JP4826195B2 - Ｒｆｉｄタグ - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導方式で交信するＲＦＩＤタグ（無線ＩＣタグ、ＩＣカード、非接触式データキャリアなどともいう）に関し、特に、小型化に資するＲＦＩＤタグに関する。

電磁誘導方式で交信するＲＦＩＤタグは、主にカード型のものが社会で広く使われている。近年は、カード型よりも遥かに小さいサイズのＲＦＩＤタグが開発されるようになり、さらなる小型化が期待されている。

一方、電磁誘導方式で交信するＲＦＩＤタグには、所定の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚや１３５ＫＨｚ）で共振する共振回路を構成するアンテナコイルが必要とされるが、このアンテナコイルは、絶縁基材の一方の面に単層構造で形成されるのが一般的である。また、カード型のＲＦＩＤタグでは、カードの外周に沿うようにしてほぼ長方形（矩形）に形成されるのが一般的である。そして、１３．５６ＭＨｚのカード型の場合、カードが十分に大きいことから、単層構造でも、所定のインダクタンス値を確保するためのアンテナコイルの巻回数は３〜４回程度で十分とされている。

しかし、このような従来一般的な単層構造のアンテナコイルのまま、小型化すると、アンテナコイルの内周面積を確保しながら十分な巻回数を確保することができなくなって、所定のインダクタンス値を確保できなくなるという問題がある。

そこで、複数層構造のアンテナコイルが提案されている。例えば、特許文献１には、渦巻状に導電性パターンが形成された複数枚の樹脂シートが、各アンテナパターンの渦巻きが同じ向きになるように重畳積層され、電気的に接続された、３層構造のアンテナコイルが開示されている。

この特許文献１に開示されたアンテナコイルの渦巻き形状は、ＩＣチップの搭載領域を渦巻きの外側に残した他は、従来どおり矩形の基板の外周にほぼ沿った形の矩形であり、ＩＣチップに接続されるべきアンテナコイルの両端は、長方形である渦巻きの外側に配置されている。
特開２００４−２４０５２９号公報

このように、アンテナパターンをカード型のアンテナコイルで一般的な矩形状にしたまま、この外側にＩＣチップを配置した場合には、ＩＣチップ配置の為に余分に基板の面積が必要になり、ＲＦＩＤタグを小型化するのが困難であるという問題がある。また、ＩＣチップを渦巻きの内側に配置した場合であっても、渦巻きが矩形のままだと、渦巻きの外側に配置すべきスルーホール形成の為に余分に基板の面積が必要になり、ＲＦＩＤタグを小型化するのが困難であるという問題がある。

また、磁束を受ける効率の向上を意図してアンテナパターンの渦巻きを円形にすると、ＲＦＩＤタグの基板の大きさの割にアンテナの面積を確保できず、インダクタンス値を低下させずにＲＦＩＤタグを小型化するのが困難であるという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、必要なインダクタンス値を確保しながらＲＦＩＤタグを小型化することができる多層構造のアンテナコイルを具備したＲＦＩＤタグを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るＲＦＩＤタグは、矩形の絶縁基板の少なくとも一方の面に四隅を残して渦巻状のアンテナパターンを形成し前記アンテナパターンの渦巻き内及び前記絶縁基板の四隅の一つに、それぞれ前記アンテナパターンの内側端又は外側端に接続された接続端子を形成してなる単位アンテナ基板を、絶縁層を介して複数層積層しこれらの各接続端子を層間接続導体を介して接続して、各アンテナパターンが直列接続されて最上層の単位アンテナ基板に両端子を有するアンテナコイルを構成するとともに、この積層された単位アンテナ基板の最上層のアンテナパターンの渦巻き内にＩＣチップを搭載して、前記アンテナコイルの両端を電気的に前記ＩＣチップに接続してなり、かつ前記アンテナパターンの渦巻きで一方の面から透視したとき主たるコイル部分が、前記絶縁層を介して互いに対向することを特徴としている。

絶縁基板の平面形状は、多数毎取りの加工が容易になるという点では矩形であれば足りるが、本発明においては略正方形であることが好ましい。基板平面を略正方形とすることで、各辺の長さを短くしつつ基板の面積を大きくすることができ、インダクタンス値を大きくすることができる。

層間接続導体としては、全層を貫通する貫通スルーホールを用いることが好ましい。そうすることで簡便に製造することができる。

本発明によれば、必要なインダクタンス値を確保しながらＲＦＩＤタグを小型化することができる多層構造のアンテナコイルを具備したＲＦＩＤタグを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。以下、原則として、同じものには同じ符号を付し、説明を省略する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態のＲＦＩＤタグ１００を表（おもて）面（ＩＣチップ搭載面）側から見た平面図であり、図２は、このＲＦＩＤタグを裏面側から見た平面図である。

