(57)【要約】【課題】小型でかつ長い通信距離を実現し、耐水性、耐熱性、耐衝撃性を有するため、多様な材質の被着体に埋め込むことが可能なＲＦＩＤタグ及びこれを用いた自動認識システムを提供する。【解決手段】ＩＣチップと、このＩＣチップと接続されて電気的閉回路を形成するアンテナと、前記ＩＣチップ及びアンテナを封止する封止材とを有し、全ての辺の長さが前記ＩＣチップの動作波長に比べて１／５０以下である略直方体のＲＦＩＤタグパッケージと、このＲＦＩＤパッケージの外周に配置され、前記ＩＣチップ及び前記アンテナと接続されていないスプリング状の導体と、前記ＲＦＩＤタグパッケージと前記スプリング状の導体とを一体成形する樹脂と、を有するＲＦＩＤタグ及びこれを用いた自動認識システム。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップと、このＩＣチップと接続されて電気的閉回路を形成するアンテナと、前記ＩＣチップ及びアンテナを封止する封止材とを有し、全ての辺の長さが前記ＩＣチップの動作波長に比べて１／５０以下である略直方体のＲＦＩＤタグパッケージと、
このＲＦＩＤタグパッケージの外周に配置され、前記ＩＣチップ及び前記アンテナと接続されていないスプリング状の導体と、
前記ＲＦＩＤタグパッケージと前記スプリング状の導体とを一体化する樹脂と、
を有するＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
請求項１において、アンテナが単層のコイルであるＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
請求項１又は２において、スプリング状の導体が、金属線又は導電性の糸であるＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
請求項１から３の何れかにおいて、スプリング状の導体の材質が、銅、アルミニウム、鉄の何れかを主成分とするＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
請求項１から４の何れかにおいて、スプリング状の導体を延ばして直線状にした場合の長さが、１２５〜１８０ｍｍ又は１４０〜１７０ｍｍ又は１５０〜１６０ｍｍ又は１５５ｍｍであるＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
請求項１から５の何れかにおいて、ＩＣチップの動作周波数が、１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚ又は０．８６〜０．９６ＧＨｚの間であるＲＦＩＤタグ。
【請求項７】
請求項１から６の何れかにおいて、スプリング状の導体のスプリングの外径が、ＲＦＩＤタグパッケージのアンテナの最外径の１倍〜３倍又は１倍〜２倍であるＲＦＩＤタグ。
【請求項８】
請求項１から７の何れかにおいて、スプリング状の導体が、隣接している導体同士で接触していないＲＦＩＤタグ。
【請求項９】
請求項１から８の何れかにおいて、ＲＦＩＤタグパッケージのアンテナが形成されている平面が、スプリング状の導体のスプリング１周が含まれる略平面に対して略平行になるように、前記ＲＦＩＤタグパッケージを配置したＲＦＩＤタグ。
【請求項１０】
請求項９において、ＲＦＩＤタグパッケージをスプリング状の導体の内部に配置したＲＦＩＤタグ。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れかにおいて、ＲＦＩＤタグパッケージのサイズが、縦４ｍｍ以下×横４ｍｍ以下×高さ１．０ｍｍ以下、又は縦２．５ｍｍ以下×横２．５ｍｍ以下×高さ１．０ｍｍ以下であるＲＦＩＤタグ。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れかのＲＦＩＤタグと、リーダまたはリーダライタとを有する自動認識システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汎用のリーダやリーダライタと共に用いて非接触で情報の送受信を行うことができるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ及びこれを用いた自動認識システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の情報や識別、管理、偽造防止の目的で、商品、包装、カード、書類等にはＩＣチップを搭載した非接触式ＲＦＩＤタグ（以下、単に「ＲＦＩＤタグ」という。）