JP2009077250A - アンテナ部材及びこれを有する非接触通信媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】導体部の形状に関わらずに小型化を図る。
【解決手段】アンテナ部１２０を構成する導体部１２０ａ、１２０ｂのそれぞれにおいて、給電点１２１ａ，１２１ｂから給電点１２１ａ，１２１ｂに対向する端部までの間に凹部１２２を形成し、商品等に貼付されるタグやラベルに対して非接触状態で情報の書き込みや読み出しを行うことが可能なＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグやラベルに用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触型情報記録媒体等に用いられるアンテナ部材に関し、特に、小型化技術に関する。

昨今、情報化社会の進展に伴って、商品等に貼付されるタグやラベルに情報を記録し、このタグやラベルを用いての商品等の管理が行われている。このようなタグやラベルを用いた情報管理においては、タグやラベルに対して非接触状態にて情報の書き込みや読み出しを行うことが可能なＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベルがその優れた利便性から急速な普及が進みつつある。

非接触状態にて情報の書き込みや読み出しが可能な非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベルにおいては、近年、小型化及び通信可能距離を確保するために、マイクロ波帯を利用して通信を行う微細なＩＣチップが用いられることが多くなってきている。

このような微細なＩＣチップを用いた場合、ＩＣチップに導電性のアンテナを接続することにより、ＩＣチップに対して情報の書き込みや読み出しが行われることになる。

図７は、マイクロ波帯を利用して通信を行うＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本例は図７に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材３３０上に、互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成された２つの帯状の導体部３２０ａ，３２０ｂからなるアンテナ部３２０が形成されており、この２つの導体部３２０ａ，３２０ｂの一端にそれぞれ設けられた給電点（不図示）に接続されるように、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ３１０が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグ３００においては、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）に近接させることにより、情報書込／読出装置からの電波に共振してアンテナ部３２０に電流が流れ、この電流がＩＣチップ３１０に供給され、それにより、非接触状態において、情報書込／読出装置からＩＣチップ３１０に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ３１０に書き込まれた情報がアンテナ部３２０を介して情報書込／読出装置にて読み出されたりする。このように情報書込／読出装置にてＩＣチップ３１０に対して情報の書き込みや読み出しを行う場合、アンテナ部３２０の長さを長くすることにより、情報書込／読出装置との通信距離を延長することができる。

ここで、帯状のアンテナをジグザグ形状とすることにより、アンテナの長さを長くしながらもアンテナ全体の小型化を図ることができるメアンダアンテナが従来より用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

図８は、メアンダアンテナを用いた非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本例は図８に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材４３０上に、互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成された２つのジグザグ状の導体部４２０ａ，４２０ｂからなるアンテナ部４２０が形成されており、この２つの導体部４２０ａ，４２０ｂの一端にそれぞれ設けられた給電点（不図示）に接続されるように、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ４１０が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグ４００においては、アンテナ部４２０を構成する２つの導体部４２０ａ，４２０ｂがジグザグ形状であることから、アンテナ部４２０の長さを長くして通信距離を延長しながらも非接触型ＩＣタグ４００の小型化を図ることができる。

ここで、上述したような非接触型ＩＣタグ３００，４００は、アンテナ部３２０，４２０の長さによる共振点を有し、この共振点にて情報書込／読出装置からの電波に共振し、情報の書き込みや読み出しが行われることになるが、書籍等の物品に貼付されて使用された場合、その共振点が変化し、情報の読み出しや書き込みが不可能となってしまう場合がある。

