JP4883175B2 - 電子装置、電子装置が実装された電子機器、電子装置が装着された物品、および電子装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子装置、電子装置が実装された電子機器、電子装置が装着された物品、および電子装置の製造方法に関する。
従来より、プリント配線基板等のベースに回路チップが搭載されてなる電子装置が広く知られている。このような電子装置は、電子機器に内蔵されてこの電子機器を制御したり、あるいは単体として外部機器と情報をやり取りしたりする用途に用いられている。電子装置の一例として、リーダライタに代表される外部機器と、電波によって非接触で情報のやり取りを行う種々のRFID(Radio_Frequency_IDentification)タグが知られている。このRFIDタグの一種として、プラスチックや紙などからなるベースシート上に電波通信用の導体パターンとICチップが搭載された構成のものが提案されている(例えば、特開2001−156110号公報参照。)。このようなタイプのRFIDタグについては、物品などに貼り付けられ、その物品に関する情報を外部機器とやり取りすることで物品の識別などを行うという利用形態が考えられている。
図1は、従来技術のRFIDタグの一例を示す模式断面図である。
ここに示すRFIDタグ90は、折り曲げ可能な、例えばPETフィルム等からなるベース91上に、導体パターンからなるアンテナ92が形成されており、その上に回路チップ93が搭載されている。この回路チップ93には、アンテナ92を介して外部機器との間で情報を伝達するための回路が組み込まれている。この回路チップ93は、その下面に形成されている接続端子93aがはんだ付け等によりアンテナ92と電気的に接続され、さらに接着剤94でベース91上に固定されている。また、RFIDタグ90のベース91上には、回路チップ93を覆うポッティング剤95と、回路チップ93を取り囲んで配置された環状の補強体96が設けられている。さらに、ベース91、アンテナ92、回路チップ93、ポッティング剤95、および補強体96が組み合わされてなるタグ本体の全体が被覆材97によって覆われている。ポッティング剤95のうち、環状の補強体96の内側を埋めた内側部分95aが、回路チップ93上部を覆い、回路チップ93をベース91で封止している。
RFIDタグ90は、例えば衣服など柔軟な材質の物品に装着されて利用され、強い外力を受けることがある。RFIDタグ90では、回路チップ93の周辺にポッティング剤95、および補強体96が設けられており、回路チップ93が保護されている。このため、ベース91の厚み方向に圧力を受けても、回路チップ93自体の割れが防止される。
しかし、RFIDタグ90では、補強体96に強度を与えて回路チップ93の保護を強化しようとすると、補強体96周辺の部分が破壊されるおそれがある。例えば、ベース91に曲げ応力がかかると、アンテナ92の、補強体96から露出する部分(図1に破線の円で示す部分)に応力が集中してアンテナ92が断線するおそれがある。
そして、このような補強体96周辺の部分の破壊による問題はRFIDタグに限らず、柔軟性を有数するベースに回路チップが搭載された電子装置に共通の問題である。
本発明は、上記事情に鑑み、回路チップへの曲げ応力が低減され、かつ、導体パターンの断線も回避された電子装置、この電子装置が実装された電子機器、この電子装置が装着された物品、および電子装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の電子装置は、ベースと、
上記ベース上に配線された導体パターンと、
上記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
上記補強体の内側を埋めて上記回路チップ上部を覆い、この回路チップを上記ベース上で封止した封止体とを備えたことを特徴とする。
上記ベース上に配線された導体パターンと、
上記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
上記補強体の内側を埋めて上記回路チップ上部を覆い、この回路チップを上記ベース上で封止した封止体とを備えたことを特徴とする。
本発明の電子装置は、封止体が、環状の補強体の内側を埋めて回路チップ上部を覆い、回路チップを上記ベース上で封止した構造を有しているため、ベースが折り曲げられても回路チップに応力はかからずに済み、回路チップの割れや剥れが防止される。さらに、本発明の電子装置は、回路チップを囲んで配置された補強体が、基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有しているため、ベースの厚み方向に受ける力に対しては、変形が抑えられることによって回路チップを保護する一方、ベースが曲げられる力に対しては柔軟に変形するため、導体パターンの断線が抑えられる。
ここで、上記本発明の電子装置において、上記基材がエラストマからなるものであり、
支柱が金属材料からなるものであることが好ましい。
支柱が金属材料からなるものであることが好ましい。
ベースの厚み方向に延びる支柱が金属材料からなることによって、ベースの厚み方向に受ける力に対する剛性が強化される一方、ベースが曲げられる力に対しては柔軟に変形する。