図１及び図２に示すように、このＲＦＩＤタグ１００の基板の平面形状は、略正方形とされている。この基板の大きさは、カード型のＲＦＩＤタグ（ＩＣカード）として標準的な大きさである５４ｍｍ×８５．６ｍｍに比べると、はるかに小さいものとされており、例えば、５ｍｍ×５ｍｍ程度である。搭載されるＩＣチップは、例えば、平面形状が０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の矩形であり、厚さは約１５０μｍである。したがって、本実施形態のＲＦＩＤタグ１００は、搭載されるＩＣチップの大きさに対して、それほど大きくないものとされている。

基板の平面形状は、必ずしも正方形でなくてもよいが、多数枚取りの製造を容易とするため、矩形とされている。図１のように基板平面を略正方形とすることで、小型化しながらアンテナコイルの内側面積を確保することが容易となり、コイルのインダクタンス値を向上させることが容易となる。

図１に示すように、このＲＦＩＤタグ１００の表（おもて）面側、絶縁基板の一主面１１には、四隅を残して、銅などの導体からなる渦巻状のアンテナパターン１２が形成されている。渦巻状のアンテナパターン１２は、基板の面積を十分に活かすように外縁ぎりぎり近くまで形成されているが、四隅を残しているので、その形状は略八角形とされている。略正方形から四隅を切り落としたこのような形状の略八角形の渦巻き状アンテナパターンは、正方形のものよりは円に近くなるから、磁束を受ける効率が良いという利点がある。

図１に示すように、主面１１の四隅の一つには、アンテナパターン１２の外側端１２ｂと直接接続された外側端子１４が形成されている。外側端子１４には、他の層のアンテナパターンの外側端と接続するためのスルーホール６ｂが形成されている。この主面１１の四隅の別の１つには、スルーホール６ａが形成されているが、このスルーホール６ａは、この層のアンテナパターン１２とは接続されていない。この主面１１の四隅の残り２つには、アンテナパターン１２と一体的に形成された略直角三角形の導体パターン１９ａ，１９ｂが示されているが、これらはアンテナの構成要素としては、あってもなくてもよいもので、いわゆるダミーパターンである。

図１において、ほぼ中央部に符号７で示す領域は、封止樹脂で覆われた部分である。渦巻きの内側端１２ａおよびＩＣチップ１は、この封止樹脂７の下に隠れていて見えない。また、図１ではわかりにくいが、アンテナパターン１２とその外側の配線パターンは、Ａｕめっき用のソルダーレジスト８で保護されている。

図３は、このＲＦＩＤタグの表（おもて）面の、ＩＣチップを樹脂封止される前の状態を表す平面図である。図３において、太線で示された矩形Ａの内側は、封止樹脂７で封止される領域である。この太線で示された矩形Ａの外側は、封止樹脂７が流れ出ないように、内側よりも若干（例えば５μｍ程度）高くなるようソルダーレジスト８が塗布されている。

図３に示すように、このアンテナパターン１２の渦巻きの内側には、チップ搭載パッド１５と、チップ接続端子１６ａ，１６ｂと、スルーホール５ａ，５ｂが形成されている。ＩＣチップ１は、２つの電極端子３ａ，３ｂを具備している。ＩＣチップ１は、その電極端子を３ａ，３ｂ上に向けてチップ搭載パッド１５の上に搭載されている。ＩＣチップ１の電極端子３ａは低背ワイヤ４ａによりチップ接続端子１６ａに接続されている。ＩＣチップ１の電極端子３ｂは低背ワイヤ４ｂによりチップ接続端子１６ｂに接続されている。チップ接続端子１６ａは、渦巻き状のアンテナパターン１２の内側端１２ａに接続された内側接続端子１３でもある。チップ接続端子１６ｂは、配線１２ｃを介してスルーホール５ｂに接続されている。スルーホール５ａ，５ｂは、その一部がＩＣチップ１の下に隠れており、チップ搭載パッドの役割も兼ねている。なお、この場合でも、スルーホール５ａ，５ｂは、ＩＣチップ１の底面とは電気的には接続されていない。スルーホール５ａ，５ｂの一部または全部を、ＩＣチップ１の下に、電気的に接続されないように配置し、チップ搭載パッドの役割も兼ねさせることで、渦巻きの内側にスルーホール専用の領域を確保する必要がなくなるため、アンテナコイルの面積を大きくとることができる。すなわち、基板のサイズ、配線幅、ギャップ幅、アンテナパターン数など他の条件が同じままでも、内側のスルーホール用の特別な領域を取らないようにすることで、アンテナコイルの巻回数を増やすことができるのでアンテナコイルのインダクタンス値を大きくさせることができる。