が多数利用されている。ＩＣチップには商品の名称、価格等の情報が書き込まれており、管理、販売、使用する際には、リーダやリーダライタ（以下、リーダとリーダライタを合わせて「リーダ等」ということがある。）によって、これらのＩＣチップの情報を無線で読み取り、利用できる。製造日や製造所、残金等の情報を、後でリーダライタによって書き込むことができるものもある。このようにしてＲＦＩＤタグは商品管理の利便性向上や安全性の向上、また人為的ミスをなくす等大きなメリットをもたらしている。
【０００３】
近年、ＲＦＩＤタグは、ロット番号を刻印・記入して管理したりあるいは管理そのものができていなかったものへの利用が特に着目されている。具体的には、工具、成型品、金型、建材、眼鏡や時計あるいは医療用サンプルや半導体等の管理であり、商品（サンプル）の製造所、作業者、製造日、使用材料、寸法、特性、在庫数管理、入出庫管理等に役立ち、管理作業者の手間を減らしてかつミスを防ぐことができる。これらのような利便性のある管理システム実現のためには、ＲＦＩＤタグの小型化、耐熱性、耐久性が必要不可欠となる。
【０００４】
比較的小型で耐久性のあるＲＦＩＤタグとしては、ＩＣタグを内側に配置し、外部からのストレスを緩和することができる弾性層や大きな比誘電率を持つ構造体などからなるＩＤタグパッケージが開示されている（特許文献１）。
また、ＩＣチップが搭載された第一のアンテナと、第二のアンテナと、中空部分を有するケースからなるタグが開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４８８４３８３号公報
【特許文献２】特許４７７８２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、引用文献１のＩＤタグパッケージは、２．４５ＧＨｚの動作周波数で使用する場合には、構造体の厚さを２．５ｃｍ以上にする必要があり、また、外部からのストレスからの耐久性を得るためには、さらに厚くする必要がある。したがって、ＩＤタグパッケージの大きさは球状の場合、直径数センチ以上になると考えられる。
【０００７】
引用文献２の無線ＩＣタグは、厚さは数ミリ以下と薄いが、第一のアンテナと第二のアンテナの長さが数センチ程度となっている。
【０００８】
引用文献１及び２に開示されたようなＲＦＩＤタグは、通信するための最小構成である『ＩＣチップとＩＣチップが接続されたアンテナ』を保護するためのケースやカバーを備えるようなものであり、そのサイズは数センチより小さくすることはできない。また、異種の素材を組み合わせている上、複雑な構造をしているため、製造コストが高くなると考えられる。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、小型で長い通信距離を実現し、耐水性、耐熱性、耐衝撃性を有するため、多様な材質の被着体に埋め込むことが可能なＲＦＩＤタグ及びこれを用いた自動認識システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下のものに関する。
１．  ＩＣチップと、このＩＣチップと接続されて電気的閉回路を形成するアンテナと、前記ＩＣチップ及びアンテナを封止する封止材とを有し、全ての辺の長さが前記ＩＣチップの動作波長に比べて１／５０以下である略直方体のＲＦＩＤタグパッケージと、このＲＦＩＤタグパッケージの外周に配置され、前記ＩＣチップ及び前記アンテナと接続されていないスプリング状の導体と、前記ＲＦＩＤタグパッケージと前記スプリング状の導体とを一体化する樹脂と、を有するＲＦＩＤタグ。
２．  項１において、アンテナが単層のコイルであるＲＦＩＤタグ。
３．  項１又は２において、スプリング状の導体が、金属線又は導電性の糸であるＲＦＩＤタグ。
