JP2005116771A - 電子装置及びゴム製品及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＲＦＩＤチップインレットの耐久性を向上する。
【解決手段】
ＲＦＩＤチップ５がアンテナ部６に実装されている実装構造体に粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７で表面を覆うことにより、ＲＦＩＤインレットを形成し、さらに、離型処理した基材４で離型処理した面がＲＦＩＤインレットの外周部を覆うようにする。
特に、ゴム製品の場合は、それに続けてこの状態でゴム製品のゴム基材２に配置し、その露出面を未加硫ゴム材８´で覆い、加圧・加熱処理を行うことにより、ゴム基材に内包させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、アンテナにＲＦＩＤチップが接続されている実装構造体を備えた電子装置に関するものである。

アンテナにＲＦＩＤチップが接合されている構造（以下、実装構造体と称する。）を備えた電子装置の利用形態として、実装構造体を備えた電子装置を内包したゴム製品がある。

そのような従来の技術に、特許文献１（特開２００２−２７２５８９号公報）がある。

特許文献１には、ゴム製品であるマットの耳の角に貫通孔を設け、その貫通孔に、実装構造体を挿入し、未加硫ゴムで挟み込み、その未加硫ゴムの両面から加圧加熱することにより未加硫ゴムを硫化させて、別部材であった未加硫ゴムをマットとの加硫ゴムと一体化させることが記載されている。

また、電子装置の一つの形態としてＩＣカードがある。

このＩＣカードに関する従来の技術に、特許文献２（特開平１１−３４５２９９号公報）がある。

特許文献２には、実装構造体の位置ズレを許容するために、一対の基材と、基材間に配置された実装構造体と、基材間に充填し硬化させた樹脂とを備えた構造で、その実装構造体にシリコーンオイルなどの離型材料を塗布しておくことが記載されている。

特開２００２−２７２５８９号公報

特開平１１−３４５２９９号公報

従来の技術では、実装構造体の位置ズレが許容されるとされているが、離型材を実装構造体に塗布し、その周囲をさらに樹脂で固める（硬化させる）ので、実装構造体と樹脂が接しないようにはなるが、固まった樹脂により囲まれた領域しか実装構造体は移動できないので、分散できる応力が小さかった。

従って、従来の技術では、ＲＦＩＤチップとアンテナとの間の接合不良やアンテナの変形を招く可能性があった。

また、ゴム製品へ電子装置を付するのに、美観を優先させたり、ゴム製品としての機能を確保する目的で、未加硫ゴムを加硫することにより加硫されたゴムへ実装構造体を内包させることがある。

しかし、通常、未加硫ゴムの加硫工程は約１００℃から３００℃といった高温にまで加熱し、その後、室温まで戻すことが含まれる。

その際、ゴムの線膨張係数は非常に大きいため、収縮量が大きい。

従って、加硫工程でＲＦＩＤチップとアンテナとの間の接続不良やアンテナの変形が生じやすかった。

つまり、本発明の目的は、ＲＦＩＤチップとアンテナとの間が接続されている実装構造体を備えた電子装置の耐久性を向上することにある。

また、本願に含まれる他の目的は、ＲＦＩＤチップとアンテナとの間が接続されている実装構造体がゴムで内包されているゴム製品の耐久性を向上することにある。

ＲＦＩＤチップにアンテナが接続されている実装構造体の周りに、その実装構造体が移動可能な空間を予め確保した構造を製品に備えさせる。その空間があることにより、実装構造体が大きく移動できるので、ＲＦＩＤチップとアンテナとの間の接合部に集中する応力や、アンテナへの応力が分散されるので、実装構造体の耐久性やアンテナの耐久性、引いてはその実装構造体を備えた製品の耐久性を向上させることができる。

また、ゴム製品に上記実装構造体を備えさせた場合、未加硫ゴムの加硫工程でのゴムの収縮が生じても、応力を分散させることができるので、製造工程中の耐久性をも向上させることができる。

本発明によれば、ＲＦＩＤチップとアンテナとの間が接続されている実装構造体を備えた製品の耐久性を向上することができる。

本発明に係る実施の形態について、図１〜図８を用いて説明する。

実施例１として、本発明に関する電子装置として、実装構造体が内包されたゴム製品について説明する。

図１は、ゴム製品であるゴムシート１におけるＲＦＩＤインレット９を内包した領域の断面図である。

ゴムシート１は、ゴム基材２、表面を離型処理した基材４、固定用ゴム材８、ＲＦＩＤインレット９で構成されている。

ＲＦＩＤインレット９は、薄型・小型化を図ったＲＦＩＤチップ５と受発信を受け持つ平板のアンテナ６を備え、その両者は金属結合、具体的には金属性バンプ(図示せず)にて電気的に接続されることで実装構造体となる。また、その実装構造体の主平面（ＲＦＩＤチップ搭載面及びその裏面）を挟み込んで貼りあわされた２枚の粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７とを有している。

