專利名稱：無線ic標(biāo)簽和無線ic標(biāo)簽的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過無線發(fā)送記錄在IC標(biāo)簽中的信息的無線IC標(biāo)簽及其制造方法，特別涉及對設(shè)置在無線IC標(biāo)簽中的天線部分的結(jié)構(gòu)進行了改良的無線IC標(biāo)簽及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，在物品和構(gòu)造物的信息管理、或者物流管理等中正在廣泛利用無線IC標(biāo)簽。這樣的無線IC標(biāo)簽由記錄了信息的小的IC芯片和通過無線發(fā)送IC芯片的信息的小的天線構(gòu)成，被粘貼在物品上或嵌入到構(gòu)造物中而利用。在讀取記錄在IC芯片中的信息(即與各個物品和構(gòu)造物的屬性等有關(guān)的信息)的情況下，只要將讀寫器(reader-writer)覆蓋在無線IC標(biāo)簽上，在與讀寫器之間進行通信，就能夠非接觸地讀取記錄在IC芯片中的信息。
作為這樣的無線IC標(biāo)簽，已知例如在特開2003-298464號公報中(參考段落編號0067～0071以及圖6)中揭示的技術(shù)。在該技術(shù)中，構(gòu)成為用電介質(zhì)損失較低的聚丙烯等電介質(zhì)材料的殼體夾著在電介質(zhì)的兩側(cè)形成了發(fā)射導(dǎo)電層(天線層)和接地導(dǎo)電層(接地層)的微帶天線(microstrip antenna，偶極天線)。因此，由于包含IC芯片的天線部分被殼體覆蓋，所以耐氣候性優(yōu)越，同時防塵性也好。
一般，如果將無線IC標(biāo)簽粘貼在金屬上使用，則由于金屬的影響而通信距離顯著下降。對比文獻2揭示了使得即使粘貼在金屬上也不降低通信距離的技術(shù)。在特開2003-85501號公報(參考第0010～0016段落以及

圖1～圖3)所揭示的技術(shù)中，在作為接地的導(dǎo)電體上隔著絕緣層形成第一天線，并且將導(dǎo)電體作為第二天線。所以，通過利用靜電耦合在第一天線和第二天線(導(dǎo)電體)之間產(chǎn)生電位差，而即使將無線IC標(biāo)簽粘貼在金屬上，因第二天線的電波反射作用而從第一天線發(fā)射的電波強度也不減弱，防止了通信距離的降低。
但是，在上述專利文獻所揭示的任意一個現(xiàn)有技術(shù)中，都使用了偶極天線(dipole antenna)。如果為了有效地發(fā)射電波而將電波波長設(shè)置為λ，則偶極天線的長度必須是λ/2。如果長度小于1/2λ，則天線的效率顯著降低而難以進行通信，因此作為大小無法構(gòu)成小于等于λ/2的無線IC標(biāo)簽。
另外，無論是偶極天線還是單極天線，都有以下的特性，即隨著電波頻率提高而金屬的影響變大。因此，例如即使在現(xiàn)在正在研究的頻率為2.4GHz頻帶的微波進行通信的無線IC標(biāo)簽中適用專利文獻2所揭示的天線，由于天線效率的降低，也無法對金屬使用。對于天線的效率降低，某種程度上可以通過提高讀寫器的靈敏度來補償，但在該情況下，由于讀寫器側(cè)的天線成為特殊的形狀，所以讀寫器沒有通用性，使用變得不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于以上問題點而提出的，其目的在于提供一種即使使天線大小小型化而嵌入到金屬材料中，也能夠在微波頻帶的電波中得到充分的通信距離的小型無線IC標(biāo)簽。
本發(fā)明的無線IC標(biāo)簽就是為了達(dá)到上述目的而提出的，是一種無線IC標(biāo)簽，具備記錄了信息的IC芯片、通過無線發(fā)送記錄在該IC芯片中的信息的天線，該天線為以下這樣的3層結(jié)構(gòu)，具有安裝有IC芯片的供電部分的寬度變細(xì)，并且在供電部分的兩側(cè)擴展的電波的發(fā)射部分變寬的發(fā)射電極；被配置為與發(fā)射電極的一個面相對，并與該發(fā)射電極的一端連接的接地電極；隔著發(fā)射電極和接地電極之間的電介體。這時，發(fā)射電極為存在于供電部分的兩側(cè)的2個發(fā)射部分的面積為非對稱那樣的偏移(offset)構(gòu)造的O型天線、多角形天線或者H型天線。另外，發(fā)射電極和接地電極通過電介體的側(cè)面或貫通孔而電連接。通過這樣的結(jié)構(gòu)，通過來自大面積的發(fā)射電極的高效的電波發(fā)射和來自接地電極的反射電波，而即使減小無線IC標(biāo)簽的天線也能夠延長通信距離。
根據(jù)本發(fā)明，具有以下的構(gòu)造將基于安裝了IC芯片的供給點左右的發(fā)射部分為非對稱的供電點左右偏移構(gòu)造O型天線和H型天線等的發(fā)射電極、夾著電介體的背面?zhèn)鹊慕拥仉姌O電氣地連接起來，由此即使將無線IC標(biāo)簽的尺寸設(shè)置為小于等于0.1λ，也能夠在微波頻帶的電波下確保充分的通信距離。由此，例如能夠在設(shè)置在由金屬材料構(gòu)成的螺栓(bolt)的頭部上的直徑10mm×深度2mm左右的孔(holes)中安裝該無線IC標(biāo)簽。另外，作為其他優(yōu)點，即使對無線IC標(biāo)簽進行小型化也不需要特殊的讀寫器的天線，能夠在偶極或補片天線等已知設(shè)備中穩(wěn)定地進行通信。另外，通過設(shè)置放大O型天線或H型天線的發(fā)射電波的輔助天線，能夠進一步增強從無線IC標(biāo)簽發(fā)射的發(fā)射電波，進一步延長無線IC標(biāo)簽的通信距離。
