(57)【要約】本発明は、キャパシタ１０に接続された単一の周回部９を備えたアンテナ上にグラビアプロセスを施すことによって容量性アンテナ４を作製するための方法に関し、前記周回部と前記キャパシタとが、導電性インキを用いてグラビアプロセスによって印刷される。グラビアプロセス用に誘電性インキを用いることによって、グラビアプロセスによって印刷された２つの導電性電極１４，１７の間に誘電体厚さ１６が得られ得るようになる。キャパシタの静電容量は、アンテナのインダクタンス、通信周波数、及び該アンテナ４に接続されるチップ３が影響下に置かれる共鳴則に基づいて決定される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体（１１）上に存在する少なくとも一つのループ（９）を備えるとともにこの同じ支持体上に存在するキャパシタ（１０）に接続され、このとき、前記キャパシタが該アンテナの両方の端子領域（１２，１３）に並列に取り付けられている結合アンテナ（４）において、
前記キャパシタとともに前記同一の支持体上にグラビア印刷により印刷されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナにおいて、
単一ループを備えかつ送信及び受信のために中周波数搬送波に調整されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のアンテナにおいて、
約１３．５６ＭＨｚの周波数に調整されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアンテナにおいて、
平板コンデンサの２つの電極間の絶縁体の厚さが１０μｍより薄いことを特徴とするアンテナ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアンテナにおいて、
電子チップ（３）に接続されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項６】
キャパシタ（１０）に接続された少なくとも一つのループ（９）を備えているアンテナの製造方法であって、該アンテナとキャパシタとを同じ絶縁支持体（１１）上に設けるアンテナの製造方法において、
−前記アンテナの開ループ、前記キャパシタの下側電極（１４）、及び前記アンテナの第１の端子領域（１２）と下側電極との間の接続部（１５）を得るために導電性インキの第１のグラビア印刷を行い、
−前記下側電極を絶縁膜（１６）で被覆するために誘電性インキを用いたグラビア印刷による第２の印刷を行い、
−前記絶縁膜を被覆するキャパシタ用の上側電極（１７）を得るため、そして前記アンテナの第２の端子領域（１３）と前記上側電極の間に接続部（１８）を得るために、導電性インキを用いてグラビア印刷による第３の印刷を行なう
ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
グラビア印刷により印刷された２つの誘電性インキ層の連続堆積によって前記絶縁膜得ることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の方法において、
−前記アンテナの前記開ループ、前記アンテナの前記第１の端子領域と前記下側電極との間の前記接続部、前記上側電極、及びこの上側電極と前記アンテナの前記第２の端子領域との間の接続部に対応する導電性インキ層上に、電気分解法により金属化された膜（１９）を堆積することからなる最終ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の方法において、
グラビア印刷により印刷されるべき前記キャパシタの表面は、前記第２の印刷の間に堆積できる誘電体層の厚さの関数として定義されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の方法において、
前記アンテナの前記２つの端子領域は、該アンテナが協働する電子チップ（３）に直接接続されていることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量性アンテナ、及び斯かるアンテナのための製造方法に関する。より詳細には、本発明は、無線通信技術、特に無線認証（RFID : Radio Frequency Identification）の用途に関する応用分野に用いられる。これらの用途は、例えば、電子データの取り扱いだけでなくアクセス制御の分野の自動的なデータの送信ならびに認証のために実用化されている。アクセス制御および／または電子レジについて言えば、用途には、例えば、公共交通機関の切符発行、高速道路料金、駐車券、飛行機チケット等々が含まれる。また、多くの企業が、非接触チップによる社員や顧客のための認証手段を開発してきた。
