(57)【要約】  小型（一辺が１．９〜１３ｍｍの正方形）であっても、数ｃｍ以上の通信距離を確保可能で、しかも従来のオンチップアンテナに比べてコストを低減可能なＲＦＩＤタグを提供する。ＲＦＩＤタグ（８０）は、アンテナ（２０）と、前記アンテナ（２０）に接続されたＩＣチップ（３０）と、このＩＣチップ（３０）およびアンテナ（２０）を封止する封止材（１０）とを有し、前記アンテナ（２０）が、コイルアンテナまたはループアンテナであり、前記アンテナ（２０）のインダクタンスＬと前記ＩＣチップ（３０）の静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路の共振周波数ｆ０が、ＩＣチップ（３０）の動作周波数またはその付近である。
2013047680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上に配置されたアンテナと、前記基材上に配置され、前記アンテナに接続されたＩＣチップと、このＩＣチップおよびアンテナを封止する封止材とを有するＲＦＩＤタグであって、
前記アンテナが、コイルアンテナまたはループアンテナであり、
前記アンテナのインダクタンスＬと前記ＩＣチップの静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路の共振周波数ｆ０が、ＩＣチップの動作周波数またはその付近であり、前記ＩＣチップと前記金属の層の間の電磁的結合が前記ＩＣチップの静電容量を実質的に増加させるＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
基材と、前記基材上に配置されたアンテナと、前記基材上に金属の層を介して配置され、前記アンテナに接続されたＩＣチップと、このＩＣチップおよびアンテナを封止する封止材とを有するＲＦＩＤタグであって、
前記アンテナが、コイルアンテナまたはループアンテナであり、
前記アンテナのインダクタンスＬと前記ＩＣチップの静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路の共振周波数ｆ０が、ＩＣチップの動作周波数またはその付近であり、前記ＩＣチップと前記金属の層の間の電磁的結合が前記ＩＣチップの静電容量を実質的に増加させるＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
請求項１または２において、
ＩＣチップの動作周波数が０．８６〜０．９６ＧＨｚであり、アンテナのインダクタンスＬとＩＣチップの静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路の共振周波数ｆ０が、０．２〜２ＧＨｚであるか、
または、ＩＣチップの動作周波数が１３．５６ＭＨｚであり、前記共振周波数ｆ０が１３．５６〜２９ＭＨｚであるか、
または、ＩＣチップの動作周波数が２．４５ＧＨｚであり、前記共振周波数ｆ０が２〜２．４５ＧＨｚであるＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、間隙を有して隣接するアンテナの構成部分が静電容量を提供し、ＩＣチップとこの外周部に配置されるアンテナとを有する構成全体の実質的な静電容量を、前記ＩＣチップ単体の静電容量よりも増加させるＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、ＲＦＩＤタグの大きさが、縦１３ｍｍ以下、横１３ｍｍ以下及び高さ１．０ｍｍ以下、または縦４ｍｍ以下、横４ｍｍ以下及び高さ０．４ｍｍ以下、または縦２．５ｍｍ以下、横２．５ｍｍ以下及び高さ０．３ｍｍ以下、または縦１．９ｍｍ以下、横１．９ｍｍ以下及び高さ０．３ｍｍ以下であるＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、アンテナがコイル状であるＲＦＩＤタグ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかにおいて、動作周波数帯が１３．５６ＭＨｚ〜２．４８ＧＨｚであるＲＦＩＤタグ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、動作周波数帯が０．８６〜０．９６ＧＨｚであるＲＦＩＤタグ。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかにおいて、封止材の比誘電率が２．６以上であるＲＦＩＤタグ。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れかにおいて、アンテナの導線幅に対する導線間距離が０．２ｍｍ対０．２ｍｍ〜０．０５ｍｍ対０．０５ｍｍの範囲であるＲＦＩＤタグ。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかにおいて、エポキシと炭素とシリカを主成分とした封止材を用いることで耐熱性を向上させたＲＦＩＤタグ。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかにおいて、ステンレス板上にレジストでパターンを形成し、めっきによってレジストがない部分に金属を形成し、レジスト剥離後にＩＣチップを搭載して前記金属とＩＣチップを電気的に接続し、前記金属と前記ＩＣチップを封止材によって封止し、ステンレス板のみを剥がすことによって得る、アンテナと、このアンテナに接続されたＩＣチップと、このＩＣチップおよびアンテナを封止する封止材とを有するＲＦＩＤタグ。
