JP2005063081A - Rfid tag - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the breakage of an IC chip or its circumference circuit, using a simple composition. <P>SOLUTION: A substrate 103 has an antenna coil 12 pattern formed at its upper surface, and has a slit opening 106 which extends in a range extending from the edge to the near position of the antenna coil 12 formed at its one corner part. An IC chip 10, including a memory and a control circuit, is sealed inside a hollow ceramics package 17. This ceramics package 17 is inserted and mounted on the bottom side of the substrate 103, striding across the slit opening 106. After being mounted, the substrate 103 is set to an under dish 102 made of resin, and resin is injected into the space between the ceramics package 17 and the substrate 103 via slit opening 106. After this, the substrate 103 and the under dish 102 are introduced into a metal mold, and the whole substrate 103 is resin-sealed by resin filling of an upper dish 101 and of the inside of the under dish. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、半導体メモリを内蔵し、このメモリに対する情報の読み書きを非接触で行うことが可能なRFIDタグに関する。   The present invention relates to an RFID tag that incorporates a semiconductor memory and can read and write information to and from the memory in a contactless manner.

近年、荷物の管理現場や工場の組立ラインなどには、搬送される物品に種々の情報が書き込まれた記憶媒体を取り付け、この記憶媒体との無線通信により情報を非接触で読み取るシステムが導入されている。このシステムは、RFIDシステム(Radio Frequency Identification System)と呼ばれる。前記物品に取り付けられる記憶媒体は、RFIDタグまたは非接触ICタグなどと呼ばれ、メモリを含むICチップや通信用のアンテナコイルなどを具備する。   In recent years, a storage system in which various kinds of information are written is attached to goods to be transported, and a system that reads information in a non-contact manner by wireless communication with the storage medium has been introduced in the baggage management site and factory assembly lines. ing. This system is called an RFID system (Radio Frequency Identification System). A storage medium attached to the article is called an RFID tag or a non-contact IC tag, and includes an IC chip including a memory, an antenna coil for communication, and the like.

図12は、従来のRFIDタグの構成例を示す。
このRFIDタグは、ICチップ81が実装された基板83やアンテナコイル82を樹脂封止した構成のものである。図12(1)は、封止前の基板83やアンテナコイル82の配置例を、図12(2)は、成形後の本体部80の内部構成を、それぞれ示す。
FIG. 12 shows a configuration example of a conventional RFID tag.
This RFID tag has a structure in which a substrate 83 on which an IC chip 81 is mounted and an antenna coil 82 are sealed with resin. FIG. 12A shows an arrangement example of the substrate 83 and the antenna coil 82 before sealing, and FIG. 12B shows the internal configuration of the main body 80 after molding.

図示例のRFIDタグは、樹脂製の下皿80aの上面中央部に基板83が配備されるとともに、この基板83を取り囲むようにアンテナコイル82が配備されている。前記基板83には、前記したICチップ81のほかにコンデンサなどの電子部品84が実装され、これらの部品を接続する配線パターン(図示せず。)が形成される。前記アンテナコイル82は、基板83上の電極パターン(図示せず。)に接続される。   In the illustrated RFID tag, a substrate 83 is provided at the center of the upper surface of a resin lower plate 80 a, and an antenna coil 82 is provided so as to surround the substrate 83. In addition to the IC chip 81 described above, an electronic component 84 such as a capacitor is mounted on the substrate 83, and a wiring pattern (not shown) for connecting these components is formed. The antenna coil 82 is connected to an electrode pattern (not shown) on the substrate 83.

前記基板83上のICチップ81、電子部品84、およびこれら部品間の配線を含む領域Rには、上方から樹脂86が被せられる。この後、前記下皿80aは金型に導入され、その上方や周囲が成形されて本体部80が完成する。   The region 86 including the IC chip 81, the electronic component 84, and the wiring between these components on the substrate 83 is covered with a resin 86 from above. Thereafter, the lower plate 80a is introduced into a mold, and the upper portion and the periphery thereof are molded to complete the main body 80.

また下記の特許文献1には、樹脂により固定されたICチップ(この文献では「固体識別子」と記載。)の周辺に断熱材を配備した構成のRFIDタグが開示されている。   Further, Patent Document 1 below discloses an RFID tag having a configuration in which a heat insulating material is provided around an IC chip (described as “solid identifier” in this document) fixed by a resin.

特許2825326号 公報 (第3頁右欄、第1図 参照。)Japanese Patent No. 2825326 (refer to page 3, right column, Fig. 1)

図12に示した構成のRFIDタグでは、ICチップ81などの部品を被覆する樹脂86は、部品とは異なる度合で熱膨張したり収縮したりする。このため、完成したRFIDタグを温度変化の大きな環境で使用すると、部品と樹脂86との間の前記膨張度合や収縮度合の差に基づく応力が部品やその接合部などにかかり、部品が破壊されたり、接合部が外れるなどの故障が発生する可能性がある。   In the RFID tag having the configuration shown in FIG. 12, the resin 86 that covers a component such as the IC chip 81 thermally expands or contracts at a degree different from that of the component. For this reason, when the completed RFID tag is used in an environment with a large temperature change, stress based on the difference between the degree of expansion and the degree of contraction between the part and the resin 86 is applied to the part and its joint, and the part is destroyed. Or failure such as disconnection of joints may occur.

特許文献1に開示されたRFIDタグでは、ICチップを被覆する樹脂の周囲に断熱材が配備されるので、樹脂の急激な温度変化を防止することができる。しかしながら、このRFIDタグでは、断熱処理のために部品点数が多くなり、コスト高や大型化を招く、という問題が生じる。   In the RFID tag disclosed in Patent Document 1, since a heat insulating material is provided around the resin covering the IC chip, it is possible to prevent a rapid temperature change of the resin. However, this RFID tag has a problem that the number of parts is increased due to heat insulation treatment, resulting in high cost and large size.

この発明は上記問題点に着目してなされたもので、簡易な構成でICチップやその周囲回路の損傷を防止し、温度変化に強く、寿命の長いRFIDタグを提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide an RFID tag that has a simple configuration and prevents damage to an IC chip and its peripheral circuits, is resistant to temperature changes, and has a long lifetime.

