JP5540077B2 - 小型ｒｆｉｄタグ - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国仮出願番号６１／１７０，８３６、発明の名称「小型ＲＦＩＤタグ」、出願日２００９年４月２０日に対して３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９の下で優先権を主張し、前記出願の内容は、全て記述されているように本明細書内に組み込まれる。

高周波識別（ＲＦＩＤ）トランスポンダ（タグ）は、一般に、様々な在庫制御、セキュリティ及び他の目的のために、ＲＦＩＤ基地局（ＲＦＩＤ読み取り器）と共に動作する。一般に、物品は関連するタグを備え、例えば、容器は上又は内側に配置されたタグを備え、物品は、基地局によって確立された「読み取り領域」に持ち込まれる。ＲＦＩＤ基地局は、受信ＲＦＩＤタグによって変調される問い合わせＲＦ信号を送信する。例えば、ＲＦＩＤ基地局は、所定の（搬送）周波数で連続波（ＣＷ）電磁波妨害波を生成し、この妨害波を介して基地局に戻される通信データに対応するように、妨害波はＲＦＩＤタグによって変調される。変調された妨害波すなわち信号は、搬送周波数より低い、データ速度と呼ばれる速度で、情報を通信できる。ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグ内に格納された信号情報を伝えるために、ＲＦ信号を変調し、その後、変調された応答ＲＦ信号を基地局に送信する。

ＲＦＩＤタグは、自己のＲＦ送信器を含む能動型であっても、送信器を有していない受動型であってもよい。受動型のＲＦＩＤタグ、つまり、変調後方散乱に基づいて問い合わせＲＦＩＤ基地局への戻りリンクを提供するタグは、バッテリ等の自己の電源を含んでいてもよく、あるいは、問い合わせＲＦ信号を整流することによって動作電力を得る「電磁界駆動」であってもよい。バッテリ駆動及び電磁界駆動のタグはどちらも、最小のＲＦ電磁界強度読み取り要件、すなわち読み取り閾値を備えているが、一般に、電磁界駆動の受動型ＲＦＩＤタグの範囲は、ＲＦＩＤ読み取り器から供給される放射電力の量によって制限され、自己の電源を備えているＲＦＩＤタグの範囲は、全通信リンクの信号対雑音レベルによって制限される。問い合わせ信号が、電磁界駆動の受動型ＲＦＩＤタグに電力を提供しなければならないので、電磁界駆動の受動型ＲＦＩＤタグの読み取り閾値は一般に、能動型ＲＦＩＤタグ用のものより実質的に高い。しかし、電磁界駆動の受動型タグは、自己の電源を含んでいないので、能動型ＲＦＩＤタグより実質的に安価であり、バッテリが切れて「停止する」ことがないので、電磁界駆動の受動型ＲＦＩＤタグは、長期的には能動型のＲＦＩＤタグより信頼性が高くなり得る。

電磁界駆動の受動型ＲＦＩＤタグは、コスト、信頼性、及び環境上の利点を備えているが、電磁界駆動の受動型ＲＦＩＤタグの十分な動作には障害がある可能性がある。特に、問い合わせ信号を介して、基地局から電磁界駆動の受動型ＲＦＩＤタグに十分な電力を送出することは難しい可能性がある。基地局が信号に与えることができる電力の量は、例えば、信号周波数及び電力に関する連邦通信委員会（ＦＣＣ）による規制等、いくつかの要素によって制限される。その結果、小型、軽量、低コスト、使い捨て可能で、問い合わせ基地局から受信する信号エネルギの実質的な部分を効率的に利用するＲＦＩＤタグを提供することは、非常に有利となるであろう。

このような背景の下で、本明細書に記述される小型ＲＦＩＤタグが発明される。

本明細書では、ＲＦＩＤタグ用の誘導コイルの製造方法であって、導電配線のパターンを含む誘導コイルの製造方法が開示されている。前記方法は、対向表面によって画定された所定の厚さを有する電気絶縁基板を提供すること、前記電気絶縁基板の対向表面の少なくとも一方に凹部を形成し、前記凹部が、前記電気絶縁基板の厚さより小さい制御された深さまで到達し、前記凹部が、前記誘導コイルの導電配線の所望のパターンに対応して、前記電気絶縁基板の表面上にパターンを形成すること、前記凹部内に導電材料を堆積させることを含む。

前記凹部は、レーザ除去、熱エンボス加工、及び成型の少なくとも１つを用いて形成される。前記凹部内に導電材料を堆積させることは、前記凹部を形成した前記電気絶縁基板の実質的に全面に導電材料を堆積させること、前記誘導コイルの導電配線のパターンの外側の基板表面から導電材料を除去することを含んでもよい。前記凹部内に導電材料を堆積させることは、前記凹部内に導電領域を形成すること、前記導電領域内に導電材料を堆積させることを含んでもよい。前記凹部内に導電材料を堆積させることは、前記凹部を形成した前記電気絶縁基板の実質的に全面にベース層を堆積させること、前記凹部の外側の基板表面から前記ベース層を除去すること、前記凹部内の前記ベース層上に導電材料を堆積させることを含んでもよい。前記ＲＦＩＤタグ上に形成される前記誘導コイルは、螺旋パターンに形成されてもよい。

ＲＦＩＤタグ用の誘導コイルであって、導電配線のパターンを含む誘導コイルも開示されている。誘導コイルは、対向表面によって画定された所定の厚さを有する電気絶縁基板と、前記電気絶縁基板の対向表面の少なくとも一方にある１つ以上の凹部と、前記１つ以上の凹部内に実質的に配置された導電材料とを含み、前記凹部は、前記電気絶縁基板の厚さより小さい制御された深さまで到達し、前記凹部は、前記誘導コイルの導電配線の所望のパターンに対応して、前記電気絶縁基板の表面上にパターンを形成し、導電材料は、前記誘導コイルの導電配線のパターンを形成する。

