JP7013716B2 - Ｒｆｉｄタグおよびそれを備えた物品 - Google Patents

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Description

本発明は、RFID（Radio-Frequency IDentification）タグおよびそれを備えた物品に関する。
例えば、特許文献１には、RFIC（Radio-Frequency Integrated Circuit）チップとアンテナコイルとを有するRFIDタグが開示されている。具体的には、アンテナコイルは、多層基板における複数の基材層それぞれに形成された複数のループパターンから構成される。隣接し合うループパターンがビアホール導体などの層間接続導体を介して接続されることにより、ヘリカルコイル状のアンテナ（アンテナコイル）が形成されている。そのようなアンテナコイルの巻回軸に交差するように、RFICチップは多層基板上に搭載されている。RFIDタグの周りに発生する磁界を拡げるために、アンテナコイルの複数のループパターンは、RFICチップから離れるほどループ開口の面積が大きくなるように形成されている。
特開２０１６－１７０８０８号公報
しかしながら、特許文献１に記載されたRFIDタグの場合、アンテナコイルの複数のループパターンにおいてループ開口の面積がRFICチップから離れるほど大きくなるために、すなわちループ開口がRFICチップに近づくほど小さくなるために、アンテナコイルから発生した磁束の一部がRFICチップを透過する。RFICチップが主に半導体基板から構成されているために、RFICチップを透過する磁束は低減したり乱れが生じうる。この磁束の低減や乱れの発生により、アンテナコイルから発生する磁界が安定せず、RFIDタグの受信感度や通信距離などの通信特性が不安定になりうる。
そこで、本発明は、RFICチップとアンテナコイルとを有するRFIDタグにおいて、通信特性を安定させることを課題とする。
上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
複数の基材層の積層体である多層基板と、
前記多層基板に設けられたRFICチップと、
巻回軸を備え、前記巻回軸が前記RFICチップと交差するように前記多層基板に設けられ、且つ前記RFICチップに接続されたアンテナコイルと、
を有し、
前記アンテナコイルが、前記多層基板における複数の基材層それぞれに前記巻回軸を囲むように形成された複数のループパターンを含み、
前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最遠の第１のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、
前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最近の第２のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備える、RFIDタグが提供される。
また、本発明の別態様によれば、
RFIDタグが設けられた物品であって、
前記RFIDタグが、
複数の基材層の積層体である多層基板と、
前記多層基板に設けられたRFICチップと、
巻回軸を備え、前記巻回軸が前記RFICチップと交差するように前記多層基板に設けられ、且つ前記RFICチップに接続されたアンテナコイルと、
を有し、
前記アンテナコイルが、前記多層基板における複数の基材層それぞれに前記巻回軸を囲むように形成された複数のループパターンを含み、
前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最遠の第１のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、
前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最近の第２のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、
前記RFIDタグが、前記第１のループパターンが前記第２のループパターンに比べて前記物品の表面から離れた状態で前記表面に取り付けられている、または前記第１のループパターンが前記第２のループパターンに比べて前記物品の表面に近い状態で前記物品に埋設されている、物品が提供される。
本発明によれば、RFICチップとアンテナコイルとを有するRFIDタグにおいて、通信特性を安定させることができる。
本発明の一実施の形態に係るRFIDタグの斜視図 RFIDタグの断面図 RFIDタグにおける多層基板の分解斜視図 RFIDタグの等価回路図 RFIDタグのアンテナコイルから発生する磁界を示す図 比較例のRFIDタグのアンテナコイルから発生する磁界を示す図 別の実施の形態に係るRFIDタグの断面図 さらに別の実施の形態に係るRFIDタグの断面図 RFIDタグのアンテナコイルにおける層間接続導体のレイアウトを示す図 比較例のRFIDタグのアンテナコイルにおける層間接続導体のレイアウトを示す図
