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技術 コイル基板、RFIDタグおよびRFIDシステム

出願人 京セラ株式会社
発明者 森茂憲一郎
出願日 2016年9月8日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-175690
公開日 2018年3月15日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-041866
状態 特許登録済
技術分野 デジタルマーク記録担体 変成器又はリアクトル一般 通信用コイル・変成器 線状基本アンテナ ロータリートランス及び誘導結合コネクタ
主要キーワード 磁束誘導 基体部分 ソレノイド状 コイル導体間 コイル基板 接続材 低融点ろう材 印刷厚み
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年3月15日)のものです。
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図面 (7)

課題

RFIDタグ通信距離の増大に有効なコイル基板等を提供すること。

解決手段

第1方向に互いに積層された複数の絶縁層1aを含む絶縁基板1と、複数の絶縁層1a同士の複数の層間に、第1方向に並ぶように配置された複数のコイル導体2aを含むコイル2とを備えており、第1方向に沿った断面において、複数のコイル導体2aが、第1方向および第1方向に直交する第2方向のいずれに対しても傾いているものを含んでおり、複数のコイル導体2aのうち第1方向において互いに隣り合うコイル導体2a同士が、互いに第2方向に部分的にずれているコイル基板10等である。

概要

背景

種物品の情報を、物品実装した半導体素子で検知し、管理することが広く行なわれるようになってきている。この場合の半導体素子は、絶縁基板コイルが設けられてなるコイル基板上に搭載され、RFIDタグとして各種の物品に実装されている。半導体素子に対して電波送受信機能を有するリーダライタ等の外部機器との間で情報の送受が行なわれる。

この情報の送受は、無線(RF)通信によって行なわれる。外部機器から送信される電波に伴う磁束によってコイルで誘導電流が生じ、情報の書き込みおよび取り出しを含む半導体素子の作動に必要な電力が供給される。コイル基板は、例えば、互いに積層された複数の絶縁層と、絶縁層同士の複数の層間に配置されたコイル導体とを有している。コイル導体が上下に直列に接続されてコイルが形成される(例えば特許文献1を参照)。

概要

RFIDタグの通信距離の増大に有効なコイル基板等を提供すること。 第1方向に互いに積層された複数の絶縁層1aを含む絶縁基板1と、複数の絶縁層1a同士の複数の層間に、第1方向に並ぶように配置された複数のコイル導体2aを含むコイル2とを備えており、第1方向に沿った断面において、複数のコイル導体2aが、第1方向および第1方向に直交する第2方向のいずれに対しても傾いているものを含んでおり、複数のコイル導体2aのうち第1方向において互いに隣り合うコイル導体2a同士が、互いに第2方向に部分的にずれているコイル基板10等である。

目的

したがって、上下のコイル導体間に介在する絶縁層の厚みを有効に確保しながら、コイル導体の厚みを大きくして通信距離を大きくすることが容易なコイル基板を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1方向に互いに積層された複数の絶縁層を含む絶縁基板と、前記複数の絶縁層同士の複数の層間に、前記第1方向に並ぶように配置された複数のコイル導体を含むコイルとを備えており、前記第1方向に沿った断面において、前記複数のコイル導体が、前記第1方向および該第1方向に直交する第2方向のいずれに対しても傾いているものを含んでおり、前記複数のコイル導体のうち前記第1方向において互いに隣り合うコイル導体同士が、互いに前記第2方向に部分的にずれているコイル基板

請求項2

前記第1方向の断面視において、前記複数のコイル導体は、前記第1方向における端部に配置されたものから前記第1方向における中央部に配置されたものにかけて、前記第2方向の1方向に順次ずれている請求項1記載のコイル基板。

請求項3

前記第2方向の1方向が、前記コイル導体の内側方向である請求項2記載のコイル基板。

請求項4

前記複数のコイル導体のそれぞれの前記第2方向に対する傾きは、前記第1方向における中央部に配置されたものよりも、前記第1方向における端部に配置されたものの方が大きい請求項2または請求項3記載のコイル基板。

請求項5

前記複数のコイル導体は、前記第2方向の一端部における厚みが他端部における厚みよりも小さい変形のコイル導体を含んでおり、該変形のコイル導体は、前記一端部において、他のコイル導体と上下に隣り合っている請求項1〜請求項4のいずれかに記載のコイル基板。

