JP2016091241A

JP2016091241A - 非接触型データ受送信体の周波数調整方法

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Publication number: JP2016091241A
Application number: JP2014223760A
Authority: JP
Inventors: 里美吉野; Satomi Yoshino; 義博水沼; Yoshihiro Mizunuma; 加賀谷　仁; Hitoshi Kagaya; 仁加賀谷
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Edge Inc
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-05-23

Abstract

【課題】金属体から充分に離隔させた状態で、通信性能を損なうことなく、共振周波数を調整することができる非接触型データ受送信体の周波数調整方法を提供する。
【解決手段】ＩＣチップ３２およびＩＣチップ３２に接続された第１アンテナ３１を有するインレット３０と、第１アンテナ３１に沿って、かつ第１アンテナ３１に対して未接着状態で配設されるブースター用の第２アンテナ４０と、を備えた非接触型データ受送信体１０を金属体１００に貼付して用いるときに、第２アンテナ４０を、両端４０ａ，４０ａから中央部に向かって次第に金属体１００から離隔するように、長手方向において弧状に形成し、ＩＣチップ３２を、弧状をなす第２アンテナ４０の頂部に配置し、金属体１００と第２アンテナ４０の距離を変化させて、非接触型データ受送信体１０の共振周波数を調整する非接触型データ受送信体１０の周波数調整方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触型データ受送信体の周波数調整方法に関する。

ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用途の情報記録メディアのように、電磁波または電波を媒体として外部から情報を受信し、また、外部に情報を送信できるようにした非接触型データ受送信体としては、例えば、ＩＣタグが挙げられる。ＩＣタグは、例えば、基材と、その一方の面に設けられ互いに接続されたアンテナおよびＩＣチップとから構成されるインレットを備え、平面状をなしている。このようなＩＣタグは、情報書込／読出装置からの電磁波または電波を受信すると共振作用によりアンテナに起電力が発生し、この起電力によりＩＣタグ内のＩＣチップが起動し、このＩＣチップ内の情報を信号化し、この信号がＩＣタグのアンテナから発信される。

ＩＣタグの一例としては、ＩＣチップおよびこれに接続された第１アンテナを有するインレットと、インレットに近接して配置され、第１アンテナと非接触で共振するブースター用の第２アンテナとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１５５６２７号公報

ＩＣタグは、金属体に近付けると通信性能が損なわれる。ＩＣタグを金属体から充分に離隔させれば、ＩＣタグの通信性能は元に戻る。そのため、ＩＣタグを用いる場合、ＩＣタグを金属体から充分に離隔させる必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、金属体から充分に離隔させた状態で、通信性能を損なうことなく、共振周波数を調整することができる非接触型データ受送信体の周波数調整方法を提供することを目的とする。

本発明の非接触型データ受送信体の周波数調整方法は、ＩＣチップおよび該ＩＣチップに接続された第１アンテナを有するインレットと、前記第１アンテナに沿って、かつ、前記第１アンテナに対して未接着状態で配設されるブースター用の第２アンテナと、を備えた非接触型データ受送信体を金属体に貼付して用いるときにおける、非接触型データ受送信体の周波数調整方法であって、前記第２アンテナを、その両端から中央部に向かって次第に前記金属体から離隔するように、長手方向において弧状に形成し、前記ＩＣチップを、弧状をなす前記第２アンテナの頂部に配置し、前記金属体と前記第２アンテナの距離を変化させて、前記非接触型データ受送信体の共振周波数を調整することを特徴とする。

本発明によれば、金属体から充分に離隔させた状態で、第１アンテナを有するインレットと第２アンテナの組み合わせからなる構成が元来有している通信性能を損なうことなく、共振周波数を調整することができる非接触型データ受送信体の周波数調整方法を提供することができる。

非接触型データ受送信体の周波数調整方法の実施形態で用いられる非接触型データ受送信体の一例を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本実施形態の非接触型データ受送信体の周波数調整方法を示す概略断面図である。実験例において、非接触型データ受送信体について、通信距離の測定結果を示すグラフである。

