(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであって：
内面と外面とを有する基板部材；
前記基板の前記内面の上に配置される第１アンテナ素子；
前記基板部材の前記内面の上に配置され、前記第１アンテナ素子から電気的に分離される第２アンテナ素子；
前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子と電気的に結合される集積回路；
を備え、
前記集積回路は、前記第１と第２アンテナ素子との間の静電電圧差から電源電圧を発生する電源回路を含み、
前記集積回路は、インタポーザにより前記第１および第２アンテナ素子と結合され、
前記インタポーザは、
インタポーザ基板；
前記インタポーザ基板の上に配置される第１接続パッド；および
前記インタポーザ基板の上に配置されて、前記第１接続パッドから電気的に分離される第２接続パッド；
を含み、
前記集積回路は、前記第１および第２接続パッドと結合され、前記第１および第２接続パッドは、それぞれ前記第１および第２アンテナ素子と結合されるように配置される、ＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記基板は、
紙；
アセテート；
ポリ塩化ビニル；
ポリエステル；
ポリエチレン；
ポリプロピレン；
炭酸カルシウム；
プラスチック；および
非導電材料
からなるグループから選択された材料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】
前記集積回路はさらに：
情報を格納するためのメモリ装置，
コマンドに基づき、前記メモリ装置から情報を読取り、前記メモリ装置に情報を書き込むために前記メモリ装置と結合されるコントローラ；
前記コントローラと結合され、前記第１および第２アンテナ素子から受信された信号に応答して、前記信号を、前記コントローラにより使用されるコマンドに復号するためのデコーダ，および
前記メモリ装置と結合されて、前記メモリ装置から受信された情報に基づき、被変調信号を生成するための変調器であって、前記被変調信号は、前記第１および第２素子の少なくとも１つにより、受信機と静電結合される変調器，
を含むことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
前記基板部材の前記外面上には、印刷された標示が形成され、前記印刷された標示は：
フレキソ印刷；および
ダイ昇華型印刷；
からなるグループから選択された方法により形成されることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
前記基板部材は、
ロール状の基板材料；および
扇状に折り畳まれた基板材料；
のうち少なくとも１つから形成されることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
前記第１および第２アンテナ素子と、前記第１および第２接続パッドは：
導電インク；
銀インク；
カーボン・インク；
グラファイト；
金属化ポリエステル；および
アルミニウム；
のうち少なくとも１つによって構成されることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項７】
前記第１および第２アンテナ素子と、前記第１および第２接続パッドは、前記基板部材の上に印刷されることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項８】
前記第１および第２アンテナと、前記第１および第２接続パッドは、前記基板の上に貼り合わされることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項９】
前記第１および第２アンテナ素子と、前記第１および第２接続パッドは、導電金属材料によって構成されることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項１０】
前記第１および第２アンテナ素子は、蝶ネクタイ形パターンを形成することを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項１１】
前記第１および第２アンテナ素子は、チェッカー盤パターンを形成することを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項１２】
前記基板部材の前記外面上には、印刷された標示が形成され、
前記格納された情報は、前記印刷された標示の少なくとも一部に対応することを特徴とする請求項３又は請求項４記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項１３】
前記格納された情報は、氏名，住所，通貨の評価（ｃｕｒｒｅｎｃｙ  ｖａｌｕａｔｉｏｎ），信用状況；および個人の識別のうち少なくとも１つによって構成されることを特徴とする請求項１２記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項１４】
請求項１記載のＲＦＩＤタグは、さらに：
前記基板部材の前記内面，前記第１および第２アンテナ素子および前記集積回路を被覆する材料層；
