WO2005112195A1 - 無線icタグ及びその製造方法 - Google Patents

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WO2005112195A1
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Mitsuo Usami
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Hitachi, Ltd.
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    • H01L2924/07811Extrinsic, i.e. with electrical conductive fillers

Definitions

  • the present invention relates to a wireless IC tag that performs wireless recognition and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a wireless IC tag having a congestion control function and a method of manufacturing the same.
  • a wireless IC tag has recognition information on an attached product, etc., and is widely used to perform inventory, inspection, history management, etc. of the product by reading the recognition information. It is. For example, it is used when individual cartridges, which are a large number of products stored in cartons, are individually recognized and managed. At this time, a wireless IC tag that is strong against radio wave interference is required so that the two products can be accurately recognized by the IC tag even when they are close to each other.
  • a wireless IC tag resistant to radio wave interference there is a technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-534992.
  • this conventional technology in the case of an ID tag that receives operating power from the outside, when there are a plurality of ID tags that are close to each other, the other ID tags adversely affect the reception of the electric power wave to each other.
  • a resonance circuit composed of an antenna coil and a resonance capacitor is provided to receive radio waves transmitted from the outside by this resonance circuit.
  • a relay is provided in a series circuit of the coil and the resonance capacitor, and after the external device executes a predetermined process for a multi-read command for obtaining data from a plurality of ID tags, a relay is performed. Is turned off so that it does not receive radio waves sent from outside.
  • the wireless IC tag there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-330253.
  • the purpose of this technology is to improve the yield with respect to manufacturing variations and to facilitate manufacturing without deteriorating the antenna sensitivity of the wireless IC tag.
  • the antenna and the ground conductor A 12-wavelength resonator having a microstrip line configuration having a dielectric between the antenna and the ground conductor, and one or more linear conductors connecting a middle point of the antenna and the ground conductor.
  • the IC is built between the antenna and the ground conductor.
  • the shape of the backside antenna pattern that determines the antenna size of the wireless IC tag is about 50 to 60 mm for the long antenna and about 5 to 15 mm for the short antenna.
  • the size of a semiconductor chip for a wireless IC tag connected to an antenna is reduced to 0.5 mm or less.
  • a wireless IC tag Since a wireless IC tag has an antenna conductor, a problem of radio interference by an antenna occurs particularly in a wireless IC tag having a congestion control function.
  • a relay element is introduced into a wireless IC tag in order to avoid radio wave interference.
  • the physical size is increased by the relay element and the economical loss is caused by the components, and it is difficult to form a small wireless IC tag and an economical wireless IC tag.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-332523 discloses a technique in which the antenna width is widened to provide an antenna with high production efficiency.
  • the problem of radio interference when multiple wireless tags are in the electromagnetic wave region. It is not a technology that solves the problem of radio interference. Rather, there is no restriction on the antenna size, and this is a technology that increases this problem.
  • an antenna width as described in JP-A-2000-332523 is used.
  • a wireless IC tag having a large width there is a problem that the shadow of the radio wave exists and is easily affected by radio wave interference.
  • the wireless IC tags described in JP-A-2002-184872, JP-A-2003-296667, JP-A-2004-46903, and JP-A-2004-78991 disclose congestion control in a semiconductor chip. No sufficient study has been made on the issue of radio interference when multiple wireless tags are in the electromagnetic wave region without a circuit.
  • One of the objects of the present invention is to provide a wireless IC tag that is resistant to congestion control, which is hardly affected by radio wave interference, even when a plurality of wireless IC tags are present in electromagnetic waves from a reader and are multi-read. Is to do.
  • Another object of the present invention is to provide a wireless IC tag that is small, has high productivity, is economical, and is resistant to congestion control that is not easily affected by radio wave interference.
  • an IC tag chip having a memory for storing unique identification information and an antenna, and the IC chip has at least a congestion control unit.
  • a wireless IC tag having a function of transmitting the identification information via the antenna in response to an inquiry from a reader existing in the communication area, wherein the antenna is connected to the IC tag chip and A dipole antenna including a pair of antenna conductors extending in the axial direction on both sides of a tag chip, wherein the width of the antenna conductor is 1.0 mm or less.
  • the width of the wireless IC tag or the width of the antenna means a substantially maximum value of the width of the antenna projected on a radio wave from the reader.
  • an IC tag chip having a memory storing unique identification information and an antenna, the IC tag chip having at least a rectifying unit and a congestion control unit, and being present in a communication area
  • a wireless IC tag having a function of transmitting the identification information via the antenna in response to an inquiry from a reader that performs communication, wherein radio waves used for communication with the reader are microwaves, Electrodes are formed on the front and back surfaces of the C tag chip, and the respective electrodes of the IC tag chip are connected to a pair of antenna conductors of the dipole antenna, respectively, and the width of the antenna conductor is 0.5 mm to 0.001 mm. Range.
  • a wireless IC tag to be read with an identification number by a plurality of congestion controls in a state where a plurality of wireless IC tags are present in a radio wave area from a reader, wherein the IC tag chip A pair of antenna conductors are connected to the electrodes, and a dipole antenna extends in the axial direction on both sides of the IC tag chip.
  • the width of the IC tag chip and the antenna conductor is 1.0 mm or less.
  • the IC tag chip is disposed inside an end of each of the antenna conductors.
  • the cross-sectional shape of the antenna conductor is circular, and the IC tag chip is disposed inside an end of each antenna conductor.
  • FIG. 1 is a drawing showing the structure of a wireless IC tag according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a drawing showing a cross-sectional structure in the B direction of the wireless IC tag of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of the IC tag chip of the first embodiment.
  • FIG. 4A is a drawing showing a cross-sectional structure taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 4B is a drawing showing a cross-sectional structure taken along line EE of FIG.
  • FIG. 5A is a drawing showing the FF cross-sectional structure of FIG.
  • FIG. 5B is an explanatory view showing a cross-sectional structure taken along line FF of FIG.
  • FIG. 6 is a drawing showing a circuit configuration of an IC tag chip of the present invention.
  • FIG. 7 is a drawing showing a configuration example when using the wireless IC tag of the present invention.
  • FIG. 8A is a diagram showing an operation procedure of the congestion control circuit of the reader. To do.
  • FIG. 8B is a diagram showing an operation procedure of the congestion control circuit on the wireless IC tag side.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between radio wave energy and communication distance for each type of radio wave.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the frequency band of radio waves used for communication and the width of the antenna.
  • FIG. 11A is a diagram showing a state of a reflected wave when an electromagnetic wave is transmitted from a reader to a plurality of wireless IC tags.
  • FIG. 11B is a diagram showing a relationship between a frequency and a practical antenna width in view of an allowable amount of interference.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the effect of the antenna of the present invention.
  • FIG. 13A is a drawing showing an example of a failure caused by another antenna.
  • FIG. 13B is a diagram showing an example of a failure caused by another antenna.
  • FIG. 14 is a drawing showing a cross section of a wireless IC tag structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a drawing showing a cross section of a wireless IC tag structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a drawing showing an example of an assembling process of the wireless IC tag of each embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a drawing showing a cross section of a wireless IC tag structure according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18A is a top view of a wireless IC tag according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18B shows a cross-sectional view of the wireless IC tag of FIG. 18A.
  • FIG. 19A shows a top view of a wireless IC tag according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19B shows a cross-sectional view of the wireless IC tag of FIG. 19A.
  • FIG. 20 is a drawing showing an application example of the wireless IC tag of the present invention.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION embodiments of the wireless Ic tag of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. 1 to FIG.
  • FIG. 1 is an enlarged perspective view of a connecting portion between an IC tag chip and an antenna according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view of FIG. 1 as viewed from the direction of the symbol B, and shows a cross section of a portion connecting the IC tag chip and the antenna.
  • FIG. 3 is a perspective view of the IC tag chip of FIG.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 2, and is a cross-sectional view of the wireless IC tag in the IC tag chip portion.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.
  • FIG. 5A shows the FF section of FIG.
  • FIG. 5B is an explanatory view of the production.
  • the wireless IC tag 104 of the present invention includes an IC tag chip 101 and a pair of antenna conductors 203 and 204 having a circular cross section connected to its electrodes.
  • the radio wave used in the wireless IC tag 104 is, for example, a microwave having a frequency of 2.45 GHz.
  • the IC tag chip 101 has a rectangular planar shape, and bumps 201 and bumps 205 as electrodes are mounted on the front and rear surfaces thereof, thereby forming a double-sided electrode type IC tag chip.
  • the bumps 201 and 205 are respectively connected to the connecting conductors 203 A and 204 A provided at the ends of the antenna conductor 203 and the antenna conductor 204. It is connected to the.
  • the bumps 201 and 205 are often formed of gold plating or the like, but do not prevent them from being formed of copper, aluminum, tungsten, or the like.
  • the antenna conductors 203 and 204 are formed of aluminum, copper, or silver paste, but are not limited to these materials.
  • the IC tag chip 101 is a flat portion for connecting an antenna conductor. It is completely sandwiched between 203 A and 204 A, and the whole wireless IC tag has a substantially circular cross section.
  • the number of wireless IC tags used is enormous because they are affixed to a very wide range of articles. Therefore, an economical and reliable structure is required.
  • the IC tag chip 101 which is a semiconductor chip, and to withstand stress such as bending, it is necessary to reduce the size.
  • the IC tag chip 101 does not have a power supply by itself, and has a circuit configuration in which a microwave signal from a reader received by an antenna is rectified by a rectifier to obtain a power supply voltage. This reduces the size and shape of the IC tag chip.
  • the planar shape of the IC tag chip 101 is a rectangle having a side length S of 0.3 mm and a height H of 0.05 mm (see FIG. 3).
  • the height ⁇ 12 of the bumps 201 and 205 (see FIG. 4A) is about 0.01 to 100 microns.
  • the antenna conductors 203 and 204 are made of a metal wire having a circular cross-sectional shape.
  • This wire is plastically processed, for example, to form connection plane portions 203 A and 204 A in a substantially semicircular arc shape at the end of the antenna conductor. Therefore, the outer diameter of the plastically processed antenna conductor end is not always a circle with a uniform diameter like the other parts of the antenna conductor, but it is only a small part of the whole area and the antenna conductor Has a substantially circular cross-sectional shape.
  • the term “width of the wireless IC tag” or “width of the antenna” is used, which means a substantial maximum value of the width of the antenna projected on a radio wave from the reader. Therefore, the diameter D of the antenna conductor is also one form of the width of the antenna, and an antenna conductor having a diameter of 1.0 mm means an antenna having a width of 1.0 mm.
  • the size (width S) of the IC tag chip 101 is equal to or smaller than the diameter D of the antenna conductor, the width of the wireless IC tag and the width W of the antenna conductor are usually the same.
  • the size (width) of the IC tag chip 101 is slightly larger than this, and may be the width of the wireless IC tag.
  • a wireless IC tag is attached to various articles and is read in an unspecified reading form, such as during transportation, and is often read by a reader with the wireless IC tag rotating in various ways.
  • the cross-sectional shape of the antenna conductor is circular and the diameter D is reduced, the reader can accurately read the recognition information regardless of the attitude of the wireless IC tag.
  • the length of the antenna in the axial direction (direction A in Fig. 1) is considered to be different depending on the application field of the target wireless IC tag, so no special limitation is required.
  • about half the wavelength of the frequency band used is often used.
  • the 1Z2 wavelength is 61.2 mm, but the antenna becomes slightly shorter due to the dielectric constant of the base insulating material.
  • the half wavelength is 29.3 mm, but the antenna is slightly shorter due to the dielectric constant of the base insulating material.
  • being limited to these antenna lengths is not a restriction on the implementation of the present invention.
