(57)【要約】【課題】  情報読取／書込装置のアンテナの厚さの増大を抑えるとともに、情報読取／書込装置を、金属を少なくとも含む物品に接しても、ＩＣチップの作動起電力を十分に上回る起電力を誘起させることができる情報読取／書込装置に用いられる回路基板を提供する。【解決手段】  ＲＦＩＤシステムを構成する情報読取／書込装置１０に用いられる回路基板２０において、ベース基材２１およびベース基材２１の一方の面２１ａに設けられたアンテナ２２を覆うように磁性体層２３を配する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤシステムを構成する情報読取／書込装置に用いられる回路基板であって、
ベース基材と、該ベース基材の一方の面に設けられた回路と、前記ベース基材および前記回路を覆うように配された磁性体層と、を備えてなることを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムを構成し、情報記録メディアとの間で、電磁波を媒体として情報の受信または送信を行う情報読取／書込装置に用いられる回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触ＩＣタグなどのＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用途の情報記録メディアと、この情報記録メディアに対して、電磁波を媒体として情報の受信または送信を行う情報読取／書込装置（リーダ／ライタ）とを備えたＲＦＩＤシステムが提案されている。
【０００３】
非接触型データ受送信体の一例であるＩＣラベルやＩＣタグは、情報読取／書込装置からの電磁波を受信すると共振作用によりアンテナに起電力が発生し、この起電力によりＩＣラベルやＩＣタグ内のＩＣチップが起動し、チップ内の情報を信号化し、この信号がＩＣラベルやＩＣタグのアンテナから発信される。
ＩＣラベルやＩＣタグから発信された信号は、情報読取／書込装置のアンテナで受信され、コントローラーを介してデータ処理装置へ送られ、識別などのデータ処理が行われる。
【０００４】
これらのＩＣラベルやＩＣタグが作動するためには、情報読取／書込装置から発信された電磁波がＩＣラベルやＩＣタグのアンテナに十分取り込まれて、ＩＣチップの作動起電力以上の起電力が誘導されなければならない。しかしながら、情報読取／書込装置を金属製物品の表面に貼付した場合には、金属製物品の表面では磁束が金属物品の表面に平行になるため、情報読取／書込装置から発信された電磁波が減少して誘導起電力が低下するため、ＩＣチップの作動起電力を下回り、ＩＣチップが作動しなくなるという問題がある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−４０４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、情報読取／書込装置のアンテナの厚さの増大を抑えるとともに、情報読取／書込装置を、金属を少なくとも含む物品に接しても、ＩＣチップの作動起電力を十分に上回る起電力を誘起させることができる情報読取／書込装置に用いられる回路基板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】
【０００６】
本発明は、ＲＦＩＤシステムを構成する情報読取／書込装置に用いられる回路基板であって、ベース基材と、該ベース基材の一方の面に設けられた回路と、前記ベース基材および前記回路を覆うように配された磁性体層と、を備えてなる回路基板を提供する。
【０００７】
かかる構成によれば、ベース基材の一方の面に設けられた回路を覆うように磁性体層が配されているから、情報読取／書込装置を、金属を少なくとも含む物品に接した場合でも、回路基板をなす回路から発信された電磁波が金属を含む物品により減衰されることがない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の回路基板によれば、ベース基材の一方の面に設けられたアンテナをなす回路を覆うように磁性体層が配されているから、情報読取／書込装置を、金属を少なくとも含む物品に接した場合でも、情報読取／書込装置のアンテナから発信された電磁波が金属を含む物品により減衰されることがなくなり、非接触型データ受送信体のアンテナに十分に捕捉されるため、非接触型データ受送信体のアンテナにＩＣチップを作動させるのに十分な誘導起電力を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施した回路基板について詳細に説明する。