本発明の非接触型データ受送信体の周波数調整方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本実施形態の非接触型データ受送信体の周波数調整方法で用いられる非接触型データ受送信体の一例を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
非接触型データ受送信体１０は、平面視長方形状の基材２０と、基材２０の一方の面２０ａに設けられた、第１アンテナ３１を有するインレット３０、および、第２アンテナ４０とから概略構成されている。

インレット３０は、第１アンテナ３１と、ＩＣチップ３２と、平面視正方形状のフィルム状またはシート状の絶縁基材３３とから概略構成されている。第１アンテナ３１およびＩＣチップ３２は、絶縁基材３３の一方の面３３ａに設けられ、互いに電気的に接続されている。

第２アンテナ４０は、インレット３０の第１アンテナ３１の近傍で、かつ、第１アンテナ３１の外縁の少なくとも一部に沿うように設けられている。なお、第２アンテナ４０が、第１アンテナ３１の外縁に沿うように設けられるとは、第１アンテナ３１と第２アンテナ４０の間で電気的な接続（電磁界結合）が可能な位置に、両者が互いに配置されていることを言う。本実施形態では、第２アンテナ４０は、平面視正方形状のループ状の第１アンテナ３１の３辺に沿うように設けられ、第１アンテナ３１に沿う部分においては、平面視コ字状をなしている。

さらに言い換えれば、第２アンテナ４０は、インレット３０（第１アンテナ３１）の外側に沿うように配設された部分（中央部）４１と、中央部４１から基材２０の長手方向の両端部まで延在する線状または帯状の放射素子４２，４２とからなるアンテナである。第２アンテナ４０の中央部４１は、線状または帯状の導電体が平面視コ字形状をなしている。
第２アンテナ４０の中央部４１は、その内側に配されるインレット３０（第１アンテナ３１）とほぼ同一の形状に形成されていることが好ましい。さらに、インレット３０（第１アンテナ３１）と中央部４１は非接触に設けられているが、両者の間の隙間はできる限り小さくなるように中央部４１を形成し、かつ、両者の間の隙間はできる限り小さくなるように中央部４１内にインレット３０（第１アンテナ３１）を配置することが好ましい。また、第１アンテナ３１と第２アンテナ４０の距離は、両者の間で電気的な接続（電磁界結合）が可能な範囲であれば特に限定されないが、電気的な接続を確実なものとするためには、２ｍｍ以内が好ましい。

なお、第１アンテナ３１は、少なくともその一辺が第２アンテナ４０の少なくとも一辺に対して非接触でかつ略平行になるよう配されていればよく、第２アンテナ４０にインレット３０（第１アンテナ３１）とほぼ形状が同一の中央部４１が形成されていなくてもよい。

第２アンテナ４０は、第１アンテナ３１と、電磁結合による電気的な接続を行い、第１アンテナ３１のみによって非接触通信を行う場合よりも、通信距離を長くする（長距離通信を可能とする）ためのものである。

第２アンテナ４０は、非接触ＩＣカード等の非接触ＩＣモジュールに利用できる極超短波帯〈ＵＨＦ〉やマイクロ波帯の電波帯の周波数（３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）の１／２波長に相当する長さとなっている。すなわち、ＩＣチップ３２を中心とする２つの領域に放射素子４２，４２を区分した場合、それぞれの長手方向における長さは、１／４波長に相当する長さとなっている。

