KR101609959B1 - Ｒｆｉｄ 태그 - Google Patents

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Abstract

소형(한 변이 1.9 내지 13㎜의 정방형)이라도, 수㎝ 이상의 통신 거리를 확보 가능하며, 또한 종래의 온칩 안테나에 비해 비용을 저감 가능한 RFID 태그를 제공한다. RFID 태그(80)는, 안테나(20)와, 상기 안테나(20)에 접속된 IC 칩(30)과, 이 IC 칩(30) 및 안테나(20)를 밀봉하는 밀봉재(10)를 갖고, 상기 안테나(20)가, 코일 안테나 또는 루프 안테나이며, 상기 안테나(20)의 인덕턴스 L과 상기 IC 칩(30)의 정전 용량 C를 포함하여 형성되는 전기 회로의 공진 주파수 f0가, IC 칩(30)의 동작 주파수 또는 그 부근이다.

Description

ＲＦＩＤ 태그{RFID TAG}
본 발명은, 리더 라이터와 함께 사용하여 비접촉으로 정보의 송수신을 행하는 RFID(radio frequency identification) 태그에 관한 것이다.
제품의 정보나 식별, 관리, 위조 방지의 목적으로, 상품, 포장, 카드, 서류 등에는 IC 칩을 탑재한 비접촉식 RFID 태그가 다수 이용되고 있다. IC 칩에는 상품의 명칭, 가격 등 각종 정보가 기입되어 있고, 경우에 따라 제조일이나 제조한 곳, 잔금 등의 정보를 나중에 리더 라이터에 의해 기입할 수 있는 것도 있다. 관리, 판매, 사용할 때에는 리더 라이터에 의해 IC 칩의 정보를 무선으로 판독하여, 이용할 수 있다. 이와 같이 하여 RFID 태그는 상품 관리의 편리성 향상이나 안전성의 향상, 또한 인위적인 미스를 없애는 등 큰 메리트를 가져오고 있다(특허문헌 1 참조).
RFID 태그는, 상품에 부착하거나 카드에 내장하거나 한다고 하는 성격상, 소형 박형화의 요구도 강하다. 특히, 종래 로트 번호를 각인·기입하여 관리하거나 혹은 관리 자체가 되어 있지 않았던 것에의 이용으로서 최근에 착안되어 있다. 구체적으로는 안경이나 시계 혹은 의료용 샘플 등의 소형 다품종의 관리이며, 상품(샘플)을 제조한 곳, 작업자, 제조일, 사용 재료, 치수, 특성, 재고수 관리 등에 도움이 되어, 관리 작업자의 수고를 줄이고 또한 미스를 막을 수 있다. 이들과 같은 편리성이 있는 관리 시스템 실현을 위해서는, RFID 태그의 소형화가 필요 불가결해진다.
소형의 RFID 태그로서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, IC 칩 상에 직접 안테나를 형성한 것(온칩 안테나)이 생각되고 있는데, 통신 거리가 짧은(1㎜ 이하) 문제가 있었다. 실제로 사용하는 현장에 있어서 통신 거리가 1㎜ 이하 정도라고 하는 거의 접촉 상태에서밖에 통신할 수 없는 RFID 태그보다는, 통신 거리가 2 내지 3㎜ 이상의 RFID 태그의 쪽이 작업 효율이 좋고 작업의 자유도도 높아지므로 유용하다. 그로 인해, 도 1과 같은 온칩 안테나에 있어서 통신 거리를 길게 하려고 하면 IC 칩의 사이즈를 확대할 필요가 있으므로, 비용 증가로 되는 문제가 있었다(특허문헌 2, 3 참조).
한편, 통신 거리가 비교적 긴(2 내지 3㎜ 이상) RFID 태그로서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 필름 기재 상에 안테나를 형성하고, IC 칩을 탑재한 RFID 태그가 사용되고 있지만, 사이즈가 큰(수㎝□ 이상) 문제가 있었다(특허문헌 4 참조). 또한, 수㎝□라 함은, 한 변이 2 내지 3㎝의 정방형(정사각형)을 의미한다. 이하에서도 마찬가지이다.
한편, IC 패키지 내에 안테나를 형성한다고 하는 양산성이 우수한 기술이 보고되어 있다(특허문헌 5, 6).
