JP2001202488A

JP2001202488A - 非接触ｉｃタグ

Info

Publication number: JP2001202488A
Application number: JP2000011442A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Iiyama; 恵市飯山; Shinkichi Asaka; 信吉浅加; Takashi Noda; 隆司埜田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】タグの形状を変えずに、コイルの有効面積を
大きくすることにより、通信距離を長くしたり、通信の
信頼性を高く確保する非接触ＩＣカードを提供する。【解決手段】基板１の第一の面に設けられ、導体にて
角を直角に折り曲げられたらせん状の第一のコイル２
と、基板１の第二の面に設けられ、角を直角に折り曲げ
られた第二のコイル３と、基板１の第一の面に設けられ
た配線９および集積回路１１とを備え、第一のコイル２
と第二のコイル３の最外周の４角のいずれかの一角に
て、基板１の角近傍に設けられた第一のスルーホール４
によって両コイルが電気的に接続されるとともに、配線
９と第二のコイル３が第二のスルーホール５によって電
気的に接続され、第一のコイル２の線端と配線９の線端
とが基板１上の集積回路１１と接続された構成のもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種商品に取り付
けられ、ＩＤ番号や商品の特徴を記録することにより、
商品管理や工程管理に用いられ、電磁誘導方式により電
気的接点不要でリーダライタと通信を行う非接触ＩＣタ
グに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型化や小型化のため必要な回路
をシリコンチップに集積化する半導体集積回路（ＩＣ）
として内蔵し、電磁誘導結合等を利用して電源の授受や
電気的な接点無しでデータの送受信を行うデータキャリ
アが開発されている。例えば、データキャリアとしての
非接触ＩＣタグは、記憶容量の大きさと高度なセキュリ
ティ機能を有するという特徴に加え、タグ自身をリーダ
ライタのアンテナ部に近づけたり、スロットに挿入した
りするだけで、通信ができるために、接点等の機構部が
不要でメンテナンスフリーとなり、商品管理や工程管理
あるいは機器内で使用するリムーバブルな部品に取り付
け、部品の管理や特性向上に役立たせることができる。
このような非接触ＩＣタグは、電波等の媒体を用いてリ
ーダライタとしての質問器との間で情報の授受を行うも
のであり、非接触ＩＣタグの制御回路やメモリ部の動作
に必要な電力は、質問器から送出された電波により非接
触ＩＣタグ内に設けられたアンテナとしてのコイルの電
磁誘導作用による誘起電流を整流することにより得てい
る。

【０００３】コイルは銅線を円形又は矩形に巻くことに
より形成されるが、特性の均一性または工程上の取り扱
いのしやすさから、表面に金属薄膜を張り付けたプリン
ト基板上に金属薄膜を選択的にエッチングすることによ
りコイルを形成している。図６は、プリント基板（以
下、基板と記す）１上に形成された導体からなるコイル
の配線パターンを示したものである。第一のコイル（実
線で図示）２は基板１の表面に設けられ、角を直角に折
り曲げたらせん状に巻かれ、最外周で基板１の裏面に形
成され、角を直角に折り曲げたらせん状に巻かれた第二
のコイル（破線で図示）３が基板１に設けられた第一の
スルーホール４で接続される。基板１の裏面の第二のコ
イル３は、最内周で、基板１に設けられた第二のスルー
ホール５で表面に戻って配線９に接続され、コイルは完
成している。第二のコイルの導線が第二のスルーホール
５で表面に戻るのは、コイルと半導体集積回路（図示せ
ず）を接続するのを容易にするためである。ここでは、
コイルの線端をコイルの内側に形成したが、外側に形成
することもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の非接触ＩＣタグ
は、コイルの最外周のスルーホール位置を限定しないた
めに、コイルの有効面積を最大限には大きくとれていな
かった。電磁誘導による通信の場合、コイルの有効面積
が大きいほど長い通信距離を確保できる。非接触ＩＣタ
グの場合は、その大きさが限定されるために、コイルを
有効利用することは重要である。従来の方法では、コイ
ルの有効面積を大きくできず、通信距離を確保すること
が困難であった。