各配線層の配線パターンは、銅のエッチングにより形成される。チップ搭載パッド１５、チップ接続端子１６ａ，１６ｂは、ＩＣチップ１の電極端子との電気的接続を確実にするため、さらにＡｕめっきされている。また、低背ワイヤ４ａ，４ｂもＡｕめっきされている。アンテナパターン１２や接続端子１３，１４等、Ａｕめっき不要の部分には、Ａｕめっき用のソルダーレジストが塗布されている。このソルダーレジストは、上述したように、太線で示された矩形Ａの外側が内側よりも少し高くなるように形成されている。

本実施形態のＲＦＩＤタグ１００の裏面側にも、図２に示すように、表面側と同様に、略正方形の絶縁基板の主面４１の四隅を残して略八角形状に渦巻状のアンテナパターン４２が形成されている。アンテナパターン４２の渦巻きの内側には、渦巻きの内側端４２ａに直接接続された内側接続端子４３が設けられている。この内側接続端子４３にはスルーホール５ｂが設けられている。主面４１の四隅の一つには、アンテナパターン４２の渦巻きの外側端４２ｂと直接接続された略直角三角形の外側端子４４が形成されている。外側端子４４には、他の層のアンテナパターンの外側端と接続するためのスルーホール６ａが形成されている。この主面４１の四隅の別の１つには、スルーホール６ｂが形成されているが、このスルーホール６ｂは、この層のアンテナパターン４２とは接続されていない。この主面４１の四隅の残り２つには、アンテナパターン４２と一体的に形成された略直角三角形の導体パターン４９ａ，４９ｂが示されているが、これらはアンテナの構成要素としては、あってもなくてもよいもので、いわゆるダミーパターンである。裏面側は、全面的に、Ａｕめっき用のソルダーレジスト８が塗布され、保護されている。

図１〜図３に示すように、渦巻きの内側に位置するスルーホール５ａ，５ｂ、および、渦巻きの外側に位置するスルーホール６ａ，６ｂは、それぞれ、このＲＦＩＤタグ１００の基板全体を貫通している貫通スルーホールである。貫通スルーホールは、接続したい一対の層ごとに別々のスルーホールを形成するよりも、簡便に製造することができ、余分な場所も取らずに済むという利点がある。
これらの貫通スルーホール５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂは、その内壁が例えば銅でめっきされ、その孔の内部は、導電性樹脂や銅めっきなどの導体で充填され孔埋めされている。スルーホールの孔の内部に導体が充填されているので、チップ搭載や樹脂封止の液が孔に侵入することがない。また、スルーホール内壁のめっき液残りによる腐食も防止できる。なお、スルーホール内部に導電性樹脂が充填される場合には層間の導通も可能であるから、スルーホール内壁は、めっきされていなくても良い。これらのスルーホール５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの内径は、例えば、１０〜１００μｍ程度とされる。スルーホールは、例えば、公知のレーザー加工やドリル加工などにより、比較的簡便に孔明けすることができる。

次に、図４〜図８を用いて、このＲＦＩＤタグのアンテナの構成を説明する。

図４は、このＲＦＩＤタグの構成を簡略化して模式的に示した分解斜視図である。図５〜８は、このＲＦＩＤタグのアンテナを構成する各層の配線パターンを表す水平断面図であり、図５はＩＣチップが搭載される第１配線層（最上層ともいう）、図６は第２配線層、図７は第３配線層、図８は第４配線層を示している。

図４においては、各配線層の接続関係を説明するため、実際よりも巻回数を少なくして簡略化して示している。実際のアンテナパターンの渦巻きの巻回数は、必要とされるインダクタンス値や、設計にもよるが、図５〜８に示すように、例えば９回程度とされている。

図４に示すように、第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１００は、略正方形の絶縁基板の一方の主面に渦巻状のアンテナパターンを含めた配線層が形成された４つの単位アンテナ基板１０、２０、３０、４０が絶縁層を介して積層され一体化された４層配線板とされている。積層された４つの単位アンテナ基板の最上層に位置する単位アンテナ基板１０及び最下層に位置する単位アンテナ基板４０の構成は、図１〜図３のところで説明したのと同じである。

