(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体と、
前記無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体を結線することなく配置する配置面を有し、不連続領域が設けられた第１のスペーサと、
前記第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に設けられ、前記構成体と電磁的に結合するための不連続領域が設けられた補助アンテナであって、前記構成体と組み合わせたときに全体として前記構成体の無線通信周波数に共振し、無線通信を行うことが可能な補助アンテナと、
補助アンテナを挟んで第１のスペーサとは反対側に設けられる第２のスペーサと、が積層され、
第１のスペーサおよび補助アンテナに設けられた前記不連続領域は、第１のスペーサおよび補助アンテナを積層方向に貫通し、第２のスペーサが底を形成するように構成され、
積層された無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体、第１のスペーサ、補助アンテナおよび第２のスペーサを、誘電正接ｔａｎδが０．１以下である誘電材料で被覆する被覆層を設けたことを特徴とする無線通信用ＩＣタグ。
【請求項２】
前記誘電材料の誘電正接ｔａｎδが０．０５以下であることを特徴とする請求項１記載の無線通信用ＩＣタグ。
【請求項３】
前記第２のスペーサの補助アンテナとは反対側に第１導体層を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の無線通信用ＩＣタグ。
【請求項４】
前記被覆層の、前記第２のスペーサを被覆した側の外表面に第２の導体層を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の無線通信用ＩＣタグ。
【請求項５】
前記被覆層の少なくともいずれか１つの面は、粘着性または接着性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の無線通信用ＩＣタグ。
【請求項６】
無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体を結線することなく配置することで無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体の無線通信特性を改善する無線通信改善シート体であって、
前記無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体を配置する配置面を有し、不連続領域が設けられた第１のスペーサと、
前記第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に設けられ、前記構成体と電磁的に結合するための不連続領域が設けられた補助アンテナであって、前記構成体と組み合わせたときに全体として前記構成体の無線通信周波数に共振し、無線通信を行うことが可能な補助アンテナと、
補助アンテナを挟んで第１のスペーサとは反対側に設けられる第２のスペーサと、が積層され、
第１のスペーサおよび補助アンテナに設けられた前記不連続領域は、第１のスペーサおよび補助アンテナを積層方向に貫通し、第２のスペーサが底を形成するように構成され、
積層された第１のスペーサ、補助アンテナおよび第２のスペーサを、誘電正接ｔａｎδが０．１以下である誘電材料で被覆する被覆層を設けたことを特徴とする無線通信改善シート体。
【請求項７】
前記誘電材料の誘電正接ｔａｎδが０．０５以下であることを特徴とする請求項６記載の無線通信改善シート体。
【請求項８】
前記補助アンテナに設けられた不連続領域の形状の少なくとも一辺が直線状であることを特徴とする請求項６または７記載の無線通信改善シート体。
【請求項９】
前記補助アンテナの外形形状が、半径が異なり中心を同じとする２つの円弧と、所定の中心角を有する２つの半径線とで囲まれた形状であることを特徴とする請求項６または７記載の無線通信改善シート体。
【請求項１０】
前記第２のスペーサの補助アンテナとは反対側に第１導体層を設けたことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体。
【請求項１１】
前記被覆層の、前記第２のスペーサを被覆した側の外表面に第２の導体層を設けたことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体。
【請求項１２】
前記被覆層の少なくともいずれか１つの面は、粘着性または接着性を有することを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体。
【請求項１３】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の無線通信用ＩＣタグ、または請求項６〜１２のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体の配置面に無線ＩＣタグを配置した無線通信用ＩＣタグを用いることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信用ＩＣタグ、無線ＩＣタグを使用する際に用いることで、通信距離を改善する無線通信改善シート体およびこれらを用いた無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信の分野のみならず、物流管理などの分野でも無線通信技術が応用され、無線通信用のＩＣタグ（以下では単に「ＩＣタグ」という。）は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency 
Identification）技術の一翼を担う製品として広く知られる、物流管理や、安価な情報記憶媒体として使用用途は多岐にわたることから、無線通信機器は、様々な使用環境に置かれることになる。
【０００３】
ＩＣタグは、識別番号などのデータを記憶するチップと、電波を送受信するためのアンテナとからなり、薄型、軽量で実現できることが大きな利点となっている。
【０００４】
このような利点を十分に生かすためには、タグの貼り付け位置に制限がなく、どこにどのように貼り付けても、通信可能に構成されていることが好ましいとされる。
【０００５】
しかしながら、ＩＣタグは、自由空間で使用するように設計されており、超短波帯、極超短波帯、マイクロ波帯の電波を利用する場合、汎用タグはいわゆるダイポールアンテナ用いて電波方式の通信による送受信を行っているので、金属などがアンテナ近傍に存在すると、アンテナの通信特性が劣化し、通信可能距離が短くなってしまうという電波方式の通信方式を利用することによる特有の通信特性劣化メカニズムがある。
【０００６】
アンテナの近傍に金属などの導電性材料が存在する場合、アンテナに電流が流れると金属側ではこれと逆向きの電流が誘導され、誘導電流によってアンテナの入力インピーダンスが大きく低下する。これによって自由空間に対して設計されたＩＣチップとのインピーダンスの整合性がとれなくなり、通信可能距離が短くなってしまう。
【０００７】
一般にダイポールアンテナ、モノポールアンテナおよびループアンテナは特定周波数の電波を受信することで、アンテナ内に共振電流が発生し、これがＩＣチップを流れる際に、自由空間でのチップインピーダンスと整合が取れるように設計されている。
【０００８】
アンテナやチップの近傍に導電性材料が存在すると、アンテナを流れる電流と逆向きの電流が導電性材料表面に誘導されることになり、さらにアンテナと向かいあう導電性材料表面の、それぞれの電界の高い箇所と低い箇所とが高周波的に繋がることになり、アンテナおよび導電性材料を介してループ状の電気路が発生してしまう。この電気路の発生がインピーダンスを大幅に低下させるため、チップインピーダンスと整合がとれなくなり、情報信号の伝達ができなくなってしまう。これにより通信可能距離が短くなる。
【０００９】
また、金属に限らず、紙、ガラス、樹脂、液体などもＩＣタグの通信特性を劣化させる材質となりうる。
【００１０】
これらの材質の場合は、これらの材質がもつ誘電性および磁性によってアンテナの共振周波数が変化し、通信相手の使用する電波の周波数とアンテナの共振周波数とのずれによって通信可能距離が短くなってしまう。
【００１１】
特許文献１記載の無線用ＩＣタグのように、ＩＣチップとこれに接続された第１のアンテナと、第１のアンテナとＩＣチップを取り付ける部材との間に設けられる第１のスペーサとを有し、さらに第２のアンテナと、第１のアンテナと第２のアンテナとの間に設けられる第２のスペーサを有することで、ＩＣタグが金属近傍に実装されたとしても、通信距離を改善することができる。
