(57)【要約】  静電放電制御システムまたは回路は、無線ＩＣ（ＲＦＩＤ）タグのような電気回路を静電気損傷から保護するために電圧可変物質を用いる。前記回路は二つの分離した電気回路配線と配線間にギャップを含んでいる。前記回路は配線間に接続された集積回路のような電気素子を含んで保護する。前記回路は前記ギャップに隣接して配置され、静電放電事象が発生した場合、第１回路線を第２回路線に直接電気的に連結するために構成された電圧可変物質を含んでいる。電圧可変物質は異方性でありうる。
2009529734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電放電抑制システムであって、
第１回路線（１１８）、及び該第１回路線と整列されて、それらの間のギャップ（１２８）を定義するために構成された第２回路線（１２０）を有する電気回路（１００）と；
第１回路線に接続するために構成された第１コンタクト及び第２回路線に接続するために構成された第２コンタクトを有する電気素子（１１２）と；
静電放電事象が発生した場合、第１回路線を第２回路線に直接電気的に連結するための異方性の形状で、ギャップに隣接して堆積された電圧可変物質（１２６）と；
を備えたシステム。
【請求項２】
前記電気回路は無線ＩＣタグ（１００）用のアンテナ（１０８）である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電気素子は集積回路（１１２）である請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記電圧可変物質は異方性（１７７）である請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記電圧可変物質は導電接着剤（１４４）である請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
可塑性基板または硬質基板（１０２）をさらに備えた請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記電圧可変物質は前記電気素子の少なくとも一部分でアンダーフィルする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
静電放電抑制システムであって、
第１回路線（１１８）、及び該第１回路線と整列されて、それらの間のギャップ（１２８）を定義するために構成された第２回路線（１２０）を有する電気回路（１００）と；
第１回路線との電気接続のために構成された第１コンタクトと、第２回路線との電気接続のために構成された第２コンタクトと、を有する無線ＩＣデバイス（１１２）と；
異方的にギャップに隣接して堆積され、静電放電事象が発生した場合、第１回路線を第２回路線に直接電気的に連結するために構成された電圧可変物質（１２６、１２６’）と；
を備えたシステム。
【請求項９】
前記電圧可変物質は前記無線ＩＣデバイスをアンダーフィルする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記回路内に配置され、回路接続のために印刷されたバッテリーをさらに備えた請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
少なくとも前記アンテナ及び前記無線ＩＣデバイスを支える基板（１０２）、及び少なくとも前記無線ＩＣデバイスに接続されたバッテリーをさらに備えた請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電圧可変物質は、通常動作で前記無線ＩＣデバイスと前記アンテナの間に電気伝導を可能にするように構成され、静電放電事象が発生した場合、前記第１回路線を前記第２回路線に直接電気的に連結するため構成された請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１及び第２回路線の間と前記第１及び第２コンタクトの間の少なくとも一方に導体素子（１３６、１３６’、１３６’’）をさらに備えた請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
静電放電を抑制する方法であって、
アンテナを提供する段階と；
前記アンテナの第１及び第２部分の間にギャップを定義する段階と；
無線ＩＣデバイスを前記アンテナの第１及び第２部分に電気的に連結する段階と；
静電放電事象が発生した場合、前記アンテナの第１及び第２部分を電気的に連結するために異方的に堆積された電圧可変物質を前記ギャップ内に堆積する段階と；
を備えた方法。
【請求項１５】
