JP2019128706A - RFID tag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、RFIDタグに関する。 The present invention relates to an RFID tag.
例えば特許文献１に記載するように、シート状であって、基板に設けられたアンテナ（導体パターン）とＩＣチップとがはんだなどによる接合を介して（直流的に）接続されているRFID(Radio-Frequency IDentification)タグが知られている。 For example, as described in Patent Document 1, an RFID (Radio) is formed in a sheet shape, and an antenna (conductor pattern) provided on a substrate and an IC chip are connected (in a direct current) via bonding with solder or the like. -Frequency IDentification) tags are known.
ところで、シート状のRFIDタグの場合、外力によってたわみ変形しやすい。そのたわみ変形により、はんだ自体が少なくとも部分的に破損する、またははんだと接合している導体が少なくとも部分的に破損することがある。そのため、RFIDタグが一度たわみ変形すると、たわみ変形が解消された後においてRFIDタグの通信特性が低下している可能性がある。例えば、通信距離が短くなっている可能性がある。 By the way, in the case of a sheet-like RFID tag, it is easily deformed by external force. The flexure deformation may at least partially damage the solder itself or at least partially damage a conductor connected to the solder. For this reason, once the RFID tag is bent and deformed, there is a possibility that the communication characteristics of the RFID tag are deteriorated after the bending deformation is eliminated. For example, the communication distance may be short.
この対処として、はんだなどによる接合に代わって、アンテナとＩＣチップとを磁界結合を介して接続することが考えられる。しかし、磁界結合し合う２つの導体の一方から発生した磁界全てが、他方での電流の誘起に使用されるわけではない。そのため、はんだなどによる接合に比べて、エネルギのロスが大きい。そのため、RFIDタグにおいて、アンテナとＩＣチップとの接続に磁界結合を用いると、例えば通信距離が短いなど、十分な通信特性を得ることができない。 As a countermeasure for this, it is conceivable to connect the antenna and the IC chip through magnetic field coupling instead of bonding by solder or the like. However, not all magnetic fields generated from one of the two magnetically coupled conductors are used to induce current on the other. Therefore, energy loss is large as compared with bonding by solder or the like. Therefore, in the RFID tag, if magnetic coupling is used to connect the antenna and the IC chip, sufficient communication characteristics can not be obtained, such as a short communication distance.
そこで、本発明は、たわみ変形しうるRFIDタグにおいて、たわみ変形前の十分な通信特性を、たわみ変形が解消した後においても維持することを課題とする。 In view of the above, it is an object of the present invention to maintain sufficient communication characteristics before bending deformation even after the bending deformation is eliminated, in the RFID tag that can be bending deformation.
上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
RFICチップ、前記RFICチップに接続された結合コイル、および前記結合コイルに接続された端子電極を含むRFICモジュールと、
放射部、前記放射部に接続されて前記結合コイルと磁界結合する結合部、および前記結合部に接続されて前記端子電極と当接する接触端子部を含むアンテナ導体を備える第１の絶縁基板と、
前記第１の絶縁基板と前記RFICモジュールを挟持することによって前記端子電極と前記接触端子部との当接状態を維持する第２の絶縁基板と、
を有する、RFIDタグが提供される。
In order to solve the above technical problems, according to one aspect of the present invention,
An RFIC chip, an RFIC module including a coupling coil connected to the RFIC chip, and a terminal electrode connected to the coupling coil;
A first insulating substrate comprising: a radiating portion; a coupling portion connected to the radiating portion and magnetically coupled to the coupling coil; and an antenna conductor including a contact terminal portion coupled to the coupling portion and in contact with the terminal electrode;
A second insulating substrate which maintains the contact state between the terminal electrode and the contact terminal portion by sandwiching the first insulating substrate and the RFIC module;
An RFID tag is provided.
本発明によれば、たわみ変形しうるRFIDタグにおいて、たわみ変形前の十分な通信特性を、たわみ変形が解消した後においても維持することができる。 According to the present invention, in an RFID tag that can be bent and deformed, sufficient communication characteristics before the bending deformation can be maintained even after the bending deformation is eliminated.
本発明の一態様のRFIDタグは、RFICチップ、前記RFICチップに接続された結合コイル、および前記結合コイルに接続された端子電極を含むRFICモジュールと、放射部、前記放射部に接続されて前記結合コイルと磁界結合する結合部、および前記結合部に接続されて前記端子電極と当接する接触端子部を含むアンテナ導体を備える第１の絶縁基板と、前記第１の絶縁基板と前記RFICモジュールを挟持することによって前記端子電極と前記接触端子部との当接状態を維持する第２の絶縁基板と、を有する。 An RFID tag of one embodiment of the present invention includes an RFIC module including an RFIC chip, a coupling coil connected to the RFIC chip, and a terminal electrode connected to the coupling coil, a radiation part, and the radiation part connected to the radiation part. A first insulating substrate including a coupling portion that magnetically couples with a coupling coil, and an antenna conductor that includes a contact terminal portion that is connected to the coupling portion and contacts the terminal electrode; and the first insulating substrate and the RFIC module. And a second insulating substrate that maintains the contact state between the terminal electrode and the contact terminal portion by being sandwiched.
この態様によれば、たわみ変形しうるRFIDタグにおいて、たわみ変形前の十分な通信特性を、たわみ変形が解消した後においても維持することができる。 According to this aspect, in the RFID tag that can be deformed flexibly, sufficient communication characteristics before the flex deformation can be maintained even after the flex deformation is resolved.