この発明にかかるRFIDタグは、メモリを含むICチップが封入された保護パッケージと、アンテナコイルと、前記保護パッケージおよびアンテナコイルを封止する樹脂とを具備する。前記保護パッケージのICチップの収容部は中空状態で維持されるとともに、保護パッケージの外周面には、前記ICチップに接続された電極端子が配備される。   An RFID tag according to the present invention includes a protective package enclosing an IC chip including a memory, an antenna coil, and a resin that seals the protective package and the antenna coil. The IC chip housing portion of the protective package is maintained in a hollow state, and electrode terminals connected to the IC chip are arranged on the outer peripheral surface of the protective package.

上記において、ICチップには、メモリのほか、このメモリに情報を読み書きするための制御回路、情報の送受信のための変調回路や復調回路、および電源生成回路などを含ませることができる。このICチップは、たとえば、保護パッケージの内底面に配備され、ワイヤボンディングにより前記保護パッケージ側の電極端子に接続することができる。   In the above, the IC chip can include a control circuit for reading and writing information in the memory, a modulation circuit and a demodulation circuit for transmitting and receiving information, a power generation circuit, and the like in addition to the memory. This IC chip is disposed on the inner bottom surface of the protective package, for example, and can be connected to the electrode terminal on the protective package side by wire bonding.

保護パッケージは、後記するセラミクスのほか、金属、成形用樹脂など、耐熱性および耐圧性を具備する材料により製作されるのが望ましい。また、ICチップが収容された後の保護パッケージは、密封されるのが望ましい。また、保護パッケージの前記収容空間には、乾燥空気または窒素ガスなど、防湿効果の高い気体を満たすのが望ましい。   The protective package is preferably made of a material having heat resistance and pressure resistance such as a metal, a molding resin, etc. in addition to the ceramics described later. Further, it is desirable that the protective package after the IC chip is accommodated be sealed. In addition, it is desirable that the housing space of the protective package is filled with a gas having a high moisture-proof effect such as dry air or nitrogen gas.

上記構成のRFIDタグは、上記した保護パッケージへのICチップの封入工程や、前記保護パッケージの電極をアンテナコイルに接続する工程を経た後、保護パッケージおよびアンテナコイルを樹脂封止することにより生産することができる。なお、回路安定化などのために、コンデンサなどの電子部品を組み込む場合には、これらの電子部品も保護パッケージ内に収容するのが望ましい。   The RFID tag having the above configuration is produced by encapsulating the protection package and the antenna coil with resin after enclosing the IC chip in the protection package and connecting the electrodes of the protection package to the antenna coil. be able to. In addition, when incorporating electronic components such as a capacitor for circuit stabilization, it is desirable to accommodate these electronic components in a protective package.

この発明によれば、ICチップは、耐熱性および耐圧性を具備する保護パッケージ内の収容空間に配備されるので、温度変化の大きい環境に置かれても、封止樹脂の膨張や収縮がICチップに直接影響を及ぼすおそれがない。したがって、ICチップが損傷したり、その接合部が切断されるのを防止することができる。   According to the present invention, since the IC chip is disposed in the accommodation space in the protective package having heat resistance and pressure resistance, the expansion and contraction of the sealing resin is caused by the IC even in an environment where the temperature changes greatly. There is no risk of directly affecting the chip. Therefore, it is possible to prevent the IC chip from being damaged or the joint portion from being cut.

この発明にかかるRFIDタグの好ましい態様では、前記保護パッケージとして、セラミクスの成形体が使用される。このようにすれば、樹脂封止時に高温環境に置かれたり、成形のための圧が加えられたり、完成後に温度変化の大きい環境で使用されたりした場合にも、保護パッケージに変形や損傷が生じるおそれがない。したがって、ICチップの収容部の空間を安定して維持し、ICチップの封入状態を保つことができる。
なお、この態様にかかる保護パッケージは、全体がセラミクスで成形されてもよいが、これに限らず、たとえばICチップの収容部を塞ぐ蓋部などの一部の部材を、他の材料(たとえば金属)により形成してもよい。
In a preferred aspect of the RFID tag according to the present invention, a ceramic molded body is used as the protective package. In this way, even if the resin is sealed in a high temperature environment, pressure is applied for molding, or it is used in an environment with a large temperature change after completion, the protective package will not be deformed or damaged. There is no risk. Therefore, the space of the IC chip housing portion can be stably maintained and the IC chip can be kept sealed.
The protective package according to this aspect may be entirely formed of ceramics, but is not limited thereto, and for example, some members such as a lid portion that closes the IC chip housing portion may be made of other materials (for example, metal ).

さらに、この発明にかかるRFIDタグの他の好ましい一態様では、前記アンテナコイルは所定大きさの基板上に印刷されたコイルパターンであって、この基板上に前記保護パッケージが実装される。また前記樹脂は、前記アンテナコイルおよび保護パッケージを含む基板全体を被覆する。なお、前記基板には、コイルパターンのほか、このコイルパターンを保護パッケージに接続するための配線パターンを形成することができる。   Furthermore, in another preferable aspect of the RFID tag according to the present invention, the antenna coil is a coil pattern printed on a substrate having a predetermined size, and the protective package is mounted on the substrate. The resin covers the entire substrate including the antenna coil and the protective package. In addition to the coil pattern, a wiring pattern for connecting the coil pattern to the protective package can be formed on the substrate.

上記の基板を使用するタイプのRFIDタグには、つぎの3つの態様を考えることができる。
まず1番目の態様では、前記保護パッケージは、前記基板の所定位置に挿入実装される。すなわち、保護パッケージの前記電極端子をリードとして形成し、基板に形成された挿入孔に挿入する方法により、保護パッケージを基板に実装することになる。
The following three modes can be considered for the type of RFID tag using the above substrate.
In the first aspect, the protective package is inserted and mounted at a predetermined position on the substrate. That is, the protective package is mounted on the substrate by a method in which the electrode terminals of the protective package are formed as leads and inserted into insertion holes formed in the substrate.