【請求項１３】
請求項１２において、金属がニッケルを主成分とする金属であるＲＦＩＤタグ。
【請求項１４】
請求項１２または１３において、めっきにより形成された金属が、ＲＦＩＤタグ表層側よりも中心側の方が太いＲＦＩＤタグ。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れかにおいて、金属が表面に露出しているＲＦＩＤタグ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＲＦＩＤタグを共に封止することで、ＲＦＩＤタグの金属が表面に露出していない半導体パッケージ。
【請求項１７】
ステンレス板上にレジストでパターンを形成し、めっきによってレジストがない部分に金属を形成し、レジスト剥離後にＩＣチップを搭載して前記金属とＩＣチップを電気的に接続し、前記金属と前記ＩＣチップを封止材によって封止し、ステンレス板のみを剥がすことによって得る、アンテナと、このアンテナに接続されたＩＣチップと、このＩＣチップおよびアンテナを封止する封止材とを有する請求項１〜１２の何れかに記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項１８】
請求項１７において、金属がニッケルを主成分とする金属であるＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項１９】
請求項１７または１８において、めっきにより形成された金属が、ＲＦＩＤタグ表層側よりも中心側の方が太いＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項２０】
請求項１７〜１９の何れかにおいて、金属が封止材の表面に露出しているＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項２１】
請求項２０において、金属が封止材の表面に露出したＲＦＩＤタグを共に封止することで、ＲＦＩＤタグの金属が表面に露出していない半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーダライタと共に用いて非接触で情報の送受信を行うＲＦＩＤ（radio frequency identification）タグに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の情報や識別、管理、偽造防止の目的で、商品、包装、カード、書類などにはＩＣチップを搭載した非接触式ＲＦＩＤタグが多数利用されている。ＩＣチップには商品の名称、価格などあらゆる情報が書き込まれており、場合により製造日や製造所、残金などの情報をあとでリーダライタによって書き込むことが出来るものもある。管理、販売、使用する際にはリーダライタによってＩＣチップの情報を無線で読み取り、利用できる。このようにしてＲＦＩＤタグは商品管理の利便性向上や安全性の向上、また人為的ミスをなくすなど大きなメリットをもたらしている（特許文献１参照）。【０００３】
ＲＦＩＤタグは、商品に取り付けたりカードに内蔵したりするという性格上、小型薄型化の要求も強い。特に、従来ロット番号を刻印・記入して管理したりあるいは管理そのものが出来ていなかったものへの利用として近年着目されている。具体的には眼鏡や時計あるいは医療用サンプルなどの小型多品種品の管理であり、商品（サンプル）の製造所、作業者、製造日、使用材料、寸法、特性、在庫数管理などに役立ち、管理作業者の手間を減らしてかつミスを防ぐことができる。これらのような利便性のある管理システム実現のためには、ＲＦＩＤタグの小型化が必要不可欠となる。【０００４】
小型のＲＦＩＤタグとしては、図１に示すように、ＩＣチップ上に直接アンテナ形成したもの（オンチップアンテナ）が考えられているが、通信距離が短い（１ｍｍ以下）問題があった。実際に使用する現場において通信距離が１ｍｍ以下程度というほぼ接触状態でしか通信できないＲＦＩＤタグよりは、通信距離が２〜３ｍｍ以上のＲＦＩＤタグのほうが作業効率がよく作業の自由度も高くなるため有用である。そのため、図１のようなオンチップアンテナにおいて通信距離を長くしようとするとＩＣチップのサイズを拡大する必要があるため、コスト高になる問題があった（特許文献２、３参照）。【０００５】
一方、通信距離が比較的長い（２〜３ｍｍ以上）ＲＦＩＤタグとしては、図２に示すように、フィルム基材上にアンテナを形成し、ＩＣチップを搭載したＲＦＩＤタグが使用されているが、サイズが大きい（数ｃｍ□以上）問題があった（特許文献４参照）。なお、数ｃｍ□とは、一辺が２〜３ｃｍの正方形を意味する。以下でも同様である。【０００６】
