JP3173004U - Ｉｃタグ - Google Patents

Abstract

【課題】大きな外力や振動が加わった場合でも、配線パターンの断線を防止できるＩＣタグを提供する。
【解決手段】本ＩＣタグは、平面形状が略長方形である可撓性基板１と、可撓性基板１の上に形成され、アンテナを構成するアンテナパターン２，３，４と、可撓性基板１の上に形成された実装ランド部と、はんだにより実装ランド部に接合されたＩＣチップ７と、可撓性基板１の上に形成され、かつ、一端がアンテナパターンに接続され、他端が実装ランド部に接続された配線パターン５とを備え、実装ランド部は実装領域Ａ内に形成され、配線パターン５は、実装ランド部と実装領域Ａ内で接続し、実装領域Ａ内を通って可撓性基板１の長辺と実装領域Ａに挟まれた領域に引き出され、かつ、ＩＣチップ７と実装ランド部を接合させるはんだは、実装領域Ａの境界線のうち配線パターン５と交わる境界線を越えないことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本考案は、ＩＣタグ、さらに詳しくは、無線通信を用いて非接触状態で内部情報の書き込みおよび読み出しが可能なＩＣタグであって、可撓性を有し、繊維製品などに装着されるＩＣタグに関する。

近年、電波を用いることにより非接触でリーダライタ等の外部機器から電力の供給および情報を受け、当該外部機器へ内部の情報（識別番号、出荷先など）を送出するＩＣタグが開発されている。

ＩＣタグの利用の一形態として、さまざまな繊維製品（カーテン、シーツ、服など）に装着されるリネンタグがある。ＩＣタグは、通常、アンテナやＩＣチップを実装したプリント基板を樹脂製のハードケースなどに格納している。リネンタグの場合には可撓性を有することが望ましいことから、プリント基板としてフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を使用し、ＦＰＣをハードケースに格納せずに使用する。その場合、繊維製品と一緒に洗濯される際にリネンタグは洗濯物の回転や脱水による大きな外力を受ける。このため、フレキシブルプリント配線板には大きな曲げ応力が発生し、その結果、配線パターンが断線することがある。

また、フレキシブルプリント配線板をハードケースに収納して保護する場合でも、ＩＣタグの製造時に配線パターンが断線するおそれがある。例えば、ハードケースを２つに分割した樹脂ケース板でフレキシブルプリント配線板を挟み込んでハードケースを形成する場合、熱で樹脂を溶かして２つの樹脂ケース板を溶着する必要がある。しかし、この熱によって、ＩＣチップをフレキシブルプリント配線板に接合させるはんだが再溶融し、それにより、はんだ剥離が発生する。このはんだ剥離を回避するため、超音波振動による摩擦熱を利用した溶着が行われる。しかし、この場合には、超音波振動により配線パターンが断線することがある。

従来、ＩＣタグの配線パターンの断線を防止する技術が、特許文献１〜４に開示されている。特許文献１では、ＩＣモジュール１１を取り囲むように非接触型ＩＣラベル１の表面から裏面まで貫通するスリット４０が設けられている。特許文献２では、ＩＣモジュール１１１が搭載された領域に、ＩＣモジュール１１１の４辺にそれぞれ隣接するような辺によって形成される穴を有する円盤状の補強部材１１３が設けられている。特許文献３では、硬化状態である硬化領域１６ａと、硬化していない未硬化領域１６ｂとからなる接着用樹脂１６が設けられている。特許文献４では、インレット２０と外装本体１０との間を気体またはゲル状材料で充填した充填部が設けられている。

特開２００３−１８７２０１号公報 特開２００３−２８８５６６号公報 特開２００４−１１０１４３号公報 特開２０１０−２５０５０４号公報

従来、ＩＣタグの配線パターンの断線を防止するために、特許文献１〜４のようにスリット等の様々な構成が設けられているが、より簡易かつ低コストの方法で同様の効果を得られることが望ましい。

