JP2008541616A - 金属および他の導電性物体上で使用する無線周波識別タグ - Google Patents

金属および他の導電性物体上で使用する無線周波識別タグ Download PDF

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Abstract

金属および導電性表面上で実用的な無線周波識別（ＲＦＩＤ）タグと、その製作方法。１つの実施形態において、無線周波識別タグは、第一主要表面および第一主要表面の反対側に第二主要表面を含む基板と、基板の第一主要表面に取り付けられた無線周波識別アンテナと、アンテナに取り付けられた集積回路と、第一複合層とを備え、第一複合層は、バインダと、バインダ内に分散した複数の多層薄片とを備え、多層薄片は、２から約１００の層対を備え、各層対は、１つの誘電体層に隣接する１つの結晶強磁性体金属層を含み、層対は、強磁性体金属層と誘電層との交互堆積を形成する。

Description

本発明は、金属および他の導電性物体上で実用的な無線周波識別（ＲＦＩＤ）タグと、その製作方法に関するものである。本発明はより具体的には、第一主要表面とその反対側にある第二主要表面を含む基板、基板の第一主要表面に取り付けられたＲＦＩＤアンテナ、アンテナに接続された集積回路、および第一複合層を含む無線周波識別タグに関するものである。
無線周波識別（ＲＦＩＤ）タグが金属物体のような導電性物体に近接または隣接する場合の干渉問題を減少あるいは解消するために役立つ、様々な手法が開発されてきている。それらの手法のいずれかを用いると、導電性物体の横に位置していてもＲＦＩＤリーダーでＲＦＩＤタグを正しく読み取ることが可能である。そのような手法は、次の刊行物および特許文献に開示されている。グスインヅ（Gschwindt）著、「トランスポンダ・ラベルとその製作方法（“Transponder Label and Method for the Production Thereof”）」（ＰＣＴ公開公報ＷＯ ０３／０３００９３）、スルカウ（Surkau）著、「トランスポンダ・ラベル（“Transponder Label”）」（ＰＣＴ公開公報ＷＯ ０３／０６７５１２）、タニムラ（Tanimura）著、「非接触型情報記憶デバイス（Non-Contacing-Type Information Storing Device」（米国特許第６，３７１，３８０号）がある。
さらに、干渉問題を減少または解消するために役立つＲＦＩＤタグで使用されるスペーサー材料が市販されている。そのような市販の材料の一例として、エマーソン＆カミング社（所在地：マサチューセッツ州ランドルフ）からＥＣＣＯＳＯＲＢ（登録商標）という商標のもとで提供されている広帯域吸収材がある。
本発明の１つの実施の形態は、無線周波識別ＲＦＩＤタグを提供する。この実施形態において、ＲＦＩＤタグは、第一主要表面および第一主要表面の反対側の第二主要表面を含む基板と、基板の第一主要表面に取り付けられた無線周波識別アンテナと、アンテナに取り付けられた集積回路と、第一主要表面および第一主要表面の反対側の第二主要表面を含む第一複合層とを備え、第一複合層は、基板の第二主要表面に取り付けられ、第一複合層は、バインダと、バインダ内に分散した複数の多層薄片とを備え、多層薄片は、２から約１００の層対を備え、各層対は、１つの誘電体層に隣接する１つの結晶強磁性体金属層を含み、層対は、強磁性体金属層と誘電体層との交互堆積を形成する。
本発明の別の実施形態は、無線周波識別タグ（ＲＦＩＤ）タグを製造する方法を提供する。この実施形態において、方法は、基板の少なくとも１つの面上にアンテナを含む基板を提供する段階と、集積回路をアンテナに取り付ける段階と、第一主要表面および第一主要表面の反対側の第二主要表面を含む第一複合層を提供する段階であって、ここで、第一複合層は基板の第二主要表面に取り付けられ、第一複合層は、バインダと、バインダ内に分散した複数の多層薄片とを備え、多層薄片は２から約１００の層対を備え、各層対は１つの誘電体層に隣接した１つの結晶強磁性金属層を備え、各層対は強磁性金属層と誘電体層との交互堆積を形成する、提供段階と、第一複合層を、アンテナおよび集積回路とは反対側の基板に取り付ける段階とを備える。
Ｉ．ＲＦＩＤタグおよびリーダー
本節では、当該技術分野で周知の典型的な無線周波識別（ＲＦＩＤ）タグおよびリーダーについて説明する。図１は、典型的な無線周波識別（ＲＦＩＤ）タグ１０である。ＲＦＩＤタグ１０は、第一主要表面１４とそれの反対側の第二主要表面１６を有する基板１２を含む。望ましくは、基板１４は、物体に巻き付けできるようなラベルに組み込んで使用できるようなフレキシブル基板である。フレキシブル基板１２は、様々な表面に適合し物体の周りに容易に曲げられるような柔軟性を有することができる。例えば、基板１２は、望ましくは、２５ー１００ミクロンの厚さであり、ポリエステル、ポリエチレン・ナフタレート（polyethylene naphthanate）、ポリイミド、ポリプロピレン、紙、または当業者には明らかな他の柔軟な材料でできている。
ＲＦＩＤ要素は、基板１２の第一主要表面１４に取り付けられている。ＲＦＩＤ要素は、通常集積回路２０とアンテナ１８という２つの主要構成要素を含む。集積回路２０は、主要な識別機能を提供する。これは、タグ認識およびその他必要な情報を永続的に格納し、問合わせを行うハードウェアから受け取るコマンドを解釈および処理し、その問合せ器が必要とする情報を返し、さらには複数のタグが問合わせに同時に応答した場合の競合を解決するためにそのハードウェアを支援するためのソフトウェアおよび回路構成を含む。必要に応じて、集積回路では、情報を読み出すだけ（リードオンリー）ではなく、その中のメモリに格納された情報の更新（リード／ライト）を行う場合もある。ＲＦＩＤタグ１０での使用に適した集積回路としては、テキサス・インスツルメント社（ＴＩＲＩＳまたはＴＡＧ−ＩＴという商標名をもつ同社の製品系列）、フィリップス社（Ｉ−ＣＯＤＥ、ＭＩＦＡＲＥおよびＨＩＴＡＧという商標名をもつ同社の製品系列）、その他数社のものから入手可能なものが挙げられる。
