてICチップの外形、深さに相
当する凹孔を形成する工程と、(2)当該ウェブ材料の
凹孔内に、前記外形、深さに相応する形状を有するIC
チップを嵌合した状態で各1個残す工程と、(3)前記
凹孔内に嵌合したICチップのパッドに接続するように
回路をインクジェット法で印刷する工程と、(4)IC
チップが嵌合し、回路を印刷したウェブ材料の凹孔部を
含む全面にフィルムを被覆する工程と、からなることを
特徴とするウェブに実装されたICチップへの印刷回路
形成方法、にある。かかる形成方法であるため、凹孔内
に嵌合したICチップに回路を位置合わせして印刷し、
かつチップの脱落を防止できる。
による印刷をキャピラリと対向電極間に電界を印加して
インクを吐出する方式とすることができる。
第7は、非接触ICタグ機能を有するICタグ付き包装
体であって、ウェブ材料にICチップの外形、深さに相
当する凹孔が形成され、当該凹孔内にICチップが嵌合
した状態で、当該ICチップのパッドに接続するよう
に、アンテナパターンがインクジェット法で印刷され、
さらに当該ICチップ、アンテナパターン上にシーラン
トフィルムが被覆されていることを特徴とするICタグ
付き包装体、にある。かかるICタグ付き包装体である
ため、低コストで量産性あるICタグ付き包装体とな
る。
を、パッチアンテナ、平面コイル状アンテナ、ダイポー
ル型アンテナのいずれか、とすることができる。
品等の内容物充填後にICタグを貼着する手間の省略
と、流通過程における剥落を防止する観点から、軟包装
材料やカートンの場合は、積層するフィルム間にICタ
グをあらかじめ保持した構成が有利となる。したがっ
て、非接触ICタグは、ウェブ材料に凹孔を形成してか
らICチップを充填し、当該充填したICチップに位置
合わせしてアンテナパターンや回路を印刷し、その後、
接着剤を介してまたは介さずシーラントフィルムを積層
する形態が有利である。本発明は従来のように、アンテ
ナパターンにICタグラベルを貼着するものではなく、
上記のようにしてウェブ材料に非接触ICタグの機能を
持たせるものである。
ついて図面を参照し説明する。図1は、本発明のICタ
グ付き包装体の例を示す図である。図1(A)は、IC
タグ付き包装体1の平面図であって、図1(B)は、図
1(A)のA−A線において、包装体上側基材のICチ
ップ部を示す断面図である。厚み方向の倍率は横方向よ
りも拡大して図示している。図1のように、ICタグ付
き包装体1には、凹孔4が形成され当該凹孔内にICチ
ップ2が嵌合している。アンテナパターン11,12は
導電性インキによりICチップのパッド(またはバン
プ)に接続するように印刷されている。図1において包
装体1は、製袋して内容物を充填した後の状態が示され
ているが、本発明のICタグ付き包装体は製袋や製函後
の状態のみを意味せず、積層フィルムや積層シートであ
って製袋や製函前の巻き取り状等の形態のものをも包含
するものとする。
1,12はICチップのパッド2p,2qに接続するよ
うに印刷するので、ICチップ2を凹孔4内に充填後に
印刷することになる。この際、ICチップが凹孔内に固
定された状態にあるのが好ましく、比較的低温で溶融す
る熱溶融性樹脂層6を設けて固定する。熱溶融性樹脂層
6は、ウェブ材料1bの全面に塗工されているものであ
っても良いが、少なくとも凹孔4の底面部分に塗工され
ていることが必要になる。したがって、熱溶融性樹脂層
6はICチップの底部2bに事前に塗工されたものであ
ってもよい。当該ICチップ2とアンテナパターン1
1,12とにより非接触ICタグ10を構成している。
体に必要な他の絵柄印刷5をすることができる。これは
アンテナパターンと同時の工程であっても良く、別工程
の異なる印刷方式であっても良い。ICチップとアンテ
ナパターン面には、EC層または接着剤層等を介してシ
ーラントフィルム3が積層されている。
Cタグ付き包装体1では、凹孔4がICチップ2と略同
一サイズ、形状で同じ厚みの深さに形成されていて(I
Cチップ2と凹孔4が相補形状にされている趣旨)、I
Cチップ2は当該凹孔4内に嵌合するようにして装着さ
れている。このICチップは、後に詳述するように流体
中において凹孔4内にセルフアライン(自己整列)させ
ることで充填できるが、他の方式により充填させるもの
であってもよい。ICチップ2は実際には、図1(B)
断面図よりも平面的のものであるが、表面2uと底部2
