WO2017179562A1 - Ｒｆｉｄタグおよびｒｆｉｄシステム - Google Patents

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WO2017179562A1
WO2017179562A1 PCT/JP2017/014772 JP2017014772W WO2017179562A1 WO 2017179562 A1 WO2017179562 A1 WO 2017179562A1 JP 2017014772 W JP2017014772 W JP 2017014772W WO 2017179562 A1 WO2017179562 A1 WO 2017179562A1
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magnetic particles
rfid tag
mold resin
insulating substrate
coil conductor
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PCT/JP2017/014772
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English (en)
French (fr)
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周一 山本
建壮 落合
Original Assignee
京セラ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an RFID (Radio Frequency Identification) tag and an RFID system in which information is transmitted and received wirelessly between a semiconductor element and the outside.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • the semiconductor element in this case is mounted on various articles as a tag mounted on a substrate having a coil conductor.
  • Information is transmitted to and received from an external device such as a reader / writer having a radio wave transmission / reception function with respect to the semiconductor element.
  • information transmitted to and received from the semiconductor element is performed by wireless (RF) communication with an external device.
  • Inductive current is generated in the coil conductor due to the magnetic flux accompanying the radio wave transmitted from the external device, and power necessary for the operation of the semiconductor element including writing and retrieving of information is supplied (see Patent Document 1 and the like).
  • An RFID tag includes an insulating substrate having an upper surface, a coil conductor disposed inside the insulating substrate, a semiconductor element mounted on the upper surface of the insulating substrate, and an upper surface of the insulating substrate. And a mold resin covering the semiconductor element.
  • the mold resin contains a plurality of magnetic particles having different particle sizes.
  • the RFID system includes the RFID tag having the above configuration and a reader / writer having an antenna facing the coil conductor of the RFID tag.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an RFID tag according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of an RFID system according to an embodiment of the present disclosure.
  • 3A is an enlarged perspective view showing an example of the main part of FIG. 1
  • FIG. 3B is a cross-sectional view showing an example of the main part of FIG. 4 (a) and 4 (b) are enlarged sectional views showing another example of the main part of FIG. 5 (a) and 5 (b) are enlarged cross-sectional views showing still another example of the main part of FIG.
  • tags including the above semiconductor elements have been required to mount tags including the above semiconductor elements on various metal tools such as industrial tools, jigs, or tools.
  • metal tools such as industrial tools, jigs, or tools.
  • an eddy current is generated in the metal article due to a magnetic flux accompanying a radio wave transmitted from the outside. This eddy current hinders the possibility of difficulty in collecting the magnetic flux in the coil conductor.
  • the RFID tag of the present disclosure can reduce such a possibility.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an RFID tag according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an RFID system according to an embodiment of the present disclosure
  • 3A is an enlarged perspective view showing an example of the main part of FIG. 1
  • FIG. 3B is a cross-sectional view showing an example of the main part of FIG.
  • the RFID tag 10 of the embodiment is basically constituted by the mold resin 4 that is being used.
  • the mold resin 4 contains a plurality of magnetic particles 5 having different particle diameters as in the example shown in FIG.
  • the RFID tag 30 and the reader / writer 20 having the antenna 21 facing the coil conductor 2 of the RFID tag 10 basically constitute the RFID system 30 of the embodiment.
  • the RFID 10 is used by being mounted on various items 40, and various types of information about the items 40 are written in the semiconductor element 3. This information can be rewritten at any time according to information transmitted and received between the reader / writer 20 and the RFID 10 in the RFID system 30 including the RFID tag 10. As a result, various information related to the article 40 is updated as needed.
  • the insulating substrate 1 is a base portion on which the coil conductor 2 is arranged and the semiconductor element 3 is mounted and fixed.
  • the insulating substrate 1 is an electrically insulating base portion for arranging the coil conductor 2 in a predetermined pattern while ensuring the electrical insulation in the coil conductor 2 itself.
  • the insulating substrate 1 is also a base portion for fixing the semiconductor element 3.
  • the insulating substrate 1 has, for example, a rectangular flat plate shape.
  • a semiconductor element 3 is mounted on the central portion of the upper surface 1a of the insulating substrate 1.
  • a coil conductor 2 is provided on the outer peripheral portion of the insulating substrate 1 so as to surround the semiconductor element 3 in a plan view. Magnetic flux passes through the inside of the coil conductor 2 surrounding the semiconductor element 3 in plan view, that is, through the portion where the semiconductor element 3 is located, and an induced current is generated in the coil conductor 2. Information is exchanged between the semiconductor element 3 and the reader / writer 20.
  • the insulating substrate 1 is formed of a ceramic sintered body such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, or a glass ceramic sintered body. If the insulating substrate 1 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, it can be manufactured as follows. That is, first, raw material powders such as aluminum oxide and silicon oxide are formed into a sheet shape together with an appropriate organic binder and an organic solvent to produce a plurality of square sheet-like ceramic green sheets. Next, these ceramic green sheets are laminated to produce a laminate. Thereafter, the laminate is fired at a temperature of 1300 to 1600 ° C., whereby the insulating substrate 1 can be manufactured.
  • a ceramic sintered body such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, or a glass ceramic sintered body. If the insulating substrate 1 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, it can be manufactured as follows. That is
  • the coil conductor 2 is a portion that generates an induced current upon receiving magnetic flux (change in magnetic flux) due to radio waves radiated from the antenna 21 of the reader / writer 20 as described above. That is, current (electric power) necessary for the operation (writing and reading) of the semiconductor element 3 is supplied from the antenna 21 through the coil conductor 2. In addition, various kinds of information are transmitted and received between the RFID tag 10 and the reader / writer 20 thereby.
  • the coil conductor 2 has a configuration in which a plurality of single-layer coils (not shown) are stacked vertically, and the upper and lower coils are, for example, via conductors provided inside the insulating substrate 1. Are connected in series by internal conductors (not shown).
  • the coil conductor 2 in this embodiment has a solenoid shape extending in the thickness direction of the insulating substrate 1.
  • the number of turns of the coil conductor 2 may be appropriately set according to various conditions such as a predetermined induced current in the coil conductor 2, productivity as the RFID tag 10, and economic efficiency.
  • the coil conductor 2 is made of a metal material such as tungsten, molybdenum, manganese, copper, silver, palladium, gold, platinum, nickel, or cobalt.
  • the coil conductor 2 may be formed of an alloy material containing these metal materials.
  • Such a metal material or the like is provided inside the insulating substrate 1 as a metal layer such as a metallized layer.
  • the coil conductor 2 is a tungsten metallized layer
  • a metal paste produced by mixing tungsten powder with an organic solvent and an organic binder is screen-printed at a predetermined position of a ceramic green sheet to be the insulating substrate 1. After printing by this method, they can be formed by a method of co-firing them.
  • the semiconductor element 3 is a part having a function (writing and reading function) for storing information on the article 40 on which the RFID tag 10 is mounted while being updated as needed and transmitting the information to the reader / writer 20.
  • the semiconductor element 3 and the coil conductor 2 are electrically connected to each other by a connecting material such as a bonding wire 6.
  • a terminal 7 electrically connected to the coil conductor 2 is disposed on the upper surface 1 a of the insulating substrate 1.
  • the coil conductor 2 and the terminal 7 are electrically connected to each other by an internal conductor (no symbol) such as a via conductor indicated by a broken line.
  • One end of the bonding wire 6 is connected to the terminal 7, and the other end of the bonding wire 6 is connected to the semiconductor element 3. That is, the semiconductor element 3 and the coil conductor 2 are electrically connected to each other via the bonding wire 6, the terminal 7, and the internal conductor.
  • the mold resin 4 is a portion that covers the semiconductor element 3 and protects it from outside air such as moisture or oxygen from the outside air, and mechanical stress from the outside. Therefore, the mold resin 4 is integrally covered from the upper surface 1 a of the insulating substrate 1 to the semiconductor element 3.
  • the mold resin 4 also functions as a binder or an adhesive for holding the magnetic particles 5 for inducing magnetic flux to the RFID tag 10 and fixing it on the insulating substrate 1.
  • the mold resin 4 only needs to have a function as a coating material and an adhesive that protects the semiconductor element 3 from the external environment.