일본 특허 출원 공개 제2005-347635호 공보 일본 특허 출원 공개 제2001-344464호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-221211호 공보 일본 특허 출원 공개 제2011-103060호 공보 일본 특허 출원 공개 제2001-52137호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-152449호 공보
종래, 사이즈가 수㎜□ 오더이며 또한 통신 거리가 그 10배 정도의 수㎝ 오더의 RFID 태그는, 산업상 이용 가치가 매우 높음에도 불구하고, 제공되어 있지 않았다.
본 발명은, 저렴하며, 또한 소형이며 통신 거리가 수㎜ 이상인 신뢰성이 우수한 초소형의 RFID 태그를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 소형(1.9 내지 13㎜□)이라도, 수㎝ 이상의 통신 거리를 확보 가능하며, 또한 종래의 온칩 안테나에 비해 비용을 저감 가능한 RFID 태그를 제공하는 것이다. 또한 반도체 장치의 제조 공정 등에 있어서 행해지는 땜납 리플로우나 사출 성형 등 250 내지 300℃ 수초의 내열성을 갖고, 또한 반도체 장치의 사용 중의 발열에도 견디는 RFID 태그를 제공하는 것이다.
스테인리스판(90) 상에 레지스트(100)로 패턴을 형성하고, 도금에 의해 레지스트(100)가 없는 부분에 안테나(20) 등으로 되는 금속을 형성하고, 레지스트(100) 박리 후에 IC 칩(30)을 탑재하여 상기 안테나(20)와 IC 칩(30)을 전기적으로 접속하고, 상기 안테나(20)와 상기 IC 칩(30)을 밀봉재(10)에 의해 밀봉하고, 스테인리스판(90)만을 박리하고, 다이싱 등으로 절단함으로써 1.9 내지 13㎜□ 이하의 크기의 RFID 태그(80)를 얻는다.
이때, 안테나(20)의 인덕턴스와 IC 칩(30)의 정전 용량을 포함하여 형성되는 전기 회로의 공진 주파수가, IC 칩(30)의 동작 주파수 부근으로 되도록, 안테나(20)를 설계한다.
특히 안테나(20)를 코일 형상으로 함으로써, 상기 전기 회로를 LC 공진 회로로서 용이하게 설계할 수 있고, 또한 소면적에서 효율적으로 인덕턴스를 얻을 수 있으므로, 소형화하는 것이 가능해진다.
에폭시와 탄소와 실리카를 주성분으로 한 밀봉재(10)를 사용함으로써 내열성을 향상시킬 수 있다.
소형(1.9 내지 13㎜□)이라도, 수㎝ 이상의 통신 거리를 확보 가능하며, 또한 종래의 온칩 안테나에 비해 비용을 저감 가능한 RFID 태그를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 RFID 태그의 개략도이다.
도 2는 종래의 RFID 태그의 개략도이다.
도 3은 본 실시 형태의 RFID 태그(80)의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태의 RFID 태그(80)의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 실시 형태의 RFID 태그(80)의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 실시 형태의 RFID 태그(80)의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 실시 형태의 RFID 태그(80)의 개략도이다.
도 8은 본 실시 형태의 RFID 태그(80)의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 실시 형태의 RFID 태그(80)의 안테나(20)의 형상을 도시하는 도면이다.
도 10은 IC 칩(30)을 접속한 코일 형상 안테나(20)의 전기적 등가 회로를 도시하는 도면이다.
도 11은 실험에 사용한 RFID 태그의 개략도이다.
이하, 실시 형태로서, 밀봉재(10) 중에 안테나(20)를 형성하는 방법을 중심으로, 이하에 RFID 태그(80)의 제조 방법을 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 스테인리스판(90) 상에 절연성 레지스트(100)를 형성하고, 안테나(20), IC 칩(30)을 탑재하는 패드 등을 형성하는 부분의 레지스트(100)를 제거한다.
다음으로, 도 4에 도시하는 바와 같이, 도금 공정에 의해 레지스트(100)가 제거된 부분에 금속이 도금된 금속층이 설치되고, 안테나(20) 등을 형성한다.
그 후, 도 5에 도시하는 바와 같이 모든 레지스트(100)를 제거함으로써, 안테나(20) 등의 금속 배선이 스테인리스판(90) 상에 남는다. 또한, IC 칩(30)을 탑재하는 패드도 스테인리스판(90) 상에 남는다.
다음으로, 도 6에 도시하는 바와 같이, IC 칩(30)을 탑재하는 패드 상에, 다이본드 필름(도시 생략) 등으로 IC 칩(30)을 고정하고, IC 칩(30)과 안테나(20)를 와이어 본딩(40) 등으로 전기적으로 접속한다. 또한 거의 모든 안테나(20)는 배선 장소를 조정함으로써 플립 칩 접속하는 것도 가능하다.
