JP4348282B2 - 無線用ｉｃタグ、及び無線用ｉｃタグの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣチップに記録されている情報を無線で送信する無線用ＩＣタグ等に関し、特に、ＩＣチップから無線電波を送信するアンテナに改良を加えた無線用ＩＣタグ及び無線用ＩＣタグの製造方法に関する。

近年、物品の情報管理や物流管理などに無線用ＩＣタグが広く利用されている。さらには、動物などを特定したり管理したりするときにもこれらの無線用ＩＣタグが利用され始めている。このような無線用ＩＣタグは、情報を記録した小さなＩＣチップとＩＣチップの情報を無線で送信する小さなアンテナとによって構成されている。すなわち、このような無線用ＩＣタグは、例えば、細長いアンテナの中央部付近に幅０．４ｍｍ×奥行き０.４ｍｍ×高さ０.１ｍｍ程度の小さなＩＣチップが取り付けられていて、物品や動物などに貼付されて利用されている。したがって、読取装置を無線用ＩＣタグにかざせば、非接触でＩＣチップに記録されている情報（つまり、個々の物品や動物の属性などに関する情報）を読み取ることができる。このような無線用ＩＣタグを物品や動物などに貼付するためには、無線用ＩＣタグはできるだけ小さいことが望ましい。そのためには、無線用ＩＣタグのアンテナを小さくする必要がある。

図１２は、従来の無線用ＩＣタグにおけるダイポールアンテナの構成図である。図１２（ａ）に示すように、ダイポールアンテナ２１の中央部にＩＣチップ３０が取り付けられていて、ダイポールアンテナ２１は最大アンテナ効率が得られるようにダイポールアンテナ２１の長さＬがλ/２になっている。但し、λは使用周波数における波長を表わしている。したがって、無線用ＩＣタグを小さくするためには、例えば図１２（ｂ）に示すようにダイポールアンテナ２１の一部を切断して使用することが考えられた。

また、アンテナ部分の中央部を細くして電流の流れる方向の両端部分の幅を広くした、いわゆるＨ型形状のアンテナにして小型化を図ったマイクロストリップアンテナの技術も知られている。この技術は、Ｈ型アンテナの細いくびれ部分に磁界が集中してインダクタンスを増大させることにより、共振周波数を下げてアンテナの小型化を図ったものである（例えば、特許文献１参照）。さらには、Ｈ型形状のアンテナを用いた非接触ＩＣタグの技術も知られている。この技術は、Ｈ型アンテナの接続部分をオーミックコンタクトにして非接触ＩＣタグの小型化を実現したものである（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−５３５３５号公報（段落番号００１５〜００２３、図１及び図２参照） 特開２００３−２４３９１８号公報（段落番号００１２〜００２７、図１〜図４参照）

しかしながら、ダイポールアンテナのアンテナ長Ｌはλ/２のときに最大アンテナ効率が得られるので、無線用ＩＣタグを小型化するために図１２（ｂ）のようにアンテナを長さ方向で切断してしまうと、アンテナ効率が低下して通信距離が短くなってしまい、結果的に通信が困難となってＩＣチップの情報を読み取れなくなってしまうことがある。図１３は、図１２に示す形状のダイポールアンテナのアンテナ長と通信距離の関係を示す特性図である。図１３に示すように、アンテナ長Ｌ（ｍｍ）を短くすると通信距離Ｓ（ｍｍ）は急激に減少して行き、例えばアンテナ幅Ｄを１.５ｍｍに固定した場合はアンテナ長Ｌが２５ｍｍ以下になると通信不能になってしまう。

また、前記の特許文献１に示すＨ型アンテナは、誘電体の表面にＨ型に形成されたパッチ電極と裏面に形成された接地電極とからなるいわゆるマイクロストリップアンテナであって、携帯電話機用の小型アンテナとして利用されるものであり、接地電極を持たないストリップアンテナにはそのまま応用することはできない。さらに、前記の特許文献２に示すアンテナは、Ｈ型形状のアンテナを用いて小型化を図った非接触ＩＣタグを実現しているが、基板上に左右対称に形成された２個の幅広なアンテナパターンとこれらのアンテナパターンを橋渡しするＩＣタグラベルとによってＨ型形状のアンテナを構成するとき、アンテナパターンとＩＣタグラベルとがオーミックコンタクトになっている。

すなわち、非接触ＩＣタグの製造工程において、アンテナパターンを形成した基板に対してフィルムコーティングを施さない状態で、アンテナパターン上にＩＣタグラベルを直接搭載してオーミックコンタクトしている。したがって、特許文献２の技術では、Ｈ型アンテナの製造工程において、２個の幅広なアンテナパターンと橋渡しするためのＩＣチップ搭載アンテナパターンとの間にフィルムをコーティングすることができない。言い換えれば、従来から行われている製造工程をそのまま利用した静電容量結合によってＨ型アンテナを構成して非接触ＩＣタグを製造することはできない。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、小さなアンテナで広い指向性が得られると共に通信距離を低下させることなく情報の読み取りができ、かつ、安価で小型・薄型構造の無線用ＩＣタグとその無線用ＩＣタグの製造方法を提供することを目的とする。さらに、収納ケースの形状に合わせたアンテナ形状にすることができる無線用ＩＣタグを提供することを目的とする。

