JP5983724B2 - Wireless IC tag and RFID system - Google Patents

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JP5983724B2 JP2014264455A JP2014264455A JP5983724B2 JP 5983724 B2 JP5983724 B2 JP 5983724B2 JP 2014264455 A JP2014264455 A JP 2014264455A JP 2014264455 A JP2014264455 A JP 2014264455A JP 5983724 B2 JP5983724 B2 JP 5983724B2
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Description

本発明は、無線ICタグ、特に、RFID(Radio Frequency Identification)システムに用いられる無線ICタグ及びRFIDシステムに関する。   The present invention relates to a wireless IC tag, and more particularly to a wireless IC tag and an RFID system used for an RFID (Radio Frequency Identification) system.

従来、物品の管理システムとして、誘導電磁界を発生するリーダライタと物品に付された所定の情報を記憶した無線ICタグとを非接触方式で通信し、情報を伝達するRFIDシステムが開発されている。この種のRFIDシステムに使用される無線ICタグとして、特許文献1には、ICチップ上に微小なコイル状アンテナを形成したRFIDタグが記載されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as an article management system, an RFID system has been developed in which a reader / writer that generates an induction electromagnetic field communicates with a wireless IC tag that stores predetermined information attached to an article in a non-contact manner and transmits information. Yes. As a wireless IC tag used in this type of RFID system, Patent Document 1 describes an RFID tag in which a minute coiled antenna is formed on an IC chip.

しかしながら、前記RFIDタグでは、コイル状アンテナが微小であるため、通信状態が安定しないという問題点を有している。   However, the RFID tag has a problem that the communication state is not stable because the coiled antenna is very small.

特開2002−183676号公報JP 2002-183676 A

そこで、本発明の目的は、通信状態が安定した無線ICタグ及びRFIDシステムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless IC tag and an RFID system with a stable communication state.

前記目的を達成するため、本発明の第1の形態である無線ICタグは、
複数の誘電体層又は磁性体層を積層してなり、積層方向の一方の端面である第1主面と他方の端面である第2主面とを有する積層体と、前記積層体に搭載又は内蔵された無線IC素子と、前記無線IC素子と接続しており、所定の開口径を有する複数の導体パターンを積層してなるコイル状アンテナと、を備えた無線ICタグであって、
前記コイル状アンテナは、前記積層体にて、基材への搭載面側の導体パターンの開口径よりも、リーダライタのアンテナが近接する側の導体パターンの開口径が小さくなるように形成されており
前記リーダライタのアンテナが生じる磁界と前記コイル状アンテナから生じる磁界とが直接に鎖交することにより、該リーダライタのアンテナと該コイル状アンテナとの間で高周波信号が相互に伝達されること、
を特徴とする。
In order to achieve the above object, the wireless IC tag according to the first aspect of the present invention comprises:
A laminate having a plurality of dielectric layers or magnetic layers laminated and having a first main surface that is one end surface in the stacking direction and a second main surface that is the other end surface; A wireless IC tag comprising a built-in wireless IC element and a coiled antenna connected to the wireless IC element and laminated with a plurality of conductor patterns having a predetermined opening diameter,
The coiled antenna is formed in the laminate so that the opening diameter of the conductor pattern on the side close to the antenna of the reader / writer is smaller than the opening diameter of the conductor pattern on the mounting surface side to the substrate. And
A high-frequency signal is transmitted between the reader / writer antenna and the coiled antenna by directly interlinking the magnetic field generated by the reader / writer antenna and the magnetic field generated from the coiled antenna;
It is characterized by.

本発明の第2の形態であるRFIDシステムは、前記無線ICタグを用いることを特徴とする。   An RFID system according to a second aspect of the present invention uses the wireless IC tag.

前記無線ICタグにおいて、高周波信号(例えば、UHF帯、HF帯)を比較的近距離で送受信するコイル状アンテナは、積層体に内蔵されており、第1の形態である無線ICタグでは、コイル状アンテナは、前記積層体にて、基材への搭載面側の導体パターンの開口径よりも、リーダライタのアンテナが近接する側の導体パターンの開口径が小さくなるように形成されている。   In the wireless IC tag, a coiled antenna that transmits and receives a high-frequency signal (for example, UHF band, HF band) at a relatively short distance is built in the laminate, and in the wireless IC tag of the first form, a coil The rectangular antenna is formed in the laminate so that the opening diameter of the conductor pattern on the side where the antenna of the reader / writer is close is smaller than the opening diameter of the conductor pattern on the mounting surface side to the substrate.

即ち、コイル状アンテナから放射される磁界がリーダライタのアンテナに向かって狭くなると、放射磁界の密度が高くなるため、リーダライタとの通信特性が向上する。   That is, when the magnetic field radiated from the coiled antenna becomes narrower toward the reader / writer antenna, the density of the radiated magnetic field increases, and the communication characteristics with the reader / writer are improved.

本発明によれば、リーダライタとの通信状態が安定する。   According to the present invention, the communication state with the reader / writer is stabilized.

