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JP4718192B2 - リーダ／ライタ - Google Patents

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Description

本発明は、非接触でデータの送受信が可能な通信装置に係り、特にはＩＣタグと非接触で通信を行うリーダ／ライタに関する。
近年、ＩＣチップが内蔵されたＩＣカードに対して、非接触でデータの読み書きを行うことを特徴とするＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが普及してきている。このようなＲＦＩＤシステムにおいては、ＩＣカード（またはＩＣタグと呼ぶ場合もある）と、当該ＩＣカードに対してデータの読み書きを行う、ＲＦＩＤリーダ／ライタ（または単にリーダ／ライタと呼ぶ場合もある）が用いられる。
このようなＩＣカードと送受信を行うＲＦＩＤリーダ／ライタは、アンテナを用いてデータの通信を行うため、非接触でデータの送受信が可能となる特徴を有しており、これらのアンテナの構造に関しては、様々な形状が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００４−１１８４４０号公報 特開２００４−１６６１７５号公報
しかし、例えばＲＦＩＤシステムを構築する場合に、アンテナを接続する必要があるために、ＲＦＩＤシステムを小型化、薄型化することが困難である問題があった。例えば、従来はＲＦＩＤリーダ／ライタなどの通信装置は、アンテナが接続される必要があったため、リーダ／ライタの小型化が困難となる問題が生じていた。また、アンテナの接続の配線を設置する構造が必要であり、リーダ／ライタの構造が複雑化する問題が生じていた。
そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用なリーダ／ライタを提供することを目的としている。
本発明の具体的な課題は、ＩＣカードと通信を行う、小型化・薄型化したリーダ／ライタを提供することである。
本発明の第１の観点では、上記の課題を、基板上に形成された通信制御部と、前記通信制御部を封止するモールド樹脂層と、当該通信制御部と接続されるアンテナと、を有するリーダ／ライタであって、前記アンテナが前記モールド樹脂層に形成され、前記アンテナの中心近傍に、磁性材料よりなるパターン形状が形成されていることを特徴とするリーダ／ライタにより、解決する。
本発明によれば、小型化・薄型化したリーダ／ライタを提供することが可能になる。
また、前記基板上には、前記通信制御部と前記アンテナを接続するアンテナ接続ポストが形成され、当該アンテナ接続ポストが前記モールド樹脂層上の前記アンテナに接続される構造であると、アンテナと通信制御部を接続する構造を単純にすることができる。
また、前記基板の、前記通信制御部が形成されている側の反対側には、当該通信制御部の接続部が形成されていると、通信制御部と接続対象の接続が容易となる。
また、前記接続部と前記アンテナは、前記モールド樹脂層を挟んで対向するように形成されていると、接続部とアンテナを有するリーダ／ライタを薄型化することが可能となる。
また、本発明の第２の観点では、上記の課題を、基板上に形成された通信制御部と、前記通信制御部を封止するモールド樹脂層と、当該通信制御部と接続されるアンテナと、を有するリーダ／ライタであって、前記アンテナが前記モールド樹脂層に形成され、前記基板上には、前記通信制御部と前記アンテナを接続するアンテナ接続ポストが形成され、当該アンテナ接続ポストが前記モールド樹脂層上の前記アンテナに接続され、前記アンテナは、前記アンテナ接続ポストの側面に形成されたアンテナ接続線に、さらに接続された構造であることを特徴とするリーダ／ライタにより、解決する。
本発明によれば、小型化・薄型化したリーダ／ライタを提供することが可能になる。
本発明によれば、ＩＣカードと通信を行う、小型化・薄型化したリーダ／ライタを提供することが可能になる。
次に、本発明の実施の形態に関して、図面に基づき以下に説明する。
図１は、本発明の実施例１による、リーダ／ライタ１０を示す断面図である。本実施例によるリーダ／ライタ１０は、ＩＣチップが内蔵されたＩＣカードに対して、非接触でデータの読み書きを行うことが可能であり、当該ＩＣカードのデータの読み込み、または当該ＩＣカードへのデータの書き込みを行う場合の、データの送受信を行うためのアンテナ１５と、データの通信の制御を行う、当該アンテナ１５に接続される、例えば、ＩＣ(マイコン)などのチップ、ＲＦ部、チップコンデンサ、チップ抵抗などを含む通信制御部１２と、を有している。
