JPWO2010004644A1 - Ｉｃタグ装置 - Google Patents
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Abstract
ＩＣチップと基板パターンを接続する部分の金属部分とアンテナを形成する金属部分が別の材料で形成されて相互接続されていることを特徴とするＩＣタグ装置である。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と大きな面積成分をもつＩＣタグのアンテナ部分を経済的に実現すべく異種の金属で実現するため、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。
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。
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
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１０１ 第１アンテナ
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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。
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。
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。
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 (8)
- 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、
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ことを特徴とするＩＣタグ装置。 - 請求項１記載のＩＣタグ装置において、
前記第２金属部材は前記第１金属部材より酸化による腐食の耐性が強いことを特徴とするＩＣタグ装置。 - 請求項１記載のＩＣタグ装置において、
前記第１金属部材はアルミニウム箔であり、
前記第２金属部材は金膜であることを特徴とするＩＣタグ装置。 - 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ることを特徴とするＩＣタグ装置。 - 請求項４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。 - 請求項４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。 - 請求項４記載のＩＣタグ装置において、
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。 - 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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