JP2006197440A - アンテナ回路導体、及び非接触ｉｃタグ - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ回路導体の損失の低減、及びそのアンテナ回路導体を有した非接触ＩＣタグを提供することを目的とする。
【解決手段】
基材表面のアンテナ回路導体２のエッジ部２１が設置される位置に、予め凹部３１を形成し、印刷法により導電性部材を凹部３１に充填し、エッジ部２１の側面が前記基材表面に対し略垂直となることを特徴とするアンテナ回路導体２を形成した。これにより高周波電流が流れるアンテナ回路導体２のエッジ部２１の断面積を拡大でき、アンテナ特性の損失が低減され、薄型化、安価な製造コストの実現ができる。さらに、アンテナ特性を高めた非接触ＩＣタグの提供をすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ回路導体、及び非接触ＩＣタグに関する。

非接触ＩＣタグは、ＩＣチップと無線波を送受信するためのアンテナ回路導体で構成される。
アンテナ回路導体の製造方法としては３種類の方法があり、１つは、絶縁基板（ガラスエポキシ、ポリエステルフィルム等のフレキシブルシート）上に銅またはアルミ箔を貼り付け、エッチングして形成する方法、２つ目は、断面が円形または長方形の導線等を渦巻き状に巻いた巻き線方法、３つ目はポリエステルフィルム等のフレキシブルシート上に、導体ペーストを印刷により形成する方法である。

前者２つ（エッチング、巻き線）の方法は比較的低抵抗（比抵抗数μΩ・ｃｍ）の材料が選択できるため、アンテナ回路導体に要求される低抵抗、高インダクタンスの特性を得ることが可能である。
しかし、エッチングによる方法は、アンテナ回路導体を薄く形成することができ、物性的に優れるものの、製造工程が長く複雑なものであるため、製造におけるコストが高くなってしまうという問題を有する。
巻き線による方法は物性的にも優れ、比較的に安価に製造できる長所を有するが、薄型化には限界があり、さらには巻き線と電子部品回路を接続する作業が複雑であり、自動化が困難であるという問題を有する。
これらの２つの方法に対し、印刷による方法は、安価に製造ができる上、厚みも薄くでき、大量消費の非接触ＩＣタグには最適という長所を有する。

ここで、アンテナ回路導体の高周波特性で無視できないものとして、表皮効果がある。一般的に回路導体に流れる信号の周波数が高くなってくると信号は回路導体の表面に集まってくる。これは回路導体の中心部では磁束との鎖交が多く、中心部に近づくに従って逆起電力が大きくなり、電流が流れにくくなる。その結果、回路導体に流れる信号の周波数が高くなる程電流は導体の表面に集まってくる。アンテナ回路導体の抵抗がゼロでない場合、単位長当たりの抵抗は断面積に依存するので、全断面積に対する電流の流れている部分の面積が小さい程抵抗が高くなる。つまり流れる信号の周波数が高くなる程、回路導体の抵抗値が上がる。

印刷方法でアンテナ回路導体を形成した場合、導電性ペーストが凝固する前にペーストが基材に沿ってダレが生じるため（図２（ａ）（ｂ））、アンテナ回路導体のエッジ部の断面は鋭角形状になってしまう。このようなアンテナ回路導体において、特に２．４５ＧＨｚ等の高い周波数を扱う場合、エッジ部の先端の断面積が非常に小さい部分に電流が集中して、表皮効果によりその損失が大きくなるという問題がある。

以下に公知文献を示す。
特開平９−１９７０号公報

本発明は上記問題を鑑みてなされたもので、端部形状を改善することで損失を低減したアンテナ回路導体を形成し、それを有する非接触ＩＣタグを提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、 基材表面に導電性部材により形成されるアンテナ回路導体であって、エッジ部の側面が前記基材表面に対し略垂直となることを特徴とするアンテナ回路導体である。

請求項２の発明は、上記のアンテナ回路導体において、前記基材表面の前記アンテナ回路導体のエッジ部が設置される位置に、予め凹部を形成し、前記導電性部材が前記凹部に充填され、前記エッジ部の側面が前記基材表面に対し略垂直となることを特徴とするアンテナ回路導体である。