一方、ＩＣパッケージ内にアンテナを形成するという量産性に優れた技術が報告されている（特許文献５、６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４７６３５号公報
【特許文献２】特開２００１−３４４４６４号公報
【特許文献３】特開２００６−２２１２１１号公報
【特許文献４】特開２０１１−１０３０６０号公報
【特許文献５】特開２００１−５２１３７号公報
【特許文献６】特開２０１０−１５２４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、サイズが数ｍｍ□オーダーでかつ通信距離がその１０倍程度の数ｃｍオーダーであるようなＲＦＩＤタグは、産業上利用価値が非常に高いにもかかわらず、提供されていなかった。【０００９】
本発明は、安価であり、さらに小型で通信距離が数ｍｍ以上である信頼性に優れた超小型のＲＦＩＤタグを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明は、小型（１．９〜１３ｍｍ□）であっても、数ｃｍ以上の通信距離を確保可能で、しかも従来のオンチップアンテナに比べてコストを低減可能なＲＦＩＤタグを提供するものである。また半導体装置の製造工程などにおいて行われるはんだリフローや射出成型など２５０〜３００℃数秒の耐熱性を有し、かつ半導体装置の使用中の発熱にも耐えるＲＦＩＤタグを提供するものである。【００１１】
ステンレス板９０上にレジスト１００でパターンを形成し、めっきによってレジスト１００がない部分にアンテナ２０等となる金属を形成し、レジスト１００剥離後にＩＣチップ３０を搭載して前記アンテナ２０とＩＣチップ３０を電気的に接続し、前記アンテナ２０と前記ＩＣチップ３０を封止材１０によって封止し、ステンレス板９０のみを剥がし、ダイシング等で切断することによって１．９〜１３ｍｍ□以下の大きさのＲＦＩＤタグ８０を得る。【００１２】
このとき、アンテナ２０のインダクタンスとＩＣチップ３０の静電容量を含めて形成される電気回路の共振周波数が、ＩＣチップ３０の動作周波数付近となるように、アンテナ２０を設計する。【００１３】
特にアンテナ２０をコイル形状とすることで、上記電気回路をＬＣ共振回路として容易に設計することができ、かつ小面積で効率的にインダクタンスを得ることが出来るため、小型化することが可能となる。【００１４】
エポキシと炭素とシリカを主成分とした封止材１０を用いることで耐熱性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
小型（１．９〜１３ｍｍ□）であっても、数ｃｍ以上の通信距離を確保可能で、しかも従来のオンチップアンテナに比べてコストを低減可能なＲＦＩＤタグを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のＲＦＩＤタグの概略図である。
【図２】従来のＲＦＩＤタグの概略図である。
【図３】本実施形態のＲＦＩＤタグ８０の製造方法を説明する図である。
【図４】本実施形態のＲＦＩＤタグ８０の製造方法を説明する図である。
【図５】本実施形態のＲＦＩＤタグ８０の製造方法を説明する図である。
【図６】本実施形態のＲＦＩＤタグ８０の製造方法を説明する図である。
【図７】本実施形態のＲＦＩＤタグ８０の概略図である。
【図８】本実施形態のＲＦＩＤタグ８０の製造方法を説明する図である。
【図９】本実施形態のＲＦＩＤタグ８０のアンテナ２０の形状を示す図である。
【図１０】ＩＣチップ３０を接続したコイル状アンテナ２０の電気的等価回路を示す図である。
【図１１】実験に用いたＲＦＩＤタグの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施の形態として、封止材１０中にアンテナ２０を形成する方法を中心に、以下にＲＦＩＤタグ８０の製造方法を説明する。
【００１８】
図３に示すように、ステンレス板９０上に絶縁性レジスト１００を形成し、アンテナ２０、ＩＣチップ３０を乗せるパッド等を形成する部分のレジスト１００を除去する。
【００１９】
次に、図４に示すように、めっき工程によってレジスト１００が除去された部分に金属がめっきされた金属層が設けられ、アンテナ２０等を形成する。
【００２０】
その後、図５に示すように全てのレジスト１００を除去することで、アンテナ２０等の金属配線がステンレス板９０上に残る。また、ＩＣチップ３０を乗せるパッドもステンレス板９０上に残る。
【００２１】
次に、図６に示すように、ＩＣチップ３０を乗せるパッド上に、ダイボンドフィルム（図示せず）などでＩＣチップ３０を固定し、ＩＣチップ３０とアンテナ２０をワイヤボンディング４０などで電気的に接続する。なおほとんど全てのアンテナ２０は配線場所を調整することでフリップチップ接続することも可能である。
【００２２】
ここで、ＩＣチップ３０を乗せるパッドを構成する金属層は、ＩＣチップ３０の下方を電磁的に遮蔽することにより、ＩＣチップ３０における高周波発振の安定した動作に寄与している。また、後述するＩＣチップ３０をステンレス板９０から剥離する際にＩＣチップ３０に加わる応力を低減してＩＣチップ３０を保護する。
