WO2003083770A1

WO2003083770A1 - Dispositif de communication et son boitier

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Publication number: WO2003083770A1
Application number: PCT/JP2003/003790
Authority: WO
Inventors: Toshiharu Takayama
Original assignee: K-Ubique Id Corporation
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2003-10-09
Also published as: EP1498842A4; US20060086804A1; JPWO2003083770A1; AU2003227246A1; EP1498842A1

Description

明細書

通信装置及びその包装体技術分野

本発明は RF I D部品を用いた通信装置及びその包装体に関するものであり、当該通信装置は、特に電子機器に装着されるものである。背景技術

近年、 R F I D (R a d i o F r e q u e n c y I d e n t i f i c a t i o n) 技術を用いた通信装置についての製品化 ·検討が進められている。当該通信装置は、従来のバーコードの代替としての機能に留まらず、その収納（記録 ) 可能な情報量の多さや、スキャナ一と呼ばれる当該情報読み取り装置との簡易且つ比較的遠距離の非接触状態での情報読み取りが可能なこと、また R F I D部品への情報の書き込みも可能となっているものもあることから、様々な用途への応用が期待されている。

上記用途には、例えば宅配便荷物に取付けることで荷物配送追跡調査を容易にすることや、音楽 CDや書籍売り場等での大量品種商品の個別管理がある。その際の取り付け作業は、通常 RF I D部品が固着された樹脂フィルムを貼付することによる。

上記取り付け作業は個々の商品毎に通常手作業でなされるため煩雑である。そこで本発明が解決しょうとする課題は、上記煩雑さを解消することである。発明の開示

上記課題を解決するため、本発明の第 1の通信装置は、絶縁基板 2に R F I D 部品 1が固定され、当該絶縁基板 2が回路板に表面実装可能であることを特徴とする。本発明の通信装置は、各種電子部品が表面実装がされる回路板を具える商品に取り付けることが前提となっている。このような商品の具体例は、携帯電話、携帯型パーソナルコンピュータ、ヘッドホンステレオ等の小型電子機器である上記第 1の通信装置は、例えば図 1に示すものであり、現存のチップ部品と外観が略同じであることから、汎用の実装技術、実装装置により R F I D部品 1を商品に取り付けることができる。すると、上記取り付け作業負担が大幅に軽減し、本発明が解決しょうとする課題を解決することができる。

上記汎用の実装技術を利用して、本発明の通信装置を回路板に固着する際の固着用材料には、クリームはんだや接着剤等が用いられる。クリームはんだを用いる場合には、例えば他の電子部品の回路板への固着用材料と同様に、また同時にメタルマスクを用いたスクリーン印刷法等により回路板上へクリームはんだを供給し、その後当該クリームはんだ位置に合わせるように各電子部品（本発明の通信装置を含む）を汎用の実装装置にて搭載していく。そして例えば公知のリフロ —炉の中を通過させることにより、前記クリームはんだが溶融 · 固化して本発明の通信装置と回路板とを固着する。

本発明の通信装置を回路板に固着する際の固着用材料にエポキシ樹脂系等の接着剤を用いる場合には、例えばスクリーン印刷技術や、一定量のペースト状物質を供給可能なディスペンサーの使用により、回路板に当該接着材を供給する。ここで多くの場合、他の電子部品と共に本発明の通信装置が同一回路板面に配され、且つその後上記リフ口一工程に供されると考えられる。すると前記スクリーン印刷技術の適用は、他の部品の搭載後は当該他の部品の存在により困難となると考えられる。スクリーンと当該他の部品等の印刷面凸部とが接触して、良好な印刷状態が得られにくいと考えられるためである。また他の部品の搭載前に本発明の通信装置のみを対象として、スクリーン印刷を実施するのは、工程数を増やすこととなり好ましくない。従って他の部品が存在等により、印刷面に凸部を有する条件下では、上記ディスペンサーの使用が好ましい。

但し、上記他の部品が回路板へ一旦接着剤にて固定し、その後溶融はんだ槽へ浸渍することにより回路板への固着を実現する、いわゆるフロー工程を経る場合にあっては、上記スクリーン印刷により他の部品のための接着剤と共に本発明の通信装置のための接着剤を回路板へ供給することができる。またその場合の接着剤の硬化は、上記溶融はんだ槽への浸漬時に当該溶融はんだの熱（ 2 0 0〜 3 0 0 °C ) によりなされる。

