(57)【要約】 【課題】  使用環境が変化しても通信状態が良好な無線タグを提供する。【解決手段】  ＩＣチップ２の入出力端子と直接接合された第一の形態のアンテナ３と、前記ＩＣチップの入出力端子と直接接合されない第二の形態のアンテナ６を分離可能に構成することにより環境が変化しても同一通信周波数での管理が可能な無線タグとする。【選択図】  図１
2006270212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のＩＣチップ、および２以上のアンテナを有する無線タグであって、前記アンテナは、前記ＩＣチップの入出力端子と直接接合された第一の形態のアンテナと、前記ＩＣチップの入出力端子と直接接合されない第二の形態のアンテナからなり、前記第一の形態のアンテナと第二の形態のアンテナは分離可能に構成されてなることを特徴とする無線タグ。
【請求項２】
前記第一の形態のアンテナと第二の形態のアンテナは、異なる基材に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の無線タグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に少なくとも１つのＩＣチップ、及びアンテナを有し、データを無線で通信することが可能な無線タグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報を記憶出来るＩＣチップとアンテナからなる無線タグは、電波を介して、質問器またはリーダと呼ばれる無線機とデータを送受信することができる。このような無線タグは、たとえば特許文献１に示されている。そのうち特に、電波の周波数として３００ＭＨｚ以上を使用し、内部に電源を持たない無線タグは、リーダライタとの通信可能距離が長く、価格も比較的廉価であることから、バーコードの置き換え用途への利用などが検討されている。このような内部に電源を持たない無線タグは、たとえば特許文献２に示されている。
【０００３】
無線タグ内部にＩＣを駆動する電源を持たない場合は、リーダライタからの電波をＩＣ内部のダイオードやコンデンサにより直流に変換して電圧を得る方式が取られる。また、無線タグ内部に上記電源を持つ場合は、ボタン型電池やフィルム状電池、大容量のコンデンサなどがＩＣ駆動用電源として用いられる。
【０００４】
無線タグと、リーダとの通信に使用される電波は、一般的に送信電力が大きくなるに従い、無線タグとリーダとの通信距離が長くなり、周波数が低くなるに従い、空気中の伝播損失が小さくなるために通信距離が長くなる。ところが、使用出来る電波の周波数とその出力レベルに関しては、国ごとに定められた規制値があり、それぞれの国で定められた規制値のなかで、最大の効果が得られるような周波数、送信電力が選ばれ、無線タグとリーダライタとの通信系が設計される。
【０００５】
図１１は、従来の無線タグの一例を示す斜視図である。基材５の上に粘着層７を介して、アンテナ３及びＩＣチップ２を形成してなる基材４を設け、無線タグ１１を構成している。この無線タグ１１は、基材５剥離前の状態で、アンテナ３を用いて通信を行い、ＩＣチップ２に情報を記録または再生することにより、無線タグ１１自体の管理を行い、その後、基材５部分を剥離除去し、粘着層７を介して、基材４部分のみを管理する物品に貼付し、物品の管理等の使用に供していた。
【０００６】
一般的に無線タグは、無線タグ単体すなわち自由空間にある状態で最適な特性が得られるようにアンテナが設計され、標準品とされている。従って、図１１に示す従来の無線タグ１１は、基材５除去前の状態で、アンテナ３とＩＣチップ２はインピーダンス整合するよう設計されている。無線タグ１１から基材５を剥離し、粘着層７を介して基材４部分を、例えば誘電率の高い樹脂で形成された管理する物品に貼付して使用した場合は、前記物品を構成する樹脂の誘電率によりアンテナ３のインピーダンスが変化することにより、ＩＣチップ２とのインピーダンス不整合が生じて、読み取り性能の低下や、場合によっては通信不能等の現象が生じることもあった。
【０００７】
また、貼付場所の近辺に金属が配されている物品においても、同様に干渉が生じてアンテナ３のインピーダンスが変化し、読み取り性能が低下するという不具合があった。
【０００８】
そこで、管理する物品の材質や使用環境を考慮して、すなわち、例えば当該物品の誘電率や周囲に配された金属材料等の影響をあらかじめ考慮して、アンテナ形状を最適化した無線タグを設計する場合もあった。このような設計の場合には、図１１において、基材５を除去してなる無線タグ１１は、管理する物品に貼付した後は、通信が可能かつ通信性能が良好ではあるが、物品に貼付する前の基材５を備えた無線タグ１１の状態では、アンテナ３のインピーダンスとＩＣチップ２のインピーダンスが整合しておらず、通信性能が低下するので上述内容と同様の不具合を生じていた。
【０００９】
