(57)【要約】  ＲＦＩＤタグであって、ＩＣチップおよび導電体のパターンを有するアンテナ基板を備えるアンテナ素子と、人工媒質と、前記アンテナ素子と前記人工媒質の間に設置された第１の絶縁層と、を有し、前記人工媒質は、誘電体層の上面に設置された単一の第１の導電性素子、および前記誘電体層の下面に設置された単一の第２の導電性素子を有する。
2010013810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップおよび導電体のパターンを有するアンテナ基板を備えるアンテナ素子と、
人工媒質と、
前記アンテナ素子と前記人工媒質の間に設置された第１の絶縁層と、
を有するＲＦＩＤタグであって、
前記人工媒質は、誘電体層の上面に設置された単一の第１の導電性素子、および前記誘電体層の下面に設置された単一の第２の導電性素子を有することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記第１および第２の導電性素子は、実質的に同一形状を有することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記導電性素子の少なくとも一つは、長方形状または正方形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
前記第１の絶縁層および／または前記人工媒質の誘電体層は、比誘電率εｒが５以上の材料で構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
前記アンテナ素子は、ＩＣチップが設置された中央領域と、該中央領域を除く２つの対向する端部領域とを有し、
前記人工媒質は、さらに、前記誘電体層の前記上面に設置された導電性の第１の寄生素子と、前記下面に設置された導電性の第２の寄生素子とを有し、
前記第１の寄生素子は、当該ＲＦＩＤタグの厚さ方向に平行な方向から見たとき、前記第１の導電性素子と隙間を介するようにして、前記アンテナ素子の２つの対向する端部領域のそれぞれに対応するように配置され、
前記第２の寄生素子は、当該ＲＦＩＤタグの厚さ方向に平行な方向から見たとき、前記第２の導電性素子と隙間を介するようにして、前記アンテナ素子の前記２つの対向する端部領域のそれぞれに対応するように配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
前記第１および第２の寄生素子は、長方形状または正方形状であることを特徴とする請求項５に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項７】
ＩＣチップおよび導電体のパターンを有するアンテナ基板を備えるアンテナ素子を提供するステップと、人工媒質を提供するステップと、第１の絶縁層を介して、前記アンテナ素子と前記人工媒質を積層するステップと、を有するＲＦＩＤタグの製造方法であって、
前記人工媒質は、誘電体層の上面に設置された単一の第１の導電性素子、および前記誘電体層の下面に設置された単一の第２の導電性素子を有し、
前記人工媒質の第１の導電性素子の長さＬｔに対する幅Ｗｔの比（Ｗｔ／Ｌｔ）を調整することにより、前記ＲＦＩＤタグの動作周波数帯域における入力インピーダンスの実数部と虚数部の変動を所定の範囲に調整するステップと、
前記アンテナ素子の全長Ｌａに対する人工媒質の第１の導電性素子の長さＬｔの比（Ｌｔ／Ｌａ）を調整することにより、前記ＲＦＩＤタグの動作周波数帯における入力インピーダンスの位相角を所定の範囲に調整するステップと、
を有することを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項８】
前記ＲＦＩＤタグの動作周波数帯域における入力インピーダンスの実数部と虚数部の変動を所定の範囲に調整するステップ、および前記ＲＦＩＤタグの動作周波数帯における入力インピーダンスの位相角を所定の範囲に調整するステップは、前記ＲＦＩＤの入力インピーダンスを、前記アンテナ素子のみの場合の入力インピーダンスに近づけるステップであることを特徴とする請求項７に記載のＲＦＩＤタグの製造方法。
【請求項９】
ＩＣチップおよびアンテナパターンが設けられた基板を有するアンテナ素子と、
誘電体層の上面に設置された単一の第１の導電性素子、および前記誘電体層の下面に設置された単一の第２の導電性素子を有する人工媒質と、
前記アンテナ素子と前記人工媒質の間に設置された第１の絶縁層と、
前記人工媒質の前記アンテナ素子が設けられた側とは反対の側に設置された第２の絶縁層であって、該第２の絶縁層の前記人工媒質の側とは反対側の表面には、グラウンドプレーンが形成された第２の絶縁層と、
を有するＲＦＩＤタグ。
【請求項１０】
第１および第２の絶縁層の間に人工媒質を有し、前記第１の絶縁層の前記人工媒質が設置された側とは反対の側に、アンテナ素子を有するＲＦＩＤタグの前記アンテナ素子のインピーダンスを調整する方法であって、
前記人工媒質は、誘電体層を挟んで第１および第２の導電性素子を有し、
前記第１または第２の導電性素子の寸法を変えることにより、インピーダンスを調整するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
比誘電率が１３以上であり、誘電正接が０．００１以下である樹脂シート。
【請求項１２】
熱可塑性樹脂とフィラーとを含有することを特徴とする請求項１１に記載の樹脂シート。
【請求項１３】
前記熱可塑性樹脂はシンジオタクティックポリスチレンであり、フィラーはチタン酸ストロンチウムを含有することを特徴とする請求項１２に記載の樹脂シート。
【請求項１４】
熱可塑性樹脂を準備する工程と、
フィラー粒子を準備する工程と、
前記熱可塑性樹脂と前記フィラー粒子とを混練する工程と、
前記混練された前記熱可塑性樹脂と前記フィラー粒子とを加圧する工程とを有することを特徴とする樹脂シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグおよびその製造方法に関し、特に、人工媒質を備えるＲＦＩＤタグおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁界や電波を利用した非接触認証技術として、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術が注目されている。ＲＦＩＤ技術では、タグやラベル状に加工されたＩＣチップが実装されたアンテナ素子を有するＲＦＩＤタグ（ＩＣタグおよび非接触式ＩＣカード等、ＲＦＩＤ技術を用いて情報交換が行われる媒体の総称）に含まれる情報を、リーダと呼ばれる装置で読み取ることにより、物体認証等を行うことができる。現在、電波方式のＲＦＩＤには、主にＵＨＦ帯と２．４５ＧＨｚ帯が利用されている。【０００３】
最近では、特性向上のため、いわゆる「人工媒質」を用いたＲＦＩＤタグが提案されている（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｄｏｎｇ−Ｕｋ  Ｓｉｍ，Ｄｏｎｇ−Ｈｏ  Ｋｉｍ，Ｊａｅ−Ｉｃｋ  Ｃｈｏｉ，Ｈｙｕｎｇ−Ｄｏ  Ｃｈｏｉ，Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｎｏｖｅｌ  Ｄｉｐｏｌｅ−Ｔｙｐｅ  Ｔａｇ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｂａｎｄｇａｐ  （ＥＢＧ）  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｐａｓｓｉｖｅ  ＲＦＩＤ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ"，ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｐ１３３３，２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなＲＦＩＤタグには、その小型化を実現するため、薄型化の要望がある。【０００６】
しかしながら、ＲＦＩＤタグを薄くしてＲＦＩＤタグを金属に設置すると、ＲＦＩＤタグに含まれるアンテナ素子と設置対象である金属とが接近し、特に、両者の距離が波長λの１０分の１以下になると、ＲＦＩＤタグは、適正に動作しなくなってしまう。これは、以下の２つの理由が考えられる。【０００７】
（ｉ）金属板による反射波とアンテナからの放射波が互いに逆相となり、打ち消し合う。
（ｉｉ）アンテナ素子と金属の間で容量性の結合が生じ、入力インピーダンスが大きく変化してしまう。換言すれば、放射抵抗の低下およびリアクタンス（入力インピーダンスの位相角）のずれが生じる。【０００８】
そこで、このような問題に対処するため、いくつかの提案がなされている。まず、（ｉ）の問題については、前述の非特許文献１のように、いわゆる「人工媒質」を使用することが提案されている。「人工媒質」は、「メタマテリアル」とも呼ばれ、金属等のインクルージョンを微細なレベルで高精度に配列されることにより、自然界には得られない材料特性（実効比誘電率、実効比透磁率等）を発現させた媒質の総称である。このような人工媒質の使用により、ＲＦＩＤタグ内に同相反射板を形成し、反射波を放射波と同位相にすることが可能となる。しかしながら、これまでに報告されているような従来の人工媒質を使用した場合、ＲＦＩＤタグを十分に薄くすることができなくなるという問題が生じる。【０００９】
一方、（ｉｉ）については、これまで、アンテナ素子そのものを調整して、入力インピーダンスを適正化させる対策が実施されてきた。しかしながらこのような方法では、ＲＦＩＤタグの種類が多様化、複雑化し、規格を統一化することが難しくなるという問題がある。また、ＲＦＩＤタグの製作コストが上昇するとともに、生産性が低下するという問題が生じる。さらに、従来の入力インピーダンスを適正化させる方法は、そのほとんどが一般の共振アンテナのようなアンテナ装置を対象として適用されてきたものである。この場合、インピーダンスの虚数部は、ゼロとして取り扱われるため、インピーダンス調整は比較的容易である。一方、ＲＦＩＤ用のＲＦＩＤタグの場合、入力インピーダンスは、虚数部を含んでいる。これまで、このような複雑なインピーダンスに対して、インピーダンス調整を行った例は、極めて少なく、その効果に対しては十分に検証されていないのが実情である。【００１０】
このように、前述の（ｉ）、（ｉｉ）の両方の問題を同時に解決することは、極めて難しい。このため、小型（薄膜状）で良好に作動するＲＦＩＤタグは、未だ実現しておらず、そのような小型ＲＦＩＤタグに対しては、依然として大きな要望がある。【００１１】
