JP2007073015A

JP2007073015A - 非接触ｉｃタグインレット、非接触ｉｃタグ、およびアンテナ

Info

Publication number: JP2007073015A
Application number: JP2005262611A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Saito; 啓介齋藤; Kosuke Hayama; 幸介羽山
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-22

Abstract

【課題】
所定の大きさの範囲内で通信性能の良い非接触ＩＣタグを提供する。
【解決手段】
ＪＯＭＦＵＬ（２００５年８月現在、商標登録出願中）技術（technology for JOining two Metals over Film with ULtrasonic vibration）と呼ばれ、２つのメタル（Ｍ）をフィルム（Ｆ）を介して超音波振動（ＵＬ）で接合（ＪＯ）する技術（特許第３４５１３７３号）等により製造され、約８６０〜９５０ＭＨｚの電波で通信する非接触ＩＣタグインレットについて、２つのアンテナを、１インチ四方の±１０％程度の大きさの範囲内に配設し、各アンテナは、一本のラインがジグザグに折り返されて複数段の平行部分を備えた形状とし、該平行部分は、互いの中心線間の間隔が１．０〜２．５ｍｍとし、前記アンテナの少なくとも上記平行部分の太さは、０．５〜１．０ｍｍとした。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えばＵＨＦ帯の電波を用いて非接触で通信するような非接触ＩＣタグインレット、非接触ＩＣタグ、およびアンテナに関する。

従来、物品に張り付けて管理を行う等の目的で、非接触ＩＣタグが用いられている。この非接触ＩＣタグは、ＩＣチップとアンテナとが設けられており、該アンテナによって非接触でデータ通信を行うことができる。このような非接触ＩＣタグには、磁界で通信するタイプと、ＵＨＦ帯の電波で通信するタイプ（特許文献１参照）とが提供されている。ＵＨＦ帯の電波で通信するタイプの非接触ＩＣタグは、磁界で通信するタイプの非接触ＩＣタグに比べて通信距離が長いという特徴がある。

このＵＨＦ帯の電波で通信するタイプの非接触ＩＣタグは、一般的に半波長ダイポールのアンテナが用いられる。例えば、周波数帯が９１５MHｚ付近にあり、波長が約３３０ｍｍであるとすると、半波長ダイポールのライン長は約１６５ｍｍとなる。このライン長が半波長（約１６５ｃｍ）より短くなると、利得（Ｇａｉｎ）が下がってアンテナの特性が悪くなり、通信距離が低下する。

また、アンテナサイズを小さくにするため、アンテナを複数回折り曲げたミアンダライン（Meander Line）が利用されている。このミアンダラインは、アンテナを何度も折り曲げることで、アンテナを備え付ける実際の幅よりもアンテナ長を長くするものである。

一方、物流業界等では、物品によって貼り付け可能なタグサイズが定まってしまう。このため、タグサイズによってインレットのサイズが規定され、小さなものでは１×１インチといったサイズが要求される。なお、インレットとは、非接触ＩＣタグを作成するためのＩＣチップ部品であってアンテナとＩＣチップとから構成されたものを指し、テープ型ＴＣＰインレット、テープ型ＣＯＡインレット、パッケージ型ＵＲＰインレット等がある。

このように小さなサイズで、必要なライン長のアンテナをミアンダラインにより作成すると、折り返されるアンテナ間の隙間が小さく、アンテナが密に形成される。

しかし、折り返されるアンテナ間の隙間を単に狭くしてライン長を長くしても、良好な通信特性が得られるとは限らないという問題点が発見された。

特開２００５−７１１７９号公報

この発明は、上述の問題に鑑み、所定の大きさの範囲内で通信性能の良い非接触ＩＣタグインレット、非接触ＩＣタグ、およびアンテナを提供することを目的とする。

この発明は、ＩＣチップと、該ＩＣチップに接続された２つのアンテナとが備えられ、約８６０〜９５０ＭＨｚのＵＨＦ帯の電波により非接触で通信する非接触ＩＣタグインレットであって、前記２つのアンテナは、１インチ四方の±１０％程度の大きさの範囲内に配設され、それぞれ一本のラインがジグザグに折り返されて複数段の平行部分を備えた形状であり、該平行部分は、互いの中心線間の間隔が１．０〜２．５ｍｍであり、前記アンテナの少なくとも上記平行部分の太さは、０．５〜１．０ｍｍであることを特徴とする。

