JP2006043969A - 電子装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＣチップとＩＣチップに電気的に接続された電気回路を備えた電子装置において、その製造コストを低減できる電子装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 ＩＣチップ２と電気回路３とを備えた電子装置１の製造方法であって、導電性材料を含むシートを打ち抜き加工して、電気回路３を形成する工程と、ＩＣチップ２の端子部分と電気回路３の端子部分とが接するように、ＩＣチップ２を電気回路３上に配置する工程と、ＩＣチップ２が配置された電気回路３を絶縁シートで覆い、真空ラミネート処理で密封して、ＩＣチップ２の端子部分と電気回路３の端子部分を圧接し、ＩＣチップ２と電気回路３を絶縁保護する工程と、を含む電子装置の製造方法を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＩＣチップとＩＣチップに電気的に接続された電気回路とを備えた電子装置の製造方法に関する。

近年、小型のＩＣチップと、このＩＣチップに電気的に接続された電気回路とを備えた電子装置が、流通、情報通信分野を始めとする様々な分野で普及している。この電子装置の中には、無線通信により、データの書込／読取が可能な非接触型の電子装置や、所定の検出機器との接触により、データの書込／読取が可能な接触型の電子装置や、接触、非接触の両方の手段で書込／読取が可能な併用型の電子装置がある。

そのうち、非接触式の電子装置の代表例として、ＩＣチップとＩＣチップに電気的に接続されたアンテナ回路とを有するＩＣタグが知られている。このＩＣタグでは、各拠点に設置された書込／読取装置から非接触の伝送によって電力を受け、また、この書込／読取装置との間の無線通信によって、データの書込／読取が可能である。従って、このＩＣタグは、バッテリを搭載する必要がないので、小型、軽量化が容易であり、また、バーコードに比べて非常に多量の情報を蓄積することが可能であり、今後、ますます普及が広まると考えられる。

このＩＣチップと電気回路とを備えた電子装置の一般的な製造法は、銅箔を張った基板から、フォトリソグラフィによって電気回路を形成し、端子部分に金や半田のバンプを形成したＩＣチップをこの電気回路の端子部分に圧着し、その後、全体を絶縁材料でコーティングすることによって、電子装置を製造するものである。この場合、特に、フォトリソグラフィによる処理や、バンプの形成処理や、絶縁材料のコーティング処理は多くの工数がかかり、電子装置の製造コストは、バーコード等の製造コストに比べればかなり高くなる。従って、ＩＣタグを含むこれらの電子装置を更に広く普及させるためには、製造コストを低減させることが重要である。

製造コストの低減については、共振タグのようなＩＣチップを備えない電子装置においては、例えば、アンテナの機能を有する電気回路を、フォトリソグラフィの代わりに金属箔の打ち抜き加工で形成することが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００１−８４４６３号公報

しかし、ＩＣチップと電気回路とを備えた電子装置においては、ＩＣチップの端子部分と電子装置の端子部分との位置合わせをする必要がある。従って、特許文献１に示された金属箔の打ち抜き加工による電気回路を、そのままＩＣチップを備えた電子装置に適用しようとすると、ＩＣチップの端子の数や位置によっては、電気回路の端子部分の位置や寸法が、要求寸法精度内に入らない恐れがある。
また、ＩＣチップを備えた電子装置においては、電気回路とＩＣチップを安定した状態で電気的に接続する必要がある。従って、ＩＣチップと電気回路とを電気的に接続するためには、バンプを設けたり半田付けを行ったりする必要があり、この工程で大きな製造コストが生じる恐れがある。

また、これらの電子装置は、外部に絶縁材がコーティングされており、廃棄をする場合に、ＩＣチップや電気回路等を分離して処理することが困難であり、ＩＣチップに残されたデータの遺漏の恐れもある。

