JP4066929B2 - 電子装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナにＲＦＩＤチップが接続されている実装構造体を備えた電子装置に関するものである。

アンテナにＲＦＩＤチップが接合されている構造（以下、実装構造体と称する。）を備えた電子装置の利用形態として、実装構造体を備えた電子装置を内包したゴム製品がある。

そのような従来の技術に、特許文献１（特開２００２−２７２５８９号公報）がある。

特許文献１には、ゴム製品であるマットの耳の角に貫通孔を設け、その貫通孔に、実装構造体を挿入し、未加硫ゴムで挟み込み、その未加硫ゴムの両面から加圧加熱することにより未加硫ゴムを硫化させて、別部材であった未加硫ゴムをマットとの加硫ゴムと一体化させることが記載されている。

また、電子装置の一つの形態としてＩＣカードがある。

このＩＣカードに関する従来の技術に、特許文献２（特開平１１−３４５２９９号公報）がある。

特許文献２には、実装構造体の位置ズレを許容するために、一対の基材と、基材間に配置された実装構造体と、基材間に充填し硬化させた樹脂とを備えた構造で、その実装構造体にシリコーンオイルなどの離型材料を塗布しておくことが記載されている。

特開２００２−２７２５８９号公報

特開平１１−３４５２９９号公報

従来の技術では、実装構造体の位置ズレが許容されるとされているが、離型材を実装構造体に塗布し、その周囲をさらに樹脂で固める（硬化させる）ので、実装構造体と樹脂が接しないようにはなるが、固まった樹脂により囲まれた領域しか実装構造体は移動できないので、分散できる応力が小さかった。

従って、従来の技術では、ＲＦＩＤチップとアンテナとの間の接合不良やアンテナの変形を招く可能性があった。

また、ゴム製品へ電子装置を付するのに、美観を優先させたり、ゴム製品としての機能を確保する目的で、未加硫ゴムを加硫することにより加硫されたゴムへ実装構造体を内包させることがある。

しかし、通常、未加硫ゴムの加硫工程は約１００℃から３００℃といった高温にまで加熱し、その後、室温まで戻すことが含まれる。

その際、ゴムの線膨張係数は非常に大きいため、収縮量が大きい。

従って、加硫工程でＲＦＩＤチップとアンテナとの間の接続不良やアンテナの変形が生じやすかった。

つまり、本発明の目的は、ＲＦＩＤチップとアンテナとの間が接続されている実装構造体を備えた電子装置の耐久性を向上することにある。

また、本願に含まれる他の目的は、ＲＦＩＤチップとアンテナとの間が接続されている実装構造体がゴムで内包されているゴム製品の耐久性を向上することにある。

ＲＦＩＤチップにアンテナが接続されている実装構造体の周りに、その実装構造体が移動可能な空間を予め確保した構造を製品に備えさせる。その空間があることにより、実装構造体が大きく移動できるので、ＲＦＩＤチップとアンテナとの間の接合部に集中する応力や、アンテナへの応力が分散されるので、実装構造体の耐久性やアンテナの耐久性、引いてはその実装構造体を備えた製品の耐久性を向上させることができる。

また、ゴム製品に上記実装構造体を備えさせた場合、未加硫ゴムの加硫工程でのゴムの収縮が生じても、応力を分散させることができるので、製造工程中の耐久性をも向上させることができる。

本発明によれば、ＲＦＩＤチップとアンテナとの間が接続されている実装構造体を備えた製品の耐久性を向上することができる。

本発明に係る実施の形態について、図１〜図８を用いて説明する。

実施例１として、本発明に関する電子装置として、実装構造体が内包されたゴム製品について説明する。

図１は、ゴム製品であるゴムシート１におけるＲＦＩＤインレット９を内包した領域の断面図である。

ゴムシート１は、ゴム基材２、表面を離型処理した基材４、固定用ゴム材８、ＲＦＩＤインレット９で構成されている。

ＲＦＩＤインレット９は、薄型・小型化を図ったＲＦＩＤチップ５と受発信を受け持つ平板のアンテナ６を備え、その両者は金属結合、具体的には金属性バンプ(図示せず)にて電気的に接続されることで実装構造体となる。また、その実装構造体の主平面（ＲＦＩＤチップ搭載面及びその裏面）を挟み込んで貼りあわされた２枚の粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７とを有している。

実装構造体が挟み込まれているポリイミド樹脂製テープ７の主平面上、つまり、上下方向は、表面が離型処理されている基材４で挟み込まれ、左右方向にはゴムとの間に表面が離型処理されている基材４によって挟み込まれている空間がある。この空間があることにより、実装構造体の移動が容易になるので応力分散が実現できている。

