JP2009065252A - Method of manufacturing rfid tag - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、RFID(Radio Frequency Identification)タグの製造方法に関し、リーダライタから送信されるコマンド信号を受信し、そのコマンド信号の情報に応じてメモリに格納しているタグ情報を更新し、追記し、又はそのタグ情報をRFIDリーダライタに読み出し信号として送信するものであり、生体・物品の入退室管理や物流管理などに利用されるものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an RFID (Radio Frequency Identification) tag, receives a command signal transmitted from a reader / writer, updates tag information stored in a memory according to the information of the command signal, and additionally writes the tag information. Alternatively, the tag information is transmitted as a read signal to the RFID reader / writer, and is used for living / article entry / exit management, logistics management, and the like.
RFIDシステムは、ICチップを備えたRFIDタグとRFIDリーダライタとの間で無線通信を行なうものである。RFIDタグは、バッテリーを搭載してその電力で駆動するいわゆるアクティブ型タグと、リーダライタからの電力を受けてこれを電源として駆動するいわゆるパッシブ型タグとがある。アクティブ型タグは、パッシブ型に比べてバッテリーを搭載しているため、通信距離や通信の安定度等の点でメリットがある一方、構造が複雑で、サイズの大型化や高コスト化等のデメリットもある。そして、近年の半導体技術の向上により、パッシブ型タグ用としてICチップの小型化、高性能化が進み、通信距離の拡張や通信の安定度の向上などにより、パッシブ型タグの幅広い分野における使用が期待されている状況である。 The RFID system performs wireless communication between an RFID tag having an IC chip and an RFID reader / writer. RFID tags include a so-called active type tag that is mounted with a battery and driven by the electric power, and a so-called passive type tag that receives electric power from a reader / writer and drives it as a power source. The active tag has a battery compared to the passive type, so it has advantages in terms of communication distance and communication stability, but has a complicated structure and disadvantages such as an increase in size and cost. There is also. And with recent improvements in semiconductor technology, IC chips have become smaller and higher performance for passive tags, and the use of passive tags in a wide range of fields has been expanded by extending communication distance and improving communication stability. This is an expected situation.
パッシブ型タグにおいて、周波数帯が長波帯、短波帯のRFIDタグで適用されている電磁誘導方式では、リーダライタの送信アンテナコイルとRFIDタグのアンテナコイルとの間の電磁誘導作用でRFIDタグに電圧が誘起され、この電圧によりICチップを起動して通信を可能としている。したがって、RFIDリーダライタによる誘導電磁界内でしかRFIDタグが動作せず、通信距離は数十cm程度となってしまう。また、UHF帯及びマイクロ波帯などの高い周波数帯のRFIDタグでは、電波通信方式が適用されており、電波によりRFIDタグのICチップに電力を供給しているため、通信距離は1〜8m程度と大幅に向上している。したがって、UHF帯及びマイクロ波帯などの高い周波数帯のRFIDタグは、通信距離の短い長波帯、短波帯のRFIDシステムでは実現が困難であった複数枚のRFIDタグの一括読み取りや移動しているRFIDタグの読み取りなども可能となり、その利用範囲は、今後大幅に広がるものと考えられる。そこで、UHF帯又はマイクロ波帯などの高い周波数のパッシブ型タグとしては、例えば、特許文献1〜5に記載されたものがあった。 In the passive induction tag, in the electromagnetic induction method applied to the RFID tag of the long wave band and the short wave band, a voltage is applied to the RFID tag by the electromagnetic induction action between the transmission antenna coil of the reader / writer and the antenna coil of the RFID tag. The IC chip is activated by this voltage to enable communication. Therefore, the RFID tag operates only within the induction electromagnetic field by the RFID reader / writer, and the communication distance becomes about several tens of centimeters. In addition, in radio frequency RFID tags such as UHF band and microwave band, the radio wave communication method is applied, and power is supplied to the IC chip of the RFID tag by radio waves, so the communication distance is about 1 to 8 m. And has improved significantly. Accordingly, RFID tags in high frequency bands such as UHF band and microwave band are collectively read and moved by a plurality of RFID tags that are difficult to realize in long wave band and short wave band RFID systems with short communication distances. RFID tags can be read, and the range of use is expected to expand significantly in the future. Then, as a passive tag of high frequency, such as a UHF band or a microwave band, there existed what was described in patent documents 1-5, for example.
従来のRFIDタグに関し、特許文献1の第3図には、1/2波長マイクロストリップ線路共振器13、誘電体基板14、接地導体板15を備え、1/2波長マイクロストリップ線路共振器13と接地導体板15との間にICチップを接続することにより、接地導体板15側に金属物体(導体)があっても、アンテナの放射特性には殆んど影響せずに金属物体(導体)に設置・貼り付けが可能なRFIDタグが開示されている。なお、ICチップの詳細に関し、特許文献1の第17図には、ワイヤーボンディングなどの技術により、IC106がアンテナ導体100の中心部分につながる接地線路104の裏面で接地導体側の誘電体材料の中に埋没させるように配置されたものが開示され、同様に特許文献1の第18図〜第21図には、IC121が接地導体側の誘電体材料の中に埋没させるように配置されたものが開示されており、特許文献1の段落番号0028には、IC121の接続パッドが形成される面と反対側に接地面が形成できるIC構成であれば、ボンデングワイヤ122、12、2のうち、片方のボンデングワイヤ122が不要である旨の記載がある。
Regarding a conventional RFID tag, FIG. 3 of
特許文献2の第19図には、誘電体部材10、ICチップ用凹部10b、フィルム基材20、アンテナパターン30、ICチップ40を備えたRFIDタグ5であって、誘電体部材10にICチップ40を埋設可能なICチップ用凹部10bを設け、このICチップ用凹部10bにICチップ40を埋設させ、フィルム基材20の内面側に形成したアンテナパターン30とICチップ40とが電気的に接続するようにフィルム基材20を誘電体部材10に巻き付けてアンテナパターン30により構成したループアンテナにより、電波吸収体の近傍でも通信距離の低下を抑制したものが開示されている。
FIG. 19 of
特許文献3の第1図及び第2図には、ICチップ21が基材11(基板)の凹部15に嵌合され、導電性インキを用いたスクリーン印刷で形成されたアンテナパターン13の両端がICチップ21に電気的に接続されたRFIDタグが開示されている。また、特許文献4の第4図には、2枚の一対のアンテナパターン13A、13Bを有したものが開示されている。
1 and 2 of
特許文献4の第4図には、アンテナ面30に誘電体20の一部を露出させる開口31が形成され、開口は、互いに対向するように平行に延びる一対の第1スリット31aと、該一対のスリット31aと、該一対のスリット31aを連通する第2スリット31bとを有し、前記第2スリット31bを前記一対の第1スリット31aの中間部に位置させたRFIDタグが開示されている。なお、送受信素子(ICチップ)は、第1及び第2給電点は41、42に接続されている。
In FIG. 4 of
特許文献5の第1図及び第2図には、長方形の導体板11の中央長手方向にスロット12が設けられて構成されたスロットアンテナ10にICチップ13が搭載されたRFIDタグが開示されている。
FIG. 1 and FIG. 2 of
特許文献1に記載のRFIDタグは、金属物体(導体)に設置することは可能である。しかし、1/2波長マイクロストリップ線路共振器と接地導体板との間にICチップを接続する構成であるために、ICチップのワイヤーボンディングによる接続や誘電体基板の内部にICチップを埋め込む必要があるために、RFIDタグ構成が複雑で製造(量産)が困難となるという課題がある。
The RFID tag described in
特許文献2に記載のRFIDタグは、金属物体などの導電性物体(導体)に貼り付けたりその近傍に設置した場合には、導電性物体の影響によりループアンテナが動作しなくなったり、通信距離が極端に低下してしまうという課題がある。
When the RFID tag described in
特許文献3に記載のRFIDタグは、特許文献2と同様に金属物体などの導電性物体(導体)に貼り付けたりその近傍に設置した場合には、導電性物体の影響によりループアンテナやダイポールアンテナが動作しなくなったり、通信距離が極端に低下してしまうという課題がある。
When the RFID tag described in
特許文献4に記載のRFIDタグは、開口が互いに対向するように平行に延びる一対の第1スリット31aと、該一対のスリット31aと、該一対のスリット31aを連通する第2スリット31bとを有し、該開口31は、アンテナ面30のうち該開口31を介して露出する誘電体20によって画される領域36、37が送受信素子に対する整合回路を形成するように構成されているので、給電方向が横方向に対し一対のスリット31aが横長形状となり第2スリット31bにおける横方向の正偏波の電界と併せて一対のスリット31aに縦方向の交差偏波成分の電界も発生するので、正偏波成分の利得が低下するという課題がある。
The RFID tag described in
また、発生した交差偏波が、本来正偏波で意図した方向とは異なる方向に放射されるため、リーダライタと通信する時に通信したくない場所にタグがいるのに通信してしまう場合があり、タグの設置方法や運用方法が困難になるという課題もある。さらに、特許文献4に記載のRFIDタグのパッチアンテナは、給電点41、42はアンテナ面30の中央付近にあるが、スリットをアンテナ面30の中央からずらした位置に配置することを基本としているので、正偏波のパターンも非対称になり、アンテナの放射パターンの対称性に影響を与えるという課題もある。なお、これらの課題から特許文献4のパッチアンテナは、領域36、37と送受信素子(ICチップ)との整合をとることを中心に考えてことが分かる。
