JP2010538556A - Ｒｆｉｄシステム用のチップモジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、ストリップ状またはアーチ状の支持材料（４）を備えるＲＦＩＤシステムのためのチップモジュールであって、前記支持材料（４）の表面には、結合アンテナ（２）、および、該結合アンテナ（２）と電気的に、とりわけガルバニックに接続されたＲＦＩＤチップ（３）が配置されており、前記支持材料（３）の裏面には、接着層（９）が設けられている形式のチップモジュールに関する。前記結合アンテナ（２）は、厚さ１μｍ〜２０μｍ、とりわけ３μｍ〜１２μｍのアルミニウム層（７）から形成されている。

Description

本発明は、ＲＦＩＤシステム用のチップモジュール、チップモジュールを備えるＲＦＩＤシステム、および、粘着性のＲＦＩＤラベル、ならびに、これらの製造方法に関する。

ＲＦＩＤラベルを製造する際にはいわゆるチップモジュールが使用される。チップモジュールはＲＦＩＤマイクロチップおよび電気接続コンタクトを有しており、これらの電気接続コンタクトによってチップモジュールはＲＦＩＤアンテナと接続される。ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００６０５２５１７号の上位概念に記載されたチップモジュールにおいては、ストリップ状の支持材料の上に、ＲＦＩＤチップ、および、ＲＦＩＤチップと電気的に、とりわけガルバニックに接続された結合アンテナが配置されている。チップモジュールを使用してＲＦＩＤラベルが製造され、このＲＦＩＤラベルにおいては、支持フィルムの上に配置されたチップモジュールが、平坦な二次アンテナの上に以下のように、すなわち結合アンテナとＲＦＩＤアンテナとが誘導性に結合されるように位置決めされて接着されている。

ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００７０２６７２０号には、ＲＦＩＤシステム用の粘着性アンテナが記載されており、該アンテナは、１〜２０μｍ、とりわけ１０μｍの強度のアルミニウムフィルムから打ち抜かれており、かつ接着材料の前面に接着されている。

本発明の基礎となる課題は、アルミニウムや紙のような主にリサイクル可能な材料を用いた環境に優しいＲＦＩＤシステムの製造を可能にする、上位概念記載のチップモジュールを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部分によって解決される。

請求項２によれば、ストリップ状またはアーチ状の支持材料は、有利には紙製の支持層を備える接着材料である。

請求項３によれば、結合アンテナは、低コストかつ環境に優しくなるように、アルミニウムフィルムから切り出す、とりわけ打ち抜くことができる。択一的に、アルミニウムを含有する印刷塗料によって結合アンテナをプリントすることも可能である。

請求項５〜９はＲＦＩＤシステムのとりわけ有利な実施形態を含み、ここでは結合アンテナおよびシステムの二次アンテナは、誘導的に結合されている。特に有利には、この二次アンテナもリサイクル可能なアルミニウムから製造されており、二次アンテナのためのアンテナフィルムもまたリサイクル可能な紙製の支持層を備える接着材料である。これによりシステムの製造が簡単になる。なぜなら使用される材料数が限られているからである。

請求項１０に記載の粘着性のＲＦＩＤラベルは、有利には簡単に製造できる。なぜならインレイ材料（該インレイ材料の接着層を含む）のために、対応するラベルの接着層を備える被覆材料と同じ材料が使用されるからである。

特に有利には、ＲＦＩＤラベルは請求項１１のように製造することができ、ここでは全ての支持材料のために、紙製の支持層を備える接着材料が使用される。紙は環境に優しくリサイクル可能である。

請求項１２および１３には本発明によるチップモジュールの特に有利な実施方法が開示されている。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。種々異なる実施形態における同一の特徴には、同一の参照符号が付されている。択一的特徴は、付加符号"ａ"および"ｂ"によって識別される。

図１は、支持フィルムの上に固定されたチップモジュールと、該チップモジュールが二次アンテナの上に配置されている図を示す。 図２ａは、チップモジュール用の結合アンテナの製造方法の概略図であり、図２ｂは、択一的方法の概略図である。 図３ａは、図２ａの方法における結合アンテナの個々の製造段の平面図であり、図３ｂは、図２ｂによる択一的方法の製造段を示す図である。 図４は、アルミニウム接着結合材料の構造を示す図であり、この材料から結合アンテナが製造される。 図５は、結合アンテナの打ち抜きを示す図である。 図６は、チップモジュールの断面図である。 図７ａは、第1実施形態における図６の断面Ｃ−Ｃを示し、図７ｂは、第２実施形態における図６の断面Ｃ−Ｃを示す。 図８は、チップが結合アンテナに固定される前の、結合アンテナのストリップ状の構成を示す図である。