請求項6

請求項1〜請求項5のいずれかに記載のコイル基板と、前記絶縁基板の外表面に設けられているとともに、前記コイルと電気的に接続された一対の端子と、前記絶縁基板に搭載されて、前記一対の端子と電気的に接続された半導体素子とを備えるRFIDタグ

請求項7

請求項6記載のRFIDタグと、該RFIDタグの前記コイル導体と対向するアンテナを有するリーダライタとを備えるRFIDシステム

技術分野

0001

本発明は、電磁誘導による情報の送受を行なうコイルを有するコイル基板RFID(Radio Frequency Identification)タグおよびRFIDシステムに関する。

背景技術

0002

種物品の情報を、物品実装した半導体素子で検知し、管理することが広く行なわれるようになってきている。この場合の半導体素子は、絶縁基板にコイルが設けられてなるコイル基板上に搭載され、RFIDタグとして各種の物品に実装されている。半導体素子に対して電波送受信機能を有するリーダライタ等の外部機器との間で情報の送受が行なわれる。

0003

この情報の送受は、無線(RF)通信によって行なわれる。外部機器から送信される電波に伴う磁束によってコイルで誘導電流が生じ、情報の書き込みおよび取り出しを含む半導体素子の作動に必要な電力が供給される。コイル基板は、例えば、互いに積層された複数の絶縁層と、絶縁層同士の複数の層間に配置されたコイル導体とを有している。コイル導体が上下に直列に接続されてコイルが形成される(例えば特許文献1を参照)。

先行技術

0004

特開2015−59015号公報

発明が解決しようとする課題

0005

近年、RFIDタグとしての実用性向上等のために、外部機器との通信距離(コイルで有効な電磁誘導が生じ得るときのコイルと外部機器との間の最大距離)をより大きくすることが求められるようになってきている。これに対して、例えばコイルを形成しているコイル導体の巻き数を多くすると、タグとしての有効な小型化が妨げられてしまう。

0006

上記課題について検討の結果、本発明の発明者は、コイル導体の厚みを大きくすることが、外部機器とコイルとの通信距離の増加に有効であることを見出した。しかしコイル導体の厚みを大きくすると、上下に隣り合うコイル導体間の絶縁層の厚みが小さくなるため、コイル導体間の絶縁抵抗を確保することが難しくなるという問題が誘発される。

課題を解決するための手段

0007

本発明の1つの態様のコイル基板は、第1方向に互いに積層された複数の絶縁層を含む絶縁基板と、複数の絶縁層同士の複数の層間に、第1方向に並ぶように配置された複数のコイル導体を含むコイルとを備えている。第1方向に沿った断面において、複数のコイル導体が、第1方向および第1方向に直交する第2方向のいずれに対しても傾いているものを含んでいる。また、複数のコイル導体のうち第1方向において互いに隣り合うコイル導体同士が、互いに第2方向に部分的にずれている。

0008

本発明の1つの態様のRFIDタグは、上記構成のコイル基板と、絶縁基板の外表面に設けられているとともに、コイルと電気的に接続された一対の端子と、絶縁基板に搭載されて、一対の端子と電気的に接続された半導体素子とを備えている。

0009

本発明の1つの態様のRFIDシステムは、上記構成のRFIDタグと、RFIDタグのコイル導体と対向するアンテナを有するリーダライタとを備えている。

発明の効果

0010

本発明の1つの態様のコイル基板によれば、複数の層間に配置されたコイル導体が第1方向および第2方向のいずれに対しても傾いているとともに、第1方向において互いに隣り合うコイル導体同士が互いに第2方向に部分的にずれている。つまり、第1方向の断面において、複数のコイル導体が湾曲した形態で配置されている。そのため、複数のコイル導体とそれらの間に介在する複数の絶縁層との厚みの合計の長さを大きくしても、第1方向についてはその合計の長さを小さく抑えることができる。したがって、上下のコイル導体間に介在する絶縁層の厚みを有効に確保しながら、コイル導体の厚みを大きくして通信距離を大きくすることが容易なコイル基板を提供することができる。

0011

本発明の1つの態様のRFIDタグによれば、上記構成のコイル基板を含むことから、外部機器(リーダライタ)との通信距離の増大について有効なRFIDタグを提供することができる。

0012

本発明の1つの態様のRFIDシステムによれば、上記構成のRFIDタグを含むことから、RFIDタグが取り付けられた物品とリーダライタとの間の通信距離を大きくすることができる、情報の送受が容易なRFIDシステムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0013

