JP5358489B2 - Ｒｆｉｄタグ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報を無線で送信または受信するＲＦＩＤタグ、及びその製造方法に関するものである。

近年、物品の情報管理や物流管理などに、情報の読み取り、書き込みが可能な半導体チップを用いたＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)タグの利用が進んでいる。

このＲＦＩＤタグは、情報を記録するメモリを有するＩＣチップと、このＩＣチップのメモリに記録された情報を無線で送信し、また、情報や伝送される電力を受信するアンテナと、アンテナが搭載される基材とにより構成されている。ＩＣチップに記録されている情報はリーダ・ライタと通信できるので、リーダ・ライタによってＩＣチップに記録されている情報を非接触で読取ることができる。また、逆にＩＣチップに書き込むことができる。

ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯やＳＨＦ（Super High Frequency）帯のＲＦＩＤタグのアンテナは、主に、帯状のダイポールアンテナが用いられている。このアンテナは、例えば、導体を長方形の板状にして形成したり、基材にＡｇペーストのような導体を塗布することにより形成する。ここで、アンテナには、アンテナとＩＣチップとのインピーダンスの整合をとるためのインピーダンスマッチング機構として、Ｌ字状などのスリットを形成する。

ＲＦＩＤタグのICチップにリーダ装置により複数のＲＦＩＤタグを一括して読取ることができる輻輳制御機能を備えることもできる。これにより、ＲＦＩＤタグが取り付けられた複数の書類を一括管理する事例がある。

特開２００５−１５７９１８号公報 （図１）

書類にＲＦＩＤタグを取り付ける場合、書類のフォーマットの都合上、同じような場所に取り付けられることが一般的である。しかしながら、ＲＦＩＤタグの取り付けられた書類が薄い場合、これらを束ねるとＲＦＩＤタグが接近し重なったような状態となる。このような状態になると、ＲＦＩＤタグのＩＣチップとアンテナとのインピーダンスマッチングが、孤立した状態のＲＦＩＤタグで調整された値から変化する。このインピーダンスの変化はＲＦＩＤタグの通信距離の極端な減少、場合によっては通信することを困難にする。この結果、ＲＦＩＤタグが密集した状態では使えなくなる。

上記課題を解決するために、本発明に関わるＲＦＩＤタグは、ＩＣチップとタグアンテナとのインピーダンスマッチングを行うためのインピーダンスマッチング回路について、その回路を覆うように導電体を重ねるように配置する。

本発明によれば、ＲＦＩＤタグを接近させて配置してもＲＦＩＤタグの通信距離を可能にする。

第１の実施形態のＲＦＩＤタグを示す図。 図１(ａ)のＡ−Ａ’線断面図。 図１(ａ)のＢ−Ｂ’線断面図。 導電体４の幅と本実施形態のＲＦＩＤタグの通信距離の関係を示す図。 導電体４の長さと通信距離の関係を示す図。 導電体４を第１のアンテナ１の長手方向に沿って移動させそのときの通信距離の変化を示す図。 絶縁体基材２の厚さとＲＦＩＤタグ単体の通信距離の関係を示す図。 絶縁体基材２の厚さと０.３ｍｍ間隔に配置されたＲＦＩＤタグの通信距離の関係を示す図。 第２の実施形態のＲＦＩＤタグを示す図。 図７（a）のＡ−Ａ’線断面図。 図７（b）の応用図。 第２の実施形態のＲＦＩＤタグ示す図。 図８（a）の上面図。 導電体４ａとスリット５との位置関係の変形例を示した図。 導電体４ａの長さと通信距離の関係を示す図。 第1のアンテナ１１と通信距離の関係を示す図。 ２つの導電体４ａが形成する、隙間（Ｇａｐ）とＩＣチップの位置関係による通信距離の変化を示す図。 第３の実施形態のＲＦＩＤタグを示す図。 図８（a）の上面図。 第４の実施形態のＲＦＩＤタグを示す面図。 図１３（a）の上面図。 図１３（a）の変形例を示す図。 第５の実施形態のＲＦＩＤタグを示す面図。 図１４（a）の上面図。 図１４（b）のＡ−Ａ’線断面図。 本発明のＲＦＩＤタグを製造する１例を示す図。 図１５（a）の上面図。 図１５（a）の裏面図。

本実施形態における、ＲＦＩＤタグの構成について詳細に説明する。
＜ＲＦＩＤタグ＞
図１に示すＲＦＩＤタグは、リーダ・ライタ(図示せず)で読み取られる情報が記録されるＩＣチップ３と、ＩＣチップ３が端子を介して接続される第1のアンテナ１と、第1のアンテナ１が搭載される絶縁体の基材２と、第1のアンテナ１上にこの第１のアンテナ１とＩＣチップ３とのインピーダンス整合を行うＴ型のインピーダンス整合回路５を有し、インピーダンス整合回路５を覆おうようにして配置される導電性を有する導電体４で構成されている。

