JP2011203949A - Ｉｃチップの接続構造及びｉｃタグ - Google Patents

Abstract

【課題】実装コストが安く、生産性と通信特性の優れたＩＣチップの接続構造及びＩＣタグを提供することを目的とする。
【解決手段】シリコン基板の回路面に、入力電極とグラウンド電極と前記入力電極が露出し前記グラウンド電極が被覆されるように設けられた絶縁層とを有し、前記グラウンド電極が前記シリコン基板のシリコン面の電位と同電位であるＩＣチップと、前記入力電極に前記シリコン基板の回路面と所定の距離を保つように接続された短絡板とを有するＩＣチップ接続構造及びＩＣタグ。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣチップの接続構造に関するものであり、さらに詳しくは実装コストが安く、生産性に優れ、通信特性の良いＩＣチップとアンテナとの接続構造及びこの接続構造を有するＩＣタグに関する。

近年、モノ・ヒトを管理するシステムとして、ＩＣタグが製造、物流、販売、リサイクルのすべての業態で注目されている。このＩＣタグ技術は、従来の管理システムとして利用されているバーコードに比べ、読み取り性が高いという利点があることから、電子マネーや入退場カードなどとして広く使用されている。

主に使用される周波数帯として、１３．５６ＭＨｚ帯、ＵＨＦ帯、２．４５ＧＨｚ帯がある。特にＵＨＦ帯／２．４５ＧＨｚ帯を用いる電波方式のＩＣタグは、リーダライタから信号を送信することにより信号受信・信号送信を行い、数十センチ〜数メートルの通信が可能であることから、現在、物流管理や製造履歴管理、セキュリティ管理、偽造防止等を目的にシステムの構築が進められている。

ＩＣタグを用いた非接触式個体識別システムで大量の商品の物流及び物品管理を実現するためには、商品の１つ１つにＩＣタグを取り付ける必要がある。使用されるＩＣタグは通信特性とともに、安価でかつ高生産性であることが求められる。このＩＣタグには、その用途と運用方法によって、様々なＩＣチップが使用されている。一般的な従来のＩＣチップは、片面（回路面）に入力電極とグラウンド電極を有しており（以下、「片面電極ＩＣチップ」という。）、このような片面電極ＩＣチップは、汎用のため安価になっている。このため、通常の実装設備は、この片面電極ＩＣチップに対応しているものがほとんどである。

ＩＣチップは、単価を安くする目的で、チップの小型化が推進されているが、図５に示すような従来の片面電極ＩＣチップ６は、回路面２のグラウンド電極７とシリコン面５とは同電位にはなっていない。このため、片面電極ＩＣチップ６は、シリコン面５を回路面２のグラウンド電極７として用いることはできないことから、回路面２の入力電極３とシリコン面５とをアンテナ回路１１等で挟み込むような接続構造をとることはできず、入力電極３とグラウンド電極７を、それぞれアンテナ回路１１等と接続する必要がある。したがって、実装時に高精度な位置合せが必要であることから、小型化が進むとアンテナ回路１１等との接続が困難になるため、片面電極ＩＣチップ６は、小型化の要求に応えるのが難しい。

そこで、図６に示すような、ＩＣチップ６の表裏面に、それぞれ入力電極３またはグラウンド電極７が形成されたＩＣチップ６（以下、「両面電極ＩＣチップ」という。）を用い、この両面の電極３、７をアンテナ回路１１等で挟み込むように接続する両面接続構造が提案されている（特許文献１）。この両面接続構造によれば、高精度な位置合わせを必要とせずに、ＩＣチップ６の電極３、７とアンテナ回路１１等とを確実に接続でき、かつ、製造コストを安く抑えることができ、高生産性とすることが可能である。

特開２００５−１４９３７５号公報

しかしながら、両面電極ＩＣチップは、従来の片面電極ＩＣチップに比べて、開発や製造にコストがかかるうえ、両面電極ＩＣチップの実装においては、従来の片面電極ＩＣチップに用いる汎用の実装設備を用いることができない。したがって、両面接続専用の両面電極ＩＣチップとすると、適用範囲が限られるという側面がある。また、両面電極ＩＣチップは、回路面の電極となる入力電極が、回路面のほぼ全面に設けられるため、寄生容量の影響により、通信特性が低下する問題がある。

