JP3908549B2 - Ｒｆｉｄタグの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤタグの製造方法に関し、さらに詳しくは、外形寸法の極めて小さなＩＣチップを用いたＲＦＩＤタグの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、製品の入出庫、在庫、販売管理には、荷札、棚札、バーコードなどを用いて行われていた。近年、これに代わって、無線で情報が交信でき、かつ、記録できる情報量も大きなＲＦＩＤタグの使用が増加している。該ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムの媒体として、電波を用いて非接触で情報の交信ができるタグである。ＲＦＩＤタグは、紙やプラスチック等の基材に設けたアンテナパターンとＩＣチップからなり、該アンテナパターンとＩＣチップに内蔵された容量素子とにより共振回路を形成し、該アンテナパターンを通じて無線でリーダライタと交信することができる。
【０００３】
これらのＲＦＩＤタグの製造方法としては、従来、ＲＦＩＤタグ基材にアンテナパターンを形成し、該アンテナパターンへＩＣチップを電気的に接続している。該接続は、ＩＣチップをロボットアーム、真空吸引、又は手作業で掴んで、アンテナパターンの所定部位へ移動し接続するか、静電結合型の場合には、ＩＣチップを予めＩＣチップ粘着ラベル化してラベラーで貼着する方法が知られている。
しかしながら、近年、小型化が進み、数ｍｍ角以下のＩＣチップが使用されるようになり、機械掴みはもちろん、ピンセットによる手作業でも掴みにくく、アンテナパターンへの接続作業の効率が著しく低下するという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明はこのような問題点を解消するためになされたものである。その目的は、外形寸法が極めて小さいＩＣチップを用いても、効率良く製造できるＲＦＩＤタグの製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係わるＲＦＩＤタグの製造方法は、（ａ）基材の一方の面の凹部の基底部となる部分へ接着層を印刷法で塗布する工程、（ｂ）前記接着層を塗布した基材面に、ＩＣチップを嵌合する複数の凹部を、雄型で加圧する加圧塑性加工法で形成する工程、（ｃ）該それぞれの凹部内に各１個のＩＣチップを嵌合させ、固定する工程、（ｄ）前記ＩＣチップが嵌合した基材を導電性インキを用いて印刷し、ＩＣチップ及び基材面にアンテナパターンを形成すると同時に、ＩＣチップとアンテナパターンとを電気的に接続する工程、を有するようにしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様について、図を参照して説明する。
まず、本発明に用いるＲＦＩＤタグとは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムの媒体として、電波を用いて非接触で情報の交信ができるタグである。ＲＦＩＤタグは、紙やプラスチック等の基材に設けたアンテナパターンとＩＣチップからなり、該アンテナパターンとＩＣチップに内蔵された容量素子とにより共振回路を形成している。該共振回路は、リーダライタから一定の周波数の呼出し電波を受信すると、メモリに記憶している情報を発信源であるリーダライタに送信して返す。このようにＲＦＩＤタグは、リーダライタと非接触で情報を交信することができる。
【０００７】
尚、「ＲＦＩＤタグ」には、「非接触ＩＣタグ」、「非接触データキャリア」、「無線ＩＣタグ」、「非接触ＩＣ」、「非接触ＩＣラベル」、「トランスポンダ」等と、種々の名称で表現される場合もあるので、本発明においては、代表して「ＲＦＩＤタグ」と表現し、前記のように表現されている名称のものも包含するものとする。
【０００８】
ＲＦＩＤタグが交信に使用する周波数は、ＵＨＦ−ＳＨＦ帯（８５０〜９５０ＭＨｚと、２．４〜５ＧＨｚ）、ＨＦ帯（１０〜１５ＭＨｚ）、ＬＦ−ＭＦ帯（１００〜５００ＫＨｚ）がある。ＵＨＦ−ＳＨＦ帯やＨＦ帯の周波数を用いる電磁誘導方式のＲＦＩＤタグでは、交信距離が長いが価格的に高い。本発明では、いずれのＲＦＩＤタグへも適用できる。該ＲＦＩＤタグは、リーダライタからの呼出し電波に対応して、複数のＲＦＩＤタグが一斉に応答する場合にはデータのコリジョン（衝突）が生じるが、衝突を回避して特定のＲＦＩＤタグを順次交信する手法が適用できる。
【０００９】
図１は、本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの模式的な平面図である。
図２は、図１のＡＡ断面図である。
ＲＦＩＤタグ１は、基材１１に設けられた凹部１５へ、ＩＣチップ２１が嵌合され、該ＩＣチップ２１へアンテナパターン１３が接続されている。ＩＣチップ２１は、基材１１の凹部１５へ接着層１７で固定される。ＩＣチップ２１へアンテナパターン１３の両端が電気的に接続されて、コイル状アンテナを形成する。該コイルは、図１では１回巻きを示しているが、複数回巻きでもよい。アンテナパターン１３の両端は、それぞれの接続部２３によりＩＣチップ２１の端子、バンプ、又はパッドへ接続される。本発明では、アンテナパターン１３の形成を導電性インキを用いたスクリーン印刷で行うので、アンテナパターン１３の形成とＩＣチップ２１への接続とが同一工程で行われ、工程が短縮できる。
【００１０】
図３は、本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの断面図である。
図３は、他の実施態様を示し、ＩＣチップ２１は、基材１１の凹部１５へ嵌合され、ＩＣチップ２１へアンテナパターン１３を形成し、その両端が電気的に接続される。さらに該アンテナパターン１３面へ保護層３１を設けたもので、接着層１７が要らない。保護層３１により、ＩＣチップがより強固に固定され、また、外力に対する傷、損傷を減ずることができ、耐久性が高まる。もちろん、接着層１７を有する図２に図示する態様においても、保護層３１を設ければより耐久性が高められる。
【００１１】
図４は、本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの平面図である。
図４のＲＦＩＤタグ１は静電結合型ＲＦＩＤタグで、２枚の一対のアンテナパターン１３Ａ、１３Ｂを有している。該アンテナパターン１３Ａ、１３Ｂも、前述したように、基材１１の凹部１５へＩＣチップ２１を嵌合した後に、導電性インキを用いたスクリーン印刷で行えば良い。一対のアンテナパターン１３Ａ、１３Ｂが、ＩＣチップ２１のそれぞれの端子を覆うように形成すると、アンテナパターン１３Ａ、１３ＢとＩＣチップ２１とは静電結合されて電気的に接続されて、リーダライタと交信できる。この静電結合型ＲＦＩＤタグでも、接着層１７、及び保護層３１を設けても良い。アンテナパターン１３Ａ、１３Ｂの大きさは、リーダライタとの交信距離などに合わせて、適宜設定すれば良い。該アンテナパターンの送電性は、ＪＩＳ、Ｋ６９１１による表面抵抗値で、１０6Ω／□以下が適用でき、好ましくは１０4Ω／□以下で、交信の信頼性を高められる。
【００１２】
このようにＲＦＩＤタグ１は、ＩＣチップ１０に内蔵された容量素子とアンテナパターン１３、又は一対のアンテナパターン１３Ａ、１３Ｂとより共振回路を形成する。共振回路は、リーダライタから一定の周波数の呼出し電波を受信すると、同時にＲＦＩＤタグの駆動電力も受けて、ＩＣチップ１１のメモリに記憶されている情報を発信源であるリーダライタに送信して返す。
【００１３】
