JP2019192245A - Ｒｆｉｄタグおよびｒｆｉｄシステム - Google Patents

Abstract

【課題】通信特性に優れるＲＦＩＤタグを提供する。【解決手段】ＲＦＩＤタグ１００は、第１面１ａに半導体素子２０の搭載領域を有する絶縁基板１、絶縁基板１に設けられたコイル導体２および配線導体を有している配線基板１０と、搭載領域に搭載された半導体素子２０と、絶縁基板１の搭載領域および半導体素子２０を覆う第１樹脂３０と、第１面１ａおよび第１樹脂脂３０の表面におけるコイル導体２と平面透視で重なる部分を覆う第２樹脂４０とを備えている。第１樹脂３０は、絶縁体粒子を含み、第２樹脂４０は磁性体粒子を含む。【選択図】図１

Description

本開示は、ＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤシステム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、コイル導体を有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導体で誘導電流が生じ、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。

このようなコイル導体を有するＲＦＩＤタグにおいて通信距離を大きくするために、コイル導体に囲まれた凹部内に半導体素子を搭載し、この凹部内に充填させた封止樹脂に磁性体材料を含ませたものがある（例えば、特許文献１を参照。）
また、このようなＲＦＩＤシステムでは、磁界を利用してリーダライタとの情報通信を行うので、タグを金属性の物品に貼り付けると、金属は導電体であるので、磁界がその金属面を通過するときに渦電流が発生し、交信磁界と逆向きの反磁界を発生させて通信が困難になるという不具合が発生してしまう。このような不具合を解消するため、軟磁性金属粉末と結合剤とを含むシート状の磁性体が貼り付けられたものが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２０１７−１７４０９８号公報 特開２００７−１２６８９号公報

しかしながら、封止樹脂に磁性体材料を含ませる場合には、磁性体材料が金属等の導電性のものであると半導体素子の端子電極間の絶縁性が低下する可能性がある。そのため、使用できる磁性体材料が制限されてしまう、あるいは磁性体材料の含有量を高めることができずに通信特性を向上させるのが困難になる可能性があった。また、シート状の磁性体（磁性体シート）を貼り付ける場合には、磁性体シートの取り扱い性のために結合剤の含有割合が高く、磁性体材料の含有量が低いものとなるので大きな通信特性の向上ができない場合があった。

本開示のＲＦＩＤタグは、第１面に半導体素子の搭載領域を有する絶縁基板、該絶縁基板に設けられたコイル導体および配線導体を有している配線基板と、前記搭載領域に搭載された半導体素子と、前記絶縁基板の前記搭載領域および前記半導体素子を覆う第１樹脂と、前記第１面および前記第１樹脂の表面における前記コイル導体と平面透視で重なる部分を覆う第２樹脂とを備えており、前記第１樹脂は絶縁体粒子を含み、前記第２樹脂は磁性体粒子を含む。

本開示のＲＦＩＤシステムは、上記構成のＲＦＩＤタグと、該ＲＦＩＤタグとの間で電
波を送受するアンテナを有するリーダライタとを備えている。

本開示の１つの態様のＲＦＩＤタグによれば、上記構成であることから、通信特性に優れたものとなる。

本開示の１つの態様のＲＦＩＤシステムによれば、上記構成のＲＦＩＤタグを含むことから、通信特性に優れたものとなる。

ＲＦＩＤタグの一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１に示すＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 ＲＦＩＤタグの他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 図３に示すＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 ＲＦＩＤタグの他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 図５に示すＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 ＲＦＩＤタグの他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 図７に示すＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 ＲＦＩＤタグの他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 図９に示すＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 ＲＦＩＤタグの他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１１に示すＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 ＲＦＩＤタグの他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１３に示すＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 ＲＦＩＤタグの他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１５に示すＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 ＲＦＩＤシステムの一例を示す模式図である。

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ＲＦＩＤタグ１００が使用されるときの上下を限定するものではない。図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３および図１５はＲＦＩＤタグの一例を示し、各図における（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図２、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４および図１６はそれぞれ図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３および図１５に示すＲＦＩＤタグの分解斜視図である。図１７はＲＦＩＤシステムの一例を示す模式的に示す断面図である。図１、図３、図５の平面図においては、絶縁基板１の第１面１ａ上に位置しているコイル導体２、配線導体３および半導体素子２０を破線で示し、絶縁基板１の内部に位置しているコイル導体２および配線導体３を点線で示している。