請求項３の発明は、上記のアンテナ回路導体において、前記導電性部材は導電ペーストであり、印刷法により塗布することで、フィルム状の基材表面上に形成することを特徴とするアンテナ回路導体である。

請求項４の発明は、ＩＣチップと、基材と、この基材表面に形成された請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ回路導体とを有することを特徴とする非接触ＩＣタグである。

本発明によれば、アンテナ回路導体端部の断面が鋭角形状になることを抑制でき、これにより高周波電流が流れる断面積を拡大することで抵抗が低減されることとなり、アンテナ特性の損失も低減される。これにより、印刷方法でアンテナ回路導体を形成する際の課題を解決することができ、薄型化、安価な製造コストを得ることができる。さらに、このようなアンテナ特性を高めた非接触ＩＣタグの提供をすることができる。

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１には、本実施形態のアンテナ基板４を示す。
このアンテナ基板４は、基材３と、この基材３上に設置されたＩＣチップ１と、一対のアンテナ回路導体２とを備える。
基材３は、平面略矩形形状であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂材料や紙を用いることができる。なお、基材３の材質はこれらに特に限定されるものではない。

この基材３の表面の略中央にＩＣチップ１が設置されている。
また、基材３の表面には、基材３の長手方向に沿って、断面略矩形状の凹部３１が形成されている。この凹部３１は、必要に応じ種々の表面処理、例えばエンボス加工、プラズマや紫外線による酸化エッチング処理などにより形成することが可能である。

アンテナ回路導体２は、シルクスクリーン印刷法により、導電性ペーストを基材３上に塗布することで形成される。前記導電性ペーストは、導電性を示すための金属粒子の他に、基材との密着性を保つためにフェノール系、エポキシ系、ポリエステル系、ウレタン系等の各種樹脂と希釈溶剤が配合されているものを使用することができる。
このアンテナ回路導体２は、平面略矩形形状であり、基材３の表面にＩＣチップ１を挟むようにして配置される。このアンテナ回路導体２の長手方向の端部は、前記ＩＣチップ１に接続されている。

アンテナ回路導体２のエッジ部２１（アンテナ回路導体２の短辺方向の端部）を構成する導電性ペーストは、前述した基材３の凹部３１に充填されており、エッジ部２１の側面は、基材３の表面に対し、略垂直となっている。
前記略垂直とは基材３の表面に対して７０度から１２０度の角度であることが好ましい。

このようなアンテナ基板４は、次のようにして成形される。
図３（ａ）に示すように、導電性ペーストを基材３上に印刷する。なお、導電性ペーストとの密着性向上のために該基材に予めコロナ放電処理、プラズマ処理、サンドブラスト処理及びプライマー処理等の活性化処理を行っておくことが好ましい。
印刷直後の導電性ペーストは端部が略垂直に立った形状を示すが、所定の粘度を有しているため時間の経過とともにダレが生じる。しかし、図３（ｂ）に示すようにダレが生じた導電性ペーストは基材３に形成された凹部３１に充填されることで塗れ広がりをせき止め、アンテナ回路導体２の端部断面が鋭角になるのが抑制される。

導電性ペーストが乾燥した後、ＩＣチップ１を導電性接着剤または異方導電性接着フィルム等を介して基材３上に搭載接続する。以上により、アンテナ基板４を得ることができる。

（実施例１）
図４（ａ）は本発明に用いるアンテナ回路導体の一実施例における断面図と抵抗値のシミュレーション結果を示したものである。アンテナ回路導体厚は２０μｍ、基材に幅２０μｍ、深さ５μｍの矩形状の凹部を有するアンテナ回路を形成し、導電性ペーストの導電率を３ｍＳ／ｍ、基材材質としてポリエチレンテレフタレートを想定した誘電率を３．２に設定し、周波数２．４５ＧＨｚにおいて長さ１ｍの導体に１Ａの電流を流したときの抵抗値を計測した。
計測した結果、抵抗値は１３６．４８Ω／ｍであった。

