JP2002049903A

JP2002049903A - 非接触式ｉｃタグ

Info

Publication number: JP2002049903A
Application number: JP2000236914A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Kise; 嘉隆木瀬; Kazuo Kaneko; 一男金子
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-08-04
Also published as: JP2006221659A; JP4302859B2

Abstract

(57)【要約】【課題】搭載されるＩＣに整合する共振周波数で共振
するアンテナコイルを備える非接触式ＩＣタグを提供す
る。【解決手段】絶縁基板の表面にアンテナコイルを設
け、このコイルに電気的に接続するように基板の表面に
ＩＣチップを設ける。そして、基板を貫通する孔を介し
てアンテナコイルに接続するように基板の裏面上に基板
を挟んでコイルと対向するジャンパー線を設ける。この
ことにより、コイルとジャンパー線を対向電極とするコ
ンデンサが形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非接触式ＩＣタグや
ＩＣカードについて、特に、タグのアンテナコイルで構
成される共振回路の共振周波数の最適化に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】非接触式ＩＣタグ用のアンテナコイルは
従来、銅線を円周上に巻いた巻線コイル式が主流であっ
た。また、その他、回路基板に銅又はアルミニウムのエ
ッチング加工によりアンテナ形成したもの、又は、プラ
スチックフィルムの表裏面にアンテナコイルをプリント
して、両面のアンテナコイルをスルーホールを介して接
続されるものもある。

【０００３】従来の共振周波数の調節は、巻線コイル式
においてはアンテナコイルの巻数の増減によって行って
いた。回路基板やプラスチックフィルムにおいては、ア
ンテナコイルの巻数や線幅、線間の距離を増減させるこ
とによって行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の巻線アンテナコ
イルの場合、共振周波数を調節するにはコイルの巻数を
変えることによってインダクタンスを調整する方法が取
られている。しかし、コイル１ターンの増減のみでは共
振周波数の変化量が大きくなることがあり、微調整する
ことはできない。また、アンテナコイルは、同一円周上
にコイルを巻く方式である為、アンテナ形成後の静電容
量の容量調整ができなかった。

【０００５】また、基板に銅又はアルミニウムのエッチ
ング加工によるアンテナを形成したものにおいてもアン
テナコイルのパターン仕様によって既に静電容量が決ま
ってしまい、エッチング加工後の調整は技術的に不可能
であった。

【０００６】ここで、非接触式ＩＣカード及びタグの最
適な共振周波数の帯域が広い場合は共振周波数の微調整
は不要であるが、帯域が狭い場合はそれを外れると通信
特性に悪影響を及ぼしてしまう。特に通信距離が最適値
に比較して２０％乃至５０％に低下急激に低下してしま
う。

【０００７】本発明は上記問題に鑑みて考案されたもの
で、その目的とするところは、搭載されるＩＣに整合す
る共振周波数で共振するアンテナコイルを備える非接触
式ＩＣタグを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の特徴は、絶縁基板と、この絶縁基板の表面
上に設けられるアンテナコイルと、絶縁基板の表面上に
設けられこのアンテナコイルに接続するＩＣチップと、
絶縁基板の裏面上にアンテナコイルに対向するように設
けられ絶縁基板を貫通する孔を介してアンテナコイルに
接続し線幅が０．５ｍｍ以上であるジャンパー線とを有
する非接触式ＩＣタグであることである。ここで、「絶
縁基板」とは、プラスチックフィルムや材料として樹脂
やセラミックスを用いた薄い板のことである。「ジャン
パー線」としては、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）
などの金属が好ましいが導電性があれば化合物や有機物
でもよい。「孔」とは、いわゆるスルーホールのことで
ある。このことにより、アンテナコイルとジャンパー線
を対向電極とするコンデンサが形成できる。このコンデ
ンサはアンテナコイルと共振回路を構成するので、コン
デンサの静電容量を変えるべくジャンパー線の線幅を変
えることで共振回路の共振周波数を容易に変えることが
できる。そして、ＩＣ（集積回路）の所望の周波数にこ
の共振周波数を一致させることができるので、非接触式
ＩＣタグの通信距離を大きくすることができる。また、
線幅が０．５ｍｍ以上であるので線幅の変更が容易であ
る。