【背景技術】
【０００２】
現在、無線認証の用途に用いられている主要な周波数帯は２つある：低周波数は約１２５ｋＨｚにあり、中周波数は約１３．５６ＭＨｚにある。これらの周波数の値は、一般的には固定され、国際的な規準に対応している。この技術を実際に用いるために、ユーザが持ち運ぶモバイル装置と通信できる読み取り装置が主に用いられる。通信は、モバイル装置内に収納されたアンテナと、読み取り装置内に取り付けられた第２のアンテナとの間の遠隔的な電磁的結合を介して行なわれる。
【０００３】
モバイル装置ないしトランスポンダは、通常、支持体を有しており、この支持体の上に、データを生成、蓄積、及び処理するための電子デバイス、例えばチップや、さらには該デバイスに接続される第１のアンテナが存在している。モバイル装置には、一般に、ＩＳＯ形式のクレジットカードないし可撓ラベル（「タグ」）の形態のものもある。
【０００４】
概して、チップの価格は、マイクロプロセッサ、メモリーゾーン、及びキャパシタを収容するために使われるシリコン表面に比例する。アンテナ及びチップのマイクロパッケージングのコストを大きく引き下げるために、キャパシタによって占められるスペースを減らすことでチップのサイズを減らすようにすることが従来技術では知られている。そのため、より小さなキャパシタと、より小さな容量を持ったチップが使われている。
【０００５】
その結果、チップの寸法を縮小するのと平行して、アンテナのインダクタンスを一定とする場合に、支持体にも別のキャパシタを持たせることで装置の共鳴則に配慮するようにしなければならなくなる。装置の最適の動作は共鳴時に得られ、それは、本装置の種々の構成要素の特性が以下の共鳴則：
ＬaＣpω２＝１
に適う場合である。
ここで、
Ｌaはアンテナインダクタンスに対応し、
Ｃpは装置のキャパシタンスに対応し、そして
ω＝２πｆは角振動数（pulsation）に対応し、信号をやりとりするために選択された周波数（ｆ）の関数として計算される。
【０００６】
公知文献国際公開第０１／５０５４７号パンフレット（特許文献１）に記載されているように、チップとアンテナに並列に第２のキャパシタを設けることが知られている。この第２のキャパシタによって、チップのキャパシタンスの低減を補償することができる。とりわけ、この文献は、アンテナのスクリーン印刷と同様、キャパシタをスクリーン印刷することについて示唆している。
【０００７】
スクリーン印刷は、マスク印刷の技術から得られる。この印刷には、網目状の布が上部に取り付けられるフレームからなるスクリーンを用いて印刷する工程が含まれる。布は通常、ナイロンやポリエステルといったような合成線維からなる。支持体上に付けられたスクリーンは、インキを受容し、このインキがスキージによって押されてメッシュ開口から通り抜け、刷り（印刷部）を形成する。印刷された堆積物の厚さは均一ではない。
【０００８】
従来技術の装置は問題をはらんでいる。確かに従来装置によれば、より小さく使えてその結果チップもさほど高価ではなくなるものの、その反面、これらの装置によって、アンテナを作製する上である種の制約が強いられることになる。上記のアンテナは、支持体上にスクリーン印刷される。一般に、アンテナは、いくつかのループを有しており、アンテナの第１の接触領域がループの内側に見出される一方、アンテナの第２の接触領域がループの外側に見出されるようになっている。チップと第２のキャパシタを、アンテナと並列に接続するためには、アンテナの２つの接触領域のそれぞれにキャパシタを接続しなければならない。
【０００９】
この問題は、基本的には、従来技術においては、キャパシタのキャパシタンスならびに考慮すべき共鳴則が与えられると、アンテナがどうしても幾つかのループを持たざるを得ないという事実に起因している。横方向電流が損なわれるのを防ぐことでアンテナのインダクタンスに悪影響が及ぶことを防止するために、第２のキャパシタは、ループの中心の外側にスクリーン印刷される。そのため、この第２のキャパシタは簡単にアンテナの外側接触領域に接続される。しかしこのキャパシタをアンテナの内側接触領域に接続するためには、導電性のリンクがスクリーン印刷され得るような高さ位置においてループ上部上に絶縁ブリッジを作らなければならない。
【００１０】
