JP4842200B2

JP4842200B2 - Ｒｆｉｄタグ付きプリント基板

Info

Publication number: JP4842200B2
Application number: JP2007118742A
Authority: JP
Inventors: 亮高橋; 則行串田; 聡千葉; 誠今村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-08-29
Also published as: JP2007208294A

Description

本発明は、プリント基板とこのプリント基板に実装された電子部品の履歴（型式、ロッ
トＮｏ．、製造元等の情報を含む）、プリント基板の流通経路および保守情報等を管理す
るためのＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤ、無線ＩＣ）タグをプリント
基板に装着する技術に関し、特に、ＲＦＩＤタグの認識距離を大幅に向上させるためのプ
リント基板の配線とＲＦＩＤタグの位置関係およびプリント基板へＲＦＩＤタグを装着す
る技術に関する。

プリント基板に電子部品を実装し製作する電子機器の製造条件や実装された部品の履歴
を管理する方法としては、電子部品をプリント基板に実装する前後に、プリント基板に基
板を特定するためのＩＤをバーコードシールにて貼付するか、またはレーザ等により基板
に直接印字しておき、別にこのＩＤに対応する管理台帳を作成し電子機器の製造条件や実
装された部品の履歴といった製造来歴を管理するのが一般的な従来技術である。

また、このようにプリント基板に与えられたＩＤは、製造プロセスにおいて製造する電
子機器の種別を、部品マウンターや実装工程後の実装検査装置といった電子機器製造装置
に与え、製造する電子機器の種別を自動で判別できるようにするものである。

しかし、このようなバーコードシールやレーザ等により印字されたＩＤによる管理では
経年変化により、印字されたＩＤが読めなくなり、基板の製造来歴が確認できなくなった
り、偽造品に偽造のＩＤを付与し販売されてしまったりといった課題があった。

また、製造工程内でＩＤを付与した後、ＩＤを書き換えることができないため、流通経
路、販売情報およびメンテナンス時の付加情報といった項目を来歴管理したい場合は、製
造時に作成した管理台帳へいちいちアクセスする必要がある。

また、製品によりプリント基板へのＩＤバーコードシールの貼付箇所、ＩＤの印字箇所
が異なるため、自動化された製造工程においてＩＤの確認が必要な場合は、そのＩＤが書
き込まれているプリント基板上のバーコードが貼付けられている場所の位置情報を製造設
備に登録する必要がある。同様に、流通過程、販売過程あるいはメンテナンス時にプリン
ト基板のＩＤの確認が必要となった場合、製品をプリント基板のバーコードシールが見え
る状態まで分解しなければＩＤを確認できないといった課題があった。

これらの課題を解決する方法として、ＲＦＩＤタグをプリント基板に装着し、プリント
基板のトレーサビリティを図る方法が提案されている。例えば、特許文献１に示す方法は
、プリント基板にＲＦＩＤタグを埋め込み、プリント基板製造後の流通経路を含めて電子
機器の製造条件や実装された部品の履歴を統合的に管理できるようにした例である。また
、特許文献２では、ＲＦＩＤタグを通常の部品と同様に基板へ実装することで電子機器の
履歴管理を可能とすることが提案されている。
特開２０００−３５７８４７号公報特表平１１−５１５０９４号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されたような、ＲＦＩＤタグを単純にプリント
基板中に埋め込む方法では、プリント基板中の配線パターンと隣接してＲＦＩＤタグが配
置される構造のため、配線パターンにより影響を受け、タグの通信距離が確保できないと
いった課題があった。この際、ＲＦＩＤの内容を読み書きする場合、ＩＤタグ単体でテス
トすると３００ｍｍ以上通信距離が確保されていたものであっても、プリント基板の配線
パターン上にＲＦＩＤタグを配置すると通信距離が最悪１ｍｍ以下となってしまい（配線
パターンによる電波干渉によって）、ＲＦＩＤタグとしての機能を果たすことができない
。

