JP5088544B2

JP5088544B2 - 無線ｉｃデバイスの製造方法

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Publication number: JP5088544B2
Application number: JP2007217120A
Authority: JP
Inventors: 優輝伊藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-08-23
Also published as: JP2009053741A

Description

本発明は無線ＩＣデバイスの製造方法に関し、例えばＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる非接触型無線ＩＣタグ等の無線ＩＣデバイスの製造方法に関する。

従来、無線ＩＣチップと放射板とを備えた無線ＩＣデバイスが提案されている。

例えば特許文献１には、図５の平面図に示す無線ＩＣデバイスが開示されている。この無線ＩＣデバイスは、誘電体の基板１０４上に、放射板として主アンテナ素子１０１が形成され、無線ＩＣチップ１０５は主アンテナ素子１０４に電気的に導通するように接続される。また、主アンテナ素子と無線ＩＣチップ１０５とのインピーダンス整合を行うための補助アンテナ素子１０２や整合部１０３が、主アンテナ素子１０１に近接した状態で、基板１０４上に配置されている。
特開２００５−２４４７７８号公報

しかし、この無線ＩＣデバイスには次のような問題点がある。

（１）無線ＩＣチップ１０５と主アンテナ素子１０１もしくは補助アンテナ素子１０２とは、電気的に導通させる必要があり、無線ＩＣチップ１０５の実装を高精度に行う必要がある。そのため、高価な実装装置や、正確に実装するために時間を要する。

（２）補助アンテナ素子１０２を主アンテナ素子１０１と同一平面上に配置し、さらにそのサイズも大きいため、無線タグもサイズが大きくなる。

（３）アンテナ素子１０１，１０２や無線ＩＣチップ１０５は、むき出しの状態で配置されているため、耐環境性が悪い。

本発明は、かかる実情に鑑み、製造が容易で、小型化でき、耐環境性を向上することができる、無線ＩＣデバイスの製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成された無線ＩＣデバイスの製造方法を提供する。

無線ＩＣデバイスの製造方法は、（１）シート状の基材上に放射板を形成する第１の工程と、（２）前記放射板を形成した前記基材上に粘着層を形成する第２の工程と、（３）前記粘着層に、インダクタンス素子を含む給電回路基板に無線ＩＣチップが電気的に導通するように実装された電磁結合モジュールを実装する第３の工程と、（４）前記粘着層及び前記電磁結合モジュールを剥離シートで被覆する第４の工程とを含む。

上記方法によれば、放射板と無線ＩＣチップとのインピーダンス整合を行うための整合回路あるいは共振回路がインダクタンス素子を用いて給電回路基板に形成され、放射板と給電回路基板とが電磁界によって結合している無線ＩＣデバイスを、容易に製造することができる。

上記方法で製造された無線ＩＣデバイスは、剥離シートを剥がし、粘着層を物品に貼り付けて使用する。

また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成された他の無線ＩＣデバイスの製造方法を提供する。

無線ＩＣデバイスの製造方法は、（１）物品の表面に放射板を形成する第１の工程と、（２）前記放射板を形成した前記物品の前記表面に粘着層を形成する第２の工程と、（３）前記粘着層に、インダクタンス素子を含む給電回路基板に無線ＩＣチップが電気的に導通するように実装された電磁結合モジュールを実装する第３の工程と、（４）前記粘着層及び前記電磁結合モジュールを、基材で被覆する第４の工程とを含む。

上記方法によれば、無線ＩＣデバイスは、物品に貼り付けられた状態で製造される。包装紙や段ボール等の物品の印刷工程で放射板を同時に形成することで、工程を短縮することができる。

