JP2004102353A - 紙の製造方法及び無線タグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】紙の中に無線タグを確実に内蔵させる技術を提供する。
【解決手段】記録された識別情報を無線で送信する無線タグを有する紙の製造方法であって、第１の紙層と第２の紙層との間に前記無線タグを挟み込んで前記第１及び第２の紙層を圧縮する工程を含む。
【選択図】　　　　図１１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線タグを有する紙の製造技術、及び無線タグの製造技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置として、例えば無線タグと呼ばれるものが知られている。この無線タグは、内部に電池などの電源を備えておらず、例えば読み取り装置（リーダー）が発した電波をアンテナを介して受け取り、受け取った電波を使って電磁誘導で発電し、発電した電源で回路を動かし、記憶（格納）した識別情報を無線で送信するものである。この無線タグは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、非接触ＩＤタグ、非接触ＩＤタグ、非接触ＩＤタグとも呼ばれている。
【０００３】
無線タグは、様々な分野で利用が可能である。例えばチケットや商品券などの紙製品に無線タグを取り付け（装着し）、販売管理や在庫管理、そして偽装防止などを行うことができる。この紙製品における無線タグの取り付け方法としては、紙に無線タグを貼り付ける方法と、紙の中に無線タグを内蔵させる方法がある。紙の中に無線タグを内蔵させる技術に関する公知例としては、例えば特開２０００−５８４８６号公報（特許文献１）があげられる。この公報には、水溶性シートに電子回路チップを装着し、この水溶性シート及び電子回路チップを液状もしくは半液状の状態にある紙（紙原料）の中に沈下させ、水溶性シートを溶かし込むことによって、紙の中に電子回路チップを内蔵させることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−５８４８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特許文献１に記載された技術は、無線タグにおいても適用することができる。しかしながら、前述の特許文献１に記載された技術は、水溶性シート及び電子回路チップの重みによって紙原料の中に沈下させているため、電子回路チップの沈み込みにバラツキが生じ易い。また、無線タグの通信距離を伸ばすためにはアンテナを大きくする必要があり、アンテナが大きい無線タグにおいては紙原料の表面張力の影響によって沈まなくなる。従って、前述の特許文献１に記載された技術では、紙の中に無線タグを確実に内蔵させることが困難である。
【０００６】
紙の中に無線タグを内蔵させるためには、無線タグの薄型化が必要である。また、無線タグの利用を拡大するためには、無線タグの低コスト化が必要である。
【０００７】
本発明の目的は、紙の中に無線タグを確実に内蔵させることが可能な技術を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、無線タグの薄型化を図ることが可能な技術を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、無線タグの低コスト化を図ることが可能な技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）記録された識別情報を無線で送信する無線タグを有する紙の製造方法であって、
第１の紙層と第２の紙層との間に前記無線タグを挟み込んで前記第１及び第２の紙層を圧縮する工程を含む。
（２）記録された識別情報を無線で送信する無線タグの製造方法であって、
フレーム本体に支持されたアンテナを有するフレーム構造体と、主面に突起状電極が配置された半導体チップとを準備する工程と、
前記突起状電極を介在して前記アンテナと前記半導体チップとを電気的に接続する工程と、
前記アンテナと前記半導体チップとの間に樹脂を注入する工程とを含む。
（３）無線タグの製造方法であって、
フレーム本体に支持された複数のアンテナを有するフレーム構造体と、主面に突起状電極が配置された複数の半導体チップとを準備する工程と、