従って、本発明の目的は、上記の問題を解決して、ＩＣチップとＩＣチップに電気的に接続された電気回路を備えた電子装置において、その製造コストを低減でき、更に、製造された電子装置の廃棄時に、ＩＣチップや電気回路を容易に分離できる電子装置の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の電子装置の製造方法の第１の実施態様は、ＩＣチップと電気回路とを備えた電子装置の製造方法であって、導電性材料を含むシートを打ち抜き加工して、前記電気回路を形成する工程と、前記ＩＣチップの端子部分と前記電気回路の端子部分とが接するように、前記ＩＣチップを前記電気回路上に配置する工程と、前記ＩＣチップが配置された前記電気回路を絶縁シートで覆い、真空ラミネート処理で密封して、前記ＩＣチップの端子部分と前記電気回路の端子部分を圧接し、前記ＩＣチップと前記電気回路を絶縁保護する工程と、を含むことを特徴とする。

本実施態様の製造方法で製造される電子装置は、ＩＣチップとＩＣチップに電気的に接続された電気回路とを備えた電子装置であれば、接触式、非接触式、それら併用型等の形式を問わず、全ての電子装置が含まれる。

電気回路とは、１または２以上のＩＣチップと電気的に接続されて電子回路を構成する回路であればあらゆる回路が含まれ、その一例として、アンテナとしても機能するアンテナ回路も含まれる。この電気回路にはＩＣチップだけでなく、その他の電子機器や電気部材が接続されることも考えられる。

導電性材料を含むシートには、例えば、アルミ箔、銅箔、銀箔を始めとする金属箔や、金属箔が台紙に張られたシートも含まれる。また、所定のシート材に導電性材料をコーティングしたものも含まれ、導電性材料を含むシートであれば、あらゆるシートが適用可能である。
絶縁シートは、絶縁性を有する材料であればあらゆる材料が適用可能であり、例えば、ペットをはじめとする合成樹脂類が含まれる。

打ち抜き加工は、導電性材料を含むシートに対して、圧下装置を用いて電気回路の形状に合わせた型を圧下して、このシート打ち抜き、不要な材料部分を除去して、所定の形状の回路を形成するものである。型は、押し付け力に適した強度を有するものであればあらゆる材料を用いることが可能であり、例えば金型、木型、樹脂製の型が含まれる。

真空ラミネート処理は、物品をシートで覆い、覆った内部に真空が生成されるように吸引を行いながら、シートの周囲を接合して、物品を密封する処理をいう。物品を覆うシートについては、例えば、２枚のシートで物品を挟み込むことも考えられるし、１枚のシートを折りたたんで用いることも考えられるし、袋状に成形されたシートに物品を入れることも考えられ、その他の様々な方法をとることができる。
また、シートの周囲を接合する方法も、あらゆる方法をとることが可能であり、例えば、圧着することも可能であるし、更に加熱しながら圧着することも可能であるし、接着剤を用いることも可能である。

本実施態様によれば、電気回路を打ち抜き加工で形成するので、フォトリソグラフィ等で形成する場合に比べて、製造コストを低減できる。また、真空ラミネート処理によって、ＩＣチップの端子部分と電気回路の端子部分を圧接して電気的に接続するので、バンプを設けたり、半田付けを行ったりする必要もなく、製造コストを低減できる。また、電子装置の絶縁保護についても、絶縁物のコーティングを行う必要がないので製造コストを低減できる。

また、本実施態様において製造された電子装置は、使用が終わって廃棄をする場合においても、絶縁シートの一部を切断することによって、容易に、内部のＩＣチップや電気回路を取り出すことができるので、廃棄も容易であり、ＩＣチップに残されたデータの遺漏の問題も解決でき、また、リサイクルにも適している。

本発明の電子装置の製造方法の他の実施態様は、前記打ち抜き加工により前記電気回路を形成した後、必要寸法精度に応じて、前記電気回路の端子部分に、再度、打ち抜き加工を行うことを特徴とする。