【００１０】
（回路基板の一実施形態）
図１は、本発明に係る回路基板を備えた情報読取／書込装置の一実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
この実施形態の情報読取／書込装置１０は、平板状の基材１１と、基材１１の一方の面１１ａに設けられた回路基板２０と、基材１１の一方の面１１ａに設けられ、導電部１２を介して回路基板２０と電気的に接続された制御部３０とから概略構成されている。
また、回路基板１０は、ベース基材２１と、ベース基材２１の一方の面２１ａに、コイル状に設けられたアンテナ２２と、ベース基材２１およびアンテナ２２を覆うように配された磁性体層２３とから概略構成されている。
【００１１】
磁性体層２３は、磁性微粒子からなるフィラーと樹脂とからなる複合体から構成されている。この磁性体層２３が、ベース基材２１の一方の面２１ａに設けられたアンテナ２２を覆うように配されるとは、アンテナ２２が隠れる程度に磁性体層２３が設けられることである。そして、磁性体層２３の一方の面（開放面）２３ａが平坦になるように、磁性体層２３がアンテナ２２を覆うことがより好ましい。
【００１２】
また、磁性体層２３において、回路基板２０をベース基材２１の一方の面２１ａ側から見て、磁性体層２３を構成する多数の磁性微粒子が、少なくともその一部が互いに重なり合い、連接した１つの磁性体を形成している。
また、コイル状に設けられたアンテナ２２の間には、磁性体層２３をなす複合体が充填されるように配されており、この複合体をなす磁性微粒子の全部または一部がアンテナ２２の間に配されている。
【００１３】
回路基板２０では、磁性体層２３は、その膜厚において、通信距離に依存しない領域αと、通信距離に依存する領域βとを備えている。
磁性体層２３の厚み方向において、通信距離に依存しない領域αは、磁性体層２３の厚みが増しても、回路基板２０の通信距離が変化しない（増加しない）領域である。一方、磁性体層２３の厚み方向において、通信距離に依存する領域βは、磁性体層２３の厚みが増すと、回路基板２０の通信距離が変化する（増加する）領域である。また、これらの領域αおよび領域βは、この順に連続して設けられている。
【００１４】
また、回路基板２０では、領域αは磁性体層２３において、ベース基材２１の一方の面２１ａと接している面から、アンテナ２２のベース基材２１の一方の面２１ａと接している面とは反対の面に渡る領域のことである。領域βはアンテナ２２の厚みを下限とする範囲である。すなわち、領域βは磁性体層２３において、アンテナ２２のベース基材２１の一方の面２１ａと接している面とは反対の面から、磁性体層２３の一方の面（開放面）２３ａに渡る領域のことである。
【００１５】
この領域βにおける通信距離は、磁性体層２３の膜厚に対して単調増加する。したがって、領域βでは、磁性体層２３の膜厚を増減することにより、回路基板２０の通信距離、すなわち、情報読取／書込装置１０の通信距離を所望の範囲に設定することができる。
【００１６】
基材１１としては、特に限定されず、回路基板２０および制御部３０が設けられる平面（この実施形態では基材１１の一方の面１１ａ）を有するものであれば如何なるものでも用いられるが、中でも絶縁性の材料からなるものが好ましい。また、基材１１の形状も平板状に限定されず、回路基板２０および制御部３０を内蔵することができる筐体などであってもよい。
【００１７】
導電部１２としては、基材１１の一方の面１１ａにポリマー型導電インクを用いて所定のパターン状にスクリーン印刷により形成されてなるもの、導電性箔をエッチングしてなるもの、あるいは、銅などの金属からなる金属線などが挙げられる。
【００１８】
ベース基材２１としては、少なくとも表層部には、ガラス繊維、アルミナ繊維などの無機繊維からなる織布、不織布、マット、紙などまたはこれらを組み合わせたもの、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる織布、不織布、マット、紙などまたはこれらを組み合わせたものや、あるいはこれらに樹脂ワニスを含浸させて成形した複合基材や、ポリアミド系樹脂基材、ポリエステル系樹脂基材、ポリオレフィン系樹脂基材、ポリイミド系樹脂基材、エチレン−ビニルアルコール共重合体基材、ポリビニルアルコール系樹脂基材、ポリ塩化ビニル系樹脂基材、ポリ塩化ビニリデン系樹脂基材、ポリスチレン系樹脂基材、ポリカーボネート系樹脂基材、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合系樹脂基材、ポリエーテルスルホン系樹脂基材などのプラスチック基材や、あるいはこれらにマット処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、フレームプラズマ処理、オゾン処理、または各種易接着処理などの表面処理を施したものなどの公知のものから選択して用いられる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートまたはポリイミドからなる電気絶縁性のフィルムまたはシートが好適に用いられる。