誘導コイルは、螺旋パターンに形成されてもよい。
ＲＦＩＤタグが取り付けられた物品も開示されている。物品と、第１の次元において比較的薄く、第２及び第３の直交次元において比較的厚いＲＦＩＤタグであって、前記物品に取り付けられているＲＦＩＤタグとを備える。前記ＲＦＩＤタグは、前記第１の次元に沿って所定の厚さを有し、前記厚さが、対向表面によって画定されている電気絶縁基板と、前記電気絶縁基板の対向表面の少なくとも一方にある１つ以上の凹部と、前記１つ以上の凹部内に実質的に配置された導電材料とを含み、前記凹部は、前記電気絶縁基板の厚さより小さい制御された深さまで到達し、前記凹部は、前記ＲＦＩＤタグ上の前記誘導コイルの導電配線の所望のパターンに対応して、前記電気絶縁基板の表面上にパターンを形成し、前記導電材料は、誘導コイルの導電配線のパターンを形成する。

前記ＲＦＩＤタグ上に形成される前記誘導コイルは、少なくとも２μＨのインダクタンスを有してもよい。前記ＲＦＩＤタグ上に形成される前記誘導コイルの前記導電配線は、約１０μｍ以下の高さを有してもよい。前記ＲＦＩＤタグ上に形成される前記誘導コイルの前記導電配線は、約２０μｍ以下の幅を有してもよい。前記ＲＦＩＤタグ上に形成される前記誘導コイルは、螺旋パターンに形成されてもよい。物品は物品の内部にある空隙を備え、前記空隙内に収容することによって、前記ＲＦＩＤタグを前記物品に取り付けてもよい。空隙内にＲＦＩＤタグを収容することは、前記ＲＦＩＤタグ上にプラスチックを外側成型することによって実現されてよい。

例示的なＲＦＩＤシステムの一実施形態の概略ブロック図である。 図１に示したＲＦＩＤシステム等のＲＦＩＤシステムと共に使用するための、ＲＦＩＤタグを備えた２つの器具を示す図である。 図１に示したＲＦＩＤシステム等のＲＦＩＤシステムと共に使用するための、ＲＦＩＤタグを備えた２つの器具を示す図である。 小型ＲＦＩＤタグ内に含まれる誘導コイルの一実施形態を示す図である。 印刷回路基板の製造方法の第１の実施形態の処理ステップの概略図である。 印刷回路基板の製造方法の第２の実施形態の処理ステップの概略図である。 印刷回路基板の製造方法の第３の実施形態の処理ステップの概略図である。 印刷回路基板の製造方法の一実施形態で用いられる光学システムの概略図である。 印刷回路基板の製造方法のステップの極めて簡略化された概略図である。 印刷回路基板の製造方法のステップの極めて簡略化された概略図である。 印刷回路基板の製造方法のステップの極めて簡略化された概略図である。 印刷回路基板の製造方法のステップの極めて簡略化された概略図である。 印刷回路基板の製造方法のステップの極めて簡略化された概略図である。 印刷回路基板の製造方法のステップの極めて簡略化された概略図である。 印刷回路基板の製造方法のステップの極めて簡略化された概略図である。

本発明は様々な修正形態及び代替形態を許すことができるが、それらの具体的な実施形態は、一例として図面に示されており、本明細書で詳しく説明される。しかし、開示された特定の形態に本発明を限定するものではなく、むしろ、本発明は、本発明の範囲及び技術思想にある全ての修正形態、等価形態、及び代替形態を含むと理解されるべきである。

本明細書に開示されている実施形態は、医療製品、使い捨て製品、消費財等を含むが、それらに限定されない様々な器具内に取り付け又は一体化される小型ＲＦＩＤを提供するためのシステム及び関連の方法に関する。ＲＦＩＤタグは、実質的により小さな面積であってもよく、サイズ及び／又は重量を考慮すべき用途では有利となりうる。更に、ＲＦＩＤタグに関連したコストは、材料要件によって、及び改善され簡略化された製造方法によって、比較的低くなる可能性がある。ＲＦＩＤタグの構成及び動作に関するより具体的な詳細は、以降に説明する。

図１は、ＲＦＩＤタグ読み取り器１２とＲＦＩＤタグ１４を含むＲＦＩＤシステム１０の概略ブロック図を示している。ＲＦＩＤタグ読み取り器１２は、直列に接続されているインダクタ１８と容量２０を含む同調回路１６を備えている。ＲＦＩＤタグ読み取り器１２は、同調回路１６を介して連続波（ＣＷ）ＲＦ電力を生成する。このＣＷ−ＲＦ電力は、ＲＦＩＤタグ１４の並列共振回路アンテナ２２への交流電流作用によって電磁的に結合される。並列共振回路アンテナ２２は、インダクタ２６と容量２４を含み、インダクタ２６及び容量２４の一方又は両方は、ＲＦＩＤタグ１４内に一体化されうる。ＣＷ−ＲＦ電磁力は、参照番号２８によって一般に表されている。ＲＦＩＤタグ１４は、電力変換器又は整流回路を含んでもよく、電力変換器又は整流回路は、ＣＷ−ＲＦ電磁力２８の一部を、ＲＦＩＤタグ１４の論理回路（例えば、集積回路）が使用する直流電力に変換する。ＲＦＩＤタグ１４は、メモリ、変調回路、又は、例えば、１つ以上の集積回路内に実装される任意の他の適切な回路を含んでもよい。

