TW201324369A

TW201324369A - Ｒｆｉｄ標籤以及自動辨識系統

Info

Publication number: TW201324369A
Application number: TW101133191A
Authority: TW
Inventors: Toshihiro Endou; Hironori Ishizaka; Masahiko Oota; Kouji Tasaki; Hiroyuki Hosoi
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2013-06-16
Also published as: JPWO2013039016A1; WO2013039016A1; CN103797498B; KR101624811B1; CN103797498A; TWI541728B; JP5835336B2; KR20140067085A; US20140339308A1

Abstract

提供一種RFID標籤及使用其的自動辨識系統，RFID標籤即便小型，亦能確保通信距離，具耐熱性，且與先前的RFID標籤相比，能降低成本。RFID標籤包括樹脂製基材；IC晶片，配置於基材上中央部；單層天線，配置於IC晶片的外周部，且與IC晶片連接形成電性閉合電路；及密封材料，對IC晶片及天線密封，天線為線圈形天線或環形天線，包含天線的電感L與IC晶片的靜電容量C形成的電氣電路的共振頻率f0為IC晶片的動作頻率或其附近，IC晶片的動作頻率為13.56 MHz~2.45 GHz、或0.86~0.96 GHz，RFID標籤的尺寸為縱13 mm以下×橫13 mm以下×高度1.0 mm以下，自動辨識系統使用了RFID標籤。

Description

RFID標籤以及自動辨識系統

本發明是有關於無線射頻辨識(Radio Frequency Identification，RFID)標籤(tag)以及使用該RFID標籤的自動辨識系統(system)，該RFID(Radio Frequency Identification)標籤可與通用的讀取器(reader)或讀寫器(reader/writer)一併使用，以非接觸的方式收發資訊。

為了獲得製品的資訊或對該資訊進行識別、管理、以及防止偽造的目的，於多數情形下，將搭載著積體電路(Integrated Circuit，IC)晶片(chip)的非接觸式RFID標籤(以下僅稱為「RFID標籤」)利用於商品、包裝、卡片(card)、以及書籍等。預先將商品的名稱、價格等資訊寫入至IC晶片，當進行管理、銷售、以及使用時，可藉由讀取器或讀寫器(以下，有時將讀取器與讀寫器一併稱為「讀取器等」)，以無線的方式來讀取、利用上述IC晶片的資訊。亦存在如下的IC晶片，該IC晶片可稍後藉由讀寫器來將製造日或製造所、剩餘金額等資訊予以寫入。如此，RFID標籤已帶來如下的大優點，例如使商品管理的便利性提高或使安全性提高，且消除人為的失誤(miss)。

在安裝於商品或內置於卡片這一特性上，RFID標籤對於小型薄型化的要求亦強烈。尤其，近年來著眼於將RFID標籤利用於先前刻印、記入著批號(lot number)來管理或未能夠管理的物品。具體而言，對於眼鏡或時鐘或者醫療用樣本(sample)或半導體等(以下，將具有此種複雜形狀或尺寸(size)為縱：數cm×橫：數cm×高度：數cm(所謂數cm，是表示2 cm~3 cm。以下相同)左右以下的小物品稱為「小型多品種物品」)的管理有益，即，對於商品(樣本)的製造所、作業人、製造日、使用材料、尺寸、特性、以及庫存數管理等有益，可使管理作業人省時省力，且可防止失誤。為了實現具有如上所述的便利性的管理系統，RFID標籤的小型化、薄型化不可或缺。

作為比較小型且薄型的RFID標籤，如圖1所示，已揭示了RFID標籤80，該RFID標籤80將天線(antenna)20形成於膜基材1上，且搭載著IC晶片30(專利文獻1、專利文獻2)。又，作為更小型的RFID，已揭示了如下的RFID(專利文獻3)或RFID(專利文獻4)，上述RFID(專利文獻3)是將天線圖案(antenna pattern)與IC晶片安裝於基板上之後，進行密封而實現封裝化，上述RFID(專利文獻4)為了變得更薄且更平坦，未設置基板，而是將IC晶片安裝於獨立的天線圖案上之後，進行密封而實現封裝化。而且，如圖2所示，作為已小型化至IC晶片尺寸為止的RFID標籤，已揭示了直接將天線20形成於IC晶片30上的RFID(晶片整合天線(on-chip antenna))(專利文獻5、專利文獻6)。

