JP6947339B1 - Rfidタグ用rficモジュール及びrfidタグ - Google Patents

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Abstract

RFICモジュール(101)は、RFIC(2)と、アンテナ接続用第1電極(11)と、アンテナ接続用第2電極(12)と、RFIC接続用第1電極(31)と、RFIC接続用第2電極(32)と、RFICとアンテナとのインピーダンスを整合させるインピーダンス整合回路と、基板(1)と、を備える。インピーダンス整合回路は、コイル開口が基板(1)の面に沿ってそれぞれ拡がる第1コイル(LA)及び第2コイル(LB)を有し、第1コイル(LA)及び第2コイル(LB)は、アンテナ接続用第1電極(11)及びアンテナ接続用第2電極(12)を挟んで基板(1)に並置されている。

Description

本発明は、RFIDタグの一部を構成するRFIDタグ用RFICモジュール、及びそのRFIDタグ用RFICモジュールを備えるRFIDタグに関する。
RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)モジュールを備えるRFID(Radio Frequency Identifier)タグの一例として特許文献1が示されている。このRFIDタグは、アンテナが形成されたアンテナ基材にRFICモジュールが実装されることで構成される。そのRFICモジュールは、RFICと、このRFICとアンテナとのインピーダンスを整合させるインピーダンス整合回路とを備える。
国際公開第2016/084658号
特許文献1に記載の構造のRFICモジュールでは、それを薄型化、小型化しようとすると、上記インピーダンス整合回路を構成する複数のコイルのコイル間が非常に近接する。このようにコイル間が近接すると、コイルの巻回方向やコイル形状によっては不要結合が生じ、RFICモジュール及びRFIDタグの特性が劣化する場合がある。
また、RFIDタグの製造段階でその特性を検査する際、一般的にはRFIDタグリーダで読み取ることになるが、RFICモジュール単体で検査することができれば、検査効率が非常に高まる。
RFICモジュール単体でその検査を行うためには、外部へ漏洩する磁界を非接触で検知する必要がある。しかし、従来のRFIDタグリーダに用いられるRFICモジュールでは、インピーダンス整合回路を構成するコイルが、二つのアンテナ接続電極で面方向に挟まれる位置関係で配置されている。そのため、インピーダンス整合回路を構成するコイルがアンテナ接続電極でシールドされてしまい、外部への磁界漏洩は少ない。したがって、従来のRFICモジュールは、非接触での検査が困難であった。
そこで、本発明の目的は、RFICとアンテナとのインピーダンス整合回路を構成する複数のコイル間の不要結合が抑制されたRFICモジュール及びRFIDタグを提供することにある。また、本発明の目的は、単体での特性測定等の検査を可能としたRFIDタグ用RFICモジュール及RFIDタグを提供することにある。
本開示の一例としてのRFIDタグ用RFICモジュールは、RFICと、アンテナ接続用第1電極と、アンテナ接続用第2電極と、RFIC接続用第1電極と、RFIC接続用第2電極と、前記RFIC接続用第1電極及び前記RFIC接続用第2電極と、前記アンテナ接続用第1電極及び前記アンテナ接続用第2電極との間に接続され、前記RFICとアンテナとのインピーダンスを整合させるインピーダンス整合回路と、前記RFIC接続用第1電極、前記RFIC接続用第2電極、前記アンテナ接続用第1電極、前記アンテナ接続用第2電極及び前記インピーダンス整合回路が形成され、前記RFICが搭載される基板と、を備える。そして、前記インピーダンス整合回路は、前記RFIC接続用第1電極と前記RFIC接続用第2電極との間に接続され、コイル開口が前記基板の面に沿ってそれぞれ拡がる第1コイル及び第2コイルを有し、前記第1コイル及び前記第2コイルは、前記アンテナ接続用第1電極及び前記アンテナ接続用第2電極を挟んで前記基板に並置されている。