前記突起状電極を介在して前記複数のアンテナと前記複数の半導体チップとを一括して夫々電気的に接続する工程と、
前記各アンテナと前記各半導体チップとの間に樹脂を一括して注入する工程とを含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
図１は、紙に内蔵される無線タグの概略構成を示す図（（ａ）は平面図，（ｂ）は断面図）であり、
図２は、図１（ｂ）の一部を拡大した断面図である。
【００１４】
図３は、図１の無線タグと読み出し装置（リーダー）とを示すブロック図であり、
図４は、図１の無線タグの製造に使用されるフレーム構造体の一部を示す模式的平面図であり、
図５は、図４の一部を拡大した模式的平面図である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施形態１の無線タグ１は、アンテナ４、アンテナ４に実装された半導体チップ２、半導体チップ２の主面（回路形成面）を覆うようにしてアンテナ４と半導体チップ２との間に注入された樹脂６、半導体チップ２の主面と反対側の裏面を覆うようにして設けられた樹脂７等を有する構成になっている。
【００１６】
半導体チップ２は、その厚さ方向と直行する平面形状が方形状になっており、本実施形態では例えば約０．４ｍｍ×０．４ｍｍの正方形で形成されている。半導体チップ２は、その主面とアンテナ４との間に複数の突起状電極３を介在してアンテナ４と電気的に接続されている。突起状電極３は、アンテナ４に半導体チップ２を実装する前の段階において、例えば半導体チップ２の主面に配置されている。突起状電極３としては例えばＡｕバンプが用いられている。
【００１７】
アンテナ４は、その厚さ方向と直交する平面形状が方形状になっており、本実施形態では例えば長辺及び短辺を有する長方形で形成されている。本実施形態において、アンテナ４は、例えばＸ方向に沿う長辺方向の長さ４Ｌが約３ｍｍ、Ｘ方向と直交するＹ方向に沿う短辺方向の幅４Ｗが約５６ｍｍになっている。アンテナ４は、これに限定されないが、例えば、Ｃｕ箔からなるベース部材と、このベース部材の表面を覆うようにして形成されたＳｎメッキ層とを有する構成になっている。
【００１８】
本実施形態において、半導体チップ２の厚さ２Ｔは例えば約６０μｍ、アンテナ４の厚さは例えば約１９μｍ、突起状電極３の高さは例えば約１５μｍ、樹脂７の最も厚い部分での厚さは例えば約５０μｍになっており、これらの厚さを加味した無線タグ１の厚さは例えば約１３４μｍになっている。
【００１９】
アンテナ４には、スリット５が設けられている。このスリット５は、図５に示すように、アンテナ４の互いに反対側に位置する２つの長辺のうちの一方の長辺から反対側の他方の長辺に向かって延びる第１の部分５ａと、この第１の部分５ａからアンテナ４の互いに反対側に位置する２つの短辺のうちの一方の短辺に向かって延びる第２の部分５ｂとを有する構成になっている。半導体チップ２は、スリット５の第１の部分５ａを跨ぐようにしてアンテナ４に実装されている。
【００２０】
無線タグ１は、図３に示すように、識別情報を記憶（格納）するメモリ回路２ａと、無線通信用のＲＦ回路２ｂと、これらをつなぐロジック回路２ｃとが基本構成となる集積回路を有し、この集積回路は半導体チップ２に搭載されている。本実施形態の無線タグ１は、内部に電池などの電源を備えておらず、例えば読み取り装置（リーダー）９が発した電波をアンテナ４を介して受け取り、受け取った電波を使って電磁誘導で発電し、発電した電源で回路を動かし、記憶（格納）した識別情報を無線で送信するものである。
【００２１】
次に、無線タグ１の製造に使用されるフレーム構造体について、図４及び図５を用いて説明する。
【００２２】
図４及び図５に示すように、フレーム構造体１０は、フレーム本体１１で区画されたアンテナ配置領域１４をＸ方向に沿う長手方向に所定の間隔をおいて複数配置した構成になっており、各アンテナ配置領域１４には複数のアンテナ４が配置されている。フレーム構造体１０の両側（２つの長辺側）には、フレーム本体１０を移動操作するために使用される送り穴（パーフォレーション孔）１３が一定間隔に設けられている。
【００２３】
フレーム構造体１０は、例えば、Ｃｕ又はＣｕ系の合金からなる薄い金属板にエッチング加工を施して所定のアンテナパターンを形成し、その後、金属部の表面にメッキ法でＳｎメッキ層を形成することによって形成される。
【００２４】
