(57)【要約】【課題】アンテナパターンから発される磁界によるＴＦＴ回路の誤動作を抑制できるＲＦＩＤインレットを提供する。【解決手段】ＲＦＩＤインレット１０であって、基板２と、基板２の表面に形成された平面スパイラル状のアンテナパターン３と、基板２の表面に形成され、アンテナパターン３に接続されたＴＦＴ回路４とを備え、ＴＦＴ回路４は、回路素子を含む高集積部４ａと、回路素子を含まず、高集積部４ａ内の回路素子を相互接続するための配線を含む低集積部４ｂとを有し、高集積部４ａは、基板２表面のうち、基板２の法線方向から見てアンテナパターン３と重複しない領域に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に形成された平面スパイラル状のアンテナパターンと、
前記基板の表面に形成され、前記アンテナパターンに接続されたＴＦＴ回路とを備え、
前記ＴＦＴ回路は、回路素子を含む高集積部と、回路素子を含まず、前記高集積部内の前記回路素子を相互接続するための配線を含む低集積部とを有し、
前記高集積部は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記アンテナパターンと重複しない領域に設けられることを特徴とするＲＦＩＤインレット。
【請求項２】
前記低集積部は、前記基板表面のうち、少なくとも前記基板の法線方向から見て前記アンテナパターンと重複する領域に設けられることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤインレット。
【請求項３】
前記アンテナパターンは、前記基板の法線方向から見て中央の部分に導体パターンの配置されない空間領域を有し、
前記ＴＦＴ回路は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記空間領域と重複しない領域に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤインレット。
【請求項４】
前記ＴＦＴ回路は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記アンテナパターンの形成領域と重複する領域に設けられることを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤインレット。
【請求項５】
前記ＴＦＴ回路と前記アンテナパターンとは、前記基板の同一面に形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＲＦＩＤインレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)インレットに関し、特にＴＦＴを使用したＩＣを用いるＲＦＩＤインレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＲＦＩＤタグや非接触式ＩＣカードのインレット（ＲＦＩＤインレット）を構成する回路としては、例えば特許文献１にも記載されているように、半導体基板を用いて作製されたＩＣチップが用いられてきた。しかし、近年では、アンテナ基板上にＴＦＴ(Thin Film Transistor)を使ってＩＣを形成する方法も検討されるようになってきている。ＴＦＴを用いたＩＣをＴＦＴ回路と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４０９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、これまで検討されているＴＦＴ回路は、基板の法線方向から見てアンテナパターンと重なる位置に配置される。しかしながら、この構成では、アンテナパターンから発される磁界がＴＦＴ回路を直撃するため、ＴＦＴ回路が誤動作を起こしてしまう場合がある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、アンテナパターンから発される磁界によるＴＦＴ回路の誤動作を抑制できるＲＦＩＤインレットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明によるＲＦＩＤインレットは、基板と、前記基板の表面に形成された平面スパイラル状のアンテナパターンと、前記基板の表面に形成され、前記アンテナパターンに接続されたＴＦＴ回路とを備え、前記ＴＦＴ回路は、回路素子を含む高集積部と、回路素子を含まず、前記高集積部内の前記回路素子を相互接続するための配線を含む低集積部とを有し、前記高集積部は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記アンテナパターンと重複しない領域に設けられることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、磁界の発生源であるアンテナパターン直下（直上）の領域に高集積部を配置しないため、アンテナパターンから発される磁界によるＴＦＴ回路の誤動作を抑制できる。
【０００８】
上記ＲＦＩＤインレットにおいて、前記低集積部は、前記基板表面のうち、少なくとも前記基板の法線方向から見て前記アンテナパターンと重複する領域に設けられることとしてもよい。これによれば、アンテナパターンの両側に位置する高集積部を接続することが可能になる。
【０００９】