そこで、図３（ａ）に示すように、両面電極ＩＣチップ６の一方の面（回路面２）に、通常備える入力電極３に加えて、シリコン面５と同電位のグラウンド電極７を設けることにより、両面電極ＩＣチップ６を、片面電極ＩＣチップとしても使用できるようにすることで、汎用の実装設備でも実装できるようにすることが考えられる。このようにしたＩＣチップ６（以下、「両面／片面電極ＩＣチップ」という。）によれば、ＩＣチップ６の回路面２は、従来の片面電極ＩＣチップと同様に、入力電極３とグラウンド電極７の両者を有するので、高精度な位置合わせが必要にはなるものの、従来の片面電極ＩＣチップと同じ汎用の実装設備を用いることが可能となる。また、両面／片面電極ＩＣチップ６は、回路面２の入力電極３が、回路面２の一部にしか設けられていないため、この入力電極３からの影響を排除することができ、通信特性の低下を抑制できる。

しかしながら、このように片面接続用の実装設備に対応した両面／片面電極ＩＣチップを、両面接続用として使用する場合、この両面／片面電極ＩＣチップは、回路面に入力電極とグラウンド電極の両者を有するため、回路面の入力電極とアンテナ回路等との接続には、高精度な位置合わせが必要となり、両面接続のメリットが得難くなる問題がある。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、実装コストが安く、生産性と通信特性の優れたＩＣチップの接続構造及びＩＣタグを提供することを目的とする。

本発明は、以下に関する。
（１） シリコン基板の回路面に入力電極とグラウンド電極と前記入力電極が露出し前記グラウンド電極が被覆されるように設けられた絶縁層とを有し、前記グラウンド電極が前記シリコン基板のシリコン面の電位と同電位であるＩＣチップと、前記入力電極に前記シリコン基板の回路面と所定の距離を保つように接続された短絡板とを有するＩＣチップ接続構造。
（２） 上記（１）において、シリコン基板のシリコン面が、導電性ペーストまたは金属箔に接続されるＩＣチップ接続構造。
（３） 上記（１）または（２）において、短絡板の入力電極との接続面が、アルミニウムまたは銅であるＩＣチップ接続構造。
（４） 上記（１）から（３）の何れかにおいて、絶縁層が、ドライフィルムまたは液状タイプの感光性樹脂材料を用いて形成されるＩＣチップ接続構造。
（５） 上記（１）から（４）の何れかにおいて、使用周波数が８００ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚであるＩＣチップ接続構造。
（６） 上記（１）から（５）の何れかにおいて、ＩＣチップのシリコン面がアンテナ回路に接続され、入力電極に接続された短絡板が、前記アンテナ回路に形成された励振スリットを跨いで、アンテナ回路に接続されるＩＣチップ接続構造。
（７） 上記（１）から（６）の何れかのＩＣチップ接続構造を有するＩＣタグ。

本発明によれば、実装コストが安く、生産性と通信特性の優れたＩＣチップの接続構造及びＩＣタグを提供することができる。

本発明に係るＩＣチップ接続構造の平面図（（ａ））およびＡ−Ａ’断面図（（ｂ））である。 本発明に係るＩＣタグの平面図である。 本発明に係るＩＣチップ接続構造とＩＣタグの製造工程を表すフロー（（ａ）〜（ｃ））、及びＩＣタグの図２のＢ−Ｂ’断面図（（ｄ））である。 本発明に係るＩＣ接続構造を有するＩＣタグとリーダの送受信の様子を表す模式図である。 従来の片面電極ＩＣチップの接続構造の断面図である。 従来の両面電極ＩＣチップの接続構造の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面で説明する。なお、以下に記載したものは本発明の実施形態の一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１は、本発明に係るＩＣチップ接続構造の平面図（（ａ））およびＡ−Ａ’断面図（（ｂ））である。本発明のＩＣチップ接続構造としては、シリコン基板１の回路面２に入力電極３と、グラウンド電極７と前記入力電極３が露出し前記グラウンド電極７が被覆されるように設けられた絶縁層４とを有し、前記グラウンド電極７が前記シリコン基板１のシリコン面５の電位と同電位であるＩＣチップ６と、前記入力電極３に前記シリコン基板１の回路面２と所定の距離を保つように接続された短絡板８とを有するものが挙げられる。

シリコン基板とは、ウエハを構成する基板であり、回路面とは、ウエハの主面であって、その面にリソグラフィにより、ＩＣチップの回路が形成される面をいう。また、シリコン面とは、回路面の反対側の面であって、ウエハを構成するシリコン基板が露出した面（実際にはシリコンの酸化皮膜が形成されている。）をいう。

