JP2019082797A - Ｒｆｉｄモジュール及びｒｆｉｄタグ並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦＩＤモジュールが小型になっても、金属線を側面に直接に巻き付ける作業の負担が増加しないようにする。【解決手段】ＲＦＩＤモジュールは、略直方体の形状を有する基材１と、基材の上面に形成されたアンテナ２と、基材の上面に設置され、アンテナ２に電気的に接続され、アンテナと電気的閉回路を形成するＩＣチップ３と、ＩＣチップ３及びアンテナを覆って基材の上面を封止する封止材５と、を含み、ＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面の内、少なくとも２面が、外周に沿って延びる階段状の段差を有し、階段状の段差は、外周面の一つの面と、前記一つの面に対向する他の面とにおいて、下面側が突出してもよく、外周面の一つの面では下面側が突出し、前記一つの面に対向する外周面の他の面では上面側が突出してもよい。【選択図】図４

Description

本発明は、汎用のリーダやリーダライタと共に用いて非接触で情報の送受信を行うことができるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）モジュール及びＲＦＩＤタグ並びにその製造方法に関する。

製品の情報や識別、管理、偽造防止の目的で、商品、包装、カード、書類等にＩＣチップを搭載した非接触式ＲＦＩＤタグ（以下、単に「ＲＦＩＤタグ」という。）が多数利用されている。ＩＣチップには商品の名称、価格、使用履歴等の情報が書き込まれており、管理、販売、使用する際には、リーダやリーダライタ（以下、リーダとリーダライタを合わせて「リーダ等」ということがある。）によって、これらのＩＣチップの情報を無線で読み取り、利用できる。製造日や製造所、残金、使用履歴等の情報を、後でリーダライタによって書き込むことができるものもある。このようにしてＲＦＩＤタグは商品管理の利便性向上や安全性の向上、また人為的ミスをなくす等大きなメリットをもたらしている。

ＲＦＩＤタグは近年構築されつつあるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）技術でも活用が進んでおり、活用が検討されている分野は物流・流通、交通、金融、ＦＡ、アミューズメント、医療、食品他と幅広い。取り付けられる対象物によっては数ｍｍ角（縦：数ｍｍ×横：数ｍｍを表す。以下、同様。）程度の小型のＲＦＩＤタグも求められる。特許文献１のＲＦＩＤタグは２．５ｍｍ角〜４ｍｍ角と小型でありながら、２０ｍｍ以上の実用的な通信距離と、かつ、耐熱性や耐環境性を有するＲＦＩＤタグを提供している。

また、特許文献２では小型のＲＦＩＤタグと電気的に接続されていない導体を組み合わせ、ブースターアンテナとして借用することで、通信距離が大幅に拡張するとともに、ＲＦＩＤタグとブースターアンテナが従来のＲＦＩＤタグのようにはんだ付け等の機械的接続が不要なため、設置が容易でそのため接続不良の不具合が起こりにくく信頼性に優れており、ブースターアンテナの材料として金属線や導電性の糸等、設置場所や設置形状の自由度が高いＲＦＩＤタグを提供している。

特開２０１３−６１７１０号公報 特開２０１３−８０３２４号公報

特許文献１のＲＦＩＤタグはサイズが２．５ｍｍ角〜４ｍｍ角と小型であるが、通信距離は２０ｍｍ程度であり、様々な形状、大きさの被着体に取り付けられたＲＦＩＤタグや、数十個以上のＲＦＩＬ）タグを短時間で読み取るには通信距離が短すぎる。特許文献２のＲＦＩＤタグは通信距離を拡張するために導体をブースターアンテナとして活用しているが、通信距離をより長くするためには、ＲＦＩＤタグとブースターアンテナの電磁結合を強くする必要がある。

例えばブースターアンテナに金属線を用いる場合、金属線にはリーダからの電波を受けることで電流が流れる。その電流によって金属線周辺には磁束が発生する。発生した磁束はＲＦＩＤタグのコイル状アンテナに電流を発生させ、それによりＩＣチップに電流が流れて動作する。そのため、ＲＦＩＤタグのコイル状アンテナが一つの平面上に形成されており、この平面とほぼ同一の平面上に金属線を配置すると、金属線で発生した磁束がコイル状アンテナに多く伝わるため、効率が良く、通信距離が長くなる。

すなわち、ブースターアンテナを小型のＲＦＩＤモジュールのできるだけ近傍に配置することが望ましい。さらに、ＲＦＩＤモジュールの一つの辺の近傍に配置するより、ＲＦＩＤモジュールの４辺を囲むように配置するとより効果的であり、金属線をＲＦＩＤモジュールの側面に直接巻き付けると最も効果が大きい。しかしながら、ＲＦＩＤモジュールが小型になるほど、金属線を側面に直接巻き付ける際にＲＦＩＤモジュールからずれて外れやすくなり、巻き付けた状態で固定する作業が困難になる。

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、小型のＲＦＩＤモジュールに金属線からなるブースターアンテナを使用して通信距離を拡張する際に、金属線をモジュールに直接巻き付けることで効果をより高められ、かつ金属線をモジュールに巻き付ける際に、ずれを防止できるため作業性が高いＲＦＩＤモジュール及びＲＦＩＤタグ並びにその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るＲＦＩＤモジュールは、略直方体の形状を有する基材と、基材の上面に形成されたアンテナと、基材の上面に設置され、アンテナに電気的に接続され、アンテナと電気的閉回路を形成するＩＣチップと、ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止する封止材と、を含むＲＦＩＤモジュールであって、ＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面の内、少なくとも２面が、外周に沿って延びる階段状の段差を有することを特徴とする。

