JP4363409B2 - Ｒｆｉｄタグ及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ（以下、ＲＦＩＤと称す）リーダライタから送信されるコマンド信号をＲＦＩＤタグが受信し、そのコマンド信号の情報に応じてＲＦＩＤタグ内のメモリに格納されているタグ情報の更新・書き込み、又はそのタグ情報をＲＦＩＤタグがＲＦＩＤリーダライタに読み出し信号として送信し、生体・物品の入退室管理や物流管理などに利用されるＵＨＦ帯及びマイクロ波帯のＲＦＩＤシステムのＲＦＩＤタグ及びその製造方法に関するものである。

ＲＦＩＤシステムは、ＩＣチップを備えたＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダライタとの間で無線通信を行なうシステムである。ＲＦＩＤタグには、バッテリーを搭載し、その電力で駆動するアクティブ型タグと、リーダライタからの電力を受けて、これを電源とし駆動するパッシブ型タグがある。アクティブ型はパッシブ型に比べ、バッテリーを搭載しているため、通信距離、通信の安定度などのメリットがある反面、構造の複雑化、サイズの大型化、高コストなどのデメリットもある。また、近年の半導体技術の向上により、パッシブ型タグ用ＩＣチップの小型化、高性能化が進み、パッシブ型タグの幅広い分野での使用が期待されている。パッシブ型タグにおいて、周波数帯が長波帯、短波帯のＲＦＩＤタグで適用されている電磁誘導方式では、リーダライタの送信アンテナコイルとＲＦＩＤタグのアンテナコイルとの間の電磁誘導作用でＲＦＩＤタグに電圧が誘起され、この電圧によりＩＣチップを起動して通信を可能としている。したがって、ＲＦＩＤリーダライタによる誘導電磁界内でしかＲＦＩＤタグが動作せず、通信距離は数十ｃｍ程度となってしまう。

また、ＵＨＦ帯及びマイクロ波帯などの高い周波数帯のＲＦＩＤタグでは、電波通信方式が適用されており、電波によりＲＦＩＤタグのＩＣチップに電力を供給しているため、通信距離は１〜８ｍ程度と大幅に向上している。したがって、通信距離の短い長波帯、短波帯のＲＦＩＤシステムでは実現が困難であった複数枚のＲＦＩＤタグの一括読み取りや移動しているＲＦＩＤタグの読み取りなどが可能となり、その利用範囲は、大幅に広がると考えられる。ＵＨＦ帯及びマイクロ波帯などの高い周波数のパッシブ型タグとして、例えば特許文献１や特許文献２などに開示されている。

従来、ＲＦＩＤタグの技術では、特許文献１の第１２図（６６はダイポールアンテナ，６７はＩＣチップ）に示されたダイポールアンテナ６６にＩＣチップ６７を実装することにより、ＲＦＩＤシステムのタグとして動作するものや、特許文献２の第２図（１３は１／２波長マイクロストリップ線路共振器，１４は誘電体基板，１５は接地導体板）に示された１／２波長マイクロストリップ線路共振器１３と接地導体板１５との間にＩＣチップを接続したことにより、接地導体板１５側に金属物体（導体）があってもアンテナの放射特性には、ほとんど影響せず金属物体（導体）に設置や貼り付けが可能なものがある。

特開２００３−２４９８２０号公報（第１２図）

特開２０００−３３２５２３号公報（第３図）

しかし、特許文献１のＲＦＩＤタグは、金属物体などの導電性物体（導体）に貼り付けたり、その近傍に設置した場合、導電性物体の影響でダイポールアンテナ１が動作しなくなったり、通信距離が極端に低下してしまうという課題があった。また、特許文献２のＲＦＩＤタグでは、金属物体（導体）に設置することは可能であるが、１／２波長マイクロストリップ線路共振器と接地導体板との間にＩＣチップを接続する構造のために、誘電体基板内部にＩＣチップを埋め込む必要があり、構造が複雑となり製造が困難、製造コストの増大などの課題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、ＲＦＩＤタグの表面にアンテナパターンとＩＣチップとを設けて、誘電体基板内部にＩＣチップを埋め込む必要がない簡便な構造だが、導電性物体や非導電性物体に関わらず設置できる設置対象を選ばないＲＦＩＤタグ及びその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係るＲＦＩＤタグは、誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に設けられた接地導体層と、前記誘電体基板の他の主面に設けられ、長細形状のスロットを有する放射部であるパッチ導体パターンと、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンの二辺にそれぞれ電気的に接続されたＩＣチップとを備え、前記パッチ導体パターンと前記接地導体層との間に電界が形成され、前記スロットの対向部分の電位差によって前記ＩＣチップが給電されることを特徴とするものである。

