(57)【要約】      （修正有）【課題】金属部材などに対して好適に使用可能なＩＣタグを提供する。【解決手段】直方体の絶縁性の基材１１の上面に無接触形の通信用のＩＣチップ１２を搭載するとともに、ＩＣチップ１２のアンテナに電磁結合するブースタコイル１３を形成し、基材１１の下面の全面に金属面１４を形成する。ブースタコイルはリーダライタからの電波に共振する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基材と、該基材の上面に搭載する無接触形の通信用のＩＣチップと、該ＩＣチップを囲むようにして前記基材上に形成し、前記ＩＣチップのアンテナに電磁結合するブースタコイルと、前記基材の下面の全面に形成する金属面とを備えてなり、前記ブースタコイルは、前記基材の分布容量により、前記ＩＣチップを作動させるリーダライタからの電波の周波数に共振することを特徴とする無接触形のＩＣタグ。
【請求項２】
前記ブースタコイルは、複数ターンの螺旋状に形成することを特徴とする請求項１記載の無接触形のＩＣタグ。
【請求項３】
前記ブースタコイルは、少なくとも前記ＩＣチップの外形サイズ相当の開口面積に形成することを特徴とする請求項２記載の無接触形のＩＣタグ。
【請求項４】
前記基材は、少なくとも前記ブースタコイルの外形サイズ相当の平面サイズに設定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の無接触形のＩＣタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属部材などに対しても好適に使用することができる無接触形のＩＣタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属を含む任意の導電性の物品（以下、金属部材という）などに対し、無接触形のＩＣタグを添付して使用するために、格別な工夫がなされている。
【０００３】
たとえば、平板状のＩＣタグの両面側に対し、それぞれスペーサ部材を介して導電シートを平行に設置し、各導電シートの一方をＩＣタグの全部と重ね合わせ、他方をＩＣタグの一部と重ね合わせると、後者側から入射する電波を効率よくＩＣタグに到達させることができ、前者側を金属部材に接着しても、ＩＣタグの通信距離が極端に劣化することがない（特許文献１）。また、平板状のＩＣタグと金属層とを絶縁性の基材シートの両面に単純に対向させて配置することも知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００８−９０６２１号公報
【特許文献２】特開２００８−５２６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる従来技術の前者によるときは、ＩＣタグの両面にそれぞれスペーサ部材を介して導電シートを配置するので、全体厚さを含む全体サイズが大きくなり、適用用途に制限があるという問題があった。また、後者によるときは、金属層の大きさを十分大きくする必要があり、前者と同様に、全体サイズを小さくすることに限界がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、作動用の電波の周波数に共振するブースタコイルを導入することによって、金属部材などに対して好適に使用することができる上、全体サイズを極端に小さくすることができる無接触形のＩＣタグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、絶縁性の基材と、基材の上面に搭載する無接触形の通信用のＩＣチップと、ＩＣチップを囲むようにして基材上に形成し、ＩＣチップのアンテナに電磁結合するブースタコイルと、基材の下面の全面に形成する金属面とを備えてなり、ブースタコイルは、基材の分布容量により、ＩＣチップを作動させるリーダライタからの電波の周波数に共振することをその要旨とする。
【０００７】
なお、ブースタコイルは、複数ターンの螺旋状に形成することができ、少なくともＩＣチップの外形サイズ相当の開口面積に形成することができる。
【０００８】
また、基材は、少なくともブースタコイルの外形サイズ相当の平面サイズに設定してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