尚、固着用材料として接着剤を用いる場合には、図 1、図 2、図 3、図 6に示した端子 1 1は必ずしも必要ではない。端子 1 1は、上述したはんだとの親和性を高めること、またその親和性の高い部分の面積を大きくすることを主に考慮したものだからである。

上記課題を解決するため、本発明の第 2の通信装置は、表面実装型チップアンテナ 5上に R F I D部品 1が固定され、当該 R F I D部品 1のアンテナ端子 1 3 と表面実装型チップアンテナ 5の端子とが電気接続されていることを特徴とする。この構成であっても、上記本発明が解決しょうとする課題が解決可能なことは言うまでもない。それに加えて本発明の第 2の通信装置は、 1 0部品 1の通信可能距離を長くすることができる利点がある。アンテナを伸ばす効果に略等しい効果を得ることができるためである。

ここで言うチップアンテナ 5の端子（アンテナ端子 1 3 ) と、前述した端子 1 1は必ずしも同一ではない。 R F I D部品 1のアンテナ端子 1 3と導線 3との電気接続がなされていれば、チップアンテナ 5の側面等に端子 1 1は必ずしも必要ではないからである。

上記第 2の通信装置における表面実装型チップアンテナ 5は、例えばチップ表裏側面の表層にらせん状の導体が配される等のコイルアンテナである（図 2 ) 。他には、例えば誘電体ペーストと導体ペーストとを用い、スクリーン印刷等で作製する積層型のチップアンテナ 5である。このような積層型チップアンテナは、高耐熱性に優れる利点がある。

上記第 1又は第 2の通信装置における「固定」は、例えば樹脂モールド技術による。当該技術は、連続且つ大量の生産に適している。この樹脂は、例えばェポキシ系樹脂である。この樹脂に黒色のものを用いると、白色のインクで当該樹脂面に文字や記号を明瞭に表示（印字）させることができる。当該表示は、スクリ —ン印刷技術やインクジエツト技術の応用等により可能である。

上記汎用の実装技術を利用することにより本発明が解決しょうとする課題を解決するには、第 1又は第 2の通信装置が、いわゆるテーピング材により包装されていること、又はいわゆるバルクケースに包装されている状態で提供されることが好ましい。実装装置への連続的且つ自動的な通信装置の供給が可能となる利点があるためである。即ち、更に通信装置取付け作業負担を軽減できる利点がある後者のバルクケースによる包装では、絶縁基板 2に R F I D部品 1が固定されたものが包装容器内で互いに衝突し合ったり、こすり合う状態にある。すると当該固定を維持するのが困難となる場合が考えられる。またチップアンテナ 5の端子と R F I D部品 1のアンテナ端子 1 3とを電気接続した場合にあっては、当該接続が損なわれるおそれがあると考えられる。

そこで、上記モールド技術による固定手段を採用することにより、衝突時の衝撃をモールド材（通常は樹脂）が吸収し、本発明の通信装置を損傷するおそれが少なく、好適であると考えられる。また上記電気接続の部分の電気接続状態を良好に維持することができる。特に当該電気接続にワイヤ一ボンディング技術を採用した場合には、通常非常に細く、切断され易い当該ワイヤ一の切断を防止することができる。

また、絶縁基板 2又は表面実装型チップアンテナ 5が凹み 6を有し、当該凹み 6に R F I D部品 1が配置されることが好ましい。このことにより本発明の通信装置の外形を直方体形状に近似させることができる。外形が直方体形状に近似すると、取扱い性に優れる。特に汎用の自動実装装置による実装時の取扱い性に優れる。自動実装装置による実装は、直方体の一つの面を吸引し、その吸引力で通信装匱を保持しながら移動させる過程を経るものがあるからである。またこのことにより、絶縁基板 2又は表面実装型チップアンテナ 5への R F I D部品 1の配匱位置を一定範囲（凹み領域）とすることができ、その結果本発明の通信装置の諸特性や形状ばらつきを低減することができる利点がある。

上記凹み 6の形成は、例えば絶縁基板 2への掘削加工が挙げられる。他にも 2 枚以上の絶縁基板を積層することで本発明にかかる絶縁基板 2を得る場合において、表層の絶縁基板に枠状の、即ち凹み 6部分に相当する穴が開けられたものを用いる手段が挙げられる。更に絶縁基板 2がセラミックからなる場合、その焼成前におけるセラミック構成粉末のプレス成型の手段が挙げられる。

