JP2018032264A - Ｒｆタグ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化可能であり、かつ金属に実装可能なＲＦタグを提供すること。【解決手段】ＲＦタグ１は、耐熱性材料からなる基材１１と、基材１１内に配置され、互いに接続された第１の層１２ａ、第２の層１２ｂ及び第３の層１２ｃを有し、アンテナとして機能するアンテナ導体１２と、基材１１内に配置され、アンテナ導体１２の一部と接合されるＲＦＩＣ１３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦタグに関する。

近年、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）タグにより物品を高速かつ正確に選別することが実現されている。ＲＦタグは、サイズ、形状、電池の搭載の有無、データ伝送方式、使用周波数等により多くの種類があり、ユーザの用途に応じて選択される。
例えば、特許文献１には、小型かつ安価に製造可能なＲＦタグが提案されている。

特表２０１３−５０５６１８号公報

ＲＦタグの普及に伴い、従来のバーコードや、二次元コード等に代えて、ＲＦタグを電子機器や、プリント基板等の金属に搭載（金属対応）することの需要が存在している。

従来、ＲＦタグを金属に搭載するためには、粘着テープを用いることや、金属によるＲＦタグのアンテナ性能の劣化を防ぐための部材を取り付けること等のように別の手段をＲＦタグに設ける必要があり、ＲＦタグを金属に直接的に搭載することは困難であった。

そこで、本発明は、小型化可能であり、かつ金属に対応可能なＲＦタグを提供することを目的とする。

本発明のＲＦタグは、耐熱性材料からなる基材と、前記基材に配置され、互いに接合された複数の層を有し、アンテナとして機能するアンテナ導体と、前記基材内に配置され、前記アンテナ導体の一部と接合されるＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と、を備える。

この発明によれば、基材に配置された複数の層を有するアンテナ導体は、一層のアンテナ導体を折り曲げた構造体とみなすことができる。よって、金属対応のＲＦタグを、アンテナ導体のアンテナ長を短くすることなく、通信距離を維持しつつ、小型化することができる。

このように、ＲＦタグは、小型化することができ、かつ金属に対応することができる。
また、ＲＦタグは、耐熱性を有しているため、ＲＦタグ１をプリント基板等の金属を含む部材に半田付け等の既存の実装技術を用いて実装することができる。

また、アンテナ導体の一部は、外部に露出されている。これにより、ＲＦタグは、アンテナ導体の一部が露出しているため、他の電子部品と同様の製造工程を用いて、アンテナ導体の一部とプリント基板等の金属を含む部材とを実装技術によって金属接合することができる。

また、前記アンテナ導体は、銅箔からなることが好ましい。これにより、ＲＦタグは、既存の実装技術を用いて、プリント基板のような金属に容易に実装することが可能である

本発明によれば、小型化可能であり、かつ金属に対応可能なＲＦタグを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るＲＦタグの構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るＲＦタグを製造する工程の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＲＦタグ１の構造を示す断面図である。ＲＦタグ１は、例えば２．４５ＧＨｚ、ＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）等の無線周波数信号を用いてリーダライタ（図示せず）と無線通信を行う。

図１に示すように、ＲＦタグ１は、基材１１と、アンテナ導体１２と、ＲＦＩＣ１３と、ボンディングワイヤ１４と、封止樹脂１５と、を備える。

基材１１は、耐熱性材料であり、例えば、セラミックス材料からなる。セラミックス材料は、特に、低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（ＬＴＣＣ））であることが好ましい。

基材１１は、例えば、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）をシート状に形成した第１のシート層１１ａ及び第２のシート層１１ｂと、を備える。
第１のシート層１１ａと第２のシート層１１ｂとは、積層されている。
また、第１のシート層１１ａと第２のシート層１１ｂとは、積層された状態で後述のスルーホール２が形成されている。また、第２のシート層１１ｂの中央部分は、後述のＲＦＩＣ１３を第２のシート層１１ｂに搭載するための空間を有している（後述の図２参照）。

アンテナ導体１２は、アンテナ（例えば、ダイポールアンテナ）として機能する。具体的には、アンテナ導体１２は、例えば、２．４５ＧＨｚやＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）のような無線周波数信号において、リーダライタから送信された無線周波数信号に共振することにより、リーダライタ（図示せず）との間で信号を送受信する。

アンテナ導体１２は、基材１１に配置され、互いに接合（電気的に接続）された複数の層を有する。具体的には、アンテナ導体１２は、第１の層１２ａと、第２の層１２ｂと、第３の層１２ｃと、第１の接続部１２ｄと、第２の接続部１２ｅと、を備える。