上記ＲＦＩＤインレットにおいて、前記アンテナパターンは、前記基板の法線方向から見て中央の部分に導体パターンの配置されない空間領域を有し、前記ＴＦＴ回路は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記空間領域と重複しない領域に設けられることとしてもよい。これによれば、磁界分布が最も強くなるアンテナパターンの中央空間領域において磁界の乱れが発生しなくなるため、ＴＦＴ回路によるアンテナ特性の劣化を抑制できる。
【００１０】
また、上記ＲＦＩＤインレットにおいて、前記ＴＦＴ回路は、前記基板表面のうち、前記基板の法線方向から見て前記アンテナパターンの形成領域と重複する領域に設けられることとしてもよい。これによれば、磁界の乱れがより抑制され、ＴＦＴ回路によるアンテナ特性の劣化をより効果的に抑制できる。
【００１１】
また、上記ＲＦＩＤインレットにおいて、前記ＴＦＴ回路と前記アンテナパターンとは、前記基板の同一面に形成されることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アンテナパターンから発される磁界によるＴＦＴ回路の誤動作を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態によるＲＦＩＤインレットの構成を示す図である。（ａ）はＲＦＩＤインレットの上面透視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】図１（ｂ）の一部（ＴＦＴ回路付近）を拡大した図である。
【図３】本発明の実施の形態によるＲＦＩＤインレットの構成を示す図であり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ図１の（ａ）（ｂ）に対応している。
【図４】図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面の模式図である。
【図５】本発明の実施の形態の変形例によるＲＦＩＤインレットの構成を示す図である。（ａ）はＲＦＩＤインレットの上面透視図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ’線断面図であり、（ｃ）はＲＦＩＤインレットの下面透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態によるＲＦＩＤインレット１０の構成を示す図である。図１（ａ）はＲＦＩＤインレット１０の上面透視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。また、図２は、図１（ｂ）に示した断面図の一部（ＴＦＴ回路４付近）を拡大した図である。なお、図１（ｂ）及び図２は、断面に現れる構成を分かりやすく示すために、図面縦方向に大幅に引き伸ばして描いている。また、図１（ａ）は断面図ではないが、分かりやすくするためにＴＦＴ回路及びアンテナパターンにハッチングを施している。後掲する各図でも同様である。
【００１６】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ＲＦＩＤインレット１０は、基板２と、基板２の表面に設けられたアンテナパターン３、ＴＦＴ回路４、及び絶縁層５と、これらを封止する保護層６とを有している。
【００１７】
基板２は、各種のプラスチックフィルム等によって構成される平板状の材料である。具体的には、基板２の材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＥＴ−Ｇ（テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体）、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリスチレン系、ＡＢＳ樹脂、ポリアクリル酸エステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、アクリル系、耐水紙などの単独フィルム若しくはこれらの複合フィルムを用いることができる。基板２の厚みは規格によって決められており、具体的には１μｍ〜１００μｍ程度である。また、本実施の形態では、縦幅４５ｍｍと横幅７５ｍｍの基板２を用いているが、基板２の大きさはこれに限られるものではない。
【００１８】
ＴＦＴ回路４は、基板２の上面に形成される。ＴＦＴ回路４は、主として基板２表面に形成されたトランジスタ、ダイオードなどの能動素子と、キャパシタ、抵抗などの受動素子と、これら素子を相互接続する配線とから構成され、これによって整流回路、メモリ、通信回路などが構成される。
【００１９】
絶縁層６は、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの手段により、ＴＦＴ回路４を含む基板２の上面全体を覆うように形成される。絶縁層６の具体的な材料としては、珪素、珪素の酸化物または珪素の窒化物の無機材料を含む層や、有機樹脂などの有機材料を含む層を用いることが好適である。
【００２０】
アンテナパターン３は、図１（ａ）に示すように平面スパイラル状の導体パターンであり、図１（ｂ）に示すように絶縁層６の上面に形成される。アンテナパターン３の両端はそれぞれスルーホール導体３ｈを介してＴＦＴ回路４に接続される。
【００２１】
アンテナパターン３とＴＦＴ回路４は所謂パッシブタグを構成する。以下、アンテナパターン３とＴＦＴ回路４によって構成されるパッシブタグの動作について、簡単に説明する。
