JP5103526B2 - Icタグ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、紙、ケーブル、布などに大量に使われるIC(Integrated Circuit)タグ装置を信頼性よく、かつ経済的に形成することに関する。
RFID(radio frequency identification)の一種であるICタグ装置(インレット)はさまざまな用途に大量に使われる認識用装置として有用である。そのためICタグ装置を高信頼性で経済性よく実現する技術が提案されてきている。
特開2005−347635号公報(特許文献1)では、ICチップとアンテナの接続においてICチップを面電極構造にしてアンテナとの接続を行う技術が開示されている。また、特開2006−173190号公報(特許文献2)では、複数のICチップを同時に吸着して、複数のアンテナに同時に搭載する技術が開示されている。
なお、特開2005−109282号公報(特許文献3)では、ICタグ装置ではないが、電子部品においてリード線で端子を取り出す技術が開示されている。
特開2005−347635号公報 特開2006−173190号公報 特開2005−109282号公報
図1は本発明者が検討したICタグ装置(以下、単にICタグという)0を模式的に示す平面図であり、図2は図1のC−C’線におけるICタグ0を模式的に示す断面図である。なお、図1では位置関係を明確にするために透視した状態の構成部材を破線で示している。
ICタグ0は、主面とその反対の裏面に各々の外部電極(両面電極)を備えたICチップ10と、2つの矩形状の金属部材21、金属部材22を含んでなるアンテナによって構成されている。
アンテナは、金属部材21、22から構成される励振スリット型ダイポールアンテナである。これら金属部材21、22はA部でICチップ10を挟み込む構造で電気的に接続されており、B部ではICチップ10下の金属部材21とICチップ上の金属部材22が接続されている。金属部材21には、励振スリット25が形成されており、この励振スリット25の幅及び長さを変えることでアンテナとICチップ10のインピーダンスを整合することができる。
また、ICチップ10の主面(素子形成面)には半導体素子からなる回路(図示しない)が設けられており、さらに、それを覆う絶縁膜16が設けられている。この回路と、ICチップ10の主面上に設けられた外部電極13、およびICチップの裏面上に設けられた外部電極14が電気的に接続されている。A部において、ICチップ10は、外部電極13、14によって、異方導電性接着剤40に含有される導電粒子41を介してアンテナを構成する金属部材21、22に各々接続されている。また、B部において、異方導電性接着剤40に含有される導電粒子41を介して金属部材21と金属部材22とが接続されている。
ここでは、ICチップ10の外部電極13が金属部材22と、外部電極14が金属部材21と接続された構造を示したが、ICチップ10の上下面が反転した構造であっても、ICタグの性能に変わりはない。
また、金属部材21と金属部材22は各々基材23と基材24に支持されている構成を示している。金属部材21は基材23上で金属パターンとして形成されている。また、金属部材22は基材24上で金属パターンとして形成されている。なお、基材と金属パターンを合わせて基板という場合もある。
ICタグ0は、アンテナを構成する金属部材21、22によってICチップ10の外部電極13、14を挟み込んで接続する構造を有している。これによりICチップ10とアンテナの高精度な位置合わせが不要となり、さらにICチップ10の小型化に対しても何ら支障が生じないため、安価に生産することができる。
しかしながら、ICタグ0の製品コスト低減のために、金属部材21、22に金属として安価なアルミニウムを用いた場合、アルミニウムが酸化により腐食してしまい、特にICチップ10の外部電極13、14との接続不良が起こることが考えられる。さらに、ICチップ10もより小型・薄型化した場合、金属部材21、22に用いられるアルミニウムの酸化による腐食によって、ICチップ10の外部電極13、14との接続不良の発生率が高くなると考えられる。
その一方で、大半の面積を占めるアンテナ部分に用いられる金属部材21、22の材料を酸化による腐食の耐性が強い、例えば金を用いた場合、ICタグ0のコストを上昇させてしまう。
なお、本発明者は発明した結果に基づき、ICタグにおいて、高信頼性のためにアンテナを構成する第1金属部材と、ICチップと接続される金属パターンを構成する第2金属部材とを異なる材料とする観点で先行技術調査を行った。その結果、ICタグにおいては、前記特許文献1および前記特許文献2が抽出された。前記特許文献1はICタグのICチップと基板パターン(基板上の金属パターン)への接続をサンドイッチ状とするか、前記特許文献2は同時に複数のICタグのICチップの接続を図る効率改善かを主題とするものであり、高信頼性のために前記第1金属部材と前記第2金属部材とを異なる材料とする記載はない。また、前記特許文献3では、異種の金属を接続した電子部品について記載があるのみでICタグについての記載も示唆もされていない。
すなわち、ICタグを高信頼度でかつ経済的に形成するために、大半の面積を占めるアンテナ部分に注目した技術は開示されていない。また、紙漉き対応のICタグでは薄型のICチップを安定してサンドイッチ状に接続する必要があり、この部分に関して今まで課題解決した技術は開示されていない。
