JPWO2019159614A1 - 無線通信半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
無線通信半導体装置は、回路基板と、回路基板に実装された半導体チップと、回路基板に設けられた薄膜トランジスタと、回路基板に設けられたアンテナと、を備える。無線通信半導体装置の1つ1つに異なるユニークIDが付与される場合であっても、シリコン系無線通信半導体装置と比較して、1つあたりの製造コストがより十分に低減され、かつ動作速度および信頼性の低下がより十分に防止される。
Description
本開示は、外部リーダ装置からの電波を受信し、かつユニークID(unique identification)情報に基づく電波を外部リーダ装置へ返信する、RFID(radio frequency identification)タグおよびIC(integrated circuits)タグ等の無線通信半導体装置およびその製造方法に関する。本開示は特に、外部リーダ装置から駆動電力を受け取り、かつユニークID情報を外部リーダ装置へ返信する、RFIDタグおよびICタグ等の無線通信半導体装置およびその製造方法に関する。
RFIDタグおよびICタグ等の無線通信半導体装置は外部リーダ装置から離れていても、外部リーダ装置からの電波が届く範囲(例えば、数ミリメートル〜数十メートル)内であれば、外部リーダ装置をかざすだけで、複数の無線通信半導体装置の情報を一括して読み取ることができる。このため、無線通信半導体装置は、コンビニエンスストアおよびスーパーマーケット等の小売業界、アパレル業界、運輸業界、ならびに出版業界(図書館)等において、流通管理(物流管理)、生産管理、在庫管理、場所管理、履歴管理等に極めて有用である。
無線通信半導体装置は典型的には、アンテナおよびICチップを含む。ICチップは典型的には、アンテナが受信する受信波を処理する無線回路部;無線回路部における受信信号等を記憶するメモリ部;駆動電力を生成する電源回路部;およびメモリ部に受信信号等を記憶させる制御回路部等を有する(特許文献1〜2)。
無線回路部、メモリ部、電源回路部および制御回路部のいずれも、薄膜トランジスタに備わっている無線通信半導体装置が報告されている(ベルギー・アイメック(imec)、ホルスト・センター(Holst Centre)(オランダのTNO(応用科学研究機構)とベルギー・アイメックが共同で運営する研究開発機関)およびカルタムンディ(Cartamundi)、2017年2月5日〜9日、米国サンフランシスコ、「インターナショナル・ソリッド−ステート・サーキット・カンファレンス(International Solid-State Circuits Conference)2017(ISSCC 2017)」)。
本開示における無線通信装置は、
回路基板と、
前記回路基板に実装された半導体チップと、
前記回路基板に設けられた薄膜トランジスタと、
前記回路基板に設けられたアンテナと、
を備える。
回路基板と、
前記回路基板に実装された半導体チップと、
前記回路基板に設けられた薄膜トランジスタと、
前記回路基板に設けられたアンテナと、
を備える。
本開示における無線通信装置の製造方法は、
回路基板に半導体チップを実装するステップと、
前記回路基板に、薄膜トランジスタと、アンテナと、配線と、を印刷法により形成するステップと、
を含む。
回路基板に半導体チップを実装するステップと、
前記回路基板に、薄膜トランジスタと、アンテナと、配線と、を印刷法により形成するステップと、
を含む。
本開示の無線通信装置は、その1つ1つに異なるユニークIDが付与される場合であっても、シリコン系無線通信装置と比較して、1つあたりの製造コストがより十分に低減され、かつ動作速度および動作安定性に関する信頼性の低下がより十分に防止されている。
以下に本開示の実施態様に係る無線通信装置を説明する。
従来の無線通信半導体装置の一例においてはシリコンチップが搭載されており、無線回路部、メモリ部、電源回路部および制御回路部はいずれも、シリコンチップに備わっている。このような無線通信半導体装置を、以下、「シリコン系無線通信半導体装置」または「シリコン系無線通信装置」ということがある。シリコンチップは高速動作が可能で、小型で、信頼性が高く、大量生産に向いているが、シリコン系無線通信半導体装置の1つ1つに異なるユニークIDが付与される場合、無線通信半導体装置の1つあたりの製造コストが著しく増大する。
International Solid-State Circuits Conference 2017で報告された無線通信半導体装置は、シリコンチップの代わりに薄膜トランジスタを搭載している。このような無線通信半導体装置を、以下、「TFT系無線通信半導体装置」または「TFT系無線通信装置」ということがある。薄膜トランジスタ(特に有機薄膜トランジスタ)は印刷法による製造が可能で、少量生産に向いており、TFT系無線通信半導体装置の1つ1つに異なるユニークIDが付与される場合において、無線通信半導体装置の1つあたりの製造コストを低減することができる。しかしながら、薄膜トランジスタ(特に有機薄膜トランジスタ)は、シリコンチップと比較して、動作速度が遅く(すなわち、動作周波数が低く)、動作安定性に関する信頼性が低い。このため、TFT系無線通信半導体装置は、シリコン系無線通信半導体装置よりも、動作速度(すなわち、動作周波数)および動作安定性に関する信頼性が著しく低下する。TFT系無線通信半導体装置は例えば920MHz帯では、所望の動作速度(例えば動作周波数920MHz)を実現することはできない。
他方、本開示の発明者等は以下の状況において新たな課題を見い出した。1つの無線通信半導体装置に対して、色々なシーンで色々なユニークIDまたは当該ユニークIDに紐付けられる情報をその都度、付与することを試みた。このような試みにおいて、例えば、自転車等の貸し出し物品に無線通信半導体装置を取り付け、当該無線通信半導体装置に対して、各シーンで、ユニークIDまたは当該ユニークIDに紐付けられる情報として、その借り入れ者の氏名および住所等の情報を付与することにより、返却を促進することができる。また例えば、牛、豚等の家畜に無線通信半導体装置を取り付け、当該無線通信半導体装置に対して、出産、飼育などの各シーンで、ユニークIDまたは当該ユニークIDに紐付けられる情報として、その位置情報および所有者等の情報を付与することにより、家畜の個体ごとの産地およびブランド銘柄を保証することができる。しかしながら、本開示の発明者等は、シリコン系無線通信半導体装置では、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題が生じることを見い出した。詳しくは、シリコン系無線通信半導体装置では、メモリ部はシリコンチップに備わっており、ユニークIDおよび当該ユニークIDに紐付けられる情報はシリコンチップ内の書き換え可能な領域に記憶させる必要があり、その都度、書き換えることができるため、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題が生じた。以下、本明細書及び請求の範囲において、ユニークIDまたは当該ユニークIDに紐付けられる情報をユニークID関連情報ということもある。
本開示は、無線通信半導体装置の1つ1つに異なるユニークIDが付与される場合であっても、シリコン系無線通信半導体装置と比較して、1つあたりの製造コストがより十分に低減され、かつ動作速度および動作安定性に関する信頼性の低下がより十分に防止された無線通信半導体装置およびその製造方法を提供する。
本開示はまた、無線通信半導体装置の1つ1つに異なるユニークIDが付与される場合であっても、シリコン系無線通信半導体装置と比較して、1つあたりの製造コストがより十分に低減され、かつ動作速度および動作安定性に関する信頼性の低下がより十分に防止されているだけでなく、より簡便な構造で、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題をより十分に防止することができる無線通信半導体装置およびその製造方法を提供する。
本明細書中、無線通信半導体装置は「無線通信装置」ということがある。
本開示において、ユニークIDとは、無線通信装置(例えば、RFIDタグ)の1つ1つに割り当てられた固有のID情報のことである。このようなユニークIDに紐付けられ得る追加の情報の具体例として、例えば、以下の情報が挙げられる:
・無線通信装置を家畜に取り付ける場合における家畜の個体番号、出産場所、飼育場所および所有者履歴;
・無線通信装置をシェアリングエコノミーの対象物に取り付ける場合におけるシェアリングの履歴(対象物の種類、対象物を借りた人と時期);
・無線通信装置を取り付ける物品(例えば、食品)のトレーサビリティ(例えば、生産段階から消費または廃棄段階までの流通経路の履歴);
・高額芸術作品の所有者履歴;および
・無線通信装置を取り付ける物品(例えば、食品)の温度履歴。
・無線通信装置を家畜に取り付ける場合における家畜の個体番号、出産場所、飼育場所および所有者履歴;
・無線通信装置をシェアリングエコノミーの対象物に取り付ける場合におけるシェアリングの履歴(対象物の種類、対象物を借りた人と時期);
・無線通信装置を取り付ける物品(例えば、食品)のトレーサビリティ(例えば、生産段階から消費または廃棄段階までの流通経路の履歴);
・高額芸術作品の所有者履歴;および
・無線通信装置を取り付ける物品(例えば、食品)の温度履歴。
このようなユニークIDに紐付けられ得る追加の情報は、無線通信装置(例えばRFIDタグ)の書き換え可能メモリに格納されていてもよいし、ユニークIDに紐付けられてクラウド上で管理されていてもよいし、または後述のRAMもしくはROMに格納されてもよい。ユニークIDに紐付けられるとは、ユニークIDに関連付けて記憶されるもしくは管理されるという意味である。
[実施態様Aに係る無線通信装置]
本開示の実施態様Aに係る無線通信装置においては、半導体チップおよび薄膜トランジスタ(以下、「TFT」ということがある)が併用される。すなわち、本実施態様の無線通信装置においては、後で詳述する無線回路部、メモリ部、電源回路部および制御回路部等の部材の全てが半導体チップに備わっているのではなく、これらの部材のうちの一部の部材はTFTに備わっており、また別の一部の部材(その他の部材)は半導体チップに備わっている。このため、本実施態様の無線通信装置は、従来のシリコン系無線通信装置と比較して、動作速度および信頼性の低下がより十分に防止されながら、1つあたりの製造コストがより十分に低減される。本実施態様の無線通信装置は、半導体チップおよびTFTの併用(組み合わせの使用)を鑑みて、「ハイブリッド系無線通信装置」と呼ぶこともできる。
本開示の実施態様Aに係る無線通信装置においては、半導体チップおよび薄膜トランジスタ(以下、「TFT」ということがある)が併用される。すなわち、本実施態様の無線通信装置においては、後で詳述する無線回路部、メモリ部、電源回路部および制御回路部等の部材の全てが半導体チップに備わっているのではなく、これらの部材のうちの一部の部材はTFTに備わっており、また別の一部の部材(その他の部材)は半導体チップに備わっている。このため、本実施態様の無線通信装置は、従来のシリコン系無線通信装置と比較して、動作速度および信頼性の低下がより十分に防止されながら、1つあたりの製造コストがより十分に低減される。本実施態様の無線通信装置は、半導体チップおよびTFTの併用(組み合わせの使用)を鑑みて、「ハイブリッド系無線通信装置」と呼ぶこともできる。
本実施態様の無線通信装置10は、詳しくは、図1に示すように、回路基板1と、半導体チップ2と、TFT3と、アンテナ4とを備えており、さらに配線5および/または保護膜6も備えていてもよい。すなわち、無線通信装置10は、配線5と保護膜6との少なくとも1つをさらに備えていてもよい。図1は、本実施態様の無線通信装置の構造の一例を示す模式的概念図であって、保護膜6が透明であるときの図である。
回路基板1は、半導体チップ2等の電子部品を取り付け、配置または位置付けするためのシート状または板状の部材である。回路基板1は、いわゆる電気絶縁性を有する限り特に限定されず、例えば、ポリマー基板であってもよいし、または半導体チップ等の形成面にポリマー層を有する無機基板(例えば、金属基板、ガラス基板またはセラミック基板)であってもよい。本実施態様では、回路基板1は、ポリマー基板である。電気絶縁性とは、例えば、抵抗率が108Ωm以上であり、好ましくは108〜1017Ωmであることをいう。ポリマー基板およびポリマー層を構成するポリマーとしては、例えば、ポリエステル樹脂(例えば、ポリエチレンテレフテレート樹脂)、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂(例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂)、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などから成る群から選択される少なくとも1種の樹脂材料であってもよい。好ましくはポリイミド樹脂である。
