JP2013219404A - アンテナ部品の製造方法 - Google Patents

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泰徳 森本
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Abstract

【課題】簡単に製造できる安価なアンテナ部品の製造方法を提供する。
【解決手段】コイル部品１１の接続端部１１ａが半田層１４に接するように、半導体基板１２に対してコイル部品１１を配線する工程と、半田層１４を熱で溶かすことにより、接続端部１１ａの一部が半田層１４に入り込むようにして、半田層１４を介してパッド１２ａとコイル部品１１とを電気的に接続する工程と、を経てコイル部品１１と半導体基板１２を接続してアンテナ部品１０を形成するようにした。
【選択図】図４

Description

本発明はアンテナ部品の製造方法に関するものであり、特に、アンテナ用のコイル部品から引き出された線材の接続部を半導体基板に電気的に接続固定するアンテナ部品の製造方法に関するものである。
一般に、例えば、駅入退場用のICカードや、自動車または家屋のキーレスエントリシステム用送信アンテナなど、ICチップと巻線コイルが一体化されたアンテナ部品に関しては、ICチップと巻線コイルとのボンディングワイヤにより接続されていることが知られている。
特許文献１には、外側に絶縁被膜が施された導電線の先端をアーク放電により、ボールを形成し、超音波振動を行うことで、このボールを半導体基板のパッドにボンディングする方法が記載されている。
特開昭６３−２０８２３６号公報。
しかしながら、特許文献１記載の発明は、巻線コイルの端部と半導体基板と直接接続されておらず、巻線コイルはリードフレームと金線を介して半導体基板と接続されていた。そのため、部品点数が多く、また組立にかかる製造コストも割高となり、製造の工数が増えてしまう。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、巻線コイルの端部と半導体基板とを直接接続することにより、簡単に作れ、尚且つ安価のアンテナ部品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、コイル部品と半導体基板を有するアンテナ部品の製造方法であって、絶縁被覆を有する線材により前記コイル部品を形成し、その両端部の絶縁被膜を除去する工程（Ａ）と、前記半導体基板の上面に導電性金属により接続領域を形成し、さらに前記接続領域の上面に半田層を形成する工程（Ｂ）と、前記コイル部品の一部が前記半田層に接するように、前記コイル部品を前記接続領域上に配線する工程（Ｃ）と、前記半田層を熱で溶かすことにより、前記コイル部品の前記一部の両端部の絶縁被覆を除去して前記両端部を前記半田層に入り込ませ、前記半田層を介して前記接続領域と前記コイル部品を電気的に接続する工程（Ｄ）と、を経て形成するようにしたものである。
この方法によれば、半導体基板とコイル部品が直接に電気的に接続されてアンテナ部品が形成される。
また、前記線材がポリウレタン又はポリイミドにより被覆された銅線であることが好ましい。
これによれば、芯材に銅線を使用し、その外側をポリウレタンまたはポリイミドでなる絶縁被膜で覆うことにより、レーザ光を照射することにより、簡単に絶縁被膜も溶けて剥がれ易くなり、芯線と接続領域の導通を確実に図ることができる。
また、前記半田層が前記接続領域の５倍以上２０倍以下の厚さであることが好ましい。
これによれば、線材の径が０．０３〜０．０６ｍｍ、パッドの厚さが０．００６ｍｍ位とすると、半田層の厚みは０．０６〜０．１０ｍｍ位となり、半田層を溶融させた時に、線材が半田層内に沈み込む量を大きくとることができ、より確実な接続固定を行うことができる。また、半田層を厚くすることにより、線材の芯部が半導体基板及び接続領域と接することなく、芯部が半導体基板または接続領域へのダメージを減らすことができる。
また、前記工程（Ｃ）において、前記半田層に接する前記コイル部品の前記一部を前記半導体基板の表面に対し平行に配設することが好ましい。
これによれば、コイル部品の接続部を半導体基板の表面に平行するように配置して、接続部を半田層に溶融接続させた場合では、コイル部品の接続部と半導体基板側の接続領域(パッド)との接続面積、すなわち接続部が半田層内に沈み込む面積が大きくなって、より確実な接続が可能になる。さらに、線材の芯部が半導体基板及び接続領域に接するリスクが低減できる。
前記工程（Ｃ）において、前記半田層に接する前記コイル部品の前記一部を前記半導体基板の表面に対し傾斜して配設することが好ましい。
これによれば、コイル部品から導出される接続部の位置の自由度が高くなる。
本発明によれば、絶縁被膜を除去したコイル部品の線材が半田を介して直接に半導体基板に接続されることにより、銅線と半田を接合するためのエネルギーを極限まで小さくすることが可能、尚且つ、ボンディングワイヤが不要となり、生産性並びに価格有利性の向上が図れる。
本発明に係る製造方法を適用して形成された半導体基板とコイル部品を接続固定してなるアンテナ部品の一例を示す概略構成図である。 図１のＡ部拡大図であり、(ａ)はその平面図、(ｂ)は(ａ)の矢印Ｂ方向より見た側面図、(ｃ)は(ｂ)のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）は接続固定される前のコイル部品の断面図である。 本発明の実施形態に係るアンテナ部品の製造方法を実施するための引出線接続装置とアンテナ部品の一部を模式的に示した図で、(ａ)はアンテナ部品を断面した図、(ｂ)はその側面図である。 本発明の実施形態に係るアンテナ部品の製造方法を説明する図である。 本発明に係るアンテナ部品の製造方法の一変形例を説明する図である。 本発明に係るアンテナ部品の製造方法の他の変形例を説明する図である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)について詳細に説明する。
図１は本発明に係る製造方法を適用して形成したアンテナ部品の一例を示す概略構成図である。同図において、アンテナ部品１０は、コイル部品１１と半導体基板１２とを備える。
前記コイル部品１１は、アンテナコイルであり、線材１３を所定数巻回させてコイル状に形成されており、その両端側にはそれぞれ前記半導体基板１２と接続するための接続部としての接続端部１１ａ、１１ａが導出されている。
前記半導体基板１２は、ＩＣチップであり、上面の一部には接続領域として、導電性金属でなる電極端子、すなわちパッド１２ａ、１２ａが設けられている。図２は、図１におけるパッド１２ａ、１２ａの一方を含むＡ部を拡大して示した図であり、(ａ)はその平面図、(ｂ)は(ａ)の矢印Ｂ方向より見た側面図、(ｃ)は(ｂ)のＣ−Ｃ断面図である。図２に示したように、そのパッド１２ａ、１２ａには、コイル部品１１の接続端部１１ａ、１１ａの一部である芯線１５がそれぞれ半田層１４により固定されて電気的に接続されている。
