JP3198712U - 無線通信タグ - Google Patents
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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。
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。
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
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
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18 …補強層
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Claims (7)
- 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。
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WO2016175085A1 (ja) * | 2015-04-28 | 2016-11-03 | トッパン・フォームズ株式会社 | 電子機器およびその製造方法 |
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