In addition, the generated cross-polarized light is radiated in a direction different from the direction originally intended for the positive-polarized wave, so there may be a case where a tag is in a place where communication is not desired when communicating with a reader / writer. There is also a problem that the installation and operation method of the tag becomes difficult. Further, the patch antenna of the RFID tag described in
特許文献5の第1図及び第2図に記載されたRFIDタグは、導体パターン内部にスロットを設けたスロットアンテナを適用しており、特許文献2と同様に金属物体などの導電性物体(導体)に貼り付けたりその近傍に設置した場合には、導電性物体の影響によりループアンテナやダイポールアンテナが動作しなくなったり、通信距離が極端に低下してしまうという課題がある。さらに、特許文献5の第1図に示すスロットの長方向に磁界が発生し、この長さで共振させ放射しているため、高効率で放射するためにはスロット長さはλ/2程度必要となりRFIDタグの小型化にも課題がある。
The RFID tag described in FIG. 1 and FIG. 2 of
この発明は、前述のような課題を解消するためになされたもので、良好な放射パターンを有し、簡易な構造で通信距離を短縮することなく導電性物体や非導電性物体に関わらずに設置可能である新規なRFIDタグを容易に製造し得るRFIDタグの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, has a good radiation pattern, and has a simple structure, regardless of whether it is a conductive object or a non-conductive object without shortening the communication distance. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an RFID tag that can easily manufacture a new RFID tag that can be installed.
請求項1の発明に係るRFIDタグの製造方法は、誘電体基板の一主面に穴部を形成する穴部形成工程と、ICチップを前記穴部に挿入するICチップ挿入工程と、前記誘電体基板の他主面に接地導体パターンを形成する接地パターン形成工程と、前記誘電体基板の一主面に長細形状のスロットを有する導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、導体パターン形成工程中に前記スロットを介して前記ICチップを前記導体パターンに電気的に接続するICチップ接続工程と、前記スロットの沿端の前記導体パターンをトリミングし、前記スロットの幅方向及び長さ方向のいずれか又は両方を拡幅するトリミング工程とを備えたことを特徴とするものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an RFID tag manufacturing method comprising: a hole forming step for forming a hole in one main surface of a dielectric substrate; an IC chip inserting step for inserting an IC chip into the hole; and the dielectric A ground pattern forming step for forming a ground conductor pattern on the other main surface of the body substrate, a conductor pattern forming step for forming a conductor pattern having an elongated slot on one main surface of the dielectric substrate, and a conductor pattern forming step An IC chip connecting step for electrically connecting the IC chip to the conductor pattern through the slot, and trimming the conductor pattern at the end of the slot, so that either the width direction or the length direction of the slot Or a trimming step for widening both of them.
請求項2の発明に係るRFIDタグの製造方法は、誘電体基板の一主面に穴部を形成する穴部形成工程と、前記誘電体基板の他主面に接地導体パターンを形成する接地パターン形成工程と、フィルム基材上に長細形状のスロットを有する導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記スロットを介してICチップを前記導体パターンに電気的に接続するICチップ接続工程と、このICチップ接続工程後に、前記ICチップを前記穴部に挿入して、前記フィルム基材を前記誘電体基板に固定する固定工程と、前記スロットの沿端の前記導体パターンをトリミングし、前記スロットの幅方向及び長さ方向のいずれか又は両方を拡幅するトリミング工程とを備えたことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an RFID tag manufacturing method comprising: a hole forming step for forming a hole in one main surface of a dielectric substrate; and a ground pattern for forming a ground conductor pattern on the other main surface of the dielectric substrate. A forming step, a conductor pattern forming step for forming a conductor pattern having an elongated slot on the film substrate, an IC chip connecting step for electrically connecting an IC chip to the conductor pattern via the slot, After the IC chip connecting step, the IC chip is inserted into the hole, and a fixing step for fixing the film base material to the dielectric substrate; and the conductor pattern at the end of the slot is trimmed, and the slot And a trimming step for widening one or both of the width direction and the length direction.
請求項3の発明に係るRFIDタグの製造方法は、誘電体基板の一主面に穴部を形成する穴部形成工程と、前記誘電体基板の他主面に接地導体パターンを形成する接地パターン形成工程と、フィルム基材上に長細形状のスロットを有する導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記スロットを介してICチップを前記導体パターンに電気的に接続するICチップ接続工程と、このICチップ接続工程後に、前記ICチップを前記穴部に挿入して、前記フィルム基材を前記誘電体基板に固定する固定工程と、前記スロットの沿端の前記導体パターンをトリミングし、前記スロットの幅方向及び長さ方向のいずれか又は両方を拡幅するトリミング工程と、前記誘電体基板から前記フィルム基材を除去するフィルム基材除去工程とを備えたことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a RFID tag manufacturing method comprising: a hole forming step for forming a hole in one main surface of a dielectric substrate; and a ground pattern for forming a ground conductor pattern on the other main surface of the dielectric substrate. A forming step, a conductor pattern forming step for forming a conductor pattern having an elongated slot on the film substrate, an IC chip connecting step for electrically connecting an IC chip to the conductor pattern via the slot, After the IC chip connecting step, the IC chip is inserted into the hole, and a fixing step for fixing the film base material to the dielectric substrate; and the conductor pattern at the end of the slot is trimmed, and the slot A trimming step of widening one or both of the width direction and the length direction of the film, and a film base material removal step of removing the film base material from the dielectric substrate It is characterized in.
請求項4の発明に係るRFIDタグの製造方法は、誘電体基板の一主面に長細形状のスロットを有する導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、この導体パターン形成工程と同時に前記誘電体基板の他主面に接地導体パターンを形成する接地パターン形成工程と、前記導体パターン形成工程及び前記接地パターン形成工程の前に前記スロットを介してICチップを前記導体パターンに電気的に接続するICチップ接続工程と、前記スロットの沿端の前記導体パターンをトリミングし、前記スロットの幅方向及び長さ方向のいずれか又は両方を拡幅するトリミング工程とを備えたことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a RFID tag manufacturing method comprising: a conductor pattern forming step of forming a conductor pattern having an elongated slot on one principal surface of a dielectric substrate; and the dielectric material simultaneously with the conductor pattern forming step. A ground pattern forming step of forming a ground conductor pattern on the other main surface of the substrate; and an IC for electrically connecting the IC chip to the conductor pattern via the slot before the conductor pattern forming step and the ground pattern forming step. A chip connecting step and a trimming step of trimming the conductor pattern at the end of the slot and widening one or both of the width direction and the length direction of the slot are provided.