かかる発明の構成によるときは、ブースタコイルは、ＩＣチップのチップ本体上のアンテナと電磁結合することにより、ＩＣチップの外部アンテナとして作動し、外部のリーダライタからの作動用の電波を受信してＩＣチップに伝達することができ、ＩＣチップからの応答データをリーダライタに伝達することができる。また、ブースタコイルは、基材の分布容量とともに共振回路を形成し、リーダライタからの電波の周波数に共振することにより、リーダライタとの間に十分大きな通信距離を実現することができる上、下面の金属面により、金属部材や、水分の多い導電性の物品などに添付しても、ブースタコイルの共振周波数の変動が殆どなく、通信距離の劣化を十分小さく抑えることができる。なお、この発明において、絶縁性の基材は、たとえばセラミックスなどの無機絶縁体や、たとえばガラスエポキシ樹脂などの有機絶縁体であり、リーダライタは、ＩＣタグのデータの読取りだけを目的とするリーダを含むものとする。
【００１０】
ブースタコイルは、Ｃu 、Ａl などの箔材をエッチングによって所定の導電パターンに形成してもよく、Ａg ペーストなどの導電パターンを印刷によって形成してもよい。基材の下面の全面に形成する金属面についても、全く同様である。なお、基材は、上面、下面が平行に対向する直方体（立方体を含む）の他、円板状、円柱状、角柱状などに形成することができる。
【００１１】
複数ターンの螺旋状に形成するブースタコイルは、小さな平面サイズの基材上において、必要なインダクタンスを容易に実現することができる。ただし、ブースタコイルは、正方形のＩＣチップを内部に配置して全体サイズを最小にするために、正方形の導電パターンを採用することが好ましい。また、ブースタコイルは、少なくともＩＣチップの外形サイズ相当の開口面積に形成することにより、基材の所要平面サイズを最小にすることができる。このときの基材も、少なくともブースタコイルの外形サイズの平面サイズに設定すれば足りるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
無接触形のＩＣタグ１０は、絶縁性の基材１１と、基材１１の上面に搭載するＩＣチップ１２と、ＩＣチップ１２を囲むブースタコイル１３と、基材１１の下面の金属面１４とを備えてなる（図１、図２）。ただし、図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１の平面図、中央縦断面図である。
【００１４】
基材１１は、たとえばガラスエポキシ樹脂製の直方体のブロック体である。基材１１の上面には、ＩＣチップ１２が搭載され、ブースタコイル１３が形成されている。ＩＣチップ１２は、無接触形の通信用のＩＣチップであって、図示しないアンテナが上面に搭載されている。ＩＣチップ１２は、基材１１の上面中央部に接着されている。
【００１５】
ブースタコイル１３は、基材１１の上面において、エッチングまたは印刷などの正方形の導電パターンにより、複数ターンの２次元の螺旋状に形成されている。ブースタコイル１３は、ＩＣチップ１２を囲むようにして形成され、ＩＣチップ１２を内部に収容して配置し得るように、少なくともＩＣチップ１２の外形サイズ相当の開口面積に形成されている。また、基材１１は、少なくともブースタコイル１３の外形サイズ相当の平面サイズに設定されている。基材１１の上面には、ＩＣチップ１２、ブースタコイル１３を埋め込むようにして、保護用のレジスト膜１１ａが施されている。
【００１６】
金属面１４は、基材１１の下面の全面に形成されている。
【００１７】
基材１１上のブースタコイル１３は、螺旋状の導電パターンの全長について、基材１１による分布容量Ｃi 、Ｃi …が存在する（図３（Ａ））。そこで、ブースタコイル１３は、それ自体のインダクタンスＬと、分布容量Ｃi 、Ｃi …による容量Ｃとによって共振回路を形成する（同図（Ｂ））。また、ブースタコイル１３は、内部のＩＣチップ１２のアンテナＡに対し、十分密に電磁結合している。ただし、図３（Ｂ）において、ＩＣチップ１２は、チップ本体１２ａと、チップ本体１２ａ上のアンテナＡとに分解して図示されている。
【００１８】
ブースタコイル１３は、外部の図示しないリーダライタからの電波Ｓ1 が到来すると、電波Ｓ1 の周波数に共振する。そこで、ブースタコイル１３は、アンテナＡを介してＩＣチップ１２のチップ本体１２ａに高周波電力を供給し、チップ本体１２ａを起動するとともに、電波Ｓ1 に含まれるデータをチップ本体１２ａに伝送することができる。また、ＩＣチップ１２は、必要に応じてリーダライタからの電波Ｓ1 に含まれるデータに応答し、応答データに従って電波Ｓ1 を負荷変調する。負荷変調の内容は、アンテナＡからブースタコイル１３に伝送され、ブースタコイル１３を介してリーダライタに伝達される。すなわち、ブースタコイル１３は、アンテナＡを介してＩＣチップ１２の外部アンテナとして作動し、ＩＣチップ１２の通信距離を大きくすることができる。