(a)は本発明の実施形態のコイル基板の一例を示す断面図であり、(b)は(a)に示すコイル基板を上から見たときの一例を示す平面透視図である。
本発明の実施形態のRFIDタグを示す断面図である。
本発明の実施形態のRFIDシステムを示す断面図である。
図1に示すコイル基板の第1の変形例を示す断面図である。
図1に示すコイル基板の第2の変形例を示す断面図である。
図1に示すコイル基板の第3の変形例を示す断面図である。

実施例

0014

本発明の実施形態のコイル基板、RFIDタグおよびRFIDシステムを、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は説明上の便宜的なものであり、実際にRFIDタグおよびRFIDシステムが使用されるときの上下を限定するものではない。なお、各図において第1方向が上下方向に相当し、第2方向が左右方向(水平方向)に相当する。

0015

図1(a)は本発明の実施形態のコイル基板を示す断面図であり、図1(b)は図1(a)に示すコイル基板を上から見たときの一例を示す平面透視図である。図2は本発明の実施形態のRFIDタグを示す断面図である。図3は本発明の実施形態のRFIDタグを示す断面図である。

0016

第1方向(この実施形態では上下方向)に互いに積層された複数の絶縁層1aを含む絶縁基板1と、複数の絶縁層1a同士の複数の層間に、第1方向に並ぶように配置された複数のコイル導体2aを含むコイル2とによって実施形態のコイル基板10が基本的に構成されている。

0017

また、コイル基板10と、絶縁基板1の外表面に設けられているとともに、コイル2と電気的に接続された一対の端子3と、絶縁基板1に搭載されて、一対の端子3と電気的に接続された半導体素子4とによって実施形態のRFIDタグ20が基本的に構成されている。また、このRFIDタグ20と、RFIDタグ20(コイル基板10)のコイル2と対向するアンテナ31を有するリーダライタ32とによって実施形態のRFIDシステム30が基本的に構
成されている。

0018

コイル基板10およびこれを含むRFIDタグ20は、各種の物品40に実装されて用いられ、物品40に関する各種の情報が半導体素子4に書きこまれる。この情報は、コイル基板10およびRFIDタグ20を含むRFIDシステム30においてリーダライタ32とコイル基板10との間で送受される情報に応じて、随時書き換えが可能になっている。これによって、物品40に関する各種の情報が随時更新される。

0019

絶縁基板1は、コイル2を配置するとともに、半導体素子4を搭載して固定するための基体部分である。また、絶縁基板1は、コイル2を構成しているコイル導体2a同士の電気絶縁性を確保しながら所定のパターンで配置するための電気絶縁性の基体部分である。

0020

絶縁基板1は、例えば四角形状の平板状である。なお、絶縁基板1は、全体として平板状であればよく、例えば図1(a)に示すように複数の絶縁層1a同士の層間が湾曲したようなものでも構わない。

0021

また、図1(b)に示す例のように、平面透視で絶縁基板1の上面の中央部を囲むように、複数の絶縁層1aの外周部分にコイル導体2aが設けられている。図1(b)では、最上層の絶縁層1aと上から2層目の絶縁層1aとの層間を透視し、この層間に位置するコイル導体2a等を実線で示している。また、その下の層間(上から2層目の絶縁層1aと3層目の絶縁層1aとの層間)に位置するコイル導体2a等を破線で示している。

0022

この絶縁基板1の上面の中央部に半導体素子4が搭載される。つまり、平面透視で半導体素子4を各層間のコイル導体2a(コイル2)が囲む。このコイル2の内側、つまりは半導体素子4が位置する部分を通過するように磁束が通り、絶縁基板1の内部のコイル2で誘導電流が生じる。この電磁誘導の作用によって、半導体素子4とリーダライタ32との間で情報の送受が行なわれる。

0023

絶縁基板1は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体窒化アルミニウム質焼結体ムライト質焼結体またはガラスセラミック焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。絶縁基板1は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。すなわち、まず酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形して四角シート状の複数のセラミックグリーンシートを作製する。次に、これらのセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する。その後、この積層体を1300〜1600℃の温度で焼成することによって絶縁基板1を製作することができる。

0024

コイル2およびこれを構成しているコイル導体2aは、上記のようにリーダライタ32のアンテナ31から放射される電波による磁束(磁束の変化)を受けて誘導電流を生じる部分である。つまり、アンテナ31からコイル2を通して半導体素子4の作動(書き込みおよび読み取り)に必要な電流(電力)が供給される。また、これによってコイル基板10とリーダライタ32との間で各種の情報の送受が行なわれる。

