(57)【要約】【課題】ＴＦＴ回路によるアンテナ特性の劣化を抑制できる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、基板２の法線方向から見て、アンテナパターン３の最内周よりも内側に位置する内側空間領域３０と重複しない領域に設けられる。【選択図】図２
2011048793.tif 000002
【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、前記基板の法線方向から見て、前記アンテナパターンの最内周よりも内側に位置する内側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ＲＦＩＤインレット。
【請求項２】
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、相対的に磁界分布の弱い弱磁界部と、相対的に磁界分布の強い強磁界部とを有し、
前記ＴＦＴ回路は、相対的に集積度の高い高集積部と、相対的に集積度の低い低集積部とを有し、
前記高集積部は前記弱磁界部近傍に設けられ、
前記低集積部は前記強磁界部近傍に設けられることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤインレット。
【請求項４】
前記アンテナパターンは１又は複数の直線部と１又は複数の角部とを有し、
前記弱磁界部は前記１又は複数の直線部により構成され、
前記強磁界部は前記１又は複数の角部により構成さ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回路は、前記アンテナパターンのうち、同一方向に電流が流れる隣接した２つの部分の間に対応する領域に設けられることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のＲＦＩＤインレット。
【請求項６】
前記ＴＦＴ回路と前記アンテナパターンとは、互いに前記基板の反対面に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＲＦＩＤインレット。
【請求項７】
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５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】
しかしながら、ＴＦＴ回路をインレット内の回路として用いると、アンテナパターンのアンテナとしての特性が劣化するという問題が発生する場合がある。これは、回路に含まれる導電体により磁界が乱されるためであり、磁界の乱れ自体はＩＣチップを用いる場合にも発生するが、ＴＦＴ回路はサイズが大きいために磁界の乱れが大きく、アンテナ特性に無視できない劣化が生じてしまう。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、ＴＦＴ回路によるアンテナ特性の劣化を抑制できる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、前記基板の法線方向から見て、前記アンテナパターンの最内周よりも内側に位置する内側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。
【０００７】
本発明によれば、磁界分布が最も強くなるアンテナパターンの内側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。
【０００８】
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。基板の法線方向から見てアンテナパターンの形成領域は比較的磁界分布が弱くなる領域であるから、このＲＦＩＤインレットによれば、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。
【０００９】
上記ＲＦＩＤインレットにおいて、前記ＴＦＴ回路は、前記アンテナパターンのうち、同一方向に電流が流れる隣接した２つの部分の間の領域に設けられることとしてもよい。同一方向に電流が流れる隣接した２つの部分の間の領域は磁界分布が最も弱くなる領域であるから、このＲＦＩＤインレットによれば、磁界の乱れがさらに抑制され、ＴＦＴ回路によるアンテナ特性の劣化をさらに効果的に抑制できる。
【００１０】
また、上記ＲＦＩＤインレットにおいて、前記アンテナパターンは、相対的に磁界分布の弱い弱磁界部と、相対的に磁界分布の強い強磁界部とを有し、前記ＴＦＴ回路は、相対的に集積度の高い高集積部と、相対的に集積度の低い低集積部とを有し、前記高集積部は前記弱磁界部近傍に設けられ、前記低集積部は前記強磁界部近傍に設けられることとしてもよい。さらに、前記アンテナパターンは１又は複数の直線部と１又は複数の角部とを有し、前記弱磁界部は前記１又は複数の直線部により構成され、前記強磁界部は前記１又は複数の角部により構成されることとしてもよい。
【００１１】
また、上記ＲＦＩＤインレットにおいて、前記ＴＦＴ回路は、前記アンテナパターンのうち、同一方向に電流が流れる隣接した２つの部分の間に対応する領域に設けられることとしてもよい。
【００１２】
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、互いに前記基板の反対面に形成されることとしてもよいし、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】
【００１３】
本発明によれば、ＴＦＴ回路によるＲＦＩＤインレットのアンテナ特性の劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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’線断面図であり、（ｃ）はＲＦＩＤインレットの下面透視図である。
【図２】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）〜（ｃ）はそれぞれ図１の（ａ）〜（ｃ）に対応している。
【図３】図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態の変形例によるＲＦＩＤインレットの下面透視図である。
