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WO2021085269A1 - Rfidタグ用基板およびrfidタグならびにrfidシステム - Google Patents

Rfidタグ用基板およびrfidタグならびにrfidシステム Download PDF

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WO2021085269A1
WO2021085269A1 PCT/JP2020/039583 JP2020039583W WO2021085269A1 WO 2021085269 A1 WO2021085269 A1 WO 2021085269A1 JP 2020039583 W JP2020039583 W JP 2020039583W WO 2021085269 A1 WO2021085269 A1 WO 2021085269A1
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WO
WIPO (PCT)
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coil
conductor
coil conductor
rfid tag
substrate
Prior art date
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Application number
PCT/JP2020/039583
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English (en)
French (fr)
Inventor
長谷川 健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2021553499A priority patent/JP7417621B2/ja
Priority to US17/771,041 priority patent/US11954552B2/en
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    • H05K1/165Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed inductors
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    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10098Components for radio transmission, e.g. radio frequency identification [RFID] tag, printed or non-printed antennas

Definitions

  • This disclosure relates to RFID tag substrates, RFID tags, and RFID systems.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • an RFID system there is an electromagnetic induction type using a frequency in the HF band
  • an RFID tag in the HF band there is a system in which a semiconductor element is mounted on a substrate having a coil conductor. Information transmitted to and received from the semiconductor element is transmitted by radio frequency (RF) communication with an external device. An induced current is generated in the coil conductor by the magnetic flux associated with the radio wave transmitted from the external device, and the electric power required for the operation of the semiconductor element including the writing and retrieval of information is supplied.
  • RF radio frequency
  • the substrate for an RFID tag of the present disclosure includes an insulating substrate having a mounting area for a semiconductor element on the first surface and a coil located at an outer edge of the insulating substrate, and the coil includes a plurality of first coils.
  • the conductor and a plurality of second coil conductors having the same number of turns as the first coil conductor and opposite winding directions are included, and the first coil conductor and the second coil conductor have the thickness of the insulating substrate. They are located alternately in the direction and are connected in series with each other.
  • the RFID tag of the present disclosure includes an RFID tag substrate having the above configuration and a semiconductor element mounted on the RFID tag substrate.
  • the RFID system of the present disclosure includes an RFID tag having the above configuration and a reader / writer having an antenna for transmitting and receiving radio waves between the RFID tags.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 2A.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 2A.
  • FIG. is an exploded perspective view which shows another example of the substrate for RFID tag.
  • FIG. 11 is a plan view of the RFID tag substrate shown in FIG. 12A is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 12A. It is an exploded perspective view which shows another example of the substrate for RFID tag. It is an exploded perspective view which shows another example of the substrate for RFID tag. It is a top view of another example of the RFID tag substrate shown in FIG. 15A is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 15A. 15A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 15A. It is a top view which shows a part of the RFID tag substrate shown in FIG. It is a schematic diagram which shows an example of an RFID system.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an RFID tag substrate and an RFID tag.
  • 2A is a plan view of the RFID tag shown in FIG. 1
  • FIG. 2B is a sectional view taken along line BB of FIG. 2A
  • FIG. 2C is a sectional view taken along line CC of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the RFID tag substrate and the RFID tag shown in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded plan view showing a part of the RFID tag substrate shown in FIG. FIG.
  • FIG. 5 is an exploded plan view showing a part of the RFID tag substrate shown in FIG.
  • the through conductors of the coil connecting conductor and the wiring conductor are indicated by long broken lines in which both ends of the connecting portion are black circles.
  • the coil conductor In the conventional RFID tag, if the coil conductor is arranged from the outer edge portion to the central portion of the insulating substrate and the inner diameter is small, the Q value tends to decrease and the communication distance tends to be shortened. Further, in the case of coil conductors having a large number of coil conductors having different shapes, such as coil conductors having different inner diameters, the coil conductors are manufactured by using various plate making and masks, so that the size of the coil conductors varies among a plurality of substrates. In some cases, the variation in communication characteristics became large. With the demand for miniaturization of RFID tags, it is also necessary to miniaturize the RFID tag substrate, and in the conventional RFID tag substrate, the above-mentioned communication characteristics are more likely to deteriorate when the size is reduced. Met.
  • the RFID tag substrate 100 of the present disclosure includes an insulating substrate 1 having a mounting area 11a of the semiconductor element 200 on the first surface 11 and a coil 2 located at the outer edge portion 12 of the insulating substrate 1.
  • the coil 2 includes a plurality of first coil conductors 21 and a plurality of second coil conductors 22 having the same number of turns as the first coil conductor 21 and opposite winding directions, and the first coil conductor 21 and the second coil conductor 2
  • the coil conductors 22 are alternately located in the thickness direction of the insulating substrate 1 and are connected in series with each other.
  • the RFID tag substrate 100 having such a configuration, since the coil 2 is located at the outer edge portion 12 of the insulating substrate 1, the inner dimension (inner diameter) of the coil 2 is large, and the inside of the coil 2 is covered. Since the magnetic flux easily passes through and the Q value is high, the communication distance is long.
  • the outer edge portion 12 is a frame-shaped portion along the outer side (side surface of the insulating substrate 1) of the first surface 11 of the insulating substrate 1 in a plan view, and is shown by a two-dot chain line in each plan view of FIG. 2A and the like.
  • the portion indicates the inner edge of the outer edge portion 12, and the portion outside the two-dot chain line is the outer edge portion 12.
  • the portion inside the alternate long and short dash line is the central portion, and the central portion is surrounded by the outer edge portion 12.
  • the alternate long and short dash line is the boundary line between the outer edge portion 12 and the central portion.
  • the outer edge portion 12 is two portions surrounded by the alternate long and short dash line, and the central portion is a portion sandwiched between the two outer edge portions 12.
  • the coil 2 (first coil conductor 21 and second coil conductor 22) is wound along the outer edge (side surface) with the central portion as the winding center so as to surround the central portion in the outer edge portion 12 in a plane perspective. Further, there is a mounting region 11a of the semiconductor element 200 in the central portion of the first surface 11 of the insulating substrate 1, and in the examples shown in FIGS. 1 to 5, the mounting region 11a is shown by a dotted line.
  • the first surface 11 is the outer surface of the insulating substrate 1, and is the main surface intersecting the insulating layers 1a to 1e in the stacking direction (thickness direction of the insulating substrate 1) in the examples shown in FIGS. 1 to 5, for example.
  • the mounting area 11a does not necessarily have to be located at the central portion, and may be located at the outer edge portion 12 when (a part of) the coil 2 is not located on the first surface 11.
  • the shape of the insulating substrate 1 in a plan view is square, square or rectangular.
  • the square means that the square is not a strict square, for example, the square has rounded corners.
  • the outer edge portion 12 is a portion having a width of about 10% to 25% of the length of one side of the first surface 11 inward from the outer side (side surface of the insulating substrate 1) of the first surface 11.
  • the insulating substrate 1 has a rectangular shape in a plan view, it is a portion having a width of about 10% to 25% of the length of the short side.
  • a chain double-dashed line is attached at a position 25% of the length of one side of the first surface 11 inward from the outer side (side surface of the insulating substrate 1) of the first surface 11.
  • the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are located in a region from the side surface of the insulating substrate 1 inward to a position of 8.5% of the length of one side of the first surface 11, and are substantially outer edges.
  • 12 is a portion having a width of 8.5% or less of the length of this side.
  • the RFID tag substrate 100 is small. Even if there is, the inner dimension (inner diameter) of the coil 2 (the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22) is sufficiently large, and the Q value is large.
  • the width of the outer edge portion 12 is also small. Considering the insulating property and strength, a certain distance is required between the coil 2 (the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22) and the side surface of the insulating substrate 1. Therefore, the width of the region where the coil 2 (the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22) can be arranged on the outer edge portion 12 becomes smaller.
  • the line widths of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are required to some extent. Further, the distance between the inner conductor and the outer conductor in the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 is also required to some extent. This interval should be as small as possible in order to increase the internal dimensions, but it is necessary to have an interval that does not cause a short circuit between the conductors. Therefore, the number of turns of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 at the outer edge portion 12 having a small width can be reduced. Specifically, the number of turns of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 can be 3 or less (1 to 3 turns).
  • the coil 2 has a function of an antenna that generates an induced current by a magnetic flux accompanying a radio wave transmitted from an external device such as a reader / writer 400 of the RFID system 500. Further, the coil 2 is an inductor, and an inductor length (conductor length) for obtaining an inductance according to a frequency is required. Since one first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 have a small number of turns and a short conductor length, a plurality of first coil conductors 21 and a plurality of second coil conductors 22 are arranged in the thickness direction of the insulating substrate 1. The required inductor length can be obtained by connecting them in series. Here, the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 have the same number of turns.
  • both the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 can have the same maximum number of turns (inductor length). Thereby, the number of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 and the number of laminated insulating layers, that is, the thickness of the RFID tag substrate 100 can be prevented from becoming too large.
  • the outer edge portion 12 having a width of 10% or less of the length of one side of the first surface 11 is provided with the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 having two turns.
  • the RFID tag substrate 100 on which the coil 2 is located can be used. As a result, the internal dimensions of the coil 2 are sufficiently large and the resistance is small, and the RFID tag substrate 100 having a high Q value and a small thickness can be obtained.
  • the winding directions of the first coil conductor and the second coil conductor are opposite to each other, and the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are alternately arranged in the thickness direction of the insulating substrate 1. Then, as shown in the examples shown in FIGS. 3 to 5, the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 adjacent to each other in the thickness direction of the insulating substrate 1 are placed between the inner ends 21a and 22a or on the outer side. The ends 21b and 22b are connected to each other. With such a configuration, even if the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are wound in a plurality of turns, a coil in which a plurality of alternately arranged first coil conductors 21 and the second coil conductor 22 are connected in series.
  • the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are connected by a coil connecting conductor 23, which is a penetrating conductor penetrating an insulating layer located between them.
  • a coil connecting conductor 23 is a penetrating conductor penetrating an insulating layer located between them.
  • At least two insulating layers must be arranged between the upper and lower coil conductors, and a wiring layer must be provided between the insulating layers.
  • the wiring layer between the insulating layers and the upper coil conductor are connected by a penetrating conductor penetrating the upper insulating layer, and the wiring layer and the lower coil conductor are connected by a penetrating conductor penetrating the lower insulating layer.
  • the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 whose winding directions are opposite to each other are alternately arranged. Therefore, the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 located above and below can be connected only by the coil connecting conductor 23 penetrating one insulating layer 1a to 1d between them. Therefore, even if the coil 2 has a large number of turns, the RFID tag substrate 100 can be made thin.
  • the opposite winding direction means that the winding direction in plane perspective is opposite.
  • the winding direction of the first coil conductor 21 in the examples shown in FIGS. 1 to 5 is rightward (right winding).
  • the second coil conductor 22 is facing left (left-handed). It can also be said that the winding directions as seen from the connection points (inner end portions 21a, 22a or outer end portions 21b, 22b) of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 located above and below are opposite.
  • the first coil conductor 21 is wound clockwise from the outer end portion 21b.
  • the second coil conductor 22 is wound inward counterclockwise from the outer end portion 22b.
  • the first coil conductor 21 is wound twice from the inner end 21a to the outer end 21b in a counterclockwise direction so that the winding becomes larger.
  • the second coil conductor 22 below it is counterclockwise so that the winding is smaller from the outer end 22b connected to the outer end 21b of the first coil conductor 21 (via the coil connecting conductor 23).
  • Two windings are made around the inner end 22a.
  • the first coil conductor 21 under the second coil conductor 22 is outward counterclockwise so that the winding becomes larger from the inner end portion 21a connected to the inner end portion 22a of the second coil conductor 22. Two windings are made up to the end 21b of.
  • the coil 2 since most of the coil 2 is composed of two conductor patterns of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, if there are two types of printing plates or masks used for forming the coil 2, the coil 2 can be used. Most can be formed. Printing plate making is used when, for example, coil 2 (first coil conductor 21 and second coil conductor 22) is formed by printing a conductor paste. The mask is used, for example, when the coil 2 (first coil conductor 21 and second coil conductor 22) is formed by etching a copper foil. On the other hand, those having various conventional coil conductor patterns must be manufactured by using various plate making and the like.
  • the RFID tag substrate 100 has excellent mass productivity.
  • the coil 2 includes a first coil conductor 21, a second coil conductor 22, and a coil connecting conductor 23 connecting them.
  • the two first coil conductors 21 and the two second coil conductors 22 are both arranged between the insulating layers, and the coil 2 is arranged inside the insulating substrate 1.
  • the insulating substrate 1 in this example is formed by laminating five insulating layers, that is, an insulating layer 1a, an insulating layer 1b, an insulating layer 1c, an insulating layer 1d, and an insulating layer 1e in this order from the top.
  • the upper surface of the top insulating layer 1a is the first surface 11 of the insulating substrate 1.
  • first coil conductor 21 between the insulating layer 1a and the insulating layer 1b below it, and one second coil conductor 22 between the insulating layer 1b and the insulating layer 1c below it. Then, the outer end portion 21b of the first coil conductor 21 and the outer end portion 22b of the second coil conductor 22 are connected by a coil connecting conductor 23 penetrating the insulating layer 1b. Further, there is one first coil conductor 21 between the insulating layer 1c and the insulating layer 1d below it, and the inner end 21a of the first coil conductor 21 and the inner side of the second coil conductor 22 above it. The end portion 22a is connected by a coil connecting conductor 23 penetrating the insulating layer 1c.
  • the second coil conductor 22 between the insulating layer 1d and the insulating layer 1e below it, and the outer end 22b of the second coil conductor 22 and the outer side of the first coil conductor 21 above it.
  • 21b is connected to the end portion 21b by a coil connecting conductor 23 penetrating the insulating layer 1e.
  • the ends 21a and 21b of the first coil conductor 21 and the ends 22a and 22b of the second coil conductor 22 in the examples shown in FIGS. 1 to 5 enhance the connectivity with the coil connecting conductor 23 or the through conductor 33. Therefore, it has a wide pad shape, but it may not be a wide pad shape and may have the same width as other parts.
