JP4249354B2

JP4249354B2 - 非接触データキャリアの製造方法

Info

Publication number: JP4249354B2
Application number: JP32640999A
Authority: JP
Inventors: 保子平田; 昌夫後上; 荒木　　登
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JP2001143038A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナコイルとＩＣチップ（半導体装置）と保護シートを有する非接触データキャリアの製造方法に係り、特にアンテナコイル断面形状に特徴がある非接触データキャリアの製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来よりアンテナコイルとＩＣチップとを有する非接触データキャリアが物流システム等において用いられている。このような非接触データキャリアは、例えば製品の包装箱あるいは製品自体に貼付されて使用される。
非接触データキャリアは、一般に樹脂基材と、樹脂基材上に設けられた金属製アンテナコイルと、アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを備えている。この非接触式データキャリアに対して読取機側から電磁波が発せられると、アンテナコイルに誘導電圧が発生し、ＩＣチップを作動させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
非接触データキャリアは、上述のように樹脂基材上に設けられた金属製アンテナコイルと、このアンテナコイルに接続されたＩＣチップとを備えている。またアンテナコイル上には、アンテナコイルとＩＣチップを保護するための保護シートが設けられるが、保護シートのラミネート時においてアンテナ線間に気泡が入り、外観不良となる場合がある。また、保護シートとアンテナコイルシート間のラミネート強度が十分に得られない場合もある。そこで、本発明ではアンテナコイルの断面形状を特定のものとすることによりこれらの問題を解決しようとするものである。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の要旨は、樹脂基材と金属箔がラミネートされたデータキャリア用基材の金属箔面上にレジストを塗工する工程と、金属箔にエッチング液を噴射してエッチングする工程と、レジスト剥離後にコイル全面をエッチング液で処理してコイル断面の両肩部の角を曲率半径が５〜２０μｍの円形断面となるようにする工程と、アンテナコイル接続端子にＩＣチップを装着する工程と、アンテナコイル上全面に保護シートをラミネートする工程と、を有することを特徴とする非接触データキャリアの製造方法、にある。かかる製造方法であるため、気泡の混入による不良品の発生が少ないデータキャリアを製造することができる。
【０００５】
上記において、エッチング工程を、アルカリ性のエッチング液を使用するケミカルエッチングまたは酸性のエッチング液を使用するケミカルエッチングとすれば精度の良いエッチングをすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非接触データキャリアの製造方法について、図面を参照して説明する。図１は、非接触データキャリアの一例を示す斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。データキャリア１０は、例えばＰＥＴ製の樹脂基材１１と、樹脂基材１１上の略全域にレジスト材料を用いてエッチング形成された金属材料からなるアンテナコイル１３と、アンテナコイル１３に接続されたＩＣチップ２０とを備えている。ＩＣチップはコイルの状態が理解できるように、図では単に矩形状の枠で表示されている。そのサイズも各種あるが、実際には、１．５ｍｍ角程度の小さいものが多用される。アンテナコイルの両接続端部１３１，１３２はＩＣチップのバンプに接続している。
【０００９】