基材の材料としては、絶縁性、機械的強度、スラリー液に溶解、膨潤しないものであれば、用途に応じて種々の材料が適用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレ−ト・ポリブチレンテレフタレ−ト・ポリエチレンナフタレ−ト・ポリエチレンテレフタレート‐イソフタレート共重合体・テレフタル酸‐シクロヘキサンジメタノール‐エチレングリコール共重合体・ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレンナフタレートの共押出フィルムなどのポリエステル系樹脂、ナイロン６・ナイロン６６・ナイロン６１０などのポリアミド系樹脂、ポリエチレン・ポリプロピレン・ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニルなどのビニル系樹脂、ポリアクリレート・ポリメタアクリレート・ポリメチルメタアクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリイミド・ポリアミドイミド・ポリエーテルイミドなどのイミド系樹脂、ポリアリレ−ト・ポリスルホン・ポリエーテルスルホン・ポリフェニレンエ−テル・ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）・ポリアラミド・ポリエーテルケトン・ポリエーテルニトリル・ポリエーテルエーテルケトン・ポリエーテルサルファイトなどのエンジニアリング樹脂、ポリカ−ボネ−ト、ポリスチレン・高衝撃ポリスチレン・ＡＳ樹脂・ＡＢＳ樹脂などのスチレン系樹脂、セロファン・セルローストリアセテート・セルロースダイアセテート・ニトロセルロースなどのセルロース系フィルム、などがある。
【００１４】
該基材は、これら樹脂の少なくとも１層からなるフィルム、シート、ボード状として使用する、これらの形状はフィルム、シート、ボードなどと呼ばれるが、本明細書ではフィルムと総称する。通常は、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂のフィルム、ポリカ−ボネ−トが、絶縁性、機械的強度、価格面から好適に使用され、ポリエチレンテレフタレートが最適である。該基材は、これら樹脂を主成分とする共重合樹脂、または、混合体（アロイでを含む）、若しくは複数層からなる積層体であっても良い。該基材の厚さは、通常、５〜５００μｍ程度が適用できるが、１０〜２５０μｍが好適である。これ以上の厚さでは、剛度が高く実使用で物品へ貼着する際に扱いずらく、これ以下では、機械的強度が不足する。該基材は、表面へ、コロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン処理、フレーム処理、プライマー（アンカーコート、接着促進剤、易接着剤とも呼ばれる）塗布処理、予熱処理、除塵埃処理、蒸着処理、アルカリ処理、などの易接着処理を行ってもよい。該樹脂は、必要に応じて、充填剤、可塑剤、着色剤、帯電防止剤などの添加剤を加えても良い。
【００１５】
次に、本発明のＲＦＩＤタグ１の製造方法について、詳細に説明する。
図５は、凹部を形成した基材の断面図である。
まず、基材１１の一方の面に、少なくとも１つの凹部１５を形成する。該凹部１５は、図５（Ａ）のような基材を掘り込んだ凹部でも、図５（Ｂ）のように基材全体を変形させて凹部１５でも良い。図５（Ａ）の凹部を形成方法としては、射出成形法、精密ザグリ法、凸状体によるプレス法などが適用できる。図５（Ｂ）の凹部を形成方法としては、真空成形法、圧空成形法、真空圧空併用成形法、プラグアシスト成形法、雄雌型による塑性成形法などが適用できる。
【００１６】
図６は、凹部に接着層を形成した基材の断面図である。
基材１１の凹部１５の基底部に、接着層１７を設けたもので、ＩＣチップ２１を固定する。該接着層１７の接着剤としては、自身または環境物質と反応して接着する反応型接着剤、エネルギーの照射によって反応して接着するエネルギー照射型接着剤、加熱によって軟化または溶融して接着する熱接着型接着剤、加圧によって接着する粘着型型接着剤などが適用できる。反応型接着剤としては、反応型アクリル系、シアノアクリレート系等の化学反応型接着剤がある。エネルギー照射型接着剤としては、（メタ）アクリル系樹脂のＵＶ硬化型接着剤、ＥＢ硬化型接着剤がある。熱接着型接着剤としては、ポリエチレン若しくはエチレンと（メタ）アクリル酸との共重合体などのオレフィン系、エチレン‐酢酸ビニル系共重合体、ポリアミド系、ポリエステル系、熱可塑性エラストマー系、反応ホットメルト系などのホットメルト系接着剤がある。粘着型接着剤としては、天然ゴム系、再生ゴム系、クロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、スチレン・ブタジエンゴム系、熱可塑性エラストマー系などのエラストマー系接着剤がある。好ましくは、熱接着型、又は粘着型の接着剤である。熱接着型の場合は、ＩＣチップ２１を嵌合した後に、加熱して基材１１と接着させれば良い。
【００１７】
接着層１７の形成は、通常、凹部１５を形成した後に行うが、前でもよい。また、前述したように、接着層１７は設けない場合もある。接着層１７の形成を凹部１５の形成前に行えるのは、図５（Ｂ）の基材全体を変形させる凹部１５を形成する場合である。この場合の接着層１７の形成は、上記の接着層用の樹脂を溶媒へ分散または溶解して、ロールコート、リバースロールコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、コンマコート、バーコート、ワイヤーバーコート、ロッドコ−ト、キスコート、ナイフコート、ダイコート、フローコート、ディップコート、スプレーコートなどのコーティング方法で、基材１１の凹部を形成する表面の全面へ塗布し、乾燥させる。又は、グラビア印刷、スクリーン印刷などの印刷法で、凹部の基底部となる部分へ塗布し、乾燥させる。接着層１７の厚さは、通常は１〜３０μｍ程度、好ましくは２〜２０μｍである。１μｍ以下の厚さでは、接着力が不足し、５０μｍ以上の厚さでは、凹部から溢れ出してしまう。
【００１８】
接着層１７の形成を、凹部１５を形成した後に行う場合は、上記の接着層用の樹脂を溶媒へ分散または溶解するか、そのまま、スクリーン印刷、タコ印刷、スプレーなどの方法で、基材１１の凹部１５の基底部へ塗布し、必要に応じて乾燥させれば良い。そして、ＩＣチップ２１を嵌合した後に加熱して、基材１１と接着させる。
【００１９】
図７は、基材の凹部へＩＣチップが嵌合した状態を示す断面図である。
ＩＣチップ２１は、複数の凹部１５の中へ自己整列（セルフアライン）しながら、容易に嵌合して行く。このため、ＩＣチップ２１の側面と、これに対応するＩＣチップ２１を配置するための凹部１５の側面との角度θは、０〜２０°程度であり、好ましくは、０〜５°である。この態様においては、通常、ＩＣチップ２１は、台形ブロック又は截頭ピラミッド形状の構造で、基底から４つの側面が延びて大きい頂部面に達している。各側面と頂部面との角度は２０〜９０°程度であり、好ましくは約５５°である。ＩＣチップ２１は、長さが５〜２０００μｍ程度、幅が５〜２０００μｍ程度であり、好ましくは長さが１００〜１０００μｍ程度、幅が１００〜１０００μｍ程度、さらに好ましくは長さが１５０〜５００μｍ程度、幅が１５０〜５００μｍである。ＩＣチップ２１の高さは、長さ及び幅以下とすれば良い。
【００２０】
ＩＣチップ２１の形状は、台形ブロック以外の形状でもよく、成形し形状を持たせたことにより、ＩＣチップ２１は流体を介して、基材１１の表面を移動して対応する凹部１５にセルフアラインし、挿入され、嵌合（嵌め込まれる）する。該形状は、台形ブロック以外でもよく、例えば、長方形、正方形、六角形、ピラミッド形、Ｔ形、腎臓形、等である。矩形のブロックは対応する凹部を持つ基材への挿入方向が最大４方向ある。これに対して、八角形のブロックは８方向で挿入できるし、円形のブロックは細い端部から挿入する限り全方位で挿入し、嵌合が可能である。このブロック形状は、望みの方位にセルフアラインし易い、幅、長さ、および高さがある。また、数種類の形状を混合物（溶液とＩＣチップ２１ブロック）中に存在させ、基材上にはこれらの種類に対応する大きさの複数の凹部を設けておけば、それぞれに対応する場所へ嵌合させることができる。このような形状のＩＣチップ２１は、トランスファー成形の型を台形ブロックとすれば、ガラスエポキシ樹脂などで封止する際に形成される。また、シリコン基板などのベアチップ状態から、エッチング、イオンミリング、溶解法で分離しても良い。