このブリッジの形成は、無理がある上にアンテナ製造プロセスに付加的なステップを付け加える。スクリーン印刷技術を用いると、得ることができるキャパシタは、中間容量を有している。このキャパシタンスは、チップの内部容量の低減を完全には補償しない。従って、共鳴則が考慮されるようにするためには、アンテナのインダクタンスを増加しなければならないが、インダクタンスを増加させるというのは、ループの数を増やし、さらにはこの多重ループアンテナを、スクリーン印刷された第２のキャパシタに接続するためのブリッジを無理に作ることによって得られるものである。
【００１１】
従来技術では、シングルループアンテナと協働できるより大きなキャパシタンスを持つキャパシタが知られている。しかし、この場合には、斯かるキャパシタは、高価でしかもスペースを取りすぎ、コスト削減の努力を台無しにしてしまう。
【特許文献１】国際公開第０１／５０５４７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の問題を解決し、チップ製造により課せられる将来の技術的な制約を考慮しながら平面アンテナを低コストで大量に製造できるようにすることを目的とする。本発明によれば、同一の支持体上に単一ループを好適に有するアンテナを提供することができ、このアンテナを大静電容量キャパシタに接続することができる。平板コンデンサ（平面キャパシタ）の静電容量は、以下の式から導出される：
Ｃ＝ε0*εr*Ｓ／ｅ
ここで、
Ｃは静電容量値、
ε0は真空の誘電率（８．８５４*１０１２Ｆ／ｍ）に対応、
εrは比誘電率に対応、
Ｓは互いに対面する電極の面積に対応、そして
ｅは誘電体の厚さに対応する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、２枚の導電性プレート間に配置される誘電体の厚さの値を主として操作することによって静電容量の大きなキャパシタ（大容量キャパシタ）が得られる。本発明の成果を得るために、キャパシタは、同じようにアンテナをも支持している支持体上にグラビア印刷によって印刷される。実際には、グラビア印刷技術により、非常に薄い膜（フィルム）の堆積物が得られる。キャパシタは、第１の導電膜、この膜を覆う第２の絶縁膜、そして最後に、この絶縁膜を覆う第３の導電膜といったような重ね合わされた連続する少なくとも３つの層から得られる。例えば、アンテナそれ自身、アンテナの模様（構成）が２つの導電層と一緒に仕上げられるときに、グラビア印刷によって印刷することができる。
【００１４】
グラビア印刷というのは、銅板彫刻から来る技術である。画線部は凹んだ中空である。印刷領域は、銅被覆されかつクロム鍍金された鋼製の胴の上に彫刻される。胴を彫刻するために化学溶液を用いることができる。また、再現対象の写真を電子的に走査することによってダイアモンドの先端を使って機械的に彫刻する装置もある。最後に、印刷胴を用意する別の方法では、彫刻するためにレーザが用いられる。印刷時には、胴の開口部位にインキが充填され、ブレードが余分のインキを除去し、続いてさらに支持体が印刷版に向かって押し付けられて印刷が行なわれる。このようにして得られた刷りは、高品質で完全な再現性を有している。グラビア印刷は、揮発性の溶剤を含んだ液状のインキを使用する。堆積物が僅かな厚さである場合であっても、均質に印刷されるべき表面全体を覆う堆積物が得られる。
【００１５】
この方法に伴う利点により、平板コンデンサの形状を一定にすることが保証できる。上記のキャパシタが大きな静電容量を有しているという事実のおかげで、単一ループアンテナでさえ共振に合わせて調整される。そのため、キャパシタとチップを極めて簡単に単一ループアンテナに接続することができる。単一ループアンテナの全体的な電気抵抗は、典型的なループの抵抗よりも低い。これにより、一変形例において、導電膜の部分を支持する各領域の上部に、厚さを一定にしかつ制御した状態で高速の銅の電着を行なうことを考えることができる。
【００１６】
このように、本発明の方法によれば、アンテナの直接的な製造費に同時に働きかけることによって、そしてチップのマイクロパッケージングを簡略化することによって、トランスポンダの価格をかなり低減することが可能になる。
【００１７】
本発明の対象は、支持体上に設けられた少なくとも一つのループを備えた結合アンテナであって、この同じ支持体上に設けられたキャパシタに接続され、該キャパシタが当該アンテナの２つの端子領域（contact zone）上に並列に取り付けられてなるアンテナにおいて、当該アンテナと前記キャパシタとが上記の同じ支持体上にグラビア印刷により印刷されていることを特徴とするアンテナである。
【００１８】
また、本発明の対象は、キャパシタに接続された少なくとも一つのループを備えたアンテナの製造方法であって、前記アンテナと前記キャパシタとを同じ支持体上に設ける方法において、以下の：