【００１２】
さらに、タグの貼り付け位置に制限がなくなるようにするためには、ＩＣタグに気密性、水密性など耐環境性を持たせる必要がある。
【００１３】
ＩＣチップなど電子回路に耐環境性を持たせる一手段としてモールディングによりＩＣチップを被覆する手段がある。特許文献２記載のパッケージ形成方法では、基板上面に接着性耐圧樹脂を塗布し、硬化した耐圧の被覆材を形成し、熱可塑性樹脂の射出成形により基板を封止している。被覆材には、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合）樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂が用いられ、射出成形されてパッケージとなる熱可塑性樹脂には、たとえばＰＰＳ樹脂が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−２１０６７６号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
耐環境性のみを考慮すれば、気密性、水密性を有し、剛性を有する樹脂で被覆することで目的は達成されるが、ＩＣタグを被覆する場合、耐環境性のみならず被覆された状態でも無線通信可能であることが求められる。
【００１６】
特許文献２に記載のパッケージ形成方法は、ＩＣタグを保護の対象にはしていないので、気密性、水密性を考慮しているだけであり、当然無線通信可能には構成されていない。
【００１７】
本発明の目的は、無線ＩＣタグの通信可能距離を改善するとともに気密性、水密性など耐環境性を有する無線通信用ＩＣタグ、無線通信改善シート体および無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体と、
前記無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体を結線することなく配置する配置面を有し、不連続領域が設けられた第１のスペーサと、
前記第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に設けられ、前記構成体と電磁的に結合するための不連続領域が設けられた補助アンテナであって、前記構成体と組み合わせたときに全体として前記構成体の無線通信周波数に共振し、無線通信を行うことが可能な補助アンテナと、
補助アンテナを挟んで第１のスペーサとは反対側に設けられる第２のスペーサと、が積層され、
第１のスペーサおよび補助アンテナに設けられた前記不連続領域は、第１のスペーサおよび補助アンテナを積層方向に貫通し、第２のスペーサが底を形成するように構成され、
積層された無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体、第１のスペーサ、補助アンテナおよび第２のスペーサを、誘電正接ｔａｎδが０．１以下である誘電材料で被覆する被覆層を設けたことを特徴とする無線通信用ＩＣタグである。
【００１９】
また本発明は、前記誘電材料の誘電正接ｔａｎδが０．０５以下であることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記第２のスペーサの補助アンテナとは反対側に第１導体層を設けたことを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記被覆層の、前記第２のスペーサを被覆した側の外表面に第２の導体層を設けたことを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記被覆層の少なくともいずれか１つの面は、粘着性または接着性を有することを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体を結線することなく配置することで無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体の無線通信特性を改善する無線通信改善シート体であって、
前記無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体を配置する配置面を有し、不連続領域が設けられた第１のスペーサと、
前記第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に設けられ、前記構成体と電磁的に結合するための不連続領域が設けられた補助アンテナであって、前記構成体と組み合わせたときに全体として前記構成体の無線通信周波数に共振し、無線通信を行うことが可能な補助アンテナと、
補助アンテナを挟んで第１のスペーサとは反対側に設けられる第２のスペーサと、が積層され、
第１のスペーサおよび補助アンテナに設けられた前記不連続領域は、第１のスペーサおよび補助アンテナを積層方向に貫通し、第２のスペーサが底を形成するように構成され、
積層された第１のスペーサ、補助アンテナおよび第２のスペーサを、誘電正接ｔａｎδが０．１以下である誘電材料で被覆する被覆層を設けたことを特徴とする無線通信改善シート体である。
【００２４】
また本発明は、前記誘電材料の誘電正接ｔａｎδが０．０５以下であることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記補助アンテナに設けられた不連続領域の形状の少なくとも一辺が直線状であることを特徴とする。
また本発明は、前記補助アンテナの形状が、半径が異なり中心を同じとする２つの円弧と、所定の中心角を有する２つの半径線とで囲まれた形状であることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、前記第２のスペーサの補助アンテナとは反対側に第１導体層を設けたことを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、前記被覆層の、前記第２のスペーサを被覆した側の外表面に第２の導体層を設けたことを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、前記被覆層の少なくともいずれか１つの面は、粘着性または接着性を有することを特徴とする。
【００２９】
また本発明は、前記無線通信用ＩＣタグ、または前記無線通信改善シート体の配置面に無線ＩＣタグを配置した無線通信用ＩＣタグを用いることを特徴とする無線通信システムである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣタグのＩＣチップを含む構成体（以下、無線ＩＣチップ構成体と呼ぶ。）と、補助アンテナに相当するシート体とを被覆層で被覆した無線通信用ＩＣタグである。シート体は、第１のスペーサ、補助アンテナ、第２のスペーサで構成される。
【００３１】
第１のスペーサは、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体を結線することなく配置する配置面を有し、不連続領域が設けられ、第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に、孔または切り欠きなど構成体と電磁的に結合するための不連続領域が設けられた補助アンテナであって、前記構成体と組み合わせたときに全体として前記構成体の無線通信周波数に共振し、無線通信を行うことが可能な補助アンテナが設けられる。第２のスペーサは、補助アンテナを挟んで第１のスペーサとは反対側に設けられる。第１のスペーサおよび補助アンテナに設けられた前記不連続領域は、第１のスペーサおよび補助アンテナを積層方向に貫通し、第２のスペーサが底を形成するように構成される。
【００３２】
このシート体は、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体を配置するだけで、被着物品の種類に依存しないで通信改善が達成できる補助アンテナである。補助アンテナと無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体のＩＣチップ間の電波信号のやりとりに導線配線、結線、ハンダ等の工程を用いずに、空間での電磁界分布を介するだけであるが、その条件下でインピーダンス整合や共振周波数調整を実現できる。
【００３３】
そして、これら積層された無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体、第１のスペーサ、補助アンテナおよび第２のスペーサは、誘電正接ｔａｎδが０．１以下である誘電材料で構成される被覆層によって被覆される。
【００３４】
