JP2009025923A

JP2009025923A - 無線ｉｃデバイス

Info

Publication number: JP2009025923A
Application number: JP2007186331A
Authority: JP
Inventors: Noboru Kato; 登加藤; Takeshi Kataya; 猛片矢; Munesada Yamamoto; 宗禎山本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】バーコードを備えても、作製工程を簡素化することができ、構造も簡単である、無線ＩＣデバイスを提供する。
【解決手段】無線ＩＣデバイスは、（ａ）基材と、（ｂ）基材に導電材料を用いて形成された放射板２０と、（ｃ）インダクタンス素子を含む共振回路が形成された給電回路基板に、無線ＩＣチップが搭載された、電磁結合モジュール３０とを備える。電磁結合モジュール３０は、放射板２０と電磁界結合するように基材に配置されている。放射板２０は、基材の一つの主面に複数の棒状要素が互いに平行に配置されたバーコード部２２を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は無線ＩＣデバイスに関し、例えばＲＦ−ＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる非接触型無線ＩＣタグ等の無線ＩＣデバイスに関する。

従来、無線ＩＣチップと放射板とを備えた無線ＩＣデバイスが提案されている。

例えば特許文献１には、図９（Ａ）の表面図に示すように表面の可視表示部１１３にバーコード１１４が形成され、図９（Ｂ）の裏面図に示すように裏面に非接触ＩＣタグ１１１が貼着された、非接触ＩＣタグ付きラベル１００が開示されている。このラベル１００では、非接触ＩＣタグ１１１とバーコード１１４とに同じ情報を記録しておき、どちらか一方が使用不能あるいは読み取り不可能な状態になっても、使用可能にすることを一つの目的としている。
特開２００２−１２３８０５号公報

しかし、この非接触ＩＣタグは、ラベルにバーコードと非接触ＩＣタグとを別々に設けているため、ラベル作製工程数が増える。また、バーコードをラベル表面、非接触ＩＣタグをラベル裏面に備える必要があり、ラベルの構造が複雑になる。

本発明は、かかる実情に鑑み、バーコードを備えても、作製工程を簡素化することができ、構造も簡単である、無線ＩＣデバイスを提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した無線ＩＣデバイスを提供する。

無線ＩＣデバイスは、（ａ）基材と、（ｂ）前記基材に導電材料を用いて形成された放射板と、（ｃ）インダクタンス素子が形成された給電回路基板に、無線ＩＣチップが搭載された、電磁結合モジュールとを備える。前記電磁結合モジュールは、前記放射板と電磁界結合するように前記基材に配置されている。前記放射板は、前記基材の一つの主面に複数の棒状要素が互いに平行に配置されたバーコード部を含む。

上記構成によれば、バーコード部を放射板として用いることにより、バーコードラベルのサイズを変更することなく、ＲＦ−ＩＤ等の無線ＩＣデバイスの機能を追加することができる。

上記構成において、電磁結合モジュールは放射板と電磁界結合しており、無線ＩＣチップと放射板とは電気的に導通していない。そのため、無線ＩＣチップには、放射板から静電気が流入しないので、放射板からの静電気による無線ＩＣチップの破壊を防ぐことができる。

給電回路基板が、無線ＩＣチップと放射板とのインピーダンス整合をとるための整合回路や、無線ＩＣデバイスとしての使用周波数での信号で共振する共振回路を含むように構成すれば、どのような形状のバーコードにも、あるいはどのようなＲＦ−ＩＤシステムに対しても無線ＩＣデバイスの機能を持たせることができる。

好ましくは、前記放射板は、各部分が互いに接続され、電気的にひとつながりになっている。

この場合、放射板のどの部分に電磁結合モジュールを配置しても無線ＩＣデバイスとして機能させることができ、電磁結合モジュールの配置自由度を向上することができる。

放射板と電磁結合モジュールとは、基材の同じ主面に配置しても、基材の異なる主面に配置してもよい。

好ましくは、前記基材の一つの主面に、前記放射板が形成される。前記基材の他の主面に、前記電磁結合モジュールが配置される。

この場合、放射板のバーコード部が外部に露出するように無線ＩＣデバイスを物品に貼り付けたとき、電磁結合モジュールが物品に対向し、基材で覆われるので、衝撃等から無線ＩＣチップを保護することができる。

好ましくは、前記基材の内部に、前記電磁結合モジュールが配置されている。

この場合、電磁結合モジュールが基材で覆われるので、衝撃等から無線ＩＣチップを保護することができる。無線ＩＣデバイスを物品に貼り付ける前においても、電磁結合モジュールが基材で覆われているので、衝撃等から無線ＩＣチップを保護することができる。