実装構造体が挟み込まれているポリイミド樹脂製テープ７の主平面上、つまり、上下方向は、表面が離型処理されている基材４で挟み込まれ、左右方向にはゴムとの間に表面が離型処理されている基材４によって挟み込まれている空間がある。この空間があることにより、実装構造体の移動が容易になるので応力分散が実現できている。

また、ＲＦＩＤチップ５と金属性バンプ(図示せず)で接合した空間には、アンダーフィル材、例えば、エポキシ樹脂等を充填し加熱硬化させて接合部を保護している(図示せず)。

そして、アンテナ６は、柔軟性のある基材、例えば、ポリイミド樹脂系フィルム、ポリエチレンテレフタレート樹脂系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、ポリエチレンスルフィド系フィルム、ポリエーテルスルフォン系フィルム、ポリエーテルイミド系フィルムなどが好ましく、その表面に金属膜、特に、アルミ又は銅の膜を形成し、エッチングによりパターンニングしたものを用いることが望ましい。

また、そのＲＦＩＤインレット９は、ゴム基材２に固定保持するための固定用ゴム材８でゴム基材２に接している上面以外の側面と下面が全て覆われている。ここでは、意匠性を優先する観点からゴム基材２の裏面側から内包した構造について述べたが、ゴム基材２の表面側でも構わない。但し、アンテナの形状で決まる通信距離を有効に利用するためには、製品の外側でＩＤ情報の送受信を行う端末を配置した位置に最も近くなる位置が好ましい。

図２は、ゴムシートを上方から見た平面図である。ＲＦＩＤインレット９は、ゴムシート１内の外周部にあるゴム基材２の場所Ａあるいは、ゴム基材２の内側の場所Ｂのいずれに装着しても問題がない。

また、ＲＦＩＤインレットの補完性や製品の持つべき情報量によっては、複数個同時に内包させることが好ましい。

図３は、ゴムシートにＲＦＩＤインレットを装着するときの各構成部材の配置を示した配置図である。

ゴム基材２の下方に、上方からの投影輪郭形状より大きな離型処理されている基材６を、離型処理された面がＲＦＩＤインレット９に近接する向きで配置する。

つぎに、ＲＦＩＤインレット９の上から未加硫ゴム材８´を設置する。

そして、ゴムシート１ならびに未加硫ゴム材８´の上下方向よりプレス機（図示せず）により加圧加熱処理を行い未加硫ゴム材８´の硬化を進めるとともにゴム基材２へ固着し、ＲＦＩＤインレット９を固定保持し、図１に示すような構造とする。

図４は、ＲＦＩＤインレット９を構成する粘着剤付きポリイミド樹脂製テープを実装構造体に貼り付ける工程を示した模式図である。

図４(ａ)は、ＲＦＩＤインレット９の表裏面に粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７を粘着材が対向するように配した状態を示している。これをフィルム用ラミネータ装置用いてＲＦＩＤインレット９に粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７を貼り付ける。

図４(ｂ)に、ラミネート工程の一例を示す。ここでは、上下２つのローラ１０の間に図４(ａ)の状態のものを通してボイドなく密着させる。この方式に限ったことでないことはいうまでもない。

図５は、ラミネート処理したＲＦＩＤインレット１１を表面に離型処理した基材４中へ挿入する工程を示した模式図である。図５(ａ)は、ラミネート処理した実装構造体１１を示しており、ＲＦＩＤチップ５とアンテナ部６より構成され、両者は金属性バンプ(図示せず)にて電気的に接続されている。さらに、金属製バンプによるＲＦＩＤチップ５とアンテナ部６の空間はアンダーフィル材、例えば、エポキシ樹脂等により充填され加熱硬化している(図示せず)。このＲＦＩＤチップ５の大きさは、約０．１〜０．５ｍｍ角、厚さは、０．０２〜０．５ｍｍである。

アンテナ部６は、柔軟性のある有機物製のフィルムに金属膜を形成したものである。有機物製フィルムとしては、例えば、ポリイミド系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート樹脂系フィルム他を用いることができる。また、金属膜としては、例えば、Cu、Snの組み合わせやAlなどが好ましい。

また、粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７の基材厚さは、０．０１〜０．１ｍｍである。粘着剤の厚さは、用いるチップ厚さにより、適宜調整する。粘着剤としては、シリコーン樹脂系粘着剤やエポキシ樹脂系、ポリイミド系の接着剤などの熱硬化性樹脂や前記樹脂に可撓性を付与したのものが有効である。そのラミネート処理したＲＦＩＤインレット１１の拡大したＡ−Ａ断面を右側に示す。