階段状の段差は、外周面の一つの面と、前記一つの面に対向する他の面とにおいて、下面側が突出してもよい。階段状の段差は、外周面の一つの面では下面側が突出し、前記一つの面に対向する外周面の他の面では上面側が突出してもよい。アンテナがコイルであってもよい。基材の上面の大きさが２５平方ｍｍ以下であってもよい。

本発明に係るＲＦＩＤモジュールの製造方法は、
１．略板状の基材の上面に複数のアンテナを形成する工程
２．基材の上面に各々のアンテナに対応するＩＣチップを搭載する工程
３．アンテナと対応するＩＣチップとを電気的に接続する工程
４．ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止材にて封止する工程
５．基材を上面側の所定の切削位置で第１の幅で所定の深さまで切削加工する工程
６．基材を前工程の切削位置で第１の幅よりも狭い第２の幅で下面まで切削し、複数のＲＦＩＤモジュールに分割するとともに、ＲＦＩＤモジュールの外周面に階段状の段差部を形成する工程を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るＲＦＩＤモジュールの製造方法は、
１．略板状の基材の上面に複数のアンテナを形成する工程
２．基材の上面に各々のアンテナに対応するＩＣチップを搭載する工程
３．アンテナと対応するＩＣチップとを電気的に接続する工程
４．ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止材にて封止する工程
５．基材を上面側及び下面側の一方の第１の切削位置で所定の探さまで第１の切削加工をする工程
６．基材を上面側及び下面側の他方において第１の切削位置と所定の距離をずらし、かつ、第１の切削加工と深さ方向に重複する深さで第２の切削を行い、複数のＲＦＩＤモジュールに分割するとともに、ＲＦＩＤモジュールの外周面に階段状の段差部を形成する工程
を含むことを特徴とする。切削加工する切削手段は回転ブレード又はレーザ光であってもよい。

本発明に係るＲＦＩＤタグは、略直方体の形状を有する基材と、基材の上面に形成されたアンテナと、基材の上面に設置され、アンテナに電気的に接続され、アンテナと電気的閉回路を形成するＩＣチップと、ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止する封止材と、とを含むＲＦＩＤモジュールと、ＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面に少なくとも一部を巻き付けたワイヤ状のブースターアンテナと、を含むＲＦＩＤタグであって、ＲＦＩＤモジュールの外周面の内、少なくとも２面が、外周に沿って延びる階段状の段差を有し、ブースターアンテナの少なくとも一部は段差部に外周に沿って延びるように巻き付けられていることを特徴とする。ブースターアンテナの少なくとも一部は段差部に樹脂製の接着剤で取り付けられていてもよい。

本発明に係るＲＦＩＤタグの製造方法は、
１．略板状の基材の上面に複数のアンテナを形成する工程
２．基材の上面に各々のアンテナに対応するＩＣチップを搭載する工程
３．アンテナと対応するＩＣチップとを電気的に接続する工程
４．ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止材にて封止する工程
５．基材を上面側の所定の切削位置で第１の幅で所定の深さまで切削加工する工程
６．基材を前工程の切削位置で第１の幅よりも狭い第２の幅で下面まで切削し、複数のＲＦＩＤモジュールに分割するとともに、ＲＦＩＤモジュールの外周面に階段状の段差を形成する工程
７．分割されたＲＦＩＤモジュールの段差部に、所定の長さのワイヤ状のブースターアンテナの少なくとも一部を巻き付ける工程
を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るＲＦＩＤタグの製造方法は、
１．略板状の基材の上面に複数のアンテナを形成する工程
２．基材の上面に各々のアンテナに対応するＩＣチップを搭載する工程
３．アンテナと対応するＩＣチップとを電気的に接続する工程
４．ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止材にて封止する工程
５．基材を上面側及び下面側の一方の第１の切削位置で所定の探さまで第１の切削加工をする工程
６．基材を上面側及び下面側の他方において第１の切削位置と所定の距離をずらし、かつ、第１の切削加工と深さ方向に重複する深さで第２の切削を行い、複数のＲＦＩＤモジュールに分割するとともに、ＲＦＩＤモジュールの外周面に階段状の段差部を形成する工程
７．分割されたＲＦＩＤモジュールの段差部に、所定の長さのワイヤ状のブースターアンテナの少なくとも一部を巻き付ける工程
を含むことを特徴とする。

ＲＦＩＤタグの製造方法であって、７の工程の後に、
８．ワイヤ状のブースターアンテナの少なくとも一部を巻き付けた部分に、液状の接着剤を塗布し、硬化する工程
をさらに含んでもよい。

本発明によると、小型のＲＦＩＤモジュールに金属線からなるブースターアンテナを使用して通信距離を拡張する際に、金属線をＲＦＩＤモジュールに直接巻き付けることで効果をより高められ、かつ金属線をモジュールに巻き付ける際に、ずれを防止できるため作業性が高められる。

