ワイヤ導体の配設方法及びモジュール基板
【課題】より精度良くチップユニットへのワイヤ導体の配設を実施可能とする。
【解決手段】基材2に形成された開口2aに、表面に導体層が形成されたチップユニット3が配置され、上記導体層7上を通過するようにして上記開口2aを横断する形で描画されたワイヤ導体5を上記導体層7に熱圧着する。このとき、少なくとも導体層7が基材2の表面よりも突出した状態で、上記熱圧着を行う。
【解決手段】基材2に形成された開口2aに、表面に導体層が形成されたチップユニット3が配置され、上記導体層7上を通過するようにして上記開口2aを横断する形で描画されたワイヤ導体5を上記導体層7に熱圧着する。このとき、少なくとも導体層7が基材2の表面よりも突出した状態で、上記熱圧着を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ICタグ基板などの、エナメル線等のワイヤ導体が熱圧着でチップユニットの導体層に接続されるモジュール基板に係る技術に関する。特に、PET、PEN、ポリイミド、紙等からなる基材に上記ワイヤ導体がコイル状若しくはダイポール形状のアンテナとして描画され、上記基材に設けられたチップユニット設置用の開口にチップユニットが配置され、その開口を横断する形で描画されたワイヤ導体と、上記開口に配置されたチップユニットの導体層とが熱圧着により電気的に接続される技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、基材に形成された貫通穴からなる開口にチップユニットが嵌め込まれ、そのチップユニットを横断する形でワイヤ導体が描画される。そして、チップユニットの端子(導体層)とワイヤ導体とが圧着されることで、電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3721520号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般にチップユニットには、対を成す導体層を跨ぐようにしてICチップが実装され、さらにICチップを保護するための板材が積層される。このため、チップユニットの厚みは基材の厚みよりも薄くなっている。しかしながら、本願発明者らは、この構成には次のような課題があることを見出した。
すなわち、基材面上においては、描画ヘッドからワイヤ導体を送り出しながら、描画ヘッドによる加熱により、基材面に塗布された熱可塑性樹脂(粘着層)を溶融させることで、ワイヤ導体を上記基材面に描画・固定する。
【0005】
一方、基材に形成した開口に配置したチップユニットへのワイヤ導体の描画・固定においては、ワイヤ導体を、図16に示すように、チップユニット用の開口を横断する形で描画した後に、図17に示すように、熱圧着ヘッドによって、ワイヤ導体をチップユニットの導体層に向けて押し付け、当該ワイヤ導体を導体層に熱圧着することで固定する。
その際、上記ワイヤ導体の弛みなどにより、上記チップユニットを跨ぐ部分のワイヤ導体が蛇行し、かつ上記熱圧着ヘッドが小型であると、上記描画ヘッドと上記ワイヤ導体の位置関係にズレが生じ、熱圧着がうまく行えない可能性がある。
【0006】
また、チップユニットの各導体層にワイヤ導体を熱圧着した後に、チップユニット上にICチップを実装する場合には、チップユニットを一時的に固定した状態で、ICチップを超音波で実装することとなるが、チップユニットの厚みよりも基材の厚みが大きいことから基材面よりもチップユニット側がへこんだ状態となっている。このため、図18に示すように、ICチップを超音波で実装する際に上記チップユニットを吸着により固定することが困難となり、接合が弱くなるなどICチップの実装をより確実に行えない可能性がある。
【0007】
ここで、上記ICチップを実装する際におけるチップユニットの固定改善の手段として、チップユニットへのワイヤ導体の接合をより確保する方法がある。その方法は、上記チップユニット上に上記ワイヤ導体を描画する際に、図19に示すように、上記基材上に上記ワイヤ導体を平行に描画するときよりも上記描画ヘッドの高さを一時的に高く持ち上げて描画することで、上記チップユニット上においてワイヤ導体を弛ませて当該ワイヤ導体のチップユニットへの接触を増加させておき、上記チップユニット上の導体層と上記ワイヤ導体を熱圧着する方法である。これによって、ICチップ実装時において上記チップユニットの固定を行い易くする。
【0008】
しかしこの方法では、ワイヤ導体が弛ませた状態でチップユニットに接合することになるため、上述と同様に、上記描画ヘッドと上記ワイヤ導体との位置関係にズレが生じ易くなる。また、ワイヤ導体が弛んだ状態でチップユニットの導体層に接続していることから、上記チップユニットにワイヤ導体を熱圧着した後において、上記基材に対するチップユニットの位置関係にもズレが発生しやすくなる。このことは、ICチップ実装に影響が発生するおそれがある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、より精度良くチップユニットへのワイヤ導体の配設を実施可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載した発明は、基材に形成された開口に、表面に導体層が形成されたチップユニットが配置され、上記導体層上を通過するようにして上記開口を横断する形で描画されたワイヤ導体を上記導体層に熱圧着するワイヤ導体の配設方法であって、少なくとも導体層が基材表面よりも突出した状態で、上記熱圧着を行うことを特徴とする。
【0010】
次に、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した構成に対し、上記導体層を含むチップユニットの総厚みを、基材の厚みよりも厚くすることで、少なくとも導体層が基材表面よりも突出した状態とすることを特徴とする。
次に、請求項3に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載した構成に対し、 上記チップユニット及び導体層の少なくとも一方の周縁部における上記ワイヤ導体の通過位置の少なくとも一部に、上記ワイヤ導体を位置決めする位置決め部を形成したことを特徴とする。
