JP3198712U

JP3198712U - 無線通信タグ

Info

Publication number: JP3198712U
Application number: JP2015002228U
Authority: JP
Inventors: 陽一 ▲斎▼藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2015-07-16
Anticipated expiration: 2024-04-22

Abstract

【課題】接続部の状態を容易に確認できるとともに、接続部の破損を抑制することができる、無線通信タグを提供する。【解決手段】可撓性を有する基材フィルム１４の上面および下面には、アンテナ導体１６および補強層１８がそれぞれ形成される。ＲＦＩＣ素子１２は、基材フィルム１４の上面に実装される。このとき、ＲＦＩＣ素子１２に設けられた２つのＩ／Ｏ端子はそれぞれ、アンテナ導体１６をなすミアンダパターンＭＰ１およびＭＰ２に接続される。平面視したとき、補強層１８の輪郭は円形をなし、ＲＦＩＣ素子１２は補強層１８の輪郭によって囲まれる。また、ＲＦＩＣ素子１２に設けられた２つのＩ／Ｏ端子は、基材フィルム１４の上面側で露出する。ＲＦＩＣ素子１２とアンテナ導体１６との接続部の破損を抑制でき、かつ破損が生じたことを容易に発見できる。【選択図】図１

Description

この考案は、無線通信タグに関し、アンテナ導体が形成された基材シートと、アンテナ導体に接続される接続端子を有して基材シートに搭載されるＲＦＩＣ素子とを備える、無線通信タグに関する。

ユニフォームやシーツ等のリネンを管理するために、ＲＦＩＤタグ（無線通信タグ）をリネンに装着することがある。そのために、たとえば特許文献１には、ＲＦＩＣチップを樹脂で被覆するといった手法が開示されている。この手法によれば、クリーニング時の応力や溶剤からＲＦＩＣチップを保護することができる。

特開２０１２−１８６２９号公報

しかし、特許文献１の手法では、被覆部の高さが高いため、ＲＦＩＤタグに指で触れたときに違和感を生じやすい。また、溶剤の種類によっては、クリーニング時に被覆部が膨潤してしまい、その際にＲＦＩＣチップとアンテナとの接続部が破損してしまうおそれがある。

それゆえに、この考案の主たる目的は、接続部の状態を容易に確認できるとともに、接続部の破損を抑制することができる、無線通信タグを提供することである。

この考案の無線通信タグは、可撓性を有する基材シートと、基材シートに設けられたアンテナ導体と、基材シートの一方主面に設けられた補強層と、アンテナ導体に接続される接続端子を有し、基材シートの他方主面に搭載されたＲＦＩＣ素子と、を備える無線通信タグであって、補強層の輪郭は平面視で円形をなし、ＲＦＩＣ素子は平面視で補強層の輪郭によって囲まれ、接続端子は基材シートの他方主面側で露出する。

好ましくは、ＲＦＩＣ素子はＵＨＦ帯域を通信周波数とし、アンテナ導体はダイポール型である。

好ましくは、アンテナ導体は、ＲＦＩＣ素子から離れる方向に蛇行して延びるミアンダパターン、およびミアンダパターンと接続されかつＲＦＩＣ素子に向かって延びる折り返しパターンを有する。

好ましくは、アンテナ導体は平面視でＲＦＩＣ素子を囲むループパターンを有する。

好ましくは、補強層は平板をなす。

好ましくは、ＲＦＩＣ素子は、ＲＦＩＣチップ、ＲＦＩＣチップを搭載した基板、およびＲＦＩＣチップを封止する封止層を有する。

好ましくは、無線通信タグはリネンに装着される。

この無線通信タグの製造方法は、可撓性を有する基材シートにアンテナ導体を形成する第１工程と、第１工程の後に基材シートの一方主面に補強層を形成する第２工程と、アンテナ導体に接続される接続端子を有するＲＦＩＣ素子を第２工程の後に基材シートの他方主面に搭載する第３工程と、を備える無線通信タグの製造方法であって、第２工程では補強層の輪郭が平面視で円形をなすように補強層を形成し、第３工程ではＲＦＩＣ素子が平面視で補強層の輪郭によって囲まれかつ接続端子が基材シートの他方主面側で露出するようにＲＦＩＣ素子を搭載する。