請求項２の発明に係るＲＦＩＤタグは、誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に設けられた接地導体層と、前記誘電体基板の他の主面に設けられ、長細形状のスロットを有する放射部であるパッチ導体パターンと、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンから前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部と、この電気接続部に接続されたＩＣチップとを備え、前記パッチ導体パターンと前記接地導体層との間に電界が形成され、前記スロットの対向部分の電位差によって前記ＩＣチップが給電されることを特徴とするものである。

請求項３の発明に係るＲＦＩＤタグは、誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に設けられた接地導体層と、前記誘電体基板の他の主面に設けられ、長細形状のスロットを有する放射部であるパッチ導体パターンと、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンから前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部と、前記スロット内に配置され、前記電気接続部に接続されたＩＣチップとを備え、前記パッチ導体パターンと前記接地導体層との間に電界が形成され、前記スロットの対向部分の電位差によって前記ＩＣチップが給電されることを特徴とするものである。

請求項４の発明に係るＲＦＩＤタグは、前記スロットは、前記ＩＣチップが配置された位置から離れるに伴い幅広とした請求項１乃至３のいずれかに記載のものである。

請求項５の発明に係るＲＦＩＤタグの製造方法は、誘電体基板の一主面及び他の主面にそれぞれ導体層を形成する導体層形成工程と、前記誘電体基板の他の主面における放射部である導体層に長細形状のスロットを形成してパッチ導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記導体層間の電界により前記スロットの対向部分に生じる電位差によって給電されるようにＩＣチップを前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンの二辺にそれぞれ電気的に接続する接続工程とを備えたことを特徴とするものである。

請求項６の発明に係るＲＦＩＤタグの製造方法は、誘電体基板の一主面及び他の主面にそれぞれ導体層を形成する導体層形成工程と、前記誘電体基板の他の主面における放射部である導体層に長細形状のスロットを形成してパッチ導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンから前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部を形成する電気接続部形成工程と、前記導体層間の電界により前記スロットの対向部分に生じる電位差によって給電されるようにＩＣチップを前記電気接続部にそれぞれ接続する接続工程とを備えたものである。
請求項７の発明に係るＲＦＩＤタグの製造方法は、誘電体基板の一主面及び他の主面にそれぞれ導体層を形成する導体層形成工程と、前記誘電体基板の他の主面における放射部である導体層に長細形状のスロットを形成してパッチ導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンから前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部を形成する電気接続部形成工程と、前記スロット内にＩＣチップを配置し、前記導体層間の電界により前記スロットの対向部分に生じる電位差によって給電されるように前記ＩＣチップを前記電気接続部にそれぞれ接続する接続工程とを備えたものである。
請求項８の発明に係るＲＦＩＤタグの製造方法は、誘電体基板の一主面及び他の主面にそれぞれ導体層を形成する導体層形成工程と、前記誘電体基板の他の主面における放射部である導体層に長細形状のスロットを形成してパッチ導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記スロットの形成と同時に、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンから前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部を形成する電気接続部形成工程と、前記スロット内にＩＣチップを配置し、前記導体層間の電界により前記スロットの対向部分に生じる電位差によって給電されるように前記ＩＣチップを前記電気接続部にそれぞれ接続する接続工程とを備えたものである。
請求項９の発明に係るＲＦＩＤタグの製造方法は、導体パターン形成工程は、前記スロットを、前記接続工程において接続される前記ＩＣチップの接続位置から離れるに伴い幅広に形成する請求項５乃至８のいずれかに記載のものである。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、誘電体基板の厚み方向の電界が０の位置にＩＣチップが配置されることになり、リーダライタとの間で無線通信を行なうときのパッチ導体部（パッチ導体パターン）の放射パターンの対称性に与える悪影響が少なく、さらに、ＩＣチップが給電点に接続されることにもなるので、給電損失を大幅に低減でき、通信可能距離が向上したＲＦＩＤタグを得ることができる。

請求項２に係る発明によれば、長細形状のスロットにおいて誘電体基板の厚み方向の電界が０の位置にＩＣチップが配置されることになり、リーダライタとの間で無線通信を行なうときのパッチ導体部（パッチ導体パターン）の放射パターンの対称性に与える悪影響が少なく、さらに、ＩＣチップが給電点に接続されることにもなるので、給電損失を大幅に低減でき、通信可能距離が向上したＲＦＩＤタグを得ることができる。