先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2006-221211號公報

專利文獻2：日本專利特開2011-103060號公報

專利文獻3：日本專利特開2010-152449號公報

專利文獻4：日本專利特開2001-052137號公報

專利文獻5：國際專利公開第2005/024949號

專利文獻6：日本專利特開2007-189499號公報

引用文獻1、引用文獻2的RFID標籤比較小型且薄型，即便利用通用的讀取器等，亦具有200 mm以上的通信距離。然而，設置於膜基材的天線的縱向大小或橫向大小必須為數cm左右，因此，無法應對安裝RFID標籤的對象為上述小型多品種物品的情形，對於成為對象的製品或安裝方面的限制大。

引用文獻3、引用文獻4的RFID標籤已小至數mm見方(表示縱：數mm×橫：數mm。又，所謂數mm，是表示2 mm~3 mm，以下相同)左右，且亦可應對小型多品種物品。然而，引用文獻3的RFID標籤存在如下的問題：由於多層地設置天線，因此，設置天線的基材亦必須為多層構造，從而會耗費成本，而且整體的厚度亦會增加。引用文獻4的RFID標籤使用了導線框架(lead frame)狀的構件，該導線框架(lead frame)狀的構件是將多個不受到基材支持的單個天線予以連結而成，因此，若於密封之後切斷為各個封裝，則天線的切斷面會露出至封裝的外部，環境惡化等有可能會對通信特性或可靠性產生影響。而且，一般而言，如引用文獻3、引用文獻4般的尺寸為數mm見方左右的RFID標籤的通信距離為1 mm~2 mm 以下的程度，於實用方面並不充分。雖可利用讀取器等設備來加以應對，使通信距離延長，但需要專用的讀取器等，無法使用通用的讀取器等，因此，存在使用便利性不佳的問題。

引用文獻5、引用文獻6的RFID的尺寸為與IC晶片同等(數百μm見方左右)的尺寸，可充分地應對小型多品種物品。然而，在通信距離為1 mm以下或短至發生接觸的水準的實際使用的現場，存在作業效率或自由度低的問題。另一方面，若欲使通信距離延長，則必須使IC晶片本身的尺寸擴大，因此，存在成本升高的問題。

若為如尺寸為數十mm見方左右以下且通信距離為數mm(2 mm~3 mm)左右以上的RFID標籤，則以小型多品種物品為代表，適用範圍會大幅度地擴大，而且亦可利用通用的讀取器等來加以應對，因此，產業上的利用價值非常高。然而，如上所述，尺寸為數mm見方級別(order)以下的RFID的通信距離短，在實用方面，使用便利性不佳。又，存在如下的問題：當適用製品為半導體封裝等電子零件或射出成形品等時，由於會承受回焊(rcflow)或成形時的加熱、或者使用時的發熱，因此，需要在250℃~300℃下耐受數秒左右的耐熱性，但並未考慮此種耐熱性。

本發明是鑒於上述問題點而成的發明，本發明的目的在於提供如下的RFID標籤以及使用該RFID標籤的自動辨識系統，上述RFID標籤即便小型(1.7 mm~13 mm見方)，亦能夠確保通信距離，具有耐熱性或耐環境性，而且與先前的晶片整合天線或封裝化的RFID標籤相比較，能夠使成本降低。

本發明是有關於以下的內容。

1.一種RFID標籤，包括：樹脂製的基材；IC晶片，配置於上述基材上的中央部；單層的天線，配置於上述IC晶片的外周部，且與上述IC晶片連接而形成電性閉合電路；以及密封材料，對上述IC晶片及天線進行密封，上述天線為線圈形天線(coil antenna)或環形天線(loop antenna)，包含上述天線的電感(inductance)L與IC晶片的靜電容量C而形成的電氣電路的共振頻率f₀為IC晶片的動作頻率或該動作頻率的附近，上述IC晶片的動作頻率為13.56 MHz~2.45 GHz、或0.86 GHz~0.96 GHz，上述RFID標籤的尺寸為縱13 mm以下×橫13 mm以下×高度1.0 mm以下、或縱4 mm以下×橫4 mm以下×高度0.4 mm以下、或縱2.5 mm以下×橫2.5 mm以下×高度0.3 mm以下、或縱1.7 mm以下×橫1.7 mm以下×高度0.3 mm以下。

2.如第1項所述之RFID標籤，其中IC晶片的動作頻率為0.86 GHz~0.96 GHz，包含天線的電感L與IC晶片的靜電容量C而形成的電氣電路的共振頻率f₀為0.2 GHz~2 GHz，或者，IC晶片的動作頻率為13.56 MHz，上述共振頻率f₀為13.56 MHz~29 MHz，或者，IC晶片的動作頻率為2.45 GHz，上述共振頻率f₀為2 GHz~2.45 GHz。

