JP2006237390A - Ｉｃ及び無線ｉｃタグ - Google Patents

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Abstract

【課題】放射線遮蔽効果があり、アンテナ利得の減少の少ない無線ＩＣタグを提供する。
【解決手段】ＩＣ１２を、小型アンテナ４０と一体的に実装した無線ＩＣタグ１０は、放射線遮蔽材２２がＩＣ（ＩＣチップ）のみを覆うことになるので、放射線遮蔽材２２により小型アンテナ４０が覆われる面積が極小となり、無線ＩＣタグ１０を構成する小型アンテナ４０のアンテナ利得の減少を最小限に抑制することができる。この無線ＩＣタグは、放射線遮蔽効果を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＩＣチップがパッケージ部材に実装されたＩＣ及びそのＩＣが実装された無線ＩＣタグに関する。
従来から、ＩＣに放射線が照射されるとＩＣの誤動作や特性劣化が起こることが知られている（特許文献１）。
この特許文献１には、放射線源より照射された放射線を電気信号に変換する平板状のセンサ部が固定された平板状の支持部材と、この支持部材に対して一定距離離れて対面するようにして配置されたＩＣ搭載基板とを備える放射線検出器が開示されている。センサ部とＩＣ搭載基板とはフレキシブル基板により電気的に接続されている。
そして、この放射線検出器では、放射線がセンサ部に照射され、このセンサ部を透過した放射線が前記支持部材を通じてＩＣ搭載基板に搭載された複数のＩＣのそれぞれに照射される。そこで、この放射線検出器では、センサ部を透過した放射線がＩＣに照射されないように、平面的にみて、各ＩＣと同一面積あるいは大きい面積を有する各放射線遮蔽材を上記各ＩＣの配置位置に対応して前記の支持部材に固定する構造を採用している。
特開２００３−７５５４５号公報（段落［０００７］）
しかしながら、上記従来技術に係る放射線検出器においては、ＩＣ搭載基板とセンサ部支持部材との間に距離があることから確実に放射線を遮蔽するためには、放射線遮蔽材の面積を比較的に大きくしなければならないという問題がある。
放射線遮蔽材の面積を大きくすると、放射線遮蔽材は鉛等の金属で構成されているため、装置自体の重量が増加するという問題がある。
また、放射線遮蔽材を固定した支持体部とＩＣ基板とは距離を置いて配置固定する関係上、取り付け寸法誤差を許容したときには、その分、放射線遮蔽材の面積を大きくしなければならないという問題もある。
さらに、最近、ＩＣチップがパッケージ部材に実装されたＩＣと小型アンテナとを一体的に実装した無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤタグあるいは電子タグ等とも呼ばれる。）が、バーコード等に代わる識別・管理手段として採用されている。
この無線ＩＣタグが、放射線に曝された場合においても、ＩＣに放射線が照射されることになるので無線ＩＣタグの誤動作や特性劣化が起こる。この無線ＩＣタグ全体を覆うような放射線遮蔽材を使用すると小型アンテナの特性が劣化し、無線通信距離が著しく短くなってしまうという問題がある。
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、放射線に曝されても、特性劣化の少ないＩＣ及びそのＩＣが実装された無線ＩＣタグを提供することを目的とする。
この発明に係るＩＣは、ＩＣチップがパッケージ部材に実装されたＩＣにおいて、前記パッケージ部材に、外部から前記ＩＣチップに照射される放射線を減衰させる放射線遮蔽材が一体的に配されていることを特徴とする。
ＩＣチップを実装するパッケージ部材に放射線遮蔽材を一体的に配しているので、ＩＣチップと放射線遮蔽材との間の距離がミリメートルオーダーとなり、放射線を効果的に遮蔽することができる。