【0011】
次に、請求項4に記載した発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載した構成に対し、上記導体層における上記ワイヤ導体の通過位置に、1又は2以上の凹部を形成したことを特徴とする。
次に、請求項5に記載した発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載した構成に対し、上記チップユニット表面に対し上記導体層が対をなして形成され、その対をなす導体層間に跨るようにICチップを実装することを特徴とする。
【0012】
次に、請求項6に記載した発明は、基材に形成された開口に、表面に導体層が形成されたチップユニットが配置され、上記導体層上を通過するようにして上記開口を横断する形で描画されたワイヤ導体を上記導体層に熱圧着することで導体層とワイヤ導体が電気的に接続されるモジュール基板であって、上記導体層を含むチップユニットの総厚みが、上記基材の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【0013】
次に、請求項7に記載した発明は、請求項6に記載した構成に対し、上記チップユニット及び導体層の少なくとも一方の周縁部における上記ワイヤ導体の通過位置の少なくとも一部に、上記ワイヤ導体を位置決めする位置決め部を形成したことを特徴とする。
次に、請求項8に記載した発明は、請求項6又は請求項7に記載した構成に対し、上記導体層における上記ワイヤ導体の通過位置に、1又は2以上の凹部を形成したことを特徴とする。
【0014】
次に、請求項9に記載した発明は、請求項8に記載した構成に対し、上記凹部は、スルーホールからなることを特徴とする。
次に、請求項10に記載した発明は、請求項6〜請求項9のいずれか1項に記載した構成に対し、上記チップユニット表面に対し上記導体層が対をなして形成され、その対をなす導体層間に跨るようにICチップが実装されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、ワイヤ導体に張力を掛けた状態で当該ワイヤ導体をチップユニット導体層に熱圧着で固定可能となる。これによって、ワイヤ導体の弛みに起因するワイヤ導体の蛇行を抑えることが可能となる。この結果、チップユニット導体層へのワイヤ導体の接続信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明に基づく実施形態に係るタグ用基板を示す平面図である。
【図2】図1におけるA−A断面図である。
【図3】基材に対するチップユニットの配置を説明する図である。
【図4】チップユニットを説明する平面図である。
【図5】基材とチップユニットとの関係を示す図である。
【図6】ICチップの実装を説明する図である。
【図7】チップユニットを上方に張り出させる別の例を説明する図である。
【図8】チップユニットを上方に張り出させる別の例を説明する図である。
【図9】本発明に基づく第2実施形態に係るチップユニットを説明する平面図である。
【図10】本発明に基づく第2実施形態に係るワイヤ導体の熱圧着を説明する図である。
【図11】本発明に基づく第2実施形態に係るチップユニットの別の例を説明する図である。
【図12】本発明に基づく第2実施形態に係るチップユニットの別の例を説明する図である。
【図13】本発明に基づく第3実施形態に係るチップユニットを説明する平面図である。
【図14】本発明に基づく第3実施形態に係るワイヤ導体の熱圧着を説明する図である。
【図15】熱圧着後のワイヤ導体を説明する断面図である。
【図16】ワイヤ導体の描画を説明する図である。
【図17】ワイヤ導体の熱圧着を説明する図である。
【図18】ICチップの超音波実装を説明する図である。
【図19】ワイヤ導体を弛ませて描画する状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
次に、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
「第1実施形態」
本実施形態では、モジュール基板として、図1に示すような、ICカードなどに適用されるタグ用基板を例にして説明する。
「タグ用基板(モジュール基板)」
本実施形態のタグ用基板1は、図1及び図2に示すように、基材2と、チップユニット3と、ワイヤ導体5と、チップユニット3に搭載するICチップ4とを備える。
【0018】
基材2は、平板形状となっていると共に、上質紙や樹脂など少なくとも表層が非導体物質からなる。その基材2表面には、塗布等によって粘着材層としての熱可塑性樹脂層8が設けられている。その基材2には、図3のように、上記チップユニット3と略同形の開口2aが形成されていて、その開口2aにチップユニット3が嵌め込まれるようにして配置される。
【0019】
チップユニット3は、FR−4、ポリイミド、PET、PENに代表される樹脂などの非導体物質から板状に構成される。そのチップユニット3の表面(上面)と裏面(下面)のうち、少なくとも表面には、図4のように。一対の導体層7が形成されている。導体層7は、Cu、Al等の導体物質で構成されている。図4中、破線Bは、ICチップ実装部の位置を示す。
【0020】
各導体層7はそれぞれ、図4に示すように、接合パッド部7Aと実装部7Bとを備える。接合パッド部7Aは、ワイヤ導体5を接続するための部分である。実装部7Bは、ICチップ4を実装する部分である。本実施形態の対を成す導体層7は、図4に示すように、平面視において(チップユニット3の表面に直交する方向(厚さ方向)からみて)、左右対称に形成され、所定のスリット9を挟んで各実装部7Bが対向配置し、その左右両側にそれぞれ長方形形状の接合パッド部7Aが形成されている。接合パッド部7Aは、上記スリット9と同方向に長辺を向けて配置している。これによって、対を成す導体層7は、スリット9(以下、ICスリット9)で物理的に分離した2つの領域を形成する。
【0021】
