(57)【要約】【課題】基板の片面に対する処理のみで作製できる共振回路を備え、所望の共振周波数をもつように容易に設計変更できる共振タグおよび非接触型データ受送信体を提供する。【解決手段】本発明に係る共振タグ１０は、少なくとも絶縁性の片面を備えた基板１１、及び、前記片面の面内に配され二重らせん構造をなす外側の第一導体１２と内側の第二導体１３からなるアンテナコイル１４で構成され、第一導体１２と第二導体１３は、両者の内端１２ｂ、１３ｂ同士および外端１２ａ、１３ａ同士が接触し閉回路を成し、第一導体１２のインダクタンスＬ１と第二導体１３のインダクタンスＬ２は異なることを特徴としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも絶縁性の片面を備えた基板、及び、前記片面の面内に配され二重らせん構造をなす外側の第一導体と内側の第二導体からなるアンテナコイルで構成され、
前記第一導体と前記第二導体は、両者の内端同士および外端同士が接触し閉回路を成し、該第一導体のインダクタンスＬ１と該第二導体のインダクタンスＬ２は異なることを特徴とする共振タグ。
【請求項２】
前記第一導体と前記第二導体は、互いの横断面積が異なる部分を少なくとも具備していることを特徴とする請求項１に記載の共振タグ。
【請求項３】
前記第一導体は、前記第二導体に比べて横断面積の小さな部分が長いことを特徴とする請求項１に記載の共振タグ。
【請求項４】
前記第一導体と前記第二導体の高さが略同一とした場合は、該第一導体は該第二導体に比べて幅の狭い部分が長いことを特徴とする請求項１に記載の共振タグ。
【請求項５】
前記第一導体と前記第二導体の幅が略同一とした場合は、前記第一導体は前記第二導体に比べて高さの低い部分が長いことを特徴とする請求項１に記載の共振タグ。
【請求項６】
少なくとも絶縁性の片面を備えた基板と、前記片面の面内に配され二重らせん構造をなす外側の第一導体と内側の第二導体からなるアンテナコイルとで構成され、
前記第一導体と前記第二導体は、両者の内端同士および外端同士が接触し閉回路を成すと共に、異なるインダクタンスを備えており、
さらに前記閉回路には直列に、データの記憶、処理および通信の制御を行うＩＣチップが配されていることを特徴とする非接触型データ受送信体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検知装置から発信される特定周波数の電波に共振する共振回路を基板上に設けた共振タグ、および、この共振回路に加えＩＣチップを搭載して成る非接触型データ受送信体に係り、特に、共振回路を設けるにあたり基板の両面加工が不要でかつ共振回路の高性能化も図れる共振タグおよび非接触型データ受送信体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種商店において商品を販売する際に、存在感知型の非接触性ＩＤタグ（共振タグと呼ぶ）や、ＩＣチップを搭載して電磁波を媒体として外部から情報を受信し、また外部に情報を送信できるようにした非接触型データ受送信体を、その商品に取り付け、万引き防止や在庫管理に利用するシステムが用いられている。
【０００３】
例えば、このような共振タグや非接触型データ受送信体は、レジでの代金決済の際に取り外されるが、顧客が代金を支払うことなく、これらの共振タグや非接触型データ受送信体を商品に付けた状態で、特定周波数の電波を発信する検知装置を備えたゲートを通過すると、音や光などを発する警報装置により警告が発令されるシステムにおいて利用される。
【０００４】
図６は、従来の共振タグの一例を示す構成図である。図６に示す共振タグ６１は、誘電体としてポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂フィルムまたは他の合成樹脂フィルム６２を用い、この樹脂フィルム（誘電体）６２の両面に、アルミニウム箔等の金属箔６３、６４を押し出しまたは熱圧着等の方法により貼り合わせた材料を基板材料として製造される（特許文献１参照）。
【０００５】
誘電体としての樹脂フィルム６２の両面に貼り合わされる金属箔６３，６４のうち、その片側の金属箔６３は、螺旋状パターンの回路であって、該螺旋状パターンによりコイルを形成すると共に、コンデンサ電極板部６３Ａと回路端子部６３Ｂとを両端に有する回路として使用され、この金属箔６３と反対側の金属箔６４は、コンデンサ電極板６４Ａと回路端子部６４Ｂとを有する回路として使用される。
【０００６】
そして、ある特定の共振周波数を得るため、上述の基板材料の両面、すなわち、金属箔６３，６４上に各種印刷方法により耐エッチング性を有するインクを用いて「共振周波数回路」を印刷し、その後酸またはアルカリ等の薬液を用いて化学的にエッチング処理を施し、共振回路を形成する。