前記アンテナを提供する段階は、アンテナを定義するために電気伝導物質を印刷することを備えた請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記無線ＩＣデバイスに連結された電源または光源を提供する段階をさらに備えた請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記無線ＩＣデバイスを前記アンテナに電気的に連結する前に、前記アンテナ上に導体素子を堆積する段階をさらに備えた請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記電圧可変物質を提供する段階は、前記無線ＩＣデバイスと前記アンテナの間に少なくとも一つの前記電圧可変物質の薄い層を提供し、それによって通常動作で前記無線ＩＣデバイスと前記アンテナの間で電気伝導が存在する段階を備えた請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記電圧可変物質はそれ自身が異方性物質である請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記堆積する段階は、ピックアンドプレース施行、直接施行、印刷、スクリーン印刷、またはステンシル印刷の群から選ばれた請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
無線ＩＣ（“ｒａｄｉｏ  ｆｒｅａｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：ＲＦＩＤ”）タグの利用は良く知られている。無線ＩＣタグは従来のバーコードの代替、及び周知の識別ラベルの補足としてしばしば用いられている。任意のチップまたは素子に関わる無線ＩＣタグはある距離を置いて、物体または障害物を高周波に通すことで感知または読まれる。読み取り器でそれぞれのタグをシンプルに問い合わせることによって、全ての商品を同時に棚卸しすることを利用者に可能とさせるため、しばしば無線ＩＣタグはパレット商品につけられる。これに対して、従来のバーコードが使用される場合、パレット上のそれぞれの品目、及びパレット自身は中身や状態を検証するために個々にスキャンされる必要がある。このように、無線ＩＣタグは大きな時間節約、及び効果的な利点を提供している。
【背景技術】
【０００２】
無線ＩＣタグは製品の品質、状態、及び位置を保証し、及び探知するために民生用アプリケーションとしても用いられる。技術の成長につれて、無線ＩＣタグはインタラクティブ、またはマルチメディア製品の命令、処方のアドバイス、及びその他の役に立つ情報を提供することに用いられてもよい。
【０００３】
無線ＩＣタグは、半導体物質及び絶縁物質から構成される集積回路を一般的に含んでいる。半導体物質（例えばシリコン）及び絶縁物質（例えば二酸化ケイ素）は、タグの一部に形成された過度の電気量が異なる電位差を有する他の物質へ流れることに起因する静電放電（“ＥＳＤ”）、または突然、及び瞬時の電流による損傷に影響を受けやすい。ＥＳＤは半導体物質及び絶縁物質を破壊し、それによって無線ＩＣタグの故障を引き起こす。
【０００４】
無線ＩＣタグの利用が一般的になり、その機能や複雑性が増加するにつれて、タグの故障や動作不能は次第に悪い結果を有することになる。それ故、無線ＩＣタグ及び他の同様のデバイス、または回路を、厄介で潜在的に有害な放電事象から保護するシステム、デバイス、及び／または方法を提供することは有益である。
【０００５】
静電放電を抑制し、静電放電事象に起因する損傷から保護するシステムや方法がここで開示されている。特に、静電放電制御システムは、非連続的な電気回路の一部の間に蓄積する帯電を補い、均一にするための電圧可変物質を含んでいる静電放電制御システムが開示されている。
【特許文献１】米国特許第７１８３８９１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施形態において、静電放電抑制システムは、第１回路線、及び該第１回路線と連携し、それらの間にギャップを定義するために構成された第２回路線、を有する電気回路を含んでいる。前記システムはさらに、第１回路線と接触するために構成された第１コンタクト、及び第２回路線と接触するために構成された第２コンタクトを有する電気素子を備えている。前記実施形態では、静電放電事象の発生した場合、第１回路線を第２回路線に電気的に直接連結させるための異方性の形状で、ギャップに隣接して配置された電圧可変物質も備えている。
【０００７】
もう一つの実施形態において、静電放電抑制システムは、第１回路線、及び該第１回路線と連携し、それらの間にギャップを定義するために構成された第２回路線、を有するアンテナを含んでいる。前記システムはさらに、第１回路線との電気的接続のために構成された第１コンタクトと、第２回路線との電気的接続のために構成された第２コンタクトと、を有する無線ＩＣデバイスを含んでいる。前記実施形態では、静電放電事象の発生した場合、第１回路線を第２回路線に電気的に直接連結させるために構成された異方的に、ギャップに隣接して配置された電圧可変物質も備えている。