例えば、前記結合部が、ヘリカルコイル状結合部であってもよい。 For example, the coupling portion may be a helical coil coupling portion.
例えば、前記ヘリカルコイル状結合部の巻回軸と前記結合コイルの巻回軸とが同一直線上に配置されてもよい。これにより、ヘリカルコイル状結合部と結合コイルが、大きな結合度で磁界結合することができる。 For example, the winding axis of the helical coil-shaped coupling portion and the winding axis of the coupling coil may be arranged on the same straight line. Thus, the helical coiled coupling portion and the coupling coil can be magnetically coupled with a large degree of coupling.
例えば、前記端子電極が前記結合コイルにおける電気長の中間点に接続され、前記接触端子部が前記ヘリカルコイル状結合部における電気長の中間点に接続されてもよい。これにより、結合コイルからヘリカルコイル状結合部にまたはその逆に大きな電流が流れることができる。 For example, the terminal electrode may be connected to the middle point of the electrical length in the coupling coil, and the contact terminal portion may be connected to the middle point of the electrical length in the helical coil-shaped coupling portion. Thereby, a large current can flow from the coupling coil to the helical coil-like joint or vice versa.
例えば、前記結合コイルにおいて第１の絶縁基板側のループと前記ヘリカルコイル状結合部においてRFICモジュール側のループとが対向して容量結合してもよい。これにより、結合コイルからヘリカルコイル状結合部にまたはその逆に大きな電流が流れることができる。 For example, the loop on the first insulating substrate side in the coupling coil and the loop on the RFIC module side in the helical coiled coupling portion may be capacitively coupled to each other. Thereby, a large current can flow from the coupling coil to the helical coil-like joint or vice versa.
例えば、記結合部が、ループ状結合部であってもよい。 For example, the joint may be a loop joint.
例えば、前記RFICモジュールと前記第１の絶縁基板の対向方向視で、前記端子電極が前記RFICモジュールの中心に位置してもよい。これにより、どのような向きにRFICモジュールが第１の絶縁基板に対して配置されても、端子電極が接触端子部に当接することができる。 For example, the terminal electrode may be located at the center of the RFIC module as viewed in the opposing direction of the RFIC module and the first insulating substrate. Thereby, the terminal electrode can be in contact with the contact terminal portion regardless of the orientation of the RFIC module with respect to the first insulating substrate.
例えば、前記放射部が、ミアンダ状であってもよい。これにより、RFIDタグを小型化することができる。 For example, the radiation portion may be meandered. Thereby, the RFID tag can be miniaturized.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の一実施の形態に係るRFID(Radio-Frequency IDentification)タグを示す斜視図である。また、図２は、RFIDタグの断面図である。さらに、図３は、RFIDタグの分解斜視図である。そして、図４は、RFIDタグの等価回路図である。なお、図中に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標系は、発明の理解を容易にするためのものであって、発明を限定するものではない。 FIG. 1 is a perspective view showing an RFID (Radio-Frequency IDentification) tag according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the RFID tag. Furthermore, FIG. 3 is an exploded perspective view of the RFID tag. And, FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the RFID tag. Note that the XYZ coordinate system shown in the drawings is for the purpose of facilitating the understanding of the invention, and does not limit the invention.