このような被覆層で被覆することで、シート体により無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体の通信可能距離を改善するとともに気密性、水密性など耐環境性を付与することが可能となる。
【００３５】
また本発明によれば、前記誘電材料の誘電正接ｔａｎδを０．０５以下とすることで、さらに通信可能距離を改善することができる。
【００３６】
また本発明によれば、前記第２のスペーサの補助アンテナとは反対側に第１導体層を設けることにより、無線通信改善シート体の設置位置（材料の種類も含む）の影響を小さくすることができる。
【００３７】
また本発明によれば、前記被覆層の、前記第２のスペーサを被覆した側の外表面に第２の導体層を設けることにより、無線通信改善シート体の設置位置の影響をさらに小さくすることができる。
【００３８】
また本発明によれば、前記被覆層の少なくともいずれか１つの面は、粘着性または接着性を有する。
【００３９】
これにより、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体の実装や、対象製品への貼り付けを容易に行うことができる。
【００４０】
また本発明によれば、本発明の無線通信改善シート体は、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体を重ね合わせるだけで、被着物品の種類に依存しないで通信改善が達成できる補助アンテナである。補助アンテナと無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体のＩＣチップ間の電波信号のやりとりに導線配線、結線、ハンダ等の工程を用いずに、空間での電磁界分布を介するだけであるが、その条件下でインピーダンス整合や共振周波数調整を実現できる無線通信改善シート体である。
【００４１】
無線通信改善シート体は、第１のスペーサ、補助アンテナ、第２のスペーサが積層され、誘電正接ｔａｎδが０．１以下である誘電材料で構成される被覆層によって被覆される。
【００４２】
第１のスペーサは、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体を結線することなく配置する配置面を有し、不連続領域が設けられ、第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に、孔または切り欠きなど構成体と電磁的に結合するための不連続領域が設けられた補助アンテナであって、前記構成体と組み合わせたときに全体として前記構成体の無線通信周波数に共振し、無線通信を行うことが可能な補助アンテナが設けられる。第２のスペーサは、補助アンテナを挟んで第１のスペーサとは反対側に設けられる。第１のスペーサおよび補助アンテナに設けられた前記不連続領域は、第１のスペーサおよび補助アンテナを積層方向に貫通し、第２のスペーサが底を形成するように構成される。
【００４３】
このような被覆層で被覆することで、無線ＩＣタグの通信可能距離を改善するとともに、無線通信改善シート体に気密性、水密性など耐環境性を付与することができる。
【００４４】
また本発明によれば、前記誘電材料の誘電正接ｔａｎδを０．０５以下とすることで、さらに通信可能距離を改善することができる。
【００４５】
また本発明によれば、補助アンテナに設けられる不連続領域の形状の少なくとも一辺を直線状とすることで、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体を第１のスペーサに配置する位置が、不連続領域の辺と平行な方向にずれた場合でも、共振周波数のシフト量を小さく抑えることができるので、安定した通信改善性能が得られる。
【００４６】
また本発明によれば、補助アンテナの形状を、半径が異なり中心を同じとする２つの円弧と、所定の中心角を有する２つの半径線とで囲まれた形状とすることで、曲面に対する追従性が向上し、ガスボンベなどの曲面に貼り付けた場合でも、安定した通信改善性能が得られる。
【００４７】
また本発明によれば、前記第２のスペーサの補助アンテナとは反対側に第１導体層を設けることにより、無線通信改善シート体の設置位置（材料の種類も含む）の影響を小さくすることができる。
【００４８】
また本発明によれば、前記被覆層の、前記第２のスペーサを被覆した側の外表面に第２の導体層を設けることにより、無線通信改善シート体の設置位置の影響をさらに小さくすることができる。
【００４９】
また本発明によれば、前記被覆層の少なくともいずれか１つの面は、粘着性または接着性を有する。
【００５０】
これにより、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体の実装や、対象製品への貼り付けを容易に行うことができる。
【００５１】
また本発明によれば、上記の無線通信用ＩＣタグ、または上記の無線通信改善シート体の配置面に無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体を配置した無線通信用ＩＣタグを用いることで、読み取り間違いや、読み取り不良が発生しない無線通信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態である無線通信用ＩＣタグ１の断面図である。
【図２】無線通信用ＩＣタグ１の平面図である。
【図３】シート体１０を上から見たときの平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態である無線通信用ＩＣタグ１の平面図である。
【図５】シート体１０ａを上から見たときの平面図である。
【図６】補助アンテナの他の例を示す平面図である。
【図７】本発明の参考形態である無線通信用ＩＣタグ１１の断面図である。
【図８】補助アンテナの他の例を示す平面図である。
【図９】本発明の第７実施形態である無線通信用ＩＣタグ１２の断面図である。
【図１０】本発明の第８実施形態である無線通信改善シート体１３の断面図である。
【図１１】無線通信システムの例を示す図である。
【図１２】通信距離の測定方法を示す概略図である。
【図１３】実施例５の起動電力の周波数特性を示すグラフである。
【図１４】実施例６の起動電力の周波数特性を示すグラフである。
【図１５】実施例７の通信改善シート体１０の外形形状を示す平面図である。
【図１６】ガスボンベの肩部に実施例８の無線通信用ＩＣタグを貼り付けた状態を示す図である。
【図１７】実施例９の無線通信用ＩＣタグの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
本発明は、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体と、この無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体を結線することなく配置するシート体とを含み、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体とシート体とを一体的にモールディングした無線通信用ＩＣタグである。また、本発明は、シート体のみをモールディングした無線通信改善シート体であってもよく、モールディングされた無線通信改善シート体に無線ＩＣタグを配置して使用することもできる。
【００５４】
本発明のシート体は、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体を結線することなく配置する配置面を有する第１のスペーサと、第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に設けられ、孔または切り欠きなどの不連続領域が設けられた補助アンテナと、補助アンテナを挟んで第１のスペーサとは反対側に設けられる第２のスペーサとが積層されて構成される。
【００５５】
無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体をシート体の第１のスペーサの配置面に配置することで、無線ＩＣタグの無線通信距離が改善される。
【００５６】
まず、シート体の通信改善機能について説明する。
従来技術において提案されているように、無線ＩＣタグのようなダイポールアンテナ、モノポールアンテナおよびループアンテナを用いた無線通信装置の場合、自由空間での使用が想定されているので、近傍に通信を妨害するような部材（金属などの導電性部材、紙、ガラス、液体などの誘電性、磁性部材）が存在すると、その影響を受けて無線通信が困難となり、通信可能距離が短くなる。
【００５７】
これに対して、例えばパッチアンテナにより構成された無線ＩＣタグを用いた場合、構成として通信周波数で共振する共振板と、接地電位の導体層（グランド層）を備えており、特にグランド層の存在によって通信妨害部材からの影響を小さくすることができ、通信可能距離は十分に保持される。
