JP2000242762A - 確認素子及びその製造方法 - Google Patents

確認素子及びその製造方法

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JP2000242762A JP2000034989A JP2000034989A JP2000242762A JP 2000242762 A JP2000242762 A JP 2000242762A JP 2000034989 A JP2000034989 A JP 2000034989A JP 2000034989 A JP2000034989 A JP 2000034989A JP 2000242762 A JP2000242762 A JP 2000242762A
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antenna coil
bump
bumps
conductive track
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Richard Altwasser
リヒャルト・アルトヴァッサー
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Esselte Meto International GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な確認素子を提供する。 【解決手段】 接点を備えた集積回路（６）とアンテナ
コイル（７）とを有し、集積回路及びアンテナコイルが
基体（１２）上に配置されているような確認素子（８）
において、アンテナコイルの導電性トラック（１、２）
がアルミニウム箔からダイスタンピング加工により形成
され、集積回路の下表面（１４）から突出するバンプ
（１３）としての端子パッド（１３）が集積回路（６）
の接点上に形成され、少なくともバンプの領域におい
て、硬化中に生じる決まった容積減少の結果として集積
回路と基体との間に圧縮及び（又は）引張り力を発生さ
せて圧接によりバンプをアンテナコイルに接続する物質
（１５）を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、接点を備えた集積
回路と、アンテナコイル（ＲＦ／ＩＤトランスポンダ）
とを有し、アンテナコイルが少なくとも１つの巻回体を
備えた少なくとも１つの導電性トラックを有し、アンテ
ナコイルが集積回路に電気的に接続されており、集積回
路及びアンテナコイルが基体上に配置されているような
確認素子に関する。更に、本発明はこの型式の確認素子
を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】商品標識部門で幅広く使用されるバーコ
ードに比べて、ＲＦ／ＩＤトランスポンダの利点は、情
報の直接交換を可能にすることであり、これは、尋問装
置と情報伝達のためのトランスポンダとの間に可視の接
触を必要としないことを意味する。更に、バーコードと
は異なり、ＲＦ／ＩＤトランスポンダは必要時にその情
報内容を直接変更することが容易である。
【０００３】ＲＦ／ＩＤトランスポンダは種々様々な分
野で応用できる。例えば、トランスポンダは、特に商品
の生産、更なる処理、出荷及び保護の分野、並びに人身
安全保障部門や動物の確認標識に使用される。
【０００４】バーコードに比べて、既知のＲＦ／ＩＤト
ランスポンダの欠点は、２つの確認手段間の価格の大き
な違いである。これは、販売部門でのＲＦ／ＩＤトラン
スポンダの使用がほんの限られた領域に限定されていた
理由でもある。特に、コストが比較的高いため、デパー
トや問屋で大量生産品上に価格情報又は他のデータを表
すためにＲＦ／ＩＤトランスポンダを使用することに関
心がなかった。
【０００５】可撓性の基体に装着した共振回路及び対応
するトランスポンダに集積回路を接着する方法はＥＰ０
８２１４０６Ａ１に記載されている。共振回路は可撓性
の基体のいずれかの面上に配置された２つの導電性パタ
ーンにより形成される。共振回路は所定のインダクタン
ス及び所定のキャパシタンスを有する。
【０００６】集積回路と共振回路との間の信頼ある接着
を保証するために、可撓性の基体上の接着領域を最初に
クリーニングする。次いで、半導体工学から既知のワイ
ヤボンディングと呼ばれる技術により、集積回路を共振
回路に接続する。外部の衝撃によりボンド（接着剤）が
破壊されるのを阻止するため、集積回路及び接着領域に
保護コーティングを施す。
【０００７】この既知の方法及び既知のトランスポンダ
の１つの欠点は比較的高価な生産コストである。高いコ
ストになる原因は、集積回路（及び特に集積回路と共振