3.如第1項或第2項所述之RFID標籤，其中具有間隙地鄰接的天線的構成部分提供靜電容量，與單個上述IC晶片的靜電容量相比較，使整個構成的實質性的靜電容量增加，上述整個構成包括IC晶片與配置於該IC晶片的外周部的天線。

4.如第1項至第3項中任一項所述之RFID標籤，其中IC晶片利用打線接合(wire bonding)連接或倒裝晶片(flip chip)連接而與天線的端部直接連接。

5.如第1項至第4項中任一項所述之RFID標籤，其中天線的導線寬度/導線之間的距離為0.2 mm/0.2 mm~0.05 mm/0.05 mm。

6.如第1項至第5項中任一項所述之RFID標籤，其中密封材料的相對電容率(relative permittivity)為2.6以上。

7.如第1項至第6項中任一項所述之RFID標籤，其中基材的相對電容率為3.5以上。

8.如第1項至第7項中任一項所述之RFID標籤，其中使用聚醯亞胺或環氧玻璃作為基材，且使用以環氧化物、碳、及二氧化矽(silica)為主成分的密封材料。

9.如第1項至第8項中任一項所述之RFID標籤，其中將天線僅形成於基材的單面，使用密封材料來將上述天線、IC晶片、及打線接合的導線一併予以密封，藉此，上述天線、IC晶片、以及導線不會於上述密封材料的表面露出。

10.一種自動辨識系統，包括：如第1項至第9項中任一項所述之RFID標籤；以及讀取器或讀寫器。

本發明是鑒於上述問題點而成的發明，本發明可提供如下的RFID標籤以及使用該RFID標籤的自動辨識系統，上述RFID標籤即便小型(1.7 mm~13 mm見方)，亦能夠確保通信距離，具有耐熱性或耐環境性，而且與先前的晶片整合天線或封裝化的RFID標籤相比較，能夠使成本減少。

本發明中的基材為支持天線或IC晶片者。使用樹脂製的基材作為基材。作為樹脂製的基材，較佳為：在承受回焊或成形時的加熱、或者使用時的發熱時所必需的250℃~300℃下，具有耐受數秒左右的耐熱性與機械強度，且熱膨脹係數小，作為這種材料，可利用環氧玻璃、苯酚、以及聚醯亞胺等。為了以低成本均一地形成天線，有效果的是使用將金屬箔貼合於基材的單面而成的附金屬箔的基材，且藉由蝕刻(etching)來形成天線。而且為了使RFID標籤實現薄型化，有效的是使用10 μm~50 μm左右的薄基材。可利用將銅箔貼合於聚醯亞胺基材的單面而成的附銅箔的聚醯亞胺基材(例如日立化成工業股份有限公司製造製品名：MCF-5000I，聚醯亞胺厚度為25 μm，銅箔厚度為18 μm)作為滿足上述條件的基材。再者，酚醛紙(paper phenol)的相對電容率(relative permittivity)為4.6~7.0 左右，環氧玻璃的相對電容率為4.4~5.2左右，聚醯亞胺的相對電容率為3.5左右，上述基材全部可被利用，但若相對電容率高，則電感會增加，因此，可使天線實現小型化。再者，考慮到如下的方面，較為理想的是使用附銅箔的聚醯亞胺基材，上述方面是指雖然附銅箔的聚醯亞胺基材的相對電容率小於酚醛紙或環氧玻璃的相對電容率，但可形成薄基材，具有耐熱性，物理強度強，且天線的形成性亦良好。

本發明的天線是與讀取器等電磁耦合而接受電力，將該電力傳輸至IC晶片，使IC晶片進行動作。天線可為單層，由於無需實現多層化，因此，若使用附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔來形成天線，則在可以低成本均一地形成天線的方面較為理想，上述附銅箔的聚醯亞胺基材是將銅箔作為金屬層貼合於基材的單面而成。

如圖3(1)~圖3(5)所示，將IC晶片 30配置於樹脂製的基材1上的中央部，將天線20配置於該IC晶片30的外周部的基材1的單面。天線20配置於可取得基材1的外周部的長度的區域，因此，天線形狀的自由度擴大，容易對包含天線20的電感L與IC晶片30的靜電容量C而形成的電氣電路(以下有時稱為「LC共振電路」。此處，L表示電感，C表示靜電容量)的共振頻率進行調整。又，天線20設置於IC晶片30的外周部，因此，於線圈形天線的情形時，線圈的直徑增大，電感增加，從而有利於確保通信距離與實現小型化。又，天線20是與IC晶片30連接而形成電性閉合電路，且不具有開放端。作為與IC晶片30連接而形成電性閉合電路且不具有開放端的天線的具體例，可列舉圖3(4)的環形天線B或圖3(5)的線圈形天線，藉此，即便RFID標籤的尺寸為小型尺寸，亦可容易地對天線20進行設計作為LC電路，且可利用小面積來有效率地獲得電感，因此，有利於確保通信距離。