４．  項１から３の何れかにおいて、スプリング状の導体の材質が、銅、アルミニウム、鉄の何れかを主成分とするＲＦＩＤタグ。
５．  項１から４の何れかにおいて、スプリング状の導体を延ばして直線状にした場合の長さが、１２５〜１８０ｍｍ又は１４０〜１７０ｍｍ又は１５０〜１６０ｍｍ又は１５５ｍｍであるＲＦＩＤタグ。
６．  項１から５の何れかにおいて、ＩＣチップの動作周波数が、１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚ又は０．８６〜０．９６ＧＨｚの間であるＲＦＩＤタグ。
７．  項１から６の何れかにおいて、スプリング状の導体のスプリングの外径が、ＲＦＩＤタグパッケージのアンテナの最外径の１倍〜３倍又は１倍〜２倍であるＲＦＩＤタグ。
８．  項１から７の何れかにおいて、スプリング状の導体が、隣接している導体同士で接触していないＲＦＩＤタグ。
９．  項１から８の何れかにおいて、ＲＦＩＤタグパッケージのアンテナが形成されている平面が、スプリング状の導体のスプリング１周が含まれる略平面に対して略平行になるように、前記ＲＦＩＤタグパッケージを配置したＲＦＩＤタグ。
１０．  項９において、ＲＦＩＤタグパッケージをスプリング状の導体の内部に配置したＲＦＩＤタグ。
１１．  項１から１０の何れかにおいて、ＲＦＩＤタグパッケージのサイズが、縦４ｍｍ以下×横４ｍｍ以下×高さ１．０ｍｍ以下、又は縦２．５ｍｍ以下×横２．５ｍｍ以下×高さ１．０ｍｍ以下であるＲＦＩＤタグ。
１２．  項１から１１の何れかのＲＦＩＤタグと、リーダまたはリーダライタとを有する自動認識システム。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、小型で長い通信距離を実現し、耐水性、耐熱性、耐衝撃性を有するため、多様な材質の被着体に埋め込むことが可能なＲＦＩＤタグ及びこれを用いた自動認識システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のＲＦＩＤタグパッケージのアンテナの形状を示す図である。
【図２】本発明のＲＦＩＤタグパッケージの断面構造の一例である。
【図３】ＩＣチップを接続したコイルアンテナの電気的等価回路を示す図である。
【図４】本発明のＲＦＩＤタグの一例の概略図である。
【図５】本発明のＲＦＩＤタグが、リーダからの信号を受けた際に、ＩＣチップが動          作する原理を説明する図である。
【図６】実施例で用いた金型の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明におけるＲＦＩＤタグパッケージとは、基材上に配置したＩＣチップとアンテナをワイヤボンディング等で接続し、それらを封止材で封止したものをいう。以下にＲＦＩＤタグパッケージの実施形態の一例を示す。
【００１４】
ＲＦＩＤタグパッケージにおける基材は、アンテナやＩＣチップを支持するものである。基材としては、樹脂製のものが挙げられる。樹脂製の基材としては、リフローや成形時の加熱、あるいは使用時の発熱に晒される時に必要な、２５０〜３００℃で数秒程度の耐熱性と機械的強度を有し、熱膨張係数が小さい材料が好適であり、このようなものとして、ガラスエポキシ、フェノール、ポリイミド等が利用できる。アンテナを低コストでばらつきなく形成するためには、基材の片面に金属箔が貼り合わされた金属箔付き基材を用いて、エッチングによりアンテナを形成することが効果的である。さらにＲＦＩＤタグパッケージの薄型化のためには１０〜５０μｍ程度の薄い基材を用いることが有効である。前記条件を満たす基材として、ポリイミド基材の片面に銅箔が貼り合わされた銅箔付きポリイミド基材（例えば日立化成工業株式会社製  製品名：ＭＣＦ−５０００Ｉ、ポリイミド厚み２５μｍ、銅箔厚み１８μｍ）が利用できる。なお、比誘電率は、紙フェノールが４．６〜７．０程度、ガラスエポキシが４．４〜５．２程度、ポリイミドが３．５程度であり、これらの基材は全て利用できるが、比誘電率が高ければ、インダクタンスが増加するため、アンテナを小型化できる。なお、比誘電率は、紙フェノールやガラスエポキシより小さいが、基材が薄く形成可能で、耐熱性があり、物理的強度が強く、アンテナの形成性も良好な点で、銅箔付きポリイミド基材を用いるのが望ましい。