bとでは面積が異なるので、表裏が逆転して凹孔4内に
嵌合しない特徴がある。ICチップ2のパッド2p,2
qは通常状態では、表面側に現われるようになる。
裏が正しければ左右の向きが入れ替わっても特性に影響
ないようにされている。表面が正方形状であるとパッド
間を結ぶ方向とそれに直交する方向の制御ができなくな
るからである。もっとも、ICチップの左右の形状を異
なるものとし、凹孔の左右の形状も異なるようにし、I
Cチップの向きと凹孔が一致した場合にのみ嵌合するよ
うにすれば(一方位性とする意味)、表面が正方形状で
あっても表裏および上下左右の位置規制も可能となる。
後、ダイシングして切断する場合は、矩形状の立方体に
形成され、形状のみで表裏を区別することはできない。
しかし、微小なICチップを低コストで製造する場合
は、ダイシング溝面積を減少させ収率を高める必要から
分離は、基盤の背面側からのエッチングにより行う。そ
のため、パッド部分が有る表面側に対し背面側は必然的
に狭い面積になり、表面と背面間の面は傾斜面になるの
が通常である。チップの表面形状は通常矩形状であるの
で、ICチップの全体形状は断面台形状であり、特に四
角錐の截頭ピラミッド形状となるのが一般的である。た
だし、目的と用途によって、直方体や立方体、円形や円
柱状、その他の形状とされる場合もある。
である場合、凹孔4とICチップ2の外形形状は完全に
同一であるよりは、凹孔の斜面とICチップの斜面の間
には、2〜20°、好ましくは3〜5°程度範囲内の角
度αがあるのが好ましい。この角度によりICチップの
円滑な嵌合が促進されるからである。また、微小な間隙
があってもアンテナパターンの印刷の際は導電性インキ
が充填されるので導通不良となるようなことはない。I
Cチップ2の上面側は、シーラントフィルム3により被
覆されているので、凹孔からのICチップの脱落を防止
できる。シーラントフィルム3によりウェブ材料の強度
が補強されると共に、ヒートシール性や耐湿性の付与、
あるいは内容物への印刷インキの付着等も防止できる。
(またはバンプ)間は直接的に接続するのが原則である
が、多少位置ずれがあっても「オーミックコンタクト」
(オーム性接合)により非接触ICタグとして動作可能
となる。ただし、アンテナパターンの接続端子11c,
12cに対し、ICチップのパッドが一方の接続端子側
に極端にずれる場合は、パッド間が短絡した状態になり
通信回路を形成できない。これはICチップのパッド2
p,2qに対するアンテナパターン11,12の印刷位
置精度の問題に帰結することになる。
Cチップの相対位置を示す図である。図2(A)は正常
の場合、図2(B)は、アンテナパターン11,12の
位置がずれた状態を示している。図2(B)では、IC
チップの双方のパッド2p,2qが、アンテナパターン
12側に接近するので短絡が生じることになる。結論的
には、ICチップのパッド2p,2q間距離Lの1/2
以上に、アンテナパターンの接続端子11c,12cの
中心位置との距離が、離れた場合は通信回路を形成し難
くなることになる。ちなみに表面が長方形状のICチッ
プの一辺は、10μm〜5mm程度であるから、図2の
ようなアンテナパターンの場合は、それぞれ5μm〜
2.5mm程度の位置精度で形成する必要がある。IC
チップが微小になるにしたがい高い開孔位置精度が求め
られることになる。なお、ICチップの厚みは5μm〜
1000μm程度である。
1,12の位置がずれても、短絡し難くするためには、
ICチップのパッド2p,2q間を結ぶ線に対して直交
する長い辺を有する接続端子11c,12cを設けるの
が有利である。すなわち、図2(A)において、矢印Y
方向に接続端子11c,12cの対向する辺が長けれ
ば、凹孔の位置ずれに対する許容を大きくすることがで
きる。一般的には、ウェブの走行方向の位置ずれに対し
て、ウェブの幅方向の位置ずれは小さく制御できるの
で、矢印Yの方向をウェブの走行方向としてアンテナパ
ターンを印刷するのが有利と考えられる。ただし、位置
制御の容易な方向は、装置によってまちまちであって一
律なものではない。したがって、通常の電気部品の場合
よりも拡大または延長した方向を有する接続端子部であ
れば、凹孔の位置ずれに対する許容を大きくできる。
うに静電結合型パターンに限らず、図3のようにコイル
状(平面捲線状)の電磁誘導型パターンであってもよ
い。静電結合型の場合は、図1、図2のように2片に分
