JP2021140671A

JP2021140671A - Ｒｆｉｄインレイ

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Publication number: JP2021140671A
Application number: JP2020040124A
Authority: JP
Inventors: 晴彦新田; Haruhiko Nitta
Original assignee: Sato Holdings Corp
Current assignee: Sato Holdings Corp
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2040-03-09
Also published as: JP2024056008A; JP7451237B2

Abstract

【課題】異方導電性材料を用いた場合におけるＩＣチップとアンテナパターンとの接着強度を高めること。【解決手段】ＲＦＩＤインレイは、基材とアンテナパターンとＩＣチップとを有するＲＦＩＤインレイであって、アンテナパターンは、ＩＣチップとの一対の接点の間を通って形成された第一スリットと、一対の接点の並ぶ方向に沿って第一スリットに交差して形成された第二スリットと、を備え、ＩＣチップが、第一スリット及び前記第二スリットの交差部分を含む位置に充填されるとともに一対の接点を含むアンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、アンテナパターンに接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤインレイに関する。

近年、製品の製造、管理、流通等の分野において、製品に関する情報や識別情報が書き込まれたＩＣチップから非接触通信によって情報を送受するＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術に対応した、いわゆる、ＲＦＩＤタグ、ＲＦＩＤラベル等のＲＦＩＤ媒体が普及している（特許文献１参照）。

特開２０１２−１９４７４３号公報

ＲＦＩＤ媒体が正常に動作するためには、アンテナパターンとアンテナパターンに接続されているＩＣチップとが、製品としての使用条件下において、電気的接続及び機械的接続を維持できることが要求される。

ＲＦＩＤ媒体のなかには、基材に形成されたアンテナパターンとＩＣチップとを異方導電性ペーストや異方導電性フィルムのような異方導電性材料を用いて接続してなるＲＦＩＤインレイが実装されたものがある。

しかし、異方導電性材料による接続は、はんだによる従来の接続方法に比べて、温度変化や変形等の影響に対する耐久性が劣る場合があった。

このため、異方導電性材料を用いた接続方法には、ＩＣチップとアンテナパターンとの接着強度の点において改善の余地が残されていた。

そこで、本発明は、異方導電性材料を用いた場合におけるＩＣチップとアンテナパターンとの接着強度を高めることを目的とする。

本発明のある態様によれば、基材と、前記基材に形成されたアンテナパターンと、前記アンテナパターンに接続されたＩＣチップとを有するＲＦＩＤインレイであって、前記アンテナパターンは、前記ＩＣチップとの一対の接点の間を通って形成された第一スリットと、前記一対の接点の並ぶ方向に沿って前記第一スリットに交差して形成された第二スリットと、を備え、前記ＩＣチップが、前記第一スリット及び前記第二スリットの交差部分を含む位置に充填されるとともに前記一対の接点を含む前記アンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、前記アンテナパターンに接続された、ＲＦＩＤインレイが提供される。

本発明によれば、第一スリットと、第一スリットに交差して形成された第二スリットとの交差部分に充填されるとともに一対の接点を含むアンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、ＩＣチップがアンテナパターンに接続される。これにより、ＩＣチップは、第一スリット及び第二スリットに充填された異方導電性材料によって、第一スリットの延びる方向及び第一スリットに交差する第二スリットの延びる方向の二軸方向の接着力を保持して、基材及びアンテナパターンと接着されるため、ＩＣチップをアンテナパターンに安定して接着することができる。したがって、ＩＣチップとアンテナパターンとの接着強度を高めることができる。

本実施形態に係るＲＦＩＤインレイを説明する平面図である。図１における要部Ｓを拡大して説明する拡大図である。ＲＦＩＤインレイを製造する過程において、アンテナパターンに異方導電性材料を配置した状態を説明する平面図である。ＲＦＩＤインレイを製造する過程において、アンテナパターンにＩＣチップを接合した状態を説明する平面図である。本実施形態の第一変形例を説明する平面図である。本実施形態の第二変形例を説明する平面図である。本実施形態の第三変形例を説明する平面図である。

