JP2007233703A - 無線タグおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同調回路を所定の同調周波数に調整することが容易で、歩留まりの向上を図ることができる無線タグおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】印刷配線基板に所定の配線パターンとして形成されたコイルと、印刷配線基板に形成されて、所定の静電容量を有する複数のコンデンサと、印刷配線基板に形成されて、コンデンサをそれぞれ並列に接続する接続路と、これらの接続路によって並列に接続されて複数のコンデンサとコイルとを並列に接続した並列共振回路と、この共振回路に接続され印刷配線基板上に配設されて、共振回路を介して非接触にして所定の送受信装置との間で送受される情報の制御を司る制御部とを具備し、接続路を順次切断してコンデンサバンクの静電容量を調整し、共振回路の共振周波数を調整した後、印刷配線基板を封止する容器に収める。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線タグおよびその製造方法に関する。

近時、無線を利用して予め対象物に取り付けられた無線タグとデータの授受を行うＲＦ−ＩＤが知られている。このＲＦ−ＩＤは、長波帯、短波帯、あるいはマイクロ波帯の電波を用いて、対象物に取り付けられた無線タグとの間で非接触にデータの送受を行うことものである。
この種の無線タグ内には、所定の制御動作を行う制御回路としてのＩＣチップが収容されている。ＲＦ−ＩＤには、このＩＣチップに対して外部から電磁波や電波を利用して非接触にアクセスし、データを授受するためのリーダ／ライタ（無線送受信装置）が用意されている。このため無線タグには、リーダ／ライタから送信される電波を受けとる一方、この電波に重畳されたデータをＩＣチップが判断し、その判断の結果を所定周波数の電波として送り返す共振回路（同調回路）を備える。

この同調回路は、例えば、細い導体が捲き回されて形成されるコイルとチップコンデンサとを並列に接続して構成される。一般にこの同調回路の同調周波数（共振周波数）は、インダクタンスの調整やコンデンサの静電容量を可変することによって行われる。
しかし、細い導体を捲き回して形成したコイルは、個体間のバラツキが大きく扱いにくい。またコイル、コンデンサおよびＩＣチップなどを例えば樹脂成形された容器に封入した場合、樹脂封入に伴う熱・圧力によってコイルが変形し、共振回路の共振周波数（同調回路の同調周波数）がずれるという問題があった。

そこで樹脂封入に伴って生じる熱・圧力によるコイルの変形を防ぐべく例えば印刷配線基板に所定の配線パターンとして形成されたコイルと、この印刷配線基板に形成されて、所定の静電容量を有するコンデンサあるいはチップコンデンサとを接続した同調回路が広く用いられてきている（例えば、特許文献１，２を参照）。
特開２００５−３１８１０２号公報 特開２００３−１８７２０７号公報

しかしながら、前述した印刷配線基板に所定の配線パターンとして形成されたコイルとコンデンサとで形成した無線タグであっても、基板の板厚、誘電率のバラツキ、コイルを形成するパターンの幅の変動、コンデンサの静電容量のバラツキ等の要因によって同調回路の共振周波数が変動し、調整が困難であるという問題があった。
或いは共振周波数の調整が可能であったとしても、その調整範囲が狭く、所定の周波数に同調するように調整することが困難である場合もあった。

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、同調回路を所定の同調周波数に調整することが容易で、歩留まりの向上を図ることができる無線タグおよびその製造方法を提供しようとするものである。

前述した目的を達成するため本発明に係る無線タグは、印刷配線基板に所定の配線パターンとして形成されたコイルと、上記印刷配線基板に形成されて、所定の静電容量を有する複数のコンデンサと、前記印刷配線基板に形成されて、上記コンデンサをそれぞれ並列に接続する複数の接続路と、これら接続路によってそれぞれ並列に接続された前記複数のコンデンサと前記コイルとを並列に接続した並列共振回路と、この共振回路にさらに並列に接続されて、該共振回路を介して非接触にして所定の無線送受信装置との間で送受される情報の制御を司る制御部とを具備したことを特徴としている。