上記本発明の通信装置を電子機器その他の多工程を経て完成する製品に搭載することにより、その搭載後、当該電子機器等がどのような工程を経て製造されたかを把握できるようにすることができる。即ち当該電子機器等の製造工程履歴を、当該通信装置の R F I D部品 1に記憶させることができることとなる。但しこの場合、必要な工程終了後等に R F I D部品 1への情報書き込み装置との通信を行うことを要する。かかる工程履歴の情報には、各工程に供された日時やその条件（例えば加熱工程であればその最高温度等）、作業者名等の情報が含まれる。このことにより、全ての製造工程を経た後の製品検査時には、その通信装置に記憶された情報をスキャナ一等で読むことにより、出荷に適しているか否かを確認できるばかりでなく、出荷しょうとする製品であるか否か、出荷日は正しいか等の種々の管理事項をその通信装置に担わせることができる。更には出荷後万が一、製品の不具合が生じた場合には、当該管理事項をスキャナ一等で確認することで、迅速にその不具合の原因究明をすることができ、当該不具合の二次的な発生を早期に防止することにも資する。

従って上記本発明の第 1及び第 2の通信装置を基本とした全ての通信装置は、電子機器その他の多工程を経て完成する製品に装着される通信装置であって、 R F I D部品 1に当該工程の履歴情報が格納されていることが好ましい。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の通信装置の実施の形態の概要を示す図である。図 2は、本発明の通信装置の実施の形態の概要を示す図である。図 3は、本発明の通信装置の実施の形態の概要を示す図である。図 4は、本発明にかかる通信装置における、 R F I D部品とアンテナとの電気接続状態の概要を示す図である。図 5は、本発明の通信装置の実施の形態の概要を示す図である。図 6は、本発明の通信装置の実施の形態の概要の別 (^例を示す図である。図 7は、本発明の通信装置の実施の形態の概要の更に別の例を示す図である。

これらの図面に付した符号は、 1 〜R F I D部品、 2…絶縁基板、 3…導線、 5…チップアンテナ、 6…凹み、 7…モールド樹脂、 8…ボンディングワイヤ、 9…バンプ、 1 0…異方性導電物質、 1 1…端子、 1 2…コイル状部分、 1 3— アンテナ端子、 1 5…ランド、 1 6〜第 1層、 1 7…第 2層、 1 8…第 3層、 1 9…接着剤、 2 0…圧縮部分、である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態の例について述べる

R F I D部品 1は市販のものを用いる。当該 R F I D部品 1は、その外寸、即ち縦 ·横 · 高さが各々約 1 mmのチップ型形状であり、アンテナ端子 1 3が 2箇所設けられている。また絶縁基板 2には、純度 9 1 %以上のアルミナ成形体を用いた。当該絶縁基板 2は、汎用の実装装置で挟持等した場合でも破壊しない十分な強度を有している。また絶縁特性も十分である。

図 2 ( a ) は、上記絶縁基板 2が直¹方体形状であり、 .その表裏側面の表層、即ち表面に導線 3を巻付けることでチップアンテナ 5を構成したものの上に R F I 'D部品 1を載置し、図示しない金線にてワイヤーボンディング技術により R F I D部品 1のアンテナ端子 1 3に上記導線 3とを電気接続させる。更にエポキシ系の樹脂にて当該電気接続部分を含む R F I D部品 1全体と絶縁基板 2とを固定する（図 1 )'。当該固定に際しては公知の樹脂モールド技術を採用した。

これで本発明の通信装置を製造することができる。

本例では、絶縁基板 2形状を図 2 ( a) に示したように直方体としたがこれに限定されない。例えば図 3 ( a ) に示すように、側面がコの字状の絶縁基板 2としてもよい。この場合、絶縁基板 2底面をチップアンテナ 5の端子（アンテナ端子 1 3 ) にして、スキャナーから送信されてくる高周波の電磁波を端子 1 1からアースに吸収させ、導線 3で形成されたコイルにより生じた磁界をチップアンテナ 5で受信し、 R F I D部品 1内の I C高周波整流回路で整流し電源を得る。かかる電源が I Cマイコンを駆動させ、内部メモリに記憶させた I /〇データを入力波に変調させ、当該 I Z Oデータをスキャナーへ返信する。これで別部材としての電源を搭載しなくとも. R F I D部品 1を動作させることができる。