好ましくは、前記給電回路基板が多層基板である。

この場合、無線ＩＣチップと放射板とのインピーダンス整合を行う整合回路あるいは共振回路を多層基板内に形成することにより、それらの回路を基材に形成する場合よりも、無線ＩＣデバイスを小型化することができる。

好ましくは、前記給電回路基板がフレキシブル基板である。

この場合、給電回路基板を薄くすることができ、無線ＩＣデバイスを低背化できる。

本発明の無線ＩＣデバイスは、バーコードを備えても、作製工程を簡素化することができ、構造も簡単である。

以下、本発明の実施の形態として実施例について図１〜図８を参照しながら説明する。

＜実施例１＞実施例１の無線ＩＣデバイス１０について、図１〜図６を参照しながら説明する。

図１の側面図に示すように、無線ＩＣデバイス１０は、主部材１２の一方主面である上面１２ａに放射板２０が形成され、放射板２０上の所定位置に電磁結合モジュール３０が配置されている。主部材１２の他方主面である下面１２ｂには粘着層１４が形成され、粘着層１４は剥離シート１６で覆われている。無線ＩＣデバイス１０は、剥離シート１６を剥がし、粘着層１４を物品に貼り付けて使用する。

無線ＩＣデバイス１０は、図２の側面図に示す工程で製造することができる。

まず、図２（ａ）に示すように、主部材１２の下面１２ｂに粘着層１４が形成され、粘着層１４が剥離シート１６で覆われたベース部材１１を準備する。主部材１２には、紙やプラスチックのシート材を用いる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、主部材１２の上面１２ａに、導電性ペーストを用いて印刷することにより、放射板２０を形成する。放射板２０の印刷ペーストは導電性のあるものであればよい。例えばカーボンを含むペーストでもよく、この場合、金属性導電ペーストよりも、バーコード部２２の光学的読み取りが容易になる。

次いで、図２（ｃ）に示すように、放射板２０の所定位置に、樹脂等の絶縁性接着剤を用いて、電磁結合モジュール３０を固定する。

放射板２０は、図３（ａ）の平面図に示すように、複数の棒状要素が互いに平行に所定の間隔で配置されたバーコード部２２の一端側に共通部２４が接続されている。放射板２０は、図３では斜線を付しているが、黒色又は暗色に印刷されている。

電磁結合モジュール３０は、バーコード部２２の読み取りに支障がない放射板２０上の適宜位置に搭載される。電磁結合モジュール３０は、バーコード部２２の読み取りに支障がなければ、バーコード部２２上に配置することも可能である。

例えば図３（ａ）に示すように、放射板２０の共通部２４の中央に、電磁結合モジュール３０が配置される。図３（ａ）の例では、電磁結合モジュール３０を配置するための目印として用いることができるように、放射板２０の共通部２４の中央には、空白部２５が形成されている。電磁結合モジュール３０は、この空白部２５に隣接し、かつバーコード部２２とは反対側の幅狭部２６上に配置されている。なお、空白部２５を設けずに電磁結合モジュール３０を配置してもよい。

あるいは図３（ｂ）の平面図に示すように、放射板２０ａの共通部２４ａの端部に、電磁結合モジュール３０を配置してもよい。

放射板２０は、各部分が互いに接続され、電気的にひとつながりになっていることが好ましい。この場合、放射板２０のどの部分に電磁結合モジュール３０を配置しても無線ＩＣデバイスとして機能させることができ、電磁結合モジュール３０の配置自由度を向上することができる。

電磁結合モジュール３０は、図４に模式的に示すように、給電回路基板４０に無線ＩＣチップ３２が実装されている。給電回路基板４０には、等価回路で示すように、インダクタンスＬ_１，Ｌ_２とキャパシタンスＣ_１，Ｃ_２を含む共振回路が形成されている。給電回路基板４０は、図４において矢印で示すように、キャパシタンスＣ_１，Ｃ_２の接続部と、インダクタンスＬ_１，Ｌ_２が、放射板２０と電磁界結合するように、実装される。

給電回路基板４０上に前記無線ＩＣチップ３２を搭載した無線ＩＣデバイス１０は、図示しないリーダライタから放射される高周波信号（例えばＵＨＦ周波数帯）を放射板２０で受信し、給電回路基板４０内の共振回路を共振させ、所定の周波数帯の受信信号のみを無線ＩＣチップ３２に供給する。一方、この受信信号から所定のエネルギーを取り出し、このエネルギーを駆動源として無線ＩＣチップ３２にメモリされている情報を、共振回路にて所定の周波数に整合させた後、放射板２０に伝え、該放射板２０からリーダライタに送信、転送する。