ＲＦＩＣ素子は平面視で補強層の輪郭によって囲まれるため、ＲＦＩＣ素子とアンテナ導体との接続部への応力集中が緩和される。これによって、接続部の破損が抑制される。また、補強層の輪郭は平面視で円形をなすため、基材シートの一方主面に沿う外力が補強層に加えられたとき、この外力に対する補強層の応力が分散される。これによって、補強層が剥がれ難くなる。さらに、補強層は基材シートの一方主面に形成され、ＲＦＩＣ素子の接続端子は他方主面側で露出するため、接続部の破損を容易に発見できる。

この考案の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

（Ａ）はこの実施例のＲＦＩＤタグを上から眺めた状態の一例を示す上面図であり、（Ｂ）はこの実施例のＲＦＩＤタグのＩ−Ｉ断面を示す断面図であり、（Ｃ）はこの実施例のＲＦＩＤタグを下から眺めた状態の一例を示す下面図である。図１に示すＲＦＩＤタグに適用されるＲＦＩＣ素子の構造の一例を示す図解図である。この実施例のＲＦＩＤタグの等価回路を示す回路図である。（Ａ）は基材フィルムにアンテナ導体を形成する工程を示す図解図であり、（Ｂ）は基材フィルムに補強層を形成する工程を示す図解図であり、（Ｃ）は基材フィルムにＲＦＩＣ素子を実装する工程を示す図解図である。（Ａ）は他の実施例のＲＦＩＤタグを上から眺めた状態の一例を示す上面図であり、（Ｂ）は他の実施例のＲＦＩＤタグのII−II断面を示す断面図であり、（Ｃ）は他の実施例のＲＦＩＤタグを下から眺めた状態の一例を示す下面図である。その他の実施例のＲＦＩＤタグを上から眺めた状態の一例を示す上面図である。さらにその他の実施例のＲＦＩＤタグの等価回路を示す回路図である。

この考案の無線通信タグは、代表的には、ＵＨＦ帯を通信周波数とするＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)タグであり、クリーニングを必要とするユニフォームやシーツ等のリネンに装着される。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ），図２および図３を参照して、この実施例のＲＦＩＤタグ１０は、直方体状のＲＦＩＣ(Radio Frequency Integration Circuit)素子１２と帯状の基材フィルム１４とを含む。アンテナ導体１６および補強層１８は、基材フィルム１４の上面および下面にそれぞれ形成される。ＲＦＩＣ素子１２は、アンテナ導体１６をダイポール型のアンテナとして機能させるべく、基材フィルム１４の上面中央に実装される。

なお、基材フィルム１４は、ポリイミド等の樹脂を材料とし、耐熱性および可撓性を有する。また、アンテナ導体１６は、Ｃｕ等の金属を材料とし、耐熱性および可撓性を有する。さらに、補強層１８は、基材フィルムよりも弾性率が高く（特にヤング率が小さく）、かつ、基材フィルムとの密着性が高い（基材フィルムが樹脂なら補強層も樹脂）が好ましく、たとえば、シリコン等の樹脂を材料とし、耐熱性を有する。

この実施例では、基材フィルム１４の長さ方向，幅方向および厚み方向にＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸をそれぞれ割り当てる。以下では、Ｚ軸方向の正側を向く面を“上面”とし、Ｚ軸方向の負側を向く面を“下面”とし、そしてＺ軸に直交する方向を向く面を“側面”とする。

図２から分かるように、ＲＦＩＣ素子１２は、ＲＦＩＤ信号を処理するＲＦＩＣチップ１２ｅとこれを実装する給電回路基板１２ｃとを含んで構成される。ＲＦＩＣ素子１２の下面には、Ｘ軸に沿って並ぶ２つのＩ／Ｏ端子１２ａおよび１２ｂが設けられる。Ｉ／Ｏ端子１２ａおよび１２ｂは、給電回路基板１２ｃに設けられた給電回路１２ｆｃｔ（図３参照）を介して、ＲＦＩＣチップ１２ｅのＩ／Ｏ端子１２ｈおよび１２ｉにそれぞれ接続される。

