(57)【要約】【課題】金属面に直接取り付けることが可能で、かつ薄型のＲＦＩＤタグを提供できるようにする。【解決手段】一次成形により作成されたケース半体１０Ａ内に基板１１および磁性体コア１２をセットし、二次成形により他方のケース半体１０Ｂを作成する。基板１１のケース半体１０Ａの内面に接する方の面にはコイルパターンが形成される。他方の面には、電子回路１５を含む回路パターン１４が、コイルパターンに対し、その外周縁より外側位置に形成される。基板１１の回路パターン１４の形成範囲に対応する領域は、すべて磁性体コア１２により覆われるが、回路パターン１４は、コア１２に覆われる範囲より外側に露出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面にコイルパターンが形成されるとともに、他方の面に電子部品を含む回路パターンが形成された基板と、この基板の回路パターンの形成面に接するように配備された磁性体コアとを、樹脂により封止した成形体であって、
前記成形体の表面のうち、磁性体コアに対向する面が物体への取付面に、コイルパターンに対向する面が外部からの磁束を受ける磁束受付面に、それぞれ設定され、
前記回路パターンは、コイルパターンに対し、その外周縁より外側に位置しており、
前記磁性体コアにより、前記基板のコイルパターンに対応する領域全体が覆われる一方、前記回路パターンは、磁性体コアに覆われる範囲より外側に露出している、ＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記基板および磁性体コアには、それぞれコイルパターンの中心部に対応する位置に貫通孔が形成されるとともに、前記封止樹脂には、各貫通孔をつき抜けるボス部が含まれており、
前記ボス部の外周面の樹脂は一次成形により形成されたものであり、ボス部の内部の樹脂は二次成形により形成されたものである、請求項１に記載されたＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記基板は多層基板であって、コイルパターンと回路パターンとを接続する配線パターンが基板の内層部に形成されている、請求項１または２に記載されたＲＦＩＤタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属製の物体に装着して使用することが可能なＲＦＩＤタグ（以下、単に「タグ」という場合もある。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤタグには、通信用のコイルや、ＩＣを含む電子部品および回路パターンが設けられた基板などが組み込まれている。表面は一般に樹脂であって、内部のコイルや基板もすべて樹脂により封止されている。
図１１は、従来のタグの内部構造を表すもので、一次成形により作成されたケース半体１００にコイル２００および基板２０１をセットした状態を示している。基板２０１には、図示しない回路パターンが形成され、そのパターン上に、ＣＰＵやメモリを含む電子部品２０２，２０３が実装されている。以下、この明細書では、回路パターンおよびそのパターンに実装された電子部品を含めて、「回路パターン」と呼ぶ。
【０００３】
図１１に示すケース半体は図示しない金型に入れられ、二次成形が実行される。これによりコイル２００や基板２０１が封止され、タグが完成する。
【０００４】
図１１の例のタグ１では、銅線を巻いたタイプのコイル２００を使用しているが、これに代えて印刷されたパターンによるコイルが使用される場合もある。このようなコイルパターンを導入することにより、タグ１の薄型化や軽量化がすすんで、物品に取り付ける上での利便性を向上することができる。
【０００５】
上記構成のタグ１のコイル２００に図示しないアンテナ装置からの磁束が作用すると、コイル２００に生じた誘導起電力によって電子部品２０２，２０３内の回路が作動するとともに、タグ側のコイル２００とアンテナ装置側のコイルとが電磁的に結合した状態となる。これにより、アンテナ装置とタグとの間で信号をやりとりすることが可能になる。
【０００６】
しかし、この構成のタグ１を金属製の物品に取り付けると、図１２に示すような現象が生じ、アンテナ装置との交信が困難になる可能性がある。
図１２において、２はタグ１が取り付けられた金属体、３はアンテナ装置である。この場合、アンテナ装置３側のコイル３０からの磁束３１が金属体２の表面に届くと、その表面に渦電流２０が生じる。この渦電流２０によって磁束３１に反発する磁束２１が発生するため、交信に必要な電力をタグ１に誘起できない状態になる。