そして、本実施形態では、図5に示すように、導体層7を含むチップユニット3の総厚みaを、ワイヤ導体5を描画する基材2の厚みb(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く)よりも厚くなるように調整している。なお、ICカード用のタグ用基板として採用する場合には、上記総厚みaと基材2の厚みbの差は0.2mm以下に収めるのが好ましい。
その導体層7が形成されたチップユニット3は、上記基材2に形成した開口2aに嵌め込むように配置されると共に、図1に示すように、基材2上にワイヤ導体5が描画固定によって配設されてコイル状若しくはダイポール状のアンテナが形成される。また、アンテナの左右両側がそれぞれ、上記チップユニット3上の各導体層7上を通過するように描画されると共に、そのワイヤ導体5は各導体層7に熱圧着で固定されている。また、一対導体層7の実装部7B間に跨るようにICチップ4が超音波によって実装されている。
【0022】
「製造方法」
基材2に形成した開口2aに対し、図5のように、一対の導体層7が形成されたチップユニット3を嵌め込むように配置する。
次に、基材2表面に対し、描画ヘッドからワイヤ導体5を送り出しながら、描画ヘッドによって基材2の上面に塗布された熱可塑性樹脂層8を溶融させることで、基材2表面に対して、目的とするアンテナ形状にワイヤ導体5を描画しつつ固定する。このとき、基材2の開口2aに配置したチップユニット3上においても、描画ヘッドからワイヤ導体5を送り出して、各導体層7の接合パッド部7A上を通過するようにワイヤ導体5を描画する。その後、チップユニット3位置では、熱圧着ヘッドでワイヤ導体5を導体層7に押し付け熱圧着することで、ワイヤ導体5を導体層7に固定する。これによってワイヤ導体5が配設される。
【0023】
このとき、平坦な台に開口2aにチップユニット3を配置した基材2を載置した状態では、図5に示すように、本実施形態では導体層7を含むチップユニット3の総厚みaが基材2の厚みよりも厚いことから、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりも、チップユニット3及び導体層7のうち少なくとも導体層7が上方に突出した状態となっている。このため、ワイヤ導体5を開口2aを横断するように送り出して描画すると、ワイヤ導体5は、チップユニット3の導体層7上を弛み無く張力が掛かった状態で描画される。これによって、チップユニット3上におけるワイヤ導体5の弛みに起因するワイヤの蛇行が解消される。
【0024】
次に、対をなす導体層7の各実装部7Bに跨るようにICチップ4を配置する。また、図6に示すように、台20に形成した穴から真空引きすることで、基材2及びチップユニット3を台20に吸着固定した状態とする。この状態で、ICチップ4に上側から超音波実装ヘッド23を当接して超音波を付与することで、ICチップ4を一対の実装部7Bに接合して固定する。
【0025】
このように、ICチップ4をチップユニット3上に超音波実装する際にも、導体層7を含むチップユニット3の総厚みaが基材2の厚みよりも厚いことから、上記チップユニット3の吸着・固定を十分に行うことが可能となる。すなわち、チップユニット3の裏面(下面)を台20に密着するように吸着した状態で、ICチップ4の実装を確実に行うことができる。
【0026】
ここで、上記実施形態では、導体層7を含むチップユニット3の総厚みaを基材2の厚みよりも厚くすることで、導体層7上を横切るように描画したワイヤ導体5を熱圧着を行う際に、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりもチップユニット3及び導体層7が上方に突出した状態を実現している。導体層7上を横切るように描画したワイヤ導体5を熱圧着を行う際に、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりもチップユニット3及び導体層7が上方に突出した状態とする手段は、これに限定されない。
例えば、図7に示すように、描画後にチップユニット3部分を載置する台部分20aを張り出した形状、若しくは上方に変位させるような機構を設けるなどによって、ワイヤ導体5を熱圧着を行う際に、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりもチップユニット3及び導体層7が上方に突出した状態としても良い。
【0027】
また、図8に示すように、基材2の下面側に開口2a側に突出する足2bを複数設け、その足2bの上にチップユニット3を載せることで、チップユニット3及び導体層7を基材2の上面よりも上方に突出した状態としても良い。この場合、ワイヤ導体5の熱圧着やICチップ4の実装が完了したら、上記足2bを折るなどして撤去しても良い。
ここで、上記実施形態では、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりもチップユニット3及び導体層7が上方に突出した状態としているが、導体層7部分だけが、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりも突出した状態であっても良い。
【0028】
「第2実施形態」
次に、第2実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の基本構成は、上記第1実施形態と同様である。但し、図9に示すように、チップユニット3の周縁部に対し、位置決め部としての切欠き11を形成した点が異なる。
すなわち、本実施形態では、上記チップユニット3の周縁部における上記ワイヤ導体5の通過位置(チップユニット3の辺とワイヤ導体5の描画位置とが交差する部分)に、上記ワイヤ導体5を位置決めしてその位置に規制するための切欠き11を形成した。切欠き11の最大幅は、ワイヤ導体5の直径よりも大きいことが好ましい。
【0029】
上記のようにチップユニット3上にワイヤ導体5を描画する際に、チップユニット3及び導体層7が突出していることから、チップユニット3の導体層7にワイヤ導体5を熱圧着する際にワイヤ導体5に張力が掛かるとともに、図10のように、ワイヤ導体5が切欠き11に嵌っていることから、ワイヤ導体5の位置決めが向上、つまりチップユニット3上におけるワイヤ導体5の位置を安定化させることができる。この結果、熱圧着ヘッド21とワイヤ導体5との位置がずれることによる熱圧着不良の発生を減らすことができる。
