(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤ用タグの共振回路を構成するコンデンサの電極が、複数のフィンガーが基部に接続される櫛型電極及び幹部電極と、基板を挟んで反対側の面に形成される対向電極とからなり、
前記櫛型電極の一端側から数えてｎ（ｎは正数）番目の前記フィンガーと前記対向電極とで形成される容量ΔＣｎが、Ｃを定数としたときに、ΔＣｎ＝Ｃ×（１−ｋｎ）で表される関係を満たし、かつ、ｋが、Ｃ０を初期静電容量としたときに、（１−ｋ）／Ｃ０３／２＝（１−ｋｎ）／（Ｃ０−Ｃ（ｎ−１）×（１−１／２×ｋｎ））３／２で表される関係を満たすように、前記電極の形状が設定され、
前記フィンガーを前記櫛型電極の前記一端側から順に前記基部から切り離した場合において、前記共振回路の共振周波数のシフト量が略一定となることを特徴とするＲＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項２】
ＲＦＩＤ用タグの共振回路を構成するコンデンサの電極が、幅と間隔とが略一定のｎ（ｎは正数）本のフィンガーが基部に接続される櫛型電極及び幹部電極と、基板を挟んで反対側の面に形成される対向電極とからなり、
前記対向電極は、一端側の幅をＷ１、他端側の幅をＷ２としたときに、Ｗ１：Ｗ２＝（１−ｋ）：（１−ｋｎ）で表される関係を満たし、かつ、ｋが、Ｃを定数、Ｃ０を初期静電容量としたときに、（１−ｋ）／Ｃ０３／２＝（１−ｋｎ）／（Ｃ０−Ｃ（ｎ−１）×（１−１／２×ｋｎ））３／２で表される関係を満たすように、前記一端側から前記他端側に向かって徐々に細くなるテーパー形状又は段階的に細くなる階段形状で形成され、
前記フィンガーを前記櫛型電極の前記一端側から順に前記基部から切り離した場合において、前記共振回路の共振周波数のシフト量が略一定となることを特徴とするＲＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項３】
ＲＦＩＤ用タグの共振回路を構成するコンデンサの電極が、ｎ（ｎは正数）本のフィンガーが基部に接続される櫛型電極及び幹部電極と、基板を挟んで反対側の面に形成される対向電極とからなり、
前記櫛型電極は、一端側の前記フィンガーの幅をＷｆ１、他端側の幅をＷｆ２としたときに、Ｗｆ１：Ｗｆ２＝（１−ｋ）：（１−ｋｎ）で表される関係を満たし、かつ、ｋが、Ｃを定数、Ｃ０を初期静電容量としたときに、（１−ｋ）／Ｃ０３／２＝（１−ｋｎ）／（Ｃ０−Ｃ（ｎ−１）×（１−１／２×ｋｎ））３／２で表される関係を満たすように、前記一端側から前記他端側に向かって徐々に前記フィンガーの幅が小さく形成され、
前記フィンガーを前記櫛型電極の前記一端側から順に前記基部から切り離した場合において、前記共振回路の共振周波数のシフト量が略一定となることを特徴とするＲＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一に記載の電極構造を有するＲＦＩＤ用タグにおける共振周波数の調整方法であって、
前記基板に前記共振回路を一旦形成した後、該共振回路の共振周波数を測定するステップと、測定した共振周波数と所望の周波数とのずれ量を求め、該ずれ量を前記フィンガー毎の共振周波数シフト量で割って、切断すべき前記フィンガーの本数を設定するステップと、前記フィンガーを設定された本数分だけ前記コンデンサより切断できるような前記基部の所定のカット部を１カ所切断して、共振周波数を前記所望の周波数に調整するステップと、を少なくとも有することを特徴とするＲＦＩＤ用タグの共振周波数の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共振回路を構成するコンデンサの電極構造及び該電極を用いた共振周波数の調整方法に関し、特に、容易に共振周波数の調整が可能なＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用タグの櫛型電極の形状及び該櫛型電極を用いた共振周波数の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ／ライタ（又はリーダ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、タグ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、タグをリーダ／ライタから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離しても通信可能であり、また、汚れや静電気等に強いという長所から、工場の生産管理、物流の管理、入退室管理等の様々な分野に利用されるようになってきている。