本発明のＲＦＩＤタグは、このような背景に鑑みなされたものであり、薄型化が可能であり、設置対象である金属と接近させても適正に作動することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一つの態様のＲＦＩＤタグは、ＩＣチップおよび導電体のパターンを有するアンテナ基板を備えるアンテナ素子と、人工媒質と、アンテナ素子と人工媒質の間に設置された第１の絶縁層とを有し、人工媒質は誘電体層の上面に設置された単一の第１の導電性素子および誘電体層の下面に設置された単一の第２の導電性素子を有する。【００１３】
本発明の一つの態様のＲＦＩＤタグの製造方法は、ＩＣチップおよび導電体のパターンを有するアンテナ基板を備えるアンテナ素子を提供するステップと、人工媒質を提供するステップと、第１の絶縁層を介してアンテナ素子と人工媒質を積層するステップとを有し、人工媒質は誘電体層の上面に設置された単一の第１の導電性素子および誘電体層の下面に設置された単一の第２の導電性素子を有し、人工媒質の第１の導電性素子の長さＬｔに対する幅Ｗｔの比（Ｗｔ／Ｌｔ）を調整することにより、ＲＦＩＤタグの動作周波数帯域における入力インピーダンスの実数部と虚数部の変動を所定の範囲に調整するステップと、アンテナ素子の全長Ｌａに対する人工媒質の第１の導電性素子の長さＬｔの比（Ｌｔ／Ｌａ）を調整することにより、ＲＦＩＤタグの動作周波数帯における入力インピーダンスの位相角を所定の範囲に調整するステップとを有する。【００１４】
本発明の他の態様のＲＦＩＤタグは、ＩＣチップおよびアンテナパターンが設けられた基板を有するアンテナ素子と、誘電体層の上面に設置された単一の第１の導電性素子および誘電体層の下面に設置された単一の第２の導電性素子を有する人工媒質と、アンテナ素子と人工媒質の間に設置された第１の絶縁層と、人工媒質のアンテナ素子が設けられた側とは反対の側に設置された第２の絶縁層であって、第２の絶縁層の人工媒質の側とは反対側の表面にはグラウンドプレーンが形成された第２の絶縁層とを有する。【００１５】
本発明の一つの態様のアンテナ素子のインピーダンスを調整する方法は、第１および第２の絶縁層の間に人工媒質を有し、第１の絶縁層の人工媒質が設置された側とは反対の側に、アンテナ素子を有するＲＦＩＤタグのアンテナ素子のインピーダンスを調整する方法であって、人工媒質は誘電体層を挟んで第１および第２の導電性素子を有し、第１または第２の導電性素子の寸法を変えることにより、インピーダンスを調整するステップを有する。【００１６】
本発明の一つの態様の樹脂シートは、比誘電率が１３以上であり、誘電正接が０．００１以下である。【００１７】
本発明の一つの態様の樹脂シートの製造方法は、熱可塑性樹脂を準備する工程と、フィラー粒子を準備する工程と、熱可塑性樹脂とフィラー粒子とを混練する工程と、混練された熱可塑性樹脂とフィラー粒子とを加圧する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のＲＦＩＤタグは、薄型化が可能であり、金属と接近させても適正に作動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明によるＲＦＩＤタグの概略的な分解構成図の一例を示す図である。
【図２】図２は図１のＲＦＩＤタグの模式的な断面図である。
【図３】図３は本発明のＲＦＩＤタグに利用される、人工媒質の構成の一例を模式的に示した斜視図である。
【図４】図４は従来の人工媒質の構成の一例を模式的に示した斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは従来の人工媒質において、実効比透磁率の増大が生じる原理を模式的に示した図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは従来の人工媒質において、実効比透磁率の増大が生じる原理を模式的に示した図である。
【図６】図６は図３に示した人工媒質の断面拡大図であって、低周波数域で導電性素子に生じる電流の方向を示した図である。
【図７】図７は図３に示した人工媒質の断面拡大図であって、高周波数域（共振周波数）で導電性素子に生じる電流の方向を示した図である。
【図８】図８はアンテナ特性の変化を説明するためのスミスチャートである。
【図９】図９は本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、人工媒質の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの幅Ｗｔを変化させた際のインピーダンスの軌跡の変化を示したスミスチャートである。
【図１０】図１０は解析に使用したアンテナ素子の形状を示した上面図である。
【図１１】図１１は本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、人工媒質の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの長さＬｔに対する幅Ｗｔの比（Ｗｔ／Ｌｔ）と、入力インピーダンス虚数部の変化幅との関係を示したグラフである。
【図１２】図１２は本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、規格化された人工媒質の全長に対する位相の変化を示したグラフである。
【図１３】図１３は本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、アンテナ素子と人工媒質の間の距離ｄ１が位相に及ぼす影響を示したグラフである。
【図１４】図１４は本発明による第２のＲＦＩＤタグの概略的な上面図である。
【図１５】図１５は図１４のＡ−Ａ線に沿った第２のＲＦＩＤタグの断面を模式的に示した図である。
【図１６】図１６は本発明によるＲＦＩＤタグにおいて、第１の絶縁層と誘電体層に高誘電率部材を使用した場合のアンテナ特性を説明するためのスミスチャートである。
【図１７】図１７は本発明による第２のＲＦＩＤタグにおけるアンテナ特性を説明するためのスミスチャートである。
【図１８】図１８は各寄生素子の幅Ｗｐにおける、周波数に対する入力インピーダンスの虚数部の関係を示した図である。
【図１９】図１９は入力インピーダンスの虚数部の変化幅に及ぼす寄生素子の幅Ｗｐの影響を示した図である。
【図２０】図２０は周波数９５２ＭＨｚにおけるＳ１１の位相に及ぼす寄生素子の幅Ｗｐの影響を示した図である。
【図２１】図２１は本発明による第２のＲＦＩＤタグにおける特性解析結果の一例である。
【図２２】図２２は本発明によるＲＦＩＤタグの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図２３】図２３は本発明による人工媒質の別の製造方法の一例を示した図である。
【図２４】図２４は本発明による第１の実施例における特性の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下図面により本発明の形態を説明する。
【００２１】
（第１のＲＦＩＤタグ）
図１は、本発明のＲＦＩＤタグの構成を示す斜視図である。図２は、図１のＲＦＩＤタグの構成を示す断面図である。また、図３は、本発明のＲＦＩＤタグで使用される人工媒質の一つの構成例を示す断面図である。
【００２２】
本発明によるＲＦＩＤタグ１００は、ＩＣチップ１１０を有するアンテナ素子１２０と、第１の絶縁層１２５と、人工媒質１４０と、第２の絶縁層１７０とを備える。なお、符号１９０は、本発明のＲＦＩＤタグ１００を搭載する設置対象物である金属板（またはグラウンドプレーン）である。なお、第２の絶縁層１７０および設置対象１９０は、省略されても良い。
【００２３】
アンテナ素子１２０は、樹脂等で構成された基板もしくはシート（以下、「アンテナ基板」と称する）１２２と、そのシート１２２上に設置された導電性アンテナパターン１２３とを有する。アンテナ素子１２０の寸法は、例えば、幅Ｗａ（図のＹ方向の寸法）３０ｍｍ×長さＬａ（図のＸ方向の寸法）１００ｍｍである。
【００２４】
第１の絶縁層１２５は、例えば、低誘電率の樹脂等で構成される。
【００２５】
人工媒質１４０は、第１の導電性素子１４２Ｕと、第２の導電性素子１４２Ｄと、両者の間に設置された誘電体層１５０とで構成される。図１〜図３に示すように、第１および第２の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄは、同一の寸法および形状を有することが好ましい。図１〜図３の例では、第１および第２の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄは、人工媒質１４０の厚さ方向と平行な方向（図１、図３のＺ方向）から見た場合、その位置が揃うようにして、誘電体層１５０の両面に設置されている。ただし、第１および第２の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの相互の関係は、このような形態に限られるものではない。すなわち、両者の寸法および／または形状は、第１の導電性素子が第２の導電性素子よりも大きい若しくは小さいなど異なっていても良い。また、図１、図３のＺ方向から見た場合、両者の位置（特に中心位置）は、ずれていても良い。なお、たとえ中心位置がずれたとしても、人工媒質の性能を有するためには、第１及び第２の導電性素子の重なる割合が５０％を超えることが必要である。さらに、図１および２に示すように、人工媒質１４０の誘電体層１５０と、第１および第２の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄとは、同一の縦横寸法を有しても良い（すなわち、Ｌｔ＝Ｌｍ、Ｗｔ＝Ｗｍであっても良い）。この場合、誘電体層１５０の上下の主表面は、それぞれ、第１および第２の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄで全体的に被覆されることになる。
【００２６】
第２の絶縁層１７０は、第１の絶縁層１２５と同様に、例えば、低誘電率の樹脂等で構成される。なお、第１および第２の絶縁層１２５および１７０は、同一の材料で構成されても、異なる材料で構成されても良い。
【００２７】
なお、第１の絶縁層１２５の表面（図１のＸＹ平面）に設置されるアンテナ素子１２０のアンテナパターン１２３の延伸方向（長手方向）は、特に限られない。この延伸方向は、例えば、Ｘ方向またはＹ方向に平行に延伸していても良く、あるいはＹ方向に対して反時計回りに４５゜回転した方向、またはＹ方向に対して時計回りに４５゜回転した方向であっても良い（図１の例では、アンテナパターン１２３の延伸方向は、Ｘ方向に平行である）。