  • the bumps 201 and the antenna conductors 203 and the bumps 205 and the antenna conductors 204 are formed by using ultrasonic waves, respectively. Connected by six. According to this example, since the IC tag chip 101 and the antenna are connected on the ultrasonic connection surface, the heat resistance is excellent. Since there is only one bump 201 and 205 on the upper and lower flat surfaces of the IC tag chip 101, a large area electrode can be formed on each surface, so it is not necessary to secure enough height. Absent. Therefore, the height of the bumps may be reduced as long as the edge short of the semiconductor chip constituting the IC tag chip 101 does not occur, and an economical IC tag chip can be formed.
  • the double-sided electrode type IC tag chip 101 having flat upper and lower surfaces is extremely effective for the purpose of simultaneously mounting a large number of IC tag chips on the antenna. This makes it possible to dramatically reduce the man-hours required for assembling, connecting, and assembling, compared to picking up and positioning small IC tag chips one by one with tweezers.
  • This is particularly effective when the size and shape of the antenna are small, and particularly effective when the antenna is strong against the congestion control of the present invention, that is, an antenna having a small width W. That is, when the width of the antenna conductors 203 and 204 becomes smaller, the connection terminal of the antenna becomes smaller than the terminal with the IC tag chip 101.
  • a large-area electrode can be formed on each surface, so that positioning without affecting rotation is simplified.
  • FIG. 5A shows a state in which the connection between the IC tag chip 101 of the wireless IC tag 104 and the left and right antenna conductors is viewed from above.
  • This figure shows that the IC tag chip 101 of the present embodiment has a structure sandwiched between left and right antenna conductors 203 and 204 (width W).
  • FIG. 5A also shows that the shape of the bump 201 of the IC chip is characterized by having a shape that almost covers the surface of the IC tag chip 101.
  • the bumps 201 and the bumps 205 existing on the flat surface above and below the IC tag chip 101 are electrodes of the IC tag chip and serve as connection terminals for the antenna conductor.
  • the antenna conductors 203 and 204 are connected to these bumps.
  • the IC tag chip 101 is formed so as to enter the cross section of a thin circular antenna. In such a state, the entire cross-sectional shape of the wireless IC tag 104 becomes circular, and there is no protrusion on the surface of the antenna. Therefore, it can be expected that handling is extremely convenient.
  • the presence of the electrodes 201 and 205 on both sides of the IC tag chip 101 indicates that a symmetrical structure is possible. This makes it easy to place the IC tag chip on the neutral surface of the antenna without assembling the front and back surfaces of the wireless IC tag during assembly and connection, and is resistant to bending and other stresses. It is possible to provide a wireless IC tag.
  • this IC tag chip is expected to be as small as about 10 microns square, the shapes of the bumps 201 and 205 serving as antenna connection terminals should be as large as possible to the maximum chip size. It is necessary. Therefore, rather than placing two bumps on one side of the chip, place one bump on each side. It is extremely important to ensure sufficient bump area and not to increase rigidity.
  • arranging one bump on each side is also important for connecting a narrow antenna width antenna to the chip for good narrow congestion control. That is, when the wireless IC tag 104 is viewed from above, the IC tag chip 101 and the antenna conductors 203 and 204 are arranged in the axial direction A of the wireless IC tag 104, Each bump is connected to one bump on both sides of the IC tag chip 101. Since the connecting flat portions 203 A and 204 A provided at the ends of the antenna conductor have a sufficiently large area with respect to the bumps, as shown in FIG.
  • FIG. 6 shows a circuit configuration example of the IC tag chip 101 having the identification number according to the present embodiment.
  • the circuit shown in the figure is an example of a transceiver circuit for a wireless IC tag to communicate with a remote reader using microwaves.
  • the antenna section is shown by an equivalent circuit.
  • the IC tag chip 101 includes an antenna section 301, a rectifier circuit 302 connected to the antenna section, and a clock extraction circuit 300 connected to the rectifier circuit 302.
  • a logic circuit a congestion control circuit 310, and a read-only memory 312 in which information such as an identification number and a product name is written.
  • the antenna section 301 is an antenna that forms a resonance circuit with the capacitor 313.
  • the rectifier circuit 302 functions as a power supply circuit.
  • the microwave signal from the reader (interrogator) 401 received by the antenna 314 is doubled and rectified to obtain the power supply voltage VDD.
  • Power supply voltage VDD A power-on reset circuit 315 that outputs a power supply voltage VDD when the power supply is turned on.
  • the IC tag chip 101 further includes a modulator 309 that modulates the received microwave signal, a demodulation circuit 303 that demodulates the amplitude-modulated microwave signal and extracts a clock signal CLK, and an amplifier (VDD) that amplifies the clock signal CLK.
  • (Clamp) 304 3-bit counter 305 which divides clock signal CLK into 25kHz clock signal, 7-bit counter 306 which further divides clock signal to 12.5kHz clock signal, detailed later
  • a read-only memory 310 in which information such as an identification number and a product name is written, a decode circuit (decoder) 307 for reading out the contents of this memory 310 bit by bit,
  • a gate circuit 308 for outputting at a timing is provided.
  • the modulator 309 receives the memory OUT output from the gate circuit 308 and modulates the microwave signal.
  • Each circuit forming the logic circuit such as the counter 305 is realized by a CMOS logic circuit combining an NMOS transistor and a CMOS transistor.
  • the identification number mounted on the read-only memory 312 is composed of a plurality of memory bits, and in this embodiment, 128 bits are employed. With 128 bits, a combination of 2 to the power of 128 can be obtained.
  • the number of bits can be freely designed depending on the application field, and can be made variable.
  • FIG. 7 shows an example of a situation where the wireless IC tag of the present invention is used.
  • the plurality of wireless IC tags 104 (104a to 104 ⁇ ) are attached to a plurality of small cartridges 802 in an optically shielded carton 801.
  • the wireless IC tag 104 opens the carton 803 by transmitting the identification number in response to the inquiry of the identification number by the congestion control from the reader 401.
  • it can be used effectively when individually recognizing each cartridge in a carton and acquiring product information.
  • the reading form is unspecified, such as when the wireless IC tag 104 is rotated variously with respect to the reader 401, the reading can be accurately performed from the reader.
  • the congestion control circuit 310 is composed of a logical control circuit, and the reader 40
  • the congestion control algorithm includes a plurality of wireless IC tags 10 1 bit from the beginning of the identification number in response to an inquiry from the reader 401.
  • each wireless IC tag 4 sends out, and reader 410 recognizes whether the bit is high level or mouth level.
  • An algorithm binary search method
  • each wireless IC tag has a predetermined random number generation algorithm, creates a random number based on the internal identification number of each wireless IC tag in response to an inquiry from the reader, and transmits the identification number in the order of the random numbers. If the identification number is duplicated, there is a method in which a random number is generated again, and the identification number is transmitted in the order of the random number in a time slot method.
  • the congestion control circuit 310 controls these algorithms.
  • the signal from the congestion control circuit 310 is input to the gate circuit 308, and the impedance of the rectifier circuit 302 is changed by the gate circuit 308 to change the radio wave reflectance of the antenna 301. Appears as a physical phenomenon. Accordingly, the reader 401 can accurately observe the status of each wireless IC tag in synchronization with the clock signal from the reader.
  • leader The 401 selects one wireless IC tag from a plurality of wireless IC tags, and transfers sensor data from the selected wireless IC tag to the reader 401.
  • FIG. 8A is a diagram showing an operation procedure of a congestion control circuit (not shown) of the reader 401.
  • the reader 401 identifies one wireless IC tag from a plurality of wireless IC tags 104a, 104b, 11 and 104n existing in the communication area of the antenna and receives the data, the reader 401 sets the antenna to the antenna.
  • a query command is transmitted to each wireless IC tag 104a, 104b, one, 104 ⁇ in the communication area via the communication area (S802).
  • the wireless IC tag When the wireless IC tag receives the reader's interrogation command, a unique pit code for each wireless IC tag is transmitted to the reader by one pit.
  • the reader 401 detects the transmission signal from the wireless IC tag, it receives one bit of the identification code (S804), and returns the received bit to the wireless tag (S806).
  • the wireless IC tag receives the returned bit and sends the next bit of the identification code to the reader.
  • the reader determines whether the received bit is the last bit of the identification code by counting the number of received bits (S808). If the received identification code is the last bit, the identification completion signal is returned to the wireless tag to notify the wireless tag that the reception was successful (S810).
  • the identification code of the identified wireless tag is output (S812), and the process ends.
  • FIG. 8 shows an operation procedure of the congestion control circuit 310 on the wireless IC tag 104 side.
  • the congestion control circuit 310 that has received the inquiry command from the reader 401 transmits an identification code unique to each wireless IC tag to the reader by one pit (S822). S 82 Four ) .
  • the wireless IC tag 104 waits for a reply from the reader 401 and, when receiving one bit of the identification code, compares it with one bit of the already transmitted identification code, and the received bit does not match the transmitted bit. In this case, it is determined that the identification has failed, and the next question command is waited for (S826).
  • the antenna is a narrow dipole antenna including a pair of antenna conductors connected to the IC tag chip.
  • the radio waves used for communication between the reader and the IC tag chip are microwaves.
  • the IC tag chip itself does not have a power supply and is downsized. On the other hand, in order to be able to use the IC tag chip for various purposes, it is necessary to secure a sufficient communication distance.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between radio wave energy and communication distance for each type of radio wave. Even with the same radio wave energy, an electrostatic or induction coil type antenna has a short communication distance r. In the present invention, a dipole antenna is used for communication by microwaves, so that a sufficient communication distance can be secured even with a small amount of radio wave energy.
  • the present inventor has succeeded in finding that there is a certain relationship between the frequency band of the radio wave used for communication, the width of the antenna, and the communication distance from the viewpoint of the shadow and reflection of the radio wave.
  • the reader sends out electromagnetic waves to multiple wireless IC tags, but the identification number in each wireless IC tag is read by checking the impedance change of the antenna of each wireless IC tag.
  • This change in impedance is transmitted to the reader side in synergy with a change in the characteristics of the adjacent antenna. If the width of the antenna is wide, the impedance of the space is likely to change greatly, the resonance frequency will fluctuate, the change in the impedance of the antenna will be broad, and the antenna will be easily affected by the radiation of the next antenna. It is easy to lead to a decline. Conversely, if the width of the antenna is reduced, the opposite effect can be expected. Therefore, it is effective to reduce the antenna width in the radio IC tag of the congestion control.
  • Fig. 10 shows the relationship between the frequency band of radio waves used for communication and the width of the antenna. In other words, it shows the characteristics of the communication distance when the antenna width W is set as a parameter for each frequency band and the interval between the two wireless IC tags is fixed.
  • the wavelength of the radio wave When the wavelength of the radio wave is long, the problem of the shadow of the radio wave is small, and even if the width of the wireless IC tag is wide, the communication distance is not significantly affected.
  • the wavelength of the radio wave is short, such as a microwave, the influence of the radio wave becomes large, and the width of the wireless IC tag greatly affects the communication distance.
  • FIG. 12 shows an example of a wireless IC tag 104 having a circular cross section that is communicated by a microwave having high linearity. Even if there are a plurality of wireless IC tags with a narrow antenna width in a narrow range, the range of the shadow of the electromagnetic wave 404 emitted from the reader 410 by the wireless IC tag 104a of the electromagnetic wave 402 is narrow. Therefore, the reading of the wireless IC tag 104 b is not affected by the presence of the wireless IC tag 104 a.
  • FIG. 13A shows an example of a wireless IC receiver 501 having a large antenna width for communication using microwaves.
  • the wireless IC tag 501b is susceptible to reading due to the presence of the wireless IC tag 501a.
