JPH1084075A - 超可撓性基板に集積回路をワイヤボンドする方法 - Google Patents

超可撓性基板に集積回路をワイヤボンドする方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積回路（ＩＣ）を可撓性基板を損傷するこ
となく同基板上の電導体に電気接続すること。 【解決手段】 可撓性誘電体基板はＩＣ取付け領域とそ
こに形成された少なくとも１つの共振回路を有し、共振
回路は、第１導電パターンを可撓性基板の第１主面に配
置し、且つ第２導電パターンを反対側の第２主面に配置
して形成され、第１及び第２導電パターンがインダクタ
及びコンデンサを形成し、且つインダクタがアンテナと
して機能するよう、第１導電パターンが第２導電パター
ンに電気接続されている。接続のとき可撓性基板のＩＣ
取付け領域は清浄化され、且つ可撓性基板の大きい運動
を防止するため、可撓性基板がプレナムの固定位置に固
定される。ＩＣは可撓性基板のＩＣ取付け領域に固定さ
れ、可撓性基板に対するＩＣの運動を最小化している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路、詳細に
言えば、無線周波数確認用タグに取り付けた集積回路を
超可撓性基板に電気接続することに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】プリン
ト回路基板（以下ＰＣＢと言う）と集積回路（以下ＩＣ
と言う）は周知のものであり、多くの用途で一般に使用
されている。集積回路は、小さい面積において多くの電
子機能性を可能にしている。典型的には、ＰＣＢは、導
電層と絶縁層が交互に並んだ多数の層を有し且つ導電層
を相互接続するための多数の貫通穴つまりヴァイアを含
んでいる。 ＩＣからＰＣＢ内の所定の穴へピンを入れ
且つＰＣＢの１つ以上の導電層にピンを溶接して、１つ
以上のＩＣがＰＣＢに取り付けられる。ＰＣＢの絶縁層
は全体としてエポキシとガラスから成り、且つ導電層は
全体として銅製である。 従って、ＰＣＢは高温に耐え
うる非常に強固な構造を有しているので、ＩＣをＰＣＢ
に機械的に固定し且つ電気接続するのは、比較的簡単な
作業である。しかし、ハンダ付けプロセスを実行するの
に必要なような高温にさらすことが一般にできない可撓
性つまり非剛直性の基板にＩＣを取り付けるのが有利に
なる状況がある。 さらに、超可撓性基板にＩＣを取り
付けるのが望ましい場合もある。超可撓性基板は、カプ
トン（Ｋａｐｔｏｎ）のような現在使用されている「可
撓性」基板よりももっと可撓性のある（且つ剛直性が少
ない）基板を含む。従って、ここで言及する場合、「可
撓性」と言う用語は、市販されているカプトン基板より
も可撓性がある基板を意味する。ＩＣをこのような可撓
性基板にワイヤボンドする試みは、超音波エネルギーを
ワイヤボンドの領域だけに伝達する上で困難があるた
め、成功が限定される。すなわち、基板の可撓性のた
め、ワイヤボンドプロセスに必要な超音波エネルギーの
多くは、超音波エネルギーが起こす基板の運動によって
失われる。本発明は、集積回路を機械的に取付け且つ電
気接続した可撓性基板を提供する。さらに、本発明はＩ
Ｃをこのような可撓性基板に電気接続する方法を提供す
る。
【０００３】
【課題を解決するための手段】簡単に言えば、本発明は
可撓性基板上の少なくとも１つの電導体に集積回路（Ｉ
Ｃ）を電気接続する方法を含む。この方法は次のステッ
プを有する： (a) 基板の第１主面及びそれと反対側の第２主面のうち
１つに配置されたＩＣ取付け領域並びに、第１主面に配
置された第１導電パターンと第２主面に配置された第２
導電パターンを有する少なくとも１つの共振回路を具備
する可撓性誘電体基板を準備すること、但しここで、第
１及び第２導電パターンはインダクタとコンデンサを形
成し且つインダクタがアンテナとして機能するよう、第
１導電パターンが第２導電パターンに電気接続されてい
ること、(b) 基板のＩＣボンド取付け領域を清浄にする
こと、但しＩＣボンド取付け領域は基板の特定の領域
と、ＩＣ取付け領域に近接し且つこの領域を含む共振回
路を有すること、(c) 基板の大きい動きを防止するため
可撓性基板を固定位置に固定すること、(d) 可撓性基板
に対するＩＣの動きを最小化するためＩＣを可撓性基板
のＩＣ取付け領域に固定すること、(e) ＩＣを共振回路
にワイヤボンドし、それにより少なくとも１つのワイヤ
ボンドでＩＣを共振回路に電気接続すること、(f) 少な
くとも１つのワイボンド部を外部諸力による損傷から保
護するため、少なくとも１つのワイヤボンド部に保護カ
バリングを取り付けること、以上の諸ステップである。
【０００４】さらに、本発明は、所定周波数範囲内の周
波数の電磁エネルギーを利用して監視領域内の無線周波
数確認（ＲＦＩＤ）タグの有無を検出するための手段及
びＲＦＩＤタグから伝達されたデジタルコード化した情
報を受信する手段を有する、通信システムに使用するＲ
ＦＩＤタグも提供する。そのＲＦＩＤタグは、可撓性誘
