JP4753359B2

JP4753359B2 - 無線タグ

Info

Publication number: JP4753359B2
Application number: JP2005281898A
Authority: JP
Inventors: 光早坂
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: JP2007094666A

Description

本発明は、内部に少なくとも１つのＩＣチップ、及びアンテナを有し、データを無線で通信することが可能な無線タグに関するものである。

情報を記憶出来るＩＣチップとアンテナからなる無線タグは、電波を介して、質問器またはリーダと呼ばれる無線機とデータを送受信することができる。そのうち特に、電波の周波数として３００ＭＨｚ以上を使用し、内部に電源を持たない無線タグは、リーダライタとの通信可能距離が長く、価格も比較的廉価であることから、バーコードの置き換え用途への利用などが検討されている。

一般的に無線タグの形状として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴと表記）や紙などの薄い基材の上にアルミニウムや、銀ペーストなどでアンテナが形成され、アンテナの給電パットにＩＣチップが接続されているものが多い。アンテナの形状としては、ダイポールアンテナ、折り返しダイポールアンテナ、ループ型やミアンダ型のアンテナなどが用いられる。

いずれの場合も金属に貼り付けた場合や、水のような電波を吸収する物質を多く含む部材に貼り付けた場合には、極端に通信距離が劣化し、データの読み書きができなくなってしまうという問題がある。

しかしながら、アンテナの特性として、金属との距離がある程度あれば、逆に通信距離を延ばすことが可能なので、無線タグと金属の間にスペーサを入れることで金属表面を持つ物品や蓄水物品対応の無線タグとする方法があり、このような無線タグは、例えば、特許文献１に示されている。

図８は、従来の無線タグを示す説明図で、金属表面を持つ物品や蓄水物品に適した無線タグである。誘電体基板３の上にアンテナパターン２が形成され、アンテナパターン２とＩＣチップ１の給電端子（図示せず）およびグランド端子（図示せず）が、それぞれ接続されている。また、誘電体基板３のアンテナパターン２形成面の裏面には、スペーサ４が全面に形成され、さらにスペーサ４の裏面全面に金属板５が密着形成されている。

上記無線タグを含む一般的な無線タグは、裏面に粘着層を有し、この粘着層を介して、管理対象の物品に貼付し、物品の管理等に供していた。しかしながら、図８に示したような、無線タグの裏面全面にスペーサ４を有する無線タグは、無線タグそのものの厚みのため、無線タグ全体が、物品の表面から突出する。従って、例えば物品の搬送時に生じた摩擦や衝突により、無線タグの一部分が剥離し、破損し易い。

図９は、従来の無線タグを示す説明図である。湾曲した物品１３の表面に、図８で示した全体的に厚みのある無線タグ６を貼付しようとすると、無線タグ６の厚みによって、全体が板バネ状に挙動し、貼付自体が困難となる。また、仮に貼付したとしても、剥離し易い。さらに、物品によっては、角部を覆うように折り曲げて貼付する必要も生じるが、同様の理由で貼付不可能か、剥離し易い。

特開２００２−２９８１０６号公報

本発明の技術的課題は、金属表面を有する物品や蓄水物品であっても通信状態が良好かつ剥離または破損しない無線タグを提供することにある。

さらに、貼付する物品の形状に依存することなく、通信状態が良好かつ剥離または破損しない無線タグを提供することにある。

また、上記特性を有しかつ小型または薄肉の無線タグを提供することにある。

本発明は、アンテナ、ＩＣチップ、およびそれらを搭載する基板で構成された無線タグであって、アンテナパターンによって形成されたアンテナとＩＣチップ搭載面の裏面にスペーサおよび金属板を有し、前記アンテナパターン形成面積より小さい面積を有する板状スペーサを設けることにより、無線タグ全体の厚みを薄くしてなる無線タグである。このように形成することにより、無線タグは、スペーサを有する突出部と、スペーサを有さない縁辺部との２段の厚みを有する形状となる。