【特許文献１】特許２５５３６４１号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の技術的課題は、使用環境が変化しても通信状態が良好な無線タグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、１以上のＩＣチップ、および２以上のアンテナを有する無線タグであって、前記アンテナは、前記ＩＣチップの入出力端子と直接接合された第一の形態のアンテナと、前記ＩＣチップの入出力端子と直接接合されない第二の形態のアンテナからなり、前記第一の形態のアンテナと第二の形態のアンテナは分離可能に構成されてなることを特徴とする無線タグが得られる。
【００１２】
本発明によれば、前記第一の形態のアンテナと第二の形態のアンテナは、異なる基材に形成されてなることを特徴とする無線タグが得られる。
【００１３】
本発明の無線タグは、少なくとも１つのＩＣチップの入出力端子と直接接合された第一の形態のアンテナと、ＩＣチップの入出力端子と直接接合されない第二の形態のアンテナからなる。前記第一の形態のアンテナと第二の形態のアンテナはそれぞれ基材の上に形成された導電性物質からなり、第一の形態のアンテナと第二の形態のアンテナは分離可能に構成する。
【００１４】
前記第一の形態のアンテナと、前記第二の形態のアンテナは、同一の基材の同一表面もしくは表裏に形成されていても良く、またそれぞれ異なる基材に形成されていても良い。前記第一の形態のアンテナと第二の形態のアンテナが同一基材に形成されている場合は、基材に切り込みやミシン目等の容易に切断可能な手段をあらかじめ設けておくのが好ましい。前記第一の形態のアンテナと第二の形態のアンテナは異なる基材に形成されてなる場合は、粘着層を設けるなどの接着手段、または基板同士の嵌合手段や別部材を用いた結合手段を設けることにより、一体に構成しつつも、必要に応じて容易に剥離または分離できるような構成とするのが好ましい。
【００１５】
ＩＣチップと前記第一の形態のアンテナは、管理する物品に貼付した状態で最良の特性が得られるように、つまり、管理する物品の材質や条件を考慮して、アンテナを最適化する。無線タグを前記物品に貼付する際には、前記第二の形態のアンテナを無線タグから分離して第一の形態のアンテナ部分を使用する。
【００１６】
一方、前述のように構成すると、管理する物品に貼付する前の状態では、必ずしも、第一の形態のアンテナは、ＩＣチップと最適値でインピーダンス整合しておらず、通信性能が良好でない場合も生じる。そこで、このような場合は、第一の形態のアンテナ近傍に第二の形態のアンテナを形成し、管理する物品に貼付しない状態でも、ＩＣチップとアンテナ全体のインピーダンス整合が最適値となるよう構成する。このように構成することで、管理する物品に貼付しない状態においては、ＩＣチップと第一の形態のアンテナおよび第二の形態のアンテナが協働して、一定の距離での通信状態を良好に保ち、かつ、管理する物品に貼付した状態においても、第二の形態のアンテナを除去してアンテナインピーダンスを変更することにより、一定の距離での通信状態を良好に保つことが可能な無線タグが得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、管理する物品に貼付する前と後のいずれの状態であっても、同一周波数帯での通信性能が良好な無線タグの提供が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明による無線タグは、ＩＣチップと、該ＩＣチップと電気的に接続してなる第一の形態のアンテナ、およびＩＣチップと電気的に接続していない第二の形態のアンテナを有する。第一の形態のアンテナとＩＣチップは、最終的に管理する物品に貼付して使用に共されるので、管理する物品に貼付した状態で、第一の形態のアンテナとＩＣチップのインピーダンスが整合するように構成する。つまり、前記第一の形態のアンテナとＩＣチップの単純なインピーダンス整合を行うのではなく、管理する物品による電波の干渉を考慮してＩＣチップとインピーダンス整合するように第一の形態のアンテナを構成する。また、例えば工場出荷時や流通時には、管理する物品に貼付しない状態で、良好な通信状態を保つ必要があるため、第一および第二のアンテナの複合アンテナがＩＣチップとインピーダンス整合するよう構成する。
【００１９】
第一および第二の形態のアンテナは、例えばガラスエポキシ基板やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミド等の樹脂や紙からなる基材上に、銅やアルミ、銀等の導電体を用いて、エッチング手法、印刷等の一般的なアンテナ形成手段により形成する。また、第一の形態のアンテナは、例えばＩＣチップとワイヤボンディングやフリップチップ実装技術等の一般的な実装技術により電気的に接続する。
【００２０】
前記第一の形態のアンテナと第二の形態のアンテナが異なる基材に形成されてなる場合は、例えば前記基材間に接着剤や粘着剤を塗布して一体と成すが、容易に剥離または分離でき、さらに樹脂、金属、紙等の物品に容易に再接着できる程度の接着力や粘着力を有する粘着層を設けるのが好ましい。また、基材同士に凹凸やフック状の嵌合構造を持たせるもしくはクリップやピン等のアンテナ特性に影響を及ぼさない別部材による結合手段を用いて一時的に一体と成してもよい。
