(57)【要約】【課題】非金属物品に貼付するタグ用に製造されたインレイを用いて金属物品に貼付可能なタグを製造する方法及びその方法で製造されたタグの提供。【解決手段】非金属物品に貼付するタグ用に製造されたインレイ６を用いて金属物品に貼付可能なタグ２を製造できるようにするために、共振回路が配列され、各々の共振回路にＩＣが実装されたインレイ６の両面の各々に、磁性材料が配設された磁性体シート７と所定の金属パターン９ａが形成された補償用シート９とを積層する。これにより、磁性体シート７を用いてアンテナコイルのインダクタンスを高め、一方、補償用シート９を用いてインダクタンスを減少させ、両者の効果を相殺することができ、オンメタル用に磁性材料を挿入しても共振周波数をキャリア周波数に一致させることをできる。【選択図】図３
2005070855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグにおいて、
前記タグは、単体で所望の共振周波数となるように前記共振回路が形成された回路形成層と、前記回路形成層の一方の面に配設され、アンテナ軸方向から見て少なくとも前記アンテナコイル及びその内側を覆う形状の磁性体層と、前記回路形成層の他方の面に配設され、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイルのループの一部と相重なる金属パターンを備えた金属パターン形成層と、を備えることを特徴とするタグ。
【請求項２】
更に、前記磁性体層の前記回路形成層配設面と反対側の面に、アンテナ軸方向から見て前記磁性体層と略等しい形状の金属板を備えることを特徴とする請求項１記載のタグ。
【請求項３】
前記磁性体層に含まれる磁性材料の透磁率、構造、又は膜厚、前記金属パターンの導電率、膜厚、又は前記アンテナコイルのループと相重なる面積のいずれかが、前記磁性材料による前記アンテナコイルのインダクタンスの増加と、前記金属パターンによる前記アンテナコイルのインダクタンスの減少とを相殺するように設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のタグ。
【請求項４】
絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグにおいて、
前記タグは、単体で所望の共振周波数となるように前記共振回路が形成された回路形成層と、前記回路形成層の一方の面に配設され、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイル及びその内側の一部を覆う形状の磁性体層と、前記磁性体層の前記回路形成層配設面と反対側の面に配設され、アンテナ軸方向から見て少なくとも前記アンテナコイル及びその内側を覆う形状の金属板と、を備えることを特徴とするタグ。
【請求項５】
前記磁性体層に含まれる磁性材料の透磁率、構造、膜厚、又は前記アンテナコイルと相重なる面積、前記金属板の導電率、膜厚、又はアンテナ軸方向から見て前記アンテナコイルとの間に前記磁性体層が介在しない部分の面積のいずれかが、前記磁性材料による前記アンテナコイルのインダクタンスの増加と、前記金属板による前記アンテナコイルのインダクタンスの減少とを相殺するように設定されることを特徴とする請求項４記載のタグ。
【請求項６】
絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグにおいて、
前記タグは、単体で所望の共振周波数となるように前記共振回路が形成された回路形成層と、前記回路形成層の一方の面に配設され、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイル及びその内側の一部を覆う形状の磁性体層と、前記磁性体層の前記回路形成層配設面と反対側の面に配設され、アンテナ軸方向から見て前記磁性体層と略同一形状の金属板と、を備え、
前記回路形成層の前記磁性体層又は前記金属板が配設されてない領域が、前記回路形成層の前記磁性体層配設面と反対側に折り返されていることを特徴とするタグ。
【請求項７】
前記磁性体層に含まれる磁性材料の透磁率、構造、膜厚、又は前記アンテナコイルと相重なる面積、前記回路形成層の折り返し位置のいずれかが、前記磁性材料による前記アンテナコイルのインダクタンスの増加と、折り返しによる前記アンテナコイルの有効面積の減少に伴うインダクタンスの減少とを相殺するように設定されることを特徴とする請求項６記載のタグ。
【請求項８】
前記回路形成層は、前記共振回路が非金属部材から構成される物品に貼付して使用する用途に設計製造されたものであり、前記タグは、金属材料を含む物品に貼付して使用可能なものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のタグ。
【請求項９】
絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグの製造方法において、
単体で所望の共振周波数となるように設計された前記共振回路が複数配列された回路形成シートの一方の面に、前記回路形成シートと略等しい形状の磁性体シートを配置し、前記回路形成シートの他方の面に、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイルのループの一部と相重なる金属パターンが前記アンテナコイルに対応して複数配列された金属パターン形成シートを配置し、前記磁性体シートと前記回路形成シートと前記金属パターン形成シートとを積層、固定した後、個片のタグに分割することを特徴とするタグの製造方法。
【請求項１０】
絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグの製造方法において、