図４〜図８に示すように、各配線層は、第１配線層から順に、渦巻状のアンテナパターン１２，２２，３２，４２を具備している。各アンテナパターン１２，２２，３２，４２は、１つの内側端１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａと、１つの外側端１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂを内包している。内側端１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａには、それぞれ、１つの内側接続端子１３，２３，３３，４３が接続されている。外側端１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂには、それぞれ、１つの外側接続端子１４，２４，３４，４４が接続されている。内側接続端子１３，２３，３３，４３は、アンテナパターンの渦巻きの内側に設けられ、互いに層間接続される配線層の内側端子同士が同じ位置に重なるようにされている。各内側接続端子１３，２３，３３，４３には、複数ある貫通スルーホール５ａ，５ｂのうちの１つのみが導通するようにされている。外側接続端子１４，２４，３４，４４は、アンテナ基板の四隅の１つに設けられ、互いに層間接続される配線層の外側端子同士が同じ位置になるようにされている。各外側接続端子１４，２４，３４，４４には、複数ある貫通スルーホール６ａ，６ｂのうちの１つのみが導通するようにされている。

図４〜図８に示すように、各配線層の四隅の２つには、スルーホールが設けられていない略直角二等辺三角形状の配線領域１９ａ，１９ｂ，２９ａ，２９ｂ，３９ａ，３９ｂ，４９ａ，４９ｂが形成されている。これらは、渦巻き状のアンテナパターンと一体化されているが、アンテナの構成要素としてはあってもなくても良いダミーパターンである。

図４に示すように、第１配線層のアンテナパターン１２と第２配線層のアンテナパターン２２とは、その渦巻きの外側端において、外側接続端子１４，２４と導通したスルーホール６ｂを介して接続されている。第２配線層のアンテナパターン２２と第３配線層のアンテナパターン３２とは、その渦巻きの内側端において、内側接続端子２３，３３と導通したスルーホール５ａを介して接続されている。第３配線層のアンテナパターン３２と第４配線層のアンテナパターン４２とは、その渦巻きの外側端において、外側接続端子３４，４４と導通したスルーホール６ａを介して接続されている。第４配線層のアンテナパターン４２と第１配線層のアンテナパターン１２とは、その渦巻きの内側端において、内側接続端子４３，１３と導通したスルーホール５ｂを介して接続されている。

各アンテナパターン１２，２２，３２，４２は、これらの接続端子及び層間接続導体を介して、図４に示すようにして、電気的に直列接続され、第１配線層（最上層）に両端子を有する１つのアンテナコイル２を構成している。このように構成されたアンテナコイル２の一端は、第１配線層の内側接続端子１３（チップ接続端子１６ａと兼用）であり、他端は、第１配線層の内側貫通スルーホール５ｂに接続されたチップ接続端子１６ｂである（配線１２ｃといってもよい）。

なお、この例では、各単位アンテナ基板はこの順序で積層されて接続されているが、図４の例において、第２配線層が形成されている単位アンテナ基板２０と第３配線層が形成されている単位アンテナ基板３０とは、順序を入れ替えて積層しても良い。その場合でも、各アンテナパターンを直列接続させ両端を最上層に露出させた１つのアンテナコイルを構成することができる。

図４〜８に示すように、これらの渦巻き状のアンテナパターン１２，２２，３２，４２は、一方の面から透視したとき主たるコイル部分の配線が互いに重なり合うように形成されている。互いに重なり合うように形成されているので、絶縁層を介して互いに対向する配線層のアンテナパターンとの間で、寄生容量が発生する。本実施形態においては、その寄生容量を積極的に利用する構成とされている。したがって、寄生容量を大きくするためには、配線層間に介在する絶縁層は、誘電率の高いものであることが好ましい。

図４〜８に示すように、これらの渦巻き状のアンテナパターン１２，２２，３２，４２は、アンテナコイル２の一端から各アンテナパターンの接続関係に沿ってたどったときに、渦巻きの旋回方向が同じ向き（例えば、時計回りなら時計回り、反時計回りなら反時計回り）になるように形成されている。すなわち、一定の方向の磁界を受けたときに発生する電流を打ち消しあわない向きで、各アンテナパターンが形成されている。

図９は、本実施形態のＲＦＩＤタグ１００の等価回路を示す図である。図９に示すように、このＲＦＩＤタグ１００は、基本的には、ＩＣチップ１の内部に搭載されたコンデンサＣ１と、４層構造のアンテナコイル２とでＬＣ共振回路を構成している。さらに、上記説明したアンテナパターンの重なり合いにより生じる寄生容量Ｃ２がＩＣチップ１内のコンデンサＣ１に並列に接続される構成となっている。