請求項5の発明に係るRFIDタグの製造方法は、誘電体基板の一主面に長細形状のスロットを有する導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記誘電体基板の他主面に接地導体パターンを形成する接地パターン形成工程と、前記スロットを介してICチップを前記導体パターンに電気的に接続するICチップ接続工程と、前記スロットの沿端の前記導体パターンをトリミングし、前記スロットの幅方向及び長さ方向のいずれか又は両方を拡幅するトリミング工程とを備えたことを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a RFID tag manufacturing method comprising: a conductor pattern forming step of forming a conductor pattern having an elongated slot on one main surface of a dielectric substrate; and a grounding on the other main surface of the dielectric substrate. A ground pattern forming step of forming a conductor pattern; an IC chip connecting step of electrically connecting an IC chip to the conductor pattern through the slot; and trimming the conductor pattern along the end of the slot; And a trimming step of widening one or both of the width direction and the length direction.
請求項6の発明に係るRFIDタグの製造方法は、誘電体基板の一主面に穴部を形成する穴部形成工程と、ICチップを前記穴部に挿入するICチップ挿入工程と、前記誘電体基板の他主面に接地導体パターンを形成する接地パターン形成工程と、前記誘電体基板の一主面に長細形状で長さ方向における対向する両側から内側にそれぞれ延びた凸状パターンが設けられたスロットを有する導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、導体パターン形成工程中に前記スロットを介して前記ICチップを前記導体パターンに電気的に接続するICチップ接続工程と、前記凸状パターンをトリミングし、前記スロットの長さ方向を拡幅する凸状パターントリミング工程とを備えたことを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a RFID tag manufacturing method comprising: a hole forming step for forming a hole in one principal surface of a dielectric substrate; an IC chip inserting step for inserting an IC chip into the hole; and the dielectric A grounding pattern forming step for forming a grounding conductor pattern on the other main surface of the body substrate, and a convex pattern extending inward from both opposing sides in the length direction are provided on one main surface of the dielectric substrate. A conductor pattern forming step of forming a conductor pattern having a slot formed therein, an IC chip connecting step of electrically connecting the IC chip to the conductor pattern via the slot during the conductor pattern forming step, and the convex pattern And a convex pattern trimming step for widening the length direction of the slot.
請求項7の発明に係るRFIDタグの製造方法は、誘電体基板の一主面に穴部を形成する穴部形成工程と、前記誘電体基板の他主面に接地導体パターンを形成する接地パターン形成工程と、フィルム基材上に長細形状で長さ方向における対向する両側から内側にそれぞれ延びた凸状パターンが設けられたスロットを有する導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記スロットを介してICチップを前記導体パターンに電気的に接続するICチップ接続工程と、このICチップ接続工程後に、前記ICチップを前記穴部に挿入して、前記フィルム基材を前記誘電体基板に固定する固定工程と、前記凸状パターンをトリミングし、前記スロットの長さ方向を拡幅する凸状パターントリミング工程とを備えたことを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a RFID tag manufacturing method comprising: a hole forming step for forming a hole in one main surface of a dielectric substrate; and a ground pattern for forming a ground conductor pattern on the other main surface of the dielectric substrate. A conductive pattern forming step of forming a conductive pattern having a slot provided with a convex pattern extending inwardly from both sides facing each other in the length direction on the film base, and a forming step; An IC chip connecting step for electrically connecting the IC chip to the conductor pattern, and after the IC chip connecting step, the IC chip is inserted into the hole and the film base is fixed to the dielectric substrate. And a convex pattern trimming step of trimming the convex pattern and widening the length direction of the slot.
請求項8の発明に係るRFIDタグの製造方法は、誘電体基板の一主面に穴部を形成する穴部形成工程と、前記誘電体基板の他主面に接地導体パターンを形成する接地パターン形成工程と、フィルム基材上に長細形状で長さ方向における対向する両側から内側にそれぞれ延びた凸状パターンが設けられたスロットを有する導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記スロットを介してICチップを前記導体パターンに電気的に接続するICチップ接続工程と、このICチップ接続工程後に、前記ICチップを前記穴部に挿入して、前記フィルム基材を前記誘電体基板に固定する固定工程と、前記凸状パターンをトリミングし、前記スロットの長さ方向を拡幅する凸状パターントリミング工程と、前記誘電体基板から前記フィルム基材を除去するフィルム基材除去工程とを備えたことを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a RFID tag manufacturing method comprising: a hole forming step for forming a hole in one main surface of a dielectric substrate; and a ground pattern for forming a ground conductor pattern on the other main surface of the dielectric substrate. A conductive pattern forming step of forming a conductive pattern having a slot provided with a convex pattern extending inwardly from both sides facing each other in the length direction on the film base, and a forming step; An IC chip connecting step for electrically connecting the IC chip to the conductor pattern, and after the IC chip connecting step, the IC chip is inserted into the hole and the film base is fixed to the dielectric substrate. A fixing step, a convex pattern trimming step of trimming the convex pattern and widening a length direction of the slot, and a film base from the dielectric substrate. Is characterized in that a film substrate removal step of removing.
請求項9の発明に係るRFIDタグの製造方法は、誘電体基板の一主面に長細形状で長さ方向における対向する両側から内側にそれぞれ延びた凸状パターンが設けられたスロットを有する導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、この導体パターン形成工程と同時に前記誘電体基板の他主面に接地導体パターンを形成する接地パターン形成工程と、前記導体パターン形成工程及び前記接地パターン形成工程の前に前記スロットを介してICチップを前記導体パターンに電気的に接続するICチップ接続工程と、前記凸状パターンをトリミングし、前記スロットの長さ方向を拡幅する凸状パターントリミング工程とを備えたことを特徴とするものである。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an RFID tag, comprising: a conductor having a slot formed on one principal surface of a dielectric substrate and having a convex pattern extending inward from both opposing sides in the length direction. A conductor pattern forming step for forming a pattern, a ground pattern forming step for forming a ground conductor pattern on the other main surface of the dielectric substrate simultaneously with the conductor pattern forming step, the conductor pattern forming step, and the ground pattern forming step. An IC chip connecting step for electrically connecting an IC chip to the conductor pattern through the slot and a convex pattern trimming step for trimming the convex pattern and widening the length direction of the slot. It is characterized by that.
請求項10の発明に係るRFIDタグの製造方法は、前記スロットの幅方向及び長さ方向のいずれか又は両方を拡幅するトリミング工程を備えた請求項6〜9のいずれかに記載のものである。 An RFID tag manufacturing method according to a tenth aspect of the present invention is the method according to any one of the sixth to ninth aspects, further comprising a trimming step of widening one or both of the width direction and the length direction of the slot. .
請求項11の発明に係るRFIDタグの製造方法は、前記トリミング工程において、前記ICチップから離隔するにつれ、前記スロットをテーパ状に拡幅する請求項1〜5及び10のいずれかに記載のものである。 An RFID tag manufacturing method according to an eleventh aspect of the present invention is the method according to any one of the first to fifth and tenth aspects, wherein, in the trimming step, the slot is widened in a tapered shape as it is separated from the IC chip. is there.
