(57)【要約】【課題】  薄型のＩＣチップを振動整列可能にし、ＲＦＩＤタグの製造効率を向上させる。【解決手段】  薄型のICチップを振動整列マスクによって整列させ、一括搭載することで高速にRFIDタグを製造する。この際、振動整列マスクはヒータによって加熱されることで水分吸着を減らしてあり、薄型ICであっても強い振動加速度を印加しなくても整列が可能である。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に電気回路を備え、当該半導体基板の一主面及び他方の主面にそれぞれ接合電極を備えた回路チップを準備するチップ準備工程と、
準備した複数の前記回路チップを、揺動整列装置上で揺らしながら吸着することで、複数の所定の位置に前記回路チップを整列させてそれぞれ吸着する揺動整列工程と、
第一及び第二のアンテナを備えたベース部材を複数準備し、前記回路チップが吸着された所定の位置に対応したそれぞれの位置に当該複数のベース部材をステージ上に並べるベース部材準備工程と、
前記揺動整列装置を、前記回路チップを吸着した側を下側にして、前記ベース部材を並べたステージの上に移動させ、前記吸着を終了し前記複数の回路チップをそれぞれ前記複数のベース部材の前記第一のアンテナに導通可能な第一の導電部材上に載置する回路チップ載置工程と、
前記回路チップの前記ベース部材側を向く主面の接合電極と前記第一の導電部材とを導通可能に接合する第一の接合工程と、
前記回路チップの前記ベース部材と反対側を向く主面の接合電極と前記第二のアンテナに導通可能な第二の導電部材とを導通可能に接合する第二の接合工程とを含むＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記回路チップは、前記一主面の接合電極と、前記他方の主面の接合部材とは、極性が同一となる回路構成であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記所定の位置に第一の開口部を備え、
前記第一の開口部内で前記回路チップを吸着することを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記揺動整列装置は、
前記第一の開口部を有する第一のマスク層と、
前記第一のマスク層の下側に形成され、前記第一の開口部の直下に形成された第二の開口部とを有する第二のマスク層とを備え、
前記第二の開口部を通して、前記第一の開口部内の前記回路チップを減圧吸着することを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記第一の開口部は、前記回路チップの面方向の外接円よりも大きく、
前記第二の開口部は、前記回路チップの面方向の内接円よりも小さいことを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記第一の開口部の直径は、前記回路チップの外接円の１．０５〜１．５倍であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項７】
請求項５において、
前記第二の開口部の直径は、前記回路チップの内接円の０．２〜０．９５倍であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項８】
請求項３において、
前記第一の開口部の深さは、前記回路チップの厚さの０．９〜１．１倍であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項９】
請求項１において、
前記揺動整列工程では、前記揺動整列装置または前記回路チップを加熱することを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記加熱は、前記揺動整列装置のマスク層の裏面に備えられたヒータにより行うことを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項１１】
請求項９において、
前記加熱は、熱風加熱であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項１２】
請求項９において、
前記加熱は、赤外線加熱であることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項１３】
請求項１において、