ここで、ＩＣチップ１は、図示を省略した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ロジック回路、演算装置（ＣＰＵ）から主に構成されている。ＣＰＵでは、ＲＯＭやＲＡＭに格納されたプログラムやデータなどを用いてリーダライタとの通信制御や応答処理など各種の演算処理を実行する。また、ＲＯＭには、ＲＦＩＤタグ１００の製造時に、個々のＲＦＩＤタグに固有に付与された識別情報であるタグ識別コードが記憶され、このタグ識別コードは書き換え不能となっている。ＩＣチップ１には、電源バックアップ不要で且つ書き換え可能な不揮発性メモリや無線交信のためのＲＦ回路の他、コンデンサＣ１なども搭載されている（図９参照）。ＩＣチップ１としては、フィリップス社の I-CODE SLIチップや、インフィニオンテクノロジーズ社のmy-dチップ等、１３．５６ＭＨｚ帯のＲＦＩＤタグ用のチップとして市場で入手可能なものを、用途に合わせて適宜用いることができる。

各単位アンテナ基板に形成されたアンテナパターンは、例えば、線幅が約８０μｍ、線間（ギャップ）が約７０μｍ、線厚が約１８μｍである。アンテナパターン１２は、公知の方法により形成することができるが、このように微細な配線パターンであるため、銅などの導電性金属のエッチングにより形成することが好ましい。

上記説明したように、また、図１〜８に示すように、本実施形態のＲＦＩＤタグ１００は、各層の巻回数が９回程度の４層の渦巻状アンテナパターンを直列に接続して、その最上層である第１配線層に両端子を有する１つのアンテナコイルを構成し、その第１配線層のアンテナパターンの渦巻きの内部にＩＣチップを搭載し、ＩＣチップの両電極端子とアンテナコイルの両端子を電気的に接続した構成とされている。このような構成にすることにより、基板を５ｍｍ角の略正方形のように、ＩＣカードに比べて大幅に小型化しても、十分なアンテナコイルの巻回数および面積を確保することができ、結果として所定のインダクタンス値を確保することができた。

なお、本実施形態において、ＲＦＩＤタグ１００は、カード型のものより厚くてもよく、その厚さは、例えば、樹脂封止されていない部分で０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度、総厚で０．６ｍｍ〜１．２ｍｍ程度とされている。

（製造方法）
次に、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ１００の製造方法を説明する。

以下では、便宜上、１個のＲＦＩＤタグの製造方法として説明するが、実際には、図１０に示すように、実装機等で扱いやすい大きさの実装用単位シート１１０に、例えば７個×７個の４９個といった、複数個がまとめて製造され、ダイシングにより個片化されて、個々のＲＦＩＤタグ１００となる。

本発明のＲＦＩＤタグは、図４に模式的に示すように、４つの絶縁基板の片面に所定の形状のアンテナパターンと接続端子をそれぞれ形成して４つの単位アンテナ基板とし、これら４つの単位アンテナ基板を接着性絶縁層を介して積層し、各接続端子を導通させることで製造することができる。そのための材料や製造方法としては、公知の多層プリント配線板の材料や製造方法を用いることができる。

しかし、片面プリント配線板を接着性絶縁層を介して４層積層すると全体が厚くなってしまう。また、各配線層間の絶縁層が厚くなってしまうので、絶縁層を介して積層される配線層間で寄生容量を発生させることが期待できなくなる。
そこで、実際には、層間絶縁層を薄くして寄生容量を生じやすくするため、また、全体を薄くするため、次に説明するように、両面配線板を内層板として多層化する方法で製造することが好ましい（図１１〜図１２参照）。

まず、内層板として、厚さ０．１ｍｍの絶縁基板の両側に厚さ１８μｍの銅箔が張られた両面銅張り基板を用意し、一方の銅箔面には図６に示す第２配線層パターンを、他方の銅箔面には図７に示す第３配線層パターンを、公知のフォトリソグラフィとエッチングにより形成した。絶縁基板としては、例えばガラスエポキシ系のプリプレグが硬化したものを用いた。銅箔は仕上がり時と同じ厚さのものを用意する必要はなく、もっと厚いものであってもよい。銅箔のエッチングにより配線層の厚さを調整することが可能だからである。銅のエッチャントとしては、通常用いられるもの、たとえば、塩化鉄を成分とする水溶液を用いた。

一方、外層板として、厚さ０．１ｍｍの絶縁基板の片側に厚さ１８μｍの銅箔が張られた片面銅張り基板を２組用意した。

そして、図１１（ａ）に示すように、この配線層形成済みの両面板１０２を内層板として、その両側に絶縁性接着層１０４，１０５を介して、それぞれ配線層形成前の片面銅張り基板１０１，１０３を、銅層を外側になるようにして、互いに積層配置した。絶縁性接着層１０４，１０５としては、例えば未硬化のガラスエポキシ系プリプレグを用いた。