  • Examples of the resin material for forming the mold resin 4 include an epoxy resin, a polyimide resin, and a silicone resin. Further, filler particles such as silica particles or glass particles may be added to these resin materials. The filler particles are added, for example, to adjust various properties such as mechanical strength, moisture resistance, or electrical properties of the mold resin 4.
  • the mold resin 4 can be appropriately selected from such various resin materials according to conditions such as workability (productivity) at the time of production of the RFID tag 10 and economy.
  • the article 40 on which the RFID tag 10 is mounted is various kinds of articles that require a use history or the like when used.
  • tools such as jigs or tools used in various industrial processes such as machining, metal processing, and resin processing can be used.
  • This tool includes consumable items such as cutting or polishing.
  • the article 40 includes not only industrial products but also various household items, agricultural products, various prepaid cards for transportation, medical instruments, and the like.
  • the RFID tag 10 may be mounted on the article 40 in a state where the RFID tag 10 is turned upside down from the state shown in FIG. That is, the RFID tag 10 can be mounted on the surface of the article 40 with the mold resin 4 facing the article 40 and the insulating substrate 1 including the coil conductor 2 on the outside, that is, the antenna 21 side. Such mounting is advantageous in reducing the distance between the coil conductor 2 and the antenna 21.
  • the plurality of magnetic particles 5 contained in the mold resin 4 position the magnetic flux accompanying the radio wave transmitted from the antenna 21 in the direction of the mold resin 4, that is, between the mold resin 4 and the antenna 21 in the example of FIG. It has a function of guiding in the direction of the coil conductor 2 to be performed. In order to obtain the effect of the magnetic particles 5, it can be mounted so that the coil conductor 2 is positioned between the antenna 21 and the magnetic particles 5 (between both).
  • FIG. 2 an RFID system 30 in which the article 40 is brought close to the antenna 21 from above is shown.
  • the RFID tag 10 is mounted on the article 40 in an upside down direction with respect to FIG.
  • the vertical direction during actual use is not particularly limited, and may be any RFID system 30 in which the coil conductor 2 is positioned between the antenna 21 and the magnetic particles 5 as described above.
  • the magnetic particles 5 contain a plurality of magnetic particles 5 having different particle diameters as in the example shown in FIG. This facilitates dispersion of the magnetic particles 5 in the mold resin 4. Further, it is easy to incorporate the magnetic particles 5 in the mold resin 4 to such an extent that the magnetic flux can be effectively guided in the direction of the coil conductor 2.
  • the magnetic particles 5 are formed by molding a magnetic material such as iron, nickel, and cobalt into a powder form.
  • the magnetic particles 5 can be produced by a method such as a pulverizing method in which an iron material is pulverized by a mill, an ion reaction method in which the iron material is precipitated from a solution, or an atomizing method using molten iron or the like.
  • the magnetic particles 5 are subjected to an insulation treatment on the surfaces of the magnetic particles 5 so that the bonding wires 6 and circuits formed on the semiconductor element 3 are not electrically connected via the magnetic particles 5. Can do. In this case, various components such as phosphate can be applied. The ratio of the insulation treatment to the magnetic particles 5 can be adjusted as appropriate so that they are not electrically connected and are not peeled off from the surface of the magnetic particles 5 due to heat, mechanical external force, or the like during use.
  • the particle size of the magnetic particles 5 can be adjusted by adjusting conditions such as the pulverization time in the pulverization method, the concentration of the solution in the ion reaction method, or the cooling rate in the atomization method. Further, after producing a plurality of magnetic particles 5 (powder) having a particle size distribution, they may be classified. After classification, the particle diameter (distribution) of the magnetic particles 5 in the mold resin 4 can also be adjusted by a method of mixing a plurality of magnetic particles 5 at an appropriate particle size ratio.
  • the plurality of magnetic particles 5 are, for example, spherical and distributed in a range of about 0.5 to 50 ⁇ m as described later, and have different particle sizes.
  • the particle diameters of the magnetic particles 5 are different from each other within this distribution range.
  • the distribution form may be a normal distribution or a discrete distribution. Further, it may be in a form including those having no regularity and different particle sizes at random.
  • the particle diameter of each magnetic particle 5 can be measured, for example, by observation with an electron microscope.
  • the content of the magnetic particles 5 in the mold resin 4 is larger, an electromotive force due to magnetic flux can be effectively obtained, and as the content is smaller, the adhesion of the mold resin 4 to the insulating substrate 1 can be strengthened.
  • the mold resin 4 is an epoxy resin and the magnetic particles 5 are iron particles having a particle size of about 0.5 to 50 ⁇ m
  • the content of the magnetic particles 5 in the mold resin 4 is about 85 to 95 mass. What is necessary is just to set to about%.
  • the content of the magnetic particles 5 in the mold resin 4 may be larger in the lower part of the mold resin 4 than in the upper part.
  • the mold resin 4 may contain the magnetic particles 5 at a larger ratio in a portion closer to the coil conductor 2.
  • the mold resin 4 may have a larger proportion of the resin material in the upper portion that is a portion to be joined to the article 40.
  • the magnetic flux can be effectively guided to the coil conductor 2 (center of the coil conductor 2). Therefore, for example, even if the article 40 is made of metal such as an industrial jig or a medical tool, it is effective between the coil conductor 2 (IC tag 10) and the antenna 21 (reader / writer 20) by radio. You can send and receive information.
  • the ratio of the resin material in the mold resin 4, that is, the material for bonding is large in the portion bonded to the article 40, the bonding (adhesion) to the article 40 as the IC tag 10 is easy and strong. This is advantageous.
  • the content rate of the magnetic particles 5 in the mold resin 4 can be obtained from, for example, an area ratio of the magnetic particles 5 in the cross section by observing a longitudinal section of the mold resin 4 with an electron microscope or the like.
  • the upper region (region farthest from the insulating substrate 1) obtained by dividing the mold resin 4 into approximately three equal parts in the thickness direction is the upper portion of the mold resin 4 and the lower region (region closest to the insulating substrate 1).
  • the content of the magnetic particles 5 in the upper part and the content of the magnetic particles 5 in the lower part can be compared. The same applies to the upper part and the lower part described later.
  • a resin material uncured and fluid, which becomes the mold resin 4.
  • magnetic particles 5 are added and applied to the upper surface 1a of the insulating substrate 1, and the magnetic particles 5 settle and settle in the uncured resin material, that is, on the insulating substrate 1 side, that is, at the bottom.
  • the mold resin 4 can be formed by curing in a state where the content of the magnetic particles 5 is increased.
  • the magnetic particles 5 in the uncured resin material are prepared, and a material having a high content of the magnetic particles 5 is applied to the upper surface 1a of the insulating substrate 1, and the magnetic material is applied thereon. It is also possible to form the mold resin 4 by applying and curing a particle 5 having a small content. In this case, the resin material having a high content of the magnetic particles 5 may be cured, and then a resin material having a low content of the magnetic particles 5 may be applied and cured.
  • the magnetic particles 5 may include flat magnetic particles 5 (hereinafter simply referred to as flat magnetic particles 5b), for example, as shown in FIG.
  • the flat magnetic particles 5 b are arranged such that the flat surface is along the upper surface 1 a of the insulating substrate 1.
  • the flat shape may be a plate shape with a flat flat surface, or the flat surface may be a curved surface.
  • the flat magnetic particles 5b have elliptical shapes having the same major axis length in the plan view and the side view (or longitudinal sectional view), and the length of the minor axis in the side view rather than the plan view. Is short.
  • both main surfaces are convex curved surfaces
  • the side surfaces are also convex in the central part in the thickness direction, and are convex curved surfaces having a smaller radius of curvature than the main surface.
  • FIG. 3 (b) the cross section of the flat magnetic particles 5b is shown, but the width in the depth direction in the drawing is larger than the thickness of the flat magnetic particles 5b in this cross sectional view. Is a big one.
  • the area of the magnetic particles 5 (5b) in the plan view of the RFID tag 10 is larger than the area in the side view. Will also be big.
