JP2024056008A - Rfidインレイ - Google Patents

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晴彦 新田
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Abstract

Figure 2024056008000001
【課題】異方導電性材料を用いた場合におけるICチップとアンテナパターンとの接着強度を高めること。
【解決手段】RFIDインレイは、基材とアンテナパターンとICチップとを有するRFIDインレイであって、アンテナパターンは、ICチップとの一対の接点の間を通って形成された第一スリットと、一対の接点の並ぶ方向に沿って第一スリットに交差して形成された第二スリットと、を備え、ICチップが、第一スリット及び前記第二スリットの交差部分を含む位置に充填されるとともに一対の接点を含むアンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、アンテナパターンに接続されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、RFIDインレイに関する。
近年、製品の製造、管理、流通等の分野において、製品に関する情報や識別情報が書き込まれたICチップから非接触通信によって情報を送受するRFID(Radio Frequency Identification)技術に対応した、いわゆる、RFIDタグ、RFIDラベル等のRFID媒体が普及している(特許文献1参照)。
特開2012-194743号公報
RFID媒体が正常に動作するためには、アンテナパターンとアンテナパターンに接続されているICチップとが、製品としての使用条件下において、電気的接続及び機械的接続を維持できることが要求される。
RFID媒体のなかには、基材に形成されたアンテナパターンとICチップとを異方導電性ペーストや異方導電性フィルムのような異方導電性材料を用いて接続してなるRFIDインレイが実装されたものがある。
しかし、異方導電性材料による接続は、はんだによる従来の接続方法に比べて、温度変化や変形等の影響に対する耐久性が劣る場合があった。
このため、異方導電性材料を用いた接続方法には、ICチップとアンテナパターンとの接着強度の点において改善の余地が残されていた。
そこで、本発明は、異方導電性材料を用いた場合におけるICチップとアンテナパターンとの接着強度を高めることを目的とする。
本発明のある態様によれば、基材と、前記基材に形成されたアンテナパターンと、前記アンテナパターンに接続されたICチップとを有するRFIDインレイであって、前記アンテナパターンは、ダイポールアンテナを構成し、前記ICチップとの一対の接点の間を通って形成され、前記一対の接点の間において前記ダイポールアンテナを分離する第一スリットと、前記一対の接点の並ぶ方向に沿って前記第一スリットに交差し、前記一対の接点の並ぶ方向に沿って前記ダイポールアンテナを分離させることなく部分的に形成された第二スリットと、を備え、前記ICチップが、前記第一スリット及び前記第二スリットの交差部分を含む位置に充填されるとともに前記一対の接点を含む前記アンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、前記アンテナパターンに接続された、RFIDインレイが提供される。
本発明によれば、第一スリットと、第一スリットに交差して形成された第二スリットとの交差部分に充填されるとともに一対の接点を含むアンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、ICチップがアンテナパターンに接続される。これにより、ICチップは、第一スリット及び第二スリットに充填された異方導電性材料によって、第一スリットの延びる方向及び第一スリットに交差する第二スリットの延びる方向の二軸方向の接着力を保持して、基材及びアンテナパターンと接着されるため、ICチップをアンテナパターンに安定して接着することができる。したがって、ICチップとアンテナパターンとの接着強度を高めることができる。