  • the line Lc in Fig. 10 indicates the communication distance critical point for each radio wave wavelength. It is desirable to set the antenna width W in a region on the left side of the line Lc.
  • the critical point of the communication distance is 1.0 mm, 2.
  • this phenomenon is effective only in an environment where communication is performed using short-wavelength radio waves and a wireless IC tag having a congestion control circuit is read. That is, in a wireless IC tag having a congestion control function, its effectiveness is exhibited by reducing the antenna width.
  • FIG. 11 shows the relationship between the frequency band of the radio wave used for communication, the width of the antenna, and the amount of interference in the congestion control wireless IC tag.
  • Figure 11A This figure shows the state of reflected waves when an electromagnetic wave is transmitted from a reader to a plurality of wireless IC tags, where (a) is a reflected wave from a wide antenna and (b) is a reflected wave from a narrow antenna of the present invention. Shows waves. The smaller the antenna width, the less the effect of the reflected wave diagram. The effect of the reflected wave diagram also depends on the frequency of the radio wave. The higher the frequency, the more easily the effect is.
  • FIG. 11B shows the relationship between the frequency and the practical antenna width W in terms of the amount of interference that can be tolerated.
  • the practical antenna width W decreases. Therefore, from the viewpoint of the amount of interference, in the wireless IC tag of the congestion control, it is effective to reduce the antenna width W.
  • the frequency of the radio wave is 900 MHz and the width of the antenna is 1.0 mm or less, 2.45 GHz, the width of the antenna is 0.5 mm or less, and if it is 5.8 GHz, The width of the antenna is preferably less than 0.025 mm.
  • the cross-sectional shape of the antenna may be rectangular or elliptical in addition to the circular shape described above. In any case, considering that the wireless IC tag is rotated and used, the above relationship may be satisfied where the projected antenna width is the largest.
  • the limit of the smaller antenna width is about 1 micron in order to meet the purpose of the present invention.
  • Reducing the width of the antenna also reduces the amount of antenna material used, and has good effects on economics and environmental impact.
  • FIG. 14 shows a wireless IC tag according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless IC tag 104 includes an IC tag chip 101 and a pair of antenna conductors 203 and 204 having a circular cross section connected to its electrodes.
  • the pair of antenna conductors extends in the axial direction with the IC tag chip 10 interposed therebetween, and forms a narrow dipole antenna.
  • the bump 201 and the bump 205 are on the front and back surfaces of the IC tag chip 101 and are present on both sides of the IC tag chip.
  • This bump is connected to antenna 203 and antenna 204 Yes.
  • the antenna may have a rectangular or elliptical cross section.
  • the maximum width of the antenna is equal to the maximum width defined for the projection, its maximum width is less than 1.0 mm, and its minimum width is more than 1 micron.
  • the bump 201, the antenna 203, the bump 205, and the antenna 204 are connected by an anisotropic conductive adhesive surface 701 and an anisotropic conductive adhesive surface 702. I have.
  • the anisotropic conductive adhesive is used, the electrode of the IC tag chip and the antenna can be easily connected.
  • FIG. 15 shows a wireless IC tag according to another embodiment of the present invention.
  • the wireless IC tag 104 includes an IC tag chip 101 and a pair of antenna conductors 203 and 204 having a circular cross section connected to its electrode.
  • the pair of antenna conductors extends in the axial direction with the IC tag chip 10 interposed therebetween, and forms a narrow dipole antenna.
  • the antennas 203 and 204 having the antenna claws 208 have the bumps 201 and 205 on the front and back surfaces of the IC tag chip 101 and are present on both sides of the IC tag chip. Connected to bump.
  • the antenna may have a rectangular or elliptical cross section.
  • the maximum width of the antenna is equal to the maximum width defined for the projection, its maximum width is less than 1.0 mm, and its minimum width is more than 1 micron.
  • the bump 201 and the antenna 203 and the bump 205 and the antenna 204 are connected by ultrasonic waves or an anisotropic conductive adhesive. Due to the presence of the antenna claw 208, the IC tag chip 101 does not deviate from the antenna even if the antenna 203 and the antenna 204 are pulled.
  • FIG. 16 shows a wireless IC tag according to another embodiment of the present invention.
  • Wireless IC tags need to be manufactured economically in order to be widely applied to a variety of goods.
  • This figure shows a form in which the effective formation of a wireless IC tag with a small antenna width in the present invention is considered.
  • the wireless IC tag 104 is composed of the IC tag chip 101 and its tag. It is composed of a pair of antenna conductors connected to the poles. A pair of antenna conductors
  • each of the antenna conductors 203, 204, 901, 902, and 903 has at least a length corresponding to two adjacent sets of wireless IC tags.
  • a plurality of sets of wireless IC tags that is, IC tag chips and a thin antenna can be continuously formed, and a wireless IC tag for controlling congestion can be economically created. And supply is possible. Further, a double-sided electrode type IC tag chip 101 having flat upper and lower surfaces is extremely effective for the purpose of mounting a large number of IC tag chips on an antenna at the same time.
  • a carrier such as a tape is generally required.However, in this embodiment, a tape carrier is unnecessary because the thin antenna itself exists continuously and also has a function as a tape carrier. .
  • a pair of wireless IC tags that is, one IC tag chip 101, and a pair of antenna conductors having a circular cross section connected to their electrodes are connected.
  • the unit can be cut and affixed to the product for easy handling. If the maximum width of the narrow antenna is 1.0 mm or less, preferably 0.5 mm or less, it will not be large even if it is wound up in large quantities, and a large volume of wireless IC tags can be stored in a small volume. And easy handling. Also, it is good to put a mark in advance on the cut position, for example, the line GG in the antenna conductor 204.
  • FIG. 17 shows a manufacturing process for efficiently forming a narrow antenna which is strong in the congestion control shown in the first to third embodiments.
  • the wireless IC antenna 104 is composed of an IC tag chip 101 and a pair of antenna conductors 203 and 20 having a circular cross section connected to their electrodes. Consists of four.
  • the pair of antenna conductors extends in the axial direction with the IC tag chip 10 interposed therebetween, and has a width To form a narrow dipole antenna.
  • FIG. 17 (A) of FIG. 17 shows the cross-sectional shape of the first thin antenna material 1501.
  • This material is an ordinary industrial mass-produced material, such as aluminum wire and gold wire.
  • FIG. 17 (b) is a cross-sectional view showing a state immediately after the wire rod of FIG. 17 (a) is cut by the force of F1 and separated right and left by the forces of F2 and F3. It is.
  • FIG. 17 (c) is a cross-sectional view showing a state in which the cross section of the antenna 203 is deformed by the force of F4, and a state in which the cross section of the antenna 204 is plastically deformed by the force of F5. It is. (D) in FIG. 17 shows a cross-sectional view in which an IC tag chip having electrodes on both sides is mounted on the antenna 204 and the antenna 203 tries to move with a force of F6.
  • FIG. 17 shows that the bumps 202 and 205 on the upper and lower surfaces of the IC tag chip 101 are caused by the forces F7 and F8, respectively.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a step connected to No. 04.
  • FIG. 18 shows a wireless IC tag according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18A shows a top view of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18B shows a cross-sectional view of the wireless IC tag 104.
  • the wireless IC tag 104 includes the IC tag chip 101 and a pair of antenna conductors 203 and 204 connected to the electrode.
  • the pair of antenna conductors extends in the axial direction with the IC tag chip 10 interposed therebetween, and forms a narrow dipole antenna.
  • the antenna has a rectangular cross section.
  • the bump 1103 attaches to the IC tag chip 101 and connects to the antenna 1102.
  • bumps are often formed by gold plating, they do not prevent them from being formed by copper, aluminum, stainless steel, or the like.
  • the antenna is formed of aluminum, copper, silver paste, or the like, but is not limited to these materials.
  • the external dimensions of the IC tag chip here are often less than 1.0 mm square.
  • the length of the antenna is considered to vary depending on the application field of the target wireless IC tag, so there is no need to make any special limitation.
  • the wavelength of the frequency band used About half are often used. For example, in the 2.45 GHz frequency band, the half-wavelength is 61.2 mm, but the antenna is slightly shorter due to the dielectric constant of the base insulating material.
  • This wireless IC tag can be mounted in an IC chip by being manufactured by being incorporated in a part of the IC chip manufacturing process.
  • FIG. 19 shows a wireless IC tag according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19A shows a top view of an embodiment of the present invention.
  • the IC tag chip 101 is connected to the impedance matching section 122 to form a wireless IC tag 104.
  • FIG. 19B shows a cross-sectional view.
  • the bump 1103 is attached to the IC tag chip 101 and connected to the impedance matching section 1221.
  • the external dimensions of the IC tag 101 here are often less than 1.0 mm square.
  • the impedance matching section is necessary for the IC tag chip to efficiently inject the electromagnetic waves from the reader into the IC tag chip.
  • the antenna has the role of resonating with electromagnetic waves, but the voltage and current that caused the resonance reciprocate through the antenna at high speed. Reflection easily occurs. This reflection disappears when the characteristic impedance of the antenna and the impedance of the input of the IC tag chip match, and the reflection is input to the IC tag chip as effective energy.
  • the electric charge is stored in the capacitance of the DC power supply and converted to DC voltage.
  • a slit 122 is provided to match the impedance of the antenna with the input impedance of the IC tag chip.
  • the width and length of this slit are important for realizing the impedance, and it is necessary to set a unique slit width and length according to the characteristics of the IC tag chip.
  • the present inventor has found that it is effective to reduce the size of the antenna, but the antenna having the impedance matching section 122 is not suitable. However, an antenna that controls resonance is required, and the size of this antenna is small as in the case of Fig. 1. This makes it possible to reduce the interference between the antennas of a plurality of wireless IC tags, and considering the fact that the wireless IC tags are rotated and used, the location where the projected antenna width is the largest is 1.0. It is considered to be suitable for the purpose of the present invention to set the smaller limit to 1 micron, which is less than mm.
  • FIG. 20 shows another embodiment of the present invention.
  • the wireless IC tag 104 of the present invention is attached to a cloth 1701 of clothing.
  • the wireless IC tag In the field of cleaning, there are many linen materials and their shapes are similar, so recognition by wireless IC tags is required in this field.
  • the wireless IC tag In this field, the wireless IC tag must be attached to the fabric without any discomfort, and the identification number must be read by congestion control.
  • the linen material / clothing In order for the linen material / clothing to move at high speed from the reader to the hanger, etc., and to read the identification number, it is necessary to secure sufficient reading time, and the area of electromagnetic waves will inevitably increase. For this reason, when there are multiple wireless IC tags, it is necessary to identify them and also indicate the positional relationship between them before and after the wireless IC tags. Thus, wireless IC tags with little radio interference are required.
  • the present invention finds the effectiveness of a narrow antenna, and proposes a method of limiting the width and manufacturing method.However, a wireless IC tag having a narrow antenna of the present invention is further improved in a combination attached to a cloth. Effectively demonstrates its effectiveness.
  • Narrow wireless IC tags are suitable for clothing because they are highly flexible, and are resistant to pressure and bending. The reason for strong pressure depends on the fact that the IC tag chip is surrounded by a strong metal, as in the embodiment shown in Fig. 1, and the strong resistance to bending means that the IC tag chip is less than 0.5 mm square. Or place it on a neutral surface as shown in Figure 4A.
  • the form shown in FIG. 20 can also take such a form that the cloth 1701 itself is attached to another piece of clothes, and the simplicity of attaching clothes can be improved.