  • the flat magnetic particles 5b are arranged along the upper surface 1a of the insulating substrate 1, the flat magnetic particles 5b are seen in a plan view from the area of the RFID tag 10 in a side view. It is arranged so that the area at is larger. More specifically, if the flat surface (main surface in the case of a plate shape) of the flat magnetic particles 5b is flat, the angle with respect to the upper surface 1a of the flat insulating substrate 1 is less than 45 °. . If the flat surface of the flat magnetic particles 5b is not flat, the cross section (the cross section in the direction perpendicular to the thickness direction) has the same shape as the plan view, as in the example shown in FIG.
  • the angle ⁇ with respect to the upper surface 1a of the transverse section CS is less than 45 °.
  • the angle ⁇ with respect to the upper surface 1 a of the substrate 1 is less than 45 °, it may be considered that the flat magnetic particles 5 b are arranged along the upper surface 1 a of the insulating substrate 1.
  • the magnetic body particle 5 may also contain the spherical-shaped magnetic body particle 5.
  • FIG. 5 When the magnetic particles 5 include the flat magnetic particles 5b, it is effective for increasing the ratio of the magnetic particles 5 in the mold resin 4 in plan view.
  • the area of the entire magnetic particle 5 in a plan view of the RFID tag 10 (when the RFID tag 10 is viewed from above) can be effectively increased.
  • the content ratio of the magnetic particles 5 in the mold resin 4 is approximately the same, if the flat magnetic particles 5b are included, the area of the magnetic particles 5 in plan view can be further increased. Therefore, for example, even when the ratio of the resin material is increased in the mold resin 4 for bonding properties to the article 40, the radio wave from the antenna 21 can be effectively guided in the direction of the coil conductor 2. Further, since the content of the magnetic particles 5 in the mold resin 4 can be reduced, even if the magnetic particles 5 are conductive, a short circuit between the bonding wires 6 due to the magnetic particles 5 can occur. Can be reduced.
  • the flat magnetic particles 5b can be produced, for example, by appropriately adjusting the conditions at the time of particle formation in the various production methods described above, for example, the nozzle shape or the cooling conditions in the atomizing method.
  • the flat magnetic particles 5b can also be produced by a method of forming spherical magnetic particles 5a once and then pressing them into a flat shape.
  • the following method can be used.
  • the magnetic particles 5 are first added to the uncured resin material to be the mold resin 4 and applied to the upper surface 1a of the insulating substrate 1, the flatness is reduced so that the resistance becomes smaller according to the fluid resistance of the resin material.
  • the flat magnetic particles 5a are oriented using the fact that the magnetic particles 5b are arranged in the flow direction.
  • the resin material may be cured by a method such as heating.
  • the fluid resistance occurs, for example, when squeezing a resin material (step of leveling the surface with a squeegee or the like). A force parallel to the upper surface 1a of the insulating substrate 1 is applied during squeezing. Therefore, the flat surface of the flat magnetic particles 5 b is parallel (laterally) to the upper surface 1 a of the insulating substrate 1.
  • the flat magnetic particles 5b are made of, for example, iron and have an elliptical shape in a plan view and a side view, the major axis is about 10 to 50 ⁇ m, and the minor axis in the plan view is about 5 The minor axis (maximum thickness) in a side view is about 5 to 30 ⁇ m.
  • the flat magnetic particles 5b have an appropriate particle size distribution within the above range.
  • the particle size in such a case can be measured, for example, as the long axis of the flat magnetic particles 5b.
  • the ratio of the flat magnetic particles 5 b in the magnetic particles 5 may be larger in the lower part of the mold resin 4 than in the upper part. In other words, more flat magnetic particles 5b may be contained in a portion of the mold resin 4 that is closer to the coil conductor 2.
  • the area of the entire magnetic particle 5 in a plan view can be effectively and easily increased at a portion closer to the coil conductor 2. Therefore, also in this case, the magnetic flux can be effectively guided to the coil conductor 2 (the center of the coil conductor 2), and wirelessly between the coil conductor 2 (IC tag 10) and the antenna 21 (reader / writer 20). Information can be transmitted and received easily. This effect is similar to the effect when more magnetic particles 5 are contained in the lower part of the mold resin 4 described above, and the article 40 is made of metal such as an industrial jig or a medical device. Can also be obtained effectively.
  • the fluid resistance of the uncured resin material that becomes the mold resin 4 is set as described above.
  • the method used can be used.
  • the magnetic particles 5 including a spherical shape and a flat shape are added to the uncured resin material so that the flat magnetic particles 5b having a higher resistance sink more quickly under the resin material. Therefore, the resin material may be cured by heating or ultraviolet irradiation.
  • the ratio of the flat magnetic particles 5b in the magnetic particles 5 is further added to the upper portion of the coating.
  • FIG. That is, for example, the upper surface 1a of the insulating substrate 1 and the semiconductor element 3 are covered with an uncured resin material in which the magnetic particles 5 include spherical and flat particles, and the ratio of the flat particles is large. Further, a mold resin is obtained by applying and curing an uncured resin material on which the magnetic particles 5 include spherical and flat particles, and the proportion of the flat particles is small. 4 can be formed.
  • the magnetic particles 5 may include hollow magnetic particles 5ab.
  • 4 (a) and 4 (b) are enlarged sectional views showing another example of the main part of FIG. In FIG. 4, the same parts as those in the figure are denoted by the same reference numerals.
  • the magnetic particles 5 include hollow magnetic particles 5ab
  • the magnetic particles 5a are effectively secured while ensuring the surface area of the magnetic particles 5a, that is, the area of the magnetic material in plan view effective for induction of magnetic flux.
  • the RFID tag 10 and the RFID system 30 can be effective for reducing the stress at 5 (5ab).
  • the hollow magnetic particles 5ab are easier to deform than the non-hollow (so-called solid) magnetic particles 5a. Therefore, for example, even if a stress such as a thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the mold resin 4 and the insulating substrate 1 acts on the mold resin 4, the stress is easily caused by the deformation of the hollow magnetic particles 5ab. Can absorb and relax. Therefore, the RFID tag 10 and the RFID system 30 effective for improving the reliability of the bonding of the mold 4 to the insulating substrate 1 can be obtained.
  • the stress acting on the mold resin 4 is not limited to the above-described thermal stress, and is erroneously caused by the stress generated during handling such as transport of the RFID tag 10 or adhesion to the article 40, and the impact when the article 40 falls or collides.
  • the stress etc. which arise are mentioned.
  • the hollow magnetic particles 5ab may be made to generate gas when the magnetic particles 5 are produced by, for example, the atomizing method.
  • the atomizing method For example, in the water atomization method, a slight carbon component is added to iron as a magnetic material, gas is generated in the particles of the magnetic material by reaction with oxygen and carbon, and the magnetic particles 5 are hollowed out by this gas. What should I do.
  • the magnetic body particle 5 (5a) may also contain the solid magnetic body particle 5a.
  • the ratio of the hollow magnetic particles 5ab in the magnetic particles 5 (5a) depends on conditions such as stress to be relaxed, required reliability, productivity as the RFID tag 10 and economy (cost). It may be set appropriately according to the above. For example, when the mold resin 4 is an epoxy resin and the magnetic particles 5 are made of iron and the particle size is about 0.5 to 50 ⁇ m, the ratio of the hollow magnetic particles 5ab in the magnetic particles 5 is about 0.1. It may be set to about 50% by volume.
  • the hollow magnetic particles 5ab can effectively relieve thermal expansion and the like by entering between the non-hollow magnetic particles 5a even with a relatively small addition amount.
  • the proportion of the hollow magnetic particles 5ab is too large, the density of the magnetic material in the mold resin 4 may be sparse on the insulating substrate 1 side. In such a case, characteristics such as the coefficient of thermal expansion in the mold resin 4 become non-uniform (bias occurs). Therefore, when the RFID tag 10 is exposed to a high temperature environment when used in the RFID system 30, it may be difficult to improve the mutual bonding reliability at the interface between the mold resin 4 and the insulating substrate 1.
  • the ratio of the hollow magnetic particles 5ab in the magnetic particles 5 may be larger in the upper part of the mold resin 4 than in the lower part as shown in FIG.
  • the stress can be relieved more effectively in the upper part of the mold resin 4 that is closer to the external environment and is more likely to be stressed due to impact or the like. Therefore, in this case, it is possible to provide the RFID tag 10 and the RFID system 30 that are effective in improving the reliability when used in an environment where there is a possibility that, for example, stress may be accidentally applied.