【００２８】
次に、前述のように構成された本発明によるＲＦＩＤタグ１００の特徴について説明する。
【００２９】
前述のように、ＲＦＩＤタグの小型化を図るため、ＲＦＩＤタグに含まれるアンテナ素子を金属板等の設置対象に対して、著しく近接させた場合（特に、両者の距離が自由空間波長λの１０分の１以下になった場合）、
（ｉ）金属板による反射波とアンテナからの放射波が互いに逆相となり、打ち消し合うこと、および
（ｉｉ）アンテナ素子と金属設置対象の間で容量性の結合が生じ、入力インピーダンスが大きく変化してしまうこと、換言すれば、放射抵抗の低下およびリアクタンス（入力インピーダンスの位相角）のずれが生じること、
により、ＲＦＩＤタグは、適正に動作しなくなる。
【００３０】
そこで、このような問題に対処するため、（ｉ）の問題については、人工媒質の使用により、ＲＦＩＤタグ内に同相反射板を形成し、反射波を放射波と同位相にすることが提案されている。一方、（ｉｉ）の問題については、これまで、アンテナ素子そのものの構成を調整して、入力インピーダンスを適正化させる対策が実施されている。
【００３１】
しかしながら、（ｉ）の対処法について、これまでに報告されているような従来の人工媒質を使用した場合、ＲＦＩＤタグを十分に薄くすることができなくなるという問題が生じる。また（ｉｉ）の対処方法では、ＲＦＩＤタグの種類が多様化、複雑化し、規格を統一化することが難しくなるという問題がある。また、ＲＦＩＤタグの製作コストが上昇するとともに、生産性が低下するという問題が生じる。さらに、従来の入力インピーダンスを適正化させる方法は、そのほとんどが一般の共振アンテナのようなアンテナ装置を対象として適用されてきたものである。この場合、インピーダンスの虚数部は、ゼロとして取り扱われるため、インピーダンス調整は比較的容易である。一方、ＲＦＩＤ用のＲＦＩＤタグの場合、入力インピーダンスは、虚数部を含んでいる。これまで、このような複雑なインピーダンスに対して、インピーダンス調整を行った例は、極めて少なく、その効果に対しては十分に検証されていないという問題がある。
【００３２】
一方、本願発明者らは、ＲＦＩＤタグの小型化を図るための独自の方策について鋭意研究を進めた結果、
（１）新しい人工媒質を使用し、
（２）そのような人工媒質の構成、具体的には第１および第２の導電性素子の寸法、ならびにアンテナ素子１２０と人工媒質１４０の間にある、第１の絶縁層１２５を構成する誘電体の誘電率および厚みを調整し、ＲＦＩＤタグの動作周波数帯域における入力インピーダンスの位相角、および実数部と虚数部の変動の調整を行うことにより、
アンテナ素子自身の構成を特に変更することなく、ＲＦＩＤタグの入力インピーダンスを適正な範囲に設定することが可能であることを見出した。
【００３３】
この場合、（１）、（２）の方策により、ＲＦＩＤタグ内に同相反射板を形成させることが可能になるとともに、入力インピーダンスを自由に調整することが可能となる。従って、ＲＦＩＤタグに含まれるアンテナ素子を金属のような対象に対して近接させた場合であっても、適正に作動するＲＦＩＤタグが得られ、ＲＦＩＤタグの薄型化を図ることができる。
【００３４】
以下、上記特徴（１）、（２）の技術的意義およびその効果について、より詳しく説明する。
【００３５】
（特徴１について）
本発明に使用される人工媒質１４０について説明する前に、比較のため、従来の人工媒質の構成について説明する。
【００３６】
図４には、従来の人工媒質１の典型的な構成例を示す。従来の人工媒質１は、図４に示すように、長さＬ１、幅Ｗ１および厚さＴ１を有する。従来の人工媒質１は、厚さがｔ１の誘電体層２を人工媒質１の長手方向（図のＸ方向）に多数積層させることにより構成される。また、誘電体層２は、導電面４（図のＹＺ平面）に、インクルージョンとしてのスプリットリング３の配列パターンを有する。各スプリットリング３は、図の手前側（Ｙ方向の負側）に分離部６を有する（図５Ａ参照）。
【００３７】
次に、従来の人工媒質１の特性を図５Ａ及び５Ｂを参照して説明する。図５Ａ及び５Ｂは、従来の人工媒質１において、実効比透磁率の上昇が生じる原理を示したものである。
【００３８】
前述の人工媒質１に、Ｚ方向に伝播する低周波数の電磁波５（電界の向きＥは、Ｙ方向、磁界の向きＨは、Ｘ方向）を入射させた場合、スプリットリング３の外周側と内周側で逆向きの電流が流れる。すなわち、スプリットリング３の外周側では、時計回りに電流の流れ８が生じ、内周側では、反時計回りに電流の流れ９が生じる。従って、この場合、両者の電流によって生じる磁界は、互いに相殺され、全体として実効比透磁率の増大は生じない。しかしながら、周波数が次第に高くなると、ある周波数（共振周波数）では、スプリットリング３に流れる電流が分離部６を飛び越え、分離部６には、変位電流７が生じるようになる。またこれにより、スプリットリング３の外周側および内周側において、それぞれ同じ反時計回り方向に電流の流れ８および９が生じるようになり、スプリットリング３に流れる電流がループ電流となる。このようなループ電流の発生の結果、人工媒質を通る磁束が強まり、人工媒質の実効比透磁率を見かけ上向上させることができる。
【００３９】
以上のような人工媒質１の実効比透磁率の周波数に対する変化の影響は、図５Ｂのように表される。このグラフにおいて、丸で囲った周波数領域では、前述の原理によって、実効比透磁率の著しい増大が得られることになる。
【００４０】
このように、人工媒質１を用いた場合、実効比透磁率を高めることが可能となる。これにより、人工媒質１に同相反射板としての機能を発揮させることが可能となり、ＲＦＩＤタグ等の装置のインピーダンスを上昇させることが可能となる。
【００４１】
ただし、このような人工媒質１においては、前述のような実効比透磁率の増大効果を得るためには、スプリットリング３の導電面４が電磁波５の入射方向に対して平行に配設されるように、人工媒質１を形成する必要がある。これは、前述のような電流の流れ方向の周波数依存性を利用して人工媒質の実効比透磁率の向上を発現させるためには、入射される電磁波５の磁界の振幅方向Ｈを横切るように、インクルージョン３の導電面４を配置させなければならないからである。電磁波５の磁界方向Ｈと導電面４の間には、このような相対関係が必要であるため、従来の人工媒質１では、人工媒質１を構成する際に、完成後の人工媒質１の長さ方向（図４のＸ方向）に沿って、誘電体層２が積層される。従って、通常の場合、人工媒質１の受信面（すなわち、電磁波の入射方向と垂直な面（ＸＹ平面））と、誘電体層２の導電面４の方向が一致することはない。
【００４２】
そして、この場合、長さＬ１の人工媒質１を得るためには、極めて多くの枚数分の誘電体層２を積層させる必要がある。例えば、厚さが１ｍｍ程度の誘電体層では、長さＬ１が１０ｃｍの人工媒質を得るためには、１００枚もの誘電体層を積層させなければならない。従って、人工媒質の製造コストが極めて高くなるという問題が生じる。
【００４３】
また、人工媒質１を構成する各誘電体層２には、少なくとも１個のインクルージョンを配置させる必要があるため、人工媒質１の厚さＴ１（図４のＺ方向の長さ）は、当然のことながら、このインクルージョンの寸法（通常マイクロ波帯においては、５〜２０ｍｍ程度）以下に薄くすることはできない。
【００４４】
このように、従来の人工媒質１では、小型化や薄型化を図ることは難しいという問題がある。
【００４５】
これに対して、本発明において使用される人工媒質１４０は、図３に示したように、誘電体層１５０の上下面に、それぞれ単一の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄが設置されて構成される。この図の例では、導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄは、一辺の長さがＬｔの正方形状である。ただしこれらの寸法および形状は、一例である。また、導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの厚さは、特に限られないが、図３の例では、５〜２０μｍ程度である。また、導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの材質は、電気伝導性を有する限り、特に限られないが、例えば、銅等の金属で構成される。
【００４６】
このように構成された人工媒質１４０（以下、「本発明による人工媒質」とも言う）では、以下のような特徴的性質を有する。
【００４７】
図５Ａ及び５Ｂを参照して示したように、従来の人工媒質１では、人工媒質１は、各誘電体層２の導電面４が電磁波の伝播方向ｋに対して平行となるように配置される。このように配置しなければ、共振周波数域において、人工媒質に電流ループが形成されないからである。従って、通常の場合、人工媒質の電磁波の伝播方向に対して垂直な面（以下、「受信面」と称する）と、導電面は一致しない。
【００４８】
これに対して本発明では、導電性素子が設置された誘電体層１５０の両主表面が入射される電磁波１０５の伝播方向ｋに対して垂直となるようにして、人工媒質１４０が構成されている（図３参照）。従って、電磁波１０５を受信する人工媒質１４０の受信面と導電面（導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄが設置された両主表面）とは、一致している。
【００４９】
このような配置の場合、人工媒質１４０内の誘電体層１５０の導電面自身を受信面として機能させることが可能となるため、前述のような従来の人工媒質１に比べて、人工媒質の厚さを著しく抑制することが可能となる。
【００５０】
次に、本発明による人工媒質１４０において、電磁波１０５を受信する人工媒質の受信面と導電面とを一致させることができる理由を説明する。
【００５１】
図６および図７には、本発明による人工媒質１４０の断面拡大図を示す。これらの図には、導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄのそれぞれに生じる電流の向きも示されている。特に図６は、低周波数域において人工媒質の導電性素子に生じる電流方向を示したものであり、また図７は、高周波数域において人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄに生じる電流方向を示したものである。なお、両図において、電流を表す矢印は、向きが重要であって、矢印の大きさが電流の大きさを意味するものではない。また、両図において、第１及び第２の導電性素子の寸法は完全に同一であるように記載されているが、多少のずれがあってもよく、ＲＦＩＤタグの使用形態によっては大きく異なっても良い。