ＲＦＩＤタグ１４の並列共振回路アンテナ２２が、ＲＦＩＤタグ読み取り器１２の同調回路１６の近傍にあるとき、並列共振回路アンテナ２２にてＡＣ電圧が発生する。並列共振回路アンテナ２２で発生したＡＣ電圧は整流され、整流電圧が、ＲＦＩＤタグ１４の論理回路を起動できるほどに十分大きくなると、ＲＦＩＤタグ１４が起動され、ＲＦＩＤタグ読み取り器１２の入力ＲＦ搬送信号２８を変調することによって、格納されたデータの送信を開始する。一例として、ＲＦＩＤタグ１４は、振幅変調を用いて、ＲＦＩＤタグ読み取り器１２に信号を送信する。ＲＦＩＤタグ読み取り器１２は、変調信号を検出し、変調信号を、ＲＦＩＤタグ１４からの情報を表すオン／オフパルスの検出されたシリアルデータのワードビットストリームに変換する。この点では、ＲＦＩＤタグ読み取り器１２は、ＲＦＩＤタグ１４に関連する器具を識別するために、データを復号化できる。図１に示したＲＦＩＤシステム１０は、説明のために提供されたものであって、他の構成を用いるＲＦＩＤシステムも同様に使用できると理解されるべきである。

図２Ａと２Ｂは、注射器４０と瓶４２を各々示している。注射器４０と瓶４２は、ＲＦＩＤタグ（つまり、注射器４０上のＲＦＩＤタグ４４と瓶４２上のＲＦＩＤタグ４６）を各々備えている。一例として、各ＲＦＩＤタグ４４、４６は、情報格納用の書き込み／読み出しメモリと、ＲＦＩＤタグ読み取り器との通信用の内蔵アンテナとを含む。注射器４０と瓶４２の各々に取り付けたＲＦＩＤタグ４４、４６は、内部に含まれる製品に関連した情報を格納している。例えば、ＲＦＩＤタグ４４、４６内の情報は、医療製品に関連したシリアル番号及び／又は全米医薬品コード（ＮＤＣ）等の製品情報、製品名、製造者名、ロット番号、及び／又は使用期限を含む。

代替的に又は追加的に、ＲＦＩＤタグ４４、４６内の情報は、データベース内の１つ以上の登録に一意的に関連付けられた製品識別子を含んでいてもよく、データベースにアクセスして、製品に関連した情報を獲得してもよい。ＲＦＩＤタグ４４、４６内の情報は、医療製品の量及び／又は濃度を識別する投薬情報、及び／又は医療製品を受け取ろうとする患者を識別する患者識別子を含んでもよい。他の選択的情報は、投与要件、使用指示、及び／又は可能性のあるアレルギ反応又は他の製品と当該製品との有害な相互作用等の製品警告を含んでもよい。情報は、製造者によって、及び／又は関連した製品の受け取り及び／又は搬送を行う施設によって、ＲＦＩＤタグ４４、４６内に書き込まれてもよい。ＲＦＩＤタグ４４、４６内の情報の一部又は全ては、使用者が情報を視覚的に読み取れるように、ＲＦＩＤタグ４４、４６の外面に印刷されていてもよい。

各ＲＦＩＤタグ４４、４６は、薄く、可撓性を有するように作製され、注射器４０や瓶４２等の器具への取り付けを可能にし、ＲＦＩＤタグ４４、４６が、器具の使用を妨げないようにできる。追加的に、ＲＦＩＤタグ４４、４６は、器具の材料（例えば、プラスチック）内に一体化することもできる。例えば、ＲＦＩＤタグ４４、４６は、ＲＦＩＤタグを被覆するようにプラスチックを外側成型することによって、又は器具の空隙内にＲＦＩＤタグをカプセル化することによって、一体化される。

図３は、一実施形態によるＲＦＩＤタグ５０の概略平面図を示している。ＲＦＩＤタグ５０は、絶縁基板５２の表面上に配置されている誘導コイル５４を含む。誘導コイル５４は、図１に示した共振回路２２等の、ＲＦＩＤタグ５０の共振回路の構成部品であってもよい。基板５２は、例えば、ＰＥＴ、マイラ、紙、プラスチック、カプトン、ポリイミド等から、又はそれらの任意の組み合わせから作製される。この例では、誘導コイル５４は、内端と外端の２つの端部を有する螺旋コイルである。一般に、ＲＦＩＤタグ５０の論理回路（図示せず）は、コイル５４の内側に配置される。接続パッド５６は、１つ以上の集積回路等のＲＦＩＤタグ５０の回路に、誘導コイル５４の各端部を接続するために用いられる。１つ以上の集積回路は、任意の適切な処理及び材料（例えば、シリコンＩＣ）を用いて製造される。

図のように、コイル５４は、互いに実質的に９０゜の角度で配置された複数の直線部分を含んでもよい。更に、誘導コイル５４は、「四角形螺旋」の形状に示されているが、他の構成も想定される（例えば、長方形螺旋、円形螺旋、六角形螺旋、他の螺旋、又は他の構成）。

誘導コイル５４は、導電材料から形成され、例えば、銅及びアルミニウム等の金属、メッキ金属、導電性の有機及び無機材料等を含んでもよい。
所望の性能を実現するために、誘導コイル５４は、十分な量のインダクタンス（例えば、数μＨ以上）を有する。更に、誘導コイル５４内の損失が、ＲＦＩＤタグ５０の性能を低下させないように、誘導コイル５４の抵抗は比較的低いことが望ましい。追加的に、ＲＦＩＤタグ５０は、比較的小さな面積（例えば、５ｍｍ×５ｍｍ四方以下）を有し、器具の所望の用途を妨げることなく、器具に取り付け又は一体化され、より少ない材料のみ必要とされないので、ＲＦＩＤタグのコストは比較的低くなる。