여기서, IC 칩(30)을 탑재하는 패드를 구성하는 금속층은, IC 칩(30)의 하방을 전자적으로 차폐함으로써, IC 칩(30)에 있어서의 고주파 발진의 안정된 동작에 기여하고 있다. 또한, 후술하는 IC 칩(30)을 스테인리스판(90)으로부터 박리할 때에 IC 칩(30)에 가해지는 응력을 저감하여 IC 칩(30)을 보호한다.
그 후, 스테인리스판(90) 상에 있어서 상기 도금 금속마다 밀봉재(10)로 밀봉하고, 밀봉재 경화 후에 스테인리스판(90)을 박리함으로써, 도 7과 같이 밀봉재(10) 중에 안테나(20), IC 칩(30)이 밀봉된 RFID 태그(80)를 제작할 수 있다.
이때, 도 4에 있어서의 도금 공정에 있어서, 도 8에 도시하는 바와 같이 레지스트(100)의 높이보다도 도금에 의해 형성되는 안테나(20) 등의 금속의 높이를 높게 함으로써, 버섯과 같이 우산을 갖는 안테나(20) 등의 금속을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성한 안테나(20) 등의 금속은, 스테인리스판(90)을 박리할 때에 밀봉재(10)에 확실하게 걸리므로, 일부 또는 전부가 스테인리스판(90)에 남아 버리는 문제를 효과적으로 막는다.
또한 상기 도금 금속으로서 니켈을 주성분으로 하는 금속을 사용하는 것은, 도금에 의한 안테나(20) 등의 형성이 가능하며, 또한 스테인리스판(90)으로부터의 박리성도 양호하므로, 바람직하다.
안테나(20)의 형상의 대표적인 예를 도 9에 나타낸다. 또한, 도 9에는 IC 칩(30) 및 와이어 본딩한 와이어(40)도 도시하고 있다. 안테나(20)의 형상은, 미앤더 라인 안테나, 루프 안테나 등 안테나로서 널리 사용되고 있는 것을 이용할 수 있다. 도 9의 (a)는 루프 안테나, 도 9의 (b)는 미앤더 라인 안테나, 도 9의 (c)는 소용돌이 안테나, 도 9의 (d)는 루프 안테나의 다른 형태, 도 9의 (e)는 코일 형상 안테나를 도시하고 있다.
그 밖에 코일 형상의 것은 특히 RFID 태그(80)용 안테나로서는 소형화할 수 있다. 안테나(20)의 설계 방법에 대해서는 후술한다. 또한 코일 형상의 경우, 권선 코일을 접착제 등으로 탑재하는 것도 가능하지만, 본 발명과 같이 레지스트 형성 후에 도금에 의해 형성하는 코일 형상의 안테나(20)의 쪽이 인덕턴스 등의 성능이 안정되어 있고, 또한 선폭 0.05㎜ 등의 미세한 배선을 형성할 수 있으므로 소형화에 유리하며, 양산성도 우수하므로, 산업상 유효하다.
또한, 이러한 안테나(20)의 형상을 취하고, 또한 기재(1)와 밀봉재(10)의 비유전율이 기여함으로써, 간극을 갖고 인접하는 구성 부분을 포함하는 안테나(20)는, 인접하는 구성 부분이 용량적으로 결합하고, 이들의 사이에 정전 용량을 제공한다. 이에 의해, IC 칩(30)과 이 외주부에 배치되는 안테나를 갖는 구성 전체의 실질적인 정전 용량인 실효 정전 용량은, IC 칩(30) 단체(單體)의 정전 용량보다도 현저하게 증가하게 된다. 여기서, 실질적인 정전 용량이라 함은, IC 칩(30)의 외주부에 안테나를 배치한 구성에 있어서의 IC 칩(30)이 제공하는 정전 용량을 말한다.
도 7은, 밀봉 후의 RFID 태그(80)를 도시하는 단면도이다. IC 칩(30), 안테나(20), 와이어(40)를 일괄적으로 밀봉함으로써 그들을 보호한다. 와이어 본딩의 와이어(40)도 밀봉하므로, 밀봉 후의 두께 또는 높이는 0.2 내지 1.0㎜ 정도로 된다.
