JP3421334B2 - Icタグ - Google Patents
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- JP3421334B2 JP3421334B2 JP2002194975A JP2002194975A JP3421334B2 JP 3421334 B2 JP3421334 B2 JP 3421334B2 JP 2002194975 A JP2002194975 A JP 2002194975A JP 2002194975 A JP2002194975 A JP 2002194975A JP 3421334 B2 JP3421334 B2 JP 3421334B2
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- coil
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Description
及びタグについて、特に、タグのアンテナコイルで構成
される共振回路の共振周波数の最適化に関するものであ
る。
従来、銅線を円周上に巻いた巻線コイル式が主流であっ
た。また、その他、回路基板(ガラスエポキシ、紙フェ
ノール等)に銅又はアルミニウムのエッチング加工によ
りアンテナ形成したもの、又は、プラスチックフィルム
の表裏面にアンテナコイルをプリントして、両面のアン
テナコイルをスルーホールを介して接続されるものもあ
る。
においてはアンテナコイルの巻数の増減によって行って
いた。回路基板やプラスチックフィルムにおいては、ア
ンテナコイルの巻数や線幅、線間の距離を増減させるこ
とによって行っていた。
イルの場合、共振周波数を調節するにはコイルの巻数を
変えることによってインダクタンスを調整する方法が取
られている。しかし、コイル1ターンの増減のみでは共
振周波数の変化量が大きくなることがあり、微調整する
ことはできない。また、アンテナコイルは、同一円周上
にコイルを巻く方式である為、アンテナ形成後の静電容
量の容量調整ができなかった。
ング加工によるアンテナを形成したものにおいてもアン
テナコイルのパターン仕様によって既に静電容量が決ま
ってしまい、エッチング加工後の調整は技術的に不可能
であった。
適な共振周波数の帯域が広い場合は共振周波数の微調整
は不要であるが、帯域が狭い場合はそれを外れると通信
特性に悪影響を及ぼしてしまう。特に通信距離が最適値
に比較して20%乃至50%に低下急激に低下してしま
う。
で、その目的とするところは、搭載されるICに整合す
る共振周波数で共振するアンテナコイルを備える非接触
式ICタグを提供することにある。
め、本発明の特徴は、絶縁基板と、この絶縁基板の表面
に設けられるアンテナコイルと、絶縁基板の表面に設け
られアンテナコイルに電気的に接続する集積回路を有す
る半導体チップと、絶縁基板の裏面上にこの基板を挟ん
でアンテナコイルと対向するように設けられる導電体と
を有するICタグであることである。ここで、「絶縁基
板」とは、プラスチックフィルムや材料として樹脂やセ
ラミックスを用いた薄い板のことである。「導電体」と
しては、アルミニウム(Al)や銅(Cu)などの金属
が好ましいが導電性があれば化合物や有機物でもよい。
を対向電極とするコンデンサが形成できる。このコンデ
ンサはアンテナコイルと共振回路を構成するので、コン
デンサの静電容量を変えるべく導電体の大きさを変える
ことで共振回路の共振周波数を容易に変えることができ
る。そして、集積回路の所望の周波数にこの共振周波数
を一致させることができるので、非接触式ICタグの通
信距離を大きくすることができる。
ルムの表面に配置されたアンテナコイルと、このアンテ
ナコイルに接続された集積回路と、アンテナコイルと集
積回路を覆う第2のプラスチックフィルム又はシートと
で構成されるICタグにおいて、導電体がアンテナコイ
ルの内周のラインから外周のラインにかけての第1のプ
ラスチックフィルムの裏面に配置されることによっても
同様の効果が得られる。ここで、「フィルム又はシー
ト」とは、薄膜又は厚膜のことである。「内周のライン
から外周のラインにかけて」とは、アンテナコイルとし
て複数巻きされた電線の1巻毎すべてにの意味である。
ックフィルムと接する面積が、アンテナコイルと集積回
路に応じて異なることにより一層効果的である。ここ
で、「アンテナコイルと集積回路に応じて」とは、アン
テナコイルと集積回路が決まると、接する面積の大きさ