なお、放射線遮蔽材は、パッケージ部材に内蔵してもいいし、パッケージ部材の表面に取り付けてもよい。
この場合、放射線遮蔽材の大きさはＩＣチップの大きさと略同じ大きさとすることができる。
なお、パッケージ部材が放射線遮蔽材を成分として含むような一体構成とすることで、放射線遮蔽効果を有するＩＣの製造時間を短くすることができる。また、ＩＣの構成部品を放射線遮蔽材の分少なくすることができる。
上記の放射線遮蔽効果のあるＩＣを小型アンテナと一体的に実装した無線ＩＣタグは、放射線遮蔽材がＩＣ（ＩＣチップ）のみを覆うことになるので、放射線遮蔽材により小型アンテナが覆われる面積が極小となり、小型アンテナのアンテナ利得の減少を最小限に抑制することができる。
この発明によれば、放射線に曝されても、特性劣化の少ないＩＣ及びそのＩＣが実装された無線ＩＣタグを製作することができる。無線ＩＣタグはＩＣチップがパッケージ部材に実装されたＩＣと小型アンテナとから構成されるので、このようにして製作された無線ＩＣタグが、放射線に曝されても、特性劣化が少ない。
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態の無線ＩＣタグ１０の平面図である。
図２は、無線ＩＣタグ１０を構成するこの発明の一実施形態のＩＣ１２のＩＩ−ＩＩ線一部省略断面図である。
ＩＣ１２は、図２に示すように、図示しないデジタル処理部や不揮発性メモリを有するＩＣチップ１４を有し、このＩＣチップ１４の電極１７とリードフレーム１６との間がボンディング線１８を通じて電気的に接続され、樹脂等のパッケージ部材２０によりモールドされて実装された構成とされている。
このＩＣ１２では、パッケージ部材２０に、外部からＩＣチップ１４に照射される放射線を減衰させるための平板状の放射線遮蔽材２２、２３が一体的に配されている。
具体的に放射線遮蔽材２２、２３は、バック散乱の影響を考慮して、平板状のＩＣチップ１４の表裏面を覆うようにサンドイッチ状にパッケージ部材２０に内蔵した配置としている。バック散乱が少ない場合には、放射線の照射面側にのみ放射線遮蔽材２２又は放射線遮蔽材２３を配置すればよい。
なお、放射線遮蔽材２２、２３は、図３の他の実施形態のＩＣ１２Ａに示すように、パッケージ部材２０の表面に設けた凹部３２、３３に接着剤により後付する構成とすることもできる。
いずれの場合においても、放射線遮蔽材２２、２３の平面視上での大きさは、ＩＣチップ１４の平面視上の大きさと略同じ大きさとしている。
このように構成されるＩＣ１２、ＩＣ１２Ａは、図１に示すように、ループアンテナである小型アンテナ４０が形成されたプリント配線板４２上に実装され、プリント配線板４２が樹脂板等の支持体４３に貼り付けられることで無線ＩＣタグ１０が製作される。なお、実際上、無線ＩＣタグ１０は、ＩＣ１２、１２Ａが実装されたプリント配線板４２が、支持体４３によりに両側からラミネート等されて使用に供される。
そして、使用に供される際には、無線ＩＣタグ１０のＩＣ１２、１２Ａに対して図示しないリーダライタによりデータが書き込まれ、あるいはデータが読み出される。
なお、放射線遮蔽材２２、２３の材料としては、物質のＸ線吸収量が、原子番号の３乗に比例して増加することを考慮し、鉛、スズ、アンチモン、ビスマス等の原子番号が５０以上の金属を使用する。この実施形態の放射線遮蔽材２２、２３は、鉛を使用し、厚さを０．５［ｍｍ］としているが、放射線遮蔽材２２、２３の厚さは、実際に照射される放射線量（通算放射線量）に対し、無線ＩＣタグ１０が使用されるシステムの性能及び耐久性を考慮して、ＩＣ１２、１２Ａが確実に動作するレベルまで放射線を遮蔽するように決めればよい。