本発明の無線用ＩＣタグは、前記の目的を達成するために創案されたものであり、情報を記録したＩＣチップと、そのＩＣチップに記録されている情報を無線で送信するアンテナとを備えた無線用ＩＣタグであって、前記アンテナは、前記ＩＣチップが搭載された給電部分が延在され、前記給電部分の両端に前記給電部分より幅広く形成されている放射部分を有し、前記給電部分と前記放射部分との間には絶縁部材が介在され、前記給電部分と前記放射部分とは静電容量結合されており、前記給電部分にインピーダンスマッチングをとるスリットを有し、前記ＩＣチップは前記スリットを跨いで前記給電部に接続し、前記スリットが前記放射部分に重ならないように、前記給電部分と前記放射部分とを前記静電容量結合している。例えば、給電部分とその給電部分の両側に存在する放射部分とによってＨ型形状のアンテナを構成している。あるいは、給電部分の両側に存在する放射部分をそれぞれ半円形に形成し、給電部分とその両側の放射部分とによって円形形状のアンテナを構成してもよい。
また、本発明の無線用ＩＣタグの製造方法は、金属導体によってアンテナを絶縁性基板の表面にパターニングする工程と、前記アンテナの給電部分に前記ＩＣチップを搭載し、前記ＩＣチップのそれぞれの端子を前記アンテナに接続する工程と、前記アンテナの表面に絶縁部材をコーティングする工程と、前記アンテナ上の前記絶縁部材を含む広い範囲に亘って、前記ＩＣチップを挟んで第１助アンテナ及び第２補助アンテナを形成する工程と、前記第１補助アンテナ、前記第２補助アンテナ、及び前記ＩＣチップを含む表面全体を絶縁カバーでコーティングする工程と、を行うこととした。

また、本発明の無線用ＩＣタグは、ＩＣチップの搭載された給電部分の位置を、放射部分が上下方向及び左右方向において対称となる位置に配置することによって最大アンテナ効率を得ることができる。しかし、無線用ＩＣタグを収納するケースの形状に制約がある場合は、給電部分の位置を、放射部分が上下方向及び左右方向の少なくとも一方において非対称となる位置に配置することもできる。さらに、ケースの形状に制約がある場合は、放射部分の任意の位置に任意の形状の開口部を１個または複数個形成することもできる。あるいは、放射部分における外周の任意の位置に任意の形状の切欠きを１個または複数個形成することもできる。このような変形アンテナにすることによってアンテナ効率は最大効率よりやや低下するが、ダイポールアンテナのアンテナ効率よりは効率がよいので、非取付物体への取付の利便性を優先した場合には、このような変形アンテナを適用することもできる。

本発明の無線用ＩＣタグによれば、ＩＣチップの搭載されたアンテナ中央部の給電部分を細長いくびれ形状にして両側の放射部分を幅広形状にしたアンテナ、例えば、Ｈ型形状のアンテナにすることにより、ＩＣチップを取り巻くアンテナ周辺に効率よく電磁エネルギーを集中させることができる。これによって、アンテナの長さを短くしてもＩＣチップの通信距離を長くすることができるので、結果的に、通信性能を低下させることなく無線用ＩＣタグを小型化することができる。また、本発明の無線用ＩＣタグによれば、ＩＣチップが搭載されたアンテナのくびれ形状の給電部分をアンテナ中央部より任意の位置へ移動したり、Ｈ型アンテナやＯ型アンテナの形状を上下左右で非対称にしたり、あるいはアンテナ放射面（放射部分）に開口部や切欠きを設けたりすることによって、無線用ＩＣタグのケースへの実装方法に自由度を持たせることができる。その結果、それぞれの取付対象物に最適な形状のケースに対して無線用ＩＣタグを容易に収納することができるので、無線用ＩＣタグの組立工程が簡素化されると共に、無線用ＩＣタグの使い勝手が一段と向上する。
また、このような無線用ＩＣタグを簡単に製造することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）に係る無線用ＩＣタグについて好適な例をあげて説明する。本発明に係る無線用ＩＣタグは、ＩＣチップを搭載した給電部分となる中央部の幅を細くし、かつ放射部分となる周辺部分において対称的に幅を広くしたアンテナ形状、例えば、Ｈ型のアンテナ形状にすることにより、ＩＣチップの周辺に効率的にエネルギーを集中させてアンテナ効率の向上を図っている。これによって、アンテナの長さを短くしても通信距離を低下させることがないので、結果的に、無線用ＩＣタグの小型化を図ることができる。

≪第１実施形態≫
図１は、本発明に係る無線用ＩＣタグにおける第１実施形態のＨ型アンテナを示す平面図である。図１に示すように、無線用ＩＣタグにおけるＨ型アンテナ１は、長さＬ方向の中央部でアンテナ幅Ｄを細くして長さＬ方向の両側部分（周辺部分）でアンテナ幅Ｄを広くした、いわゆるＨ型形状として細い中央部にＩＣチップ２を搭載した構成となっている。Ｈ型アンテナ１は、ストリップアンテナとして機能し、静電破壊防止対策及びインピーダンスマッチングを行うため、ＩＣチップ２が搭載された中央部に連続したかぎ状のスリット５が形成され、ＩＣチップ２がスリットを跨いで、それぞれの端子がスリット５の両側に接続されている。したがって、前記の中央部がアンテナ電流を流す給電部分となり、両側部分（周辺部分）がアンテナ電波を放射する放射部分となる。