밀봉재(10)로서는 통상 반도체에서 사용되고 있는 밀봉재를 사용할 수 있고, 비유전율은 2.6 내지 4.5 정도이다. 반도체 패키지 자체의 성능을 높이기 위해서는 밀봉재(10)의 비유전율은 낮은 쪽이 바람직하지만, 비유전율이 높으면 인덕턴스가 증가하므로 안테나(20)를 소형화할 수 있다.
본 RFID 태그(80)는, 종래라면 기재 부분으로 되는 스테인리스판(90)을 박리하므로, 금속 배선이 노출되어 있다. 보호층이 없는 만큼, 박형화가 가능하다. 이에 의해 예를 들어 RFID 공급 메이커는 얇은 RFID 태그(80)를 반도체 패키지 등의 메이커에 제공하는 것이 가능해지고, RFID 태그(80)를 반도체 패키지 내 등에 일괄적으로 밀봉함으로써 금속 부분은 표면에 나타나지 않게 된다.
RFID 태그(80) 단체에 있어서는, 표면에 노출되어 있는 금속 부분에 방청 처리를 행함으로써 금속의 부식을 억제할 수 있다. 혹은 RFID 태그(80) 단체로 사용하는 경우에는 RFID 태그(80)에 있어서 안테나(20) 등의 금속이 노출되어 있는 면에 절연성의 레지스트 등을 형성함으로써 IC 칩(30)이나 안테나(20) 등의 금속 배선 부분은 봉입되고, 외부로부터는 전혀 접촉할 수 없는 구조로 되어, 환경 열화의 관점에서도 위조 방지의 관점에서도 안전성·신뢰성이 향상된다.
이와 같이 제작된 RFID 태그(80)는, 소형임에도 불구하고 자신에 안테나와 칩을 내장하고 있으므로, 단자를 외부의 부품(예를 들어 안테나 패턴을 형성한 기판) 등에 땜납 실장하거나 전기적 접속하거나 할 필요가 없다. 즉 관리하고자 하는 대상물에 대해 특별한 장치나 부품을 사용하지 않고, 접착제나 테이프 등으로 누구나 간편하게 장착할 수 있다고 하는 편리성을 갖는다.
이와 같이 하여 제작된 RFID 태그(80)의 내열성은 거의 밀봉재(10)의 성능으로 결정되고, 밀봉재(10)의 내열성이 수초이면 250 내지 300℃ 또한 정상적으로는 대략 150℃ 이상이므로, 종래의 PET 등에 안테나를 형성하고 있는 RFID 태그에 비해 내열성이 높고, 고온에서도 정상으로 동작한다.
IC 칩(30)은 판독 전용의 것이어도 되지만, 정보를 기입할 수 있는 것의 쪽이, 작업 이력 등을 수시로 기입할 수 있으므로 관리에 바람직하다.
<안테나(20)의 설계 방법>
안테나(20)의 설계는, 안테나선의 형상, 선의 굵기, 선의 길이 등에 의해 결정되는 공진 주파수를 지표로 한다. 이 공진 주파수를, 사용하는 IC 칩(30)의 동작 주파수에 근접시킴으로써, 리더 라이터로부터의 전력을 안테나(20)가 수취하여, IC 칩(30)에 전달하여, IC 칩(30)이 동작한다.
공진 주파수를 안테나의 도면으로부터 해석적으로 도출하는 것은 일반적으로 어렵다. 실제로는 안테나를 시작(試作)하여 실험적으로 측정하거나, 전자계 시뮬레이터를 사용하여 공진 주파수를 구하는 경우가 많다. 특히 본 발명품은 소형이므로 안테나의 시작을 수작업으로 정확하게 행하는 것은 불가능하며, 상기 레지스트(100)를 형성하고 나서 도금에 의해 금속의 안테나(20)를 제작하는 방법으로 시료를 제작·평가하여 그 결과를 피드백하는 시행 착오는 시간이나 비용도 들기 때문에, 본 명세서에서는 전자계 시뮬레이터(앤시스·재팬 가부시끼가이샤제 시뮬레이터 소프트 HFSS)를 사용하여 설계함으로써 시간 및 비용을 삭감하였다. 시뮬레이터에는 안테나(20)의 형상, 재질, 및 IC 칩(30)의 정전 용량, 밀봉재(10)의 형상과 굴절률, 와이어(40)에 상당하는 도체, IC 칩(30)으로 간주한 전력 포트를 적어도 입력할 필요가 있고, 시뮬레이션 결과로부터 공진 주파수를 얻는다. 이 경우의 공진 주파수라 함은, 회로의 임피던스의 허수부가 제로로 되는 주파수를 말한다.
