JP2006191529A - Ｒｆｉｄタグ用アンテナの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造工程時間を短縮させ、素材の消耗量を節約して、製造コストを節減させることができるＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法は、伝導性物質を含んでいる流体３００の表面の上方に基板１６を配置する工程（Ｓ１）と、基板１６の上方にアンテナパターン１０１状に形成された電極２００を配置した後、電極２００の電場によって基板１６の下面に伝導性物質をアンテナパターン１０１状に付着させる工程（Ｓ２）と、基板１６の下面に付着した伝導性物質を定着させる工程（Ｓ３）とを含んでいる。なお、定着工程（Ｓ３）は、電極により生じた電場の電磁力が維持された状態で行われることが好ましい。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法に関する。

ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグは、単一のアンテナ（又は単一の閉ループから形成されたアンテナ）と、前記アンテナに電気的に接続される集積回路チップとを備えている。外部からの情報は、前記アンテナを介して集積回路チップに伝達され、集積回路チップに保存される（又は、集積回路チップに保存されている情報を更新する）。また、集積回路チップに保存（記憶）されている情報は、前記アンテナを介して外部に送信される。

ＲＦＩＤタグは、物流管理システム、電子身分証、電子貨幣、クレジットカードなどの様々な応用分野に適用できる。このようなＲＦＩＤタグでは、初期設定データは、接触式又は非接触方式で入力される。詳しく説明すると、ＲＦＩＤタグに形成された接触基板に、端末機の入力端子を接触させて初期設定データ（初期情報）を入力する。又は、ＲＦＩＤタグ用のライター装置を用いて、初期情報を非接触で入力する。ＲＦＩＤタグに初期情報を記録した後の実際の使用では、無線周波数を利用したＲＦＩＤタグと端末機との間の通信により、非接触式でデータの送受信が行われる。

従来のＲＦＩＤ装置の例を図１〜図４に示す。図１は従来のＲＦＩＤタグの一例を示す平面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。また、図３は従来のＲＦＩＤタグの他の例を示す平面図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

図１〜図４に示すように、ＲＦＩＤタグ１０（２０）は、アンテナ１１とＲＦＩＤ集積回路チップ１２とを備えている。

ＲＦＩＤ集積回路チップ１２は、アンテナ１１と電気的に接続されており、アンテナ１１には、ファラデーの法則に基づいて生じた電磁場のエネルギーによって作動して、情報を保存、検索及び更新する。ＲＦＩＤ集積回路チップ１２は、異方導電性フィルム（Anisotropic Conductive Film：ACF）１３を介して、アンテナ１１の端末と電気的に接続されている。

アンテナ１１は、閉回路をなすように、ＲＦＩＤタグ１０（２０）の周縁（border）に沿ってコイル状に形成されている。アンテナ１１は、所定の共振周波数を有するように設計されている。そして、アンテナ１１は、リーダ機（図示せず）との無線通信を通じて新たな情報を受信して、集積回路チップ１２に保存する。又は、集積回路チップ１２に保存されている情報を前記リーダ機に送信する。

図１及び図２に示すように、アンテナ１１の両端部１１ａ・１１ｂは、圧着接続１４，１４及び金属箔（例えばアルミニウム箔）１５により接続される。その結果、コイル状に配置されたアンテナ１１は、閉回路となる。

又は、図３及び図４に示すように、アンテナ１１の両端部１１ａ・１１ｂは、例えば銀で作られた端子２５を介して接続される。なお、端子２５は、ソルダーレジスト２７によって基板１６と絶縁されている。

以上のように構成されたＲＦＩＤタグ１０（２０）用のアンテナ１１は、一般に、エッチングによって作成される。詳しく説明すると、絶縁性フィルム上にフォトレジストを塗布した後、フォトマスクを使用して露光し、不用な部分を除去する。そして、不用な部分をエッチング（例えば、化学エッチング）によって更に選択的に除去して、絶縁性フィルム上に積層された金属層からアンテナを作成する。

他の方法としては、スクリーンマスクを使用して、絶縁性フィルム上にインクでアンテナ状のパターンを印刷する。そして、インクで形成されたパターンを硬化させ、それ以外の部分をエッチングで除去することによりアンテナを作成する。