図５(ｂ)は、このＲＦＩＤインレット１１を、表面が離型処理された基材４に挿入した工程である。すなわち、筒状の基材４中にＲＦＩＤインレット１１を挿入した状態を示す。基材４のＲＦＩＤインレット１１に接する表面に離型処理１２が施してある。その状態を拡大したＢ−Ｂ断面を右側に示す。

図５(ｃ)は、ＲＦＩＤインレット１１を挿入後、ＲＦＩＤチップ５の上下方向より加圧し扁平状にした状態である。その状態を拡大したＣ−Ｃ断面を右側に示す。円筒形状を潰すことによりアンテナ部６の主平面や側面の空間に離型材に挟み込まれた隙間（空間）１３ができる。この隙間１３を作ることでＲＦＩＤインレットはある程度自由に動け、ゴム内実装後に応力緩和の効果を得ている。ここでは、基材４の形状を筒状とした場合について示しているが、片側が閉じたいわゆる袋状のものでもなんら支障のないことは言うまでもない。

また、２枚の離型処理した基材を、その離型処理面でＲＦＩＤインレットの主平面（アンテナ搭載面の表裏面）を挟みこむだけでも、実現できる。その場合、ＲＦＩＤインレットの主平面方向に投影した輪郭形状よりも大きな離型処理した基材を用いるようにすることにより、そのはみ出した部分でＲＦＩＤインレットの側方に２枚の離型処理した基材の隙間を設けるようにする。

さらに、ＲＦＩＤインレットの周囲を接着するようにすれば、全方位を離型材料で覆うことができる。

基材４の材質は、ゴム加硫処理温度である１００℃〜３００℃前後で劣化しなければ問題はなく、例えば、上質紙、不織紙など紙類や織布、不織布など、離型処理としては、シリコーン樹脂や四フッ化エチレン樹脂の表面コーティングあるいはワックス、ロジン類の含浸処理等が考えられる。また、基材４をシリコーン樹脂や四フッ化エチレン樹脂などそれ自体がゴムと接着しない性質のもので構成しても良い。さらに、基材４の表裏の両面に離型処理を行ってもなんら支障はない。

本発明の第２の実施の形態について図６、図７に示す。図６は、ラミネート処理したＲＦＩＤインレット１１を離型処理した基材１４に挿入する工程である。

また、粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ７でラミネートした部分は、ＲＦＩＤインレット１１の構成を明確にするため、部分断面で示してある。基材１４は、ＲＦＩＤインレット１１を包む程度の大きさのシート状をしており、これを離型処理した表面１２を内側にして三つ折りにして用いる。

図７に、三つ折り後の状態を示す。このように、三つ折りした状態での実装においても第一の実施例と同様の効果がある。また、基材１４を２つ折りにしてＲＦＩＤインレット９を間に挟んで実装しても応力緩和効果があることはいうまでもない。

本発明の第３の実施の形態について図８に示す。これは、基材１４のシートをＲＦＩＤインレット１１の上下より挟んだ形態のものである。実施例１と同様の効果がある。

以上、ゴムシートを例として説明したが、ゴム製品、例えば、防振シート、タイヤ、プリンタ用ゴムローラなどであれば同様の効果があることはいうまでもない。

ゴムシートにＲＦＩＤインレットを内包させた電子装置の断面図である。 ゴムシートを上方から見た平面図である。 ゴムシートにＲＦＩＤインレットを装着するときの各構成部材の配置を示した配置図である。 ＲＦＩＤインレットの表裏面に粘着剤付きポリイミド樹脂製テープを貼り付ける工程を示した模式図である。 ラミネート処理したＲＦＩＤインレットを表面を離型処理した基材中へ挿入する工程を示した模式図である。 本発明に係るＲＦＩＤインレットの第２の実施の形態である基材中に挿入する工程を示す斜視図である。 基材中に挿入後の状態を示す斜視図である。 本発明に係るＲＦＩＤインレットの第３の実施の形態である基材中に挿入する工程を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・ゴムシート、２・・・ゴム基材、１・・・４・・・表面を離型処理した基材、５・・・ＲＦＩＤチップ、６・・・アンテナ部、７・・・粘着剤付きポリイミド樹脂製テープ、８・・・固定用ゴム材、８´・・・未加硫ゴム材、９・・・ＲＦＩＤインレット、１０・・・ローラ、１１・・・ラミネート処理したＲＦＩＤインレット、１２・・・離型処理、１３・・・隙間、１４・・・シート状の基材、１００・・・従来のＲＦＩＤチップ、１０１・・・パイル材、１０２・・・ゴム基材、１０３・・・マット、１０４・・・未加硫ゴムシート、１０５・・・膨らみ部、１０６・・・貫通孔、１０７・・・補強材、１０８、１０９、１１０・・・未加硫ゴムシート、１２０・・・ＩＣカード、１２１・・・基材、１２２・・・裏基材、１２３・・・樹脂層、１２４・・・基板、１２５・・・ＩＣチップ、１２６・・・アンテナ、１２７・・・離型層