【０００３】
このタグの基本的な回路要素は、アンテナコイルとコンデンサからなる共振回路とＩＣチップとであり、所望する周波数帯域（例えば、１３．５６ＭＨｚ）でデータの交信を行うには、共振回路を構成するアンテナコイルのインダクタンスＬとコンデンサの静電容量Ｃとで設定される共振周波数ｆを上記周波数に正確に調整する必要がある。
【０００４】
ここで、タグとしてラベル型タグを用いる場合は、フレキシブルなシート状の基板の一方の面にアンテナコイルを形成し、他方の面にアンテナコイルと対向する電極を形成して、基板を誘電体とするコンデンサを形成する。そして、アンテナコイルの巻き数や面積によりインダクタンスを調整し、対向する電極の重なり部分の面積や電極間の距離により静電容量を調整する。
【０００５】
これらアンテナコイルの巻き数や面積、対向する電極の重なり部分の面積等は、基本的にタグの設計段階において設定されるものであり、設計値通りにアンテナコイルやコンデンサが形成されれば、所望の共振周波数を有するタグを製造することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これらのアンテナコイルやコンデンサは、フレキシブルなシート状の基板の両面に予め形成されている導電膜をウェットエッチングにより除去するか、又はスクリーン印刷等により導電ペーストを印刷して形成されるが、例えば、ウェットエッチングではエッチングマスク下部の電極端部が徐々にエッチングされてしまうためにパターン寸法にある程度の誤差が生じる。また、スクリーン印刷の寸法精度や基板の厚さ等の種々の要因により、アンテナコイルやコンデンサの形状、構造が変化し、所望の共振回路を形成することができない。
【０００７】
そこで、製造上の要因によるアンテナコイルのインダクタンスやコンデンサの静電容量のずれ、すなわち、共振周波数のずれを補正することができる構造及び調整方法が望まれており、例えば、特開２０００−２１６４９４号公報では、基板の一方の面に形成するアンテナコイルは同一形状とし、他方に設ける電極は面積が徐々に減少するように導電性ペーストをスクリーン印刷し、これらの電極を組み合わせることによってコンデンサの静電容量を調整して最適な共振周波数を得ている。
【０００８】
また、特開平１０−８４０７５号公報では、コンデンサを構成する一方の電極を多数のフィンガーが基部から延びる櫛型構造とし、櫛型電極のフィンガーを順次切断することにより、コンデンサの電極面積すなわち静電容量を変化させて、それにより共振周波数を調整する方法について記載している。この特開平１０−８４０７５号公報の調整方法について図面を参照して説明する。
【０００９】
図９は上述した従来の共振回路のコンデンサ部の構造を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図である。図９に示すように、絶縁体からなる基板６を挟んで、一方の面に櫛型電極７（（ａ）の実線）と幹部電極９とが、他方の面に対向電極８（（ａ）の破線）が形成されている。この櫛型電極７は、同一幅のフィンガー７ｂが基部７ａに並設して形成され、一方、対向電極８は、基板６の法線方向から見て矩形形状の電極がフィンガー７ｂと相重なるように形成されている。上記構造の櫛型電極７及び対向電極８を用いて共振周波数を調整する方法について以下に示す。
【００１０】
まず、共振回路の共振周波数ｆは、コイルのインダクタンスＬとシートコンデンサの静電容量Ｃとで決まり、次式で表される。
【００１１】
0003700777.tif 000002
【００１２】
また、静電容量Ｃは対向する電極（図ではフィンガー７ｂと対向電極８）が重なる部分の面積に比例し、電極間の距離に反比例する。従って、フィンガー７ｂの付け根のカット部７ｃをカットすることによって、コンデンサの電極面積を減らして静電容量Ｃを減少させ、式１より共振周波数ｆを増加させることができる。そこで、フィンガー７ｂをカットする前のコンデンサの静電容量を予め大きめにしておき、フィンガー７ｂをカットすることによって共振周波数ｆを所望の値に調節することができる。
【００１３】
しかしながら、従来の電極の構造では、櫛型電極７のフィンガー７ｂの幅が一定であり、また、対向電極８が矩形形状であるため、各々のフィンガー７ｂが形成する電極の面積、すなわち静電容量Ｃは同一となる。従って、フィンガー７ｂを順次切断した場合の共振周波数のシフト量は、式１の関係から一定とはならず、カットするフィンガー７ｂの本数が多くなるほど式１の分母の変化量が大きくなるため、共振周波数のシフト量が大きくなってしまう。