【００１５】
アンテナは、リーダ等と電磁結合して電力を受け取り、ＩＣチップに伝えて、ＩＣチップを動作させるものである。アンテナは単層でよく、多層化する必要がないので、基材の片面に銅箔を貼り合せた、銅箔付きポリイミド基材の銅箔を用いて形成すると、低コストでばらつきなく形成することができる点で望ましい。
【００１６】
図１に示すように、樹脂製の基材１上の中央部などにＩＣチップ３０を配置し、このＩＣチップ３０の外周部の基材１の片面にアンテナ２０を配置する。アンテナ２０は、基材１の外周部の長さのとれる領域に配置されるので、アンテナ形状の自由度が拡大し、アンテナ２０のインダクタンスＬとＩＣチップ３０の静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路（以下、「ＬＣ共振回路」ということがある。）の共振周波数の調整が容易となる。また、アンテナ２０は、ＩＣチップ３０の外周部に設けられるので、コイルアンテナの場合、コイルの直径が大きくなり、インダクタンスが増加して、通信距離の確保と小型化に有利となる。また、アンテナ２０は、ＩＣチップ３０と接続されて電気的閉回路を形成し、開放端を有しないようにする。ここで、電気的閉回路を形成し、開放端を形成しないとは、アンテナ２０が端部を２箇所有しており、この端部２箇所とＩＣチップ３０の２つの電極（図示しない）とがそれぞれ接続されていることを意味する。また、アンテナ２０端部とは、アンテナ２０の端から１ｍｍ以内の領域をいう。ＩＣチップ３０と接続されて電気的閉回路を形成し、開放端を有しないアンテナの具体例としては、図１のコイルアンテナが挙げられ、これにより、ＲＦＩＤタグパッケージのサイズが小型でも、ＬＣ回路としてアンテナ２０を容易に設計でき、かつ小面積で効率的にインダクタンスを得ることができるため、通信距離を確保するのが有利となる。
【００１７】
アンテナ２０の形状は、アンテナ２０のインダクタンスとＩＣチップ３０の静電容量とを含めて形成される電気回路（ＬＣ共振回路）の共振周波数が、ＩＣチップ３０の動作周波数またはその付近となるように設計する。アンテナ２０の形状としては、コイルアンテナなどが利用できる。ＩＣチップ３０と接続されて電気的閉回路を形成するコイルアンテナは、電気回路をＬＣ共振回路として容易に設計することができ、かつ小面積で効率的にインダクタンスを得ることができるため、小型化することが可能となる点で望ましい。アンテナ２０の設計手法については後述する。
【００１８】
また、ＩＣチップ３０及びワイヤボンディングしたワイヤ４０も図示している。銅箔付きポリイミドの銅箔をエッチングしてアンテナ２０を形成するとき、ＩＣチップ３０を搭載する部分の銅箔も残しておき、ダイパッド（図示しない。）を形成しておくことで、ＩＣチップ３０のワイヤボンディング等の接続の際に剛性を保ち歩留まりが向上する。ＩＣチップ３０を搭載する部分の銅箔の上にダイボンドフィルム（図示しない。）を配置し、その上にＩＣチップ３０を固定する。ＩＣチップ３０は読み取り専用のものでもよいが、情報を書き込めるもののほうが、作業履歴等を随時書き込めるため好適である。その後、ワイヤボンディングによってＩＣチップ３０とアンテナ２０を直接接続する。図１のコイルアンテナ２０では、２箇所のアンテナ端部が、アンテナ２０を間に挟んで位置するが、この間に位置するアンテナ２０を、ワイヤボンディングのワイヤ４０で跨いで、アンテナ端部とＩＣチップ３０とを直接接続することによって、ジャンパー線を設けたり、多層化してスルーホールを介して接続する必要がないため、低コスト化を図ることができる。
【００１９】
図２は、封止材１０によって封止された後、ダイシング加工によって、略直方体に形成されたＲＦＩＤタグパッケージ８０を示す断面図である。基材１上にてダイパッド９０上に搭載されたＩＣチップ３０、アンテナ２０、ワイヤ４０を、封止材１０を用いて一括して封止することで、それらを保護する。基材１として薄いものを用い、アンテナ２０を基材の片面のみに単層で設けているので、封止後の厚みは、例えば０．２〜１．０ｍｍ程度にすることができる。封止後、ＩＣチップ３０やアンテナ２０やワイヤ４０等の金属配線部分は全て封入されるため、封止材１０の外部からは、まったく触れられない構造となり、環境劣化の観点からも偽造防止の観点からも安全性・信頼性が向上する。
