JP2020046834A - Ｒｆタグラベル - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦタグラベルに実装するアンテナを個別に設計しても，ＲＦタグラベルの製造コストを安価に抑えることができ，更に，ＲＦタグラベルの広帯域化を実現できるようにする。【解決手段】ＲＦタグラベル１は，ＩＣチップ４２が接続している整合回路４１０と，整合回路４１０を中心として対称的に配置された二つの結合素子４１１を含むアンテナ４１を実装したインレイ４と，二つの第１導電パターン２１を一方の面に形成し，二つの第２導電パターン２２を他方の面に形成した補助アンテナシート２などを備える。二つの第１導電パターン２１のそれぞれは，粘着層３を介して結合素子４１１のいずれか一つと一対一対応で重なり，二つの第２導電パターン２２のそれぞれは，補助アンテナ基材２０を介して第１導電パターン２１のいずれか一つと一対一対応で重なっている。【選択図】図１

Description

本発明は，無線による個体識別で用いる媒体であるＲＦタグ（RF: Radio Frequency）に関する。

無線による個体識別で用いる媒体であるＲＦタグの普及が，製造，物流，小売，サービスなど様々な分野で進んでいる。ＲＦタグが使用する搬送波の周波数帯としては，誘導結合を用いて通信を行う１３．５６ＭＨｚ帯などがあるが，比較的長い通信距離が得られる都合から，電磁界を用いて通信を行うＵＨＦ帯（８６０〜９６０ＭＨｚ）が広く利用されている。

ＲＦタグをシールラベル状にしたＲＦタグラベルには，ＲＦタグラベルが使用する搬送波の周波数帯に対応したアンテナと，アンテナと電気的に接続するＩＣチップが実装される。ＲＦタグラベルを貼付する対象物の管理に用いるデータは，アンテナと電気的に接続するＩＣチップに記憶される。

ＲＦタグラベルに実装するアンテナの種類は，特許文献１の段落０００９に記載があるように，ＲＦタグラベルが通信に使用する周波数帯に応じて決まる。１３．５６ＭＨｚ帯の搬送波を使用して通信するＲＦタグラベルの場合，このＲＦタグラベルに実装するアンテナはループアンテナになり，ＵＨＦ帯の搬送波を使用して通信するＲＦタグラベルの場合，このＲＦタグラベルに実装するアンテナは一般的にダイポールアンテナになる。

ＵＨＦ帯用の半波長ダイポールアンテナの場合，アンテナの長さは約１６ｃｍにおよぶため，特許文献２で開示されている発明のように，面状になっている２つの放射素子を対称的に配置した構造のダイポールアンテナを用いることで，ＵＨＦ帯を利用するＲＦタグラベルの小型化を図ることが主流になっている。

特許文献２で開示されているアンテナは，アンテナ共振波長の２分の１よりも短い実効長を有するダイポール部と，ダイポール部の中央に設けられた給電部と，給電部を中心に囲むように形成され，かつ両端がダイポール部に接続されているインダクタンス調整部と，ダイポール部の両端に，該ダイポール部の線路幅より広い領域を設けた端部を有し，特許文献２に係る端部が上述の放射素子に該当する。

特開２００６−３４３８７８号公報 特開２０１１−１２０３０３号公報

ＲＦタグラベルを貼付する対象物の物性によっては，ＲＦタグラベルの通信性能が大幅に悪化することが知られている。特許文献２で開示されているアンテナは，通信阻害性のある物性の一つである導体にＲＦタグラベルを貼付することを前提として設計されているが，通信阻害性のある物性には高誘電体もある。また，ＲＦタグラベルに求められる仕様（例えば，通信距離）は非常に厳しい要求になる傾向があり，ＲＦタグラベルに求められる仕様を満たすように，ＲＦタグラベルに実装するアンテナを品目ごとに個別に設計せざる負えないケースが増えている。