＜ＲＦＩＤタグのＩＣチップ３＞
ＲＦＩＤタグのＩＣチップ３は、例えば、第1のアンテナ１に入力された交流を直流に変換する整流回路と、リーダ・ライタから送信されるコマンド、データ等を「１」、「０」の信号列に戻す復調回路と、リーダ・ライタへ送信データで搬送波を変調する変調回路と、情報の送受信、内部メモリへのリード、ライト等の制御を行うための制御回路と、情報を記憶するメモリとを有している。

＜ＲＦＩＤタグの第1のアンテナ１＞
ＲＦＩＤタグの第1のアンテナ１は、絶縁体基材２上にアルミニウム、銅等の箔を固着させエッチングにより形成、または、絶縁体基材２上に導電性を有する金属の蒸着膜や、銀などの導電性ペーストの印刷等により形成され、その後ＩＣチップが搭載される。この構成により、リーダ／ライタ (図示せず)を用いて、無線によって、第1のアンテナ１を介して、ＩＣチップ３のメモリに記憶される情報を読み取り、または、ＩＣチップ３のメモリに情報を記録する。

また、アンテナがダイポールアンテナである場合は、図１(ａ)に示すように、第1のアンテナ１にはインピーダンス整合を行うためのＴ字状のスリット５がある。スリット５はアンテナ材であるアルミ等をエッチングすることにより、または、アンテナを形成するアルミ等を蒸着する際にマスキングすることにより形成されている。ここで、Ｔ型スリット５の一端は、第１のアンテナ１の短辺方向の一方の端縁部まで延在し、アンテナ１の短辺方向の一方端を分離している。そして、Ｔ型スリット５におけるアンテナ１の短辺方向の一方の端縁部まで延在する箇所を跨いだ態様で、ＩＣチップ３の２つの端子３ａ，３ｂ（図示しない）が第１のアンテナ１に接続されている。なお、Ｔ型スリット５は、Ｌ型スリットでもよく、その他インピーダンスマッチングを行える形状であれば良いのは勿論である。

＜ＩＣチップ３の輻輳制御機能＞
複数のＲＦＩＤタグに書き込まれている情報を一括して読取る機能は輻輳制御と呼ばれその制御方法は色々な方法がある。良く用いられる方法として、ＩＣチップに予め固有の番号が付与されていて、リーダ装置がこれを逐次呼び出す方法により複数のタグを順番に呼び出していく方法である。一括読取りされるＲＦＩＤタグはすべてのタグが読取れるまでリーダ装置より照射される電磁波のエネルギにより動作状態保持しなければならない。

＜近接するＲＦＩＤタグ相互作用の低減＞
ＲＦＩＤタグを効率よく動作させるためにはタグアンテナとＩＣチップのインピーダンス整合を十分に行う必要がある。また、ＲＦＩＤタグのアンテナ部に金属片を近づけた場合、インピーダンスの変化が最も大きいのはインピーダンス整合回路部分に金属片を近づけたときであることが本発明者の実験により確認できている。

本実施形態ではこのインピーダンス整合回路部に着目し、この部分を導電体で保護し、他のＲＦＩＤタグのアンテナなどの金属体が接近してもインピーダンスの変化が小さくなるような形態とした。本実施形態のＲＦＩＤタグはＩＣチップが実装されたアンテナに形成されたＩＣチップとアンテナとのインピーダンス整合回路部分に絶縁体を介して導電体を覆いかぶせる構造とした。この導電体によりアンテナのインピーダンス整合回路部に導電体面より、例えば金属片が接近した場合、インピーダンス整合回路部にはあらかじめ導電性の導電体が配置されているので、金属片の影響はほぼ無い。導電体の無い面（導電体が配置されているのとは逆側の面）より同様に金属片が接近した場合は、インピーダンスの変化は大きいが、基材の厚さが薄い場合、すなわちアンテナと導電体の距離が近ければ裏面の導電体の効果でインピーダンス変化を小さくできる。

すなわち、本実施形態ではＩＣチップとのインピーダンス整合回路を有するアンテナとそのインピーダンス整合回路を覆う導電体との間隔を小さくする。

アンテナと金属体との関係は次のような例を挙げることができる。金属に貼付しても利用可能なＲＦＩＤタグでは、ＲＦＩＤタグと金属面の間に数ミリの厚みを有するスペーサを挿入して、金属面とＲＦＩＤタグを離すことでＲＦＩＤタグを動作させている。しかし、これらのＲＦＩＤタグではタグアンテナ面に金属体を近づけるとＲＦＩＤタグが動作しなくなる。これは、アンテナと金属体との距離が数ミリ程度離れているため、この金属体を本実施形態の導電体のように利用することができないためである。