  • the hollow in the resin material (having fluidity) that becomes the mold resin 4 described above What is necessary is to use the density difference between the solid and the solid.
  • the hollow magnetic particles 5ab and the solid magnetic particles 5a receive the same degree of buoyancy in the resin material in the middle of forming the mold resin 4 including the magnetic particles 5, but the mass is hollow. The one is smaller. Therefore, the hollow magnetic particles 5ab are more likely to move to the upper part of the resin material to be the mold resin 4. Therefore, the ratio of the hollow magnetic particles 5ab can be made larger in the upper part of the mold resin 4 than in the lower part.
  • the ratio of the hollow magnetic particles 5a can also be adjusted by performing the process of applying the uncured resin material containing the magnetic particles 5 on the insulating substrate 1 in two steps. Specifically, an uncured resin material having a small ratio of the hollow magnetic particles 5ab and 5bb is applied on the insulating substrate 1, and an uncured material having a large ratio of the hollow magnetic particles 5ab and 5bb is further formed thereon. These resin materials can be applied and cured.
  • FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views showing other examples of the main part of the RFID tag 10 shown in FIG. 5, parts similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the magnetic particles 5 include spherical magnetic particles 5 a and flat magnetic particles 5 b.
  • the magnetic particles 5 include spherical and hollow magnetic particles 5ab, and flat and hollow magnetic particles 5bb.
  • This example can be regarded as an example including the shape of the magnetic particles 5 in the above-described examples.
  • the content ratio of the hollow magnetic particles 5ab and 5bb is larger in the upper part of the mold resin 4 than in the lower part in both spherical and flat shapes. .
  • the magnetic particles 5 are formed at a larger ratio on the upper portion of the mold resin 4. It can be included.
  • a method in which resin materials having different ratios of the hollow magnetic particles 5ab and 5bb as described above are prepared and applied in two portions can be used.
  • the RFID tag 10 and the RFID system 30 of the embodiment have terminals 7 that are electrically connected to the coil conductor 2 and disposed on the upper surface 1 a of the insulating substrate 1.
  • This terminal 7 is electrically connected to the semiconductor element 3 via a bonding wire 6.
  • the terminal 7 has, for example, a quadrangular shape or a circular shape in plan view, and can be formed by using the same metal material as that of the coil conductor 2 and in the same manner.
  • the terminal 7 may have a plating layer (not shown) such as nickel and gold formed on the surface thereof. This can be advantageous in terms of suppressing oxidation or the like of the terminal 7 and improving the bonding property of the bonding wire 6.
  • the electrical connection between the coil conductor 2 and the semiconductor element 3 does not have to be made via the terminal 7.
  • the end of the coil conductor 2 is exposed on the upper surface 1 a of the insulating substrate 1.
  • the electrode of the semiconductor element 3 may be connected to the exposed portion.
  • the coil conductor 2 and the semiconductor element 3 may be electrically connected to each other through a connection means (not shown) such as a metal bump other than the bonding wire 6.
  • the inductance value of the bonding wire 6 is increased and the inductance value of the coil conductor 2 in the insulating substrate 1 is increased. Can be reduced. As a result, the length of the coil conductor 2 can be shortened, which is advantageous in reducing the size of the RFID tag 10. In addition, since the coil conductor 2 is shortened, the resistance can be reduced, and the communication loss is reduced. Therefore, there is an advantage that the communication distance between the RFID tag 10 and the antenna 21 is increased. When the communication distance is increased, for example, the time for the article 40 to be brought close to the reader / writer 20 (eg, holding it by hand) is shortened, and the practicality is improved.