【００１４】
このような構造では、共振周波数ｆを目標とする値に調節するためには、予め所望の共振周波数ｆに対応するコンデンサの静電容量Ｃを計算により求め、その静電容量になるようにカットするフィンガーの本数を求めるという２段階の手順を踏まなければならず、共振周波数の測定値から直接フィンガー７ｂのカット本数を容易に計算することができない。すなわち、実際の作業において、基板６上にコイルとコンデンサからなる共振回路を形成した後、検査装置を用いて共振周波数を測定しても、測定値から直接フィンガー７ｂのカット数が決定できないため、フィンガーをカットしては測定を行うという動作を何度も繰り返して共振周波数の調整を行う必要があった。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、ＲＦＩＤ用タグのような共振回路を備える装置の共振周波数を簡単に調整することができるＲＦＩＤ用タグの電極構造及び該電極を用いた共振周波数の調整方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＲＦＩＤ用タグの電極構造は、ＲＦＩＤ用タグの共振回路を構成するコンデンサの電極が、複数のフィンガーが基部に接続される櫛型電極及び幹部電極と、基板を挟んで反対側の面に形成される対向電極とからなり、前記櫛型電極の一端側から数えてｎ（ｎは正数）番目の前記フィンガーと前記対向電極とで形成される容量ΔＣｎが、Ｃを定数としたときに、ΔＣｎ＝Ｃ×（１−ｋｎ）で表される関係を満たし、かつ、ｋが、Ｃ０を初期静電容量としたときに、（１−ｋ）／Ｃ０３／２＝（１−ｋｎ）／（Ｃ０−Ｃ（ｎ−１）×（１−１／２×ｋｎ））３／２で表される関係を満たすように、前記電極の形状が設定され、前記フィンガーを前記櫛型電極の前記一端側から順に前記基部から切り離した場合において、前記共振回路の共振周波数のシフト量が略一定となるものである。
【００１７】
また、本発明のＲＦＩＤ用タグの電極構造は、ＲＦＩＤ用タグの共振回路を構成するコンデンサの電極が、幅と間隔とが略一定のｎ（ｎは正数）本のフィンガーが基部に接続される櫛型電極及び幹部電極と、基板を挟んで反対側の面に形成される対向電極とからなり、前記対向電極は、一端側の幅をＷ１、他端側の幅をＷ２としたときに、Ｗ１：Ｗ２＝（１−ｋ）：（１−ｋｎ）で表される関係を満たし、かつ、ｋが、Ｃを定数、Ｃ０を初期静電容量としたときに、（１−ｋ）／Ｃ０３／２＝（１−ｋｎ）／（Ｃ０−Ｃ（ｎ−１）×（１−１／２×ｋｎ））３／２で表される関係を満たすように、前記一端側から前記他端側に向かって徐々に細くなるテーパー形状又は段階的に細くなる階段形状で形成され、前記フィンガーを前記櫛型電極の前記一端側から順に前記基部から切り離した場合において、前記共振回路の共振周波数のシフト量が略一定となるものである。
【００１８】
また、本発明のＲＦＩＤ用タグの電極構造は、ＲＦＩＤ用タグの共振回路を構成するコンデンサの電極が、ｎ（ｎは正数）本のフィンガーが基部に接続される櫛型電極及び幹部電極と、基板を挟んで反対側の面に形成される対向電極とからなり、前記櫛型電極は、一端側の前記フィンガーの幅をＷｆ１、他端側の幅をＷｆ２としたときに、Ｗｆ１：Ｗｆ２＝（１−ｋ）：（１−ｋｎ）で表される関係を満たし、かつ、ｋが、Ｃを定数、Ｃ０を初期静電容量としたときに、（１−ｋ）／Ｃ０３／２＝（１−ｋｎ）／（Ｃ０−Ｃ（ｎ−１）×（１−１／２×ｋｎ））３／２で表される関係を満たすように、前記一端側から前記他端側に向かって徐々に前記フィンガーの幅が小さく形成され、前記フィンガーを前記櫛型電極の前記一端側から順に前記基部から切り離した場合において、前記共振回路の共振周波数のシフト量が略一定となるものである。
【００２２】
また、本発明の共振周波数の調整方法は、上記電極構造を有するＲＦＩＤ用タグにおける共振周波数の調整方法であって、前記基板に前記共振回路を一旦形成した後、該共振回路の共振周波数を測定するステップと、測定した共振周波数と所望の周波数とのずれ量を求め、該ずれ量を前記フィンガー毎の共振周波数シフト量で割って、切断すべき前記フィンガーの本数を設定するステップと、前記フィンガーを設定された本数分だけ前記コンデンサより切断できるような前記基部の所定のカット部を１カ所切断して、共振周波数を前記所望の周波数に調整するステップと、を少なくとも有するものである。