本実施の形態のＲＦＩＤモジュールを製造する一連の工程を示す図である。 本実施の形態のＲＦＩＤモジュールの構成を示す断面図である。 図２のＲＦＩＤモジュールの上面図である。 本実施の形態のＲＦＩＤタグを示す図である。 ＲＦＩＤタグにおけるＲＦＩＤモジュールと金属線との電磁的な相互作用を説明する図である。 ＲＦＩＤタグにおいて金属線を接着材で固定した状態を示す側面図である。 実施例１のダイシングの一連の工程を示す図である。 実施例２のＲＦＩＤモジュールを示す断面図である。 実施例２のＲＦＩＤタグの要部を示す側面図である。 実施例２のダイシングの一連の工程を示す図である。

以下、本実施の形態に係るＲＦＩＤモジュール及びＲＦＩＤタグ並びにその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。本明細書におけるＲＦＩＤモジュールとは、基材の上面にアンテナを形成し、基材の上面に搭載したＩＣチップを接続し、アンテナ、ＩＣチップ等を覆って基材の上面を封止材で封止したものをいう。ＲＦＩＤタグとは、ＲＦＩＤタグの側方を取り囲む外周面にワイヤ状の外部アンテナを巻きつけたものをいう。

図１は、本実施の形態のＲＦＩＤモジュールを製造する一連の工程を示す図である。図１（ａ）では、略板状の基材１の上面にアンテナ２を形成している。図１（ｂ）では、基材１の上面にＩＣチップ３を搭載している。図１（ｃ）では、基材１の上面のアンテナ２及びＩＣチップ３をワイヤ４で電気的に接続し、閉回路を形成している。図１（ｄ）では、基材１の上面をアンテナ２、ＩＣチップ３等を覆うように封止材５で封止している。図１（ｅ）では、上面が封止材５で封止された基材１を切削加工、すなわちダイシング加工により分割し、略直方体の形状を有する個別のＲＦＩＤモジュールを形成している。なお、ダイシング加工の切削手段には、回転ブレードを用いてもよいし、レーザ光を用いてもよい。ダイシング加工により、個別のＲＦＩＤモジュール間にはギャップ３０が形成され、各ＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面の内、少なくとも２面に、外周に沿って延びる階段状の段差部が形成された。

図２は、図１に示した一連の工程により作製されたＲＦＩＤモジュールの構成を示す断面図である。本実施の形態のＲＦＩＤモジュールは、図１（ｅ）のダイシング加工によって、ＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面の内で、少なくとも２面に、外周に沿って延びる階段状の段差部が形成されている。例えば、外周面の内の一つの面においては、下部側面５ａが上部側面５ｂよりも所定距離だけ突出し、外周の方向に沿って延びる階段状の段差部を形成している。また、前記一つの面に対向する他の面においても、下部側面５ａが上部側面５ｂよりも所定距離だけ突出し、外周の方向に沿って延びる階段状の段差部を形成している。一つの面及び他の面において、下部側面５ａ及び上部側面は、基材１及び封止材５の厚さ方向に、それぞれ所定の距離にわたって形成されている。

なお、本実施の形態のＲＦＩＤモジュールは、ＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面の内で、少なくとも２面に、外周に沿って延びる階段状の段差部が形成されているものであればよく、段差部の構造は図２に示したものに限られない。後述するように、段差部を他の構造によって実現することも可能である。

ＲＦＩＤモジュールにおける基材１は、アンテナ２やＩＣチップ３を支持するものである。基材１としては、樹脂製のものを使用する。樹脂製の基材１としては、リフローや成形時の加熱、あるいは使用時の発熱に晒される時に必要な、２５０〜３００℃で数秒程度の耐熱性と機械的強度を有し、熱膨張係数が小さい材料が好適であり、このようなものとして、ガラスエポキシ、フェノール、ポリイミド等が利用できる。アンテナ２を低コストでばらつきなく形成するためには、基材１の片面に金属箔が貼り合わされた金属箔付き基材を用いて、エッチングによりアンテナ２を形成することが効果的である。なお、比誘電率は、紙フェノールが４．６〜７．０程度、ガラスエポキシが４．４〜５．２程度、ポリイミドが３．５程度であり、これらの基材は全て利用できるが、比誘電率が高ければ、インダクタンスが増加するため、アンテナ２を小型化できる。

アンテナ２は、リーダ等と電磁結合して電力を受け取り、ＩＣチップ３に伝えて、ＩＣチップ３を動作させるものである。アンテナ２は単層でよく、多層化する必要がないので、基材１の片面に銅箔を貼り合せた、銅箔付き基材の銅箔を用いて形成すると、低コストでばらつきなく形成することができる点で望ましい。

図３には、図２に示したＲＦＩＤモジュールの上面におけるアンテナ２、ＩＣチップ３等の配置を示す上面図である。基材１の上面を覆う封止材５は、省かれている。図３に示すように、樹脂製の基材１上の中央部にＩＣチップ３を配置し、このＩＣチップ３の外周部にアンテナ２を配置する。アンテナ２は、基材１の外周部の長さのとれる領域に配置されるので、アンテナ形状の自由度が拡大し、アンテナ２のインダクタンスＬとＩＣチップ３の静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路（以下、「ＬＣ共振回路」ということがある。）の共振周波数の調整が容易となる。また、アンテナ２は、ＩＣチップ３の外周部に設けられるので、コイルアンテナの場合、コイルの直径が大きくなり、インダクタンスが増加して、通信距離の確保と小型化に有利となる。また、アンテナ２は、ＩＣチップ３と接続されて電気的閉回路を形成し、開放端を有しないようにする。ここで、電気的閉回路を形成するとは、アンテナ２が端部を２箇所有しており、アンテナ２上の２箇所とＩＣチップ３の２つの電極（図示しない。）とがそれぞれ接続されていることを意味する。ＩＣチップ３と接続されて電気的閉回路を形成し、開放端を有しないアンテナの具体例としては、図３のコイルアンテナが挙げられ、これにより、ＲＦＩＤタグパッケージのサイズが小型でも、ＬＣ回路としてアンテナ２を容易に設計でき、かつ小面積で効率的にインダクタンスを得ることができるため、通信距離を確保するのが有利となる。

