JPH11175677A - 識別エレメントおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
のような識別エレメント(7)を製造する方法を得るこ
と。 【解決手段】 本発明は、集積回路および集積回路に接
続されたアンテナ・コイル(1,2)(RFIDトラン
スポンダ)を有する識別エレメント(7)、ならびに、
そのような識別エレメント(7)を製造する方法に向け
られている。集積回路は、非カプセル化チップ(5)で
ある。アンテナ・コイル(1,2)は、金属被覆の少な
くとも一層からなっている。
Description
れに接続されたアンテナ・コイル(RFIDトランスポ
ンダ)を有する識別エレメントならびにそのような識別
エレメントを製造する方法に関するものである。
られるバーコードになぞらえるRFIDトランスポンダ
の利点は、それらが情報の直接交換を許すということで
ある。このことは、審問装置と情報伝達のためのトラン
スポンダとの間に視覚的接触が不要であることを意味す
る。さらに、バーコードとは似ていないが、必要に応じ
て情報内容を直接に変更することはRFIDトランスポ
ンダにとっては容易なことである。
トまたは能動エレメントのいずれかとして構成されてい
る。RFIDトランスポンダが能動エレメントとして用
いられる場合には、集積回路を包囲するハウジングは、
通常は電池の形体の追加のエネルギ源を収容している。
RFIDトランスポンダは、例えば、125kHzの低
周波領域、、13.56MHzの中間周波領域、または
代表的には2.45GHzのマイクロ波領域で、最も多
くの別種の周波数領域で動作できる。本発明は、好まし
いが排他的ではなく、中間周波領域で動作する受動トラ
ンスポンダに関する。
0682321A2から当該技術においては公知であ
る。データ・キャリアは、カード本体と、接触エレメン
トをかいして1つまたはいくつかの層からなる少なくと
も1つのコイルに電気的に接続された集積回路とからな
る。2つのエレメントが、所定の共振周波数で動作する
共振回路を形成するように組み合される。コイルの目的
は、エネルギを供給すること及び/又は集積回路と外部
装置とでデータを交換することである。回路および接触
エレメントは、別個のモジュールとして構成される。
ランスポンダの欠点は、2つの要素間の著しい価額格差
である。これはまた、販売区分にRFIDトランスポン
ダを使用することが今までは縁の領域に限られていたと
いう理由でもある。特に、百貨店や問屋で量産製品を売
るさいに、価額情報またはその他のデータを表すため
に、RFIDトランスポンダを使用するときに日付を記
入する利点がなかった。現在、RFIDトランスポンダ
は、完全に疑問なく使捨て識別マーカとして当然にそれ
らを使用するのに、10DM(ドイツマルク)程度の費
用がかかる。
種の分野、特に生産分野、さらには安全性の用途のみな
らず商品の処理および輸送の分野において応用されう
る。その例としては、人間および動物の識別表示、特に
空港や郵便局における手荷物や荷物の識別表示、自動車
の生産過程または来歴自動車駐車場において自動車の識
別表示を含んでいる。
的価額の識別エレメントおよびそのような識別エレメン
トの製造方法を提供することにある。
非カプセル化チップ(ハウジングなしの集積回路を意味
する)であり、かつ、アンテナ・コイルが金属被覆の少
なくとも1層からなっている識別エレメントによって達
成される。費用は2つの点で本発明の識別エレメントに
よって節約される。第1点では、ハウジング内のチップ
を比較的に高価なカプセル化を免除できることであり、
第2点は、低費用物品でしかも最適効果を発揮し、非常
に良好な調節可能性を有しているアンテナ・コイルが用
いられることである。この点において、アンテナ・コイ
ルが低費用のアルミニウムまたは銅からなる金属箔の打
抜きからつくられるので非常に有利であることがわかっ
た。銅の利点は、それが優れた導電性を発揮し、かつ、
他の材料と非常に有効に組み合されうるということにあ
る。