本発明の一態様のRFIDタグは、複数の基材層の積層体である多層基板と、前記多層基板に設けられたRFICチップと、巻回軸を備え、前記巻回軸が前記RFICチップと交差するように前記多層基板に設けられ、且つ前記RFICチップに接続されたアンテナコイルと、を有し、前記アンテナコイルが、前記多層基板における複数の基材層それぞれに前記巻回軸を囲むように形成された複数のループパターンを含み、前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最遠の第１のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最近の第２のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備える。
この態様によれば、RFICチップとアンテナコイルとを有するRFIDタグにおいて、通信特性を安定させることができる。
例えば、前記第１のループパターンと前記第２のループパターンとの間にループ開口の面積が最小な第３のループパターンがあって、前記第３のループパターンから前記第１のループパターンまでのループパターンにおいては前記第１のループパターンに近づくほどループ開口の面積が大きく、前記第３のループパターンから前記第２のループパターンまでのループパターンにおいては前記第２のループパターンに近づくほどループ開口の面積が大きい。
前記第３のループパターンから前記第１のループパターンまでのループパターンの数が、前記第３のループパターンから前記第２のループパターンまでのループパターンの数に比べて多くてもよい。これにより、アンテナコイルから発生する磁界は、RFICチップから遠ざかる方向に拡がる。その結果、RFICチップに磁束が透過することが抑制される。
前記複数のループパターンにおいて、少なくとも一部の隣接し合うループパターンが、前記巻回軸の延在方向視で部分的にオーバーラップしてもよい。これにより、多層基板に積層ずれが生じても、RFIDタグは所望の通信特性を得ることができる。
前記多層基板に、前記RFICチップの第１および第２の入出力端子と前記アンテナコイルの一端および他端とを接続する第１および第２のランドが設けられ、前記第１および第２のランドに対して、前記第２のループパターンが、前記巻回軸の延在方向視で部分的にオーバーラップしてもよい。これにより、多層基板に積層ずれが生じても、RFICタグは所望の通信特性を得ることができる。
前記第１および第２のランドと前記第２のループパターンとの間の距離を、ループパターン間の距離に比べて大きくしてもよい。これにより、磁束はランドと第２のループパターンとの間を通過しやすくなり、その結果として、RFICチップに磁束が透過することが抑制される。
前記アンテナコイルが、前記基材層を貫通する複数の層間接続導体を含み、前記複数の層間接続導体が、好ましくは、前記巻回軸の延在方向視で、前記巻回軸を囲むように配置されている。これにより、アンテナコイルの通信特性について、高い異方性の発生を抑制することができる。
前記RFICチップが、UHF帯の通信周波数で通信するように構成されていてもよい。
本発明の別態様の物品は、RFIDタグが設けられた物品であって、前記RFIDタグが、複数の基材層の積層体である多層基板と、前記多層基板に設けられたRFICチップと、巻回軸を備え、前記巻回軸が前記RFICチップと交差するように前記多層基板に設けられ、且つ前記RFICチップに接続されたアンテナコイルと、を有し、前記アンテナコイルが、前記多層基板における複数の基材層それぞれに前記巻回軸を囲むように形成された複数のループパターンを含み、前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最遠の第１のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最近の第２のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、前記RFIDタグが、前記第１のループパターンが前記第２のループパターンに比べて前記物品の表面から離れた状態で前記表面に取り付けられている、または前記第１のループパターンが前記第２のループパターンに比べて前記物品の表面に近い状態で前記物品に埋設されている。
この態様によれば、物品に設けられてRFICチップとアンテナコイルとを有するRFIDタグにおいて、通信特性を安定させることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るRFID(Radio-Frequency IDentification）タグを示す斜視図であって、図２はRFIDタグの断面図である。図中において、Ｘ－Ｙ－Ｚ座標系は、発明の理解を容易にするためのものであって、発明を限定するものではない。Ｚ軸方向はRFIDタグの厚さ方向を示している。
図１および図２に示すように、RFIDタグ１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のサイズが２ｍｍ以下（例えば１．２ｍｍ）の直方体形状の超小型RFIDタグであって、RFIC（Radio-Frequency Integrated Circuit）チップ１２と多層基板１４とを有したアンテナ付きRFICパッケージとして構成されている。
RFICチップ１２は、半導体基板上に素子や回路などが設けられた部品であって、外部の通信装置（例えばリーダ／ライタ装置）と無線通信可能に構成されている。本実施の形態の場合、RFICチップ１２は、UHF帯の通信周波数（例えば約９２０ＭＨｚ）で通信するように構成されている。