電体基板、可撓性基板の第１主面に配置された第１導電
パターンを備えた少なくとも１つの共振回路、及び可撓
性基板の反対の第２主面に配置された第２導電パター
ン、を具備する少なくとも１個の共振回路であって、但
し以上において第１導電パターンが第２導電パターン
に、第１及び第２導電パターンがインダクタとコンデン
サを形成するように電気接続され、そこにおいてインダ
クタがアンテナとして機能するもの、基板上のＩＣ取付
け領域、ＩＣ取付け領域に取り付けられ且つ共振回路に
電気接続された集積回路（ＩＣ）、但しそのＩＣはデジ
タル的にコード化した情報を記憶しているものであり、
但しそこにおいてアンテナによる所定周波数の信号の検
出がアンテナをしてＩＣへと電力を供給させそれにより
デジタルコード化情報がＩＣから出力されてアンテナに
より所定周波数範囲で伝送されるところのものであり、
並びにＩＣ及びＩＣと共振回路間の電気接続部をカバー
するカプセル封じ層、を具備する。
【０００５】
【好適な実施形態の詳細な説明】本発明の前述の概要と
以下の好適な実施形態の詳細な説明は、添付図面と関連
付けて読むとき、十分に理解できる。本発明を図示する
ため、ここで好適な実施例を図面に示している。しか
し、本発明は開示されたものと同一の配置と手段に限ら
れないことは了解されるべきである。ある術語は以下で
説明に便宜のために使用しており、説明を限定的なもの
にするものではない。「頂部」、「底部」、「下方」、
「上方」の用語は、参照する図面での方向を示す。「可
撓性」の用語は、関連分野の技術に熟達した者に明らか
なような、カプトン (Kapton) から製造した基板よりも
可撓性が大きい基板の「超可撓性」基板を意味する。こ
の術語には、上記の用語、その派生語、同様な意味の用
語を含む。本発明はカスタム集積回路（ＩＣ）を有する
薄い、可撓性共振回路の製作に関し、且つ共振回路の可
撓性基板にＩＣをワイヤボンドする方法を提出する。本
発明は共振回路タグ、特に、無線周波数質問信号によっ
て電力を得る無線周波数確認（ＲＦＩＤ）タグに関して
説明されているが、可撓性基板に取付け且つ接続した集
積回路を具備するのが有利な他の装置にも開示された発
明コンセプトを応用できることは、関連分野の技術に熟
達した者には明らかである。従って、本発明はＲＦＩＤ
に限定されない。
【０００６】ＲＦＩＤタグは周知のもので、広範囲な用
途で利用できる。米国特許番5,430,441は、質問信号に
応答してデジタルコード化した信号を伝送する応答タグ
を開示している。このタグは、多数の誘電層と導電層か
ら構成される強固な基板を具備し、且つ基板の穴に完全
に埋め込んだ集積回路と導電フォイルトレースにボンド
したタブを有する。他のＲＦＩＤタグがブラマ氏 (Blam
a) に与えられた米国特許番5,444,223 で開示されてい
る。ブラマは、紙のような低コストの可撓性材料からタ
グを製造する利点を確認していた。しかし、単一の集積
回路に所定の確認コードを記憶するのでなく、ブラマ
は、各々の回路が情報の単一ビットを表す多数の回路を
使用するタグを構成した。本発明によれば、ポリエチレ
ンのような誘電材料の非常に薄い基板を利用し、この両
側にアルミニウムフォイルのような導電材料の非常に薄
い層を積層し、その後フォトプリントし、エッチングし
て、１つ以上のコンデンサと接続した少なくとも１つの
インダクタから成る両面回路を形成し、それにより共振
回路を形成することよって、薄い、可撓性ＲＦＩＤタグ
が製造される。導電材料層の1 つはＩＣを収容するため
の取付け領域も含む。ＩＣは取付け領域に取り付けられ
且つ共振回路にワイヤボンドされ、それによりＩＣが共
振回路に電気接続される。
【０００７】図面では、参照数字が複数の図全体で対応
する要素を表す。図１は、本発明の好適な実施例に従っ
た共振周波数確認タグ10の同等な電子回路のダイヤグラ
ムが示す。タグ10は集積回路（ＩＣ）14に電気接続した
共振回路12を具備する。共振回路12は、１個以上の容量
エレメントと電気的に接続した１個以上の誘導エレメン
トを有してもよい。好適な実施例では、共振回路12は、
シリーズループ内の容量エレメントつまりアンテナ容量
ＣANT と、それに電気接続された単一誘導エレメントで
あるインダクタつまりコイルＬとの組み合わせとして、
形成されている。このような共振回路は、参照によって
この明細書に組み込まれる米国特許第5,276,431 に詳細
に示され、説明されている。インダクタＬのサイズとコ
ンデンサＣANT の値は、共振回路12の所望の共振周波数
とコンデンサープレートで低い誘導電圧を維持する必要
とに基づいて決定されている。本発明の好適な実施例で
は、13.56 MHz で動作するタグ10が製造されている。タ
グ10は単一の誘導エレメントＬと単一のコンデンサエレ
メントＣANT を有するが、代わりに、多数のインダクタ
及びコンデンサエレメントも使用できる。例えば、多数
エレメント共振回路は、参照によってこの明細書に組み
込まれる「電子保安装置に使用する活性化／非活性化で