本実施形態に係るRFIDインレイを説明する平面図である。 図1における要部Sを拡大して説明する拡大図である。 RFIDインレイを製造する過程において、アンテナパターンに異方導電性材料を配置した状態を説明する平面図である。 RFIDインレイを製造する過程において、アンテナパターンにICチップを接合した状態を説明する平面図である。 本実施形態の第一変形例を説明する平面図である。 本実施形態の第二変形例を説明する平面図である。 本実施形態の第三変形例を説明する平面図である。
[RFIDインレイ]
本発明の実施形態に係るRFIDインレイ1について説明する。図1は、本実施形態に係るRFIDインレイ1を説明する平面図である。
図1に示されるように、RFIDインレイ1は、基材2と、基材2に金属箔により形成されたアンテナパターン3と、アンテナパターン3に接続されたICチップ4とを備える。
<基材>
本実施形態において、基材2は、一例として、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート等の樹脂フィルム単体又はこれら樹脂フィルムを複数積層してなる多層フィルムを使用することができる。
本実施形態においては、基材2として、上記樹脂フィルム基材のほか、上質紙、中質紙、又はこれらを用いて形成された塗工紙等の紙基材を用いることができる。
当該基材2上に形成されたアンテナパターン3に異方導電性材料を用いてICチップ4をマウントする際、ICチップ4と基材2との接着強度を高めることができることから、紙基材を使用することが好ましい。
基材2の厚さは、上記範囲内において、RFIDインレイ1を用いて作製される製品としてのRFID媒体の意匠性や用途等に応じて、適宜選択可能である。
<アンテナパターン>
図1に示されるように、アンテナパターン3は、ループ部31と、ICチップ4がマウントされるICチップ接続部32と、ループ部31から左右対称に延びるメアンダ33,34と、メアンダ33,34の端部に接続されるキャパシタハット35,36とを備える。すなわち、アンテナパターン3は、ダイポールアンテナを構成する。
本実施形態では、アンテナパターン3は、一例として、UHF帯(300MHz~3GHz、特に860MHz~960MHz)に対応したアンテナ長さ及びアンテナ線幅になるように設計されている。
また、本実施形態では、アンテナパターン3は、図示しないが、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤等の粘着剤により基材2に接着されている。
アンテナパターン3は、金属箔で形成されている。アンテナパターン3に適用可能な金属としては、例えば、銅、アルミニウムがあげられる。製造コストを抑える観点から、アルミニウム泊を用いることが好ましい。
RFIDインレイ1の全体の厚さ、RFID媒体に成型された際のRFID媒体全体の厚さ、及び製造コスト等の観点から、金属箔の厚さは、3μm以上25μm以下であることが好ましい。本実施形態においては、一例として、厚さ20μmのアルミニウム箔が使用される。
<ICチップ>
RFIDインレイ1において、ICチップ4は、UHF帯に対応して、ICチップ4の読取装置であるリーダ(図示されていない)との間で通信可能に設計された半導体パッケージである。
ICチップ4は、アンテナパターン3のループ部31の一部に形成されたICチップ接続部32に、異方導電性接着剤、異方導電性フィルム等の異方導電性材料E(図3に示される)によって電気的及び機械的に接続される。
異方導電性材料Eは、接着成分であるバインダ樹脂中に、所定粒径に調製された導電性フィラーが混合されたものであり、熱圧着又は紫外線硬化等の処理により、アンテナパターン3とICチップ4とを電気的及び機械的に接続することができる。
[アンテナパターンにおけるICチップ接続部の構成]
続いて、アンテナパターン3におけるICチップ接続部32について説明する。図2は、アンテナパターン3におけるICチップ接続部32を含む要部S(図1参照)を拡大して示す拡大図である。
ICチップ接続部32には、ICチップ4に形成されたバンプ(図示されていない)と電気的に接続するための一対の接点(以下、バンプ接点と記す)101,102が形成されている。
ICチップ接続部32は、第一スリット103と第二スリット104とを有する。第一スリット103は、一対のバンプ接点101,102の間(図1に示すY方向)に沿って形成されている。また、第二スリット104は、バンプ接点101,102の並ぶ方向(図1に示すX方向)に沿って、第一スリット103に交差して形成されている。
ここで、第一スリット103と第二スリット104との交差部分Cにおいて、アンテナパターン3にできる4つの角部を、以下、角部P1,P2,P3,P4と称する。
