JP2012108843A - Rfid tag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はUHF帯(800〜1000MHz)の周波数を適用したRFIDタグに関するものであり、特に一つの送受信アンテナに対し、複数のICチップを電気的、電磁気的に接続させることにより、記憶容量の増加、信頼性の向上、多機能化を図ったRFIDタグに関するものである。 The present invention relates to an RFID tag to which a frequency in the UHF band (800 to 1000 MHz) is applied. Particularly, a plurality of IC chips are electrically and electromagnetically connected to one transmission / reception antenna, thereby increasing storage capacity. The present invention relates to an RFID tag that is improved in reliability and multi-functional.
RFIDタグには、通信用のチップ本体とともに、使用周波数に適合するアンテナが一体搭載されている。これにより、ICチップのアンテナは、外部のリーダライタからの電波を受信してチップ本体に作動用の電力を供給し、チップ本体とリーダライタとの間での必要なデータ交信を実現することができる。なお、ICチップは、使用用途や必要な情報伝達距離に応じて通信方式や使用周波数が適切に選定されている。 An RFID tag is integrally mounted with a communication chip body and an antenna suitable for the operating frequency. As a result, the IC chip antenna receives radio waves from an external reader / writer and supplies operating power to the chip body, thereby realizing necessary data communication between the chip body and the reader / writer. it can. Note that the communication method and frequency used for the IC chip are appropriately selected according to the intended use and the required information transmission distance.
RFIDタグには、アンテナとICチップが組み込まれている。1個の通信用のICチップが組み込まれているのが一般的であり、搭載機能が限定される上、ICチップのアンテナが極めて小形であるため、十分な送受信感度を得ることができず、情報伝達距離が不足してしまうという問題があった。 An RFID tag incorporates an antenna and an IC chip. In general, a single IC chip for communication is incorporated, the mounting function is limited, and the antenna of the IC chip is extremely small, so that sufficient transmission / reception sensitivity cannot be obtained, There was a problem that the information transmission distance was insufficient.
そこで、使用周波数が同一で、チップ本体にアンテナを一体に搭載する複数のICチップと、共振用のコンデンサを付設し、ICチップの共通の外部アンテナとして作動するブースタコイルとをカード基材上に搭載して、ブースタコイルを、複数のターン数の2次元の螺旋状にしてカード基材の有効面積内に最大の開口面積に形成するとともに、少なくとも2個のICチップのアンテナに対し、ブースタコイルの全ターン数によりブースタコイルに形成する個別の囲み部分を介して電磁結合させ、囲み部分は、カード基材上において、ブースタコイルと同一線間間隔により形成することが提案されている。 Therefore, a plurality of IC chips having the same operating frequency and having an antenna integrally mounted on the chip body, and a booster coil that is provided with a resonance capacitor and operates as a common external antenna of the IC chip are provided on the card substrate. The booster coil is mounted in a two-dimensional spiral shape with a plurality of turns to form a maximum opening area within the effective area of the card base, and for at least two IC chip antennas. It is proposed that electromagnetic coupling is performed through individual surrounding portions formed in the booster coil by the total number of turns, and the surrounding portions are formed on the card substrate with the same line spacing as the booster coil.
しかしながら、ブースタコイルは各ICチップモジュールと密に結合するためのブースタコイル部分をICチップ毎に個々に設ける必要があり、コイル配線が複雑になるという問題がある。また、通信するために適用する信号の周波数は13.56MHz単一であり、複数の周波数領域における通信への対応や通信性能に関しては考慮されていない(特許文献1)。 However, the booster coil needs to be provided for each IC chip with a booster coil portion for tightly coupling with each IC chip module, and there is a problem that the coil wiring becomes complicated. Moreover, the frequency of the signal applied in order to communicate is 13.56 MHz single, and it is not considered about the response | compatibility to communication and communication performance in a several frequency area | region (patent document 1).