第１の層１２ａは、第１のシート層１１ａの一の面上に配置され、第１の接続部１２ｄによって第２の層１２ｂと接合される。第１の接続部１２ｄは、第１のシート層１１ａのスルーホール２に配置される。
第２の層１２ｂは、第１のシート層１１ａと第２のシート層１１ｂとの間（すなわち、第２のシート層１１ｂの一の面上）に配置され、第１の接続部１２ｄによって第１の層１２ａと接合されると共に、第２の接続部１２ｅによって第３の層１２ｃと接合される。
第３の層１２ｃは、第２のシート層１１ｂの他の面に配置され、第２の接続部１２ｅによって第２の層１２ｂと接合される。第２の接続部１２ｅは、第２のシート層１１ｂのスルーホール２に配置される。

なお、図１では、第２の層１２ｂの右側部分と左側部分とは、隔てて示されているが、実際には、第２の層１２ｂ全体は、一つの層として一体的に形成されている。また、第３の層１２ｃも第２の層１２ｂと同様に、一つの層として一体的に形成されている。

また、アンテナ導体１２の一部（例えば、第１の層１２ａ又は第３の層１２ｃの一部）は、外部に露出されている。
ここで、アンテナ導体１２は、その一部（例えば、第１の層１２ａ又は第３の層１２ｃの一部）が外部に露出されていればよく、アンテナ導体１２の他の部分（例えば、第１の層１２ａ及び第３の層１２ｃの残りの部分）は、塗装等によって被覆されていてもよい。

アンテナ導体１２は、金属で構成され、銅箔からなることが好ましい。また、アンテナ導体１２の第１の層１２ａ、第２の層１２ｂ及び第３の層１２ｃのそれぞれの厚さは、約４０〜５０μｍ程度であることが好ましい。

ＲＦＩＣ１３は、基材内に配置され、ボンディングワイヤ１４によってアンテナ導体１２の一部である第２の層１２ｂと接合される。
ＲＦＩＣ１３は、送受信部及びメモリから構成され、アンテナ導体１２を介して受信した命令に従ってデータの読み出し及び書き込みを行う。

ボンディングワイヤ１４は、アンテナ導体１２の第２の層１２ｂとＲＦＩＣ１３とを接合する。
封止樹脂１５は、エポキシ樹脂等からなり、ＲＦＩＣ１３及びボンディングワイヤ１４を樹脂封止する。

図２は、本発明の一実施形態に係るＲＦタグ１を製造する工程の一例を示す図である。
なお、以下のＲＦタグ１を製造する工程は、一例であり、他の製造方法を用いてＲＦタグ１を製造してもよい。

図２に示すように、ＲＦタグ１を製造する工程は、工程（ａ）と、工程（ｂ）と、工程（ｃ）と、工程（ｄ）と、工程（ｅ）と、を備える。

工程（ａ）において、基材１１の第１のシート層１１ａ及び第２のシート層１１ｂにスルーホール２を形成する。具体的には、セラミックス粉末、ガラス、バインダー等の材料からシート状に形成された第１のシート層１１ａ及び第２のシート層１１ｂにレーザ、ドリル等によってスルーホール２を形成する。

工程（ｂ）において、アンテナ導体１２を基材１１の第１のシート層１１ａ及び第２のシート層１１ｂに形成する。
具体的には、スルーホール２に銅ペーストを充填することにより、アンテナ導体１２の第１の接続部１２ｄ及び第２の接続部１２ｅを形成する。

また、めっき、印刷技術等を用いて銅を第１のシート層１１ａ及び第２のシート層１１ｂ上に形成することによって、第１の層１２ａ、第２の層１２ｂ及び第３の層１２ｃを形成する。

工程（ｃ）において、セラミックス材料を含む基材１１の第１のシート層１１ａ及び第２のシート層１１ｂを加熱して、焼成する。

工程（ｄ）において、ＲＦＩＣ１３を半田等によって第２のシート層１１ｂに搭載し、ＲＦＩＣ１３と第２の層１２ｂとをボンディングワイヤ１４によって接合する。

工程（ｅ）において、第２のシート層１１ｂのＲＦＩＣ１３が搭載された空間に封止樹脂１５を充填し、熱硬化することにより、ＲＦＩＣ１３及びボンディングワイヤ１４を樹脂封止する。