【0030】
ここで、例えば図11(b)や図12(b)のようにワイヤ導体5を描画して配線する場合には、図11(a)や図12(a)のようにチップユニット3におけるワイヤ導体5が横切る位置に切欠き11を設ければよい。このような配線形状とすることで、固定点が増加して、チップユニット3に対するワイヤ導体5の接合力を強くすることが可能となる。
ここで、上記実施形態では、ワイヤ導体5が横切る位置の全てに切欠き11を形成したが、ワイヤ導体5が横切る位置のうちの一部についてだけ切欠き11を形成しても良い。
【0031】
また、上記実施形態では、チップユニット3にだけ切欠き11を形成する場合を例示しているが、導体層7の周縁部にも切欠き11を形成しても良い。また、導体層7の辺におけるワイヤが横切る位置だけに切欠き11を形成しても良い。基材2から突出する部分が導体層7だけの場合には、導体層7だけに位置決め部としての切欠き11を形成すればよい。
また、位置決め部の構成は切欠き11に限定されない。配置されたワイヤ導体5が位置決めされて横方向に変位し難くなっていればよい。例えばチップユニット3上を通過するワイヤ導体5の描画位置の両側部分に対をなす凸部を形成し、その一対の凸部の間にワイヤ導体5を位置決めするようにしても良い。
その他の構成及び効果は上記第1実施形態と同様である。
【0032】
「第3実施形態」
本実施形態の基本構成は、上記第2実施形態と同様である。ただし、導体層7の位置に、図13のように、凹部としての複数のスルーホール22を形成した点が異なる。
上記するスルーホール22は、ワイヤ導体5が通過する位置であって、熱圧着ヘッド21で圧着する位置に形成しておく。
ここで、スルーホール22内面は、銅などの導体によって鍍金されている。このスルーホール22の径は、ワイヤ導体5の径以下であることが好ましい。
【0033】
本実施形態では、図14のように、熱圧着ヘッド21でワイヤ導体5を導体層7に向けて熱圧着する際に、図15のように、熱圧着時に変形したワイヤ導体5の部分5aがスルーホール22内部にも入り込む。この結果、チップユニット3とワイヤ導体5との接合部における、せん断強度を高めることができ、両者の接続の信頼性が向上する。
特に、スルーホール22内の鍍金が熱圧着時の熱によって一時的に溶融してワイヤ導体5と一体化することで、より強固に接合させて、上記せん断強度をより高めることが可能となる。
【0034】
また、スルーホール22の径をワイヤ導体5の径以下とすることで、スルーホール22の開口2a断面全周でワイヤ導体5が当接するようにワイヤ導体5の部分5aが入り込んで(円柱状の入り込んで)、より強固に固定される。なお、スルーホール22の径をワイヤ導体5の径よりも大きい場合には、スルーホール22の穴に当接している部分でのみワイヤ導体5が変形するため、スルーホール22の径をワイヤ導体5の径以下とする場合に比べて接合強度が弱くなる。
また、凹部は、スルーホール22のような貫通孔でなくても良い。また、凹部の形状は、上面視円形である必要も無い。
【符号の説明】
【0035】
1 タグ用基板(モジュール基板)
2 基材
2a 開口
3 チップユニット
4 ICチップ
5 ワイヤ導体
5a 部分
7 導体層
7A 接合パッド部
7B 実装部
8 熱可塑性樹脂
22 スルーホール
【技術分野】
【0001】
本発明は、ICタグ基板などの、エナメル線等のワイヤ導体が熱圧着でチップユニットの導体層に接続されるモジュール基板に係る技術に関する。特に、PET、PEN、ポリイミド、紙等からなる基材に上記ワイヤ導体がコイル状若しくはダイポール形状のアンテナとして描画され、上記基材に設けられたチップユニット設置用の開口にチップユニットが配置され、その開口を横断する形で描画されたワイヤ導体と、上記開口に配置されたチップユニットの導体層とが熱圧着により電気的に接続される技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、基材に形成された貫通穴からなる開口にチップユニットが嵌め込まれ、そのチップユニットを横断する形でワイヤ導体が描画される。そして、チップユニットの端子(導体層)とワイヤ導体とが圧着されることで、電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3721520号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般にチップユニットには、対を成す導体層を跨ぐようにしてICチップが実装され、さらにICチップを保護するための板材が積層される。このため、チップユニットの厚みは基材の厚みよりも薄くなっている。しかしながら、本願発明者らは、この構成には次のような課題があることを見出した。
すなわち、基材面上においては、描画ヘッドからワイヤ導体を送り出しながら、描画ヘッドによる加熱により、基材面に塗布された熱可塑性樹脂(粘着層)を溶融させることで、ワイヤ導体を上記基材面に描画・固定する。
【0005】
一方、基材に形成した開口に配置したチップユニットへのワイヤ導体の描画・固定においては、ワイヤ導体を、図16に示すように、チップユニット用の開口を横断する形で描画した後に、図17に示すように、熱圧着ヘッドによって、ワイヤ導体をチップユニットの導体層に向けて押し付け、当該ワイヤ導体を導体層に熱圧着することで固定する。
その際、上記ワイヤ導体の弛みなどにより、上記チップユニットを跨ぐ部分のワイヤ導体が蛇行し、かつ上記熱圧着ヘッドが小型であると、上記描画ヘッドと上記ワイヤ導体の位置関係にズレが生じ、熱圧着がうまく行えない可能性がある。
【0006】
また、チップユニットの各導体層にワイヤ導体を熱圧着した後に、チップユニット上にICチップを実装する場合には、チップユニットを一時的に固定した状態で、ICチップを超音波で実装することとなるが、チップユニットの厚みよりも基材の厚みが大きいことから基材面よりもチップユニット側がへこんだ状態となっている。このため、図18に示すように、ICチップを超音波で実装する際に上記チップユニットを吸着により固定することが困難となり、接合が弱くなるなどICチップの実装をより確実に行えない可能性がある。