  • the RFID system 30 of the embodiment is basically configured by the RFID tag 10 having any one of the above configurations and the reader / writer 20 having the antenna 21 opposite to the coil conductor of the RFID tag 10.
  • An example of the RFID system 30 has a form as shown in FIG.
  • an article in which the RFID tag 10 is mounted on a reader / writer 20 electrically connected to an information processing device (not shown) having a processor having functions such as information storage and calculation. 40 is used as needed.
  • the article 40 is various tools as described above.
  • the approach of the RFID tag 10 to the reader / writer 20 may be manual (holding the article 40 by hand and approaching the reader / writer 20), and the article 40 (RFID tag 10) is automatically attached to the reader / writer 20 by a transport device or the like. You may carry out by passing near.
  • the RFID tag and the RFID system 30 of the present disclosure are not limited to the example of the embodiment described above, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present disclosure.
  • the antenna 21 of the reader / writer 20 may be tilted so that the operation of leading the RFID tag 10 toward the RFID tag 10 can be facilitated.
  • the arrangement of the RFID tag 10 and the reader / writer 20 is turned upside down. Also good. In any case, it is only necessary to set the semiconductor element 3 between the antenna 21 and the coil conductor 2.
  • unevenness may be provided on the upper surface 1 a of the insulating substrate 1 to increase the bonding strength between the insulating substrate 1 and the mold resin 4.

Abstract

本開示のＲＦＩＤタグ10は、上面１ａを有する絶縁基板１と、該絶縁基板１の内部に配置されたコイル導体２と、前記絶縁基板１の前記上面１ａに搭載された半導体素子３と、前記絶縁基板１の前記上面１ａおよび前記半導体素子３を被覆しているモールド樹脂４とを備えており、該モールド樹脂４が、互いに粒径の異なる複数の磁性体粒子５を含有している。

Description

ＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤシステム
　本開示は、半導体素子と外部との間で無線による情報の送受が行なわれるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグおよびＲＦＩＤシステムに関する。
　各種物品の情報を、物品に実装した半導体素子で検知し、管理することが広く行なわれるようになってきている。この場合の半導体素子は、コイル導体を有する基板上に搭載されたタグとして各種の物品に実装されている。半導体素子に対しては電波の送受信機能を有するリーダライタ等の外部機器との間で情報の送受が行なわれる。
　この場合に、半導体素子に送受される情報は、外部機器との間で無線（ＲＦ）通信によって行なわれる。外部機器から送信される電波に伴う磁束によってコイル導体で誘導電流が生じ、情報の書き込みおよび取り出しを含む半導体素子の作動に必要な電力が供給される（特許文献１等を参照。）。
国際公開第2011/108340号
　本開示の１つの態様のＲＦＩＤタグは、上面を有する絶縁基板と、該絶縁基板の内部に配置されたコイル導体と、該絶縁基板の前記上面に搭載された半導体素子と、前記絶縁基板の上面および前記半導体素子を被覆しているモールド樹脂とを有している。そして、モールド樹脂は、互いに粒径の異なる複数の磁性体粒子を含有している。
　本開示の１つの態様のＲＦＩＤシステムは、上記構成のＲＦＩＤタグと、該ＲＦＩＤタグのコイル導体と対向するアンテナを有するリーダライタとを有している。
図１は本開示の実施形態のＲＦＩＤタグの一例を示す断面図である。 図２は本開示の実施形態のＲＦＩＤシステムの一例を示す断面図である。 図３（ａ）は図１の要部の一例を拡大して示す斜視図であり、図３（ｂ）は図１の要部の一例を拡大して示す断面図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は図１の要部の他の例を拡大して示す断面図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は図１の要部のさらに他の例を拡大して示す断面図である。
　近年、工業用の用具等の、各種の金属製の道具、ジグまたは用具等の物品に上記のような半導体素子を含むタグを実装することが求められている。しかしながら、半導体素子を含むタグが金属製の物品に実装されたときには、外部から送信される電波に伴う磁束により金属製の物品に渦電流が生じる。この渦電流に妨げられて、コイル導体に磁束を集めることが難しくなる可能性が高くなる。本開示のＲＦＩＤタグは、このような可能性を低減することができる。 
　本開示の実施形態のＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤシステムを、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は説明上の便宜的なものであり、実際にＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤシステムが使用されるときの上下を限定するものではない。また、以下の説明における磁性体は強磁性体である。
　図１は本開示の実施形態のＲＦＩＤタグを示す断面図であり、図２は本開示の実施形態のＲＦＩＤシステムを示す断面図である。また、図３（ａ）は図１の要部の一例を拡大して示す斜視図であり、図３（ｂ）は図１の要部の一例を拡大して示す断面図である。
　上面１ａを有する絶縁基板１と、絶縁基板１の内部に配置されたコイル導体２と、絶縁基板１の上面１ａに搭載された半導体素子３と、絶縁基板１の上面１ａおよび半導体素子３を被覆しているモールド樹脂４とによって実施形態のＲＦＩＤタグ10が基本的に構成されている。このモールド樹脂４は、例えば図３に示す例のように、互いに粒径の異なる複数の磁性体粒子５を含有している。また、このＲＦＩＤタグ10と、ＲＦＩＤタグ10のコイル導体２と対向するアンテナ21を有するリーダライタ20とによって実施形態のＲＦＩＤシステム30が基本的に構成されている。
　ＲＦＩＤ10は、各種の物品40に実装されて用いられ、物品40に関する各種の情報が半導体素子３に書きこまれている。この情報は、ＲＦＩＤタグ10を含むＲＦＩＤシステム30においてリーダライタ20とＲＦＩＤ10との間で送受される情報に応じて、随時書き換えが可能になっている。これによって、物品40に関する各種の情報が随時更新される。
　絶縁基板１は、コイル導体２を配置するとともに、半導体素子３を搭載して固定するための基体部分である。また、絶縁基板１は、コイル導体２を、コイル導体２自体における電気絶縁性を確保しながら所定のパターンで配置するための電気絶縁性の基体部分である。また、絶縁基板１は、半導体素子３を固定するための基体部分でもある。
　絶縁基板１は、例えば四角形状の平板状である。この絶縁基板１の上面１ａの中央部に半導体素子３が搭載されている。また、平面透視で半導体素子３を囲むように、絶縁基板１の内部の外周部分にコイル導体２が設けられている。平面透視で半導体素子３を囲むコイル導体２の内側、つまりは半導体素子３が位置する部分を通過するように磁束が通り、コイル導体２で誘導電流が生じる。また、半導体素子３とリーダライタ20との間で情報の送受が行なわれる。
　絶縁基板１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体またはガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。すなわち、まず酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形して四角シート状の複数のセラミックグリーンシートを作製する。次に、これらのセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する。その後、この積層体を1300～1600℃の温度で焼成することによって絶縁基板１を製作することができる。
