JP5403353B2

JP5403353B2 - Ｒｆｉｄタグの製造方法

Info

Publication number: JP5403353B2
Application number: JP2009257677A
Authority: JP
Inventors: 耕司田崎; 博之細井; 和義成田; 裕宣石坂
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd; Resonac Corp
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-11-11
Also published as: JP2011103060A

Description

本発明は、通信特性に優れたＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグの安価で生産性に優れた製造方法に関する。

近年、ＲＦＩＤタグを用いる非接触式個体識別システムは、物のライフサイクル全体を管理するシステムとして、製造、物流、販売、セキュリティ管理、リサイクル等の多くの業態で注目されている。特にＵＨＦ波やマイクロ波を用いる電波方式のＩＣタグは、ＩＣチップに外部アンテナを取り付けた構造で数メートルの通信距離が可能であるという特徴によって注目されており、現在、大量の商品の物流管理や製造物履歴管理等を目的にシステムの構築が進められている。

ＲＦＩＤタグはその用途と運用方法によって様々なアンテナ設計がなされている。ＩＣチップを電気的に接続したアンテナと、高周波電流の静電結合効果によって絶縁層を介して形成された他金属体を補助的なアンテナとして使用する手法は、通信距離を長くしたり、複数個のＲＦＩＤタグが密接した状態での電波干渉を低減する効果等がある。補助アンテナの形状は目的に応じて設計されるが、いずれの場合もＩＣチップを接続したアンテナと補助アンテナが絶縁層を介して一部分が重複することで静電結合効果を得るため、アンテナ同士の位置合わせが必要となる。

ＲＦＩＤタグを用いた非接触式個体識別システムで大量の商品の物流及び物品管理を実現するためには、商品の１つ１つにＲＦＩＤタグを取り付ける必要がある。補助アンテナを用いて密接したＲＦＩＤタグの電波干渉を抑える用途としては、大量な紙文書やファイル類、ＣＤやＤＶＤといった電子記録媒体等の管理が考えられ、使用されるＲＦＩＤタグは安価でかつ高い生産性が求められる。

そのためにはＩＣチップを接続したアンテナと補助アンテナを、テープ状の絶縁層の表裏面に予め形成しておく方法が考えられている（特許文献１）。

特開２００８−１１７１６５号公報

しかしながら、上記従来技術では、各々のアンテナの重複する面積が変化すると、ＲＦＩＤの通信特性もそれに伴い変化してしまうので、安定した通信特性を得るために、精度の高い位置合わせや、一方のアンテナパターンを大きくしておき、位置ズレの影響を抑制することが必要であった。図５に、ＩＣチップ１を接続したアンテナ９と補助アンテナ１０がずれて、重複する面積が小さくなる場合の例と、図６に、補助アンテナ１０を大きくし、位置ズレの影響を抑制する場合の例を平面図で示す。

上記のような補助アンテナを用いたＲＦＩＤタグにおいて、安定した通信特性を得るためには、図５に示す従来例では、絶縁層の表裏面の位置合わせに長い時間を要する問題があり、図６に示す従来例では、アンテナを狭いピッチで形成することができない問題があり、安価で生産性の高いＲＦＩＤタグの生産が困難であった。

本発明は前記に鑑みてなされたものであり、安価で高い生産性を実現できるとともに、安定した通信特性を得ることが可能なＲＦＩＤタグの生産方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下に関する。
１．無線通信用のＩＣチップと、前記ＩＣチップと電気的に接続され整合回路を備える第１のアンテナと、前記第１のアンテナと静電結合が発生するように、前記第１のアンテナと少なくとも一部分が絶縁層を介して重複して形成され、前記第１のアンテナの整合回路に対応する領域を含むように間隙を備える第２のアンテナとを有するＲＦＩＤタグの製造方法であって、長尺の絶縁層の一方の面に複数個の前記第１のアンテナを個別に分離して形成し、前記絶縁層の他方の面に複数個分の前記第２のアンテナを一体化して形成したアンテナテープを形成する工程と、複数個のＩＣチップを前記アンテナテープの第１のアンテナ上の所定の位置に搭載し、電気的に接続したＲＦＩＤタグテープを形成する工程と、前記ＲＦＩＤタグテープを個別のＲＦＩＤタグに分離する工程と、を有することを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
２．上記１に記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、前記第２のアンテナがアンテナテープの長手方向と同じ向きの２本の帯状に形成され、前記第２のアンテナのうち前記第１のアンテナと重複しない領域の前記アンテナテープの長手方向と直角方向の長さが、前記第２のアンテナのうち前記第１のアンテナと重複する領域の前記アンテナテープの長手方向と直角方向の長さよりも長く形成されていることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
３．上記１または２に記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、前記ＩＣチップの動作周波数が、８５０ＭＨｚから２．４５ＧＨｚの範囲であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
４．上記１から３の何れかに記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、前記第１のアンテナがダイポール型アンテナであることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
５．上記１から４の何れかに記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、前記第１のアンテナのアンテナテープの長手方向における配列ピッチが５ｍｍ以下であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
６．上記１から５の何れかに記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、前記第１のアンテナの長さが３０ｍｍ以下であり、前記第２のアンテナの長さが６０ｍｍ以下であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。