請求項12の発明に係るRFIDタグの製造方法は、前記導体パターンを形成するときに、前記スロットを構成する幅方向における対向する前記導体パターンの両側から前記スロットの内側にそれぞれ延びた電気接続部が形成され、その電気接続部と前記ICチップとを電気的に接続する請求項1〜11のいずれかに記載のものである。 An RFID tag manufacturing method according to a twelfth aspect of the present invention is the method for manufacturing the RFID tag, wherein when the conductor pattern is formed, the electrical connection portions respectively extending from the opposite sides of the conductor pattern in the width direction constituting the slot to the inside of the slot. 12 is formed, and the electrical connection portion and the IC chip are electrically connected to each other.
以上のように、この発明に係るRFIDタグの製造方法によるRFIDタグは、スロットに発生する電界方向とパッチアンテナの電界方向が一致しているため、交差偏波成分はかなり低く抑えられ、スロットを構成した導体パターンがパッチアンテナの放射部として作用するため、非導電性のみならず導電性の設置物に設置した場合であっても、アンテナ放射特性に殆んど影響を受けることがなく、スロットを介してICチップを導電パターンに電気的に接続する構成であるから、給電損失を低減することができ、そのために通信可能な距離が短縮することもないという効果と誘電体基板の材料定数(誘電率、誘電正接、基板の厚み)のばらつきや加工精度によるRFIDタグの性能の悪化又はばらつきを改善するために行なうスロットのインピーダンス調整が容易であるという効果を奏する。 As described above, in the RFID tag according to the RFID tag manufacturing method of the present invention, the electric field direction generated in the slot and the electric field direction of the patch antenna coincide with each other. The configured conductor pattern acts as a radiating part of the patch antenna, so even if it is installed on a conductive installation as well as non-conductive, it is hardly affected by the antenna radiation characteristics. Since the IC chip is electrically connected to the conductive pattern via the power supply loss, the feeding loss can be reduced, and therefore the communicable distance is not shortened and the material constant of the dielectric substrate ( (Impact of slot to improve the deterioration or variation of RFID tag performance due to variations in dielectric constant, dielectric loss tangent, substrate thickness) and processing accuracy. An effect that impedance adjustment is easy.
また、ICチップを誘電体基板の穴部に挿入又はICチップを誘電体基板の内部(アンテナパターン側)に載置する構成した場合は、ICチップによる膨らみが生じないため、衝撃等によるICチップの破損が少なくなるという効果を奏する。 In addition, when the IC chip is inserted into the hole of the dielectric substrate or the IC chip is placed inside the dielectric substrate (antenna pattern side), the IC chip does not bulge, so the IC chip due to impact or the like does not occur. There is an effect that the damage of the is reduced.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1について、以下に説明する。図1は、この実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法により製造されたRFIDタグの構成図である。図1(a)は、RFIDタグの平面図、図1(b)は、図1(a)でA−A’線により切断したときの断面図、図1(c)は、図1(a)に示したRFIDタグのスロット付近を拡大した平面図である。これらの図1において、1は、誘電体基板である。2は、誘電体基板1の一主面(表面)上に設けられた導体パターンである。導体パターン2は、図1(a)に示すように、誘電体基板1の縦及び横の端部から距離dだけ隔ててその内側に形成している。導体パターン2の中央部には、図1(a)に示すように、長細形状のスロット3を形成している。このスロット3は、導体パターン2をエッチング処理・ミリング処理・蒸着・印刷等により形成することができる。そして、このスロット3の長さ及び幅は使用周波数によって決定することができる。4は、誘電体基板1の一主面に形成した穴部(凹部)である。5は、ICチップで、後述するようなメモリ等から構成している。このICチップ5は、スロット3を介して導体パターン2に電気的に接続している。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
ここで、ICチップ5と導体パターン2との接続構成について説明する。6、6は、図1(a)及び(b)に示すように、スロット3を構成する幅方向における対向する導体パターン2、2の両側からスロット3の内側にそれぞれ延びる突起状の電気接続部で、それぞれスロット3の両側における導体パターン2、2に連続的に繋がって電気的に接続している。これらの電気接続部6及び6は、導体パターン2の形成と同時に形成すればよい。ICチップ5の二つの端子(図示せず)は、それらの電気接続部6、6に接続することとなる。ICチップ5のサイズがスロット3の幅と同程度又はこれより小さい場合には、スロット3の幅内に入ることになるが、このときに、ICチップ5の二つの端子(図示せず)は電気接続部6、6と接続する。ところが、ICチップ5のサイズがスロット3の幅よりも大きい場合には、ICチップの端子(図示せず)はスロットを介する導体パターン2のスロット3に近い部分に電気的に接続すればよい。したがって、この場合には、前記したような電気接続部6、6を設ける必要はないことになる。
Here, a connection configuration between the
また、図1(a)においては、ICチップ5は、スロット3の長さ方向において中央部に配置しているが、その中央部ではなく図1(a)のスロット3に付させた矢印に沿って移動したスロット3の長さ方向の端部に配置してもよい。誘電体基板1の穴部4は、ICチップ5を挿入するために形成したので、その深さやその幅はICチップの大きさに対応したものとなる。ただし、ICチップを固定するためにモールド材や接着剤を使用する場合は、それらの容積を加味する必要がある。そして、その穴部4を形成する位置については、スロット3のどの位置にICチップ5を配置するかに応じて決定されるのは当然である。いずれにしても、スロット3の形状と寸法は、実装するICチップ5の電気接続部6の数と特性インピーダンスに合わせる必要がある。例えば、インピーダンス整合をとるために、スロット3の形状の微調整に加えて、ICチップ5の接続端子の足が2つの場合には、インピーダンス整合がとれる幅の2本の電気接続部6を形成すればよい。次に、7は、誘電体基板1の他主面(裏面)に設けた接地導体パターンである。
Further, in FIG. 1A, the
図2は、RFIDシステムの基本構成図、図2(a)は、RFIDタグとRFIDリーダライタとの間で送受信を行なう様子を模式的に示した概念図である。図2(b)は、RFIDタグの構成図であり、特に、ICチップ5の内部構成を機能的に示したブロック構成図である。図2(a)(b)において、8は、図1に示した構成のRFIDタグである。9は、RFIDタグ8に設けられたアンテナ部で、図1においてスロット3を形成した導体パターン2に相当するものである。RFIDタグ8のアンテナ部9は、前述した図1に示すように、誘電体基板1の一主面(表面)にスロット3を有する導体パターン2を設け、誘電体基板1の他主面(裏面)に接地導体パターン7を設けているので、RFIDタグ8はパッチアンテナとして機能するものである。すなわち、スロット3を有する導体パターン2がアンテナパターン(放射部)として機能する。そして、導体パターン2とスロット3とは、励振するようにRFIDシステムの使用周波数とICチップ5とのインピーダンス整合をとるように調整している。この調整は、誘電体基板1の厚みや比誘電率にも大きく関係するので、これらの条件もあわせて調整、設計することにより、所望の放射パターンや利得を得ることができる。また、スロット3は、導体パターン2の放射パターンが良好となるように導体パターン2の中央部に形成しているのは前記のとおりである。このような条件をあわせて調整して設計することにより、RFIDタグ8における所望の放射パターンや利得が得られ、RFIDタグ8、すなわち、誘電体基板1を大型化することなく、例えば、1〜8m程度の通信距離を得ることが可能となる。