【００２３】
その後、ステンレス板９０上において前記めっき金属ごと封止材１０で封止し、封止材硬化後にステンレス板９０を剥がすことで、図７のように封止材１０中にアンテナ２０、ＩＣチップ３０が封止されたＲＦＩＤタグ８０を作製できる。
【００２４】
このとき、図４におけるめっき工程において、図８に示すようにレジスト１００の高さよりもめっきにより形成されるアンテナ２０等の金属の高さを高くすることで、きのこのように傘を有するアンテナ２０等の金属を形成することが出来る。このように形成したアンテナ２０等の金属は、ステンレス板９０を剥がす時に封止材１０にしっかりと引っかかるため、一部または全部がステンレス板９０に残ってしまう不具合を効果的に防ぐ。
【００２５】
なお前記めっき金属としてニッケルを主成分とする金属を用いることは、めっきによるアンテナ２０等の形成が可能で、かつステンレス板９０からの剥離性も良好なため、好適である。
【００２６】
アンテナ２０の形状の代表的な例を図９に示す。また、図９にはＩＣチップ３０及びワイヤボンディングしたワイヤ４０も図示している。アンテナ２０の形状は、メアンダラインアンテナ、ループアンテナなどアンテナとして広く用いられているものが利用できる。図９（ａ）はループアンテナ、図９（ｂ）はメアンダラインアンテナ、図９（ｃ）は渦アンテナ、図９（ｄ）はループアンテナの他の形態、図９（ｅ）はコイル状アンテナを示している。
【００２７】
そのほかにコイル形状のものは特にＲＦＩＤタグ８０用アンテナとしては小型化することができる。アンテナ２０の設計手法については後述する。またコイル形状の場合、巻線コイルを接着剤などで搭載することも可能だが、本発明のようにレジスト形成の後にめっきで形成するコイル状のアンテナ２０のほうがインダクタンスなどの性能が安定しており、また線幅０．０５ｍｍなどの微細な配線を形成することが出来るため小型化に有利であり、量産性にも優れているため、産業上有効である。
【００２８】
また、このようなアンテナ２０の形状をとり、さらに基材１と封止材１０の比誘電率が寄与することにより、間隙を有して隣接する構成部分を含むアンテナ２０は、隣接する構成部分が容量的に結合し、これらの間に静電容量を提供する。これにより、ＩＣチップ３０とこの外周部に配置されるアンテナとを有する構成全体の実質的な静電容量である実効静電容量は、ＩＣチップ３０単体の静電容量よりも著しく増加することになる。ここで、実質的な静電容量とは、ＩＣチップ３０の外周部にアンテナを配置した構成におけるＩＣチップ３０が提供する静電容量である。
【００２９】
図７は、封止後のＲＦＩＤタグ８０を示す断面図である。ＩＣチップ３０、アンテナ２０、ワイヤ４０を一括して封止することでそれらを保護する。ワイヤボンディングのワイヤ４０も封止するため、封止後の厚み又は高さは０．２〜１．０ｍｍ程度となる。
【００３０】
封止材１０としては通常半導体で使用されている封止材を使用することが出来、比誘電率は２．６〜４．５程度である。半導体パッケージ自体の性能を高めるためには封止材１０の比誘電率は低いほうが好ましいが、比誘電率が高ければインダクタンスが増加するためアンテナ２０を小型化することができる。
【００３１】
本ＲＦＩＤタグ８０は、従来であれば基材部分となるステンレス板９０を剥離するので、金属配線が露出している。保護層がない分、薄型化が可能である。これにより例えばＲＦＩＤ供給メーカーは薄いＲＦＩＤタグ８０を半導体パッケージ等のメーカーに提供することが可能となり、ＲＦＩＤタグ８０を半導体パッケージ内等に一括して封止することで金属部分は表面に現れなくなる。
【００３２】
ＲＦＩＤタグ８０単体においては、表面に露出している金属部分に防錆処理を行うことで金属の腐食を抑えることが出来る。あるいはＲＦＩＤタグ８０単体で用いる場合にはＲＦＩＤタグ８０においてアンテナ２０等の金属が露出している面に絶縁性のレジスト等を形成することでＩＣチップ３０やアンテナ２０等の金属配線部分は封入され、外部からはまったく触れられない構造となり、環境劣化の観点からも偽造防止の観点からも安全性・信頼性が向上する。
【００３３】
このように作製されたＲＦＩＤタグ８０は、小型であるにもかかわらず自身にアンテナとチップを内蔵しているため、端子を外部の部品（例えばアンテナパターンを形成した基板）などにはんだ実装したり電気的接続したりする必要がない。すなわち管理したい対象物に対して特別な装置や部品を用いずに、接着剤やテープなどで誰でも簡便に装着できるという利便性を有する。
【００３４】
このようにして作製されたＲＦＩＤタグ８０の耐熱性はほぼ封止材１０の性能で決定され、封止材１０の耐熱性が数秒であれば２５０〜３００℃かつ定常的にはほぼ１５０℃以上であるため、従来のＰＥＴなどにアンテナを形成しているＲＦＩＤタグに比べて耐熱性が高く、高温でも正常に動作する。
【００３５】
ＩＣチップ３０は読み取り専用のものでもよいが、情報を書き込めるもののほうが、作業履歴などを随時書き込めるため管理に好適である。
【００３６】
＜アンテナ２０の設計手法＞