0025

コイル2は、前述したように、絶縁層1a同士の層間のコイル導体2aが上下に複数積層された構成である。上下のコイル導体2a同士は、例えば絶縁基板1の内部に設けられたビア導体等の内部導体によって互いに直列に接続されている。言い換えれば、この実施形態におけるコイル2は、第1方向(絶縁基板1の厚み方向)に延びるソレノイド状のものである。コイル2の中心を磁束が通ると、電磁誘導によってコイル導体2aおよびこれを含むコイル2に上記のような誘導電流が生じる。

0026

コイル2の巻き数(つまりコイル導体2aの層数)は、コイル2における所定の誘導電流、コイル基板10としての生産性および経済性等の種々の条件に応じて適宜設定すればよい。

0027

コイル導体2aは、例えば、タングステンモリブデンマンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金ニッケルまたはコバルト等の金属材料によって形成されている。また、コイル導体2aはこれらの金属材料を含む合金材料等によって形成されているものでもよい。このような金属材料等は、メタライズ層等の金属層として絶縁基板1の内部に設けられている。

0028

コイル導体2aは、例えばタングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを絶縁基板1となるセラミックグリーンシートの所定位置スクリーン印刷法等の方法で印刷した後に、これらを同時焼成する方法で形成することができる。この金属ペーストの印刷厚みは、例えば、コイル導体2aおよびコイル2としての通信距離等の特性を考慮して、約10μm以上に設定する。また、上下のセラミックグリーンシート間密着性の確保および経済性等も考慮すれば、約10〜25μm程度に設定すればよい。

0029

また、ビア導体等の内部導体も、コイル導体2aと同様の金属材料を用いて、同様の方法で形成することができる。

0030

実施形態のコイル基板10では、複数の層間に配置されたコイル導体2aが第1方向および第2方向のいずれに対しても傾いている。また、これらのコイル導体2aは、第1方向において互いに隣り合うコイル導体2a同士が互いに第2方向に部分的にずれている。つまり、第1方向の断面において、複数のコイル導体2aが湾曲した形態で配置されている。そのため、複数のコイル導体2aとそれらの間に介在する複数の絶縁層1aとの厚みの合計の長さを大きくしても、第1方向についてはその合計の長さを小さく抑えることができる。

0031

したがって、実施形態のコイル基板10では、上下のコイル導体2a間に介在する絶縁層1aの厚みを有効に確保しながら、コイル導体2aの厚みを大きくすることができる。これによって、通信距離を大きくすることが容易なコイル基板10を提供することができる。また、通信距離の増大に対して有効なRFIDタグ20を提供することができる。

0032

なお、上記のようなコイル導体2aが傾いている状態は、コイル導体2aの厚み方向の中央部を通る仮想の直線が、第1方向および第2方向に対して平行ではない状態である。また、この傾きの角度は、上記の仮想線が第1方向または第2方向に対して交差する角度であり、0度を超え90度未満の角度である。上下の層間に位置するコイル導体2a間の電気絶縁性の確保、平面視における絶縁基板1の小型化およびコイル基板10の製作時の生産性および経済性等を考慮すれば、上記のコイル導体2aの傾きは、第2方向に対して約30度以下に設定されていればよい。

0033

また、第1方向において隣り合うコイル導体2aの第2方向におけるずれは、部分的なものである。この部分的なずれとは、第1方向に見たとき(上面透視したとき)に、上下のコイル導体2aの幅方向の一部が互いに重なり合い、他の部分が重なり合っていない状態を意味する。コイル導体2aの幅は、図1(b)に例として示すように、コイル導体2aの長さ方向に直交する方向における寸法である。

0034

このようにコイル導体2a同士が第2方向において部分的にずれていることによって、例えば上面透視で完全に重ならないようにしたときに比べて、絶縁基板1の小型化に対し
て有利である。また、コイル2としての面積(上面透視におけるコイル2の径)を大きくすることができる。これによって、磁束が取り抜ける面積が大きくなり、コイル2で受信されるエネルギーを効果的に大きくすることができる。

0035

第1方向において互いに隣り合うコイル導体2a同士の第2方向におけるずれは、例えばコイル導体2aの幅の約20〜80%で互いに重なり合う程度に設定される。この重なりが80%以下であれば、コイル導体2a間の電気絶縁性がより効果的に確保される。また、この重なりが20%以上であれば、絶縁基板1(つまりは物品に取り付けられるRFIDタグ20)の小型化において有利である。