【０００５】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、タグの形状を変えずに、コイルの有効面積を大きく
することにより、非接触ＩＣタグの通信距離を長くした
り、通信の信頼性を高く確保することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の非接触ＩＣタグは、基板の第一の面上に
設けられ、角を直角または曲線を設けて折り曲げられた
らせん状の第一のコイルと、前記基板の第二の面上に設
けられ、角を直角または曲線を設けて折り曲げられたら
せん状の第二のコイルと、前記基板に設けられ、通信、
情報の処理および記憶を行う集積回路とを備え、前記第
一のコイルと前記第二のコイルとが最外周の４角のいず
れかの角においてスルーホールを介して電気的に接続さ
れ、前記第一のコイルの線端および前記第二のコイルの
線端が前記集積回路に接続された構成のものである。

【０００７】これにより、コイルの有効面積を広くする
ことができるので、非接触ＩＣタグと質問器との通信に
おいて長距離化が図られ、また、通信の信頼性も向上す
る。

【０００８】また、本発明の非接触ＩＣタグは、基板の
第一の面上に設けられ、角を直角または曲線を設けて折
り曲げられたらせん状の第一のコイルと、前記基板の第
二の面上に設けられ、角を直角または曲線を設けて折り
曲げられたらせん状の第二のコイルと、前記基板の第一
の面上に設けられた配線と、前記基板の第一の面に設け
られ、通信、情報の処理および記憶を行う集積回路とを
備え、前記第一のコイルと前記第二のコイルとが最外周
の４角のいずれかの角において第一のスルーホールを介
して電気的に接続されるとともに、前記配線と前記第二
のコイルが第二のスルーホールを介して電気的に接続さ
れ、前記第一のコイルの線端および前記配線の線端が前
記集積回路に接続された構成のものである。

【０００９】これにより、コイルの有効面積を広くする
ことができるので、非接触ＩＣタグと質問器との通信に
おいて長距離化が図られ、また、通信の信頼性も向上す
るとともに、第一のコイルと第一のコイルと同一の面に
設けられた配線によって、集積回路への接続が容易とな
る。

【００１０】また、本発明の非接触ＩＣタグは、四角形
の一角を斜めに切断した切断面を有する五角形の基板
と、前記基板の第一の面上に設けられ、角を直角または
曲線を設けて折り曲げられたらせん状の第一のコイル
と、前記基板の第二の面上に設けられ、角を直角または
曲線を設けて折り曲げられたらせん状の第二のコイル
と、前記基板に設けられ、通信、情報の処理および記憶
を行う集積回路とを備え、前記第一のコイルおよび前記
第二のコイルとが前記切断面近傍でスルーホールを介し
て電気的に接続され、前記第一のコイルの線端および前
記第二のコイルの線端が前記集積回路に接続された構成
のものである。

【００１１】これにより、切断面による基板の方向性を
持たせることができ、また、切断面を利用した第一のコ
イルと第二のコイルの電気的な接続を行うことができ
る。

【００１２】また、本発明の非接触ＩＣタグは、四角形
の一角を斜めに切断した切断面を有する五角形の基板
と、前記基板の第一の面上に設けられ、角を直角または
曲線を設けて折り曲げられたらせん状の第一のコイル
と、前記基板の第二の面上に設けられ、角を直角または
曲線を設けて折り曲げられたらせん状の第二のコイル
と、前記基板の第一の面上に設けられた配線と、前記基
板の第一の面に設けられ、通信、情報の処理および記憶
を行う集積回路とを備え、前記第一のコイルおよび前記
第二のコイルが前記切断面近傍で第一のスルーホールを
介して電気的に接続されるとともに、前記配線と前記第
二のコイルが第二のスルーホールを介して電気的に接続
され、前記第一のコイルの線端および前記配線の線端が
前記集積回路に接続された構成のものである。

【００１３】これにより、切断面による基板の方向性を
持たせることができ、また、切断面を利用した第一のコ
イルと第二のコイルの電気的な接続を行うことができる
とともに、第一のコイルと第一のコイルと同一の面に設
けられた配線によって、集積回路への接続が容易とな
る。