【0007】
ここで、上記ICチップを実装する際におけるチップユニットの固定改善の手段として、チップユニットへのワイヤ導体の接合をより確保する方法がある。その方法は、上記チップユニット上に上記ワイヤ導体を描画する際に、図19に示すように、上記基材上に上記ワイヤ導体を平行に描画するときよりも上記描画ヘッドの高さを一時的に高く持ち上げて描画することで、上記チップユニット上においてワイヤ導体を弛ませて当該ワイヤ導体のチップユニットへの接触を増加させておき、上記チップユニット上の導体層と上記ワイヤ導体を熱圧着する方法である。これによって、ICチップ実装時において上記チップユニットの固定を行い易くする。
【0008】
しかしこの方法では、ワイヤ導体が弛ませた状態でチップユニットに接合することになるため、上述と同様に、上記描画ヘッドと上記ワイヤ導体との位置関係にズレが生じ易くなる。また、ワイヤ導体が弛んだ状態でチップユニットの導体層に接続していることから、上記チップユニットにワイヤ導体を熱圧着した後において、上記基材に対するチップユニットの位置関係にもズレが発生しやすくなる。このことは、ICチップ実装に影響が発生するおそれがある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、より精度良くチップユニットへのワイヤ導体の配設を実施可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載した発明は、基材に形成された開口に、表面に導体層が形成されたチップユニットが配置され、上記導体層上を通過するようにして上記開口を横断する形で描画されたワイヤ導体を上記導体層に熱圧着するワイヤ導体の配設方法であって、少なくとも導体層が基材表面よりも突出した状態で、上記熱圧着を行うことを特徴とする。
【0010】
次に、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した構成に対し、上記導体層を含むチップユニットの総厚みを、基材の厚みよりも厚くすることで、少なくとも導体層が基材表面よりも突出した状態とすることを特徴とする。
次に、請求項3に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載した構成に対し、 上記チップユニット及び導体層の少なくとも一方の周縁部における上記ワイヤ導体の通過位置の少なくとも一部に、上記ワイヤ導体を位置決めする位置決め部を形成したことを特徴とする。
【0011】
次に、請求項4に記載した発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載した構成に対し、上記導体層における上記ワイヤ導体の通過位置に、1又は2以上の凹部を形成したことを特徴とする。
次に、請求項5に記載した発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載した構成に対し、上記チップユニット表面に対し上記導体層が対をなして形成され、その対をなす導体層間に跨るようにICチップを実装することを特徴とする。
【0012】
次に、請求項6に記載した発明は、基材に形成された開口に、表面に導体層が形成されたチップユニットが配置され、上記導体層上を通過するようにして上記開口を横断する形で描画されたワイヤ導体を上記導体層に熱圧着することで導体層とワイヤ導体が電気的に接続されるモジュール基板であって、上記導体層を含むチップユニットの総厚みが、上記基材の厚みよりも厚いことを特徴とする。
【0013】
次に、請求項7に記載した発明は、請求項6に記載した構成に対し、上記チップユニット及び導体層の少なくとも一方の周縁部における上記ワイヤ導体の通過位置の少なくとも一部に、上記ワイヤ導体を位置決めする位置決め部を形成したことを特徴とする。
次に、請求項8に記載した発明は、請求項6又は請求項7に記載した構成に対し、上記導体層における上記ワイヤ導体の通過位置に、1又は2以上の凹部を形成したことを特徴とする。
【0014】
次に、請求項9に記載した発明は、請求項8に記載した構成に対し、上記凹部は、スルーホールからなることを特徴とする。
次に、請求項10に記載した発明は、請求項6〜請求項9のいずれか1項に記載した構成に対し、上記チップユニット表面に対し上記導体層が対をなして形成され、その対をなす導体層間に跨るようにICチップが実装されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、ワイヤ導体に張力を掛けた状態で当該ワイヤ導体をチップユニット導体層に熱圧着で固定可能となる。これによって、ワイヤ導体の弛みに起因するワイヤ導体の蛇行を抑えることが可能となる。この結果、チップユニット導体層へのワイヤ導体の接続信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明に基づく実施形態に係るタグ用基板を示す平面図である。
【図2】図1におけるA−A断面図である。
【図3】基材に対するチップユニットの配置を説明する図である。
【図4】チップユニットを説明する平面図である。
【図5】基材とチップユニットとの関係を示す図である。
【図6】ICチップの実装を説明する図である。
【図7】チップユニットを上方に張り出させる別の例を説明する図である。
【図8】チップユニットを上方に張り出させる別の例を説明する図である。
【図9】本発明に基づく第2実施形態に係るチップユニットを説明する平面図である。
【図10】本発明に基づく第2実施形態に係るワイヤ導体の熱圧着を説明する図である。
【図11】本発明に基づく第2実施形態に係るチップユニットの別の例を説明する図である。
【図12】本発明に基づく第2実施形態に係るチップユニットの別の例を説明する図である。
【図13】本発明に基づく第3実施形態に係るチップユニットを説明する平面図である。
【図14】本発明に基づく第3実施形態に係るワイヤ導体の熱圧着を説明する図である。
【図15】熱圧着後のワイヤ導体を説明する断面図である。
【図16】ワイヤ導体の描画を説明する図である。