図４は、放射線遮蔽材２２、２３と同材料の放射線遮蔽材を、放射線遮蔽材２２、２３が存在しないＩＣを備える無線ＩＣタグの全体を覆うようにして直接貼り付けた場合（密着させた場合）と、放射線遮蔽材２２、２３が存在しないＩＣのみ（正確には、放射線遮蔽材２２、２３の大きさは平面視上ＩＣチップのみであるがＩＣのみと略同じ大きさになる。）に直接貼り付けた場合（密着させた場合）と、何も貼り付けない場合（０［ｍｍ］）とにおける、無線ＩＣタグに照射したＸ線の通算照射線量［Ｒ］＝１５００、３０００、４０００、５０００、７０００と、無線ＩＣタグ、ＩＣの故障（リーダライタによる読み書き不能）との関係を示す表５０を示している。
この表５０によれば、放射線遮蔽材を何も貼り付けない場合（０［ｍｍ］）には、通算放射線量が、３０００［Ｒ］になると、無線ＩＣタグが読み書き不能（×印）になる。ただし、何も貼り付けない場合（０［ｍｍ］）にも、通算照射量が１５００［Ｒ］以下の場合には、読み書きが可能である（○印）。また厚さ０．５［ｍｍ］の放射線遮蔽材を、無線ＩＣタグの全体を覆うようにして直接貼り付けた場合と、ＩＣのみに直接貼り付けた場合には、少なくとも通算放射線量が７０００［Ｒ］までは問題なく読み書きが可能である（○印）ということが分かる。すなわち、この図４の実験結果から、ＩＣのみに厚さ０．５［ｍｍ］の鉛板を貼れば、少なくとも通算照射線量が７０００［Ｒ］までは、放射線（この例ではＸ線）が照射されてもＩＣの誤動作や特性劣化が起こらないということが分かる。
図５は、無線ＩＣタグ及びＩＣに対する放射線遮蔽材（鉛）の種々の貼付状態に対して、リーダライタにより無線ＩＣタグに記憶されているＩＤの読み取りの可否を示す表５２を示している。なお、読み取りの可否は、リーダライタと無線ＩＣタグとの間の距離０、５、１０、２０、３０、３５、４０［ｍｍ］をパラメータにして判断している。
○印は、９５％以上の確率で正常に読める。△印は、９０％程度の確率で正常に読める。×印は読めない（無線ＩＣタグの存在を認識できないか、読み取りエラーしか発生しない。）。
放射線遮蔽材である鉛を貼っていない場合には、距離が０〜３５［ｍｍ］の間で９５％以上の確率で正常に読み取ることが可能である。
図１、図３例と同様に、厚さ０．５［ｍｍ］の鉛の放射線遮蔽材をＩＣチップのみに密着させた場合に、鉛を貼っていない場合と同等に、距離が０〜３５［ｍｍ］の間で９５％以上の確率で正常に読み取り可能であることが分かる。
また、放射線遮蔽材である鉛を無線ＩＣタグ全体に密着配置あるいは厚さ５［ｍｍ］の紙を介して配置した場合には、アンテナ利得が激減して、全距離で読み取りが不能か、あるいはごく至近距離（０［ｍｍ］と５［ｍｍ］）でのみ読み取りが可能であることが分かる。
この図５の実験例から、厚さ０．５［ｍｍ］の鉛をＩＣチップのみに密着させた場合（図３例のＩＣ１２Ａと同等の配置の場合）には、リーダライタによる無線ＩＣタグからのデータの読み取りに影響がないことが分かる。
このように、上述した実施形態によれば、ＩＣチップ１４がパッケージ部材２０に実装されたＩＣ１２、１２Ａにおいて、パッケージ部材２０に、外部からＩＣチップ１４に照射される放射線を減衰させる放射線遮蔽材２２、２３が一体的に配されている。このため、ＩＣチップ１４と放射線遮蔽材２２、２３との間の距離がミリメートルオーダーとなり、放射線を効果的に遮蔽することができる。
なお、放射線遮蔽材２２、２３は、図２に示したように、パッケージ部材２０に内蔵してもいいし、図３に示したように、パッケージ部材２０の表面に取り付けてもよい。また、放射線遮蔽材２２、２３の大きさはＩＣ１２、１２Ａの大きさと略同じ大きさ、より具体的には、ＩＣチップ１４の平面形状と略同一形状の平面とすることができる。
このようにして、放射線に曝されても、特性劣化の少ないＩＣ１２、１２Ａ及びそのＩＣ１２、１２Ａが実装された無線ＩＣタグ１０を製作することができる。