好ましくは前記並列共振回路は、前記複数のコンデンサをそれぞれ接続する複数の前記接続路を順次切断して並列接続された前記コンデンサの合成静電容量を調整し、所定の共振周波数に調整することが望ましい。
より好ましくは前記コンデンサは、前記印刷配線基板を挟み込む一対の電極からなるものとして構成される。

上記無線タグは、並列に接続された複数のコンデンサとコイルとが並列にされて並列共振回路を形成する。そしてこの無線タグの同調周波数の設定は、複数のコンデンサを接続する接続路を順次開放することによって、コンデンサの容量を減少させて所定の周波数に設定する。
また前述した目的を達成するため本発明に係る無線タグの製造方法は、印印刷配線基板に所定の配線パターンとして形成されたコイルと、上記印刷配線基板に形成されて、所定の静電容量を有する複数のコンデンサと、前記印刷配線基板に形成されて、上記コンデンサをそれぞれ並列に接続する複数の接続路と、これら接続路によってそれぞれ並列に接続された前記複数のコンデンサと前記コイルとを並列に接続した並列共振回路と、この共振回路にさらに並列に接続されて、該共振回路を介して非接触にして所定の無線送受信装置との間で送受される情報の制御を司る制御部とを具備し、前記複数のコンデンサをそれぞれ接続する複数の前記接続路を順次切断して並列接続された前記コンデンサの合成静電容量を調整した後、前記印刷配線基板を封止する容器に収めることを特徴としている。

本発明の無線タグおよびその製造方法によれば、印刷配線基板に構成された接続路によって複数のコンデンサが並列接続されているので、この接続路を所定の共振周波数になるように切断することによって極めて容易に所望の周波数に同調させることができる。したがって、並列共振回路を所定の周波数に同調させるための調整が容易であり、例えば工場の生産ラインでの調整作業が著しく簡易になる。

また、本発明の無線タグおよびその製造方法は、複数のコンデンサをそれぞれ接続する複数の接続路を順次切断して並列接続されたコンデンサの合成静電容量を調整し、所定の共振周波数に調整した後、印刷配線基板を封止する容器に収めているので、例えば水が触れるような無線タグに適用が可能である。具体的には、カフェテリア形式の食堂、レストラン等で利用される食器に本発明の無線タグを適用すれば、無線タグを読み取るリーダ／ライタを備えたキャッシュレジスタによってユーザが選択した料理の食事代を瞬時に計算することができ、実用上好ましい。

更に複数の前記コンデンサは、印刷配線基板を挟み込む一対の電極から構成されているので、その形状および静電容量に自由度があり、必要に応じたコンデンサの静電容量を得ることできる。このように本発明の無線タグおよびその製造方法は、実用上多大なる効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る無線タグおよびその製造方法について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る無線タグの概略全体構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す無線タグの印刷配線基板のパターンを示す図である。尚、これらの図は、本発明の一実施形態を例示するため描いたものであって、これらの図によって本発明が限定されるものではない。

これらの図において１は、印刷配線基板を構成する板状の基板である。この基板１は、例えばガラスエポキシ、紙エポキシ、ベークライト等の絶縁体（誘電体）で形成され、その両面には、銅箔が貼り合わされた構成を取っている。この銅箔は、エッチング工程を経て所定の回路パターンを基板１上に残す一方、他の箇所は基板１から溶解されて取り去られる。

ちなみに図２（ａ），（ｂ）は、印刷配線基板に設けられた回路パターンを例示するものであって、図２（ａ）は、基板１の一方の面から視野した回路パターンであり、図２（ｂ）は、上記基板１の一方の面から基板１を透過してこの基板１の裏面に形成された回路パターンを示している。また図３は、無線タグの要部の回路構成を示す等価回路である。