0036

また、上記のコイル導体2a同士の重なり、コイル導体2aの幅に対して約40〜60%程度に設定されてもよい。これによって、第1方向において隣り合うコイル導体2a同士の電気絶縁性の確保、または絶縁基板1の小型化をより効果的なものとすることもできる。

0037

図1(a)に示す例では、第1方向の中央部に位置する層間ではコイル導体2aが第2方向について傾いていない。このように、複数の層間に配置されたコイル導体2aが第1方向および第2方向に対して傾いているものを含んでいれば、上記のようなコイル導体2aの厚みの増大、およびこれによる通信距離の増大の効果を得ることができる。また、全てのコイル導体2aが、第1方向の断面において、第1方向および第2方向に対して傾いていてもよい。

0038

実施形態のRFIDタグ20に含まれている半導体素子4は、上記のようにコイル基板10およびこれを含むRFIDタグ20が実装される物品40に関する情報を随時更新しながら記憶し、その情報をリーダライタ32に伝える機能(読み取りおよび書き込み機能)を有する部分である。半導体素子4は、例えばはんだ等の低融点ろう材ガラス材料樹脂材料またはこれらの材料の複合材料等の接合材(図示せず)によって絶縁基板1に接合され、固定される。

0039

このRFIDタグ20において、絶縁基板1の外表面に一対の端子3が配置され、それぞれの端子3は、コイル2と電気的に接続されている。一対の端子3は、コイル2の両端に接続され、コイル2とともに直列回路の一部を形成している。コイル2の両端は、例えば最も上側の層間に位置するコイル導体2aの1つの端部分と、最も下側の層間に位置するコイル導体2aの1つの端部である。これらのコイル導体2aと端子3との電気的な接続は、例えば絶縁基板1を第1方向の少なくとも一部において貫通する貫通導体5を介して行なわせることができる。貫通導体5は、前述したビア導体と同様の金属材料を用い、同様の方法で形成することができる。

0040

なお、図2では、絶縁基板1に設けられた2つの貫通導体5を、破線を用いて模式的に示している。すなわち、貫通導体5は、必ずしもこの断面に位置するものである必要はなく、コイル導体2aの形状等の都合に応じて適宜の位置に設けられて構わない。また、貫通導体5が複数の絶縁層1aを貫通するときに、直線状に貫通するものである必要はなく、途中で横方向(層間に沿った方向)にランドパターン等の内部導体(図示せず)で折れ曲がったものでも構わない。図2に示す例においては、貫通導体5のうち1つは、最も上側の層間に位置するコイル導体2aから最上層の絶縁層1aを貫通して端子3(図2の左側)に接続されている。また、貫通導体5のうち他の1つは、最も下側の層間に位置するコイル導体2aから上側に積層された複数の絶縁層1aを直線状に貫通して端子3(図2の右側)に接続されている。

0041

複数のコイル導体2aについて、第1方向に沿った断面において上記のように傾いた形態にする方法としては、コイル導体2aとなる金属ペーストを印刷した複数のセラミック
グリーンシートを積層してなる積層体を加圧する方法が挙げられる。この加圧時の圧力によって、コイル導体2aとなる金属ペーストの厚みに応じて上下のセラミックグリーンシート同士が互いの層間で第1方向に曲がり、これに応じてコイル導体2aとなる金属ペーストに傾きが生じる。これを焼成すれば、上記のように傾いたコイル導体2aを含むコイル2を絶縁基板1に形成することができる。

0042

上記のセラミックグリーンシートの曲がり、つまりコイル導体2aの傾きは、セラミックグリーンシートの密度、金属ペーストの厚み、密度および粘性、加圧の圧力、および加圧時の温度等の条件によって、適宜調整することができる。また、上記のセラミックグリーンシートの曲がりは、セラミックグリーンシートに含有される有機バインダの種類もしくは量、または可塑剤の添加等の組成条件で調整することもできる。上記の有機バインダの種類の調整は、例えば有機バインダのガラス転移点を変更することであり、これによってセラミックグリーンシートの弾性(変形のしやすさ)を調整することに相当する。上記の可塑剤としては、DOP(フタル酸ジオクチル)、DBP(フタル酸ジブチル)等のフタル酸系可塑剤を挙げることができる。

0043

また、複数のコイル導体2aについて、第1方向において隣り合うもの同士が第2方向にずれた形態とするには、これらの金属ペーストの印刷位置を、上記のようにずれた位置に設定すればよい。

