JP2007201743A - Ｉｄタグ - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＤタグのアンテナ長を短くしながら、インピーダンス整合を最適化し、受信効率を向上させる。
【解決手段】ＩＤタグ１のアンテナ２は、アンテナ利得を最適化するためのＬ字状のスリットが形成されており、Ｌ字状のスリットによって形成されたアンテナ辺とアンテナ本体とからなる。ＲＦＩＤチップ３は、アンテナ２に搭載されたＲＦＩＤチップ３の中心部から左側の端部までの長さがλ／４となっており、ＲＦＩＤチップ３の中心部から右側の端部までの長さがλ／４の長さよりも短くなっている。それにより、アンテナ２の長さを短くしながらアンテナ実効長に対するインピーダンスを最適に整合することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路装置の通信技術に関し、特に、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：電波方式認識）タグにおける電波受信感度の向上に有効な技術に関する。

無線通信によりデータ交信することができる自動認識技術として、ＲＦＩＤが広まりつつある。このＲＦＩＤは、情報を記憶可能なＩＤタグと、該ＩＤタグにおける情報の読み出しや書き込みを行うリーダ／ライタとによって構成されている。ＩＤタグは、たとえば、非接触ＩＣチップなどの半導体集積回路装置、およびアンテナからなる。

この種のＩＤタグにおけるアンテナは、たとえば、銅やアルミニウムなどからなる長方形のプレート状からなり、該アンテナに半導体チップが実装された構成となっている。一般に、半導体チップは、最もインピーダンスの低い接地電位と考えられるアンテナの中心部に実装されている。

また、半導体チップが実装されたアンテナには、入力インピーダンスの虚数部を相殺させる共振用のパターンとなるスリットが設けられており、そのスリット長を可変することによってアンテナ利得が最適となるように調整が行われている。たとえば、入力インピーダンスをＲ−ｊＸとすると、共振条件である＋ｊＸにあたるインダクタンス成分をもったスリット長を示す。

ところが、上記のようなＩＤタグにおけるアンテナの利得の向上技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。

一般に、ＩＤタグのアンテナは、ＩＤタグそれ自体の大きさから、波長よりも短いアンテナ長となっている。たとえば、アンテナ長の理論値が約６ｃｍの長さの場合、一般に広く用いられているＩＣカード形状の大きさにアンテナを内蔵させるには、アンテナ長を短くしなければならず、それによってアンテナ効率が低下してしまい、ＩＤタグの通信距離が低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、ＩＤタグのアンテナ長を短くしながら、インピーダンス整合を最適化し、受信効率を向上させることのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明は、リーダ／ライタから受けた電波を電力に変換し、情報を前記リーダ／ライタに返信する半導体集積回路装置と、前記半導体集積回路装置を搭載し、前記リーダ／ライタからの電波を送受信する長方形状のアンテナとを備えたＩＤタグであって、前記アンテナは、前記半導体集積回路装置を前記アンテナの長辺方向の中心部からオフセットして搭載したものである。

また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。

本発明は、前記アンテナの長辺方向の長さがλ／２よりも短いものである。ここで、λは、リーダ／ライタと交信する電波の波長である。

また、本発明は、前記アンテナが、前記半導体集積回路装置の搭載位置から一方の短辺部までの長さがλ／４よりなるものである。

さらに、本発明は、前記アンテナが、前記半導体集積回路装置の搭載位置から他方の短辺部までの長さがλ／４よりも短いものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

（１）ＩＤタグのアンテナ長を短くしながらアンテナ実効長に対するインピーダンス整合を最適化することができる。

（２）上記（１）により、ＩＤタグをより小型化しながら、該ＩＤタグの性能を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明の一実施の形態によるＩＤタグの概要を示す平面図、図２は、本発明者の検討によるＩＤタグ概要を示す平面図である。

本実施の形態において、ＩＤタグ１は、たとえば、自動認識技術の１つであるＲＦＩＤに用いられる。ＲＦタグ１は、図１に示すように、アンテナ２、およびＲＦＩＤチップ（半導体集積回路装置）３から構成されている。

アンテナ２は、リーダ／ライタとの交信においてアナログ信号の送受信を行う。ＲＦＩＤチップ３は、整流回路、変調回路、ならびに論理回路などが備えられている。整流回路は、アンテナ２を介してＩＤタグにおける情報の読み出しや書き込みを行うリーダ／ライタから出力された電波の電磁誘導による電力を整流して電源電圧を生成する。

変調回路は、アンテナ２が受信したアナログ信号をデジタル信号に復調して論理回路に出力するとともに、該論理回路から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変調してアンテナ２を介してリーダ／ライタに送信する。

論理回路は、たとえば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性半導体メモリからなるメモリを含み、情報の読み出し／書き込みにおける動作制御を司り、情報の読み出し／書き込みを行う。