第1実施例である無線ICタグを示す断面図。Sectional drawing which shows the radio | wireless IC tag which is 1st Example. 図1に示した無線ICタグの磁界放射状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the magnetic field radiation | emission state of the radio | wireless IC tag shown in FIG. 図1に示した無線ICタグの積層構造を示す分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a laminated structure of the wireless IC tag shown in FIG. 1. 第2実施例である無線ICタグを示す断面図。Sectional drawing which shows the radio | wireless IC tag which is 2nd Example. 図4に示した無線ICタグの磁界放射状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the magnetic field radiation | emission state of the radio | wireless IC tag shown in FIG. 第3実施例である無線ICタグを示す断面図。Sectional drawing which shows the radio | wireless IC tag which is 3rd Example. 図6に示した無線ICタグの磁界放射状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the magnetic field radiation | emission state of the radio | wireless IC tag shown in FIG. 第4実施例である無線ICタグを示す断面図。Sectional drawing which shows the radio | wireless IC tag which is 4th Example. 図8に示した無線ICタグの磁界放射状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the magnetic field radiation | emission state of the radio | wireless IC tag shown in FIG. 第5実施例である無線ICタグを示す断面図。Sectional drawing which shows the radio | wireless IC tag which is 5th Example. 図10に示した無線ICタグの磁界放射状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the magnetic field radiation | emission state of the radio | wireless IC tag shown in FIG. 第6実施例である無線ICタグを示す断面図。Sectional drawing which shows the radio | wireless IC tag which is 6th Example. 図12に示した無線ICタグの磁界放射状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the magnetic field radiation | emission state of the radio | wireless IC tag shown in FIG. RFIDシステムの一例を示す説明図。An explanatory view showing an example of an RFID system. 前記RFIDシステムを示し、(A)はリーダライタ側アンテナの斜視図、(B)は回路のブロック図。The RFID system is shown, (A) is a perspective view of a reader / writer side antenna, (B) is a block diagram of a circuit. 前記RFIDシステムでの磁界放射状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the magnetic field radiation | emission state in the said RFID system.

以下に、本発明に係る無線ICタグ及びRFIDシステムの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。   Embodiments of a wireless IC tag and an RFID system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

(第1実施例、図1、図2及び図3参照)
第1実施例である無線ICタグ1Aは、図1に示すように、所定周波数の送受信信号を処理する無線IC素子10と、積層体20と、該積層体20に内蔵されたコイル状アンテナ30と、を備えている。
(Refer to the first embodiment, FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3)
As shown in FIG. 1, the wireless IC tag 1A according to the first embodiment includes a wireless IC element 10 that processes a transmission / reception signal having a predetermined frequency, a stacked body 20, and a coiled antenna 30 built in the stacked body 20. And.

無線IC素子10は、チップ状に構成されており、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路などを含み、必要な情報がメモリされており、裏面に図示しない一対の入出力端子電極が設けられており、積層体20上に実装されている。積層体20は、誘電体又は磁性体を主成分とする複数の層を積層して構成されている。   The wireless IC element 10 is configured in a chip shape, includes a clock circuit, a logic circuit, a memory circuit, etc., stores necessary information, and has a pair of input / output terminal electrodes (not shown) on the back surface. And mounted on the laminate 20. The laminate 20 is configured by laminating a plurality of layers mainly composed of a dielectric or magnetic substance.

コイル状アンテナ30は、図3を参照して以下に説明するように、誘電体又は磁性体のシート21c〜21e上に形成されたコイル用導体パターン33a〜33cを積層してビアホール導体34aで接続することでコイル状に巻回したものである。コイル状アンテナ30のそれぞれの一端は無線IC素子10の入出力端子電極にはんだバンプ15を介して電気的に接続されている。   As will be described below with reference to FIG. 3, the coiled antenna 30 is formed by stacking coil conductor patterns 33 a to 33 c formed on dielectric or magnetic sheets 21 c to 21 e and connecting via via hole conductors 34 a. By doing so, it is wound in a coil shape. One end of each of the coiled antennas 30 is electrically connected to the input / output terminal electrodes of the wireless IC element 10 via the solder bumps 15.

無線ICタグ1Aは、図1に示すように、プリント配線基板などの基材40上に接着層41を介して貼着される。コイル状アンテナ30は、図2に示すように、該アンテナ30から放射される磁界Hの広がりが積層体20の上面側と下面側とで異なるように形成されている。具体的には、コイル状アンテナ30は、コイル用導体パターン33a,33b,33cの開口径(本明細書では各パターンの内径を意味している)が積層体20の下面側から上面側に向かって実質的に大きくなるように形成されている。   As shown in FIG. 1, the wireless IC tag 1 </ b> A is attached to a base material 40 such as a printed wiring board via an adhesive layer 41. As shown in FIG. 2, the coiled antenna 30 is formed such that the spread of the magnetic field H radiated from the antenna 30 is different between the upper surface side and the lower surface side of the multilayer body 20. Specifically, in the coiled antenna 30, the opening diameters of the coil conductor patterns 33a, 33b, and 33c (which means the inner diameter of each pattern in this specification) are directed from the lower surface side to the upper surface side of the multilayer body 20. Are formed to be substantially large.

前記無線ICタグ1Aは、RFIDシステムの図示しないリーダライタと通信可能であり、両者で情報処理システムを構成している。この情報処理システムにおいて、リーダライタのアンテナを無線ICタグ1Aに近接させることによって、該アンテナから放射された所定周波数(例えば、UHF帯、HF帯)の信号に基づく磁束がコイル状アンテナ30を貫通することにより、該アンテナ30に電流が流れる。この電流が無線IC素子10に供給されて無線IC素子10を動作させる。一方、無線IC素子10からの応答信号がコイル状アンテナ30から磁界として放射され、リーダライタで読み取られる。   The wireless IC tag 1A can communicate with a reader / writer (not shown) of the RFID system, and both constitute an information processing system. In this information processing system, by bringing the reader / writer antenna close to the wireless IC tag 1A, magnetic flux based on a signal of a predetermined frequency (for example, UHF band, HF band) radiated from the antenna penetrates the coiled antenna 30. As a result, a current flows through the antenna 30. This current is supplied to the wireless IC element 10 to operate the wireless IC element 10. On the other hand, a response signal from the wireless IC element 10 is radiated as a magnetic field from the coiled antenna 30 and is read by a reader / writer.