離したパッチアンテナ型に印刷し125kHzの通信に
使用する。電磁誘導型の場合は、図3(A)の平面コイ
ル状パターン(13.56MHz)や図3(B)のよう
なダイポール型(UHF−SHF帯)パターンとなる。
図3(A)の場合、両接続端子13c,13c間は、I
Cチップが搭載できるように細線にするのが通常であ
る。
にICチップ2を装着したパッド部分に2片のアンテナ
パターンの接続端子部11c,12cを設ける。コイル
状パターンの場合もICチップの接続端子が形成される
が、図3(A)のようにパターン13の両端部を接近し
た位置に形成すれば、当該部分を接続端子13cとして
ICチップ2に位置合わせして印刷することができる。
図3(B)のダイポール型パターン14の場合も同様で
あって、ICチップ2の部分に接続端子14cを設ける
ことができる。図3(C)のように、コイルが13tの
部分で折り返すような平面コイルであっても良い。この
場合、接続端子13cはコイルの内側にすることもでき
る。図3(A),(C)のいずれの場合も、従来のよう
に裏面に回路を設け、かしめ金具で接続したりジャンピ
ング回路を設ける必要がない。いずれの場合もICチッ
プ2のパッドに対して拡張したまたは延長した接続端子
形状とすることにより、印刷位置ずれに対する許容を大
きくすることができる。
ップへのアンテナパターン形成方法と印刷回路形成方法
について説明する。図4は、ウェブ材料へICチップを
実装しアンテナパターン等の印刷を行う製造ライン図で
ある。パッケー等に使用するウェブ材料1bを給紙部か
ら供給し凹孔4を形成し、当該凹孔内にICチップ2を
実装し、アンテナパターンまたは電気的な回路をインク
ジェット法で印刷し、さらに、ICチップ2とアンテナ
パターンまたは電気的な回路を含むウェブ材料面にシー
ラントフィルム3を被覆する一連の製造ラインを示して
いる。ただし、本発明は全ての工程を連続したラインで
行うことを要件とするものではないので、例えば、IC
チップ充填とアンテナパターン印刷を別工程で行うも
の、アンテナパターン印刷とその後のEC工程を別工程
で行うもの、であっても良い。
ないエンボス機等によりウェブ材料1bへ凹孔4を形成
する。凹孔の形成とは、ウェブ材料に「くぼみ」状部分
を設けることであり、凹孔の深さは実質的に実装される
ICチップの厚みや高さに相当し、開口形状はICチッ
プが平面的なものであれば当該平面形状、角錐状または
截頭ピラミッド形状等であれば当該外形形状に合わせた
形状にする。通常使用のICチップは厚みは5μm〜1
000μm程度であって、表面形状は、一辺が10μm
〜5mm角程度の截頭ピラミッド形状のものが多いが、
目的により多角錐形状としたり平面な矩形状、等とする
こともできる。凹孔の形成は、加熱可能な適宜な型具を
用いる熱エンボス、あるいは熱条件下における真空/圧
空成形、レーザー照射等により形成する。
チップ2を嵌合させて充填する。この工程には、流体を
使用するICチップ実装方法(FSA実装)が好適に用
いられICチップ充填槽15内で行われる。ICチップ
2は上記の形状に均一に切断または立体形状化したもの
を、流体内に分散したスラリー状にして使用する。IC
チップをウェブ走行方向に平行な一定ライン上にのみ配
列して実装する場合は、ICチップを分散した流体を液
中においてディスペンサー等から当該ライン上に流出す
るようにするのがよい。同一特性、形状のICチップを
各凹孔内に1個づつ嵌合させることが原則となるが、複
数の特性、形状のICチップを各目的の位置に、それぞ
れ充填させることもできる。後者の場合は、異なる特性
のICチップ毎に共通の形状を保持させて、流体中にも
異なる特性、形状のICチップを分散し、それぞれの形
状に合致する凹孔を基材に設け、ICチップ形状と凹孔
形状が一致する場合に、当該凹孔内にICチップが嵌合
するようにする。
れる。有機溶剤としては、エチルアルコールやメチルア
ルコール、アセトン、シリコンオイル等であってICや
プラスチックフィルムに作用せず、かつ包装体に使用す
る場合は食品の変質や人体に悪影響を及ぼさないものに
限られることになる。包装体の場合、現実的には水やエ
チルアルコールが好ましく用いられることになる。分散
するICチップの数は、基材に充填する密度により調整
する必要があるが、分散量を多くし過剰なICチップ
は、ウェブ材料を振動させて落下させるようにすれば、