も1つに決まることを意味している。すなわち、例え
ば、異なるアンテナコイルを用いると、そのコイルでタ
グの通信距離が最大になる面積が別に存在し、その面積
にまた設定可能であることを意味している。このことに
より、コイルや集積回路の種類が変わった場合はもちろ
ん、それぞれの製造上のばらつきが存在する場合でも、
タグにおいて最大の通信距離を提供することはできる。
体が、導電性ペーストを用いて印刷されたことにより一
層効果的である。このことにより、容易にアンテナコイ
ル及び導電体が形成できる。そして、導電体の面積を増
やしたいときでも、印刷を複数回実施することにより容
易に面積を増やすことができる。
施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一
又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異
なることに留意すべきである。また図面相互間において
も互いの寸法の関係や比率の異なる部分が含まれるのは
もちろんである。
非接触式ICタグの上面方向からの透視図である。本発
明の実施の形態に係る非接触式ICタグにおいては、プ
ラスチックフィルム1の表面にアンテナコイル2がプリ
ントされており、フィルム1の裏面にはアンテナコイル
2の最外周から最内周までをカバー(クロス)して対向
するようにパターンコンデンサの電極3が所定の位置に
プリントされている。プラスチックフィルム1の表面に
はアンテナコイル2の端部に電気的に接続された集積回
路(IC)が設けられた半導体チップ4が設けられてい
る。プラスチックフィルム又はシートからなるラミネー
ト部材6は、フィルム1、コイル2とICチップ4を上
方から覆っている。同様のラミネート部材9は、フィル
ム1とパターンコンデンサの電極3を下方から覆ってい
る。
3を配置した部位のICタグの拡大図である。パターン
コンデンサの電極3は、アンテナコイル2とフィルム1
を介して対向する結合部分と、複数の結合部分を電気的
に接続する接続部分とで構成される。図1(b)の電極
3は、3つの結合部分と2つの接続部分を有している。
結合部分は、後述するように、コイル2の電線の長さ方
向と平行な方向の長さであるパターンコンデンサ電極の
長さd1、d2、d3と、コイル2の電線の幅方向と平
行な方向の長さであるパターンコンデンサ電極の幅W
1、W2、W3とで規定される。電極の長さd1、d
2、d3の和は、パターンコンデンサの容量と相関関係
があると考えられ、長さd1、d2、d3をそれぞれ調
節することによって所望のパターンコンデンサの容量が
得られる。電極の幅W1、W2、W3は、パターンコン
デンサ電極3のコイル2との結合効率を高め、また、電
極3のコイル2とを対向して配置する際の合わせずれに
よるパターンコンデンサの容量の変動を小さくするた
め、コイル2の電線の線幅より太く、好ましくは2倍以
上に太くしている。
非接触式ICで、図2のA−B方向の断面図である。パ
ターンコンデンサC1は、フィルム1と、フィルム1の
上に配置されたアンテナコイル21と、フィルム1の下
にコイル21に対向して配置されたパターンコンデンサ
電極31とで構成される。同様に、パターンコンデンサ
C2は、フィルム1とアンテナコイル22とパターンコ
ンデンサ電極32とで構成され、パターンコンデンサC
3は、フィルム1とアンテナコイル23とパターンコン
デンサ電極33とで構成される。コンデンサC1、C2
及びC3の静電容量Cは、アンテナコイル2とパターン
コンデンサ電極3の対向する面積Sと、フィルム1の厚
さtと、フィルム1の材質による比誘電率εrで決定さ
れる。このことは、静電容量Cが、式1で表されること
より明らかである。ここで、εは真空中の誘電率であ
る。
4が構成され、コイル22とコイル23を電極として線
間容量C5が構成される。パターンコンデンサC1、C
2とC3とコイル2の線間容量C4とC5によってIC
チップ4の接続端子からアンテナコイル2側を見たイン
ピーダンスの等価回路は図2(b)のように表される。
アンテナコイル2のインダクタンスLとコイル2の直流
抵抗Rdcとが直列に接続され、パターンコンデンサC
1、C2、C3は互いに直列接続され全体でコイル2に
並列接続される。線間容量C4、C5がコイル2に並列
接続され、コンデンサC1、C2及びC3を形成するプ
ラスチックフィルム1の誘電体損失を表す抵抗Rもコイ
ル2に並列接続されている。ここで、コンデンサC1、
C2及びC3はプラスチックフィルム1の厚さが薄いほ