【０００８】
さらなる実施形態において、静電放電を抑制する方法は、アンテナを提供する段階と、アンテナの第１及び第２部分の間にギャップを定義する段階と、アンテナの第１及び第２部分に無線ＩＣデバイスを電気的に連結させ、ギャップ内に電圧可変物質を堆積する段階と、を含んでいる。ここで、電圧可変物質は、静電放電事象の発生した場合、アンテナの第１及び第２部分を電気的に連結するために異方的に堆積される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
ここで提供された開示に従って構成されたシステム及び方法は、静電放電を有利的に抑制、制御し、そして、例えば無線ＩＣタグのような電気素子を静電放電事象に起因する損傷から守りうる。さらに、これらの例となるシステム及び方法は、物質、部品等の間の熱伝導的に不釣合いな組み合わせに起因するストレスに対して、より大きな構造強度、及び抵抗を提供する。追加の特徴及び本発明の利点は以下の詳細な説明及び図面で開示され、明らかにされる。
【００１０】
図１は、無線ＩＣ（“ＲＦＩＤ”）タグ１０と連携するために構成された読取機５０を含む周知の無線ＩＣシステムを図示している。携帯端末またはスキャナのようなハンドヘルドな素子でありうる読取機５０は、電源５４に連結されたプロセッサ５２及び送受信機（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）５６を含んでいる。無線ＩＣタグ１０はアンテナ１２を含んでおり、該アンテナ１２は、追加の製品情報、トラッキング情報、輸送情報、またはいかなる他の所望の製品情報、を蓄積または包含することのできる集積回路チップまたはチップ１４に連結されていても、されていなくてもよい。動作において、電源５４で作動されたプロセッサ５２は、送受信機５６によって伝送される信号を提供する。送受信機５６によって交信された信号の伝送エネルギーは、無線ＩＣタグ１０を読取機５０へ誘導的に及び通信的に連結するために働く。電流は、アンテナ１２の内部で順に生成される。電流は無線ＩＣタグ１０の有無を単純に示すための“ゼロビット”として働きうる。あるいは、電流はチップ１４に電力を供給し、それによって蓄積される追加の情報が無線ＩＣタグ１０と読取機５０の間で交信させることを可能にしている。
【００１１】
図示された無線ＩＣタグ１０は、内部に電源を持たず、代わりに誘導的に電力が供給され、読取機５０によって問い合わせられる受動タグである。本願において、無線ＩＣタグはあるいは、基板上に印刷されたバッテリーを含む半受動素子でありうる。現世代とは対照的に、印刷されたバッテリー電源の追加は、アンテナ１２を交信のために最適化することを可能にしている。もう一つの実施形態において、無線ＩＣタグ１０は、長寿命バッテリー、一つまたはそれ以上の集積回路１４、表示素子、ストレージ素子等を含む能動タグでありうる。
【００１２】
本願の開示の目的に対して、無線ＩＣタグ１０は、その物理的構成に関係なく１００ｋＨｚまたはそれ以上の周波数で伝搬される電波を経由して情報を交信するために構成された任意の素子を含んでいる。実際、個々のタグの動作周波数は、もし一般的なタグの全体構成が非常に似ているなら二次的考察で考慮されうる。このように、特定のタグを動作する周波数は一番関心のあるものではなく、むしろ静電放電事象により引き起こされる損傷に対して、一般的なタグまたはタグ構造／形態が影響を受けやすいことに興味がある。
【００１３】
図２及び３は本願の開示の教示に従って構成された無線ＩＣ（ＲＦＩＤ）タグ１００の一つの実施形態を図示している。図２は、印刷工程での利用のために構成されたマルチパネル基板１０２を示している。マルチパネル基板１０２は、スクリーンプリンタまたはプリンタ（図示せず）と物理的及び／または可視的に整列するため、ツーリングホールまたは基準点（ｆｉｄｕｃｉａｌ）１０４を含んでいる。マルチパネル基板１０２はさらに、共通のマトリクス内部で支えられた複数の単一パネル１０６を含んでいる。この配置において、マルチパネル基板１０２上の各々の単一パネル１０６は、例えばアンテナ１０８、バッテリー（図示せず）、有機発光ダイオード（“ＯＬＥＤ”）マトリクス（図示せず）、プロセッサ等を定義するために金属インクまたはペーストを用いて同時に印刷されうる。この配置は、多数の無線ＩＣタグの高速な製造を可能にし、これらの素子に対する要求が増加するにつれて有益となる。
【００１４】