  • the semiconductor element 200 is mounted on the central portion of the first surface 11 of the insulating substrate 1 (the central portion of the upper surface of the uppermost insulating layer 1a). It has a region 11a.
  • the terminal electrode 201 of the semiconductor element 200 and the connection pad 31 are electrically connected as a connecting member 210 by a bonding wire.
  • the two connection pads 31 are electrically connected to the end of the coil 2.
  • connection pad 31a is located between the penetrating conductor 33 penetrating the insulating layer 1a and the insulating layers 1a and 1b directly below, and the same insulating layer 1a, via a wiring layer 32 extending from the outer edge portion 12 to the central portion. It is connected to the inner end 21a of the first coil conductor 21 between 1b.
  • the other connection pad 31b is formed between the through conductor 33 penetrating the insulating layers 1a, 1b, 1c, 1d, the wiring layer 32 between the insulating layers 1a to 1e, and the bottom insulating layers 1d, 1e.
  • the wiring layer 32 sandwiched between the through conductors 33 and 33 located above and below is for enhancing the electrical connection reliability between the through conductors 33 and 33, and can be omitted.
  • FIG. 9 is a plan view showing a part of the RFID tag substrate shown in FIG. More specifically, it is an exploded plan view which shows the 3rd coil conductor 211 on the insulating layer 1b and the 3rd coil conductor 221 on the insulating layer 1g.
  • the through conductors of the coil connecting conductor and the wiring conductor are indicated by long broken lines in which both ends of the connecting portion are black circles.
  • the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIG. 6 differs from the RFID tag substrate 100 of the examples shown in FIGS. 1 to 5 in the number of insulating layers and the configuration of the coil 2.
  • the coil 2 includes three first coil conductors 21, three second coil conductors 22, and a coil connecting conductor 23 connecting them.
  • One first coil conductor 21 is on the first surface 11 (upper surface of the uppermost insulating layer 1a) of the same insulating substrate 1 as the connection pads 31 (31a, 31b), and the two first coil conductors 21 and 3 are located.
  • Each of the two second coil conductors 22 is arranged between insulating layers. That is, the coil 2 is arranged from the surface (first surface 11) of the insulating substrate 1 to the inside.
  • connection pad 31 (31a) and the inner end portion 21a of the first coil conductor 21 located at the top is also the same insulating substrate 1 as the connection pad 31 (31a, 31b). It is on the first surface 11 (the upper surface of the top insulating layer 1a).
  • the coil 2 in the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIG. 7 includes three first coil conductors 21, two second coil conductors 22, and a coil connecting conductor 23 connecting them.
  • the number of coil conductors of the coil 2 in the examples shown in FIGS. 1 to 5 (the total number of the number of the first coil conductors 21 and the number of the second coil conductors 22) is four, and the number of the coils in the example shown in FIG. 6 is four.
  • the number of the 2 coil conductors (1st coil conductor 21 and 2nd coil conductor 22) is 6, which is an even number.
  • the number of coil conductors (first coil conductor 21 and second coil conductor 22) of the coil 2 in the example shown in FIG. 7 is 5, which is an odd number.
  • the bottom coil conductor (first coil conductor 21) and the wiring layer 32 routed to the center in order to connect the coil conductors to the connection pad 31 (31b) are connected. If they are arranged between the same insulating layers 1f and 1g, they will intersect. Alternatively, it is difficult to arrange the wiring layer 32 by routing between the narrow conductors of the coil conductor (first coil conductor 21).
  • the lowermost first coil conductor 21 and the wiring layer 32 connected to the first coil conductor 21 are arranged in different insulating layers. The lowermost first coil conductor 21 is located between the insulating layers 1f and 1g, and the wiring layer 32 is located between the insulating layers 1g and 1h below it.
  • the lowest coil conductor (first coil conductor 21) can be easily connected to the connection pad 31b via the wiring layer 32. Therefore, there is no limit to the number of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 included in the coil 2, and the degree of freedom in designing the inductor length of the coil 2 is high.
  • the wiring layer 32 connected to the first coil conductor 21 at the top is also arranged between different insulating layers.
  • the conductor patterns on the insulating layers 1c, 1e, and 1g on which the first coil conductor 21 is located are all the same, and these can be formed by one plate making or the like.
  • the coil conductor and the wiring layer 32 connected to the coil conductor are in the same insulating layer, for example, the first coil conductor 21 and the wiring layer 32 connected to the first coil conductor 21 are formed on the insulating layer 1b in FIG.
  • the first coil conductor 21 and the wiring layer 32 connected to the first coil conductor 21 are formed by one plate making or the like, it is different from the plate making for forming the first coil conductor 21 or the like on the insulating layer 1d.
  • the first coil conductor 21 is formed on the insulating layer 1d and the wiring layer 32 connected to the first coil conductor 21 is formed on the insulating layer 1d in two steps.
  • the wiring layer 32 between the insulating layers 1a and 1b in the RFID tag substrate 100 of FIG. 7 can be provided on the insulating layer 1a. At this time, the insulating layer 1b can be omitted, and the wiring layer 32 is directly connected to the connection pad 31a on the first surface 11 of the insulating substrate 1. Further, the wiring layer 32 between the insulating layer 1g and 1h can be provided on the lower surface of the insulating layer 1g. At this time, the insulating layer 1h can be omitted, and the wiring layer 32 is located on the surface (lower surface) of the insulating substrate 1 opposite to the first surface 11. The number of insulating layers can be reduced to reduce the thickness of the RFID tag substrate 100. Further, since the through conductor 33 connecting the connection pad 31a and the wiring layer 32 can be omitted, the resistance of the coil 2 can be made smaller, and the Q value of the RFID tag substrate 100 can be made higher.
  • the coil 2 in the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIG. 8 has two first coil conductors 21 and two second coil conductors 22.
  • the position closest to the first surface 11 is the second coil conductor 22, and the second coil conductor 22 and the first coil conductor 21 are alternately arranged to form a central portion of the coil 2.
  • one third coil conductor 211,221 is arranged above and below the central portion of the coil 2, and is connected by the coil connecting conductor 23.
  • the coil 2 has a third coil conductor 211 at the upper end and a third coil conductor 221 at the lower end.
  • the upper third coil conductor 211 has a shape in which the first coil conductor 21 shown in FIGS.
  • the lower third coil conductor 221 has a shape in which the second coil conductor 22 shown in FIGS. 4 and 5 extends inward by 0.84 turns to increase the number of turns.
  • Both of the two third coil conductors 211 and 221 have a longer conductor length than the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22.
  • the winding direction of the upper third coil conductor 211 is the same as the winding direction of the first coil conductor 21, and the winding direction is opposite to that of the second coil conductor 22 to which the upper third coil conductor 211 is connected. is there.
  • the winding direction of the lower third coil conductor 221 is the same as the winding direction of the second coil conductor 22, and the winding direction is the same as that of the first coil conductor 21 to which the lower third coil conductor 221 is connected.
  • the ones having opposite winding directions are alternately positioned as the ones having no third coil conductors 211 and 221. Therefore, between the coil conductors (first coil conductor 21, second coil conductor 22, third coil conductor 211,221) located above and below, the coil connecting conductor 23 penetrates one insulating layer 1a to 1e between them. You can just connect. Therefore, even if the coil 2 has a large number of turns, the RFID tag substrate 100 can be made thin.
  • the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIG. 8 has a frame-shaped insulation having a through hole 1ta on an insulating layer 1a having a mounting area 11a of the semiconductor element 200 and connection pads 31 (31a, 31b) on the upper surface. It has a layer 1t.
  • the through hole 1ta is located in the central portion of the frame-shaped insulating layer 1t, and the frame-shaped insulating layer 1t surrounds the mounting area 11a in a plan view.
  • the frame-shaped insulating layer 1t is integrated with other insulating layers 1a to 1g, and the insulating substrate 1 is composed of these.
  • a recess is formed on the main surface (upper surface) of the insulating substrate 1 so as to be surrounded by the frame-shaped insulating layer 1t and the upper surface of the insulating layer 1a located in the through hole 1ta.
  • the bottom surface of the recess is the mounting area 11a, and the connection pads 31 (31a, 31b) are located there.
  • This recess serves as a cavity for accommodating the semiconductor element 200.
  • the first surface 11 in this example is the upper surface of the frame-shaped insulating layer 1t and the bottom surface of the recess.
  • the coil 2 in the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIG. 10 has three first coil conductors 21, three second coil conductors 22, and one third coil conductor 211.
  • the first coil conductor 21 and the second coil conductor are alternately arranged in order from the side closer to the first surface 11 (upper side), and the third coil conductor 211 is below the first coil conductor 21.
  • the first coil conductor 21, the second coil conductor 22, and the third coil conductor 221 are adjacent to each other by a coil connecting conductor 23.
  • the coil 2 has a third coil conductor 221 only at the lower end.
  • the third coil conductor 221 has a shape in which about 0.41 turns on the outer side of the first coil conductor 21 are cut to reduce the number of turns.
  • the third coil conductor 211 of this example has a shorter conductor length than the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22.
  • the configuration of the coil 2 is different between the example shown in FIG. 10 and the example shown in FIG. 8, the overall conductor length of the coil 2 is the same.
  • the winding direction of the third coil conductor 211 is the same as the winding direction of the first coil conductor 21, and the second coil conductor 211 located between the insulating layers 1g and 1h on the first coil conductor 211 is connected.
  • the winding direction is opposite to that of the coil conductor 22.
  • the coils having opposite winding directions are alternately positioned. Therefore, between the coil conductors (first coil conductor 21, second coil conductor 22, third coil conductor 211,221) located above and below, the coil connecting conductor 23 penetrates one insulating layer 1b to 1g between them. You can just connect. Therefore, even if the coil 2 has a large number of turns, the RFID tag substrate 100 can be made thin.
  • the inner end portion 211a of the third coil conductor 211 located at the bottom of the coil 2 and the inner end portion 22a of the second coil conductor 22 above the third coil conductor 211 Is connected by a coil connecting conductor 23.
  • the outer end portion 211b of the third coil conductor 211 and the connection pad 31 (31b) in the central portion of the first surface 11 are connected via the wiring layer 32.
  • the wiring layer 32 is located between the insulating layers 1h and 1i located below the insulating layers 1g and 1h where the third coil conductor 211 is located, and has a shape extending from the outer edge portion 12 to the central portion.
  • the wiring layer 32 is located between the same insulating layers 1a and 1b as the first coil conductor 21 at the top, and has a shape extending from the outer edge portion 12 to the central portion.
  • the coil 2 has a conductor length of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 at at least one end of both ends in the thickness direction of the insulating substrate 1. It can be an RFID tag substrate 100 having different third coil conductors 211 and 221.
  • the length of the conductor of the coil 2 and the length of the inductor are the first coil conductor 21 and the second coil conductor 21. It is an integral multiple of the conductor length of the coil conductor 22.
  • the length of the coil conductors may be set by equally dividing the inductor length required for the coil 2.
  • the size (diameter and number of turns) of the coil conductor is set according to the size of the RFID tag substrate 100 (insulating substrate 1). Therefore, it is not easy to design the coil 2 with a plurality of first coil conductors 21 and second coil conductors 22 having the same length.
  • the length of the entire coil 2 is finely adjusted by adjusting the conductor length of the third coil conductors 211,221. can do.
  • the communication frequency of the RFID tag 300 can be set by the length of the inductor. Therefore, since the frequency can be adjusted with high accuracy by having the third coil conductors 211 and 221, the RFID tag substrate 100 can obtain the RFID tag 300 having more excellent communication characteristics.
  • the outer dimensions of the third coil conductors 211 and 221 can be the same as those of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22. As described above, a distance is provided between the coil 2 (the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22) and the side surface of the insulating substrate 1 to ensure insulation and strength, and the coil conductor (first coil) is provided.
  • the internal dimensions of the conductor 21 and the second coil conductor 22) should be as large as possible. Since the same applies to the third coil conductors 211 and 221, the outer dimensions thereof should be the same as those of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22.
  • the first coil conductor 21 and the second coil conductor 21 and the second coil conductor can be the same as the line width of 22.
  • the conductor length of the third coil conductors 211 and 221 is less than twice the conductor length of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22.
  • the total length of the two third coil conductors 211 and 221 is the first coil conductor 21 and the second coil. It can be less than three times the conductor length of the conductor 22.
  • the third coil conductors 211 and 221 are the total length of the coil 2 when the inductor length required for the coil 2 is not obtained by an integral multiple of the conductor lengths of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22. This is for finely adjusting the coil (length of the inductor).
  • the third coil conductor 211,221 when the conductor length of one third coil conductor 211,221 is twice the conductor length of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, the third coil conductor 211,221 instead, the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 may be used. Further, for example, when the total length of the two third coil conductors 211 and 221 is three times the conductor lengths of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, two conductors are used. Instead of the third coil conductors 211 and 221 but two first coil conductors 21 and one second coil conductor 22 may be used. Alternatively, one first coil conductor 21 and two second coil conductors 22 may be used. By doing so, the inner dimensions of the third coil conductors 211 and 221 are not too small as compared with the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, and the Q value of the coil 2 can be lowered. Absent.
  • the number of turns of the third coil conductor 211,221 is the first coil conductor.
  • the number of turns of 21 and the second coil conductor 22 can be + 1 or less.
  • the internal dimensions of the third coil conductors 211 and 221 can be made as large as possible. Even if the inner dimensions of the third coil conductors 211 and 221 are smaller than the inner dimensions of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 by about one turn, the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 Since the number is large, the decrease in the Q value of the coil 2 as a whole is sufficiently small.
  • the thickness of the RFID tag substrate 100 is increased by the amount of the insulating layer 1h for providing the third coil conductor 221.
  • the inner dimensions of the third coil conductors 211 and 221 are not smaller than the inner dimensions of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, it is more advantageous from the viewpoint of the Q value.
  • the distance between the inner conductor (wire) and the outer conductor (wire) in the third coil conductors 211 and 221 is constant and may be the same as the conductor (line) distance between the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22. it can.
  • the internal dimensions of the third coil conductors 211 and 221 will not be too small as compared with the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, and the coil 2 will not be too small.