Abstract

複数の無線ICタグが電磁波の領域にあるときの無線ICタグの電波の影などの電波干渉に関する課題がある。無線ICタグの近傍に面積の大きなアンテナが複数存在するとアンテナ導体の影響を受けやすいという課題があった。本発明は、電波エリア内に存在する複数の無線ICタグにおいて、当該の無線ICタグのアンテナ導体の幅は1.0mm以下とする。さらに、アンテナ導体の幅を小さく実現するために、チップの表面および裏面に電極をもつ両面電極構造のICタグチップをアンテナで挟む構造とする。

Description

明 細 書 無線 I cタグ及びその製造方法 技術分野
本発明は無線により認識を行う無線 I Cタグ及びその製造方法に係り、 特に、 輻輳制御機能を備えた無線 I Cタグ及びその製造方法に関するものである。 背景技術
無線 I Cタグは、 貼付された商品等に関する認識情報を有しており、 この認 '識情報を読み取ることで、 該商品等の在庫、 検品、 来歴管理などを行うのに幅 広く応用されるものである。 例えば、 カートンに収納された多数の商品である カートリッジを、 個別に認識して管理する場合に活用される。 この時、 2つの 商品が近接している場合についても I Cタグで正確に認識し得るために、 電波 干渉に強い無線 I Cタグが必要とされる。
電波干渉に強い無線 I Cタグの例として、 特開平 1 1— 5 3 4 9 2号公報に 示される技術が存在する。 この従来技術では、 動作用電力を外部から受ける形 式の I Dタグにおいて、 相互に接近して複数の I Dタグが存在する場合に、 お 互いに他の I Dタグに電力用電波の受信に悪影響を与えることが無いようにす るために、 アンテナ用のコイルと共振コンデンサとで構成される共振回路を設 けて、 この共振回路により外部から送られてくる電波を受けるようにする。 そ して、 そのコイルと共振コンデンサとの直列回路中にリレーを設けて、 外部機 器が複数の I Dタグからデ一夕を得るためのマルチリードコマンドに対する所 定の処理を実行した後、 リレーをオフして、 外部から送られてくる電波を受け ないようにするというものである。
また、 無線 I Cタグの他の例として、 特開 2 0 0 0— 3 3 2 5 2 3号公報に 示される技術が存在する。 この技術は、 無線 I Cタグのアンテナ感度を劣化さ せることなく、 広帯域化して製造バラツキに対して歩留まりを向上させて製作 し易くすることを目的とするものである。 そのために、 アンテナと接地導体と 該アンテナと該接地導体との間の誘電体とを有するマイクロストリップ線路構 成の 1 2波長共振器と、 ァンテナの中点と接地導体とを接続する一ないし複 数の線状導体とを具備し、 アンテナとの接地導体との間に I Cを内蔵している。 このマイクロストリップ線路構成のアンテナを有する従来例では、 裏面アン テナパターンと表面アンテナパターンがあって、 その間が貫通孔でショートさ れていて、 サイドショートパターンによりインピーダンスの整合を行っている。 この従来例では、 無線 I Cタグのアンテナサイズを決めている裏面アンテナパ ターンの形状は該アンテナの長い方が 50から 60mmであり、 該アンテナの 短い方が 5から 15 mm程度である。
一方、 アンテナに接続される無線 I Cタグ用の半導体チップのサイズを、 0. 5の mm以下にしたものが、 特開 2002— 184872号公報、 特開 200
3- 296679号公報、 特開 2004— 46903号公報、 及び特開 200
4- 78991号公報に開示されている。
発明の開示
無線 I Cタグは、 アンテナ導体を保有するために、 特に輻輳制御機能を備え た無線 I Cタグにおいて、 アンテナによる電波千渉という課題が発生する。
この課題に対して、 例えば、 前記特開平 1 1—53492号公報に開示され た例では、 電波干渉を避けるために、 無線 I Cタグのなかにリレー素子を導入 している。 このような方式では、 リレー素子による物理的サイズの増大や構成 部品による経済性の損失を発生させるという問題が存在し、 小型の無線 I C夕 グゃ経済的な無線 I Cタグの形成が困難である。
また、 前記特開 2000— 332523号公報には、 アンテナ幅を広くして 生産効率のよいアンテナとする技術が開示されているる。 しかし、 複数の無線 タグが電磁波の領域にあるときの、 電波干渉に関する課題についてはなんら言 及がされていない。 電波干渉という課題を解決する技術となっていない。 むし ろ、 アンテナサイズに関する制約がないために、 この課題を増大する技術とな つている。
無線 I Cタグが複数個、 リーダからの電磁波のなかに存在してマルチリード する場合に、 特開 2000— 332523号公報に記載のような、 アンテナ幅 が広い無線 I Cタグの場合、 電波の影が存在して電波干渉の影響を受けやすい という課題がある。
なお、 前記特開 2002— 184872号公報、 特開 2003— 29667 9号公報、 特開 2004— 46903号公報、 及び特開 2004— 78991 号公報に記載の無線 I Cタグは、 半導体チップ内に輻輳制御回路を備えておら ず、 複数の無線タグが電磁波の領域にあるときの電波千渉に関する課題につい ては十分な検討がなされていない。
本発明の目的の 1つは、 無線 I Cタグが複数個、 リーダからの電磁波のなか に存在してマルチリードする場合にも、 電波干渉の影響を受け難い輻輳制御に 強い、 無線 I Cタグを提供することにある。
本発明の他の目的は、 小型で生産性が高く経済性に優れ、 かつ電波干渉の影 響を受け難い輻輳制御に強い、 無線 I Cタグを提供することにある。
本発明の他の目的は、 無線 I Cタグの使用形態や読み取り形態が多様であつ て、 いかなる状態でも、 電波干渉の影響を受け難い輻輳制御に強い、 無線 I C タグを提供することにある。
上記の課題を解決するために、 本発明の一つの特徴によれば、 固有の認識情 報を記憶したメモリーを有する I Cタグチップとアンテナとを備え、 該 I C夕 グチップは少なくとも輻輳制御部を有し、 通信エリア内に存在するリーダから の問い合わせに応答して前記アンテナを介して前記認識情報の送出を行う機能 を備えた無線 I Cタグであって、 前記アンテナは、 前記 I Cタグチップに接続 され該 I Cタグチップの両側に軸方向に伸びた一対のアンテナ導体を含むダイ ポールアンテナであり、 前記アンテナ導体の幅が、 1. 0mm以下である。 なお、 本発明において、 無線 I Cタグの幅あるいはアンテナの幅とは、 リー ダからの電波に投影されたアンテナの幅の実質的な最大値を意味している。 本発明の他の特徴によれば、 固有の認識情報を記憶したメモリーを有する I Cタグチップとアンテナとを備え、 該 I Cタグチップは少なくとも整流部と輻 輳制御部とを有し、 通信エリア内に存在するリーダからの問い合わせに応答し て前記アンテナを介して前記認識情報の送出を行う機能を備えた無線 I Cタグ であって、 前記リーダとの通信に用いられる電波がマイクロ波であり、 前記 I Cタグチップの表面および裏面に電極が形成され、 該 I Cタグチップの各電極 とダイポールアンテナの一対のアンテナ導体とが各々接続され、 前記アンテナ 導体の幅が、 0 . 5 mm〜0 . 0 0 l mmの範囲である。
本発明の他の特徵によれば、 リーダからの電波エリア内に複数の無線 I C夕 グが存在する状態で複数の輻輳制御による認識番号読み取りの対象となる無線 I Cタグであって、 該 I Cタグチップの電極に一対のアンテナ導体が接続され 該 I Cタグチップの両側に軸方向に伸びたダイポールアンテナを構成し、 前記 I Cタグチップおよび前記アンテナ導体の幅が、 1 . 0 mm以下である。
本発明の他の特徴によれば、 無線 I Cタグは、 前記各アンテナ導体の端部の 内側に前記 I Cタグチップを配置している。
本発明の他の特徴によれば、 無線 I Cタグは、 前記アンテナ導体の断面形状 が円形であり、 前記各アンテナ導体の端部の内側に前記 I Cタグチップを配置 している。
本発明によれば、 従来の無線 I Cタグでは不可能であった、 小型で経済性の 優れる電波干渉につよい無線 I Cタグを形成することが可能となる。 アンテナ のサイズを細くすることにより、 幅広のアンテナに比べて、 電波千渉を発生さ せる電波の影や反射量が低減できて、 簡便にして有効な無線 I Cタグを形成す ることが可能となった。
図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の実施例 1になる無線 I Cタグの構造を示す図面である。 第 2図は、 第 1図の無線 I Cタグの B方向断面構造を示す図面である。
第 3図は、 実施例 1の I Cタグチップの斜視図である。
第 4 A図は、 第 2図の C— C断面構造を示す図面である。
第 4 B図は、 第 2図の E— E断面構造を示す図面である。
第 5 A図は、 第 2図の F— F断面構造を示す図面である。
第 5 B図は、 第 2図の F— F断面構造を示す説明図である。
第 6図は、 本発明の I Cタグチップの回路構成を示す図面である。
第 7図は、 本発明の無線 I Cタグを利用するときの構成例を示す図面である。 第 8 A図は、 リーダの輻輳制御回路の動作手順を示す図である。 する。
第 8 B図は、 無線 I Cタグ側の輻輳制御回路の動作手順を示す図である。 第 9図は、 電波の種類ごとの、 電波エネルギーと通信距離の関係を示す図で ある。
第 1 0図は、 通信に使用される電波の周波数帯とアンテナの幅の関係を示す 図である。
第 1 1 A図は、 リーダから複数の無線 I Cタグに対して電磁波を送出したと きの反射波の状況を示す図である。
第 1 1 B図は、 許容しうる干渉量から見た、 周波数と実用的なアンテナ幅の 関係を示す図である。
第 1 2図は、 本発明のアンテナによる効果を説明する図面である。
第 1 3 A図は、 他のアンテナによる障害の例を示す図面である。
第 1 3 B図は、 他のアンテナによる障害の例を示す図面である。
第 1 4図は、 本発明の他の実施例になる無線 I Cタグ構造断面を示す図面で ある。
第 1 5図は、 本発明の他の実施例になる無線 I Cタグ構造断面を示す図面で ある。
第 1 6図は、 本発明の各実施例の無線 I Cタグの組み立て工程例を示す図面 である。
第 1 7図は、 本発明の他の実施例になる無線 I Cタグ構造断面を示す図面で ある。
第 1 8 A図は本発明の他の実施例になる無線 I Cタグの上面図である。
第 1 8 B図は、 第 1 8 A図の無線 I Cタグの断面図を示している。
第 1 9 A図は本発明の別の実施例になる無線 I Cタグの上面図を示している。 第 1 9 B図は、 第 1 9 A図の無線 I Cタグの断面図を示している。
第 2 0図は、 本発明の無線 I Cタグの応用例を示す図面である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の無線 I cタグの実施例について、 図面を参照しながら説明す る。
[実施例 1 ]
まず、 本発明の実施例 1を、 第 1図〜第 1 3図により説明する。
第 1図は、 本発明の実施例 1における I Cタグチップとアンテナとの接続部 を拡大し斜視図で示したものである。 第 2図は、 第 1図を記号 B方向から見た ものであり、 I Cタグチップとアンテナを接続する部分の断面を示している。 また、 第 3図は、 第 1図の I Cタグチップの斜視図を示す。 第 2図の C— C断 面を示したがの第 4 A図であり、 I Cタグチップ部分における無線 I Cタグの 断面図を示している。 第 4 B図は、 第 2図の E— E断面を示したである。 第 5 A図は、 第 2図の F— F断面を示している。 第 5 B図は、 製作に関する説明図 である。