また、リーダアンテナなどに使用されるパッチアンテナも放射アンテナ部の裏面に大きなグランド電極を有しているが、放射アンテナとグランド電極との間隔が数１０ｍｍあるので放射アンテナ面に他の金属体が接近するとアンテナのインピーダンスが変化し、アンテナの特性が劣化する。これらの例ではアンテナの裏面に金属体が配置されているが、アンテナと金属体の間隔が広い（数ミリ程度）ため、本発明のようなインピーダンス整合部の裏面に配置した導電体による効果が得られずアンテナ特性が変化してしまう。
≪第１の実施形態≫
図１(ａ)は、第１の実施形態におけるＲＦＩＤタグを示す図であり、図１(ｂ)は、図１(ａ)のＡ−Ａ’線断面図、図１(ｃ)は、図１(ａ)のＢ−Ｂ’線断面図である。

第１の実施形態のＲＦＩＤタグは、ＩＣチップ１のメモリに記録される情報を、リーダ／ライタ(図示せず)で読み取ることにより、情報の管理を行うものであり、例えばラベルやシール化などされ物品に取り付けられ使用される。

本発明のＲＦＩＤタグは、ＩＣチップ３とＩＣチップ３と接続される第１のアンテナ１とを有しており、ＩＣチップ３には金製の信号入出力用の端子３ａ及び３ｂの２つの端子（図示せず）を有している。２つの端子は第１のアンテナ１内にあるインピーダンス整合回路であるＴ型のスリット５の両端に接続されている。また、ＩＣチップには２つのダミー端子があり、ＩＣチップとアンテナが平行になるようにＩＣチップの四隅に各々の端子が配置されている（以下本実施形態では、端子とは電気が通じる端子を指し、ダミー端子のことは指さないものとする）。ＩＣチップ３の２つの端子は第1のアンテナ１に超音波接合や金属共晶や導電性接着材などにより低電気抵抗で接続されている。さらに、ＩＣチップ３と第１のアンテナ１は図示していない接着材で固定されている。図１(ｂ)に示すように、第１のアンテナ１に隣接して、第１のアンテナ１を保持するように絶縁体基材２が積層され、さらに絶縁体基材２を介し第１のアンテナ１と反対面に導電性を有する導電体４が、インピーダンス整合を行うＴ型のスリット５を覆うように形成されている。また、第１のアンテナ１及び導電体4と絶縁体基材２は図示しない接着材によって固着されている。図１(c)に示すようにＴ型スリット５は絶縁体基材２を介して導電体４により覆いかぶされ、Ｔ型スリットで形成されたスリットは塞がれた状態となっている。

絶縁体基材２はＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate），ＰＥＮ(PolyEthylene naphthalate)，ＰＰ(Polypropylene)などで構成される。本実施形態では絶縁体基材２の材料としては０.０３ｍｍ厚のＰＥＮを使用した。

第１のアンテナ１は長さ９０ｍｍ、幅３.５ｍｍ、Ｔ型スリットの長手方向の長さは２０ｍｍである。なお、アンテナの長さとは図１（c）の横方向を指し、アンテナの幅とは図１（b）の横方向を指す。第１のアンテナの長手方向に対応する導電体４は長さ２６ｍｍ、第１のアンテナ１の短辺方向に対応する導電体４の幅は４ｍｍである。この構成で第１のアンテナ１上に形成されたインピーダンス整合回路であるＴ型スリット５を、絶縁体基材２を介して完全に覆う形状とした。第１のアンテナ１と導電体４は０.０１２ｍｍ厚のアルミ箔を使用し、絶縁体基材２の両面に接着材により固着させ、その両面をエッチングにより第１のアンテナ１及び導電体４を形成した。

導電体４の幅の最適化を図２によって説明する。図２は導電体４の幅と本実施形態のＲＦＩＤタグの通信距離の関係を示したもので、導電体４の幅方向の中心と第１のアンテナ１の短辺方向の中心を一致させ、第１のアンテナ１の長さ方向も同様に一致させる。Ｔ型スリット５を完全に覆った状態で導電体４の幅を４〜５０ｍｍに広げてもＲＦＩＤタグの通信距離は大きく変化しないことを示している。したがって、ＲＦＩＤタグの小型の観点からも第１のアンテナと等幅もしくは絶縁体基材２と等幅とすることが製造上有利である。

次に、導電体４の長さと通信距離の関係について図３を用いて説明する。図３は導電体長と通信距離の関係を示したもので、導電体４の長手方向の中心と第１のアンテナ１の長手方向の中心を一致させ、短辺方向の中心も同様に一致させる。Ｔ型スリット５の中心から長手方向に導電体４が延長するように導電体４の長さを変え、導電体４の長さを１４〜５０ｍｍにしたときの通信距離を示す。導電体４の長さが２０ｍｍのとき調度Ｔ型スリット５を完全に覆う状態となる。これより導電体４の長さが２６〜２８ｍｍで最大通信距離が得られる。インピーダンス整合回路のＴ型スリットの長さが２０ｍｍであり、これを覆うように導電体を配置するためには導電体長は２０〜２８ｍｍである必要がある。