【００２３】
このように、本発明は、ＲＦＩＤ用タグの共振回路のコンデンサを構成する対向電極を櫛型電極のフィンガーとの重なり部分の面積が変化するように階段状やテーパー状としたり、また、櫛型電極のフィンガー自体の幅を変化させ、かつ、対向電極の形状やフィンガーの幅を所定の関係式（ΔＣｎ＝Ｃ×（１−ｋｎ））を満たすように設定することにより、フィンガー毎の共振周波数のシフト量を略一定にすることができる。これにより、切断すべき前記フィンガーの本数を容易に計算できるため、前記基部の所定のカット部を１カ所だけ切断し、必要な本数分の前記フィンガーを前記コンデンサより切り離せ、共振周波数の調整を容易にすることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＲＦＩＤ用タグの電極構造は、その好ましい一実施の形態において、リーダ／ライタとのデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグの共振回路を構成するコンデンサの櫛型電極と、基板を挟んで反対側の面に形成される対向電極とを、櫛型電極の各々のフィンガーと対向電極との重なり部分の面積が、櫛型電極の先端側から根元側に向かって徐々に小さくなるように形成し、フィンガーを順次切断していった場合の共振周波数のシフト量が略一定となるようにするものである。
【００２５】
すなわち、カットするフィンガーの位置に依らず、フィンガー１本当りの共振周波数のシフト量を一定にするために、フィンガー毎に対向電極との間で形成する微小容量値ΔＣを設定する。設定例として、例えば、ΔＣｎ＝Ｃ×（１−ｋｎ）とすれば良い。ここで、ｋは比例定数、ΔＣｎは櫛型電極の先端からｎ番目のフィンガーが対向電極と形成する微小容量、Ｃは定数である。但し、ｋの値は、Ｃ0（フィンガーカット前のタグの静電容量）とＣの値をもとに、最適値に設定する必要があり、例えば、▲１▼フィンガーの幅及びフィンガー同士の間隔は一定であり、交差する対向電極を根元が細いテーパー形状や階段形状とする、▲２▼フィンガーの幅を櫛型電極の根元に近くなるほど細くなるようにすることにより実現できる。
【００２６】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２７】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用タグの電極構造及び該電極を用いた共振周波数の調整方法について、図１乃至図６を参照して説明する。図１は、ＲＦＩＤシステムの全体構成を模式的に示す図である。また、図２は、本実施例のＲＦＩＤ用ラベルタグの構造の一例を示す図であり、図３は、共振回路のコンデンサ部分の拡大図である。また、図４及び図５は、本実施例の効果を説明するための図であり、図６は対向電極の他の構造を示す図である。
【００２８】
図１に示すように、ＲＦＩＤシステム１は、アンテナ３ａを用いてデータの交信を行うリーダ／ライタ３と、ラベル型、コイン型、シート型等の種々の形状のタグ２とからなり、リーダ／ライタ３には、送受信信号を変換するための通信回路部３ｂと送受信信号をデコードするための演算処理部３ｃとが接続されている。また、タグ２は、その内部にコイルとコンデンサとから構成される共振回路２ａを備え、タグ２側でも信号を生成する場合には、共振回路２ａにデータの演算、記憶を行うＩＣ２ｂが接続され、内蔵する電源又はリーダ／ライタ３から供給される電源を用いて駆動される。
【００２９】
このＲＦＩＤシステム１におけるリーダ／ライタ３とタグ２とのデータ通信は、所望の通信周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）により行われるため、タグ２の共振回路２ａの共振周波数を通信周波数に正確に調整する必要がある。ここで、タグ２の構造について図２を参照して説明する。図２は、ラベル型タグの構造の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【００３０】
図２に示すように、一般に、ラベル型タグは基板６とその両面に形成した導電膜パターンとＩＣ２ｂとから構成され、フレキシブルな絶縁性シートからなる基板６の両面に設けられたＡｌやＣｕ等の導電膜をエッチングにより除去したり、スクリーン印刷により導電性ペーストを塗布することにより、コイル４や櫛型電極７、対向電極８のパターンが形成されるが、このパターン形成におけるエッチングやスクリーン印刷の精度等の製造上の条件によりパターン形状に個体差が生じる。
【００３１】