このようにしてＨ型アンテナ１のアンテナ幅Ｄを長さＬ方向の両側で広げた形状にすることにより、ＩＣチップ２がＨ型アンテナ１と接続するアンテナの中央部（つまり、くびれた部分）で最大電流が得られ、ＩＣチップ２を取り囲んだアンテナ周辺部分に電磁エネルギーが集中するので、Ｈ型アンテナ１のアンテナ幅Ｄを所定の値にすれば長さＬを短くしてもアンテナ効率が上がって通信距離が向上する。すなわち、従来のように、接地電極とパッチ電極で構成されたマイクロストリップアンテナでは、パッチ電極をＨ型形状にしても、パッチ電極上にＩＣチップを搭載することができないため、結局、磁界の集中でインダクタンスを増大させ、共振周波数を下げる効果は得られるものの、通信距離の向上に寄与することはなかった。これに対して、本実施形態では、Ｈ型アンテナ１は接地電極が不要なストリップアンテナとして機能するので、電磁エネルギーの最も集中するアンテナの中央部にＩＣチップ２を搭載でき、その結果、アンテナ効率が向上し通信距離を向上させることができる。

図２は、図１に示すＨ型アンテナにおけるアンテナ幅と通信距離との関係を示すアンテナ特性図である。なお、図２において、横軸はアンテナ幅Ｄ（ｍｍ）を示し、縦軸は通信距離Ｓ（ｍｍ）を示している。すなわち、図２は、図１に示すＨ型アンテナ１において、長さＬを２０ｍｍ、長さ方向のくびれ長さＬ１を２ｍｍ、幅方向のくびれ幅Ｄ１を１.５ｍｍにそれぞれ固定して、アンテナ幅Ｄを変化させる実験を行ったときに得られたアンテナ幅Ｄと通信距離Ｓの関係を示す実験データである。

図２に示すように、アンテナ長Ｌが２０ｍｍ一定の場合においてアンテナ幅Ｄを変化させると、アンテナ幅Ｄが４０ｍｍ以下のときに通信可能となり、アンテナ幅Ｄが２４ｍｍのときに通信距離Ｓが１１９ｍｍで最大通信距離となっている。すなわち、図１において、Ｈ型アンテナ１の中央部のくびれ部分にＩＣチップ２を搭載し、アンテナ電流がＨ型アンテナ１のくびれ部分から長さＬの方向に沿って両側の幅広部分へ流れるとき、くびれ部分を最大電流として両側の幅広部分へ電流が分散する。このとき、Ｈ型アンテナ１の中央のくびれ部分（つまり、ＩＣチップ２が搭載されている部分）を中心として、両側の幅広部分の電磁エネルギーが集中するので、アンテナ効率が向上する。

このような電磁エネルギーの集中作用によって、Ｈ型アンテナ１の長さＬが２０ｍｍ、アンテナ幅Ｄが２０ｍｍ程度の小型のＨ型アンテナでもアンテナ効率が向上して通信距離を向上させることができる。なお、長さＬが２０ｍｍ、アンテナ幅Ｄが２０ｍｍ程度のくびれ部分のない正方形のアンテナでは、電磁エネルギーを集中させることができないので、アンテナ効率が向上しないために通信距離を向上させることは困難である。また、中央部が細くなったＵ字型（つまり、図１に示すＨ型のくびれ部分を含めた上部のみの形状）のアンテナの場合は、幅広部分に電磁エネルギーが分散してしまうので、くびれ部分（つまり、ＩＣチップが搭載されている部分）を中心として効果的に電磁エネルギーを集中させることは困難である。したがって、Ｈ型アンテナのようにアンテナ効率を向上させることはできないので、多少の通信距離向上の効果はあるものの、充分に通信距離を向上させることはできない。

図３は、図１に示す第１実施形態のＨ型アンテナの製造工程の一例を示す図である。
ここでは、工程１である「金属導体によって絶縁性基板の表面にアンテナを形成するときに、中央部を細長くパターニングし、かつ中央部の長さ方向の両方向に存在する周辺部分をこの中央部の長さ方向を軸にして幅広になるようにパターニングする工程」と、工程２である「中央部にＩＣチップを搭載し、その中央部に形成されたスリットを跨いで前記ＩＣチップのそれぞれの端子を前記金属導体に接続する工程」と、工程３である「中央部と周辺部分を形成する金属導体、及びＩＣチップを絶縁カバーでコーティングする工程」とを含んだ無線用ＩＣタグの製造方法を説明する。
なお、前記工程１である「金属導体によって絶縁性基板の表面にアンテナを形成するときに、中央部を細長くパターニングし、かつ中央部の長さ方向の両方向に存在する周辺部分をこの中央部の長さ方向を軸にして幅広になるようにパターニングする工程」では、周辺部分を中央部の長さ方向を軸にして対称的にパターニングしてもよい。

まず、図３（ｂ）に示すように、アンテナ基材１ａの表面に銅や銀などの金属導体をＨ型にパターニングする。例えば、銅などの金属ペーストをＨ型にパターン印刷して焼き付けるか、金属パターン層をＨ型にメッキ形成するか、あるいは、薄い金属膜をエッチングによってＨ型にパターニングする。このとき、図３（ａ）に示すようにＨ型アンテナ１の中央部のくびれ部分に連続するかぎ形のスリット５を設ける。なお、前記した通りこのスリット５は、ＩＣチップ２の静電破壊防止対策およびインピーダンスマッチングのために設けられたものである。さらに、Ｈ型アンテナ１の長さ方向に対してスリット５を跨いでＩＣチップ２を搭載し、ＩＣチップ２のそれぞれの電極をスリット５の両側の金属部分に接続する（ＩＣチップ２はスリット５を跨いで接続される）。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

次に、図３（ｂ）に示すように、アンテナ基材１ａ側に粘着シート３を配置し、Ｈ型アンテナ１の表面に防水性とともに絶縁性を備えるカバーシール４をコーティングする。これによって、図３（ｃ）に示すような防水性のある無線用ＩＣタグ１０が形成される。すなわち、長さ方向が２２ｍｍ、幅方向が２２ｍｍ、厚さが１ｍｍ程度の薄型で正方形の小型な無線用ＩＣタグ１０が形成される。