ＲＦＩＤタグ１００は、第１面１ａに半導体素子２０の搭載領域１ｂを有する絶縁基板１、絶縁基板１に設けられたコイル導体２および配線導体３を有している配線基板１０と
、搭載領域１ｂに搭載された半導体素子２０と、絶縁基板１の搭載領域１ｂおよび半導体素子２０を覆う第１樹脂３０と、第１面１ａまたは第１樹脂３０の表面におけるコイル導体２と平面透視で重なる部分を覆う第２樹脂４０とを備えている。第１樹脂３０は絶縁体粒子を含み、第２樹脂４０は磁性体粒子を含んでいる。

このような構成のＲＦＩＤタグ１００によれば、半導体素子２０および半導体素子２０の搭載領域１ｂを覆う第１樹脂３０は絶縁体粒子を含む（導電性粒子を含まない）ものであるため、半導体素子２０の端子電極２１間の絶縁性が低下する可能性が低減されている。また、第２樹脂４０は磁性体粒子を含んでおり、搭載領域１ｂにおいては第１樹脂３０を介して絶縁基板１の第１面１ａに接着されている。第２樹脂４０に含まれる磁性体粒子が導電性のものであっても、搭載領域１ｂとの間に絶縁性の第１樹脂３０が介在するので、磁性体粒子によって半導体素子２０の端子電極２１間の絶縁性が低下することがない。また、第２樹脂４０は絶縁基板１の第１面１ａまたは第１樹脂３０の表面のうち少なくともコイル導体２と平面透視で重なる部分を覆うものであるので、リーダライタ２００等の外部機器から送信される電波に伴う磁束を効率よくコイル導体２に集束できる。第２樹脂４０は磁性体粒子と磁性体粒子同士を接合する樹脂で構成されており、絶縁基板１の第１面１ａおよび第１樹脂３０の上に直接形成されている。そのため、第２樹脂４０はシートとして取り扱うことがないので、磁性体粒子同士の接着および絶縁基板１との接着に必要な最小限の量の樹脂を含むものである。つまり、第２樹脂４０中の磁性体粒子の含有量を多いものとすることができる。そのため、金属近傍であってもコイル導体２に強い誘導電流が生じ、通信距離の長い、すなわち通信特性に優れたＲＦＩＤタグ１００となる。また、第１樹脂３０は、絶縁体粒子によって絶縁基板１との熱膨張係数も調整しやすいので、第１樹脂３０および第２樹脂４０の絶縁基板１との接合信頼性が高く、それにより通信特性の信頼性も高いものとなる。

図１および図２に示す例では、第２樹脂４０は、第１樹脂３０の表面のうちコイル導体２と平面透視で重なる部分のみに設けられている。これに対して、図３および図４に示す例では、コイル導体２と平面透視で重なる部分を含む、第１樹脂３０の表面の全面に設けられている。このように、第２樹脂４０は、平面透視でコイル導体２と重なる部分からコイル導体２の巻回中心部にかけて設けることができる。

第２樹脂４０は、図１および図２に示す例のように、少なくともコイル導体２と平面透視で重なって配置されていれば、外部機器から送信される電波に伴う磁束を効率よくコイル導体２に集束でき、金属近傍であってもコイル導体２に強い誘導電流が生じ、通信距離の長いＲＦＩＤタグ１００を提供できる。さらに、図３および図４に示す例のように、第２樹脂４０がコイル導体２と重なる部分からコイル導体２の巻回中心部にかけて設けられている場合には、外部機器から送信される電波に伴う磁束がコイル導体２の巻回中心部により集束されやすくなる。そのため、磁束をより効率よくコイル導体２に集束でき、金属近傍であってもコイル導体２に強い誘導電流が生じ、通信距離の長いＲＦＩＤタグ１００を提供できる。さらには、図３および図４に示す例のように、第２樹脂４０がコイル導体２と重なる部分より外側まで設けられ、第１樹脂３０の表面の全面に設けられている場合には、より渦電流の発生を抑えることができる。そして、アンテナが受信した電磁波を金属部に到達する前に第２樹脂４０内により効果的に誘導し、損失させずにアンテナから発信させることができるので、通信距離のより長いＲＦＩＤタグ１００を提供できる。

図３および図４に示す例は、図１および図２に示す例に対して、第２樹脂４０の厚みも異なっている。図１および図２に示す例では、第２樹脂４０の厚みは第１樹脂３０の厚みより薄いのに対して、図３および図４に示す例では、第２樹脂４０の厚みは第１樹脂３０の厚みと同じである。さらには、図５および図６に示す例では、第２樹脂４０の厚みは第１樹脂３０の厚みより厚い。