しかし、上記した従来の方法では、除去される材料が、アンテナを形成する材料よりも多いという問題があった。また、アンテナを作成する工程は、時間が長くかかり、複雑なプロセスを要するという問題もあった。更に、露光のためのフォトマスクや、印刷工程のためのスクリーンマスクの製造コストは高価であるため、製造コストが高くなるという問題もあった。そのため、これらの問題点を解決すべく、新規のアンテナ製造方法が強く求められている。

本発明は、上記の問題点を解決するためのものであり、製造コストを節減できるＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法を提供することを目的とする。特に、製造工程の時間を短縮し、従来の製造工程上必要な装置の使用を減らし、材料の使用量を削減できるＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法を提供することを目的する。

前記課題を解決するため、本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法は、伝導性物質を含んでいる流体表面の上方に基板を配置する工程（Ｓ１）と、前記基板の上方にアンテナパターン状に形成された電極を配置した後、前記電極の電場によって前記基板の下面に前記伝導性物質を前記アンテナパターン状に付着させる工程（Ｓ２）と、前記基板の下面に付着した伝導性物質を定着させる工程（Ｓ３）とを含んでいる。なお、前記定着工程（Ｓ３）は、前記電極により生じた電場の電磁力が維持された状態で行われることが好ましい。

また、本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法は、形成しようとするパターン状に形成された磁石の上方に薄板を配置する工程（Ｓ１１）と、前記薄板の上面に磁性を有する伝導性粒子を所定量分散させた後、前記磁石の磁力によって前記薄板の上面に前記伝導性粒子によるパターンを形成させる工程（Ｓ１２）と、その下面に接着剤が塗布された基板を前記薄板の上面に形成された前記伝導性粒子のパターンに面接触させて、前記伝導性粒子のパターンを維持しつつ前記基板を前記薄板に接着させる工程（Ｓ１３）と、前記接着剤に付着した前記伝導性粒子を定着させる工程（Ｓ１４）とを含んでいる。なお、定着させた前記伝導性粒子のパターン上に、粉末定着用の液体を吹き掛ける又はパターン保護用シートを取り付ける工程（Ｓ１５）を更に含むことが好ましい。

また、本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法は、形成しようとするパターン状に形成された磁石の上方に基板を配置する工程（Ｓ２１）と、前記基板の上面に所定量の伝導性粒子を分散させた後、前記磁石の磁力によって前記基板の上面に前記伝導性粒子によるパターンを形成させる工程（Ｓ２２）と、前記基板上に付着した伝導性粒子を定着させる工程（Ｓ２３）とを含んでいる。なお、前記工程（Ｓ２３）で定着させた前記伝導性粒子のパターン上に、粉末定着用の液体を吹き掛ける又はパターン保護用シートを取り付ける工程（Ｓ２４）を更に含むことが好ましい。

本発明によれば、既存のエッチングを使用する方法と比べて、別途のマスクやパターンを製造するための付加的な工程が不要であるため、工程段階が減少する。その結果、アンテナ及び回路パターンを従来よりも高速で製作できる。また、製造コストを大いに節減できる。

特に、エッチングを利用してアンテナパターンを製造する場合は、エッチングにより材料全体の７０〜８０％が除去されるため、材料の損失が大きいが、本発明に係る方法では、このような材料の損失を大幅に減少させることができる。

すなわち、本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法によれば、ＲＦＩＤタグ用アンテナを、従来よりも簡単で、速かに、そして低コストで製造できる。

以下、添付された図面を参照して、本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法について詳細に説明する。なお、従来技術と同一の要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図５は、本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法の第１実施形態を概略的に示す図である。

図５に示すように、本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法は、伝導性物質を含んでいる流体３００が入った容器の上方に電極２００を配置し、電極２００により発生した電場によって基板１６の底面に伝導性物質で所望するパターンを形成することによりアンテナを製造する方法である。

詳しく説明すると、まず、伝導性物質を含んでいる流体３００の表面の上方に基板１６を配置する。すなわち、基板１６は流体３００に対向して配置される。次に、基板１６の上方にアンテナパターンの形状に形成された電極２００を配置する。すなわち、電極２００は基板１６に対向して配置される。その後、電極２００に強い電流を印加して電場を形成する。そして、電場によって電磁力を受けた伝導性物質の粒子が移動して、基板１６の下面にアンテナパターン１０１状に付着する。その後、基板１６に付着した伝導性物質の粒子を定着させてアンテナパターン１０１を形成する。伝導性粒子を定着させるときは、伝導性粒子が含まれた流体の成分を蒸発させる方法を使用する。

