ワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法
【課題】ＲＦＩＤタグインレットにおいて半導体チップの接続用バンプに直接ワイヤアンテナを接合する場合に、ワイヤを接続用バンプに押し付け接合する際に、ワイヤアンテナのメタルが円筒形状であるために電極バンプからずれやすいという問題があった。
【解決手段】少なくとも、半導体チップに形成された接続用バンプと接合するワイヤアンテナの端部に、予め平行平面部分を形成する工程、及び前記平行平面部分の一方の平面と前記半導体チップの接続用バンプとを接触させた上で、接続用バンプとワイヤアンテナを接合する工程を、有することを特徴とするワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法。
【解決手段】少なくとも、半導体チップに形成された接続用バンプと接合するワイヤアンテナの端部に、予め平行平面部分を形成する工程、及び前記平行平面部分の一方の平面と前記半導体チップの接続用バンプとを接触させた上で、接続用バンプとワイヤアンテナを接合する工程を、有することを特徴とするワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信頼性の高い無線通信が可能なＲＦＩＤタグインレットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁場の交流磁界成分に基づく電磁誘導を利用して、物品等の識別管理を行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムによる物品管理方式が、多くの分野で活用されている。従来から多用されてきたバーコード管理に比べて、格納できるデータ量が多く、データの書き換え及び追加が可能な点で優れている。このＲＦＩＤ管理方式では、ＲＦＩＤタグと呼ばれるトランスポンダと、これと機能上の対をなすリーダライタとを基本的な構成要素としており、ＲＦＩＤタグ自体は、半導体チップとこれに接続されたループ状アンテナから構成されている。
【０００３】
半導体チップは、リーダライタ間の無線通信制御とメモリー内のデータ管理を担い、一方、ループ状アンテナには、リーダライタからの交流磁界によってアンテナに誘導される電力を半導体チップに供給する役割とデータを送受信するという機能がある。
【０００４】
上記基本構成を有するＲＦＩＤタグは、適用される用途に応じて種々の形状の物体内部に埋設して使用されており、例えば、シート状、カード状、コイン状などの平面形状、あるいは球状、キーホルダー状などの立体的形状のものまである。
【０００５】
上記平面状ＲＦＩＤタグの構造の一例を図２に示した。これはタック紙１１／ＲＦＩＤタグインレット１３／両面テープ１７／セパレート紙１８の積層構成であり、被貼付物品へ貼着するための両面テープ１７を保護するセパレート紙１８を剥離してから被貼付物品に貼着して使用する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ループ状アンテナ１５の製造方法については、支持体としてのインレット基材１４上に銅、アルミニウム、金等の金属箔を貼り付けフォトリソグラフィー法を用いてエッチングによりアンテナパターンを形成する方法、あるいは前記金属の被覆金属線（以下、メタルワイヤもしくはワイヤアンテナとも記す）を用いる方法がある。後者にあっては、メタルワイヤを直接インレット基材１４上にループ状に配置する方法、あるいは、図1に模式的に示すようにループ状に曲げたメタルワイヤ１の両端部を半導体チップ２の接続用端子に接続し、そのまま熱可塑性樹脂で全体を封止する場合もある。
【０００７】
ワイヤアンテナ１、１５と半導体チップ２、１６を電気的に接続する場合、半導体チップと直接に接続をとるのではなく、外部接続用端子を備えるリードフレーム上に半導体チップを載置し、該接続用端子の一方と半導体チップをワイヤーボンディングで接続し、他方の接続端子をアンテナ接続用端子とした所謂半導体モジュールを使用することがある。半導体モジュールのアンテナ接続端子とワイヤアンテナとを熱圧接法もしくは半田付け等により接合し、ＲＦＩＤタグインレットを得ている。
【特許文献１】特開２００２−３４２７２８号公報
【特許文献２】特開２００１−３１９９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記のように半導体チップをモジュール化したものを用いる場合には、ＲＦＩ
Ｄタグのサイズが大きく厚くなることあるいはモジュール加工のためにコストが高くなる等の問題がある。そのため、半導体チップ上の接続用バンプにワイヤアンテナを直接に熱圧接する技術が検討されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