アンテナ導体１６は、上面中央よりもややＸ軸方向の正側の位置を基端としてＸ軸方向の正側に蛇行して延びるミアンダパターンＭＰ１を有し、さらに上面中央よりもややＸ軸方向の負側の位置を基端としてＸ軸方向の負側に蛇行して延びるミアンダパターンＭＰ２とを有する。ミアンダパターンＭＰ１の先端は、Ｘ軸方向の正側端部の近傍でかつＹ軸方向の負側端部の近傍の位置に達する。また、ミアンダパターンＭＰ２の先端は、Ｘ軸方向の負側端部の近傍でかつＹ軸方向の負側端部の近傍の位置に達する。

アンテナ導体１６はさらに、ミアンダパターンＭＰ１の先端の位置を基端としてＹ軸方向の負側に延びる折り返しパターンＲＰ１と、ミアンダパターンＭＰ２の先端の位置を基端としてＹ軸方向の正側に延びる折り返しパターンＲＰ２とを有する。折り返しパターンＲＰ１およびＲＰ２の各々の先端は、開放端とされる。

補強層１８は、基材フィルム１４の下面の中央位置に平板状に形成される。平面視したとき、補強層１８の輪郭は真円をなす。上述のように、ＲＦＩＣ素子１２は、基材フィルム１４の上面中央に実装される。補強層１８の輪郭をなす真円の直径は、ＲＦＩＣ素子１２の幅および長さのいずれをも上回る。したがって、平面視したとき、ＲＦＩＣ素子１２は補強層１８の輪郭によって囲まれる。

図２から分かるように、ＲＦＩＣ素子１２のＩ／Ｏ端子１２ａおよび１２ｂはそれぞれ、ミアンダパターンＭＰ１の基端およびミアンダパターンＭＰ２の基端と接続される。Ｉ／Ｏ端子１２ａとミアンダパターンＭＰ１との接続には導電性の接合材２２が用いられ、Ｉ／Ｏ端子１２ｂとミアンダパターンＭＰ２との接続には導電性の接合材２４が用いられる。なお、接合材２２および２４は、Ａｇや半田を材料とする。

アンテナ導体１６はまた、ミアンダパターンＭＰ１の基端の近傍の位置とミアンダパターンＭＰ２の基端の近傍の位置とを結ぶようにループ状に延びるループパターンＬＰ１を有する。平面視したとき、ＲＦＩＣ素子１２はループパターンＬＰ１によって囲まれる。

図２を参照して、ＲＦＩＣ素子１２の給電回路基板１２ｃは、セラミックまたは樹脂を材料として板状に形成される。給電回路基板１２ｃの上面に実装されたＲＦＩＣチップ１２ｅは、樹脂製の封止層１２ｄによって封止される。給電回路基板１２ｃの側面はＸ軸およびＹ軸の各々に直交し、封止層１２ｄの側面は給電回路基板１２ｃの側面と面一となる。

上述したＩ／Ｏ端子１２ａおよび１２ｂは、給電回路基板１２ｃの下面に形成される。また、給電回路基板１２ｃの上面には、Ｉ／Ｏ端子１２ｆおよび１２ｇが形成される。ＲＦＩＣチップ１２ｅの下面には、Ｉ／Ｏ端子１２ｈおよび１２ｉが形成される。Ｉ／Ｏ端子１２ｈおよび１２ｉはそれぞれ、図示しない導電性の接合材によってＩ／Ｏ端子１２ｆおよび１２ｇと接続される。

ＲＦＩＤタグ１０の等価回路を図３に示す。給電回路１２ｆｃｔは、給電回路基板１２ｃに設けられる。コンデンサＣ１の一方端はＩ／Ｏ端子１２ａと接続され、コンデンサＣ１の他方端はＩ／Ｏ端子１２ｆひいてはＩ／Ｏ端子１２ｈと接続される。また、コンデンサＣ２の一方端はＩ／Ｏ端子１２ｂと接続され、コンデンサＣ２の他方端はインダクタＬ２の一方端と接続される。インダクタＬ２の他方端は、Ｉ／Ｏ端子１２ｇひいてはＩ／Ｏ端子１２ｉと接続される。インダクタＬ１の一方端はコンデンサＣ１の他方端と接続され、インダクタＬ１の他方端はコンデンサＣ２の他方端と接続される。