【００２１】
基材１１の凹部１５の形状は、複数の凹部１５の中へＩＣチップ２１が自己整列（セルフアライン）しながら容易に嵌合する形状とする。凹部の断面は、ＩＣチップ２１に対して、相補的な略台形である。凹部１５の側面が、基底部に対する角度は、５０〜７０°程度である。
【００２２】
次いで、ＩＣチップ２１の複数を流体に入れて、スラリーを形成する。液体は、水、アセトン、メチルアルコール、エチルアルコール、シリコーンオイルなどのＩＣチップ及び基材への腐蝕などの影響の少ない液体であれば良い。必要に応じて、界面活性剤、粘度調整剤、着色剤などを適宜添加してもよい。
【００２３】
そして、上記スラリーを基材１１の凹部１５上へ流下させて、ＩＣチップ２１の少なくとも１つが、基材１１の凹部１５内に、ＩＣチップ２１の個々のテーパ付き縁部で嵌合させる。
図８は、スラリーを基材上へ流下させる装置の模式的な断面図である。
図８の装置１００は、受容槽１０３、導管１０９、及びポンプ１０５からなっている。装置１００の全体はガラスで作られているが、スラリーに腐蝕されないその他の金属、アクリル板などの適当な材料でもよい。受容槽１０３は、凹部１５を持つ基板１１、が収容され、また、流体とＩＣチップ２１とが混合されたスラリーで満たされている。導管１０９は、基板１１を収容している受容槽１０３と連結している。スラリーは、受容槽１０３の下部から、流入部１１３、導管１０９を経て、流出部１１５から、基板１１上の凹部１５へ流下して循環する。受容槽１０３の底部は漏斗状になっていて、基板１１上の凹部１５へ嵌合されなかったＩＣチップ２１を受容槽１０３の底部に降下させて再循環させるようになっている。
【００２４】
ポンプ１０５はパイプで導管１０９の流入部１１３に連結され、流入部１１３へ気体を供給する。気体は空気、窒素、アルゴン、炭酸ガスなどが適用できる。ポンプ１０５で吹き込まれた気体は、導管１０９の流体中で気泡となる。流入部１１３に集まった流体の一部と、少なくとも１つのＩＣチップ２１が、気泡によって搬送されて、流出部１１５から受容槽１０３内へ循環する。ＩＣチップ２１は、気泡による搬送により損傷を受けることが少ない。流体としては水などの液体で説明してきたが、空気のような気体でもよく、特に比重の大きいものには好適である。また、乾燥する工程も省ける。
【００２５】
図９は、スラリー中のＩＣチップが凹部１５内へ嵌合する概念図である。
スラリーは、流出部１１５から受容槽１０３内へ収納されている基材１１上へ流下させる。スラリーが流れていると、スラリー中のＩＣチップ２１の少なくとも１つが、基材１１の凹部１５内に、ＩＣチップ２１の個々のテーパ付き縁部で嵌合させる。同様に次々と凹部１５内へＩＣチップ２１が嵌合されて行く。凹部１５へ嵌合されなかったＩＣチップ２１は、基材１１上から流れ去り、再循環する。
【００２６】
基材１１はホルダー１１９に保持されており、該ホルダー１１９は凹部１５内へのＩＣチップ２１の嵌合を促進するために、基材１１を回転、振動、揺動、又は首振りさせる。ＩＣチップ２１は、流体と共に基材１１上面を流下し搬送されながら凹部１５に自己整列（セルフアライン）して沈み込み嵌合して行く。凹部１５に嵌合しなかったＩＣチップ２１は再循環し嵌合されて、所定の充填率を達成する。基材１１上をスラリーが均等に流下させるために、ホルダー１１９の動作に併せて、ブラシ、スクレーパ、ピンセット、ピック、ドクターブレード等の機械的手段を用いてもよい。該機械的手段は、スラリーを移動又は均一分布させ、また余分のスラリーを除去するために用いることができる。
【００２７】
スラリーが基材１１上を流下する速度は、０．０１〜１００ｍｍ／秒程度で、好ましくは１ｍｍ／秒程度である。これらの流速でＩＣチップ２１は流体と共に均一に流れ、基板１１上を移動しながら凹部１５内に自己整列して、沈降静止し嵌合する。流速が早過ぎると、自己整列しにくく、また嵌合済みのＩＣチップ２１を掻き乱してしまう。流体中のＩＣチップ２１の量は、ＩＣチップ２１の大きさや形状により適宜選択すればよく、通常、流体１ｌに対して１０〜１０００００個程度、好ましくは１００〜５００００個である。また、凹部１５内へのＩＣチップ２１の充填率を高めるために、流体中のＩＣチップ２１の量、スラリーの流下速度、流体の種類、基材の振動などの条件を選定すればよい。
【００２８】
このようにすることで、最大辺が５〜２０００μｍ程度の微細なＩＣチップ２１でも、機械的に効率よく嵌合し、ＲＦＩＤタグを量産することができる。従来の微細部品を掴む方法では、最大辺が１０００μｍ以下では機械化できても効率が悪く、特に最大辺が２５０μｍ以下では、掴むことさえ困難であった。
【００２９】
次に、ＩＣチップ２１及び基材１１面へアンテナパターンを形成する。
図１０は、凹部へＩＣチップが嵌合した基材の模式的な断面図である。
図１１は、ＩＣチップ及び基材へアンテナパターンを設けた模式的な断面図である。
図１０は、基材１１の凹部１５へＩＣチップ２１が嵌合した状態である。該基材１１とＩＣチップ２１上へ、アンテナパターン１３Ａと１３Ｂ、又は１３、を形成する。凹部１５に熱接着型の接着剤が設けてある場合には、予め加熱して、ＩＣチップ２１を固定しておく。
【００３０】
該アンテナパターンは、導電性インキを用いて所定のパターンを印刷する。導電性インキとしては、カーボン・黒鉛・アルミ粉・銀紛、あるいはそれらの混合体などをビヒクルに分散したインキが適用できる。また、透明な導電性材料として、有機溶剤に溶解したバインダー樹脂中に有機導電体である７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン錯体（ＴＣＮＱ錯体）を溶解させたものや、酸化錫、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）、酸化インジウム、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）を分散したものなどが適用できる。
【００３１】
該アンテナパターンの形成は、上記導電性インキを、公知のオフセット印刷・グラビア印刷・フレキソ印刷・スクリーン印刷などの印刷法が適用できる。該アンテナパターンは、図１に図示したコイル状、又は図４に図示した一対で２枚の所謂パッチアンテナ状とすればよい。図１では、コイル状のアンテナの両端部をＩＣチップ２１のそれぞれの端子、又はパッドへ重なるように形成すると、アンテナ形成と同時に、導電性を有するアンテナとＩＣチップ２１が電気的に接続される。従来のアンテナは、ＲＦＩＤタグ基材にラミネートしたアルミ箔や銅箔などの金属箔を、フォトエッチングやレジスト印刷後のエッチングによりコイル状とし、その後ＩＣチップと電気的接続を行っていた。アンテナの形成、電気的な接続を別々の２工程で、しかも複雑な装置で排水処理を伴うエッチング法であったが、本発明では、公知で容易な印刷による１工程でできる。
【００３２】
一方、図４に図示した一対で２枚の所謂パッチアンテナ状は、静電結合型のＲＦＩＤタグのアンテナを形成する。図４のように、アンテナパターンの１部がＩＣチップ２１のそれぞれの端子部へ重なるように、導電性インキを用いて、図４のような一対で２枚のアンテナパターンを印刷すれば良い。導電性を有するアンテナとＩＣチップ２１が電気的に接続される。導電性インキ、及び印刷法は、コイルアンテナと同様でよい。
【００３３】
図１２は、本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの断面図である。