図１に示すように、本実施の形態の場合、RFIDタグ１０は、例えばＵＨＦ帯の通信周波数で無線通信可能な無線通信デバイスであって、矩形シート状である。
As shown in FIG. 1, in the case of the present embodiment, the
図２および図３に示すように、RFIDタグ１０は、RFIC（Radio-Frequency Integrated Circuit）モジュール１２と、RFICモジュール１２をその厚さ方向（Ｚ軸方向）に挟んだ状態で重なり合う第１の絶縁基板１４と第２の絶縁基板１６とを有する。なお、本実施の形態の場合、第１の絶縁基板１４と第２の絶縁基板１６は、絶縁材料から作製されたスペーサシート１８を介して重なり合う。そのスペーサシート１８には、RFICモジュール１２を収容可能な貫通穴状の収容部１８ａが形成されている。このRFICモジュール１２の端子電極２４と接触端子部６０ｃを圧接する応力がかかるように、第１の絶縁基板１４とスペーサシート１８と第２の絶縁基板１６は厚さ方向に圧力をかけて加圧接着してRFIDタグ１０を形成している。このスペーサシート１８の収容部１８ａにRFICモジュール１２が収容されることにより、RFIDタグ１０は、凹凸がない矩形シート状の形状を備えることができる。例えば衣類や布団など洗濯される商品にRFIDタグをつけると、タグ表面の凸凹によりタグが衣類と擦れることや凸部が衣類に引っ掛かることで、RFIDタグが折れ曲がるなどの破壊が起きているが、凸凹のない矩形シート構造にすることで衣類との摩擦が小さくなり、洗濯時のタグ破壊が低減される。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
図３に示すように、RFICモジュール１２は、本実施の形態の場合、厚さ方向視（Ｚ軸方向視で）正方形の構造体である。また、図４に示すように、RFICモジュール１２は、RFICチップ２０と、RFICチップ２０に接続された結合コイル２２と、結合コイル２２に接続された端子電極２４とを含んでいる。このRFICモジュール１２の詳細について説明する。
As shown in FIG. 3, in the case of the present embodiment, the
図５は、RFICモジュール１２の分解斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view of the
図５に示すように、本実施の形態の場合、RFICモジュール１２は、RFICチップ２０が実装される多層基板２６を備える。
As shown in FIG. 5, in the case of the present embodiment, the
RFICチップ２０は、ＩＣチップであって、後述するアンテナ導体の放射部を介して、外部の通信装置（例えば、RFIDタグ１０のリーダ／ライタ装置）と通信するように構成されている。また、RFICチップ２０は、詳細は後述するが、結合コイル２２の一端に接続される第１の入出力端子２０ａと、結合コイル２２の他端に接続される第２の入出力端子２０ｂとを備える。
The
多層基板２６は、絶縁材料から作製された複数のシート基材２８Ａ〜２８Ｃを重ねることによって構成されている。複数のシート基材２８Ａ〜２８Ｃそれぞれには、導体パターン３０Ａ〜３０Ｃが形成されている。複数の導体パターン３０Ａ〜３０Ｃは、例えば銅などの導電材料をスクリーン印刷することによって作製され、不完全なループ状すなわち略Ｃ字状に形成されている。
The
本実施の形態の場合、図５に示す複数の導体パターン３０Ａ〜３０Ｃは、RFICモジュール１２の結合コイル２２を構成する。
In the case of the present embodiment, the plurality of
具体的には、RFICチップ２０が実装されるシート基材２８Ａの主面２８Ａａ上の導体パターン３０Ａは、RFICチップ２０の第１の入出力端子２０ａに対して導電性接着剤などを介して接続されるランド状の一端３０Ａａを備える。その導体パターン３０Ａの他端３０Ａｂは、シート基材２８Ａを貫通するビアホール導体などの層間接続導体３２を介して、シート基材２８Ｂの主面２８Ｂａ上の導体パターン３０Ｂの一端３０Ｂａに接続している。その導体パターン３０Ｂの他端３０Ｂｂは、シート基材２８Ｂを貫通する層間接続導体３４を介して、シート基材２８Ｃの主面２８Ｃａ上の導体パターン３０Ｃの一端３０Ｃａに接続している。そして、その導体パターン３０Ｃの他端３０Ｃｂは、シート基材２８Ｂの層間接続導体３６、ランド（ランドパターン）３８、およびシート基材２８Ａの層間接続導体４０を介して、シート基材２８Ａのランド４２に接続する。そのランド４２は、RFICチップ２０の第２の入出力端子２０ｂに接続する。このような導体パターン３０Ａ〜３０Ｃにより、ヘリカルコイル状の結合コイル２２が多層基板２６に形成される。
Specifically, the
なお、本実施の形態の場合、図２に示すように、多層基板２６（すなわちシート基材２８Ａ）に実装されているRFICチップ２０は、多層基板２６上に形成されたエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂から作製された硬質な樹脂ブロック体４４内に埋設され、それにより保護されている。また、この樹脂ブロック体４４により、RFICモジュール１２は、撓み変形に対して高い剛性を備える（第１および第２の絶縁基板１４、１６に比べて）。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
RFICモジュール１２の端子電極２４は、本実施の形態の場合、図３に示すように、端子電極２４は、第１の絶縁基板１４に対向するRFICモジュール１２の表面に設けられている。すなわち、図５に示すように、端子電極２４は、多層基板２６におけるシート基材２８Ｃの裏面２８Ｃｂ（導体パターン３０Ｃが形成されている主面２８Ｃａとは反対側の面）に設けられている。また、端子電極２４は、結合コイル２２に接続されている。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