【０００７】
この問題を解決する方法として、図１３に示すように、タグ１側のコイル２００と金属体２との間に磁性体シート４を配置する方法が提案されている。この方法によれば、アンテナ装置３からの磁束３１は磁性体シート４に集中するため、渦電流の発生が抑えられ、タグ１側のコイル２００に電力の誘起に必要な磁束２０１が生じる。よって、タグ１とアンテナ装置３との交信を実行することが可能になる。
【０００８】
図１３の方法を示す先行技術文献として、たとえば下記の特許文献１，２がある。
【特許文献１】特許第３２６２９４８号公報
【特許文献２】実開平６−５０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１，２では、いずれも磁性体シートをタグの外側に配置している。これは、磁性体シートは耐熱温度が低く、成形時の温度上昇に耐えられないためであると考えられる。しかし、このような構成では、タグの取付場所が制限されたり、磁性体シートに破れや汚れなどの損傷が生じるおそれがある。
【００１０】
一方、フェライトなどを燒結して構成される磁性体コアであれば、耐熱温度が高く、樹脂の高温にも耐えられる。しかし、磁性体コアは機械的な強度が弱いので、コアをコイル線に接触させた状態で成形加工を行うと、コイル線に接触している部分にその内外の部分よりも強い圧力が加わり、コアが割れてしまうおそれがある（コイル線が内外の部分より突出しているためである。）。また、コアとコイルとの間に樹脂などによる緩衝材を設ければ、コアにかかる圧力を均一にすることはできるが、タグの厚みは大きくなってしまう。
【００１１】
この発明は上記の問題点に着目してなされたもので、金属面に直接取り付けることが可能で、かつ薄型のＲＦＩＤタグを提供できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明にかかるＲＦＩＤタグは、一方の面にコイルパターンが形成されるとともに、他方の面に電子部品を含む回路パターンが形成された基板と、この基板の回路パターンの形成面に接触するように配備された磁性体コアとを、樹脂により封止した成形体であって、成形体の表面のうち、磁性体コアに対向する面が物体への取付面に、コイルパターンに対向する面が外部からの磁束を受ける磁束受付面に、それぞれ設定されている。
回路パターンは、コイルパターンに対し、その外周縁より外側に位置する。また、磁性体コアにより、基板のコイルパターンに対応する領域全体が覆われる一方、回路パターンは、磁性体コアに覆われる範囲より外側に露出している。
【００１３】
上記の構成によれば、基板の磁性体コア（以下、単に「コア」という場合もある。）に覆われる範囲には、電子部品を含む回路パターンは存在せず、コイルパターンと回路パターンとを接続する配線パターンが形成される程度になる。よって、基板の磁性体コアに接触する範囲の凹凸を殆どなくすことができるから、コアを基板に接触させた状態で樹脂を注入しても、コアにかかる圧力が不均一になるのを防止することができる。よって、コアに損傷が生じるのを防止することができる。
【００１４】
また、上記構成のタグでは、コイルパターンの真裏にあたる部分がすべて磁性体コアに覆われた状態になるから、取付面が金属面に取り付けられても、金属面のコイルパターンに対向する範囲に渦電流が発生するのを防止することができる。よって、アンテナ装置との交信を支障なく実行することが可能になる。
【００１５】
上記のＲＦＩＤタグの好ましい態様では、基板および磁性体コアには、それぞれコイルパターンの中心部に対応する位置に貫通孔が形成されるとともに、封止樹脂には、各貫通孔をつき抜けるボス部が含まれる。このボス部の外周面の樹脂は一次成形により形成されたものであり、ボス部の内部の樹脂は二次成形により形成されたものである。
【００１６】
上記の構成のタグは、以下のような成形方法により作成されるものである。
まず、取付面または磁束受付面と中空のボス部とを含むケース半体を樹脂により成形する。つぎに、上記した構成の基板および磁性体コアを、それぞれその貫通孔にボス部が挿入された状態になるようにしてケース半体内に設置する。この場合、ケース半体に取付面が含まれる場合には、コアを先に設置し、ケース半体に磁束受付面が含まれる場合には、基板を先に設置する。
ついで、設置完了後のケース半体を型に入れ、ボス部内の空間に樹脂を注入すると、その注入樹脂は、ボス部の内部空間を満たした後に、ボス部からあふれて型内に広がり、基板および磁性体コアが封止された状態となる。