きる保安タグ」と言う表題の米国特許番5,103,210 で説
明されている。
【０００８】ＩＣ14は、タグと系合された個々の物体や
個人を確認するよう多数の目的に使用できる所定デジタ
ル値を記憶している。記憶されたデジタル値は各々タグ
10に特有なものでもよく、場合によっては、２つ以上の
タグが同一の記憶デジタル値を有するのが望ましいこと
もある。物体の確認に加えて、製品保証情報を記憶する
ため、ＩＣ14を使用することができる。ＩＣ14に記憶さ
れた情報を読み出すため、近接リーダ又は質問装置（図
示されていない）が使用される。動作時に、近接リーダ
は共振回路12の共振周波数で電磁場を発生する。タグ10
をリーダに近接して且つ電磁場中に置く時、電圧が誘導
コイルＬに誘導され、それがＩＣ14のＡＮＴ入力端から
ＩＣ14に給電される。ＩＣ14はそのＡＮＴ入力端におけ
る誘導ＡＣ電圧を内部で整流し、内部ＤＣ電圧源を発生
する。内部ＤＣ電圧がＩＣ14の適切な動作を保証するレ
ベルに達した時、ＩＣ14はそのＭＯＤ出力部で記憶され
ているデジタル値を出力するよう機能する。変調コンデ
ンサＣMoD はＩＣ14のＭＯＤ出力部と共振回路12に接続
されている。ＩＣ出力パルスは、接地を接続したり接続
を外したりして記憶データに従って共振回路12の全体容
量を変化させ、それにより共振回路12の共振周波数を変
化し、それを主動作周波数からより高い所定の周波数に
離調する。リーダは電磁場内でのエネルギーの消費量を
検出する。タグ10のデータパルスは共振回路12の同調と
離調によって発生する。リーダはエネルギー消費量の変
化を感知し、ＩＣ14からのデジタルデータ値出力を確定
する。ＩＣ14はまた、電力帰還又はＧＮＤ出力端子、及
びＩＣ14をプログラムする（すなわちデジタル値を記憶
するか、変更する）ため使用する１つ以上の追加出力部
16を有する。ここでの好適な実施例では、ＩＣ14は16ビ
ットの非揮発性メモリーを有し、リーダ及びタグ10は1
3.56 MHz で動作する。もちろん、ＩＣ14がもっと大き
いか、又はもっと少ないビットを記憶するよう、記憶容
量がもっと大きく又はもっと小さいメモリーチップを使
用できることは、関連分野の技術に熟達した者には明ら
かだろう。さらに、共振回路12とリーダが13.56 MHz 以
外の無線周波数でも動作しうることは、関連分野の技術
に熟達した者に明らかだろう。
【０００９】図２は、ＲＦＩＤタグ20の第１の実施例の
１つの側又は主面を示す。タグ20は、タグ10と同様に、
コイル22の形のインダクタとコンデンサ24を有する共振
回路を具備する。コンデンサ24では、２つのプレートが
基板26の反対側又は主面に配置されている。インダクタ
コイル22は基板26の両主面のうち１つに位置し、基板26
の周囲外縁28に近接し、それをめぐって延びている。タ
グ20の片側だけを図示したので、図２にはコンデンサ24
の１つのプレートだけが示されている。コンデンサ24の
プレートは、共振回路を同調するための多数のフィンガ
ーや延長部30を含む。すなわち、フィンガ30を切断しエ
ッチング又は他の方法でトリムし除去し、コンデンサ24
の値を変化させ、こうして共振回路12の共振周波数が変
化する。
【００１０】第１の好適な実施例では、基板26は、紙や
ポリマー材料のように好ましくは可撓性があり、全体と
して長方形の、平坦な絶縁又は誘電材料を含む。ここで
好適な実施例では、基板26はポリエチレンである。しか
し、基板26が絶縁性で、誘電体として使用できる限り
は、基板26をどんな固体材料又は複数材料の合成構造材
のような他の材料からでも製造できることが、関連分野
の技術に熟達した者には明らかである。共振回路12の回
路エレメント及びコンポーネントは、基板26の表面に導
電材料をパターン化し、基板26の両主面に形成されてい
る。第１導電パターンは基板26の第１の側つまり表面に
組み付けられ、タグ20の頂部面としてどちらかの表面を
任意に選択してもよい。さらに、第２導電パターンは基
板26の反対の又は第２の側又は表面（図示されない）に
組み付けられ、この表面は時として、背面つまり底面と
言われている。導電パターンは、既知のタイプの導電材
料を使用し且つ電子物品監視技術で周知の方法で基板表
面に形成することができる。導電材料は減法プロセス
（すなわち、エッチング）によってパターン化するのが
好ましく、それにより望ましい材料が典型的な方法、す
なわちエッチレジストインキを使用して保護した後望ま
しくない材料をエッチングすること、によって除去され
る。好適な実施例では、導電材料はアルミニウムフォイ
ルを含む。しかし、アルミニウムの代わりに、他の導電
材料（例えば、導電フォイルやインキ、金、ニッケル、
銅、りん青銅、黄銅、ハンダ、高密度黒鉛又は銀入り導
電エポキシ）も共振回路やその動作の性格を変えずに使
用することができる。
【００１１】第１及び第２の導電パターンは、13.56 MH
z の上記の好適周波数のような所定動作周波数範囲内の
共振周波数を有する共振回路12のような、少なくとも１
つの共振回路を形成する。図１に関して前述したよう
