ＲＦＩＤタグ、ＲＦＩＤタグの製造方法、及び金型
【課題】小型で耐性のある高性能なＲＦＩＤタグを提供する。
【解決手段】本発明は、無線通信を行うＲＦＩＤタグであって、リードフレームで形成されたアンテナと、前記リードフレームの上に搭載された半導体デバイスと、前記半導体デバイスを覆う熱硬化性樹脂と、前記リードフレームの第１の面側から射出成形された第１の熱可塑性樹脂と、前記リードフレームの前記第１の面とは反対の第２の面側から射出成形された第２の熱可塑性樹脂とを有する。
【解決手段】本発明は、無線通信を行うＲＦＩＤタグであって、リードフレームで形成されたアンテナと、前記リードフレームの上に搭載された半導体デバイスと、前記半導体デバイスを覆う熱硬化性樹脂と、前記リードフレームの第１の面側から射出成形された第１の熱可塑性樹脂と、前記リードフレームの前記第１の面とは反対の第２の面側から射出成形された第２の熱可塑性樹脂とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグ、ＲＦＩＤタグの製造方法、及びＲＦＩＤタグを製造するための金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＤ情報が書き込まれたタグからリーダライタを使用し、無線通信を介して情報のやり取りを行うためのＲＦＩＤタグ（無線ＩＣタグ）が広く用いられている。近年は、その利便性から、電池を搭載しないタイプのＲＦＩＤタグが使用されることが多い。このため、ＲＦＩＤタグの通信距離は短くなってしまい、その通信距離を向上させるには、アンテナの断面積（表面積）を大きくする必要がある。しかし、有機フィルム、ＰＣＢ基板、又は、セラミック基板等の基板上にアンテナを形成しようとすると、アンテナの厚さを大きく（例えば３５μｍ以上）することができない。このため、ＲＦＩＤタグの通信距離を向上させるには、アンテナ線の幅を大きくするか、又は、アンテナ線の長さを長くする必要がある。その結果、アンテナに必要な平面の面積は大きくなり、ＲＦＩＤタグの小型化が妨げられる。
【０００３】
この点に関し、特許文献１には、リードフレームを用いてアンテナを形成したＲＦＩＤタグが開示されている。所定の厚さを有するリードフレームを用いてアンテナを形成することにより、有機フィルム等の上にアンテナを形成する場合に比べて、アンテナ線の幅を大きくしたりアンテナ線の長さを長くしたりすることなく所望の通信距離を確保することができる。また、リードフレームを用いることにより、ＲＦＩＤタグの耐性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９８０６９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リードフレームで形成されたアンテナを樹脂封止してＲＦＩＤタグを製造する場合、その封止樹脂内におけるアンテナの位置（樹脂の厚さ方向におけるアンテナの位置）に応じて、そのアンテナの性能は大きく変化する。このため、ＲＦＩＤタグの性質や使用態様に応じて、封止樹脂内におけるアンテナの位置を正確に制御する必要があるが、特許文献１に開示されている構成では、アンテナの位置を制御することは困難であり、良好な性能を確保できないおそれがある。
【０００６】
そこで本発明は、小型で耐性のある高性能なＲＦＩＤタグ、その製造方法、及び、ＲＦＩＤタグを製造するための金型を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としてのＲＦＩＤタグは、無線通信を行うＲＦＩＤタグであって、リードフレームで形成されたアンテナと、前記リードフレームの上に搭載された半導体デバイスと、前記半導体デバイスを覆う熱硬化性樹脂と、前記リードフレームの第１の面側から射出成形された第１の熱可塑性樹脂と、前記リードフレームの前記第１の面とは反対の第２の面側から射出成形された第２の熱可塑性樹脂とを有する。
【０００８】
本発明の他の側面としてのＲＦＩＤタグの製造方法は、無線通信を行うＲＦＩＤタグの製造方法であって、リードフレームでアンテナを形成する工程と、前記リードフレームの上に半導体デバイスを搭載する工程と、前記半導体デバイスを熱硬化性樹脂で覆う工程と、前記リードフレームの第１の面側から第１の熱可塑性樹脂を射出成形する工程と、前記リードフレームの前記第１の面とは反対の第２の面側から第２の熱可塑性樹脂を射出成形する工程とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての金型は、ＲＦＩＤタグを製造するための金型であって、第１の樹脂流路及び第１の高さを有する第１の突起部が設けられ、該第１の突起部でアンテナを形成するリードフレームを第１の面側から押さえ付ける第１の一方金型と、第２の高さを有する第２の突起部が設けられ、該第２の突起部で前記リードフレームを前記第１の面とは反対の第２の面側から押さえ付ける第１の他方金型と、第２の樹脂流路を備え、前記リードフレームを前記第１の面側から押さえ付ける第２の一方金型と、凹部が設けられ、前記リードフレームを前記第２の面側から押さえ付ける第２の他方金型とを有し、前記第１の一方金型及び前記第１の他方金型は、半導体デバイスを搭載した前記リードフレームをクランプし、前記第１の樹脂流路から第１の熱可塑性樹脂を射出成形するために用いられ、前記第２の一方金型及び前記第２の他方金型は、前記第１の熱可塑性樹脂の成形後の前記リードフレームをクランプし、前記第２の樹脂流路から第２の熱可塑性樹脂を射出成形するために用いられる。
【００１０】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アンテナをリードフレームとすることで、小型で安価な高性能なＲＦＩＤタグ、その製造方法、及び、ＲＦＩＤタグを製造するための金型を提供することができる。また、半導体デバイスを熱硬化性樹脂で覆った後に熱可塑性樹脂で全面を覆うことにより、ＲＦＩＤタグの耐水性、耐候性、及び、耐衝撃性が向上し、安定した通信が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例におけるＲＦＩＤタグに用いられるリードフレームの平面図である。
【図２】本実施例におけるＲＦＩＤタグの製造工程（リードフレーム抜きからリードフレームのカットまで）を示す平面図及び側面図である。
【図３】本実施例におけるＲＦＩＤタグの別の実施形態（リードフレームのカット）を示す平面図及び側面図である。
【図４】本実施例におけるＲＦＩＤタグの二次成形の説明図である。
【図５】本実施例におけるＲＦＩＤタグの二次成形時に用いられる金型の平面図である。
【図６】本実施例におけるＲＦＩＤタグの三次成形の説明図である。
【図７】本実施例におけるＲＦＩＤタグの別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
まず、本実施例におけるＲＦＩＤタグ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に用いられるリードフレームの構成について説明する。図１は、本実施例におけるＲＦＩＤタグに用いられるリードフレーム１０の平面図である。図１（ａ）は、リードフレーム１０の外観図である。図１（ａ）に示されるリードフレーム１０は、後述の工程を経て個片化されることにより、破線１５０に囲まれた領域が１つのＲＦＩＤタグを製造するために用いられるリードフレーム１０となる。すなわち、図１（ａ）には、個片化後に４つのＲＦＩＤタグに用いられることになる多連リードフレームが示されている。
【００１５】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されるリードフレーム１０のうち、破線１５０で囲まれた領域（１つのＲＦＩＤタグに用いられる部分）の拡大図である。図１（ｂ）において、１０ａはＲＦＩＤタグのアンテナである。本実施例のアンテナ１０ａは、金属からなるリードフレーム１０で構成されている。従来のように、ＲＦＩＤタグのアンテナを有機フィルム、ＲＣＢ基板、又は、セラミックの上に形成する場合には、アンテナの厚さを例えば０．０３５ｍｍ（３５μｍ）以上にすることができない。このため、ＲＦＩＤタグの通信距離を向上させるには、アンテナ（アンテナ線）の幅を大きくするか、又は、アンテナの長さを長くする必要がある。この場合、アンテナに要する面積が大きくなるため、ＲＦＩＤタグの小型化が困難である。