【００１７】
ボス部は、基板および磁性体コアの各貫通孔をつき抜けているので、ボス部から樹脂があふれても、その樹脂が直接磁性体コアに向けて流れることはない。よって、樹脂の流れによる影響で磁性体コアが損傷するのを防止することができる。
【００１８】
さらに好ましい態様のＲＦＩＤタグでは、基板として多層基板が使用され、コイルパターンと制御回路とを接続する配線パターンが基板の内層部に形成される。この態様によれば、基板の磁性体コアに接触する範囲のパターンを完全になくすことができるから、コアが破損する可能性をさらに低くすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、磁性体コアを基板に接触させた状態にしても、樹脂注入時に磁性体コアにかかる圧力が不均一になるのを防止できるから、磁性体コアが損傷するのを防止することができる。よって、金属体への取付が可能なＲＦＩＤタグを安定して供給することが可能になる。
また、コイルがパターン化されるとともに、磁性体コアが基板に接触した状態で配備されるから、タグの厚みを小さくすることができ、タグを薄型にすることが可能になり、取付や取扱い上の自由度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１および図２は、この発明が適用されたＲＦＩＤタグの構成例を示す。
この例のＲＦＩＤタグ１は、金属体に取り付けて使用することが可能なタイプのもので、基板１１および磁性体コア１２を樹脂１０により封止して構成される。
磁性体コア１２は、フェライトまたはアモルファスの燒結体である。封止樹脂には、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を使用するのが望ましいが、これに代えて、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂やＰＣ（ポリカーボネート）樹脂を使用してもよい。
【００２１】
図１では、便宜上、封止樹脂１０を一対のケース半体１０Ａ，１０Ｂとして表している。各ケース半体１０Ａ，１０Ｂは、角部に曲率をもたせた略正方形状のもので、一方のケース半体１０Ａの内面の中央部には、円筒状のボス部１６が突出形成されている。他方のケース半体１０Ｂの内面の中央部には、ボス部１６に係合する円柱部材（図示せず。）が突出形成されている。ボス部１６および円柱部材を含め、各ケース半体１０Ａ，１０Ｂは、二次成形によって一体化され、その内部に基板１１および磁性体コア１２が埋設される。また、図中の１０１Ａ，１０２Ａ，１０１Ｂ，１０２Ｂは、ねじ止め用の貫通孔であり、１０１Ａと１０１Ｂ、１０２Ａと１０２Ｂがそれぞれ連通する。また１０３は、二次成形後に成形体をゲート５３（図５に示す。）から抜いた際に生じた凹部である。
【００２２】
ボス部１６を有するケース半体１０Ａは、一時成形により作成される。ボス部１６は、基板１１および磁性体コア１２（以下、単に「コア１２」という。）の厚みを合わせたものより若干長めに形成される。基板１１およびコア１２の中心部には、それぞれボス部１６に対応する大きさの貫通孔１７，１８が形成されている（各貫通孔１７，１８の径は同一である。）。両者とも、貫通孔１７，１８内にボス部１６を挿入させた状態でケース半体内にセットされる。この実施例では、図２に示すように、基板１１が先にセットされ、その上にコア１２がセットされる。
【００２３】
この実施例の基板１１は、ケース半体１０Ａの内周面に合わせて、略正方形の一対の角部を斜めに切り欠いた形状をとる（以下、この切り欠きにより形成された端縁１１１，１１２を、「切り欠き端縁１１１，１１２」という。）。各切り欠き端縁１１１，１１２は、貫通孔１０１Ａ，１０２Ａの形成エリアの形状に対応している。
【００２４】
基板１１の一方の面にはコイルパターン１３が形成されている。反対側の面には、メモリやＣＰＵなどが内蔵された電子部品１５を含む回路パターン１４が形成されている。この実施例では、コイルパターン１３の形成面をケース半体１０Ａの内面に接触させて基板１１を配置し、回路パターン１４の形成面側にコア１２を接触させている。
【００２５】
図３は、基板１１のコイルパターン１３の形成面を示している。この実施例のコイルパターン１３は、均一な幅をもつ八角形状のパターンとして形成されている。またコイルパターン１３の外周縁は、切り欠き端縁１１１，１１２の形成位置に合うように設定されている。