周知のように、無線ＩＣタグ１０はＩＣチップ１４がパッケージ部材２０に実装されたＩＣ１２、１２Ａと小型アンテナ４０とから構成されるので、この実施形態のようの放射線遮蔽材２２、２３を備えるようにして製作された無線ＩＣタグ１０は、放射線に曝されても特性劣化が少ない。
なお、図６に示すように、パッケージ部材６０、６２が放射線遮蔽材を成分として含むような一体構成、具体的には、放射線遮蔽材をアルミナに溶け込ませたパッケージ部材（放射線遮蔽材）６０、６２とすることで、放射線遮蔽効果を有するＩＣ６４の製造時間を短くすることができる。この図６例のＩＣ６４は、図１〜図３例のＩＣ１２、１２Ａ、無線ＩＣタグ１０に比較して、ＩＣ６４の構成部品を放射線遮蔽材２２、２３の分少なくすることができる。
また、ＩＣ６４では、下側のパッケージ部材６２にＩＣチップ１４が固定され、リードフレーム１６に対して、ＩＣチップ１４の電極１７がボンディング線１８で接続される。リードフレーム１６と上下のパッケージ部材６０、６２との接触部には、絶縁のためのガラスシール６６が施されている。
以上説明したように、上記した全ての実施形態において、放射線遮蔽効果を有するＩＣ１２、１２Ａ、６４を、小型アンテナ４０と一体的に実装した無線ＩＣタグ１０は、放射線遮蔽材２２、２３、６０、６２がＩＣ（ＩＣチップ１４）のみを覆うことになるので、放射線遮蔽材２２、２３、６０、６２により小型アンテナ４０が覆われる面積が極小となり、小型アンテナ４０のアンテナ利得の減少を最小限に抑制することができる。
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
図１は、この発明の一実施形態の無線ＩＣタグの平面図である。 図２は、無線ＩＣタグを構成するこの発明の一実施形態のＩＣのＩＩ−ＩＩ線一部省略断面図である。 図３は、他の実施形態のＩＣの一部省略断面図である。 図４は、無線ＩＣタグに照射したＸ線の通算照射線量と、無線ＩＣタグ、ＩＣの故障との関係を示す表の説明図である。 図５は、無線ＩＣタグ及びＩＣに対する放射線遮蔽材の種々の貼付状態に対して、リーダライタにより無線ＩＣタグに記憶されているＩＤの読み取りの可否を示す表の説明図である。 図６は、さらに他の実施形態のＩＣの一部省略断面図である。
符号の説明
１０…無線ＩＣタグ １２、１２Ａ、６４…ＩＣ
１４…ＩＣチップ １６…リードフレーム
１７…電極 １８…ボンディング線
２０、６０、６２…パッケージ部材 ２２、２３…放射線遮蔽材
４０…小型アンテナ ６６…ガラスシール

Claims (6)

  1. ＩＣチップがパッケージ部材に実装されたＩＣにおいて、
    前記パッケージ部材に、外部から前記ＩＣチップに照射される放射線を減衰させる放射線遮蔽材が一体的に配されている
    ことを特徴とするＩＣ。
  2. 請求項１記載のＩＣにおいて、
    前記放射線遮蔽材が前記パッケージ部材に内蔵されている
    ことを特徴とするＩＣ。
  3. 請求項１記載のＩＣにおいて、
    前記放射線遮蔽材が前記パッケージ部材の表面に取り付けられている
    ことを特徴とするＩＣ。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のＩＣにおいて、
    前記放射線遮蔽材の大きさが前記ＩＣチップの大きさと略同じ大きさ
    であることを特徴とするＩＣ。
  5. 請求項１記載のＩＣにおいて、
    前記パッケージ部材が前記放射線遮蔽材を成分として含む
    ことを特徴とするＩＣ。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のＩＣが実装されている
    ことを特徴とする無線ＩＣタグ。
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