回路との間の接着領域）に引き続いて保護コーティング
を必ず施さねばならないことである。もし施さなけれ
ば、使用中にボンドが破壊される危険性があるからであ
る。
【０００８】大半の応用に対して、トランスポンダをラ
ベル内に容易に一体化できるようにすることが絶対必要
である。既知の解決策によるトランスポンダはチップの
領域が残りの領域よりも一層厚いので、ラベルプリンタ
でラベルを印刷するときに、これが大きな印刷上の問題
を生じさせる。既知の解決策の別の欠点は、共振回路を
形成する導電性トラックがエッチングにより製造される
ことに由来する。エッチングは比較的高価な方法であ
り、更に、いくつかの環境汚染問題を生じさせる。
【０００９】ＥＰ０５９５５４９Ｂ１から、チップとア
ンテナとの間の電気的な接触が導電性接着剤により達成
される（フリップ／チップ・ボンディング）ような遠隔
読み取り可能な確認札が知られている。この型式のボン
ディングにおいては、等方性及び異方性の導電性接着物
質を応用できる。この目的のため、導電性接着物質は接
着領域でアンテナに施される。チップの接着領域は導電
性接着剤内へ押し込まれ、次いで、熱を加えて接着剤を
硬化させる。
【００１０】この方法に含まれる問題点は、アンテナ構
造体の局部的に限定された区域に一定量の導電性接着剤
を施さねばならないことである。この施しは典型的には
スクリーン印刷法で行われるが、高価な導電性接着剤の
残滓が残留物として施しスクリーン内に必ず残るため、
この方法は不利である。
【００１１】更に、接着剤を硬化させるためにある量の
エネルギが必要となる。しかし、熱処理のためにほんの
限られた最大温度を使用することを考えれば、これは接
着物質の硬化に必要なサイクル時間に対して悪影響を与
える。その結果、生産コストが不当に高くなってしま
う。
【００１２】フリップ／チップ・ボンディングの１つの
変形例では、接着剤が実質的に導電性にならないような
低い濃度で導電性粒子が無秩序に分布している接着剤
（異方性接着剤）を使用する。導電性粒子として、例え
ば、パラジウム、銀又は金の如き貴金属を使用する。し
かし、金メッキ又はニッケルメッキしたプラスチックペ
レットもまた既知である。利用できる比較的大きな表面
及び使用されるプラスチック材料の弾性特性のため、ペ
レットは好ましい接着特性を有する。その理由は、対応
して大きな接着表面を利用でき、また、弾性復元力が導
電性トラックと接触点の表面との間に緊密な接触を確立
させるからである。チップの接触点が例えば金の如き貴
金属で形成されていて、チップの接触点が次いで接着物
質を介してアンテナ上に押し付けられる場合は、接着剤
内に分布した導電性粒子が接着を必要とするアンテナ及
びチップ上のそれぞれの区域間に存在し、意図する電気
的な接続を保証することは明らかである。フリップ／チ
ップ・ボンディングの望ましくない欠点は接着物質が比
較的高価なことである。
【００１３】特にアンテナコイルの材料としてアルミニ
ウムを使用する場合に生じる問題は、空気中の酸素と接
触した直後に生じる導電性トラックの表面上の酸化層で
ある。アルミニウム酸化物は極めて硬質の物質であり、
絶縁体として知られ、もちろん、接着に関しては極めて
望ましくない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、安価
な価格の確認素子及びこのような確認素子を製造する方
法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の確認素子に関し
ては、この目的は、アンテナコイルの導電性トラックを
アルミニウム箔からダイスタンピング加工により形成
し、集積回路の下表面から突出するバンプ(突起)として
の端子パッドを集積回路の接点上に形成し、集積回路と
基体との間に、硬化中に生じる決まった容積減少の結果
として圧縮及び（又は）引張り力を発生させて圧接によ
りバンプをアンテナコイルに接続する物質を設けること
により、達成される。
【００１６】集積回路及びアンテナコイルの接着のため
の導電性接着剤を提案した従来技術よりも優れた本発明
の解決策の明確な利点は、異方性又は等方性として分布
した導電性粒子を有する高価な接着物質を使用しなくて
済むことである。本発明に従って使用できる接着剤は、
硬化中の容積減少の要求を満たすことだけが必要であ
る。この要求は、その状態が液体から固体へすぐに変化
するか又は高温から低温へすぐに冷却する多数の接着剤
により満たすことができる。接着物質及び（又は）使用
する接着物質の量を適当に選択することにより、バンプ
とアンテナコイルとの間の圧接の強度を所望の値に調整
することができる。更にまた、経済上の理由から、アン