Claims (18)

1. ＲＦＩＤチップがアンテナの主平面に接合されている実装構造体を備えた電子装置であって、
   該実装構造体の主平面及び該実装構造体の側方の空間を挟み込んでいる離型材を備えていることを特徴とする電子装置。
2. ＲＦＩＤチップがアンテナの主平面に接合されている実装構造体を備えた電子装置であって、
   該実装構造体が移動可能な空間を介して該実装構造体が離型材に囲まれていることを特徴とする電子装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記実装構造体が保護膜で覆われていることを特徴とする電子装置。
4. 請求項１から３のいずれかにおいて、
   該離型材は、離型材料が基材上に付されたものであることを特徴とする電子装置。
5. ＲＦＩＤチップがアンテナの主平面に接合されている実装構造体を備えた電子装置の製造方法であって、
   該実装構造体をその実装構造体の投影した輪郭形状よりもおおきな離型材で挟み込むことを特徴とする電子装置の製造方法。
6. 請求項５において、
   該挟み込んだ離型材同士を接着し、該実装構造体の側方を実装構造体が移動可能な空間を空けて離型材で覆うことを特徴とする電子装置の製造方法。
7. ＲＦＩＤチップがアンテナの主平面に接合されている実装構造体を備えた電子装置の製造方法であって、
   基材上に離型材料が付された離型材の該離型材料上に該実装構造体を搭載し、
   該離型材を彎曲させて該実装構造体の主平面を覆うことを特徴とする電子装置の製造方法。
8. 請求項７において、
   前記離型材を加圧して成形することを特徴とする電子装置の製造方法。
9. ＲＦＩＤチップがアンテナの主平面に接合されている実装構造体が加硫されたゴムに内包されているゴム製品であって、
   該実装構造体の主平面及び該実装構造体の側方の空間を挟み込んでいる離型材を備えていることを特徴とするゴム製品。
10. ＲＦＩＤチップがアンテナの主平面に接合されている実装構造体が加硫されたゴムに内包されているゴム製品であって、
    該実装構造体が移動可能な空間を介して該実装構造体が離型材に囲まれていることを特徴とするゴム製品。
11. 請求項９又は１０において、
    前記実装構造体が保護膜で覆われていることを特徴とするゴム製品。
12. 請求項９から１１のいずれかにおいて、
    該離型材は、離型材料が基材上に付されたものであることを特徴とするゴム製品。
13. ＲＦＩＤチップがアンテナの主平面に接合されている実装構造体を加硫されたゴムに内包するゴム製品の製造方法であって、
    該実装構造体をその実装構造体の上面から投影した輪郭形状よりも大きな離型材で挟み込み、
    未加硫ゴムを加硫することにより、該離型材で挟み込んだ実装構造体をゴムに内包することを特徴とするゴム製品の製造方法。
14. 請求項１３において、
    前記実装構造体が移動可能な空間を空けて挟み込んだ離型材同士を接着することにより該実装構造体の側方を離型材で覆い、
    未加硫ゴムを加硫することにより、該側方が離型材で覆われた実装構造体を加硫されたゴムに内包するゴム製品の製造方法。
15. ＲＦＩＤチップがアンテナの主平面に接合されている実装構造体が加硫されたゴムに内包されているゴム製品の製造方法であって、
    基材上に離型材料が付された離型材の該離型材料上に該実装構造体を搭載し、
    該離型材を彎曲させて該実装構造体の主平面を覆い、
    未加硫ゴムを加硫することにより、該離型材で主平面が覆われた実装構造体を加硫されたゴムに内包するゴム製品の製造方法。
16. 請求項１５において、
    前記離型材を加圧して成形し、
    成形した離型材で主平面が覆われた実装構造体を加硫されたゴムに内包するゴム製品の製造方法。
17. ＲＦＩＤチップがアンテナの主平面に接合されている実装構造体を離型材で覆い、
    該離型材で覆った実装構造体を未加硫のゴムの加硫によってゴム内に該実装構造体を内包させるゴム製品の製造方法。
18. ＲＦＩＤチップがアンテナの主平面に接合されている実装構造体を離型材で囲み、該離型材で囲まれた実装構造体を加硫されたゴム上に配置するか又は加硫されたゴムに形成した孔に配置し、未加硫のゴムの加硫を用いてゴム内に該実装構造体を内包させるゴム製品の製造方法。
    

Images