(57)【要約】  導体パターンの切除や延長による調整なしに、周波数特性の偏差が抑えるため、ＲＦＩＤタグ１０において、板状の誘電体部材１１と、誘電体部材の表裏面に亘って延びてループアンテナＬ１を形成した、ループアンテナの両端が表裏面のうちの一方の面に存在するアンテナパターン１２と、アンテナパターンと電気的に接続された回路チップ１３と、ループアンテナの両端のうちの一方１２ａに直接あるいは導体を介して接続された、表裏面のうちの一方の面上に広がった第１電極１４と、ループアンテナの両端のうちの他方１２ｂに導体を介して接続された、表裏面のうちの他方の面上に第１電極１４に沿って広がった第２電極１５とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の誘電体部材と、
前記誘電体部材の表裏面に亘って延びてループアンテナを形成した、該ループアンテナの両端が該表裏面のうちの一方の面に存在するアンテナパターンと、
前記アンテナパターンと電気的に接続され、前記ループアンテナを介した通信を行う回路チップと、
前記ループアンテナの両端のうちの一方に直接あるいは導体を介して接続された、前記一方の面上に広がった第１電極と、
前記ループアンテナの両端のうちの前記一方に対する他方に導体を介して接続された、前記表裏面のうちの前記一方の面に対する他方の面上に前記第１電極に沿って広がった第２電極とを備えたことを特徴とするＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記第２電極が、前記ループアンテナと、前記誘電体部材を貫通した貫通導体を介して接続されたものであることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記誘電体部材内部で、前記第１電極と前記第２電極との間に広がった、前記ループアンテナの両端のうちの前記一方に導体を介して接続された第３の電極と、
前記誘電体部材内部で、前記第１電極と前記第３電極との間に広がった、前記ループアンテナの両端のうちの前記他方に導体を介して接続された第４の電極とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載のＲＦＩＤタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ＿Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ＿ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リーダライタに代表される外部機器と、電波によって非接触で情報のやり取りを行う種々のＲＦＩＤタグが知られている。このＲＦＩＤタグの一種として、シート状の誘電体部材に電波通信用の導体パターンとＩＣチップが搭載された構成のものが提案されている。ＲＦＩＤタグは、一般的に、誘電体部材と、この誘電体部材の表裏面の一方に設けられたＩＣチップと、誘電体部材に配置された導体パターンを有するアンテナとを有している（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
また、誘電体部材の表裏面に亘って帯状に延びた、両端がＩＣチップに接続されたループアンテナを備えたＲＦＩＤタグが知られている（例えば、特許文献２参照。）。誘電体部材の表裏面に亘って帯状に延びたループアンテナを備えたＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグ全体の面積を抑えられつつも、アンテナの利得が向上して通信距離を伸ばすことができる。【０００４】
ＲＦＩＤタグには、ループアンテナの周波数特性をＲＦＩＤタグの通信周波数に合わせるためコンデンサが付加されることがある。【０００５】
図１は、従来技術のＲＦＩＤタグをＩＣチップ側から見た平面図であり、図２は、図１に示すＲＦＩＤタグのＡ−Ａ線断面図である。【０００６】