本発明の目的は、ICタグ装置の信頼性を向上することのできる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本発明の一実施の形態によるICタグ装置は、アンテナと、前記アンテナを用いた無線によりデータを送受信するICチップと、前記アンテナおよび前記ICチップが設けられる基板とを備えている。前記ICチップは前記基板上の金属パターンを介して前記アンテナと電気的に接続されており、前記アンテナを構成する第1金属部材と、前記金属パターンを構成する第2金属部材とが異なる材料である。
また、本発明の他の実施の形態によるICタグ装置は、アンテナを構成する一対の箔と、前記アンテナを用いた無線によりデータを送受信し、第1面上および前記第1面とは反対の第2面上のそれぞれに外部電極を有するICチップと、金属パターンをそれぞれ有する第1基板および第2基板とを備えている。前記第1基板上に前記一対の箔および前記ICチップが設けられ、前記ICチップ上に前記第2基板が設けられている。前記ICチップの前記第2面の前記外部電極と前記第1基板上の前記金属パターンとが電気的に接続され、前記第1基板上の前記金属パターンと前記一対の箔の一方とが電気的に接続され、前記ICチップの前記第1面の前記外部電極と前記第2基板上の前記金属パターンとが電気的に接続され、前記第2基板上の前記金属パターンと前記一対の箔の他方とが電気的に接続されている。前記一対の箔を構成する第1金属部材と、前記第1基板上の前記金属パターンおよび前記第2基板上の前記金属パターンを構成する第2金属部材とが異なる材料である。
また、本発明の他の実施の形態によるICタグ装置は、アンテナと、前記アンテナを用いた無線によりデータを送受信するICチップと、前記アンテナおよび前記ICチップが設けられる基板とをそれぞれ有する複数のICタグを備えている。前記ICチップは前記基板上の金属パターンを介して前記アンテナと電気的に接続されており、前記アンテナを構成する第1金属部材と、前記金属パターンを構成する第2金属部材とが異なる材料である。前記アンテナは前記第1金属部材からなる一対の箔である。また、前記複数のICタグの各々が一列に並んで設けられており、隣接する前記ICタグが前記一対の箔の一方または他方を共用して接続されている。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
ICタグ装置の信頼性を向上することができる。
本発明者が検討したICタグ装置を模式的に示す平面図である。 図1のC−C’線におけるICタグ装置を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施の形態におけるICタグ装置を模式的に示す平面図である。 図3のD−D’線におけるICタグ装置を模式的に示す断面図である。 図3の第1基板上に設けられる金属パターンの一例を模式的に示す平面図である。 図3の第1基板上に設けられる金属パターンの他の一例を模式的に示す平面図である。 図3のICタグ装置の構成を示す回路ブロック図である。 図3のICタグ装置を構成するICチップを模式的に示す平面図である。 図3のICタグ装置を構成するICチップを模式的に示す側面図である。 本発明の一実施の形態における製造工程中のICタグ装置を模式的に示す平面図である。 図10のICタグ装置を模式的に示す断面図である。 図10に続く製造工程中のICタグ装置を模式的に示す平面図である。 図12のICタグ装置を模式的に示す断面図である。 図12に続く製造工程中のICタグ装置を模式的に示す平面図である。 図14のICタグ装置を模式的に示す断面図である。 図14に続く製造工程中のICタグ装置を模式的に示す平面図である。 図16のICタグ装置を模式的に示す断面図である。 本発明の他の実施の形態におけるICタグ装置を模式的に示す平面図である。 図18のD−D’線におけるICタグ装置を模式的に示す断面図である。 図18の第1基板上に設けられる金属パターンの一例を模式的に示す平面図である。 本発明の他の実施の形態におけるICタグ装置を模式的に示す平面図である。 図21のD−D’線におけるICタグ装置を模式的に示す断面図である。
符号の説明
0 ICタグ
10 ICチップ
13、14 外部電極
16 絶縁膜
21、22 金属部材
23、24 基材
25 励振スリット
40 異方導電性接着剤
41 導電性粒子
100 ICタグ
101 第1アンテナ
102 第1基板
103 第2アンテナ
104 印刷スペーサ
105 ICチップ
106 第2基板
107 第2接着剤
108 第1接着剤
109 金属パターン
110 励振スリット
120 アンテナ
121 シリコン基板
122、123 外部電極
124 絶縁膜
150 整流回路
151 クロック回路
152 ロジック回路
153 メモリ回路
200 ICタグ
201 第1アンテナ
203 第2アンテナ
204 第1基板
205 ICチップ
206 印刷スペーサ
207 折り返した第1基板(第2基板)
208 折り返した第1基板の接着剤
209 第1基板の接着剤
210 金属パターン
300 ICタグ装置
302 第3アンテナ
304 第3基板
305 第2ICチップ
306 第2印刷スペーサ
307 折り返した第3基板
