JPWO2021106255A1 - Rficモジュール、rfidタグ及びそれらの製造方法 - Google Patents

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Abstract

RFICモジュール(101)は、基材(1)と、この基材(1)に搭載されたRFIC(2)と、基材(1)に形成され、アンテナに接続又は結合されるアンテナ側端子電極(11,12)と、基材(1)の第1面(MS11)及びRFIC(2)を覆う絶縁性の保護膜(3)と、を備え、保護膜(3)はホットメルト樹脂である。

Description

本発明は、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)モジュール、それを備えるRFID(Radio Frequency Identifier)タグ、及びそれらの製造方法に関する。
物品に付されたRFIDタグと、そのRFIDタグに対して読み書きするリーダライタとで構成されるRFIDシステムは、物品の情報管理システムとして用いられている。
特許文献1には、アンテナとして作用させる導体と、その導体に結合するRFICモジュールとを備えたRFIDタグが示されている。このようなRFIDタグは、所定の情報を記憶し、かつ所定の無線信号を処理するRFICチップと、高周波信号の送受信を行うアンテナ素子(放射体)とを備え、管理対象となる種々の物品(或いはその包装材)に貼着して使用される。
国際公開第2016/084658号
特許文献1等に示されるRFIDタグは、アンテナが形成された絶縁体フィルムにRFICモジュールが搭載されて構成されている。RFICモジュールは、RFICと、このRFICを搭載する基材とで構成されている。
従来のRFICモジュールは薄くて変形しやすいので、電子回路基板の製造時にチップ部品を真空吸着チャックで吸着して搬送するような方法ではハンドリング(ピックアンドプレース)できないので、製造効率が低く、製造コストが嵩む原因となっていた。
また、RFICモジュールの段階で、RFICの上部を樹脂で被覆すると、アンテナが形成された絶縁体フィルムに対する突出部が広くかつ高くなるので、RFIDタグに貼付されたラベル紙に対して文字等を印刷する際に、その突出部で文字のカスレや滲みが生じやすい。
本発明の目的は、電子回路基板の製造時にチップ部品に対して行われるピックアンドプレースと同様のハンドリングを可能としたRFICモジュール及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、アンテナが形成された絶縁体フィルムからRFIC搭載部の急激な突出を抑えたRFIDタグ及びその製造方法を提供することにある。
本開示の一例としてのRFICモジュールは、基材と、前記基材に搭載されたRFICと、前記基材に形成され、アンテナに接続又は結合されるアンテナ側端子電極と、前記基材の第1面及び前記RFICを覆う絶縁性の保護膜と、を備え、前記保護膜はホットメルト樹脂であることを特徴としている。
本開示の一例としてのRFIDタグは、柔軟性を有し、アンテナパターンが形成された絶縁体フィルムと、前記絶縁体フィルムの第1面に搭載されたRFICモジュールと、前記RFICモジュールが搭載された前記絶縁体フィルムの第1面を覆うラベル紙と、を備え、前記RFICモジュールは、基材と、前記基材に搭載されたRFICと、前記基材に形成され、アンテナに接続又は結合されるアンテナ側端子電極と、前記基材の第1面及び前記RFICを覆うホットメルト樹脂による絶縁性の保護膜と、を備え、前記保護膜は当該保護膜の軟化により、前記絶縁体フィルムと前記ラベル紙との間に拡がっていることを特徴としている。
本開示の一例としてのRFICモジュールの製造方法は、アンテナパターンへの接続用又は結合用の導体パターン及びRFIC接続用導体パターンがそれぞれ形成された、複数のRFICモジュール用の基材の第1面に、複数のRFICを搭載し、前記基材の第1面にホットメルト樹脂による保護膜を形成し、前記基材を加熱プレスすることで平坦化し、前記基材をRFICモジュールの単位に分離する。