図１および図２に示すＲＦＩＤタグ９０は、誘電体材料からなるプリント基板９１と、ＩＣチップ９３と、アンテナパターン９２とを備えている。アンテナパターン９２はプリント基板の表裏面に亘って延び、ループアンテナＬ９を形成している。ループアンテナＬ９の両端がＩＣチップ９３に接続されている。アンテナパターン９２の、ＩＣチップ９３に接続された両端のそれぞれからは、電極部９４，９５が互いに同じ向きに延びている。電極部は対向する部分が近接しており、コンデンサＣ９が形成されている。電気的にインダクタとみなせるループアンテナＬ９と、コンデンサＣ９は並列接続されており、ループアンテナＬ９のインダクタンスとコンデンサＣ９の容量によって、通信特性に影響を与える共振周波数が得られる。
【特許文献１】特開２００２−２４６８２９号公報
【特許文献２】特開２００６−５３８３３号公報
【発明の開示】
【０００７】
一般に、ＲＦＩＤタグのプリント基板の厚さには、製造段階で個々の製品ごとの偏差が生じる。このことは、図１および図２に示すＲＦＩＤタグ９０についても同様である。プリント基板９１の厚さｔに生じる偏差は、ループアンテナＬ９の面積に影響を与える。この結果、ループアンテナＬ９のインダクタンスに偏差が生じ、共振周波数が設計値からずれてしまう。例えば、図１および図２に示すＲＦＩＤタグにおいてループアンテナのインダクタンスをＬとし、コンデンサの容量をＣとすると、共振周波数ｆは、次の（１）式で表される。
【０００８】
ｆ  ＝  １  ／  （２π（ＬＣ）０．５）          （１）
この（１）式にも示されるように、共振周波数ｆはインダクタンスＬに応じて変化する。
【０００９】
ここで、例えば、コンデンサを形成する導体パターンの一部を切除することによってコンデンサの容量を調整し、生じた共振周波数の偏差を修正するトリミング手法が知られている（例えば、上記特許文献１）。しかし、個々のＲＦＩＤタグについて、トリミングを行うことは多大な労力を要し、量産における生産性が低下する。
【００１０】
上記事情に鑑み、本明細書に記載する複数の実施形態は、導体パターンの切除や延長による調整なしに、周波数特性の偏差が抑えられたＲＦＩＤタグを提供する。
【００１１】
上記目的を達成するＲＦＩＤタグの基本形態は、
板状の誘電体部材と、
上記誘電体部材の表裏面に亘って延びてループアンテナを形成した、このループアンテナの両端がこの表裏面のうちの一方の面に存在するアンテナパターンと、
上記アンテナパターンと電気的に接続され、上記ループアンテナを介した通信を行う回路チップと、
上記ループアンテナの両端のうちの一方に直接あるいは導体を介して接続された、上記一方の面上に広がった第１電極と、
上記ループアンテナの両端のうちの上記一方に対する他方に導体を介して接続された、上記表裏面のうちの上記一方の面に対する他方の面上に上記第１電極に沿って広がった第２電極とを備えている。
【００１２】
この基本形態によれば、誘電体部材の厚さが増加するに従ってループアンテナのインダクタンスが増加するが、誘電体部材を介して設けられた第１電極と第２電極との間に容量が形成され、この容量のキャパシタンスも誘電体部材の厚さが増加するに従って増加する。したがって、誘電体部材の厚さに起因したインダクタンスの偏差による共振周波数の偏差がキャパシタンスの偏差を抑える向きに作用する。したがって、導体パターンの切除や延長による調整なしに、周波数特性の偏差が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術のＲＦＩＤタグをＩＣチップ側から見た平面図である。
【図２】図１に示すＲＦＩＤタグのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】ＲＦＩＤタグの具体的な第１実施形態をＩＣチップ側から見た平面図である。
【図４】図３に示すＲＦＩＤタグのＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】ＲＦＩＤタグの具体的な第２実施形態をＩＣチップ側から見た平面図である。
【図６】図５に示すＲＦＩＤタグのＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】ＲＦＩＤタグの具体的な第３実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
基本形態について上記説明したＲＦＩＤタグに対する具体的な実施形態を、以下図面を参照して説明する。【００１５】
図３は、ＲＦＩＤタグの具体的な第１実施形態をＩＣチップ側から見た平面図であり、図４は、図３に示すＲＦＩＤタグのＢ−Ｂ線断面図である。【００１６】
図３に示すＲＦＩＤタグ１０は、板状の誘電体部材１１、アンテナパターン１２、アンテナパターン１２と接続されたＩＣチップ１３、そして、誘電体部材１１の表裏面のそれぞれの面上に広がった第１電極１４および第２電極１５を備えている。【００１７】
ＲＦＩＤタグ１０は、図示しないリーダライタと非接触で情報のやり取りを行う電子装置であり、リーダライタが発する電磁場のエネルギーをアンテナパターン１２で電気エネルギーとして受け取り、その電気エネルギーでＩＣチップ１３が駆動される。アンテナパターン１２は通信用のアンテナとして機能し、ＩＣチップ１３はアンテナパターン１２を介した無線通信を実行する。ここで、ＩＣチップ１３は上述した基本形態における回路チップの一例に相当する。【００１８】
なお、本願技術分野における当業者間では、本願明細書で使用する「ＲＦＩＤタグ」のことを、「ＲＦＩＤタグ」用の内部構成部材（インレイ；ｉｎｌａｙ）であるとして「ＲＦＩＤタグ用インレイ」と称する場合もある。あるいは、この「ＲＦＩＤタグ」のことを「無線ＩＣタグ」と称する場合もある。また、この「ＲＦＩＤタグ」には、非接触型ＩＣカードも含まれる。【００１９】
続いて、ＲＦＩＤタグ１０の各部について説明する。【００２０】
誘電体部材１１は、誘電体材料で形成されている。誘電体材料は、例えば樹脂であり、ポリエチレン‐テレフタラート（ＰＥＴ）やエポキシ系樹脂に代表される合成樹脂である。【００２１】
アンテナパターン１２、第１電極１４、および第２電極１５は、誘電体部材１１の表面に形成された導体パターンとして形成されている。アンテナパターン１２は、誘電体部材１１の表裏面に亘って帯状に延びており、ループアンテナＬ１を形成している。ここで、誘電体部材１１の表裏面のうちループアンテナＬ１の両端１２ａ，１２ｂが設けられた一方の面を表の面と称し、他方の面を裏の面と称する。【００２２】
ＩＣチップ１３は、誘電体部材１１の表の面に配置されており、ループアンテナＬ１の両端１２ａ，１２ｂに半田等で接続されることによって、ループアンテナＬ１と電気的に接続されている。ＩＣチップ１３は、ループアンテナＬ１を介し図示しないリーダライタと無線で通信を行う。【００２３】
第１電極１４は、誘電体部材１１の表の面の面上に広がっており、ループアンテナＬ１の一端１２ａに直接接続されている。より詳細には、第１電極１４は、アンテナパターン１２から連続して延びており、アンテナパターン１２が延びる方向とは交わる向きに突出して設けられている。【００２４】
第２電極１５は、誘電体部材１１の裏の面の面上に第１電極１４に沿って広がっており、ループアンテナＬ１の両端１２ａ，１２ｂのうち第１電極１４が接続された一端１２ａに対する他端１２ｂに導体を介して接続されている。より詳細には、第２電極１５は、誘電体部材１１を貫通して形成された貫通導体１６を介して他端１２ｂに接続されている。誘電体部材１１の表の面に配置されたループアンテナＬ１の端１２ｂと、誘電体部材１１の裏の面に配置された第２電極１５とは、貫通導体１６を介することによって短い距離で接続されるので、導体が誘電体部材１１の縁を経由する場合に比べ寄生抵抗や寄生インダクタンスが低減する。【００２５】
第１電極１４および第２電極１５は、誘電体部材１１を挟んで互いに対向して配置されており、第１電極１４および第２電極１５によってコンデンサＣ１が形成される。コンデンサＣ１とループアンテナＬ１は、ＩＣチップ１３に対し並列接続されている。ループアンテナＬ１の周波数特性は、ループアンテナＬ１とコンデンサＣ１の特性に応じて定まる。ループアンテナＬ１のインダクタンスをＬとし、コンデンサＣ１の容量をＣとすると、共振周波数ｆは、次の（２）式で表される。【００２６】