充填の効率を高めることができる。分散するICチップ
の数は、目的とICチップの大きさ等にも関係するが、
通常1000〜1000000個/リットル程度とす
る。包装材料に非接触ICタグとして実装する場合は、
ウェブ材料の1m2 に対して、通常1個以上〜100個
以下の数量になる。
が常時流体中に拡散し流動する状態でウェブ基材に当接
するためには、ポンプにより液流をつくり層流状態にし
て基材面に流すことが好ましい。前記のように、ピペッ
トやディスペンサー状の先端部から凹孔のラインに沿っ
て流すようにすることもできる。凹孔内に嵌合しないI
Cチップは、ウェブ表面に沿って液体を吸引するヘッド
を設けて充填槽内で除去することができる。ICチップ
充填槽15の詳細については後述する。
に凹孔以外の部分にもICチップが付着し液体も残って
いる場合はこれらを除去する必要がある。このためには
ウェブ材料を傾斜して振動を与えるか、ドクターブレー
ド、ブラシ、スクレーパ等の機械的手段により不要なI
Cチップの落下、除去を促進させるが凹孔内に充填した
ICチップまで取り去らないようにする。温風や空気流
により残余の液体の乾燥を促進することも好ましい。
いて凹孔にICチップを充填するのが効率良い充填方法
であるが、請求項3、請求項4、請求項7、請求項8等
記載の発明では、当該方法に限定しない充填方法を採用
できる。充填効率の問題もあるが、ICチップをロボッ
トアーム、真空吸引等によりピックアップし、所定の目
標位置に実装する技術は既に確立しており、それらの技
術を採用することができる。
めには、凹孔内の少なくとも底部部分またはICチップ
の底面に塗工した熱溶融性樹脂層6(図1)を加熱して
溶融してから冷却し(室温に戻し)、ICチップをウェ
ブ材料に固定する必要がある。その後のEC工程やラミ
ネート工程での脱落を防止するためである。これには、
前記のように集積回路を形成したシリコン基盤の底面に
熱溶融性樹脂を塗工するものでも良く、ウェブ材料の少
なくとも凹孔内に部分的に塗工層を設けるものであって
も良い。凹孔4の形成と同時に樹脂層を設ける方法も可
能である。
填後、インクジェット印刷機7によりICチップのパッ
ドに接続するようにアンテナパターン11,12の印刷
を導電性インキにより行う。印刷するアンテナパターン
は図2、図3に図示する各種のパターンとなる。回路と
は非接触ICタグの機能を開始させるための短絡回路
(切断により短絡が解除される)やその他の電気的な回
路である。印刷方式は各種の方法を採用できるが、微細
なアンテナコイルや回路の印刷のためには、インクジェ
ット印刷方式が好ましい。本発明では、特に無圧で高精
度で印刷できるマイクロキャピラリによるインクジェッ
ト印刷方式を採用する。インクの吐出方式として、ヘッ
ド部71のマイクロキャピラリ71cと対向電極である
金属ロール9の間に電界を印加するコーンジェット(co
ne-jet) 方式が高粘度インキを吐出できることから好ま
しい。図4では、ロータリ式のインクジェット印刷機7
を図示しているが、ステージのような平面板上でヘッド
を走査させる印刷方式であってもよい。マイクロキャピ
ラリ71cによるインクジェット印刷法の詳細について
は後述する。
ィルムを積層して被覆する。凹孔内に充填されたICチ
ップ2はウェブ基材と物理的に完全に接合した状態には
ないので、フィルムが揺れたり振動したり、下向きにな
れば凹孔内から脱落することが生じ得る。そこで、IC
チップを充填後、凹孔およびウェブ材料の他の部分を含
む全面をシーラントフィルムを被覆する。図4では、イ
クストルージョンコーター(EC)機の場合を例示して
いる。ウェブ材料1bに溶融したポリエチレン(シーラ
ントフィルム)3等を被覆する場合は、EC機18のゴ
ムロールであるニップロール181側からウェブ材料1
bを供給し、Tダイ183から溶融ポリエチレンを押し
出し、ウェブ材料と溶融ポリエチレンの一体化フィルム
を金属ロールであるチルロール182に押圧して積層す
る。この際、チルロール側からフィルム3bを供給して
3層積層体としてもよい。本実装方法では、実装したI
Cチップ2が凹孔内に嵌合しているので、ICチップ2
がチルロール182側に面するように実装されていて
も、チルロールを損傷することはない。前工程にAC剤
の塗工工程を設ける場合も同様である。
ては、EC以外にドライラミネート方式あるいは接着剤