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
(実施の形態1)
図3は本実施の形態におけるICタグ100を模式的に示す平面図であり、図4は図3のD−D’線のICタグ100を模式的に示す断面図である。図3では位置関係を明確にするために透視した状態の構成部材を破線で示している。
また、図5は図3の第1基板102上に設けられる励振スリット110を有する金属パターン109の一例を模式的に示す平面図であり、図6は図3の第1基板102上に設けられる金属パターン109の他の一例を模式的に示す平面図である。図5および図6では位置関係を明確にするためにICチップ105、第2基板106、第1アンテナ101および第2アンテナ103を破線で示している。
本実施の形態におけるICタグ100は、主面(第1面)とその反対の裏面(第2面)に各々の外部電極を備えたICチップ105と、一対の金属部材からなるアンテナによって構成されている。以下では、2つの矩形状の金属部材を第1アンテナ101と第2アンテナ103として説明する。これら第1アンテナ101と第2アンテナ103を用いた無線によりデータを送受信するものがICチップ105となる。
例えば3mm×8mmの矩形状の第1基板102上には第1接着剤108が設けられている。この第1基板102上には図5または図6に示すような金属パターン109が設けられている。第1基板102は例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂からなり、第1接着剤108は例えば異方導電性接着剤からなる。また、金属パターン109を構成する金属部材は例えば金膜である。
この第1接着剤108を介して例えば3mm×30mmの矩形状の第1アンテナ101の一端(短手)が第1基板102上の金属パターン109と電気的に接続されている。これにより第1基板102の一端(短手)から第1アンテナ101が延伸するように設けられている。同様に、例えば3mm×30mmの矩形状の第2アンテナ103の一端(短手)が第1基板102上の金属パターンと電気的に接続されている。これにより第1基板102の他端(第1アンテナ101が設けられている端とは反対の端)から第2アンテナ103が延伸するように配置されている。このように、第1基板102上にはアンテナがブリッジ状に設けられている。
この一対の第1アンテナ101および第2アンテナ103を構成する金属部材は例えばアルミニウム箔(アルミホイル)からなる。本発明者が検討したICタグ0のように、基材23上に設けた金属部材によりアンテナを構成することもできる。しかしながら、薄型化を考慮した場合、アンテナを一対の箔(例えばアルミニウム箔)で構成することによって、基材を必要とせずにアンテナを構成することができる。また、アンテナを構成する一対の箔を支持する基板としてICチップ105が設けられる第1基板102を用いて、小型化も図ることができる。
また、第1基板102上には異方導電性接着剤である第1接着剤108を介してICチップ105が設けられており、ICチップ105の裏面の外部電極が第1基板102上の金属パターンと電気的に接続されている。これによりICチップは第1基板102上の金属パターンを介して第1アンテナ101と電気的に接続されている。第1基板102の金属パターンは金属部材として金を用いているため、酸化による腐食の耐性がアルミニウムより強くすることができる。
例えば1mm×3mmの矩形状の第2基板106上には第2接着剤107が設けられている。この第2基板106上には全面に金属パターン(図示しない)が設けられている。第2基板106は例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂からなり、第2接着剤107は例えば異方導電性接着剤からなる。また、金属パターンを構成する金属部材は例えば金膜である。
この第2基板106上には異方導電性接着剤である第2接着剤107を介してICチップ105が設けられている。言い換えると、ICチップ105上には第2接着剤107を介して第2基板106が設けられている。したがって、ICチップ105の主面の外部電極が第2基板106上の金属パターンと電気的に接続されている。
本実施の形態では、ICチップ105の外部電極と、第1基板102の金属パターン109および第2基板106の金属パターンとの電気的接続は、第1接着剤108、第2接着剤107を構成する異方導電性接着剤中の導電性粒子を介する場合を考慮している。しかしながら、ICチップ105をさらに小型化することによって、導電性粒子を介する電気的接続が困難なことも考えられる。その場合は、ICチップ105の外部電極と、第1基板102の金属パターン109および第2基板106の金属パターンとを直接接続して電気的接続を確保することができる。
また、本実施の形態では、第1基板102上の金属パターン109として図5および図6の2つの例を示している。図5で示す励振スリット110は、ICチップ105の寄生容量と第1アンテナ101および第2アンテナ103のインダクタンスを考慮して設計される。しかしながら、ICチップ105をさらに小型化することによって、ICチップ105の寄生容量が小さくなると、励振スリットがなくとも共振することが考えられる。このため、図6では励振スリットを用いない場合を示している。
