JP4787572B2 - 無線ｉｃタグ、及び無線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ＩＣタグ等に関し、特に、金属シートの表面に取り付けられる無線ＩＣタグと、その無線ＩＣタグの製造方法に関する。

近年、物品や構造物の情報管理、あるいは物流管理などに無線ＩＣタグが広く利用されている。このような無線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、物品に貼付されたり構造物に埋め込まれたりして利用される。使用されるＩＣチップは例えば幅０.４ｍｍ×奥行き０.４ｍｍ×高さ０.１ｍｍ程度の小さなものである。このような無線ＩＣタグにリーダライタをかざせば、非接触でＩＣチップに記録されている情報（つまり、個々の物品や構造物の属性などに関する情報）を読み取ることができる。無線ＩＣタグの製造コストまたは取り付け易さを考えると、できるだけ小さくかつ軽量であることが望ましい。

無線ＩＣタグとしては、例えば、ＩＣチップと接続された第１のアンテナ上に、誘電体で構成される第２のスペーサを介して第２のアンテナ（補助アンテナ）を設け、第２のアンテナの共振による増幅作用を利用して電波強度を強くすることにより、金属や水分の多いもので使用しても通信距離を伸ばせるようにしたものがある。また、金属板の表面にスロットアンテナを形成してスロット部分にＩＣチップの端子を金属的に接触させて結合することにより、金属板の表面であっても良好なアンテナ特性を得るようにした技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３５８４９４号公報（段落番号０００９〜００１８、及び図１〜図３参照）

しかしながら、近年、前記のような物品や構造物に無線ＩＣタグを貼付して情報管理を行うだけではなく、錠剤やカプセルなどの薬剤の情報管理への無線ＩＣタグの利用が望まれている。このような錠剤やカプセルなどの薬剤は、ヒートシール包装の一種であるＰＴＰ（Press Through Package）に封入されている。つまり、一面は樹脂シートのＰＶＣなどで全面的に覆われ、樹脂の厚さは０．２〜０．２５ｍｍである。他面は、アルミニウムシートで全面が覆われている。そのため、一般的な無線ＩＣタグを実装したのでは包装用のアルミニウムシート（以下、アルミシート）によって通信距離が低下してしまうので実用には供さない。したがって、前記のような金属対応の無線ＩＣタグを使用する必要があるが、そのような金属対応の無線ＩＣタグを使用すると、包装パッケージ全体が大きくなったり、あるいはコストが増大してしまうなどのため、汎用的な薬剤の包装には適さないものになってしまう。

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、アルミ等の金属薄膜をシール材料としたパッケージ上に構成要素の追加なしに小型な無線ＩＣインレットを実装して、通信距離の長い無線ＩＣタグを実現することを目的とする。

本発明の無線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、ＩＣチップに記録された情報を無線で送信する無線ＩＣタグであって、インピーダンスマッチング用のスリットを形成した板状の第１のアンテナにＩＣチップを搭載したインレットと、非金属領域であるスペースパターンによって金属箔を分離することで形成される板状の第２のアンテナとを備え、第２のアンテナの面垂直方向から見てインレットのすべてが第２のアンテナに重なるように第２のアンテナの表面にインレットを搭載し、第１のアンテナと第２のアンテナとを静電結合させた構成を採っている。このとき、スペースパターンは金属箔の表面に他の領域とは分離された島状領域によって第２のアンテナを形成している。そして、第1のアンテナから放射される電波の波長をλとしたとき、島状領域によって形成されたアンテナは電気的にλ/２の長さとなっている。

また、スペースパターンは、金属箔の表面にコの字型の溝を形成して囲まれた半島状領域によって第２のアンテナを形成してもよい。この場合は、半島状領域によって形成された第２のアンテナは電気的にλ/４の長さとする。

本発明によれば、あらかじめ、インピーダンスマッチング回路が形成された小型アンテナにＩＣチップを搭載したインレットを用意しておく。そして、包装用パッケージを構成するアルミシート上に形成した島状領域又はスロットによって実現されたアンテナにこのインレットを実装して無線ＩＣタグを実現している。これによって、インレット単体でも小型な無線ＩＣタグとして機能すると共に、アルミシート上に形成されたアンテナの作用によって電波の増幅作用を呈するので、金属表面に搭載された無線ＩＣタグであっても強い電波を放射させることができる。したがって、アルミシートのパッケージに搭載された無線ＩＣタグであっても長い通信距離を確保することができる。

《発明の概要》
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ＩＣタグは、金属薄膜のシール（例えば、アルミシール）の表面に所望の形状のスペースパターンを形成し、他のアルミシール領域とは分離された島状のアンテナ領域を形成するか、または他のアルミシール領域と部分的に分離された半島状のアンテナ領域を形成する。そして、島状または半島状のアンテナ領域に小型な無線ＩＣインレット（以下、小型無線ＩＣインレットという）を実装し、島状または半島状のアンテナ領域と小型無線ＩＣインレットとで構成された要素を本発明の無線ＩＣタグとする。ここで、小型無線ＩＣインレットは、電波の波長をλとしたとき、例えば、リーダライタとの間で２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波によって交信を行うことができる０.１λ程度の長さのアンテナを有する小型なインレットでよい。小型インレットのアンテナは幅１．５ｍｍ、長さ１０ｍｍである。なお、スペースパターンによってスロットを形成し、そのスロットを跨いで小型無線ＩＣインレットを搭載しても本発明の無線ＩＣタグを実現することができる。

