JP2014016884A - Rfidタグ及び自動認識システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ICチップと、このICチップと接続されて電気的閉回路を形成するアンテナと、前記ICチップ及びアンテナを封止する封止材とを有し、全ての辺の長さが前記ICチップの動作波長に比べて1/50以下である略直方体のRFIDタグパッケージと、このRFIDタグパッケージの周辺に、導体を配置したRFIDタグであって、RFIDタグパッケージのアンテナが略平面上に形成され、略四角形に周回するコイルであり、コイルの最も外側の終端部を含む1辺の延伸方向と導体の延伸方向とが略平行であり、導体の端部付近にRFIDタグパッケージが配置されているRFIDタグ及びこれを用いた自動認識システム。
【選択図】図8
Description
1. ICチップと、このICチップと接続されて電気的閉回路を形成するアンテナと、前記ICチップ及びアンテナを封止する封止材とを有し、全ての辺の長さが前記ICチップの動作波長に比べて1/50以下である略直方体のRFIDタグパッケージと、このRFIDタグパッケージの周辺に、前記ICチップ及び前記アンテナと電気的に独立な導体を配置したRFIDタグであって、前記RFIDタグパッケージの前記アンテナが、略平面上に形成され、略四角形に周回するコイルアンテナであり、前記コイルアンテナの最も外側の終端部を含む1辺と前記導体との最短距離が、1mm以下であり、前記コイルアンテナの最も外側の終端部を含む1辺の延伸方向と前記導体の延伸方向とが、略平行であり、前記導体の端部付近に前記RFIDタグパッケージが配置されているRFIDタグ。
2. 項1において、導体が金属線、導電性の印刷物又は導電性の糸であるRFIDタグ。
3. 項1又は2において、導体が銅、アルミニウム、鉄又はニッケルを主成分とするRFIDタグ。
4. 項1から3の何れかにおいて、RFIDタグパッケージと導体との最短距離が、0.8mm以下であるRFIDタグ。
5. 項1から4の何れかにおいて、導体の表面が絶縁材料で覆われているRFIDタグ。
6. 項5において、RFIDタグパッケージと導体が、前記絶縁材料を介して配置されるRFIDタグ。
7. 項1から6の何れかにおいて、ICチップの動作周波数が、13.56MHz〜2.45GHzの間であるRFIDタグ。
8. 項7において、ICチップの動作周波数が、0.86〜0.96GHzの間であるRFIDタグ。
9. 項1から8の何れかにおいて、導体の長さが、ICチップの動作波長以下かつICチップの動作波長の1/8以上であるRFIDタグ。
10. 項1から9の何れかにおいて、導体の長さが、130mm以上かつ150mm以下であるRFIDタグ。
11. 項1から10の何れかにおいて、RFIDタグパッケージのサイズが、縦4mm以下×横4mm以下×高さ1.0mm以下、又は縦2.5mm以下×横2.5mm以下×高さ1.0mm以下であるRFIDタグ。
12. 項11において、RFIDタグパッケージのサイズが、縦2.5mm以下×横2.5mm以下×高さ0.3mm以下であるRFIDタグ。
13. 項1から12の何れかのRFIDタグと、リーダー又はリーダライタとを有する自動認識システム。
アンテナの設計は、アンテナ線の形状、線の太さ、線の長さ、等によって決まる共振周波数を指標とする。この共振周波数を、使用するICチップの動作周波数に近づけることによって、リーダライタからの電力をアンテナが受け取り、ICチップに伝えて、ICチップが動作する。
リーダーは、ATID社製、製品名AT−870−UHFH(出力1W)を、出力24dBmで用いた。リーダーの読取り部を中心として、周囲1m四方に障害物がない状態で、RFIDタグ又はRFIDタグパッケージの読取り評価を行った。リーダーでRFIDタグ又はRFIDタグパッケージを読み取りつつリーダーとRFIDタグ又はRFIDタグパッケージとの距離を離し、読み取れなくなった時のリーダー読取り部からRFIDタグ又はRFIDタグパッケージまでの距離を通信距離として測定した。