本実施の形態の場合、図４に示すように、端子電極２４は、結合コイル２２における電気長の略中間点ＣＰ１に接続されている。具体的には、図５に示すように、端子電極２４は、RFICモジュール１２と第１の絶縁基板１４の対向方向視（Ｚ軸方向視）で、シート基材２８Ｃの裏面２８Ｃｂの中心に位置する。それにより、図３に示すように、どのような向きでRFICモジュール１２を第１の絶縁基板１４上に載置しても（本実施の形態の場合にはどのような向きでスペーサシート１８の収容部１８ａに収容しても）、RFICモジュール１２の端子電極２４は、第１の絶縁基板１４上の所定の部分、すなわち後述するアンテナ導体の接触端子部に当接することができる。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
また、RFICモジュール１２の端子電極２４は、シート基材２８Ｃの主面２０Ｃａ上のランド４６に、層間接続導体４８を介して接続されている。そのランド４６は、シート基材２８Ｂを貫通する層間接続導体５０を介して、シート基材２８Ｂの主面２８Ｂａ上のランド５２に接続されている。そして、そのランド５２は、接続パターン５４を介して、結合コイル２２における電気長の中間点ＣＰ１である導体パターン３０Ｂの部分に接続している。なお、端子電極２４が結合コイル２２における電気長の中間点ＣＰ１に接続している理由については後述する。
Further, the
RFIDタグ１０のアンテナは、第１の絶縁基板１４に設けられている。
The antenna of the
図３に示すように、本実施の形態の場合、第１の絶縁基板１４は、絶縁材料から作製されて可撓性を備えるFPC(Flexible Printed Circuit)基板であって、主面１４ａと裏面１４ｂとを備える。また、第１の絶縁基板１４は、RFIDタグ１０のアンテナとして機能するアンテナ導体６０を備える。
As shown in FIG. 3, in the case of the present embodiment, the first insulating
本実施の形態の場合、アンテナ導体６０は、銅などの導電材料から作製された導体パターンであって、第１の絶縁基板１４の主面１４ａと裏面１４ｂとに形成されている。
In the case of the present embodiment, the
具体的には、第１の絶縁基板１４の主面１４ａには第１のアンテナパターン６２Ａが形成され、裏面１４ｂには第２のアンテナパターン６２Ｂが形成されている。第１のアンテナパターン６２Ａと第２のアンテナパターン６２Ｂは、第１の絶縁基板１４を貫通する層間接続導体６４によって接続されている。なお、本実施の形態の場合、第１の絶縁基板１４の裏面１４ｂ上の第２のアンテナパターン６２Ｂを覆って保護するための保護シート６６が、裏面１４ｂ上に設けられている。
Specifically, the
図４に示すように、アンテナ導体６０は、電波を受信するまたは送信する放射部６０ａと、放射部６０ａに接続されてRFICモジュール１２の結合コイル２２と磁界結合する結合部６０ｂと、結合部６０ｂに接続されてRFICモジュール１２の端子電極２４と接続する接触端子部６０ｃとを含んでいる。
As shown in FIG. 4, the
具体的には、本実施の形態の場合、RFIDタグ１０の電流経路を示す図６に示すように、アンテナ導体６０の放射部６０ａは、第１のアンテナパターン６２ＡにおけるRFIDタグ１０の長手方向（Ｙ軸方向）一端側のミアンダ状部分６２Ａａで構成されるとともに、第２のアンテナパターン６２Ｂにおける他端側のミアンダ状部分６２Ｂａで構成される。その結果、放射部６０ａが所定の通信周波数の無線通信に最適な長さを備えつつ、RFIDタグ１０の長手方向サイズを小さくすることができる。なお、放射部６０ａは、ミアンダ状に限定されず、例えば直線状であってもよい。
Specifically, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 6 showing the current path of the
アンテナ導体６０の結合部６０ｂは、本実施の形態の場合、第１のアンテナパターン６２ＡにおけるRFIDタグ１０の長手方向（Ｙ軸方向）他端側の渦巻き状部分６２Ａｂと第２のアンテナパターン６２Ｂにおける一端側の渦巻き状部分６２Ｂｂとから構成されている。本実施の形態の場合、渦巻き状部分６２Ａｂ、６２Ｂｂそれぞれは、（１＋１／４）巻の二次元スパイラル状である。
In the present embodiment, the
また、図３に示すように第１のアンテナパターン６２Ａが第１の絶縁基板１４の主面１４ａ上に設けられ、第２のアンテナパターン６２Ｂが裏面１４ｂ上に設けられているために、図６に示すように、第１のアンテナパターン６２Ａの渦巻き状部分６２Ａｂと第２のアンテナパターン６２Ｂの渦巻き状部分６２Ｂｂとが重なる。これらは、それぞれの巻回軸が同一直線ＣＡ上に位置するように重なる。それにより、２つの渦巻き状部分６２Ａｂ、６２Ｂｂが、ヘリカルコイル状結合部６０ｂを構成する。
Further, as shown in FIG. 3, the
本実施の形態の場合、図４に示すように、RFICモジュール１２の結合コイル２２の巻回軸と、アンテナ導体６０のヘリカルコイル状結合部６０ｂの巻回軸は、同一直線ＣＡ上に配置されている。これを可能にするために、アンテナ導体６０（すなわち第１の絶縁基板１４）に対してRFICモジュール１２が位置決めされる。本実施の形態の場合、スペーサシート１８の収容部１８ａにRFICモジュール１２を収容することによって該RFICモジュール１２が位置決めされる。結合コイル２２の巻回軸とヘリカルコイル状結合部６０ｂの巻回軸とが同一直線上に配置されることにより、そうでない場合に比べて、これらはより大きい結合度で磁界結合することができる。これにより、結合コイル２２またはヘリカルコイル状結合部６０ｂの一方から発生した磁界のより多くが、他方での電流の誘起に使用される（すなわち、多くのエネルギが行き来することができる）。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the winding axis of the
また、本実施の形態の場合、RFIDタグ１０の部分拡大断面図である図７に示すように、RFICモジュール１２の結合コイル２２において第１の絶縁基板１４側のループと、アンテナ導体６０においてRFICモジュール１２側のループが、RFICモジュール１２と第１の絶縁基板１４の対向方向（Ｚ軸方向）に対向している。