また、コイルアンテナの場合、巻線コイルを接着剤等で搭載することも可能だが、巻線コイルよりもエッチングで作製するコイルのほうがインダクタンス等の性能が安定しており、量産性にも優れているため、エッチング製法のほうが産業上有効である。

また、図３には、ＩＣチップ３及びワイヤボンディングしたワイヤ４も図示している。銅箔付き基材の銅箔をエッチングしてアンテナ２を形成するとき、ＩＣチップ３を搭載する部分の銅箔も残しておき、ダイパッド（図示しない。）を形成しておくことで、ＩＣチップ３のワイヤボンディング等の接続の際に剛性を保ち歩留まりが向上する。ＩＣチップ３を搭載する部分の銅箔の上にダイボンドフィルム（図示しない。）を配置し、その上にＩＣチップ３を固定する。ＩＣチップ３は読み取り専用のものでもよいが、情報を書き込めるもののほうが、作業履歴等を随時書き込めるため好適である。その後、ワイヤボンディングによってＩＣチップ３とアンテナ２を直接接続する。図３のコイル状のアンテナ２では、２箇所のアンテナ端部が、アンテナ２を間に挟んで位置するが、この間に位置するアンテナ２を、ワイヤボンディングのワイヤ４で跨いで、アンテナ端部とＩＣチップ３とを直接接続することによって、ジャンパー線を設けたり、多層化してスルーホールを介して接続したりする必要がないため、低コスト化を図ることができる。

アンテナ２は配線場所を調整することでフリップチップ接続により、アンテナ２とＩＣチップ３とを直接接続することが可能になる場合がある。両面銅箔基材等を用いて多層配線すれば必ずフリップチップ接続ができるが、量産性減少、コスト上昇及び配線が封止後に表面に露出してしまう等の理由から片面銅箔基材を用いることが望ましい。両面銅箔基材等を用いて多層配線することで、コイルの直径を小さくすることができるためＲＦＩＤタグパッケージの縦及び横の寸法を減らし、小型化を実現できる。但し、この場合は、高さの寸法が若干増加する。また、デメリットとしては量産性減少、コスト上昇及び配線が封止後に表面に露出してしまう等があるため、やはり片面銅箔基材を用いて、単層のコイルアンテナを形成することが望ましい。

基材１上にてダイパッド上に搭載されたＩＣチップ３、アンテナ２、ワイヤ４を、封止材５を用いて一括して封止することで、それらを保護する。基材１として薄いものを用い、アンテナ２を基材の片面のみに単層で設けているので、封止後の厚みは、例えば０．２〜１．０ｍｍ程度にすることができる。封止後、ＩＣチップ３やアンテナ２やワイヤ４等の金属配線部分は全て封入されるため、封止材５の外部からは、まったく触れられない構造となり、環境劣化の観点からも偽造防止の観点からも安全性・信頼性が向上する。

封止材５としては、通常半導体で使用されている封止材を使用することができ、比誘電率は２．６〜４．５程度である。ＲＤＩＤモジュール自体の性能を高めるためには、封止材５の比誘電率は低いほうが好ましいが、比誘電率が高ければインダクタンスが増加するためアンテナを小型化することができる。

このようにして作製されたＲＦＩＤモジュールは、基材１が耐熱性１８０℃以上、封止材５が耐熱性１５０℃以上であり、ワイヤボンディングを使用しているため、従来のＰＥＴ等にアンテナを形成しているＲＦＩＤタグに比べて耐熱性が高く、高温でも正常に動作する。このため、適用製品が、半導体パッケージ等の電子部品や射出成形品等の場合、リフローや成形時の加熱、あるいは使用時の発熱に晒されるので、２５０〜３００℃で数秒程度の耐熱性を要するが、このような用途にも対応可能である。

ＲＦＩＤモジュール（ＩＣチップ）の共振周波数（動作周波数）は、電波法上特に商業的に利用価値が高い１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚの範囲とすることが好ましい。ＵＨＦ帯（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｂａｎｄ）の動作周波数０．８６〜０．９６ＧＨｚ付近のＲＦＩＤの場合、電波の波長は３０ｃｍ程度であるが、数ｍｍ角のアンテナでも、ブースターアンテナを組み合わせることにより、ＲＦＩＤモジュールが動作するための通信距離を大幅に拡大できるという優れた特長がある。具体的には、略直方体に形成されたＲＦＩＤモジュールであって、全ての辺の長さが、ＵＨＦ帯の波長３０ｃｍに対してその１／５０以下である縦４ｍｍ×横４ｍｍ×高さ１．０ｍｍ、又は縦２．５ｍｍ×横２．５ｍｍ×高さ１．０ｍｍの大きさのＲＦＩＤモジュールにおいて、内部にアンテナ２が形成されており、モジュール単独での通信距離は１０ｍｍ以上である。