RFIDタグパッケージを、そのままリーダーで読み取り距離を測定した結果を、表1に示す。読み取り距離は6mmであった。
図9(1)のように、導体100である金属線100の端部にRFIDタグパッケージ80を配置して通信距離を測定した結果を表2に示す。金属線100として、鉄が主成分であるSUS(Stainless Used Steel、ステンレス鋼)からなる、断面の直径が0.32mmの線であり、その表面が絶縁性のビニールで覆われているものを用いた。金属線100は、RFIDタグパッケージ80のコイルアンテナ20が形成されている略面内であり、RFIDタグパッケージ80のコイルアンテナ20の最も外側の終端部を含む1辺(終端部付近)との最短距離が0.1mmであり、コイルアンテナ20の最も外側の終端部付近の延伸方向と金属線100の延伸方向とが同じ方向であり、金属線100の端部付近にRFIDタグパッケージ80が位置するように配置した。
表2から、金属線100の長さがICチップ30の動作波長である315.6mm以下、かつICチップ30の動作波長の1/8である39.5mm以上において、RFIDタグパッケージ80単体の読み取り距離よりも長い距離で読み取れることがわかる。金属線100の長さが130mm以上150mm以下では、特に長い読み取り距離を実現している。
図9(1)と(2)のように、金属線100の端部にRFIDタグパッケージ80を配置して通信距離を測定した結果を表3に示す。
つまり、図9(1)では、金属線100は、RFIDタグパッケージ80のコイルアンテナ20が形成されている略面内であり、RFIDタグパッケージ80のコイルアンテナ20の最も外側の終端部を含む1辺(終端部付近)との最短距離が0.1mmであり、コイルアンテナ20の最も外側の終端部を含む1辺(終端部付近)の延伸方向と金属線100の延伸方向とが同じ方向であり、金属線100の端部付近にRFIDタグパッケージ80が位置するように配置した。また、図9(2)は、図9(1)とほぼ同様であるが、コイルアンテナ20の最も外側の終端部を含む1辺(終端部付近)の延伸方向と金属線100の延伸方向とが180°異なる方向である点が異なる。
金属線100の長さは140mmとした。RFIDタグパッケージ80単体(比較例1)に比べて通信距離が長くなっていることが分かる。
図9(3)から(8)のように、金属線100の端部にRFIDタグパッケージ80を配置して通信距離を測定した結果を表4に示す。金属線100の長さは140mmとした。
つまり、図9(3)〜(8)では、金属線100は、RFIDタグパッケージ80のコイルアンテナ20が形成されている略面内であり、RFIDタグパッケージ80のコイルアンテナ20の最も外側の終端部を含む1辺(終端部付近)との最短距離が0.1mmであり、金属線100の端部付近にRFIDタグパッケージ80が位置するように配置したが、コイルアンテナ20の最も外側の終端部を含む1辺(終端部付近)の延伸方向と金属線100の延伸方向とが、同じ方向ではなく、又、180°異なる方向でもない。具体的には、図9(3)、(4)、(7)及び(8)は、コイルアンテナ20の最も外側の終端部を含む1辺(終端部付近)の延伸方向と金属線100の延伸方向とが90°異なる点で、図9(1)及び(2)とは異なり、図9(5)及び(6)は、RFIDタグパッケージ80のコイルアンテナ20の最も外側の終端部を含む1辺(終端部付近)との最短距離が1mmより離れている点で図9(1)及び(2)とは異なる。
これらの比較例2では、通信距離がRFIDタグパッケージ80単体の時(比較例1)と変わらない。
