JP2008123222A - Ｒｆｉｃタグとその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属物上に設置可能な、小型のＲＦＩＣタグを提供することにある。
【解決手段】ＲＦＩＣタグ１Ａは、ＩＣチップ５と金属薄板１０Ａで構成されている。ＩＣチップ５は金属薄板１０Ａのスリット部１０ａの略中央に搭載されている。金属薄板１０Ａは長手方向における両端部の接続部１０ｃを金属部材２に、溶接により密着させ、Ｌ字形状のスリット６Ａを有するスリット部１０ａの下面を金属部材２の表面から所定高さｈ持ち上げられている。全体の長さＬ２＋Ｌ１＋Ｌ２は、通信波長λの１／４以下の長さである。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属物に取り付けるＲＦＩＣタグとその使用方法に関する。

近年、無線波により作動するＩＣチップを備えたＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）タグと、リーダ、ライタまたはリーダ／ライタ（以下、総称してリーダ／ライタと称する）と、の間で無線波によりデータの交信を行うＲＦＩＣシステムが普及している。このＲＦＩＣシステムは、ＲＦＩＣタグおよびリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、ＲＦＩＣタグをリーダ／ライタから離しても通信可能であり、また、汚れなどに強いという長所から、工場の生産管理、物流の管理、入退室管理などの様々な用途に利用されるようになってきている。

ダイポールアンテナを備えるＵＨＦ帯やＳＨＦ帯で作動するＲＦＩＣタグは金属物上に直接配置するなど金属に近接させると作動しない。そのため、前記ＲＦＩＣタグを金属物に取り付ける場合は、ＲＦＩＣタグと金属物との間にプラスチックやゴムなどからなるスペーサを配置することによって金属物とアンテナとの間に一定の距離を設けて金属の影響を抑える方法が用いられる。

しかし、スペーサを薄くして金属物の表面とアンテナとの間隔を小さくするとＲＦＩＣタグが作動しなくなり、一方、スペーサを厚くして金属物とアンテナとの間隔を大きくすると、通信距離は大きくなるが、ＲＦＩＣタグが金属物の表面から突出してしまい、金属物の取り扱い中に周辺の物品や金属物同士が接触してＲＦＩＣタグが破損してしまう恐れが増すという問題があった。

その点を改善するため、特許文献１には、前記ダイポールアンテナの金属物への取り付け面に軟磁性材を備え、または、前記ダイポールアンテナの金属物への取り付け面に、前記金属物側から、軟磁性材とスペーサとを備え、または、前記ダイポールアンテナの金属物への取り付け面に、前記金属物側から、スペーサと軟磁性材とスペーサとを備えるＲＦＩＣタグが記載されている。
特開２００５−３０９８１１号公報（図２、図４、図６、図７参照）

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術のＲＦＩＣタグは、ＩＣチップをダイポールアンテナに取り付けて、それを金属物に取り付けるものであり、通信波長をλとすると半波長（λ／２）の長さのアンテナ長が必要となり、ＲＦＩＣタグが大きくなってしまう短所があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、金属物上に設置可能で、従来よりも小型のＲＦＩＣタグを提供することにある。

第１の発明のＲＦＩＣタグは、無線波により作動するＩＣチップを導電性の薄板または薄膜に搭載し、導電性の薄板または薄膜はその両端部側に設けられた接続部が金属物と電気的に接続または静電容量的に接続するように取り付けられることにより、金属物がＩＣチップのアンテナを構成し、導電性の薄板または薄膜は、中間部にアンテナのインピーダンスとＩＣチップのインピーダンスとをマッチングさせるためのインピーダンスマッチング用の回路を備え、少なくともインピーダンスマッチング用の回路部分を金属物から所定の間隔を設けて取り付けられることを特徴とする。そして、導電性の薄板または薄膜のインピーダンスマッチング用の回路部分の長さは、発信または受信しようとする電波の波長をλとしたとき、λ／２よりも短いことを特徴とする。

第１の発明によれば、金属物の金属表面をＩＣチップのアンテナとして作用させることができるので、ＩＣチップが搭載された導電性の薄板または薄膜のインピーダンスマッチング用の回路部分の長さが、ＩＣチップの通信波長λの１／２より短くても、ＩＣチップが搭載された薄板をＲＦＩＣタグとして通信可能にする。

また、第２の発明のＲＦＩＣタグは、無線波により作動するＩＣチップとインピーダンスマッチング用の回路を有する小型アンテナとを含んで成る小型インレットの形態のＲＦＩＣタグであって、小型アンテナの所定の端部に設けられた接続部を、金属物と電気的に接続、または静電容量結合によって接続し、金属物が前記ＩＣチップのアンテナを構成し、小型アンテナは、少なくともインピーダンスマッチング用の回路部分を金属物から所定の間隔を設けて取り付けられることを特徴とする。そして、小型アンテナのインピーダンスマッチング用の回路部分の長さは、発信または受信しようとする電波の波長をλとしたとき、λ／２よりも短いことを特徴とする。

第２の発明によれば、金属物の金属表面をＩＣチップのアンテナとして作用させることができるので、小型インレットの小型アンテナの長さが、ＩＣチップの通信波長λの１／２より短くしても、ＲＦＩＣタグとして通信可能にする。
本発明は、ＲＦＩＣタグの使用方法も含む。

第１、第２の発明によれば、金属物上に設置可能な小型のＲＦＩＣタグを提供できる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態（以下「実施の形態」という）に係るＲＦＩＣタグを説明する。

《第１の実施の形態》
先ず、第１の発明に係る第１の実施の形態のＲＦＩＣタグを、図１を参照しながら説明する。図１の（ａ）は、第１の実施の形態のＲＦＩＣタグを金属部材（金属物）に取り付けた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、ＩＣチップを除いた状態のＲＦＩＣタグの平面図であり、（ｃ）は、（ａ）におけるＸ１−Ｘ１矢視断面図であり、（ｄ）は、ＲＦＩＣタグの等価回路図である。