十分大きなインダクタンス値を提供するために、誘導コイル５４は、十分な面積を被覆する螺旋配線を含む。比較的小さな設置面積を有する設計では、コイル５４はより多くの巻数を必要とし、従って、より小さな面積に適合するように比較的細い導電配線が必要となる。上記のように、誘導コイル５４の損失は配線の抵抗に依存するので、低い抵抗値を実現するには、比較的厚い配線が必要とされる。例えば、誘導コイル５４の配線の高さは約１０μｍであってもよく、配線の幅は約２０μｍであってもよい。

上記の設計目標及び機能を実現するために、ベース基板５２の内側に刻設された溝内に誘導コイル５４の導電配線を埋め込むことによって特徴付けられる製造処理が提供される。刻設された溝構造又は基板は、ポリイミド、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＬＣＰ又は他の適切な材料等のポリマー上に実現される。溝を刻設するために用いられる処理は、レーザ除去、熱エンボス加工、成型、又は他の適切な処理であってもよい。

熱エンボス加工は基本的に、材料の温度をそのガラス転移温度の直上まで上昇させることによって軟化させた材料（例えば、ポリマー）内にパターンを刻印することである。材料内にパターンを形成するために用いられるスタンプは、シリコンからの微細機械加工、リソグラフィ、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）器具（大きな形状を作製するため）を用いる機械加工等を含む様々な方法で作製される。ポリカーボネート及びＰＭＭＡを含む、様々なポリマーは、μｍスケール（以下）のサイズの形状で良好に熱エンボス加工される。この技術は、溝を刻設するために用いられる。この方式の利点は、ポリマーの広範囲の特性を利用する能力、及びμｍ未満の形状を有する部品を経済的に大量生産する可能性を含む。

本明細書に記述されるＲＦＩＤタグは、使い捨て可能な器具がＲＦＩＤタグ読み取り器と共に用いられる新しい用途を可能にする。本実施形態のＲＦＩＤタグは小型であるので、薬品のガラス瓶、電気化学試験ストリップ、チューブセット等の様々な使い捨て可能な器具内にＲＦＩＤタグを組み込むことができる。使い捨て可能な器具へのＲＦＩＤシステムの一体化は、用途の制限、ブランド保護、使用期限等の必須の情報の交換、危険からの保護、及び他の有用な用途等の新しい用途を可能にする。

図４〜図１４及び図４〜図１４に関連する以降の説明は、図３に示したＲＦＩＤ誘導コイル５４等の、ＲＦＩＤ誘導コイルの製造に用いられる様々な方法に関する。この方法は、比較的小さなサイズで、高性能を提供し、比較的低コストであるＲＦＩＤタグの製造を可能にする。

図４ａ〜図４ｇは、本発明の方法の第１の実施形態のステップを示す概略図である。図４ａによると、開始材料は、電気絶縁薄膜、つまり、例えば、ポリイミド等の誘電体材料からなる基板１０１である。薄膜１０１の厚さは、約１０〜約８０μｍの範囲であってもよい。図４ｂに示した、第１の処理ステップでは、対応するマスクを透過し、薄膜１０１の上面に入射されるパルス又は連続エキシマレーザビームを用いたレーザ除去によって、凹部１０２、１０３、１０４、１０５が薄膜１０１内に形成される。凹部１０３、１０４、１０５は、印刷回路基板上に形成される導電体構造の所望の場所に対応し、凹部１０２は、次のステップ（図４ｃ）で貫通孔１０２ａが形成される場所に形成される。

凹部１０３、１０４、１０５の深さは、薄膜１０１上に入射されるレーザエネルギの全量を制御することによって制御される。このエネルギは、例えば、薄膜上に作用するレーザパルス数の適切な制御によって、又は連続レーザビームで薄膜が照射される全時間を制御することによって調整される。凹部１０２、１０３、１０４、１０５は一般に、約１〜２０μｍの深さを有する。導電体構造及び孔が形成される場所だけにレーザビームが薄膜１０１上で作用するように、導電体構造１０３及び１０４と孔１０２ａの所望のパターンに対応して透明部分を備えているマスクが、薄膜１０１の上面に重ね合わせられ、同様のマスクが凹部１０５用に薄膜の下面に重ね合わせられる。従って、導電体構造の所望のパターンに対応して薄膜１０１内に線のパターンが形成される。

図４ｃに示した次のステップでは、レーザ除去によって、薄膜１０１内に所望の貫通孔１０２ａが形成される。この目的のために、孔に対応する場所だけに、レーザビームに対して透明な部分を備えているマスクを介して、孔が形成される場所に、エキシマレーザで薄膜１０１が再び照射される。貫通孔１０２ａの一般的な直径は、約２０〜約５０μｍの範囲である。

次に、酸素プラズマ又は水性媒体のいずれかを用いることによって、レーザ除去処理からの任意の残留物を除去し、薄膜１０１が洗浄される。
図４ｄによる次のステップでは、貫通孔１０２ａの内壁と同様に、薄膜１０１の上面と底面及び凹部１０３、１０４、１０５の実質的に全ての領域に金属膜が形成される。この金属膜形成ステップは、スパッタもしくは陽極又は陰極アーク蒸着等の物理蒸着（ＰＶＤ）によって行われる。ＰＶＤ処理の結果として、約２００ｎｍの厚さの金属層１０７が、薄膜１０１の表面上に堆積される。一般に、金属層１０７は銅を含むが、銀等の他の金属を用いることもできる。薄膜１０１へのＰＶＤ層１０７の接着性を向上させるために、誘電体基板１０１上にＰＶＤ層を堆積させるか、ＰＶＤ処理を加える前に、ニッケル、クロム、パラジウム、又は銀等の接着層を堆積させることができる。代替的に、図４ｄの金属堆積ステップの前に、プラズマ内で誘電体基板１０１を活性化させることもできる。