また、給電回路基板４０においては、インダクタンス素子Ｌ１，Ｌ２とキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２で構成された共振回路にて共振周波数特性が決定される。放射板２０から放射される信号の共振周波数は、共振回路の自己共振周波数によって実質的に決まる。

電磁結合モジュール３０は放射板２０と電磁界結合しており、無線ＩＣチップ３２と放射板２０とは電気的に導通していない。そのため、無線ＩＣチップ３２には、放射板２０から静電気が流入しないので、放射板２０からの静電気による無線ＩＣチップ３２の破壊を防ぐことができる。

給電回路基板４０は、例えば、セラミックや樹脂等の複数の絶縁層が積層された多層基板であり、図５の分解斜視図に示すように、不図示の絶縁層の各層の表面又は裏面には、導電材料を用いて、インダクタンスＬ_１，Ｌ_２のらせんパターン４４ａ〜４４ｅ；４５ａ〜４５ｅ、キャパシタンスＣ_１，Ｃ_２の電極パターン４２ａ〜４２ｃ、無線ＩＣチップ３２の端子に接続される外部電極パターン４１ａ〜４１ｄが形成され、パターン間は、絶縁層を貫通する貫通孔に形成された貫通導体４６を介して接続されている。

インダクタンスＬ_１，Ｌ_２をＬ値が異なる２重らせん構造にすることで、給電回路基板４０で発生する信号の共振周波数を２つにすることができ、広帯域化が可能になる。ＲＦ−ＩＤの使用周波数は各国ごとに数Ｍ〜数十ＭＨｚ程度異なっているが、それら全てに対応可能な帯域を持つようにすれば、設計変更することなく各国の仕様に対応することができる。

なお、給電回路基板４０内に形成する素子としては、インダクタンス素子のみでも構わない。インダクタンス素子は無線ＩＣチップと放射板とのインピーダンス整合機能を持っている。

図示していないが、無線ＩＣチップ３２と放射板２０とのインピーダンス整合を行う整合回路を多層基板内に形成することにより、整合回路を主部材１２側に形成する場合よりも、無線ＩＣデバイスを小型化することができる。

給電回路基板４０の代わりに、図６の平面図に示すように、ＰＥＴフィルムなどのフレキシブル基板５１を用いて形成された給電回路基板５０を用いてもよい。給電回路基板５０は、フレキシブル基板５１上に、キャパシタンスＣの電極パターン５３、インダクタンスＬ_１，Ｌ_２のパターン５２、無線ＩＣチップ３２の端子と接続するための外部電極パターン５４ａ〜５４ｄが、金属等の導電材料を用いて形成されている。

フレキシブル基板５１を用いると、給電回路基板５０を薄くすることができ、無線ＩＣデバイスを低背化できる。

バーコード部２２は、バーコード部２２により表示すべきデータに対応して、棒状要素の配列形態が変わり、これによって、放射板２０のアンテナ特性も変動する。

しかし、無線ＩＣデバイス１０は、バーコード部２２の棒状要素の配列形態変わっても、電磁結合モジュール３０の給電回路基板４０により（１）周波数選択と、（２）インピーダンス整合とを行うことで、ＲＦ−ＩＤの特性に変化がなく、無線ＩＣチップ３２のデータの読み取りが可能であるようにすることができる。

また、放射板２０のバーコード部２２は、従来のバーコードと同様に、光学的読み取りが可能である。

したがって、無線ＩＣデバイス１０は、一部品で２システムに対応できる。

また、バーコード部２２を印刷した後に、電磁結合モジュール３０を搭載できるので、バーコード部２２の印刷時には、主部材１２の上面１２ａが平坦になり、印刷しやすい。したがって、バーコード部２２の印刷不良が少なくなる。

電磁結合モジュールを搭載した後にバーコードを印刷すると、バーコード不良により、電磁結合モジュールの廃棄しなければならない。これに対し、バーコードを先に印刷してから電磁結合モジュールを搭載すると、バーコード不良があっても、高価な電磁結合モジュールを廃棄しなくてよい。

無線ＩＣデバイス１０は、バーコードの印刷の大きさにより、アンテナ利得が変わる。バーコードが小さい場合は、アンテナ利得が小さくなるため、無線ＩＣチップのデータ読み取りは、略接触レベルでの読み取りとなる。これは、従来のバーコードの光学的な読み取り方と同じでありので、リーダー側のシステムにより、バーコードを読むか、無線ＩＣチップのデータを読むかを選択するようにすればよい。