図2において、異方導電性材料Eが配置される領域SEは、一点鎖線で示されている。また、ICチップ4が配置される領域SCは、二点鎖線で示されている。
図3は、本実施形態に係るRFIDインレイ1において、アンテナパターン3にICチップ4を接合する工程を説明する模式図である。図3(a)に示されるように、異方導電性材料Eは、第一スリット103及び第二スリット104の交差部分Cを含む位置に充填されるとともに、バンプ接点101,102を含むアンテナパターン3(ICチップ接続部32)の表面に配置される。
また、図3(b)に示されるように、ICチップ4は、アンテナパターン3の角部P1,P2,P3及びP4に支持される位置に合わせて配置される。また、第一スリット103及び第二スリットの交差部分Cに充填されるとともに、バンプ接点101,102を含むアンテナパターン3表面に配置された異方導電性材料Eによって、アンテナパターン3と基材2とに電気的及び機械的に接続される。
これにより、ICチップ4は、交差部分Cに充填された状態で固化した異方導電性材料Eによって、基材2のX方向及びY方向の二軸方向においてアンテナパターン3と基材2とに接着される。
また、図2に示すように、交差部分Cにおいて、第二スリット104を挟んで、バンプ接点101,102と対向する側のICチップ接続部32の角部P3及びP4には、曲線部分Rが形成されている。角部P3,P4に曲線部分Rが形成されることにより、交差部分Cの面積が広げられる。このため、交差部分Cにおいて、異方導電性材料Eが充填される領域を拡張することができる。
また、本実施形態において、特に、基材2が紙基材である場合には、異方導電性材料Eのバインダ樹脂が紙基材に浸潤することができる。このため、ICチップ4と基材2との接着が強固になる。
以上の構成を有するRFIDインレイ1は、表面や裏面に別の基材を積層したり、粘着剤層を形成したりするなどのさらなる加工が施されることにより、ラベル、タグ、リストバンド、チケット、カード等のRFID媒体を形成することができる。
<効果>
本実施形態に係るRFIDインレイ1によれば、ICチップ接続部32に、一対のバンプ接点101,102の間を通って(Y方向)形成された第一スリット103と、バンプ接点101,102の並ぶ方向(X方向)に沿って第一スリット103に交差して形成された第二スリット104とを有する。
そして、ICチップ4は、アンテナパターン3の角部P1,P2,P3及びP4に支持されるとともに、第一スリット103と第二スリット104との交差部分C、及びバンプ接点101,102を含むアンテナパターン3(ICチップ接続部32)の表面に配置された異方導電性材料Eによって、アンテナパターン3と基材2とに電気的及び機械的に接続されている。
本実施形態においては、ICチップ4は、アンテナパターン3の角部P1,P2,P3及びP4に支持されるため、アンテナパターン3に対する水平度を保持して安定して、アンテナパターン3に接続することができる。
また、ICチップ接続部32に第一スリット103及び第二スリット104が形成されていることにより、ICチップ4が基材2のX方向及びY方向の二軸方向において、異方導電性材料Eによってアンテナパターン3と基材2とに接着される。
これにより、従来、バンプ間に形成された第一スリットに配置された異方導電性材料Eの接着力に頼ってICチップ4をアンテナパターン3に接続していた方法に比べて、ICチップ4と基材2とをX方向及びY方向の二軸方向に働く接着力によって支持することができる。
したがって、温度変化によるアンテナパターン3の収縮に伴う変形や、RFIDインレイ1のX方向及びY方向への曲げに対する耐久性を高めることができる。
また、交差部分Cにおいて、ICチップ接続部32の角部P3及びP4には、曲線部分Rが形成されている。このため、交差部分Cにおいて、異方導電性材料Eが充填される領域を拡張することができる。したがって、異方導電性材料Eと基材2との接着面積を広くすることができ、ICチップ4と基材2との接着強度を高めることができる。
図2に示したRFIDインレイ1においては、角部P1,P2にも、曲線部分Rが形成されていてもよい。この場合には、角部P3,P4に曲線部分Rを形成した場合と同様に、交差部分Cに異方導電性材料Eが充填される領域を拡張することができる。
RFIDインレイ1においては、少なくともICチップ接続部32の角部P3及びP4に曲線部分Rが形成されていることで、ICチップ4と基材2との接着強度を高める効果が得られる。