本発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、複数の周波数領域に対する通信が可能で、小型で、通信障害が押さえられ高信頼性で、高メモリ性能であるといった、それぞれの要求特性に対応できるRFIDタグを提供することにある。 In view of the problems of the prior art, the object of the present invention is to respond to each required characteristic such as being capable of communication in a plurality of frequency regions, being small in size, being able to suppress communication failure, and having high reliability and high memory performance. It is to provide an RFID tag that can be used.
上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、UHF帯の周波数に適合するRFIDタグにおいて、RFIDタグを構成するICチップとループ導体からなるICチップモジュールを、複数実装し、前記ループ導体を、ダイポールアンテナあるいはループアンテナからなる一つのブースタアンテナと電気的(含む電磁気的)に結合さ
せ、前記ブースタアンテナを介して、複数のICチップとの通信を可能にしたことを特徴とするRFIDタグである。
As means for solving the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is the RFID tag adapted to the frequency of the UHF band. The loop conductor is electrically (including electromagnetically) coupled to a booster antenna composed of a dipole antenna or a loop antenna, thereby enabling communication with a plurality of IC chips via the booster antenna. The RFID tag is characterized.
また、請求項2に記載の発明は、前記ブースタアンテナの外形形状が、長方形であり、前記長方形の長辺の中点、または中心線に対して対称形状であることを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグである。 The invention according to claim 2 is characterized in that an external shape of the booster antenna is a rectangle, and is symmetrical with respect to a midpoint or a center line of the long side of the rectangle. It is an RFID tag as described in above.
また、請求項3に記載の発明は、前記複数のICチップモジュールは外形形状が同一で、ICチップのICチップモジュールへの実装位置が前記ICチップモジュールの外形に対して左右対称の位置として、複数の実装ICチップの通信性能を同等とし、記憶容量の増加と、信頼性を向上させたことを特徴とする請求項1または2に記載のRFIDタグである。 According to a third aspect of the present invention, the plurality of IC chip modules have the same outer shape, and the mounting position of the IC chip on the IC chip module is symmetrical with respect to the outer shape of the IC chip module. The RFID tag according to claim 1, wherein the communication performance of the plurality of mounted IC chips is made equal, the storage capacity is increased, and the reliability is improved.
また、請求項4に記載の発明は、前記複数のICチップモジュールのICチップの実装位置および複数のICチップモジュールのRFIDタグにおける配置がRFIDタグ外形形状の中心位置に対して左右対称位置として、複数の実装ICチップの通信性能を同等とし、記憶容量の増加と、信頼性を向上させたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のRFIDタグである。 Further, in the invention according to claim 4, the mounting positions of the IC chips of the plurality of IC chip modules and the arrangement of the plurality of IC chip modules in the RFID tag are symmetric with respect to the center position of the RFID tag outer shape. The RFID tag according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of mounted IC chips have the same communication performance, and an increase in storage capacity and reliability are improved.
また、請求項5に記載の発明は、前記複数のICチップモジュールの配置を、前記ブースタアンテナの外形形状の長辺を垂直に通る中心線に対して左右非対称に配置して、複数のICチップを各々独立して読み取りおよび書き込みのさせたことを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグである。 According to a fifth aspect of the present invention, the plurality of IC chip modules are arranged asymmetrically with respect to a center line perpendicular to the long side of the outer shape of the booster antenna. The RFID tag according to claim 1, wherein each is read and written independently.
また、請求項6に記載の発明は、前記複数のICチップモジュールの配置を一部あるいは全て左右非対称の位置とし、ICチップモジュールのループ導体の形状を一部あるいは全て変えて、複数のICチップを各々独立して読み取りおよび書き込みのさせたことを特徴とする請求項1または5に記載のRFIDタグである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a plurality of IC chips in which the arrangement of the plurality of IC chip modules is partially or entirely asymmetrical and the shape of the loop conductor of the IC chip module is partially or entirely changed. The RFID tag according to claim 1 or 5, wherein each is read and written independently.