附圖文字圖1是表示本發(fā)明的實施例1的無線IC標(biāo)簽的O型天線的圖，(a)是表面圖，(b)是A-A截面圖，(c)是背面圖。
圖2是表示用貫通孔將發(fā)射電極和接地電極連接起來的情況下的無線IC標(biāo)簽的圖。
圖3是表示將圖1所示的O型天線的無線IC標(biāo)簽嵌入到金屬材料中而安裝的狀態(tài)的截面圖，(a)是將無線IC標(biāo)簽安裝到金屬材料中的截面，(b)是表示無線IC標(biāo)簽的截面。
圖4是表示保護了IC芯片的無線IC標(biāo)簽的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施例2的無線IC標(biāo)簽的制造步驟的圖，(a)表示成形加工前，(b)表示成形加工后。
圖6是表示在天線發(fā)射部件表面形成樹脂模(mould)的形狀的圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施例2的無線IC標(biāo)簽的制造步驟的圖，(a)表示成形加工前，(b)表示成形加工后。
圖8是表示作為本發(fā)明的實施例3的、在引線框架(lead frame)上形成了許多發(fā)射電極和接地電極的第一變形(variation)的圖。
圖9是表示通過圖8所示的第一變形的引線框架來制造無線IC標(biāo)簽的制造工序的流程的流程圖。
圖10是表示作為本發(fā)明的實施例3的、在引線框架上形成了許多發(fā)射電極和接地電極的第二變形的圖。
圖11是表示作為本發(fā)明的實施例3的、具有左右為非對稱的半圓形的發(fā)射電極和梳子型圓形的接地電極的第三變形的圖。
圖12是表示作為本發(fā)明的實施例3的、具有只有左部分是半圓形的發(fā)射電極和梳子型圓形的接地電極的第四變形的圖。
圖13是表示作為本發(fā)明的實施例3的、具有左右為非對稱的半圓形的發(fā)射電極和放射形狀的接地電極的第五變形的圖。
圖14是表示形成了固定用鉤的無線IC標(biāo)簽的圖。
圖15是表示形成了固定用鉤的無線IC標(biāo)簽的圖。
圖16是使用固定用鉤將無線IC標(biāo)簽安裝在金屬材料上的情況下的說明圖。
圖17是說明變形了的放射形狀的接地電極的圖。
圖18是表示本發(fā)明的實施例4的作為第一變形的基于H型天線的發(fā)射電極和接地電極的平面圖。
圖19是表示本發(fā)明的實施例4的作為第二變形的基于多角形天線的發(fā)射電極和接地電極的平面圖。
圖20是在本發(fā)明的實施例5中設(shè)置了輔助天線的無線IC標(biāo)簽的構(gòu)造圖，(a)是設(shè)置輔助天線前的截面圖，(b)是設(shè)置了輔助天線后的截面圖，(c)是(b)的上面圖。
圖21是接地電極的成形步驟的說明圖。
圖22是其他接地電極的成形步驟的說明圖。
具體實施例方式
以下，參考附圖，針對用于實施本發(fā)明的最優(yōu)形式(以下稱為實施例)的無線IC標(biāo)簽，舉例進行說明。對于本發(fā)明的無線IC標(biāo)簽，在天線的部分中，設(shè)置為安裝IC芯片的天線的供電點附近的寬度變細(xì)而成為電波的發(fā)射部分的周邊的發(fā)射電極的寬度變寬的天線形狀，例如O型、多角形或H型的天線形狀，由此高效地使電磁能量集中在IC芯片的周邊，來提高天線的效率。
發(fā)射電極的形狀可以是安裝了IC芯片的供電點的左右的發(fā)射部分具有相同面積的對稱構(gòu)造，也可以是非對稱構(gòu)造。特別在供電點是左右偏移了的非對稱構(gòu)造的O型、多角形或H型形狀時，能夠提高發(fā)射效率。進而，針對形成在供電點的兩側(cè)的二個發(fā)射部分，在夾著電介體的背面?zhèn)仍O(shè)置接地電極，通過側(cè)面或貫通孔將任意一個發(fā)射部分和接地電極電氣地連接起來。另外，與接地電極電連接的發(fā)射部分是發(fā)射面積小的發(fā)射部分。由此，在發(fā)射面積大的發(fā)射部分中，能夠得到高的發(fā)射效率，同時在安裝的對象物為金屬材料的情況下，由于接地電極能夠與金屬材料電連接，所以提高了發(fā)射效率。因此，由于即使縮短發(fā)射電極的長度，也不會降低通信距離，所以結(jié)果是能夠使無線IC標(biāo)簽小型化。
例如，即使盡量使發(fā)射電極減小，將無線IC標(biāo)簽全體的尺寸設(shè)置為小于等于0.1λ，通過微波頻帶的電波，即使將無線IC標(biāo)簽安裝在金屬等上也能夠確保充分的通信距離。進而，可以針對由O型、多角形或H型的發(fā)射電極構(gòu)成的天線設(shè)置輔助天線。在該情況下，通過輔助天線的放大效果，能夠進一步增加發(fā)射電波的強度，進一步延長通信距離。
(實施例1)圖1是表示本發(fā)明的實施例1的無線IC標(biāo)簽的O型天線的圖，(a)是表面圖，(b)是(a)的A-A截面圖，(c)是背面圖。如圖1所示，圓形形狀的O型天線1(發(fā)射電極)在作為天線基本材料的電介體2的表面上形成非對稱的2個半圓形的發(fā)射電極(發(fā)射部分)3a、3b，構(gòu)成為用細(xì)長的頸部分4將發(fā)射電極3a和發(fā)射電極3b的中央部分連接起來。另外，從細(xì)長的頸部分4向發(fā)射電極3a的方向形成縫隙(slit)5。進而，在細(xì)長的頸部分4中跨過縫隙地安裝IC芯片6，IC芯片6的各個端子與縫隙5的兩側(cè)的電極連接。另外，縫隙5形成為用于防止靜電破壞、以及進行IC芯片6和發(fā)射電極3a的阻抗匹配的阻抗匹配電路。另外，在電介體2的背面?zhèn)刃纬蓤A形的接地電極7。另外，O型天線1的發(fā)射電極3b的端部和接地電極7的端部在電介體2的側(cè)面電連接。