コイル状アンテナ30から放射される磁界Hは、図2に点線で示すとおりである。このコイル状アンテナ30は、積層体20に内蔵されており、かつ、該コイル状アンテナ30で発生する磁界Hが無線ICタグ1Aの外側に広がることになり、図示しないリーダライタのアンテナとの位置関係の自由度が大きくなり、広い範囲で安定して通信することができる。   The magnetic field H radiated from the coiled antenna 30 is as shown by a dotted line in FIG. This coiled antenna 30 is built in the laminate 20, and the magnetic field H generated by the coiled antenna 30 spreads outside the wireless IC tag 1A, and the position of the coiled antenna 30 relative to the reader / writer antenna (not shown). The degree of freedom of the relationship is increased, and stable communication can be performed over a wide range.

また、リーダライタと無線ICタグ1Aとの通信は主に磁界で行われるが、磁界は距離に対する減衰が電界よりも大きいため、比較的近接した状態で通信が行われる。このため、リーダライタにて読取り対象となる無線ICタグのみに限定して通信を行うことができ、周辺にある読取り対象外の無線ICタグと誤って通信を行うおそれはない。   In addition, communication between the reader / writer and the wireless IC tag 1A is mainly performed by a magnetic field. However, since the attenuation of the magnetic field with respect to the distance is larger than the electric field, the communication is performed in a relatively close state. Therefore, communication can be performed only with the wireless IC tag to be read by the reader / writer, and there is no possibility of erroneous communication with the wireless IC tag that is not to be read in the vicinity.

無線IC素子10のインピーダンスの虚数部と、コイル状アンテナ30のインピーダンスの虚数部は、通信に使用する信号の周波数で共役の関係になるようにすることが望ましい。つまり、コイル状アンテナ30の共振周波数が使用周波数付近にあることが望ましい。インピーダンスの実部が一致することはさらに望ましい。   It is desirable that the imaginary part of the impedance of the wireless IC element 10 and the imaginary part of the impedance of the coiled antenna 30 have a conjugate relationship with the frequency of the signal used for communication. That is, it is desirable that the resonance frequency of the coiled antenna 30 is in the vicinity of the use frequency. It is further desirable that the real parts of the impedance match.

特に、コイル状アンテナ30を積層タイプで大きな開口部とすると、小型で大きいインダクタンス値を得ることができ、ひいては、無線ICタグ1A自体が小型化される。使用周波数を950MHz近辺の短波長とすることで、より小型になる。通信にUHF帯の周波数を用いる場合、無線ICタグ1Aとしては、例えば、縦3.2mm、横1.6mm、高さ0.5mmのサイズにまとめることができる。   In particular, when the coiled antenna 30 is a laminated type and has a large opening, a small and large inductance value can be obtained, and as a result, the wireless IC tag 1A itself is miniaturized. By making the operating frequency a short wavelength around 950 MHz, the size is further reduced. In the case of using a UHF band frequency for communication, the wireless IC tag 1A can be summarized into, for example, a size of 3.2 mm in length, 1.6 mm in width, and 0.5 mm in height.

ここで、積層体20(コイル状アンテナ30)の積層構造の一例を図3を参照して説明する。この積層体20は誘電体又は磁性体を主成分とする複数枚のシート21a〜21eに電極や導体、ビアホール導体を形成して積層したものである。   Here, an example of the laminated structure of the laminated body 20 (coiled antenna 30) will be described with reference to FIG. The laminated body 20 is formed by forming electrodes, conductors, and via-hole conductors on a plurality of sheets 21a to 21e whose main component is a dielectric or magnetic material.

第1層目のシート21aには無線IC素子10の図示しない入出力端子電極に接続される電極31a,31bや実装用電極31c,31d(無線IC素子10の図示しない実装用端子電極に接続される)が形成され、第2層目のシート21bには接続用導体32a,32bが形成され、第3層目から第5層目のシート21c〜21eにはコイル用導体パターン33a,33b,33cが形成されている。   The first layer sheet 21a has electrodes 31a and 31b connected to input / output terminal electrodes (not shown) of the wireless IC element 10 and mounting electrodes 31c and 31d (connected to mounting terminal electrodes (not shown) of the wireless IC element 10). Connecting conductors 32a and 32b are formed on the second layer sheet 21b, and coil conductor patterns 33a, 33b and 33c are formed on the third to fifth layer sheets 21c to 21e. Is formed.

コイル用導体パターン33a,33b,33cは、ビアホール導体34aを介してコイル状に接続してアンテナ30を形成している。導体パターン33aの一端はビアホール導体34b、接続用導体32a及びビアホール導体34cを介して電極31aに接続されている。また、導体パターン33cの一端はビアホール導体34d、接続用導体32b及びビアホール導体34eを介して電極31bに接続されている。   The coil conductor patterns 33a, 33b, and 33c are connected in a coil shape via the via-hole conductor 34a to form the antenna 30. One end of the conductor pattern 33a is connected to the electrode 31a via a via-hole conductor 34b, a connecting conductor 32a, and a via-hole conductor 34c. One end of the conductor pattern 33c is connected to the electrode 31b through a via-hole conductor 34d, a connecting conductor 32b, and a via-hole conductor 34e.

コイル状アンテナ30を積層タイプとすることで、開口部を大きくできる以外に、動作の安定性を図ることができる。即ち、コイル用導体パターン33a,33b,33c間の容量がそれらの間の材質(シートの材質)によって決まるため、無線ICタグ1Aの貼着対象物品の誘電率の影響が少なく(浮遊容量の変動が生じにくい)、コイルのインダクタンス値の変化が少ない。それゆえ、共振周波数の変化が少なく、通信距離が安定することになる。特に、積層体20に高誘電率の材料を用いることで、積層体20内でのコイルのインピーダンスがほぼ決定され、使用環境からの影響を受けにくくなる。   By making the coiled antenna 30 a laminated type, the opening can be enlarged and the operation stability can be achieved. That is, since the capacitance between the coil conductor patterns 33a, 33b, and 33c is determined by the material (sheet material) between them, the influence of the dielectric constant of the article to which the wireless IC tag 1A is attached is small (the fluctuation of the stray capacitance). Less change in the inductance value of the coil. Therefore, the change in the resonance frequency is small and the communication distance is stabilized. In particular, by using a material having a high dielectric constant for the stacked body 20, the impedance of the coil in the stacked body 20 is almost determined, and is less susceptible to the influence of the use environment.