本開示の一例としてのRFIDタグは、アンテナと、RFICと、アンテナ接続用第1電極と、アンテナ接続用第2電極と、RFIC接続用第1電極と、RFIC接続用第2電極と、前記RFIC接続用第1電極及び前記RFIC接続用第2電極と、前記アンテナ接続用第1電極及び前記アンテナ接続用第2電極との間に接続され、前記RFICとアンテナとのインピーダンスを整合させるインピーダンス整合回路と、少なくとも、前記RFIC接続用第1電極、前記RFIC接続用第2電極、前記アンテナ接続用第1電極、前記アンテナ接続用第2電極及び前記インピーダンス整合回路が形成される基板と、を備える。そして、前記インピーダンス整合回路は、前記RFIC接続用第1電極と前記RFIC接続用第2電極との間に接続され、コイル開口が前記基板の面に沿ってそれぞれ拡がる第1コイル及び第2コイルを有し、前記第1コイル及び前記第2コイルは前記アンテナ接続用第1電極及び前記アンテナ接続用第2電極を挟んで前記基板に並置されている。
上記構成により、インピーダンス整合回路に含まれるコイル同士の不要結合がアンテナ接続用第1電極及び第2電極によって抑制される。また、インピーダンス整合回路に含まれるコイルからの外部への漏洩磁界が強くなり、外部の磁界プローブとの磁界結合が高まる。
本発明によれば、RFICとアンテナとのインピーダンス整合回路を構成する複数のコイル間の不要結合が抑制されたRFICモジュール及びRFIDタグが得られる。また、単体での特性測定等の検査を可能としたRFIDタグ用RFICモジュール及RFIDタグが得られる。
図1は第1の実施形態に係るRFICモジュール101の拡大平面図である。 図2はRFICモジュール101の回路図である。 図3は、図2に示したインピーダンス整合回路7により生じる2つの共振周波数について示す図である。 図4(A)はRFIDタグ201の平面図であり、図4(B)は、RFIDタグ201におけるRFICモジュール101の搭載部分の拡大平面図である。 図5は図4(B)におけるX−X部分での縦断面図である。 図6はRFICモジュール101と測定器301等との関係を示す図である。 図7は第2の実施形態に係るRFICモジュール102の拡大平面図である。 図8は比較例としてのRFICモジュールの平面図である。
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明又は理解の容易性を考慮して、実施形態を説明の便宜上、複数の実施形態に分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせは可能である。第2の実施形態以降では第1の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
《第1の実施形態》
図1は第1の実施形態に係るRFIDタグ用RFICモジュール(以下、単に「RFICモジュール」という。)101の拡大平面図である。
RFICモジュール101は、RFIC2と、アンテナ接続用第1電極11と、アンテナ接続用第2電極12と、RFIC接続用第1電極31と、RFIC接続用第2電極32と、インピーダンス整合回路と、基板1とを備える。
上記インピーダンス整合回路は、RFIC接続用第1電極31及びRFIC接続用第2電極32と、アンテナ接続用第1電極11及びアンテナ接続用第2電極12との間に接続され、RFIC2とアンテナとのインピーダンスを整合させる。
RFIC接続用第1電極31、RFIC接続用第2電極32、アンテナ接続用第1電極11、アンテナ接続用第2電極12及びインピーダンス整合回路は基板1に形成されている。RFIC2の下面にはRFIC端子電極21,22が形成されていて、このRFIC端子電極21,22がRFIC接続用電極31,32に接続されることで、RFIC2は基板1に搭載されている。基板1の、RFIC2の搭載面には樹脂モールドによる絶縁体層が覆われるが、図1はその樹脂モールド前での平面図である。