將天線的形狀的代表性的例子表示於圖3(1)~圖3(5)。對天線20的形狀進行設計，以使包含天線20的電感與IC晶片30的靜電容量而形成的電氣電路(LC共振電路)的共振頻率達到IC晶片30的動作頻率或該動作頻率附近。作為天線20的形狀，可利用被廣泛用作蜿蜒線天線(meander line antenna)(圖3(2))、環形天線(圖3(1)、圖3(4))、線圈形天線(圖3(5))、螺旋形天線(圖3(3))等天線的形狀。其中，可容易地對與IC晶片30連接而形成電性閉合電路的線圈形天線(圖3(5))或環形天線B(圖3(4))的電氣電路進行設計作為LC共振電路，且可利用小面積來有效率地獲得電感，因此，於能夠實現小型化的方面較為理想，線圈形天線(圖3(5))尤其理想。天線20的設計方法將後述。又，於線圈形天線的情形時，雖然亦可利用黏接劑等來搭載線圈繞組(coils winding)，但與線圈繞組相比較，利用蝕刻而製作的線圈的電感等性能更穩定，又，由於可形成導線寬度/導線之間的距離為0.2 mm/0.2 mm~0.05 mm/0.05 mm左右的微細的配線，因此，有利於小型化，且量產性亦優異，故而蝕刻製法在產業上更有效。又，採用如上所述的天線20的形狀，進而，基材1與密封材料10的相對電容率發揮作用，藉此，如下的天線20的鄰接的構成部分形成電容耦合，於上述鄰接的構成部分之間提供靜電容量，上述天線20包含具有間隙地鄰接的構成部分。藉此，與單個IC晶片30的靜電容量相比較，整個構成的實質性的靜電容量即有效靜電容量顯著地增加，上述整個構成包括IC晶片30與配置於該IC晶片30的外周部的天線。此處，所謂實質性的靜電容量，是指於IC晶片30的外周部配置有天線的構成中的IC晶片30所提供的靜電容量。

又，圖3(1)~圖3(5)中亦圖示了IC晶片30及經打線接合的導線40。當對附銅箔的聚醯亞胺的銅箔進行蝕刻來形成天線20時，亦預先保留搭載IC晶片30的部分的銅箔，且預先形成晶片座(die pad)(未圖示)，藉此，當對IC晶片30進行打線接合等連接時，保持剛性，且良率提高。

將黏晶膜(die bond film)(未圖示)配置於搭載IC晶片30的部分的銅箔上，接著將IC晶片30固定於該黏晶膜(未圖示)上。IC晶片30亦可為讀取專用的IC晶片，但為了隨時將作業歷程等予以寫入，IC晶片30更佳為將資訊予以寫入的IC晶片。然後，藉由打線接合來直接將IC晶片30與天線20予以連接。於圖3(5)的線圈形天線20中，天線端部隔著天線20而位於兩處，且跨越位於上述兩處的天線端部之間的天線20，利用打線接合的導線40來直接將天線端部與IC晶片30予以連接，藉此，無需設置跳線(jumper wire)，或無需實現多層化而經由通孔(through hole)來進行連接，因此，可使成本降低。

對於幾乎全部的天線而言，亦可藉由對配線部位進行調整，利用倒裝晶片(flip chip)連接來直接將天線與IC晶片予以連接。若使用雙面銅箔基材等來進行多層配線，則可於全部的天線上進行倒裝晶片連接，但根據如下的理由，例如量產性減少，成本上升以及配線於密封之後會露出至表面，較為理想的是使用單面銅箔基材。

使用雙面銅箔基材等來進行多層配線，藉此，尤其對於線圈形天線而言，可使線圈的直徑減小，因此，可使RFID標籤的縱向尺寸及橫向尺寸減小，從而可實現小型化。然而，於上述情形時，高度尺寸會稍微增加。又，由於存在如下的缺點(demerit)，例如量產性減少，成本上升以及配線於密封之後會露出至表面，因此，較為理想的依然是使用單面銅箔基材來形成單層的線圈形天線。