このような２段の厚みを有する形状とすることにより、無線タグの縁辺部は、薄く、可とう性を保持したままであるので、均一な厚みをもつ従来の無線ＩＣタグのように、前述のいわゆる板バネ現象は生じず、安定した貼付状態を維持する。

本発明は、基本的に上記構造を有する無線タグであって、ＩＣチップが表面に突出しないようにスペーサを介して、２枚の基板でＩＣチップを内包するように構成し、無線タグの最大厚み部を薄くする。

本発明は、基本的に上記構造を有する無線タグであって、ＩＣチップが表面に突出しないようにＩＣチップ搭載基板とスペーサでＩＣチップを内包するように構成し、無線タグの最大厚み部を薄くする。

また、本発明は、基本的に上記構造を有する無線タグであって、反射器として、無線タグの物品貼付面に配した金属板とアンテナパターンによって形成したアンテナとを電気的に接続することによりアンテナパターン長を短くし、結果的に無線タグ長を短くする。

本発明によれば、矩形状の第１の基板に、アンテナと、長手方向の中心部にＩＣチップを搭載してなり、前記ＩＣチップが搭載された面の裏面に、スペーサと、金属板を有する無線タグであって、前記スペーサは、前記中心部と前記金属板間に配されたことを特徴とする無線タグが得られる。

本発明によれば、矩形状の第１の基板に、アンテナと、長手方向の中心部にＩＣチップを搭載してなり、前記ＩＣチップが搭載された面に、スペーサと、金属板を有する無線タグであって、前記スペーサは、前記中心部と前記金属板間に配されたことを特徴とする無線タグが得られる。

本発明によれば、矩形状の第１の基板に、アンテナと、長手方向の中心部にＩＣチップを搭載してなり、前記ＩＣチップが搭載された面に、スペーサと、第２の基板と、金属板を有する無線タグであって、前記スペーサは、前記中心部と前記第２の基板間に配されたことを特徴とする無線タグが得られる。

本発明によれば、前記アンテナと、前記金属板が電気的に接続されてなることを特徴とする前記無線タグが得られる。

本発明により、管理する物品が金属表面を有する物品または蓄水物品およびこれらの物品の近傍にある物品であっても、物品の形状に依存することなく、剥離し難く、通信性能が良好な無線タグの提供が可能となった。

本発明の無線タグは、ガラスエポキシ、ＰＥＴ、ポリイミドなどの一般的な誘電体からなる基板上に、アルミニウム、銅、銀、金などの金属からなるアンテナパターンが形成され、前記アンテナパターンによって形成されたアンテナと、ＩＣチップの給電端子およびグランド端子がそれぞれ接続されている。前記、誘電体基板の裏面すなわちアンテナパターン形成面の反対面には、ＰＥＴ、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の誘電体からなる板状スペーサを介して、アルミニウム、銅からなる金属板を貼り付け構成する。

なお、前記誘電体基板およびスペーサは、いずれも誘電体材料を用いるので、板状スペーサを誘電体基板として兼用し、直接アンテナパターンを形成してもよい。また、ＩＣチップの剥離や破損を防ぎ、無線タグ全体の強度を増し、且つ薄肉化するために、誘電体基板にアンテナパターンを形成し、ＩＣチップと接続した後、アンテナパターン形成面に密着するようスペーサを貼り付け、金属板を介して、管理する物品に貼付するよう構成してもよい。さらに、スペーサを貼り付けた後に、他の誘電体基板を挿入し、金属板を介して管理する物品に貼付するよう構成してもよい。

この場合は、アンテナパターンおよびＩＣチップが誘電体基板とスペーサに挟み込まれた構成となる。

上記いずれの構成としても、無線タグの厚みを決定するスペーサは、ＩＣチップ搭載部分近傍のアンテナパターン形成部分に対応するよう設け、アンテナパターンを形成してなる誘電体基板全面に対応するように設けてはならない。このように、部分的にスペーサを設けることによって、無線タグは、少なくとも２段階の厚みを有する。

