(57)【要約】  無線通信デバイス（１０）は、金属面（Ｗａ）に対してスペースをあけて対向する裏面（１２ｄ）を備える天板部（１２ａ）、および天板部（１２ａ）から裏面側に立設する天板支持部（１２ｂ）を含むケーシング部材（１２）と、ケーシング部材（１２）の天板部（１２ａ）の裏面（１２ｄ）に設けられる本体部（１４ａ）、および本体部（１４ａ）から金属面（Ｗａ）に向かって延在して金属面（Ｗａ）に対して直流的に接続するまたは容量結合する接続部（１４ｂ）を備えるアンテナ（１４）と、ケーシング部材（１２）の天板部（１２ａ）の裏面（１２ｄ）に設けられ、アンテナ（１４）に接続するＲＦＩＣ  チップ（１６）とを有する。ケーシング部材（１２）がさらに、天板部（１２ａ）とアンテナ（１４）の本体部（１４ａ）との間にスペースを設けた状態で本体部（１４ａ）を支持するアンテナ支持部（１２ｅ）を備える。
2019215963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品の金属面に取り付けられた状態で使用可能な無線通信デバイスであって、  前記金属面に対してスペースをあけて対向する裏面を備える天板部、および前記天板部から前記裏面側に立設する天板支持部を含むケーシング部材と、  前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられる本体部、および前記本体部から前記金属面に向かって延在して前記金属面に対して直流的に接続するまたは容量結合する接続部を備えるアンテナと、  前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられ、前記アンテナに接続するRFICチップと、を有し、  前記ケーシング部材がさらに、前記天板部と前記アンテナの本体部との間にスペースを設けた状態で前記アンテナの本体部を支持するアンテナ支持部を備える、無線通信デバイス。
【請求項２】
前記アンテナ支持部が、前記ケーシング部材の天板部の裏面から突出し、前記アンテナの本体部に接触する接触面を備えるスペーサ部を含んでいる、請求項１に記載の無線通信デバイス。
【請求項３】
前記ケーシング部材の天板部と前記アンテナの本体部との対向方向視において、前記アンテナの本体部に対する前記スペーサ部の接触面の面積が、前記アンテナの本体部の全面積の半分に比べて小さい、請求項２に記載の無線通信デバイス。
【請求項４】
前記アンテナの接続部が、前記ケーシング部材の天板支持部との間にスペースを設けた状態で前記天板支持部に沿って延在している、請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項５】
前記アンテナの本体部が貫通穴を備え、  前記アンテナ支持部が前記貫通穴と係合する係合ピン部を含んでいる、請求項１から４のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項６】
前記ケーシング部材がキャップ状部材である、請求項１から５のいずれか一項に記載の無線通信デバイス。
【請求項７】
前記キャップ状部材の内部空間を閉じるように前記キャップ状部材に設けられ、前記金属面に対して取り付けられる導体板を有し、  前記アンテナの接続部が、前記導体板に接続している、請求項６に記載の無線通信デバイス。
【請求項８】
前記アンテナが逆Ｆアンテナであって、  前記逆Ｆアンテナの給電線部と短絡線部が、前記接続部として前記導体板に接続している、請求項７に記載の無線通信デバイス。
【請求項９】
少なくとも一部に金属面を備え、前記金属面に無線通信デバイスが取り付けられた物品であって、  前記無線通信デバイスが、  前記金属面に対してスペースをあけて対向する裏面を備える天板部、および前記天板部から前記裏面側に立設する天板支持部を含むケーシング部材と、  前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられる本体部、および前記本体部から前記金属面に向かって延在して前記金属面に対して直流的に接続するまたは容量結合する接続部を備えるアンテナと、  前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられ、前記アンテナに接続するRFICチップと、を有し、  前記ケーシング部材がさらに、前記天板部と前記アンテナの本体部との間にスペースを設けた状態で前記アンテナの本体部を支持するアンテナ支持部を備える、物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、金属面に取り付けても無線通信可能な無線通信デバイス、およびそれを備えた物品に関する。
【背景技術】
【０００２】  例えば、特許文献１には、無線IC素子（RFIC（Radio-Frequency Integrated Circuit）チップ）とそれに接続された導体パターンとが樹脂製の保護ケースに保護されている無線通信デバイス（RFID（Radio-Frequency IDentification）タグ)が開示されている。RFICチップと導体パターンは、誘電体ブロックの表面上に設けられ、その誘電体ブロックが保護ケース内に収容されている。また、導体パターンは、誘電体ブロックの第１の主面に設けられてRFICチップの一方の端子と接続する放射導体（アンテナ）と、第１の主面に対向する第２の主面に設けられてRFICチップの他方の端子と接続するグランド導体と、放射導体とグランド導体とを接続する短絡導体とを備える。グランド導体が金属面に対向するようにRFIDタグを物品の金属面に貼り付けることにより（グランド導体と金属面とが保護ケースを介して容量結合することにより）、RFIDタグは金属面に取り付けても無線通信を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５３７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、特許文献１に記載されたRFIDタグの場合、必要な構成要素が多く、また構造が複雑であるために製造コストが高い。