本実施の形態の場合、多層基板１４は、RFICチップ１２が搭載される主面１４ａを備える。その主面１４ａには、RFICチップ１２の第１の入出力端子１２ａと電気的に接続するための第１のランド１６と、第２の入出力端子１２ｂと電気的に接続するための第２のランド１８とが設けられている。第１および第２のランド１６、１８は、主面１４ａに形成され、銅などの導体材料から作製された導体パターンである。第１の入出力端子１２ａと第１のランド１６との間の電気的接続と、第２の入出力端子１２ｂと第２のランド１８との間の電気的接続は、例えばはんだ部材２０を介して行われている。なお、第１および第２のランド１６、１８は、多層基板１４の曲げ剛性を向上させるために、またRFICチップ１２がずれて搭載されても電気的な接続が確実に実現できるように、RFICチップ１２の第１および第２の入出力端子１２ａ、１２ｂに比べて大きいサイズにされている。
また、本実施の形態の場合、多層基板１４の主面１４ａに搭載されたRFICチップ１２を覆って保護するために、多層基板１４の主面１４ａには樹脂材料から作製された保護層２２が形成されている。
図２に示すように、多層基板１４には、アンテナコイル３０（ヘリカルコイル状のアンテナ）が設けられている。具体的には、その巻回軸Ｃが多層基板１４の主面１４ａに対して交差（本実施の形態の場合は直交）するように、アンテナコイル３０が多層基板１４内に設けられている。また、アンテナコイル３０の巻回軸Ｃは、RFICチップ１２に交差している。このようなアンテナコイル３０の詳細について、多層基板１４の分解斜視図である図３を参照しながら説明する。
図３に示すように、多層基板１４は、誘電体材料または非磁性体材料から作製された、例えば樹脂材料またはセラミック材料から作製された複数の基材層３２Ａ～３２Ｇを積層することによって構成された積層体である。アンテナコイル３０は、これらの基材層に形成されたループパターン３４Ａ～３４Ｅを含んでいる。また、アンテナコイル３０は、これらの基材層を貫通する層間接続導体３６～５６を含んでいる。
本実施の形態の場合、アンテナコイル３０の複数のループパターンは、複数の基材層３２Ａ～３２Ｇの中における、多層基板１４の積層方向（Ｚ軸方向）の両端それぞれに配置された基材層３２Ａ、３２Ｇを除く、５つの基材層３２Ｂ～３２Ｆ上に形成されている。
なお、ループパターンが形成されていない基材層３２Ａは、多層基板１４の主面１４ａとして機能する表面を備え、その表面に第１および第２のランド１６、１８が形成されている。本実施の形態の場合、基材層３２Ａは、理由は後述するが、残りの基材層３２Ｂ～３２Ｇの厚さに比べて大きい厚さ（例えば１００μｍの厚さ）を備える。また、ループパターンが形成されていない基材層３２Ｇは、多層基板１４の曲げ剛性を向上させる補強板として機能している。基材層３２Ｇがなくても多層基板１４が十分な曲げ剛性を備える場合には、基材層３２Ｇを省略してもよい。
具体的には、アンテナコイル３０のループパターン３４Ａは、多層基板１４の主面１４ａ（すなわちRFICチップ１２）に対して、他のループパターンに比べて最も近くに配置されている。また、ループパターン３４Ａは、基材層３２Ｂにおける多層基板１４の主面１４ａ側の表面に巻回軸Ｃを囲むように略環状に形成され、例えば銅などの導体材料から作製されている導体パターンである。
ループパターン３４Ａの一方の端子３４Ａａは、基材層３２Ａを貫通するビアホール導体などの層間接続導体３６を介して、基材層３２Ａ上の第１のランド１６に電気的に接続されている。
ループパターン３４Ｂは、基材層３２Ｃにおける多層基板１４の主面１４ａ側の表面に巻回軸Ｃを囲むように略環状に形成され、例えば銅などの導体材料から作製されている導体パターンである。
ループパターン３４Ｂの一方の端子３４Ｂａは、基材層３２Ｂを貫通する層間接続導体３８を介して、基材層３２Ｂ上のループパターン３４Ａの他方の端子３４Ａｂに電気的に接続されている。
ループパターン３４Ｃは、基材層３２Ｄにおける多層基板１４の主面１４ａ側の表面に巻回軸Ｃを囲むように略環状に形成され、例えば銅などの導体材料から作製されている導体パターンである。
ループパターン３４Ｃの一方の端子３４Ｃａは、基材層３２Ｃを貫通する層間接続導体４０を介して、基材層３２Ｃ上のループパターン３４Ｂの他方の端子３４Ｂｂに電気的に接続されている。
ループパターン３４Ｄは、基材層３２Ｅにおける多層基板１４の主面１４ａ側の表面に巻回軸Ｃを囲むように略環状に形成され、例えば銅などの導体材料から作製されている導体パターンである。
ループパターン３４Ｄの一方の端子３４Ｄａは、基材層３２Ｄを貫通する層間接続導体４２を介して、基材層３２Ｄ上のループパターン３４Ｃの他方の端子３４Ｃｂに電気的に接続されている。
ループパターン３４Ｅは、多層基板１４の主面１４ａ（すなわちRFICチップ１２）に対して、他のループパターンに比べて最も遠くに配置されている。また、ループパターン３４Ｅは、基材層３２Ｆにおける多層基板１４の主面１４ａ側の表面に巻回軸Ｃを囲むように略環状に形成され、例えば銅などの導体材料から作製されている導体パターンである。