ところで、従来より、二等辺三角形からなる２つの導体が、その頂点が空隙を介して互いに対向するように配置されてなるボウタイアンテナが利用されている。

図９は、一般的なボウタイアンテナを有する非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本例は図９に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材５３０上に、二等辺三角形の形状を有する２つの導体部５２０ａ，５２０ｂが、二等辺三角形の等しい辺がなす頂点どうしを結んだ直線が二等辺三角形の底辺のそれぞれに対して垂直となるように、かつ、頂点どうしが空隙を有するように配置されてなるアンテナ部５２０が形成されており、この２つの導体部５２０ａ，５２０ｂに接続されるように、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ５１０が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグ５００においては、アンテナ部５２０の長さが図中Ｂ−Ｂ’間とＣ−Ｃ’間とで互いに異なるため、Ｂ−Ｂ’間の長さと、Ｃ−Ｃ’間の長さとのそれぞれに応じた共振点が存在することになる。さらに、アンテナ部５２０を構成する２つの導体部５２０ａ，５２０ｂがそれぞれ二等辺三角形の形状を有するものであるため、アンテナ部５２０の長さは、Ｂ−Ｂ’間からＣ−Ｃ’間に渡って無段階に変化している。

このため、アンテナ部５２０においては、Ｂ−Ｂ’間の長さによる共振点と、Ｃ−Ｃ’間の長さによる共振点とが存在し、それにより、非接触型ＩＣタグ５００が書籍等に貼付されて使用され、共振点が変化した場合においても、情報の読み出しや書き込みが可能となり、広帯域が実現されている。
特開２００７−８１６３２号公報

しかしながら、図９に示したようなボウタイアンテナにおいては、広帯域を実現することができるものの、図８に示したメアンダアンテナのような形状とすることができないため、小型化することが困難であるという問題点がある。ボウタイアンテナを用いたアンテナ部材を小型化する場合、ボウタイアンテナをベース基材内で折れ曲がった形状とすることが考えられるが、その場合、導体部の向きが変わってしまうため、指向性が変化してしまうという問題点がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、導体部の形状に関わらずに小型化を図ることができるアンテナ部材及びこれを有する非接触通信媒体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
給電点を有する導体部からなるアンテナ部材であって、
前記給電点から当該導体部の前記給電点に対向する端部までの間に凹凸が形成されている。

上記のように構成された本発明においては、導体部の給電点から給電点に対向する端部までの長さによる共振点にて共振して情報の書き込みや読み出しが行われることになるが、給電点から給電点に対向する端部までの間に凹凸が形成されており、この凹凸の高低差の分も導体部の長さに加算されるので、導体部が平坦のみで形成されている場合と比べて導体部の長さを同一としながらも全体の小型化を図ることができる。

また、前記アンテナ部材を有する非接触通信媒体であって、
前記アンテナ部材がベース基材上に形成され、
前記ベース基材上に、前記給電点に接続され、前記導体部を介して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップが搭載されている。

以上説明したように本発明においては、導体部の給電点から給電点に対向する端部までの間に凹凸が形成されているため、導体部の長さにこの凹凸の高低差の分も導体部の長さに加算されることになり、それにより、導体部の形状に関わらずに、導体部が平坦のみで形成されている場合と比べて導体部の長さを同一としながらも全体の小型化を図ることができる。また、指向性が変化してしまうことがない。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明のアンテナ部材の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本形態におけるアンテナ部材は図１に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材１３０上に形成されたアンテナ部１２０であって、二等辺三角形の形状を有する２つの導体部１２０ａ，１２０ｂからなるボウタイアンテナ形状である。２つの導体部１２０ａ，１２０ｂはそれぞれ、二等辺三角形の頂点どうしが空隙を有するように配置され、その頂点に給電点１２１ａ，１２１ｂを有しており、この給電点１２１ａ，１２１ｂから離れる方向に向かって導体部１２０ａ，１２０ｂ上に複数の凹部１２２が形成されている。この凹部１２２により、給電点１２１ａ，１２１ｂから導体部１２０ａ，１２０ｂの給電点１２１ａ，１２１ｂに対向する端部まで凹凸が形成されていることになる。

以下に、上記のように構成されたアンテナ部材の製造方法について説明する。

図２は、図１に示したアンテナ部材の製造方法を説明するための図である。

図１に示したアンテナ部材を製造するためには、まず、ベース基材１３０上に銀等からなる導電ペーストをスクリーン印刷等の手法によってアンテナ部１２０の外形に合わせて塗布する（図２（ａ））。なお、導電ペーストの塗布厚は、例えば０．７５ｍｍ程度が考えられる。