次に、別形態のＨ型アンテナの製造工程を説明する。図４は、別形態のＨ型アンテナの製造工程の例を示す図である。ここでは、中央部（くびれ部分）の両側に存在する周辺部分を補助アンテナとして形成し、補助アンテナと中央部とが静電容量結合で接続されるようになっている。
その製造工程は、工程１１である「金属導体によってアンテナ６ａをアンテナ基材６ｂの表面にパターニングする工程」と、工程１２である「アンテナ６ａの中央部にＩＣチップ２を搭載し、ＩＣチップ２のそれぞれの端子をアンテナ６ａに接続（スリットを跨いでアンテナに接続）する工程」と、工程１３である「アンテナ６ａの表面に絶縁フィルム７をコーティングする工程」と、工程１４である「アンテナ６ａ上の前記絶縁フィルム７を含む広い範囲に亘って、ＩＣチップ２を挟んで第１補助アンテナ８ａ及び第２補助アンテナ８ｂを形成する工程」と、工程１５である「第１補助アンテナ８ａ、第２補助アンテナ８ｂ、及びＩＣチップ２を含む表面全体を絶縁カバーでコーティングする工程」とを含んでいる。

まず、図４（ｂ）に示すように、アンテナ基材６ｂの表面に銅や銀などの金属導体によって長さ方向に細長のアンテナ６ａをパターニングする。アンテナ６ａのパターニングは、銅などの金属ペーストをパターン印刷して焼き付けるか、金属パターン層をメッキ形成するか、あるいは、薄い金属膜をエッチングするなどの方法によって行う。このとき、図４（ａ）に示すようにアンテナ６ａの中央部のくびれ部分に連続するかぎ形のスリット５を設ける。さらに、アンテナ６ａの長さ方向に対してスリット５を跨いでＩＣチップ２を搭載し、ＩＣチップ２のそれぞれの電極をアンテナ６ａに接続する（ＩＣチップ２はスリット５を跨いでアンテナに接続される）。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

さらに、図４（ｂ）に示すように、アンテナ６ａの表面に絶縁フィルム７をコーティングする。これによって、絶縁フィルム７を含めてアンテナ基材６ｂ、アンテナ６ａおよびＩＣチップ２を一体化させたインレット６が得られる。
そして、インレット６のアンテナ基材６ｂ側に粘着シート３を配置し、アンテナ６ａの上の絶縁フィルム７を含む広い範囲に亘って、ＩＣチップ２を挟んで第１補助アンテナ８ａ及び第２補助アンテナ８ｂをパターン印刷、メッキ処理、エッチングなどによって形成する。これによって、図４（ａ）に示すようなＨ型のアンテナを形成することができる。

このようなＨ型のアンテナが形成された後に、図４（ｂ）に示すように、インレット６、第１補助アンテナ８ａ、第２補助アンテナ８ｂを含む粘着シート３の表面全体に絶縁性のカバーシール４をコーティングする。これによって、図４（ｃ）に示すような無線用ＩＣタグ１１が形成される。すなわち、図３の場合と同様に、長さ方向が２２ｍｍ、幅方向が２２ｍｍ、厚さが１ｍｍ程度の薄型で正方形の小型な無線用ＩＣタグ１１が形成される。
なお、ここでは、アンテナ基材６ｂはアンテナ６ａを補強するためのものであり、必要に応じてアンテナ基材６ｂを省略し、アンテナ６ａを直接に粘着シート３に形成することも可能である。

図４（ｂ）に示す工程１４において、インレット６のアンテナ６ａの表面に絶縁フィルム７を介して第１補助アンテナ８ａ及び第２補助アンテナ８ｂを形成するので、アンテナ６ａと第１補助アンテナ８ａ及び第２補助アンテナ８ｂは、オーミックコンタクトではなく静電容量結合となっている。このように形成されたＨ型のアンテナには高周波電流が流れるので、アンテナ６ａと第１補助アンテナ８ａ及び第２補助アンテナ８ｂは静電容量結合であっても充分に電気的に接続される。

なお、オーミックコンタクトとは、ダイオード（整流）特性のない、いわゆるオームの法則が成り立つ電流電圧特性をもつ結合である。静電容量結合とは、金属と金属との間に誘電体を介すことによってコンデンサを形成する結合である。
オーミックコンタクトの場合は、電流が流れるようにするためにアンテナとＩＣチップとの間の接合に異方導電性接着材を使用する必要がある。これに対して、実施形態では、アンテナ６ａと第１補助アンテナ８ａ及び第２補助アンテナ８ｂとは静電容量結合で結合されるため、前記したように、絶縁フィルム７を誘電体（絶縁部材）として利用し、静電容量結合のためのコンデンサを形成することができる。これにより、アンテナ６ａと第１補助アンテナ８ａ、第２補助アンテナ８ｂとの間には、他の工程で使用されるレジスト材料、粘着材料、接着材料などの材料を活用し、これを誘電体としてコンデンサを形成することができる。
この結果、高価な異方導電性接着材料を必要とせず、製造工程の簡略化と材料コストの低減が図られ、製品コストの低減につながる。
なお、図４（ａ）ではアンテナ６ａ用の切り欠きは第１補助アンテナ８ａに設けてあるが、第２補助アンテナ８ｂに設けてもよいし、切り欠きが両方の第１補助アンテナ８ａ、第２補助アンテナ８ｂにあってもよい。切り欠きが第１補助アンテナ８ａと第２補助アンテナ８ｂの両方にある場合は、無線用ＩＣタグの製造時にアンテナ６ａの向きを気にしなくてもよい。