本考案の目的は、大きな外力や振動が加わった場合でも、配線パターンの断線を防止できるＩＣタグを提供することである。

本考案の一態様によれば、
平面形状が略長方形である、可撓性基板と、
前記可撓性基板の上に形成され、アンテナを構成する、アンテナパターンと、
前記可撓性基板の上に形成された、実装ランド部と、
はんだにより前記実装ランド部に接合された、ＩＣチップと、
前記可撓性基板の上に形成され、かつ、一端が前記アンテナパターンに接続され、他端が前記実装ランド部に接続された、配線パターンと、
を備え、
前記実装ランド部は、前記ＩＣチップが実装された実装領域内に形成され、前記配線パターンは、前記実装ランド部と前記実装領域内で接続し、前記実装領域内を通って、前記可撓性基板の長辺と前記実装領域に挟まれた領域に引き出され、かつ、前記ＩＣチップと前記実装ランド部を接合させるはんだは、前記実装領域の境界線のうち前記配線パターンと交わる境界線を越えないことを特徴とするＩＣタグが提供される。

本考案に係るＩＣタグでは、実装ランド部は実装領域内に形成され、配線パターンは、実装ランド部と実装領域内で接続し、実装領域内を通って、可撓性基板の長辺と実装領域に挟まれた領域に引き出される。当該領域には、ＩＣタグに外力が掛かった場合でも大きな曲げ応力が発生しないため、配線パターンの断線を防止することができる。

また、本考案に係るＩＣタグでは、ＩＣチップと実装ランド部を接合させるはんだは、実装領域の境界線のうち配線パターンと交わる境界線を越えない。即ち、はんだの縁部が実装領域内に存在する。これにより、ＩＣタグに外力が掛かった際にＩＣチップが配線パターンの補強板として機能するため、当該縁部には大きな曲げ応力が発生しない。このため、配線パターンがはんだの縁部において断線することを防止できる。

したがって、本考案によれば、大きな外力や振動がＩＣタグに加わった場合でも配線パターンの断線を防止することができる。

本考案の一実施形態に係るＩＣタグ用フレキシブルプリント配線板の平面図である。 本考案の一実施形態に係るＩＣタグの平面図である。 図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 比較例に係るＩＣタグの平面図である。 図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

本考案の実施形態について説明する前に、本考案の比較例について図４および図５を用いて説明する。図４は比較例に係るＩＣタグ１０００の平面図であり、図５は、図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

ＩＣタグ１０００は、平面形状が略長方形の可撓性基板１００と、アンテナパターン２００，３００，４００と、実装ランド部６００と、ＩＣチップ７００と、配線パターン５００と、を備えている。

アンテナパターン２００，３００，４００は、可撓性基板１００の上に形成され、アンテナを構成する。実装ランド部６００は可撓性基板１００の上に形成されている。ＩＣチップ７００は、はんだ９００により実装ランド部６００に接合されている。

配線パターン５００は、可撓性基板１００の上に形成され、かつ、一端がアンテナパターンに接続され、他端が実装ランド部に接続されている。より詳しくは、図４に示すように、配線パターン５００は、可撓性基板１００の長辺方向に沿って延び、ＩＣチップ７００が実装された実装領域の外で実装ランド部６００に接続している。

また、図５に示すように、ＩＣチップ７００には端子部８００が設けられており、この端子部８００がはんだ９００により実装ランド部６００と接合する。

本考案の考案者は、上記比較例に係る構成を有し、配線パターンの断線が発生したサンプルについて、断線原因を分析した。その結果、配線パターンは、図４に示す境界線Ｂ１および境界線Ｂ２において断線する事例が多いことが判明した。ここで、境界線Ｂ１は、実装領域の境界線のうち、実装ランド部６００と交わる線である。また、境界線Ｂ２は、実装ランド部６００上のはんだ９００の縁部を示す線である。