また図 3に示した本発明の通信装置では、その下部に空隙が形成されている。このことによって、 R F I D部品 1を当該空隙部分に予め配置することができる。すると本発明の通信装置上面を平滑にすることができる。すると当該通信装置を汎用の実装装置で吸着により部品の保持 ·移動をする際に、その吸着が容易且つ確実となる利点がある。

また本例で.は絶縁基板 2の表裏側面の表層の略全域に亘り導線 3を巻付けることでチップアンテナ 5を構成した（図 2 ( a ) 、図 3 ( a ) ) 。しかし例えば図 2 ( b ) 、図 3 ( b ) に示すように導線 3を絶縁基板 2の一方の側に寄せることにより、 R F I D部品 1の載置や固定の作業が容易となる利点を有している。その理由は、導線 3の存在により実質的に凹凸面となった絶縁基板 2面に R F I D 部品 1の載置や固定をするのは、多少の困難を伴うからである。即ち導線 3を避けて R F I D部品 1の載置や固定作業が可能となるためである。

図 2、図 3に示した本発明の通信装置における R F I D部品 1と、導線 3との電気接続状態を示したのが図 4である。導線 3がループ状となっていることがわかる。コイル状部分 1 2を有していることにより、即ちコイルアンテナであることにより、上述のように高周波電磁波をコイル状部分 1 2で受信し、 R F I D部品 1で整流し、電源を得ることができる。

次に絶縁基板 2に凹み 6が形成され、当該凹み 6に上記チップ型形状の R F I D部品 1を揷入した形態の本発明の通信装置について図 5を参照しながら説明する。図 5は、当該通信装置の縦断面図である。絶縁基板 2は第 1〜 3層（ 1 6 〜 1 8 ) の 3つの層から構成されている。第 1層 1 6には穴が形成されていない。第 2層 1 7及び第 3層 1 8には穴が形成されており、それらを積層することで凹み 6が当該穴により形成されている。また第 3層 1 8の穴は第 2層 1 7の穴よりも若干大きい。また第 2の層の穴周縁には端子部が形成されており、当該端子部 'と R F I D部品 1のアンテナ端子 1 3とがボンディングワイヤ 8により電気接続されている。また、エポキシ系樹脂ペーストを用い、それをモ一ルド樹脂 7として使用して凹み 6を埋める。

図 5に示した通信装置の製造の詳細を述べる。まずガラス繊維が混入したェポキシ系樹脂板からなる第 1層 1 6及び第 2層 1 7を積層 ·一体化させる。この一体化は、両者を熱圧着することにより実現する。次に第 2層 1 7の凹み 6に相当する部分にチップ形状の R F I D部品 1を挿入する。このとき R F I D部品 1のアンテナ端子 1 3が上面に位置するようにする。また、第 1層 1 6上两と R F I D部品 1下面とを、図示しない接着剤により仮固定する。次いで公知のワイヤポンディング技術により、第 2層 1 7上面のランド 1 5と前記アンテナ端子 1 3とを金からなるボンディングワイヤ 8を用いて電気接続する。アンテナとの電気接続状態は図 4に示すとおりである。このとき、前記ランド 1 5とアンテナ端子 1 3とが図示しているように略同じ高さに位置することが好ましい。汎用のワイヤボンディング技術を略そのまま利用できることに加えて、ワイヤボンディング装置の動作に無駄を無くすためである。次いで第 3層 1 8と第 2層 1 7の絶縁基板 2とを積層 · 一体化する。第 3層 1 8も第 1層 1 6及び第 2層 1 7 と同材質であり、また当該積層 ·一体化は前記第 1層 1 6と第 2層 1 6との積層 · 一体化と同様に実施する。このとき、第 3層 1 8がボンディングワイヤ 8を損傷しないよう留意する。その後エポキシ樹脂ペースト（モールド樹脂 7 ) を凹み部 6に充填し、加熱硬化する。これで本発明の通信装置を得ることができる。