保護パッケージを前記基板に表面実装した場合、保護パッケージと基板との熱膨張度合や収縮度合の差による応力が半田を含む接合部位にかかり、接合部位の破損を招くおそれがある。これに対し、上記の態様によれば、基板に挿入されたリードによって、保護パッケージと基板との膨張や収縮の差を緩和することができ、保護パッケージと基板との接合状態を安定して維持することができる。   When the protective package is surface-mounted on the substrate, stress due to the difference in the degree of thermal expansion and contraction between the protective package and the substrate is applied to the joint portion including the solder, and the joint portion may be damaged. On the other hand, according to the above aspect, the lead inserted into the substrate can alleviate the difference in expansion and contraction between the protective package and the substrate, and stably maintain the bonding state between the protective package and the substrate. can do.

つぎに、2番目の態様では、前記基板の保護パッケージの実装位置に所定大きさの孔部が形成される。前記保護パッケージは、この孔部をまたいだ状態で前記基板に挿入実装される。   Next, in the second aspect, a hole having a predetermined size is formed at the mounting position of the protective package on the substrate. The protective package is inserted and mounted on the substrate in a state of straddling the hole.

基板に孔部を設けない場合には、保護パッケージを実装した後の基板を樹脂封止すると、保護パッケージと基板との間に空気層が残るおそれがある。この場合、高温環境下で空気層が膨張すると、保護パッケージや基板やリードに空気膨張に対する応力が発生し、基板が損傷したり、基板とリードとの接合部が外れるなどの故障が生じる可能性がある。   When a hole is not provided in the substrate, an air layer may remain between the protective package and the substrate if the substrate after mounting the protective package is resin-sealed. In this case, if the air layer expands in a high-temperature environment, the protective package, the substrate, and the leads may be stressed against the air expansion, causing damage such as damage to the substrate and disconnection between the substrate and the lead. There is.

上記の態様によれば、基板には、セラミクスパッケージに対向する部分に孔部が形成されるので、この孔部を介して基板と保護パッケージとの間の間隙に十分な樹脂を注入することができ、空気層が残るのを防止することができる。よって、残存空気の膨張による損傷を防止することができる。   According to the above aspect, since the hole is formed in the portion facing the ceramics package, sufficient resin can be injected into the gap between the substrate and the protective package through the hole. It is possible to prevent the air layer from remaining. Therefore, damage due to expansion of the remaining air can be prevented.

さらに、3番目の態様では、前記基板には、その端縁から前記アンテナコイルよりも外側の所定位置までの範囲にスリット孔が形成される。前記保護パッケージは、このスリット孔をまたいだ状態で前記基板に挿入実装される。   Further, in the third aspect, the substrate is formed with a slit hole in a range from an edge of the substrate to a predetermined position outside the antenna coil. The protective package is inserted and mounted on the substrate in a state of straddling the slit hole.

上記のスリット孔は、2番目の態様の孔部に相当するものである。すなわち、この態様においても、基板と保護パッケージとの間に空気が残るのを防止し、基板が損傷したり、基板とリードとの接合部が外れるのを防止することができる。また、スリット孔にすれば、保護パッケージの長さ方向に沿って樹脂を注入することができるから、保護パッケージと基板との間への樹脂注入をより確実に行うことができる。   The slit hole corresponds to the hole of the second aspect. That is, also in this aspect, it is possible to prevent air from remaining between the substrate and the protective package, and to prevent the substrate from being damaged or the joint portion between the substrate and the lead from coming off. If the slit hole is used, the resin can be injected along the length direction of the protective package, so that the resin can be injected more reliably between the protective package and the substrate.

なお、基板が正方形状であり、コイルパターンが円形である場合には、スリット孔は、基板の一角部に形成されるのが望ましい。これは、角部は、他の部分よりも、円形のアンテナコイルに対する距離が長くなるから、保護パッケージを実装するのに十分なスペースを確保できる、という理由による。   When the substrate is square and the coil pattern is circular, the slit hole is preferably formed at one corner of the substrate. This is because the corner portion has a longer distance to the circular antenna coil than the other portions, so that a sufficient space for mounting the protective package can be secured.

この発明にかかるRFIDタグによれば、メモリを含むICチップが保護パッケージの中空内部に封入されるので、ICチップや周囲の配線パターンに応力を発生させる要因を取り除くことができ、ICチップや配線パターンの損傷を防止することができる。よって、温度変化の大きな環境でも壊れにくく、長期使用が可能なRFIDタグを提供することができる。   According to the RFID tag of the present invention, since the IC chip including the memory is enclosed in the hollow inside of the protective package, it is possible to remove the factor that generates stress in the IC chip and the surrounding wiring pattern. Pattern damage can be prevented. Therefore, it is possible to provide an RFID tag that is not easily broken even in an environment with a large temperature change and can be used for a long time.

図1は、RFIDシステムを工場の製造ラインに導入した例を示す。このシステムは、前記製造ラインを効率良く動かすために一連の組立作業に関する情報を管理するもので、RFIDタグ1、アンテナ2、およびコントローラ3を基本構成とする。
なお、以下の説明では、RFIDタグ1を、単に「タグ1」という場合もある。
FIG. 1 shows an example in which an RFID system is introduced into a factory production line. This system manages information related to a series of assembly operations in order to efficiently operate the production line, and has a RFID tag 1, an antenna 2, and a controller 3 as a basic configuration.
In the following description, the RFID tag 1 may be simply referred to as “tag 1”.

前記RFIDタグ1は、物品搬送用のパレット5に取り付けられて、パレット5および組立の製品4とともにラインを移動する。アンテナ2は、このタグ1との交信を行うためのもので、コントローラ3により制御される。コントローラ3は、プログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)であって、前記アンテナ2を介してタグ1に書き込まれた情報を読み取ったり、新たな情報を書き込んだりする。なお、コントローラ3の動作は、図示しない上位機器により制御される。上位機器は、たとえばパーソナルコンピュータであって、前記コントローラ3から得たタグ1の情報を用いて、組立用のロボットや検査装置(いずれも図示せず。)などを動かしたり、タグ1に書き込む新たな情報を生成するなどの制御を行う。   The RFID tag 1 is attached to a pallet 5 for conveying goods, and moves along the pallet 5 and the assembled product 4. The antenna 2 is used for communication with the tag 1 and is controlled by the controller 3. The controller 3 is a programmable logic controller (PLC), and reads information written in the tag 1 via the antenna 2 or writes new information. The operation of the controller 3 is controlled by a host device (not shown). The host device is, for example, a personal computer, and uses the information of the tag 1 obtained from the controller 3 to move an assembly robot, an inspection device (none of which are shown) or to write new data to the tag 1. Control such as generating various information.

