(57)【要約】【課題】保護金具を含まずに小型化し、金属対応ＩＣタグとして通信可能にさせること。【解決手段】絶縁性基材の片面に、放射素子とマッチング回路からなる部分アンテナと、部分アンテナに接合するＩＣチップと、が形成されたＩＣタグであって、部分アンテナ上にスペーサが形成され、金属筐体にフィルムの前記片面を貼り付けて運用され、放射素子が金属筐体と電磁気的に導通して部分アンテナと金属筐体とでダイポールアンテナを形成することを特徴とする金属対応ＩＣタグ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基材の片面に、放射素子とマッチング回路からなる部分アンテナと、部分アンテナに接合するＩＣチップと、が形成されたＩＣタグであって、部分アンテナ上にスペーサが形成され、金属筐体に絶縁性基材の前記片面を貼り付けて運用され、放射素子が金属筐体と電磁気的に導通して部分アンテナと金属筐体とでダイポールアンテナを形成することを特徴とする金属対応ＩＣタグ。
【請求項２】
スペーサがマッチング回路と金属筐体とを電磁気的に絶縁し、マッチング回路によりダイポールアンテナとＩＣチップとはインピーダンスマッチングされることを特徴とする請求項１に記載の金属対応ＩＣタグ。
【請求項３】
絶縁性基材の片面に、放射素子とマッチング回路からなる部分アンテナと、部分アンテナに接合するＩＣチップと、が形成されたＩＣタグであって、開口部を有する金属筐体にフィルムの片面をマッチング回路が開口部内側に嵌るように貼り付けて運用され、放射素子が金属筐体と電磁気的に導通して部分アンテナと金属筐体とでダイポールアンテナを形成することを特徴とする金属対応ＩＣタグ。
【請求項４】
開口部内部に嵌められたマッチング回路と金属筐体とは電磁気的に絶縁され、マッチング回路によりダイポールアンテナとＩＣチップとはインピーダンスマッチングされることを特徴とする請求項３に記載の金属対応ＩＣタグ。
【請求項５】
金属筐体の平面形状が長短形状であって、金属筐体の長手方向とアンテナの偏波面が平行であることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の金属対応ＩＣタグ。
【請求項６】
アンテナの偏波面に沿った金属筐体の長さが、アンテナに送受信する電波の波長の１／２以上であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の金属対応ＩＣタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波やＵＨＦ帯の半波長アンテナを有する通常のＲＦＩＤタグでは対応できない、小型化と機械的強度確保の両立が必要な、ボンベ、金型、金属パレット、ボビンケースに使用される金属対応ＩＣタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＲＦＩＤタグは、集積回路にＩＤ番号等の識別情報を内蔵したＩＣチップ／該ＩＣチップと接続されるアンテナ／該ＩＣチップおよびアンテナとを一体的に搭載する基材とから成るインレットに、該インレットを保護透明フィルムや取り付け用の接着剤等のユーティリティを付したものであり、該ＩＣチップに接続されたアンテナを経由して、外部からの無線手段により外部からその情報を読み取るものである（特許文献１）。
【０００３】
この一般のＲＦＩＤタグは、金属体の表面に貼り付けて動作させた場合、通信を行う電磁波に対して取り付ける金属面による反射／吸収が生じるために、通信が困難になる不具合が生じる。従来技術においてはこの対策として、金属の表面もしくは金属対応ＲＦＩＤタグ自身の支持金具表面で信号が渦電流や誘導電流となって消費されることを阻止し、影響を軽減するような樹脂またはフェライトやセラミックに前記インレットを内蔵した金属対応タグが実用されている。さらに機械的強度を要する用途では金属対応ＲＦＩＤ全体を丈夫な金具で保護する提案がされている（特許文献２）。
【０００４】
小型金属ＲＦＩＤタグにおいて、金属対応ＩＣタグの小型化と堅牢性を高めることが求められており、堅牢性を高めるための保護金具をアンテナとして用いる提案がなされているが、金属タグとしては小型化となるが、保護金具が必要なため結果的には小型化には限界がある。
【０００５】
また、ＩＣタグを金属体に近接して使用する場合、金属の影響を考慮したインピーダンスマッチングの設計が必要である。代表的な構成にはマッチング回路と放射素子を有するダイポールアンテナタイプがあり、タグ単独で機能させようとした場合はタグの小型化に限界があり、低価格化の障害となっている。