なお、コイル状アンテナ30のそれぞれのコイル用導体パターン33a,33b,33cはそれよりも多い数で構成されていてもよい。また、各パターンの開口径は、積層体20の下面側から上面側に向かって実質的に大きくなるように形成されていればよい。実質的とは、必ずしも連続して段階的に大きくなっている必要はなく、中間に位置するコイル用導体パターンがその上下に位置するパターンと同じ開口径であったり、下方に位置するパターンよりも大きな開口径であってもよい。なお、このように、各パターンの開口径が上下方向に連続して段階的に変化していなくてもよいことは、以下に示す実施例でも同様である。   The coil conductor patterns 33a, 33b, and 33c of the coiled antenna 30 may be configured with a larger number. Moreover, the opening diameter of each pattern should just be formed so that it may become large gradually toward the upper surface side from the lower surface side of the laminated body 20. FIG. Substantially, it does not necessarily need to be continuously and gradually enlarged, and the coil conductor pattern located in the middle has the same opening diameter as the pattern located above and below it, or is lower than the pattern located below A large opening diameter may be used. As described above, the opening diameter of each pattern does not have to change stepwise continuously in the vertical direction, as in the following embodiments.

(第2実施例、図4及び図5参照)
第2実施例である無線ICタグ1Bは、図4に示すように、コイル状アンテナ30を内蔵した積層体20の裏面側に無線IC素子10を搭載し、かつ、無線IC素子10を覆う封止層25を設けたものである。封止層25の天面がプリント配線基板などの基材40上に接着層41を介して貼着される。
(Refer to the second embodiment, FIGS. 4 and 5)
As shown in FIG. 4, the wireless IC tag 1B according to the second embodiment has a wireless IC element 10 mounted on the back side of the laminate 20 including the coiled antenna 30 and covers the wireless IC element 10. A stop layer 25 is provided. The top surface of the sealing layer 25 is stuck on a base material 40 such as a printed wiring board via an adhesive layer 41.

本第2実施例の他の構成は前記第1実施例と同様である。従って、第2実施例の作用効果は第1実施例と同様である。特に、無線IC素子10を封止層25で覆うことで、無線IC素子10が外部環境から保護される。即ち、外部からの機械的な衝撃から保護され、また、水分によるショートなどを防ぐことができる。しかも、積層体20と基材40との間に封止層25が介在することにより、コイル状アンテナ30は基材40の表面との距離が第1実施例よりも大きくなり、コイル状アンテナ30から放射される磁界Hが基材40から若干離れて形成される(図5参照)。それゆえ、磁界Hに対する基材40に設けられた他の実装部品や導体パターンなどの金属物からの影響を少なくできる。   Other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. Accordingly, the operational effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. In particular, the wireless IC element 10 is protected from the external environment by covering the wireless IC element 10 with the sealing layer 25. That is, it can be protected from mechanical shocks from the outside, and a short circuit due to moisture can be prevented. In addition, since the sealing layer 25 is interposed between the laminate 20 and the base material 40, the distance between the coil-shaped antenna 30 and the surface of the base material 40 is larger than that in the first embodiment, and the coil-shaped antenna 30. The magnetic field H radiated from is formed slightly apart from the substrate 40 (see FIG. 5). Therefore, it is possible to reduce the influence of other mounting components and conductor patterns provided on the base material 40 with respect to the magnetic field H.

(第3実施例、図6及び図7参照)
第3実施例である無線ICタグ1Cは、図6に示すように、コイル状アンテナ30を構成するコイル用導体パターン33a,33b,33cをそれらの開口径が積層体20の下面側から上面側に向かって実質的に小さくなるように形成したものである。また、前記第2実施例と同様に、無線IC素子10は積層体20の下面に搭載されるとともに、封止層25にて被覆されている。
(Refer to the third embodiment, FIGS. 6 and 7)
As shown in FIG. 6, the wireless IC tag 1 </ b> C according to the third embodiment has coil conductor patterns 33 a, 33 b, and 33 c constituting the coiled antenna 30 whose opening diameters are from the lower surface side to the upper surface side of the laminate 20. It is formed so as to become substantially smaller toward. Similarly to the second embodiment, the wireless IC element 10 is mounted on the lower surface of the laminate 20 and is covered with a sealing layer 25.

本第3実施例の他の構成は前記第1実施例と同様である。本第3実施例において、コイル状アンテナ30から放射される磁界Hは、図7に点線で示すとおりであり、コイル用導体パターン33a,33b,33cの開口径が積層体20の上面に向かって小さくなるように形成されているため、磁界Hが無線ICタグ1Cの内側に向くことになり、無線ICタグ1Cの中央部分に磁束密度の大きな領域が形成され、通信特性が向上する。また、本第3実施例での他の作用効果は基本的には前記第1実施例、第2実施例と同様である。   Other configurations of the third embodiment are the same as those of the first embodiment. In the third embodiment, the magnetic field H radiated from the coiled antenna 30 is as shown by a dotted line in FIG. 7, and the opening diameters of the coil conductor patterns 33 a, 33 b, 33 c are directed toward the upper surface of the multilayer body 20. Since it is formed to be small, the magnetic field H is directed to the inside of the wireless IC tag 1C, and a region having a high magnetic flux density is formed in the central portion of the wireless IC tag 1C, thereby improving communication characteristics. The other operational effects of the third embodiment are basically the same as those of the first and second embodiments.