なお、前記コイル部品１１を形成している線材１３は、図２（ｄ）に示すように、銅等の導電性を有する芯線１５の外周に、ポリウレタンまたはポリイミド等の絶縁被膜１６がコーティングされてなるもので、その絶縁被膜１６はコイル部品１１を巻いてから、化学薬品、紫外線、熱、カッター、ガスまたはレーザ光照射などの方法で取り除かれ、その絶縁被膜１６が取り除かれた芯線１５が半導体基板１２のパッド１２ａ、１２ａに半田付けされるようになっている。
図３は、その引出線接続装置２０と、接続作業時におけるコイル部品１１と半導体基板１２の配置位置を示している。図３において、引出線接続装置２０は、半導体基板１２の接続領域であるパッド１２a、１２aの上面に形成された、つなぎ部である半田層１４にレーザ光を照射すると共に、そのレーザ光の照射時に線材１３を半田層１４側、すなわちパッド１２ａ側に引き付けてテンションＴを与えた状態にして照射できる構造になっている。そして、半田層１４にレーザ光が照射されると、半田層１４はレーザ光を吸収して発熱して溶解するようになっている。
一方、前記線材１３は、上述したように、銅等の導電性を有する芯線１５の外周に、ポリウレタンまたはポリイミド等の絶縁被膜１６がコーティングされているが、この絶縁被膜１６は半田付け前に、化学薬品、紫外線、熱、カッター、ガスまたはレーザ光照射などの方法により取り除かれる。なお、本実施例での芯線１５の径は、例えば０．０３から０．０６ｍｍである。
図４は、図１に示したアンテナ部品１０を製造する手順の一例を工程順に示した図である。以下、図４を用いてその製造工程を工程Ａ〜工程Ｄの順に説明する。
先ず、線材１３を所定数コイル状に巻回させるとともに、その両側端からそれぞれ接続端部１１ａ、１１ａを同一方向に導出させ、当該接続端子１１ａ、１１ａの絶縁被膜１６を除去し、コイル部品１１を形成する(工程Ａ)。なお、好ましくは接続端部１１ａ、１１ａの導出は、コイル部品１１の下面側の位置から水平に、コイル部品１１の伸長方向外側に向かって導出させ、接続端部１１ａ、１１ａの厚みがコイル状部分の高さで吸収できるようにする。
次に、半導体基板１２の上面に導電性金属によりパッド(接続領域)１２ａを形成し、更にその上面に、半田層１４を形成する(工程Ｂ)。なお、本実施例でのパッド１２ａの厚さは０．００６ｍｍ、半田層１４の厚さは０．０６〜０．１０ｍｍであり、その半田層１４の厚さはパッド１２ａの厚さの５〜２０倍であるように形成する。
次いで、コイル部品１１と半導体基板１２を引出線接続装置２０にセットし、コイル部品１１から導出された接続端部１１a、１１aの一部を、図３に示すように、半導体基板１２におけるパッド(接続領域)１２ａの上面と平行な状態にして半田層１４に当接配置する。この場合、コイル部品１１は、接続端部１１ａ、１１ａにそれぞれパッド１２ａ側に引き付ける力、すなわち接続端部１１ａ、１１ａにテンションＴをそれぞれ加えた状態にして、この接続端部１１ａ、１１ａを半導体基板１２のパッド１２ａに設けられた半田層１４上に配置し、その後、半田層１４に向けてレーザ光を照射する(工程Ｃ)。なお、図中の符号ｔは、半田層１４から芯線１５(線材１３)側に働く反力である。
このように線材１３の接続端部１１ａをパッド１２ａ側に引き付けるようにテンションＴを加えながら、半田層１４にレーザ光を照射すると、半田層１４がレーザ光を吸収して発熱する。そして、その熱で、半田層１４が溶解を開始する（工程Ｄ−１）。
また、このようにして、半田層１４にレーザ光の照射を続けると、線材１３の接続端部１１ａをパッド１２ａ側に引き付けているテンションＴ及び反力ｔにより、露出された芯線１５が半田層１４内に沈み込み、芯線１５の外周を半田層１４が覆う状態になる。また、その後、レーザ光の照射を止めて半田層１４を冷やして固化させると、線材１３の芯線１５とパッド１２ａとの間の接続固定が完了する(工程Ｄ−２)。
したがって、前記工程Ａ〜工程Ｄを経ることにより、芯線１５と半田層１４の導電性を確保しての接続固定が行われる。これにより、芯線１５と半田層１４及びパッド１２aとの接着固定を確実に行うことができることになる。
なお、半田層１４は、レーザ光を吸収しやすい材質であればどのような材質でもよいが、例えばスズのみ、またはスズを含有した材質等がある。
また、レーザ光は、固体レーザ、気体レーザ、液体レーザの何れでも良く、例えば炭酸ガスレーザ、半導体レーザ、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ等であってもよい。
さらに、本実施形態において、絶縁被膜１６の除去のためにレーザ光が用いられる。その場合、レーザ光が線材１３の絶縁被膜１６に対して直接的に照射される部分については、絶縁被膜１６が剥がれ易くなるように、絶縁被膜１６が青色若しくは緑色をしてなる線材１３を使用することが好ましいが、これ以外の色、例えばナチュラル色(昼白色)等であってもよい。
また、半田層１４は、パッド１２ａ上に塗布等をして設けた場合を説明したが、線材１３の外周に塗布する等して設けてもよく、半田層１４と線材１３の両方に塗布してもよい。
また、線材１３をパッド１２ａ側に引き付けるようにテンションＴを加える場合について説明をしたが、反対にパッド１２ａを線材１３側に引き付けるようにしてテンションを加えるようにしてもよい。
また、上記実施例では、コイル部品１１から導出された接続端部１１a、１１aを、パッド(接続領域)１２ａの上面、すなわち半導体基板１２の上面と平行な状態にして半田層１４の上に当接配置し、この状態で接続端部１１ａ、１１ａにテンションＴを加えて接続する場合について説明したが、このように接続端部１１aをパッド１２ａの表面と平行するように配置して溶融接続させた場合では、接続端部１１ａとパッド１２ａとの接続面積、すなわち接続端部１１ａの一部が半田層１４内に沈み込む面積が大きくなり、より確実な接続が可能になる。
しかし、例えば図５及び図６に示すように、コイル部品１１から導出された接続端部１１a、１１aを、パッド(接続領域)１２ａの上面に対して傾斜した状態、すなわち図５では後側(コイル部品１１側)に傾斜させて、図６では前側に傾斜させて、それぞれ半田層１４の上に当接配置し、この状態で接続端部１１ａ、１１ａにテンションＴを加えて接続するようにしても良く、この場合ではコイル部品１１から導出される接続端部１１ａ、１１ａの位置の自由度が高くなる。
また、本発明は、これ以外にも本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
１０ アンテナ部品
１１ コイル部品(アンテナコイル)
１１ａ 接続端部
１２ 半導体基板(ＩＣチップ)
１２ａ パッド(接続領域)
１３ 線材
１４ 半田層
１５ 芯線
１６ 絶縁被膜
２０ 引出線接続装置
Ｔ テンション
ｔ 反力