また、特許文献２に記載されたような、ＲＦＩＤタグを部品として基板に実装する方法
では、部品としてＲＦＩＤを基板に実装する以前の工程の履歴を管理できないといった課
題がある。

これに対して、バーコードシールのようにＲＦＩＤをシール状にし、事前にプリント基
板表面に貼り付ける方法も考えられるが、この貼り付け方法でははんだペーストを印刷す
る工程において、プリント基板に貼ったＲＦＩＤの厚みの分だけ、はんだペーストが余分
に供給されてしまうため（プリント基板表面から突出したＲＦＩＤ厚みに対応して余分な
はんだペーストが供給される）、はんだボールやはんだブリッチといった不良を作りこん
でしまうという課題がある。

本発明の目的は、プリント基板に装着されたＲＦＩＤタグの通信距離を十分に確保する
とともに、プリント基板への部品実装工程の全ての過程でＲＦＩＤタグによる製品管理が
たやすくできるプリント基板を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
少なくとも１層の導体層を形成し、内部または表面にＲＦＩＤタグを装着したプリント基板において、前記装着されたＲＦＩＤタグの上下面方向には、前記導体層による配線パターン及び部品が設けられていなく、前記ＲＦＩＤタグを前記プリント基板の表面から出っ張りができないように設け、前記プリント基板の側面部に前記ＲＦＩＤタグが取り付けられた構造である構成とする。

また、前記ＲＦＩＤタグ付きプリント基板において、前記ＲＦＩＤタグは、前記プリント基板から取り外して交換できる構成とする。

本発明によると、プリント基板へＲＦＩＤタグを単純に埋め込んだ場合より、ＲＦＩＤ
タグの通信距離を大幅に向上させることが可能となる。また、プリント基板にＲＦＩＤタ
グを埋め込むことにより、プリント基板自体の製造工程から、部品実装工程、製造後の販
売・流通経路、メンテナンス情報まで全ての過程でＲＦＩＤタグによる製品管理ができる
ようになる。

特に、プリント基板へ部品を実装する工程において、製造するプリント基板の型式を変
更するごとに人手で行なっていた製造設備の段取り替え（生産条件の切り替え）をＲＦＩ
Ｄタグ内の情報を製造設備が読み取ることにより自動で行うことができるため、少量多品
種の電子機器を製造する場合に威力を発揮する。

また、ＲＦＩＤを埋め込んだ際、基板表面への出っ張りを抑えることが可能であり、こ
れにより、ＲＦＩＤをシール状にしてプリント基板へ貼り付けていた場合に発生していた
、はんだペーストを印刷する工程でのはんだボールやはんだブリッジといった不良を回避
できる。

本発明の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板について、図１〜図７を参照し
ながら以下説明する。

「第１の実施形態」
図１は本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板の断面図である。
図２は従来技術（第１の実施形態に対する比較例）に関するＲＦＩＤタグ付きプリント基
板の断面図である。図１において、１はプリント基板の基材、２は外部とデータの送受信
を無線で行ないプリント基板の型式情報や製造情報等を記録するＲＦＩＤタグを示してい
る。ＲＦＩＤタグ２はＲＦＩＤチップ２ａおよびアンテナ２ｂからなる。３はプリント基
板が持つ本来の機能を保持するための配線パターンを示す。

第１の実施形態では、図１に示す様にＲＦＩＤタグ２の上下面を避けるように配線パタ
ーン３を配置している。実験によると、図２の様に配線パターン３の上にＲＦＩＤタグ２
を配置した場合（配線パターンの下にＲＦＩＤタブを配置した場合も同様）、ＲＦＩＤタ
グ２の通信可能距離は１ｍｍ以下となり、ほとんど無線通信としての意味をなさない距離
となってしまうが、第１の実施形態に示す様にＲＦＩＤタグ２の上下面を避けるように配
線パターン３を配置している場合、１ｍｍ以下であった通信可能距離をプリント基板１の
垂直方向７０ｍｍ程度まで向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態は、図１に示すように、多層のプリント基板自体を製作する過
程（部品実装工程の以前の工程）において、ＲＦＩＤタグ２がプリント基板内部に埋め込
まれる（設置される）構成である。なお、図１ではＲＦＩＤタグ２は多層プリント基板の
内部に埋め込んだ構成を示しているが、これに限らず、プリント基板表面にＲＦＩＤタグ
を略同一表面として設置しても良い。