を使用するラミネート等、適宜の形態を採用することが
できる。このようにしてシーラントフィルムが被覆され
た状態では、ICチップ2は安定した状態になり、その
後の製袋や内容物を充填する加工を行っても凹孔4内か
ら脱落するようなことはない。
ある。ICチップ充填槽15は、ガラスまたは透明アク
リル板等で形成する漏斗状の容器からなる。容器の材質
は、スラリーで影響を受けることのない他の金属やプラ
スチックを使用できる。この充填槽に液体を満たし、凹
孔4を形成したウェブ材料1bを液体中に走行させる。
図5においては、搬送ロールR3とR4間の傾斜面にお
いて、ディスペンサー151からICチップの分散した
スラリーをウェブ表面に流すようにしている。ウェブ材
料面を流れるスラリーの流速は、1mm/secから約
1000mm/sec程度であるが、ウェブ材料の搬送
速度やICチップの嵌合速度、ウェブからの除去速度を
勘案して適宜に調整するのが好ましい。ICチップ充填
槽15内の液体とスラリーの液体はもちろん同質の液体
であるので、ディスペンサー151から流れた液体は速
やかに充填槽内に拡散するが、液体よりはやや比重の大
きいICチップは沈降してウェブ表面に落ちる。沈降し
たICチップの幾つかは凹孔に嵌合するが、嵌合しない
残余の大多数のICチップはウェブ表面から除去され
る。
ップ2を嵌合させて充填すると共に、余分なICチップ
を迅速に落下させる必要があるので、ウェブに連続的な
振動を与えたり、ICチップを分散しない弱い液流を与
えてICチップの嵌合と落下を促進させる。ウェブ材料
は、図5のようにウェブ材料の進行方向に上昇して傾斜
するものでなく、進行方向に向かって下降したり、右ま
たは左に傾斜して走行するものであっても良い。
らのガス噴出流により加速した流体をウェブ表面に流出
させることができる。ディスペンサー151の先端部分
は、凹孔の並ぶラインに近い部分に位置させる。1つの
ディスペンサーで凹孔が完全に充填されない場合は複数
のディスペンサーを凹孔のラインに沿って配列すること
ができる。凹孔に嵌合しないICチップは振動により加
速されてウェブの傾斜面を滑り落ちるが、前記のように
吸引や強制落下させる機構を設けても良い。落下したI
Cチップは、漏斗状の受容槽153面に蓄積するので、
導通管(カラム)を通じて液流を循環させてディスペン
サー151に戻す。これには、空気や水素(H2 )や酸
素(O2 )、窒素ガス(N2 )や炭酸ガス、あるいはア
ルゴンやヘリウム等の不活性ガスをポンプを用いて気泡
と共にに流す搬送方法を採用できる。
詳細について説明する。図6は、マイクロキャピラリア
レイ作製プロセスを示す図である。まず、シリコンウェ
ハ8上にLPCVD(減圧CVD)法により、シリコン
窒化膜(Si3 N4 )81を膜厚0.1μmに形成す
る。その後、スパッタ法によりウェハ両面にアルミ薄膜
82を膜厚0.2μm堆積させる。フォトリソグラフィ
ー法により、レジスト層をパターニングし、アルミエッ
チャントによりアルミ層をパターニングする(図6
(A))。アルミ薄膜82はシリコンをディープエッチ
ングする際のマスクとなる。アルミ層のパターニングの
後、ICP−RIE(誘導結合型プラズマ−反応性イオ
ンエッチング)装置を用いた Boschプロセスにより、シ
リコンウェハ8に貫通孔83のエッチングを行う(図6
(B))。
酸化法により貫通孔内部のみ酸化を行いSiO2 層84
を設ける(図6(C))。このとき、ウェハ8表面はシ
リコン窒化膜81に覆われているため、酸化は行われな
い。次に、ICP−RIE装置によりシリコン窒化膜8
1及びシリコンのみ選択的にエッチングし、シリコン酸
化物のキャピラリを突出させる(図6(D))。最後に
キャピラリ71cの強度を向上させるため、LPCVD
法によりキャピラリ外壁に4〜5μm厚のシリコン酸化
膜(SiO2 )を堆積させ、さらにその上に撥水処理と
して、フルオロカーボン(CFx )系の膜をプラズマC
VD法によりコートする(図6(E))。
M写真を図化したものである。図7(B)はキャピラリ
頭部の拡大図である。図7のキャピラリアレイのディメ
ンジョンは、内径20μm、外径30μm、肉厚5μ
m、間隔100μm、高さ100μmであるが、内径、
外径、間隔のいずれもより小さく形成できる。キャピラ
リの長さは、シリコンウェハの厚みやエッチング時間の
調節により行う。なお、広い面の印刷面の場合は、キャ
