(57)【要約】【課題】アンテナとＩＣチップを強固に接合することができるとともに、コストを削減することができる非接触通信部材を提供する。【解決手段】ＩＣチップ１１と、ＩＣチップ１１に物理的に接続された銅からなるアンテナ基部１２と、アンテナ基部１２と離隔された状態で電気的に接続され、アルミニウム、または、導電性粒子および樹脂を含む導電性ペーストからなる主アンテナ部１３と、を備えた非接触通信部材１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップと、該ＩＣチップに物理的に接続された銅からなるアンテナ基部と、該アンテナ基部と離隔された状態で電気的に接続され、アルミニウム、または、導電性粒子および樹脂を含む導電性ペーストからなる主アンテナ部と、を備えたことを特徴とする非接触通信部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用途の情報記録メディアのように、電磁波または電波を媒体として外部から情報を受信し、また、外部に情報を送信できるようにした非接触通信部材に関し、特に、高温・高圧の環境における耐久性に優れる非接触通信部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤ用途の情報記録メディアの一例であるＩＣタグは、基材と、その一方の面に設けられ互いに電気的に接続されたアンテナおよびＩＣチップを備えている。このようなＩＣタグは、情報書込／読出装置からの電磁波または電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チップが起動し、このＩＣチップ内の情報を信号化し、この信号がアンテナから発信される。
【０００３】
このようなＩＣタグとしては、例えば、基材と、その基材の一方の面に設けられ、互いに電気的に接続されたＩＣチップおよびアンテナと、を備えたものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３８０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のＩＣタグにおいて、アンテナの素材を銅にした場合、銅は熱伝導率が高いため、ＩＣチップをボンディングする際、アンテナに対してＩＣチップを強固に接合することができる。しかしながら、銅は熱伝導性に優れるため、アンテナの先端まで熱が伝わってしまい、熱エネルギーが損失することから、ＩＣチップに対して、アンテナが極端に大きい場合、ＩＣチップをボンディングするには、より高い熱量を必要とする。ゆえに、熱量の調整に失敗し、ＩＣチップに過度の熱が加えられると、その熱により、ＩＣチップが破壊される可能性がある。
また、アンテナの素材をアルミニウムにした場合、アルミニウムは熱伝導率が低いため、ＩＣチップをボンディングする際、アンテナに対してＩＣチップを強固に接合できない可能性がある。また、アルミニウムは高価であるため、アンテナの大部分をアルミニウムで形成するとコストが大幅に増加する。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、アンテナとＩＣチップを強固に接合することができるとともに、コストを削減することができる非接触通信部材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】
【０００７】
本発明の非接触通信部材は、ＩＣチップと、該ＩＣチップに物理的に接続された銅からなるアンテナ基部と、該アンテナ基部と離隔された状態で電気的に接続され、アルミニウム、または、導電性粒子および樹脂を含む導電性ペーストからなる主アンテナ部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アンテナとＩＣチップを強固に接合することができるとともに、コストを削減することができる非接触通信部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の非接触通信部材の一実施形態を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の非接触通信部材の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１１】
図１は、本発明の非接触通信部材の一実施形態を示す概略平面図である。
本実施形態の非接触通信部材１０は、ＩＣチップ１１と、ＩＣチップ１１に物理的に接続されたアンテナ基部（第１アンテナ）１２と、アンテナ基部１２と同一面上に配置され、アンテナ基部１２と離隔された状態で電気的に接続される主アンテナ部（第２アンテナ）１３とから概略構成されている。