このように、第２樹脂４０の厚みが第１樹脂３０の厚みより厚いＲＦＩＤタグ１００とすることができる。磁性体粒子を含む第２樹脂４０の厚みが厚いことで、磁束が透過しやすい領域が大きくなり、コイル導体２に磁束をより収束させやすくなる。半導体素子２０の封止は主に第１樹脂３０で行なわれるが、第２樹脂４０も樹脂と磁性体粒子とを含むものであるので同様の機能も少なからず有する。そのため、図３〜図６に示す例のように、第２樹脂４０が第１樹脂３０の表面の全面を覆っている場合、言い換えれば平面透視で半導体素子２０と重なる位置にも第２樹脂４０がある場合には、第１樹脂３０の厚みを薄くすることができる。そのため、このような場合には第１樹脂３０と第２樹脂４０とを合わせた厚みが同じでも、第２樹脂４０の厚みを厚くすることができる。あるいは、第２樹脂４０の厚みが同じ場合であれば、より薄型のＲＦＩＤタグ１００とすることができる。

図１〜図６に示す例においては、第１樹脂３０の絶縁基板１の第１面１ａからの厚み（高さ）は第１面１ａ上において同じである。これに対して、図７および図８に示す例においては、第１樹脂３０の絶縁基板１の第１面１ａからの厚み（高さ）は、搭載領域１ｂにおける厚み（高さ）がそれ以外よりも厚く（高く）なっている。図３および図４に示す例に対して、第１樹脂３０と第２樹脂４０とを合わせた厚みは同じであるが、搭載領域１ｂ以外の領域（以下、外周領域とも言う。）の上に位置する第１樹脂３０の厚みが薄くなり、その分だけ第２樹脂４０の厚みが厚くなっている。半導体素子２０の封止および搭載領域１ｂにおける絶縁性の確保という点では、第１樹脂３０は搭載領域１ｂ上だけに設けてもよい。図１および図２に示す例における配線基板１０のように、絶縁基板１の第１面１ａにおいて外周領域に導体（コイル導体２）が設けられている場合は、この導体の磁性体粒子による絶縁性低下を抑えるために、外周領域も第１樹脂３０で覆うことができる。図７および図８に示す例では、外周領域にコイル導体２は配置されていないが、第１樹脂３０は搭載領域１ｂおよび外周領域を覆っている。この場合は、第１樹脂３０は第２樹脂４０の配線基板１０および半導体素子２０に対する接着層として機能し、第２樹脂４０の接着信頼性が向上されている。そのため、配線基板１０との接着性が第１樹脂３０で確保されるため、第２樹脂４０は磁性体粒子の含有量を高めることができ、通信特性に優れたＲＦＩＤタグ１００となる。

図１〜図８に示す例における配線基板１０（絶縁基板１）は平板状であるが、図９〜図１６に示す例のように凹部１ｄを有するものであってもよい。すなわち、絶縁基板１の第１面１ａが凹部１ｄを有しており、搭載領域１ｂは凹部１ｄ内にあるＲＦＩＤタグ１００とすることができる。絶縁基板１の第１面１ａは凹部１ｄの内面を含み、第１面１ａに設けられる搭載領域１ｂは凹部１ｄ内、より具体的には凹部１ｄの底面に設けられる。そのため、半導体素子２０の一部または全部が凹部１ｄ内に収容される。これにより、半導体素子２０の保護性がより高まる。そして、半導体素子２０の配線基板１０からの突出が小さくなる、またはなくなるので、ＲＦＩＤタグ１００を薄型にすることができる。また、半導体素子２０がアンテナ用のコイルを内蔵しており、半導体素子２０のコイルと配線基板１０のコイル導体２との間において非接触で給電、情報の授受（通信）がなされるＲＦＩＤタグ１００がある。この場合には、絶縁基板１の第１面１ａに凹部１ｄを有しており、凹部１ｄ内に半導体素子２０が搭載されると、半導体素子２０のコイルと配線基板１０のコイル導体２とが近くに配置されることになる。そのため、半導体素子２０のアンテナ用のコイルと配線基板１０のコイル導体２と通信、給電が効率よく行なわれ、通信特性に優れたＲＦＩＤタグ１００となる。