次に、ベース基材１３０の導体部１２０ａ，１２０ｂが形成された面上に、その表面の一部に凹凸を有するプレス型１４０を熱を加えながら押し付け、導体部１２０ａ，１２０ｂのそれぞれに凹部１２２を形成するとともに導体部１２０ａ，１２０ｂを硬化させる（図２（ｂ））。この際、プレス型１４０の表面に形成された凹凸の凸部によってベース基材１３０に押し付けられた導電ペーストが流れ込む領域を確保するために、プレス型１４０の表面に形成された凹凸の凸部の高さを、導電ペーストの塗布厚よりも高くすることが好ましい。それにより、プレス型１４０の表面に形成された凹凸の凸部によってベース基材１３０に押し付けられた導電ペーストは、プレス型１４０の表面に形成された凹凸の凹部による空間に流れ込むことになる。

その後、プレス型１４０をベース基材１３０上から取り除き、複数の凹部１２２が形成された導体部１２０ａ，１２０ｂからなるアンテナ部材が完成する（図２（ｃ））。

以下に、上述したアンテナ部材の作用について説明する。

図３は、図１に示したアンテナ部材を用いた非接触型ＩＣタグの一例を示す平面図である。

本例は図３に示すように、図１に示したようにアンテナ部１２０が形成されたベース基材１３０上に、アンテナ部１２０を構成する２つの導体部１２０ａ，１２０ｂの給電点１２１ａ，１２１ｂに接続されるように、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ１１０が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグにおいては、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）に近接させることにより、情報書込／読出装置からの電波によりアンテナ部１２０に電流が流れ、この電流がＩＣチップ１１０に供給され、それにより、非接触状態において、情報書込／読出装置からＩＣチップ１１０に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ１１０に書き込まれた情報がアンテナ部１２０を介して情報書込／読出装置にて読み出されたりする。

ここで、上述した非接触型ＩＣタグは、アンテナ部１２０がボウタイアンテナ形状であることから、アンテナ部１２０の図中Ｃ−Ｃ’間の長さから図中Ｄ−Ｄ’間の長さまでのあらゆる長さによる共振点が存在し、この共振点にて共振して情報の書き込みや読み出しが行われることになる。ここで、アンテナ部１２０の長さとは、アンテナ部１２０を流れる電流がアンテナ部１２０の表面にて最も多く流れることになるため、アンテナ部１２０の表面の長さを指すことになる。アンテナ部１２０の長さは、図中Ｃ−Ｃ’間の長さと図中Ｄ−Ｄ’間とで異なるが、導体部１２０ａ，１２０ｂの全体において、給電点１２１ａ，１２１ｂからそれに対向する端部までの長さが、凹部１２２の深さの分だけ長くなっており、それにより、実質的なアンテナ部１２０の長さは、図中Ｃ−Ｃ’間や図中Ｄ−Ｄ’間の長さよりも長くなる。

例えば、アンテナ部１２０の図中Ｃ−Ｃ’間の長さを２つの導体部１２０ａ，１２０ｂを合わせて１０８ｍｍとし、１ｍｍ間隔で深さ０．１ｍｍの凹部１２２を形成したとする。すると、図中Ｃ−Ｃ’間の長さは１０８ｍｍとなるものの、凹部１２２の深さを加算した図中Ｃ−Ｃ’間の実質的な長さは１２０ｍｍとなる。そのため、図３に示した非接触型ＩＣタグにおいては、１０８ｍｍのアンテナ長でありながらも１２０ｍｍのアンテナ長による共振点において情報の書き込みや読み出しが可能となる。すなわち、所望の共振点を得るためのボウタイアンテナ形状のアンテナ部１２０の最短部の長さが１２０ｍｍであった場合であっても、導体部１２０ａ，１２０ｂに上述したような凹部１２２を形成すれば、アンテナ部１２０の最短部の長さを１０８ｍｍとすればよく、非接触型ＩＣタグの小型化を図ることができる。