そして、これらアンテナ２、およびＲＦＩＤチップ３からなる基本構成がたとえば紙やプラスティックなどによってラミネートされて、カード状に形成されている。

アンテナ２は、銅やアルミニウムなどの金属からなり、図示するように、長方形のフィルム状に形成されている。

このアンテナ２には、アンテナ利得を最適化するためのＬ字状のスリットが形成されており、該アンテナ２は、Ｌ字状のスリットによって形成されたアンテナ辺とアンテナ本体とからなる。

ＲＦＩＤチップ３は、アンテナ２の中心部からオフセットして実装されている。ＲＦＩＤチップ３の裏面には、グランド電極、およびアンテナ用電極がそれぞれ形成されている。

そして、アンテナ用電極はアンテナ２のＬ字状のスリットによって形成されたアンテナ辺の先端部に接続され、グランド用電極はアンテナ２のアンテナ本体の主面に接続される。

図２は、本発明者が検討したＩＤタグ３０の平面図である。

一般には、図２に示すように、アンテナ３１の中心部がインピーダンスが最も低い接地電位と考えられており、そのため、ＩＤタグ３０において、ＲＦＩＤチップ３２は、アンテナ３１の中心部に搭載された構成となっている。

たとえば、交信周波数が２．５ＧＨｚの場合、論理的なアンテナ長（＝λ／２）は、約６ｃｍとなり、ＲＦＩＤチップ３２は、アンテナ３１の長辺側の一方の端部から３ｃｍの位置に搭載されることになる。ここで、λ＝波長とする。

しかし、インピーダンスが最も低いアンテナの中心部にＲＦＩＤチップのグランド電極を接続した場合が最も効率が良いか否かは、ＲＦＩＤチップの入力インピーダンスによって異なることになる。よって、入力インピーダンスに応じてＲＦＩＤチップの搭載位置を変えることにより、アンテナ効率を向上させることが可能となる。

たとえば、交信周波数に対する論理的なアンテナ長（＝λ／２）よりも短くする必要がある場合には、ＲＦＩＤチップ３の搭載位置を変更し、図１に示すように電圧と電流の比を変えることによってアンテナインピーダンスを可変することができる。

この場合、図１に示すように、アンテナ２において、該アンテナ２に搭載されたＲＦＩＤチップ３の中心部からアンテナ２の左端部まで（ＲＦＩＤチップ３の中心部から左側）の長さがλ／４となっており、これによって、場合によっては、電波の受信に必要な所要のアンテナ長を確保することができる。

また、アンテナ２に搭載されたＲＦＩＤチップ３の中心部からアンテナ２の右端部まで（ＲＦＩＤチップ３の中心部から左側）の長さは、λ／４よりも短くなっている（λ＝波長）。これにより、アンテナ２の長さは、λ／２よりも短くすることが可能となる。

たとえば、図２では、アンテナ３１の長さは約６ｃｍであったが、交信周波数が同じ場合には、アンテナ２の長さを約６ｃｍよりも短く（たとえば、約５ｃｍ）することが可能となる。

このように、ＲＦＩＤチップ３の搭載位置を、アンテナ２の中心部からずらすことにより、アンテナ２の長さを短くしながらアンテナ実効長に対するインピーダンスを最適に整合することができる。

それにより、本実施の形態によれば、ＩＤタグ１をより小型化しながら、ＲＦＩＤチップ３における受信効率を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、ＲＦＩＤに用いられるＩＤタグにおける受信信号の信頼性の向上化技術に適している。

本発明の一実施の形態によるＩＤタグの概要を示す平面図である。 本発明者が検討したＩＤタグの概要を示す平面図である。

符号の説明

１ ＩＤタグ
２ アンテナ
３ ＲＦＩＤチップ（半導体集積回路装置）
３０ ＩＤタグ
３１ アンテナ
３２ ＲＦＩＤチップ

Claims (4)

1. リーダ／ライタから受けた電波を電力に変換し、情報を前記リーダ／ライタに返信する半導体集積回路装置と、前記半導体集積回路装置を搭載し、前記リーダ／ライタからの電波を送受信する長方形状のアンテナとを備えたＩＤタグであって、
   前記アンテナは、
   前記半導体集積回路装置を前記アンテナの長辺方向の中心部からオフセットして搭載したことを特徴とするＩＤタグ。
2. 請求項１記載のＩＤタグにおいて、
   前記アンテナは、
   長辺方向の長さがλ／２よりも短いことを特徴とするＩＤタグ。
3. 請求項１または２記載のＩＤタグにおいて、
   前記アンテナは、
   前記半導体集積回路装置の搭載位置から一方の短辺部までの長さがλ／４であることを特徴とするＩＤタグ。
4. 請求項３記載のＩＤタグにおいて、
   前記アンテナは、
   前記半導体集積回路装置の搭載位置から他方の短辺部までの長さがλ／４よりも短いことを特徴とするＩＤタグ。

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