アンテナ１８の配置と特性は、ＲＦＩＤタグ２０に求められる動作周波数に関係する。例えば、９１５ＭＨｚあるいは２．４５ＧＨｚのＲＦＩＤタグ１０は、通常、リニア・ダイポール・アンテナまたは折りたたみ式ダイポール・アンテナなどのダイポール・アンテナを含む。１３．５６ＭＨｚ（もしくはそれに近いもの）のＲＦＩＤタグ１０には、通常、図１に示すように、スパイラル・アンテナまたはコイル・アンテナ１８が使用される。ただし、他のアンテナ設計も当業者に公知である。いずれの場合も、アンテナ１８は、図２に概略図で示すＲＦＩＤリーダー６０のような問合せ器から放射される無線周波エネルギーをとらえる。（参照番号６２は、ＲＦＩＤリーダー６０により放射される無線周波エネルギーを示す。）この信号エネルギー６２は、タグ１０に電力とコマンドの両方を運ぶ。アンテナにより、ＲＦ応答要素は、集積回路２０を動作させるのに十分なエネルギーを吸収することができ、これにより検出されるべき応答を提供する。このことにより、アンテナの特性は、アンテナを搭載するシステムに整合していなければならない。高い周波数のＭＨｚからＧＨｚ帯で動作するタグの場合、最も重要な特性はアンテナの長さである。典型的には、ダイポール・アンテナの有効な長さは、問合せ器の信号の半波長かその整数倍に近くなるように選択される。低−中位のＭＨｚ域（例えば１３．５６ＭＨｚ）で動作するタグの場合、半波長アンテナを用いることはサイズ的に実用的でなく、重要な特性はアンテナのインダクタンスおよびアンテナ・コイルの巻き数となる。典型的には、銅やアルミニウムなどの金属が使用されるが、印刷用インクを含む別の導体でも可能である。また、選択した集積回路の入力インピーダンスがアンテナのインピーダンスと整合することも、エネルギー伝送を最大化するためには重要なことである。アンテナについての他の情報は、当業者に公知である。例えば、Ｋ・フィンケンツェラー（K, Finkenzeller）著、「ＲＦＩＤハンドブック−無線周波識別原理とアプリケーション（RFID Handbook,Radio-Frenquency Identification Fundamentals and Applications）」（ジョンワイリー・アンド・サンズ、英国ウエストサセックス州チチェスター（John Wiley & Sons Ltd, Chichester, West Sussex, England）１９９９）などの参考文献がある。
コンデンサ２２は、ＲＦＩＤタグ１０の性能向上のためにしばしば含まれる。コンデンサ２２が用いられる場合、タグの動作周波数が特定の値に調節される。これは、最大動作範囲を得、法規制への確実な準拠のために望ましい。コンデンサは、独立した構成要素であるかまたはアンテナ１８に組み込んでもかまわない。
ＲＦＩＤリーダーまたは問合せ器６０を図２に概略図で示す。ＲＦＩＤリーダー６０は、ＲＦＩＤリーダー・アンテナ６４を含む。ＲＦＩＤリーダー６０は、当該技術分野において周知である。市販のＲＦＩＤリーダーには、例えば、３Ｍ社（所在地：セントポール）から、３Ｍ（登録商標）デジタルライブラリ・アシスタント（Digital Library Assistant）モデルナンバー７０２，７０３、８０２、および８０３がある。それ以外で市販されているＲＦＩＤリーダーには、インターメック・テクノロジー・コーポレーション（所在地：ワシントン州エバレット）が提供しているインターメック（登録商標）（Intermec）７００シリーズのモバイル・コンピュータに装着できるモデルＩＰ３ポータブルＲＦＩＤ（ＵＨＦ）リーダーなどがある。
ＲＦＩＤリーダー６０およびＲＦＩＤタグ１０がＲＦＩＤシステムを形成する。Ｋ・フィンケンツェラー（K, Finkenzeller）著、「ＲＦＩＤハンドブック−無線周波識別原理とアプリケーション（PFID Handbook,Radio-Frenquency Identification Fundamentals and Applications）」（ジョンワイリー・アンド・サンズ、英国ウエストサセックス州チチェスター（John Wiley & Sons Ltd, Chichester, West Sussex, England）１９９９）ページ２１に準拠し、誘導結合ＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤリーダーのアンテナ・ループとＲＦＩＤトランスポンダのアンテナ・コイル間の近接場磁気結合を基本とする。通信およびシステム性能規格の１つに従う多数のＲＦＩＤシステムが利用可能である。以下の議論では、原則として、１３．５６ＭＨｚで動作するＲＦＩＤシステムを基本とするが、他の動作周波数での誘導結合ＲＦＩＤシステムに議論が及ぶこともある。
ＩＩ．ＲＦＩＤタグが導電性物体に近接する場合の干渉問題
本節では、ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダー間の典型的な相互作用と、ＲＦＩＤタグが導電性物体に近接する場合に発生する典型的な干渉問題について説明する。図２は、ＲＦＩＤタグ１０に問合わせを行うＲＦＩＤリーダー６０が、導電性物体の近くに配置されていない場合を図示している。図３は、近接する導電性物体２４へのＲＦＩＤタグ１０からの問合わせを図示している。導電性物体２４の例には、金属、非金属物質（例えば、カーボンファイバーを基本とする複合材）、または液体（例えば、瓶に入った水溶性イオン化溶液）を含有する物体が含まれる。例えば、導電性物体には、金属製の飛行機の一部や工具などが含まれ得る。図４は、ＲＦＩＤタグ１０と導電性物体２４との間に配置された先行技術のスペーサー層６６を伴う、導電性物体２４に近接するＲＦＩＤタグ１０の問合わせを図示する。
図２に示すように、ＲＦＩＤリーダー６０はＲＦＩＤタグ１０に問合わせを行い、その結果として、ＲＦＩＤリーダー６０はＲＦＩＤリーダー・アンテナ１８内に時間的に変動する電流を生成する。電流の変動は、滑らかに変化する正弦波搬送周波数であることもあり、または、変化は、符号化デジタルデータを示す、正弦波搬送周波数の振幅、周波数、または位相における非周期性で繰り返しのないものであることもある。時間的に変動する電流は電磁場を生じ、この電磁場は、空間を介して延びＲＦＩＤアンテナ１８へ至る。ＲＦＩＤアンテナ１８を通る時間的に変動する磁束は、ＲＦＩＤアンテナ１８内で起電力（EMF）を誘導する。これは、ファラデーの誘導の法則に従っており、Ｊｏｈｎ Ｃ．ＳｌａｔｅｒおよびＮａｔｈａｎｉｅｌ Ｈ．Ｆｒａｎｋ著、「電磁気学（Electromagnetism）」（ドーバー出版、ニューヨーク州（Dover Publications,New York）１９６９）７８−８０ページでより詳しく解説されている。誘導されたＥＭＦは、ＲＦＩＤアンテナ１８の２つの端子間に有効な誘導電圧として出現し、当該技術分野で公知の「誘導結合型ＲＦＩＤシステム」に分類される。誘導電圧は、ＲＦＩＤ集積回路２０を通じて時間的に変動する電流を駆動することにより、ＲＦＩＤリーダー６０からＲＦＩＤタグ１０までのＲＦＩＤ通信リンクが完成する。
