(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
互いに対向する第1面及び第2面を有し、前記第1面に形成され、RFICが接続される、または前記RFICと電磁界結合する第1面側導体パターンと、前記第2面に形成された第2面側導体パターンと、前記第1面から前記第2面に亘って形成され、前記第1面側導体パターンと前記第2面側導体パターンとの接続用の複数の層間接続用孔と、これら層間接続用孔にそれぞれ設けられた複数の層間接続導体と、を有する基板と、当該基板の前記第1面に搭載されたRFICと、を備え、
前記複数の層間接続導体のうち、少なくとも一つの層間接続導体は、前記層間接続用孔に挿入され、前記第1面側導体パターン及び前記第2面側導体パターンに導通する導電性ねじの一部である、
RFIDタグ。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
《第1の実施形態》
図1は第1の実施形態に係るRFIDタグ101の斜視図であり、
図2はRFIDタグ101を構成する直前段階のRFIDタグブロック101Pの斜視図である。また、
図3(A)はRFIDタグ101の平面図、
図3(B)は
図3(A)におけるB−B部分の縦断面図、
図3(C)はRFIDタグ101の下面図である。さらに、
図4(A)はRFIDタグブロック101Pの平面図、
図4(B)は
図4(A)におけるB−B部分の縦断面図、
図4(C)はRFIDタグブロック101P正面図、
図4(D)はRFIDタグブロック101Pの下面図である。
【0012】
RFIDタグ101は、RFIDタグブロック101Pに導電性ねじ31A,31Bを装着することで構成される。RFIDタグブロック101Pは、互いに対向する第1面S1及び第2面S2を有する基板1と、この基板1の第1面S1に設けられた封止樹脂層2とを備える。基板1は例えばガラス・エポキシ基材の両面に銅箔のパターンが形成された基板である。封止樹脂層2は例えばエポキシ樹脂等の硬質な樹脂材料により構成されている。導電性ねじ31A,31Bは、鉄、銅、黄銅、ステンレススチール、チタン、アルミニウム等の金属材料で形成されたねじである。
【0013】
図2、
図4(A)、
図4(B)、
図4(C)、
図4(D)に表れているように、基板1の第1面S1には、第1面側導体パターン11A,11Bが形成されている。基板1の第2面S2には第2面側導体パターン12が形成されている。また、第1面S1には、第1面側導体パターン11Aと第1面側導体パターン11Bとに跨がるようにRFIC3及びチップキャパシタ4が搭載されている。つまり、RFIC3の二つの端子が第1面側導体パターン11Aと第1面側導体パターン11Bとに接続されていて、チップキャパシタ4の二つの端子が第1面側導体パターン11Aと第1面側導体パターン11Bとに接続されている。RFIC3は例えば900MHz帯等のUHF帯や2.45GHz帯等のマイクロ波帯を用いるRFIDタグ用のICである。チップキャパシタ4は後に示す共振回路の一部を構成するための素子である。
【0014】
基板1及び封止樹脂層2には、封止樹脂層2の上面S0から基板1の第2面S2に亘って貫通する層間接続用孔21A,21Bが形成されている。
【0015】
図1と
図2とを対比すれば明らかなように、層間接続用孔21A,21B内に導電性ねじ31A,31Bを装着することで、RFIDタグ101が構成される。導電性ねじ31A,31Bの先端部は基板1の下面から突出する。つまり、
図1、
図3(B)に表れているように、導電性ねじ31A,31Bの突出部31A(P),31B(P)が基板1から突出する。この状態で、導電性ねじ31Aは第1面側導体パターン11Aと第2面側導体パターン12とに接触し、導電性ねじ31Bは第1面側導体パターン11Bと第2面側導体パターン12とに接触する。つまり、第1面側導体パターン11Aと第2面側導体パターン12とは導電性ねじ31Aを介して導通し、第1面側導体パターン11Bと第2面側導体パターン12とは導電性ねじ31Bを介して導通する。導電性ねじ31A,31Bは本発明に係る「層間接続導体」を構成する。
【0016】
このように、第1面側導体パターン11A,11B、第2面側導体パターン12及び導電性ねじ31A,31Bによって一つのループが構成される。上記RFIC3及びチップキャパシタ4は、このループの電流経路中に挿入される。
図3(B)においてはループの開口面LOを表している。このRFIDタグ101の基板1の第2面S2が、後に示す導電部材に対するRFIDタグ101の実装面である。
【0017】
なお、導電性ねじ31A,31Bは、RFIDタグブロック101Pを導電部材に取り付けるときに用いるので、