請求項３に係る発明によれば、長細形状のスロットの内部に配置されたＩＣチップが、スロットの幅方向における対向するパッチ導体部（パッチ導体パターン）から前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部に接続されているので、誘電体基板の厚み方向の電界が０の位置にＩＣチップが配置されることになり、リーダライタとの間で無線通信を行なうときのパッチ導体部の放射パターンの対称性に与える悪影響が少なく、さらに、ＩＣチップが給電点に接続されることにもなるので、給電損失を大幅に低減でき、通信可能距離が向上したＲＦＩＤタグを得ることができる。さらに、電気接続部を形成したことにより、スロットの寸法変更の幅が限られている場合でも配置できるＩＣチップの寸法が限定されないＲＦＩＤタグを得ることができる。

請求項４に係る発明によれば、スロットがテーパ状になっているので、通信可能帯域が広帯域なＲＦＩＤタグを得ることができる。

請求項５に係る発明によれば、リーダライタとの間で無線通信を行なうときのパッチ導体部（パッチ導体パターン）の放射パターンの対称性に与える悪影響が少ない給電点にＩＣチップが接続されるＲＦＩＤタグの製造方法を得ることができる。

請求項６〜８に係る発明によれば、導体パターン及び電気接続部が誘電体基板の他の主面（表面）に形成されているので、ダイポールアンテナを用いたＲＦＩＤタグと同様のプリント基板の加工工程で実施可能なＲＦＩＤタグの製造方法を得ることができる。
請求項９に係る発明によれば、スロットがテーパ状になっている導体パターンを誘電体基板の他の主面（表面）に形成することができるＲＦＩＤタグの製造方法を得ることができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１〜図６を用いて説明する。図１は、実施の形態１によるＲＦＩＤタグの構成図、図１（ａ）は、誘電体基板の表面図、図１（ｂ）は、誘電体基板の線Ａ−Ａ’部分断面図１、図１（ｃ）は、誘電体基板の線Ａ−Ａ’部分断面図２、図２は、ＲＦＩＤシステムの基本構成図、図２（ａ）は、ＲＦＩＤシステム図、図２（ｂ）は、ＲＦＩＤタグの機能ブロック図、図３は、ＲＦＩＤタグの電界図、図４は、実施の形態１によるＲＦＩＤタグの特性インピーダンス図、図５は、実施の形態１によるＲＦＩＤタグの電気接続部露出図、図５（ａ）は、２端子部図、図５（ｂ）は、４端子部図、図５（ｃ）は、図５（ａ）（ｂ）の誘電体基板の線Ａ−Ａ’部分断面図、図６は、実施の形態１によるＲＦＩＤタグのスロット拡大図、図６（ａ）は、ＩＣチップ実装前、図６（ｂ）は、ＩＣチップ実装後であり、図１〜４において１は、誘電体基板、２は、誘電体基板１の一主面（裏面）に形成された接地導体部、３は、誘電体基板１の他の主面（表面）に形成されたパッチ導体部、４は、パッチ導体部３の一部に形成された長細状の方形のスロット、５は、スロット４の対向部分から内部にそれぞれ延び、パッチ導体部３と電気的に連続した電気接続部、６は、スロット４の内部に配置され、電気接続部５に接続されたＩＣチップ、７は、ＩＣチップ６に形成された電気接続部５との接続端子である。なお、ＩＣチップ６の特性インピーダンスによっては、インピーダンス整合を取るために必要なスロット４の形状がパッチ導体部３の寸法よりも長くなる場合があり得るのでスロット４は長細状に限るものではない。

８は、ＲＦＩＤタグ、９は、ＲＦＩＤタグと無線通信を行なうＲＦＩＤリーダライタ、１０は、ＲＦＩＤタグ８に設けられたアンテナ部、１１は、アンテナ部１０が受信したＲＦＩＤリーダライタ９からの送信波を後段のディジタル回路に送るアナログ部、１２は、送信波をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、１３は、アンテナ部１０が受信した送信波を整流回路で平滑化し、電力を生成するＲＦＩＤタグの各回路に給電および電源制御を行なう電源制御部、１４は、ＲＦＩＤタグ８に搭載され、固体識別情報等のタグ情報が格納されたメモリ部、１５は、送信波を復調する復調部、１６は、復調部１５で復調された送信波によりメモリ部１４を含むＩＣチップ６内の回路を制御する制御部、１７は、制御部１６によりメモリ部１４から引き出された情報を変調する変調部、１８は、復調部１５・制御部１６・変調部１７により構成されるディジタル部、１９は、変調部からきた信号をＤ／Ａ変換し、アナログ部１１に送るＤ／Ａ変換部、２０は、ダミーパッド部である。なお、パッチ導体部３は、方形である必要はなく円形や楕円形でもよい。また、ＲＦＩＤタグ８において、アンテナ部１１の後段の回路はＩＣチップ６内に構築されている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

