JP2014063368A - 周波数調整方法及びこれを用いて製造されたｒｆ−ｉｄメディア - Google Patents

Abstract

【課題】一般的なＲＦ−ＩＤメディアの製造工程とは別ラインの工程を設けることなく、かつ製造工程を増大させることなく、データを送受信するための共振周波数を調整する。
【解決手段】ベース基材上に形成されたアンテナ単体の周波数を取得する工程と、ＩＣチップを、取得された周波数を有するアンテナに接続してベース基材の基準位置に実装した場合のインレットの共振周波数を算出する工程と、インレットがデータを送受信するための共振周波数に対する、算出された共振周波数の差分を埋めるために必要となるキャパシタンス量を算出する工程と、基準位置と、算出されたキャパシタンス量と、ＩＣチップとアンテナとが重なる面積とに基づいて、ＩＣチップのベース基材上への実装位置を決定する工程とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、予め決められた共振周波数でデータを送受信するＲＦ−ＩＤメディアに関し、特に、共振周波数の調整方法に関する。

昨今、情報化社会の進展に伴って、情報をカードに記録し、該カードを用いた情報管理や決済等が行われている。また、商品等に貼付されるラベルやタグに情報を記録し、このラベルやタグを用いての商品等の管理も行われている。このようなカードやラベル、あるいはタグを用いた情報管理においては、カードやラベル、あるいはタグに対して非接触状態にてデータを送受信する非接触型ＩＣカードや非接触型ＩＣラベル、あるいは非接触型ＩＣタグがその優れた利便性から急速な普及が進みつつある。

このような非接触型ＩＣカードや非接触型ＩＣラベル、あるいは非接触型ＩＣタグといったＲＦ−ＩＤメディアは、ベース基材上に導電性のアンテナが形成されるとともにこのアンテナに接続されるようにＩＣチップが実装されてなるインレットが表面シートやカード基材に挟み込まれて構成されており、予め決められた共振周波数でデータを送受信する。そのため、アンテナの形状が、ＲＦ−ＩＤメディアが予め決められた共振周波数でデータを送受信できるような形状に設計されている。

ところが、ベース基材上にアンテナを形成するためのエッチングや印刷工程において、アンテナの形状が、ＲＦ−ＩＤメディアが予め決められた共振周波数でデータを送受信できるような形状とはならなくなってしまう場合がある。特に、電磁誘導方式でデータを送受信するＲＦ−ＩＤメディアにおいては、コイル状のアンテナをその一部にて交差させる必要があるが、その交差させる部分のジャンパー部を形成する際にばらつきが生じ、予め決められた共振周波数でデータを送受信できなくなる場合が多い。

そこで、アンテナに接続した調整用パターンを設け、この調整用パターンをトリミングすることによってアンテナのインダクタンスやキャパシタンスを調整し、それにより、ＲＦ−ＩＤメディアが予め決められた共振周波数でデータを送受信できるようにする技術が考えられている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１１−２３８０１６号公報 特開２００４−１５３７１６号公報

しかしながら、上述したように、アンテナに接続した調整用パターンを設け、この調整用パターンをトリミングすることによってアンテナのインダクタンスやキャパシタンスを調整する技術においては、ベース基材上にアンテナ及び調整用パターンを形成し、アンテナに接続されるようにＩＣチップを実装した後に、ＲＦ−ＩＤメディアがデータを送受信する共振周波数に合わせて調整用パターンをトリミングすることになるため、一般的なＲＦ−ＩＤメディアの製造工程とは別ラインの工程が新たに増え、製造工程が煩雑になってしまうとともに製造コストが増大してしまうという問題点がある。

また、非接触レーザでトリミングを行う場合、ＲＦ−ＩＤメディアが搭載された製造テーブルに加工用の穴を設ける必要があり、製造コストが増大してしまうという問題点がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、一般的なＲＦ−ＩＤメディアの製造工程とは別ラインの工程を設けることなく、かつ製造工程を増大させることなくデータを送受信するための共振周波数を調整することができる周波数調整方法及びこれを用いて製造されたＲＦ−ＩＤメディアを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
ベース基材上にアンテナが形成されるとともに前記アンテナに接続されてＩＣチップが実装され、共振周波数にてデータを送受信するＲＦ−ＩＤメディアにおける前記共振周波数を調整する周波数調整方法であって、
前記ベース基材上に形成されたアンテナ単体の周波数を取得する工程と、
前記ＩＣチップを、前記取得された周波数を有するアンテナに接続して前記ベース基材上の基準位置に実装した場合のＲＦ−ＩＤメディアの共振周波数を算出する工程と、
前記ＲＦ−ＩＤメディアがデータを送受信するための共振周波数に対する前記算出された共振周波数の差分を埋めるために必要となるキャパシタンス量を算出する工程と、
前記基準位置と、前記算出されたキャパシタンス量と、前記ＩＣチップと前記アンテナとが重なる面積とに基づいて、前記ＩＣチップの前記ベース基材上への実装位置を決定する工程とを有する。