【００１２】
また、ＩＣチップ１１とアンテナ基部１２は、インレット１４を形成している。
インレット１４は、平面視正方形状の絶縁基材１５と、絶縁基材１５の一方の面１５ａに設けられた、ＩＣチップ１１およびＩＣチップ１１に物理的に接続されたアンテナ基部１２とから構成されている。アンテナ基部１２は、絶縁基材１５の一方の面１５ａに、角形状（ループ状）に周回された導体からなる。
【００１３】
非接触通信部材１０では、インレット１４および主アンテナ部１３が個別に設けられている場合を例示したが、インレット１４および主アンテナ部１３が同一の基材上に設けられていてもよい。また、絶縁基材１５を省いて、ＩＣチップ１１、アンテナ基部１２および主アンテナ部１３が同一の基材上に設けられていてもよい。
【００１４】
主アンテナ部１３は、平面視長方形状をなしている。
主アンテナ部１３の長手方向の中央部には、主アンテナ部１３の一方の長辺１３ａを基端とし、主アンテナ部１３の長手方向と垂直に凹むように、平面視正方形状の凹部１３ｂが設けられている。そして、凹部１３ｂ内には、インレット１４が主アンテナ部１３と非接触に（離隔して）配されている。
【００１５】
主アンテナ部１３は、非接触ＩＣカードなどの非接触ＩＣモジュールに利用できる極超短波帯〈ＵＨＦ〉やマイクロ波帯の電波の周波数（３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）の半波長を受信できる形状をなすように形成されている。この実施形態では、主アンテナ部１３の形状はポール状をなしている。また、主アンテナ部１３の長手方向における長さＬ１は、非接触ＩＣカードなどの非接触ＩＣモジュールに利用できる極超短波帯〈ＵＨＦ〉やマイクロ波帯の電波の周波数（３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）の１／２波長に相当する長さとなっている。
【００１６】
主アンテナ部１３は、その長手方向において、幅の狭い第１領域１３Ａと、この第１領域１３Ａの両端にそれぞれ連なって第１領域１３Ａよりも幅の広い第２領域１３Ｂおよび第３領域１３Ｃから構成されている。主アンテナ部１３の第１領域１３Ａ、第２領域１３Ｂおよび第３領域１３Ｃは、同一の材料から一体に形成されている。
【００１７】
主アンテナ部１３の第１領域１３Ａに形成される凹部１３ｂは、主アンテナ部１３における電流分布の最も高いところに設けられている。ところで、主アンテナ部１３のようなポール状のアンテナでは、その長手方向の中央部において電流分布が最も高くなっている。
【００１８】
また、第１領域１３Ａに形成される凹部１３ｂは、この内部に配されるインレット１４（アンテナ基部１２）とほぼ同一の形状に形成されていることが好ましい。さらに、インレット１４（アンテナ基部１２）と凹部１３ｂは非接触に設けられているが、両者の間の隙間はできる限り小さくなるように凹部１３ｂを形成し、かつ、両者の間の隙間はできる限り小さくなるように凹部１３ｂ内にインレット１４（アンテナ基部１２）を配置することが好ましい。
【００１９】
なお、アンテナ基部１２は、少なくともその一辺が主アンテナ部１３の少なくとも一辺に対して非接触でかつ略平行になるよう配されていればよく、第１領域１３Ａに特に凹部１３ｂが形成されていなくても、第２領域１３Ｂおよび第３領域１３Ｃよりも幅の狭い第１領域１３Ａの少なくとも一辺に対して、アンテナ基部１２の一辺が平行であればよい。
【００２０】
さらに、凹部１３ｂの奥行（主アンテナ部１３の一方の長辺１３ａを基端とする深さ）Ｌ２は、できる限り大きいことが好ましい。凹部１３の奥行Ｌ２を大きくするにしたがって、第２領域１３Ｂおよび第３領域１３Ｃに対する第１領域１３Ａの奥行Ｌ３が狭められる。これにより、第１領域１３Ａの電流密度が高まる。結果的に、凹部１３ｂ内のインレット１４（アンテナ基部１２）が配される領域に発生する磁界の強度を大きくすることができる。よって、凹部１３ｂの奥行Ｌ２を調整することにより、主アンテナ部１３の放射特性（放射電流、指向性）を制御することができる。
【００２１】
ＩＣチップ１１としては、特に限定されず、アンテナ基部１２および主アンテナ部１３を介して非接触状態にて情報の書き込みおよび読み出しが可能であり、非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベル、あるいは、非接触型ＩＣカードなどのＲＦＩＤメディアに適用可能なものであればいかなるものでも用いられる。
【００２２】