図３に示すように、ＲＦＩＤアンテナ１８は自由空間に無いが、導電性物体２４などの有限な導電率を有するアイテムに隣接する場合、ＲＦＩＤトランスポンダ・アンテナ内で誘導されるＥＭＦは、概ねタグが応答できないレベルへと減少する。これは、図３で図示したような状態、つまり、ＲＦＩＤアンテナ１８の面が導電性物体２４の表面と実質的に平行かつ近傍にある状況の場合に発生する。これは例えば、その物を識別するためのラベルとして、ＲＦＩＤタグ１０が導電性物体２４に取り付けられているような場合である。ファラデーの誘導の法則によると、導電性物体内に渦電流が誘導される。詳しくは、Ｊｏｈｎ Ｃ．ＳｌａｔｅｒおよびＮａｔｈａｎｉｅｌ Ｈ．Ｆｒａｎｋ著、「電磁気学（Electromagnetism）」（ドーバー出版、ニューヨーク州（Dover Publications, New York）１９６９）７８−８０ページに論じられている。レンツの法則によると、渦電流の実質的影響は導電性物体近くの磁束を減少させることである。これは、Ｋ・フィンケンツェラー（K, Finkenzeller）著、「ＲＦＩＤハンドブック−無線周波識別原理とアプリケーション（RFID Handbook, Radio-Frenquency Identification Fundamentals and Applications）」（ジョンワイリー・アンド・サンズ、英国ウエストサセックス州チチェスター（John Wiley & Sons Ltd, Chichester, West Sussex, England）１９９９）６４ページに詳細に解説されている。導電性物体近くの実質的な磁束が減少すると、図２で図示したＲＦＩＤアンテナ１８が自由空間に置かれる最初の事例と比較し、ＲＦＩＤトランスポンダ・アンテナ内のＥＭＦを減少させる結果となる。
もしＲＦＩＤリーダー６０が、時間的に変動する電磁場を伝送しているとすると、ＲＦＩＤタグ１０はこの時間的に変動する電磁場をとらえる。ＲＦＩＤタグ１０が導電性物体２４と隣接する結果、前述のように、ＲＦＩＤアンテナ１８内でＥＭＦが誘導され、ＲＦＩＤ集積回路２０内で誘導電流が循環する。ＲＦＩＤタグ１０内で循環する電流は、導電性物体２４の基板内に渦電流を誘導する。誘導された渦電流の大きさは、導電性基板に到達する電磁エネルギーの量に一部関係する。この電磁エネルギーの量が減少すると、導電性物体内の誘導された渦電流の大きさはそれに比例して減少する。
もしＲＦＩＤタグ１０のアンテナ１８が図４に示したような直線的なアンテナである場合、アンテナ１８を構成する導体は、基本的に長い線形の導体で、隣の導体にその両端を接続し、ゆるくコイルを巻いたアンテナ形状を形成する。ＲＦＩＤアンテナ１８内の各導体の各直線形の部分の電流値Ｉは、各部それぞれから距離ｒだけ離れた位置に磁場Ｈを作る。
次の式でμ0は自由空間での透磁率である。
Ｈ＝μ0Ｉ／（２πｒ）
もしＲＦＩＤタグ１０が導電性物体２４に近接あるいは隣接していると、各導体セグメントで生成される磁場は、図中の時計回りの矢印で示されるように、導電性物体２４内で逆回りの渦電流を誘導する。誘導された渦電流の強度は、導電性基板に結合する磁場エネルギーの量に応じて決まる。ＲＦＩＤタグ１０が、例えば、薄い粘着物質の層を用いて導電性物体１０に取り付けられた場合、ＲＦＩＤタグ１０から導電性物体２４へ結合したエネルギーが大きくなり、誘導された渦電流は対応して大きくなる。渦電流がＲＦＩＤタグ１０の電流と同じ程度の大きさではあるが、方向が逆であると、トランスポンダ電流と渦電流の総和は基本的にはゼロとなり、ＲＦＩＤタグ１０はＲＦＩＤリーダー６０によって検出されなくなる。ＲＦＩＤタグが金属物体のような導電性物体のごく近傍にある場合に、この物理現象は、当業者によって「干渉問題」と呼ばれる。
前述の、ＲＦＩＤタグが導電性物体に近接または隣接する場合に発生する干渉問題の軽減または解消に有効な、様々な技術的手法が当業者に公知である。それらの手法の一部を使用することで、ＲＦＩＤリーダーが導電性物体の近くにあってもＲＦＩＤタグを適切に読むことができるようになる。先行技術文献に解説されている諸手法を、導電性表面からＲＦＩＤトランスポンダを電磁的に切り離すために使用できる。次の刊行物および特許にそういった手法の一例が開示されている。グスインヅ（Gschwindt）著、「トランスポンダ・ラベルとその製作方法（“Transponder Label and Method for the Production Thereof”）」（ＰＣＴ公開公報ＷＯ０３／０３００９３）、スルカウ（Surkau）著、「トランスポンダ・ラベル（“Transponder Label;”）」（ＰＣＴ公開公報ＷＯ０３／０６７５１２）、タニムラ（Tanimura）著、「非接触型情報記憶デバイス（Non-Contacing-Type Information Storing Device」」（米国特許第６，３７１，３８０号）である。ＷＯ０３／０３００９３は、フェライト粒子が埋め込まれたシールド層を記述している。ＷＯ０３／０６７５１２は、フェライト粒子が埋め込まれたシールドフィルムについても記述している。フェライト粒子は、化学的に酸素と他の化学元素が結合する自然な酸化状態の１つにおける鉄（Fe3+）を含む無機化合物である。典型的には、フェライト粒子はその粒子のいたるところで組成が均一で一様である。例えば、フェライト化合物はその粒子の全深（フルデプス）で同じである。米国特許第６，３７１，３８０号は、センダストから形成された磁性吸収プレートの使用について述べている。上記米国特許中には提示されていないが、センダストは第一鉄合金粉末から作られることが業界では知られている。基材はおよそ、８５％が鉄、６％がアルミニウム、９％がシリコンである。（「ソフトマグネティクスアプリケーションガイド（Soft Magnetics Application Guide）アーノルド・マグネティック・テクノロジー社、ニューヨーク州ロチェター（Arnold Magnetic Technologies Corporation,Rochester,NY）２００３年２月Ｒｅｖ．Ｂ）ページ３０−１などを参照のこと。）
図４は、これらの先行技術手法を図示している。図４に図示するように、ＲＦＩＤタグ１０は、導電性物体２４の表面とは電磁気的に切り離されている。フェライトシールド６６は、ＲＦＩＤアンテナ１８と導電性物体表面２４との間に置く。ＲＦＩＤタグ１０は、導電性物体２４の表面に取り付けられる電磁気フェライトシールド６６に取り付けてもよい。フェライトシールド６６は、図４に概略図で示すように、導電性物体２４内に誘導される渦電流の発生と、ＲＦＩＤアンテナ１８内の誘導ＥＭＦの必然的な減少とを最小化させる。言い換えれば、電磁気フェライトシールド６６は導電性ではないため、時間変動磁場の中で渦電流を支持しない。さらに特筆すべきことは、フェライト物質の近傍は、アンテナ１８に負荷をかけ、ＲＦＩＤタグ１０の共振周波数を調整しなければならない程度までインダクタンスを増加させる。（Ｋ・フィンケンツェラー（Klaus, Finkenzeller）著、「ＲＦＩＤハンドブック（RFID Handbook）」（John Wiley & Son Ltd, Chichester 1999）１０１−１０２ページ参照）で、さらに請求されているフェライトの利点は、金属抵抗率が１×１０-5から１×１０-4Ω−ｍの範囲にあるのに比べ、電気抵抗率がおよそ１×１０6Ω-ｍと高いことである。フェライト材が固有の高い抵抗率を有するがゆえに、渦電流は要因とはならず、結果的に渦電流内でのエネルギー損失も低い。他の先行技術の手法は、フェライトコアに巻かれプラスチックに封入された、工具と金属のガス容器に印を付けるように設計されたＲＦＩＤトランスポンダを教示している（Ｋ・フィンケンツェラー（K, Finkenzeller）著、「ＲＦＩＤハンドブック（ＲＦＩＤ Handbook）」（John Wiley & Son Ltd, Chichester 1999）１６−１７ページ参照）。