ループパターン３４Ｅの一方の端子３４Ｅａは、基材層３２Ｅを貫通する層間接続導体４４を介して、基材層３２Ｅ上のループパターン３４Ｄの他方の端子３４Ｄｂに電気的に接続されている。一方、他方の端子３４Ｅｂは、基材層３２Ａ上の第２のランド１８に電気的に接続されている。この端子３４Ｅｂと第２のランド１８との電気的な接続は、基材層３２Ｂ～３２Ｅに形成されたランド４６Ａ～４６Ｄと基材層３２Ａ～３２Ｅを貫通する層間接続導体４８～５６とを介して行われている。
なお、図２に示すように、本実施の形態の場合、アンテナコイル３０のループパターン３４Ａ～３４Ｅそれぞれは、実質的に同一のパターン幅ＰＷを備える矩形状のパターンである。
このような構成により、アンテナコイル３０は、ヘリカル状に形成され、多層基板１４内に設けられ、また、第１および第２のランド１６、１８を介してRFICチップ１２に電気的に接続されている。
図４は、RFIDタグ１０の等価回路図である。
図４に示すように、RFICチップ１２は、内部容量（キャパシタンス：RFICチップ自身が持つ自己容量）Ｃ１を備える。また、アンテナコイル３０は、インダクタンスＬ１と容量Ｃ２とを備える。容量Ｃ２は、隣接し合うループパターン間の線間容量に基づくアンテナコイル３０の容量である。これらの容量Ｃ１、Ｃ２とインダクタンスＬ１とにより、RFICチップ１２とアンテナコイル３０との間の整合をとる整合回路が構成されている。
ここからは、本実施の形態に係るRFIDタグ１０のアンテナコイル３０のさらなる詳細について説明する。
まず、図３に示すように、アンテナコイル３０における複数のループパターン３４Ａ～３４Ｅは、実質的に矩形状であって、少なくとも一部についてサイズが異なる。幾何学的に言えば、ループパターン３４Ａ～３４Ｅそれぞれについて、端子を除くループパターンの部分を最小の面積で包含する矩形状の包含領域が、サイズ（面積）について異なり、また、実質的に相似形状である。また、巻回軸Ｃの延在方向に見た場合、サイズが相対的に大きいループパターンの包含領域内にサイズが相対的に小さいループパターンの包含領域が含まれる。なお、複数のループパターンは矩形状に限らず、円形状であってもよい。
そのため、図２に示すように、ループパターン３４Ａ～３４Ｅそれぞれのループ開口３４Ａｃ～３４Ｅｃの大きさ（面積）も異なる。すなわち、ループパターンの内寸が異なる。本実施の形態の場合、ループパターン３４Ａ～３４Ｅが同一のパターン幅ＰＷを備えるために、ループパターンの外寸も異なる。また、本実施の形態の場合、ループパターンの内寸および外寸は、図３に示すように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方について異なる。なお、ループ開口は、上述の包含領域に比べてパターン幅ＰＷの分だけ一回り小さい領域とみなすことができる。
本実施の形態の場合、図２に示すように、複数のループパターン３４Ａ～３４Ｅにおいて、ループパターン３４Ｂのループ開口３４Ｂｃの面積が最も小さい。また、巻回軸Ｃの延在方向視（Ｚ軸方向視）で、このループパターン３４Ｂのループ開口３４ＢｃはRFICチップ１２に比べて大きく、ループパターン３４ＢはRFICチップ１２を囲んでいる。一方、RFICチップ１２に対して前記巻回軸の延在方向に最遠のループパターン３４Ｅが、最も面積が大きいループ開口３４Ｅｃを備える。なお、最遠のループパターン３４Ｅは、可能な限り大きく形成されている。
また、本実施の形態の場合、RFICチップ１２に対して前記巻回軸の延在方向に最近のループパターン３４Ａは、隣接するループパターン３４Ｂのループ開口３４Ｂｃの面積に比べて大きい面積のループ開口３４Ａｃを備える。一方、RFICチップ１２に対して最遠のループパターン３４Ｅのループ開口３４Ｅｃの面積は、隣接するループパターン３４Ｄのループ開口３４Ｄｃの面積に比べて大きい。
なお、そのループパターン３４Ｄのループ開口３４Ｄｃの面積は、RFICチップ１２側の隣接するループパターン３４Ｃのループ開口３４Ｃｃの面積に比べて大きい。また、そのループパターン３４Ｃのループ開口３４Ｃｃの面積は、RFICチップ１２側の隣接するループパターン３４Ｂのループ開口３４Ｂｃの面積に比べて大きい。
したがって、本実施の形態の場合、最小面積のループ開口３４Ｂｃを備えるループパターン３４Ｂから最遠のループパターン３４Ｅまでのループパターンにおいては、最遠のループパターン３４Ｅに近づくほどループ開口の面積が大きい。一方、ループパターン３４Ｂから最近のループパターン３４Ａまでのループパターンにおいては、最近のループパターン３４Ａに近づくほどループ開口の面積が大きい。
このようなアンテナコイル３０から発生する磁界を図５Ａに示す。図５Ａでは、磁束（磁力線）を破線で示すことにより、磁界の拡がりを表現している。なお、図５Ａは、RFIDタグ１０が、物品Ｗの表面Ｗｓに取り付けられて使用されている状態を示している。
図５Ａに示すように、RFIDタグ１０は、RFICチップ１２に対して最遠のループパターン３４Ｅが最近のループパターン３４Ａに比べて物品Ｗの表面Ｗｓから離れるように、物品Ｗの表面Ｗｓに取り付けられる。
なお、RFIDタグ１０が物品に埋設される場合、例えば樹脂成型品に埋設される場合、最遠のループパターン３４Ｅが最近のループパターン３４Ａに比べて物品の表面に近い状態で、RFIDタグ１０は物品に埋設される。これにより、RFIDタグ１０が物品に埋設されていても、外部の通信装置（例えばリーダ／ライタ装置）はRFIDタグ１０を読み取ることができる。