回路基板1の厚みは特に限定されず、本実施態様の無線通信装置の用途(例えば、無線通信装置の取付対象の種類)に応じて適宜決定されればよい。回路基板1の厚みは、例えば、100μm以上であってよく、好ましくは200μm以上である。回路基板1の厚みの上限は特に限定されず、当該厚みは好ましくは10mm以下、より好ましくは1mm以下である。
半導体チップ2は回路基板1に実装される半導体素子であり、半導体集積回路とも呼ばれる電子デバイスのことである。半導体チップ2は、主として、シリコンチップ、化合物半導体チップ等の固体回路が使用される。半導体チップは、後述の無線回路部、メモリ部、電源回路部および制御回路部等の部材を構成し得る半導体デバイスであれば特に限定されず、例えば、市場にて最小単位で流通および入手可能な部品であってもよい。半導体チップ2は1つの無線通信装置あたり1つ以上で使用され、本実施態様では1つで使用される。
半導体チップ(特にシリコンチップ)2は、パッドが上に向くように配置される。ここで「上」とは、半導体チップを略水平面としての回路基板表面に載置したときの「上方向」のことである。載置は、例えば半導体チップの最大面積の面を底面にした載置である。
本実施態様では、半導体チップ2の動作周波数は、後述のTFT3の動作周波数より高い。これにより、より高速な動作が可能で、かつ製造が容易な無線通信装置を提供することができる。本実施態様では、半導体チップ2の動作周波数は、0.1〜2450MHzであり、無線通信装置のより一層の高速な動作の観点から、好ましくは860〜2450MHzである。
TFT3は、ゲート電極の電位を制御することにより、ソース電極からドレイン電極に電気を流すスイッチであり、後述の無線回路部、メモリ部、電源回路部および制御回路部等の部材を構成し得る半導体薄膜デバイスであれば特に限定されない。TFTは公知のあらゆるTFTであってよく、例えば、ソース電極とドレイン電極との間のチャネル部(層)が有機系半導体材料からなる有機TFTであってもよいし、またはチャネル部(層)が無機系半導体材料からなる無機TFTであってもよい。有機TFTは、例えば、高分子材料(例えば、ポリチオフェン又はその誘導体)、低分子材料(例えば、ペンタセン、可溶化ペンタセン)の他、ナノカーボン材料(例えば、カーボンナノチューブ、SiGeナノワイヤー、フラーレン、修飾フラーレン)、および/または無機有機混合材料(例えば、(C6H5C2H4NH3)とSnI4との複合系)などであってもよい。無機TFTは、例えば、アモルファスシリコン系TFT、多結晶シリコン系TFT等のシリコン系TFTであってもよい。
TFT(特に有機TFT)3の構造は公知のあらゆる構造であってもよく、例えば、いわゆるボトムゲート−ボトムコンタクト型、トップゲート−ボトムコンタクト型、ボトムゲート−トップコンタクト型、およびトップゲート−トップコンタクト型等であってもよい。製造コストのさらなる低減、およびTFTの製造容易性のさらなる向上の観点から、TFTはボトムゲート−トップコンタクト型有機TFTが好ましい。
TFT3は、製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上、およびTFTの製造容易性のさらなる向上の観点から、印刷部品であることが好ましい。TFT3が印刷部品であるとは、TFT3が後述の印刷法によって製造された部品であるという意味である。
TFT3は、製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上、およびTFTの製造容易性のさらなる向上の観点から、有機TFTが好ましい。有機TFTは、後述のように、印刷法(特にインクジェット印刷法)により、より簡易な構造で容易に製造可能でありながら、セキュリティ性能がさらに向上するためである。
本実施態様では、TFT3は、1つの無線通信装置あたり、1つ以上で使用される。本実施態様の無線通信装置は後述の保護膜6を有する場合、全てのTFT3はいずれも、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5により、半導体チップ2と電気的に接続されていてもよい。もしくは、TFT3同士が上記配線5により接続されていて、全てのTFT3のうち1つ以上のTFT3が半導体チップ2と上記配線5により接続されていてもよい。例えば、TFT3−1とTFT3−2が接続されていて、TFT3−1と半導体チップ2とが接続されているとき、TFT3−2と半導体チップ2とは接続されていなくてもよい。
アンテナ4は、外部リーダ装置101からの電波である受信波を受信可能で、かつ無線通信装置のユニークIDに基づく電波である送信波を外部リーダ装置101に送信可能であれば特に限定されない。詳細には、アンテナ4は受信波を受信して、受信波により発生した受信波信号を出力する。さらに、アンテナ4は送信波信号が入力されて、送信波信号により送信波を生成して外部リーダ装置101に送信する。アンテナ4の種類は、電波の周波数により決定されてもよく、例えば、図1に示すようなループアンテナ、スパイラルアンテナ、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ、または図2に示すようなダイポールアンテナを折り曲げたものであってもよい。特に電波の周波数が860〜2450MHzである場合、ダイポールアンテナが好ましい。図2は、本実施態様の無線通信装置の一例を示す模式的平面図であって、保護膜を省略したときの図である。平面図とは、対象物(例えば、無線通信装置)を載置してその厚み(高さ)方向の真上から見たときの図のことである。
アンテナ4の厚みは特に限定されず、例えば、10nm以上、特に50nm以上であってよく、本実施態様では、10nm〜100μmである。
アンテナ4の寸法は特に限定されない。例えば、図2に示すようなダイポールアンテナを折り曲げたものの場合において、長手方向の長さは、本実施態様では、10〜200mm、好ましくは50〜100mmであり、例えば1つ例示すると70mmであり、長手方向に対して垂直な幅方向の長さは、本実施態様では、5〜50mm、好ましくは5〜20mmであり、例えば1つ例示すると9.5mmである。
アンテナ4は、製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上、およびアンテナの製造容易性のさらなる向上の観点から、印刷部品であることが好ましい。アンテナ4が印刷部品であるとは、アンテナ4が後述の印刷法によって製造された部品であるという意味である。
アンテナ4は、導電性を有する材料からなっていれば特に限定されず、例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)等の金属材料からなっていてもよい。
配線5は、半導体チップ2、TFT3およびアンテナ4を相互に電気的に接続するための配線である。詳しくは、配線5は、少なくとも半導体チップ2とTFT3とを電気的に接続する配線を含み、半導体チップ2とアンテナ4とを電気的に接続する配線をさらに含んでいてもよい。配線5は、TFT3とアンテナ4とを電気的に接続する配線を含んでもよい。
配線5の厚みは特に限定されず、例えば、10nm以上、特に50nm以上であってよく、本実施態様では、10nm〜100μmである。
配線5は、製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上、および配線の製造容易性のさらなる向上の観点から、印刷部品であることが好ましい。配線5が印刷部品であるとは、配線5が後述の印刷法によって製造された部品であるという意味である。
配線5は、導電性を有する材料からなっていれば特に限定されず、例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)等の金属材料からなっていてもよい。
保護膜6は、回路基板1における半導体チップ2、TFT3、アンテナ4および配線5(以下、「半導体チップ2等」という)の形成面側で少なくとも半導体チップ2等を覆うように形成され、半導体チップ2等を保護および封止する。図1において、保護膜6は他の部材の説明のために透明であるものとして示されているが、これに限定されず、不透明であってもよい。
保護膜6を構成する材料としては、空気中の水分や酸素、外部からの衝撃から半導体チップ2等を保護できれば特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、フッ素樹脂、または、それらの複合物等を挙げることができる。好ましくはフッ素樹脂である。
保護膜6の厚みは特に限定されず、例えば、100nm以上、好ましくは約1μm〜約10μmの範囲であり、例えば1μm程度である。
保護膜6は、製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上、および保護膜の製造容易性のさらなる向上の観点から、印刷部品であることが好ましい。保護膜6が印刷部品であるとは、保護膜6が後述の印刷法によって製造された部品であるという意味である。
図1において、無線通信装置10は、半導体チップ2、TFT3、アンテナ4、配線5および保護膜6を、回路基板1の一方の面のみに有しているが、半導体チップ2、TFT3、アンテナ4および配線5が相互に電気的に接続される限り、それぞれ独立して両方の面に有していてもよい。例えば、無線通信装置10は、半導体チップ2および保護膜6を一方の面に、TFT3および保護膜6を他方の面に有し、半導体チップ2およびTFT3をビア型配線5で接続してもよい。このとき、無線通信装置10は、アンテナ4およびさらなる配線5をそれぞれ独立して、少なくとも一方の面に有していてもよい。ビアとは半導体技術におけるビアホール(via hole)またはスルーホール(through hole)のことである。
本実施態様の無線通信装置は、図3に示すように、回路構成において、無線回路部RFおよびメモリ部MEを含み、好ましくはさらに電源回路部PWおよび制御回路部LOを含む。無線回路部RF、メモリ部ME、電源回路部PW、および制御回路部LOは、本実施態様では、図3に示すように、相互に電気的に接続されながら、ICチップを構成する。アンテナ4は、本実施態様では、無線回路部RFに電気的に接続されている。図3は、本実施態様の無線通信装置の回路構成の一例を示すブロック図である。
無線回路部RFは、アンテナ4で受信する受信波によりアンテナ4で生成した受信波信号を処理して受信信号を生成し、かつアンテナ4が返信のために送信信号を送信するための送信波信号を生成する。無線回路部RFは、詳しくは、クロック生成部、復調回路、および変調回路から構成されている。クロック生成部は、受信波信号をもとに、後述の制御回路部が動作するために必要なクロック信号を発生する。例えば、数MHzの受信波信号から数十〜数百kHzのクロック信号を生成する。復調回路は、受信波信号から受信信号(データ)を復調する。変調回路は、送信しようとする送信信号(データ)を搬送波に乗せて送信波信号を生成するための変調を行う。送信波信号はアンテナ4に供給され、アンテナ4は送信波信号により送信波を発生して外部リーダ装置101に送信する。
無線回路部RFは、本実施態様では、半導体チップ2に備わっている。これにより、無線通信装置のより一層の高速な動作を実現することができる。
無線回路部RFが半導体チップ2に備わっているとは、半導体チップ2またはその一部を無線回路部として使用する、または半導体チップ2またはその一部に無線回路部の機能を担わせる、という意味である。
メモリ部MEは、ユニークIDを記憶する。メモリ部MEは当該ユニークIDに紐付けられる情報をさらに記憶してもよい。メモリ部MEは無線回路部RFにおける受信信号および/または送信信号を記憶してもよい、すなわち受信信号と送信信号との少なくとも1つを記憶してもよい。メモリ部MEは、本実施態様では、ユニークIDを記憶するユニークIDメモリ部ME1を含み、ユニークID以外の情報(例えば無線回路部RFにおける受信信号および/または送信信号、すなわち受信信号と送信信号との少なくとも1つ)を記憶するその他のメモリ部ME2をさらに含んでもよい。受信信号および送信信号を記憶するのは、ユニークIDメモリ部ME1またはその他のメモリ部ME2であってもよいが、本実施態様では、その他のメモリ部ME2である。メモリ部MEは、その他のメモリ部ME2を含んでもよいし、または含まなくてもよい。