非接触ＩＣタグインレットは、ＩＣチップが導電回路に接続されたスラップをアンテナに接続したもの、あるいはＩＣチップをアンテナに直接接続したものなど、ＩＣチップとアンテナとを備えたもので構成することができる。

この発明の態様として、前記アンテナの太さは、０．５ｍｍ程度とすることができる。
またこの発明の態様として、前記間隔は、２．０ｍｍ程度とすることができる。
またこの発明の態様として、前記アンテナの前記平行部分の長さは、アンテナ先端へ向けて順次短く形成することができる。
またこの発明は、前記非接触ＩＣタグインレットを備えた非接触ＩＣタグとすることができる。
前記非接触ＩＣタグは、シール状、ラベル状、カード状、または短形状など、適宜の形状に形成することができる。
またこの発明は、前記非接触ＩＣタグに設けられるアンテナとすることができる。

この発明により、所定の大きさの範囲内で通信性能の良い非接触ＩＣタグインレット、非接触ＩＣタグ、およびアンテナを提供することができる。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。

まず、実施例１の非接触ＩＣタグ１について説明する。
図１は、非接触ＩＣタグ１の平面図を示し、図２は非接触ＩＣタグ１の底面図を示し、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図を示し、図４は図２のＢ−Ｂ矢視断面図を示す。

非接触ＩＣタグ１は、透明のＰＥＴ製で略正方形のシート４と、該シート４上のアンテナ部３とＩＣモジュール２とで構成されたインレット６（図３参照）が、面対応して貼り付けられた表面シート８と裏面シート９との間に挟まれて構成されている。表面シート８と裏面シート９は、ＰＥＴや厚紙など適宜の部材により、シート４より一回り大きい程度の大きさで、シート４より充分厚い肉厚に形成されている。

前記ＩＣモジュール２は、長方形のシート状のスラップ２０にＩＣチップ（半導体ベアチップ）１１が実装されており、略正方形のシート４に対して平面視６０度傾斜して設けられている。

前記ＩＣチップ１１は、例えば内部に記憶部、共振回路、整流回路、電圧検知回路、制御回路、及び定電圧回路が設けられて交流信号により動作する一般的なものであり、底部に入出力兼用の端子（バンプ）１２，１２（図４参照）が設けられている。

前記スラップ２０は、透明のＰＥＴ製で長方形のシート２１（図２〜図４参照）と、該シート２１上のＩＣチップ１１と導電回路２２とで構成されている。

前記導電回路２２は、アルミニウムによるプリント回路であり、その表面（図３の下面）は絶縁層２３で被覆されている。この絶縁層２３、導電回路２２、およびシート２１は、各々肉厚が一定のシート状の部材である。
一定の隙間を空けて配設された前記導電回路２２，２２には、前記ＩＣチップ１１の端子１２，１２（図４参照）がそれぞれ接続されている。

前記スラップ２０へのＩＣチップ１１の実装は、例えば負荷圧力０．２Ｋｇ／ｍｍ２下で振動数４０ＫＨｚの超音波振動を０．５秒間程度加える超音波実装方法が用いられている。この超音波実装方法によれば、熱可塑性樹脂皮膜で形成される絶縁層２３が超音波振動する端子１２によって押し退けられ、図４に示したように端子１２が導電回路２２と接触し、さらに継続される超音波振動によって端子１２が導電回路２２に超音波接合される。この超音波実装方法を採用した場合は、後に熱処理等の工程を入れる必要がなく、短時間かつ低コストに実装できる。

なお、この超音波実装方法は、ＪＯＭＦＵＬ（２００５年８月現在、商標登録出願中）技術（technology for JOining two Metals over Film with ULtrasonic vibration）と呼ばれるものであり、２つのメタル（Ｍ）をフィルム（Ｆ）を介して超音波振動（ＵＬ）で接合（ＪＯ）する技術である（特許第３４５１３７３号）。