このように本形態においては、導体部１２０ａ，１２０ｂの給電点１２１ａ，１２１ｂから給電点１２１ａ，１２１ｂに対向する端部までの間に凹部１２２が形成されているため、アンテナ部１２０の実質的な長さがこの凹部１２２の深さの分だけ長くなり、それにより、ボウタイアンテナ形状でありながらも、導体部１２０ａ，１２０ｂが平坦のみで形成されている場合と比べて導体部１２０ａ，１２０ｂの長さを同一としながらも小型化することができ、また、その指向性が変化することがない。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明のアンテナ部材の第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本形態におけるアンテナ部材は図４に示すように、樹脂や紙等からなるベース基材２３０上に形成されたアンテナ部２２０であって、互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成された帯状の２つの導体部２２０ａ，２２０ｂからなる。２つの導体部２２０ａ，２２０ｂはそれぞれ、給電点２２１ａ，２２１ｂを有し、この給電点２２１ａ，２２１ｂを介して互いに対向しており、この給電点２２１ａ，２２１ｂから離れる方向に向かって導体部２２０ａ，２２０ｂ上に複数の凹部２２２が形成されている。この凹部２２２により、給電点２２１ａ，２２１ｂから導体部２２０ａ，２２０ｂの給電点２２１ａ，２２１ｂに対向する端部まで凹凸が形成されていることになる。

以下に、上記のように構成されたアンテナ部材の製造方法について説明する。

図５は、図４に示したアンテナ部材の製造方法を説明するための図である。

図４に示したアンテナ部材を製造するためには、まず、ベース基材２３０上の導体部２２０ａ，２２０ｂが形成される領域にエンボス版を用いて凹部２３１を形成する（図５（ａ））。

次に、凹部２３１が形成されたベース基材２３０上に銀等からなる導電ペーストをスクリーン印刷等の手法によってアンテナ部２３０の外形に合わせて塗布し、導体部２２０ａ，２２０ｂ上に複数の凹部２２２が形成されたアンテナ部材が完成する（図５（ｂ））。

以下に、上述したアンテナ部材の作用について説明する。

図６は、図４に示したアンテナ部材を用いた非接触型ＩＣタグの一例を示す平面図である。

本例は図６に示すように、図４に示したようにアンテナ部２２０が形成されたベース基材２３０上に、アンテナ部２２０を構成する２つの導体部２２０ａ，２２０ｂの給電点２２１ａ，２２１ｂに接続されるように、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップ２１０が搭載されて構成されている。

上記のように構成された非接触型ＩＣタグにおいては、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）に近接させることにより、情報書込／読出装置からの電波によりアンテナ部２２０に電流が流れ、この電流がＩＣチップ２１０に供給され、それにより、非接触状態において、情報書込／読出装置からＩＣチップ２１０に情報が書き込まれたり、ＩＣチップ２１０に書き込まれた情報がアンテナ部２２０を介して情報書込／読出装置にて読み出されたりする。

ここで、上述した非接触型ＩＣタグは、アンテナ部２２０の長さによる共振点にて共振し、情報の書き込みや読み出しが行われることになるが、アンテナ部２２０の長さは、給電点２２１ａ，２２１ｂからそれに対向する端部までの長さが、凹部２２２の深さの分だけ長くなっており、それにより、実質的なアンテナ部１２０の長さは、アンテナ部１２０の長さよりも長くなる。