図2は、上記RFIDシステムの電気構成を示す。
前記タグ1には、情報を格納するためのメモリ11のほか、アンテナコイル12、復調回路13、変調回路14、電源生成回路15、制御回路16などが組み込まれる。なお、上記構成は、アンテナコイル12を除き、ICチップ10内に組み込まれる。
FIG. 2 shows the electrical configuration of the RFID system.
In addition to the memory 11 for storing information, the tag 1 includes an antenna coil 12, a demodulation circuit 13, a modulation circuit 14, a power generation circuit 15, a control circuit 16, and the like. The above configuration is incorporated in the IC chip 10 except for the antenna coil 12.

前記アンテナ2には、送信用のコイル21、受信用のコイル22、変調回路23、復調回路24、制御回路25などが組み込まれる。また、前記コントローラ3には、制御回路31のほか、アンテナ2、上位機器のそれぞれに対応するインターフェース回路32,33(図中、下位I/F回路32、上位I/F回路33として示す。)が組み込まれる。
なお、前記タグ1、アンテナ2、およびコントローラ3の制御回路16,25,31は、マイクロプロセッサにより構成される。
The antenna 2 includes a transmission coil 21, a reception coil 22, a modulation circuit 23, a demodulation circuit 24, a control circuit 25, and the like. In addition to the control circuit 31, the controller 3 includes interface circuits 32 and 33 corresponding to the antenna 2 and the higher-level equipment (indicated as a lower I / F circuit 32 and an upper I / F circuit 33 in the figure). Is incorporated.
The tag 1, the antenna 2, and the control circuits 16, 25, 31 of the controller 3 are constituted by a microprocessor.

上記構成において、タグ1がアンテナ2の交信領域に入ると、アンテナ2からの送信波によりタグ1のアンテナコイル12に誘導起電力が生じる。前記電源生成回路15は、このアンテナコイル12に発生した誘導起電力を直流に変換する。前記制御回路16は、この直流の供給を受けて、メモリ11へのアクセスや情報送信のための処理などを実行する。コントローラ3は、前記交信領域にタグ1が入る都度、コマンドや情報を含む送受信処理を複数サイクル実行することによって、各タグ1に対する情報の読み書きを実行する。   In the above configuration, when the tag 1 enters the communication area of the antenna 2, an induced electromotive force is generated in the antenna coil 12 of the tag 1 by a transmission wave from the antenna 2. The power generation circuit 15 converts the induced electromotive force generated in the antenna coil 12 into direct current. The control circuit 16 receives this DC supply and executes processing for accessing the memory 11 and transmitting information. The controller 3 reads / writes information from / to each tag 1 by executing a plurality of cycles of transmission / reception processing including commands and information each time the tag 1 enters the communication area.

以下、上記RFIDシステムで使用されるRFIDタグ1について、3つの実施例を掲げて説明する。   Hereinafter, the RFID tag 1 used in the RFID system will be described with reference to three examples.

図3は、第1の実施例にかかるRFIDタグ1の構成を示す。
このRFIDタグ1は、樹脂製の本体部100(図7に示す。)の内部にプリント基板103(以下、単に「基板103」という)が配備された構成のものである。本体部100は、上皿101と下皿102とを一体化した正方形状のものである。基板103は、上皿101や下皿102よりも小さい略正方形状に形成されており、中央には所定大きさの円形孔104が形成されている。
FIG. 3 shows a configuration of the RFID tag 1 according to the first embodiment.
The RFID tag 1 has a configuration in which a printed circuit board 103 (hereinafter simply referred to as “substrate 103”) is disposed inside a resin main body 100 (shown in FIG. 7). The main body 100 has a square shape in which an upper plate 101 and a lower plate 102 are integrated. The substrate 103 is formed in a substantially square shape smaller than the upper plate 101 and the lower plate 102, and a circular hole 104 of a predetermined size is formed in the center.

この実施例のアンテナコイル12は、基板103の上面にコイルパターンとして印刷されるもので、前記円形孔104を取り囲むように形成される。また、前記基板103の一角部には、端縁からアンテナコイル12の手前位置までの範囲に、所定幅のスリット孔106が形成される。また、このスリット孔106の両側には、それぞれ後記するリード172を挿入するための挿入孔(スルーホール)107が複数個(図示例では4個)ずつ形成される。   The antenna coil 12 of this embodiment is printed as a coil pattern on the upper surface of the substrate 103 and is formed so as to surround the circular hole 104. In addition, a slit hole 106 having a predetermined width is formed in one corner of the substrate 103 in a range from the end edge to a position before the antenna coil 12. A plurality (four in the illustrated example) of insertion holes (through holes) 107 for inserting leads 172 described later are formed on both sides of the slit hole 106, respectively.

この実施例では、前記スリット孔106の形成位置に、前記ICチップ10が封入されたセラミクスパッケージ17を実装するようにしている。このセラミクスパッケージ17は、ICチップ10の収容部171を具備する上面開口のケース体であって、両側面には、前記挿入孔107の数に対応する数のリード172が配備されている。前記ICチップ10は、各リード172と電気接続された状態で前記収容部171の内底面に接着固定される。   In this embodiment, the ceramic package 17 enclosing the IC chip 10 is mounted at the position where the slit hole 106 is formed. The ceramic package 17 is a case body having an opening on the upper surface provided with the accommodating portion 171 of the IC chip 10, and leads 172 corresponding to the number of the insertion holes 107 are provided on both side surfaces. The IC chip 10 is bonded and fixed to the inner bottom surface of the housing portion 171 while being electrically connected to the leads 172.

ICチップ10が収容された後のセラミクスパッケージ17の開口部174には、金属製の蓋部173が被せられる。この蓋部173は、シールド溶接などによりセラミクスパッケージ17に溶着固定される。これにより、前記ICチップ10は、セラミクスパッケージ17の収容部171内に封入された状態となる。   A metal lid 173 is placed over the opening 174 of the ceramic package 17 after the IC chip 10 is accommodated. The lid 173 is welded and fixed to the ceramic package 17 by shield welding or the like. As a result, the IC chip 10 is sealed in the housing portion 171 of the ceramic package 17.