その後、化学金属堆積又は電解処理（電気メッキ）のいずれかによって、ＰＶＤ層１０７上に追加の金属層１０８（例えば、銅）を堆積させる。実施例によると、得られる層１０８（図４ｅに示した）の厚さは、約１０〜４０μｍの範囲である。この例では、層１０８の厚さは、凹部１０２、１０３、１０４、１０５の深さと実質的に等しい。

次のステップでは、薄膜１０１上の最終的な印刷回路では導電体構造が望まれない領域から金属（例えば、銅）が除去される。この所望の導電体構造の外側の金属の除去は、研削、研磨、又は切削等の機械的処理ステップによって行われる。得られる構造は、図４ｆに示されている。従って、凹部１０３、１０４及び１０５内の導電領域１０９、１１０及び１１１によって、及び貫通孔１０２ａ内に示されるように、導電体構造が望まれる場所のみに金属が残される。その後、絶縁薄膜１０１を電気化学的に研磨するか、又は短時間だけ化学的にエッチングし、表面の凹凸を補償し、十分に安全な処理を確実にする。

次に、このようにして作製された二層印刷回路の上面と底面に、電気絶縁誘電体薄膜又は層１１２と１１３を各々積層する。結果は、図４ｇに示されている。例えば、部品を実装するために、電気的にアクセスしなければならない印刷回路の場所では、誘電体薄膜１１２と１１３の一方又は両方に開口部が形成される。このような開口部を形成するために、適切なマスクを使って、レーザ除去処理を行い、開口部が形成される薄膜１１２と１１３の場所だけに、レーザビームが作用する。

多層印刷回路を作製するには、図４ｆのステップによって示されているように、余分な金属の機械的除去（研削）の後、基板１０１上に形成した印刷回路の両面に誘電体薄膜１１２と１１３が積層され、上記の処理が繰り返される。非貫通孔を形成することもでき、非貫通孔は、貫通孔と同様に、下部の層へのアクセスを提供する。

上記の処理では、貫通孔１０２ａと凹部１０３、１０４、１０５は、図４ｂと４ｃに示されているように、２つのステップで形成される。それらのステップに対する代替形態として、単一のステップで除去を行うこともできる。この実施形態では、切り替えマスクを用いて、凹部が必要な深さを有するまで、凹部１０３、１０４、１０５の場所と、孔１０２ａの場所で、レーザ除去による薄膜１０１の処理が行われる。次に、マスクを変更し、薄膜１０１を貫通する所望の通路が形成されるまで、孔１０２ａだけ更に除去が行われる。

以降では、図４ａ〜図４ｇと関連して説明したものに対する代替実施形態を、図５ａ〜図５ｆを参照しながら説明する。処理は、電気絶縁誘電体薄膜１２０で始まり、図５ａに示したように、薄膜１２０の両面に、薄膜１２０とは異なる材料の電気絶縁誘電体薄膜１２１と１２２を積層する。図５ｂに示した第１のステップでは、導電体構造１２４、１２５、１２６、及び貫通孔が望まれる場所の凹部１２３の所望のパターンが、レーザ除去によって薄膜１２１と１２２内に形成される。図５ｃに示した次のステップでは、レーザ除去によって貫通孔１２３ａが形成される。薄膜１２１と１２２は、薄膜１２０の材料より容易に除去されうる材料からなり、例えば、薄膜１２１と１２２は、基板又は薄膜１２０の絶縁体よりかなり低い蒸発温度を有する絶縁体からなる。その方法では、凹部１２４、１２５、１２６の深さは正確に制御されうる。凹部１２４、１２５、１２６の深さは、薄膜１２１と１２２の厚さと実質的に等しい。次に、物理蒸着によって、複合構造の上下の露出面全体に金属膜を形成し、図５ｄに示したように金属層１２７を形成する。

その後、図５ｅに示したように、蒸着層１２７上に電気メッキすることによって、追加の金属層１２８を堆積させる。次に、図５ｆに従って、研削、研磨又は切削によって、図５ｅに示した金属膜を形成した薄膜構造の上下の面を機械的に処理し、凹部１２４、１２５、１２６及び孔１２３ａ内の所望の場所に金属（銅）のみを残す。本実施形態では、レーザ除去は、第１の実施形態と同様の装置、つまり、所望の導電体構造及び孔に対応するパターンを備えたマスクを用いて行われる。本発明の実施形態は、薄膜又は基板１２０の誘電体材料内に必要な深さを形成するために、エキシマレーザと同じくらい正確には制御できないレーザを用いて、レーザ除去処理を行うことができるという利点を備えている。その理由は、深さが層１２１と１２２の厚さによって主に決定され、層１２１と１２２は基板１２０より容易に除去されるためである。