【００５８】
したがって、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナおよびループアンテナを持つ無線ＩＣタグを、パッチアンテナ構成の補助アンテナと組み合わせることによって無線ＩＣタグの通信改善を行うことが考えられる。
【００５９】
そこで、まず前述のシート体の構成のうち、第１のスペーサと、パッチアンテナ構成の補助アンテナと、第２のスペーサとを積層したシート体を作製し、無線ＩＣタグの通信可能距離を測定したところ、改善は見られず、距離は短くなることがわかった。これは、無線ＩＣタグのダイポールアンテナ、モノポールアンテナおよびループアンテナと補助アンテナとの電磁的な結合が発生せず、補助アンテナが十分に機能していないからであると考えられる。詳細には、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナおよびループアンテナと補助アンテナとの電磁的な結合は、シート体の外周を回り込むように結合するしかないため、ほとんど結合することができず、補助アンテナが機能していないものと考えられる。さらに、ＩＣチップおよびリアクタンス装荷部（アンテナのループ部）が補助アンテナの影響を受けて、通信可能距離が短くなることとなった。つまり、補助アンテナの有する導体板がＩＣチップおよびリアクタンス装荷部の近傍に存在するため、その導体板への誘導電流が発生することによるインピーダンスの低下のためであった。
【００６０】
これらの知見をもとに、さらなる改良を重ね、補助アンテナに、孔または切り欠き（スリットまたはスロット）などの不連続領域を設けることで、無線ＩＣタグの通信改善が可能であることがわかった。
【００６１】
無線ＩＣタグのアンテナとシート体の補助アンテナとは、不連続領域を通じて結合し、補助アンテナによる無線通信が可能となり、その結果通信可能距離を改善することができた。
【００６２】
さらに、ＩＣチップおよびループ部に対向する位置に孔または切り欠きを設けることで、これらへの導体板の影響を小さくすることができ、通信可能距離を改善することができた。補助アンテナに孔または切り欠きを設けることで、導体板での誘導電流の経路の電気抵抗値を著しく向上することができ、インピーダンスの低下につながる誘導電流の発生を抑制することが可能となった。
【００６３】
このように補助アンテナに不連続領域を設けることで、アンテナの共振動作に応じて孔または切り欠きにアンテナのアンテナ形状の長軸方向に沿って電界が発生するため、これを介することでアンテナ（およびチップ）と補助アンテナ間の電磁的結合が活性化することになる。さらに、孔または切り欠きは導体板に発生するアンテナに対応した誘導電流を抑えることが可能となる。
【００６４】
本発明のシート体を構成する補助アンテナは、以下の点でパッチアンテナとは異なる。共振板に孔または切り欠きがあるという構造上の違いだけでなく、その孔または切り欠きを介することで電磁エネルギの出入り口や伝搬経路もその内部で重畳化することにより、従来のアンテナ動作に加え近傍での電磁エネルギの受け渡しという動作メカニズムにも対応していることである。
【００６５】
本発明の補助アンテナは、無線ＩＣタグと組み合わせたときに、全体として無線通信周波数に共振する構成であり、補助アンテナの共振層は、無線通信周波数の電波の波長をλとすると、λ／８〜３λ／４の範囲に入る寸法を有している。
【００６６】
本発明のもう一つの特徴は、無線ＩＣタグを結線することなく、貼り合わせるだけで無線ＩＣタグの通信改善ができる点である。市販の無線ＩＣタグはそれぞれの設計により、チップインピーダンスの値が異なっている。このインピーダンスは静置時の場合と動作時の場合でも異なるし、また動作条件でも受信するエネルギ量に依存して変化する。これら不安定で、変動しやすいインピーダンスを持つ無線ＩＣタグに、後から貼り付けるだけでインピーダンス整合および改善を実現できるところが本発明を構成するシート体の特徴である。このインピーダンス調整機能により無線通信改善効果を得ることができる。
【００６７】
さらに本発明は、無線ＩＣチップに格納される、または格納されている情報を電磁波として補助アンテナを備える無線通信改善シート体を通じて、空間に飛ばして通信を成立させている。この場合、無線通信改善シート体および被覆層により共振周波数調整やインピーダンス調整も可能であるため、汎用の無線ＩＣタグを必ずしも用いる必要がなく、極論すれば無線ＩＣチップだけでも電磁結合によって無線通信が可能となり情報交換できる。しかし、無線ＩＣチップ単独ではアンテナ特性がないため、無線ＩＣタグのアンテナの一部、例えばリアクタンス装可部のみが無線ＩＣチップと接続しているような無線ＩＣチップ構成体を用いれば、それを無線通信改善シート体の配置面に置くだけで通信改善が可能となる。このように無線ＩＣタグの構成全てを用いずとも無線通信を行うことが可能となるので、たとえば無線ＩＣタグのアンテナが不要となり、無線ＩＣタグの小形化が可能となる。また無線ＩＣチップ構成体のように、それ単体ではアンテナ通信特性が最適化されていなくとも、無線通信改善シート体と被覆層とを組み合わせることによってアンテナ通信特性を改善する調整機能を享受することができる。
【００６８】
以上の結果より、無線ＩＣタグの近傍に金属、紙、ガラス、樹脂、液体等が存在しても、本発明の無線通信改善シート体を用いることで、良好で安定した無線通信特性を得ることが可能となった。
【００６９】
以下では、無線ＩＣタグまたは無線ＩＣチップ構成体と、上記のようなシート体とを含み、これらを一体的にモールディングした無線通信用ＩＣタグについて、図面を用いて詳細に説明する。
【００７０】
図１は、本発明の第１実施形態である無線通信用ＩＣタグ１の断面図であり、図２は、無線通信用ＩＣタグ１の平面図である。なお、図２は、構造がよりわかりやすいように、モールディングした被覆層を取り払った状態の図を示している。
【００７１】
本発明の無線通信用ＩＣタグ１は、シート体１０に無線ＩＣタグ２０が貼りあわされ、これらを被覆層６で被覆したものである。
【００７２】
シート体１０は、第１のスペーサ２、補助アンテナ３、第２のスペーサ４、第１の導体層５を備え、さらに第１のスペーサ２、補助アンテナ３に不連続領域として溝状の孔Ｓが設けられている。
【００７３】
第１のスペーサ２は、無線ＩＣタグ２０を配置する配置面２ａを有しており、この配置面２ａの反対側の面が補助アンテナ３に接面するように設けられ、無線ＩＣタグ２０のダイポールアンテナと補助アンテナ３との間を絶縁する誘電体層で構成される。
【００７４】
補助アンテナ３は、無線ＩＣタグ２０の通信周波数で共振することで、無線ＩＣタグ２０のダイポールアンテナと電磁的に結合し、しかもそれ自身が共振アンテナとして機能する。
【００７５】
第２のスペーサ４は、補助アンテナ３を挟んで第１のスペーサ２とは反対側に設けられ、補助アンテナ３と第１の導体層５との間を絶縁する誘電体層で構成される。
【００７６】
第１の導体層５は、第２のスペーサ４の補助アンテナ３とは反対側に設けられ、グランド層として機能する。
【００７７】
第１のスペーサ２、補助アンテナ３、第２のスペーサ４、第１の導体層５は、それぞれ同一の外形寸法を有し、この順に積層してシート体１０を構成する。
【００７８】
このようなシート体１０の、第１のスペーサ２の配置面２ａには、無線ＩＣタグ２０が、シート体１０と結線することなく配置される。結線することなく配置するとは、すなわち、シート体１０と無線ＩＣタグ２０とが導体配線などにより直接導通（ＤＣ結合）されているのではなく、第１のスペーサ２の配置面２ａに載置されている状態ある。
【００７９】
無線ＩＣタグ２０は、ＩＤ情報を記憶するＩＣチップ２１と、ＩＣチップ２１に接続されリーダからの電波を受信するとともに、リーダへ電波を送信するアンテナ２２とで構成される。
【００８０】
無線ＩＣタグ２０は、図２に示すように補助アンテナ３に設けられた孔ＳにＩＣチップ２１が対向するように、シート体１０に配置されるか、少なくともリアクタンス装荷部であるアンテナ２２に対向するように配置されることが好ましい。このように配置することで、補助アンテナ３が導体材料として無線ＩＣタグ２０に与える影響を小さくし、通信改善効果をさらに向上させることができる。
【００８１】
本発明の無線通信用ＩＣタグ１は、シート体１０に無線ＩＣタグ２０が配置された状態でこれらを誘電材料から構成される被覆層６により被覆している。
【００８２】