【０００６】
また、小型化を実現させるためにダイポールアンテナではなく、パッチアンテナタイプのタグが存在するが、ダイポールアンテナに比較して利得が高い反面、指向性が低いことが一般的に知られている。貼り付け対象金属筐体には金型、ボンベ、金属パレットのようなものがあり、形状や大きさが異なっていることが多く貼り付けスペースに制限があるため、貼り付け対象金属筐体毎に対応するタグが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２８３１７１号公報
【特許文献２】特開２００８−０９０８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
金属筐体に貼付けて用いられるＩＣタグにおいて、高い指向性を有するが小型化が難しかったダイポールアンテナ型ＩＣタグを、高い指向性を維持しながら小型化することにより、同じ大きさのパッチアンテナ型ＩＣタグよりも高性能で、材料費の低減による低価格で、スペース制限により使用できなかった用途への展開が可能な、金属対応ＩＣタグを提
供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、絶縁性基材の片面に、放射素子とマッチング回路からなる部分アンテナと、部分アンテナに接合するＩＣチップと、が形成されたＩＣタグであって、部分アンテナ上にスペーサが形成され、金属筐体に絶縁性基材の前記片面を貼り付けて運用され、放射素子が金属筐体と電磁気的に導通して部分アンテナと金属筐体とでダイポールアンテナを形成することを特徴とする金属対応ＩＣタグである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、スペーサがマッチング回路と金属筐体とを電磁気的に絶縁し、マッチング回路によりダイポールアンテナとＩＣチップとはインピーダンスマッチングされることを特徴とする請求項１に記載の金属対応ＩＣタグである。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、絶縁性基材の片面に、放射素子とマッチング回路からなる部分アンテナと、部分アンテナに接合するＩＣチップと、が形成されたＩＣタグであって、開口部を有する金属筐体に絶縁性基材の片面をマッチング回路が開口部内側に嵌るように貼り付けて運用され、放射素子が金属筐体と電磁気的に導通して部分アンテナと金属筐体とでダイポールアンテナを形成することを特徴とする金属対応ＩＣタグである。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、開口部内部に嵌められたマッチング回路と金属筐体とは電磁気的に絶縁され、マッチング回路によりダイポールアンテナとＩＣチップとはインピーダンスマッチングされることを特徴とする請求項３に記載の金属対応ＩＣタグである。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、金属筐体の平面形状が長短形状であって、金属筐体の長手方向とアンテナの偏波面が平行であることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の金属対応ＩＣタグである。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、アンテナの偏波面に沿った金属筐体の長さが、アンテナに送受信する電波の波長の１／２以上であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載金属対応ＩＣタグである。
【発明の効果】
【００１５】
金属筐体面に貼り付けるタイプのＩＣタグには、パッチアンテナよりも指向性の高いダイポールアンテナが使用される。貼り付け対象金属筐体をタグアンテナの放射素子の一部として利用するものであり、ＵＨＦ帯ＩＣタグの場合、金属筐体の長手方向がおよそ１５ｃｍ以上有する場合に特に有効であり、ＩＣタグのアンテナのマッチング回路を、スペーサを用いＩＣタグのアンテナのマッチング回路を金属面から浮かした構成とし、これにより通信距離を改善するものである。
【００１６】
従来のＩＣタグはアンテナを有しているのに対し、本発明はＩＣタグを貼り付ける金属筐体をアンテナとして使用するために、従来のＩＣタグに用いられているアンテナと比較して小型の放射素子を用いており、小型化が可能である。