また、スラップ２０へのＩＣチップ１１の実装は、これに限らず適宜の実装方法を採用することができる。

前記アンテナ部３は、シート４の対称角に配設された２つのミアンダラインアンテナ３４，３４と、中央部でＩＣモジュール２が接続される接続部３１，３１と、該接続部３１，３１が接続されたインピーダンスマッチング回路３３とで構成されている。

このアンテナ部３の略中央には、接続部３１，３１及びインピーダンスマッチング回路３３で囲ったＴマッチング用穴３２が形成されている。そして、インピーダンスマッチング回路３３とＩＣモジュール２の導電回路２２によって、インピーダンスマッチング用のショートループが形成される。

また、接続部３１，３１の外側には、該接続部３１，３１を両側から挟むようにミアンダラインアンテナ３４，３４が配設されている。このミアンダラインアンテナ３４は、銅部材によるプリント回路基盤であり、その表面（図３の上面）は図示省略する絶縁層で被覆されている。

前記ミアンダラインアンテナ３４は、複数回折り曲げられてジグザグ状に形成されており、平行部３４ａ〜３４ｆおよび平行部３４ｇ〜３４ｋがシート４に対して前記ＩＣモジュール２と同一角度に傾斜（この実施形態では６０度）して設けられている。そして、ミアンダラインアンテナ３４の平行部３４ａ〜３４ｆ、および平行部３４ｇ〜３４ｋは、いずれも基部（接続部３１側）から先端（平行部３４ａ，３４ｋ側）に向けて順次短くなるように形成されている。また、ミアンダラインアンテナ３４は、基部から先端まで、ライン幅（太さ）Ｗが常に０．５ｍｍとなるよう一定のライン幅に形成されている。また、平行部３４ａ〜３４ｆ、および平行部３４ｇ〜３４ｋは、ライン間隔Ｌａに示すように２．０ｍｍ間隔に形成されており、各平行部３４ａ〜３４ｆおよび平行部３４ｇ〜３４ｋの間に存在する隙間Ｌｂは１．５ｍｍである。なお、インピーダンスマッチング回路３３から平行部３４ｇまでの距離、および接続部３１，３１から平行部３４ｆまでの距離は、前記隙間Ｌｂより長くなるように形成している。また、接続部３１，３１の両側に配設した２つのミアンダラインアンテナ３４，３４は非対称に形成されている。

このように構成されたアンテナ部３は、一辺の長さＸ（図１参照）が１インチ（約２５．４ｍｍ）四方の±１０％程度の大きさの範囲内に収まるように形成され、この実施携帯では２３ｍｍである正方形の内側にぴたりと収まるサイズに形成されている。

接続部３１へのＩＣモジュール２の実装は、上述したＪＯＭＦＵＬ技術により、ＩＣモジュール２の導電回路２２と接続部３１とを超音波接合することで行われている。なお、これに限らず適宜の実装方法を採用することができる。

なお、インレット６を構成する各部材の厚みは、図４に示すように上から順に、シート２１が約１８μｍ、導電回路２２が約３５μｍ、ＩＣチップ１１が約１００μｍ、ミアンダラインアンテナ３４が約１８μｍ、シート４が約３２μｍであり、ＩＣチップ１１搭載部分の全体の厚みが約２０３μｍであるが、これに限らず適宜の厚みに形成することができる。

次に、非接触ＩＣタグ１が物流等で利用される状態について説明する。
図５は、非接触ＩＣタグ１が物品Ｕに貼り付けられ、このように非接触ＩＣタグ１の貼り付けられた物品Ｕ（例えば薬用のボトルなど）がケースＫ内に複数収納されている状況の平面図を示す。このように非接触ＩＣタグ１が利用されている場合には、非接触ＩＣタグ１は様々な状態におかれている。

