JP2010086254A - 耐熱性ｉｃタグストラップ - Google Patents

Abstract

【課題】基板の製造において品質に不具合を与えることなく、トレーサビィリティ管理を可能とすることを課題とする。
【解決手段】チップ収容部を備えた基板と、ＩＣタグと、を少なくとも有した耐熱性ＩＣタグストラップにおいて、前記ＩＣタグは、耐熱性基材の一方の面に形成した、アンテナとＩＣチップとを有するチップパッケージとを有し、前記耐熱性基材が粘着層を介して前記基板に貼付されてなり、前記耐熱性基材上のＩＣチップが前記基板のチップ収容部に収容されていることを特徴とする耐熱性ＩＣタグストラップ。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板にＩＣタグを付した耐熱性ＩＣタグストラップに関する。

近年、物品の管理システムとして、誘導電磁界を発生するリーダライタと物品に付された所定の情報を記録したＩＣタグとを非接触方式で通信し、情報を伝達するＲＦＩＤシステムが開発されている。ＩＣタグは情報を自在に読み書きすることが可能であるため、商品の製造過程や流通過程におけるトレーサビィティ管理に用いることができる。そのためどの段階で不具合が生じたのか容易に特定が可能となる。例えば、特許文献１には基板ユニットの製造工程管理にＲＦＩＤシステムを用いた管理方法が示されている。

プリント配線板等のように様々な部品を実装する工程を管理する場合、従来においては基板に耐熱性を有するバーコードを貼り付けて、バーコードを各製造工程で読み取る事で製造の進捗管理を行っていた。しかし、バーコードであるために、情報を書き込む事ができないことや、様々な製造工程でバーコードに汚れや傷が生じた場合にはバーコードの読み取る事ができないという問題点があった。

そのため、バーコードに変えて、外部端末で情報の読み書きが可能であるＩＣタグが用いられることが考えられる。ＩＣタグは無線通信を用いて外部のリーダライタと情報の読み書きを可能とするためバーコードのように汚れによって情報を読み込みができなくなることはなく、さらには新たに情報の書き込みも可能である。
しかし、ＩＣタグは基材上にアンテナと、ＩＣチップが積層されることで凸状の構造となりバーコードよりも厚くなる。そのためＩＣタグが貼り付けられた基板を積み重ねて保管すると、基板の重さでＩＣチップが破壊されたり、またはんだ塗布工程では基材の凹凸により品質に不具合が生じるなどの問題点を有していた。
特開２００５−２３６０９７号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、基板の製造において品質に不具合を与えることなく、トレーサビィティ管理を可能とすることを課題とする。

この発明は、基板に設けたチップ収容部にＩＣチップが収容されることにより、耐熱基材上が平坦になるので、実装前の工程で不具合が生じずにＩＣチップを貼付できるので、基板に様々な部品を実装する前から工程を管理することを目的としており、上記課題を解決するために次のような構成を備えている。

請求項１に記載の発明は、チップ収容部を備えた基板と、ＩＣタグと、を少なくとも有した耐熱性ＩＣタグストラップにおいて、前記ＩＣタグは、耐熱性基材の一方の面に形成した、アンテナとＩＣチップとを有するチップパッケージとを有し、前記耐熱性基材が粘着層を介して前記基板に貼付されてなり、前記耐熱性基材上のＩＣチップが前記基板のチップ収容部に収容されていることを特徴とする耐熱性ＩＣタグストラップである。

請求項２に記載の発明は、前記チップパッケージがアンテナとＩＣチップとマッチング回路と電磁界結合回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の耐熱性ＩＣタグストラップである。
本請求項記載の発明によれば、アンテナとＩＣチップの整合は最適化されている。また、帯域が広いために、周波数にずれが生じても均一な性能を発揮することができる。

請求項３に記載の発明は、前記基板が外部アンテナを有し、該外部アンテナと耐熱性基材に形成されたアンテナと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の耐熱性ＩＣタグストラップである。
本請求項記載の発明によれば、基板にＩＣタグのアンテナよりも大きいアンテナを備えることで、ＩＣタグのアンテナだけよりも通信距離を長くすることができるブースターアンテナとしての機能を持たせることができる。

請求項４に記載の発明は、前記チップ収容部は、基材上に形成された凹形状、孔形状または切りかき形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の耐熱性ＩＣタグストラップである。
本請求項記載の発明によれば、チップ収容部が凹形状、孔形状または切りかき形状とすることでＩＣタグのＩＣチップの凸部を収容することができるため基板上にできる凹凸を最小限にすることが可能となる。また基板の端や中央部であろうとも自在に配置することが可能となる

請求項５に記載の発明は、前記耐熱性基材の他方の面にバーコードが印刷されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の耐熱性ＩＣタグストラップである。
本請求項記載の発明によれば、ＩＣチップが故障した場合でも、バーコードから製造工程の情報を入手することができる。