설계의 원리를 이해하기 쉬운 것은 코일 형상 안테나(20)의 양단부에 IC 칩(30)을 접속한 경우의 전기적 폐회로를 생각하는 것이며, 단순한 LC 공진 회로로 간주할 수 있다. 도 9의 (e)의 코일 형상 안테나(20)의 전기적 등가 회로를 도 10에 도시한다. 이 경우의 공진 주파수 f0는, 코일 형상 안테나(20)의 등가 회로인 코일(50)의 인덕턴스 L, IC 칩(30)의 등가 회로인 컨덴서(60)의 정전 용량 C를 사용하여, 다음의 수학식 1로 된다.
Figure 112014036644754-pct00001
여기서, C는 사용하는 IC 칩(30)의 선정에 의해 바꿀 수 있고, L은 코일 형상 안테나(20)의 형상[특히 코일 형상 안테나(20)의 직경과 권취수]에 의해 조정할 수 있고, 그 결과, 원하는 공진 주파수 f0를 실현할 수 있다. 특히 L의 조정은 유효하며, 코일 형상 안테나(20)의 직경을 크게 하거나 권취수를 늘림으로써 L이 증가하고, 그 결과 f0는 감소한다.
상기 수학식에 있어서, IC 칩(30)의 정전 용량 C로서는, IC 칩(30)의 외주부에 안테나(20)[코일(50)]를 배치한 구성에 있어서의 실효 정전 용량이 적용된다. 본 실시 형태에서는, 간극을 갖고 인접하는 안테나(20)의 구성 부분의 사이에 용량 성분이 발생하고, 또한 기재(1)와 밀봉재(10)의 비유전율이 기여함으로써, 안테나(20)는 정전 용량을 제공한다. 이에 의해, IC 칩(30)과 이 외주부에 배치되는 안테나를 갖는 구성 전체의 실질적인 정전 용량인 실효 정전 용량은, IC 칩(30) 단체의 정전 용량보다도 현저하게 증가하고 있다. 따라서, 상기 수학식으로부터 명백해지는 바와 같이, 원하는 공진 주파수 f0는, 보다 작은 인덕턴스 L에 의해 실현할 수 있게 된다. 이에 의해, 직경과 권취수를 저감하거나 하여 코일(50)의 치수를 소형화하고, 나아가서는 RFID 태그 전체를 소형화하는 것이 가능해진다.
단, 사용하는 IC 칩(30)이 지정되거나, 안테나(20)의 탑재 면적이 작게 제한되어 있거나 프로세스상 안테나(20)의 선폭을 그다지 좁게 하지 못하는 경우 등에는, 목표로 하고 있는 RFID 태그(80)의 치수 내에서 원하는 공진 주파수를 실현할 수 없는 경우도 있다.
또한 정확하게는 코일 형상 안테나(20)에는 선간에 부유 용량 C'가 존재하므로, 수학식 1보다 복잡하다.
RFID 태그(80)[IC 칩(30)]의 공진 주파수(동작 주파수)는, 전파법상 특히 상업적으로 이용 가치가 높은 13.56㎒ 내지 2.48㎓의 범위로 하는 것이 바람직하다. 특히 UHF대(Ultra High Frequency Band)의 동작 주파수 0.86 내지 0.96㎓ 부근의 RFID의 경우, 전파의 파장은 30㎝ 정도이지만, 한편 UHF대용 IC 칩의 크기는 통상 0.6㎜□ 이하이므로, 온칩 안테나 방식에서는 IC 칩이 정상으로 동작하는 안테나를 IC 칩 상에 형성하는 것은 불가능하다. 그러나 본 발명의 방식을 이용함으로써 종래의 수㎝□의 안테나를 사용하지 않아도 수㎜□의 단층의 안테나로 RFID 태그가 동작한다고 하는 우수한 특징이 있다. 또한, 크기가 각변 수㎜이며, 도선 폭/도선간 폭이 수10㎛ 내지 수100㎛의 안테나이면 되므로, 구리(동)박 등의 금속층을 에칭하는 것 등에 의해 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 단층의 안테나이면 되므로, 다층화할 필요가 없으므로, 기재의 한쪽 면에 금속층으로서 구리박을 접합한, 구리박이 형성된 폴리이미드 기재의 구리박을 사용하여 형성할 수 있다. 이로 인해, 저비용의 범용의 재료를 사용하고, 범용의 프로세스에 의해 형성할 수 있다.