アンテナ基部１２は、絶縁基材１５の一方の面１５ａに銅箔を貼着し、その銅箔をエッチングしてなるもの、または、電気メッキや静電メッキ、もしくは金属蒸着など各種形成法により形成された銅薄膜からなるものである。
【００２３】
アンテナ基部１２の給電部（図示略）にＩＣチップ１１を実装するには、異方性導電性接着剤などが用いられる。
【００２４】
アンテナ基部１２を熱伝導率の高い銅で形成することにより、銅よりも熱伝導率の低いアルミニウムで形成した場合よりも、アンテナ基部１２を介してＩＣチップ１１の接合部（金属）に熱を伝えやすくなるので、ＩＣチップ１１をアンテナ基部１２にボンディングする際、ＩＣチップ１１の接合部を溶融するために必要な熱量を確保することができ、ボンディングによって、アンテナ基部１２とＩＣチップ１１とを強固に接合することができる。また、ＩＣチップ１１に対して、アンテナ基部１２が極端に大きくないので、ＩＣチップ１１をアンテナ基部１２にボンディングする際、ＩＣチップ１１の接合部を溶融するため熱が、アンテナ基部１２全体に伝わったとしても、熱エネルギーの損失が小さい。したがって、ＩＣチップ１１をアンテナ基部１２にボンディングするために過大な熱量を必要としないため、ＩＣチップ１１に過度の熱が加えられることを防止でき、結果として、熱により、ＩＣチップ１１が破壊されることを防止できる。
【００２５】
主アンテナ部１３は、アルミニウム、または、導電性粒子および樹脂を含む導電性ペーストからなるものである。
【００２６】
主アンテナ部１３がアルミニウムからなる場合、主アンテナ部１３は、各種基材の一方の面にアルミニウム箔を貼着し、そのアルミニウム箔をエッチングしてなるもの、または、電気メッキや静電メッキ、もしくは金属蒸着など各種形成法により形成されたアルミニウム薄膜からなるものである。
【００２７】
導電性ペーストとしては、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。
【００２８】
樹脂組成物として熱硬化型樹脂を用いれば、導電性ペーストは、２００℃以下、例えば１００℃〜１５０℃程度で主アンテナ部１３をなす塗膜を形成することができる熱硬化型となる。主アンテナ部１３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り形成され、この塗膜の抵抗値は１０Ω・ｃｍ〜５Ω・ｃｍオーダーである。
【００２９】
また、導電性ペーストとしては、熱硬化型の他にも、光硬化型、浸透乾燥型、溶剤揮発型などの公知のものが用いられる。
【００３０】
光硬化型の導電性ペーストは、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。光硬化型の導電性ペーストとしては、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とのブレンド樹脂組成物（特にポリエステルポリオールとイソシアネートによる架橋系樹脂など）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）のものなどが好適に用いられる。
【００３１】
また、主アンテナ部１３において耐折り曲げ性がさらに要求される場合には、この導電性ペースト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。
【００３２】
絶縁基材１５としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ−Ｇ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル樹脂からなる基材；ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン樹脂からなる基材；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ４フッ化エチレンなどのポリフッ化エチレン系樹脂からなる基材；ナイロン６、ナイロン６，６などのポリアミド樹脂からなる基材；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ビニロンなどのビニル重合体からなる基材；ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチルなどのアクリル系樹脂からなる基材；ポリスチレンからなる基材；ポリカーボネート（ＰＣ）からなる基材；ポリアリレートからなる基材；ポリイミドからなる基材；ガラスエポキシ樹脂からなる基材などが用いられる。
【００３３】
