(57)【要約】【課題】積層対応のタグとして用いた場合の読み取り性能を改善しつつ、コストダウンが図れ、かつ使い勝手のよい積層対応ＲＦＩＤタグを提供する。【解決手段】絶縁性基材と、この基材上に配置されるアンテナと、このアンテナに設けられる端子部に配置されるＩＣチップと、を有するＲＦＩＤタグであって、前記アンテナが整合回路部と放射部とを有し、前記チップが−１７ｄＢｍ以下の読み取り感度を有する積層対応のＲＦＩＤタグ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基材と、この基材上に配置されるアンテナと、このアンテナに設けられる端子部に配置されるＩＣチップと、を有するＲＦＩＤタグであって、前記アンテナが整合回路部と放射部とを有し、前記ＩＣチップが−１７ｄＢｍ以下の読み取り感度を有する積層対応のＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
請求項１において、アンテナの最大幅が０．１〜３．５ｍｍである積層対応のＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
請求項１又は２において、アンテナの最大長さが４５〜９０ｍｍである積層対応のＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、放射部がメアンダである積層対応のＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、アンテナが基材の片面にのみ形成される積層対応のＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、チップの動作周波数が０．８６〜０．９６ＧＨｚである積層対応のＲＦＩＤタグ。
【請求項７】
請求項１〜６の積層対応のＲＦＩＤタグと、出力が２５０ｍＷ以下の読み取り機とを備える積層対応のＲＦＩＤタグシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層して密接した状態で用いられる用途においても、通信特性に優れ、コストダウンが図れ、使い勝手のよいＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ及びＲＦＩＤタグシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤタグを用いる非接触式個体識別システムは、物のライフサイクル全体を管理するシステムとして、製造、物流、販売、セキュリティ管理、リサイクル等の多くの業態で用いられている。特にＵＨＦ波やマイクロ波を用いる電波方式のＩＣタグは、アンテナにＩＣチップを取り付けた構造で、数メートルの通信距離が実現可能であるという特徴によって注目されており、現在、大量の商品の物流管理や製造物履歴管理等を目的にシステムの構築が進められている。
【０００３】
一方、大量な紙文書やファイル類、ＣＤやＤＶＤといった電子記録媒体等の管理への適用も考えられているが、これらの商品は、積層され、密接した状態で取り扱われることが多い。このような用途においては、大量の商品の物流及び物品管理を実現するため、商品の１つ１つにＲＦＩＤタグを取り付けると、密接したＲＦＩＤタグ同士の間で電波干渉が生じ、リーダによる読み取り性能が低下する問題がある。
【０００４】
このため、ＩＣチップを電気的に接続したアンテナと、絶縁性基材を介して形成された補助的なアンテナとを備えることで、高周波電流の静電結合効果を生じさせ、通信距離を長くしたり、複数個のＲＦＩＤタグが密接した状態での電波干渉を低減する手法が考えられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１７１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、積層対応のタグとして用いた場合の読み取り性能を改善することはできるものの、絶縁性基材の両面にアンテナを設けた両面板を用いるため、絶縁基板の片面のみにアンテナを設けた片面板を用いる場合に比べて、その分コストアップとなる問題がある。
【０００７】