図３は、マルチパネル基板１０２の要素として製造されうる無線ＩＣタグ１００を層毎に分解した図である。例えば、この例示的な実施形態において、パネル１０６はマルチパネル基板１０２から分離され、下部表面上で圧力接着層１１０を支える。パネル１０６は例えば、マルチパネル基板１０２から容易に機械的分離を可能にするあらかじめ切れ目の入れられたパネルでありうる。あるいは、パネル１０６は従来の方法でマルチパネル基板１０２から穿孔または切断されうる。単一パネル１０６が、マルチパネル基板１０２により形成されたマトリクスからどのように取り除かれるかに関わらず、接着層１１０は、無線ＩＣタグ１００と別の物体との間に機械的結合を形成しうる機構を提供する。パネル１０６は能動基板であり、無線ＩＣタグ１００が用いられている応用に基づいてＦＲ‐４、セラミック、ガラス、可塑性基板、またはそれらの変形、のような堅い基板、でありうることが理解されるだろう。
【００１５】
アンテナ１０８は、例えばインクジェット工程を経てパネル１０６の上部表面に堆積されてもよい。アンテナ１０８は第１アンテナ部分１１４及び第２アンテナ部分１１６を含んでいる。第１アンテナ部分１１４は、第１回路線１１８及び第１パッド１２２を含んでいる。第２アンテナ部分１１６は、第２回路配線１２０及び第２パッド１２４を備えている。第１及び第２パッド１２２、１２４は、チップ１４のように集積回路であってもなくてもよいシリコンチップ１１２を支持または接続するために構成されうる。シリコンチップ１１２は、例えば、製品の状態、製品の場所、製品利用の指示等、の製品情報の蓄積のような、タスクの変化を実行するために構成またはプログラムされうる。集積回路１４に関連して前に議論したように、チップ１１２は、アンテナ１０８を通じて生成された誘導電流の形で読取機５０から受けたエネルギーによって電力が供給されうる。もしくは、チップ１１２は、回路の一部であるバッテリー１１１によって電力が供給されてもよい。バッテリー１１１は、基板の上に配置された別々のバッテリーであってもよく、または無線ＩＣ回路の一部として基板の上に印刷された低コストのバッテリーであってもよい。追加的に、回路は少なくとも集積回路１１２に接続されたＯＬＥＤのような照明源１１３を含んでいてもよい。
【００１６】
図示された実施形態において、電圧可変物質１２６は、第１及び第２パッド１２２、１２４の間で定義されたギャップ１２８と交差して堆積される。電圧可変物質は、絶縁粒子、半導体粒子、ドープされた半導体粒子、導体粒子、及びそれらの組み合わせ、のような特定の異なる粒子のタイプの一つまたはそれ以上、または全てを支持、及び固定する絶縁結合剤を含んでいてもよい。絶縁結合剤は、導体、金属表面、または非導体、絶縁表面のような、表面に本来の粘着特性または自己粘着を有していても良い。絶縁結合剤は自己硬化結合剤であってもよく、それによって電圧可変物質１２６はギャップ１２８及び第１及び第２パッド１２２、１２４に塗布されて、その後加熱あるいは硬化することなく用いられる。しかしながら、結合剤を含む電圧可変物質１２６は硬化を加速させるために加熱または硬化されてもよいことは理解されるべきである。電圧可変物質の他の実施形態は同一出願人による特許文献１（タイトル「電圧可変物質の直接利用、それらを用いた素子、及びそのような素子を製造する方法」）に開示されており、全体の内容は全ての課題に対して参照することにより本書に組み込まれる。電圧可変物質は、パッドの上、及びギャップ内でスクリーン印刷、ステンシル印刷が、加圧された物質源から抑制、及び直接法で施行されるか、または、ピックアンドプレースが施行されてもよい。
【００１７】
導体粒子は静電放電抑制システムの実施形態で効果的に用いられている。導体粒子は、アルミニウム、真ちゅう、カーボンブラック、銅、グラファイト、金、鉄、ニッケル、パラジウム、白金、銀、ステンレススチール、スズ、チタン、タングステン、亜鉛、及びそれらの合金、及びその他の金属合金、の粒子を含んでいてもよい。一つの実施形態において好ましくは、粒子は６０ミクロン（マイクロメーター）未満の粒子サイズを有している。他の実施形態において、粒子サイズは２０ミクロン未満、または１０ミクロン未満である。さらにもう一つの実施形態において、平均粒子サイズが、ナノメートルの範囲まで下がって、１ミクロン未満を有する導体粒子が用いられる。
【００１８】
半導体または導体粒子は静電放電を抑制、制御するために用いられてもよい。一つの実施形態において、半導体粒子は、ヒュームド・シリカ（“Ｃａｂ‐Ｏ‐Ｓｉｌ”）、シリコンカーバイト、ビスマス、銅、亜鉛、カルシウム、バナジウム、鉄、マグネシウム、カルシウム、及びチタンの酸化物；シリコン、アルミニウム、クロム、チタン、モリブデン、ベリリウム、ホウ素、タングステン、及びバナジウムの炭化物；カドミウム、亜鉛、鉛、モリブデン、及び銀の硫化物；窒化ホウ素、窒化ケイ素、及び窒化アルミニウムのような窒化物；チタン酸バリウム、チタン酸鉄；モリブデン及びクロムのシリサイド；及びクロム、モリブデン、ニオブ及びタングステンのホウ化物を含んでいる。別の実施形態において、半導体粒子は、シリコンカーバイト、チタン酸バリウム、窒化ホウ素、リン化ホウ素、リン化カドミウム、硫化カドミウム、窒化ガリウム、リン化ガリウム、ゲルマニウム、リン化インジウム、酸化マグネシウム、シリコン、酸化亜鉛、及び硫化亜鉛、及びポリピロールまたはポリアニリンのような電気的にいくらか導体のポリマー、の一つかそれ以上の粒子を含んでいる。これらの物質は所望のレベルの電気伝導性を達成するために、例えば燐、ヒ素、またはアンチモンのような適切な電子ドナー、または鉄、アルミニウム、ホウ素、またはガリウムのような電子アクセプタと共にドープされる。絶縁粒子は導体粒子よりもいくらか小さく、好ましくは２００から約１０００オングストローム（Å）の範囲であり、バルク伝導率は１ジーメンス／ｍ未満である。半導体粒子は、約０．１ミクロンから５ミクロンのようにいくらか大きな粒子サイズを有してもよい。