ＲＦＩＣタグ１Ａは、ＩＣチップ５と矩形の導電性の、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属薄板（導電性の薄板）１０Ａで構成されている。図１の（ａ）に示すようにＩＣチップ５は金属薄板１０Ａの長手方向における中間部のインピーダンスマッチング用の回路を設けた部分（以下、スリット部と称する）１０ａの略中央に搭載されている。金属薄板１０Ａは長手方向における両端部側の接続部１０ｃを金属部材２に、図示しない導電性接着剤またはハンダ付けなどの溶接により密着させ、スリット部１０ａの下面を金属部材２の表面から所定高さｈ、例えば、１００μｍ以上となるように、略直角に曲げた脚部１０ｂにより持ち上げられている。

図１の（ｂ）に示すようにスリット部１０ａは、長手方向の略中央部分で、側面側から略半分幅までの切り込みが入れられ、更に、長手方向に直角に折れ曲がって、全体として平面形状がＬ字形状の切り込みのスリット６Ａを有している。四角枠で示した５ａ、５ｂの位置に、ＩＣチップ５のアンテナへの給電用の端子である信号入出力電極５ａ、５ｂが対応するように、つまり、スリット６Ａを跨ぐようにＩＣチップ５を金属薄板１０Ａに、例えば、超音波接合で電気的に接続して搭載する（（ｃ）参照））。

ここで、金属薄板１０Ａの厚さは、例えば、１００μｍとする。スリット部１０ａが金属部材２の表面から所定の高さを確保できる通常の強度を有しておれば良く、金属薄板１０Ａの材質により適宜決めれば良い。
また、スリット部１０ａの長手方向の長さＬ１は、前記Ｌ字形状のスリット６Ａの長手方向の長さ、例えば、約３．５ｍｍ（図１の（ｂ）参照）の長手方向の両側にＩＣチップ５の幅などの余裕を持たせた長さ、例えば、７ｍｍ以上とする。接続部１０ｃの長さＬ２は、例えば、約５ｍｍとする。そうすると、全体の長さＬ２＋Ｌ１＋Ｌ２は、約１７ｍｍ（波長λの単位に換算してλ／７以下）にできる。ここで、長さＬ１を約２０ｍｍとして全体の長さＬ２＋Ｌ１＋Ｌ２を、約３０ｍｍとすると、通信距離が比較的長くなることが実験から分かった。
なお、スリット部１０ａの下面の金属部材２の表面からの高さｈが１００μｍ以上あれば通信可能なことを確認している。この高さｈは、値が大きくなるほど通信距離が増大する。

ちなみに、前記例示の数値は、ＩＣチップ５の長手方向の幅が、約０．５ｍｍであり、ＩＣチップ５の通信周波数は、２．４５ＧＨｚの場合である。スリット６Ａの長さ、つまり、スリット部１０ａの長さＬ１は、インピーダンスマッチングの程度により適宜設定するものである。また、接続部１０ｃは、金属部材２の表面とのハンダ付けなどによる電気的接続の場合は長さＬ２に意味はないが、絶縁性の接着剤などで貼りつけた場合は、静電容量結合による接続となるので、長さＬ２を約５ｍｍとする。

ＩＣチップ５の信号入出力電極５ａ、５ｂを、スリット６Ａを跨いだスリット部１０ａの金属薄板にそれぞれ電気的接続することによって、スリット６Ａの形成によってできたスタブ６ａ（図１の（ｂ）参照）の部分を、アンテナとなるスリット部１０ａおよび金属部材２と、ＩＣチップ５と、の間に直列に接続することになり、スタブ６ａの部分が直列に接続したインダクタンス成分として働く。このインダクタンス成分により、ＩＣチップ５内のキャパシティブ成分を相殺し、アンテナとＩＣチップ５のインピーダンスマッチングを取ることができる。

つまり、ＩＣチップ５は十分な面積の金属部材２をアンテナとすることができると共に、ＩＣチップ５のインピーダンスと、スリット部１０ａおよび金属部材２によって形成されたアンテナのインピーダンスと、をマッチングさせることができる。このようなスリット６Ａを含むスリット部１０ａをインピーダンスマッチング回路と称する。
なお、インピーダンスマッチングはスリット６ＡのＬ字のコーナまでの各長さによって決まるスタブ６ａのインダクタンス成分により決定される。

本実施の形態によれば、ＲＦＩＣタグ１Ａの取り付け部材である金属部材２がＲＦＩＣタグ１Ａのアンテナとして作用するので、ＲＦＩＣタグ１Ａのスリット部１０ａの長手方向の長さは、通信波長λの１／４以下の長さで済み、全長でも最小で約１７ｍｍ、通信距離を伸ばすために好ましくは約３０ｍｍとしても、波長λの１／４以下の長さとなり、小型のＲＦＩＣタグ１Ａで通信が可能となる。すなわち、本実施の形態によれば、金属物の表面をＩＣチップ５のアンテナとして作用させることができるので、インピーダンスマッチング回路を含めた、ＩＣチップ５が搭載された金属薄板の長さが、ＩＣチップ５の通信波長λの１／２より短くても、ＩＣチップ５が搭載された金属薄板をＲＦＩＣタグとして通信可能とすることができる。
また、スリット部１０ａの下面と金属部材２との間隙を１００μｍ以上確保して、インピーダンスマッチング回路として機能させれば良いので、金属部材２の表面からの出っ張りが小さく、使用に際してＲＦＩＣタグ１Ａが引っ掛かり難い。

なお、本実施の形態のＲＦＩＣタグ１Ａが適用される金属部材２としては、アルミニウム（Ａｌ）、炭素鋼、ステンレス鋼、銅（Ｃｕ）などの導電性金属である。ちなみに、磁性体、非磁性体の差異とは関係なくステンレス鋼に適用可能である。
また、本実施の形態では、金属薄板１０Ａとしたが、それに限定されるものではない。導電性の金属薄板の代わりに、例えば、樹脂板の表面にメッキや蒸着、スパッタリングなどにより導電性金属の薄膜を形成した導電性の薄板、導電性の樹脂よりなる薄板でも良い。