また、片面板を用いる場合でも、リーダの出力を大きくすることで、読み取り性能を改善することが考えられるが、読み取り機の使用に際し電波法上の届出が必要になる等の取り扱い上の問題がある。
【０００８】
本願発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、積層対応のタグとして用いた場合の読み取り性能を改善しつつ、コストダウンが図れ、かつ使い勝手を改善可能な積層対応ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤタグシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下に関する。
１．  絶縁性基材と、この基材上に配置されるアンテナと、このアンテナに設けられる端子部に配置されるＩＣチップと、を有するＲＦＩＤタグであって、前記アンテナが整合回路部と放射部とを有し、前記ＩＣチップが−１７ｄＢｍ以下の読み取り感度を有する積層対応のＲＦＩＤタグ。
２．  項１において、アンテナの最大幅が０．１〜３．５ｍｍである積層対応のＲＦＩＤタグ。
３．  項１又は２において、アンテナの最大長さが４５〜９０ｍｍである積層対応のＲＦＩＤタグ。
４．  項１〜３の何れかにおいて、放射部がメアンダである積層対応のＲＦＩＤタグ。
５．  項１〜４の何れかにおいて、アンテナが基材の片面にのみ形成される積層対応のＲＦＩＤタグ。
６．  項１〜５の何れかにおいて、チップの動作周波数が０．８６〜０．９６ＧＨｚである積層対応のＲＦＩＤタグ。
７．  項１〜６の積層対応のＲＦＩＤタグと、出力が２５０ｍＷ以下の読み取り機とを備える積層対応のＲＦＩＤタグシステム。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、積層対応のタグとして用いた場合の読み取り性能を改善しつつ、コストダウンが図れ、かつ使い勝手を改善可能な積層対応ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤタグシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のＲＦＩＤタグを示す平面図である。
【図２】本発明のＲＦＩＤタグの一部を拡大した平面図である。
【図３】本発明のＲＦＩＤタグのアンテナの最大長さ及び最大幅を説明する平面図である。
【図４】本発明のＲＦＩＤタグのアンテナの放射部の形状の例を示す平面図である。
【図５】本発明のＲＦＤＩタグを積層した場合の放射部のずれを示す平面図である。
【図６】本発明のＲＦＩＤタグの製造に用いるアルミニウム箔を貼り合わせた長尺の基材の断面図である。
【図７】長尺の基材のアルミウム箔をエッチングしてアンテナを形成した際の平面図及び断面図である。
【図８】長尺の基材に配置したアンテナの幅、長さ、ピッチを説明する平面図である。
【図９】ＩＣチップ搭載部を示す平面図及び断面図である。
【図１０】ＩＣチップ搭載部を示す平面図及び断面図である。
【図１１】３層テープの断面図である。
【図１２】本発明のＲＦＩＤタグをクリアファイルに貼り付けた状態を表す斜視図である。
【図１３】クリアファイルに貼り付けた本発明のＲＦＩＤタグを読み取り機で読み取っている状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のＲＦＩＤタグとしては、図１に示すように、絶縁性基材３０と、この基材３０上に配置されるアンテナ２０と、このアンテナ２０に設けられる端子部２５に配置されるＩＣチップ１０と、を有するＲＦＩＤタグ１であって、前記アンテナ２０が、整合回路部２１と放射部２２とを有し、前記ＩＣチップ１０が−１７ｄＢｍ以下の読み取り感度を有する積層対応のＲＦＩＤタグ１が挙げられる。
【００１３】
ＲＦＩＤタグとは、リーダ等から無線を用いてアンテナに電力を誘導させ、ＩＣチップとの間で、非接触で情報を送受信するデバイスである。本発明のＲＦＩＤタグは、大量な紙文書やファイル類、ＣＤやＤＶＤといった電子記録媒体等の管理等に適用される場合に、特に効果を奏する。つまり、このような用途においては、商品が、積層され、密接した状態で取り扱われることが多いが、本発明のＲＦＩＤタグによれば、商品の１つ１つにＲＦＩＤタグを取り付け、積層された状態で用いられても、リーダによる読み取り性能の低下を抑制できる。