メモリ部MEの少なくとも一部はTFTに備わっている。すなわちメモリ部MEの少なくともユニークIDメモリ部ME1はTFT3に備わっており、その他のメモリ部ME2は半導体チップ2に備わっていてもよいし、またはTFT3に備わっていてもよい。その他のメモリ部ME2は、半導体チップ2およびTFT3のどちらにも、備わっていなくてもよい。これにより、簡便な構造で、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題をより一層、十分に防止することができる。ユニークIDメモリ部ME1が半導体チップ2に備わっていると、ユニークIDを色々なシーンでその都度、書き換えることができるため、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題が生じる。
ユニークIDメモリ部ME1がTFT3に備わっているとは、TFT3またはその一部をユニークIDメモリ部ME1として使用する、またはTFT3またはその一部にユニークIDメモリ部ME1の機能を担わせる、という意味である。
その他のメモリ部ME2が半導体チップ2に備わっているとは、半導体チップ2またはその一部をその他のメモリ部ME2として使用する、または半導体チップ2またはその一部にその他のメモリ部ME2の機能を担わせる、という意味である。
その他のメモリ部ME2がTFT3に備わっているとは、TFT3またはその一部をその他のメモリ部ME2として使用する、またはTFT3またはその一部にその他のメモリ部ME2の機能を担わせる、という意味である。
ユニークIDメモリ部ME1には、読出し専用のROM(Read Only Memory)(読み出し専用メモリ)が使用される。これにより、簡便な構造で、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題をより一層、十分に防止することができる。ユニークIDメモリ部ME1に、読み書き可能なRAM(Random Access Memory)(揮発性メモリ)が使用されると、ユニークIDを色々なシーンでその都度、書き換えることができるため、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題が生じる。
その他のメモリ部ME2には、読出し専用のROMが使用されてもよいし、または読み書き可能なRAMが使用されてもよい。必要に応じてメモリの内容を書き換えられることから、その他のメモリ部ME2には読み書き可能なRAMが使用されることが好ましい。
その他のメモリ部ME2は無線経由で書き換え可能な領域を提供することができる。このとき、その他のメモリ部ME2には、RAMが使用される。その他のメモリ部ME2は、半導体チップ2に備わっていてもよいし、TFT3に備わっていてもよいし、またはこれらの両方に備わっていてもよい。
電源回路部PWは、無線通信装置10の駆動電力を生成する。電源回路部PWは、電池を含む電源回路部であってもよいが、より一層、簡便な無線通信装置構造の観点から、電池を含まず、アンテナが受信する受信波で生成される受信波信号の整流により駆動電力を生成する電源回路部であることが好ましい。
電源回路部PWは整流回路を含むことが好ましく、さらに昇圧回路を含むことがより好ましい。整流回路は、受信波信号を整流し、無線回路部RF、メモリ部ME、後述の制御回路部LOに直流電圧を供給する。昇圧回路は、整流回路において生成された起電力を更に高い電圧に昇圧する。
電源回路部PWは、本実施態様では、半導体チップ2に備わっている。このとき、整流回路および昇圧回路は半導体チップ2に備わっている。これにより、無線通信装置のより一層の高速な動作を実現することができる。
電源回路部PWが半導体チップ2に備わっているとは、半導体チップ2またはその一部を電源回路部PWとして使用する、または半導体チップ2またはその一部に電源回路部PWの機能を担わせる、という意味である。
制御回路部LOは、メモリ部MEに、受信信号および/または送信信号すなわち受信信号と送信信号との少なくとも1つと、ユニークIDと、所望により当該ユニークIDに紐づけられた情報とを記憶させ、かつ無線回路部RFに受信信号および搬送波を生成させる。すなわち、制御回路部LOは、メモリ部MEに、少なくともユニークIDを記憶させ、受信信号および/または送信信号すなわち受信信号と送信信号との少なくとも1つと、所望により当該ユニークIDに紐づけられた情報とを記憶させてもよいし、または記憶させなくてもよい。メモリ部MEは無線回路部RFに受信信号および搬送波を生成させる。制御回路部LOは、メモリ部MEに、受信信号および/または送信信号すなわち受信信号と送信信号とのうちの少なくとも1つと、ユニークIDと、所望により当該ユニークIDに紐づけられた情報とを記憶させるメモリ制御回路部LO1を含み、無線回路部RFに受信信号および搬送波を生成させ、無線半導体装置全体を制御するその他の制御回路部LO2をさらに含んでもよい。メモリ制御回路部LO1は、メモリ部MEに、ユニークIDに紐づけられた情報を記憶させなくてもよい。その他の制御回路部LO2は、無線半導体装置の動作モード(例えば、ローパワーモード、通常モードの切り替え、書き換え不可モードなど)を制御してもよい。
メモリ制御回路部LO1は詳しくは、アンテナが受信する受信波に基づく受信信号のメモリ部への書き込み、および/またはアンテナが送信する送信信号のメモリ部からの読み出しを行う。すなわち、メモリ制御回路部LO1は、受信信号のメモリ部への書き込みと送信信号のメモリ部からの読み出しとの少なくとも1つを行う。メモリ制御回路部LO1には、無線通信装置10の信頼性のさらなる向上の観点から、受信信号(データ)のパリティーチェックをする回路、および/または複数の無線通信装置10が存在した場合に各々を識別しあうためのアンチコリジョン回路等が付加されてもよい。すなわち、メモリ制御回路部LO1には、パリティーチェックをする回路とアンチコリジョン回路との少なくとも1つが付加されてもよい。
その他の制御回路部LO2は、復号化回路、符号化回路、シリアルI/O(Input/Output:入出力)、およびコマンド処理回路を含んでもよい。復号化回路は、受信信号(データ)をPPM(Pulse Position Modulation)(パルス位置変調)方式等により復号化する。符号化回路では送信信号(データ)をマンチェスタ方式等により符号化する。シリアルI/Oは、データ列のシリアル/パラレル変換を行う。コマンド処理回路は、これらの信号の流れを制御する。
制御回路部LOは半導体チップ2またはTFT3に備わっている。詳しくは、制御回路部LOはその全部が半導体チップ2またはTFT3に備わっていてもよいし、または一部が半導体チップ2に、他の部分がTFT3に備わっていてもよい。
より詳しくは、メモリ制御回路部LO1およびその他の制御回路部LO2は、それぞれ独立して、半導体チップ2またはTFT3に備わっていてもよい。
メモリ制御回路部LO1が半導体チップ2に備わっているとは、半導体チップ2またはその一部をメモリ制御回路部LO1として使用する、または半導体チップ2またはその一部にメモリ制御回路部LO1の機能を担わせる、という意味である。
メモリ制御回路部LO1がTFT3に備わっているとは、TFT3またはその一部をメモリ制御回路部LO1として使用する、またはTFT3またはその一部にメモリ制御回路部LO1の機能を担わせる、という意味である。
その他の制御回路部LO2が半導体チップ2に備わっているとは、半導体チップ2またはその一部をその他の制御回路部LO2として使用する、または半導体チップ2またはその一部にその他の制御回路部LO2の機能を担わせる、という意味である。
その他の制御回路部LO2がTFT3に備わっているとは、TFT3またはその一部をその他の制御回路部LO2として使用する、またはTFT3またはその一部にその他の制御回路部LO2の機能を担わせる、という意味である。
無線通信装置のより一層の高速な動作の観点から、その他の制御回路部LO2は半導体チップ2に備わっていることが好ましい。このとき、メモリ制御回路部LO1は、半導体チップ2またはTFT3に備わっていてもよい。無線通信装置のより一層の高速な動作の観点から、メモリ制御回路部LO1は半導体チップ2に備わっていることが好ましい。無線通信装置のより一層の配線数の低減の観点から、メモリ制御回路部LO1はTFT3に備わっていることが好ましい。
本実施態様の無線通信装置においては、無線回路部、メモリ部、電源回路部および制御回路部等の部材の全てがTFTまたは半導体チップの一方に備わっているのではなく、これらの部材のうちの一部の部材(例えば、少なくとも無線回路部および電源回路部)は半導体チップに備わっており、また別の一部の部材(その他の部材)(例えば、少なくともメモリ部、特にユニークIDメモリ部)はTFTに備わっている。好ましくは、半導体チップ(またはその一部)に、少なくとも無線回路部および電源回路部を担わせ、かつTFT(またはその一部)に、少なくともメモリ部(特にユニークIDメモリ部)を担わせる。これにより、従来のTFT系無線通信装置と比較して、1つあたりの製造コストの増大を十分に抑えながらも、従来のTFT系無線通信装置では実現できない動作速度および信頼性が達成される。
ただし、本実施態様の無線通信装置はメモリ部がTFTに備わっているものに限定されない。無線通信装置間の共通回路(例えば、無線回路、電源回路)は半導体チップに備わっており、個々の無線通信装置毎に変更されうる回路(例えば、メモリ部、制御回路部)がTFTに備わっている構成でもよい。
本実施態様の無線通信装置を実施態様によりさらに詳しく説明する。以下の実施態様のうち、無線通信装置1つあたりの製造コストのさらなる低減、ならびに動作速度および信頼性の低下のさらなる防止の観点から、実施態様1〜3の無線通信装置10A〜10Cが好ましく、実施態様2〜3の無線通信装置10B〜10Cがより好ましく、実施態様2の無線通信装置10Bがさらに好ましい。
(実施態様1)
実施態様1の無線通信装置10Aは、図4Aに示すように、回路基板と、回路基板に実装された半導体チップ2と、回路基板に設けられたTFT3と、回路基板に設けられたアンテナ4と、配線5と、保護膜と、を備えている。図4Aは、本実施態様に包含される実施態様1に係る無線通信装置の回路構成における、無線回路部RF、メモリ部ME(ME1およびME2)、電源回路部PWおよび制御回路部LO(LO1およびLO2)の配置を示す、模式的回路構成図である。なお、図4Aにおいては、回路基板および保護膜が省略されている。
実施態様1の無線通信装置10Aは、図4Aに示すように、回路基板と、回路基板に実装された半導体チップ2と、回路基板に設けられたTFT3と、回路基板に設けられたアンテナ4と、配線5と、保護膜と、を備えている。図4Aは、本実施態様に包含される実施態様1に係る無線通信装置の回路構成における、無線回路部RF、メモリ部ME(ME1およびME2)、電源回路部PWおよび制御回路部LO(LO1およびLO2)の配置を示す、模式的回路構成図である。なお、図4Aにおいては、回路基板および保護膜が省略されている。
本実施態様において、無線回路部RFおよび電源回路部PWは半導体チップ2に備わっている。
メモリ部MEは少なくともユニークIDメモリ部ME1を含み、その他のメモリ部ME2は含まれてもよいし、または含まれなくてもよい。ユニークIDメモリ部ME1はTFT3に備わっており、ROMが使用される。メモリ部MEがその他のメモリ部ME2を含む場合、その他のメモリ部ME2は半導体チップ2に備わっており、RAMが使用される。
制御回路部LOはメモリ制御回路部LO1およびその他の制御回路部LO2を含む。メモリ制御回路部LO1およびその他の制御回路部LO2はいずれも半導体チップ2に備わっている。
(実施態様2)
実施態様2の無線通信装置10Bは、図4Bに示すように、回路基板と、回路基板に実装された半導体チップ2と、回路基板に設けられたTFT3と、回路基板に設けられたアンテナ4と、配線5と、保護膜と、を備えている。図4Bは、本実施態様に包含される実施態様2に係る無線通信装置の回路構成における、無線回路部RF、メモリ部ME(ME1およびME2)、電源回路部PWおよび制御回路部LO(LO1およびLO2)の配置を示す、模式的回路構成図である。なお、図4Bにおいては、回路基板および保護膜が省略されている。
実施態様2の無線通信装置10Bは、図4Bに示すように、回路基板と、回路基板に実装された半導体チップ2と、回路基板に設けられたTFT3と、回路基板に設けられたアンテナ4と、配線5と、保護膜と、を備えている。図4Bは、本実施態様に包含される実施態様2に係る無線通信装置の回路構成における、無線回路部RF、メモリ部ME(ME1およびME2)、電源回路部PWおよび制御回路部LO(LO1およびLO2)の配置を示す、模式的回路構成図である。なお、図4Bにおいては、回路基板および保護膜が省略されている。
