JP2012053831A - Ｒｆｉｃチップの実装構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＲＦＩＣチップに加わる応力を抑制して、信頼性の高いＲＦＩＣデバイスを得ることのできるＲＦＩＣチップの実装構造を提供する。
【解決手段】ＲＦＩＣモジュール１０１は、実装基板７０にＲＦＩＣチップ４０が実装され、封止樹脂層７１が封止されたものである。実装基板７０は、可撓性基材５０，６０と、これらの可撓性基材に形成された各種電極とで構成されている。ＲＦＩＣチップ４０の実装面の四隅付近には複数の外部端子４１，４２，４３，４４が設けられている。可撓性基材５０の表面の複数の実装用ランドのうち、実装用ランド５２はＲＦＩＣチップ４０のＲＦ端子４２とＮＣ端子４４とに共有の実装用ランドとして一体化された共有実装用ランドである。この共有実装用ランド５２は、これを平面視したとき、ＲＦＩＣチップ４０の一辺４０Ｓ２を覆うように配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる非接触型ＲＦＩＣメディアや非接触型無線ＩＣタグ等のＲＦＩＣデバイス等に備えるＲＦＩＣチップの実装構造に関する。
物品の管理システムとして、ＲＦＩＤタグとリーダライタとが非接触方式で通信し、ＲＦＩＤタグとリーダライタとの間で情報を伝達するＲＦＩＤシステムが知られている。
ＲＦＩＤタグは、ＩＤ情報が書き込まれたＲＦＩＣチップとＲＦ信号を送受するためのアンテナとで構成されている。ＲＦＩＣチップは、たとえば特許文献１に示されているように、２つの入出力端子と２つのダミー端子の計４つの端子を有し、ＲＦＩＣチップを搭載するための基板側にも、これらの端子に対応する４つの実装用ランドが設けられる。
ここで特許文献１のＲＦＩＣデバイスの一例を図１に示す。図１は無線ＩＣデバイス１０の断面図である。基板２２の凹部２１内に無線ＩＣチップ３０が実装されているモジュール部品２０が、絶縁性の粘着シート、接着材等の接合材１６を介して、放射板１４に接合されている。放射板１４は、導電材料により所定の形状に形成されている。
基板２２は、樹脂材料からなる。基板２２の凹部２１は、基板２２を押圧することにより形成されている。基板２２の一方主面である上面２２ａと凹部２１の内周面２１ｔ及び底面２１ｓに沿って配線パターン２４が形成され、基板２２の他方主面である下面２２ｂに沿って配線パターン２６が形成されている。
凹部２１の底面２１ｓに形成されている配線パターン上に無線ＩＣチップ３０がバンプ１２を介して実装されている。
貫通導体２８が接続されている配線パターンには無線ＩＣチップ３０の入出力端子とダミー端子が接続される。
特開２０１０−００９１９６号公報
近年、ＲＦＩＣデバイスの小型化薄型化のために、ＲＦＩＣチップを実装する基板にフレキシブル基板などの薄くて可撓性のある実装基板が用いられることがある。フレキシブル基板は薄く、可撓性を持つので、薄型のＲＦＩＣデバイスへの適合性が高い。
しかし、ＲＦＩＣデバイスの反りや曲げ等により実装基板に応力が加わると、この応力がＲＦＩＣチップに加わり、ＲＦＩＣチップに割れや欠けが生じてしまうおそれがある。
そこで本発明は、ＲＦＩＣチップに加わる応力を抑制して、信頼性の高いＲＦＩＣデバイスを得ることのできるＲＦＩＣチップの実装構造を提供することを目的としている。
本発明は、実装基板にＲＦＩＣチップが実装されたＲＦＩＣチップの実装構造であって、前記ＲＦＩＣチップはＲＦ端子およびＮＣ端子を含む複数の外部端子を有し、前記実装基板はフレキシブル基板の表面に前記複数の外部端子に対応する複数の実装用ランドを有し、これらの複数の実装用ランドのうち少なくとも一つは、前記ＲＦ端子および前記ＮＣ端子が共に接続される共有実装用ランドであり、且つ、この共有実装用ランドは、平面視状態で前記ＲＦＩＣチップの少なくとも一辺を覆うように配置されていることを特徴とする。
この構造により、実装基板が外部からの応力を受けても、共有実装用ランドがＲＦＩＣチップに加わろうとする応力を緩和する。そのため、実装基板が可撓性を備えていてもＲＦＩＣチップの保護性能が向上する。