そこで、パターン形成の個体差に起因するタグ２毎の共振周波数のずれを調整するために、共振回路２ａを形成するコイル４のインダクタンスＬ又はコンデンサ５の静電容量Ｃをパターン形成後に調整する必要があるが、インダクタンスＬはコイルの巻き数と面積に比例し、パターン形成後にこれらを調整することは困難である。一方、コンデンサ５の静電容量Ｃは絶縁層（基板６）を挟んで形成される電極（櫛型電極７及び幹部電極９と対向電極８）の重なり部分の面積及び両電極間の距離に相関し、特に電極面積に関しては調整が容易である。
【００３２】
そこで、従来例において示したように、一方の電極を基部７ａに多数のフィンガー７ｂが並設される櫛型構造とし、このフィンガー７ｂを付け根のカット部７ｃで切断することによってコンデンサ５の電極の面積すなわち静電容量Ｃを小さくし、これにより、二次的に共振周波数ｆを調整している。しかしながら、従来の電極構造では、対向電極８は矩形形状であり、また、櫛型電極７のフィンガー７ｂの幅は同一であるため、どのフィンガーを切断しても面積の減少量すなわち静電容量の変化量は一定であるため、式１の関係から共振周波数ｆのシフト量は一定とならず、その調整が困難であった。
【００３３】
そこで、本実施例では、フィンガー７ｂ毎に静電容量の変化量を一定にするのではなく、共振周波数そのものの変化量が略一定となるような電極形状を提案する。なお、以下に示す電極形状の設計方法は、本願発明者が経験的に得た新規な知見に基づくものであり、ＲＦＩＤシステム１に許容される共振周波数のずれ量や実際の共振周波数の調整作業を念頭において案出したものである。以下に具体的な設計方法について詳述する。
【００３４】
図３は、本実施例の共振回路２ａのコンデンサ５を構成する櫛型電極７と対向電極８の構造及び位置関係を模式的に示す図であり、櫛型電極７は基部７ａの片側にｎ本（ｎは任意の整数）のフィンガー７ｂが平行かつ等間隔に配設されて構成されており、基板６を挟んで反対側には、点線で示すテーパー状の対向電極８ａが先端側（図の右側）で太く、根元側（図の左側）で細くなるように形成されている。なお、ここでは、フィンガー７ｂは等間隔かつ平行に配設されているが、各々のフィンガー７ｂと対向電極８との重なり部分の面積が後述する関係を満たす限りにおいて、図の形状に限定されない。
【００３５】
まず、フィンガー１本あたりの共振周波数のシフト量を略一定にするための関係式を定めるが、本願発明者は様々な関係式を検討した結果、ＲＦＩＤシステム１における共振周波数のずれの許容値や電極形成の容易性等を勘案して、コンデンサ５の静電容量の変化量ΔＣｎを式２の関係式とすると、共振周波数のシフト量の変化が抑制されることを見出した。以下、式２の比例定数ｋを求める方法について説明する。
【００３６】
0003700777.tif 000003
【００３７】
ΔＣｎを式２で表した場合の１本目とｎ本目のフィンガーカット時の共振周波数のシフト量Δｆが等しくなるようなｋを求める。まず、１本面のフィンガーをカットした場合のΔｆ１は、カット前の静電容量をＣ０とすると、カット後の静電容量がＣ０−Ｃ（１−ｋ）であることから、次式で表される。
【００３８】
0003700777.tif 000004
【００３９】
同様にｎ本目のフィンガーをカットした場合のΔｆｎは、１からｎ−１本目をカットしたときの容量の減少量が式４、１からｎ本目までをカットしたときの容量の減少量が式５となることから、式６で表される。
【００４０】
0003700777.tif 000005
【００４１】
ここで、Δｆ１とΔｆｎとが等しいとすると、ｋはＣ、Ｃ０、ｎを用いて次式で表される。
【００４２】
0003700777.tif 000006
【００４３】
すなわち、櫛型電極のフィンガーの本数が与えられた時、初期静電容量Ｃ０と定数Ｃを設定することにより、式７を用いてｋを求めることができ、このｋを式２に当てはめて対向電極の形状を設定することにより、カットするフィンガーの本数によらず、共振周波数のシフト量を略一定にすることができる。これにより、従来のように共振周波数のずれ量を一旦静電容量に変換し、その後カットするフィンガーの本数を設定するといった２段階の作業を行う必要がなくなり、共振周波数のずれ量から直接的にカットするフィンガーの本数を決定することができ、共振周波数の調整作業を格段に容易にすることができる。
【００４４】