図１には２つのチップモジュール１が図示されており、これらのチップモジュールは、それぞれ結合アンテナ２および該結合アンテナ２の上に配置されたＲＦＩＤチップ３を含んでいる。ＲＦＩＤチップ３は、結合アンテナと、電気的に、とりわけガルバニックに接続されている。ＲＦＩＤチップ３を備える結合アンテナ２は、ストリップ状またはアーチ状の支持材料４の表面に配置されている。支持材料４は裏面に接着層１０を有しており、該接着層１０は、取り外し可能なストリップ状またはアーチ状の分離材料６、有利にはシリコンペーパーによって被覆されている。

結合アンテナ２は、厚さ１〜２０μｍ、とりわけ３〜１２μｍのアルミニウム層から形成されている。この実施例においてはアルミニウム層の厚さは約１０μｍである。有利には、結合アンテナ２は、相応の厚さのアルミニウムフィルム７から切り出される。このことは、実施例に図示されているように打ち抜きによって、またはレーザビームによる切断によって、実施することができる。択一的に、結合アンテナ２を、アルミニウムを含有する塗料によって支持材料４の上にプリントすることも可能である。

支持材料４は、有利には紙から製造されている支持層を含む。この支持層４をＰＰまたはＰＥのようなプラスチックから製造することも可能である。有利には、チップモジュールを製造するための出発材料としてストリップ状またはアーチ状のアルミニウム接着結合材料が使用され、この構成は図４に図示されている。

紙製のストリップ状またはアーチ状の支持材料４の表面の上には、接着層９によってアルミニウムフィルム７が固定接着されている。紙製の層４の裏面には、シリコンペーパー６からなる分離フィルムが接着層１０によって取り外し可能に接着されている。このアルミニウム接着結合材料からまず結合アンテナ２が、以下に記載する方式で打ち抜かれる。

アルミニウム接着結合材料は、厚さ１〜２０μｍ、とりわけ３〜１２μｍ、この実施例では１０μｍのアルミニウムフィルム７と、強度５０ｇ／ｍ^２〜９０ｇ／ｍ^２、この実施例では７０ｇ／ｍ^２の紙製の支持材料と、厚さ５０μｍ〜６０μｍのシリコンペーパー製の分離フィルムとから形成されている。アルミニウムフィルム７の下の接着剤層９は、厚さ３μｍ〜７μｍ、この実施例では５μｍであり、支持フィルム４の下側の接着層１０は、厚さ１５μｍ〜２５μｍの間、この実施例では２０μｍである。

図２ａに図示されるように、アルミニウム接着結合材料は、ロール１１から延伸ローラ１２によって引き取られ、後続の孔打ち抜き機１３に供給される。孔打ち抜き機１３によって、結合アンテナ２の内側輪郭１４が、アルミニウム接着結合材料の全ての層を貫通する切れ込みによって打ち抜かれる。図３ａの左側から見て取れるように、接着結合材料には、ストリップの中央に内側輪郭１４によって境界付けられた孔が存在する。この打ち抜きの際に生じた切断ゴミは除去され、この実施例においては吸い取られる。その後、後続に設けられた別の打ち抜き装置１５において、ＲＦＩＤチップのためのコンタクト箇所１６ａが打ち抜かれる。この打ち抜きの際に、少なくともアルミニウムフィルム７およびその下に設けられた接着層９を貫通する切れ込みが達成され、この際、支持材料４は完全には分離されない。この打ち抜きステップの課題は、予め内部に閉じ込められた結合アンテナ２を分離切れ込みによって分断解放し、電気的な短絡が生じないようにすることである。同時に、アルミニウムフィルム７から非導電ゾーンが切り出され、このゾーンにはいわゆるチップ３の支持バンプを配置することができる。この孔開け工程の際にアルミニウムフィルム７において露出された領域は、図７ａに図示されている。