《第１の実施の形態の種種の変形例》
次に、第１の実施の形態の変形例を説明する。第１の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図２の（ａ）は、金属薄板１０Ｂの脚部１０ｂの設定角度がＲＦＩＣタグ１Ａとは異なり、下方に斜めに末広がりの脚部１０ｂの設定角度とした取り付け形状のＲＦＩＣタグ１Ｂである。金属薄板１０Ｂの脚部１０ｂを図２の（ａ）に示すような角度設定とすることにより、金属薄板１０Ｂに硬質材料を使用した場合に、曲げ加工による破断防止できる利点がある。
図２の（ｂ）は、金属薄板１０Ｃの脚部１０ｂおよび接続部１０ｃが、スリット部１０ａの長手方向における端部側の両方の幅方向端、計４箇所から、幅方向に延びたＲＦＩＣタグ１Ｃである。このような脚部１０ｂ、接続部１０ｃの配置構成とすることにより中間部のスリット部１０ａと金属部材２との間隔をより確実に確保できる。

図３の（ａ）は、金属薄板１０Ｄの脚部１０ｂに対して接続部１０ｃをスリット部１０ａの下方に位置するように内側に直角に曲げた点がＲＦＩＣタグ１Ａとは異なるだけで、他は同じである。このような取り付け形状にすることにより、第１の実施の形態より長手方向にコンパクトにできる。また、金属薄板の代わりに導電性の金属膜を上面側に形成した薄板を用いる場合、このような接続部１０ｃの形状にすることにより、金属部材２と電気的接続がしやすくなる。（ｂ）は、（ａ）において脚部１０ｂの設定角度が異なり、下方に斜めに末広がりの脚部１０ｂの設定角度とした取り付け形状のＲＦＩＣタグ１Ｅである。

図４の（ａ）は、ＲＦＩＣタグ１Ａのスリット部１０ａの下面（取り付け面）に絶縁材で構成されたスペーサ部材２１を配置して金属部材２に取り付けたＲＦＩＣタグ１Ｆである。図４の（ｂ）は、ＲＦＩＣタグ１Ｄのスリット部１０ａの下方に、絶縁材で構成されたスペーサ部材２１を配置して金属部材２に取り付けたＲＦＩＣタグ１Ｇである。
スペーサ部材２１の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂薄板が良く、図示しない粘着材でスリット部１０ａの下面に貼りつける。また、スペーサ部材２１として、セラミックや、半導体のパッケージ材料に使用されるエポキシレジンを使用し、ＲＦＩＣタグ１Ｆ全体をチップ抵抗、チップコンデンサと呼ばれる部品と同形態のパッケージ部品とすることにより、より取り扱いやすくできる。
ＲＦＩＣタグ１Ｆ、１Ｇでは、スリット部１０ａの下方にスペーサ部材２１が配置されるため、スリット部１０ａに外力が加わってもスリット部１０ａと金属部材２の表面との間隔が変化しない利点がある。つまり、金属薄板１０Ａ、１０Ｄが曲がって塑性変形し、通信可能距離が変化することを防止できる。

図５の（ａ）は、図２の（ｂ）に示したＲＦＩＣタグ１Ｃの変形であり、金属薄板１０Ｆの脚部１０ｂおよび接続部１０ｃが、スリット部１０ａの長手方向における端部側の一方の幅方向端、計２箇所から、幅方向に延びたＲＦＩＣタグ１Ｈである。この場合は、金属薄板１０Ｆの片持ち梁状の強度だけで高さｈが確保されているので、ＲＦＩＣタグ１Ａよりも金属薄板１０Ｆの板厚を増大させることが好ましい。
ＲＦＩＣタグ１Ｈの場合、ＲＦＩＣタグ１Ａよりも長手方向にコンパクトに金属部材２に取り付けることができる。
図５の（ｂ）は、ＲＦＩＣタグ１Ｈの変形であり、金属薄板１０Ｆの接続部１０ｃが、更に、スリット部１０ａの下方側に折り曲げられて形成されたＲＦＩＣタグ１Ｉである。この場合は、金属薄板１０Ｇの片持ち梁状の強度だけで高さｈが確保されているので、ＲＦＩＣタグ１Ａよりも金属薄板１０Ｇの板厚を増大させることが好ましい。また、この場合、ＲＦＩＣタグ１ＣおよびＲＦＩＣタグ１Ｈよりも幅方向にコンパクトに金属部材２に取り付けることができる。

図６の（ａ）は、図５の（ａ）に示したＲＦＩＣタグ１Ｈの更なる変形である平面形状がコの字形状の平板形状の金属薄板１０Ｈを用いたＲＦＩＣタグ１Ｋを、スリット部１０ａを金属部材２と重ならないように金属部材２に取り付けた状態を示す図である。
ＲＦＩＣタグ１Ｋをこのように金属部材２の縁からスリット部１０ａを突出させて取り付けることにより、金属部材２同士を重ねてもＩＣチップ５が金属部材２間に挟まれて、金属部材２から強く押圧されることが無いので、ＩＣチップ５が破損することが防止できる。

図６の（ｂ）は、ＲＦＩＣタグ１Ｋを、プリント基板などの回路基板４に取り付けた状態を示す図である。（ｂ）では、回路基板４の縁部より奥まった位置に、例えば、グラウンドとするＲＦＩＣタグ１Ｋより十分に大きいパターンであるべたパターン領域（金属物）４ａが配され、その周囲に回路パターン領域４ｂが配されている場合に、ＲＦＩＣタグ１Ｋをスリット部１０ａがべたパターン領域４ａと重ならないように回路基板４に取り付けたものである。
このように、小さなＲＦＩＣタグ１Ｋを回路基板４上に形成されている大きなべたパターン４ａに接続することにより、ＲＦＩＣタグ１Ｋは十分な通信距離を得ることができる。

