具备层叠线圈天线的小型ic标签及其制法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具备层叠线圈天线的小型IC标签及其制法，特别涉及RFID(射频识 另Ij)标签，上述RFID标签适合用于在微波带、UHF (特高频）带的通讯频率下无法通过使用 半波长天线的RFID标签来应对的、要求小型化的适应金属的RFID标签利用领域中。
【背景技术】
[0002] 为了 IC标签的小型化，在保持向IC芯片供电的内置天线的高灵敏度的状态下如 何减小尺寸成为课题。可以选择使用波长足够小的亚毫米波、毫米波，也在进行使用利用不 依赖于波长的集中常数的线圈、电容器部件的小型电磁波共振器来实现小型化。
[0003] 专利文献1中公开了一种适应金属的RFID标签，其如下构成：具备含有与IC芯片 连接的微小环形天线的RFID标签主体和隔着绝缘层覆盖上述IC芯片的臂（arm)，将上述臂 在微小环形天线的环的缠绕方向上延伸仅相当于该环大概半圈的长度来覆盖IC芯片。
[0004] 另一方面，专利文献2中公开了一种卡盒，其在非接触IC卡用的卡盒中内置天线， 通过与卡内天线的电磁耦合来进行通信电波增强，发挥作为增幅器的功能，从而使通信距 离等伸长。专利文献2中记载了 ：将增幅器用通信天线设定为与非接触式IC卡的通信天线 相比天线线圈的开口面积更大、或天线线圈的圈数更多、或天线搭载区域尺寸更大，而进行 搭载。此外记载了，增幅器天线可以是线圈状天线或线状天线中的任一种。
[0005] 进而，专利文献3中公开了一种增幅器天线，其由Q线圈和电容器构成，配置在 RFID标签和RFID读写器之间。该Q线圈是以对导体以相同的半径在轴方向上展开的方式 以螺旋状缠绕多次而形成的。
[0006] 此外，专利文献4中公开了一种RFID标签，如下形成：层叠在表背面形成有天线图 案的天线用基板，用通孔等对层叠基板之间进行串联电连接，以使各天线线圈图案与相邻 的图案连接，形成一个闭合的线圈。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:日本特开2011-204130号公报
[0010] 专利文献2:日本特开2005-332015号公报
[0011] 专利文献3:日本特开2009-21970号公报
[0012] 专利文献4:日本特开2010-152449号公报
【发明内容】
[0013] 发明所要解决的问题
[0014] 空气中的半波长为15~16cm的UHF、微波带的IC标签大致分类的话有以下两种。
[0015] (1)内置波长依赖性显著的半波长共振偶极基调天线的普通尺寸IC标签，（一边 为IOcm左右）
[0016] (2)内置有没有波长依赖性的由线圈、电容器连接成的共振电路的超小型尺寸的 IC标签（一边为几 mm程度，例如2. 5mm)、LC共振
[0017] 上述（1)的IC标签即使为5m~7m程度的跨越距离（通信距离）也能实现规定 的接收灵敏度，而相对于此，在相同条件的检测电波输出下，上述（2)的IC标签只能得到跨 越距离几_的接收灵敏度。这是最优先考虑超小型化的结果。
[0018] 作为市场的需求，要求：作为适应金属的小型IC标签，实现在可容许超小型标签 的数倍大小（几_见方的级别，例如一边为5_至8_，以下为"小型IC标签"）的环境下， 能够得到至少几十cm程度跨越距离的通讯灵敏度的小型IC标签。
[0019] 这样的小型IC标签适合设置在金属制的各种设备的螺孔、凹处、金属表面、角部 等几 mm见方级别的狭小部位。例如在需要定期检查的自来水管的阀、下水道的铁盖等各种 公共的设施、设备，需要进行商品管理的车辆等租赁设备，需要维修的医疗设备等各种领域 中可考虑小型IC标签的用途。如果是这样的小型IC标签，则无论安装该IC标签的对象设 备、设施等的设置环境是金属面还是非金属面，都能够直接设置。因此，对这些对象设备、设 施进行少量加工即可，考虑了环境、外观的设置部位的选择自由度也增大。
[0020] 专利文献1的发明在跨越距离方面相当于上述（2)，虽然是小型但通信距离短。
[0021] 即使为了改进通信距离而采用上述（1)的具有波长依赖性且兼用保护金属板的 天线共振器，如果小型化至波长（例如30~32cm)的几十分之一即几_见方的级别，则灵 敏度也会显著下降，变得不实用。因此，即使是上述（1)的方式，小型化也有限。