【００５２】
本発明による人工媒質１４０に、上から下（Ｚ方向の負の向き）に伝播する電磁波１０５を入射させた場合、低周波数域では、導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄには、図６に示す電流１８０ａ、１８０ｂが流れる。すなわち、各導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの電流の向きは、等しくなる。従ってこの場合、電流のループは形成されず、実効比透磁率の増大は生じない。これに対して高周波数域では、変位電流１８０ｃが発生するため、導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄのそれぞれには、図７に示す方向に電流が流れ、導電性素子１４２Ｕの電流１８０ａの向きと、導電性素子１４２Ｕの電流１８０ｂの向きは、ちょうど反対になる。これを誘電体層１５０で見た場合、上側の導電性素子１４２Ｕの電流１８０ａの流れと、下側の導電性素子１４２Ｄの電流１８０ｂの流れと、当該誘電体層内を横断して流れる変位電流１８０ｃの流れとによって、人工媒質１５０の電磁波１０５と平行な面内（ＹＺ平面）には、ループ電流Ｉａが生じるようになる。このような誘電体層１５０の積層方向でのループ電流Ｉａの発生の結果、磁束が増大し、人工媒質の実効比透磁率は、著しく増大される。
【００５３】
以上のように、本発明による人工媒質１４０では、人工媒質に単に同相反射板としての機能を発揮させることに留まらず、人工媒質１４０を構成する誘電体層１５０の導電面自身を受信面として機能させることが可能となる。従って、前述のような従来の人工媒質１に比べて、人工媒質の厚さ（Ｔ２）を有意に薄くすることができる。人工媒質１４０の厚さＴ２は、例えば、２ｍｍ以下にすることができる。
【００５４】
（特徴２について）
前述のように、ＲＦＩＤタグに人工媒質を設置することにより、ＲＦＩＤタグ内に同相反射板を形成しただけでは、前述の（ｉｉ）の問題、すなわち入力インピーダンスが大きく変化してしまうという問題は解決されない。従って、さらに、入力インピーダンスを調整する方策を実施する必要がある。
【００５５】
これまで、アンテナ装置における入力インピーダンスの調整は、アンテナ素子の構成を変化させることにより実施されてきた。しかしながら、そのような方法では、アンテナ装置の仕様が多様化し、規格を統一化することができなくなるという問題が生じる。また、製造コストが上昇し、生産性が低下するという問題が生じる。
【００５６】
これに対して、本発明では、人工媒質１４０の構成を調整することにより、ＲＦＩＤタグ１００の「Ｑ調整」および「位相調整」を行い、これにより入力インピーダンスを最適化させるという特徴を有する。すなわち、本発明では、アンテナ素子１２０の構成を変化させる必要はない。そのため、前述のような問題は生じない。
【００５７】
なお、本願において、「Ｑ調整」とは、人工媒質の共振のＱを制御することにより、ＲＦＩＤタグの動作周波数帯域における入力インピーダンスの実数部と虚数部の変動を調整することで、整合帯域を調整することを意味する。また「位相調整」とは、人工媒質の共振周波数、すなわちＲＦＩＤタグの動作周波数におけるＲＦＩＤタグの入力インピーダンスの位相角を変化させることにより、ＲＦＩＤタグの整合帯域を調整することを意味する。
【００５８】
以下、このような「位相調整」および「Ｑ調整」について、図８を参照して、より詳しく説明する。
【００５９】
図８は、アンテナのＳパラメータ特性のスミスチャート（インピーダンスチャート）を示した図である。今、アンテナ素子のインピーダンス軌跡が図の線Ｓ１で表されるとし、アンテナ素子の動作点Ｐ１を黒丸で表示する。このようなアンテナ素子を金属板と近接させると、インピーダンスは、図の線Ｓ２に変化するとともに、動作点Ｐ１に相当する点は、点Ｐ２に移動する。この場合、放射抵抗が低すぎるため、アンテナ素子は、作動しなくなる。
【００６０】
しかしながら、アンテナ素子と金属板の間に、本発明による人工媒質１４０を設置し、Ｑ調整を行うことにより、線Ｓ２で表されるインピーダンスを、破線Ｓ３のように変化させることができる。すなわち、Ｑ調整により、スミスチャート上のインピーダンス軌跡、より具体的には、点Ｐ２を通る円の直径を変化させることができる。ただし、Ｑ調整のみでは、修正されたインピーダンス軌跡（Ｓ３）は、依然として動作点Ｐ１からは離れた状態にある。
【００６１】
そこで次に、「位相調整」を実施する。位相調整を行うことにより、ＲＦＩＤタグのようなアンテナ装置の整合帯域を変化させることができ、例えば、動作点Ｐ２を点Ｐ３に移動させることができる。
【００６２】
従って、「Ｑ調整」および「位相調整」を行うことにより、アンテナ素子のインピーダンスを図８の線Ｓ４のように、動作点に近づけることが可能となる。
【００６３】
本発明では、本発明による人工媒質１４０の構成（寸法）、具体的には第１および第２の導電性素子の寸法、ならびにアンテナ素子１２０と人工媒質１４０の間にある、第１の絶縁層１２５を構成する誘電体の誘電率および厚みを変化させることにより、前述のような「Ｑ調整」および「位相調整」を、極めて容易に行うことができる。
【００６４】
図９には、本発明による人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの長さＬｔと幅Ｗｔ（図１参照）の比（Ｗｔ／Ｌｔ）を変化させた際に得られるインピーダンス軌跡のスミスチャートを示す。解析には、Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ法（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ   Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）をベースとした、電磁界シミュレータＭｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｓｔｕｄｉｏ（商品名）を使用した。表１には、図９に示す各波形Ｑ１〜Ｑ４を得る際に使用したパラメータ値を示す。
【００６５】
【表１】
2010013810.tif 000003
【００６６】
なお、人工媒質１４０の誘電体層１５０の寸法（Ｌｍ、Ｗｍ）と、導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの寸法（Ｌｔ、Ｗｔ）は、同一とした（図１、図２参照）。従って、人工媒質１４０の誘電体層１５０の表裏の主表面（導電面）は、全て導電性素子で覆われている。また、アンテナ素子１２０と人工媒質１４０の間の距離ｄ１は、０．８ｍｍとし、その間の第１の絶縁層１２５は、空気層とした。人工媒質１４０の厚さＴ２（図３参照）は、２ｍｍとした。人工媒質１４０と金属（設置対象）１９０の間の距離ｄ２は、０．８ｍｍとし、その間の第２の絶縁層１７０は、空気層とした。さらに、人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの厚さは、全て１０μｍとした。
【００６７】
図１０には、解析に使用したアンテナ素子１２０の形状の上面図を示す。この図には、参考のため、アンテナ素子１２０の下側に配置される人工媒質１４０の誘電体層１５０および第１の導電性素子１４２Ｕ（または第２の導電性素子１４２Ｄ）の位置を破線で示した。図のように、このアンテナ素子１２０は、アンテナパターン１２３およびＩＣチップ（給電点）１１０で構成され、アンテナ基板１２２は省略されている。アンテナパターン１２３（すなわちアンテナ素子１２０）の全長Ｌａは、１５０ｍｍとし、幅Ｗａは１１．５ｍｍとした。アンテナパターン１２３（すなわちアンテナ素子１２０）の厚さは、１０μｍとした。なお、アンテナ素子１２０は、図１０に示すように、人工媒質１４０の中心にＩＣチップ１１０（給電点）が配置され、アンテナパターン１２３の延伸部分が、人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの長さ方向（Ｌｔの方向）と平行になるようにして、空気層を介して人工媒質１４０上に配置した。
【００６８】
曲線Ｑ１は、Ｗｔ／Ｌｔ＝１２０％における人工媒質において得られた結果であり、曲線Ｑ２は、Ｗｔ／Ｌｔ＝１００％（すなわち正方形状）、曲線Ｑ３は、Ｗｔ／Ｌｔ＝７０％、曲線Ｑ４は、Ｗｔ／Ｌｔ＝５０％の結果である。
【００６９】
図１１には、図９のスミスチャートから得られた、入力インピーダンス虚数部の変化幅（すなわち各円の直径）と、人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの長さＬｔに対する幅Ｗｔの比（Ｗｔ／Ｌｔ）との関係を示したグラフを示す。この図から、本発明による人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの幅Ｗｔを広げるほど、入力インピーダンス虚数部の変化幅が低下する傾向にあることがわかる。これは、人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの幅Ｗｔを制御することにより、人工媒質の共振のＱが変化することを示しており、この結果、アンテナの入力インピーダンスを制御することが可能となり、後述する「位相調整」と組み合わせることにより、ＲＦＩＤタグの入力インピーダンスを所望の範囲に設定することができることがわかる。
【００７０】
図１２には、本発明によるＲＦＩＤタグ１００の人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの長さＬｔと、アンテナ素子のＳパラメータの位相の関係を示す。横軸は、人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの長さＬｔをアンテナ素子１２０の全長Ｌａで除して規格化した値Ｒ（Ｒ＝Ｌｔ／Ｌａ）であり、縦軸は、位相である。またこの結果は、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｓｔｕｄｉｏ（商品名）を用いたシミュレーションより得られたものである。シミュレーションに用いたパラメータ値は、表２の通りである。
【００７１】
【表２】
2010013810.tif 000004
【００７２】