본 발명의 RFID 태그(80)는, 반도체 장치 내 등에 매립하여 사용할 수 있다. 또한, 양면 테이프 등으로 라벨과 같이 상품이나 샘플에 접착하여 관리 등에 이용할 수 있고, 상품을 판매할 때 등에 용이하게 제거하는 것도 가능하다.
실시예
<판독 평가의 방법과 실험 결과>
리더 라이터는 LS 산덴(産電) 가부시끼가이샤제 UI-9061(출력 1W)을 사용하였다. 리더 라이터의 판독부를 중심으로 하여, 주위 25㎝ 사방에 장해물이 없는 상태에서, RFID 태그(80)의 판독 평가를 행하였다. 리더 라이터에 의해 RFID 태그(80)를 판독할 수 있을 때의, 리더 라이터 판독부로부터 RFID 태그(80)까지의 최대 거리(이후, 판독 거리라고 함)를 측정하였다. 또한 이때 사용한 IC 칩의 크기는 0.5㎜×0.5㎜×0.1㎜ 정도, 정전 용량은 0.77pF, 동작 주파수는 0.86 내지 0.96㎓ 부근이다.
표 1은, 도 11에 도시하는 바와 같은 폴리이미드 기판(1) 상에 에칭에 의해 안테나(20)를 형성하고, UHF대에서 동작하는 IC 칩(30)을 와이어 본딩 후에 밀봉한 샘플을 측정하여 가장 판독 거리가 길었을 때의 값을 나타낸 결과이다.
이 표 1로부터, IC 칩과 접속되어 전기적 폐회로를 형성하는, 코일 안테나 및 루프 안테나(2)에서는, 전자계 시뮬레이터에 의한 공진 주파수가, 0.2 내지 2㎓이며, 대략, 다른 안테나에 비해, IC 칩의 동작 주파수 0.9㎓ 정도에 가깝다. 또한, 판독 거리도, 전기적 폐회로를 형성하지 않는, 미앤더 라인 안테나, 루프 안테나(1), 소용돌이 안테나에 비해, 판독 양호한 결과로 되어 있다. 또한, 전자계 시뮬레이터에 의한 공진 주파수가, 0.5 내지 1.5㎓로 된, 실시예 1a, 1b, 2a, 2b, 3b, 4c, 5c에서는, 5㎜ 이상의 통신 거리가 얻어졌다. 특히, IC 칩의 동작 주파수 0.9㎓ 정도에 가까운, 공진 주파수 1 내지 1.1㎓로 된, 실시예 1a, 2b, 3b에서는, 20㎜를 초과하는 통신 거리가 얻어졌다(최대의 판독 거리는 37㎜).
Figure 112014036644754-pct00002
여기서, RF 태그(80)의 크기가 세로 4㎜ 이하×가로 4㎜ 이하인 경우, 높이 0.4㎜ 이하로 할 수 있다. RFID 태그(80)의 크기가 세로 2.5㎜ 이하×가로 2.5㎜ 이하인 경우, 높이 0.3㎜ 이하로 할 수 있다. RFID 태그(80)의 크기가 세로 1.9㎜ 이하×가로 1.9㎜ 이하인 경우, 높이 0.3㎜ 이하로 할 수 있다.
표 2는, 본 발명에 따른 도 7에 도시하는 샘플의 판독 거리의 측정 결과이다. 표 1에 있어서 판독 양호하였던 샘플 2종류와 대략 동일한 크기·형상의 안테나(20)를 형성한 RFID 태그(80)를 각 20개 정도 시작하여 측정하였다. 그 결과, 판독 거리는 4㎜□ 제품에서는 29.5㎜, 2.5㎜□ 제품에서는 19.9㎜였다.
Figure 112014036644754-pct00003
안테나(20)를 제작하는 데 있어서, 도선 폭 및 도선간 거리는 넓은 쪽이 고수율로 안정적으로 제조하는 것이 가능하다. 따라서, 프로세스상의 제약으로부터 도선 폭/도선간 거리가 결정된 경우, 수㎝ 이상의 판독 거리를 확보하면서 어느 만큼 소형화할 수 있는지를 고찰하였다. 그 결과, UHF대에서는 도선 폭/도선간 거리가 0.2㎜/0.2㎜인 경우에는 RFID 태그(80)의 외경을 4㎜□ 정도까지 작게 하는 것이 한계인 것이 판명되었다. 또한 도선 폭/도선간 거리가 0.1㎜/0.1㎜인 경우에는 RFID 태그(80)의 외경을 2.5㎜□ 정도까지 작게 하는 것이 한계인 것이 판명되었다. 또한 도선 폭/도선간 거리가 0.05㎜/0.05㎜인 경우에는 RFID 태그(80)의 외경을 1.9㎜□ 정도까지 작게 하는 것이 한계인 것이 판명되었다.