0044

また、図1に示す例のコイル基板10およびこれを含むRFIDタグ20およびRFIDシステム30では、第1方向の断面視において、複数のコイル導体2aは、第1方向における端部に配置されたものから第1方向における中央部に配置されたものにかけて、第2方向の1方向に順次ずれている。この1方向は、環状または枠状であるコイル導体2aの内側または外側である。また、コイル導体2aは枠状または環状である。すなわち、第1方向の両端部から中央部にかけて、複数のコイル導体2aは、それぞれの対角線の長さ(または直径等)が次第に小さくなっているか、または次第に大きくなっている。言い換えれば、絶縁基板1の厚み方向に対して、コイル2は中央部が外側に凸状になっているか、または内側に凸状(つまり凹状)になっている。

0045

このような形態のコイル2であれば、複数のコイル導体2aの並びが規則的になるため、複数のコイル導体2aにおいて生じる磁束をコイル2の内側に集束させやすい。そのため、コイル2における電磁誘導の起電力(半導体素子4に供給される電力に相当)が効果的に高められる。そのため、RFIDタグ20およびRFIDシステム30としての通信距離の増大に対して有利である。

0046

図1に示す例では、上記の第2方向の1方向が、コイル導体2aの内側方向である。つまり、枠状の複数のコイル導体2aは、第1方向の両端部のそれぞれから中央部にかけて、それぞれの対角線の長さが次第に小さくなっている。言い換えれば、絶縁基板1の厚み方向に対して、コイル2は中央部が内側に凹状になっている。

0047

このように、コイル2の第1方向における中央部が内側に凸状になっている場合には、コイル導体2aのうち第2方向において最も外側に位置するものと絶縁基板1の外周(外側面)との間の距離を一定としたときに、コイル2としての径が相対的に大きくなる。そのため、コイル2について磁束が通り抜ける面積が大きくなり、コイル2で受信されるエネルギー量が効果的に大きくなる。また、このコイル2を含むRFIDタグ20が受信できるエネルギー量が大きくなる。したがって、通信距離の増大に有利なRFIDタグ20とすることもできる。

0048

また、図1に示す例では、複数のコイル導体2aのそれぞれの第2方向に対する傾きは
、第1方向における中央部に配置されたものよりも、第1方向における端部に配置されたものの方が大きい。

0049

この場合には、第1方向において隣り合うコイル導体2a間の電気絶縁性の確保に対して有利である。すなわち、第1方向の中央部に配置された、比較的傾きが小さいコイル導体2aによって、平面透視におけるコイル2としての径を大きく確保することができる。また、これ以外の層間ではコイル導体2aの傾きが比較的大きいため、絶縁基板1の厚みを比較的小さく(薄く)抑えた状態で、第1方向において隣り合うコイル導体2a間の電気絶縁性を効果的に高めることができる。

0050

また、図1に示す例では、複数のコイル導体2aは、第2方向の一端部における厚みが他端部における厚みよりも小さい変形のコイル導体2aaを含んでいる。これらの変形のコイル導体2aaは、厚みが比較的小さい一端部において、他のコイル導体2a(変形のコイル導体2aaを含む)と上下に隣り合っている。

0051

図1に示す例では、変形のコイル導体2aaは、第1方向の断面で三角形状である。この三角形は、比較的短い底辺と、これよりも長い等辺状の2つの辺とを有する二等辺三角形状であり、頂角およびその周辺で比較的厚みが小さい。その、頂角およびその周辺において、変形のコイル導体2aaは他のコイル導体2a(2aa)と第1方向において隣り合っている。

0052

この場合には、変形のコイル導体2aと他のコイル導体2a(2aa)との間の距離を比較的大きくして、それらの間の電気絶縁性を効果的に高めることができる。そのため、コイル基板10、ならびにこれを含むRFIDタグ20およびRFIDシステム30としての信頼性および実用性等が効果的に向上する。

0053

図4は、図1に示すコイル基板10の第1の変形例を示す断面図である。図4において図1と同様の部位には同様の符号を付している。図4に示す例においても、複数のコイル導体2aは、記第1方向における端部に配置されたものから第1方向における中央部に配置されたものにかけて、第2方向の1方向に順次ずれている。ただし、図4に示す例では、この第2方向の1方向が、複数のコイル導体2aの外側方向である。つまり、コイル2は、第1方向の中央部において内側に凹状である。コイル2は、第1方向における中央部が凹状になっている。言い換えれば、図4に示す例は、図1に示す例と内外逆方向にコイル2が膨らんでいる。

