JP2009003829A

JP2009003829A - 無線タグ

Info

Publication number: JP2009003829A
Application number: JP2007165840A
Authority: JP
Inventors: Akira Ikeda; 昌池田
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2009-01-08

Abstract

【課題】少なくとも１つのＩＣチップおよびアンテナ部を有する、データを無線で通信することが可能で、安価な無線タグを提供する。
【解決手段】無線タグ１００は、ＩＣチップ１０１と、アンテナ部１０３と、前記ＩＣチップ１０１と少なくとも２カ所で電気的に接続された平面電極１０２を有し、前記平面電極１０２のＩＣチップとの電気的な接続点のうち、１カ所は給電点、もう１カ所はグランド点として機能する。前記平面電極１０２は、銅板をプレス加工したり、銅箔のエッチングにより形成する。また、アンテナ部１０３は銅線で形成され、前記銅線はその中央部の２カ所で前記平面電極１０２と電気的に接続され、前記銅線の形状は、直線状、曲線状、ミアンダ状など、用途や特性に応じて適宜選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣチップおよびアンテナ部を有する、データを無線で通信する無線タグに関する。

情報を記憶できるＩＣチップとアンテナからなる無線タグは、電磁波によって、リーダライタと呼ばれる送受信機とデータを送受信することができる。このような無線タグは、例えば、特許文献１などに示されている。その中で、特に、電磁波の周波数として３００ＭＨｚ以上を使用し、内部に電源を持たない無線タグは、リーダライタとの通信可能距離が長く、価格も比較的安価であることから、バーコードの置き換え用途などに考えられている。

内部に電源を持たない無線タグの場合は、リーダライタからの電磁波を、ＩＣチップ内部のダイオードやコンデンサにより直流に変換して電圧を得る方式が取られる。内部に電源を持つ無線タグの場合、ボタン型電池やフィルム状電池、大容量のコンデンサなどがＩＣチップの駆動用電源として用いられている。

無線タグと、リーダライタとの通信に使用される電磁波は、送信電力が大きいほど、無線タグとリーダライタとの通信距離が長くなる。また、通信の周波数が低いほど、空気中の伝播損失が小さいため通信距離は長くなる。ところが、使用できる電磁波の周波数とその出力レベルに関しては、国ごとに定められた規制値があり、それぞれの国で定められた規制値の中で、最大の効果が得られるような周波数や送信電力が選ばれ、無線タグとリーダライタとの通信系が設計されている。

さらに、同一国内であっても、用途によって複数の周波数帯域が定められている。例えば、日本国内においては、２．４５ＧＨｚ帯や９５０ＭＨｚ帯のように通信距離の全く異なる複数の周波数帯域が用いられている。

無線タグは、主にＩＣチップとアンテナ部によって構成されるが、無線タグの価格は、その２つの部品に大きく依存する。ＩＣチップは、普通直径６ないし１２インチのシリコンウェハ上に形成される。ＩＣチップサイズを小さくすることにより、１枚のシリコンウェハからの取り数が増え、結果としてＩＣチップ単価の価格低減を図ることができる。

一方のアンテナ部は、特許文献１に示されるように、薄いポリエステルのフィルム基材上に貼り付けられたアルミニウムや銅の箔を、エッチングにより不要な部分を除去するか、もしくは、特許文献２に示されるように、導電性塗料を基材の上に印刷することでアンテナを形成している。図５は、従来例の無線タグの説明図である。図５に示した従来例の無線タグ５００は、ＰＥＴからなる基材５０４上に、貼り付けられた厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム箔をエッチングして形成されたアンテナ部５０３とＩＣチップ５０１をフリップチップ実装で接合して構成されている。

特開平１０−２００２２８号公報特表２００２−５１７８７０号公報

しかしながら、無線タグの価格の大きなもう一方の要素であるアンテナ部の形成方法は、アルミニウムや銅の箔の貼り付けとエッチング、もしくは導電性塗料の印刷による手法を用いているため、薄膜を形成するのに費用と時間がかかる。また、これらのアンテナの形成方法の場合は、ベースとなる基材が必要となるため、費用が割高になってしまうという問題がある。