を備え、
前記集積回路は、前記第１および第２アンテナ素子の間の静電電圧差から、電源電圧を発生する電源回路を含むことを特徴とするタグ。
【請求項１５】
前記材料層は、
非導電材料；
紙；
ポリエチレン；
ポリプロピレン；
プラスチック；
ポリ塩化ビニル；および
炭酸カルシウム；
によって構成されるグループから選択されることを特徴とする請求項１４記載のＲＦＩＤタグ。
【発明の詳細な説明】
（関連出願の相互参照）
本出願は、Remotely Powered Electronic Tag and Associated Exciter/Reader and Related Method”と題され、Ted Geiszlerらによる１９９５年１０月１１日に出願され、共同で譲渡された先行する米国特許出願番号第０８／５４０，８１３号、弁理士ドケット番号（attorney docket number）ＩＮＤ００７０１の一部継続出願であり、この先行出願の開示は、全く同一の語句により、かつ本明細書に十分かつ完全に記載されたと同一の効果を有して、ここに参考資料として包含される。
【０００１】
また、本出願は、“Radio Frequency Identification Tag System Using Tags Arranged for Coupling to Ground”と題され、Victor Allen Vegaらにより１９９８年２月２７日に出願され、共同で譲渡された先行する米国特許出願番号第０９／０３１，８４８号、弁理士ドケット番号ＩＮＤ１０１５３の一部継続出願であり、この先行出願の開示は、全く同一の語句により、また本明細書に十分かつ完全に記載されたと同一の効果を有するように、ここに参考資料として包含される。
【０００２】
また、本出願は、“Radio Frequency Identification Tag Arranged for Magnetically Storing Tag State Information”と題され、Victor Allen Vegaらにより１９９８年３月１２日に出願され、共同で譲渡された先行する米国特許出願番号第０９／０４１，４８０号、弁理士ドケット番号ＩＮＤ１０１４６の一部継続出願であり、この先行出願の開示は、全く同一の語句により、また本明細書に十分かつ完全に記載されたと同一の効果を有するように、ここに参考資料として包含される。
【０００３】
また、本出願は、“Radio Frequency Identification Tag with a Programmable Circuit State”と題され、Victor Allen Vegaらにより１９９８年３月２０日に出願され、共同で譲渡された先行する米国特許出願番号第０９／０４５，３５７号、弁理士ドケット番号ＩＮＤ１０１７４の一部継続出願であり、この先行出願の開示は、全く同一の語句により、また本明細書に十分かつ完全に記載されたと同一の効果を有するように、ここに参考資料として包含される。
【０００４】
（産業上の利用分野）
本発明は、一般に、静電無線周波数識別タグの装置と方法に関し、詳しくは、平坦薄型で柔軟性のある印刷可能な静電無線周波数識別タグとそれに関わる方法に関する。
【０００５】
（従来の技術）
遠隔で電源投入される電子装置とそれに関わるシステムは周知である。例えば、Proximity Detecting Apparatusと題され、Geiszlerらに付与された米国特許第５，００９，２２７号は、遠隔で電源投入される装置を開示し、これは、電磁結合を使用して、遠隔の電源から電力を引き出し、ついで、電磁結合と静電結合の両方を用いて、格納されたデータを、遠隔電源とともに配置されることが多い受信機に送信する。このような遠隔で電源投入される通信装置を通常、無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）タグという。
【０００６】
初期のＲＦＩＤタグとシステムは主に電磁結合を用いて、遠隔の装置に電源を投入し、この遠隔の装置を既存システムおよび受信機システムと結合する。励磁器システムは、装置に電源を投入するのに用いられる電磁励磁信号を発生し、この装置に格納情報を含む信号を送信させる。受信機は、遠隔装置から発生される信号を受信する。
【０００７】
既知の電磁結合機構は、励磁システムの一部としての発振器、および励磁システムと遠隔タグ双方の上にあるコイル・アンテナを含み、遠隔タグは、電子回路を含む識別装置を使用する。例えば、初期のシステムでは、励磁回路は、コイル・アンテナと接続され、この励磁回路は、電子回路を含むタグの上に取り付けられたコイル・アンテナによって捕捉される励磁信号を放射する。励磁信号は回路を付勢し、ついで情報搬送信号を発生し、この信号は、電磁結合または静電結合を用いて、受信機に送信される。
【０００８】
遠隔装置と、励磁器または受信機との間で電磁結合を使用することの１つの問題は、コイル・アンテナを用いる遠隔装置の製造に関わる複雑性である。一般的なコイル・アンテナのらせん配置は、遠隔装置の製造をより困難なものにし、同時に費用と大きさも増大させる。コイル・アンテナは、効率的な性能を得るのに厳格な公差を必要とする。さらに、通常のコイル・アンテナは、特に、コイルを包含する平坦なタグまたは遠隔装置を作製する機能に影響を与える好ましくない熱圧縮特性を有する。