圖4是表示密封之後的RFID標籤80的剖面圖。使用密封材料10，將晶片座90上所搭載的IC晶片30、天線20、及導線40一併密封於基材1上，藉此，保護上述部分。由於使用薄基材作為基材1，且將單層的天線20僅設置於基材的單面，因此，可使密封之後的厚度例如為0.2 mm~1.0 mm左右。於密封之後，IC晶片30、天線20或導線40等的金屬配線部分全部被封入，因此，成為如下的構造，即，完全無法自密封材料10的外部接觸上述金屬配線部分，由環境惡化的觀點及由防止偽造的觀點，安全性、可靠性提高。

密封材料可使用通常在半導體中使用的密封材料，且相對電容率為2.6~4.5左右。為了使RDID標籤本身的性能提高，密封材料的相對電容率越低越佳，但若相對電容率高，則電感會增加，因此，可使天線實現小型化。

對於以上述方式製作的RFID標籤而言，基材的耐熱性為180℃以上，密封材料的耐熱性為150℃以上，且使用了打線接合，因此，與先前的將天線形成於聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)等的RFID標籤相比較，耐熱性更高，即便於高溫下，亦會正常地進行動作。因此，當適用製品為半導體封裝等的電子零件或射出成形品等時，由於會承受回焊或成形時的加熱、或者使用時的發熱，因此，需要在250℃~300℃下耐受數秒左右的耐熱性，但亦可對應於此種用途。

以下，對天線的設計方法進行說明。天線的設計是將根據天線線的形狀、線的粗度、及線的長度等而決定的共振頻率作為指標。使該共振頻率接近於使用的IC晶片的動作頻率，藉此，天線接受來自讀寫器的電力，將該電力傳輸至IC晶片，使IC晶片進行動作。

一般而言，難以根據天線的圖式，以分析的方式將共振頻率導出。實際上大多採用如下的方法，該方法是試製天線，接著實驗性地對該天線進行測定。然而，本發明的RFID標籤為小型的RFID標籤，因此，無法利用手工作業來正確地試製天線，另一方面，當自製作蝕刻掩模(etching mask)進行至蝕刻為止而製作天線時，會耗費時間，亦會耗費成本。因此，於本發明中，使用電磁場模擬器(electromagnetic field simulator)(日本ANSYS股份有限公司製造的模擬器軟體(simulator software)製品名：HFSS)來設計天線，藉此，可削減時間及成本。將天線的形狀、材質、以及IC晶片的靜電容量等輸入至電磁場模擬器，藉此，根據模擬結果而獲得共振頻率。接著，對天線進行設計，以使電磁場模擬器所求出的包含天線的電感L與IC晶片的靜電容量C而形成的電氣電路的共振頻率f₀為IC晶片的動作頻率或該動作頻率附近。再者，所謂該情形時的共振頻率，是指使將IC晶片連接於天線的兩端時的電性閉合電路的阻抗(impedance)的虛數部為零的頻率。

若考慮將IC晶片連接於線圈形天線的兩端時的電性閉合電路，則易於理解設計的原理，可將上述電性閉合電路當作單純的LC共振電路。將圖3(5)的線圈形天線的電性等效電路表示於圖5。使用線圈形天線的等效電路即線圈50的電感L、IC晶片30的等效電路即電容器(condenser)60的靜電容量C，以下式來表示該情形時的共振頻率f₀。

[式](2πf₀)²=1/(L．C)

可藉由選定使用的IC晶片30來改變C，可根據線圈形天線的形狀(尤其為線圈形天線的直徑與匝數)來對L進行調整，結果，可實現作為目標的共振頻率f₀。對於L進行的調整尤其有效，使線圈形天線的直徑增大，或使匝數增加，藉此，L會增加，結果，f₀減少。

於上述式中，應用將天線20(線圈50)配置於IC晶片30的外周部的構成中的有效靜電容量，作為IC晶片30的靜電容量C。於本實施形態中，在具有間隙地鄰接的天線20的構成部分之間產生容量成分，進而基材1與密封材料10的相對電容率發揮作用，藉此，於上述構成部分之間提供靜電容量。藉此，與單個IC晶片30的靜電容量相比較，整個構成的實質性的靜電容量即有效靜電容量顯著地增加，上述整個構成包括IC晶片30與配置於該IC晶片30的外周部的天線。因此，根據上述式可知：可藉由更小的電感L來實現所期望的共振頻率f₀。藉此，可使直徑與匝數減少等而使線圈的尺寸實現小型化，進而可使整個RFID標籤實現小型化。