上述の干渉問題の低減策あるいは解消策として、シールド中にフェライト粒子または他の鉄ベースの磁気粒子を入れたシールドを使用するアプローチの欠点の１つには、そういったシールドによってＲＦＩＤタグ全体の質量または重量が大きくなるということがある。フェライトは、通常は重く、かさばり、かつ堅い。さらに、そのようなシールドは、しばしば、比較的大きな面密度（すなわち、単位面積あたりの質量）を有し、ＲＦＩＤタグで典型的に見られる他の材質よりもはるかに厚くなる傾向がある。特定の用途においては、ＲＦＩＤタグへのこの重量増加または厚みの増加は、不利益を生じやすい。例えば、航空機の特定の部品がフェライトシールドの付いたＲＦＩＤタグを有する場合、結果としてその航空機に生じる重量増加は、その航空機の総合的機能性に影響を与えかねない。
ボーイング社とエアバス社は、整備および交換業務の改善のために、両社の航空機部品の追跡用にＲＦＩＤラベルの利用を提案している。新しいジェット機の取り外し可能部品に、パッシブＲＦＩＤタグを取り付けることが提案されている。ＲＦＩＤラベルには、部品およびシリアル番号、製造者コード、生産国、導入および整備の日付、点検情報など、それが取り付けられる部品に関する情報が集積回路チップ上に格納される。こういった情報は、部品のライフサイクルが別の段階に移るごとに部品の整備履歴をＲＦＩＤラベル上に格納することができるため、航空機の整備には特に有効である。しかし、航空機部品の大半は金属を含むことが多く、部品に取り付けられたＲＦＩＤタグまたはラベルがしばしば上記で検討したような干渉問題を引き起こす。上記で検討したように、ＲＦＩＤタグまたはラベルが金属の航空機部品などの導電性物体のごく近傍にある場合、ＲＦＩＤリーダーがＲＦＩＤタグを正しく読むことができなくなるという前述した干渉問題の発生傾向がある。従って、ＲＦＩＤタグまたはラベルが航空機部品に取り付けられた時のこれらの干渉問題を低減または解消するが比較的低い面質量密度を有し、従ってＲＦＩＤラベル全体に相対的にほとんど質量を加えないＲＦＩＤタグまたはラベルを提供する必要がある。さらに、航空機設計の合理化に寄与するため、航空機部品は互いに密に合わされる傾向があるので、比較的薄いＲＦＩＤタグまたはラベルを提供することも必要である。図例は、質量および面調和密度（areal consistency density）の典型的なもので、先行技術のシールドの一例である。このシールドは、エマーソン・アンド・カミング社（マサチューセッツ州ランドルフ）が提供するEccosorb（登録商標）材料などのポリマー・バインダ中に鉄微粒子を含むシールドで、ＲＦＩＤタグをＲＦＩＤリーダーで正しく読み取るのに必要である。
干渉問題の軽減において先行技術に教示された他の解法は、ＲＦＩＤタグ１０と近接する導電性物体２４との間の距離を物理的に増加させることである。これは、例えば、ポリマーフィルム、フォームテープ、または同様の材料などの非導電性、非磁性誘電体物理的スペーサーを導電性物体２４とＲＦＩＤタグ１０との間に挿入することで達成できる。物理的スペーサーはＲＦＩＤアンテナ１８を備える導体と導電性物体２４の基板との間の距離を広げる。以下の等式において、
Ｈ＝μ0Ｉ／（２πｒ）
ＲＦＩＤアンテナ１８と導電性物体２４の基板の距離ｒが増加すると、導電性物体の表面における磁場強度Ｈはそれに応じて減少する。この状態において、導電性物体と結合する磁場エネルギーは、ＲＦＩＤタグが導電性物体２４に直接隣接する場合に比べて減少する。しかし、ここでも、この方法の欠点は、干渉問題を減少および解消するためにＲＦＩＤタグと導電性物体との距離を適切に定めるための、ポリマーフィルム、フォームテープまたは同様な素材により、厚みが増加してしまうことである。この例では、導電面の隣接するＲＦＩＤタグをＲＦＩＤリーダーで正しく読み取るために必要となる、フォームコア、紙、ポリマーフィルムなどの非導電性、非磁性的な、誘電体物理的スペーサーの典型的な厚みを図示している。
ＩＩＩ．本発明のＲＦＩＤタグ
本発明のＲＦＩＤタグは、第ＩＩ節で解説した欠点を克服するために開発した。本発明のＲＦＩＤタグには、導電性物体磁場とＲＦＩＤタグから導電性物体の結合により生じる磁場エネルギーを軽減する複合層が含まれている。本発明の複合層は、同等のＲＦＩＤ性能強化を有する従来の物理的スペーサー層に比べて比較的薄い。また、この複合層は、当該技術分野で知られているフェライト・スペーサーに比べて軽量である。
本発明によるＲＦＩＤタグ３０の実施形態を図５に示す。このＲＦＩＤタグ３０は、導電性物体２４のような有限電導率を有する物に取り付けられている。導電性物体２４は、金属、非金属（例えば、カーボンファイバーの複合材）、または液体（例えば、瓶に入った水溶性イオン溶液）、またはそれらの任意の組み合わせでもよい。１つの実施形態では、ＲＦＩＤタグ３０は接着用の第一層３８によって導電性物体２４に取り付けられている。しかし、ＲＦＩＤタグ３０は、物を物体に接着するための当該技術分野における任意の公知技術を用いて導電性物体２４に取り付けてよい。接着用の第一層３８は、航空機部品、工具、金属の容器や棚、その他陸海空の輸送手段の部品などの物体にＲＦＩＤタグ３０を取り付けるのに役立つ。図５では、接着用の第二層４０は、基板１２の第一主要表面１４上の集積回路２０およびアンテナ１８と反対側にある。しかし、別の実施形態では、集積回路１８およびアンテナ２０は、基板１２の第二主要表面１６上にあり、接着用の第二層と接触していてもよい。ＲＦＩＤタグ３０では、所望により、接着用の第一層３８上にライナー（図には示されていない）を含めてもよい。ライナーとして適した材料には、ポリエチレンおよびシリコンコート紙が含まれる。ＲＦＩＤタグ３０にはＲＦＩＤタグ１０が含まれているが、これは図１の参照箇所でより詳細に解説する。ＲＦＩＤタグ１０は、好ましくは接着用の第二層４０により、第一スペーサー層に取り付けられている。ただし、ＲＦＩＤタグ１０は、物を物体に当該技術分野において公知の技術で第一スペーサー層３２に取り付けてもよい。第一スペーサー層３２は、第一主要表面３４と第一主要表面３４の反対側の第二主要表面３６を有する。接着用の第二層４０は、ＲＦＩＤタグ１０の基板１２の第二主要表面１６と、第一スペーサー層３２の第一主要表面３４に接している。接着用の第一層３８は、第一スペーサー層３２の第二主要表面３６と導電性物体２４の表面に接している。
第一スペーサー層３２は複合層で、バインダ内に分散した微細構造粒子を含む。バインダは非磁性で、非導電性のバインダおよび微細構造粒子が多層の薄片であることが好ましい。しかし、微細構造粒子の形や構造は任意でよい。
複合層３２は０．５ｍｍから５．０ｍｍの間の厚みを含むことが好ましい。さらに好ましくは、複合層３２は０．５ｍｍから２ｍｍの間の厚みを含むことである。しかし、複合層３２はその目的に適した任意の厚みでよい。複合層３２の面密度は、０．０００１ｇｍ／ｍｍ2と０．１ｇｍ／ｍｍ2の間が好ましい。さらに好ましくは、面密度は０．０００５ｇｍ／ｍｍ2と０．０５ｇｍ／ｍｍ2の間である。しかし、複合層は意図する目的に適した面密度であればよい。