アンテナ素子１２０には、前述の図１０に示した形状および寸法のものを使用した。アンテナパターン１２３（すなわちアンテナ素子１２０）の全長Ｌａは、１５０ｍｍとし、幅Ｗａは１１．５ｍｍとした。アンテナパターン１２３（すなわちアンテナ素子１２０）の厚さは、１０μｍとした。なお、アンテナ素子１２０は、図１０に示すように、人工媒質１４０の中心にＩＣチップ１１０（給電点）が配置され、アンテナパターン１２３の延伸部分が、人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの長さ方向（Ｌｔの方向）と平行になるようにして、空気層を介して人工媒質１４０上に配置した。
【００７３】
人工媒質１４０の誘電体層１５０の寸法（Ｌｍ、Ｗｍ）と、導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの寸法（Ｌｔ、Ｗｔ）は、同一とした（図１、図２参照）。従って、人工媒質１４０の誘電体層１５０の表裏の主表面（導電面）は、全て導電性素子で覆われている。また、アンテナ素子１２０と人工媒質１４０の間の距離ｄ１は、０．８ｍｍとし、その間の第１の絶縁層１２５は、空気層とした。人工媒質１４０の厚さＴ２は、２ｍｍとした。人工媒質１４０と金属（設置対象）１９０の間の距離ｄ２は、０．８ｍｍとし、その間の第２の絶縁層１７０は、空気層とした。さらに、人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの厚さは、全て１０μｍとした。
【００７４】
図１２において、位相約５３゜の直線Ｌｉｎｅ１は、自由空間でのアンテナ素子１２０の位相であり、目標位相である。一方、位相が約―１００゜の線Ｌｉｎｅ２は、アンテナ素子１２０が金属板と近接して設置された場合の位相を示している。この図から、人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの長さＬｔを変化させることにより、ＲＦＩＤタグの動作周波数帯における入力インピーダンスの位相を容易に変化させることができることがわかる。この例では、規格化されたＲが０．８０≦Ｒ≦０．９の範囲にある場合、例えばＲ＝０．８５のとき、良好な整合が得られる。
【００７５】
図１３には、図１２と同様のシミュレーションにより得られた、人工媒質１４０とアンテナ素子１２０の間の距離ｄ１を変化させた場合の、人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの長さＬｔと、アンテナ素子１２０の位相の関係を示す。横軸は、人工媒質１４０の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄの長さＬｔをアンテナ素子１２０の全長Ｌａで除して規格化した値Ｒ（Ｒ＝Ｌｔ／Ｌａ）である。この図から、距離ｄ１が大きくなるほど、Ｒ＝０．８５前後の直線の勾配が緩やかとなる傾向にあることがわかる。このことは、距離ｄ１を大きくするほど、ＲＦＩＤタグ１００の適正帯域（Ｌｉｎｅ１と接近した領域）が広がることを示している。このように本発明によるＲＦＩＤタグ１００では、アンテナ素子１２０と人工媒質１４０の間の距離ｄ１を制御することにより、容易に適正帯域を調整することができることがわかる。
【００７６】
以上のように、本発明によるＲＦＩＤタグでは、特徴（１）、（２）により、アンテナ素子自身の構成を特に変更することなく、ＲＦＩＤタグの入力インピーダンスを適正な範囲に設定することができるとともに、薄型化が可能となる。
【００７７】
（第２のＲＦＩＤタグ）
以上の説明では、人工媒質の構成、具体的には第１および第２の導電性素子の寸法、ならびにアンテナ素子１２０と人工媒質１４０の間にある、第１の絶縁層１２５を構成する誘電体の誘電率および厚みを調整し、アンテナ素子１２０と金属板１９０との間に生ずる容量結合を調整することで、インピーダンス整合させる方法について示した。前述の第１のＲＦＩＤタグを使用することにより、例えば、アンテナの動作周波数帯におけるインピーダンスの位相角を低減させ、「位相調整」を行うことができる。また同様に、アンテナの動作周波数帯におけるインピーダンスの位相角を増大させ、これにより「位相調整」を行うことができる。
【００７８】
そこで次に、アンテナの動作周波数帯におけるインピーダンスの位相角を比較的容易に増大させ、これにより「位相調整」を行うことが可能なＲＦＩＤタグの構成（第２のＲＦＩＤタグ）および方法について説明する。この構成および方法は、図１に記載のアンテナ素子１２０と金属板１９０との間隔をより狭くしたり、人工媒質１４０を小型化する目的で高誘電率を有する誘電体層を使用したりするような場合に、極めて有効な構成および方法となる。また、第２のＲＦＩＤタグの構成により、薄型化されたＲＦＩＤタグを比較的容易に得ることができる。
【００７９】
まず、本発明による第２のＲＦＩＤタグの構成について説明する。図１４には、本発明による第２のＲＦＩＤタグ４００の上面図を模式的に示す。また、図１５には、図１４のＡ−Ａ断面を模式的に示す。ここで、図１４に示されるアンテナパターンは、特許第４０２６０８０号に開示のアンテナパターンを用いた。なお、第２のＲＦＩＤタグ４００で用いられるアンテナパターン４２３は、上述のアンテナパターンに限定されるものではなく、どのようなパターンでも良い。
【００８０】
第２のＲＦＩＤタグ４００も、基本的には、前述の図１、２に示したＲＦＩＤタグ１００と同様に構成される。従って、第２のＲＦＩＤタグ４００において、ＲＦＩＤタグ１００と同様の部材には、その部材に３００を加えた参照符号が付されている。ただし、この第２のＲＦＩＤタグ４００では、第１の絶縁層４２５の比誘電率が、第１のＲＦＩＤタグ１００よりも大きく（例えば５以上に）なっていることに留意する必要がある。また、第２のＲＦＩＤタグ４００は、さらに、人工媒質４４０の誘電体層４５０の両表面に、導電性の寄生素子を有する点が、前述のＲＦＩＤタグ１００とは大きく異なっている。
【００８１】
寄生素子は、第１の寄生素子４４５Ｕと、第２の寄生素子４４５Ｄとを有する。第１の寄生素子４４５Ｕは、第１の導電性素子４４２Ｕが形成された誘電体層４５０の面と同一の面上に形成されており、第２の寄生素子４４５Ｄは、第２の導電性素子４４２Ｄが形成された誘電体層４５０の面と同一の面上に形成されている。また、第２のＲＦＩＤタグ４００の断面をアンテナ素子４２０の延伸方向（図１４、図１５のＸ方向）に対して垂直な方向（すなわちＹ方向）から見たとき、第１の寄生素子４４５Ｕは、第１の導電性素子４４２Ｕの両側に設置され、第２の寄生素子４４５Ｄは、第２の導電性素子４４２Ｄの両側に設置されている。両寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄは、いずれも、幅Ｗｐ（Ｘ方向の長さ）、および全長Ｌｐ（Ｙ方向の長さ）を有する。第１の寄生素子４４５Ｕと第１の導電性素子４４２Ｕとの間には、幅ｇの隙間が形成され、第２の寄生素子４４５Ｄと第２の導電性素子４４２Ｄとの間には、幅ｇの隙間が形成されている。
【００８２】
なお、第１および第２の寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄの形状は、特に限られず、両寄生素子は、正方形状、長方形状であっても良い。また、図１５の例では、両寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄは、同一の形状を有し、人工媒質４４０の厚さ方向と平行な方向から見た場合、その位置が揃うようにして、誘電体層４５０の両面に設置されている。ただし、両寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄの相互の関係は、このような状態に限られるものではない。すなわち、両寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄの寸法および／または形状は、異なっていても良く、人工媒質４４０の厚さ方向と平行な方向から見た場合、両者の位置は、ずれていても良い。
【００８３】
より具体的には、アンテナ素子４２０と人工媒質４４０の位置は、±１０％、角度は±５°程度ずれてもよい。また人工媒質４４０を構成する第１および第２の導電性素子４４２Ｕ、４４２Ｄ、第１および第２の寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄの大きさは、±５％程度ずれていても良く、その相対的な位置は、±５％程度ずれていても良い。
【００８４】
次に、このような構成を有する第２のＲＦＩＤタグ４００の特性について説明する。
図１に示すようなＲＦＩＤタグ１００において、さらに薄型化する目的で、アンテナ素子１２０と金属板１９０の間を狭くすると、その間の容量結合が増加し、アンテナの入力インピーダンスは、目標とする入力インピーダンスに対して大きくずれるようになる。
また、人工媒質１４０を小型化するためには、例えば、人工媒質１４０の誘電体層１５０の比誘電率εｒを大きく（例えば５以上に）することが効果的である。
しかしながら、人工媒質１４０の誘電体層１５０の比誘電率εｒが大きくなるにつれて、容量結合は、増加するため、より小型化する目的で比誘電率を高くしていくと、アンテナの入力インピーダンスは、目標に対して大きくずれるようになる。
【００８５】
図１６は、このときのアンテナのSパラメータ特性をスミスチャート上に示したものである。図において、実線で示した曲線Ｓ１は、アンテナ素子の入力インピーダンス軌跡を表し、点Ｐ１は、アンテナ素子の動作点を示している。ここで、ＲＦＩＤタグ１００において、アンテナ素子１２０と金属板１９０との間を狭くした場合、あるいは人工媒質１４０の誘電体層１５０の比誘電率εｒを大きくした場合には、アンテナ素子と金属板との間に生じる容量結合が増加するため、アンテナのインピーダンスは、例えば、図の曲線Ｓ５のように変化し、アンテナ素子の動作点Ｐ１から大きくずれる。このずれがより顕著であることは、図８の曲線Ｓ２と、図１６の曲線Ｓ５の比較からも明らかであろう。従って、この場合、前述の「Ｑ調整」および「位相調整」によるインピーダンス調整の操作がより煩雑になる。
【００８６】
これに対して、第２のＲＦＩＤタグ４００では、図１４のＹ方向から見た場合、第１（第２）の導電性素子４４２Ｕ（４４２Ｄ）の両側に寄生素子４４５Ｕ（４４５Ｄ）が配置されている。このような構成では、電界が集中するアンテナ素子４２０の全長方向の両端側に、導電性の寄生素子４４５Ｕ（４４５Ｄ）が配置されることになる。従って、アンテナ素子４２０と金属板４９０の間の容量結合は、より大きくなる。また、第１の絶縁層４２５に誘電率の高い誘電体を使用することによっても、容量結合を増やすことができる。
