JP2011048794A - Rfid inlet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、RFID(Radio Frequency IDentification)インレットに関し、特にTFTを使用したICを用いるRFIDインレットに関する。 The present invention relates to an RFID (Radio Frequency IDentification) inlet, and more particularly to an RFID inlet using an IC using a TFT.
従来、RFIDタグや非接触式ICカードのインレット(RFIDインレット)を構成する回路としては、例えば特許文献1にも記載されているように、半導体基板を用いて作製されたICチップが用いられてきた。しかし、近年では、アンテナ基板上にTFT(Thin Film Transistor)を使ってICを形成する方法も検討されるようになってきている。TFTを用いたICをTFT回路と呼ぶ。 Conventionally, as a circuit constituting an inlet of an RFID tag or a non-contact type IC card (RFID inlet), as described in Patent Document 1, for example, an IC chip manufactured using a semiconductor substrate has been used. It was. However, in recent years, a method of forming an IC using a TFT (Thin Film Transistor) on an antenna substrate has been studied. An IC using a TFT is called a TFT circuit.
ところで、これまで検討されているTFT回路は、基板の法線方向から見てアンテナパターンと重なる位置に配置される。しかしながら、この構成では、アンテナパターンから発される磁界がTFT回路を直撃するため、TFT回路が誤動作を起こしてしまう場合がある。 By the way, the TFT circuit studied so far is arranged at a position overlapping the antenna pattern when viewed from the normal direction of the substrate. However, in this configuration, since the magnetic field emitted from the antenna pattern directly hits the TFT circuit, the TFT circuit may malfunction.
したがって、本発明の目的は、アンテナパターンから発される磁界によるTFT回路の誤動作を抑制できるRFIDインレットを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an RFID inlet that can suppress malfunction of a TFT circuit due to a magnetic field emitted from an antenna pattern.
上記目的を達成するための本発明によるRFIDインレットは、基板と、前記基板の表面に形成された平面スパイラル状のアンテナパターンと、前記基板の表面に形成され、前記アンテナパターンに接続されたTFT回路とを備え、前記TFT回路は、回路素子を含む高集積部と、回路素子を含まず、前記高集積部内の前記回路素子を相互接続するための配線を含む低集積部とを有し、前記高集積部は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記アンテナパターンと重複しない領域に設けられることを特徴とする。 To achieve the above object, an RFID inlet according to the present invention includes a substrate, a planar spiral antenna pattern formed on the surface of the substrate, and a TFT circuit formed on the surface of the substrate and connected to the antenna pattern. The TFT circuit includes a highly integrated portion including a circuit element, and a low integrated portion not including the circuit element and including a wiring for interconnecting the circuit elements in the highly integrated portion, The highly integrated portion is provided in a region of the substrate surface that does not overlap with the antenna pattern when viewed from the normal direction of the substrate.
本発明によれば、磁界の発生源であるアンテナパターン直下(直上)の領域に高集積部を配置しないため、アンテナパターンから発される磁界によるTFT回路の誤動作を抑制できる。 According to the present invention, since the highly integrated portion is not disposed in the region immediately below (directly above) the antenna pattern that is a magnetic field generation source, it is possible to suppress malfunction of the TFT circuit due to the magnetic field generated from the antenna pattern.
上記RFIDインレットにおいて、前記低集積部は、前記基板表面のうち、少なくとも前記基板の法線方向から見て前記アンテナパターンと重複する領域に設けられることとしてもよい。これによれば、アンテナパターンの両側に位置する高集積部を接続することが可能になる。 In the RFID inlet, the low integration portion may be provided in a region of the substrate surface overlapping at least the antenna pattern when viewed from the normal direction of the substrate. According to this, it becomes possible to connect highly integrated parts located on both sides of the antenna pattern.