ンク(例えば、銀粒子を有するポリマ・インク)を印刷
することによって、化学手段によるコイルのエッチング
によって、あるいは電線の巻線によって製造されうるこ
とは理解されるであろう。しかし、適当な金属箔からコ
イルを打ち抜くために機械を使用することが好ましい。
この方法は、製造費用の観点のみならず適用する環境保
護調整の観点からも大きな利点を与えるからである。
には100μm以下の厚み、好ましくは20−50μm
の厚みになる。コイル材料としてこれらの非常に薄くて
可撓性のある箔を用いることの追加の利点は、最終製品
(すなわち、RFIDトランスポンダ)が同様に可撓性
があって薄く、したがってラベル/正札の製造に用いる
のに著しく適しているということである。薄いコイルを
一体化することによって生じるラベル/正札の表面の波
打ちは、慣用の方法でラベル/正札の実際に滑らかな表
面が印刷される程度に同様に無視しうる。
方にもとづいて、非カプセル化チップが、半導体の製造
において用いられる接触方法によって、例えば、導電性
接着剤の使用によって、ハンダ付けによって、またはフ
リップチップ法によって、アンテナ・コイルに接続され
る。この種の方法は、電子工学参考書、第6版「集積回
路包装」の25/14−25/21ページに詳細に記載
されている。種々の接触法の記載は、本発明の開示にお
いて特別の参照によって共同されうるであろう。
おいては、アンテナ・コイルが共振回路を形成するよう
に構成されている。このような共振回路を安価かつ高精
度で、すなわち特性の点で小さい許容変動で製造する方
法は、EP0665705号に開示されている。このヨ
ーロッパ公開公報において提案されている方法の対応す
る記載は、特別な参照によって本発明の開示内容におい
て、特に、本発明の方法の開示内容において等しく共同
されうるであろう。
もとづいて製造された共振回路は、非常に小さい製造公
差によって特徴付けられている。打抜きアンテナ・コイ
ルは約3%のキャパシタンス公差を有し、他方、半導体
チップに製造されたキャパシタンスは約20%の製造公
差を有している。この理由によって、キャパシタンスが
共振回よりはむしろアンテナ・コイルによって実質的に
決定されるならば、それは特に有利である。この場合、
比較的に小さい公差のためにアンテナ・コイルのキャパ
シタンスが引き続いて同調される必要性がほぼないの
で、チップ自体における同調コンデンサを免除すること
ができる。明らかに、同調コンデンサの免除は、本発明
のRFIDトランスポンダを製造する費用を最小にする
ことを助ける。
らかになる。金属箔からなる2つのコイルを少なくとも
部分的に重ね合せたものからなるコンデンサは、3%以
下の公差を有している。対照的に、半導体回路において
集積されたコンデンサは、20%以上の公差を有してい
る。その回路が全キャパシタンスの主要部を占めている
場合は、共振回路は5%の許容公差を得るために集積回
路をコイルに接続した後に、同調される必要がある。他
方、アンテナ・コイルが、本発明において提案されてい
るように、キャパシタンスの主要部(約80%)を占め
ている場合には、5%の公差は、引き続く同調なしに得
られる。
性を認めた場合には、これは、集積回路がアンテナ・コ
イルに接続された後に、もちろんなされうる。この同調
は、例えば、キャパシタンスまたはインダクタンスを変
えることによって行われる。キャパシタンスの変化は、
熱の局部的入力によって生じるアンテナ・コイルの2層
間の距離の変化からも起りうる。したがって、コンデン
サ表面の寸法を変えることが可能である。結論として、
回路内の同調コンデンサの免除は、本発明のRFIDト
ランスポンダの費用低減に追加的な貢献をすると言え
る。
よれば、共振回路の特性(Q係数)が高く、少なくとも
50よりも高い。RFIDトランスポンダとの交信は大
きな領域範囲まで拡張されうる。
本体からの静電荷に対していかに正確に敏感であって
も、例えば、水を入れたビンまたはプラスチック材料の
被覆が本質的にはアンテナ・コイルの全キャパシタンス
によって決まる。キャパシタンスが低くなればなるほ