被覆層６に用いられる誘電材料は、誘電正接ｔａｎδ（９５３ＭＨｚ）が０．１以下であり、より好ましくは０．０５以下である。実験結果については後述するが、誘電正接ｔａｎδが０．１よりも大きな誘電材料を用いて被覆層６を形成した場合、被覆層６のモールディングによって無線ＩＣタグ２０の通信可能距離は短くなる。これは、無線ＩＣタグ２０で送受信される電波が被覆層６を通過する際に、エネルギ損失が発生し、通信可能距離が短くなったものと考えられる。また、誘電材料としては、被覆層６の厚みを薄くするために複素比誘電率の実部ε’（９５３ＭＨｚ）が１．０〜５０．０であることが好ましい。
【００８３】
このような被覆層６に好適な誘電材料としては、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。ＥＶＡ樹脂は、誘電正接ｔａｎδ（９５３ＭＨｚ）が０．０１であり、ε’（９５３ＭＨｚ）が２．３９である。ＰＥＴ樹脂は、誘電正接ｔａｎδ（９５３ＭＨｚ）が０．０１であり、ε’（９５３ＭＨｚ）が２．９である。
【００８４】
被覆層６によるシート体１０および無線ＩＣタグ２０の被覆は、公知の溶着技術を用いて行うことができ、溶着は部材を昇温する方法によって、インパルス溶着、熱板溶着、高周波溶着、超音波溶着などがある。
【００８５】
図３は、シート体１０を上から見たときの平面図である。孔Ｓの形状がよく分かるように、シート体１０のみの平面図を示している。
【００８６】
シート体１０を積層方向から見たときの平面形状は、配置する無線ＩＣタグ２０の形状にもよるが、多くは矩形状である。また、シート体１０の総厚みは、約１〜１０ｍｍである。
【００８７】
第１実施形態では、平面形状は長方形であり、その長辺方向中央部に、短辺方向に平行な直線状の孔Ｓが設けられる。直線状の孔形状から、以下では第１実施形態の孔をＩ型、シート体１０をＩ型シート体と呼ぶことがある。図３では孔Ｓの位置がシート体１０のほぼ中央に位置しているが、必ずしも中央部とは限らない。無線ＩＣタグ２０のＩＣチップ２１やその接合部およびリアクタンス装荷部であるアンテナ２２の位置に応じて適宜の位置を取ることができる。孔Ｓは、図２の断面図に示すように、第１のスペーサ２と補助アンテナ３とを積層方向に貫通し、その結果第２のスペーサ４が溝の底を形成する構成となっている。従って孔Ｓの深さＤは、第１のスペーサ２の厚みと補助アンテナ３の厚みとの和と同じとなり、たとえば０．１〜５ｍｍである。孔Ｓの長さＬは、シート体１０の短辺方向長さＬ０に対して７０〜９５％となる長さに形成され、たとえば１０〜１００ｍｍである。
【００８８】
孔Ｓの幅Ｗは、ＩＣチップ２１やその接合部分およびリアクタンス装荷部の大きさなどによるが、たとえば１〜１００ｍｍである。このような孔Ｓを設けることで、配置された無線ＩＣタグ２０のダイポールアンテナと、補助アンテナ３とは、この孔Ｓを介して電磁的に結合し、補助アンテナ３が共振アンテナとして機能する。さらに、無線ＩＣタグ２０の直下に孔Ｓが設けられるので、ＩＣチップ２１に対する補助アンテナ３の導電体としての影響を小さくすることができる。
【００８９】
無線ＩＣタグ２０を第１のスペーサ２表面に配置する場合、配置位置がずれてしまうことがある。本実施形態のように、孔Ｓの形状を直線状（Ｉ型）とすることで、無線ＩＣタグ２０の貼り付け位置が、孔Ｓの辺に平行な方向にずれた場合でも、共振周波数のシフト量を小さく抑えることができるので、安定した通信改善性能が得られる。孔Ｓの全ての辺が直線で構成されていてもよいが、必ずしも全ての辺が直線でなくてもよい。コーナー部分で直線の辺が交差するような場合、無線ＩＣタグを繰り返して曲げた際に、そのコーナー部分がノッチの様に切断開始点になる場合もあり、コーナー部分にＲを付与して、曲線部分を設けるようにしてもよい。このように直線状の辺を基本とし、曲線部分を組みあわせた不連続領域を用いることができる。
【００９０】
第１のスペーサ２および第２のスペーサ４は、それぞれ無線ＩＣタグ２０と補助アンテナ３とを絶縁し、補助アンテナ３と第１の導体層５とを絶縁するとともに、誘電体層として補助アンテナ３の共振周波数を調整する。
【００９１】
第１のスペーサ２および第２のスペーサ４は、無線ＩＣタグ２０と補助アンテナ３、または導体層５の位置関係を保つことができれば、電磁エネルギの損失の低い、すなわち通信周波数帯域で誘電正接ｔａｎδ（ε”/ε’）または磁性正接ｔａｎδ（μ”/μ’）の低い材料を用いることが好ましい。例えば空間でもよいが、一般には下記に例示するような有機材料を用いる。
【００９２】
有機材料としては、例えばゴム、熱可塑性エラストマー、各種プラスチック、木材、紙材、などの高分子有機材料等の多孔質体が挙げられる。前記ゴムとしては、天然ゴムのほか、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）、エチレン−酢酸ビニル系ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレンアクリル系ゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）などの合成ゴム単独、それらの誘導体、またはこれらを各種変性処理にて改質したものなどが挙げられる。これらのゴムは、単独で使用するほか、複数をブレンドして用いることができる。
【００９３】
熱可塑性エラストマーとしては、たとえば塩素化ポリエチレンのような塩素系、エチレン系共重合体、アクリル系、エチレンアクリル共重合体系、ウレタン系、エステル系、シリコーン系、スチレン系、アミド系、オレフィン系などの各種熱可塑性エラストマーおよびそれらの誘導体が挙げられる。
【００９４】
さらに、各種プラスチックとしては、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素系樹脂；ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、ポリスルホン、ウレタン系樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂などの熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂およびこれらの誘導体が挙げられる。
【００９５】
以上の材料をそのままか、複合化、変性化して用いることができ、発泡することが好ましい。典型的な低密度の誘電体材料は、発泡スチロール樹脂などの発泡樹脂である。
【００９６】
第１のスペーサ２および第２のスペーサ４を構成する誘電体材料は、たとえば密度が１．０ｇ／ｃｍ3未満であることが好ましい。
【００９７】
このような低密度の誘電体材料としては、多孔質有機材料、多孔質無機材料から選ばれる１または複数の材料を使用する。また、低密度の誘電体材料としては、発泡しない材料を用いてもよいし、発泡しない材料と発泡材料を組み合わせてもよい。以上の他、ダンボールなどの紙材、木材、ガラス、土系材料なども低密度の誘電体材料として使用可能である。
【００９８】
発泡材料の発泡方法として手段は問わないが、発泡剤添加、または熱膨張性微粒子添加等に分類される。発泡剤は有機系発泡剤と無機系発泡剤がある。
【００９９】
有機系発泡剤としては、例えばジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)、アゾジカ
ルボンアミド(ADCA)、p,p'-オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド(OBSH)、ヒドラジ
ドジカルボンアミド(HDCA)等が添加されるが、それに限られたものではない。
【０１００】
無機系発泡剤としては、炭酸水素ナトリウムなどが添加されるがそれに限られたものではなく、材料に応じて適宜選択して添加してもよい。
【０１０１】
また熱膨張性微粒子としては、マイクロカプセル化した熱膨張性微粒子小球などが添加される。
【０１０２】
発泡倍率も特に限定されるものではないが、吸収体の厚み変化が少なく、強度が保持され、かつ軽量化ができるような形態にする必要がある。これらから好ましくは、発泡倍率は２〜３０倍程度が好ましい。
【０１０３】
発泡構造については特に限定されるものではないが、圧縮方向に強い構成、例えば厚み方向に扁平発泡された発泡形態が好ましい。
【０１０４】
木材として、合板、ラワン材、パーチクルボード、ＭＤＦ等の木質材料でありその材料に本質的な制限を受けるものではなく、複数の材料を組み合わせて用いることもできる。
【０１０５】
多孔質無機材料として、各種セラミック材料、石膏ボード、コンクリート、発泡ガラス、軽石、アスファルト、土材などが挙げられるが、それに限られるものではない。
【０１０６】
第１のスペーサ２および第２のスペーサ４は、受信した電波エネルギをできる限り損失無く送信エネルギに変える必要があるため、できる限り材料によるエネルギ損失が少ない材料を選定する必要がある。そのためには無線ＩＣタグが無線通信に利用する電磁波の周波数において誘電正接ｔａｎδ（ε”/ε’）が０．５以下であることが好ましく、より好ましくは０．１以下である。