Further, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 7 which is a partially enlarged sectional view of the
具体的には、本実施の形態の場合、結合コイル２２を構成して第１の絶縁基板１４側に位置する導体パターン３０Ｃと第１の絶縁基板１４の主面１４ａ上に形成された第１のアンテナパターン６２Ａの渦巻き状部分６２Ａｂとが対向し合う。対向し合うことにより、これらは容量結合する。それにより、結合コイル２２とアンテナ導体６０のヘリカルコイル状結合部６０ｂが、磁界結合するとともに容量結合することができる。その結果、磁界結合のみに比べて、多くのエネルギが結合コイル２２とヘリカルコイル状結合部６０ｂとの間を行き来することができる。なお、行き来するエネルギをさらに増加させるために、結合コイル２２と対向するアンテナ導体６０のヘリカルコイル状結合部６０ｂにおける導体パターンのパターン幅を、結合コイル２２のパターン幅に比べて広くしてもよい。
Specifically, in the case of the present embodiment, the first formed on the
磁界結合し合うRFICモジュール１２の結合コイル２２とアンテナ導体６０のヘリカルコイル状結合部６０ｂは、磁界結合するだけでなく（本実施の形態の場合には加えて容量結合）、直流的に接続されている。
The
そのために、アンテナ導体６０は、図３および図６に示すように、RFICモジュール１２の端子電極２４と接続する接触端子部６０ｃを備える。本実施の形態の場合、接触端子部６０ｃは、第１のアンテナパターン６２Ａの渦巻き状部分６２Ａｂ内に含まれ、第１のアンテナパターン６２Ａの端である。
For that purpose, the
なお、アンテナ導体６０の接触端子部６０ｃは、図４に示すように、ヘリカルコイル状結合部６０ｂにおける電気長の略中間点ＣＰ２に接続されている。また、上述したように、接触端子部６０ｃと接続するRFICモジュール１２の端子電極２４は、結合コイル２２における電気長の略中間点ＣＰ１に接続されている。すなわち、結合コイル２２とヘリカルコイル状結合部６０ｂは、互いに電流が最大になるポイントである中間点ＣＰ１、ＣＰ２で互いに接続されている。それにより、結合コイル２２からヘリカルコイル状結合部６０ｂにまたはその逆に大きな電流が流れることができる。その結果、これらの間を大きなエネルギが行き来することができる。
In addition, as shown in FIG. 4, the
このように、結合コイル２２とヘリカルコイル状結合部６０ｂは、磁界結合するとともに、電流を直接的にやりとりすることができる。このような結合コイル２２とヘリカルコイル状結合部６０ｂにより、RFIDタグ１０は、下記のように動作する。
As described above, the
図４を参照しながら説明すると、外部の装置（例えばRFIDタグ１０のリーダ／ライタ装置）からの電波をアンテナ導体６０の放射部６０ａが受信すると、アンテナ導体６０に電流が発生（誘起）する。その電流がヘリカルコイル状結合部６０ｂを流れると、そのヘリカルコイル状結合部６０ｂによって磁界が発生する。また、ヘリカルコイル状結合部６０ｂを流れる電流が、接触端子部６０ｃと端子電極２４を介してRFICモジュール１２の結合コイル２２に流れる。なお、本実施の形態の場合には、上述したように、ヘリカルコイル状結合部６０ｂと結合コイル２２との容量結合によっても電流が流れる。
Referring to FIG. 4, when the radiating
アンテナ導体６０のヘリカルコイル状結合部６０ｂによって発生した磁界により、RFICモジュール１２の結合コイル２２に電流が発生（誘起）する。その発生した電流と接触端子部６０ｃと端子電極２４を介して結合コイル２２に流入した電流とがRFICチップ２０に供給され、RFICチップ２０が駆動する。
The magnetic field generated by the helical
駆動したRFICチップ２０は、その内部の記憶部（メモリ）に記憶されている情報に対応する信号（電流）を結合コイル２２に供給する。その電流の供給を受けた結合コイル２２は、磁界を発生する。また、結合コイル２２を流れる電流が、端子電極２４と接触端子部６０ｃを介してアンテナ導体６０に流れる。
The driven
RFICモジュール１２の結合コイル２２によって発生した磁界により、ヘリカルコイル状結合部６０ｂに電流が発生（誘起）する。その発生した電流と端子電極２４と接触端子部６０ｃを介してヘリカルコイル状結合部６０ｂに流入した電流とが、アンテナ導体６０の放射部６０ａに供給され、その放射部６０ａから電波が放射される。
The magnetic field generated by the
上述したように、RFICチップ２０からの電流は、結合コイル２２とヘリカルコイル状結合部６０ｂとの間の磁界結合（本実施の形態の場合には、それに加えて容量結合）と、端子電極２４と接触端子部６０ｃとの間の接続とにより、アンテナ導体６０の放射部６０ａに供給される。したがって、磁界結合のみである場合に比べて、より多くの電流が放射部６０ａに供給され、より強い強度の電波を放射部６０ａが放射する。その結果、磁界結合のみである場合に比べて、RFIDタグ１０は、通信距離が長くなり、十分な通信特性を得ることができる。
As described above, the current from the
RFICモジュール１２の端子電極２４とアンテナ導体６０の接触端子部６０ｃは、直流的には接続されるが、はんだなどを介して互いに機械的に接合されておらず、互いに離間可能に当接している状態である。これは、RFIDタグ１０が、取り扱い中に、外力を受けてたわみ変形する可能性があるからである。
The
図８は、外力を受けてたわみ変形している状態のRFIDタグの部分拡大断面図である。 FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of the RFID tag in a state where it is deformed by receiving an external force.