本実施形態において、基材2が紙基材である場合には、異方導電性材料Eのバインダ樹脂を紙基材に浸潤させることができる。このため、ICチップ4は、基材2(紙基材)に浸潤した異方導電性材料Eによって、基材2(紙基材)との間で強固に接着される。したがって、ICチップ4とアンテナパターン3との機械的接続を高めることができる。
[ICチップ接続部の変形例]
<第一変形例>
図4は、本実施形態の第一変形例を説明する平面図である。図4には、第一変形例として示すICチップ接続部321の要部が拡大して示されている。なお、第一変形例において、上述した実施形態と同様の作用効果を有する構成には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
ICチップ接続部321では、第二スリット104を挟んで、バンプ接点101,102と対向する側における第一スリット103の幅W11が、バンプ接点101,102側における第一スリット103の幅W12よりも広く形成されている。
ただし、第一スリット103の幅W11は、角部P3,P4においてICチップ4を安定して支持可能な面積が残されるような幅に設定されている。
上記構成により、第一変形例では、アンテナパターン3に対する水平度を保持しつつ、ICチップ4を安定してアンテナパターン3に接続することができる。
また、ICチップ接続部321の角部P3及びP4のX方向の間隔が広がっているため、交差部分Cに異方導電性材料Eが充填される領域を拡張することができる。したがって、異方導電性材料Eと基材2との接着面積を広くすることができ、ICチップ4と基材2との接着強度を高めることができる。
特に、基材2が紙基材である場合には、異方導電性材料Eのバインダ樹脂を紙基材に浸潤させることのできる面積が広がるため、ICチップ4と基材2(紙基材)との間における接着強度を一層高めることができる。
<第二変形例>
図5は、本実施形態の第二変形例を説明する平面図である。図5には、第二変形例として示すICチップ接続部322の要部が拡大して示されている。なお、第二変形例において、上述した実施形態と同様の作用効果を有する構成には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
ICチップ接続部322では、第二スリット104の幅W2が第一スリット103の幅W1よりも広く形成されている。
ただし、第二スリット104の幅W2は、角部P1とP3、及び角部P2とP4においてICチップ4を安定して支持可能な面積が残されるような幅に設定されている。
上記構成により、第二変形例では、アンテナパターン3に対する水平度を保持しつつ、ICチップ4を安定してアンテナパターン3に接続することができる。
また、第二変形例では、ICチップ接続部32の角部P1とP3、及び角部P2とP4のY方向の間隔が広がっているため、交差部分Cに異方導電性材料Eが充填される領域を拡張することができる。したがって、異方導電性材料Eと基材2との接着面積を広くすることができ、ICチップ4と基材2との接着強度を高めることができる。
特に、基材2が紙基材である場合には、異方導電性材料Eのバインダ樹脂を紙基材に浸潤させることのできる面積が広がるため、ICチップ4と基材2(紙基材)との間における接着強度を一層高めることができる。
<第三変形例>
図6は、本実施形態の第三変形例を説明する平面図である。図6には、第三変形例として示すICチップ接続部323の要部が拡大して示されている。なお、第三変形例において、上述した実施形態と同様の作用効果を有する構成には同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
ICチップ接続部323では、交差部分Cが、角部P1,P2において、少なくともバンプ接点101,102を形成可能な領域が残される位置まで拡張されている。すなわち、角部P1,P2が曲線加工されて、バンプ接点101,102近傍まで減じられている。
また、角部P3,P4は削減されて、代わりに、ICチップ4の隅を支持可能な支持領域Q1,Q2が残される位置まで、交差部分Cが拡張されている。
上記構成により、第三変形例では、角部P1,P2及び支持領域Q1,Q2において、アンテナパターン3に対するICチップ4の水平度を保持しつつ、異方導電性材料Eと基材2との接着面積を最大限に広くしているため、ICチップ4を安定してアンテナパターン3に接続することができる。これにより、ICチップ4と基材2との接着強度を高めることができる。