また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成された別の無線ＩＣデバイスの製造方法を提供する。

無線ＩＣデバイスの製造方法は、（１）物品の表面に放射板を形成する第１の工程と、（２）基材上に形成された粘着層に、インダクタンス素子を含む給電回路基板に無線ＩＣチップが電気的に導通するように実装された電磁結合モジュールを実装する第２の工程と、（３）前記粘着層及び前記電磁結合モジュールに、前記放射板を向けて前記物品の前記表面で被覆する第３の工程とを含む。

上記方法によれば、無線ＩＣデバイスは、物品に貼り付けられた状態で製造される。包装紙や段ボール等の物品の印刷工程で放射板を同時に形成することで、工程を短縮することができる。また、予め粘着層が形成されたシート基材を用いることによって、粘着層を形成する工程が省略でき、製造時間を短縮することができるので、量産に好適である。

また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成されたさらに別の無線ＩＣデバイスの製造方法を提供する。

無線ＩＣデバイスの製造方法は、（１）物品の表面に粘着層を形成する第１の工程と、（２）前記粘着層に、インダクタンス素子を含む給電回路基板に無線ＩＣチップが電気的に導通するように実装された電磁結合モジュールを実装する第２の工程と、（３）基材上に放射板を形成する第３の工程と、（４）前記粘着層及び前記電磁結合モジュールに、前記放射板を向けて前記基材で被覆する第４の工程とを含む。

上記方法によれば、無線ＩＣデバイスは、物品に貼り付けられた状態で製造される。

本発明によれば、小型化でき耐環境性を向上することができる無線ＩＣデバイスを、容易に製造することができる。

以下、本発明の実施の形態として、ＲＦ−ＩＤシステムに用いる無線ＩＣデバイスの実施例について、図１ａ〜図４ｃを参照しながら説明する。

＜実施例１＞実施例１の無線ＩＣデバイスについて、図１ａ〜図１ｄを参照しながら説明する。図１ａは、無線ＩＣデバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。図１ｂ〜図１ｄは、無線ＩＣデバイスの断面図である。

図１ｂに示すように、無線ＩＣデバイス１０は、基材３０の上に粘着層２６が形成され、粘着層２６には電磁結合モジュール２０が実装されている。放射板２８は、基材３０上に形成され、粘着層２６で覆われている。

次に、実施例１の無線ＩＣデバイスの製造方法について、図１ａを参照しながら説明する。

ロール５０からシート状の基材３１を矢印で示す方向に巻き出し、基材３１上に印刷機５１を用いて、所定の形状の放射電極を印刷した後、硬化装置５２を通過させて硬化させ、放射板２８を形成する。

基材３１には、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＰ、ＬＣＰ、ＰＩ等の樹脂系シート材、合成紙などの紙系シート材、金属蒸着フィルムなどを用いる。印刷機５１は、フレキソ、グラビア、スクリーン、ロータリースクリーン、オフセット、インクジェット等のタイプのものを用いる。放射板２８の印刷に用いるインキは、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属材料、導電性有機材料、又はレジストを含むものを用いる。硬化装置５２は、インキの種類に応じて、熱、紫外線、エッチングでインキを硬化させるものを選択する。

次いで、放射板２８を形成した基材３１上に、粘着層形成装置５３を用いて、放射板２８全体を覆うように粘着層２７を形成する。粘着層形成装置５３には、粘着性シートを貼り付けるもの、ポッティング装置、粘着剤を塗布するコータ、ドクターブレード装置等を用いる。

次いで、実装機５４を用いて、粘着層２７に電磁結合モジュール２０を実装する。このとき、後述するように、放射板２８に対して緩い精度で電磁結合モジュール２０を実装することができる。実装機５４には、テープ供給方式のものや、高速実装機を用いる。