以下、 詳細に説明する。
本発明の無線 I Cタグ 1 0 4は、 I Cタグチップ 1 0 1と、 その電極に接続 された断面が円形の一対のアンテナ導体 2 0 3及び 2 0 4で構成されている。 一対のアンテナ導体は、 I Cタグチップ 1 0を挟んで共通の軸に沿って (第 1 図の A方向 =アンテナの軸方向) に伸びており、 幅の狭いダイポール型のアン テナを構成する。 無線 I Cタグ 1 0 4で使用される電波は、 例えば周波数が 2 . 4 5 GH zのマイクロ波である。
I Cタグチップ 1 0 1は平面形状が矩形であり、 その表面および裏面には、 電極としてのバンプ 2 0 1、 バンプ 2 0 5が搭載され、 両面電極型 I Cタグチ ップを構成している。 そして、 これらのバンプ 2 0 1、 バンプ 2 0 5は、 それ ぞれ、 アンテナ導体 2 0 3およびアンテナ導体 2 0 4の端部に設けられた接続 用平面部 2 0 3 A、 2 0 4 Aに接続されている。 バンプ 2 0 1、 2 0 5は、 金 メツキなどで形成されることが多いが、 銅やアルミやタングステンなどで形成 されることを妨げるものではない。 また、 アンテナ導体 2 0 3及び 2 0 4はァ ルミまたは、 銅または銀ペース卜などで形成されるがこれらの材料に限定され るものではない。
本実施例によれば、 I Cタグチップ 1 0 1は、 アンテナ導体の接続用平面部 2 0 3 Aと 2 0 4 Aの間に完全に挟まれており、 実質的に無線 I Cタグ全体が 円形断面となっている。
無線 I Cタグは多くの物品に極めて広範囲に貼付されるため、 使用される数 量は莫大である。 そのため、 経済的で信頼性のよい構造が必要である。 半導体 チップである I Cタグチップ 1 0 1を経済的に作成し、 曲げなどのストレスに 強くするためには、 サイズを小型化することが必要である。
I Cタグチップ 1 0 1は、 それ自身では電源を持たず、 アンテナで受信した リーダからのマイクロ波信号を整流部で整流し電源電圧を得る回路構成となつ ている。 これにより、 I Cタグチップのサイズや形状を小さくしている。 例え ば、 I Cタグチップ 1 0 1の平面形状は一辺の長さ Sが、 0 . 3 mmの矩形で あり、 高さ Hが 0 . 0 5 mmである (第 3図参照) 。 また、 バンプ 2 0 1、 2 0 5の高さ^1 2 (第 4 A図参照) は、 0 . 0 1ミクロンから 1 0 0ミクロン程 度である。
また、 アンテナ導体 2 0 3、 2 0 4は、 円形の断面形状をした金属ワイヤ一 からなつている。 このワイヤーを例えば塑性加工して、 アンテナ導体の端部に 略半円弧状の接続用平面部 2 0 3 A、 2 0 4 Aを形成する。 従って、 塑性加工 されたアンテナ導体端部の外径は、 アンテナ導体の他の部分のように必ずしも 均一な径の円とはならないが、 全体から見たらごく一部の領域であり、 アンテ ナ導体としては実質的に円形の断面形状となっている。
I Cタグチップ 1 0 1に接続されるアンテナ導体 2 0 3、 2 0 4の直径 D (=幅 W、 第 4 B図参照) は、 輻輳制御のアンテナ干渉を防ぐために、 1 . 0 mm以下,望ましくは 0 . 5 mm以下という制約を加えている。
なお、 本発明では、 無線 I Cタグの幅あるいはアンテナの幅という用語を用 いるが、 これは、 リーダからの電波に投影されたアンテナの幅の実質的な最大 値を意味している。 従って、 上記アンテナ導体の直径 Dも、 アンテナの幅の一 つの形態であり、 直径が 1 . 0 mmのアンテナ導体は、 幅が 1 . 0 mmのアン テナを意味する。 また、 I Cタグチップ 1 0 1のサイズ (幅 S ) は、 上記アン テナ導体の直径 Dと同等以下であるため、 通常は、 無線 I Cタグの幅とアンテ ナ導体の幅 Wが同じである。 但し、 アンテナ導体として例えば 0 . 0 0 1 mm のような極細い直径のワイヤーを使用する場合、 I Cタグチップ 1 0 1のサイ ズ (幅) が若干これより大きくなり、 無線 I Cタグの幅となることもありうる。 通常、 無線 I Cタグはさまざまな物品に貼付され、 搬送中など読み取り形態 が不特定な状態で読み取られるため、 リーダからは無線 I Cタグがさまざまに 回転している状態で読み取られることが多い。 本実施例によれば、 アンテナ導 体の断面形状を円形とし、 かつ、 直径 Dを小さくしたため、 無線 I Cタグの姿 勢の如何にかかわらず、 リーダは正確に認識情報を読み取ることができる。
なお、 アンテナの軸方向 (第 1図の A方向) の長さは、 目的とする無線 I C タグの応用分野により異なるものと考えられるので特段の限定を行う必要はな い。 一般には、 使用する周波数帯の波長の半分程度が利用されることが多い。 たとえば、 2 . 4 5 G H zの周波数帯では 1 Z 2波長は 6 1 . 2 mmであるが、 基材となる絶縁材料の誘電率の影響により若干これよりも短いアンテナとなる。 また、 5 . 1 2 G H zの周波数帯では、 1 / 2波長は 2 9 . 3 mmであるが、 基材となる絶縁材料の誘電率の影響により若干これよりも短いアンテナとなる。 ただ、 これらのアンテナ長に限定されることは本発明の実施上制約とならない。 この実施例では、 バンプ 2 0 1とアンテナ導体 2 0 3、 及びバンプ 2 0 5と アンテナ導体 2 0 4が、 超音波を用いて、 それぞれ超音波接続面 2 0 2および 超音波接続面 2 0 6によって接続されている。 この例によれば、 超音波接続面 で I Cタグチップ 1 0 1とアンテナを接続しているために耐熱性に優れている。 バンプ 2 0 1、 2 0 5は、 I Cタグチップ 1 0 1の上下の平坦面に各 1個し かないため、 それぞれの面に大きな面積の電極を形成できるので、 高さを確保 する必要性はあまりない。 従って、 I Cタグチップ 1 0 1を構成する半導体チ ップのエッジショートが起こらない範囲でバンプの高さを低くして良く、 経済 的な I Cタグチップを形成することが可能である。
また、 上下に平坦面を有する両面電極型の I Cタグチップ 1 0 1は、 同時に 多数の I Cタグチップをアンテナに搭載する目的のためにも極めて有効である。 これは、 小型の I Cタグチップを一つづつ、 ピンセットでピックアップして位 置合わせすることに比較して、 飛躍的に組み立て、 接続、 組み立ての工数を低 減することが可能となる。 このことは、 アンテナのサイズや形状が小さい場合に特に有効であり、 本発 明の輻輳制御に強いアンテナすなわち、 幅 Wの狭いアンテナとした場合に特に 有効である。 すなわち、 アンテナ導体 2 0 3及び 2 0 4の幅が小さくなると、 I Cタグチップ 1 0 1との端子に対して、 アンテナの接続端子も小さくなる。 しかし、 両面電極チップであれば、 それぞれの面に大きな面積の電極を形成で きるので、 回転に対して影響のない位置合わせが簡便となる。 これらの点に関 して、 第 5 A図、 第 5 B図で説明する。
まず、 第 5 A図は、 無線 I Cタグ 1 0 4の I Cタグチップ 1 0 1と左右のァ ンテナ導体との接続部分を、 上から見た状態を示している。 この図は、 本実施 例の I Cタグチップ 1 0 1が、 左右のアンテナ導体 2 0 3、 2 0 4 (幅 W) で 挟み込まれた構造を持つことを示している。 また、 第 5 A図は、 I C夕グチッ プのバンプ 2 0 1の形状が、 I Cタグチップ 1 0 1の表面をほぼカバーするよ うな形状を持っていることが特徴であることも示している。
また、 I Cタグチップ 1 0 1の上および下の平坦面上に存在するバンプ 2 0 1とバンプ 2 0 5は、 I Cタグチップの電極であって、 アンテナ導体との接続 端子となる。 これらのバンプには、 アンテナ導体 2 0 3とアンテナ導体 2 0 4 が接続されている。 この実施例では、 I Cタグチップ 1 0 1が、 細い円形アン テナの断面の中に入るように形成されている。 このような状態であれば、 無線 I Cタグ 1 0 4の全体の断面形状が、 円形となり、 そのアンテナの表面に突起 がない。 そのため、 ハンドリングに極めて都合が良いことが期待できる。
また、 I Cタグチップ 1 0 1の両面に電極 2 0 1、 2 0 5が存在することは、 対象的な構造が可能であることを示している。 これにより、 組み立て、 接続の とき、 無線 I Cタグの表裏面の特定をすることがなく、 I Cタグチップをアン テナの中立面に配置することが容易に可能となり、 曲げなどのストレスにも強 い無線 I Cタグを提供することが可能となる。
この I Cタグチップは、 1 0ミクロン角程度まで小さくなることが予想され るために、 アンテナ接続端子となるバンプ 2 0 1、 2 0 5の形状は、 極力チッ プサイズに近い最大面積をとれるようにすることが必要である。 そのために、 チップ片面に 2つのバンプを配置するよりも、 両面に各 1個のバンプを配置す ることが、 十分なバンプ面積を確保しつつ、 かつ、 剛性が高くならないように する意味から極めて重要である。
また、 両面に各 1個のバンプを配置することは、 狭い輻輳制御を良好に行う ためのアンテナ幅の狭いアンテナをチップに接続するためにも、 重要である。 すなわち、 無線 I Cタグ 1 0 4を上面から見たとき、 I Cタグチップ 1 0 1と アンテナ導体 2 0 3、 2 0 4は、 無線 I Cタグ 1 0 4の軸方向 Aに整列して配 置され、 I Cタグチップ 1 0 1の両面に各 1個のバンプに接続されている。 ァ ンテナ導体の端部に設けられた接続用平面部 2 0 3 A、 2 0 4 Aは、 バンプに 対して充分に大きな面積があるため、 第 5 B図に示すように、 平面的な方向に おいては、 仮に I Cタグチップ 1 0 1が接続用平面部 2 0 3 A、 2 0 4 A上で 任意の角度 0だけ回転しても、 I Cタグチップ 1 0 1とアンテナ導体 2 0 3、 2 0 4間で電気的に良好な接続関係を確保することが出来る。 従って、 I C夕 グチップ 1 0 1の回転は、 無線 I Cタグの動作になんら影響をおよぼすことは ない。
本実施例による、 認識番号を有する I Cタグチップ 1 0 1の回路構成例を、 第 6図に示す。 図に示した回路は、 無線 I Cタグがマイクロ波を用いて遠隔の リーダと交信するための送受信回路の例である。 なお、 アンテナ部については 等価回路で示している。
I Cタグチップ 1 0 1は、 アンテナ部 3 0 1と、 このアンテナ部に接続され た整流回路 3 0 2と、 この整流回路 3 0 2に接続されたクロック抽出回路 3 0
3と、 論理回路と、 輻輳制御回路 3 1 0と、 認識番号及び商品名等の情報を書 き込んだリードオンリメモリ 3 1 2とを備えている。
アンテナ部 3 0 1は、 コンデンサ 3 1 3と共に共振回路を形成するアンテナ
3 1 4を備えている。 整流回路 3 0 2は、 電源回路として機能するものであり、 アンテナ 3 1 4で受信したリーダ (質問機) 4 0 1からのマイクロ波信号を倍 圧整流して電源電圧 VDDを得ると共に、 更に、 電源電圧 VDDが適当な電圧にな つたときに電源電圧 VDDを出力するパワーオンリセット回路 315を有する。