打ち抜き装置１５に後続して別の打ち抜き装置１８ａが配置されており、この別の打ち抜き装置１８ａによって結合アンテナ２の外側輪郭１９が切り出される。この打ち抜き工程では、切れ込みは分離フィルム６にまで達する。図２ａには、コンタクト箇所のための打ち抜き工程と、外側輪郭のための打ち抜き工程とが、２つのステップで図示されている。しかしながらこれらの打ち抜き工程は、図５に図示されるようにただ１つの回転工具によって実施することもできる。打ち抜き工作機械２０は、２つの異なる深さに切断する穿孔ナイフ２１，２２を含む。穿孔ナイフ２１は、支持材料として使用される紙４まで達する切り込みによってコンタクト箇所を切り出し、穿孔ナイフ２２は、分離フィルム６まで達する切り込みによって外側輪郭を切り出す。

打ち抜き装置１８ａにおける打ち抜きの後、打ち抜きグリッドが取り除かれ、ロール２３の上に巻き付けられる。上に結合アンテナ２が設けられた分離フィルム６は、ロール２４の上に巻き取られる。図８ａに図示されるように、結合アンテナ２は分離フィルム６の上に次々に配置されている。この分離フィルムそのものはストライプ形状に形成されており、結合アンテナ２を、複数のトラックにおいて、それぞれ順次、後続の加工工程に供給することができる。後続の加工ステップでは、図６に図示されるように、各結合アンテナ２の上にＲＦＩＤチップ３が固定される。

図２ｂには択一的方法が図示されており、ここでは結合アンテナ２の内側輪郭１４および外側輪郭１９が、分離フィルム６まで達する切れ込みに打ち抜かれる。この際内側輪郭１４は、打ち抜きシリンダ１８ｂによって一緒に取り上げられかつ吸い取られ、その後除去することができる。その後打ち抜き装置１５において、ＲＦＩＤチップ３のためのコンタクト箇所１６が打ち抜かれ、該チップは、この実施例によれば−図３ｂおよび７ｂに図示されているように−直線状の切れ込み１６ｂとして直線状の分離接合部を形成する。

図６および７ａ，７ｂに図示されるように、最も上の層にあるアルミニウムフィルム７は、結合アンテナ２の導体路である。チップ３による被覆の際、"バンプ"１７と呼ばれるチップ脚部が、アルミニウムフィルム７へ、場合によってはアルミニウムフィルムの下に位置する接着層９へと押し込まれる。このようにしてバンプ１７のガルバニックなコンタクトのための所定の形状結合が形成される。結合アンテナ２のコンタクト箇所には、被覆の前に、チップを位置に固定する接着剤２５が載置される。この接着剤２５は、通常は導電性物質として銀粒子を備える高価な導電性接着剤である。

図７ａには１つの実施形態が図示されており、ここではコンタクト箇所１６ａは例えば半円形の切欠部を含んでおり、この切欠部はアルミニウムフィルム７から打ち抜かれている。アルミニウムフィルム７とＲＦＩＤチップとのコンタクトは下側のバンプ１７ａによって行われ、これらのバンプ１７は、電気的短絡を回避するために、アルミニウムフィルム７の別の分離切れ込み１６ａによって電気的に互いに分離されている。

図７ｂには、アルミニウムフィルム７から打ち抜かれた結合アンテナ２とＲＦＩＤチップ３との間のコンタクト箇所１６を形成するための有利な択一的手段が図示されている。この実施形態においては、上側の２つのバンプ１７は専らチップを支持する機能のみを有しており、これらのバンプはチップと導電性には接続されていない。電気的コンタクトは、下側の２つのバンプ１７ａによって行われる。これら２つのコンタクトバンプ１７ａは、直線状の切れ込み１６ｂによって互いに電気的に分離されている。直線状の切れ込み１６ｂを打ち抜く際、フィルム７の２つの縁部は互いに離れる方向に折り曲げられ、このようにして確実にコンタクトを回避する分離接合部が形成される。絶縁作用が必要な場合には、分離接合部１６ｂに付加的に絶縁性接着剤を押し込むことができ、この絶縁性接着剤は、凝固後、フィルムの２つの縁部の間隔を確実に保持する。このプラスチックは、有利には同時に、バンプ１７、ひいてはＲＦＩＤチップ３を確実にフィルム７の上に固定するために使用することができる。

本発明によれば、接着剤２５を非導電性の低コストの接着剤に置き換えることが可能となる。この際、結合アンテナ２のコンタクト箇所に生じ得るアルミニウムの酸化層が、電気的コンタクトを阻害しないように注意すべきである。邪魔になる酸化層の発生を最初から阻止するために、アルミニウムフィルム７の上には酸化保護として保護塗膜からなる非常に薄い層を載置することができる。この際保護塗膜はアルミニウムへの安定性と付着性から以下のように選択される。すなわち保護塗膜がコンタクトの際に、すなわちチップを結合アンテナ２のコンタクト箇所の上に載置する際にひび割れて、酸化されていないコンタクト面がガルバニック接続のために解放されるように選択されるのである。