　コイル導体２は、上記のようにリーダライタ20のアンテナ21から放射される電波による磁束（磁束の変化）を受けて誘導電流を生じる部分である。つまり、アンテナ21からコイル導体２を通して半導体素子３の作動（書き込みおよび読み取り）に必要な電流（電力）が供給される。また、これによってＲＦＩＤタグ10とリーダライタ20との間で各種の情報の送受が行なわれる。
　コイル導体２は、例えば図１に示すように単層のコイル（符号なし）が上下に複数積層された構成であり、上下のコイル同士は、例えば絶縁基板１の内部に設けられたビア導体等の内部導体（図示せず）によって互いに直列に接続されている。言い換えれば、この実施形態におけるコイル導体２は、絶縁基板１の厚み方向に延びるソレノイド状のものである。コイル導体２の中心を磁束が通ると、電磁誘導によってコイル導体２に上記のような誘導電流が生じる。
　コイル導体２の巻き数は、コイル導体２における所定の誘導電流、ＲＦＩＤタグ10としての生産性および経済性等の種々の条件に応じて適宜設定すればよい。
　コイル導体２は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属材料によって形成されている。また、コイル導体２はこれらの金属材料を含む合金材料等によって形成されているものでもよい。このような金属材料等は、メタライズ層等の金属層として絶縁基板１の内部に設けられている。
　コイル導体２は、例えばタングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを絶縁基板１となるセラミックグリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷した後に、これらを同時焼成する方法で形成することができる。
　半導体素子３は、ＲＦＩＤタグ10が実装される物品40に関する情報を随時更新しながら記憶し、その情報をリーダライタ20に伝える機能（書き込みおよび読み取り機能）を有する部分である。
　半導体素子３とコイル導体２とは、例えばボンディングワイヤ６等の接続材によって互いに電気的に接続されている。図１に示す例では、絶縁基板１の上面１ａにコイル導体２と電気的に接続された端子７が配置されている。コイル導体２と端子７とは破線で示すビア導体等の内部導体（符号なし）によって互いに電気的に接続されている。ボンディングワイヤ６の一端がこの端子７に接続されているとともに、ボンディングワイヤ６の他端が半導体素子３に接続されている。つまり、半導体素子３とコイル導体２とは、ボンディングワイヤ６、端子７および内部導体を介して互いに電気的に接続されている。
　モールド樹脂４は、半導体素子３を被覆して、例えば外気の水分または酸素等の外気および外部からの機械的な応力等から保護するための部分である。そのため、モールド樹脂４は、絶縁基板１の上面１ａから半導体素子３にかけて一体的に被覆している。
　また、モールド樹脂４は、磁束をＲＦＩＤタグ10に誘導するための磁性体粒子５を保持して絶縁基板１上の固定するための結合材または接着材としても機能している。モールド樹脂４は、半導体素子３の外部環境から保護する被覆材および接着材としての機能を有するものであればよい。
　このようなモールド樹脂４を形成する樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂およびシリコーン樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂材料にシリカ粒子またはガラス粒子等のフィラー粒子が添加されていても構わない。フィラー粒子は、例えば、モールド樹脂４の機械的な強度、耐湿性または電気特性等の各種の特性を調整するために添加される。モールド樹脂４は、このような各種の樹脂材料から、ＲＦＩＤタグ10の生産時の作業性（生産性）および経済性等の条件に応じて適宜選択して用いることができる。
　ＲＦＩＤタグ10が実装される物品40は、使用に際して、その使用履歴等が必要な各種の物品である。例えば、機械加工、金属加工、樹脂加工等の各種の工業用加工において用いられるジグまたは工具等の用具が挙げられる。この用具には、切削または研磨等の消耗性のものも含まれる。また、工業用に限らず、家庭用の日用品、農産物、交通機関用等の各種のプリペイドカードおよび医療用の器具等も上記の物品40に含まれる。
　ＲＦＩＤタグ10の物品40への実装は、図１に示す状態から上下ひっくり返された状態であってもよい。すなわち、ＲＦＩＤタグ10は、モールド樹脂４を物品40に向け、コイル導体２を含む絶縁基板１を外側、つまりアンテナ21側にして物品40の表面に実装することができる。このような実装の場合には、コイル導体２とアンテナ21との距離を小さくする上では有利である。
　モールド樹脂４が含有している複数の磁性体粒子５は、アンテナ21から送信される電波に伴う磁束をモールド樹脂４の方向、つまり図２の例ではモールド樹脂４とアンテナ21との間に位置するコイル導体２の方向に誘導する機能を有する。磁性体粒子５による効果を得るためには、このように、アンテナ21と磁性体粒子５との間にコイル導体２が位置する（両者に挟まれる）ように実装することができる。
　図２においては、アンテナ21に対して上方向から物品40を近付ける形式のＲＦＩＤシステム30を示しているが、この逆（アンテナ21がＲＦＩＤタグ10の上側に位置する）場合であれば、ＲＦＩＤタグ10は図１に対して上下逆方向になって、物品40上に実装される。なお、これらの実際の使用時の上下方向は、特に限定されず、前述したようにアンテナ21と磁性体粒子５との間にコイル導体２が位置するようなＲＦＩＤシステム30であればよい。
　磁性体粒子５は、例えば図３に示す例のように、互いに粒径の異なる複数の磁性体粒子５を含有している。これによって、モールド樹脂４中での磁性体粒子５の分散が容易になっている。また、コイル導体２の方向に有効に磁束を導くことができる程度に、磁性体粒子５をモールド樹脂４内に含有させることが容易になっている。
　磁性体粒子５は、例えば鉄、ニッケルおよびコバルトといった磁性材料が粉末状に成形されてなるものである。磁性体粒子５は、例えば鉄材料をミルで粉砕する粉砕法、溶液から析出させるイオン反応法または溶融した鉄等を用いるアトマイズ法等の方法で作製することができる。
　磁性体粒子５は、ボンディングワイヤ６同士、および半導体素子３上に形成された回路同士が磁性体粒子５を介して電気的に接続されないように、磁性体粒子５の表面に絶縁処理を施すことができる。この場合、リン酸塩等各種成分を適用することができる。絶縁処理の磁性体粒子５に対する比率は、電気的に接続されないよう、また使用時等の熱、機械的な外力等により磁性体粒子５表面から剥がれない程度に適宜調整可能である。
　この場合、例えば粉砕法における粉砕時間、イオン反応法における溶液の濃度またはアトマイズ法における冷却速度等の条件を調整することによって、磁性体粒子５の粒径を調整することができる。また、粒度分布を有する複数の磁性体粒子５（粉末）を作製した後に、これを分級してもよい。分級した後に、あらためて適当な粒径の割合で複数の磁性体粒子５を混合する方法で、モールド樹脂４中の磁性体粒子５の粒径（分布）を調整することもできる。
　複数の磁性体粒子５は、例えば球状であって後述するように0.5～50μｍ程度の範囲で分布している形態で、互いに粒径が異なっている。この分布の範囲内で磁性体粒子５の粒径が互いに異なっている。分布の形態は、正規分布でもよく、離散分布でもよい。また、特に規則性がなくランダムに粒径が異なるものを含む形態であってもよい。個々の磁性体粒子５の粒径は、例えば電子顕微鏡観察等で測定することができる。
　モールド樹脂４における磁性体粒子５の含有率は、大きいほど磁束による起電力を効果的に得ることができ、小さいほどモールド樹脂４の絶縁基板１に対する接着を強固とすることができる。例えば、モールド樹脂４がエポキシ樹脂であり、磁性体粒子５が、粒径0.5～50μｍ程度の鉄粒子の場合であれば、モールド樹脂４における磁性体粒子５の含有率は、約85～95質量％程度に設定すればよい。
　磁性体粒子５のモールド樹脂４における含有率は、モールド樹脂４の下部において上部よりも大きいものであってもよい。言い換えれば、モールド樹脂４は、コイル導体２により近い部分においてより大きな割合で磁性体粒子５を含有しているものであってもよい。さらに言い換えれば、モールド樹脂４は、物品40に接合される部分である上部において樹脂材料の割合がより大きなものであってもよい。
　この場合には、コイル導体２に近い部分に磁性体粒子５がより多く存在しているため、コイル導体２（コイル導体２の中心）に効果的に磁束を導くことができる。そのため、例えば物品40が工業用のジグまたは医療用具等の金属製のものであったとしても、コイル導体２（ＩＣタグ10）とアンテナ21（リーダライタ20）との間で有効に、無線による情報の送受ができる。
　また、物品40に接合される部分でモールド樹脂４における樹脂材料、つまりは接着用の材料の割合が大きいため、ＩＣタグ10としての物品40への接合（接着）を容易かつ強固なものとする上で有利である。
　モールド樹脂４中の磁性体粒子５の含有率は、例えば、モールド樹脂４の縦断面を電子顕微鏡等で観察し、断面における磁性体粒子５の面積割合から求めることができる。このとき、例えば、モールド樹脂４を厚み方向におおよそ３等分した上側の領域（絶縁基板１から最も離れた領域）をモールド樹脂４の上部とし、下側の領域（絶縁基板１に最も近い領域）をモールド樹脂４の下部として、上部における磁性体粒子５の含有率と下部における磁性体粒子５の含有率とを比較することができる。後述する上部および下部についても同様である。