また、本実施の形態におけるICタグ100では、ICチップ105を囲む例えばリング状の印刷スペーサ104が基板102上に設けられている。印刷スペーサ104は例えばプラスチックなど電気的に絶縁性をもつものである。この印刷スペーサ104により、第1基板102と第2基板106とが平面視(図3参照)で重なる領域において、印刷スペーサ104のある領域およびそれに囲まれているICチップ105のある領域(A部)で第1基板102と第2基板106とのショートを防止することができる。
一方、印刷スペーサ104の無い領域(B部)で第1基板102と第2基板106が電気的に接続されている。B部における第1基板102と第2基板106は、第1接着剤108および第2接着剤107の加圧、収縮などにより電気的に接続されている。これによりICチップは第2基板106上の金属パターンを介して第2アンテナ103と電気的に接続されている。第2基板106の金属パターンは金属部材として金を用いているため、酸化による腐食の耐性がアルミニウムより強い。
本実施の形態におけるICタグ100は、アンテナ(第1アンテナ101−第2アンテナ103対)と、その第1アンテナ101−第2アンテナ103対を用いた無線によりデータを送受信するICチップ105と、第1アンテナ101−第2アンテナ103対およびICチップ105が設けられる第1基板102とを備えている。ICチップ105は第1基板102および第2基板106上の金属パターンを介して第1アンテナ101−第2アンテナ103対と電気的に接続されている。
さらに、ICタグ100では、第1アンテナ101−第2アンテナ103対を構成する第1金属部材がアルミニウム箔であり、第1基板102および第2基板106の金属パターンを構成する第2金属部材が金膜であり、第1金属部材と第2金属部材とが異なる材料としている。
第1基板102および第2基板106の金属パターンを構成する第2金属部材をアルミニウムから構成した場合、アルミニウムの酸化により腐食してしまい、特にICチップの外部電極との接続不良が起こることが考えられる。さらに、より小型・薄型化したICチップの場合、第2金属部材に用いられるアルミニウムの酸化による腐食によって、ICチップの外部電極との接続不良の発生率が高くなると考えられる。その一方で、大半の面積を占めるアンテナ部分に用いられる第1金属部材を、第2金属部材(金属パターン)と同様に腐食の耐性が強い、例えば金を用いた場合、ICタグの製品コストを上昇させてしまう。
そこで、本実施の形態では、アンテナを構成する第1金属部材と、ICチップと接続される基板の金属パターンを構成する第2金属部材とを異なる材料にしている。すなわち、ICタグの構成部分を薄型で高信頼度のICチップと基板接続を効率よく行う部分(第2金属部材)と大きな面積成分をもつICタグのアンテナ部分(第1金属部材)を経済的に実現すべく異種の金属で実現している。これにより、ICタグとして高信頼度でありながら、経済的に実現することが可能となる。
以下、本実施の形態におけるICタグ100について具体的に説明する。第1アンテナ101は第1基板102に接続されていて、第2アンテナ103も第1基板102に接続されている。印刷スペーサ104はICチップ105が薄いために第1基板102と第2基板106がサンドイッチ状になってショートしないようにするためのものである。第1接着剤108は第1基板102に付着されていて、第1アンテナ101および第2アンテナ103と、ICチップ105と、第2基板106との接続に用いられる。第2接着剤107は第2基板106に付着されていて、第1基板102と第2基板106のサンドイッチ状の接着を強固にするために使用される。
本発明者が検討したICタグ0では、基材23、24の金属部材21、22をアンテナまで兼用することによって、アンテナの役割を果たしてきた。
ICタグの信頼性を確保するためには、基材(本実施の形態でいう第1基板、以下同じ)の金属パターン(第2金属部材)とICチップの接続が重要であって、そのために基材(第1基板)の金属パターンは金のような導通抵抗が経年変化しない材料が望ましい。ただし、金の材料は高価であって、全体のICタグのなかで大きな面積を占めるアンテナまで兼用すると金の材料の占める部分が多くなって全体のICタグの価格が上昇してしまうという影響が出てくる。
本発明では、アンテナ部分(第1金属部材)には安価な材料を用いて、信頼性を必要とする部分(第2金属部材)のみに高価な材料を使う方法を示している。安価な材料とは、アルミホイル、アルミ蒸着紙のようなものを示している。高価な材料とは金、プラチナ、銀などであり、導電性が優れ経年変化が起こらないものである。
アンテナの形状は各種あるが、2.45GHz帯では、ダイポールアンテナとなることが多い。そのため、矩形状の形状をしていることが多い。ここでは、形状および材料については本発明で規定をすることはない。
本発明では、高い信頼性をもたせる部分がICチップをサンドイッチ状に挟み込むことを特徴となっている。すなわち、ICチップの主面および裏面のそれぞれの外部電極は、第1基板102の金属パターン109および第2基板106の金属パターンによりサンドイッチ状に挟まれている。この構造はすでに本発明者が検討したICタグでも明らかになっているように、ICチップと基板との接続を高信頼度で行うために必要な条件をもっている。
外部電極面積がICチップサイズと同じサイズとすることができるため、接触面積を最大限まで大きくとることが可能となる。このために、接触抵抗を小さくすることが可能となり、特性の改善も行うことができる。