ところが、半導体チップの接続用バンプに直接ワイヤアンテナを接合する場合にあっては、ワイヤアンテナ４の端子部分を接続用バンプ３（図１の部分拡大図を参照）に押し付けた際に、ワイヤアンテナの導線が円筒形状であるために接続用バンプ３から位置ずれしやすいという問題があった。また、リードフレームの端子のように面積に余裕のある電極と接合する場合に比べ、半導体チップ２に形成される接続用バンプ３のサイズは微小であるため、メタルワイヤ４と接続用バンプ３の位置合わせに高精度が必要であり、数μｍの誤差しか許されず従来の円筒導線では正確な位置合わせが難しいという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の課題とするところは、熱圧接法を用いて半導体チップの接続用バンプとワイヤアンテナを直接に接合する際に効果を発揮するような、接続用バンプとワイヤアンテナ端部との位置合わせを容易としかつ位置ずれを低減する接合技術の開発である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、この課題に鑑みてなされたもので、請求項１の発明は、少なくとも、半導体チップに形成された接続用バンプと接合するワイヤアンテナの端部に、予め平行平面部分を形成する工程、及び前記平行平面部分の一方の平面と前記半導体チップの接続用バンプとを接触させた上で、接続用バンプとワイヤアンテナを接合する工程を、有することを特徴とするワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法である。
【００１２】
かかる形状であると、ワイヤアンテナが接続用バンプの上で移動しにくく、且つ、接触面積が増えるので、位置合わせと接合が容易に行える。
【００１３】
請求項２の発明は、前記ワイヤアンテナの端部に平行平面部分を形成する手段が圧延加工であることを特徴とする請求項１記載のワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法である。
【００１４】
請求項３の発明は、前記ワイヤアンテナの端部に平行平面部分を形成する際に、熱を加えることを特徴とする上記に記載のワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法である。
【００１５】
加熱することによって、ワイヤアンテナの中心導線を被覆する絶縁皮膜及び融着皮膜であって電気的接続に不要な材料を除去することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体チップの接続用バンプとワイヤアンテナを接合する際、両者の平面同士が対向するため上部側から圧力が加わっても位置ずれが発生しにくく、また接合面積も増えるため接合部分の信頼性が向上する。また、ワイヤアンテナの端部に扁平な平行平面部分を形成する際に、加熱して加圧することで同時にワイヤアンテナの絶縁用皮膜と保護用皮膜が除去され芯だしが容易になされるので作業工程が合理化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態の一例を図面１及び図面２を用いて説明する。
【００１８】
ＲＦＩＤタグ１０に使用するインレット基材１４としては、帯状のＰＥＴ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ナイロン等を使用し、厚みは２０〜２００μｍ程度とする。このインレット基材１４に対し、半導体チップ及び該チップと接続するワイヤア
ンテナ１を敷設する。ワイヤアンテナの外形形状は図１に示した。両端をループの内側に引き出して半導体チップ１６の接続用バンプ３と接合させる。但し、必ずしもインレット基材を使用する必要はなく、用途によっては、ワイヤアンテナ１と半導体チップ２を接続したものを熱可塑性樹脂で直接被覆して使用することも可能である。
【００１９】
半導体チップ２はザグリ加工でインレット基板１４に形成した浅い凹部（図示せず）に収容して接着して固定する。ワイヤアンテナ１もザグリ加工により円形状に形成した凹部に収容するか、インレット基材に熱融着して固定する。いずれにしても、ワイヤアンテナ端部４と半導体チップ２の接続用バンプ３は面一になるようにワイヤアンテナと半導体チップの位置を調整する。
【００２０】
ワイヤアンテナ１には銅線を絶縁皮膜と融着皮膜で被覆された０．１ｍｍ徑のものを使用した。導線としては、鉄及びその合金、アルミニウム及びその合金、金及びその合金等も使用できる。銅線を覆う絶縁皮膜はポリウレタン製、融着皮膜はポリアミド製であった。
【００２１】
半導体チップ２の接続用バンプ３の表面処理は、電解めっき法によるＮｉ（７μｍ）／Ａｕ（１μｍ）の２層構成とし、半田接合を採用する場合はその上に半田皮膜を形成した。
【００２２】