チップ３を備えるチップモジュール１は、既に非常に狭い近傍領域においてはＲＦＩＤシステムとして使用することができる。なぜなら結合アンテナ２がＵＨＦアンテナとして機能するからである。射程範囲をより広くするために、チップモジュール１は、該チップモジュールの支持材料４によって、平坦な二次アンテナ２６の上に以下のように、すなわち結合アンテナ２と二次アンテナ２６とが誘導性に結合されるように、位置決めされて接着される。二次アンテナ２６は支持材料の表面に配置されており、この際支持材料として、有利には紙製の支持層を備える接着材料が使用される。択一的に、支持層のために、ＰＥまたはＰＰのようなプラスチックを使用することもできる。有利には−図１に図示されるように−支持材料の接着層は、ストリップ状またはアーチ状の分離材料２７によって被覆されている。したがって二次アンテナ２６は、分離材料２７の表面に配置されている。有利には二次アンテナ２６も、厚さ１μｍ〜２０μｍ、とりわけ３μｍ〜１２μｍ、この実施例においては約１０μｍのアルミニウム層から製造される。結合アンテナ２と同じように二次アンテナ２６も、有利には相応の厚さのアルミニウムフィルムから切り出される、とりわけ打ち抜かれる。有利には二次アンテナ２６のための支持材料として、結合アンテナ２のための支持材料と同じように、紙製の支持層を備える接着材料が使用され、したがって使用される材料の数を少なく抑え、かつ必要に応じて同じ材料を使用することができる。

チップモジュールおよび二次アンテナから構成されるＲＦＩＤシステムは、有利には、粘着性のＲＦＩＤラベルを製造するために使用される。この際ＲＦＩＤシステムはＲＦＩＤインレイとして、ストリップ状またはアーチ状の、裏面に接着層が設けられた被覆材料と、ストリップ状またはアーチ状の支持材料との間に配置されており、前記支持材料は、接着層から取り外し可能である。有利にはこの際、ＲＦＩＤインレイのための支持材料（ＲＦＩＤインレイの接着層を含む）として、ラベルの接着層を備える被覆材料と同じ材料が使用される。特に有利には、全ての支持材料のために、紙製の支持層を備える接着材料が使用される。このようにして、ＲＦＩＤラベルの製造のために紙とアルミニウムだけが使用され、後者はアンテナ用である。

Claims (16)