例えば、RFICチップや放射導体などを保持するために誘電体ブロックが必要である。また、その誘電体ブロックの異なる表面に、RFICチップ、放射導体、およびグランド導体それぞれを設ける必要がある。【０００５】  そこで、本発明は、RFIDタグなどの無線通信デバイスにおいて、シンプルな構造により、物品の金属面に取り付けても無線通信可能にしつつ、RFICチップおよびそれに接続されるアンテナを保護することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、  物品の金属面に取り付けられた状態で使用可能な無線通信デバイスであって、  前記金属面に対してスペースをあけて対向する裏面を備える天板部、および前記天板部から前記裏面側に立設する天板支持部を含むケーシング部材と、  前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられる本体部、および前記本体部から前記金属面に向かって延在して前記金属面に対して直流的に接続するまたは容量結合する接続部を備えるアンテナと、  前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられ、前記アンテナに接続するRFICチップと、を有し、  前記ケーシング部材がさらに、前記天板部と前記アンテナの本体部との間にスペースを設けた状態で前記アンテナの本体部を支持するアンテナ支持部を備える、無線通信デバイスが提供される。【０００７】  また、本発明の別態様によれば、  少なくとも一部に金属面を備え、前記金属面に無線通信デバイスが取り付けられた物品であって、  前記無線通信デバイスが、  前記金属面に対してスペースをあけて対向する裏面を備える天板部、および前記天板部から前記裏面側に立設する天板支持部を含むケーシング部材と、  前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられる本体部、および前記本体部から前記金属面に向かって延在して前記金属面に対して直流的に接続するまたは容量結合する接続部を備えるアンテナと、  前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられ、前記アンテナに接続するRFICチップと、を有し、  前記ケーシング部材がさらに、前記天板部と前記アンテナの本体部との間にスペースを設けた状態で前記アンテナの本体部を支持するアンテナ支持部を備える、物品が提供される。
【発明の効果】
【０００８】  本発明によれば、RFIDタグなどの無線通信デバイスにおいて、シンプルな構造により、物品の金属面に取り付けても無線通信可能にしつつ、RFICチップおよびそれに接続されるアンテナを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】物品の金属面に取り付けた状態の本発明の一実施の形態に係る無線通信デバイスの斜視図
【図２】無線通信デバイスの分解斜視図
【図３】無線通信デバイスの断面図
【図４】アンテナを支持する前のキャップ状部材のアンテナ支持部を示す斜視図
【図５】アンテナと導体板の接続を示す斜視図
【図６】シール部材を貼り付ける前のRFIDタグの下面図
【図７】RFIDタグの等価回路図
【図８】RFICモジュールの分解斜視図
【図９】RFICモジュールの等価回路図
【図１０】本発明の別の実施の形態に係る無線通信デバイスの分解斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１０】  本発明の一態様の無線通信デバイスは、物品の金属面に取り付けられた状態で使用可能な無線通信デバイスであって、前記金属面に対してスペースをあけて対向する裏面を備える天板部、および前記天板部から前記裏面側に立設する天板支持部を含むケーシング部材と、前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられる本体部、および前記本体部から前記金属面に向かって延在して前記金属面に対して直流的に接続するまたは容量結合する接続部を備えるアンテナと、前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられ、前記アンテナに接続するRFICチップと、を有し、前記ケーシング部材がさらに、前記天板部と前記アンテナの本体部との間にスペースを設けた状態で前記アンテナの本体部を支持するアンテナ支持部を備える。
【００１１】  このような態様によれば、RFIDタグなどの無線通信デバイスにおいて、シンプルな構造により、物品の金属面に取り付けても無線通信可能にしつつ、RFICチップおよびそれに接続されるアンテナを保護することができる。
【００１２】  前記アンテナ支持部が、前記ケーシング部材の天板部の裏面から突出し、前記アンテナの本体部に接触する接触面を備えるスペーサ部を含んでいてもよい。スペーサ部により、ケーシング部材の天板部とアンテナの本体部との間にスペースが設けられる。
【００１３】  好ましくは、前記ケーシング部材の天板部と前記アンテナの本体部との対向方向視において、前記アンテナの本体部に対する前記スペーサ部の接触面の面積が、前記アンテナの本体部の全面積の半分に比べて小さい。これにより、誘電体損失が抑制される。
【００１４】  前記アンテナの接続部が、前記ケーシング部材の天板支持部との間にスペースを設けた状態で前記天板支持部に沿って延在してもよい。これにより、誘電体損失が抑制される。
【００１５】  前記アンテナの本体部が貫通穴を備え、前記アンテナ支持部が前記貫通穴と係合する係合ピン部を含んでいてもよい。これにより、アンテナがケーシング部材に固定することができる。