境界線Ｂ１およびＢ２において配線パターンが断線し易い原因について、図５を用いて詳しく説明する。

ＩＣタグが屈曲したときに配線パターンに加わる曲げ応力は、配線パターンおよびその上のはんだやＩＣチップ等を加えた全体としての厚みおよび硬さが変化する部位に集中する。図５からわかるように、この全体としての厚みおよび硬さは、境界線Ｂ１および境界線Ｂ２において変化する。よって、ＩＣタグに外力が掛かったとき、境界線Ｂ１および境界線Ｂ２に応力が集中し、配線パターン５００はこれらの境界線において断線する。

また、ＩＣタグの長辺方向（長手方向）と短辺方向（幅方向）によっても応力集中の程度が異なる。ＩＣタグが屈曲する際、幅方向よりも長手方向に大きく屈曲するため、長手方向の方が幅方向よりも応力が集中する。

本考案は上記の技術的認識に基づいてなされたものであり、配線パターンの配置などを工夫し断線原因を除去することで、配線パターンの断線を可及的に防止するものである。

以下、図面を参照しながら、本考案の実施形態について説明する。

図１は、本考案の一実施形態に係るＩＣタグ用のフレキシブルプリント配線板２０の平面図を示している。図１中、破線で囲われた領域は、ＩＣチップが実装される実装領域Ａを示している。

このフレキシブルプリント配線板２０は、平面形状が略長方形の可撓性基板１と、可撓性基板１の上に形成され、アンテナを構成するアンテナパターン２，３，４と、可撓性基板１の上に形成された実装ランド部６と、可撓性基板１の上に形成され、かつ、一端がアンテナパターン２，３，４に接続され、他端が実装ランド部６に接続された配線パターン５と、を備えている。

可撓性基板１の材質としては、ポリイミド、ポリアミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など、フレキシブルプリント配線板で使用される絶縁フィルムを用いることが可能である。

アンテナパターン２，３，４、配線パターン５および実装ランド部６は、フォトファブリケーション手法などで銅箔等の金属層を所定のパターンに加工することにより形成される。また、被加工材料は、銅以外にも、銀、アルミニウムなどのＦＰＣで一般的に使用される導電性材料を用いることが可能である。また、フォトファブリケーション手法以外にも、ＩＴＯインクやＰＥＤＯＴインク等を吐出して所望のパターンを印刷するインクジェット技術、スクリーン印刷等を用いて、可撓性基板１上に、アンテナパターン２，３，４、配線パターン５および実装ランド部６を印刷形成してもよい。

アンテナパターン２は、可撓性基板１の右側の短辺と実装領域（後述のＩＣチップ７）との間の領域に形成され、所定周波数の電波の無線信号を送受信するアンテナを構成する。アンテナパターン３は、可撓性基板１の左側の短辺と実装領域（ＩＣチップ７）との間の領域に形成され、アンテナパターン２とは異なる所定周波数の電波の無線信号を送受信するアンテナを構成する。

アンテナパターン４は、外部機器からの電力を受け、ＩＣチップ７に電力を供給するアンテナを構成する。このアンテナパターン４は、好ましくは、受電効率を向上させるために、図１に示すように実装領域Ａを取り囲むように設けられる。

なお、アンテナパターン２，３，４の形状は、図１に示すものに限らず、所要の特性に応じて適切な形状を採用することが可能である。また、アンテナパターン２，３，４は、絶縁性の確保や水分等の浸入防止のために、カバーレイ等の絶縁膜（図示せず）により被覆されている。

配線パターン５は、図１に示すように、実装ランド部６と実装領域Ａ内で接続し、実装領域Ａ内を通って、可撓性基板１の長辺と実装領域Ａに挟まれた領域に引き出されている。当該領域は、他の領域（可撓性基板１の短辺と実装領域Ａに挟まれた領域等）に比べて、ＩＣタグ１０に外力が掛かったときに発生する曲げ応力が小さい。このため、配線パターン５の断線を防止することができる。特に、応力の発生し易い実装領域Ａの境界線、即ち、可撓性基板１の長辺と対向する実装領域Ａの境界線（Ｌ１）において、配線パターン５が断線することを効果的に防止できる。