図９および図１０に示す例は、図３および図４に示す例における第１面１ａを含む絶縁層１ｃに貫通孔を設けて凹部１ｄを形成した例である。凹部１ｄは、平面透視でコイル導体２の巻回中心部と重なる位置に設けられている。半導体素子２０は凹部１ｄの底面の搭載領域１ｂに搭載され、配線基板１０（絶縁基板１の外周領域）からわずかに突出してい
る。第１樹脂３０は、半導体素子２０および第１面１ａの搭載領域１ｂを覆っており、第１面１ａの外周領域は覆っていない。凹部１ｄの半導体素子２０の周囲の空間は第１樹脂３０で充填され、第１樹脂３０は半導体素子２０を覆っているので外周領域より突出している。第２樹脂４０は第１樹脂３０および第１面１ａの外周領域を覆っている。第１面１ａの外周領域は平面透視でコイル導体２と重なる部分である。すなわち、この例においては、第２樹脂４０は、平面透視でコイル導体２と重なる部分からコイル導体２の巻回中心部にかけて設けられている。

図１１および図１２に示す例は、図９および図１０に示す例における第１面１ａを含む絶縁層１ｃの厚みを厚くして、凹部１ｄの深さを深くした例である。これにより、凹部１ｄの底面に搭載された半導体素子２０は全て凹部１ｄ内に収容され、配線基板１０（絶縁基板１の外周領域）から突出していない。そして、凹部１ｄの開口まで充填され、半導体素子２０および第１面１ａの搭載領域１ｂを覆う第１樹脂３０もまた外周領域より突出していない。この例においても、第２樹脂４０は、平面透視でコイル導体２と重なる部分からコイル導体２の巻回中心部にかけて設けられている。

図１３および図１４に示す例における配線基板１０は、図１および図２に示す例における配線基板１０における、第１面１ａを含む絶縁層１ｃに貫通孔を設けて凹部１ｄを形成した例である。凹部１ｄは、平面透視でコイル導体２の巻回中心部と重なる位置に設けられている。半導体素子２０は凹部１ｄの底面の搭載領域１ｂに搭載され、配線基板１０（絶縁基板１の外周領域）からわずかに突出している。この例では、第１樹脂３０は第１面１ａの凹部１ｄ内から外周領域までの全面および半導体素子２０を覆っており、上面は平坦である。第２樹脂４０は第１樹脂３０の上面の全体を覆う層状（平板状）である。この例においても、第２樹脂４０は、平面透視でコイル導体２と重なる部分からコイル導体２の巻回中心部にかけて設けられている。絶縁基板１の第１面１ａにおいて外周領域に導体（コイル導体２）が設けられているが、外周領域も第１樹脂３０で覆うことによって、コイル導体２の両端部間における絶縁性が確保されている。

図１５および図１６に示す例は、図３および図４に示す例における第１面１ａの上にさらに貫通孔を有する絶縁層１ｃを設けて凹部１ｄを形成した例である。図１６においては、凹部１ｄが形成される２つの絶縁層１ｃは分解せずに一体の状態で示している。凹部１ｄは、平面透視でコイル導体２の巻回中心部と重なる位置に設けられている。半導体素子２０は凹部１ｄの底面の搭載領域１ｂに搭載され、半導体素子２０の上面は配線基板１０（絶縁基板１の外周領域）と同じ高さである。第１樹脂３０は第１面１ａの凹部１ｄ内から外周領域までの全面および半導体素子２０を覆っており、上面は平坦である。第２樹脂４０は第１樹脂３０の上面の全体を覆う層状（平板状）である。この例においても、第２樹脂４０は、平面透視でコイル導体２と重なる部分からコイル導体２の巻回中心部にかけて設けられている。この例では、外周領域にコイル導体２は配置されていないが、第１樹脂３０は搭載領域１ｂおよび外周領域を覆っている。上述したように、第１樹脂３０は第２樹脂４０の配線基板１０および半導体素子２０に対する接着層として機能し、第２樹脂４０の接着信頼性が向上されている。そのため、配線基板１０との接着性が第１樹脂３０で確保されるため、第２樹脂４０は磁性体粒子の含有量を高めることができ、通信特性に優れたＲＦＩＤタグ１００となる。