【００１６】  例えば、前記ケーシング部材は、キャップ状部材であってもよい。
【００１７】  無線通信デバイスは、前記キャップ状部材の内部空間を閉じるように前記キャップ状部材に設けられ、前記金属面に対して取り付けられる導体板を有してもよい。この場合、前記アンテナの接続部が前記導体板に接続してもよい。
【００１８】  前記アンテナは、逆Ｆアンテナであってもよい。この場合、前記逆Ｆアンテナの給電線部と短絡線部が、前記接続部として前記導体板に接続してもよい。
【００１９】  本発明の別態様の物品は、少なくとも一部に金属面を備え、前記金属面に無線通信デバイスが取り付けられた物品であって、前記無線通信デバイスが、前記金属面に対してスペースをあけて対向する裏面を備える天板部、および前記天板部から前記裏面側に立設する天板支持部を含むケーシング部材と、前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられる本体部、および前記本体部から前記金属面に向かって延在して前記金属面に対して直流的に接続するまたは容量結合する接続部を備えるアンテナと、前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられ、前記アンテナに接続するRFICチップと、を有し、前記ケーシング部材がさらに、前記天板部と前記アンテナの本体部との間にスペースを設けた状態で前記アンテナの本体部を支持するアンテナ支持部を備える。
【００２０】  この態様によれば、RFIDタグなどの無線通信デバイスを備える物品において、シンプルな構造により、物品の金属面に取り付けても無線通信可能にしつつ、RFICチップおよびそれに接続されるアンテナを保護することができる。
【００２１】  以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】  図１は、物品に取り付けられた状態の本発明の一実施の形態に係る無線通信デバイスの斜視図であって、図２は無線通信デバイスの分解斜視図である。また、図３は、無線通信デバイスの断面図である。図中において、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系は、発明の理解を容易にするためのものであって、発明を限定するものではない。Ｘ軸方向はRFIDタグの長手方向を示し、Ｙ軸方向は幅方向を示し、Ｚ軸方向は厚さ方向を示している。
【００２３】  図１に示すように、本実施の形態に係る無線通信デバイス１０は、いわゆるRFID(Radio-Frequency IDentification）タグであって、例えば金属板などの物品Ｗの金属面Ｗａに取り付けられた状態で使用可能なRFIDタグ１０である。
【００２４】  図２および図３に示すように、本実施の形態の場合、RFIDタグ１０は、キャップ状部材１２と、キャップ状部材１２内に設けられたアンテナ１４およびRFIC（Radio-Frequency Integrated Circuit）モジュール１６と、キャップ状部材１２の内部空間Ｒを閉じる導体板１８と、導体板１８に設けられるシール部材２０とを有する。
【００２５】  キャップ状部材１２は、アンテナ１４およびRFICモジュール１６を保護するキャップ状のケーシング部材であって、例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトンなどの樹脂材料から作製されている。本実施の形態の場合、キャップ状部材１２は、平板状の天板部１２ａと、天板部１２ａの外周縁から立設する筒状の側壁部１２ｂとを備える。図１および図２に示すように、RFIDタグ１０は、側壁部１２ｂのフランジ状の先端面（フランジ部）１２ｃ、すなわちキャップ状部材１２の開口縁部１２ｃで、物品Ｗの金属面Ｗａに、シール部材２０を介して取り付けられる。
【００２６】  このような側壁部１２ｂを介してRFIDタグ１０が物品Ｗの金属面Ｗａに取り付けられることにより、図３に示すように、キャップ状部材１２の天板部１２ａの裏面１２ｄは、金属面Ｗａに対してスペースをあけて対向する。本実施の形態の場合、天板部１２ａの裏面１２ｄは、金属面Ｗａに対して平行である。すなわち、側壁部１２ｂは、天板部１２ａから裏面１２ｄ側に立設し、その天板部１２ａを金属面Ｗａに対してスペースをあけた状態で支持する天板支持部として機能している。
【００２７】  図２および図３に示すように、本実施の形態の場合、アンテナ１４は、キャップ状部材１２の裏側（内部空間Ｒを画定するキャップ状部材１２の表面）に設けられている。また、アンテナ１４は、例えばニッケル／スズめっきが施された真鍮などの導体材料から作製されている。アンテナ１４は、例えば、金属シートまたは金属薄板をプレス成型（プレス機による打ち抜き加工と曲げ加工）することによって作製される。
【００２８】  さらに、アンテナ１４は、本体部１４ａと、本体部１４ａから延在する接続部１４ｂとを備える。本実施の形態の場合、接続部１４ｂは、導体板１８を介して物品Ｗの金属面Ｗａに接続する。なお、アンテナ１４のさらなる詳細については後述する。
【００２９】  RFICモジュール１６は、RFICチップと、アンテナ１４とRFIC（Radio-Frequency Integrated Circuit）チップとの間の整合をとる整合回路とを備えるモジュールであって、アンテナ１４に接続されている。また、RFICモジュール１６は、アンテナ１４を介して、キャップ状部材１２の天板部１２ａの裏面１２ｄに設けられている。なお、RFICモジュール１６のさらなる詳細については後述する。