ど静電容量が大きくなる。また、アンテナコイル2と対
向するパターンコンデンサの電極3の面積が小さいほど
小さな値となる。また、誘電体損失を表す抵抗Rは、小
さいほど損失が少ないので性能の良いコイルが得られ
る。
続、線間容量C4とC5は並列接続であるから、合成の
静電容量C0は、式2のように求められる。ここで、C
1乃至5は、対応するコンデンサC1乃至5の静電容量
値である。
値C4とC5も小さい。従って合成容量C0の値はほと
んどが容量値C1、C2、C3すなわちアンテナコイル
2と対向するパターンアンテナ電極3の面積S及びプラ
スチックフィルム1の比誘電率εrで決まる。面積S
は、図1(b)の長さd1と幅W1の積と、長さd2と
幅W2の積と、長さd3と幅W3の積との和で基本的に
は表される。だだ、詳細には、面積Sを算出する際に用
いる幅W1乃至3の値は、電極31、32、33と、コ
イル2の電線21、22、23との位置関係により補正
する必要がある。このことは、合成容量C0を変化させ
るために面積Sを変化させるためには補正を考慮する必
要がない長さd1乃至3を変化させることが好ましいこ
とを意味する。このことにより、合成容量C0のばらつ
きが低減でき、高い再現性が得られると考えられる。
により求められる。
と、合成容量C0の値に依存することが分かる。インダ
クタンスLは固定値であるので、合成容量C0の値が増
加すれば共振周波数f0は低下し、合成容量C0の値が
減少すれば共振周波数f0の値が上昇する。
するために変化させるためには合成容量C0の値を増減
させればよく、合成容量C0の値を増減させるためには
パターンコンデンサC1乃至3の容量値を増減させれば
よく、コンデンサC1乃至3の容量値を増減させる為に
はパターンコンデンサ電極の長さd1乃至3を増減させ
ればよい。すなわち、アンテナコイル2と対向するアン
テナ裏面に形成したパターンコンデンサの電極3の面積
を可変できるようにし、(アンテナ)コイル2形成後
に、パターンコンデンサの電極3の面積を変化させ静電
容量C0を変化させる。
式ICタグの通信距離fの共振周波数f0依存性を示す
グラフである。アンテナコイル2にICチップ4を接続
し、タグ(カード)化して測定している。通信距離hは
共振周波数f0が14MHzから15MHzにおいて最
大となる。これより共振周波数f0の狙いを14.5M
Hz近傍に設定すれば、後は合成容量C0の微調整によ
り最大通信距離が得られる最適な共振周波数f0に調整
する事ができる。
式ICの製造過程を説明するための図である。
面にアルミニウム(Al)箔を接着する。表面の箔をア
ンテナコイル2のパターンに、裏面の箔をパターンコン
デンサの電極3の形状に各々エッチングする。なお、両
面に箔を接着しエッチングする代わりに、コイル2と電
極3のパターンに導電性ペーストを用いて直接印刷して
もよい。
プ4の接続端に接続する。まず、アンテナコイル2の終
端とその付近に上に、接続材料として異方導電フィルム
8を接着する。コイル2の終端の直上にICチップ4の
接続端が配置されるようにフィルム8の上にICチップ
4を接着する。
おいてはパターンの長さd1乃至3が約10mmで、パ
ターンの厚みが9μm(表面のアンテナコイル2のパタ
ーンの厚みと同一)で、パターンの幅W1乃至3は表面
に形成されたアンテナコイル2のパターンのライン幅以
上のパターンをライン毎に各々形成する。各々のパター
ンコンデンサの電極3の間隔は約1mm幅のラインにて
接続する。よって、パターンコンデンサは物理的に閉ル
ープとならない。
たパターンコンデンサの電極3は各々細い(約1mm
幅)ラインで接続されているため、回路形成後であって
もカッター等で容易に切り離すことが可能である。ま
た、電極3は、パターン形成後であってもカッター等で
容易に切り離し長さd1乃至3を調節することが可能で
ある。
接着剤付きポリエチレンテレフタレート(PET)フィル
ム6、9により張り合わし、ラミネータにより成形後、
所定の形状に打ち抜く。
形成後であっても、微妙な静電容量の調整が別途可能な
ため、共振周波数を最適値に調整でき、この結果、通信
特性の良いICタグを提供することができる。そして、
この調節の際には、フィルム1の表面に設けられるコイ
ル2やICチップ4の調整が不要で、唯一裏面に設けら
れる電極3のみの調節なので、調整中にコイル2やIC
チップ4を破損する心配がない。
搭載されるICに整合する共振周波数で共振するアンテ
ナコイルを備える非接触式ICタグを提供できる。
上面方向からの透視図である。
断面図と等価回路図である。