前記共有実装用ランドは、平面視状態で前記ＲＦＩＣチップの隣り合う二辺を覆うように配置されていれば、前記保護性能が更に高まる。
前記実装基板は、この実装基板の下面に、前記実装用ランドに対して電気的に導通する複数の外部接続用端子電極が形成され、これらの複数の外部接続用端子電極のうち少なくとも一つは、平面視状態で前記ＲＦＩＣチップの少なくとも一辺を覆うように配置されていてもよい。このことにより、実装基板が外部からの応力を受けても、平面視状態で前記ＲＦＩＣチップの少なくとも一辺を覆う外部接続用端子電極がＲＦＩＣチップに加わろうとする応力を緩和する。そのため、実装基板が可撓性を備えていてもＲＦＩＣチップの保護性能が向上する。
また、前記ＲＦＩＣチップの複数の外部端子と前記実装基板の実装用ランドとが、金属粒子の溶融（融着）によって、または導電性ペーストの固化によって接合されていれば、一体化された比較的面積が大きい実装用ランドであっても、接合時の濡れ広がりがなく、ＲＦＩＣチップの傾きが生じにくく安定した実装が可能となる。
本発明によれば、実装基板が外部から応力を受けた際のＲＦＩＣチップの割れや欠けを防止でき、薄型で且つ信頼性の高いＲＦＩＣデバイスが得られる。
図１は特許文献１に示されている無線ＩＣデバイス１０の断面図である。 図２は第１の実施形態に係るＲＦＩＣチップの実装構造を示す図であり、図２（Ａ）は封止樹脂層を設けない状態でのＲＦＩＣモジュールの平面図、図２（Ｂ）はその下面図、図２（Ｃ）は樹脂封止されたＲＦＩＣモジュール１０１の断面図である。 図３（Ａ）は、図２に示したＲＦＩＣモジュール１０１を含むＲＦＩＣデバイス２０１の平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。 図４は第２の実施形態に係るＲＦＩＣチップの実装構造を示す図であり、図４（Ａ）は封止樹脂層を設けない状態でのＲＦＩＣモジュールの平面図、図４（Ｂ）はその下面図、図４（Ｃ）は樹脂封止されたＲＦＩＣモジュール１０２の断面図である。 図５（Ａ）は第３の実施形態に係るＲＦＩＣデバイス２０３の平面図、図５（Ｂ）はその中央部の拡大図である。 図６は二つのＲＦＩＣデバイスの平面図である。
《第１の実施形態》
図２は第１の実施形態に係るＲＦＩＣチップの実装構造を示す図であり、図２（Ａ）は封止樹脂層を設けない状態でのＲＦＩＣモジュールの平面図、図２（Ｂ）はその下面図、図２（Ｃ）は樹脂封止されたＲＦＩＣモジュール１０１の断面図である。
図２（Ｃ）に示すように、ＲＦＩＣモジュール１０１は、実装基板７０にＲＦＩＣチップ４０が実装され、封止樹脂層７１で封止されたものである。実装基板７０は、可撓性基材５０，６０と、これらの可撓性基材に形成された各種電極とで構成されている。
ＲＦＩＣチップ４０は、ＩＤ情報が書き込まれたメモリー回路、ロジック回路および通信回路等を備えた矩形状の半導体集積回路チップである。ＲＦＩＣチップ４０の実装面の四隅付近には複数の外部端子４１，４２，４３，４４が設けられている。これらの外部端子は具体的には、ＲＦ信号入出力用のＲＦ端子４１，４２、テスト端子４３、ＮＣ端子（空き端子）４４で構成されている。ＲＦ端子４１，４２には、前記通信回路を介してメモリー回路およびロジック回路が接続されている。ＮＣ端子４４は、所定の機能ブロックには接続されていなくて電気的に浮いている。テスト端子４３は、ＲＦＩＣチップ４０の特性の検査時に検査装置が接続される端子である。
可撓性基材５０の表面にはＲＦＩＣチップ４０を実装するための実装用ランド５１，５２，５３が形成されている。これらの実装用ランドのうち、実装用ランド５１にＲＦＩＣチップ４０のＲＦ端子４１が接続され、実装用ランド５２にＲＦＩＣチップ４０のＲＦ端子４２およびＮＣ端子４４が接続され、実装用ランド５３にＲＦＩＣチップ４０のＲＦ端子４３が接続される。すなわち、実装用ランド５２はＲＦＩＣチップ４０のＲＦ端子４２とＮＣ端子４４とに共有の実装用ランドとして一体化された共有実装用ランドである。この共有実装用ランド５２は、これを平面視したとき、ＲＦＩＣチップ４０の一辺４０Ｓ２を覆うように配置されている。