アンテナ２０の設計は、アンテナ線の形状、線の太さ、線の長さ、などによって決まる共振周波数を指標とする。この共振周波数を、使用するＩＣチップ３０の動作周波数に近づけることによって、リーダライタからの電力をアンテナ２０が受け取り、ＩＣチップ３０に伝えて、ＩＣチップ３０が動作する。
【００３７】
共振周波数をアンテナの図面から解析的に導出することは一般的に難しい。実際にはアンテナを試作して実験的に測定するか、電磁界シミュレータを用いて共振周波数を求める場合が多い。特に本発明品は小型なのでアンテナの試作を手作業で正確に行うことは不可能であり、前記レジスト１００を形成してからめっきで金属のアンテナ２０を作製するような方法で試料を作製・評価してその結果をフィードバックするような試行錯誤は時間もコストもかかってしまうことから、本明細書では電磁界シミュレータ（アンシス・ジャパン株式会社製シミュレータソフト  ＨＦＳＳ）を用いて設計することで時間およびコストを削減した。シミュレータにはアンテナ２０の形状、材質、およびＩＣチップ３０の静電容量、封止材１０の形状と屈折率、ワイヤ４０に相当する導体、ＩＣチップ３０に見立てた電力ポートを最低でも入力する必要があり、シミュレーション結果から共振周波数を得る。この場合の共振周波数とは、回路のインピーダンスの虚数部がゼロとなる周波数のことである。
【００３８】
設計の原理を理解しやすいのはコイル状アンテナ２０の両端にＩＣチップ３０を接続した場合の電気的閉回路を考えることであり、単純なＬＣ共振回路と見立てることが出来る。図９（ｅ）コイル状アンテナ２０の電気的等価回路を図１０に示す。この場合の共振周波数ｆ０は、コイル状アンテナ２０の等価回路であるコイル５０のインダクタンスＬ、ＩＣチップ３０の等価回路であるコンデンサ６０の静電容量Ｃを用いて、次の（１）式となる。
【００３９】
【数１】
2013047680.tif 000003
【００４０】
ここで、Ｃは使用するＩＣチップ３０の選定によって変えられ、Ｌはコイル状アンテナ２０の形状（特にコイル状アンテナ２０の直径と巻数）によって調整することが出来、その結果、目的の共振周波数ｆ０を実現することができる。特にＬの調整は有効で、コイル状アンテナ２０の直径を大きくしたり巻数を増やすことでＬが増加し、その結果ｆ０は減少する。
【００４１】
上記式において、ＩＣチップ３０の静電容量Ｃとしては、ＩＣチップ３０の外周部にアンテナ２０（コイル５０）を配置した構成における実効静電容量が適用される。本実施の形態では、間隙を有して隣接するアンテナ２０の構成部分の間に容量成分が生じ、さらに基材１と封止材１０の比誘電率が寄与することにより、アンテナ２０は静電容量を提供する。これにより、ＩＣチップ３０とこの外周部に配置されるアンテナとを有する構成全体の実質的な静電容量である実効静電容量は、ＩＣチップ３０単体の静電容量よりも著しく増加している。したがって、上記式から明らかなように、所望の共振周波数ｆ０は、より小さなインダクタンスＬによって実現できるようになる。このことによって、直径と巻数を低減するなどしてコイル５０の寸法を小型化し、ひいてはＲＦＩＤタグ全体を小型化することが可能になる。
【００４２】
ただし使用するＩＣチップ３０が指定されたり、アンテナ２０の搭載面積が小さく制限されていたりプロセス上アンテナ２０の線幅をあまり細く出来ない場合などは、目標としているＲＦＩＤタグ８０の寸法内で希望の共振周波数を実現できない場合もある。
【００４３】
なお正確にはコイル状アンテナ２０には線間に浮遊容量Ｃ’が存在するため、（１）式より複雑である。
【００４４】
ＲＦＩＤタグ８０（ＩＣチップ３０）の共振周波数（動作周波数）は、電波法上特に商業的に利用価値が高い１３．５６ＭＨｚ〜２．４８ＧＨｚの範囲とすることが好ましい。特にＵＨＦ帯（Ultra High Frequency Band）の動作周波数０．８６〜０．９６ＧＨｚ付近のＲＦＩＤの場合、電波の波長は３０ｃｍ程度であるが、一方でＵＨＦ帯用のＩＣチップの大きさは通常０．６ｍｍ□以下であるため、オンチップアンテナ方式ではＩＣチップが正常に動作するようなアンテナをＩＣチップ上に形成することは不可能である。しかし本発明の方式を用いることで従来の数ｃｍ□のアンテナを用いずとも数ｍｍ□の単層のアンテナでＲＦＩＤタグが動作するという優れた特長がある。また、大きさが数ｍｍ角で、導線幅／導線間幅が数１０μｍ〜数１００μｍのアンテナでよいため、銅箔等の金属層をエッチングすること等により容易に形成できる。さらに、単層のアンテナでよいため、多層化する必要がないので、基材の片面に金属層として銅箔を貼り合せた、銅箔付きポリイミド基材の銅箔を用いて形成することができる。このため、低コストの汎用の材料を用い、汎用のプロセスで形成することができる。
【００４５】
本発明のＲＦＩＤタグ８０は、半導体装置内などに埋め込んで使用することが出来る。また、両面テープなどでラベルのように商品やサンプルに貼り付けて管理などに利用することが出来、商品を販売する際などに容易に取り外すことも可能である。
【実施例】
【００４６】
＜読取り評価の方法と実験結果＞
