(57)【要約】【課題】搭載されるＩＣに整合する共振周波数で共振するアンテナコイルを備える非接触式ＩＣタグを提供する。【解決手段】絶縁基板１の表面にアンテナコイル２を設け、このアンテナコイル２に電気的に接続するように基板１の表面にＩＣチップ３を設ける。そして、基板１を貫通する孔を介してアンテナコイル２に接続するように基板１の裏面上に基板１を挟んでアンテナコイル２と対向するジャンパー線６を設ける。ジャンパー線６の線幅を増減することにより、アンテナコイル２とジャンパー線６を対向電極とするコンデンサの容量を増減し、共振周波数を調整できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、前記基板の表面上に設けられるアンテナコイルと、前記基板の表面上に設けられ前記コイルに接続するＩＣチップと、前記基板の裏面上に前記コイルに対向するように設けられ、前記基板を貫通する孔を介して前記コイルに接続し、線幅が０．５ｍｍ以上であるジャンパー線とを有する非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法であって、
前記ジャンパー線の線幅を増減させることにより、前記アンテナコイルの一部と前記ジャンパー線とが前記基板を介して構成する静電容量を増減して、前記アンテナコイルで構成される共振回路の共振周波数を増減することを特徴とする非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法。
【請求項２】
前記線幅を、前記コイルと前記ＩＣチップに応じて増減させることを特徴とする請求項１に記載の非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法。
【請求項３】
表面にコイルパターン及びＩＣチップ搭載用ランドを備え、裏面に前記コイルパターンからスルーホールを介して接続されているジャンパー線を備える基板を内蔵した非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法であって、
前記ジャンパー線の線幅を増減させる事により前記アンテナコイルで構成される共振回路の共振周波数を最適値に調整することを特徴とする非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非接触式ＩＣタグやＩＣカードに係り、特に、タグのアンテナコイルで構成される共振回路の共振周波数の調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非接触式ＩＣタグ用のアンテナコイルは従来、銅線を円周上に巻いた巻線コイル式が主流であった。また、その他、回路基板に銅又はアルミニウムのエッチング加工によりアンテナ形成したもの、又は、プラスチックフィルムの表裏面にアンテナコイルをプリントして、両面のアンテナコイルをスルーホールを介して接続されるものもある。
【０００３】
従来の共振周波数の調節は、巻線コイル式においてはアンテナコイルの巻数の増減によって行っていた。回路基板やプラスチックフィルムにおいては、アンテナコイルの巻数や線幅、線間の距離を増減させることによって行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の巻線アンテナコイルの場合、共振周波数を調節するにはコイルの巻数を変えることによってインダクタンスを調整する方法が取られている。しかし、コイル１ターンの増減のみでは共振周波数の変化量が大きくなることがあり、微調整することはできない。また、アンテナコイルは、同一円周上にコイルを巻く方式である為、アンテナ形成後の静電容量の容量調整ができなかった。
【０００５】
また、基板に銅又はアルミニウムのエッチング加工によるアンテナを形成したものにおいてもアンテナコイルのパターン仕様によって既に静電容量が決まってしまい、エッチング加工後の調整は技術的に不可能であった。
【０００６】
ここで、非接触式ＩＣカード及びタグの最適な共振周波数の帯域が広い場合は共振周波数の微調整は不要であるが、帯域が狭い場合はそれを外れると通信特性に悪影響を及ぼしてしまう。特に通信距離が最適値に比較して２０％乃至５０％に低下急激に低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みて考案されたもので、その目的とするところは、搭載されるＩＣに整合する共振周波数で共振するアンテナコイルを備える非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、絶縁基板と、基板の表面上に設けられるアンテナコイルと、基板の表面上に設けられコイルに接続するＩＣチップと、基板の裏面上にコイルに対向するように設けられ、基板を貫通する孔を介してコイルに接続し、線幅が０．５ｍｍ以上であるジャンパー線とを有する非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法であって、ジャンパー線の線幅を増減させることにより、アンテナコイルの一部とジャンパー線とが基板を介して構成する静電容量を増減して、アンテナコイルで構成される共振回路の共振周波数を増減する非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法であることである。ここで、「絶縁基板」とは、プラスチックフィルムや材料として樹脂やセラミックスを用いた薄い板のことである。「ジャンパー線」としては、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの金属が好ましいが導電性があれば化合物や有機物でもよい。「孔」とは、いわゆるスルーホールのことである。このことにより、アンテナコイルとジャンパー線を対向電極とするコンデンサが形成できる。このコンデンサはアンテナコイルと共振回路を構成するので、コンデンサの静電容量を変えるべくジャンパー線の線幅を変えることで共振回路の共振周波数を容易に変えることができる。そして、ＩＣ（集積回路）の所望の周波数にこの共振周波数を一致させることができるので、非接触式ＩＣタグの通信距離を大きくすることができる。また、線幅が０．５ｍｍ以上であるので線幅の変更が容易である。
