JP2009111950A - 非接触型ｉｃタグ及び非接触型ｉｃタグの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受電能力の向上及びインピーダンス整合が容易にとれる非接触型ＩＣタグ等を提供する。
【解決手段】非接触型ＩＣタグ１は、ベースフィルム２の上に、略四角状に渦巻く多重ループ形状のループアンテナ４を配設し、ループアンテナ４に電気的に接続したＩＣチップ３とから非接触型ＩＣタグ１のインレット１０を形成する。インレット１０の上面のループアンテナ４に近接する位置にインレット１０と並置する部分が直線形状の２次アンテナ５を配置する。２次アンテナ５は、ループアンテナ４の外周のいずれかの一辺の近傍する位置に平行に配置される。ＩＣチップ３のインピーダンスは、２次アンテナ５のインピーダンスとマッチングがとれるよう、ループアンテナ４のループ数により調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触情報通信を行う非接触型ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）タグに係り、特に、ループアンテナと、近接した位置に配置された２次アンテナを有する非接触型ＩＣタグ及びその製造方法に関する。

昨今、製造等の工場での工程管理、物流管理、流通分野等において、リーダライタと非接触で交信して、情報記憶、表示に使用する非接触型ＩＣタグが、ＩＣタグラベル、荷物、ケースに取り付ける荷札等として、広範囲な用途に利用されている。

また、近年、従来からの１３．５６ＭＨｚ帯もしくはマイクロ波帯（２．４５ＧＨｚ）の非接触ＩＣタグに加えて、わが国でも法改正によりＵＨＦ帯（９５２Ｍ〜９５５ＭＨｚ）を使用することが可能になり、ＵＨＦ帯非接触ＩＣタグの実用化が図られている。
ＵＨＦ帯ＩＣタグは、電磁誘導方式の１３．５６ＭＨｚ帯の非接触ＩＣタグに比べて遠距離（３〜５メートル）からの一括読み取りが可能である。また、マイクロ波帯ＩＣタグも１〜１．５メートルの距離の通信が可能であり、今後、それらの特徴を活かした用途での普及が見込まれている。

一般に、商品納入等の際、ゲート等を用いて複数のＩＣタグを一括読み取りする場合は、タグの通信距離がある程度長い（数メートル）ことが好ましい。通信距離が長いという利点を利用して、各種用途に応じて使用されている。また、ＩＣタグを使用する用途に応じて、例えば、ＩＣタグを値札に貼り付けて用いるような使い方が想定され、アンテナはなるべく小型であることが望ましい。そのため、アンテナは小型にしたときもなるべく通信距離が低下しないことが望ましい。

このような問題を解消する方法として、基板上に曲線形状の主アンテナと直線状の２次アンテナを形成されるタグ（例えば、特許文献１参照）やループ状のアンテナと直線形状の２次アンテナから形成されるタグが知られている（例えば、特許文献２参照）。
図６は、従来の非接触型ＩＣタグ１０１の一例を示す平面図である。
従来の非接触型ＩＣタグ（ＵＨＦ帯タグ）としては、例えば、図６に示すように、非接触型ＩＣタグ１０１は、基材１０２上に、信号を電波として送受信する主アンテナである１重のループアンテナ１０４と、ループアンテナ１０４に接続されるＩＣチップ１０３と、２次アンテナ１０５とから形成される。このような構造では、ループアンテナ１０４と２次アンテナ１０５との近接によって、所定の波長に適応した、ループアンテナの利得を高めている。

特開２００２−１４１７３２号公報 特開２００６−５３８３３号公報

非接触型ＩＣタグを使用する用途に応じて、例えば、値札、パッケージ、荷札等への貼り付け等、様々な使い方が想定され、アンテナはなるべく小型であることが望ましく、そのため、アンテナは小型にしたときもなるべく通信距離が低下しないことが望ましい。この場合、主ループアンテナ、２次アンテナのサイズ、形状が、インピーダンスに及ぼす影響が大きく、用途に応じてアンテナの調整を行う必要があり、アンテナ設計に手間がかかり、インピーダンス整合がとりにくくなるという問題があった。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、受電能力の向上及びインピーダンス整合が容易にとれる非接触型ＩＣタグ等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために第１の発明は、ベースフィルム基材上に配設された１重以上のループを形成するループアンテナと、前記ループアンテナに接続するＩＣチップとで形成されるインレットと、前記ループアンテナと、近接した位置に配置された２次アンテナと、を備え、前記ループアンテナのループ数を調整することによって、前記２次アンテナと前記ＩＣチップとのインピーダンスを整合することを特徴とする非接触型ＩＣタグである。