図１２は、必要に応じて保護層３１を設けたものである。基材１１の凹部１５へ接着層１７を設けない場合には必要であり、また、接着層１７を設ける場合でもタグ表面に耐久性を要する用途には設ける。保護層３１は、合成又は天然樹脂を溶媒へ分散又は溶解させて塗布し乾燥するか、合成又は天然樹脂フィルムを貼着すればよい。合成又は天然樹脂としては、ポリエステル系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、繊維素系などでよく、これらを溶媒へ分散又は溶解させて塗布し乾燥する。該塗布方法はロールコート、スクリーン印刷などで、その乾燥後の塗布厚さは、２〜５０μｍ程度でよい。合成又は天然樹脂フィルムとしては、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、セルロース系などの５〜５０μｍ程度のフィルムを、接着剤又は粘着剤を介して貼着すればよい。該合成又は天然樹脂フィルムは、例えば銘板ラベルとして用いているフィルムで兼用してもよい。
【００３４】
基材１１へ、図１２のように複数のＲＦＩＤタグ１を設けている場合には、切断線３３で個々に切断する。このように、基材１１へ複数のＲＦＩＤタグ１を設けてもよく、さらに、基材１１を連続的に巻き回した巻取方式では、量産効率がよくできる。
【００３５】
このようにして、微細ＩＣチップ２１を用いた微細なＲＦＩＤタグ１が容易に製造でき、リーダライタの呼出し電波に呼応し、リーダライタと交信できる。該ＲＦＩＤタグ１は、日用品、事務用品、電気製品、食料品、建築土木用品などのあらゆる製品に貼着又は内蔵されて、その情報や製品の管理に適用することができる。また、ＲＦＩＤタグ１は、データを書き換えることができるので、出荷検査の結果のデータ、また、必要によって、試験検査表や製品取り扱い警告などを付加することもできる。配送に関する情報や、製品情報、数量などの情報を記載することで、配送後の製品管理をすることもできる。しかも、従来と比較して極めて小さいタグなので、上記の製品に貼着しても、貼着してあることさえ判らず、また、製品に内蔵させることもたやすく、セキュリティ上も好ましい。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
基材として、厚さが１０００μｍ、１辺の長さが５０ｍｍの正方形のアクリル板を用いた。該アクリル板表面の中央に、精密４軸ザグリ機で７００μｍ×７００μｍ、深さが５００μｍの断面が逆台形の凹部をザグリ法で形成した。凹部の基底部へ、アクリル系ホットメルトを加熱溶融して、デスペンサで０．０３ｇ塗布した。底辺が６５０μｍ角で高さが５００μｍの截頭ピラミッド形状のＩＣチップを用いて、５００個の該ＩＣチップを水５ｌに入れてスラリーとした。次に、図８の装置を用いて、スラリーを流下してＩＣチップを基材上の凹部へ嵌合させた後に、温度８０℃で１０分間保持して、水を乾燥するとともにＩＣチップを固定させた。基材及びＩＣチップ上へ、図１のようなコイル状アンテナパターンを、銀ペーストＡＦ４８０８（東洋紡社製、商品名）で、アンテナ幅２５０μｍ、厚さ１０μｍになるようにスクリーン印刷し、温度１００℃で５分間加熱した。アンテナパターンの外周線の長径は８ｍｍ、短径は２ｍｍのコイル状であり、最後に外形１０ｍｍ×５ｍｍに切断してＲＦＩＤタグを得た。リーダライタへ近づけたところ、ＲＦＩＤタグとリーダライタは問題なく、情報の交信をすることができた。
【００３７】
（実施例２）
基材として、厚さが１８８μｍ、１辺の長さが１５０ｍｍの正方形のテレフタル酸‐シクロヘキサンジメタノール‐エチレングリコール共重合体フィルムを用いた。該フィルム表面にメチルメタアクリレート３０重量部をメチルエチルケトンとトルエンの等量混合溶媒７０重量部からなる塗液をスピンコート法で乾燥後の厚さが２μｍになるように塗布し乾燥した。該塗布面に、５００μｍ×５００μｍで高さが９０μｍの台形の凸部を持つ雄型と、１００μｍ×１００μｍで深さ１００μｍの逆台形の凹部を持つ雌型とで加圧し塑性加工法で形成して、５００μｍ×５００μｍで深さが９０μｍの凹部を形成した。該凹部は縦横１５ｍｍピッチで縦９個×横９個の計８１個を設けた。底辺が４５０μｍ×４５０μｍ、高さが９０μｍの截頭ピラミッド形状のＩＣチップを用いて、１５００００個のＩＣチップを水１０ｌに入れてスラリーとした。次に、図８の装置を用いて、スラリーを５分間循環しながら流下してＩＣチップを基材上の凹部へ嵌合させた後に、温度８０℃で１０分間保持して、水を乾燥するとともにＩＣチップを固定させた。基材及びＩＣチップ上へ、図１のようなコイル状アンテナパターンを、銀ペーストＡＦ４８０８（東洋紡社製、商品名）で、アンテナ幅２５０μｍ、厚さ１０μｍになるようにスクリーン印刷し、温度１００℃で５分間加熱した。アンテナパターンの外周線の長径は８ｍｍ、短径は２ｍｍのコイル状であり、最後に、ＩＣチップとアンテナパターンを含むように外形１０ｍｍ×５ｍｍに打抜いてＲＦＩＤタグを得た。リーダライタへ近づけたところ、ＲＦＩＤタグとリーダライタは問題なく、情報の交信をすることができた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のＲＦＩＤタグの製造方法によれば、外形寸法が極めて小さいＩＣチップを用いても、効率良く、大量生産できる。また、微細なＩＣチップをスラリー化し、また、該スラリーを循環して使用することで、微細なＩＣチップ機械的に基材へ嵌合でき、かつ、ＩＣチップの無駄がなく、さらに、アンテナパターンを形成すると同時にＩＣチップと電気的に接続でき、少ない加工工程で、コストが低くできる。また、新たな種々の用途に適用できる可能性のある、極めて小さいＲＦＩＤタグがを、安価に大量に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの模式的な平面図である。
【図２】 図１のＡＡ断面図である。
【図３】 本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの断面図である。
【図４】 本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの平面図である。
【図５】 凹部を形成した基材の断面図である。
【図６】 凹部に接着層を形成した基材の断面図である。
【図７】 基材の凹部へＩＣチップが嵌合した状態を示す断面図である。
【図８】 スラリーを基材上へ流下させる装置の模式的な断面図である。
【図９】 スラリー中のＩＣチップが凹部１５内へ嵌合する概念図である。
【図１０】 凹部へＩＣチップが嵌合した基材の模式的な断面図である。
【図１１】 ＩＣチップ及び基材へアンテナパターンを設けた模式的な断面図である。
【図１２】 本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの断面図である。
【符号の説明】
１ ＲＦＩＤタグ
１１ ＲＦＩＤタグ基材
１３、１３Ａ、１３Ｂ アンテナ
１５ 凹部
１７ 接着剤
２１ ＩＣチップ
２３ 接続部
３１ 保護層
３３ 切断部
１００ 装置
１０３ 受容槽
１０５ ポンプ
１０９ 導管
１１３ 流入部
１１５ 流出部
１１９ホルダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤタグの製造方法に関し、さらに詳しくは、外形寸法の極めて小さなＩＣチップを用いたＲＦＩＤタグの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、製品の入出庫、在庫、販売管理には、荷札、棚札、バーコードなどを用いて行われていた。近年、これに代わって、無線で情報が交信でき、かつ、記録できる情報量も大きなＲＦＩＤタグの使用が増加している。該ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムの媒体として、電波を用いて非接触で情報の交信ができるタグである。ＲＦＩＤタグは、紙やプラスチック等の基材に設けたアンテナパターンとＩＣチップからなり、該アンテナパターンとＩＣチップに内蔵された容量素子とにより共振回路を形成し、該アンテナパターンを通じて無線でリーダライタと交信することができる。