リーダライタはＬＳ産電株式会社製  ＵＩ−９０６１（出力１Ｗ）を用いた。リーダライタの読取り部を中心として、周囲２５ｃｍ四方に障害物がない状態で、ＲＦＩＤタグ８０の読取り評価を行った。リーダライタでＲＦＩＤタグ８０を読取れる時の、リーダライタ読取り部からＲＦＩＤタグ８０までの最大距離（以後、読み取り距離という）を測定した。なおこのとき使用したＩＣチップの大きさは０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．１ｍｍ程度、静電容量は０．７７ｐＦ、動作周波数は０．８６〜０．９６ＧＨｚ付近である。【００４７】
表１は、図１１に示すようなポリイミド基板１上にエッチングにてアンテナ２０を形成し、ＵＨＦ帯で動作するＩＣチップ３０をワイヤボンディング後に封止したサンプルを測定してもっとも読み取り距離が長かった時の値を示した結果である。【００４８】
この表１から、ＩＣチップと接続されて電気的閉回路を形成する、コイルアンテナ及びループアンテナ２では、電磁界シミュレータによる共振周波数が、０．２〜２ＧＨｚであり、概ね、他のアンテナに比べて、ＩＣチップの動作周波数０．９ＧＨｚ程度に近い。また、読み取り距離も、電気的閉回路を形成しない、メアンダラインアンテナ、ループアンテナ１、渦アンテナに比べて、読取り良好な結果となっている。また、電磁界シミュレータによる共振周波数が、０．５〜１．５ＧＨｚとなった、実施例１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ｂ、４ｃ、５ｃでは、５ｍｍ以上の通信距離が得られた。特に、ＩＣチップの動作周波数０．９ＧＨｚ程度に近い、共振周波数１〜１．１ＧＨｚとなった、実施例１ａ、２ｂ、３ｂでは、２０ｍｍを超える通信距離が得られた（最大の読取り距離は３７ｍｍ）。【００４９】
【表１】
2013047680.tif 000004
【００５０】
ここで、ＲＦタグ８０の大きさが縦４ｍｍ以下×横４ｍｍ以下の場合、高さ０．４ｍｍ以下とすることができる。ＲＦＩＤタグ８０の大きさが縦２．５ｍｍ以下×横２．５ｍｍ以下の場合、高さ０．３ｍｍ以下とすることができる。ＲＦＩＤタグ８０の大きさが縦１．９ｍｍ以下×横１．９ｍｍ以下の場合、高さ０．３ｍｍ以下とすることができる。【００５１】
表２は、本発明に係る図７に示すサンプルの読み取り距離の測定結果である。表１において読取り良好であったサンプル２種類とほぼ同じ大きさ・形状のアンテナ２０を形成したＲＦＩＤタグ８０を各２０個程度試作して測定した。その結果、読取り距離は４ｍｍ□品では２９．５ｍｍ、２．５ｍｍ□品では１９．９ｍｍであった。【００５２】
【表２】
2013047680.tif 000005
【００５３】
アンテナ２０を作製するにあたり、導線幅および導線間距離は太いほうが歩留まりよく安定して製造することが可能である。そこで、プロセス上の制約から導線幅／導線間距離が決められた場合、数ｃｍ以上の読取り距離を確保しつつどれだけ小型化できるかを考察した。その結果、ＵＨＦ帯では導線幅／導線間距離が０．２ｍｍ／０．２ｍｍの場合はＲＦＩＤタグ８０の外径を４ｍｍ□程度まで小さくすることが限界であることが判明した。また導線幅／導線間距離が０．１ｍｍ／０．１ｍｍの場合はＲＦＩＤタグ８０の外径を２．５ｍｍ□程度まで小さくすることが限界であることが判明した。また導線幅／導線間距離が０．０５ｍｍ／０．０５ｍｍの場合はＲＦＩＤタグ８０の外径を１．９ｍｍ□程度まで小さくすることが限界であることが判明した。【００５４】
表３は、ＩＣチップの大きさが０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．１ｍｍ程度、動作周波数１３．５６ＭＨｚ、静電容量１７ｐＦのＩＣチップを使用した場合のシミュレーション結果および実験結果である。電磁界シミュレータによる共振周波数が２９ＭＨｚとなった実施例６ｂでは、１２ｍｍの通信距離が得られ、特に、電磁界シミュレータによる共振周波数が１４ＭＨｚとなった実施例７ｂでは、１１０ｍｍの通信距離が得られた。また、ＨＦ帯（High Frequency Band）の動作周波数１３．５６ＭＨｚにおいては、周波数がＵＨＦ帯よりも低くなるため、コイル状アンテナ２０のインダクタンスを大きくする必要があり、導線幅／導線間距離が０．１ｍｍ／０．１ｍｍの場合はＲＦＩＤタグ８０の外径を１３ｍｍ□程度まで小さくすることが限界であることが判明した。【００５５】
【表３】
2013047680.tif 000006
【００５６】
ここで、ＲＦＩＤタグ８０の大きさが縦１３ｍｍ以下×横１３ｍｍ以下の場合、高さ１．０ｍｍ以下とすることができる。【００５７】
表４は、ＩＣチップの大きさが０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．１ｍｍ程度、動作周波数２．４５ＧＨｚ、静電容量０．７ｐＦのＩＣチップを使用した場合のシミュレーション結果および実験結果である。電磁界シミュレータによる共振周波数が２ＧＨｚとなった実施例８ａ及び電磁界シミュレータによる共振周波数が２．１ＧＨｚとなった実施例９ｂでは、４ｍｍの通信距離が得られた。また、導線幅／導線間距離が０．１ｍｍ／０．１ｍｍの場合はＲＦＩＤタグ８０の外径を１．９ｍｍ□程度まで小さくすることが限界であることが判明した。【００５８】