ピラリの間隔を適宜に調整したマイクロキャピラリアレ
イを準備し、各キャピラリを制御して印刷することにな
るが、線状コイルのような場合は単一のキャピラリを走
査して描画することができる。
み付けた状態を示す模式図である。図8(A)は斜視
図、図8(B)はキャピラリ付きチップを下から覗いた
底面図である。このキャピラリ付きシリコンチップ85
を中心にし、径8mm程度の穴の開いたパイレックス
(登録商標)ガラス72と接着し、アルミ製の電極73
をキャピラリ71cの周囲に配置する。その後、ポリエ
ーテルエーテルケトン製等のヘッドホルダー74に接続
し、パッキングを介して不図示のインクリザーバ、圧力
導入ポートに接続する。
する場合は、キャピラリを制御し金属ドラムを対向電極
とするロータリー方式で印刷できるが、1本のキャピラ
リーで印刷する場合は線描となるので平面で行うのが有
利である。後者の場合、ウェブ材料下面の平面板を金属
板として対向電極にする。
である。コーンジェット吐出方式は、金属キャピラリ1
7と対向電極19の間に電界を印加し、液体を吐出また
は噴霧するもので、高粘度液体の吐出も可能である。細
管先端に形成されるメニスカスはテイラーコーンと呼ば
れている。テイラーコーンの先端から流出するインクス
トリームは印加電圧により調整されてさらに細流にな
る。本発明の形成方法では金属キャピラリではないが、
シリコン製キャピラリに電極を配するので、コーンジェ
ット吐出方式を実現できる。
説明する。包装体のウェブ材料には、被覆したカートン
紙や板紙、樹脂含浸紙、PETやPBT等のポリエステ
ル、ポリオレフィン、アクリル、ナイロン6、ナイロン
66等のポリアミド、また、無機蒸着フィルムやEVO
H等のバリアフィルムが用いられる。流体塗工を行う場
合は被覆されていないカートン紙や板紙、通常の紙類は
適切とは考えられない。シーラントフィルムにはPEや
PP等のポリオレフィンもしくはそれらの2種以上のフ
ィルムやシートの積層体を使用できる。基材やシーラン
トフィルムの厚みは15〜500μmが使用できるが、
強度、加工作業性、コスト等の点から20〜200μm
がより好ましい。
もしくはエチレンと(メタ)アクリル酸との共重合体な
どのオレフィン系、エチレン−酢酸ビニル系共重合体、
ポリアミド系、ポリエステル系、熱可塑性エラストマー
系、反応ホットメルト系などのホットメルト系樹脂、ワ
ックス等がある。
鉛、銀粉やアルミ粉、あるいはこれらの混合体をビヒク
ルに分散したインキを使用する。あるいはまた、インキ
コストは割高となるが、酸化錫、酸化インジウム、ドー
プ酸化インジウム(ITO)、酸化チタン粉末、7,
7,8,8−テトラシアノキノジメタン錯体(TCNQ
錯体)を溶解したもの等を使用した透明導電性インキで
あってもよい。アンテナパターンの表面抵抗は、JIS
K6911による測定値で、106 Ω/ □以下が適用で
き、好ましくは104 Ω/□以下で、交信の信頼性を高
められる。
て、ICタグ付き包装体の実施例を説明する。厚み40
μm、幅300mmのポリエチレンテレフタレート(P
ET)フィルム(東洋紡績株式会社製「E−510
2」)をウェブ材料1bとし、これに、アクリル系ホッ
トメルト剤(熱溶融性樹脂層6)を幅1cm、厚み2μ
mのライン状になるように印刷してウェブ材料を作成し
た。次に、ホットメルト剤塗工ライン上に、開孔4の表
面が1520×2040μm、底面が1200×170
0μmの矩形状、深さが200μmの逆截頭ピラミッド
型になるように、当該形状を有する雄型と雌型の熱成形
具を用いて、10cm間隔置きに各1個の凹孔を連続し
て形成した。
ップ約8000個を1リットルの水に分散させたものを
準備した。当該ICチップは、表面が1500×200
0μm、底面が1200×1700μmの矩形状で、厚
みが200μmの截頭ピラミッド型形状、非接触ICタ
グ用途のものである。このICチップを分散したスラリ
ーを、図5図示の充填槽内において、前記ウェブ材料面
にディスペンサー151から噴射した。ICチップ充填
後のウェブ材料を加熱して熱溶融性樹脂層6によりIC
チップ2を基材に固定した。
エッチングして、アレイ状ではない単一のキャピラリを
準備した。キャピラリの外径は30μm、内径は20μ
m、高さ100μmとした。このマイクロキャピラリ7
1cを前述のようにしてヘッド部71に装着し(図8参
照)、以下のようにして印刷した。金属板面に、凹孔4