−アンテナの開ループ、キャパシタの下側電極、及び前記下側電極とアンテナの第１の端子領域との間の接続部を得るために導電性インキを用いたグラビア印刷により第１の印刷部を作り、
−前記下側電極を絶縁膜で覆うために誘電性インキを用いたグラビア印刷により第２の印刷部を作り、
−前記絶縁膜を覆う前記キャパシタのための上側電極を得るために、そして前記上側電極とアンテナの第２の端子領域との間の接続部を得るために導電性インキを用いたグラビア印刷により第３の印刷部を作る、
ステップを備えたことを特徴とする方法である
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、以下の記載を読み、添付の図面を参照すればさらに良く理解されよう。図面は、単に表示の手段としてのみ示されているのであって、本発明を限定するものでは一切ない。
【００２０】
図２は、読み取り装置２と無線電気信号をやり取りするように設けられたモバイル装置１を示す。モバイル装置１は、電子マイクロサーキット３ないしチップ３とアンテナ４とを備えたトランスポンダである。例えば、チップ３とアンテナ４とは、絶縁基板５上に設けられている。この基板５は、例えば、標準的なＩＳＯ形式のチップカードの形を有するものでもよい。チップ３は、アンテナ４に接続され、アンテナ４に送信されて受信された電磁場により生成された誘導電流によって供給を受ける。
【００２１】
読み取り装置２は、モバイル装置１の方に信号を送信しかつ受信を行なう第２のアンテナ６を備えている。加えて、装置２は、第２のアンテナ６に連結されるカップラ７を備え、このカップラ７は、さらに、交換されるデータを管理しかつ処理するユニット８に連結されている。ユニット８は例えばコンピュータである。
【００２２】
本発明によれば、アンテナ４は、図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、及び図１ｄに示すように、少なくとも一つのループ９と、該ループ９と並列に取り付けられたキャパシタ１０とを備えている。ループ９とキャパシタ１０は、一つの支持体１１上に存在している。支持体１１は、絶縁しかつ例えば可撓な厚膜の形態とすることができる。例えば、基板１１は、ポリエチレン（PE）、ポリエステル（PET）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリカーボネート（PC）、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン（ABS）、ガラスエポキシ、ポリイミド、又は紙類等からなる。
【００２３】
ループ９は、第１の端子領域１２と第２の領域１３とを備え、この領域にキャパシタ１０とチップ３とが接続されることになる。
【００２４】
本発明に係るアンテナ４の製造方法の第１のステップの間、支持体１１は、導電性のインキが供給される第１のグラビア印刷胴の下側に置かれる。ループ９、キャパシタ１０の下側電極１４、及び第１の端子領域１２と下側電極１４の間の接続部１５を描く第１のパターンがこうして形成される。また、第２の端子領域１３は、導電性インキからなる第１の層を堆積することで現れる。例えば、インキ堆積物の厚さは、一旦乾けば、大体２〜４μｍ程度である。
【００２５】
キャパシタ１０を形成するために、第２の膜１６が誘電性材料によって下側電極１４の上部に堆積される。本発明によれば、この第２の膜１６は、絶縁性を有したインキが供給される第２の胴を用いてグラビア印刷により堆積される。この第２の膜は、第２の胴のような２つの胴を二重に通過した後で得られることが好ましい。こうして、誘電体膜１６が、絶縁性のインキからなる２つ重ね合わされた膜により実現される。このような二重の厚さの絶縁膜を用いることで、上側電極１７から下側電極１４を隔てる誘電体内の多孔性の問題が防止される。
【００２６】
通常、絶縁膜１６の厚さは、１０μｍよりも薄く、好ましくは５〜１０μｍの間で変化し、このとき、この膜１６は、漏れ電流を生じさせるような多孔性を制限するために２つの連続した層で得られていることが好ましい。上記誘電体膜は均一でありかつ内部に不純物を滞在させ得るような細孔を持たない。
【００２７】
グラビア印刷技術を用い、さらに特殊なインキが使用されれば、一実施形態において、膜１６は、第２の胴の下を１回通過することで得ることができる。
【００２８】
次に、図１ｃに示すように、キャパシタ１０を完成させるため、第３の膜が、上側電極１７及びこの上側電極１７と第２の端子領域１３との間の接続部１８を形成するために堆積される。この第３の膜は、導電性インキを使用することでグラビア印刷により印刷される。この場合、同じライン内に４つの胴を有する４色機が用いられる。