Claims (5)

  1. コイル部品と半導体基板を有するアンテナ部品の製造方法であって、
    絶縁被覆を有する線材により前記コイル部品を形成し、その両端部の絶縁被膜を除去する工程（Ａ）と、
    前記半導体基板の上面に導電性金属により接続領域を形成し、さらに前記接続領域の上面に半田層を形成する工程（Ｂ）と、
    前記コイル部品の一部が前記半田層に接するように、前記コイル部品を前記接続領域上に配線する工程（Ｃ）と、
    前記半田層を熱で溶かすことにより、前記両端部を前記半田層に入り込ませ、前記半田層を介して前記接続領域と前記コイル部品を電気的に接続する工程（Ｄ）と、
    を有することを特徴とするアンテナ部品の製造方法。
  2. 前記線材がポリウレタン又はポリイミドにより被覆された銅線であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ部品の製造方法。
  3. 前記半田層が前記接続領域の５倍以上２０倍以下の厚さに形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ部品の製造方法。
  4. 前記工程（Ｃ）において、前記半田層に接する前記コイル部品の前記一部を前記半導体基板の表面に対し平行に配設することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ部品の製造方法。
  5. 前記工程（Ｃ）において、前記半田層に接する前記コイル部品の前記一部を前記半導体基板の表面に対し傾斜して配設することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ部品の製造方法。
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