本実施態様において、無線回路部RFおよび電源回路部PWは半導体チップ2に備わっている。
メモリ部MEはユニークIDメモリ部ME1およびその他のメモリ部ME2を含む。ユニークIDメモリ部ME1およびその他のメモリ部ME2はTFT3に備わっている。ユニークIDメモリ部ME1にはROMが使用される。その他のメモリ部ME2にはRAMが使用される。
制御回路部LOはメモリ制御回路部LO1およびその他の制御回路部LO2を含む。メモリ制御回路部LO1はTFT3に備わっている。その他の制御回路部LO2は半導体チップ2に備わっている。
(実施態様3)
実施態様3の無線通信装置10Cは、図4Cに示すように、回路基板と、回路基板に実装された半導体チップ2と、回路基板に設けられたTFT3と、回路基板に設けられたアンテナ4と、配線5と、保護膜と、を備えている。図4Cは、本実施態様に包含される実施態様3に係る無線通信装置の回路構成における、無線回路部RF、メモリ部ME(ME1およびME2)、電源回路部PWおよび制御回路部LO(LO1およびLO2)の配置を示す、模式的回路構成図である。なお、図4Cにおいては、回路基板および保護膜が省略されている。
実施態様3の無線通信装置10Cは、図4Cに示すように、回路基板と、回路基板に実装された半導体チップ2と、回路基板に設けられたTFT3と、回路基板に設けられたアンテナ4と、配線5と、保護膜と、を備えている。図4Cは、本実施態様に包含される実施態様3に係る無線通信装置の回路構成における、無線回路部RF、メモリ部ME(ME1およびME2)、電源回路部PWおよび制御回路部LO(LO1およびLO2)の配置を示す、模式的回路構成図である。なお、図4Cにおいては、回路基板および保護膜が省略されている。
本実施態様において、無線回路部RFおよび電源回路部PWは半導体チップ2に備わっている。
メモリ部MEは少なくともユニークIDメモリ部ME1を含み、その他のメモリ部ME2は含まれてもよいし、または含まれなくてもよい。ユニークIDメモリ部ME1はTFT3に備わっており、ROMが使用される。メモリ部MEがその他のメモリ部ME2を含む場合、その他のメモリ部ME2は半導体チップ2に備わっており、RAMが使用される。
制御回路部LOはメモリ制御回路部LO1およびその他の制御回路部LO2を含む。メモリ制御回路部LO1はTFT3に備わっている。その他の制御回路部LO2は半導体チップ2に備わっている。
[実施態様Aに係る無線通信装置の製造方法]
実施態様Aに係る無線通信装置は以下のステップを含む方法により製造することができる:
回路基板1に半導体チップ2を実装するステップP;および
回路基板1に、TFT3と、アンテナ4と、配線5と、を印刷法により形成するステップQ。
実施態様Aに係る無線通信装置は以下のステップを含む方法により製造することができる:
回路基板1に半導体チップ2を実装するステップP;および
回路基板1に、TFT3と、アンテナ4と、配線5と、を印刷法により形成するステップQ。
ステップPとステップQの実施順序は、本実施態様の無線通信装置の製造が可能な限り特に限定されない。例えば、ステップPの後でステップQを実施してもよいし、ステップQの実施途中でステップPを行った後、残りのステップQを行ってもよいし、またはステップQの後でステップPを実施してもよい。製造コストのさらなる低減および製造容易性のさらなる向上の観点から好ましい無線通信装置の製造方法においては、ステップQにおいてTFT3を印刷法により形成し、ステップPにおいて半導体チップ2を実装した後、ステップQにおいてアンテナ4および配線5を印刷法により形成する。
以下、上記した好ましい無線通信装置の製造方法について説明する。
無線通信装置の製造方法は、
回路基板1にTFT3を印刷法により形成するステップA;
回路基板1に半導体チップ2を実装するステップB;および
回路基板1にアンテナ4および配線5を印刷法により形成するステップC
を含む。
回路基板1にTFT3を印刷法により形成するステップA;
回路基板1に半導体チップ2を実装するステップB;および
回路基板1にアンテナ4および配線5を印刷法により形成するステップC
を含む。
無線通信装置の製造方法は、本実施態様では、
回路基板1ならびに回路基板1上に実装または形成された半導体チップ2、TFT3、アンテナ4および配線5の上に保護膜6を印刷法により形成するステップD
をさらに含む。
回路基板1ならびに回路基板1上に実装または形成された半導体チップ2、TFT3、アンテナ4および配線5の上に保護膜6を印刷法により形成するステップD
をさらに含む。
(ステップA)
ステップAにおいては、回路基板1として、その厚みに応じて、支持基板Sの上に形成された回路基板1を用いてもよい。例えば、製造または使用される回路基板1の厚みに応じて、図5Aおよび図6Aに示すように支持基板Sを準備し、図5Bおよび図6Bに示すように支持基板S上に回路基板1を製造した後、回路基板1にTFT3を印刷法により形成する。回路基板1の厚みが、回路基板1による半導体チップ2等の支持に十分な場合は、支持基板Sを使用することなく、回路基板1を製造および使用すればよい。図5Aおよび図6Aはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における支持基板の準備ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。図5Bおよび図6Bはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における回路基板の製造ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
ステップAにおいては、回路基板1として、その厚みに応じて、支持基板Sの上に形成された回路基板1を用いてもよい。例えば、製造または使用される回路基板1の厚みに応じて、図5Aおよび図6Aに示すように支持基板Sを準備し、図5Bおよび図6Bに示すように支持基板S上に回路基板1を製造した後、回路基板1にTFT3を印刷法により形成する。回路基板1の厚みが、回路基板1による半導体チップ2等の支持に十分な場合は、支持基板Sを使用することなく、回路基板1を製造および使用すればよい。図5Aおよび図6Aはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における支持基板の準備ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。図5Bおよび図6Bはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における回路基板の製造ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
支持基板Sの材質としては、ガラス、アルミナ、ガラス−アルミナ複合材、シリコン、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはステンレス鋼などを挙げることができる。本実施形態は支持基板Sとしてガラス基板を用いる。支持基板Sの厚さは、好ましくは約50μm〜約1800μmの範囲、より好ましくは約200μm〜約800μmの範囲(例えば約700μm)である。支持基板Sは、本実施態様では、無線通信装置の製造後、無線通信装置から剥離される。
回路基板1はあらゆる成形または塗布技術によって製造され得る。そのような成形または塗布技術として、例えば、射出成形法、射出圧縮成形法、圧縮成形法、押出成形法、ブロー成形法、プレス成形法、発泡成形法等の成形法;スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、はけ塗りコーティング法、スプレーコーティング法、グラビアロールコーティング法等のコーティング法;インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースオフセット印刷法、フレキソ印刷法等の印刷法等が挙げられる。製造コストのさらなる低減、および回路基板の製造容易性のさらなる向上の観点から、回路基板はコーティング法(特にスピンコート法)により製造されることが好ましい。回路基板製造のためのコーティング法で使用されるコート液または印刷法で使用されるインクは、所望の回路基板材料(ポリマー)が溶媒中に分散されていてもよいし、または当該ポリマーが溶媒中に溶解されていてもよい。コーティング法または印刷法による回路基板製造後は、本実施態様では、溶媒の乾燥を行う。このとき、必要により硬化が起こってもよい。乾燥温度(硬化温度)は、本実施態様では、150〜250℃、好ましくは150〜220℃であり、例えば1つ例示すると180℃である。
TFT3は印刷法により形成されるが、印刷法により形成されなければならないというわけではなく、あらゆる薄膜形成技術によって形成されてもよい。印刷法としては、例えば、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、リバースオフセット印刷法、フレキソ印刷法等が挙げられる。薄膜形成技術として、例えば、上記した印刷法の他、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法等の真空成膜法等が挙げられる。製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上およびTFTの製造容易性のさらなる向上の観点から、TFTは印刷法(特にインクジェット法)により形成されることが好ましい。
以下、TFT3の印刷法による形成方法について詳しく説明する。なお、TFT3としてボトムゲート−トップコンタクト型有機TFTを形成する方法について説明するが、他のTFTを公知の方法により形成してもよい。
TFT3は以下のステップを含む方法により形成され得る:
ゲート電極31を形成するステップ;
ゲート電極31の上に絶縁層32を形成するステップ;
絶縁層32の上に半導体層33を形成するステップ;および
ソース電極34sおよびドレイン電極34dを、平面視において、半導体層33がソース電極とドレイン電極との間に配置されるように形成するステップ。
ゲート電極31を形成するステップ;
ゲート電極31の上に絶縁層32を形成するステップ;
絶縁層32の上に半導体層33を形成するステップ;および
ソース電極34sおよびドレイン電極34dを、平面視において、半導体層33がソース電極とドレイン電極との間に配置されるように形成するステップ。
・ゲート電極を形成するステップ
ゲート電極31は、図5Cおよび図6Cに示すように、回路基板1上の所定の位置に形成される。ゲート電極31の材質としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、白金(Pt)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)および/または亜鉛(Zn)等の金属材料、あるいは、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素含有酸化スズ(FTO)、酸化ルテニウム(RuO2)、酸化イリジウム(IrO2)、酸化白金(PtO2)などの導電性酸化物などを挙げることができる。図5Cおよび図6Cはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法におけるゲート電極形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
ゲート電極31は、図5Cおよび図6Cに示すように、回路基板1上の所定の位置に形成される。ゲート電極31の材質としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、白金(Pt)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)および/または亜鉛(Zn)等の金属材料、あるいは、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素含有酸化スズ(FTO)、酸化ルテニウム(RuO2)、酸化イリジウム(IrO2)、酸化白金(PtO2)などの導電性酸化物などを挙げることができる。図5Cおよび図6Cはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法におけるゲート電極形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