また、ＲＦＩＤチップ５と金属性バンプ(図示せず)で接合した空間には、アンダーフィル材、例えば、エポキシ樹脂等を充填し加熱硬化させて接合部を保護している(図示せず)。

そして、アンテナ６は、柔軟性のある基材、例えば、ポリイミド樹脂系フィルム、ポリエチレンテレフタレート樹脂系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、ポリエチレンスルフィド系フィルム、ポリエーテルスルフォン系フィルム、ポリエーテルイミド系フィルムなどが好ましく、その表面に金属膜、特に、アルミ又は銅の膜を形成し、エッチングによりパターンニングしたものを用いることが望ましい。

また、そのＲＦＩＤインレット９は、ゴム基材２に固定保持するための固定用ゴム材８でゴム基材２に接している上面以外の側面と下面が全て覆われている。ここでは、意匠性を優先する観点からゴム基材２の裏面側から内包した構造について述べたが、ゴム基材２の表面側でも構わない。但し、アンテナの形状で決まる通信距離を有効に利用するためには、製品の外側でＩＤ情報の送受信を行う端末を配置した位置に最も近くなる位置が好ましい。

図２は、ゴムシートを上方から見た平面図である。ＲＦＩＤインレット９は、ゴムシート１内の外周部にあるゴム基材２の場所Ａあるいは、ゴム基材２の内側の場所Ｂのいずれに装着しても問題がない。

また、ＲＦＩＤインレットの補完性や製品の持つべき情報量によっては、複数個同時に内包させることが好ましい。

図３は、ゴムシートにＲＦＩＤインレットを装着するときの各構成部材の配置を示した配置図である。

ゴム基材２の下方に、上方からの投影輪郭形状より大きな離型処理されている基材６を、離型処理された面がＲＦＩＤインレット９に近接する向きで配置する。

つぎに、ＲＦＩＤインレット９の上から未加硫ゴム材８´を設置する。

そして、ゴムシート１ならびに未加硫ゴム材８´の上下方向よりプレス機（図示せず）により加圧加熱処理を行い未加硫ゴム材８´の硬化を進めるとともにゴム基材２へ固着し、ＲＦＩＤインレット９を固定保持し、図１に示すような構造とする。

図４は、ＲＦＩＤインレット９を構成する粘着剤付きポリイミド樹脂製テープを実装構造体に貼り付ける工程を示した模式図である。

図４(ａ)は、ＲＦＩＤインレット９の表裏面に粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７を粘着材が対向するように配した状態を示している。これをフィルム用ラミネータ装置用いてＲＦＩＤインレット９に粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７を貼り付ける。

図４(ｂ)に、ラミネート工程の一例を示す。ここでは、上下２つのローラ１０の間に図４(ａ)の状態のものを通してボイドなく密着させる。この方式に限ったことでないことはいうまでもない。

図５は、ラミネート処理したＲＦＩＤインレット１１を表面に離型処理した基材４中へ挿入する工程を示した模式図である。図５(ａ)は、ラミネート処理した実装構造体１１を示しており、ＲＦＩＤチップ５とアンテナ部６より構成され、両者は金属性バンプ(図示せず)にて電気的に接続されている。さらに、金属製バンプによるＲＦＩＤチップ５とアンテナ部６の空間はアンダーフィル材、例えば、エポキシ樹脂等により充填され加熱硬化している(図示せず)。このＲＦＩＤチップ５の大きさは、約０．１〜０．５ｍｍ角、厚さは、０．０２〜０．５ｍｍである。

アンテナ部６は、柔軟性のある有機物製のフィルムに金属膜を形成したものである。有機物製フィルムとしては、例えば、ポリイミド系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート樹脂系フィルム他を用いることができる。また、金属膜としては、例えば、Cu、Snの組み合わせやAlなどが好ましい。

また、粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７の基材厚さは、０．０１〜０．１ｍｍである。粘着剤の厚さは、用いるチップ厚さにより、適宜調整する。粘着剤としては、シリコーン樹脂系粘着剤やエポキシ樹脂系、ポリイミド系の接着剤などの熱硬化性樹脂や前記樹脂に可撓性を付与したのものが有効である。そのラミネート処理したＲＦＩＤインレット１１の拡大したＡ−Ａ断面を右側に示す。

図５(ｂ)は、このＲＦＩＤインレット１１を、表面が離型処理された基材４に挿入した工程である。すなわち、筒状の基材４中にＲＦＩＤインレット１１を挿入した状態を示す。基材４のＲＦＩＤインレット１１に接する表面に離型処理１２が施してある。その状態を拡大したＢ−Ｂ断面を右側に示す。