≪第２実施形態≫
図５は、本発明に係る無線用ＩＣタグにおける第２実施形態のＯ型（亜鈴型）アンテナを示す平面図である。図５に示すように、円形の形状をしたＯ型アンテナ９は、半径Ｒの２つの半円金属箔の中央部を幅Ｄ２の細長い金属箔で接続された構成となっている。そして、細長い金属箔の部分にＩＣチップ２を搭載して無線用ＩＣタグを構成している。このような形状のＯ型アンテナ９のＩＣチップ２から図の矢印の方向へアンテナ電流が流れると、中央部（ＩＣチップ２の搭載部分）で最大電流が流れて両側の半円部分に流れて行く。これによって、両側の半円部分の電磁エネルギーがＩＣチップ２を取り囲んで集中するので、半径Ｒの小さいＯ型アンテナであってもアンテナ効率が上がって通信距離が向上する。このようなＯ型アンテナ９を有する無線用ＩＣタグによって、例えば、ボルトのキャップなどに無線用ＩＣタグを実装しても通信距離を向上させることができる。

≪第３実施形態≫
本実施形態では、前記したＨ型アンテナまたはＯ型アンテナの形状を変形させた無線用ＩＣタグの幾つかのバリエーションについて説明する。すなわち、第３実施形態の無線用ＩＣタグでは、アンテナの長手方向中央部の幅を狭くしてアンテナ形状をＨ型またはＯ型とし、アンテナ中央部にＩＣチップを搭載した無線用ＩＣタグに対して、ＩＣチップの搭載位置（つまり、くびれ部分）をアンテナ中央部から所望の位置へ移動させた変形形状のＨ型アンテナまたはＯ型アンテナとする。あるいは、Ｈ型アンテナまたはＯ型アンテナの左右または上下の形状を非対称にした変形形状のＨ型アンテナまたはＯ型アンテナとする。または、アンテナ放射面の一部に開口部または切欠きを設けた変形形状のＨ型アンテナまたはＯ型アンテナにする。

すなわち、前記したように、Ｈ型アンテナまたはＯ型アンテナの中央部のくびれ部分にＩＣチップを配置して給電点とすれば（つまり、給電部分とすれば）、くびれ部分に電磁エネルギーの集中作用が働いて最大アンテナ効率が得られる。しかし、無線用ＩＣタグを取り付けるための被取付物体の形状などによって、無線用ＩＣタグを収納する筐体（ケース）の形状が制約されることがある。例えば、無線用ＩＣタグを収納するケースの中央部付近にケースを被取付物体に取り付けるための開口部や支柱を設けたり、ケースを被取付物体に取り付けるための位置決め用の切欠きをケース外周に設けたりする場合は、ケースに収納されるＨ型アンテナまたはＯ型アンテナの形状をそれに合わせて変形しなければならない。

つまり、ＩＣチップの搭載位置をＨ型アンテナやＯ型アンテナの中心部に限定せず、ＩＣチップの搭載位置をＨ型アンテナやＯ型アンテナの上下方向または左右方向に対して非対称な位置にした変形形状の無線用ＩＣタグの場合は、アンテナ効率はやや低下するが、従来の矩形型アンテナ（ダイポールアンテナ）に比べれば、変形形状の無線用ＩＣタグの方が高いアンテナ効率が得られる。そのため、充分な通信距離が確保できれば、被取付物体への取り付けの利便性を優先して、無線用ＩＣタグにおけるＨ型アンテナまたはＯ型アンテナを変形形状にすることが望ましい。そこで、第３実施形態では変形形状のＨ型アンテナまたはＯ型アンテナの幾つかのバリエーションについて説明する。

＜Ｈ型アンテナの非対称形状バリエーション＞
図６は、本発明の第３実施形態に係るＨ型アンテナの非対称形状バリエーションを示す図である。図６（ａ）に示すような、くびれ部１ａが中央部にあるＨ型アンテナ１の基本型であるアンテナ対称型の無線用ＩＣタグに対して、同図（ｂ）に示す変形１のように、Ｈ型アンテナ１のくびれ部１ａを下方（または上方）にずらして、そのくびれ部１ａにスリット５を形成すると共にスリット５を跨いでＩＣチップ２を搭載した給電点上下オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。

また、同図（ｃ）に示す変形２のように、Ｈ型アンテナ１のくびれ部１ａを上下方向の中央部に固定したままＨ型アンテナ１の左右アンテナの放射面積を非対称にした給電点左右オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。さらに、同図（ｄ）に示す変形３のように、Ｈ型アンテナ１のくびれ部１ａを下方（または上方）にずらすと共にＨ型アンテナ１の左右アンテナの放射面積を非対称にした給電点上下−左右オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のような非対称形状のＨ型アンテナにした場合は、図６（ａ）のような対称形状のＨ型アンテナに比べてアンテナ効率はやや低下するが、必要な通信距離が確保できる範囲でアンテナ形状を変形して被取付物体への取り付けの利便性を図ることができる。

＜Ｏ型アンテナの非対称形状バリエーション＞
図７は、本発明の第３実施形態に係るＯ型アンテナの非対称形状バリエーションを示す図である。図７（ａ）に示すような、くびれ部９ａが中央にあるＯ型アンテナ９の基本型であるアンテナ対称型の無線用ＩＣタグに対して、同図（ｂ）に示す変形１のように、Ｏ型アンテナ９のくびれ部９ａを下方（または上方）にずらして、そのくびれ部９ａにスリット５を形成すると共にスリット５を跨いでＩＣチップ２を搭載した給電点上下オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。