  • the Q value does not decrease.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view showing another example of the RFID tag substrate.
  • 12A is a plan view of the RFID tag substrate shown in FIG. 11, and
  • FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 12A.
  • FIG. 13 is an exploded perspective view showing another example of the RFID tag substrate. Also in each of these exploded perspective views, the through conductors of the coil connecting conductor and the wiring conductor are indicated by long broken lines in which both ends of the connecting portion are black circles.
  • the coil 2 in the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIGS. 11 to 12B has two first coil conductors 21, two second coil conductors 22, and one fourth coil conductor 24.
  • the second coil conductor 22 and the first coil conductor 21 are alternately arranged in order from the side closer to the first surface 11 (upper side), and the insulating substrate 1 is placed on the uppermost insulating layer 1a.
  • the fourth coil conductor 24 is connected to the second coil conductor 22 located closest to the first surface 11 of the insulating substrate 1 by the coil connecting conductor 23.
  • the fourth coil conductor 24, the two first coil conductors 21, and the two second coil conductors 22 are connected in series by the coil connecting conductor 23 to form the coil 2. Then, in the central portion of the first surface 11 of the insulating substrate 1, there is a mounting region 11a of the semiconductor element 200 inside the fourth coil conductor 24.
  • the fourth coil conductor 24 in this example has the same outer dimensions as the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, and the first coil conductor 21 is extended inward to increase the conductor length and the number of turns. The shape is increased by 5 turns. That is, the fourth coil conductor 24 has a smaller internal dimension than the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22.
  • the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are located in an outer region of the outer edge portion 12 and a region near the side surface of the insulating substrate 1.
  • the fourth coil conductor 24 of this example extends from a position close to the side surface of the insulating substrate 1 to a position close to the inner edge of the outer edge portion 12, and substantially the entire area of the outer edge portion 12 of the first surface 11. Exists over.
  • the winding direction of the fourth coil conductor 24 is the same as the winding direction of the first coil conductor 21, and is opposite to the winding direction of the second coil conductor 22 to which the fourth coil conductor 24 is connected.
  • coil conductors having opposite winding directions are alternately positioned. Therefore, between the coil conductors (first coil conductor 21, second coil conductor 22, fourth coil conductor 24) located above and below, only the coil connecting conductor 23 penetrating one insulating layer 1a to 1d between them is used. You can connect. Therefore, even if the coil 2 has a large number of turns, the RFID tag substrate 100 can be made thin.
  • the coil 2 in the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIG. 13 has two first coil conductors 21, three second coil conductors 22, and one fourth coil conductor 24.
  • a fourth coil conductor 24 is provided between the uppermost insulating layer 1a and the lower insulating layer 1b.
  • the coil 2 of this example has a fourth coil conductor 24 between the insulating layers 1a and 1b closest to the first surface 11 of the insulating substrate 1.
  • the second coil conductor 22 and the first coil conductor 21 are alternately arranged in the insulating substrate 1 in order from the side closer to the first surface 11 (upper side).
  • the fourth coil conductor 24 is connected to the second coil conductor 22 located at the uppermost position by the coil connecting conductor 23.
  • the fourth coil conductor 24, the two first coil conductors 21, and the three second coil conductors 22 are connected in series by the coil connecting conductor 23 to form the coil 2.
  • the fourth coil conductor 24 in this example has the same outer dimensions as the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, and has a shape in which the first coil conductor 21 is extended inward to increase the number of turns. This is the same as the example shown in FIGS. 11 to 12B. However, the length extended inward is different, and the shape is such that the first coil conductor 21 is increased by about 2.2 turns inward. Compared with the examples shown in FIGS. 11 to 12B, the conductor length of the fourth coil conductor 24 of this example and the length of the portion extended inward with respect to the first coil conductor 21 are shorter, but the second coil conductor is correspondingly second. Since the number of coil conductors 22 is large, the conductor length as the coil 2 is the same.
  • the distance between the conductors is different between the inner side and the outer side, and the distance between the inner two turns is larger than the distance between the outer two turns. Therefore, the inner dimensions of the fourth coil conductor 24 in this example are the same as the inner dimensions of the fourth coil conductor 24 in the examples shown in FIGS. 11 to 12B, and are among the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22. Smaller than the size. Also in this example, the mounting region 11a of the semiconductor element 200 is located at the center of the first surface 11 of the insulating substrate 1, and the mounting region 11a is located inside the fourth coil conductor 24 in plan perspective.
  • the insulating substrate 1 has a mounting region 11a of the semiconductor element 200 at the center of the first surface 11, and the coil 2 is an end close to the first surface 11 of the insulating substrate 1.
  • the RFID tag substrate 100 may have a fourth coil conductor 24 whose inner dimensions are smaller than those of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 in the portion (including the first surface 11).
  • the inner dimension of the fourth coil conductor 24 is smaller than that of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 below it, and the fourth coil conductor 24 is located near the first surface 11 of the insulating substrate 1. Therefore, the magnetic flux generated around the coil 2 tends to be concentrated in the central portion inside the fourth coil conductor 24 in the vicinity of the first surface 11 of the insulating substrate 1. Since the mounting area 11a of the semiconductor element 200 is provided in the central portion of the first surface 11, the bondability between the semiconductor element 200 mounted in the mounting area 11a and the RFID tag substrate 100 is improved. Therefore, the RFID tag substrate 100 can provide the RFID tag 300 with improved communication reliability.
  • the RFID tag substrate 100 of this example does not have a connection pad 31 that is electrically connected to the mounted semiconductor element 200 as in the examples shown in FIGS. 11 to 12B. As described above, it is effective when the coil 2 of the RFID tag substrate 100 and the semiconductor element 200 are not electrically connected but are connected only by an electromagnetic field.
  • the fourth coil conductor 24 is the same as the third coil conductor 211,221 in that the conductor length is different from that of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 conductor.
  • the third coil conductors 211 and 221 are for finely adjusting the length (inductor length) of the entire coil 2 and do not reduce the internal dimensions as much as possible. Therefore, the number of turns (conductor length) of the third coil conductors 211 and 221 is not so large (long) with respect to the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22. More specifically, the conductor lengths of the third coil conductors 211 and 221 are less than twice the conductor lengths of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22.
  • the conductor length of the fourth coil conductor 24 in the examples shown in FIGS. 11 to 12B is , It is more than twice the conductor length of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22.
  • the conductor length of the fourth coil conductor 24 in the example shown in FIG. 13 is longer than the conductor lengths of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, but is less than twice the conductor lengths of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22. It is the same as the coil conductors 211 and 221. However, it differs from the third coil conductors 211 and 221 in that the conductor spacing is larger and the inner dimensions are smaller than those of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22.
  • the fourth coil conductor 24 of the example shown in FIGS. 11 to 12B has a fourth coil conductor 24 because the conductor length is twice or more the conductor lengths of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22.
  • the density of the conductor on the insulating layer 1a is higher than that on the other insulating layers (insulating layers).
  • the conductor length of the fourth coil conductor 24 in the example shown in FIG. 13 is less than twice the conductor length of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, the other parts and the conductor The density difference is small. Therefore, the possibility that the RFID tag substrate 100 is warped is reduced. In the firing process when manufacturing the RFID tag substrate 100, the warp generated by the firing shrinkage difference between the conductor and the ceramic body is small, and the surface of the RFID tag substrate 100 and the first surface of the insulating substrate 1 are highly flat. It becomes a thing. Therefore, the mountability of the semiconductor element 200 and the mountability of the RFID tag 300 on an article are excellent.
  • the conductor length may be shorter than the conductor lengths of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22, and the number of turns may be small.
  • the fourth coil conductor 24 in the example shown in FIG. 13 is divided into a first coil conductor 21 and a fourth coil conductor 24 having a shorter conductor length and a smaller inner dimension than the first coil conductor 21. You can also.
  • the lowest insulating layer 1e is thicker than the other insulating layers 1a to 1d. Further, also in the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIG. 13, the lowest insulating layer 1g is thicker than the other insulating layers 1a to 1f. In this way, all the insulating layers constituting the insulating substrate 1 do not have to have the same thickness. Further, instead of one thick insulating layer, a plurality of insulating layers having no conductor between layers may be used. By providing such an insulating layer in addition to the insulating layer for providing the coil 2 having a required inductor length, the strength of the insulating substrate 1 can be improved.
  • the thickness of the insulating layer between the article and the coil 2 is thick even if the surface of the article is a conductor such as metal. Therefore, the magnetic flux easily passes through this area, and the communication characteristics are improved.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view showing another example of the RFID tag substrate.
  • 15A is a plan view of the RFID tag substrate shown in FIG. 14
  • FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 15A
  • FIG. 15C is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 15A.
  • FIG. 16 is a plan view showing a part of the RFID tag substrate shown in FIG. More specifically, it is an exploded plan view which shows the 1st coil conductor 21 on the insulating layers 1b, 1d, 1f and the 2nd coil conductor 22 on the insulating layers 1c, 1e, 1g vertically side by side. Also in the exploded perspective view of FIG. 14, the through conductors of the coil connecting conductor and the wiring conductor are indicated by long broken lines in which both ends of the connecting portion are black circles.
  • the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 have the same number of turns but the same outer and inner dimensions, although the winding directions are opposite to each other. Therefore, almost the whole overlaps in the plane perspective.
  • the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 hardly overlap each other in plan perspective.
  • the inner and outer dimensions of the first coil conductor 21 are one size smaller than those of the second coil conductor 22, and the positions of the conductors are deviated.
  • the outer conductor of the two winding first coil conductors 21 is located between the two conductors of the second coil conductor 22 in a plan view, and the inner conductor of the first coil conductor 21 is inside the second coil conductor 22. positioned.
  • the RFID tag substrate 100 in which the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are displaced in a plane perspective can be used. Since the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are displaced in the plane perspective, the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 do not overlap each other or the overlap is small in the plane perspective. Therefore, the capacitance component formed between the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 becomes smaller, and the Q value of the coil 2 becomes higher, so that the RFID tag substrate 100 has a long communication distance.
  • first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 overlap (when the overlap is large), the difference in thickness between the portion where the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are present and the portion where the second coil conductor 22 is not present becomes large. Peeling of the insulating layers may occur. Since the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are displaced in a plane perspective, the possibility of such peeling is reduced.
  • the deviation in plane perspective does not mean that there is no overlapping part.
  • the end portions 21a and 21b of the first coil conductor 21 and the end portions 22a and 22b of the second coil conductor 22 are seen through a plane. It is located at an overlapping position and is connected by a coil connecting conductor 23. Further, since the winding directions of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 are different, there are portions that intersect and overlap in a plane perspective. Except for such a part, as described above, the conductor wire of the second coil conductor 22 is located between the conductor wires of the first coil conductor 21.
  • the coil 2 has a third coil conductor 211,221 or a fourth coil conductor 24, these can also be prevented from overlapping with the adjacent first coil conductor 21 or second coil conductor 22. ..
  • the RFID tag 300 can be obtained by mounting the semiconductor element 200 in the mounting area 11a of the RFID tag substrate 100 as described above. That is, the RFID tag 300 includes the RFID tag substrate 100 as described above and the semiconductor element 200 mounted on the RFID tag substrate 100. Since the RFID tag substrate 100 which is small and has excellent communication characteristics as described above is provided, the RFID tag 300 is also small and has excellent communication characteristics.
  • FIG. 17 is a schematic diagram showing an example of an RFID system.
  • the RFID system 500 shown in FIG. 17 is an example including the RFID tag 300 shown in FIGS. 1 to 5.
  • the RFID system 500 includes, for example, as shown in FIG. 17, an RFID tag 300 having the above configuration and a reader / writer 400 having an antenna 401 for transmitting and receiving radio waves between the RFID tags 300.
  • the RFID tag 300 is formed by an adhesive member 610 with a surface (lower surface) opposite to the first surface 11 (upper surface) on which the semiconductor element 200 is mounted facing the article 600. Used by pasting. Since the RFID tag 300 having excellent communication characteristics as described above is provided, the RFID system 500 has excellent communication characteristics such as a long communication distance even if a small RFID tag 300 is used.
  • the RFID tag 300 of the RFID system 500 is not limited to the RFID tag 300 shown in FIGS. 1 to 5, but includes the RFID tag 300 using the RFID tag substrate 100 shown in FIGS. 6 to 16. May be good.
  • the RFID tag 300 uses the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIGS. 1 to 10 and the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIGS. 14, 15A to 15C and 16, the RFID tag 300 has FIGS. 1 and 2A to 2A.
  • the coil 2 is electrically connected to the semiconductor element 200 via the wiring conductor 3 (connection pad 31, wiring layer 32, through conductor 33). This is because the current (electric power) generated in the coil 2 is supplied to the semiconductor element 200 to operate the semiconductor element 200 (write and read the article information). As a result, various types of information are transmitted and received between the RFID tag 300 and the reader / writer 400.
  • a semiconductor having a coil for an antenna is built in.
  • Element 200 is used.
  • the coil of the semiconductor element 200 and the coil 2 of the RFID tag substrate 100 are separated from each other. It's better to be as close as possible.
  • the fourth coil conductor 24 located at the upper end of the coil 2 is the first insulating substrate 1 of the same insulating substrate 1 as the mounting area 11a of the semiconductor element 200. It is on the surface 11. Further, in the RFID tag substrate 100 of the example shown in FIG. 13, the fourth coil conductor 24 located at the upper end of the coil 2 is insulated located immediately below the first surface 11 where the mounting area 11a of the semiconductor element 200 is located. It is between the layers 1a and 1b.
  • the semiconductor element 200 can be covered with the sealing member 220.
  • the sealing member 220 contains, for example, an insulating resin as a main component, and covers the semiconductor element 200 and the first surface 11 to cover the semiconductor element 200 and the wiring conductor 3 (connection pad 31) on the first surface 11. ) Or the fourth coil conductor 24 and the like can be protected.
  • the semiconductor element 200 and the wiring conductor 3 (connection pad 31) are filled in the through hole 1ta of the frame-shaped insulating layer 1t, that is, the recess is filled with the sealing member 220. Can be protected.