【００１４】
絶縁性基材とは、絶縁性を有しつつ、導体であるアンテナを支持する基板となるものである。絶縁性のものであれば、特に制限なく使用することができるが、薄く、軽量で、取り扱いが容易な点で、フィルム状のものが好ましい。また、アンテナの形成が容易な点で、アンテナとなる導体を備えるものがより好ましい。このような絶縁性基材としては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の絶縁性フィルムの表面に、アルミニウム箔や銅箔等の金属箔を貼り合わせたものが挙げられる。
【００１５】
アンテナとは、ＲＦＩＤのリーダ等と電磁結合して電力を受け取り（受信）、チップに伝えて、チップを動作させたり、又はＩＣチップからの電力を電磁波として読み取り機等へ伝える（送信）ための導体パターンをいう。アンテナは、絶縁性基材の両面に配置しても、片面のみに配置してもよいが、より低コスト化できる点で片面のみに配置するのが好ましい。
【００１６】
アンテナは、整合回路部と放射部とを有している。ここで、整合回路部とは、ＩＣチップの特性インピーダンスとのマッチング（整合）を行うものであり、これによって、放射部からの電力をＩＣチップに効率良く伝えたり、又はＩＣチップからの電力を放射部に伝えるものである。放射部とは、ＲＦＩＤの読み取り機からの電波を受け取ったり（受信）、ＩＣチップによって生成された電気信号を電波として発信し、読み取り機等へ伝える（送信）ものである。
【００１７】
アンテナに設けられる端子部とは、ＩＣチップと接続される部位をいい、アンテナの整合回路部内の端部に設けられる。図２に示すように、ＩＣチップ１０に電気的に独立な外部端子（図示しない。）がある場合には、アンテナ２０にもそれに対応するダミー端子部２６を設けると、ＩＣチップ１０をより強固に固定することができる点で好ましい。
【００１８】
ＩＣチップとは、半導体集積回路のことであり、リーダ等との間で、アンテナを介して送受信したデータの保存や消去を行うものである。ＩＣチップは、−１７ｄＢｍ以下の読み取り感度を有することが必要である。本発明において、読み取り感度の数値が小さいほど、読み取り感度がより高いことを意味する。このため、−１７ｄＢｍ以下の読み取り感度を有するとは、従来用いられてきた−１０〜−１５ｄＢｍ程度の読み取り感度よりも高い感度を有することを意味する。大量な紙文書やファイル類、ＣＤやＤＶＤといった電子記録媒体等の管理等に適用される場合、商品の１つ１つに取り付けられたＲＦＩＤタグが積層され密着した状態となるが、同じ商品であれば、サイズや形状が同じなので、重ねられた状態でのずれは一般に小さいため、従来用いられてきた−１０〜−１５ｄＢｍ程度の読み取り感度を有するＩＣチップを用いたＲＦＩＤでは、ＲＦＩＤタグとリーダ等との送受信が妨げられ、通信不能となることが多い。しかし、リーダ等から見て、隣接するＲＦＩＤタグのアンテナ同士は僅かではあっても、ずれを生じている。ＩＣチップが、−１７ｄＢｍ以下の読み取り感度を有することにより、積層状態で隣接するＲＦＩＤタグのアンテナ同士の、この僅かなずれを利用して、ＲＦＩＤタグとリーダ等との送受信が可能になるものと考えられる。
【００１９】
アンテナの最大幅が０．１〜３．５ｍｍであるのが好ましい。ここで、アンテナ２０の最大幅とは、図３に示すように、整合回路部２１及び放射部２２を含むアンテナ外形の最大幅を意味する。また、アンテナ２０の幅とは、アンテナ２０の長尺方向に対して垂直方向の長さを意味する。一般に、アンテナ２０の幅を大きくすることでアンテナ外形の最大長さを短く設計できるが、一方で、ＲＦＩＤタグを狭い間隔で積層した場合、アンテナ２０同士の電波干渉が大きくなり、通信性能が低下する。幅０．１〜３．５ｍｍのアンテナ２０であれば、電波干渉を小さく抑えることができ、積層状態でも各々のＲＦＩＤタグについて良好な通信性能を得ることができる。良好な通信性能を得るには、幅０．５〜２．５ｍｍのアンテナ２０がより好ましく、幅１．０〜２．０ｍｍのアンテナ２０が最も好ましい。
【００２０】