絶縁基板１がセラミックスからなる場合には、第２樹脂４０に含まれる樹脂および磁性体粒子の熱膨張係数はセラミックスより大きいので、熱応力により第２樹脂４０がはがれてしまうおそれがある。特に、第２樹脂４０の厚みを厚くして通信特性を向上させる場合にはその可能性が高まり、ＲＦＩＤタグ１００の信頼性が低下してしまうおそれがある。そのため、絶縁基板１がガラス成分とセラミック粒子とを含むセラミックスからなり、第１樹脂３０に含まれる絶縁体粒子の主成分がガラス成分の主成分またはセラミック粒子と
同じであるＲＦＩＤタグ１００とすることができる。このような場合には、第２樹脂４０と絶縁基板１との間に介在する第１樹脂３０の熱膨張係数が、第２樹脂４０の熱膨張係数と絶縁基板１の熱膨張係数との間の熱膨張係数となる。そのため、第２樹脂４０と絶縁基板１との間の熱応力が第１樹脂３０で緩和されて、第２樹脂４０がはがれてしまう可能性が低減された信頼性の高いＲＦＩＤタグ１００となる。

ＲＦＩＤシステム３００は、図１７に示す例のように、上記構成のＲＦＩＤタグ１００と、ＲＦＩＤタグ１００との間で電波を送受するアンテナ２０１を有するリーダライタ２００とを備えている。ＲＦＩＤシステム３００において、ＲＦＩＤタグ１００は第２樹脂４０を物品４００に対向させて接着部材４０１で貼り付けて使用される。ＲＦＩＤタグ１００のコイル導体２と物品４００との間に磁性体粒子を含む第２樹脂４０が介在しているので、物品４００が金属であっても、破線で示す磁束は、図１７に示すようにコイル導体２の周りに収束しやすい。そのため、ＲＦＩＤシステム３００によれば、通信特性に優れたものとなる。図１７に示すＲＦＩＤシステム３００は、図３および図４に示すＲＦＩＤタグ１００を用いた例であるが、本開示のＲＦＩＤタグ１００であればこれに限られるものではなく、図１および図２に示すＲＦＩＤタグ１００または図５〜図１６に示すＲＦＩＤタグ１００を用いたものであってもよい。

絶縁基板１は、配線基板１０の基本的な構造部分であり、配線基板１０としての機械的な強度の確保、および複数の配線導体３同士の間、配線導体３とコイル導体２との間、および複数のコイル導体２同士の間の絶縁性の確保等の機能を有している。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である。

絶縁基板１は、第１面１ａに半導体素子２０が搭載される搭載領域１ｂを有している。各分解斜視図において、搭載領域１ｂは仮想的に示した二点鎖線で囲まれた部分である。図１〜図１７に示す例においては、搭載領域１ｂに、半導体素子２０と電気的に接続するための配線導体３として接続パッド３ａが設けられている。

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、あるいは例えばエポキシ樹脂を主成分とする有機材料のような絶縁材料からなる複数の絶縁層１ｃが積層されて形成されている。絶縁層１ｃの層数は、図１〜図１４および図１７に示す例では３層で、図１５および図１６に示す例では４層であるが、これらに限られるものではない。絶縁基板１がセラミック材料からなる場合には、強度および耐熱性が高く高信頼性のＲＦＩＤタグ１００を得ることができる。セラミック材料の中でもガラス成分とセラミック粒子とを含むガラスセラミック焼結体からなる場合には、低抵抗の銅や銀をコイル導体２および配線導体３に用いることができ、損失が小さくより通信距離の長いＲＦＩＤタグ１００とすることができる。

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。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１ｃ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。絶縁基板１が凹部１ｄを有する場合は、凹部１ｄとなる部分に貫通孔を有するグリーンシートを作製する。貫通孔は金型等を用いてグリーンシートを打ち抜き加工することで形成することができる。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。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を含む配線基板１０は、このような配線基板１０となる複数の配線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。複数の配線基板領域を含む母基板を、配線基板領域毎に分割して複数の配線基板１０をより効率よく製作することもできる。この場合には、母基板のうち配線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。

絶縁基板１の表面および内部には配線導体３が設けられている。例えば、図１〜図１７に示す例においては、絶縁基板１の搭載領域１ｂには、上述したように、半導体素子２０と接続するための接続パッド３ａが設けられている。接続パッド３ａに接続された配線層３ｂが設けられているものもある。また、絶縁基板１の内部（絶縁層１ｃ間）に設けられたコイル導体２に接続されている配線層３ｂが設けられている。搭載領域１ｂの接続パッド３ａ（または接続パッド３ａに接続された配線層３ｂ）と配線層３ｂとは、絶縁基板１の内部に設けられた貫通導体３ｃによって電気的に接続されている。また、コイル導体２同士も貫通導体３ｃで接続されている。貫通導体３ｃは絶縁層１ｃを貫通し、配線層３ｂは絶縁層１ｃ間に配置されている。なお、貫通導体３ｃは、各分解斜視図において、両端が黒丸の破線で示している。