　磁性体粒子５のモールド樹脂４における含有率が、モールド樹脂４の下部において上部よりも大きいものとするには、例えば、モールド樹脂４となる樹脂材料（未硬化で流動性を有するもの。以下、未硬化樹脂材料ともいう。）に磁性体粒子５を添加して絶縁基板１の上面１ａに塗布し、磁性体粒子５が沈降して未硬化の樹脂材料内において絶縁基板１側、すなわち下部の方が磁性体粒子５の含有率が大きくなった状態で硬化させてモールド樹脂４を形成することができる。あるいは、未硬化の樹脂材料中の磁性体粒子５の含有率が異なる２種類を準備し、絶縁基板１の上面１ａに磁性体粒子５の含有率の大きいものを塗布し、その上に磁性体粒子５の含有率の小さいものを塗布して硬化させてモールド樹脂４を形成することもできる。また、この場合は、磁性体粒子５の含有率の大きい樹脂材料を硬化させた後に磁性体粒子５の含有率の小さい樹脂材料を塗布して硬化させてもよい。
　磁性体粒子５は、例えば図３に示す例のように、扁平状の磁性体粒子５（以下、単に扁平状の磁性体粒子５ｂという。）を含んでいてもよい。この扁平状の磁性体粒子５ｂは、扁平面が絶縁基板１の上面１ａに沿うように配置されている。扁平状とは扁平面が平坦な板状であってもよいし、扁平面が曲面であってもよい。例えば、扁平状の磁性体粒子５ｂは、平面視および側面視（または縦断面視）において互いに長軸の長さが同じ程度の楕円形状であり、平面視よりも側面視において短軸の長さが短い。言い換えれば、平面視および側面視で楕円形の板状であり、両主面が凸曲面で、側面も厚み方向の中央部が凸で、主面より曲率半径が小さい凸曲面である。図３（ｂ）に示す例においては、扁平状の磁性体粒子５ｂの断面が示されているが、この断面図における扁平状の磁性体粒子５ｂの厚みより、図面における奥行き方向の幅の方が大きいものである。このような扁平状の磁性体粒子５ｂが絶縁基板１の上面に沿うように配置されていると、ＲＦＩＤタグ10の平面視における磁性体粒子５（５ｂ）面積の方が、側面視における面積よりも大きいものとなる。逆にいえば、扁平状の磁性体粒子５ｂが絶縁基板１の上面１ａに沿うように配置されているとは、扁平状の磁性体粒子５ｂが、ＲＦＩＤタグ10の側面視における面積より平面視における面積の方が大きくなるように配置されているということである。より具体的には、扁平状の磁性体粒子５ｂの扁平面（板状の場合の主面）が平坦な場合であれば、扁平面の絶縁基板１の上面１ａに対する角度が４５°未満である。扁平状の磁性体粒子５ｂの扁平面が平坦でない場合であれば、図３（ｂ）に示す例のように、横断面（厚み方向に垂直な方向の断面）形状が平面視形状と同じとなる横断面ＣＳの上面１ａに対する角度θが４５°未満である。簡易的には、ＲＦＩＤタグ10を絶縁基板１の上面にほぼ垂直に切断した断面におけるモールド樹脂４中の磁性体粒子５を観察することで確認できる。すなわち、図３（ｂ）に示す例のように、ＲＦＩＤタグ10の断面に現れている磁性体粒子５の断面の長径（長軸）Ｌａの長さ方向、言い換えれば最大径となる方向の絶縁基板１の上面１ａに対する角度θが４５°未満であれば、扁平状の磁性体粒子５ｂが絶縁基板１の上面１ａに沿うように配置されているとみなしてよい。
　なお、磁性体粒子５は、扁平状の磁性体粒子５ｂを含む場合であっても、球形状の磁性体粒子５も含んでいて構わない。磁性体粒子５が扁平状の磁性体粒子５ｂを含む場合には、平面視におけるモールド樹脂４内の磁性体粒子５の存在する割合を大きくする上で有効である。
　つまり、ＲＦＩＤタグ10の平面視における（ＲＦＩＤタグ10を上から見たときの）磁性体粒子５全体の面積を効果的に大きくすることができる。モールド樹脂４における磁性体粒子５の含有率が同じ程度である場合に、扁平状の磁性体粒子５ｂが含まれていれば、平面視における磁性体粒子５の面積をより大きくすることができる。したがって、例えばモールド樹脂４において物品40に対する接合性等のために樹脂材料の割合を大きくするような場合でも、アンテナ21からの電波をコイル導体２の方向に効果的に誘導することができる。また、モールド樹脂４中の磁性体粒子５の含有量を少なくすることができるので、磁性体粒子５が導電性であっても、磁性体粒子５によるボンディングワイヤ６同士等の短絡が発生する可能性を低減できる。
　扁平状の磁性体粒子５ｂは、例えば前述した各種の製法において粒子形成時の条件、例えば、アトマイズ法におけるノズル形状または冷却条件等の条件を適宜調整することによって作製することができる。また、扁平状の磁性体粒子５ｂは、いったん球状の磁性体粒子５ａを作製した後に、これらを加圧して扁平な形に成形する方法で作製することもできる。
　扁平状の磁性体粒子５ｂについて、その扁平面が絶縁基板１の上面１ａに沿うように配置するには、以下のような方法を用いることができる。例えば、まず、モールド樹脂４となる未硬化の樹脂材料に磁性体粒子５を添加して絶縁基板１の上面１ａに塗布する際に、この樹脂材料の流体抵抗に従ってより抵抗が小さくなるように扁平状の磁性体粒子５ｂが流れ方向に並ぶことを利用して扁平状の磁性体粒子５ａを配向させる。その後、樹脂材料を加熱等の方法で硬化させるようにすればよい。流体抵抗は、例えば樹脂材料をスキージニングする（スキージで表面を平らに均す工程等）際に生じる。スキージニングに際して絶縁基板１の上面１ａに対して平行な力がかかる。そのため、扁平状の磁性体粒子５ｂの扁平面が絶縁基板１の上面１ａに対して平行に（横向きに）なる。
　なお、扁平状の磁性体粒子５ｂは、例えば鉄からなる、平面視および側面視が楕円形状のものであって、その長軸が約10～50μｍ程度であり、平面視における短軸が約5～30μｍ程度であり、側面視における短軸（最大厚み）が約5～30μｍ程度のものである。
　この場合も、扁平状の磁性体粒子５ｂが上記の範囲で適宜、粒径が分布していればよい。なお、このような場合の粒径は、例えば、扁平状の磁性体粒子５ｂの長軸として測定することができる。
　磁性体粒子５における扁平状の磁性体粒子５ｂの割合は、モールド樹脂４の下部において上部よりも大きいものであってもよい。言い換えれば、モールド樹脂４のうちコイル導体２により近い部分で、より多くの扁平状の磁性体粒子５ｂが含有されていてもよい。
　この場合には、コイル導体２により近い部分で、平面視における磁性体粒子５全体の面積を効果的に、かつ容易に大きくすることができる。したがって、この場合にもコイル導体２（コイル導体２の中心）に効果的に磁束を導くことができ、コイル導体２（ＩＣタグ10）とアンテナ21（リーダライタ20）との間での無線による情報の送受を容易なものにすることができる。この効果は、前述したモールド樹脂４の下部においてより多くの磁性体粒子５が含有されている場合の効果と同様に、物品40が工業用のジグまたは医療用具等の金属製のものであったとしても有効に得ることができる。
　磁性体粒子５における扁平状の磁性体粒子５ｂの割合が、モールド樹脂４の下部において上部よりも大きいものとするには、前述したようにモールド樹脂４となる未硬化の樹脂材料の流体抵抗を利用する方法を用いることができる。例えば、球形状のものと扁平状のものとを含む磁性体粒子５を未硬化の樹脂材料に添加して、抵抗がより大きい扁平状の磁性体粒子５ｂがより速く樹脂材料の下部に沈むようにしてから、樹脂材料を加熱または紫外線照射によって硬化させるようにすればよい。
　またこの場合、一度磁性体粒子５における扁平状の磁性体粒子５ｂの割合を調整したモールド樹脂４を塗布、硬化させた後に、さらに該塗布上部に、扁平状の磁性体粒子５ｂの割合を、該塗布したモールド樹脂４とは異なる割合に調整したモールド樹脂４を塗布、硬化させることにより形成してもよい。すなわち、例えば、磁性体粒子５が球形状のものと扁平状のものとを含み、扁平状の粒子の割合が大きい未硬化の樹脂材料を絶縁基板１の上面１ａおよび半導体素子３を被覆するように塗布し、さらにその上に磁性体粒子５が球形状のものと扁平状のものとを含み、扁平状の粒子の割合が小さい未硬化の樹脂材料を塗布して硬化させることにより、モールド樹脂４を形成することができる。
　また、実施形態のＲＦＩＤタグ10およびＲＦＩＤシステム30において、例えば図４に示すように、磁性体粒子５（球状の磁性体粒子５ａ）が中空の磁性体粒子５ａｂを含んでいてもよい。図４（ａ）および図４（ｂ）は図１の要部の他の例を拡大して示す断面図である。図４において図と同様の部位には同様の符号を付している。
　磁性体粒子５が中空の磁性体粒子５ａｂを含んでいる場合には、磁性体粒子５ａの表面積、つまり磁束の誘導に有効な平面視における磁性材料の面積を有効に確保しながら、磁性体粒子５（５ａｂ）における応力の低減に対しても有効なＲＦＩＤタグ10およびＲＦＩＤシステム30とすることができる。
　すなわち、中空の磁性体粒子５ａｂは、中空ではない（いわゆる中実の）磁性体粒子５ａに比べて変形が容易である。そのため、例えば、モールド樹脂４と絶縁基板１との熱膨張率の差に起因した熱応力等の応力がモールド樹脂４に作用したとしても、その応力を中空の磁性体粒子５ａｂの変形によって容易に吸収し、緩和することができる。したがって、モールド４の絶縁基板１に対する接合の信頼性の向上について有効なＲＦＩＤタグ10およびＲＦＩＤシステム30とすることができる。
　モールド樹脂４に作用する応力は、上記の熱応力に限らず、ＲＦＩDタグ10の搬送または物品40への接着等の取扱い時に生じる応力、および物品40の落下または衝突等の際の衝撃によって誤って生じる応力等が挙げられる。
　中空の磁性体粒子５ａｂは、例えばアトマイズ法で磁性体粒子５を作製するときに、粒子にガスを発生させるようにすればよい。例えば水アトマイズ法において、磁性材料としての鉄に若干の炭素成分を添加して、酸素と炭素と反応で磁性体材料の粒子内でガスを発生させて、このガスで磁性体粒子５が中空になるようにすればよい。
　なお、磁性体粒子５（５ａ）は、中空の磁性体粒子５ａｂを含む場合であっても、中実の磁性体粒子５ａも含んでいて構わない。この場合、磁性体粒子５（５ａ）における中空の磁性体粒子５ａｂの割合は、緩和しようとする応力、求められている信頼性、ＲＦＩＤタグ10としての生産性および経済性（コスト）等の条件に応じて、適宜設定すればよい。例えば、モールド樹脂４がエポキシ樹脂であり、磁性体粒子５が鉄からなる粒径が粒径0.5～50μｍ程度のものであるときには、磁性体粒子５における中空の磁性体粒子５ａｂの割合は約0.1～50体積％程度に設定すればよい。