【０００９】
ＲＦＩＤタグとその関連システムは、数多くの用途を有する。例えば、ＲＦＩＤタグは、秘匿対策のとられた建物または区域を保護する自動ゲート見張り（gate sentry）用途における個人の識別によく用いられる。これらのタグは、入退管理カードの形態をとることが多い。ＲＦＩＤタグ上に格納される情報は、秘匿対策のとられた建物または区域に立ち入ることを希望する人間を識別する。旧式の自動ゲート見張り用途では、建物に立ち入る人間は、システムが識別タグからの情報を読取るために、読取り機に識別タグを挿入する必要がある。新式のＲＦＩＤタグ・システムは、無線周波によるデータ送信技術を用いて、ＲＦＩＤタグを近距離で読取れるようにし、これにより、読取り機に識別タグを挿入する必要を排除する。最も一般的には、利用者は、基地局の近傍にＲＦＩＤタグを単に保持または配置し、基地局は、建物または区域を警護するセキュリティ・システムと結合される。基地局は、励磁信号をＲＦＩＤタグに送信し、この信号は、ＲＦＩＤタグに含まれる回路に電源を投入する。この回路は、励磁信号に応答して、格納された情報を無線周波タグから基地局に通信し、基地局はこの情報を受信して復号する。読取られる情報は、立ち入りが妥当であるかを判断するために、セキュリティ・システムによって用いられる。また、ＲＦＩＤタグは、予め定められた方法で適切に変調された励磁信号によって、遠隔で書き込むことができる。
【００１０】
個人の入退管理のための一般的な用途のほかに、ＲＦＩＤタグは、電子動物識別，手荷物追跡，小包追跡，在庫管理用途，資産の識別と追跡，および物品の識別に関わる他の用途でも役立つかもしれない。これらの用途は、格納された情報を、タグから、タグの近傍にある励磁器／読取り機システムに送信する段階を伴う。また、これらの用途は、タグに情報を書き込む段階を伴う。これらの用途のためのＲＦＩＤタグは、長期的使用のために耐久的なものにするか、または一時的使用のために使い捨てにする必要があるかもしれない。
【００１１】
個人および物品を識別するための用途では、バーコードがほぼ全般的に採用される。バーコードの生成は極めて高い費用がかかる。しかしながら、バーコードとバーコード読取り機に関わる１つの問題は、バーコードを読取るためには、バーコードを、バーコード読取り機と正確に位置合せしなければならないことである。バーコードに関わるもう１つの問題は、バーコードは、例えば、湿気暴露、または使用による磨耗や引裂きによる損傷の結果、読取れなくなるおそれがあることである。ＲＦＩＤタグは、バーコードの欠点の幾つかに対処する。
【００１２】
無線周波の送信を介して、格納情報を送信する必要性のほかに、ＲＦＩＤタグは、印刷された情報，ロゴ，写真またはその他の印刷データまたはグラフィック・データを含めて、個人を認知できる標示（indicia）を有することが望ましいことが多い。多くの用途では、この印刷された標示は、１つの用途のためにカスタマイズしなければならず、ＲＦＩＤタグ上に直接標示を印刷するか、またはその他の方法によって配置する必要がある。このために、ＲＦＩＤタグは、ダイ昇華型（die sublimation printing），インクジェット印刷およびフレキソ印刷を含む既存の印刷技術に適合するように超薄型かつ平坦で柔軟性のあるものにする必要がある。コイルを組み込む先行技術のＲＦＩＤタグは、それに関わる費用は言うまでも無く、平坦かつ薄型で柔軟性を備えるための機能が制限される。これは、特にコイル・アンテナ近傍の領域に印刷する機能を制限してきた。
【００１３】
したがって、薄型で平坦で柔軟性を備えた印刷可能ＲＦＩＤタグに対する必要性が存在する。
【００１４】
（好適な実施例の説明）
簡単に言えば、ＲＦＩＤタグは、内面と外面とを有する基板部材を含む。基板部材の内面の上には、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とが配置される。第１と第２アンテナ素子は、互いに電気的に分離されて、集積回路上にある２つの別個のパッドと結合される。この集積回路は、第１および第２アンテナ素子により、集積回路上のパッドと無線により結合された静電電圧に応答して、集積回路上の電子部材のために電源電圧を発生する電源回路を含む。１つの実施例では、接着剤が、基板の内面の少なくとも一部分，第１と第２アンテナ素子および集積回路に塗布されて、タグを人間または物品に固定する。別の実施例では、被覆層が、基板部材の内面に固定されて、集積回路を被覆する。本明細書では、多岐に渡る非導電材料が基板に用いられる。また、多岐に渡る導電材料が、第１および第２アンテナ素子に用いられる。ＲＦＩＤタグは、情報によってプログラミングされ、テキスト，グラフィックまたは写真などの標示を印刷されるのが望ましい。ＲＦＩＤタグは、個人または物品を識別する用途が無数にある。
【００１５】
図１は、本発明によるＲＦＩＤタグ１００の実施例の裏面を示す。タグ１００は、基板１１０，第１アンテナ素子１１２，第２アンテナ素子１１４および集積回路１１６を有する。基板１１０は、タグ１００の部材を保持するためのベースを設ける。基板１１０の裏面１００に形成されるのが、第１アンテナ素子１１２と第２アンテナ素子１１４である。第１および第２アンテナ素子１１２，１１４は、互いに電気的に分離される。集積回路１１６は、タグ１００に関連する電子部材を含み、集積回路１１６上のパッド（図示されず）を介して、第１アンテナ素子１１２および第２アンテナ素子１１４と結合される。接着剤が、基板１１０の裏面１０９およびアンテナ素子１１２，１１４の上にあって、タグ１００を別の表面または物品（図示されず）に付着する。