【００１９】
いくつかの実施形態において、絶縁粒子は以下の物質の粒子も含んでいる：ガラス、ガラス球、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、三水和アルミナ、カオリン、カオリナイト、熱可塑性または熱硬化性ポリマーの非常に小さな粒子のようなプラスチック。絶縁粒子は鉄、アルミニウム、亜鉛、チタン、銅の酸化物、及びモンモリロナイトまたはベントナイト型の粘土のような粘土、を含んでいてもよい。
【００２０】
他の実施形態において、標準的な動作条件下で絶縁体として作用するガラスまたはポリマーの非常に薄い層は、電圧可変物質として用いられてもよい。これらの物質は、ガラス、またはアラミド繊維のようなＮｏｍｅｘ（登録商標）またはＫｅｖｌａｒ（登録商標）繊維として知られているポリマー繊維、の薄いマットまたは層を含んでいる。ポリマーはシリコーンゴム及びエラストマー、天然ゴム、有機ポリシロキサン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリル樹脂）、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、フェノールホルムアルデヒド、エポキシ、アルキド、ポリウレタン、ポリイミド、フェノキシ、多硫化物、ポリフェニレン酸化物、ポリビニル塩化物、フルオロポリマー、及びクロロフルオロポリマーを含んでいてもよい。これらの物質、特に非常に薄いマット、つまり低デニール繊維は、電圧可変物質が望まれる層の間を接着するために、液状またはペーストの粘着マトリクスと共に用いられてもよい。静電放電事象が起こるとき、誘電作用が前記物質と交差、または前記物質を通って起こり、その一部である回路を保護しうる。例えば、以下で議論されるように、そのような層またはマットが、高電圧放電のための一つの目的として用いられ、同時にもう一方の物質が低電圧放電、または、通常動作での電気伝導のためのもう一つの目的として用いられてもよい。これらの物質はこのようにして、さらに以下で議論されるように静電放電に対して異方性防護を達成する手段を提供する。
【００２１】
電圧可変物質１２６は、高電場及び異常に高いピークパワーを生み出す過渡電流の電気的ストレスから保護する。前に議論したように、これらの過渡電流の電気的ストレスまたは放電は、回路におけるチップ１１２または他の高感度電気部品を一時的、または永遠に無機能にさせる。過剰電荷が例えば第１アンテナ部分１１４上に生み出されるか、または蓄積して、チップ１１２を通って第２アンテナ部分１１６へ放電するとき、電気的過渡現象が起こりうる。放電または過渡電流は、サブナノ秒からマイクロ秒回で最大振幅を上昇させ、振幅ピークの繰り返しを得る。
【００２２】
ギャップ１２８の一面に配置された電圧可変物質１２６は、低電圧または通常の動作電圧で高い電気インピーダンス状態を示す。放電またはビルドアップが起こるとき、電圧可変物質は低インピーダンス状態へと即座に切り替わる。このようにして、上で定義された実施例において、第１アンテナ部分１１４上に蓄積された電荷は、チップ１１２を通る代わりに電圧可変物質１２６を通って、第２アンテナ部分１１６へ放電する。電気的過渡現象が消えるとき、電圧可変物質１２６は高抵抗状態に戻る。このようにして、電圧可変物質１２６は、第１及び第２アンテナ部分１１４、１１６の間の電位または電気量を均一にすることによって、これらの過渡現象の間でチップ１１２を保護する。アンテナ１０８の第１及び第２アンテナ部分１１４、１１６上にためられた電荷または電位は容量結合され、アースへ放電される。
【００２３】
あるいは、パネル１０６または全てのマルチパネル基板１０２は、電圧可変物質１２６から製造され、それによって、ギャップ１２８及び第１及び第２パッド１２２、１２４上に追加の物質を堆積させる必要が無くなる。この手順において、第１及び第２アンテナ部分１１４、１１６及び第１及び第２パッド１２２，１２４は電圧可変物質１２６上に堆積され、静電放電事象が起こるときだけ電気的に連結される。
【００２４】