図５Ａに示すように、アンテナコイル３０それぞれのループパターン３４Ａ～３４Ｅを磁束がまとめて周回するような磁界が発生する。本実施の形態の場合、ループパターン３４ＢからRFICチップ１２に対して最遠のループパターン３４Ｅまでのループパターンについては、最遠のループパターン３４Ｅに近づくほどループ開口の面積が大きい。そのため、アンテナコイル３０から発生する磁界は、RFICチップ１２から離れるように巻回軸Ｃの延在方向に拡がりつつ、巻回軸Ｃから離れるように拡がる。その結果、RFIDタグ１０の通信可能範囲、すなわちリーダ／ライタ装置がRFIDタグ１０を読み取ることができる読み取り可能範囲が拡がる。
また、アンテナコイル３０の内部に発生する（ループパターンの内側に沿って発生する）磁束は、RFICチップ１２に対して最遠のループパターン３４Ｅからループパターン３４Ｂまでは、RFICチップ１２に向かう方向（すなわち第１および第２のランド１６、１８の間に向かう方向）に進む。しかし、RFICチップ１２に対して最近のループパターン３４Ａのループ開口３４Ａｃの面積が隣接するループパターン３４Ｂのものに比べて大きいために、ループパターン３４Ｂを越えると、磁束は急激に方向を変える。すなわち、最近のループパターン３４Ａと第１および第２のランド１６、１８との間に向かって磁束は進む。それにより、RFICチップ１２に向かう（すなわち第１および第２のランド１６、１８の間に向かう）磁束が減少し、RFICチップ１２を透過する磁束が減少する。その結果として、RFICチップ１２を透過する磁束が低減したり乱れたりすることが抑制され、それによりアンテナコイル３０から発生する磁界が安定し、RFIDタグ１０の受信感度や通信距離などの通信特性が安定する。
参考として、図５Ｂに、比較例のRFIDタグのアンテナコイルから発生する磁界を示す。
図５Ｂに示す比較例のRFIDタグ１１０のアンテナコイル１３０は、図５Ａに示す本実施の形態のアンテナコイル３０と異なる。具体的には、RFICチップ１２に対して最近のループパターン１３４Ａのループ開口１３４Ａｃの面積が、隣接するループパターン１３４Ｂのループ開口１３４Ｂｃの面積に比べて小さい。したがって、アンテナコイル１３０の複数のループパターン１３４Ａ～１３４Ｅにおいては、最近のループパターン１３４Ａに近づくほどループ開口の面積が小さくなる。
アンテナコイル１３０の内部に発生する（ループパターンの内側に沿って発生する）磁束は、RFICチップ１２に対して最遠のループパターン１３４Ｅから最近のループパターン１３４Ａまで、RFICチップ１２に向かう方向（すなわち第１および第２のランド１６、１８の間に向かう方向）に進む。そのために、図５Ａに示す本実施の形態に比べて磁束はRFICチップ１２に向かいやすく、それにより本実施の形態に比べて多くの磁束がRFICチップ１２を透過する。RFICチップ１２を透過する磁束は、RFICチップ１２の駆動状態に応じて、低減したり乱れが生じうる。その磁束の低減や乱れの発生により、アンテナコイル１３０から発生する磁界が安定せず、RFIDタグの受信感度や通信距離などの通信特性が不安定になりうる（安定した通信特性を持つRFIDタグを得られない）。
また、本実施の形態の場合、図２に示すように、最小面積のループ開口３４Ｂｃを持つループパターン３４ＢからRFICチップ１２に対して最遠のループパターン３４Ｅまでのループパターンの数（本実施の形態の場合は４つ）が、ループパターン３４Ｂから最近のループパターン３４Ａまでのループパターンの数（本実施の形態の場合は２つ）に比べて多い。これにより、アンテナコイル３０から発生する磁界は、図５Ａに示すように、RFICチップ１２から遠ざかる方向に拡がる。これにより、RFICチップ１２に磁束が透過することがさらに抑制される。また、図５Ａに示すようにRFIDタグ１０が物品Ｗの表面Ｗｓに取り付けられる場合、物品Ｗから離れる方向に磁界が拡がるため、物品Ｗに取り付けた状態のRFIDタグ１０の実質的な読み取り可能範囲が大きくなる（RFICチップ１２に対して最遠のループパターン３４Ｅが最近のループパターン３４Ａに比べて物品Ｗの表面Ｗｓに接近している場合に比べて）。
さらに、本実施の形態の場合、図２に示すように、複数のループパターン３４Ａ～３４Ｅにおいて隣接し合うループパターンは、巻回軸Ｃの延在方向（Ｚ軸方向）視で部分的にオーバーラップしている。これにより、多層基板１４に積層ずれが生じても、所望の通信特性を備えるRFIDタグ１０を作製することができる。
具体的に説明すると、多層基板１４は、図３に示すように、複数の基材層３２Ａ～３２Ｇを積層することによって作製される。そのため、ある基材層が、隣接する基材層に対して許容の範囲でずれて積層されることがある（積層ずれが生じることがある）。
本実施の形態と異なり、巻回軸Ｃの延在方向（Ｚ軸方向）視で隣接し合うループパターンがオーバーラップしないようにアンテナコイルが設計されている場合、積層ずれが生じると、隣接し合うループパターンがオーバーラップしうる。そのオーバーラップにより、その隣接し合うループパターン間に、設計時には考慮されていない、意図しない線間容量が発生する。すなわち略ゼロの線間容量が意図せずに大きく増加することにより、RFICチップとアンテナコイルとの間の整合をとる整合回路が、所望の周波数（RFIDタグの通信周波数）で整合をとることができない事態が生じうる。