【図17】ワイヤ導体の熱圧着を説明する図である。
【図18】ICチップの超音波実装を説明する図である。
【図19】ワイヤ導体を弛ませて描画する状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
次に、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
「第1実施形態」
本実施形態では、モジュール基板として、図1に示すような、ICカードなどに適用されるタグ用基板を例にして説明する。
「タグ用基板(モジュール基板)」
本実施形態のタグ用基板1は、図1及び図2に示すように、基材2と、チップユニット3と、ワイヤ導体5と、チップユニット3に搭載するICチップ4とを備える。
【0018】
基材2は、平板形状となっていると共に、上質紙や樹脂など少なくとも表層が非導体物質からなる。その基材2表面には、塗布等によって粘着材層としての熱可塑性樹脂層8が設けられている。その基材2には、図3のように、上記チップユニット3と略同形の開口2aが形成されていて、その開口2aにチップユニット3が嵌め込まれるようにして配置される。
【0019】
チップユニット3は、FR−4、ポリイミド、PET、PENに代表される樹脂などの非導体物質から板状に構成される。そのチップユニット3の表面(上面)と裏面(下面)のうち、少なくとも表面には、図4のように。一対の導体層7が形成されている。導体層7は、Cu、Al等の導体物質で構成されている。図4中、破線Bは、ICチップ実装部の位置を示す。
【0020】
各導体層7はそれぞれ、図4に示すように、接合パッド部7Aと実装部7Bとを備える。接合パッド部7Aは、ワイヤ導体5を接続するための部分である。実装部7Bは、ICチップ4を実装する部分である。本実施形態の対を成す導体層7は、図4に示すように、平面視において(チップユニット3の表面に直交する方向(厚さ方向)からみて)、左右対称に形成され、所定のスリット9を挟んで各実装部7Bが対向配置し、その左右両側にそれぞれ長方形形状の接合パッド部7Aが形成されている。接合パッド部7Aは、上記スリット9と同方向に長辺を向けて配置している。これによって、対を成す導体層7は、スリット9(以下、ICスリット9)で物理的に分離した2つの領域を形成する。
【0021】
そして、本実施形態では、図5に示すように、導体層7を含むチップユニット3の総厚みaを、ワイヤ導体5を描画する基材2の厚みb(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く)よりも厚くなるように調整している。なお、ICカード用のタグ用基板として採用する場合には、上記総厚みaと基材2の厚みbの差は0.2mm以下に収めるのが好ましい。
その導体層7が形成されたチップユニット3は、上記基材2に形成した開口2aに嵌め込むように配置されると共に、図1に示すように、基材2上にワイヤ導体5が描画固定によって配設されてコイル状若しくはダイポール状のアンテナが形成される。また、アンテナの左右両側がそれぞれ、上記チップユニット3上の各導体層7上を通過するように描画されると共に、そのワイヤ導体5は各導体層7に熱圧着で固定されている。また、一対導体層7の実装部7B間に跨るようにICチップ4が超音波によって実装されている。
【0022】
「製造方法」
基材2に形成した開口2aに対し、図5のように、一対の導体層7が形成されたチップユニット3を嵌め込むように配置する。
次に、基材2表面に対し、描画ヘッドからワイヤ導体5を送り出しながら、描画ヘッドによって基材2の上面に塗布された熱可塑性樹脂層8を溶融させることで、基材2表面に対して、目的とするアンテナ形状にワイヤ導体5を描画しつつ固定する。このとき、基材2の開口2aに配置したチップユニット3上においても、描画ヘッドからワイヤ導体5を送り出して、各導体層7の接合パッド部7A上を通過するようにワイヤ導体5を描画する。その後、チップユニット3位置では、熱圧着ヘッドでワイヤ導体5を導体層7に押し付け熱圧着することで、ワイヤ導体5を導体層7に固定する。これによってワイヤ導体5が配設される。
【0023】
このとき、平坦な台に開口2aにチップユニット3を配置した基材2を載置した状態では、図5に示すように、本実施形態では導体層7を含むチップユニット3の総厚みaが基材2の厚みよりも厚いことから、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりも、チップユニット3及び導体層7のうち少なくとも導体層7が上方に突出した状態となっている。このため、ワイヤ導体5を開口2aを横断するように送り出して描画すると、ワイヤ導体5は、チップユニット3の導体層7上を弛み無く張力が掛かった状態で描画される。これによって、チップユニット3上におけるワイヤ導体5の弛みに起因するワイヤの蛇行が解消される。
【0024】
次に、対をなす導体層7の各実装部7Bに跨るようにICチップ4を配置する。また、図6に示すように、台20に形成した穴から真空引きすることで、基材2及びチップユニット3を台20に吸着固定した状態とする。この状態で、ICチップ4に上側から超音波実装ヘッド23を当接して超音波を付与することで、ICチップ4を一対の実装部7Bに接合して固定する。
【0025】
このように、ICチップ4をチップユニット3上に超音波実装する際にも、導体層7を含むチップユニット3の総厚みaが基材2の厚みよりも厚いことから、上記チップユニット3の吸着・固定を十分に行うことが可能となる。すなわち、チップユニット3の裏面(下面)を台20に密着するように吸着した状態で、ICチップ4の実装を確実に行うことができる。
【0026】
ここで、上記実施形態では、導体層7を含むチップユニット3の総厚みaを基材2の厚みよりも厚くすることで、導体層7上を横切るように描画したワイヤ導体5を熱圧着を行う際に、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりもチップユニット3及び導体層7が上方に突出した状態を実現している。導体層7上を横切るように描画したワイヤ導体5を熱圧着を行う際に、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりもチップユニット3及び導体層7が上方に突出した状態とする手段は、これに限定されない。