単体で所望の共振周波数となるように設計された前記共振回路が複数配列された回路形成シートの一方の面に、前記回路形成シートと略等しい形状の磁性体シートと、前記回路形成シートと略等しい形状の金属板とをこの順に配置し、前記回路形成シートの他方の面に、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイルのループの一部と相重なる金属パターンが前記アンテナコイルに対応して複数配列された金属パターン形成シートを配置し、前記金属板と前記磁性体シートと前記回路形成シートと前記金属パターン形成シートとを積層、固定した後、個片のタグに分割することを特徴とするタグの製造方法。
【請求項１１】
前記磁性体シートに含まれる磁性材料の透磁率、構造、又は膜厚、前記金属パターンの導電率、膜厚、又は各々の前記アンテナコイルのループと相重なる面積のいずれかが、前記磁性材料による前記アンテナコイルのインダクタンスの増加と、前記金属パターンによる前記アンテナコイルのインダクタンスの減少とを相殺するように設定されることを特徴とする請求項９又は１０に記載のタグの製造方法。
【請求項１２】
絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグの製造方法において、
単体で所望の共振周波数となるように設計された前記共振回路が複数配列された回路形成シートの一方の面に、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイル及びその内側の一部を覆う形状の磁性体が個別に又は前記アンテナコイルに対応して複数配列された磁性体シートと、前記回路形成シートと略等しい形状の金属板とをこの順に配置し、前記金属板と前記磁性体シートと前記回路形成シートとを積層、固定した後、個片のタグに分割することを特徴とするタグの製造方法。
【請求項１３】
前記磁性体シートに含まれる磁性材料の透磁率、構造、膜厚、又は各々の前記アンテナコイルと相重なる面積、前記金属板の導電率、膜厚、又はアンテナ軸方向から見て前記アンテナコイルとの間に前記磁性体が介在しない部分の面積のいずれかが、前記磁性材料による前記アンテナコイルのインダクタンスの増加と、前記金属板による前記アンテナコイルのインダクタンスの減少とを相殺するように設定されることを特徴とする請求項１２記載のタグの製造方法。
【請求項１４】
絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグの製造方法において、
単体で所望の共振周波数となるように設計された前記共振回路が複数配列された回路形成シートの一方の面に、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイル及びその内側の一部を覆う形状の磁性体が個別に又は前記アンテナコイルに対応して複数配列された磁性体シートと、前記磁性体と略同一形状の金属材料が個別に又は前記アンテナコイルに対応して複数配列された金属板とをこの順に配置、前記金属板と前記磁性体シートと前記回路形成シートとを積層、固定した後、個片のタグに分割し、前記回路形成シートの前記磁性体又は前記金属材料が配置されていない領域を、前記回路形成シートの前記磁性体シート配設面と反対側に折り返すことを特徴とするタグの製造方法。
【請求項１５】
前記磁性体シートに含まれる磁性材料の透磁率、構造、膜厚、又は前記アンテナコイルと相重なる面積、前記回路形成シートの折り返し位置のいずれかが、前記磁性材料による前記アンテナコイルのインダクタンスの増加と、折り返しによる前記アンテナコイルの有効面積の減少に伴うインダクタンスの減少とを相殺するように設定されることを特徴とする請求項１４記載のタグの製造方法。
【請求項１６】
前記回路形成シートとして、前記共振回路が非金属部材から構成される物品に貼付して使用する用途に設計製造されたものを用い、前記タグを、金属材料を含む物品に貼付して使用することを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか一に記載のタグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用タグ及びその製造方法に関し、特に、非金属物品に貼付して使用されるタグ用に設計、製造されたインレイを用いて形成された金属物品に貼付可能なタグ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ／ライタ（又はリーダ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、タグ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、タグをリーダ／ライタから数ｃｍ乃至数十ｃｍ離しても通信可能であり、また、汚れや静電気等に強いという長所から、工場の生産管理、物流の管理、入退室管理等の様々な分野に利用されるようになってきている。
【０００３】
このタグの基本的な回路要素は、アンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路及び情報を記憶するＩＣチップであり、例えば、フレキシブルな絶縁性シートの一方の面にアンテナコイルを形成し、他方の面にアンテナコイルと対向する電極を形成し、絶縁性シートを誘電体とするコンデンサを設けて共振回路を形成し、該共振回路にＩＣチップを実装して製造される。そして、共振回路の共振周波数を所望の周波数（キャリア周波数）に合わせることによりリーダ／ライタとデータの交信を行う。
【０００４】
このタグは単体として使用される場合もあるが、通常は物品に貼付された状態で使用されるため、アンテナコイルを貫通する磁束はタグを貼付した物品を通過する。ここで、物品に金属が含まれている場合は、通過する磁束により金属部分に渦電流が発生し、その渦電流によってアンテナコイルのインダクタンスが減少し、その結果、共振周波数が高周波側にシフトしてキャリア周波数からずれてしまい、リーダ／ライタとデータの交信ができなくなるという問題が生じる。