また、必要な通信可能距離を確保するためには、アンテナ部のサイズをあまり小さくすることができず、大きさが限定されてしまうため、ＩＣチップとは異なり、サイズを小さくすることにより費用を抑える方法は採用できない。

また、アンテナ部のアンテナの形状を変えて、通信距離の特性を良くしようとする場合にも、複雑なアンテナ形状となると、箔の貼り付け、エッチングによる方法や導電性塗料の印刷の場合には、エッチングレジスト材を塗布するための様々な型の治具や、印刷用の型が高価なものとなり、大きな費用と時間が必要になるという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、少なくとも１つのＩＣチップおよびアンテナ部を有する、データを無線で通信することが可能で、安価な無線タグを提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも一つの平面電極と、前記平面電極上に電気的に接続されたＩＣチップと、前記平面電極と電気的に接続されたアンテナ部を持ち、前記アンテナ部は導線で形成され、ＩＣチップの通信無線周波数が８００ＭＨｚないし３０００ＭＨｚであることを特徴とする無線タグである。

また、本発明は、前記平面電極は、厚さが０．０３ｍｍないし０．２ｍｍの金属板をプレスし、もしくはエッチング加工して形成され、その電極の面積を２００ｍｍ²以下としたことを特徴とする無線タグである。

また、本発明は、前記導線は、その中央部の２カ所で前記平面電極と電気的に接続され、また、前記導線は、同一平面上にあって、更に前記平面上で導線同士の重なりがない連続した一つの導線であることを特徴とする無線タグである。

本発明によれば、８００ＭＨｚないし３０００ＭＨｚの周波数帯の通信可能距離においては、アンテナ部に必要となる導線の長さは非常に短くて済むため、導線としては安価な材料である銅線を使用することで、アンテナ部の費用は、従来のエッチングや導電性塗料の印刷方法を使用する場合と比較して非常に低くなり、１０分の１以下に低減することが可能となる。

また、本発明によれば、平面電極をエッチング等で形成する際、アンテナ全体もエッチングで形成する場合の費用と比較して、平面電極の面積を２００ｍｍ²以下としたときの場合に費用を大きく低減することができる。

本発明による実施の形態となる無線タグは、ＩＣチップと、前記ＩＣチップと少なくとも２カ所で電気的に接続された少なくとも一つの平面電極と、前記平面電極と電気的に接続されたアンテナ部を有する。

詳細は、後述の実施例にても説明するが、少なくとも、前記ＩＣチップと、前記平面電極、アンテナ部を有することで、無線タグが構成される。なお、これらの部品を固定するためには、基板やシート等を用いればよい。

ここで、平面電極のＩＣチップとの電気的な接点のうち、１カ所は給電点、もう１カ所はグランド点として機能する。前記ＩＣチップと平面電極の電気的な接続は、ワイヤボンディングやフリップチップ実装等の一般的な実装技術を用いればよい。

前記平面電極は、厚さ０．０３ないし０．２ｍｍの金属板をプレス加工したり、エッチング加工することにより、所定の大きさの平面電極を形成する。又、基板等の上に金属板として金属箔を貼り付けて余分な部分をエッチングで除去して形成してもよい。同様の方法で、アンテナ部に前記平面電極をアンテナ部まで広げ、前記平面電極の形成方法を用いて、アンテナ部を形成することもできる。しかし、その方法を用いてアンテナ部の形成を行うと、アンテナ部の費用が高価なものとなってしまう。アンテナ部の面積に比較して、平面電極の面積は非常に小さくて済む。８００ＭＨｚないし３０００ＭＨｚの周波数帯を使用する場合のアンテナ部の形成において、必要な通信距離を得るために、必要なアンテナの導体の長さはあまり長くないため、一般的な導線を用いるとしても、短い導線で充分対応できる。本発明による実施の形態では、平面電極の電極面積を２００ｍｍ²以下とし、導線を使用してアンテナ部を形成すれば、充分な通信距離特性が得られ、また、費用の低減を図ることができる。平面電極用の金属板としては、導電性の良い銅やアルミニウム等を用いれば良い。