本開示の一例としてのRFIDタグの製造方法は、アンテナパターンが形成された柔軟性を有する絶縁体フィルムの第1面にRFICモジュールが設けられたRFIDタグの製造方法であって、前記RFICモジュールは、基材と、前記基材に搭載されたRFICと、前記基材に形成され、アンテナに接続又は結合されるアンテナ側端子電極と、前記基材の第1面及び前記RFICを覆うホットメルト樹脂による絶縁性の保護膜と、を備え、前記絶縁体フィルムの第1面に前記RFICモジュールを搭載し、前記絶縁体フィルムの第1面にラベル紙又は剥離紙を覆って積層体を形成し、前記積層体を加圧加熱することで、前記保護膜を軟化させる。
本発明によれば、電子回路基板の製造時にチップ部品に対して行われるピックアンドプレースと同様のハンドリングを可能としたRFICモジュールが得られる。また、アンテナが形成された絶縁体フィルムからRFIC搭載部の急激な突出が抑えられ、ラベル紙に対して文字等を印刷する際に、その突出部での文字のカスレや滲みが抑制されたRFIDタグが得られる。
図1(A)は第1の実施形態に係るRFIDタグ201の平面図である。図1(B)は、RFIDタグ201が備えるRFICモジュール101の搭載部分の拡大平面図である。 図2は、図1(B)におけるX−Xラインでの、RFICモジュール101の断面図である。 図3はRFICモジュール101の基材1に形成されている導体パターンを示す平面図である。 図4はRFICモジュール101の回路図である。 図5(A)、図5(B)、図5(C)はRFICモジュール101の各製造段階での断面図である。 図6はRFICモジュールのマザーボード状態での概略平面図である。 図7(A)、図7(B)、図7(C)は、RFIDタグ201の各製造段階での断面図である。 図8(A)は第2の実施形態に係るRFIDタグ202の平面図である。図8(B)は、RFIDタグ202が備えるRFICモジュール102の搭載部分の拡大平面図である。 図9はRFICモジュール102の断面図である。 図10(A)、図10(B)、図10(C)は、RFIDタグ202の各製造段階での断面図である。
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明又は理解の容易性を考慮して、実施形態を説明の便宜上、複数の実施形態に分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせは可能である。第2の実施形態以降では第1の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
《第1の実施形態》
図1(A)は第1の実施形態に係るRFIDタグ201の平面図である。図1(B)は、RFIDタグ201が備えるRFICモジュール101の搭載部分の拡大平面図である。
RFIDタグ201は、アンテナ6と、このアンテナ6に結合するRFICモジュール101とで構成される。アンテナ6は絶縁体フィルム60と、この絶縁体フィルム60に形成された導体パターン61,62とで構成される。この導体パターン61,62は本発明に係るアンテナパターンに相当する。絶縁体フィルム60は例えばポリエチレンテレフタレート(PET)のフィルムであり、導体パターン61,62は例えばアルミニウム箔のパターンである。
導体パターン61は導体パターン61P,61L,61Cで構成され、導体パターン62は導体パターン62P,62L,62Cで構成される。導体パターン61,62はダイポールアンテナを構成する。
導体パターン61P,62PにはRFICモジュール101が搭載される。導体パターン61L,62Lはメアンダライン形状であって、インダクタンス成分の高い領域として作用する。また、導体パターン61C,62Cは平面形状であって、キャパシタンス成分の高い領域として作用する。このことにより、電流強度の高い領域のインダクタンス成分を大きくし、電圧強度の高い領域のキャパシタンス成分を大きくして、アンテナの導体パターン61,62の形成領域を縮小化している。
図2は、図1(B)におけるX−Xラインでの、RFICモジュール101の断面図である。このRFICモジュール101は、基材1と、この基材1の第1面MS11に実装されるRFIC2とを備える。基材1は例えばポリイミド等のフレキシブル基板である。RFIC2が実装された基材1の第1面MS11には保護膜3が被覆されている。この保護膜3はエチレン酢酸ビニル(EVA)系、ポリオレフィン系、熱可塑性ゴム系、ポリアミド系、のようなホットメルト樹脂である。基材1の第2面MS12にはカバーレイフィルム4が設けられている。このカバーレイフィルム4は例えばポリイミドフィルムである。