図２（Ｂ）に示すように、可撓性基材６０の表面（図２（Ｃ）に示した状態で、実装基板７０の下面）には、外部接続用端子電極６１、６２が設けられている。これらの外部接続用端子電極６１，６２は、可撓性基材６０に形成されたビア導体６５，６６および可撓性基材５０に形成されたビア導体５５，５６を介して実装用ランド５１，５２にそれぞれ導通している。
実装基板７０の下面の外部接続用端子電極６１は、平面視状態でＲＦＩＣチップ４０の一辺４０Ｓ１を覆うように配置されている。また、外部接続用端子電極６２は、平面視状態でＲＦＩＣチップ４０の一辺４０Ｓ２を覆うように配置されている。
前記実装用ランド５１，５２，５３は可撓性基材５０，６０より剛性が高く、共有実装用ランド５２が平面視状態でＲＦＩＣチップの一辺４０Ｓ２を覆うように配置されたことにより、実装基板が外部からの応力を受けても、共有実装用ランド５２がＲＦＩＣチップに加わろうとする応力を緩和する。したがって、ＲＦＩＣチップ４０の保護性能が向上する。
また、この例では、可撓性基材５０，６０より剛性の高い外部接続用端子電極６１，６２が、平面視状態でＲＦＩＣチップ４０の二辺４０Ｓ１，４０Ｓ２を覆うように配置されたことにより、実装基板が外部からの応力を受けても、平面視状態でＲＦＩＣチップ４０の辺を覆う外部接続用端子電極６１，６２がＲＦＩＣチップ４０に加わろうとする応力を緩和する。したがって、ＲＦＩＣチップ４０の保護性能がさらに向上する。
可撓性基材５０，６０としては、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の熱硬化性樹脂やポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の熱可塑性樹脂等を用いることができる。可撓性基材５０，６０の厚み寸法は例えば２５〜５０μｍである。また、可撓性基材５０に設けられる実装用ランド５１，５２，５３および可撓性基材６０に設けられる外部接続用端子電極６１，６２は、銀、銅、アルミニウム等の金属箔を所定形状にパターニングすることで形成することができる。これらの実装用ランド５１，５２，５３および外部接続用端子電極６１，６２の厚み寸法は例えば１０〜４０μｍである。可撓性基材５０のビア導体５５，５６および可撓性基材６０のビア導体６５，６６は、銀や銅等の金属を主体とする導電性ペーストを充填し、熱処理することで形成できる。
また、ＲＦＩＣチップ４０の外部端子４１〜４４は実装基板７０の実装用ランド５１，５２，５３に対して、微小な平均粒径を持つ銀や銅等の金属粒子を含む導電性ペーストを用いて接合されている。半導体チップと実装用ランドとの接合ははんだ接続が一般的であるが、共有実装用ランド５２は面積が比較的大きいため、リフロー時にはんだが濡れ広がってしまい、ＲＦＩＣチップ４０が傾いたり、立ってしまったりするツームストーン現象が生じることがある。これに対して、上記のような導電性ペーストを用いた接合であれば、金属粒子が濡れ広がりにくいため、実装用ランドの面積が大きくても、ＲＦＩＣチップ４０の傾き等が生じにくい。また、微小な金属粒子を用いると、実装基板７０に対するＲＦＩＣチップの接合時の加熱によって、ネッキングにより凝集し、接合される。一旦接合が完了した後は、モジュール１０１の実装時のはんだ付け処理で再加熱されても、前記金属粒子が溶融することはない。
なお、外部端子と実装用ランドは導電性ペースト（導電性樹脂）の固化によって接合されていてもよい。
図２に示した例では、実装用ランド５１，５２，５３が平面視で非回転対称形であるので、ＲＦＩＣチップ４０を実装基板７０に搭載する際、実装用ランド５１，５２，５３の形状に基づいて、実装基板７０の方向を識別できるようになり、方向識別用パターンを別途設ける必要が無い。
なお、図２では、単一のＲＦＩＣモジュールとして切り出した状態を示したが、これを製造する際には多数個取りする。すなわち、マザー状態の可撓性基材５０の、縦横に配列された多数の区画にＲＦＩＣチップを実装し、全体を樹脂封止した後、素子毎に切り出して個片化する。