　また、中空の磁性体粒子５ａｂは、比較的少ない添加量でも、中空ではない磁性体粒子５ａ間に入り込むことにより、熱膨張等を効果的に緩和することができる。ただし、中空の磁性体粒子５ａｂの割合が多すぎるとモールド樹脂４内の磁性体密度が絶縁基板１側で疎となる可能性がある。このような場合には、モールド樹脂４内の熱膨張率等の特性が不均一になる（偏りが生じる）。そのため、ＲＦＩＤタグ10がＲＦＩＤシステム30で使用される際に高温環境にさらされた場合、モールド樹脂４と絶縁基板１との界面における互いの接合信頼性を向上させることが難しくなる可能性ある。
　また、磁性体粒子５における中空の磁性体粒子５ａｂの割合は、例えば図４に示すように、モールド樹脂４の上部において下部よりも大きいものであってもよい。この場合には、より外部環境に近く、衝撃等に起因した応力がより加わりやすいモールド樹脂４の上部において、より効果的に応力を緩和することができる。したがって、この場合には、例えば誤って応力が加わる可能性が環境での使用に際して、信頼性の向上について有効なＲＦＩＤタグ10およびＲＦＩＤシステム30を提供することができる。
　磁性体粒子５における中空の磁性体粒子５ａｂの割合をモールド樹脂４の上部において下部よりも大きいものとするには、例えば、前述したモールド樹脂４となる樹脂材料（流動性があるもの）における中空のものと中実のものとの密度差を利用すればよい。この場合、磁性体粒子５を含むモールド樹脂４を形成する途中段階の上記樹脂材料内で中空の磁性体粒子５ａｂと中実の磁性体粒子５ａとは同じ程度の浮力を受けるが、質量は中空のものの方が小さい。そのため、中空の磁性体粒子５ａｂの方が、モールド樹脂４となる樹脂材料の上部に移動しやすい。したがって、中空の磁性体粒子５ａｂの割合を、モールド樹脂４の上部において下部よりも大きくすることができる。あるいは、磁性体粒子５を含む未硬化の樹脂材料を絶縁基板１の上に塗布する工程を２回に分けて行なうことでも中空の磁性体粒子５ａの割合を調整できる。具体的には、絶縁基板１の上に中空の磁性体粒子５ａｂ、５ｂｂの割合が小さい未硬化の樹脂材料を塗布し、さらにその上に中空の磁性体粒子５ａｂ、５ｂｂの割合が大きい未硬化の樹脂材料を塗布して、これらを硬化することもできる。
　図５（ａ）および図５（ｂ）は図１に示すＲＦＩＤタグ10の要部の他の例を示す断面図である。図５において図１と同様の部位には同様の符号を付している。図５に示す例において、磁性体粒子５は、球形状の磁性体粒子５ａと扁平状の磁性体粒子５ｂとを含んでいる。また、磁性体粒子５は、球形状であって中空の磁性体粒子５ａｂと、扁平状であって中空の磁性体粒子５ｂｂとを含んでいる。
　この例は、前述した複数の例における磁性体粒子５の形状をあわせて含む例とみなすことができる。この場合には、前述した各例における効果と同様の効果を得ることができる。すなわち、扁平状の磁性体粒子５ｂ、５ｂｂが含まれていることによって、平面視における磁性体粒子５の面積を容易に大きくすることができる。そのためコイル導体２の方向に磁束を誘導する上で有効なＲＦＩＤタグ10とすることができる。
　また、中空の磁性体粒子５ａｂ、５ｂｂを含んでいることによって、熱応力または衝撃に起因した応力を効果的に緩和することが容易なモールド樹脂４を有するＲＦＩＤタグ10およびＲＦＩＤシステム30とすることができる。この場合、外部からの応力の緩和については、球状のものおよび扁平状のもののいずれについても、中空の磁性体粒子５ａｂ、５ｂｂの含有の割合がモールド樹脂４の上部において下部よりも大きい方がよい。
　この場合も、前述したように、中空の磁性体粒子５ａｂ、５ｂｂと中実の磁性体粒子５ａｂとの密度の差を利用して、モールド樹脂４の上部においてより大きい割合で磁性体粒子５を含有させることができる。また、前述したような、中空の磁性体粒子５ａｂ，５ｂｂの割合の異なる樹脂材料を準備して、２回に分けて塗布する方法を用いることもできる。
　また、実施形態のＲＦＩＤタグ10およびＲＦＩＤシステム30は、コイル導体２と電気的に接続されて絶縁基板１の上面１ａに配置された端子７を有している。この端子７は、半導体素子３とボンディングワイヤ６を介して電気的に接続されている。
　このような端子７が設けられていることによって、半導体素子３とコイル導体２との電気的な接続を容易に行なうことができる。
　端子７は、例えば平面視において四角形状または円形状等の形状であり、コイル導体２と同様の金属材料を用い、同様の方法で形成することができる。また、端子７はその表面にニッケルおよび金等のめっき層（図示せず）が形成されていてもよい。これによって、端子７の酸化等の抑制、およびボンディングワイヤ６のボンディング性の向上等について有利なものとすることができる。
　コイル導体２と半導体素子３との電気的な接続は、端子７を介して行なわれているものでなくてもよく、例えば、コイル導体２の端部等を絶縁基板１の上面１ａに露出させて、この露出した部分に半導体素子３の電極を接続してもよい。また、金属バンプ等の、ボンディングワイヤ６以外の接続手段（図示せず）を介してコイル導体２と半導体素子３との電気的な接続を行なうようにしてもよい。
　なお、ボンディングワイヤ６による上記端子７との接続の場合、ボンディングワイヤ６が磁性体粒子５の中を通るため、ボンディングワイヤ６のインダクタンス値が高くなり、絶縁基板１内のコイル導体２のインダクタンス値を小さくすることができる。これによって、コイル導体２の長さを短くできるため、ＲＦＩＤタグ10の小型化において有利である。また、コイル導体２が短くなるので低抵抗化が図れ、通信ロスが少なくなるため、ＲＦＩＤタグ10とアンテナ21との通信距離が伸びるという利点もある。通信距離が伸びると、例えば、物品40をリ－ダライタ20に近付ける（手で持ってかざす等の）時間が短くなり、実用性が向上する。
　前述したように、上記いずれかの構成のＲＦＩＤタグ10と、ＲＦＩＤタグ10のコイル導体と対向２するアンテナ21を有するリーダライタ20とによって実施形態のＲＦＩＤシステム30が基本的に構成されている。ＲＦＩＤシステム30の一例は図２に示すような形態である。この例の場合には、情報の記憶、演算等の機能を有するプロセッサを備える情報処理用の機器（図示せず）と電気的に接続されたリーダライタ20に、ＲＦＩＤタグ10が実装された物品40が随時近付けられて使用される。物品40は、前述したように各種の用具等である。
　リーダライタ20へのＲＦＩＤタグ10の接近は、手動（物品40を手で持ってリーダライタ20に近付けること）でもよく、搬送用機器等で自動的に物品40（ＲＦＩＤタグ10）がリーダライタ20の近くを通過するようにして行なってもよい。
　なお、本開示のＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤシステム30は、上記の実施形態の例に限らず、本開示の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。
　例えば図２の例について、リーダライタ20のアンテナ21を傾けて、主導でＲＦＩＤタグ10に近付ける動作を行ないやすくするようにしてもよく、ＲＦＩＤタグ10とリーダライタ20との配置を上下逆にしてもよい。いずれの場合でも、アンテナ21とコイル導体２との間に半導体素子３が位置するように設定されていればよい。
　また、絶縁基板１の上面１ａに凹凸（図示せず）を設けて、絶縁基板１とモールド樹脂４との接合の強度を高めるようにしてもよい。
１・・・絶縁基板
１ａ・・・上面
２・・・コイル導体
３・・・半導体素子
４・・・モールド樹脂
５・・・磁性体粒子
５ａ・・・磁性体粒子（球状のもの）
５ｂ・・・磁性体粒子（扁平状のもの）
５ａｂ・・・磁性体粒子（球状、中空のもの）
５ｂｂ・・・磁性体粒子（扁平状、中空のもの）
６・・・ボンディングワイヤ
７・・・端子
10・・・ＲＦＩＤタグ
20・・・リーダライタ
21・・・アンテナ
30・・・ＲＦＩＤシステム
40・・・物品
 

Claims (8)

  1. 上面を有する絶縁基板と、
    該絶縁基板の内部に配置されたコイル導体と、
    前記絶縁基板の前記上面に搭載された半導体素子と、
    前記絶縁基板の上面および前記半導体素子を被覆しているモールド樹脂とを備えており、
    該モールド樹脂が、互いに粒径の異なる複数の磁性体粒子を含有しているＲＦＩＤタグ。
  2. 前記磁性体粒子の前記モールド樹脂における含有率が、前記モールド樹脂の下部において上部よりも大きい請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
  3. 前記磁性体粒子が扁平状の磁性体粒子を含んでおり、
    前記扁平状の磁性体粒子は、扁平面が前記絶縁基板の前記上面に沿うように配置されている請求項１または請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
  4. 前記磁性体粒子における前記扁平状の磁性体粒子の割合が、前記モールド樹脂の下部において上部よりも大きい請求項３に記載のＲＦＩＤタグ。
  5. 前記磁性体粒子が中空の磁性体粒子を含んでいる請求項１～請求項４のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
  6. 前記磁性体粒子における前記中空の磁性体粒子の割合が、前記モールド樹脂の上部において下部よりも大きい請求項５に記載のＲＦＩＤタグ。
  7. 前記コイル導体と電気的に接続されて前記絶縁基板の上面に配置されており、前記半導体素子とボンディングワイヤを介して電気的に接続された端子をさらに備える請求項１～請求項６のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
  8. 請求項１～請求項７のいずれかに記載のＲＦＩＤタグと、
    該ＲＦＩＤタグの前記コイル導体と対向するアンテナを有するリーダライタとを備えるＲＦＩＤシステム。
     
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