図1や
図3(A)、
図3(B)、
図3(C)は説明のための図である。
【0018】
図5はRFIDタグ付き物品301の斜視図である。
図6はRFIDタグ付き物品301の部分縦断面図である。このRFIDタグ付き物品301は、導電部材201、RFIDタグブロック101P及び導電性ねじ31A,31Bによって構成されている。導電部材201には、導電性ねじ31A,31Bが螺合するねじ穴が形成されている。このねじ穴に、導電性ねじ31A,31Bを螺合させることで、RFIDタグブロック101Pが導電部材201に取り付けられる。この状態で、RFIDタグ101及びRFIDタグ付き物品301が構成される。
【0019】
導電性ねじ31A,31Bの軸方向(Z軸に平行な方向)は基板1の第1面S1及び第2面S2に対して垂直である。また、上記ループの開口面LOは第1面S1及び第2面S2に対して垂直である。
図6に示した座標軸では、ループの開口面LOはX−Z面に平行である。
【0020】
RFIDタグ101は、RFIDタグリーダ(ライタ)と磁界結合する状態で通信する。つまり、RFIDタグリーダ(ライタ)から発生される磁束がループの開口面LOを鎖交する状態で通信が行われる。
【0021】
なお、
図6に表れているように、第2面側導体パターン12は導電部材201に接触して電気的に導通する。このことにより、導電部材201は放射体の一部として作用する。RFIDタグ101の実装面(基板1の第2面S2)と導電部材201との間は絶縁されていてもよい。その場合に、第2面側導体パターン12と導電部材201とを容量結合させて、導電部材201を放射体の一部として利用してもよい。
【0022】
図7はRFIDタグ付き物品301の等価回路図である。
図7において、キャパシタC4はチップキャパシタ4に相当する。インダクタL1は第1面側導体パターン11A,11B、第2面側導体パターン12及び導電性ねじ31A,31Bによるループで構成されるインダクタである。また、この例では、RFIC3をキャパシタC3及び抵抗素子R3の並列回路で表している。
【0023】
図7において、キャパシタC3,C4及びインダクタL1によってLC並列共振回路が構成されている。このLC並列共振回路の共振周波数はRFIDタグとして用いる周波数帯内の周波数又はその近傍の周波数である。
【0024】
ここでインダクタL1は、第1面側導体パターン11A,11B、第2面側導体パターン12及び導電性ねじ31A,31Bによるループのみで形成することに限らない。例えば、共振周波数を調整するために、基板1上にミアンダ状の導体パターンやチップインダクタを設けてもよい。つまり、これら導体パターンや部品によってインダクタL1のインダクタンスを適宜定めてもよい。
【0025】
次に、RFIDタグ付き物品について示す。
図8はRFIDタグ付き物品302の斜視図である。このRFIDタグ付き物品302は、物品本体210、導電部材201及びRFIDタグ101で構成される。RFIDタグ101は、RFIDタグ付き物品302の一部である導電部材201にねじ留めされている。この例では、物品本体210は電気的には絶縁体で構成されている。
【0026】
このように、RFIDタグ付き物品302の一部である導電部材201にRFIDタグ101を取り付けることにより、RFIDタグ付き物品を構成してもよい。
【0027】
図9はRFIDタグ付き物品303の部分平面図である。このRFIDタグ付き物品303は、止血用鉗子や医療用はさみ等の鋼製小物202にRFIDタグ101を取り付けた物品である。この鋼製小物202にRFIDタグ101が導電性ねじでねじ留めされている。
【0028】
図9に示す鋼製小物202のように、RFIDタグ101を取り付ける鋼製小物202が医療器具である場合、滅菌処理のために高温環境下に晒されることがある。鋼製小物202に対してRFIDタグ101を接着剤により取り付けた場合には、当該接着剤からアウトガスが発生するおそれがある。また、鋼製小物202に対してRFIDタグ101をゴムチューブにより取り付けた場合には、当該ゴムチューブ内を滅菌することができないので、十分に滅菌処理を行うことができない。
【0029】
これに対して、本実施形態によれば、鋼製小物202に対してRFIDタグ101を、接着剤やゴムチューブを用いることなく、ねじ留めにより取り付けることができる。
【0030】
なお、上記導電性ねじは、鋼製小物202の材質と同じ材質であることが好ましい。例えば、鋼製小物202の材質がステンレススチールである場合には、導電性ねじもステンレススチールであることが好ましい。これにより、鋼製小物202と導電性ねじとの異種金属接触腐食を回避できる。ただし、厳密に組成が同じである必要はない。