本発明に係るＲＦＩＤタグの製造方法は、第１のアンテナと第２のアンテナの位置合わせが容易にできることから、安価で生産性が高く、また、第１のアンテナと第２のアンテナの重複面積が一定にできることから、双方のアンテナ間の静電結合に影響される通信特性を安定化することが可能なＲＦＩＤタグを実現することができる。

本発明のＲＦＩＤタグの長尺状態であるＲＦＩＤタグテープを示す平面図である。Ａ−Ａ’に沿った断面図である。ＩＣチップ搭載部近傍を拡大した断面図である。本発明のＲＦＩＤタグの個片状態を示す平面図である。従来のＲＦＩＤタグの長尺状態であるＲＦＩＤタグテープを示す一例である。従来のＲＦＩＤタグの長尺状態であるＲＦＩＤタグテープを示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

本発明のＲＦＩＤタグの製造方法は、まず、個別に分離した第１のアンテナと、複数個分を一体化した第２のアンテナとを形成した長尺のアンテナテープにＩＣチップを搭載し、電気的な接合を行う。本発明において、第１のアンテナとは、ＩＣチップを接続したアンテナをいい、第２のアンテナとは、第１のアンテナと絶縁層を介して設けられ、ＩＣチップを接続しない、いわゆる補助アンテナとなるものをいう。長尺とは、フィルム状の基材等において、縦・横何れか一方の方向が、他方に比べて２倍以上長いことをいい、例えば、巻き芯に巻き取られるテープのように、巻き取り方向が、幅方向に比べて長くなるものが挙げられる。アンテナテープとは、絶縁層の一方の面に第１のアンテナを、他方の面に第２のアンテナを形成して、巻き芯に巻き取られるようなテープ状としたものであって、ＩＣチップを搭載する前のものをいう。

図１に、アンテナテープ６にＩＣチップ１を搭載したＲＦＩＤタグテープ７の平面概略図を、図２に、図１のＡ−Ａ’に沿った断面概略図を示す。ＩＣチップ１を搭載する第１のアンテナ２を絶縁層４の上面に、絶縁層４の下面に絶縁層４の長手方向（即ち、アンテナテープ６の長手方向）に沿って２本の帯状に形成された第２のアンテナ３を形成している。第１のアンテナ２は、個々のＲＦＩＤタグ毎に個別に形成し、第２のアンテナは複数個のＲＦＩＤタグに対し、一体化して形成する。帯状に形成された２本の第２のアンテナ３の間には、間隙Ｇ３が設けられている。ここで、ＲＦＩＤタグテープ７とは、アンテナテープ６の所定位置にＩＣチップ１を搭載した後の状態のものをいい、即ち、個別のＲＦＩＤタグに分離して個片状態とする前のものであって、個片のＲＦＩＤタグが連続して繋がった長尺状態のものをいう。

第１のアンテナ２と第２のアンテナ３は、図２のＨ１、Ｈ２の部分で絶縁層４を介して重複しており、高周波で無線通信を行う際に双方のアンテナ２、３間に静電結合が発生することによって、第２のアンテナ３が第１のアンテナ２の補助アンテナとして機能する。