インレット３０と第２アンテナ４０を上記のような構成とすることにより、インレット３０のＩＣチップ３２は、基材２０の長手方向の中央部に配置される。

インレット３０と第２アンテナ４０を上記のような構成とすることにより、インレット３０のＩＣチップ３２は、基材２０および第２アンテナ４０の長手方向の中央部に配置される。
また、基材２０は、図１（ｂ）に示すように、その長手方向の端（両端）２０ｂ，２０ｂから中央部に向かって次第に金属体５０から離隔するように、その長手方向において、その中央部を基準として対称な弧状をなしている。同様に、基材２０の長手方向の両端部まで延在する第２アンテナ４０は、図１（ｂ）に示すように、その長手方向の端（両端）４０ａ，４０ａから中央部４１に向かって次第に金属体５０から離隔するように、その長手方向において、その中央部４１を基準として対称な弧状をなしている。すなわち、基材２０および第２アンテナ４０は、金属体５０における非接触型データ受送信体１０が貼付される面（表面）５０ａとは反対側に凸となる弧状をなしている。なお、第２アンテナ４０が、その両端４０ａ，４０ａから中央部４１に向かって次第に金属体５０から離隔するように、長手方向において弧状をなしているとは、図１（ｂ）に示すように、第２アンテナ４０の両端４０ａ，４０ａと金属体５０の表面５０ａの距離をｄ_１、第２アンテナ４０の中央部４１と金属体５０の表面５０ａの距離をｄ_２としたとき、ｄ_１＜ｄ_２の関係をなす弧状をなしていることを言う。
第２アンテナ４０は、基材２０の一方の面２０ａに設けられているので、基材２０と第２アンテナ４０は同じ曲率（曲げ半径）で弧状をなしている。これにより、弧状をなす基材２０の頂部に、ＩＣチップ３２が配置される。
基材２０と第２アンテナ４０の曲率（曲げ半径）は、特に限定されず、非接触型データ受送信体１０に求められる共振周波数に応じて適宜調整される。

基材２０としては、絶縁基材が用いられ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ−Ｇ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂からなる基材；ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる基材；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ４フッ化エチレン等のポリフッ化エチレン系樹脂からなる基材；ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド樹脂からなる基材；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ビニロン等のビニル重合体からなる基材；ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系樹脂からなる基材；ポリスチレンからなる基材；ポリカーボネート（ＰＣ）からなる基材；ポリアリレートからなる基材；ポリイミドからなる基材；ガラスエポキシ樹脂からなる基材；上質紙、薄葉紙、グラシン紙、硫酸紙等の紙からなる基材等が用いられる。

ＩＣチップ３２としては、特に限定されず、第１アンテナ３１および第２アンテナ４０を介して非接触状態にて情報の書き込みおよび読み出しが可能なものであれば、非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベル、あるいは、非接触型ＩＣカード等のＲＦＩＤメディアに適用可能なものであればいかなるものでも用いられる。

第１アンテナ３１および第２アンテナ４０としては、公知のポリマー型導電インク、銀インク組成物等の導電性のインクからなるもの、金属箔をエッチングしてなるもの、電気メッキや静電メッキ、もしくは金属蒸着等の各種薄膜形成法により形成された金属薄膜からなるものが挙げられる。あるいは、第１アンテナ３１および第２アンテナ４０としては、板状の金属を打ち抜いたもの、金属からなる繊維状のもの、樹脂からなる繊維に金属などの導電材料を練りこんだもの、樹脂からなる繊維にめっき、もしくは蒸着等で導電性材料を被覆したものも挙げられる。

なお、本実施形態では、基材２０の一方の面２０ａに、インレット３０と第２アンテナ４０が設けられた場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、インレットと第２アンテナがそれぞれ、基材の異なる面に設けられていてもよい。また、本発明にあっては、基材上にインレットおよび第２アンテナが設けられていなくてもよく、インレットおよび第２アンテナが単独で設けられていてもよい。

また、本実施形態では、第２アンテナ４０として、ポール状のアンテナを例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、第２アンテナの長手方向の長さが非接触ＩＣモジュールに利用できる極超短波帯〈ＵＨＦ〉やマイクロ波帯の電波の周波数（３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）の１／２波長に相当する長さで、かつ、中央部が第２アンテナにおける電流分布の最も高いところに設けられていれば、第２アンテナの形状はいかなるものであってもよい。

また、本実施形態では、第１アンテナ３１が平面視正方形のループ状（環状）に周回された場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、第１アンテナが、複数回捲き回された導体からなるコイル状をなしていてもよい。