【０００３】
これらのＲＦＩＤタグの製造方法としては、従来、ＲＦＩＤタグ基材にアンテナパターンを形成し、該アンテナパターンへＩＣチップを電気的に接続している。該接続は、ＩＣチップをロボットアーム、真空吸引、又は手作業で掴んで、アンテナパターンの所定部位へ移動し接続するか、静電結合型の場合には、ＩＣチップを予めＩＣチップ粘着ラベル化してラベラーで貼着する方法が知られている。
しかしながら、近年、小型化が進み、数ｍｍ角以下のＩＣチップが使用されるようになり、機械掴みはもちろん、ピンセットによる手作業でも掴みにくく、アンテナパターンへの接続作業の効率が著しく低下するという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明はこのような問題点を解消するためになされたものである。その目的は、外形寸法が極めて小さいＩＣチップを用いても、効率良く製造できるＲＦＩＤタグの製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係わるＲＦＩＤタグの製造方法は、（ａ）基材の一方の面の凹部の基底部となる部分へ接着層を印刷法で塗布する工程、（ｂ）前記接着層を塗布した基材面に、ＩＣチップを嵌合する複数の凹部を、雄型で加圧する加圧塑性加工法で形成する工程、（ｃ）該それぞれの凹部内に各１個のＩＣチップを嵌合させ、固定する工程、（ｄ）前記ＩＣチップが嵌合した基材を導電性インキを用いて印刷し、ＩＣチップ及び基材面にアンテナパターンを形成すると同時に、ＩＣチップとアンテナパターンとを電気的に接続する工程、を有するようにしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様について、図を参照して説明する。
まず、本発明に用いるＲＦＩＤタグとは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムの媒体として、電波を用いて非接触で情報の交信ができるタグである。ＲＦＩＤタグは、紙やプラスチック等の基材に設けたアンテナパターンとＩＣチップからなり、該アンテナパターンとＩＣチップに内蔵された容量素子とにより共振回路を形成している。該共振回路は、リーダライタから一定の周波数の呼出し電波を受信すると、メモリに記憶している情報を発信源であるリーダライタに送信して返す。このようにＲＦＩＤタグは、リーダライタと非接触で情報を交信することができる。
【０００７】
尚、「ＲＦＩＤタグ」には、「非接触ＩＣタグ」、「非接触データキャリア」、「無線ＩＣタグ」、「非接触ＩＣ」、「非接触ＩＣラベル」、「トランスポンダ」等と、種々の名称で表現される場合もあるので、本発明においては、代表して「ＲＦＩＤタグ」と表現し、前記のように表現されている名称のものも包含するものとする。
【０００８】
ＲＦＩＤタグが交信に使用する周波数は、ＵＨＦ−ＳＨＦ帯（８５０〜９５０ＭＨｚと、２．４〜５ＧＨｚ）、ＨＦ帯（１０〜１５ＭＨｚ）、ＬＦ−ＭＦ帯（１００〜５００ＫＨｚ）がある。ＵＨＦ−ＳＨＦ帯やＨＦ帯の周波数を用いる電磁誘導方式のＲＦＩＤタグでは、交信距離が長いが価格的に高い。本発明では、いずれのＲＦＩＤタグへも適用できる。該ＲＦＩＤタグは、リーダライタからの呼出し電波に対応して、複数のＲＦＩＤタグが一斉に応答する場合にはデータのコリジョン（衝突）が生じるが、衝突を回避して特定のＲＦＩＤタグを順次交信する手法が適用できる。
【０００９】
図１は、本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの模式的な平面図である。
図２は、図１のＡＡ断面図である。
ＲＦＩＤタグ１は、基材１１に設けられた凹部１５へ、ＩＣチップ２１が嵌合され、該ＩＣチップ２１へアンテナパターン１３が接続されている。ＩＣチップ２１は、基材１１の凹部１５へ接着層１７で固定される。ＩＣチップ２１へアンテナパターン１３の両端が電気的に接続されて、コイル状アンテナを形成する。該コイルは、図１では１回巻きを示しているが、複数回巻きでもよい。アンテナパターン１３の両端は、それぞれの接続部２３によりＩＣチップ２１の端子、バンプ、又はパッドへ接続される。本発明では、アンテナパターン１３の形成を導電性インキを用いたスクリーン印刷で行うので、アンテナパターン１３の形成とＩＣチップ２１への接続とが同一工程で行われ、工程が短縮できる。
【００１０】
図３は、本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの断面図である。
図３は、他の実施態様を示し、ＩＣチップ２１は、基材１１の凹部１５へ嵌合され、ＩＣチップ２１へアンテナパターン１３を形成し、その両端が電気的に接続される。さらに該アンテナパターン１３面へ保護層３１を設けたもので、接着層１７が要らない。保護層３１により、ＩＣチップがより強固に固定され、また、外力に対する傷、損傷を減ずることができ、耐久性が高まる。もちろん、接着層１７を有する図２に図示する態様においても、保護層３１を設ければより耐久性が高められる。
【００１１】
図４は、本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの平面図である。
図４のＲＦＩＤタグ１は静電結合型ＲＦＩＤタグで、２枚の一対のアンテナパターン１３Ａ、１３Ｂを有している。該アンテナパターン１３Ａ、１３Ｂも、前述したように、基材１１の凹部１５へＩＣチップ２１を嵌合した後に、導電性インキを用いたスクリーン印刷で行えば良い。一対のアンテナパターン１３Ａ、１３Ｂが、ＩＣチップ２１のそれぞれの端子を覆うように形成すると、アンテナパターン１３Ａ、１３ＢとＩＣチップ２１とは静電結合されて電気的に接続されて、リーダライタと交信できる。この静電結合型ＲＦＩＤタグでも、接着層１７、及び保護層３１を設けても良い。アンテナパターン１３Ａ、１３Ｂの大きさは、リーダライタとの交信距離などに合わせて、適宜設定すれば良い。該アンテナパターンの送電性は、ＪＩＳ、Ｋ６９１１による表面抵抗値で、１０6Ω／□以下が適用でき、好ましくは１０4Ω／□以下で、交信の信頼性を高められる。
【００１２】
このようにＲＦＩＤタグ１は、ＩＣチップ１０に内蔵された容量素子とアンテナパターン１３、又は一対のアンテナパターン１３Ａ、１３Ｂとより共振回路を形成する。共振回路は、リーダライタから一定の周波数の呼出し電波を受信すると、同時にＲＦＩＤタグの駆動電力も受けて、ＩＣチップ１１のメモリに記憶されている情報を発信源であるリーダライタに送信して返す。
【００１３】
基材の材料としては、絶縁性、機械的強度、スラリー液に溶解、膨潤しないものであれば、用途に応じて種々の材料が適用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレ−ト・ポリブチレンテレフタレ−ト・ポリエチレンナフタレ−ト・ポリエチレンテレフタレート‐イソフタレート共重合体・テレフタル酸‐シクロヘキサンジメタノール‐エチレングリコール共重合体・ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレンナフタレートの共押出フィルムなどのポリエステル系樹脂、ナイロン６・ナイロン６６・ナイロン６１０などのポリアミド系樹脂、ポリエチレン・ポリプロピレン・ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニルなどのビニル系樹脂、ポリアクリレート・ポリメタアクリレート・ポリメチルメタアクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリイミド・ポリアミドイミド・ポリエーテルイミドなどのイミド系樹脂、ポリアリレ−ト・ポリスルホン・ポリエーテルスルホン・ポリフェニレンエ−テル・ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）・ポリアラミド・ポリエーテルケトン・ポリエーテルニトリル・ポリエーテルエーテルケトン・ポリエーテルサルファイトなどのエンジニアリング樹脂、ポリカ−ボネ−ト、ポリスチレン・高衝撃ポリスチレン・ＡＳ樹脂・ＡＢＳ樹脂などのスチレン系樹脂、セロファン・セルローストリアセテート・セルロースダイアセテート・ニトロセルロースなどのセルロース系フィルム、などがある。