【００１６】
図２は、ＲＦＩＤタグ１００の前面を示す。タグ１００の前面１１１は、基板１１０の前面１１１によって形成される。基板１１０の前面１１１は標示１２０を有し、これは印刷されたテキスト，写真，グラフィックまたは他の認知しうる標示を含むことが望ましい。
【００１７】
図３は、図１の線３-３に沿って切断されたタグ１００の断面図である。図３を見ると最も良く分かるように、第１および第２アンテナ素子１１２，１１４は、基板部材１１０の上に配置される。集積回路１１６は、第１アンテナ素子１１２および第２アンテナ素子１１４と結合される。接着剤１１８は、集積回路１１６の表面，第１および第２アンテナ素子１１２の表面および基板１１０を含めて、タグ上で利用可能な表面または露出された表面に載せられる。接着剤１１８は、図３では連続層として示されるが、接着剤の滴，膜またはその他の形態でも適切に代用できる。図１から図３に示されるタグ１００は一般に、矩形構成を有する。しかしながら、タグ１００の形状および構成は、用途に応じて変化する。また、タグ１００の厚みは変化し、基板１１０，第１および第２アンテナ素子１１２，１１４および集積回路１１６の厚みによってのみ制限される。
【００１８】
基板１１０は、タグ１００のベースを設ける。基板１１０は、非導電部材からなる。基板１１０に適する材料は紙，アセテート，ポリエステル，ポリエチレン，ポリプロピレン，炭酸カルシウム入りポリプロピレン，ポリ塩化ビニル，アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（ＡＢＳ）またはプラスチックを含む。基板１１０の材料の選択は、用途に応じて変化する。例えば、タグ１００が使い捨てである用途の場合には、基板１００は紙であることが望ましい。タグ１００が、例えば、入退管理カードのように、耐久性を持ち、再利用可能な用途の場合には、基板１１０は、プラスチック，ポリ塩化ビニルまたはポリエステルであることが望ましい。
【００１９】
或いは、基板１１０は、巻き取り式の材料（a web of material）から形成されるか、または材料の離散的部分から形成される。基板１１０に用いられる材料の好適な形態は、タグ１００の用途、およびタグ１００を製造するのに用いられる方法に応じて変化する。例えば、ウェブ印刷（web printing）プロセスを用いて、タグ１００を製造するには、基板１１０は、巻き取り形状の紙またはその他の材料から形成されることが望ましい。或いは、例えば、基板１１０は、扇形に褶曲された（fan-folded web of）の紙またはその他の材料から形成される。
【００２０】
第１および第２アンテナ素子１１２，１１４は、多くの適切な導電材料から形成される。アンテナ素子１１２，１１４の導電性は、性能の劣化がほとんどない形で、大幅に変化し得る。例えば、１平方当り０オームから５００Ｋオームの導電性を有するアンテナ素子１１２，１１４は、読取り専用の用途に対して動作可能である。０から１００オームの導電性を有するアンテナ素子１１２，１１４は、読取り／書き込み用途のために動作可能である。アンテナ素子１１２，１１４に適する材料は、導電インク，ワイヤまたは導電金属材料を含む。さらに詳しくは、アンテナ素子１１２，１１４に適する材料は、銅，グラファイト，金属化ポリエステル，アルミニウム，銀インク（silver ink）およびカーボン・インクを含む。アンテナ素子１１２，１１４は、印刷，貼り合わせ，接着剤による固定および堆積を含む任意の適切な方法を用いて、基板１１０の上に配置される。アンテナ素子１１２，１１４の形状は限定されないが、最適な性能を得るには、アンテナ素子１１２，１１４は、基板１１０上で利用可能な表面積の実質的すべてを占有する。アンテナ素子１１２，１１４のインピーダンス特性は、選択した材料の種類によって、また選択した材料の寸法および密度によって変化することが望ましい。例えば、導電インクが、アンテナ素子１１２，１１４のために用いられる場合には、導電インクを複数回塗布すると、インピーダンス特性が変化する。電磁結合に依存した先行技術のＲＦＩＤタグと異なり、アンテナ素子１１２，１１４はコイルではない。
【００２１】
集積回路１１６は、ＲＦＩＤタグに電源を投入し、かつ静電励磁信号の受信に応答して、格納された信号または情報を送出するための回路を収容する。一部の用途の場合、集積回路１１６は、静電励磁信号に応答して、新しい情報をタグに書き込むために回路を含む。集積回路１１６の機能は、図１２から１３に関して以下に詳しく説明する。
【００２２】
接着剤１１８は、タグ１００を物品または表面に固定するのに用いられる。接着剤１１８として適切な材料は、非導電接着剤と導電接着剤とを含む。接着剤１１８は、非導電転写接着（non-conductive transfer adhesive）フィルムであることが望ましい。接着剤１１８は、タグの利用可能な表面積全体と、関連する部材を被覆すること、またはタグのある一定の部分のみを被覆することを含めて、任意の方法で、タグ１００の上に塗布される。しかしながら、等方性接着剤（全方向が導電性）が用いられる場合には、接着剤は、第１および第２アンテナ素子１１２,１１４の間に導電路を設けないような方法で、塗布しなければならない。