［ＲＦＩＤインレイ］
本発明の実施形態に係るＲＦＩＤインレイ１について説明する。図１は、本実施形態に係るＲＦＩＤインレイ１を説明する平面図である。

図１に示されるように、ＲＦＩＤインレイ１は、基材２と、基材２に金属箔により形成されたアンテナパターン３と、アンテナパターン３に接続されたＩＣチップ４とを備える。

＜基材＞
本実施形態において、基材２は、一例として、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート等の樹脂フィルム単体又はこれら樹脂フィルムを複数積層してなる多層フィルムを使用することができる。

本実施形態においては、基材２として、上記樹脂フィルム基材のほか、上質紙、中質紙、又はこれらを用いて形成された塗工紙等の紙基材を用いることができる。

当該基材２上に形成されたアンテナパターン３に異方導電性材料を用いてＩＣチップ４をマウントする際、ＩＣチップ４と基材２との接着強度を高めることができることから、紙基材を使用することが好ましい。

基材２の厚さは、上記範囲内において、ＲＦＩＤインレイ１を用いて作製される製品としてのＲＦＩＤ媒体の意匠性や用途等に応じて、適宜選択可能である。

＜アンテナパターン＞
図１に示されるように、アンテナパターン３は、ループ部３１と、ＩＣチップ４がマウントされるＩＣチップ接続部３２と、ループ部３１から左右対称に延びるメアンダ３３，３４と、メアンダ３３，３４の端部に接続されるキャパシタハット３５，３６とを備える。すなわち、アンテナパターン３は、ダイポールアンテナを構成する。

本実施形態では、アンテナパターン３は、一例として、ＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ、特に８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）に対応したアンテナ長さ及びアンテナ線幅になるように設計されている。

また、本実施形態では、アンテナパターン３は、図示しないが、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤等の粘着剤により基材２に接着されている。

アンテナパターン３は、金属箔で形成されている。アンテナパターン３に適用可能な金属としては、例えば、銅、アルミニウムがあげられる。製造コストを抑える観点から、アルミニウム泊を用いることが好ましい。

ＲＦＩＤインレイ１の全体の厚さ、ＲＦＩＤ媒体に成型された際のＲＦＩＤ媒体全体の厚さ、及び製造コスト等の観点から、金属箔の厚さは、３μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。本実施形態においては、一例として、厚さ２０μｍのアルミニウム箔が使用される。

＜ＩＣチップ＞
ＲＦＩＤインレイ１において、ＩＣチップ４は、ＵＨＦ帯に対応して、ＩＣチップ４の読取装置であるリーダ（図示されていない）との間で通信可能に設計された半導体パッケージである。

ＩＣチップ４は、アンテナパターン３のループ部３１の一部に形成されたＩＣチップ接続部３２に、異方導電性接着剤、異方導電性フィルム等の異方導電性材料Ｅ（図３に示される）によって電気的及び機械的に接続される。

異方導電性材料Ｅは、接着成分であるバインダ樹脂中に、所定粒径に調製された導電性フィラーが混合されたものであり、熱圧着又は紫外線硬化等の処理により、アンテナパターン３とＩＣチップ４とを電気的及び機械的に接続することができる。

［アンテナパターンにおけるＩＣチップ接続部の構成］
続いて、アンテナパターン３におけるＩＣチップ接続部３２について説明する。図２は、アンテナパターン３におけるＩＣチップ接続部３２を含む要部Ｓ（図１参照）を拡大して示す拡大図である。

ＩＣチップ接続部３２には、ＩＣチップ４に形成されたバンプ（図示されていない）と電気的に接続するための一対の接点（以下、バンプ接点と記す）１０１，１０２が形成されている。