第1基板102と第2基板106の金属材料でICチップ105の表および裏の電極材料と接着剤を介して接続する。接着剤は熱硬化性をもっているために、高温から室温にもどるときに収縮する。この収縮によって、第1基板102と第2基板106の間の接続が強固になる。
薄型のICチップでもこの収縮は強固である。ICチップが1から10ミクロンのように薄くなると第1基板102と第2基板106の金属材料の間でショートする可能性がある。そのために、ICチップ105を囲み、第1基板102と第2基板106との間に設けられる印刷スペーサ104を用意する。印刷スペーサ104の材料はプラスチックなど電気的に絶縁性をもつものである。印刷スペーサ104の形状は図3のように、リング状となっていてICチップ105はそのリングの中に搭載されるようになる。すなわち、ICチップ105の回りには、印刷スペーサがあることになり、ICチップが薄くなってもICチップの周囲で、第1基板と第2基板がショートすることはない。また、印刷スペーサ104の厚さはICチップと同じか少し薄めになっている。
このようにICチップは両面電極であり、薄くなっても高信頼度でサンドイッチ状に接続されている。この部分は比較的少ない面積で実現できるために、構造が複雑で高価な材料の使用であっても経済的に実現できる。
図7は図3のICタグ100の構成を示す回路ブロック図である。本実施の形態におけるICタグ100は、前述した第1アンテナ101−第2アンテナ103対から構成されるアンテナ120と、アンテナ120を用いた無線によりデータを送受信するICチップ105とを備えている。
ICチップ105は、整流回路150、クロック回路151、ロジック回路152、メモリ回路153などから構成されている。アンテナ120から入力された無線は、整流回路150において整流されて直流電圧を発生する。クロック回路151は無線に乗せられてきた信号からクロックを抽出するものである。ロジック回路152はデータの書き込みや読出し等を制御する。メモリ回路153はカウンタ、デコーダ、メモリセル等から構成されている。
このように、ICチップ105の内部回路は、振幅が連続的に変化するアナログ信号によって動作する、整流回路150、クロック回路151などのアナログ回路と、アナログ信号を0と1に変換したデジタル信号によって動作する、ロジック回路152、メモリ回路153などのデジタル回路から構成されている。この内部回路がICチップ105の主面(素子形成面)に形成されている。
図8は図3のICタグ100を構成するICチップ105を模式的に示す平面図であり、図9は図3のICタグ100を構成するICチップ105を模式的に示す側面図である。図8および図9では、ICチップ105は、シリコン基板121と、シリコン基板121の裏面上に設けられた外部電極123と、シリコン基板121の主面上に絶縁膜124を介して設けられた外部電極122とを有している。
シリコン基板121の主面には前述した内部回路が形成されている。また、シリコン基板121の主面上には例えばポリイミド樹脂等をコーティングすることによって、その全面に絶縁膜124が形成されている。この絶縁膜124には孔(図示しない)が設けられている。その孔を埋め込むとともに絶縁膜124上のほぼ全面上に外部電極122(バンプ電極ともいう)が設けられており、この外部電極122が内部回路と電気的に接続されていることとなる(図7参照)。また、シリコン基板121の裏面の全面上に外部電極123(裏面電極ともいう)が設けられており、この外部電極123が内部回路と電気的に接続されていることとなる(図7参照)。
外部電極122、123を構成する材料として、金を主成分とした金属部材を用いることができる。この場合、本実施の形態における第1基板102上の金属パターン109および第2基板106上の金属パターンを構成する金属部材も金を用いているので、同一材料により接続が強固とすることができる。
また、ICチップ105の主面および裏面のそれぞれ全面に外部電極122、123を設けることによって、外部電極122、123と、第1基板102上の金属パターン109および第2基板106上の金属パターンとの接続面積が増大する。これによりICチップ105がより小型化された場合であっても、接続抵抗を減少でき、また接続信頼性を向上することができる。
次に、本実施の形態におけるICタグの製造方法について図10〜図17を参照して説明する。なお、図11、図13、図15、および図17の断面図は、図3のD−D’線に対応したものである。
図10および図11に示すように、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂からなる第1基板102上に、例えば異方導電性接着剤からなる第1接着剤108を設ける。第1基板102には図5または図6に示したような金属パターン109が形成されている。金属パターン109は、例えばスパッタ技術によって堆積された金膜がエッチング技術によってパターニングされてなる。第1接着剤108の異方導電性接着剤は、例えばフィルム状であり、第1基板102上に接着する。
続いて、図12および図13に示すように、第1基板102上の所定の位置に第1アンテナ101および第2アンテナ103を設ける。具体的には、第1基板102上に、その一端(短手)から第1アンテナ101が延伸するように設ける。同様に、第1基板102上に、その他端(第1アンテナ101が設けられている端とは反対の端)から第2アンテナ103が延伸するように設ける。