即，在電介體2的表面?zhèn)?，作為O型天線1形成具有IC芯片6和縫隙5(阻抗匹配電路)的發(fā)射電極3a、3b，該發(fā)射電極3a、3b中的發(fā)射面積小的發(fā)射電極3b的端部和形成在電介體2的背面?zhèn)鹊慕拥仉姌O7的端部在電介體2的側(cè)面電連接。另外，發(fā)射電極3b和接地電極7如圖2所示，也可以在任意的位置通過貫通了電介體2的多個貫通孔30連接。在該情況下，理想的是設(shè)置盡量多的貫通孔，在低阻抗下連接發(fā)射電極3b和接地電極7。
該O型天線1、接地電極7、電介體2構(gòu)成了權(quán)利要求中的天線。
如果從IC芯片6向圖1(a)那樣的O型天線1流過了天線電流，則在安裝了IC芯片6的頸部分4中流過最大電流，進而在兩側(cè)的發(fā)射電極3a、3b中流過電流。由此，發(fā)射電極3a、3b的電磁能量集中在IC芯片6，因此即使是小的圓形的O型天線也提高了天線效率。
另外，如圖1(a)所示，通過增大發(fā)射電極3a的發(fā)射面積，在發(fā)射面積小的發(fā)射電極3b側(cè)與接地電極7連接，即通過構(gòu)造為供電點左右偏移，能夠有效地發(fā)射來自發(fā)射面積大的發(fā)射電極3a的電波，因此結(jié)果是能夠進一步提高O型天線1的天線效率。
進而，通過將接地電極7連接在金屬材料上，等價地增大接地電極面積，提高天線的發(fā)射效率，由此即使是小的天線，也能夠進一步提高通信距離。
對于這樣構(gòu)成的O型天線1，例如在電波頻率為2.4GHz的情況下，可以在直徑小于等于0.1λ(λ電波波長)，即直徑為小于等于10mm的大小的條件下實現(xiàn)。在O型天線1的直徑為10mm時，能夠得到約20mm的通信距離。在該情況下，被安裝的對象物不只是非金屬制的物質(zhì)，例如也可以嵌入安裝在金屬制的螺栓等上，能夠抑制天線效率的降低，得到相同的通信距離。
另外，在金屬材料上設(shè)置孔，并將無線IC標(biāo)簽安裝在孔中的情況下，為了防止因接觸金屬材料而發(fā)射電極3a和接地電極7短路，而如圖1(a)所示，理想的是由發(fā)射電極3a、3b構(gòu)成的O型天線1的直徑比電介體2的直徑(即接地電極7的直徑)略小。電介體2可以使用氧化鋁陶瓷、莫來石(mullite)陶瓷等陶瓷材料、或玻璃陶瓷等無機類材料、或樹脂類材料等的任意一種。作為樹脂類材料，例如可以使用聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-乙烯聚合樹脂(ETFE)、四氟乙烯-氟烷基乙烯醚聚合樹脂(PFA)、氟元素樹脂、玻璃環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺等。
除了這些固體材料以外，例如還可以是空氣、氫氣、氬等惰性氣體，也可以是真空。
另外，為了制造圖1所示那樣的無線IC標(biāo)簽，而在玻璃環(huán)氧樹脂、特氟龍(Teflon注冊商標(biāo))、陶瓷等的雙面印刷基板的表面上形成由發(fā)射電極3a、3b構(gòu)成的O型天線1，并在雙面印刷基板的背面形成接地電極7。然后，在O型天線1上形成了縫隙5后，將IC芯片6安裝在O型天線1的表面上。進而，在對雙面印刷基板的側(cè)面的一部分實施電鍍加工，將O型天線1的端部和接地電極7的端部連接起來。或者，對雙面印刷基板實施貫通孔加工，將O型天線1和接地電極7連接起來。
另外，在雙面印刷基板以外，也可以通過厚膜印刷法，例如在陶瓷基板的表面和背面形成由高頻信號傳送用的金屬材料構(gòu)成的導(dǎo)體層，來形成O型天線1和接地電極7。
除此以外，也可以使用電鍍法或蒸鍍法，在陶瓷基板上形成O型天線1和接地電極7。例如可以通過以下這樣的方法形成。
(1)在Cu層、Mo-Mn的金屬噴鍍層上覆蓋地形成Ni鍍層和Au鍍層。
(2)在W的金屬噴鍍層上覆蓋地形成Ni鍍層和Au鍍層。
(3)在Cr-Cu合金層上覆蓋地形成Ni鍍層和Au鍍層。
(4)在Ta2N層上覆蓋地形成Ni-Cr合金層和Au鍍層。
(5)在Ti層上覆蓋地形成Pt層和Au鍍層。
(6)在Ni-Cr合金層上覆蓋地形成Pt層和Au鍍層。
接著，說明無線IC標(biāo)簽的安裝。
圖3是表示將圖1所示的O型天線的無線IC標(biāo)簽嵌入到金屬材料中而安裝的狀態(tài)的截面圖，(a)是將無線IC標(biāo)簽安裝到金屬材料中的截面，(b)是表示所安裝的無線IC標(biāo)簽的截面。如圖3(b)所示，無線IC標(biāo)簽11在電介體的絕緣材料12的表面?zhèn)刃纬商炀€發(fā)射部分13，在絕緣材料12的背面?zhèn)刃纬山拥仉姌O7。在絕緣材料12的側(cè)面將天線發(fā)射部分13的端部和接地電極7的端部連接起來，并且將IC芯片6安裝在天線發(fā)射部分13的上面。另外，天線發(fā)射部分13相當(dāng)于圖1所示的O型天線1，絕緣材料12相當(dāng)于圖1所示的電介體2。
天線發(fā)射部分13也可以是圖1所示那樣的頸部為左右偏移了的O型的形狀，也可以是同樣地頸部為左右偏移了的多角形狀、H型形狀。在任意的情況下，都將發(fā)射面積小的發(fā)射電極和接地電極7連接起來。由此，能夠提高天線效率。