ＩＣチップ接続部３２は、第一スリット１０３と第二スリット１０４とを有する。第一スリット１０３は、一対のバンプ接点１０１，１０２の間（図１に示すＹ方向）に沿って形成されている。また、第二スリット１０４は、バンプ接点１０１，１０２の並ぶ方向（図１に示すＸ方向）に沿って、第一スリット１０３に交差して形成されている。

ここで、第一スリット１０３と第二スリット１０４との交差部分Ｃにおいて、アンテナパターン３にできる４つの角部を、以下、角部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４と称する。

図２において、異方導電性材料Ｅが配置される領域ＳＥは、一点鎖線で示されている。また、ＩＣチップ４が配置される領域ＳＣは、二点鎖線で示されている。

図３は、本実施形態に係るＲＦＩＤインレイ１において、アンテナパターン３にＩＣチップ４を接合する工程を説明する模式図である。図３（ａ）に示されるように、異方導電性材料Ｅは、第一スリット１０３及び第二スリット１０４の交差部分Ｃを含む位置に充填されるとともに、バンプ接点１０１，１０２を含むアンテナパターン３（ＩＣチップ接続部３２）の表面に配置される。

また、図３（ｂ）に示されるように、ＩＣチップ４は、アンテナパターン３の角部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３及びＰ４に支持される位置に合わせて配置される。また、第一スリット１０３及び第二スリットの交差部分Ｃに充填されるとともに、バンプ接点１０１，１０２を含むアンテナパターン３表面に配置された異方導電性材料Ｅによって、アンテナパターン３と基材２とに電気的及び機械的に接続される。

これにより、ＩＣチップ４は、交差部分Ｃに充填された状態で固化した異方導電性材料Ｅによって、基材２のＸ方向及びＹ方向の二軸方向においてアンテナパターン３と基材２とに接着される。

また、図２に示すように、交差部分Ｃにおいて、第二スリット１０４を挟んで、バンプ接点１０１，１０２と対向する側のＩＣチップ接続部３２の角部Ｐ３及びＰ４には、曲線部分Ｒが形成されている。角部Ｐ３，Ｐ４に曲線部分Ｒが形成されることにより、交差部分Ｃの面積が広げられる。このため、交差部分Ｃにおいて、異方導電性材料Ｅが充填される領域を拡張することができる。

また、本実施形態において、特に、基材２が紙基材である場合には、異方導電性材料Ｅのバインダ樹脂が紙基材に浸潤することができる。このため、ＩＣチップ４と基材２との接着が強固になる。

以上の構成を有するＲＦＩＤインレイ１は、表面や裏面に別の基材を積層したり、粘着剤層を形成したりするなどのさらなる加工が施されることにより、ラベル、タグ、リストバンド、チケット、カード等のＲＦＩＤ媒体を形成することができる。

＜効果＞
本実施形態に係るＲＦＩＤインレイ１によれば、ＩＣチップ接続部３２に、一対のバンプ接点１０１，１０２の間を通って（Ｙ方向）形成された第一スリット１０３と、バンプ接点１０１，１０２の並ぶ方向（Ｘ方向）に沿って第一スリット１０３に交差して形成された第二スリット１０４とを有する。

そして、ＩＣチップ４は、アンテナパターン３の角部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３及びＰ４に支持されるとともに、第一スリット１０３と第二スリット１０４との交差部分Ｃ、及びバンプ接点１０１，１０２を含むアンテナパターン３（ＩＣチップ接続部３２）の表面に配置された異方導電性材料Ｅによって、アンテナパターン３と基材２とに電気的及び機械的に接続されている。

本実施形態においては、ＩＣチップ４は、アンテナパターン３の角部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３及びＰ４に支持されるため、アンテナパターン３に対する水平度を保持して安定して、アンテナパターン３に接続することができる。

また、ＩＣチップ接続部３２に第一スリット１０３及び第二スリット１０４が形成されていることにより、ＩＣチップ４が基材２のＸ方向及びＹ方向の二軸方向において、異方導電性材料Ｅによってアンテナパターン３と基材２とに接着される。