ＩＣチップ搭載部付近に対応するように、スペーサを形成するのは、貼付する物品の材質もしくは、貼付する物品の近傍に配された物品の材質によって生じる電磁波の干渉を防ぎ、通信距離を確保し、かつ良好な通信状態を確保する為である。

無線タグの縁辺部からスペーサを排除して、厚みを薄く形成するのは、無線タグに可とう性を付与するためである。

なお、スペーサを挿入する部分は、貼付する物品の材質や設定通信距離により、調整する。高利得を求める場合は、スペーサ面積は広くするのが好ましい。例えば、無線タグの長手方向長が７０ｃｍであれば、スペーサの長手方向に直交する方向全面にスペーサを配した場合、長手方向長は１０ｍｍ以上あれば金属表面を有する物品に貼付しても実用に供することができる。また、２０ｍｍ以上あれば、全面にスペーサを配した場合と比較すれば若干劣るもののほぼ同等の通信状態を確保できる。通信特性と可とう性の両面を考慮すると、長手方向長３０ｍｍ程度のスペーサを挿入するのが好ましい。

また、上記構成に加えて、アンテナパターンと金属板を電気的に接続し、金属板をアンテナとして機能させることで無線タグの全長を、例えば１／２にすることができる。すなわち、ＩＣタグを内包する構成と、アンテナパターンと金属板を電気的に接続する構成を本発明の基本構成に組み合わせることでより一層の小型化、薄肉化を実現することができ、好ましい。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の無線タグを示す図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は正面から見た構造説明図である。ＰＥＴからなる誘電体基板３上に、アルミニウムからなるアンテナパターン２が形成され、アンテナパターン２は、ＩＣチップ１の給電端子（図示せず）と、グランド端子（図示せず）にそれぞれ接続されている。さらに誘電体基板３の下にアクリル樹脂からなるスペーサ４を、さらにその下にアルミニウムからなる金属板５を配して各部材を密着させてなる。なお、誘電体基板３の大きさは幅５ｍｍ×長さ７０ｍｍで、スペーサ４は、幅５ｍｍで長さ１０ｍｍとした。

すなわち、スペーサ４は、無線タグの全長より短いものを用い、ＩＣチップ１の直下に配したため、スペーサ４が挿入されていない部分はアンテナパターン２と誘電体基板３からなる薄肉層となって可とう性が付与された。

図５は、本発明の無線タグを示す説明図で、物品１３の表面に本発明の無線タグ６が貼付されている状態を示す。図５に示すように、本発明の無線タグ６を用いて、物品１３であるステンレス製円筒状部品ケース側面への貼付を試みたところ、容易に貼付することができ、擦り合わせても無線タグが剥離または部分崩壊することはなく、かつ良好に通信できた。

図２は、本発明の無線タグを示す説明図である。ガラスエポキシからなる誘電体基板３上に、銀からなるアンテナパターン２が形成され、アンテナパターン２は、ＩＣチップ１の給電端子（図示せず）と、グランド端子（図示せず）にそれぞれ接続されている。さらに誘電体基板３のアンテナパターン２形成面に接するように、エポキシ樹脂からなるスペーサ４と誘電体基板３１を、さらにその下に銅からなる金属板５を配して各部材を密着させてなる。なお、誘電体基板３１の大きさは幅５ｍｍ×長さ７０ｍｍで、スペーサ４は、幅５ｍｍで長さ２０ｍｍとした。

すなわち、スペーサ４は、無線タグの全長より短いものを用い、ＩＣチップ１の直下に配したため、スペーサ４が挿入されていない部分はアンテナパターン２と誘電体基板３１からなる薄肉層となって可とう性が付与された。また、アンテナパターン２形成面、つまりＩＣチップ１搭載面が最外面とならないように構成したので、ＩＣチップ部分の突出部がなく、最大厚み部をさらに薄く構成できた。