に、共振回路12は、単一の容量エレメント又は容量Ｃ
ANT と電気接続された単一誘導エレメントであるインダ
クタ又はコイルＬをシリーズループとして組み合わせ
て、形成されている。第１導電パターンのコイル部分22
によって形成される誘導エレメントＬは、前述の通り基
板26の第１主面の導電材料のラセンコイルとして形成さ
れる。さらに、前述の容量エレメントＣANT は前述の通
り、第１導電パターンの全体として長方形のプレート
（24で示す）によって形成される、第１プレートと、そ
れに対応して並んだ第２導電パターンの全体として長方
形のプレートによって形成される第２プレート（図示さ
れていない）とから構成される。第１及び第２のプレー
トが全体として、重なりができており且つ誘電体基板26
によって分離されることは、関連分野の技術に熟達する
者には明らかである。コンデンサエレメントＣANT の第
１プレートはインダクタコイル22の片端に電気接続され
ている。同様に、第２プレートをインダクタコイル22の
他の端に接続するため、コンデンサエレメントＣ
ANTの第２プレートは基板26を貫通して延びる（図示さ
れていない）溶接接続部によって電気接続され、それに
より周知の方法で誘導エレメントＬをコンデンサエレメ
ントＣ ANT に接続している。
【００１２】ここで好適な実施例では、基板26と第１及
び第２導電パターンは厚さは大約0.084 mm（3.3 ミル）
で、基板26が厚さ約0.0254 mm（1.0 ミル）で、第１の
導電パターン（すなわち、図２と３に示すコイル層又は
側）が厚さ約0.051 mm（2.0ミル）で、第２の導電パタ
ーンが厚さ約0.0076 mm（0.3 ミル）である。基板26が
比較的薄く、高い弾力性を有するので、基板26がそれ自
体では、ＩＣ14を支承し、強力で、容易に破損された
り、圧縮されたりしないＩＣ14と共振回路12間の電気接
続部を形成できるようにしっかりした、安定した位置に
ＩＣ14を維持するのに適切な支持力を持たないことが、
判明している。従って、本発明はＩＣ14を支承し、支持
するためのＩＣ収容又は取付け領域32を提供している。
ＩＣ取付け領域32は基板26の表面に位置し、且つＩＣ14
を十分支持するのに適した材料で製造されている。ＩＣ
取付け領域32は、この表面にＩＣ14を取付けるか固定で
き、それにより超音波ワイヤボンド作業中ＩＣ14が基板
26と共振回路12に対して移動しなくなるような安定した
表面にする。ここで好適な実施例では、ＩＣ取付け領域
32はＩＣ14と同一の全体寸法（例えば、全体として形状
が長方形である）であるが、ＩＣ14より幾分か大きく、
それにより、ＩＣ14を取付け領域32に配置するのがそれ
ほど困難でなくなる。好ましい方法として、製造プロセ
スを高能率にコストパフォーマンスを高く維持するた
め、ＩＣ取付け領域14は第１の導電パターンと同一の材
料製で、且つ共振回路12が基板26に形成されるのと同時
に基板26に形成される。図２に示すように、第１の好適
な実施例では、ＩＣ取付け領域32は、コイル22又はコン
デンサ24に近接しているが、それと接触していない基板
26の頂部面の上方右側に位置し、それにより、取付け領
域32が他のコンポーネントから物理的且つ電気的に隔離
されている。この位置は、ＩＣ14が電気接続される領域
又はパッドの各々に近接して位置決めするか配置できる
ため、最適である。
【００１３】図３はＲＦＩＤタグ34の第２の好適な実施
例の片側を示す。タグ20と同様に、タグ34は基板26、ア
ンテナとして機能する誘導コイル22及び、コンデンサ24
の値を調整できるフィンガー又は延長部30を有するコン
デンサ24を具備する。好適な実施例では、基板26はシー
ト形のポリエチレンを含み、且つ誘導コイル22とコンデ
ンサ24は前述のエッチングしたアルミニウムフォイルを
含む。タグ34はまた、誘導コイル22のフイルドインコー
ナつまり肩部をもつところの、ＩＣ取付け領域36を有す
る。絶縁つまり浮動ＩＣ取付け領域32（図２）とは対照
的に、基板26の表面の片側には導電パターンの一体部分
としてＩＣ取付け領域36を形成することにより、基板26
の運動がより大きい面で吸収されるので（例えば、ワイ
ヤボンド中の超音波エネルギーによって起こったＩＣ取
付け領域36の振動がＩＣ取付け領域36によってだけでな
く、コイル22によっても吸収されるので）、この領域は
ＩＣ14のためのより安定した支持面となる。ＩＣ14用の
より安定しているか、より強固な支持面を確保すること
は、後述するように、ＩＣ14を共振回路12に適切にワイ
ヤボンドできるようにするため、重要である。
【００１４】図２と３では、多数のボンドパッドも基板
26の第１の側に形成され、この側にＩＣ14が電気接続さ
れていることを示す。第１のボンドパッド38がＩＣ14の
アンテナ（ＡＮＴ）入力部に接続するため設けられてい
る。第２のボンドパッド40がＩＣ14のＭＯＤ（変調）出
力部に接続するため設けられ、且つ多数のボンドパッド
42が、前述の通りに、ＩＣ14をプログラムするのに使用