次に、非接触通信部材１０の動作について説明する。非接触通信部材１０では、主アンテナ部１３が情報読取／書込装置（図示略）からの電波を受信すると、主アンテナ部１３には、その長手方向に沿って交流電流が流れる。この主アンテナ部１３を流れる交流電流により、主アンテナ部１３の周りには交流電流の流れる方向を中心軸とする磁界が発生する。
【００３４】
そして、主アンテナ部１３の周りに発生した磁界により、アンテナ基部１２には誘導起電力が発生し、この誘導起電力によりＩＣチップ１１が起動し、ＩＣチップ１１内の情報が信号化され、この信号がアンテナ基部１２から発信される。
アンテナ基部１２から発信された信号は、主アンテナ部１３を介して発信され、情報読取／書込装置のアンテナで受信されて、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。
【００３５】
このように、本実施形態の非接触通信部材１０は、主アンテナ部１３の第１領域１３Ａの少なくとも一辺に対して、アンテナ基部１２の少なくとも一辺が非接触で略平行に配されているから、これら主アンテナ部１３とアンテナ基部１２とが非接触であっても、両者の間に電磁誘導によって電気的な接続が保たれる。特に、アンテナ基部１２の少なくとも一辺と略平行になる主アンテナ部１３の第１領域１３Ａは、第２領域１３Ｂおよび第３領域１３Ｃよりもその幅が狭められるように形成されているので、この第１領域１３Ａの電流密度が高められ、アンテナ基部１２との間で効率的に電磁誘導による電気的な導通が保たれ、インレット１４（アンテナ基部１２）の通信特性（通信距離）を向上することができる。その結果、従来、アンテナ基部１２だけを搭載していた非接触通信部材が適用できなかったアプリケーションへの適用が可能となる。
【００３６】
また、凹部１３ｂの奥行Ｌ２を調整することにより、主アンテナ部１３の放射特性（放射電流、指向性）を制御することができるから、所望の通信特性を有する非接触通信部材１０を容易に得ることができる。凹部１３ｂは奥行方向に向かって幅が広がるように形成することによって、放射特性（放射電流、指向性）をさらに最適に制御することも可能である。
【００３７】
このように、凹部１３ｂは主アンテナ部１３の第１領域１３Ａに形成されて電流分布の最も高いところをなすので、主アンテナ部１３における磁界の強度が最も大きい領域にアンテナ基部１２が配されることになり、主アンテナ部１３とインレット１４（アンテナ基部１２）とが電気的に非接触であっても、両者が接続されたものと同様の電磁誘導を利用することが可能となり、インレット１４（アンテナ基部１２）の通信特性（通信距離）を向上することができる。
【００３８】
非接触通信部材１０は、アンテナ基部１２が熱伝導率の高い銅からなるので、アンテナ基部１２を介してＩＣチップ１１の接合部に熱を伝えやすくなるので、ＩＣチップ１１をアンテナ基部１２にボンディングする際、ＩＣチップ１１の接合部を溶融するために必要な熱量を確保することができ、ボンディングによって、アンテナ基部１２とＩＣチップ１１とを強固に接合することができる。また、ＩＣチップ１１に対して、アンテナ基部１２が極端に大きくないので、ＩＣチップ１１をアンテナ基部１２にボンディングする際、ＩＣチップ１１の接合部を溶融するため熱が、アンテナ基部１２全体に伝わったとしても、熱エネルギーの損失が小さい。したがって、ＩＣチップ１１をアンテナ基部１２にボンディングするために過大な熱量を必要としないため、ＩＣチップ１１に過度の熱が加えられることを防止でき、結果として、熱により、ＩＣチップ１１が破壊されることを防止できる。
また、アンテナ基部１２が銅からなり、主アンテナ部１３が、アルミニウム、または、導電性粒子および樹脂を含む導電性ペーストからなるので、非接触通信部材１０を低コストで作製することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、アンテナ基部１２および主アンテナ部１３が同一面上に設けられた非接触通信部材１０を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、厚みの薄い基材などを用いて、この基材の主アンテナ部が配されている面とは反対の面、かつ、主アンテナ部の凹部に対向する位置にアンテナ基部（インレット）を配置してもよい。このような構成の非接触通信部材であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４０】