図５(ｃ)は、ＲＦＩＤインレット１１を挿入後、ＲＦＩＤチップ５の上下方向より加圧し扁平状にした状態である。その状態を拡大したＣ−Ｃ断面を右側に示す。円筒形状を潰すことによりアンテナ部６の主平面や側面の空間に離型材に挟み込まれた隙間（空間）１３ができる。この隙間１３を作ることでＲＦＩＤインレットはある程度自由に動け、ゴム内実装後に応力緩和の効果を得ている。ここでは、基材４の形状を筒状とした場合について示しているが、片側が閉じたいわゆる袋状のものでもなんら支障のないことは言うまでもない。

また、２枚の離型処理した基材を、その離型処理面でＲＦＩＤインレットの主平面（アンテナ搭載面の表裏面）を挟みこむだけでも、実現できる。その場合、ＲＦＩＤインレットの主平面方向に投影した輪郭形状よりも大きな離型処理した基材を用いるようにすることにより、そのはみ出した部分でＲＦＩＤインレットの側方に２枚の離型処理した基材の隙間を設けるようにする。

さらに、ＲＦＩＤインレットの周囲を接着するようにすれば、全方位を離型材料で覆うことができる。

基材４の材質は、ゴム加硫処理温度である１００℃〜３００℃前後で劣化しなければ問題はなく、例えば、上質紙、不織紙など紙類や織布、不織布など、離型処理としては、シリコーン樹脂や四フッ化エチレン樹脂の表面コーティングあるいはワックス、ロジン類の含浸処理等が考えられる。また、基材４をシリコーン樹脂や四フッ化エチレン樹脂などそれ自体がゴムと接着しない性質のもので構成しても良い。さらに、基材４の表裏の両面に離型処理を行ってもなんら支障はない。

本発明の第２の実施の形態について図６、図７に示す。図６は、ラミネート処理したＲＦＩＤインレット１１を離型処理した基材１４に挿入する工程である。

また、粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７でラミネートした部分は、ＲＦＩＤインレット１１の構成を明確にするため、部分断面で示してある。基材１４は、ＲＦＩＤインレット１１を包む程度の大きさのシート状をしており、これを離型処理した表面１２を内側にして三つ折りにして用いる。

図７に、三つ折り後の状態を示す。このように、三つ折りした状態での実装においても第一の実施例と同様の効果がある。また、基材１４を２つ折りにしてＲＦＩＤインレット９を間に挟んで実装しても応力緩和効果があることはいうまでもない。

本発明の第３の実施の形態について図８に示す。これは、基材１４のシートをＲＦＩＤインレット１１の上下より挟んだ形態のものである。実施例１と同様の効果がある。

以上、ゴムシートを例として説明したが、ゴム製品、例えば、防振シート、タイヤ、プリンタ用ゴムローラなどであれば同様の効果があることはいうまでもない。

ゴムシートにＲＦＩＤインレットを内包させた電子装置の断面図である。 ゴムシートを上方から見た平面図である。 ゴムシートにＲＦＩＤインレットを装着するときの各構成部材の配置を示した配置図である。 ＲＦＩＤインレットの表裏面に粘着剤付きポリイミド樹脂製テープを貼り付ける工程を示した模式図である。 ラミネート処理したＲＦＩＤインレットを表面を離型処理した基材中へ挿入する工程を示した模式図である。 本発明に係るＲＦＩＤインレットの第２の実施の形態である基材中に挿入する工程を示す斜視図である。 基材中に挿入後の状態を示す斜視図である。 本発明に係るＲＦＩＤインレットの第３の実施の形態である基材中に挿入する工程を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・ゴムシート、２・・・ゴム基材、１・・・４・・・表面を離型処理した基材、５・・・ＲＦＩＤチップ、６・・・アンテナ部、７・・・粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ、８・・・固定用ゴム材、８´・・・未加硫ゴム材、９・・・ＲＦＩＤインレット、１０・・・ローラ、１１・・・ラミネート処理したＲＦＩＤインレット、１２・・・離型処理、１３・・・隙間、１４・・・シート状の基材、１００・・・従来のＲＦＩＤチップ、１０１・・・パイル材、１０２・・・ゴム基材、１０３・・・マット、１０４・・・未加硫ゴムシート、１０５・・・膨らみ部、１０６・・・貫通孔、１０７・・・補強材、１０８、１０９、１１０・・・未加硫ゴムシート、１２０・・・ＩＣカード、１２１・・・基材、１２２・・・裏基材、１２３・・・樹脂層、１２４・・・基板、１２５・・・ＩＣチップ、１２６・・・アンテナ、１２７・・・離型層

Claims (15)