通信距離の共振周波数依存性を示すグラフである。
製造過程を説明するための図である。
ムの誘電体損失を表す抵抗 d1、d2、d3 パターンコンデンサ電極の長さ W1、W2、W3 パターンコンデンサ電極の幅
Claims (4)
- 【請求項1】 絶縁基板と、 前記絶縁基板の表面に設けられる内周コイル線と、前記
絶縁基板の前記表面で前記内周コイルの外周に設けられ
前記内周コイル線に電気的に直列接続する外周コイル線
とを有し、前記絶縁基板の表面に設けられるアンテナコ
イルと、 前記絶縁基板の前記表面に設けられ、前記アンテナコイ
ルに電気的に接続する集積回路を有する半導体チップ
と、 前記絶縁基板の裏面に設けられ前記絶縁基板を挟んで前
記内周コイル線と対向する第1結合部分と、前記絶縁基
板の前記裏面に設けられ前記第1結合部分に電気的に接
続し、幅が前記幅の方向の前記第1結合部分の長さより
短い接続部分と、前記絶縁基板の前記裏面に設けられ前
記絶縁基板を挟んで前記外周コイル線と対向し、前記接
続部分に電気的に接続する第2結合部分とを有する導電
体とを有することを特徴とするICタグ。 - 【請求項2】 前記導電体は、前記アンテナコイルの内
周のラインから外周のラインにかけて交差するように配
置されることを特徴とする請求項1に記載のICタグ。 - 【請求項3】 前記導電体は、前記絶縁基板の角部に配
置されることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載のICタグ。 - 【請求項4】 前記幅が前記幅の方向の前記第2結合部
分の長さより短いことを特徴とする請求項1乃至3のい
ずれか1項に記載のICタグ。
Priority Applications (1)
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JP2002194975A JP3421334B2 (ja) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | Icタグ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002194975A JP3421334B2 (ja) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | Icタグ |
Related Parent Applications (1)
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JP2000234295A Division JP3941353B2 (ja) | 2000-08-02 | 2000-08-02 | Icタグ |
Publications (2)
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JP2003157420A JP2003157420A (ja) | 2003-05-30 |
JP3421334B2 true JP3421334B2 (ja) | 2003-06-30 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002194975A Expired - Lifetime JP3421334B2 (ja) | 2002-07-03 | 2002-07-03 | Icタグ |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3421334B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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KR100586342B1 (ko) | 2004-04-30 | 2006-06-07 | 주식회사 손텍 | 금속부착용 무선인식태그 |
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-
2002
- 2002-07-03 JP JP2002194975A patent/JP3421334B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003157420A (ja) | 2003-05-30 |
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