本発明により、基板の製造において品質に不具合を与えることなく、トレーサビィリティ管理が可能となる。

以下、本発明に係る耐熱性ＩＣタグストラップの実施例について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一例であり、耐熱性基材１上のＩＣチップ５が基板２のチップ収容部３に収容されている。

図２、図３は、耐熱性基材１上にチップパッケージ１６が設けられている様子の断面図である。

耐熱性基材１は、基板２に貼付けた際、後述するハンダリフロー工程で２００℃近くの熱がかかるため、２００℃程度の温度に耐えることができる基材を用いる。具体的に挙げると、ポリイミド、ＰＥＴ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ナイロン等を使用することができる。
耐熱性基材１の厚さは１０〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。これは耐熱性基材１の厚さが１００μｍ以上であると、後述するハンダリフロー工程の際、耐熱性基材１とハンダ形成に用いられるマスクの間に段差が生じ、マスクが浮いてしまうためハンダ形成に悪影響を与える。また１０μｍ以下であると、耐熱性基材１としての強度がないものとなる。
ハンダリフロー工程とは、基板２上にロール等で熱をかけながらハンダを形成する工程である。

チップパッケージ１６には少なくともアンテナ４とＩＣチップ５とを有し、アンテナ４とＩＣチップ５が電気的に接続されている。

アンテナ４は、アルミ箔や銅箔などの導電性材料からなる。形成方法としては、耐熱性基材１上に導電性材料を印刷する方法や、導電性材料からなる薄膜をラミネートする方法などがあげられる。
また、アンテナ４の形状は両端開放型の半波長ダイポールアンテナを好適に用いることができるがこれに限定されるものではない。
アンテナ４の厚さは１〜５０μｍの範囲内であることが好ましい。

ＩＣチップ５はモールド樹脂６の中に含まれており、アンテナ４と電気的に接続されている。接続は、図２に示すようなボンディングワイヤによる方法や、新たに設けた外部電極とのアンテナ４との直接接続でもよい。この場合は、アンテナ４と外部電極は半田や導電性接着剤、導電性両面テープ等により接続することができる。
ＩＣチップ５の厚さは一般的に５０〜１００μｍの範囲内である。また、導電性接着剤のような接着剤８の厚さは０．１〜１０μｍ程度である。接着剤８の代わりに両面テープを用いても良い。

また、チップパッケージ１６にはアンテナ４とＩＣチップ５の他にマッチング回路１０と電磁界結合回路９を有しても良い。図３において、チップパッケージ１６はアンテナ４と、接着剤８と、セラミック１１と、絶縁体１２を配置しており、マッチング回路１０と電磁界結合回路９はセラミック１１の中に配置され、ＩＣチップ５は絶縁体１２の中に配置されている。
セラミック１１の厚さと絶縁体１２の厚さの合計は２００〜５００μｍであることが好ましい。この厚さが厚すぎると、基板１に貼付する際に不具合が生じやすい。

アンテナ４とＩＣチップ５の接続は、電磁界結合回路９を介して接続することができる。アンテナ４と電磁界結合回路９は非導電性の接着剤、両面テープを用いて接続することができる。
アンテナ４と電磁界結合回路９との結合は、磁界を介しての結合が主であるが、電界を介しての結合が存在してもよい。本発明において、「電磁界結合」とは、電界又は磁界を介しての結合を意味する。電磁界結合により、電力および信号の伝達をしている。

電磁界結合回路９においては、インダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子Ｃ１、Ｃ２で構成された共振回路にて共振周波数特性が決定される。アンテナ４から放射される信号の共振周波数は、電磁界結合回路９の自己共振周波数に実質的に相当し、信号の最大利得は、電磁界結合回路９のサイズ、形状、電磁界結合回路９とアンテナ４との距離および媒質の少なくとも一つで実質的に決定される。よって、共振周波数特性は、インダクタンス素子Ｌとキャパシタンス素子Ｃ１、Ｃ２で構成された共振回路に決定されるため、書籍の間に挟んだりしても、共振周波数特性が変化することはない。

共振回路はＩＣチップ５のインピーダンスとアンテナのインピーダンスを整合させるためにマッチング回路１０を兼ねてもよいし、共振回路とは別に設けられたマッチング回路１０をさらに設けてもよい。マッチング回路１０を設けることで、アンテナ４とＩＣチップ５間の電力伝送を効率よくすることができる。

また、電磁界結合回路９を使用せずに、新たに設けた外部電極とのアンテナ４との直接接続でもよい。この場合は、アンテナ４と外部電極との接続は半田や導電性接着剤、導電性両面テープ等で接続することができる。
ＩＣチップ５は、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路を含み、必要な情報がメモリされており、マッチング回路１０との接続は直接電気的又は電磁界結合である。
絶縁体１２は、セラミック１１上に形成され、ＩＣチップ５は絶縁体１２の中に配置されている。