  • the insulating substrate 1 is a basic structural part of the RFID tag substrate 100, and secures the mechanical strength of the RFID tag substrate 100 and provides insulation between a plurality of conductors (coil 2, wiring conductor 3). It has functions such as securing.
  • the insulating substrate 1 has a square shape such as a square shape (in a plan view) when viewed from above.
  • the dimensions of the insulating substrate 1 are, for example, a square having a side length of 2 mm to 20 mm and a thickness of 0.3 mm to 3 mm.
  • the insulating substrate 1 has a mounting area 11a on which the semiconductor element 200 is mounted on the first surface 11.
  • the mounting area 11a is a portion surrounded by a dotted line virtually shown.
  • the mounting area 11a is literally an area in which the semiconductor element 200 is mounted, but when there is a connection pad 31 that is electrically connected to the semiconductor element 200, the area where the semiconductor element 200 is fixed and the connection pad 31 are It is an area including a located area.
  • the insulating substrate 1 is insulated from a ceramic material such as an aluminum oxide sintered body, a glass ceramic sintered body, a mullite sintered body or an aluminum nitride material sintered body, or an organic material containing an epoxy resin as a main component, for example. It is made of materials.
  • the insulating substrate 1 is formed by laminating a plurality of insulating layers 1a to 1i and a frame-shaped insulating layer 1t. The number of layers of the insulating layer is 5 in the examples shown in FIGS. 1 to 5 and 11 to 12B, 6 in the example shown in FIG. 6, and 7 in the examples shown in FIGS. 13 to 15C. In the example shown in FIG. 7 and FIG.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the number of layers in which the coil 2 can be incorporated according to the characteristics required for the RFID tag substrate 100 can be set.
  • the insulating substrate 1 (insulating layer) is made of a ceramic material
  • the RFID tag 300 having high strength and heat resistance and high reliability can be obtained.
  • the insulating substrate 1 (insulating layer) is made of a glass-ceramic sintered body containing a glass component and ceramic particles among ceramic materials, low-resistance copper or silver can be used for the coil 2 and the wiring conductor 3.
  • the RFID tag 300 can have a smaller loss and a longer communication distance. Even when the insulating substrate 1 (insulating layer) is made of an organic material, low resistance copper can be used for the coil 2 and the wiring conductor 3.
  • the insulating substrate 1 can be manufactured as follows, for example, when it is made of a glass-ceramic sintered body. First, a raw material powder containing powders such as silicon oxide and boron oxide as a glass component and aluminum oxide as a filler component as main components is kneaded with an organic solvent and a binder to prepare a slurry. This slurry is molded into a sheet by a molding method such as a doctor blade method or a lip coater method to prepare a ceramic green sheet (hereinafter, also referred to as a green sheet) to be an insulating layer of the insulating substrate 1.
  • a molding method such as a doctor blade method or a lip coater method to prepare a ceramic green sheet (hereinafter, also referred to as a green sheet) to be an insulating layer of the insulating substrate 1.
  • a through hole is formed in the green sheet to be the frame-shaped insulating layer 1t having the through hole 1ta by punching the green sheet using a die or the like.
  • a plurality of green sheets are laminated to prepare a laminated body.
  • the insulating substrate 1 can be manufactured by firing this laminated body at a temperature of about 900 to 1000 ° C.
  • the insulating substrate 1 can be manufactured by laminating and adhering epoxy resin sheets.
  • the RFID tag substrate 100 including the insulating substrate 1 can also be manufactured as a multi-layered substrate in which a plurality of substrate regions to be such an RFID tag substrate 100 are arranged on a mother substrate. It is also possible to more efficiently manufacture a plurality of RFID tag substrates 100 by dividing a mother substrate including a plurality of substrate regions into each substrate region. In this case, the mother substrate may have a groove for division along the boundary of the substrate region.
  • the insulating substrate 1 has conductors such as a coil 2 and a wiring conductor 3.
  • the coil 2 includes a first coil conductor 21, a second coil conductor 22, and a coil connecting conductor 23 that penetrates and connects them through an insulating layer, and further includes a third coil conductor 211,221 or a fourth coil. It may have a conductor 24.
  • the wiring conductor 3 penetrates the connection pad 31 of the mounting area 11a, the wiring layer 32 on the surface or inside (insulation layer) of the insulating substrate 1, and the connection pad 31, the wiring layer 32, and the wiring layers 32 with each other. Includes a through conductor 33 to connect.
  • the coil 2 and the wiring conductor 3 mainly include, for example, a metal such as tungsten, molybdenum, manganese, copper, silver, palladium, gold, platinum, nickel or cobalt, or a metal material of an alloy containing these metals as a conductor material. It's a metal.
  • a metal material is provided on the insulating substrate 1 as a thin film metal or metal foil by metallizing, plating, vapor deposition, or the like.
  • the insulating substrate 1 is made of a ceramic material, it is provided on the insulating substrate 1 by metallizing.
  • Conductor layers such as the first coil conductor 21, the second coil conductor 22, the third coil conductors 211,221 and the fourth coil conductor 24 of the coil 2, and the connection pad 31 and the wiring layer 32 of the wiring conductor 3 are as follows.
  • the conductor layer is a copper metallized layer
  • a metal paste prepared by mixing copper powder with an organic solvent and an organic binder is placed at a predetermined position on a ceramic green sheet serving as an insulating substrate 1 by a screen printing method or the like. It can be formed by printing by method and firing with a green sheet.
  • a plating layer such as nickel and gold is further formed by a plating method such as an electrolytic plating method or an electroless plating method. It may be adhered.
  • the coil connecting conductor 23 of the coil 2 and the penetrating conductor 33 of the wiring conductor 3 are provided with through holes at predetermined positions on the ceramic green sheet prior to printing the metal paste, and the same metal paste as described above is penetrated. It can be formed by filling the holes.
  • a conductor layer can be formed by transferring a metal foil formed into a predetermined shape by etching or the like to a resin sheet. Further, the through conductor can be formed by applying or filling the conductive resin paste in the through hole formed in advance in the resin sheet, or by filling the through hole with metal by plating.
  • the coil 2 has a shape of being wound along the outer edge (side surface) in order to make the inner dimension as large as possible.
  • the plan view shape of the insulating substrate 1 is square
  • the plan view outer edge shape of the coil conductors (first coil conductor 21, second coil conductor 22, third coil conductor 211,221, and fourth coil conductor 24) is also It is a square shape.
  • the square shape in this case is not only a strict square shape, but also includes, for example, a square shape in which the corners are rounded.
  • the coil conductor particularly located inside the insulating substrate 1 may have a shape in which the corners and the like are rounded as in the examples shown in FIGS. 14 and 16, for example.
  • the corners where the stress tends to concentrate are rounded, so that the stress is dispersed. This reduces the possibility that the insulating substrate 1 will be damaged by stress.
  • the bent portion of 32 is also rounded.
  • the coil 2 includes a plurality of first coil conductors 21, a plurality of second coil conductors 22, and if necessary, third coil conductors 211, 221 and fourth coil conductors 24.
  • the insulating substrate 1 is arranged in the thickness direction and connected in series.
  • the size (diameter, number of turns) of the coil conductors (first coil conductor 21 to fourth coil conductor 24) and the number arranged in the thickness direction of the insulating substrate 1 are the communication frequency of the RFID tag 300 and the RFID tag substrate 100. It can be set according to the size of (insulating substrate 1).
  • the number of turns of the first coil conductor 21 and the second coil conductor 22 can be set to 3 or less, and each number can be set to about 2 to 10.
  • the width of the coil conductor is about 50 ⁇ m to 200 ⁇ m, and the outer edge of the coil conductor is arranged at a position inside about 50 ⁇ m to 1 mm from the side surface of the insulating substrate 1, for example.
  • the semiconductor element 200 may have a built-in coil or may not have a built-in coil.
  • the semiconductor element 200 (terminal electrode 201) is directly connected to the wiring conductor 3 (connection pad 31) in the mounting area 11a of the RFID tag substrate 100.
  • the connecting member 210 that electrically connects the terminal electrode 201 of the semiconductor element 200 and the wiring conductor 3 (connection pad 31) is a bonding wire.
  • the semiconductor element 200 is bonded and fixed to the first surface 11 (mounting region 11a) of the insulating substrate 1 with a bonding material such as a resin adhesive (not shown).
  • the semiconductor element 200 can also be connected to the RFID tag substrate 100 by a so-called flip chip connection, and the connecting member 210 in this case is, for example, solder or a conductive adhesive.
  • the semiconductor element 200 is fixed to the first surface 11 by the connecting member 210, but the fixing can be reinforced with a resin adhesive such as an epoxy resin.
  • the sealing member 220 when the semiconductor element 200 is covered with the sealing member 220 for example, one containing a resin such as epoxy or phenol as a main component can be used.
  • a resin such as epoxy or phenol as a main component
  • an epoxy resin containing a filler such as ceramic particles, which is a general sealing resin can be used.
  • the sealing member 220 can be formed, for example, by applying a liquid resin on the first surface 11 of the insulating substrate 1 and the semiconductor element 200 using a printing machine, a dispenser, or the like and curing the sealing member 220.
  • the liquid resin is, for example, a thermosetting resin.
  • the semiconductor element 200 is mounted in each substrate region of the multi-cavity substrate, the semiconductor element 200 is covered with the sealing member 220, and then the RFID tag substrate 100 is covered. This may be cut and divided by dicing or the like to obtain a plurality of RFID tags 300.
  • Such an RFID tag 300 is mounted on various articles 600 and used in the RFID system 500.
  • Various information about the article 600 is written in the semiconductor element 200 of the RFID tag 300, and this information can be rewritten at any time according to the information transmitted and received between the antenna 401 of the reader / writer 400 and the RFID tag 300. It is possible. As a result, various information regarding the article 600 is updated from time to time.
  • the RFID tag 300 is mounted on the article 600, for example, by sticking with an adhesive member 610 as shown in the example shown in FIG.
  • an adhesive member 610 for example, an adhesive member such as a double-sided tape, a resin adhesive, or the like can be used.
  • the adhesive member 610 can include a magnetic material.
  • a magnetic material for example, it contains a resin such as epoxy or phenol and magnetic particles.
  • the electromagnetic wave from the reader / writer 400 is guided to the coil 2 in the RFID tag substrate 100 before reaching the article 600 to which the RFID tag substrate 100 is attached, and is between the RFID tag substrate 100 and the article 600. More magnetic flux can pass through. If the sealing member 220 also contains a magnetic material, the magnetic flux easily passes through the sealing member 220, and the magnetic flux tends to concentrate around the coil 2.