【０００７】
なお、共振回路を形成するためには、片側の金属箔６３の螺旋状パターンの回路における回路端子部６３Ｂと、反対側の金属箔６４の回路端子部６４Ｂとを接続する必要がある。この接続方法としては、両方の金属箔６３，６４を表面が凸凹状を呈している固い物質で上下に押し潰すようにした所謂圧接法等が好適に用いられる。この圧接により、金属箔６３，６４の間にある樹脂フィルム６２が破壊し両面にある金属箔６３，６４が導通し短絡する。この短絡により、抵抗Ｒ，インダクタンスＬおよび静電容量（コンデンサ容量）Ｃの３要素からなる共振回路が構成され、共振タグ６１が所定の共振周波数を持つことになる。
【０００８】
この等価回路の共振周波数ｆは、ｆ＝１／｛２π√（ＬＣ）｝となり、この周波数の信号を前記ゲートの検知装置から与えると共振し、その存在が発覚する。ここで、金属箔６３，６４と誘電体６２がコンデンサ容量を形成し、抵抗は金属箔６３，６４自体の抵抗により形成される。
【０００９】
しかしながら、図６に示す共振タグ６１の場合、樹脂フィルム６２の片面のみに、螺旋状パターンの回路を備え、この螺旋状パターンによりコイルを形成すると共に、コンデンサ電極板部と回路端子部とを両端に有する回路を形成した、所謂片面コイル式であるため、共振タグ１のサイズを小さく制限し小型化を図ろうとしても、コイルおよびコンデンサの大きさに制限され、周波数の低いタイプを形成することは困難であった。また、周波数の可変範囲を拡げる場合にも制限があるという課題を有していた。
【００１０】
図７は、従来の共振タグの他の一例を示す構成図であり、上記課題すなわち共振タグの性能を向上しつつ小型化を図ることを目的として提案された共振タグの例である（特許文献２参照）。
【００１１】
図７の共振タグ７５は、誘電体となる樹脂フィルム７６の両面それぞれに、金属箔７７、７８を螺旋状パターンとした回路を設けて成り、該螺旋状パターンによりコイルを形成すると共に、螺旋状パターン略全体でコンデンサ電極板部を構成し、かつ一端部に回路端子部を有する回路を設け、共振周波数回路を形成した構成である。
【００１２】
上記構成からなる共振タグにおいて、共振回路の等価回路の共振周波数ｆは、ｆ＝√２／｛２π√（ＬＣ）｝若しくはｆ＝１／｛２π√（２ＬＣ）｝等となって、この周波数の信号を検知装置から与えると共振して、その存在が発覚する。
【００１３】
図７の共振タグ７５は、両面コイル式を採用しているので、共振タグのサイズを小さく制限した場合でも、図６に示すような片面コイル式の共振タグと比較して、コイルおよびコンデンサの大きさが制限されず、周波数の低いタイプを形成することが可能であると共に、周波数の可変範囲を拡げる場合にも制限が少ない等、性能面で有利であることが記載されている。
【００１４】
共振タグ７５では、ある特定の共振周波数を得るためには、樹脂フィルム７６の両面それぞれ設けた金属箔７７、７８を覆うように、各種印刷方法により耐エッチング性を有するインクを用いて「共振周波数回路」を印刷し、その後酸またはアルカリ等の薬液を用いて化学的にエッチング処理を施し、共振回路が形成されることが説明されている。つまり、共振タグ７５において共振回路を設けるには、さらなる積層プロセスが要求される。
【００１５】
なお、図７の共振タグ７５で積層形成した共振回路はこのまま使用してもよいが、片側の金属箔７７からなる螺旋状パターンの回路における適宜位置、例えば回路端子部７７Ａと、反対側の金属箔７８の螺旋状パターンの回路における適宜位置、例えば回路端子部７８Ａとを接続してもよい。
【００１６】
しかしながら、図６や図７に示した従来の共振タグは両方とも、基板をなす樹脂フィルムの表裏両面に、金属箔からなるコイルや回路を設ける必要があるので、基板両面に対する処理が必須であった。この両面処理は、製造工程を複雑化させると共に、製造コストを押し上げ、ひいては製造品質の向上を阻む要因となっていた。
【００１７】
【特許文献１】
特開平１−１２９３９６号公報
【特許文献２】
特許第３３０６５６０号明細書
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑み、基板の片面に対する処理のみで作製できる共振回路を備え、所望の共振周波数をもつように容易に設計変更できる共振タグおよび非接触型データ受送信体を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、少なくとも絶縁性の片面を備えた基板、及び、前記片面の面内に配され二重らせん構造をなす外側の第一導体と内側の第二導体からなるアンテナコイルで構成され、前記第一導体と前記第二導体は、両者の内端同士および外端同士が接触し閉回路を成し、該第一導体のインダクタンスＬ１と該第二導体のインダクタンスＬ２は異なることを特徴とする共振タグを提供する。