1. ストリップ状またはアーチ状の支持材料（４）を備えるＲＦＩＤシステムのためのチップモジュールであって、
   前記支持材料（４）の表面には、結合アンテナ（２）、および、該結合アンテナ（２）と電気的に、とりわけガルバニックに接続されたＲＦＩＤチップ（３）が配置されており、
   前記支持材料（３）の裏面には、接着層（９）が設けられている、
   形式のチップモジュールにおいて、
   前記結合アンテナ（２）は、厚さ１μｍ〜２０μｍ、とりわけ３μｍ〜１２μｍのアルミニウム層（７）から形成されている、
   ことを特徴とするチップモジュール。
2. ストリップ状またはアーチ状の支持材料（４）として、紙製の支持層を備える接着材料が使用される、
   ことを特徴とする請求項１記載のチップモジュール。
3. 前記結合アンテナ（２）は、アルミニウムフィルム（７）から切り出されている、とりわけ打ち抜かれているか、またはアルミニウムを含有する塗料によってプリントされている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のチップモジュール。
4. 前記支持材料（４）の接着層（１０）は、取り外し可能なストリップ状またはアーチ状の分離材料（６）によって被覆されている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のチップモジュール。
5. とりわけＲＦＩＤラベル用のＲＦＩＤインレイとして使用するためのＲＦＩＤシステムにおいて、
   請求項１〜３のいずれか一項記載のチップモジュール（１）が、該チップモジュールの支持材料（４）によって、平坦な二次アンテナ（２６）の上に以下のように、すなわち前記結合アンテナ（２）と前記二次アンテナ（２６）とが誘導的に結合されるように、位置決めされて接着されている、
   ことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
6. 前記二次アンテナ（２６）は、厚さ１μｍ〜２０μｍ、とりわけ３μｍ〜１２μｍのアルミニウム層から形成されている、
   ことを特徴とする請求項５記載のＲＦＩＤシステム。
7. 前記二次アンテナ（２６）は、アルミニウムフィルムから切り出されている、とりわけ打ち抜かれている、
   ことを特徴とする請求項６記載のＲＦＩＤシステム。
8. 前記二次アンテナ（２６）のための材料として、紙製の支持層を備える接着材料が使用される、
   ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項記載のＲＦＩＤシステム。
9. 前記二次アンテナ（２６）のための支持材料の接着層は、ストリップ状またはアーチ状の分離材料（２７）によって被覆されている、
   ことを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項記載のＲＦＩＤシステム。
10. 請求項５〜９のいずれか一項記載のＲＦＩＤシステムが、ストリップ状またはアーチ状の、裏面に接着層が設けられた被覆材料と、ストリップ状またはアーチ状の支持材料との間に配置されており、
    前記支持材料は、前記接着層から取り外し可能であり、
    前記ＲＦＩＤインレイのための支持材料、ただし該支持材料の接着層も含む、として、前記ラベルの被覆材料と同じ材料が使用される、
    ことを特徴とする粘着性のＲＦＩＤラベル。
11. 全ての支持材料のために、紙製の支持層を備える接着材料が使用される、
    ことを特徴とする請求項１０記載の粘着性のＲＦＩＤラベル。
12. 請求項１〜４のいずれか一項記載のチップモジュールの製造方法において、
    ストリップ状またはアーチ状のアルミニウム接着結合材料から出発し、
    該アルミニウム接着結合材料は、表面に接着されたアルミニウムフィルム（７）と、裏面に接着されたとりわけシリコンペーパーからなる分離フィルム（６）とを備える支持材料（４）から形成されており、
    ・まず、前記結合アンテナ（２）の内側輪郭（１４）は、前記アルミニウム接着結合材料の全ての層を貫通する切り込みによって切り出され、とりわけ打ち抜かれ、そして切断ゴミが除去され、
    ・続いて、ＲＦＩＤチップ（３）のためのコンタクト箇所（１６）が、前記アルミニウムフィルム（７）と、該アルミニウムフィルムの下にある接着層（９）とを貫通する切り込みによって切り出され、
    前記結合アンテナ（２）の外側輪郭（１９）は、前記分離フィルム（６）を貫通切断しない切り込みによって切り出され、そして、
    ・その後、切断ゴミが除去される、
    ことを特徴とする方法。
13. 請求項１〜４のいずれか一項記載のチップモジュールの製造方法において、
    ストリップ状またはアーチ状のアルミニウム接着結合材料から出発し、
    該アルミニウム接着結合材料は、表面に接着されたアルミニウムフィルム（７）と、裏面に接着されたとりわけシリコンペーパーからなる分離フィルム（６）とを備える支持材料（４）から形成されており、
    ・前記結合アンテナ（２）の内側輪郭（１４）および外側輪郭（１９）が、前記分離フィルム（６）まで達する切り込みによって貫通切断され、
    ・続いて、前記内側輪郭（１４）のゴミが除去され、有利には吸い取られ、そして、
    ・その後、ＲＦＩＤチップ（３）のコンタクト箇所（１６）に、絶縁性の切り込み（１６ａ，１６ｂ）が設けられる、
    ことを特徴とする方法。
14. 前記結合アンテナ（２）の内側輪郭（１４）および外側輪郭（１９）、ならびに前記ＲＦＩＤチップ（３）のためのコンタクト箇所（１６）が、打ち抜かれる、
    ことを特徴とする請求項１２または１３記載の方法。
15. 前記コンタクト箇所（１６）における前記絶縁性の切り込みは、直線状の切り込み（１６ｂ）として構成される、
    ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項記載の方法。
16. 厚さ１μｍ〜２０μｍ、とりわけ３μｍ〜１２μｍのアルミニウムフィルム（７）と、強度５０ｇ／ｍ^２〜９０ｇ／ｍ^２の紙製の支持材料と、厚さ５０μｍ〜６０μｍのシリコンペーパーからなる分離フィルム（６）とから形成されたアルミニウム接着結合材料が使用され、
    前記アルミニウムフィルム（７）は、前記支持材料（４）の上に、厚さ３μｍ〜７μｍの接着層（９）によって接着されており、
    前記シリコン支持フィルム（６）は、前記支持材料（４）の裏面に、厚さ１５μｍ〜２５μｍの接着層（１０）によって接着されている、
    ことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項記載の方法。

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