導電性材料を含むシートを打ち抜いて電気回路全体を形成したときには、シートに生じたしわ等によるひずみにより、ＩＣチップの端子の数や位置によっては、必要寸法精度を得られない場合も考えられる。この場合には、本実施態様のように、所定の寸法精度を必要とする端子部分について、部分的に再度打ち抜き加工を行うことによって、適切な寸法精度を有する電気回路を形成することができる。２度目の打ち抜き加工は、部分的に行うだけなので、工数はさほどかからず、フォトリソグラフィ等を用いる場合に比べて、製造コストは低減される。

本発明の電子装置の製造方法の他の実施態様は、前記ICチップの端子部分にバンプを設ける工程を、更に含むことを特徴とする。
本実施態様では、用途に応じて、ＩＣチップ側にバンプを設けている。ここで、バンプの材料としては、導電性を有する物質であれば、あらゆる材料が適用でき、例えば、金や半田も含まれる。

本発明の電子装置の製造方法の他の実施態様は、前記電気回路の端子部分に金属鍍金を施す工程を、更に含むことを特徴とする。

本発明の電子装置の製造方法の他の実施態様は、前記ICチップが２端子ＩＣチップであることを特徴とする。

本発明の電子装置の製造方法の他の実施態様は、前記ＩＣチップを前記電気回路上に配置する工程において、前記ＩＣチップの端子部分と前記電気回路の端子部分との間に、導電性を有する接着剤を加えて固定することを特徴とする。
本実施態様によれば、真空ラミネート処理等の工程において、ＩＣチップを電気回路上の所定位置に固定しておくことが可能なので、一連の作業を容易にして、コスト削減にも寄与する。

本発明の電子装置の製造方法によれば、打ち抜き加工により電気回路を形成し、絶縁シートの真空ラミネート処理により、ＩＣチップと電気回路を電気的に接続し、かつ電子装置全体を絶縁保護することができるので、フォトリソグラフィ等を用いた従来の電子装置の製造方法に比べて、製造コストを低減することができる。

また、所定の寸法精度を必要とする端子部分について、部分的に、再度打ち抜き加工を行うことによって、適切な寸法精度を有する電気回路を形成することができ、あらゆるＩＣチップに対応した寸法精度を確保しながら、従来に比べて製造コストを低減することができる。
また、本発明の製造法により製造された電子装置は、絶縁シートの一部を切断することによって、容易に、内部のＩＣチップや電気回路を取り出すことが可能であり、廃棄も容易であり、ＩＣチップに残されたデータの漏洩の問題も解決でき、また、リサイクルにも適している。

本発明の電子装置の製造応方法の実施形態について、以下に図面を用いながら詳細に説明する。
（本発明に係る電子装置の説明）
図１は、本発明の電子装置の製造方法で製造された電子装置の１つの実施形態を示す図であり、具体的には、ＩＣタグの概要を示す図である。図１（ａ）はＩＣタグの断面側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ａから見たＩＣタグの平面図である。

まず、図１（ａ）を用いて、このＩＣタグの構造を説明すると、ＩＣタグ１は、ＩＣチップ２と、アルミ箔部分３ａと台紙３ｂと接着剤層３ｃとからなる電気回路３と、第１シート４ａと第２シート４ｂとからなる絶縁シートと、から構成されている。
ＩＣチップ２は、この実施形態では２端子ＩＣである。電気回路３は、接着剤層３ｃによって台紙３ｂにアルミ箔３ａが貼り付けられたシートを打ち抜いて形成されている。

また、絶縁シート４は、ペット製の第１絶縁シート４ａとペット製の第２絶縁シート４ｂとからなり、矢印Ｃで示す周辺部で、この２枚のシートが接合され、真空ラミネート処理によって、内部のＩＣチップ２と電気回路３を密封している。この第１絶縁シート４ａと第２絶縁シート４ｂとの接合は、本実施形態では、加熱圧着により行われている。

電気回路３のアルミ箔３ａの面に設けられた電気回路３の端子部分と、ＩＣチップ２に設けられたＩＣチップの端子部分とが矢印Ｂで示す位置で接しており、真空ラミネート処理された絶縁シート４によって圧接されて、電気的に接続している。