【０００９】本発明の特徴は、線幅が、アンテナコイル
とＩＣチップに応じて異なることにより一層効果的であ
る。ここで、「アンテナコイルとＩＣチップに応じて」
とは、アンテナコイルとＩＣチップが決まると、線幅も
１つに決まることを意味している。すなわち、例えば、
異なるアンテナコイルを用いると、そのコイルでタグの
通信距離が最大になる線幅が別に存在し、その線幅にま
た設定可能であることを意味している。このことによ
り、コイルやＩＣチップの種類が変わった場合はもちろ
ん、それぞれの製造上のばらつきが存在する場合でも、
タグにおいて最大の通信距離を提供することはできる。

【００１０】また、本発明の特徴は、表面にコイルパタ
ーン及びＩＣチップ搭載用ランドを備え、裏面にコイル
パターンからスルーホールを介して接続されているジャ
ンパー線を備える基板を内蔵した非接触式ＩＣタグであ
って、このジャンパー線の線幅を変化させることにより
共振周波数を最適値に補正できる非接触式ＩＣタグであ
ってもよい。このことにより上記と同様の効果を得るこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態と実施例を説明する。以下の図面の記載におい
て、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し
ている。ただし、図面は模式的なものであり、現実のも
のとは異なることに留意すべきである。また図面相互間
においても互いの寸法の関係や比率の異なる部分が含ま
れるのはもちろんである。

【００１２】図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る
非接触式ＩＣタグの上面方向からの透視図であり、図１
（ｂ）は、下面方向からの透視図である。本発明の実施
の形態に係る非接触式ＩＣタグは、基板１と、基板１の
表面上に設けられるアンテナコイル２と、基板１の表面
上に設けられコイル２に接続するＩＣチップ搭載用ラン
ド４と、基板１の表面上に設けられコイル２に接続する
スルーホール用ランド５と、基板１の表面上でＩＣチッ
プ搭載用ランド４の上に設けられる異方導電フィルム
と、この異方導電フィルムの上でＩＣチップ搭載用ラン
ド４の上方に設けられるＩＣチップ３と、基板１を貫通
しスルーホール用ランド５と接続するスルーホール７
と、基板１の裏面上に設けられスルーホール７に接続す
るスルーホール用ランド８と、基板１の裏面上にコイル
２に対向するように設けられ、両端がスルーホール用ラ
ンド８に接続するジャンパー線６とで構成される。本Ｉ
Ｃタグにおいては、片面にコイルパターン２及びＩＣチ
ップ搭載用ランド４を備え、裏面にコイルパターン２か
らスルーホール７を介して接続されているジャンパー線
６を備える両面プリント基板１を内蔵している。この非
接触式ＩＣタグは、非接触式ＩＣカードと呼ばれる場合
もある。このＩＣタグによれば、ジャンパー線６の線幅
を変化させる事により静電容量を調節でき、ＩＣタグの
共振周波数を最適値に補正することができる。

【００１３】基板１はアルミニウム又は銅のエッチング
基板であり、基板１の表面には、アンテナコイル２とそ
れに接続されたＩＣチップ搭載用ランド４及びスルーホ
ール用ランド５が設けられている。基板１の裏面には、
基板１を介してコイル２と対向しコイル２を跨ぐように
ジャンパー線６が設けられている。ジャンパー線６はス
ルーホール用ランド８に施されたスルーホールによりコ
イル２に接続されている。基板１の表面にはＩＣチップ
搭載用ランド４に電気的に接続された集積回路（ＩＣ）
が設けられた半導体チップ３が設けられている。ジャン
パー線６は、両端をスルーホールランド８に接続してい
る。ジャンパー線６は、コイル２の電線の長さ方向と平
行な方向の長さであるジャンパー線の線幅ｄで規定され
る。線幅ｄは、コンデンサの容量と相関関係があると考
えられ、調節することによって所望のコンデンサの容量
が得られる。