次いで、粘着層２７及び電磁結合モジュール２０に、剥離シート１８を圧着し、粘着層２７及び電磁結合モジュール２０を剥離シート１８で被覆する。

次いで、図示していない切断工程によって、個品に切断して、無線ＩＣデバイスが完成する。

なお、粘着層に電磁結合モジュールを実装した直後に、粘着層を物品に貼り付ける場合などには、剥離シートを用いずに無線ＩＣデバイスを製造することが可能である。

図１ｂに示すように、無線ＩＣデバイス１０は、剥離シートを剥がし、粘着層２６が露出した状態で、図１ｄに示すように、粘着層２６が物品４０に貼り付けられる。

無線ＩＣデバイス１０は、貼り付けるまで剥離シートによって粘着層２６が露出しないので、取り扱いが容易である。基材３０の一部に放射板２８を形成することで、放射板２８を容易に形成することができる。粘着層２６を支持する基材３０が適宜な剛性を有するようにすれば、粘着層２６を物品４０に貼り付けることが容易になる。無線ＩＣデバイス１０を貼り付けたとき、基材３０が粘着層２６の片面全体を覆い、粘着層２６の露出を防ぐ。

粘着剤を厚く塗布し、電磁結合モジュールを粘着層に実装するときの圧力を調整することによって、図１ｃに示す無線ＩＣデバイス１０ａのように、電磁結合モジュール２０を粘着層２６ａに埋設してもよい。この場合、電磁結合モジュール２０の周囲の隙間を少なくし、あるいは無くすことにより、また、電磁結合モジュール２０の突出を減らし、あるいは無くして、無線ＩＣデバイス１０ａを物品に貼り付けたときの基材３０の表面の凹凸を減らし、あるいは無くすことにより、耐環境性や耐衝撃性が向上することができる。

粘着層の厚みは２ｍｍ以下、電磁結合モジュールと放射板との間の間隔は０．５ｍｍ以下とする。

粘着層の材質は、必要な耐環境性に優れたものを選択すればよい。例えば、容器や袋で一般的な包装部材であるＰＰやＰＥＴなど、低エネルギー表面状態の物品に貼り付ける場合には、接着力が強く、耐環境性に優れたアクリル系の粘着剤を選択することで、耐熱性（−４０〜１００℃、1分以内では−５５〜１２５℃まで)、耐薬品性(ｐＨ＝２〜１３、1分以内では強酸・強アルカリでも可能)等に優れる。また、ポリイミド等の高温用の物品に貼り付ける場合には、耐温度特性に優れたシリコーン系粘着剤、ゴム部材に貼り付ける場合にはゴム系粘着剤、強力な耐薬品性が必要な部分にはエポキシ系粘着剤を選択する。

電磁結合モジュール２０は、図１ｂ〜図１ｄに示すように、給電回路基板２２に不図示の無線ＩＣチップが実装され、無線ＩＣチップの周囲が樹脂２４でモールドされている。無線ＩＣチップは、フリップチップボンデイング、ダイボンディング、ワイヤボンディング等により実装され、給電回路基板２２に電気的に導通している。

故障しやすい無線ＩＣチップは、粘着層２６とは別の樹脂２４により覆われ、保護されるので、信頼性が向上する。樹脂２４は、電磁結合モジュール２０の実装時の吸着等が容易になるように、給電回路基板２２とは反対側の面２４ａが平面であるように形成することが好ましい。

給電回路基板２２は、例えば、セラミックや樹脂の多層基板であり、その内部には面内導体や層間接続導体によってインダクタンス素子を含む給電回路が形成され、給電回路が放射板と電磁界によって結合する。給電回路は、無線ＩＣチップが動作する動作周波数に対応する共振周波数を有する共振回路を含み、放射板２８と無線ＩＣチップとの特性インピーダンスを整合する。

なお、給電回路基板２２は、単層の基板であっても、給電回路基板の表面のみに給電回路が形成されてもよい。

放射板２８は、給電回路基板２２の給電回路から電磁界結合を介して供給される例えばＵＨＦ帯の送信信号を空中に放射し、かつ、受け取った受信信号を、電磁界結合を介して給電回路基板１２の給電回路に供給する。