【００２０】
封止材としては、通常半導体で使用されている封止材を使用することができ、比誘電率は２．６〜４．５程度である。ＲＤＩＤタグパッケージ自体の性能を高めるためには、封止材の比誘電率は低いほうが好ましいが、比誘電率が高ければインダクタンスが増加するためアンテナを小型化することができる。
【００２１】
このようにして作製されたＲＦＩＤタグパッケージは、基材が耐熱性１８０℃以上、封止材が耐熱性１５０℃以上であり、ワイヤボンディングを使用しているため、従来のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、等にアンテナを形成しているＲＦＩＤタグに比べて耐熱性が高く、高温でも正常に動作する。このため、適用製品が、半導体パッケージ等の電子部品や射出成形品等の場合、リフローや成形時の加熱、あるいは使用時の発熱に晒されるので、２５０〜３００℃で数秒程度の耐熱性を要するが、このような用途にも対応可能である。
【００２２】
以上はＲＦＩＤタグパッケージの実施形態の一例であり、ＩＣチップとアンテナは封止材で封止されているので、基材は無くても構わない。
【００２３】
以下、アンテナの設計手法について説明する。
アンテナの設計は、アンテナ線の形状、線の太さ、線の長さ、等によって決まる共振周波数を指標とする。この共振周波数を、使用するＩＣチップの動作周波数に近づけることによって、リーダライタからの電力をアンテナが受け取り、ＩＣチップに伝えて、ＩＣチップが動作する。
【００２４】
共振周波数をアンテナの図面から解析的に導出することは一般的に難しい。実際にはアンテナを試作して実験的に測定する方法が採られることが多い。しかし、本発明のＲＦＩＤタグは小型なので、アンテナの試作を手作業で正確に行うことは不可能であり、一方でエッチングマスク作製からエッチングまで行ってアンテナを作製するのは時間もコストもかかってしまう。このため、本発明では、電磁界シミュレータ（アンシス・ジャパン株式会社製シミュレータソフト  製品名：ＨＦＳＳ）を用いてアンテナ設計を行なうが、これにより、時間およびコストを削減することができる。電磁界シミュレータに、アンテナの形状、材質、およびＩＣチップの静電容量等を入力することにより、シミュレーション結果から共振周波数を得る。そして、電磁界シミュレータにより求められる、アンテナのインダクタンスＬとＩＣチップの静電容量Ｃとを含めて形成される電気回路の共振周波数ｆ０が、ＩＣチップの動作周波数またはその付近であるように、アンテナを設計する。なお、この場合の共振周波数とは、アンテナの両端にＩＣチップを接続した場合の電気的閉回路のインピーダンスの虚数部がゼロとなる周波数のことである。
【００２５】
設計の原理を理解しやすいのはコイルアンテナの両端にＩＣチップを接続した場合の電気的閉回路を考えることであり、単純なＬＣ共振回路と見立てることができる。図１のコイルアンテナの電気的等価回路を、図３に示す。この場合の共振周波数ｆ０は、コイルアンテナの等価回路であるコイル５０のインダクタンスＬ、ＩＣチップ３０の等価回路であるコンデンサ６０の静電容量Ｃを用いて、次式で表される。
【００２６】
【数１】
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Ｃは使用するＩＣチップ３０の選定によって変えられ、Ｌはコイルアンテナの形状（特にコイルアンテナの直径と巻数）によって調整することができ、その結果、目的の共振周波数ｆ０を実現することができる。特にＬの調整は有効で、コイルアンテナの直径を大きくしたり、巻数を増やすことでＬが増加し、その結果ｆ０は減少する。
【００２７】