また、本実施形態では、主アンテナ部１３として、ポール状のアンテナを例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、主アンテナ部の長手方向の長さが非接触ＩＣモジュールに利用できる極超短波帯〈ＵＨＦ〉やマイクロ波帯の電波の周波数（３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）の１／２波長に相当する長さで、かつ、凹部が主アンテナ部における電流分布の最も高いところに設けられていれば、主アンテナ部の形状はいかなるものであってもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、アンテナ基部１２が角形状（ループ状）に周回された場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、アンテナ基部が、複数回捲き回された導体からなるコイル状をなしていてもよい。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００４３】
［実施例］
ポリエチレンテレフタレート基材の一方の面に、ＩＣチップと、ＩＣチップ１１に物理的に接続されたアンテナ基部と、アンテナ基部と離隔された状態で電気的に接続される主アンテナ部と、を配設し、図１に示すものと同様の非接触通信部材を作製した。
インレットとしては、アンテナ基部が銅からなるものを用いた。
主アンテナ部を、アルミニウム箔で形成した。
【００４４】
［比較例］
インレットとしては、アンテナ基部がアルミニウムからなるものを用いた以外は実施例と同様にして、図１に示すものと同様の非接触通信部材を作製した。
【００４５】
［評価］
（高温高湿試験）
Impinj社製のSpeedway Revolution（IPJ-REV-R420-JP2）を用いて、実施例および比較例の非接触通信部材の通信距離を測定した。
次に、実施例および比較例の非接触通信部材を、高温高湿槽内（温度８５℃、湿度８５％Ｒｈに設定）に３３６時間（１４日間）放置した。
その後、再び、上記の装置を用いて、実施例および比較例の非接触通信部材の通信距離を測定した。
なお、実施例および比較例の非接触通信部材について、それぞれ１００個の試料を用意し、それぞれの試料について、通信距離の測定（高温高湿環境曝露前）→高温高湿環境曝露→通信距離の測定（高温高湿環境曝露後）を行った。
高温高湿環境曝露前と高温高湿環境曝露後の通信距離の変動が±１０％以内の場合を合格、通信距離の変動が±１０％を超える場合を不合格とした。
結果を表１に示す。
【００４６】
（熱サイクル試験）
Impinj社製のSpeedway Revolution（IPJ-REV-R420-JP2）を用いて、実施例および比較例の非接触通信部材の通信距離を測定した。
次に、実施例および比較例の非接触通信部材を、温度−３０℃に３０分間曝露し、続いて温度８５度に３０分間曝露することを１サイクルとして、これを１００サイクル繰り返した。
その後、再び、上記の装置を用いて、実施例および比較例の非接触通信部材の通信距離を測定した。
なお、実施例および比較例の非接触通信部材について、それぞれ１００個の試料を用意し、それぞれの試料について、１００サイクルの熱サイクルを行った。
熱サイクル前と熱サイクル後の通信距離の変動が±１０％以内の場合を合格、通信距離の変動が±１０％を超える場合を不合格とした。
結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2015225543.tif 000003
【００４８】
表１の結果から、実施例の非接触通信部材は、インレットのアンテナ基部が銅からなるため、アンテナ基部とＩＣチップとが強固に接合されているので、高温高湿環境曝露および熱サイクルによって、アンテナ基部とＩＣチップとの接合が離れることなく、通信性能を維持することができることが確認された。
一方、比較例の非接触通信部材は、インレットのアンテナ基部がアルミニウムからなるため、アンテナ基部とＩＣチップとが強固に接合されていないので、高温高湿環境曝露および熱サイクルによって、アンテナ基部とＩＣチップとの接合が離れることがあり、通信性能を維持することができないことがあるのが確認された。なお、比較例において、高温高湿環境曝露後および熱サイクル後に、非接触通信部材の通信距離が短くなっている。これは、高温高湿環境曝露前後および熱サイクル前後の通信距離の変動が±１０％を超えているため、不合格とした。
【符号の説明】
【００４９】
１０・・・非接触通信部材、１１・・・ＩＣチップ、１２・・・アンテナ基部、１３・・・主アンテナ部、１３Ａ…第１領域、１３Ｂ…第２領域、１３Ｃ…第３領域、１３ｂ…凹部、１４・・・インレット、１５・・・絶縁基材。
【図１】
2015225543.tif 000004