好ましいバインダの一例には、ポリエチレンとそのコポリマーがある。代替法として、様々なポリマーまたは、熱可塑性ポリマーなどの混合ポリマー、熱可塑性エラストマー、熱活性硬化ポリマーまたは熱加速硬化ポリマーなどもバインダの材質として使用される。このバインダはポリマー接着剤または非ポリマー接着剤でもよい。実施形態の中には、ＲＦＩＤタグ３０が、接着用の追加層３８および４０を必要としないものもある。その代わりに、ＲＦＩＤタグ３０は、図１で参照として説明したＲＦＩＤ１０タグと、層中に分散した微細構造粒子または多層の薄片を有する接着用の層のみを含むことができる。
多層の薄片は、それぞれ少なくとも１対の層を備え、各層対は薄膜誘電体層一枚に隣接する薄膜結晶強磁性金属層一枚を備える。薄片が２つかそれ以上の層対を有する場合、これらの層対は、強磁性金属層と誘電体層とが交互に積み重なって形成される。典型的には、誘電体は、積み重ねの両方の最外層を備える。薄片は、バインダ内に不規則に分散しているが、薄膜層の面が、材料の面と実質的に平行になるように配向していることが好ましい。
薄片は薄膜層の面で２５μｍから６０００μｍの範囲にあるのが好ましい最大の主要寸法を有する。複数の薄片の薄片サイズは、一般的には、最大の主要寸法から実質的にゼロまでの分布で出現する。薄片のサイズ分布は、バインダ内での分散に使用される処理で変えることができる。薄片の厚さ、つまり、薄膜層の面に対して垂直に測った寸法は、特定の応用に合うように選んでもよい。薄片の主要寸法に対する厚みの比率は典型的には、１：６から１：１０００であり、薄片は比較的板のような形状であることがわかる。この比率では、薄片の面方向に向いた磁場が、強磁性金属層に最小の減極で速やかに貫通できるようになる。
各薄片内の層対の数は、少なくとも２であることが好ましく、さらに好ましくは２から１００の範囲である。１０から７５の層対を有する薄片はより好ましい。
強磁性金属層は、自由空間に対して少なくとも１００の固有の直流（ＤＣ）透磁率を有する結晶強磁性金属合金を備える。アモルファス合金は本発明に使用できるが、入手と加工に費用がかかるため、あまり望ましくはない。好ましくは、合金は重量比で最大８０％の鉄を含むＮｉＦｅを備える。また、合金は、合金の磁性が維持される限り、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｃｏなどの他の磁性または非磁性元素を含んでもよい。同じ薄片内に異なる強磁性金属層があれば、異なる合金を備えることができる。
誘電体層１８は、公知の比較的非導電性の誘電体材料から作製され得る。そのような材料には、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＭｇＦ2、その他耐熱性の材料が含まれ、ポリイミドなどの高分子材料も含まれ得る。それぞれの誘電体層１８の厚みは、５ｎｍから１００ｎｍの間である。
多層薄片は２つの異種材料の層である。好ましい実施形態の１つでは、多層薄片の層はＳｉＯ2とＮｉ（８０）：Ｆｅ（２０）（パーマロイ）である。加えて、その多層の薄片はその全深を通じて不均一で、絶縁体（ＳｉＯ２）と磁性金属（パーマロイ）が交互になった薄膜である。パーマロイの金属は、金属性、つまり未酸化の状態である（価数がゼロ）。この金属はＳｉＯ2非磁性スペーサー層に化学的に結合されていない。一方、先行技術のフェライト粒子に対しては化学的に同質で、その粒子の内部まで物理的に均一である。
この薄片は、まず、電子ビーム蒸着、熱蒸発、スパッタリング、またはプレーティングなどの公知の薄膜蒸着法を用いて、強磁性金属と必要な材料の誘電体層を基板に交互に積み重ねて作ることができる。好ましい手法では、米国特許第 ５，０８３、１１２号（４−５欄）に説明されているように、真空対応のウェブ・ドライブ組み立て体を組み込んだ従来型の真空システム内で電子ビーム蒸着を使用する。基板は、例えば、ポリイミド、ポリエステル、または、ポリオレフィンで、交差繊維（flexible web）の形式であることが好ましい。交差繊維方向に成長する膜に対して揃えた磁場を適用することで、蒸着中の強磁性金属層を磁気的に配向させることは、一部の用途において効果的であると考えられている。
所望の数の層を有する堆積が生成した後は、この堆積を基板から取り外してもかまわない。取り外しの効果的な方法には、基板から堆積を剥離させるのに十分小さな半径を有するバーを用いて、堆積をバーからそらしながら基板をバーの廻りに渡す方法が含まれる。堆積が剥離される際には、適切な大きさを有する薄片に粉砕させてもかまわない。それ以外は、適切な大きさのふるいの付いたハンマー・ミルで研削するなどの方法により、堆積を、所望の最大の大きさを有する薄片に分割する。薄片を作る別の方法においては、交互層が基板に堆積される場合がある。これは、バインダを使用して堆積全体（基板も含めて）を薄片に分割する場合と同じかあるいは互換である。
最終的な複合材を作るためには、ブレンディングのような適切な手法を用いてこの薄片を次にバインダに分散させる。この混合物は、その後、押出し、加圧、成形などの手法によって、テープ、スリーブ、シート、ロープ、ペレット、または特定の形成部品などの形態として作製される。形態は、特定の用途に合うように選んでよい。
複合材中に分散される薄片量は、好ましくは容量比で約０．１％から１０％、より好ましくは約０．３％から５％である。
複合層３２の多層薄片への磁場エネルギーが効率的に結合されるのは、多層薄片の強磁性体層部材の厚みがその層への電磁場結合の表皮厚さより小さい時に達成される。それぞれの強磁性層部材の全体の厚みは、磁場との相互作用に寄与する。磁場は、複合層に集中し、これによって磁場と導電性物体の相互作用が減少する。
粒子または薄片をランダムに分散する場合、スペーサー層３２の比透磁率μsの巨視的平均は、バインダの比透磁率μbも考慮した、微細構造粒子の微視的比透磁率テンソルμijkの空間的および方向的平均である。もし微細構造粒子または多層薄片がバインダ内で方向付けまたは位置合わせされていれば、複合層３２の比透磁率は、複合層３２内の整列度を示す重み要素を伴う加重平均でよりうまく表現される。以下議論するため、微細構造粒子の比透磁率μがスカラー数で表現されるようにランダムな分散を仮定し、これとバインダの透磁率μbと組み合わせて、スペーサー層の巨視的な比透磁率（μs）を与える。その場合、複合層の存在下の磁場のエネルギーは、積Ｈ・Ｂの体積積分として表すことができる。
磁場エネルギーε＝１／２∫Ｈ・ＢｄＶ＝１／２∫μsＨ2ｄＶ
磁場エネルギーεは、例に含まれているＦｏｍｅＣｏｒｅ（登録商標）材などの寸法が同様な非磁性スペーサーにおける磁場エネルギーと比較し、複合層３２内で比透磁率μsと同じ因数だけ増加する。透磁性複合層の純粋な効果は、磁場エネルギーを閉じ込め、導電性基板に結合されるエネルギー量を減少させることである。これは導電面での渦電流誘導の減少につながり、結果的に、ＲＦＩＤリーダーに強い信号が戻されることになる。