各アンテナ配置領域１４において、複数のアンテナ４はＹ方向に沿うフレーム構造体１０の短辺方向に所定の間隔をおいて配置されている。これらのアンテナ４は、フレーム構造体１０の長辺方向における両端が夫々連結部１２を介してフレーム本体１１に連結されている。
【００２５】
次に、無線タグの製造について、図６乃至図９を用いて説明する。図６は無線タグ１の製造工程を示す図（（ａ），（ｂ），（ｃ））であり、図７は、図６に続く無線タグの製造工程を示す図（（ａ），（ｂ））であり、図８は、図７に続く無線タグの製造工程を示す図（（ａ），（ｂ））であり、図９は、図８に続く無線タグの製造工程を示す図（（ａ），（ｂ））である。
【００２６】
まず、半導体ウエハ２０を準備する。半導体ウエハ２０の主面（回路形成面）には、ダイシング領域で区画された複数のチップ形成領域が行列状に配置されている。この各チップ形成領域には、メモリ回路２ａ、無線通信用のＲＦ回路２ｂ、及びロジック回路２ｃを含む集積回路が形成されており、更に複数の突起状電極３が形成されている。
【００２７】
次に、図６（ａ）に示すように、半導体ウエハ２０の主面がバックグラインドテープ２１と向かい合う状態でバックグラインドテープ２１に半導体ウエハ２０を貼り付け、その後、半導体ウエハ２０の裏面にバックグラインド処理及びエッチング処理を施して、半導体ウエハ２０の厚さを薄くする。本実施形態では、半導体ウエハ２０の厚さが例えば約６０μｍ程度になるように処理を施す。
【００２８】
次に、図６（ｂ）に示すように、ダイシングテープ２２に半導体ウエハ２０を貼り付け、その後、半導体ウエハ２０のダイシング領域をダイシングブレード２３でダイシングして、複数の半導体チップ２を形成する。
【００２９】
次に、図６（ｃ）に示すように、ダイシングテープ２２から位置決め台２４に半導体チップ２をコレット２６で順次搬送する。位置決め台２４には複数の開口部を有する整列マスク２４が配置され、この整列マスク２４の各開口部に半導体チップ２を搬送して、半導体チップ２の位置決めを行う。
【００３０】
次に、図６（ｄ）に示すように、多列コレット２７で複数の半導体チップ２を吸引し、図７（ａ）に示すように、ヒートステージ２８に複数の半導体チップ２を一括して搬送する。半導体チップ２の一括搬送は、アンテナ配置領域１４毎に行う。
【００３１】
次に、図７（ｂ）に示すように、複数のアンテナ４と複数の半導体チップ２とが夫々向かい合うようにフレーム構造体１０を位置決めし、その後、図７（ｃ）に示すように、突起状電極３にアンテナ４を圧着ツール２９で圧着し、複数のアンテナ４と複数の半導体チップ２とを一括して夫々電気的に接続する。この工程において、複数の半導体チップ２は、複数のアンテナ４に夫々一括して実装される。半導体チップ２とアンテナ４との接続は、半導体チップ２及びアンテナ４をヒートステージ２８及び圧着ツール２９で加熱しながら行う。本実施形態において、半導体チップ２とアンテナ４との接続は、例えばアンテナ配置領域１４毎に行う。
【００３２】
次に、図８（ａ）に示すように、マルチノズル３０を使用し、各アンテナ４と各半導体チップ２との間に樹脂６を一括して注入し、各半導体チップ２の主面を樹脂封止する。本実施形態において、樹脂６の一括注入は、例えばアンテナ配置領域１４毎に行う。また、樹脂６の注入は、アンテナ４の裏面からアンテナ４に設けられたスリット５を通して行う。この時、半導体チップ２の主面と向かい合う位置にノズルを配置した状態で行う。樹脂６としては例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂を用いる。この工程において、アンテナ４の裏面であって、半導体チップ２の主面と向かい合う位置からスリット５の第１の部分５ａを通して樹脂６を注入することにより、半導体チップ２の側面側からアンテナ４と半導体チップ２との間に樹脂注入する場合と比較して、半導体チップ２の主面を確実に樹脂封止することができる。
【００３３】
次に、図８（ｂ）に示すように、マルチノズル３０を使用し、各半導体チップ２の裏面に樹脂７を一括して塗布して、各半導体チップ２の裏面を樹脂７で覆う。樹脂７の一括塗布は、例えばアンテナ配置領域１４毎に行う。樹脂７としては例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂を用いる。この工程により、図１及び図２に示す無線タグ１がほぼ完成する。
【００３４】
この後、フレーム構造体１０を切断し、図９に示すように、アンテナ４の長手方向に複数のアンテナ４が連結されたアンテナ連結体３１を形成する。このアンテナ連結体３１は、リールに巻き付けられて保管される。