図４に、本実施の形態のＲＦＩＤタグを示す。図４（ａ）はＲＦＩＤモジュールを含む要部を示し、図４（ｂ）はＲＦＩＤタグの一例の全体を示し、図４（ｃ）はＲＦＩＤタグの他の例の全体を示す。図４（ａ）に示すように、ＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面には、ＲＦＩＤモジュールのアンテナ２やＩＣチップ３とは電気的に接続されておらず、表面が絶縁体で覆われている導体が巻き付けられている。この導体は、所定の長さで形成され、ブースターアンテナを構成している。なお導体としては金属の塊、金属の板、金属の線、導電性の糸（金属を含有した糸や、細い金属を通常の糸に織り込んだものを含む）などが含まれるが、小型・軽量・デザイン性という観点から、金属線又は金属を含有する糸が良好であるため、本明細書では以降、これらを代表して金属線と言う。図４では金属線６が外部アンテナとなり、リーダ（図示せず）からの信号を効率よくＲＦＩＤモジュールに伝え、結果的に通信距離が向上する。

ＲＦＩＤタグは、半導体装置内等に埋め込んで使用することができる。また、両面テープ等でラベルのように商品やサンプルに貼り付けて管理等に利用することができ、商品を販売する際等に容易に取り外すことも可能である。さらに、本実施の形態のＲＦＩＤタグと、リーダ等とを組み合わせることにより、通信距離が長く、作業性のよい自動認識システムを構成することができる。本実施の形態のＲＦＩＤタグは、小型のＲＦＩＤモジュールと、電気的に接続されていないブースターアンテナとを組み合わせることで高い耐久性が得られるため、例えば衣料品に取り付けてその管理に使用されるランドリータグにも好適である。

本実施の形態においては、略直方体の形状を有するＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面の４面の内で、少なくとも２面に、外周に沿って延びる階段状の段差部が形成されている。例えば、外周面の内の一つの面においては、下面から所定距離までの下部側面５ａが、上面から所定距離までの上部側面５ｂよりも所定距離だけ突出し、外周の方向に沿って延びる階段状の段差部を形成している。また、前記一つの面に対向する他の面においても、下部側面５ａが上部側面５ｂよりも所定距離だけ突出し、外周の方向に沿って延びる階段状の段差部を形成している。

金属線６は、この段差部において、突出した下部側面５ａの直下の上部側面５ｂに沿って巻きつけられている。段差部は、ＲＦＩＤモジュールに巻き付けられた金属線６を外部から保護し、金属線６を巻きつけた位置がＲＦＩＤモジュールの厚さ方向に移動することを防止している。したがって、段差部は、ＲＦＩＤモジュールに金属線６を直接に巻き付ける作業の負担を軽減するとともに、金属線６がずれたりしないように保護している。

金属線６として、銅又はアルミニウム又は鉄のいずれかを主成分とする金属線６は、安価で透磁率が高く良好な外部アンテナとして働くため好適である。また金属線６自身又は外部の金属と接触することで外部アンテナとしての性能が減少するため、外部を被覆してある金属線６を用いることも有効である。図４（ｂ）に示すように、直線状に延びる金属線６の全長Ｌを１５０ｍｍから１６０ｍｍ程度とすると、共振周波数が０．８６〜０．９６ＧＨｚ付近になり、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグとして使用する際に最大の通信距離が得られ、好適である。なお、図４（ｃ）に示すように、金属線６は直線状に延びている必要はなく、適切な形状に曲がっていてもよい。

図５は、ＲＦＩＤタグにおけるＲＦＩＤモジュールと金属線６との電磁的な相互作用を説明する図である。図５（ａ）は、ＲＦＩＤモジュールの外周面に金属線６が巻き付けられた本実施の形態のＲＦＩＤタグにおける電磁的な相互作用を示している。封止材５は、省いている。

リーダからの信号を受けることで、ＲＦＩＤモジュールの外周面に巻き付けられた金属線６には電流が流れる。その電流によって金属線６周辺には磁束が発生する。発生した磁束はＲＦＩＤモジュールのコイル状アンテナに電流を発生させ、それによりＩＣチップには電圧が印加されて動作する。

ここで、ＲＦＩＤモジュールの外周面に巻き付けられた金属線６とＲＦＩＤモジュールのコイル状のアンテナ２が略同一平面内において近接して略同心円状に形成されている。したがって、ＲＦＩＤモジュールの外周に巻き付けられた金属線６で発生した磁束の効率良くコイル状のアンテナ２に伝わるため、通信距離が長くなる。

図５（ｂ）は、比較のために、ＲＦＩＤモジュールの外周面の１面に沿って金属線が設置された従来のＲＦＩＤタグにおける電磁的な相互作用を示している。この場合には、ＲＦＩＤモジュールの外周に沿って設置された金属線で発生した磁束の一部のみがコイル状のアンテナ２のアンテナに伝わるため、本実施の形態に比べて効率は低い。