この無線タグの、内部に水分を含む食品を内蔵した樹脂製の表面凹凸形状ケース側面への貼付を試みたところ、容易に貼付することができ、擦り合わせても無線タグが剥離または部分崩壊することはなく、かつ良好に通信できた。

図３は、本発明の無線タグを示す説明図である。ＰＥＴからなる誘電体基板３上に、銀からなるアンテナパターン２が形成され、アンテナパターン２は、ＩＣチップ１の給電端子（図示せず）と、グランド端子（図示せず）にそれぞれ接続されている。さらに誘電体基板３のアンテナパターン２形成面に接するように、ポリプロピレンからなるスペーサ４を、さらにその下にアルミニウムからなる金属板５を配して各部材を密着させてなる。なお、金属板５の大きさは幅５ｍｍ×長さ７０ｍｍで、スペーサ４は、幅５ｍｍで長さ２０ｍｍとした。

すなわち、スペーサ４は、無線タグの全長より短いものを用い、ＩＣチップ１の直下に配したため、スペーサ４が挿入されていない部分はアンテナパターン２と金属板５からなる薄肉層となって可とう性が付与された。また、アンテナパターン２形成面、つまりＩＣチップ１搭載面が最外面とならないように構成したので、ＩＣチップ部分の突出部がなく、最大厚み部をさらに薄く構成できた。

この無線タグの、金属製の球面部を有するケース側面への貼付を試みたところ、容易に貼付することができ、擦り合わせても無線タグが剥離または部分崩壊することはなく、かつ良好に通信できた。

図４は、本発明の無線タグを示す斜視図である。ポリイミドからなる誘電体基板３上に、金からなるアンテナパターン２が形成され、アンテナパターン２は、ＩＣチップ１の給電端子（図示せず）と、グランド端子（図示せず）にそれぞれ接続されている。さらに誘電体基板３のアンテナパターン２形成面に接するように、エポキシ樹脂からなるスペーサ４を、さらにその下にアルミニウムからなる金属板５を配して各部材を密着させてなる。なお、誘電体基板３の大きさは幅５ｍｍ×長さ３５ｍｍで、スペーサ４は、幅５ｍｍで長さ１５ｍｍとした。

また、アンテナパターン２の一部であるアンテナパターン２１は、金属板５と電気的に接続し、金属板５もアンテナの一部として機能するよう構成した。

すなわち、スペーサ４は、無線タグの全長より短いものを用い、ＩＣチップ１の直下に配したため、スペーサ４が挿入されていない部分はアンテナパターン２と誘電体基板３からなる薄肉層となって可とう性が付与された。また、アンテナパターン２の一部であるアンテナパターン２１を金属板５と電気的に接続することにより、いわゆる逆Ｆアンテナを構成し、実施例１および２の１／２の長さの無線タグを実現した。逆Ｆアンテナは、一般的なダイポールアンテナに較べて、無線タグの全長を１／２とすることが可能となり、無線タグの小型化に貢献する。

この無線タグの金属製ドーナツ形状小型部品表面への貼付を試みたところ、狭い貼付面にもかかわらず容易に貼付することができ、擦り合わせても無線タグが剥離または部分崩壊することはなく、かつ良好に通信できた。

図６は、本発明品および従来品のアンテナ利得測定結果を示すグラフである。本発明品として、図１に示した構成を有し、誘電体基板の長さ７０ｍｍ、幅５ｍｍで、厚さ１ｍｍ、長さ１０ｍｍのスペーサを挿入した無線タグを用意し、２．４ＧＨｚ帯周波数で金属表面に貼付してアンテナ利得を測定した結果を実線８で示す。