ゲート電極の形成方法は、特に制限されるものではなく、常套の電極形成法を採用してよい。製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上およびTFTの製造容易性のさらなる向上の観点から、ゲート電極31は印刷法(特にインクジェット印刷法)によって形成することが好ましい。本実施形態としては、インクジェット印刷法で銀ナノインクにより銀を成膜することによってゲート電極を形成する。ゲート電極31の厚さは、好ましくは約10nm〜約100nmの範囲、より好ましくは約15nm〜約50nmの範囲(例えば約30nm)である。ゲート電極形成のための印刷法で使用されるインクは、上記した金属材料および/または導電性酸化物等の導電性材料すなわち金属材料と導電性酸化物の少なくとも1つを含むインク(例えば銀ナノインク)である。ゲート電極形成用インクは、本実施態様では、導電性材料が溶媒中に分散されているインクである。ゲート電極形成後は、本実施態様では、溶媒の乾燥を行う。乾燥温度は、本実施態様では、100〜200℃、好ましくは120〜180℃であり、例えば1つ例示すると150℃である。
・絶縁層を形成するステップ
絶縁層32は、図5Dおよび図6Dに示すように、ゲート電極31の上に形成される。絶縁層32は樹脂系または無機絶縁物系の絶縁膜であり得る。樹脂系の絶縁膜としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂(PPO)、ポリビニルピロリドン(PVP)樹脂などから成る膜を挙げることができる。一方、無機絶縁物系の絶縁膜としては、例えば、タンタル酸化物(Ta2O5等)、アルミニウム酸化物(Al2O3等)、シリコン酸化物(SiO2等)、ゼオライト酸化物(ZrO2等)、チタン酸化物(TiO2等)、イットリウム酸化物(Y2O3等)、ランタン酸化物(La2O3等)、ハフニウム酸化物(HfO2等)などの金属酸化物や、それらの金属の窒化物などから成る膜を挙げることができる。チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸カルシウム(CaTiO3)などの誘電体から成る膜を挙げることができる。好ましい絶縁層32は樹脂系絶縁膜(特にポリイミド樹脂膜)である。図5Dおよび図6Dはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における絶縁層形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
絶縁層32は、図5Dおよび図6Dに示すように、ゲート電極31の上に形成される。絶縁層32は樹脂系または無機絶縁物系の絶縁膜であり得る。樹脂系の絶縁膜としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂(PPO)、ポリビニルピロリドン(PVP)樹脂などから成る膜を挙げることができる。一方、無機絶縁物系の絶縁膜としては、例えば、タンタル酸化物(Ta2O5等)、アルミニウム酸化物(Al2O3等)、シリコン酸化物(SiO2等)、ゼオライト酸化物(ZrO2等)、チタン酸化物(TiO2等)、イットリウム酸化物(Y2O3等)、ランタン酸化物(La2O3等)、ハフニウム酸化物(HfO2等)などの金属酸化物や、それらの金属の窒化物などから成る膜を挙げることができる。チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸カルシウム(CaTiO3)などの誘電体から成る膜を挙げることができる。好ましい絶縁層32は樹脂系絶縁膜(特にポリイミド樹脂膜)である。図5Dおよび図6Dはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における絶縁層形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
絶縁層32の形成は印刷法によって行ってもよいし、あるいは、真空蒸着法やスパッタ法などを使用してもよい。樹脂系絶縁膜の形成の場合では特に、樹脂材料を媒体に混合させたコーティング剤(感光剤を含むレジストであってもよい)を被形成位置に対して塗布した後で乾燥に付し、熱処理を施して硬化させることによって、絶縁層32を形成することができる。一方、無機絶縁物系の場合では、マスクを用いた薄膜形成法(スパッタ法など)などによって絶縁層32を形成することができる。製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上およびTFTの製造容易性のさらなる向上の観点から、絶縁層32は印刷法(特にインクジェット印刷法)によって形成することが好ましい。本実施形態としては、インクジェット印刷法でポリイミド溶液または分散液のインクによりポリイミド絶縁層を形成する。絶縁層32の厚さは、好ましくは約0.1μm〜約2μmの範囲、より好ましくは約0.2μm〜約1μmの範囲(例えば約0.3μm)である。印刷法による絶縁層形成後は、本実施態様では、溶媒の乾燥を行う。このとき、必要により硬化が起こってもよい。乾燥温度(硬化温度)は、本実施態様では、150〜250℃、好ましくは150〜220℃であり、例えば1つ例示すると180℃である。
・半導体層を形成するステップ
半導体層33は、図5Eおよび図6Eに示すように、絶縁層32の上に形成される。半導体層33は有機半導体であることが好ましい。有機半導体の材料としては、移動度が高い材料が好ましく、例えば、ペンタセンを挙げることができる。また、それに限定されず、本実施態様に用いることができる有機半導体材料としては、高分子材料(例えば、ポリチオフェン又はその誘導体)、低分子材料(例えば、ペンタセン、可溶化ペンタセン)の他、ナノカーボン材料(例えば、カーボンナノチューブ、SiGeナノワイヤー、フラーレン、修飾フラーレン)、無機有機混合材料(例えば、(C6H5C2H4NH3)とSnI4との複合系)などを挙げることができる。図5Eおよび図6Eはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における半導体層形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
半導体層33は、図5Eおよび図6Eに示すように、絶縁層32の上に形成される。半導体層33は有機半導体であることが好ましい。有機半導体の材料としては、移動度が高い材料が好ましく、例えば、ペンタセンを挙げることができる。また、それに限定されず、本実施態様に用いることができる有機半導体材料としては、高分子材料(例えば、ポリチオフェン又はその誘導体)、低分子材料(例えば、ペンタセン、可溶化ペンタセン)の他、ナノカーボン材料(例えば、カーボンナノチューブ、SiGeナノワイヤー、フラーレン、修飾フラーレン)、無機有機混合材料(例えば、(C6H5C2H4NH3)とSnI4との複合系)などを挙げることができる。図5Eおよび図6Eはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における半導体層形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
半導体層33の形成方法は、特に限定されるわけではなく、絶縁層32の上に半導体層を形成することができるならば、いずれの方法を用いてもよい。本実施態様の製造方法では特に、製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上およびTFTの製造容易性のさらなる向上の観点から、半導体層33を印刷法(特にインクジェット印刷法)によって形成することが好ましい。本実施形態としては、例えば、高分子有機半導体層(例えばポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)などのポリチオフェン又はその誘導体)を形成する場合では、印刷法を好適に利用することができる。より具体的に説明すると、例えばP3HT溶液をインクジェット法により絶縁膜上に噴射し、次いで乾燥させることにより、半導体層33を形成することができる。尚、低分子有機半導体(例えばペンタセン)の場合では、蒸着プロセスによって有機半導体層33を形成してもよい。半導体層33の厚さは、好ましくは約50nm〜約150nmの範囲、より好ましくは約80nm〜約120nmの範囲であり、例えば100nm程度である。印刷法による半導体層形成後は、本実施態様では、溶媒の乾燥を行う。乾燥温度は、本実施態様では、150〜250℃、好ましくは180〜220℃であり、例えば1つ例示すると200℃である。
・ソース電極およびドレイン電極を形成するステップ
ソース電極34sおよびドレイン電極34dは、平面視において、半導体層33がソース電極34sとドレイン電極34dとの間に配置されるように、形成される。平面視とは、TFTの厚み方向において上から見たときの平面図という意味である。ここで「上」とは、TFTを略水平面としての回路基板表面に形成したときの「上方向」のことである。詳しくは、ソース電極34sおよびドレイン電極34dは、図5Fおよび図6Fに示すように、半導体層33の上に、相互に離間して形成されてもよいし、または絶縁層32の上で、半導体層33と接するように形成されてもよい。より詳しくは、ソース電極34sおよびドレイン電極34dは、半導体層33の上において、相互に離れて形成されてもよい。別法として、ソース電極34sおよびドレイン電極34dは、半導体層33が絶縁層32上においてソース電極34sとドレイン電極34dとの間に配置され、かつ、これらの電極と接するように、絶縁層32上において相互に離間して形成されてもよい。図5Fおよび図6Fはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法におけるソース電極およびドレイン電極の形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
ソース電極34sおよびドレイン電極34dは、平面視において、半導体層33がソース電極34sとドレイン電極34dとの間に配置されるように、形成される。平面視とは、TFTの厚み方向において上から見たときの平面図という意味である。ここで「上」とは、TFTを略水平面としての回路基板表面に形成したときの「上方向」のことである。詳しくは、ソース電極34sおよびドレイン電極34dは、図5Fおよび図6Fに示すように、半導体層33の上に、相互に離間して形成されてもよいし、または絶縁層32の上で、半導体層33と接するように形成されてもよい。より詳しくは、ソース電極34sおよびドレイン電極34dは、半導体層33の上において、相互に離れて形成されてもよい。別法として、ソース電極34sおよびドレイン電極34dは、半導体層33が絶縁層32上においてソース電極34sとドレイン電極34dとの間に配置され、かつ、これらの電極と接するように、絶縁層32上において相互に離間して形成されてもよい。図5Fおよび図6Fはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法におけるソース電極およびドレイン電極の形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
ソース電極34sおよびドレイン電極34dの材料としては、良好な導電性を持つ金属が好ましく、例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)等の金属材料を使用することができる。ソース電極34sおよびドレイン電極34dの形成は、特に制限されるものではなく、常套の電極形成法を採用してよい。即ち、ソース電極およびドレイン電極の形成を印刷法によって行ってよいし、あるいは、真空蒸着法やスパッタ法などを使用してもよい。製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上およびTFTの製造容易性のさらなる向上の観点から、ソース電極34sおよびドレイン電極34dは印刷法(特にインクジェット印刷法)によって形成することが好ましい。本実施形態としては、インクジェット印刷法で銀ナノインクにより銀を成膜することによってソース電極34sおよびドレイン電極34dを形成する。ソース電極34sおよびドレイン電極34dの各厚さは、好ましくは約0.02μm〜約10μmの範囲、より好ましくは約0.03μm〜約1μmの範囲(例えば約0.1μm)である。ソース電極34sおよびドレイン電極34dの形成のための印刷法で使用されるインクは、上記した金属材料を含むインク(例えば銀ナノインク)である。ソース電極34sおよびドレイン電極34dの形成用インクは、本実施態様では、金属材料が溶媒中に分散されているインクである。ソース電極34sおよびドレイン電極34dの形成後は、本実施態様では、溶媒の乾燥を行う。乾燥温度は、本実施態様では、100〜200℃、好ましくは120〜180℃であり、例えば1つ例示すると150℃である。