また、同図（ｃ）に示す変形２のように、Ｏ型アンテナ９のくびれ部９ａを中央部に固定したままＯ型アンテナ９の左右アンテナの放射面積を非対称にした給電点左右オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。さらに、同図（ｄ）に示す変形３のように、Ｏ型アンテナ９のくびれ部９ａを下方（または上方）にずらすと共にＯ型アンテナ９の左右アンテナの放射面積を非対称にした給電点上下−左右オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のような非対称形状のＯ型アンテナにした場合は、図７（ａ）のような対称形状のＯ型アンテナに比べてアンテナ効率はやや低下するが、必要な通信距離が確保できる範囲でアンテナ形状を変形して被取付物体への取り付けの利便性を図ることができる。

＜非対称形状のＯ型アンテナの実施例＞
図８は、本発明の第３実施形態に適用される非対称形状のＯ型アンテナに係る一実施例を示す外形図である。図８に示すように、Ｏ型アンテナ９の外径は２４ｍｍであり、Ｏ型アンテナ９の中央部には前記したケースの支柱を立てるために直径６ｍｍの空白部分が設けられている。したがって、Ｏ型アンテナ９の中心から６ｍｍずれた位置に幅が１．５ｍｍで長さが２．０ｍｍのくびれ部９ａが設けられて左右のアンテナ放射部を接続している。また、くびれ部９ａの中央付近には幅が０．１５ｍｍのスリットがかぎ状に形成されている。なお、図８に示す形状のＯ型アンテナで１００ｍｍの通信距離は得られることが実験によって確認された。

＜Ｈ型アンテナにおける開口バリエーション＞
図９は、本発明の第３実施形態に係るＨ型アンテナの開口バリエーションを示す図である。図９（ａ）に示すような、くびれ部１ａが中央にあるＨ型アンテナ１の基本型であるアンテナ対称型の無線用ＩＣタグに対して、同図（ｂ）に示す変形１のように、Ｈ型アンテナ１のくびれ部１ａを下方（または上方）にずらしてそのくびれ部１ａにスリット５を形成してＩＣチップ２を搭載すると共に、Ｈ型アンテナ１の中央部付近に開口部２２を形成した給電点上下オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。

また、同図（ｃ）に示す変形２のように、Ｈ型アンテナ１のくびれ部１ａを中央部に固定したままＨ型アンテナ１の左右アンテナの放射面積を非対称にすると共に、Ｈ型アンテナ１で放射面積の広いアンテナ側（図の左アンテナ側）に開口部２２を形成した給電点左右オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。さらに、同図（ｄ）に示す変形３のように、Ｈ型アンテナ１のくびれ部１ａを下方（または上方）にずらすと共にＨ型アンテナ１の左右アンテナの放射面積を非対称にし、さらに、Ｈ型アンテナ１で放射面積の広いアンテナ側（図の左アンテナ側）に開口部２２を形成した給電点上下−左右オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。

すなわち、Ｈ型アンテナ１に開口部２２が存在する場合も、ＩＣチップ２の搭載位置は図６のＨ型アンテナの非対称形状バリエーションで示した搭載位置に従う。なお、開口部２２の形状は図９に示すような円形に限ることはなく任意の多角形にしてもよい。また、開口部２２の位置によって給電点位置（つまり、くびれ部１ａの位置）を適宜に移動させることが望ましい。さらに、開口部２２の配置位置は任意に変更することができる。また、アンテナに形成される開口部は同形状または異形状のものが複数個存在していても構わない。

図９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のような非対称形状であって、かつ開口部のあるＨ型アンテナの場合は、図９（ａ）のような対称形状のＨ型アンテナに比べてアンテナ効率はやや低下するが、必要な通信距離が確保できる範囲で開口部を設けたりアンテナ形状を変形したりすることにより、被取付物体への取り付けの利便性を図ることができる。

＜Ｏ型アンテナにおける開口バリエーション＞
図１０は、本発明の第３実施形態に係るＯ型アンテナの開口バリエーションを示す図である。図１０（ａ）に示すような、くびれ部９ａが中央にあるＯ型アンテナ１の基本型であるアンテナ対称型の無線用ＩＣタグに対して、同図（ｂ）に示す変形１のように、Ｏ型アンテナ９のくびれ部９ａを下方（または上方）にずらしてそのくびれ部９ａにスリット５を形成してＩＣチップ２を搭載すると共に、Ｏ型アンテナ９の中央部付近に開口部２２を形成した給電点上下オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。

また、同図（ｃ）に示す変形２のように、Ｏ型アンテナ９のくびれ部９ａを中央部に固定したままＯ型アンテナ９の左右の放射面積を非対称にすると共に、Ｏ型アンテナ９で放射面積の広いアンテナ側（図の左アンテナ側）に開口部２２を形成した給電点左右オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。さらに、同図（ｄ）に示す変形３のように、Ｏ型アンテナ９のくびれ部９ａを下方（または上方）にずらすと共にＯ型アンテナ９の左右アンテナの放射面積を非対称にし、さらに、Ｏ型アンテナ９で放射面積の広いアンテナ側（図の左アンテナ側）に開口部２２を形成した給電点上下−左右オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。

すなわち、Ｏ型アンテナ９に開口部２２が存在する場合も、ＩＣチップ２の搭載位置は図７のＯ型アンテナの非対称形状バリエーションで示した搭載位置に従う。なお、開口部２２の形状は図１０に示すような円形に限ることはなく任意の多角形にしてもよい。また、開口部２２の位置によって給電点位置（つまり、くびれ部９ａの位置）を適宜に移動させることが望ましい。さらに、開口部２２の配置位置は任意に変更することができる。また、アンテナに形成される開口部は同形状または異形状のものが複数個存在していても構わない。