まず、ＲＦＩＤシステムの基本的な動作について図２を用いて説明する。ＲＦＩＤシステムを利用する用途（生体・物品の入退室管理や物流管理）に合わせて、それらのタグ情報がＲＦＩＤタグ８のメモリ部１４に格納されており、ＲＦＩＤリーダライタ９は、自身の送受信エリア内にＲＦＩＤタグ８が（入退室管理や物流管理の対象である生体・物品に貼り付けられて）存在又は移動しているときにタグ情報の更新・書き込み、又は読み出しを行なうことができる。ＲＦＩＤリーダライタ９は、更新・書き込み、又は読み出し等をＲＦＩＤタグ８に命令するコマンド信号を送信波としてＲＦＩＤリーダライタ９のアンテナ部からＲＦＩＤタグ８へ送信する。ＲＦＩＤタグ８のアンテナ部１０が送信波を受信し、送信波は電源制御回路１３により検波・蓄電（平滑化）され、ＲＦＩＤタグ８の動作電源を生成し、ＲＦＩＤタグ８の各回路に動作電源を供給する。また、送信波は復調部１５によりコマンド信号が復調される。復調されたコマンド信号の命令内容から制御部１６がデータ処理し、メモリ部１４へタグ情報の更新・書き込みと読み出しとのいずれか一方、又は両方の指示を行い、この制御部１６の指示によりメモリ部１４が出力した読み出し信号が変調部１０により変調された返信波がアナログ部１１を経由してアンテナ部１０からＲＦＩＤリーダライタ９のアンテナ部に送信され、ＲＦＩＤリーダライタ９が読み出し信号を受信して、所望の情報を得る。

次に、図１〜６を用いて実施の形態１に係るＲＦＩＤタグの構造・製造方法及び動作を説明する。ＲＦＩＤリーダライタ９と無線通信するためのＲＦＩＤタグのアンテナ部１０を形成するために、誘電体基板１の主面に導体層を形成する（導体部形成工程）。一主面（裏面）の導体層は、ＲＦＩＤタグの接地導体部２とし、他の主面（表面）の導体層は、スロット４を有するパッチ導体部３とする。なお、スロット４により、パッチ導体部３から誘電体基板１が露出してよいし、誘電体基板１の露出部分は、コーティングされていてもよい。スロット４は、パッチ導体部の３の放射パターンが良好となるようにパッチ導体部３の中央部に形成され（スロット形成工程）、スロット４及びパッチ導体部３の寸法は、パッチ導体部３を励振するためにＲＦＩＤシステムの使用周波数と、後述するＩＣチップ６とのインピーダンス整合がとれるものに調整されている。なお、調整には誘電体基板１の厚みや比誘電率も大きく関係するので、これらの条件もあわせて調整して設計することにより、所望の放射パターンや利得を得る。また、電気接続部５は、パッチ導体部３の一部に形成され、スロット４の対向部分である二辺（図１に示されるスロット４の長辺）からそれぞれパッチ導体部３の中央に向かって延伸し、パッチ導体部３と電気的に連続して形成されており（電気接続部形成工程）、スロットの形成と同時に形成してもよい。図１（ｃ）に示すＩＣチップ６がスロット４内の電気接続部５同士の中央で、基板の厚み方向の電界が０の位置に配置され、接続端子７により電気接続部５に電気的に接続されている（接続工程）。ここで、導体層（接地導体部２，パッチ導体部３，電気接続部５）は、エッチング・蒸着・ミリング等による形成やフィルムに印刷したものを誘電体基板１に接着するなど、一般的なプリント基板の加工方法を用いる。一方、ＩＣチップ６は、熱圧着などの手法を用いて実装することができるので、誘電体基板１の主面（表面・裏面）に対する加工だけで、簡便な構造のＲＦＩＤタグを製造でき、歩留りの低減・製造コストダウンが可能である。また、ＩＣチップ６の接続端子７と電気接続部５への実装時の位置決めは、スロット４の中央付近近傍に微小スロット（図示せず）を設けるなどして行なえばよく、微小スロットは、ＲＦＩＤタグ８の電気特性に影響が殆ど無い。