図３に示されるように、無線ＩＣタグ１００はラベル層１３０をさらに含みうる。ラベル層１３０は製品情報１３２、ロゴ１３４、及び他の所望の情報を含む固定ラベルであってもよい。あるいは、ラベル層１３０はＯＬＥＤラベルのような情報を変化させるアクティブラベルであってもよい。アクティブラベルはチップ１１２によって制御されてもよく、またはそれ自身のプロセッサやコントローラを含んでもよい。もう一つの実施形態において、電圧可変物質１２６がアンテナ１０８の上または下に連続層として印刷されてもよい。
【００２５】
図４は、チップ１１２が第１及び第２パッド１２２、１２４に隣接して配置された図３の区切り線ＩＩＩ‐ＩＩＩに沿った断面図を図示している。この例示的な実施形態において、チップ１１２は、電圧可変物質１２６を経てギャップ１２８及びパッド１２２，１２４上（ｚ方向を示す）に固定されている。この実施形態において構成されるような電圧可変物質１２６はいくつかの利点を提供する。例えば、電圧可変物質１２６は、チップ１１２をギャップ１２８に隣接してパッド１２２，１２４へ結合させる自己硬化結合剤であってもなくてもよい絶縁結合剤を含んでいる。この実施例において、チップ１１２及びパッド１２２、１２４の間が圧縮されるとき、参照番号１２６’で示される電圧可変物質１２６は通常の動作の間でｚ方向にだけ電気伝導を可能にする異方性特性を帯びる。これは、チップとパッド間の物質の厚さが、パッド１２２と１２４の間の水平方向のようなｚ軸に垂直な方向と比べてｚ方向では小さいからである。言い換えれば、無線ＩＣタグ１００が作られると、電圧可変物質１２６’はチップ１１２及びパッド１２２，１２４の間だけで電気通信を促進し、パッド１２２、１２４の間の電気通信を阻止または防止する。このように、静電放電事象が発生した場合、電圧可変物質１２６’がチップ１１２と第１及び第２アンテナ部分１１４，１１６の間の電気通信を抑制及び防護する。この実施例において、それは回路に異方性を加える構成または設計である。他の実施例において、物質自身が方向の違いで異なる特性、つまり、本質的に異方性である特性を有していてもよい。静電放電抑制または制御は回路の保護を達成するためにどちらかの方法、または両者の方法を用いてもよい。
【００２６】
図５は、第１及び第２のパッド１２２，１２４に隣接して配置されたチップ１１２を示す図３の区切り線ＩＩＩ‐ＩＩＩに沿ったもう一つの断面図を示している。この実施形態において、チップ１１２は、参照番号１３６によって概して示された導体素子を利用して第１及び第２パッド１２２，１２４に固定されてもよい。導体素子１３６は、第１及び第２パッド１２２，１２４とチップ１１２上の対応する接点の間の電気通信を提供する。電圧可変物質１２６は、取り付け後チップ１１２を支持、及び固定するためにアンダーフィル材料として用いられてもよい。アンダーフィルとしての電圧可変物質１２６の利用は、パネル１１０とチップ１１２の間の熱膨張係数の差を補う働きをする。そうでない場合、これらの差は、パネル１１０及びチップ１１２が異なる速度で膨張及び／または接触を引き起こし、導体素子１３６上に周期的なストレスを負わせうる。時間が経つと、導体素子上の前記ストレスは、第１及び第２パッド１２２，１２４からチップのクラッキングと分離を引き起こし、それによって無線ＩＣチップ１００の機能を減少または破壊しうる。このようにして、この例示的な実施形態において、電圧可変物質１２６は、物理的な、例えば周期的な、ストレス及び静電放電事象からチップ１１２を電気的及び機械的に保護するために構成される。
【００２７】
図６Ａは、図５に示される付記Ｖにより概して示された拡大断面図を示している。一つの実施形態において、導体素子１３６は、参照番号１３６’で概して示された第２のパッド１２４に治金で結合されたはんだボールである。治金結合は、例えばはんだボール１３６’と第２パッド１２４が合金になる点まで加熱されることによって達成される。
【００２８】
図６Ｂは、図５に示される付記Ｖにより概して示されたもう一つの拡大断面図を示している。この実施形態において、導体素子１３６は参照番号１３６’’によって概して示される金バンプである。金バンプ１３６’’は、チップ１１２上に機械的に結合または接合され、例えば等方性導電接着剤１３８を経て第２パッド１２４に結合される。導電接着剤１３８は、金バンプ１３６’’とパネル１１０上に形成された第２パッド１２４の間の物理的な接続を達成するために、第２パッド１２４の表面上に堆積される。図６Ａ及び６Ｂで用いられた導体素子１３６、１３６’、及び１３６’’に関わらず、電圧可変物質１２６はチップ１１２をアンダーフィル（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）または支えて、そして、第１及び第２パッド１２２，１２４及びギャップ１２８で終端している第１及び第２アンテナ部分１１４、１１６の間の静電放電事象を抑制する。
【００２９】