（実施例２）
図４（ｂ）は本発明に用いるアンテナ回路導体の一実施例における断面図と抵抗値のシミュレーション結果を示したものである。アンテナ回路導体厚は２０μｍ、基材に深さ５μｍの楔型凹部を有するアンテナ回路を形成し、導電性ペーストの導電率を３ｍＳ／ｍ、基材材質としてポリエチレンテレフタレートを想定した誘電率を３．２に設定し、周波数２．４５ＧＨｚにおいて長さ１ｍの導体に１Ａの電流を流したときの抵抗値を計測した。
計測した結果、抵抗値は１３６．７９Ω／ｍであった。

（比較例）
図４（ｃ）は従来のアンテナ回路導体における断面図と抵抗値のシミュレーション結果を上記実施例１，２に対する比較例として示したものである。アンテナ回路導体厚は２０μｍ、基材に幅２０μｍ、深さ５μｍの矩形状の凹部を有するアンテナ回路を形成し、導電性ペーストの導電率を３ｍＳ／ｍ、基材材質としてポリエチレンテレフタレートを想定した誘電率を３．２に設定し、周波数２．４５ＧＨｚにおいて長さ１ｍの導体に１Ａの電流を流したときの抵抗値を計測した。
計測の結果、抵抗値は１８３．８４Ω／ｍであった。

前記実施例１、２いずれにおいても従来のアンテナ回路導体の結果と比較して約２５％の損失が低減された。

なお、本発明では専ら、直線上に配置されたアンテナ回路導体を使用した例についてのみ説明したが、これに限らず、ループ形状等、アンテナ機能を有する如何なる形状の類似のアンテナに関しても本発明を応用することは可能である。
また、本発明では専ら２．４５ＧＨｚの周波数を使用した例についてのみ説明したが、これに限らず、他の周波数領域においても本発明を応用することは可能である。

さらには、本発明では基材３の凹部３１により塗布された導電性ペーストのエッジ部２１を基材３の表面に対して略垂直としたが、従来の印刷法で形成されたアンテナ回路導体を物理的に切断する方法によりエッジ部を基材表面に対して略垂直としてもよい。

また、本発明では機材表面にシルクスクリーン印刷法により導電性ペーストを塗布することでアンテナ回路導体を形成する例についてのみ説明したが、これに限らず、他の方法により形成されたアンテナ回路導体のエッジ形状について本発明を応用することは可能である。

（ａ）は本発明によるアンテナ回路導体を有するアンテナ基板の概略図、（ｂ）はアンテナ基板の断面図 （ａ）従来の印刷法による印刷直後のアンテナ回路導体の断面図、（ｂ）従来の印刷法による導電性ペーストがダレた状態のアンテナ回路導体の断面図 （ａ）は本発明による印刷直後のアンテナ回路導体の断面図、（ｂ）本発明による導電性ペーストがダレた状態のアンテナ回路導体の断面図 （ａ）は本発明の実施例１による抵抗値のシミュレーション図、（ｂ）は本発明の実施例２による抵抗値のシミュレーション図、（ｃ）従来の印刷法による抵抗値のシミュレーション図

符号の説明

１・・・ＩＣチップ
２・・・アンテナ回路導体
２１・・エッジ部
３・・・基材
３１・・凹部
４・・・アンテナ回路基板

Claims (4)

1. 基材表面に導電性部材により形成されるアンテナ回路導体であって、
   エッジ部の側面が前記基材表面に対し略垂直となることを特徴とするアンテナ回路導体。
2. 請求項１に記載のアンテナ回路導体において、
   前記基材表面の前記アンテナ回路導体のエッジ部が設置される位置に、予め凹部を形成し、前記導電性部材が前記凹部に充填され、前記エッジ部の側面が前記基材表面に対し略垂直となることを特徴とするアンテナ回路導体。
3. 請求項１又は２に記載のアンテナ回路導体において、
   前記導電性部材は、導電性ペーストであり、印刷法により塗布することで、フィルム状の基材表面上に形成することを特徴とするアンテナ回路導体。
4. ＩＣチップと、基材と、
   この基材表面に形成された請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ回路導体とを有することを特徴とする非接触ＩＣタグ。