  • Fourth coil conductor 3 ... Wiring conductor 31, 31a, 31b ... ⁇ Connection pad 32 ⁇ ⁇ ⁇ Wiring layer 33 ⁇ ⁇ ⁇ Through conductor 100 ⁇ ⁇ ⁇ RFID tag substrate 200 ⁇ ⁇ ⁇ Semiconductor element 201 ⁇ ⁇ ⁇ Terminal electrode 210 ⁇ ⁇ ⁇ Connection member 220 ⁇ ⁇ ⁇ Sealing member 300 ⁇ ⁇ RFID tag 400 ⁇ ⁇ ⁇ Reader / writer 401 ⁇ ⁇ ⁇ Antenna 500 ⁇ ⁇ ⁇ RFID system 600 ⁇ ⁇ ⁇ Article 610 ⁇ ⁇ ⁇ Adhesive member

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Abstract

第1面に半導体素子の搭載領域を有する絶縁基板と、該絶縁基板の外縁部に位置するコイルと、を備えており、前記コイルは、複数の第1コイル導体および、該第1コイル導体と巻き数が同じで巻き方向が逆である複数の第2コイル導体を含んでおり、前記第1コイル導体と前記第2コイル導体とは、前記絶縁基板の厚み方向において交互に位置し、互いに直列に接続されている、RFIDタグ用基板。

Description

RFIDタグ用基板およびRFIDタグならびにRFIDシステム
 本開示は、RFIDタグ用基板およびRFIDタグならびにRFIDシステムに関するものである。
 近年、電子マネー用のICカードや在庫管理用のタグとして、RFID(Radio Frequency IDentification)システムを用いた非接触型の情報通信手段が広く使われるようになってきている。例えば、RFIDシステムとしてはHF帯の周波数を用いた電磁誘導式のものがあり、このHF帯のRFIDタグとして、コイル導体を有する基板上に半導体素子が搭載されたものがある。半導体素子に送受される情報は、外部機器との間で無線(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導体で誘導電流が生じ、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。
 国際公開2014/088028号には、コイル導体の一部の線幅を大きくすることで、コイル導体の抵抗値を小さくしてQ値を向上させているRFIDタグが開示されている。また、特開2019-24186号公報には、通信状態を安定させるために、絶縁基板内に厚み方向に配置した複数のコイル導体の内径を絶縁基板の厚み方向で異ならせているRFIDタグが開示されている。
 本開示のRFIDタグ用基板は、第1面に半導体素子の搭載領域を有する絶縁基板と、該絶縁基板の外縁部に位置するコイルと、を備えており、前記コイルは、複数の第1コイル導体および、該第1コイル導体と巻き数が同じで巻き方向が逆である複数の第2コイル導体を含んでおり、前記第1コイル導体と前記第2コイル導体とは、前記絶縁基板の厚み方向において交互に位置し、互いに直列に接続されている。
 本開示のRFIDタグは、上記構成のRFIDタグ用基板と、該RFIDタグ用基板に搭載された半導体素子とを備える。
 本開示のRFIDシステムは、上記構成のRFIDタグと、該RFIDタグとの間で電波を送受するアンテナを有するリーダライタとを備えている。
RFIDタグ用基板およびRFIDタグの一例を示す斜視図である。 図1に示すRFIDタグの平面図である。 図2AのB-B線における断面図である。 図2AのC-C線における断面図である。 図1に示すRFIDタグ用基板およびRFIDタグの分解斜視図である。 図1に示すRFIDタグ用基板の一部を示す分解平面図である。 図1に示すRFIDタグ用基板の一部を示す分解平面図である。 RFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。 RFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。 RFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。 図8に示すRFIDタグ用基板の一部を示す平面図である。 RFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。 RFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。 図11に示すRFIDタグ用基板の平面図である。 図12AのB-B線における断面図である。 RFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。 RFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。 図14に示すRFIDタグ用基板の他の例の平面図である。 図15AのB-B線における断面図である。 図15AのC-C線における断面図である。 図14に示すRFIDタグ用基板の一部を示す平面図である。 RFIDシステムの一例を示す模式図である。
 RFIDタグ用基板、RFIDタグおよびRFIDシステムについて、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便宜的なものであり、実際にRFIDタグ300が使用されるときの上下を限定するものではない。図1はRFIDタグ用基板およびRFIDタグの一例を示す斜視図である。図2Aは図1に示すRFIDタグの平面図であり、図2Bは図2AのB-B線における断面図であり、図2Cは図2AのC-C線における断面図である。図3は図1に示すRFIDタグ用基板およびRFIDタグの分解斜視図である。図4は図1に示すRFIDタグ用基板の一部を示す分解平面図である。図5は図1に示すRFIDタグ用基板の一部を示す分解平面図である。なお、図3の分解斜視図、図4および図5の平面図においては、コイル接続導体および配線導体の貫通導体は、接続部である両端部が黒丸である長破線で示している。
 従来のRFIDタグは、コイル導体が絶縁基板の外縁部から中央部まで配置されて内径が小さいものであると、Q値が低下して通信距離が短くなりやすいものであった。また、内径が異なるコイル導体のような、形状が異なる多数のコイル導体を有するものは、多種の製版やマスク等を用いてコイル導体作製するため、コイル導体の寸法のばらつきによって複数の基板間で通信特性のばらつきが大きくなる場合があった。RFIDタグへの小型化の要求にともなってRFIDタグ用基板も小型化する必要があり、従来のRFIDタグ用基板では、小型化した場合には特に上記のような通信特性がより低下しやすいものであった。
 本開示のRFIDタグ用基板100は、第1面11に半導体素子200の搭載領域11aを有する絶縁基板1と、絶縁基板1の外縁部12に位置するコイル2と、を備えている。コイル2は、複数の第1コイル導体21および、第1コイル導体21と巻き数が同じで巻き方向が逆である複数の第2コイル導体22を含んでおり、第1コイル導体21と第2コイル導体22とは、絶縁基板1の厚み方向において交互に位置し、互いに直列に接続されている。
 このような構成のRFIDタグ用基板100によれば、コイル2が絶縁基板1の外縁部12に位置していることから、コイル2の内寸(内径)が大きいものとなり、コイル2の内側を磁束が通りやすくQ値が高いものとなるので、通信距離の長いものなる。
 外縁部12は、平面視で絶縁基板1の第1面11の外辺(絶縁基板1の側面)に沿った枠状の部分であり、図2A等の各平面図において二点鎖線で示した部分が外縁部12の内縁を示しており、二点鎖線より外側の部分が外縁部12である。二点鎖線より内側の部分は中央部であり、中央部は外縁部12に囲まれている。二点鎖線は外縁部12と中央部との境界線である。また、図2Bおよび図2C等の断面図においては、外縁部12は二点鎖線で囲まれた2つの部分であり、中央部は2つの外縁部12に挟まれている部分である。
 コイル2(第1コイル導体21および第2コイル導体22)は、外縁部12において平面透視で中央部を取り囲むように、中央部を巻回中心として外縁(側面)に沿って巻回している。また、絶縁基板1の第1面11の中央部に半導体素子200の搭載領域11aがあり、図1~図5に示す例では、搭載領域11aは点線で示している。第1面11は、絶縁基板1の外表面であり、例えば図1~図5に示す例における、絶縁層1a~1eの積層方向(絶縁基板1の厚み方向)に交差する主面である。搭載領域11aは、必ずしも中央部に位置していなくてもよく、第1面11にコイル2(の一部)が位置しない場合は外縁部12に位置していてもよい。
 絶縁基板1の平面視の形状は方形状であり、正方形状あるいは長方形状である。方形状とは、厳密な方形ではない、例えば方形の角部が丸められたもの等を含むことを意味している。外縁部12は、第1面11の外辺(絶縁基板1の側面)から内側へ第1面11の1辺の長さの10%~25%程度の幅の部分である。絶縁基板1の平面視形状が長方形状である場合は、短辺の長さの10%~25%程度の幅の部分である。
 図2A~図2Cに示す例では、第1面11の外辺(絶縁基板1の側面)から内側へ第1面11の1辺の長さの25%の位置に二点鎖線を付している。しかしながら、第1コイル導体21および第2コイル導体22は絶縁基板1の側面から内側へ第1面11の1辺の長さの8.5%の位置までの領域にあり、実質的な外縁部12はこの辺の長さの8.5%以下の幅の部分である。幅が第1面11の1辺の長さの10%以下である外縁部12にコイル2(第1コイル導体21および第2コイル導体22)があると、RFIDタグ用基板100は、小型であってもコイル2(第1コイル導体21および第2コイル導体22)の内寸(内径)が十分大きく、Q値の大きいものとなる。
 RFIDタグ用基板100の小型化は特に平面視の小型化が重視されるので、外縁部12の幅も小さいものとなる。絶縁性や強度を考慮すると、コイル2(第1コイル導体21および第2コイル導体22)と絶縁基板1の側面との間にある程度の距離が必要である。そのため、外縁部12におけるコイル2(第1コイル導体21および第2コイル導体22)を配置することが可能な領域の幅はより小さいものになる。
 第1コイル導体21および第2コイル導体22の線幅が小さすぎると抵抗が大きくなってQ値が小さくなるため、第1コイル導体21および第2コイル導体22の線幅はある程度必要である。また、第1コイル導体21および第2コイル導体22における内側の導体と外側の導体の間隔もある程度必要である。内寸を大きくするためにもこの間隔はできるだけ小さくするが、導体間で短絡しない程度の間隔は必要である。そのため、幅の小さい外縁部12における第1コイル導体21および第2コイル導体22の巻き数は少ないものとすることができる。具体的には、第1コイル導体21および第2コイル導体22の巻き数は3巻き以下(1巻き~3巻き)にすることができる。
 コイル2は、RFIDシステム500のリーダライタ400等の外部機器から送信される電波に伴う磁束によって誘導電流を発生させるアンテナの機能を有している。また、コイル2はインダクタであり、周波数に応じたインダクタンスを得るためのインダクタ長(導体長さ)が必要である。1つの第1コイル導体21および第2コイル導体22は巻き数が少なく導体長さが短いため、複数の第1コイル導体21および複数の第2コイル導体22を絶縁基板1の厚み方向に配置して直列に接続することで必要なインダクタ長にすることができる。ここで、第1コイル導体21と第2コイル導体22とは巻き数が同じである。そのため、幅の小さい外縁部12において、第1コイル導体21と第2コイル導体22の両方を同じ最大の巻き数(インダクタ長さ)にすることができる。これにより、第1コイル導体21および第2コイル導体22の数および絶縁層の積層数、すなわちRFIDタグ用基板100の厚みが大きくなり過ぎないようにすることができる。
 以上のようなことから、幅が第1面11の1辺の長さの10%以下である外縁部12に、巻き数が2巻である第1コイル導体21および第2コイル導体22を備えるコイル2が位置しているRFIDタグ用基板100とすることができる。これにより、コイル2の内寸が十分に大きくて抵抗が小さいものとなり、Q値が高く、厚みの小さいRFIDタグ用基板100とすることができる。
 第1コイル導体と第2コイル導体とは巻き方向が逆であり、第1コイル導体21と第2コイル導体22とは絶縁基板1の厚み方向に交互に配置されている。そして、図3~図5に示す例のように、絶縁基板1の厚み方向に隣接している第1コイル導体21と第2コイル導体22とを、内側の端部21a,22a同士あるいは外側の端部同21b,22b同士で接続している。このような構成により、第1コイル導体21および第2コイル導体22が複数巻きであっても、交互に配置された複数の第1コイル導体21および第2コイル導体22が直列に接続されたコイル2となっている。第1コイル導体21と第2コイル導体22とは、これらの間に位置する絶縁層を貫通する貫通導体である、コイル接続導体23で接続されている。このようなコイル2は、第1コイル導体21に流れる電流の向きと第2コイル導体22に流れる電流の向きとが同じになる。これにより、コイル2は、その周囲に大きな磁束を生じさせることができる。第1コイル導体21と第2コイル導体22とは、これらの間に位置する絶縁層を貫通する貫通導体である、コイル接続導体23で接続されている。
 1つのコイル導体の巻き数を複数にし、複数のコイル導体を接続することでインダクタンスの大きいコイルとする場合に、複数のコイル導体の巻き方向が同じであると、絶縁基板1の厚み方向に隣接するコイル導体間を接続するための配線層を設ける必要がある。隣接するコイル導体間を接続するには、内側の端部と外側の端部とを接続しなければならず、絶縁層の面方向に延びる導体(配線層)で接続する必要があるためである。この配線層が上下2つコイル導体における導体間を短絡させないように、配線層と上下のコイル導体との間には絶縁層が必要となる。上下のコイル導体の間に少なくとも2層の絶縁層を配置して、この絶縁層間に配線層を設けなければならない。この絶縁層間の配線層と上のコイル導体とは、上の絶縁層を貫通する貫通導体で接続され、配線層と下のコイル導体とは下の絶縁層を貫通する貫通導体で接続される。
 本開示のRFIDタグ用基板100においては、巻き方向が互いに逆である第1コイル導体21と第2コイル導体22とを交互に配置している。そのため、上下に位置する第1コイル導体21と第2コイル導体22とは、これらの間の1つの絶縁層1a~1dを貫通するコイル接続導体23だけで接続することができる。よって、巻き数の多いコイル2であっても厚みの薄いRFIDタグ用基板100とすることができる。
 なお、巻き方向が逆とは、平面透視における巻きの方向が逆ということであり、例えば、図1~図5に示す例の第1コイル導体21は巻きの方向が右向き(右巻き)で、第2コイル導体22は左向き(左巻き)である。上下に位置する第1コイル導体21と第2コイル導体22との接続点(内側の端部21a、22aまたは外側の端部21b、22b)から見た巻き方向が逆であるということもできる。図1~図5に示す例においては、第1コイル導体21は外側の端部21bから時計回りに内側へ巻いている。また、第2コイル導体22は外側の端部22bから反時計回りに内側へ巻いている。別の見方をすると、第1コイル導体21は、内側の端部21aから巻きが大きくなるように反時計回りに外側の端部21bまで2巻きしている。その下の第2コイル導体22は、この第1コイル導体21の外側の端部21bに(コイル接続導体23を介して)接続されている外側の端部22bから巻きが小さくなるように反時計回りに内側の端部22aまで2巻きしている。さらに、第2コイル導体22の下の第1コイル導体21は、第2コイル導体22の内側の端部22aに接続されている内側の端部21aから巻きが大きくなるように反時計回りに外側の端部21bまで2巻きしている。