図８に示すように、RFIDタグ１０が外力を受けてたわみ変形すると、RFICモジュール１２の端子電極２４とアンテナ導体６０の接触端子部６０ｃは、接合されていないために、互いに離間することができる。また、外力がなくなりたわみ変形が解消されると、RFICモジュール１２をその厚さ方向（Ｚ軸方向）に挟んだ状態で重なり合う第１の絶縁基板１４と第２の絶縁基板１６、及びスペーサシート１８の収容部１８ａにより、RFICモジュール１２には端子電極２４と接触端子部６０ｃを圧接する応力がかかっているので、外力を受ける前の状態、すなわち端子電極２４と接触端子部６０ｃは当接状態に戻ることができる。言い換えると、外力を受ける前も、外力がなくなった後も、当接状態を維持することができる。そのため、たわみ変形前とたわみ変形が解消された後において、端子電極２４と接触端子部６０ｃとの間の抵抗などの電気的特性は変わらない。その結果として、たわみ変形前とたわみ変形が解消された後において、RFIDタグ１０の通信特性は変わらない。なお、RFICモジュール１２の端子電極２４はRFICモジュール１２の下面の中央部に配置されていると、RFIDタグ１０に曲げ応力がかかった場合、RFICモジュール１２はアンテナ導体６０の部分より剛性が高いので、端子電極２４と接触端子部６０ｃ間にはたわみ応力がかかり難く端子電極２４と接触端子部６０ｃ間の接続を分離させる応力が働きにくく、たわみ変形が解消時に当接状態に戻るだけでなく、たわみ変形中も当接状態が維持されやすくなる。
As shown in FIG. 8, when the
また、端子電極と接触端子部とが微量のはんだで接合されている場合、RＦIDタグが外力を受けてたわみ変形すると、端子電極と接触端子部との間のはんだが少なくとも部分的に破断する。はんだが破断することで機械的に破損すると、外力がなくなりたわみ変形が解消されても、端子電極と接触端子部との間の接続は、外力を受ける前の状態のように端子電極が接触端子部と機械的な接合を維持することはできない。しかし、RFICモジュール１２には端子電極２４と接触端子部６０ｃを圧接する応力がかかっているので、たわみ変形前とたわみ変形が解消された後において、端子電極と接触端子部との間の電気的特性が電気的な接合から当接状態になることで、結果として、たわみ変形前とたわみ変形が解消された後とでは、RFIDタグの通信特性に変化はなく、RFIDタグ１０の通信特性は変わらない。
Further, in the case where the terminal electrode and the contact terminal portion are joined by a small amount of solder, when the RFID tag receives an external force and is bent and deformed, the solder between the terminal electrode and the contact terminal portion is at least partially broken. If the solder is mechanically broken by breaking it, even if the external force disappears and the flexural deformation is eliminated, the connection between the terminal electrode and the contact terminal portion is the same as the state before the external force is received. It is not possible to maintain mechanical connection with parts. However, since the
RFIDタグ１０が外力を受けてたわみ変形し、それにより、図８に示すように、RFICモジュール１２の端子電極２４とアンテナ導体６０の接触端子部６０ｃは互いに離間すると、RFIDタグ１０の通信特性が変化する。
When the
例えば、図９は、たわみ変形によるRFIDタグの通信特性の変化を示している。具体的には、RFIDタグ１０の通信距離の変化を示している。なお、横軸は周波数を示し、縦軸は通信距離を示している。
For example, FIG. 9 shows a change in communication characteristics of the RFID tag due to the bending deformation. Specifically, the change in the communication distance of the
図９に示すように、RFICチップ２０とアンテナ導体６０とが、結合コイル２２とヘリカルコイル状結合部６０ｂとの磁界結合を介して接続されているために、使用可能な（実用可能な最低限の通信距離ＣＤｐ以上の通信距離を確保できる）周波数の帯域が広い。例えば、周波数ｆ１、ｆ２それぞれに、通信距離のピークが存在する。
As shown in FIG. 9, since the
図９において、実線は、RFIDタグ１０がたわみ変形していない、すなわち図７に示すようにRFICモジュール１２の端子電極２４とアンテナ導体６０の接触端子部６０ｃとが当接している状態のときの周波数と通信距離との関係を示している。破線は、RFIDタグ１０がたわみ変形状態で維持されている、すなわち図８に示すように端子電極２４と接触端子部６０ｃとが離れている状態のときの周波数と通信距離との関係を示している。
In FIG. 9, the solid line indicates that the
図９に示すように、RFIDタグ１０がたわみ変形していない場合（実線の場合）の方が、RFIDタグ１０がたわみ変形状態で維持されている場合（破線の場合）に比べて、通信距離が長い。端子電極２４と接触端子部６０ｃとを介してRFICチップ２０からアンテナ導体６０の放射部６０ａに電力が供給されるために、通信距離が長い。
As shown in FIG. 9, the communication distance when the
図９の破線に示すようにRFIDタグ１０がたわみ変形状態で維持されても、通信距離が実用可能な最低限の通信距離ＣＤｐを越えている場合、これは、RFIDタグ１０を曲面に貼り付けて使用することが可能であることを意味する。すなわち、RFIDタグ１０は、平面のみならず曲面に貼り付けても使用可能であるので、汎用性が高いことを意味する。
As shown by the broken line in FIG. 9, even if the
図７に示すように、RFIDタグ１０がたわみ変形していないときにRFICモジュール１２の端子電極２４とアンテナ導体６０の接触端子部６０ｃとの当接を維持するために、第２の絶縁基板１６がRFIDタグ１０に設けられている。
As shown in FIG. 7, the second insulating
本実施の形態の場合、図２に示すように、第２の絶縁基板１６は、第１の絶縁基板１４と同様に絶縁材料から作製されて可撓性を備えるFPC基板であって、スペーサシート１８を介して第１の絶縁基板１４に重なる。第２の絶縁基板１６が絶縁材料から作製されることにより、RFICチップ２０と結合コイル２２との間の隙間を通過する磁束は外に拡がることができる。もし第２の絶縁基板が導体材料から作製されている場合、磁束の一部が導体材料での渦電流の発生に消費され、結合コイル２２とアンテナ導体６０のヘリカルコイル状結合部５０ｂとの磁界結合の結合度が小さくなる。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the second insulating
