JP2007108847A

JP2007108847A - 無線タグ

Info

Publication number: JP2007108847A
Application number: JP2005296418A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Oikawa; 義則及川
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】無線タグを、管理する物品に貼り付け面を誤認して貼り付けた場合であっても、通信状態が良好な無線タグを提供する。
【解決手段】金属材料層６を基板５、基板５１で挟み込んだ構造を有し、各基板上にアンテナ３、アンテナ４を各々独立実装してなり、ＩＣチップ２を共通接続してなるよう実装して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部に少なくとも１つのＩＣチップ、及びアンテナを有し、データを無線で通信することが可能な無線タグに関するものである。

情報を記憶できるＩＣチップとアンテナからなる無線タグは、電波を介して、質問器またはリーダライタと呼ばれる無線機とデータを送受信することができる。そのうち特に、電波の周波数として３００ＭＨｚ以上を使用し、内部に電源を持たない無線タグは、リーダライタとの通信可能距離が長く、価格も比較的廉価であることから、バーコードの置き換え用途への利用などが検討されている。このような無線タグは、例えば特許文献１に示されている。

また、これらの無線タグは、金属体に貼り付けて使用すると、通信に使用する電波が金属体によって反射され、ＩＣチップとアンテナのインピーダンス整合にずれを生じて通信状態が劣化することが知られている。この不具合を解消する手段としては、ＩＣチップとアンテナの実装面の裏側にスペーサを設けて、貼り付け対象物の影響を減らす方法があり、例えば特許文献２や特許文献３に示されている。

図３は、従来例による無線タグを示す図で、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は底面図である。無線タグ２１は、基板２５上にＩＣチップ２２とアンテナ２３が実装されてなり、基板２５のＩＣチップ２２とアンテナ２３搭載面の裏面には、金属板２６が設けられている。この無線タグ２１を直接もしくは必要に応じてケース（図示せず）に封入し、金属板２６側を、物品に貼り付ける。

金属板２６は、反射手段として設けられ、電波をアンテナ２３に向かって反射することにより電池の搭載なしに通信距離を伸ばすことに貢献している。また、貼付対象物品が金属体もしくは、貼付対象物品近傍に金属体がある場合であっても電磁干渉が生ぜず安定してアンテナに電波を送出できる。

上述の無線タグ２１は、金属板２６側を、物品に面して貼り付けることを前提に設計されている。一方、これらの無線タグは、電波の送受信の仕組みを解さない一般人が利用することが多く、無線タグの貼り付け面についても無頓着である。従って、本来、金属板２６側を物品に貼り付け使用すべきところを、誤って、ＩＣチップ２２実装面側を物品に貼り付けた場合には、全く通信ができなくなるという問題があった。

さらに、上述の無線タグ２１は、金属板２６側を物品に貼り付けることを前提に設計されているが、一般市場においては、無線タグにひもやクリップなどの付設手段を設けて物品に付設し、用いることもある。この場合、無線タグのＩＣチップとアンテナ実装面の向きは、物品の移動や載置状態によって変化し、無線タグの向きによって通信不能の状態に陥るという問題もあった。

特開平２−８７７２号公報特開２００２−２９８１０６号公報特開２００４−１６４０５５号公報

本発明の技術的課題は、管理する物品に、無線タグを、貼り付け面を誤認して貼り付けた場合であっても、通信状態が良好な無線タグを提供することにある。さらに、本発明の技術的課題は、無線タグを、ひもやクリップなどの無線タグの表裏が変化する付設手段で、管理する物品に付設した場合であっても、通信状態が良好な無線タグを提供することにある。

本発明の無線タグは、例えば金属板や金属箔からなる金属材料層を２つの基板で挟み込んだ構造を有し、各基板上にアンテナを各々独立実装してなる。ＩＣチップは少なくとも１つを有し、異なる基板表面に各々実装されてなるアンテナに共通接続され、実装されてなる。

すなわち、本発明の無線タグは、アンテナを実装してなる２つの基板の中間層に金属材料層を有する、いわゆるサンドイッチ構造で、それぞれの面に独立に実装された２以上のアンテナと、１以上のＩＣチップからなり、それぞれのアンテナの受信レベルを検出する手段と、該検出結果を基に該２以上のアンテナからの入力を選択する手段と、該選択された信号を受信する電源再生回路と、高周波回路および処理回路を有する。