図１０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のような非対称形状であってかつ開口部のあるＯ型アンテナにした場合は、図１０（ａ）のような対称形状のＯ型アンテナに比べてアンテナ効率はやや低下するが、必要な通信距離が確保できる範囲で開口部を設けたりアンテナ形状を変形したりすることにより、被取付物体への取り付けの利便性を図ることができる。

＜Ｈ型アンテナにおける外周切欠きバリエーション＞
図１１は、本発明の第３実施形態におけるＨ型アンテナの外周切欠きバリエーションを示す図である。図１１（ａ）に示すような、くびれ部１ａが中央にあるアンテナ対称型のＨ型アンテナ１の基本型において、左右のアンテナの外周に任意の形状の切欠きを形成することもできる。例えば、図１１（ａ）のＨ型アンテナ１における左側アンテナの外周上部に半円形の切欠き２３ａを形成し、さらに、図の右側アンテナの外周下部に矩形の切欠き２３ｃを形成することもできる。また、同図（ｂ）に示す変形１のように、Ｈ型アンテナ１のくびれ部１ａを下方にずらしてそのくびれ部分にスリット５を形成してＩＣチップ２を搭載すると共に、Ｈ型アンテナ１の左右アンテナの外周中央部付近にそれぞれ半円形の切欠き２３ａ、２３ｂを形成した給電点上下オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。

さらに、同図（ｃ）に示す変形２のように、Ｈ型アンテナ１のくびれ部１ａを中央部に固定したままＨ型アンテナ１の左右アンテナの面積を非対称にすると共に、Ｈ型アンテナ１の左右アンテナの外周下部付近にそれぞれ半円形の切欠き２３ａ、２３ｂを形成した給電点左右オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。また、同図（ｄ）に示す変形３のように、Ｈ型アンテナ１のくびれ部１ａを下方にずらすと共にＨ型アンテナ１の左右アンテナの放射面積を非対称にし、さらに、Ｈ型アンテナ１の左右アンテナの外周中央部付近に切欠き２３ａ、２３ｂを形成した給電点上下−左右オフセット型の無線用ＩＣタグにすることもできる。

すなわち、Ｈ型アンテナ１の外周辺上に切欠きが存在する場合もＩＣチップ２の搭載位置は図８のＨ型アンテナの非対称形状バリエーションに従う。なお、切欠きの形状は円形に限ることはなく任意の多角形にしてもよい。また、切欠きの位置によって給電点位置（つまり、くびれ部１ａの位置）を適宜に移動させることが望ましい。さらに、切欠きの配置位置は任意に変更することができる。また、切欠きは複数個存在していても構わないし、切欠きと開口部が混在していても構わない。さらに、Ｈ型アンテナ１における左右のアンテナで異形状の切欠きが存在してもよいし、左右のアンテナで異形状の切欠きが複数存在してもよい。なお、左右のアンテナにおける切欠きの位置は必ずしも対称である必要はない。また、左右のアンテナにおける切欠きの個数は任意である。

＜第３実施形態における変形アンテナのまとめ＞
以上説明したように、Ｈ型アンテナまたはＯ型アンテナの変形アンテナを用いて無線用ＩＣタグを実現する場合は、Ｈ型アンテナやＯ型アンテナでくびれ部を中央に配置した基本型に対してアンテナ効率がやや低下するが、無線用ＩＣタグをケースへ収納するときの利便性が向上する。例えば、無線用ＩＣタグの中央部付近に筐体取付け等のために必要となる開口部を設けたり、無線用ＩＣタグの取付位置決めのためにアンテナ外周に切欠きを設けることによって、被取付物体への無線用ＩＣタグの取付作業性が一段と向上する。

このような実装上の利便性を図るための変形アンテナを実現する場合は、アンテナの放射部分に円形や多角形の開口部を形成し、アンテナ給電点を中央部より端の方へ移動した非対称なＨ型アンテナやＯ型アンテナにすればよい。または、アンテナの放射部分の任意の位置に円形または多角形の開口部を形成し、アンテナ給電点を中央部より端の方へ移動した非対称なＨ型アンテナやＯ型アンテナにしてもよい。あるいは、アンテナの外周に切欠きを形成すると共に、必要に応じてアンテナの放射部分の任意の位置に円形または多角形の開口部を形成し、アンテナ給電点を中央部より端の方へ移動した非対称なＨ型アンテナやＯ型アンテナにしてもよい。なお、アンテナ外周の切欠きだけを必要としてアンテナ内部の開口部を必要としない場合は、給電点を中央部に配置してアンテナ効率をできるだけ高くすることが望ましい。

前記幾つかのバリエーションを上げてＨ型アンテナまたはＯ型アンテナの形状について説明したが、アンテナの形状はそれらに限定されるものではなく、さまざまな形状に変形することができる。例えば図１に示すＨ型アンテナ１に対して四つの角部を切り取った四角形の形状としてもよい。また、Ｈ型アンテナとＯ型アンテナに共通するが、図６に示すくびれ部１ａまたは図７に示すくびれ部９ａが両側の部分に対して垂直である必要はなく、斜めにしてもよい。
なお、以上説明した本発明は、その技術思想の及ぶ範囲で種々の変更実施を行うことができる。例えば、無線用ＩＣタグは、ＲＯＭ（Read Only Memory）型のものでも、ＲＡＭ（Random Access Memory）型のものでもよい。またどのような用途に適用されるものでもよい。