前記通信制御部１２は、例えば樹脂材料などよりなる基板１１上に形成され、当該通信制御部１２を覆うように、前記基板１１上にモールド樹脂層１４が形成されている。
本実施例によるリーダ／ライタでは、当該モールド樹脂層１４上に、前記アンテナ１５が形成されている。このため、例えばアンテナを別途接続して用いていた従来のリーダ／ライタに比べて、小型化・薄型化が可能となっている。
また、前記アンテナ１５と、前記通信制御部１２の接続は、前記基板１１上に起立するように、また前記モールド樹脂層１４を貫通するように形成されたアンテナ接続ポスト１３によって行われる構造になっている。また、前記アンテナ接続ポスト１３と前記通信制御部１２の接続は、例えば基板１１上に形成された本図では図示を省略する配線によって行われている。このため、単純な構造で、基板上に形成された通信制御部１２とアンテナを接続することが可能となっている。
例えば、前記アンテナ接続ポスト１３は、例えばＣｕのメッキ法、またはＣｕペーストにより、形成することができるが、これらの材料、方法に限定されるものではない。また、前記アンテナ１５は、例えばＣｕのメッキ法、印刷法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などにより形成することが可能であるが、これらの材料・方法に限定されるものではない。
これらの製造方法の詳細については後述する。
また、前記基板１１の、前記通信制御部１２が形成されている側の反対側には、当該通信制御部１２の接続部となる、例えば半田バンプ１６が複数形成されている。前記通信制御部１２は、前記半田バンプ１６によって、例えばボードや他の機器と接続可能になっている。この場合、前記半田バンプ１６と前記アンテナ１５は、前記モールド樹脂層１４を挟んで対向するように形成されている。
また、図１Ｂには、前記リーダ／ライタ１０の平面図を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１Ｂを参照するに、前記モールド樹脂層１４上には、ループ状に前記アンテナ１５がパターニングされて形成されており、当該モールド樹脂層１４を貫通するようにして形成されている前記アンテナ接続ポスト１３と接続されている。また、前記アンテナ１５が形成されるパターンは本図に示す形状に限定されず、他にも様々な形状に形成することが可能である。
また、上記に示したリーダ／ライタ１０は、次に図２に示すリーダ／ライタ１０Ａのように変更することも可能である。
図２は、図１Ａに示したリーダ／ライタ１０の変形例であるリーダ／ライタ１０Ａを模式的に示した断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２を参照するに、本図に示すリーダ／ライタ１０Ａでは、前記モールド樹脂層１４と前記アンテナ１５上に、当該アンテナ１５を覆うように、絶縁層１７が形成されている。前記アンテナ１５は、当該絶縁層１７により保護される構造になっている。この場合、前記絶縁層１７は、例えば前記モールド樹脂層１４と同一の材料であるモールド樹脂を用いて形成してもよく、またこれ以外の樹脂材料や、その他の絶縁材料を用いて形成してもよい。
次に、図１Ａ、図１Ｂに示したリーダ／ライタ１０の製造方法に関して、図３Ａ〜図３Ｅに基づき、手順を追って説明する。
まず、図３Ａに示す工程において、例えば樹脂材料などよりなる基板１１上に、例えば、ＩＣ(マイコン)などのチップ、ＲＦ部、チップコンデンサ、チップ抵抗などを設置して、通信制御部１２を構成する。次に、例えばＣｕなどよりなる、例えば略円柱状のアンテナ接続ポスト１３を、前記基板１１上に設置する。この場合、前記通信制御部１２と前記アンテナ接続ポスト１３を接続する配線を予め前記基板１１上に形成してもよく、またこれらの部品を設置後に前記通信制御部１２と前記アンテナ接続ポスト１３を接続する配線を形成または設置してもよい。また、基板１１には、前記通信制御部１２に接続される半田バンプ１６を形成するが、これは後に示すモールド樹脂層を形成した後でもよい。
次に、図３Ｂに示す工程において、前記通信制御部１２と、前記アンテナ接続ポスト１３を覆うように、前記通信制御部１２、前記アンテナ接続ポスト１３、および前記前記基板１１上に、例えばモールド樹脂よりなるモールド樹脂層１４を形成し、必要に応じてモールド樹脂層１４の硬化処理を行う。
次に、図３Ｃに示す工程において、前記モールド樹脂層１４の上面、すなわち前記基板１１に接する側の反対側の面を、例えばバフ研磨や、またはＣＭＰ（化学機械研磨）により研磨して、前記アンテナ接続ポスト１３が露出するようにする。この場合、当該アンテナ接続ポスト１３も、研磨されるようにしてもよい。