図６の（ｃ）は、ＲＦＩＣタグ１Ｄを、回路基板４に適用する状態を示す図である。（ｃ）では、回路基板４の縁部より奥まった位置のべたパターン領域４ａに、ＲＦＩＣタグ１Ｄを、スリット部１０ａが、べたパターン領域４ａから浮いた状態で取り付けたものである。このようなＲＦＩＣタグ１Ｄの回路基板４への取り付け方法においては、図６の(ｂ)に比較しスリット部１０ａの位置が、べたパターン領域４ａに位置しても良いので、容易にＲＦＩＣタグ１Ｄを回路基板４に取り付けることができる。

これまでの第１の実施の形態および前記の各変形例では、ＩＣチップ５を金属薄板上に搭載したＲＦＩＣタグとしたが、以下に説明する変形例では、金属薄膜上にＩＣチップ５を搭載し、ＲＦＩＣタグを構成する例である。ここでは、液晶パネルの液晶層を封入するガラス基板のうちの共通電極（金属物）を設けるガラス基板にＩＣチップ５を搭載してＲＦＩＣタグとし、共通電極をそのアンテナとする構成を例に説明する。

図７の（ａ）は、液晶を封じ込める上部および下部ガラス基板の断面図であり、（ｂ）は、上部ガラス基板に設ける共通電極をアンテナとしたＲＦＩＣタグの概要図であり、（ｃ）は、（ｂ）におけるＡ部に設ける凹部のＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）膜形成前の拡大斜視図であり、（ｄ）は、凹部にＩＴＯ膜を形成後の斜視図である。

図７の（ａ）に示すように、上部ガラス基板３１と下部ガラス基板３３との間に間隙を設け、四周をシール材３５で囲い、間隙内に液晶を注入して液晶層３７とする。上部ガラス基板３１の内面側には、前もって共通電極(金属物)３２を形成してある。また、下部ガラス基板３３の内面側には、前もってＴＦＴ（Thin Film Transistor）３４と画素電極３６とを形成してある。
共通電極３２は、べたパターンのＩＴＯの透明電極であり、スパッタリングによって上部ガラス基板３２上に形成されることが多い。

図７に示した本変形例では、図７の（ｂ）に示すように、共通電極３２を形成するときに、同時にＲＦＩＣタグ１Ｌの金属薄膜（導電性の薄膜）１０Ｌもスパッタリングにより上部ガラス基板３１上に形成する。
金属薄膜１０Ｌは、長手方向の両端がＬ字形に曲がり共通電極３２につながる接続部１０ｃと、中央部のＬ字形状の切り込みのスリット６Ａを有するスリット部１０ａとを有している。スリット部１０ａの長さは、例えば、最小で７ｍｍ、望ましくは２０ｍｍとする。そして、ＩＣチップ５のアンテナへの給電用の端子である図示省略の信号入出力電極５ａ、５ｂを、スリット６Ａを跨ぐようにＩＣチップ５を金属薄膜１０Ｌに、例えば、超音波接合で電気的に接続して搭載する。

ＩＣチップ５を搭載する上部ガラス基板３１の部分は、図７の（ｂ）におけるＡ部を拡大した図７の（ｃ）に示すように（ただし、ＩＣチップ５は取り除いた状態）、矩形の凹部２７を設け、さらに凹部２７の底部２７ｃから上部ガラス基板３１の表面部分にかけて連なる平面形状がＬ字形の溝２８を設ける。底部２７ｃの矩形のサイズはＩＣチップ５と略同じ寸法であり、その上部ガラス基板３１の平滑な表面部分からの深さは、ＩＣチップ５の厚さをカバーできるものとする。
金属薄膜１０Ｌの長手方向に当たる凹部２７の側壁は傾斜面２７ａで、さらに、金属薄膜１０Ｌの幅方向に当たる凹部２７の側壁は、一方が垂直面２７ｂで他方が傾斜面２７ａとなっている。底部２７ｃに設けたＬ字形の短い部分を構成する溝２８の端部は、垂直面２７ｂに突き当たって閉じている。溝２８の側壁は垂直面で構成されている。

このような凹部２７および溝２８は、上部ガラス基板３１を製造するときに、例えば、型を用いて形成する。
凹部２７および溝２８を形成後に、図７の（ｃ）に矢印で示すようにＩＴＯのスパッタリングによって共通電極３２を形成すると同時に金属薄膜１０Ｌを形成する。図７の（ｄ）は、金属薄膜１０Ｌが形成された後の状態を示し、金属薄膜１０Ｌの形成時に溝２８の側壁および凹部２７の垂直面２７ｂには、異方性デポジションによりＩＴＯの金属薄膜１０Ｌが形成されないので、溝２８の側壁および凹部２７の垂直面２７ｂによりスリット６Ａが形成されることになる。
このように凹部２７を形成し、そこにＩＣチップ５を搭載したことにより、ＩＣチップ５の上面が凹部２７の深さ内に納まり、上部ガラス基板３１の表面は出っ張りのない平滑な表面にできる。

図７に示した本変形例によれば、ＲＦＩＣタグ１Ｌが接続部１０ｃを介して電気的に接続しているべたパターンの共通電極３２がＩＣチップ５のアンテナとして作用するので、ＲＦＩＣタグ１Ｌのスリット部１０ａの長手方向の長さは、通信波長λの１／４以下の長さで済み、最小で約７ｍｍ、通信距離を伸ばすために好ましくは約２０ｍｍとしても、波長λの１／４以下の長さとなり、小型のＲＦＩＣタグ１Ａで通信が可能となる。すなわち、本実施の形態によれば、ＩＴＯの透明電極である共通電極３２をＩＣチップ５のアンテナとして作用させることができるので、インピーダンスマッチング回路を含めた、ＩＣチップ５が搭載された金属薄膜１０Ｌの長さが、ＩＣチップ５の通信波長λの１／２より短くても、ＩＣチップ５が搭載された金属薄膜１０ＬをＲＦＩＣタグとして通信可能とすることができる。
なお、図７のスリット６Ａは、溝２８と垂直面２７ｂを上部ガラス基板３１に形成することでＩＴＯのスパッタリングによって形成されるようにしたが、スリット６Ａをフォトレジストによるマスキングで形成しても良い。