配線導体３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、絶縁基板１がセラミック材料からなる場合にはメタライズで絶縁基板１に設けられている。

配線導体３の接続パッド３ａおよび配線層３ｂ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３ａとな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配線基板１０を製作する際に、複数の基板領域の配線導体３を互いに電気的に接続させておけば、複数の配線基板１０の配線導体３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３ｃ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。

コイル導体２は、ＲＦＩＤシステム３００のリーダライタ２００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。図１、図２、図１３および図１４に示す例では３つのコイル導体２のうち１つのコイル導体２は絶縁基板１の表面（第１面１ａ）に設けられている。これに対して図３〜図１２および図１５〜図１７に示す例においては、コイル導体２は、全てが絶縁基板１の内部、すなわち絶縁層１ｃの層間に設けられている。コイル導体２を絶縁基板１の内部に設けると、平面透視で搭載領域１ｂと重なる位置にもコイル導体２を設けることができるので、コイル導体２の巻き数を増やしても小型化することができる。

コイル導体２の平面視の形状は、矩形状あるいは円形状であり、巻き数は配線基板１０の寸法内に収まる巻き数にすればよい。図１および図２に示す例では、１巻のコイル導体２が間に絶縁層１ｃを介して３つ配列され、絶縁層１ｃを貫通する貫通導体３ｃで接続さ
れて螺旋状となり、３巻のソレノイドコイルが構成されている。図３および図４に示す例では、３巻の渦巻き状のコイル導体２が間に絶縁層１ｃを介して２つ配列され、絶縁層１ｃを貫通する貫通導体３ｃで接続されている。図５および図６に示す例では、４巻の渦巻き状のコイル導体２が間に絶縁層１ｃを介して２つ配列され、絶縁層１ｃを貫通する貫通導体３ｃで接続されている。１つのコイル導体２の巻き数およびコイル導体２の数は、これらの例に限られず、１つのコイル導体２の巻き数は通常は１巻〜５巻で、コイル導体２の数は通常は１〜２０程度である。また、コイル導体２の幅は５０μｍ〜２００μｍ程度であり、コイル導体２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。

コイル導体２は、絶縁基板１の平面視の形状が矩形である場合には平面視の形状は矩形状とすることでより大きいものとすることができ、アンテナの機能が向上する。このとき、特に絶縁基板１の内部に設けられる場合は、図１、図２、図５、図６、図１３、図１４および図１６に示す例のように、コイル導体２の角部等を丸めた形状とすることができる。このようにすると、コイル導体２の材料と絶縁基板１の材料との間に熱膨張差があって熱応力が発生しても、この応力が集中しやすい角部が丸まっているので、応力が分散され、応力によって絶縁基板１あるいはコイル導体２が破壊してしまう可能性が低減される。

コイル導体２の材料は、配線導体３と同じものとすることができ、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。例えば、配線導体３と同様の方法で、絶縁基板１と同時焼成で形成することができる。

図１〜図１７に示す例では、コイル導体２は配線導体３を介して半導体素子２０と電気的に接続している。これは、コイル導体２に発生した電流（電力）を半導体素子２０に供給し、半導体素子２０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２００との間で各種の情報の送受が行なわれる。また、半導体素子２０とコイル導体２との電気的な接続はこのような直接接続に限られない。半導体素子２０自身の中にアンテナ用のコイルを内蔵しているものもあり、その場合には、配線基板１０のコイル導体２とは直接接続する必要がなく、半導体素子２０のコイルと配線基板１０のコイル導体２との間において非接触で給電される。この場合、半導体素子２０自身の中のアンテナ用のコイルと配線基板１０のコイル導体２と通信するためには、半導体素子２０のコイルと配線基板１０のコイル導体２とは出来るだけ近くに配置した方がいい。

図１および図２に示す例では、半導体素子２０の端子電極２１と配線導体３（接続パッド３ａ）とを電気的に接続する接続部材２２は、ボンディングワイヤである。半導体素子２０は不図示の樹脂接着剤等の接合材で絶縁基板１の第１面１ａ(の搭載領域１ｂ)に接合されて固定される。図３〜図１７に示す例では、接続部材２２は例えばはんだや導電性接着剤である。半導体素子２０の固定も接続部材で行なわれるが、例えばエポキシ樹脂等の樹脂接着剤で固定を補強することもできる。第１樹脂３０を半導体素子２０と絶縁基板１（搭載領域１ｂ）との間に入り込ませることで補強用の樹脂として機能させることもできる。