【００１７】
また本発明は指向性の高いダイポールアンテナ型であり、従来のパッチアンテナ型のＩＣタグよりも指向性が高く、同一サイズで比較すると性能が高い。さらに構成材料が少なくできるため、安価なＩＣタグを提供することが可能で、従来貼り付けスペースの関係で使用できなかった用途へも展開可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る金属対応ＩＣタグの実施形態の構成例を示した概念図である。
【図２】本発明に係る金属対応ＩＣタグのインピーダンスのマッチングに関与する部分を強調した説明用の概念図である。
【図３】本発明に係る金属対応ＩＣタグの実施形態の断面例を示した概念図である。
【図４】本発明に係る他の金属対応ＩＣタグの実施形態のマッチング回路を一つとした構成例を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図1は、金属筐体６に貼られた本発明の金属対応ＩＣタグ１１を示しており、絶縁性基材４上に金属薄膜や箔をパターニングして形成された放射素子２とマッチング回路３からなるアンテナと、前記アンテナに接合するＩＣチップ１が積層されている。
【００２０】
本発明の放射素子は、アンテナとしての作用の他、金属筐体６との電磁気的な導通端子２としての働きもする。
【００２１】
図２は本発明の金属対応ＩＣタグ１１のインピーダンスのマッチングに関与する部分を強調したものであり、マッチングは黒く示した部分の面積をコントロールすることにより行われ、パターン設計時に面積を決め、フィルム４材に貼られた金属箔をパターンエッチングにて形成する。パターニング後レーザーにより銅箔を飛ばし面積の調整をすることも可能であるが、一般的にはその必要性はない。
【００２２】
図３は本発明の金属対応ＩＣタグ１１の断面を示しており、ＩＣチップ１がマッチング回路３に接合し、マッチング回路３と金属筐体６との間には非金属の絶縁基材からなるスペーサ９が配置されている。マッチング回路３及びマッチング回路３につながる放射素子２表面には粘着層５が設けられている。放射素子２表面の粘着層５が一面に形成されており、非塗布面を設け、露出部を形成しなくても良い。
図４はマッチング回路３を一つにしたものであり、面積や形状により金属筐体とのマッチングを調整する。
【００２３】
本発明では、マッチング回路３の寸法は、スペーサ９となる絶縁基材の厚みに依存し、材料には依存しにくいため、同じタグで異なる非金属体材料への流用が可能である。スペーサに硬質素材を使用し金型管理していたＩＣタグと、軟質素材を使用しボンベのような曲面に貼り付ける場合のＩＣタグは、金属までの厚みのみ規定すれば、同じアンテナデザインが流用できる。
【００２４】
従って、製品の標準化が可能となり量産効果により安価な金属対応ＩＣタグ１１を提供することが可能となる。また金属対応ＩＣタグ１１にスペーサ９を存在させることにより、存在しない場合と比較して通信距離が改善されるため、金属で構成された製品の管理が必要な業界（製造業者、流通業者、使用・運用業者）にて、管理をＩＣタグで運用する場合に特に有効である。
【実施例１】
【００２５】
フィルムサイズ５０×５０ｍｍサイズのフィルム４に銅箔を貼付け、図１に示す外形４６．０ｍｍ、内径２６．５ｍｍの放射素子２と外形１８．５ｍｍ、内径１７．０ｍｍのマッチング回路３形成するためのリングパターンをエッチングによりパターン形成をした。放射素子２とマッチング回路３は配線パターンより導通しており、導通パターンとＩＣチップを結ぶ方向は偏波面８となる。前記配線パターンにはＩＣチップ１がセッティグされ
、さらに粘着層５を設け、アクリル樹脂製の発泡基材で４ｍｍスペーサ９を加えた金属対応ＩＣタグ１１を試作した。
【００２６】
試作した金属対応ＩＣタグ１１をサイズ２００×２００ｍｍの銅、ＳＵＳ、アルミ、の金属に貼付け通信特性を比較するために、通信距離を測定した。その結果を表１に示す。マッチング回路３と金属筐体６との間にスペーサ９を設けない場合は、金属筐体６に貼付けると通信が得られないが、マッチング回路３と金属筐体６との間に４ｍｍ厚みのスペーサ９を用いると、金属対応ＩＣタグ１１を金属に貼付しなかった場合と比較して、全て通信距離が改善され、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌの順に通信距離が増えた。
【００２７】