なお、インダクタＬ０はループパターンＬＰ１のインダクタ成分であり、インダクタＬ１およびＬ２と磁気結合される。これによって、広帯域でのマッチングが可能となる。

続いて、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照して、ＲＦＩＣ素子１２の製造方法を説明する。まず、基材フィルム１４の上面に、ループパターンＬＰ１，ミアンダパターンＭＰ１〜ＭＰ２および折り返しパターンＲＰ１〜ＲＰ２を有するアンテナ導体１６を形成する。具体的には、基材フィルム１４の上面にＣｕ箔等の金属箔を貼り付け、この金属箔を薄膜プロセスに基づいてパターニングする。

続いて、基材フィルム１４の下面の中央に、耐熱性を有するシリコン系の樹脂をポッティングし、これに平板冶具を押し当てる。これによって、平板状の補強層１８が形成される。形成された補強層１８は、平面視で真円形の輪郭を有する。また、輪郭の直径は、ＲＦＩＣ素子１２の幅および長さのいずれをも上回る。

補強層１８の形成が完了すると、リフロー法によって基材フィルム１４の上面中央にＲＦＩＣ素子１２を実装する。具体的には、接合材２２および２４をＩ／Ｏ端子１２ａおよび１２ｂに印刷し、Ｉ／Ｏ端子１２ａおよび１２ｂがミアンダパターンＭＰ１およびＭＰ２と接続されるようにＲＦＩＣ素子１２を基材フィルム１４の上面中央に載置し、そしてＲＦＩＣ素子１２が載置された基材フィルム１４をリフロー炉で加熱する。こうして、ＲＦＩＤタグ１０が完成する。

なお、ＲＦＩＣ素子１２を基材フィルム１４の上面中央に載置するとき、基材フィルム１４の下面中央に形成された補強層１８はクッション材として機能する。

以上の説明から分かるように、可撓性を有する基材フィルム１４の上面および下面には、アンテナ導体１６および補強層１８がそれぞれ形成される。ＲＦＩＣ素子１２は、基材フィルム１４の上面に実装される。このとき、ＲＦＩＣ素子１２のＩ／Ｏ端子１２ａおよび１２ｂはそれぞれ、アンテナ導体１６をなすミアンダパターンＭＰ１およびＭＰ２に接続される。平面視したとき、補強層１８の輪郭は円形をなし、ＲＦＩＣ素子１２は補強層１８の輪郭によって囲まれる。また、ＲＦＩＣ素子１２のＩ／Ｏ端子１２ａおよび１２ｂは、基材フィルム１４の上面側で露出する。

ＲＦＩＣ素子１２は平面視で補強層１８の輪郭によって囲まれるため、ＲＦＩＣ素子１２とアンテナ導体１６との接続部への応力集中（クリーニング時に生じる応力集中）が緩和される。これによって、接続部の破損が抑制される。また、補強層１８の輪郭は平面視で円形をなすため、基材フィルム１４の下面に沿う外力が補強層１８に加えられたとき、この外力に対する補強層１８の応力が分散される。これによって、補強層１８が剥がれ難くなる。さらに、補強層１８は基材フィルム１４の下面に形成され、ＲＦＩＣ素子１２のＩ／Ｏ端子１２ａおよび１２ｂは基材フィルム１４の上面側で露出するため、接続部の破損を容易に発見できる。

また、補強層１８を平板状に形成することで、特にその高さ（厚み）をＲＦＩＣ素子の高さよりも小さくすることで、補強層１８に指で触れても違和感が生じ難くなるとともに、基材フィルムから剥離しにくくなる。さらに、アンテナ導体１６の一部に折り返しパターンＲＰ１およびＲＰ２を形成することで、基材フィルム１４をＸ軸周り方向にねじる外力が加わっても、ミアンダパターンＭＰ１またはＭＰ２は容易には切断されない。また、平面視でＲＦＩＣ素子１２を囲むようにループパターンＬＰ１を形成することで、ＲＦＩＣ素子１２とアンテナ導体１６との接続部への応力集中が緩和される。