I Cタグチップ 101は、 さらに、 受信したマイクロ波信号に変調を与える 変調器 309、 振幅変調されているマイクロ波信号を復調してクロック信号 CLK を取出す復調回路 303、 クロック信号 CLK を増幅するアンプ (VDD クラ ンプ) 304、 クロック信号 CLK を分周して 25kHz のクロック信号にする 3 -bit カウン夕 305、 更に分周して 12. 5kHz のクロック信号にする 7— bit カウン夕 306、 後で詳述する、 認識番号及び商品名等の情報を書き込ん だリードオンリメモリ 310、 このメモリ 310の内容を 1ビットづっ読み出 すためのデコード回路 (デコーダ) 307、 メモリ 310の出力であるメモリ OUTを所定のタイミングで出力するゲート回路 308を備えている。
変調器 309は、 ゲート回路 308から出力されるメモリ OUT を受けてマイ クロ波信号を変調する。 なお、 カウン夕 305等の論理回路を形成する各回路 は、 NMOSトランジスタと CMOSトランジスタを組み合わせた CMOS論 理回路によって実現される。
リードオンリメモリ 312に搭載される認識番号は、 複数のメモリビットか ら構成されており、 本実施形態では 128ビットを採用した。 128ビットで あれば、 2の 128乗の組み合わせを得ることが可能となる。 このビット数は、 応用分野によって自由に設計することが可能であり、 可変構造とすることも可 能である。
第 7図は、 本発明の無線 I Cタグが利用される状況の一例を示している。 複 数の無線 I Cタグ 104 (104 a〜 104η) は、 光学的に遮蔽されたカー トン 801の中にある複数の小型カートリッジ 802に貼付されている。 無線 I Cタグ 104は、 リーダ 401からの輻輳制御による認識番号の問い合わせ に対して認識番号を送出することにより、 カートン 803をオープンすること なく、 カートンの中の各カートリッジを個別に認識し、 商品情報を取得する場 合に、 有効に活用される。 また、 リーダ 4 0 1に対して無線 I Cタグ 1 0 4が さまざまに回転している状態等、 読み取り形態が不特定な状態でも、 リーダか ら正確に読み取られる。
輻輳制御回路 3 1 0は論理的な制御回路により構成されていて、 リーダ 4 0
1からの認識番号の問い合わせに対して、 所定のアルゴリズムにより、 認識番 号を送出する機能を持つ。 輻輳制御のアルゴリズムには、 リーダ 4 0 1からの 問い合わせに対して、 認識番号の頭から 1ビットづっ複数の無線 I Cタグ 1 0
4が送出をし、 リーダ 4 0 1がそのビットがハイレベルか口一レベルかを認識 する。 そして、 ハイレベルかローレベルかを各無線 I Cタグ 1 0 4に送出して、 ハイレベルを出している無線 I Cタグ 1 0 4はそれ以降の応答をやめてしまう ようなアルゴリズム (バイナリサーチ方式) がある。 あるいはまた、 各無線 I Cタグが所定の乱数発生アルゴリズムをもっていて、 リーダからの問い合わせに対して各無線 I Cタグの内部の認識番号によって乱 数を作成し、 その乱数の順番により、 認識番号を送出して、 認識番号がダブつ ていれば、 再度乱数を発生しなおしてまた、 その乱数の順番により認識番号を 送出するタイムスロット方式で行う方法もある。
これらのアルゴリズムを制御するのが輻輳制御回路 3 1 0である。 この輻輳 制御回路 3 1 0からの信号はゲート回路 3 0 8に入力され、 ゲート回路 3 0 8 によって、 整流回路 3 0 2のインピーダンスが変更されて、 アンテナ 3 0 1の 電波反射率の変更に物理的現象として現れる。 これに伴い、 リーダ 4 0 1は、 リーダからのクロック信号に同期して、 各無線 I Cタグの状況を正確に観測す ることが可能となる。
第 8 A図及び第 8 B図に、 輻輳制御のアルゴリズムの具体例を示す。 リーダ 401が、 複数ある無線 I Cタグから 1 つの無線 I Cタグを選択し、 選択した 無線 I Cタグからリーダ 401へセンサデータを転送する。
第 8 A図は、 リーダ 401の輻輳制御回路 (図示略) の動作手順を示す図で ある。 リーダ 401が、 そのアンテナの通信エリア内に複数存在する無線 I C タグ 104 a、 104b、 一一、 104 nから 1 つの無線 I Cタグを識別し、 そのデータを受信する場合、 リーダ 401はそのアンテナを介して通信エリア 内にいる各無線 I Cタグ 104 a、 104b, 一—、 104ηへ質問コマンド を送信する (S 802) 。
無線 I Cタグがリーダの質問コマンドを受けた場合、 それぞれの無線 I C夕 グに固有の識別符号を 1 ピットだけリーダに向けて送信される。 リーダ 401 が無線 I Cタグからの送信信号を検出した場合、 識別符号の 1 ビットを受信し (S 804) 、 受信したビットを無線タグに向けて返信する (S 806) 。 無 線 I Cタグ側では、 返信されたビットを受信して、 識別符号の次の 1 ビットを リーダに向けて送信する。 リーダは受信ビット数をカウントすることによって、 受信したビットが識別符号の最後のビットであるかどうか判定する (S 80 8) 。 受信した識別符号が最後のビットであった場合、 識別完了信号を無線夕 グに返信することにより、 正しく受信できたことを無線タグに通知する (S 8 10) 。 識別された無線タグの識別符号は出力され (S 812) 、 処理を終了 する。
一方、 第 8Β図に、 無線 I Cタグ 104側の輻輳制御回路 310の動作手順 を示す。 リーダ 401からの質問コマンドを受信した輻輳制御回路 310は、 リーダ 401からの質問コマンドを検出すると (S 822) 、 それぞれの無線 I Cタグに固有の識別符号を 1ピットだけリーダに向けて送信する (S 82 4 ) 。 無線 I Cタグ 1 0 4はリーダ 4 0 1の返信を待ち、 識別符号の 1ビット を受信した場合、 既に送信した識別符号の 1ビットと比較し、 受信ビットと送 信ビットとがー致しなかった場合は識別に失敗したとして次の質問コマンドを 待つ (S 8 2 6 ) 。 受信ビットと送信ビットとがー致した場合は、 そのビット が最後のビットであるかどうか判定し (S 8 2 8 ) 、 最後のビットでない場合 は、 次のビットを送信する。 最後のビットであればリーダ 4 0 1からの識別完 了信号の送信を待ち、 識別完了信号を検出した場合には識別に成功したとして ( S 8 3 0 ) 、 識別動作を終了する。 本発明によれば、 アンテナは、 I Cタグチップに接続された一対のアンテナ 導体を含む幅の狭いダイポール型のアンテナである。 また、 リーダと I Cタグ チップとの通信に用いられる電波はマイクロ波である。 これにより、 干渉に強 い無線 I Cタグが得られる。 以下、 この点について、 説明する。
I Cタグチップは、 既に述べたとおり、 それ自身では電源を持たずサイズを 小型化している。 他方、 I Cタグチップを種々の用途に使用できるようにする ためには、 充分な通信距離を確保できる必要がある。
第 9図は、 電波の種類ごとの、 電波エネルギーと通信距離の関係を示す図で ある。 同じ電波エネルギーでも、 静電型や誘導コイル型のアンテナは、 通信距 離 rが短い。 本発明では、 アンテナをダイポール型とし、 マイクロ波により通 信することで、 少ない電波エネルギーでも充分な通信距離を確保できるように している。
また、 I Cタグチップを種々の用途に使用できるようにするためには、 電波 千渉に強い無線 I Cタグとする必要がある。 すなわち、 無線 I Cタグが使用さ れる環境によっては、 リーダからの電磁波のなかに複数の無線 I Cタグが存在 する。 そのために、 各無線 I Cタグのアンテナが近づくと電波の影を生じて隣 のタグの読み取りに大きく影響を及ぼすことがある。 また、 各無線 I Cタグの アンテナが近づくと干渉して、 ある無線 I Cタグはリーダから読むことができ るが、 他の無線 I Cタグでは正常に読むことが出来ないといったことが発生す る。 これは、 リーダが無線 I Cタグのアンテナの反射率をみているため、 アン テナのサイズが大きいとこの反射率が極めて大きくなり、 隣のタグの読み取り に大きく影響を及ぼすことになるためである。
本発明者は、 電波の影や反射という観点から、 通信に使用される電波の周波 数帯とアンテナの幅及び通信距離との間に一定の関係があることを見出すこと に成功した。
すなわち、 リーダは複数の無線 I Cタグに対して電磁波を送出しているが、 各無線 I Cタグの中の認識番号の読み取りには、 各無線 I Cタグのアンテナの インピーダンス変化をみている。 このインピーダンス変化は隣り合ったアンテ ナの特性変化と相乗してリーダ側に伝達される。 アンテナの幅が広いと空間の インピーダンスが大きく変化しやすくなり、 共振周波数が変動すること、 アン テナのインピーダンス変化がブロードとなっていくこと、 隣のアンテナの放射 影響を受けやすいことなどにより通信距離の低下をまねきやすい。 逆にアンテ ナの幅を狭くすると、 これらと逆の効果が期待できる。 よって、 輻輳制御の無 線 I Cタグにおいて、 アンテナ幅を狭くすることは効果がある。
第 1 0図は、 通信に使用される電波の周波数帯とアンテナの幅の関係を示し. ている。 すなわち、 周波数帯毎に、 アンテナ幅 Wをパラメ一夕にとり、 二つの 無線 I Cタグの間隔を一定にした場合の通信距離の特性を示している。
電波の波長が長い場合、 電波の影の問題は小さく、 無線 I Cタグの幅が広く ても通信距離にはそれほど大きく影響しない。 一方、 マイクロ波にのように電 波の波長が短い場合、 電波の影の影響が大きくなり、 無線 I Cタグの幅が通信 距離に大きく影響する。
第 1 2図は、 直進性の高いマイクロ波で通信される円径断面の無線 I Cタグ 1 0 4の例を示している。 狭い範囲にアンテナ幅の狭い無線 I Cタグが複数存 在しても、 リーダ 4 0 1から発出した電磁波 4 0 2の無線 I Cタグ 1 0 4 aに よる電波の影 4 0 4の範囲は狭い。 そのため、 無線 I Cタグ 1 0 4 bは、 無線 I Cタグ 1 0 4 aの存在によって読み取りに影響を受けない。 一方、 第 13 A図は、 マイクロ波で通信されるアンテナ幅が広い無線 I C夕 グ 501の例を示している。 狭い範囲にアンテナ幅の広い無線 I Cタグ 501 が複数存在すると、 リーダ 401から発出した電磁波 402の無線 I Cタグ 5 01 aによる電波の影 502ののエリアが広くなる。 そのために、 そのため、 無線 I Cタグ 501 bは、 無線 I Cタグ 501 aの存在によって読み取りに影 響を受け易い。
なお、 第 13B図に示すように、 通信に使用される電波の波長が長いと電波 のまわ込みにより電波の影の影響は少なくり、 狭い範囲にアンテナ幅の広い無 線 I Cタグ (コイル) 501が複数存在していても、 互いに読み取りに影響を 及ぼすことは無い。
このように、 通信に使用される電波の周波数帯とアンテナの幅による影響と には密接な関係がある。
通信距離の特性において、 比較的大きな通信距離の得られる領域の下限を通 信距離臨界点と定義すると、 第 10図の線 L cは、 電波の波長毎の通信距離臨 界点を示している。 アンテナ幅 Wはこの線 L cよりも左側の領域に設定するの が望ましい。
一例として、 通信距離臨界点は、 900MHzの UHFでは 1. 0mm、 2.