また、請求項7に記載の発明は、前記ICチップモジュールが、前記ブースタアンテナとは別の基材上に形成されており、前記ICチップモジュールが形成されている基材を、前記ブースタアンテナが形成されている基材に貼り付けられたことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のRFIDタグである。 In the invention according to claim 7, the IC chip module is formed on a substrate different from the booster antenna, and the substrate on which the IC chip module is formed has the booster antenna The RFID tag according to any one of claims 1 to 6, wherein the RFID tag is attached to a formed substrate.
また、請求項8に記載の発明は、前記ブースタアンテナがループアンテナである場合において、前記複数のICチップモジュールの少なくとも一つが、前記ブースタアンテナのループの外側に実装されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のRFIDタグである。 The invention according to claim 8 is characterized in that, when the booster antenna is a loop antenna, at least one of the plurality of IC chip modules is mounted outside the loop of the booster antenna. The RFID tag according to any one of claims 1 to 7.
また、請求項9に記載の発明は、前記複数のICチップモジュールが前記ブースタアンテナと同じ基材上に形成されており、かつ前記基材がロール状であり、前記ブースタアンテナは前記ロール状基材の長手方向に一定の間隔で連続的に配置されて、前記ロール状基材上の前記ICチップモジュールの個々のICチップ実装位置は、前記ロール状基材の長手方向に一定の間隔で連続的に配置されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のRFIDタグである。 In the invention according to claim 9, the plurality of IC chip modules are formed on the same base material as the booster antenna, and the base material has a roll shape, and the booster antenna has the roll base shape. The IC chip module mounting positions of the IC chip modules on the roll substrate are continuously arranged at regular intervals in the longitudinal direction of the material. The RFID tag according to any one of claims 1 to 6, wherein the RFID tag is arranged in a mechanical manner.
本発明により、共通のブースタアンテナを介して複数のICチップとの通信が可能となり、各ICチップに機能を分担させることにより、メモリ容量の増加や、個々のICチップ毎に異なるパスワードロックをかけ、個々のパスワードを持つ複数のユーザが他にデー
タを読み取られることなく個々のICチップと排他的に通信することが可能となる。
The present invention enables communication with a plurality of IC chips via a common booster antenna, and by sharing the functions among the IC chips, the memory capacity is increased and a different password lock is applied to each IC chip. A plurality of users having individual passwords can communicate exclusively with individual IC chips without any other data being read.
以下本発明を実施するための形態を図面により詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1はICチップモジュール3を示しており、ループ状導体2にICチップ1が実装された形状となっている。 FIG. 1 shows an IC chip module 3 in which an IC chip 1 is mounted on a loop conductor 2.
図2は、ダイポール型ブースタアンテナ4に複数のICチップモジュール3が電気的に結合し、図3はループ型ブースタアンテナ5に複数のICチップモジュール3が電気的に結合している状態を示している。 FIG. 2 shows a state where a plurality of IC chip modules 3 are electrically coupled to the dipole booster antenna 4, and FIG. 3 illustrates a state where the plurality of IC chip modules 3 are electrically coupled to the loop booster antenna 5. Yes.
図4はダイポール型ブースタアンテナ4、ループ型ブースタアンテナ5それぞれの中央6、中心線7を示しており、ブースタアンテナの外形形状は長方形に近く、その長辺の中点を結ぶ線分又は前記外形形状中央6に対してほぼ対称形状のアンテナである。 FIG. 4 shows the center 6 and the center line 7 of the dipole booster antenna 4 and the loop booster antenna 5, respectively. The outer shape of the booster antenna is close to a rectangle, and the line segment connecting the midpoints of the long sides or the outer shape. The antenna is substantially symmetrical with respect to the shape center 6.