《第２の実施の形態》
次に、第２の発明に係る第２の実施の形態の小型インレットの形態をしたＲＦＩＣタグを、図８を参照しながら説明する。図８の（ａ）は、本実施の形態の小型インレットを金属部材（金属物）に取り付けた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ２−Ｘ２矢視断面図である。第１の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施の形態でいう小型インレットは、ＩＣチップと、ＩＣチップのインピーダンスマッチング用の回路を形成することができる長さおよび幅の小型アンテナとを有し、ベースとなるフィルムなどの上にこれらを固定したものをいう。

図８の（ａ）に示すように小型インレット３Ａは、Ａｌなどの電気導体の金属薄膜で構成された直線形状の小型アンテナ１１Ａが、例えば、絶縁体であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などよりなるベースフィルム１３の表面に成膜、印刷などにより形成され、小型アンテナ１１Ａの長手方向における両端部に設けた接続部１１ｂとの中間部の、Ｌ字形状のスリット６Ａを形成してインピーダンスマッチング用の回路を設けた部分（以下、スリット部と称する）１１ａに、ＩＣチップ５が搭載されたものである。このとき、ＩＣチップ５の信号入出力電極５ａ、５ｂ（図８の（ｂ）参照）は、スリット６Ａを跨いで超音波接合、共晶接合、異方性導電膜を介してなどにより小型アンテナ１１Ａと電気的に接続されている。

小型アンテナ１１Ａは、長さ（Ｌ２＋Ｌ１＋Ｌ２）が約３０ｍｍと、送受信に用いられる２．４５ＧＨｚの電波の波長を、λとしたとき、波長λの１／４以下の長さである。このような構成の小型インレット３Ａは、図８の（ａ）に示すように、更に、スリット部１１ａの下面側（取り付け面側）に図示しない粘着材で貼りつけられた絶縁材で構成されたスペーサ部材２１を有し、金属部材２の表面に、小型インレット３Ａの裏面に塗付された粘着材１５により貼り付けられる。このとき小型アンテナ１１Ａの両方の接続部１１ｂがベースフィルム１３および粘着材１５を介して金属部材２と静電容量結合で接続されている。本実施の形態では、「小型アンテナの所定の端部」として小型アンテナ１１Ａの両方の所定の長さＬ２の接続部１１ｂが、金属部材２と静電容量結合によって接続している。

図８の（ａ）に示すようにスリット部１１ａは、長手方向の略中央部分で、側面側から略半分幅までの切り込みが入れられ、更に、長手方向に直角に折れ曲がって、全体として平面形状がＬ字形状の切り込みのスリット６Ａを有している。

ここで、小型アンテナ１１Ａの厚さは、例えば、２０μｍ、ベースフィルム１３の厚さは、例えば、２０μｍ、スペーサ部材２１の厚さは、例えば、８０μｍ以上とする。
また、スリット部１１ａの長手方向の長さＬ１は、前記Ｌ字形状のスリット６Ａの長手方向の長さ、例えば、約３．５ｍｍの長手方向の両側にＩＣチップ５の幅などの余裕を持たせた７ｍｍ以上の長さとする。接続部１１ｂの長さＬ２は、例えば、約５ｍｍとする。そうすると、全体の長さＬ２＋Ｌ１＋Ｌ２は、約１７ｍｍ（波長λの単位に換算してλ／７以下）にできる。ここで、長さＬ１を約２０ｍｍとして全体の長さＬ２＋Ｌ１＋Ｌ２を、約３０ｍｍとすると、通信距離が比較的長くなることが実験から分かった。
ちなみに、スリット部１１ａの下面と金属部材２の表面との間隔ｔ１が１００μｍ以上あれば通信可能なことを確認している。この間隔ｔ１が大きくなるほど通信距離が増大する。
また、接続部１１ｂが金属部材２と静電容量結合で接続する場合には、接続部１１ｂの下面と金属部材２の表面との間隔ｔ２は、０＜ｔ２＜３００μｍを満たせば通信可能なことを確認している。こ間隔ｔ２が大きくなるほど接続部１１ｂの面積を増大させる必要がある。つまり、接続部１１ｂの長手方向の長さＬ２を増大させる必要がある。

ちなみに、前記例示の数値は、ＩＣチップ５の長手方向の幅が、約０．５ｍｍであり、ＩＣチップ５の通信周波数は、２．４５ＧＨｚの場合である。スリット６Ａの長さ（約３．５ｍｍ）は、つまり、スリット部１１ａの長さは、インピーダンスマッチングの程度により適宜設定するものである。
なお、接続部１１ｂと金属部材２の表面との間隔ｔ２は、３００μｍまでは静電容量結合上問題の無いことが分かっているので、ベースフィルム１３と粘着材１５の両方の合計厚さ（間隔ｔ２）を３００μｍ以下とし、図８の（ａ）に示すように積極的にスペーサ部材２１をスリット部１１ａの下面に配置せずに、金属部材２に貼りつけても良い。これにより、スリット部１１ａの下面と金属部材２の表面との間隔ｔ１が１００μｍ以上確保できるので、通信可能なことを確認している。

ＩＣチップ５の信号入出力電極５ａ、５ｂを、スリット６Ａを跨いだ両側に位置するスリット部１１ａの金属薄膜と電気的接続することによって、スリット６Ａの形成によってできたスタブ６ａの部分を、アンテナとなるスリット部１１ａおよび金属部材２と、ＩＣチップ５との間に直列に接続することになり、スタブ６ａの部分が直列に接続したインダクタンス成分として働く。このインダクタンス成分により、ＩＣチップ５内のキャパシティブ成分を相殺し、アンテナとＩＣチップ５のインピーダンスマッチングを取ることができる。