上記保護膜3を形成するホットメルト樹脂は、R&B法によって測定される軟化点(R&B式軟化点)が例えば60℃以上の樹脂材である。保護膜3は常温(室温)では硬く、表面は平坦である。
図3はRFICモジュール101の基材1に形成されている導体パターンを示す平面図である。図3において上部は基材1の上面に形成されている導体パターンの平面図であり、図3の下部は基材1の下面に形成されている導体パターンの平面図である。
基材1の上面には、RFIC側第1端子電極31、RFIC側第2端子電極32、第1インダクタL1の主要部の導体パターンL11、及び第2インダクタL2の主要部の導体パターンL21が形成されている。RFIC側第1端子電極31は上記導体パターンL11の一方端に繋がっていて、RFIC側第2端子電極32は上記導体パターンL21の一方端に繋がっている。これら導体パターンは例えば銅箔をフォトリソグラフィによってパターンニングしたものである。
基材1の下面には、アンテナ6の導体パターン61P,62Pに容量結合されるアンテナ側第1端子電極11及びアンテナ側第2端子電極12が形成されている。また、基材1の下面には、第1インダクタL1の一部の導体パターンL12、第2インダクタの一部の導体パターンL22、第3インダクタL3の導体パターン、第4インダクタL4の導体パターン及び第5インダクタL5の導体パターン(二点鎖線で囲む導体パターン)が形成されている。これら導体パターンも例えば銅箔をフォトリソグラフィによってパターンニングしたものである。
上記第1インダクタL1の一部の導体パターンL12の一方端及び第3インダクタL3の導体パターンの一方端は上記アンテナ側第1端子電極11に繋がっている。同様に、上記第2インダクタL2の一部の導体パターンL22の一方端及び第4インダクタL4の導体パターンの一方端は上記アンテナ側第2端子電極12に繋がっている。第3インダクタL3の導体パターンの他方端と、第4インダクタL4の導体パターンの他方端との間には第5インダクタL5の導体パターンが繋がっている。
第1インダクタL1の導体パターンL12の他方端と第1インダクタL1の主要部の導体パターンL11の他方端とはビア導体V1を介して接続されている。同様に、第2インダクタL2の導体パターンL22の他方端と第2インダクタL2の主要部の導体パターンL21の他方端とはビア導体V2を介して接続されている。
上記RFIC側第1端子電極31及びRFIC側第2端子電極32にRFIC2が搭載されている。つまり、RFIC2の端子21がRFIC側第1端子電極31に接続されていて、RFIC2の端子22がRFIC側第2端子電極32に接続されている。
第1インダクタL1及び第3インダクタL3は基材1の異なる層にそれぞれ形成され、且つコイル開口が重なる関係に配置されている。同様に、第2インダクタL2及び第4インダクタL4は基材1の異なる層にそれぞれ形成され、且つコイル開口が重なる関係に配置されている。そして、第2インダクタL2及び第4インダクタL4と、第1インダクタL1及び第3インダクタL3とは、RFIC2の搭載位置を基材1の面に沿って挟む位置関係に配置されている。
図4はRFICモジュール101の回路図である。RFICモジュール101はRFIC2とインピーダンス整合回路7とで構成されている。インピーダンス整合回路7は、RFIC側第1端子電極31、RFIC側第2端子電極32、アンテナ側第1端子電極11及びアンテナ側第2端子電極12に接続される。また、インピーダンス整合回路7は、第1インダクタL1、第2インダクタL2、第3インダクタL3、第4インダクタL4及び第5インダクタL5を含んで構成される。
第1インダクタL1は、図4に示した導体パターンL11,L12で構成され、第2インダクタL2は、図4に示した導体パターンL21,L22で構成される。第1インダクタL1はアンテナ側第1端子電極11とRFIC側第1端子電極31との間に接続されている。第2インダクタL2はアンテナ側第2端子電極12とRFIC側第2端子電極32との間に接続されている。第3インダクタL3の一端はアンテナ側第1端子電極11に接続されていて、第4インダクタL4の一端はアンテナ側第2端子電極12に接続されていて、第5インダクタL5は第3インダクタL3の他端と第4インダクタL4の他端との間に接続されている。
