JP2018166160A - Ｒｆｉｄ用基板およびｒｆｉｄタグ - Google Patents

Abstract

【課題】異なる容量値を有する半導体素子に対応するＲＦＩＤ用基板タグ及びＲＦＩＤタグを提供する。【解決手段】ＲＦＩＤタグ１００は、複数のセラミック絶縁層１ａが積層された絶縁基板と、絶縁基板の第１の面に設けられ、半導体素子５に接続される複数の接続パッド２と、絶縁基板の内部に設けられ、互いに接続されておらず、巻回中心が同一である複数のコイル３１、３２、３２と、複数のコイルのそれぞれの一端部と接続された複数の電極から成り、絶縁基板１の第１の面に設けられている第１コイル端子４１と、複数のコイルのそれぞれの他端部と接続された複数の電極から成り、絶縁基板の第１の面に設けられている第２コイル端子４２とを備えている。第１コイル端子４１の第１電極４１１が複数の接続パッド２の１つに接続されており、第２コイル端子４２の第１電極４２１が複数の接続パッドの他の１つに接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグに関するものである。

近年、電子マネー用のＩＣカードや在庫管理用のタグとして、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムを用いた非接触型の情報通信手段が広く使われるようになってきている。例えば、ＲＦＩＤシステムとしてはＨＦ帯の周波数を用いた電磁誘導式のものがあり、このＨＦ帯のＲＦＩＤタグとして、コイルを内蔵する基板上に半導体素子が搭載されたものがある。半導体素子に送受される情報は、外部機器との間で無線（ＲＦ）通信によって行なわれる。外部機器から送信される電波に伴う磁束によってコイルで誘導電流が生じ、情報の書き込みおよび取り出しを含む半導体素子の作動に必要な電力が供給される（例えば、特許文献１等を参照。）。

国際公開第２０１１/１０８３４０号

このようなＲＦＩＤタグでは、通信のための周波数が、搭載される半導体素子に内蔵されている容量と基板に内蔵されたコイルによるインダクタンス成分とによる共振周波数によって設定される。そのため、半導体素子の容量に応じたインダクタンスを有する基板が必要となる。ＲＦＩＤタグに用いられる半導体素子が内蔵する容量値は、よく用いられるものでも数種類あり、数種類の基板を準備しなければならなかった。ＲＦＩＤタグは、さまざまな製品に取り付けられて用いられることもあり、安価であることも重要な要求特性の１つである。半導体素子の容量値に応じた基板を準備すると基板のコストが高くなり、ＲＦＩＤタグのコストも高くなるので、異なる容量値を有する半導体素子に対応できる基板が求められていた。

本開示のＲＦＩＤ用基板は、複数のセラミックスからなる絶縁層が積層された絶縁基板と、該絶縁基板の第１の面に設けられており、半導体素子に接続される複数の接続パッドと、前記絶縁基板の内部に設けられ、互いに電気的に接続されておらず、巻回中心が同一である複数のコイルと、該複数のコイルのそれぞれの一端部と電気的に接続された複数の電極から成り、前記絶縁基板の前記第１の面に設けられている第１コイル端子と、前記複数のコイルのそれぞれの他端部と電気的に接続された複数の電極から成り、前記絶縁基板の前記第１の面に設けられている第２コイル端子と、を備えており、前記第１コイル端子の前記複数の電極のうちの第１電極が前記複数の接続パッドのうちの１つに接続されており、前記第２コイル端子の前記複数の電極のうちの第１電極が前記複数の接続パッドのうちの他の１つに接続されている。

本開示のＲＦＩＤタグは、上記構成のＲＦＩＤ用基板と、該ＲＦＩＤ用基板の前記接続パッドに接続された半導体素子とを備えている。

本開示の１つの態様の配線基板によれば、上記構成であることから、第１コイル端子および第２コイル端子のそれぞれの複数の電極間を電気的に接続することで複数のコイルを
並列に接続して、第１電極に接続されたコイルによるインダクタンスより小さいインダクタンスとすることができる。すなわち、並列接続することが可能なコイルを複数有することで、１つの基板で複数のインダクタンスを設定でき、内蔵容量の異なる複数の半導体素子に対応することが可能な基板となる。

本開示の１つの態様のＲＦＩＤタグによれば、上記構成の配線基板を含むことから、コストが低減されたＲＦＩＤタグを提供することができる。

（ａ）はＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの一例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。 図１に示すＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 ＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの他の一例を示す分解斜視図である。 ＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの他の一例を示す分解斜視図である。 ＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの他の一例を示す分解斜視図である。 （ａ）はＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの他の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。 図６に示すＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 （ａ）は図６に示すＲＦＩＤ用基板のＡ部を拡大して示す平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は他の例を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は図１に示すＲＦＩＤ用基板における第１コイル端子および第２コイル端子の電極間を導電性接続材で電気的に接続した例を示したものである。 ＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの他の一例を示す分解斜視図である。

ＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグについて、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に配線基板等が使用されるときの上下を限定するものではない。図１（ａ）は、本開示のＲＦＩＤ用基板１０およびＲＦＩＤタグ１００の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。図２は、図１に示すＲＦＩＤ用基板１０およびＲＦＩＤタグ１００の分解斜視図である。図３は、ＲＦＩＤ用基板１０およびＲＦＩＤタグ１００の他の例を示す分解斜視図である。

ＲＦＩＤタグ１００は、ＲＦＩＤ用基板１０と、ＲＦＩＤ用基板１０上に搭載された半導体素子５とで基本的に構成されている。図１〜図３に示す例においては、ＲＦＩＤ用基板１０の上面に設けられた接続パッド２に半導体素子５の端子電極（図示せず）が接続され、半導体素子５は封止材６で覆われている。

そして、ＲＦＩＤ用基板１０は、複数のセラミックスからなる絶縁層１ａが積層された絶縁基板１と、絶縁基板１の第１の面に設けられており、半導体素子５に接続される複数の接続パッド２と、絶縁基板１の内部に設けられ、互いに電気的に接続されておらず、巻回中心が同一である複数のコイル３１，３２，３３と、複数のコイル３１，３２，３３のそれぞれの一端部と電気的に接続された複数の電極（第１電極４１１，第２電極４１２，第３電極４１３）から成り、絶縁基板１の第１の面に設けられている第１コイル端子４１と、複数のコイル３１，３２，３３のそれぞれの他端部と電気的に接続された複数の電極４２１，４２２，４２３から成り、絶縁基板１の第１の面に設けられている第２コイル端子４２とを備えており、第１コイル端子４１の複数の電極４１１，４１２，４１３のうちの第１電極４１１が複数の接続パッド２のうちの１つに接続されており、第２コイル端子
４２の複数の電極（第１電極４２１，第２電極４２２，第３電極４２３）のうちの第１電極４２１が複数の接続パッド２のうちの他の１つに接続されている。

ＲＦＩＤ用基板１０がこのような構成を有していることから、第１コイル端子４１および第２コイル端子４２のそれぞれの複数の電極間を導電性接続材で電気的に接続することで複数のコイル３１，３２，３３が並列に接続され、第１電極４１に接続されたコイル３１によるインダクタンスより小さいインダクタンスとすることができる。並列接続するコイルを増やすことで、インダクタンスをより小さくすることができ、１つのＲＦＩＤ用基板１０で複数のインダクタンスを設定できる。所望のインダクタンスとなるコイルを複数設けてそのうちの１つを選択して接続パッド（すなわち半導体素子）と接続する場合は、１つでインダクタンスの小さいコイル、例えば線幅の大きいコイルを設けなければならないので、ＲＦＩＤ基板が大きくなる。これに対して、本開示のＲＦＩＤ用基板１０においては、幅の小さいコイル３１，３２，３３を並列に接続して小さいインダクタンスを設定するので小型化することができる。

図１〜図３に示す例においては、それぞれ大きさ（平面視の外寸）の異なる３つのコイル３１，３２，３３が絶縁基板１の内部に設けられている。大きさの小さいコイル３１は、それぞれ異なる絶縁層１ａの層間に設けられた３つの小さいコイル導体３１ａと、絶縁層１ａを貫通してこれらを直列に接続する貫通導体３１ｂとで構成されている。大きさの大きいコイル３３もまた、それぞれ異なる絶縁層１ａの層間に設けられた３つの大きいコイル導体３３ａと、これらを直列に接続する貫通導体３３ｂとで構成されている。そして、大きさがこれらの中間のコイル３２もまた、それぞれ異なる絶縁層１ａの層間に設けられた３つの大きさが中間のコイル導体３２ａと、これらを直列に接続する貫通導体３２ｂとで構成されている。そして、３つのコイル３１，３２，３３のそれぞれの一端部は、貫通導体３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを介して第１コイル端子４１に電気的に接続されており、３つのコイル３１，３２，３３のそれぞれの他端部は、貫通導体３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを介して第２コイル端子４２に電気的に接続されている。なお、貫通導体３１ｂ，３２ｂ，３３ｂは、図２および図３においては、両端が黒丸の破線で示している。

また、図１〜図３に示す例においては、小さいコイル３１のコイル導体３１ａ、中間のコイル３２のコイル導体３２ａおよび大きいコイル３３のコイル導体３３ａが同じ層間に設けられている。このように、複数のコイル３１，３２，３３が、絶縁層１ａの複数の層間に設けられており、１つの層間において、互いに電気的に接続されていない、巻回中心が同じで大きさの異なる複数のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａを有しているものとすることができる。

このような構成にすると、複数のコイル３１，３２，３３を設けても絶縁層１ａの層数が増えず絶縁基板１の厚みが厚くならないのでＲＦＩＤ用基板１０およびＲＦＩＤタグ１００を薄型化することができる。また、コイル導体３１，３２，３３とコイル端子４１，４２とをつなぐ貫通導体３１ｂ，３２ｂ，３３ｂも短くできるので損失が小さい。