【００１４】
該基材は、これら樹脂の少なくとも１層からなるフィルム、シート、ボード状として使用する、これらの形状はフィルム、シート、ボードなどと呼ばれるが、本明細書ではフィルムと総称する。通常は、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂のフィルム、ポリカ−ボネ−トが、絶縁性、機械的強度、価格面から好適に使用され、ポリエチレンテレフタレートが最適である。該基材は、これら樹脂を主成分とする共重合樹脂、または、混合体（アロイでを含む）、若しくは複数層からなる積層体であっても良い。該基材の厚さは、通常、５〜５００μｍ程度が適用できるが、１０〜２５０μｍが好適である。これ以上の厚さでは、剛度が高く実使用で物品へ貼着する際に扱いずらく、これ以下では、機械的強度が不足する。該基材は、表面へ、コロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン処理、フレーム処理、プライマー（アンカーコート、接着促進剤、易接着剤とも呼ばれる）塗布処理、予熱処理、除塵埃処理、蒸着処理、アルカリ処理、などの易接着処理を行ってもよい。該樹脂は、必要に応じて、充填剤、可塑剤、着色剤、帯電防止剤などの添加剤を加えても良い。
【００１５】
次に、本発明のＲＦＩＤタグ１の製造方法について、詳細に説明する。
図５は、凹部を形成した基材の断面図である。
まず、基材１１の一方の面に、少なくとも１つの凹部１５を形成する。該凹部１５は、図５（Ａ）のような基材を掘り込んだ凹部でも、図５（Ｂ）のように基材全体を変形させて凹部１５でも良い。図５（Ａ）の凹部を形成方法としては、射出成形法、精密ザグリ法、凸状体によるプレス法などが適用できる。図５（Ｂ）の凹部を形成方法としては、真空成形法、圧空成形法、真空圧空併用成形法、プラグアシスト成形法、雄雌型による塑性成形法などが適用できる。
【００１６】
図６は、凹部に接着層を形成した基材の断面図である。
基材１１の凹部１５の基底部に、接着層１７を設けたもので、ＩＣチップ２１を固定する。該接着層１７の接着剤としては、自身または環境物質と反応して接着する反応型接着剤、エネルギーの照射によって反応して接着するエネルギー照射型接着剤、加熱によって軟化または溶融して接着する熱接着型接着剤、加圧によって接着する粘着型型接着剤などが適用できる。反応型接着剤としては、反応型アクリル系、シアノアクリレート系等の化学反応型接着剤がある。エネルギー照射型接着剤としては、（メタ）アクリル系樹脂のＵＶ硬化型接着剤、ＥＢ硬化型接着剤がある。熱接着型接着剤としては、ポリエチレン若しくはエチレンと（メタ）アクリル酸との共重合体などのオレフィン系、エチレン‐酢酸ビニル系共重合体、ポリアミド系、ポリエステル系、熱可塑性エラストマー系、反応ホットメルト系などのホットメルト系接着剤がある。粘着型接着剤としては、天然ゴム系、再生ゴム系、クロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、スチレン・ブタジエンゴム系、熱可塑性エラストマー系などのエラストマー系接着剤がある。好ましくは、熱接着型、又は粘着型の接着剤である。熱接着型の場合は、ＩＣチップ２１を嵌合した後に、加熱して基材１１と接着させれば良い。
【００１７】
接着層１７の形成は、通常、凹部１５を形成した後に行うが、前でもよい。また、前述したように、接着層１７は設けない場合もある。接着層１７の形成を凹部１５の形成前に行えるのは、図５（Ｂ）の基材全体を変形させる凹部１５を形成する場合である。この場合の接着層１７の形成は、上記の接着層用の樹脂を溶媒へ分散または溶解して、ロールコート、リバースロールコート、グラビアコート、グラビアリバースコート、コンマコート、バーコート、ワイヤーバーコート、ロッドコ−ト、キスコート、ナイフコート、ダイコート、フローコート、ディップコート、スプレーコートなどのコーティング方法で、基材１１の凹部を形成する表面の全面へ塗布し、乾燥させる。又は、グラビア印刷、スクリーン印刷などの印刷法で、凹部の基底部となる部分へ塗布し、乾燥させる。接着層１７の厚さは、通常は１〜３０μｍ程度、好ましくは２〜２０μｍである。１μｍ以下の厚さでは、接着力が不足し、５０μｍ以上の厚さでは、凹部から溢れ出してしまう。
【００１８】
接着層１７の形成を、凹部１５を形成した後に行う場合は、上記の接着層用の樹脂を溶媒へ分散または溶解するか、そのまま、スクリーン印刷、タコ印刷、スプレーなどの方法で、基材１１の凹部１５の基底部へ塗布し、必要に応じて乾燥させれば良い。そして、ＩＣチップ２１を嵌合した後に加熱して、基材１１と接着させる。
【００１９】
図７は、基材の凹部へＩＣチップが嵌合した状態を示す断面図である。
ＩＣチップ２１は、複数の凹部１５の中へ自己整列（セルフアライン）しながら、容易に嵌合して行く。このため、ＩＣチップ２１の側面と、これに対応するＩＣチップ２１を配置するための凹部１５の側面との角度θは、０〜２０°程度であり、好ましくは、０〜５°である。この態様においては、通常、ＩＣチップ２１は、台形ブロック又は截頭ピラミッド形状の構造で、基底から４つの側面が延びて大きい頂部面に達している。各側面と頂部面との角度は２０〜９０°程度であり、好ましくは約５５°である。ＩＣチップ２１は、長さが５〜２０００μｍ程度、幅が５〜２０００μｍ程度であり、好ましくは長さが１００〜１０００μｍ程度、幅が１００〜１０００μｍ程度、さらに好ましくは長さが１５０〜５００μｍ程度、幅が１５０〜５００μｍである。ＩＣチップ２１の高さは、長さ及び幅以下とすれば良い。
【００２０】
ＩＣチップ２１の形状は、台形ブロック以外の形状でもよく、成形し形状を持たせたことにより、ＩＣチップ２１は流体を介して、基材１１の表面を移動して対応する凹部１５にセルフアラインし、挿入され、嵌合（嵌め込まれる）する。該形状は、台形ブロック以外でもよく、例えば、長方形、正方形、六角形、ピラミッド形、Ｔ形、腎臓形、等である。矩形のブロックは対応する凹部を持つ基材への挿入方向が最大４方向ある。これに対して、八角形のブロックは８方向で挿入できるし、円形のブロックは細い端部から挿入する限り全方位で挿入し、嵌合が可能である。このブロック形状は、望みの方位にセルフアラインし易い、幅、長さ、および高さがある。また、数種類の形状を混合物（溶液とＩＣチップ２１ブロック）中に存在させ、基材上にはこれらの種類に対応する大きさの複数の凹部を設けておけば、それぞれに対応する場所へ嵌合させることができる。このような形状のＩＣチップ２１は、トランスファー成形の型を台形ブロックとすれば、ガラスエポキシ樹脂などで封止する際に形成される。また、シリコン基板などのベアチップ状態から、エッチング、イオンミリング、溶解法で分離しても良い。
【００２１】
基材１１の凹部１５の形状は、複数の凹部１５の中へＩＣチップ２１が自己整列（セルフアライン）しながら容易に嵌合する形状とする。凹部の断面は、ＩＣチップ２１に対して、相補的な略台形である。凹部１５の側面が、基底部に対する角度は、５０〜７０°程度である。
【００２２】