テナコイルの導電性トラックを金属箔からダイスタンピ
ング加工により形成することが有利である。それ故、本
発明の解決策は比較的安価である。このような導電性ト
ラックを製造する方法はＥＰ０６６５７０５Ａ１から当
業界で既知である。この文献に記載された方法はまた、
本発明の確認素子のために使用されるアンテナコイルの
製造に関連して優先的に使用できる。
【００１７】本発明の確認素子の別の有利な提案によれ
ば、バンプは実質的にパラジウムで作られる。パラジウ
ムは比較的安く、必要な硬度を有する。本発明の確認素
子の好ましい形状においては、アンテナコイルの表面に
接着されたバンプの表面は所定の表面粗さを有する。表
面粗さは少なくとも５μｍである。この形状の利点は、
表面粗さのために、アンテナコイルとバンプとの間に存
在する（接着を妨げる）いかなる材料をも破壊し、適切
な場合は、接触圧力によりその材料を接着領域から追い
出すことである。このような好ましくない材料は、例え
ば、アンテナコイルと集積回路との間の接触圧力に関係
する接触接着物質により生じる汚物を含むことがある。
好ましくない物質の別の例は導電性トラック上の有機保
護層の存在を含む。中間層としての酸化フィルムは特に
厄介である酸化フィルムは、導電性トラックが空気中の
酸素に接触した直後に、アルミニウムで作られた導電性
トラックの表面上に発生する。アルミニウム酸化物は極
めて硬い物質であり、大きな接着上の問題を生じさせる
絶縁体として知られている。
【００１８】このアルミニウム酸化層を破壊して本発明
の確認素子の作動の信頼性を保証するために、バンプの
粗くされたパラジウム表面が大いに適している。基本的
には、バンプの表面粗さ構造は任意の所望の形状とする
ことができる。例えば、この構造は中高構造として形状
づけすることができる。しかし、楔状、円錐状又はピラ
ミッド状の形状も同様に考えられる。
【００１９】本発明の確認素子の有利な別の態様によれ
ば、接触接着物質は粘性又は液体の接着剤、若しくは接
着箔である。別の好ましい態様は、少なくともバンプを
アンテナコイルに接続する領域が気密にシールされるよ
うに、物質を配置することを含む。これは、いかなる大
気環境衝撃を大幅に排除することができる。
【００２０】本発明の確認素子の好ましい実施の形態に
よれば、アンテナコイルは下方導電性トラックと上方導
電性トラックとを有し、これら２つのトラックは、これ
らが少なくとも選択された領域で重なるように配置され
る。更に、２つの導電性トラック間で少なくとも選択さ
れた領域内に位置する誘電層を設ける。
【００２１】本発明の確認素子の更に有利な態様におい
ては、トラックの重なり領域で電気的に相互接続された
２つの導電性トラックを設ける。更に、この態様の更な
る延長として、下方導電性トラックと上方導電性トラッ
クとの間で集積回路を接着することが提案される。
【００２２】本発明の確認素子の安定性及び抵抗性を増
大させるために、有利な実施の形態においては、確認素
子の表面又は少なくともその一部をシールするためのコ
ーティングを設けることが提案される。例えば、コーテ
ィングは縮ませた箔とすることができる。ラッカーコー
ティングも可能である。
【００２３】確認素子を製造するための本発明の方法に
関しては、上記目的は、アンテナコイルの導電性トラッ
クをアルミニウム箔からダイスタンピング加工により形
成し、集積回路の下表面から突出するバンプとしての端
子パッドを集積回路の接点上に形成し、少なくともバン
プの領域内に、硬化中に生じる決まった容積減少の結果
として集積回路と基体との間に圧縮及び（又は）引張り
力を発生させて圧接によりバンプをアンテナコイルに接
続する物質を設けることにより、達成される。
【００２４】本発明の方法の有利な態様によれば、バン
プは無電流蒸着技術を使用して実質的にパラジウムから
形成される。更に、アンテナコイルに接着されるバンプ
の表面は粗面化される。好ましくは、表面粗さの量は少
なくとも５μｍである。オプションとして、確認素子
は、少なくとも集積回路の領域において保護箔によりコ
ーティングされる。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１はアンテナコイル７の下方導
電性トラック１の上平面図である。下方トラック１はほ
ぼ３つの巻回体３を有するが、図２の上平面図から明ら
かなように、上方トラック２はほぼ４つの巻回体３を有
する。比較的多数の巻回体は高いインダクタンスを与
え、最終的には、集積回路６を作動させるための十分大
きな誘起電圧を提供する。２つのトラック１、２は互い
に反対方向に巻かれる。
【００２６】図３は２つの導電性トラック１、２から構
成されるような完全な確認素子８を示す。下方トラック
１の内端５ａ及び外端５ｂ、並びに、上方トラック２の