較佳為將RFID標籤(IC晶片)的共振頻率(動作頻率)設為廣播法(Radio Act)上尤其是商業上的利用價值高的13.56 MHz~2.45 GHz的範圍。於特高頻帶(Ultra High Frequency Band)的動作頻率0.86 GHz~0.96 GHz附近的RFID的情形時，電波的波長為30 cm左右，另一方面，UHF頻帶用的IC晶片的大小通常為0.6 mm見方以下，因此，對於晶片整合天線方式而言，難以將使IC晶片正常地進行動作的天線形成於IC晶片上。又，對於尺寸為數mm見方左右的RFID標籤而言，使用先前的設計方法的天線亦僅可獲得數mm左右的通信距離。然而，根據使用上述電磁場模擬器的設計方法的本發明的RFID標籤，存在如下的優異的特點，即，即便不使用先前的數cm見方的天線，且即便為數mm見方的單層的天線，亦可大幅度地使通信距離擴大，該通信距離是用以使RFID標籤進行動作的通信距離。又，由於可為如下的天線，該天線的大小為數mm見方，且導線寬度/導線之間的寬度為數十μm~數百μm，因此，可藉由對銅箔等金屬層進行蝕刻等而容易地形成該天線。而且，由於可為單層的天線，因此，無需實現多層化，故而可使用附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔來形成上述天線，該附銅箔的聚醯亞胺基材是將銅箔作為金屬層貼合於基材的單面而成。因此，可使用低成本的通用的材料，且利用通用的製程(process)來形成天線。

本發明的RFID標籤可嵌入至半導體裝置內等而使用。又，可利用雙面膠帶等，將上述RFID標籤如標籤(label)般地貼附於商品或樣本而用於管理等，例如當銷售商品時，亦能夠容易地將上述RFID標籤取下。而且，將本發明的RFID標籤與讀取器等加以組合，藉此，即便為如眼鏡或時鐘或者醫療用樣本或半導體等之類的小型多品種物品，亦可構成通信距離長且作業性佳的自動辨識系統。於上述情形時，若為本發明的RFID標籤，則由於通信距離長，因此，亦能夠與通用的讀取器等加以組合而構成自動辨識系統。

實例 (實例1)

準備將銅箔貼合於聚醯亞胺基材的單面而成的附銅箔的聚醯亞胺基材(日立化成工業股份有限公司製造MCF-5000I，聚醯亞胺厚度為25 μm，銅箔厚度為18 μm)作為樹脂基材。對上述附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於4 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.05 mm/0.05 mm、0.1 mm/0.1 mm、0.2 mm/0.2 mm的如圖3(5)所示的線圈形天線。又，同時形成搭載IC晶片的晶片座(未圖示)。

接著，使用大小為0.5 mm×0.5 mm×0.1 mm左右、靜電容量為0.77 pF、動作頻率為0.86 GHz~0.96 GHz附近的IC晶片作為IC晶片。使用晶片接合材料(die bonding material)，將上述IC晶片搭載於晶片座上，藉由打線接合來直接將天線與IC晶片予以連接。接著，包含基材的單面上的天線與IC晶片、打線接合的導線在內，利用密封材料來進行密封。最後，切割(dicing)加工為所需的尺寸，製作RFID標籤。

(實例2)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於4 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.05 mm/0.05 mm、0.1 mm/0.1 mm、0.2 mm/0.2 mm的如圖3(4)所示的環形天線B。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(比較例1)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於4 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.05 mm/0.05 mm、0.1 mm/0.1 mm、0.2 mm/0.2 mm的如圖3(2)所示的蜿蜒線天線。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(比較例2)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於4 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.05 mm/0.05 mm、0.1 mm/0.1 mm、0.2 mm/0.2 mm的如圖3(1)所示的環形天線A。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(比較例3)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於4 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.05 mm/0.05 mm、0.1 mm/0.1 mm、0.2 mm/0.2 mm的如圖3(3)所示的螺旋形天線。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(實例3)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於2.5 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.1 mm/0.1 mm的如圖3(5)所示的線圈形天線。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(實例4)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於2.5 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.05 mm/0.05 mm、0.1 mm/0.1 mm、0.2 mm/0.2 mm的如圖3(4)所示的環形天線B。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(比較例4)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於2.5 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.05 mm/0.05 mm、0.1 mm/0.1 mm、0.2 mm/0.2 mm的如圖3(2)所示的蜿蜒線天線。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(比較例5)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於2.5 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.05 mm/0.05 mm、0.1 mm/0.1 mm、0.2 mm/0.2 mm的如圖3(1)所示的環形天線A。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(比較例6)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於2.5 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.05 mm/0.05 mm、0.1 mm/0.1 mm、0.2 mm/0.2 mm的如圖3(3)所示的螺旋形天線。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(實例5)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於1.7 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.1 mm/0.1 mm的如圖3(5)所示的線圈形天線。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(實例6)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於9 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.1 mm/0.1 mm的如圖3(5)所示的線圈形天線。又，使用大小為0.5 mm×0.5 mm×0.1 mm左右、靜電容量為17 pF、動作頻率為13.56 GHz附近的IC晶片作為IC晶片。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(實例7)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於13 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.1 mm/0.1 mm的如圖3(5)所示的線圈形天線。除此以外，與實例6同樣地製作RFID標籤。