すなわち、図６（Ａ）の斜視図に示すように、非接触ＩＣタグ１の背面に物品Ｕが存在する状態αや、図６（Ｂ）の斜視図に示すように、非接触ＩＣタグ１が物品Ｕに挟まれている状態β等が存在する。

物流等での非接触ＩＣタグ１の利用に際しては、このように複数の物品ＵがケースＫ内に収納された状態でデータ通信する所謂バルクリードが求められる。従って、上述した状態αや状態β等の種々の状態の非接触ＩＣタグ１が混在する状況で、データ通信することが求められることになる。なお、この実施形態では、物品Ｕとして誘電率２〜３の物体（プラスチックや紙等）を想定しているが、これに限られるものではない。

次に、このような状態αや状態βにおかれた場合の本実施形態の非接触ＩＣタグ１の通信性能について説明する。

まず、図７に示すアンテナ形状説明図と、図８に示す実測値のグラフと共に、ライン幅Ｗを０．５ｍｍの一定として、ライン間隔Ｌａの違いによる通信性能の違いについて説明する。

図７（Ａ）は、ライン間隔Ｌａを０．７５ｍｍとしたミアンダラインアンテナ３４Ａの平面図を示す。図７（Ｂ）は、ライン間隔Ｌａを３．０ｍｍとしたミアンダラインアンテナ３４Ｂの平面図を示す。

図８（Ａ）は状態αでのライン間隔Ｌａとゲインの関係を示し、図８（Ｂ）は状態βでのライン間隔Ｌａとゲインの関係を示し、図８（Ｃ）は空気中に存在する状態θでのライン間隔Ｌａとゲインの関係を示す。

図示するグラフが示すように、状態α〜θについて、ライン間隔Ｌａは約１．０ｍｍ〜約２．５ｍｍの範囲とすることが有効であり、特に２．０ｍｍ程度とすることが好ましい。

次に、図９に示すアンテナ形状説明図と、図１０に示す実測値のグラフと共に、ライン間隔Ｌａを２．０ｍｍの一定として、ライン幅Ｗの違いによる通信性能の違いについて説明する。

図９（Ａ）は、ライン幅Ｗを０．１ｍｍとしたミアンダラインアンテナ３４Ｃの平面図を示す。図９（Ｂ）は、ライン幅Ｗを１．７５ｍｍとしたミアンダラインアンテナ３４Ｄの平面図を示す。

図１０（Ａ）は状態αでのライン幅Ｗとゲインの関係を示し、図１０（Ｂ）は状態βでのライン幅Ｗとゲインの関係を示し、図１０（Ｃ）は空気中に存在する状態θでのライン幅Ｗとゲインの関係を示す。

図示するグラフが示すように、状態α〜θについて、ライン幅Ｗは約０．５ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲とすることが有効であり、特に０．５ｍｍ程度とすることが好ましい。

以上に説明したように、非接触ＩＣタグ１は、８６０〜９５０ＭＨｚのＵＨＦ帯の電波により図示省略するリーダライタとデータ通信することができる。そして、このデータ通信の際に、上述したミアンダラインアンテナ３４の形状により、良好な通信性能を得ることができる。

すなわち、ミアンダラインアンテナ３４は、ライン間の結合による通信性能の低下を防止するために充分なライン間隔Ｌａが確保され、通信性能の良いライン幅Ｗに形成されており、これによって非常に良好な通信性能を得ることができる。この通信性能の向上度合いは、従来製品に対して３倍程度であり、この効果は格別である。このため、非接触ＩＣタグ１が状態αや状態βなどの様々な状態におかれていても、良好にデータ通信することができる。

ライン幅Ｗを０．５〜１．０ｍｍとし、ライン間隔Ｌａを１．０〜２．５ｍｍとすることで良好な通信性能が得られ、特にライン幅Ｗを０．５ｍｍとし、ライン間隔Ｌａを２．０ｍｍとすることで、状態α、β、θのいずれにおいても非常に良好な通信性能が得られる。