FIG. 2 is a basic configuration diagram of the RFID system, and FIG. 2A is a conceptual diagram schematically showing transmission / reception between the RFID tag and the RFID reader / writer. FIG. 2B is a configuration diagram of the RFID tag, and in particular, a block configuration diagram functionally showing the internal configuration of the
また、10は、RFIDリーダライタ、11は、RFIDリーダライタ10に設けられたアンテナ部で、RFIDタグ8のアンテナ部9と無線通信を行なうものである。5は、図1において説明したICチップであり、その具体的構成については、図2(b)に示すような構成としている。12は、RFIDリーダライタ10からの送信波をRFIDタグ8のアンテナ部9により受信し、後段のディジタル部19に出力するアナログ部である。13は、送信波をA/D変換するA/D変換部、14は、アンテナ部9が受信した送信波を整流回路で平滑化して電力を生成し、RFIDタグ8の各回路に給電及び電源制御を行なう電源制御部である。15は、RFIDタグ8に搭載され、固体識別情報等のタグ情報が格納されたメモリ部である。16は、送信波を復調する復調部、17は、復調部16で復調された送信波によりメモリ部15を含むICチップ5内の回路を制御する制御部である。18は、制御部17によりメモリ部15から引き出された情報を変調する変調部である。19は、復調部15、制御部16及び変調部17により構成されるディジタル部、20は、変調部18から送信されてきた信号をD/A変換し、アナログ部12に出力するD/A変換部である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
ここで、このようなRFIDシステムについて、その基本的な動作について説明する。このようなRFIDシステムを利用する用途(生体・物品の入退室管理や物流管理)に合わせて、それらのタグ情報がRFIDタグ8のメモリ部15に格納されており、RFIDリーダライタ10は、自身の送受信エリア内にRFIDタグ8が(入退室管理や物流管理の対象である生体・物品に貼り付けられて)存在又は移動しているときにタグ情報の更新・書き込み、又は読み出しを行なうことができる。RFIDリーダライタ10は、更新・書き込み、又は読み出し等をRFIDタグ8に命令するコマンド信号を送信波としてRFIDリーダライタ10のアンテナ部11からRFIDタグ8のアンテナ部9へ送信する。RFIDタグ8のアンテナ部9が送信波を受信し、送信波は電源制御部14により検波・蓄電(平滑化)され、RFIDタグ8の動作電源を生成し、RFIDタグ8の各回路に動作電源を供給する。また、送信波は復調部16によりコマンド信号が復調される。復調されたコマンド信号の命令内容から制御部17がデータ処理し、メモリ部15へタグ情報の更新・書き込みと読み出しとのいずれか一方、又は両方の指示を行ない、この制御部17の指示によりメモリ部15が出力した読み出し信号が変調部18により変調された返信波がアナログ部12を経由してアンテナ部9からRFIDリーダライタ10のアンテナ部11に送信され、RFIDリーダライタ10が読み出し信号を受信して、所望の情報を得る。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
Here, the basic operation of such an RFID system will be described. The tag information is stored in the
さらに、実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法により製造されたRFIDタグを使用したRFIDシステムの動作について、詳細に説明すると、RFIDリーダライタ10は、更新・書き込み、又は読み出し等をRFIDタグ8に命令するコマンド信号を送信波としてRFIDリーダライタ10のアンテナ部11からRFIDタグ8のアンテナ部9へ送信する。RFIDタグ8を構成する誘電体基板1の電波の放射部である導体パターン2が送信波を受信して、スロット3の対向部分間に電位差が生じ、送信波がICチップ5に供給され、上述のように、ICチップ5に供給された送信波は、電源制御部14により検波・蓄電(平滑化)され、RFIDタグ8の動作電源を生成し、RFIDタグ8の各回路(ICチップ5)に動作電源を供給し、送信波からコマンド信号が復調され、復調されたコマンド信号の命令内容からメモリ部15へタグ情報の更新・書き込みと読み出しとのいずれか一方、又は両方を行ない、メモリ部15が出力した読み出し信号が返信波としてICチップ5に送信波が供給された経路と同じ経路を遡り、放射部である導体パターン2からRFIDリーダライタ10に返信波が送信され、RFIDリーダライタ10のアンテナ部11が返信波を受信して、所望の情報を得るということになる。なお、RFIDシステムが行なう無線通信のデータの中身は、従来からものでもよいし、新規なものでもよく、誘電体基板1の裏面に接地導体パターン7を形成しているので、誘電体基板1の裏面側を設置対象の面に向けることで、設置対象が導体や非導体に関わらず設置が可能な簡易構造のRFIDタグを安価で製造できるため、大量のRFIDタグを必要とする物流管理、倉庫管理、機材管理、自動車の入退場管理など幅広い分野で利用でき、設置対象や設置対象の面が導電性物体などの導体であっても設置することが可能である。
Further, the operation of the RFID system using the RFID tag manufactured by the RFID tag manufacturing method according to the first embodiment will be described in detail. The RFID reader /
次に、実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法の図3及び図4を用いて説明する。図3は、誘電体基板1の一主面にICチップ5を挿入するための穴部4を形成した誘電体基板1の平面図である(穴部が形成された誘電体基板1の構成図)。なお、この穴部4は、切削等により基板に形成することや射出成型法による基板であれば成型時に形成することなどが考えられる(穴部形成工程)。つまり、射出成型金型にICチップ5に対応した形状の突起を設けておけばよい。図4は、実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法を(a−1)〜(c−1)、(a−2)〜(d−2)、(a−3)〜(d−3)の三つに分類したの製造プロセス図である。この三つの製造方法において、図4(a−1)図4(b−1)図4(a−3)はそれぞれの製造方法の初期段階を示し、それぞれの構造は共通であり、誘電体基板1の一主面(表面)に穴部4、他主面(裏面)に接地導体パターン7を設けた状態である。接地導体パターン7の形成方法は、一般的な基板の製造方法を使用すればよい(接地パターン形成工程)。なお、図4は、完成したRFIDタグが図1(b)と同様に、図1(a)でA−A’線により切断したときの断面図に対応するように図示している。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。また、図4に記載されたRFIDタグの製造方法は、トリミング工程前又は凸状パターントリミング工程前までを示しており、トリミング工程を経て、初めてスロット3が形成されることになるのだが、説明を簡略化するために、図4に示すスロットに対しても、便宜上、スロット3と呼ぶ(実際は図4に示されているスロットは、後述のスロット24である)。
Next, the manufacturing method of the RFID tag according to
図4(a−1)〜図4(c−1)に示す製造方法を説明する。前述の図4(a−1)、つまり初期状態の誘電体基板1の穴部4にICチップ5を載置して図4(b−1)の状態にする(ICチップ挿入工程)。次に、誘電体基板1の表面に導体パターン2(スロット3及び電気接続部6を含む)を印刷や蒸着により形成する。導体パターン2形成の際に、ICチップ5の二つの端子(図示せず)は、それらの電気接続部6、6に接続することとなる(導体パターン形成工程及びICチップ接続工程)。そして、後述するトリミング工程を経て、図4(c−1)に示すRFIDタグが完成する。次に、図4(a−2)〜図4(d−2)に示す製造方法を説明する。この方法は、誘電体基板1の穴部4にICチップ5を載置して図4(b−2)の状態にした後に、誘電体基板1の表面に導体層21を形成(導体層形成工程)してから(図4(c−2))、導体層21をエッチングやミリングにより導体パターン2(スロット3及び電気接続部6を含む)を誘電体基板1に形成する。そして後述するトリミング工程を経て、図4(d−2)に示すRFIDタグが完成する。なお、導体層21形成の際に、ICチップ5の端子(図示せず)は、最終的に電気接続部6、6が形成される箇所に対応する導体層21に接続されている。
The manufacturing method shown in FIGS. 4A-1 to 4C-1 will be described. The above-mentioned FIG. 4A-1, that is, the