このような第２の絶縁基板１６が、第１の絶縁基板１４に重なり、それらの間にRFICモジュール１２を挟持することにより、RFICモジュール１２の端子電極２４と第１の絶縁基板１４上のアンテナ導体６０における接触端子部６０ｃとの当接状態が維持される。また、第１の絶縁基板１４と第２の絶縁基板１６とに挟持されることにより、RFICモジュール１２が保護される。
Such a second insulating
このような構成のRFIDタグ１０は、例えば、以下のように作製される。
The
例えば、FPC基板（後工程で切断されて複数の第１の絶縁基板１４に加工される基板）に複数のアンテナ導体６０をスクリーン印刷する。スクリーン印刷された複数のアンテナ導体６０それぞれに対して、RFICモジュール１２を接着力が弱い銀ペーストや微量のはんだなどで仮固定する。そのFPC基板に対して、RFICモジュール１２を収容する複数の貫通穴が形成されたFPC基板（後工程で切断されて複数のスペーサシート１８に加工される基板）を加圧、貼り合わせる。RFICモジュール１２を収容した複数の貫通穴を覆うFPC基板（後工程で切断されて複数の第２の絶縁基板１６に加工される基板）を加圧、貼り合わせ、複数のRFIDタグ１０の集合体である集合シートを作製する。この集合シートを複数に切断することにより、複数のRFIDタグ１０が作製される。
For example, a plurality of
なお、複数のRFIDタグ１０の集合体である集合シートは、ロール状に巻回して取り扱うこと、例えば保管や搬送などが可能である。なぜなら、上述したようにまた図８に示すように、集合シート上のRFIDタグ１０それぞれが、ロール状に巻回されてたわみ変形しても、上述したようにたわみ変形前とたわみ変形が解消された後において通信特性が変化しないからである。すなわち、たわみ変形が解消された後において、RFIDタグ１０それぞれが設計どおりに十分な通信特性を発揮できることが確保されているからである。
A collective sheet, which is an assembly of a plurality of RFID tags 10, can be rolled and handled in a roll, for example, storage, conveyance, and the like. This is because, as described above and as shown in FIG. 8, even if each of the RFID tags 10 on the collective sheet is wound in a roll and flexed, as before, the flexing deformation is eliminated before the flexing deformation. Communication characteristics do not change. That is, it is ensured that each
このような上述の本実施の形態によれば、たわみ変形しうるRFIDタグにおいて、たわみ変形前の十分な通信特性を、たわみ変形が解消した後においても維持することができる。 According to the above-described embodiment, sufficient communication characteristics before the deformation can be maintained even after the deformation is resolved in the RFID tag that can be deformed.
以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。 While the present invention has been described with reference to the above-described embodiment, the embodiment of the present invention is not limited to this.
例えば、図４に示すように、RFICモジュール１２の結合コイル２２の巻回軸とアンテナ導体６０のヘリカルコイル状結合の巻回軸は、同一直線ＣＡ上に配置されているが、本発明の実施の形態はこれに限らない。互いの巻回軸が、同一直線上になくてもよく、また９０度を除く角度で交差してもよい。
For example, as shown in FIG. 4, the winding axis of the
例えば、上述の実施の形態の場合、図３に示すように、RFICモジュール１２を挟持する第１の絶縁基板１４と第２の絶縁基板１６は、スペーサシート１８を介して重なり合う。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。
For example, in the case of the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, the first insulating
例えば、図１０は、別の実施の形態に係るRFIDタグの断面図である。なお、図中において、上述の実施の形態における構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号が付されている。 For example, FIG. 10 is a cross-sectional view of an RFID tag according to another embodiment. In the drawings, components substantially the same as the components in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
図１０に示すように、別の実施の形態に係るRFIDタグ１１０は、図２に示す上述の実施の形態のRFIDタグ１０と異なり、スペーサシート１８を備えていない。その代わりに、RFIDタグ１１０においては、第２の絶縁基板１１６は、直接的に第１の絶縁基板１４に重ねられる。例えば、接着剤を用いて、第２の絶縁基板１１６は、第１の絶縁基板１４と第２の絶縁基板１６との間にRFICモジュール１２を介在した状態で、第１の絶縁基板１４に貼り付けられる。代わりとして、熱可塑性樹脂材料から作製された第２の絶縁基板１１６を、RFICモジュール１２が載置された状態の第１の絶縁基板１４に重ね、その後加熱することにより、第１の絶縁基板１４に貼り合わせてもよい。すなわち、第１の絶縁基板と第２の絶縁基板との間にRFICモジュールを挟持し続けることができるのであれば、第２の絶縁基板の材料や形状は問わない。
As shown in FIG. 10, the
また、上述の実施の形態の場合、図３に示すように、アンテナ導体６０は、第１の絶縁基板１４の主面１４ａに設けられた第１のアンテナパターン６２Ａと、裏面１４ｂに設けられた第２のアンテナパターン６２Ｂとから構成されている。また、図４に示すように、アンテナ導体６０の結合部６０ｂは、ヘリカルコイル状である。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。
In the case of the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, the
例えば、図１１は、さらに別の実施の形態に係るRFIDタグにおけるアンテナ導体を示している。 For example, FIG. 11 shows an antenna conductor in an RFID tag according to still another embodiment.