特に、基材2が紙基材である場合には、異方導電性材料Eのバインダ樹脂を紙基材に浸潤させることのできる面積が広がるため、ICチップ4と基材2(紙基材)との間における接着強度を一層高めることができる。
[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
本実施形態においては、アンテナパターン3がUHF帯インレット用のダイポールアンテナである場合について説明したが、HF帯用のコイルアンテナであってもよい。
図4及び図5に示したRFIDインレイにおいても、角部P1,P2にも、曲線部分Rが形成されていてもよい。この場合には、角部P3,P4に曲線部分Rを形成した場合と同様に、交差部分Cに異方導電性材料Eが充填される領域を拡張することができる。したがって、異方導電性材料Eと基材2との接着面積を広くすることができ、ICチップ4と基材2との接着強度を高めることができる。
異方導電性材料Eとしては、異方導電性接着剤のほか異方導電性フィルムを使用することができる。異方導電性フィルムは、上述したフィラー及びバインダが樹脂シートに固定されたものであり、熱圧着により用いられる。異方導電性材料Eは、熱硬化型であっても、紫外線硬化型であってもよい。
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[ICチップの接着強度の評価]
実施例及び比較例の供試体としてのRFIDインレイを用意し、アンテナパターンに対するICチップの接着強度を、DieShear試験により評価した。
DieShear試験は、以下の通りである。
図1を用いて説明したRFIDインレイ1に基づいて供試体を作成し、供試体としてのRFIDインレイ1の、ICチップ4の側面に規定の治具(剥離爪)を押し当てて、基材2の平面に沿う方向に負荷をかけ、ICチップ4がアンテナパターン3から剥離したときの印加荷重を測定した。なお、基材2の平面において、負荷方向として、X方向とY方向のそれぞれについて測定した。
<実施例1>
・基材:紙(厚さ80μm)
・アンテナ:アルミニウム箔(厚さ20μm)
ライン幅:30μm~40μm、ライン深さ:1μm~2μm
ライン間隔:50μm~60μm
・異方導電性材料:紫外線硬化型異方導電性接着剤
・ICチップタイプ:IMPINJ社製 MONZA R6
・異方導電性材料の硬化条件:温度(室温25℃)、UV照射(3000mJ/cm~5000mJ/cm)、照射時間(3秒)、加圧(圧力1.0N)
・アンテナパターン
第一スリット幅:0.2mm
第二スリット幅:0.2mm
<比較例1>
比較例1の供試体は、第二スリット104が形成されていないアンテナパターンを使用した以外は、実施例1と同条件にて作製した。
<評価結果>
アンテナパターン3とアンテナパターン3に実装されたICチップ4との接着強度をDieShear試験によって評価した。ICチップ4がアンテナパターン3から剥離したときの印加荷重は、各供試体について、同条件で5回の試験を行った結果の平均値で表される。結果を第1表に示す。
Figure 2024056008000002
第1表に示されるように、比較例1と実施例1とを比べると、第二スリットが形成された実施例1では、同じ異方導電性接着剤を使用して同じ条件で接着した比較例のRFIDインレイと比べて、負荷荷重が印加された方向における耐久荷重の差が小さいことがわかった。
また、実施例1のRFIDインレイ1は、比較例のRFIDインレイに比べて、アンテナパターン3からICチップ4が剥離したときの印加荷重が、Y方向において11.3%、X方向において21.9%向上することが明らかとなった。
1 RFIDインレイ
2 基材
3 アンテナパターン
4 ICチップ
31 ループ部
32 ICチップ接続部
33,34 メアンダ
35,36 キャパシタハット
101,102 バンプ接点
103 第一スリット
104 第二スリット
321 ICチップ接続部
322 ICチップ接続部
323 ICチップ接続部
C 交差部分
E 異方導電性材料
P1,P2,P3,P4 角部
Q1,Q2 支持領域
R 曲線部分
SE 領域(異方導電性材料Eが配置される領域)
SC 領域(ICチップ4が配置される領域)