ＲＦＩＤタグパッケージ（ＩＣチップ）の共振周波数（動作周波数）は、電波法上特に商業的に利用価値が高い１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚの範囲とすることが好ましい。ＵＨＦ帯（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｂａｎｄ）の動作周波数０．８６〜０．９６ＧＨｚ付近のＲＦＩＤの場合、電波の波長は３０ｃｍ程度であるが、一方で、ＵＨＦ帯用のＩＣチップの大きさは、通常０．６ｍｍ角（「角」は、縦と横が同じ寸法であることを示す。以下。同様。）以下であるため、オンチップアンテナ方式では、ＩＣチップが正常に動作するようなアンテナを、ＩＣチップ上に形成することは困難である。また、数ｍｍ角程度サイズのＲＦＩＤタグにおいても、従来の設計手法を用いたアンテナでは、１ｍｍ程度の通信距離しか得られなかった。しかし、上記の電磁界シミュレータを用いた設計手法による本発明のＲＦＩＤタグパッケージによれば、従来の数ｃｍ角のアンテナを用いずとも、数ｍｍ角のアンテナでも、ＲＦＩＤタグパッケージが動作するための通信距離を大幅に拡大できるという優れた特長がある。具体的には、略直方体に形成されたＲＦＩＤタグパッケージであって、全ての辺の長さが、ＩＣチップの動作波長であるＵＨＦ帯の波長３０ｃｍに対してその１／５０以下である縦４ｍｍ×横４ｍｍ×高さ１．０ｍｍ、又は縦２．５ｍｍ×横２．５ｍｍ×高さ１．０ｍｍの大きさのＲＦＩＤタグパッケージにおいて、内部にアンテナが形成されており、通信距離は１０ｍｍ以上である。
【００２８】
なお、ＲＦＩＤタグパッケージの全ての辺の長さが、ＩＣチップの動作波長の１／５０以下であることにより、電波法上特に商業的に利用価値が高い１３．５６ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚにおける動作波長では、ＲＦＩＤタグパッケージの全ての辺の長さが、例えば縦４ｍｍ以下×横４ｍｍ以下×高さ１．０ｍｍ以下又は縦２．５ｍｍ以下×横２．５ｍｍ以下×高さ１．０ｍｍ以下のように小型となる。このため、被着体への埋め込みが容易になる。また、特に、ＵＨＦ帯（動作波長０．８６〜０．９６ＧＨｚ）では、動作波長が３０ｃｍ程度であるため、ＲＦＩＤタグパッケージの縦と横の長さが５ｍｍ以下となり、高さも１．０ｍｍ以下にできる。この場合、ＲＦＩＤタグパッケージに用いるアンテナは、大きさが数ｍｍ角で、導線幅／導線間幅が数１０μｍ〜数１００μｍでよいため、銅箔等の金属層をエッチングすること等により容易に形成できる。さらに、基材の片面に金属層として銅箔を貼り合せた、銅箔付きポリイミド基材の銅箔を用いて形成することができる。このため、低コストの汎用の材料を用い、汎用のプロセスで形成することができる。なお、このように、銅箔付き基材等の汎用の材料を用い、エッチング等の汎用のプロセスでアンテナを形成できる点で、ＲＦＩＤタグパッケージの全ての辺の長さは、１ｍｍ以上であることが好ましく、このことを考慮すると、ＲＦＩＤタグパッケージの全ての辺の長さは、ＩＣチップの動作波長の１／１００〜１／５０であるのが好ましい。
【００２９】
図４に、本発明のＲＦＩＤタグ８５を示す。ＲＦＩＤタグパッケージ８０の外周には、ＲＦＩＤタグパッケージ８０とは電気的に接続されていないスプリング状の導体１００が配置され、樹脂１１０により一体化されている。すなわち、ＲＦＩＤタグパッケージ８０をスプリング状の導体１００の内部に配置し、樹脂１１０により一体化している。スプリング状の導体１００としては、金属線又は金属を含有する糸（導電性の糸）が良好である。図４ではスプリング状の導体が外部アンテナとなり、リーダ（図示せず）からの信号を効率よくＲＦＩＤタグパッケージ８０に伝え、結果的に通信距離が向上する。ＲＦＩＤタグパッケージ８０の位置は、スプリング状の導体１００の内側であれば良い。ＲＦＩＤタグ８５はＲＦＩＤタグパッケージ８０が中央部分に、ＲＦＩＤタグ８５は端部付近に配置されている。
【００３０】
ここで、スプリング状の導体の『スプリング状』とは、例えば、金属線または金属を含有する糸（導電性の糸）を棒体に重ならないように巻き付けて得られる形状をいい、断面は円形に限らず、三角形や四角形等の多角形、楕円形あるいは星形等の種々の形状を含む。また、スプリング状の導体は、その導体の部分同士（隣接している導体同士）が互いに接触しないものとする。
【００３１】