続いて、図4(a−3)〜図4(d−3)に示す製造方法を説明する。この方法は、前述の図4(a−2)〜図4(d−2)の方法と比較して(d−2)と(d−3)のプロセスは、ほぼ同様であるので異なるプロセスの(b−3)及び(c−3)を説明する。最初に誘電体基板1の表面に導体箔22を対向させる(図4(b−3))。この際、導体箔22には、ICチップ5が実装されており、ICチップ5の二つの端子(図示せず)は、最終的に電気接続部6、6が形成される箇所に対応する導体箔22に接続されている。そして、誘電体基板1の表面上に導体箔22を穴部4とICチップ5とを位置合わせを行ない載置する(図4(c−3))。なお、導体箔22には、フィルム基材22a(図示せず)に印刷・蒸着させてものを使用してもよい。その場合は、フィルム基材22aに導体箔22が設けられるので、ICチップ5の実装の前に導体パターン2を形成することができる(導体パターン形成工程)。そして、導体パターン2のスロット3を介してICチップ5を導体パターン2に電気的に接続する(ICチップ接続工程)。つまり、ICチップ5の二つの端子(図示せず)は、それらの電気接続部6、6に接続することとなる。ICチップ接続工程後に、ICチップ5を穴部4に挿入して、フィルム基材22aを誘電体基板1に固定する(固定工程)。そして後述するトリミング工程を経て、図4(d−3)に示すRFIDタグが完成する。なお、接地導体パターン7もフィルム基材22aに形成されたものを誘電体基板に固着してもよい。
Then, the manufacturing method shown to FIG. 4 (a-3)-FIG.4 (d-3) is demonstrated. In this method, the processes of (d-2) and (d-3) are almost the same as the methods of FIG. 4 (a-2) to FIG. (B-3) and (c-3) will be described. First, the
また、フィルム基材22aは、フィルムポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリ塩化ビニルなどを使用することができ、導体パタ−ン2が真空蒸着法、めっき法、あるいは印刷法等で形成されている。また、フィルム基材22aは、その他の柔軟性のあるものでも、そうでない基板といえるものでもよく、また、透明でも有色半透明性のものであってもよい。さらに、導体パターン2及び接地導体パターン7を保護する効果を持つので、取外すことなく保管してもよい。また、全てのフィルム基材を除去するのではなく、RFIDタグの片面(一主面又は他主面)や一部を除去してもよい。無論、機械や手作業等で、機械的に全てのフィルム基材をめくって除去することも可能である(フィルム基材除去工程)。
The film base 22a can be made of film polyethylene terephthalate (PET), polyimide, polyethylene naphthalate, polyvinyl chloride, etc., and the
以上のように、図4を用いて説明した製造方法の他にも、射出成形法等を利用し、導体パターン2のICチップ5が実装された面と接地導体パターン7とを対向させて、導体パターン2及び接地導体パターン7との間に樹脂を充填させて製造してもよい。その場合の工程は、以下のように、誘電体基板1の一主面に長細形状のスロット3を有する導体パターン2を形成する導体パターン形成工程、この導体パターン形成工程と同時に誘電体基板1の他主面に接地導体パターン7を形成する接地パターン形成工程、導体パターン形成工程及び接地パターン形成工程の前にスロット3を介してICチップ5を導体パターン2に電気的に接続するICチップ接続工程から構成される。なお、誘電体基板1は導体パターン形成工程及び接地パターン形成工程と同時に行われるので(誘電体基板形成工程)、穴部4を別途設ける必要がない。さらに、導体パターン2及び接地導体パターン7は、フィルム基材22aを用いてもよく、もちろん、フィルム基材除去工程を設けてもよい。
As described above, in addition to the manufacturing method described with reference to FIG. 4, the surface on which the
図5は、実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法により製造されたRFIDタグの電界(矢印で記入)を示した電界図である。図5には、ICチップ5周辺の部分拡大図も併せて示すとともに、その部分拡大図において矢印で電界の様子を示している。図5に示した矢印は、接地導体パターン7と導体パターン2との間の電界を示しており、このような電界が導体間で形成されるため、スロット3の対向部分の間に電界が走り、電位差が生じる。誘電体基板1の厚さ方向における電界の強さが零の位置をICチップの給電点としている。図5に示すように、誘電体基板1の内部において、左右の電界が相互に打ち消しあうため、スロット3の長手方向(図5では、奥行き方向)の軸に沿った位置では、電界の強さは零となる。したがって、この位置にICチップ5の電気接続部6を配置すれば、給電損失を大幅に低減することができる。したがって、このように構成すると、スロット3に発生する電界方向とパッチアンテナの電界方向が一致しているため、交差偏波成分はかなり低く抑えられることに加えて、スロット3をパッチアンテナ(導体パターン2)の中央に設置することを基本としているために正偏波のパターンも左右対称となるので、アンテナ(RFIDタグ)の放射パターンの対称性を良好にすることができるので、導体パターン2の放射パターンの対称性に悪影響を与えることも少なく、通信可能な距離も大きく延ばすこともでき、また、構成が簡単であっても、性能が大幅に向上したRFIDタグが得られるという効果を奏する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
FIG. 5 is an electric field diagram showing an electric field (indicated by an arrow) of the RFID tag manufactured by the RFID tag manufacturing method according to the first embodiment. FIG. 5 also shows a partially enlarged view around the
図6は、実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法により製造されたRFIDタグにおける特性インピーダンスの変化の様子を示した特性図である。前述したところでは、誘電体基板2の端部から所定距離dだけ隔てて導体パターン2を形成する旨を記載したが、このことは、誘電体基板1の他主面の全面に接地導体パターン7を形成しているため、所定距離dは、図5に示すように、導体パターン2と接地導体パターン7との四隅における寸法差であるということができる。このようにすれば、所定距離dは、接地導体パターン7が誘電体基板1の他主面の全面に形成していない場合であっても、同じく導体パターン2と接地導体パターン7との四隅における寸法差として考えることができる。そこで、図6において、横軸は所定距離又は前記した寸法差dをRIFDタグの使用周波数の波長比を表したもので、縦軸R[Ω]及びX[Ω]はそれぞれ特性インピーダンスの実部及び虚部を表したものである。ただし、横軸のλは使用周波数の波長である。図6の特性図によれば、所定距離dが0.13λ以上の場合には、RFIDタグ8の特性インピーダンスがほぼ一定となっている。したがって、所定距離dを0.13λ以上とすることにより、RFIDタグの設置対象が導体又は非導体の物体に関わらず、また、空中に浮かしたような状態であっても、RFIDタグの特性インピーダンスがほぼ一定であるから、RFIDの性能が劣化することがなく、RFIDリーダライタ10との無線通信を可能とすることができる。なお、誘電体基板1の穴部4の位置における電界の強さが零の位置であるから、穴部4がない場合におけるRFIDタグ、つまり、ICチップ5が誘電体基板1に内挿されていない状態で、パッチアンテナの放射部である導体パターンの形状が導体パターン2同様であるRFIDタグの特性インピーダンス変化とほぼ同様であるといえる。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change in characteristic impedance in the RFID tag manufactured by the RFID tag manufacturing method according to the first embodiment. As described above, it has been described that the
図7は、実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法により製造されたRFIDタグの構成を示した平面図であり、図7(a)は、RFIDタグの平面図、図7(b)は、図7(a)に示したRFIDタグのスロット付近を拡大した平面図である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。これまでは、ICチップ5の端子(図示せず)が2つ、すなわち、足が2つのICチップを用いた場合について説明したが、ICチップ5の端子が4つのものを実装する場合には、前述の電気接続部6、6のほかに、2つのダミーパッド23、23をスロット3に内側であって、電気接続部6、6の近傍に設けている。これらのダミーパッド23、23の形成方法は、電気接続部6、6を形成すると同時に、形成する。また、ダミーパッド23、23は、導体パターン2及び電気接続部6、6とは電気的に接続されていない単なるダミーとしてのパッドである。このように、RFIDに実装するICチップ5の仕様の変更に柔軟に対応できるので、簡易構造のRFIDタグを安価で製造することができる。なお、ダミーパッド23の数は、2つに限定されたものではない。なお、後段おいては、ダミーパッド23を有するRFIDタグを用いて説明を行っていく。