【００１６】
一方、本実施例のリードフレーム１０は、例えば０．１５ｍｍの厚さを有する。このため、リードフレーム１０を用いることにより、有機フィルム上にアンテナを形成する場合では困難であった０．０３５ｍｍ以上の厚さを有するアンテナ１０ａを構成することができる。このように、０．０３５ｍｍ以上の厚さを有するアンテナ１０ａを用いることにより、ＲＦＩＤタグの小型化が可能となる。なお、本実施例のリードフレーム１０は０．１５ｍｍの厚さを有するが、これに限定されるものではなく他の厚さを有するものであってもよい。例えば、０．５ｍｍ以上の厚さを有するリードフレームを用いることもできる。リードフレーム１０の厚さを厚くし、リード幅及びリード間ピッチを狭くすれば、ＲＦＩＤタグをより小型化することができる。
【００１７】
１０ｂは、後述の半導体デバイスとアンテナ１０ａとの間を電気的に接続するためのアンテナ導出部である。本実施例では、四本のアンテナ導出部１０ｂが設けられており、四つの角部に配置されているアンテナ１０ａのそれぞれと接続される。また本実施例では、アンテナ導出部１０ｂもリードフレーム１０で構成されている。
【００１８】
なお、本実施例のアンテナ１０ａは渦巻き状であるが、これに限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、本実施例において、一つのアンテナ１０ａに接続されるアンテナ導出部１０ｂは一本の直線形状を有するが、これに限定されるものではない。アンテナ導出部１０ｂは、二本以上の直線形状又はその他の形状を有するものであってもよい。
【００１９】
１２は、後述の半導体デバイスの電極をアンテナ導出部１０ｂ（アンテナ１０ａ）に電気的に接続するための端子接続部である。本実施例では四つのアンテナ導出部１０ｂ（アンテナ１０ａ）が設けられているため、四つの端子接続部１２が四つのアンテナ導出部１０ｂの先端部にそれぞれ設けられている。
【００２０】
１４はダムバー（樹脂漏れ防止手段）である。ダムバー１４は、後述の熱硬化性樹脂を用いて半導体デバイスを樹脂封止する際に、熱硬化性樹脂の樹脂漏れを防止するために設けられている。ダムバー１４は、リードフレーム１０で構成されており、隣り合うアンテナ導出部１０ｂに接続されて全体で正方形の形状を有する。後述のように、ダムバー１４の一部は熱硬化性樹脂による樹脂封止後に切断され、アンテナ導出部１０ｂ同士の絶縁性が確保される。
【００２１】
次に、本実施例におけるＲＦＩＤタグの製造工程について説明する。図２は、ＲＦＩＤタグの製造工程（リードフレーム抜きからリードフレームのカットまで）を示す平面図及び側面図である。ＲＦＩＤタグは、図２（ａ）〜図２（ｅ）に示される工程順に製造される。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示されるように、リードフレーム抜き工程が行われる。リードフレーム抜き工程により、リードフレーム１０で構成される各部位（アンテナ１０ａ、アンテナ導出部１０ｂ、端子接続部１２、及び、ダムバー１４）が形成される。
【００２３】
続いて、図２（ｂ）に示されるように、チップマウント工程が行われる。チップマウント工程においては、半導体デバイス２０がリードフレーム１０の端子接続部１２の上に実装され、半田２２によって接続される。本実施例の半導体デバイス２０として、好ましくは、ＩＣチップ（ベアチップ）を樹脂封止した半導体パッケージ（ＩＣパッケージ）が用いられ、特に面実装型半導体パッケージが用いられる。半導体デバイス２０として半導体パッケージを用いた場合、例えば以下の三つのメリットがある。すなわち、ＲＦＩＤタグをクリーンルームで製造する必要はなく、ＲＦＩＤタグの製造時における製造コストが低くなる。また、半導体デバイス２０として良品のみを選択してリードフレーム１０の上に実装することができる。さらに、端子接続部１２にメッキ等の表面処理を行う必要がない。
【００２４】
ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、半導体デバイス２０としてパッケージ化されていないベアチップを用いてもよい。ベアチップを用いた場合、フリップチップ実装又はワイヤボンディングにより端子接続部１２との間の電気的接続をとることができる。
【００２５】
次に、図２（ｃ）に示されるように、一次成形が行われる。一次成形では、熱硬化性樹脂３０を用いて、少なくとも、リードフレーム１０の上に搭載した半導体デバイス２０、半田２２、及び、端子接続部１２を樹脂封止する（覆う）。本実施例では、熱硬化性樹脂３０による一次成形はトランスファモールドにより行われるが、これに限定されるものではなく、例えば、ポッティング成形又は圧縮成形により行うこともできる。なお、トランスファモールドの他方金型を掘り込むことにより、リード裏側露出のない樹脂封止を行うことも可能である。
【００２６】
本実施例におけるトランスファモールドは、不図示の一方金型と他方金型とでリードフレーム１０をクランプしながら液状の樹脂を充填して行われる。熱硬化性樹脂３０は、不図示のプランジャを動作させて溶融した樹脂を圧送することにより、一方金型と他方金型との間に充填される。プランジャによって樹脂が圧送された液状の樹脂は、ランナ３４及びゲート３２を介して、一方金型と他方金型との間に形成されるキャビティへ供給され、キャビティ内の空間が熱硬化性樹脂３０で充填される。
【００２７】
後述の二次成形で用いられる熱可塑性樹脂は、その溶融温度が２００〜３００℃であるため、二次成形時に半田２２の接合を破壊する可能性がある。一方、熱硬化性樹脂の溶融温度は１６０℃程度であるため、半田２２の溶融温度に達しない。このため、熱硬化性樹脂を用いた一次成形を行うことにより、後述の熱可塑性樹脂を用いた樹脂封止の際（二次成形時）に半田２２が融けるのを防止することができる。また、熱可塑性による樹脂封止の場合、熱硬化性樹脂の場合よりも射出圧が高い。このため、一次成形を行うことにより、半導体デバイス２０とリードフレーム１０（端子接続部１２）との間の接合破壊を防止することができる。さらに、熱可塑性樹脂は、一般的に０．３ｍｍ以下の小さな隙間に充填することは困難である。このため、半導体デバイス２０とリードフレーム１０との間の半田接合部の近傍に空洞（エアだまり）が生じやすい。このような空洞が存在すると、温度変化によるエアの膨張及び収縮により半田接合部が破壊される可能性がある。一方、熱硬化性樹脂は、例えば数μｍの小さな隙間にも充填可能である。
【００２８】
このように、熱硬化性樹脂３０を用いた一次成形は、半導体デバイス２０とリードフレーム１０との間の接合（半田２２）を後述の二次成形時における熱及び射出圧等から保護するために行われる。なお、本実施例において、一次成形に用いられる熱硬化性樹脂３０としては例えばエポキシ樹脂が用いられるが、これに限定されるものではなく、フォノール系樹脂やシリコーン系樹脂等を用いてもよい。また、半導体デバイスと端子リード間のみをアンダーフィル成形してもよいし、半導体デバイスを全体的に樹脂で覆ってもよい。
【００２９】
熱硬化性樹脂３０による樹脂封止後（一次成形後）、図２（ｄ）に示されるように、リードフレーム１０の該当部位をカットする。本実施例のリードフレーム１０は、アンテナ１０ａと周辺部との間の四つのカット部４０ａ、及び、アンテナ導出部１０ｂとダムバー１４との間の八つのカット部４０ｂでカットされる。このようなカットにより、リードフレーム１０の周辺部（不要部）は分離され、また、四本のアンテナ導出部１０ｂ同士の絶縁性が確保される。図２（ｅ）は、カット部４０ａ、４０ｂにてリードフレーム１０をカットした後の構成を示している。
【００３０】
図３は、本実施例におけるＲＦＩＤタグの別の実施形態（リードフレーム１０のカット）を示す平面図及び側面図である。図３（ａ）はリードフレーム１０のカット部位を示し、図３（ｂ）は該当部位をカットした後の構成を示す。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図２（ｄ）、（ｅ）に対応する。図３に示されるように、本実施形態のリードフレーム１０は、ダムバー１４において四つのカット部４０ｃを有する。カット部４０ｃをカットすることにより、ダムバー１４の全てがカットされる。
【００３１】