【００８７】
図１７は、このときの状態をスミスチャート上で説明した図である。第２のＲＦＩＤタグ４００のような構成では、第１の絶縁層４２５として、より高誘電率の誘電体を用いており、さらに、寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄの存在により、容量結合が増加するため、アンテナ素子のインピーダンスは、前述の図１６の曲線Ｓ５（図１７には図示されていない）から、矢印の方向に移行し、例えば、曲線Ｓ６のように変化する。この場合、得られるインピーダンス軌跡の目標動作点Ｐ１からのずれは、有意に小さくなり、入力インピーダンスを整合させることがより容易となる。
【００８８】
従って、このような構成では、人工媒質４４０の誘電体層４５０の比誘電率εｒが大きく（例えば５以上に）なっても、すなわち、全厚さが１ｍｍ前後の極めて薄型のＲＦＩＤタグであっても、「Ｑ調整」および「位相調整」による入力インピーダンスの調整がより容易となり、設計の自由度がより広がるという特徴が得られる。
【００８９】
以下、この効果について、より具体的に説明する。
【００９０】
図１８には、第２のＲＦＩＤタグ４００のインピーダンス虚数部に及ぼす寄生素子の幅Ｗｐの影響を、シミュレーションにより解析した結果を示す。シミュレーションには、Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ法をベースとした、電磁界シミュレータＭｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｓｔｕｄｉｏ（商品名）を使用した。
【００９１】
シミュレーションに用いた第２のＲＦＩＤタグ４００は、以下の構成とした：
アンテナ素子４２０の導電性アンテナパターン部４２３の全長Ｌａ＝９４ｍｍ、幅Ｗａ＝１６ｍｍ；
導電性アンテナパターン部４２３の厚さ＝１０μｍ、アンテナ基板４２２の厚さ＝０．０３８ｍｍ；
第１の絶縁層４２５の厚さ＝０．６３５ｍｍ、比誘電率εｒ＝９．６；
人工媒質４４０の誘電体層４５０の厚さ＝０．２５４ｍｍ、誘電率εｒ＝９．６；
人工媒質４４０の第１および第２の導電性素子４４２Ｕ、４４２ＤのＸ方向の長さＬｔ＝４５ｍｍ、Ｙ方向の長さＷｔ＝５０ｍｍ、厚さ＝１０μｍ；
第１および第２の寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄの長さＬｐ＝５０ｍｍ、厚さ＝１０μｍ、導電性素子４４２Ｕ（４４２Ｄ）と寄生素子４４５Ｕ（４４５Ｄ）の間の隙間の幅ｇ＝７．５ｍｍ；
第２の絶縁層４７０の厚さ＝０．１５ｍｍ、比誘電率εｒ＝３．３。
【００９２】
なお、寄生素子の幅Ｗｐは、５ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍおよび１９ｍｍとした。
【００９３】
図１８から、いずれの幅Ｗｐにおいても、２つの周波数帯域に、共振が現れていることがわかる。このうち低周波数側（周波数約９４０ＭＨｚ〜９５９ＭＨｚ）の共振（第１の共振）は、人工媒質の第１および第２の導電性素子の寄与によるものであり、高周波数側（周波数約９５０ＭＨｚ〜９７０ＭＨｚ）の共振（第２の共振）は、寄生素子の共振によるものである。
【００９４】
図１９は、図１８において第２の共振が得られた周波数域での入力インピーダンス虚数部の変化幅（図１８には、この幅の一例が矢印で示されている）を、寄生素子の幅Ｗｐに対して示したグラフである。この図から、寄生素子の幅Ｗｐを調整することにより、入力インピーダンス虚数部の変化幅、すなわちＱを大きく変化させることができることがわかる。
【００９５】
図２０には、第２のＲＦＩＤタグ４００の位相変化に及ぼす寄生素子の幅Ｗｐの影響を、前述のシミュレーション法により解析した結果を示す。
【００９６】
シミュレーションに用いた第２のＲＦＩＤタグ４００は、以下の構成とした：
アンテナ素子４２０の導電性アンテナパターン部４２３の全長Ｌａ＝９４ｍｍ、幅Ｗａ＝１６ｍｍ；
導電性アンテナパターン部４２３の厚さ＝１０μｍ、アンテナ基板４２２の厚さ＝０．０３８ｍｍ；
第１の絶縁層４２５の厚さ＝０．４６２ｍｍ、比誘電率εｒ＝１０；
人工媒質４４０の誘電体層４５０の厚さ＝０．２ｍｍ、誘電体層４５０の比誘電率εｒ＝１０；
人工媒質４４０の第１および第２の導電性素子４４２Ｕ、４４２ＤのＸ方向の長さＬｔ＝４５ｍｍ、Ｙ方向の長さＷｔ＝５０ｍｍ、厚さ＝１０μｍ；
第１および第２の寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄの長さＬｐ＝５０ｍｍ、厚さ＝１０μｍ、導電性素子４４２Ｕ（４４２Ｄ）と寄生素子４４５Ｕ（４４５Ｄ）の間の隙間の幅ｇ＝３．５ｍｍ；
第２の絶縁層４７０の厚さ＝０．５ｍｍ、比誘電率εｒ＝３．１６。
【００９７】
図２０に示すように、寄生素子の幅Ｗｐの変化とともに、周波数９５２ＭＨｚにおけるSＳパラメータ（Ｓ１１）の位相は、大きく変化する。このことから、寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄを設置することにより、前述の「位相調整」をより容易に行うことができることがわかる。
【００９８】
このように、寄生素子の幅Ｗｐによって、ＲＦＩＤタグのＳ１１位相および入力インピーダンス虚数部の変化幅は、大きく変化する。従って、寄生素子を設置し、その幅Ｗｐを調整することにより、より容易に「Ｑ調整」および「位相調整」を行うことが可能となる。
【００９９】
図２１には、第２のＲＦＩＤタグ４００の特性を前述のシミュレーションにより解析した結果を示す。なお、リターンロスの結果は、ＩＣの入力インピーダンスの共役複素数で正規化を行っている。
【０１００】
シミュレーションに用いた第２のＲＦＩＤタグ４００は、以下の構成とした：
アンテナ素子４２０の導電性アンテナパターン部４２３の全長Ｌａ＝９４ｍｍ、幅Ｗａ＝１６ｍｍ；
導電性アンテナパターン部４２３の厚さ＝１０μｍ、アンテナ基板４２２の厚さ＝０．０３８ｍｍ；
第１の絶縁層４２５の厚さ＝０．６３５ｍｍ、比誘電率εｒ＝９．６；
人工媒質４４０の誘電体層４５０の厚さ＝０．２５４ｍｍ、誘電体層４５０の比誘電率εｒ＝９．６；
人工媒質４４０の第１および第２の導電性素子４４２Ｕ、４４２ＤのＸ方向の長さＬｔ＝３５ｍｍ、Ｙ方向の長さＷｔ＝５０ｍｍ、厚さ１０μｍ；
第１および第２の寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄの幅Ｗｐ＝１５ｍｍ、長さＬｐ＝５０ｍｍ、厚さ＝１０μｍ、導電性素子４４２Ｕ（４４２Ｄ）と寄生素子４４５Ｕ（４４５Ｄ）の間の隙間の幅ｇ＝７．５ｍｍ；
第２の絶縁層４７０の厚さ＝０．１５ｍｍ、比誘電率εｒ＝３．３。
【０１０１】
図２１から、前述のパラメータを採用することにより、周波数９５２ＭＨｚ近傍において、良好な整合が得られることがわかる。また、寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄにより、マルチバンドで動作していることがわかる。図２１において、整合周波数帯の高周波側の帯域幅は、寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄの幅を変化させ、「Ｑ調整」を行うことで、調整可能となる。
【０１０２】
そのため、より薄型化のために、比誘電率が５以上の誘電体層及び第１の絶縁層を使用することがある。この場合、アンテナ素子と金属板の間において、容量結合が大きく増加し、インピーダンス整合が難しくなる場合がある。
【０１０３】
しかしながら、第２のＲＦＩＤタグ４００の構成の場合、「Ｑ調整」および「位相調整」がより容易となり、入力インピーダンスが適正な範囲に設定されたＲＦＩＤタグを簡単に設計することができる。
【０１０４】
（本発明によるＲＦＩＤタグの製造方法）
次に、本発明によるＲＦＩＤタグ１００の製造方法の一例を図２２を参照して説明する。図２２は、本発明によるＲＦＩＤタグ１００の製造フローを示した図である。なお以下に示す方法は、一例に過ぎず、本発明によるＲＦＩＤタグ１００は、別の方法で製造しても良いことは、当業者には明らかである。
【０１０５】
本発明によるＲＦＩＤタグ１００は、図２２に示すように、ＩＣチップ１１０を有するアンテナ素子１２０を製作するステップ（ステップＳ１１０）と、人工媒質１４０を製作するステップ（ステップＳ１２０）と、アンテナ素子１２０と人工媒質１４０とを結合するステップ（ステップＳ１３０）とにより構成される。以下、各ステップについて、詳細に説明する。
【０１０６】
（ステップＳ１１０：アンテナ素子の製作）
まず、図１に示すようなアンテナ基板１２２上に、ＩＣチップ１１０およびアンテナパターン１２３が設置されたアンテナ素子１２０を準備する。アンテナ基板１２２には、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが使用される。また、アンテナパターン１２３は、例えば、銅のパターンニングにより、アンテナ基板に設置される。
【０１０７】
（ステップＳ１２０：人工媒質の製作）
次に、以下の方法により、本発明による人工媒質１４０が作製される。
【０１０８】
ここで、本発明の人工媒質１４０の作製方法を説明前に、本発明の誘電体層について詳しく説明する。人工媒質１４０の誘電体層１５０は、例えば、熱可塑性樹脂とフィラーとにより構成される。
【０１０９】
従来の高比誘電率かつ低損失な誘電体層は、熱可塑性樹脂としてポロフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）とフィラーとしてチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）が用いられているものが市販されている。しかしながら、従来の誘電体層の低損失は誘電正接が０．００２以下で、その比誘電率はせいぜい１０．８であり、１１に満たしていないものである。ここで、ＲＦＩＤタグとして使用する誘電体層としては、小型且つ薄肉のＲＦＩＤタグに対応するという理由から、低損失は０．００１以下でありながら比誘電率を１３以上が好ましい。損失が抑えられれば、比誘電率は高ければ高いほうが好ましい。
【０１１０】
そこで、本件発明の発明者は、鋭意な努力をすることにより、低損失は０．００１以下でありながら比誘電率が１３以上である樹脂シートを開発することに成功した。
【０１１１】