さらにインピーダンス整合回路のＴ型スリット５と導電体４との位置合わせ精度の関係を図４により説明する。例えば、長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍの導電体４を第１のアンテナ１の長手方向に沿って移動させそのときの通信距離の変化を図４に示す。このとき導電体４がＴ型スリット５を覆うように配置し、導電体４の長さ方向の中心及びＴ型スリット５の長手方向の中心を原点とする。グラフの横軸は導電体４の位置示し、スリット５の長手方向の中心を原点とした導電体４の中心位置を示している。これより導電体４の位置が−４〜＋３ｍｍであれば通信距離に変化がない。したがって、位置合わせ精度を考慮する導電体長は２６ｍｍが最適値となる。

本発明のＲＦＩＤタグで重要な要素として絶縁体基材２の厚さがある。絶縁体基材２の厚さと通信距離の関係を図５により説明する。尚、第１のアンテナ１と導電体４は０.０１２ｍｍ厚のアルミ箔を使用し、絶縁体基材２はＰＥＴを使用した。絶縁体基材２の厚さが０.３〜０.９ｍｍでは通信距離の変化はなく、０.３ｍｍ以下になると通信距離が長くなる特性を示す。ここでの下限値は０.００５ｍｍである。つまり、絶縁体基材２の厚さは０.００５ｍｍ以上、０.３ｍｍ以下において、通信距離が長くなる特性が読み取れる。そして、図５の実験結果では０.０６ｍｍのとき通信距離が最大となった。汎用的に使用されるＲＦＩＤタグのアンテナを保持する基材であるＰＥＴ、ＰＥＮなどの厚さは０.０２〜０.０６ｍｍであるのでこの基材の両面に第１のアンテナ１と導電体４を形成すことが部材の追加等がなく生産上有利である。

図６を用いて、他のＲＦＩＤタグが近接する場合における、第１のアンテナ１と導電体４の距離による影響について説明する。図６は第１の実施形態のＲＦＩＤタグを０.３ｍｍ間隔に３枚重ね合わせた状態で、ＲＦＩＤタグの絶縁体基材２の厚さを変えたときの中心に配置されたＲＦＩＤタグの通信距離を測定した結果である。図６より絶縁体基材２の厚さが０.００５ｍｍ以上であれば４００ｍｍの通信距離が得られることが確認できる。絶縁体基材４が０.９ｍｍ厚のときでもその通信距離は５６０ｍｍであり、絶縁体基材２を厚くすることによる利点はなく、絶縁体基材２を薄くした方がＲＦＩＤタグ自身を薄くできる利点があり、利便性を向上させることができる。

また、ＲＦＩＤタグ単体での通信距離は図５に示したように絶縁体基材４の厚さが０.３ｍｍより薄くすることによりその通信距離を長くすることができる。したがって、絶縁体基材４の厚さを０.００５〜０.３ｍｍに設定することにより、ＲＦＩＤタグ単体での通信特性と、ＲＦＩＤタグを重ね合わせて配置した場合でも優れた通信特性が得られ、２つの状態でＲＦＩＤタグの利便性を両立させることができる。

図６での測定結果では、ＲＦＩＤタグの配置間隔０.３ｍｍよりも第１のアンテナと導電体４の間隔をより接近させた状態、すなわち絶縁体基材２の厚さを０.２ｍｍとすることにより最大通信距離が得られる。これより、複数のＲＦＩＤタグを重ね合わせて配置した場合、ＲＦＩＤタグの間隔よりも絶縁体基材２の厚さを薄くすることにより最大通信距離が得られることを示している。

この現象は次のように説明できる。ＲＦＩＤタグの第１のアンテナと導電体４の間隔をｔ１とし、前記同構造の複数のＲＦＩＤタグが距離ｔ２で配置され、この状態でＲＦＩＤタグが動作可能な状態であるとする。このとき、あるＲＦＩＤタグの第１のアンテナに他のＲＦＩＤタグのアンテナが接近してもｔ１＜ｔ２であれば、第１のアンテナに最も近い金属体は自らのＲＦＩＤタグの構成部材である導電体４となるので接近して来る他の金属体の影響はより小さく見える。したがて、第１のアンテナの特性変化は小さなものとなりその通信距離の低下は小さなものとなる。逆に、ｔ１＞ｔ２であれば接近してくる他の金属体の影響が顕著となり、第１のアンテナの特性変化が大きくなる。

つまり、絶縁体基材が厚い場合は、その厚みよりもインピーダンス整合回路と他の金属体との距離の方が近づくためインピーダンスの変化が大きくなりＲＦＩＤタグの性能が低下する。