また、上記本発明の上記電子装置は、上記導体パターンを通信用のアンテナとして機能させ、上記回路チップをこの導体パターンを介した無線通信を行わせるRFIDタグであってもよい。
商品やカードに取り付けられた状態で使用されるRFIDタグは、折り曲げられる場合が多いため、本発明の電子装置はRFIDタグに好適である。
また、上記目的を達成する本発明の電子機器は、電子装置と、この電子装置が実装された、この電子装置の動作によって駆動される機器本体部とを備えた電子機器であって、
上記電子装置が
ベースと、
上記ベース上に配線された導体パターンと、
上記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
上記補強体の内側を埋めて上記回路チップ上部を覆い、この回路チップを上記ベース上で封止した封止体とを備えたものであることを特徴とする。
上記電子装置が
ベースと、
上記ベース上に配線された導体パターンと、
上記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
上記補強体の内側を埋めて上記回路チップ上部を覆い、この回路チップを上記ベース上で封止した封止体とを備えたものであることを特徴とする。
本発明の電子機器では、例えば、電子機器自身の折曲げや、修理や点検の際に電子装置が折り曲げられても導体パターンの断線が抑えられるため、電子機器の信頼性が向上する。
また、上記目的を達成する本発明の電子装置が装着された物品は、電子装置と、この電子装置が装着された被装着物品とからなる物品であって、
上記電子装置が
ベースと、
上記ベース上に配線された導体パターンと、
上記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
上記補強体の内側を埋めて上記回路チップ上部を覆い、この回路チップを上記ベース上で封止した封止体とを備えたものであることを特徴とする。
上記電子装置が
ベースと、
上記ベース上に配線された導体パターンと、
上記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
上記補強体の内側を埋めて上記回路チップ上部を覆い、この回路チップを上記ベース上で封止した封止体とを備えたものであることを特徴とする。
例えばRFIDタグ等の電子装置が装着された物品は、電子装置ごと折り曲げられる場合があるが、この場合にも、回路チップの割れや剥れ、および導体パターンの断線が抑えられる。
また、上記目的を達成する本発明の電子装置の製造方法は、導体パターンが配線されたベースのこの導体パターンに回路チップを接続する接続工程と、
接着剤を上記回路チップ上部を覆って塗布する接着剤塗布工程と、
基材環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体を、上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置し、接着剤がこの補強体の少なくとも内側を埋めた状態とする補強体配置工程と、
上記接着剤を硬化させることによって、この接着剤に上記回路チップを上記ベース上で封止させるとともに、上記補強体をこのベースに固定させる硬化工程とを有することを特徴とする。
接着剤を上記回路チップ上部を覆って塗布する接着剤塗布工程と、
基材環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体を、上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置し、接着剤がこの補強体の少なくとも内側を埋めた状態とする補強体配置工程と、
上記接着剤を硬化させることによって、この接着剤に上記回路チップを上記ベース上で封止させるとともに、上記補強体をこのベースに固定させる硬化工程とを有することを特徴とする。
本発明の電子装置の製造方法では、ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散した補強体を、上記ベース上に、回路チップを囲んで配置し、補強体の内側を埋めた状態の接着剤を硬化させることによって、ベースの厚み方向に受ける力に対する剛性を有し、ベースが曲げられる力に対しては柔軟に変形する電子装置を製造することができる。
以上説明したように、本発明によれば、回路チップへの曲げ応力の集中を避けながら、導体パターンへの応力集中も回避される。
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図2および図3は、本発明の電子装置の一実施形態であるRFIDタグを示す、それぞれ断面図および平面図である。なお、図2の断面図には、構造を見やすくするため、RFIDタグの中央部分が図3の平面図に比べ拡大して示されている。
この図2および図3に示すRFIDタグ10は、図1に示すRFIDタグ90とは補強体の構造が異なり、この点を除き、図1に示すRFIDタグ90と同様である。すなわち、可焼性のベース11上にアンテナ12が形成されるとともに回路チップ13が搭載され、その回路チップ13が接着剤14で固定されている。また、ベース11上には、回路チップ13の上部を覆うポッティング剤15と、回路チップ13を取り囲んで配置された環状の補強体16が設けられている。さらに、ベース11、アンテナ12、回路チップ13、ポッティング剤15、および補強体16が組み合わされてなる装置の全体が被覆材17によって覆われている。なお、図3の平面図では、内部構造の見易さのため、被覆材17の図示が省略されている。