【０００９】
本発明の特徴は、  線幅を、コイルとＩＣチップに応じて増減させることにより一層効果的である。ここで、「アンテナコイルとＩＣチップに応じて」とは、アンテナコイルとＩＣチップが決まると、線幅も１つに決まることを意味している。すなわち、例えば、異なるアンテナコイルを用いると、そのコイルでタグの通信距離が最大になる線幅が別に存在し、その線幅にまた設定可能であることを意味している。このことにより、コイルやＩＣチップの種類が変わった場合はもちろん、それぞれの製造上のばらつきが存在する場合でも、タグにおいて最大の通信距離を提供することはできる。
【００１０】
また、本発明の特徴は、表面にコイルパターン及びＩＣチップ搭載用ランドを備え、裏面にコイルパターンからスルーホールを介して接続されているジャンパー線を備える基板を内蔵した非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法であって、ジャンパー線の線幅を増減させる事によりアンテナコイルで構成される共振回路の共振周波数を最適値に調整する非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法であってもよい。このことにより上記と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、搭載されるＩＣに整合する共振周波数で共振するアンテナコイルを備える非接触式ＩＣタグの共振周波数の調整方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態と実施例を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率の異なる部分が含まれるのはもちろんである。
【００１３】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る非接触式ＩＣタグの上面方向からの透視図であり、図１（ｂ）は、下面方向からの透視図である。本発明の実施の形態に係る非接触式ＩＣタグは、基板１と、基板１の表面上に設けられるアンテナコイル２と、基板１の表面上に設けられコイル２に接続するＩＣチップ搭載用ランド４と、基板１の表面上に設けられコイル２に接続するスルーホール用ランド５と、基板１の表面上でＩＣチップ搭載用ランド４の上に設けられる異方導電フィルムと、この異方導電フィルムの上でＩＣチップ搭載用ランド４の上方に設けられるＩＣチップ３と、基板１を貫通しスルーホール用ランド５と接続するスルーホール７と、基板１の裏面上に設けられスルーホール７に接続するスルーホール用ランド８と、基板１の裏面上にコイル２に対向するように設けられ、両端がスルーホール用ランド８に接続するジャンパー線６とで構成される。本ＩＣタグにおいては、片面にコイルパターン２及びＩＣチップ搭載用ランド４を備え、裏面にコイルパターン２からスルーホール７を介して接続されているジャンパー線６を備える両面プリント基板１を内蔵している。この非接触式ＩＣタグは、非接触式ＩＣカードと呼ばれる場合もある。このＩＣタグの共振周波数の調整方法によれば、ジャンパー線６の線幅を変化させる事により静電容量を調節でき、ＩＣタグの共振周波数を最適値に補正することができる。
【００１４】
基板１はアルミニウム又は銅のエッチング基板であり、基板１の表面には、アンテナコイル２とそれに接続されたＩＣチップ搭載用ランド４及びスルーホール用ランド５が設けられている。基板１の裏面には、基板１を介してコイル２と対向しコイル２を跨ぐようにジャンパー線６が設けられている。ジャンパー線６はスルーホール用ランド８に施されたスルーホールによりコイル２に接続されている。基板１の表面にはＩＣチップ搭載用ランド４に電気的に接続された集積回路（ＩＣ）が設けられた半導体チップ３が設けられている。ジャンパー線６は、両端をスルーホールランド８に接続している。ジャンパー線６は、コイル２の電線の長さ方向と平行な方向の長さであるジャンパー線の線幅ｄで規定される。線幅ｄは、コンデンサの容量と相関関係があると考えられ、調節することによって所望のコンデンサの容量が得られる。
【００１５】
図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る非接触式ＩＣで、図２のＡ−Ｂ方向の断面図である。コンデンサＣ１は、基板１と、基板１の上に配置されたアンテナコイル２１と、基板１の下にコイル２１に対向して配置されたジャンパー線６とで構成される。同様に、コンデンサＣ２は、基板１とアンテナコイル２２とジャンパー線６とで構成される。コンデンサＣ１及びＣ２の静電容量Ｃは、アンテナコイル２とジャンパー線６の対向する面積Ｓと、基板１の厚さｔと、基板１の材質による比誘電率εｒで決定される。このことは、静電容量Ｃが、式１で表されることにより明らかである。ここで、εは真空中の誘電率である。
【００１６】
Ｃ＝ε×εｒ×Ｓ／ｔ                                ・・・・式１
ここで、ジャンパー線６の線幅ｄを広げると、面積Ｓが大きくなるので静電容量Ｃ１とＣ２は増加する。なお、コンデンサ名Ｃ１やＣ２の静電容量もそれぞれ静電容量Ｃ１やＣ２と表す。コンデンサＣ１とＣ２は等価的にアンテナコイルと並列に接続されているのもと見なすことができ、静電容量Ｃ１とＣ２の和を静電容量Ｃｖと表せる。