這樣形成的無線IC標(biāo)簽11為直徑小于等于10mm的大小，因此例如能夠嵌入安裝到螺栓的頭部中。在該情況下，如圖3(a)所示，在構(gòu)成螺栓的頭部的金屬材料14上設(shè)置直徑10mm×深度2mm左右的孔，并在該孔的底部涂抹導(dǎo)電性粘接劑15，使接地電極7朝向孔的底部地將無線IC標(biāo)簽11嵌入到該孔中。然后，用環(huán)氧樹脂等密封材料16對金屬材料14的孔與無線IC標(biāo)簽11的間隙和無線IC標(biāo)簽11的表面部分進行模制(mould)。由此，無線IC標(biāo)簽11在被嵌入到金屬材料14中的狀態(tài)下安裝，同時接地電極7與金屬材料14電連接。
另外，在安裝無線IC標(biāo)簽11時，為了防止IC芯片6脫落，理想的是如圖4所示，朝向天線發(fā)射部分13地在IC芯片6上滴下環(huán)氧樹脂并使之固化，從而形成圍著IC芯片6的樹脂的保護層6a。由此，能夠防止IC芯片6脫落。
另外，作為用于模制(mould)無線IC標(biāo)簽11的密封材料16，也可以不使用環(huán)氧樹脂，而使用低融點玻璃。使用了這樣的低融點玻璃的不透氣密封(hermetic seal)與金屬的粘接性和密閉性非常好，因此可以很好地用于半導(dǎo)體裝置的氣密端子或引擎等的高溫部分中。通過將該低融點玻璃用作密封材料16，能夠提高耐熱溫度，除了螺栓外，還可以安裝使用于引擎等高溫設(shè)備中。另外，低融點玻璃的融解溫度是320～375℃，IC芯片的最大容許溫度是450℃左右，因此即使不用低融點玻璃密封，在高溫下IC芯片也不會破損。
如圖3(a)那樣，嵌入到金屬材料14中的無線IC標(biāo)簽14是直徑為10mm左右的小型裝置，但天線的發(fā)射效率高，因此在無線IC標(biāo)簽11的表面部分上，如果將讀寫器接近到5～10cm左右，則能夠讀取記錄在IC芯片6中的信息。另外，通過導(dǎo)電性粘接劑15將接地電極7與金屬材料14電連接，因此通過接地電極的密封作用，屏蔽了金屬的影響，即使將小的無線IC標(biāo)簽11嵌入到金屬材料14中，也能夠確保充分的通信距離，即使從通常的讀取距離也能夠取得微波頻帶的電波，正確地讀取IC芯片6的信息。
圖5是表示其他的將無線IC標(biāo)簽嵌入到金屬材料中而安裝的狀態(tài)的截面圖，(a)是無線IC標(biāo)簽安裝到金屬材料中的截面，(b)表示所安裝的無線IC標(biāo)簽的截面。
如圖5(b)所示，無線IC標(biāo)簽11a構(gòu)成為包含絕緣材料12的周邊部分地在天線發(fā)射部分13、IC芯片6上覆蓋樹脂模6b，只有接地電極7露出。通過該樹脂模6b，與圖3所示的只由絕緣材料12構(gòu)成的基板基底構(gòu)造的無線IC標(biāo)簽11相比增強了強度，同時保護了IC芯片6和天線發(fā)射部分13表面。另外，安裝也簡單了。該樹脂模6b例如可以使用作為用于半導(dǎo)體IC封裝的材料的環(huán)氧樹脂等。
對于安裝到金屬材料14的操作，如圖5(a)所示，在金屬材料14上設(shè)置孔，并在該孔的底部涂抹導(dǎo)電性粘接劑15，將無線IC標(biāo)簽11a嵌入到該孔中。然后，用環(huán)氧樹脂等密封材料16，模制(mould)金屬材料14的孔和無線IC標(biāo)簽11的間隙和無線IC標(biāo)簽11的表面部分。由此，無線IC標(biāo)簽11a在被嵌入到金屬材料14中的狀態(tài)下安裝，同時接地電極7與金屬材料14電連接。
另外，為了減小無線IC標(biāo)簽11或無線IC標(biāo)簽11a的大小，也可以進一步減小天線發(fā)射部分13。在該情況下，通信距離變得極短。這時，如果為了高效地轉(zhuǎn)送能量而使讀寫器的天線與天線發(fā)射部分13接觸并供給能量，則能夠從無線IC標(biāo)簽讀取所記錄的信息。因此，覆蓋天線發(fā)射部分13和IC芯片6的樹脂模6c形成為環(huán)(ring)狀，如圖6所示可以通過在天線發(fā)射部分13上設(shè)置開口部分3c來實現(xiàn)。
(實施例2)在實施例2中，說明無線IC標(biāo)簽的制造。
圖7是表示本發(fā)明的實施例2的無線IC標(biāo)簽的制造工序的圖，(a)表示成形加工前，(b)表示成形加工后。如圖7(a)所示，在預(yù)先準(zhǔn)備的容器的底部，作為上部電極21(即發(fā)射電極)例如配置具有圖1(a)所示那樣的非對稱發(fā)射電極的O型天線。該上部電極21由板厚度為0.1mm～0.3mm的銅合金(例如磷青銅或黃銅等)和鐵類合金構(gòu)成。另外，在上部電極21的金屬制板材料上實施焊錫電鍍、錫電鍍、金電鍍、鈀電鍍等端子表面處理。
接著，在上部電極21的背面配置IC芯片22，通過基于導(dǎo)電性粘接的軟溶(reflow)、Au-Sn共晶的超聲波結(jié)合、或者電線結(jié)合(wirebonding)等，將IC芯片22的端子電連接到上部電極21上。
IC芯片22是雙面電極，在IC芯片22的背面配置背面電極23(即接地電極)，并通過與上部電極21同樣的方法將位于背面的芯片22的另一個端子和背面電極23電連接。另外，這時的背面電極23的長度方向的形狀是任意的。