半導体素子２０は、上述したように、内部にコイルを内蔵しているものであってもよいし、コイルを内蔵していないものであってもよい。コイルを内蔵していない場合は、半導体素子２０（の端子電極２１）は配線基板１０の搭載領域１ｂに設けられた配線導体３（接続パッド３ａ）と直接的に接続される。

第１樹脂３０は、搭載領域１ｂを含む絶縁基板１の第１面１ａおよび半導体素子２０を
覆って封止する封止材として機能する。また、磁性体層である第２樹脂４０と絶縁基板１とを接合する接合層としても機能する。絶縁基板１がセラミックスからなる場合には、第２樹脂４０と絶縁基板１との間の熱応力を緩和する応力緩和層としても機能する。そのため、第１樹脂３０は、例えばエポキシやフェノール等の樹脂と絶縁体粒子とを含むものである。一般的な封止樹脂であるセラミック粒子等のフィラーを含むエポキシ樹脂を用いることができる。樹脂と絶縁体粒子の割合は、例えば体積割合で樹脂：絶縁体粒子＝１：１〜１：３である。この割合は、断面写真において樹脂部分と絶縁体粒子部分の面積割合で確認することができる。樹脂の割合が少なすぎると絶縁基板１および第２樹脂４０との接着性が低下して封止性が不十分となる。樹脂の割合が多すぎると絶縁基板１との熱膨張係数の差が大きくなり、上記の応力緩和の機能が十分でなくなり、第１樹脂３０および第２樹脂４０と絶縁基板１との間の接合信頼性が低下する可能性がある。

上述したように絶縁基板１がガラス成分とセラミック粒子とを含むセラミックスからなる場合には、第１樹脂３０に含まれる絶縁体粒子の主成分をガラス成分の主成分またはセラミック粒子と同じにすることができる。例えば絶縁基板１が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合は、ガラス成分が少なく酸化アルミニウム（アルミナ）の結晶粒子が多いので、絶縁体粒子はアルミナ粒子とすることができる。あるいは、絶縁基板１ガラスセラミック質焼結体からなる場合であれば、ガラス成分とセラミック粒子を含むが、ガラス成分の方が多いので、第１樹脂３０に含まれる絶縁体粒子の主成分は、絶縁基板１のセラミックスのガラス成分と主成分が同じであるものとすることができる。絶縁体粒子が絶縁基板１に含まれるガラス成分と同じガラスの粒子であってもよいし、絶縁体粒子の主成分が絶縁基板１に含まれるガラス成分の主成分と同じであってもよい。絶縁基板１に含まれるガラス成分および第１樹脂３０に含まれるガラスは、例えば、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ_２のいずれかを主成分とするものである。例えばガラスがＳｉＯ_２を主成分とするものである場合には、絶縁体粒子としてＳｉＯ_２粒子を用いることができる。絶縁体粒子は、例えば1〜１０μｍの粒径のものを使用することで、樹脂内に絶縁体粒子
が均一に分散された第１樹脂３０とすることができる。

第１樹脂３０は、例えば、絶縁体粒子を含む液状の樹脂を印刷機やディスペンサ等を用いて絶縁基板１の第１面１ａおよび半導体素子２０の上に塗布して硬化させることで形成することができる。液状の樹脂は例えば熱硬化性の樹脂である。第１樹脂３０の厚み（第１面からの厚み）は、例えば、０．２〜１．５ｍｍとすることができる。第１樹脂３０の厚みは、印刷やディスペンスの条件により調節することができる。

第２樹脂４０は、図１７に示す例のようにＲＦＩＤタグ１００を金属等の導電性の物品４００に貼り付けて用いる際に、リーダライタ２００からの電磁波を、配線基板１０が貼り付けられた物品４００に到達する前に配線基板１０内のコイル導体２に誘導するためのものであり、配線基板１０と物品４００との間に磁束をより多く通過させる機能を有する。そのため、第２樹脂４０は、例えばエポキシやフェノール等の樹脂と磁性体粒子とを含むものである。さらに言えば、磁性体粒子を主成分として含むものである。樹脂と磁性体粒子の割合は、例えば体積割合で樹脂：磁性体粒子＝１：７〜１：１２である。このように磁性体粒子の割合が多いので第２樹脂４０の透磁率が大きく、リーダライタ２００等の外部機器から送信される電波に伴う磁束を効率よくコイル導体２に集束できる。樹脂の割合が少なすぎると、磁性体粒子が脱落しやすくなり、また第２樹脂４０が第１樹脂３０の表面から剥がれてしまう可能性が高まる。