図３は、接地導体部２とパッチ導体部３との間の電界を示しており、このような電界が導体間で形成されるので、スロット４の対向部分の間に電界が走り、電位差が生じる。したがって、誘電体基板１の厚み方向の電界が０の位置をＩＣチップの給電点（電気接続部５）とすることができ、給電損失を大幅に低減できる上に、パッチ導体部３の放射パターンの対称性に与える悪影響が少なく、通信可能距離が向上したＲＦＩＤタグが得られる。図４は、接地導体部２とパッチ導体部３との四隅の寸法差ｄの変化によるＲＦＩＤタグ８の特性インピーダンスの変化を示しており、横軸のｄは、寸法差ｄをＲＩＦＤタグの使用周波数の波長比で表したもの、縦軸のＲ［Ω］とＸ［Ω］とは、それぞれ特性インピーダンスの実部と虚部とを指している。ここで、接地導体部２とパッチ導体部３との寸法差とは、図１に示すパッチ導体部３の端部から誘電体基板１（図４は、誘電体基板１の面積と接地導体部２とは面積が等しい）の端部までの長さｄを指している。したがって、ｄが０．１λ以上の場合に、ＲＦＩＤタグ８のインピーダンスがほぼ一定となることが図４から分かるので、ｄを０．１以上とすることにより、ＲＦＩＤタグ８の設置対象が導体や非導体に関わらず、また、空中に浮かした場合であっても性能が劣化することがなく、ＲＦＩＤリーダライタ９との無線通信が可能になる。

ここで、実施の形態１に係るパッチ導体部３に励振されるＩＣチップ６を有するＲＦＩＤタグ８を前述のＲＦＩＤシステムの基本的な動作を用いて説明すると、「ＲＦＩＤリーダライタ９は、更新・書き込み、又は読み出し等をＲＦＩＤタグ８に命令するコマンド信号を送信波としてＲＦＩＤリーダライタ９のアンテナ部からＲＦＩＤタグ８へ送信する。ＲＦＩＤタグ８を構成する誘電体基板１の電波の放射部であるパッチ導体部３が送信波を受信して、スロット４の対向部分間に電位差が生じ、送信波がＩＣチップ６に供給される。ＩＣチップ６に供給された送信波は、電源制御回路１３により検波・蓄電（平滑化）され、ＲＦＩＤタグ８の動作電源を生成し、ＲＦＩＤタグ８の各回路（ＩＣチップ６）に動作電源を供給し、送信波からコマンド信号が復調され、復調されたコマンド信号の命令内容からメモリ部１４へタグ情報の更新・書き込みと読み出しとのいずれか一方、又は両方を行い、メモリ部１４が出力した読み出し信号が返信波としてＩＣチップ６に送信波が供給された経路と同じ経路を遡り、放射部であるパッチ導体部３からＲＦＩＤリーダライタ９に返信波が送信され、ＲＦＩＤリーダライタ９のアンテナ部が返信波を受信して、所望の情報を得る」ということになり、ＲＦＩＤシステムの基本的な動作と同様の動作が問題なく行なわれることが分かる。なお、ＲＦＩＤシステムが行なう無線通信のデータの中身は、従来からものでもよいし、新規なものでもよく、誘電体基板１の裏面に接地導体部２を形成しているので、誘電体基板１の裏面側を設置対象の面に向けることで、設置対象が導体や非導体に関わらず設置が可能な簡易構造のＲＦＩＤタグを安価で製造できるため、大量のＲＦＩＤタグを必要とする物流管理、倉庫管理、機材管理、自動車の入退場管理など幅広い分野で利用でき、設置対象や設置対象の面が金属物体などの導体であっても設置することが可能である。

