JP5904356B2 - Rfidタグ及び自動認識システム - Google Patents
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Description
1. 基材と、この基材に貼り合わされた金属箔から形成されたアンテナと、このアンテナにワイヤボンディングのワイヤを用いて電気的に接続され、前記アンテナと電気的閉回路を形成するICチップと、このICチップおよびアンテナを封止する封止材とを有するRFIDタグであって、前記基材は比誘電率が3.5以上であるポリイミドもしくはガラスエポキシであり、前記アンテナに接続された前記ICチップの動作周波数が0.86〜0.96GHzの間であり、前記アンテナと前記ICチップにより形成された電気回路の共振周波数が前記ICチップの動作周波数かその付近であるように設計されており、前記封止材はエポキシ及び炭素及びシリカを主成分とした、比誘電率が2.6以上である封止材であり、前記アンテナが形成されている前記基板面上にて前記アンテナと前記ICチップとそれらを電気的に接続している金属とを一括して封止することで、金属および半導体が表面に露出していない構造であるRFIDタグ。
2. 項1において、基材の片面に設けられた前記アンテナはコイル形状で、かつ前記アンテナの導線幅/導線間距離がほぼ0.2mm/0.2mmであり、外形の大きさが縦4mm以下×横4mm以下×高さ0.4mm以下であるRFIDタグ。
3. 項1において、基材の片面に設けられた前記アンテナはコイル形状で、かつ前記アンテナの導線幅/導線間距離がほぼ0.1mm/0.1mmであり、外形の大きさが縦2.5mm以下×横2.5mm以下×高さ0.3mm以下であるRFIDタグ。
両面銅箔基材等を用いて多層配線することで、特にコイルアンテナではコイルの直径を小さくすることができるためRFIDタグの縦および横の寸法を減らし、小型化を実現できる。但し、この場合は、高さの寸法が若干増加する。また、デメリットとしては量産性減少、コスト上昇及び配線が封止後に表面に露出してしまう等があるため、やはり片面銅箔基材を用いて、単層のコイルアンテナを形成することが望ましい。
アンテナの設計は、アンテナ線の形状、線の太さ、線の長さ、等によって決まる共振周波数を指標とする。この共振周波数を、使用するICチップの動作周波数に近づけることによって、リーダライタからの電力をアンテナが受け取り、ICチップに伝えて、ICチップが動作する。
[式] (2πf0)^2=1/(L・C)
Cは使用するICチップ30の選定によって変えられ、Lはコイルアンテナの形状(特にコイルアンテナの直径と巻数)によって調整することができ、その結果、目的の共振周波数f0を実現することができる。特にLの調整は有効で、コイルアンテナの直径を大きくしたり、巻数を増やすことでLが増加し、その結果f0は減少する。
樹脂基材として、ポリイミド基材の片面に銅箔を貼り合せた、銅箔付きポリイミド基材(日立化成工業株式会社製 MCF−5000I、ポリイミド厚み25μm、銅箔厚み18μm)を準備した。この銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(5)に示すようなコイルアンテナを、4mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。また、同時にICチップを搭載するダイパッド(図示しない。)を形成した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(4)に示すようなループアンテナBを、4mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(2)に示すようなメアンダラインアンテナを、4mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(1)に示すようなループアンテナAを、4mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(3)に示すような渦アンテナを、4mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(5)に示すようなコイルアンテナを、2.5mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(4)に示すようなループアンテナBを、2.5mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(2)に示すようなメアンダラインアンテナを、2.5mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(1)に示すようなループアンテナAを、2.5mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(3)に示すような渦アンテナを、2.5mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(5)に示すようなコイルアンテナを、1.7mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mmで形成した。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(5)に示すようなコイルアンテナを、9mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.1mm/0.1mmで形成した。また、ICチップとして、大きさが0.5mm×0.5mm×0.1mm程度、静電容量が17pF、動作周波数が13.56GHz付近のものを用いた。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(5)に示すようなコイルアンテナを、13mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.1mm/0.1mmで形成した。それ以外は、実施例6と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(5)に示すようなコイルアンテナを、2.5mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mm、0.2mm/0.2mmで形成した。また、ICチップとして、大きさが0.5mm×0.5mm×0.1mm程度、静電容量が0.7pF、動作周波数が2.45GHz付近のものを用いた。それ以外は、実施例1と同様にしてRFIDタグを作製した。
銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図3(5)に示すようなコイルアンテナを、2.5mm角の範囲内に、導線幅/導線間幅が0.05mm/0.05mm、0.1mm/0.1mmで形成した。それ以外は、実施例8と同様にしてRFIDタグを作製した。
リーダライタはLS産電株式会社製 製品名:UI−9061(出力1W)を用いた。リーダライタの読取り部を中心として、周囲25cm四方に障害物がない状態で、RFIDタグ80の読取り評価を行った。リーダライタでRFIDを読取れる時の、リーダライタ読取り部からRFIDタグ80までの最大距離を測定した。
この表1から、ICチップと接続されて電気的閉回路を形成する、コイルアンテナ及びループアンテナBでは、電磁界シミュレータによる共振周波数が、0.2〜3GHzであり、概ね、他のアンテナに比べて、ICチップの動作周波数0.9GHz程度に近い。また、読み取り距離も、電気的閉回路を形成しない、メアンダラインアンテナ、ループアンテナA、渦アンテナに比べて、読取り良好な結果となっている。特に、ICチップの動作周波数0.9GHz程度に近い、共振周波数1〜1.1GHzとなった、実施例1a、2b、3bでは、20mmを超える通信距離が得られた。
10 封止材
20 アンテナ
30 ICチップ
40 ワイヤボンディングのワイヤ
50 コイル(アンテナ)
60 コンデンサ(ICチップ)
70 シミュレーション時に入力するポート
80 RFIDタグ
90 ダイパッド
Claims (3)
- 基材と、この基材に貼り合わされた金属箔から形成されたアンテナと、このアンテナにワイヤボンディングのワイヤを用いて電気的に接続され、前記アンテナと電気的閉回路を形成するICチップと、このICチップおよびアンテナを封止する封止材とを有するRFIDタグであって、
前記基材は比誘電率が3.5以上であるポリイミドもしくはガラスエポキシであり、
前記アンテナに接続された前記ICチップの動作周波数が0.86〜0.96GHzの間であり、
前記アンテナと前記ICチップにより形成された電気回路の共振周波数が前記ICチップの動作周波数かその付近であるように設計されており、
前記封止材はエポキシ及び炭素及びシリカを主成分とした、比誘電率が2.6以上である封止材であり、
前記アンテナが形成されている前記基板面上にて前記アンテナと前記ICチップとそれらを電気的に接続している金属とを一括して封止することで、金属および半導体が表面に露出していない構造であるRFIDタグ。 - 請求項1において、基材の片面に設けられた前記アンテナはコイル形状で、かつ前記アンテナの導線幅/導線間距離がほぼ0.2mm/0.2mmであり、外形の大きさが縦4mm以下×横4mm以下×高さ0.4mm以下であるRFIDタグ。
- 請求項1において、基材の片面に設けられた前記アンテナはコイル形状で、かつ前記アンテナの導線幅/導線間距離がほぼ0.1mm/0.1mmであり、外形の大きさが縦2.5mm以下×横2.5mm以下×高さ0.3mm以下であるRFIDタグ。
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