【００１４】図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る
非接触式ＩＣで、図２のＡ−Ｂ方向の断面図である。コ
ンデンサＣ１は、基板１と、基板１の上に配置されたア
ンテナコイル２１と、基板１の下にコイル２１に対向し
て配置されたジャンパー線６とで構成される。同様に、
コンデンサＣ２は、基板１とアンテナコイル２２とジャ
ンパー線６とで構成される。コンデンサＣ１及びＣ２の
静電容量Ｃは、アンテナコイル２とジャンパー線６の対
向する面積Ｓと、基板１の厚さｔと、基板１の材質によ
る比誘電率εｒで決定される。このことは、静電容量Ｃ
が、式１で表されることにより明らかである。ここで、
εは真空中の誘電率である。

【００１５】Ｃ＝ε×εｒ×Ｓ／ｔ・・・・式１ここで、ジャンパー線６の線幅ｄを広げると、面積Ｓが
大きくなるので静電容量Ｃ１とＣ２は増加する。なお、
コンデンサ名Ｃ１やＣ２の静電容量もそれぞれ静電容量
Ｃ１やＣ２と表す。コンデンサＣ１とＣ２は等価的にア
ンテナコイルと並列に接続されているのもと見なすこと
ができ、静電容量Ｃ１とＣ２の和を静電容量Ｃｖと表せ
る。

【００１６】非接触式ＩＣタグのアンテナ回路全体の等
価回路を図４に示す。アンテナ回路全体の等価回路は、
アンテナコイル２の等価回路９と、この回路９に並列接
続するコンデンサＣｖとＩＣチップ３の等価回路１０で
構成される。アンテナコイル２の等価回路９は、アンテ
ナコイル２のインダクタンスＬ０と、このインダクタン
スＬ０に直列接続するコイル２の抵抗Ｒ０と、インダク
タンスＬ０に並列接続するコイル２を形成する電線間に
生じる線間容量Ｃ０で表される。ＩＣチップ３の等価回
路１０は、ＩＣチップ３の内部抵抗Ｒｉと、この内部抵
抗Ｒｉに並列接続するＩＣチップ３の内部容量Ｃｉで表
される。

【００１７】コンデンサＣ０、Ｃｖ及びＣｉは並列接続
であるから、合成の静電容量Ｃａは、式２のように求め
られる。

【００１８】Ｃａ＝Ｃ０＋Ｃｖ＋Ｃｉ・・・式２非接触式ＩＣタグの共振周波数ｆは式３により求められ
る。

【００１９】ｆ＝１／（２×π×（Ｌ０×Ｃａ）^１／２）・・・式３これによりＬ０、Ｃ０、Ｃｉの既定値に対してＣｖの値
が増加すればｆは低下し、Ｃｖが減少すればｆが上昇す
ることがわかる。

【００２０】従って、ジャンパー線の幅を微妙に調整す
ることにより静電容量Ｃｖが変化し、共振周波数ｆの微
調整をすることが可能になる。この結果通信特性の優れ
た非接触式ＩＣカード及びタグを提供できる。

【００２１】以上のことから、共振周波数ｆを最適化す
るためには静電容量Ｃｖの値を増減させればよく、静電
容量Ｃｖの値を増減させるためにはコンデンサＣ１とＣ
２の容量値を増減させればよく、コンデンサＣ１とＣ２
の容量値を増減させる為にはジャンパー線の線幅ｄを増
減させればよい。

【００２２】なお、ジャンパー線６は、パターン形成後
であってもカッター等で容易に切り離し線幅ｄを調節す
ることが可能である。このように、平面上に構成された
アンテナ形成後であっても、微妙な静電容量の調整が別
途可能なため、共振周波数を最適値に調整でき、この結
果、通信特性の良いＩＣタグを提供することができる。
そして、この調節の際には、基板１の表面に設けられる
コイル２やＩＣチップ３の調整が不要で、唯一裏面に設
けられるジャンパー線６のみの調節なので、調整中にコ
イル２やＩＣチップ３を破損する心配がない。