これにより、従来、バンプ間に形成された第一スリットに配置された異方導電性材料Ｅの接着力に頼ってＩＣチップ４をアンテナパターン３に接続していた方法に比べて、ＩＣチップ４と基材２とをＸ方向及びＹ方向の二軸方向に働く接着力によって支持することができる。

したがって、温度変化によるアンテナパターン３の収縮に伴う変形や、ＲＦＩＤインレイ１のＸ方向及びＹ方向への曲げに対する耐久性を高めることができる。

また、交差部分Ｃにおいて、ＩＣチップ接続部３２の角部Ｐ３及びＰ４には、曲線部分Ｒが形成されている。このため、交差部分Ｃにおいて、異方導電性材料Ｅが充填される領域を拡張することができる。したがって、異方導電性材料Ｅと基材２との接着面積を広くすることができ、ＩＣチップ４と基材２との接着強度を高めることができる。

図２に示したＲＦＩＤインレイ１においては、角部Ｐ１，Ｐ２にも、曲線部分Ｒが形成されていてもよい。この場合には、角部Ｐ３，Ｐ４に曲線部分Ｒを形成した場合と同様に、交差部分Ｃに異方導電性材料Ｅが充填される領域を拡張することができる。

ＲＦＩＤインレイ１においては、少なくともＩＣチップ接続部３２の角部Ｐ３及びＰ４に曲線部分Ｒが形成されていることで、ＩＣチップ４と基材２との接着強度を高める効果が得られる。

本実施形態において、基材２が紙基材である場合には、異方導電性材料Ｅのバインダ樹脂を紙基材に浸潤させることができる。このため、ＩＣチップ４は、基材２（紙基材）に浸潤した異方導電性材料Ｅによって、基材２（紙基材）との間で強固に接着される。したがって、ＩＣチップ４とアンテナパターン３との機械的接続を高めることができる。

［ＩＣチップ接続部の変形例］
＜第一変形例＞
図４は、本実施形態の第一変形例を説明する平面図である。図４には、第一変形例として示すＩＣチップ接続部３２１の要部が拡大して示されている。なお、第一変形例において、上述した実施形態と同様の作用効果を有する構成には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。

ＩＣチップ接続部３２１では、第二スリット１０４を挟んで、バンプ接点１０１，１０２と対向する側における第一スリット１０３の幅Ｗ１１が、バンプ接点１０１，１０２側における第一スリット１０３の幅Ｗ１２よりも広く形成されている。

ただし、第一スリット１０３の幅Ｗ１１は、角部Ｐ３，Ｐ４においてＩＣチップ４を安定して支持可能な面積が残されるような幅に設定されている。

上記構成により、第一変形例では、アンテナパターン３に対する水平度を保持しつつ、ＩＣチップ４を安定してアンテナパターン３に接続することができる。

また、ＩＣチップ接続部３２１の角部Ｐ３及びＰ４のＸ方向の間隔が広がっているため、交差部分Ｃに異方導電性材料Ｅが充填される領域を拡張することができる。したがって、異方導電性材料Ｅと基材２との接着面積を広くすることができ、ＩＣチップ４と基材２との接着強度を高めることができる。

特に、基材２が紙基材である場合には、異方導電性材料Ｅのバインダ樹脂を紙基材に浸潤させることのできる面積が広がるため、ＩＣチップ４と基材２（紙基材）との間における接着強度を一層高めることができる。

＜第二変形例＞
図５は、本実施形態の第二変形例を説明する平面図である。図５には、第二変形例として示すＩＣチップ接続部３２２の要部が拡大して示されている。なお、第二変形例において、上述した実施形態と同様の作用効果を有する構成には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。