図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ａから見たＩＣタグ１の平面図であり、本実施形態では、絶縁シート４は透明なペット材料からできており、内部のＩＣカード２と電気回路３が透けて見えている状態を示している。矢印Ｃで示す周辺部（斜線で示した部分）において、第１絶縁シート４ａと第２絶縁シート４ｂが、加熱圧着により接合されている。

また、電気回路３は、打ち抜き加工により、図１（ｂ）に示す形状のアルミ箔部分３ａを有する回路を形成し、回路の周囲の台紙３ｂは、電気回路３の補強部材として打ち抜かれずに残されている。
このＩＣタグ１の電気回路３はアンテナ回路として機能し、例えば、このＩＣタグを商品に貼り付けることによって、流通の各拠点に設置された書込／読取装置から非接触の伝送によって電力を受け、また、この書込／読取装置との間の無線通信によって、流通過程におけるデータの書込／読取が可能である。

また、このＩＣタグを廃棄する場合には、図１（ｂ）に示す絶縁シート４の矢印Ｃに示す周辺部（斜線の部分）をはさみ等で切断することによって密封を解除し、容易に、内部のＩＣチップ２や電気回路３を取り出すことができるので、廃棄も容易であり、ＩＣチップに残されたデータの遺漏の問題も解決でき、リサイクルも容易に行える。

（本発明の電子装置の製造方法の説明）
次に、図２を用いて図１に示したＩＣタグ１の製造方法の実施形態を説明する。図２（ａ）は、打ち抜きを行う前の、接着剤によって台紙にアルミ箔が貼り付けられたシートを示す。ここで、斜線がアルミ箔部分であることを示している。
次に、プレス機械によって、電気回路の形状に成形された金型を、アルミ箔側からシートを圧下して、打ち抜き加工を行い、図２（ｂ）に示すような形状の電気回路３を得る。本実施形態の打ち抜き加工では、アルミ箔部分のみを打ち抜いて、不要部分を除去することによって、所定の形状の電気回路を得ている。ただし、台紙部分も含めて打ち抜いて除去することも可能である。

また、本実施形態では、打ち抜き加工を２回行っている。１回目の打ち抜き加工で電気回路全体を形成し、電気回路の端子部分の位置と寸法について、更に寸法精度を高めるために、２回目の打ち抜き加工を行っている。これは、電気回路全体を１つの金型で打ち抜く場合、打ち抜き時に発生するシートのしわによるひずみにより、ＩＣチップの端子数や端子の配置によっては、必要寸法精度が得られない場合が生じる。従って、限定された領域において、２回目の打ち抜き加工を行って、所定の寸法精度を確保するものである。

本実施形態では、端子部分及び周辺の領域については、１回目の打ち抜き加工では、アルミ箔部分が目標寸法よりも若干大きく残るように金型が設計されており、２回目の打ち抜き加工における調整代（打ち抜き代）を確保するようになっている。

次に、図２（ｃ）示す工程に移り、第１絶縁シート４ａの上に、上述した打ち抜き加工で形成された電気回路３を載せ、更に、この電気回路３の上に、ＩＣチップ２の端子部分と電気回路３の端子部分との位置が一致するように、ＩＣチップ２を配置する。

この場合、必要に応じて、ＩＣチップ２の端子部分と電気回路３の端子部分の間に、導電性材料を含んで導電性を有する接着剤を加えて、位置を固定することができる。これにより、以下の工程において、ＩＣチップ２の位置を安定して維持することができる。また、この場合の作業手順としては、まず、ＩＣチップ２と電気回路３とを接着剤で固定し、次に、ＩＣチップ２が固定された電気回路３を、第１絶縁シート４ａに載せる手順がとれる。

その後、図２（ｄ）に示すように、ＩＣチップ２を配置した電気回路３を載せた第１絶縁シート４ａ上に、第２絶縁シート４ｂをかぶせる。そして、第１絶縁シート４ａと第２絶縁シート４ｂの周辺部を加熱圧着しながら、内部に真空が生成されるように吸引を行い、真空ラミネート処理を行う。この真空ラミネート処理に用いる装置は、加熱圧装置も吸引装置も含め、従来の装置をそのまま用いることができる。