図１１に示す別の実施の形態に係るRFIDタグ２１０のアンテナ導体２６０は、第１の絶縁基板２１４の主面２１４ａのみに設けられている。また、アンテナ導体２６０の結合部２６０ｂは、ループ状結合部である。そのループ状結合部２６０ｂに、RFICモジュールの端子電極と当接する接触端子部２６０ｃが接続している。なお、アンテナ導体２６０が第１の絶縁基板２１４の主面２１４ａのみに設けられているために、ループ状結合部２６０ｂにおいて導体の交差部（破線で囲む部分）が生じる。そのために、交差部において導体が立体交差するためのジャンパー線２６０ｄが設けられている。また、第１の絶縁基板２１４の主面２１４ａのみにアンテナ導体２６０が設けられているために、すなわち裏面にアンテナ導体が存在しないために、図３に示す上述の実施の形態における保護シート６６のようにアンテナ導体を保護するための保護シートを設ける必要がない。
The
さらに、上述の実施の形態の場合、図４に示すように、RFICモジュール１２の結合コイル２２とアンテナ導体６０の結合部６０ｂは、互いに一点（上述の実施の形態の場合には、電気長の中間点ＣＰ１、ＣＰ２）で接続されている。しかしながら、複数点で接続することも可能である。
Furthermore, in the case of the above-described embodiment, as shown in FIG. 4, the coupling portion 22b of the
図１２は、異なる実施の形態に係るRFIDタグにおける部分的分解斜視図である。 FIG. 12 is a partially exploded perspective view of an RFID tag according to a different embodiment.
図１２に示すように、RFIDタグ３１０におけるRFICモジュール３１２は、２つの端子電極３２４を備える。２つの端子電極３２４それぞれは、結合コイル３２２を構成する導体パターン３３０Ｃ上の異なる点に、層間接続導体を介して接続されている。また、端子電極３２４それぞれは、アンテナ導体３６０の結合部３６０ｂを構成するアンテナパターンの部分における異なる点（接触端子部）３６０ｃに当接する。これにより、RFICモジュール３１２の結合コイル３２２から第１の絶縁基板３１４のアンテナ導体３６０の結合部３６０ｂにまたはその逆に多くの電流が流れやすくなる。ただし、電流ループが発生しないように、結合コイルの形状、アンテナ導体の結合部の形状、結合コイル上の複数の接続点の位置、アンテナ導体の結合部上の複数の接続点の位置などを決定する必要がある。
As shown in FIG. 12, the
すなわち、広義には、本発明の実施の形態に係るRFIDタグは、RFICチップ、前記RFICチップに接続された結合コイル、および前記結合コイルに接続された端子電極を含むRFICモジュールと、放射部、前記放射部に接続されて前記結合コイルと磁界結合する結合部、および前記結合部に接続されて前記端子電極と当接する接触端子部を含むアンテナ導体を備える第１の絶縁基板と、前記第１の絶縁基板と前記RFICモジュールを挟持することによって前記端子電極と前記接触端子部との当接状態を維持する第２の絶縁基板と、を有するものである。 That is, in a broad sense, the RFID tag according to the embodiment of the present invention includes an RFIC chip, a coupling coil connected to the RFIC chip, an RFIC module including a terminal electrode connected to the coupling coil, and a radiation unit. A first insulating substrate including an antenna conductor including a coupling portion connected to the radiation portion and magnetically coupled to the coupling coil, and a contact terminal portion connected to the coupling portion to abut the terminal electrode; And the second insulating substrate for maintaining the contact state between the terminal electrode and the contact terminal portion by sandwiching the insulating substrate and the RFIC module.
以上、本発明に係る複数の実施の形態を説明してきたが、ある実施の形態に対して別の少なくとも１つの実施の形態を全体としてまたは部分的に組み合わせて本発明に係るさらなる実施の形態とすることが可能であることは、当業者にとって明らかである。 While several embodiments according to the present invention have been described above, further embodiments according to the present invention may be combined with at least one other embodiment as a whole or in part with one embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that this is possible.
本発明は、たわみ変形しうるRFIDタグに適用可能である。 The present invention is applicable to an RFID tag that can be flexibly deformed.
１０ RFIDタグ
１２ RFICモジュール
１４ 第１の絶縁基板
１６ 第２の絶縁基板
２０ RFICチップ
２２ 結合コイル
２４ 端子電極
６０ アンテナ導体
６０ａ 放射部
６０ｂ 結合部
６０ｃ 接触端子部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
放射部、前記放射部に接続されて前記結合コイルと磁界結合する結合部、および前記結合部に接続されて前記端子電極と当接する接触端子部を含むアンテナ導体を備える第１の絶縁基板と、
前記第１の絶縁基板と前記RFICモジュールを挟持することによって前記端子電極と前記接触端子部との当接状態を維持する第２の絶縁基板と、
を有する、RFIDタグ。 An RFIC chip, an RFIC module including a coupling coil connected to the RFIC chip, and a terminal electrode connected to the coupling coil;
A first insulating substrate comprising: a radiating portion; a coupling portion connected to the radiating portion and magnetically coupled to the coupling coil; and an antenna conductor including a contact terminal portion coupled to the coupling portion and in contact with the terminal electrode;
A second insulating substrate which maintains the contact state between the terminal electrode and the contact terminal portion by sandwiching the first insulating substrate and the RFIC module;
Have an RFID tag.
前記接触端子部が、前記ヘリカルコイル状結合部における電気長の中間点に接続されている、請求項２または３に記載のRFIDタグ。 The terminal electrode is connected to an intermediate point of electrical length in the coupling coil;
The RFID tag according to claim 2, wherein the contact terminal portion is connected to a midpoint of an electrical length in the helical coiled coupling portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018008824A JP2019128706A (en) | 2018-01-23 | 2018-01-23 | RFID tag |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7404699B2 (en) | 2019-08-06 | 2023-12-26 | 株式会社セガ | gaming device |
| WO2024075735A1 (en) * | 2022-10-07 | 2024-04-11 | 株式会社村田製作所 | Rfid module |
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2018
- 2018-01-23 JP JP2018008824A patent/JP2019128706A/en active Pending
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