スプリング状の導体として、銅又はアルミニウム又は鉄の何れかを主成分とする金属線は、安価で透磁率が高く良好な外部アンテナとして働くため好適である。また、金属線自身または外部の金属と接触することで外部アンテナとしての性能が減少するため、外部を被覆してある金属線を用いることも有効である。
【００３２】
リーダからの信号を受けることで、スプリング状の導体１００には電流が流れる。その電流によってスプリング状の導体周辺には磁束線１２０が発生する（図５）。発生した磁束線１２０はＲＦＩＤタグパッケージのコイル状アンテナに電流を発生させ、それによりＩＣチップには電圧が印加されて動作する。この原理が活用できるのはＲＦＩＤタグパッケージのアンテナがコイル状のためである。
【００３３】
そのため、ＲＦＩＤタグパッケージのコイル状アンテナが一つの略平面上に形成されており、この平面をスプリング状の導体のスプリング一周が含まれる略平面に対して略平行に配置すると、スプリング状の導体で発生した磁束が多くコイル状アンテナに伝わるため、効率が良く、通信距離が長くなる。
【００３４】
スプリング状の導体の線長、すなわちスプリング状の導体を直線状に伸ばした場合の長さは、ＩＣチップの動作波長の半分程度がもっとも好適である。ＩＣチップの動作周波数をｆ０（Ｈｚ）、光の速度をｃ（ｍ／秒）とすると、ＩＣチップの動作波長λ（ｍ）は次式で示せる。
【００３５】
【数２】
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例えば、動作周波数が９５０ＭＨｚの場合、動作波長は３１５．６ｍｍであるため、スプリング状の導体を直線状に伸ばした場合の長さは、動作波長の半分程度である１２５〜１８０ｍｍが好ましく、１４０〜１７０ｍｍがより好ましく、１５０〜１６０ｍｍが更に好ましく、１５５ｍｍが特に好ましい。
【００３６】
スプリング状の導体の直径（外形）は、ＲＦＩＤタグパッケージのコイル状アンテナの最外径の１倍〜３倍の間が好適であり、１倍〜２倍がより好適である。理由として、導体の長さが同じ場合にスプリングの直径を大きくすると、スプリング内を通過する磁束が減少するためと考えている。金属線は被覆などで電気的に接続されており、スプリング状であっても隣接した金属線同士が電気的に接続されることはない。
【００３７】
本発明における樹脂は、ＲＦＩＤタグパッケージとスプリング状の導体を一体化できる絶縁性のものであればどのようなものでも良く、本発明のＲＦＩＤタグの使用環境に適した樹脂を選択することができる。
本発明における樹脂の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などの汎用プラスチックがある。また、耐熱性や耐衝撃性に優れた樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアミド（ナイロン）、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、フッ素樹脂などのエンジニアリングプラスチックや、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂などもある。
また、耐衝撃性を高めるなど機械的強度を付与するために、樹脂にガラス繊維やフィラー等を添加しても良い。
本発明における樹脂の色は、樹脂本来の色のままでも良いが、着色剤を添加し、様々な色をつけても良い。
【実施例】
【００３８】
ＲＦＩＤタグパッケージを作製する方法はいくつか提案されている。本発明ではＲＦＩＤタグパッケージの作製方法はどのような方法でも構わない。今回はその中の一例を実施した。
樹脂基材として、ポリイミド基材の片面に銅箔を貼り合せた、銅箔付きポリイミド基材（日立化成工業株式会社製  ＭＣＦ−５０００Ｉ、ポリイミド厚み２５μｍ、銅箔厚み１８μｍ）を準備した。この銅箔付きポリイミド基材の銅箔をエッチングすることにより、図１に示すようなコイルアンテナ２０を、２．５ｍｍ角の範囲内に、導線幅／導線間幅が０．１ｍｍ／０．１ｍｍ、巻数４回で形成した。また、同時にＩＣチップ３０を搭載するダイパッド（図示しない。）を形成した。
【００３９】