【図５】本発明の実施の形態の他の変形例によるＲＦＩＤインレットの下面透視図である。
【図６】本発明の実施の形態の他の変形例による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Ｃ−Ｃ’線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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’線断面図であり、図１（ｃ）はＲＦＩＤインレット１０の下面透視図である。なお、図１（ｂ）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）及び図１（ｃ）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。
【００１７】
図１（ａ）乃至図１（ｃ）に示すように、ＲＦＩＤインレット１０は、基板２と、基板２のおもて面２ａに設けられたアンテナパターン３と、基板２のうら面２ｂに設けられたＴＦＴ回路４と、これらを封止する保護層５とを有している。
【００１８】
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。
【００１９】
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。すなわち、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、そ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の両端に接続されている。ＴＦＴ回路４は、主として基板２の表面に形成され、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を含んで構成される。そして、これらの素子や配線によって、整流回路、メモリ、通信回路などが構成される。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。
【００２０】
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。
【００２１】
保護層５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５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５による封止が完成する。保護層５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。
【００２２】
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。
【００２３】
図２（ａ）乃至図２（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のおもて面２ａ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。
【００２４】
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。
【００２５】
ＴＦＴ回路４は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、基板２のうら面２ｂのうち、基板２の法線方向（図２（ａ）及び図２（ｃ）の奥行き方向。図２（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られている。
【００２６】
このように、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のみにＴＦＴ回路４を設けることで、ＲＦＩＤインレット１０では、ＴＦＴ回路４によるアンテナ特性の劣化が抑制されている。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。したがって、ＲＦＩＤインレット１０では、ＴＦＴ回路４によるアンテナ特性の劣化が抑制されている。
【００２７】
さらに、図１（ｃ）には、基板２のおもて面２ａにおけるアンテナパターン３の位置を破線で示しているが、この破線とＴＦＴ回路４の位置関係から明らかなように、ＴＦＴ回路４は、アンテナパターン形成領域３２に対応する領域でも特に、アンテナパターン３のうち同一方向に電流が流れる隣接した２つの部分の間に対応する領域（おもて面２ａ内の、アンテナパターン３のうち同一方向に電流が流れる隣接した２つの部分の間に位置する領域と、基板２の法線方向に見て重複する領域）に設けられている。つまり、例えば図１（ａ）及び図１（ｃ）に示したアンテナパターン３の部分３Ｘ及び３Ｙは、互いに隣接しており、かつアンテナパターン３に電流が流れるとき同じ方向に電流が流れる。ＴＦＴ回路４は、このような２つの部分の間に対応する領域に設けられている。このような領域にＴＦＴ回路４を設けることで、ＴＦＴ回路４による磁界の乱れがさらに抑制される。以下、詳しく説明する。
【００２８】
図３は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面の模式図である。同図に示すように、例えばアンテナパターン３の部分３Ｘ，３Ｙに紙面こちら側に向かって電流が流れるとき、それぞれが生ずる磁界は、紙面に向って見て反時計周りとなる。したがって、部分３Ｘ，３Ｙ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っている。図１（ｃ）の例では、このような領域にＴＦＴ回路４を設けているので、ＴＦＴ回路４による磁界の乱れがより効果的に抑制されている。
【００２９】
また、ＴＦＴ回路４では、その内部構造についても、磁界の乱れを抑制するための工夫を施している。すなわち、図１（ｃ）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、主としてトランジスタ、ダイオード、キャパシタ、抵抗などの回路素子を含んで構成される。一方、低集積部４ｂは、主としてこれらの回路素子を相互に接続するための配線から構成される。低集積部４ｂは、アンテナパターン３の各角部３ａの近傍に設けられている。一方、高集積部４ａは、アンテナパターン３の各角部３ａ以外の部分（直線部）の近傍に設けられている。