【００１９】
アンテナ２２は、ベース基材２１の一方の面２１ａにポリマー型導電インクを用いて所定のパターン状にスクリーン印刷により形成されてなるものか、もしくは、導電性箔をエッチングしてなるものである。
【００２０】
本発明におけるポリマー型導電インクとしては、例えば、銀粉末、金粉末、白金粉末、アルミニウム粉末、パラジウム粉末、ロジウム粉末、カーボン粉末（カーボンブラック、カーボンナノチューブなど）などの導電微粒子が樹脂組成物に配合されたものが挙げられる。
【００２１】
樹脂組成物として熱硬化型樹脂を用いれば、ポリマー型導電インクは、２００℃以下、例えば１００〜１５０℃程度でアンテナ２２をなす塗膜を形成することができる熱硬化型となる。アンテナ２２をなす塗膜の電気の流れる経路は、塗膜をなす導電微粒子が互いに接触することによる形成され、この塗膜の抵抗値は１０-5Ω・ｃｍオーダーである。
【００２２】
また、本発明におけるポリマー型導電インクとしては、熱硬化型の他にも、光硬化型、浸透乾燥型、溶剤揮発型といった公知のものが用いられる。
【００２３】
光硬化型のポリマー型導電インクは、光硬化性樹脂を樹脂組成物に含むものであり、硬化時間が短いので、製造効率を向上させることができる。光硬化型のポリマー型導電インクとしては、例えば、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂（特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など）とのブレンド樹脂組成物に、導電微粒子が６０質量％以上配合され、ポリエステル樹脂が１０質量％以上配合されたもの、すなわち、溶剤揮発型かあるいは架橋／熱可塑併用型（ただし熱可塑型が５０質量％以上である）のものや、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂（特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など）とのブレンド樹脂組成物に、ポリエステル樹脂が１０質量％以上配合されたもの、すなわち、架橋型かあるいは架橋／熱可塑併用型のものなどが好適に用いられる。
【００２４】
また、アンテナ２２において耐折り曲げ性がさらに要求される場合には、このポリマー型導電インクに可撓性付与剤を配合することができる。
可撓性付与剤としては、例えば、ポリエステル系可撓性付与剤、アクリル系可撓性付与剤、ウレタン系可撓性付与剤、ポリ酢酸ビニル系可撓性付与剤、熱可塑性エラストマー系可撓性付与剤、天然ゴム系可撓性付与剤、合成ゴム系可撓性付与剤およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。
【００２５】
一方、アンテナ２２をなす導電性箔としては、銅箔、銀箔、金箔、白金箔、アルミニウム箔などが挙げられる。
【００２６】
磁性体層２３をなす複合体は、磁性微粒子からなるフィラーと、樹脂とから概略構成されている。
この複合体は、磁性微粒子からなるフィラーと、樹脂と、添加剤と、溶媒とを含む磁性塗料を塗布、乾燥することによって、磁性微粒子がほぼ均一に分散した形態に成形される。
【００２７】
本発明では、磁性微粒子の平均粒径が２００μｍ以下である。
なお、磁性微粒子の平均粒径が上記の範囲内であれば、磁性体層２３をなす磁性微粒子の粒径がばらついていても、本発明の回路基板は十分に効果を発揮する。
磁性微粒子の平均粒径が上記の範囲内であれば、回路基板２０をベース基材２１の一方の面２１ａ側から見て、磁性体層２３を構成する多数の磁性微粒子は、少なくともその一部が互いに重なり合い、連接した１つの磁性体をなす。これにより、情報読取／書込装置１０を、金属を少なくとも含む物品に接した場合でも、情報読取／書込装置１０のアンテナ２２から発信された電磁波が金属を含む物品により減衰されることがなくなり、非接触型データ受送信体のアンテナに十分に捕捉されるため、非接触型データ受送信体のアンテナにＩＣチップを作動させるのに十分な誘導起電力を発生させることができる。また、磁性微粒子の平均粒径が上記の範囲内であれば、この実施形態のように、アンテナ２２がコイル状に設けられている場合にも、磁性微粒子をアンテナ２２の間に充填することができる。このように、アンテナ２２の間にも、磁性微粒子を配すれば、より情報読取／書込装置１０のアンテナ２２から発信された電磁波がより減衰され難くなる。