熱可塑性樹脂には、例えば、シンジオタクティックポリスチレン（ＳＰＳ）（比重１．０４）が使用される。また、フィラーには、例えば、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）の粒子、またはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）とチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）の混合粒子が使用される。後者の場合、組成比は、例えば、３：７（ＳｒＴｉＯ３：ＢａＴｉＯ３）である。フィラー粒子の平均粒径は、特に限られないが、例えば、０．１〜１０μｍ程度（例えば０．６μｍ）である。
【０１１２】
熱可塑性樹脂およびフィラー粒子は、水分を除去するため、使用前に乾燥処理されても良い。乾燥処理は、熱可塑性樹脂および／またはフィラー粒子を、例えば、６０〜１００℃の温度範囲（例えば８０℃）で、１時間〜２日程度（例えば２４時間）保持することにより行われる。なお、熱可塑性樹脂とフィラー粒子の乾燥処理条件は、同一のものであっても異なっていても良い。
【０１１３】
次に、以下の方法により、熱可塑性樹脂とフィラー粒子とが混練機（またはミキサー）により混練される。
【０１１４】
最初に、熱可塑性樹脂が混練機に供給される。混練機の回転数は、特に限られず、例えば１００ｒｐｍ程度である。混練機は、予め所定の温度（例えば３００℃）に保持されており、例えば数分後には、供給した熱可塑性樹脂は、完全に溶融される。
【０１１５】
次に、混練機にフィラー粒子が供給され、さらに混練が行われる。フィラー粒子の供給量は、例えば重量分率が５０％〜９５％（例えば８５％）となるように、または体積分率が１０％〜６０％（例えば５４％）となるように調整されても良い。またフィラー粒子は、数回に分けて供給されても良い。
【０１１６】
次に、この混合物を室温まで冷却した後、これを高温に保持したプレス機を用いて加圧成形することにより（例えば加重２００ＭＰａ）、熱可塑性樹脂のマトリクス内にフィラー粒子が均一に分散された誘電体層のシートを製作することができる。プレス機の温度は、例えば３００℃程度である。
【０１１７】
このような誘電体層のシートは、例えば２〜５０の比誘電率εｒ、および０．０００１〜０．１程度の誘電損失（ｔａｎδ）を有する。例えば、誘電体層のシートがフィラー材として、重量分率が８５％のチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）の粒子を含むＳＰＳマトリクスで構成される場合、誘電体層のシートの比誘電率は、１６程度であり、誘電損失（ｔａｎδ）は、０．００３程度である。なお、誘電体層のシートの厚さは、特に限られないが、本発明では、誘電体層のシートの厚さを有意に薄くすることができる。誘電体層のシートの厚さは、例えば０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲、例えば０．２ｍｍにすることができる。
【０１１８】
次に、得られた誘電体層のシートが所望の寸法に切断され、図２に示す誘電体層１５０が得られる。なお、以上の製造方法では、可撓性のある誘電体層１５０が得られるが、誘電体層１５０は、必ずしも可撓性を有する必要はなく、他の方法で誘電体層１５０を製作しても良い。
【０１１９】
次に、得られた誘電体層１５０の両主表面に、第１および第２の導電性素子１４２Ｕ、１４２Ｄが設置される。両導電性素子は、例えば銅で構成され、厚さは、５μｍ〜５０μｍ程度（例えば２０μｍ）であっても良い。また、両導電性素子は、縦横の寸法が、誘電体層の縦横の寸法と同等、あるいはこれよりも小さな寸法となるように構成される。さらに両主表面の導電性素子は、誘電体層を厚さ方向と平行な方向から見た場合、それらの位置が揃うようにして、誘電体層の両主表面に設置される。
【０１２０】
ここで重要なことは、人工媒質の誘電体層１５０の長さＬｔと幅Ｗｔを調整することにより、最終的に得られるＲＦＩＤタグ１００の動作周波数帯域における入力インピーダンスの実数部と虚数部の変動を「所望の範囲」に調整するとともに、アンテナ素子１２０の全長Ｌａに対する誘電体層１５０の長さＬｔの比（Ｌｔ／Ｌａ）を調整することにより、最終的に得られるＲＦＩＤタグ１００の入力インピーダンスの位相角を「所望の範囲」に調整することである。
【０１２１】
ここで、ＲＦＩＤタグ１００の動作周波数帯域における入力インピーダンスの実数部と虚数部の変動、および位相角の「所望の範囲」は、アンテナ素子１２０単体での動作点により定まるため、予め明らかである。すなわち、ＲＦＩＤタグ１００の動作周波数帯域における入力インピーダンスの実数部と虚数部の変動、および位相角の「所望の範囲」は、ＲＦＩＤタグ１００の動作周波数帯域における入力インピーダンスの実数部と虚数部の変動、および位相角がアンテナ素子１２０単体での動作点に相当するように定められる。
【０１２２】
また、このような人工媒質の単純な寸法設計により、ＲＦＩＤタグ１００の動作周波数帯域における入力インピーダンスの実数部と虚数部の変動、および位相角を、アンテナ素子の動作点に、容易に調整することができる。
【０１２３】
以上の工程により、前述のような特徴を有する人工媒質１４０を得ることができる。
【０１２４】
（ステップＳ１３０：アンテナ素子と人工媒質の結合）
次に、前述のように作製されたアンテナ素子と人工媒質が、以下のようにして相互に結合される。
【０１２５】
まず前述の方法で作製した人工媒質１４０の第１の導電性素子１４２Ｕの外側に、絶縁層１２５が設置される。絶縁層１２５は、例えば、市販の低誘電率の熱可塑性樹脂製のシートで構成される。絶縁層１２５は、例えば０．００５ｍｍ〜０．５ｍｍ（例えば０．３５ｍｍ）の厚さである。絶縁層１２５は、通常の場合、誘電体層１４０と同等の縦横寸法を有する。
【０１２６】
前述の図１３に示したように、この絶縁層１２５の厚さ、すなわち距離ｄ１を適当な値に調整することにより、より一層容易に、ＲＦＩＤタグ１００の入力インピーダンスをアンテナ素子の動作点に近接させることができる。
【０１２７】
次に、誘電体層１４０とアンテナ素子１２０とが、第１の絶縁層１２５を介して結合され、本発明によるＲＦＩＤタグが構成される。両者の結合方法は、特に限られず、例えば、加圧法、熱圧着法または接着材による結合など、各種方法により、両者を結合しても良い。
【０１２８】
なお必要な場合、その後さらに、人工媒質１４０の第２の１４２Ｄの外側に、第２の絶縁層１７０を設置しても良い。第２の絶縁層１７０は、第１の絶縁層１２５と同一の材質であっても、異なる材質であっても良い。また第２の絶縁層１７０は、第１の絶縁層１２５と同一の厚さであっても、異なる厚さであっても良い。さらに、必要な場合、第２の絶縁層１７０の外側に、金属板１９０が設置されても良い。
【０１２９】
以上の工程を経て、例えば、厚さが約１ｍｍ程度のＲＦＩＤタグ１００が得られる。
【０１３０】
（本発明によるＲＦＩＤタグの別の製造方法）
次に、本発明によるＲＦＩＤタグ１００の第２の製造方法について説明する。
【０１３１】
この製造方法においても、アンテナ素子の製作までの工程（ステップＳ１１０）は、前述の工程と同様である。しかしながら、この第２の製造方法は、第１および第２の絶縁層１２５、１７０が設置された人工媒質１４０をいわば「連続的」に製造する点に特徴がある。以下、この特徴を、図２３を参照して説明する。図２３は、本発明による人工媒質の別の製造方法のフローを概略的に示した図である。
【０１３２】
まず、人工媒質の誘電体層１５０の構成材料となる熱可塑性樹脂（例えばＳＰＳ）とフィラー（例えばチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）の粒子）とが、フィーダを介して、３０ｍｍのスクリュー径を有する二軸押出機３０１に導入される。混合重量比は、例えば２：８（熱可塑性樹脂：フィラー）である。二軸押出機３０１は、内部が所定の温度（例えば２８０℃）に設定されており、二軸押出機３０１内では、導入材料は、均一に混練されながら搬送される。
【０１３３】
二軸押出機３０１の出口先端には、賦形ダイス３０２が設けられており、賦形ダイス３０２により、溶融した導入材料は、例えば厚さ０．２ｍｍのシート状に押し出される。押出速度は、例えば２００ｍ／秒である。その後、このシートは、冷却ロール３０３および冷却ブロワー３０４により冷却固化され、誘電体層シート３０５が形成される。
【０１３４】
次に、誘電体層シート３０５の上面および下面に、上方ボビン３０６および下方ボビン３０７から、予め所定の幅に切断されたメタライズパターンシート３０８（例えば厚さ２０μｍ）が供給される。メタライズパターンシート３０８の内面には、耐熱ゴム系の接着材が塗布されていても良い。この場合、誘電体層シート３０５の上下面に、メタライズパターンシート３０８を仮固定することができるため、誘電体層シート３０５の搬送中に両者の位置がずれるという問題が抑制される。
【０１３５】
その後、誘電体層シート３０５とその上下面のメタライズパターンシート３０８は、加圧ロール３０９を通る際に加圧され、両者が一体化される。これにより誘電体層の上下に導電性素子を有する人工媒質のシート３１０を得ることができる。
【０１３６】
次に、この人工媒質のシート３１０の上下面に、それぞれ、上方ボビン３１１および下方ボビン３１２から、予め所定の幅に切断されたスペーサ（絶縁）シート３１３が供給される。スペーサ（絶縁）シート３１３は、例えば、内部に微発泡構造を持つアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）で構成されても良い。また、このスペーサ（絶縁）シート３１３の内面には、前述のメタライズパターンシート３０８の場合と同様、耐熱ゴム系の接着材が塗布されていても良い。
【０１３７】
その後、人工媒質のシート３１０とその上下面のスペーサ（絶縁）シート３１３は、加圧ロール３１４を通る際に加圧され、両者が一体化される。これによりメタライズパターンシートの上下にスペーサ（絶縁）シートを有する積層シート材３１５を得ることができる。
【０１３８】
その後、この積層シート材３１５は、引取機３１６で引き取られ、カッター３１７で所望の長さに切断される。
【０１３９】
以上の工程により、人工媒質の上下の導電性素子上に、それぞれ絶縁層１２５および１７０が設置されたシート材３１５を得ることができる。その後、前述のステップＳ１３０の工程、すなわち、このシート材の一方の面に、アンテナ素子を結合することにより、本発明によるＲＦＩＤタグ１００を製作することができる。
【０１４０】