【００１４】また、本発明の非接触ＩＣタグは、さら
に、第一のコイルと第二のコイルとを接続するためのス
ルーホールまたは第一のスルーホールの一部が、四角形
の基板の一角を斜めに切断した切断面に形成され、前記
第一のコイルと第二のコイルとの接続配線が前記切断面
で形成された構成のものである。

【００１５】これにより、第一のコイルと第二のコイル
の接続を切断面で行うことができるため、広い面積で接
続配線を形成できるのでスルーホールより接続抵抗を小
さくすることができる。

【００１６】また、本発明の非接触ＩＣタグは、請求項
１ないし請求項５のいずれかに記載の非接触ＩＣタグに
おいて、第一のコイルおよび第二のコイルのパターン
が、基板を挟んで互いに重なるように形成され、前記第
一のコイルおよび前記第二のコイルの両コイル間で生じ
る浮遊容量を共振回路の一部とする構成のものである。

【００１７】これにより、第一のコイルと第二のコイル
間に生じる浮遊容量を大きくできるので、コイルとコン
デンサによる共振回路を構成でき、集積回路に内蔵する
容量とを合わせることで、コイルの共振回路を精度よく
構成できる。

【００１８】また、本発明の非接触ＩＣタグは、請求項
１ないし請求項５のいずれかに記載の非接触ＩＣタグに
おいて、第一のコイルおよび第二のコイルのパターン
が、基板を挟んで互いにずれた位置関係に形成された構
成のものである。

【００１９】これにより、第一のコイルと第二のコイル
間に生じる浮遊容量を小さくできるので、高い周波数ま
で使用可能となる非接触ＩＣを実現できる。

【００２０】また、本発明の非接触ＩＣタグは、請求項
１ないし請求項５のいずれかに記載の非接触ＩＣタグに
おいて、基板を樹脂で覆い樹脂成型した構成のものであ
る。

【００２１】これにより、基板を保護することができる
とともに、切断面を有する五角形の基板の場合には、樹
脂成型の角を一部カットできるので、外形を大きくする
ことなく、非接触ＩＣタグを一方向に整列させたり、設
置するときに方向性を持たせることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の非接触ＩＣタグに
おける実施の形態について、図１から図５を用いて説明
する。

【００２３】（実施の形態１）図１は本発明の非接触Ｉ
Ｃタグの特徴を示す、導体からなるコイルの配線パター
ンを模式的に示したものである。コイルが、角を直角に
折り曲げたらせん状の導体からなる形状であるのは従来
例と同じである。

【００２４】図１において実線は基板１の表面に形成さ
れた第一のコイル２、破線は基板１の裏面に形成された
第二のコイル３を示す。第一のコイル２および第二のコ
イル３の最外周の角において基板の角近傍に設けられた
第一のスルーホール４により、第一のコイル２と第二の
コイル３は電気的に接続される。なお、基板１の裏面で
は、接続されたあと、第二のコイル３が外側から内側に
向かいらせん状にコイルが形成される。第二のコイル３
の最内周で、再度第二のスルーホール５により、基板１
表面に設けられた配線９に接続され、１つのコイルが形
成される。コイルの内側にある第一のコイル２の線端お
よび配線９の線端と集積回路１１とが金線１２によるボ
ンディングや半田付けにより接続され、非接触ＩＣタグ
が構成される。図１のコイルの配線パターンは図６のコ
イルの配線パターンに比べ、図１の斜線部分に示すコイ
ルの有効面積の増加部分６が大きくなっていることがわ
かる。

【００２５】ここで、電波の受信コイルに発生する電圧
は次式で説明できる。

【００２６】Ｖ＝ωμＳＮＥ／Ｚ₀ 式中のＶは受信コイルの発生電圧、ωは角周波数、μは
自由空間の透磁率、Ｓは受信コイルの面積、Ｎは受信コ
イルの巻き数、Ｅは受信コイルの地点での電界強度、Ｚ
₀は真空中の固有インピーダンスを示す。