放射板２８と給電回路基板２２とが電磁界により結合するので、放射板２８と給電回路基板２２とを導体で電気的に接続する場合よりも、給電回路基板２２と放射板２８との位置合わせ精度を緩和することができる。そのため、製造が容易になり、量産する上で好適である。また、無線ＩＣチップが放射板２８から電気的に絶縁されるので、放射板２８からの静電気などにより無線ＩＣチップが破壊されることを防ぐことができる。

実施例１の無線ＩＣデバイスは、電磁結合モジュール２０が放射板２８と電気的に接触せずに、近接しているだけで、ＲＦ−ＩＤ機能が動作することを利用しているため、以下の効果がある。
（１）電磁結合モジュールの搭載精度がラフでも十分に機能するため、製造工程の高速化が容易となり、電磁結合モジュールの搭載に要する時間を大幅に短縮できる。
（２）電磁結合モジュールを搭載する面は電磁結合モジュールの底面全体となるので、接着面積が大きく、十分な接着強度が得られ、追加の固定樹脂は不要となる。
（３）対象物への貼り付けの際に電磁結合モジュールが接する部分は強固に樹脂モールドされた面のため、破損しにくい。
（４）シート状の基材１枚のみで電磁結合モジュール及び放射板を保護でき、最も少ない部材数で対象物へ貼り付けることができ、低コスト化できる。また基材シート供給から検査や個品分割まで連続ラインで形成でき、工程が簡単になる。
（５）電磁結合モジュールとアンテナの間隔は２ｍｍ以下で通信でき、粘着層部分が凹むことでモジュールの凸部が目立たたず、さらに粘着層がモジュールより厚ければ、平らな構造が得られる。これにより破損防止効果が高い。
（６）電磁結合モジュールと放射板の間隔を０．５ｍｍ以下とすることで、安定した通信が可能となる。

＜実施例２＞実施例２の無線ＩＣデバイスについて、図２ａ〜図２ｃを参照しながら説明する。図２ａは、無線ＩＣデバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。図２ｂ及び図２ｃは、無線ＩＣデバイスの断面図である。

実施例２は、実施例１と略同様である。以下では相違点を中心に説明し、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用いる。

図２ｂに示すように、実施例２の無線ＩＣデバイス１２は、実施例１と異なり、放射板２８と基材３０との間に粘着層２６が配置され、基材３０と粘着層２６の間に電磁結合モジュール２０が配置されている。

実施例２の無線ＩＣデバイスは、図２ａに示す工程で製造する。

すなわち、無線ＩＣデバイスを貼り付けるダンボールや紙などの物品４０の表面に、インキを用いて放射電極を印刷した後、硬化させて、放射板２８を形成する。次いで、放射板２８を形成した物品４０の表面に、転写装置６３を用いて、粘着層２６を転写する。次いで、粘着層２６に電磁結合モジュール２０を実装する。次いで、粘着層２６及び電磁結合モジュール２０に、基材３０を圧着して貼り付け、被覆する。

以上の工程によって、図２ｂに示すように、物品４０に貼り付けられた無線ＩＣデバイス１２が完成する。無線ＩＣデバイス１２の基材３０は、電磁結合モジュール２０の厚みによって、その表面に凸部が形成される。

粘着層を厚くし、電磁結合モジュールを粘着層に実装するときの圧力を調整することによって、図２ｃに示す無線ＩＣデバイス１２ａのように、電磁結合モジュール２０を粘着層２６ａに埋設し、基材３０の表面を平らにすることができる。

実施例２の無線ＩＣデバイスは、実施例１で説明した（１）、（２）、（４）、（５）、（６）と同じ効果を有する。

また、実施例２の無線ＩＣデバイスは、実施例１で説明した（３）の効果の代わりに、
（３ａ）対象物とモジュールの間に粘着層があるため，緩衝材として機能する。
という効果を有する。