本発明によれば、中間層に金属材料層を有し、前記中間層を挟み込んでなる２つの基板の各々に独立実装されたアンテナと前記各アンテナを共通接続してなるＩＣチップを有することを特徴とする無線タグが得られる。

本発明によれば、前記２つの基板の各々に独立実装されたアンテナが受信する信号の受信レベルを各々検出し、該検出された各受信レベルを比較選択して得た受信信号を用いて通信を行うことを特徴とする無線タグが得られる。

本発明によれば、前記受信レベルを各々検出し、該検出された各受信レベルを比較選択する手段を前記ＩＣチップ内部に設けてなることを特徴とする無線タグが得られる。

本発明により、金属材料からなるかまたは金属材料が隣接配置してなる物品に貼り付け面を誤認して無線タグを貼り付けた場合や無線タグの表裏が変化する状態で付設された場合であっても、通信状態が良好な無線タグの提供が可能となった。

また、本発明により、金属材料以外の材料からなる物品や多様な環境にある物品に、ひもやクリップなどの手段で取り付けて使用した場合には、指向性は制限されるものの、両面からの電波を受信できるため、金属板を有さない従来の無線タグに較べて通信距離が長い無線タグの提供が可能となった。

本発明の無線タグは、アンテナを実装してなる２つの基板の中間層に金属材料層を有する、いわゆるサンドイッチ構造で、２枚の基板それぞれの面に独立に実装された２以上のアンテナが、１以上のＩＣチップに接続されている。アンテナは各基板に各々１以上実装されてなり、その数量は、必要に応じて増減する。

また、それぞれのアンテナの受信レベルを検出する手段と、該検出結果を基に前記２以上のアンテナの受信レベルを比較し、例えば高レベルである方の受信信号を選択する手段と、前記選択された信号を受信する電源再生回路と、高周波回路および処理回路を有する。

上記、それぞれのアンテナの受信レベルを検出する手段と、該検出結果を基に前記２以上のアンテナからの信号を選択する手段は、ＩＣチップ内部に設けても、ＩＣチップ外部に設けてもよい。

なお、基板に実装されたアンテナとＩＣチップは、無線タグ表面に露出していても、露出していなくてもよい。すなわち、前記金属材料層を、誘電体材料からなるスペーサを各々介して、アンテナまたはＩＣチップ実装面を露出させないように基板で挟みこみ、密着形成してもよい。

本発明による無線タグは、あらかじめ貼り付け対象となる物品の材質・構成・周辺環境を考慮して、インピーダンス整合するように基板の材質やＩＣチップの選択、アンテナの形状・大きさを選択して、設計構成するのがよい。特に、金属材料からなる物品または、近隣に金属材料が配されて使用する物品に貼り付けて使用した場合に、物品の材質の影響を受けずに、無線タグ単体でインピーダンス整合するように、基板に特定材質の金属材料層を配し、構成するのが好ましい。

前記基板に用いる金属材料は、貼り付ける物品の材質を考慮して決定される任意の金属材料および形状を選択することが可能であるが、材料としては、銅、アルミニウム、鉄が好ましく、形状としては箔、膜、薄板状が好ましい。

前記基板に用いる金属材料以外の材料は、一般的な回路基板材料であれば、任意の材料を用いることが可能であるが、ガラスエポキシ、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やエポキシ樹脂などのプラスチック、紙からなる板状体が好ましい。

前記アンテナに用いる材料は銅、アルミニウム、金、銀などの一般的なアンテナ用材料を用いることが可能であるが、銅、アルミニウムが好ましく、ペーストによる印刷法、エッチング法で形成するのがよい。

本発明による無線タグは、ＩＣチップとアンテナを保護するために、保護層を有しても、ケースに封入されていてもよい。無線タグ全体の構成を簡略化し低価格とする為もしくは全体の厚みを薄くするためには、ケースに封入しないことが望ましい。