例えば、図7に示すように、描画後にチップユニット3部分を載置する台部分20aを張り出した形状、若しくは上方に変位させるような機構を設けるなどによって、ワイヤ導体5を熱圧着を行う際に、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりもチップユニット3及び導体層7が上方に突出した状態としても良い。
【0027】
また、図8に示すように、基材2の下面側に開口2a側に突出する足2bを複数設け、その足2bの上にチップユニット3を載せることで、チップユニット3及び導体層7を基材2の上面よりも上方に突出した状態としても良い。この場合、ワイヤ導体5の熱圧着やICチップ4の実装が完了したら、上記足2bを折るなどして撤去しても良い。
ここで、上記実施形態では、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりもチップユニット3及び導体層7が上方に突出した状態としているが、導体層7部分だけが、基材2の上面(熱可塑性樹脂層8の厚みは除く。)よりも突出した状態であっても良い。
【0028】
「第2実施形態」
次に、第2実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の基本構成は、上記第1実施形態と同様である。但し、図9に示すように、チップユニット3の周縁部に対し、位置決め部としての切欠き11を形成した点が異なる。
すなわち、本実施形態では、上記チップユニット3の周縁部における上記ワイヤ導体5の通過位置(チップユニット3の辺とワイヤ導体5の描画位置とが交差する部分)に、上記ワイヤ導体5を位置決めしてその位置に規制するための切欠き11を形成した。切欠き11の最大幅は、ワイヤ導体5の直径よりも大きいことが好ましい。
【0029】
上記のようにチップユニット3上にワイヤ導体5を描画する際に、チップユニット3及び導体層7が突出していることから、チップユニット3の導体層7にワイヤ導体5を熱圧着する際にワイヤ導体5に張力が掛かるとともに、図10のように、ワイヤ導体5が切欠き11に嵌っていることから、ワイヤ導体5の位置決めが向上、つまりチップユニット3上におけるワイヤ導体5の位置を安定化させることができる。この結果、熱圧着ヘッド21とワイヤ導体5との位置がずれることによる熱圧着不良の発生を減らすことができる。
【0030】
ここで、例えば図11(b)や図12(b)のようにワイヤ導体5を描画して配線する場合には、図11(a)や図12(a)のようにチップユニット3におけるワイヤ導体5が横切る位置に切欠き11を設ければよい。このような配線形状とすることで、固定点が増加して、チップユニット3に対するワイヤ導体5の接合力を強くすることが可能となる。
ここで、上記実施形態では、ワイヤ導体5が横切る位置の全てに切欠き11を形成したが、ワイヤ導体5が横切る位置のうちの一部についてだけ切欠き11を形成しても良い。
【0031】
また、上記実施形態では、チップユニット3にだけ切欠き11を形成する場合を例示しているが、導体層7の周縁部にも切欠き11を形成しても良い。また、導体層7の辺におけるワイヤが横切る位置だけに切欠き11を形成しても良い。基材2から突出する部分が導体層7だけの場合には、導体層7だけに位置決め部としての切欠き11を形成すればよい。
また、位置決め部の構成は切欠き11に限定されない。配置されたワイヤ導体5が位置決めされて横方向に変位し難くなっていればよい。例えばチップユニット3上を通過するワイヤ導体5の描画位置の両側部分に対をなす凸部を形成し、その一対の凸部の間にワイヤ導体5を位置決めするようにしても良い。
その他の構成及び効果は上記第1実施形態と同様である。
【0032】
「第3実施形態」
本実施形態の基本構成は、上記第2実施形態と同様である。ただし、導体層7の位置に、図13のように、凹部としての複数のスルーホール22を形成した点が異なる。
上記するスルーホール22は、ワイヤ導体5が通過する位置であって、熱圧着ヘッド21で圧着する位置に形成しておく。
ここで、スルーホール22内面は、銅などの導体によって鍍金されている。このスルーホール22の径は、ワイヤ導体5の径以下であることが好ましい。
【0033】
本実施形態では、図14のように、熱圧着ヘッド21でワイヤ導体5を導体層7に向けて熱圧着する際に、図15のように、熱圧着時に変形したワイヤ導体5の部分5aがスルーホール22内部にも入り込む。この結果、チップユニット3とワイヤ導体5との接合部における、せん断強度を高めることができ、両者の接続の信頼性が向上する。
特に、スルーホール22内の鍍金が熱圧着時の熱によって一時的に溶融してワイヤ導体5と一体化することで、より強固に接合させて、上記せん断強度をより高めることが可能となる。
【0034】
また、スルーホール22の径をワイヤ導体5の径以下とすることで、スルーホール22の開口2a断面全周でワイヤ導体5が当接するようにワイヤ導体5の部分5aが入り込んで(円柱状の入り込んで)、より強固に固定される。なお、スルーホール22の径をワイヤ導体5の径よりも大きい場合には、スルーホール22の穴に当接している部分でのみワイヤ導体5が変形するため、スルーホール22の径をワイヤ導体5の径以下とする場合に比べて接合強度が弱くなる。
また、凹部は、スルーホール22のような貫通孔でなくても良い。また、凹部の形状は、上面視円形である必要も無い。
【符号の説明】
【0035】
1 タグ用基板(モジュール基板)
2 基材
2a 開口
3 チップユニット
4 ICチップ
5 ワイヤ導体
5a 部分
7 導体層
7A 接合パッド部
7B 実装部
8 熱可塑性樹脂
22 スルーホール
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材に形成された開口に、表面に導体層が形成されたチップユニットが配置され、上記導体層上を通過するようにして上記開口を横断する形で描画されたワイヤ導体を上記導体層に熱圧着するワイヤ導体の配設方法であって、