45 GHzのマイクロ波では 0. 05mm、 また 5. 8 GHzのマイクロ波で は 0. 025mmとなる。 よって、 電波の影の影響を極力少なくするために、 アンテナ幅 Wは、 これらの値よりも小さく設定するのが望ましい。
このように、 アンテナ幅を小さくする、 例えばマイクロ波の周波数が 2. 4
5 GHzの場合は幅を 0. 5mm以下とすることによって、 複数の無線 I C夕 グの読み取りの障害を少なくして通信を行うこができる。
換言すると、 この現象は、 波長の短い電波で通信し、 かつ、 輻輳制御回路を 持つ無線 I Cタグの読み取りを行う環境においてのみ有効な効力を発揮するも のである。 すなわち、 輻輳制御機能をもつ無線 I Cタグにおいては、 アンテナ 幅を狭いすることでその有効性が発揮される。
次に、 第 1 1図は、 輻輳制御の無線 I Cタグにおいて、 通信に使用される電 波の周波数帯とアンテナの幅及び干渉量の関係を示している。 第 1 1A図は、 リーダから複数の無線 I Cタグに対して電磁波を送出したときの反射波の状況 を示しており、 (a ) は幅の広いアンテナによる反射波、 (b ) は本発明の幅 の狭いアンテナによる反射波を示している。 アンテナの幅が狭い方が反射波図 の影響を受けにくい。 反射波図の影響は、 電波の周波数によっても異なり、 周 波数が高くなるほど、 影響を受け易い。
第 1 1 B図は、 許容しうる干渉量から見た、 周波数と実用的なアンテナ幅 W の関係を示している。 周波数が高くなるほど実用的なアンテナ幅 Wは狭くなる。 よって、 千渉量という観点で見ても、 輻輳制御の無線 I Cタグにおいては、 ァ ンテナ幅 Wを狭くすることに効果がある。 電波の周波数が 9 0 0 MH zでアン テナの幅は 1 . 0 mm以下、 2 . 4 5 G H zの場合は、 アンテナの幅は 0 . 5 mm以下、 5 . 8 GH zの場合は、 アンテナの幅は 0 . 0 . 2 5 mm以下とす るのが好ましい。
なお、 アンテナの断面形状は、 既に述べた円形の他に、 矩形または楕円形等 も考えられる。 いずれの場合も、 無線 I Cタグが回転して利用されることを考 慮すると、 投影されたアンテナ幅が最も大きなところで、 上記関係を満たすよ うにすれば良い。
また、 アンテナ幅の小さな方の限界は、 1ミクロン程度とすることが、 本発 明の目的に即しているものと考えられる。
アンテナの幅を狭くすることは、 さらに、 アンテナ材料使用量の低減も図れ ることになり、 経済性および環境負荷という面でも良好な効果をもたらす。
[実施例 2 ]
第 1 4図は、 本発明の別の実施例になる無線 I Cタグを示している。 本図は、 I Cタグチップとアンテナを接続する部分の断面を示しでいる。 この実施例で も、 無線 I Cタグ 1 0 4は、 I Cタグチップ 1 0 1と、 その電極に接続された 断面が円形の一対のアンテナ導体 2 0 3及び 2 0 4で構成されている。 一対の アンテナ導体は、 I Cタグチップ 1 0を挟んで軸方向に伸びており、 幅の狭い ダイポール型のアンテナを構成する。 バンプ 2 0 1およびバンプ 2 0 5は I C タグチップ 1 0 1の表面および裏面にあって I Cタグチップの両面に存在する ものである。 このバンプはアンテナ 2 0 3およびアンテナ 2 0 4に接続されて いる。 アンテナは断面が矩形でも楕円形でもよい。 そのアンテナの最大幅は投 射した場合で定義した最大幅と等しく、 その最大幅は 1 . 0 mm以下であり、 その最小幅は 1ミクロン以上である。
この構造では、 バンプ 2 0 1とアンテナ 2 0 3とバンプ 2 0 5とアンテナ 2 0 4は異方導電性接着剤面 7 0 1および異方導電性接着剤面 7 0 2によって接 続されている。 この実施例では、 異方導電性接着剤を用いているために、 簡便 に I Cタグチップの電極とアンテナを接続することができる。
[実施例 3 ]
第 1 5図は、 本発明の別の実施例になる無線 I Cタグを示している。 本図は、 I Cタグチップとアンテナを接続する部分の断面を示している。 この実施例で も、 無線 I Cタグ 1 0 4は、 I Cタグチップ 1 0 1と、 その電極に接続された 断面が円形の一対のアンテナ導体 2 0 3及び 2 0 4で構成されている。 一対の アンテナ導体は、 I Cタグチップ 1 0を挟んで軸方向に伸びており、 幅の狭い ダイポール型のアンテナを構成する。 アンテナ爪 2 0 8があるアンテナ 2 0 3 とアンテナ 2 0 4は、 バンプ 2 0 1およびバンプ 2 0 5が I Cタグチップ 1 0 1の表面および裏面にあって I Cタグチップの両面に存在するものであるバン プに接続されている。 アンテナは断面が矩形でも楕円形でもよい。 そのアンテ ナの最大幅は投射した場合で定義した最大幅と等しく、 その最大幅は 1 . 0 m m以下であり、 その最小幅は 1ミクロン以上である。
この構造では、 バンプ 2 0 1とアンテナ 2 0 3、 バンプ 2 0 5とアンテナ 2 0 4は超音波または異方導電性接着剤にて接続されている。 アンテナ爪 2 0 8 があるために、 アンテナ 2 0 3とアンテナ 2 0 4が引っ張られても、 I Cタグ チップ 1 0 1がアンテナとはずれないという特徴をもっている。
[実施例 4 ]
第 1 6図は本発明の別の実施例になる無線 I Cタグを示している。 無線 I C タグは多様な物品に広範に貼付されるために、 経済的に製作する必要がある。 この図は本発明で有効なアンテナ幅が狭い無線 I Cタグを連続的に形成するこ とを考慮した形態を示している。
この実施例でも、 無線 I Cタグ 1 0 4は、 I Cタグチップ 1 0 1と、 その電 極に接続された一対のアンテナ導体で構成されている。 一対のアンテナ導体は、
I Cタグチップ 1 0 1を挟んで伸びており、 幅の狭いダイポール型のアンテナ を構成する。 I Cタグチップ 1 0 1がバンプを介して挟み込まれる構造は、 実 施例 1〜 3と同じであるが、 各アンテナ導体 2 0 3、 2 0 4、 9 0 1、 9 0 2、 9 0 3の各両端には I Cタグチップ 1 0 1が接続されている点で異なる。 換言 すると、 各アンテナ導体 2 0 3、 2 0 4、 9 0 1、 9 0 2、 9 0 3は、 隣接す る 2組の無線 I C夕グに対応する長さを少なくとも有している。
このような形態をとることによって、 複数組の無線 I Cタグすわち I Cタグ チップと細いアンテナを、 連続して作成することができて、 輻輳制御を行うた めの無線 I Cタグを経済的に作成し、 供給することが可能となる。 また、 上下 に平坦面を有する両面電極型の I Cタグチップ 1 0 1は、 同時に多数の I C夕 グチップをアンテナに搭載する目的のためにも極めて有効である。
細いアンテナの無線 I Cタグを取り扱うときは一般にテープなどのキャリアを 必要とするが、 本実施例では、 細いアンテナ自体で連続で存在しテープキヤリ ァとしての機能も有するために、 テープキャリアは不要となる。
この連続した無線 I Cタグを物品に貼付するときは、 1組の無線 I Cタグす なわち、 1個の I Cタグチップ 1 0 1と、 その電極に接続された断面が円形の 一対のアンテナ導体とを単位として、 カットし、 物品に貼付すればよく簡便な 取り扱いが可能となる。 細いアンテナの最大幅を 1 . 0 mm以下、 好ましくは 0 . 5 mm以下とすれば、 大量に巻き取っても大きなボリュームとなることは なく、 少ない容積で大量の無線 I Cタグを収納することができ、 取り扱いが簡 便となる。 また、 予めカット位置、 例えばアンテナ導体 2 0 4では G— G線に、 マークを付しておくのも良い。
[実施例 5 ]
第 1 7図は、 実施例 1ないし 3に示した輻輳制御に強い幅の狭いアンテナを、 効率よく形成するための製造工程を示している。 この実施例でも、 無線 I C夕 グ 1 0 4は、 実施例 1と同じように、 I Cタグチップ 1 0 1と、 その電極に接 続された断面が円形の一対のアンテナ導体 2 0 3及び 2 0 4で構成されている。 一対のアンテナ導体は、 I Cタグチップ 1 0を挟んで軸方向に伸びており、 幅 の狭いダイポール型のアンテナを構成する。
第 1 7図の (a ) は、 最初の細いアンテナ材料 1 5 0 1の断面形状を示して いる。 この材料は通常の工業的に大量生産されている材料で、 アルミ線や金線 などの材料が使われる。 第 1 7図の (b ) は、 第 1 7図の (a ) の線材が F 1 という力によりカットされて F 2および F 3の力によって、 左右に分離された 直後の状態を示す断面図である。
第 1 7図の (c ) は、 アンテナ 2 0 3には F 4という力で断面が変形した状 態、 同時にアンテナ 2 0 4には F 5という力で断面が塑性変形した状態を示す 断面図である。 第 1 7図の (d ) は、 アンテナ 2 0 4に両面に電極を持つ I C タグチップが搭載されて、 アンテナ 2 0 3が F 6という力で移動しょうとする 断面図を示している。
第 1 7図の (e ) は、 F 7および F 8という力によって、 I Cタグチップ 1 0 1の上および下の面にあるバンプ 2 0 2とバンプ 2 0 5がそれぞれアンテナ 2 0 3とアンテナ 2 0 4に接続される工程の断面図を示している。
[実施例 6 ]
第 1 8図は本発明の実施例になる無線 I Cタグを示している。 第 1 8 A図は 本発明の実施例の上面図を示している。 第 1 8 B図は無線 I Cタグ 1 0 4の断 面図を示している。
この実施例でも、 無線 I Cタグ 1 0 4は、 I Cタグチップ 1 0 1と、 その電 極に接続された一対のアンテナ導体 2 0 3及び 2 0 4で構成されている。 一対 のアンテナ導体は、 I Cタグチップ 1 0を挾んで軸方向に伸びており、 幅の狭 いダイポール型のアンテナを構成する。 アンテナは断面が矩形である。
バンプ 1 1 0 3は I Cタグチップ 1 0 1に付着してアンテナ 1 1 0 2と接続 する。 バンプは金メッキなどで形成されることが多いが、 銅やアルミや夕ング ステンなどで形成されることを妨げるものではない。 アンテナはアルミまたは 銅または銀ペーストなどで形成されるがこれらの材料に限定されるものではな レ^ ここでの I Cタグチップの外形寸法は 1 . 0 mm角以下であることが多い。 アンテナの長さは目的とする無線 I Cタグの応用分野により異なるものと考え られるので特段の限定を行う必要はない。 一般には使用する周波数帯の波長の 半分程度が利用されることが多い。 たとえば、 2 . 4 5 G H zの周波数帯では 1 / 2波長は 6 1 . 2 mmであるが、 基材となる絶縁材料の誘電率の影響によ り若干これよりも短いアンテナとなる。 この無線 I Cタグは、 I Cチップの製 造プロセスの一部に組み込んで製造することにより、 I Cチップ中に実装する ことができる。
[実施例 7 ]
第 1 9図は本発明の別の実施例になる無線 I Cタグを示している。 第 1 9 A 図は本発明の実施例の上面図を示している。 I Cタグチップ 1 0 1はインピー ダンス整合部 1 2 0 1に接続されて、 無線 I Cタグ 1 0 4を形成している。 ィ ンピーダンス整合部 1 2 0 1にはスリット 1 2 0 2が存在する。