図６は、ＲＦタグにおいて、ＲＦＩＤモジュールの外周面に巻き付けられた金属線を接着材で取り付けた状態を示す図である。図４に示したようにＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤモジュールの外周面に金属線６を巻き付けた状態で提供されるが、ＲＦＩＤモジュールに巻き付けられた金属線６をさらに接着剤７によって固定することにより取り付けることができる。例えば、紫外線硬化性の液状の接着剤７を段差部において封止材５及び金属線６に塗布し、紫外線を照射することによって硬化させることもできる。金属線６は、接着剤７によって段差部に取り付けられるようになり、ずれたりすることがなくなる。

接着剤７には、エポキシ樹脂を主成分とする通常の半導体製造に使用されるものを使用することができる。接着剤７は、エポキシ樹脂を主成分とするものに限らず、金属線６の取り付けに適するようなものであれば、他の材料を使用することもできる。

本実施の形態を適用した実施例１のＲＦＩＤモジュールの製造方法を説明する。実施例１のＲＦＩＤモジュールは、図２に示したように、略直方体の形状を有するＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面の４つの面において、下部側面５ａが上部側面５ｂよりも所定距離だけ突出し、外周の方向に沿って延びる階段状の段差部を形成している。下部側面５ａ及び上部側面は、基材１及び封止材５の厚さ方向に、それぞれ所定の距離にわたって形成されている。

実施例１において、基材１の上面にアンテナ２、ＩＣチップ３等を覆って封止材５で覆うまでの工程は、前述した図１（ａ）から図（ｄ）までと同様である。まず、図１（ａ）に示すように、基材１に用いる樹脂基板として、ガラスエポキシ樹脂基材の片面に銅箔を貼り合せた、銅箔付きガラスエポキシ基材（ガラスエポキシ樹脂厚み０３ｍｍ、銅箔厚み１８μｍ）を準備した。この鋼箔付きガラスエポキシ基材の銅箔をエッチングすることにより、図３に示したようなコイル状のアンテナ２を２ｍｍ角の範囲内に形成した。また、同時にＩＣチップ３を搭載するダイパッドを形成した。１枚の基材には約１，４００個のコイルアンテナを形成した。

次に、図１（ｂ）に示すように、ＩＣチップ３として、大きさが０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．１ｍｍ程度、動作周波数が０．８６〜０．９６ＧＨｚ付近のものを用いた。このＩＣチップ３を基材１のダイパッド上にダイボンディング材を用いて搭載し、ワイヤボンディングによりアンテナ２とＩＣチップ３とをワイヤ４で直接接続した。次に、図１（ｄ）に示すように、基材１の上面のアンテナ２とＩＣチップ３、ワイヤボンディングのワイヤ４を含めて、封止材５で厚み１ｍｍの厚さで封止した。

図７は、実施例１のダイシングの一連の工程を示す図である。この図７の一連の工程は、前述した図１（ｅ）のダイシングの工程に相当している。図７（ａ）は、前述の図１（ｄ）に相当し、基材１の上面をアンテナ２、ＩＣチップ３等を覆うように封止材５で封止した状態を示している。

図７（ａ）のように封止材５で封止された基材１に対し、ダイシング装置を用いて加工を行った。まず、図７（ｂ）に示すように、厚さ３００μｍのダイヤモンドプレートで、封止材面から深さ６００μｍで第１のダイシング加工を行った。第１のダイシング加工により、溝３１が形成された。溝３１は、封止材５内に留まり、基材１には達していない。

次に、図７（ｃ）に示すように、第１のダイシング加工で形成した溝３１の中央に沿うように、厚さ５０μｍのダイヤモンドブレードで第２のダイシング加工を行い、個片に切断した。切断により、溝３１の底から基材１の下面に達するギャップ３２が形成された。

以上のような図７（ｂ）及び図７（ｃ）のダイシングの加工により、外周部の４つの面に段差部が形成された。外周面の４つの面において、下部側面５ａは基材１及び封止材５の厚さ方向に４００μｍの距離にわたって形成され、上部側面５ｂは同様に厚さ方向に６００μｍの距離にわたって形成されている。また、下部側面５ａは、上部側面５ｂに対して１２０μｍの距離にわたり突出している。

実施例１では、図７（ｂ）の第１のダイシング加工及び図７（ｃ）の第２のダイシング加工を両方とも基材１の上面側の同じ位置において厚さの異なるダイヤモンドプレートに交換するだけで実施することができる。したがって、実施例１におけるダイシング加工においては、ダイシング加工の作業の負担を大きくすることなくＲＦＩＤモジュールに段差部を形成することができる。

図８は、本実施の形態を適用した実施例２で作製するＲＦＩＤモジュールＩＤの断面図である。図９は、実施例２のＲＦＩＤモジュールの外周面に金属線６を巻き付けて作製したＲＦＩＤタグを示す図である。実施例２のＲＦＩＤモジュールの段差部は、略直方体状の形状を有するＲＦＩＤモジュールの外周面の４つの面の内で対向する１対の面において、一つの面において上側の第１の上部側面５ｄが第１の下部側面５ｃよりも所定距離だけ突出し、前記一つの面に対向する他の面において下側の第２の下部側面５ｅが上側の第２の上部側面５ｆよりも所定距離だけ突出している。前記一つの面における第１の下部側面５ｃ及び第１の上部側面５ｄ、前記他の面における第２の下部側面５ｅ及び第２の上部側面５ｆは、基材１及び封止材５の厚さ方向に、それぞれ所定の距離にわたって形成されている。前記対向する１対の面に隣接する他の１対の面においても、同様に外周に沿って延びる階段状の段差部が形成されている。