次いで、ＩＣチップ２１の複数を流体に入れて、スラリーを形成する。液体は、水、アセトン、メチルアルコール、エチルアルコール、シリコーンオイルなどのＩＣチップ及び基材への腐蝕などの影響の少ない液体であれば良い。必要に応じて、界面活性剤、粘度調整剤、着色剤などを適宜添加してもよい。
【００２３】
そして、上記スラリーを基材１１の凹部１５上へ流下させて、ＩＣチップ２１の少なくとも１つが、基材１１の凹部１５内に、ＩＣチップ２１の個々のテーパ付き縁部で嵌合させる。
図８は、スラリーを基材上へ流下させる装置の模式的な断面図である。
図８の装置１００は、受容槽１０３、導管１０９、及びポンプ１０５からなっている。装置１００の全体はガラスで作られているが、スラリーに腐蝕されないその他の金属、アクリル板などの適当な材料でもよい。受容槽１０３は、凹部１５を持つ基板１１、が収容され、また、流体とＩＣチップ２１とが混合されたスラリーで満たされている。導管１０９は、基板１１を収容している受容槽１０３と連結している。スラリーは、受容槽１０３の下部から、流入部１１３、導管１０９を経て、流出部１１５から、基板１１上の凹部１５へ流下して循環する。受容槽１０３の底部は漏斗状になっていて、基板１１上の凹部１５へ嵌合されなかったＩＣチップ２１を受容槽１０３の底部に降下させて再循環させるようになっている。
【００２４】
ポンプ１０５はパイプで導管１０９の流入部１１３に連結され、流入部１１３へ気体を供給する。気体は空気、窒素、アルゴン、炭酸ガスなどが適用できる。ポンプ１０５で吹き込まれた気体は、導管１０９の流体中で気泡となる。流入部１１３に集まった流体の一部と、少なくとも１つのＩＣチップ２１が、気泡によって搬送されて、流出部１１５から受容槽１０３内へ循環する。ＩＣチップ２１は、気泡による搬送により損傷を受けることが少ない。流体としては水などの液体で説明してきたが、空気のような気体でもよく、特に比重の大きいものには好適である。また、乾燥する工程も省ける。
【００２５】
図９は、スラリー中のＩＣチップが凹部１５内へ嵌合する概念図である。
スラリーは、流出部１１５から受容槽１０３内へ収納されている基材１１上へ流下させる。スラリーが流れていると、スラリー中のＩＣチップ２１の少なくとも１つが、基材１１の凹部１５内に、ＩＣチップ２１の個々のテーパ付き縁部で嵌合させる。同様に次々と凹部１５内へＩＣチップ２１が嵌合されて行く。凹部１５へ嵌合されなかったＩＣチップ２１は、基材１１上から流れ去り、再循環する。
【００２６】
基材１１はホルダー１１９に保持されており、該ホルダー１１９は凹部１５内へのＩＣチップ２１の嵌合を促進するために、基材１１を回転、振動、揺動、又は首振りさせる。ＩＣチップ２１は、流体と共に基材１１上面を流下し搬送されながら凹部１５に自己整列（セルフアライン）して沈み込み嵌合して行く。凹部１５に嵌合しなかったＩＣチップ２１は再循環し嵌合されて、所定の充填率を達成する。基材１１上をスラリーが均等に流下させるために、ホルダー１１９の動作に併せて、ブラシ、スクレーパ、ピンセット、ピック、ドクターブレード等の機械的手段を用いてもよい。該機械的手段は、スラリーを移動又は均一分布させ、また余分のスラリーを除去するために用いることができる。
【００２７】
スラリーが基材１１上を流下する速度は、０．０１〜１００ｍｍ／秒程度で、好ましくは１ｍｍ／秒程度である。これらの流速でＩＣチップ２１は流体と共に均一に流れ、基板１１上を移動しながら凹部１５内に自己整列して、沈降静止し嵌合する。流速が早過ぎると、自己整列しにくく、また嵌合済みのＩＣチップ２１を掻き乱してしまう。流体中のＩＣチップ２１の量は、ＩＣチップ２１の大きさや形状により適宜選択すればよく、通常、流体１ｌに対して１０〜１０００００個程度、好ましくは１００〜５００００個である。また、凹部１５内へのＩＣチップ２１の充填率を高めるために、流体中のＩＣチップ２１の量、スラリーの流下速度、流体の種類、基材の振動などの条件を選定すればよい。
【００２８】
このようにすることで、最大辺が５〜２０００μｍ程度の微細なＩＣチップ２１でも、機械的に効率よく嵌合し、ＲＦＩＤタグを量産することができる。従来の微細部品を掴む方法では、最大辺が１０００μｍ以下では機械化できても効率が悪く、特に最大辺が２５０μｍ以下では、掴むことさえ困難であった。
【００２９】
次に、ＩＣチップ２１及び基材１１面へアンテナパターンを形成する。
図１０は、凹部へＩＣチップが嵌合した基材の模式的な断面図である。
図１１は、ＩＣチップ及び基材へアンテナパターンを設けた模式的な断面図である。
図１０は、基材１１の凹部１５へＩＣチップ２１が嵌合した状態である。該基材１１とＩＣチップ２１上へ、アンテナパターン１３Ａと１３Ｂ、又は１３、を形成する。凹部１５に熱接着型の接着剤が設けてある場合には、予め加熱して、ＩＣチップ２１を固定しておく。
【００３０】
該アンテナパターンは、導電性インキを用いて所定のパターンを印刷する。導電性インキとしては、カーボン・黒鉛・アルミ粉・銀紛、あるいはそれらの混合体などをビヒクルに分散したインキが適用できる。また、透明な導電性材料として、有機溶剤に溶解したバインダー樹脂中に有機導電体である７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン錯体（ＴＣＮＱ錯体）を溶解させたものや、酸化錫、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）、酸化インジウム、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）を分散したものなどが適用できる。
【００３１】
該アンテナパターンの形成は、上記導電性インキを、公知のオフセット印刷・グラビア印刷・フレキソ印刷・スクリーン印刷などの印刷法が適用できる。該アンテナパターンは、図１に図示したコイル状、又は図４に図示した一対で２枚の所謂パッチアンテナ状とすればよい。図１では、コイル状のアンテナの両端部をＩＣチップ２１のそれぞれの端子、又はパッドへ重なるように形成すると、アンテナ形成と同時に、導電性を有するアンテナとＩＣチップ２１が電気的に接続される。従来のアンテナは、ＲＦＩＤタグ基材にラミネートしたアルミ箔や銅箔などの金属箔を、フォトエッチングやレジスト印刷後のエッチングによりコイル状とし、その後ＩＣチップと電気的接続を行っていた。アンテナの形成、電気的な接続を別々の２工程で、しかも複雑な装置で排水処理を伴うエッチング法であったが、本発明では、公知で容易な印刷による１工程でできる。
【００３２】
一方、図４に図示した一対で２枚の所謂パッチアンテナ状は、静電結合型のＲＦＩＤタグのアンテナを形成する。図４のように、アンテナパターンの１部がＩＣチップ２１のそれぞれの端子部へ重なるように、導電性インキを用いて、図４のような一対で２枚のアンテナパターンを印刷すれば良い。導電性を有するアンテナとＩＣチップ２１が電気的に接続される。導電性インキ、及び印刷法は、コイルアンテナと同様でよい。
【００３３】
図１２は、本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの断面図である。
図１２は、必要に応じて保護層３１を設けたものである。基材１１の凹部１５へ接着層１７を設けない場合には必要であり、また、接着層１７を設ける場合でもタグ表面に耐久性を要する用途には設ける。保護層３１は、合成又は天然樹脂を溶媒へ分散又は溶解させて塗布し乾燥するか、合成又は天然樹脂フィルムを貼着すればよい。合成又は天然樹脂としては、ポリエステル系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、繊維素系などでよく、これらを溶媒へ分散又は溶解させて塗布し乾燥する。該塗布方法はロールコート、スクリーン印刷などで、その乾燥後の塗布厚さは、２〜５０μｍ程度でよい。合成又は天然樹脂フィルムとしては、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、セルロース系などの５〜５０μｍ程度のフィルムを、接着剤又は粘着剤を介して貼着すればよい。該合成又は天然樹脂フィルムは、例えば銘板ラベルとして用いているフィルムで兼用してもよい。