ワイヤアンテナ１の端部を扁平にする圧延加工法については、先ずメタルワイヤを所望の長さに断裁し、その後一方の端子部分をＳＵＳ材料からなる圧延部を上下に備えるハンドプレス装置の圧延部にセットし、ストロークを制限しながら押し付けることで行った。他方の端子についても同様の手順で平行平面部分を形成した。扁平部分の長さと幅は、半導体チップの接続バンプに対応するように圧延するのが望ましい。さらに、加圧時に熱を加えることでワイヤを被覆する絶縁樹脂を同時に溶融して除去した。圧延方法に関しては金属の再結晶温度以上で圧延する上記の熱間圧延、常温で圧延する冷間圧延のいずれも可能であるが、本実施例のように絶縁皮膜を除去する場合には前者が好ましい。
【００２３】
ワイヤアンテナの端部４と半導体チップの接続用バンプ３との接合は、両者を位置合わせをした上で熱圧接法を用いて行った。熱圧接法とは接合部分を電極で挟みつけた状態で、電極間に通電し電極自体が発生するジュール熱で接合する技術である。また半田付け法も可能である。いずれにしても平面同士が対向しているので容易に熱圧接及び半田付けが可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ワイヤアンテナの形状とワイヤアンテナ端部と半導体チップの接続バンプの接続部分を模式的に説明する平面視の図。
【図２】ＲＦＩＤタグの構成を模式的に説明する分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・・ワイヤアンテナ
２・・・・半導体チップ
３・・・・接続用バンプ
４・・・・ワイヤアンテナ端部
１０・・・・ＲＦＩＤタグ
１１・・・・タック紙
１２・・・・粘着剤
１３・・・・ＲＦＩＤタグインレット
１４・・・・インレット基材
１５・・・・アンテナパターン
１６・・・・半導体チップ
１７・・・・セパレート紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信頼性の高い無線通信が可能なＲＦＩＤタグインレットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁場の交流磁界成分に基づく電磁誘導を利用して、物品等の識別管理を行うＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムによる物品管理方式が、多くの分野で活用されている。従来から多用されてきたバーコード管理に比べて、格納できるデータ量が多く、データの書き換え及び追加が可能な点で優れている。このＲＦＩＤ管理方式では、ＲＦＩＤタグと呼ばれるトランスポンダと、これと機能上の対をなすリーダライタとを基本的な構成要素としており、ＲＦＩＤタグ自体は、半導体チップとこれに接続されたループ状アンテナから構成されている。
【０００３】
半導体チップは、リーダライタ間の無線通信制御とメモリー内のデータ管理を担い、一方、ループ状アンテナには、リーダライタからの交流磁界によってアンテナに誘導される電力を半導体チップに供給する役割とデータを送受信するという機能がある。
【０００４】
上記基本構成を有するＲＦＩＤタグは、適用される用途に応じて種々の形状の物体内部に埋設して使用されており、例えば、シート状、カード状、コイン状などの平面形状、あるいは球状、キーホルダー状などの立体的形状のものまである。
【０００５】
上記平面状ＲＦＩＤタグの構造の一例を図２に示した。これはタック紙１１／ＲＦＩＤタグインレット１３／両面テープ１７／セパレート紙１８の積層構成であり、被貼付物品へ貼着するための両面テープ１７を保護するセパレート紙１８を剥離してから被貼付物品に貼着して使用する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ループ状アンテナ１５の製造方法については、支持体としてのインレット基材１４上に銅、アルミニウム、金等の金属箔を貼り付けフォトリソグラフィー法を用いてエッチングによりアンテナパターンを形成する方法、あるいは前記金属の被覆金属線（以下、メタルワイヤもしくはワイヤアンテナとも記す）を用いる方法がある。後者にあっては、メタルワイヤを直接インレット基材１４上にループ状に配置する方法、あるいは、図1に模式的に示すようにループ状に曲げたメタルワイヤ１の両端部を半導体チップ２の接続用端子に接続し、そのまま熱可塑性樹脂で全体を封止する場合もある。
【０００７】
ワイヤアンテナ１、１５と半導体チップ２、１６を電気的に接続する場合、半導体チップと直接に接続をとるのではなく、外部接続用端子を備えるリードフレーム上に半導体チップを載置し、該接続用端子の一方と半導体チップをワイヤーボンディングで接続し、他方の接続端子をアンテナ接続用端子とした所謂半導体モジュールを使用することがある。半導体モジュールのアンテナ接続端子とワイヤアンテナとを熱圧接法もしくは半田付け等により接合し、ＲＦＩＤタグインレットを得ている。
【特許文献１】特開２００２−３４２７２８号公報