図５，図６を用いて、簡易構造で安価な製造が可能なＲＦＩＤタグを実現するための一要素であるＩＣチップ６の実装の詳細を説明する。図５，図６は、図６（ｂ）を除き、電気接続部５へＩＣチップ６を実装する前のＲＦＩＤタグ８を示している。電気接続部５は、パッチ導体部３及びスロット４を形成するときに同時に形成すると効率よいが、その形状と寸法は、実装するＩＣチップ６の接続端子７の数と特性インピーダンスに合わせる必要がある。例えば、インピーダンス整合をとるために、スロット４の形状の微調整に加えて、接続端子７の足が２つの場合は、図５（ａ）に示すように、スロット４の対向部分からそれぞれ延伸し、接続端子のインピーダンス整合がとれる幅の２本の電気接続部５を形成し、接続端子７の足が４つの場合は、図５（ｂ）に示すように、スロット４の対向部分からそれぞれ延伸し、接続端子のインピーダンス整合がとれる幅の２本の電気接続部５を形成して、接続端子７の足のうち２つを接続し、残りの２つの足をダミーパッド部２０に接続する。ダミーパッド部２０は、図５（ｂ），図６（ａ）に示すように、パッチ導体部３及び電気接続部５とは電気的に接続されていない。また、図６（ｂ）は、ＩＣチップ６を実装した場合のＩＣチップ６を透視した図で、図６（ｂ）から、ダミーパッド部２０は、電気的にだけはなく電波的にも独立した単なるダミーのパッド部で、接続端子７の残り２つの足を載置するためのパッド部であることが分かる。形成方法は、電気接続部５を形成するときに同時に行なうことが効率的で、前述のように、一般的なプリント基板の加工方法を用いることができ、ＩＣチップ６の仕様の変更に柔軟に対応できるので、簡易構造のＲＦＩＤタグを安価で製造できる。なお、ダミーパッド部２０の数は、二つに限定されたものではないし、ＩＣチップ６の接続端子７の数により設けない場合もある。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図７〜図１０を用いて説明する。図７は、実施の形態２によるＲＦＩＤタグの構成図、図８は、実施の形態２によるＲＦＩＤタグの構成図、図９は、実施の形態２によるＲＦＩＤタグのスロット拡大図、図９（ａ）は、ＩＣチップ実装前、図９（ｂ）は、ＩＣチップ実装後、図１０は、実施形態２によるＲＦＩＤタグの構成図であり、図７〜図１０において、２１は、パッチ導体部３の端部に切り欠き状に設けられた電気長調整部、２２は、ＩＣチップ６が配置された位置から相反方向に幅広になるように形成したテーパ状のスロット、２３は、パッチ導体部３の辺に対して角度を持たせて形成され、パッチ導体部３に縮退分離方式を用いて円偏波を放射させるスロットである。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

図７〜図１０を用いて実施の形態２に係るＲＦＩＤタグの構造及び動作を説明する。なお、実施の形態２では、ＲＦＩＤタグの電気長調整方法・広帯域化・縮退分離による円偏波送受信に関するもので、基本的な構成や発明の効果は、実施の形態１と同様である。図７は、ＲＦＩＤタグの電気長調整方法に関するもので、図１のＲＦＩＤタグとの大きな違いは、図示されるように、パッチ導体部３の側部に切り欠きのような形状の電気長調整部２１が形成されたパッチ導体部３である。電気長調整部２１は、スロット４とは垂直となる位置に設けられているので、パッチ導体部３の実効的な電気長が見かけの長さよりも長くなり、ＲＦＩＤシステムの使用周波数が固定でも、パッチ導体部３の大きさを小さくできるので、ＲＦＩＤタグ８全体の寸法が小さくできる。パッチ導体部３の長さ未満であれば、電気長調整部２１の長さは変更できるので、長さや切り込みの程度を調整して設計することにより、ＲＦＩＤタグ８全体の寸法を名刺大にすることや設置対象にあわせた寸法にすることも、ある程度の範囲内では可能である。なお、電気長調整部２１の調整以外にも、実施の形態１と同様に、誘電体基板１の厚みや比誘電率，パッチ導体部３，スロット４の寸法などが大きく関係するので、これらの条件もあわせて調整して設計することにより、ＲＦＩＤタグ８の寸法及び所望の放射パターンや利得を得ることができる。また、パッチ導体部３の片側だけに設けてもよい。

図８，図９は、ＲＦＩＤタグの広帯域化に関するもので、スロット２２はＩＣチップ６が配置された位置から相反方向に幅が拡がっていくテーパ状になっている。図１のスロット４と比較すると、スロット４の対向部分が電機接続部５を除き、相反方向ともに一定の幅が形成されている。このようにスロット２２がテーパ状を成していることにより、ＲＦＩＤタグの使用周波数の広帯域化が実現でき、帯域はテーパの拡がる寸法を調整することにより選択が可能である。したがって、ＲＦＩＤシステムの通信可能帯域を広帯域化できるため、インピーダンス整合が容易で製造誤差による歩留りの悪化を低減できるだけでなく、ＲＦＩＤタグ８が設置した周囲の環境により水滴や汚れが付着してインピーダンス変化に強い耐環境性を有したＲＦＩＤタグを得ることができる。なお、図９（ａ）（ｂ）に示すようにＩＣチップの実装は、実施の形態１の図６（ａ）（ｂ）の説明と同様であるので、説明は省略する。ダミーパッド部２０は、ＩＣチップ６に設けられた接続端子７の足の数により、必要がない場合もある。