次に、ＩＣチップとして、大きさが０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．１ｍｍ程度、静電容量が０．８ｐＦ、動作周波数が０．８６〜０．９６ＧＨｚ付近のものを用いた。このＩＣチップを、ダイパッド上に、ダイボンディング材を用いて搭載し、ワイヤボンディングにより、アンテナとＩＣチップとを直接接続した。次に、基材の片面上のアンテナとＩＣチップ、ワイヤボンディングのワイヤを含めて、封止材で封止した。最後に、必要なサイズにダイシング加工し、ＲＦＩＤタグパッケージを作製した。
【００４０】
（実施例１）
スプリング状の導体として、ステンレス製のばねを用いた。線長は１５５ｍｍ、ばねの全長は１４ｍｍ、ばねの外径は５ｍｍとした。
図６に示すように、直径５ｍｍ、高さ１４ｍｍの貫通した穴１４０を開けたＳＫ材（炭素工具鋼材）を用意し、注型用金型１３０とした。底面の開口部にポリイミドテープを貼り、もう一方の開口部からばねを入れた。そして、市販のエポキシ樹脂（商品名：エポマウント、リファインテック社製）を高さ７ｍｍまで注入した後、室温下で数時間かけて半硬化させた。その半硬化した樹脂の上にＲＦＩＤタグパッケージを置き、さらにエポキシ樹脂を高さ１４ｍｍの位置まで注入した後、室温下で２４時間かけて硬化させ、直径５ｍｍ、高さ１４ｍｍの円柱状のＲＦＩＤタグを作製した。
【００４１】
（実施例２）
実施例１と同様に、ばね、金型、エポキシ樹脂を用意し、最初に半硬化させるエポキシ樹脂の高さを２ｍｍとした以外は同様の手順で直径５ｍｍ、高さ１４ｍｍの円柱状のＲＦＩＤタグを作製した。
【００４２】
（実施例３）
実施例１と同様に、ばね、金型、エポキシ樹脂を用意し、底面の開口部に貼ったポリイミドテープの粘着面上に固定した。そしてエポキシ樹脂を高さ１４ｍｍの位置まで注入した後、室温下で２４時間かけて硬化させ、直径５ｍｍ、高さ１４ｍｍの円柱状のＲＦＩＤタグを作製した。
【００４３】
実施例１〜３で作製したＲＦＩＤタグを、（１）空気中、（２）砂に埋没、（３）シリコンゴム内部に埋め込んだ場合について、読取評価を行った。
砂へ埋没方法としては、縦、横、高さの寸法が何れも１０ｃｍのアクリル樹脂の容器に砂を充填し、表面から５ｃｍの位置にＲＦＩＤタグを埋没させた。
シリコンゴムへの埋め込み方法としては、縦、横、高さの寸法が何れも１０ｃｍのシリコンゴム中央に、ＲＦＩＤタグの大きさの空間を掘り込み、その空間にＲＦＩＤタグをはめ込んだ。
【００４４】
以下、読取り評価の方法と実験結果について説明する。
リーダライタはＡｔｉｄ社製  製品名：ＡＴ−８７０−ＵＨＦＨ（出力２３．７５ｄＢｍに設定、約２５０ｍＷに相当。）を用いた。リーダライタの読取り部を中心として、周囲１ｍ四方に障害物がない状態で、ＲＦＩＤタグの読取り評価を行った。リーダライタでＲＦＩＤタグを読取れる時の、リーダライタ読取り部からＲＦＩＤタグ若しくは砂、シリコンゴム表面までの最大距離を測定した。
【００４５】
実施例１のＲＦＩＤタグ、実施例２のＲＦＩＤタグ及び実施例３のＲＦＩＤタグの読取評価結果を、表１に示す。
砂中及びシリコンゴム中での通信距離は、空気中での通信距離と比較してやや低下するが、良好な通信距離を保っている。
【００４６】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のＲＦＩＤタグは、工具、成型品、金型、建材、眼鏡や時計あるいは医療用サンプルや半導体等の製品の管理、識別、情報提示、情報記録、偽造防止等の目的に使用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１    基材
１０  封止材
２０  アンテナ
３０  ＩＣチップ
４０  ワイヤボンディングのワイヤ
５０  コイル（アンテナ）
６０  コンデンサ（ＩＣチップ）
７０  シミュレーション時に入力するポート
８０  ＲＦＩＤタグパッケージ
８５  ＲＦＩＤタグ
９０  ダイパッド
１００  金属線（スプリング状の導体）
１１０  樹脂
１２０  磁束線
１３０  注型用金型
１４０  穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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