にICチップ2が嵌合したウェブ材料1bを間欠的に送
り、ウェブ材料が停止している間にヘッド部71をXY
ステージで走査し、キャピラリ71cから導電性インキ
を吐出して平面コイル状パターン(図3(C))を描画
した。キャピラリ先端から金属板面までの距離は150
μmであり、印加圧力は10kPa、印加電圧はDC
1.0kVとした。この場合、インクの線幅は、約5μ
mになった。なお、印加電圧をDC0.6kVとした場
合にはインクの太さは約2μmと細くなった。
「銀ペースト」を使用した。当該インキは、有機銀化合
物と銀フレークの混合物ペーストからなる材料であり、
インキ焼成によりさらに低抵抗の導電体になるが、乾燥
後未焼成でもICタグとして十分な導電性が得られる。
当該インキの粘度を溶剤で7mPasに調整して使用し
た。アンテナパターンを図3(C)のコイル状とし、I
Cチップのパッドに対して正しく位置合わせして描画す
ることができた。
を用いて、ICチップ側にAC(アンカーコート)剤
(武田薬品工業株式会社製「A3210/A307
5」、固形分5%)を塗布し、乾燥後、樹脂温度320
°Cの押出しPE(三井化学株式会社製「ミラソン16
P」);押出し厚み20μmにて、厚み40μmのPE
フィルム(大日本樹脂株式会社製「SKLフィルム」)
と押出しラミネーションを行い、シーラントフィルムを
作製した。
包装体の構成は、 (表)PET40μm/アンテナパターン印刷/ICチ
ップ/AC/PE20μm/PEフィルム40μm
(裏) となった。
スナック菓子用包装材料を作製した。確認事項として非
接触ICタグ10に対して所定のデータの記録を行った
後、読取装置として、モトローラ社製BiStatix
リーダー「WAVE」を用いて、情報の読取り試験を行
ったところ、全ての包装体の非接触ICタグを正しく読
み取りすることができた。
書き換えができるので、出荷検査結果のデータ、成分表
示や賞味期限、製造者名、出荷日等の各種の記録がで
き、商品の流通管理、品質管理に好適である。本発明の
包装体は軟包装材料に限らず、紙−フィルム等を積層す
るカートン等にも適用が可能であり函体状の包装体を除
外するものではない。なお、上記実施例の場合は、コイ
ル状のアンテナパターンであるが、数μm以下の細幅の
線も自由に描画できるので、電気回路の印刷も十分に可
能である。
アンテナパターン形成方法によれば、ICチップを実装
したウェブ材料に対して、高い精度でアンテナパターン
を印刷することができる。本発明のICチップへの印刷
回路形成方法によれば、ウェブ材料に実装したICチッ
プに対して精度の高い印刷回路を形成することができ
る。また、インクジェット印刷の場合、ICチップに対
して無圧で印刷できのでICチップの欠損や破壊を防止
できるほか、従来、回路印刷に用いられているシルクス
クリーン印刷よりも印刷速度を早くできる利点がある。
本発明のICタグ付き包装体は、従来のように、非接触
ICタグラベルを使用しないので、製造原価を低くする
ことができる。
ある。
相対位置を示す図である。
イン図である。
す図である。
化したものである。
態を示す模式図である。
示す図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 ウェブ材料に対してICタグ用ICチッ
プを実装し、アンテナパターンを形成する方法であっ
て、(1)走行するウェブ材料に間隔を置いてICチッ
プの外形、深さに相当する凹孔を形成する工程と、
(2)当該ウェブ材料を、前記ICチップの外形、深さ
に相応する形状を有するICチップを分散した流体中を
通過させて当該凹孔内に嵌合した状態で各1個のICチ
ップを残す工程と、(3)前記凹孔内に嵌合したICチ
ップのパッドに接続するようにアンテナパターンをイン
クジェット法で印刷する工程と、からなることを特徴と
するウェブに実装されたICチップへのアンテナパター
ン形成方法。 - 【請求項2】 ウェブ材料に対してICタグ用ICチッ
プを実装し、アンテナパターンを形成する方法であっ
て、(1)走行するウェブ材料に間隔を置いてICチッ
プの外形、深さに相当する凹孔を形成する工程と、
(2)当該ウェブ材料を、前記ICチップの外形、深さ
に相応する形状を有するICチップを分散した流体中を
通過させて当該凹孔内に嵌合した状態で各1個のICチ
ップを残す工程と、(3)前記凹孔内に嵌合したICチ