適切な複合層３２の一例は、米国特許第５，９２５、４５５号、ブルッツォーネ（Bruzzone）他著、「それぞれ特定の厚みを有する結晶強磁性層と誘電体層を備える電磁力吸収複合層（Electromagnetic-Power-Absorbing Composite Comprising a Crystalline Ferromagnetic Layer and a Dielectric Layer, Each Having a Specified Thickness”）」に教示されており、本書にも参考文献として組み込む。ブルッツォーネ（Bruzzone）他の参考文献は、複合層が電力吸収性を有し、電磁力を用いてその複合物体を加熱し、２つの物体を溶融、融合、融解、または接着硬化によって接合することで、２つの物体を結合するための用途に使用する旨を教示しているが、本発明の発明者は、この参考文献で開示されている複合材に関係する、予期していなかった新しい性質を発見した。具体的には、発明者は無線周波識別用に確保されている一部の周波数、例えば１２５ｋＨｚと１３．５６ＭＨｚなどにおいて、複合層が電力吸収材として動作しないことを発見した。代わりに、複合層は、ＲＦＩＤタグが金属物体などの導電性物体上にあるＲＦＩＤの用途のための磁場遮蔽材料として振る舞い、従って、ＲＦＩＤリーダーでそのＲＦＩＤタグを正しく読み取ることができる。さらに、本発明者は、磁場が複合層に特異的に集中することを発見した。導電性基板中で減少した磁場により、渦電流が導電性基板には含まれず、ＲＦＩＤリーダーはＲＦＩＤタグからより強い信号が戻るのを検知することで、ＲＦＩＤリーダーによってＲＦＩＤタグを正しく読み取ることができるようになる。
図６に図示するように、ＲＦＩＤタグ３０は、カバー層５０を所望により含めてもよい。このカバー層５０は、ラミネート加工などを用いて、基板１２および／またはアンテナ１８に直接取り付けてもよい。他の方法として、カバー層５０は、図６で図示するように、接着用の第三層４８により、基板１２および／またはアンテナ１８に取り付けてもかまわない。カバー層５０と接着用の第三層４８は、ＲＦＩＤタグ３０を導電性物体２４に取り付ける際に役立つであろう。カバー層５０は、ＲＦＩＤタグ３０を物体に添付する場合に使用するテープなどの形で、例えば基板１２を超えて延長してもよい。カバー層５０に適した材質としては、ポリエステルフィルムまたは紙が挙げられる。代替方法として、カバー層５０および接着用の層４８は、３Ｍ社（所在地：米国ミネソタ州セントポール）から市販されているテープでもよい。カバー層５０には、企業のロゴ、広告、またはタグ３０が取り付けられている物体２４についての情報などの情報を印刷または模様付けすることもできる。印刷される具体的な情報としては、ＲＦＩＤタグ３０に付随する情報を視覚的または光学的に確認できるバーコードまたは他のシンボル表現が含まれる。カバー層はホッチキス留めまたは他の方法で任意の物に取り付けられる。例えば、カバー層を荷物のハンドルに巻き付け、それを荷物にＲＦＩＤタグを取り付けるために取り付けることもできる。
別の実施形態では、ＲＦＩＤタグ３０に複数の複合層が含まれている場合もある。図６に図示したように、第一複合層３２に加え、ＲＦＩＤタグは第二複合層４２を含んでもよい。ただし、ＲＦＩＤタグ３０に任意の数の複合層が含まれてもよい。上述のように、第二複合層４２は、第一複合層３２と同じでも異なってもよい。例えば、第二複合層４２は、分布または量が異なる多層薄片を含んだり、または異なるバインダ材質を含んだりしてもよい。第二複合層４２は、第一主要表面４４および第一主要表面と反対側に第二主要表面４６を含む。第一複合層３２は、接着用の第一層３８により第二複合層４２に取り付けられる。接着用の第一層は、第一スペーサー層３２の第二主要表面と第二複合層４２の第一主要表面４４と接している。第二複合層４２は、接着用の第四層５２により導電性物体２４に取り付けられる。第二複合層４２の第二主要表面４６は、接着用の第四層５２と接している。
接着用の各層３８、４０、４８、５２に適した接着剤には、例えば、天然ゴム、アクリレート・ポリマー、ブロック・コポリマー、ポリオレフィンおよびポリオレフィン・コポリマーなどに基づくものを含む当業者に公知の接着剤が広い範囲で含まれる。一部の用途では、感圧性接着剤が好ましい場合もある。
図７、８、および９は、本発明のＲＦＩＤタグ３０の別の実施形態を図示したものである。具体的には、図７、８、および９では、複合スペーサー層３２の異なる構成を示す。図７では、スペーサー層３２は、多層薄片８２を含む第一部分７０を含む。また、スペーサー層３２は、アパーチャ（開口）またはホール７２も含む。第一部分７０とアパーチャ７２は、スペーサー層３２内の多層薄片８２がアンテナ１８の形状に概ね対応するように調整されている。
図８では、スペーサー層３２は、第一部分７４と第二部分７６を含む。第一部分では、バインダは多層薄片８２を含む。第二部分７６では、バインダは多層薄片８２を含まない。図７に示す実施形態と同様に、多層薄片８２の位置はアンテナ１８の形状に概ね合う。
図９においては、スペーサー層３２は第一部分７８と第二部分８０を含む。第一および第二部分７８、８０の両方は、多層薄片８２を含む。第一部分７８と第二部分８０は、アンテナ１８の形状部分にのみ概ね対応するよう調整される。本実施例においては、第一部分７８と第二部分８０は、基板１２の第二主要表面１６に取り付けられた２本の別々の細片である。
減磁効果を最小化するうえで、多層薄片８２の面がＲＦＩＤアンテナ１８の面と平均して揃うように複合スペーサー層３２を提供することが有利である。さらに、これらの実施形態においては、必要とされる複合材または多層薄片が減少するため、ＲＦＩＤタグの費用の低下につながる。図７、８および９は、複合スペーサー層３２に関する３種の可能な構成を示す。ただし、スペーサー層に多層粒子８２を有する部分があり、その部分がＲＦＩＤアンテナ１８の少なくとも一部分と揃っているようなスペーサー層３２を作るためには、任意の数の構成または設計が考えられている。
本発明の動作については、後述の詳細な例を用いてさらに説明する。これらの例は、各種特有かつ好ましい実施形態と技術をさらに図示するために提供している。ただし、本発明の範囲内にとどまりつつ、多くの変更や修正を行ってもよいことを理解しておかねばならない。
後述のすべての例で使用したＲＦＩＤトランスポンダは、テキサスインスツルメント・インク（所在地：テキサス州ダラス）の４８ｍｍ×４８ｍｍアンテナを搭載するテキサス・インスツルメント（TI）インク製無線周波識別Ｔａｇ−Ｉｔ（登録商標） ＨＦ−Ｉ ＩＳＯ−１５６９３（国際標準化機構）準拠のトランスポンダを使用している。すべての例においてＲＦＩＤトランスポンダの読み取りに使用したＲＦＩＤリーダーは、コネティカット州バーノンＴＥＫインダストリーズ社のＴＥＫ Ｐｒｏｔｅｇｅ−Ｔｕｎｇｓｔｅｎ（登録商標）ハンドヘルド・リーダー・アダプターで、ＴＥＫインダストリーズの設計選択により、ＰａｌｍＯｎｅ（登録商標）（カリフォルニア州ミルピタス）から入手できるＰａｌｍＯｎｅ（登録商標）のＴｕｎｇｓｔｅｎ Ｃパーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）に取り付けられていた。