続いて、図14および図15に示すように、第1基板102上のA部にICチップ105を設け、そのICチップ105を囲むようにリング状の印刷スペーサ104を設ける。
続いて、図16および図17に示すように、ICチップ105上に第2基板106を設ける。第2基板106には図示しないがその全面に金属パターンが形成されている。第2基板106の金属パターンは、例えばスパッタ技術によって堆積された金膜からなる。ICチップ105上に第2基板を設ける際に、第1基板102上のB部にかかるようにする。このB部において、第1基板102と第2基板106とが接続されるからである。
その後、例えば、温度180℃、加重2Nの条件で20秒間圧着することによって、図3および図4に示したICタグ100を得ることができる。
(実施の形態2)
前記実施の形態1では、図3および図4に示したように、2つの基板(第1基板102、第2基板106)を用いて、その間にICチップ105をサンドイッチ状に挟む構造について説明した。本実施の形態では、1つの基板を用いて、その基板の一部を折り返すことによってICチップをサンドイッチ状に挟む構造について説明する。なお、ICタグ装置を構成する部材は前記実施の形態1と同様のものを用いることができる。
図18は本実施の形態におけるICタグ200を模式的に示す平面図であり、図19は図18のD−D’線のICタグ200を模式的に示す断面図である。図18では位置関係を明確にするために透視した状態の構成部材を破線で示している。
また、図20は図3の第1基板204上に設けられる金属パターン210の一例を模式的に示す平面図である。図20では位置関係を明確にするためにICチップ205、折り返した第1基板207(第2基板)を破線で示している。例えば、第1基板204の一部に切り込みを入れ、それを折り返すことによって折り返した第1基板207を形成することができる。
本実施の形態におけるICタグ200は、アンテナ(第1アンテナ201−第2アンテナ203対)と、その第1アンテナ201−第2アンテナ203対を用いた無線によりデータを送受信するICチップ205と、第1アンテナ201−第2アンテナ203対およびICチップ205が設けられる第1基板204とを備えている。第1アンテナ201および第2アンテナ203は各々矩形状の第1金属部材(例えば、アルミニウム箔)から構成されている。ICチップ205は第1基板204およびその一部が折り返した第1基板207(第2基板)上の第2金属部材から構成される金属パターン210を介して第1アンテナ201−第2アンテナ203対と電気的に接続されている。
また、ICタグ200では、第1アンテナ201−第2アンテナ203対を構成する第1金属部材がアルミニウム箔(アンテナは一対の箔から構成される)であり、第1基板204およびその一部が折り返した第1基板207の金属パターン210を構成する第2金属部材が金膜であり、第1金属部材と第2金属部材とが異なる材料としている。
また、ICチップ205の主面(第1面)および裏面(第2面)のそれぞれの外部電極(図示しない)は、第1基板204の金属パターンおよびその一部が折り返した第1基板207(第2基板)の金属パターン210によりサンドイッチ状に挟まれている。
以下、本実施の形態におけるICタグ200について具体的に説明する。第1アンテナ201は第1基板204に接続されていて、第2アンテナ203も第1基板204に接続されている。印刷スペーサ206はICチップ205が薄いために第1基板204と折り返した第1基板207がサンドイッチ状になってショートしないようにするためのものである。第1基板の接着剤209は第1基板204に付着されていて、第1アンテナ201および第2アンテナ203と、ICチップ205と、折り返した第1基板207との接続に用いられる。折り返した第1基板の接着剤208は折り返した第1基板207に付着されていて、第1基板204と折り返した第1基板207のサンドイッチ状の接着を強固にするために使用される。
ICタグの信頼性を確保するためには、第1基板の金属とICチップの接続が重要であって、そのために第1基板の金属は金のような導通抵抗が経年変化しない材料が望ましい。ただし、金の材料は高価であって、全体のICタグのなかで大きな面積を占めるアンテナまで兼用すると金の材料の占める部分が多くなって全体のICタグの価格が上昇してしまうという影響が出てくる。
本発明では、アンテナ部分には安価な材料を用いて、信頼性を必要とする部分のみに高価な材料を使う方法を示している。安価な材料とは、アルミホイル、アルミ蒸着紙のようなものを示している。高価な材料とは金、プラチナ、銀などであり、導電性が優れ経年変化が起こらないものである。アンテナの形状は各種あるが、2.45GHz帯では、ダイポールアンテナとなることが多い。そのため、矩形状の形状をしていることが多い。ここでは、形状および材料については本発明で規定をすることはない。
本発明では、高い信頼性をもたせる部分がICチップをサンドイッチ状に挟み込むことを特徴となっている。すなわち、ICチップの主面および裏面のそれぞれの外部電極は、第1基板204の金属パターン210および折り返した第1基板207(第2基板)の金属パターン210によりサンドイッチ状に挟まれている。この構造はすでに本発明者が検討したICタグでも明らかになっているように、ICチップと基板との接続を高信頼度で行うために必要な条件をもっている。