するＩＣ14の追加入力部16への接続のため設けられてい
る。ボンドパッド38, 40, 42の各々は導電材料から形成
され、最初の導電パターンと同一の材料から製造される
ので好ましく、且つ共振回路が基板26に形成されると同
時に基板26に形成されている。ＩＣ14のＧＮＤ出力部は
ＩＣ14に近接したコイル22の位置でコイル22に接続され
ている。図４〜６と７は、本発明に従って、ＩＣ14が超
音波溶接プロセスを使用してワイヤ44でボンドパッド3
8, 40, 42及びコイル22にワイヤボンドされていること
を示す（図６）。好適な超音波溶接法として、0.032 mm
(0.00125 インチ) アルミニウムワイヤのような導電ワ
イヤを使用して、ＩＣ14の入力／出力パッドを基板26の
対応するボンドパッド38，40，42に相互接続するため、
真空プレナムテーブルを使用している。
【００１５】図７はワイヤボンドプロセスのフローチャ
ートである。ＩＣ14を可撓性基板26にワイヤボンドする
困難を克服するため、溶接やワイヤボンドプロセス中、
ボンドパッド38, 40, 42を適切に掃除し、ＩＣ14をＩＣ
取付け領域32，36に接着固定し且つ基板26を固定位置に
保持することが、ＩＣ14とボンドパッド38, 40, 42の間
を適切な状態でワイヤボンドする時の各々の重要なステ
ップであることは明らかである。ステップ52から始め
て、共振回路12は、製造プロセスの一部として多数の個
別共振回路12が形成されたウェブからダイカットされ
る。ＩＣ14をＩＣ取付け領域36に取り付ける前、一般に
ＩＣボンド取付け領域46（図４）と言う基板26上の特定
の領域とＩＣ取付け領域36に近接し且つそれを含む共振
回路12が、共振回路12の形成後にＩＣボンド取付け領域
46に残るフォトレジスト材料を除去するため、ステップ
54で化学的に清浄化される。好適な実施例では、ＩＣボ
ンド取付け領域46は、綿棒を使用してアセトンで掃除さ
れる。
【００１６】ステップ56において、共振回路12はプレナ
ム又はワークホルダに配置され、この部分は共振回路12
を収容し且つ固定保持するよう設計されている。好適な
実施例として、プレナムは共振回路12を収容できるサイ
ズと形状の溝を有する。真空圧によってプレナム内でワ
ークピースを保持するプレナムは既知で、市販されてい
るものの、プレナム内に共振回路12を保持する真空圧を
使用するだけでは、可撓性基板26を維持し且つワイヤボ
ンドを実行するのには十分ではないことが分かった。従
って、好適製造プロセスでは、共振回路12が真空圧とプ
レナム回路収容領域へ接着手段を塗布する両方の方法に
よってプレナムの溝内に保持される。真空圧と接着材を
組み合わせれば、超音波溶接又はワイヤボンド作業を実
施できるように、プレナム内に共振回路12を適切な状態
に固定保持できることはわかっている。ここでの好適な
実施例では、共振回路12をプレナムに取り付ける接着手
段は、共振回路12をプレナムに保持するほど十分強い
が、共振回路12を引き裂いたり、損傷したりせずにフレ
ナムから取り外せる。
【００１７】ステップ58では、ＩＣをＩＣ取付領域32，
36 に固定したり取り付けたりするため、接着材、好ま
しくはエポキシをＩＣ取付領域32，36 に塗布する。Ｉ
Ｃ14を所定の位置に維持し且つＩＣ14がワイヤボンド作
業中移動しないよう、このような接着材を使用してＩＣ
14をＩＣ取付領域32，36 に取り付ける。本発明によれ
ば、ＩＣ取付領域32，36 にエポキシの２つ以上の点
か、またはその代わりにＩＣ14用のより硬く安定した基
部を形成するため、エポキシの大きいプールを使用する
のが好適である。すなわちエポキシは、ＩＣ14を配置し
た後ＩＣ14の周囲を越えて少なくとも0.025〜0.051 mm
（１〜２ ミル）に広がらなければならない。好適実施
例では、ＩＣ14は、ＵＶ硬化性エポキシのような紫外線
（ＵＶ）硬化性接着材を使用してＩＣ取付領域32，36
に取り付けられている。ステップ60において、ＩＣ14を
ＩＣ取付領域32，36 の中心に配置する。ＩＣをピック
アップして、ＩＣ取付領域32，36 に配置するため、真
空補助ピックアップ工具を使用することができる。ＩＣ
14を正しい方向にして、ぴったりと着座させ、且つＩＣ
14の回りにエポキシの十分なフィレットがあるように注
意する。ＩＣ14の中心を合わせるのを助けるため、被覆
ピンセットや木製パドルを使用してもよい。さらに、Ｉ
Ｃ14又はボンドパッド33, 40, 42の頂部にエポキシが延
びたり、付かないよう注意する。エポキシを使用してＩ
Ｃ14をＩＣ取付領域32，36に取り付けた後、ステップ62
で共振回路12をＵＶ硬化コンベヤオーブンに通し、エポ
キシを硬化させる。ＵＶ硬化コンベヤオーブンは、約60
℃の温度でエポキシを硬化するため紫外線を使用する。
60℃を越える温度は基板26と可撓性回路12を破壊又は損
傷するおそれがあるので、60℃でエポキシが硬化するの
が好ましい。
【００１８】ステップ64で、ワイヤ44がボンドされるボ