【特許文献２】特開２００１−３１９９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記のように半導体チップをモジュール化したものを用いる場合には、ＲＦＩ
Ｄタグのサイズが大きく厚くなることあるいはモジュール加工のためにコストが高くなる等の問題がある。そのため、半導体チップ上の接続用バンプにワイヤアンテナを直接に熱圧接する技術が検討されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
ところが、半導体チップの接続用バンプに直接ワイヤアンテナを接合する場合にあっては、ワイヤアンテナ４の端子部分を接続用バンプ３（図１の部分拡大図を参照）に押し付けた際に、ワイヤアンテナの導線が円筒形状であるために接続用バンプ３から位置ずれしやすいという問題があった。また、リードフレームの端子のように面積に余裕のある電極と接合する場合に比べ、半導体チップ２に形成される接続用バンプ３のサイズは微小であるため、メタルワイヤ４と接続用バンプ３の位置合わせに高精度が必要であり、数μｍの誤差しか許されず従来の円筒導線では正確な位置合わせが難しいという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の課題とするところは、熱圧接法を用いて半導体チップの接続用バンプとワイヤアンテナを直接に接合する際に効果を発揮するような、接続用バンプとワイヤアンテナ端部との位置合わせを容易としかつ位置ずれを低減する接合技術の開発である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、この課題に鑑みてなされたもので、請求項１の発明は、少なくとも、半導体チップに形成された接続用バンプと接合するワイヤアンテナの端部に、予め平行平面部分を形成する工程、及び前記平行平面部分の一方の平面と前記半導体チップの接続用バンプとを接触させた上で、接続用バンプとワイヤアンテナを接合する工程を、有することを特徴とするワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法である。
【００１２】
かかる形状であると、ワイヤアンテナが接続用バンプの上で移動しにくく、且つ、接触面積が増えるので、位置合わせと接合が容易に行える。
【００１３】
請求項２の発明は、前記ワイヤアンテナの端部に平行平面部分を形成する手段が圧延加工であることを特徴とする請求項１記載のワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法である。
【００１４】
請求項３の発明は、前記ワイヤアンテナの端部に平行平面部分を形成する際に、熱を加えることを特徴とする上記に記載のワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法である。
【００１５】
加熱することによって、ワイヤアンテナの中心導線を被覆する絶縁皮膜及び融着皮膜であって電気的接続に不要な材料を除去することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体チップの接続用バンプとワイヤアンテナを接合する際、両者の平面同士が対向するため上部側から圧力が加わっても位置ずれが発生しにくく、また接合面積も増えるため接合部分の信頼性が向上する。また、ワイヤアンテナの端部に扁平な平行平面部分を形成する際に、加熱して加圧することで同時にワイヤアンテナの絶縁用皮膜と保護用皮膜が除去され芯だしが容易になされるので作業工程が合理化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態の一例を図面１及び図面２を用いて説明する。
【００１８】
ＲＦＩＤタグ１０に使用するインレット基材１４としては、帯状のＰＥＴ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ナイロン等を使用し、厚みは２０〜２００μｍ程度とする。このインレット基材１４に対し、半導体チップ及び該チップと接続するワイヤア
ンテナ１を敷設する。ワイヤアンテナの外形形状は図１に示した。両端をループの内側に引き出して半導体チップ１６の接続用バンプ３と接合させる。但し、必ずしもインレット基材を使用する必要はなく、用途によっては、ワイヤアンテナ１と半導体チップ２を接続したものを熱可塑性樹脂で直接被覆して使用することも可能である。
【００１９】
半導体チップ２はザグリ加工でインレット基板１４に形成した浅い凹部（図示せず）に収容して接着して固定する。ワイヤアンテナ１もザグリ加工により円形状に形成した凹部に収容するか、インレット基材に熱融着して固定する。いずれにしても、ワイヤアンテナ端部４と半導体チップ２の接続用バンプ３は面一になるようにワイヤアンテナと半導体チップの位置を調整する。