 また、コイル2の大部分は、第1コイル導体21と第2コイル導体22の2つの導体パターンで構成されているので、コイル2の形成に用いる印刷製版あるいはマスクが2種類あればコイル2の大部分を形成することができる。印刷製版は、例えば導体ペーストを印刷することでコイル2(第1コイル導体21および第2コイル導体22)を形成する場合に用いられる。マスクは、例えば銅箔をエッチング加工することでコイル2(第1コイル導体21および第2コイル導体22)を形成する場合に用いられる。これに対して従来の多種のコイル導体パターンを有するものは、多種の製版等を用いて作製しなければならない。このような場合と比較すると、同じ製版等を用いて複数のコイル導体を形成する場合は、コイル導体パターンの寸法のばらつきが小さくなるので、複数のRFIDタグ用基板100間における通信特性のばらつきが小さくなる。また、製版等の数が少ないことなどから製造コストも抑えられる。よって、量産性に優れたRFIDタグ用基板100となる。
 コイル2は、図1~図5に示す例においては、第1コイル導体21、第2コイル導体22およびこれらを接続するコイル接続導体23とからなる。2つの第1コイル導体21および2つの第2コイル導体22はいずれも絶縁層間に配置されており、コイル2は絶縁基板1の内部に配置されている。この例における絶縁基板1は、上から順に絶縁層1a、絶縁層1b、絶縁層1c、絶縁層1dおよび絶縁層1eの5層の絶縁層が積層されてなるものである。一番上の絶縁層1aの上面は絶縁基板1の第1面11である。絶縁層1aとその下の絶縁層1bとの間に1つの第1コイル導体21があり、絶縁層1bとその下の絶縁層1cとの間に1つの第2コイル導体22がある。そして、第1コイル導体21の外側の端部21bと第2コイル導体22の外側の端部22bとが、絶縁層1bを貫通するコイル接続導体23で接続されている。さらに、絶縁層1cとその下の絶縁層1dとの間に1つの第1コイル導体21があり、この第1コイル導体21の内側の端部21aとその上の第2コイル導体22の内側の端部22aとが、絶縁層1cを貫通するコイル接続導体23で接続されている。そしてさらに、絶縁層1dとその下の絶縁層1eとの間に1つの第2コイル導体22があり、この第2コイル導体22の外側の端部22bとその上の第1コイル導体21の外側の端部21bとが、絶縁層1eを貫通するコイル接続導体23で接続されている。なお、図1~図5に示す例における第1コイル導体21の端部21a,21bおよび第2コイル導体22の端部22a,22bは、コイル接続導体23または貫通導体33との接続性を高めるために幅広のパッド状になっているが、幅広のパッド状でなく他の部分と同じ幅であってもよい。
 図1~図5に示す例のRFIDタグ用基板100は、絶縁基板1の第1面11の中央部(一番上の絶縁層1aの上面の中央部)に半導体素子200が搭載される搭載領域11aを有している。この搭載領域11aに半導体素子200と電気的に接続するための配線導体3として2つの接続パッド31(31a,31b)がある。この例では、半導体素子200の端子電極201と接続パッド31とは、接続部材210としてボンディングワイヤで電気的に接続されている。2つの接続パッド31は、コイル2の端部と電気的に接続されている。1つの接続パッド31aは、絶縁層1aを貫通する貫通導体33および直下の絶縁層1a,1b間にあり、外縁部12から中央部へ延在する配線層32を介して、同じ絶縁層1a,1b間にある第1コイル導体21の内側の端部21aに接続されている。もう1つの接続パッド31bは、各絶縁層1a,1b,1c,1dを貫通する貫通導体33、各絶縁層1a~1eの層間の配線層32、および一番下の絶縁層1d,1e間にあり、外縁部12から中央部へ延在する配線層32を介して、絶縁層1d,1e間にある第2コイル導体22の内側の端部22aに接続されている。上下に位置する貫通導体33,33に挟まれている配線層32は、貫通導体33,33同士の電気的な接続信頼性を高めるためのものであり、省略することができる。
 図6~図8、図10および図11は、いずれもRFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。図9は図8に示すRFIDタグ用基板の一部を示す平面図である。より具体的には、絶縁層1b上の第3コイル導体211および絶縁層1g上の第3コイル導体221を示す分解平面図である。なお、これらの各分解斜視図および平面図においても、コイル接続導体および配線導体の貫通導体は、接続部である両端部が黒丸である長破線で示している。
 図6に示す例のRFIDタグ用基板100は、図1~図5に示す例のRFIDタグ用基板100に対して、絶縁層の数およびコイル2の構成が異なる。コイル2は、3つの第1コイル導体21、3つの第2コイル導体22およびこれらを接続するコイル接続導体23からなる。1つの第1コイル導体21は、接続パッド31(31a,31b)と同じ絶縁基板1の第1面11(一番上の絶縁層1aの上面)にあり、2つの第1コイル導体21および3つの第2コイル導体22はいずれも絶縁層間に配置されている。すなわち、コイル2は絶縁基板1の表面(第1面11)から内部にかけて配置されている。また、接続パッド31(31a)と一番上に位置する第1コイル導体21の内側の端部21aとを接続する配線層32もまた、接続パッド31(31a,31b)と同じ絶縁基板1の第1面11(一番上の絶縁層1aの上面)にある。
 図7に示す例のRFIDタグ用基板100におけるコイル2は、3つの第1コイル導体21、2つの第2コイル導体22およびこれらを接続するコイル接続導体23からなる。図1~図5に示す例のコイル2のコイル導体の数(第1コイル導体21の数と第2コイル導体22の数とを合わせた数)は4つで、図6に示す例のコイル2のコイル導体(第1コイル導体21および第2コイル導体22)の数は6つと、いずれも偶数である。これに対して、図7に示す例のコイル2のコイル導体(第1コイル導体21および第2コイル導体22)の数は5つであり奇数である。コイル導体の数が奇数である場合には、一番下のコイル導体(第1コイル導体21)と、これを接続パッド31(31b)に接続するために中央部へ引き回す配線層32と、を同じ絶縁層1f,1g間に配置すると、これらが交差してしまう。あるいは、コイル導体(第1コイル導体21)の狭い導体間を引き回して配線層32を配置することになり困難である。図7に示す例では一番下の第1コイル導体21とこれに接続される配線層32とが異なる絶縁層間に配置されている。一番下の第1コイル導体21は絶縁層1f,1g間に位置し、その下の絶縁層1g,1h間に配線層32が位置している。そのため、コイル2を構成するコイル導体の数が奇数であっても一番下のコイル導体(第1コイル導体21)を、配線層32を介して容易に接続パッド31bと接続することができる。よって、コイル2に含まれる第1コイル導体21および第2コイル導体22の数に制限がなく、コイル2のインダクタ長さの設計自由度が高いものとなる。
 また、図7に示す例においては、一番上の第1コイル導体21に接続される配線層32も異なる絶縁層間に配置されている。これにより、第1コイル導体21が位置している絶縁層1c,1e,1g上の導体パターンはいずれも同じものになり、これらを1つの製版等で形成することができる。コイル導体とこれに接続される配線層32とが同じ絶縁層間にある場合、例えば図3の絶縁層1b上には第1コイル導体21とこれに接続されている配線層32が形成される。第1コイル導体21とこれに接続される配線層32とを1つの製版等で形成すると、絶縁層1d上の第1コイル導体21等を形成するための製版とは異なるものになる。あるいは、絶縁層1d上に第1コイル導体21の製版とこれに接続される配線層32の製版の2つの製版で2回に分けて形成することになる。
 図7のRFIDタグ用基板100における、絶縁層1a,1b間の配線層32は、絶縁層1aの上に設けることができる。このとき、絶縁層1bは省くことができ、配線層32は、絶縁基板1の第1面11上において接続パッド31aと直接接続される。また、絶縁層1g、1h間の配線層32は、絶縁層1gの下面に設けることができる。このとき絶縁層1hは省くことができ、配線層32は絶縁基板1の第1面11とは反対側の面(下面)に位置することになる。絶縁層の数を少なくしてRFIDタグ用基板100の厚みを小さくすることができる。また、接続パッド31aと配線層32とを接続する貫通導体33も省くことができるのでコイル2の抵抗をより小さくすることができ、RFIDタグ用基板100のQ値をより高くすることができる。
 図8に示す例のRFIDタグ用基板100におけるコイル2は、2つの第1コイル導体21と、2つの第2コイル導体22とを有している。第1面11に最も近い位置にあるのは第2コイル導体22であり、第2コイル導体22と第1コイル導体21とが交互に配置されてコイル2の中央部分を成している。そして、このコイル2の中央部分の上下にそれぞれ1つの第3コイル導体211,221が配置されてコイル接続導体23で接続されている。言い換えれば、コイル2は、上側の端部に第3コイル導体211を有し、下側の端部には第3コイル導体221を有している。図9に示すように、上の第3コイル導体211は、図4および図5に示す第1コイル導体21が、0.92巻き程度内側に延びて巻き数が多くなった形状である。また、下の第3コイル導体221は、図4および図5に示す第2コイル導体22が0.84巻き度内側に延びて巻き数が多くなった形状である。2つの第3コイル導体211,221のいずれも第1コイル導体21および第2コイル導体22よりも導体長さが長いものである。上の第3コイル導体211の巻き方向は、第1コイル導体21の巻き方向と同じであり、上の第3コイル導体211が接続されている第2コイル導体22とは巻きの方向が逆である。また、下の第3コイル導体221の巻き方向は、第2コイル導体22の巻き方向と同じであり、下の第3コイル導体221が接続されている第1コイル導体21とは巻きの方向が逆である。コイル2全体としては、第3コイル導体211,221を有さないものと同様に、巻きの方向が逆のものが交互に位置している。そのため、上下に位置するコイル導体(第1コイル導体21、第2コイル導体22、第3コイル導体211,221)間は、これらの間の1つの絶縁層1a~1eを貫通するコイル接続導体23だけで接続することができる。よって、巻き数の多いコイル2であっても厚みの薄いRFIDタグ用基板100とすることができる。
 また、図8に示す例のRFIDタグ用基板100は、上面に半導体素子200の搭載領域11aおよび接続パッド31(31a,31b)がある絶縁層1aの上に、貫通孔1taを有する枠状絶縁層1tを有している。貫通孔1taは枠状絶縁層1tの中央部にあり、枠状絶縁層1tは平面視で搭載領域11aを取り囲んでいる。枠状絶縁層1tは他の絶縁層1a~1gと一体的になっており、これらで絶縁基板1が構成されている。絶縁基板1の主面(上面)には、枠状絶縁層1tと貫通孔1ta内に位置する絶縁層1aの上面とで囲まれた凹部が形成されている。この凹部の底面が搭載領域11aであり、ここに接続パッド31(31a,31b)が位置している。この凹部は半導体素子200を収容するためのキャビティとなる。枠状絶縁層1tの厚みが半導体素子200よりも厚いと、半導体素子200の保護に有効である。この例における第1面11は、枠状絶縁層1tの上面および凹部の底面となる。
 図10に示す例のRFIDタグ用基板100におけるコイル2は、3つの第1コイル導体21と、3つの第2コイル導体22と、1つの第3コイル導体211とを有している。第1面11に近い方(上方)から順に第1コイル導体21と第2コイル導体とが交互に配置され、この下に第3コイル導体211がある。第1コイル導体21、第2コイル導体22および第3コイル導体221は、隣接するもの同士がコイル接続導体23で接続されている。言い換えれば、コイル2は、下側の端部のみに第3コイル導体221を有している。第3コイル導体221は、第1コイル導体21に対して、外側の0.41巻き程度がカットされて巻き数が少なくなった形状である。つまり、この例の第3コイル導体211は、第1コイル導体21および第2コイル導体22よりも導体長さが短いものである。図10に示す例と図8に示す例とではコイル2の構成は異なるが、コイル2の全体の導体長さは同じである。
 また、第3コイル導体211の巻き方向は、第1コイル導体21の巻き方向と同じであり、その上の絶縁層1g,1h間に位置する、第3コイル導体211が接続されている第2コイル導体22とは巻きの方向が逆である。この例においても、コイル2全体としては、巻きの方向が逆のものが交互に位置している。そのため、上下に位置するコイル導体(第1コイル導体21、第2コイル導体22、第3コイル導体211,221)間は、これらの間の1つの絶縁層1b~1gを貫通するコイル接続導体23だけで接続することができる。よって、巻き数の多いコイル2であっても厚みの薄いRFIDタグ用基板100とすることができる。 図10に示す例のRFIDタグ用基板100においては、コイル2の一番下に位置する第3コイル導体211の内側の端部211aとその上の第2コイル導体22の内側の端部22aとがコイル接続導体23で接続されている。また、第3コイル導体211の外側の端部211bと第1面11の中央部にある接続パッド31(31b)とは、配線層32を介して接続されている。この配線層32は、第3コイル導体211がある絶縁層1g,1h間の下に位置する絶縁層1h,1i間にあり、外縁部12から中央部に延びる形状である。また、コイル2の一番上に位置する第1コイル導体21と接続パッド31(31a)とは、別の配線層32で接続されている。この配線層32は、一番上の第1コイル導体21と同じ絶縁層1a,1b間にあり、外縁部12から中央部に延びる形状である。
 図8~図10に示す例のように、コイル2が、絶縁基板1の厚み方向における両端部のうち少なくとも一方の端部に第1コイル導体21および第2コイル導体22とは導体長さの異なる第3コイル導体211,221を有しているRFIDタグ用基板100とすることができる。
 第1コイル導体21と第2コイル導体22とを交互に直列に接続してコイル2が構成されると、コイル2の導体の長さ、インダクタの長さは、第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さの整数倍になる。コイル2に必要なインダクタ長さを等分してコイル導体(第1コイル導体21および第2コイル導体22)の長さを設定すればよい。しかしながら、上述したようにコイル導体の大きさ(径および巻き数)はRFIDタグ用基板100(絶縁基板1)の大きさに応じて設定される。そのため、同じ長さの複数の第1コイル導体21および第2コイル導体22でコイル2を設計することは容易ではない。RFIDタグ用基板100が、第3コイル導体211,221を有する場合は、第3コイル導体211,221の導体長さを調整することでコイル2全体の長さ(インダクタの長さ)を細かく調整することができる。RFIDタグ300の通信周波数はインダクタの長さで設定することができる。そのため、第3コイル導体211,221を有することで精度の高い周波数調整ができるので、より通信特性に優れたRFIDタグ300を得ることのできるRFIDタグ用基板100となる。
 第3コイル導体211,221は、第1コイル導体21および第2コイル導体22と外寸を同じにすることができる。上述したように、コイル2(第1コイル導体21および第2コイル導体22)と絶縁基板1の側面との間に絶縁性や強度を確保するための距離を設けるとともに、コイル導体(第1コイル導体21、第2コイル導体22)の内寸をできるだけ大きくするのがよい。第3コイル導体211,221についても同様であるため、その外寸は、第1コイル導体21および第2コイル導体22と同じにするのがよい。第3コイル導体211,221の線幅も第1コイル導体21および第2コイル導体22と同様に小さすぎると抵抗が大きくなってQ値が小さくなるため、第1コイル導体21および第2コイル導体22の線幅と同じにすることができる。
 また、第3コイル導体211,221の導体長さは、第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さの2倍未満である。また、第3コイル導体211,221がコイル2の両端部にそれぞれある場合は、2つの第3コイル導体211,221の導体長さを合わせた長さが、第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さの3倍未満とすることができる。上述したように、第3コイル導体211,221は、第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さの整数倍でコイル2に必要なインダクタ長さとならない場合に、コイル2全体の長さ(インダクタの長さ)を細かく調整するためのものである。そのため、例えば、1つの第3コイル導体211,221の導体長さが、第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さの2倍となる場合は、第3コイル導体211,221ではなく、第1コイル導体21および第2コイル導体22とすればよい。また、例えば、2つの第3コイル導体211,221の導体長さを合わせた長さが、第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さの3倍となる場合には、2つの第3コイル導体211,221ではなく、2つの第1コイル導体21および1つの第2コイル導体22とすればよい。あるいは、1つの第1コイル導体21および2つの第2コイル導体22とすればよい。このようにすることで、第3コイル導体211,221の内寸が第1コイル導体21および第2コイル導体22に比較して小さくなりすぎることがなく、コイル2のQ値が低下することがない。