上記のように構成された本発明においては、ベース基材にアンテナが形成された後に、まず、ベース基材上に形成されたアンテナ単体の周波数が取得され、ＩＣチップを、取得された周波数を有するアンテナに接続してベース基材上の基準位置に実装した場合のＲＦ−ＩＤメディアの共振周波数が算出される。次に、ＲＦ−ＩＤメディアがデータを送受信するための共振周波数に対する、算出された共振周波数の差分を埋めるために必要となるキャパシタンス量が算出され、その後、ＩＣチップがベース基材上に実装される基準位置と、算出されたキャパシタンス量と、ＩＣチップとアンテナとが重なる面積とに基づいて、ＩＣチップのベース基材上への実装位置が決定される。そして、算出された実装位置にＩＣチップが実装されることになる。

このように、ベース基材にアンテナが形成された後に、このアンテナに接続されてベース基材上に実装されるＩＣチップの実装位置が、ＲＦ−ＩＤメディアの共振周波数がデータを送受信するためのものとなるように決定され、その位置にＩＣチップが実装されることになるので、アンテナが形成されてからＩＣチップがベース基材に実装されるまでの工程において、インラインにてＩＣチップの実装位置が決定され、ＲＦ−ＩＤメディアの共振周波数が調整される。

本発明は、ベース基材にアンテナが形成された後に、このアンテナに接続されてベース基材上に実装されるＩＣチップの実装位置が、ＲＦ−ＩＤメディアの共振周波数がデータを送受信するためのものとなるように決定され、その位置にＩＣチップが実装されることになるため、アンテナが形成されてからＩＣチップがベース基材上に実装されるまでの工程において、インラインにてＩＣチップの実装位置が決定され、ＲＦ−ＩＤメディアの共振周波数が調整されることになり、一般的なＲＦ−ＩＤメディアの製造工程とは別ラインの工程を設けることなく、かつ製造工程を増大させることなくデータを送受信するための共振周波数を調整することができる。

本発明の周波数調整方法によって共振周波数が調整されるＲＦ−ＩＤメディアの実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面の構成を示す図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 図１に示したインレットの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示したインレットの共振周波数を調整する周波数調整装置の実施の一形態を示す図である。 図３に示した周波数調整装置を用いたインレットの共振周波数を調整する周波数調整方法を説明するためのフローチャートである。 ＩＣチップとアンテナとが重なる面積によるインレットの共振周波数の値を示す図である。 図１に示したインレットにおけるベース基材上へのＩＣチップの実装位置によるＩＣチップとアンテナとが重なる面積の違いを示す図である。 共振周波数が調整可能なＲＦ−ＩＤメディアの他の実施の形態を示す図であり、（ａ）はＩＣチップが実装される領域の拡大図、（ｂ）は（ａ）に示した領域にＩＣチップが実装された状態を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の周波数調整方法によって共振周波数が調整されるＲＦ−ＩＤメディアの実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面の構成を示す図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本形態のＲＦ−ＩＤメディアは図１に示すように、樹脂等の絶縁材料からなるベース基材２上に導電性のアンテナ４が形成されるとともに、ＩＣチップ３が実装されてなるインレット１である。

アンテナ４は、ベース基材２上にエッチングや印刷等によってコイル状に形成されており、その両端部をコイル内に配置するためにその一部が絶縁層を介してコイルの外側から内側に導かれたジャンパー部５を有している。

ＩＣチップ３は、例えば１ｍｍ□以上のサイズを有し、裏面に設けられたバンプ（不図示）がコイル状のアンテナ４の両端部に接触することによりアンテナ４に接続されてベース基材２上に搭載され、熱圧着や超音波接着等の手段によってベース基材２に接着されることによりベース基材２上に実装されている。