インピーダンス整合回路は、RFIC接続用第1電極31とRFIC接続用第2電極32との間に接続されてコイル開口が基板1の面に沿ってそれぞれ拡がる第1コイルLA及び第2コイルLBを有する。図1に示した座標で表現すると、第1コイルLAのコイル巻回軸はZ軸に平行であり、そのコイル開口はX−Y面に平行である。同様に、第2コイルLBのコイル巻回軸はZ軸に平行であり、そのコイル開口はX−Y面に平行である。
第1コイルLA及び第2コイルLBは、アンテナ接続用第1電極11及びアンテナ接続用第2電極12を挟んで基板1に並置されている。第1コイルLAのコイル開口CO1は、第1コイルLAを構成する導体パターンの最内周で囲まれた領域であり、第2コイルLBのコイル開口CO2は、第2コイルLBを構成する導体パターンの最内周で囲まれた領域である。
第1コイルLAは、RFIC接続用第1電極31とアンテナ接続用第1電極11との間に接続される第1インダクタL1を構成するコイルと、アンテナ接続用第1電極11とアンテナ接続用第2電極12との間に直列接続される第3インダクタL3を構成するコイルと、で構成されている。いずれのコイルもスパイラル状である。また、第2コイルLBはRFIC接続用第2電極32とアンテナ接続用第2電極12との間に接続される第3インダクタL3を構成するコイルと、アンテナ接続用第1電極11とアンテナ接続用第2電極12との間に直列接続される第4インダクタL4を構成するコイルと、で構成されている。いずれのコイルもスパイラル状である。
第1インダクタL1を構成するコイルは基板1の上面に形成されていて、第3インダクタL3を構成するコイルは基板1の下面に形成されている。第1インダクタL1を構成するコイルと第3インダクタL3を構成するコイルとは層間接続導体V1を介して接続されている。また、第2インダクタL2を構成するコイルは基板1の上面に形成されていて、第4インダクタL4を構成するコイルは基板1の下面に形成されている。第2インダクタL2を構成するコイルと第4インダクタL4を構成するコイルとは層間接続導体V2を介して接続されている。
また、第3インダクタL3を構成するコイルと第4インダクタL4を構成するコイルとは、第5インダクタL5を構成する導体パターンを介して接続されている。
第1インダクタL1を構成するコイルのコイル開口と、第3インダクタL3を構成するコイルのコイル開口とは重なり、第2インダクタL2を構成するコイルのコイル開口と、第4インダクタL4を構成するコイルのコイル開口とは重なる。
図2はRFICモジュール101の回路図である。RFICモジュール101はRFIC2とインピーダンス整合回路7とで構成されている。インピーダンス整合回路7は、第1インダクタL1、第2インダクタL2、第3インダクタL3、第4インダクタL4及び第5インダクタL5で構成される。RFIC2には、RFIC接続用第1電極31とRFIC接続用第2電極32との間に接続される等価的なキャパシタCpが存在する。第1インダクタL1と第3インダクタL3とは磁界結合し、第2インダクタL2と第4インダクタL4とは磁界結合する。図2中のドット記号は各インダクタのコイル巻回方向を示している。
図3は、図2に示したインピーダンス整合回路7により生じる2つの共振周波数について示す図である。RFICモジュール101では2つの共振が発生する。第1の共振は、アンテナ6、第3インダクタL3、第4インダクタ及び第5インダクタL5で構成される電流経路に生じる共振であり、図2に示す電流i1はその共振電流経路に流れる電流を表している。第2の共振は、キャパシタCp、第1インダクタL1、第2インダクタL2、第3インダクタL3及び第5インダクタL5で構成される電流経路に生じる共振であり、図2に示す電流i2はその共振電流経路に流れる電流を表している。
上記第1の共振と第2の共振とは、第3インダクタL3、第4インダクタL4及び第5インダクタL5を介して結合する。第1の共振の共振周波数と第2の共振の共振周波数との間には数10MHz(具体的には5〜50MHz程度)の差を生じさせている。これらの共振周波数特性は図3において曲線A及びBで表現される。このような共振周波数を有する2つの共振を結合させることで、図3において曲線Cで示すような広帯域の共振周波数特性が得られる。