この対処として、すなわち多層基板１４の作製において積層ずれが生じうることを想定し、複数のループパターン３４Ａ～３４Ｅにおいて隣接し合うループパターンは、巻回軸Ｃの延在方向（Ｚ軸方向）視で部分的にオーバーラップしている（このように設計されている）。
同様の理由で、本実施の形態の場合、多層基板１４の作製において基材層３２Ａ、３２Ｂの間に積層ずれが生じうることを想定し、RFICチップ１２に対して最近のループパターン３４Ａが、第１および第２のランド１６、１８に対して、巻回軸Ｃの延在方向（Ｚ軸方向）視で部分的にオーバーラップしている（このように設計されている）。
なお、本実施の形態の場合、図２に示すように、第１および第２のランド１６、１８とループパターン３４Ａと間の距離Ｄ１（巻回軸Ｃの延在方向（Ｚ軸方向）の距離）は、他のループパターン３４Ｂ～３４Ｅにおけるループパターン間距離Ｄ２（巻回軸Ｃの延在方向の距離）に比べて大きくされている。そのために、図３に示すように、第１のランド１６、１８が設けられている基材層３２Ａの厚さは、他の基材層の厚さに比べて大きい。
これにより、図５Ａに示すように、アンテナコイル３０の内部に発生する（複数のループパターンの内側に沿って発生する）磁束は、第１および第２のランド１６、１８とループパターン３４Ａとの間を通過しやすくなる。それにより、磁束がRFICチップ１２に向かう（第１および第２のランド１６、１８の間に向かう）ことがさらに抑制されている。
このような本実施の形態によれば、RFICチップ１２とアンテナコイル３０とを有するRFIDタグ１０において、アンテナコイル３０から発生する磁界を安定させることができ、それにより通信特性を安定させることができる。言い換えると、アンテナコイル３０から発生した磁束のRFICチップ１２の透過を抑制することにより、RFICチップ１２を透過する磁束の低減や乱れを原因とするアンテナコイル３０の磁界の不安定化を抑制することができる。その結果として、受信感度や通信距離などのRFIDタグ１０の通信特性の不安定化を抑制することができる。
以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。
例えば、上述の実施の形態の場合、RFICチップ１２とアンテナコイル３０との電気的な接続は、第１および第２のランド１６、１８を介して行われている。また、上述の実施の形態の場合、RFICチップ１２は、多層基板１４の主面１４ａ上に搭載されている。しかしながら、本発明の実施の形態はこれらに限定されない。例えば、RFICチップが多層基板に内蔵され、その内蔵されたRFICチップにアンテナコイルが直接的に電気的に接続されてもよい。
また、上述の実施の形態の場合、図３に示すように、アンテナコイル３０の複数のループパターン３４Ａ～３４Ｅにおいて、隣接し合うループパターンは、ループ開口の面積が異なる、すなわちＸ軸方向とＹ軸方向の両方において内寸が異なる。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、Ｘ軸方向のみにおいて内寸が異なってもよい。
さらに、上述の実施の形態の場合、図２に示すように、アンテナコイル３０の複数のループパターン３４Ａ～３４Ｅにおいて、パターン幅ＰＷは実質的に同一である。また、隣接し合うループパターンは、全てにおいて、巻回軸Ｃの延在方向視で部分的にオーバーラップしている。しかしながら、本発明の実施の形態はこれらに限らない。例えば、アンテナコイル３０のインダクタンスＬ１を調整するために、複数のループパターン３４Ａ～３４Ｅのいずれかにおいて、全体的にまたは部分的にパターン幅が他のループパターンのパターン幅と異なってもよい。また、多層基板１４の積層ずれを抑制することができるのであれば、アンテナコイル３０のインダクタンスＬ１を調整するために、全てではなく、一部の隣接し合うループパターンが部分的にオーバーラップしてもよい。
さらにまた、上述の実施の形態の場合、図２に示すように、最小面積のループ開口３４Ｂｃを持つループパターン３４Ｂが１つあって、そのループパターン３４ＢからRFICチップ１２に対して最遠のループパターン３４Ｅまでのループパターンの数は、ループパターン３４Ｂから最近のループパターン３４Ａまでのループパターンの数に比べて多い。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。
例えば、図６は、別の実施の形態に係るRFIDタグの断面を示している。
図６に示すように、別の実施の形態に係るRFIDタグ２１０のアンテナコイル２３０は、上述の実施の形態１のアンテナコイル３０と同様に、５つのループパターン２３４Ａ～２３４Ｅを含んでいる。
アンテナコイル２３０の複数のループパターン２３４Ａ～２３４Ｅにおいて、中央に位置するループパターン２３４Ｃのループ開口２３４Ｃｃの面積が最小である。このループパターン２３４ＣからRFICチップ１２に対して最遠のループパターン２３４Ｅまでのループパターンにおいては、最遠のループパターン２３４Ｅに近づくほどループ開口の面積が大きい。また、ループパターン２３４Ｃから最近のループパターン２３４Ａまでのループパターンにおいては、最近のループパターン２３４Ａに近づくほどループ開口の面積が大きい。
また、最小面積のループ開口２３４Ｃｃを持つループパターン２３４Ｃから最遠のループパターン２３４Ｅまでのループパターンの数（３つ）と、ループパターン２３４Ｃから最近のループパターン２３４Ａまでのループパターンの数（３つ）は同じである。