【0031】
また、鋼製小物202と導電性ねじとの界面に水分が浸入しない環境であれば、異種金属接触腐食は回避できる。例えば、RFIDタグ101を樹脂封止することで、鋼製小物202と導電性ねじとの間を電気的に絶縁隔離してもよい。
【0032】
《第2の実施形態》
第2の実施形態では、第1の実施形態とは層間接続導体の構成が異なるRFIDタグについて例示する。
【0033】
図10(A)は本実施形態に係るRFIDタグブロック102Pの平面図であり、
図10(B)は
図10(A)におけるB−B部分の縦断面図である。
図11(A)、
図11(B)、
図11(C)、
図11(D)は、RFIDタグブロック102Pの構造を製造工程順に示す縦断面図である。
【0034】
本実施形態のRFIDタグブロック102Pは、互いに対向する第1面S1及び第2面S2を有する基板1と、この基板1の第1面S1に設けられた封止樹脂層2とを備える。基板1の第1面S1には、第1面側導体パターン11A,11Bが形成されている。基板1の第2面S2には第2面側導体パターン12が形成されている。また、第1面S1には、第1面側導体パターン11Aと第1面側導体パターン11Bとに跨がるようにRFIC3及びチップキャパシタ4が搭載されている。つまり、RFIC3の二つの端子が第1面側導体パターン11Aと第1面側導体パターン11Bとに接続されていて、チップキャパシタ4の二つの端子が第1面側導体パターン11Aと第1面側導体パターン11Bとに接続されている。
【0035】
基板1の内部には、両端が第1面側導体パターン11B及び第2面側導体パターン12に接続される層間接続導体22が形成されている。また、基板1及び封止樹脂層2には、封止樹脂層2の上面S0から基板1の第2面S2に亘って貫通する層間接続用孔21Aが形成されている。
【0036】
図11(A)はRFIDタグブロック102Pの形成途中の縦断面図である。基板1の第1面S1に第1面側導体パターン11A,11Bが形成され、第2面S2に第2面側導体パターン12が形成される。また、基板1には、その第1面S1から第2面S2に亘って貫通する層間接続用孔が形成され、その内部に導電材が充填されることによって層間接続導体22が形成される。例えば、Sn等を主成分とする金属材料、溶剤、樹脂成分等を含む導電性ペーストを充填し、加熱固化させたものである。または、例えば銅めっき膜を形成させ、充填させたものである。
【0037】
その後、
図11(B)に示すように、第1面側導体パターン11A,11Bに、両者を跨ぐようにRFIC3及びチップキャパシタ4が実装される(
図10(A)参照)。その後、
図11(C)に示すように、基板1の第1面S1にエポキシ樹脂等の硬質な樹脂材料を塗布形成することにより、封止樹脂層2が形成される。その後、
図11(D)に示すように、基板1及び封止樹脂層2に、封止樹脂層2の上面S0から基板1の第2面S2に亘って貫通する層間接続用孔21Aが形成される。以上の手順により、RFIDタグブロック102Pが構成される。
【0038】
図12は本実施形態に係るRFIDタグ102及びそれを備えるRFIDタグ付き物品303の縦断面図である。このRFIDタグ付き物品303は、導電部材201、RFIDタグブロック102P及び導電性ねじ31によって構成されている。導電部材201には、導電性ねじ31が螺合するねじ穴が形成されている。このねじ穴に、導電性ねじ31を螺合させることで、RFIDタグブロック102Pが導電部材201に取り付けられる。この状態で、RFIDタグ102及びRFIDタグ付き物品303が構成される。
【0039】
このように、第1面側導体パターン11A,11B、第2面側導体パターン12及び導電性ねじ31によって一つのループが構成される。
図12においてはループの開口面LOを表している。
【0040】
導電性ねじ31の軸方向(Z軸に平行な方向)は基板1の第1面S1及び第2面S2に対して垂直である。また、ループの開口面LOは第1面S1及び第2面S2に対して垂直である。
図12に示した座標軸では、ループの開口面LOはX−Z面に平行である。
【0041】
このように、本実施形態のRFIDタグ102は、導電部材201にRFIDタグブロック102Pが1本の導電性ねじ31によって取り付けられることで構成される。
【0042】
《第3の実施形態》
第3の実施形態では、第1、第2の実施形態とは層間接続導体の構成が異なるRFIDタグについて例示する。
【0043】
図13(A)、
図13(B)、
図13(C)は、RFIDタグブロック103Pの構造を製造工程順に示す縦断面図である。