【００２０】
ワイヤアンテナ１には銅線を絶縁皮膜と融着皮膜で被覆された０．１ｍｍ徑のものを使用した。導線としては、鉄及びその合金、アルミニウム及びその合金、金及びその合金等も使用できる。銅線を覆う絶縁皮膜はポリウレタン製、融着皮膜はポリアミド製であった。
【００２１】
半導体チップ２の接続用バンプ３の表面処理は、電解めっき法によるＮｉ（７μｍ）／Ａｕ（１μｍ）の２層構成とし、半田接合を採用する場合はその上に半田皮膜を形成した。
【００２２】
ワイヤアンテナ１の端部を扁平にする圧延加工法については、先ずメタルワイヤを所望の長さに断裁し、その後一方の端子部分をＳＵＳ材料からなる圧延部を上下に備えるハンドプレス装置の圧延部にセットし、ストロークを制限しながら押し付けることで行った。他方の端子についても同様の手順で平行平面部分を形成した。扁平部分の長さと幅は、半導体チップの接続バンプに対応するように圧延するのが望ましい。さらに、加圧時に熱を加えることでワイヤを被覆する絶縁樹脂を同時に溶融して除去した。圧延方法に関しては金属の再結晶温度以上で圧延する上記の熱間圧延、常温で圧延する冷間圧延のいずれも可能であるが、本実施例のように絶縁皮膜を除去する場合には前者が好ましい。
【００２３】
ワイヤアンテナの端部４と半導体チップの接続用バンプ３との接合は、両者を位置合わせをした上で熱圧接法を用いて行った。熱圧接法とは接合部分を電極で挟みつけた状態で、電極間に通電し電極自体が発生するジュール熱で接合する技術である。また半田付け法も可能である。いずれにしても平面同士が対向しているので容易に熱圧接及び半田付けが可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ワイヤアンテナの形状とワイヤアンテナ端部と半導体チップの接続バンプの接続部分を模式的に説明する平面視の図。
【図２】ＲＦＩＤタグの構成を模式的に説明する分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・・ワイヤアンテナ
２・・・・半導体チップ
３・・・・接続用バンプ
４・・・・ワイヤアンテナ端部
１０・・・・ＲＦＩＤタグ
１１・・・・タック紙
１２・・・・粘着剤
１３・・・・ＲＦＩＤタグインレット
１４・・・・インレット基材
１５・・・・アンテナパターン
１６・・・・半導体チップ
１７・・・・セパレート紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、半導体チップに形成された接続用バンプと接合するワイヤアンテナの端部に、予め平行平面部分を形成する工程、及び前記平行平面部分の一方の平面と前記半導体チップの接続用バンプとを接触させた上で、接続用バンプとワイヤアンテナを接合する工程を、有することを特徴とするワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法。
【請求項２】
前記ワイヤアンテナの端部に平行平面部分を形成する手段が圧延加工であることを特徴とする請求項１記載のワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法。
【請求項３】
前記ワイヤアンテナの端部に平行平面部分を形成する際に、熱を加えることを特徴とする請求項２に記載のワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法。
【請求項１】
少なくとも、半導体チップに形成された接続用バンプと接合するワイヤアンテナの端部に、予め平行平面部分を形成する工程、及び前記平行平面部分の一方の平面と前記半導体チップの接続用バンプとを接触させた上で、接続用バンプとワイヤアンテナを接合する工程を、有することを特徴とするワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法。
【請求項２】
前記ワイヤアンテナの端部に平行平面部分を形成する手段が圧延加工であることを特徴とする請求項１記載のワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法。
【請求項３】
前記ワイヤアンテナの端部に平行平面部分を形成する際に、熱を加えることを特徴とする請求項２に記載のワイヤアンテナを用いたＲＦＩＤタグインレットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２５３４１２（Ｐ２００９−２５３４１２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９５８３７（Ｐ２００８−９５８３７）
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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