【００２８】
また、磁性微粒子としては、粉末状の磁性体粉末、または、この磁性体粉末をボールミルなどで微細化して粉末を成形した後、この粉末を機械的に扁平化して得られた扁平状のフレークなどからなる磁性体フレークが挙げられる。これらの中でも、磁性微粒子としては、扁平状のものが好ましい。磁性微粒子が扁平状であれば、回路基板２０をベース基材２１の一方の面２１ａ側から見て、磁性体層２３を構成する多数の磁性微粒子が、少なくともその一部が互いに重なり合い、連接した１つの磁性体を形成し易い。したがって、より情報読取／書込装置１０から発信された電磁波がより減衰され難くなる。
【００２９】
さらに、磁性体粉末としては、例えば、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）粉末、カーボニル鉄粉末、パーマロイなどのアトマイズ粉末、還元鉄粉末などが挙げられる。磁性体フレークとしては、例えば、前記磁性体粉末をボールミルなどで微細化して粉末を成形した後、この粉末を機械的に扁平化して得られたフレークや、鉄系またはコバルト系アモルファス合金の溶湯を水冷銅板に衝突させて得られたフレークなどが挙げられる。これらの中でも、磁性微粒子としては、センダストからなる磁性体粉末または磁性体フレークが好ましく、センダストからなる磁性体フレークがより好ましい。磁性微粒子が、センダストからなる磁性体粉末または磁性体フレークであれば、これらを構成要素として含む磁性体層２３の飽和磁束密度および透磁率が高くなるので、より磁束が磁性体層を通ってアンテナに捕捉され易くなる。
【００３０】
なお、磁性体層２３をなす磁性微粒子の形状は、その全てが粉末状あるいは扁平状のいずれか一方である必要はない。磁性体層２３には、粉末状の磁性微粒子と扁平状の磁性微粒子が混在していてもよく、このように形状の異なる磁性微粒子が混在していても、本発明の回路基板は十分に効果を発揮する。
【００３１】
磁性体層２３をなす複合体を構成する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、反応型樹脂などが挙げられる。
【００３２】
熱可塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニル、酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニル共重合体、メタクリル酸エステル−エチレン共重合体、ポリ弗化ビニル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体（セルロースアセテートブチレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースプロピオネート、ニトロセルロース）、スチレンブタジエン共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、あるいは、スチレン系ゴム、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム、エチレン・プロピレン共重合体ゴムなどのポリマー系の合成ゴム材料などが挙げられる。
【００３３】
熱硬化性樹脂または反応型樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン硬化型樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂などが挙げられる。
【００３４】
また、磁性体層２３をなす複合体には、磁性体層２３に粘着性を付与するために、各種粘着剤が含まれていてもよい。
【００３５】
また、磁性体層２３をなす複合体を形成するために用いられる磁性塗料に含まれる添加剤としては、粘度調整剤、消泡剤、レベリング剤などが挙げられる。
【００３６】
さらに、この磁性塗料に含まれる溶媒としては、シクロヘキサノン、アセトン、ベンゼン系、エチル系などの有機溶媒が挙げられる。
【００３７】
制御部３０としては、端末からの入力により、情報読取／書込装置１０における所定の処理を行うことができるものであれば特に限定されず、如何なるものでも用いられる。
【００３８】