0054

このような場合には、絶縁基板1の上面における端子3の位置によるコイル2の径への制約を低減することができる。例えば、絶縁基板1の上面の中央部側に端子3が配置されたときに、その端子3と電気的に接続される、最も上側の層間に位置するコイル導体2a(端子3の直下に位置するもの)の径を大きくすることが難しい。これに対して、図4に示す例のように第1方向の中央部でコイル2が外側に凸状であれば、平面透視におけるコイル2としての径を効果的に大きくすることができる。

0055

これによって、コイル2を通過する磁束を増大させて、受信されるエネルギー量を大きくすることができる。したがって、端子3の位置による制約を低減して、コイル基板10(RFIDタグ20)の通信距離を増大させることができる。

0056

図5は、図1に示すコイル基板10の第2の変形例を示す断面図である。図5において図1と同様の部位には同様の符号を付している。図5に示す例では、複数のコイル導体2aは、上記のような変形のコイル導体2aaを含んでいない。つまり、複数のコイル導体2aは、いずれについても、厚みが特に小さくなっている部分を含んでいない。

0057

このような場合には、複数のコイル導体2aのそれぞれ幅方向における断面の面積(以下、単に断面積という)を比較的大きくすることが容易である。そのため、コイル導体2aおよびコイル2全体としての導通抵抗を低減する上では有利である。そのため、例えばコイル2から半導体素子4への電力の供給の効率において有利なRFIDタグ20の製作が容易なコイル基板10等とすることができる。

0058

複数のコイル導体2aは、図1図5に示した例のような、第1方向における中央部が内側または外側に凸状になったものには限定されない。

0059

例えば図6は、図1に示すコイル基板の第3の変形例を示す断面図である。図6において図1と同様の部位には同様の符号を付している。図6に示す例では、複数のコイル導体2aは、第1方向の1つの端部(図6では上端部)から他の端部(図6では下端部)にかけて、第2方向に関して同じ1方向(図6の右方向)に順次すれている。

0060

この場合にも、複数のコイル導体2aについて第1方向に隣り合うもの同士の電気絶縁性を確保しながら、コイル導体2aの厚みを大きくして通信距離を大きくする効果を得ることができる。

0061

また、この場合には、複数のコイル導体2aの全部が同じ方向に順次ずれているので、コイル導体2aとなる金属ペーストの厚み、密度および粘度等の調整を容易にすることができる。そのため、コイル基板10としての生産性および経済性等の点では有利である。

0062

図6に示す例では、コイル2の中心部分で、第1方向の両端部に位置する2つのコイル導体2aの互いに対向し合う内周同士が、第1方向に関して互いに重なり合っていない。図6においてこれらの内周の位置を仮想線N1、N2で示している。つまり、複数のコイル導体2aはいずれも、コイル2の中央部では第1方向において重なり合っていない。これによって、コイル2は、磁束が通りやすい空心部分(2つの仮想線N1とNとの間の部分)を有するものになっている。言い換えれば、コイル2内への磁束誘導に関しては、上から見たときにコイル2の中央部にコイル導体2aが存在しないように、複数のコイル導体2aがずれている方がよい。

0063

前述したように、本発明の実施形態のRFIDタグ20は、上記構成のコイル基板10と、絶縁基板1の外表面に設けられているとともに、コイル2と電気的に接続された一対の端子3と、絶縁基板1に搭載されて、一対の端子3と電気的に接続された半導体素子4とを含んでいる。このようなRFIDタグ20によれば、上記構成のコイル基板10を含むことから、外部機器(リーダライタ)32との通信距離の増大について有効なRFIDタグ20を提供することができる。

0064

半導体素子4と端子3とは、例えばボンディングワイヤ6等の接続材によって互いに電気的に接続されている。ボンディングワイヤ6の一端が端子3に接続されているとともに、ボンディングワイヤ6の他端が半導体素子4に接続されている。つまり、半導体素子4とコイル2とは、ボンディングワイヤ6、端子3および貫通導体5を介して互いに電気的に接続されている。

0065

また、図2に示す例のRFIDタグ20では、半導体素子4はモールド樹脂7によって被覆されている。モールド樹脂7は、半導体素子4を被覆して、例えば外気の水分または酸素等の外気および外部からの機械的な応力等から保護するための部分である。そのため、モールド樹脂7は、絶縁基板1の上面1aから半導体素子4にかけて一体的に被覆している。モールド樹脂7は、半導体素子4の外部環境から保護する被覆材および接着材として
の機能を有するものであればよい。