また、非接触ＩＣタグ１のサイズは１インチ四方より小さく形成されているため、非接触ＩＣタグ１の貼り付け可能面積が１インチ程度しかない小さな物品Ｕに対して貼り付けて利用することができる。しかもこのサイズで上述した良好な通信性能が得られるため、サイズの大きいケースＫに小さな物品Ｕが多量に収納された場合でも、ケースＫの外側にあるリーダライタが、ケースＫ内の物品Ｕに貼り付けられた非接触ＩＣタグ１と良好にデータ通信することができ、所謂バルクリードも良好に実行できる。

図１１は、実施例２の非接触ＩＣタグ１Ａの平面図を示す。この非接触ＩＣタグ１Ａは、ＩＣモジュール２およびアンテナ部３が略正方形のシート４に対して平面視１０度傾斜して設けられたものである。

この場合のミアンダラインアンテナ３４は、平行部の長さが基部からある程度まで同一であり、途中から先端に向けて順次長さが短くなる構成になっている。

このミアンダラインアンテナ３４も、ライン幅Ｗ、ライン間隔Ｌａ、及び隙間Ｌｂは上述した実施例１と同一に構成されている。

他の構成については、上述した実施例１の非接触ＩＣタグ１と同一であるので、同一要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
以上の構成により、非接触ＩＣタグ１Ａは、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１２は、実施例３の非接触ＩＣタグ１Ｂの平面図を示す。この非接触ＩＣタグ１Ｂは、ＩＣモジュール２およびアンテナ部３が略正方形のシート４に対して平面視２０度傾斜して設けられたものである。

他の構成については、上述した実施例１の非接触ＩＣタグ１と同一であるので、同一要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
以上の構成により、非接触ＩＣタグ１Ｂは、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１３は、実施例４の非接触ＩＣタグ１Ｃの平面図を示す。この非接触ＩＣタグ１Ｃは、ＩＣモジュール２およびアンテナ部３が略正方形のシート４に対して平面視３０度傾斜して設けられたものである。

この場合のミアンダラインアンテナ３４は、平行部の長さが基部から先端に向けて順次長さが短くなる構成になっている。

他の構成については、上述した実施例１の非接触ＩＣタグ１と同一であるので、同一要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
以上の構成により、非接触ＩＣタグ１Ｃは、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１４は、実施例５の非接触ＩＣタグ１Ｄの平面図を示す。この非接触ＩＣタグ１Ｄは、ＩＣモジュール２およびアンテナ部３が略正方形のシート４に対して平面視４５度傾斜して設けられたものである。

他の構成については、上述した実施例１の非接触ＩＣタグ１と同一であるので、同一要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
以上の構成により、非接触ＩＣタグ１Ｄは、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１５は、実施例６の非接触ＩＣタグ１Ｅの平面図を示す。この非接触ＩＣタグ１Ｅは、ＩＣモジュール２およびアンテナ部３が略正方形のシート４に対して平面視７０度傾斜して設けられたものである。

この場合のミアンダラインアンテナ３４は、平行部の長さが基部から一部だけ同一であり、そこから先端に向けて順次長さが短くなる構成になっている。

他の構成については、上述した実施例１の非接触ＩＣタグ１と同一であるので、同一要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
以上の構成により、非接触ＩＣタグ１Ｅは、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１６は、実施例７の非接触ＩＣタグ１Ｆの平面図を示す。この非接触ＩＣタグ１Ｆは、ＩＣモジュール２およびアンテナ部３が略正方形のシート４に対して平面視８０度傾斜して設けられたものである。

他の構成については、上述した実施例１の非接触ＩＣタグ１と同一であるので、同一要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
以上の構成により、非接触ＩＣタグ１Ｆは、実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１７は、実施例８の非接触ＩＣタグ１Ｇの平面図を示す。この非接触ＩＣタグ１Ｇは、ＩＣモジュール２およびアンテナ部３が略正方形のシート４に対して平面視０度に設けられたもの、すなわち傾斜させずに設けられたものである。