基板２にはチップ収容部３を備える。
チップ収容部３は、凹形状、孔形状または切りかき形状を形成する同様な方法を用いることができる。孔形状とする場合、基板を重ねた状態でまとめて打ち抜くことで一度に形成することができる。また、切りかき形状とする場合、基板の外形加工の際、重ねた状態でまとめて形成することができる。
チップ収容部３のサイズ（面積）は、ＩＣチップ５を収容できるようにＩＣチップ５のサイズより少し大きくなっている。また、大きすぎると、基板２に部品を実装できる面積が狭くなってしまうため、ＩＣチップ５のサイズより０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度大きいサイズがよい。ＩＣチップ５のサイズ（面積）は、０．４ｍｍ×０．４ｍｍ、０．９ｍｍ×０．８ｍｍなど多様である。

また、図４に示すように、基板２には、外部アンテナ１３が設けられていてもよい。耐熱性基材１上のアンテナ４と外部アンテナ１３が直接電気的又は電磁界結合で接続することができる。具体的には、耐熱性基材１上のアンテナ４と基板２に設けた外部アンテナ１３が重なるように、導電性接着剤（導電性テープ）又は非導電性接着剤（非導電性テープ）を用いて張り合わせることができる。

外部アンテナ１３は、アンテナ４で用いられた同様な材料や方法で設けることができる。
外部アンテナ１３の形状や大きさは、ＩＣチップ５と接続されている電磁界結合回路９等の周波数特性の関係から、適宜選択することができる。

耐熱性基材１の、ＩＣチップ５等が設けられていない側にバーコードを設けることができる。このようにすることで、耐熱性基材１を基板２に貼付した際、バーコードが表面に位置する。バーコードを形成する方法は印刷方法等を用いることができる。印刷方法はスクリーン方法等を用いることができ、特に限定することなく、耐熱性基材１に合わせて適宜選択することができる。

図５に示すように、基板２がプリント配線板１４である場合、まずエポキシ樹脂などの樹脂材料を用いた基板上に導電材料からなる配線パターン１５を形成する。この際、外部アンテナ１３を形成する場合は配線パターン１５と同時に形成しても良い。また、プリント配線板１４は多層構造でも良い。
次にハンダリフロー工程でハンダを設け、部品を実装してハンダを介し配線パターン１５と接合する。ここでハンダを設ける際は、基板上にマスクを用いることで、特定の箇所にハンダを形成することができる。
本発明では、基板２にチップ収容部３を備えるため、耐熱性基材１に設けたチップパッケージ１６のＩＣチップ５がチップ収容部３に収容されるため、表面の段差がほとんどないものとなり、部品を実装する前の基板２において、重ねることができる。
また、耐熱性基材１を用いているため、ハンダリフロー工程においても耐性があるものである。

本発明の一実施例が基板のチップ収容部に収容されている図である。 本発明の一実施例の断面図である。 本発明の一実施例の断面図である。 本発明の一実施例が外部アンテナを設けた基板に接続される図である。 本発明の一実施例であるプリント配線板

符号の説明

１ 耐熱性基材
２ 基板
３ チップ収容部
４ アンテナ
５ ＩＣチップ
６ モールド樹脂
７ ボンディングワイヤ
８ 接着剤
９ 電磁界結合回路
１０ マッチング回路
１１ セラミック
１２ 絶縁体
１３ 外部アンテナ
１４ プリント配線板
１５ 配線パターン
１６ チップパッケージ

Claims (5)

1. チップ収容部を備えた基板と、
   ＩＣタグと、を少なくとも有した耐熱性ＩＣタグストラップにおいて、
   前記ＩＣタグは、耐熱性基材の一方の面に形成した、
   アンテナとＩＣチップとを有するチップパッケージとを有し、
   前記耐熱性基材が粘着層を介して前記基板に貼付されてなり、
   前記耐熱性基材上のＩＣチップが前記基板のチップ収容部に収容されてなること、
   を特徴とする耐熱性ＩＣタグストラップ。
2. 前記チップパッケージがアンテナとＩＣチップとマッチング回路と電磁界結合回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の耐熱性ＩＣタグストラップ。
3. 前記基板が外部アンテナを有し、
   該外部アンテナと耐熱性基材に形成されたアンテナと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の耐熱性ＩＣタグストラップ。
4. 前記チップ収容部は、基材上に形成された凹形状、孔形状または切りかき形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の耐熱性ＩＣタグストラップ。
5. 前記耐熱性基材の他方の面にバーコードが印刷されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の耐熱性ＩＣタグストラップ。

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