次に、図３Ｄに示す工程において、前記アンテナ接続ポスト１３に接続されるアンテナ１５を、研磨された後の前記モールド樹脂層１４上に形成する。この場合、当該アンテナ１５は、例えばＣｕメッキ法や、または印刷法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などにより形成することが可能であるが、これらの方法、材料に限定されるものではない。例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔｉや、またはこれらの合金により形成してもよい。
また、必要に応じて、次に図３Ｅに示す工程において、前記前記モールド樹脂層１４と前記アンテナ１５上に、当該アンテナ１５を覆うように、絶縁層１７を形成してもよい。この場合、前記絶縁層１７は、例えば前記モールド樹脂層１４と同一の材料であるモールド樹脂を用いて形成してもよく、またこれ以外の樹脂材料や、その他の絶縁材料を用いて形成してもよい。
また、前記アンテナと前記アンテナ接続ポストの接続方法は、上記に限定されず、様々に構成することができる。例えば、図４Ａ〜図４Ｃには、本発明の実施例２によるリーダ／ライタの製造方法を、手順を追って示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。また、特に説明の無い部分は、実施例１の場合と同様である。
まず、実施例１の図３Ａ〜図３Ｂに示した場合と同様にして、基板１１上に通信制御部１２を形成し、また、前記半田バンプ１６、および前記モールド樹脂層１４を形成する。
本実施例の場合、実施例１の前記アンテナ接続ポスト１３の場合と同様にして、前記基板１１上にアンテナ接続ポスト１３Ａを設置するが、後述するように、前記モールド樹脂層１４の側壁面を研削して当該アンテナ接続ポスト１３Ａが露出するようにするため、当該アンテナ接続ポスト１３Ａは、前記アンテナ接続ポスト１３に比べて、太く形成されることが好ましく、いわゆる削りしろを有する形状であることが好ましい。
次に、図４Ｂに示す工程において、前記モールド樹脂層１４の側壁面、すなわち前記実施例１で研磨した前記上面と実質的に直行する面を研磨し、前記アンテナ接続ポスト１３Ａの側面が露出するようにする。この場合、当該アンテナ接続ポスト１３Ａも、研磨されるようにしてもよい。
次に、図４Ｃに示す工程において、図４Ｂの工程で研磨した当該側壁面に、アンテナ接続線１３Ｂを形成し、さらに当該アンテナ接続線１３Ｂに接続されるように、前記モールド樹脂層１４の上面に、アンテナ１５Ａを、実施例１に示した場合と同様の方法で形成する。また、この後の工程において、実施例１の場合と同様に、前記モールド樹脂層１４と前記アンテナ１５Ａ上に、当該アンテナ１５Ａを覆うように、絶縁層を形成してもよい。
このように、前記モールド樹脂層１４上に形成されたアンテナと、前記通信制御部１２とは、様々な配線構造で接続することが可能である。
また、アンテナと通信制御部を接続するアンテナ接続ポストも、様々な方法で形成することが可能であり、例えば以下に図５Ａ〜図５Ｃに示すようにして形成することも可能である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。また、特に説明の無い部分は、実施例１の場合と同様である。
まず、実施例１の図３Ａ〜図３Ｂに示した場合と同様にして、基板１１上に通信制御部１２を形成し、また、前記半田バンプ１６、および前記モールド樹脂層１４を形成する。
本実施例の場合、実施例１で形成したアンテナ接続ポストは、この後の工程において形成する。
次に、図５Ｂに示す工程において、前記モールド樹脂層１４を貫通するように、例えばレーザにより、ビアホールＢＨを形成する。
次に、図５Ｃに示す工程において、前記ビアホールＢＨを埋設するように、例えばＣｕなどの導電性ペーストを注入することにより、またはＣｕメッキにより、アンテナ接続ポスト１３Ｃを形成する。この後の工程は、実施例１の場合の図３Ｄ以降と同様にして、リーダ／ライタを形成することができる。
このように、アンテナと通信制御部を接続するアンテナ接続ポストは、様々な方法・材料により、形成することが可能である。
また、実施例１〜実施例３に記載したリーダ／ライタにおいて、モールド樹脂層上に形成されたアンテナは、必要に応じて様々なパターン形状で形成することが可能であるが、さらに、以下に示すように形成することも可能である。