【０１０７】
スペーサ材としては低密度と低誘電正接ｔａｎδ（ε”/ε’）を兼ねていることが好ましいが、より重要なのは通信周波数帯域（ＵＨＦ帯等）で低い誘電正接ｔａｎδを示すことである。
【０１０８】
さらに複素比誘電率の実部ε’が高ければシート寸法の薄型化、小型化が可能となり得るため、ε’が１〜５０であることが好ましい。但し、様々なパラメーターによりシートは構成されるため上記数値に限ったものではない。
【０１０９】
第１のスペーサ２および第２のスペーサ４は、それぞれ異なる誘電体材料で構成されてもよく、同じ誘電体材料で構成されていてもよい。
【０１１０】
補助アンテナ３および第１の導体層５は、導電性を有する導電材料から構成される。
導電材料としては、金、白金、銀、ニッケル、クロム、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛、タングステン、鉄などの金属であってもよく、樹脂に上記金属の粉末、導電性カーボンブラックの混入された樹脂混合物、あるいは導電性樹脂のフィルム等であってもよい。また、上記金属等を、箔状、板状、シート状、フィルム状等に加工されたものであってもよい。あるいは合成樹脂性フィルム上に、膜厚たとえば６００Åの金属薄層が形成された構成を有してもよい。また、金属箔をフィルムまたはクロスなどの基材に転写したものでもよい。また、炭素材料、酸化金属、あるいは金属粒子系の導電インク（たとえば抵抗率１０Ω／□以下）を第１のスペーサ２、第２のスペーサ４に塗布してもよい。
【０１１１】
補助アンテナ３の共振層は特定周波数の電波に対応する波長に応じたサイズに決まるが、第１の導体層５は共振層と少なくとも同じサイズか、より大きいサイズであることが好ましい。これは被着対象製品の材質の違いによる影響を少しでも抑えることが可能になるためである。またこの第１の導体層５は例えば金属製品のみに貼るなどの電磁遮蔽性を有する材料に貼る場合にはなくてもよい場合がある。
【０１１２】
孔Ｓまたは後述する切り欠きＳは、一般的な形成方法で形成することができる。第１のスペーサ２においては、打ち抜き、切削などの機械的加工を用いたり、エッチングなどの化学的加工を用いて誘電体材料からなる板状部材から孔または切り欠きとなる所定の部分を除去すればよい。また、使用する誘電体材料によっては、成型時に予め孔または切り欠きが設けられた形状に成型することも可能である。
【０１１３】
補助アンテナ３においても、第１のスペーサ２と同様に機械的、化学的加工を用いて孔または切り欠きなどの不連続領域となる所定の部分を除去すればよい。また、予め孔または切り欠きが設けられた形状となるように、スペーサに直接印刷、蒸着、塗工することも可能である。
【０１１４】
上記のような方法を用いて、第１のスペーサ２と補助アンテナ３のそれぞれに孔または切り欠きを形成してもよく、第１のスペーサ２に予め補助アンテナ３を積層しておき、両者に同時の孔または切り欠きを形成してもよい。
【０１１５】
孔または切り欠きの形状は、スリット状（切れ込み状）であってもスロット状（空孔状）であってもよい。電気抵抗を上昇させるものであればその形状に制限はない。また孔または切り欠きの寸法が無線通信の電波の周波数に対して共振するものであっても、共振するものでなくてもよい。
【０１１６】
図４は、本発明の第２実施形態である無線通信用ＩＣタグ１の平面図である。図５は、シート体１０ａを上から見たときの平面図である。
【０１１７】
第２実施形態では、第１実施形態と孔の形状が異なるのみであり、各層を構成する材料などは第１実施形態と同様であるので、以下では孔形状についてのみ説明する。
【０１１８】
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、平面形状は長方形であり、その長辺方向中央部に、短辺方向に平行な直線状の孔Ｓ１と、短辺方向に所定の間隔を空けて、長辺方向に平行な２本の直線状の孔Ｓ２とが設けられ、孔Ｓ１と孔Ｓ２とは、中央部分で交差するとともに、直線状の孔Ｓ１は、孔Ｓ２より外側に突出しないように設けられる。このような２本の孔Ｓ２と、その中央部分で２本の孔Ｓ２を結合するように設けられる孔Ｓ１の形状から、以下では第２実施形態の孔Ｓ２をＨ型孔Ｓ２、シート体１０ａをＨ型シート体と呼ぶことがある。
【０１１９】
第２実施形態である無線通信用ＩＣタグ１の断面は、第１実施形態において図１に示した断面図と同様で、第１のスペーサ２と補助アンテナ３とを積層方向に貫通し、その結果第２のスペーサ４が溝の底を形成する構成となっている。また、孔Ｓ１と孔Ｓ２の深さおよび幅は同じである。
【０１２０】
孔Ｓ２の深さＤは、第１のスペーサ２の厚みと補助アンテナ３の厚みとの和と同じとなり、たとえば０．１〜５ｍｍである。孔Ｓ１および孔Ｓ２の幅Ｗは、ＩＣチップ２１やその接合部分およびリアクタンス装荷部の大きさなどによるが、たとえば１〜３０ｍｍである。
【０１２１】
孔Ｓ１の長さＬ１は、たとえば５〜５０ｍｍであり、孔Ｓ２の長さＬ２は、たとえば３０〜１５０ｍｍである。
【０１２２】
このようなＨ型の孔Ｓ１および孔Ｓ２を設けることで、配置された無線ＩＣタグ２０のダイポールアンテナと、補助アンテナ３とは、この孔Ｓ１および孔Ｓ２を介して電磁的に結合し、補助アンテナ３が共振アンテナとして機能する。さらに、無線ＩＣタグの直下に孔Ｓ１が設けられ、ダイポールアンテナのループ部に孔Ｓ２が設けられるので、ＩＣチップ２１およびアンテナに対する補助アンテナ３の導電体としての影響を小さくすることができる。
【０１２３】
図６は、本発明の他の実施形態を示す平面図である。図６（ａ）は、第１実施形態の孔Ｓをさらに変形した第３実施形態であり、孔Ｓの中央部分の幅を他の部分より広くし、ＩＣチップ２１への影響をさらに小さくしている。図６（ｂ）は、第２実施形態の孔Ｓ１をさらに変形した第４実施形態であり、孔Ｓ１の中央部分の幅を他の部分より広くし、ＩＣチップ２１への影響をさらに小さくしている。
【０１２４】
不連続領域の形状や個数は、図に限定されるものではなく、複数あってもよいし、組み合わせたものでもよいし、完全に補助アンテナ３を複数の部分に分割するような不連続領域でもよい。また多角形状だけでなく、線状、棒状、円状、円弧状、曲線状、不定形状等で任意の形状でよい。これらが上下方向に分布することもある。また大きさも自由であり、無線ＩＣタグが入り込む大きさであってもよいし、無線ＩＣタグの一部のみ重なるような大きさであってもよい。無線ＩＣチップ構成体を用いた場合であっても同じである。
【０１２５】
本発明の補助アンテナ３に設けられる不連続領域は、補助アンテナ３において必須であるが、第１の導体層５においてはなくてもよい。同様に第１のスペーサ２および第２のスペーサ４においても、孔または切り欠きがあることもないこともある。最も近い導体層に孔または切り欠きを設けることが本発明の要件である。
【０１２６】
図７は、本発明の参考形態である無線通信用ＩＣタグ１１の断面図である。上記の実施形態では、第１のスペーサ２および補助アンテナ３に、第２のスペーサ４を底とする溝状の孔Ｓが設けられる構成について説明したが、第１のスペーサ２には、孔を設けず、補助アンテナ３のみに孔を設けるような構成であってもよい。
【０１２７】
本参考形態の製造方法としては、孔が設けられた補助アンテナ３に、孔が設けられていない第１のスペーサ２を貼り付けてもよいし、一旦、第１のスペーサ２および補助アンテナ３に孔を設けたのち、第１のスペーサ２の孔を埋めるようにしてもよい。
【０１２８】
上記の実施形態では、補助アンテナ３において、溝状の孔を設けた実施形態について説明したが、切り欠きを設けたものであってもよい。図８は、補助アンテナの他の例を示す平面図である。図８（ａ）は、第５実施形態を示し、直線状の切り欠きＳが形成された補助アンテナ３ａを示す。図８（ｂ）は、第６実施形態を示し、短辺方向に平行な直線状の切り欠きと、長辺方向に平行な溝状の孔とが中央部分で交差するとともに、直線状の切り欠きが、孔より外側に突出しないように設けられた補助アンテナ３ｂを示す。
【０１２９】
さらに、本発明の他の実施形態を示す。図９は、本発明の第７実施形態である無線通信用ＩＣタグ１２の断面図である。図１０は、本発明の第８実施形態である無線通信改善シート体１３の断面図である。
【０１３０】
第７実施形態では、被覆層６の、第２のスペーサ４を被覆した側の外表面にさらに第２の導体層１４を設けたことを特徴としている。第２の導体層１４を設けることで、無線通信用ＩＣタグ１２の設置位置（材料の種類も含む）の影響をさらに小さくすることができる。
【０１３１】
第２の導体層１４は、第１の導体層５や補助アンテナ３などと同じ導電材料で構成されていてもよく、異なる導電材料で構成されていてもよい。
【０１３２】