図３に、ＩＣチップ１搭載部近傍の構造の一例を、断面概略図にて示す。ＩＣチップ１には複数の外部電極１Ａが設けられており、それぞれの外部電極１Ａが、第１のアンテナ２の所定の位置に、フリップチップ構造で電気的に接続されている。ＩＣチップ１と第１のアンテナ２及び絶縁層４の間には、封止樹脂５を充填し、ＩＣチップ１と第１のアンテナ２及び絶縁層４との接合強度を高めている。なお、ＩＣチップ１と第１のアンテナ２の電気的接続はフリップチップ構造に限定されるものではないが、ＲＦＩＤタグを薄くできる点で好ましい。

以上の説明のように形成した長尺のＲＦＩＤタグテープ７において、図１のＢ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’のように第１のアンテナの間隙部Ｉを切断し、個々のＲＦＩＤタグ８に分離した後の形状を図４に示す。個々のＲＦＩＤタグ８への分離は、例えば、アンテナテープ６を所定の長さだけ巻き出す毎に、切断刃等を用いて切断することにより行なうことができる。本発明に係るＲＦＩＤタグ８の製造方法は、個別に分離した第１のアンテナ２と、複数個分を一体化した第２のアンテナ３とを形成した長尺のアンテナテープ６にＩＣチップ１を搭載し、電気的な接合を行ってＲＦＩＤタグテープ７を形成した後で、個別のＲＦＩＤタグ８に分離切断することで、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３の位置合わせが容易にでき、また、第１のアンテナ２と第２のアンテナ３の重複面積が一定にできることから双方のアンテナ２、３間の静電結合に影響される通信特性を安定化することができ、すなわち、安価で生産性が高く、通信特性に優れたＲＦＩＤタグ８を実現することができる。

ＩＣチップの動作周波数については、本発明において得られるＲＦＩＤタグが静電結合効果を利用するものであることから、８５０ＭＨｚから２．４５ＧＨｚの範囲のマイクロ波帯であることが好適である。

第１のアンテナ構造については、直線的なダイポール型であることが好適である。直線的なダイポール型アンテナを使用することによって、アンテナテープの長手方向における配列ピッチを狭めることができる。例えば、０．５ｍｍ角程度のＩＣチップを用い、第１のアンテナの幅を３ｍｍ程度にすることによって、配列ピッチを５ｍｍ以下にすることが可能であり、本発明の効果である安価で生産性の高いＲＦＩＤの製造に好適である。第１のアンテナの幅を１．５ｍｍ程度にすれば、配列ピッチを３ｍｍ以下にすることも可能であり、さらに好適である。

第１のアンテナ及び第２のアンテナの長さについては、例えばＩＣチップの動作周波数を２．４５ＧＨｚとした場合に、第１のアンテナの長さを３０ｍｍ以下、第２のアンテナの長さを６０ｍｍ以下とすると、本発明によって得られるＲＦＩＤタグの単独での通信特性が、一般的な半波長ダイポールアンテナの場合と比較して大差なく、かつ、複数のＲＦＩＤタグが密接した状態で一般的に生じるタグ間での相互干渉による通信特性の低下を抑制できることから、好適である。

以下、本発明の好適な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

まず、絶縁フィルムである厚さ２５μｍのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）に接着剤を用いて、表面に厚さ２０μｍの硬質アルミニウム箔、裏面に厚さ３０μｍの硬質アルミニウム箔を貼り合わせた長尺の基材を用意した。

次に、表裏面のアルミニウム箔面に、グラビア印刷でエッチングレジストを形成した後、塩化第二鉄水溶液にてエッチングを行い、表面にはＩＣチップ搭載部にＴ字型の整合回路を有する第１のアンテナを、裏面には長尺の基材の幅方向（長手方向と直角方向）における中央の領域に間隙を有するように２本の帯状の第２のアンテナを形成した。

第１及び第２のアンテナの詳細寸法を図１及び図２を用いて説明する。本実施例では第１のアンテナ２の幅Ｄを１．５ｍｍ、長さＥを２５ｍｍ、配列ピッチＦを２．４ｍｍとした。また、第２のアンテナ３の各々の帯状アンテナの長さＧ１、Ｇ２を１６ｍｍ、間隙Ｇ３を１３ｍｍ、第２のアンテナ３の全体長さＧを４５ｍｍとした。第１のアンテナ２と第２のアンテナ３の各々の重複長さＨ１、Ｈ２は６ｍｍ、アンテナテープ６の全体幅は７０ｍｍである。