第 1 9 B図は断面図を示している。 バンプ 1 1 0 3は I Cタグチップ 1 0 1 に付着してインピーダンス整合部 1 2 0 1と接続する。 ここでの I Cタグチッ プ 1 0 1の外形寸法は 1 . 0 mm角以下であることが多い。 インピーダンス整 合部は I Cタグチップにとって、 リーダからの電磁波を効率よく I Cタグチッ プにエネルギを注入するために必要である。 アンテナは電磁波と共振する役割 があるが、 共振を起こした電圧や電流は高速にアンテナを往復するために、 I Cタグチップの端子はァンテナからみると集中定数をもつ電気的特性に見えて、 この部分で反射が発生しやすい。 この反射はアンテナの特性インピーダンスと I Cタグチップの入力のインピーダンスが一致すると反射がなくなり、 実効ェ ネルギとして I Cタグチップに入力されて、 I Cタグチップの中に効率よく電 流が流入して、 該 I Cタグチップ内部の容量に電荷が蓄積されて、 直流電圧に 変換される。 このために、 スリット 1 2 0 2を設けて、 アンテナのインピーダ ンスと I Cタグチップの入力インピーダンスを一致させる。 このスリッ卜の幅 や長さはインピーダンスを実現するために重要であって、 固有のスリツト幅ゃ 長さを I Cタグチップの特性に応じて設定する必要がある。
輻輳制御を持つ I Cタグチップ 1 0 1においては、 アンテナのサイズを小さ くすることが効果あることを本発明者は見出すことができたが、 このインピー ダンス整合部 1 2 0 2を持つアンテナであっても共振をつかさどるアンテナ 1 1 0 2が必要であって、 このアンテナのサイズは第 1図の場合と同様に、 小さ くすることにより複数の無線 I Cタグのアンテナ間の干渉を小さくすることが 可能であって、 無線 I Cタグが回転して利用されることを考慮すると投影され たアンテナ幅がもっとも大きなところで 1 . O mm以下として、 小さな方の限 界は 1ミクロンとすることが本発明の目的に即しているものと考えられる。
[実施例 8 ]
第 2 0図は本発明の別の実施例を示している。 この実施例では、 衣類の布 1 7 0 1に本発明の無線 I Cタグ 1 0 4を貼付したものである。 クリーニング関 係では多数のリネン材があり、 形状が類似しているために、 無線 I Cタグによ る認識が求められてきている分野である。 この分野では布地に無線 I Cタグが 違和感なく付着していることと、 輻輳制御による認識番号の読み取りが必要な 分野である。 リーダからハンガー等にリネン材ゃ衣服が高速で移動して、 認識 番号が読み取られるためには、 読み取り時間確保を確保する必要があり、 必然 的に電磁波の領域が広くなつていく。 そのために、 複数の無線 I Cタグが存在 するときは識別すると同時に前後の位置関係も示す必要があり、 電波干渉の少 ない無線 I Cタグが必要とされる。
本発明では幅の狭いアンテナの有効性を見出して、 その幅の限定と製作法に ついて提案しているが、 本発明の幅の狭いアンテナをもつ無線 I Cタグは布に 貼付される組み合わせにおいてさらに有効にその効力を発揮する。 幅の狭い無 線 I Cタグは可とう性に富むため、 衣服に好適であり、 また、 圧力や曲がりに 強い。 圧力に強い理由は第 1図の実施例のように、 I Cタグチップは強固な金 属によって囲まれていることに依存し、 また、 曲がりに強いことは I Cタグチ ップを 0 . 5 mm角以下に抑えたり、 それを第 4 A図で示すような中立面に置 くことが可能となっているためである。 第 2 0図で示す形態は、 布 1 7 0 1自 体を別の衣服に付着するような形態をとることも可能であり、 衣服貼り付けの 簡便性を向上することが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 固有の認識情報を記憶したメモリーを有する I Cタグチップとアンテナ とを備え、 該 I Cタグチップは少なくとも輻輳制御部を有し、 通信エリア内に 存在するリーダからの問い合わせに応答して前記アンテナを介して前記認識情 報の送出を行う機能を備えた無線 I Cタグであって、
前記アンテナは、 前記 I Cタグチップに接続され該 I Cタグチップの両側に 軸方向に伸びた一対のァンテナ導体を含むダイポールアンテナであり、 前記アンテナ導体の幅が、 1 . 0 m m以下であることを特徴とする無線 I C タグ。
2 . 固有の認識情報を記憶したメモリーを有する I Cタグチップとアンテナ とを備え、 該 I Cタグチップは少なくとも整流部と輻輳制御部とを有し、 通信 エリア内に存在するリーダからの問い合わせに応答して前記アンテナを介して 前記認識情報の送出を行う機能を備えた無線 I Cタグであって、
前記リーダとの通信に用いられる電波がマイクロ波であり、
前記 I Cタグチップの表面および裏面に電極が形成され、 該 I Cタグチップ の各電極とダイポールアンテナの一対のアンテナ導体とが各々接続され、 前記アンテナ導体の幅が、 0 . 5 m m〜0 . 0 0 1 m mの範囲であることを 特徴とする無線 I Cタグ。
3 . リーダからの電波エリア内に複数の無線 I Cタグが存在する状態で複数 の輻輳制御による認識番号読み取りの対象となる無線 I Cタグであって、 該 I Cタグチップの電極に一対のアンテナ導体が接続され該 I Cタグチップ の両側に軸方向に伸びたダイポールァンテナを構成し、
前記 I Cタグチップおよび前記アンテナ導体の幅が、 1 . 0 m m以下である ことを特 ί敫とする無線 I Cタグ。
4 . リーダからの電波ェリァ内に複数の無線 I Cタグが存在する状態で複数 の輻輳制御による認識番号読み取りの対象となる無線 I Cタグであって、 前記リーダとの通信に用いられる電波がマイクロ波であり、
前記 I Cタグチップの電極は該 I Cタグチップの表面および裏面に存在し、 該 I Cタグチップの各電極とダイポールアンテナの一対のアンテナ導体とが 各々接続され、
前記 I Cタグチップおよび前記アンテナ導体の幅が、 0 . 5 mm以下である ことを特徴とする無線 I Cタグ。
5 . リーダからの電波エリア内に複数の無線 I Cタグが存在する状態で複数 の輻輳制御による認識番号読み取りの対象となる無線 I Cタグであって、 前記リーダとの通信に用いられる電波がマイク口波であり、
前記一対のアンテナ導体は軸方向に配置されており、 該一対のアンテナ導体 間に前記 I Cタグチップが挟まれており、
前記 I Cタグチップの電極は該 I Cタグチップの表面および裏面に存在し、 該 I cタグチップの各電極とダイポールアンテナの一対のアンテナ導体とが 各々接続され、
前記 I Cタグチップおよび前記アンテナ導体の幅が、 0 . 5 mm以下である ことを特徴とする無線 I Cタグ。
6 . 請求項 1ないし 5のいずれかに記載の無線 I C夕グにおいて、
前記各アンテナ導体の端部の内側に前記 I Cタグチップを配置したことを特 徴とする無線 I Cタグ。
7 . 請求項 1ないし 5のいずれかに記載の無線 I Cタグにおいて、
前記各アンテナ導体の端部にアンテナの軸方向に沿った接続用平面部が設け られ、 前記 I Cタグチップが該接続用平面部で挟まれていることを特徴とする 無線 I Cタグ。
8 . 請求項 1ないし 5のいずれかに記載の無線 I Cタグにおいて、
前記ァンテナ導体の断面形状が円形であり、
前記各ァンテナ導体の端部の内側に前記 I C夕グチップを配置したことを特 徴とする無線 I Cタグ。
9 . 請求項 1ないし 5のいずれかに記載の無線 I Cタグにおいて、
前記 I Cタグチップは平面形状が矩形であり、 その表面および裏面に電極が 設けられた両面電極型 I Cタグチップであり、
該 I C夕グチップの各電極と前記ァンテナ導体の端部に設けられた接続用平 面部とが各々接続されていることを特徴とする無線 I Cタグ。
1 0 . 請求項 1ないし 5のいずれかに記載の無線 I Cタグにおいて、 前記アンテナ導体は断面形状が円形であり、
前記 I Cタグチップは平面形状が矩形であり、 その表面および裏面に電極が 設けられた両面電極型 I Cタグチップであり、
該 I Cタグチップの各電極と前記アンテナ導体の端部に軸方向に沿って設け られた接続用平面部とが、 各々接続されていることを特徴とする無線 I Cタグ。
1 1 . 請求項 1ないし 5のいずれかに記載の無線 I Cタグにおいて、
前記 I Cタグチップの電極は当該 I Cタグチップの表および裏面に存在し、 当該 I Cタグチップと当該ァンテナ導体は異方導電性接着剤により接続され ていることを特徵とする無線 I Cタグ。
1 2 . 請求項 1ないし 5のいずれかに記載の無線 I Cタグにおいて、
前記 I Cタグチップおよび前記アンテナ導体の幅が、 0 . 2 5 mm以下であ ることを特徴とする無線 I Cタグ。
1 3 . 請求項 7または 9に記載の無線 I Cタグにおいて、
前記接続用平面部は先端部に軸方向と直角方向に伸びたアンテナ爪を有して いることを特徴とする無線 I Cタグ。
1 4. 請求項 1または 3に記載の無線 I Cタグにおいて、
前記 I Cタグチップはスリツトを有するインピーダンス整合部に接続されて いることを特徴とする無線 I Cタグ。
1 5 . 布地に請求項 1ないし 5のいずれかに記載の無線 I Cタグが貼付され た衣類。
1 6 . 請求項 1ないし 5のいずれかに記載の無線 I Cタグを複数個有するテ ープ状の無線 I Cタグであって、
前記ァンテナ導体が隣接する 2組の無線 I C夕グのための前記ァンテナ導体 としての長さを有し、 前記各アンテナ導体の両端に前記 I Cタグチップが存在 する形態が連続して繰り返され、 前記アンテナ導体がテープキャリアとしての 機能を有することを特徴とするテープ状無線 I Cタグ。
1 7 . 固有の認識情報を記憶したメモリーを有する I Cタグチップとアンテ ナとを備え、 該 I Cタグチップは少なくとも整流部と輻輳制御部とを有し、 通 信エリア内に存在するリーダからの問い合わせに応答して前記アンテナを介し て前記認識情報の送出を行う機能を備えた無線 I Cタグの製造方法であって、 前記無線 I Cタグの前記アンテナは、 前記 I Cタグチップに接続され該 I C 夕グチップの両側に軸方向に伸びた一対のアンテナ導体を含むダイポールァン テナであり、 前記アンテナ導体の幅が、 1 . 0 mm〜0 . 0 0 l mmの範囲で あるものにおいて、
前記アンテナ導体となるアンテナ材料を左右に分離し、 分離された各アンテ ナ導体の端部に軸方向に沿って接続用平面部を設け、
表面および裏面にバンプからなる両面電極を持つ前記 I Cタグチップを、 前 記アンテナ導体の接続用平面部に搭載し、
前記バンプと前記アンテナ導体とを接続することを特徴とする無線 I Cタグ の製造方法。
1 8 . 請求項 1 7に記載の無線 I Cタグの製造方法であって、
前記 I Cタグチップの電極としてのバンプと、 前記アンテナ導体とを、 超音 波により接続したことを特徴とする無線 I Cタグの製造方法。
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