【０００５】
この問題を解決するために、特許第３２５５２２１号には、物品に金属が含まれている場合でも共振回路の共振周波数が変化しないように、物品の取付け面と共振回路（アンテナコイル）との間に軟磁性材料を介装する構成が開示されている。このような構成により、アンテナコイルの磁束は物品に到達することなく軟磁性材料を通過するために、金属の影響による共振周波数の変化を抑制することができ、金属を含む物品に対してもタグを貼付して用いることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３２５５２２１号（第３−５頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＦＩＤ用のタグとしては、カード型、コイン型、シート型等、各種形状があるが、タグを安価に製造するためには、１つ１つ個別に製造するのではなく、数１０μｍ厚程度の絶縁性シートの表裏にアンテナパターンや、コンデンサ、ＩＣ用のパッドなどのパターンを複数並べて形成し、それにＩＣを実装した状態のシート（以下、このように複数の回路パターンが配列された状態のシートをインレイと称する。）を製造し、このインレイに樹脂加工等を施した後、個片に分断する方法が用いられる。
【０００８】
ここで、非金属材料からなる物品に貼付して用いるタグ（自由空間用に設計、製造されるタグ）の場合は、樹脂加工によるＬ、Ｃ値の変化やタグ同士が近接することによる共振周波数の低減を見込んで、インレイの状態で共振回路の共振周波数がキャリア周波数よりも若干高くなるようにアンテナコイルやコンデンサが設計されるが、上記特許記載の金属材料を含む物品に貼付可能なタグ（いわゆるオンメタル型タグ）の場合は、物品とアンテナコイルとの間に挿入する磁性材料によりアンテナコイルのインダクタンスが増加し、その結果、共振周波数が低周波側に大きくシフトしてしまうため、インレイ状態では更に共振周波数が高くなるように共振回路が設計される。
【０００９】
このように、タグを貼付する物品が非金属であるか金属であるかによって共振回路の設計が異なるため、非金属物品に貼付して用いるタグ用に製造されたインレイを用い、そのインレイに磁性材料を配設して金属物品に貼付可能なタグを製造することはできず、このような場合は別途、共振周波数を調整する必要がある。
【００１０】
ここで、共振回路の共振周波数ｆ０は、アンテナコイルのインダクタンスＬとコンデンサの容量Ｃを用いると式１のように表されるため、アンテナコイルのインダクタンスＬ又はコンデンサの容量Ｃのいずれかを増減させることにより、共振周波数ｆ０を調整することは可能であり、例えば、フィルムコンデンサをトリミングしたり（特開平１０−８４０７５号公報等）、アンテナコイルの経路を選択する方法（特開平４−３２１１９０号公報、特開２０００−２１５２８８号公報等）を用いて、ある程度は共振周波数を調整することは可能である。
【００１１】
2005070855.tif 000003
【００１２】
しかしながら、上記公報記載の方法は、アンテナコイルやコンデンサの製造誤差による共振周波数のずれを微調整することを本来の目的としているために、その調整範囲は限定されており、磁性材料による共振周波数の大きなずれを調整することはできない。従って、タグを貼付する物品に応じて回路設計を変更しなければならず、設計工数の増加により、安価にタグを製造することができなくなってしまう。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、非金属物品に貼付するタグ用に製造されたインレイを用いて形成された、金属物品に貼付可能なタグ及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグにおいて、前記タグは、単体で所望の共振周波数となるように前記共振回路が形成された回路形成層と、前記回路形成層の一方の面に配設され、アンテナ軸方向から見て少なくとも前記アンテナコイル及びその内側を覆う形状の磁性体層と、前記回路形成層の他方の面に配設され、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイルのループの一部と相重なる金属パターンを備えた金属パターン形成層と、を備えるもの、若しくは、更に、前記磁性体層の前記回路形成層配設面と反対側の面に、アンテナ軸方向から見て前記磁性体層と略等しい形状の金属板を備えるものであり、前記磁性体層に含まれる磁性材料の透磁率、構造、又は膜厚、前記金属パターンの導電率、膜厚、又は前記アンテナコイルのループと相重なる面積のいずれかが、前記磁性材料による前記アンテナコイルのインダクタンスの増加と、前記金属パターンによる前記アンテナコイルのインダクタンスの減少とを相殺するように設定されることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグにおいて、前記タグは、単体で所望の共振周波数となるように前記共振回路が形成された回路形成層と、前記回路形成層の一方の面に配設され、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイル及びその内側の一部を覆う形状の磁性体層と、前記磁性体層の前記回路形成層配設面と反対側の面に配設され、アンテナ軸方向から見て少なくとも前記アンテナコイル及びその内側を覆う形状の金属板と、を備えるものであり、前記磁性体層に含まれる磁性材料の透磁率、構造、膜厚、又は前記アンテナコイルと相重なる面積、前記金属板の導電率、膜厚、又はアンテナ軸方向から見て前記アンテナコイルとの間に前記磁性体層が介在しない部分の面積のいずれかが、前記磁性材料による前記アンテナコイルのインダクタンスの増加と、前記金属板による前記アンテナコイルのインダクタンスの減少とを相殺するように設定されることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグにおいて、前記タグは、単体で所望の共振周波数となるように前記共振回路が形成された回路形成層と、前記回路形成層の一方の面に配設され、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイル及びその内側の一部を覆う形状の磁性体層と、前記磁性体層の前記回路形成層配設面と反対側の面に配設され、アンテナ軸方向から見て前記磁性体層と略同一形状の金属板と、を備え、前記回路形成層の前記磁性体層又は前記金属板が配設されてない領域が、前記回路形成層の前記磁性体層配設面と反対側に折り返されているものであり、前記磁性体層に含まれる磁性材料の透磁率、構造、膜厚、又は前記アンテナコイルと相重なる面積、前記回路形成層の折り返し位置のいずれかが、前記磁性材料による前記アンテナコイルのインダクタンスの増加と、折り返しによる前記アンテナコイルの有効面積の減少に伴うインダクタンスの減少とを相殺するように設定されることが好ましい。
【００１７】
本発明においては、前記回路形成層は、前記共振回路が非金属部材から構成される物品に貼付して使用する用途に設計製造されたものであり、前記タグは、金属材料を含む物品に貼付して使用可能なものであることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグの製造方法において、単体で所望の共振周波数となるように設計された前記共振回路が複数配列された回路形成シートの一方の面に、前記回路形成シートと略等しい形状の磁性体シートを配置し、前記回路形成シートの他方の面に、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイルのループの一部と相重なる金属パターンが前記アンテナコイルに対応して複数配列された金属パターン形成シートを配置し、前記磁性体シートと前記回路形成シートと前記金属パターン形成シートとを積層、固定した後、個片のタグに分割するものである。
【００１９】
また、本発明は、絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグの製造方法において、単体で所望の共振周波数となるように設計された前記共振回路が複数配列された回路形成シートの一方の面に、前記回路形成シートと略等しい形状の磁性体シートと、前記回路形成シートと略等しい形状の金属板とをこの順に配置し、前記回路形成シートの他方の面に、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイルのループの一部と相重なる金属パターンが前記アンテナコイルに対応して複数配列された金属パターン形成シートを配置し、前記金属板と前記磁性体シートと前記回路形成シートと前記金属パターン形成シートとを積層、固定した後、個片のタグに分割するものである。
【００２０】
また、本発明は、絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグの製造方法において、単体で所望の共振周波数となるように設計された前記共振回路が複数配列された回路形成シートの一方の面に、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイル及びその内側の一部を覆う形状の磁性体が個別に又は前記アンテナコイルに対応して複数配列された磁性体シートと、前記回路形成シートと略等しい形状の金属板とをこの順に配置し、前記金属板と前記磁性体シートと前記回路形成シートとを積層、固定した後、個片のタグに分割するものである。
【００２１】
また、本発明は、絶縁性シート上に形成されたループ状のアンテナコイルと、コンデンサとからなる共振回路を備えたＲＦＩＤ用タグの製造方法において、単体で所望の共振周波数となるように設計された前記共振回路が複数配列された回路形成シートの一方の面に、アンテナ軸方向から見て前記アンテナコイル及びその内側の一部を覆う形状の磁性体が個別に又は前記アンテナコイルに対応して複数配列された磁性体シートと、前記磁性体と略同一形状の金属材料が個別に又は前記アンテナコイルに対応して複数配列された金属板とをこの順に配置、前記金属板と前記磁性体シートと前記回路形成シートとを積層、固定した後、個片のタグに分割し、前記回路形成シートの前記磁性体又は前記金属材料が配置されていない領域を、前記回路形成シートの前記磁性体シート配設面と反対側に折り返すものである。
【００２２】
このように、本発明では、個別にタグの共振周波数を調整するのではなく、複数の回路パターンが形成された回路形成シート（図２におけるインレイ６）に、磁性体シートと金属パターンが形成された回路パターン形成シート（図２における補償用シート９）とを積層し、磁性体によるインダクタンスの増加と金属パターンによるインダクタンスの減少とを相殺することにより、非金属物品に貼付するタグ用に製造されたインレイを用いて、金属物品に貼付可能な（オンメタル型）タグを製造することが可能となる。従って、用途毎に専用のインレイを製造する必要がなくなり、また、個別に共振周波数を調整する必要もなくなるため、金属物品に貼付可能なタグを安価に製造することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
従来技術で説明したように、通常のタグは単体で又は非金属の物品に貼付して使用することを想定して製造されており、このタグを金属製の物品に貼付すると渦電流によりアンテナコイルのインダクタンスが減少し、その結果、共振周波数がキャリア周波数からずれてしまう。そこで、特許第３２５５２２１号では、タグの物品取付面とアンテナコイルとの間に軟磁性材料を挿入し、磁束を軟磁性材料に導くことにより、金属製の物品に貼付しても共振周波数が変動することがないようにしている。
【００２４】
