JP4883175B2 - 電子装置、電子装置が実装された電子機器、電子装置が装着された物品、および電子装置の製造方法 - Google Patents

電子装置、電子装置が実装された電子機器、電子装置が装着された物品、および電子装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子装置、電子装置が実装された電子機器、電子装置が装着された物品、および電子装置の製造方法に関する。
従来より、プリント配線基板等のベースに回路チップが搭載されてなる電子装置が広く知られている。このような電子装置は、電子機器に内蔵されてこの電子機器を制御したり、あるいは単体として外部機器と情報をやり取りしたりする用途に用いられている。電子装置の一例として、リーダライタに代表される外部機器と、電波によって非接触で情報のやり取りを行う種々のＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ＿Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＿ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグが知られている。このＲＦＩＤタグの一種として、プラスチックや紙などからなるベースシート上に電波通信用の導体パターンとＩＣチップが搭載された構成のものが提案されている（例えば、特開２００１−１５６１１０号公報参照。）。このようなタイプのＲＦＩＤタグについては、物品などに貼り付けられ、その物品に関する情報を外部機器とやり取りすることで物品の識別などを行うという利用形態が考えられている。
図１は、従来技術のＲＦＩＤタグの一例を示す模式断面図である。
ここに示すＲＦＩＤタグ９０は、折り曲げ可能な、例えばＰＥＴフィルム等からなるベース９１上に、導体パターンからなるアンテナ９２が形成されており、その上に回路チップ９３が搭載されている。この回路チップ９３には、アンテナ９２を介して外部機器との間で情報を伝達するための回路が組み込まれている。この回路チップ９３は、その下面に形成されている接続端子９３ａがはんだ付け等によりアンテナ９２と電気的に接続され、さらに接着剤９４でベース９１上に固定されている。また、ＲＦＩＤタグ９０のベース９１上には、回路チップ９３を覆うポッティング剤９５と、回路チップ９３を取り囲んで配置された環状の補強体９６が設けられている。さらに、ベース９１、アンテナ９２、回路チップ９３、ポッティング剤９５、および補強体９６が組み合わされてなるタグ本体の全体が被覆材９７によって覆われている。ポッティング剤９５のうち、環状の補強体９６の内側を埋めた内側部分９５ａが、回路チップ９３上部を覆い、回路チップ９３をベース９１で封止している。
ＲＦＩＤタグ９０は、例えば衣服など柔軟な材質の物品に装着されて利用され、強い外力を受けることがある。ＲＦＩＤタグ９０では、回路チップ９３の周辺にポッティング剤９５、および補強体９６が設けられており、回路チップ９３が保護されている。このため、ベース９１の厚み方向に圧力を受けても、回路チップ９３自体の割れが防止される。
しかし、ＲＦＩＤタグ９０では、補強体９６に強度を与えて回路チップ９３の保護を強化しようとすると、補強体９６周辺の部分が破壊されるおそれがある。例えば、ベース９１に曲げ応力がかかると、アンテナ９２の、補強体９６から露出する部分（図１に破線の円で示す部分）に応力が集中してアンテナ９２が断線するおそれがある。
そして、このような補強体９６周辺の部分の破壊による問題はＲＦＩＤタグに限らず、柔軟性を有数するベースに回路チップが搭載された電子装置に共通の問題である。
本発明は、上記事情に鑑み、回路チップへの曲げ応力が低減され、かつ、導体パターンの断線も回避された電子装置、この電子装置が実装された電子機器、この電子装置が装着された物品、および電子装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の電子装置は、ベースと、
上記ベース上に配線された導体パターンと、
上記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
上記補強体の内側を埋めて上記回路チップ上部を覆い、この回路チップを上記ベース上で封止した封止体とを備えたことを特徴とする。
本発明の電子装置は、封止体が、環状の補強体の内側を埋めて回路チップ上部を覆い、回路チップを上記ベース上で封止した構造を有しているため、ベースが折り曲げられても回路チップに応力はかからずに済み、回路チップの割れや剥れが防止される。さらに、本発明の電子装置は、回路チップを囲んで配置された補強体が、基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有しているため、ベースの厚み方向に受ける力に対しては、変形が抑えられることによって回路チップを保護する一方、ベースが曲げられる力に対しては柔軟に変形するため、導体パターンの断線が抑えられる。
ここで、上記本発明の電子装置において、上記基材がエラストマからなるものであり、
支柱が金属材料からなるものであることが好ましい。