次に、動作周波数２．４５ＧＨｚのＲＦＩＤ用ＩＣチップ（ミューチップ、株式会社ルネサステクノロジ製、ミューチップは株式会社日立製作所の登録商標）の外部端子となるＡｕバンプを、第１のアンテナのＴ字型の整合回路部の所定の位置にフリップチップ構造にて位置合わせし、超音波を印加して接合を行った。ＩＣチップと第１のアンテナの空隙には封止樹脂（ＲＣ０９１、日立化成工業株式会社製）を充填し、１２０℃、２時間の条件で加熱硬化した。以上の工程により約４０ｍのアンテナテープに１６，０００個のＩＣチップを搭載し、ＲＦＩＤタグテープを形成した後、紙芯に巻いた。

次に、紙芯に巻かれたＲＦＩＤタグテープを少しずつ巻き出し、第１のアンテナの間隙部を切断刃で順に切断し、長辺７０ｍｍ、短辺２．４ｍｍのＲＦＩＤタグを１６，０００個得た。

本実施例で説明したＲＦＩＤタグは、小型の第１のアンテナと静電結合効果によって補助的なアンテナの機能を持つ第２のアンテナを備えているため、複数個が約３ｍｍ間隔に密接した状態でもＲＦＩＤタグの電波干渉を抑えることができる。第１のアンテナと第２のアンテナの重複部分の面積が一定に保てることで、通信特性のバラツキが小さく、短辺の長さが２．４ｍｍと細くすることができたことで、安価で高い生産性を実現することができた。

本実施例で作製したＲＦＩＤタグは、紙文書やファイル類、ＣＤやＤＶＤといった電子記録媒体等の管理に使用することができる。

１：ＩＣチップ
１Ａ：外部電極
２：第１のアンテナ
３：第２のアンテナ
４：絶縁層
５：封止樹脂
６：アンテナテープ
７：ＲＦＩＤタグテープ
８：ＲＦＩＤタグ
９：ＩＣチップを搭載したアンテナ
１０：補助アンテナ
Ｄ：第１のアンテナの幅
Ｅ：第１のアンテナの長さ
Ｆ：第１のアンテナの配列ピッチ
Ｇ：第２のアンテナの長さ
Ｇ１、Ｇ２：帯状の第２のアンテナの長さ
Ｇ３：帯状の第２のアンテナの間隙
Ｈ１、Ｈ２：第１のアンテナと第２のアンテナの重複長さ
Ｉ：第１のアンテナの間隙部

Claims

無線通信用のＩＣチップと、前記ＩＣチップと電気的に接続され整合回路を備える第１のアンテナと、前記第１のアンテナと静電結合が発生するように、前記第１のアンテナと一部分が絶縁層を介して重複して形成され、前記第１のアンテナの整合回路に対応する領域を含むように間隙を備える第２のアンテナとを有するＲＦＩＤタグの製造方法であって、
長尺の絶縁層の一方の面に複数個の前記第１のアンテナを個別に分離して形成し、前記絶縁層の他方の面に複数個分の前記第２のアンテナを一体化して形成したアンテナテープを形成する工程と、
複数個のＩＣチップを前記アンテナテープの第１のアンテナ上の所定の位置に搭載し、電気的に接続したＲＦＩＤタグテープを形成する工程と、
前記ＲＦＩＤタグテープを個別のＲＦＩＤタグに分離する工程と、
を有することを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
請求項１に記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、
前記第２のアンテナがアンテナテープの長手方向と同じ向きの２本の帯状に形成され、前記第２のアンテナのうち前記第１のアンテナと重複しない領域の前記アンテナテープの長手方向と直角方向の長さが、前記第２のアンテナのうち前記第１のアンテナと重複する領域の前記アンテナテープの長手方向と直角方向の長さよりも長く形成されていることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、
前記ＩＣチップの動作周波数が、８５０ＭＨｚから２．４５ＧＨｚの範囲であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
請求項１から３の何れかに記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、
前記第１のアンテナがダイポール型アンテナであることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
請求項１から４の何れかに記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、
前記第１のアンテナのアンテナテープの長手方向における配列ピッチが５ｍｍ以下であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
請求項１から５の何れかに記載のＲＦＩＤタグの製造方法であって、
前記第１のアンテナの長さが３０ｍｍ以下であり、前記第２のアンテナの長さが６０ｍｍ以下であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。