＜実施例２＞実施例２の無線ＩＣデバイス１０ａについて、図７の側面図を参照しながら説明する。

図７に示すように、無線ＩＣデバイス１０ａは、実施例１と同様に、主部材１２の上面１２ａにバーコード部を含む放射板２０が印刷され、主部材１２の下面１２ｂに粘着層１４が塗布され、粘着層１４は剥離シート１６で覆われている。つまり、無線ＩＣデバイス１０ａは、主部材１２及び粘着層１４からなる基材の内部に配置されている。

電磁結合モジュール３０は主部材１２で覆われて外部に露出しないので、無線ＩＣチップ３２を衝撃等から保護することができる。無線ＩＣデバイス１０ａは、物品に貼り付ける前においても、電磁結合モジュール３０が主部材１２及び粘着層１４からなる基材で覆われているので、衝撃等から無線ＩＣチップ３２を保護することができる。

したがって、無線ＩＣデバイス１０ａの信頼性が向上する。

＜実施例３＞実施例３の無線ＩＣデバイス１０ｂについて、図８の要部拡大側面図を参照しながら説明する。

図８に示すように、無線ＩＣデバイス１０ｂは、実施例１と同様に、主部材１２の上面１２ａにバーコード部を含む放射板２０が印刷され、主部材１２の下面１２ｂに粘着層１４が塗布されている。

実施例１と異なり、無線ＩＣデバイス１０ｂの電磁結合モジュール３０は、粘着層１４に貼り付けられている。

無線ＩＣデバイス１０ｂは、粘着層１４を物品に貼り付けて使用する。粘着層１４が物品に貼り付けられると、電磁結合モジュール３０は主部材１２と物品との間に挟まれて隠れてしまい、表面に露出しないので、無線ＩＣチップ３２を衝撃等から保護することができ、無線ＩＣデバイス１０ａの信頼性が向上する。

無線ＩＣデバイス１０ｂの製造と、無線ＩＣデバイス１０ｂの物品への貼り付けを連続して行う場合などには、粘着層１４が剥離シートで覆われる必要はない。

＜まとめ＞以上に説明した無線ＩＣデバイスは、バーコード自体をＲＦ−ＩＤの放射板として使用している。これによって、バーコードラベルのサイズを変更することなく、簡単な構成で、ＲＦ−ＩＤ等の無線ＩＣデバイスの機能を追加することができる。また、バーコードを備えても、作製工程を簡素化することができる。

なお、本発明の無線ＩＣデバイスは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

無線ＩＣデバイスの側面図である。（実施例１）無線ＩＣデバイスの製造工程を示す側面図である。（実施例１）放射板の平面図である。（実施例１）電磁結合モジュールの実装状態を模式的に示す説明図である。（実施例１）給電回路基板の分解斜視図である。（実施例１）給電回路基板の平面図である。（実施例１の変形例）無線ＩＣデバイスの側面図である。（実施例２）無線ＩＣデバイスの要部拡大側面図である。（実施例３）無線ＩＣデバイスの（Ａ）表面図、（Ｂ）裏面図である。（従来例）

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ無線ＩＣデバイス
１２主部材（基材）
１２ａ表面
１２ｂ裏面
１４粘着層（基材）
１６剥離シート
２０，２０ａ放射板
２２バーコード部
２４，２４ａ共通部
３０電磁結合モジュール
３２無線ＩＣチップ
４０，５０給電回路基板

Claims

基材と、
前記基材に導電材料を用いて形成された放射板と、
インダクタンス素子が形成された給電回路基板に、無線ＩＣチップが搭載された、電磁結合モジュールとを備え、
前記電磁結合モジュールは、前記放射板と電磁界結合するように前記基材に配置され、
前記放射板は、前記基材の一つの主面に複数の棒状要素が互いに平行に配置されたバーコード部を含むことを特徴とする、無線ＩＣデバイス。
前記給電回路基板内に共振回路が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
前記給電回路基板内に整合回路が形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の無線ＩＣデバイス。
前記放射板は、各部分が互いに接続され、電気的にひとつながりになっていることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の無線ＩＣデバイス。
前記基材の一つの主面に、前記放射板が形成され、
前記基材の他の主面に、前記電磁結合モジュールが配置されていることを特徴とする、請求項１〜４に記載の無線ＩＣデバイス。
前記基材の内部に、前記電磁結合モジュールが配置されていることを特徴とする、請求項１〜４に記載の無線ＩＣデバイス。
前記給電回路基板が多層基板であることを特徴とする、請求項１〜６に記載の無線ＩＣデバイス。
前記給電回路基板がフレキシブル基板であることを特徴とする、請求項１〜６に記載の無線ＩＣデバイス。