ベースの厚み方向に延びる支柱が金属材料からなることによって、ベースの厚み方向に受ける力に対する剛性が強化される一方、ベースが曲げられる力に対しては柔軟に変形する。
また、上記本発明の上記電子装置は、上記導体パターンを通信用のアンテナとして機能させ、上記回路チップをこの導体パターンを介した無線通信を行わせるＲＦＩＤタグであってもよい。
商品やカードに取り付けられた状態で使用されるＲＦＩＤタグは、折り曲げられる場合が多いため、本発明の電子装置はＲＦＩＤタグに好適である。
また、上記目的を達成する本発明の電子機器は、電子装置と、この電子装置が実装された、この電子装置の動作によって駆動される機器本体部とを備えた電子機器であって、
上記電子装置が
ベースと、
上記ベース上に配線された導体パターンと、
上記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
上記補強体の内側を埋めて上記回路チップ上部を覆い、この回路チップを上記ベース上で封止した封止体とを備えたものであることを特徴とする。
本発明の電子機器では、例えば、電子機器自身の折曲げや、修理や点検の際に電子装置が折り曲げられても導体パターンの断線が抑えられるため、電子機器の信頼性が向上する。
また、上記目的を達成する本発明の電子装置が装着された物品は、電子装置と、この電子装置が装着された被装着物品とからなる物品であって、
上記電子装置が
ベースと、
上記ベース上に配線された導体パターンと、
上記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
上記補強体の内側を埋めて上記回路チップ上部を覆い、この回路チップを上記ベース上で封止した封止体とを備えたものであることを特徴とする。
例えばＲＦＩＤタグ等の電子装置が装着された物品は、電子装置ごと折り曲げられる場合があるが、この場合にも、回路チップの割れや剥れ、および導体パターンの断線が抑えられる。
また、上記目的を達成する本発明の電子装置の製造方法は、導体パターンが配線されたベースのこの導体パターンに回路チップを接続する接続工程と、
接着剤を上記回路チップ上部を覆って塗布する接着剤塗布工程と、
基材環状の外形を有し、所定の基材中に上記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体を、上記ベース上に上記回路チップを囲んで配置し、接着剤がこの補強体の少なくとも内側を埋めた状態とする補強体配置工程と、
上記接着剤を硬化させることによって、この接着剤に上記回路チップを上記ベース上で封止させるとともに、上記補強体をこのベースに固定させる硬化工程とを有することを特徴とする。
本発明の電子装置の製造方法では、ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散した補強体を、上記ベース上に、回路チップを囲んで配置し、補強体の内側を埋めた状態の接着剤を硬化させることによって、ベースの厚み方向に受ける力に対する剛性を有し、ベースが曲げられる力に対しては柔軟に変形する電子装置を製造することができる。
以上説明したように、本発明によれば、回路チップへの曲げ応力の集中を避けながら、導体パターンへの応力集中も回避される。
従来技術のＲＦＩＤタグの一例を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態であるＲＦＩＤタグを示す断面図である。 本発明の一実施形態であるＲＦＩＤタグを示す平面図である。 図２および図３に示すＲＦＩＤタグの製造方法を説明する図である。 図４に示す補強体の製造方法を説明する図である。 ＲＦＩＤタグが装着された衣服の製造方法を説明する図である。 本発明の一実施形態としてのプリント回路基板装置と、このプリント回路基板装置が実装された卓上計算機の概略を示す図である。
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図２および図３は、本発明の電子装置の一実施形態であるＲＦＩＤタグを示す、それぞれ断面図および平面図である。なお、図２の断面図には、構造を見やすくするため、ＲＦＩＤタグの中央部分が図３の平面図に比べ拡大して示されている。
この図２および図３に示すＲＦＩＤタグ１０は、図１に示すＲＦＩＤタグ９０とは補強体の構造が異なり、この点を除き、図１に示すＲＦＩＤタグ９０と同様である。すなわち、可焼性のベース１１上にアンテナ１２が形成されるとともに回路チップ１３が搭載され、その回路チップ１３が接着剤１４で固定されている。また、ベース１１上には、回路チップ１３の上部を覆うポッティング剤１５と、回路チップ１３を取り囲んで配置された環状の補強体１６が設けられている。さらに、ベース１１、アンテナ１２、回路チップ１３、ポッティング剤１５、および補強体１６が組み合わされてなる装置の全体が被覆材１７によって覆われている。なお、図３の平面図では、内部構造の見易さのため、被覆材１７の図示が省略されている。
補強体１６は、円環状の外形を有しており、基材１６ａ中にベース１１の厚み方向に延びる複数の支柱１６ｂが分散してなる内部構造を有している。基材１６ａはゴム等のエラストマからなり、支柱１６ｂは金属材料からなる針状であり、基材１６ａを厚み方向に貫いて延びている。