표 3은, IC 칩의 크기가 0.5㎜×0.5㎜×0.1㎜ 정도, 동작 주파수 13.56㎒, 정전 용량 17pF의 IC 칩을 사용한 경우의 시뮬레이션 결과 및 실험 결과이다. 전자계 시뮬레이터에 의한 공진 주파수가 29㎒로 된 실시예 6b에서는, 12㎜의 통신 거리가 얻어지고, 특히, 전자계 시뮬레이터에 의한 공진 주파수가 14㎒로 된 실시예 7b에서는, 110㎜의 통신 거리가 얻어졌다. 또한, HF대(High Frequency Band)의 동작 주파수 13.56㎒에 있어서는, 주파수가 UHF대보다도 낮아지므로, 코일 형상 안테나(20)의 인덕턴스를 크게 할 필요가 있고, 도선 폭/도선간 거리가 0.1㎜/0.1㎜인 경우에는 RFID 태그(80)의 외경을 13㎜□ 정도까지 작게 하는 것이 한계인 것이 판명되었다.
Figure 112014036644754-pct00004
여기서, RFID 태그(80)의 크기가 세로 13㎜ 이하×가로 13㎜ 이하인 경우, 높이 1.0㎜ 이하로 할 수 있다.
표 4는, IC 칩의 크기가 0.5㎜×0.5㎜×0.1㎜ 정도, 동작 주파수 2.45㎓, 정전 용량 0.7pF의 IC 칩을 사용한 경우의 시뮬레이션 결과 및 실험 결과이다. 전자계 시뮬레이터에 의한 공진 주파수가 2㎓로 된 실시예 8a 및 전자계 시뮬레이터에 의한 공진 주파수가 2.1㎓로 된 실시예 9b에서는, 4㎜의 통신 거리가 얻어졌다. 또한, 도선 폭/도선간 거리가 0.1㎜/0.1㎜인 경우에는 RFID 태그(80)의 외경을 1.9㎜□ 정도까지 작게 하는 것이 한계인 것이 판명되었다.
Figure 112014036644754-pct00005
본 발명의 RFID 태그는, 상품, 포장, 카드, 서류, 안경, 시계(특히 손목 시계 등 소형의 것), 반도체, 의료 용도(환자로부터 채취한 샘플 등) 등의 제품의 관리, 식별, 정보 제시, 정보 기록, 위조 방지의 목적으로서 사용할 수 있다.
1 : 기재
10 : 밀봉재
20 : 안테나
30 : IC 칩
40 : 와이어 본딩의 와이어
50 : 코일(안테나)
60 : 컨덴서(IC 칩)
70 : 저항(IC 칩. 시뮤레이션 시에 설정하는 포트)
80 : RFID 태그
90 : 스테인리스판
100 : 레지스트

Claims (21)

  1. 안테나와, 상기 안테나에 접속된 IC 칩과, 이 IC 칩 및 안테나를 밀봉하는 밀봉재를 갖는 RFID 태그로서,
    상기 안테나가, 코일 안테나 또는 루프 안테나이며,
    상기 안테나의 인덕턴스 L과 상기 IC 칩의 정전 용량 C를 포함하여 형성되는 전기 회로의 공진 주파수 f0가, IC 칩의 동작 주파수 또는 그 부근이며, 상기 IC 칩과 금속의 층의 사이의 전자(電磁)적 결합이 상기 IC 칩의 정전 용량을 실질적으로 증가시키고,
    스테인리스판 상에 레지스트로 패턴을 형성하고, 도금에 의해 레지스트가 없는 부분에 금속을 형성하고, 레지스트 박리 후에 IC 칩을 탑재하여 상기 금속과 IC 칩을 전기적으로 접속하고, 상기 금속과 상기 IC 칩을 밀봉재에 의해 밀봉하고, 스테인리스판만을 박리함으로써 얻는, 안테나와, 이 안테나에 접속된 IC 칩과, 이 IC 칩 및 안테나를 밀봉하는 밀봉재를 갖는 RFID 태그.