0066

このようなモールド樹脂7を形成する樹脂材料としては、例えば、エポキシ樹脂ポリイミド樹脂およびシリコーン樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂材料にシリカ粒子またはガラス粒子等のフィラー粒子(図示せず)が添加されていても構わない。フィラー粒子は、例えば、モールド樹脂7の機械的な強度、耐湿性または電気特性等の各種の特性を調整するために添加される。モールド樹脂7は、このような各種の樹脂材料から、コイル基板10の生産時の作業性(生産性)および経済性等の条件に応じて適宜選択して用いることができる。

0067

また、モールド樹脂7は、磁束をコイル基板10に誘導するための磁性体粒子(図示せず)を含有しているものでも構わない。磁性体は、例えば鉄、ニッケルおよびコバルト、ならびにこれらを含む合金等から適宜選択された強磁性の材料である。

0068

モールド樹脂7における磁性体粒子の含有率は、磁束による起電力を効果的に得ること、およびモールド樹脂7の絶縁基板1に対する接着性等を考慮して、例えばモールド樹脂7において約85〜95質量%程度であればよい。

0069

前述したように、実施形態のRFIDシステム30は、上記構成のRFIDタグ20と、RFIDタグ20のコイル導体2aと対向するアンテナ31を有するリーダライタ32とを含んでいる。

0070

実施形態のRFIDシステム30によれば、上記構成のRFIDタグ20を含むことから、RFIDタグが20取り付けられた物品40とリーダライタ32との間の通信距離を大きくすることができる、情報の送受が容易なRFIDシステム30を提供することができる。つまり、物品40をあまりリーダライタ32に近付けなくても物品40の情報の読み取りおよび書き込みが可能で、実用性が高いRFIDシステム30とすることができる。

0071

コイル基板10が実装される物品40は、使用に際して、その使用履歴等が必要な各種の物品である。例えば、機械加工金属加工樹脂加工等の各種の工業用加工において用いられるジグまたは工具等の用具が挙げられる。この用具には、切削または研磨等の消耗性のものも含まれる。また、工業用に限らず、家庭用日用品、農産物交通機関用等の各種のプリペイドカードおよび医療用器具等も上記の物品40に含まれる。

0072

コイル基板10およびこれを含むRFIDタグ20の物品40への実装は、図3に示すように、図1および図2に示す状態から上下ひっくり返された状態であってもよい。このような実装の場合には、コイル導体2a(コイル2)とアンテナ31との距離を小さくする上では有利である。

0073

リーダライタ32へのRFIDタグ20の接近は、手動(物品40を手で持ってリーダライタ32に近付けること)でもよく、例えば搬送用機器等で自動的に物品40(コイル基板10)がリーダライタ32の近くを通過するようにして行なってもよい。

0074

なお、モールド樹脂7が磁性体粒子を含有しているときには、アンテナ31とモールド樹脂7(磁性体粒子)との間にコイル導体2aが位置する(両者に挟まれる)ような配置にする。これによって、アンテナ31から送信される電波に伴う磁束をモールド樹脂7の方向、つまりコイル2の方向に効果的に誘導することができる。

0075

なお、本発明のコイル基板10、RFIDタグ20およびRFIDシステム30は、上記の実施形態の例に限らず、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。

0076

例えば、複数のコイル導体2aは、第1方向の断面において記第1方向に沿った断面において、第1方向におよび第2方向に対しても傾いているものを含み、第1方向において互いに隣り合うもの同士が互いに第2方向に部分的にずれているという条件を満たすものであればよく、第1方向の一方の端部から他方の端部にかけて(上端から下端にかけて)順次反対方向に(つまりジグザグに)ずれているものでもよく、不規則にずれているものでもよい。

0077

また、図3の例について、リーダライタ32のアンテナ31を傾けて、手動でコイル基板10に近付ける動作を行ないやすくするようにしてもよい。

0078

また、端子3等の露出した金属部分がニッケルおよび金等のめっき層で被覆されているものでもよい。

0079

1・・・絶縁基板
1a・・・絶縁層
2・・・コイル
2a・・・コイル導体
2aa・・・変形のコイル導体
3・・・端子
4・・・半導体素子
5・・・貫通導体
6・・・ボンディングワイヤ
7・・・モールド樹脂
10・・・コイル基板
20・・・RFIDタグ
31・・・アンテナ
32・・・リーダライタ
30・・・RFIDシステム
40・・・物品

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