【００２６】
図４は、基板１１の回路パターン１４の形成面を示している。この実施例の回路パターン１４は、コイルパターン１３（図４では、内周縁および外周縁のみを点線で示す。）に対して、その外周縁より外側に位置するように、切り欠かれていない一角部に設けられる。
また、この実施例の基板１１は４層構造のものであり、コイルパターン１３の内周端と回路パターン１４とを接続する配線パターン１９は、基板１１の内層部に形成されている。
【００２７】
つぎに、コア１２は、コイルパターン１３に合わせて八角形状に形成されている。また、中央の貫通孔１８から各外周縁までの距離は、基板１１側の貫通孔１７から切り欠き端縁１１１，１１２までの距離とほぼ同一である。
したがって、基板１１およびコア１２をケース半体１０Ａ内にセットすると、基板１１の貫通孔１７からコイルパターン１３の外周縁に対応する位置までがコア１２に覆われる。すなわち、コア１２により、基板のコイルパターン１３に対応する領域全体が覆われた状態となるが、電子部品１５を含む回路パターン１４は、コア１２が接触する範囲より外側に露出する。
【００２８】
図５は、二次成形工程の具体例を示す。
この工程は、センターゲート方式の金型を用いた射出成形によって、ＲＦＩＤタグ１を完成させるものである。図中、５２は二次成形用の下型、５１は上型である。下型５２の内部には、基板１１およびコア１２がセットされたケース半体１０Ａが配置される。
【００２９】
上型５１のボス部１６に対応する位置には、樹脂注入用のゲート５３が形成されている。このゲート５３から注入された樹脂は、図中の矢印に示すように、ボス部１６の内部空間に注入され、まずボス部１６内が樹脂で満たされる。この後、ボス部１６から溢れた樹脂が左右方向に流れ、上型５１内の空間全体が樹脂で満たされる。この新たに充填された樹脂が図１に示したケース半体１０Ｂに対応する。
【００３０】
上記のように、基板１１およびコア１２の中央部に貫通孔１７，１８を形成するとともに、これらの孔内に中空のボス部１６を挿入し、このボス部１６内の空間に樹脂をためた後に、溢れた樹脂により基板１１やコア１２を封止するようにしたのは、樹脂注入時にコア１２に不均一な圧力がかかるのを防止するためである。
【００３１】
もし、ケース半体１０Ａにボス部１６を設けず、基板１１やコア１２にも貫通孔１７，１８を設けない構成にすると、図６に示すように、ゲート５３から注入された樹脂がコア１２の中央部に向かって流れるため、この中央部に大きな圧力がかかってコア１２が割れる可能性がある。また、基板１１やコア１２に貫通孔１７，１８を設けてもボス部１６がない場合には、図７に示すように、各貫通孔１７，１８に向かって直接樹脂が流れるため、コア１２の貫通孔１８の縁部に大きな圧力がかかり、やはりコア１２が割れるおそれがある。ボス部１６が形成されていても、その長さが短く、ケース半体１０Ａにセットされたコア１２がボス部１６より高い場合には、図８に示すように、貫通孔１８に向かう樹脂の流れを阻止できないため、コア１２の損傷を防止するのは困難である。
【００３２】
これに対し、図５の例の場合には、ボス部１６の端縁がコア１２より高くなるので、樹脂が貫通孔１８に向かって流れるのを防止できる。しかも、電子部品１５を含む回路パターン１４はコア１２により覆われる範囲より外に露出しており、また、コイルパターン１３と回路パターン１４とを接続する配線パターン１９は基板１１の内層部に形成されているので、基板１１のコア１２に接触する範囲はパターンのない状態となり、型内を樹脂が流れる間にコア１２の局所に強い圧力がかかるおそれもない。よって、樹脂の注入時にコア１２が割れるのを防止することができる。
また、このようにコア１２に対する圧力を均一にすることができれば、コア１２を薄型にしても損傷のおそれがなくなるから、金属対応のタグ１の薄型化を実現することができる。
【００３３】
ただし、ボス部１６が高くなりすぎると、樹脂の流れが阻害される可能性があるので、型内の空間の広さや樹脂の流れを十分に考慮して、ボス部１６の長さを決める必要がある。
一例として、発明者の試作では、ケース半体の厚みを０．９ｍｍ、基板１１の厚みを０．７ｍｍ、コア１２の厚みを０．５ｍｍとし、最終形態のタグ１の厚みが３．２ｍｍとなるように金型を設計した場合、ボス部１６をコア１２より０．２〜０．５ｍｍ程度高くすることによって、型内の空間に樹脂を充填することが可能となった。
【００３４】