アンテナの最大長さが、４５〜９０ｍｍであるのが好ましい。ここで、アンテナの最大長さとは、図３に示すように、アンテナ２０の長尺方向におけるアンテナ外形の最大長さを意味する。一般に、半波長ダイポールアンテナを設計する場合、その長さは使用する電波の周波数で決まり、０．９５ＧＨｚ帯では約１６０ｍｍとなるが、アンテナサイズが大きいとＲＦＩＤタグとして製造する際にコスト高になる。また、一般的なＣＤ、ＤＶＤケースのサイズに対して大きくなると、取り付けし難くなる。したがって、ＣＤ、ＤＶＤを含めた書類への取り付け性と、コストの点から、アンテナ２０の長さは４５〜９０ｍｍであることが望ましい。良好な取り付け性と低コスト化を実現するには、アンテナ２０の長さは５０〜７５ｍｍがより好ましく、長さ５５〜６５ｍｍのアンテナ２０が最も好ましい。
【００２１】
アンテナの放射部の形状としては、特に限定はなく、直線状、メアンダ状、折り返し状等を用いることができるが、放射部がメアンダであるのが好ましい。直線状とは図４（ａ）に示すように、放射部２３が矩形のものをいう。また、メアンダ状とは図４（ｂ）に示すように、放射部２２がП形状を上下反転しながら繰り返したメアンダ形状のものをいう。さらに、折り返し状とは、図４（ｃ）に示すように、放射部２４が直線状のパターンを端部で折り返した形状のものをいう。ＲＦＩＤタグを複数の書類、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）のような被着体に取り付け、積層した場合、被着体の整列状態がわずかにずれる場合がある。その場合、図５に模式図を示すようにメアンダ状のアンテナ２０では、縦方向（アンテナ２０の長尺方向と垂直方向）、横方向（アンテナ２０の長尺方向）のどちらにずれた場合でも、アンテナ２０の重複面積が大きく減少し、アンテナ２０間の干渉を低減することができる。さらに、アンテナ２０の回路長を長くしても、アンテナ外形の長さを短く抑えることができるため、良好な通信性能を得るために好ましい。
【００２２】
アンテナが基材の片面にのみ形成されるのが好ましい。特許文献１に記載されたＲＦＩＤタグは、ＩＣチップを電気的に接続したアンテナと、絶縁性基材を介して形成された補助的なアンテナとを備えることで、高周波電流の静電結合効果を生じさせ、通信距離を長くしたり、複数個のＲＦＩＤタグが密接した状態での電波干渉を低減する手法を考案している。しかしながら、基材の片面のみにアンテナを形成する方式に比較して、絶縁性基材の両面にアンテナを形成する必要があることから、生産性の低下と生産コストの増加は避けられない。通信性能が良好でかつ生産コストが安価という点で、アンテナが基材の片面にのみ形成されるのが好ましい。
【００２３】
チップの動作周波数が、０．８６〜０．９６ＧＨｚであるのが好ましい。現在、ＲＦＩＤタグを利用した自動認識システムは、一般に１３．５６ＭＨｚ帯（ＨＦ帯）と０．８６〜０．９６ＧＨｚ帯（ＵＨＦ帯）が広く利用されている。１３．５６ＭＨｚ帯は、電磁誘導方式の通信となり、コイル型のアンテナが必要である。このコイル型アンテナはコイルの内側に磁束を通し、発生する誘導電流によってＲＦＩＤタグを動作させる特徴があり、積層時の読み取り性については優れているが、アンテナに２次元的な面積が必要であるため、アンテナの材料コストを要し、低コスト性に劣る。また、幅が数ｍｍ以下というような細長い形状とすることができないため、書類ファイルやＣＤ、ＤＶＤケースの背表紙等、細長い面への取り付け性にも劣る。一方、０．８６〜０．９６ＧＨｚ帯は、電波方式の通信が可能であり、前述の半波長ダイポールアンテナ等が利用できる。半波長ダイポールアンテナは、１３．５６ＭＨｚ帯に比べて、アンテナの２次元的な面積を縮小することができ、幅が数ｍｍ以下といった細長い形状が実現できることから、書類ファイルやＣＤ、ＤＶＤケースの背表紙等、細長い面への取り付け性に優れる。したがって、低コスト性並びに取り付け性において、チップの動作周波数が、０．８６〜０．９６ＧＨｚであるのが好ましい。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２５】