例えば、第１の実施の形態にて示したものと同様に、アンテナ部２２０の長さを２つの導体部２２０ａ，２２０ｂを合わせて１０８ｍｍとし、１ｍｍ間隔で深さ０．１ｍｍの凹部２２２を形成したとする。すると、アンテナ部２２０の長さは１０８ｍｍとなるものの、凹部２２２の深さを加算したアンテナ部２２０の実質的な長さは１２０ｍｍとなる。そのため、図６に示した非接触型ＩＣタグにおいては、１０８ｍｍのアンテナ長でありながらも１２０ｍｍのアンテナ長による共振点において情報の書き込みや読み出しが可能となる。すなわち、所望の共振点を得るためのアンテナ部２２０の長さが１２０ｍｍであった場合であっても、導体部２２０ａ，２２０ｂに上述したような凹部２２２を形成すれば、アンテナ部２２０の長さを１０８ｍｍとすればよく、非接触型ＩＣタグの小型化を図ることができる。

このように本形態においては、導体部２２０ａ，２２０ｂの給電点２２１ａ，２２１ｂから給電点２２１ａ，２２１ｂに対向する端部までの間に凹部２２２が形成されているため、アンテナ部２２０の実質的な長さがこの凹部２２２の深さの分だけ長くなり、それにより、導体部２２０ａ，２２０ｂが平坦のみで形成されている場合と比べて導体部２２０ａ，２２０ｂの長さを同一としながらも小型化することができ、また、その指向性が変化してしまうことがない。

なお、本形態においては、帯状の２つの導体部２２０ａ，２２０ｂからなるダイポールアンテナ形状のアンテナ部２２０を例に挙げて説明したが、１つの導体部からなるモノポールアンテナ形状のものであってもよい。

また、上述した２つの実施の形態における凹部１２２，２２２の構成を入れ替えることも考えられる。すなわち、図１に示したようなボウタイアンテナ形状を有するアンテナ部１２０において、エンボス版を用いて凹部が形成されたベース基材１３０に導体部１２０ａ，１２０ｂを形成して導体部１２０ａ，１２０ｂに凹部１２２を形成することや、図４に示した帯状の２つの導体部２２０ａ，２２０ｂからなるアンテナ部２２０において、ベース基材２３０上に導体部２２０ａ，２２０ｂを形成した後にこの導体部２２０ａ，２２０ｂのみに凹部２２２を形成する構成としてもよい。

また、上述した２つの実施の形態においては、導体部に凹部を形成することにより導体部に凹凸を有する構成としたが、導体部に凸部を形成することにより凹凸を有する構成とすることも考えられる。いずれにしても、給電点から導体部の給電点に対向する端部までの間に凹凸が形成された構成であればよい。

また、上述した２つの実施の形態においては、非接触通信媒体として非接触型ＩＣタグを例に挙げて説明したが、本発明は、非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップが導体部に接続されてベース基材上に搭載されてなる非接触通信媒体であれば、この他に、非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣカード等も適用することができる。

本発明のアンテナ部材の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 図１に示したアンテナ部材の製造方法を説明するための図である。 図１に示したアンテナ部材を用いた非接触型ＩＣタグの一例を示す平面図である。 本発明のアンテナ部材の第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 図４に示したアンテナ部材の製造方法を説明するための図である。 図４に示したアンテナ部材を用いた非接触型ＩＣタグの一例を示す平面図である。 マイクロ波帯を利用して通信を行うＩＣチップが搭載された非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 メアンダアンテナを用いた非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 一般的なボウタイアンテナを有する非接触型ＩＣタグの一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

符号の説明

１１０，２１０ ＩＣチップ
１２０，２２０ アンテナ部
１２０ａ，１２０ｂ，２２０ａ，２２０ｂ 導体部
１２２，２２２，２３１ 凹部
１２１ａ，１２１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ 給電点
１３０，２３０ ベース基材
１４０ プレス型

Claims (2)

1. 給電点を有する導体部からなるアンテナ部材であって、
   前記給電点から当該導体部の前記給電点に対向する端部までの間に凹凸が形成されたアンテナ部材。
2. 請求項１に記載のアンテナ部材を有する非接触通信媒体であって、
   前記アンテナ部材がベース基材上に形成され、
   前記ベース基材上に、前記給電点に接続され、前記導体部を介して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なＩＣチップが搭載されてなる非接触通信媒体。

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