前記上皿101および下皿102は、PPS樹脂(ポリフェンレンサルファイド)などの耐熱性の高い樹脂により形成される(後記する充填用樹脂にも、同様の樹脂材料が用いられる。)。下皿102の端縁には、全周にわたって所定高さの壁部102aが形成される。この壁部102aの内周は、前記基板103の外周に対応する形状および大きさを具備するもので、前記基板103は、この内周の上端縁に嵌め込まれて支持される。
なお、前記セラミクスパッケージ17は、基板103の裏面側に取り付けられるので、前記壁部102aの高さは、セラミクスパッケージ17の高さよりも十分に大きく形成される。また、基板103を取り付けた後の下皿102の内底面と基板103との間の空間には、樹脂が充填される。
The upper plate 101 and the lower plate 102 are formed of a resin having high heat resistance such as PPS resin (polyphenylene sulfide) (the same resin material is used for the filling resin described later). A wall portion 102 a having a predetermined height is formed on the edge of the lower plate 102 over the entire circumference. The inner periphery of the wall portion 102a has a shape and a size corresponding to the outer periphery of the substrate 103, and the substrate 103 is fitted into and supported by the upper edge of the inner periphery.
Since the ceramic package 17 is attached to the back side of the substrate 103, the height of the wall portion 102 a is sufficiently larger than the height of the ceramic package 17. In addition, the space between the inner bottom surface of the lower dish 102 and the substrate 103 after the substrate 103 is attached is filled with resin.

上皿101は、下皿102と同一の大きさおよび形状を具備する平板状に形成される。この上皿101は、後記する金型成形により、前記基板103を支持した下皿102に一体に形成される。なお、上皿101および下皿102の中央部には、それぞれ所定大きさの孔部108a,108b(108bは図5に示す。)が形成される。これらの孔部108a,108bは、上皿101と下皿102とが一体化されると、前記基板103の円形孔104を介して連通する。この連通孔は、前記パレット5にタグ1を固定する際のネジの挿入孔となる。
また、上皿101および下皿102の各角部のうち、前記セラミクスパッケージ17の実装位置に対応する角部は、切り欠かれた形状となる。これは、ユーザーにICチップ10の配置位置を認識させたり、取付時にタグ1の方向を定めるなどの目的によるものである。
The upper plate 101 is formed in a flat plate shape having the same size and shape as the lower plate 102. The upper plate 101 is formed integrally with the lower plate 102 that supports the substrate 103 by die molding described later. In addition, holes 108a and 108b (108b is shown in FIG. 5) having predetermined sizes are formed in the central portions of the upper plate 101 and the lower plate 102, respectively. These holes 108 a and 108 b communicate with each other through the circular hole 104 of the substrate 103 when the upper plate 101 and the lower plate 102 are integrated. This communication hole becomes a screw insertion hole when the tag 1 is fixed to the pallet 5.
Of the corner portions of the upper plate 101 and the lower plate 102, the corner portions corresponding to the mounting positions of the ceramics package 17 are cut out. This is for the purpose of allowing the user to recognize the arrangement position of the IC chip 10 and determining the direction of the tag 1 at the time of attachment.

つぎに、上記のRFIDタグ1の製造方法について説明する。まず、アンテナコイル12やスリット孔106が形成された基板103を形成する工程、セラミクスパッケージ17を成形する工程などが実行された後、セラミクスパッケージ17内にICチップ10を封入する工程、ICチップ10が封入されたセラミクスパッケージ17を前記基板103に実装する工程が実行される。   Next, a method for manufacturing the RFID tag 1 will be described. First, after the step of forming the substrate 103 on which the antenna coil 12 and the slit hole 106 are formed, the step of forming the ceramic package 17 and the like are executed, the step of encapsulating the IC chip 10 in the ceramic package 17, the IC chip 10 A step of mounting the ceramic package 17 enclosing the substrate on the substrate 103 is performed.

図4は、前記セラミクスパッケージ17内にICチップ10を封入する工程と、封入処理後のセラミクスパッケージ17を基板103に実装する工程とを示す。
ICチップ10を封入する工程では、ICチップ10の本体を前記収容部171の内底面にボンディングするとともに、ワイヤボンディングによりICチップ10の各電極(図示せず。)をそれぞれ所定のリードに接続する。図中の175はこの接続のためのワイヤを抜粋して示したものである。ワイヤボンディングが終了すると、前記開口部174に蓋部173を被せ、シールド溶接などにより密封する。なお、これら一連の工程は窒素雰囲気下で行われるため、密封後のICチップ10の周囲空間も窒素雰囲気となる。
FIG. 4 shows a process of encapsulating the IC chip 10 in the ceramic package 17 and a process of mounting the ceramic package 17 after the encapsulation process on the substrate 103.
In the process of encapsulating the IC chip 10, the main body of the IC chip 10 is bonded to the inner bottom surface of the housing portion 171, and each electrode (not shown) of the IC chip 10 is connected to a predetermined lead by wire bonding. . 175 in the figure is an extracted wire for this connection. When the wire bonding is completed, the opening 174 is covered with a lid 173 and sealed by shield welding or the like. Since these series of steps are performed under a nitrogen atmosphere, the space around the IC chip 10 after sealing is also a nitrogen atmosphere.

封入工程終了後のセラミクスパッケージ17は、前記したように、基板103の裏面側に実装される。この実装工程では、セラミクスパッケージ17を前記スリット孔106にまたがるように配備し、各リード172を前記挿入孔107に挿入した後、挿入方向と反対側(すなわち基板103の表面側)で半田付けを行う。   The ceramic package 17 after the encapsulation process is mounted on the back side of the substrate 103 as described above. In this mounting process, the ceramic package 17 is disposed so as to straddle the slit hole 106, and after inserting each lead 172 into the insertion hole 107, soldering is performed on the opposite side to the insertion direction (that is, the surface side of the substrate 103). Do.