1. 第１主平面と該第１主平面の反対側の第２主平面とを有し、且つ該第１主平面にはアンテナ部とこれに電気的に接続されたＲＦＩＤチップとが設けられているＲＦＩＤインレット、及び
   離型材から成る表面を有し、且つ該表面の第１部分が前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面に、該表面の第２部分が該ＲＦＩＤインレットの前記第２主平面に夫々加圧されて該ＲＦＩＤインレットを挟み込む基材、を備え、
   前記基材の前記表面の前記第１部分は、前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面に搭載された前記ＲＦＩＤチップにより彎曲され、
   前記基材の前記表面の前記第１部分が前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面の両側に、該表面の前記第２部分が該ＲＦＩＤインレットの前記第２主平面の両側に夫々はみ出されることにより、該ＲＦＩＤインレットの両側に該第１部分と該第２部分とに挟まれた隙間が形成されていることを特徴とする電子装置。
2. 前記基材の前記表面には離型処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記基材は、紙、織布、及び不織布のいずれかから成ることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
4. 前記基材の前記表面は、シリコーン樹脂又は四フッ化エチレン樹脂のコーティングによる離型処理が施されていることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
5. 前記基材の前記表面は、ワックスやロジン類への含浸による離型処理が施されていることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
6. 前記基材は、シリコーン樹脂又は四フッ化エチレン樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
7. 前記基材は、前記離型材からなる前記表面の前記第１部分及び前記第２部分のいずれか一つを各々有する２枚の基材であり、
   前記２枚の基材の前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面に対向する一方の面積は該第１主平面の面積より広く、且つ該２枚の基材の該ＲＦＩＤインレットの前記第２主平面に対向する他方の面積は該第２主平面の面積より広く、且つ該ＲＦＩＤインレットの両側には該２枚の基材に挟まれた隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
8. 前記基材の離型材からなる前記表面には前記第１部分及び前記第２部分が夫々設けられ、
   前記基材は、前記第１部分が前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面を、前記第２部分が該ＲＦＩＤインレットの前記第２主平面を夫々加圧するように、折られていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
9. 前記ＲＦＩＤインレットは前記第１主面と前記第２主面とを夫々覆い且つ互いに貼り合わされた２枚のポリイミド樹脂製テープを含む積層構造を有し、
   前記基材の前記表面の前記第１部分は前記ポリイミド樹脂製テープの一方を介して前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面を、該基材表面の前記第２部分は該ポリイミド樹脂製テープの他方を介して該ＲＦＩＤインレットの前記第２主平面を、夫々加圧していることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
10. 前記２枚のポリイミド樹脂製テープの夫々は、その粘着剤を有する主平面で前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主面及び前記第２主面に貼り付けられていることを特徴とする請求項９に記載の電子装置。
11. ＲＦＩＤチップとこれに電気的に接続されたアンテナ部とが形成された第１面を有するＲＦＩＤインレットを備えた電子装置の製造方法であって、
    離型材から成る表面を有する基材で前記ＲＦＩＤインレットを、該ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面とその反対側の第２主平面とが該基材の該表面の夫々の部分に対向するように、挟む第１工程、及び
    前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面を覆う前記表面の部分の一方が前記ＲＦＩＤチップに応じて湾曲するように、該ＲＦＩＤインレットの該第１主平面及び前記第２主平面を該表面の夫々の部分で加圧して、該基材を扁平状にする第２工程を備え、
    前記第２工程にて、前記基材の前記表面の前記部分を、その夫々により覆われる前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面及び前記第２主平面の両側において該部分の間に隙間が形成されるように、該第１主平面又は該第２主平面の両側からはみ出させる
    ことを特徴とする電子装置の製造方法。
12. 前記基材の離型材から成る前記表面は、該基材の表面にシリコーン樹脂又は四フッ化エチレン樹脂のコーティングによる離型処理で形成されることを特徴とする請求項１１に記載の電子装置の製造方法。
13. 前記基材の離型材から成る前記表面は、該基材をワックスやロジン類に含浸する離型処理で形成されることを特徴とする請求項１１に記載の電子装置の製造方法。
14. 前記基材として、前記離型材からなる前記表面の前記部分の一つを各々有する２枚の基材を用い、
    前記２枚の基材の前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面に対向する一方の面積を該第１主平面の面積より広くし、該２枚の基材の該ＲＦＩＤインレットの前記第２主平面に対向する他方の面積を該第２主平面の面積より広くして、該ＲＦＩＤインレットの両側に該２枚の基材に挟まれた隙間を形成することを特徴とする請求項１１に記載の電子装置の製造方法。
15. 前記離型材からなる前記表面を有し、且つ該表面には前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面に対向する前記部分の一方と該ＲＦＩＤインレットの前記第２主平面に対向する前記部分の他方とが夫々形成された前記基材を用い、
    前記第２工程において、前記基材を折り、前記一方の部分で前記ＲＦＩＤインレットの前記第１主平面を、前記他方の部分で該ＲＦＩＤインレットの前記第２主平面を、夫々加圧することを特徴とする請求項１１に記載の電子装置の製造方法。

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