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of an RFID tag manufactured by the RFID tag manufacturing method according to the first embodiment. FIG. 7A is a plan view of the RFID tag, and FIG. FIG. 8 is an enlarged plan view of the vicinity of a slot of the RFID tag shown in FIG. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and detailed descriptions thereof are omitted. So far, the case where the
図8〜10を用いて、上述のトリミング工程を説明する。図8は、実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法のトリミング工程図(スロット24の長さ方向を拡幅した場合)、図8(a)は、トリミング前の導体パターン2、図8(b)は、トリミング後の導体パターン2(図中の点線はトリミング前の導体パターン2の沿端を指す)、図8(c)は、トリミング後の導体パターン2、図9は、実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法のトリミング工程図(スロット24の幅方向を拡幅した場合)、図9(a)は、トリミング前の導体パターン2、図9(b)は、トリミング後の導体パターン2(図中の点線はトリミング前の導体パターン2の沿端を指す)、図9(c)は、トリミング後の導体パターン2、図10は、実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法のトリミング工程図(スロット24の長さ方向及び幅方向を拡幅した場合)、図10(a)は、トリミング前の導体パターン2、図10(b)は、トリミング後の導体パターン2(図中の点線はトリミング前の導体パターン2の沿端を指す)、図10(c)は、トリミング後の前の導体パターン2である。
The above trimming process will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a trimming process diagram of the RFID tag manufacturing method according to the first embodiment (when the length direction of the
図8〜10において、24はトリミング前のスロット、25はスロット24の長さ方向端部における導体パターン2の沿端が除去されたトリミング部、3aはトリミング工程によりスロット24の長さ方向が拡幅されたスロット、26はスロット24の幅方向端部における導体パターン2の沿端が除去されたトリミング部、3bはトリミング工程によりスロット24の幅方向が拡幅されたスロット、27はスロット24の長さ方向端部及び幅方向端部における導体パターン2の沿端が除去されたトリミング部、3cはトリミング工程によりスロット24の長さ方向及び幅方向が拡幅されたスロットである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。なお、図8〜10において、ICチップ5はトリミング工程の説明に簡略化のために図示していないが、ICチップ5は図7に示すRFIDタグと同じ位置関係になっている。また、スロット24の沿端の導体パターン2をトリミングし、スロット24の幅方向及び長さ方向のいずれか又は両方を拡幅して最終的に上述のRFIDタグのスロット3を形成しているが、本実施の形態2では、便宜上、スロット3の拡幅する箇所に応じて、スロット3a、3b、3cと分類して説明する。
8 to 10,
続いて、トリミング工程の詳細を説明する。前述の通り、スロット3の形状と寸法は、実装するICチップ5の電気接続部6の数と特性インピーダンスに合わせる必要があり、導体パターン2とスロット3とは、励振するようにRFIDシステムの使用周波数とICチップ5とのインピーダンス整合をとるように調整している。この調整は、誘電体基板1の厚みや比誘電率にも大きく関係するので、これらの条件もあわせて調整、設計することにより、所望の放射パターンや利得を得ることができるのだが、誘電体基板1の材料定数(誘電率、誘電正接、基板の厚み)のばらつきや加工精度、背面の金属物体の有無、金属物体の大きさにより、シミュレーション或いは理論値計算による調整、設計のスロットの寸法では、図5及び図6に示されるような理想的な性能(所望の放射パターンや利得など)のRFIDタグが得られないことがある。したがって、理想的な性能を得ることができるスロット3を設計しようとしていたとしても、このような理由から、実際は性能が若干劣るスロット24を有したRFIDタグが設計されていることになる。
Next, details of the trimming process will be described. As described above, the shape and size of the
このように、スロット24では、所望の性能が得られないので、トリミング工程において、スロット24をトリミングしてチューニングする必要性が生じる。スロット24の長さ方向及び幅方向をトリミングしていくことで、リアクタンス値をキャパシタンス性(C性)側に調整することが可能となる。もちろん、スロット24の大きさによっては、スロット24を拡幅するのではなく、狭める必要がある場合も考えられるが、誘電体基板1の材料定数のばらつきや加工精度のばらつき幅を予め考慮して、スロット24を狭める必要がないように、リアクタンス値がインダクタンス性(L性)側となるように設計しておけば、スロット24を狭める必要性が生じない。なお、本実施の形態1で説明したトリミング工程は、精度が悪いシミュレーション或いは理論値計算による調整、設計によりRFIDタグのスロットをトリミングによりチューニングしてもよいことはいうまでもない。
Thus, since the desired performance cannot be obtained in the
以上のように、実施の形態1に係るRFIDタグの製造方法により製造されたRFIDタグは、ICチップ5が誘電体基板1の一主面に形成した穴部4に挿入され、チップボンディングにより導体パターン2と電気的にICチップ5が接続された構成にしたので、RFIDタグに衝撃等が加わった場合でも、ICチップ5の破損やICチップ5と電気接続部6との電気的な接触不良や接続の破断等の発生率を大幅に低減させることができ、さらに、誘電体基板1の材料定数(誘電率、誘電正接、基板の厚み)のばらつきや加工精度によるRFIDタグの性能の悪化又はばらつきを改善することができる。
As described above, in the RFID tag manufactured by the RFID tag manufacturing method according to the first embodiment, the
実施の形態2.
この発明の実施の形態2について、以下に説明する。図11は、この実施の形態2に係るRFIDタグの製造方法により製造されたRFIDタグの構成図である。図11(a)は、RFIDタグの平面図、図11(b)は、図11(a)でA−A’線により切断したときの断面図、図11(c)は、図11(a)に示したRFIDタグのスロット付近を拡大した平面図である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。実施の形態1では、ICチップ5が誘電体基板1の一主面に形成された穴部4に載置されていたが、ICチップ5による膨らみが問題にならない場合は、本実施の形態2のようにICチップ5を誘電体基板1の外側に設けてもよい。なお、実施の形態1及び2に係るRFIDタグの製造方法により製造されたRFIDタグは、ICチップ5の位置や穴部4の有無以外に大きな違いはない。
A second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 11 is a configuration diagram of an RFID tag manufactured by the RFID tag manufacturing method according to the second embodiment. 11A is a plan view of the RFID tag, FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 11A, and FIG. 11C is FIG. 3 is an enlarged plan view of the vicinity of the slot of the RFID tag shown in FIG. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and detailed descriptions thereof are omitted. In the first embodiment, the
次に、本実施の形態2に係るRFIDタグの製造方法を説明する。なお、実際は最終的に形成されるスロットがスロット3であり、トリミング工程前のスロットはスロット3ではないのだが、説明を簡略化のためにトリミング工程前のスロットもトリミング工程後のスロットも全てスロット3として説明していく。まず、誘電体基板1の一主面に長細形状のスロット3(電気接続部6)を有する導体パターン2を形成する(導体パターン形成工程)。同じく、誘電体基板1の他主面に接地導体パターン7を形成する(接地パターン形成工程)。導体パターン形成工程及び接地パターン形成工程は、一般的な基板成形方法(射出成形法を含む)を使用すればよい。続いて、スロット3(電気接続部6)を介してICチップ5を導体パターン2に電気的に接続する(ICチップ接続工程)。トリミング工程(凸状パターントリミング工程)に関しては、実施の形態1と同様であるので説明は省略する。なお、ICチップ接続工程は、順序がトリミング工程(凸状パターントリミング工程)と前後しても構わない。
Next, a method for manufacturing the RFID tag according to the second embodiment will be described. Actually, the slot finally formed is
実施の形態3.