これらの図においてＬは、並列共振回路（同調回路）におけるアンテナを兼ねたコイルである。このコイルＬは、基板１の表面と裏面とを貫通し、基板両面の導体間を電気的に接続するスルーホール２を介して基板１の表裏両面に形成される。また、この基板１の表面および裏面には、基板１を挟み込むようにして対向する長尺の電路３ａ，３ｂがそれぞれ設けられている。この電路を形成する基板の片面側（図１では表面側の図１（ａ））の電路３ａには、複数の円形状の円盤電極４が設けられ、隣り合う円盤電極４間には各円盤電極４をそれぞれ電気的に直列に接続する接続路１０が設けられている。そして複数の円盤電極４と基板１の裏面に設けられた電路３ｂとで複数のコンデンサＣａからなるコンデンサバンク１１が形成される。ちなみに複数のコンデンサＣａは、図２の等価回路に示すようにコイルＬに並列に接続されている。

また、図１（ａ）の破線で示した箇所には、図示しないリーダ／ライタから送信された
データを受け取る一方、このデータを判定して所定の動作を実行し、必要に応じてリーダ／ライタにデータを送出するＩＣチップ６が搭載される。
尚、円盤電極４に変えて、特に図示しないが三角形状の電極や四角形状の電極、或いは多角形状の電極であってもかまわない。要は所定の静電容量が得られればよくその形状は特に限定されない。

このようして構成された無線タグは、図１に示すように基板１に搭載されたＩＣチップ６とともに成型された樹脂容器７に収容されて蓋８によって密閉される。或いは、この無線タグは、蓋８に代えてＩＣチップ６が収容された樹脂容器に樹脂を流し込む樹脂成型によって形成される。それ故、電気的には、図２の等価回路に示したようにコイルＬには、基板１に設けられた回路パターンと成型樹脂とで形成される漂遊容量Ｃｍが並列に接続されたものになる。また、コイルＬ、複数のコンデンサＣａおよび漂遊容量Ｃｍのそれぞれには、更にＩＣチップ６の電極間に存在する等価静電容量Ｃｉが接続されたものになる。つまりコイルＬには、漂遊容量Ｃｍ、等価静電容量Ｃｉおよび複数のコンデンサＣａの総和（ΣＣａ）の静電容量が並列に接続されることになる。したがって同調回路の共振周波数ｆは、これらの回路定数から、
ｆ＝［２π√｛Ｌ（Ｃｍ＋Ｃｉ＋ΣＣａ）｝］^−１［Ｈｚ]
となる。しかし、この式における漂遊容量Ｃｍは、コンデンサＣａおよびＩＣチップ６の等価静電容量Ｃｉに比べて小さく無視してもよい。よって、同調回路の共振周波数ｆは、次式に示す近似式で求めることができる。
ｆ＝［２π√｛Ｌ（Ｃｍ＋Ｃｉ＋ΣＣａ）｝］^−１［Ｈｚ]

さて、このように構成された本発明の無線タグが特徴とするところは、基板１の一方の面に設けられた複数の円盤電極４と、これら円盤電極４と基板１を挟み込むようにして基板１の他方の面に設けられた電路３ｂとで形成される複数のコンデンサＣａがコイルＬにそれぞれ並列に接続されるように接続路１０を設け、この接続路１０を順次開放（回路パターンを切断）して、同調回路の共振周波数を調整可能とした点にある。

尚、この同調周波数ｆは、所定の同調周波数よりもやや低い周波数で同調するように複数のコンデンサＣａの合成静電容量を設定する。つまり予め基板１には、多めのコンデンサＣａを設けて、これらコンデンサＣａの合成静電容量を大きくしておく。
このような特徴を備えた本発明の無線タグの同調回路の調整方法について説明する。