続いて、図１１（ｂ）に示すように、積層された積層体を加熱加圧して一体化し、図５〜８で示した所定の場所にレーザー加工やドリル加工などで貫通孔をあけ、内壁を銅めっきし、さらに孔の内部に導電性ペーストを充填して孔埋めし、貫通スルーホール５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂとした。そして、外層両面の銅箔を公知のフォトリソグラフィとエッチングによりパターニングした。すなわち、片面銅張り基板１０１の銅層には図５に示した第１配線層パターンを、片面銅張り基板１０３の銅層には図８に示した第４配線層パターンを、それぞれ形成した。

続いて、図１１（ｃ）に示すように、第１配線層のうちＡｕめっきを施したい部分、すなわち、チップ搭載パッド１５、チップ接続端子１６ａ，１６ｂにマスクをしてから、最上層表面と最下層表面に、Ａｕめっきや酸化から保護するためのソルダーレジストを塗布した。これにより、Ａｕめっきを施したくない部分、すなわち、第１配線層のアンテナパターン１２、外側接続端子１４、スルーホール６ａ，６ｂの表面、第４配線層の全面、および、露出していた絶縁基板部分に耐Ａｕめっき用のソルダーレジスト層８が形成された。そして、マスクをはずして、ボンディングめっきをした。これにより、チップ搭載パッド１５、チップ接続端子１６ａ、１６ｂの表面がＡｕめっきされた。このように、チップ搭載部のみ窓開けしてソルダーレジスト層を形成してからＡｕめっきをすることで、Ａｕめっきの少量化、アンテナ特性の安定化という効果が得られる。

続いて、図１２（ｄ）に示すように、第１配線層の樹脂封止したい箇所（すなわち、図３に太線Ａで示した領域の内側）にマスクをして、再度第１配線層側の表面にソルダーレジストを塗布した。このとき追加形成されるソルダーレジスト層は、図３のところで説明したように封止樹脂の流出を防ぐ堤防としての役目を果たす。その堤防の厚さ（高さ）、すなわちソルダーレジスト層同士の段差は、封止樹脂の量や粘性などにより適宜定められるが、例えば１０μｍとした。

続いて、図１２（ｅ）に示すように、マスクをはずして、チップ搭載パッド１５及び内側のスルーホール５ａ，５ｂの上に、接着剤を用いてＩＣチップ１を固定し、ワイヤボンディングにより、ＩＣチップ１の電極端子３ａ，３ｂをチップ接続端子１６ａ，１６ｂにそれぞれ接続した。そして、図１２（ｆ）に示すように、第１配線層の中央の凹んだ部分を封止樹脂７で封止した。これにより、図１〜図２で示した状態のものとなる。

既に説明したように、図１０のようにして１つの実装用単位シートに複数個のＲＦＩＤタグがまとめて製造される。すなわち、この後、ダイシングにより個々のＲＦＩＤタグに切り離されて、個々のＲＦＩＤタグ１００となる。

本実施形態のＲＦＩＤタグ１００は、以上のようにして製造される。

この後、必要に応じて、透明樹脂で覆われるなどして、利用場面に即した形態のＲＦＩＤタグとされる。

以上は、アンテナ配線層が４層の場合で説明したが、さらに多層の場合でも、両面内層板を増やすことで、同様に製造することができる。

［その他の実施形態］
上記説明では、ＩＣチップ搭載部分を必要最小限度で樹脂封止した（部分封止した）が、図１３（ｂ）に示すように、ＩＣチップ搭載部分のみならず、ＩＣチップ搭載面（最上層）全面を封止樹脂７で封止してもよい。その場合の製造工程は、図１１（ａ）〜（ｃ）までは、部分封止の場合と同じである。図１１（ｃ）の工程の後、追加のソルダーレジスト層を形成して堤防用の段差を設けることなく、図１３（ａ）に示すように、ＩＣチップを搭載してワイヤボンディングすればよい。そして、図１３（ｂ）に示すように、ＲＦＩＤタグ２００の上面が平坦になるように最上層の全面を封止樹脂７で封止する。

樹脂封止以外の事項は、第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。

このように全面封止した場合には、図１３（ｂ）に示すように、チップ搭載面側の上面を平坦にすることができるので、ブランド名や型番などを印字することが容易になるという利点がある。また、いずれの面を下にしても安定して配置することができるという利点もある。これに対して、第１の実施形態のように部分封止した場合には、図１２（ｅ）に示したようにチップ搭載面側の上面が平坦にならず、中央が盛り上がった形態となるので、安定配置できる向きが制限され、印字も困難である。