【００２０】
上記共振タグであれば、基板の片面のみに配されるアンテナコイルは、二重らせん構造をなす外側の第一導体と内側の第二導体から構成され、第一導体と第二導体の内端同士および外端同士は接触し閉回路を成しているので、この共振タグが特定周波数の電波を発信する検知装置からこの電波を受信した際、フレミングの左手の法則に従い、第一導体と第二導体には逆向きの磁界が発生し、これに伴い、第一導体と第二導体に逆向きに電流が流れることになる。
【００２１】
上記二重らせん構造をなす外側の第一導体と内側の第二導体からなるアンテナコイルでは、第一導体が第二導体より外側に配されているので、第一導体の最外周内の面積Ｓ１は第二導体の最外周内の面積Ｓ２に比べてより大きな値をもつことになる。面積が大きいほど通過する磁束が大きくなるので、第一導体のインダクタンスＬ１は第二導体のインダクタンスＬ２より大きな値を有することができる。したがって、この構成によれば、その差分Ｌ（＝Ｌ１−Ｌ２）をより大きく設定できるので望ましい。
【００２２】
上記共振タグでは、第一導体のインダクタンスＬ１と第二導体のインダクタンスＬ２は異なる状態にあるので、上記アンテナコイルはＬ１とＬ２の差分に相当する合成リアクタンスＬを有する回路を成しており、この回路の共振周波数Ｆは、Ｆ＝１／２π√（ＬＣ）で表記される。ここで、Ｃは寄生容量である。
【００２３】
上記共振周波数Ｆを表す式から、本発明に係る共振タグは、合成リアクタンスＬがゼロ以外であれば、原則的に成立し、Ｌが大きくなるほど共振周波数Ｆは低周波側にシフトすることが分かる。
【００２４】
したがって、上記構成からなる共振タグであれば、その共振周波数Ｆは、Ｆ＝１／２π√（ＬＣ）となり、この周波数の信号を検知装置から与えると共振して、その存在が発覚するという作用を有する。
【００２５】
本発明に係る共振タグは、基板の片面の面内に上述した特定形状のアンテナを設けるだけで上記作用が得られることから、従来の共振タグでは必要とした基板両面に対する処理が不要となるので、製造工程の簡単化や製造コストの抑制を図ることが可能となる。
【００２６】
上記構成の共振タグにおいて、第一導体のインダクタンスＬ１と第二導体のインダクタンスＬ２とを異ならせるためには、第一導体と第二導体は、互いに横断面積の異なる部分を少なくとも備えることによって実現される。
【００２７】
特に、前記第一導体が前記第二導体に比べて横断面積の小さな部分を長く備えてなる形態を採用すれば、合成リアクタンスＬ（＝Ｌ１−Ｌ２）がより大きくなるので、共振周波数を低く設定する場合には有効である。
【００２８】
第一導体と第二導体が互いに横断面積の異なる部分を有し、合成リアクタンスＬ（＝Ｌ１−Ｌ２）を正の大きな数値とするためには、次に示す２つの代表的な設定が挙げられる。
【００２９】
（１）第一導体と第二導体の高さが略同一とした場合は、第一導体は第二導体に比べて幅の狭い部分を長く設ける。
【００３０】
（２）第一導体と第二導体の幅が略同一とした場合は、第一導体は第二導体に比べて高さの低い部分を長く設ける。
【００３１】
本発明に係る非接触型データ受送信体は、少なくとも絶縁性の片面を備えた基板と、前記片面の面内に配され二重らせん構造をなす外側の第一導体と内側の第二導体からなるアンテナコイルとで構成され、前記第一導体と前記第二導体は、両者の内端同士および外端同士が接触し閉回路を成すと共に、異なるインダクタンスを備えており、さらに前記閉回路には直列に、データの記憶、処理および通信の制御を行うＩＣチップが配されていることを特徴としている。
【００３２】
かかる構成の非接触型データ受送信体であれば、ＩＣチップが配されている同一基板面上に、上述した作用・効果を備えたアンテナコイルを設けているので、基板の片面のみを処理する製造工程により、非接触型データ受送信体を作製できる。
【００３３】
したがって、本発明によれば、従来要した基板両面に対する処理が不要となるので、製造工程の簡単化や製造コストの抑制が図れ、高品質で安価な非接触型データ受送信体の提供が可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明に係る非接触型データ受送信体について図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明に係る共振タグの一例を示す概略図であり、図１（ａ）は平面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’における断面図を表す。