第２の導体層１４を構成する導電材料としては、金、白金、銀、ニッケル、クロム、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛、タングステン、鉄などの金属であってもよく、樹脂に上記金属の粉末、導電性カーボンブラックの混入された樹脂混合物、あるいは導電性樹脂のフィルム等であってもよい。また、上記金属等を、箔状、板状、シート状、フィルム状等に加工されたものであってもよい。あるいは合成樹脂性フィルム上に、膜厚たとえば６００Åの金属薄層が形成された構成を有してもよい。また、金属箔をフィルムまたはクロスなどの基材に転写したものでもよい。また、炭素系材料、酸化金属、あるいは金属粒子系の導電インク（たとえば抵抗率１０Ω／□以下）であってもよい。
【０１３３】
箔状、板状、シート状などであれば、被覆層６に貼り付けることで第２の導体層１４を設けることができ、導電性の樹脂混合物や導電インクであれば、被覆層６に付着、塗布することで第２の導体層１４を設けることができる。
【０１３４】
第８実施形態は、上記の実施形態におけるシート体１０を被覆層６で被覆したことを特徴とする無線通信改善シート体である。すなわち、無線ＩＣタグ２０をシート体１０に配置せずシート体１０のみを誘電材料からなる被覆層６で被覆したものである。
【０１３５】
本実施形態の無線通信改善シート体１３の場合、被覆層６の第１のスペーサ２側の外表面に無線ＩＣタグ２０を貼り付けることで、無線ＩＣタグ２０の通信改善を実現する。本実施形態の無線通信改善シート体１３であれば、無線ＩＣタグ２０を交換する場合に、無線ＩＣタグ２０を貼りかえるだけでよいので、無線通信改善シート体１３の汎用性を高めることができる。
【０１３６】
本発明の無線通信用ＩＣタグおよび無線通信改善シート体は、対象製品などに貼り付けるために、これらのうちの少なくとも１つの面が、粘着性または接着性を有することが好ましい。これにより、無線通信改善シート体の場合は無線ＩＣタグの配置が容易になり、無線通信用ＩＣタグの場合は、対象製品への貼り付けが容易になる。対象製品への取り付け方法はこの方法に限定されず、固定治具を用いる方法や磁石を使用する方法、はめ込む方法やテープ状のもので押さえつける方法でもよい。
【０１３７】
本発明の無線通信用ＩＣタグおよび無線通信改善シート体の外形形状は、アンテナとしての共振周波数を調整できれば任意である。特にガスボンベ等の曲面に貼り付ける場合を想定すると、曲面に応じて変形できる柔軟性の付与とともに例えば扇型の一部のような形状の様に、外形の辺の少なくとも一辺が曲率Ｒを有するものが有効である。詳細には、外形形状が、半径が異なり中心を同じとする２つの円弧と、所定の中心角を有する２つの半径線とで囲まれた扇型の一部、または円環の一部であることが好ましい。
【０１３８】
たとえば、ガスボンベ等の金属あるいは導電性容器において、ボンベ等を密集状態にした場合に、無線通信用ＩＣタグおよび無線通信改善シート体が貼り付けられるのは、より曲率Ｒが小さい肩部であることが多い。これは、ボンベが密集状態に配置されると、通信可能な上方空間に臨むのは、ボンベの頭頂部と肩部とになるが、頭頂部には取り外し可能なキャップが設けられるため、ボンベ本体管理用の無線ＩＣタグを貼り付けるスペースはボンベの肩部となっている。肩部の貼り付け面は曲率の変化する曲面となり、無線ＩＣタグに柔軟性がなければ貼り付けることはできなくなる。
【０１３９】
そのような場合、曲面に貼り付けられ、なおかつボンベの高さ方向の通信距離を遠距離まで確保するためには、ボンベの高さ方向に指向性を有する無線通信用ＩＣタグおよび無線通信改善シート体を構成する必要がある。
【０１４０】
無線通信用ＩＣタグおよび無線通信改善シート体を曲面に貼った状態で、無線通信改善シート体の電磁波が入出射する２つの辺が、それぞれボンベの高さ方向とは平行とならず、大きな角度を成すように向かい合わせることで、２つの辺から放射されて合成された電波がボンベの高さ方向に指向性を有することが可能となり、密集状態に配置されたボンベに貼り付けた場合であっても十分な通信距離を確保することができる。電波の入射および放射は、互いに同じルートを逆方向に進むため、このような指向性の改善が無線ＩＣタグの通信特性の改善につながることになる。以上の様な通信特性の改善方法として、補助アンテナの形状を扇型の一部としている。なお扇型に限らず、２組の円弧の半径が異なる組み合わせでもよいし、円弧ではなく直線や曲線で凹凸を形成したり、曲線や不定形状線等で貼り付け対象となるものの曲面に適合する形状を形成することもできる。
【０１４１】
本発明のさらに他の実施形態として、無線通信システムが挙げられる。無線通信システムとしては、図１１に示すように例えば複数の金属製容器３１にそれぞれ無線通信用ＩＣタグ３０を貼り付け、これらを一括してリーダ４２を設置したアンテナゲート部４１を通過させて、情報の読み取りや書き込みを行うようなＲＦＩＤ無線通信システム４０を挙げることができる。また多数の金属製物品に無線通信用ＩＣタグ３０を貼り付け、それらを順次（一定間隔を開けながら）コンベア上を流し、それらを任意の場所に設置されたアンテナゲート部４１にて、物流管理（入出庫管理）やトレーサビリティ管理などを行うＲＦＩＤ無線通信システムも構成できる。
【実施例】
【０１４２】
以下では本発明の実施例について説明する。
第２実施形態のＨ型シート体に無線ＩＣタグを貼り付け、被覆層を構成する誘電材料を変えて実施例１，２，３および比較例１の無線通信用ＩＣタグを作製した。
【０１４３】
実施例１，２，３および比較例１の共通の構成として、第１のスペーサおよび第２のスペーサは、それぞれ発泡ポリエチレンを用い、厚みをそれぞれ１ｍｍおよび１．５ｍｍとした。Ｈ型孔のスリット長さは、たて２０ｍｍ、よこ４５ｍｍとした。スリット幅は５ｍｍとした。無線通信用ＩＣタグの外形寸法は、たて４０ｍｍ、よこ７０ｍｍとした。
【０１４４】
実施例１は、被覆層の誘電材料としてＥＶＡ樹脂を用い、厚みを０．４ｍｍとした。実施例２は、実施例１と同じＥＶＡ樹脂を用い、厚みを０．８ｍｍとした。また実施例３は、被覆層の誘電材料として熱可塑性ポリエステルエラストマーを用い、厚みを０．４ｍｍとした。
【０１４５】
比較例１は、被覆層の誘電材料としてウレタン樹脂を用い、厚みを０．４ｍｍとした。
被覆層によるモールディングを行っていないものを参考例とした。
【０１４６】
図１２は、通信距離の測定方法を示す概略図である。
ＳＵＳ板（２１０ｍｍ×３００ｍｍ×０．５ｍｍ厚）上に実施例、比較例および参考例の無線通信用ＩＣタグを設置し、所定の高さに設置したリーダアンテナによって、通信可能な距離から徐々にＳＵＳ板ごと距離を離し、読み取りができる最大距離を通信距離とした。
【０１４７】
無線ＩＣタグには、ＵＰＭ ＲＡＦＬＡＴＡＣ社製のＲａｆｓｅｃ  ＵＨＦ  Ｗｅｂタグ（サイズ３０ｍｍ×５０ｍｍ）を用い、リーダアンテナには、オムロン株式会社製Ｖ７５０−ＨＳ０１ＣＡ−ＪＰ（円偏波パッチアンテナ）を用い、リーダには、オムロン株式会社製Ｖ７５０−ＢＡ５０Ｃ０４−ＪＰ（送信出力２２．５ｄＢｍ、使用チャネル：１ＣＨ）を用いた。
【０１４８】
測定した通信距離に基づいて、通信改善率を算出して評価した。通信改善率は、測定した通信距離／自由空間でのタグ読み取り通信距離（１３００ｍｍ）×１００（％）で算出した。結果を表１に示す。
【０１４９】
【表１】
0005410147.tif 000002
【０１５０】
比較例１は、被覆層に用いた誘電材料の誘電正接ｔａｎδが０．１よりも大きかったために損失が発生し、通信改善率は２５％と低かった。参考例の通信改善率が６４％であるので、被覆層を設けることで通信改善率が低下したことになる。
【０１５１】
実施例１，２は、誘電正接ｔａｎδが０．０５以下と小さいため、通信改善率が７５％、９６％と大きな値を示した。また、被覆層を設けていない参考例よりも改善率が高く、被覆層を設けることでさらに通信改善率が向上したことになる。実施例３は、被覆層の誘電材料の誘電正接ｔａｎδが０．１以下ではあるが、実施例１，２よりも高く、通信距離は５１０ｍｍであり、通信改善率は３９％であった。通信改善率は実施例１，２よりも劣るが、無線ＩＣタグを金属面に貼ると全く読めなくなることと比較すると、４割程度の通信改善率で読めるというのは本発明の効果である。
【０１５２】
上記の測定では、ＳＵＳ板に無線通信用ＩＣタグを設置したが、他の測定では直径３００ｍｍのペール缶の表面に沿って実施例１の無線通信用ＩＣタグを湾曲させて貼り付け測定した。実施例１の無線通信用ＩＣタグは、第１、第２のスペーサおよび被覆層を含め無線通信用ＩＣタグ全体が可撓性を有しており、ペール缶表面に隙間なく貼り付けることができた。
【０１５３】
測定結果は、通信距離が８００ｍｍで通信改善率が６２％であった。このことから湾曲した状態でも十分に無線通信可能であることがわかった。