上記の結果より絶縁体基材２の厚さが０.０２ｍｍ、導電体４（長さ２６ｍｍ、幅４ｍｍ）からなるＲＦＩＤタグを５０本使用し、これらＲＦＩＤタグを一般的な０.１ｍｍ厚の用紙に０.０３ｍｍ厚の粘着付きシールにより固定した。用紙へのＲＦＩＤ取り付け場所を一定として、この用紙を重ね合わせるとＲＦＩＤタグも略重ね合わさった状態となる。このときのＲＦＩＤタグの間隔は用紙、導電体４、絶縁体基材２、第１のアンテナ１、絶縁体基材２と導電体４の接着材、絶縁体基材２と第１のアンテナの接着材、及び粘着つきシールの総和で約０.２ｍｍとなる。したがって、絶縁体基材４（０.０２ｍｍ）＜ＲＦＩＤタグ間隔（０.２ｍｍ）の関係となりる。この状態において、高周波出力５００ｍＷの９５０ＭＨｚ帯リーダ装置により読取り実験を行った結果、５０本すべてのＲＦＩＤタグを一括読取りすることが可能となった。このように、アンテナのインピーダンス整合回路を覆うように導電体を配置することは、非常に近接したＲＦＩＤタグの一括読み取り性能を改善する顕著な効果が得られる。

比較として従来の汎用的なＲＦＩＤタグでは、このような約０.２ｍｍという非常に狭い間隔でＲＦＩＤタグ配置した場合、ＲＦＩＤタグを動作させることはできない。ＲＦＩＤタグ間隔を５ｍｍ程度に広げたとしてもリーダ装置に近い側の数個のＲＦＩＤタグが読み取れる程度であることを付記する。

さらに、第1の実施形態では第1のアンテナ１の長さを動作周波数９５０ＭＨｚの約λ/４長に短縮形としたが、より通信距離を必要とする場合はアンテナ長を一般的な電気的λ/２と長くすることにより達成できる。
≪第２の実施形態≫
第２の実施形態は第１の実施形態の変形例である。図７(ａ)は、第２の実施形態におけるＲＦＩＤタグを示す図であり、(ｂ)は(ａ)のＡ−Ａ’線断面図、(ｃ)は(ｂ)の応用を示す図である。第１の実施形態では絶縁体基材２を介して、第１のアンテナ１の裏面に導電体４を配置した。第２の実施形態では、図７(ａ)に示すように第１のアンテナ１４のＩＣチップ３が実装される面に０.００５〜０.０２ｍｍ程度の接着材や粘着材（図示せず）を用いて導電体４ｅを重ね合せる構造となっている。導電体４ｅはＩＣチップ３をよけるように円形の切抜きがある。この切抜きは円形に限らず、任意形状の切抜きや、切り欠きであっても良い。本実施形態では、第１のアンテナ１４と導電体４ｅの間の絶縁体として接着材や粘着材を利用することで、第１のアンテナと導電体４ｅを任意厚の絶縁体で構成できる。これにより、絶縁体基材４の厚さよりも第１のアンテナ１１と導電体４ｅを近接させることができる。先に説明した絶縁体厚さと近接するＲＦＩＤタグの関係より、ＲＦＩＤタグが極めて接近するような場合、すなわち、薄い紙１枚１枚にＲＦＩＤを実装したような場合に有効となる。

さらに、図７（ｂ）に示すように、導電体４ｅに形成した切抜き内にＩＣチップ３が入るため、ＲＦＩＤタグの表面にＩＣチップ３が突出することなく、ＲＦＩＤタグの表面が平坦化される効果、及びＩＣチップの脱落防止のための強度的保護がなされる効果が得られる。図７（ｃ）は更にその効果を向上させることを目的とし、導電体４ｅの切抜きとＩＣチップ３の間にできた隙間にエポキシ樹脂１５を充填し、平坦化と強度を向上させた。
≪第３の実施形態≫
第1の実施形態で導電体４に最適長が存在することを示したが、第３の実施形態では任意長の導電体で課題である近接するＲＦＩＤタグの相互作用を低減する構造を図８によって説明する。図８(a)は本実施形態のＲＦＩＤタグ示す図であり、（ｂ）は図８（ａ）の上面図、（ｃ）は導電体４ａとスリット５との位置関係の変形例を示したものである。

本実施形態で示す平面状のダイポールアンテナはそのアンテナ長が電気的λ/２のとき最もアンテナ効率が良い。しかし、この最良状態のアンテナ近傍に他のＲＦＩＤタグなどの金属体等が接近した場合、アンテナ端部に接近すると金属体と容量結合しアンテナ長が長くなったような効果になり、アンテナのインピーダンスが変化する。また、アンテナの中央部にあるインピーダンス整合部の近傍にくると前述の如く、インピーダンスが大きく変化し、通信距離の変動が大きくなる。したがって、アンテナ長が電気的λ/２長であればＲＦＩＤタグのどこの部位に金属体が接近してもインピーダンスの変化が大きいことになる。