ｆ  ＝  １  ／  （２π（ＬＣ）０．５）          （２）
ここで、コンデンサＣ１の容量Ｃは、誘電体部材１１の誘電率をεｒとし、第１電極１４および第２電極１５のそれぞれの面積をＳとし、第１電極１４と第２電極１５との距離すなわち誘電体部材１１の厚さをｔとすると、次の（３）式で表される。【００２７】
Ｃ  ＝  εｒ×Ｓ／ｔ        （３）
上の（３）式で示すように、誘電体部材１１の厚さｔが増加すると、容量Ｃは減少する。【００２８】
ＲＦＩＤタグ１０を製造する場合、誘電体部材１１の厚さｔには個々の製品ごとに偏差が生じる。誘電体部材１１の厚さｔが例えば増加すると、ループアンテナＬ１のループ長は長くなり、インダクタンスＬが増加する。しかし、誘電体部材１１の厚さｔが増加すると、上の（３）式で示すように、コンデンサＣ１の容量Ｃも減少する。つまり、誘電体部材１１の厚さｔが増加すると、インダクタンスＬは増加し容量Ｃは減少する。この結果、インダクタンスＬの増加による共振周波数ｆの変化が、容量Ｃの減少により抑えられることとなる。したがって、誘電体部材１１の厚さｔに生じる偏差に起因する共振周波数ｆの偏差が抑えられる。【００２９】
次に、ＲＦＩＤタグの具体的な第２実施形態について説明する。以下の第２実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。【００３０】
図５は、ＲＦＩＤタグの具体的な第２実施形態をＩＣチップ側から見た平面図であり、図６は、図５に示すＲＦＩＤタグのＣ−Ｃ線断面図である。【００３１】
図５および図６に示すＲＦＩＤタグ２０は、誘電体部材１１の表の面の面上に広がった第１電極２４、および、裏の面の面上に広がった第２電極２５に加え、誘電体部材１１内部に設けられた第３電極２８および第４電極２９を備えている。【００３２】
第３の電極２８は、第１電極２４と第２電極２５との間に広がっており、ループアンテナＬ１の一端１２ａに導体２７を介して接続されている。また、第４電極２９は、第１電極２４と第３電極２８との間に広がっており、ループアンテナＬ１の他端１２ｂに導体１６を介して接続されている。ループアンテナＬ１の一端１２ａと第３の電極２８とを接続する導体２７は、誘電体部材１１を貫通する貫通導体である。ループアンテナＬ１の他端１２ｂと第２の電極２５および第３の電極２８とを接続する導体１６もまた、誘電体部材１１を貫通する貫通導体である。これらの第１電極２４、第２の電極２５、第３電極２８、および第４電極２９によってコンデンサＣ２が形成される。より詳細には、第１電極２４および第１電極２４に隣接する第４電極２９によって第１コンデンサＣ２ａが形成され、第４電極２９および第４電極２９に隣接する第３電極２８によって第２コンデンサＣ２ｂが形成され、第３電極２８および第３電極２８に隣接する第２電極２５によって第３コンデンサＣ２ｃが形成される。上記のコンデンサＣ２は、第１コンデンサＣ２ａ、第２コンデンサＣ２ｂ、および第３コンデンサＣ２ｃの合成によって形成されたものである。【００３３】
誘電体部材１１内部に第３電極２８および第４電極２９が配置されることにより、誘電体部材１１の厚さが厚い場合であっても、コンデンサの容量を増加して大容量のコンデンサを形成することができる。なお、ＲＦＩＤタグ２０は、例えば公知である多層配線板と同様の製造方法により製造することができる。【００３４】
ＲＦＩＤタグ２０を製造する場合、誘電体部材１１の厚さに生じる偏差の影響は、第１電極２４と第４電極２９との距離、第４電極２９と第３電極２８との距離、そして第３電極２８と第２電極２５との距離、のいずれかに及ぶ場合と、上記３つの距離にほぼ均等に及ぶ場合とがある。しかしいずれの場合であっても、例えば、誘電体部材１１の厚さが増加すると、第１コンデンサＣ２ａ、第２コンデンサＣ２ｂ、および第３コンデンサＣ２ｃの合成により形成されたコンデンサＣ２の容量は減少する。この結果、誘電体部材１１の厚さｔが変化した場合であっても、ループアンテナＬ１におけるインダクタンスＬの増加による共振周波数ｆの変化がコンデンサＣ２における容量Ｃの減少により抑えられることとなる。したがって、誘電体部材１１の厚さｔに生じる偏差に起因する共振周波数ｆの偏差が抑えられる。【００３５】