【００２３】
集積回路１１６は、集積回路１１６と、アンテナ１１２,１１４との電気接続を可能にする任意の適切な方法により、第１アンテナ１１２と第２アンテナ１１４とに結合されるが、アンテナ１１２,１１４を互いに分離する。集積回路１１６をアンテナ１１２,１１４と結合する好適な方法は、図３に示されるように、「Ｚ」方向に導電する導電性異方性接着剤である。或いは、第１アンテナ１１２を結合するのに用いられる等方性接着剤が、第２アンテナ１１４を結合するのに用いられる等方性接着剤と分離されるのであれば、等方性接着剤が使用される。集積回路１１６をアンテナ１１２，１１４と結合するための別の方法は、両面導電性粘着テープを用いる。好適な異方性接着テープは、ミネソタ州ミネアポリスの３M Corporationにより販売される型式番号９７０３である。好適な等方性接着テープは、カリフォルニア州Rancho DominquezのAblestikにより販売される型式番号３３５―１である。もう１つの選択肢としては、集積回路１１６を付着する前に、異方性接着剤が、アンテナ素子１１２，１１４の全体または選択された部分と、基板１１０の裏面とに塗布される。そのため、異方性接着剤は、（１）集積回路１１６をアンテナ素子１１２，１１４と結合することと、（２）タグ１００を物品または人間に付着するという二重の働きをする（接着剤１１８の機能）。
【００２４】
図４は、本発明による無線周波タグ２００に関する別の実施例の断面図を示す。タグ２００の前面図と裏面図は、無論、タグ上の標示が異なる点を除いて、図２に示されるタグ１００の前面図と類似する。この断面図は、図１の線３-３に相当する線に沿って切断されたものである。タグ２００は、被覆層２０２が、集積回路１１６，第１および第２アンテナ素子１１２，１１４および基板１１０の裏面１０９を被覆するのに用いられることを除いて、タグ１００と類似する。被覆層２０２は、基板１１０と同じ表面積を有する。被覆層２０２は、任意の適切な材料であり、印刷された標示がその上に形成された平面を有することが望ましい。被覆層２０２に適する材料は、紙，アセテート，ポリエステル，ポリエチレン，ポリプロピレン，炭酸カルシウム入りポリプロピレン，ポリ塩化ビニル，ＡＢＳ，プラスチック，電気絶縁テープまたは他の任意の非導電部材を含む。
【００２５】
図５は、本発明によるＲＦＩＤタグ３００の別の実施例の断面図である。ＲＦＩＤタグ３００は、被覆層３０２が、基板１１０全体，アンテナ素子１１２，１１４およびを集積回路１１６の周囲および上部にあることを除き、タグ１００，２００と類似する。タグ３００の前面図および裏面図は、無論、タグ上の標示が異なることを除き、図２に示されるタグ１００の前面図と類似する。断面図は、図１の線３-３に相当する線に沿って切断されたものである。被覆層３０２は、射出成形によって形成されるのが望ましく、基板１１０は、エチケット（etiquette）であることが望ましい。エチケットは、射出成形またはトランスファ成形用金型に挿入されて、プラスチックが内部に封入された予め印刷済みのラベルであることが最も望ましい。
【００２６】
図６は、接着剤付きの印刷用粘着シートから作られるＲＦＩＤタグ３５０を提供する本発明の実施例の断面図を示す。さらに詳しくは、基板部材３５２および被覆層３５４はともに、接着剤付きの印刷用粘着シートから作成される。基板部材３５２は、ベース層３５６，接着層３５８および取り外し可能剥離ライナ３６０からなる。同様に、被覆層３５４は、ベース層３６２および接着層３６４からなる。取り外し可能剥離ライナ（図示されず）が、被覆層３５４から取り外されて、被覆層３５４をタグ３５０に接着できるようにした。アンテナ素子１１２，１１４は、基板部材３５２のベース層３５６の上に配置され、集積回路１１６は、アンテナ素子１１２，１１４と結合される。被覆層３５４は、その表面上に配置される標示を有することが望ましい。ベース層３５６，３６２は、基板１１０または被覆層２０２として使用するための前述の材料を含む任意の材料から形成される。剥離ライナ３６０には従来の材料が用いられる。接着層３５８，３６４は、剥離可能な接着剤および恒久的な接着剤を含む任意の適切な接着剤である。
【００２７】
図１から図６に示される本発明の実施例は、比較的平坦かつ薄型で柔軟性のあるＲＦＩＤタグを形成する。これらのタグは、ダイ昇華型印刷，インクジェット印刷，フレキソ印刷，ウェブ印刷，スクリーン印刷およびパッド転写を含む多くの印刷方法による印刷に対して、印刷方法を変更しない形で対応できる。
【００２８】
図１から図６に示される本発明の実施例は、タグの表面積全体に渡って存在しない集積回路１１６の厚みのために、外面に何らかの凹凸を有する場合がある。この凹凸は、タグが積み重ねられる場合には、誇張される場合がある。一部の用途では、集積回路１１６の厚みにより引き起こされる凹凸を防ぐことが利点になるかもしれない。
【００２９】