(實例8)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於2.5 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.2 mm/0.2 mm的如圖3(5)所示的線圈形天線。又，使用大小為0.5 mm×0.5 mm×0.1 mm左右、靜電容量為0.7 pF、動作頻率為2.45 GHz附近的IC晶片作為IC晶片。除此以外，與實例1同樣地製作RFID標籤。

(實例9)

對附銅箔的聚醯亞胺基材的銅箔進行蝕刻，藉此，於2.5 mm見方的範圍內，形成導線寬度/導線之間的寬度為0.1 mm/0.1 mm的如圖3(5)所示的線圈形天線。除此以外，與實例8同樣地製作RFID標籤。

以下，對讀取評價的方法與實驗結果進行說明。讀寫器使用了LS產電股份有限公司製造製品名：UI-9061(輸出為1 W)。在以讀寫器的讀取部為中心，周圍25 cm的四個方向無障礙物的狀態下，對RFID標籤80進行讀取評價。對利用讀寫器來讀取RFID時的自讀寫器讀取部至RFID標籤80為止的最大距離進行測定。

將與實例1~實例5及比較例1~比較例6相關的模擬結果及讀取評價的結果表示於表1。使用的IC晶片的大小為0.5 mm×0.5 mm×0.1 mm左右，靜電容量為0.77 pF，動作頻率為0.86 GHz~0.96 GHz附近。根據該表1，對於與IC晶片連接而形成電性閉合電路的線圈形天線及環形天線B而言，電磁場模擬器所獲得的共振頻率為0.2 GHz~2 GHz，與其他天線相比較，大致接近於IC晶片的動作頻率0.9 GHz左右。又，與未形成電性閉合電路的蜿蜒線天線、環形天線A、及螺旋形天線相比較，讀取距離亦為讀取良好的結果。又，在電磁場模擬器所獲得的共振頻率為0.5 GHz~1.5 GHz的實例1a、實例1b、實例2a、實例2b、實例3b、實例4c、以及實例5b中，獲得了5 mm以上的通信距離。尤其在接近於IC晶片的動作頻率0.9 GHz左右的共振頻率為1 GHz~1.1 GHz的實例1a、實例2b、以及實例3b中，獲得了超過20 mm的通信距離。

每當藉由蝕刻來形成天線時，導線寬度及導線之間的距離越大，則越能夠良率良好且穩定地進行量產。因此，當根據製程上的限制來決定導線寬度/導線之間的距離時，考察可一面確保10 mm左右的讀取距離，一面以何種程度實現小型化。結果，已判明於導線寬度/導線之間的距離為0.2 mm/0.2 mm的情形時，可將RFID標籤的尺寸減小至4 mm見方左右為止。又，已判明於導線寬度/導線之間的距離為0.1 mm/0.1 mm的情形時，可將RFID標籤的尺寸減小至2.5 mm見方左右為止。又，已判明於導線寬度/導線之間的距離為0.05 mm/0.05 mm的情形時，可將RFID標籤的尺寸減小至1.7 mm見方左右為止。

將實例6及實例7的模擬結果及讀取評價結果表示於表2。使用的IC晶片的大小為0.5 mm×0.5 mm×0.1 mm左右，靜電容量為17 pF，動作頻率為13.56 MHz。在電磁場模擬器所獲得的共振頻率為29 MHz的實例6中，獲得了12 mm的通信距離，尤其在電磁場模擬器所獲得的共振頻率為14 MHz的實例7中，獲得了110 mm的通信距離。又，已判明對於高頻帶(High Frequency Band)的動作頻率13.56 MHz而言，頻率低於UHF頻帶，但藉由使線圈形天線的電感增大，於導線寬度/導線之間的距離為0.1 mm/0.1 mm的情形時，可將RFID標籤的尺寸減小至13 mm見方左右為止。