ど、共振回路がこの種の静電荷によってより速く共振を
外す。集積回路に見られる慣用のコンデンサと本発明に
もとづいて用いられるアンテナ・コイルとの差異につい
て再び考えてみる。キャパシタンスが集積回路から十分
に派生されるとき、それは代表的には、10−100p
Fの範囲内にある。この種の共振回路は比較的容易に共
振を外して、審問範囲をきわめて不利な仕方で大きく拘
束する。既に指摘したように、本発明の場合、全キャパ
シタンスの大部分がアンテナ・コイルから供給される。
後者は、代表的には500pF−5nFのキャパシタン
スを有する。このことは、例えば、共振回路が物理的接
触による静電荷の結果として共振外れになることは、実
際問題として不可能であることを意味する。
方によれば、必要に応じてトランスポンダを作動させる
のに十分な量のエネルギを貯える追加のコンデンサを設
けることがなされる。コンデンサに貯えられたエネルギ
は、伝達装置の審問信号から生じる。好ましくは、コン
デンサは1nFの範囲内にあるキャパシタンスを有して
いる。アンテナ・コイル自体の場合には、少なくとも1
層の誘電層によって分離された少なくとも2つの部分的
に重なった金属被覆を設けることによって得られる。ア
ンテナ・コイルの場合におけるように、この生産形体
は、本発明のRFIDトランスポンダにコスト削減効果
を有する。その低費用製造とは別に、追加のコンデンサ
の格別な形状が有利である。その理由は、そのキャパシ
タンスが半導体チップの対応するコンデンサのキャパシ
タンスよりも10倍高いからである。当然の結果として
得られる高いエネルギは、相当の量だけ識別エレメント
のデータ伝送能力を増加させる。
電子物品監視のための安全エレメントとして同時に用い
られる。この場合、識別エレメントの共振周波数とは異
なる共振周波数を有する共振周波数安全エレメントが設
けられる。この共振周波数安全エレメントは、電子物品
監視装置の審問磁界に同調され、また、それが電子物品
監視装置によって共振するように励起されるや否や、特
性信号を発生する。共振周波数安全要素用の審問周波数
は、通常8.2MHzであり、識別エレメントの審問周
波数は、例えば、13.56MHzの範囲にある。
別エレメントにおいて、1つ存在する場合には、共振周
波数安全エレメントは基板上に配置される。基板は、紙
または合成材料からなる。両方の基板材料は、ラベル/
正札に課される要求に合致する。それらは、薄く、可撓
性で、印刷容易で、安価な物品である。プラスチック材
料は、水または化学物質に接触しても耐久性があるとい
う追加の利点を有している。
少なくとも1層からなるアンテナ・コイルに非カプセル
化チップを接触させることによって達成される。
導体の製造から当該技術においては公知の方法によって
チップとアンテナ・コイルとの間に接触を行うことが提
案される。
スポンダ6に用いられた第1アンテナ・コイル1の上面
図を示す。それは、2つのコイル巻きからなり、外側の
コイル巻きは内側のコイル巻きとは逆方向に形成されて
いる。図2から明らかなように、第1アンテナ・コイル
1に本質的に対応する形体の第2アンテナ・コイル2
は、第1アンテナ・コイル1の上にあるがそれと180
°回わされて配置される。2つのアンテナ・コイル1,
2は、誘電層(図示せず)によってそれらの畳重領域に
おいて分離されている。好ましくは、2つのアンテナ・
コイル1,2はアルミニウム箔から打ち抜かれる。図2
に示す共振回路は、好ましくはEP0655705号に
記載された方法によって、前述したように製造される。
かになるように、アンテナ・コイル1をチップ5に接触
させるように用いられる追加の区分3を有している。
に再び示されているが、アンテナ・コイル1,2は特定
の領域において電気的に相互に接続されている。2つの
共振回路は、好ましくは異なる共振周波数範囲で共振す
るように励起され、領域4a,4bにおいて電気的接続
によってつくられる。
視のための安全エレメント8とからなる本発明のRFI
Dトランスポンダ6の有利な形体を示す。内側共振回路