【００３５】
図１の共振タグ１０は、少なくとも電気的に絶縁性を示す片面を備えたシート状の基板１１、及び、この片面の面内に配され二重らせん構造をなす外側の第一導体１２と内側の第二導体１３からなるアンテナコイル１４で構成されている。
【００３６】
また、第一導体１２と第二導体１３は、両者の内端１２ｂ、１３ｂ同士および外端１２ａ、１３ａ同士が接触し閉回路を成し、第一導体１２のインダクタンスをＬ１、第二導体１３のインダクタンスをＬ２とした場合、Ｌ１とＬ２は異なることを特徴としている。
【００３７】
かかる構成の共振タグ１０では、第一導体のインダクタンスＬ１と第二導体のインダクタンスＬ２は異なる状態、すなわちＬ１≠Ｌ２の関係にあるので、上記アンテナコイル１４ではＬ１とＬ２の差分が必ず発生する。ゆえに、アンテナコイルはこの差分に相当する合成リアクタンスＬを有する回路となる。このような回路の共振周波数Ｆは、Ｆ＝１／２π√（ＬＣ）と表記される。ここでＣは寄生容量である。
【００３８】
この共振周波数Ｆを表す式から、本発明に係る共振タグは、合成リアクタンスＬがゼロ以外なので、Ｌがゼロ近傍のとき共振周波数Ｆは最も高い周波数となり、Ｌが大きくなるほど共振周波数Ｆは低周波側にシフトする傾向をもつことが分かる。つまり、第一導体と第二導体の相対的な形態を変更し、Ｌ１とＬ２の大小関係を適宜変えることにより、所望の共振周波数Ｆに設定されたアンテナコイルを備えた共振タグの提供が可能となる。
【００３９】
図２は、本発明に係る共振タグの他の一例を示す概略図であり、図２（ａ）は平面図を、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’における断面図を表す。
図２の共振タグ２０は、二重らせん構造をなす外側の第一導体２２が内側の第二導体１３より太くしたアンテナコイル２４を設けた点が図１の共振タグ１０と異なる。このような形態としても、Ｌ１≠Ｌ２の関係さえ満たしていれば、図１と同様の作用・効果が得られることは言うまでもない。
【００４０】
図３は、図１に示した共振タグを構成する第一導体１２と第二導体１３の相対的な形態を変更した一例を示す概略図であり、図３（ａ）は平面図を、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ’における断面図を表す。
図３の共振タグ３０は、二重らせん構造をなす内側の第二導体１３の一部分を、外側の第一導体１２と同じ太さに変更した点が図１の共振タグ１０と異なる。
【００４１】
このような形態を採用すると、Ｌ２はＬ１の値に少し近づくことになるので、Ｌ１とＬ２の差分からなる合成リアクタンスＬは若干その値が小さくなり、その結果、共振周波数Ｆは高周波数側にシフトする。つまり、このような形態の変更は、共振周波数Ｆの細かな設定を可能とし、共振タグにおける共振周波数Ｆの自由な設計をもたらす。
【００４２】
図３では、第二導体３３の内周端から外周端に渡って２カ所の太さを第一導体３２と同じく設計した事例を示したが、第一導体４２と第二導体４３の一部あるいは複数の特定箇所において太さを変更したり、その太さを多段階に変更するような設計を採用しても構わない。
【００４３】
図４は、図１に示した共振タグを構成する第一導体１２と第二導体１３の相対的な形態を変更した他の一例を示す概略図であり、図４（ａ）は平面図を、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ’における断面図を表す。
図４の共振タグ４０は、二重らせん構造をなす内側の第二導体４３と外側の第一導体４２を同じ太さに変えると共に、内側の第二導体４３が外側の第一導体４２より高くなるように変更した点が図１の共振タグ１０と異なる。
【００４４】
このような形態を採用しても、図１の事例と同様に、第一導体のインダクタンスＬ１と第二導体のインダクタンスＬ２とを異ならせることが可能である。図４の共振タグ４０ではＬ１の方がＬ２より大きくなるが、逆に内側の第二導体４３が外側の第一導体４２より低くなるように設計すれば、Ｌ１とＬ２の大小関係は逆転させることが可能となる。
【００４５】
図４では、第一導体４２と第二導体４３の内周端から外周端に渡って全ての高さを一律とした事例を示したが、第一導体４２と第二導体４３の一部あるいは複数の特定箇所のみ高さを変更したり、その高さを多段階に変更するような設計を採用しても構わない。
【００４６】
図５は、本発明に係る非接触型データ受送信体の一例を示す概略図であり、図５（ａ）は平面図を、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ’における断面図を表す。図５の非接触型データ受送信体５０は、上述した設計思想のアンテナコイルにＩＣチップを直列に接続して設けた配置を成している。