次に、本実施例におけるＲＦＩＤタグの二次成形について説明する。図４は、本実施例における二次成形の説明図である。図４（ａ）は、二次成形後のＲＦＩＤタグの平面図である。図４（ｂ）は、二次成形の際に用いられる金型の構成を示す断面図である。図４（ｃ）は、リードフレームを金型でクランプして樹脂封止した構成を示す断面図である。図４（ｂ）、（ｃ）の断面は、図４（ａ）のＡ−Ａ切断面である。また、図５は二次成形時に用いられる金型の平面図である。図５（ａ）は一方金型の平面図を示し、図５（ｂ）は他方金型の平面図を示す。
【００３２】
二次成形は、一方金型５０（第１の一方金型）と他方金型５５（第１の他方金型）とで、半導体デバイス２０が搭載されたリードフレーム１０（半導体デバイス２０が熱硬化性樹脂３０で覆われた構成を有するリードフレーム）をクランプし、熱可塑性樹脂を射出成形することにより行われる。図４（ｂ）及び図５（ａ）に示されるように、一方金型５０は、所定の高さ（第１の高さ）を有する突起部５１（第１の突起部）を備える。本実施例では、三角形状を有する突起部５１が四つごとにまとまって突起群を構成し、それらの突起部５１の表面が一つのアンテナ１０ａの上面に当接するように構成されている。本実施例では四つのアンテナ１０ａが設けられているため、四つの突起群が右上、右下、左上、左下の角部に形成されている。また、一方金型５０には熱可塑性樹脂６０（第１の熱可塑性樹脂）を射出するための二つのスプル５２（第１の樹脂流路）が設けられている。
【００３３】
図４（ｂ）に示されるように、スプル５２が設けられた一方金型５０は、リードフレーム１０の第１の面１００ａ側（半導体デバイス２０の搭載面側）からリードフレーム１０を押さえ付ける。他方金型５５は、第１の面１００ａとは反対の第２の面１００ｂ側からリードフレーム１０を押さえ付ける。このため、熱可塑性樹脂６０は、リードフレーム１０の第１の面１００ａ側から射出成形される。
【００３４】
図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示されるように、他方金型５５には、所定の高さ（第２の高さ）を有する突起部５６（第２の突起部）が設けられている。他方金型５５の突起部５６は、一方金型５０の突起部５１に対応する位置に配置されている。このため、突起部５６は、突起部５１と同様の形状を有し、突起部５１の同じ数だけ設けられている。本実施例では、熱可塑性樹脂６０の射出成形時において、リードフレーム１０で形成されたアンテナ１０ａを突起部５１と突起部５６とでクランプする。すなわち、突起部５１はアンテナ１０ａの上面（第１の面）に当接し、突起部５６はアンテナ１０ａの下面（第２の面）に当接する。また本実施例では、他方金型５５の突起部５６の高さは、一方金型５０の突起部５１の高さよりも低い。
【００３５】
突起部５６の上には、ダムブロック５７が形成されている。ダムブロック５７は、渦巻き状のアンテナ１０ａの隙間に挿入されるように構成されている。ダムブロック５７は、クランプ時に一方金型５０の突起部５１に当接しないように、リードフレーム１０（アンテナ１０ａ）の厚さよりも０．１ｍｍ程度短めの高さを有する。
【００３６】
ダムブロック５７が設けられていることにより、一方金型５０と他方金型５５とでリードフレーム１０をクランプした際に、アンテナ１０ａの位置合わせを行うことができる。このとき、ダムブロック５７とアンテナ１０ａとの間に二次成形による熱可塑性樹脂６０が入り込まないように、ダムブロック５７とアンテナ１０ａとの隙間は０．３ｍｍ以下、好ましくは０．１〜０．２ｍｍ程度以下に設定される。このように、アンテナ間にダムブロック５７を入れることで、成形時の樹脂流れによるアンテナの位置ずれが防止でき、位置精度の高い成形が可能となる。
【００３７】
他方金型５５の中央部には突起部５８が設けられている。突起部５８は、ダムバー１４を取り囲むように四箇所に配置されており、突起部５８により、ダムバー１４の位置が固定され、リードフレーム１０と他方金型５５との間の位置合わせが行われる。一方金型５０と他方金型５５とでリードフレーム１０をクランプしてスプル５２から樹脂を射出すると、図４（ｃ）に示されるように、一次成形後のリードフレーム１０は熱可塑性樹脂６０（第１の熱可塑性樹脂）により射出成形される（二次成形）。二次成形では、突起部５１、５６、及び、ダムブロック５７により、アンテナ１０ａの一部は熱可塑性樹脂６０で充填されない。このため、図４（ａ）に示されるように、二次成形後のＲＦＩＤタグの表面には開口部５１ａが形成され、アンテナ１０ａの一部が熱可塑性樹脂６０で覆われることなく露出している。
【００３８】
二次成形において、リードフレーム１０の第１の面１００ａ側は、正規の厚さ（最終製品としてのＲＦＩＤタグのパッケージ厚さと同一の厚さ）で成形され、第２の面１００ｂ側は、後述の三次成形が行われるため、正規の厚さよりも薄い厚さで成形される。第２の面１００ｂ側の厚さと三次成形の厚さは、最終製品になったときのＲＦＩＤタグの反りを考慮し、それぞれの厚さが決定される。本実施例では、熱可塑性樹脂としてＰＰ樹脂（ポリプロピレン樹脂）を用いているが、これに限定されるものではなく、弾性を有したエラストマー樹脂等の他の樹脂でもよい。また、熱可塑性樹脂の成形厚さは、使用する樹脂の樹脂特性によっても異なる。
【００３９】
次に、本実施例におけるＲＦＩＤタグの三次成形について説明する。図６は、本実施例における三次成形の説明図である。図６（ａ）は、二次成形後のＲＦＩＤタグの平面図である。図６（ｂ）は、三次成形時の構成を示す断面図である。図６（ｃ）は、三次成形後のＲＦＩＤタグの平面図である。
【００４０】
図６（ａ）に示されるように、二次成形後（熱可塑性樹脂６０による樹脂封止後）のＲＦＩＤタグにおいて、アンテナ１０ａの一部は、熱可塑性樹脂６０で覆われずに露出している。本実施例における三次成形は、二次成形と同様に、熱可塑性樹脂を射出成形することにより行われる。
【００４１】
図６（ｂ）に示されるように、二次成形後のリードフレーム１０（成形品）は、三次成形用の一方金型７０（第２の一方金型）と他方金型７５（第２の他方金型）とでクランプされる。一方金型７０は二次成形後のリードフレーム１０を第２の面１００ｂ側から押さえ付け、他方金型７５はリードフレーム１０を第１の面１００ａ側から押さえ付ける。
【００４２】
一方金型７０にはスプル７１（第２の樹脂流路）が設けられており、三次成形用の樹脂はスプル７１を通って射出される。三次成形に用いられる金型（一方金型７０、他方金型７５）には、突起部が設けられていない。他方金型７５には、凹部が設けられており、二次成形後のリードフレーム１０はこの凹部に収容される。三次成形（射出成形）により、熱可塑性樹脂８０（第２の熱可塑性樹脂）が所定の領域に充填される。三次成形が終了すると、図６（ｃ）に示されるような、表面にリードフレームの露出の無いＲＦＩＤタグが完成する。
【００４３】
なお、二次成形と三次成形は、同一種類の熱可塑性樹脂を使用することにより、ＲＦＩＤタグでの境目がなくなる。このため、二次成形後のＲＦＩＤタグをひっくり返すロボット機構を射出成形装置に組込み、金型を二次成形部分と三次成形部分を分けることにより、１台の射出成形装置でそれぞれを順次成形することも可能である。 図６（ｂ）に示されるように、他方金型７５は、リードフレーム１０の第１の面１００ａ側（半導体デバイス２０の搭載面側）からリードフレーム１０をクランプする。スプル７１が設けられた一方金型７０は、第１の面１００ａとは反対の第２の面１００ｂ側からリードフレーム１０をクランプする。このため、熱可塑性樹脂８０は、リードフレーム１０の第２の面１００ａ側から射出成形される。このように、三次成形の際の熱可塑性樹脂８０は、リードフレーム１０の第２の面１００ｂ側から射出され、その射出方向は、第１の面１００ａ側から射出される熱可塑性樹脂６０の場合と反対方向となる。
【００４４】
本実施例では、熱可塑性樹脂６０、８０によりＲＦＩＤタグのパッケージが構成される。熱可塑性樹脂６０、８０を射出成形することにより、リードフレーム１０の第２の面１００ｂ側におけるＲＦＩＤタグのパッケージの厚さは、突起部５６の高さよりも厚くなる。
【００４５】