【００２１】
前記第一の形態のアンテナと第二の形態のアンテナが同一基材に形成されてなる場合は、例えば、二つの形態のアンテナを容易に分離可能なように、切り込み、溝、ミシン目をあらかじめ設けておくのが好ましい。また、第一の形態のアンテナが形成された基材は、例えばパンチ穴をあけてひもを通しで管理する物品に取り付ける、あらかじめ粘着層を設ける、両面テープを用いる、接着剤を用いる等の一般的な手段で管理する物品に貼付または付設するのが好ましい。
【００２２】
本発明による無線タグは、あらかじめ管理する物品の材質・構成・周辺環境を考慮して設計構成されるが、同一物品であっても、管理する物品の構成や周辺環境によっては、電波の干渉条件が異なるため、必要に応じて、無線タグの一部を該物品に貼付または付設する位置を特定して使用に供するのが好ましい。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施例１）
図１、図２および図３は、本発明の第一の実施例を示す図である。図１は本発明の無線タグの斜視図、図２は図１に示した無線タグ１の正面図、図３は管理する物品に貼付する場合の無線タグの説明図である。ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと表記）からなる基材４上に、導電体としてアルミニウムを用いてエッチング手法により第一の形態のアンテナ３（以下アンテナ３と表記）を形成し、アンテナ３とＩＣチップ２はフリップチップ実装手段により電気的に接続した。無線タグ１は、工場出荷後、レストランに納入され、管理する物品であるＡＢＳ樹脂製トレイに貼付して、商品管理を行うことを鑑みて、ＡＢＳ樹脂に貼付された場合にＩＣチップ２とインピーダンスが整合するように、前記アンテナ３を調整し形成した。
【００２５】
次に、ＰＥＴよりなる基材５表面に導電体としてアルミウムを用いてエッチング手法により、第二の形態のアンテナ６（以下アンテナ６と表記）を図１および図２に示すように形成した。このとき、前記アンテナ６は、図１および図２に示す無線タグ１の状態で、前記アンテナ３と共に複合アンテナとして機能した場合に、ＩＣチップ２とインピーダンス整合するように調整し形成した。
【００２６】
なお、前記基材４および基材５は、各々アンテナ３およびアンテナ６が形成されていない面同士で、容易に剥離しうる粘着層７を介して当接させて一体となし、無線タグ１を作成した。
【００２７】
この無線タグ１は、図１および図２に示す状態で、出荷・搬送データを記録再生して納入管理を行い、レストラン納入後に図３に示すように基材５を分離除去し、無線タグ残部８のみを管理する物品に貼付して販売管理を行った。納入管理および販売管理のいずれの場合も、通信周波数は２．４５ＧＨｚを使用し、通信状態は極めて良好であった。
【００２８】
図４に、ＩＣチップ２のインピーダンス特性を示す。９ａはインピーダンスの実数部、９ｂはインピーダンスの虚数部を示している。使用する通信周波数ｆ０におけるＩＣチップ２のインピーダンスは、実数部９ａが２０Ω、虚数部９ｂが−４０Ωである。無線タグ１のアンテナは、ＩＣチップ２とインピーダンス整合するように設計される。ここで、インピーダンスの整合条件は、アンテナインピーダンスがＩＣチップのインピーダンスの共役複素数になることである。
【００２９】
図５に、無線タグ１の状態、すなわちアンテナ３とアンテナ６を組み合わせたときの複合アンテナインピーダンスを示す。使用する通信周波数ｆ０におけるインピーダンスは、実数部９ａが２０Ω、虚数部９ｂが４２Ωである。図４に示したＩＣチップ２のインピーダンスと比較すると、使用する通信周波数ｆ０においてインピーダンス整合していることがわかる。
【００３０】
図６に、図３に示した無線タグ残部８を管理する物品に貼付した状態でのアンテナインピーダンスを示す。この場合、周波数特性は図５と異なるが、使用する通信周波数ｆ０においては実数部９ａが１８Ω、虚数部９ｂが４５Ωとなり、ＩＣチップ２とほぼインピーダンス整合していることがわかる。
【００３１】
比較例として、実施例１とアンテナ構成のみ異なる、図１１の構成を有する無線タグ１を作製した。アンテナ３は、無線タグ１から基材５を除去した状態でＩＣチップ２とインピーダンスが整合するよう調整した。
【００３２】
図７に、比較例の無線タグ１１の管理する物品に貼付する前の状態におけるインピーダンス特性を示す。使用する通信周波数ｆ０において、実数部９ａが２Ω、虚数部９ｂが−５８Ωとなっており、図４に示したＩＣチップ２のインピーダンス特性と整合しないことがわかる。この場合の不整合損失は計算上１８ｄＢとなり、管理する物品に貼付して使用した場合と比較すると、通信距離は８分の１と短くなり、良好な通信状態を保つことができなかった。
【００３３】