図１０は、ＲＦＩＤタグの縮退分離による円偏波送受信に関するもので、図１のＲＦＩＤタグとの大きな違いは、図１０に示されるように、スロット２３の位置がパッチ導体部３に対して、傾斜して設けられている。図１のスロット４と比較すると、スロット２３は、ＩＣチップ６を中心にしておよそ４５°傾斜して形成される（傾斜させる方向は、送受信する電波が、右旋性か左旋性かにより決定する）。このような位置に設けられているので、スロット２３はパッチ導体部３の縮退分離素子（摂動素子）として動作する。つまり、近似的に、図１のＲＦＩＤタグの放射パターンに同じ放射パターンの位相をπ／２ずらして重ねた放射パターンに近い放射パターンを持つ円偏波が送受信可能であるＲＦＩＤタグが得られるので、ＲＦＩＤシステムの無線通信に円偏波の電波が使用されても対応が可能となる。なお、一般的に、縮退分離素子はパッチ導体部３に対して、およそ４５°程度傾斜して形成させるが、給電点の影響で良好な放射パターンを得るためには、傾斜角度をおよそ４５°ではなく、微調整を行なう必要がある。しかし、本発明は、給電点（ＩＣチップ６）を電界が０となる位置に設けているので、比較的、微調整の幅が狭くなり、調整が容易となる。さらに、実施の形態２におけるＲＦＩＤタグの電気長調整方法・広帯域化・縮退分離による円偏波送受信は、それぞれを組み合わせて実施することが可能である。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３について図１１，図１２を用いて説明する。図１１は、実施の形態３によるＲＦＩＤタグの構成図、図１１（ａ）は、ＲＦＩＤタグのパッチ導体面、図１１（ｂ）は、ＲＦＩＤタグの接地導体面（接着層無し）、図１１（ｃ）は、ＲＦＩＤタグの接地導体面（接着層有り）、図１２は、実施の形態３によるＲＦＩＤシステムの構成図であり、図１１，図１２において、２４は、接着層、２５は、設置面である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。図１１のＲＦＩＤタグ８は、接地導体部２の表面に接着層２４を設けたもので、接着層２４は、接着剤，両面テープなどを用いればよく、接着が可能であれば塗布の仕方は自由である。図１２に示す設置面２５は、金属や非金属に関わらず物流管理、倉庫管理、機材管理、自動車の入退場管理などの用途に応じた物品などの表面である。設置面２５に接着層２４を貼り付けられたＲＦＩＤタグ８は、ＲＦＩＤリーダライタ９と無線通信を行なうことが可能であるのは、パッチ導体部３が、誘電体基板１よりも面積が小さいので、接地導体やＲＦＩＤタグ８の設置位置が導体上であった場合の影響によるＲＦＩＤタグ８の特性インピーダンスの変化が、前述のようなＲＦＩＤタグ８の構造をとるので少ないからである。したがって、設置面２５が金属や非金属でも設置可能なＲＦＩＤタグの設置方法を得ることができる。なお、通信距離は、ＲＦＩＤタグ８の寸法等により変化する。

この発明の実施の形態１によるＲＦＩＤタグの構成図である。 この発明のＲＦＩＤシステムの基本構成図である。 この発明のＲＦＩＤタグの電界図である。 この発明の実施の形態１によるＲＦＩＤタグの特性インピーダンス図である。 この発明の実施の形態１によるＲＦＩＤタグの電気接続部露出図である。 この発明の実施の形態１によるＲＦＩＤタグのスロット拡大図である。 この発明の実施形態２によるＲＦＩＤタグの構成図である。 この発明の実施形態２によるＲＦＩＤタグの構成図である。 この発明の実施の形態２によるＲＦＩＤタグのスロット拡大図である。 この発明の実施形態２によるＲＦＩＤタグの構成図である。 この発明の実施の形態３によるＲＦＩＤタグの構成図である。 この発明の実施の形態３によるＲＦＩＤシステムの構成図である。