図７は、極めて平坦なＲＦＩＤタグ４００を提供し、集積回路１１６により生じる可能性のある小さな凹凸に対処する本発明の実施例の断面図を示す。タグ４００は、前面１１１および裏面１０９を持つ基板１１０を有する。アンテナ素子１１２，１１４は、裏面１０９上にあり、集積回路１１６は、アンテナ素子１１２，１１４と結合される。充填層４０２は、アンテナ素子１１２，１１４と被覆層４０４との間に載置される。充填層４０２は、集積回路１１６を受け入れる大きさのアパーチャ４０６が充填層４０２の中に形成される点を除いて、基板１１０および被覆層４０４に類似する構成を有する。或いは、充填層４０２は、集積回路１１６に隣接して配置される複数の層からなる。充填層４０２は、集積回路１１６の厚みと実質的に等しい厚みを有することが最も望ましい。充填層４０２は、摩擦性，接着および貼り合わせを含む任意の適切な方法により、基板１１０と被覆層４０４との間に固定される。
【００３０】
図７に示される実施例は、タグ４００が、手荷物タグ、或いは複数の層もしくはシート、例えば、同一形状の写しまたは「カーボン・コピー」の複数の層を有するその他の形式に組み込まれる場合に特に有用である。基板１１０は、その形式の１つの層として機能し、被覆層４０４は、その形式の別の層として機能し、充填層４０２は、その形式のまた別の層として機能する。充填層４０２は、ブランクとして機能を持たないか、または例えば、その形式の別のカーボン・コピーとしての機能を有する。
【００３１】
図８は、極めて平坦なＲＦＩＤタグ５００を提供する本発明の別の実施例の断面図を示す。タグ５００は、集積回路が存在することによる、タグ表面の凹凸を低減または排除する。タグ５００は、前面１１１と裏面１０９を有する基板１１０を含む。アンテナ素子１１２，１１４は、裏面１０９の上に配置され、集積回路１１６は、アンテナ素子１１２，１１４と結合される。被覆層５０４は、基板１１０の裏面１０９，アンテナ素子１１２，１１４および集積回路１１６を被覆する。他の実施例の被覆層について既述したように、被覆層５０４は、任意の適切な方法により、他の部材と固定される。被覆層５０４は、くぼんだ部分または凹部５０６を有する。凹部５０６は、被覆層５０４の平らで平坦な表面を維持しつつ、集積回路１１６を受け入れる大きさにすることが望ましい。凹部５０６は、集積回路１１６の形状と一致するように矩形または正方形構成を有するか、または凹部５０６は円形を採るか、または被覆層５０４の表面に伸びるトラック（track）を有する。被覆層５０４は、基板１１０および被覆層２０２として使用するための前述の材料を含む任意の適切な材料によって形成される。
【００３２】
図１から図８に示される本発明の実施例では、集積回路１１６は、第１および第２アンテナ素子１１２，１１４に直接付着されて示される。このように直接付着するには、集積回路１１６を該当するアンテナ素子に対して正確に位置合わせする必要がある。より正確に言えば、細心の注意を払って、集積回路１１６上のパッドをアンテナ素子１１２，１１４と位置合わせしなければならない。集積回路１１６上のパッドは、１１０平方ミル以下の小ささなので、正確に接続するのは難しい。図９から図１０に示される本発明の実施例は、ＲＦＩＤタグ内で、集積回路１１６をアンテナ素子１１２，１１４に付着するために、「インタポーザ（interposer）」６００という介在物を用いる。インタポーザ６００は，集積回路１１６をアンテナ素子１１２，１１４に首尾よく結合させるのに必要な精度を低減する。これは、費用の安い工程を付加することにより、ＲＦＩＤタグの製造を容易にする。
【００３３】
図１０は、インタポーザ６００の前面の平面図である。インタポーザ６００は、基板６０２を有する。基板６０２の上には、第１インタポーザ接続パッド６０４と、第２インタポーザ接続パッド６０６とが配置される。第１および第２インタポーザ接続パッド６０４，６０６の上に、集積回路１１６が配置されて結合される。図９を見ると最も分かるように、集積回路１１６は、第１および第２インタポーザ接続パッド６０４，６０６と固定され、これらは、ついで、第１および第２アンテナ素子１１２，１１４にそれぞれ固定されて結合される。これにより、集積回路１１６と、第１および第２アンテナ素子１１２，１１４との間の電気接続を容易にする。基板６０２は、基板として使用するための前述の材料を含めて、任意の適切な材料とする。同様に、インタポーザ接続パッド６０４，６０６は、第１および第２アンテナ素子１１２，１１４に関する前述の材料を含む任意の導電材料とする。集積回路１１６は、集積回路１１６をアンテナ素子１１２，１１４と結合するための前述の接着剤を含む任意の接着剤または接合技術を用いて、インタポーザ接続パッド６０４，６０６に固定または結合される。
【００３４】
図１１は、タグ７００の裏面図を示す本発明の別の好適な実施例である。タグ７００は、基板７１０の上に配置されるアンテナ素子７１２，７１４を有する。集積回路１１６は、アンテナ素子７１２，７１４の上に配置されてこれらに結合される。タグ７００は、アンテナ素子７１２，７１４の構成が、アンテナ素子１１２，１１４の構成と異なる点を除けば、部材面ではタグ１００と対応する。さらに詳しくは、アンテナ素子１１２，１１４は「蝶ネクタイ（bow tie）」パターンを形成し、アンテナ素子７１２，７１４は、「チェッカー盤」（checker board）パターンを形成する。タグ７００は、図１１に示されるように、接地７２０を基準に方向づけられる可能性の高い用途では望ましい。このような方向付けにおいては、アンテナ素子の１つ、この例ではアンテナ素子７１２は、残りのアンテナ素子、この例ではアンテナ素子７１４よりも接地に近い。チェッカー盤パターンは、タグ７００をどのように回転しても、アンテナ素子と接地との相対的位置関係を維持するのに便利である。