【００１７】
非接触式ＩＣタグのアンテナ回路全体の等価回路を図４に示す。アンテナ回路全体の等価回路は、アンテナコイル２の等価回路９と、この回路９に並列接続するコンデンサＣｖとＩＣチップ３の等価回路１０で構成される。アンテナコイル２の等価回路９は、アンテナコイル２のインダクタンスＬ０と、このインダクタンスＬ０に直列接続するコイル２の抵抗Ｒ０と、インダクタンスＬ０に並列接続するコイル２を形成する電線間に生じる線間容量Ｃ０で表される。ＩＣチップ３の等価回路１０は、ＩＣチップ３の内部抵抗Ｒｉと、この内部抵抗Ｒｉに並列接続するＩＣチップ３の内部容量Ｃｉで表される。
【００１８】
コンデンサＣ０、Ｃｖ及びＣｉは並列接続であるから、合成の静電容量Ｃａは、式２のように求められる。
【００１９】
Ｃａ＝Ｃ０＋Ｃｖ＋Ｃｉ                                ・・・式２
非接触式ＩＣタグの共振周波数ｆは式３により求められる。
【００２０】
ｆ＝１／（２×π×（Ｌ０×Ｃａ）１／２）                  ・・・式３
これによりＬ０、Ｃ０、Ｃｉの既定値に対してＣｖの値が増加すればｆは低下し、Ｃｖが減少すればｆが上昇することがわかる。
【００２１】
従って、ジャンパー線の幅を微妙に調整することにより静電容量Ｃｖが変化し、共振周波数ｆの微調整をすることが可能になる。この結果通信特性の優れた非接触式ＩＣカード及びタグの共振周波数の調整方法を提供できる。
【００２２】
以上のことから、共振周波数ｆを最適化するためには静電容量Ｃｖの値を増減させればよく、静電容量Ｃｖの値を増減させるためにはコンデンサＣ１とＣ２の容量値を増減させればよく、コンデンサＣ１とＣ２の容量値を増減させる為にはジャンパー線の線幅ｄを増減させればよい。
【００２３】
なお、ジャンパー線６は、パターン形成後であってもカッター等で容易に切り離し線幅ｄを調節することが可能である。このように、平面上に構成されたアンテナ形成後であっても、微妙な静電容量の調整が別途可能なため、共振周波数を最適値に調整でき、この結果、通信特性の良いＩＣタグの共振周波数の調整方法を提供することができる。そして、この調節の際には、基板１の表面に設けられるコイル２やＩＣチップ３の調整が不要で、唯一裏面に設けられるジャンパー線６のみの調節なので、調整中にコイル２やＩＣチップ３を破損する心配がない。
【実施例】
【００２４】
図３（ａ）は本発明の実施例に係る非接触式ＩＣタグの上面図であり、図３（ｂ）は下面方向からの透視図である。本発明の実施例に係る非接触式ＩＣタグは、基板１と、基板１の表面上に設けられるアンテナコイル２と、基板１の表面上に設けられコイル２に接続するＩＣチップ搭載用ランド４と、基板１の表面上に設けられコイル２に接続するスルーホール用ランド５と、基板１の表面上でＩＣチップ搭載用ランド４の上に設けられる異方導電フィルムと、この異方導電フィルムの上でＩＣチップ搭載用ランド４の上方に設けられるＩＣチップ３と、基板１を貫通しスルーホール用ランド５と接続するスルーホール７と、基板１の裏面上に設けられスルーホール７に接続するスルーホール用ランド８と、基板１の裏面上にコイル２に対向するように設けられ、両端がスルーホール用ランド８に接続するジャンパー線６とで構成される。
【００２５】
図４は、本発明の実施例に係る非接触式ＩＣタグのジャンパー線６の線幅ｄに対する共振周波数ｆのグラフである。本実施例ではジャンパー線６の線幅ｄを０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍの５通りに変化させた。共振周波数ｆの測定には、ネットワークアナライザ（Ｒ−Ｘモード）を使用した。これより、線幅ｄが１ｍｍ変化した場合の共振周波数ｆの変化量は、最大でも０．２ＭＨｚであることがわかった。最適共振周波数の許容範囲が±０．１ＭＨｚ以上であれば、線幅ｄをミリ単位で調節することにより、最適共振周波数に設定可能である。このミリ単位での調節は本実施例で示すように十分対応可能である。
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、非接触式ＩＣカード及びタグに用いられるプリント基板のジャンパー線幅を変えることにより共振周波数の微調整が可能であり、この結果通信特性の優れた非接触式ＩＣカード及びタグの共振周波数の調整方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る非接触式ＩＣタグの上面方向と下面方向からの透視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る非接触式ＩＣタグの断面図と等価回路図である。
【図３】本発明の実施例に係る非接触式ＩＣタグの上面図と下面方向からの透視図である。
【図４】本発明の実施例に係る非接触式ＩＣタグのジャンパー線の線幅に対する共振周波数のグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１  基板
２  アンテナコイル
３  半導体集積回路（ＩＣ）チップ
４  ＩＣチップ搭載用ランド
５、８  スルーホール用ランド
６  ジャンパー線
７  スルーホール
９  アンテナコイルの等価回路
１０  ＩＣチップの等価回路
Ｌ０  コイルのインダクタンス
Ｒ０  コイルの抵抗
Ｃ０  コイルの線間容量
Ｒｉ  ＩＣチップの内部抵抗
Ｃｉ  ＩＣチップの内部容量
ｄ  ジャンパー線の線幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006221659.tif 000006