接著，在安裝了上部電極21、IC芯片22和背面電極23的一部分的容器中模制(mould)環(huán)氧樹脂等密封材料24并使其硬化。作為模制的密封材料24使用環(huán)氧樹脂、不透氣密封、低融點玻璃等。低融點玻璃密封時的處理溫度是320℃～375℃，因此通過密封而IC芯片22不被破壞。另外，在用于使用接觸型讀寫器的用途的情況下，如圖6所示，設(shè)置不模制上部電極21的表面的一部分的開口部分。
接著，在模制(mould)了的樹脂硬化后，如圖7(b)所示，沿著密封材料24的背面對背面電極23進行成形加工。由此，能夠形成隔著密封材料24而平行地配置了上部電極21和背面電極23的無線IC標(biāo)簽，因此例如能夠如上述圖3(a)那樣嵌入到金屬材料14中。另外，在該情況下，上部電極21(即發(fā)射電極)和背面電極(即接地電極)通過IC芯片22的導(dǎo)電性而電連接，因此省略了如圖1或圖2那樣在電介體的側(cè)面連接或者設(shè)置貫通孔連接的步驟。在以下的實施例3中，說明使用了不是雙面電極的IC芯片的情況下的無線IC標(biāo)簽制造。
(實施例3)接著，作為本發(fā)明的實施例3，說明在引線框架上形成許多發(fā)射電極和接地電極并批量生產(chǎn)無線IC標(biāo)簽的幾個變形。
(第一變形)圖8是表示作為本發(fā)明的實施例3的、在引線框架上形成了許多發(fā)射電極和接地電極的第一變形的圖。如圖8所示，在帶狀的引線框架31的長度方向上等間隔地形成發(fā)射電極32和接地電極33以及縫隙34。發(fā)射電極32由上下為非對稱的半圓形形成，并且接地電極33形成為圓形，兩者通過帶狀的短的引線框架36連接。另外，在引線框架31上等間隔地形成進給導(dǎo)孔31a。將未圖示的芯片安裝器的進給結(jié)構(gòu)的爪掛在進給導(dǎo)孔31a上，同時等間距地使引線框架31移動，來安裝IC芯片35。進而，從引線框架31切下一個個的發(fā)射電極32。這樣形成的天線部分利用與上述實施例2幾乎一樣的方法通過環(huán)氧樹脂被密封，對接地電極33進行成形而形成無線IC標(biāo)簽。
接著，說明通過圖8所示的第一變形的引線框架制造無線IC標(biāo)簽的制造工序。圖9是表示通過圖8所示的第一變形的引線框架來制造無線IC標(biāo)簽的制造工序的流程的流程圖。首先，未圖示的芯片安裝器的進給機構(gòu)的爪通過進給導(dǎo)孔31a使引線框架31移動，同時通過芯片安裝器將IC芯片35向發(fā)射電極32安裝(步驟S1)。然后，用蓋子(case)覆蓋發(fā)射電極32并注入樹脂(密封材料)(步驟S2)。進而，在使樹脂硬化后(步驟S3)，用保護劑對外部引線進行涂層(coating)(步驟S4)，并標(biāo)注序列號(步驟S5)。然后，在切開引線框架31和連接有發(fā)射電極32的引線部分后(步驟S6)，進行接地電極33的成形(步驟S7)。
在此，如圖21(a)所示，在引線框架36彎曲為直角的狀態(tài)下，用密封材料24密封了發(fā)射電極32的情況下，如圖21(b)所示，沿著密封材料24的背面一次地對接地電極33進行成形，完成該工序。
如圖22(a)所示，在發(fā)射電極32、引線框架36、接地電極33是平面狀態(tài)下，用密封材料24密封了發(fā)射電極32的情況下，如圖22(b)所示那樣，沿著密封材料24的端部，首先對引線框架36進行成形。然后，如圖22(c)所示那樣，沿著密封材料24的背面對接地電極33進行成形，完成該工序。
這樣，由于可以作為絕緣材料12使密封材料24發(fā)揮功能，所以能夠通過比較簡單的步驟得到圖5(b)所示的無線IC標(biāo)簽11a。
(第二變形)圖10是表示作為本發(fā)明的實施例3的、在引線框架上形成了許多發(fā)射電極和接地電極的第二變形的圖。第二變形與第一變形的不同點只在于發(fā)射電極32a不是上下為非對稱的半圓形的發(fā)射電極，而是形成為只有上部的半圓形。即使是這種形狀的發(fā)射電極32a，接地電極33也可以形成為與第一變形一樣的圓形。另外，通過第二變形的引線框架制造無線IC標(biāo)簽的制造工序與圖9的流程圖一樣。
(第三變形)圖11是表示作為本發(fā)明的實施例3的、具有左右為非對稱的半圓形的發(fā)射電極和梳子型圓形的接地電極的第三變形的圖。如圖11的第三變形所示，使在圓形電極上設(shè)置了許多縫隙的接地電極33a與左右為非對稱的半圓形的發(fā)射電極32相對，也能夠形成本發(fā)明的無線IC標(biāo)簽。通過這樣形成設(shè)置了許多縫隙的接地電極33a，例如即使在與圖3所示的接地電極33a連接的金屬材料14的孔的底面上有凹凸，也能夠通過接地電極33a的許多縫隙吸收凹凸，因此能夠提高接地電極33a和金屬材料14的密接性。另外，通過第三變形的引線框架制造無線IC標(biāo)簽的制造工序與圖9的流程圖一樣。
(第四變形)圖12是表示作為本發(fā)明的實施例3的、具有只有左部分是半圓形的發(fā)射電極和梳子型圓形的接地電極的第四變形的圖。如圖12的第四變形所示，使在圓形電極上設(shè)置了許多縫隙的接地電極33a與只有左部分為半圓形的發(fā)射電極32a相對，也能夠形成本發(fā)明的無線IC標(biāo)簽。通過這樣形成設(shè)置了許多縫隙的接地電極33a，例如即使在與圖3所示的接地電極33a連接的金屬材料14的底面上有凹凸，也能夠通過接地電極33a的許多縫隙吸收凹凸，因此能夠提高接地電極33a和金屬材料14的密接性。另外，通過第四變形的引線框架制造無線IC標(biāo)簽的制造工序與圖9的流程圖一樣。