比較のための従来品として、本発明品と同様の大きさの誘電体基板を用い、厚さ１ｍｍ、長さ７０ｍｍのスペーサを挿入した無線タグと、同様の構成でスペーサを挿入しない無線タグを用意し、同様の測定装置、測定条件下でアンテナ利得を測定した結果を点線７（スペーサ有り）、点線９（スペーサなし）で示す。なお、図中のＸは正面方向を、Ｙは幅方向を、矢印は回転方向を示す。

従来品のアンテナと金属板の間にタグ全長にスペーサを挿入した場合を示す点線７と本発明品を示す実線８を比較すると確かに本発明品は、アンテナ利得が低いが、スペーサを挿入しない他の従来品を示す点線９に比較すると実用に供する程度に十分なアンテナ利得が得られた。なお、上記３種類のタグの剥離試験を行ったところ、スペーサをタグ全長に挿入した従来品は、１２回擦り合わせたところ部分剥離したが、本発明品は３０回擦り合わせても剥離しなかった。

図７は、本発明品のアンテナ利得測定結果を示すグラフである。図２に示した構成を有し、誘電体基板の長さ１５０ｍｍ、幅５ｍｍで、厚さ１ｍｍ、長さ１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍのスペーサを各々挿入した無線タグ３種類を用意し、２．４ＧＨｚ帯周波数で金属表面に貼付してアンテナ利得を測定した結果をそれぞれ実線１０、点線１１、点線１２で示す。なお、図中のＸは正面方向を、Ｙは幅方向を、矢印は回転方向を示す。

スペーサの大きさを変えることによって、アンテナ利得が変化していることがわかる。従って、貼付する物体の材質や構築するシステムの要求条件に応じて、スペーサの大きさを調整し、実用上充分なアンテナ利得を得るとともに、剥離し難い大きさを選定するのが好ましい。

以上、例を挙げて、この発明の実施例を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。

本発明の無線タグを用いることにより、商品等の流通管理、販売管理、在庫管理、利用状況管理に代表される多様な物品の管理において、管理する物品の材質や使用環境等に適したシステムを簡便に構築することができる。

本発明の無線タグを示す図、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は正面から見た構造説明図。本発明の無線タグを示す説明図。本発明の無線タグを示す説明図。本発明の無線タグを示す斜視図。本発明の無線タグを示す説明図。本発明品および従来品のアンテナ利得測定結果を示すグラフ。本発明品のアンテナ利得測定結果を示すグラフ。従来の無線タグを示す説明図。従来の無線タグを示す説明図。

符号の説明

１ＩＣチップ
２，２１アンテナパターン
３，３１誘電体基板
４スペーサ
５金属板
６無線タグ
７点線（スペーサをタグ全長に挿入した従来品の測定結果）
８実線（本発明品の測定結果）
９点線（スペーサを挿入しない従来品の測定結果）
１０実線（１０ｍｍのスペーサを挿入した本発明品の測定結果）
１１点線（２０ｍｍのスペーサを挿入した本発明品の測定結果）
１２点線（３０ｍｍのスペーサを挿入した本発明品の測定結果）
１３物品
Ｘ正面方向
Ｙ幅方向

Claims

矩形状の第１の基板に、アンテナと、長手方向の中心部にＩＣチップを搭載してなり、前記ＩＣチップが搭載された面の裏面に、スペーサと、金属板を有する無線タグであって、前記スペーサは、前記中心部と前記金属板間に配されたことを特徴とする無線タグ。
矩形状の第１の基板に、アンテナと、長手方向の中心部にＩＣチップを搭載してなり、前記ＩＣチップが搭載された面に、スペーサと、金属板を有する無線タグであって、前記スペーサは、前記中心部と前記金属板間に配されたことを特徴とする無線タグ。
矩形状の第１の基板に、アンテナと、長手方向の中心部にＩＣチップを搭載してなり、前記ＩＣチップが搭載された面に、スペーサと、第２の基板と、金属板を有する無線タグであって、前記スペーサは、前記中心部と前記第２の基板間に配されたことを特徴とする無線タグ。
前記アンテナと、前記金属板が電気的に接続されてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線タグ。