第２樹脂４０は、磁気損失が小さく、かつ透磁率が高いものがよい。そのため、第２樹脂４０に含まれる磁性体は、透磁率の高いＣｕ、ＦｅとＳｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｎｉ等との合金、あるいは、例えばマンガン亜鉛フェライト（Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト）、ニッケル亜鉛フェライト（Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト）、銅亜鉛フェライト（Ｃｕ−Ｚｎ系フェ
ライト）等のスピネル型フェライトのような軟磁性材料からなるものを用いることができる。例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波でＲＦＩＤタグを使用する場合、磁気損失を抑制するために、磁性体の粉末の粒径は１０μｍ以下とすることができる。磁性体の粉末の形状は球状等特に制限はないが、扁平形状等の、アスペクト比の高い形状とすることで、高い透磁率が得られる。

第２樹脂４０は例えば、磁性体粒子を含む液状の樹脂を印刷機やディスペンサ等を用いて第１樹脂３０の表面のコイル導体２と平面透視で重なるあるいは全面を覆うように塗布して硬化させることで封止することができる。液状の樹脂は例えば熱硬化性の樹脂である。第２樹脂４０の厚み（第１樹脂３０からの厚み）は、例えば、０．５〜３．０ｍｍとすることができる。第２樹脂４０の厚みもまた、印刷やディスペンスの条件により調節することができる。第１樹脂３０が硬化した後に第２樹脂４０を形成してもよいが、第１樹脂３０が未硬化あるいは半硬化の状態で液状の第２樹脂４０を塗布して硬化させると、第１樹脂３０と第２樹脂４０との接合強度が高めることができる。このとき、第１樹脂３０および第２樹脂４０のそれぞれに含まれる樹脂を同じものとすると、これらの間の接合力がより高くなるのでよい。

上述したような多数個取り基板で配線基板１０を作製する場合には、多数個取り基板の各配線基板領域に半導体素子２０を搭載し、第１樹脂３０および第２樹脂４０を形成した後に、これをダイシング等で切断分割して複数のＲＦＩＤタグ１００を得るようにしてもよい。

ＲＦＩＤタグ１００は、各種の物品に実装されて用いられ、物品に関する各種の情報が半導体素子２０に書きこまれている。この情報は、ＲＦＩＤタグ１００を含むＲＦＩＤシステム３００においてリーダライタ２００のアンテナ２０１とＲＦＩＤタグ１００との間で送受される情報に応じて、随時書き換えが可能になっている。これによって、物品に関する各種の情報が随時更新される。

１・・・絶縁基板
１ａ・・・第１面
１ｂ・・・搭載領域
１ｃ・・・絶縁層
１ｄ・・・凹部
２・・・コイル導体
３・・・配線導体
３ａ・・・接続パッド
３ｂ・・・配線層
３ｃ・・・貫通導体
１０・・・配線基板
２０・・・半導体素子
２１・・・端子電極
２２・・・接続部材
３０・・・第１樹脂
４０・・・第２樹脂
１００・・・ＲＦＩＤタグ
２００・・・リーダライタ
２０１・・・アンテナ
３００・・・ＲＦＩＤシステム
４００・・・物品
４０１・・・接着部材

Claims (6)

1. 第１面に半導体素子の搭載領域を有する絶縁基板、該絶縁基板に設けられたコイル導体および配線導体を有している配線基板と、
   前記搭載領域に搭載された半導体素子と、
   前記搭載領域および前記半導体素子を覆う第１樹脂と、
   前記第１面および前記第１樹脂の表面における前記コイル導体と平面透視で重なる部分を覆う第２樹脂とを備えており、
   前記第１樹脂は絶縁体粒子を含み、前記第２樹脂は磁性体粒子を含むＲＦＩＤタグ。
2. 前記第２樹脂は、平面透視で前記コイル導体と重なる部分から前記コイル導体の巻回中心部にかけて設けられている請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
3. 前記第２樹脂の厚みは前記第１樹脂の厚みより厚い請求項１または請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
4. 前記絶縁基板の前記第１面は凹部を有しており、前記搭載領域は前記凹部内にある請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
5. 前記絶縁基板がガラス成分とセラミック粒子とを含むセラミックスからなり、前記第２樹脂に含まれる前記絶縁体粒子の主成分が前記ガラス成分の主成分またはセラミック粒子と同じである請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＲＦＩＤタグと、該ＲＦＩＤタグとの間で電波を送受するアンテナを有するリーダライタとを備えているＲＦＩＤシステム。
   

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