(第五變形)圖13是表示作為本發(fā)明的實施例3的、具有左右為非對稱的半圓形的發(fā)射電極和放射形狀的接地電極的第五變形的圖。如圖13的第五變形所示，使在圓形部分c的周圍等間隔地設(shè)置了多個發(fā)射端d的接地電極33b與左右為非對稱的半圓形的發(fā)射電極32相對，也能夠形成本發(fā)明的無線IC標(biāo)簽。由此，能夠使接地電極33b具有柔軟性，例如即使在圖3所示的金屬材料14的孔的底面上有凹凸，也能夠吸收它，因此能夠提高接地電極33a和金屬材料14的密接性。
另外，在該情況下，將發(fā)射端d形成得長，在通過圖9的制造工序?qū)拥仉姌O33b進行了成形后，進而對從密封材料24露出的引線部分進行成形，能夠如圖14、圖15所示那樣在密封材料24的外周部分形成固定用鉤20。
這樣，通過在密封材料24的外周部分形成固定用鉤20，能夠如圖16所示那樣將無線IC標(biāo)簽11a壓入固定在金屬材料14的孔中，能夠簡單地進行安裝。另外，在這時，由于也同時在金屬材料14和固定用鉤20之間進行電連接，所以能夠省略導(dǎo)電性粘接劑15的使用。
另外，接地電極33c的形狀也可以如圖17所示那樣形成。在此，將形成有發(fā)射端f的圓形部分e設(shè)置為與發(fā)射電極32大致一樣的大小。在該情況下，無法得到吸收凹凸的功能，但與第五變形一樣，可以對從密封材料24露出的引線部分進行成形而形成固定用鉤20。這樣，接地電極33c可以為比發(fā)射電極32大的面積，因此即使安裝有無線IC標(biāo)簽的材料不是金屬材料，也不會降低天線效率。
另外，通過第五變形的引線框架制造無線IC標(biāo)簽的制造工序與圖9的流程圖一樣。
(實施例4)接著，作為實施例4說明發(fā)射電極的幾個變形。如上述實施例1所述那樣，除了基于O型天線的發(fā)射電極以外，也可以通過H型天線和多角形天線形成發(fā)射電極。
(第一變形)圖18是表示本發(fā)明的實施例4的作為第一變形的基于H型天線的發(fā)射電極和接地電極的平面圖。如圖18所示，H型天線41構(gòu)成為形成左右非對稱的發(fā)射電極42a、42b，發(fā)射電極42a和發(fā)射電極42b的中央部分通過細(xì)長的頸部分44連接。另外，從細(xì)長的頸部分44向發(fā)射電極42a的方向形成縫隙45。在該細(xì)長的頸部分44中跨過縫隙45地安裝IC芯片46，IC芯片46的各個端子與縫隙45的兩側(cè)的電極連接。在發(fā)射電極42側(cè)形成大面積的矩形的接地電極43。由于接地電極43是矩形的，所以并不需要如圖8的連接O型天線的發(fā)射電極32和接地電極33的引線框架36那樣變細(xì)，而可以如2條一點劃線所示那樣，在與發(fā)射電極42b一樣的寬度下，形成連接H型天線41的發(fā)射電極42b和接地電極43的引線框架。
(第二變形)圖19是表示本發(fā)明的實施例4的作為第二變形的基于多角形天線的發(fā)射電極和接地電極的平面圖。如圖19所示，多角形天線51(在圖19的例子中為六角形天線)構(gòu)成為形成左右非對稱的發(fā)射電極52a、52b，發(fā)射電極52a和發(fā)射電極52b的中央部分通過細(xì)長的頸部分54連接。另外，從細(xì)長的頸部分54向發(fā)射電極52a的方向形成縫隙55。在細(xì)長的頸部分54中跨過縫隙55地安裝IC芯片56，IC芯片56的各個端子與縫隙55的兩側(cè)的電極連接。在發(fā)射電極52b側(cè)形成大面積的相同的六角形的接地電極53。由于接地電極53是六角形的，所以并不需要如圖8的連接O型天線的發(fā)射電極32和接地電極33的引線框架36那樣變細(xì)，而可以如2條一點劃線所示那樣，在與發(fā)射電極52b的一邊一樣的寬度下，形成連接發(fā)射電極52b和接地電極53的引線框架。
(實施例5)接著，作為實施例5，說明為了進一步延長通信距離而設(shè)置了輔助天線的無線IC標(biāo)簽。圖20是在本發(fā)明的實施例5中設(shè)置了輔助天線的無線IC標(biāo)簽的構(gòu)造圖，(a)是設(shè)置輔助天線前的截面圖，(b)是設(shè)置了輔助天線后的截面圖，(c)是(b)的上面圖。
如圖20(a)所示，在構(gòu)成螺栓的頭部的金屬材料14上設(shè)置孔，并在該孔的底部涂抹導(dǎo)電性粘接劑15，將無線IC標(biāo)簽11嵌入到該孔中。然后，用環(huán)氧樹脂等密封材料16，模制(mould)金屬材料14和無線IC標(biāo)簽11的孔的間隙和無線IC標(biāo)簽11的表面部分。由此，在安裝有IC芯片6的天線發(fā)射部分13朝向上，并且接地電極7與金屬材料14電連接的狀態(tài)下，安裝無線IC標(biāo)簽11。然后，在無線IC標(biāo)簽11的表面上配置外部天線，該外部天線構(gòu)成為在樹脂膜17(非磁性膜)上層疊輔助天線18，并在其上層疊保護薄膜(film)19。
樹脂膜17是在由聚乙烯、聚丙烯、特氟龍(Teflon注冊商標(biāo))、氯化乙烯、合成橡膠等構(gòu)成的膜或膜狀的發(fā)泡體的表面涂抹了尿烷類粘接材料的膜，外部天線構(gòu)成為在該樹脂膜17上層疊了使用鋁或銅等導(dǎo)電體材料的輔助天線18和使用聚丙烯的保護薄膜19。
樹脂膜17是厚度為0.5mm到2mm的膜，輔助天線18是7μm厚的箔，保護薄膜19使用50到200μm厚的材料，因此外部天線具有一定的柔軟性，能夠在金屬材料14的表面密接并固定。
另外，在金屬材料14是鐵等磁性金屬的情況下，也可以代替樹脂膜17而使用磁性膜。在該情況下，通過磁力能夠?qū)⑼獠刻炀€固定在金屬材料上。