ここで、RFICモジュール101の製造方法について説明する。図5(A)、図5(B)、図5(C)はRFICモジュール101の各製造段階での断面図である。まず、図5(A)に示すように、基材1の第1面MS11及び第2面MS12に各種導体パターンを形成する。図5(A)では基材1の第2面MS12にアンテナ側第1端子電極11及びアンテナ側第2端子電極12が表れている。また基材1の第1面MS11にRFIC側第1端子電極31が表れている。その後、図5(B)に示すように、RFIC側第1端子電極31及びRFIC側第2端子電極32にRFIC2をはんだ付けすることにより表面実装する。その後、図5(C)に示すように、基材1の第2面MS12にカバーレイフィルム4を貼付する。また、基材1の上面にホットメルト樹脂のシートを載置し、加熱プレスする。このことにより、厚さが均一で、かつ表面が平坦な保護膜3を形成する。
なお、カバーレイフィルム4は保護膜3の形成前段階やRFIC2の実装前の段階で設けてもよい。
図6は上記RFICモジュールのマザーボード状態での概略平面図である。図5(A)、図5(B)、図5(C)では、説明の都合上、単一のRFICモジュール状態での断面図を示したが、実際には、図6に示すように、マザーボード状態での基材1Mの複数箇所にRFICモジュール101を構成する。つまり、基材1Mに複数のRFICモジュール101用の導体パターンを形成し、RFIC2を搭載し、カバーレイフィルム4を貼付し、保護膜3を形成し、その後、複数のRFICモジュール101を分離する。
本実施形態のRFICモジュール101は、ホットメルト樹脂で構成される保護膜3を有するので、RFICモジュールは適度な厚さを有し、剛性を備える。そのため、ピックアンドプレースマシンで移送が可能である。また、チップ部品用のパーツフィーダによって供給でき、チップ部品用のマウンターによって移送可能である。
例えば、図6に示した状態で、RFICモジュール101は基材1Mから分離された後に、パーツフィーダによって搬送され、マウンターによって、後に示す絶縁体フィルムに載置される。または、基材1MからRFICモジュール101が真空吸着によってピックアップされ、上記絶縁体フィルムに載置される。
次に、RFIDタグ201の製造方法について、工程順に説明する。図7(A)、図7(B)、図7(C)は、RFIDタグ201の各製造段階での断面図である。
まず、図7(A)に示すように、絶縁体フィルム60の第1面MS61に、導体パターン61P,62P,61L,62L等のアンテナパターンを形成する。次に、この絶縁体フィルム60を支持フィルム70に貼付する。絶縁体フィルム60の第2面MS62には粘着層が形成されている。絶縁体フィルム60及び支持フィルム70は、多数のRFIDタグを配列状態で保持する長尺物である。
その後、絶縁体フィルム60の第1面MS61にRFICモジュール101を、接着剤層5を介して接合することで搭載する。このとき、加熱せず、常温(室温)で接着させる。この状態で、アンテナ側第1端子電極11は導体パターン61Pに、カバーレイフィルム4及び接着剤層5を介して対向し、アンテナ側第2端子電極12は導体パターン62Pに、カバーレイフィルム4及び接着剤層5を介して対向する。
その後、図7(B)に示すように、絶縁体フィルム60の第1面MS61に、RFICモジュール101の上部を覆うようにラベル紙8を被覆する。ラベル紙8の内面には粘着層が形成されている。ラベル紙8は絶縁体フィルム60及びRFICモジュール101の上部を覆い、上記粘着層を介して貼着される。ラベル紙8は樹脂製又は紙製のシートである。
上記長尺物はロール状に巻かれて、巻送り側のロールから巻き取り側のロールへ搬送され(長尺物が流され)、この搬送中に、連続的に上記工程が実行される。