しかしながら、上記特許記載の金属物品に貼付可能なタグの場合、軟磁性材料を挿入することによりアンテナコイルのインダクタンスが増加し、共振周波数が低周波側にシフトしてしまうため、インレイ状態では予め共振周波数を目標とする値（例えば、１３．５６ＭＨｚ）よりも高くなるように共振回路を設計しておき、インレイを分割して各々のタグに軟磁性材料を取り付けた段階でキャリア周波数と一致するようにしている。
【００２５】
従って、非金属物品に貼付して用いられるタグ（自由空間用に設計、製造されたタグ）と、金属物品に貼付可能なタグとでは、インレイ状態における共振回路の共振周波数が異なり、一方の用途で製造されたインレイを他方の用途で用いることができない。また、フィルムコンデンサのトリミングやアンテナコイルの経路を選択する方法を用いたとしても、共振周波数の大幅なずれを調整することができず、更に共振周波数の調整を個別のタグで行う方法ではタグの製造工程が複雑になり価格の上昇を招いてしまう。
【００２６】
そこで、本願発明では、インレイを枚葉に切り離した後に共振周波数を調整するのではなく、非金属物品に貼付するタグ用に製造されたインレイを用いて金属物品に貼付可能なタグを製造できるようにするために、インレイの両面の各々に、磁性体シートと所定の金属パターンが形成された補償用シートとを積層する構成としている。このような構成とすることにより、磁性体シートを用いてアンテナコイルのインダクタンスを高め、一方、補償用シートを用いてインダクタンスを減少させ、両者の効果を相殺することができ、共振周波数をキャリア周波数に一致させることをできる。
【００２７】
なお、アンテナコイルに磁性体を近接させることによりアンテナコイルのインダクタンスが増加し、共振周波数が低周波側にシフトするという性質や、アンテナコイルに金属を近接させることによりアンテナコイルのインダクタンスが減少し、共振周波数が高周波側にシフトするという性質は公知であるが、タグの製造途中段階（複数の回路パターンがシート上に配列された状態）でインレイを磁性体シートを補償用シートとで挟み込むことにより、非金属物品貼付用のインレイを用いて金属物品に貼付可能なタグを一括して製造するという方法は本願発明者が案出した新規な方法であり、タグを安価に製造するためには共振回路とＩＣチップとが実装されるインレイを共用できるようにすることが重要であるとの認識に基づいてなされたものである。
【００２８】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について説明する。
【００２９】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係るＲＦＩＤ用タグ及びその製造方法について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、ＲＦＩＤシステムの全体構成を模式的に示す図であり、図２は、第１の実施例に係るＲＦＩＤ用タグの構造を示す図である。また、図３は、本実施例のタグの製造方法を模式的に示す図であり、図４は、その概略の工程を示すフローチャート図である。また、図５は本実施例の効果を確認するための各々の試料の形態を示す図である。
【００３０】
図１に示すように、ＲＦＩＤシステム１は、リーダ／ライタ用アンテナ３ａを用いてデータの交信を行うリーダ／ライタ（又はリーダ）３と、ラベル型、シート型等の種々の形状のタグ２とからなり、リーダ／ライタ３には、送受信信号を変換するための通信回路部３ｂと、送受信信号をデコードするための演算処理部３ｃとが設けられている。また、タグ２は、その内部にアンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路２ａを備え、タグ２側でも信号を生成する場合には、共振回路２ａにデータの演算、記憶を行うＩＣ２ｂが接続され、内蔵する電源又はリーダ／ライタ３から供給される電源を用いて駆動される。そして、タグ２のアンテナの共振周波数とリーダ／ライタ用アンテナ３ａの共振周波数をキャリア周波数に合わせることによりデータの交信が行われる。
【００３１】
図２は、本実施例のタグ２（複数配列された製造途中段階のタグの１つ）の構造を示す図であり、（ａ）はアンテナ軸方向から見た平面図、（ｂ）及び（ｃ）は、そのＡ−Ａ´線における断面図である。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、タグ２は、共振周波数がキャリア周波数とほぼ一致するように設計されたアンテナコイル５とコンデンサ（図示せず）とからなる共振回路と、その共振回路に接続されるＩＣチップ（図示せず）とが絶縁性シート４に形成されたインレイ６（請求項における回路形成シートと同義）の両面に、所定の材料、構造の磁性体が所定の厚さで形成された磁性体シート７と、所定の材料、厚さ、形状の金属パターン９ａが形成された補償用シート９（請求項における金属パターン形成シートと同義）とが配置された３層構造、又は、図２（ｃ）に示すように、更に、物品の表面の材料によって共振周波数が影響を受けないようにし、また、タグ２の強度を保持するために、所定の材料、厚さの金属板８が配設された４層構造の積層体からなる。
【００３２】
なお、図ではアンテナコイル５を３回巻回する構成を例示しているが、アンテナコイル５は、絶縁性シート４上に導電材パターンが外周に沿って巻回された構造であれば良く、アンテナコイル５の配置、形状、巻き数、絶縁性シート４の厚さ等は任意である。
【００３３】
また、磁性体シート７を構成する磁性材料としては、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鋼、センダスト合金、Ｆｅ−Ａｌ合金又は軟磁性フェライトの急冷凝固材、鋳造材，圧延材，鍛造材又は焼結材や、アモルファス箔やアモルファス箔の積層材、金属粉、カーボニル鉄、還元鉄、アトマイズ粉（純鉄、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ等を含む鉄、パーマロイ、Ｃｏ−Ｆｅ等）、アモルファス粉（Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、Ｃｒ等を含む鉄、コバルト、ニッケルを水アトマイズして製造したもの）等の粒状の粉体若しくはフレークとプラスチック、ゴム等の有機物との複合材等を用いることができ、上記粉体若しくはフレークを含む塗料の塗膜であっても良く、その厚さも任意に設定することができる。