また、実施例２の無線ＩＣデバイスは、
（７）包装紙や段ボール等の印刷工程で放射電極を同時形成することで、工程を短縮できる。
という効果を有する。

＜実施例３＞実施例３の無線ＩＣデバイスについて、図３ａ〜図３ｃを参照しながら説明する。図３ａは、無線ＩＣデバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。図３ｂ及び図３ｃは、無線ＩＣデバイスの断面図である。

図３ｂに示すように、実施例３の無線ＩＣデバイス１４は、実施例１と異なり、放射板２８と基材３０との間に粘着層２６が配置され、放射板２８と粘着層２６の間に電磁結合モジュール２０が配置されている。

実施例３の無線ＩＣデバイスは、図３ａに示す工程で製造する。

すなわち、無線ＩＣデバイスを貼り付ける物品４０の表面に、インキを用いて放射電極を印刷した後、硬化させることにより、放射板２８を形成する。

また、予め粘着層２６が形成された基材３０を用意し、その基材３０の粘着層２６に電磁結合モジュール２０を実装する。

そして、放射板２８が形成された物品４０に、粘着層２６に電磁結合モジュール２０が実装されている基材３０を、物品４０の放射板２８が形成された表面に粘着層２６及び電磁結合モジュール２０を対向させた状態で圧着し、貼り合わせる。

以上の工程によって、図３ｂに示すように、物品４０に貼り付けられた無線ＩＣデバイス１４が完成する。無線ＩＣデバイス１４の基材３０は、電磁結合モジュール２０の厚みによって、その表面に凸部が形成される。

粘着層を厚くし、電磁結合モジュールを粘着層に実装するときの圧力を調整することによって、図３ｃに示す無線ＩＣデバイス１４ａのように、電磁結合モジュール２０を粘着層２６ａに埋設し、基材３０の表面を平らにすることができる。

実施例３の無線ＩＣデバイスは、実施例１で説明した（１）、（２）、（４）、（５）、（６）と同じ効果を有する。

実施例３の無線ＩＣデバイスは、実施例１で説明した（３）の効果はない。

また、実施例３の無線ＩＣデバイスは、実施例３で説明した（７）の効果を有する。

さらに、実施例３の無線ＩＣデバイスは、
（８）予め粘着層が形成された基材を用いることで、粘着層を形成する工程が省略でき、生産時間を短縮できるので、量産に好適である。
という効果を有する。

＜実施例４＞実施例４の無線ＩＣデバイスについて、図４ａ〜図４ｃを参照しながら説明する。図４ａは、無線ＩＣデバイスの製造工程を模式的に示す断面図である。図４ｂ及び図４ｃは、無線ＩＣデバイスの断面図である。

図４ｂに示すように、実施例４の無線ＩＣデバイス１６は、実施例１と同様に、基材３０と粘着層２６の間に放射板２８が配置されているが、実施例１と異なり、電磁結合モジュール２０が基材３０及び放射板２８と粘着層２６との間に配置されている。

実施例４の無線ＩＣデバイスは、図４ａに示す工程で製造する。

すなわち、物品４０の表面に、粘着層２６を転写する。次いで、粘着層２６に電磁結合モジュール２０を実装する。

これとは別に、基材３０上に放射電極を印刷し、硬化させることにより、放射板２８を形成する。

次いで、放射板２８が形成された基材３０を、放射板２８が物品４０上の粘着層２６及び電磁結合モジュール２０に対向する状態で、粘着層２６及び電磁結合モジュール２０に圧着して貼り合せる。

以上の工程によって、図４ｂに示すように、物品４０に貼り付けられた無線ＩＣデバイス１６が完成する。無線ＩＣデバイス１６の基材３０は、電磁結合モジュール２０の厚みによって、その表面に凸部が形成される。

粘着層を厚くし、電磁結合モジュールを粘着層に実装するときの圧力を調整することによって、図４ｃに示す無線ＩＣデバイス１６ａのように、電磁結合モジュール２０を粘着層２６ａに埋設し、基材３０の表面を平らにすることができる。