その後、図7(B)に示した多数のRFIDタグがロール状に巻き取られた状態で、そのロールを加熱しつつ巻き締める。この加熱により保護膜3が溶融し、巻き締めによる圧力によって保護膜3の角部が丸くなる。また、保護膜3の量と絶縁体フィルム60から保護膜3までの高さに応じては、図7(C)に例示するように、保護膜3が絶縁体フィルム60の上面にまで溶け拡がる。そのことによって、RFICモジュール101の上部を覆う部分のラベル紙8の形状が緩やかなものとなる。また、絶縁体フィルム60、RFICモジュール101及びラベル紙8の接着面積が増大するので、それらの接着力が増大する。
このように、ラベル紙8が貼着された状態で、ラベル紙8の外面に所定の文字、マーク、絵柄等がリボン熱転写方式で印刷される。本実施形態のRFIDタグ201では、ラベル紙8には、RFICモジュール101付近の凹凸が小さく、そのため、ラベル紙8に鮮明な印刷ができる。
なお、ラベル紙8を貼付した後、ロール状態で加熱すること以外に、図7(B)に示した状態で、巻送り側のロールから巻き取り側のロールへ搬送する途中で、加熱プレス用ローラー間を通過させることで、保護膜3を加熱加圧してもよい。
また、図7(B)に示す工程で、ラベル紙8ではなく、剥離紙を付けて、加熱することにより保護膜3を軟化させて、保護膜3の角を丸くした後、剥離紙を剥がし、絶縁体フィルム60にラベル紙8を貼り付けてもよい。
RFIDタグを物品に付与する際は、支持フィルム70からRFIDタグ201を剥がし取り、このRFIDタグ201を物品に貼付すればよい。このことで、RFIDタグ付き物品が構成できる。
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、RFICとアンテナとの間にインピーダンス整合回路を持たないRFICモジュール及びそれを備えるRFIDタグについて例示する。ここでは、第1の実施形態で示した構成と異なる点について説明する。
図8(A)は第2の実施形態に係るRFIDタグ202の平面図である。図8(B)は、RFIDタグ202が備えるRFICモジュール102の搭載部分の拡大平面図である。
RFIDタグ202は、アンテナ6と、このアンテナ6に結合するRFICモジュール102とで構成される。アンテナ6は絶縁体フィルム60と、この絶縁体フィルム60に形成された導体パターン61,62とで構成される。導体パターン61は導体パターン61P,61L,61Cで構成され、導体パターン62は導体パターン62P,62L,62Cで構成される。導体パターン61,62はダイポールアンテナを構成する。アンテナ6の構成は第1の実施形態で示したものと同様である。
図9はRFICモジュール102の断面図である。このRFICモジュール102は、基材1と、この基材1の第1面MS11に実装されるRFIC2とを備える。基材1は例えばポリイミド等のフレキシブル基板である。RFIC2が実装された基材1の第1面MS11には保護膜3が被覆されている。この保護膜3はホットメルト樹脂である。
次に、RFIDタグ202の製造方法について説明する。図10(A)、図10(B)、図10(C)は、RFIDタグ202の各製造段階での断面図である。
まず、図10(A)に示すように、絶縁体フィルム60の第1面MS61に、導体パターン61P,62P,61L,62L等のアンテナパターンを形成する。次に、この絶縁体フィルム60を支持フィルム70に貼付する。絶縁体フィルム60の第2面MS62には粘着層が形成されている。絶縁体フィルム60及び支持フィルム70は、多数のRFIDタグを配列状態で保持する長尺物である。
その後、絶縁体フィルム60の第1面MS61にRFICモジュール102を、接着剤層5を介して接合することで搭載する。この状態で、アンテナ側第1端子電極11は導体パターン61Pに、基材1及び接着剤層5を介して対向し、アンテナ側第2端子電極12は導体パターン62Pに、基材1及び接着剤層5を介して対向する。
その後、図10(B)に示すように、絶縁体フィルム60の第1面MS61に、RFICモジュール102の上部を覆うようにラベル紙8を被覆する。ラベル紙8の内面には粘着層が形成されている。ラベル紙8は絶縁体フィルム60及びRFICモジュール101の上部を覆い、上記粘着層を介して貼着される。
上記長尺物はロール状に巻かれて、巻送り側のロールから巻き取り側のロールへ搬送され、この搬送により、連続的に上記工程が実行される。