樹脂封止されたアンテナ１０ａは、ＲＦＩＤタグのパッケージ（熱可塑性樹脂６０、８０）の厚さ方向における位置に応じて、その性能（通信可能な距離）が異なる。例えば、パッケージの厚さ（熱可塑性樹脂６０、８０を合わせた厚さ）が３．０ｍｍでリードフレーム１０の厚さが０．１５ｍｍの場合、アンテナ１０ａの位置がパッケージの厚さ方向に理想的な位置から０．２ｍｍ変位したとき、ＵＨＦ帯による無線通信において、通信可能な距離は１０ｍから８ｍ〜９ｍ程度というように１０〜２０％程度低下する。アンテナ１０ａの理想的な位置は、例えば、パッケージの中央（厳密な中央位置を基準としてパッケージの厚さの±５％の範囲を含む）である。上述の例では、アンテナ１０ａはパッケージの一方の面から１．４〜１．５ｍｍ程度の位置に配置されていることが好ましい。ただし、アンテナ１０ａの理想的な位置は、樹脂の中央に限定されるものではなく、使用形態等に応じて適宜変更される。
【００４６】
本実施例では、熱可塑性樹脂６０がリードフレーム１０の第１の面１００ａ側から射出成形され、熱可塑性樹脂８０が第１の面１００ａとは反対の第２の面１００ｂ側から射出成形される。このため、樹脂の厚さ方向におけるアンテナ１０ａの位置を制御することができ、アンテナ１０ａの位置を任意に設定することが可能となる。例えば、二次成形時における突起部５１の高さ又は突起部５６の高さを変更することにより、アンテナ１０ａをＲＦＩＤタグのパッケージの厚さ方向において任意の位置に配置可能となる。図６（ｃ）に示されるＲＦＩＤタグは、識別対象物に両面テープ等で接着することにより識別使用される。
【００４７】
図７は、本実施例におけるＲＦＩＤタグの別の実施形態を示す図である。図７に示されるＲＦＩＤタグにはフランジ部９０及びネジ孔９１が設けられている。フランジ部９０は、リードフレーム１０で一体的に形成され、ネジにより簡便な工程で識別対象物への取り付けが可能である。フランジ部９０を備えたＲＦＩＤタグによれば、ＲＦＩＤタグを取り付ける際の利便性が向上する。
【００４８】
なお、本実施例では、一次成形樹脂として熱硬化性樹脂が用いられるが、半田接続部の信頼性が確保される場合には熱可塑性樹脂を用いてもよい。
【００４９】
以上のとおり、本実施例のＲＦＩＤタグでは、リードフレーム１０を用いてアンテナ１０ａが形成される。このため、アンテナの断面における厚みが増し、アンテナの小型化を図ることができる。また、半導体デバイス２０は熱硬化性樹脂３０で覆われているため、半導体デバイス２０を効果的に保護することが可能である。また、ＲＦＩＤタグは熱可塑性樹脂６０、８０を用いて外装されている。このため、耐性（耐衝撃性、耐候性、耐水性）に優れたＲＦＩＤタグを提供することができる。また、本実施例のＲＦＩＤタグの製造方法によれば、外装樹脂（熱可塑性樹脂６０、８０）の厚み方向におけるアンテナの位置を制御することができ、アンテナを適切な位置に配置させることが可能となる。
【００５０】
このため、本実施例によれば、小型で耐性のある高性能なＲＦＩＤタグ及びその製造方法を提供することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ リードフレーム
１０ａ アンテナ
１０ｂ アンテナ導出部
１２ 端子接続部
１４ ダムバー
２０ 半導体デバイス
２２ 半田
３０ 熱硬化性樹脂
３２ ゲート
３４ ランナ
５０ 一方金型
５５ 他方金型
６０ 熱可塑性樹脂
８０ 熱可塑性樹脂
９０ フランジ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグ、ＲＦＩＤタグの製造方法、及びＲＦＩＤタグを製造するための金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＤ情報が書き込まれたタグからリーダライタを使用し、無線通信を介して情報のやり取りを行うためのＲＦＩＤタグ（無線ＩＣタグ）が広く用いられている。近年は、その利便性から、電池を搭載しないタイプのＲＦＩＤタグが使用されることが多い。このため、ＲＦＩＤタグの通信距離は短くなってしまい、その通信距離を向上させるには、アンテナの断面積（表面積）を大きくする必要がある。しかし、有機フィルム、ＰＣＢ基板、又は、セラミック基板等の基板上にアンテナを形成しようとすると、アンテナの厚さを大きく（例えば３５μｍ以上）することができない。このため、ＲＦＩＤタグの通信距離を向上させるには、アンテナ線の幅を大きくするか、又は、アンテナ線の長さを長くする必要がある。その結果、アンテナに必要な平面の面積は大きくなり、ＲＦＩＤタグの小型化が妨げられる。
【０００３】
この点に関し、特許文献１には、リードフレームを用いてアンテナを形成したＲＦＩＤタグが開示されている。所定の厚さを有するリードフレームを用いてアンテナを形成することにより、有機フィルム等の上にアンテナを形成する場合に比べて、アンテナ線の幅を大きくしたりアンテナ線の長さを長くしたりすることなく所望の通信距離を確保することができる。また、リードフレームを用いることにより、ＲＦＩＤタグの耐性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９８０６９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リードフレームで形成されたアンテナを樹脂封止してＲＦＩＤタグを製造する場合、その封止樹脂内におけるアンテナの位置（樹脂の厚さ方向におけるアンテナの位置）に応じて、そのアンテナの性能は大きく変化する。このため、ＲＦＩＤタグの性質や使用態様に応じて、封止樹脂内におけるアンテナの位置を正確に制御する必要があるが、特許文献１に開示されている構成では、アンテナの位置を制御することは困難であり、良好な性能を確保できないおそれがある。
【０００６】
そこで本発明は、小型で耐性のある高性能なＲＦＩＤタグ、その製造方法、及び、ＲＦＩＤタグを製造するための金型を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としてのＲＦＩＤタグは、無線通信を行うＲＦＩＤタグであって、リードフレームで形成されたアンテナと、前記リードフレームの上に搭載された半導体デバイスと、前記半導体デバイスを覆う熱硬化性樹脂と、前記リードフレームの第１の面側から射出成形された第１の熱可塑性樹脂と、前記リードフレームの前記第１の面とは反対の第２の面側から射出成形された第２の熱可塑性樹脂とを有する。
【０００８】
本発明の他の側面としてのＲＦＩＤタグの製造方法は、無線通信を行うＲＦＩＤタグの製造方法であって、リードフレームでアンテナを形成する工程と、前記リードフレームの上に半導体デバイスを搭載する工程と、前記半導体デバイスを熱硬化性樹脂で覆う工程と、前記リードフレームの第１の面側から第１の熱可塑性樹脂を射出成形する工程と、前記リードフレームの前記第１の面とは反対の第２の面側から第２の熱可塑性樹脂を射出成形する工程とを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての金型は、ＲＦＩＤタグを製造するための金型であって、第１の樹脂流路及び第１の高さを有する第１の突起部が設けられ、該第１の突起部でアンテナを形成するリードフレームを第１の面側から押さえ付ける第１の一方金型と、第２の高さを有する第２の突起部が設けられ、該第２の突起部で前記リードフレームを前記第１の面とは反対の第２の面側から押さえ付ける第１の他方金型と、第２の樹脂流路を備え、前記リードフレームを前記第１の面側から押さえ付ける第２の一方金型と、凹部が設けられ、前記リードフレームを前記第２の面側から押さえ付ける第２の他方金型とを有し、前記第１の一方金型及び前記第１の他方金型は、半導体デバイスを搭載した前記リードフレームをクランプし、前記第１の樹脂流路から第１の熱可塑性樹脂を射出成形するために用いられ、前記第２の一方金型及び前記第２の他方金型は、前記第１の熱可塑性樹脂の成形後の前記リードフレームをクランプし、前記第２の樹脂流路から第２の熱可塑性樹脂を射出成形するために用いられる。
【００１０】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アンテナをリードフレームとすることで、小型で安価な高性能なＲＦＩＤタグ、その製造方法、及び、ＲＦＩＤタグを製造するための金型を提供することができる。また、半導体デバイスを熱硬化性樹脂で覆った後に熱可塑性樹脂で全面を覆うことにより、ＲＦＩＤタグの耐水性、耐候性、及び、耐衝撃性が向上し、安定した通信が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例におけるＲＦＩＤタグに用いられるリードフレームの平面図である。