このような構成の非接触型データ受送信体１０は、金属体１００上に配置して用いられる。

次に、図１および図２を参照して、非接触型データ受送信体１０の周波数調整方法を説明する。
非接触型データ受送信体１０を、金属体１００の一方の面１００ａに配置（貼付）する。
このとき、基材２０と第２アンテナ４０の曲率（曲げ半径）を変化させることにより、金属体１００と第２アンテナ４０の距離を変化させて、非接触型データ受送信体１０（第２アンテナ４０）の共振周波数を調整する。

または、金属体１００と非接触型データ受送信体１０との間に、誘電体からなるスペーサー７０を介在させることにより、金属体１００と第２アンテナ４０の距離を変化させて、非接触型データ受送信体１０（第２アンテナ４０）の共振周波数を調整する。
具体的には、スペーサー７０の厚さを変化させることにより、金属体１００と第２アンテナ４０の距離を変化させて、非接触型データ受送信体１０（第２アンテナ４０）の共振周波数を調整する。詳細には、スペーサー７０の厚さを薄くすることにより、金属体１００と第２アンテナ４０の距離を短くして、非接触型データ受送信体１０（第２アンテナ４０）の共振周波数を低周波数側に調整することができる。一方、スペーサー７０の厚さを厚くすることにより、金属体１００と第２アンテナ４０の距離を長くして、非接触型データ受送信体１０（第２アンテナ４０）の共振周波数を高周波数側に調整することができる。

スペーサー７０の材料としては、誘電材料であれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ−Ｇ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂；ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ４フッ化エチレン等のポリフッ化エチレン系樹脂；ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド樹脂；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ビニロン等のビニル重合体；ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系樹脂；ポリスチレン；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリアリレート；ポリイミド；ガラスエポキシ樹脂などの樹脂、セラミックス、雲母などが挙げられる。

本実施形態の非接触型データ受送信体１０の周波数調整方法によれば、金属体１００に貼付した状態で、第１アンテナ３１を有するインレットと第２アンテナ４０の組み合わせからなる構成が元来有している通信性能を損なうことなく、すなわち、通信距離を短くすることなく、共振周波数を調整することができる。

なお、本実施形態では、第２アンテナ４０は、インレット３０（第１アンテナ３１）の外側に沿うように配設された部分（中央部）４１と、中央部４１から基材２０の長手方向の両端部まで延在する線状または帯状の放射素子４２，４２とからなり、第２アンテナ４０の中央部４１にインレット３０（ＩＣチップ３２）が配置され、基材２０および第２アンテナ４０は、それぞれの長手方向において、それぞれの中央部を基準として対称な弧状をなす場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、ＩＣチップは、弧状をなす第２アンテナの頂部に配置されていればよく、基材および第２アンテナは、長手方向において、非対称な弧状をなし、ＩＣチップは、第２アンテナの長手方向において、一方の端部側に偏在するように配置されていてもよい。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

「実施例」
ＩＣチップおよびこれに電気的に接続された第１アンテナを有するインレットと、第１アンテナに沿って、かつ、第１アンテナに対して未接着状態で配設されたブースター用の第２アンテナと、これらを配置する平面視長方形状のＰＥＴ基材と、を有する非接触型データ受送信体を作製した。この非接触型データ受送信体において、ＩＣチップを、ＰＥＴ基材の長手方向の中央部に配置した。また、第２アンテナを、ＰＥＴ基材の長手方向の両端部まで延在するように形成した。
さらに、基材および第２アンテナを、それぞれの両端から中央部に向かって次第に後述する金属体から離隔するように、長手方向において弧状に形成し、ＩＣチップを、弧状をなす第２アンテナの頂部に配置し、図１に示すような実施例の非接触型データ受送信体を作製した。
インレットとしては、ガラスエポキシからなる基材の一方の面に、ＩＣチップおよび第１アンテナが設けられたものを用いた。
第１アンテナを、銅箔でループ状に形成した。
第２アンテナを、アルミニウム薄膜で形成した。