この発明の実施の形態3について、以下に説明する。本実施の形態3に係るRFIDタグの製造方法は、実施の形態1及び2に係るRFIDタグの製造方法とトリミング工程により除去される導体パターン2の形状以外は同様であるので違いのみを説明する。図12を用いて、本実施の形態3のトリミング工程を説明する。図12は、実施の形態3に係るRFIDタグの製造方法のトリミング工程図(スロット24のテーパ状に幅方向を拡幅した場合)、図12(a)は、トリミング前の導体パターン2、図12(b)は、トリミング後の導体パターン2(図中の点線はトリミング前の導体パターン2の沿端を指す)、図12(c)は、トリミング後の導体パターン2であり、図12において、28はスロット24の幅方向端部における導体パターン2の沿端がICチップ5を中心にしてテーパ状に除去されたトリミング部、3dはトリミング工程によりスロット24の長さ方向がテーパ状に拡幅されたスロットである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
実施の形態1と同様に、本実施の形態3の図12において、ICチップ5はトリミング工程の説明に簡略化のために図示していないが、ICチップ5は図7に示すRFIDタグと同じ位置関係になっている。また、図12において、スロット24の幅方向端部における導体パターン2の沿端のICチップ5を中心にしてテーパ状にトリミングし、スロット24の幅方向を拡幅して最終的に上述のRFIDタグのスロット3dを形成しているが、図していないが、実施の形態1及び2の図8及び図10の同様に、本実施の形態3においても、スロット24を幅方向のトリミング部28だけなく、長さ方向のトリミング部25及び27を設けてもよい。なお、トリミングにより除去される導体パターン2の形状が異なるだけで、トリミング工程としては、実施の形態1及び2と同様である。
Similarly to the first embodiment, in FIG. 12 of the third embodiment, the
本実施の形態3は、実施の形態1及び2の作用・効果に加え、RFIDタグの広帯域化に関するもので、スロット3dはICチップ5が配置された位置から相反方向に幅が拡がっていくテーパ状になっている。スロット3(3a、3b、3c)とスロット3d比較すると、スロット3の対向部分が電気接続部6を除き、相反方向ともに一定の幅が形成されている。このようにスロット3dがテーパ状を成していることにより、RFIDタグの使用周波数の広帯域化が実現でき、帯域はテーパの拡がる寸法を調整することにより選択が可能である。したがって、RFIDシステムの通信可能帯域を広帯域化できるため、インピーダンス整合が容易で製造誤差による歩留りの悪化を低減できるだけでなく、RFIDタグが設置した周囲の環境により水滴や汚れが付着することによるインピーダンス変化に強い耐環境性を有したRFIDタグを得ることができる。なお、ダミーパッド23は、ICチップ5に設けられた端子の足の数により、必要がない場合もある。
The third embodiment relates to the widening of the RFID tag in addition to the operations and effects of the first and second embodiments. The slot 3d is a taper whose width increases in the opposite direction from the position where the
実施の形態4.
この発明の実施の形態4について、以下に説明する。本実施の形態4に係るRFIDタグの製造方法は、実施の形態1〜3に係るRFIDタグの製造方法とトリミング工程(凸状パターントリミング工程)前後の導体パターン2の形状以外は同様であるので違いのみを説明する。但し、本実施の形態4に係るRFIDタグはスロット24(導体パターン2)に凸状パターンを有する点とこの凸状パターンをトリミングする凸状パターントリミング工程が異なる。図13を用いて、本実施の形態4のトリミング工程を説明する。図13は、実施の形態4に係るRFIDタグの製造方法の凸状パターントリミング工程図、図13(a)は、凸状パターントリミング前の導体パターン2、図13(b)は、凸状パターントリミング後の導体パターン2(図中の点線はトリミング前の導体パターン2の沿端を指す)、図13(c)は、凸状パターントリミング後の導体パターン2である
図13において、29は、スロット24を構成する長さ方向における対向する導体パターン2の両側からスロット24の内側にそれぞれ延びた凸状パターン、30はスロット24の長さ方向両端部における導体パターン2の凸状パターン29の一部が除去された凸状パターントリミング部、3eは凸状パターントリミング工程によりスロット24の長さ方向が拡幅されたスロット、24eは凸状パターン29とスロット24を構成する幅方向における対向する導体パターン2とで挟まれたスロット延長部、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。なお、凸状パターン29は、言い換えるとスロット24の四隅に形成された棒状(矩形状)の導体パターン2の切り欠きであるスロット延長部24e、24eが形成されると自ずとスロット延長部24e、24eとの間に形成されるものであるともいえる。
In FIG. 13, 29 is a convex pattern extending inward of the
実施の形態1〜3と同様に、本実施の形態4の図13において、ICチップ5はトリミング工程(凸状パターントリミング工程)の説明に簡略化のために図示していないが、ICチップ5は図7に示すRFIDタグと同じ位置関係になっている。また、スロット24の沿端の導体パターン2をトリミングし、スロット24の長さ方向を拡幅して最終的に上述のRFIDタグのスロット3を形成しているが、本実施の形態2では、便宜上、スロット3の拡幅する箇所に応じて、スロット3eとして説明する。
As in the first to third embodiments, in FIG. 13 of the fourth embodiment, the
本実施の形態4は、凸状パターントリミング工程によりインピーダンス調整が可能であり、実施の形態1〜3で説明したスロット24の沿端の導体パターン2をトリミングし、スロット24の幅方向及び長さ方向のいずれか又は両方を拡幅するインピーダンス調整法(トリミング工程)よりも、凸状パターン30がICチップ5や電気接続部6、6(ダミーパッド23、23)から距離が離れた位置であるスロット24の長さ方向における対向する両側から内側にそれぞれ延びた凸型となっているため、カッター等で容易に除去が可能となる。なお、図示はしていないが、トリミング工程(テーパ状も含む)と凸状パターントリミング工程との両方を行ってもよい。その場合は、よりきめ細やかにインピーダンス調整が行なえるという効果を奏する。なお、スロット3eは、凸状パターン29の除去する導体パターン量によっては、スロット延長部24eが無くなったスロットになることもある。つまり、実施の形態1〜3で示しているスロット3(3a〜d)と同じような矩形或いはテーパ状のスロットになることもある。
In the fourth embodiment, the impedance can be adjusted by the convex pattern trimming step. The
1…誘電体基板、2…導体パターン、3…スロット、3a〜3e…スロット、4…穴部、
5…ICチップ、6…電気接続部、7…接地導体パターン7…RFIDタグ、
9…アンテナ部、10…RFIDリーダライタ、11…アンテナ部、12…アナログ部、
13…A/D変換部、14…電源制御部、15…メモリ部、16…復調部、
17…制御部、18…変調部、19…ディジタル部、20…D/A変換部、
21…導体層、22…導体箔、22a…フィルム基材、23…ダミーパッド、
24…スロット、24e…スロット延長部、25〜27…トリミング部、
28…トリミング部(テーパ状)、29…凸状パターン、
30…凸状パターントリミング部。
DESCRIPTION OF
5 ... IC chip, 6 ... Electrical connection part, 7 ...
9 ... antenna part, 10 ... RFID reader / writer, 11 ... antenna part, 12 ... analog part,
13 ... A / D conversion unit, 14 ... power supply control unit, 15 ... memory unit, 16 ... demodulation unit,
17 ... Control unit, 18 ... Modulation unit, 19 ... Digital unit, 20 ... D / A conversion unit,
21 ... conductor layer, 22 ... conductor foil, 22a ... film substrate, 23 ... dummy pad,
24 ... slot, 24e ... slot extension, 25-27 ... trimming,
28 ... Trimming part (tapered shape), 29 ... Convex pattern,
30: convex pattern trimming section.
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