ポッティング剤１５は、補強体１６の内側を埋めた内側部１５ａと、補強体１６を外側から囲む外側部１５ｃとに区画されている。ポッティング剤１５のうち、補強体１６の内側を埋めた内側部１５ａは、回路チップ１３上部を覆い、回路チップ１３をベース１１上で封止している。
ここで、アンテナ１２が、本発明にいう導体パターンの一例に相当し、ポッティング剤１５の内側部１５ａが、本発明にいう補強体の一例に相当する。
このＲＦＩＤタグ１０は、回路チップを囲んで配置された補強体１６が、基材１６ａ中にベース１１の厚み方向に延びる複数の支柱１６ｂが分散してなる内部構造を有している。このため、補強体１６は、ベース１１の厚み方向、すなわち支柱が延びる方向に受ける力に対しては変形が抑えられ、回路チップ１３を保護する一方、ベース１１が曲げられる力に対しては柔軟に変形するため、アンテナ１２の補強体１６から露出した部分への応力集中が抑えられ、アンテナ１２の断線が防止される。また、このＲＦＩＤタグ１０は、補強体１６に取り囲まれ、回路チップ１３の上部が補強体１６内部を埋めた、ポッティング剤１５の内側部１５ａで覆われており、回路チップ１３は、その内側部１５ａとベース１１の協同により封止されている。このため、回路チップ１３への応力集中も防止され、回路チップ１３の割れや剥れ等も防止される。
続いて、ＲＦＩＤタグの製造方法を説明する。
図４は、図２および図３に示すＲＦＩＤタグの製造方法を説明する図である。
図４のパート（ａ）からパート（ｅ）までには、ＲＦＩＤタグを製造する各工程が順に示されている。
ＲＦＩＤタグ１０を得るには、まず、図４のパート（ａ）に示す接続工程で、アンテナ１２が配線されたベース１１のアンテナ１２に回路チップ１３を接続する。
次に、図４のパート（ｂ）に示す接着剤塗布工程で、熱硬化性の樹脂からなる液状のポッティング剤１５ｐを回路チップ１３上部を覆って塗布する。ポッティング剤１５ｐは、回路チップ１３の周辺にも塗布する。
次に、図４のパート（ｃ）および（ｄ）に示す補強体配置工程で、補強体１６を、回路チップ１３を囲うように位置合わせしてベース１１上に搭載する。
ここで一旦、図５を参照して、補強体１６の製造方法を説明する。
図５は、図４に示す補強体の製造方法を説明する図である。
補強体を製造するには、まず、図５のパート（ａ）に示すように、複数本の金属製の細長い棒を同じ向きに配置し、エラストマからなる基材によって円柱状にまとめる。次に、図５のパート（ｂ）に示すように、円柱状にまとめられたものを円盤状にスライスする。次に、図５のパート（ｃ）に示すように、円盤状にスライスされたものの中央に孔を開けることによって、基材１６ａ中に複数の支柱１６ｂが分散してなる補強体１６が得られる。
再び図４を参照して説明を続ける。図４のパート（ｃ）およびパート（ｄ）に示すように、補強体１６を、ポッティング剤１５ｐ中に沈み込ませるように配置するとポッティング剤１５ｐは、補強体１６の内側、補強体１６の外側の２つの場所に分かれる。この後、パート（ｄ）に示すように、ポッティング剤１５ｐを加熱することによって、硬化させる。これにより、補強体１６の内側には、内側部１５ａが形成される。
次に、図４のパート（ｅ）に示す被覆工程で、ベース１１を表裏面両側から被覆材１７によって覆う。被覆材１７は加熱および加圧することで密着する。被覆工程が完了すると、図２に示すＲＦＩＤタグ１０が得られる。
続いて、上述したＲＦＩＤタグの応用例として、本発明の、電子装置が装着された物品の一実施形態である、ＲＦＩＤタグ１０が装着された衣服について説明する。
図６は、ＲＦＩＤタグが装着された衣服の製造方法を説明する図である。
例えば、図２および図３に示すＲＦＩＤタグ１０は、図６に示すように衣服５のタグ５ａに貼り付け等によって装着される。そして、衣服５に装着されされたＲＦＩＤタグ１０に、衣服５の属性を表わす情報が記憶される。例えば、ＪＡＮコード等の衣服５の属性情報を情報書込装置６からＲＦＩＤタグ１０に無線通信によって送信し、この属性情報を回路チップ１３（図２参照）に記憶させる。
上述した実施形態では、電子装置としてＲＦＩＤタグの例を説明したが、本発明の電子装置はＲＦＩＤタグに限られず、例えば、可撓性のベースに回路チップが搭載されたプリント回路基板装置に適用できる。
図７は、本発明の一実施形態としてのプリント回路基板装置と、このプリント回路基板装置が実装された卓上計算機の概略を示す図である。