【図２】本実施例におけるＲＦＩＤタグの製造工程（リードフレーム抜きからリードフレームのカットまで）を示す平面図及び側面図である。
【図３】本実施例におけるＲＦＩＤタグの別の実施形態（リードフレームのカット）を示す平面図及び側面図である。
【図４】本実施例におけるＲＦＩＤタグの二次成形の説明図である。
【図５】本実施例におけるＲＦＩＤタグの二次成形時に用いられる金型の平面図である。
【図６】本実施例におけるＲＦＩＤタグの三次成形の説明図である。
【図７】本実施例におけるＲＦＩＤタグの別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
まず、本実施例におけるＲＦＩＤタグ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に用いられるリードフレームの構成について説明する。図１は、本実施例におけるＲＦＩＤタグに用いられるリードフレーム１０の平面図である。図１（ａ）は、リードフレーム１０の外観図である。図１（ａ）に示されるリードフレーム１０は、後述の工程を経て個片化されることにより、破線１５０に囲まれた領域が１つのＲＦＩＤタグを製造するために用いられるリードフレーム１０となる。すなわち、図１（ａ）には、個片化後に４つのＲＦＩＤタグに用いられることになる多連リードフレームが示されている。
【００１５】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されるリードフレーム１０のうち、破線１５０で囲まれた領域（１つのＲＦＩＤタグに用いられる部分）の拡大図である。図１（ｂ）において、１０ａはＲＦＩＤタグのアンテナである。本実施例のアンテナ１０ａは、金属からなるリードフレーム１０で構成されている。従来のように、ＲＦＩＤタグのアンテナを有機フィルム、ＲＣＢ基板、又は、セラミックの上に形成する場合には、アンテナの厚さを例えば０．０３５ｍｍ（３５μｍ）以上にすることができない。このため、ＲＦＩＤタグの通信距離を向上させるには、アンテナ（アンテナ線）の幅を大きくするか、又は、アンテナの長さを長くする必要がある。この場合、アンテナに要する面積が大きくなるため、ＲＦＩＤタグの小型化が困難である。
【００１６】
一方、本実施例のリードフレーム１０は、例えば０．１５ｍｍの厚さを有する。このため、リードフレーム１０を用いることにより、有機フィルム上にアンテナを形成する場合では困難であった０．０３５ｍｍ以上の厚さを有するアンテナ１０ａを構成することができる。このように、０．０３５ｍｍ以上の厚さを有するアンテナ１０ａを用いることにより、ＲＦＩＤタグの小型化が可能となる。なお、本実施例のリードフレーム１０は０．１５ｍｍの厚さを有するが、これに限定されるものではなく他の厚さを有するものであってもよい。例えば、０．５ｍｍ以上の厚さを有するリードフレームを用いることもできる。リードフレーム１０の厚さを厚くし、リード幅及びリード間ピッチを狭くすれば、ＲＦＩＤタグをより小型化することができる。
【００１７】
１０ｂは、後述の半導体デバイスとアンテナ１０ａとの間を電気的に接続するためのアンテナ導出部である。本実施例では、四本のアンテナ導出部１０ｂが設けられており、四つの角部に配置されているアンテナ１０ａのそれぞれと接続される。また本実施例では、アンテナ導出部１０ｂもリードフレーム１０で構成されている。
【００１８】
なお、本実施例のアンテナ１０ａは渦巻き状であるが、これに限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、本実施例において、一つのアンテナ１０ａに接続されるアンテナ導出部１０ｂは一本の直線形状を有するが、これに限定されるものではない。アンテナ導出部１０ｂは、二本以上の直線形状又はその他の形状を有するものであってもよい。
【００１９】
１２は、後述の半導体デバイスの電極をアンテナ導出部１０ｂ（アンテナ１０ａ）に電気的に接続するための端子接続部である。本実施例では四つのアンテナ導出部１０ｂ（アンテナ１０ａ）が設けられているため、四つの端子接続部１２が四つのアンテナ導出部１０ｂの先端部にそれぞれ設けられている。
【００２０】
１４はダムバー（樹脂漏れ防止手段）である。ダムバー１４は、後述の熱硬化性樹脂を用いて半導体デバイスを樹脂封止する際に、熱硬化性樹脂の樹脂漏れを防止するために設けられている。ダムバー１４は、リードフレーム１０で構成されており、隣り合うアンテナ導出部１０ｂに接続されて全体で正方形の形状を有する。後述のように、ダムバー１４の一部は熱硬化性樹脂による樹脂封止後に切断され、アンテナ導出部１０ｂ同士の絶縁性が確保される。
【００２１】
次に、本実施例におけるＲＦＩＤタグの製造工程について説明する。図２は、ＲＦＩＤタグの製造工程（リードフレーム抜きからリードフレームのカットまで）を示す平面図及び側面図である。ＲＦＩＤタグは、図２（ａ）〜図２（ｅ）に示される工程順に製造される。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示されるように、リードフレーム抜き工程が行われる。リードフレーム抜き工程により、リードフレーム１０で構成される各部位（アンテナ１０ａ、アンテナ導出部１０ｂ、端子接続部１２、及び、ダムバー１４）が形成される。
【００２３】
続いて、図２（ｂ）に示されるように、チップマウント工程が行われる。チップマウント工程においては、半導体デバイス２０がリードフレーム１０の端子接続部１２の上に実装され、半田２２によって接続される。本実施例の半導体デバイス２０として、好ましくは、ＩＣチップ（ベアチップ）を樹脂封止した半導体パッケージ（ＩＣパッケージ）が用いられ、特に面実装型半導体パッケージが用いられる。半導体デバイス２０として半導体パッケージを用いた場合、例えば以下の三つのメリットがある。すなわち、ＲＦＩＤタグをクリーンルームで製造する必要はなく、ＲＦＩＤタグの製造時における製造コストが低くなる。また、半導体デバイス２０として良品のみを選択してリードフレーム１０の上に実装することができる。さらに、端子接続部１２にメッキ等の表面処理を行う必要がない。
【００２４】
ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、半導体デバイス２０としてパッケージ化されていないベアチップを用いてもよい。ベアチップを用いた場合、フリップチップ実装又はワイヤボンディングにより端子接続部１２との間の電気的接続をとることができる。
【００２５】
次に、図２（ｃ）に示されるように、一次成形が行われる。一次成形では、熱硬化性樹脂３０を用いて、少なくとも、リードフレーム１０の上に搭載した半導体デバイス２０、半田２２、及び、端子接続部１２を樹脂封止する（覆う）。本実施例では、熱硬化性樹脂３０による一次成形はトランスファモールドにより行われるが、これに限定されるものではなく、例えば、ポッティング成形又は圧縮成形により行うこともできる。なお、トランスファモールドの他方金型を掘り込むことにより、リード裏側露出のない樹脂封止を行うことも可能である。
【００２６】
本実施例におけるトランスファモールドは、不図示の一方金型と他方金型とでリードフレーム１０をクランプしながら液状の樹脂を充填して行われる。熱硬化性樹脂３０は、不図示のプランジャを動作させて溶融した樹脂を圧送することにより、一方金型と他方金型との間に充填される。プランジャによって樹脂が圧送された液状の樹脂は、ランナ３４及びゲート３２を介して、一方金型と他方金型との間に形成されるキャビティへ供給され、キャビティ内の空間が熱硬化性樹脂３０で充填される。
【００２７】
後述の二次成形で用いられる熱可塑性樹脂は、その溶融温度が２００〜３００℃であるため、二次成形時に半田２２の接合を破壊する可能性がある。一方、熱硬化性樹脂の溶融温度は１６０℃程度であるため、半田２２の溶融温度に達しない。このため、熱硬化性樹脂を用いた一次成形を行うことにより、後述の熱可塑性樹脂を用いた樹脂封止の際（二次成形時）に半田２２が融けるのを防止することができる。また、熱可塑性による樹脂封止の場合、熱硬化性樹脂の場合よりも射出圧が高い。このため、一次成形を行うことにより、半導体デバイス２０とリードフレーム１０（端子接続部１２）との間の接合破壊を防止することができる。さらに、熱可塑性樹脂は、一般的に０．３ｍｍ以下の小さな隙間に充填することは困難である。このため、半導体デバイス２０とリードフレーム１０との間の半田接合部の近傍に空洞（エアだまり）が生じやすい。このような空洞が存在すると、温度変化によるエアの膨張及び収縮により半田接合部が破壊される可能性がある。一方、熱硬化性樹脂は、例えば数μｍの小さな隙間にも充填可能である。