【００３０】  導体板１８は、導体材料から作製された板状部材であって、キャップ状部材１２に設けられ、その内部空間Ｒを閉じて密閉空間にする。導体板１８はまた、キャップ状部材１２の天板部１２ａの裏面１２ｄに対して平行に、キャップ状部材１２に設けられる。これにより、アンテナ１４とRFICモジュール１６とが、キャップ状部材１２と導体板１８とによって覆われて保護される。なお、導体板１８は、アンテナ１４の接続部１４ｂと接続されるため、アンテナ１４と同一の材料から作製されるのが好ましい。
【００３１】  シール部材２０は、いわゆる両面テープであって、RFIDタグ１０を物品Ｗの金属面Ｗａに取り付けるための部材である。シール部材２０の一方の接着面２０ａが、キャップ状部材１２のフランジ部１２ｃと導体板１８に貼り付けられる。他方の接着面２０ｂは、物品Ｗの金属面Ｗａに貼り付けられる。
【００３２】  ここからは、アンテナ１４、RFICモジュール１６、およびこれらに関連するRFIDタグ１０の特徴について詳細に説明する。
【００３３】  図３に示すように、アンテナ１４の本体部１４ａは、キャップ状部材１２の天板部１２ａの裏面１２ｄに取り付けられる。そのために、キャップ状部材１２が、その天板部１２ａの裏面１２ｄに、複数のアンテナ支持部１２ｅを備えている。
【００３４】  キャップ状部材１２のアンテナ支持部１２ｅは、キャップ状部材１２の天板部１２ａとアンテナ１４の本体部１４ａとの間にスペースを設けた状態で、アンテナ１４の本体部１４ａを支持するように構成されている。
【００３５】  図４は、アンテナを支持する前のアンテナ支持部を示す斜視図である。
【００３６】  図３および図４に示すように、本実施の形態の場合、複数のアンテナ支持部１２ｅそれぞれは、キャップ状部材１２の天板部１２ａの裏面１２ｄから突出し、アンテナ１４の本体部１４ａに接触する接触面１２ｆを備えるスペーサ部１２ｇを含んでいる。スペーサ部１２ｇの突出高さ（天板部１２ａの裏面１２ｄから接触面１２ｆまでの距離）は、例えば０．２ｍｍである。
【００３７】  アンテナ１４の本体部１４ａが複数のアンテナ支持部１２ｅそれぞれにおけるスペーサ部１２ｇの接触面１２ｆに接触することにより、その本体部１４ａとキャップ状部材１２の天板部１２ａとの間にスペース、すなわち誘電率が１の空気の層が設けられる。また、本体部１４ｂが天板部１２ａの裏面１２ｄに対して平行に設けられる。なお、このようなスペースを設ける理由については後述する。
【００３８】  アンテナ１４の本体部１４ａとアンテナ支持部１２ｅのスペーサ部１２ｇとの接触を維持するために、すなわちアンテナ１４をキャップ状部材１２に固定するために、本実施の形態の場合、複数のアンテナ支持部１２ｅそれぞれは、係合ピン部１２ｈを含んでいる。その係合ピン部１２ｈに係合される複数の貫通穴１４ｃが、アンテナ１４の本体部１４ａに形成されている。
【００３９】  具体的には、本実施の形態の場合、係合ピン部１２ｈは、スペーサ部１２ｇから突出したピン状であって、アンテナ１４の本体部１４ａに形成された貫通穴１４ｃを通過する。図３に示すように、貫通穴１４ｃを通過した係合ピン部１２ｈの部分（頭部）が例えば加熱されてリベットの頭部のように変形することにより、アンテナ１４の本体部１４ａがキャップ状部材１２に固定される。これにより、図３に示すように、アンテナ１４の本体部１４ａは、キャップ状部材１２の天板部１２ａの裏面１２ｄに対して平行に、且つ、導体板１８に対しても平行な姿勢で維持される。なお、変形した後の係合ピン部１２ｈの頭部の形状は、アンテナ１４の本体部１４ａから離れるに従って幅が狭くなるようなテーパー状にすることが好ましく、更には図３に示すように円頭状にすることが好ましい。さらに、頭部の厚さ（頭部の頂点からアンテナ１４の本体部１４ａまでの距離）は大きい方が好ましい。これらの理由は、例えば係合ピン部１２ｈに外力が加わったときに、その頭部が欠損する可能性を低下させることができるからである（外力を分散させることができる）。その結果、アンテナ１４の本体部１４ａを確実にキャップ状部材１２に固定でき、周波数のばらつきを軽減することができる。
【００４０】  図４に示すように、本実施の形態の場合、キャップ状部材１２の天板部１２ａの裏面１２ｄには、アンテナ支持部１２ｅ以外に、柱状部１２ｊが設けられている。この柱状部１２ｊは、アンテナ１４の本体部１４ａを貫通し、その先端が導体板１８に接触する。これにより、キャップ状部材１２の天板部１２ａが導体板１８に向かってたわむことが抑制される。
【００４１】  なお、導体板１８も、アンテナ１４の本体部１４ａと同様に、キャップ状部材１２に固定される。そのために、図２に示すように、導体板１８には、複数の貫通穴１８ａが形成されている。これらの貫通穴１８ａに係合する係合ピン部（図示せず）が、キャップ状部材１２に設けられている。
【００４２】  図２および図３に示すように、本実施の形態の場合、アンテナ１４の接続部１４ｂは、本体部１４ａと導体板１８とを接続するための部分である。すなわち、アンテナ１４の接続部１４ｂは、導体板１８およびシール部材２０を介して、物品Ｗの金属面Ｗａに接続している。シール部材２０が導電性を備える場合、アンテナ１４は、物品Ｗの金属面Ｗａに対して直流的に接続される。一方、シール部材２０が絶縁性を備える場合、アンテナ１４は、物品Ｗの金属面Ｗａに対して容量結合する。
【００４３】  本実施の形態の場合、図２に示すように、アンテナ１４の接続部１４ｂは、本体部１４ａの長手方向（Ｘ軸方向）の一端から金属面Ｗａに向かって、すなわち導体板１８に向かって延在している。また、図３に示すように、接続部１４ｂは、キャップ状部材１２の側壁部１２ｂに沿うように延在している。具体的には、接続部１４ｂと側壁部１２ｂとの間にスペースを設けた状態で、接続部１４ｂが側壁部１２ｂに沿って延在している。なお、このようなスペースを設ける理由については後述する。
【００４４】  図５は、アンテナと導体板の接続を示す斜視図である。