図4(A)はRFIDタグ201の平面図であり、図4(B)は、RFIDタグ201におけるRFICモジュール101の搭載部分の拡大平面図である。また、図5は図4(B)におけるX−X部分での縦断面図である。ただし、図4(B)は、基板1のRFIC2の搭載面の樹脂モールドによる保護膜(図5における保護膜3)形成前での平面図である。
RFIDタグ201は、アンテナ6と、このアンテナ6に結合するRFICモジュール101とで構成される。アンテナ6は、絶縁体フィルム60と、この絶縁体フィルム60に形成されたアンテナ導体パターン61,62とで構成される。
アンテナ導体パターン61は導体パターン61P,61L,61Cで構成され、アンテナ導体パターン62は導体パターン62P,62L,62Cで構成される。アンテナ導体パターン61,62はダイポールアンテナを構成する。
図5に示すように、RFICモジュール101の上面には保護膜3が形成されていて、下面はカバーレイフィルム4で被覆されている。RFICモジュール101は接着剤層5を介して絶縁体フィルム60に接着されることで、絶縁体フィルム60にRFICモジュール101が搭載される。
図5に示すように、導体パターン61Pとアンテナ接続用第1電極11とは、接着剤層5及びカバーレイフィルム4を介して容量結合する。同様に、導体パターン62Pとアンテナ接続用第2電極12とは、接着剤層5及びカバーレイフィルム4を介して容量結合する。
導体パターン61L,62Lはメアンダライン形状であって、インダクタンス成分の高い領域として作用する。また、導体パターン61C,62Cは平面形状であって、キャパシタンス成分の高い領域として作用する。このことにより、電流強度の高い領域のインダクタンス成分を大きくし、電圧強度の高い領域のキャパシタンス成分を大きくして、アンテナ導体パターン61,62の形成領域を縮小化している。
ここで、比較例としてのRFICモジュールの平面図を図8に示す。この比較例としてのRFICモジュールでは、第1コイルLA及び第2コイルLBがアンテナ接続用第1電極11とアンテナ接続用第2電極12とで挟まれる位置関係にそれらが配置されている。そのため、第1コイルLAと第2コイルLBとは不要結合しやすい。また、第1コイルLA及び第2コイルLBはアンテナ接続用第1電極11及びアンテナ接続用第2電極12によって電磁界的に遮蔽されるので、外部への漏洩磁界は弱い。
本実施形態によれば、基板1の面方向に沿った、第1コイルLAと第2コイルLBとの間に、アンテナ接続用第1電極11及びアンテナ接続用第2電極12が配置されているので、第1コイルLAと第2コイルLBとは、アンテナ接続用第1電極11及びアンテナ接続用第2電極12によって電磁界的に遮蔽され、第1コイルLAと第2コイルLBとの不要結合が抑制される。また、第1コイルLAと第2コイルLBとの結合が抑制されることに伴って、第1コイルLA又は第2コイルLBからの外部への漏洩磁界が強くなる。
図6はRFICモジュール101と測定器301等との関係を示す図である。測定器301には磁界プローブ311が接続されている。図6に示す例では、第1コイルLAのコイル開口及び磁界プローブ311のコイル開口に磁束が鎖交することにより、第1コイルLAと磁界プローブ311とが磁界結合する。図6において、結合に寄与する磁束を破線で表している。
このように、本実施形態によれば、第1コイルLA又は第2コイルLBからの外部への漏洩磁界が強くなるので、第1コイルLA又は第2コイルLBと測定器301の磁界プローブ311との磁界結合が高まる。そのため、RFICモジュール101と磁界プローブ311との間隔Hがある程度大きくても、つまり、磁界プローブ311がRFICモジュール101に接していない状態でも、RFICモジュール101の検査を行うことができる。