図７は、第１及び第２パッド１２２，１２４の上のｚ方向に存在する図３のチップ１１２の区切り線ＩＩＩ‐ＩＩＩに沿ったさらなる断面図を示している。この実施形態において、チップ１１２は、周知の方法、例えば導体素子１３６を経て第１及び第２パッド１２２，１２４に固定され、電圧可変物質１２６で封止される。封止（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）は、チップ１１２、パッド１２２，１２４、及び回路線１１８，１２０（図示されていない）を偶然の損傷及び汚染物質への露出から保護する。図のように、電圧可変物質１２６の封止は、チップ１１２、及びパッド１２２、１２４を完全に覆いアンダーフィルする。この構造において、電圧可変物質１２６は：（ｉ）ギャップ１２８と交差する放電に対して保護する；（ｉｉ）図６Ａ及び６Ｂに関連して議論された熱ストレスに対して保護する；（ｉｉｉ）無線ＩＣタグ１００全体の物理的構造安定性を強化する。
【００３０】
図８Ａ及び８Ｂは、静電放電防護を含む無線ＩＣタグ１５０のもう一つの実施形態を示している。無線ＩＣタグ１５０は印刷されたアンテナ部分を有するフリップチップである。前記タグはダイの概周囲で配置された接触バンプ１５４、１５６、１５８、及び１６０を備えるチップまたはダイ１５２である。接触バンプ１５４，１５６，１５８、及び１６０は、導電性物質、例えば導電接着剤、金、及びスズ‐鉛、スズ‐銀‐銅、スズ‐ビスマス、またはスズ‐銀のようなはんだ、の種類によって任意の周知のバンピング工程で形成されうる。図示された無線ＩＣタグ１５０はさらに、印刷されたアンテナ部分１６２，１６４，１６６、及び１６８を含んでいる。印刷されたアンテナ部分１６２，１６４，１６６、及び１６８は、ダイ１５２の接触バンプ１５４，１５６，１５８、及び１６０に接触し、及び一面を覆う。この処理はダイ１５２及びアンテナの間で達成される電気的接続を可能にする。
【００３１】
図８Ｂは、電圧可変物質１２６と連携した無線ＩＣタグ１５０を示している。電圧可変物質１２６はダイ１５２上に堆積されうる。電圧可変物質１２６は印刷されたアンテナ部分１６２，１６４，１６６，１６８と接触する。この構成において、アンテナ部分１６２，１６４，１６６，１６８のいずれか一つの上の静電蓄積は、ダイ１５２が放電によって傷つく前に他のアンテナ部分１６２，１６４，１６６，１６８の間で分布及び均一化される。上で議論したように、各アンテナ部分１６２，１６４，１６６，１６８上に均一化された電荷は、容量結合され、アースへ放電されうる。
【００３２】
図９は、高速グラフィックアート印刷工程で効果的に集積されうる構造に、非接触アレー処理でチップ１１２が取り付けられた無線ＩＣデバイスのもう一つの実施形態を示している。例えば、チップ１１２は、第１及び第２リード線１４０，１４２の間に堆積された導体接着剤ドット１４４を用いて、第１及び第２リード線１４０，１４２に固定される。第１及び第２リード線１４０，１４２は、導体接着剤１４４及びシリコンチップ１１２が適用されることを可能にするため、ストラップまたはテープ１４６及び巻き付けられたオープンリール上で製造されうる。導体接着剤１４４は例えば、自己硬化物質のような電圧可変物質でありうることが理解されるだろう。このようにして、チップ１１２は、電圧可変物質を経てリード線１４０，１４２で封止され、支えられ、そうでなければ取り付けられる。結果として生じるチップ及びリード線の集合体は、テープ１４６から取り除かれ、及び、例えば電圧可変物質１２６を用いることにより、例えばパッド１２２，１２４に伝導的に固定されてもよい。
【００３３】
電圧可変物質の要素は、マトリクス、または、粘着性または他の有機型物質及び導電体金属のような充填剤（ｆｉｌｌｅｒ）のような物質の大部分、を含んでいてもよい。図１０は、粘着性マトリクス９２が導体タングステン粒子９６（平均サイズは約１００ｎｍ（ナノメートル））を取り囲む物質９０を描いている。粒子のいくらかは縦横比を有している。つまり、すなわち、一つの次元は他の二つの次元よりも長さが長い。粒子の縦横比は異方性電気特性もたらす。すなわち前記物質は一つの次元が他の次元と比べてより伝導する。
【００３４】
本実施例において、前記物質は導体粒子の長軸方向、すなわち図１０において上から下よりも右から左でより電気を導く。前記物質が塗布または印刷の間で流入し、粒子が好ましい方向に整列する場合、異方性は強化されるだろう。この場合には、伝導のための好ましい方向はＺ方向、すなわち、無線ＩＣデバイスのアンテナまたはパッドと、シリコンチップまたは集積回路部分、の間で導電が望まれる。そのようなＺ方向の導電性は、アンテナまたはパッドとチップの間に電圧可変物質の薄い層を用いることによって促進されうる。あるいは、静電放電が助長されるギャップ内に低導電性電圧可変物質、そして該低導電物質の上及びアンテナまたはパッドとチップの間により導電的な物質、を有する異なる物質が用いられてもよい。例えば、マットまたはポリマーを適所に固定するため、そして、アンテナ及び無線ＩＣチップの間にいくらか導電体、または他の装置では他の導電体、を提供するために粘着性ペーストの電圧可変物質の層が用いられうる一方で、上で議論された繊維またはポリマーが、静電放電に対する防護を提供するためにギャップ内で挟まれうる。