しかしながら，ＲＦタグラベルのアンテナを個別に設計して製造すると，ＲＦタグラベルの製造コストが割高になってしまうため，ＲＦタグラベルに実装するアンテナを個別に設計にしても，ＲＦタグラベルの製造コストを安価に抑えることができるようにすることが必要になる。また，面状になっている２つの放射素子をＲＦタグラベルに実装するアンテナに備えさせると，インピーダンスの周波数変化が大きくなりＲＦタグラベルの広帯域化が図れないことがあるため，ＲＦタグラベルの広帯域化を図ることも必要になる。

そこで，本発明は，ＲＦタグラベルに実装するアンテナを個別に設計しても，ＲＦタグラベルの製造コストを安価に抑えることができ，更に，ＲＦタグラベルの広帯域化を実現できるようにすることを目的とする。

本発明に係るＲＦタグラベルは，ＩＣチップとインピーダンス整合をとるための整合回路と，前記整合回路を中心として対称的に配置され，それぞれが前記整合回路と電気的に接続している二つの結合素子を含む構造のアンテナをインレイ基材に実装したインレイと，導電性インキを用い二つの第１導電パターンを補助アンテナ基材の一方の面に形成し，導電性インキを用い二つの第２導電パターンを前記補助アンテナ基材の他方の面に形成している補助アンテナシートと，前記二つの第１導電パターンを形成した前記補助アンテナシートの面に積層した粘着層を備える。
本発明に係るＲＦタグラベルにおいて，前記インレイは，そのサイズが前記補助アンテナシートのサイズより小さく，前記粘着層を利用して前記補助アンテナシートに貼付されており，前記二つの第１導電パターンは，それぞれが前記粘着層を介して前記整合回路と重ならず，前記粘着層を介して前記結合素子のいずれか一つと一対一対応で重なるように導電性インキが用いて形成されており，前記二つの第２導電パターンは，それぞれが前記補助アンテナ基材を介して前記第１導電パターンのいずれか一つと一対一対応で重なるように形成されている。

本発明に係るＲＦタグラベルは，ＲＦタグラベルに実装するアンテナを個別に設計にしても，ＲＦタグラベルの製造コストを安価に抑えることができるように，第１導電パターンと第２導電パターンをアンテナの補助アンテナとして利用できるように構成されている。
また，本発明に係るＲＦタグラベルは，広帯域化を実現するために，第１導電パターンと電気的に結合する第２導電パターンの面積に応じたコンデンサ容量がＲＦタグラベルに付加されるように構成されている。

本実施形態に係るＲＦタグラベルを説明する図。 補助アンテナシートを説明する図。 ＲＦタグに実装するアンテナの構造を説明する図 ＲＦタグのアンテナ，第１導電パターンおよび第２導電パターンの関係を説明する図。 変形例を説明する図。

ここから，本発明の好適な実施形態を記載する。なお，以下の記載は本発明の技術的範囲を束縛するものでなく，本発明の理解を助けるために記述するものである。

本実施形態に係るＲＦタグラベル１について詳細に説明する。図１は，本実施形態に係るＲＦタグラベル１を説明する図である。図２は，補助アンテナシート２を説明する図である。図３は，インレイ４に実装するアンテナ４１の構造を説明する図である。

図１において，図１（ａ）はＲＦタグラベル１の表面を示した図，図１（ｂ）はＲＦタグラベル１の裏面を示した図，そして，図１（ｃ）は，図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面を模式的に示した図である。

ＵＨＦ帯の搬送波を使用して通信するＲＦタグラベル１は，図１（ｃ）で図示したように，ＩＣチップ４２が接続している整合回路４１０と，整合回路４１０を中心として対称的に配置され，それぞれが整合回路４１０と電気的に接続している二つの結合素子４１１を含む構造のアンテナ４１をインレイ基材４０に実装したインレイ４と，二つの第１導電パターン２１を補助アンテナ基材２０の一方の面に形成し，二つの第２導電パターン２２を補助アンテナ基材２０の他方の面に形成した補助アンテナシート２と，二つの第１導電パターン２１を実装した補助アンテナシート２の面に積層した粘着層３を備える。