つまり、ＩＣチップ５は十分な面積の金属部材２をアンテナとすることができると共に、ＩＣチップ５のインピーダンスと、スリット部１１ａおよび金属部材２によって形成されたアンテナのインピーダンスとをマッチングさせることができる。このようなスリット６Ａを含むスリット部１１ａをインピーダンスマッチング回路と称する。
なお、インピーダンスマッチングはスリット６ＡのＬ字型のコーナまでの各長さによって決まるスタブ６ａのインダクタンス成分により決定される。

本発明によれば、小型インレット３Ａの取り付け部材である金属部材２が小型インレット３Ａのアンテナとして作用するので、小型アンテナ１１Ａのスリット部１１ａの長手方向の長さは、通信波長λの１／４以下の長さで済み、全長（Ｌ２＋Ｌ１＋Ｌ２）でも最小で約１７ｍｍ、通信距離を伸ばすために好ましくは約３０ｍｍとしても、波長λの１／４以下の長さとなり、小型インレット３Ａで通信が可能となる。すなわち、本実施の形態によれば、金属物の表面をＩＣチップ５のアンテナとして作用させることができるので、インピーダンスマッチング回路を含めた、ＩＣチップ５が搭載された小型インレット３Ａの長さが、ＩＣチップ５の通信波長λの１／２より短くても、ＩＣチップ５が搭載された金属薄板をＲＦＩＣタグとして通信可能とすることができる。
また、スリット部１１ａの下面と金属部材２との間隙を１００μｍ以上確保して、インピーダンスマッチング回路として機能させれば良いので、金属部材２の表面からの出っ張りが小さく、小型インレット３Ａが引っ掛かり難い。
なお、本実施の形態の小型インレット３Ａが適用される金属部材２としては、アルミニウム（Ａｌ）、炭素鋼、ステンレス鋼、銅（Ｃｕ）などの導電性金属である。ちなみに、磁性体、非磁性体の差異とは関係なくステンレス鋼に適用可能である。

このような小型インレット３Ａを、ラベル用紙の粘着材塗布面側に貼りつけてラベルを貼りつける時に同時に貼り付けられるようにし、このラベルを鋼材などの履歴管理用に用いることができる。特に原子力用や船舶用の鋼材は、品質管理が重要であり、購入したときの定寸の鋼管や鋼板を裁断した残りの端材には素材出荷時の品質証明のマーキングが付かない側である場合が多い。その場合にも、裁断前に品質証明の内容を小型インレット３Ａ付きのラベルを貼って、ＩＣチップ５に品質証明の内容を記憶させておけば、端材を利用する場合の品質チェック時には、リーダ／ライタをラベル上にかざすだけで容易に判別ができる。

《第２の実施の形態の第１の変形例》
次に、第２の実施の形態の第１の変形例を、図９を参照しながら説明する。第２の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
第２の実施の形態では、小型インレット３Ａを金属部材２の表面に取り付けるものであったが、本変形例は金属物に形成した凹部に小型インレット３Ａを埋め込んで用いる方法である。

図９は、ボルトの頭に凹部を設けて小型インレットを取り付ける使用方法を説明する図であり、（ａ）は、ボルトの頭の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＸ３−Ｘ３矢視縦断面図である。ただし、図９の（ａ）では、図が分かりやすいように封止材１７を充填前の状態で示してある。
本変形例では、導電性金属、例えば、炭素鋼やステンレス鋼などのボルト（金属物）７の頭に略円筒形の凹部２５を設け、更に、凹部２５の周壁に径方向外側に突出するように対向する位置に肩部２６を形成し、この肩部２６に小型インレット３Ａの接続部を導電性接着剤１６で固定する。そして、凹部２５に封止材１７を充填し、ボルト７の頭を平坦にする。
封止材１７は絶縁性の材料であり、エポキシレジン、低温ガラス（ハーメチックシール）などが適用できる。

このように小型インレット３Ａを金属物の凹部２５内に取り付けて使用する場合は、凹部２５の周壁の影響を避けるために、スリット部の下側の凹部２５の底面との間隔を確保するだけで無く、図９の（ａ）に示すようにスリット部の側方の周囲にも間隔を確保する必要がある。このような構成にすることにより、平坦な金属物の表面に小型インレット３Ａを取り付けた状態と同等になる。
なお、ボルト７の頭の表面からより浅い位置に小型インレット３Ａを位置させるようにした方が、より通信距離は長くなる。

図９の（ｃ）は、（ａ）に示したボルトよりも小径のボルトに適用した場合のボルトの頭の平面図である。スリット部が凹部２５の径方向中央に対応するように小型インレット３Ａを配置する必要がある。

このようにボルト７に小型インレット３Ａを凹部２５内に配置し封止材１７を充填して、埋め込んで使用することにより、ボルト７をアンテナとして作用させ、埋め込まれた小型インレット３Ａに搭載されたＩＣチップ５と通信可能にできる。また、小型インレット３Ａが、内部に埋め込まれているので破損するのを防止できる。そして、小型インレット３Ａを埋め込まれたボルト７は、ボルト７を取り付けられた物品の品質管理データなどをＩＣチップ５に記憶させて管理することができる。また、ボルト７そのものを、ねじ固定式のＲＦＩＣタグとして使用することもできる。

《第２の実施の形態の第２の変形例》
次に、第２の実施の形態の第２の変形例を、図１０を参照しながら説明する。第１の変形例と同じ構成については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１０は、コインに凹部を設けて小型インレットを取り付ける使用方法を説明する図であり、（ａ）は、コインの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＸ４−Ｘ４矢視縦断面図である。ただし、図１０の（ａ）では、図が分かりやすいように封止材１７を充填前の状態で示してある。
本変形例では、導電性金属、例えば、真鍮、白銅、アルミニウム合金などで成形されたコイン（金属物）８の１面側に開口した略円筒形の凹部２５を設け、更に、径方向外側に突出するように対向する位置に肩部２６を形成し、この肩部２６に小型インレット３Ａの接続部を導電性接着剤１６で固定する。そして、凹部２５に封止材１７を充填し、コイン８の前記１面側を平坦にする。