本発明に用いるＩＣチップは、図３（ａ）に一例を示すように、ＩＣチップ６の回路面２に、入力電極３とグラウンド電極７とを設け、シリコン面５をグラウンド電極７と同電位とした、両面電極ＩＣチップと片面電極ＩＣチップの両方としての機能を有する両面／片面電極ＩＣチップ６である。このようなＩＣチップとしては、ミューチップＲＫＴ１０２（株式会社日立製作所製、商品名）が挙げられる。

絶縁層としては、例としてフィルム状のものを用いることができる。その中でも、感光性フィルムが入力電極の露出精度が高いため好適である。また、ドライフィルムタイプでは回路面と短絡板の距離を所定の厚みに調整しやすいため好適である。図３（ｂ）に一例を示すように、この絶縁層４は、シリコン基板１の回路面２上に、入力電極３が露出し、グラウンド電極７が被覆されるように設けられる。このように絶縁層４を形成することにより、両面／片面電極ＩＣチップ６を、両面電極ＩＣチップ６として使用する場合でも、回路面２には、入力電極３しか露出していないので、短絡板８やアンテナ回路１１を接続する際は、大まかな位置合せを行なうだけでよく、高精度な位置合せが必要ないので、接続作業が容易であり、生産性がよく、実装コストが低減できる。また、回路面２上の入力電極３以外の領域は、絶縁層４で被覆されているため、入力電極３と接続した短絡板８やアンテナ回路１１との距離を保つことが可能になり、短絡板８やアンテナ回路１１からの寄生容量の影響を排除できるので、通信特性の低下を抑制できる。

短絡板としては、例としてアルミニウム箔や銅箔を用いることができる。またＰＥＴ等のフィルム基材と貼り合わせたものも利用できる。この中でも抵抗値の低い金属、金や銅が好適である。図３（ｃ）に一例を示すように、短絡板８は、シリコン基板１の回路面２と所定の距離を保ちつつ、入力電極３に接続される。ここで、所定の距離とは、回路面２への短絡板８からの寄生容量の影響が、ほぼ排除できる程度である距離をいう。使用周波数が８００ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚである場合、この距離は、１０μｍ以上であるのが望ましい。所定の距離を保つ方法は、絶縁層４の厚みをコントロールすることで可能となる。絶縁層４が、フィルム状のものを使用すれば、回路面２と短絡板８との距離を精度よくコントロールできる点で望ましい。これにより、回路面２への短絡板８からの影響を排除でき、通信特性の低下を抑制できる。なお、短絡板８と入力電極３との接続は、ペースト状やフィルム状の導電性接着剤、異方導電性接着剤等を用いて行なうことができる。

アンテナ回路としては、銅またはアルミニウムの箔からエッチングにより形成した回路を用いることができる。また導電性ペーストを印刷法によって形成したものを用いることができる。この中でも比較的低抵抗であるため銅やアルミニウムが好適である。なお、アンテナ回路と入力電極との接続は、ペースト状やフィルム状の導電性接着剤、異方導電性接着剤等を用いて行なうことができる。

本発明に用いるＩＣチップの大きさに特に制限はないが、より小さいもの、例えば、ミューチップＲＫＴ１０２（株式会社日立製作所製、商品名）が、縦・横寸法の何れも０．５ｍｍ以下と小型であり好適である。ＩＣチップの実装方法としては、接着剤や超音波による実装方法も利用できる。

図２及び図３（ｄ）に一例を示すように、本発明のＩＣチップ接続構造９及びＩＣタグ１４は、ＩＣチップ６のシリコン面５がアンテナ回路１１に接続され、入力電極３に接続された短絡板８が、前記アンテナ回路１１に形成された励振スリット１２を跨いで、アンテナ回路１１に短絡ポイント１３で接続される。また、本発明のＩＣチップ接続構造９及びＩＣタグ１４は、ＩＣチップ６の表裏面が反転してもよいので、ＩＣチップ６の回路面２がアンテナ回路１１に接続され、シリコン面５に接続された短絡板８が、前記アンテナ回路１１に形成された励振スリット１２を跨いで、アンテナ回路１１に短絡ポイント１３で接続される構造も可能である。ここで、励振スリット１２とは、ＩＣチップ６とアンテナ回路１１のインピーダンスを調節する回路スリットをいう。このように、シリコン面５に接続されたアンテナ回路１１と、入力電極３に接続された短絡板８が、アンテナ回路１１に形成された励振スリット１２を跨いで短絡ポイント１３で接続されることにより、励振スリット１２の幅や長さを調整することで、インピーダンスマッチングすることができ、例えば、ＩＣタグ１４として用いる場合に、必要な通信特性を確保することが可能になる。