図１（ａ）などで図示したように，第２導電パターン２２のサイズは第１導電パターン２１のサイズよりも小さく，第２導電パターン２２は，補助アンテナ基材２０を挟んで第１導電パターン２１と重なっており，ＲＦタグラベル１の表面には，補助アンテナシート２の片面に設けた第２導電パターン２２が露出している。

図１（ｂ）などで図示したように，ＲＦタグラベル１の裏面には，補助アンテナシート２よりサイズが小さいインレイ４が，ＩＣチップ４２が粘着層３で保護される状態で補助アンテナシート２の中央部に貼られており，インレイ４が貼られていない粘着層３の部分が裏面に露出している。

ＲＦタグラベル１の裏面に露出している粘着層３は，補助アンテナシート２の裏面にインレイ４を貼り付けるのに使用されるばかりではなく，ＲＦタグラベル１を商品に貼付するときに利用される。なお，粘着層３にはウレタン系などの粘着剤を利用できる。

ＲＦタグラベル１が備える補助アンテナシート２について説明する。図２において，図２（ａ）は，ＲＦタグラベル１の表側になる補助アンテナシート２の面を示した図，そして，図２（ｂ）は，ＲＦタグラベル１の裏側になる補助アンテナシート２の面を示した図である。

図２（ａ）で図示したように，補助アンテナシート２において，ＲＦタグラベル１の表側になる面には，導電材料を用いて形成された薄膜状の第２導電パターン２２が，補助アンテナシート２の中心線２ａに対して左右に一つずつ対称的に配置されている。更に，図２（ｂ）で図示したように，ＲＦタグラベル１の裏側になる面には，導電材料を用いて形成された薄膜状の第１導電パターン２１が，補助アンテナシート２の中心線２ａに対して左右に一つずつ対称的に配置されている。第１導電パターン２１のサイズは第２導電パターン２２のサイズよりも大きく，第１導電パターン２１と第２導電パターン２２は，片端が合わされた状態で補助アンテナ基材２０を挟んで対向した状態になっている。

補助アンテナ基材２０が導電性を有すると，第１導電パターン２１と第２導電パターン２２が短絡した状態になるため，補助アンテナ基材２０には絶縁性のある材料が用いられる。シート状の補助アンテナ基材２０の材料には，ポリエチレン，ポリエチレンテフタレートやポリイミド等のプラスチックフィルムを用いることが好適である。

本実施形態では，第１導電パターン２１および第２導電パターン２２の形成に用いる材料に導電性インキを用いている。第１導電パターン２１および第２導電パターン２２の形成に用いる材料に導電性インキを用いることで，第１導電パターン２１および第２導電パターン２２を印刷加工により補助アンテナ基材２０の面に形成している。

インレイ４に実装するアンテナ４１について説明する。図３で図示したように，ＲＦタグラベル１の裏面に貼られるインレイ４は，情報を記憶したＩＣチップ４２と，ＩＣチップ４２と接続しているアンテナ４１を少なくともインレイ基材４０の上に実装した構成で，ＩＣチップ４２などを実装したインレイ４の面が粘着層３と接する面になる。

インレイ４に実装するアンテナ４１は，整合回路４１０，二つの結合素子４１１および二つの導波線路４３を備えている。インレイ４に実装するアンテナ４１の整合回路４１０は，アンテナ４１に実装するＩＣチップ４２とのインピーダンス整合をとるための素子になり，その形状はループ状なっている。

インレイ４に実装するアンテナ４１の結合素子４１１は，補助アンテナシート２に設けられた第１導電パターン２１と電気的な結合をとるための素子になる。二つの結合素子４１１は，インレイ４の中心線４ａに対して対称的に配置されている。整合回路４１０は二つの結合素子４１１の間に配置され，それぞれの結合素子４１１は導波線路４３を介して整合回路４１０と電気的に接続している。

アンテナ４１の形成には，金属箔や導電性インキなどの導電材料が用いられる。金属箔を導電材料に用いる場合，箔押し加工や箔転写加工によりアンテナ４１を形成できる。また，導電性インキを導電材料に用いる場合，印刷加工によりアンテナ４１を形成できる。なお，アンテナ４１を実装するシート状のインレイ基材４０には，補助アンテナ基材２０と同様に，ポリエチレン，ポリエチレンテフタレートやポリイミド等のプラスチックフィルムを用いることができる。