図13(A)はRFIDタグブロック103Pの形成途中の縦断面図である。基板1の第1面S1に第1面側導体パターン11A,11Bが形成され、第2面S2に第2面側導体パターン12が形成される。続いて、基板1の第1面S1から第2面S2に亘って貫通する層間接続用孔21A,21Bが形成される。
【0044】
その後、
図13(B)に示すように、層間接続用孔21A,21Bの内面にめっき膜による層間接続導体23A,23Bが形成される。例えば第1面側導体パターン11A,11B及び第2面側導体パターン12は銅箔であり、層間接続導体23A,23Bは銅めっき膜である。
【0045】
その後、
図13(C)に示すように、第1面側導体パターン11A,11Bに、両者を跨ぐようにチップキャパシタ4が実装される。
図13(C)の断面では表れていないが、これまでに既に示した実施形態と同様に、第1面側導体パターン11A,11Bを跨ぐようにRFIC3も実装される。
【0046】
図14は本実施形態のRFIDタグ103及びそれを備えるRFIDタグ付き物品304の縦断面図である。このRFIDタグ付き物品304は、導電部材201、RFIDタグブロック103P及び導電性ねじ31A,31Bによって構成されている。導電部材201には、導電性ねじ31A,31Bが螺合するねじ穴が形成されている。このねじ穴に、導電性ねじ31A,31Bを螺合させることで、RFIDタグブロック103Pが導電部材201に取り付けられる。この状態で、RFIDタグ103及びRFIDタグ付き物品304が構成される。
【0047】
本実施形態によれば、層間接続導体23A,23B及び導電性ねじ31A,31Bが共に層間接続導体を構成するので、第1面側導体パターン11A,11Bと第2面側導体パターン12との間を接続する層間接続導体の電気抵抗値が低減され、導体損失が低減できる。
【0048】
なお、
図14に示した例では、基板1の第1面S1が露出しているが、これまでに示した実施形態と同様に、封止樹脂層で被覆してもよい。
【0049】
《第4の実施形態》
第4の実施形態では、内部に複数ターンのコイルが構成されたRFIDタグを例示する。
【0050】
図15は第4の実施形態に係るRFIDタグ104の斜視図である。
図16はRFIDタグブロック104Pの斜視図である。
【0051】
RFIDタグ104は、RFIDタグブロック104Pに導電性ねじ31A,31Bを装着することで構成される。RFIDタグブロック104Pは、互いに対向する第1面S1及び第2面S2を有する基板1と、この基板1の第1面S1に設けられた封止樹脂層2とを備える。
【0052】
図16に表れているように、基板1の第1面S1には、第1面側導体パターン11A,11B,11Cが形成されている。基板1の第2面S2には第2面側導体パターン12A,12Bが形成されている。また、第1面S1には、第1面側導体パターン11Aと第1面側導体パターン11Bとに跨がるようにRFIC3及びチップキャパシタ4が搭載されている。つまり、RFIC3の二つの端子が第1面側導体パターン11Aと第1面側導体パターン11Bとに接続されていて、チップキャパシタ4の二つの端子が第1面側導体パターン11Aと第1面側導体パターン11Bとに接続されている。
【0053】
図16に表れているように、基板1には、第1面S1から第2面S2に亘って層間接続導体24A,24B,24Cがそれぞれ形成されている。層間接続導体24Aは第2面側導体パターン12Aの第1端と第1面側導体パターン11Cの第1端との間に接続されている。層間接続導体24Bは第2面側導体パターン12Bの第1端と第1面側導体パターン11Cの第2端との間に接続されている。層間接続導体24Cは第2面側導体パターン12Bの第2端と第1面側導体パターン11Bの第1端との間に接続されている。
【0054】
基板1及び封止樹脂層2には、封止樹脂層2の上面S0から基板1の第2面S2に亘って貫通する層間接続用孔21A,21Bが形成されている。
【0055】
図15と
図16とを比較すれば明らかなように、層間接続用孔21A,21B内に導電性ねじ31A,31Bを装着することで、RFIDタグ104が構成される。この状態で、第1面側導体パターン11Aの第1端と第2面側導体パターン12Aの第2端とは導電性ねじ31Aを介して導通する。したがって、第1面側導体パターン11A→導電性ねじ31A→第2面側導体パターン12A→層間接続導体24A→第1面側導体パターン11C→層間接続導体24B→第2面側導体パターン12B→層間接続導体24C→第1面側導体パターン11B、という経路で約2ターンのコイルが構成される。そして、RFIDタグ104は上記コイルの両端間にRFIC3及びチップキャパシタ4が接続された構造である。
【0056】