前記揺動整列工程では、乾燥空気または乾燥不活性ガスを吸入することを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はRFIDタグの製造プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置は、Si等のウェハに回路を形成し、これを縦横に砥石切断するダイシングと呼ばれる方法で回路チップに個片化され、これを外部回路と接続する実装工程を経て完成される。このとき、例えば特許文献１のように半導体装置を振動フィードして整列させる。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−９６９１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１のように、ダイオードなどの一部のディスクリート半導体を除き、ICチップなどの半導体装置を振動フィードすることは困難であった。これは、静電気防止の観点から半導体組立ラインは加湿管理されており、振動整列を試みると半導体装置が治工具に付着しやすい。特に半導体装置として薄型ICチップを用いるRFID（Radio Frequency IDentification）タグの製造において顕著である。振動整列に用いる振動の加速度を高めれば、付着は回避できるが、振動の衝撃が大きく、繊細なＩＣチップにダメージを与える。
【０００５】
従来の振動フィードや振動整列技術で用いる技術では、特に薄型のＩＣチップが必要なＲＦＩＤタグの製造において、ＩＣチップの厚さが薄いために表面積に比して質量が軽微であり、ＩＣチップ同士や、整列マスクなどの治具部材表面にＩＣチップが付着しやすい。このため、一般にはダイオードなどの製造条件に比して大きな振動加速度を与えないと安定な整列が出来ない。しかしこの方法では振動か速度が大きくなるため、ＩＣチップ同士の衝突や整列マスクなどの治具部材との摩擦でＩＣチップにダメージが与えられ、実用的ではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、RFIDタグのＩＣチップの表裏面及び角度調整を不要としたＲＦＩＤタグの製造方法を提供する。
【０００７】
上記製造方法の提供に当たっては、これらのＩＣチップ同士もしくは治具部材とＩＣチップとの付着が環境下における湿度の影響による吸着水の効果であることを見出し、整列マスクなどの治具部材を加熱する事でこれらの吸着水の脱離を行い、微小な加速度でＩＣチップの振動整列や振動フィードを実現することによって、振動の衝撃や相互の衝突により破損する恐れを軽減した。
【０００８】
または振動整列部材を乾燥空気もしくは乾燥不活性ガスで充填した槽内に配置し、振動整列部材が吸着水を帯びる程度を軽減し、微小な加速度でＩＣチップの振動整列や振動フィードを実現することによって、振動の衝撃や相互の衝突により破損する恐れを軽減した。  また、RFIDタグのＩＣチップの外部接続方法を表裏面に各１個設けた接合端子による接合方法をとるか、ＩＣチップの表面に設けたアンテナによる電磁結合による非接触式接合による接合方法とすることで、ＩＣチップの表裏および面内の回転角に依存せずに接合が実現できる構造とし、ＩＣチップの角度調整を不要とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に寄れば、RFIDタグに用いるICチップであっても、一括して振動整列によりアンテナ搭載が可能となり、多数一括搭載によって製造コストを低減できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態が適用された半導体製造方法について、図１から図６を用いて説明する。
【００１２】
図１は本発明の適用されたRF-ID回路装置の外観斜視図であり、図１（ａ）に全体、図１（ｂ）に回路チップ１周辺の詳細図を示した。回路チップ１は表裏をアンテナ２１およびアンテナ２２に接続されており、外部からの電波を受信しそこから電力を得つつ、外部に信号電波を返すことで、外部との交信を実現し情報交換を行う。この回路チップ１は方形のシリコン基板（半導体基板）１０上に形成した電気回路（図示せず）と、シリコン基板１０基板の表面及び裏面に形成した円形の接合電極１１及び１２からなる。接合電極１１、１２は金メッキにより表面を保護した回路電極であり、アルミ箔から構成されるアンテナ２１、２２とは異方性導電層２５ａを有する接合フィルム２５および異方性導電層２２ａにより接合されている。アンテナ２１およびアンテナ２２はベースフィルム（ベース部材）２３上に形成されており回路チップ１と接合フィルム２５を上層保護フィルムによって覆う（図１（ｂ）では省略してある）ことで保護を実現している。
【００１３】
ここで回路チップ１は表裏両者に接合電極１１、１２を有し、電気回路はチップ表裏の差異による極性の差を有しない回路構成となっているため、回路チップ１は図１とは表裏反対向きに搭載接合されてもなんら不都合は無い。
【００１４】
以下にこのRF-ID回路装置の製造方法を順を追って説明する。図２に示すように、シリコン基板１０上に電気回路及び接合電極１１，１２が形成され、有機溶剤による洗浄が終了し、乾燥工程、異物ふるいだし工程を経た回路チップ１は、散布装置５０に移される。散布装置５０は平板状パーツフィーダであり、底面５１が傾斜した平板、傾斜方向に振動することで回路チップ１を分散させつつ、扉５２方向に進行させる。ここで、扉５２を解放すると、回路チップ１は揺動整列装置６０上のマスク枠６１内部落下する。散布装置５０の機能により、回路チップ１は図２の奥行き方向に概略均一な分散性を持って落下する。この後、揺動整列装置６０を傾斜させ、紙面に直角方向に微振動を与えつつ、傾斜角度を変えることで、回路チップ１が整列マスク枠６１の全面に広がる。