図４は，インレイ４のアンテナ４１，第１導電パターン２１および第２導電パターン２２の関係を説明する図である。図４において，図４（ａ）は，インレイ４のアンテナ４１，第１導電パターン２１および第２導電パターン２２の位置関係を説明する図，そして，図４（ｂ）は，インレイ４のアンテナ４１，第１導電パターン２１および第２導電パターン２２の電気的な結合関係を説明する図で，図４（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。なお，図４では，二つある要素には，それぞれ区別するための符号ａ，ｂを付与している。例えば，二つの第１導電パターン２１をそれぞれ区別する際，左側にある配置されている第１導電パターン２１を第１導電パターン２１ａと記載し，右側にある配置されている第１導電パターン２１を第１導電パターン２１ｂと記載する。

本実施形態において，ＲＦタグラベル１において，補助アンテナシート２の中心線２ａとＲＦタグの中心線４ａは合わせられており，図４（ａ）で図示したように，本実施形態では，二つの第１導電パターン２１を配置する間隔Ｌ０は，インレイ４のアンテナ４１が備える整合回路４１０の幅方向の長さＷ０よりも長く，二つの第１導電パターン２１の間に，インレイ４のアンテナ４１が備える整合回路４１０を配置している。二つの第１導電パターン２１の間に整合回路４１０を配置することで，第１導電パターン２１のそれぞれは，粘着層３を介して整合回路４１０と重ならず，第１導電パターン２１の影響で整合回路４１０によるインピーダンス整合が大幅にずれることはない。

また，図４（ａ）で図示したように，本実施形態では，二つの第１導電パターン２１を配置する間隔Ｌ０は，インレイ４のアンテナ４１の幅方向の長さＷ１よりも短く，二つの第１導電パターン２１のそれぞれは，粘着層３を介して結合素子４１１のいずれか一つと一対一対応で重なっている。図４では，左側に配置されている第１導電パターン２１ａは左側に配置されている結合素子４１１ａと粘着層３を介して重なり，右側に配置されている第１導電パターン２１ｂは右側に配置されている結合素子４１１ｂと粘着層３を介して重なる。なお，図４では，結合素子４１１のすべてが粘着層３を介して第１導電パターン２１と重なっているが，結合素子４１１の一部が粘着層３を介して第１導電パターン２１と重なるようにしてもよい。

また，図４（ａ）で図示したように，本実施形態では，二つの第２導電パターン２２を配置する間隔Ｌ１を，インレイ４のアンテナ４１の幅方向の長さＷ１よりも長くし，二つの第２導電パターン２２のそれぞれは，補助アンテナ基材２０を介して第１導電パターン２１のいずれか一つと一対一対応で重なっている。二つの第２導電パターン２２を配置する間隔Ｌ１を，インレイ４のアンテナ４１の幅方向の長さＷ１よりも長くすることで，二つの第２導電パターン２２の間にインレイ４のアンテナ４１のすべてが配置されており，補助アンテナ基材２０を介して第２導電パターン２２が重なる第１導電パターン２１の領域は，粘着層３を介して結合素子４１１と重ならない第１導電パターン２１の領域になっている。

図４（ｂ）で図示したように，第１導電パターン２１は，インレイ４のアンテナ４１が備える結合素子４１１と粘着層３を挟んで重なるため，第１導電パターン２１と結合素子４１１は静電結合により電気的に結合する。同様に，第１導電パターン２１は，第２導電パターン２２と補助アンテナ基材２０を挟んで重なるため，第１導電パターン２１と第２導電パターン２２は静電結合により電気的に結合する。