つぎの工程では、セラミクスパッケージ17が実装された基板103を、あらかじめ成形された下皿102(ただし、外周面は最終工程で整えられる。)に載せ、前記スリット孔106を介して前記セラミクスパッケージ17と基板103との間の空間に樹脂を充填する。
図5(1)は、下皿102に基板103が支持された状態を真上から見たものであり、図5(2)は、図5(1)のA−A線に沿う断面を若干拡大して示す。図示のように、前記セラミクスパッケージ17は、基板103と下皿102との空間内に配備されるとともに、底面が樹脂110(網点で示す。)により被覆された状態となる。
In the next step, the substrate 103 on which the ceramic package 17 is mounted is placed on a pre-formed lower plate 102 (however, the outer peripheral surface is prepared in the final step), and the ceramic package 17 is inserted through the slit hole 106. The resin is filled in the space between the substrate 103 and the substrate 103.
FIG. 5A is a view of the state in which the substrate 103 is supported on the lower plate 102 as seen from directly above, and FIG. 5B is a slightly cross-sectional view taken along the line AA in FIG. Enlarged view. As shown in the figure, the ceramic package 17 is disposed in the space between the substrate 103 and the lower plate 102, and the bottom surface is covered with a resin 110 (shown by a halftone dot).

つぎに、基板103が支持された下皿102を金型内に入れて、その上方に上皿101を一体成形する工程が実行される。図6は、この成形工程を示すもので、図中の61は上皿101を成形するための上型、62は下皿102の外周部分を成形するための下型である。この上型61と下型62との接合位置に設けられた注入口63から樹脂109を注入し、押圧処理を施すことにより、上皿101と下皿102とが一体化された本体部100が完成する。なお、注入口63からの樹脂は、前記下皿102の底面と基板103との空間にも導かれる。   Next, the process of putting the lower plate 102 on which the substrate 103 is supported in the mold and integrally molding the upper plate 101 thereabove is performed. FIG. 6 shows this molding process, in which 61 is an upper mold for molding the upper plate 101, and 62 is a lower mold for molding the outer peripheral portion of the lower plate 102. By injecting the resin 109 from the injection port 63 provided at the joining position of the upper mold 61 and the lower mold 62 and performing a pressing process, the main body 100 in which the upper plate 101 and the lower plate 102 are integrated is obtained. Complete. The resin from the injection port 63 is also guided to the space between the bottom surface of the lower dish 102 and the substrate 103.

図7は、この最終成形品の内部構成を示すもので、セラミクスパッケージ17の本体やリード172を含む基板103全体が本体部100を構成する樹脂に埋設された状態となる。ただし、セラミクスパッケージ17内の収容部171は中空のまま維持され、ICチップ10やワイヤ175は、樹脂で被覆されない状態に置かれている。   FIG. 7 shows the internal configuration of this final molded product. The entire substrate 103 including the main body of the ceramic package 17 and the leads 172 is embedded in the resin constituting the main body 100. However, the accommodating portion 171 in the ceramic package 17 is maintained hollow, and the IC chip 10 and the wire 175 are placed in a state where they are not covered with resin.

前記図6に示した最終工程では、成形時の樹脂温度が高温になるため、セラミクスパッケージ17と樹脂109との間の熱膨張度合や収縮度合の差により、セラミクスパッケージ17に応力がかかる。しかしながら、セラミクスは強固な材料であるので、応力を受けても壊れにくい。また、ICチップ10やワイヤ175は、セラミクスパッケージ17の空間内に配置されているので、ICチップ10やワイヤ175に、樹脂109とセラミクスパッケージ17との膨張差や収縮差に起因する応力が直接かかることはない。したがって、温度変化の大きな環境で使用しても、ICチップ10が損傷したり、ワイヤ175の接合が外れるような故障が起こりにくく、タグ1の寿命を長くすることができる。   In the final process shown in FIG. 6, since the resin temperature at the time of molding becomes high, stress is applied to the ceramic package 17 due to the difference in the degree of thermal expansion and contraction between the ceramic package 17 and the resin 109. However, since ceramics is a strong material, it is not easily broken even under stress. Further, since the IC chip 10 and the wire 175 are disposed in the space of the ceramic package 17, the stress caused by the difference in expansion and contraction between the resin 109 and the ceramic package 17 is directly applied to the IC chip 10 and the wire 175. There is no such thing. Therefore, even when used in an environment with a large temperature change, it is difficult for the IC chip 10 to be damaged or a failure such that the wire 175 is disconnected, and the life of the tag 1 can be extended.

また、従来のタグでは、本体部を成形する前にICチップやその接合部が樹脂で被覆されてしまうので、この被覆樹脂とICチップとの間の膨張度合や収縮度合の差に基づく応力によって、ICチップに亀裂が入ったり、接合部が外れるなどの不良が発生する可能性があった。これに対し、この実施例のICチップ10は樹脂で被覆されることがないから、成形時の不良発生を防止でき、製品の歩留まりを向上させることができる。   Further, in the conventional tag, the IC chip and its joint are covered with the resin before the main body is molded. Therefore, due to the stress based on the difference in the degree of expansion and contraction between the coating resin and the IC chip. There is a possibility that defects such as cracks in the IC chip and disconnection of the joints may occur. On the other hand, since the IC chip 10 of this embodiment is not covered with resin, it is possible to prevent the occurrence of defects during molding and to improve the product yield.

また、上記のRFIDタグ1において、前記基板103のセラミクスパッケージ17の実装位置にスリット孔106を形成したのは、基板103を保護し、かつセラミクスパッケージ17と基板103との接合をより強固なものにするためである。   In the RFID tag 1, the slit hole 106 is formed at the mounting position of the ceramic package 17 on the substrate 103 to protect the substrate 103 and strengthen the bonding between the ceramic package 17 and the substrate 103. It is to make it.

図8は、前記基板103にスリット孔106を形成しなかった場合の問題点を示す。この例の基板103が先の実施例の基板103と違うのは、スリット孔106が形成されていない点だけであり、セラミクスパッケージ17が裏面側から挿入実装される点も同様である(図8(1)参照。)。しかしながら、このような構成では、前記図5(2)に示したように、基板103を下皿102にセットした段階でセラミクスパッケージ17と基板103との間に樹脂を充填することは難しくなる。すなわち、この場合には、金型成形時に下型62内に樹脂を注入する方法で対応しなければならなくなる。   FIG. 8 shows a problem when the slit hole 106 is not formed in the substrate 103. The substrate 103 of this example is different from the substrate 103 of the previous embodiment only in that the slit hole 106 is not formed, and the ceramic package 17 is also inserted and mounted from the back side (FIG. 8). (See (1).) However, in such a configuration, it becomes difficult to fill the resin between the ceramics package 17 and the substrate 103 when the substrate 103 is set on the lower plate 102 as shown in FIG. That is, in this case, it is necessary to cope with a method of injecting a resin into the lower mold 62 at the time of molding the mold.