図４および図５は、いずれもＲＦＩＤ用基板１０およびＲＦＩＤタグ１００の他の例を示す分解斜視図である。図２に示す例に対して、３つのコイル３１，３２，３３が、それぞれ絶縁層１ａの積層方向に３つのコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａを有する点等は同じであるが、３つのコイル３１，３２，３３のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａが互いに異なる層間に設けられている点において異なっている。

図４に示す例においては、図２に示す例における３つのコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａがその上（の層間）に設けられている３つ絶縁層１ａをそれぞれ３つの絶縁層１ａに分けるとともに、３つに分けられた絶縁層１ａのそれぞれの上（の層間）に元の３つのコ
イル導体３１ａ，３２ａ，３３ａを１つずつ設けたようになっている。図２に示す例における上の絶縁層１ａの上（の層間）に設けられた上のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａは、図４における上の３つの絶縁層１ａの上（の層間）に設けられ、図２における中の絶縁層１ａの上（の層間）に設けられた中のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａは、図４における中の３つの絶縁層１ａの上（の層間）に設けられ、図２における下の絶縁層１ａの上（の層間）に設けられた下のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａは、図４における下の３つの絶縁層１ａの上（の層間）に設けられている。図２に示す例においては、３つのコイル３１，３２，３３は絶縁層１ａの積層方向において同じ位置に配置されているのに対して、図４に示す例においては、３つのコイルは絶縁層１ａの１層分ずつずれて、互いに一部が重なって配置されている。

図５に示す例においては、大きさの小さいコイル導体３１ａで構成されるコイル３１と、大きさの大きいコイル導体３３ａで構成されるコイル３３と、大きさがこれらの中間のコイル導体３２ａで構成されるコイル３２の３つのコイルを有している点では、図２および図４に示す例と同じであるが、上の３つの絶縁層１ａの層間に小さいコイル導体３１ａが設けられ、中の３つの絶縁層１ａの層間に大きさが中間のコイル導体３２ａが設けられ、下の３つの絶縁層１ａの層間に大きいコイル導体３３ａが設けられている。図２に示す例においては、３つのコイル３１，３２，３３は絶縁層１ａの積層方向において同じ位置に配置されているのに対して、図５に示す例においては、絶縁基板１の内部において、絶縁基板１の第１の面側から順に、大きさの小さいコイル３１、大きさが中間のコイル３２、大きさの大きいコイル３３が配置され、３つのコイル３１，３２，３３は絶縁層１ａの積層方向において互いに重なることなく配置されている。

図４および図５に示す例においては、１つの層間には１つのコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａしか配置されていないので、コイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａの大きさや形状に関して自由度があり、インダクタンスの設計が容易になる。

図１および図２に示す例においては、大きさの小さいコイル３１の一端部が第１コイル端子４１の第１電極４１１に接続され、同じく大きさの小さいコイル３１の他端部が第２コイル端子４２の第１電極４２１に接続されている。すなわち、大きさの小さいコイル３１が接続パッド２に電気的に接続されている。このように、複数のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａのうち、最も内側のコイル導体３１ａの一端部が第１コイル端子４１の第１電極４１１に接続され、他端部が第２コイル端子４２の第１電極４２１に接続されているＲＦＩＤ用基板１０とすることができる。

このような構成にすると、複数のコイル３１，３２，３３を構成するコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａの内寸が異なる場合に、これらを並列接続してインダクタンスを調整しても、複数のコイル３１，３２，３３が並列接続されたコイルの内寸（最少内寸）は変化しないので、特性の変化を小さく抑えることができる。

大きさの大きい、外側のコイル導体３３ａは長さが長いのでインダクタンスが大きくなりやすく、外側のコイル導体３３ａを用いてインダクタンスを大きく減らすには、その幅を大きくしなければならず、ＲＦＩＤ用基板１０が大きくなってしまう場合がある。そのため、図３に示す例のように、複数のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａのうち、最も外側のコイル導体３３ａの一端部が第１コイル端子４１の第１電極４１１に接続され、他端部が第２コイル端子４２の第１電極４２１に接続されているＲＦＩＤ用基板１０とすることができる。

このような構成とした場合には、インダクタンスを減らすのに内側のコイル導体３１ａ，３２ａを使うことになり、内側のコイル導体３１ａ，３２ａは長さが短いので、インダ
クタンスが大きいコイルとする場合でもコイル導体３１ａ，３２ａの幅をあまり大きくする必要がないので、ＲＦＩＤ用基板１０を小型化しやすい。

図６（ａ）はＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの他の一例を示す斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。図７は、図６に示すＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの分解斜視図である。図８（ａ）は図６に示すＲＦＩＤ用基板のＡ部を拡大して示す平面図であり、図８（ｂ）および図８（ｃ）は他の例を示す平面図である。