まず、図６に示すように、絶縁性フィルム３０である厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に接着剤３１を用いて表面に厚さ２０μｍの硬質アルミニウム箔３２を貼り合わせた長尺の基材３０を用意した。
【００２６】
次に、図７に示すように、アルミニウム箔３１面に、グラビア印刷でエッチングレジストを形成した後、塩化第二鉄水溶液にてエッチングを行い、表面にはＩＣチップとの整合回路を有するアンテナ２０を形成した。
【００２７】
アンテナの詳細寸法を図８を用いて説明する。本実施例ではアンテナ２０の幅Ｄを１．５ｍｍ、長さＥを６０ｍｍ、アンテナピッチを４．８ｍｍとした。ここでアンテナピッチとは、長尺の基材上に配置したアンテナ２０の長尺方向のピッチをいう。
【００２８】
次に、図９に示すように、動作周波数０．８６〜０．９６ＧＨｚで、読み取り感度−１７．４ｄＢｍのＲＦＩＤ用ＩＣチップ１０（商品名：Ｍｏｎｚａ５、Ｉｍｐｉｎｊ社製）の外部端子となるバンプを、アンテナ２０の所定の位置にフリップチップ構造にて位置合わせし、超音波を印加して接合を行った。
【００２９】
次に、図１０に示すように、ＩＣチップ１０とアンテナ２０の空隙には封止樹脂１２（ＲＣ０９１、日立化成工業株式会社製）を充填し、１２０℃、２時間の条件で加熱硬化した。以上の工程により、幅７０ｍｍで長さ約５０ｍのアンテナテープ（アンテナ２０を形成した長尺の基材をいう。）に、１０，０００個のＩＣチップ１０を搭載し、紙芯に巻いた（図示しない。）。
【００３０】
次に、図１１に示すように、紙芯に巻かれたアンテナテープを少しずつ巻き出し、アンテナ２０の間隙部を切断刃で順に切断し、長尺の粘着材付き表皮紙４０と離型紙４２付きの粘着材４３の間に、アンテナ２０を１０ｍｍピッチで配列し挟み込んだ３層テープを作製した。
【００３１】
次に、表皮紙面から外形６４ｍｍ×６ｍｍのサイズで前記３層テープをハーフカットし、余剰部分を取り除くことで、テープ状に配列された１０，０００枚のＲＦＩＤタグを得た。
【００３２】
上記の工程で得たＲＦＩＤタグを、図１２に示すように、１００冊のクリアファイル６０の同じ位置に貼り付け、クリアファイル６０を積層ピッチを変えながら整列し、図１３に示すようにクリアファイル６０の背表紙面から、読み取り機（ハンディターミナルＡＴ−８７０−ＵＨＦ、ＡＴＩＤ社製）を用い、出力２５０ｍＷで１往復スキャンしたところ、積層ピッチ１．２ｍｍまで全数読み取ることができた。
【００３３】
（比較例１）
まず、読み取り感度−１５．０ｄＢｍのＲＦＩＤ用ＩＣチップ（商品名：ＵＣＯＤＥ  Ｇ２ＸＭ、ＮＸＰ社製）を使用し、その他の工程については実施例と同じ方法で得た１００枚のＲＦＩＤタグを得た。次に、実施例と同じ方法でＲＦＩＤタグの読み取り試験をおこなったところ、３ｍｍピッチ以下では全数読み取ることができなかった。
【００３４】
（比較例２）
まず、読み取り感度−１７．４ｄＢｍのＲＦＩＤ用ＩＣチップ（商品名：Ｍｏｎｚａ５、Ｉｍｐｉｎｊ社製）を使用し、その他の工程については実施例と同じ方法で得た１００枚のＲＦＩＤタグを得た。次に、実施例と同じ方法でＲＦＩＤタグの読み取り試験をおこなったところ、２ｍｍピッチ以下では全数読み取ることができなかった。
【００３５】
実施例、比較例１及び比較例２で得られた積層ピッチと、読み取り率の結果を、表１に示す。
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【符号の説明】
【００３６】
１：ＲＦＩＤタグ
１０：ＩＣチップ又はチップ
１１：バンプ
１２：封止樹脂
２０：送受信アンテナ又はアンテナ
２１：整合回路部
２２：メアンダ型放射部又は放射部
２３：直線型放射部又は放射部
２４：折り返し型放射部又は放射部
２５：接続端子又は端子部
２６：ダミー端子又はダミー端子部
３０：絶縁性フィルム又は絶縁性基材又は基材
３１：接着剤
３２：アルミニウム箔
４０：表皮紙
４１：粘着材
４２：離型紙
４３：粘着材
５０：ＲＦＩＤラベル
６０：クリアファイル
７０：読み取り機
【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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