(第4実施例、図8及び図9参照)
第4実施例である無線ICタグ1Dは、図8に示すように、コイル状アンテナ30を構成するコイル用導体パターン33a,33b,33cをそれらの開口径が積層体20の下面側から上面側に向かって実質的に小さくなるように形成したものである。また、前記第1実施例と同様に、無線IC素子10は積層体20の上面に搭載されている。
(Refer to the fourth embodiment, FIGS. 8 and 9)
As shown in FIG. 8, the wireless IC tag 1D according to the fourth embodiment has coil conductor patterns 33a, 33b, 33c constituting the coiled antenna 30 whose opening diameters are from the lower surface side to the upper surface side of the multilayer body 20. It is formed so as to become substantially smaller toward. As in the first embodiment, the wireless IC element 10 is mounted on the upper surface of the laminate 20.

即ち、本第4実施例は、コイル状アンテナ30の各コイル用導体パターン33a,33b,33cを、前記第3実施例と同様に、それらの開口径が積層体20の上面に向かって小さくなるように形成している。従って、図9に点線で示すように、磁界Hが無線ICタグ1Dの内側を向くように放射され、無線ICタグ1Dの中央部分に磁束密度の大きな領域が形成されるので、通信特性が向上する。また、本第4実施例での他の作用効果は基本的には前記第1実施例と同様である。   That is, in the fourth embodiment, the opening diameters of the coil conductor patterns 33a, 33b, and 33c of the coiled antenna 30 become smaller toward the upper surface of the multilayer body 20 as in the third embodiment. It is formed as follows. Accordingly, as indicated by a dotted line in FIG. 9, the magnetic field H is radiated so as to face the inside of the wireless IC tag 1D, and a region having a high magnetic flux density is formed in the central portion of the wireless IC tag 1D. To do. The other functions and effects of the fourth embodiment are basically the same as those of the first embodiment.

(第5実施例、図10及び図11参照)
第5実施例である無線ICタグ1Eは、図10に示すように、基本的には前記第1及び第2実施例と同様に、コイル状アンテナ30のそれぞれのコイル用導体パターン33a,33b,33cをそれらの開口径が積層体20の下面側から上面側に向かって実質的に大きくなるように形成し、かつ、コイル状アンテナ30を、該アンテナ30の積層方向の中心面Aが積層体20の中心面Bよりも基材40に対して反対側に位置するように、積層体20に内蔵したものである。さらに、第2実施例と同様に、コイル状アンテナ30を内蔵した積層体20の裏面側に無線IC素子10を搭載し、無線IC素子10を覆う封止層25を設けている。封止層25の天面がプリント配線基板などの基材40上に接着層41を介して貼着される。従って、コイル状アンテナ30は基材40の表面とは距離Cだけ離れて位置することになる。
(Refer to the fifth embodiment, FIGS. 10 and 11)
As shown in FIG. 10, the wireless IC tag 1E according to the fifth embodiment is basically similar to the first and second embodiments, and each of the coil conductor patterns 33a, 33b, 33c are formed so that their opening diameters become substantially larger from the lower surface side to the upper surface side of the laminated body 20, and the coiled antenna 30 is formed such that the central plane A of the antenna 30 in the laminating direction is the laminated body. It is built in the laminate 20 so as to be located on the opposite side of the base surface 40 with respect to the center plane B of 20. Further, similarly to the second embodiment, the wireless IC element 10 is mounted on the back side of the laminate 20 including the coiled antenna 30, and the sealing layer 25 covering the wireless IC element 10 is provided. The top surface of the sealing layer 25 is stuck on a base material 40 such as a printed wiring board via an adhesive layer 41. Therefore, the coiled antenna 30 is located away from the surface of the base material 40 by the distance C.

本第5実施例の作用効果は、第1及び第2実施例と同様である。特に、第5実施例において、コイル状アンテナ30から放射される磁界Hは、図11に点線で示すとおりである。このコイル状アンテナ30は、積層体20に内蔵されており、かつ、該コイル状アンテナ30の積層方向の中心面Aが積層体20の積層方向の中心面Bよりもプリント配線基板などの基材40に対して反対側に位置しているため、磁界Hは基材40から離れてリーダライタのアンテナに近づいた方向に多く発生する。それゆえ、基材40に設けられた他の実装部品や導体パターンなどの金属物からの影響を受けにくくなり、通信距離が短くなってしまうことはない。   The operational effects of the fifth embodiment are the same as those of the first and second embodiments. In particular, in the fifth embodiment, the magnetic field H radiated from the coiled antenna 30 is as shown by a dotted line in FIG. The coiled antenna 30 is built in the laminated body 20, and the base surface such as a printed wiring board is greater in the center plane A in the stacking direction of the coiled antenna 30 than the center plane B in the stacking direction of the stacked body 20. Since it is located on the opposite side to 40, a large amount of the magnetic field H is generated in the direction away from the substrate 40 and approaching the reader / writer antenna. Therefore, it is difficult to be influenced by other mounting parts provided on the base material 40 and metal objects such as conductor patterns, and the communication distance is not shortened.