以下、具体的に計算した結果を示す。例えば、カット前の静電容量Ｃ０＝１００（ｐＦ）、定数Ｃ＝１、フィンガーの本数ｎ＝２０を式７に代入するとｋを求めることができ、ｋは実数かつ式２の括弧内が正数になることから、ｋ＝０．０１２４１８４となる。このｋを用いてΔＣｎ＝１−ｋｎ≒１−ｎ／８０の関係を満たすように対向電極８の形状を定めれば、フィンガー毎の共振周波数のシフト量を略一定にすることができる。
【００４５】
上記計算の妥当性を確認するために上記手法で得た解と任意に設定した値とを用いて共振周波数のシフト量のシミュレーションを行った。その結果を表１〜表３及び図４に示す。表１〜表３は、ｎ番目のフィンガーをカットした場合（すなわち、ｎ−１番目までカットした状態から更にｎ番目のフィンガーをカットした時）の共振周波数のシフト量を示しており、表１はｋの値を本実施例の方法で求めた値（ｋ＝０．０１２４１８４）とした場合、表２はｋ＝０．０１に設定した場合、表３はｋ＝０．０１５に設定した場合のシミュレーション結果を示している。
【００４６】
表１〜表３をまとめた図４より、ｋを計算によらずに適当に設定した場合（図の△印又は□印）では、フィンガー７ｂのカット数が増えるほど共振周波数のシフト量が変化しているが、上記手法により算出した解を用いた場合（図の○印）の共振周波数のシフト量Δｆは略一定であり、上記計算手法の妥当性を確認することができた。
【００４７】
なお、表１及び図４の結果から、本実施例の方法で設定したｋの値でも共振周波数のシフト量を完全に一定にすることができないが、その誤差（（最大値−最小値）／平均値）は１％程度と小さく、ＲＦＩＤシステムの使用形態を考慮すると問題ない数値であり、本実施例の方法で十分な精度で共振周波数の調整を行うことができる。
【００４８】
【表１】
ｋ＝０．０１２４１８４の場合
0003700777.tif 000007
【００４９】
【表２】
ｋ＝０．０１の場合
0003700777.tif 000008
【００５０】
【表３】
ｋ＝０．０１５の場合
0003700777.tif 000009
【００５１】
次に、式２の関係式の妥当性を判断するために、フィンガー毎の静電容量の変化量ΔＣｎを一定の値にした場合と徐々に静電容量の変化量が小さくなる関係式を用いた場合について同様のシミュレーションを行った。その結果を表４〜表６及び図５に示す。
【００５２】
具体的には、櫛型電極７のフィンガー７ｂをカットする前の静電容量Ｃ０＝１００ｐＦのラベルタグにおいて、定数Ｃを１、フィンガーの本数ｎを２０本とし、櫛型電極７の先端からｎ番目のフィンガーが対向電極８と形成する微小容量がΔＣｎ＝１−ｎ／８０（ｐＦ）となるように櫛型電極７を設計した。すなわち、フィンガーの幅及びフィンガー同士の間隔は一定であり、交差する対向電極８の先端の幅（Ｗ１）と根元の幅（Ｗ２）の比がＷ１：Ｗ２＝１−１／８０：１−２０／８０＝７９：６０のテーパー形状であるようなＲＦＩＤ用ラベルタグを作製した。櫛型電極７の先端から順に、フィンガー７ｂをカットしたときの共振周波数のシフト量を表４に示す。
【００５３】
また、比較例として、全てのフィンガー７ｂに対してフィンガー７ｂと対向電極８とで形成する微小容量ΔＣがΔＣ＝１（ｐＦ）となるように対向電極８を設計した場合（表５）と、櫛型電極７の先端からｎ番目のフィンガー７ｂと対向電極８とで形成する微小容量ΔＣｎがΔＣｎ＝０．９９×Ｃｎ−１（ｐＦ）となる（但し、Ｃ１＝１）ように櫛型電極を設計した場合（表６）についても同様に計算した。
【００５４】
【表４】
ΔＣｎ＝１−ｎ／８０の場合
0003700777.tif 000010
【００５５】
【表５】
ΔＣｎ＝１の場合
0003700777.tif 000011
【００５６】
【表６】
ΔＣｎ＝０．９９×Ｃｎ−１（ｐＦ）の場合（但し、Ｃ１＝１）
0003700777.tif 000012
【００５７】
上記表４〜表６の結果をグラフに表すと図５に示すようになる。図５から、ΔＣｎが一定値の場合（図の□印）は、カットするフィンガー７ｂの本数が多くなるに従って静電容量の変化量は同じであるが、式１の分母が徐々に小さくなるために共振周波数のシフト量は徐々に大きくなり、１本目と２０本目とでは３７％程度増加している。また、静電容量の変化量を徐々に小さくした場合（図の△印）、共振周波数のシフト量のずれは緩和されるが、それでも１本目と２０本目とでは１０％程度増加している。
【００５８】