ＰａｌｍＯｎｅ（登録商標） Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｃ ＰＤＡに取り付けられたＴＥＫ Ｐｒｏｔｅｇｅ−Ｔｕｎｇｓｔｅｎ（登録商標）ハンドヘルド・リーダー・アダプターにより、ＴＩトランスポンダの読み込み機能を確立させるため、ＴＩトランスポンダを自由空間で、つまり、トランスポンダが金属に取り付けられておらず、いかなるＲＦ吸収体にも取り付けられていない状態で読み込んだ。ＰａｌｍＯｎｅ（登録商標） Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｃ ＰＤＡに取り付けられたＴＥＫ Ｐｒｏｔｅｇｅ−Ｔｕｎｇｓｔｅｎ（登録商標）ハンドヘルド・リーダー・アダプター（以下ＴＥＫ ＲＦＩＤリーダーと称する）を用い、ＴＩトランスポンダをこのＲＦＩＤリーダーから測定して最大１１２ｍｍの距離で読み込んだ。
その後、ＴＩトランスポンダをアルミニウム板の上に直接据え付け、つまりＴＩトランスポンダとアルミニウム板との間に距離が無いようにし、ＴＩトランスポンダとアルミニウム板との間に他のＲＦ吸収体も無いようにして取り付けたところ、ＴＩトランスポンダはＴＥＫ ＲＦＩＤリーダーを用いて読み取ることができなかった。
比較例１
本比較例では、ＴＩトランスポンダとアルミニウム板との間隔を提供するため、ＴＩトランスポンダとアルミニウム板との間のセットオフスペーサー層としてポリスチレン・ディスプレイ・ボードが用いられたが、ＴＩトランスポンダがアルミニウム板に貼付けされたままの状態の構成を提供する。トランスポンダは、このディスプレイボードに貼付され、さらにディスプレイボードは、次のようにアルミニウム板に貼付けされた。反対側にＲＦＩＤ集積回路が貼付けされているＴＩトランスポンダの側面に３Ｍ社（ミネソタ州セントポール）が提供している３Ｍ（登録商標）両面接着テープをラミネートした。次に、両面接着テープを取り付けたＴＩトランスポンダを、テープを用いて、アルキャンコンポジティズＵＳＡインク（モンタナ州セントルイス）から入手可能な厚さ５．０８ｍｍのポリスチレン・ディスプレイ・ボード、Ｆｏｍｅ−Ｃｏｒ（登録商標）の５５ｍｍ角の小片に接着した。このディスプレイボードの小片の質量は、１．７９ｇであった。次に、トランスポンダを取り付けたこのディスプレイボードは、トランスポンダが取り付けられているものとは逆の面のディスプレイボードにラミネートした３Ｍ（登録商標）の両面接着テープを用いてアルミニウムプレートに取り付けた。ＴＥＫ ＲＦＩＤリーダーを使用し、ＲＦＩＤリーダーから測って最大５３ｍｍ離れた距離でトランスポンダを読み取った。
比較例２
本比較例においては、スペーサー層として使用されたポリスチレン・ディスプレイ・ボードが厚さ２．４１３ｍｍで質量が０．８６ｇであることを除き、すべての要素が比較例１と同じである。ＴＥＫ ＲＦＩＤリーダーを使用して、ＲＦＩＤリーダーから測定して最大３９ｍｍ離れた距離でトランスポンダを読み取った。
比較例３
本比較例においては、スペーサー層としてエマーソン・アンド・カミング社（マサチューセッツ州ランドルフ）からＥｃｃｏｓｏｒｂ（登録商標）ＧＤＳ材の商標のもとで提供されている鉄充填型シリコーン・ポリマー磁気吸収材の厚さ０．９９１ｍｍの層を用いた。磁気吸収材層の長さと幅は、５１ｍｍ×５１ｍｍで、質量は６．８９ｇであった。トランスポンダおよび、トランスポンダと磁気吸収材およびその後のアルミニウム板との取り付け手法は、比較例１に述べたものと同じである。ＴＥＫ ＲＦＩＤリーダーを使用して、ＲＦＩＤリーダーから測定して最大３９ｍｍ離れた距離でトランスポンダを読み取った。
実施例４
本実施例４においては、スペーサー層として本発明の複合層を用いた。本実施例中のスペーサー層として使用された微細構造粒子の複合層は、３Ｍ（登録商標）Ｐｏｓｔ−ＩＴ（登録商標）両面接着テープでラミネートされた２枚の複合フィルムの薄シートで形成された。最終的なスペーサー層は、全体の厚さ（２枚のフィルム層と層間のテープ層）が０．８１３ｍｍの５５ｍｍ角で、質量は２．４９ｇであった。トランスポンダを複合フィルムスペーサー層に取り付け、次に、複合フィルムスペーサー層とトランスポンダの組み合わせを比較例１に記載のアルミニウム板に取り付けた。ＴＥＫ ＲＦＩＤリーダーを使用して、ＲＦＩＤリーダーから測定して最大４０ｍｍ離れた距離でトランスポンダを読み取った。
比較例５
本比較例においては、スペーサー層が８枚のプレーンな白色（２０ポンド）紙でできていることを除き、すべての要素が比較例１と同じである。この８枚の紙からなるプレーン紙のスペーサー層は、厚さが０．８１３ｍｍ、長さと幅が共に５５ｍｍに切断された。最終的な紙スペーサー層は、質量が１．９８ｇであった。ＴＥＫ ＲＦＩＤリーダーを使用して、ＲＦＩＤリーダーから測定して最大２０ｍｍ離れた距離でトランスポンダを読み取った。
上記の例のそれぞれで金属表面上で使用されたスペーサー層のタイプに対するトランスポンダ読み取り範囲の結果を次の表に記述してある。
Figure 2008541616
上表に掲げられた結果によって示されるように、本発明の複合層に取り付け、導電性表面に貼付けたＲＦＩＤトランスポンダの読み取りは、同じく導電性表面に貼付けるＥｃｃｏｓｏｒｂ（登録商標）材などの先行技術によるシールド層材にＲＦＩＤトランスポンダを取り付けた場合に匹敵する。本発明の複合層は、Ｅｃｃｏｓｏｒｂ（登録商標）材と比較して、同程度の厚みを含んだが、質量はほぼ三分の一である。さらに、本発明の複合層上に取り付け、導電性表面に貼付けたＲＦＩＤトランスポンダは、同じく導電性表面に貼付けられたＦｏｍｅ−Ｃｏｒ（登録商標）材などのスペーサー層材の上に取り付けられたＲＦＩＤトランスポンダに匹敵する読み取り範囲を提供した。本発明の複合層は、Ｆｏｍｅ−Ｃｏｒ（登録商標）材と比較して若干大きい質量を含むが、厚みははるかに小さい。
上述した各種試験および試験結果は、予測ではなく、単に説明を意図するものであり、試験手順における差によって、異なる結果が生じることも考えられる。
ここまで、本発明は、本明細書に含めたいくつかの実施形態を参照しながら説明されてきた。前述の詳細な説明および実施例は、理解を明確化することのみを目的として提供されたものである。そこから不必要に限定されないものと理解されるべきである。本明細書で引用したすべての特許および特許出願は、ここで参考文献として組み込まれる。本発明の範囲から逸脱することなく、説明された実施形態において多くの変更が可能であることは、本分野の当業者には明らかであろう。従って、本発明の範囲は、本書に述べた正確な詳細と構造に限定されるべきものではなく、特許請求の範囲の文言によって記載された構造およびこれらの構造と等価なものにより限定されるべきである。