ＩＣチップ接続部３２２では、第二スリット１０４の幅Ｗ２が第一スリット１０３の幅Ｗ１よりも広く形成されている。

ただし、第二スリット１０４の幅Ｗ２は、角部Ｐ１とＰ３、及び角部Ｐ２とＰ４においてＩＣチップ４を安定して支持可能な面積が残されるような幅に設定されている。

上記構成により、第二変形例では、アンテナパターン３に対する水平度を保持しつつ、ＩＣチップ４を安定してアンテナパターン３に接続することができる。

また、第二変形例では、ＩＣチップ接続部３２の角部Ｐ１とＰ３、及び角部Ｐ２とＰ４のＹ方向の間隔が広がっているため、交差部分Ｃに異方導電性材料Ｅが充填される領域を拡張することができる。したがって、異方導電性材料Ｅと基材２との接着面積を広くすることができ、ＩＣチップ４と基材２との接着強度を高めることができる。

＜第三変形例＞
図６は、本実施形態の第三変形例を説明する平面図である。図６には、第三変形例として示すＩＣチップ接続部３２３の要部が拡大して示されている。なお、第三変形例において、上述した実施形態と同様の作用効果を有する構成には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。

ＩＣチップ接続部３２３では、交差部分Ｃが、角部Ｐ１，Ｐ２において、少なくともバンプ接点１０１，１０２を形成可能な領域が残される位置まで拡張されている。すなわち、角部Ｐ１，Ｐ２が曲線加工されて、バンプ接点１０１，１０２近傍まで減じられている。

また、角部Ｐ３，Ｐ４は削減されて、代わりに、ＩＣチップ４の隅を支持可能な支持領域Ｑ１，Ｑ２が残される位置まで、交差部分Ｃが拡張されている。

上記構成により、第三変形例では、角部Ｐ１，Ｐ２及び支持領域Ｑ１，Ｑ２において、アンテナパターン３に対するＩＣチップ４の水平度を保持しつつ、異方導電性材料Ｅと基材２との接着面積を最大限に広くしているため、ＩＣチップ４を安定してアンテナパターン３に接続することができる。これにより、ＩＣチップ４と基材２との接着強度を高めることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本実施形態においては、アンテナパターン３がＵＨＦ帯インレット用のダイポールアンテナである場合について説明したが、ＨＦ帯用のコイルアンテナであってもよい。

図４及び図５に示したＲＦＩＤインレイにおいても、角部Ｐ１，Ｐ２にも、曲線部分Ｒが形成されていてもよい。この場合には、角部Ｐ３，Ｐ４に曲線部分Ｒを形成した場合と同様に、交差部分Ｃに異方導電性材料Ｅが充填される領域を拡張することができる。したがって、異方導電性材料Ｅと基材２との接着面積を広くすることができ、ＩＣチップ４と基材２との接着強度を高めることができる。

異方導電性材料Ｅとしては、異方導電性接着剤のほか異方導電性フィルムを使用することができる。異方導電性フィルムは、上述したフィラー及びバインダが樹脂シートに固定されたものであり、熱圧着により用いられる。異方導電性材料Ｅは、熱硬化型であっても、紫外線硬化型であってもよい。

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［ＩＣチップの接着強度の評価］
実施例及び比較例の供試体としてのＲＦＩＤインレイを用意し、アンテナパターンに対するＩＣチップの接着強度を、ＤｉｅＳｈｅａｒ試験により評価した。

ＤｉｅＳｈｅａｒ試験は、以下の通りである。

図１を用いて説明したＲＦＩＤインレイ１に基づいて供試体を作成し、供試体としてのＲＦＩＤインレイ１の、ＩＣチップ４の側面に規定の治具（剥離爪）を押し当てて、基材２の平面に沿う方向に負荷をかけ、ＩＣチップ４がアンテナパターン３から剥離したときの印加荷重を測定した。なお、基材２の平面において、負荷方向として、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれについて測定した。