その後、図10(B)に示した多数のRFIDタグがロール状に巻き取られた状態で、そのロールを加熱しつつ巻き締める。このことにより、保護膜3が溶融し、保護膜3の角部が丸くなる。また、保護膜3の量と絶縁体フィルム60から保護膜3までの高さに応じては、図10(C)に例示するように、保護膜3が絶縁体フィルム60の上面にまで溶け拡がる。そのことによって、RFICモジュール102の上部を覆う部分のラベル紙8の形状が緩やかなものとなる。
第2の実施形態についても、ラベル紙8を貼付した後、ロール状で加熱すること以外に、図10(B)に示した状態で、巻送り側のロールから巻き取り側のロールへ搬送する際に、加熱プレス用ローラー間を通過させることで、保護膜3を加熱加圧してもよい。
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
L1…第1インダクタ
L11,L12…第1インダクタの導体パターン
L2…第2インダクタ
L21,L22…第2インダクタの導体パターン
L3…第3インダクタ
L4…第4インダクタ
L5…第5インダクタ
MS11…基材の第1面
MS12…基材の第2面
MS61…絶縁体フィルムの第1面
MS62…絶縁体フィルムの第2面
V1,V2…ビア導体
1…基材
2…RFIC
3…保護膜
4…カバーレイフィルム
5…接着剤層
6…アンテナ
7…インピーダンス整合回路
8…ラベル紙
11…アンテナ側第1端子電極
12…アンテナ側第2端子電極
21,22…RFIC端子
31…RFIC側第1端子電極
32…RFIC側第2端子電極
60…絶縁体フィルム
61,62…導体パターン(アンテナパターン)
61P,61L,61C…導体パターン
62P,62L,62C…導体パターン
70…支持フィルム
101,102…RFICモジュール
201,202…RFIDタグ

Claims (5)

  1. 基材と、
    前記基材に搭載されたRFICと、
    前記基材に形成され、アンテナに接続又は結合されるアンテナ側端子電極と、
    前記基材の第1面及び前記RFICを覆う絶縁性の保護膜と、
    を備え、
    前記保護膜はホットメルト樹脂であることを特徴とするRFICモジュール。
  2. 前記ホットメルト樹脂は、R&B法によって測定される軟化点が60℃以上である、
    請求項1に記載のRFICモジュール。
  3. 柔軟性を有し、アンテナパターンが形成された絶縁体フィルムと、
    前記絶縁体フィルムの第1面に搭載されたRFICモジュールと、
    前記RFICモジュールが搭載された前記絶縁体フィルムの第1面を覆うラベル紙と、
    を備え、
    前記RFICモジュールは、基材と、前記基材に搭載されたRFICと、前記基材に形成され、アンテナに接続又は結合されるアンテナ側端子電極と、前記基材の第1面及び前記RFICを覆うホットメルト樹脂による絶縁性の保護膜と、を備え、
    前記保護膜は当該保護膜の軟化により、前記絶縁体フィルムと前記ラベル紙との間に拡がっていることを特徴とするRFIDタグ。
  4. アンテナパターンへの接続用又は結合用の導体パターン及びRFIC接続用導体パターンがそれぞれ形成された、複数のRFICモジュール用の基材の第1面に、複数のRFICを搭載し、
    前記基材の第1面にホットメルト樹脂による保護膜を形成し、
    前記基材及び前記保護膜を加熱プレスすることで前記保護膜を平坦化し、
    前記基材、前記RFIC及び前記保護膜をRFICモジュールの単位に分離する、
    RFICモジュールの製造方法。
  5. アンテナパターンが形成された柔軟性を有する絶縁体フィルムの第1面にRFICモジュールが設けられたRFIDタグの製造方法であって、
    前記RFICモジュールは、基材と、前記基材に搭載されたRFICと、前記基材に形成され、アンテナに接続又は結合されるアンテナ側端子電極と、前記基材の第1面及び前記RFICを覆うホットメルト樹脂による絶縁性の保護膜と、を備え、
    前記絶縁体フィルムの第1面に前記RFICモジュールを搭載し、前記絶縁体フィルムの第1面にラベル紙又は剥離紙を覆って積層体を形成し、
    前記積層体を加圧加熱することで、前記保護膜を軟化させる、
    RFIDタグの製造方法。
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