【００４５】  図５に示すように、本実施の形態の場合、アンテナ１４の接続部１４ｂは、RFIDタグ１０の幅方向（Ｙ軸方向）に延在する帯状の端子部１４ｄを介して、導体板１８の長手方向（Ｘ軸方向）の一端に設けられて幅方向に延在する帯状のコンタクト部１８ｂに接続される。アンテナ１４の端子部１４ｄに貫通穴１４ｅが形成されるとともに、導体板１８のコンタクト部１８ｂにも貫通穴１８ｃが形成されている。互いに重なり合う貫通穴１４ｅ、１８ｃに、キャップ状部材１２に形成された係合ピン部（図示せず）が係合することにより、アンテナ１４の端子部１４ｄと導体板１８のコンタクト部１８ｂの接触が維持される。これに代わって、アンテナ１４の端子部１４ｄと導体板１８のコンタクト部１８ｂは、例えばはんだによって接合されてもよい。これらをはんだによって接合する場合、アンテナ１４の端子部１４ｄの貫通穴１４ｅと導体板１８のコンタクト部１８ｂの貫通穴１８ｃとを省略してもよい。
【００４６】  また、本実施の形態の場合、複数のRFIDタグ１０においてアンテナ１４の端子部１４ｄと導体板１８のコンタクト部１８ｂとの間の接触抵抗のバラツキを抑制するために、導体板１８のコンタクト部１８ｂには、アンテナ１４の端子部１４ｄに向かって突出する複数の凸部１８ｄが形成されている。複数の凸部１８ｄを介してアンテナ１４の端子部１４ｄに対して導体板１８のコンタクト部１８ｂが接触する。すなわち複数の点で点接触することにより、端子部１４ｄとコンタクト部１８ｂが面接触する場合に比べて、接触抵抗のバラツキを抑制することができる。なお、凸部は、導体板１８ではなく、アンテナ１４に設けられてもよい。また、上述したように、アンテナ１４の端子部１４ｄと導体板１８のコンタクト部１８ｂとがはんだによって接合される場合、凸部を省略してもよい。
【００４７】  なお、図５に示すように、アンテナ１４の端子部１４ｄの長さＬ１は、導体板１８のコンタクト部１８ｂの長さＬ２に比べて長くされている。それにより、シール部材２０を貼り付ける前のRFIDタグ１０の下面図である図６に示すように、アンテナ１４の端子部１４ｄの一部が外部に露出する。この露出したアンテナ１４の端子部１４ｄの部分と導体板１８それぞれにテスターのプローブを接触させることにより、アンテナ１４の端子部１４ｄと導体板１８のコンタクト部１８ｂとの間の抵抗を計測することができる。その結果、アンテナ１４と導体板１８との接触不良を検出することができる。
【００４８】  本実施の形態の場合、アンテナ１４は、いわゆる逆Ｆアンテナである。
【００４９】  図７は、本実施の形態に係るRFIDタグの等価回路図である。
【００５０】  図７は、シール部材２０が絶縁性を備え、導体板１８と物品Ｗの金属面Ｗａとが容量結合している状態のRFIDタグ１０における等価回路を示している。図７に示すように、アンテナ１４は、逆Ｆアンテナとして機能するために、電波を放射する放射部１４ｆと、放射部１４ｆと物品Ｗの金属面Ｗａとを接続する給電線部１４ｇおよび短絡線部１４ｈとを含んでいる。
【００５１】  具体的には、アンテナ１４の放射部１４ｆは、図２に示すように、本体部１４ａにおける自由端側部分（すなわち反接続部側部分）で構成されている。
【００５２】  アンテナ１４の給電線部１４ｇは、図５および図７に示すように、放射部１４ｆから延在する放射側導線部１４ｊと、端子部１４ｄから放射部１４ｆに向かって延在する接続側導線部１４ｋと、放射側導線部１４ｊと接続側導線部１４ｋとに接続されるRFICモジュール１６から構成される。なお、接続側導線部１４ｋには、接続部１４ｂが含まれる。
【００５３】  アンテナ１４の短絡線部１４ｈは、放射部１４ｆと端子部１４ｄとの間で延在し、これらを接続している。なお、短絡線部１４ｈには、接続部１４ｂが含まれる。
【００５４】  また、本実施の形態の場合、短絡線部１４ｈは、給電線部１４ｇを挟んだ状態で、２つ設けられている。短絡線部１４ｈが２つ存在する理由は、アンテナ１４をプレス成型するときに、給電線部１４ｇにおける接続側導線部１４ｋを適切に折り曲げるためである。具体的には、アンテナ１４に曲げ加工する前は、接続側導線部１４ｋは、直線状に延在する細長い帯状である。２つの短絡線部１４ｈの一方が存在しない場合、アンテナ１４の曲げ加工時に、接続側導線部１４ｋが適切に曲がらずにねじれる可能性がある。ねじれると、端子部１４ｄと接続側導線部１４ｋとが分断する可能性がある。または、後工程で、接続側導線部１４ｋとRFICモジュール１６とが適切に電気的に接続しない可能性がある。このようなねじれを抑制するために、２つの短絡線部１４ｈが、給電線部１４ｇを挟んでいる。
【００５５】  アンテナ１４の給電線部１４ｇに含まれるRFICモジュール１６の詳細について説明する。
【００５６】  図８は、RFICモジュールの分解斜視図である。図９は、RFIDモジュールの等価回路図である。
【００５７】  図８および図９に示すように、RFICモジュール１６は、例えば９００ＭＨｚ帯、すなわちＵＨＦ帯の通信周波数で無線通信を行うデバイスである。
【００５８】  図８に示すように、本実施の形態の場合、RFICモジュール１６は、三層からなる多層基板で構成されている。具体的には、RFICモジュール１６は、ポリイミドや液晶ポリマなどの樹脂材料から作製されて可撓性を備える絶縁シート３２Ａ、３２Ｂ、および３２Ｃを積層して構成されている。
【００５９】  図８に示すように、RFICモジュール１６は、RFIC（Radio-Frequency Integrated Circuit）チップ３４と、複数のインダクタンス素子３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、および３６Ｄと、外部接続端子３８、４０とを有する。本実施の形態１の場合、インダクタンス素子３６Ａ〜３６Ｄと外部接続端子３８、４０は、絶縁シート３２Ａ〜３２Ｃ上に形成され、銅などの導電材料から作製された導体パターンから構成されている。