この場合のミアンダラインアンテナ３４は、平行部の長さが基部から先端に向けて全て同一の長さに構成されている。

他の構成については、上述した実施例１の非接触ＩＣタグ１と同一であるので、同一要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
以上の構成により、非接触ＩＣタグ１Ｇは、実施例１と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施例１〜７は、ミアンダラインアンテナ３４の平行部３４ａ〜３４ｆおよび平行部３４ｇ〜３４ｋ（図１参照）の長さは、アンテナ先端へ向けて順次短く形成されている部分が存在するため、平行部３４ａ〜３４ｆおよび平行部３４ｇ〜３４ｋを全て同じ長さで形成した実施例８よりも良好な通信性能を得ることができる。

なお、以上の各実施例において、ＩＣチップ１１はスラップ２０を介してアンテナ部３の接続部３１に接続したが、ＩＣチップ１１の端子１２を直接的に接続部３１に接続してもよい。この場合でも、ミアンダラインアンテナ３４による通信性能を得ることができる。

また、アンテナ部３の大きさは一辺の長さが２３ｍｍの正方形内に収まるように形成したが、１インチ四方の大きさに収まる他の大きさに形成してもよい。

また、ミアンダラインアンテナ３４の折り返し部は角のある屈曲形状に形成したが、面取りして角を丸めた湾曲形状に形成してもよい。この場合でもライン幅Ｗ及びライン間隔Ｌａはほぼ同一であるため、ほぼ同一の通信性能を得ることができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の非接触ＩＣタグインレットは、実施形態のインレット６に対応し、
以下同様に、
アンテナは、ミアンダラインアンテナ３４に対応し、
平行部分は、平行部３４ａ〜３４ｆおよび平行部３４ｇ〜３４ｋに対応し、
アンテナ先端は、平行部３４ａ，３４ｋに対応し、
アンテナの太さは、ライン幅Ｗに対応し、
間隔は、ライン間隔Ｌａに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

非接触ＩＣタグの平面図。非接触ＩＣタグの底面図。非接触ＩＣタグのＡ−Ａ矢視断面図。非接触ＩＣタグのＢ−Ｂ矢視断面図。非接触ＩＣタグの使用状態を示す平面図。非接触ＩＣタグが貼り付けられた物品を斜視図で示す説明図。アンテナ形状の説明図。実測値のグラフ図。アンテナ形状の説明図。実測値のグラフ図。実施例２の非接触ＩＣタグの平面図。実施例３の非接触ＩＣタグの平面図。実施例４の非接触ＩＣタグの平面図。実施例５の非接触ＩＣタグの平面図。実施例６の非接触ＩＣタグの平面図。実施例７の非接触ＩＣタグの平面図。実施例８の非接触ＩＣタグの平面図。

符号の説明

１，１Ｃ〜１Ｇ…非接触ＩＣタグ
６…インレット
１１…ＩＣチップ
３４…ミアンダラインアンテナ
３４ａ〜３４ｆ，３４ｇ〜３４ｋ…平行部
Ｗ…ライン幅
Ｌａ…ライン間隔

Claims

ＩＣチップと、該ＩＣチップに接続された２つのアンテナとが備えられ、約８６０〜９５０ＭＨｚのＵＨＦ帯の電波により非接触で通信する非接触ＩＣタグインレットであって、
前記２つのアンテナは、１インチ四方の±１０％程度の大きさの範囲内に配設され、各アンテナは、一本のラインがジグザグに折り返されて複数段の平行部分を備えた形状であり、
該平行部分は、互いの中心線間の間隔が１．０〜２．５ｍｍであり、
前記アンテナの少なくとも上記平行部分の太さは、０．５〜１．０ｍｍである
非接触ＩＣタグインレット。
前記アンテナの太さは、０．５ｍｍ程度である
請求項１記載の非接触ＩＣタグインレット。
前記間隔は、２．０ｍｍ程度である
請求項１または２記載の非接触ＩＣタグインレット。
前記アンテナの前記平行部分の長さは、アンテナ先端へ向けて順次短く形成された
請求項１、２、または３記載の非接触ＩＣタグインレット。
請求項１から４のいずれか１つに記載の非接触ＩＣタグインレットを備えた
非接触ＩＣタグ。
請求項１から４のいずれか１つに記載の非接触ＩＣタグインレットに設けられる
アンテナ。