(ステップB)
ステップBにおいては、図5Gおよび図6Gに示すように、回路基板1に半導体チップ2を実装する。「実装」とは、予め製造または入手された半導体チップ2を接着剤21等の公知の結合手段により回路基板に結合することである。半導体チップ(特にシリコンチップ)としては、例えば、NXP社、Impinj社、Alien社等の市販品が使用可能である。接着剤は、半導体チップの分野で基板への結合に従来から使用されているものであればよい。図5Gおよび図6Gはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における半導体チップの実装ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
ステップBにおいては、図5Gおよび図6Gに示すように、回路基板1に半導体チップ2を実装する。「実装」とは、予め製造または入手された半導体チップ2を接着剤21等の公知の結合手段により回路基板に結合することである。半導体チップ(特にシリコンチップ)としては、例えば、NXP社、Impinj社、Alien社等の市販品が使用可能である。接着剤は、半導体チップの分野で基板への結合に従来から使用されているものであればよい。図5Gおよび図6Gはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における半導体チップの実装ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
(ステップC)
ステップCにおいては、図5Hおよび図6Hに示すように、回路基板1にアンテナ4および配線5を印刷法により形成する。アンテナ4および配線5は印刷法により形成されるが、印刷法により形成されなければならないというわけではなく、TFT3と同様に、あらゆる薄膜形成技術によって形成されてもよい。アンテナ4および配線5の形成のための薄膜形成技術として、例えば、TFT3の説明で例示された薄膜形成技術と同様の薄膜形成技術が挙げられる。製造コストのさらなる低減、および製造容易性のさらなる向上の観点から、アンテナ4および配線5は印刷法(特にインクジェット印刷法)により製造されることが好ましい。アンテナ4および配線5の形成のための印刷法で使用されるインクは、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)等の導電性材料を含むインク(例えば銀ナノインク)である。アンテナ4および配線5の形成用インクは、本実施態様では、導電性材料が溶媒中に分散されているインクである。アンテナ4および配線5の形成後は、本実施態様では、溶媒の乾燥を行う。乾燥温度は、本実施態様では、100〜200℃、好ましくは120〜180℃であり、例えば1つ例示すると150℃である。図5Hおよび図6Hはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法におけるアンテナおよび配線の形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
ステップCにおいては、図5Hおよび図6Hに示すように、回路基板1にアンテナ4および配線5を印刷法により形成する。アンテナ4および配線5は印刷法により形成されるが、印刷法により形成されなければならないというわけではなく、TFT3と同様に、あらゆる薄膜形成技術によって形成されてもよい。アンテナ4および配線5の形成のための薄膜形成技術として、例えば、TFT3の説明で例示された薄膜形成技術と同様の薄膜形成技術が挙げられる。製造コストのさらなる低減、および製造容易性のさらなる向上の観点から、アンテナ4および配線5は印刷法(特にインクジェット印刷法)により製造されることが好ましい。アンテナ4および配線5の形成のための印刷法で使用されるインクは、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)等の導電性材料を含むインク(例えば銀ナノインク)である。アンテナ4および配線5の形成用インクは、本実施態様では、導電性材料が溶媒中に分散されているインクである。アンテナ4および配線5の形成後は、本実施態様では、溶媒の乾燥を行う。乾燥温度は、本実施態様では、100〜200℃、好ましくは120〜180℃であり、例えば1つ例示すると150℃である。図5Hおよび図6Hはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法におけるアンテナおよび配線の形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
(ステップD)
ステップDにおいては、図5Iおよび図6Iに示すように、回路基板1ならびに回路基板1上に実装または形成された半導体チップ2、TFT3、アンテナ4および配線5の上に保護膜6を印刷法により形成する。図5Iおよび図6Iはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における保護膜形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
ステップDにおいては、図5Iおよび図6Iに示すように、回路基板1ならびに回路基板1上に実装または形成された半導体チップ2、TFT3、アンテナ4および配線5の上に保護膜6を印刷法により形成する。図5Iおよび図6Iはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における保護膜形成ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。
保護膜6の形成方法は特に限定されず、例えば、回路基板1の説明で例示されたあらゆるコーティング法および印刷法によって形成され得る。製造コストのさらなる低減、および配線の製造容易性のさらなる向上の観点から、保護膜は印刷法(特にインクジェット印刷法)により製造されることが好ましい。保護膜製造のための印刷法で使用されるインクは、所望のポリマーを含むインクである。保護膜形成用インクは当該ポリマーが溶媒中に分散されていてもよいし、または当該ポリマーが溶媒中に溶解されていてもよい。保護膜形成後は、本実施態様では、溶媒の乾燥を行う。このとき、必要により硬化が起こってもよい。乾燥温度(硬化温度)は、本実施態様では、150〜250℃、好ましくは150〜220℃であり、例えば1つ例示すると180℃である。
保護膜6を形成した後は、本実施態様では、図5Jおよび図6Jに示すように、支持基板Sを剥離して、無線通信装置が得られる。図5Jおよび図6Jはそれぞれ、本実施態様の無線通信装置の製造方法における支持基板剥離ステップを説明するための模式的見取り図および模式的断面図である。図5Jおよび図6Jにおいては、見かけ上、全てのTFT3は半導体チップ2と電気的に接続されていないように見えるが、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5の複雑化を配慮して、配線5を単純化して示している。実際には、全てのTFT3は、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5により、半導体チップ2と、直接的または間接的に、電気的に接続されている。図5Jおよび図6Jにおける配線5の単純化は、図5H〜図5Iおよび図6H〜図6Iにおいても同様である。TFTは半導体チップと直接的に接続されているとは、TFTと半導体チップとの接続が、それらの間に配線以外の部材(例えば、別のTFT等)の介在なしに、配線により達成されているという意味である。TFTは半導体チップと間接的に接続されているとは、TFTと半導体チップとの接続が、それらの間に介在する配線以外の部材(例えば、別のTFT等)および配線により達成されているという意味である。
[実施態様Bに係る無線通信装置]
本開示の実施態様Bに係る無線通信装置は、前記した実施態様Aに係る無線通信装置において、情報(例えばユニークID、および/または当該ユニークIDに紐付けられた情報、すなわちユニークIDと当該ユニークIDに紐付けられた情報との少なくとも1つ)の追記に特に有用な無線通信装置である。本開示の実施態様Bは、以下の実施態様b1およびb2を包含し、当該実施態様b1およびb2を複合的に含む実施態様であってもよい。
本開示の実施態様Bに係る無線通信装置は、前記した実施態様Aに係る無線通信装置において、情報(例えばユニークID、および/または当該ユニークIDに紐付けられた情報、すなわちユニークIDと当該ユニークIDに紐付けられた情報との少なくとも1つ)の追記に特に有用な無線通信装置である。本開示の実施態様Bは、以下の実施態様b1およびb2を包含し、当該実施態様b1およびb2を複合的に含む実施態様であってもよい。
(実施態様b1)
実施態様b1の無線通信装置は、主として以下の事項(b1−1)〜(b1−3)以外、前記した実施態様Aに係る無線通信装置と同様である(図7Aおよび図7B参照)。
(b1−1)本実施態様の無線通信装置は、回路基板1における半導体チップ2等の形成面側に保護膜6を有することが必要である。
(b1−2)本実施態様の無線通信装置は、TFT3として、1つ以上の「接続TFT」、および1つ以上の「非接続TFT」を含む。接続TFTは、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5により、半導体チップ2と電気的に接続されているTFTであり、図7Aおよび図7B中、「3a」で示す。これらの図中、TFT3aは半導体チップ2と電気的に接続されていないように見えるが、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5の複雑化を配慮して、配線5を単純化して示している。実際には、TFT3aは、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5により、半導体チップ2と、直接的または間接的に、電気的に接続されている。非接続TFTは、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5によっては、半導体チップ2と電気的に接続されていないTFTであり、図7Aおよび図7B中、「3b」で示す。接続TFT3aおよび非接続TFT3bは、本実施態様では、図7Aおよび図7Bに示すように、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される。
(b1−3)本実施態様の無線通信装置においては、非接続TFT3bは、図7Aに示すように、端子7を有し、当該端子7は少なくとも一部で保護膜6から露出する露出表面70を有している露出端子である。端子7は、非接続TFT3bの所望の電極に接続されている。端子7の数は特に限定されず、例えば、1つの非接続TFT3bあたり、1つ以上であってもよい。露出表面70は、保護膜6の形成に際し、端子7の少なくとも一部の表面をマスキングすること等によって、容易に形成することができる。すなわち、保護膜6に窓部を形成することにより、当該窓部から端子7の少なくとも一部の表面(露出表面70)を露出させることができる。
実施態様b1の無線通信装置は、主として以下の事項(b1−1)〜(b1−3)以外、前記した実施態様Aに係る無線通信装置と同様である(図7Aおよび図7B参照)。
(b1−1)本実施態様の無線通信装置は、回路基板1における半導体チップ2等の形成面側に保護膜6を有することが必要である。
(b1−2)本実施態様の無線通信装置は、TFT3として、1つ以上の「接続TFT」、および1つ以上の「非接続TFT」を含む。接続TFTは、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5により、半導体チップ2と電気的に接続されているTFTであり、図7Aおよび図7B中、「3a」で示す。これらの図中、TFT3aは半導体チップ2と電気的に接続されていないように見えるが、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5の複雑化を配慮して、配線5を単純化して示している。実際には、TFT3aは、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5により、半導体チップ2と、直接的または間接的に、電気的に接続されている。非接続TFTは、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線5によっては、半導体チップ2と電気的に接続されていないTFTであり、図7Aおよび図7B中、「3b」で示す。接続TFT3aおよび非接続TFT3bは、本実施態様では、図7Aおよび図7Bに示すように、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される。