その後、基板１６は、アンテナパターン１０１毎に切断され、切断された各基板にはＲＦＩＤ用の集積回路チップが結合される。そして、アンテナパターン１０１の両端部を電気的に接続した後、アンテナパターン１０１を保護用のシートで覆ってＲＦＩＤタグを完成させる（図示せず）。

伝導性物質は、アンテナの主成分として使用されるので、伝導性と磁性の両方を有する必要がある。具体的には、伝導性物質としては、正電荷を有する金属イオン又はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの磁性体の微細粒子を含んでいる水溶液が用いられる。

ある実施形態では、基板１６は、可塑性のプリント基板のような薄い基板である。なお、電極２００の周りに形成される電場による電磁力がその裏面にも作用することができるのであれば、どのような基板も使用できる。基板１６は、非磁性材質であることが好ましい。例えば、基板１６としては、紙又はＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムが用いられる。ＰＥＴフィルムは、オーディオやビデオ用の磁気テープ及び包装用のフィルムにも使用され、同じ厚さの他のフィルムと比べて、透明性、熱安定性、引張強度などに優れている。また、ラミネーティング、印刷、コーティングなどの後加工性にも優れている。

一方、伝導性物質が基板１６から脱離するのを防止するために、基板１６に伝導性物質から成るアンテナパターンを定着させる作業は、電極２００による電磁力が維持された状態で行う。また、基板１６の材質が、導電性インクを吸収する材質から成る場合は、定着プロセスのために電極２００を移動させる必要がない場合もあり得る。

図６Ａ〜図６Ｅは、本発明の他の実施形態に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法の第２実施形態における各プロセスを順に説明するための図である。

まず、図６Ａに示すように、形成しようとするアンテナパターン１１１（例えば、図示したような、らせん状のパターン）に形成されている磁石２１０の上方に、薄いフィルム２２０を配置する。すなわち、薄いフィルム２２０は磁石２１０に対向して配置される。次に、薄いフィルム２２０の上面に伝導性粒子を分散させる。すると、伝導性粒子は、磁石２１０の磁力によってアンテナパターン１１１を形成する。

続いて、図６Ｂに示すように、薄いフィルム２２０のアンテナパターン１１１が形成された面（上面）の上方に、接着剤２３０が塗布された基板１６を対向して配置する。そして、図６Ｃに示すように、基板１６を下降させて、接着剤２３０をアンテナパターン１１１に接触させる。その後、基板１６を上昇させて、接着剤２３０と接着したアンテナパターン１１１を薄いフィルム２２０から引き剥がす（図示せず）。そして、図６Ｄに示すように、基板１６の上下を反転させた後、接着剤２３０とアンテナパターン１１１を形成する伝導性粒子を硬化させて、基板１６上にアンテナパターン１１１を定着させる。このようにして、基板１６にアンテナパターン１１１を転写する。

その後更に、基板１６の表面に、粒子を定着させるための液体を吹き掛けてもよい。その後、ＲＦＩＤタグを完成させるために、ＲＦＩＤ用集積回路チップとアンテナパターン１１１とを接続する工程や、アンテナパターンの閉回路を形成する工程などの後加工が行われる。このとき、図６Ｅに示すように、アンテナパターン１１１とＲＦＩＤ用集積回路チップとを保護するために、パターン保護シート２４０をアンテナパターン１１１に取り付けることもできる。

他の実施形態では、アンテナパターン１１１が最終的に形成される基板１６として、薄いフィルム２２０を使用する。このことにより、アンテナパターン１１１を薄いフィルム２２０から引き剥がすプロセスを省略できるので、アンテナを製造するプロセスを簡略化できる。その場合は、実施形態では、形成しようとするアンテナパターン１１１が形成されている磁石２１０の上方に基板１６を配置する。そして、基板の上面に所定量の伝導性粒子を分散させて、磁石２１０の磁力によってアンテナパターンを形成させる。最終的には、基板上の伝導性粒子を硬化させた後、アンテナパターン上に粉末定着用液体を吹き掛ける、又はパターン保護シートを取り付けることによって、アンテナパターン１１１を完成させる。

ある実施形態では、磁石２１０として、強磁性コアと、その周りに巻回されたコイルとを備える電磁石を用いることができる。このように電磁石を使用した場合は、磁力を容易に発生及び除去できるので、工程を都合よく設計できる。