【００２７】本発明のコイル形状により、受信コイルの
面積Ｓが大きくなり、これにより、上述の式にしたがっ
て受信する電圧が大きくなる。このことから、通信距離
を長くすることができる。また、受信電圧が大きいの
で、受信信号が大きくなり、通信の信頼性を高めること
もできる。また、有効面積が大きいため、リーダライタ
のアンテナとタグのアンテナの位置ずれにも強くなる。

【００２８】図１では、基板１の表裏の第一のコイル２
と第二のコイル３が互いに重なるように配線されてい
る。これにより、浮遊容量を大きくすることができる。
この容量はコイルの配線パターンの精度が高いため、容
量値の精度が高い。この容量と集積回路に内蔵する容量
とを合わせることで、コイルによるインダクタンスと容
量による共振回路を精度よく構成できる。

【００２９】図２は、第一のコイル２と第二のコイル３
の配線を基板１の両面で互いに重ならないようにしたコ
イルの配線パターンを示した図で、第一のコイル２と第
二のコイル３の配線による浮遊容量を少なくしている。
浮遊容量を少なくすることにより、高い周波数まで使用
可能となる。この場合でも、第一のコイル２の最外周の
角におけるスルーホール４で、基板１の裏面に接続する
ことにより、斜線部分でコイルの有効面積を大きくする
ことができる。

【００３０】なお、本実施の形態では、第二のスルーホ
ール５により第二のコイル３と配線９を接続するととも
に、集積回路を第一のコイルおよび配線９の線端で接続
しているので、集積回路の基板１への設置が容易となる
が、第二のスルーホール５と配線９を用いずに、集積回
路を基板１に埋め込むことにより、基板１表面の第一の
コイル２の線端と基板１の裏面の第二のコイル３の線端
とを集積回路に接続することも可能である。

【００３１】なお、裏面から表面に戻るための第二のス
ルーホール５は、図２と図３では１個であるが、抵抗を
下げるため複数個用いてもかまわない。

【００３２】また、コイルの角を直角に折り曲げていた
が、第一のスルーホールを設けた角以外は、曲線を設け
て折り曲げてもよい。

【００３３】（実施の形態２）図３は、本発明の第２の
実施形態の非接触ＩＣタグにおける矩形基板の一角を斜
めに切断した五角形の基板７と第一のコイル２と第二の
コイル３の配線パターンを模式的に示した図である。コ
イルの配線方法は第１の実施の形態と基本的には同じで
ある。第１の実施の形態と異なる点は、第２の実施の形
態では、四角形の基板の一つの角を４５度方向に斜めに
切断して、基板を五角形とし、第一のスルーホール４を
斜めに切断した切断面８の近傍に設けたことにある。

【００３４】この基板を五角形にしたことにより、コイ
ルの有効面積を大きくしたまま、基板に方向性を持たせ
ることができるので、コイルのパターン配線を形成する
ときの方向合わせや、ＩＣタグとして製品に取り付ける
向きに利用することができる。

【００３５】次に、図４は、本実施の形態において、第
一のスルーホール４を４５度方向に斜めに切断した切断
面８に設けた図である。この場合、コイルの最外周で基
板１の角を斜めに切断した切断面８において、両面スル
ーホールの技術や、転写印刷の技術で第一のコイル２と
第二のコイル３の電気的な接続を行うことができる。

【００３６】ここで、電気的な接続に転写印刷を使用す
ると、斜めに切断した切断面８の広い面積を用いて表面
に形成された第一のコイル２と裏面に形成された第二の
コイル３の導通配線が形成できるために、図３のように
切断面８の近傍に設けた狭い領域の第一のスルーホール
４で導通配線を形成するよりもコイルの抵抗分を大きく
してしまうということが無くなる。

【００３７】このように、切断面８が第一のスルーホー
ル４を通るように基板７を切断することにより、転写印
刷により導通抵抗を低くすることは非常に容易となる。
なお、本実施の形態では、切断面８に第一のスルーホー
ル４を設けたが、スルーホールを設けなくてもよい。ま
た、切断面８に沿って半田配線することにより電気的な
接続を行ってもよい。