しかしながら、下皿102と基板103との空間に樹脂を注入するだけでは、図8(2)に示すように、基板103とセラミクスパッケージ17との間に空気層111が残る可能性がある。この場合、高温状態になると、前記空気層111の膨張により基板103やリード172に応力が生じ、図8(3)に示すように、基板103が割れたり、前記リード172と基板103との接合が外れるなどの故障が起こる可能性がある。これに対し、上記した実施例では、スリット孔106を介して基板103とセラミクスパッケージ17との間の空間に十分な樹脂を充填して空気層をなくすことができるから、空気膨張に起因した大きな応力を受けることがなく、基板103が破壊されるのを防止することができる。また、基板103とセラミクスパッケージ17との接合状態を安定して維持することができる。   However, simply injecting resin into the space between the lower plate 102 and the substrate 103 may leave an air layer 111 between the substrate 103 and the ceramic package 17 as shown in FIG. In this case, when the temperature becomes high, stress is generated in the substrate 103 and the leads 172 due to the expansion of the air layer 111, and the substrate 103 is broken or the bonding between the leads 172 and the substrate 103 is performed as shown in FIG. There is a possibility of failure such as coming off. On the other hand, in the above-described embodiment, the space between the substrate 103 and the ceramics package 17 can be filled with sufficient resin through the slit hole 106 to eliminate the air layer. It is possible to prevent the substrate 103 from being broken without receiving stress. Further, the bonding state between the substrate 103 and the ceramic package 17 can be stably maintained.

なお、上記の第1実施例では、本体部100を成形する前に、スリット孔106を介して基板103とセラミクスパッケージ17との間に樹脂を充填したが、この樹脂充填工程を行わずに、基板103を下皿102に載せた後にすぐに成形工程に進んでもよい。このようにしても、基板103とセラミクスパッケージ17との間には、上型61に注入された樹脂を前記スリット孔106を介して導くことができるので、本体部100内に空気層が残らないようにすることができ、基板103が破壊されるのを防止することができる。   In the first embodiment, the resin is filled between the substrate 103 and the ceramics package 17 through the slit hole 106 before the main body 100 is molded, but this resin filling step is not performed. Immediately after placing the substrate 103 on the lower plate 102, the process may proceed to the molding process. Even in this case, since the resin injected into the upper mold 61 can be guided between the substrate 103 and the ceramic package 17 through the slit hole 106, no air layer remains in the main body 100. It is possible to prevent the substrate 103 from being destroyed.

つぎに、セラミクスパッケージ17を基板103に実装する方法としては、図9に示すように、セラミクスパッケージ17をリードレス構造にして、基板103に表面実装する方法を採用することもできる。しかしながら、図9の構成では、高温状態になると、基板103とセラミクスパッケージ17との熱膨張度合の差による応力が、接合部の半田178に直接加わり、接合が外れてしまう可能性がある。   Next, as a method of mounting the ceramic package 17 on the substrate 103, a method of mounting the ceramic package 17 on the substrate 103 in a leadless structure as shown in FIG. However, in the configuration of FIG. 9, when the temperature is high, stress due to the difference in thermal expansion between the substrate 103 and the ceramic package 17 is directly applied to the solder 178 at the joint, and the joint may be disconnected.

これに対し、第1実施例のように、前記リード172を挿入孔107に挿入して固定する構成をとると、リード172により基板103とセラミクスパッケージ17との間の熱膨張や収縮の差が緩和される。したがって、表面実装方法を採用した場合よりも、セラミクスパッケージ17と基板103との接合を安定させることができる。   On the other hand, when the lead 172 is inserted into the insertion hole 107 and fixed as in the first embodiment, the difference in thermal expansion and contraction between the substrate 103 and the ceramic package 17 is caused by the lead 172. Alleviated. Therefore, it is possible to stabilize the bonding between the ceramic package 17 and the substrate 103 as compared with the case where the surface mounting method is adopted.

このように、上記第1実施例の構成によれば、ICチップ10とセラミクスパッケージ17との接合や、セラミクスパッケージ17と基板103との接合を安定して維持することができるから、温度変化に強く、寿命の長いタグ1を提供することができる。   As described above, according to the configuration of the first embodiment, the bonding between the IC chip 10 and the ceramic package 17 and the bonding between the ceramic package 17 and the substrate 103 can be stably maintained. The tag 1 that is strong and has a long lifetime can be provided.

図10は、セラミクスパッケージ17を用いたRFIDタグ1の第2の実施例を示す。なお、この実施例では、第1実施例に対応する構成については、同じ符号で示すことにより詳細な説明を省略する。   FIG. 10 shows a second embodiment of the RFID tag 1 using the ceramics package 17. In this embodiment, the configuration corresponding to the first embodiment is denoted by the same reference numeral, and detailed description thereof is omitted.

この第2実施例のタグ1は、銅線121によるアンテナコイル12の内側に基板112を配備し、これらアンテナコイル12と基板112とを樹脂封止した構成をとる。前記基板112には、前記ICチップ10が封入されたセラミクスパッケージ17が実装される。またアンテナコイル12は、基板上の電極パターン(図示せず。)を介してセラミクスパッケージ17に接続される。なお、この実施例の下皿102の上面には、アンテナコイル12や基板112を支持するための凹部(図示せず。)が形成される。また、本体部100の対角関係にある角部に、タグ取付のための孔部113a,113bが形成される。   The tag 1 according to the second embodiment has a configuration in which a substrate 112 is provided inside the antenna coil 12 by a copper wire 121 and the antenna coil 12 and the substrate 112 are sealed with resin. A ceramic package 17 enclosing the IC chip 10 is mounted on the substrate 112. The antenna coil 12 is connected to the ceramic package 17 through an electrode pattern (not shown) on the substrate. A recess (not shown) for supporting the antenna coil 12 and the substrate 112 is formed on the upper surface of the lower plate 102 of this embodiment. In addition, holes 113a and 113b for tag attachment are formed at the corners of the main body 100 that have a diagonal relationship.