(第6実施例、図12及び図13参照)
第6実施例である無線ICタグ1Fは、図12に示すように、基本的には前記第3実施例と同様に、コイル状アンテナ30のそれぞれのコイル用導体パターン33a,33b,33cをそれらの開口径が積層体20の下面側から上面側に向かって実質的に小さくなるように形成し、かつ、コイル状アンテナ30を、該アンテナ30の積層方向の中心面Aが積層体20の中心面Bよりも基材40に対して反対側に位置するように、積層体20に内蔵したものである。さらに、コイル状アンテナ30を内蔵した積層体20の裏面側に無線IC素子10を搭載し、無線IC素子10を覆う封止層25を設けている。封止層25の天面がプリント配線基板などの基材40上に接着層41を介して貼着される。従って、コイル状アンテナ30は基材40の表面とは距離Cだけ離れて位置することになる。
(Refer to the sixth embodiment, FIGS. 12 and 13)
As shown in FIG. 12, the wireless IC tag 1F according to the sixth embodiment basically has the coil conductor patterns 33a, 33b, 33c of the coiled antenna 30 as shown in FIG. The coil-shaped antenna 30 is formed so that the center plane A in the stacking direction of the antenna 30 is the center of the stack 20. It is built in the laminate 20 so as to be located on the opposite side of the base material 40 from the surface B. Furthermore, the wireless IC element 10 is mounted on the back side of the laminate 20 including the coiled antenna 30, and the sealing layer 25 covering the wireless IC element 10 is provided. The top surface of the sealing layer 25 is stuck on a base material 40 such as a printed wiring board via an adhesive layer 41. Therefore, the coiled antenna 30 is located away from the surface of the base material 40 by the distance C.

本第6実施例の作用効果は、基本的には、第1及び第3実施例と同様である。特に、第6実施例において、コイル状アンテナ30から放射される磁界Hは、図13に点線で示す
とおりである。このコイル状アンテナ30は、積層体20に内蔵されており、かつ、該コイル状アンテナ30の積層方向の中心面Aが積層体20の積層方向の中心面Bよりもプリント配線基板などの基材40に対して反対側に位置しているため、磁界Hは基材40から離れてリーダライタのアンテナに近づいた方向に多く発生する。それゆえ、基材40に設けられた他の実装部品や導体パターンなどの金属物からの影響を受けにくくなり、通信距離が短くなってしまうことはない。
The operational effects of the sixth embodiment are basically the same as those of the first and third embodiments. In particular, in the sixth embodiment, the magnetic field H radiated from the coiled antenna 30 is as shown by a dotted line in FIG. The coiled antenna 30 is built in the laminated body 20, and the base surface such as a printed wiring board is greater in the center plane A in the stacking direction of the coiled antenna 30 than the center plane B in the stacking direction of the stacked body 20. Since it is located on the opposite side to 40, a large amount of the magnetic field H is generated in the direction away from the substrate 40 and approaching the reader / writer antenna. Therefore, it is difficult to be influenced by other mounting parts provided on the base material 40 and metal objects such as conductor patterns, and the communication distance is not shortened.

(RFIDシステムの一例、図14〜図16参照)
次に、前記無線ICタグ1B,1Cを用いたRFIDシステムの一例を説明する。なお、無線ICタグ1B,1C以外の他の無線ICタグ1A,1D〜Fを用いることも勿論可能である。
(Example of RFID system, see FIGS. 14 to 16)
Next, an example of an RFID system using the wireless IC tags 1B and 1C will be described. Of course, other wireless IC tags 1A and 1D to F than the wireless IC tags 1B and 1C can be used.

図14に示すように、このRFIDシステムは、リーダライタと無線ICタグ1B,1Cとの間で、非接触方式で情報を伝達するシステムであり、UHF帯又はSHF帯の高周波信号の送受信を行う。図15(A)に示すように、リーダライタは、エポキシ樹脂などの硬質部材からなる支持部材51の表面にループアンテナ52を設けたアンテナヘッド50を備えている。このループアンテナ52は両端を給電部52a,52bとした1ターンのループ状導体にて形成されており、給電部52a,52bは同軸ケーブル55を介してリーダライタの図示しない情報処理回路に接続されている。無線ICタグ1Bは前記第2実施例として図4及び図5を参照して説明したものであり、無線ICタグ1Cは前記第3実施例として図6及び図7を参照して説明したものである。   As shown in FIG. 14, this RFID system is a system for transmitting information between a reader / writer and the wireless IC tags 1B and 1C in a non-contact manner, and performs transmission and reception of high-frequency signals in the UHF band or SHF band. . As shown in FIG. 15A, the reader / writer includes an antenna head 50 in which a loop antenna 52 is provided on the surface of a support member 51 made of a hard member such as an epoxy resin. The loop antenna 52 is formed of a one-turn loop conductor having both ends of the power feeding portions 52a and 52b. The power feeding portions 52a and 52b are connected to an information processing circuit (not shown) of the reader / writer via a coaxial cable 55. ing. The wireless IC tag 1B has been described with reference to FIGS. 4 and 5 as the second embodiment, and the wireless IC tag 1C has been described with reference to FIGS. 6 and 7 as the third embodiment. is there.

図15(B)に示すように、同軸ケーブル55とループアンテナ52との間には、キャパシタンス素子Cとインダクタンス素子Lからなる整合回路が介在されており、給電部52aが同軸ケーブル55の内部導体56に、給電部52bが同軸ケーブル55の外部導体57に、それぞれ整合回路を介して接続されている。同軸ケーブル55は、50Ω線路として構成されており、整合回路にて同軸ケーブル55のインピーダンスとループアンテナ52のインピーダンスとの整合が図られている。図14に示すように、アンテナヘッド50は同軸ケーブル55を介して把持部60に取り付けられ、人の手で把持しながら使用可能なペン型ヘッドとして構成されている。   As shown in FIG. 15B, a matching circuit composed of a capacitance element C and an inductance element L is interposed between the coaxial cable 55 and the loop antenna 52, and the power feeding part 52 a is an inner conductor of the coaxial cable 55. 56, the power feeding portion 52b is connected to the outer conductor 57 of the coaxial cable 55 via a matching circuit. The coaxial cable 55 is configured as a 50Ω line, and matching between the impedance of the coaxial cable 55 and the impedance of the loop antenna 52 is achieved by a matching circuit. As shown in FIG. 14, the antenna head 50 is attached to the grip 60 via a coaxial cable 55, and is configured as a pen-type head that can be used while being gripped by a human hand.