【００３８】本実施の形態において、四角形の一つの角
を４５度方向に切断し、切断面８に第一のスルーホール
４を設けた場合には、第一のスルーホール４を、その切
断面８の中心に設けることによりコイルの有効面積を最
大にすることができる。また、切断面８の切断される角
度によって、コイルの有効面積を最大となる位置に第一
のスルーホール４を設ければよい。

【００３９】なお、裏面から表面に戻るための第二のス
ルーホール５は、図４では１個であるが、抵抗を下げる
ため複数個用いてもかまわない。

【００４０】なお、基板を多角形とした場合も同様に、
多角形の基板面の所望の位置に第一のスルーホール４を
設けることにより、コイルの有効面積を広くすることが
できる。また、基板の表裏に形成されたコイルの配線を
互いに重なるようにしたり、重ならないようにすること
で、所望の浮遊容量とすることができる。

【００４１】（実施の形態３）図５は、基板の表裏に形
成されたコイルと基板上に設置された半導体集積回路と
を樹脂成型した非接触ＩＣタグ１０の外観を示す。

【００４２】この構造は、図３あるいは図４で示すよう
な五角形の基板７の表面と裏面に、角を直角に折り曲げ
たらせん状の導体からなる第一と第二のコイルが形成さ
れ、第一のコイル２および第二のコイル３の最外周の基
板の角が斜めに切断された近傍に設けられた第一のスル
ーホール４により、第一のコイル２と第二のコイル３は
電気的に接続され、第二のコイル３は最内周で、再度第
二のスルーホール５により、基板１表面に設けられた配
線９に接続され、１つのコイルが形成され、コイルの内
側にある第一のコイルの線端および配線９の線端と集積
回路とが金線によるボンディングや半田付けにより接続
されて、非接触ＩＣタグの基板モジュールが構成され、
構成された基板モジュールが全面樹脂で覆い樹脂成型さ
れたものである。

【００４３】成型方法としては、図５に示すような五角
形の外形図の樹脂ケースを作製し、内部に基板モジュー
ルを挿入し、さらに樹脂充填する方法でもよいし、基板
モジュール全体をインジェクション成型する方法でもよ
い。

【００４４】本実施の形態では、内蔵する基板モジュー
ルが一部斜めに切断されているため、基板モジュールを
保護する樹脂成型の角も一部切断できる。このことによ
り、外形を大きくすることなく非接触ＩＣタグを一方向
に整列させたり、設置するときに方向性を持たせること
が可能となる。

【００４５】

【発明の効果】本発明の非接触ＩＣタグでは、コイルの
有効面積を大きくすることができ、非接触ＩＣタグとリ
ーダライタとしての質問器との通信距離を長くしたり、
通信の信頼性を上げることができるという効果が得られ
る。また、外形を大きくすることなく、またコイルの有
効面積を小さくすることなく非接触ＩＣタグを整列させ
たり、方向性を持たせたりできる構造にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施形態の非接触ＩＣタ
グのコイルの配線パターンを示す図