【００２３】

【実施例】図３（ａ）は本発明の実施例に係る非接触式
ＩＣタグの上面図であり、図３（ｂ）は下面方向からの
透視図である。本発明の実施例に係る非接触式ＩＣタグ
は、基板１と、基板１の表面上に設けられるアンテナコ
イル２と、基板１の表面上に設けられコイル２に接続す
るＩＣチップ搭載用ランド４と、基板１の表面上に設け
られコイル２に接続するスルーホール用ランド５と、基
板１の表面上でＩＣチップ搭載用ランド４の上に設けら
れる異方導電フィルムと、この異方導電フィルムの上で
ＩＣチップ搭載用ランド４の上方に設けられるＩＣチッ
プ３と、基板１を貫通しスルーホール用ランド５と接続
するスルーホール７と、基板１の裏面上に設けられスル
ーホール７に接続するスルーホール用ランド８と、基板
１の裏面上にコイル２に対向するように設けられ、両端
がスルーホール用ランド８に接続するジャンパー線６と
で構成される。

【００２４】図４は、本発明の実施例に係る非接触式Ｉ
Ｃタグのジャンパー線６の線幅ｄに対する共振周波数ｆ
のグラフである。本実施例ではジャンパー線６の線幅ｄ
を０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍの５通
りに変化させた。共振周波数ｆの測定には、ネットワー
クアナライザ（Ｒ−Ｘモード）を使用した。これより、
線幅ｄが１ｍｍ変化した場合の共振周波数ｆの変化量
は、最大でも０．２ＭＨｚであることがわかった。最適
共振周波数の許容範囲が±０．１ＭＨｚ以上であれば、
線幅ｄをミリ単位で調節することにより、最適共振周波
数に設定可能である。このミリ単位での調節は本実施例
で示すように十分対応可能である。

【００２５】以上説明したように、本発明によれば、非
接触式ＩＣカード及びタグに用いられるプリント基板の
ジャンパー線幅を変えることにより共振周波数の微調整
が可能であり、この結果通信特性の優れた非接触式ＩＣ
カード及びタグを提供できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
搭載されるＩＣに整合する共振周波数で共振するアンテ
ナコイルを備える非接触式ＩＣタグを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る非接触式ＩＣタグの
上面方向と下面方向からの透視図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る非接触式ＩＣタグの
断面図と等価回路図である。

【図３】本発明の実施例に係る非接触式ＩＣタグの上面
図と下面方向からの透視図である。

【図４】本発明の実施例に係る非接触式ＩＣタグのジャ
ンパー線の線幅に対する共振周波数のグラフである。

【符号の説明】

１基板２アンテナコイル３半導体集積回路（ＩＣ）チップ４ＩＣチップ搭載用ランド５、８スルーホール用ランド６ジャンパー線７スルーホール９アンテナコイルの等価回路１０ＩＣチップの等価回路Ｌ０コイルのインダクタンスＲ０コイルの抵抗Ｃ０コイルの線間容量ＲｉＩＣチップの内部抵抗ＣｉＩＣチップの内部容量ｄジャンパー線の線幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板と、前記基板の表面上に設けられるアンテナコイルと、前記基板の表面上に設けられ前記コイルに接続するＩＣ
チップと、前記基板の裏面上に前記コイルに対向するように設けら
れ、前記基板を貫通する孔を介して前記コイルに接続
し、線幅が０．５ｍｍ以上であるジャンパー線とを有す
ることを特徴とする非接触式ＩＣタグ。
【請求項２】前記線幅が、前記コイルと前記ＩＣチッ
プに応じて異なることを特徴とする請求項１に記載のＩ
Ｃタグ。
【請求項３】表面にコイルパターン及びＩＣチップ搭
載用ランドを備え、裏面に前記コイルパターンからスル
ーホールを介して接続されているジャンパー線を備える
基板を内蔵した非接触式タグであって、前記ジャンパー線の線幅を変化させる事により共振周波
数を最適値に補正できることを特徴とする非接触式ＩＣ
タグ。