ここで、図６ａ〜図６ｄを参照しながら、本発明の方法の第３の実施形態を説明する。図６ａによると、処理は、薄膜又は基板１３０の上下の面に積層した異なる電気絶縁誘電体薄膜１３１と１３２を備えている電気絶縁誘電体薄膜１３０で始まる。この実施形態の特徴は、基板１３０が、レーザビームによって照射されると、電気絶縁体から導電体に変化する物質を含むことである。レーザ誘導導電性を有する物質の例は、有機ポリマーのポリ（ビス−エチルチオ−アセチレン）及びポリ（ビス−アルキルチオ−アセチレン）である。上記の種類の材料は、アール． バウマン（Ｒ．Ｂａｕｍａｎｎ）らの「レーザ照射後のポリ（ビス−アルキルチオ−アセチレン）層の局所的導電性」、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｅｔａｌｓ（１９９３），３６４３〜３６４８ページに記述されている。誘電体薄膜１３１と１３２は、薄膜１３０のレーザ誘導導電性を有していない。

図６ｂに示した第１のステップでは、凹部１３４、１３５、１３６が、導電体構造が配置される薄膜１３１と１３２内にレーザ除去によって形成され、同時に、凹部１３３が、貫通孔が望まれる場所にレーザ除去によって、積層された薄膜１３１と１３２内に形成される。構造１３４、１３５及び１３６と凹部１３３が配置される薄膜１３１と１３２の部分をレーザビームが除去し、基板１３０上に入射すると、そのように照射された基板の部分は導電性になる。次のステップでは、図６ｃに従って、レーザ除去によって貫通孔１３３ａが形成される。次に、無電解メッキによって凹部１３４、１３５、１３６に金属（例えば、銅）を充填し、図６ｄに示した構造を形成する。この実施形態の利点の１つは、余分な材料の除去が必要とされないことである。金属は、レーザによって照射された場所１３４、１３５、１３６にのみ堆積される。更に、ほとんど又は全く廃棄物が生成されず、この方法は環境的に望ましいものになる。無電解メッキの代替形態として、構造１３４、１３５、１３６等の全ての構造が、メッキ用の電気接触線を介して接続されている場合、電気メッキによって銅を形成することもできる。

上記の全ての処理は、単に上記の処理ステップを繰り返すことによって、多層印刷回路基板の作製に用いられることも理解される。
本発明の実施形態では、誘電体基板内に所望の凹部を形成するためのレーザ除去用に用いられるマスクは、例えば、位相マスクであってもよい。このような位相マスクは、水晶基板を含み、その水晶基板上に複数の誘電体層が設けられる。誘電体層は、基板の貫通孔に対応するマスクの場所から除去される。基板の凹部に対応するマスクの場所から、誘電体層の一部だけが除去される。このような位相マスクは、単一の処理ステップで、導電体構造の孔と凹部を形成できるという利点を備えている。位相マスクに対する代替形態として、基板上にレーザビームを直接「書き込む」、又は適応光学系を用いることのいずれかによって、マスクなしでレーザ除去を行うことができる。基板上への直接書き込みは、例えば、ミラー又は屈折素子のシステムを用いることで、レーザビームを偏向させること、又は静止ビームに対して基板を移動させること、のいずれかによって実現される。

ここで、図７を参照しながら上記の適応光学系を説明するが、図７では、レーザ除去によって基板１４０が処理されている。エキシマレーザ１４１によって放射されたレーザビーム１４２は、均一化器１４３によって広く空間的に均一なビーム１４４に変換され、微小レンズの二次元アレイ１４５上に入射する。微小レンズアレイ１４５は、単一基板から製造され、数千個（一般に約１万個）の個々のレンズを含む。一実施例によると、レンズアレイ１４５の各レンズは、約１００μｍの外径を有する。微小レンズアレイ１４５は、入射ビーム１４４からビーム１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ等の複数の別個のビームを生成する。ビーム１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃは各々、適応反射体１４７の対応するミラー要素１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ上に入射する。適応反射体１４７の各ミラー要素は、別個の圧電駆動部によって個別に調整される。反射体１４７のミラー要素の対応する制御によって、微小レンズアレイ１４５からのビームは、基板１４０上の所望の場所に導かれる。従って、基板内の凹部と孔の所望のパターンが、レーザ除去によって形成される。レーザビーム照射のエネルギ密度の適切な制御によって、孔及び導電体構造が同時に形成されうる。適応反射体１４７のミラー要素は、レーザ照射中、ミラー要素と関連した圧電駆動部によって移動され、導電体構造の所望のパターンを形成できる。ミラー要素の上記の圧電駆動部の代替形態として、ガルバノメータ駆動部を用いることもできる。

任意の既に説明した本発明の処理の実施形態と共に、図７に関連して記述した適応光学系をレーザ除去用の光学系として用いることもできると理解される。
誘電体基板の材料は、例えば、ポリイミドであるが、エポキシ樹脂、シアネート−エステル、ポリエステル、ポリフェニルサルファイド、ポリテトラフルオロエチレン、ビスマレイミドトリアジン等の他の材料を用いることもできる。基板は、別個のカットシートの形態で処理することも、プラスチック材料を巻き付けたリールから処理することもできる。本発明の一実施形態の誘電体基板は薄膜であるが、本発明はそれには限定されず、例えば、誘電体キャリア基板等の誘電体材料の別の形態を用いることもできる。

図８ａ〜図１４ｆの基板２０１は、高集積印刷回路基板用のベース材料からの断面を表している。高温に耐性のあるポリマーシートが、この種の印刷回路基板用の材料として通常用いられるが、説明する実施形態ではポリイミドシートが用いられている。図の基板は最初に、薄膜を安定化させるための支持フレーム（図示せず）に取り付けられ、個々の処理ステップをより容易に行えるようにする。支持部に取り付けた後、材料を、図８ｂに従って、以降の導電リード２０２、２０３、２０４、２０５に対応する場所で、基板から除去する。この材料の除去は、導電パターンの形成に影響を与え、パルスエキシマレーザを用いる除去によって行われる。貫通孔２０２ａは、同様にエキシマレーザを用いて、以降のメッキ貫通孔に対応する場所で、追加の材料除去を行うことによって、図８ｃに従って形成される。