上記RFIDインレットにおいて、前記アンテナパターンは、前記基板の法線方向から見て中央の部分に導体パターンの配置されない空間領域を有し、前記TFT回路は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記空間領域と重複しない領域に設けられることとしてもよい。これによれば、磁界分布が最も強くなるアンテナパターンの中央空間領域において磁界の乱れが発生しなくなるため、TFT回路によるアンテナ特性の劣化を抑制できる。 In the RFID inlet, the antenna pattern has a spatial region in which a conductor pattern is not arranged in a central portion when viewed from the normal direction of the substrate, and the TFT circuit is a normal line of the substrate among the substrate surfaces. It is good also as providing in the area | region which does not overlap with the said space area | region seeing from a direction. According to this, since the disturbance of the magnetic field does not occur in the central space region of the antenna pattern having the strongest magnetic field distribution, it is possible to suppress the deterioration of the antenna characteristics due to the TFT circuit.
また、上記RFIDインレットにおいて、前記TFT回路は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記アンテナパターンの形成領域と重複する領域に設けられることとしてもよい。これによれば、磁界の乱れがより抑制され、TFT回路によるアンテナ特性の劣化をより効果的に抑制できる。 In the RFID inlet, the TFT circuit may be provided in a region of the substrate surface that overlaps with the antenna pattern formation region when viewed from the normal direction of the substrate. According to this, the disturbance of the magnetic field is further suppressed, and the deterioration of the antenna characteristics due to the TFT circuit can be more effectively suppressed.
また、上記RFIDインレットにおいて、前記TFT回路と前記アンテナパターンとは、前記基板の同一面に形成されることとしてもよい。 In the RFID inlet, the TFT circuit and the antenna pattern may be formed on the same surface of the substrate.
本発明によれば、アンテナパターンから発される磁界によるTFT回路の誤動作を抑制できる。 According to the present invention, the malfunction of the TFT circuit due to the magnetic field emitted from the antenna pattern can be suppressed.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態によるRFIDインレット10の構成を示す図である。図1(a)はRFIDインレット10の上面透視図であり、図1(b)は図1(a)のA−A’線断面図である。また、図2は、図1(b)に示した断面図の一部(TFT回路4付近)を拡大した図である。なお、図1(b)及び図2は、断面に現れる構成を分かりやすく示すために、図面縦方向に大幅に引き伸ばして描いている。また、図1(a)は断面図ではないが、分かりやすくするためにTFT回路及びアンテナパターンにハッチングを施している。後掲する各図でも同様である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an
図1(a)及び図1(b)に示すように、RFIDインレット10は、基板2と、基板2の表面に設けられたアンテナパターン3、TFT回路4、及び絶縁層5と、これらを封止する保護層6とを有している。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