本RFIDシステムでは、リーダライタ側のアンテナとしてループアンテナ52を用い、無線ICタグ側のアンテナとして、前述のように、リーダライタ側に多くの磁界が発生するように構成したコイル状アンテナ30を用いている。従って、アンテナヘッド50を無線ICタグ1B,1Cに近接させた状態では、図16(A),(B)に示すように、ループアンテナ52から生じる磁界H1とコイル状アンテナ30から生じる磁界H2が鎖交し、ループアンテナ52とコイル状アンテナ30との間で高周波信号が相互に伝達される。   In this RFID system, a loop antenna 52 is used as an antenna on the reader / writer side, and a coiled antenna 30 configured to generate a large magnetic field on the reader / writer side as described above is used as an antenna on the wireless IC tag side. ing. Therefore, in the state where the antenna head 50 is brought close to the wireless IC tags 1B and 1C, the magnetic field H1 generated from the loop antenna 52 and the magnetic field H2 generated from the coiled antenna 30 are as shown in FIGS. The high-frequency signals are mutually transmitted between the loop antenna 52 and the coiled antenna 30.

ループアンテナ52から生じた磁界H1はループアンテナ52の開口部に集中し、広範囲に広がっている。一方、無線ICタグ1B,1Cのコイル状アンテナ30はリーダライタ側に多くの磁界H2が発生しているため、磁界H2はループアンテナ52の開口部に集中する。従って、基材40に金属材を含んでいたり、金属材が近接しても、あるいは、基材40が金属材であっても、通信性能が劣化することはない。さらに、UHF帯又はそれよりも高い周波数帯の高周波信号を使用することにより、無線ICタグ1Cを搭載する基材40が金属材であったり、基材40上に搭載された他の実装部品や各種配線パターンなどの金属部材からの影響を受けにくくなる。また、前記無線ICタグ1A,1D〜1Fを用いた場合であっても、コイル状アンテナ30からは磁界がリーダライタのループアンテナ52側に多く発生するため、ここで述べた効果を奏する。   The magnetic field H1 generated from the loop antenna 52 is concentrated on the opening of the loop antenna 52 and spreads over a wide range. On the other hand, the coiled antenna 30 of the wireless IC tags 1B and 1C generates a large magnetic field H2 on the reader / writer side, so that the magnetic field H2 is concentrated on the opening of the loop antenna 52. Therefore, even if the base material 40 includes a metal material, the metal material is close, or the base material 40 is a metal material, the communication performance does not deteriorate. Furthermore, by using a high-frequency signal in the UHF band or a higher frequency band, the base material 40 on which the wireless IC tag 1C is mounted is a metal material, or other mounting parts mounted on the base material 40, It becomes difficult to be affected by metal members such as various wiring patterns. In addition, even when the wireless IC tags 1A, 1D to 1F are used, the coiled antenna 30 generates a large magnetic field on the loop antenna 52 side of the reader / writer, so that the effects described here are obtained.

また、ループアンテナ52から生じる磁界H1は、ループアンテナ52の導体幅を広くすれば、主にそのループ面と平行な方向に広範囲に広がり、ループアンテナ52の無線ICタグ1B,1Cに対する相対位置が多少ずれても、磁界H1,H2は確実に鎖交するので、必要な通信性能を確保できる。無線ICタグ1B,1Cから見た場合、コイル状アンテナ30で発生する磁界H2は外側に広がっているので、ループアンテナ52との位置関係の自由度が大きくなる。なお、図16(A),(B)において、磁界H1,H2は発生する全ての磁界を図示してはいない。   In addition, if the conductor width of the loop antenna 52 is increased, the magnetic field H1 generated from the loop antenna 52 spreads over a wide range mainly in a direction parallel to the loop surface, and the relative position of the loop antenna 52 with respect to the wireless IC tags 1B and 1C is increased. Even if it is slightly deviated, the magnetic fields H1 and H2 are reliably linked, so that necessary communication performance can be ensured. When viewed from the wireless IC tags 1B and 1C, since the magnetic field H2 generated by the coiled antenna 30 spreads outward, the degree of freedom in the positional relationship with the loop antenna 52 is increased. In FIGS. 16A and 16B, the magnetic fields H1 and H2 do not show all the generated magnetic fields.

本RFIDシステムではリーダライタのアンテナと無線ICタグとを近接させた形態で用いられ、対象となる無線ICタグのみに限定して通信を行うことができる。この場合、コイル状アンテナ30は外形寸法が、縦・横10mm以下、さらには5mm以下の小さなサイズで構成することができる。具体的には、使用周波数帯を860〜960MHzのUHF帯とし、無線ICタグ1B,1Cのサイズを縦3.2mm、横1.6mm、コイル状アンテナ30の外形寸法を縦3.0mm、横4.0mm、ループアンテナ52の導体幅を0.5mm、出力電圧値を1Wとした場合、ループアンテナ52と無線ICタグ1B,1Cとの間の距離が6mm程度であっても、通信可能である。勿論、出力電力値を大きくする、あるいは、コイル状アンテナ30のサイズを大きくすることで、通信距離をさらに伸ばすことは可能である。   In this RFID system, the reader / writer antenna and the wireless IC tag are used close to each other, and communication can be performed only for the target wireless IC tag. In this case, the coiled antenna 30 can be configured to have a small external dimension of 10 mm or less in length and width, and further 5 mm or less. Specifically, the used frequency band is a UHF band of 860 to 960 MHz, the size of the wireless IC tags 1B and 1C is 3.2 mm in length and 1.6 mm in width, and the outer dimensions of the coiled antenna 30 are 3.0 mm in length and width. When 4.0 mm, the conductor width of the loop antenna 52 is 0.5 mm, and the output voltage value is 1 W, communication is possible even if the distance between the loop antenna 52 and the wireless IC tags 1B and 1C is about 6 mm. is there. Of course, it is possible to further increase the communication distance by increasing the output power value or increasing the size of the coiled antenna 30.