以上説明したように、本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法は、既存のエッチングを利用する方法と比べて工程段階が減るので、アンテナ及び回路パターンを従来よりも高速で製作できる。また、製造コストを大いに節減できる。

なお、本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法は、基板上に形成される無線通信用のアンテナの製造はもちろん、電子回路パターンの形成にも使用できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらは例示的なものに過ぎず、当業者ならば多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることを理解されるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定される。

本発明は、物流管理システム、電子身分証、電子貨幣、クレジットカードなどに関連する技術分野に好適に適用できる。

従来のＲＦＩＤタグの一例を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取った断面図である。 従来のＲＦＩＤタグの他の例を示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切り取った断面図である。 本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法の第１実施形態を概略的に示す図である。 本発明に係るＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法の第２実施形態における各プロセスを順に説明するための図面であり、フィルム２２０上に伝導性粒子でアンテナパターン１１１を形成させるステップを示す。 図６Ａの次のプロセスを説明するための図面であり、フィルム２２０の上面に基板１６を対向して配置させるステップを示す。 図６Ｂの次のプロセスを説明するための図面であり、基板１６の下面に塗布された接着剤２３０を、フィルム２２０の上面に形成されたアンテナパターン１１１に接触させるステップを示す。 図６Ｃの次のプロセスを説明するための図面であり、接着剤２３０とアンテナパターン１１１を形成する伝導性粒子を硬化させて、基板１６上にアンテナパターン１１１を定着させるステップを示す。 図６Ｄの次のプロセスを説明するための図面であり、パターン保護シート２４０をアンテナパターン１１１に取り付けるステップを示す。

符号の説明

１６ 基板
１０１、１１１ アンテナパターン
２００ 電極
２１０ 磁石
２２０ 薄いフィルム
２３０ 接着剤
２４０ パターン保護用シート
３００ 伝導性物質液

Claims (8)

1. ＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法であって、
   伝導性物質を含んでいる流体表面の上方に基板を配置する工程（Ｓ１）と、
   前記基板の上方にアンテナパターン状に形成された電極を配置した後、前記電極により生じた電場の電磁力によって前記基板の下面に前記伝導性物質を前記アンテナパターン状に付着させる工程（Ｓ２）と、
   前記基板の下面に付着した伝導性物質を定着させる工程（Ｓ３）とを含むことを特徴とするＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法。
2. 前記定着工程（Ｓ３）は、前記電極により生じた電場の電磁力が維持された状態で行われることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法。
3. ＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法であって、
   形成しようとするパターン状に形成された磁石の上方に薄板を配置する工程（Ｓ１１）と、
   前記薄板の上面に磁性を有する伝導性粒子を所定量分散させた後、前記磁石の磁力によって前記薄板の上面に前記伝導性粒子によるパターンを形成させる工程（Ｓ１２）と、
   その下面に接着剤が塗布された基板を前記薄板の上面に形成された前記伝導性粒子のパターンに面接触させて、前記伝導性粒子のパターンを維持しつつ前記基板を前記薄板に接着させる工程（Ｓ１３）と、
   前記接着剤に付着した前記伝導性粒子を定着させる工程（Ｓ１４）とを含むことを特徴とするＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法。
4. 前記定着工程（Ｓ１４）で定着させた前記伝導性粒子のパターン上に、粉末定着用の液体を吹き掛ける又はパターン保護用シートを取り付ける工程（Ｓ１５）を更に含むことを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法。
5. 前記磁石は、強磁性コアと、該強磁性コアに巻回されたコイルとを備える電磁石であることを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法。
6. ＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法であって、
   形成しようとするパターン状に形成された磁石の上方に基板を配置する工程（Ｓ２１）と、
   前記基板の上面に所定量の伝導性粒子を分散させた後、前記磁石の磁力によって前記基板の上面に前記伝導性粒子によるパターンを形成させる工程（Ｓ２２）と、
   前記基板上に付着した伝導性粒子を定着させる工程（Ｓ２３）とを含むことを特徴とするＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法。
7. 前記工程（Ｓ２３）で定着させた前記伝導性粒子のパターン上に、粉末定着用の液体を吹き掛ける又はパターン保護用シートを取り付ける工程（Ｓ２４）を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法。
8. 前記磁石は、強磁性コアと、該強磁性コアに巻回されたコイルとを備える電磁石であることを特徴とする請求項６に記載のＲＦＩＤタグ用アンテナの製造方法。

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