図5はICチップ1の実装位置がICチップモジュール3の中心線にある状態を示ており、図6はICチップ1の実装位置が、RFIDタグ11のICチップモジュール間の中心線7に対して左右対称位置に配置されている状態を示している。同様に図7、図8、図9、図10はICチップモジュール3の少なくとも外形形状はそれぞれ等しく、ICチップモジュール3におけるICチップ1の実装位置はICチップモジュール3外形に対して左右対称の中心位置にあるか、個々のICチップモジュール3の外形形状及びICチップ1の実装位置が対称形状である。よってICチップ3の通信性能(通信距離)はほぼ同等となり、メモリ増設目的、複数ユーザの排他的読み取りといった、相互のICチップ1の通信バランスが求められる用途に最適である。 FIG. 5 shows a state where the mounting position of the IC chip 1 is at the center line of the IC chip module 3, and FIG. 6 shows the mounting position of the IC chip 1 relative to the center line 7 between the IC chip modules of the RFID tag 11. This shows a state where they are arranged at symmetrical positions. Similarly, in FIGS. 7, 8, 9 and 10, at least the outer shape of the IC chip module 3 is equal, and the mounting position of the IC chip 1 in the IC chip module 3 is a symmetrical center with respect to the outer shape of the IC chip module 3. The external shape of each IC chip module 3 and the mounting position of the IC chip 1 are symmetrical. Therefore, the communication performance (communication distance) of the IC chip 3 is almost the same, and it is optimal for applications requiring a communication balance between the IC chips 1 such as the purpose of memory expansion and exclusive reading by a plurality of users.
図11、図12、図13はICチップモジュール3の配置が、ダイポール型ブースタアンテナ4、ループ型ブースタアンテナ5の外形形状における長辺の中心線に対して非対称位置である状態を示している。図11、図13におけるダイポール型ブースタアンテナ4とICチップモジュール3は、電気的に、結合している。
<実施形態1>
図22は、二つのICチップモジュール3の実装を、ダイポール型ブースタアンテナ4の外形形状の長辺を垂直に通る中心線に対して左右非対称に実装するために、中心線7、ダイポール型ブースタアンテナ4からの距離を変えることにより、それぞれのICチップモジュール3を各々独立して読み取りおよび書き込み可能とさせたものである。共通のダイポール型ブースタアンテナ4にICチップ1をIC実装部1AとIC実装部2Bに電気的に接続させたRFIDタグ11についてシュミレーションを実施した。
11, 12, and 13 show a state where the arrangement of the IC chip module 3 is asymmetric with respect to the center line of the long side in the outer shape of the dipole booster antenna 4 and the loop booster antenna 5. The dipole booster antenna 4 and the IC chip module 3 in FIGS. 11 and 13 are electrically coupled.
<Embodiment 1>
FIG. 22 shows that the center line 7 and the dipole booster antenna are mounted in order to mount the two IC chip modules 3 asymmetrically with respect to the center line vertically passing through the long side of the outer shape of the dipole booster antenna 4. By changing the distance from 4, each IC chip module 3 can be read and written independently. The simulation was performed on the RFID tag 11 in which the IC chip 1 was electrically connected to the IC mounting portion 1A and the IC mounting portion 2B to the common dipole booster antenna 4.
RFIDタグ11の周波数とインピーダンスの関係をシュミレーションにより求めた。シュミレーション結果を図23に示めし、IC実装部1AとIC実装部2Bに実装されたICチップの通信距離を表1に示す。 The relationship between the frequency and impedance of the RFID tag 11 was obtained by simulation. The simulation result is shown in FIG. 23, and the communication distance between the IC chips mounted on the IC mounting unit 1A and the IC mounting unit 2B is shown in Table 1.
このことより、複数のICチップ1のうち一つだけを読めるように調整することで、同様のブースタアンテナと複数のICチップ1を有するRFIDタグ11が密集するような状態にあっても、通信障害を比較的に起こすことなく個々の前記RFIDタグ11を遠方から一括して読み取ることが容易となる。 Thus, by adjusting so that only one of the plurality of IC chips 1 can be read, even if the RFID tag 11 having the same booster antenna and the plurality of IC chips 1 is crowded, the communication can be performed. It becomes easy to read the individual RFID tags 11 collectively from a distant place without causing a failure.