以上説明したように、本実施形態に係るＲＦタグ１によれば、耐熱性材料からなる基材１１と、基材１１に配置され、互いに接合された第１の層１２ａ、第２の層１２ｂ及び第３の層１２ｃを有し、アンテナとして機能するアンテナ導体１２と、基材１１内に配置され、アンテナ導体１２の一部と接合されるＲＦＩＣ１３と、を備える。

ＲＦタグ１は、互いに接合された複数の層（第１の層１２ａ、第２の層１２ｂ及び第３の層１２ｃ）を有し、アンテナとして機能するアンテナ導体１２を備えているため、金属に搭載された場合であっても、アンテナとして機能する際にアンテナ導体１２と金属とが干渉しない。

また、複数の層を有するアンテナ導体１２は、一層のアンテナ導体を折り曲げた構造体とみなすことができる。よって、ＲＦタグ１は、アンテナ導体１２のアンテナ長を短くすることなく、ＲＦタグ１の通信距離を維持しつつ、ＲＦタグ１の大きさを小型化することができる。

このように、ＲＦタグ１は、小型化することができ、かつ金属に対応することができる。
また、ＲＦタグ１は、耐熱性を有しているため、ＲＦタグ１をプリント基板等の金属を含む部材に半田付け等の既存の実装技術を用いて実装することができる。

更に、ＲＦタグ１をプリント基板等に実装することによって、例えば、製造時にＲＦタグ１をプリント基板等に実装（内蔵）した電子部品及び電子機器を実現することができる。また、ＲＦタグ１は耐熱性材料で構成されているため、例えば、射出成形された樹脂等のような射出成形体内にＲＦタグ１を内蔵（インサート成形）することができる。

また、アンテナ導体１２の一部（第１の層１２ａ又は第３の層１２ｃ）は、外部に露出されている。
これにより、ＲＦタグ１は、アンテナ導体１２の一部が露出しているため、他の電子部品と同様の製造工程を用いて、アンテナ導体１２の一部とプリント基板等の金属を含む部材とを実装技術によって金属接合することができる。

また、アンテナ導体１２は、銅箔からなることが好ましい。
ここで、一般的に、アンテナ導体１２は、銅以外の金属（例えば、アルミニウムや、銀ペースト等）で構成することも考えられる。
しかし、アンテナ導体１２をアルミニウムで構成した場合、アルミニウムは、表面が酸化されやすいため、アンテナ導体１２と基板とを半田によって基板に実装することが容易ではない。

また、アンテナ導体１２を銀ペーストで構成した場合、銀ペースト内の銀粒子は、イオンマイグレーションを発生しやすく、そのため、絶縁不良等により故障が発生しやすい。また、銀ペーストの厚さは、通常、約５μｍ程度であるため、アンテナ導体１２をプリント基板等に半田実装した際に、銀粒子と半田との合金が形成されるが、銀ペーストの厚さが薄いため、銀粒子と半田との合金を形成する部分が非常に少なくなる。よって、銀ペーストと基板との良好な半田接合を得ることが困難となる。

したがって、上記の理由から既存の実装技術を用いて、プリント基板等のような金属に容易に実装することが可能であるため、アンテナ導体１２は、銅箔からなることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、アンテナ導体１２の形状はあくまで例示であり、アンテナを形成できれば他の形状であってもよい。

また、上述した実施形態では、アンテナ導体１２は、３つの層（第１の層１２ａ、第２の層１２ｂ及び第３の層１２ｃ）を有する構造として説明されたが、これに限定されず、より多い又は少ない層を有する構造であってもよい。

また、本発明に係るＲＦタグ１をプリント基板等の金属に実装する際には、半田を用いた実装（例えば、半田ペーストを塗布した後にリフローを行うことや、半田浴に浸漬する等）に限定されない。例えば、半田を用いた実装に代えて、レーザ接合等の他の接合技術を用いてＲＦタグ１をプリント基板等の金属を含む部材に実装してもよい。

本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ ＲＦタグ
１１ 基材
１２ アンテナ導体
１３ ＲＦＩＣ
１４ ボンディングワイヤ
１５ 封止樹脂

Claims (3)

1. 耐熱性材料からなる基材と、
   前記基材に配置され、互いに接合された複数の層を有し、アンテナとして機能するアンテナ導体と、
   前記基材内に配置され、前記アンテナ導体の一部と接合されるＲＦＩＣと、
   を備えるＲＦタグ。
2. 前記アンテナ導体の一部は、外部に露出されている請求項１に記載のＲＦタグ。
3. 前記アンテナ導体は、銅箔からなる請求項１又は２に記載のＲＦタグ。

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