【表４】
2013047680.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明のＲＦＩＤタグは、商品、包装、カード、書類、眼鏡、時計（特に腕時計など小型のもの）、半導体、医療用途（患者から採取したサンプル等）などの製品の管理、識別、情報提示、情報記録、偽造防止の目的として使用することが出来る。
【符号の説明】
【００６０】
１  基材
１０  封止材
２０  アンテナ
３０  ＩＣチップ
４０  ワイヤボンディングのワイヤ
５０  コイル（アンテナ）
６０  コンデンサ（ＩＣチップ）
７０  抵抗（ＩＣチップ。シミュレーション時に設定するポート）
８０  ＲＦＩＤタグ
９０  ステンレス板
１００  レジスト
【図１】
2013047680.tif 000008
【図２】
2013047680.tif 000009
【図３】
2013047680.tif 000010
【図４】
2013047680.tif 000011
【図５】
2013047680.tif 000012
【図６】
2013047680.tif 000013
【図７】
2013047680.tif 000014
【図８】
2013047680.tif 000015
【図９】
2013047680.tif 000016
【図１０】
2013047680.tif 000017
【図１１】
2013047680.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月24日(2014.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
この表１から、ＩＣチップと接続されて電気的閉回路を形成する、コイルアンテナ及びループアンテナ２では、電磁界シミュレータによる共振周波数が、０．２〜２ＧＨｚであり、概ね、他のアンテナに比べて、ＩＣチップの動作周波数０．９ＧＨｚ程度に近い。また、読み取り距離も、電気的閉回路を形成しない、メアンダラインアンテナ、ループアンテナ１、渦アンテナに比べて、読取り良好な結果となっている。また、電磁界シミュレータによる共振周波数が、０．５〜１．５ＧＨｚとなった、実験例１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ｂ、４ｃ、５ｃでは、５ｍｍ以上の通信距離が得られた。特に、ＩＣチップの動作周波数０．９ＧＨｚ程度に近い、共振周波数１〜１．１ＧＨｚとなった、実験例１ａ、２ｂ、３ｂでは、２０ｍｍを超える通信距離が得られた（最大の読取り距離は３７ｍｍ）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
【表１】
2013047680.tif 000019
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
表３は、ＩＣチップの大きさが０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．１ｍｍ程度、動作周波数１３．５６ＭＨｚ、静電容量１７ｐＦのＩＣチップを使用した場合のシミュレーション結果および実験結果である。電磁界シミュレータによる共振周波数が２９ＭＨｚとなった実験例６ｂでは、１２ｍｍの通信距離が得られ、特に、電磁界シミュレータによる共振周波数が１４ＭＨｚとなった実験例７ｂでは、１１０ｍｍの通信距離が得られた。また、ＨＦ帯（High Frequency Band）の動作周波数１３．５６ＭＨｚにおいては、周波数がＵＨＦ帯よりも低くなるため、コイル状アンテナ２０のインダクタンスを大きくする必要があり、導線幅／導線間距離が０．１ｍｍ／０．１ｍｍの場合はＲＦＩＤタグ８０の外径を１３ｍｍ□程度まで小さくすることが限界であることが判明した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
【表３】
2013047680.tif 000020
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
表４は、ＩＣチップの大きさが０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．１ｍｍ程度、動作周波数２．４５ＧＨｚ、静電容量０．７ｐＦのＩＣチップを使用した場合のシミュレーション結果および実験結果である。電磁界シミュレータによる共振周波数が２ＧＨｚとなった実験例８ａ及び電磁界シミュレータによる共振周波数が２．１ＧＨｚとなった実験例９ｂでは、４ｍｍの通信距離が得られた。また、導線幅／導線間距離が０．１ｍｍ／０．１ｍｍの場合はＲＦＩＤタグ８０の外径を１．９ｍｍ□程度まで小さくすることが限界であることが判明した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
【表４】
2013047680.tif 000021