(他の実施例)
なお、本発明に係る無線ICタグ及びRFIDシステムは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。
(Other examples)
Note that the wireless IC tag and the RFID system according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the gist thereof.

例えば、前記実施例では、アンテナが形成された積層体上に無線IC素子を実装しているが、該積層体に無線IC素子を内蔵するようにしてもよい。また、二つのコイル状アンテナを積層体内に平面視で並置したものであってもよい。さらに、コイル状アンテナの個数は3以上であってもよい。あるいは、無線IC素子とコイル状アンテナとは、DC結合以外に磁気的あるいは電界的に結合していてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the wireless IC element is mounted on the stacked body on which the antenna is formed. However, the wireless IC element may be built in the stacked body. Further, two coiled antennas may be juxtaposed in the laminated body in plan view. Further, the number of coiled antennas may be three or more. Alternatively, the wireless IC element and the coiled antenna may be magnetically or electrically coupled in addition to DC coupling.

以上のように、本発明は、無線ICタグ及びRFIDシステムに有用であり、特に、リーダライタとの通信が安定する点で優れている。   As described above, the present invention is useful for wireless IC tags and RFID systems, and is particularly excellent in that communication with a reader / writer is stable.

1A〜1F…無線ICタグ
10…無線IC素子
20…積層体
25…封止層
30…コイル状アンテナ
33a〜33c…コイル用導体パターン
40…基材
50…アンテナヘッド
H…磁界
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A-1F ... Wireless IC tag 10 ... Wireless IC element 20 ... Laminated body 25 ... Sealing layer 30 ... Coiled antenna 33a-33c ... Coil conductor pattern 40 ... Base material 50 ... Antenna head H ... Magnetic field

Claims (7)

複数の誘電体層又は磁性体層を積層してなり、積層方向の一方の端面である第1主面と他方の端面である第2主面とを有する積層体と、前記積層体に搭載又は内蔵された無線IC素子と、前記無線IC素子と接続しており、所定の開口径を有する複数の導体パターンを積層してなるコイル状アンテナと、を備えた無線ICタグであって、
前記コイル状アンテナは、前記積層体にて、基材への搭載面側の導体パターンの開口径よりも、リーダライタのアンテナが近接する側の導体パターンの開口径が小さくなるように形成されており、
前記リーダライタのアンテナが生じる磁界と前記コイル状アンテナから生じる磁界とが直接に鎖交することにより、該リーダライタのアンテナと該コイル状アンテナとの間で高周波信号が相互に伝達されること、
を特徴とする無線ICタグ。
A laminate having a plurality of dielectric layers or magnetic layers laminated and having a first main surface that is one end surface in the stacking direction and a second main surface that is the other end surface; A wireless IC tag comprising a built-in wireless IC element and a coiled antenna connected to the wireless IC element and laminated with a plurality of conductor patterns having a predetermined opening diameter,
The coiled antenna is formed in the laminate so that the opening diameter of the conductor pattern on the side close to the antenna of the reader / writer is smaller than the opening diameter of the conductor pattern on the mounting surface side to the substrate. And
A high-frequency signal is transmitted between the reader / writer antenna and the coiled antenna by directly interlinking the magnetic field generated by the reader / writer antenna and the magnetic field generated from the coiled antenna;
A wireless IC tag characterized by the above.
前記積層体の第1主面が前記基材への搭載面であり、前記第2主面側に前記無線IC素子が搭載されていること、を特徴とする請求項1に記載の無線ICタグ。   2. The wireless IC tag according to claim 1, wherein the first main surface of the laminate is a mounting surface on the base material, and the wireless IC element is mounted on the second main surface side. . 前記積層体の第1主面が前記基材への搭載面側となり、前記第1主面側に前記無線IC素子が搭載されていること、を特徴とする請求項1に記載の無線ICタグ。   2. The wireless IC tag according to claim 1, wherein the first main surface of the laminate is a mounting surface side to the base material, and the wireless IC element is mounted on the first main surface side. . 前記第1主面側には前記無線IC素子を覆う封止層が設けられており、該封止層の天面が前記基材への貼付け面であること、を特徴とする請求項3に記載の無線ICタグ。   The sealing surface which covers the said radio | wireless IC element is provided in the said 1st main surface side, The top | upper surface of this sealing layer is a sticking surface to the said base material, The Claim 3 characterized by the above-mentioned. The wireless IC tag described. 前記コイル状アンテナはUHF帯での近距離通信が可能であること、を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の無線ICタグ。   The wireless IC tag according to any one of claims 1 to 4, wherein the coiled antenna is capable of near field communication in a UHF band. 前記コイル状アンテナは、前記積層体にて、基材への搭載面である前記第1主面側の導体パターンの開口径よりも、リーダライタのアンテナが近接する前記第2主面側の導体パターンの開口径が小さくなるように形成されており、
前記コイル状アンテナよりも前記第1主面側に前記無線IC素子が搭載されていること、
を特徴とする請求項1に記載の無線ICタグ。
The coil-shaped antenna is a conductor on the second main surface side in which the antenna of the reader / writer is closer than the opening diameter of the conductor pattern on the first main surface side which is a mounting surface on the base material in the laminate. It is formed so that the opening diameter of the pattern is small,
The wireless IC element is mounted on the first main surface side of the coiled antenna;
The wireless IC tag according to claim 1 .
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の無線ICタグを用いることを特徴とするRFIDシステム。   An RFID system using the wireless IC tag according to claim 1.
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