内部の吸引を行いながら、第１絶縁シート４ａと第２絶縁シート４ｂの周辺部の加熱圧着を全周に渡って行って、ＩＣチップ２と電気回路３を密封し、図２（ｅ）に示すような電子装置１を製造することができる。真空ラミネート処理により、ＩＣチップ２の端子部分と電気回路３の端子部分が圧接されて電気的に接続された状態になり、ＩＣタグ１の全体がペット製の絶縁シートによって絶縁保護される。

（その他の実施形態の説明）
＜バンプの設置＞
図３には、端子部分にバンプを設けたＩＣチップ２の製造方法の１つの実施形態を示す。本発明の電子装置の製造方法においては、ＩＣチップの端子部分や電気回路の端子部分に、特別にバンプを設けなくとも、電気的に接続可能であるが、例えば、ＩＣタグが、高温にさらされる等の特別な状況に置かれる場合には、端子部分にバンプを設けることも可能である。

図３（ａ）は、シリコンウエハに２端子ＩＣチップ２を形成したところを示す。また、図３（ｂ）は、形成したＩＣチップ２を拡大した図であり、このＩＣチップ２の全面に金鍍金を施したところを示す。鍍金の方法は、従来の鍍金方法をそのまま利用することができる。次に、図３（ｃ）に示すように、ＩＣチップ２の全面に施した金鍍金について、２端子間で切れ目を入れて、この金鍍金を分断する。

上述の工程によって、金バンプを有する２端子ＩＣチップを低い製造コストで製造することが可能であり、図３（ｄ）は、この金バンプを有する２端子ＩＣチップ２を、電気回路３の端子部分に設置した場合における、ＩＣチップ２の端子部分と電気回路３の端子部分との位置関係を示す図である。
以上のように、本実施形態によれば、低い製造コストで金バンプを備えたＩＣチップ２が製造可能であり、ＩＣチップ２の金バンプと、電気回路３の端子部分と圧接することによって、様々な状況下でも適用可能なＩＣタグを提供することができる。本実施例では、金バンプを用いたが、半田を始めとするあらゆる導電材料を用いたバンプを適用することができる。

また、ＩＣチップ２にバンプを設けるのと同様に、電気回路３の端子部分にバンプを設けることも可能である。例えば、電気回路３の端子部分に金鍍金を施すことによって、金バンプを形成することができる。鍍金の方法は、上述と同様に、従来の鍍金方法をそのまま利用することができる。また、導電性材料であればあらゆる種類の材料を鍍金してバンプを形成することができる。

以上のように、ＩＣタグが使用される状況に応じて、ＩＣタグにのみバンプを設けることも可能であるし、電気回路のみにバンプを設けることも可能であるし、両方にバンプを設けることも可能である。

＜その他の電気回路の実施形態＞
図４には、接着剤で台紙にアルミ箔が張られたシートから、電気回路３を形成するその他の実施形態を示す。図４では、連続するシートに複数の電気回路３が形成されているところを示しており、連続するシートの位置をずらしながら、連続的に打ち抜き加工を行うことによって、短時間に大量の電気回路の製造を行うことができる。

この実施形態では、電気回路３のアルミの回路の内側（矢印Ｄで示す領域）は、アルミ箔と台紙とを両方打ち抜いており、アルミの回路の外側は、アルミ箔部分のみを打ち抜いて不要部分を剥ぎ取り、台紙は残存させている。これによって、電気回路３に十分な強度を与え、製造時の破損等を防ぐこともできる。

ＩＣチップの端子と正確な位置合わせを行う必要があるので、図４において、電気回路３の２つの端子部分の間の寸法Ｅは、他の部分よりも高い寸法精度を要する。従って、ＩＣチップの種類によっては、必要により、２度目の打ち抜き加工を行うことも考えられる。また、本実施形態では、打ち抜きの精度を出すために、台紙まで打ち抜いた基準穴を、等間隔で打ち抜いている。
ちなみに、本実施形態では、台紙の厚さが０．１ｍｍで、アルミ箔部分の厚さが０．０８ｍｍのシートを用いて製造しているが、用途に応じて、任意の寸法のシートを用いることができる。