【０１５４】
次に、第２の導体層１４を設けた第７実施形態を基に、補助アンテナを図８（ａ）に示した直線状の切り欠きＳが形成された補助アンテナ３ａとし、第２の導体層の大きさを変えて実施例４，５の無線通信用ＩＣタグを作製した。
【０１５５】
実施例４，５の共通の構成として、第１のスペーサおよび第２のスペーサは、それぞれ発泡ポリエチレンを用い、厚みをそれぞれ１ｍｍおよび３ｍｍとした。切り欠きの長さは、２７ｍｍとし、切り欠き幅は６ｍｍとした。無線通信用ＩＣタグの外形寸法は、たて３０ｍｍ、よこ１０５ｍｍとした。被覆層の誘電材料としてＰＥＴ樹脂を用い、厚みを０．５ｍｍとした。なお、ＰＥＴ樹脂の誘電正接ｔａｎδは０．０１であり、ε’は２．９である。
【０１５６】
実施例４は、第２の導体層の大きさを無線通信用ＩＣタグの外形寸法と同じ、たて３０ｍｍ、よこ１０５ｍｍとした。実施例４は、第２の導体層の大きさをたて３０ｍｍ、よこ１３５ｍｍとした。実施例４は、第２の導体層が、両横に１５ｍｍずつはみ出した状態となる。
【０１５７】
測定方法は、上記と同じ方法を用いた。但し、無線ＩＣタグは、オムロン株式会社製のＷａｖｅ  Ｔａｇを用いた。無線通信用ＩＣタグの設置対象をＳＵＳ板に加えて発泡スチロールの場合についても測定した。なお、自由空間でのタグ読み取り通信距離は２３００ｍｍとした。結果を表２に示す。
【０１５８】
【表２】
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【０１５９】
参考例は、設置対象を発泡スチロールにした場合に、通信距離が大きく低下した。
実施例４，５は、設置対象がＳＵＳ板の場合は、通信改善率が９８％と非常に高く、設置対象が発泡スチロールであっても参考例を大きく上回った。実施例４と実施例５とを比較すると、実施例５のほうが通信改善率としては高いことがわかった。これは、第２の導体層を設けることで、これは被着対象製品の材質が変わっても、高い通信改善率を維持できることを示している。さらに、導体層５は共振層に比べより大きい方が、通信改善率がより高くなることを示している。
【０１６０】
次に、無線ＩＣタグの貼り付け位置のずれが、通信距離に与える影響について検討した。
【０１６１】
第１実施形態のＩ型シート体に無線ＩＣタグを貼り付けたものを実施例６とし、補助アンテナを図８（ａ）に示した直線状の切り欠きＳが形成された補助アンテナ３ａとしたものを実施例７とした。
【０１６２】
実施例６，７について、無線ＩＣタグの貼り付け位置を４ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍに変化させ、共振周波数のシフトおよび通信距離を測定した。無線ＩＣタグの貼り付け位置は、シート体の１つの長辺から無線ＩＣタグに近い方の長辺までの距離で示す。
【０１６３】
実施例６，７の共通の構成として、第１のスペーサはＰＥＴ樹脂を用い、第２のスペーサは発泡ポリエチレンを用い、厚みをそれぞれ０．１ｍｍおよび３ｍｍとし、無線通信用ＩＣタグの外形寸法を、たて３０ｍｍ、よこ１１０ｍｍとし、被覆層の誘電材料として塩化ビニル樹脂を用い、厚みを０．３５ｍｍとした。なお、塩化ビニル樹脂の誘電正接ｔａｎδは０．０１であり、ε’は３．５である。
【０１６４】
実施例５の孔の長さを２５ｍｍとし、幅を２８ｍｍとした。実施例７の切り欠きの長さを１８ｍｍとし、幅を４０ｍｍとした。
【０１６５】
共振周波数のシフトは、起動電力の周波数特性によって評価することができる。起動電力の周波数特性は、株式会社ペリテック製のＲＦＩＤテスターにより測定した。図１３は、実施例６の起動電力の周波数特性を示すグラフであり、図１４は、実施例７の起動電力の周波数特性を示すグラフである。横軸は、周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は、起動電力（ｄＢｍ）を示す。プロットＡは、貼り付け位置が４ｍｍの場合を示し、プロットＢは、貼り付け位置が８ｍｍの場合を示し、プロットＣは、貼り付け位置が１０ｍｍの場合示し、プロットＤは、貼り付け位置が１２ｍｍの場合を示す。
【０１６６】
通信距離測定方法は、上記と同じ方法を用いた。但し、無線ＩＣタグは、ＵＰＭ ＲＡＦＬＡＴＡＣ社製のショートダイポールを用いた。なお、自由空間でのタグ読み取り通信距離は２３００ｍｍであった。
【０１６７】
実施例６，７について、貼り付け位置を変えたときの共振周波数と通信距離および通信改善率とを表３に示す。
【０１６８】
【表３】
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【０１６９】
実施例７に比べて、実施例６の方が、無線ＩＣタグの貼り付け位置をずらした場合の共振周波数のシフト量が小さく、通信距離の変化も小さい。製品の通信性能の安定性を考慮すると、実施例６のように不連続領域の形状を直線状とした方が、実施例７の切り欠き形状よりも好ましいことがわかった。
【０１７０】
実施例８は、シート体の外形形状を扇型の一部としたものである。図１５は、実施例８の通信改善シート体１０の外形形状を示す平面図である。
【０１７１】
図１５に示すように、実施例８の外形形状は、半径がそれぞれ８５ｍｍ、１１５ｍｍで中心を同じとする２つの円弧と、中心角６０度の２つの半径線とで囲まれた扇型の一部である。
【０１７２】
実施例８の構成として、第１のスペーサはＰＥＴ樹脂を用い、第２のスペーサは発泡ポリエチレンを用い、厚みをそれぞれ０．１ｍｍおよび２ｍｍとし、被覆層の誘電材料として塩化ビニル樹脂を用い、厚みを０．３５ｍｍとした。なお、塩化ビニル樹脂の誘電正接ｔａｎδは０．０１であり、ε’は３．５である。実施例８の無線ＩＣタグは、ＵＰＭ  ＲＡＦＬＡＴＡＣ社製のショートダイポールを用いた。
【０１７３】
通信距離の測定は、ガスボンベ（容積３．４Ｌ）の肩部に実施例８の無線通信用ＩＣタグを貼り付けた条件で行った。図１６は、ガスボンベの肩部に実施例８の無線通信用ＩＣタグを貼り付けた状態を示す図である。
【０１７４】
実施例８に関しては、無線ＩＣタグのリーダは、実施例１〜７とは異なるマイティカード製ＭＲＷ５７０−ＲＦ(送信出力２７ｄＢｍ)を用いた。なお、本リーダを用いたときの自由空間での無線ＩＣタグ読み取り通信距離は１３００ｍｍであった。
【０１７５】
図１６に示されるように、実施例８は、扇型の一部の形状であるため、ガスボンベの肩部に貼り付けた状態であっても、シワが発生せずきれいに貼り付けることが可能である。また、通信距離は１３００ｍｍ（通信改善率１００％）であり、ガスボンベをＲＦＩＤシステムで管理する上では十分な通信距離を得ることができた。
【０１７６】
さらに、実施例９として、無線ＩＣタグの一部を切り出して小型化した無線ＩＣチップ構成体を用いた例を示す。用いた無線ＩＣタグは、ＵＰＭ ＲＡＦＬＡＴＡＣ社製のベルトであり、このタグの無線ＩＣチップを含むループ部分のみ（１０ｍｍ×１６ｍｍ）を切り出して用いた。
【０１７７】
図１７は、実施例９の無線通信用ＩＣタグの構成を示す概略図である。
実施例９では、補助アンテナを図８（ａ）に示した直線状の切り欠きＳが形成された補助アンテナ３ａとした。第１のスペーサはＰＥＴ樹脂を用い、第２のスペーサは軟質ポリエチレンを用い、厚みをそれぞれ０．１ｍｍおよび２ｍｍとし、無線通信用ＩＣタグの外形寸法を、たて２０ｍｍ、よこ１１０ｍｍとし、被覆層の誘電材料としてポリプロピレン樹脂を用い、厚みを０．２ｍｍとした。なお、ポリプロピレン樹脂の誘電正接ｔａｎδは０．０１であり、ε’は２．２である。実施９の切り欠きの長さを１５ｍｍとし、幅を１６ｍｍとした。無線ＩＣチップ構成体の貼り付け位置は２ｍｍとした。
【０１７８】
通信距離の測定は、実施例１〜５と同じ方法で行った。なお、自由空間での無線ＩＣタグ読み取り通信距離は１５００ｍｍであり、ループ部分のみを切り出した無線ＩＣチップ構成体の自由空間での読み取り通信距離は、ほぼ０であった。
【０１７９】
実施例９の通信距離は、７５０ｍｍであり、無線ＩＣチップ構成体であっても、通信改善率として５０％を得ることができた。
【０１８０】
このように無線ＩＣタグの一部を切り出した無線ＩＣチップ構成体であっても、シート体に配置することで無線通信が可能となり、無線通信用ＩＣタグをさらに小型化することできる。
【符号の説明】
【０１８１】
１，１１，１２  無線通信用ＩＣタグ
２  第１のスペーサ
３  補助アンテナ
４  第２のスペーサ
５  第１導体層
１０  シート体
２０  無線ＩＣタグ
４０  無線通信用システム
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１６】
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