このようにコイン８に小型インレット３Ａを埋め込んで使用することにより、コイン８をアンテナとして作用させ、埋め込まれた小型インレット３Ａに搭載されたＩＣチップ５と通信可能にできる。また、小型インレット３Ａが内部に埋め込まれているので、破損するのを防止できる。そして、小型インレット３Ａを埋め込まれたコイン８そのものを、例えば、遊技場におけるコインとして使用することができる。コイン８を使用して遊べる遊戯場入口において、お客に交付されたコイン８を各遊戯機に挿入すると、遊技機側でＩＣチップ５と通信して、データの読み込み書き込みをするようにすると、お客のポイントの増減をＩＣチップ５に更新記憶させたりでき、お客が多数枚のコインを持ち運んで遊技場で遊びに使う必要がなくなる。また、お客がどの遊技機で遊んでいるかなど傾向分析などにも利用できる。

なお、前記第２の実施の形態の第１および第２の変形例では、小型インレット３Ａを導電性接着剤１６で取り付けるとしたが、図示しないベースフィルムを介した静電容量結合による接続であるので、絶縁性の接着剤で取り付けても良い。
また、前記第２の実施の形態の第１および第２の変形例では、小型インレット３Ａを利用した場合を説明したが、第１の実施の形態におけるＲＦＩＣタグ１Ａの金属薄板１０Ａを平板に伸ばし、その接続部を凹部２５の肩部２６にハンダ付けなどで溶接して取り付けて用いても良い。
そのほかに、ボルト７またはコイン８に凹部２５を形成後、凹部２５の底部から肩部２６の上面の高さまで封止材１７を注入し、その上面を平らにし、そこに、金属薄膜（導電性の薄膜）を、例えば、インクジェット方式で印刷して、スリット部と肩部２６に重なる接続部を形成し、その後ＩＣチップ５をスリット部に搭載して、ＲＦＩＣタグを構成しても良い。最後に封止材１７を凹部２５の上端まで充填して、ボルト７またはコイン８の上端面を平滑にする。

更に、前記した第１の実施の形態およびその変形例、前記した第２の実施の形態およびその変形例では、インピーダンスマッチング用の回路を形成するスリットはＬ字形状としたがそれに限定されるものではなく、図１１に示すようなＴ字形状のスリット６Ｂでも良い。
図１１の（ａ）は、分かりやすくするためにＩＣチップ５を除いた状態の小型インレット３Ｂの平面図であり、（ｂ）は金属部材に取り付けた場合の等価回路図である。

本発明の第１の実施の形態のＲＦＩＣタグの概略的な構成図であり、（ａ）は、ＲＦＩＣタグを金属部材（金属物）に取り付けた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、ＩＣチップを除いた状態のＲＦＩＣタグの平面図であり、（ｃ）は、（ａ）におけるＸ１−Ｘ１矢視断面図であり、（ｄ）は、ＲＦＩＣタグの等価回路図である。 第１の実施の形態の変形例のＲＦＩＣタグの概略的な構成図であり、（ａ）は、脚部の設定角度が異なるＲＦＩＣタグの斜視図であり、（ｂ）は、脚部および接続部が、スリット部の長手方向端部側の両方の幅方向端、計４箇所から、幅方向に延びたＲＦＩＣタグの斜視図である。 第１の実施の形態の変形例のＲＦＩＣタグの概略的な構成図であり、（ａ）は、脚部に対して接続部をスリット部の下方に位置するように内側に直角に曲げたＲＦＩＣタグの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）において脚部の設定角度が異なる取り付け形状のＲＦＩＣタグの斜視図である。 第１の実施の形態の変形例のスリット部の下面にスペーサ部材を配置したＲＦＩＣタグであり、（ａ）は接続部が長手方向に延びたものの側面図であり、（ｂ）は接続部をスリット部の下方側に曲げて配したものの側面図である。 （ａ）は図２の（ｂ）に示したＲＦＩＣタグの変形の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したＲＦＩＣタグの変形の斜視図である。 （ａ）は、図５の（ａ）に示したＲＦＩＣタグの変形を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したＲＦＩＣタグを、回路基板に取り付けた状態を示す斜視図であり、（ｃ）は、図３の（ａ）に示したＲＦＩＣタグを、回路基板に適用する状態を示す斜視図である。 （ａ）は、液晶を封じ込める上部および下部ガラス基板の断面図であり、（ｂ）は、上部ガラス基板に設ける共通電極をアンテナとしたＲＦＩＣタグの概要図であり、（ｃ）は、（ｂ）におけるＡ部の凹部の拡大斜視図であり、（ｄ）は、凹部にＩＴＯ膜を形成後の斜視図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施の形態の小型インレットを示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ２−Ｘ２矢視断面図である。 ボルトの頭に凹部を設けて小型インレットを取り付ける使用方法を説明する図であり、（ａ）は、ボルトの頭の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＸ３−Ｘ３矢視縦断面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示したボルトよりも小径のボルトの場合のボルトの頭の平面図である。 コインに凹部を設けて小型インレットを取り付ける使用方法を説明する図であり、（ａ）は、コインの斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＸ４−Ｘ４矢視縦断面図である。 （ａ）は、平面形状の異なるスリットを形成した小型インレットの平面図であり、（ｂ）は金属部材に取り付けた場合の等価回路図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｋ、１Ｌ ＲＦＩＣタグ
２ 金属部材（金属物）
３Ａ、３Ｂ 小型インレット（ＲＦＩＣタグ）
４ 回路基板
４ａ べたパターン領域
４ｂ 回路パターン領域
５ ＩＣチップ
５ａ、５ｂ 信号入出力電極（端子）
６Ａ、６Ｂ スリット
７ ボルト（金属物）
８ コイン（金属物）
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ 金属薄板（導電性の薄板）
１０Ｌ 金属薄膜（導電性の薄膜）
１０ａ インピーダンスマッチング用の回路部分（スリット部）
１０ｂ 脚部
１０ｃ 接続部
１１Ａ、１１Ｂ 小型アンテナ
１１ａ インピーダンスマッチング用の回路部分（スリット部）
１１ｂ 接続部
１３ ベースフィルム
１５ 粘着材
１６ 導電性接着剤
２１ スペーサ部材
２５、２７ 凹部
２６ 肩部
２７ａ 傾斜面
２７ｂ 垂直面
２７ｃ 底部
２８ 溝
３１ 上部ガラス基板
３２ 共通電極（金属物）