【００３４】
また、補償用シート９に形成される金属パターン９ａは、アンテナコイル５の内側（磁束通過面）まで形成すると、磁束が遮蔽されてしまい、またループを形成すると金属パターンに電流が流れ、磁束を相殺してしまうため、アンテナの軸方向から見て、アンテナコイル５の一部と相重なる形状とすることが好ましい。例えば、図に示すようにアンテナコイル５の所定の辺に沿った長方形のパターンとすることができるが、図の構成に限定されず、鎖交磁束の減少を抑制しつつアンテナコイル５のインダクタンスを低下させるパターンであればよい。また、金属パターンとしてはＡｌが一般的に用いられるが、アンテナコイル５のインダクタンスを低下させる材料であればよい。なお、磁性材料によるインダクタンスの増加を金属パターン９ａで相殺できるように、磁性材料の透磁率、構造、厚さ、金属パターン９ａの導電率、厚さ、面積、形状などが設定されることが好ましい。
【００３５】
このような構造のタグ２は、図３及び図４に示すような方法を用いて製造される。例えば、まず、ステップＳ１０１で、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンシート、ポリイミド等からなる絶縁性シート４に形成された導電性箔を所定のパターンでエッチング若しくは打ち抜くことにより、又は絶縁性シート４に導電材料を所定のパターンでスクリーン印刷若しくは蒸着することにより、アンテナコイル５とコンデンサとからなる共振回路を形成する。次に、ステップＳ１０２で、この共振回路にＩＣチップを実装してインレイ６を形成する。なお、このインレイ６は非金属物品に貼付するタグ用に形成されるものであり、共振回路の共振周波数はキャリア周波数にほぼ等しくなるように設定される（正確にはタグ同士が近傍に存在することを考慮して、キャリア周波数よりも若干高めに共振周波数が設定される。）。
【００３６】
また、インレイ６と共に、ステップＳ１０３で、インレイ６上の各々のアンテナコイル５の一部と相重なるように金属パターン９ａを形成して補償用シート９を形成する。この金属パターン９ａの形成方法も特に限定されず、インレイ６と同様に絶縁性シート上に形成した導電性箔のエッチング、型抜き、又は、導電材料のスクリーン印刷、蒸着等の任意の方法を用いることができる。
【００３７】
また、インレイ６と共に、磁性材シート７を形成する。この磁性材シート７の形成方法も限定されず、どのような方法で製造されたものであってもよい。また、タグ２を貼付する物品の材質の影響を抑制する場合には金属板８を形成する。この金属板８の材料も特に限定されず、例えば、純銅、アルミニウム、黄銅、アルミ青銅、洋銀、チタン、ＳＵＳ３０４、インコネル等を用いることができ、その厚さも限定されない。
【００３８】
そして、ステップＳ１０４で、インレイ６の両面に磁性材シート７（及び必要に応じて金属板８）と補償用シート９とを積層した後、ステップＳ１０５でラベル加工を行い、ステップＳ１０６で、型抜きして枚葉に切り離すことによりタグ２が形成される。
【００３９】
なお、図では個別のタグが３行４列に配置された構成としているが、配列数は任意であり、インレイ６や磁性体シート７、補償用シート９がロール状に巻き付けられたものであってもよい。特に、ロール状の場合、指定の部材を積層、接着し、型抜することで、量産化も容易になる。また、インレイ６と磁性材シート７（及び必要に応じて金属板８）と補償用シート９とは粘着層を介して相互に固定されていてもよいが、インレイ６の片側に設ける磁性体シート７と他側に設ける補償用シート９とを用いてインレイ６を挟み込むことにより、層間の接着材、工数などを簡素化することが可能となる。
【００４０】
このように、インレイ６に磁性シート７と補償用シート９と金属板８とを積層することによる効果を確認するために、図５に示す４種類の試料（共に、長辺９０ｍｍ、短辺５５ｍｍ）を作成した。（ａ）はインレイ６単体の試料であり、（ｂ）はインレイ６の一方の面にオンメタル化するための磁性体シート７（材料：軟磁性粉末とプラスチックの複合材、厚さ０．５ｍｍ）及び金属板８（厚さ０．１ｍｍのＡｌ板を１枚）を積層した試料であり、（ｃ）はインレイ６の一方の面に磁性体シート７及び金属板８を積層し、他方の面にアンテナ軸方向から見てアンテナコイル５の２辺上に金属パターン９ａ（厚さ１０μｍ程度のＡＬ箔、幅１５ｍｍ）が形成された補償用シート９を配設した試料であり、（ｄ）は（ｃ）の補償用シート９に代えて、アンテナコイル５の３辺上に金属パターン９ａ（厚さ１０μｍ程度のＡＬ箔、長辺側の幅１５ｍｍ、短辺側の幅１５ｍｍ）が形成された補償用シート９を配設した試料であり、その各々について、共振周波数を測定した。その結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2005070855.tif 000004
【００４２】
表１から分かるように、インレイ６のみの試料は、非金属物品用のタグ（自由空間用のタグ）として利用できるように共振周波数が設定され、かつ、複数タグが隣接した場合、コイル同士の結合による相互インダクタンスで、コイルのインダクタンスが上昇し、式１から共振周波数が低下することを考慮しているため、目標とする１３．５６ＭＨｚよりもやや高めの１３．８９ＭＨｚとなっている。また、インレイ６の片面に磁性体シート７とＡｌ板を積層した金属板８を配置した構造では、磁性体シート７によりインダクタンスが上昇し、その結果共振周波数が低周波側にシフトしており、非金属物品に貼付するタグ用に形成されたインレイ６に磁性体シート７を配置しても共振周波数が大幅にずれ、タグ２として使用できないことが分かる。