およびそれに接続されたチップ5は、識別エレメント7
を電気的に形成する。この回路の共振周波数は、例え
ば、約13.56MHzである。チップ5と内側共振回
路との間の接続は、半導体技術から知られた接触方法の
うちの1つによってつくられる。
形成する。安全エレメント8は、特性信号を発するよう
に物品監視装置の審問時間で励起される。物品監視装置
の審問周波数は、代表的には8.2MHzの範囲内にあ
り、このことは選ばれたサンプルにおいてそれがRFI
Dトランスポンダ6の周波数から派生することを意味す
る。図4からさらに明らかになるように、第1アンテナ
・コイル1と第2アンテナ・コイル2とはチップに電気
的に接続される。
エレメント8用の共振回路の斜線領域9,10は、各共
振回路の総キャパシタンスに対して大きな部分を占める
領域を各場合について表している。共振回路の引き続く
同調が必要な場合には、それがこれら領域9,10にお
いてなされることが好ましい。適切な同調方法に関して
は、前述した記載に注意が向けられる。
第1アンテナ・コイルの上面図である。
ナ・コイルの上面図である。
て、特定の領域において電気的に相互に接続されたアン
テナ・コイルを示す。
の上面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 集積回路と、該集積回路に接続されたア
ンテナ・コイル(RFIDトランスポンダ)とを有する
識別エレメントであって、前記集積回路は非カプセル化
チップであり、前記アンテナ・コイル(1,2)は金属
被覆の少なくとも1層からなることを特徴とした識別エ
レメント。 - 【請求項2】 前記アンテナ・コイル(1,2)が共振
回路(7,8)を形成するように構成されていることを
特徴とした請求項1記載の識別エレメント。 - 【請求項3】 チップ(5)が半導体の製造において用
いられている接触方法によって前記アンテナ・コイル
(1,2)に接続されていることを特徴とした請求項1
または2記載の識別エレメント。 - 【請求項4】 前記アンテナ・コイル(1,2)が全キ
ャパシタンスの主要部分を占め、全キャパシタンスの少
量部分のみが前記集積回路、すなわち、チップ(5)か
ら発生することを特徴とした請求項1,2または3記載
の識別エレメント。 - 【請求項5】 前記共振回路(7,8)の特性、すなわ
ちQ係数が高く、少なくとも50よりも高いことを特徴
とした前記請求項の任意の一項に記載の識別エレメン
ト。 - 【請求項6】 共振回路(7,8)のキャパシタンスは
比較的高く、1nFを超えていることを特徴とした前記
請求項の任意の一項に記載の識別エレメント。 - 【請求項7】 追加のキャパシタンスが設けられ、それ
は必要に応じて前記チップ(5)を作動するのに十分な
量のエネルギを貯えることを特徴とした前記請求項の任
意の一項に記載の識別エレメント。 - 【請求項8】 共振周波数安全エレメント(8)が設け
られて、それが識別エレメント(7)の共振周波数から
異なる共振周波数を有し、該共振周波数安全エレメント
(8)は電子物品監視装置の審問磁界に同調され、か
つ、該エレメント(8)が前記物品監視装置によって励
起されるや否や特性信号を発生することを特徴とした前
記請求項の任意の一項に記載の識別エレメント。 - 【請求項9】前記識別エレメント(7)及び/又は共振
周波数安全エレメント(8)が基板上に配置されている
ことを特徴とした前記請求項の任意の一項に記載の識別
エレメント。 - 【請求項10】 集積回路と該集積回路に接続されたア
ンテナ・コイル(RFIDトランスポンダ)とからなる
識別エレメントを製造する方法であって、非カプセル化
チップ(5)が金属被覆の少なくとも1層からなるアン
テナ・コイル(1,2)に接触されることを特徴とした
方法。 - 【請求項11】 前記チップ(5)と前記アンテナ・コ
イル(1,2)との間の接触が半導体の製造から知られ
た方法によって行われることを特徴とした請求項10記
載の方法。
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