【００６０】  図８に示すように、RFICチップ３４は、絶縁シート３２Ｃ上の長手方向（Ｘ軸方向）の中央部に実装されている。RFICチップ３４は、シリコン等の半導体を素材とする半導体基板に各種の素子を内蔵した構造を有する。また、RFICチップ３４は、第１の入出力端子３４ａと第２の入出力端子３４ｂとを備える。さらに、図９に示すように、RFICチップ３４は、内部容量（キャパシタンス：RFICチップ自身が持つ自己容量）Ｃ１を備える。
【００６１】  図８に示すように、インダクタンス素子（第１のインダクタンス素子）３６Ａは、絶縁シート３２Ｃの長手方向（Ｘ軸方向）の一方側で、絶縁シート３２Ｃ上に渦巻きコイル状に設けられた導体パターンから構成されている。また、図９に示すように、インダクタンス素子３６Ａは、インダクタンスＬ１を備える。インダクタンス素子３６Ａの一端（コイル外側の端）には、RFICチップ３４の第１の入出力端子３４ａに接続されるランド３６Ａａが設けられている。なお、他端（コイル中心側の端）にも、ランド３６Ａｂが設けられている。
【００６２】  図８に示すように、インダクタンス素子（第２のインダクタンス素子）３６Ｂは、絶縁シート３２Ｃの長手方向（Ｘ軸方向）の他方側で、絶縁シート３２Ｃ上に渦巻きコイル状に設けられた導体パターンから構成されている。また、図９に示すように、インダクタンス素子３６Ｂは、インダクタンスＬ２を備える。インダクタンス素子３６Ａの一端（コイル外側の端）には、RFICチップ３４の第２の入出力端子３４ｂに接続されるランド３６Ｂａが設けられている。なお、他端（コイル中心側の端）にも、ランド３６Ｂｂが設けられている。
【００６３】  図８に示すように、インダクタンス素子（第３のインダクタンス素子）３６Ｃは、絶縁シート３２Ｂの長手方向（Ｘ軸方向）の一方側で、絶縁シート３２Ｂ上に渦巻きコイル状に設けられた導体パターンから構成されている。また、インダクタンス素子３６Ｃは、積層方向（Ｚ軸方向）にインダクタンス素子３６Ａに対して対向している。さらに、図９に示すように、インダクタンス素子３６Ｃは、インダクタンスＬ３を備える。インダクタンス素子３６Ｃの一端（コイル中心側の端）には、ランド３６Ｃａが設けられている。このランド３６Ｃａは、絶縁シート３２Ｂを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体４２を介して、絶縁シート３２Ｃ上のインダクタンス素子３６Ａのランド３６Ａｂに接続されている。
【００６４】  図８に示すように、インダクタンス素子（第４のインダクタンス素子）３６Ｄは、絶縁シート３２Ｂの長手方向（Ｘ軸方向）の他方側で、絶縁シート３２Ｂ上に渦巻きコイル状に設けられた導体パターンから構成されている。また、インダクタンス素子３６Ｄは、積層方向（Ｚ軸方向）にインダクタンス素子３６Ｂに対して対向している。さらに、図９に示すように、インダクタンス素子３６Ｄは、インダクタンスＬ４を備える。インダクタンス素子３６Ｄの一端（コイル中心側の端）には、ランド３６Ｄａが設けられている。このランド３６Ｄａは、絶縁シート３２Ｂを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体４４を介して、絶縁シート３２Ｃ上のインダクタンス素子３６Ｂのランド３６Ｂｂに接続されている。
【００６５】  なお、絶縁シート３２Ｂ上のインダクタンス素子３６Ｃ、３６Ｄは、１つの導体パターンとして一体化されている。すなわち、それぞれの他端（コイル外側の端）同士が接続されている。また、絶縁シート３２Ｂには、絶縁シート３２Ｃ上に実装されたRFICチップ３４が収容される貫通穴３２Ｂａが形成されている。
【００６６】  図８に示すように、外部接続端子３８、４０は、絶縁シート３２Ａ上に設けられた導体パターンから構成されている。また、外部接続端子３２、４０は、絶縁シート３２Ａの長手方向（Ｘ軸方向）に対向している。
【００６７】  一方の外部接続端子３８は、絶縁シート３２Ａを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体４６を介して、絶縁シート３２Ｂ上のインダクタンス素子３６Ｃのランド３６Ｃａに接続されている。
【００６８】  他方の外部接続端子４０は、絶縁シート３２Ａを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体４８を介して、絶縁シート３２Ｂ上のインダクタンス素子３６Ｄのランド３６Ｄａに接続されている。
【００６９】  一方の外部接続端子３８は、アンテナ１４の給電線部１４ｇにおける接続側導線部１４ｋに、例えばはんだなどを介して接続される。同様に、他方の外部接続端子４０は、放射側導線部１４ｊに、例えばはんだなどを介して接続される。
【００７０】  なお、RFICチップ３４は、半導体基板で構成されている。また、RFICチップ３４は、インダクタンス素子３６Ａ、３６Ｂの間と、インダクタンス素子３６Ｃ、３６Ｄの間に存在する。このRFICチップ３４がシールドとして機能することにより、絶縁シート３２Ｃ上に設けられた渦巻コイル状のインダクタンス素子３６Ａ、３６Ｂの間での磁界結合および容量結合が抑制される。同様に、絶縁シート３２Ｂ上に設けられた渦巻コイル状のインダクタンス素子３６Ｃ、３６Ｄの間での磁界結合および容量結合が抑制される。その結果、通信信号の通過帯域が狭くなることが抑制される。
【００７１】  図９に示すように、容量Ｃ１（RFICチップ３４の内部容量）とインダクタンスＬ１〜Ｌ４（４つのインダクタンス素子のインダクタンス）により、通信周波数でRFICチップ３４とアンテナ１４との間の整合をとる整合回路が構成されている。
【００７２】  これまで説明してきた構成によれば、RFIDタグ１０は、物品Ｗの金属面Ｗａに取り付けられていない場合には実質的にアンテナ１４の放射部１４ｆを介して、一方金属面Ｗａに取り付けられている場合には実質的に放射部１４ｆと金属面Ｗａを介して、外部の無線通信装置（例えば、リーダ／ライタ装置）と電波をやりとりする。