【００３５】
図１０は、無線タグ１を内蔵した紙の模式的断面図である。
【００３６】
図１０に示すように、無線タグ１は、紙３５の中に内蔵されている。紙３５の厚さ３５Ｔは例えば約２００μｍに設定されている。
【００３７】
次に、紙３５の製造について、図１１乃至図１３を用いて説明する。図１１は、紙の製造に使用される抄紙機の概略構成を示すブロック図であり、図１２は、紙の製造に使用される巻替機（リワイヤダー）の概略構成を示すブロック図であり、図１３は、紙の製造に使用される断裁機（カッター）の概略構成を示すブロック図である。
【００３８】
図１１に示すように、抄紙機４０は、連続した第１の表層（紙原料）３５ａを形成するための抄網部４１ａと、連続した第２の表層（紙原料）３５ｂを形成するための抄網部４１ａと、上下１組のロール間に第１及び第２の表層（３５ａ，３５ｂ）を通過させ圧縮し、これらの表層から水を搾って単一の紙にする圧搾部４２と、単一の紙を乾燥させる乾燥部４３と、単一の紙に表面処理を施す表面処理部４４と、単一の紙の湿度を調節する調湿部４５と、単一の紙を巻き取る巻き取り部４６と、第１の表層３５ａと第２の表層３５ｂとの間に無線タグ１を挿入して挟み込む挿入部４７とを有する構成になっている。この抄紙機４０による紙３５の形成は、第１の紙層３５ａと第２の紙層３５ｂとの間に無線タグ１を挟み込んで第１及び第２の紙層を圧縮することによって行われる。無線タグ１は、所定の間隔をおいて順次挿入される。
【００３９】
抄網部４１ａ及び４１ｂは、これに限定されないが、例えば円網機で構成されている。円網機は、表面を金網で構成する円筒を原料おけに浸して回転させ、円筒内外の水位差金網上に紙層を形成し、これをエンドレスの毛布に移し取る。
【００４０】
巻き取り部４６で巻き取られた紙３５は、図１２に示す巻替機５１によってローラに巻き取られる。ローラに巻き取られた紙３５は、断裁機５２によって所定の大きさに切断される。
【００４１】
このように、記録された識別情報を無線で送信する無線タグ１を有する紙３５の製造において、第１の紙層３５ａと第２の紙層３５ことの間に無線タグ１を挟み込んで第１及び第２の紙層（３５ａ，３５ｂ）を圧縮することにより、紙３５の中に無線タグ１を確実に内蔵させることができる。また、紙層の表面張力の影響を受けないため、アンテナ４が大きい無線タグ１においても紙３５の中に確実に内蔵させることができる。
【００４２】
記録された識別情報を無線で送信する無線タグ１の製造において、フレーム本体１１に支持されたアンテナ４を有するフレーム構造体１０と、主面に突起状電極３が配置された半導体チップ２とを準備する工程と、
突起状電極３を介在してアンテナ４と半導体チップ２とを電気的に接続する工程と、
アンテナ４と半導体チップ２との間に樹脂６を注入する工程とを含む。これにより、薄型化に好適な無線タグ１を製造することができる。
【００４３】
記録された識別情報を無線で送信する無線タグの製造方法において、
フレーム本体に支持された複数のアンテナを有するフレーム構造体と、主面に突起状電極が配置された複数の半導体チップとを準備する工程と、
前記突起状電極を介在して前記複数のアンテナと前記複数の半導体チップとを一括して夫々電気的に接続する工程と、
前記各アンテナと前記各半導体チップとの間に樹脂を一括して注入する工程とを含むことにより、無線タグ１の製造におけるスループットを高めことができるため、無線タグの低コスト化を図ることができる。
【００４４】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００４５】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００４６】
本発明によれば、紙の中に無線タグを確実に内蔵させることができる。
【００４７】
本発明によれば、無線タグの薄型化を図ることができる。
【００４８】
本発明によれば、無線タグの低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である紙に内蔵される無線タグの概略構成を示す図（（ａ）は模式的平面図，（ｂ）は模式的断面図）である。
【図２】図１（ａ）の一部を拡大した模式的断面図である。
【図３】図１の無線タグと読み出し装置（リーダー）とを示すブロック図である。