実施例２において、基材１の上面にアンテナ２、ＩＣチップ３等を覆って封止材５で覆うまでの工程は、前述した図１（ａ）から図（ｄ）までと同様である。まず、図１（ａ）に示すように、基材１に用いる樹脂基板として、ガラスエポキシ樹脂基材の片面に銅箔を貼り合せた、銅箔付きガラスエポキシ基材（ガラスエポキシ樹脂厚み０．３ｍｍ、銅箔厚み１８μｍ）を準備した。この銅箔付きガラスエポキシ基材の銅箔をエッチングすることにより、図３に示したようなコイル状のアンテナ２を２ｍｍ角の範囲内に形成した。また、同時にＩＣチップ３を搭載するダイパッドを形成した。１枚の基材には約１，４００個のコイルアンテナを形成した。

次に、図１（ｂ）に示すように、ＩＣチップ３として、大きさが０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．１ｍｍ程度、動作周波数が０．８６〜０．９６ＧＨｚ付近のものを用いた。このＩＣチップ３を基材１のダイパッド上にダイボンディング材を用いて搭載し、ワイヤ４ホンティングによりアンテナ２とＩＣチップ３とをワイヤ４で直接接続した。次に、図１（ｄ）に示すように、基材１の上面のアンテナ２とＩＣチップ３、ワイヤボンディングのワイヤ４を含めて、封止材で厚み１ｍｍの厚さで封止した。

図１０は、実施例２のダイシングの一連の工程を示す図である。この図１０の一連の工程は、前述した図１（ｅ）のダイシングの工程に相当している。図１０（ａ）は、前述の図１（ｄ）に相当し、基材１の上面をアンテナ２、ＩＣチップ３等を覆うように封止材５で封止した状態を示している。

図１０（ａ）のように封止材５で封止された基材１に対し、ダイシング装置を用いて加工を行った。まず、図１０（ｂ）に示すように、厚さ１５０μｍのダイヤモンドブレードで、封止材面から深さ７００μｍで第１のタイシング加工を行った。第１のダイシング加工により、溝３３が形成された。溝３３は、封止材５内に留まり、基材１には達していない。

次に、図１０（ｃ）に示すように、基材１の上面及び下面を反転した。なお、以下では、便宜上、基材１の反転に関わらず、封止材５側を上面、基材１側を下面と称することにする。そして、図１０（ｄ）に示すように、第１のダイシング加工で形成した溝３３と約１００μｍずらした位置に沿うように、厚さ１５０μｍのダイヤモンドブレードで基材の下面から上面に向けて探さ７００μｍで第２のダイシング加工を行い、個片に切断した。切断により、溝３１の底から基材１の下面に達するギャップ３４が形成された。

以上のような図１０（ｂ）から図１０（ｄ）までのダイシング加工により、外周部の４つの面に段差部が形成された。段差部は、対向する１対の面において、一つの面において第１の上部側面５ｄが基材１及び封止材５の厚さ方向に３００μｍの距離にわたって庇状に形成され、第１の上部側面５ｄは第１の下部側面５ｃに対して１００μｍの距離にわたり突出している。また、前記一つの面に対向する他の面においては、第２の下部側面５ｅが基材１及び封止材５の厚さ方向に３００μｍの距離にわたって階段状に形成され、第２の下部側面５ｅは第２の上部側面５ｆに対して１００μｍの距離にわたり突出している。前記対向する１対の面に隣接する他の１対の面においても、同様に外周に沿って延びる庇状又は階段状の段差部が形成されている。

実施例２のＲＦＩＤモジュールの外周面に金属線６として、直径０．０５ｍｍ、長さ１６０ｍｍのポリウレタン樹脂被覆銅線を巻き付けた。金属線６を巻き付けたＲＦＩＤタグにおいては、外周面の１対の面において一つの面では上面側が突出した庇状の段差部が形成され、前記一つの面に対向する他の面においては下面側が突出した階段状の段差部が形成されている。したがって、巻き付けられた金属線６は、庇状の段差部によって上側から支持され、階段状の段差部によって下側から支持されるためにＲＦＩＤモジュールに金属線６を直接に巻き付ける作業の負担を軽減とするとともに、金属線６がずれたりしないように保護している。図６に示したように、実施例２のＲＦＩＤタグの外周面において、接着剤７を用いて金属線６を段差部に固定してもよい。

１ 基材
２ アンテナ
３ ＩＣチップ
４ ワイヤ
５ 封止材
６ 金属線
７ 接着剤
３１ 溝
３２ ギャップ
３３ 溝
３４ ギャップ

Claims (13)