次に、第１のアンテナ１１が電気的λ/２長よりも短い場合、他のＲＦＩＤタグなどの金属体等がアンテナ端部に接近すると、金属体と容量結合し実効的アンテナ長が長くなったような効果になり、アンテナのインピーダンス変化よりもアンテナが長くなりアンテナ効率が向上した効果の方が大きくなる。この場合でもアンテナ中央のインピーダンス整合部に金属体が接近するとインピーダンス変化が大きくなる課題は同様である。以上より第１のアンテナ１１は電気的λ/２長よりも短い方が有利であり、発明者の実験によりλ/６〜λ/４長が良好なアンテナ長であることを確認している。

第３の実施形態では図８（ａ）に示すように第１のアンテナ１１のＴ型スリット５のインピーダンス整合回路を覆う導電体４ａを２つ配置した形態の構造である。（ｂ）にＲＦＩＤタグの上面図を示す。導電体４ａはＴ型スリット５で形成されたインピーダンス整合部の中央で２分割し、導電体４ａは第１のアンテナ１１の長辺方向に延在された形態で構成されている。（ｃ）は導電体４ａのＴ型スリットで形成されたインピーダンス整合部の分割位置を左右不等長とした例である。導電体４ａの分割位置をＩＣチップ３の直下からずらした場合、ＩＣチップ３は第１のアンテナ１１と絶縁体基材２と導電体４ａが重なり合った部分に実装するため（ｂ）の形態でＩＣチップ３を実装する場合よりも平坦な面に実装することができる利点がある。

図９は導電体４ａの長さと通信距離の関係を示している。第１のアンテナ１１の長さを９０ｍｍ、幅を３.５ｍｍとし、導電体４ａは幅４ｍｍである。この２つの導電体４ａの長さを変えて時の通信距離を測定したものである。ここでの導電体長さとは２つの導電体４ａと、それら２つの導電体の隙間（Ｇａｐ）を加算した長さである。ここで、導電体長が３０〜８５ｍｍまで特徴的なピークが存在せず概ね一定の通信距離が得られる。ここでは２つの導電体４ａの隙間は１ｍｍと固定した。インピーダンス整合回路のＴ型スリット５の長さが３０ｍｍの第１のアンテナ１１を使用した測定結果であるので、導電体４ａがスリットの両端以上に延在されていればインピーダンス整合回路の保護機能を得られる。導電体４ａの長さが第１のアンテナ１１のインピーダンスに影響を与えないので、第１のアンテナ１１は第１のアンテナ１１に形成したインピーダンス整合回路のスリット長だけで調整が可能となる利点がある。

図１０は第１のアンテナ１１（アンテナ幅３.５ｍｍ）のアンテナ長と通信距離の関係を示した図で、アンテナ長４０〜９０ｍｍで概ね一定の通信距離が得られるので、第１のアンテナ１１を小型することが可能であることを示している。このときの２つの導電体４ｅとＧａｐの総和は８５ｍｍである。

図１１はＩＣチップ３の第１のアンテナ１１上の位置を原点とし、この点からの２つの導電体４ｅが形成するＧａｐの中心までの距離における通信距離を示したものである。第１のアンテナ１１は長さ６０ｍｍ、幅３.５ｍｍ。導電体４ｅは幅４ｍｍ、Ｇａｐを含む長さの総和は８５ｍｍ。絶縁体基材２の厚さは０.０２ｍｍ、Ｇａｐは１ｍｍの構造である。これよりＩＣチップの実装位置に隙間（Ｇａｐ）を一致させることにより最大通信距離が得られることが確認できる。

ＩＣチップ３をアンテナに実装する場合、導電体４ａの端部の位置によりＩＣチップ３の実装位置が凹んだような形態となるため、ＩＣチップの実装信頼性が低下する可能性がある。これを回避するためには２つの導電体４ａの間隔を広くする必要があるが、この間隔を広げると、インピーダンス整合回路を覆う面積が小さくなり、導電体４ａの効果が低減する。そこで図８（ｃ）のように導電体４ａを不等長とし、分割位置を左右にオフセットすることによりＩＣチップ３の実装部の平坦性が確保することができる効果がある。ただし、図１１に示す特性より、例えばＩＣチップ３の中心からＧａｐ中心を１ｍｍオフセットするとその通信距離は約３０％低下することになるが、ＩＣチップ３の実装信頼性が向上すること、及び製造時の歩留まりが向上する点などの利点が多い。
≪第４の実施形態≫
図１２（ａ）は本実施形態のＲＦＩＤタグを示す図であり、（ｂ）は図１２（ａ）の上面図を示したものである。絶縁体基材２に形成された導電体４を延長する必要は無く図１２に示すように絶縁体基材２を介して第２のアンテナ９を別材料として接続しても良い。第１のアンテナと第２のアンテナは絶縁体を介して、各々の重なりによる静電容量結合をさせる。第２のアンテナ９は金属箔など使用すれば良く、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂フィルムとアルミなどの金属箔、または樹脂フィルム上に金属蒸着膜を形成したフィルム等を積層したフィルムを第２のアンテナ９として使用しても良い。積層フィルムを使用した場合、絶縁体基材２と第２のアンテナ９をヒートシール方により熱溶着することができるので低コストで信頼性の高い接合ができる。
≪第５の実施形態≫
第５の実施形態は本発明のＲＦＩＤタグに不正持ち出し防止用に良く用いられる磁気タグ機能を持たせたＲＦＩＤタグについて説明する。