本発明のＩＣチップ接続構造及びＩＣタグは、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、両面／片面電極ＩＣチップ６を準備する工程（ａ）と、絶縁層４を、シリコン基板１の回路面２上に、入力電極３が露出し、グラウンド電極７が被覆されるように設ける工程（ｂ）と、短絡板８を、シリコン基板１の回路面２と所定の距離を保ちつつ、入力電極３に接続する工程（ｃ）と、ＩＣチップ６のシリコン面５をアンテナ回路１１に接続し、入力電極３に接続された短絡板８を、アンテナ回路１１に形成された励振スリット１２を跨いで、アンテナ回路１１に接続する工程（ｄ）により、製造することができる。

本発明のＩＣチップ接続構造を有するＩＣタグは、例えば、図４に示すように、読取機１５と合わせて構成することで、ＩＣタグ１４として使用することができる。

以下、本発明の好適な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に制限するものではない。

以下、本発明のＩＣチップ接続構造及びＩＣタグの説明をする。まず、両面／片面電極ＩＣチップ６として、ミューチップＲＫＴ１０２（株式会社日立製作所製、商品名）を準備した（図３（ａ））。次に、絶縁層４として、２５μｍ厚の感光性フィルムを用いてフォトリソグラフィ加工し、所定のパターンの絶縁層４を形成し、両面接続専用の両面電極ＩＣチップ６とした（図３（ｂ））。前記ＩＣチップ６の入力電極３側に、短絡板８として１８μｍ厚の銅箔と２５μｍ厚のポリイミドフィルムとを張り合わせた基材１０を異方導電フィルム（図示しない。）で接続した（図３（ｃ））。前記ＩＣチップ６を銀ペースト製アンテナ回路１１またはアルミニウム製アンテナ回路１１に異方導電フィルム（図示しない。）で接着し、ＩＣタグ１４を作製した（図２、図３（ｄ））。図４のように、ＩＣタグ１４を読取機１５であるリーダライタＭＲＪ３００（株式会社日立国際電気製、出力３００ｍＷ）にて読み取り評価したところ、ＩＣタグ１４のアンテナ回路１１の基材１０面に対して垂直方向では、約３００ｍｍ以内まで通信が可能であった。

１…シリコン基板、２…回路面、３…入力電極、４…絶縁層、５…シリコン面、６…ＩＣチップ、７…グラウンド電極、８…短絡板、９…ＩＣチップ接続構造、１０…基材、１１…アンテナ回路、１２…励振スリット、１３…短絡ポイント、１４…ＩＣタグ、１５…読取機

Claims (7)

1. シリコン基板の回路面に、入力電極とグラウンド電極と前記入力電極が露出し前記グラウンド電極が被覆されるように設けられた絶縁層とを有し、前記グラウンド電極が前記シリコン基板のシリコン面の電位と同電位であるＩＣチップと、
   前記入力電極に前記シリコン基板の回路面と所定の距離を保つように接続された短絡板とを有するＩＣチップ接続構造。
2. 請求項１において、シリコン基板のシリコン面が、導電性ペーストまたは金属箔に接続されるＩＣチップ接続構造。
3. 請求項１または２において、短絡板の入力電極との接続面が、アルミニウムまたは銅であるＩＣチップ接続構造。
4. 請求項１から３の何れかにおいて、絶縁層が、ドライフィルムまたは液状タイプの感光性樹脂材料を用いて形成されるＩＣチップ接続構造。
5. 請求項１から４の何れかにおいて、使用周波数が８００ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚであるＩＣチップ接続構造。
6. 請求項１から５の何れかにおいて、ＩＣチップのシリコン面がアンテナ回路に接続され、入力電極に接続された短絡板が、前記アンテナ回路に形成された励振スリットを跨いで、アンテナ回路に接続されるＩＣチップ接続構造。
7. 請求項１から６の何れかのＩＣチップ接続構造を有するＩＣタグ。

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