【００７３】  例えば、アンテナ１４の放射部１４ｆまたは金属面Ｗａを介して電波を受信すると、これらに起電力が生じ、その起電力によってRFICモジュール１６のRFICチップ３４が駆動する。駆動したRFICチップ３４は、その記憶部に記憶されたデータを、放射部１４ｆまたは金属面Ｗａを介して送信する。
【００７４】  また、図３に示すように、アンテナ１４の本体部１４ａ、特に放射部１４ｆがキャップ状部材１２の内部空間Ｒ内の空気層を介して対向するために、放射部１４ｆと導体板１８との間に形成される容量は、十分に小さく、通信特性、特に通信距離や通信周波数に実質的に影響しない。それにより、通信特性に実質的に影響しない範囲で、放射部１４ｆと導体板１８との間の距離を可能な限り小さくすることができる。それにより、RFIDタグ１０を薄型化することができる。
【００７５】  さらに、図３に示すように、RFIDタグ１０が物品Wの金属面Ｗａに取り付けられても、アンテナ１４の放射部１４ｆが導体板１８を挟んで金属面Ｗａに対向するために、RFIDタグ１０の通信特性は、特に通信周波数は金属面Ｗａに取り付ける前と実質的に変わらない。金属面Ｗａにと導体板１８とが直流的に接続するまたは容量結合することにより、金属面Ｗａを介して電波を送受信することができる。
【００７６】  さらにまた、図３に示すように、アンテナ１４の本体部１４ａおよび接続部１４ｂは、キャップ状部材１２との間にスペースを設けた状態でキャップ状部材１２に設けられている。すなわち、アンテナ１４の本体部１４ａとキャップ状部材１２の天板部１２ａとの間に空気層が設けられるとともに、接続部１４ｂと側壁部１２ｂとの間に空気層が設けられている。これにより、誘電体損失、すなわち、アンテナ１４を流れる電流の一部が熱に変換されて損失することが抑制される（スペースがない場合に比べて）。誘電体損失を抑制することにより、通信特性の低下を抑制することができる。例えば、通信距離が小さくなることや通信周波数のピークがシフトすることが抑制される。例えば９２０ＭＨｚのピークが９００ＭＨｚにシフトすることが抑制される。
【００７７】  誘電体損失をより抑制するためには、アンテナ１４の本体部１４ａに対するキャップ状部材１２の接触面積は、小さい方が好ましい。本実施の形態の場合、キャップ状部材１２の天板部１２ａとアンテナ１４の本体部１４ａとの対向方向視（Ｚ軸方向視）において、アンテナ１４の本体部１４ａに対するスペーサ部１２ｇの接触面１２ｆの面積（トータルの面積）が、アンテナ１４の本体部１４ａの全面積の半分に比べて小さくするのが好ましい。
【００７８】  ただし、アンテナ１４の本体部１４ａに対するキャップ状部材１２の接触面積を小さくし過ぎると、アンテナ１４の本体部１４ａに対する支持が足りず、その本体部１４ａがたわみ、その結果として、導体板１８に対してアンテナ１４の本体部１４ａを平行に維持できない恐れがある。
【００７９】  以上のような本実施の形態によれば、RFIDタグ１０において、シンプルな構造により、金属面Ｗａに取り付けても無線通信可能にしつつ、RFICチップ３４（RFICモジュール１６）およびそれに接続されるアンテナ１４を保護することができる。
【００８０】  具体的には、RFICチップ３４を備えるRFICモジュール１６とそれに接続するアンテナ１４が、これらを保護するためのキャップ状部材１２に直接的に設けられる。すなわち、キャップ状部材１２は、RFICモジュール１６とアンテナ１４とを保護する部材であるとともに、これらを保持する部材でもある。そのため、例えば、RFICチップ３４やアンテナ１４を基板やブロックなどに設け、その基板やブロックなどを保護ケースで保護するなどの複雑な構成をとる必要がなくなる。
【００８１】  また、アンテナ１４の本体部１４ａ（放射部１４ｆ）がキャップ状部材１２との間にスペースを設けた状態でキャップ状部材１２に設けられるので、誘電体損失が抑制され、その結果、通信特性の低下が抑制される。
【００８２】  以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。
【００８３】  例えば、上述の実施の形態の場合、RFICチップ３４は、RFICチップ３４とアンテナ１４との整合をとる整合回路（４つのインダクタンス素子３６Ａ〜３６Ｄ）とともにRFICモジュール１６に組み込まれた状態で、アンテナ１４に接続されている。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。
【００８４】  図１０は、別の実施の形態に係るRFIDタグの分解斜視図である。なお、上述の実施の形態における構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号が付されている。したがって、上述の実施の形態と異なる点を中心に、図１０に別の実施の形態に係るRFIDタグを説明する。
【００８５】  図１０に示すように、別の実施の形態に係るRFIDタグ１１０において、RFICチップ３４は、モジュール化されることなく、逆Ｆアンテナ状のアンテナ１１４の本体部１１４ａに設けられる。具体的には、アンテナ１１４の給電線部における接続側導線部１１４ｋにRFICチップ３４の第１の入出力端子が接続され、放射側導線部１１４ｊに第２の入出力端子が接続される。接続側導線部１１４ｋを適切な長さにすることにより、すなわち接続側導線部１１４ｋのインダクタンスを調節することによってアンテナ１１４とRFICチップ３４との間の整合をとることができる。