【００２２】
まず、リーダ（不図示）が、読み出し命令を含むデータによって変調した電波（変調波）を送出し、その後、無変調の電波（無変調波）を所定時間にわたって送出する。ＴＦＴ回路４の整流回路は、アンテナパターン３を介してこれらの電波を受信し、整流して直流化する。通信回路は、この直流を電源として動作するものであり、まず変調波を解釈し、解釈結果に応じてメモリ内からデータを読み出す。そして、読み出したデータによって無変調波の反射波を変調する。リーダはこの反射波を受信することで、ＴＦＴ回路４内のメモリに記憶されているデータを取得する。
【００２３】
保護層６は、樹脂素材によって構成される。具体的な材料としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。保護層６を形成する際には、基板２の上側と下側からフィルム状の材料を貼り付け、熱プレス成形によって、基板２、アンテナパターン３、及びＴＦＴ回路４に密着させる。これにより、保護層６による封止が完成する。保護層６の厚みは片側（基板２の一方側）のみで１μｍ〜１００μｍ程度であり、したがって、ＲＦＩＤインレット１０全体としての厚みは３μｍ〜３００μｍ程度となっている。
【００２４】
次に、アンテナパターン３とＴＦＴ回路４との位置関係について説明する。
【００２５】
図３（ａ）及び図３（ｃ）には、アンテナパターン３との位置関係により分類される基板２表面の３つの領域、すなわち内側空間領域３０、外側空間領域３１、及びアンテナパターン形成領域３２が示されている。
【００２６】
内側空間領域３０は、アンテナパターン３の最内周よりさらに内側の、導体パターンが配置されない領域である。外側空間領域３１は、アンテナパターン３の最外周よりさらに外側の、導体パターンが配置されない領域である。アンテナパターン形成領域３２は、基板２のおもて面２ａのうち、アンテナパターン３が形成される領域である。なお、アンテナパターン形成領域３２には、アンテナパターン３を形成する導体パターン間の隙間領域も含まれる。言い換えれば、アンテナパターン形成領域３２は、アンテナパターン形成領域３２を構成する導体パターンのうち最外周の導体パターンと最内周の導体パターンで囲まれる領域となっている。また、各領域はアンテナパターン３の縁に沿って厳密に分けられなければならないわけではなく、多少の誤差（例えばアンテナパターン３の導体幅の１０％程度）は許容される。
【００２７】
ＴＦＴ回路４は、基板２表面のうち、基板２の法線方向（図３（ａ）の奥行き方向。図３（ｂ）の上下方向。）から見て、内側空間領域３０及び外側空間領域３１と重複せず、かつアンテナパターン形成領域３２と重複する領域に設けることが好ましい。このようにすることで、ＴＦＴ回路４によるアンテナ特性の劣化が抑制される。すなわち、平面スパイラル形状のアンテナパターン３を用いる場合、磁界分布が相対的に特に強くなるのは内側空間領域３０（及びその上下の空間。以下同じ。）であることから、この内側空間領域３０と基板２の法線方向から見て重複する領域を避けてＴＦＴ回路４を配置することにより、ＴＦＴ回路４による磁界の乱れが相当程度抑制される。また、外側空間領域３１でも、アンテナパターン形成領域３２に比べれば磁界分布が強く、この外側空間領域３１と基板２の法線方向から見て重複する領域を避けてＴＦＴ回路４を配置することにより、ＴＦＴ回路４による磁界の乱れが相当程度抑制される。一方、アンテナパターン形成領域３２では磁界分布が相対的に弱くなっているため、このアンテナパターン形成領域３２と基板２の法線方向から見て重複する領域にＴＦＴ回路４を設けることで、全体としてＴＦＴ回路４による磁界の乱れが相当程度抑制されることになる。
【００２８】
しかしながら、ＴＦＴ回路４の面積がアンテナパターン形成領域３２の面積より大きい場合や、アンテナパターン形成領域３２の面積より小さい場合であっても形状の問題によりアンテナパターン形成領域３２にうまく収められない場合には、アンテナパターン形成領域３２からはみ出してもよい。図１及び図３に示したＴＦＴ回路４は、このようなはみ出しのある例である。これらの図に示す例では、ＴＦＴ回路４の横幅が広いため、アンテナパターン形成領域３２内に収まりきらず、内側空間領域３０及び外側空間領域３１にはみ出してＴＦＴ回路４を配置している。なお、内側空間領域３０における磁界分布は外側空間領域３１における磁界分布より強いことから、はみ出す際には、できるだけ内側空間領域３０より外側空間領域３１にはみ出すようにすることが好ましい。
【００２９】
以上のように、内側空間領域３０及び外側空間領域３１と重複する領域を極力避けてＴＦＴ回路４を設置することによりＴＦＴ回路４による磁界の乱れが相当程度抑制されるが、一方で、アンテナパターン形成領域３２と重複する領域にＴＦＴ回路４を設けることでアンテナパターン３とＴＦＴ回路４が近くなり、アンテナパターン３から発される磁界によりＴＦＴ回路４が誤動作する場合がある。本実施の形態によるＲＦＩＤインレット１０は、このようなＴＦＴ回路４の誤動作を防止するための構成を有している。以下、具体的に説明する。
【００３０】
図１（ｂ）及び図２に示すように、ＴＦＴ回路４は、相対的に集積度の高い高集積部４ａと、相対的に集積度の低い低集積部４ｂとから構成されている。高集積部４ａは、トランジスタ、ダイオード、キャパシタ、抵抗などの回路素子及びこれらを相互に接続する配線を含んで構成される。低集積部４ｂは、高集積部４ａ内に配置される回路素子を相互に接続する配線のみから構成される。低集積部４ｂには回路素子は含まれない。