図６および図７に示す例のＲＦＩＤ用基板１０は、図１および図２に示す例のＲＦＩＤ用基板１０に対して、第２絶縁層１ｂが１層追加されている点が異なる。接続パッド２および第１コイル端子４１および第２コイル端子４２が形成された最上層の絶縁層１ａ、すなわち絶縁基板１の第１の面の上にさらに第２絶縁層１ｂが積層されている。そして、積層された絶縁層１ａには第１貫通孔１ｂ１および第２貫通孔１ｂ２が形成されている。このように、絶縁基板１の第１の面の上にさらに第２絶縁層１ｂが積層されており、積層された第２絶縁層１ｂが、内側に複数の接続パッド２が配置される１つの第１貫通孔１ｂ１と、内側に第１コイル端子４１の電極４１１，４１２，４１３および第２コイル端子４２の電極４２１，４２２，４２３のそれぞれの少なくとも一部が配置される複数の第２貫通孔１ｂ２とを備えているＲＦＩＤ用基板１０とすることができる。

このような構成とすると、第１貫通孔１ｂ１の内面と第１貫通孔１ｂ１内の第１の面とで凹部が形成され、この凹部の底面には接続パッド２が配置されているので、接続パッド２に接続して半導体素子５をＲＦＩＤ用基板１０に搭載すると、半導体素子５は凹部の内側面すなわち第２絶縁層１ｂに囲まれるので、半導体素子５が周囲の物に衝突して損傷する可能性がより低減される。すなわち、半導体素子５の保護性能の高いＲＦＩＤ用基板１０となる。また、第２貫通孔１ｂ２によって、第１コイル端子４１の電極４１１，４１２，４１３および第２コイル端子４２の電極４２１，４２２，４２３のそれぞれの少なくとも一部が露出されるので、電極間を導電性接続材で電気的に接続してインダクタンスを調整することができる。第２貫通孔１ｂ２を設けずに、第１の面の上に積層された第２絶縁層１ｂの上に第１コイル端子４１および第２コイル端子４２を設けて、インダクタンスを調整するようにすることもできるが、この場合は、コイル３１，３２，３３と接続するための貫通導体３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの長さが追加した第２絶縁層１ｂの厚みの分だけ増える。第２貫通孔１ｂ２を設けることで貫通導体３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの長さを長くする必要がないので、低損失なものとすることができる。また、第１貫通孔１ｂ１と第２貫通孔１ｂ２とに分けていることで、第１コイル端子４１の電極間または第２コイル端子４２の電極間を導電性接続材で電気的に接続する際に、導電性接続材が接続パッド２まで広がってしまい、不要な接続（短絡）、例えば接続パッド２間つまり半導体素子の端子間の短絡が発生してしまう可能性を低減することができる。

第２貫通孔１ｂ２は、図８（ｂ）に示す例のように、第１コイル端子４１の複数の電極４１１，４１２，４１３を露出させるものと、第２コイル端子４２の複数の電極４２１，４２２，４２３を露出させるものの２つで構成することもできるし、図８（ｃ）に示す例のように、第１コイル端子４１の複数の電極４１１，４１２，４１３のそれぞれ、および第２コイル端子４２の複数の電極４２１，４２２，４２３のそれぞれを露出させるもので構成することもできる。また、第２貫通孔１ｂ２は、図８（ａ）（および図６、図７）に示す例のように、第１コイル端子４１および第２コイル端子４２における、隣り合う電極のそれぞれの一部とこれらの間のみを露出させる複数のもので構成することもできる。図８（ａ）に示す例の場合は、図８（ｂ）に示す例に対して、第１コイル端子４１の複数の電極４１１，４１２，４１３間で不所望の電極間に導電性接続材が広がることがないので、所望の電極間だけを接続して調整することが容易になる。また、図８（ｃ）に示す例に
おいては、導電性接続材による電極間の接続は、第２絶縁層１ｂの上面を経由して接続するのに対して、図８（ａ）に示す例においては、隣接する電極は同一面上で、最短距離で接続することができるので、導電性接続材による接続にともなうインダクタンスの増加が小さく、また損失も小さいものとなる。