ップのパッドに接続するようにアンテナパターンをイン
クジェット法で印刷する工程と、(4)ICチップが嵌
合し、アンテナパターンを印刷したウェブ材料の凹孔部
を含む全面にフィルムを被覆する工程と、からなること
を特徴とするウェブに実装されたICチップへのアンテ
ナパターン形成方法。 - 【請求項3】 ウェブ材料に対してICタグ用ICチッ
プを実装し、アンテナパターンを形成する方法であっ
て、(1)走行するウェブ材料に間隔を置いてICチッ
プの外形、深さに相当する凹孔を形成する工程と、
(2)当該ウェブ材料の凹孔内に、前記外形、深さに相
応する形状を有するICチップを嵌合した状態で各1個
残す工程と、(3)前記凹孔内に嵌合したICチップの
パッドに接続するようにアンテナパターンをインクジェ
ット法で印刷する工程と、からなることを特徴とするウ
ェブに実装されたICチップへのアンテナパターン形成
方法。 - 【請求項4】 ウェブ材料に対してICタグ用ICチッ
プを実装し、アンテナパターンを形成する方法であっ
て、(1)走行するウェブ材料に間隔を置いてICチッ
プの外形、深さに相当する凹孔を形成する工程と、
(2)当該ウェブ材料の凹孔内に、前記外形、深さに相
応する形状を有するICチップを嵌合した状態で各1個
残す工程と、(3)前記凹孔内に嵌合したICチップの
パッドに接続するようにアンテナパターンをインクジェ
ット法で印刷する工程と、(4)ICチップが嵌合し、
アンテナパターンを印刷したウェブ材料の凹孔部を含む
全面にフィルムを被覆する工程と、からなることを特徴
とするウェブに実装されたICチップへのアンテナパタ
ーン形成方法。 - 【請求項5】 アンテナパターンが、パッチアンテナ、
平面コイル状アンテナ、ダイポール型アンテナのいずれ
かのパターンであることを特徴とする請求項1ないし請
求項4記載のウェブに実装されたICチップへのアンテ
ナパターン形成方法。 - 【請求項6】 インクジェット法による印刷が、キャピ
ラリと対向電極間に電界を印加してインクを吐出する方
式であることを特徴とする請求項1ないし請求項4記載
のウェブに実装されたICチップへのアンテナパターン
形成方法。 - 【請求項7】 ウェブ材料に対してICタグ用ICチッ
プを実装し印刷回路を形成する方法であって、(1)走
行するウェブ材料に間隔を置いてICチップの外形、深
さに相当する凹孔を形成する工程と、(2)当該ウェブ
材料の凹孔内に、前記外形、深さに相応する形状を有す
るICチップを嵌合した状態で各1個残す工程と、
(3)前記凹孔内に嵌合したICチップのパッドに接続
するように回路をインクジェット法で印刷する工程と、
からなることを特徴とするウェブに実装されたICチッ
プへの印刷回路形成方法。 - 【請求項8】 ウェブ材料に対してICタグ用ICチッ
プを実装し印刷回路を形成する方法であって、(1)走
行するウェブ材料に間隔を置いてICチップの外形、深
さに相当する凹孔を形成する工程と、(2)当該ウェブ
材料の凹孔内に、前記外形、深さに相応する形状を有す
るICチップを嵌合した状態で各1個残す工程と、
(3)前記凹孔内に嵌合したICチップのパッドに接続
するように回路をインクジェット法で印刷する工程と、
(4)ICチップが嵌合し、回路を印刷したウェブ材料
の凹孔部を含む全面にフィルムを被覆する工程と、から
なることを特徴とするウェブに実装されたICチップへ
の印刷回路形成方法。 - 【請求項9】 インクジェット法による印刷が、キャピ
ラリと対向電極間に電界を印加してインクを吐出する方
式であることを特徴とする請求項7または請求項8記載
のウェブに実装されたICチップへの印刷回路形成方
法。 - 【請求項10】 非接触ICタグ機能を有するICタグ
付き包装体であって、ウェブ材料にICチップの外形、
深さに相当する凹孔が形成され、当該凹孔内にICチッ
プが嵌合した状態で、当該ICチップのパッドに接続す
るように、アンテナパターンがインクジェット法で印刷
され、さらに当該ICチップ、アンテナパターン上にシ
ーラントフィルムが被覆されていることを特徴とするI
Cタグ付き包装体。 - 【請求項11】 アンテナパターンが、パッチアンテ
ナ、平面コイル状アンテナ、ダイポール型アンテナのい
ずれかのパターンであることを特徴とする請求項10記
載のICタグ付き包装体。
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