ンド領域38, 40, 42のワイヤボンド領域48（図５）と示
した領域が掃除され酸化物（例えば、ＡｌＯ2 ）が除去
され、また導電材料のワイヤボンド領域48にきめ（粗
面）を与える。ワイヤボンド領域48にきめを追加するこ
とはエネルギーディレクタとしての作用を生じ、ボンド
パット38, 40, 42にワイヤを溶接する時に特別の導電材
料になるよう導電状態にする。従って、掃除ステップ64
は、合成スチールウール洗浄パッド又は消しゴムのよう
な柔らかい研摩材を使用して実施する。ワイヤボンドス
テップ中導電材料に酸化物が最小であるか、全くないよ
うに、ワイヤボンドステップ直前に掃除ステップ64を実
施するのが好適である。ステップ66では、ワイヤ44はＩ
Ｃ14とボンドパッド38, 40, 42（図６）にボンドされ
る。好適には、ワイヤ44は18〜20 gm の破断強度の0.00
32 cm（0.00125インチ）のアルミニウムワイヤである。
市販されているタイプのボンド装置及び超音波発生機を
使用して、ワイヤ44をボンドパット38, 40, 42及びＩＣ
14にボンドする。ボンド強さは6 gm超で、ワイヤループ
の高さは0.381 mm(0.015インチ)以下であることが好ま
しい。前述の通り、可撓性基板26を使用して共振回路12
が構成されているので、ワイヤボンドプロセス中共振回
路12をしっかりと保持することが重要である。このよう
に、前述の通り、ワイヤボンド装置によって発生し且つ
ＩＣ14とボンドパッド38, 40, 42に向けられた超音波エ
ネルギーがＩＣ14及び／又は基板26の運動又は振動によ
って失われないように共振回路12を接着剤でプレナムに
保持し真空圧により保持するのが、ここでは好適であ
る。ワイヤボンド装置は、ワイヤ44の一部を部分的に溶
解し且つワイヤ44をボンドパッド38, 40, 42それぞれに
ボンドするため、音波振動を使用する。共振回路12をワ
イヤボンド機に接着剤で固定すること、共振回路12をワ
イヤボンド機に固定するため真空圧を使用すること、及
びエポキシを使用してＩＣ14を共振回路12に取り付ける
こと、の組み合わせにより、共振回路12とＩＣ14が適切
な状態に保持され、それにより有効なワイヤボンドが形
成される。
【００１９】ＩＣ14を共振回路12にワイヤボンドした
後、ステップ68で、少なくともワイヤボンド部に保護カ
バーリング又は封入材45（図９）を配置する。封入材45
は、関連分野の技術に熟達した者に既知の通り、封入材
空圧ディスペンサーを使用して塗布する。ここで好適に
は、下記で説明するように、ポリマーハウジングのみぞ
内に封入ＩＣ14を取付けるために、封入材45が光硬化樹
脂であり、ワイヤボンドされたＩＣ14上の封入材45の仕
上げ高さが0.64 mm（0.025 インチ）以下で、且つ封入
材45の直径6.4 mm（0.25インチ）以下である。ステップ
70で、ＵＶ硬化コンベヤオーブン内に回路12を置いて封
入材45が硬化される。好ましくは約60℃で温度の紫外線
を使用して封入材45を硬化させる。好適なポリエチレン
基板26が約75℃で溶解するので、封入材45はベーキング
によって硬化されない。従って、ベーキングによって基
板26が損傷したり、破壊されないだろう。ステップ72で
は、共振回路12の周波数は、スペクトル分析器や周波数
発生器とディスプレイモニターを使用したテストセット
アップで測定される。共振回路12が、好適な実施例では
13.6〜13.8 MHzである所定共振周波数で動作するよう、
必要ならば、コンデンサ24は、１つ以上のコンデンサフ
ィンガー30を切断して且つ除去してトリムする。ステッ
プ74では、ＩＣ14は、好適な方法としてコンピュータか
らプログラミングパッド42にプローブリード線を取り付
けて、当該技術で周知の方法で所望のデータをＩＣ14に
記憶するようにプログラムする。共振回路12とＩＣ14を
有するタグ10の形成が完了すれば、タグ10を種々な目的
と多様な環境に使用してよい。タグ10のそのような用途
の１つは、アクセス管理に使用するタイプの近接カード
である。図８を参照すると、近接カード90の分解図が示
されている。近接カード90はＲＦＩＤタグ10、ハウジン
グ92、両面型トランスファ接着テープ94及びカバーラベ
ルかバッキング96を有する。図９に図示するように、ハ
ウジング92はタグ10の封入ＩＣ14を収容する位置とサイ
ズの溝98を有する。トランスファ接着テープ94は、ＩＣ
14を溝98内に収容できるよう、溝98とＩＣ14に対応する
コーナ内のカットアウトエリア100 を有する。
【００２０】ステップ76（図７）では、カットアウトエ
リア100 が溝98と一致するような方向で両面型トランス
ファ接着テープ94をハウジング92下面に取り付ける。ス
テップ78では、ハウジング92のトランスファ接着テープ
94にタグ10を取付け、且つＩＣ14をハウジング92の溝98
内に収容する。最後に、ステップ80で、接着剤（図示さ
れない）を使用してバーラベル96をタグ10に取りつけ
る。バーラベル96の外面には広告又は確認用の印刷指示