また、前記２次アンテナは、前記インレットと並置する部分が直線形状であることが望ましい。
また、前記２次アンテナは、前記ループアンテナ側又は前記ループアンテナ反対側の面に、前記ループアンテナのいずれかの辺に平行に配置することが望ましい。

「ＩＣチップ」は、制御部、情報記憶のためのメモリ部、非接触型ＩＣ無線通信部等を備えるものである。
「インレット」は、外装基材を配設する前の、一次加工部材である。
「インピーダンスの整合」は、ループアンテナに接続するＩＣチップのインピーダンスと２次アンテナのインピーダンスを合わせるにより、受信電力が最大になる。そのため、効率的に伝送を行うためには、それらのインピーダンスを調整する必要がある。本発明ではループアンテナのループ数（巻き数）により整合がとられる。

第１の発明による非接触型ＩＣタグは、ベースフィルム基材上に配設された１重以上のループを形成したループアンテナと、ループアンテナに接続するＩＣチップとで形成されるインレットと、ループアンテナと、近接した位置に配置された２次アンテナと、を備え、ループアンテナのループ数を調整することによって、２次アンテナとＩＣチップとのインピーダンスを整合する。

第1の発明では、２次アンテナの長さに応じてループアンテナのループ数（ｎループ）を調整することによってｎ倍の誘起電圧を確保することができ、２次アンテナとＩＣチップとのインピーダンスの整合が得られ、高いアンテナの受電能力が得られることが可能とする。更に、大きな電流ループが形成され、ループアンテナの利得が向上して通信距離を伸ばすことができる。
また、非接触型ＩＣタグの構成も簡単であり、アンテナ設計が容易になる。
更に、対象となる物品に取り付けて使用する際、ループアンテナとインレットを分割して、簡単に物品に貼付することができ、使用に際しての自由度が高いという効果を奏する。

また、第２の発明は、２次アンテナとＩＣチップのインピーダンスの整合がとれるよう、前記２次アンテナの長さに応じて、ループ数を調整した１重以上のループを形成するループアンテナを設ける工程（ａ）と、ベースフィルム基材上に配設された前記ループアンテナと、前記ループアンテナに接続するＩＣチップとで形成されるインレットを形成する工程（ｂ）と、前記ベースフィルム基材上の前記インレットと近接した位置に前記２次アンテナを配置する工程（ｃ）と、を具備することを特徴とする非接触型ＩＣタグの製造方法である。

第２の発明は、第１の発明の非接触型ＩＣタグの製造方法に関する発明である。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、受電能力の向上及びインピーダンス整合が容易にとれる非接触型ＩＣタグ等を提供することができる。

以下に、添付図面を参照しながら、本発明に係る非接触型ＩＣタグの好適な実施形態について詳細に説明する。尚、以下の説明および添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

図１は、第１の実施の形態に係る非接触型ＩＣタグ１を示す図であり、図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る非接触型ＩＣタグ１を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ１−Ｘ２側からみた非接触型ＩＣタグ１の概略断面図である。図１は、非接触型ＩＣタグ１の一例であり、図１（ａ）に示すように、非接触型ＩＣタグ１は、ベースフィルム２、ＩＣチップ３、ループアンテナ４、２次アンテナ５等を備える。

非接触型ＩＣタグ１は、ベースフィルム２の上に、略四角状に巻く多重ループ形状のループアンテナ４を配設し、該ループアンテナ４に電気的に接続したＩＣチップ３とから非接触型ＩＣタグ１のインレット１０を形成する。インレット１０の上面のループアンテナ４に近接する位置に、インレット１０と並置する部分が直線形状の２次アンテナ５を配置する。すなわち、２次アンテナ５は、インレット１０と並置する部分以外は、任意の形状でよい。２次アンテナ５は、ループアンテナ４の外周のいずれかの一辺の近接する位置（１ｍｍ〜３ｍｍ）に平行に配置される。