これまでに各実施形態で示したとおり、RFIDタグ104を導電性ねじ31A,31Bを介して導電部材にねじ留めすることにより、RFIDタグ付き物品が構成される。なお、導電性ねじ31Bは特にどの導体パターンとも接しないので、この導電性ねじ31Bは無くてもRFIDタグとして作用する。ただし、機械的強度を保つためには、RFIDタグブロック104Pを、このように複数の導電性ねじ31A,31Bでねじ留めすることが好ましい。
【0057】
《第5の実施形態》
第5の実施形態では封止樹脂層の構成が、これまでに示した実施形態とは異なるRFIDタグについて例示する。
【0058】
図17は第5の実施形態に係るRFIDタグ105A及びRFIDタグ付き物品305Aの部分縦断面図である。このRFIDタグ105Aは、RFIDタグブロック105AP及び導電性ねじ31A,31Bによって構成されている。
【0059】
図6に示した例とは、封止樹脂層2の構造が異なる。
図17に示す例では、導電性ねじ31A,31Bが取り付けられる封止樹脂層2の位置にそれぞれ開口が形成されている。つまり、導電性ねじ31A,31Bの頭部の下面周囲は第1面側導体パターン11A,11Bにそれぞれ接する。
【0060】
導電部材201には、導電性ねじ31A,31Bが螺合するねじ穴が形成されている。このねじ穴に、導電性ねじ31A,31Bを螺合させることで、RFIDタグブロック105APが導電部材201に取り付けられる。その状態でRFIDタグ付き物品305Aが構成される。
【0061】
図17に示した例ではRFIDタグ105Aが低背化される。また、導電性ねじ31A,31Bと第1面側導体パターン11A,11Bとの接触面積が大きく、接触部の電気的抵抗値を低減できる。
【0062】
図18は第5の実施形態に係る別のRFIDタグ105B及びRFIDタグ付き物品305Bの部分縦断面図である。このRFIDタグブロック105BPの基板1の第1面S1には封止樹脂層2Aが被覆されていて、第2面S2には封止樹脂層2Bが被覆されている。この例のように、RFIDタグ105Bの実装面に封止樹脂層2Bが存在していてもよい。この構成によれば、第2面側導体パターン12を外部環境から保護できる。また、第1面側導体パターン11A,11B、第2面側導体パターン12及び導電性ねじ31A,31Bによって構成されるループと導電部材201とを容量結合させることができる。
【0063】
《その他の実施形態》
以上に示した例では、製造工程のどの段階でも、図面ではRFIDタグブロック単体での状態を示したが、マザーボード状態で各工程での製造を行い、最後にマザーボードを分割することで多数のRFIDタグブロックを同時に製造してもよい。
【0064】
また、以上に示した幾つかの実施形態では、ガラス・エポキシ基材を有する基板を備えるRFIDタグを例示したが、磁性体フェライト等の磁性体を有する基板にループ又はコイルを構成してもよい。
【0065】
また、以上に示した例では、共振回路形成用のチップキャパシタ4を基板に実装する構成を示したが、RFIC3内に設けられた容量成分をLC共振回路のキャパシタとして用いてもよい。また、基板1に互いに対向する電極を形成することで、共振回路のキャパシタを構成してもよい。
【0066】
また、複数の基材を積層した多層基板を用いて、内層に導体パターンを形成してもよい。また、樹脂材料ではなく、セラミック材料による基板を用いてもよい。また、第1面側導体パターン、第2面側導体パターンは金属箔ではなく、導電性材料の印刷によって形成してもよい。
【0067】
また、これまでに示した各実施形態では、ループ又はコイルに、RFICの端子が直接接続される構成を示したが、RFIC内部に磁界結合用コイルを設け、基板の第1面側導体パターンの一部に磁界結合用コイルを形成し、両者を磁界結合させるように構成してもよい。
【0068】
また、導電性ねじ31A,31B等は、全体が金属材料とするねじに限らず、例えばポリカーボネート(PC)の成形品に導電体膜をめっきすることにより、構成してもよい。
【0069】
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。
RFIDタグ(101)は、基板(1)と、RFICと、導電性ねじ(31A,31B)を備える。基板(1)は、互いに対向する第1面(S1)及び第2面(S2)を有する。RFICは、基板(1)の第1面(S1)に形成された第1面側導体パターン(11A,11B)に接続される。基板(1)の第1面(S1)には封止樹脂層(2)を備える。導電性ねじ(31A,31B)は、第1面側導体パターン(11A,11B)と、第2面(S2)に形成された第2面側導体パターン(12)とに導通するとともに、導電部材(201)にねじ留めされる。