また、前記RFIDタグ11を読み取り、書き込み用のアンテナに近接させて、個別に読み取る際には同様の効果を得ることが可能となる。個々のICチップ毎に異なるパスワードロックをかけることにより、個々のパスワードを持つ複数のユーザが他にデータを読み取られることなく個々のICチップと排他的に通信することも可能となる。また特にアンテナ構造として、放射素子が誘電体を挟んで放射素子以外の金属体に近接しているものに対して有効である。 Further, the same effect can be obtained when the RFID tag 11 is read and read close to the antenna for writing. By applying different password locks for individual IC chips, a plurality of users having individual passwords can communicate exclusively with the individual IC chips without any other data being read. In particular, the antenna structure is effective when the radiating element is close to a metal body other than the radiating element with a dielectric interposed therebetween.
図14、図15、図16はダイポール型4またはループ型のブースタアンテナ5に実装される複数のICチップモジュール3におけるループ状導体の形状が一部、あるいは全て異なった形状を示している。
<実施形態2>
図24は、二つのICチップモジュール3の実装を左右非対称の位置とし、さらにICチップモジュール3のループ導体2の形状を変えて、複数のICチップを各々独立して読み取りおよび書き込みのさせるRFIDタグ11である。共通のブースタアンテナに電気的に接続された二つのICチップ1と通信可能な周波数を953MHz(日本)と867MHz(ヨーロッパ)に調整し、それぞれの周波数に対応したICチップ1だけを読めるようにした。
14, 15, and 16 show the shapes of the loop-shaped conductors in the plurality of IC chip modules 3 mounted on the dipole type 4 or loop type booster antenna 5, which are partially or entirely different.
<Embodiment 2>
FIG. 24 shows an RFID tag in which mounting of two IC chip modules 3 is asymmetrical and the shape of the loop conductor 2 of the IC chip module 3 is changed so that a plurality of IC chips can be read and written independently. 11. The frequency that can be communicated with two IC chips 1 electrically connected to a common booster antenna is adjusted to 953 MHz (Japan) and 867 MHz (Europe) so that only the IC chip 1 corresponding to each frequency can be read. .
RFIDタグ11の周波数とインピーダンスの関係をシュミレーションした。シュミレーション結果を図25に示し、IC実装部3C(953MHz)とIC実装部4D(867MHz)に実装されたICチップの通信距離を表2に示す。 The relationship between the frequency and impedance of the RFID tag 11 was simulated. FIG. 25 shows the simulation result, and Table 2 shows the communication distance of the IC chip mounted on the IC mounting unit 3C (953 MHz) and the IC mounting unit 4D (867 MHz).
上記RFIDタグ11はアンテナ構造として、放射素子が誘電体を挟んで放射素子以外の金属体に近接しているものに対して特に有効である。 The RFID tag 11 is particularly effective for an antenna structure in which a radiating element is close to a metal body other than the radiating element with a dielectric interposed therebetween.
図17は別の基材上に形成されICチップモジュール3を、また別の基材上に形成されたブースタアンテナに貼り付けて形成させたRFIDタグ11を示している。これによりブースタアンテナに対するICチップモジュール3の位置の変更や、適用するICチップモジュール3を変更することが容易となり、RFIDタグ11の特性を変更・修正することが容易となる。 FIG. 17 shows an RFID tag 11 formed by attaching the IC chip module 3 formed on another substrate to a booster antenna formed on another substrate. This makes it easy to change the position of the IC chip module 3 with respect to the booster antenna and to change the IC chip module 3 to be applied, and to easily change / correct the characteristics of the RFID tag 11.