在此，天線發(fā)射部分13是能夠得到約20mm的通信距離的直徑10mm的大小，輔助天線18是寬度5mm×長度50mm。與電波波長λ對應(yīng)地將輔助天線18的長度設(shè)置為其1/2。樹脂膜17也可以比輔助天線18大，例如為寬度9mm×長度60mm。
理想的是在設(shè)電波的波長為λ時，輔助天線18的長度為λ/2的長度。另外，在金屬材料14是鋁等非磁性體時，作為輔助天線18的天線基本材料，在金屬材料14上粘貼樹脂膜17，但在金屬材料14是鐵等磁性體時，作為天線基本材料使用磁性膜，可以得到能夠簡單地進行安裝和拆卸的效果。
如果這樣將輔助天線18安裝在無線IC標(biāo)簽11上，則輔助天線18與無線IC標(biāo)簽11的發(fā)射電極的電波共振，產(chǎn)生放大作用而向外部發(fā)射強電波，因此能夠使通信距離從安裝天線18之前的20mm延長到100mm。即，在通常的通信距離時，如圖20(a)所示使用通常的無線IC標(biāo)簽11，在需要進一步延長通信距離時，如圖11(b)所示安裝輔助天線18，由此能夠用于從通信距離短的范圍到通信距離長的范圍的廣用途中。
另外，理論上已知在將輔助天線18的長度設(shè)置為用于從無線IC標(biāo)簽讀取信息的規(guī)定的頻率(2.45GHz)的電波波長的1/2(即λ/2)的情況下，通信距離為最長。但是，輔助天線18的長度根據(jù)樹脂膜17(或者磁性膜)的介電常數(shù)而變化。例如，如果樹脂膜17(或者磁性膜)使用介電常數(shù)大的絕緣材料，則可以縮短輔助天線18的長度。
這樣，通信距離、輔助天線18的長度、樹脂膜17的介電常數(shù)相互處于折中的關(guān)系，因此通過選擇適當(dāng)?shù)慕殡姵?shù)的絕緣材料，能夠縮短輔助天線18的長度方向的尺寸。
總結(jié)本發(fā)明的無線IC標(biāo)簽具有以下的3層構(gòu)造的天線結(jié)構(gòu)在O型、多角形或H型的發(fā)射電極、配置在與該發(fā)射電極相對的位置上的接地電極之間，配置了包含樹脂、空氣、氣體、真空的絕緣體。另外，在發(fā)射電極的上面或下面安裝IC芯片，并且在安裝了IC芯片的部分中設(shè)置用于使天線和IC芯片之間的阻抗匹配的阻抗匹配電路(即縫隙)。進而，通過絕緣體的側(cè)面或貫通孔，將發(fā)射面積小的發(fā)射電極和接地電極連接起來。
另外，標(biāo)簽安裝構(gòu)成為將無線IC標(biāo)簽的接地電極和作為安裝物體的金屬材料電氣地連接起來。這時，通過導(dǎo)電性材料固定無線IC標(biāo)簽的接地電極和金屬材料。另外，上面的發(fā)射電極和下面的接地電極之間的絕緣材料使用了環(huán)氧樹脂等半導(dǎo)體封裝材料。
另外，通過在安裝到金屬材料中的無線IC標(biāo)簽上配置輔助天線，能夠進一步延長通信距離。這時，在嵌入了無線IC標(biāo)簽的金屬材料上覆蓋具有粘接性的樹脂膜或磁性膜等膜狀的天線基本材料，在該天線基本材料上配置輔助天線。這時，在輔助天線的下面涂抹粘接劑，強化輔助天線對天線基本材料的粘接力。
根據(jù)以上所述，本實施例的無線IC標(biāo)簽即使天線形狀是小型的也能夠確保通信距離的長度，因此能夠?qū)o線IC標(biāo)簽安裝在由金屬材料構(gòu)筑的構(gòu)造體上，并對這些構(gòu)造體的組合位置等進行管理。因此，能夠有效地在建筑領(lǐng)域和機械的安裝領(lǐng)域中利用。
權(quán)利要求
1.一種無線IC標(biāo)簽，具備記錄了信息的IC芯片、通過無線發(fā)送記錄在該IC芯片中的信息的天線，其特征在于上述天線具備使安裝有上述IC芯片的供電部分的寬度變細(xì)，并且使在上述供電部分的兩側(cè)擴展的電波的發(fā)射部分變寬了的發(fā)射電極；配置為與上述發(fā)射電極的一面相對，并與該發(fā)射電極電連接的接地電極；位于上述發(fā)射電極和上述接地電極之間的電介體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述發(fā)射電極具有存在于上述供電部分的兩側(cè)的發(fā)射部分的面積不對稱的偏移構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于對于上述發(fā)射電極，存在于上述供電部分的兩側(cè)的發(fā)射部分分別形成為半圓形，由上述供電部分和上述發(fā)射部分構(gòu)成圓形形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于對于上述發(fā)射電極，由上述供電部分和存在于其兩側(cè)的發(fā)射部分構(gòu)成H形形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于對于上述發(fā)射電極，由上述供電部分和存在于其兩側(cè)的發(fā)射部分構(gòu)成多角形形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述發(fā)射電極和上述接地電極在上述電介體的側(cè)面電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述發(fā)射電極和上述接地電極通過設(shè)置在上述電介體上的貫通孔而電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