本発明の実施形態に係る無線用ＩＣタグにおける第１実施形態のＨ型アンテナを示す平面図である。 図１に示すＨ型アンテナにおけるアンテナ幅と通信距離との関係を示すアンテナ特性図である。 図１に示す第１実施形態のＨ型アンテナの製造工程の一例を示す図である。 別形態のＨ型アンテナの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線用ＩＣタグにおける第２実施形態のＯ型アンテナを示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係るＨ型アンテナの非対称形状バリエーションを示す図である。 本発明の第３実施形態に係るＯ型アンテナの非対称形状バリエーションを示す図である。 本発明の第３実施形態に適用される非対称形状のＯ型アンテナに係る一実施例を示す外形図である。 本発明の第３実施形態に係るＨ型アンテナの開口バリエーションを示す図である。 本発明の第３実施形態に係るＯ型アンテナの開口バリエーションを示す図である。 本発明の第３実施形態に係るＨ型アンテナの外周切欠きバリエーションを示す図である。 従来の無線用ＩＣタグにおけるダイポールアンテナの構成図である。 図１２に示す形状のダイポールアンテナのアンテナ長と通信距離の関係を示す特性図である。

符号の説明

１ Ｈ型アンテナ
１ａ，９ａ くびれ部
１ａ アンテナ基材
２ ＩＣチップ
３ 粘着シート（絶縁性基材）
４ カバーシール（絶縁カバー）
５ スリット
６ インレット
６ａ アンテナ
６ｂ アンテナ基材
７ 絶縁フィルム
８ａ 第１補助アンテナ
８ｂ 第２補助アンテナ
９ Ｏ型アンテナ
１０，１１ 無線用ＩＣタグ
２１ ダイポールアンテナ
２２ 開口部
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 切欠き

Claims (19)

1. 情報を記録したＩＣチップと、そのＩＣチップに記録されている情報を無線で送信するアンテナとを備えた無線用ＩＣタグであって、
   前記アンテナは、前記ＩＣチップが搭載された給電部分が延在され、
   前記給電部分の両端に前記給電部分より幅広く形成されている放射部分を有し、
   前記給電部分と前記放射部分との間には絶縁部材が介在され、前記給電部分と前記放射部分とは静電容量結合されており、
   前記給電部分にインピーダンスマッチングをとるスリットを有し、
   前記ＩＣチップは前記スリットを跨いで前記給電部に接続し、
   前記スリットが前記放射部分に重ならないように、前記給電部分と前記放射部分とを前記静電容量結合することを特徴とする無線用ＩＣタグ。
2. 前記スリットは、屈曲したかぎ状の溝であることを特徴とする請求項１に記載の無線用ＩＣタグ。
3. 前記アンテナは、前記給電部分と前記放射部分とによってＨ型の形状を構成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線用ＩＣタグ。
4. 前記アンテナは、前記給電部分の両側に存在する前記放射部分がそれぞれ半円形に形成され、前記給電部分と前記放射部分とによって円形の形状を構成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線用ＩＣタグ。
5. 前記給電部分は、前記放射部分が上下方向及び左右方向において対称となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の無線用ＩＣタグ。
6. 前記給電部分は、前記放射部分が上下方向及び左右方向の少なくとも一方において非対称となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の無線用ＩＣタグ。
7. 前記放射部分の任意の位置に少なくとも１個の開口部が形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の無線用ＩＣタグ。
8. 前記放射部分の任意の位置に形状が異なる開口部が混在して形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の無線用ＩＣタグ。
9. 前記開口部の形状は円形または多角形であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の無線用ＩＣタグ。
10. 前記給電部分の位置は、前記開口部が前記放射部分に形成された位置に応じて設定されることを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか１項に記載の無線用ＩＣタグ。
11. 前記放射部分の外周における任意の位置に少なくとも１個の切欠きが形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の無線用ＩＣタグ。
12. 前記放射部分の外周における任意の位置に形状が異なる切欠きが混在して形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の無線用ＩＣタグ。
13. 前記切欠きの形状は円形または多角形であることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の無線用ＩＣタグ。
14. 前記給電部分の位置は、前記切欠きが前記放射部分の外周に形成された位置に応じて設定されることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３の何れか１項に記載の無線用ＩＣタグ。
15. 前記放射部分の任意の位置に少なくとも１個の開口部が形成され、かつ、前記放射部分の外周における任意の位置に少なくとも１個の切欠きが形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の無線用ＩＣタグ。
16. 前記開口部と前記切欠きは同形状であることを特徴とする請求項１５に記載の無線用ＩＣタグ。
17. 前記開口部と前記切欠きは形状が異なることを特徴とする請求項１５に記載の無線用ＩＣタグ。
18. 情報を記録したＩＣチップと、そのＩＣチップに記録されている情報を無線で送信するアンテナとを備えた無線用ＩＣタグを製造する無線用ＩＣタグの製造方法であって、
    金属導体によってアンテナを絶縁性基板の表面にパターニングする工程と、
    前記アンテナの給電部分に前記ＩＣチップを搭載し、前記ＩＣチップのそれぞれの端子を前記アンテナに接続する工程と、
    前記アンテナの表面に絶縁部材をコーティングする工程と、
    前記アンテナ上の前記絶縁部材を含む広い範囲に亘って、前記ＩＣチップを挟んで第１補助アンテナ及び第２補助アンテナを形成する工程と、
    前記第１補助アンテナ、前記第２補助アンテナ、及び前記ＩＣチップを含む表面全体を絶縁カバーでコーティングする工程と、
    を含むことを特徴とする無線用ＩＣタグの製造方法。
19. 前記アンテナにおける前記ＩＣチップを搭載する部分にスリットを形成する工程を含み、
    前記ＩＣチップは、前記スリットを跨いで接続されることを特徴とする請求項１８に記載の無線用ＩＣタグの製造方法。

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