実装ランド部６は、配線パターン５の一端に接続するランドとして、少なくとも一部が実装領域Ａ内に形成されている。また、図１に示すように、実装ランド部６は、実装領域Ａの外側に延在し、拡張実装ランド部６ａを有してもよい。即ち、拡張実装ランド部６ａを有する実装ランド部は、実装領域Ａの境界線Ｌ２，Ｌ３を跨いで実装領域Ａの外側に延びる。この拡張実装ランド部６ａを設けることにより、後述のはんだフィレット部９ａを形成し、はんだ付けの状態を目視確認することができる。

なお、本考案に係る実装ランド部は、図１に示すようなパッド状に設けられる場合に限らず、単に配線パターン５の端部として設けられたものであってもよい。また、図１に示すように、実装ランド部６は、好ましくは、可撓性基板１の短辺と平行な直線（Ｌ２，Ｌ３）上に並び、かつ可撓性基板１の長辺と平行な実装領域Ａの辺（Ｌ１）上には形成されていない。これにより、境界線Ｌ１を介して配線パターン５を容易に実装領域Ａから引き出すことができる。

次に、本考案に係るＩＣタグ１０について説明する。図２は、本考案の一実施形態に係るＩＣタグ１０の平面図を示している。図２に示すように、前述のフレキシブルプリント配線板２０の上にＩＣチップ７が実装されている。このＩＣチップ７は、封止樹脂（図示せず）により封止されている。ＩＣチップ７は、例えば、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded package）などのＣＳＰ（Chip Size Package）である。
ＩＣチップ７の実装状態についてより正確に言えば、ＩＣチップ７は、その外周が実装領域Ａの境界線上に位置するように実装領域Ａに実装されており、はんだ９により実装ランド部６に接合されている。さらに具体的には、図３に示すように、ＩＣチップ７の底面および側面のなす角部に設けられた端子部８が、はんだ９を介して実装ランド部６と接合される。なお、ＩＣチップ７の端子部８は底面にのみ設けられてもよい。

実装ランド部６が拡張実装ランド部６ａを有する場合、図３に示すように、はんだ９は、拡張実装ランド部６ａの上面とＩＣチップ７の側面とを結ぶ傾斜状のはんだフィレット部９ａを有する。このはんだフィレット部９ａにより、ＩＣチップ７とフレキシブルプリント配線板２０との接合強度が向上するとともに、はんだ接合の良否を目視確認することができる。

また、本考案では、はんだの縁部における断線を防止するために、はんだ９の縁部の境界線Ｂ３が実装領域Ａの内側に位置する。この境界線Ｂ３は、図２に示すように、実装ランド部６上に存在する場合もあれば、実装ランド部６からはみ出して配線パターン５上に存在する場合もあり得る。いずれの場合にせよ、はんだ９は、実装領域Ａの境界線のうち配線パターン５と交わる境界線（Ｌ１）を越えない。これにより、ＩＣタグ１０に外力が加えられた際、ＩＣチップ７が配線パターンの補強板として機能するため境界線Ｂ３には大きな曲げ応力が発生しない。このため、配線パターン５が境界線Ｂ３において断線することを防止できる。

なお、拡張実装ランド部６ａを設けた場合には、境界線Ｌ２，Ｌ３に応力が集中する結果、実装ランド部６に断線が発生するおそれがある。しかし、図１から明らかなように、配線パターン５の健全性は損なわれず、アンテナパターンとＩＣチップ間の導通は確保される。

以上説明したように、本実施形態に係るＩＣタグ１０では、配線パターン５は、実装ランド部６と実装領域Ａ内で接続し、実装領域Ａ内を通って可撓性基板１の長辺と実装領域Ａに挟まれた領域に引き出される。当該領域には、ＩＣタグ１０に外力が掛かった場合でも大きな曲げ応力が発生しないため、配線パターン５が当該領域において断線することを防止できる。