【００３０】
一般に、アンテナパターン３の角部３ａ（アンテナパターン３に曲線状の部分がある場合には曲線部を含む。）は相対的に磁界分布が強い強磁界部であり、角部３ａ以外の部分（直線部）は相対的に磁界分布が弱い弱磁界部となっている。一方、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、磁界を乱す効果が大きい。したがって、上記のように高集積部４ａを直線部の近傍に設け、低集積部４ｂを角部３ａの近傍に設けることで、ＴＦＴ回路４による磁界の乱れがさらに効果的に抑制されている。
【００３１】
なお、図１（ｃ）の例では、基板２の法線方向から見てアンテナパターン形成領域３２と重複する領域の一部にのみＴＦＴ回路４を配置したが、ＴＦＴ回路４が必要とする面積によっては、アンテナパターン形成領域３２の面積ぎりぎりまでＴＦＴ回路４を設けてもよいのは勿論である。また、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の対応領域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の対応領域からはみ出してもよい。ただし、この場合、内側空間領域３０よりも外側空間領域３１にはみ出すようにする。
【００３２】
つまり、アンテナパターン形成領域３２の面積をＳａｎｔ、ＴＦＴ回路４の面積をＳｉｃとし、さらにＴＦＴ回路４の設置領域のうち、基板２の法線方向から見てアンテナパターン形成領域３２と重複している領域の面積をＳｉｃ−ｌａｐ、外側空間領域３１と重複している領域の面積をＳｉｃ−ｏｕｔ、内側空間領域３０と重複している領域の面積をＳｉｃ−ｉｎとすると、Ｓｉｃ＜Ｓａｎｔである場合には、Ｓｉｃ＝Ｓｉｃ−ｌａｐ、Ｓｉｃ−ｉｎ＝Ｓｉｃ−ｏｕｔ＝０とする。また、Ｓｉｃ＞Ｓａｎｔである場合には、Ｓｉｃ−ｏｕｔ＝Ｓｉｃ−Ｓａｎｔ、Ｓｉｃ−ｉｎ＝０とする。
【００３３】
図４は、Ｓｉｃ＞Ｓａｎｔである場合の例におけるＲＦＩＤインレット１０の下面透視図である。同図の例は極端な例であり、Ｓｉｃ−ｏｕｔが外側空間領域３１の面積と等しくなっている。しかし一方でＳｉｃ−ｉｎ＝０としていることから、ＴＦＴ回路４による磁界の乱れが抑制される。したがって、ＴＦＴ回路４によるアンテナ特性の劣化が抑制されている。
【００３４】
図５は、Ｓｉｃ＜Ｓａｎｔであるものの、形状の問題によりアンテナパターン形成領域３２の対応領域に収まらないＴＦＴ回路４を有するＲＦＩＤインレット１０の下面透視図である。同図の例では、アンテナパターン形成領域３２の４辺に高集積部４ａを配置し、その間を低集積部４ｂで接続している。各高集積部４ａの幅はアンテナパターン形成領域３２から外側空間領域３１側へ少しはみ出している。このような例においても、Ｓｉｃ−ｉｎ＝０であることから、ＴＦＴ回路４による磁界の乱れが抑制される。したがって、ＴＦＴ回路４によるアンテナ特性の劣化が抑制されている。また、低集積部４ｂを角部３ａの対応領域に配置し、高集積部４ａを角部３ａの対応領域以外の領域に配置したことから、さらに効果的にアンテナ特性の劣化が抑制されている
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態によるＲＦＩＤインレット１０によれば、ＴＦＴ回路４によるＲＦＩＤインレット１０のアンテナ特性の劣化を抑制できる。
【００３６】
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。
【００３７】
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の異なる面に形成したが、これらを同じ面に形成することとしてもよい。
【００３８】
図６は、基板２のおもて面２ａにアンテナパターン３とＴＦＴ回路４の両方を形成したＲＦＩＤインレット１０を示す図である。図６（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６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図である。ＴＦＴ回路４の面積がそれほど大きくなく、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に収まる程度の面積である場合には、同図に示すように、基板２のおもて面２ａにおいて、アンテナパターン３とＴＦＴ回路４とを並べて配置することが可能である。この場合にも、図１などに示したＲＦＩＤインレット１０と同様に、アンテナ特性の劣化が抑制される。一方、図１などに示したＲＦＩＤインレット１０と比べると、アンテナパターン３とＴＦＴ回路４とを接続するためのスルーホール導体が不要になるので、製造工程が簡略化され、低コスト化されている。
【００３９】
また、図６の例では、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６（ｂ）に示すように、アンテナパターン３は一般にＴＦＴ回路４より厚い。したがって、基板２の法線方向から圧力がかかった場合、より厚いアンテナパターン３に圧力が集中し、ＴＦＴ回路４へのダメージを和らげることが可能となっている。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、図６に示した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。
【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
３ａ    角部
３ｈ    スルーホール導体
４      ＴＦＴ回路
４ａ    高集積部
４ｂ    低集積部
５      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】
2011048793.tif 000003
【図２】
2011048793.tif 000004
【図３】
2011048793.tif 000005
【図４】
2011048793.tif 000006
【図５】
2011048793.tif 000007
【図６】
2011048793.tif 000008