外端５ｂはトラック１、２の平均幅よりも大きな幅を有
する。２つのトラック１、２はアルミニウム箔からダイ
スタンピング加工により形成される。
【００２７】アンテナコイル７を得るために、２つのト
ラック１、２間に誘電層４が配置される。２つのトラッ
ク１、２の相対位置は、これらのトラックが選択された
領域５ａ、５ｂのみで実質上重なるように配置される。
好ましい実施の形態によれば、２つのトラック１、２は
外側巻回体３の重なり領域５ｂで電気的に相互接続され
る。最も簡単な場合、トラックの重なり領域５ｂで２つ
のトラックを通してポンチ加工することにより接着を行
う。しかし、他の接着方法も同様に使用できる。
【００２８】２つのトラック１、２間に位置する誘電層
４は好ましくは誘電性ホットメルト接着剤である。誘電
層４は２つのトラック１、２の電気的な隔離を提供す
る。２つのトラック１、２の片寄った配置のため、トラ
ックの重なり領域５ｂが主にキャパシタンスに寄与する
が、２つのトラック１、２が交差する残りの重なり領域
１０は全体のキャパシタンスに殆ど寄与しない。この構
成により、キャパシタンス従ってアンテナコイルのエネ
ルギは必要な地点（即ちチップの近傍）に集中する。
【００２９】好ましくは包まれていないチップ６を意味
する集積回路６は、アンテナコイル７の中央線１１のご
く近傍で下方トラック１の内端と上方トラック２の内端
との間に位置する。チップ６とトラック１、２との間で
接着が行われる。
【００３０】アンテナコイル７と共に確認素子８を不作
動にするような短絡が重なり領域１０において生じるの
を阻止するために、少なくともこのような特定の領域１
０に、付加的な誘電箔９又はある他の付加的な誘電層を
設ける。
【００３１】図４は集積回路６の領域における確認素子
８の横断面を示す。集積回路６はその下面１４から突出
するバンプ(突起)１３を具備する。導電性トラック１、
２は例えばＰＶＣ又はＰＥＴから作られた基体１２上に
形成される。前述のように、導電性トラック１、２は好
ましくはアルミニウム箔からダイスタンピング加工によ
り形成される。例えば接着剤の如き接触接着物質１５の
比較的薄い層が、基体１２と集積回路６の下面１４との
間で集積回路６の領域内に形成される。その通常の接着
特性に加えて、この接触接着物質１５はまた、硬化中の
決まった容積減少を生じる特性をも有する。硬化はエネ
ルギの供給により加速することができる。接触接着物質
１５の容積減少の結果として、集積回路６と基体１２と
の間に緊密で偏倚された引っ張り力が得られる。この力
が集積回路６の突出したバンプ１３を導電性トラック
１、２に対して押し付ける。
【００３２】導電性トラック１、２と接触するようにな
るバンプ１３の表面は特別に構成される。一方、この表
面は集積回路６と導電性トラック１、２とを電気的に相
互接続するインファーフェイスとなるいかなる望ましく
ない層をも破壊する。一方、バンプ１３の接触表面の構
造は向上した相互係止を提供し、接触領域における低接
触抵抗での電気的な接続を改善する。本発明によれば、
金属接着は冷間圧力溶接により達成できるバンプ１３の
接触表面の構造は種々変えることができる。中高構造と
は別に、表面は楔状、円錐状又はピラミッド状の形状と
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】下方導電性トラックの上平面図である。
【図２】上方導電性トラックの上平面図である。
【図３】本発明の確認素子の形状を示す上平面図であ
る。
【図４】集積回路の領域における確認素子の横断面図で
ある。
【符号の説明】
１、２ 導電性トラック ４ 誘電層 ５ａ 内端 ５ｂ 外端 ６ 集積回路 ７ アンテナコイル ８ 確認素子 １０ 重なり領域 １２ 基体 １３ バンプ １４ 下表面 １５ 物質 １６ コーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｌ 25/00

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 接点を備えた集積回路と、アンテナコイ
    ルとを有し、上記アンテナコイルが少なくとも１つの巻
    回体を備えた少なくとも１つの導電性トラックを有し、
    当該アンテナコイルが上記集積回路に電気的に接続され
    ており、当該集積回路及び該アンテナコイルが基体上に
    配置されているような確認素子において、 上記アンテナコイル（７）の上記導電性トラック（１、
    ２）がアルミニウム箔からダイスタンピング加工により
    形成され、 上記集積回路（６）の下表面（１４）から突出するバン
    プ（１３）としての端子パッド（１３）が当該集積回路