基板2は、各種のプラスチックフィルム等によって構成される平板状の材料である。具体的には、基板2の材料として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、PET−G(テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体)、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリスチレン系、ABS樹脂、ポリアクリル酸エステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、アクリル系、耐水紙などの単独フィルム若しくはこれらの複合フィルムを用いることができる。基板2の厚みは規格によって決められており、具体的には1μm〜100μm程度である。また、本実施の形態では、縦幅45mmと横幅75mmの基板2を用いているが、基板2の大きさはこれに限られるものではない。
The
TFT回路4は、基板2の上面に形成される。TFT回路4は、主として基板2表面に形成されたトランジスタ、ダイオードなどの能動素子と、キャパシタ、抵抗などの受動素子と、これら素子を相互接続する配線とから構成され、これによって整流回路、メモリ、通信回路などが構成される。
The
絶縁層6は、プラズマCVD法やスパッタ法などの手段により、TFT回路4を含む基板2の上面全体を覆うように形成される。絶縁層6の具体的な材料としては、珪素、珪素の酸化物または珪素の窒化物の無機材料を含む層や、有機樹脂などの有機材料を含む層を用いることが好適である。
The
アンテナパターン3は、図1(a)に示すように平面スパイラル状の導体パターンであり、図1(b)に示すように絶縁層6の上面に形成される。アンテナパターン3の両端はそれぞれスルーホール導体3hを介してTFT回路4に接続される。
The
アンテナパターン3とTFT回路4は所謂パッシブタグを構成する。以下、アンテナパターン3とTFT回路4によって構成されるパッシブタグの動作について、簡単に説明する。
The
まず、リーダ(不図示)が、読み出し命令を含むデータによって変調した電波(変調波)を送出し、その後、無変調の電波(無変調波)を所定時間にわたって送出する。TFT回路4の整流回路は、アンテナパターン3を介してこれらの電波を受信し、整流して直流化する。通信回路は、この直流を電源として動作するものであり、まず変調波を解釈し、解釈結果に応じてメモリ内からデータを読み出す。そして、読み出したデータによって無変調波の反射波を変調する。リーダはこの反射波を受信することで、TFT回路4内のメモリに記憶されているデータを取得する。
First, a reader (not shown) transmits a radio wave (modulated wave) modulated by data including a read command, and then transmits an unmodulated radio wave (non-modulated wave) over a predetermined time. The rectifier circuit of the
保護層6は、樹脂素材によって構成される。具体的な材料としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。保護層6を形成する際には、基板2の上側と下側からフィルム状の材料を貼り付け、熱プレス成形によって、基板2、アンテナパターン3、及びTFT回路4に密着させる。これにより、保護層6による封止が完成する。保護層6の厚みは片側(基板2の一方側)のみで1μm〜100μm程度であり、したがって、RFIDインレット10全体としての厚みは3μm〜300μm程度となっている。
The
次に、アンテナパターン3とTFT回路4との位置関係について説明する。
Next, the positional relationship between the
図3(a)及び図3(c)には、アンテナパターン3との位置関係により分類される基板2表面の3つの領域、すなわち内側空間領域30、外側空間領域31、及びアンテナパターン形成領域32が示されている。
3A and 3C, three regions on the surface of the
内側空間領域30は、アンテナパターン3の最内周よりさらに内側の、導体パターンが配置されない領域である。外側空間領域31は、アンテナパターン3の最外周よりさらに外側の、導体パターンが配置されない領域である。アンテナパターン形成領域32は、基板2のおもて面2aのうち、アンテナパターン3が形成される領域である。なお、アンテナパターン形成領域32には、アンテナパターン3を形成する導体パターン間の隙間領域も含まれる。言い換えれば、アンテナパターン形成領域32は、アンテナパターン形成領域32を構成する導体パターンのうち最外周の導体パターンと最内周の導体パターンで囲まれる領域となっている。また、各領域はアンテナパターン3の縁に沿って厳密に分けられなければならないわけではなく、多少の誤差(例えばアンテナパターン3の導体幅の10%程度)は許容される。
The
TFT回路4は、基板2表面のうち、基板2の法線方向(図3(a)の奥行き方向。図3(b)の上下方向。)から見て、内側空間領域30及び外側空間領域31と重複せず、かつアンテナパターン形成領域32と重複する領域に設けることが好ましい。このようにすることで、TFT回路4によるアンテナ特性の劣化が抑制される。すなわち、平面スパイラル形状のアンテナパターン3を用いる場合、磁界分布が相対的に特に強くなるのは内側空間領域30(及びその上下の空間。以下同じ。)であることから、この内側空間領域30と基板2の法線方向から見て重複する領域を避けてTFT回路4を配置することにより、TFT回路4による磁界の乱れが相当程度抑制される。また、外側空間領域31でも、アンテナパターン形成領域32に比べれば磁界分布が強く、この外側空間領域31と基板2の法線方向から見て重複する領域を避けてTFT回路4を配置することにより、TFT回路4による磁界の乱れが相当程度抑制される。一方、アンテナパターン形成領域32では磁界分布が相対的に弱くなっているため、このアンテナパターン形成領域32と基板2の法線方向から見て重複する領域にTFT回路4を設けることで、全体としてTFT回路4による磁界の乱れが相当程度抑制されることになる。