(b1−3)本実施態様の無線通信装置においては、非接続TFT3bは、図7Aに示すように、端子7を有し、当該端子7は少なくとも一部で保護膜6から露出する露出表面70を有している露出端子である。端子7は、非接続TFT3bの所望の電極に接続されている。端子7の数は特に限定されず、例えば、1つの非接続TFT3bあたり、1つ以上であってもよい。露出表面70は、保護膜6の形成に際し、端子7の少なくとも一部の表面をマスキングすること等によって、容易に形成することができる。すなわち、保護膜6に窓部を形成することにより、当該窓部から端子7の少なくとも一部の表面(露出表面70)を露出させることができる。
本実施態様の無線通信装置においては、非接続TFT3bが、少なくとも一部で保護膜6からの露出表面70を有している端子7を有する代わりに、または当該端子7を有することに加えて、半導体チップ2が、少なくとも一部で保護膜からの露出表面を有している露出端子を有してもよい。このような端子は、半導体チップの所望の部位に接続されている。当該露出端子の数は特に限定されず、例えば、1つの半導体チップあたり、1つ以上であってもよい。露出端子の露出表面は、端子7の露出表面70を同様の方法により、形成することができる。
端子7の材料としては、良好な導電性を持つ金属が好ましく、例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)等の金属材料を使用することができる。後述する還元反応の容易さの観点から、好ましい端子7は銀端子である。端子7は、製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上、および配線の製造容易性のさらなる向上の観点から、印刷部品であることが好ましい。
本実施態様の無線通信装置においては、上記の構造において、非接続TFT3bが露出した露出端子である端子7を有する場合、当該非接続TFT3bは、端子7における保護膜6からの露出表面70で、図7Bに示すように、保護膜6上に形成される配線51により、半導体チップ2と、電気的な接続が可能となる。半導体チップ2が露出端子を有する場合、当該半導体チップは、当該露出端子における保護膜からの露出表面で、保護膜上に形成される配線により、非接続TFT3bと、電気的な接続が可能である。このため、本実施態様の無線通信装置は、製造完了後であっても、色々なシーンで保護膜6の上に配線51を印刷法(特にインクジェット印刷法)等の簡便な方法により形成するだけで、TFT(特にメモリ部ME(好ましくはROM))の実質的な増設が達成される。その結果、無線通信装置の1つ1つに異なるユニークIDが付与される場合であっても、シリコン系無線通信装置と比較して、1つあたりの製造コストがより一層、十分に低減され、かつ動作速度および信頼性の低下がより一層、十分に防止されるだけでなく、より一層、簡便な構造で、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題をより一層、十分に防止することができる。特に、本実施態様の無線通信装置は、TFT(特にメモリ部ME(好ましくはROM))の実質的な増設が達成され、情報(特にユニークID、および/または当該ユニークIDに紐付けられた情報、すなわちユニークIDと当該ユニークIDに紐付けられた情報との少なくとも1つ)を書き換え不可能にすることができるので、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題をより一層、十分に防止することができる。
露出端子である端子7は保護膜6からの露出表面70に金属酸化物層を有していてもよい。端子7の露出表面にはその表面の露出により酸化して金属酸化物層が生成される。例えば、端子7が銀端子の場合、露出表面70には酸化銀層が形成される。端子7が露出表面70に金属酸化物層を有していても、色々なシーンで追記を行う時など、TFTの実質的な増設が求められる時において、金属酸化物層を除去すればよい。例えば、酸化銀層は、還元剤を使用しなくても、200℃程度で容易に還元反応を引き起こして銀となる。また例えば、酸化銀層は、還元剤を使用すると、より低温で、より容易に還元反応を引き起こして銀となる。金属酸化物層の除去方法としては、例えば、所定温度の還元剤溶液を印刷法(特にインクジェット印刷法)により金属酸化物層に噴射する方法が挙げられる。
配線51は、図7Aおよび図7Bに示すように、一端においては、端子7と電気的に接続されており、他端においては、一部で保護膜6から露出する露出表面50を有している配線5と電気的に接続されている。配線51の他端の接続対象は配線5に限定されるものではなく、例えば、半導体チップ2に形成された端子であって、少なくとも一部で保護膜6から露出する露出表面を有している端子であってもよいし、または一部で保護膜6から露出する露出表面50を有しているアンテナであってもよい。
配線51は、製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上、および配線の製造容易性のさらなる向上の観点から、印刷部品であることが好ましい。配線51が印刷部品であるとは、配線51が印刷法によって製造された部品であるという意味である。
配線51の厚みは、配線5の厚みと同様の範囲内から選択されてもよい。
配線51は、導電性を有する材料からなっていれば特に限定されず、例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)等の金属材料からなっていてもよい。
本実施態様の無線通信装置は、端子7を形成すること、端子7の少なくとも一部の表面に露出表面70を形成すること、および配線51の他端が電気的に接続するための露出表面(例えば露出表面50)を形成すること以外、実施態様Aに係る無線通信装置の製造方法と同様の方法により製造可能である。
本実施態様の無線通信装置は、配線51の上にさらなる保護膜を有していてもよい。さらなる保護膜は上記保護膜6と同様の範囲内から選択されてもよい。さらなる保護膜は上記保護膜6が形成され得る方法により形成されてもよい。
(実施態様b2)
実施態様b2の無線通信装置は、主として以下の事項(b2−1)〜(b2−3)以外、前記した実施態様Aに係る無線通信装置と同様である(図8Aおよび図8B参照)。
(b2−1)本実施態様の無線通信装置は、回路基板1における半導体チップ2等の形成面側に保護膜6を有することが必要である。
(b2−2)本実施態様の無線通信装置は、TFT3として、1つ以上の「接続TFT」を含む。接続TFTは、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線により、半導体チップ2と電気的に接続されているTFTであり、図8Aおよび図8B中、「3a」で示す。これらの図中、TFT3aは半導体チップ2と電気的に接続されていないように見えるが、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線の複雑化を配慮して、配線を省略している。実際には、TFT3aは、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線により、半導体チップ2と、直接的または間接的に、電気的に接続されている。接続TFT3aは、本実施態様では、図8Aおよび図8Bに示すように、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される。
(b2−3)本実施態様の無線通信装置においては、半導体チップ2は、図8Aに示すように、端子8を有し、当該端子8は少なくとも一部で保護膜6から露出する露出表面80を有している露出端子である。端子8は、半導体チップ2の所望の部位に接続されていている。端子8の数は特に限定されず、例えば、1つの半導体チップ2あたり、1つ以上であってもよい。露出表面80は、保護膜6の形成に際し、端子8の少なくとも一部の表面をマスキングすること等によって、容易に形成することができる。すなわち、保護膜6に窓部を形成することにより、当該窓部から端子8の少なくとも一部の表面を露出させることができる。
実施態様b2の無線通信装置は、主として以下の事項(b2−1)〜(b2−3)以外、前記した実施態様Aに係る無線通信装置と同様である(図8Aおよび図8B参照)。
(b2−1)本実施態様の無線通信装置は、回路基板1における半導体チップ2等の形成面側に保護膜6を有することが必要である。
(b2−2)本実施態様の無線通信装置は、TFT3として、1つ以上の「接続TFT」を含む。接続TFTは、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線により、半導体チップ2と電気的に接続されているTFTであり、図8Aおよび図8B中、「3a」で示す。これらの図中、TFT3aは半導体チップ2と電気的に接続されていないように見えるが、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線の複雑化を配慮して、配線を省略している。実際には、TFT3aは、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線により、半導体チップ2と、直接的または間接的に、電気的に接続されている。接続TFT3aは、本実施態様では、図8Aおよび図8Bに示すように、保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される。
(b2−3)本実施態様の無線通信装置においては、半導体チップ2は、図8Aに示すように、端子8を有し、当該端子8は少なくとも一部で保護膜6から露出する露出表面80を有している露出端子である。端子8は、半導体チップ2の所望の部位に接続されていている。端子8の数は特に限定されず、例えば、1つの半導体チップ2あたり、1つ以上であってもよい。露出表面80は、保護膜6の形成に際し、端子8の少なくとも一部の表面をマスキングすること等によって、容易に形成することができる。すなわち、保護膜6に窓部を形成することにより、当該窓部から端子8の少なくとも一部の表面を露出させることができる。
本実施態様の無線通信装置においては、半導体チップ2が、少なくとも一部で保護膜6から露出する露出表面80を有している端子8を有する代わりに、または当該端子8を有することに加えて、TFT3aが、少なくとも一部で保護膜から露出する露出表面を有している露出端子を有してもよい。当該露出端子は、TFT3aの所望の部位に接続されている。当該露出端子の数は特に限定されず、例えば、1つのTFT3aあたり、1つ以上であってもよい。露出端子の露出表面は、端子8の露出表面80と同様の方法により、形成することができる。
端子8の材料としては、良好な導電性を持つ金属が好ましく、例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)等の金属材料を使用することができる。後述する還元反応の容易さの観点から、好ましい端子8は銀端子である。端子8は、製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上、および配線の製造容易性のさらなる向上の観点から、印刷部品であることが好ましい。
本実施態様の無線通信装置においては、図8Bに示すように、端子8における保護膜6から露出する露出表面80で半導体チップ2および/もしくはTFT3aと電気的に接続される接続TFT3cの追加的形成が可能である。なお、図8Bでは、端子8における保護膜6から露出する露出表面80で半導体チップ2と電気的に接続される接続TFT3cが追加的に形成されている。ここでいう「追加的形成」とは、無線通信装置の製造が一旦、完了した後に追加的に形成すること、好ましくは無線通信装置の製造が一旦、完了した後に、使用(利用)の最中において色々なシーンで追加的に形成することである。追加的TFT3cは、図8Bに示すように、保護膜6上に形成されてもよいし、または保護膜6を剥離して、回路基板1上に形成されてもよい。追加的TFT3cが保護膜6上に形成される場合、追加的TFT3cは、図8Bに示すように、保護膜6上に形成される配線52により、半導体チップ2および/もしくはTFT3aと、電気的な接続が達成されてもよい。追加的TFT3cが回路基板1上に形成される場合、追加的TFT3cは、保護膜6上に形成される配線52および/または保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線により、すなわち配線52と保護膜6下に形成される配線との少なくとも1つにより、半導体チップ2および/もしくはTFT3aすなわち半導体チップ2とTFT3aとの少なくとも1つに、電気的に接続されていてもよい。本実施態様の無線通信装置は、製造完了後であっても、色々なシーンで、半導体チップ2および/もしくはTFT3aと電気的に接続される追加的TFT3cおよび保護膜6上に形成される配線52ならびに所望により保護膜6下(すなわち回路基板1と保護膜6との間)に形成される配線を印刷法(特にインクジェット印刷法)等の簡便な方法により形成するだけで、TFT(特にメモリ部ME(好ましくはROM))の実質的な増設が達成される。その結果、無線通信装置の1つ1つに異なるユニークIDが付与される場合であっても、シリコン系無線通信装置と比較して、1つあたりの製造コストがより一層、十分に低減され、かつ動作速度および信頼性の低下がより一層、十分に防止されるだけでなく、より一層、簡便な構造で、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題をより一層、十分に防止することができる。特に、本実施態様の無線通信装置は、TFT(特にメモリ部ME(好ましくはROM))の実質的な増設が達成され、情報(特にユニークID)を書き換え不可能にすることができるので、偽装および偽造等のセキュリティに関する問題をより一層、十分に防止することができる。