【００３４】
基材１１へ、図１２のように複数のＲＦＩＤタグ１を設けている場合には、切断線３３で個々に切断する。このように、基材１１へ複数のＲＦＩＤタグ１を設けてもよく、さらに、基材１１を連続的に巻き回した巻取方式では、量産効率がよくできる。
【００３５】
このようにして、微細ＩＣチップ２１を用いた微細なＲＦＩＤタグ１が容易に製造でき、リーダライタの呼出し電波に呼応し、リーダライタと交信できる。該ＲＦＩＤタグ１は、日用品、事務用品、電気製品、食料品、建築土木用品などのあらゆる製品に貼着又は内蔵されて、その情報や製品の管理に適用することができる。また、ＲＦＩＤタグ１は、データを書き換えることができるので、出荷検査の結果のデータ、また、必要によって、試験検査表や製品取り扱い警告などを付加することもできる。配送に関する情報や、製品情報、数量などの情報を記載することで、配送後の製品管理をすることもできる。しかも、従来と比較して極めて小さいタグなので、上記の製品に貼着しても、貼着してあることさえ判らず、また、製品に内蔵させることもたやすく、セキュリティ上も好ましい。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
基材として、厚さが１０００μｍ、１辺の長さが５０ｍｍの正方形のアクリル板を用いた。該アクリル板表面の中央に、精密４軸ザグリ機で７００μｍ×７００μｍ、深さが５００μｍの断面が逆台形の凹部をザグリ法で形成した。凹部の基底部へ、アクリル系ホットメルトを加熱溶融して、デスペンサで０．０３ｇ塗布した。底辺が６５０μｍ角で高さが５００μｍの截頭ピラミッド形状のＩＣチップを用いて、５００個の該ＩＣチップを水５ｌに入れてスラリーとした。次に、図８の装置を用いて、スラリーを流下してＩＣチップを基材上の凹部へ嵌合させた後に、温度８０℃で１０分間保持して、水を乾燥するとともにＩＣチップを固定させた。基材及びＩＣチップ上へ、図１のようなコイル状アンテナパターンを、銀ペーストＡＦ４８０８（東洋紡社製、商品名）で、アンテナ幅２５０μｍ、厚さ１０μｍになるようにスクリーン印刷し、温度１００℃で５分間加熱した。アンテナパターンの外周線の長径は８ｍｍ、短径は２ｍｍのコイル状であり、最後に外形１０ｍｍ×５ｍｍに切断してＲＦＩＤタグを得た。リーダライタへ近づけたところ、ＲＦＩＤタグとリーダライタは問題なく、情報の交信をすることができた。
【００３７】
（実施例２）
基材として、厚さが１８８μｍ、１辺の長さが１５０ｍｍの正方形のテレフタル酸‐シクロヘキサンジメタノール‐エチレングリコール共重合体フィルムを用いた。該フィルム表面にメチルメタアクリレート３０重量部をメチルエチルケトンとトルエンの等量混合溶媒７０重量部からなる塗液をスピンコート法で乾燥後の厚さが２μｍになるように塗布し乾燥した。該塗布面に、５００μｍ×５００μｍで高さが９０μｍの台形の凸部を持つ雄型と、１００μｍ×１００μｍで深さ１００μｍの逆台形の凹部を持つ雌型とで加圧し塑性加工法で形成して、５００μｍ×５００μｍで深さが９０μｍの凹部を形成した。該凹部は縦横１５ｍｍピッチで縦９個×横９個の計８１個を設けた。底辺が４５０μｍ×４５０μｍ、高さが９０μｍの截頭ピラミッド形状のＩＣチップを用いて、１５００００個のＩＣチップを水１０ｌに入れてスラリーとした。次に、図８の装置を用いて、スラリーを５分間循環しながら流下してＩＣチップを基材上の凹部へ嵌合させた後に、温度８０℃で１０分間保持して、水を乾燥するとともにＩＣチップを固定させた。基材及びＩＣチップ上へ、図１のようなコイル状アンテナパターンを、銀ペーストＡＦ４８０８（東洋紡社製、商品名）で、アンテナ幅２５０μｍ、厚さ１０μｍになるようにスクリーン印刷し、温度１００℃で５分間加熱した。アンテナパターンの外周線の長径は８ｍｍ、短径は２ｍｍのコイル状であり、最後に、ＩＣチップとアンテナパターンを含むように外形１０ｍｍ×５ｍｍに打抜いてＲＦＩＤタグを得た。リーダライタへ近づけたところ、ＲＦＩＤタグとリーダライタは問題なく、情報の交信をすることができた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のＲＦＩＤタグの製造方法によれば、外形寸法が極めて小さいＩＣチップを用いても、効率良く、大量生産できる。また、微細なＩＣチップをスラリー化し、また、該スラリーを循環して使用することで、微細なＩＣチップ機械的に基材へ嵌合でき、かつ、ＩＣチップの無駄がなく、さらに、アンテナパターンを形成すると同時にＩＣチップと電気的に接続でき、少ない加工工程で、コストが低くできる。また、新たな種々の用途に適用できる可能性のある、極めて小さいＲＦＩＤタグがを、安価に大量に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの模式的な平面図である。
【図２】 図１のＡＡ断面図である。
【図３】 本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの断面図である。
【図４】 本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの平面図である。
【図５】 凹部を形成した基材の断面図である。
【図６】 凹部に接着層を形成した基材の断面図である。
【図７】 基材の凹部へＩＣチップが嵌合した状態を示す断面図である。
【図８】 スラリーを基材上へ流下させる装置の模式的な断面図である。
【図９】 スラリー中のＩＣチップが凹部１５内へ嵌合する概念図である。
【図１０】 凹部へＩＣチップが嵌合した基材の模式的な断面図である。
【図１１】 ＩＣチップ及び基材へアンテナパターンを設けた模式的な断面図である。
【図１２】 本発明の１実施例を示すＲＦＩＤタグの断面図である。
【符号の説明】
１ ＲＦＩＤタグ
１１ ＲＦＩＤタグ基材
１３、１３Ａ、１３Ｂ アンテナ
１５ 凹部
１７ 接着剤
２１ ＩＣチップ
２３ 接続部
３１ 保護層
３３ 切断部
１００ 装置
１０３ 受容槽
１０５ ポンプ
１０９ 導管
１１３ 流入部
１１５ 流出部
１１９ホルダ
Claims (4)
- ＩＣチップとそれに接続したアンテナパターンからなるＲＦＩＤタグの製造方法であって、（ａ）基材の一方の面の凹部の基底部となる部分へ接着層を印刷法で塗布する工程、（ｂ）前記接着層を塗布した基材面に、ＩＣチップを嵌合する複数の凹部を、雄型で加圧する加圧塑性加工法で形成する工程、（ｃ）該それぞれの凹部内に各１個のＩＣチップを嵌合させ、固定する工程、（ｄ）前記ＩＣチップが嵌合した基材を導電性インキを用いて印刷し、ＩＣチップ及び基材面にアンテナパターンを形成すると同時に、ＩＣチップとアンテナパターンとを電気的に接続する工程、を有することを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
- 導電性インキの印刷が、オフセット印刷・グラビア印刷・スクリーン印刷のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
- 導電性インキが、アルミ粉または銀粉をビヒクルに分散したインキであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
- 導電性インキにＴＣＮＱ錯体を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
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