【００２９】
第１の膜及び第３の膜を作るために同じ導電性インキを用いることが好ましい。本発明において用いられるインキは、電気抵抗が非常に低く、インキには、銅、銀、金、パラジウム、錫、又は前者の合金ならびに導電性ポリマーが含まれる。導電性インキは、インキの粘性の観点から、そしてその他の物理化学的な特性の観点から、グラビア印刷に適したやり方で用意されなければならない。
【００３０】
選択されたインキは、例えば、導電性の金属が注入されたインキである。この場合には、金属は、主として銀で、微小プレートを形作るフレークの形態で存在している。この微小プレートは、厚さが非常に薄く（１〜２μｍ）、２〜５μｍの範囲の長さからなることが好ましい。この金属充填材の割合は、固体インキの塊の５０〜８０％を占める。上記のように形成されたインキの高い導電性を保証するためには、金属充填材の割合が７０％であることが好ましい。高導電性のインキは、低い比抵抗によって釣合わされ、これが以下のメタライゼーション（metallization）のステップを助ける。
【００３１】
一実施形態において、インキは、導電性有機ポリマーを含むものでもよい。このポリマーの利点は、これらが溶剤又は水性相内で形成される点にあり、これにより、得られたインキの流体力学的特性を、とりわけインキをグラビア印刷のプロセスに適合できるような状態にするために調節することが可能になる。他の利点は、この実施形態においては、インキが金属充填材を含まないという事実によるものであり、これが大規模にコストを削減するのに寄与し、しかも、製造プロセスを信頼性のあるものにできる均一なインキを得易くしている。
【００３２】
最後のステップを通して、例えば、第１の径路からであろうと、第３の径路であろうと、導電性インキを有する全ての部分を被覆するために、金属膜１９を堆積させることができる。この金属層は、銅電着により堆積することができる。堆積される銅の厚さは、大体５μｍ程度とされ、ループ９、端子領域１２，１３、接続部１５，１８、さらには、キャパシタ １０の上側電極の上側面１７をも被覆する。
【００３３】
好ましくは、アンテナ４をチップ３と合わせて１３．５６ＭＨｚの周波数に調整するために、５００μｍの幅のループ９が選択され、これにより、ループが２７０ｎＨのインダクタンスを有するようになっている。続いて、チップ３の内部容量の関数として、支持体１１上に設けられるべき外部平板コンデンサ１０の静電容量が決定される。例えば、チップ３の静電容量が９７ｐＦである場合には、誘電体に関して８μｍの厚さが確実に得られるものとすると、１１．８ｍｍの電極の直径が選択される。一実施形態において、仮にチップ３の静電容量が２５ｐＦであるとすると、そのときには、平板コンデンサ１０は４８５ｐＦの静電容量を有する必要があり、そのためには、誘電体の厚さが８μｍであれば、キャパシタ表面は、直径が１２．８ｍｍに等しいように設けられる。
【００３４】
一実施形態では、本発明において、特にもし単一の誘電体膜１６で十分であれば、厚さが低減されるために、アンテナの型は、かなり小形のキャパシタ１０を持った電子ラベル用に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１ａ】本発明に係る方法の第１のステップ後の支持体の上面図である。
【図１ｂ】本発明に係る方法の第２のステップ後の支持体の上面図である。
【図１ｃ】本発明に係る方法の第３のステップ後の支持体の上面図である。
【図１ｄ】本発明に係る方法の最後の随意のステップ後の支持体の上面図である。
【図２】読み取り装置と協働している本発明に係るアンテナの全体を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    モバイル装置
２    読み取り装置
３    チップ
４    第１のアンテナ
５    基板
６    第２のアンテナ
７    カップラ
８    コンピュータ（データを管理かつ処理するユニット）
９    ループ
１０    キャパシタ
１１    支持体
１２，１３    端子領域
１４    下側電極
１５，１８    接続部
１６    膜
１７    上側電極
１９    金属膜
2005534243.tif 000003
【図２】
2005534243.tif 000004
【国際調査報告】
2005534243.tif 000005
2005534243.tif 000006
2005534243.tif 000007
2005534243.tif 000008