述發(fā)射電極在面積小的發(fā)射部分上與上述接地電極連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于位于上述發(fā)射電極和上述接地電極之間的電介體是具有規(guī)定的介電常數(shù)的陶瓷材料、樹脂材料、空氣和惰性氣體中的任意一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述電介體由包含環(huán)氧樹脂的半導(dǎo)體封裝材料構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述發(fā)射電極和上述接地電極之間為真空狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述IC芯片被配置在上述發(fā)射電極的供電部分的表面或背面。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于在上述發(fā)射電極上形成用于進行上述IC芯片與天線的阻抗匹配的縫隙，上述IC芯片的端子與跨過上述縫隙的兩側(cè)的電極連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述縫隙形成在面積大的發(fā)射部分上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述發(fā)射電極在上述接地電極與成為安裝物體的金屬材料電連接的狀態(tài)下發(fā)射電波。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于用導(dǎo)電性材料固定上述接地電極和上述金屬材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于在延長上述發(fā)射電極的電波通信距離時，在上述發(fā)射電極的表面隔著電介體膜配置輔助天線。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于在設(shè)由上述發(fā)射電極發(fā)射的電波的波長為λ時，上述輔助天線的長度是λ/2。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述輔助天線的長度根據(jù)上述電介體膜的介電常數(shù)而可變。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述輔助天線的長度被設(shè)置為在上述電介體膜的介電常數(shù)大時短，在上述電介體膜的介電常數(shù)小時長。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述電介體膜是在由聚乙烯、聚丙稀、特氟隆(注冊商標(biāo))、氯乙烯、合成橡膠中的任意一個材料構(gòu)成的膜主體的表面上涂抹了粘接材料的非磁性膜或磁性膜。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于在上述金屬材料是磁性材料時，上述電介體膜使用上述磁性膜，在上述金屬材料是非磁性材料時，上述電介體膜使用上述非磁性膜。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的無線IC標(biāo)簽，其特征在于上述輔助天線通過粘接材料固定在上述電介體膜上。
24.一種無線IC標(biāo)簽的制造方法，用于制造無線IC標(biāo)簽，該無線IC標(biāo)簽具備記錄了信息的IC芯片；通過無線發(fā)送記錄在該IC芯片中的信息的天線，該制造方法的特征在于包括形成引線框架的步驟，其中該引線框架具備具有頸部分和在該頸部分的兩側(cè)擴展的電波的發(fā)射部分的發(fā)射電極；與上述發(fā)射部分連接的接地電極；在上述頸部分上裝配IC芯片的步驟；向上述發(fā)射電極注入樹脂的步驟；使注入的樹脂硬化的步驟；用保護劑對從發(fā)射電極伸出到外部的引線框架進行涂層的步驟；從上述引線框架切割上述發(fā)射電極的步驟；沿著上述樹脂硬化了的面形成上述接地電極的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使對天線大小進行小型化并嵌入到金屬材料中，也能夠在微波頻帶的電波中得到通信距離充分長的小型無線IC標(biāo)簽。設(shè)置為安裝了IC芯片(6)的頸部分(4)的寬度變細(xì)并且作為電波的發(fā)射部分的周邊的發(fā)射電極(3a、3b)的寬度變寬的O型天線形狀。這時，形成發(fā)射電極，其具有安裝了IC芯片(6)供電點左右的發(fā)射部分的面積為非對稱的供電點左右偏移構(gòu)造。進而，對發(fā)射電極(3a、3b)夾著電介體(2)地設(shè)置接地電極(7)，并在側(cè)面連接發(fā)射電極(3b)和接地電極(7)。由此，發(fā)射面積大的發(fā)射電極(3a)能夠得到大的發(fā)射效率，同時通過將接地電極(7)與金屬材料連接，能夠等價地增大接地電極，即使縮短成為天線的發(fā)射電極的長度，通信距離也不減小。
文檔編號G06K19/07GK1873666SQ20051013576
公開日2006年12月6日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者坂間功, 蘆澤實 申請人:株式會社日立制作所