 さらには、第3コイル導体211,221の導体長さが第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さよりも長い場合は、第3コイル導体211,221の巻き数は第1コイル導体21および第2コイル導体22の巻き数+1巻き以下にすることができる。これにより、第3コイル導体211,221の内寸をできるだけ大きくすることができる。第1コイル導体21および第2コイル導体22の内寸よりも、第3コイル導体211,221の内寸が1巻き程度分だけ小さくなっても、第1コイル導体21および第2コイル導体22の数が多いので、コイル2全体としてのQ値の低下は十分小さいものとなる。図10に示す例の場合は、第3コイル導体221を設けるための絶縁層1hの分だけRFIDタグ用基板100の厚みは増加する。しかしながら、第3コイル導体211,221の内寸は第1コイル導体21および第2コイル導体22の内寸より小さくならないのでQ値の観点ではより有利である。
 第3コイル導体211,221における内側の導体(線)と外側の導体(線)の間隔は一定で、第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体(線)間隔と同じにすることができる。導体間で短絡しない程度の小さい間隔とすることで、第3コイル導体211,221の内寸が第1コイル導体21および第2コイル導体22に比較して小さくなりすぎることがなく、コイル2のQ値が低下することがない。
 図11はRFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。図12Aは図11に示すRFIDタグ用基板の平面図であり、図12Bは図12AのB-B線における断面図である。図13はRFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。なお、これらの各分解斜視図においても、コイル接続導体および配線導体の貫通導体は、接続部である両端部が黒丸である長破線で示している。
 図11~図12Bに示す例のRFIDタグ用基板100におけるコイル2は、2つの第1コイル導体21と、2つの第2コイル導体22と、1つの第4コイル導体24を有している。絶縁基板1内において、第1面11に近い方(上方)から順に第2コイル導体22と第1コイル導体21とが交互に配置され、一番上の絶縁層1aの上、絶縁基板1の第1面11の上に第4コイル導体24がある。第4コイル導体24は、絶縁基板1の第1面11に最も近い位置にある第2コイル導体22にコイル接続導体23で接続されている。第4コイル導体24、2つの第1コイル導体21および2つの第2コイル導体22がコイル接続導体23で直列に接続されてコイル2が構成されている。そして、絶縁基板1の第1面11の中央部における、第4コイル導体24の内側に半導体素子200の搭載領域11aがある。
 また、この例の第4コイル導体24は、第1コイル導体21および第2コイル導体22と外寸は同じであり、第1コイル導体21を内側に延ばして、導体長さを長く、巻数を5巻き増やした形状である。すなわち、第4コイル導体24は、第1コイル導体21および第2コイル導体22に対して内寸が小さいものである。第1コイル導体21および第2コイル導体22は外縁部12の外側の領域、絶縁基板1の側面に近い領域にある。これに対して、本例の第4コイル導体24は、絶縁基板1の側面に近い位置から外縁部12の内縁に近い位置まで延在しており、第1面11の外縁部12のほぼ全域にわたって存在している。
 また、第4コイル導体24の巻き方向は、第1コイル導体21の巻き方向と同じであり、第4コイル導体24が接続されている第2コイル導体22の巻き方向とは逆向きである。コイル2全体としては、巻きの方向が逆のコイル導体が交互に位置している。そのため、上下に位置するコイル導体(第1コイル導体21、第2コイル導体22、第4コイル導体24)間は、これらの間の1つの絶縁層1a~1dを貫通するコイル接続導体23だけで接続することができる。よって、巻き数の多いコイル2であっても厚みの薄いRFIDタグ用基板100とすることができる。
 図13に示す例のRFIDタグ用基板100におけるコイル2は、2つの第1コイル導体21と、3つの第2コイル導体22と、1つの第4コイル導体24を有している。一番上の絶縁層1aとその下の絶縁層1bとの間に、第4コイル導体24を有している。言い換えれば、この例のコイル2は、絶縁基板1の第1面11に最も近い絶縁層1a,1b間に第4コイル導体24を有している。絶縁基板1内において第1面11に近い方(上方)から順に第2コイル導体22と第1コイル導体21とが交互に配置されている。この例においても、第4コイル導体24は、最も上方に位置する第2コイル導体22にコイル接続導体23で接続されている。第4コイル導体24、2つの第1コイル導体21および3つの第2コイル導体22がコイル接続導体23で直列に接続されてコイル2が構成されている。
 また、この例の第4コイル導体24は、外寸が第1コイル導体21および第2コイル導体22と同じで、第1コイル導体21を内側に延ばして巻数を増やした形状である点は、図11~図12Bに示す例と同様である。しかしながら、内側に延ばした長さが異なり、第1コイル導体21を内側に2.2巻き程度増やした形状である。図11~図12Bに示す例と比較して、本例の第4コイル導体24の導体長さ、第1コイル導体21に対して内側に延ばした部分の長さは短いが、その分第2コイル導体22の数が多いので、コイル2としての導体長さは同じである。この例の第4コイル導体24では内側と外側とでは導体の間隔が異なっており、外側の2巻きの間隔よりも内側の2巻きの間隔の方が大きい。そのため、この例の第4コイル導体24の内寸は、図11~図12Bに示す例における第4コイル導体24の内寸と同じであり、第1コイル導体21および第2コイル導体22の内寸よりも小さい。この例においても絶縁基板1の第1面11の中央部に半導体素子200の搭載領域11aがあり、平面透視で第4コイル導体24の内側に搭載領域11aがある。
 図11~図13に示す例のように、絶縁基板1が第1面11の中央部に半導体素子200の搭載領域11aを有し、コイル2が、絶縁基板1の第1面11に近い端部(第1面11を含む)に、第1コイル導体21および第2コイル導体22よりも内寸が小さい第4コイル導体24を有しているRFIDタグ用基板100とすることができる。
 第4コイル導体24は、その下の第1コイル導体21および第2コイル導体22よりも内寸が小さく、第4コイル導体24は絶縁基板1の第1面11に近い位置にある。そのため、コイル2の周りに発生する磁束は、絶縁基板1の第1面11の近傍においては、第4コイル導体24の内側の中央部に集中しやすくなる。第1面11の中央部には半導体素子200の搭載領域11aがあるので、搭載領域11aに搭載される半導体素子200とRFIDタグ用基板100との間の結合性が向上する。よって、通信信頼性の向上したRFIDタグ300を提供することのできるRFIDタグ用基板100となる。この例のRFIDタグ用基板100は、図11~図12Bに示す例のように、搭載される半導体素子200と電気的に接続する接続パッド31を有していない。このように、RFIDタグ用基板100のコイル2と半導体素子200とが電気的に接続されず、電磁界だけで接続される場合に有効である。
 第4コイル導体24は、第1コイル導体21および第2コイル導体22導体とは導体長さが異なるという点では第3コイル導体211,221と同じである。上述したように、第3コイル導体211,221は、コイル2全体の長さ(インダクタの長さ)を細かく調整するためのものであり、できるだけ内寸を小さくしないものである。そのため、第3コイル導体211,221は、第1コイル導体21および第2コイル導体22に対して巻き数(導体長さ)はそれほど多い(長い)ものではない。より具体的には、第3コイル導体211,221の導体長さは、第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さの2倍未満である。これに対して、第4コイル導体24は内寸を小さくして磁束を中央部に集中させるためのものであるため、図11~図12Bに示す例の第4コイル導体24の導体長さは、第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さの2倍以上である。
 図13に示す例の第4コイル導体24の導体長さは、第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さよりも長いが、これらの導体長さの2倍未満であり、第3コイル導体211,221と同様である。しかしながら、第1コイル導体21および第2コイル導体22よりも導体間隔を大きくして内寸を小さくしている点で第3コイル導体211,221とは異なる。図11~図12Bに示す例の第4コイル導体24は、導体長さが第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さの2倍以上であるため、第4コイル導体24がある絶縁層1a上における導体の密度は、他の絶縁層上(絶縁層間)よりも大きいものとなっている。これに対して、図13に示す例の第4コイル導体24の導体長さは第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さの2倍未満であるため、他の部分と導体の密度差が小さい。そのため、RFIDタグ用基板100の反りが大きくなる可能性が低減されている。RFIDタグ用基板100を作製する際の焼成工程において、導体とセラミック体との焼成収縮差によって発生する反りが小さく、RFIDタグ用基板100の表面、絶縁基板1の第1面の平坦性が高いものとなる。よって、半導体素子200の実装性、RFIDタグ300の物品への実装性に優れたものとなる。
 第4コイル導体24は内寸が小さければよいので、導体長さは第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体長さよりも短くてもよく、また巻き数も少なくてもよい。例えば、図13に示す例の第4コイル導体24を、第1コイル導体21と、第1コイル導体21よりも導体長さが短く内寸が小さい第4コイル導体24との2つに分けることもできる。
 図11~図12Bに示す例のRFIDタグ用基板100では、最下層の絶縁層1eは他の絶縁層1a~1dよりも厚みが厚い。また、図13に示す例のRFIDタグ用基板100においても、最下層の絶縁層1gは他の絶縁層1a~1fよりも厚みが厚い。このように絶縁基板1を構成する絶縁層は全てが同じ厚みでなくてもよい。また、厚みの厚い1つの絶縁層に替えて、層間に導体のない複数の絶縁層としてもよい。必要なインダクタ長さのコイル2を設けるための絶縁層に加えて、このような絶縁層を備えることで絶縁基板1の強度を向上させることができる。また、RFIDタグ用基板100の下面を物品に張り付けるなどして実装した際に、物品の表面が金属等の導電体であっても、物品とコイル2との間の絶縁層の厚みが厚いので、ここを磁束が通りやすくなり、通信特性が向上する。
 図14はRFIDタグ用基板の他の例を示す分解斜視図である。図15Aは図14に示すRFIDタグ用基板の平面図であり、図15Bは図15AのB-B線における断面図であり、図15Cは図15AのC-C線における断面図である。図16は図14に示すRFIDタグ用基板の一部を示す平面図である。より具体的には、絶縁層1b,1d,1f上の第1コイル導体21と絶縁層1c,1e,1g上の第2コイル導体22とを縦に並べて示す分解平面図である。なお、図14の分解斜視図においても、コイル接続導体および配線導体の貫通導体は、接続部である両端部が黒丸である長破線で示している。
 図1~図13に示す例のRFIDタグ用基板100においては、第1コイル導体21と第2コイル導体22とは、巻き方向は逆であるが巻き数が同じで外寸および内寸も同じであるため、平面透視でほぼ全体が重なっている。これに対して、図14、図15A~図15Cおよび図16に示す例のRFIDタグ用基板100においては、平面透視で第1コイル導体21と第2コイル導体22はほとんど重なっていない。第1コイル導体21は第2コイル導体22より内寸および外寸が一回り小さく、導体の位置がずれている。2巻きの第1コイル導体21のうち外側の導体は平面透視で第2コイル導体22の2つの導体間に位置し、また第1コイル導体21の内側の導体は第2コイル導体22の内側に位置している。
 このように、第1コイル導体21と第2コイル導体22とが、平面透視でずれているRFIDタグ用基板100とすることができる。第1コイル導体21と第2コイル導体22とが、平面透視でずれているため、平面透視で第1コイル導体21と第2コイル導体22とが重ならない、あるいは重なりが小さい。よって、第1コイル導体21と第2コイル導体22との間に形成される容量成分が小さくなり、コイル2のQ値が高くなるため、通信距離の長いRFIDタグ用基板100となる。また、第1コイル導体21と第2コイル導体22とが重なると(重なりが大きいと)、第1コイル導体21および第2コイル導体22がある部分とない部分とで積層厚み差が大きくなり、絶縁層間の剥がれ等が発生する可能性がある。第1コイル導体21と第2コイル導体22とが平面透視でずれていることで、このような剥がれが発生する可能性が低減される。
 平面透視でずれているとは、重なる部分が全くないということではない。図14、図15A~図15Cおよび図16に示す例のRFIDタグ用基板100においては、第1コイル導体21の端部21a,21bと第2コイル導体22の端部22a,22bとは平面透視で重なる位置にあり、コイル接続導体23で接続されている。また、第1コイル導体21と第2コイル導体22とでは巻き方向が異なるため、平面透視で交差して重なる部分がある。このような一部を除いて、上述したように、第1コイル導体21の導体線間に第2コイル導体22の導体線が位置するということである。第1コイル導体21の導体線幅の中心の位置(中心線CL21)と第2コイル導体22の導体線幅の中心の位置(中心線CL22)とがずれているということもできる。図15B、図15Cおよび図16においては、第1コイル導体21の中心線CL21と第2コイル導体22の中心線CL22とがずれており重なっていない。第1コイル導体21および第2コイル導体22の導体線幅が導体線間隔よりも大きい場合は、導体線の一部同士(導体線の幅方向の両端部)が重なることになる。
 コイル2が、第3コイル導体211,221または第4コイル導体24を有している場合は、これらも隣接する第1コイル導体21または第2コイル導体22と互いに重ならないようにすることができる。
 上記のようなRFIDタグ用基板100の搭載領域11aに半導体素子200を搭載することでRFIDタグ300を得ることができる。すなわち、RFIDタグ300は、上記のようなRFIDタグ用基板100と、RFIDタグ用基板100に搭載された半導体素子200とを備えるものである。上記のような小型で通信特性に優れるRFIDタグ用基板100を備えているため、RFIDタグ300もまた小型で通信特性に優れたものとなる。
 図17はRFIDシステムの一例を示す模式図である。図17に示すRFIDシステム500は、図1~図5に示すRFIDタグ300を備える例である。RFIDシステム500は、例えば図17に示す例のように、上記構成のRFIDタグ300と、RFIDタグ300との間で電波を送受するアンテナ401を有するリーダライタ400とを備えている。図17に示すRFIDシステム500においては、RFIDタグ300は、半導体素子200が搭載されている第1面11(上面)とは反対側の面(下面)を物品600に対向させて接着部材610で貼り付けて使用される。上記のような通信特性に優れるRFIDタグ300を備えているため、小型のRFIDタグ300を用いていても通信距離が長いなど通信特性に優れたRFIDシステム500となる。RFIDシステム500のRFIDタグ300は、図1~図5に示すRFIDタグ300に限られるものではなく、図6~図16に示すRFIDタグ用基板100を用いたRFIDタグ300を備えるものであってもよい。