ＩＣチップ３のインピーダンスは、２次アンテナ５のインピーダンスとマッチングがとれるよう、ループアンテナ４のループ数により調整される。ＩＣチップ３のインピーダンスは、２次アンテナ５で示されるインピーダンスと同じ抵抗成分を有するが、符号が異なるリアクタンス成分を有するインピーダンスを表す。ＩＣチップ３でのインピーダンスを（Ｒ＋ｊＸ）とすると、２次アンテナ５でのインピーダンスは（Ｒ−ｊＸ）で表す（Ｒ：抵抗成分、Ｘ：リアクタンス成分）。
２次アンテナ５の長さは、約１／２波長から１／５波長である。２次アンテナ５の長さに応じてループアンテナ４のループ数（ｎループ）を調整することにより、ｎ倍の誘起電圧を確保する。

例えば、ＵＨＦ帯を９５４ＭＨｚとした場合、１波長は３１．４ｃｍ、半波長では１５．７ｃｍとなり、その条件を満たすとき効率よく電波との共振が生じる。２次アンテナ５は、例えば、約１／２波長の長さのインレット１０と並置する部分が直線形状で、長さ１６０ｍｍであり、ループアンテナ４は、２重ループ形状である。ループアンテナ４の四角形状のいずれかの一辺と、２次アンテナ５と平行に配置され、形成される。２重ループを有するループアンテナ４を形成することにより、２倍の誘起電圧を確保する。
尚、本実施の形態では、２次アンテナ５は、約１／２波長の長さ（１６０ｍｍ）の場合を説明したが、これに限らず、形状によっては８０ｍｍ前後まで動作可能とし、約１／２波長から１／５波長であればよい。

図１（ｂ）に示すように、非接触型ＩＣタグ１は、ベースフィルム２、ＩＣチップ３、ループアンテナ４等とで形成されるインレット１０、２次アンテナ、５接着層６、表面保護フィルム７等の層構成となっている。ベースフィルム２、ＩＣチップ３、ループアンテナ４等とで形成されたインレット１０のベースフィルム２のループアンテナ４側の面の近接する位置に２次アンテナ５を配置し、接着層６を介して、プラスチックフィルムからなる表面保護フィルム７により被覆されている。

インレット１０の基材であるベースフィルム２としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＴ−Ｇ（テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルフイド）、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリスチレン系、ＡＢＳ、ポリアクリル酸エステル、ポリエチレン、ポリウレタン等の素材が使用される。

ループアンテナ４、２次アンテナ５としては、導体線であり、アルミニウム、銀ペースト等の素材が使用される。
また、表面保護フィルム７としては、上記ベースフィルム２に挙げたものが使用できる。

次に、図２を参照しながら、本実施形態の非接触型ＩＣタグ１の製造方法について説明する。
図２は、非接触型ＩＣタグ１の製造方法を示すフローチャートである。

図３は、非接触型ＩＣタグ１の製造過程の断面図であり、図３（ａ）は、非接触型ＩＣタグ１のインレット１０の断面図であり、図３（ｂ）は、非接触型ＩＣタグ１のインレット１０に２次アンテナ５配置後の断面図であり、図３（ｃ）は、表面保護フィルムラミネート後の非接触型ＩＣタグ１の断面図である。

まず、ＩＣチップ３と２次アンテナ５のインピーダンスとマッチングがとれるよう、２次アンテナ５の長さに応じて、調整されたループアンテナ４のループ数を有する略四角状に巻くループ形状のループアンテナ４を形成する（ステップＳ２０１）。例えば、ＵＨＦ帯を９５４ＭＨｚとした場合、約１／２波長の長さのインレット１０と並置する部分が直線形状で、長さ１６０ｍｍの２次アンテナ５に対して、２重ループ形状のループアンテナ４を形成する。