さらに例えば、図７は、さらに別の実施の形態に係るRFIDタグの断面を示している。
図７に示すように、さらに別の実施の形態に係るRFIDタグ３１０のアンテナコイル３３０は、上述の実施の形態１のアンテナコイル３０と異なり、複数のループパターン３３４Ａ～３３４Ｆにおいて、隣接し合う２つのループパターン３３４Ｂ、３３４Ｃが、最小面積のループ開口３３４Ｂｃ、３３４Ｃｃを備える。
一方のループパターン３３４ＣからRFICチップ１２に対して最遠のループパターン３３４Ｆまでのループパターンにおいては、最遠のループパターン３３４Ｆに近づくほどループ開口の面積が大きい。他方のループパターン３３４Ｂから最近のループパターン３３４Ａまでのループパターンにおいては、最近のループパターン３３４Ａに近づくほどループ開口の面積が大きい。
このように、本発明に係るRFIDタグのアンテナコイルは、様々な形態をとることが可能である。すなわち、本発明に係るRFIDタグのアンテナコイルは、少なくとも３つのループパターンを含み、RFICチップに対して最遠のループパターンと最近のループパターンとの間に、全てのループパターンにおいて面積が最小のループ開口を備えるループパターンが少なくとも１つ存在しているアンテナコイルであればよい。
さらにまた、上述の実施の形態の場合、RFIDタグ１０の多層基板１４に設けられたアンテナコイル３０における複数の層間接続導体３６～５６のレイアウト図である図８Ａに示すように、複数の層間接続導体３６～５６は、巻回軸Ｃの延在方向（Ｚ軸方向）視で、巻回軸Ｃを囲むように配置されている。具体的には、６つの層間接続導体３６～４８が巻回軸Ｃを全周にわたって囲み、残りの層間接続導体５０～５６が層間接続導体４８に対して巻回軸Ｃの延在方向に重なっている。すなわち、６つの層間接続導体３６～４８を頂点とする多角形状（二点鎖線）の領域内に巻回軸Ｃが存在する。また、図８Ａに示すように、複数の層間接続導体３６～４８において、隣接し合う層間接続導体の間の距離は概ね等しい。
これにより、アンテナコイル３０の通信特性について、高い異方性の発生を抑制することができる。このことを説明するために、比較例を挙げる。
図８Ｂは、比較例の多層基板に設けられたアンテナコイルにおける複数の層間接続導体のレイアウトを示している。図８Ｂに示すように、複数の層間接続導体４３６～４４８は、巻回軸Ｃの延在方向（Ｚ軸方向）視で、巻回軸Ｃを囲んでいない。すなわち、６つの層間接続導体４３６～４４８を頂点とする多角形状（二点鎖線）の領域内に巻回軸Ｃが存在しない。また、複数の層間接続導体４３６～４４８において、隣接し合う層間接続導体４３６、４４８間の距離は、他の隣接し合う層間接続導体間の距離に比べて著しく大きい。
したがって、図８Ｂに示す比較例のアンテナコイル４３０は、形状について、図８Ａに示すアンテナコイル３０に比べて異方性の程度が高い。言い換えると、形状について、アンテナコイル３０は、比較例のアンテナコイル４３０に比べて等方性の程度が高い。
このような形状についての異方性（等方性）の程度の違いにより、図８Ａに示すアンテナコイル３０は、例えば磁界の拡がる方向などの通信特性について、高い異方性の発生が抑制されている（図８Ｂに示す比較例のアンテナコイル４３０に比べて）。それにより、このようなアンテナコイル３０を備えるRFIDタグ１０は、例えば、巻回軸Ｃに直交する複数の方向それぞれについて、概ね等しい通信距離で外部の通信装置（例えばリーダ／ライタ装置）と無線通信を行うことができる。これに対して、図８Ｂに示すアンテナコイル４３０を備えるRFIDタグでは、通信距離について、複数の層間接続導体４３６～４４８が集中する側への方向（Ｘ軸プラス側方向）とその反対方向とで大きく異なる。
なお、RFIDタグの仕様や製造に影響しないのであれば、アンテナコイルの複数の層間接続導体、特に隣接し合うループパターン同士を接続する複数の層間接続導体（上述の実施の形態の場合には層間接続導体３８～４４）は、巻回軸の延在方向視で、巻回軸を中心とする同一円上に等間隔に配置されるのが好ましい。また、複数の層間接続導体は、巻回軸の延在方向の長さについても等しいのが好ましい。これにより、異方性がより低いアンテナコイルが実現される。
加えて、上述の実施の形態の場合、アンテナコイルの複数のループパターンは、多層基板内に配置されているが、本発明の実施の形態はこれに限定されない。例えば、RFICチップに対して最遠のループパターンが、多層基板の主面に対して反対側の多層基板の裏面上に設けられてもよい。
加えてまた、ある実施の形態に対して別の少なくとも１つの実施の形態を全体としてまたは部分的に組み合わせて本発明に係るさらなる実施の形態とすることが可能であることは、当業者にとって明らかである。
したがって、本発明の実施の形態に係るRFIDタグは、広義には、複数の基材層の積層体である多層基板と、前記多層基板に設けられたRFICチップと、巻回軸を備え、前記巻回軸が前記RFICチップと交差するように前記多層基板に設けられ、且つ前記RFICチップに接続されたアンテナコイルと、を有し、前記アンテナコイルが、前記多層基板における複数の基材層それぞれに前記巻回軸を囲むように形成された複数のループパターンを含み、前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最遠の第１のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最近の第２のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備えるRFIDタグである。