【図２】本発明における第１の実施形態の非接触ＩＣタ
グの基板表裏のコイルの配線をずらしたコイルの配線パ
ターンを示す図

【図３】本発明における第２の実施形態の非接触ＩＣタ
グのコイルの配線パターンを示す図

【図４】本発明における第２の実施形態の非接触ＩＣタ
グの切断面にスルーホールを設けたコイルの配線パター
ンを示す図

【図５】本発明の第３の実施形態における樹脂成型され
た非接触ＩＣタグの外形図

【図６】従来例の非接触ＩＣタグのコイルの配線パター
ンを示す図

【符号の説明】

１、７基板２第一のコイル３第二のコイル４第一のスルーホール５第二のスルーホール６コイルの有効面積の増加部分８切断面９配線１０樹脂成型された非接触ＩＣタグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｑ 7/00 Ｈ０４Ｂ 5/00 ＺＨ０２Ｊ 17/00 Ｇ０６Ｋ 19/00 ＫＨ０４Ｂ 5/00 Ｈ (72)発明者埜田隆司大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2C005 MB10 NA09 NA36 NB34 QC01 RA07 TA22 5B035 AA00 BA02 BA05 BB09 BC04 CA23 5J046 AA04 AB11 PA07 5J047 AA04 AB11 FC06 5K012 AA03 AB03 AC06 BA00 BA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の第一の面上に設けられ、角を直角
または曲線を設けて折り曲げられたらせん状の第一のコ
イルと、前記基板の第二の面上に設けられ、角を直角ま
たは曲線を設けて折り曲げられたらせん状の第二のコイ
ルと、前記基板に設けられ、通信、情報の処理および記
憶を行う集積回路とを備え、前記第一のコイルと前記第
二のコイルとが最外周の４角のいずれかの角においてス
ルーホールを介して電気的に接続され、前記第一のコイ
ルの線端および前記第二のコイルの線端が前記集積回路
に接続された非接触ＩＣタグ。
【請求項２】基板の第一の面上に設けられ、角を直角
または曲線を設けて折り曲げられたらせん状の第一のコ
イルと、前記基板の第二の面上に設けられ、角を直角ま
たは曲線を設けて折り曲げられたらせん状の第二のコイ
ルと、前記基板の第一の面上に設けられた配線と、前記
基板の第一の面に設けられ、通信、情報の処理および記
憶を行う集積回路とを備え、前記第一のコイルと前記第
二のコイルとが最外周の４角のいずれかの角において第
一のスルーホールを介して電気的に接続されるととも
に、前記配線と前記第二のコイルが第二のスルーホール
を介して電気的に接続され、前記第一のコイルの線端お
よび前記配線の線端が前記集積回路に接続された非接触
ＩＣタグ。
【請求項３】四角形の一角を斜めに切断した切断面を
有する五角形の基板と、前記基板の第一の面上に設けら
れ、角を直角または曲線を設けて折り曲げられたらせん
状の第一のコイルと、前記基板の第二の面上に設けら
れ、角を直角または曲線を設けて折り曲げられたらせん
状の第二のコイルと、前記基板に設けられ、通信、情報
の処理および記憶を行う集積回路とを備え、前記第一の
コイルおよび前記第二のコイルとが前記切断面近傍でス
ルーホールを介して電気的に接続され、前記第一のコイ
ルの線端および前記第二のコイルの線端が前記集積回路
に接続された非接触ＩＣタグ。
【請求項４】四角形の一角を斜めに切断した切断面を
有する五角形の基板と、前記基板の第一の面上に設けら
れ、角を直角または曲線を設けて折り曲げられたらせん
状の第一のコイルと、前記基板の第二の面上に設けら
れ、角を直角または曲線を設けて折り曲げられたらせん
状の第二のコイルと、前記基板の第一の面上に設けられ
た配線と、前記基板の第一の面に設けられ、通信、情報
の処理および記憶を行う集積回路とを備え、前記第一の
コイルおよび前記第二のコイルが前記切断面近傍で第一
のスルーホールを介して電気的に接続されるとともに、
前記配線と前記第二のコイルが第二のスルーホールを介
して電気的に接続され、前記第一のコイルの線端および
前記配線の線端が前記集積回路に接続された非接触ＩＣ
タグ。
【請求項５】第一のコイルと第二のコイルとを接続す
るためのスルーホールまたは第一のスルーホールの一部
が、四角形の基板の一角を斜めに切断した切断面に形成
され、前記第一のコイルと第二のコイルとの接続配線が
前記切断面で形成された請求項３または請求項４記載の
非接触ＩＣタグ。
【請求項６】第一のコイルおよび第二のコイルのパタ
ーンが、基板を挟んで互いに重なるように形成され、前
記第一のコイルおよび前記第二のコイルの両コイル間で
生じる浮遊容量を共振回路の一部とする請求項１ないし
請求項５のいずれかに記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項７】第一のコイルおよび第二のコイルのパタ
ーンが、基板を挟んで互いにずれた位置関係に形成され
た請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の非接触Ｉ
Ｃタグ。
【請求項８】基板を樹脂で覆い樹脂成型した請求項１
ないし請求項５のいずれかに記載の非接触ＩＣタグ。