[0022] 另一方面，已知通过专利文献2、专利文献3所记载那样的增幅器来延长IC标签的 通信距离。
[0023] 然而，专利文献2、3所记载的RFID标签均不适应金属。即，这些RFID标签是相对 于安装面平行地放置天线线圈开口面的结构，因此如果设置环境为金属面，则即使标签的 设置天线的金属面上有绝缘层，也会电磁性接触而产生短路，或内置天线整体与金属面电 容耦合，在对金属面内部平行投影的镜像天线中流过完全反向的高频电流。因此，RFID标 签内部的天线和镜像天线的电磁感应相互抵消，使得电磁波难以向外部放射，因而无法得 到充分的灵敏度。进而，这些RFID标签以人所携带的HF带电波（13. 56MHz)的IC卡为前 提，为了增强其灵敏度而花费了工夫。假设使用几_见方程度的小型尺寸HF带用增幅器 天线的情况下，存在HF带增幅器线圈的圈数超过百圈等情况，在几_见方的级别下无法将 RFID标签小型化。并且，使用设置环境是金属面时，如果增幅器的线圈是以螺旋状缠绕多次 的线圈，则增幅器的线圈状天线的外周与金属安装面接触或接近，从而金属面和绕线产生 高频短路，线圈的电感值L产生变化，例如减少。同样地，线圈的寄生电容C也产生变化，例 如增加。因此，共振条件消失，有IC标签的通讯灵敏度急剧劣化这样的问题。
[0024] 专利文献4所记载的RFID标签中，多层结构的天线图案与IC芯片串联连接。根据 设置环境，例如对于道路上设备的带IC标签组装部的下水道盖等，也可能有时由于车轮、 沙土的冲击等从外部对多层基板施加切断通孔那样的应力、冲击。该情况下，专利文献4的 RFID标签中，各基板的天线线圈独立地变形，天线图案有可能产生层间切断。并且，难以说 适应金属，也没有相当于增幅器线圈者，因此在使用设置环境为金属面时，通信距离可认为 是几 mm程度以下。
[0025] 本发明的目的在于，提供不受设置环境影响而能够稳定地得到跨越距离至少几十 cm程度的通讯灵敏度的小型IC标签。
[0026] 用于解决课题的方法
[0027] 根据本发明的代表性的构成，具备层叠线圈天线的小型IC标签的特征在于，具备 超小型IC标签和至少一个层叠线圈，上述超小型IC标签具有构成共振电路的带状线圈天 线和与该线圈天线连接的IC芯片，上述层叠线圈是在同一平面上以漩涡状多次缠绕在轴 周围的漩涡状线圈，且是该层叠线圈的缠绕开始的起点和缠绕结束的终点未连接的开放型 线圈，上述超小型IC标签和上述层叠线圈以非电连接且电磁耦合的方式构成，上述超小型 IC标签和上述层叠线圈以上述漩涡状层叠线圈的天线面和上述超小型IC标签的天线面平 行或重叠的方式一体化，上述层叠线圈的外侧由绝缘性的部件被覆。
[0028] 发明的效果
[0029] 根据本发明，能够实现可得到跨越距离至少几十cm程度的通讯灵敏度的小型IC 标签。即使设置环境为例如金属面也能够实现高灵敏度。
【附图说明】
[0030] 图1是表示在金属物上设有本发明的第一实施方式所涉及的小型IC标签的立体 图。
[0031] 图2A是在图1的小型IC标签中使用的超小型IC标签的俯视图。
[0032] 图2B是在图1的小型IC标签中使用的超小型IC标签的侧视图。
[0033] 图3是对使用图2的超小型IC标签和层叠线圈来制造第一实施方式的小型IC标 签的例子进行说明的图。
[0034] 图4是说明图3的小型IC标签的制造过程的图。
[0035] 图5是对图3的层叠线圈制法的一个例子进行说明的图。
[0036] 图6是说明图3的层叠线圈的等效电路和共振条件的图。
[0037] 图7是表示对第一实施方式所涉及的小型IC标签使用的读写器的一个例子的图。
[0038] 图8是表示使用图7的读写器与第一实施方式所涉及的小型IC标签进行通讯的 使用例的图。
[0039] 图9A是表示在金属物上设有本发明第二实施方式所涉及的小型IC标签的例子的 立体图。
[0040] 图9B是说明第二实施方式所涉及的小型IC标签的动作的立体图。
[0041] 图10是表示对第二实施方式所涉及的小型IC标签通过实验求出层叠线圈的数量 (N)与灵敏度（cm)的关系的结果的一个例子的图。
[0042] 图11是本发明的第三实施方式所涉及的小型IC标签的纵截面图。
[0043] 图12是在第三实施方式所涉及的小型IC标签中使用的超小型IC标签的立体图。
[0044] 图13是表示第三实施方式所涉及的小型IC标签的制造方法的图。
[0045] 图14是表示第三实施方式所涉及