なお、給電回路基板１２ｃはセラミックまたは樹脂を材料とし、ＲＦＩＣチップ１２ｅは封止層１２ｄによって封止される。このため、ＲＦＩＣ素子１２は小型であるにもかかわらず堅牢であり、クリーニング等の際に生じる応力に対する十な耐性を有する。

なお、この実施例では、平面視したときの補強層１８の輪郭は真円形状をなす。しかし、平面視したときの補強層１８の輪郭は楕円形状であってもよい。この場合、好ましくは、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、楕円の長軸はＸ軸に沿って延びる。

また、この実施例では、ミアンダパターンＭＰ１に連続して単一の折り返しパターンＲＰ１を形成し、ミアンダパターンＭＰ２に連続して単一の折り返しパターンＲＰ２を形成するようにしている。しかし、図６に示すように、ミアンダパターンＭＰ１１をＹ軸方向において挟む２つの折り返しパターンＲＰ１１およびＲＰ１２を形成し、ミアンダパターンＭＰ２１をＹ軸方向において挟む２つの折り返しパターンＲＰ２１およびＲＰ２２を形成するようにしてもよい。これによって、基材フィルム１４をＸ軸周り方向にねじる外力に対する耐性がさらに向上する。

さらに、この実施例では、給電回路基板１２ｃに図３に示す給電回路１２ｆｃｔを設けるようにしているが、給電回路ｆｃｔは省略してもよい。この場合、ＲＦＩＣチップとアンテナ導体とのインピーダンスは、アンテナ導体側のループパターンで整合すればよく、等価回路は図７に示すように構成される。

１０ …ＲＦＩＤタグ（無線通信タグ）
１２ …ＲＦＩＣ素子
１２ａ，１２ｂ …Ｉ／Ｏ端子（接続端子）
１２ｃ …給電回路基板（基板）
１２ｄ …封止層
１２ｅ …ＲＦＩＣチップ
１２ｆｃｔ …給電回路
１４ …基材フィルム（基材シート）
１６ …アンテナ導体
１８ …補強層
ＭＰ１，ＭＰ２，ＭＰ１１，ＭＰ２１ …ミアンダパターン
ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ１１，ＲＰ１２，ＲＰ２１，ＲＰ２２ …折り返しパターン
ＬＰ１ …ループパターン

Claims

可撓性を有する基材シートと、
前記基材シートに設けられたアンテナ導体と、
前記基材シートの一方主面に設けられた補強層と、
前記アンテナ導体に接続される接続端子を有し、前記基材シートの他方主面に搭載されたＲＦＩＣ素子と、
を備える無線通信タグであって、
前記補強層の輪郭は平面視で円形をなし、
前記ＲＦＩＣ素子は平面視で前記補強層の輪郭によって囲まれ、
前記接続端子は前記基材シートの他方主面側で露出する、無線通信タグ。
前記ＲＦＩＣ素子はＵＨＦ帯域を通信周波数とし、前記アンテナ導体はダイポール型である、請求項１記載の無線通信タグ。
前記アンテナ導体は、前記ＲＦＩＣ素子から離れる方向に蛇行して延びるミアンダパターン、および前記ミアンダパターンと接続されかつ前記ＲＦＩＣ素子に向かって延びる折り返しパターンを有する、請求項１または２記載の無線通信タグ。
前記アンテナ導体は平面視で前記ＲＦＩＣ素子を囲むループパターンを有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の無線通信タグ。
前記補強層は平板をなす、請求項１ないし４のいずれかに記載の無線通信タグ。
前記ＲＦＩＣ素子は、ＲＦＩＣチップ、前記ＲＦＩＣチップを搭載した基板、および前記ＲＦＩＣチップを封止する封止層を有する、請求項１ないし５のいずれかに記載の無線通信タグ。
リネンに装着されるようにした、請求項１ないし６のいずれかに記載の無線通信タグ。