これに対して、本実施例の関係式で設計した場合（図の○印）では、共振周波数のシフト量は略一定であり、最小値（右端）と最大値（１０本目）とのずれは１％強であり、本実施例の関係式が共振周波数のシフト量を一定にするために有効であることが分かる。これにより、共振回路形成後の検査において共振周波数にずれが生じている場合には、共振周波数のずれ量をフィンガー１本あたりの共振周波数の補正量（図４の場合は略０．０６５ＨＭｚ）で割った数のフィンガー７ｂを切断することにより、簡単かつ確実に所望の共振周波数に調整することができる。また、従来の共振周波数の調整方法では、フィンガー１本当たりの共振周波数の変化量が一定でないため、フィンガー７ｂ根元のカット部７ｃ（図９参照）を順次切断して調整する必要があったが、本実施例の方法では、フィンガー１本当たりの共振周波数の変化量が一定であるため、切断すべきフィンガー７ｂの本数を容易に計算することができ、その結果、フィンガー７ｂの根元ではなく、基部７ａのカット部７ｃ（図３参照、図３ではフィンガー２本を切断する場合を例示）を直接切断することにより、一回の切断動作のみで所望の共振周波数に調整することができ、作業の効率化を図ることができる。
【００５９】
本実施例では、対向電極８の形状として、図３に示すような先端に向かって徐々に太くなるテーパー形状としたが、図６（ａ）に示すように、先端に向かって階段状に太くなる形状とすることもできる。このような階段形状にすることによって、櫛型電極７と対向電極８との位置ずれ（特に、フィンガー７ｂに直交する方向の位置ずれ）が生じた場合であっても、フィンガー毎の重なり部分の面積の変化を抑えることができる。どちらの形状とするかは、タグ２に求められる共振周波数の精度及び電極形成時の位置精度、製造容易性等を総合的に勘案して適宜選択することができる。また、対向電極の形状は、上記テーパー状又は階段状に限定されず、フィンガー毎の静電容量の変化量ΔＣｎが式２の関係式で表される形状であれば良く、櫛型電極７の形状も、図６（ｂ）に示すように基部７ａの両側にフィンガー７ｂが配置される構造であっても良い。
【００６０】
なお、本実施例の方法を用いて設計した電極をタグに形成するには、例えば、基板６となる絶縁フィルムとして、例えばＰＥＴシートを用い、その両面に形成されたＡｌ箔をエッチングにより除去することによってコイル４（上面コイル４ａ及び下面コイル４ｂ）及びコンデンサ５（櫛型電極７及び幹部電極９並びに対向電極８）を形成し、その後、スルーホールにより上面コイル４ａと下面コイル４ｂとを電気的に導通させてシートコイルを作製し、更にＩＣチップ２ｂを実装してインレットを作製することにより可能である。そして、検査装置を用いて共振周波数を測定し、上述した方法で所望の数のフィンガー７ｂをトリミングして共振周波数を調整し、インレットの両面にラベル加工してラベル型タグ２が完成する。
【００６１】
なお、絶縁フィルムとしてはＰＥＴシートに限定されず、ポリエチレンシートやポリイミドシートを用いることができ、導電膜としてはＡｌに代えてＣｕを用いることができる。この中で、ＰＥＴシートとＡｌ又はＣｕとの組み合わせ、ポリエチレンシートとＡｌとの組み合わせ、又は、ポリイミドシートとＣｕ箔との組み合わせが用途上好ましいことを確認している。更に、共振回路形成後に実装するＩＣはフリップチップ実装により行うことが用途上好ましい。
【００６２】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用タグの櫛型電極構造及び該電極を用いた共振周波数の調整方法について、図７を参照して説明する。図７は、第２の実施例のＲＦＩＤ用ラベル型タグの共振回路を構成するコンデンサ部分の櫛型電極構造を示す図である。
【００６３】
前記した第１の実施例では、共振回路のコンデンサを構成する対向電極８の形状をテーパー状又は階段状にする方法について記載したが、逆に、櫛型電極７のフィンガー７ｂの形状を調整して共振周波数のシフト量を略一定にすることも可能である。そこで、本実施例では、式２に基づいて静電容量すなわち電極の面積が変化するように各フィンガーの幅を先端に向かって徐々に広くなるように設定した。
【００６４】
具体的には、フィンガー７ｂをカットする前の静電容量Ｃ0＝１００ｐＦのラベルタグにおいて、櫛型電極７の先端からｎ番目のフィンガー７ｂが対向電極８と形成する微小容量ΔＣｎがΔＣｎ＝１−ｎ／８０（ｐＦ）となるように櫛型電極７を設計した。すなわち、フィンガーと交差する対向電極８が矩形形状で、櫛型電極７の先端からｎ番目のフィンガーの幅Ｗｆｎ＝Ｗｆ１×（１−ｎ／８０）である櫛型電極７をもつＲＦＩＤ用ラベルタグを作製した。但しフィンガーの本数は２０本あり、ΔＣ1＝１−１／８０（ｐＦ）である。櫛型電極７の先端から順にフィンガー７ｂをカットしたときの共振周波数のシフト量をシミュレーションにより求めた。
【００６５】