本発明による無線タグは、両面テープ、片面テープ、接着剤等の接着手段を用いて、物品に貼り付けてもよく、あらかじめ接着手段を備えていてもよい。

本発明による無線タグは、紙やプラスチックなどの基体にあらかじめ装着し、前記基体にひもやクリップなどの物品への付設手段を設けてもよい。また、無線タグの基板に直接前記付設手段を設けてもよい。

以下、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例による無線タグを示す図である。図１（ａ）は本発明の無線タグの上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＣＣ断面図、図１（ｃ）は底面図である。

無線タグ１は、基板５と基板５１、ＩＣチップ２、アンテナ３とアンテナ４、金属材料層６からなる。基板５および基板５１は、金属材料層６を挟み込み密着されてなる。金属材料層６は銅箔、基板５および基板５１はガラスエポキシ基板よりなっている。基板５の露出面であるＡ面には、ＩＣチップ２とアンテナ３が実装され、基板５１の露出面であるＢ面にはアンテナ４が形成されており、Ａ面でアンテナ３とＩＣチップ２が接続されている。また、アンテナ４はスルーホール１４を介して、ＩＣチップ２と接続されている。

図２は本発明の実施例を示す図で、図１に示した無線タグ１の機能説明ブロック図である。

アンテナ３またはアンテナ４で受信した電波の受信レベルは、レベル検出回路７またはレベル検出回路８を介して、比較器９で各受信レベル出力を比較し、選択回路１０に於いて、高出力レベルの信号を選択する。選択された信号出力は、基本回路部１３に導かれ、電源再生回路１２で使用する電力を再生し、高周波回路および処理回路１１で信号処理、メモリ蓄積、応答等の処理を行い通信する。

前記レベル検出回路７および８、比較器９、選択回路１０、基本回路部１３はＩＣチップ２に内蔵されている。

この無線タグ１のＢ面を、金属ケースに貼り付けた場合、アンテナ３は電波を受信するため起電力を得られるが、金属面との反射およびインピーダンスの不整合によりＢ面に形成されたアンテナ４からは起電力が得られない。従って、レベル検出回路７およびレベル検出回路８の出力を比較器９で比較すると、選択回路１０は、レベル検出回路７の出力を選択し、基本回路部１３を介して通信する。

同様に、無線タグ１のＡ面を、金属ケースに貼り付けた場合は、アンテナ４から得た出力が、レベル検出回路８、比較器９、選択回路１０を介して、基本回路部１３に到達し、通信を行う。

この無線タグ１のＡ面を、電子部品を収納した金属ケースに貼り付けて、リーダライタと通信したところ、設計通りの特性で良好に通信することができた。さらに無線タグ１のＢ面を同一の金属ケースに貼り付けて、同様の条件でリーダライタと通信したところ、同様に良好な通信結果が得られた。

図３は、従来例による無線タグを示す図で、これを用いて、比較のために作製した無線タグ２１を説明する。図３（ａ）は、無線タグ２１の上面図、図３（ｂ）は、無線タグ２１の正面図、図３（ｃ）は、無線タグ２１の底面図である。基板２５上にＩＣチップ２２とアンテナ２３が実装されており、底面には金属板２６が配されている。なお、金属板２６は銅箔、基板２５はガラスエポキシ基板を用いた。

図４は従来例を示す図で、図３に示した無線タグ２１の機能説明ブロック図である。

アンテナ２３で受信した電波の起電力は、アンテナ出力として、基本回路部１３に導かれ、電源再生回路１２で使用する電力を再生し、高周波回路および処理回路１１で信号処理、メモリ蓄積、応答等の処理を行い通信する。なお、基本回路部１３はＩＣチップ２２に内蔵されている。

アンテナ２３形成面が、金属ケースに貼り付けられた場合は、アンテナ出力は得られないので、この無線タグ２１はリーダライタに検知されず、通信は行われない。

この無線タグ２１および電子部品を収納した金属ケースに（図示せず）と両面テープを各１０個用意した。一般人１０人に無線タグ２１を手渡し、各電子部品に１個ずつ貼り付けてもらった。リーダライタで通信を行った結果、１０個中４個の無線タグはアンテナ２３形成面を金属ケースに貼り付けたために、無線タグが検知されず、通信が行われなかった。