【００３５】
図１２は、励磁器８０２，読取り機８０４および集積回路１１６を含むＲＦＩＤタグ・システム８００を示すブロック図である。励磁器８０２は、第１静電アンテナ素子８０６と、第２静電アンテナ素子８０８とに結合される。読取り機８０４は、静電アンテナ素子８１０と結合される。集積回路１１６は、第１静電アンテナ素子１１２と、第２静電アンテナ素子１１４とに結合される。励磁器８０２は、静電アンテナ素子８０６，８０８から静電アンテナ素子１１２，１１４へと、集積回路１１６と静電結合される信号を生成する。励磁器８０２により生成される信号は、集積回路１１６に書き込まれる情報を含めることができる。励磁器８０２からの信号に応答して、回路１１６は、電子部材を付勢し、該当する情報を書き込み、読取り信号を生成し、この読取り信号は、静電アンテナ素子８１０を介して、無線により読取り機８０４と静電結合される。読取り機８０４はこの信号を読取り、他のシステム（図示されず）により使用されるための情報を復号する。
【００３６】
集積回路１１６は、整流・電源回路８１４，書込みデコーダ８１６，コントローラ８１８，メモリ８２０，変調器８２２およびクロック抽出回路８２４を含む。整流・電源回路８１４は、アンテナ素子１１２，１１４と結合されて、励磁器８０２からの静電結合された信号を受信する。この交流（Ａ．Ｃ．）信号は、整流・電源回路８１４により整流されて、直流（Ｄ．Ｃ．）信号を生成し、この直流信号はついで、集積回路１１６のための電源電圧Ｖ＋を提供するように調整される。励磁器８０２からのＡ．Ｃ．信号は、書込みデコーダ８１６に渡される。書込みデコーダ８１６は、励磁器８０２により信号に変調された情報を復号して、集積回路１１６が採るべき適切な措置を決定する。書込みデコーダ８１６は、コントローラ８１８と結合される。書込みデコーダ８１６は、励磁器８０２からの信号を書込みコマンドに復号する。コントローラ８１８は、メモリ８２０を制御し、メモリは、励磁器８０２からの適切な信号または書込みコマンドに応答して書き込まれたり、励磁器８０２からの適切な信号に応答して読み出される。メモリ８２０は、デジタル情報を格納する。メモリ８２０から読み出される情報は、変調器８２２によって変調され、変調器は、アンテナ素子１１２，１１４のうち少なくとも１つを介して静電結合される信号を発生し、読取り機８０４によって受信される。クロック抽出回路８２４は、励磁器８０２から受信したＡ．Ｃ．信号に基づき、集積回路１１６のためのクロック信号を生成する。
【００３７】
図１２に示される集積回路１１６は、読取りと書き込みが可能なＲＦＩＤタグで使用されるための回路である。読取りと書き込みが可能な好適なＲＦＩＤ回路は、ニュージャージー州バスキング・リッジのTemic North America，Inc.から入手可能なTemic e5550チップである。読み出し専用の集積回路の場合には、書き込み命令を判定するための書込みデコーダ８１６を含める必要はない。読み出し専用のＲＦＩＤタグで使用するのに好適な集積回路は、Motolora Indala Corporation，3041，Orchard Parkway，San Jose，California 95134から入手可能なIndala 1341回路チップである。
【００３８】
図１３は、本発明による別のＲＦＩＤタグ・システム９００を示すブロック図である。ＲＦＩＤタグ・システム９００は、若干変更された集積回路１１６‘を含む。システム９００は、システム８００と類似するが、集積回路１１６’の変調器８２２が、第２静電アンテナ素子１１４ではなく、別個の静電アンテナ素子９０２と結合される点が異なる。この実施例は、データ送信専用に、別個の静電アンテナ素子９０２を有する点で利点を持つ。
【００３９】
図１４は、本発明によるＲＦＩＤタグ１０００に関する別の実施例の裏面図である。タグ１０００は、集積回路１１６‘を組み込み、そのため、基板１１０の上に形成される第３静電アンテナ素子９０２を有する。静電アンテナ素子９０２は、静電アンテナ素子１１２，１１４の間に配置されることが望ましい。励磁器の静電アンテナ素子とタグの静電アンテナ素子１１２，１１４との間のダイポール結合のために、第３静電アンテナ素子９０２は、励磁器からの信号が、実質的に互いに相殺しあうようなポイントにおいて、アンテナ１１２，１１４間のヌル領域（null region）内に配置されるのが望ましい。
【００４０】
本発明によるＲＦＩＤタグは、自動ゲート見張り用途，アミューズメント・パーク，スポーツ・イベント、コンサート、クルーズ、スキー・リゾート、行楽地のリゾート、および個人の識別または権利管理を必要とするその他の用途を含む数多くの用途で有用である。さらに、本発明によるＲＦＩＤタグは、資産の追跡，在庫管理，郵便ラベル，動物識別，手荷物追跡，小包み追跡を目的とする物品の識別、および物品の識別、または物品に関わる情報の記憶を必要とするその他の用途にとって有用である。