次に、図３（ａ）に示すように、ベースフィルム２上に、ループアンテナ４を配設し、ループアンテナ４に電気的に接続したＩＣチップ３とから非接触ＩＣタグ１のインレット１０を形成する（ステップＳ２０２）。

次に、図３（ｂ）に示すように、ベースフィルム２上のループアンテナ４に近接する位置に、該ループアンテナ４の任意の一辺に平行に２次アンテナ５を配設する（ステップＳ２０３）。

次に、図３（ｃ）に示すように、プラスチックフィルムからなる表面保護フィルム７を、接着剤からなる接着層７を介して形成したインレット１０のＩＣチップ３側の上面全体にラミネートする（ステップＳ２０４）。

図４は、インレット１０にシール型の２次アンテナ５を貼り付ける非接触型ＩＣタグ１１を示す図である。

図４に示すように、前述したように、ベースフィルム２上に、多重ループ形状のループアンテナ４を配設し、ループアンテナ４に電気的に接続したＩＣチップ３とから非接触ＩＣタグ１のインレット１０を形成する。また、粘着剤を剥離紙９に塗布しながら２次アンテナ５を仮貼着しておく。
ベースフィルム２のループアンテナ４の一辺に近接する位置に平行に、剥離させた２次アンテナ５をベースフィルム２に貼着する。２次アンテナ５の面上に粘着層および離型紙９を設け、２次アンテナ５を一般のシールのようにインレット１０に自由に貼り付けられるシール型のアンテナの構成にすることにより、非接触型ＩＣタグの製造・貼付作業を簡素化することができる。

尚、本実施例では、２次アンテナ５をシール型のアンテナとしてインレット１０に貼り付けたが、インレット１０の面上に粘着層および離型紙９を設け、基材上に設けた２次アンテナ５に近接する位置に平行に、インレット１０を貼り付けてもよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、非接触型ＩＣタグ１は、ベースフィルム２の上に、略四角状に渦巻く多重ループ形状のループアンテナ４を配設し、ループアンテナ４に電気的に接続したＩＣチップ３とから非接触型ＩＣタグ１のインレット１０を形成する。インレット１０の上面のループアンテナ４に近接する位置にインレット１０と並置する部分が直線形状の２次アンテナ５を配置する。２次アンテナ５は、ループアンテナ４の外周のいずれかの一辺の近傍する位置に平行に配置される。ＩＣチップ３のインピーダンスは、２次アンテナ５のインピーダンスとマッチングがとれるよう、ループアンテナ４のループ数により調整される。

これにより、非接触型ＩＣタグは、２次アンテナの長さに応じてループアンテナのループ数（ｎループ）を調整することによってｎ倍の誘起電圧を確保することができ、２次アンテナとＩＣチップとのインピーダンスの整合が得られ、高いアンテナの受電能力が得られることが可能とする。更に、大きな電流ループが形成され、ループアンテナの利得が向上して通信距離を伸ばすことができる。
また、非接触型ＩＣタグの構成も簡単であり、アンテナ設計が容易になる。
更に、対象となる物品に取り付けて使用する際、ループアンテナとインレットを分割して、簡単に物品に貼付することができ、使用に際しての自由度が高いという効果を奏する。

次に、本発明の第２の実施の形態による非接触型ＩＣタグ２１について、図５を参照して説明する。
図５（ａ）は、第２の実施の形態に係る非接触型ＩＣタグ２１を示す平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＹ１−Ｙ２側からみた非接触型ＩＣタグ２１の概略断面図である。図５（ａ）に示すように、非接触型ＩＣタグ２１は、ベースフィルム２、ＩＣチップ３、ループアンテナ４、２次アンテナ５等を備える。

非接触型ＩＣタグ２１は、前述した第１の実施の形態同様に、ベースフィルム２の上に、略四角状に渦巻く多重ループ形状のループアンテナ４を配設し、ループアンテナ４に電気的に接続したＩＣチップ３とから非接触型ＩＣタグ２１のインレット１０を形成する。インレット１０の裏面にループアンテナ４に重ならないよう近接する位置（０ｍｍ〜２ｍｍ）に平行に２次アンテナ５を配置する。２次アンテナ５は、ループアンテナ４の外周のいずれかの一辺の近接する位置に配置される。