上記説明では、ＩＣチップ１をワイヤボンディングにより接続していたが、フリップチップ接続してもよい。

図１４はフリップチップ接続のための接続端子の配置の一例を示す図である。同図においては、ＩＣチップ搭載領域Ｂの近傍のみ示されており、その他の領域は省略されている。図１４に示すように、ＩＣチップ搭載領域Ｂには、渦巻状のアンテナパターン１２の内側端１２ａと接続された内側接続端子１３、ＩＣチップ１の電極端子３ａと接続されるチップ接続端子１６ａ、ＩＣチップ１の電極端子３ｂと接続されるチップ接続端子１６ｂ、貫通スルーホール５ａ，５ｂが設けられている。内側接続端子１３とチップ接続端子１６ａは兼用されており、同じものである。貫通スルーホール５ａは、他の層のアンテナパターンの内側端子同士を接続するための層間接続導体となるもので、この第１配線層のアンテナパターン１２とは接続されていない。貫通スルーホール５ｂは、図５の場合と同様、図８に示す第４配線層のアンテナパターンの内側端子４３と接続するための層間接続導体となるものである。図１４に示すとおり、貫通スルーホール５ｂと、チップ接続端子１６ｂとは配線１２ｃを介して接続されている。このようにして、ＩＣチップ１の電極端子３ａ，３ｂは、各層のアンテナパターンと接続端子が貫通スルーホールを介して接続されて構成された多層構造のアンテナコイル２の両端と電気的に接続される。

図１５は、フリップチップ接続のための接続端子の配置の他の一例を示す図である。同図においては、ＩＣチップ搭載領域Ｂの近傍のみ示されており、その他の領域は省略されている。図１５の例は、図１４の例と基本的には同じであるが、貫通スルーホール５ａ，５ｂが、ＩＣチップ搭載領域Ｂの外にはみ出ている点と、アンテナパターンともＩＣチップの電極端子とも接続されない小さなチップ搭載パッド１５が２つ設けられている点が異なる。この２つの小さなチップ搭載パッド１５は、チップを搭載するための台であるから、このような形状で２つに分かれている必要はなく、ふたつが合わさって細長い四角形とされていてもよい。また、小さなチップ搭載パッド１５のうちの一つを削除して、スルーホール５ａを領域Ｂの内側に配置しても良い。

図１６は、図１４のようにしてＩＣチップをフリップチップ接続により搭載して、図１２（ｆ）に示した例のように、ＩＣチップとその近傍を部分的に樹脂封止したＲＦＩＤ３００を模式的に示した垂直断面図である。図１６において、ＩＣチップ１の電極端子３ａは第１配線層のチップ接続端子１６ａと、ＩＣチップ１の電極端子３ｂと第１配線層の１６ｂと、それぞれ、チップ接続用バンプ９を介して接続されている。このチップ接続用バンプ９は、フリップチップ接続用の導体として一般的なものでよい。例えば金（Ａｕ）で構成できるが、銅で構成して表面をＡｕでめっきしてもよい。なお、図１６においてはチップ接続端子１６ａとスルーホール５ａが接続されているようにも見えるが、図１４に示したように、チップ接続端子１６ａとスルーホール５ａとは接続されていない。このように、ＩＣチップは、ワイヤボンディングに限らずフリップチップ接続により搭載してもよい。なお、フリップチップ接続の場合でも、図１３（ｂ）に示した例のように、全体を封止樹脂７で封止して上面を平坦にしてもよいことはもちろんである。そのほうが上面を平坦にできるので印字や安定配置に資するほか、全体的に薄型にできるという効果が得られる。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、いろいろに変形することができる。

たとえば、上記では、層間接続導体として、スルーホールの例で説明したが、スルーホールでなくても、略円錐型の導体バンプを層間絶縁層を貫通させ塑性変形させることにより導通させてもよい。各層において導体バンプが互いに積層されるように位置合わせすることにより、導体バンプの場合であっても余計な面積をとらずに層間接続することができる。もちろん、全配線層を貫通させる必要はなく必要な配線層同士だけをスルーホールまたは導体バンプにより接続してもよい。

また、上記では、アンテナ配線層を４層にした例で説明したが、４層にする必要はなく、３層でも５層以上でもかまわない。５層以上の多層にする場合には、増やした層のアンテナパターンとの接続端子やスルーホールを形成するために、上記でダミーパターンとして説明した配線領域（四隅の残り）を用いることができる。また、渦巻きの外側を貫通するスルーホールは、１つの隅に１つしか形成できないわけではなく、同一の隅に２つ以上のスルーホールを設けてもよい。その場合でも、そのスルーホールの周囲の導体パターンが互いに導通しないようにすれば、多層のアンテナパターンが途中で短絡することなく、電気的に直列接続されて両端が最上層に露出した１つのアンテナコイルを構成することができる。また、アンテナパターンが形成された配線層が奇数の場合でも、アンテナコイルの両端をＩＣチップの両電極端子に接続するために、配線層は偶数にする必要がある。その場合、配線層のうちの一層は、アンテナパターンの形成されていない、単なるジャンパー接続用の配線パターンとなる。