実施例４の無線ＩＣデバイスは、実施例１で説明した（１）〜（６）と同じ効果を有する。

＜まとめ＞以上に説明したように、無線ＩＣデバイスは、小型化でき耐環境性を向上することができる無線ＩＣデバイスを、容易に製造することができる。

すなわち、無線ＩＣチップと放射板との間に、両者のインピーダンスを整合させる回路を内蔵した給電回路基板が配置されている。給電回路基板を多層基板等で作製することにより、ＲＦ−ＩＤ用の無線ＩＣデバイスを小型にすることができる。

また、給電回路基板は放射板と電磁界的に結合しており、電気的に導通していない。そのため、給電回路基板と放射板との実装時の位置合わせ精度を緩和することができ、高価な実装機も不要である。

放射板表面の全面に粘着層が塗布され、その上に給電回路基板が実装されている。給電回路基板は放射板と電磁界結合するので、保護層上に給電回路基板を実装するだけでＲＦ−ＩＤとして動作する。放射板は、基材と粘着層の間に配置されるので、放射板の耐環境性を向上させることがでる。放射板表面の粘着層は、給電回路基板の接着用と、放射板の保護用とを兼ねているため、放射板用の保護膜を別途形成する工程が不要になる。

給電回路基板の裏面全面が接着面となるため、電極部分だけで接着する構造に比べ、接着強度を向上させることができる。

なお、本発明の無線ＩＣデバイスは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

無線ＩＣデバイスの製造工程を示す断面図である。（実施例１）無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例１）無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例１の変形例）無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例１）無線ＩＣデバイスの製造工程を示す断面図である。（実施例２）無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例２）無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例２の変形例）無線ＩＣデバイスの製造工程を示す断面図である。（実施例３）無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例３）無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例３の変形例）無線ＩＣデバイスの製造工程を示す断面図である。（実施例４）無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例４）無線ＩＣデバイスの断面図である。（実施例４の変形例）無線ＩＣデバイスの平面図である。（従来例）

符号の説明

１０，１０ａ無線ＩＣデバイス
１２，１２ａ無線ＩＣデバイス
１４，１４ａ無線ＩＣデバイス
１６，１６ａ無線ＩＣデバイス
１８剥離シート
２０電磁結合モジュール
２２給電回路基板
２４樹脂（保護部材）
２６粘着層
２８放射板
３１基材
４０物品

Claims

物品の表面に放射板を形成する第１の工程と、
前記放射板を形成した前記物品の前記表面に粘着層を形成する第２の工程と、
前記粘着層に、インダクタンス素子を含む給電回路基板に無線ＩＣチップが電気的に導通するように実装された電磁結合モジュールを実装する第３の工程と、
前記粘着層及び前記電磁結合モジュールを、基材で被覆する第４の工程と、
を含むことを特徴とする、無線ＩＣデバイスの製造方法。
物品の表面に放射板を形成する第１の工程と、
基材上に形成された粘着層に、インダクタンス素子を含む給電回路基板に無線ＩＣチップが電気的に導通するように実装された電磁結合モジュールを実装する第２の工程と、
前記粘着層及び前記電磁結合モジュールに、前記放射板を向けて前記物品の前記表面で被覆する第３の工程と、
を含むことを特徴とする、無線ＩＣデバイスの製造方法。
物品の表面に粘着層を形成する第１の工程と、
前記粘着層に、インダクタンス素子を含む給電回路基板に無線ＩＣチップが電気的に導通するように実装された電磁結合モジュールを実装する第２の工程と、
基材上に放射板を形成する第３の工程と、
前記粘着層及び前記電磁結合モジュールに、前記放射板を向けて前記基材で被覆する第４の工程と、
を含むことを特徴とする、無線ＩＣデバイスの製造方法。