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、第1コイルLA及び第2コイルLBに対するアンテナ接続用第1電極11及びアンテナ接続用第2電極12の配置関係が第1の実施形態で示した例とは異なるRFICモジュールについて示す。
図7は第2の実施形態に係るRFICモジュール102の拡大平面図である。RFICモジュール102は、RFIC2と、アンテナ接続用第1電極11と、アンテナ接続用第2電極12と、RFIC接続用第1電極31と、RFIC接続用第2電極32と、インピーダンス整合回路と、基板1とを備える。
図1に示した例では、アンテナ接続用第1電極11とアンテナ接続用第2電極12との配列方向が、第1コイルLAと第2コイルLBとの配列方向に等しい(いずれもX軸に平行方向)であるのに対し、第2の実施形態では、アンテナ接続用第1電極11とアンテナ接続用第2電極12との配列方向(Y軸に平行方向)と、第1コイルLAと第2コイルLBとの配列方向(X軸に平行方向)とが直交している。その他の構成は第1の実施形態で示したとおりである。
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、第1コイルLAと第2コイルLBとの不要結合が抑制される。また、第1コイルLA又は第2コイルLBと測定器301の磁界プローブ311との磁界結合が高まり、RFICモジュール101単体の状態でその検査を行うことができる。
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
例えば、以上に示したいずれの実施形態においても、第1コイルLAのコイル開口の重心と第2コイルLBのコイル開口の重心とを通る直線が、アンテナ接続用第1電極11及びアンテナ接続用第2電極12を含む輪郭(アンテナ接続用第1電極11及びアンテナ接続用第2電極12の形成範囲)中央を通る例を示したが、必ずしも中央を通らなくてもよい。
また、例えば、以上に示したいずれの実施形態においても、第1インダクタL1、第2インダクタL2、第3インダクタL3、第4インダクタL4及び第5インダクタL5によってインピーダンス整合回路を構成したが、本発明はこれに限るものではない。
また、第1インダクタL1用コイルと第3インダクタL3用コイルとで第1コイルLAを構成し、第2インダクタL2用コイルと第4インダクタL4用コイルとで第2コイルLBを構成した例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、第1コイルLA、第2コイルLBがそれぞれ単一のコイルで構成されている場合にも同様に適用できる。
また、以上に示したいずれの実施形態においても、RFICモジュール101,102において、アンテナ接続用第1電極11とアンテナ導体パターン61Pとの間に容量を形成し、アンテナ接続用第2電極12とアンテナ導体パターン62Pとの間に容量を形成する例を示したが、この「接続」は、容量を介する接続に限らず、直流的な接続であってもよい。
CO1,CO2…コイル開口
Cp…キャパシタ
L1…第1インダクタ
L2…第2インダクタ
L3…第3インダクタ
L4…第4インダクタ
L5…第5インダクタ
LA…第1コイル
LB…第2コイル
V1,V2…層間接続導体
1…基板
2…RFIC
3…保護膜
4…カバーレイフィルム
5…接着剤層
6…アンテナ
7…インピーダンス整合回路
11…アンテナ接続用第1電極
12…アンテナ接続用第2電極
21,22…RFIC端子電極
31…RFIC接続用第1電極
32…RFIC接続用第2電極
60…絶縁体フィルム
61,62…アンテナ導体パターン
61P,61L,61C,62P,62L,62C…導体パターン
101,102…RFIDタグ用RFICモジュール
201…RFIDタグ
301…測定器
311…磁界プローブ

Claims (5)

  1. RFICと、
    アンテナ接続用第1電極と、
    アンテナ接続用第2電極と、
    RFIC接続用第1電極と、
    RFIC接続用第2電極と、