上記のように構成されたインレット１においては、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）に近接させることにより、情報書込／読出装置から出力された電磁波による電磁誘導によってアンテナ４に電流が流れ、この電流がＩＣチップ３に供給され、それにより、非接触状態において情報書込／読出装置とＩＣチップ３との間にてデータが送受信される。このようなインレットは、カード基材に挟み込まれて非接触ＩＣカードとして利用されたり、ラベル基材に貼着されて非接触ＩＣラベルとして利用されたりする。そのため、インレット１の共振周波数が、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣラベルとして構成された場合に、情報書込／読出装置から出力される電磁波の周波数、例えば、１３．５６ＭＨｚとなるように設定されている。

なお、ＩＣチップ３の実装位置は、上述したようにコイル状の内部ではなく外部であってもよい。その場合、アンテナ４の両端部は、コイルの外部に配置されることになる。また、アンテナ４がベース基材２の両面に形成されている場合は、ＩＣチップ３はベース基材２のいずれの面に実装されていてもよい。

以下に、上述したインレット１の製造方法について説明する。

図２は、図１に示したインレット１の製造方法を説明するためのフローチャートである。

図１に示したインレット１を製造する場合は、まず、ベース基材２上にエッチングや印刷等によってアンテナ４を形成し、さらに、印刷によってジャンパー部５を形成する（ステップ１）。

次に、ベース基材２上に形成された状態でのアンテナ４単体の周波数を測定する（ステップ２）。なお、ステップ１の工程とステップ２の工程とは、連続して行う必要はない。例えば、ステップ１にてベース基材２上に複数のアンテナ４及びジャンパー部５を面付けで形成したアンテナシートをロール状に巻き取っておき、その後、このアンテナシートを引き出してアンテナ４単体の周波数を測定してもよい。

次に、ベース基材２のＩＣチップ３が実装される領域に接着剤を塗布する（ステップ３）。この接着剤は、樹脂バインダーに導電性粒子が含有してなる導電性接着剤が一般的に用いられるが、導電性粒子が含有していない接着剤を用いてもよい。

次に、ベース基材２の接着剤が塗布された領域にＩＣチップ３を搭載し（ステップ４）、熱を与えながら圧力をかけることにより、ＩＣチップ３を接着剤によってベース基材２に接着する（ステップ５）。これにより、ＩＣチップ３の裏面に設けられたバンプとアンテナ４とが確実に電気的に接続された状態で、ＩＣチップ３がベース基材２上に実装されることになる。

その後、インレット１の周波数を測定し、インレット１を完成させる（ステップ６）。

完成したインレット１は、インレットシートとしてロール状に巻き取られて保管することが考えられる。

以下に、上述したインレット１における共振周波数を調整する方法について説明する。

図３は、図１に示したインレット１の共振周波数を調整する周波数調整装置の実施の一形態を示す図である。

本形態の周波数調整装置は図３に示すように、アンテナ周波数取得部１０と、インレット周波数算出部２０と、キャパシタンス量算出部３０と、搭載位置決定部４０とを有している。

アンテナ周波数取得部１０は、ベース基材２上に形成された状態のアンテナ４単体の周波数を取得する。

インレット周波数算出部２０は、周波数データテーブル５１を参照し、ＩＣチップ３が、アンテナ周波数取得部１０にて取得された周波数を有するアンテナに接続されてベース基材２の予め決められた基準位置に実装された場合のインレット１の共振周波数を算出する。

キャパシタンス量算出部３０は、インレット１がデータを送受信するための共振周波数に対する、インレット周波数算出部２０にて算出された共振周波数の差分を埋めるために必要となるキャパシタンス量を算出する。

搭載位置決定部４０は、搭載位置データテーブル５２を参照し、ＩＣチップ３がベース基材２に実装される基準位置と、キャパシタンス量算出部３０にて算出されたキャパシタンス量と、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積とに基づいて、ＩＣチップ３のベース基材２上への実装位置を割り出し、決定する。

図４は、図３に示した周波数調整装置を用いたインレット１の共振周波数を調整する周波数調整方法を説明するためのフローチャートである。

まず、アンテナ周波数取得部１０において、上述したステップ２にて測定されたアンテナ４単体の周波数を取得する（ステップ１１）。

次に、インレット周波数算出部２０において、周波数データテーブル５１を参照し、ＩＣチップ３が、アンテナ周波数取得部１０にて取得された周波数を有するアンテナに接続されてベース基材２上の予め決められた基準位置に実装された場合のインレット１の共振周波数を算出する（ステップ１２）。周波数データテーブル５１には、アンテナ単体の周波数と、そのアンテナに接続されたＩＣチップ３がベース基材２上の予め決められた基準位置に実装された場合のインレット１の共振周波数とが対応づけられている。そのため、アンテナ周波数取得部１０にてアンテナ４単体の周波数が取得された場合、ＩＣチップ３がベース基材２上の基準位置に実装されてそのアンテナ４に接続された状態でのインレット１の共振周波数を算出することができる。なお、ＩＣチップ３がベース基材２上に実装される基準位置は予め決められており、この基準位置を基準としてＩＣチップ３の実装位置を決定することになる。