また、ＲＦＩＤタグ２の設置場所はプリント基板１内の配線パターン３を含まない箇所
（ＲＦＩＤタグの上下面に配線パターンを設けないこと）であれば何れの箇所でもよいが
、プリント基板１の端部は部品実装不可領域としていることが多く、配線パターン３も設
けられていないため、プリント基板１の端部にＲＦＩＤタグ２を配置するのが良い。

本発明の第１の実施形態におけるＲＦＩＤタグ２は、プリント基板１に部品を実装する
工程において使用することを前提としているため、ＲＦＩＤタグ２の埋め込みはプリント
基板１の表面に出っ張りができないようにするのが良い。というのも、ＲＦＩＤタグ２を
埋め込む（設置する）ことによりにプリント基板の表面に出っ張りができると、メタルマ
スクを用いてはんだペーストを印刷する工程において、ＲＦＩＤタグ２により形成された
出っ張りの分はんだペーストが過剰に供給されてしまい（出っ張りでメタルマスクが浮き
上がることによって）、はんだボールやはんだブリッジといった不良を作りこむ要因とな
ってしまうからである。

このように、本発明の第１の実施形態は、ＲＦＩＤタグの通信距離を大幅に向上させる
ことができ、さらに、プリント基板自体の製造工程から、部品実装工程、製造後の販売・
流通経路、メンテナンス情報まで全ての過程でＲＦＩＤタグによる製品管理ができるよう
になる。特に、プリント基板へ部品を実装する工程において、製造するプリント基板の型
式を変更するごとに人手で行なっていた製造設備の段取り替え（生産条件の切り替え）を
ＲＦＩＤタグ内の情報を製造設備が読み取ることにより自動で行うことができるため、少
量多品種の電子機器を製造する場合に威力を発揮する。

「第２の実施形態」
図３は本発明の第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板におけるＲＦＩＤ
タグの取り付け手法を示す概略図である。第２の実施形態では、プリント基板１へＲＦＩ
Ｄタグ２を設置する位置にＲＦＩＤタグ２と同形状の穴を設けておき、その穴へポリイミ
ド等の材料で板状化したＲＦＩＤタグ２を嵌め込む方法である。第２の実施形態の手法に
よると、第１の実施形態に示した場合と同様に、ＲＦＩＤタグ２の上下面に配線パターン
３が存在しないことから、７０ｍｍ程度の通信距離を確保できる。

第２の実施形態は、ＲＦＩＤタグ２を必要なときに交換できるように、多層プリント基
板自体の製作過程において埋め込むのではなくて、プリント基板の製作の後でＲＦＩＤタ
グを取り付ける（嵌め込む）ものである。第２の実施形態においても、第１の実施形態の
場合と同様に、はんだペースト印刷工程での使用を考えると、ＲＦＩＤタグによるプリン
ト基板表面への出っ張りが出ないようにすることが望ましい。なお、第２の実施形態にお
けるＲＦＩＤタグは嵌め込むことで外れること無く（落下することなく）固定するもので
あるが、接着や貼り付けテープでプリント基板に固定してもよい。

また、嵌め込み（埋め込み）箇所としては図３のようにプリント基板の範囲内に嵌め込
み箇所を設けても良いが、図４に示すようにプリント基板端部や、図５に示すようにプリ
ント基板１側面部に取り付けることも可能である。ここで、図４は第２の実施形態に係る
ＲＦＩＤタグ付きプリント基板におけるＲＦＩＤタグ取り付けの一例（プリント基板の端
縁部）を示す概略図である。図５は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板
におけるＲＦＩＤタグ取り付けの他例（プリント基板の側端部）を示す概略図である。図
５ではＲＦＩＤタグ２をプリント基板の側端部に接着、テープ貼付などで固定している。