本発明のある態様によれば、基材と、前記基材に形成されたアンテナパターンと、前記アンテナパターンに接続されたICチップとを有するRFIDインレイであって、前記アンテナパターンは、前記ICチップとの一対の接点の間を通って形成され、前記一対の接点の間において前記アンテナパターンを分離する第一スリットと、前記一対の接点の並ぶ方向に沿って前記第一スリットに交差して形成され、前記一対の接点の並ぶ方向に沿って前記アンテナパターンを分離させることなく部分的に形成された第二スリットと、を備え、前記ICチップが、前記第一スリット及び前記第二スリットの交差部分を含む位置に充填されるとともに前記一対の接点を含む前記アンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、前記アンテナパターンに接続された、RFIDインレイが提供される。

Claims (7)

  1. 基材と、前記基材に形成されたアンテナパターンと、前記アンテナパターンに接続されたICチップとを有するRFIDインレイであって、
    前記アンテナパターンは、ダイポールアンテナを構成し、
    前記ICチップとの一対の接点の間を通って形成され、前記一対の接点の間において前記ダイポールアンテナを分離する第一スリットと、
    前記一対の接点の並ぶ方向に沿って前記第一スリットに交差し、前記一対の接点の並ぶ方向に沿って前記ダイポールアンテナを分離させることなく部分的に形成された第二スリットと、を備え、
    前記ICチップが、前記第一スリット及び前記第二スリットの交差部分を含む位置に充填されるとともに前記一対の接点を含む前記アンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、前記アンテナパターンに接続された、
    RFIDインレイ。
  2. 請求項1に記載のRFIDインレイであって、
    前記交差部分において、少なくとも、前記第二スリットを挟んで、前記一対の接点と対向する側の前記アンテナパターンの角部に曲線部分が形成された、
    RFIDインレイ。
  3. 請求項1又は2に記載のRFIDインレイであって、
    前記第二スリットを挟んで、前記一対の接点と対向する側の前記第一スリットにおける幅は、他方側の幅よりも広い、
    RFIDインレイ。
  4. 請求項1又は2に記載のRFIDインレイであって、
    前記第二スリットの幅は、前記第一スリットの幅よりも広い、
    RFIDインレイ。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載のRFIDインレイであって、
    前記基材が紙基材である、
    RFIDインレイ。
  6. 基材と、前記基材に形成されたアンテナパターンと、前記アンテナパターンに接続されたICチップとを有するRFIDインレイであって、
    前記アンテナパターンは、
    前記ICチップとの一対の接点の間を通って形成された第一スリットと、
    前記一対の接点の並ぶ方向に沿って前記第一スリットに交差して形成された第二スリットと、を備え、
    前記ICチップが、前記第一スリット及び前記第二スリットの交差部分を含む位置に充填されるとともに前記一対の接点を含む前記アンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、前記アンテナパターンに接続され、
    前記交差部分において、少なくとも、前記第二スリットを挟んで、前記一対の接点と対向する側の前記アンテナパターンの角部に曲線部分が形成された、
    RFIDインレイ。
  7. 基材と、前記基材に形成されたアンテナパターンと、前記アンテナパターンに接続されたICチップとを有するRFIDインレイであって、
    前記アンテナパターンは、
    前記ICチップとの一対の接点の間を通って形成された第一スリットと、
    前記一対の接点の並ぶ方向に沿って前記第一スリットに交差して形成された第二スリットと、を備え、
    前記ICチップが、前記第一スリット及び前記第二スリットの交差部分を含む位置に充填されるとともに前記一対の接点を含む前記アンテナパターンの表面に配置された異方導電性材料によって、前記アンテナパターンに接続され、
    前記第二スリットを挟んで、前記一対の接点と対向する側の前記第一スリットにおける幅は、他方側の幅よりも広い、
    RFIDインレイ。
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