補強体16は、円環状の外形を有しており、基材16a中にベース11の厚み方向に延びる複数の支柱16bが分散してなる内部構造を有している。基材16aはゴム等のエラストマからなり、支柱16bは金属材料からなる針状であり、基材16aを厚み方向に貫いて延びている。
ポッティング剤15は、補強体16の内側を埋めた内側部15aと、補強体16を外側から囲む外側部15cとに区画されている。ポッティング剤15のうち、補強体16の内側を埋めた内側部15aは、回路チップ13上部を覆い、回路チップ13をベース11上で封止している。
ここで、アンテナ12が、本発明にいう導体パターンの一例に相当し、ポッティング剤15の内側部15aが、本発明にいう補強体の一例に相当する。
このRFIDタグ10は、回路チップを囲んで配置された補強体16が、基材16a中にベース11の厚み方向に延びる複数の支柱16bが分散してなる内部構造を有している。このため、補強体16は、ベース11の厚み方向、すなわち支柱が延びる方向に受ける力に対しては変形が抑えられ、回路チップ13を保護する一方、ベース11が曲げられる力に対しては柔軟に変形するため、アンテナ12の補強体16から露出した部分への応力集中が抑えられ、アンテナ12の断線が防止される。また、このRFIDタグ10は、補強体16に取り囲まれ、回路チップ13の上部が補強体16内部を埋めた、ポッティング剤15の内側部15aで覆われており、回路チップ13は、その内側部15aとベース11の協同により封止されている。このため、回路チップ13への応力集中も防止され、回路チップ13の割れや剥れ等も防止される。
続いて、RFIDタグの製造方法を説明する。
図4は、図2および図3に示すRFIDタグの製造方法を説明する図である。
図4のパート(a)からパート(e)までには、RFIDタグを製造する各工程が順に示されている。
RFIDタグ10を得るには、まず、図4のパート(a)に示す接続工程で、アンテナ12が配線されたベース11のアンテナ12に回路チップ13を接続する。
次に、図4のパート(b)に示す接着剤塗布工程で、熱硬化性の樹脂からなる液状のポッティング剤15pを回路チップ13上部を覆って塗布する。ポッティング剤15pは、回路チップ13の周辺にも塗布する。
次に、図4のパート(c)および(d)に示す補強体配置工程で、補強体16を、回路チップ13を囲うように位置合わせしてベース11上に搭載する。
ここで一旦、図5を参照して、補強体16の製造方法を説明する。
図5は、図4に示す補強体の製造方法を説明する図である。
補強体を製造するには、まず、図5のパート(a)に示すように、複数本の金属製の細長い棒を同じ向きに配置し、エラストマからなる基材によって円柱状にまとめる。次に、図5のパート(b)に示すように、円柱状にまとめられたものを円盤状にスライスする。次に、図5のパート(c)に示すように、円盤状にスライスされたものの中央に孔を開けることによって、基材16a中に複数の支柱16bが分散してなる補強体16が得られる。
再び図4を参照して説明を続ける。図4のパート(c)およびパート(d)に示すように、補強体16を、ポッティング剤15p中に沈み込ませるように配置するとポッティング剤15pは、補強体16の内側、補強体16の外側の2つの場所に分かれる。この後、パート(d)に示すように、ポッティング剤15pを加熱することによって、硬化させる。これにより、補強体16の内側には、内側部15aが形成される。
次に、図4のパート(e)に示す被覆工程で、ベース11を表裏面両側から被覆材17によって覆う。被覆材17は加熱および加圧することで密着する。被覆工程が完了すると、図2に示すRFIDタグ10が得られる。
続いて、上述したRFIDタグの応用例として、本発明の、電子装置が装着された物品の一実施形態である、RFIDタグ10が装着された衣服について説明する。
図6は、RFIDタグが装着された衣服の製造方法を説明する図である。
例えば、図2および図3に示すRFIDタグ10は、図6に示すように衣服5のタグ5aに貼り付け等によって装着される。そして、衣服5に装着されされたRFIDタグ10に、衣服5の属性を表わす情報が記憶される。例えば、JANコード等の衣服5の属性情報を情報書込装置6からRFIDタグ10に無線通信によって送信し、この属性情報を回路チップ13(図2参照)に記憶させる。
上述した実施形態では、電子装置としてRFIDタグの例を説明したが、本発明の電子装置はRFIDタグに限られず、例えば、可撓性のベースに回路チップが搭載されたプリント回路基板装置に適用できる。
図7は、本発明の一実施形態としてのプリント回路基板装置と、このプリント回路基板装置が実装された卓上計算機の概略を示す図である。