上記図５の方法により製作されるＲＦＩＤタグ１は、コア１２に対向する面（図５の場合、タグ１の上面である。）が物品に対する取付面として機能し、コイルパターン１３に対向する面（図５の場合、タグ１の底面である。）がアンテナ装置からの磁束を受ける磁束受付面として機能する。コイルパターン１３と取付面との間にはコア１２が配備されているので、取付面が金属面に接した状態で取り付けられても、アンテナ装置からの磁束はコア１２に集中し、金属面に渦電流が発生するのを防止することができる。よって、アンテナ装置からの磁束をコイルパターン１３に作用させて、電子部品１５内の回路の作動に必要な電力を誘起することができる。
【００３５】
ところで、上記の実施例では、タグ１の磁束受付面を含むケース半体１０Ａを一次成形により作成し、タグ１の取付面を含むケース半体１０Ｂを二次成形により作成したが、この順序は逆にしてもよい。ただし、二次成形による成型体の方が表面を平坦にすることができるので、タグ１の取付を安定させるには、取付面を二次成形により形成する方が望ましい。
【００３６】
つぎに、上記実施例のタグ１では、基板１１を４層構造にし、配線パターン１９を内層部に形成することにより、基板面のコア１２に接する範囲を全く回路パターン１４のない平坦面としたが、このような構成の基板１１を製作するとコスト高となる。しかし、コストを低減する必要がある場合には、図９や図１０のような構成の基板１１を使用することで、対応可能である。
【００３７】
図９の例でも、多層基板１１を使用して配線パターン１９を内層部に形成するが、コストの低減のため、コイルパターン１３の内周端に対応する位置にビアホール１１３を形成して、内外のパターンを接続している。また、ビアホール１１３から所定の距離範囲内に相当する領域１１４内のレジストを除去することによって、ビアホール１１３のメッキ層が突出するのを防止するようにしている。
この例でも、配線パターン１９は基板１１の内部に隠されており、レジストの除去によってビアホール１１３の部分の突出も抑えられるから、基板１１のコア１２に接する範囲をほぼ平坦にすることができる。
【００３８】
図１０の例の基板１１は、単層構造であるため、表面に配線パターン１９が露出した状態になっている。しかし、配線パターン１９を挟む所定幅の範囲（図中の一点鎖線で示す範囲）のレジストを除去することによって、配線パターン１９が周囲から突出しないようにしている。
【００３９】
図９，１０の実施例でも、レジストを除去することによって、基板１１のコア１２に覆われる範囲をほぼ平坦面にすることができる。また、仮にレジストの除去された部分が周囲より多少くぼんだとしても、そのくぼみは微小である上に、コア１２のくぼみに対応する箇所にかかる圧力は、その他の部分にかかる圧力よりも弱くなると考えられる。よって、このくぼみに対応する箇所に損傷が生じるとは考えられない。
したがって、図９，１０の構成の基板１１でも、図５に示した二次成形を組み合わせることにより、コア１２の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明が適用されたＲＦＩＤタグの分解斜視図である。
【図２】ＲＦＩＤタグの内部構造を示す斜視図である。
【図３】基板のコイルパターンの形成面を正面からみた図である。
【図４】基板の回路パターンの形成面を正面からみた図である。
【図５】二次成形の好ましい方法を示す説明図である。
【図６】二次成形の好ましくない例を示す説明図である。
【図７】二次成形の好ましくない例を示す説明図である。
【図８】二次成形の好ましくない例を示す説明図である。
【図９】基板の他の構成例を示す図である。
【図１０】基板の他の構成例を示す図である。
【図１１】従来のＲＦＩＤタグの内部構造を示す斜視図である。
【図１２】ＲＦＩＤタグを金属体に取り付けたときの現象を説明する図である。
【図１３】図１２の問題点に対応する従来の方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ＲＦＩＤタグ
１０  樹脂
１０Ａ，１０Ｂ  ケース半体
１１  基板
１２  磁性体コア
１３  コイルパターン
１４  回路パターン
１５  電子部品
１６  ボス部
１７，１８  貫通孔
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008046671.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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