上記構造でもフィンガー毎の静電容量の変化量は第１の実施例の表４及び図５と同様になり、式２の関係に基づいてフィンガー７ｂの幅を設定することにより、第１の実施例と同様に共振周波数のシフト量を略一定に保つことができ、実際の製造において共振周波数にずれが生じた場合の調整を容易に行うことができる。
【００６６】
なお、第１の実施例で対向電極８の形状を設定し、第２の実施例で櫛型電極７の形状を設定したが、図８に示すように、これらを組み合わせた構造とすることもできる。この場合は、対向電極８の幅と櫛型電極７のフィンガー７ｂの幅の積が式２の関係を満たすように各々の電極を形成すればよい。また、上記各実施例では、ＲＦＩＤシステムに用いるタグの共振回路の構造について記載したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、コンデンサの静電容量の調整が必要な任意の回路及び装置に適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＲＦＩＤ用タグの電極構造及び該電極を用いた共振周波数の調整方法によれば、下記記載の効果を奏する。
【００６８】
本発明の第１の効果は、カットするフィンガーの位置に依らず、フィンガー１本当りの共振周波数のシフト量をほぼ一定とすることができるということである。
【００６９】
その理由は、式２に基づいて、対向電極をテーパー状や階段状にしたり、また、櫛型電極の各フィンガーの幅を設定することにより、フィンガー毎の静電容量の変化量を調整しているからである。
【００７０】
また、本発明の第２の効果は、共振周波数を目標とする値へ調節するために必要なカット本数を容量に計算することができ、その結果、フィンガーの根元ではなく、基部のカット部を直接切断することにより、一回の切断動作のみで所望の共振周波数に調整することができ、作業の効率化を図ることができるということである。
【００７１】
その理由は、従来はフィンガー毎の面積が等しい、すなわち、静電容量の変化量が等しくなるように電極を形成していたため、目標とする共振周波数と測定した周波数のずれから一旦コンデンサの静電容量のずれを算出し、その結果からカットするフィンガーの本数を求めなければならなかったが、本発明では、フィンガー毎の共振周波数のシフト量が略等しくなるように対向電極の形状又は櫛型電極のフィンガーの幅が設定されているため、共振周波数のずれ量から直接カットするフィンガーの本数を求めることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＦＩＤシステムの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るラベル型タグの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る櫛型電極の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施例の効果を説明するための図であり、式２におけるｋの値を変えた場合のフィンガー当たりの共振周波数シフト量の変化を示している。
【図５】本発明の第１の実施例の効果を説明するための図であり、ΔＣｎの関係式を変えた場合のフィンガー当たりの共振周波数シフト量の変化を示している。
【図６】本発明の第１の実施例に係るコンデンサの対向電極の他の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るコンデンサの櫛型電極の構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係るコンデンサの櫛型電極の他の構成を示す平面図である。
【図９】従来のコンデンサの櫛型電極構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１  ＲＦＩＤシステム
２  タグ
２ａ  共振回路
２ｂ  ＩＣ
３  リーダ／ライタ
３ａ  アンテナ
３ｂ  通信回路部
３ｃ  演算処理部
４  コイル
４ａ  上面コイル
４ｂ  下面コイル
５  コンデンサ
６  基板
７  櫛型電極
７ａ  基部
７ｂ  フィンガー
７ｃ  カット部
８  対向電極
８ａ  対向電極（テーパー形状）
８ｂ  対向電極（階段形状）
８ｃ  対向電極（矩形形状）
９  幹部電極
【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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