このように、この実施形態の回路基板２０によれば、アンテナ２２を覆うように磁性体層２３が配されることにより、情報読取／書込装置１０を、金属を少なくとも含む物品に接した場合でも、情報読取／書込装置１０のアンテナ２２から発信された電磁波が金属を含む物品により減衰されることがなくなり、非接触型データ受送信体のアンテナに十分に捕捉されるため、非接触型データ受送信体のアンテナにＩＣチップを作動させるのに十分な誘導起電力を発生させることができる。しかも、磁性体層２３は、アンテナ２２を覆うように形成することにより、これらの保護層としての機能も発揮する。
【００３９】
なお、この実施形態では、回路基板２０をなす回路として、ベース基材２１の一方の面２１ａに設けられたコイル状のアンテナ２２を例示したが、本発明の回路基板はこれに限定されない。本発明の回路基板にあっては、電磁誘導方式を採用していて起電力が得られるものであれば、アンテナの形状は問わない。
【００４０】
（回路基板の製造方法）
次に、図１を参照して、この実施形態の回路基板の製造方法について説明する。
まず、ベース基材２１の一方の面２１ａに、所定の厚み、所定のパターンをなすアンテナ２２を設ける（アンテナ形成工程）。
【００４１】
この工程では、アンテナ２２をポリマー型導電インクで形成する場合、スクリーン印刷法により、ベース基材２１の一方の面２１ａに、所定の厚み、所定のパターンとなるようにポリマー型導電インクを印刷した後、このポリマー型導電インクを乾燥・硬化させることにより、所定の厚み、所定のパターンをなすアンテナ２２を形成する。
【００４２】
また、アンテナ２２を導電性箔で形成する場合、以下のような手順に従う。
ベース基材２１の一方の面２１ａの全面に導電性箔を貼り合わせた後、シルクスクリーン印刷法により、この導電性箔に耐エッチング塗料を所定のパターンに印刷する。この耐エッチング塗料を乾燥・固化させた後、エッチング液に浸して、耐エッチング塗料が塗布されていない銅箔を溶解除去し、耐エッチング塗料が塗布された銅箔部分をベース基材２１の一方の面２１ａに残存させることにより、所定のパターンをなすアンテナ２２を形成する。
【００４３】
次いで、スクリーン印刷法などにより、磁性微粒子からなるフィラーと、樹脂と、添加剤と、溶媒とを含む磁性塗料を、ベース基材２１の一方の面２１ａにおいて、アンテナ２２が僅かに隠れる程度に塗布するか、あるいは、十分に隠れる程度に塗布する。磁性塗料を塗布した後、室温で放置するか、または所定の温度で、所定の時間、加熱して乾燥・固化することにより、磁性体層２３を形成し、回路基板２０を得る（磁性体層形成工程）。
【００４４】
なお、この実施形態では、アンテナ２２の形成方法として、スクリーン印刷法、エッチングによる方法を例示したが、本発明はこれらに限定されない。本発明にあっては、蒸着法やインクジェット式印刷方法によりアンテナを形成することもできる。
【００４５】
また、この実施形態では、磁芯材の外周に巻き回すようにアンテナが形成される場合とは異なり、アンテナ２２を形成した後に、磁性体層２３を形成するから、情報読取／書込装置１０が接する（配される）金属を少なくとも含む物品の性質などに応じて、磁性体層２３をなす磁性塗料の塗布量を変えることができる。したがって、本発明によれば、情報読取／書込装置が接する（配される）金属を少なくとも含む物品に応じて、低コストで情報読取／書込装置を構成する回路基板を製造することができる。
【００４６】
また、この実施形態において、ベース基材２１上に、導電部１２と制御部３０が形成されていてもよくまた、基材１１とベース基材２１が一体となっていてもよい。また、基材１１に対する回路基板２０の向きが表裏逆になっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の回路基板は、ＲＦＩＤ読取／書込装置を内蔵した携帯電話、家電、携帯端末、背面が金属体のＲＦＩＤ読取／書込装置を内蔵したキヨスク端末、金属製棚への設置時、また、読取／書込装置だけではなく、ＲＦＩＤの通信距離を増幅させるブースターアンテナにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る回路基板を備えた情報読取／書込装置の一実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０・・・情報読取／書込装置、１１・・・基材、１２・・・導電部、２０・・・回路基板、２１・・・ベース基材、２２・・・アンテナ、２３・・・磁性体層、３０・・・制御部。
【図１】
2006157540.tif 000003