本発明は、RFICチップとアンテナコイルとを有するRFIDタグに適用可能である。
１０ RFIDタグ
１２ RFICチップ
１４ 多層基板
３０ アンテナコイル
３４Ａ～３４Ｅ ループパターン
３４Ａｃ～３４Ｅｃ ループ開口

Claims (8)

  1. 複数の基材層の積層体である多層基板と、
    前記多層基板に設けられたRFICチップと、
    巻回軸を備え、前記巻回軸が前記RFICチップと交差するように前記多層基板に設けられ、且つ前記RFICチップに接続されたアンテナコイルと、
    を有し、
    前記アンテナコイルが、前記多層基板における複数の基材層それぞれに前記巻回軸を囲むように形成された複数のループパターンを含み、
    前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最遠の第１のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、
    前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最近の第２のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、
    前記複数のループパターンにおいて、隣接し合ってループ開口の面積が異なる少なくとも一部のループパターンが、前記巻回軸の延在方向視で部分的にオーバーラップしている、RFIDタグ。
  2. 前記第１のループパターンと前記第２のループパターンとの間にループ開口の面積が最小な第３のループパターンがあって、
    前記第３のループパターンから前記第１のループパターンまでのループパターンにおいては前記第１のループパターンに近づくほどループ開口の面積が大きく、
    前記第３のループパターンから前記第２のループパターンまでのループパターンにおいては前記第２のループパターンに近づくほどループ開口の面積が大きい、請求項１に記載のRFIDタグ。
  3. 前記第３のループパターンから前記第１のループパターンまでのループパターンの数が、前記第３のループパターンから前記第２のループパターンまでのループパターンの数に比べて多い、請求項２に記載のRFIDタグ。
  4. 前記多層基板に、前記RFICチップの第１および第２の入出力端子と前記アンテナコイルの一端および他端とを接続する第１および第２のランドが設けられ、
    前記第１および第２のランドに対して、前記第２のループパターンが、前記巻回軸の延在方向視で部分的にオーバーラップしている、請求項１から３のいずれか一項に記載のRFIDタグ。
  5. 前記第１および第２のランドと前記第２のループパターンとの間の距離が、ループパターン間の距離に比べて大きい、請求項４に記載のRFIDタグ。
  6. 前記アンテナコイルが、前記基材層を貫通する複数の層間接続導体を含み、
    前記複数の層間接続導体が、前記巻回軸の延在方向視で、前記巻回軸を囲むように配置されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のRFIDタグ。
  7. 前記RFICチップが、UHF帯の通信周波数で通信するように構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のRFIDタグ。
  8. RFIDタグが設けられた物品であって、
    前記RFIDタグが、
    複数の基材層の積層体である多層基板と、
    前記多層基板に設けられたRFICチップと、
    巻回軸を備え、前記巻回軸が前記RFICチップと交差するように前記多層基板に設けられ、且つ前記RFICチップに接続されたアンテナコイルと、
    を有し、
    前記アンテナコイルが、前記多層基板における複数の基材層それぞれに前記巻回軸を囲むように形成された複数のループパターンを含み、
    前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最遠の第１のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、
    前記複数のループパターンにおいて前記RFICチップに対して前記巻回軸の延在方向に最近の第２のループパターンが、隣接するループパターンのループ開口の面積に比べて大きい面積のループ開口を備え、
    前記複数のループパターンにおいて、隣接し合ってループ開口の面積が異なる少なくとも一部のループパターンが、前記巻回軸の延在方向視で部分的にオーバーラップし、
    前記RFIDタグが、前記第１のループパターンが前記第２のループパターンに比べて前記物品の表面から離れた状態で前記表面に取り付けられている、または前記第１のループパターンが前記第２のループパターンに比べて前記物品の表面に近い状態で前記物品に埋設されている、物品。
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