本発明は、添付の図を参照することでより明らかになる。いくつかの図面を通じて、類似の構造は、類似の符号で称される。
当該技術分野で公知の典型的な無線周波識別タグ（ＲＦＩＤ）の上面図。 図１に示したＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダーとの間の相互作用の概略図。 図１のＲＦＩＤタグと導電性物体との間の相互作用を図解。 ＲＦＩＤタグと図３の導電性物体間および先行技術によるスペーサーとの相互作用を示す。 本発明のＲＦＩＤタグの一実施例の側面図。 本発明のＲＦＩＤタグの別の実施形態の側面図。 図５のライン７−７に沿った、本発明のＲＦＩＤタグのさらに別の実施形態を示す。 図７と同様のものを示しているが、本発明のＲＦＩＤタグの別の実施形態を示す。 図７と同様のものを示しているが、本発明のＲＦＩＤタグのさらに別の実施形態を示す。

Claims (19)

  1. 第一主要表面および前記第一主要表面の反対側の第二主要表面を含む基板と、
    前記基板の前記第一主要表面に取り付けられた無線周波識別アンテナと、
    前記アンテナに取り付けられた集積回路と、
    第一主要表面および前記第一主要表面の反対側の第二主要表面を含む第一複合層と、を備え、前記第一複合層は、前記基板の前記第二主要表面に取り付けられ、前記第一複合層は、
    バインダと、
    前記バインダ内に分散した複数の多層薄片と、を備え、前記多層薄片は２から約１００の層対を備え、各層対は、１つの誘電体層に隣接する１つの結晶強磁性体金属層を含み、前記層対は、強磁性体金属層と誘電体層との交互堆積を形成する、無線周波識別（“ＲＦＩＤ”）タグ。
  2. 金属または他の導電性表面上で使用するために、さらに
    前記無線周波識別タグは、前記金属または他の導電性表面に取り付けられ、および、
    問合せ器は、前記無線周波識別タグから少なくとも４０ｍｍの読み取り範囲内にある前記無線周波識別タグを読むことができる請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
  3. 前記強磁性金属層は、その表皮厚さよりも薄い請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  4. 前記誘電体層は、約５ｎｍから約１００ｎｍの厚みを有する請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  5. 前記第一複合層は、０．５ｍｍから５．０ｍｍの間の厚みを含む請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  6. 前記複合層は、０．０００１ｇｍ／ｍｍ2から０．１ｇｍ／ｍｍ2の間の面密度を含む請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  7. 前記複合層は、前記基板の前記第二主要表面に取り付けられた、少なくとも２つの細片の複合層を備える請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  8. 前記複合層は開口（アパーチャ）を含み、前記開口は前記アンテナの形状に概ね対応する請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  9. 前記複合層は、第一部分および第二部分を含み、前記第二部分は前記アンテナの形状に概ね対応し、前記第一部分は前記バインダおよび前記バインダ内に分散した複数の多層薄片を備え、前記第二部分はバインダのみを備える請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  10. 前記複合層の第二主要表面に取り付けられる接着用の第一層をさらに備える請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  11. 前記接着用の第一層は、前記無線周波識別タグを、金属または他の導電性表面に取り付ける請求項１０に記載のＲＦＩＤタグ。
  12. 前記基板の第二主要表面を、前記複合層の第一主要表面に取り付ける接着用の第二層をさらに備える請求項１０に記載のＲＦＩＤタグ。
  13. 前記基板および前記複合層に取り付けられたカバー層を、さらに備える請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  14. 前記カバー層と前記基板との間に、接着用の第三層をさらに備える請求項１３に記載のＲＦＩＤタグ。
  15. 第一主要表面および前記第一主要表面の反対側の第二主要表面を含む第二複合層をさらに備え、前記第二複合層は前記第一複合層の前記第二主要表面に取り付けられ、前記第二複合層は、
    バインダと、
    前記バインダ内に分散した複数の多層薄片と、を備え、前記多層薄片は２から約１００の層対を備え、各層対は１つの誘電体層に隣接する１つの結晶強磁性金属層を備え、前記層対は強磁性金属層と誘電体層との交互堆積を形成する請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  16. 前記第一複合層の第二主要表面を前記第二複合層の第一主要表面に取り付ける、接着用の第四層をさらに備える請求項１５に記載のＲＦＩＤタグ。
  17. 前記接着用の第四層は、ＲＦＩＤタグを金属または他の導電性表面に取り付ける請求項１６に記載のＲＦＩＤタグ。
  18. 前記ＲＦＩＤタグは航空機部品または工具に取り付けられ、問合せ器は、少なくとも４０ｍｍの読み取り範囲内で前記ＲＦＩＤタグを読み取ることができる、金属製航空機部品または工具と組み合わされる請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
  19. 基板の少なくとも１つの表面上にアンテナを含む基板を提供する段階と、
    集積回路を前記アンテナに取り付ける段階と、
    第一主要表面および前記第一主要表面の反対側の第二主要表面を含む第一複合層を提供する段階であって、ここで、前記第一複合層は前記基板の前記第二主要表面に取り付けられ、前記第一複合層は、
    バインダと、
    前記バインダ内に分散した複数の多層薄片と、を備え、前記多層薄片は２から約１００の層対を備え、各層対は１つの結晶強磁性金属層を備え、前記強磁性金属層はその表皮厚さよりも薄く、１つの誘電体層に隣接し、前記誘電体層は約５ｎｍから約１００ｎｍの厚みを有し、前記各層対は強磁性金属層と誘電体層との交互堆積を形成する、提供段階と、
    前記第一複合層を、前記アンテナおよび前記集積回路とは反対側の前記基板に取り付ける段階と、を備える無線周波識別（“ＲＦＩＤ”）タグの製作方法。
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