「非接触型データ受送信体の通信距離の測定」
実施例の非接触型データ受送信体の通信距離を、アクリル系樹脂からなるスペーサーを介して、金属板上に配置し、情報書込／読出装置（商品名：ＴａｇＦｏｒｍａｎｃｅｌｉｔｅ、Ｖｏｙａｎｔｉｃ社製）を用いて、電波暗箱内にて、実施例の非接触型データ受送信体の通信距離をシミュレーションした。
このとき、スペーサーの厚さを変化させて、金属板における非接触型データ受送信体を載置した面と第２アンテナとの距離を変化させた。
通信距離を測定において、情報書込／読出装置の出力を３０ｄＢｍとした。
結果を図３に示す。
図３の結果から、スペーサーの厚さを変化させることにより、金属板における非接触型データ受送信体を載置した面と第２アンテナとの距離を変化させると、通信距離を短くすることなく、第２アンテナの共振周波数を変化させることができることが分かった。

「比較例１」
ＩＣチップと、これに電気的に接続されたアンテナと、これらを配置する平面視長方形状のＰＥＴ基材と、を有する比較例１の平面状の非接触型データ受送信体を作製した。この非接触型データ受送信体において、ＩＣチップを、ＰＥＴ基材の長手方向の中央部に配置した。また、アンテナを、ＰＥＴ基材の長手方向の両端部まで延在するように形成した。
アンテナを、アルミニウム薄膜で形成した。

「非接触型データ受送信体の通信距離の測定」
実施例と同様にして、比較例１の非接触型データ受送信体の通信距離をシミュレーションした。
その結果、スペーサーの厚さを変化させることにより、金属板における非接触型データ受送信体を載置した面とアンテナとの距離を変化させると、アンテナの共振周波数を変化させることができるものの、それに伴って、通信距離が短くなることが分かった。

「比較例２」
ＩＣチップと、これに電気的に接続されたアンテナと、これらを配置する平面視長方形状のＰＥＴ基材と、を有する非接触型データ受送信体を作製した。この非接触型データ受送信体において、ＩＣチップを、ＰＥＴ基材の長手方向の中央部に配置した。また、アンテナを、ＰＥＴ基材の長手方向の両端部まで延在するように形成した。
さらに、基材およびアンテナを、それぞれの両端から中央部に向かって次第に上述の金属体から離隔するように、長手方向において弧状に形成し、ＩＣチップを、弧状をなすアンテナの頂部に配置し、比較例２の非接触型データ受送信体を作製した。
アンテナを、アルミニウム薄膜で形成した。

「非接触型データ受送信体の通信距離の測定」
実施例と同様にして、比較例２の非接触型データ受送信体の通信距離をシミュレーションした。
その結果、スペーサーの厚さを変化させることにより、金属板における非接触型データ受送信体を載置した面とアンテナとの距離を変化させると、アンテナの共振周波数を変化させることができるものの、それに伴って、通信距離が短くなることが分かった。

１０・・・非接触型データ受送信体、２０・・・基材、３０・・・インレット、３１・・・第１アンテナ、３２・・・ＩＣチップ、３３・・・絶縁基材、３４，３５・・・アンテナ、４０・・・第２アンテナ、４１・・・中央部、４２・・・放射素子、７０・・・スペーサー、１００・・・金属体。

Claims

ＩＣチップおよび該ＩＣチップに接続された第１アンテナを有するインレットと、前記第１アンテナに沿って、かつ、前記第１アンテナに対して未接着状態で配設されるブースター用の第２アンテナと、を備えた非接触型データ受送信体を金属体に貼付して用いるときにおける、非接触型データ受送信体の周波数調整方法であって、
前記第２アンテナを、その両端から中央部に向かって次第に前記金属体から離隔するように、長手方向において弧状に形成し、前記ＩＣチップを、弧状をなす前記第２アンテナの頂部に配置し、
前記金属体と前記第２アンテナの距離を変化させて、前記非接触型データ受送信体の共振周波数を調整することを特徴とする非接触型データ受送信体の周波数調整方法。