図７に示す卓上計算機７は、計算機本体部７１と、計算機本体部７１に実装されたプリント回路基板装置７５とを有している。プリント回路基板装置７５は、図２および３に示すＲＦＩＤタグ１０と同様の構造を有している。すなわち、ベースとしてのフレキシブル印刷回路７７（ＦＰＣ７７）に回路チップ７６が搭載されており、また、図示は省略するが、ＦＰＣ７７上には、基材中にベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる補強体が回路チップを囲んで配置され、さらに、封止体が補強体の内側を埋めて回路チップ上部を覆い、回路チップ７６をＦＰＣ７７で封止した構造を有している。ただし、プリント回路基板装置７５の回路チップは、計算機本体部７１の制御機能を有する点と、ＦＰＣ７７上には、アンテナの代わりに回路チップ７６と計算機本体部７１との間で信号を伝達する配線パターンが配線されている点が、図２に示すＲＦＩＤタグ１０と異なる。計算機本体部７１には、各種表示を行う表示装部７１ａおよび操作キー７１ｂが備えられており、回路チップ７６の動作に基づいて駆動される。プリント回路基板装置７５が実装された卓上計算機７は、計算機本体部７１が撓ってもプリント回路基板装置７５における配線パターンの断線が防止される。
なお、ここでは、卓上計算機７の計算機本体部７１が撓う場合について説明したが、本発明はこれに限られず、例えば硬いケースを有する機器本体部に電子装置が曲がった状態で実装された電子機器や、修理や保守のため機器本体部から電子装置が取り出される際に電子装置が曲がりやすい電子機器にも適用可能である。また、本発明は卓上計算機に限られず、可撓性のベースに回路チップが搭載された電子装置が実装される携帯電話等、種々の電子機器に適用可能である。
また、上述した実施形態では、被覆材を有する例を説明したが、本発明の電子装置はこれに限られるものではなく、被覆材が設けられないものであってもよい。
また、上述した実施形態では、補強体の基材の材料としてエラストマの例を説明したが、本発明の電子装置はこれに限られるものではなく、基材の材料は、例えば、アクリル（ＰＭＡＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）等の樹脂も採用可能である。

Claims (6)

  1. ベースと、
    前記ベース上に配線された導体パターンと、
    前記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
    前記ベース上に前記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に前記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
    前記補強体の内側を埋めて前記回路チップ上部を覆い、該回路チップを前記ベース上で封止した封止体とを備えたことを特徴とする電子装置。
  2. 前記基材がエラストマからなるものであり、
    支柱が金属材料からなるものであることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
  3. 前記電子装置が、前記導体パターンを通信用のアンテナとして機能させ、前記回路チップを該導体パターンを介した無線通信を行わせるＲＦＩＤタグであることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
  4. 電子装置と、該電子装置が実装された、該電子装置の動作によって駆動される機器本体部とを備えた電子機器であって、
    前記電子装置が
    ベースと、
    前記ベース上に配線された導体パターンと、
    前記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
    前記ベース上に前記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に前記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
    前記補強体の内側を埋めて前記回路チップ上部を覆い、該回路チップを前記ベース上で封止した封止体とを備えたものであることを特徴とする電子機器。
  5. 電子装置と、該電子装置が装着された被装着物品とからなる物品であって、
    前記電子装置が
    ベースと、
    前記ベース上に配線された導体パターンと、
    前記導体パターンに電気的に接続された回路チップと、
    前記ベース上に前記回路チップを囲んで配置された、環状の外形を有し、所定の基材中に前記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体と、
    前記補強体の内側を埋めて前記回路チップ上部を覆い、該回路チップを前記ベース上で封止した封止体とを備えたものであることを特徴とする物品。
  6. 導体パターンが配線されたベースの該導体パターンに回路チップを接続する接続工程と、
    接着剤を前記回路チップ上部を覆って塗布する接着剤塗布工程と、
    基材環状の外形を有し、所定の基材中に前記ベースの厚み方向に延びる複数の支柱が分散してなる内部構造を有する補強体を、前記ベース上に前記回路チップを囲んで配置し、接着剤が該補強体の少なくとも内側を埋めた状態とする補強体配置工程と、
    前記接着剤を硬化させることによって、該接着剤に前記回路チップを前記ベース上で封止させるとともに、前記補強体を該ベースに固定させる硬化工程とを有することを特徴とする電子装置の製造方法。
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