除去に利用されるＵＶ領域のパルスエキシマレーザは、導電配線及びメッキ貫通孔の所望の構造に対応するマスクを用いて構造化されるレーザビームを提供する。代替的に、処理は集束されたレーザ放射を用いて行われる。基板に対する集束されたレーザビームの移動は、自由に制御される。適応光学系は、レーザビームを偏向するために利用され、適応光学系は、レーザの様々な個別のビームを基板上に直接偏向させるための複数の位置合わせ可能な反射要素を備えている。

残量の除去に続いて、薄い層２０６として図８ｄに示した、下地層を導入し、導電配線及び／又はメッキ貫通孔を形成する。明らかに、ベース層２０６は、基板２０１の表面、及び凹部２０２、２０３、２０４、２０５又は孔２０２ａの壁上に導入されうる。既存の湿式処理、ＰＶＤ／ＣＶＤ処理又はレーザ支援堆積法を用いて、ベース層２０６を形成できる。

その導入後、ベース層２０６は、図８ｅに従って、以降の導電配線及びメッキ貫通孔に対応していない基板２０１の領域から除去される。ベース層２０６のこの選択的除去は、逆の導電パターンの形成に対応し、パルスエキシマレーザを用いる除去によって行われる。

ベース層２０６の選択的除去に続いて、導電配線及びメッキ貫通孔の以降の形成のために、図８ｆに従って金属層２０７を化学的に堆積させる。
図９ａ〜図９ｇに対して、及び図９ｆによって示されている変型形態に従って、ベース層２０６の選択的除去に続いて、以降の導電配線及びメッキ貫通孔に対応している領域に、薄い金属層２０７を化学的に堆積させる。金属２０７は、無電流堆積銅であってもよい。図９ｇに従って、印刷回路基板の作製用にガルバニック堆積金属２０９を用いて、導電配線とメッキ貫通孔が強化される。

図１０ａ〜図１０ｇに従って表されている変型形態では、導電配線に対応する、領域２０２、２０３、２０４、２０５の除去に続いて、除去可能な被覆層２１０が導入される。次に、貫通孔に対応する領域２０２ａの基板材料及び被覆層２１０の除去と、導電配線に対応する領域の被覆層２１０の除去を行う。このステップに続いて、ベース層２０６がまず導入される。明らかに、ベース層２０６は、被覆層の表面上、導電配線構造の底部上、及び基板の孔の壁上に導入される。このベース層２０６を形成するために、既存の湿式処理、ＰＶＤ／ＣＶＤ法又はレーザ支援堆積手順が用いられる。次に、いわゆるリフトオフ処理を用いて、被覆層２１０が除去される。図１０ｆに示したように、被覆層２１０の除去は、以降の導電配線及びメッキ貫通孔の外側の領域から、ベース層２０６を除去すること同時に発生する。図１０ｇに従って、以降の導電配線とメッキ貫通孔の形成用に、導電金属層２０７を化学的に堆積させる。リフトオフ処理は、化学的湿式処理を用いて、又は機械的除去手順によって行われる。

図１１ａ〜図１１ｇに示した変型形態では、完全に被覆しているベース層２０６’は、例えば、レーザ放射等の電磁放射の支援により、所定の方法で構造化する。結合核２１１は、電磁放射の影響によって、以降の導電配線及びメッキ貫通孔の領域に遊離される。ベース層２０６’の非照射部は、図１１ｆに示されているように、洗い落とされる。図１１ｇに従って、以降の導電配線及びメッキ貫通孔の形成用に、導電金属層２０７が化学的又はガルバニック堆積される。

図１２ａ〜図１２ｆに従って表された変型形態では、電磁放射によって、以降のメッキ貫通孔２２２ａの領域が最初に除去される。次に、ベース層２２６が全面に形成される。非導電ベース層２２６の導入には、既存の湿式処理が利用されうる。次に、同様に既存の方法を用いて、剥離可能及び／又はレーザ除去可能な被覆層２１２が全面に形成される。電磁放射の支援で被覆層２１２内に形成された凹部２２２、２２３、２２４、２２５は、以降の導電配線に対応する。ベース層２２６は、凹部２２２、２２３、２２４、２２５に対応する領域の被覆層２１２の除去によって、図１２ｅに従って遊離される。以降のステップでは、以降の導電配線及びメッキ貫通孔の領域に、導電材料２２７が選択的に堆積される。代替的に、露光及び現像によって、感光性誘電材料内に導電配線構造が形成される。

図１３ａ〜図１３ｄに表された変型形態では、以降の導電配線２０２、２０３、２０４、２０５とメッキ貫通孔２０２ａの領域は、電磁放射に曝される。この放射は、以降の導電配線２０２、２０３、２０４、２０５とメッキ貫通孔２０２ａの領域に、化学的湿浴中に導電材料２３７の堆積を生じさせる。

図１４ａ〜図１４ｆの変型形態では、図１４ｄに示したステップの後、不要な領域のベース層２０６の除去は必要とされない。図１４ｅは、平坦面が形成されるまで、化学的方法又はガルバニック法を用いて、ベース層２０６上に導電材料２４７を堆積させることを示している。導電材料２４７を含む層とベース層は、導電材料２４７が、導電配線２０２、２０３、２０４及び２０５と貫通孔２０２ａだけに残るまで（図１４ｆ）、以降のエッチング処理で除去される。次に、凹部２０２、２０３、２０４、２０５内の導電材料２４７を、基板２０１の表面と共に洗い流す。