【００２８】
このように、熱硬化性樹脂３０を用いた一次成形は、半導体デバイス２０とリードフレーム１０との間の接合（半田２２）を後述の二次成形時における熱及び射出圧等から保護するために行われる。なお、本実施例において、一次成形に用いられる熱硬化性樹脂３０としては例えばエポキシ樹脂が用いられるが、これに限定されるものではなく、フォノール系樹脂やシリコーン系樹脂等を用いてもよい。また、半導体デバイスと端子リード間のみをアンダーフィル成形してもよいし、半導体デバイスを全体的に樹脂で覆ってもよい。
【００２９】
熱硬化性樹脂３０による樹脂封止後（一次成形後）、図２（ｄ）に示されるように、リードフレーム１０の該当部位をカットする。本実施例のリードフレーム１０は、アンテナ１０ａと周辺部との間の四つのカット部４０ａ、及び、アンテナ導出部１０ｂとダムバー１４との間の八つのカット部４０ｂでカットされる。このようなカットにより、リードフレーム１０の周辺部（不要部）は分離され、また、四本のアンテナ導出部１０ｂ同士の絶縁性が確保される。図２（ｅ）は、カット部４０ａ、４０ｂにてリードフレーム１０をカットした後の構成を示している。
【００３０】
図３は、本実施例におけるＲＦＩＤタグの別の実施形態（リードフレーム１０のカット）を示す平面図及び側面図である。図３（ａ）はリードフレーム１０のカット部位を示し、図３（ｂ）は該当部位をカットした後の構成を示す。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図２（ｄ）、（ｅ）に対応する。図３に示されるように、本実施形態のリードフレーム１０は、ダムバー１４において四つのカット部４０ｃを有する。カット部４０ｃをカットすることにより、ダムバー１４の全てがカットされる。
【００３１】
次に、本実施例におけるＲＦＩＤタグの二次成形について説明する。図４は、本実施例における二次成形の説明図である。図４（ａ）は、二次成形後のＲＦＩＤタグの平面図である。図４（ｂ）は、二次成形の際に用いられる金型の構成を示す断面図である。図４（ｃ）は、リードフレームを金型でクランプして樹脂封止した構成を示す断面図である。図４（ｂ）、（ｃ）の断面は、図４（ａ）のＡ−Ａ切断面である。また、図５は二次成形時に用いられる金型の平面図である。図５（ａ）は一方金型の平面図を示し、図５（ｂ）は他方金型の平面図を示す。
【００３２】
二次成形は、一方金型５０（第１の一方金型）と他方金型５５（第１の他方金型）とで、半導体デバイス２０が搭載されたリードフレーム１０（半導体デバイス２０が熱硬化性樹脂３０で覆われた構成を有するリードフレーム）をクランプし、熱可塑性樹脂を射出成形することにより行われる。図４（ｂ）及び図５（ａ）に示されるように、一方金型５０は、所定の高さ（第１の高さ）を有する突起部５１（第１の突起部）を備える。本実施例では、三角形状を有する突起部５１が四つごとにまとまって突起群を構成し、それらの突起部５１の表面が一つのアンテナ１０ａの上面に当接するように構成されている。本実施例では四つのアンテナ１０ａが設けられているため、四つの突起群が右上、右下、左上、左下の角部に形成されている。また、一方金型５０には熱可塑性樹脂６０（第１の熱可塑性樹脂）を射出するための二つのスプル５２（第１の樹脂流路）が設けられている。
【００３３】
図４（ｂ）に示されるように、スプル５２が設けられた一方金型５０は、リードフレーム１０の第１の面１００ａ側（半導体デバイス２０の搭載面側）からリードフレーム１０を押さえ付ける。他方金型５５は、第１の面１００ａとは反対の第２の面１００ｂ側からリードフレーム１０を押さえ付ける。このため、熱可塑性樹脂６０は、リードフレーム１０の第１の面１００ａ側から射出成形される。
【００３４】
図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示されるように、他方金型５５には、所定の高さ（第２の高さ）を有する突起部５６（第２の突起部）が設けられている。他方金型５５の突起部５６は、一方金型５０の突起部５１に対応する位置に配置されている。このため、突起部５６は、突起部５１と同様の形状を有し、突起部５１の同じ数だけ設けられている。本実施例では、熱可塑性樹脂６０の射出成形時において、リードフレーム１０で形成されたアンテナ１０ａを突起部５１と突起部５６とでクランプする。すなわち、突起部５１はアンテナ１０ａの上面（第１の面）に当接し、突起部５６はアンテナ１０ａの下面（第２の面）に当接する。また本実施例では、他方金型５５の突起部５６の高さは、一方金型５０の突起部５１の高さよりも低い。
【００３５】
突起部５６の上には、ダムブロック５７が形成されている。ダムブロック５７は、渦巻き状のアンテナ１０ａの隙間に挿入されるように構成されている。ダムブロック５７は、クランプ時に一方金型５０の突起部５１に当接しないように、リードフレーム１０（アンテナ１０ａ）の厚さよりも０．１ｍｍ程度短めの高さを有する。
【００３６】
ダムブロック５７が設けられていることにより、一方金型５０と他方金型５５とでリードフレーム１０をクランプした際に、アンテナ１０ａの位置合わせを行うことができる。このとき、ダムブロック５７とアンテナ１０ａとの間に二次成形による熱可塑性樹脂６０が入り込まないように、ダムブロック５７とアンテナ１０ａとの隙間は０．３ｍｍ以下、好ましくは０．１〜０．２ｍｍ程度以下に設定される。このように、アンテナ間にダムブロック５７を入れることで、成形時の樹脂流れによるアンテナの位置ずれが防止でき、位置精度の高い成形が可能となる。
【００３７】
他方金型５５の中央部には突起部５８が設けられている。突起部５８は、ダムバー１４を取り囲むように四箇所に配置されており、突起部５８により、ダムバー１４の位置が固定され、リードフレーム１０と他方金型５５との間の位置合わせが行われる。一方金型５０と他方金型５５とでリードフレーム１０をクランプしてスプル５２から樹脂を射出すると、図４（ｃ）に示されるように、一次成形後のリードフレーム１０は熱可塑性樹脂６０（第１の熱可塑性樹脂）により射出成形される（二次成形）。二次成形では、突起部５１、５６、及び、ダムブロック５７により、アンテナ１０ａの一部は熱可塑性樹脂６０で充填されない。このため、図４（ａ）に示されるように、二次成形後のＲＦＩＤタグの表面には開口部５１ａが形成され、アンテナ１０ａの一部が熱可塑性樹脂６０で覆われることなく露出している。
【００３８】
二次成形において、リードフレーム１０の第１の面１００ａ側は、正規の厚さ（最終製品としてのＲＦＩＤタグのパッケージ厚さと同一の厚さ）で成形され、第２の面１００ｂ側は、後述の三次成形が行われるため、正規の厚さよりも薄い厚さで成形される。第２の面１００ｂ側の厚さと三次成形の厚さは、最終製品になったときのＲＦＩＤタグの反りを考慮し、それぞれの厚さが決定される。本実施例では、熱可塑性樹脂としてＰＰ樹脂（ポリプロピレン樹脂）を用いているが、これに限定されるものではなく、弾性を有したエラストマー樹脂等の他の樹脂でもよい。また、熱可塑性樹脂の成形厚さは、使用する樹脂の樹脂特性によっても異なる。
【００３９】
次に、本実施例におけるＲＦＩＤタグの三次成形について説明する。図６は、本実施例における三次成形の説明図である。図６（ａ）は、二次成形後のＲＦＩＤタグの平面図である。図６（ｂ）は、三次成形時の構成を示す断面図である。図６（ｃ）は、三次成形後のＲＦＩＤタグの平面図である。
【００４０】
図６（ａ）に示されるように、二次成形後（熱可塑性樹脂６０による樹脂封止後）のＲＦＩＤタグにおいて、アンテナ１０ａの一部は、熱可塑性樹脂６０で覆われずに露出している。本実施例における三次成形は、二次成形と同様に、熱可塑性樹脂を射出成形することにより行われる。
【００４１】
図６（ｂ）に示されるように、二次成形後のリードフレーム１０（成形品）は、三次成形用の一方金型７０（第２の一方金型）と他方金型７５（第２の他方金型）とでクランプされる。一方金型７０は二次成形後のリードフレーム１０を第２の面１００ｂ側から押さえ付け、他方金型７５はリードフレーム１０を第１の面１００ａ側から押さえ付ける。
【００４２】