図３（Ａ）は、図２に示したＲＦＩＣモジュール１０１を含むＲＦＩＣデバイス２０１の平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。このＲＦＩＣデバイス２０１は例えばＵＨＦ帯用のＲＦＩＤタグとして用いられる。
ＲＦＩＣデバイス２０１は、ＰＥＴ等の可撓性基材８１上にアルミ箔等による放射電極８２，８３およびＲＦＩＣモジュール実装用ランド８４，８５が形成されたアンテナシート８０を備えている。このアンテナシート８０上のＲＦＩＣモジュール実装用ランド８４，８５にＲＦＩＣモジュール１０１の外部接続用端子電極（図２（Ｂ）に示した６１，６２）が接合されている。このＲＦＩＣデバイス２０１はインレイ型のＲＦＩＤタグとして用いることができる。
以上に示したように、本実施形態によれば、実装基板が外部応力によって多少撓んでも、ＲＦＩＣチップの保護能を向上させることができ、したがって、ＲＦＩＣチップの割れや欠けを防ぎ、信頼性の高いＲＦＩＣモジュールを得ることができる。また、ＲＦＩＣチップの実装用ランドの一部を共有化することにより、ＲＦＩＣチップ４０の外部端子が狭ギャップ（狭ピッチ）化しても、実装基板側の実装用ランドを狭ギャップ（狭ピッチ）化する必要が無く、したがって、実装用ランドのパターニングを容易化できる。
《第２の実施形態》
図４は第２の実施形態に係るＲＦＩＣチップの実装構造を示す図であり、図４（Ａ）は封止樹脂層を設けない状態でのＲＦＩＣモジュールの平面図、図４（Ｂ）はその下面図、図４（Ｃ）は樹脂封止されたＲＦＩＣモジュール１０２の断面図である。
第１の実施形態で図２に示したＲＦＩＣモジュール１０１とは、ＲＦＩＣチップ４０の外部端子およびＲＦＩＣチップ４０を実装するために実装用ランドの形状が異なる。図４（Ａ）に表れているように、可撓性基材５０の表面にはＲＦＩＣチップ４０を実装するための実装用ランド５１，５４が形成されている。これらの実装用ランドのうち、実装用ランド５１にＲＦＩＣチップ４０のＲＦ端子４１が接続され、実装用ランド５４にＲＦＩＣチップ４０のＲＦ端子４２、ＮＣ端子４４，４５が接続される。すなわち、実装用ランド５４はＲＦＩＣチップ４０のＲＦ端子４２とＮＣ端子４４，４５とに共有の実装用ランドとして一体化された共有実装用ランドである。この共有実装用ランド５４は、これを平面視したとき、ＲＦＩＣチップ４０の二辺４０Ｓ２，４０Ｓ３を覆うように配置されている。その他の構成は第１の実施形態と同じである。
このように、共有実装用ランドは、これを平面視したとき、ＲＦＩＣチップ４０の二辺を覆うように配置することにより、Ｘ方向、Ｙ方向の両方向の反りや曲げに対しても、ＲＦＩＣチップの保護能を向上させることができ、したがって、ＲＦＩＣチップの割れや欠けを防ぎ、信頼性の高いＲＦＩＣモジュールを得ることができる。
《第３の実施形態》
図５（Ａ）は第３の実施形態に係るＲＦＩＣデバイス２０３の平面図、図５（Ｂ）はその中央部の拡大図である。
ＲＦＩＣデバイス２０３は、ＰＥＴ等の可撓性基材９０上にアルミ箔等による放射電極９１，９２および実装用ランド５１，５２，５３が形成された実装基板を備えている。この実装基板７０上の実装用ランド５１，５２，５３にＲＦＩＣチップ４０の外部端子４１，４２，４３，４４が接合されている。このＲＦＩＣデバイス２０３はＵＨＦ帯用ＲＦＩＤタグとして用いることができる。
第１の実施形態では、実装基板にＲＦＩＣチップが実装されて構成されたＲＦＩＣモジュールをアンテナシートに実装したが、第３の実施形態では、可撓性基材９０上に直接ＲＦＩＣチップ４０を実装している。換言すると、放射電極を実装基板に直接形成している。
このように、ＲＦＩＣチップを直接実装する箇所の実装用ランドにも同様に適用できる。
《第４の実施形態》
第４の実施形態ではループコイル状の放射電極を備えた、ＨＦ帯のＲＦＩＤタグに適したＲＦＩＣデバイスの例を示す。