    （６）の上記接点上に形成され、 上記集積回路（６）と上記基体（１２）との間に、硬化
    中に生じる決まった容積減少の結果として圧縮及び（又
    は）引張り力を発生させて圧接により上記バンプ（１
    ３）を上記アンテナコイル（７）に接続する物質（１
    ５）を設けた、ことを特徴とする確認素子。
  2. 【請求項２】 上記バンプ（１３）が実質的にパラジウ
    ムで作られることを特徴とする請求項１に記載の確認素
    子。
  3. 【請求項３】 上記アンテナコイル（７）の表面に接着
    された上記バンプ（１３）の表面が所定の表面粗さを有
    することを特徴とする請求項１又は２に記載の確認素
    子。
  4. 【請求項４】 上記バンプ（１３）の表面が少なくとも
    ５μｍの粗さを有することを特徴とする請求項３に記載
    の確認素子。
  5. 【請求項５】 上記物質（１５）が粘性又は液体接着
    剤、若しくは箔であることを特徴とする請求項１ないし
    ４のいずれかに記載の確認素子。
  6. 【請求項６】 上記物質（１５）は、少なくともバンプ
    （１３）をアンテナコイル（７）に接続する領域が気密
    にシールされるように配置されることを特徴とする請求
    項１又は５に記載の確認素子。
  7. 【請求項７】 上記アンテナコイル（７）が下方導電性
    トラック（１）と、上方導電性トラック（２）とを有
    し、上記２つのトラック（１、２）が少なくとも選択さ
    れた領域（５ａ、５ｂ、１０）で重なるように配置さ
    れ、 少なくとも上記選択された領域（５ａ、５ｂ、１０）に
    位置する誘電層（４）が上記２つのトラック（１、２）
    間に設けられていることを特徴とする請求項１、３又は
    ６に記載の確認素子。
  8. 【請求項８】 上記２つのトラック（１、２）が誘電接
    着層により相互接続されることを特徴とする請求項７に
    記載の確認素子。
  9. 【請求項９】 上記２つのトラック（１、２）がトラッ
    クの重なり領域（５ｂ）で電気的に相互接続されること
    を特徴とする請求項７又は８に記載の確認素子。
  10. 【請求項１０】 上記集積回路（６）が上記下方導電性
    トラック（１）及び上記上方導電性トラック（２）に接
    続されることを特徴とする請求項７、８、又は９に記載
    の確認素子。
  11. 【請求項１１】 確認素子（８）の表面又は少なくとも
    その一部をシールするためのコーティング（１６）を設
    けたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに
    記載の確認素子。
  12. 【請求項１２】 接点とアンテナコイルとを備えた集積
    回路を有し、上記アンテナコイルが少なくとも１つの巻
    回体を備えた少なくとも１つの導電性トラックを有し、
    当該アンテナコイルが上記集積回路に電気的に接続され
    ており、当該集積回路及び該アンテナコイルが基体上に
    配置されているような確認素子を製造する方法におい
    て、 上記アンテナコイル（７）の上記導電性トラック（１、
    ２）をアルミニウム箔からダイスタンピング加工し、 集積回路（６）の接点上に位置し上記集積回路（６）の
    下面（１４）から突出するバンプ（１３）としての端子
    パッド（１３）を形成し、 少なくとも上記バンプ（１３）の領域内に、硬化中に生
    じる決まった容積減少の結果として上記集積回路（６）
    と上記基体（１２）との間に圧縮及び（又は）引張り力
    を発生させて圧接により当該バンプ（１３）を上記アン
    テナコイル（７）に接続する物質を設ける、ことを特徴
    とする方法。
  13. 【請求項１３】 上記バンプ（１３）が無電流蒸着技術
    を使用して実質的にパラジウムから作られることを特徴
    とする請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 上記アンテナコイル（７）の表面に接
    着された上記バンプ（１３）の表面が粗くされ、その粗
    さが少なくとも５μｍであることを特徴とする請求項１
    ２又は１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 少なくとも上記集積回路（６）の領域
    において上記確認素子（８）にコーティング（１６）を
    施すことを特徴とする請求項１２、１３又は１４に記載
    の方法。
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