図９は、図１に示す例のＲＦＩＤ用基板１０における第１コイル端子４１および第２コイル端子４２の電極間を導電性接続材４３で電気的に接続した例を示し、図９（ａ）は、第１コイル端子４１における第１電極４１１と第２電極４１２との間、および第２コイル端子４２における第１電極４２１と第２電極４２２との間を接続した例であり、図９（ｂ）は、さらに、第１コイル端子４１における第２電極４１２と第３電極４１３との間、および第２コイル端子４２における第２電極４２２と第３電極４２３との間を接続した例である。例えば、図１に示す例のＲＦＩＤ用基板１０においては、１つのコイル３１だけが接続パッド２に接続されているので、その１つのコイル３１による第１のインダクタンス成分を内蔵しており、この第１のインダクタンス成分と搭載される半導体素子５に内蔵されている第１の容量成分とによる共振周波数がＲＦＩＤタグ１００の通信に用いられる。第１の容量成分より大きい第２の容量成分を内蔵している半導体素子５ａを搭載し、同じ周波数で通信をするＲＦＩＤタグ１００ａとする場合には、図９（ａ）に示す例のように、第１コイル端子４１における第１電極４１１と第２電極４１２との間、および第２コイル端子４２における第１電極４２１と第２電極４２２との間を接続して、２つコイル３１，３２が並列に接続されて、その２つのコイル３１，３２により小さくなった第２のインダクタンス成分を内蔵するＲＦＩＤ用基板１０ａが用いられる。また、第２の容量成分よりさらに大きい第３の容量成分を内蔵している半導体素子５ｂを搭載し、同じ周波数で通信をするＲＦＩＤタグ１００ｂとする場合には、図９（ｂ）に示す例のように、第１コイル端子４１における第１電極４１１と第２電極４１２との間および第２電極４１２と第３電極４１３との間、ならびに第２コイル端子４２における第１電極４２１と第２電極４２２との間および第２電極４２２と第３電極４２３とを接続して、３つコイル３１，３２，３３が並列に接続されて、その３つのコイル３１，３２，３３によりさらに小さくなった第３のインダクタンス成分を内蔵するＲＦＩＤ用基板１０ｂが用いられる。

このように、図９に示したＲＦＩＤ用基板１０ａ，１０ｂは、接続パッド２に接続される半導体素子５ａ，５ｂに内蔵されている容量成分の大きさに応じて、第１コイル端子４１の複数の電極４１１，４１２，４１３間および第２コイル端子４２の複数の電極４２１，４２２，４２３間が電気的に接続されているＲＦＩＤ用基板１０ａ，１０ｂである。例えば導電性ペーストのような導電性接続材４３で電極間を接続するだけで、内蔵する容量成分が異なる、複数種類の半導体素子５ａ，５ｂに容易に対応したＲＦＩＤ用基板１０ａ，１０ｂとすることができる。内蔵するコイル３１，３２，３３の数によって対応可能な半導体素子５，５ａ，５ｂの種類が決まる。

本開示のＲＦＩＤタグ１００は、上述したように、上記のＲＦＩＤ用基板１０と、ＲＦＩＤ用基板１０の接続パッド２に接続された半導体素子５とを備えている。半導体素子５に内蔵された回路と、半導体素子５に接続されたＲＦＩＤ用基板１０に内蔵された回路（主にコイル３１，３２，３３）とで得られる共振周波数が、ＲＦＩＤタグ１００とＲＦＩＤシステムのリーダライタ等の外部機器との通信に用いられる周波数となる。

従来のＲＦＩＤタグでは、複数の半導体素子５，５ａ，５ｂに対応するためには複数のＲＦＩＤ用基板を準備しなければならなかったので、ＲＦＩＤ用基板のコストが高くなってしまうものであった。しかしながら、本開示のＲＦＩＤ用基板１０は、導電性接続材４３で第１コイル端子４１および第２コイル端子４２電極間を接続するという簡単な追加工をするだけで複数の半導体素子５，５ａ，５ｂに対応できるのでコストが抑えられたものとなる。よって、このコストが抑えられたＲＦＩＤ用基板１０を用いたＲＦＩＤタグ１０
０もまた、低コストのものとなる。

なお、上記の説明においては、図面等において３つのコイル３１，３２，３３を区別しやすくするために、３つのコイル３１，３２，３３は互いに大きさ（平面視の外寸）が異なるものである例で説明したが、図１０に示す例のように、３つのコイル３１，３２，３３は互いに大きさ（平面視の外寸）が同じものとすることができる。ここで、図１０は、ＲＦＩＤ用基板およびＲＦＩＤタグの他の一例を示す分解斜視図であり、図５に示す例における、コイル３１，３２のコイル導体３１ａ，３２ａの平面視の外寸を、コイル３３のコイル導体３３ａの外寸と同じにした例を示している。この例においては、各コイル３１，３２，３３のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａの外寸は同じであるが、内寸が異なっている。すなわち、各コイル３１，３２，３３のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａは幅が異なっている。また、図４に示す例における、コイル３１，３２のコイル導体３１ａ，３２ａについても同様に、平面視の外寸をコイル３３のコイル導体３３ａの外寸と同じにすることができる。図５および図１０に示す例のように、絶縁基板１の内部において、複数のコイル３１，３２，３３が絶縁層１ａの積層方向において互いに重なることなく配置され、複数のコイル３１，３２，３３を並列接続してインダクタンスを小さくする場合には、絶縁基板１の第１の面から離れて配置されたコイル３３と第１コイル端子４１の第１電極４１１および第２コイル端子の第１電極４２１とを接続することができる。コイル３１，３２，３３と第１コイル端子４１の第１電極４１１および第２コイル端子の第１電極４２１とを接続する貫通導体３１ｂ，３２ｂ，３３ｂもインダクタンス成分となるので、コイル３１，３２を並列接続する際には貫通導体３１ｂ、３２ｂによるインダクタンス成分が小さい方がより容易にインダクタンスを小さくすることができる。