【００１５】
ここで図３から４に示すように整列マスク６１は整列ベース６０１上にメタルマスク６１１が張られている。メタルマスク６１１は、マスク枠６２と反対側（上側）から、回路チップ１の平面方向の外接円直径よりわずかに大きな直径の第１の開口部６１１ｄを有し、厚さが回路チップ１と同じ第１のメタルマスク６１１ａと、回路チップ１の内接円より小さな第２の開口部６１１ｅを前記第１の開口部６１１ｄの直下に有する第２のメタルマスク６１１ｂと、薄板状で軟弱なメタルマスク６１１ａおよび６１１ｂを補強し剛性を高め、第１及び第２の開口部６１１ｅに連通する第２の開口部６１１ｆを有する厚板部材６１１ｃを接合して備える。回路チップ１の面方向の形状は、正方形または長方形などの方形であることが多い。第１のメタルマスク６１１ａの開口部は回路チップ１の形状の外接円より大きくないと整列が出来ないが、大きすぎると複数の回路チップ１が開口部に入るため、開口部直径は回路チップ１の外接円の１．０５倍から１．５倍程度が適切であり、望ましくは１．１倍とすることが好ましい。このときメタルマスク６１１aの厚さ（すなわち第一の開口部の深さ）は、回路チップ１と同程度とすると、整列が終わった回路チップ１が開口部から突出したり、一つの開口部に２個の回路チップ１が落下する問題が生じにくい。このためメタルマスク６１１ａの厚さは回路チップ１の０．９倍から１．１倍、望ましくは０．９５倍から１．０５倍とすることが好ましい。
【００１６】
また、メタルマスク６１１ｂの開口部直径は、回路チップ１の内接円より大きいと、チップ整列後も真空吸着圧がもれるため、内接円より小さい必要がある。またメタルマスク６１１aとメタルマスク６１１ｂの位置あわせ精度が不十分の場合、両者の開口部がずれて回路チップ１がメタルマスク６１１ｂの開口部を塞ぎきれない恐れがある。一方開口部が小さすぎる場合は吸着力の不足を生じ、開口部により整列した回路チップ１が脱落する恐れがある。このため、メタルマスク６１１ｂの開口部は回路チップ１の内接円の０．２倍から０．９５倍、望ましくは０．７倍の開口部を有することが好ましい。
【００１７】
ここでは回路チップ１の厚さを最新のＲＦＩＤタグで必要とする５０マイクロメートルとしたので、メタルマスク６１１ａの厚さも５０マイクロメートルとしており、チップサイズを０．５ｍｍ角としたことからメタルマスク６１１ｂの開口部の直径は０．３ｍｍとした。メタルマスク６１１ｂの厚さは開口部の直径と同程度とすることが、加工上有利あるので、メタルマスク６１１ａとメタルマスク６１１ｂは裏面から厚板状のメタルマスク６１１ｃで補強してある。メタルマスク６１１ｃは複数の開口部を跨って開口させることも可能であり、微細加工が必要な程度が軽減されており厚板を用いることが出来る。
メタルマスク６１１は整列ベース６０１の裏面に設けたヒータ６０３によって摂氏８０度に加熱されており、整列マスク６１１やマスク枠６１２、回路チップ１の表面の水分吸着は最小限としている。なおヒータ６０３は必ずしも吸着ベース６０１の裏面に設ける必要はなく、例えば図６に示すように、吸着ベース６０１の周辺に設けることも可能である。
【００１８】
十分多数の回路チップ１が散布装置５０からメタルマスク６１１上に供給され、振動によりメタルマスク６１１の第１の開口部６１１ｄに順次回路チップ１が落下する。メタルマスク６１１と整列ベース６０１の隙間６０２を減圧しながら振動と揺動を行う。このため一個のメタルマスク６１１ａの開口部に、最初の回路チップ１が落下すると、メタルマスク６１１ｂの開口部で減圧吸引されて安定する。
【００１９】
揺動整列装置６０の揺動と振動を継続すると、メタルマスク６１１上の回路チップ１は徐々に開口部に落下してゆき、定常状態に達する。回路チップ１の供給量が十分であれば、第１の開口部６１１ｄの位置すなわちアンテナシート２２の搭載位置にはすべて回路チップ１が搭載された状態になる。
【００２０】
この後、図４に示すようにマスク６１を傾斜させて振動させると、余分な回路チップ１は図４の右側に集まる。さらに傾斜させると図５に示すように余分な回路チップ１はマスク枠６１２とマスクポケット６１２ａにとらえられ、整列済みの回路チップ１が整列マスク６１１に吸着固定されたまま反転する。その後、アンテナ２１、２２を成形済みのベースフィルム２３を整列配置させたステージ７０１上に、反転させた揺動整列装置６０を載せる。このとき、第１のメタルマスク６１１ａの第１の開口部６１１ｄがベースフィルム２３上の回路チップ１を搭載するべき位置に対応するように、ベースフィルム２３を並べておく。その後、減圧吸着を終了すると、回路チップ１は一斉にベースフィルム２３上のアンテナ２１の上に用意された異方性導電層２２ａに乗り、下側面に形成された回路チップ１の接合電極１１と接触する。この後、接合電極１１とは反対面に形成された接合電極１２上に、第二のアンテナ２２に導通可能な接合フィルム２５を配置し、全体を加熱加圧することで、接合電極１１と異方性導電層２２ａ、及び接合電極１２と接合フィルム２５とが導電可能に接合され、回路チップ１上の電気回路と両アンテナ２１、２２とが導通可能になりRFIDタグが得られる。