図１３（ａ）は本実施形態のＲＦＩＤタグを示す図であり、（ｂ）はその上面図、（ｃ）は導電体４ｂ上に部材６ｃを積載することにより機能を付加した形態を示している。図１３（ａ）に示すようにＬ字型のスリット５ａであるインピーダンス整合回路を覆う導電体４cを片側に延在された形態で、導電体４cの材料として導電性を有する軟磁性体を使用する。ここで、インピーダンス整合回路のスリット形状を第１のアンテナ１２の長手方向に対して非対称とすることにより、全体としてのタグ長を短くすることができる。従来、磁気タグとＲＦＩＤタグを併用する場合はこれら２つを直列に配置いた。磁気タグとＲＦＩＤタグのアンテナとの干渉により、並列に配置することが容易ではない。そのため直列に配置することにより全長が長くなり利便性を低下させる問題がある。本実施形態のようにＲＦＩＤタグのアンテナ材と磁気タグの部材を共用することによりタグ全体の長さを短縮できる効果が得られる。本実施形態では１のアンテナ１２に形成されているインピーダンス整合回路を導電体４cに重ねてしまうことができるためである。第１のアンテナ１２の大きさや材料は実施形態１と同様のものを使用し、ＩＣチップ３の実装位置をスリット端部の方向にオフセットしている。導電体４cは導電性を有しているので先に示した実施形態と同様に、Ｌ型スリット５ａのインピーダンス整合回路を絶縁体基材２を介して導電体４cで覆うことにより、インピーダンス整合回路の近傍に接近する金属片等の影響によるインピーダンス変化を低減する効果をもたらす。これと同時に軟磁性体の特性である交流磁場が与えられた場合、磁気共鳴による磁気タグ効果を利用することができる。これによりＲＦＩＤによる情報管理と同時に不正持ち出し防止タグの２つの機能を有するＲＦＩＤタグが得られる効果がある。同様に図８の実施形態においても２つの４ａを６ｃの部材に置き換えることにより同様の効果が得られる。

さらに、（ｃ）に示すように軟磁性体からなる導電体４ｂ上に硬磁性体の小片からなる硬磁性体６ｃを配置することにより、硬磁性体６ｃの磁化/消磁化により磁気タグ機能の有効/無効を制御することができる。例えば、ゲートなどに取付けた検出器により磁気タグ機能の有効/無効を検出することにより、不正持ち出しの場合にはブザー等の警告音を発報することができる。これにより、正規持ち出しか不正持ち出しかを判別することができる。
≪第６の実施形態≫
第５の実施形態の変形例として、図１４に示すような軟磁性体と硬磁性体を重ねるような構造とすることにより先の実施形態と同様の効果がえられる。図１４（ａ）はＲＦＩＤタグの構成を示す図、（ｂ）はその上面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図を示している。図１４（ａ）に示すように第１のアンテナ１４に形成されたＴ型スリット５であるインピーダンス整合回路を覆う導電体４ｄが硬磁性体からなる構造とする。その下に樹脂性のケースに収められた軟磁性体の部材である軟磁性体１３ａを配置する。インピーダンス整合部５を覆う導電体材料は導電性を有していれば効果があるので、導電体４ｄの材料としては軟磁性体であっても硬磁性体であっても良い。また、磁気タグの効果を上げるために軟磁性体１３ｂを追加し積層しても良い。導電体４ｄを硬磁性体とすることにより、硬磁性体６ｄの磁化/消磁化により磁気タグ機能の有効/無効を制御することができる。これにより第５の実施形態と同様にゲートなどに取付けた検出器により磁気タグ機能の有効/無効を検出することにより、不正持ち出しの場合にはブザー等の警告音を発報することができる。これにより、正規持ち出しか不正持ち出しかを判別することができる。
≪第７の実施形態≫
図１５を用いてＲＦＩＤタグの製造方法について説明する。図１５（ａ）はテープ状の絶縁体基材２ａの片面に第１のアンテナ１と他の片面に導電体４を形成したテープの外観図、（ｂ）はそのアンテナ２の面、（ｃ）は導電体４の面を示している。ＲＦＩＤタグで汎用的に使われているＰＥＴやＰＥＮなどのテープ状の絶縁体基材２ａの両面にアルミ、銅などの金属箔を貼り付ける、もしくは金属蒸着膜を形成する。この両面金属のフィルムに片面に所望のアンテナパターンをエッチングにより形成する。別方法としてはマスクを用いて基材２ａに直接金属蒸着しても良い。導電体４ｄは図１５（ｃ）に示すように所望の幅の導電性材料を絶縁体基材２ａに貼り付けたり、蒸着により形成しても良い。導電体４ｄを一葉のテープ状にすることにより、絶縁体基材２ａの反対面に形成されているアンテナとの位置合わせを不要にする効果がある、製造時のスループットの向上や歩留まりの向上に効果がある。この導電体付きアンテナテ基材にＩＣチップ３を実装し、図１５（ａ）で示す切断位置８で各タグを切り出すことにより所望のＲＦＩＤタグを製造することができる。