なお、以上の記載では、図１に示したＲＦＩＤタグ１００を例に、本発明によるＲＦＩＤタグの製造方法について説明した。しかしながら、同様の方法により、図１４、図１５等に示したＲＦＩＤタグ４００を製造しても良いことは、当業者には明らかである。
【０１４１】
この場合、人工媒質の誘電体層の両表面に、第１および第２の導電性素子を形成する方法と同様の方法（例えば、プリント印刷法またはパターンシートを設置する方法）により、あるいは別の方法により、第１および第２の寄生素子が形成される。
【０１４２】
なお、ＲＦＩＤタグ４００の場合は、前述のように、第１および第２の寄生素子を設置することにより、容量結合が上昇するため、第１および第２の寄生素子の寸法（例えば幅Ｗｐ等）を調整することにより、より容易に、最終的に得られるＲＦＩＤタグ４００の動作周波数帯域における入力インピーダンスを「所望の範囲」に調整することができる。
【実施例】
【０１４３】
以下、本発明の実施例について説明する。【０１４４】
（実施例１）
前述の図１４、図１５に示した構成のＲＦＩＤタグを試作し、その特性を評価した（実施例１）。【０１４５】
この実施例１に係るＲＦＩＤタグでは、アンテナ素子４２０の導電性アンテナパターン部４２３の全長Ｌａは、９４ｍｍとし、幅Ｗａは、１６ｍｍとした。導電性アンテナパターン部４２３の厚さは、１０μｍである。また、アンテナ基板４２２（ＰＥＴフィルム製）の厚さは、０．０３８ｍｍであった。【０１４６】
第１の絶縁層４２５には、厚さが０．６３５ｍｍで、比誘電率εｒが９．６の誘電体（アーロン社製ＡＲ１０００（商品名））を使用した。【０１４７】
人工媒質４４０の誘電体層には、厚さが０．２５４ｍｍで、比誘電率εｒが９．６の誘電体（アーロン社製ＡＲ１０００（商品名））を使用した。第１および第２の導電性素子４４２Ｕ、４４２Ｄには、いずれも、Ｘ方向の長さＬｔが４５ｍｍで、Ｙ方向の長さＷｔが５０ｍｍの導体を使用し、両導電性素子４４２Ｕ、４４２Ｄは、厚さ方向に沿って位置が揃うように配置した（アンテナ素子４２０の給電点は、これらの導電性素子のＸＹ平面の中心部分に配置される）。【０１４８】
第１および第２の寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄは、いずれも幅Ｗｐが１５ｍｍであり、長さＬｐが５０ｍｍである。第１の寄生素子４４５Ｕは、図１４および図１５に示すように、Ｙ方向から見たとき、第１の導電性素子４４２Ｕの両側に配されるようにして配置した。同様に、第２の寄生素子４４５Ｄは、Ｙ方向から見たとき、第２の導電性素子４４２Ｄの両側に配されるようにして配置した。導電性素子４４２Ｕ（４４２Ｄ）と寄生素子４４５Ｕ（４４５Ｄ）の間の隙間の幅ｇは、７．５ｍｍとした。また、両寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄは、厚さ方向に沿って相互に位置が揃うように配置した。なお、第１および第２の導電性素子４４２Ｕ、４４２Ｄ、ならびに第１および第２の寄生素子４４５Ｕ、４４５Ｄの厚さは、いずれも１０μｍとした。【０１４９】
第２の絶縁層４７０には、厚さが０．１５ｍｍで、比誘電率εｒが３．３の誘電体（京セラケミカル社製ＴＣＬ−Ｗ−５９６）を使用した。
なお、人工媒質４４０と第１の絶縁層４２５の間、および人工媒質４４０と第２の絶縁層４７０の間には、いずれも厚さが６０μｍの接着剤（比誘電率εｒ＝２．６）を設置し、各部材を接合した。【０１５０】
図２４には、実施例１に係るＲＦＩＤタグを用いて得られた解析結果（入力インピーダンスのリターンロスＳ１１の周波数依存性）を示す。解析には、Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ法をベースとした、電磁界シミュレータＭｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｓｔｕｄｉｏ（商品名）を使用した。【０１５１】
周波数が約９４５ＭＨｚ〜約９５５ＭＨｚの範囲において、リターンロスＳ１１は、−５ｄＢを有意に下回っており、極めて良好な特性が得られていることがわかる。【０１５２】
（実施例２）
本発明の人工媒質の誘電体層を構成する樹脂シートを以下により作製した。【０１５３】
熱可塑性樹脂として、シンジオタクティックポリスチレン（ＳＰＳ）を５ｇ準備した。また、フィラーとしてチタン酸バリウム・ストロンチウム（ＢＳＴ）の粒子を２９ｇ準備した。  チタン酸バリウムとストロンチウムの組成比は８：２であった。熱可塑性樹脂（ＳＰＳ）およびフィラー粒子（ＢＳＴ）は、水分を除去するため、使用前に、８０℃の温度範囲で２４時間保持することにより前処理を行った。【０１５４】
次に、以下の方法により、熱可塑性樹脂とフィラー粒子とを混練機（またはミキサー）により混練した。【０１５５】
最初に、熱可塑性樹脂を混練機に供給した。混練機の回転数は、特に限られず、例えば１００ｒｐｍ程度である。混練機は、予め所定の温度（例えば３００℃）に保持され、数分後には供給した熱可塑性樹脂は完全に溶融された。【０１５６】
次に、混練機にフィラー粒子を数回に分けて供給し、さらに混練を行った。フィラー粒子の供給量は、重量分率が８５％となるように、または体積分率が５0％となるように調整された。【０１５７】
次に、この混合物を室温まで冷却した後、これを３百℃に保持したプレス機を用いて面圧２０ＭＰａで加圧成形し、熱可塑性樹脂のマトリクス内にフィラー粒子が均一に分散された樹脂シートを製作した。【０１５８】
よって、比誘電率が１６、誘電損失（ｔａｎδ）が０．００３の樹脂シートを作製した。なお、樹脂シートの厚さは、０．２ｍｍであった。【０１５９】
（実施例３）
本発明の人工媒質を以下により作製した。【０１６０】
初めに、誘電体層となる樹脂シートを以下の手順で作製した。【０１６１】
熱可塑性樹脂として、シンジオタクティックポリスチレン（ＳＰＳ）を５ｇ準備した。また、フィラーとしてチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）の粒子を２５ｇ準備した。【０１６２】
ここで、熱可塑性樹脂（ＳＰＳ）およびフィラー粒子（ＳｒＴｉＯ３）は、水分を除去するため、使用前に、８０℃の温度範囲で２４時間保持することにより間処理を行った。【０１６３】
次に、熱可塑性樹脂とフィラーとを、フィーダを介して、３０ｍｍのスクリュー径を有する二軸押出機に導入した。ここで、混合重量比は、２：８（熱可塑性樹脂：フィラー）である。二軸押出機は、内部が所定の温度（２８０℃）に設定されており、二軸押出機内では、導入材料は、均一に混練されながら搬送される。【０１６４】
二軸押出機の出口先端には、賦形ダイスが設けられており、賦形ダイスにより、溶融した導入材料は、厚さ０．２ｍｍのシート状に押し出された。押出速度は、２０ｍｍ／秒である。その後、このシートは、冷却ロールおよび冷却ブロワーにより冷却固化され、樹脂シートを作製した。【０１６５】
次に、樹脂シートの上面および下面に、上方ボビンおよび下方ボビンから、予め所定の幅に切断されたメタライズパターンシート（厚さ２０μｍ）を供給した。メタライズパターンシートの内面には、耐熱ゴム系の接着材が塗布されている。【０１６６】
その後、樹脂シートとその上下面のメタライズパターンシートは、加圧ロールを通る際に加圧され、両者が一体化される。これにより誘電体層の上下に導電性素子を有する人工媒質のシートを得ることができる。【０１６７】
次に、この人工媒質のシートの上下面に、それぞれ、上方ボビンおよび下方ボビンから、予め所定の幅に切断されたスペーサ（絶縁）シートが供給される。スペーサ（絶縁）シートは、例えば、内部に微発泡構造を持つアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）で構成されている。また、このスペーサ（絶縁）シートの内面には、前述のメタライズパターンシートの場合と同様、耐熱ゴム系の接着材が塗布されていている。【０１６８】
その後、樹脂シートとその上下面のスペーサ（絶縁）シートは、加圧ロールを通る際に加圧され、両者が一体化される。これによりメタライズパターンシートの上下にスペーサ（絶縁）シートを有する積層シート材を得ることができる。【０１６９】
その後、この積層シート材は、引取機で引き取られ、カッターで所望の長さに切断された。【０１７０】
以上の工程により、人工媒質の上下の導電性素子上に、それぞれ絶縁層が設置されたシート材を得ることができる。その後、このシート材の一方の面に、アンテナ素子を結合することにより、本発明によるＲＦＩＤタグを製作した。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明は、ＲＦＩＤ技術を用いたＲＦＩＤタグ等に利用することができる。【０１７２】
なお、２００８年８月１日に出願された日本特許出願２００８−２００２３８号及び２００８年１１月６日に出願された日本特許出願２００８−２８５８４３号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として取り入れるものである。
【符号の説明】
【０１７３】
１  従来の人工媒質
２  誘電体層
３  スプリットリング
４  導電面
５  電磁波
６  分離部
１００  本発明によるＲＦＩＤタグ
１０５  電磁波
１１０  ＩＣチップ
１２０  アンテナ素子
１２２  アンテナ基板
１２３  アンテナパターン
１２５  第１の絶縁層
１４０  本発明による人工媒質
１４２Ｕ、１４２Ｄ  導電性素子
１５０  誘電体層
１７０  第２の絶縁層
１８０ａ、ｂ、ｃ  電流
Ｉａ  ループ電流
１９０  設置対象
３０１  二軸押出機
３０２  賦形ダイス
３０３  冷却ロール
３０４  冷却ブロワー
３０５  誘電体層シート
３０６  上方ボビン
３０７  下方ボビン
３０８  メタライズパターンシート
３０９  加圧ロール
３１０  人工媒質のシート
３１１  上方ボビン
３１２  下方ボビン
３１３  スペーサシート
３１４  加圧ロール
３１５  積層シート材
３１６  引取機
３１７  カッター
４００  第２のＲＦＩＤタグ
４２０  アンテナ素子
４２２  アンテナ基板
４２３  アンテナパターン
４２５  第１の絶縁層
４４０  人工媒質
４４２Ｕ  第１の導電性素子
４４２Ｄ  第２の導電性素子
４４５Ｕ  第１の寄生素子
４４５Ｄ  第２の寄生素子
４５０  誘電体層
４７０  第２の絶縁層
４９０  設置対象
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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