本実施の形態では、サンドイッチ状に挟む構造での上側の基板は第1基板の一部をカットして折り返すことによって実現できる。この構造を採用すると、2枚の基板を準備することなく、1枚の基板を準備するのみでよい。サンドイッチ構造をとるために、1枚の基板を部分カットして折り返すことを行う。あらかじめ、基板には接着剤を塗布しておくことにより、折り返してもこの接着剤を有効に利用してICチップと基板の接着に有効に活用することができる。
接着剤の面積に較べて、ICチップの面積は小さいために、接着剤を加熱硬化して常温にもどるときの収縮効果を利用して、強固にICチップを基板に接着することができる。
ICチップの周囲は印刷スペーサをもつために、強い圧力で上または下から基板とICチップの間を押し付けても基板同士がショートすることはない。
ICチップは両電極構造であるために、ICチップの上面に1個の電極、下面に1個の電極しか持たない電極構造となっている。そのために、ICチップを基板に搭載するとき、ICチップが上下反転してもよい、ICチップが回転してもよい、ICチップがずれてもよいという特徴をもつ。
両面電極構造ではICチップサイズと同じ大きさまで電極の面積を増やすことができる。そのために接触面積を最大源にとることができて、入力の直列抵抗の低下、カップリグ容量の増大をはかることが可能となっている。
次に、ICチップの中の構造であるが、ICタグを経済的に形成するためには、電池を搭載しないパッシブ型のICタグ装置が有利であるため、空間の電磁波のエネルギ電圧に変換する回路が必要である。この回路は交流電流を整流して電流を容量に充電するものである。両面電極の両端子からの交流エネルギを変換するためにICタグチップの端子に接続された回路である。
(実施の形態3)
前記実施の形態2では、ICタグを単体として説明した。本実施の形態では、複数のICタグを用いて、テープ状に接続した構成について説明する。なお、ICタグ装置を構成する部材は前記実施の形態1、2と同様のものを用いることができる。
図21は本実施の形態におけるICタグ装置300を模式的に示す平面図であり、図22は図21のD−D’線のICタグ装置300を模式的に示す断面図である。図21では位置関係を明確にするために透視した状態の構成部材を破線で示している。
本実施の形態におけるICタグ装置300の1つのICタグは、アンテナ(第1アンテナ201−第2アンテナ203対)と、その第1アンテナ201−第2アンテナ203対を用いた無線によりデータを送受信するICチップ205と、第1アンテナ201−第2アンテナ203対およびICチップ205が設けられる第1基板204とを備えている。第1アンテナ201および第2アンテナ203は各々矩形状の第1金属部材(例えば、アルミニウム箔)から構成されている。ICチップ205は第1基板204およびその一部が折り返した第1基板207(第2基板)上の金属パターンを介して第1アンテナ201−第2アンテナ203対と電気的に接続されている。
また、ICタグ装置300の他のICタグは、アンテナ(第2アンテナ203−第3アンテナ302対)と、その第2アンテナ203−第3アンテナ302対を用いた無線によりデータを送受信するICチップ305と、第2アンテナ203−第3アンテナ302対およびICチップ305が設けられる第3基板304を備えている。第2アンテナ203および第3アンテナ302は各々矩形状の第1金属部材(例えば、アルミニウム箔)から構成されている。ICチップ305は第3基板304およびその一部が折り返した第3基板307上の金属パターンを介して第2アンテナ203−第3アンテナ302対と電気的に接続されている。
ここで、第1アンテナ201−第2アンテナ203対を構成する第1金属部材がアルミニウム箔(アンテナは一対の箔から構成される)であり、第1基板204およびその一部が折り返した第1基板207の金属パターンを構成する第2金属部材が金膜であり、第1金属部材と第2金属部材とが異なる材料としている。同様に、第2アンテナ203−第3アンテナ302対を構成する第1金属部材がアルミニウム箔(アンテナは一対の箔から構成される)であり、第3基板304およびその一部が折り返した第3基板307の金属パターンを構成する第2金属部材が金膜であり、第1金属部材と第2金属部材とが異なる材料としている。
このように、複数のICタグの各々を一列に並んで設け、隣接するICタグが第1金属部材(一対の箔)の一方または他方(本実施の形態では、第2アンテナ203)を共用として接続されている。
以下、本実施の形態におけるICタグ装置300について具体的に説明する。第1アンテナ201は第1基板204に接続されていて、第2アンテナ203も第1基板204に接続されている。印刷スペーサ206はICチップ205が薄いために第1基板204と折り返した第1基板207がサンドイッチ状になってショートしないようにするためのものである。
また、第2アンテナ203は第3基板304にも接続されていて、第3アンテナ302も第3基板304に接続されている。第2印刷スペーサ306は第2ICチップ305が薄いために第3基板304と折り返した第3基板307がサンドイッチ状になってショートしないようにするためのものである。
第2アンテナ203は第1基板204と第3基板304を共通電位で接続している。このように、ICチップを接続している基板とそれらの基板間を接続するアンテナを繰り返すことによってテープ状の媒体を形成することが可能となる。