この追加の製造方法は、基板のベース層上に選択的に生じる導電材料の導入と共に、例えば、レーザ除去を用いて、所望の導電配線の構造が機械的に決定されうるという実質的な利点を備えている。導電材料、例えば、銅の堆積速度は容易に制御され、導入した導電材料とベース層又は基板の各々の間に、平坦面が維持されうる。ベース層又は基板の、導電材料の表面処理は、もはや必要ではない。

上記のように、本明細書に記述された実施形態による製造方法は、基板の凹部内への導電線路（配線）の導入を容易にする。この点では、ＲＦＩＤタグ用の誘導コイル及び関連の配線を製造するための極めて微細で正確な導電体構造の簡単な転写が提供される。いったんＲＦＩＤ誘導コイル及び関連の配線が製造されると、それらは論理回路（例えば、シリコンＩＣ）に結合され、ＲＦＩＤタグを構成できる。

とりわけ、本明細書に記述された製造方法は、パターン形成の高密度、高精度、極高解像度、薄膜技術の最も微細な導電形状のものに対応する解像度を備えた優れた再現性、導電線がベース材料内に刻設されていることによる優れた表面平坦性、高温耐性ベース材料（例えば、５００℃より高いＴｇ値を備えている）の使用可能性、コスト低減の可能性が高い極めて短い処理サイクル（１層当たり３〜６処理ステップ）という追加の利点を備えている。

本明細書で記述した任意の方法を用いて、各々が、基板の両面にコイルを形成するために導電面を形成することを示している上記の基板とは対照的に、その片側のみに誘導コイルを備えた基板を提供できるということも指摘されるべきである。

本発明は、図面及び上記の説明において詳しく例示し、説明してきたが、このような例示及び説明は、例示的なものと考えられ、特徴的に制限するものではない。例えば、上記のいくつかの実施形態は、他に記述した実施形態と組合せ可能であってもよく、及び／又は他の方法で配置することもできる（例えば、他の順序で処理要素を行うこともできる）。従って、いくつかの実施形態及びその変型形態を示し記述してきたが、本発明の技術思想にある全ての変更及び修正を保護することが望まれると理解されるべきである。

Claims (5)

1. 導電配線のパターンを含む、ＲＦＩＤタグ用の誘導コイルの製造方法であって、
   対向表面によって画定された所定の厚さを有する電気絶縁基板を提供すること、
   レーザ除去を用いて前記電気絶縁基板の対向表面の両方に凹部を形成することであって、前記凹部が、前記電気絶縁基板の厚さより小さい制御された深さまで到達し、前記凹部が、前記誘導コイルの導電配線のパターンに対応して、前記電気絶縁基板の表面上にパターンを形成する、前記凹部を形成すること、
   前記電気絶縁基板の対向表面の両方に凹部を形成した後に、前記凹部内に導電材料を堆積させること
   を含み、
   前記凹部内に導電材料を堆積させることが、
   前記凹部を形成した前記電気絶縁基板の実質的に全面に導電材料を堆積させること、
   前記誘導コイルの導電配線のパターンの外側の基板表面から導電材料を除去することを含む、方法。
2. 導電配線のパターンを含む、ＲＦＩＤタグ用の誘導コイルの製造方法であって、
   対向表面によって画定された所定の厚さを有する電気絶縁基板を提供すること、
   レーザ除去を用いて前記電気絶縁基板の対向表面の少なくとも一方に凹部を形成することであって、前記凹部が、前記電気絶縁基板の厚さより小さい制御された深さまで到達し、前記凹部が、前記誘導コイルの導電配線のパターンに対応して、前記電気絶縁基板の表面上にパターンを形成する、前記凹部を形成すること、
   前記凹部内に導電材料を堆積させること
   を含み、
   前記凹部内に導電材料を堆積させることが、
   一番目に、前記凹部の形成と同時に、前記凹部内に導電領域を形成すること、
   二番目に、前記導電領域に導電材料を堆積させること
   を含む、方法。
3. 導電配線のパターンを含む、ＲＦＩＤタグ用の誘導コイルの製造方法であって、
   対向表面によって画定された所定の厚さを有する電気絶縁基板を提供すること、
   レーザ除去を用いて前記電気絶縁基板の対向表面の両方に凹部を形成することであって、前記凹部が、前記電気絶縁基板の厚さより小さい制御された深さまで到達し、前記凹部が、前記誘導コイルの導電配線のパターンに対応して、前記電気絶縁基板の表面上にパターンを形成する、前記凹部を形成すること、
   前記凹部内に導電材料を堆積させること
   を含み、
   前記凹部内に導電材料を堆積させることが、
   一番目に、前記電気絶縁基板の実質的に全面及び該電気絶縁基板に形成された前記凹部内にベース層を堆積させること、
   二番目に、前記凹部の外側の基板表面から前記ベース層を除去すること、
   三番目に、前記凹部内の前記ベース層上に導電材料を堆積させること
   を含む、方法。
4. 前記電気絶縁基板内に少なくともいくつかの前記凹部に亘って貫通孔を形成することを含み、前記導電領域が前記導通孔内に形成される、請求項２に記載の方法。
5. 前記電気絶縁基板内に少なくともいくつかの前記凹部に亘って貫通孔を形成することを含み、前記ベース層は前記貫通孔内に形成され、前記ベース層は前記貫通孔の外側の基板表面から除去され、前記導電材料は、前記貫通孔内の前記ベース層上に堆積される、請求項３に記載の方法。

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