図7に示す卓上計算機7は、計算機本体部71と、計算機本体部71に実装されたプリント回路基板装置75とを有している。プリント回路基板装置75は、図2および3に示すRFIDタグ10と同様の構造を有している。すなわち、ベースとしてのフレキシブル印刷回路77(FPC77)に回路チップ76が搭載されており、また、図示は省略するが、FPC77上には、基材中にベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる補強体が回路チップを囲んで配置され、さらに、封止体が補強体の内側を埋めて回路チップ上部を覆い、回路チップ76をFPC77で封止した構造を有している。ただし、プリント回路基板装置75の回路チップは、計算機本体部71の制御機能を有する点と、FPC77上には、アンテナの代わりに回路チップ76と計算機本体部71との間で信号を伝達する配線パターンが配線されている点が、図2に示すRFIDタグ10と異なる。計算機本体部71には、各種表示を行う表示装部71aおよび操作キー71bが備えられており、回路チップ76の動作に基づいて駆動される。プリント回路基板装置75が実装された卓上計算機7は、計算機本体部71が撓ってもプリント回路基板装置75における配線パターンの断線が防止される。
なお、ここでは、卓上計算機7の計算機本体部71が撓う場合について説明したが、本発明はこれに限られず、例えば硬いケースを有する機器本体部に電子装置が曲がった状態で実装された電子機器や、修理や保守のため機器本体部から電子装置が取り出される際に電子装置が曲がりやすい電子機器にも適用可能である。また、本発明は卓上計算機に限られず、可撓性のベースに回路チップが搭載された電子装置が実装される携帯電話等、種々の電子機器に適用可能である。
また、上述した実施形態では、被覆材を有する例を説明したが、本発明の電子装置はこれに限られるものではなく、被覆材が設けられないものであってもよい。
また、上述した実施形態では、補強体の基材の材料としてエラストマの例を説明したが、本発明の電子装置はこれに限られるものではなく、基材の材料は、例えば、アクリル(PMAA)、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリプロピレン(PP)、ABS樹脂(ABS)、塩化ビニル樹脂(PVC)等の樹脂も採用可能である。
Claims (6)
- ベースと、
前記ベース上に配線された導体パターンと、
前記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
前記ベース上に前記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に前記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
前記補強体の内側を埋めて前記回路チップ上部を覆い、該回路チップを前記ベース上で封止した封止体とを備えたことを特徴とする電子装置。 - 前記基材がエラストマからなるものであり、
支柱が金属材料からなるものであることを特徴とする請求項1記載の電子装置。 - 前記電子装置が、前記導体パターンを通信用のアンテナとして機能させ、前記回路チップを該導体パターンを介した無線通信を行わせるRFIDタグであることを特徴とする請求項1記載の電子装置。
- 電子装置と、該電子装置が実装された、該電子装置の動作によって駆動される機器本体部とを備えた電子機器であって、
前記電子装置が
ベースと、
前記ベース上に配線された導体パターンと、
前記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
前記ベース上に前記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に前記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
前記補強体の内側を埋めて前記回路チップ上部を覆い、該回路チップを前記ベース上で封止した封止体とを備えたものであることを特徴とする電子機器。 - 電子装置と、該電子装置が装着された被装着物品とからなる物品であって、
前記電子装置が
ベースと、
前記ベース上に配線された導体パターンと、
前記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
前記ベース上に前記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に前記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
前記補強体の内側を埋めて前記回路チップ上部を覆い、該回路チップを前記ベース上で封止した封止体とを備えたものであることを特徴とする物品。 - 導体パターンが配線されたベースの該導体パターンに回路チップを接続する接続工程と、
接着剤を前記回路チップ上部を覆って塗布する接着剤塗布工程と、
基材環状の外形を有し、所定の基材中に前記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体を、前記ベース上に前記回路チップを囲んで配置し、接着剤が該補強体の少なくとも内側を埋めた状態とする補強体配置工程と、
前記接着剤を硬化させることによって、該接着剤に前記回路チップを前記ベース上で封止させるとともに、前記補強体を該ベースに固定させる硬化工程とを有することを特徴とする電子装置の製造方法。
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