図６は、本発明の実施例４によるリーダ／ライタ１０Ｄを模式的に示した断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図６を参照するに、本実施例によるリーダ／ライタでは、前記モールド樹脂層１４上に、例えば磁性材料よりなるパターン形状１８が形成されている。このように、例えばループ状に形成されたアンテナ１５の中心近傍に磁性材料を配することで、また当該磁性材料の形状、厚さ、などを制御することで、アンテナの特性を変更することが可能となる。また、例えば、当該アンテナ上に、絶縁層を介してさらに多層配線構造を形成したり、または多層配線構造上にさらに別のデバイスを形成し、さらに多機能の通信装置とすることも可能であることは明らかである。
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
本発明によれば、ＩＣカードと通信を行う、小型化・薄型化したリーダ／ライタを提供することが可能になる。
本発明の実施例１によるリーダ／ライタの断面を模式的に示した図である。 図１のリーダ／ライタの平面図である。 図１のリーダ／ライタの変形例である。 実施例１によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その１）である。 実施例１によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その２）である。 実施例１によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その３）である。 実施例１によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その４）である。 実施例１によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その５）である。 実施例２によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その１）である。 実施例２によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その２）である。 実施例２によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その３）である。 実施例３によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その１）である。 実施例３によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その２）である。 実施例３によるリーダ／ライタの製造方法を示す図（その３）である。 実施例４によるリーダ／ライタの断面を模式的に示した図である。
符号の説明
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ リーダ／ライタ
１１ 基板
１２ 通信制御部
１３，１３Ａ，１３Ｃ アンテナ接続ポスト
１３Ｂ 接続線
１４，１７ 樹脂層
１５ アンテナ
１６ バンプ
１８ 磁性体層

Claims (5)

  1. 基板上に形成された通信制御部と、
    前記通信制御部を封止するモールド樹脂層と、
    当該通信制御部と接続されるアンテナと、を有するリーダ／ライタであって、
    前記アンテナが前記モールド樹脂層に形成され、
    前記アンテナの中心近傍に、磁性材料よりなるパターン形状が形成されていることを特徴とするリーダ／ライタ。
  2. 前記基板上には、前記通信制御部と前記アンテナを接続するアンテナ接続ポストが形成され、当該アンテナ接続ポストが前記モールド樹脂層上の前記アンテナに接続される構造であることを特徴とする請求項１記載のリーダ／ライタ。
  3. 基板上に形成された通信制御部と、
    前記通信制御部を封止するモールド樹脂層と、
    当該通信制御部と接続されるアンテナと、を有するリーダ／ライタであって、
    前記アンテナが前記モールド樹脂層に形成され、
    前記基板上には、前記通信制御部と前記アンテナを接続するアンテナ接続ポストが形成され、当該アンテナ接続ポストが前記モールド樹脂層上の前記アンテナに接続され、
    前記アンテナは、前記アンテナ接続ポストの側面に形成されたアンテナ接続線に、さらに接続された構造であることを特徴とするリーダ／ライタ。
  4. 前記基板の、前記通信制御部が形成されている側の反対側には、当該通信制御部の接続部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載のリーダ／ライタ。
  5. 前記接続部と前記アンテナは、前記モールド樹脂層を挟んで対向するように形成されていることを特徴とする請求項４項記載のリーダ／ライタ。
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