【００８６】  また、図４に示すように、上述の実施の形態の場合、キャップ状部材１２のアンテナ支持部１２ｅにおいて、アンテナ１４の本体部１４ａとキャップ状部材１２との間にスペースを設けるためのスペーサ部１２ｇと、アンテナ１４をキャップ状部材１２に固定するための係合ピン部１２ｈは一体化されている。これに代わって、アンテナ支持部において、スペーサ部１２ｇと係合ピン部１２ｈそれぞれは、異なる場所に設けられて離れていてもよい。また、スペーサ部１２ｇと係合ピン部１２ｈの数は異なっていてもよい。係合ピン部１２ｈは、アンテナ１４の本体部１４ａ全体を、キャップ状部材１２の天板部１２ａの裏面１２ｄに対して平行に維持した状態で、キャップ状部材１２に固定することができる本数であればよく、例えば６本であってもよい。すなわち、アンテナ支持部は、アンテナの本体部とケーシング部材の天板部との間にスペースを設けることができるのであれば、アンテナの支持の形態は問わない。
【００８７】  さらに、図３に示すように、上述の実施の形態の場合、RFIDタグ１０において、アンテナ１４の接続部１４ｂは、導体板１８を介して物品Ｗの金属面Ｗａに対して直流的に接続するまたは容量結合する。これに代わって、アンテナの接続部が、導体板を介することなく、物品の金属面に直流的に接続してもよいまたは容量結合してもよい。この場合、RFIDタグは、導体板を省略することができる。
【００８８】  さらにまた、図１に示すように、上述の実施の形態の場合、RFICチップ３４（RFICモジュール１６）とアンテナ１４を保護しつつ保持するケーシング部材は、密閉された内部空間Ｒを画定するキャップ状に限らない。例えば、金属面に取り付けられた状態のときに内部空間と外部とを連通する穴をケーシング部材は備えてもよい。例えば、ケーシング部材の天板支持部は、互いに平行な２つの平板状の側壁部であってもよい。また例えば、天板支持部は、４本の柱部であってもよい（この場合、ケーシング部材はテーブル状である）。
【００８９】  加えて、図１に示すようにRFIDタグ１０が取り付けられている物品Ｗの金属面Ｗａは平面であるが、本発明に係る実施の形態はこれに限らない。例えば、金属面は、ガスボンベなどの湾曲面であってもよい。この場合、ケーシング部材が可撓性を備える。または、ケーシング部材がキャップ状部材である場合、その開口縁部が、湾曲面に係合可能な形状を備える。
【００９０】  すなわち、本発明の実施の形態に係る無線通信デバイスは、任意の形状の金属面を備える様々な物品、例えば事務机やドラム缶などの金属面に取り付けても使用可能であり、また、非金属面に取り付けても使用可能である。
【００９１】  加えてまた、図７に示すように、上述の実施の形態の場合、アンテナ１４は逆Ｆアンテナの形態であるが、これに限らない。例えば、逆Ｌアンテナであってもよい。
【００９２】  例えば、無線通信デバイスは、その周囲の温度および湿度の少なくとも一方を検出し、その検出結果を外部に出力するように構成されてもよい。例えば、RFICチップ内に温度センサや湿度センサが組み込まれる。あるいは、RFICチップとともに、温度センサや湿度センサがRFICモジュール内に設けられる。
【００９３】  温度センサ付きRFICモジュールがキャップ状部材における天板部の裏面に設けられるため、温度センサは、キャップ状部材の外部の温度を高い精度で検出することができる。具体的に説明すると、温度センサは、外気に接触しているキャップ状部材の温度を実質的に検出することにより、間接的に外部温度を検出する。したがって、これと異なり、温度センサ付きモジュールがキャップ状部材から空間を介して離れた状態で設けられている場合に比べて、外部温度が短時間の間に激しく変化しても、温度センサは高精度にその外部温度を検出することができる。
【００９４】  なお、湿度センサがRFICモジュールに設けられている場合、キャップ状部材には、内部空間と外部とを連通するための連通穴が設けられる。
【００９５】  すなわち、本発明の実施の形態に係る無線通信デバイスは、広義には、物品の金属面に取り付けられた状態で使用可能な無線通信デバイスであって、前記金属面に対してスペースをあけて対向する裏面を備える天板部、および前記天板部から前記裏面側に立設する天板支持部を含むケーシング部材と、前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられる本体部、および前記本体部から前記金属面に向かって延在して前記金属面に対して直流的に接続するまたは容量結合する接続部を備えるアンテナと、前記ケーシング部材の天板部の裏面に設けられ、前記アンテナに接続するRFICチップと、を有し、前記ケーシング部材がさらに、前記天板部と前記アンテナの本体部との間にスペースを設けた状態で前記アンテナの本体部を支持するアンテナ支持部を備える。
【００９６】  なお、本発明のいくつかの実施の形態を挙げているが、ある実施の形態に対して別の少なくとも１つの実施の形態を全体としてまたは部分的に組み合わせて本発明に係るさらなる実施の形態とすることが可能であることは、当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００９７】  本発明は、金属面に取り付けて使用されうるRFIDタグなどの無線通信デバイスに適用可能である。
【符号の説明】
【００９８】      １０      無線通信デバイス（RFIDタグ）      １２      ケーシング部材（キャップ状部材）      １２ａ    天板部      １２ｂ    天板支持部（側壁部）      １２ｅ    アンテナ支持部      １４      アンテナ      １４ａ    本体部      １４ｂ    接続部      １６      RFICチップ（RFICモジュール）      Ｗ        物品      Ｗａ      金属面
【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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【国際調査報告】
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