The
しかしながら、TFT回路4の面積がアンテナパターン形成領域32の面積より大きい場合や、アンテナパターン形成領域32の面積より小さい場合であっても形状の問題によりアンテナパターン形成領域32にうまく収められない場合には、アンテナパターン形成領域32からはみ出してもよい。図1及び図3に示したTFT回路4は、このようなはみ出しのある例である。これらの図に示す例では、TFT回路4の横幅が広いため、アンテナパターン形成領域32内に収まりきらず、内側空間領域30及び外側空間領域31にはみ出してTFT回路4を配置している。なお、内側空間領域30における磁界分布は外側空間領域31における磁界分布より強いことから、はみ出す際には、できるだけ内側空間領域30より外側空間領域31にはみ出すようにすることが好ましい。
However, when the area of the
以上のように、内側空間領域30及び外側空間領域31と重複する領域を極力避けてTFT回路4を設置することによりTFT回路4による磁界の乱れが相当程度抑制されるが、一方で、アンテナパターン形成領域32と重複する領域にTFT回路4を設けることでアンテナパターン3とTFT回路4が近くなり、アンテナパターン3から発される磁界によりTFT回路4が誤動作する場合がある。本実施の形態によるRFIDインレット10は、このようなTFT回路4の誤動作を防止するための構成を有している。以下、具体的に説明する。
As described above, the disturbance of the magnetic field caused by the
図1(b)及び図2に示すように、TFT回路4は、相対的に集積度の高い高集積部4aと、相対的に集積度の低い低集積部4bとから構成されている。高集積部4aは、トランジスタ、ダイオード、キャパシタ、抵抗などの回路素子及びこれらを相互に接続する配線を含んで構成される。低集積部4bは、高集積部4a内に配置される回路素子を相互に接続する配線のみから構成される。低集積部4bには回路素子は含まれない。
As shown in FIGS. 1B and 2, the
高集積部4aは、基板2表面のうち、基板2の法線方向から見てアンテナパターン3と重複しない領域(図2中に符号Cで示した領域以外の領域)に設けられている。なお、図1(a)の例による高集積部4aは、アンテナパターン3と重複する領域を挟んで複数の部分に分割されている。これは、高集積部4aの横幅をある程度広く確保するためである。低集積部4bは、主としてこのように分割された高集積部4aの各部分を電気的に接続するために設けられるもので、基板2の法線方向から見てアンテナパターン3と重複する領域(図2中に符号Cで示した領域)に設けられ、アンテナパターン3と重複する領域を挟んで離れている高集積部4a同士を相互に接続している。
The highly
一般に、相対的に集積度の高い高集積部4aは、相対的に集積度の低い低集積部4bに比べて磁界の影響を受けやすいが、高集積部4aを上記のように基板2の法線方向から見てアンテナパターン3と重複しない領域に設けることにより、高集積部4aに加わる磁界が相対的に弱くなる。
In general, the highly
図4は、図1(a)のB−B’線断面の模式図である。同図には、アンテナパターン3のみを示している。同図に示すように、例えば図面向かって左側の2本の導体パターンのように、隣り合う導体パターンには同じ方向の電流が流れることから、これらにより生ずる磁界の向きは同一となる。したがって、これらの導体パターンの間の領域ではそれぞれが生ずる磁界が打ち消し合い、アンテナパターン形成領域32に対応する領域の中でも特に磁界分布が弱い領域となる。高集積部4aを基板2の法線方向から見てアンテナパターン3と重複しない領域に設けることは、このように磁界分布が特に弱くなっている位置に高集積部4aを設けることを意味する。したがって、高集積部4aに加わる磁界は相対的に弱くなる。
FIG. 4 is a schematic diagram of a cross section taken along line B-B ′ of FIG. In the figure, only the
以上説明したように、高集積部4aに加わる磁界が相対的に弱くなっていることにより、RFIDインレット10では、アンテナパターン3から発される磁界によるTFT回路4の誤動作が抑制されている。
As described above, since the magnetic field applied to the highly
なお、上述したRFIDインレット10の構成によれば、さらに基板2の法線方向からの圧力に強くなるという効果も奏される。すなわち、図2に示すように、基板2に法線方向からの圧力(図2において、矢印Dで示している方向からの圧力)が加わった場合、その圧力は、より基板2から遠い位置にあるアンテナパターン3に集中する。したがって、その真下にある低集積部4bにも相当の圧力がかかることになるが、基板2の法線方向から見てアンテナパターン3と重複しない領域に設けられた高集積部4aにかかる圧力は相対的に緩和される。これにより、TFT回路4へのダメージが和らげられている。なお、このような圧力がかかる場合の具体的な例としては、紙の中に抄き込まれて用いられるRFIDインレット10の例が挙げられる。紙を製造するための抄紙工程では、RFIDインレット10が抄き込まれた状態の紙をローラーで押しつぶす処理(カレンダ処理)が行われるが、本実施の形態によるRFIDインレット10の構造は、このカレンダ処理において印加される圧力に対して比較的強い構造となっている。