【００４３】
これに対して、インレイ６の片面に磁性体シート７と金属板８を配置し、反対側の面に金属パターン９ａがアンテナコイルの２辺と相重なるように形成された補償用シート９を配置した（ｃ）の試料では、金属パターン９ａにより共振周波数が高周波側にシフトし、磁性体シート７による共振周波数の低下が抑制されていることが分かる。また、金属パターン９ａがアンテナコイルの３辺と相重なるように形成された補償用シート９を配置した（ｄ）の試料では、更に（ａ）の状態に近づいていることが分かる。
【００４４】
従って、非金属物品に貼付するタグ用に製造されたインレイ６を用いても、その両面の各々に、磁性材料を含む磁性体シート７と金属パターン９ａを含む補償用シート９とを対向して配置することにより、共振周波数の変動を相殺してキャリア周波数に近づけることが可能となる。なお、この金属パターン９ａは、アンテナ軸方向から見て、アンテナコイル５の内側領域は覆わないように形成されているため、アンテナコイル５内側領域を通過する磁束は遮断されず、タグの通信性能の劣化は殆どない。
【００４５】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係るＲＦＩＤ用タグ及びその製造方法について、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、第２の実施例に係るＲＦＩＤ用タグの構造を示す図であり、図７及び図８は、その製造方法を模式的に示す図である。
【００４６】
第１の実施例では、既成のインレイ６を用い、オンメタル化を可能とするために、インレイ６の一方の面に磁性体シート７（及び、必要に応じて金属板８）を配置し、他方の面に金属パターン９ａが形成された補償用シート９を配置し、磁性材料によるインダクタンスの増加と金属パターン９ａによるインダクタンスの減少とを相殺する構成としたが、この構成では、インレイ６の両面に磁性体シート７、金属板８、補償用シート９を形成しなければならず、タグ２の厚みが増してしまい、また構造が複雑になるため製造コストが上昇してしまう。
【００４７】
そこで、本実施例では、磁性シート７の下面に設ける金属板８を有効に利用することにより、補償用シート９を用いることなく、磁性体シート７によるインダクタンスの増加を相殺できるようにしている。具体的には、図６に示すように、磁性体シート７を配設する領域をアンテナコイル５の外形よりも小さくすることにより、インレイ６と金属板８との間に磁性体シート７が介在しない領域（スペーサ１０が配設された領域）を作り、この領域により、インダクタンスを低下させ、共振周波数を高周波側に調整している。
【００４８】
このような構成のタグ２を製造する場合は、図７に示すように、既成のインレイ６の一方に、各々のアンテナコイル５の一部を覆う形状の磁性材料が配設された磁性体シート７と、金属板８とを積層、接着し、型抜きすることにより製造することができる。また、磁性体シート７を複数のタグ用に磁性材料が配列された構造とするのではなく、図８に示すように、各々のタグ用に形成された磁性体シート７とスペーサ１０とをインレイ６と金属板８の間に挿入した後、これらを接着し、型抜きすることにより製造することもできる。
【００４９】
なお、第１の実施例と同様に、磁性材シート７及び金属板８の材料は特に限定されず、また、どのような方法で製造されたものであってもよい。また、磁性材料を配設する位置は、縦割、横割など、特に限定されず、分割比は、磁性材料の透磁率や厚さ、金属板８の導電率や厚さなどを参照して適宜設定することができる。
【００５０】
このような構造のタグでは、アンテナコイル５内部を通過する磁束の一部が金属板８に吸収されるが、補償用シート９を設けなくてもタグ２の共振周波数をキャリア周波数に合わせ込むことができ、第１の実施例の構造に比べてタグ２の厚みを薄くすることができるとともに、補償用シート９を省略することによりタグ２を安価に製造することが可能となる。
【００５１】
［実施例３］
次に、本発明の第３の実施例に係るＲＦＩＤ用タグ及びその製造方法について、図９乃至図１１を参照して説明する。図９は、第２の実施例に係るＲＦＩＤ用タグの構造を示す図である。また、図１０は、その製造方法を模式的に示す図であり、図１１は、タグの概略の製造方法を示すフローチャート図である。
【００５２】
前記した第２の実施例では、磁性体シート７をアンテナコイル５の一部に設け、磁性体シート７が介在しない部分の金属板８によるインダクタンスの減少により、磁性体シート７によるインダクタンスの増加を補償する構成としたが、インレイ６の片面のみに磁性体シート７と金属板８を設置する構造において、アンテナコイル５のインダクタンスそのものを低減させることによっても同様に共振周波数をキャリア周波数に合わせ込むことができる。
【００５３】
アンテナコイル５のインダクタンスを低減させる方法として、アンテナコイル５の面積を減少させればよいが、アンテナコイル５のパターンそのものを変えてしまうと、そのインレイ６を非金属物品に貼付するタグ用途に用いることができなくなり好ましくない。そこで、本実施例では、図９に示すように、所定の部分でインレイ６を折り曲げることにより、アンテナコイル５の有効面積を減少させることを特徴としている。これにより、アンテナコイル５自体のインダクタンスが減少し、共振周波数が高周波側にシフトするため、磁性体シート７により低周波側にシフトした分を相殺することができ、共振周波数をキャリア周波数に合わせることが可能となる。なお、インレイ６を折り曲げる位置は特に限定されず、縦方向、横方向、斜め方向など任意の方向に折り曲げることができる。また、この折り曲げ位置は、アンテナコイル５の有効面積や磁性材料の透磁率や構造、厚さ等を参照して適宜設定することができる。
【００５４】