票があってもよい。近接カード90は、人が取り扱うに便
利なサイズと形状のクレジットカードに類似した長方形
であるのが好ましい。カード90のシーケンス番号とデー
タコードはハウジング92の外面やカバープレート96に刻
印してもよい。ハウジング92は塩化ポリビニールのよう
なポリマー材料製で、射出成形や先行技術で知られる他
の方法などで成形するのが好ましい。トランスファ接着
テープ94は、好ましくは一般にパッケージロールとして
市販されている両面、両ライニングの2 mil 接着テープ
である。近接カード90は、関連分野の技術に熟達した者
には既知の近接管理カードとして利用してもよい。別の
方法として、タグ10は、保安や製品保目的で使用する小
売り品に配置する保安ラベルとしても使用できるだろ
う。さらにタグ10を他の営業用途で使用できることは、
当該技術に熟達した者には明らかだろう。
【００２１】
【発明の効果】前述の説明から、本実施例が、ハンダ行
程に必要な高温に耐えることができない可撓性基板にＩ
Ｃをワイヤボンドする方法を含むことは明らかである。
この技術分野に熟達した者は、発明思想から逸脱するこ
となく、この発明の上記の実施例に対する変更がなされ
得るであろうことは理解しうるだろう。従って、この発
明は、開示された個々の実施例に限定されるものでな
く、特許請求項によって定義するこの発明の精神と範囲
内での変更をも含むことを意図していることが理解され
るべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例の共振周波数確認（ＲＦ
ＩＤ）タグの同等な電気回路のダイヤグラム。
【図２】本発明の第１の実施例の可撓性プリント回路Ｒ
ＦＩＤタグの片側の拡大平面図。
【図３】本発明の第２の実施例の可撓性プリント回路Ｒ
ＦＩＤタグの片側の拡大平面図。
【図４】図３の可撓性プリント回路ＲＦＩＤタグの一部
の拡大斜視図。
【図５】集積回路を取り付けた、図３の可撓性プリント
回路ＲＦＩＤタグの一部の拡大斜視図。
【図６】集積回路を取り付け且つワイヤボンドした、図
３の可撓性プリント回路ＲＦＩＤタグの一部の拡大斜視
図。
【図７】本発明の好適な実施例の共振周波数確認タグの
製造プロセスのフローチャート。
【図８】本発明の好適な実施例の共振周波数確認タグの
分解斜視図。
【図９】図８の共振周波数確認タグのハウジングの一部
の断面図。
【符号の説明】
10,20,34 タグ 12 共振回路 14 ＩＣ 16 追加出力部 22 コイル 24 コンデンサ 26 基板 28 周囲外縁 30 フィンガ 32,36,46 取付け領域 38,40,42 ボンドパット 44 ワイヤ 45 封入材 48 ボンド領域 90 近接カード 92 ハウジング 94 トランスファ接着テープ 96 バーラベル 98 溝 100 カットアウトエリア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンソニー エフ． ピツコリ アメリカ合衆国 ニユージヤージー州 オ ーダボン， ウエスト パイン ストリー ト 415 (72)発明者 マイケル ホロウエイ アメリカ合衆国 ニユージヤージー州 チ エリー ヒル， サウス リンカーン ア ベニユー 108

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可撓性基板上の少なくとも１つの電気導
    体に集積回路（ＩＣ）を電気接続する方法であって： (a) 基板の第１主面及びそれと反対側の第２主面のうち
    １つに配置されたＩＣ取付け領域並びに、第１主面に配
    置された第１導電パターンと第２主面に配置された第２
    導電パターンを有する少なくとも１つの共振回路を具備
    する可撓性誘電体基板を準備すること、 但しここで、第１及び第２導電パターンはインダクタと
    コンデンサを形成し且つインダクタがアンテナとして機
    能するするよう、第１導電パターンが第２導電パターン
    に電気接続されていること； (b) 基板のＩＣボンド取付け領域を清浄にすること、 但しＩＣボンド取付け領域は基板の特定の領域と、前記
    ＩＣ取付け領域に近接し且つこの領域を含む前記共振回
    路を有すること； (c) 基板の大きい動きを防止するため可撓性基板を固定
    位置に固定すること； (d) 可撓性基板に対するＩＣの動きを最小化するためＩ
    Ｃを可撓性基板のＩＣ取付け領域に固定すること； (e) ＩＣを前記共振回路にワイヤボンドし、それにより
    少なくとも１つのワイヤボンドでＩＣを前記共振回路に
    電気接続すること；及び (f) 少なくとも１つのワイヤボンドを外部諸力による損
    傷から保護するため、少なくとも１つのワイヤボンドに
    保護カバリングを取り付けること；の各ステップを具備
    することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 可撓性基板がポリエチレン層を含む、請
    求項１の方法。