まず基板１にＩＣチップ６をはんだ付けした後、コイルＬ、等価静電容量Ｃｉおよび複数のコンデンサＣａの総和（ΣＣａ）からなる同調回路の共振周波数（同調周波数）を計測する。この同調周波数は、上述したように本来の同調周波数よりもやや低めになる。そこで、接続路１０で接続された複数のコンデンサＣａのうち、電路３ａの最も末端側に設けられたコンデンサＣａと、そのコンデンサＣａに隣接する他のコンデンサＣａとを接続する接続路１０を例えば、カッタ等で切断して末端のコンデンサＣａを開放する。すると、回路全体の合成静電容量が減少することになるので、同調回路の共振周波数が高くなる。そして再び同調回路の共振周波数を計測し、その周波数が所望の共振周波数かどうかを判定する。このとき共振周波数が所望の周波数よりも低いとき、上述したように次に電路３ａの末端側にあるコンデンサＣａを接続している接続路１０を切断する。以降、同調回路の共振周波数の計測および接続路１０の切断を繰り返しつつ所定の同調周波数になるようコンデンサＣａの並列接続数を調整する。

このようにして同調回路の共振周波数の調整が完了された無線タグは、図１に示すように基板１に搭載されたＩＣチップ６とともに成型された樹脂容器７に収容されて蓋８によって密閉される。
かくして、本発明の一実施形態に係る無線タグおよびその製造方法によれば、コイルＬを所定の配線パターンとして印刷配線基板に形成し、複数のコンデンサＣａを印刷配線基板に形成するとともに、各コンデンサＣａを接続路１０にてそれぞれ接続しているので、共振回路の同調周波数を接続路１０の切断によって極めて容易に調整することが可能となる。このため無線タグの製造工程における歩留まりを向上させることができる。

また、本発明の一実施形態に係る無線タグおよびその製造方法における複数のコンデンサＣａは、印刷配線基板を挟み込むようにした一対の電極から構成されているので、その形状および静電容量の自由度があり、必要に応じたコンデンサの合成静電容量を得ることできる等の実用上多大なる効果を奏する。
尚、本発明の無線タグおよびその製造方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。

本発明の一実施形態に係る無線タグの概略全体構成を示す斜視図。 図１に示す印刷配線基板に設けられた回路パターンの一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る無線タグにおける要部の回路構成を示す等価回路。

符号の説明

１ 基板
２ スルーホール
３ａ，３ｂ 電路
４ 円盤電極
６ チップ
７ 樹脂容器
８ 蓋
１０ 接続路
１１ コンデンサバンク
Ｃａ コンデンサ
Ｃｉ 等価静電容量
Ｃｍ 漂遊容量
Ｌ コイル

Claims (4)

1. 印刷配線基板に所定の配線パターンとして形成されたコイルと、
   上記印刷配線基板に形成されて、所定の静電容量を有する複数のコンデンサと、
   前記印刷配線基板に形成されて、上記コンデンサをそれぞれ並列に接続する複数の接続路と、
   これら接続路によってそれぞれ並列に接続された前記複数のコンデンサと前記コイルとを並列に接続した並列共振回路と、
   この共振回路にさらに並列に接続されて、該共振回路を介して非接触にして所定の無線送受信装置との間で送受される情報の制御を司る制御部と
   を具備したことを特徴とする無線タグ。
2. 請求項１に記載の無線タグであって、前記並列共振回路は、前記複数のコンデンサをそれぞれ接続する複数の前記接続路を順次切断して並列接続された前記コンデンサの合成静電容量を調整し、所定の共振周波数に調整することを特徴とする無線タグ。
3. 前記コンデンサは、前記印刷配線基板を挟み込む一対の電極からなるものである請求項１または２に記載の無線タグ。
4. 印刷配線基板に所定の配線パターンとして形成されたコイルと、
   上記印刷配線基板に形成されて、所定の静電容量を有する複数のコンデンサと、
   前記印刷配線基板に形成されて、上記コンデンサをそれぞれ並列に接続する複数の接続路と、
   これら接続路によってそれぞれ並列に接続された前記複数のコンデンサと前記コイルとを並列に接続した並列共振回路と、
   この共振回路にさらに並列に接続されて、該共振回路を介して非接触にして所定の無線送受信装置との間で送受される情報の制御を司る制御部と
   を具備し、
   前記複数のコンデンサをそれぞれ接続する複数の前記接続路を順次切断して並列接続された前記コンデンサの合成静電容量を調整した後、前記印刷配線基板を封止する容器に収めることを特徴とする無線タグの製造方法。

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