符号の説明

１…誘電体基板、２…接地導体部、３…パッチ導体部、４…スロット、５…電気接続部、
６…ＩＣチップ、７…接続端子、８…ＲＦＩＤタグ、９…ＲＦＩＤリーダライタ、
１０…アンテナ部、１１…アナログ部、１２…Ａ／Ｄ変換部、１３…電源制御部、
１４…メモリ部、１５…復調部、１６…制御部、１７…変調部、１８…ディジタル部、
１９…Ｄ／Ａ変換部、２０…ダミーパッド部、２１…電気長調整部、
２２…スロット（テーパ状）、２３…スロット（縮退分離）、２４…接着層、
２５…設置面

Claims (9)

1. 誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に設けられた接地導体層と、前記誘電体基板の他の主面に設けられ、長細形状のスロットを有する放射部であるパッチ導体パターンと、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンの二辺にそれぞれ電気的に接続されたＩＣチップとを備え、前記パッチ導体パターンと前記接地導体層との間に電界が形成され、前記スロットの対向部分の電位差によって前記ＩＣチップが給電されるＲＦＩＤタグ。
2. 誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に設けられた接地導体層と、前記誘電体基板の他の主面に設けられ、長細形状のスロットを有する放射部であるパッチ導体パターンと、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンから前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部と、この電気接続部に接続されたＩＣチップとを備え、前記パッチ導体パターンと前記接地導体層との間に電界が形成され、前記スロットの対向部分の電位差によって前記ＩＣチップが給電されるＲＦＩＤタグ。
3. 誘電体基板と、この誘電体基板の一主面に設けられた接地導体層と、前記誘電体基板の他の主面に設けられ、長細形状のスロットを有する放射部であるパッチ導体パターンと、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンから前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部と、前記スロット内に配置され、前記電気接続部に接続されたＩＣチップとを備え、前記パッチ導体パターンと前記接地導体層との間に電界が形成され、前記スロットの対向部分の電位差によって前記ＩＣチップが給電されるＲＦＩＤタグ。
4. 前記スロットは、前記ＩＣチップが配置された位置から離れるに伴い幅広とした請求項１乃至３のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
5. 誘電体基板の一主面及び他の主面にそれぞれ導体層を形成する導体層形成工程と、前記誘電体基板の他の主面における放射部である導体層に長細形状のスロットを形成してパッチ導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記導体層間の電界により前記スロットの対向部分に生じる電位差によって給電されるようにＩＣチップを前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンの二辺にそれぞれ電気的に接続する接続工程とを備えたＲＦＩＤタグの製造方法。
6. 誘電体基板の一主面及び他の主面にそれぞれ導体層を形成する導体層形成工程と、前記誘電体基板の他の主面における放射部である導体層に長細形状のスロットを形成してパッチ導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンから前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部を形成する電気接続部形成工程と、前記導体層間の電界により前記スロットの対向部分に生じる電位差によって給電されるようにＩＣチップを前記電気接続部にそれぞれ接続する接続工程とを備えたＲＦＩＤタグの製造方法。
7. 誘電体基板の一主面及び他の主面にそれぞれ導体層を形成する導体層形成工程と、前記誘電体基板の他の主面における放射部である導体層に長細形状のスロットを形成してパッチ導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンから前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部を形成する電気接続部形成工程と、前記スロット内にＩＣチップを配置し、前記導体層間の電界により前記スロットの対向部分に生じる電位差によって給電されるように前記ＩＣチップを前記電気接続部にそれぞれ接続する接続工程とを備えたＲＦＩＤタグの製造方法。
8. 誘電体基板の一主面及び他の主面にそれぞれ導体層を形成する導体層形成工程と、前記誘電体基板の他の主面における放射部である導体層に長細形状のスロットを形成してパッチ導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記スロットの形成と同時に、前記スロットの幅方向における対向するパッチ導体パターンから前記スロット内の前記誘電体基板上にそれぞれ延在し、互いに離隔した電気接続部を形成する電気接続部形成工程と、前記スロット内にＩＣチップを配置し、前記導体層間の電界により前記スロットの対向部分に生じる電位差によって給電されるように前記ＩＣチップを前記電気接続部にそれぞれ接続する接続工程とを備えたＲＦＩＤタグの製造方法。
9. 導体パターン形成工程は、前記スロットを、前記接続工程において接続される前記ＩＣチップの接続位置から離れるに伴い幅広に形成する請求項５乃至８のいずれかに記載のＲＦＩＤタグの製造方法。

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