  2. 안테나와, 금속의 층을 개재하여 배치되고, 상기 안테나에 접속된 IC 칩과, 이 IC 칩 및 안테나를 밀봉하는 밀봉재를 갖는 RFID 태그로서,
    상기 안테나가, 코일 안테나 또는 루프 안테나이며,
    상기 안테나의 인덕턴스 L과 상기 IC 칩의 정전 용량 C를 포함하여 형성되는 전기 회로의 공진 주파수 f0가, IC 칩의 동작 주파수 또는 그 부근이며, 상기 IC 칩과 상기 금속의 층의 사이의 전자적 결합이 상기 IC 칩의 정전 용량을 실질적으로 증가시키고,
    스테인리스판 상에 레지스트로 패턴을 형성하고, 도금에 의해 레지스트가 없는 부분에 금속을 형성하고, 레지스트 박리 후에 IC 칩을 탑재하여 상기 금속과 IC 칩을 전기적으로 접속하고, 상기 금속과 상기 IC 칩을 밀봉재에 의해 밀봉하고, 스테인리스판만을 박리함으로써 얻는, 안테나와, 이 안테나에 접속된 IC 칩과, 이 IC 칩 및 안테나를 밀봉하는 밀봉재를 갖는 RFID 태그.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    IC 칩의 동작 주파수가 0.86 내지 0.96㎓이며, 안테나의 인덕턴스 L과 IC 칩의 정전 용량 C를 포함하여 형성되는 전기 회로의 공진 주파수 f0가, 0.2 내지 2㎓이거나,
    또는, IC 칩의 동작 주파수가 13.56㎒이며, 상기 공진 주파수 f0가 13.56 내지 29㎒이거나,
    또는, IC 칩의 동작 주파수가 2.45㎓이며, 상기 공진 주파수 f0가 2 내지 2.45㎓인 RFID 태그.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    간극을 갖고 인접하는 안테나의 구성 부분이 정전 용량을 제공하고, IC 칩과 이 외주부에 배치되는 안테나를 갖는 구성 전체의 실질적인 정전 용량을, 상기 IC 칩 단체의 정전 용량보다도 증가시키는 RFID 태그.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    안테나가 코일 형상인 RFID 태그.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    동작 주파수대가 13.56㎒ 내지 2.48㎓인 RFID 태그.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    동작 주파수대가 0.86 내지 0.96㎓인 RFID 태그.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    밀봉재의 비유전율이 2.6 이상인 RFID 태그.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    안테나의 도선 폭에 대한 도선간 거리가 0.2㎜ 대 0.2㎜ 내지 0.05㎜ 대 0.05㎜의 범위인 RFID 태그.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    에폭시와 탄소와 실리카를 포함하는 밀봉재를 사용함으로써 내열성을 향상시킨 RFID 태그.
  12. 삭제
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    금속이 니켈을 포함하는 금속인 RFID 태그.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    도금에 의해 형성된 금속이, RFID 태그 표층측보다도 중심측의 쪽이 굵은 RFID 태그.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    금속이 표면에 노출되어 있는 RFID 태그.
  16. 제15항에 기재된 RFID 태그를 함께 밀봉함으로써, RFID 태그의 금속이 표면에 노출되어 있지 않은 반도체 패키지.
  17. 스테인리스판 상에 레지스트로 패턴을 형성하고, 도금에 의해 레지스트가 없는 부분에 금속을 형성하고, 레지스트 박리 후에 IC 칩을 탑재하여 상기 금속과 IC 칩을 전기적으로 접속하고, 상기 금속과 상기 IC 칩을 밀봉재에 의해 밀봉하고, 스테인리스판만을 박리함으로써 얻는, 안테나와, 이 안테나에 접속된 IC 칩과, 이 IC 칩 및 안테나를 밀봉하는 밀봉재를 갖는 제1항 또는 제2항에 기재된 RFID 태그의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    금속이 니켈을 포함하는 금속인 RFID 태그의 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    도금에 의해 형성된 금속이, RFID 태그 표층측보다도 중심측의 쪽이 굵은 RFID 태그의 제조 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    금속이 밀봉재의 표면에 노출되어 있는 RFID 태그의 제조 방법.
  21. 제20항의 방법으로 제조된 RFID 태그를 함께 밀봉함으로써, RFID 태그의 금속이 표면에 노출되어 있지 않은 반도체 패키지의 제조 방법.
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