上記図10の構成でも、ICチップ10はセラミクスパッケージ17内の空間に配備されるから、温度変化の大きな環境に置かれても、ICチップ10やワイヤ175には、樹脂の膨張や収縮の影響が及ぶおそれがない。よって、ICチップ10の損傷やワイヤ175の接合が外れるのを防止でき、従来のタグよりも温度変化に耐える力を高めることができる。   Even in the configuration of FIG. 10 described above, the IC chip 10 is disposed in the space inside the ceramic package 17, so that the IC chip 10 and the wires 175 are not affected by the expansion and contraction of the resin even if the IC chip 10 is placed in an environment with a large temperature change. There is no risk of reaching. Therefore, it is possible to prevent damage to the IC chip 10 and disconnection of the wire 175, and it is possible to increase the ability to withstand temperature changes as compared with conventional tags.

図11は、セラミクスパッケージ17を用いたRFIDタグ1の第3の実施例を示す。
この実施例のタグ1は、前記樹脂に代えて、セラミクスにより中空の本体部130を構成し、その内部にICチップ10およびアンテナコイル12を配備したものである。本体部130は、2つのケース半体131,132を上下に合わせて接着固定して成る。下側のケース半体132の内底面には、アンテナコイル12が配備されるとともに、その内側にICチップ10が配備される。このICチップ10は、ワイヤ177を介して前記アンテナコイル12に接続される。
FIG. 11 shows a third embodiment of the RFID tag 1 using the ceramics package 17.
In the tag 1 of this embodiment, instead of the resin, a hollow main body 130 is formed by ceramics, and an IC chip 10 and an antenna coil 12 are disposed therein. The main body 130 is formed by bonding and fixing two case halves 131 and 132 in the vertical direction. The antenna coil 12 is disposed on the inner bottom surface of the lower case half 132, and the IC chip 10 is disposed on the inside thereof. This IC chip 10 is connected to the antenna coil 12 via a wire 177.

上記の構成によれば、セラミクス製の本体部130の内部空間にICチップ10やアンテナコイル12を配備するので、第1実施例や第2実施例と同様に、ICチップ10やその接合部を被覆しない状態にして、損傷を防ぐことができる。   According to the above configuration, since the IC chip 10 and the antenna coil 12 are disposed in the internal space of the ceramic main body 130, the IC chip 10 and the joint portion thereof are connected in the same manner as in the first and second embodiments. Damage can be prevented by leaving it uncoated.

RFIDシステムの概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of a RFID system. RFIDシステムの電気構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of a RFID system. RFIDタグの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of a RFID tag. ICチップ10の封入工程およびセラミクスパッケージの基板への取付工程を示す図である。It is a figure which shows the sealing process of IC chip 10, and the attachment process to the board | substrate of a ceramics package. 基板を下皿に取り付けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which attached the board | substrate to the lower plate. 本体部の成形工程を示す図である。It is a figure which shows the formation process of a main-body part. 成形後のタグの内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the tag after shaping | molding. 基板にスリット孔を設けない場合の問題点を示す図である。It is a figure which shows the problem in the case of not providing a slit hole in a board | substrate. セラミクスパッケージを表面実装した例を示す図である。It is a figure which shows the example which surface-mounted the ceramics package. 第2実施例にかかるRFIDタグの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the RFID tag concerning 2nd Example. 第3実施例にかかるRFIDタグの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the RFID tag concerning 3rd Example. 従来のRDIDタグの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional RDID tag.

符号の説明Explanation of symbols

1 RFIDタグ
10 ICチップ
11 メモリ
12 アンテナコイル
17 セラミクスパッケージ
109 樹脂
100 本体部
106 スリット孔
107 挿入孔
171 収容空間
172 リード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 RFID tag 10 IC chip 11 Memory 12 Antenna coil 17 Ceramics package 109 Resin 100 Main body part 106 Slit hole 107 Insertion hole 171 Storage space 172 Lead

Claims (6)

メモリを含むICチップが封入された保護パッケージと、アンテナコイルと、前記保護パッケージおよびアンテナコイルを封止する樹脂とを具備し、
前記保護パッケージのICチップの収容部は中空状態で維持されるとともに、保護パッケージの外周面には、前記ICチップに接続された電極端子が配備されて成るRFIDタグ。
A protective package enclosing an IC chip including a memory, an antenna coil, and a resin that seals the protective package and the antenna coil;
An RFID tag in which an IC chip housing portion of the protective package is maintained in a hollow state, and an electrode terminal connected to the IC chip is provided on an outer peripheral surface of the protective package.
前記保護パッケージは、セラミクスの成形体である請求項1に記載されたRFIDタグ。   The RFID tag according to claim 1, wherein the protective package is a ceramic body. 前記アンテナコイルは所定大きさの基板上に印刷されたコイルパターンであって、この基板上に前記保護パッケージが実装されており、
前記樹脂は、前記アンテナコイルおよび保護パッケージを含む基板全体を被覆して成る請求項1または2に記載されたRFIDタグ。
The antenna coil is a coil pattern printed on a substrate of a predetermined size, and the protective package is mounted on the substrate,
The RFID tag according to claim 1, wherein the resin covers an entire substrate including the antenna coil and a protective package.
前記保護パッケージは、前記基板の所定位置に挿入実装される請求項3に記載されたRFIDタグ。   4. The RFID tag according to claim 3, wherein the protective package is inserted and mounted at a predetermined position on the substrate. 前記基板の保護パッケージの実装位置には所定大きさの孔部が形成されており、前記保護パッケージは、この孔部をまたいだ状態で前記基板に挿入実装される請求項3に記載されたRFIDタグ。   4. The RFID according to claim 3, wherein a hole of a predetermined size is formed at a mounting position of the protective package on the substrate, and the protective package is inserted and mounted on the substrate across the hole. tag. 前記基板には、その端縁から前記アンテナコイルよりも外側の所定位置までの範囲にスリット孔が形成されており、前記保護パッケージは、このスリット孔をまたいだ状態で前記基板に挿入実装される請求項3に記載されたRFIDタグ。   A slit hole is formed in the substrate from the end edge to a predetermined position outside the antenna coil, and the protective package is inserted and mounted on the substrate across the slit hole. The RFID tag according to claim 3.
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