また、第２の実施形態におけるＲＦＩＤタグ取り付けの更なる例を図６に示す。図６は
第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板におけるＲＦＩＤタグ取り付けの更
なる例（プリント基板の非貫通穴への取り付け）を示す概略図である。図６に示すように
、プリント基板にざぐり加工（非貫通穴の加工、凹部形成の加工）を施し、そこにＲＦＩ
Ｄタグ２を設置する方法である。この場合もＲＦＩＤタグ２の通信距離確保のため、第１
の実施形態と同様にＲＦＩＤタグ２の裏面に配線パターン３が通っていない（配線されて
いない）ことが重要である。

このように、第２の実施形態に示す方法は、第１の実施形態に示した方法と比較して、
ＲＦＩＤタグ２の交換が可能であるという利点を有する。例えば、部品をプリント基板へ
実装した後、部品実装時の熱やその他の理由でＲＦＩＤタグ２が壊れて使用できなくなっ
た場合、第１の実施形態に示した方法で埋め込んだＲＦＩＤタグは交換できず、その後の
流通経路でＲＦＩＤタグ２の利用ができなくなってしまい、最悪の場合にはプリント基板
そのものを廃棄しなくてはならない。しかし、第２の実施形態に示した方法でプリント基
板１に取り付けたＲＦＩＤタグ２は容易に交換が可能である。

図７は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板におけるＲＦＩＤタグ嵌め
込み更なる改善例を示す概略図である。図３〜図６に例示した第２の実施形態におけるＲ
ＦＩＤタグの取り付け方法の場合、ＲＦＩＤタグ２の取り付けに接着剤等を用いると、取
り付けに工数が掛かることの他に、ＲＦＩＤタグ２の交換が手間が掛かることとなる。図
７に示すように、プリント基板１とＲＦＩＤタグ２の互いの接触部に凹凸を設けて嵌め込
むことによって（具体的にはＲＦＩＤタグを折り曲げてプリント基板の凹みに装着する）
、取り付けと交換に手間が掛からず、且つＲＦＩＤタグのプリント基板からの離脱、落下
を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板の断面図である。従来技術（第１の実施形態に対する比較例）に関するＲＦＩＤタグ付きプリント基板の断面図である。本発明の第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板におけるＲＦＩＤタグの取り付け手法を示す概略図である。第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板におけるＲＦＩＤタグ取り付けの一例（プリント基板の端縁部）を示す概略図である。第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板におけるＲＦＩＤタグ取り付けの他例（プリント基板の側端部）を示す概略図である。第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板におけるＲＦＩＤタグ取り付けの更なる例（プリント基板の非貫通穴への取り付け）を示す概略図である。第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ付きプリント基板におけるＲＦＩＤタグ嵌め込みの更なる改善例を示す概略図である。

符号の説明

１プリント基板の基材
２ＲＦＩＤタグ
２ａＲＦＩＤチップ
２ｂＲＦＩＤタグのアンテナ
３配線パターン

Claims

少なくとも１層の導体層を形成し、内部または表面にＲＦＩＤタグを装着したプリント基板において、
前記装着されたＲＦＩＤタグの上下面方向には、前記導体層による配線パターン及び部品が設けられていなく、
前記ＲＦＩＤタグを前記プリント基板の表面から出っ張りができないように設け、
前記プリント基板の側面部に前記ＲＦＩＤタグが取り付けられた構造である
ことを特徴とするＲＦＩＤタグ付きプリント基板。
請求項１において、
前記ＲＦＩＤタグは、前記プリント基板から取り外して交換できることを特徴とするＲＦＩＤタグ付きプリント基板。