少なくとも導体層が基材表面よりも突出した状態で、上記熱圧着を行うことを特徴とするワイヤ導体の配設方法。
【請求項2】
上記導体層を含むチップユニットの総厚みを、基材の厚みよりも厚くすることで、少なくとも導体層が基材表面よりも突出した状態とすることを特徴とする請求項1に記載したワイヤ導体の配設方法。
【請求項3】
上記チップユニット及び導体層の少なくとも一方の周縁部における上記ワイヤ導体の通過位置の少なくとも一部に、上記ワイヤ導体を位置決めする位置決め部を形成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載したワイヤ導体の配設方法。
【請求項4】
上記導体層における上記ワイヤ導体の通過位置に、1又は2以上の凹部を形成したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載したワイヤ導体の配設方法。
【請求項5】
上記チップユニット表面に対し上記導体層が対をなして形成され、その対をなす導体層間に跨るようにICチップを実装することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載したワイヤ導体の配設方法。
【請求項6】
基材に形成された開口に、表面に導体層が形成されたチップユニットが配置され、上記導体層上を通過するようにして上記開口を横断する形で描画されたワイヤ導体を上記導体層に熱圧着することで導体層とワイヤ導体が電気的に接続されるモジュール基板であって、
上記導体層を含むチップユニットの総厚みが、上記基材の厚みよりも厚いことを特徴とするモジュール基板。
【請求項7】
上記チップユニット及び導体層の少なくとも一方の周縁部における上記ワイヤ導体の通過位置の少なくとも一部に、上記ワイヤ導体を位置決めする位置決め部を形成したことを特徴とする請求項6に記載したモジュール基板。
【請求項8】
上記導体層における上記ワイヤ導体の通過位置に、1又は2以上の凹部を形成したことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載したモジュール基板。
【請求項9】
上記凹部は、スルーホールからなることを特徴とする請求項8に記載したモジュール基板。
【請求項10】
上記チップユニット表面に対し上記導体層が対をなして形成され、その対をなす導体層間に跨るようにICチップが実装されることを特徴とする請求項6〜請求項9のいずれか1項に記載したモジュール基板。
【請求項1】
基材に形成された開口に、表面に導体層が形成されたチップユニットが配置され、上記導体層上を通過するようにして上記開口を横断する形で描画されたワイヤ導体を上記導体層に熱圧着するワイヤ導体の配設方法であって、
少なくとも導体層が基材表面よりも突出した状態で、上記熱圧着を行うことを特徴とするワイヤ導体の配設方法。
【請求項2】
上記導体層を含むチップユニットの総厚みを、基材の厚みよりも厚くすることで、少なくとも導体層が基材表面よりも突出した状態とすることを特徴とする請求項1に記載したワイヤ導体の配設方法。
【請求項3】
上記チップユニット及び導体層の少なくとも一方の周縁部における上記ワイヤ導体の通過位置の少なくとも一部に、上記ワイヤ導体を位置決めする位置決め部を形成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載したワイヤ導体の配設方法。
【請求項4】
上記導体層における上記ワイヤ導体の通過位置に、1又は2以上の凹部を形成したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載したワイヤ導体の配設方法。
【請求項5】
上記チップユニット表面に対し上記導体層が対をなして形成され、その対をなす導体層間に跨るようにICチップを実装することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載したワイヤ導体の配設方法。
【請求項6】
基材に形成された開口に、表面に導体層が形成されたチップユニットが配置され、上記導体層上を通過するようにして上記開口を横断する形で描画されたワイヤ導体を上記導体層に熱圧着することで導体層とワイヤ導体が電気的に接続されるモジュール基板であって、
上記導体層を含むチップユニットの総厚みが、上記基材の厚みよりも厚いことを特徴とするモジュール基板。
【請求項7】
上記チップユニット及び導体層の少なくとも一方の周縁部における上記ワイヤ導体の通過位置の少なくとも一部に、上記ワイヤ導体を位置決めする位置決め部を形成したことを特徴とする請求項6に記載したモジュール基板。
【請求項8】
上記導体層における上記ワイヤ導体の通過位置に、1又は2以上の凹部を形成したことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載したモジュール基板。
【請求項9】
上記凹部は、スルーホールからなることを特徴とする請求項8に記載したモジュール基板。
【請求項10】
上記チップユニット表面に対し上記導体層が対をなして形成され、その対をなす導体層間に跨るようにICチップが実装されることを特徴とする請求項6〜請求項9のいずれか1項に記載したモジュール基板。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【公開番号】特開2012−114372(P2012−114372A)
【公開日】平成24年6月14日(2012.6.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−264191(P2010−264191)
【出願日】平成22年11月26日(2010.11.26)
【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24年6月14日(2012.6.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年11月26日(2010.11.26)
【出願人】(000003193)凸版印刷株式会社 (10,630)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]