【００４７】
換言すると、図５の非接触型データ受送信体５０は、少なくとも絶縁性の片面を備えた基板５１と、前記片面の面内に配され二重らせん構造をなす外側の第一導体５２と内側の第二導体５３からなるアンテナコイル５４とで構成され、
第一導体５２と第二導体５３は、両者の内端５２ｂ、５３ｂ同士および外端５２ａ、５３ａ同士が接触し閉回路を成すと共に、異なるインダクタンスを備えており、さらに前記閉回路には直列に、データの記憶、処理および通信の制御を行うＩＣチップ５５が配されている。
【００４８】
上記構成によれば、ＩＣチップ５５を載置する基板５１の同一面上に、第一導体５２と第二導体５３のインダクタンスを異なる状態に設計して成るアンテナコイル５４を配置しているので、従来のような基板の両面に対する処理を必要としない非接触型データ受送信体５０の提供が可能となる。
【００４９】
非接触型データ受送信体５０は、データの記憶、処理および通信の制御を行うＩＣチップ５５を搭載しているので、非接触ＩＣタグやＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用途の情報記録メディアのように、電磁波を媒体として外部から情報を受信し、また外部に情報を送信する用途に好適に用いられる。
【００５０】
非接触型データ受送信体５０では、アンテナコイル５４をなす第一導体５２と第二導体５３のインダクタンスは異なる関係にあるので、アンテナコイル５４では両者のインダクタンスの差分が必ず発生する。ゆえに、アンテナコイルはこの差分に相当する合成リアクタンスＬを有する回路となり、この回路の共振周波数Ｆは、Ｆ＝１／２π√（ＬＣ）と表記される。ここでＣは寄生容量である。
【００５１】
したがって、第一導体６２と第二導体５３の相対的な形態を変更し、互いのインダクタンスの大小関係を適宜変えることにより、所望の共振周波数Ｆに設定されたアンテナコイルを備えた非接触型データ受送信体の提供が可能となる。
【００５２】
非接触型データ受送信体５０において、第一導体６２と第二導体５３の相対的な形態を変更する方法としては、上述した共振タグ１０、２０、３０、４０において説明した技術が適用できることは言うまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、二重らせん構造をなす外側の第一導体と内側の第二導体からなり、第一導体と第二導体の内端同士および外端同士が接触し閉回路をなすように構成されたアンテナコイルを基板の片面のみに設けるだけで、従来と同様に所望の共振周波数に設定されたアンテナコイルを有する共振タグあるいは非接触型データ受送信体が得られる。
【００５４】
ゆえに、本発明は、基板の片面に対する処理のみで作製することが可能で、かつ、所望の共振周波数をもつように容易に設計変更することも可能な共振タグあるいは非接触型データ受送信体を提供できる。
【００５５】
また、上記アンテナコイルを構成する第一導体と第二導体の相対的な形態を変更し、互いのインダクタンスの大小関係を適宜変えることにより、所望の共振周波数Ｆに設定されたアンテナコイルを自由に設計できるので、本発明は共振タグあるいは非接触型データ受送信体の性能向上や小型化にも貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る共振タグの一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る共振タグの他の一例を示す概略図である。
【図３】本発明に係る共振タグの他の一例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る共振タグの他の一例を示す概略図である。
【図５】本発明に係る非接触型データ受送信体の一例を示す概略図である。
【図６】従来の共振タグの一例を示す概略図である。
【図７】従来の共振タグの他の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０  共振タグ、
１１、２１、３１、４１、５１、６１  基板、
１２、２２、３２、４２、５２  第一導体、
１３、２３、３３、４３、５３  第二導体、
１４、２４、３４、４４、５４  アンテナコイル、
５０  非接触型データ受送信体、
５５  ＩＣチップ。
【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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