次に、キャパシタンス量算出部３０において、インレット１がデータを送受信するための共振周波数に対する、インレット周波数算出部２０にて算出された共振周波数の差分を埋めるために必要となるキャパシタンス量を算出する（ステップ１３）。インレット１の共振周波数ｆは、インレット１のインダクタンス成分をＬ、キャパシタンス成分をＣとすると、
ｆ＝１／［２π（ＬＣ）^1/2］
で表されるため、この式を用いて、インレット１がデータを送受信するための共振周波数に対する、インレット周波数算出部２０にて算出された共振周波数の差分ｆを埋めるために必要となるキャパシタンス量Ｃを算出することができる。

次に、搭載位置決定部４０において、搭載位置データテーブル５２を参照し、ＩＣチップ３がベース基材２上に実装される基準位置と、キャパシタンス量算出部３０にて算出されたキャパシタンス量と、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積とに基づいて、ＩＣチップ３のベース基材２への実装位置を割り出し、決定する（ステップ１４）。

図５は、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積によるインレット１の共振周波数の値を示す図である。

図５に示すように、インレット１の共振周波数は、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積によって変化する。そのため、搭載位置データテーブル５２には、インレット１がデータを送受信するための共振周波数に対する、インレット周波数算出部２０にて算出された共振周波数の差分を埋めるために必要となるキャパシタンス量と、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積が、そのキャパシタンス量を得るために必要となる面積となるようなＩＣチップ３の実装位置の基準位置からの変位量とが対応づけられている。例えば、搭載位置データテーブル５２には、インレット周波数算出部２０にて算出された共振周波数が、インレット１がデータを送受信するための共振周波数に対して、上述した式によって、その差分を埋めるためにそのキャパシタンス量を減らす必要がある場合、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積が、減らすべきキャパシタンス量に応じた分だけ減るような基準位置からの変位量がその増減の条件を含めたキャパシタンス量に対応づけられている。また、インレット周波数算出部２０にて算出された共振周波数が、インレット１がデータを送受信するための共振周波数に対して、上述した式によって、その差分を埋めるためにそのキャパシタンス量を増やす必要がある場合、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積が、増やすべきキャパシタンス量に応じた分だけ減るような基準位置からの変位量がその増減の条件を含めたキャパシタンス量に対応づけられている。

そこで、搭載位置決定部４０においては、この搭載位置データテーブル５２を参照することにより、インレット１の共振周波数が、データを送受信するための共振周波数となるようなＩＣチップ３のベース基材２上への実装位置の基準位置からの変位量を割り出し、この変位量と基準位置とに基づいてＩＣチップ３のベース基材２への実装位置を決定する。

図６は、図１に示したインレット１におけるベース基材２上へのＩＣチップ３の実装位置によるＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積の違いを示す図である。

図６（ａ）に示すようにＩＣチップ３が実装される位置を基準位置とした場合、図６（ｂ），（ｃ）に示すようにＩＣチップ３をＹ方向にずらすことにより、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積を変化させることができ、それにより、インレット１の共振周波数を変化させることができる。このずれ量は、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積の変化が、インレット１がデータを送受信するための共振周波数に対する、インレット周波数算出部２０にて算出された共振周波数の差分を埋めるために必要となるキャパシタンス量を得ることができるものとなっている。なお、一般的なＲＦ−ＩＤメディアにおいては、ＩＣチップ３のベース基材２への実装精度が、±１００〜３００μｍ程度であるため、ＩＣチップ３のずらし量は３００μｍ以上であることが好ましい。なお、図６（ａ）に示すようにＩＣチップ３が実装される位置を基準位置とした場合は、ＩＣチップ３をＹ方向にずらすことにより、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積を減らしてキャパシタンス量を減らすことしかできないが、図６（ｂ）に示すようにＩＣチップ３が実装される位置を基準位置とすれば、図６（ｃ）に示すような方向にＩＣチップ３をずらすことにより、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積を減らしてキャパシタンス量を減らすことができるとともに、図６（ａ）に示すような方向にＩＣチップ３をずらすことにより、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積を増やしてキャパシタンス量を増やすことができる。