（実施例２）
図１に示した構成であって、金属材料層６はアルミ箔、基板５および基板５１はＰＥＴ基板よりなる無線タグ１を１０個用意し、ひもを用いて、紙製の食品収納箱１０個にそれぞれ付設した。

図２は本発明の実施例を示す図で、この無線タグ１の機能説明ブロック図である。

食品収納箱の移動に伴い、無線タグ１は、各々異なる方向を向く。無線タグ１の向きによって、アンテナ３またはアンテナ４で受信した電波の出力レベルは異なるが、レベル検出回路７またはレベル検出回路８を介して、比較器９で各出力を比較し、選択回路１０に於いて、高出力レベルの出力を選択する。選択された出力は、基本回路部１３に導かれ、電源再生回路１２で使用する電力を再生し、高周波回路および処理回路１１で信号処理、メモリ蓄積、応答等の処理を行い通信する。

なお、前記レベル検出回路７および８、比較器９、選択回路１０は、は無線タグ１上、ＩＣチップ２外部に外付けされている。

食品収納箱の移送に伴い無線タグ１の表裏も移動したが、実施例１と同様にリーダライタと通信したところいずれも検知され、良好な通信結果がえられた。

比較例としてガラスエポキシ基板上にＩＣチップとアンテナが実装されてなる金属層を有さない一般的な無線タグを作製した。

この無線タグを１０個用意し、ひもを用いて、紙製の食品収納箱１０個にそれぞれ付設し、上記本発明の無線タグ１と同様の条件で通信を行ったところ、８個は検知され、通信可能であったが、無線タグ１に較べて通信距離は短かった。

本発明の無線タグ１には、金属材料層６が配されているため、指向性が鋭くなり、金属材料層のない無線タグに比較して通信距離が長くなったと推察される。

一般に、無線タグは、電波の送受信の仕組みを解さない一般人が利用することが多く、当然、無線タグの貼り付け面についても無頓着である。従って、無作為に無線タグを電子部品等の物品に貼り付け使用した時には、ＩＣチップとアンテナの実装面側を物品に貼り付け使用する場合が２分の１の確率で生じ、通信ができない場合が生じる。

一方、実施例から明らかなように、本発明の無線タグは、表裏面にアンテナを設けることにより、無線タグの表裏面（上記実施例ではＡ面およびＢ面）のいずれを物品に貼り付けても、良好な通信を行うことができる。

また、金属材料層を有するので、使用形態や使用状況に関わらず、指向性が鋭くなり、良好な通信を実現することができる。

なお、レベル検出回路、比較器、選択回路は、ＩＣチップ内部に設けても、ＩＣチップ外部に設けても同様の効果を奏する。無線タグの小型化を図る場合には、ＩＣチップ内部に設けるのが好ましい。

以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。

本発明の無線タグを用いることにより、一般商品等の流通管理、販売管理、在庫管理、利用状況管理に代表される多様な物品の管理において、管理する物品の材質や使用環境等に適したシステムを簡便に構築することができる。

本発明の実施例による無線タグを示す図、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＣＣ断面図、図１（ｃ）は底面図。本発明の実施例を示す図。従来例による無線タグを示す図、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は底面図。従来例を示す図。

符号の説明

１，２１無線タグ
２，２２ＩＣチップ
３，４，２３アンテナ
６金属材料層
２６金属板
５，２５，５１基板
７，８レベル検出回路
９比較器
１０選択回路
１１高周波回路および処理回路
１２電源再生回路
１３基本回路部
１４スルーホール

Claims

中間層に金属材料層を有し、前記中間層を挟み込んでなる２つの基板の各々に独立実装されたアンテナと前記各アンテナを共通接続してなるＩＣチップを有することを特徴とする無線タグ。
前記２つの基板の各々に独立実装されたアンテナが受信する信号の受信レベルを各々検出し、該検出された各受信レベルを比較選択して得た受信信号を用いて通信を行うことを特徴とする請求項１記載の無線タグ。
前記受信レベルを各々検出し、該検出された各受信レベルを比較選択する手段を前記ＩＣチップ内部に設けてなることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の無線タグ。