第１導電パターン２１と結合素子４１１が静電結合により電気的に結合し，更に，第１導電パターン２１と第２導電パターン２２が静電結合により電気的に結合することで，第１導電パターン２１と第２導電パターン２２をインレイ４に実装したアンテナ４１の放射素子として利用できる。第１導電パターン２１と第２導電パターン２２をインレイ４に実装したアンテナ４１の放射素子として利用できれば，第１導電パターン２１の形状と第２導電パターン２２の形状を変更することで，ＲＦタグラベル１に実装するアンテナ４１の特性を変更できる。アンテナ４１の整合回路４１０のパターン形状は，ＲＦタグラベル１に実装するＩＣチップ４２に依存するため，品目によらずＩＣチップ４２を同一にすれば，インレイ４に実装するアンテナ４１の共通化や小型化を図ることができ，ＲＦタグラベル１において，品目ごとに個別に行う必要があるアンテナ設計は第１導電パターン２１と第２導電パターン２２の設計のみになる。

上述したように，本実施形態のＲＦタグラベル１では，第１導電パターン２１および第２導電パターンの材料に導電性インキを用い，第１導電パターン２１および第２導電パターンそれぞれを印刷加工により補助アンテナ基材２０に形成できるので，アルミ箔をエッチング加工して第１導電パターン２１および第２導電パターンを形成するときよりもこれらの形状を容易に変更でき，更に，面積が広くなる第１導電パターン２１および第２導電パターン２２の材料費それぞれを安価にできる。また，インレイ４は，サイズの小型化および品目ごとの共通化を図ることができるため，例えば，アンテナ４１にアルミ箔を用いたとしても大量生産によるコストダウンを図ることができる。

また，第１導電パターン２１と第２導電パターン２２は静電結合により電気的に結合することで，第２導電パターン２２の面積に応じたコンデンサ容量がＲＦタグラベル１に付加されるので，このコンデンサ容量を利用して，ＲＦタグラベル１の広帯域化を実現できる。

図５は，本実施形態の変形例を説明する図である。図５において，図５（ａ）は，変形例１に係るＲＦタグラベル５を説明する図で，図５（ｂ）は，変形例２に係るＲＦタグラベル６を説明する図である。なお，図５において，ＲＦタグラベル１と同じ要素には同じ符号を付している。

図５（ａ）で図示した変形例１に係るＲＦタグラベル５では，第１導電パターン２１を配置した補助アンテナシート２の面に積層した粘着層３を保護する剥離紙５０をインレイ４の裏側に設けている。また，図５（ｂ）で図示した変形例２に係るＲＦタグラベル６では，剥離紙５０に加えて，第２導電パターン２２を配置した補助アンテナシート２の面に粘着層６１を介して表面シート６０を積層することで，必要な情報を表面シート６０に印刷できるようにしている。

１ ＲＦタグラベル
２ 補助アンテナシート
２０ 補助アンテナ基材
２１ 第１導電パターン
２２ 第２導電パターン
３ 粘着層
４ インレイ
４０ インレイ基材
４１ アンテナ
４１０ 整合回路
４１１ 結合素子
４２ ＩＣチップ

Claims (1)

1. ＩＣチップとインピーダンス整合をとるための整合回路と，前記整合回路を中心として対称的に配置され，それぞれが前記整合回路と電気的に接続している二つの結合素子を含む構造のアンテナをインレイ基材に実装したインレイと，導電性インキを用い二つの第１導電パターンを補助アンテナ基材の一方の面に形成し，導電性インキを用い二つの第２導電パターンを前記補助アンテナ基材の他方の面に形成している補助アンテナシートと，前記二つの第１導電パターンを形成した前記補助アンテナシートの面に積層した粘着層を備え，
   前記インレイは，そのサイズが前記補助アンテナシートのサイズより小さく，前記粘着層を利用して前記補助アンテナシートに貼付されており，前記二つの第１導電パターンは，それぞれが前記粘着層を介して前記整合回路と重ならず，前記粘着層を介して前記結合素子のいずれか一つと一対一対応で重なるように導電性インキが用いて形成されており，前記二つの第２導電パターンは，それぞれが前記補助アンテナ基材を介して前記第１導電パターンのいずれか一つと一対一対応で重なるように形成されている。
   ことを特徴とするＲＦタグラベル。