また、上記で説明した具体的な大きさや厚さなどの数値は、本発明の最適な実施形態における一例を示したものであり、本発明の範囲はこれらの数値に限定されるものではない。

本発明によれば、１３．５６ＭＨｚ帯など電磁誘導方式で交信するＲＦＩＤタグを、必要なインダクタンス値を確保しつつ、ＩＣカードよりもはるかに小型化することができる。たとえば１３．５６ＭＨｚ帯で５ｍｍ角のＲＦＩＤタグを提供することができる。これにより、ＲＦＩＤタグをさまざまなものに付すことができるようになるので、ＲＦＩＤタグの用途がさらに広がり、さまざまな産業に利用されることが期待できる。

本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグを表面（ＩＣチップ搭載面）側から見た図。 図１のＲＦＩＤタグを裏面側から見た平面図。 図１のＲＦＩＤタグの樹脂封止前の状態を表面側からみた平面図。 図１のＲＦＩＤタグの構成を模式的に示す分解斜視図。 図１のＲＦＩＤタグの第１配線層を表す水平断面図。 図１のＲＦＩＤタグの第２配線層を表す水平断面図。 図１のＲＦＩＤタグの第３配線層を表す水平断面図。 図１のＲＦＩＤタグの第４配線層を表す水平断面図。 図１のＲＦＩＤタグの等価回路図。 多数個のＲＦＩＤタグが１つの実装用基板に形成された様子を概念的に示す図。 本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグの製造工程の概略を示す図。 図１１に示した製造工程の続きを示す図。 本発明の他の実施形態に係るＲＦＩＤタグの製造工程の概略を示す垂直断面図。 ＩＣチップをフリップチップ接続する場合のＲＦＩＤタグのＩＣチップ搭載領域近傍を表面側からみた図。 図１４の変形例を示す図。 図１４のＲＦＩＤタグを示す垂直断面図。

符号の説明

１…ＩＣチップ、２…アンテナコイル、３ａ，３ｂ…チップ電極端子、４…低背ワイヤ、５ａ，５ｂ…内側貫通スルーホール、６ａ，６ｂ…外側貫通スルーホール、７…封止樹脂、８…ソルダーレジスト、９…チップ接続用バンプ、１０，２０，３０，４０…単位アンテナ基板、１１，２１，３１，４１…絶縁基板の一主面、１２，２２，３２，４２…アンテナパターン、１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ…アンテナパターンの渦巻きの内側端、１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ…アンテナパターンの渦巻きの外側端、１３，２３，３３，４３…内側接続端子、１４，２４，３４，４４…外側接続端子、１５…チップ搭載パッド、１６ａ，１６ｂ…チップ接続端子、１００…ＲＦＩＤタグ。

Claims (9)

1. 矩形の絶縁基板の少なくとも一方の面に四隅を残して渦巻状のアンテナパターンを形成し前記アンテナパターンの渦巻き内及び前記絶縁基板の四隅の一つに、それぞれ前記アンテナパターンの内側端又は外側端に接続された接続端子を形成してなる単位アンテナ基板を、
   絶縁層を介して複数層積層し前記各接続端子を層間接続導体を介して接続して、
   前記各アンテナパターンが直列接続されて最上層の単位アンテナ基板表面に両端子を有するアンテナコイルを構成するとともに、
   前記積層された単位アンテナ基板の最上層のアンテナパターンの渦巻き内にＩＣチップを搭載して、
   前記アンテナコイルの両端を電気的に前記ＩＣチップに接続してなり、かつ前記アンテナパターンの渦巻きで一方の面から透視したとき主たるコイル部分が、前記絶縁層を介して互いに対向する
   ことを特徴とするＲＦＩＤタグ。
2. 前記絶縁基板の平面形状は、略正方形であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
3. 前記各アンテナパターンの形状は、八角形であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤタグ。
4. 前記各アンテナパターンの渦巻きは、一方の面から透視したとき主たるコイル部分が互いに重なり合うように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
5. 前記層間接続導体は、全層を貫通する貫通スルーホールであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
6. 前記貫通スルーホールには導電性材料が充填されていることを特徴とする請求項５に記載のＲＦＩＤタグ。
7. 前記アンテナコイルの両端と接続された前記ＩＣチップ及び層間接続導体及び前記ＩＣチップは封止樹脂で封止されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
8. 前記積層された単位アンテナ基板の最上層のアンテナパターンの渦巻き内に配置された層間接続導体は、その一部又は全部が前記ＩＣチップの下に隠れる位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
9. 前記積層された単位アンテナ基板の最上層は、その全体が封止樹脂で封止され、その上面が平坦にされていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。

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