図１のデータキャリアでは、コンデンサパターンが形成されていないが、コンデンサはＩＣチップに内蔵されており、当該コンデンサの静電容量ＣとコイルのインダクタンスＬとによりＬＣ共振回路が形成されている。一般には共振周波数１３．５６ＭＨｚに対応するものが広く使用される。アンテナコイルとＩＣチップを覆う全面には保護シート１８が積層されるのが通常である。ＩＣチップの凸部をはめ込むようにくり抜いたバッファ層を介して保護シートを積層しても良い。保護シートはプラスチックであっても紙であっても良く、必要な表示の印刷等もこのシート表面になされる。
【００１０】
図２のように、基材１１上にはアンテナコイル１３が形成され、アンテナコイルの両接続端部１３１，１３２上にはＩＣチップが異方性導電フィルム、異方性導電ペースト、非導電性ペーストあるいは半田バンプの溶融等により装着されている。ＩＣチップ２０は厚みが薄いことがデータキャリア表面凹凸を少なくして好ましいが、通常はチップ化後にシリコン層背面を研磨（バックラップ）しても１５０〜１８０μｍの厚みとなる。この非接触データキャリアでは、このように形成されたアンテナコイルにおいて、コイル断面形状が樹脂基材側が幅広で、保護シート側が狭幅となっている特徴を有する。
【００１１】
図３は、アンテナコイルの断面形状を示す図である。図３（Ａ）（Ｂ）は、データキャリアにおけるアンテナコイルの断面形状であって、図３（Ｃ）は、従来のアンテナコイル断面形状を示している。ハーフダイカットの打ち抜き法等による場合は、アンテナコイル側面１３Ｓがが図３（Ｃ）のように基材に対して垂直ち立ち上がる断面となる。この場合は保護シートをラミネートする際にコイル線間に入った気泡が抜け出し難く、気泡の入ったデータキャリアとなり外観上好ましくない。特に、コイルの高さに比較してコイル線間が狭くなる場合は毛管現象により気泡の離脱が困難となる。一方、図３（Ａ）のように断面において保護シート側（図において上側）が狭くなるように傾斜を持たせた場合、あるいは図３（Ｂ）のようにコイル断面の両肩部の角１３Ｃに丸みを付けた場合は気泡の抜け出す空間が広くなるため、気泡の混入が少なくなる。さらに、図３（Ａ）（Ｂ）の場合は、保護シートとのラミネートにおいて接着剤塗布面あるいは保護シートとアンテナコイルシートとの接触面積が（Ｃ）よりは大きくなるためラミネート強度も高くすることができるという相乗効果が得られる。
【００１２】
図４は、非接触データキャリアの他の例を示す平面図である。４５×４５ｍｍサイズの基材に金属層をエッチングして幅０．２ｍｍの線パターンが６回巻きになるように形成されている。線間の間隔は０．１５ｍｍである。この場合で、コイルのインダクタンスは４．０μＨ、抵抗値は３．７Ω程度となる。このようにコイルの幅をライン間のスペース幅よりも広くすることにより線間密度を高くしてして厚みを薄くでき、アンテナ面積を大きくすることができる。
【００１３】
また、この例では、コイルは導通部材１７により基材の裏面を通してジャンピング回路を形成するようにされ、ＩＣチップ２０はコイルの両接続端部が対面する部分に装着されている。なお、導通部材１７は凹凸状の突起で基材をかしめることにより表面アンテナとの導通が得られる。導通部材は基材１１のアンテナ形成面とは逆の面の金属箔をエッチング形成しても良いし、薄膜状の部品を使用しても良い。
図４では図示の都合上、アンテナ部の面積が実際よりは広く図示されているが、現実のデータキャリアにおいてもアンテナ部面積はかなりものとなるので、当該部分の保護シートの接着不良により剥離を生じる問題がある。
【００１４】
次に、本発明の非接触データキャリアの製造方法について説明する。
図５は、非接触データキャリアの製造工程を示す図である。まず、図５（Ａ）のように、樹脂基材１１に良導電性の金属箔１３ｆがラミネートされたシートを準備する。樹脂基材としては、ＰＥＴやポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ナイロン等の各種材料を使用することができ、厚みは５〜３００μｍが使用できるが、強度、加工作業性、コスト等の点から１０〜１００μｍがより好ましい。金属箔としては銅箔やアルミ箔あるいは鉄箔を使用できるが、コスト、加工性からアルミ箔が好ましく、その厚みは６〜５０μｍ程度が好ましい。