また、前記アンテナ部は導線で形成されるが、前記導線は、銅や鉄、アルミニウム等の導電性の金属線を使用すればよい。前記導線は、その中央部の２カ所で前記平面電極と電気的に接続され、前記導線は、種々の条件に適合するように変形することが容易であるため、直線状、曲線状、ミアンダ状など、用途や特性に応じて適宜選択すればよい。また、前記導線は、同一平面上にあって、更に前記平面上で導線同士の重なりがない連続した一つの導線とするのが望ましい。そうすることで、無線タグを薄型化することができる。

無線タグは、一般にＩＣチップの入力部に存在するコンデンサ成分と整合を取るため、前記給電点とグランド点をショートさせる電極を持つ場合が多いが、本実施の形態においても、１本の導線の中央部２カ所で平面電極と接続させる構造の場合、２カ所間はショートすることになるが、上記のショートさせる電極と同じ構成となっている。

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例の説明図であり、図１（ａ）は、本発明の実施例１を上側から見た図で、図１（ｂ）は、本発明の実施例１のＡ−Ａ断面図である。実施例１の無線タグ１００は、ＩＣチップ１０１と、平面電極１０２、アンテナ部１０３からなる。無線タグ１００の外形寸法は、縦１０ｍｍ、横１５０ｍｍであり、通信周波数は９５３ＭＨｚである。アンテナ部１０３は、線径が０．３ｍｍの銅線で形成される。平面電極１０２は、厚み０．１ｍｍのリン青銅をプレス加工して形成され、寸法は縦２ｍｍ、横１０ｍｍであり、これを２枚左右に並べて配置している。図１（ｂ）に示したように、ＩＣチップ１０１と平面電極１０２は、バンプ１０６を介し、フリップチップ実装によって接続される。また、平面電極１０２とアンテナ部１０３の導線は、導線の中央部の２カ所で半田付けによって接続される。このように、ベースとなる基材を用いないで無線タグを構成できる。

（実施例２）
図２は、本発明の実施例２を上側から見た図である。実施例２の無線タグ２００は、ＩＣチップ１０１と、平面電極１０２、ボンディングワイヤ１０７、アンテナ部１０３、基材１０４からなる。実施例２の無線タグ２００は、ＩＣチップ１０１、平面電極１０２、アンテナ部１０３が、厚み０．１ｍｍのポリエチレンテレフタレートからなる基材１０４の上に接着剤で固定される。さらに、ＩＣチップ１０１と平面電極１０２は、直径０．０３ｍｍの金からなるボンディングワイヤ１０７で接続される。アンテナ部１０３は、線径が０．３ｍｍの銅線で曲線状に形成されている。また、アンテナ部１０３の中央部の２カ所と平面電極１０２の接続は、熱圧着により接続される。なお、アンテナ部１０３は、直角部を持たないように形成されているので、製造時に発生する直角部における銅線の切断などの不良を回避できる。

ここで、図５に示した従来例の無線タグ５００の通信距離と、実施例１の無線タグ１００および実施例２の無線タグ２００の通信距離を比較したところ、その通信距離は、実施例１の無線タグ１００および実施例２の無線タグ２００のどちらの通信距離とも４ｍであり、従来例の無線タグ５００の通信距離と同等の特性となった。また、実施例１の無線タグ１００と実施例２の無線タグ２００の製造原価は従来例の無線タグ５００の４５％で、大幅な費用の低減を図ることが可能であった。