図18および図19はICチップモジュール3をブースタアンテナと同じロール状基材上に形成し、ブースタアンテナは前記ロール状基材の長手方向に一定の間隔で連続的に配置され、ICチップモジュール3の個々のICチップ1実装位置もロール状基材の長手方
向に一定の間隔で連続的に配置されている。これにより、ICチップ1の実装を等間隔で行うことが可能となり、単一実装ヘッドを有する実装機又は等間隔で複数の実装ヘッドを整列させた実装機を用いてICチップ1を実装することが容易となる。特にICチップ1の実装位置をロールの幅方向に対して常に一定にした場合、ロールをICチップ実装部の並び間隔分だけを順次送り出すことにより、実装ヘッドを面方向に大きく動かすことなくICチップ1を連続的に実装することができ、作業効率が向上する。
18 and 19, the IC chip module 3 is formed on the same roll-shaped substrate as the booster antenna, and the booster antenna is continuously arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction of the roll-shaped substrate. The individual IC chip 1 mounting positions are also continuously arranged at regular intervals in the longitudinal direction of the roll-shaped substrate. This makes it possible to mount the IC chip 1 at equal intervals, and mount the IC chip 1 using a mounting machine having a single mounting head or a mounting machine in which a plurality of mounting heads are aligned at equal intervals. Becomes easy. In particular, when the mounting position of the IC chip 1 is always constant with respect to the width direction of the roll, the IC chip can be sent without moving the mounting head greatly in the surface direction by sequentially feeding the roll by the arrangement interval of the IC chip mounting portions. 1 can be continuously mounted, and work efficiency is improved.
図20はブースタアンテナがループアンテナである場合、ICチップモジュール3は全てブースタアンテナのループの外側に実装した形態を示している。これにより、ブースタアンテナの磁束とICチップモジュール3の磁束が打ち消し合わないため、ICチップモジュール3をループ状のブースタアンテナ内側に実装するよりも通信距離を大きく伸ばすことができる。 FIG. 20 shows a form in which all the IC chip modules 3 are mounted outside the loop of the booster antenna when the booster antenna is a loop antenna. Thereby, since the magnetic flux of the booster antenna and the magnetic flux of the IC chip module 3 do not cancel each other, the communication distance can be greatly extended as compared with the case where the IC chip module 3 is mounted inside the loop-shaped booster antenna.
図21はICチップモジュール3の少なくとも一つをブースタアンテナのループの外側に実装した形態を示している。ループ状のブースタアンテナ内側に実装したICチップモジュール3の通信距離を他のモジュールに比べて低くすることができため、複数のICチップ1のうち一つだけを読みにくくなるように調整することが可能となる。 FIG. 21 shows a form in which at least one of the IC chip modules 3 is mounted outside the loop of the booster antenna. Since the communication distance of the IC chip module 3 mounted inside the loop-shaped booster antenna can be reduced as compared with other modules, it is possible to adjust so that only one of the plurality of IC chips 1 is difficult to read. It becomes possible.
1・・・ICチップ
2・・・ループ状導体
3・・・ICチップモジュール
4・・・ブースタアンテナ(ダイポール)
5・・・ブースタアンテナ(ループ)
6・・・中央
7・・・中心線
8・・・ブースタアンテナ基材
9・・・ICチップモジュール基材
10・・・ロール長手方向
11・・・RFIDタグ
A・・・IC実装部1
B・・・IC実装部2
C・・・IC実装部3
D・・・IC実装部4
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... IC chip 2 ... Loop-shaped conductor 3 ... IC chip module 4 ... Booster antenna (dipole)
5 ... Booster antenna (loop)
6 ... Center 7 ... Center line 8 ... Booster antenna substrate 9 ... IC chip module substrate 10 ... Roll longitudinal direction 11 ... RFID tag A ... IC mounting part 1
B ... IC mounting part 2
C ... IC mounting part 3
D: IC mounting part 4
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