【００１５】
次いで、図５（Ｂ）のように、金属箔上に必要なアンテナコイルパターンを印刷レジスト１４Ｒを用いて印刷する。レジストの印刷にはグラビア、フレキソ、オフセット印刷やシルクスクリーン印刷を用いる場合が多い。この工程は感光性レジストを使用したフォトプロセスでも可能であるが、グラビア、フレキソ、オフセット、シルクスクリーン印刷法により０．１ｍｍ線幅程度までの印刷が可能であり、極端に精密パターンでない限り印刷法によるのが工程を省け、また効率も良く有利である。
【００１６】
金属箔をエッチング液を用いてエッチングして、印刷レジスト塗布部以外の部分の樹脂基材が露出するようにする（図５（Ｃ））。金属箔がアルミ箔である場合、エッチング液には、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）、炭酸ソーダ（Ｎａ₂ＣＯ₃）、燐酸（Ｈ₃ＰＯ₄）、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）の数％から２０％程度の濃度の液や、塩化第２鉄（ＦｅＣｌ₃）等を使用することができるが、塩化第２鉄の場合は鉄の析出物がパターン周囲に付着して良好なエッチングが困難となる。エッチング時間は、金属材質や厚みで異なるが、通常１〜２分から５分程度である。
【００１７】
エッチングの際には、エッチング液を噴射しても液が直接当たるのは金属箔の表面部分で、エッチング断面における下側部分ではエッチング液溜まりがあるか液が強く当たらないため、噴射液が強く作用することはない。そのため金属箔の頂部の腐食が促進されて側面が傾斜面になることになる。通常、傾斜角度は、図３（Ａ）におけるαが４５〜９０度程度となる。エッチング後、レジストを剥離してから基材全面をエッチング液で処理する。具体的にはコイル全面をエッチング液に浸漬（酸処理）すると、エッチングされたコイルの鋭角な部分は腐食が促進されるから鈍角または丸みを帯びることになる。この工程は、エッチング液を含んだ布、その他の柔らかい材質のものでコイル表面を撫でるようにしても良い。この処理は過度に行う必要はなく、例えば両肩部の角を円形の断面とする場合は、１３Ｃ部分の曲率半径が５〜２０μｍ程度となるものであれば良い。
【００１８】
水洗して乾燥後、図５（Ｄ）のように、アンテナコイル１３を得る。その後、図示はしないが、アンテナコイル接続端子面に必要な大きさにカットした異方性導電フィルムを仮接着した後、ＩＣチップ２０のバンプが両接続端子の位置に合致するように位置合わせし、ＩＣチップ上から熱圧をかけて装着する。ＩＣチップは異方性導電フィルムによりアンテナ上に固定されるとともに、バンプにより押圧された方向に導通を得ることができる。ＩＣチップの装着は異方性導電フィルムに限らず、異方性導電ペーストや非導電性ペースト、あるいは半田や半田バンプを溶融して装着する通常のフェイスダウン装着の手段であって良い。
アンテナコイル上全面に接着剤を使用して保護シートをラミネートして非接触データキャリアが完成する。
【００１９】
（その他の材質に関する実施形態）
▲１▼レジスト材料としては、一般的な回路形成用レジストやソルダーマスク用のソルダーレジストを用いてもよい。印刷レジスト、ドライフィルムレジスト、液状レジストももちろん使用することができる。樹脂組成としては、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルあるいはスチレン等の共重合体を成分とした感光性の光硬化性樹脂や、エポキシ、アクリル、ウレタン等の２液硬化性樹脂、塩ビ、塩酢ビ、環化ゴムやノボラック樹脂、カゼインに感光性を付与したものであっても良い。
【００２０】
▲２▼表面保護シートは、透明または不透明のプラスチックフィルムをラミネートして積層する。熱ラミネートの積層の他、接着剤を用いてラミネートしても良い。材質としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン等が使用でき、あるいはまた上質紙や合成紙をラミネートするものであっても良く、必要な印刷表示や装飾を予め設けておくこともできる。シートの厚みは強度、表面性能、コストの点で１０〜３００μｍ程度である。