【００２１】
ここで、揺動整列装置６０では、回路チップ１の表面裏面の方向の制御は考慮していない。これは、回路チップ１のチップ表裏の接合電極の差異による極性（性質）の差異を有しない回路構成としているため、接合電極１１、１２をどちらのアンテナ２１，２２に接合してもＲＦＩＤタグとして正常に機能するからである。また、第一の開口部が円形であるため、回路チップ１の平面方向での向きの制御も考慮していない。これは、回路チップ１の回転角に関わらず、接合電極１１，１２と異方性導電層２２ａ、接合フィルム２５とを接合できるようにしてあるためである。開口部が円形であると、振動及び揺動によって回路チップが開口部に落ちて吸着されるまでの時間が短くなるという効果がある。従って、回路チップ１をベースフィルム２３上に整列配置した状態で表面裏面、面内の回転方向を制御しなくても、RFIDタグを製造可能になる。
【００２２】
なお、本実施例の製造方法は、回路チップ１の表裏の電極１２による接合により動作するRFIDタグを例に用いて説明したが、図１０に示すように、RFIDタグのアンテナと回路チップ１の接続を回路チップ１の回路１１の一部に設けたアンテナによる電磁結合で行うRFIDでも同様に使用できる。また、図１０に示したようにこの際回路チップ１が円形の形状であると、シリコンチップ相互の衝突の衝撃が軽減できるため、一層のダメージ軽減が期待できる。
【実施例２】
【００２３】
第１の実施例では、整列マスク６１１やマスク枠６１２、シリコンチップ１０の水分吸着を最小限するために整列マスク６１１近傍のヒータ６０３を用いたが、図７に示すように加熱空気を熱風発生器６０３ｂで吹き付けることや、図８に示すように加熱ランプ６０３ｄにより赤外線を照射することでも同様の機能が期待できる。この場合、既存の振動整列装置の改良を最小限の改造で実現できる利点がある。加熱手段以外は、実施例１と同じであり、説明を省略する。
【実施例３】
【００２４】
さらには図９に示すように、整列マスク６１１やマスク枠６１２、シリコンチップ１０を気密槽８０１内部に設け、内部をガス供給装置８０３から乾燥空気もしくは乾燥窒素や乾燥アルゴンガスなどの乾燥不活性ガスを供給して充填し、整列を完了させた後、気密扉８０２から出すことによっても実現が可能である。この実施例では、シリコンチップ１０の回路１１が加熱に弱い場合でも劣化が少ない利点がある。乾燥手段以外は、実施例１と同じであり、説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明に寄れば、薄型のICチップを高速で廉価な振動整列装置を用いて一括搭載可能となるため、低コストでRFIDタグを製造できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるRFID素子の外観斜視図および部分断面図である。
【図２】本発明のRFIDタグの製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明のRFIDタグの製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明のRFIDタグの製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明のRFIDタグの製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明のRFIDタグの製造工程における別の実施例を示す図である。
【図７】本発明のRFIDタグの製造工程における別の実施例を示す図である。
【図８】本発明のRFIDタグの製造工程における別の実施例を示す図である。
【図９】本発明のRFIDタグの製造工程における別の実施例を示す図である。
【図１０】本発明による別種類のRFID素子の外観斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１．．．回路チップ。２１，２２．．．アンテナ。２３．．．ベースフィルム。２５．．．接合フィルム。２５ａ．．．異方性導電層。１０．．．シリコン基板。１１．．．電気回路。１２．．．電極。１００．．．ウェハ。５０．．．散布装置。６０．．．振動整列装置。６１．．．整列マスク。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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