日本藤仓、三洋电机和日本Tachyon日前成功地联合开发出了采用晶圆级封装(WLP)技术的微波波段RFID片上天线。在日前召开的日本电子信息通信学会(信学会)2005年综合大会(地点:大阪大学;时间:2005年3月21日~24日)上进行了技术发表。芯片尺寸为2mm见方,天线所占的面积约1.2mm见方,非常小。尽管如此,传输距离却在10cm以上,在片上天线中实现了较长的传输距离。
现有的RFIC标签(无线标签)虽说IC部分仅有1mm~2mm见方,但天线部分却很大,边长约10cm左右。这次的片上天线由于是以晶圆级在硅底板上形成的,因此尺寸与IC差不多。由此就能安装到过去因无线标签太大而无法安装的物品上。
从天线的性能来说,将一台读写卡器放置在7cm距离处,以300mW的功率发送中心频率为2.39GHz的电波时具有183μW的电波接收能力。将距离提高到40cm后,电波接收能力为10μW。VSWR(电压驻波比)在2.39GHz下为1.56。据称VSWR在2以下的带宽过去为130MHz。“这次的目标就是使用2.45GHz频带的电波,向距离300mm处的设备提供10μW的电力。此目标已经实现”(藤仓)。该公司使用试制天线做了一项在距离10cm处驱动时钟的实验,结果证实了时钟的运行。“很多时钟利用约10μW的电力即可驱动”(藤仓)。
天线采用双层结构
RFID片上天线过去就有。不过,“原有的片上天线大多是在硅底板上直接形成天线。这样的话,由于在硅底板内诱发过电流后,天线性能就会受到影响,因此始终无法实现充分的通信距离”(藤仓)。
此次利用基于WLP的厚膜树脂层形成技术,把硅底板与天线分开了。同时还利用双层结构配置了天线。 |
フジクラ,三洋電機,タキオンの3社は,マイクロ波帯の電波を利用する無線タグ(RFIDタグ)のオンチップ・アンテナを共同開発した。現在開催中の電子情報通信学会(信学会)2005年総合大会(大阪大学,2005年3月21日~24日)で発表した。ウエハー・レベル・パッケージ(WLP)技術を使ってSiウエハーの上に直接アンテナを作り込む。チップ・サイズは2mm角,アンテナが占める面積は約1.2mm角と非常に小さい。それでいて10cm以上と,オンチップ・アンテナとしては長い通信距離を実現する。
現状のRFIDタグはICこそ1mm角~2mm角と小さいが,アンテナ部分が1辺10cm前後と大きい。今回のオンチップ・アンテナは,Si基板上にウエハー・レベルで形成するため,ICと同程度の寸法になる。これまでRFIDタグが大きすぎてつけられなかったモノに付けられるようになる。
アンテナとしての性能は,7cm離れた位置にリーダー/ライターを置いて中心周波数2.39GHzの電波を300mWの出力で送信した場合に183μWの受電能力を有する。距離を40cmにすると,受電能力は10μWとなる。VSWR(電圧定在波比)は2.39GHzで1.56。VSWRが2以下となる周波数幅は130MHzであったという。「今回は,2.45GHz帯の電波を使って300mm離れた先のデバイスに10μWの電力を供給することが目標だった。この目標にはめどがついた」(フジクラ)。同社は試作したアンテナを使って10cmの距離から時計を動作させる実験を実施し,動作を確認した。「多くの時計は10μW前後で動く」(同社)。
アンテナは2層で構成
RFID向けのオンチップ・アンテナ自体はこれまでにも存在した。ただし「既存のオンチップ・アンテナは,アンテナをSi基板上に直接形成したものが多い。これではSi基板内に渦電流が誘起されてアンテナの性能が阻害されるため,十分な通信距離を実現できていない」(フジクラ)という。
今回は,WLPで利用する厚膜樹脂層形成技術を利用してSi基板とアンテナを分離した。さらにアンテナを2層化して配置した。 |