＜その他＞
上述の実施形態では、電子装置としてＩＣタグを用いて説明したが、本発明に係る電子装置は、ＩＣチップと電気回路を備えた電子装置であれば、ＩＣタグには限らず、接触式、非接触式、併用型を含め、あらゆる電子装置が本発明に含まれる。
電子装置に用いられるＩＣチップは、上述の２端子ＩＣチップには限られず、任意の数の端子を有するＩＣチップが適用可能であり、ＩＣチップ以外の電子部品にも、同様に、本発明を適用することができる。

また、電気回路の母材の導電性材料を有するシートは、上述のアルミを含むものだけでなく、銅、銀を始めとするあらゆる金属を含むものが適用可能である。また、台紙に張られたシートだけでなく、金属箔単体も適用可能である。
また、真空ラミネート処理を行う絶縁シートは、ペットだけでなく、あらゆる種類の樹脂類が適用可能である。

また、打ち抜き加工や真空ラミネート処理は、同様の機能を有する処理であれば、本実施形態に示される方法に限られず、あらゆる方法が適用可能である。
本発明の電子装置の製造方法は、上述の実施形態に限られることなく、その他のあらゆる実施形態や実施例が含まれる。

本発明の電子装置の製造法により製造された電子装置の１つの実施形態を示す図であり、（ａ）は断面側面図を示し、（ｂ）は平面図を示す。 本発明の電子装置の製造法の１つの実施形態を示す概要図であり、（ａ）は電気回路の母材となるシートを示し、（ｂ）は打ち抜き処理で形成された電気回路３を示し、（ｃ）はＩＣチップ２を電気回路３に配置するところを示し、（ｄ）は真空ラミネート処理を示し、（ｅ）は製造された電子装置を示す。 ＩＣチップ２にバンプを形成するところを示す概要図であり、（ａ）はシリコンウエアにＩＣチップ２を形成したことを示し、（ｂ）はＩＣチップ２の拡大図であり、（ｃ）はＩＣチップ２に施された鍍金部分を分断したところを示し、（ｄ）は電気回路の端子部分との位置関係を示す。 アルミ箔の貼られた連続シートから、電気回路を形成するところを示す図である。

符号の説明

１ ＩＣタグ
２ ＩＣチップ
３ 電気回路
３ａ アルミ箔部分
３ｂ 台紙
３ｃ 接着剤部分
４ 絶縁シート
４ａ 第１絶縁シート
４ｂ 第２絶縁シート

Claims (6)

1. ＩＣチップと電気回路とを備えた電子装置の製造方法であって、
   導電性材料を含むシートを打ち抜き加工して、前記電気回路を形成する工程と、
   前記ＩＣチップの端子部分と前記電気回路の端子部分とが接するように、前記ＩＣチップを前記電気回路上に配置する工程と、
   前記ＩＣチップが配置された前記電気回路を絶縁シートで覆い、真空ラミネート処理で密封して、前記ＩＣチップの端子部分と前記電気回路の端子部分を圧接し、前記ＩＣチップと前記電気回路を絶縁保護する工程と、
   を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
2. 前記打ち抜き加工により前記電気回路を形成した後、必要寸法精度に応じて、前記電気回路の端子部分に、再度、打ち抜き加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
3. 前記ＩＣチップの端子部分にバンプを設ける工程を、更に含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置の製造方法。
4. 前記電気回路の端子部分に金属鍍金を施す工程を、更に含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電子装置の製造方法。
5. 前記ＩＣチップが２端子ＩＣチップであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電子装置の製造方法。
6. 前記ＩＣチップを前記電気回路上に配置する工程において、前記ＩＣチップの端子部分と前記電気回路の端子部分との間に、導電性を有する接着剤を加えて固定することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電子装置の製造方法。

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