 図1~図10に示す例のRFIDタグ用基板100ならびに図14、図15A~図15Cおよび図16に示す例のRFIDタグ用基板100を用いたRFIDタグ300では、図1および図2A~図2Cに示す例のようにコイル2は配線導体3(接続パッド31,配線層32,貫通導体33)を介して半導体素子200と電気的に接続される。これは、コイル2に発生した電流(電力)を半導体素子200に供給し、半導体素子200を作動(物品情報の書き込みおよび読み取り)させるためである。これによってRFIDタグ300とリーダライタ400との間で各種の情報の送受が行なわれる。
 また、図11および図12A~図12Bに示す例のRFIDタグ用基板100ならびに図13に示す例のRFIDタグ用基板100を用いたRFIDタグ300では、例えばアンテナ用のコイルを内蔵している半導体素子200が用いられる。この場合には、半導体素子200とRFIDタグ用基板100のコイル2とは直接電気的に接続する必要がなく、半導体素子200のコイルとRFIDタグ用基板100のコイル2との間において非接触で給電される。この場合、半導体素子200自身の中のアンテナ用のコイルとRFIDタグ用基板100のコイル2との通信性をより高めるためには、半導体素子200のコイルとRFIDタグ用基板100のコイル2とはできるだけ近くにある方がいい。そのため図11および図12A~図12Bに示す例のRFIDタグ用基板100においては、コイル2の上端に位置する第4コイル導体24は、半導体素子200の搭載領域11aと同じ絶縁基板1の第1面11にある。また、図13に示す例のRFIDタグ用基板100においては、コイル2の上端に位置する第4コイル導体24は、半導体素子200の搭載領域11aがある第1面11のすぐ下に位置する絶縁層1a,1b間にある。
 図17に示す例におけるRFIDタグ300のように、半導体素子200が封止部材220で覆われているものとすることができる。封止部材220は、例えば絶縁性の樹脂を主成分とするものであり、半導体素子200および第1面11を覆うことで、半導体素子200および第1面11上の配線導体3(接続パッド31)または第4コイル導体24等を保護することができる。図8に示す例のRFIDタグ用基板100においては、枠状絶縁層1tの貫通孔1ta内すなわち凹部を封止部材220で充填するなどして半導体素子200および配線導体3(接続パッド31)を保護することができる。
 絶縁基板1は、RFIDタグ用基板100の基本的な構造部分であり、RFIDタグ用基板100としての機械的な強度の確保、および複数の導体(コイル2、配線導体3)間の絶縁性の確保等の機能を有している。絶縁基板1は、上述したように、例えば上から見たときに(平面視において)正方形状等の方形状である。絶縁基板1の寸法は、例えば、四角形の一辺の長さが2mm~20mmで、厚みが0.3mm~3mmである。
 絶縁基板1は、第1面11に半導体素子200が搭載される搭載領域11aを有している。各図において、搭載領域11aは仮想的に示した点線で囲まれた部分である。搭載領域11aは、文字通り、半導体素子200が搭載される領域であるが、半導体素子200と電気的に接続される接続パッド31がある場合は、半導体素子200が固定される領域と接続パッド31が位置する領域とを含む領域である。
 絶縁基板1は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ムライト質焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料、あるいは例えばエポキシ樹脂を主成分とする有機材料等の絶縁材料からなるものである。絶縁基板1は、複数の絶縁層1a~1i,および枠状絶縁層1tが積層されて形成されている。絶縁層の層数は、図1~図5に示す例ならびに図11~図12Bに示す例では5層、図6に示す例では6層、図13~図15Cに示す例では7層、図7および図8に示す例では8層、図10に示す例では9層であるが、これらに限られるものではない。RFIDタグ用基板100に求められる特性に応じたコイル2を内蔵することのできる層数とすることができる。絶縁基板1(絶縁層)がセラミック材料からなる場合には、強度および耐熱性が高く高信頼性のRFIDタグ300を得ることができる。絶縁基板1(絶縁層)が、セラミック材料の中でもガラス成分とセラミック粒子とを含むガラスセラミック焼結体からなる場合には、低抵抗の銅や銀をコイル2および配線導体3に用いることができ、損失が小さくより通信距離の長いRFIDタグ300とすることができる。絶縁基板1(絶縁層)が有機材料からなる場合もコイル2および配線導体3に低抵抗の銅を用いることができる。
 絶縁基板1は、例えばガラスセラミック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。まず、ガラス成分となる酸化ケイ素、酸化ホウ素およびフィラー成分となる酸化アルミニウム等の粉末を主成分とする原料粉末を、有機溶剤、バインダと混練してスラリーとする。このスラリーをドクターブレード法またはリップコータ法等の成形方法でシート状に成形して絶縁基板1の絶縁層となるセラミックグリーンシート(以下、グリーンシートともいう)を作製する。貫通孔1taを有する枠状絶縁層1tとなるグリーンシートには、金型等を用いてグリーンシートを打ち抜き加工することで貫通孔を形成する。次に、複数のグリーンシートを積層して積層体を作製する。その後、この積層体を約900~1000℃程度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。絶縁基板1が有機材料からなる場合であれば、エポキシ樹脂のシートを積層して接着することで絶縁基板1を作製することができる。
 絶縁基板1を含むRFIDタグ用基板100は、このようなRFIDタグ用基板100となる複数の基板領域が母基板に配列された多数個取り基板として製作することもできる。複数の基板領域を含む母基板を、基板領域毎に分割して複数のRFIDタグ用基板100をより効率よく製作することもできる。この場合には、母基板は、基板領域の境界に沿って分割用の溝を有していてもよい。
 絶縁基板1にはコイル2および配線導体3といった導体がある。上述したように、コイル2は、第1コイル導体21、第2コイル導体22および絶縁層を貫通してこれらを接続するコイル接続導体23を含み、さらに第3コイル導体211,221または第4コイル導体24を有するものとすることができる。配線導体3は、搭載領域11aの接続パッド31、絶縁基板1の表面や内部(絶縁層間)の配線層32、ならびに絶縁層を貫通して接続パッド31と配線層32、および配線層32同士を接続する貫通導体33を含んでいる。
 コイル2および配線導体3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、またはこれらの金属を含む合金の金属材料を導体材料として主に含むものである。このような金属材料がメタライズ、めっきや蒸着等による薄膜金属あるいは金属箔として絶縁基板1に設けられている。例えば、絶縁基板1がセラミック材料からなる場合にはメタライズで絶縁基板1に設けられている。
 コイル2の第1コイル導体21、第2コイル導体22、第3コイル導体211,221および第4コイル導体24ならびに配線導体3の接続パッド31および配線層32のような導体層は、以下のようにして形成することができる。例えば、導体層が銅のメタライズ層である場合には、銅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にスクリーン印刷法等の方法で印刷してグリーンシートとともに焼成する方法で形成することができる。また、接続パッド31やコイル2の一部等の絶縁基板1の表面にあるメタライズ層の露出表面には、電解めっき法または無電解めっき法等のめっき法でニッケルおよび金等のめっき層がさらに被着されていてもよい。また、コイル2のコイル接続導体23および配線導体3の貫通導体33は、上記の金属ペーストの印刷に先駆けてセラミックグリーンシートの所定の位置に貫通孔を設け、上記と同様の金属ペーストをこの貫通孔に充填しておくことで形成することができる。絶縁基板1が有機材料からなる場合には、エッチング等で所定形状に形成した金属箔を樹脂シートに転写することで導体層を形成することができる。また、樹脂シートにあらかじめ形成しておいた貫通孔内に導電性樹脂ペーストを塗布または充填する、あるいはめっきにより貫通孔に金属を充填することで貫通導体を形成することができる。
 コイル2は、上述したように、その内寸をできるだけ大きくするために、外縁(側面)に沿って巻回している形状である。絶縁基板1の平面視形状が方形状であるので、コイル導体(第1コイル導体21、第2コイル導体22、第3コイル導体211,221および第4コイル導体24)の平面視の外縁形状も方形状である。この場合の方形状も厳密な方形だけでなく、例えば方形の角部が丸められたもの等を含むものである。このとき、特に絶縁基板1の内部に位置するコイル導体は、例えば図14および図16に示す例のように角部等を丸めた形状とすることができる。このようにすると、コイル導体の材料と絶縁基板1の材料との間に熱膨張差があって熱応力が発生しても、この応力が集中しやすい角部が丸まっているので、応力が分散され、応力によって絶縁基板1が破損してしまう可能性が低減される。なお、図14および図16に示す例おいては、第1コイル導体21の内側の端部21aに接続された配線層32および第2コイル導体22の内側の端部22aに接続された配線層32の屈曲部分も丸められている。
 また、必要なインダクタ長にするために、コイル2は、複数の第1コイル導体21および複数の第2コイル導体22ならびに必要に応じて第3コイル導体211,221、第4コイル導体24を、絶縁基板1の厚み方向に配置して直列に接続したものである。コイル導体(第1コイル導体21~第4コイル導体24)の大きさ(径、巻き数)および絶縁基板1の厚み方向に配置される数は、RFIDタグ300の通信周波数およびRFIDタグ用基板100(絶縁基板1)の大きさに応じて設定することができる。例えば、内寸を大きくしてQ値を高めるために、第1コイル導体21および第2コイル導体22の巻き数を3巻き以下として、それぞれの数を2~10程度とすることができる。また、コイル導体の幅は50μm~200μm程度であり、コイル導体の外縁は、例えば、絶縁基板1の側面から50μm~1mm程度内側の位置に配置される。
 半導体素子200は、上述したように、内部にコイルを内蔵しているものであってもよいし、コイルを内蔵していないものであってもよい。コイルを内蔵していない場合は、半導体素子200(の端子電極201)はRFIDタグ用基板100の搭載領域11aにある配線導体3(接続パッド31)と直接的に接続される。
 図1~図3に示す例および図17に示す例では、半導体素子200の端子電極201と配線導体3(接続パッド31)とを電気的に接続する接続部材210は、ボンディングワイヤである。半導体素子200は不図示の樹脂接着剤等の接合材で絶縁基板1の第1面11(の搭載領域11a)に接合されて固定される。半導体素子200はいわゆるフリップチップ接続でRFIDタグ用基板100に接続することもでき、この場合の接続部材210は例えばはんだや導電性接着剤である。このとき、半導体素子200の第1面11への固定も接続部材210で行なわれるが、例えばエポキシ樹脂等の樹脂接着剤で固定を補強することもできる。
 図17に示す例のように、半導体素子200を封止部材220で覆う場合の封止部材220は、例えばエポキシやフェノール等の樹脂を主成分とするものを用いることができる。例えば、一般的な封止樹脂であるセラミック粒子等のフィラーを含むエポキシ樹脂を用いることができる。封止部材220は、例えば、液状の樹脂を印刷機やディスペンサ等を用いて絶縁基板1の第1面11および半導体素子200の上に塗布して硬化させることで形成することができる。液状の樹脂は例えば熱硬化性の樹脂である。
 上述したような多数個取り基板でRFIDタグ用基板100を作製する場合には、多数個取り基板の各基板領域に半導体素子200を搭載し、半導体素子200を封止部材220で覆った後に、これをダイシング等で切断分割して複数のRFIDタグ300を得るようにしてもよい。
 このようなRFIDタグ300は、RFIDシステム500において各種の物品600に実装されて用いられる。RFIDタグ300の半導体素子200に物品600に関する各種の情報が書きこまれており、この情報は、リーダライタ400のアンテナ401とRFIDタグ300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600に関する各種の情報が随時更新される。
 RFIDタグ300の物品600への実装は、例えば、図17に示す例のように接着部材610による貼り付けで行なわれる。接着部材610は、例えば両面テープのような粘着部材、樹脂接着材等を用いることができる。
 RFIDタグ300を金属等の導電性の物品600に貼り付けて用いる場合には、接着部材610は、磁性体材料を含むものとすることができる。例えばエポキシやフェノール等の樹脂と磁性体粒子とを含むものである。リーダライタ400からの電磁波を、RFIDタグ用基板100が貼り付けられた物品600に到達する前にRFIDタグ用基板100内のコイル2に誘導し、RFIDタグ用基板100と物品600との間に磁束をより多く通過させることができる。封止部材220も磁性体材料を含むものであると、封止部材220内に磁束が通り易くなり、コイル2の周りに磁束が集中しやすくなる。
1・・・絶縁基板
11・・・第1面
11a・・・搭載領域
12・・・外縁部
1a~1i・・・絶縁層
1t・・・枠状絶縁層
1ta・・・貫通孔
2・・・コイル
21・・・第1コイル導体
21a・・・(第1コイル導体の)内側の端部
21b・・・(第1コイル導体の)外側の端部
22・・・第2コイル導体
22a・・・(第2コイル導体の)内側の端部
22b・・・(第2コイル導体の)外側の端部
211、221・・・第3コイル導体
211a、221a・・・(第3コイル導体の)内側の端部
211b、221b・・・(第3コイル導体の)外側の端部
23・・・コイル接続導体
24・・・第4コイル導体
3・・・配線導体
31,31a,31b・・・接続パッド
32・・・配線層
33・・・貫通導体
100・・・RFIDタグ用基板
200・・・半導体素子
201・・・端子電極
210・・・接続部材
220・・・封止部材
300・・・RFIDタグ
400・・・リーダライタ
401・・・アンテナ
500・・・RFIDシステム
600・・・物品
610・・・接着部材
 

Claims (6)

  1. 第1面に半導体素子の搭載領域を有する絶縁基板と、
    該絶縁基板の外縁部に位置するコイルと、を備えており、
    前記コイルは、複数の第1コイル導体および、該第1コイル導体と巻き数が同じで巻き方向が逆である複数の第2コイル導体を含んでおり、
    前記第1コイル導体と前記第2コイル導体とは、前記絶縁基板の厚み方向において交互に位置し、互いに直列に接続されている、RFIDタグ用基板。
  2. 前記コイルは、前記絶縁基板の厚み方向における両端部のうち少なくとも一方の端部に前記第1コイル導体および前記第2コイル導体とは導体長さの異なる第3コイル導体を有している請求項1に記載のRFIDタグ用基板。
  3. 前記絶縁基板は前記第1面の中央部に前記搭載領域を有し、前記コイルは、前記絶縁基板の前記第1面に近い端部に、前記第1コイル導体および前記第2コイル導体よりも内寸が小さい第4コイル導体を有している請求項1に記載のRFIDタグ用基板。
  4. 前記第1コイル導体と前記第2コイル導体とは、平面透視でずれている請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のRFIDタグ用基板。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のRFIDタグ用基板と、該RFIDタグ用基板に搭載された半導体素子とを備えるRFIDタグ。
  6. 請求項5に記載のRFIDタグと、該RFIDタグとの間で電波を送受するアンテナを有するリーダライタとを備えているRFIDシステム。
     
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