上述した具体的な実施形態では、誘電体部材の内部に２つの電極が配置された構成を説明したが、続いて、誘電体部材内部の電極を更に増やした第３実施形態を説明する。【００３６】
図７は、ＲＦＩＤタグの具体的な第３実施形態を示す断面図である。第３実施形態のＲＦＩＤタグ３０については、平面図に現れる構造が図５に示す第２実施形態のＲＦＩＤ２０の平面図と同じであるので、平面図は省略する。また、以下の第３実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。【００３７】
図７に示すＲＦＩＤタグ３０は、図６を参照して説明したＲＦＩＤタグ２０に対し、さらに、誘電体部材１１内部に、第４電極２９と第１電極２４の間に広がる第５電極３１、および、第５電極３１と第１電極２４の間に広がる第６電極３２を備えている点が異なる。第５電極３１は、第１電極２４および第３電極２８とともに、ループアンテナＬ１の一端１２ａに接続されている。第６電極３２は、第４電極２９および第２電極２５とともにループアンテナＬ１の他端１２ｂに接続されている。第１の電極２４、第６電極３２、第５電極３１、第４電極２９、第３電極２８、および第２電極２５によって、コンデンサＣ３が形成される。ＲＦＩＤタグ３０は、更に大容量のコンデンサＣ３を形成することができ、幅広い共振周波数に対応することが容易である。【００３８】
図７に示すＲＦＩＤタグ３０では、上述した第１実施形態のＲＦＩＤタグ１０および第２実施形態のＲＦＩＤタグ２０と同様に、ループアンテナＬ１のインダクタンスとコンデンサＣ３の容量が誘電体部材１１の厚さに連動する。例えば、誘電体部材１１の厚さが増加すると、図６に示す第２実施形態のＲＦＩＤタグ２０と同様の原理で、ループアンテナＬ１のインダクタンスが増加する一方、コンデンサＣ３の容量が減少する。したがって、ＲＦＩＤタグ３０によれば、誘電体部材１１の厚さが変化した場合に、ループアンテナＬ１（図５参照）におけるインダクタンスＬの増加による共振周波数ｆの変化が、コンデンサＣ３における容量Ｃの減少により抑えられることとなる。よって、誘電体部材１１の厚さに生じる偏差による共振周波数ｆの偏差が抑えられる。【００３９】
なお、具体的な各実施形態に対する上記説明では、「発明の開示」で説明した基本形態におけるアンテナパターンの一例として帯状に延びたアンテナパターンが示されているが、このアンテナパターンは、帯状以外にも線状であってもよい。【００４０】
また、具体的な各実施形態に対する上記説明では、「発明の開示」で説明した基本形態における第１電極の一例として、ループアンテナの両端のうちの一方に直接に接続された第１電極１４が示されているが、この第１電極は、ループアンテナに導体パターンを介して接続されたものであってもよい。【００４１】
また、具体的な各実施形態に対する上記説明では、第２電極の一例として貫通導体を介して接続されたものが示されているが、この第２電極は、貫通導体部以外にも、例えば誘電体部材の縁を回って延びた導体パターンを介して接続されたものであってもよい。
【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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【国際調査報告】
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2009157081.tif 000011
2009157081.tif 000012
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