図 6には、更に別の形態の本発明の通信装置を示している。図と類似している形態である。異なる点は、図 1の形態が R F I D部品 1全体をモールド樹脂 7 で覆い、固定しているのに対し、図 6の形態は R F I D部品 1下面とチップアンテナ 5上面とを、例えば図 1で用いたモールド樹脂 7と同材質の接着剤 1 9により固定している点である。このような手段によっても本発明の通信装置を得ることができる。

上記全ての実施の形態では、 R F I D部品 1とチップアンテナ 5との電気接続にワイヤボンディング技術を採用しているが、それに代えていわゆるフリツプチップ実装としてもよい。図 7 ( a ) にその状態の一例を示している。 R F I D部品 1下面及び/又はチップアンテナ 5上面にバンプ 9を形成又は配置し、当該バンプ 9自身を溶融 · 固化させるか、別部材としてのはんだを溶融 · 固化させることにより R F I D部品 1とチップアンテナ 5との電気接続、及び両者の固着を実現するものである。

また図 7 ( b ) には、図 7 ( a ) と同様に R F I D部品 1下面若しくはチップアンテナ 5上面にバンプ 9を形成又は配置し、ペースト状の異方性導電物質 1 0 (例えば東芝ケミカル株式会社製「T A. P / T N Pシリーズ」等）を用いて、 R F I D部品 1とチップアンテナ 5とを固着させた状態を示している。当該ペーストを加熱等で半硬化状態とした上で、 R F I D部品 1 とチップアンテナ 5との間の当該べ一スト部分を加圧圧縮することにより、バンプ 9の突起部形状に起因した部分が特に圧縮され、良導電領域となり、他の部分がそれと相対的に導電性に乏しい領域となる（図 7 ( b ) ：圧縮部分 2 0の点が密に描画されている。）。' また異方性導電物質 1 0にペースト状でなくシ一ト状のものを用いる場合は、バンプ 9とチップアンテナ 5との間で当該異方性導電物質 1 0を圧縮した状態で隙間を樹脂等で封止（図示しない）することでその状態を維持しながら両者が固着される。当該圧縮部分 2 0が良導電領域となり、他の部分がそれと相対的に導電性に乏しい領域となる。当該導電性に乏しい領域の存在により、隣合うバンプ 9 間の導通（短絡）が回避される。

当該ペースト状異方性導電物質 1 0は、接着剤としての機能を果たし得るものが好ましい。はんだのように固体を加熱溶融しなければ流動しないという取扱い性の悪さを有していないからである。また異方性導電物質 1 0の使用による実装では、はんだを使用する実装に比べて隣合うバンプ 9間距離を小さくすることができる。隣合うバンプ 9同士が導通される蓋然性がある部'材（例えばクリームはんだ）がないためである。産業上の利用可能性

以上のように、本発明により、 R F I D部品を電子機器等の商品への取り付け作業の煩雑さを解消することができる通信装置を提供することができた。また、本発明の通信装置を搭載した電子機器にあっては、その搭載後の当該電子機器の工程履歴を当該通信装置に記憶させることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 絶縁基板に R F I D部品が固定され、当該絶縁基板が回路板に表面実装可能であることを特徴とする通信装置。

2 . 表面実装型チップアンテナに: F I D部品が固定され、当該 R F I D部品のアンテナ端子と表面実装型チップアンテナの端子とが電気接続されることを特徴とする通信装置。

3 . 表面実装型チップアンテナが、コイルアンテナであることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の通信装置。

4 . 固定が、樹脂モールド技術によることを特徴とする請求の範囲第 1〜 3項のいずれかに記載の通信装置。

5 . 電気接続が、ワイヤ一ボンディング技術によること、又はフリップチップ実装によることを特徴とする請求の範囲第 2 ~ 4項のいずれかに記載の通信装置

6 . 絶縁基板又は表面実装型チップアンテナが凹みを有し、当該凹みに R F I D部品が配置されることを特徴とする請求の範囲第 1〜 5項のいずれかに記載の通信装置。

7 . 通信装置が電子機器その他の多工程を経て完成する製品に装着される通信装置であって、 R F I D部品に当該工程の履歴情報が格納されていることを特徴とする請求の範囲第 1〜 7項のいずれかに記載の通信装置。

8 . 請求の範囲第 1〜 7項のいずれかに記載された通信装置がテーピング材又はバルクケースに包装されることを特徴とする通信装置包装体。