  3. 【請求項３】 導電パターンがアルミニウムを含む、請
    求項２の方法。
  4. 【請求項４】 ステップ（d)でエポキシを使用してＩＣ
    が可撓性基板に固定され、且つエポキシがＩＣの周囲を
    越えて拡がり、それによりＩＣに近接した前記基板に硬
    い領域を形成する、請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 ステップ（e)でＩＣを基板にワイヤボン
    ドする前に、エポキシを硬化させるステップをさらに含
    む、請求項４の方法。
  6. 【請求項６】 前記エポキシが紫外線で硬化する、請求
    項５の方法。
  7. 【請求項７】 ステップ（b)でＩＣボンド取付け領域が
    アセトンを使用して清浄にされる、請求項１の方法。
  8. 【請求項８】 ワイヤボンドステップ（e) を実施する
    前に、酸化物を除去するため、前記ＩＣ取付け領域に近
    接した前記共振回路の少なくとも一部を研摩清浄化する
    ステップをさらに、有する、請求項７の方法。
  9. 【請求項９】 保護カバーリングが、封入物を有するス
    テップを有する、請求項１の方法。
  10. 【請求項１０】 ステップ(f) の後、さらに紫外線によ
    る封入物の硬化ステップを有する、請求項９の方法。
  11. 【請求項１１】 前記可撓性基板に関して所定の方向に
    ＩＣを配置するステップをさらに、有する、請求項１の
    方法。
  12. 【請求項１２】 超音波溶接によってＩＣを共振回路に
    ワイヤボンドし、且つＩＣを前記ＩＣ取付け領域に固定
    し、前記基板を固定位置に確実に保持し、前記基板とＩ
    Ｃ両方の大きい運動を防止し、それにより溶接プロセス
    中の過大なエネルギー放散を防止する、請求項１の方
    法。
  13. 【請求項１３】 真空圧力と接着剤を使用して、ステッ
    プ(C)で前記基板をプレナムの固定位置に確実に保持す
    る、請求項１の方法。
  14. 【請求項１４】 ステップ(f) の後に、さらにＩＣを収
    容するみぞを有するポリマーハウジングに前記可撓性基
    板を接着取付けするステップを有する、請求項１の方
    法。
  15. 【請求項１５】 ステップ(f) の後に、さらに所定のデ
    ジタルコード化情報でＩＣをプログラミングするステッ
    プを有する、請求項１の方法。
  16. 【請求項１６】 ＩＣ取付け領域が第１及び第２導電パ
    ターンのどちらか一つの一部を有し、その一つの導電パ
    ターンがＩＣを固定する硬い領域となる、請求項１の方
    法。
  17. 【請求項１７】 所定周波数範囲内の周波数の電磁エネ
    ルギーを利用して監視領域内のＲＦＩＤタグの有無を検
    出するための手段及びＲＦＩＤタグから伝達されたデジ
    タルコード化した情報を受信する手段を有する、通信シ
    ステムに使用するための無線周波数確認（ＲＦＩＤ）タ
    グであって、このＲＦＩＤが：可撓性誘電体基板；可撓
    性基板の第１主面に配置された第１導電パターンを備え
    た少なくとも１つの共振回路、及び可撓性基板の反対の
    第２主面に配置された第２導電パターン、を具備する少
    なくとも１個の共振回路であって、 但し以上において、第１導電パターンが第２導電パター
    ンに、第１及び第２導電パターンがインダクタとコンデ
    ンサーを形成するように電気接続され、そこにおいてイ
    ンダクタがアンテナとして機能するもの；前記基板の第
    １及び第２主面のいずれかの上にあるＩＣ取付け領域；
    前記ＩＣ取付けた領域に取付け且つ共振回路に電気接続
    した集積回路（ＩＣ）、但しそのＩＣはデジタルコード
    化した情報を記憶しているものであり、但しそこにおい
    て所定周波数の信号をアンテナが探知すれば、デジタル
    コード化情報がそこから出力され、所定の周波数でアン
    テナにより伝送されるようアンテナをしてＩＣに電力を
    供給させるものであり、ならびに、 ＩＣ並びにＩＣと前記の共振回路の間の電気接続部をカ
    バーする封入材、を具備しているＲＦＩＤ保安タグ。
  18. 【請求項１８】 ＩＣ取付け領域が第１及び第２導電パ
    ターンのどれかで形成されるインダクタの肩部を有す
    る、請求項17の保安タグ。
  19. 【請求項１９】 ＩＣがＩＣ取付け領域に接着取付され
    ている、請求項17の保安タグ。
  20. 【請求項２０】 第１及び第２導電パターンがエッチン
    グしたアルミニウムを含む、請求項17の保安タグ。
  21. 【請求項２１】 第１導電パターンとＩＣをカバーする
    ポリマーハウジングをさらに具備し、且つハウジングが
    ＩＣを収容するみぞを有する、請求項17の保安タグ。
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