（実施例３）
図３は、本発明の実施例３を上側から見た図である。実施例３の無線タグ３００は、ＩＣチップ１０１と、平面電極１０２、アンテナ部１０３、基材１０４からなる。また、実施例３の無線タグ３００では、大き目の平面電極１０２に直線状の導線からなるアンテナ部１０３の中央部の２カ所を熱圧着により接続している。実施例３の無線タグ３００は、アンテナ部１０３を直線で形成することを可能にするため、平面電極１０２の形状を実施例１の無線タグ１００に比べて大きくしている。アンテナの形成が直線状で済むため、アンテナの製造設備は非常に簡略化でき、製造が安価となる。平面電極１０２は、ガラスエポキシからなる基材１０４上に貼り付けられた厚さ０．０５ｍｍの銅箔をエッチングによって所定形状に形成した電極で、縦１０ｍｍ、横８ｍｍである。また、本実施例のアンテナ部１０３の導線は線径０．３ｍｍ、長さは４０ｍｍの銅線を用い、通信周波数は２．４５ＧＨｚである。

（実施例４）
図４は、本発明の実施例４を上側から見た図である。実施例４の無線タグ４００は、ＩＣチップ１０１と、平面電極１０２、アンテナ部１０３、シールラベル１０５からなる。シールラベル１０５は、裏面に粘着材が形成されている合成紙からなり、サイズは縦１０１ｍｍ、横１０１ｍｍである。平面電極１０２は、厚み０．１ｍｍのリン青銅をプレス加工して形成され、寸法は縦２ｍｍ、横１０ｍｍである。アンテナ部１０３の導線は、直径０．１４ｍｍの銅線を使用する。ＩＣチップ１０１は、平面電極１０２とフリップチップ実装によって接続される。平面電極１０２およびアンテナ部１０３は、シールラベル１０５の粘着材に貼付される。実施例１の無線タグ１００と同様に、通信周波数は９５０ＭＨｚであるため、１５０ｍｍの長さが必要であるが、１０１ｍｍ幅のラベルにアンテナを貼り付けるため、導線を折り返すことでアンテナの幅のサイズを小さくする。アンテナ部１０３の外形寸法は、縦１０ｍｍ、横９０ｍｍとした。シールラベルはプリンタで印刷されるため、厚みが生じないように、また、導線同士の重なりがないように、アンテナ部１０３に用いる導線の直径を０．１４ｍｍの細いタイプを採用する。この場合、導線が細いことにより、抵抗成分が増加し、実施例４の無線タグ４００の通信距離は、実施例１の無線タグ１００の通信距離と比較して９３％に劣化したが、実際使用する上で問題はない範囲であった。

本発明の実施例の説明図。図１（ａ）は本発明の実施例１を上側から見た図。図１（ｂ）は本発明の実施例１のＡ−Ａ断面図。本発明の実施例２を上側から見た図。本発明の実施例３を上側から見た図。本発明の実施例４を上側から見た図。従来例の無線タグの説明図。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００無線タグ
１０１，５０１ＩＣチップ
１０２平面電極
１０３，５０３アンテナ部
１０４，５０４基材
１０５シールラベル
１０６バンプ
１０７ボンディングワイヤ

Claims

少なくとも一つの平面電極と、前記平面電極上に電気的に接続されたＩＣチップと、前記平面電極と電気的に接続されたアンテナ部を持ち、前記アンテナ部は導線で形成され、ＩＣチップの通信無線周波数が８００ＭＨｚないし３０００ＭＨｚであることを特徴とする無線タグ。
前記平面電極は、厚さが０．０３ｍｍないし０．２ｍｍの金属板をプレスし、もしくはエッチング加工して形成され、その電極の面積を２００ｍｍ²以下としたことを特徴とする請求項１記載の無線タグ。
前記導線は、前記導線の中央部の２カ所で前記平面電極と電気的に接続され、また、前記導線は、同一平面上にあって、更に前記平面上で導線同士の重なりがない連続した一つの導線であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線タグ。