上記構造のタグは、図１０及び図１１に示すような方法を用いて製造される。まず、第１の実施例と同様に、ステップＳ２０１で、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンシート、ポリイミド等からなる絶縁性シート４に形成された導電性箔をエッチング若しくは打ち抜き、又は、導電材料をスクリーン印刷若しくは蒸着することにより、アンテナコイルとコンデンサとからなる共振回路を形成し、ステップＳ２０２で、この共振回路にＩＣチップを実装してインレイ６を形成する。
【００５５】
また、ステップＳ２０３及びＳ２０４で、インレイ６の各々のアンテナコイル５の一部と相重なる位置に磁性材料が配設された磁性材シート７と、同じ位置に金属材料が配設された金属板８を形成する。そして、ステップＳ２０５で、インレイ６に磁性材シート７と金属板８とを積層した後、ステップＳ２０６でラベル加工を行い、ステップＳ２０７で、型抜きして枚葉に切り離す。その後、ステップＳ２０８で、各々のタグの磁性材料及び金属材料が配設されていない部分を折り曲げることによりタグ２が形成される。なお、磁性体シート７及び金属板８を複数のタグ用に磁性材料又は金属材料が配列された構造とするのではなく、第２の実施例と同様に、各々のタグ用に形成された磁性体シート７と金属板８とをインレイ６に積層した後、これらを接着し、型抜きすることにより製造することもできる。
【００５６】
このような構成のタグでは、アンテナコイルの有効面積が減少するために通信距離が低下するが、補償用シート９を設けなくてもタグの共振周波数をキャリア周波数に合わせ込むことができ、既成のインレイを用いて金属物品に貼付可能なタグを製造することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＲＦＩＤ用タグ及びその製造方法によれば、下記記載の効果を奏する。
【００５８】
本発明の第１の効果は、従来のインレイでは、交信できなかった金属上での交信が可能となり、また、既成のインレイを何ら改良することなく、金属製物品に対応するタグ（オンメタル型タグ）を製造することができるということである。
【００５９】
その理由は、既成のインレイの一方の面に、磁性材料が配設された磁性体シート（及び、必要に応じて金属板）を配置し、他方の面にアンテナコイルの少なくとも一部と相重なる領域に金属パターンが形成された補償用シートを配置し、これらを積層、接着したのち、型抜きして個別のタグが製造されるため、磁性材料によるアンテナコイルのインダクタンスの増加と、金属パターンによるインダクタンスの減少とが相殺され、共振周波数をキャリア周波数に合わせ込むことができるからである。
【００６０】
また、本発明の第２の効果は、既成のインレイの片面に設けた磁性体シートと金属板のみで同様の構造を実現することができるということである。
【００６１】
その理由は、磁性材料をアンテナコイル全面ではなく、一部と重なるように設置し、磁性材料が介在しない部分の金属板によりインダクタンスを低下させたり、インレイの一部を折り曲げてアンテナコイルの有効面積を減少させてインダクタンスを低下させることにより、磁性材料によるインダクタンスの増加を相殺し、共振周波数をキャリア周波数に合わせ込むことができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＦＩＤシステムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るタグの構造を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るタグの製造方法を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るタグの概略の製造方法を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の効果を確認するための各々の試料の構造を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るタグの構造を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るタグの製造方法を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係るタグの製造方法を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係るタグの構造を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係るタグの製造方法を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施例に係るタグの概略の製造方法を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１  ＲＦＩＤシステム
２  タグ
２ａ  共振回路
２ｂ  ＩＣ
３  リーダ／ライタ
３ａ  リーダ／ライタ用アンテナ
３ｂ  通信回路部
３ｃ  演算処理部
４  絶縁性シート
５  アンテナコイル
６  インレイ
７  磁性体シート
８  金属板
９  補償用シート
９ａ  金属パターン
１０  スペーサ
【図１】
2005070855.tif 000005
【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】
2005070855.tif 000011
【図８】
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【図９】
2005070855.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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