【００３１】
高集積部４ａは、基板２表面のうち、基板２の法線方向から見てアンテナパターン３と重複しない領域（図２中に符号Ｃで示した領域以外の領域）に設けられている。なお、図１（ａ）の例による高集積部４ａは、アンテナパターン３と重複する領域を挟んで複数の部分に分割されている。これは、高集積部４ａの横幅をある程度広く確保するためである。低集積部４ｂは、主としてこのように分割された高集積部４ａの各部分を電気的に接続するために設けられるもので、基板２の法線方向から見てアンテナパターン３と重複する領域（図２中に符号Ｃで示した領域）に設けられ、アンテナパターン３と重複する領域を挟んで離れている高集積部４ａ同士を相互に接続している。
【００３２】
一般に、相対的に集積度の高い高集積部４ａは、相対的に集積度の低い低集積部４ｂに比べて磁界の影響を受けやすいが、高集積部４ａを上記のように基板２の法線方向から見てアンテナパターン３と重複しない領域に設けることにより、高集積部４ａに加わる磁界が相対的に弱くなる。
【００３３】
図４は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面の模式図である。同図には、アンテナパターン３のみを示している。同図に示すように、例えば図面向かって左側の２本の導体パターンのように、隣り合う導体パターンには同じ方向の電流が流れることから、これらにより生ずる磁界の向きは同一となる。したがって、これらの導体パターンの間の領域ではそれぞれが生ずる磁界が打ち消し合い、アンテナパターン形成領域３２に対応する領域の中でも特に磁界分布が弱い領域となる。高集積部４ａを基板２の法線方向から見てアンテナパターン３と重複しない領域に設けることは、このように磁界分布が特に弱くなっている位置に高集積部４ａを設けることを意味する。したがって、高集積部４ａに加わる磁界は相対的に弱くなる。
【００３４】
以上説明したように、高集積部４ａに加わる磁界が相対的に弱くなっていることにより、ＲＦＩＤインレット１０では、アンテナパターン３から発される磁界によるＴＦＴ回路４の誤動作が抑制されている。
【００３５】
なお、上述したＲＦＩＤインレット１０の構成によれば、さらに基板２の法線方向からの圧力に強くなるという効果も奏される。すなわち、図２に示すように、基板２に法線方向からの圧力（図２において、矢印Ｄで示している方向からの圧力）が加わった場合、その圧力は、より基板２から遠い位置にあるアンテナパターン３に集中する。したがって、その真下にある低集積部４ｂにも相当の圧力がかかることになるが、基板２の法線方向から見てアンテナパターン３と重複しない領域に設けられた高集積部４ａにかかる圧力は相対的に緩和される。これにより、ＴＦＴ回路４へのダメージが和らげられている。なお、このような圧力がかかる場合の具体的な例としては、紙の中に抄き込まれて用いられるＲＦＩＤインレット１０の例が挙げられる。紙を製造するための抄紙工程では、ＲＦＩＤインレット１０が抄き込まれた状態の紙をローラーで押しつぶす処理（カレンダ処理）が行われるが、本実施の形態によるＲＦＩＤインレット１０の構造は、このカレンダ処理において印加される圧力に対して比較的強い構造となっている。
【００３６】
また、アンテナパターン３とＴＦＴ回路４とを基板２の同一面に形成していることから、これらを相互に接続するためのスルーホール導体が不要になる。したがって、ＲＦＩＤインレット１０では製造工程が簡略化されており、低コスト化が実現している。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【００３８】
例えば、上記実施の形態ではアンテナパターン３とＴＦＴ回路４とを基板２の同じ面に形成したが、これらを異なる面に形成することとしてもよい。
【００３９】
図５は、基板２の一方表面にアンテナパターン３を形成し、他方表面にＴＦＴ回路４を形成したＲＦＩＤインレット１０を示す図である。図５（ａ）は本変形例によるＲＦＩＤインレット１０の上面透視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ’線断面図であり、図５（ｃ）はＲＦＩＤインレット１０の下面透視図である。本変形例でも、高集積部４ａは、基板２表面のうち、基板２の法線方向から見てアンテナパターン３と重複しない領域に設けられている。一方、低集積部４ｂは、基板２の法線方向から見てアンテナパターン３と重複する領域に設けられている。このようにすることで、アンテナパターン３から発される磁界によるＴＦＴ回路４の誤動作が抑制されている。
【符号の説明】
【００４０】
２      基板
２ａ    おもて面
２ｂ    うら面
３      アンテナパターン
３ｈ    スルーホール導体
４      ＴＦＴ回路
４ａ    高集積部
４ｂ    低集積部
５      絶縁層
６      保護層
１０    ＲＦＩＤインレット
３０    内側空間領域
３１    外側空間領域
３２    アンテナパターン形成領域
【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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