In addition, according to the structure of the
また、アンテナパターン3とTFT回路4とを基板2の同一面に形成していることから、これらを相互に接続するためのスルーホール導体が不要になる。したがって、RFIDインレット10では製造工程が簡略化されており、低コスト化が実現している。
Further, since the
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, and this invention can be implemented in various aspects in the range which does not deviate from the summary. Of course.
例えば、上記実施の形態ではアンテナパターン3とTFT回路4とを基板2の同じ面に形成したが、これらを異なる面に形成することとしてもよい。
For example, although the
図5は、基板2の一方表面にアンテナパターン3を形成し、他方表面にTFT回路4を形成したRFIDインレット10を示す図である。図5(a)は本変形例によるRFIDインレット10の上面透視図であり、図5(b)は図5(a)のE−E’線断面図であり、図5(c)はRFIDインレット10の下面透視図である。本変形例でも、高集積部4aは、基板2表面のうち、基板2の法線方向から見てアンテナパターン3と重複しない領域に設けられている。一方、低集積部4bは、基板2の法線方向から見てアンテナパターン3と重複する領域に設けられている。このようにすることで、アンテナパターン3から発される磁界によるTFT回路4の誤動作が抑制されている。
FIG. 5 is a view showing the
2 基板
2a おもて面
2b うら面
3 アンテナパターン
3h スルーホール導体
4 TFT回路
4a 高集積部
4b 低集積部
5 絶縁層
6 保護層
10 RFIDインレット
30 内側空間領域
31 外側空間領域
32 アンテナパターン形成領域
2 Substrate 2a Front surface
Claims (5)
前記基板の表面に形成された平面スパイラル状のアンテナパターンと、
前記基板の表面に形成され、前記アンテナパターンに接続されたTFT回路とを備え、
前記TFT回路は、回路素子を含む高集積部と、回路素子を含まず、前記高集積部内の前記回路素子を相互接続するための配線を含む低集積部とを有し、
前記高集積部は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記アンテナパターンと重複しない領域に設けられることを特徴とするRFIDインレット。 A substrate,
A planar spiral antenna pattern formed on the surface of the substrate;
A TFT circuit formed on the surface of the substrate and connected to the antenna pattern;
The TFT circuit has a highly integrated portion including circuit elements, and a low integrated portion that does not include circuit elements and includes wiring for interconnecting the circuit elements in the highly integrated portion,
The high-integration portion is provided in a region of the substrate surface that does not overlap with the antenna pattern when viewed from the normal direction of the substrate.
前記TFT回路は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記空間領域と重複しない領域に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載のRFIDインレット。 The antenna pattern has a spatial region in which a conductor pattern is not arranged in a central portion when viewed from the normal direction of the substrate,
3. The RFID inlet according to claim 1, wherein the TFT circuit is provided in a region of the substrate surface that does not overlap with the space region when viewed from the normal direction of the substrate.
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