Claims (14)

1. 無線波により作動するＩＣチップを導電性の薄板または薄膜に搭載したＲＦＩＣタグであって、
   前記導電性の薄板または薄膜はその両端部側に設けられた接続部が金属物と電気的に接続または静電容量的に接続するように取り付けられることにより、前記金属物が前記ＩＣチップのアンテナを構成し、
   前記導電性の薄板または薄膜は、中間部に前記アンテナのインピーダンスと前記ＩＣチップのインピーダンスとをマッチングさせるためのインピーダンスマッチング用の回路を備え、
   少なくとも前記インピーダンスマッチング用の回路部分を前記金属物から所定の間隔を設けて取り付けられることを特徴とするＲＦＩＣタグ。
2. 前記インピーダンスマッチング用の回路とは、前記導電性の薄板または薄膜の中間部に設けられたＬ字形状またはＴ字形状のスリットであることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＣタグ。
3. 前記ＩＣチップは、前記アンテナと電気的に接続する端子を、前記スリットを跨ぐようにして前記導電性の薄板または薄膜に接続していることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＣタグ。
4. 前記導電性の薄板または薄膜は、少なくとも前記スリット部分を前記金属物の表面から所定の間隔を設けるようにスペーサ部材を介して取り付けられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＲＦＩＣタグ。
5. 発信または受信しようとする電波の波長をλとしたとき、前記導電性の薄板または薄膜の前記金属物から所定の間隔を設けた前記インピーダンスマッチング用の回路部分の長手方向の長さは、λ／２よりも短いことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＲＦＩＣタグ。
6. 無線波により作動するＩＣチップを導電性の薄板または薄膜に搭載したＲＦＩＣタグであって、
   前記導電性の薄板または薄膜は、その両端部に金属物と電気的に接続または静電容量的に接続する接続部と、中間部に前記ＩＣチップを搭載した際のインピーダンスマッチング用の回路とを備えて、前記無線波の波長λの１／２よりも短い長さとして構成され、
   前記両端部が前記接続部を介して前記金属物に取り付けられる際に、前記中間部が前記金属物から所定の間隔を設けて位置するように取り付け可能に構成されたことを特徴とするＲＦＩＣタグ。
7. 前記導電性の薄板は、導電性の金属薄板、導電性金属膜を表面に形成された薄板、または導電性樹脂により構成された薄板であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のＲＦＩＣタグ。
8. 無線波により作動するＩＣチップをインピーダンスマッチング用の回路を有する導電性の薄板または薄膜に搭載したＲＦＩＣタグの使用方法であって、
   前記導電性の薄板または薄膜の両端部側に設けられた接続部を金属物と電気的に接続または静電容量的に接続するように取り付け、前記金属物が前記ＩＣチップのアンテナを構成し、
   前記導電性の薄板または薄膜は、
   少なくとも前記インピーダンスマッチング用の回路部分を前記金属物から所定の間隔を設けて取り付けられることを特徴とするＲＦＩＣタグの使用方法。
9. 無線波により作動するＩＣチップとインピーダンスマッチング用の回路を有する小型アンテナとを含んで成る小型インレットの形態のＲＦＩＣタグの使用方法であって、
   前記小型アンテナの所定の端部に設けられた接続部を、金属物と電気的に接続、または静電容量結合によって接続し、前記金属物が前記ＩＣチップのアンテナを構成し、
   前記小型アンテナは、
   少なくとも前記インピーダンスマッチング用の回路部分を前記金属物から所定の間隔を設けて取り付けられることを特徴とするＲＦＩＣタグの使用方法。
10. 請求項９に用いられる前記小型インレットの形態のＲＦＩＣタグであって、
    前記小型アンテナの長さは、発信または受信しようとする電波の波長をλとしたとき、λ／２よりも短いことを特徴とするＲＦＩＣタグ。
11. ベースフィルム上に前記インピーダンスマッチング用の回路を有する金属薄膜を形成されて前記小型アンテナを構成し、
    前記インピーダンスマッチング用の回路部分に対応する前記ベースフィルムの取り付け面側に、所定の厚さのスペーサ部材を貼りつけたことを特徴とする請求項１０に記載のＲＦＩＣタグ。
12. 前記インピーダンスマッチング用の回路とは、前記金属薄膜に設けられたＬ字形状またはＴ字形状のスリットであることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のＲＦＩＣタグ。
13. 無線波により作動するＩＣチップをインピーダンスマッチング用の回路を有する導電性の薄板または薄膜に搭載したＲＦＩＣタグの使用方法であって、
    金属物に凹部を設けて、該凹部に肩部を形成し、
    前記導電性の薄板または薄膜の両端部側に設けられた接続部を前記肩部と電気的に接続または静電容量的に接続するように取り付け、前記金属物が前記ＩＣチップのアンテナを構成し、
    前記導電性の薄板または薄膜は、
    少なくとも前記インピーダンスマッチング用の回路部分を前記凹部の周壁および底面から所定の間隔を設けて取り付けられることを特徴とするＲＦＩＣタグの使用方法。
14. 無線波により作動するＩＣチップとインピーダンスマッチング用の回路を有する小型アンテナとを含んで成る小型インレットの形態のＲＦＩＣタグの使用方法であって、
    金属物に凹部を設けて、該凹部に肩部を形成し、
    前記小型アンテナの所定の端部を、該肩部と電気的に接続、または静電容量結合によって接続し、前記金属物が前記ＩＣチップのアンテナを構成し、
    前記小型アンテナは、
    少なくとも前記インピーダンスマッチング用の回路部分を前記凹部の周壁および底面から所定の間隔を設けて取り付けられることを特徴とするＲＦＩＣタグの使用方法。

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