また、図６（ｄ）に示すようにＩＣチップ３が実装される位置を基準位置とした場合、ＩＣチップ３に接続されるアンテナ１０４の形状を変えて、図６（ｅ）に示すようにＩＣチップ３をＸ方向にずらすことにより、ＩＣチップ３とアンテナ１０４とが重なる面積を変化させることもできる。

さらに、図６（ａ）に示すようにＩＣチップ３が実装される位置を基準位置とした場合、図６（ｆ）に示すようにＩＣチップ３を回転させてθ方向にずらすことにより、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積を変化させることもできる。

なお、ＩＣチップ３とアンテナ４とが重なる面積の変化が、上述したようにＩＣチップ３をずらす方向が、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向について少なくとも２つの方向にて同一である場合は、ＩＣチップ３の実装位置を、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向のいずれにずらしてもよいが、後の工程を鑑みて優先順位をつけてもよい。

上記のようにしてＩＣチップ３の実装位置が決定されると、ステップ４において、接着剤が塗布されたベース基材２上のその実装位置にＩＣチップ３が搭載され、接着されることでＩＣチップ３が実装されることになる。

このように、ベース基材２にアンテナ４が形成された後に、このアンテナ４に接続されてベース基材２上に実装されるＩＣチップ３の実装位置が、インレット１の共振周波数がデータを送受信するためのものとなるように決定され、その位置にＩＣチップ３が実装されることになるため、アンテナ４が形成されてからＩＣチップ３がベース基材２上に実装されるまでの工程において、インラインにてＩＣチップ３の実装位置が決定され、インレット１の共振周波数が調整されることになり、一般的なインレット１の製造工程とは別ラインの工程を設けることなく、かつ製造工程を増大させることなくデータを送受信するための共振周波数を調整することができる。

（他の実施の形態）
図７は、共振周波数が調整可能なＲＦ−ＩＤメディアの他の実施の形態を示す図であり、（ａ）はＩＣチップが実装される領域の拡大図、（ｂ）は（ａ）に示した領域にＩＣチップが実装された状態を示す図である。

図７に示すように、ＩＣチップの実装位置を複数有し、それぞれの領域にてアンテナ２０４の形状が異なった構成とすることも考えられる。その場合、図７（ｂ）に示すように、それぞれの領域に実装されたＩＣチップ３ａ〜３ｃと、アンテナ２０４とが重なる面積が互いに異なり、それにより、ＩＣチップの実装位置を変えることで、ＲＦ−ＩＤメディアの共振周波数を、データを送受信するためのものに調整することができる。また、複数のＩＣチップを実装する場合も、複数のＩＣチップ毎に実装位置を決定することができる。

なお、上述した実施の形態においては、コイル状のアンテナ４を有し、情報書込／読出装置から出力された電磁波による電磁誘導によってデータが送受信されるインレット１を例に挙げて説明したが、本発明にて共振周波数が調整されるＲＦ−ＩＤメディアとしては、ダイポールアンテナを有し、ＵＨＦ帯の周波数の電波に共振してデータを送受信するものであってもよい。

１ インレット
２ ベース基材
３，３ａ，３ｂ，３ｃ ＩＣチップ
４，１０４，２０４ アンテナ
５ ジャンパー部
１０ アンテナ周波数取得部
２０ インレット周波数算出部
３０ キャパシタンス量算出部
４０ 搭載位置決定部
５１ 周波数データテーブル
５２ 搭載位置データテーブル

Claims (2)

1. ベース基材上にアンテナが形成されるとともに前記アンテナに接続されてＩＣチップが実装され、共振周波数にてデータを送受信するＲＦ−ＩＤメディアにおける前記共振周波数を調整する周波数調整方法であって、
   前記ベース基材上に形成されたアンテナ単体の周波数を取得する工程と、
   前記ＩＣチップを、前記取得された周波数を有するアンテナに接続して前記ベース基材上の基準位置に実装した場合のＲＦ−ＩＤメディアの共振周波数を算出する工程と、
   前記ＲＦ−ＩＤメディアがデータを送受信するための共振周波数に対する前記算出された共振周波数の差分を埋めるために必要となるキャパシタンス量を算出する工程と、
   前記基準位置と、前記算出されたキャパシタンス量と、前記ＩＣチップと前記アンテナとが重なる面積とに基づいて、前記ＩＣチップの前記ベース基材上への実装位置を決定する工程とを有する周波数調整方法。
2. 請求項１に記載の周波数調整方法によって決定した実装位置に前記ＩＣチップが実装されて製造されたＲＦ−ＩＤメディア。

Images