▲３▼保護シートをラミネートするための接着剤は、保護シート材質等を考慮して適宜選択可能であるが、ポリエステル系、アクリル系、ウレタン系、ビニル系等のホットメルトタイプの熱可塑性接着剤の他、２液性架橋反応硬化型接着剤、湿気硬化型接着剤、ＵＶ硬化型接着剤等を使用することができる。
【００２１】
【実施例】
（実施例）
図２、図３、図５等を参照して本発明の非接触データキャリアの製造方法を説明する。厚み３８μｍの透明２軸延伸ポリエステルフィルムに２５μｍ厚のアルミニュウム箔１３ｆをドライラミネートしてアンテナ樹脂基材を準備した。
上記、アルミ箔表面に塩酢ビ系樹脂による印刷レジスト（ザ・インクテック株式会社製）１４Ｒを乾燥後の厚みが２μｍとなるようにグラビア印刷法により印刷して設けた。その後、５％の塩酸溶液を噴射して、アルミ露出部を２分間エッチングし、線幅２００μｍ、線間１５０μｍのアンテナコイルを得た。
この場合の傾斜角度αは約６０度であった。続いて、レジスト剥離後、１０％の苛性ソーダ溶液にアンテナコイルシートを１分間全面浸漬した後、水洗し乾燥した。これにより両肩部の角が曲率半径１０μｍに丸みを帯びたアンテナコイルを得た。
【００２２】
次いで、非導電性ペースト（ソニーケミカル株式会社製「ＹＫ５２０」）を使用して、ＩＣチップのバンプをフェイスダウンの状態にしてアンテナコイルの接続端部１３１，１３２に位置合わせして載置した。ＩＣチップ側から１５０°Ｃ、１．３×１０6 Ｐａ／チップで熱圧をかけてＩＣチップを装着した。なお、ＩＣチップはバンプがスパイク状の先端部をもつものを使用し、スパイク部分がアンテナ層に食い込むようにした。次に、ポリエステル系ホットメルト接着剤を介し、５０μｍ厚の２軸延伸ポリエステルフィルムをアンテナコイルシートに積層し、鏡面ステンレス板間にはさんだ後、プレス機に導入して１３５°Ｃ、０．５ＭＰａ、１２０秒間の条件で熱プレスしてラミネートした。その後、所定形状（５０ｍｍ×５０ｍｍ）に外寸カットして非接触データキャリアを完成した。
【００２３】
完成した非接触データキャリアは、保護シートとアンテナコイルシートとの間に気泡が混入せず、また、保護シートを十分な接着強度を持ってラミネートすることができた。
【００２４】
【発明の効果】
上述のように、本発明の非接触データキャリアの製造方法では、このような非接触データキャリアを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非接触データキャリアの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】アンテナコイルの断面形状を示す図である。
【図４】非接触データキャリアの他の例を示す平面図である。
【図５】非接触データキャリアの製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１０非接触データキャリア
１１基材
１３アンテナコイル
１７導通部材
１８保護シート
１９異方性導電フィルムまたは異方性導電ペースト
２０ＩＣチップ
１３１，１３２アンテナの両接続端部
２０１，２０２バンプ

Claims

樹脂基材と金属箔がラミネートされたデータキャリア用基材の金属箔面上にレジストを塗工する工程と、金属箔にエッチング液を噴射してエッチングする工程と、レジスト剥離後にコイル全面をエッチング液で処理してコイル断面の両肩部の角を曲率半径が５〜２０μｍの円形断面となるようにする工程と、アンテナコイル接続端子にＩＣチップを装着する工程と、アンテナコイル上全面に保護シートをラミネートする工程と、を有することを特徴とする非接触データキャリアの製造方法。
エッチング工程が、アルカリ性のエッチング液を使用するケミカルエッチングであることを特徴とする請求項１記載の非接触データキャリアの製造方法。
エッチング工程が、酸性のエッチング液を使用するケミカルエッチングであることを特徴とする請求項１記載の非接触データキャリアの製造方法。