図５（ｂ）に示すように、非接触型ＩＣタグ２１は、ベースフィルム２、ＩＣチップ３、ループアンテナ４等とで形成されるインレット１０、２次アンテナ、５接着層６、表面保護フィルム７等の層構成となっている。ベースフィルム２、ＩＣチップ３、ループアンテナ４等とで形成されたインレット１０のベースフィルム２のループアンテナ４側と反対面の近接する位置に２次アンテナ５を配置し、接着層６を介して、全体をプラスチックフィルムからなる表面保護フィルム７により被覆されている。

これにより、非接触型ＩＣタグは、２次アンテナの長さに応じてループアンテナのループ数（ｎループ）を調整することによってｎ倍の誘起電圧を確保することができ、２次アンテナとＩＣチップとのインピーダンスの整合が得られ、高いアンテナの受電能力が得られることが可能とする。更に、大きな電流ループが形成され、ループアンテナの利得が向上して通信距離を伸ばすことができる。
また、非接触型ＩＣタグの構成も簡単であり、アンテナ設計が容易になる。
更に、対象となる物品に取り付けて使用する際、ループアンテナとインレットを分割して、簡単に物品に貼付することができ、使用に際しての自由度が高いという効果を奏する。
更に、２次アンテナを裏面に設けることにより、より小型の非接触型ＩＣタグを用いることで、異なるシステムに幅広く対応することが可能になる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る非接触型ＩＣタグ１、１１、２１の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

第１の実施の形態に係る非接触型ＩＣタグ１を示す図 非接触型ＩＣタグ１の製造方法を示すフローチャート 非接触型ＩＣタグ１の製造過程の断面図 インレット１０にシール型の２次アンテナ５を貼り付ける非接触型ＩＣタグ１１を示す図 第２の実施の形態に係る非接触型ＩＣタグ２１を示す図 従来の非接触型ＩＣタグ１０１の一例を示す平面図

符号の説明

１、１１、２１、１０１………非接触型ＩＣタグ
２………ベースフィルム
３、１０３………ＩＣチップ
４、１０４………ループアンテナ
５、１０５………２次アンテナ
６………接着層
７………表面保護フィルム
９………剥離紙
１０………インレット
１０２………基材

Claims (6)

1. ベースフィルム基材上に配設された１重以上のループを形成するループアンテナと、前記ループアンテナに接続するＩＣチップとで形成されるインレットと、
   前記ループアンテナと、近接した位置に配置される２次アンテナと、を備え、
   前記ループアンテナのループ数を調整することによって、前記２次アンテナと前記ＩＣチップとのインピーダンスを整合することを特徴とする非接触型ＩＣタグ。
2. 前記２次アンテナは、前記インレットと並置する部分が直線形状であることを特徴とする請求項１記載の非接触型ＩＣタグ。
3. 前記２次アンテナは、前記ループアンテナ側又は前記ループアンテナ反対側の面に、前記ループアンテナのいずれかの一辺に平行に配置することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の非接触型ＩＣタグ。
4. ２次アンテナとＩＣチップのインピーダンスの整合がとれるよう、前記２次アンテナの長さに応じて、ループ数を調整した１重以上のループを形成するループアンテナを設ける工程（ａ）と、
   ベースフィルム基材上に配設された前記ループアンテナと、前記ループアンテナに接続するＩＣチップとで形成されるインレットを形成する工程（ｂ）と、
   前記ベースフィルム基材上の前記インレットと近接した位置に前記２次アンテナを配置する工程（ｃ）と、
   を具備することを特徴とする非接触型ＩＣタグの製造方法。
5. 前記２次アンテナは、前記インレットと並置する部分が直線形状であることを特徴とする請求項４記載の非接触型ＩＣタグの製造方法。
6. 前記２次アンテナは、前記ループアンテナ側の面又は前記ループアンテナ反対側の面に、前記ループアンテナのいずれかの一辺に平行に配置することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の非接触型ＩＣタグの製造方法。

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