1. 略直方体の形状を有する基材と、
   基材の上面に形成されたアンテナと、
   基材の上面に設置され、アンテナに電気的に接続され、アンテナと電気的閉回路を形成するＩＣチップと、
   ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止する封止材と、
   を含むＲＦＩＤモジュールであって、
   ＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面の内、少なくとも２面が、外周に沿って延びる階段状の段差を有することを特徴とするＲＦＩＤモジュール。
2. 請求項１に記載のＲＦＩＤモジュールであって、階段状の段差は、外周面の一つの面と、前記一つの面に対向する他の面とにおいて、下面側が突出することを特徴とするＲＦＩＤモジュール。
3. 請求項１に記載のＲＦＩＤモジュールであって、階段状の段差は、外周面の一つの面では下面側が突出し、前記一つの面に対向する外周面の他の面では上面側が突出することを特徴とするＲＦＩＤモジュール。
4. 請求項１から請求項２のいずれか一項に記載のＲＦＩＤモジュールであって、アンテナがコイルであるＲＦＩＤモジュール。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＲＦＩＤモジュールであって、基材の上面の大きさが２５平方ｍｍ以下であることを特徴とするＲＦＩＤモジュール。
6. 請求項２に記載のＲＦＩＤモジュールの製造方法であって、
   １．略板状の基材の上面に複数のアンテナを形成する工程
   ２．基材の上面に各々のアンテナに対応するＩＣチップを搭載する工程
   ３．アンテナと対応するＩＣチップとを電気的に接続する工程
   ４．ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止材にて封止する工程
   ５．基材を上面側の所定の切削位置で第１の幅で所定の深さまで切削加工する工程
   ６．基材を前工程の切削位置で第１の幅よりも狭い第２の幅で下面まで切削し、複数のＲＦＩＤモジュールに分割するとともに、ＲＦＩＤモジュールの外周面に階段状の段差部を形成する工程
   を含むことを特徴とするＲＦＩＤモジュールの製造方法。
7. 請求項３に記載のＲＦＩＤモジュールの製造方法であって、
   １．略板状の基材の上面に複数のアンテナを形成する工程
   ２．基材の上面に各々のアンテナに対応するＩＣチップを搭載する工程
   ３．アンテナと対応するＩＣチップとを電気的に接続する工程
   ４．ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止材にて封止する工程
   ５．基材を上面側及び下面側の一方の第１の切削位置で所定の探さまで第１の切削加工をする工程
   ６．基材を上面側及び下面側の他方において第１の切削位置と所定の距離をずらし、かつ、第１の切削加工と深さ方向に重複する深さで第２の切削を行い、複数のＲＦＩＤモジュールに分割するとともに、ＲＦＩＤモジュールの外周面に階段状の段差部を形成する工程
   を含むことを特徴とするＲＦＩＤモジュールの製造方法。
8. 請求項６又は請求項７に記載のＲＦＩＤモジュールの製造方法であって、切削加工する切削手段は回転ブレード又はレーザ光であることを特徴とするＲＦＩＤモジュールの製造方法。
9. 略直方体の形状を有する基材と、基材の上面に形成されたアンテナと、基材の上面に設置され、アンテナに電気的に接続され、アンテナと電気的閉回路を形成するＩＣチップと、ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止する封止材と、とを含むＲＦＩＤモジュールと、
   ＲＦＩＤモジュールの側方を取り囲む外周面に少なくとも一部を巻き付けたワイヤ状のブースターアンテナと、
   を含むＲＦＩＤタグであって、
   ＲＦＩＤモジュールの外周面の内、少なくとも２面が、外周に沿って延びる階段状の段差を有し、ブースターアンテナの少なくとも一部は段差部に外周に沿って延びるように巻き付けられていることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
10. 請求項９に記載のＲＦＩＤタグであって、ブースターアンテナの少なくとも一部は段差部に樹脂製の接着剤で取り付けられていることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
11. 請求項９又は１０に記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、
    １．略板状の基材の上面に複数のアンテナを形成する工程
    ２．基材の上面に各々のアンテナに対応するＩＣチップを搭載する工程
    ３．アンテナと対応するＩＣチップとを電気的に接続する工程
    ４．ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止材にて封止する工程
    ５．基材を上面側の所定の切削位置で第１の幅で所定の深さまで切削加工する工程
    ６．基材を前工程の切削位置で第１の幅よりも狭い第２の幅で下面まで切削し、複数のＲＦＩＤモジュールに分割するとともに、ＲＦＩＤモジュールの外周面に階段状の段差を形成する工程
    ７．分割されたＲＦＩＤモジュールの段差部に、所定の長さのワイヤ状のブースターアンテナの少なくとも一部を巻き付ける工程
    を含むことを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
12. 請求項９又は１０に記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、
    １．略板状の基材の上面に複数のアンテナを形成する工程
    ２．基材の上面に各々のアンテナに対応するＩＣチップを搭載する工程
    ３．アンテナと対応するＩＣチップとを電気的に接続する工程
    ４．ＩＣチップ及びアンテナを覆って基材の上面を封止材にて封止する工程
    ５．基材を上面側及び下面側の一方の第１の切削位置で所定の探さまで第１の切削加工をする工程
    ６．基材を上面側及び下面側の他方において第１の切削位置と所定の距離をずらし、かつ、第１の切削加工と深さ方向に重複する深さで第２の切削を行い、複数のＲＦＩＤモジュールに分割するとともに、ＲＦＩＤモジュールの外周面に階段状の段差部を形成する工程
    ７．分割されたＲＦＩＤモジュールの段差部に、所定の長さのワイヤ状のブースターアンテナの少なくとも一部を巻き付ける工程
    を含むことを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
13. 請求項１１又は１２に記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、７の工程の後に、
    ８．ワイヤ状のブースターアンテナの少なくとも一部を巻き付けた部分に、液状の接着剤を塗布し、硬化する工程
    をさらに含むことを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。

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