このＩＣタグのアンテナは、マッチング回路３を金属筐体６から４ｍｍ以上または存在しない場合で、放射素子２に金属筐体６を貼り付けた場合、共振周波数が９６０ＭＨｚ付近になるように設計したものである。この時、むき出しのアンテナと貼り付け対象の金属が接するようにして導通できるようにした。用いたＲ／Ｗは据え置き型、円偏波、出力約２２ｄＢｍで行った。
【００２８】
実施例１の金属対応ＩＣタグ１１は単体で１９５ｍｍの通信距離特性を持つタグは、銅板、ＳＵＳ板、アルミ板に貼り付けることで通信特性が変化した。マッチング回路３周囲にスペーサ９を存在させない場合は通信ができなかったが、スペーサ９があることでタグ単体の場合と比較して通信距離が５００ｍｍ以上に向上した。また金属筐体６としての材料に依存性は見られず誤差範囲であった。
【表１】
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【００２９】
この結果より、貼り付け対象である金属筐体６は、金属材質に依存しにくく通信が可能であると思われる。またＩＣタグのマッチング回路と金属を近接させてしまうと、インピーダンスマッチングがずれてしまい通信距離が低下してしまう。
【００３０】
幅５０ｍｍの銅テープの長さを、２００ｍｍ、１５０ｍｍ、１００ｍｍ、７０ｍｍに変化させ、その銅テープに試作した金属対応ＩＣタグ１１を貼付け通信距離を測定した。その結果を表２に示すが、放射素子長となる貼り付け対象金属筐体は長い方が、通信距離が長く、概ねλ／２（ＵＨＦ帯で約１５０ｍｍ）以上あることが望ましいことが分かる。
【表２】
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【００３１】
金属筐体６をアンテナとして利用せずに、金属対応ＩＣタグの放射素子のみの場合は、λ／２（ＵＨＦ帯で約１５０ｍｍ）が必要になるが、本発明のように金属筐体６を利用することによりフィルム４サイズ５０×５０ｍｍ、アンテナサイズ４６．０ｍｍ×４６．０ｍｍの大きさで良く、小型化できた。
【００３２】
試作した金属対応ＩＣタグ１１を１５０ｍｍ×３０ｍｍの金属筐体６に、金属対応ＩＣタグ１１の偏波面８を金属筐体長手方向７に平行、及び垂直に貼り、その通信距離を測定し、その結果を３に示す。その結果金属筐体長手方向７に平行に貼った場合は６６０ｍｍ、垂直に貼った場合は２５０ｍｍと大きな差となった。
【表３】
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【００３３】
これは金属筐体長手方向７に貼った場合は放射素子２の長さが１５０ｍｍとなり、金属筐体長手方向７に垂直に張った場合は放射素子２の長さが３０ｍｍとなるため、通信特性（距離）に差が生じた。従って、金属筐体６に貼り付ける際は金属筐体長手方向７に平行に貼ることが望ましいことが分かる。即ちＩＣタグを図１の金属筐体６に貼り付けることにより、貼り付け対象金属筐体６の長手方向が合成された放射素子長となる。
【００３４】
また、既存のタグが放射素子２を有しているのに対し、本発明は放射素子２を一部しか持たないので小型化が可能。構成材料の少ない金属対応ＩＣタグ１１にすることができるため、安価なＩＣタグを提供することが可能となる。
【００３５】
本発明の金属対応ＩＣタグ１１はダイポールアンテナのため、同サイズのパッチアンテナ型の金属対応ＩＣタグよりも指向性が高い。マッチング回路の寸法は、スペーサ９となる絶縁基材の厚みに依存し、材料には依存しないため、同じタグで異なる非金属体材料への流用が可能である。よって、スペーサ９に硬質素材を使用し金型管理する場合、ボンベのような曲面に貼り付けて使用できる。
【００３６】
本発明の金属対応ＩＣタグ１１は、金属までの厚みのみ規定することにより、同じアンテナデザインが流用できる。従って、製品の標準化が可能となり量産効果により安価なＩＣタグを提供することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・ＩＣチップ
２・・・放射素子(導通端子)
３・・・マッチング回路
４・・・絶縁性基材
５・・・粘着層
６・・・金属筐体
７・・・金属筐体長手方向
８・・・偏波面
９・・・スペーサ
１０・・・金属筐体との電磁気的導通部
１１・・・金属対応ＩＣタグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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