図9(1)のように、金属線100がRFIDタグパッケージ80のコイルアンテナ20が形成されている略面内であり、RFIDタグパッケージ80のコイルアンテナ20の最も外側の終端部を含む1辺(終端部付近)との最短距離が0.1mmであり、コイルアンテナ20の最も外側の終端部を含む1辺(終端部付近)の延伸方向と金属線100の延伸方向とが同じ方向であり、金属線100の端部にRFIDタグパッケージ80を配置して、かつ金属線100の形状を図10(1)〜(6)のように形成した場合の通信距離を測定した結果を表5に示す。金属線100として、金属が直径0.32mmの被覆SUS線を用いた。金属線100の長さは全体で140mmとした。L字(1)は2辺を何れも70mmとした。コの字(2)は3辺を何れも46mm程度とした。円形(3)は直径50mm程度とした。円形(4)は直径40mm程度とし、RFIDタグパッケージ80が円のほぼ中心に配置されるように、円周から中心方向に向かう直線部を形成した。楕円(5)は70mm×25mmの範囲に収まるようにし、かつ湾曲部は円弧とした。不定形(6)はRFIDパッケージを囲むランダムな曲線とした。このように変形しても直線の状態に比べて通信距離が極端に短くなることはなく、中には長くなるものもある。
図9(1)のように、金属線100の端部にRFIDタグパッケージ80を配置して、RFIDタグパッケージ80と金属線100の間隔に対する通信距離の関係を測定した結果を、表6に示す。RFIDタグパッケージ80と金属線100の間隔が1mm以下において、RFIDタグパッケージ80単体の通信距離よりも長い距離で読み取れることがわかる。RFIDタグパッケージ80と金属線100の間隔が0.8mm以下や、絶縁材料を介して配置される場合(特に絶縁材料を隔てて密着(0mm)の場合)に、長い通信距離を実現している。
10 封止材
20 アンテナ又はコイルアンテナ
30 ICチップ
40 ワイヤボンディングのワイヤ
50 コイル(コイルアンテナ)
60 コンデンサ(ICチップ)
70 シミュレーション時に入力するポート
80 RFIDタグパッケージ
85 RFIDタグ
90 ダイパッド
100 金属線(導体)
Claims (13)
- ICチップと、このICチップと接続されて電気的閉回路を形成するアンテナと、前記ICチップ及びアンテナを封止する封止材とを有し、全ての辺の長さが前記ICチップの動作波長に比べて1/50以下である略直方体のRFIDタグパッケージと、
このRFIDタグパッケージの周辺に、前記ICチップ及び前記アンテナと電気的に独立な導体を配置したRFIDタグであって、
前記RFIDタグパッケージの前記アンテナが、略平面上に形成され、略四角形に周回するコイルアンテナであり、
前記コイルアンテナの最も外側の終端部を含む1辺と前記導体との最短距離が、1mm以下であり、
前記コイルアンテナの最も外側の終端部を含む1辺の延伸方向と前記導体の延伸方向とが、略平行であり、
前記導体の端部付近に前記RFIDタグパッケージが配置されているRFIDタグ。 - 請求項1において、導体が金属線、導電性の印刷物又は導電性の糸であるRFIDタグ。
- 請求項1又は2において、導体が銅、アルミニウム、鉄又はニッケルを主成分とするRFIDタグ。
- 請求項1から3の何れかにおいて、RFIDタグパッケージと導体との最短距離が、0.8mm以下であるRFIDタグ。
- 請求項1から4の何れかにおいて、導体の表面が絶縁材料で覆われているRFIDタグ。
- 請求項5において、RFIDタグパッケージと導体が、前記絶縁材料を介して配置されるRFIDタグ。
- 請求項1から6の何れかにおいて、ICチップの動作周波数が、13.56MHz〜2.45GHzの間であるRFIDタグ。
- 請求項7において、ICチップの動作周波数が、0.86〜0.96GHzの間であるRFIDタグ。
- 請求項1から8の何れかにおいて、導体の長さが、ICチップの動作波長以下かつICチップの動作波長の1/8以上であるRFIDタグ。
- 請求項1から9の何れかにおいて、導体の長さが、130mm以上かつ150mm以下であるRFIDタグ。
- 請求項1から10の何れかにおいて、RFIDタグパッケージのサイズが、縦4mm以下×横4mm以下×高さ1.0mm以下、又は縦2.5mm以下×横2.5mm以下×高さ1.0mm以下であるRFIDタグ。
- 請求項11において、RFIDタグパッケージのサイズが、縦2.5mm以下×横2.5mm以下×高さ0.3mm以下であるRFIDタグ。
- 請求項1から12の何れかのRFIDタグと、リーダー又はリーダライタとを有する自動認識システム。
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