このテープ状の媒体は紙漉きを行うために、紙の工程にホログラフのように漉きこむことができる。また、ケーブルの中にケーブル作成工程の一部として導入することができる。また、この媒体は布地に織り込むことも可能である。ICチップを搭載した基板との間は糸状の導体であってもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
本発明は、ICタグ装置、特に、紙やケーブルや布などに大量に使われるICタグ装置の製造業に幅広く利用されるものである。

Claims (4)

  1. アンテナを構成する一対の箔と、
    前記アンテナを用いた無線によりデータを送受信し、第1面上および前記第1面とは反対の第2面上のそれぞれに外部電極を有するICチップと、
    金属パターンをそれぞれ有する第1基板および第2基板とを備え、
    前記第1基板上に前記一対の箔および前記ICチップが設けられ、
    前記ICチップ上に前記第2基板が設けられ、
    前記ICチップの前記第2面の前記外部電極と前記第1基板上の前記金属パターンとが電気的に接続され、
    前記第1基板上の前記金属パターンと前記一対の箔の一方とが電気的に接続され、
    前記ICチップの前記第1面の前記外部電極と前記第2基板上の前記金属パターンとが電気的に接続され、
    前記第2基板上の前記金属パターンと前記一対の箔の他方とが電気的に接続され、
    前記一対の箔を構成する第1金属部材と、前記第1基板上の前記金属パターンおよび前記第2基板上の前記金属パターンを構成する第2金属部材とが異なる材料であり、
    前記ICチップより薄く、前記ICチップを囲むスペーサが前記第1基板と前記第2基板との間に設けられていることを特徴とするICタグ装置。
  2. 請求項記載のICタグ装置において、
    前記ICチップの前記第1面および前記第2面のそれぞれの前記外部電極は、前記第1基板の前記金属パターンおよび前記第2基板の前記金属パターンによりサンドイッチ状に挟まれることを特徴とするICタグ装置。
  3. 請求項記載のICタグ装置において、
    前記第2基板は前記第1基板の一部が折り返して構成され、
    前記ICチップの前記第1面および前記第2面のそれぞれの前記外部電極は、前記第1基板の前記金属パターンおよび前記第2基板の前記金属パターンによりサンドイッチ状に挟まれていることを特徴とするICタグ装置。
  4. アンテナと、前記アンテナを用いた無線によりデータを送受信するICチップと、前記アンテナおよび前記ICチップが設けられる基板とをそれぞれ有する複数のICタグを備え、
    前記ICチップは前記基板上の金属パターンを介して前記アンテナと電気的に接続されており、
    前記アンテナを構成する第1金属部材と、前記金属パターンを構成する第2金属部材とが異なる材料であり、
    前記アンテナは前記第1金属部材からなる一対の箔であり、
    前記複数のICタグの各々が一列に並んで設けられており、
    隣接する前記ICタグが前記一対の箔の一方または他方を共用して接続されていることを特徴とするICタグ装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285211A (ja) * 1999-03-29 2000-10-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非接触icカードにおけるコイル終端接続方法
JP2007241517A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Hitachi Chem Co Ltd 個体識別が可能な靴及びこれを利用したセキュリティシステム
JP2008042379A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Toppan Printing Co Ltd 無線タグ及び無線タグ用フレキシブル回路板
JP2008140398A (ja) * 2007-12-11 2008-06-19 Hitachi Chem Co Ltd Icカード

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285211A (ja) * 1999-03-29 2000-10-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非接触icカードにおけるコイル終端接続方法
JP2007241517A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Hitachi Chem Co Ltd 個体識別が可能な靴及びこれを利用したセキュリティシステム
JP2008042379A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Toppan Printing Co Ltd 無線タグ及び無線タグ用フレキシブル回路板
JP2008140398A (ja) * 2007-12-11 2008-06-19 Hitachi Chem Co Ltd Icカード

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