    前記RFIC接続用第1電極及び前記RFIC接続用第2電極と、前記アンテナ接続用第1電極及び前記アンテナ接続用第2電極との間に接続され、前記RFICとアンテナとのインピーダンスを整合させるインピーダンス整合回路と、
    前記RFIC接続用第1電極、前記RFIC接続用第2電極、前記アンテナ接続用第1電極、前記アンテナ接続用第2電極及び前記インピーダンス整合回路が形成され、前記RFICが搭載される基板と、
    を備え、
    前記インピーダンス整合回路は、前記RFIC接続用第1電極と前記RFIC接続用第2電極との間に接続され、コイル開口が前記基板の面に沿ってそれぞれ拡がる第1コイル及び第2コイルを有し、
    前記第1コイル及び前記第2コイルは、前記アンテナ接続用第1電極及び前記アンテナ接続用第2電極を挟んで前記基板に並置されている、
    RFIDタグ用RFICモジュール。
  2. 前記第1コイルは、前記RFIC接続用第1電極と前記アンテナ接続用第1電極との接続される第1インダクタを構成するコイルと、前記アンテナ接続用第1電極と前記アンテナ接続用第2電極との間に直列接続される第3インダクタを構成するコイルと、で構成され、
    前記第2コイルは、前記RFIC接続用第2電極と前記アンテナ接続用第2電極との接続される第2インダクタを構成するコイルと、前記アンテナ接続用第1電極と前記アンテナ接続用第2電極との間に直列接続される第4インダクタを構成するコイルと、で構成され、
    前記第1インダクタを構成するコイルのコイル開口と、前記第3インダクタを構成するコイルのコイル開口とは重なり、
    前記第2インダクタを構成するコイルのコイル開口と、前記第4インダクタを構成するコイルのコイル開口とは重なる、
    請求項1に記載のRFIDタグ用RFICモジュール。
  3. アンテナと、
    RFICと、
    アンテナ接続用第1電極と、
    アンテナ接続用第2電極と、
    RFIC接続用第1電極と、
    RFIC接続用第2電極と、
    前記RFIC接続用第1電極及び前記RFIC接続用第2電極と、前記アンテナ接続用第1電極及び前記アンテナ接続用第2電極との間に接続され、前記RFICとアンテナとのインピーダンスを整合させるインピーダンス整合回路と、
    少なくとも、前記RFIC接続用第1電極、前記RFIC接続用第2電極、前記アンテナ接続用第1電極、前記アンテナ接続用第2電極及び前記インピーダンス整合回路が形成される基板と、
    を備え、
    前記インピーダンス整合回路は、前記RFIC接続用第1電極と前記RFIC接続用第2電極との間に接続され、コイル開口が前記基板の面に沿ってそれぞれ拡がる第1コイル及び第2コイルを有し、
    前記第1コイル及び前記第2コイルは前記アンテナ接続用第1電極及び前記アンテナ接続用第2電極を挟んで前記基板に並置されている、
    RFIDタグ。
  4. 前記第1コイルは、前記RFIC接続用第1電極と前記アンテナ接続用第1電極との接続される第1インダクタを構成するコイルと、前記アンテナ接続用第1電極と前記アンテナ接続用第2電極との間に直列接続される第3インダクタを構成するコイルと、で構成され、
    前記第2コイルは、前記RFIC接続用第2電極と前記アンテナ接続用第2電極との接続される第2インダクタを構成するコイルと、前記アンテナ接続用第1電極と前記アンテナ接続用第2電極との間に直列接続される第4インダクタを構成するコイルと、で構成され、
    前記第1インダクタを構成するコイルのコイル開口と、前記第3インダクタを構成するコイルのコイル開口とは重なり、
    前記第2インダクタを構成するコイルのコイル開口と、前記第4インダクタを構成するコイルのコイル開口とは重なる、
    請求項3に記載のRFIDタグ。
  5. 前記アンテナは、絶縁体フィルムと、当該絶縁体フィルムに形成された導体パターンとによって構成され、
    前記基板が前記絶縁体フィルムに搭載された、
    請求項3又は4に記載のRFIDタグ。
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