一方金型７０にはスプル７１（第２の樹脂流路）が設けられており、三次成形用の樹脂はスプル７１を通って射出される。三次成形に用いられる金型（一方金型７０、他方金型７５）には、突起部が設けられていない。他方金型７５には、凹部が設けられており、二次成形後のリードフレーム１０はこの凹部に収容される。三次成形（射出成形）により、熱可塑性樹脂８０（第２の熱可塑性樹脂）が所定の領域に充填される。三次成形が終了すると、図６（ｃ）に示されるような、表面にリードフレームの露出の無いＲＦＩＤタグが完成する。
【００４３】
なお、二次成形と三次成形は、同一種類の熱可塑性樹脂を使用することにより、ＲＦＩＤタグでの境目がなくなる。このため、二次成形後のＲＦＩＤタグをひっくり返すロボット機構を射出成形装置に組込み、金型を二次成形部分と三次成形部分を分けることにより、１台の射出成形装置でそれぞれを順次成形することも可能である。 図６（ｂ）に示されるように、他方金型７５は、リードフレーム１０の第１の面１００ａ側（半導体デバイス２０の搭載面側）からリードフレーム１０をクランプする。スプル７１が設けられた一方金型７０は、第１の面１００ａとは反対の第２の面１００ｂ側からリードフレーム１０をクランプする。このため、熱可塑性樹脂８０は、リードフレーム１０の第２の面１００ａ側から射出成形される。このように、三次成形の際の熱可塑性樹脂８０は、リードフレーム１０の第２の面１００ｂ側から射出され、その射出方向は、第１の面１００ａ側から射出される熱可塑性樹脂６０の場合と反対方向となる。
【００４４】
本実施例では、熱可塑性樹脂６０、８０によりＲＦＩＤタグのパッケージが構成される。熱可塑性樹脂６０、８０を射出成形することにより、リードフレーム１０の第２の面１００ｂ側におけるＲＦＩＤタグのパッケージの厚さは、突起部５６の高さよりも厚くなる。
【００４５】
樹脂封止されたアンテナ１０ａは、ＲＦＩＤタグのパッケージ（熱可塑性樹脂６０、８０）の厚さ方向における位置に応じて、その性能（通信可能な距離）が異なる。例えば、パッケージの厚さ（熱可塑性樹脂６０、８０を合わせた厚さ）が３．０ｍｍでリードフレーム１０の厚さが０．１５ｍｍの場合、アンテナ１０ａの位置がパッケージの厚さ方向に理想的な位置から０．２ｍｍ変位したとき、ＵＨＦ帯による無線通信において、通信可能な距離は１０ｍから８ｍ〜９ｍ程度というように１０〜２０％程度低下する。アンテナ１０ａの理想的な位置は、例えば、パッケージの中央（厳密な中央位置を基準としてパッケージの厚さの±５％の範囲を含む）である。上述の例では、アンテナ１０ａはパッケージの一方の面から１．４〜１．５ｍｍ程度の位置に配置されていることが好ましい。ただし、アンテナ１０ａの理想的な位置は、樹脂の中央に限定されるものではなく、使用形態等に応じて適宜変更される。
【００４６】
本実施例では、熱可塑性樹脂６０がリードフレーム１０の第１の面１００ａ側から射出成形され、熱可塑性樹脂８０が第１の面１００ａとは反対の第２の面１００ｂ側から射出成形される。このため、樹脂の厚さ方向におけるアンテナ１０ａの位置を制御することができ、アンテナ１０ａの位置を任意に設定することが可能となる。例えば、二次成形時における突起部５１の高さ又は突起部５６の高さを変更することにより、アンテナ１０ａをＲＦＩＤタグのパッケージの厚さ方向において任意の位置に配置可能となる。図６（ｃ）に示されるＲＦＩＤタグは、識別対象物に両面テープ等で接着することにより識別使用される。
【００４７】
図７は、本実施例におけるＲＦＩＤタグの別の実施形態を示す図である。図７に示されるＲＦＩＤタグにはフランジ部９０及びネジ孔９１が設けられている。フランジ部９０は、リードフレーム１０で一体的に形成され、ネジにより簡便な工程で識別対象物への取り付けが可能である。フランジ部９０を備えたＲＦＩＤタグによれば、ＲＦＩＤタグを取り付ける際の利便性が向上する。
【００４８】
なお、本実施例では、一次成形樹脂として熱硬化性樹脂が用いられるが、半田接続部の信頼性が確保される場合には熱可塑性樹脂を用いてもよい。
【００４９】
以上のとおり、本実施例のＲＦＩＤタグでは、リードフレーム１０を用いてアンテナ１０ａが形成される。このため、アンテナの断面における厚みが増し、アンテナの小型化を図ることができる。また、半導体デバイス２０は熱硬化性樹脂３０で覆われているため、半導体デバイス２０を効果的に保護することが可能である。また、ＲＦＩＤタグは熱可塑性樹脂６０、８０を用いて外装されている。このため、耐性（耐衝撃性、耐候性、耐水性）に優れたＲＦＩＤタグを提供することができる。また、本実施例のＲＦＩＤタグの製造方法によれば、外装樹脂（熱可塑性樹脂６０、８０）の厚み方向におけるアンテナの位置を制御することができ、アンテナを適切な位置に配置させることが可能となる。
【００５０】
このため、本実施例によれば、小型で耐性のある高性能なＲＦＩＤタグ及びその製造方法を提供することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ リードフレーム
１０ａ アンテナ
１０ｂ アンテナ導出部
１２ 端子接続部
１４ ダムバー
２０ 半導体デバイス
２２ 半田
３０ 熱硬化性樹脂
３２ ゲート
３４ ランナ
５０ 一方金型
５５ 他方金型
６０ 熱可塑性樹脂
８０ 熱可塑性樹脂
９０ フランジ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信を行うＲＦＩＤタグであって、
リードフレームで形成されたアンテナと、
前記リードフレームの上に搭載された半導体デバイスと、
前記半導体デバイスを覆う熱硬化性樹脂と、
前記リードフレームの第１の面側から射出成形された第１の熱可塑性樹脂と、
前記リードフレームの前記第１の面とは反対の第２の面側から射出成形された第２の熱可塑性樹脂と、を有することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記半導体デバイスは、ベアチップを樹脂封止して形成された半導体パッケージであり、
前記半導体パッケージは、半田によって前記リードフレームの端子接続部に接続され、
前記熱硬化性樹脂は、トランスファモールドで前記半導体パッケージを覆っていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記第１の熱可塑性樹脂及び前記第２の熱可塑性樹脂により前記ＲＦＩＤタグのパッケージが構成され、
前記アンテナは、前記パッケージの厚さ方向において中央に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
無線通信を行うＲＦＩＤタグの製造方法であって、
リードフレームでアンテナを形成する工程と、
前記リードフレームの上に半導体デバイスを搭載する工程と、
前記半導体デバイスを熱硬化性樹脂で覆う工程と、
前記リードフレームの第１の面側から第１の熱可塑性樹脂を射出成形する工程と、
前記リードフレームの前記第１の面とは反対の第２の面側から第２の熱可塑性樹脂を射出成形する工程と、を有することを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項５】
前記半導体デバイスは、ベアチップを樹脂封止して形成された半導体パッケージであり、
前記熱硬化性樹脂は、前記リードフレームで形成された樹脂漏れ防止手段で該熱硬化性樹脂の漏れを防止しながら、トランスファモールドで前記半導体デバイスを覆うことを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項６】
前記第１の熱可塑性樹脂は、第１の高さを有する第１の突起部を設けた一方金型と、第２の高さを有する第２の突起部を設けた他方金型とを用い、前記アンテナを該第１の突起部と該第２の突起部とでクランプすることにより射出成形されることを特徴とする請求項４又は５に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項７】
前記第２の熱可塑性樹脂は、突起部を設けない金型を用いて射出成形されることを特徴とする請求項６に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項８】