絶縁基板１は、ＲＦＩＤ用基板１０の基本的な構造部分であり、ＲＦＩＤ用基板１０（およびＲＦＩＤタグ１００）としての機械的な強度の確保、および複数の接続パッド２同士の間、接続パッド２とこれに接続されていないコイル３２，３３との間、および複数のコイル３１，３２，３３同士の間の絶縁性の確保等の機能を有している。ここで、絶縁基板１の第１の面の上に第２絶縁層１ｂが積層さている場合についても、第２絶縁層１ｂを含めて絶縁基板１として説明する。絶縁基板１は、例えば上から見たときに（平面視において）正方形状等の四角形状である。

絶縁基板１の寸法は、例えば、四角形の一辺の長さが２ｍｍ〜１０ｍｍで、厚みが０．３ｍｍ〜３ｍｍとすることができる。絶縁基板１が、図６〜図８に示す例のように、第２絶縁層１ｂを有する場合であれば、第１貫通孔１ｂ１の平面視の寸法は、搭載される半導体素子５の寸法より一回り大きいものであり、例えば、四角形の一辺の長さが１ｍｍ〜８ｍｍとすることができる。また、第２貫通孔１ｂ２の平面視の寸法は、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍ×０．１ｍｍ〜３ｍｍとすることができる。

絶縁基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ムライト質焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料を含む絶縁材料からなる複数の絶縁層１ａが積層されて形成されている。例えば、図１に示す例では、同じ厚みの絶縁層１ａが４層積層されているが、絶縁層１ａの厚みは同一でなくてもよいし、絶縁層１ａの層数もこれに限られるものではない。第２絶縁層１ｂは絶縁層１ａと同様のものである。

絶縁基板１は、例えばガラスセラミック焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。まず、ガラス成分となる酸化ケイ素、酸化ホウ素およびフィラー成分となる酸化アルミニウム等の粉末を主成分とする原料粉末を、有機溶剤、バインダと混練してスラリーとするとともに、このスラリーをドクターブレード法またはリップコータ法等の成形方法でシート状に成形して絶縁基板１の絶縁層１ａおよび第２絶縁層１ｂと
なるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を作製する。次に、複数のグリーンシートを積層して積層体を作製する。第２絶縁層１ｂの第１貫通孔１ｂ１および第２貫通孔１ｂ２は、第２絶縁層１ｂとなるセラミックグリーンシートに金型等を用いて貫通孔を設けておけばよい。その後、この積層体を約900〜1000℃程度の温度で焼成
することによって絶縁基板１を製作することができる。

絶縁基板１を含むＲＦＩＤ用基板１０は、このようなＲＦＩＤ用基板１０となる複数の基板領域が母基板に配列された多数個取り基板として製作することもできる。複数の基板領域を含む母基板を、基板領域毎に分割して複数のＲＦＩＤ用基板１０をより効率よく製作することもできる。この場合には、母基板のうち基板領域の境界に沿って分割用の溝が設けられていてもよい。また、多数個取り基板の各基板領域に半導体素子５を搭載した後に、これを分割して複数のＲＦＩＤタグ１００を得るようにしてもよい。

絶縁基板１の第１の面には、接続パッド２と第１コイル端子４１の第１電極４１１とを接続する第１接続配線４１ａ、他の接続パッド２と第２コイル端子４２の第１電極４２１とを接続する第２接続配線４２ａが設けられている。また、絶縁基板１の内部（絶縁層１ａ間）には、第１コイル端子４１の電極４１１，４１２，４１３に接続された貫通導体３１ｂ，３２ｂ，３３ｂとコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａの一端部とを接続するに内部配線層３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ、および第２コイル端子４２の電極４２１，４２２，４２３に接続された貫通導体３１ｂ，３２ｂ，３３ｂとコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａの他端部とを接続する内部配線層３１ｃ，３２ｃ，３３ｃが設けられている。内部配線層３１ｃ，３２ｃ，３３ｃを設けて、異なるコイル３１，３２，３３間が貫通導体３１ｂ，３２ｂ，３３ｂによって短絡しないようにしている。

接続パッド２、コイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａ、内部配線層３１ｃ，３２ｃ，３３ｃ第１コイル端子４１の電極４１１，４１２，４１３、第２コイル端子４２の電極４２１，４２２，４２３、第１接続配線４１ａおよび第２接続配線４２ａ（以下、これらをまとめて配線ともいう。）は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属、またはこれらの金属を含む合金の金属材料を導体材料として主に含むものである。このような金属材料は、メタライズ層またはめっき層等の金属層として絶縁基板１の表面に設けられている。この金属層は、１層でもよく、複数層でもよい。また、メタライズ層で絶縁基板１の内部に設けられている。