【００１９】
ＩＣタグ１０の通信距離特性の試験データの一例を図４に示す。ただし、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ図５（Ａ）〜（Ｃ）の試験条件に対応している。
【００２０】
図４（Ａ）、図５（Ａ）は、比較のために、リーダライタ２１のアンテナ２１ａに対し、ＩＣタグ１０用のＩＣチップ１２のみを対向させたときの通信距離をｘ方向、ｙ方向にプロットしたものである。また、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）は、ＩＣタグ１０をリーダライタ２１のアンテナ２１ａに対向させたときの通信距離を示し、図４（Ｃ）、図５（Ｃ）は、ＩＣタグ１０を金属板Ｍの中央部に添付したときの通信距離を示している。ここで、ＩＣタグ１０は、図４（Ａ）〜（Ｃ）の各曲線の下側においてリーダライタ２１と通信可能である。また、図４、図５において、ｘ方向は、リーダライタ２１のアンテナ２１ａの中心からアンテナ２１ａに平行なＩＣチップ１２の偏移方向であり、ｙ方向は、アンテナ２１ａに垂直な偏移方向である。
【００２１】
図４（Ｂ）のＩＣタグ１０は、ブースタコイル１３の存在により、図４（Ａ）のＩＣチップ１２のみの場合に比して通信距離が大幅に改善されている。また、図４（Ｃ）は、ＩＣタグ１０を金属板Ｍに添付しても、通信距離の劣化が極く僅かであることを示している。
【００２２】
なお、図４、図５において、リーダライタ２１は、外径３mmのスパイラルのアンテナ２１ａを介し、周波数８５０〜９５０MHz 、電力１００mWの電波Ｓ1 を発生させた。また、ＩＣタグ１０は、縦横各２mm、厚さ１．８mmのガラスエポキシ樹脂製の基材１１上に、縦横各０．７mm、厚さ７０μｍのＩＣチップ１２を搭載し、ブースタコイル１３は、厚さ３０μｍのＣu 箔により図２（Ａ）の導電パターンを形成した。また基材１１の下面の金属面１４も、Ｃu 箔により厚さ３０μｍとし、図５（Ｃ）の金属板Ｍは、縦横各１０cm、厚さ１．０mmのＡl 板とした。
【他の実施の形態】
【００２３】
基材１１は、ガラスエポキシ樹脂製に代えて、セラミックス製としてもよい。このときの基材１１のサイズは、電波Ｓ1 の周波数や、ブースタコイル１３の導電パターンを同一に保つとして、たとえば縦横各２mm、厚さ１．３mmが好適である。
【００２４】
なお、基材１１上のＩＣチップ１２は、基材１１の上面に形成する凹部１１ｂに嵌め込むようにして搭載してもよい（図６）。ＩＣチップ１２を機械的に一層有効に保護することができる。
【００２５】
また、ＩＣタグ１０は、金属板Ｍの表面に添付するに代えて、金属板Ｍを含む任意の金属部材の表面にたとえば有底円筒状の収納穴Ｍ1 を形成し、収納穴Ｍ1 の底面に固定してもよい（図７）。ただし、図７（Ｂ）は、同図（Ａ）のＸ矢視相当図である。収納穴Ｍ1 内のＩＣタグ１０は、下面の金属面１４側を底面側にし、上面のＩＣチップ１２側を上側にするものとし、収納穴Ｍ1 の深さ、内径は、それぞれ基材１１の厚さ相当、対角線の長さ相当とすればよい。また、ＩＣタグ１０を収納した後の収納穴Ｍ1 内の隙間は、電波Ｓ1 の透過性を妨げない絶縁性、防水性の充填材を充填するものとする。このようなＩＣタグ１０の使用形態は、たとえば金属製の手術器具などを医療現場で管理する場合などの用途に特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】全体構成斜視図
【図２】全体構成説明図
【図３】等価回路説明図
【図４】試験データ線図
【図５】試験条件説明図
【図６】他の実施の形態を示す図２（Ｂ）相当要部拡大断面図
【図７】使用状態説明図
【符号の説明】
【００２７】
Ｓ1 …電波
Ａ…アンテナ
Ｃi …分布容量
１０…ＩＣタグ
１１…基材
１２…ＩＣチップ
１３…ブースタコイル
１４…金属面
２１…リーダライタ
特許出願人          株式会社  エフ・イー・シー
代理人  弁理士                  松  田  忠  秋
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009266145.tif 000005
【図４】
2009266145.tif 000006
【図５】
2009266145.tif 000007
【図６】
2009266145.tif 000008
【図７】
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