前記第１の熱可塑性樹脂及び前記第２の熱可塑性樹脂を射出成形することにより、前記リードフレームの前記第２の面側における前記ＲＦＩＤタグのパッケージの厚さは、前記第２の突起部の前記第２の高さよりも厚くなることを特徴とする請求項６又は７に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項９】
前記第１の突起部の前記第１の高さ又は前記第２の突起部の前記第２の高さを変更することにより、前記アンテナは、前記ＲＦＩＤタグのパッケージの厚さ方向において任意の位置に配置可能であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の熱可塑性樹脂及び前記第２の熱可塑性樹脂を射出成形した後、前記アンテナは、前記ＲＦＩＤタグのパッケージの厚さ方向において中央に位置していることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項１１】
ＲＦＩＤタグを製造するための金型であって、
第１の樹脂流路及び第１の高さを有する第１の突起部が設けられ、該第１の突起部でアンテナを形成するリードフレームを第１の面側から押さえ付ける第１の一方金型と、
第２の高さを有する第２の突起部が設けられ、該第２の突起部で前記リードフレームを前記第１の面とは反対の第２の面側から押さえ付ける第１の他方金型と、
第２の樹脂流路を備え、前記リードフレームを前記第１の面側から押さえ付ける第２の一方金型と、
凹部が設けられ、前記リードフレームを前記第２の面側から押さえ付ける第２の他方金型と、を有し、
前記第１の一方金型及び前記第１の他方金型は、半導体デバイスを搭載した前記リードフレームをクランプし、前記第１の樹脂流路から第１の熱可塑性樹脂を射出成形するために用いられ、
前記第２の一方金型及び前記第２の他方金型は、前記第１の熱可塑性樹脂の成形後の前記リードフレームをクランプし、前記第２の樹脂流路から第２の熱可塑性樹脂を射出成形するために用いられることを特徴とする金型。
【請求項１２】
前記第２の高さは、前記第１の高さよりも低いことを特徴とする請求項１１に記載の金型。
【請求項１３】
前記第１の他方金型の前記第２の突起部の上には、前記アンテナの位置合わせを行うためのダムブロックが設けられていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の金型。
【請求項１】
無線通信を行うＲＦＩＤタグであって、
リードフレームで形成されたアンテナと、
前記リードフレームの上に搭載された半導体デバイスと、
前記半導体デバイスを覆う熱硬化性樹脂と、
前記リードフレームの第１の面側から射出成形された第１の熱可塑性樹脂と、
前記リードフレームの前記第１の面とは反対の第２の面側から射出成形された第２の熱可塑性樹脂と、を有することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記半導体デバイスは、ベアチップを樹脂封止して形成された半導体パッケージであり、
前記半導体パッケージは、半田によって前記リードフレームの端子接続部に接続され、
前記熱硬化性樹脂は、トランスファモールドで前記半導体パッケージを覆っていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記第１の熱可塑性樹脂及び前記第２の熱可塑性樹脂により前記ＲＦＩＤタグのパッケージが構成され、
前記アンテナは、前記パッケージの厚さ方向において中央に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
無線通信を行うＲＦＩＤタグの製造方法であって、
リードフレームでアンテナを形成する工程と、
前記リードフレームの上に半導体デバイスを搭載する工程と、
前記半導体デバイスを熱硬化性樹脂で覆う工程と、
前記リードフレームの第１の面側から第１の熱可塑性樹脂を射出成形する工程と、
前記リードフレームの前記第１の面とは反対の第２の面側から第２の熱可塑性樹脂を射出成形する工程と、を有することを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項５】
前記半導体デバイスは、ベアチップを樹脂封止して形成された半導体パッケージであり、
前記熱硬化性樹脂は、前記リードフレームで形成された樹脂漏れ防止手段で該熱硬化性樹脂の漏れを防止しながら、トランスファモールドで前記半導体デバイスを覆うことを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項６】
前記第１の熱可塑性樹脂は、第１の高さを有する第１の突起部を設けた一方金型と、第２の高さを有する第２の突起部を設けた他方金型とを用い、前記アンテナを該第１の突起部と該第２の突起部とでクランプすることにより射出成形されることを特徴とする請求項４又は５に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項７】
前記第２の熱可塑性樹脂は、突起部を設けない金型を用いて射出成形されることを特徴とする請求項６に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項８】
前記第１の熱可塑性樹脂及び前記第２の熱可塑性樹脂を射出成形することにより、前記リードフレームの前記第２の面側における前記ＲＦＩＤタグのパッケージの厚さは、前記第２の突起部の前記第２の高さよりも厚くなることを特徴とする請求項６又は７に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項９】
前記第１の突起部の前記第１の高さ又は前記第２の突起部の前記第２の高さを変更することにより、前記アンテナは、前記ＲＦＩＤタグのパッケージの厚さ方向において任意の位置に配置可能であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の熱可塑性樹脂及び前記第２の熱可塑性樹脂を射出成形した後、前記アンテナは、前記ＲＦＩＤタグのパッケージの厚さ方向において中央に位置していることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項１１】
ＲＦＩＤタグを製造するための金型であって、
第１の樹脂流路及び第１の高さを有する第１の突起部が設けられ、該第１の突起部でアンテナを形成するリードフレームを第１の面側から押さえ付ける第１の一方金型と、
第２の高さを有する第２の突起部が設けられ、該第２の突起部で前記リードフレームを前記第１の面とは反対の第２の面側から押さえ付ける第１の他方金型と、
第２の樹脂流路を備え、前記リードフレームを前記第１の面側から押さえ付ける第２の一方金型と、
凹部が設けられ、前記リードフレームを前記第２の面側から押さえ付ける第２の他方金型と、を有し、
前記第１の一方金型及び前記第１の他方金型は、半導体デバイスを搭載した前記リードフレームをクランプし、前記第１の樹脂流路から第１の熱可塑性樹脂を射出成形するために用いられ、
前記第２の一方金型及び前記第２の他方金型は、前記第１の熱可塑性樹脂の成形後の前記リードフレームをクランプし、前記第２の樹脂流路から第２の熱可塑性樹脂を射出成形するために用いられることを特徴とする金型。
【請求項１２】
前記第２の高さは、前記第１の高さよりも低いことを特徴とする請求項１１に記載の金型。
【請求項１３】
前記第１の他方金型の前記第２の突起部の上には、前記アンテナの位置合わせを行うためのダムブロックが設けられていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の金型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１１３５１７（Ｐ２０１１−１１３５１７Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７２２４３（Ｐ２００９−２７２２４３）
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００１４４８２１）アピックヤマダ株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００１４４８２１）アピックヤマダ株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
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