將實例8及實例9的模擬結果及讀取評價結果表示於表3。使用的IC晶片的大小為0.5 mm×0.5 mm×0.1 mm左右，靜電容量為0.7 pF，動作頻率為2.45 GHz。在電磁場模擬器所獲得的共振頻率為2 GHz的實例8及電磁場模擬器所獲得的共振頻率為2.1 GHz的實例9中，獲得了4 mm的通信距離。又，已判明於導線寬度/導線之間的距離為0.1 mm/0.1 mm的情形時，可將RFID標籤的尺寸減小至1.7 mm見方左右為止。

(產業上之可利用性)

本發明的RFID標籤可使用於商品、包裝、卡片、書籍、眼鏡、時鐘(尤其為手錶等小型的時鐘)、半導體、及醫療用途(自患者採得的樣本等)等製品的管理、識別、資訊提示、資訊記錄、以及防止偽造的目的。

1‧‧‧基材/膜基材

10‧‧‧密封材料

20‧‧‧天線

30‧‧‧IC晶片

40‧‧‧打線接合的導線

50‧‧‧線圈(天線)

60‧‧‧電容器(IC晶片)

70‧‧‧模擬時進行輸入的埠

80‧‧‧RFID標籤

90‧‧‧晶片座

圖1是先前的RFID標籤的概略圖。

圖2是先前的RFID標籤的概略圖。

圖3(1)~圖3(5)是表示本實施形態的RFID標籤的天線的形狀的圖。

圖4是本實施形態的RFID標籤的概略圖。

圖5是表示連接著IC晶片的線圈形天線的電性等效電路的圖。

1‧‧‧基材/膜基材

20‧‧‧天線

30‧‧‧IC晶片

40‧‧‧打線接合的導線

Claims

一種RFID標籤，包括：樹脂製的基材；IC晶片，配置於上述基材上的中央部；單層的天線，配置於上述IC晶片的外周部，且與上述IC晶片連接而形成電性閉合電路；以及密封材料，對上述IC晶片及上述天線進行密封，上述天線為線圈形天線或環形天線，包含上述天線的電感L與上述IC晶片的靜電容量C而形成的電氣電路的共振頻率f₀為上述IC晶片的動作頻率或該動作頻率的附近，上述IC晶片的動作頻率為13.56 MHz~2.45 GHz、或0.86 GHz~0.96 GHz，上述RFID標籤的尺寸為縱13 mm以下×橫13 mm以下×高度1.0 mm以下、或縱4 mm以下×橫4 mm以下×高度0.4 mm以下、或縱2.5 mm以下×橫2.5 mm以下×高度0.3 mm以下、或縱1.7 mm以下×橫1.7 mm以下×高度0.3 mm以下。
如申請專利範圍第1項所述之RFID標籤，其中上述IC晶片的動作頻率為0.86 GHz~0.96 GHz，包含上述天線的電感L與上述IC晶片的靜電容量C而形成的電氣電路的共振頻率f₀為0.2 GHz~2 GHz，或者，上述IC晶片的動作頻率為13.56 MHz，上述共振頻率f₀為13.56 MHz~29 MHz，或者，上述IC晶片的動作頻率為2.45 GHz，上述共振頻率f₀為2 GHz~2.45 GHz。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之RFID標籤，其中具有間隙地鄰接的上述天線的構成部分提供靜電容量，與單個上述IC晶片的靜電容量相比較，使整個構成的實質性的靜電容量增加，上述整個構成包括上述IC晶片與配置於上述IC晶片的外周部的上述天線。
如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之RFID標籤，其中上述IC晶片利用打線接合連接或倒裝晶片連接而與上述天線的端部直接連接。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之RFID標籤，其中上述天線的導線寬度/導線之間的距離為0.2 mm/0.2 mm~0.05 mm/0.05 mm。
如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之RFID標籤，其中上述密封材料的相對電容率為2.6以上。
如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之RFID標籤，其中上述基材的相對電容率為3.5以上。
如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之RFID標籤，其中使用聚醯亞胺或環氧玻璃作為上述基材，且使用以環氧化物、碳、及二氧化矽為主成分的密封材料。
如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之RFID標籤，其中將上述天線僅形成於上述基材的單面，使用上述密封材料來將上述天線、上述IC晶片、及打線接合的導線一併予以密封，以使上述天線、上述IC晶片、以及上述導線不會於上述密封材料的表面露出。
一種自動辨識系統，包括：如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之RFID標籤；以及讀取器或讀寫器。