【図４】図１の無線タグの製造に使用されるフレーム構造体の一部を示す模式的平面図である。
【図５】図４の一部を拡大した模式的平面図である。
【図６】図１の無線タグの製造工程を示す図（（ａ），（ｂ），（ｃ））である。
【図７】図６に続く無線タグの製造工程を示す図（（ａ），（ｂ））である。
【図８】図７に続く無線タグの製造工程を示す図（（ａ），（ｂ））である。
【図９】図８に続く無線タグの製造工程を示す図（（ａ），（ｂ））である。
【図１０】図１の無線タグを内蔵した紙の模式的断面図である。
【図１１】図１０の紙の製造に使用される抄紙機の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】図１０の紙の製造に使用される巻替機（リワイヤダー）の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】図１０の紙の製造に使用される断裁機（カッター）の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…無線タグ、２…半導体チップ、２ａ…メモリ回路、２ｂ…ＲＦ回路、２ｃ…ロジック回路、３…突起状電極、４…アンテナ、５…スリット、６，７…封止樹脂、９…読み取り装置、
１０…アンテナフレーム構造体、１１…フレーム本体、１２…連結部、１３…送り穴、１４…アンテナ配置領域、
２０…半導体ウエハ、２１…バックグラインドテープ（保持テープ）、２２…ダイシングテープ（保持テープ）、２３…ダイシングブレード、２４…台、２５…整列マスク、２６…コレット、２７…多列コレット、２８…ヒートステージ、２９…圧着ツール、３０…マルチノズル。

Claims (9)

1. 記録された識別情報を無線で送信する無線タグを有する紙の製造方法であって、
   第１の紙層と第２の紙層との間に前記無線タグを挟み込んで前記第１及び第２の紙層を圧縮する工程を含むことを特徴とする紙の製造方法。
2. 請求項１に記載の紙の製造方法において、
   前記無線タグは、長辺及び短辺を有するアンテナと、前記アンテナよりも平面サイズが小さい半導体チップであって、前記アンテナに突起状電極を介在して実装された半導体チップとを有する構成になっていることを特徴とする紙の製造方法。
3. 記録された識別情報を無線で送信する無線タグを準備する工程と、
   連続して流れる第１の紙層と第２の紙層との間に所定の間隔をおいて前記無線タグを順次挿入する工程と、前記無線タグが挿入された前記第１及び第２の紙層を圧着して紙を形成する工程と、前記紙を巻き取る工程とを含むことを特徴とする紙の製造方法。
4. 記録された識別情報を無線で送信する無線タグの製造方法であって、
   フレーム本体に支持されたアンテナを有するフレーム構造体と、主面に突起状電極が配置された半導体チップとを準備する工程と、
   前記突起状電極を介在して前記アンテナと前記半導体チップとを電気的に接続する工程と、
   前記アンテナと前記半導体チップとの間に樹脂を注入する工程とを有することを特徴とする無線タグの製造方法。
5. 請求項４に記載の無線タグの製造方法において、
   前記アンテナは、前記半導体チップの主面と向かい合う部分にスリットを有し、
   前記樹脂の注入は、前記スリットを通して行うことを特徴とする無線タグの製造方法。
6. 請求項４に記載の無線タグの製造方法において、
   前記半導体チップの主面と反対側の裏面に樹脂を塗布する工程を更に含むことを特徴とする無線タグの製造方法。
7. フレーム本体に支持された複数のアンテナを有するフレーム構造体と、主面に突起状電極が配置された複数の半導体チップとを準備する工程と、
   前記突起状電極を介在して前記複数のアンテナと前記複数の半導体チップとを一括して夫々電気的に接続する工程と、
   前記各アンテナと前記各半導体チップとの間に樹脂を一括して注入する工程とを含むことを特徴とする無線タグの製造方法。
8. 請求項７に記載の無線タグの製造方法において、
   前記アンテナは、前記半導体チップの主面と向かい合う部分にスリットを有し、
   前記樹脂の注入は、前記スリットを通して行うことを特徴とする無線タグの製造方法。
9. 請求項７に記載の無線タグの製造方法において、
   前記各半導体チップの主面と反対側の裏面に樹脂を一括して塗布する工程を更に含むことを特徴とする無線タグの製造方法。

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