さらに、本実施形態に係るＩＣタグ１０では、ＩＣチップ７を実装ランド部６に接合させるはんだ９は、実装領域Ａの境界線のうち配線パターン５と交わる境界線（Ｌ１）を跨がない。即ち、はんだ９の縁部（境界線Ｂ３）が実装領域Ａ内に存在する。このため、ＩＣタグ１０に外力が掛かった際にＩＣチップ７が配線パターン５の補強板として機能するため、当該縁部には大きな曲げ応力が発生せず、配線パターンが当該縁部において断線することを防止できる。

実際に本考案者が本考案に係るＩＣタグを製造し、外力を加える試験を行ったところ、配線パターンの断線が発生しないことが確認された。

上記のように、本考案によれば、大きな外力や振動がＩＣタグに加わった場合でも配線パターンの断線を防止することができる。よって、配線パターンの断線に備えた措置（例えば、可撓性基板の表面および裏面に同じ配線パターンを形成し、それらを貫通ビアで電気的に接続するなどして配線パターンを二重化や二層化など多層化する）が不要となる。その結果、安価で高品質なＩＣタグを提供することができる。

なお、本考案に係るＩＣタグは、リネンタグに限らず、様々な用途に適用することが可能である。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本考案の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本考案の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。実用新案登録請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本考案の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１，１００ 可撓性基板
２，３，４，２００，３００，４００ アンテナパターン
５，５００ 配線パターン
６，６００ 実装ランド部
６ａ 拡張実装ランド部
７，７００ ＩＣチップ
８，８００ 端子部
９，９００ はんだ
９ａ はんだフィレット部
１０，１０００ ＩＣタグ
２０ フレキシブルプリント配線板
Ａ 実装領域
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 境界線

Claims (6)

1. 平面形状が略長方形である、可撓性基板と、
   前記可撓性基板の上に形成され、アンテナを構成する、アンテナパターンと、
   前記可撓性基板の上に形成された、実装ランド部と、
   はんだにより前記実装ランド部に接合された、ＩＣチップと、
   前記可撓性基板の上に形成され、かつ、一端が前記アンテナパターンに接続され、他端が前記実装ランド部に接続された、配線パターンと、
   を備え、
   前記実装ランド部は、前記ＩＣチップが実装された実装領域内に形成され、前記配線パターンは、前記実装ランド部と前記実装領域内で接続し、前記実装領域内を通って、前記可撓性基板の長辺と前記実装領域に挟まれた領域に引き出され、かつ、前記ＩＣチップと前記実装ランド部を接合させるはんだは、前記実装領域の境界線のうち前記配線パターンと交わる境界線を越えないことを特徴とするＩＣタグ。
2. 前記実装ランド部は、前記可撓性基板の短辺と平行な直線上に並び、かつ前記可撓性基板の長辺と平行な前記実装領域の辺上には形成されていないことを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ。
3. 前記アンテナパターンとして、
   前記可撓性基板の一方の短辺と前記ＩＣチップとの間の領域に形成され、第１の周波数の無線信号を送受信する第１のアンテナパターンと、
   前記実装領域を取り囲むように形成され、前記ＩＣチップに電力を供給する給電アンテナパターンと、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＣタグ。
4. 前記アンテナパターンとして、前記可撓性基板の他方の短辺と前記ＩＣチップとの間の領域に形成され、第２の周波数の無線信号を送受信する第２のアンテナパターンをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のＩＣタグ。
5. 前記実装ランド部は、前記実装領域の外側に延在し、拡張実装ランド部を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＩＣタグ。
6. 前記ＩＣチップの端子部と前記実装ランド部とを接合するはんだは、前記拡張実装ランド部の上面と前記ＩＣチップの側面とを結ぶ傾斜状のはんだフィレット部を有することを特徴とする請求項５に記載のＩＣタグ。

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