１，１１，１２，１３，１４： 第1のアンテナ
２： 絶縁体基材
２ａ： テープ状基材
３： ＩＣチップ
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ： 導電体
５： スリット（インピーダンス整合回路）
６ｃ： 硬磁性体
７： 樹脂製ケース
８： 切断位置
９： 第２のアンテナ
１５： 樹脂
１６ａ，１６ｂ： 軟磁性体

Claims (12)

1. 無線で情報を送信するＲＦＩＤタグであって、
   前記情報を格納するＩＣチップと、
   前記ＩＣチップの２端子を介して接続し、前記ＩＣチップに格納された情報を電波により送信する第１のアンテナと、
   前記第１のアンテナに備えられた、前記ＩＣチップと当該第１のアンテナのインピーダンス整合を行うスリットと、
   前記スリットを覆うように重ねられた、導電性を有する導電体と、
   前記導電体と、前記第１のアンテナの間にある絶縁体と、
   を備え、
   前記絶縁体の厚さが０.００５ｍｍ以上０.３ｍｍ以下であり、
   前記ＩＣチップと前記導電体とは、前記第１のアンテナに対して互いに反対側に設けられるとともに、
   前記導電体は前記スリットと重なり、前記第１のアンテナはその一部に前記導電体と重ならない部分を有するように設けられることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
2. 請求項１に記載のＲＦＩＤタグにおいて、
   前記第１のアンテナが電気的１/２λ長以下であること特徴とするＲＦＩＤタグ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のＲＦＩＤタグにおいて、
   前記導電体は磁性体であることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグにおいて、
   前記導電体は、前記第１のアンテナの片端方向に延在していることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグにおいて、
   前記導電体は、２つ以上に分割されていることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
6. 請求項５に記載のＲＦＩＤタグにおいて、
   前記複数の導電体の間にＩＣチップが位置することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
7. 請求項５又は６に記載のＲＦＩＤタグにおいて、
   前記導電体は、前記第１のアンテナの両端方向に延在していることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
8. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグにおいて、
   前記第１のアンテナの片端もしくは両端に第２のアンテナを有することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
9. 無線で情報を送信するＲＦＩＤタグであって、
   前記情報を格納するＩＣチップと、
   前記ＩＣチップの２端子を介して接続し、前記ＩＣチップに格納された情報を電波により送信する第１のアンテナと、
   前記第１のアンテナに備えられた、前記ＩＣチップと当該第１のアンテナのインピーダンス整合を行うスリットと、
   前記スリットを覆うように重ねられた、導電性を有する導電体と、
   前記導電体と、前記第１のアンテナの間にある絶縁体と、
   を備え、
   前記絶縁体の厚さが０.００５ｍｍ以上０.３ｍｍ以下であり、
   前記ＩＣチップと複数の前記導電体とは、前記第１のアンテナに対して同じ側に設けられ、
   前記導電体は、前記ＩＣチップより大きな切り抜き部を備え、当該切り抜き部内に前記ＩＣチップが設けられることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
10. 無線でＩＣチップの情報を送信する第１のアンテナを備えるＲＦＩＤタグを製造するＲＦＩＤタグ製造方法において、
    厚みが０.００５ｍｍ以上０.３ｍｍ以下であるテープ状の絶縁体基材の片面に所定の間隔で複数の前記第１のアンテナを形成し、
    前記複数の第1のアンテナにそれぞれ前記ＩＣチップを実装し、
    前記片面とは反対側の他の面の絶縁体基材上に、前記複数の第1のアンテナに対向するように一葉の導電体を形成し、
    前記絶縁体基材テープ及び前記導電体を前記複数の第1のアンテナの間にある切断位置で分断し、
    前記ＩＣチップと前記導電体とは、前記第１のアンテナに対して互いに反対側に設けられるとともに、
    前記導電体は、前記スリットと重なり、前記第１のアンテナはその一部に前記導電体と重ならない部分を有するように設けられることを特徴とするＲＦＩＤタグ製造方法。
11. 請求項１０に記載のＲＦＩＤタグ製造方法において、
    前記第１のアンテナ及び導電体は、エッチングにより形成されることを特徴とするＲＦＩＤタグ製造方法。
12. 請求項１１に記載のＲＦＩＤタグ製造方法において、
    前記導電体は、金属箔の貼り付、金属蒸着、またはスパッタリングにより形成されることを特徴とするＲＦＩＤタグ製造方法。

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