図８は、本発明の効果を示す説明図である。図８（ａ）は、実施例１による基材５除去前の無線タグ１とリーダライタ１２の通信距離１４を示している。図８（ｂ）は基材５除去後の無線タグ残部８を管理する物品１０に貼付した状態での通信距離１５を示している。通信距離１４と通信距離１５は、ほぼ等しいことがわかる。図９は、比較例の無線タグ１１による通信距離を説明する図である。無線タグ１１は、管理する物品に合わせてアンテナを最適化しているので、図９に示すように、管理する物品に貼付しない状態では、本発明による効果を示す図８（ａ）の通信距離１４に比べて通信距離１６が極端に短くなっている。
【００３４】
（実施例２）
図１０は、本発明の第二の実施例を示す斜視図である。ガラスエポキシからなる基材４上に、導電体として銅ペーストを用いて印刷手法により第一の形態のアンテナ３（以下アンテナ３と表記）を形成し、ＩＣチップ２とワイヤボンディングにより電気的に接続した。無線タグ１は、工場出荷後、楽器店に納入され、管理する物品である音楽用コンパクトディスク（以下ＣＤと表記）ケースに貼付して、商品管理を行うことを鑑みて、ＣＤケースの材質であるポリスチレン樹脂およびＣＤ表面に蒸着されたアルミニウム薄膜による電波の干渉が発生しても、ＩＣチップ２とインピーダンスが整合するように、前記アンテナ３を調整し形成した。
【００３５】
次に、前記基材４に導電体として銅ペーストを印刷した第二の形態のアンテナ６（以下アンテナ６と表記）を図１０に示すように形成した。このとき、前記アンテナ６は、図１０に示す無線タグ１の状態で、前記アンテナ３と共に複合アンテナとして機能した場合にＩＣチップ２とインピーダンス整合するように調整し形成した。
【００３６】
この無線タグ１は、図１０に示す状態で、出荷・搬送データを記録再生して納入管理を行い、楽器店納入後にミシン目１３でアンテナ３を形成してなる基材部分とアンテナ６を形成してなる基材部分を分離し、アンテナ３を形成してなる基材部分のみを両面テープを用いてＣＤケースに貼付して販売管理を行った。納入管理および販売管理のいずれの場合も、通信周波数は９５０ＭＨｚを使用し、通信状態は極めて良好であった。
【００３７】
以上、例を挙げて、本発明の実施例を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、例えば、導電性インキでロゴや注意書を印刷して、それを第二の形態のアンテナとしても利用する等の、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の無線タグを用いることにより、商品等の流通管理、販売管理、在庫管理、利用状況管理に代表される多様な物品の管理において、管理する物品の材質や使用環境等に適したシステムを簡便に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例による無線タグを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例による無線タグを示す正面図である。
【図３】本発明の実施例による無線タグの使用状態を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例に用いたICチップのインピーダンス特性を示す図である。
【図５】本発明の実施例によるアンテナのインピーダンス特性を示す図である。
【図６】本発明の実施例によるアンテナのインピーダンス特性を示す図で、管理する物品に貼付した状態の特性を示す。
【図７】比較例のアンテナのインピーダンス特性を示す図である。
【図８】本発明の実施例の効果を説明する図で、図８（ａ）は、物品に貼付する前の状態を示し、図８（ｂ）は、物品に貼付した後の状態を示す。
【図９】比較例の通信距離を説明する図で、物品に貼付する前の状態を示す。
【図１０】本発明の実施例による無線タグを示す斜視図である。
【図１１】従来の無線タグを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１１    無線タグ
２    ＩＣチップ
３    第一の形態のアンテナ
４，５  基材
６    第二の形態のアンテナ
７    粘着層
８    無線タグ残部
９ａ    インピーダンスの実数部
９ｂ    インピーダンスの虚数部
１０    管理する物品
１２    リーダライタ
１３    ミシン目
１４，１５，１６    通信距離
【図１】
2006270212.tif 000003
【図２】
2006270212.tif 000004
【図３】
2006270212.tif 000005
【図４】
2006270212.tif 000006
【図５】
2006270212.tif 000007
【図６】
2006270212.tif 000008
【図７】
2006270212.tif 000009
【図８】
2006270212.tif 000010
【図９】
2006270212.tif 000011
【図１０】
2006270212.tif 000012
【図１１】
2006270212.tif 000013