配線は、例えば、銅のメタライズ層である場合には、銅の粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを絶縁基板１となるセラミックグリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷して焼成する方法で形成することができる。また、このうち、接続パッド２等の絶縁基板１の表面に設けられているメタライズ層の露出表面には、電解めっき法または無電解めっき法等のめっき法でニッケルおよび金等のめっき層がさらに被着されていてもよい。この場合、前述したように多数個取り基板の形態でＲＦＩＤ用基板１０またはＲＦＩＤタグ１００を製作する際に、複数の基板領域の配線導体を互いに電気的に接続させておけば、複数のセンサ用ＲＦＩＤ用基板１０の配線導体に一括してめっき層を被着させることもできる。また、貫通導体３１ｂ，３２ｂ，３３ｂは、上記の金属ペーストの印刷に先駆けてセラミックグリーンシートの所定の位置に貫通孔を設け、上記と同様の金属ペーストをこの貫通孔に充填しておくことで形成することができる。

コイル３１，３２，３３は、ＲＦＩＤシステムのリーダライタ等の外部機器から送信される電波に伴う磁束によって誘導電流を発生させるアンテナの機能を有している。また、ＲＦＩＤ用基板１０に内蔵された回路における主なインダクタンス成分となる部分である。図１〜図１０に示す例のＲＦＩＤ用基板１０は、３つのコイル３１，３２，３３を備え
ているが、上述したように、内蔵するコイル３１，３２，３３の数によって対応可能な半導体素子５の種類が決まるので、対応させたい半導体素子の数に応じた数にすればよく、その数が２〜５程度であれば、ＲＦＩＤ用基板１０が不要に大きくなることがない。コイル３１，３２，３３は、それぞれの巻回中心が同一となるように配置されていることから、並列接続されるコイルの数が変わってもコイルの巻回中心は変わらず、安定して磁束が発生する。

コイル３１，３２，３３のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａの平面視の形状は、矩形状あるいは円形状の渦巻きであり、巻き数はＲＦＩＤ用基板１０の寸法内に収まる巻き数にすればよく、通常は１〜５回程度である。また、図１〜図１０に示す例では、ＲＦＩＤ用基板１０（絶縁基板１）の厚み方向に３つのコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａが設けられて各コイル３１，３２，３３が構成されているが、これに限られずコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａを３層以上設けてもよく、通常は１〜２０層程度である。

また、コイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａの幅は例えば、５０μｍ〜２００μｍ程度であり、コイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａ全体の平面視の外縁は絶縁基板１の平面視の外辺に近ければ近いほどよく、例えば、絶縁基板１の外辺から５０μｍ〜１ｍｍ程度内側まで形成される。

上述したように、半導体素子５に内蔵された回路と、半導体素子５に接続されたＲＦＩＤ用基板１０に内蔵された回路とで得られる共振周波数が、ＲＦＩＤタグ１００とＲＦＩＤシステムのリーダライタ等の外部機器との通信に用いられる周波数となる。そして、搭載される半導体素子５を変えても同じ共振周波数を得るために、ＲＦＩＤ用基板１０は複数のコイル３１，３２，３３を備えている。半導体素子５に内蔵される容量値が変わることに対応するために、複数のコイル３１，３２，３３を並列接続することでインダクタンス値を変えるものである。よって、対応させたい半導体素子５の容量値に応じたインダクタンス値となるように、各コイル３１，３２，３３のコイル導体３１ａ，３２ａ，３３ａの形状、数、寸法等を設定すればよい。

コイル３１，３２，３３は半導体素子５と電気的に接続されている。これは、コイル導体３１，３２，３３に発生した電流（電力）を半導体素子５に供給し、半導体素子５を作動（物品情報の書き込みおよび読み取り）させるためである。これによってＲＦＩＤタグ１００とリーダライタとの間で各種の情報の送受が行なわれる。図１〜図１０に示す例は、ＲＦＩＤ用基板１０の接続パッド２と半導体素子５とが、接続部材であるはんだバンプ（図示せず）で直接接続されている例を示している。

半導体素子５は、はんだや導電性接着剤等の導電性接続部材で接続パッド２と電気的および機械的に接続してもよいし、はんだや導電性接着剤等の導電性接続部材で電気的に接続するとともに、エポキシ樹脂等の樹脂接着剤を接合材として用いて機械的に固定してもよい。あるいは、樹脂接着剤で絶縁基板１上に固定してボンディングワイヤで接続パッド２に電気的に接続してもよい。

また、半導体素子５は、保護のために封止材６で覆うことができる。図１〜図５、図９および図１０に示す例では、半導体素子５とその周囲の絶縁基板１の上面のみを覆っているが、絶縁基板１の上面（ＲＦＩＤ用基板１０の上面）の全面を覆ってもよい。また、図６〜図８に示す例では、第２絶縁層１ｂの第１貫通孔１ｂ１内、すなわち半導体素子５が底面に搭載された凹部内を封止材６で充填することで、半導体素子５を覆っている。このような封止材６は、例えばエポキシやフェノール等の熱硬化樹脂を用いることができる。例えば、封止材６となる液状の樹脂を印刷機やディスペンサを用いて半導体素子５およびその周囲に塗布して硬化させることで封止することができる。封止材６の形状は、液状の
樹脂の粘度や塗布方法によって、図２に示す例のような形状や図３に示す例のような形状とすることができるが、特に限定されるものではない。