図６（Ａ）（Ｂ）は二つのＲＦＩＣデバイスの平面図である。図６（Ａ）（Ｂ）のいずれの例も、可撓性基材８１の上面にスパイラル状の放射電極８６が形成されている。この放射電極８６の両端にＲＦＩＣモジュール実装用ランド８４，８５が形成されている。このＲＦＩＣモジュール実装用ランド８４，８５にＲＦＩＣモジュール１０１が実装されている。ＲＦＩＣモジュール１０１の構成は第１の実施形態で示したとおりである。これらのＲＦＩＣデバイスはＨＦ帯用のＲＦＩＤタグとして用いることができる。
図６（Ａ）の例では放射電極８６が可撓性基材８１の片面にのみ形成されている。図６（Ｂ）の例では、ＲＦＩＣモジュール実装用ランド８４から延びるスパイラル状の放射電極８６が可撓性基材８１の表面に形成され、このスパイラル状の放射電極の外周端とＲＦＩＣモジュール実装用ランド８５とを接続する渡り線用電極が可撓性基材８１の裏面に形成されている。そして、この渡り線用電極の第１端とＲＦＩＣモジュール実装用ランド８５との間、および第２端とスパイラル状の放射電極の外周端との間がビア導体で導通されている。
《他の実施形態》
図４に示した例では、実装基板に二つの実装用ランド５１，５４が形成されているが、実装基板に互いに平行な二つ実装用ランドを形成してもよい。すなわち、この二つの実装用ランドのうち一方にＲＦＩＣチップの第１のＲＦ端子と第１のＮＣ端子がそれぞれ接続され、他方にＲＦＩＣチップの第２のＲＦ端子と第２のＮＣ端子がそれぞれ接続される。
また、実装用ランドの延びる方向と外部接続用端子電極の延びる方向とを互いに直交させてもよい。このことにより、直交する二軸方向の反りや曲げに対してＲＦＩＣチップの保護能をさらに向上させることができる。
なお、本発明において、ＮＣ端子は、ＲＦ回路（ＲＦ信号の処理回路）から電気的に独立した端子であり、ＲＦ回路を含め、他の回路に一切接続されていない浮き端子（ダミー端子）であってもよいし、メモリーテスト用端子のように、ＲＦ端子と接続されていても特性上問題の無い端子であってもよい。
４０…ＲＦＩＣチップ
４０Ｓ１，４０Ｓ２，４０Ｓ３…ＲＦＩＣチップの辺
４１，４２…外部端子（ＲＦ端子）
４３…外部端子（テスト端子）
４４，４５…外部端子（ＮＣ端子）
５０，６０…可撓性基材
５１，５３…実装用ランド
５２，５４…共有実装用ランド
５５，５６…ビア導体
６１，６２…外部接続用端子電極
６５，６６…ビア導体
７０…実装基板
７１…封止樹脂層
８０…アンテナシート
８１…可撓性基材
８２，８３…放射電極
８４，８５…ＲＦＩＣモジュール実装用ランド
８６…放射電極
９０…可撓性基材
９１，９２…放射電極
１０１，１０２…ＲＦＩＣモジュール
２０１，２０３…ＲＦＩＣデバイス

Claims (4)

  1. 実装基板にＲＦＩＣチップが実装されたＲＦＩＣチップの実装構造であって、
    前記ＲＦＩＣチップはＲＦ端子およびＮＣ端子を含む複数の外部端子を有し、
    前記実装基板は、可撓性基材と、この可撓性基材の表面に形成された、前記ＲＦＩＣチップの複数の外部端子が接続される複数の実装用ランドとを有し、これらの複数の実装用ランドのうち少なくとも一つは、前記ＲＦ端子および前記ＮＣ端子が共に接続される共有実装用ランドであり、且つ、この共有実装用ランドは平面視状態で前記ＲＦＩＣチップの少なくとも一辺を覆うように配置されている、ＲＦＩＣチップの実装構造。
  2. 前記共有実装用ランドは、平面視状態で前記ＲＦＩＣチップの隣り合う二辺を覆うように配置されている、請求項１に記載のＲＦＩＣチップの実装構造。
  3. 前記実装基板は、この実装基板の下面に、前記実装用ランドに対して接続する複数の外部接続用端子電極が形成されていて、これらの複数の外部接続用端子電極のうち少なくとも一つは、平面視状態で前記ＲＦＩＣチップの少なくとも一辺を覆うように配置されている、請求項１または２に記載のＲＦＩＣチップの実装構造。
  4. 前記ＲＦＩＣチップの複数の外部端子と前記実装基板の実装用ランドとは、金属粒子の溶融によって、または導電性ペーストの固化によって接合されている、請求項１〜３のいずれかに記載のＲＦＩＣチップの実装構造。
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