【００３５】
このような防護システムの例は図１１に示される。静電放電システム１７０は、重合または合成基板のような、回路基板１７１を含んでいる。基板１７１は、無線ＩＣアンテナの一部であっても、電気回路の他の部分であってもよい導体１７２，１７３、を含んでいる。第１電圧可変物質１７７は導体間のギャップ１７６内に配置されうる。物質１７７は上で議論されたようにガラスまたはポリマーであり、第２電圧可変物質１７４の層間に挟まれている。第２電圧可変物質１７４は特定の充填剤を有する粘着性、液体、またはペースト型の物質でありうる。物質１７４はギャップ１７６の残りを満たし、導体１７２、１７３の頂部を非常に薄い層１７５（通常の動作において導体１７２，１７３と電気素子１７９の間で電気伝導が起こるほど十分に薄い）で覆ってもよい。いくつかの実施形態において、追加の導体要素１７８ａ，１７８ｂは、薄層１７５と電子デバイス１７９の間に配置されてもよい。標準状態の下、電力または信号は、導体１７２、第１要素１７８ａ、及び素子１７９の間、及び独立して、素子１７９、第２要素１７８ｂ、及び第２導体１７３の間、で伝導する。静電放電事象が発生するとき、異方性特性で帯電を放電するために、第１電圧可変物質１７７及び第２電圧物質１７４はギャップ１７６を交差して伝導する。
【００３６】
ここで述べられた現在好ましい実施形態に対する様々な変形や修正は当業者に対して明らかであることを理解すべきである。そのような変形や修正は所望の利点を減少させることなく、及び本発明の精神及び範囲から逸脱することなくなされうる。そのような変形や修正は本願クレームによって保護されることを意味している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】周知の無線ＩＣタグシステム。
【図２】本願の開示の教示に従って構成された無線ＩＣデバイスの一つの実施例。
【図３】図２で示された無線ＩＣデバイスの分解図。
【図４】図３で示された区切り線ＩＩＩ‐ＩＩＩに沿った、もう一つの実施形態の無線ＩＣデバイスの断面図。
【図５】図３で示された区切り線ＩＩＩ‐ＩＩＩに沿った、もう一つの実施形態の無線ＩＣデバイスの断面図。
【図６Ａ】図５の付記Ｖで示されるような無線ＩＣデバイスの接続部の拡大断面図。
【図６Ｂ】図５の付記Ｖで示されるような無線ＩＣデバイスの接続部の拡大断面図。
【図７】図３で示される区切り線ＩＩＩ‐ＩＩＩに沿った、もう一つの実施形態の無線ＩＣデバイスの断面図。
【図８Ａ】本願の開示の教示に従って構成された無線ＩＣデバイスのもう一つの実施形態。
【図８Ｂ】本願の開示の教示に従って構成された無線ＩＣデバイスのもう一つの実施形態。
【図９】本願の開示の教示に従って構成された無線ＩＣデバイスを用いたチップアッセンブリの実施形態。
【図１０】静電放電制御システムの実施形態における電圧可変物質に存在しうる異方性。
【図１１】電気素子を保護するために異方性を利用するもう一つの静電放電抑制システム。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１００    無線ＩＣタグ
１２、１０８    アンテナ
１４    チップ
５０    読取機
５２    プロセッサ
５４    電源
５６    送受信機
９０    物質
９２    粘着性マトリクス
９６    導体タングステン粒子
１０２    マルチパネル基板
１０４    ツーリングホールまたは基準
１０６    単一パネル
１１０    接着層
１１２    シリコンチップ
１１４    第１アンテナ部分
１１６    第２アンテナ部分
１１８    第１回路線
１２０    第２回路線
１２２、１２４    パッド
１２６    電圧可変物質
１２８    ギャップ
１３０    ラベル層
１３２    製品情報
１３４    ロゴ
１３６    導体素子
１３６’    はんだボール
１３６’’    金バンプ
１３８    等方性導電接着剤
１４０    第１リード線
１４２    第２リード線
１４４    導体接着剤
１５０    無線ＩＣタグ
１５２    ダイ
１５４、１５６、１５８、１６０    接触バンプ
１６２、１６４、１６６、１６８    アンテナ部分
１７０    静電放電システム
１７１    回路基板
１７２、１７３    導体
１７４    物質
１７５    薄い層
１７６    ギャップ
１７７    第１電圧可変物質
１７８ａ    導体素子
１７８ｂ    導体素子
１７９    電気素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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