なお、封止材６は、磁性体粒子を含んでいてもよい。半導体素子５は通常は平面視で配線基板１の中央部に搭載されるので、半導体素子５とコイル３１，３２，３３の巻回中心部とは平面透視で重なる位置にある。そのため、コイル３１，３２，３３の巻回中心部に磁性体が存在することとなり、封止材６中の磁性体によって磁束がコイル３１，３２，３３の巻回中心部に集束されやすくなる。磁性体粒子は、ボンディングワイヤ同士、接続パッド２同士、あるいは半導体素子上に形成された回路同士が磁性体粒子を介して電気的に接続されないように、また、封止材６中の磁性体粒子の量を増やしてより透磁率の高いものとするために、絶縁性のものを用いることができる。絶縁性の磁性体としては、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを用いることができる。磁性体粒子が導電性である場合は、その表面に絶縁処理を施すことができる。この場合、例えばリン酸塩等各種成分を適用することができる。

１・・・絶縁基板
１ａ・・・絶縁層
１ｂ・・・第２絶縁層
１ｂ１・・・第１貫通孔
１ｂ２・・・第２貫通孔
２・・・接続パッド
３１、３２、３３・・・コイル
３１ａ、３２ａ、３３ａ・・・コイル導体
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ・・・貫通導体
３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ・・・内部配線層
４１・・・第１コイル端子
４１１・・・第１コイル端子の第１電極
４１２・・・第１コイル端子の第２電極
４１３・・・第１コイル端子の第３電極
４１ａ・・・第１接続配線
４２・・・第２コイル端子
４２１・・・第２コイル端子の第１電極
４２２・・・第２コイル端子の第２電極
４２３・・・第２コイル端子の第３電極
４２ａ・・・第２接続配線
４３・・・導電性接続材
５、５ａ、５ｂ・・・半導体素子
６・・・封止材
１０、１０ａ、１０ｂ・・・ＲＦＩＤ用基板
１００、１００ａ、１００ｂ・・・ＲＦＩＤタグ

Claims (7)

1. 複数の絶縁層が積層された絶縁基板と、
   該絶縁基板の第１の面に設けられており、半導体素子に接続される複数の接続パッドと、前記絶縁基板の内部に設けられ、互いに電気的に接続されておらず、巻回中心が同一である複数のコイルと、
   該複数のコイルのそれぞれの一端部と電気的に接続された複数の電極から成り、前記絶縁基板の前記第１の面に設けられている第１コイル端子と、
   前記複数のコイルのそれぞれの他端部と電気的に接続された複数の電極から成り、前記絶縁基板の前記第１の面に設けられている第２コイル端子と、を備えており、
   前記第１コイル端子の前記複数の電極のうちの第１電極が前記複数の接続パッドのうちの１つに接続されており、
   前記第２コイル端子の前記複数の電極のうちの第１電極が前記複数の接続パッドのうちの他の１つに接続されているＲＦＩＤ用基板。
2. 前記複数のコイルは、前記絶縁層の複数の層間に設けられており、１つの該層間において、互いに電気的に接続されていない、巻回中心が同じで大きさの異なる複数のコイル導体を有している請求項１に記載のＲＦＩＤ用基板。
3. 前記複数のコイル導体のうち、最も内側のコイル導体の一端部が前記第１コイル端子の前記第１電極に接続され、他端部が前記第２コイル端子の前記第１電極に接続されている請求項２に記載のＲＦＩＤ用基板。
4. 前記複数のコイル導体のうち、最も外側のコイル導体の一端部が前記第１コイル端子の前記第１電極に接続され、他端部が前記第２コイル端子の前記第１電極に接続されている請求項２に記載のＲＦＩＤ用基板。
5. 前記絶縁基板の前記第１の面の上にさらに第２絶縁層が積層されており、該絶縁層は、内側に前記複数の接続パッドが配置される１つの第１貫通孔と、内側に前記第１コイル端子および前記第２コイル端子の前記複数の電極のそれぞれの少なくとも一部が配置される複数の第２貫通孔とを備えている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＲＦＩＤ用基板。
6. 前記接続パッドに接続される前記半導体素子に内蔵されている容量成分の大きさに応じて、前記第１コイル端子の前記複数の電極間および前記第２コイル端子の前記複数の電極間が電気的に接続されている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＲＦＩＤ用基板。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のＲＦＩＤ用基板と、
   該ＲＦＩＤ用基板の前記接続パッドに接続された半導体素子と、を備えているＲＦＩＤタグ。
   

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