＜実施例１＞
・基材：紙（厚さ８０μｍ）
・アンテナ：アルミニウム箔（厚さ２０μｍ）
ライン幅：３０μｍ〜４０μｍ、ライン深さ：１μｍ〜２μｍ
ライン間隔：５０μｍ〜６０μｍ
・異方導電性材料：紫外線硬化型異方導電性接着剤
・ＩＣチップタイプ：ＩＭＰＩＮＪ社製ＭＯＮＺＡＲ６
・異方導電性材料の硬化条件：温度（室温２５℃）、ＵＶ照射（３０００ｍＪ／ｃｍ²〜５０００ｍＪ／ｃｍ²）、照射時間（３秒）、加圧（圧力１．０Ｎ）
・アンテナパターン
第一スリット幅：０．２ｍｍ
第二スリット幅：０．２ｍｍ

＜比較例１＞
比較例１の供試体は、第二スリット１０４が形成されていないアンテナパターンを使用した以外は、実施例１と同条件にて作製した。

＜評価結果＞
アンテナパターン３とアンテナパターン３に実装されたＩＣチップ４との接着強度をＤｉｅＳｈｅａｒ試験によって評価した。ＩＣチップ４がアンテナパターン３から剥離したときの印加荷重は、各供試体について、同条件で５回の試験を行った結果の平均値で表される。結果を第１表に示す。

第１表に示されるように、比較例１と実施例１とを比べると、第二スリットが形成された実施例１では、同じ異方導電性接着剤を使用して同じ条件で接着した比較例のＲＦＩＤインレイと比べて、負荷荷重が印加された方向における耐久荷重の差が小さいことがわかった。

また、実施例１のＲＦＩＤインレイ１は、比較例のＲＦＩＤインレイに比べて、アンテナパターン３からＩＣチップ４が剥離したときの印加荷重が、Ｙ方向において１１．３％、Ｘ方向において２１．９％向上することが明らかとなった。

１ＲＦＩＤインレイ
２基材
３アンテナパターン
４ＩＣチップ
３１ループ部
３２ＩＣチップ接続部
３３，３４メアンダ
３５，３６キャパシタハット
１０１，１０２バンプ接点
１０３第一スリット
１０４第二スリット
３２１ＩＣチップ接続部
３２２ＩＣチップ接続部
３２３ＩＣチップ接続部
Ｃ交差部分
Ｅ異方導電性材料
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４角部
Ｑ１，Ｑ２支持領域
Ｒ曲線部分
ＳＥ領域（異方導電性材料Ｅが配置される領域）
ＳＣ領域（ＩＣチップ４が配置される領域）

Claims

基材と、前記基材に形成されたアンテナパターンと、前記アンテナパターンに接続されたＩＣチップとを有するＲＦＩＤインレイであって、
前記アンテナパターンは、
前記ＩＣチップとの一対の接点の間を通って形成された第一スリットと、
前記一対の接点の並ぶ方向に沿って前記第一スリットに交差して形成された第二スリットと、を備え、
前記ＩＣチップが、前記第一スリット及び前記第二スリットの交差部分を含む位置に充填されるとともに前記一対の接点を含む前記アンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、前記アンテナパターンに接続された、
ＲＦＩＤインレイ。
請求項１に記載のＲＦＩＤインレイであって、
前記交差部分において、少なくとも、前記第二スリットを挟んで、前記一対の接点と対向する側の前記アンテナパターンの角部に曲線部分が形成された、
ＲＦＩＤインレイ。
請求項１又は２に記載のＲＦＩＤインレイであって、
前記第二スリットを挟んで、前記一対の接点と対向する側の前記第一スリットにおける幅は、他方側の幅よりも広い、
ＲＦＩＤインレイ。
請求項１又は２に記載のＲＦＩＤインレイであって、
前記第二スリットの幅は、前記第一スリットの幅よりも広い、
ＲＦＩＤインレイ。
請求項１から４のいずれか１項に記載のＲＦＩＤインレイであって、
前記基材が紙基材である、
ＲＦＩＤインレイ。