【００４１】
先行技術のＲＦＩＤタグとは対照的に、本発明による静電ＲＦＩＤタグは、誘導コイル，共振コンデンサ，プリント回路基板およびリードフレームが排除されることによって、費用が実質的に低減される。また、本発明による静電ＲＦＩＤタグは、極めて平坦かつ薄型で柔軟性があるため、標準的な印刷方法による印刷に適する。
【００４２】
本発明による静電ＲＦＩＤタグは、個人および物品の識別に従来用いられてきたバーコードおよびバーコード読取り機に比べて一定の利点を有する。特に、ＲＦＩＤタグ内に格納された情報は、タグ上に印刷された標示ではなく、集積回路内に格納されるので、格納情報は、タグ上の磨耗や引裂きによる破損もしくは破壊を受けない。さらに、本発明によるＲＦＩＤタグの中に、読取りおよび書き込みが可能な集積回路を組み込むことにより、個人または物品に関わる情報を容易に更新できることが便利である。バーコードはこの面が制限される。
【００４３】
本発明によるＲＦＩＤタグを用いる代表的な用途では、タグをプログラミングして印刷する必要がある。一部の用途では、タグは完全に予めプログラム済みである。他の用途では、タグは、当該タグに関わる個人または物品に一意の、または関連する一定の情報を取り込むために、使用する直前にプログラミングされる。そのため、複雑な製造方法に頼らずに、タグを印刷してプログラミングすることが望ましい。本発明による平坦かつ印刷可能なタグは、特定の用途に対するプログラミングと印刷が容易に行える。
【００４４】
例えば、本発明によるタグは、スキー・リゾート，アミューズメント・パーク，スポーツ・イベント，コンサートまたはその他のイベントのための入場券または入場許可証として有用である。このような用途では、例えば、当該イベントの識別、また恐らくは当該タグに関わる識別番号といった、なんらかの情報をタグに予めプログラミングしておくことが望ましい。このタグは、印刷された標示、または他の視認できる標示により明示される予めプログラミングされた同一の情報を、表面に有することが望ましい。タグは、個人によって使用される前に、当該個人に関連する情報によってプログラミングされる。例えば、タグは、個人の氏名，住所，社会保障番号，クレジットカード番号，または当該個人に関わるその他の情報によってプログラミングされる。プログラミング後、タグは、読み取られて、目的のプログラミング情報が適切に格納されたことを確認することが望ましい。タグが適切にプログラミングされた場合には、タグには、印刷またはその他の方法により、タグ上に配置される標示を有する。タグ上に配置される標示は、タグ上に格納された情報と一致することが望ましい。
【００４５】
物品の識別のためにタグを用いる用途も同様に、識別対象の物品に関わる一定の情報によってプログラミングされ、印刷される。例えば、在庫追跡用途では、タグは、物品の種類，型式番号、および製造ロットや製造場所など、製造に関わる情報によってプログラミングされる。またタグは、同一の情報を明示する標示を入れて印刷されることが望ましい。
【００４６】
また、特にタグの読み出しと書き込みが可能な場合には、タグは、現金の額，クレジット金額または権利表示を格納し、これは、タグが使用されるたびに、増分または減分される。或いは、使用頻度に基づくロイヤルティ・ポイントが、タグ上に格納される。
【００４７】
本発明を特定の実施例について説明してきたが、当業者には、種々の変更および変形が示唆されることを理解されたい。また、本発明は、添付請求の範囲に属する前記の変更および変形を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好適な実施例によるＲＦＩＤタグの裏面図である。
【図２】  図１のタグの前面図である。
【図３】  線３-３に沿って切断した図１のタグの断面図である。
【図４】  本発明の別の好適な実施例によるＲＦＩＤタグの断面図である。
【図５】  タグが、射出成形により形成される本発明の別の好適な実施例によるＲＦＩＤタグの断面図である。
【図６】  タグが、接着剤付きの印刷用粘着シートを用いて形成される本発明の別の好適な実施例によるＲＦＩＤタグの断面図である。
【図７】  タグが、極めて平坦なタグを形成するために充填層を含む本発明の別の好適な実施例によるＲＦＩＤタグの断面図である。
【図８】  タグが、集積回路を受け入れるための凹部を含む本発明の別の好適な実施例によるＲＦＩＤタグの断面図である。
【図９】  集積回路をタグに結合するためにインタポーザが用いられる本発明の別の好適な実施例によるＲＦＩＤタグの断面図である。
【図１０】  図９に示されるインタポーザおよび集積回路の平面図である。
【図１１】  アンテナ素子の配置を変えた別の好適な実施例によるＲＦＩＤタグの裏面図である。
【図１２】  本発明の好適な実施例によるＲＦＩＤタグ・システムを示すブロック図である。
【図１３】  本発明の別の好適な実施例によるもう１つのＲＦＩＤタグ・システムのブロック図である。
【図１４】  図１３のシステムで使用するためのＲＦＩＤタグである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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