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
アンテナと、前記アンテナに接続されたＩＣチップと、このＩＣチップおよび前記アンテナを封止する封止材とを有し、
前記アンテナが、前記ＩＣチップの外周部に配置され、間隙を有して隣接する構成成分を含むコイルアンテナまたはループアンテナであり、前記アンテナの間隙には前記封止材が配置されており、
前記アンテナのインダクタンスＬと前記ＩＣチップの静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路の共振周波数ｆ０が、ＩＣチップの動作周波数またはその付近であり、
前記間隙を有して隣接するアンテナの構成部分の間に容量成分が生じ、さらに前記アンテナの間隙に配置された前記封止材の比誘電率が寄与することにより、前記間隙を有して隣接するアンテナの構成部分が静電容量を提供し、前記ＩＣチップとこの外周部に配置されるアンテナとを有する構成全体の実質的な静電容量を、前記ＩＣチップ単体の静電容量よりも増加させるＲＦＩＤタグ。
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
アンテナと、金属の層を介して配置され、前記アンテナに接続されたＩＣチップと、このＩＣチップおよび前記アンテナを封止する封止材とを有し、
前記アンテナが、前記ＩＣチップの外周部に配置され、間隙を有して隣接する構成成分を含むコイルアンテナまたはループアンテナであり、前記アンテナの間隙には前記封止材が配置されており、
前記アンテナのインダクタンスＬと前記ＩＣチップの静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路の共振周波数ｆ０が、ＩＣチップの動作周波数またはその付近であり、
前記間隙を有して隣接するアンテナの構成部分の間に容量成分が生じ、さらに前記アンテナの間隙に配置された前記封止材の比誘電率が寄与することにより、前記間隙を有して隣接するアンテナの構成部分が静電容量を提供し、前記ＩＣチップとこの外周部に配置されるアンテナとを有する構成全体の実質的な静電容量を、前記ＩＣチップ単体の静電容量よりも増加させるＲＦＩＤタグ。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１または２において、
アンテナのインダクタンスＬとＩＣチップの静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路の共振周波数ｆ０が、下記（１）式に基づいて、電磁界シミュレータにより求められる共振周波数であるＲＦＩＤタグ。
【数１】
2013047680.tif 000022
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、
ＩＣチップの動作周波数が０．８６〜０．９６ＧＨｚであり、アンテナのインダクタンスＬとＩＣチップの静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路の共振周波数ｆ０が、０．２〜２ＧＨｚであるか、
または、ＩＣチップの動作周波数が１３．５６ＭＨｚであり、前記共振周波数ｆ０が１３．５６〜２９ＭＨｚであるか、
または、ＩＣチップの動作周波数が２．４５ＧＨｚであり、前記共振周波数ｆ０が２〜２．４５ＧＨｚであるＲＦＩＤタグ。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、アンテナがコイル状であり、断面視で、きのこのように傘を有するＲＦＩＤタグ。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかにおいて、ステンレス板上にレジストでパターンを形成し、めっきによってレジストがない部分に金属の層又はアンテナとなる金属を形成し、レジスト剥離後にＩＣチップを搭載して前記金属とＩＣチップを電気的に接続し、前記金属と前記ＩＣチップを封止材によって封止し、ステンレス板のみを剥がすことによって得る、アンテナと、このアンテナに接続されたＩＣチップと、このＩＣチップおよび前記アンテナを封止する封止材とを有するＲＦＩＤタグ。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１７】
ステンレス板上にレジストでパターンを形成し、めっきによってレジストがない部分に金属の層又はアンテナとなる金属を形成し、レジスト剥離後にＩＣチップを搭載して前記金属とＩＣチップを電気的に接続し、前記金属と前記ＩＣチップを封止材によって封止し、ステンレス板のみを剥がすことによって得る、アンテナと、このアンテナに接続されたＩＣチップと、このＩＣチップおよびアンテナを封止する封止材とを有する請求項１〜１２の何れかに記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【国際調査報告】
2013047680.tif 000023
2013047680.tif 000024
2013047680.tif 000025
2013047680.tif 000026