端子8は、上記した端子7と同様に、保護膜6から露出する露出表面80に金属酸化物層を有していてもよい。端子8は、端子7と同様に、銀端子であることが好ましい。
配線52は、図8Aおよび図8Bに示すように、一端においては、追加的TFT3cと電気的に接続されており、他端においては、一部で保護膜6から露出する露出表面80を有している端子8と電気的に接続されている。配線52の他端の接続対象は端子8に限定されるものではなく、例えば、半導体チップ2と電気的に接続されている配線であって、少なくとも一部で保護膜6から露出する露出表面80を有している配線であってもよいし、または一部で保護膜6から露出する露出表面を有しているアンテナであってもよい。
配線52は、製造コストのさらなる低減、簡便な構造でのセキュリティ性能のさらなる向上、および配線の製造容易性のさらなる向上の観点から、印刷部品であることが好ましい。配線52が印刷部品であるとは、配線52が印刷法によって製造された部品であるという意味である。
配線52の厚みは、配線5の厚みと同様の範囲内から選択されてもよい。
配線52は、導電性を有する材料からなっていれば特に限定されず、例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、ステンレス(SUS)等の金属材料からなっていてもよい。
本実施態様の無線通信装置は、端子8を形成すること、および端子8の少なくとも一部の表面に露出表面80を形成すること以外、実施態様Aに係る無線通信装置の製造方法と同様の方法により製造可能である。
本実施態様の無線通信装置は、追加的TFT3cおよび配線52の上にさらなる保護膜を有していてもよい。さらなる保護膜は上記保護膜6と同様の範囲内から選択されてもよい。さらなる保護膜は上記保護膜6が形成され得る方法により形成されてもよい。
[実施態様Cに係る無線通信装置]
本開示の実施態様Cに係る無線通信装置は、前記した実施態様Aまたは実施態様Bに係る無線通信装置において、プライバシーの保護に特に有用な無線通信装置である。
本開示の実施態様Cに係る無線通信装置は、前記した実施態様Aまたは実施態様Bに係る無線通信装置において、プライバシーの保護に特に有用な無線通信装置である。
本実施態様の無線通信装置は、主として以下の事項以外、前記した実施態様Aまたは実施態様Bに係る無線通信装置と同様である。
無線通信装置(例えばRFIDタグ)では仕様上、外部リーダ装置101から電力が供給されると、当該無線通信装置が記憶するユニークIDおよび/または当該ユニークIDに紐付けられ得る追加の格納情報(以下、単に「情報」ということがある)を返送してしまう。そのため、同一規格の受信機があれば、あらゆる無線通信装置(例えばRFIDタグ)の情報を入手可能になる。従って、プライバシーの保護のために、無線通信装置(特にメモリ部ME)に記憶されている情報(例えば、ユニークID)を暗号化する。すなわち、無線通信装置(特にメモリ部ME)は暗号化された情報を記憶する。また無線通信装置は、暗号化された情報を復号化するための鍵を有している。例えば、無線通信装置は、当該無線通信装置のいずれかの領域(例えば、回路基板の裏面、表面等)への印刷により当該鍵を有していてもよい。復号化とは、暗号化された情報を再び平文に戻すことである。復号化するためには鍵が必要となる。当該鍵は、例えば、文字列、バーコード、または二次元コードとして印刷しておき、外部リーダ装置101のカメラで読み取られ、外部リーダ装置101に入力されても良い。外部リーダ装置101が復号化のための鍵を持つ外部リーダ装置101であれば、当該外部リーダ装置101は復号化された情報を入手することができる。一旦、上記の設定すなわち鍵の記憶を行った後は、暗号化のない無線通信装置と同様に使用することができる。外部リーダ装置101が復号化のための鍵を持たない外部リーダ装置101であれば、当該外部リーダ装置101は暗号化されていない情報しか入手できないため、復号化された情報を入手することはできず、結果としてプライバシーが保護される。すなわち、鍵が外部リーダ装置101に入力された場合に外部リーダ装置101は暗号化された情報を復号化できる。鍵が外部リーダ装置101に入力されない場合に外部リーダ装置101は暗号化された情報を復号化することができない。
本開示の無線通信装置は、いわゆるRFIDタグおよびICタグ等を包含するものであり、コンビニエンスストアおよびスーパーマーケット等の小売業界、アパレル業界、運輸業界、ならびに出版業界(図書館)等において、流通管理(物流管理)、生産管理、在庫管理、場所管理、履歴管理等に極めて有用である。
1 回路基板
2 半導体チップ
21 接着剤
3 TFT
3a 接続TFT
3b 非接続TFT
31 ゲート電極
32 絶縁層
33 半導体層
34s ソース電極
34d ドレイン電極
4 アンテナ
5 配線
6 保護膜
7 露出端子
70 露出表面
10 無線通信装置
2 半導体チップ
21 接着剤
3 TFT
3a 接続TFT
3b 非接続TFT
31 ゲート電極
32 絶縁層
33 半導体層
34s ソース電極
34d ドレイン電極
4 アンテナ
5 配線
6 保護膜
7 露出端子
70 露出表面
10 無線通信装置
Claims (20)
- 回路基板と、
前記回路基板に実装された半導体チップと、
前記回路基板に設けられた薄膜トランジスタと、
前記回路基板に設けられたアンテナと、
を備えた無線通信半導体装置。 - 前記半導体チップの動作周波数は前記薄膜トランジスタの動作周波数より高い、請求項1に記載の無線通信半導体装置。
- 前記半導体チップはシリコンチップである、請求項1又は2に記載の無線通信半導体装置。
- 前記薄膜トランジスタは有機薄膜トランジスタである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の無線通信半導体装置。
- 前記有機薄膜トランジスタは印刷部品である、請求項4に記載の無線通信半導体装置。
- 前記アンテナが受信する受信波信号を処理して受信信号を生成し、かつ前記アンテナが送信信号を送信するための送信波信号を生成する無線回路部と、
前記受信信号と前記送信信号とのうちの少なくとも1つと、ユニークIDに関連するユニークID関連情報とを記憶するメモリ部と、
をさらに備え、
前記無線回路部は前記半導体チップに備わっており、
前記メモリ部の少なくとも一部は前記薄膜トランジスタに備わっている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の無線通信半導体装置。 - 前記メモリ部は、
前記ユニークIDを記憶するユニークIDメモリ部と、
前記ユニークID以外の情報を記憶するその他のメモリ部と、
を含み、
前記ユニークIDメモリ部は前記薄膜トランジスタに備わっており、
前記その他のメモリ部は前記半導体チップまたは前記薄膜トランジスタに備わっている、請求項6に記載の無線通信半導体装置。 - 前記回路基板は、前記半導体チップと前記薄膜トランジスタとが形成されている形成面を有し、
前記無線通信半導体装置は、前記半導体チップと前記薄膜トランジスタと前記回路基板の前記形成面を覆う保護膜をさらに備え、
前記薄膜トランジスタは、
前記保護膜と前記回路基板との間の配線により前記半導体チップと電気的に接続されている接続薄膜トランジスタと、
前記保護膜と前記回路基板との間の配線によっては前記半導体チップと電気的に接続されていない非接続薄膜トランジスタと、
を含み、
前記非接続薄膜トランジスタ又は前記半導体チップは、前記保護膜から露出した露出表面を有する露出端子を有する、請求項6または7に記載の無線通信半導体装置。 - 前記非接続薄膜トランジスタが前記露出端子を有する場合、前記非接続薄膜トランジスタは、前記露出端子の前記露出表面で、前記保護膜上に形成される配線により、前記半導体チップと、電気的な接続が可能であり、
前記半導体チップは前記露出した端子を有する場合、前記半導体チップは、前記露出端子の前記露出表面で、前記保護膜上に形成される配線により、前記非接続薄膜トランジスタと、電気的な接続が可能である、請求項8に記載の無線通信半導体装置。 - 前記回路基板は、前記半導体チップと前記薄膜トランジスタとが形成されている形成面を有し、
前記無線通信半導体装置は、前記半導体チップと前記薄膜トランジスタと前記回路基板の前記形成面とを覆う保護膜をさらに備え、
前記薄膜トランジスタは、前記保護膜下の配線により前記半導体チップと電気的に接続されておりかつ前記保護膜と前記回路基板との間に位置する接続薄膜トランジスタを含み、
前記半導体チップと前記接続薄膜トランジスタとの少なくとも1つは、前記保護膜から露出した露出表面を有する露出端子を有する、請求項6または7に記載の無線通信半導体装置。 - 前記半導体チップと前記接続薄膜トランジスタとの前記少なくとも1つに前記露出端子の前記露出表面で電気的に接続される薄膜トランジスタの追加的形成が可能である、請求項10に記載の無線通信半導体装置。
- 前記露出端子は、前記露出表面に形成された金属酸化物層を有する、請求項8〜11のいずれか一項に記載の無線通信半導体装置。
- 前記露出端子は銀端子である、請求項8〜12のいずれか一項に記載の無線通信半導体装置。
- 前記無線通信半導体装置を駆動する駆動電力を生成する電源回路部と、
前記メモリ部に、前記受信信号と前記送信信号との前記少なくとも1つと前記ユニークID関連前記情報とを記憶させ、かつ前記無線回路部に前記受信信号と前記送信信号とを生成させる制御回路部と、
をさらに備え、
前記電源回路部は前記半導体チップに備わっており、
前記制御回路部は前記半導体チップまたは前記薄膜トランジスタに備わっている、請求項6〜13のいずれか一項に記載の無線通信半導体装置。 - 前記制御回路部は、
前記メモリ部に、前記受信信号と前記送信信号とのうちの前記少なくとも1つと前記ユニークID関連情報とを記憶させるメモリ制御回路部と、
前記無線回路部に前記受信信号と前記送信信号を生成させるその他の制御回路部と、
を含み、
前記メモリ制御回路部および前記その他の制御回路部は、それぞれ独立して、前記半導体チップまたは前記薄膜トランジスタに備わっている、請求項14に記載の無線通信半導体装置。 - 前記無線通信半導体装置は、外部リーダ装置から駆動電力を受け取り、かつ前記メモリ部が記憶するユニークID関連情報を前記外部リーダ装置へ返信する、請求項6〜15のいずれか一項に記載の無線通信半導体装置。
- 前記無線通信半導体装置は、前記ユニークID関連情報を含む暗号化された情報を記憶しており、
前記暗号化された情報を復号化するための鍵をさらに備えた、請求項6〜16のいずれか一項に記載の無線通信半導体装置。 - 前記鍵を外部リーダ装置に入力することができ、
前記鍵が外部リーダ装置に入力された場合に前記外部リーダ装置は前記暗号化された情報を復号化でき、
前記鍵が前記外部リーダ装置に入力されない場合に前記外部リーダ装置は前記暗号化された情報を復号化することができない、請求項17に記載の無線通信半導体装置。 - 回路基板に半導体チップを実装するステップと、
前記回路基板に、薄膜トランジスタと、アンテナと、配線と、を印刷法により形成するステップと、
を含む、無線通信半導体装置の製造方法。 - 前記無線通信半導体装置は暗号化された情報を記憶しており、
前記暗号化された情報を復号化するための鍵を印刷により前記無線通信半導体装置に形成するステップをさらに含む、請求項19に記載の無線通信半導体装置の製造方法。
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