本実施形態では、インピーダンスマッチング回路（つまり、スリット）が形成された小型アンテナと、その小型アンテナに形成されたスリットを跨いで搭載された情報を記録したＩＣチップとによって構成された要素を小型無線ＩＣインレット（特許請求の範囲ではインレットという）と定義し、金属薄膜のシールに島状または半島状に形成されたアンテナ領域に小型無線ＩＣインレットを搭載した構成要素を無線ＩＣタグと定義することにする。

このように構成された無線ＩＣタグによれば、アルミシール等の金属薄膜をシール材料とした包装パッケージに対して、新たな構成要素を追加することなしに小型無線ＩＣインレットを実装して所望の無線ＩＣタグを形成することができる。また、本実施形態の無線ＩＣタグは、アルミシール等の包装パッケージ上に形成されたアンテナ領域に対して、ＩＣチップが搭載された小型無線ＩＣインレットを配置しているが、小型無線ＩＣインレットを配置する位置の精度に対する余裕度が大きいため、つまり、小型無線ＩＣインレットを配置する位置は大まかな位置精度でもよいため、高精度な貼付け機を必要とせず包装パッケージの量産性に優れている。

以下、図面を用いて、無線ＩＣタグの実施形態の幾つかを詳細に説明するが、述べる実施の形態では、錠剤用ＰＴＰパッケージに実装される無線ＩＣタグを例に挙げて説明を行う。

《第１実施形態》
図１は、無線ＩＣタグが実装された錠剤用ＰＴＰパッケージの外観図であり、（ａ）はパッケージ上面（ＰＶＣ面）、（ｂ）はパッケージ下面（アルミ面）である。図１に示すように、錠剤用ＰＴＰパッケージ１は、多数の錠剤２が樹脂性のＰＶＣ３とアルミシート４とによってパッケージングされている。そして、図１（ｂ）に示すように、パッケージ下面のアルミシート４の一部（例えば、上部）には細長い囲いのスペースパターン５が形成され、アンテナ領域となる島状領域６が形成されている。また、図１（ａ）に示すように、島状領域６の形成された部分のアルミシート４の裏面（つまり、パッケージ上面）には、小型アンテナ７にＩＣチップ８が搭載された小型無線ＩＣインレット９が配置されている。つまり、小型無線ＩＣインレット９は、図１（ａ）に示すように、パッケージ上面においてＰＶＣ３の表面に配置されている。

したがって、スペースパターン５の内部の島状領域６によって形成されるアンテナ領域と小型無線ＩＣインレット９は樹脂性のＰＶＣ３を誘電体として静電結合され、島状領域６によるアンテナ領域と小型無線ＩＣインレット９とによって無線ＩＣタグ１０が構成されている。小型無線インレット９は厚さ０．０７ｍｍのアクリル系粘着材により島状領域６に固定される。このように構成された錠剤用ＰＴＰパッケージ１の無線ＩＣタグ１０に図示しないリーダライタをかざせば、そのリーダライタは、無線ＩＣタグ１０から通常の強度の放射電波を受信して、錠剤用ＰＴＰパッケージ１に包装されている錠剤の情報を読み取ることができる。

このとき、小型無線ＩＣインレット９は、リーダライタとの間で２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波によって交信を行うことができる０.１λ程度の小さなものであっても、島状領域６で構成されるアンテナ領域のアンテナ作用によって電波強度の強い電波が放射されるので、島状領域６の外側のアルミシート４によって電波強度が弱められることはない。すなわち、本実施形態では、包装用のアルミシート４にスペースパターン５を設けることによって金属面による通信距離の低下を防止すると共に、スペースパターン５で分離された島状領域６によって包装用のアルミシート４を逆にアンテナとして利用することにより、通信距離を伸ばしている。

図２は、プレスによってスペースパターンを形成して図１に示す錠剤用ＰＴＰパッケージを実現する過程を示す工程図である。図２（ａ）に示すように錠剤２がＰＶＣ３とアルミシート４によってパッケージングされた錠剤用ＰＴＰパッケージ１には、プレスによるパターニングによって図２（ｂ）に示すようなパターン形成部が設けられる。

図２（ｂ）に示すパターン形成部は、同図（ｃ）のように、金型１１ａと金型１１ｂの間にＰＶＣ３とアルミシート４がラミネートされた部分を挿入し、同図（ｄ）に示すように金型１１ａと金型１１ｂによってプレスを行ってアルミシート４を押し切る。これによって、同図（ｅ）に示すようにアルミシート４が切断されてＰＶＣ３に突起が生じる。このようにして金型による押し型を使用して図１に示すようなスペースパターン５を形成する。そして、ＰＶＣ３の樹脂の凸形状をガイドとして小型無線ＩＣインレット９を実装する。

図３は、図２に示すプレスによるスペースパターンの形成状態と小型無線ＩＣインレットの実装状態とを概念的を示す斜視図である。図３（ａ）に示すように、錠剤用ＰＴＰパッケージ１は、スペースパターン５に沿ってアルミシート４が切断されてＰＶＣ３が突起状になり、アルミシート４による島状領域６が形成され、この島状領域６がアンテナ領域となる。そして、図３（ｂ）に示すように、島状領域６の部分のＰＶＣ３の表面に、ＩＣチップ８の搭載された小型無線ＩＣインレット９が搭載される。つまり、アンテナ領域である島状領域６と小型無線ＩＣインレット９は樹脂性のＰＶＣ３を介して静電結合されている。なお、図３（ｃ）に示すように、島状領域６はスペースパターン５によって分離独立した領域となっているので独立したアンテナ領域を構成することができる。

《第２実施形態》
本発明の第２実施形態では、島状領域または半島状領域を形成するスペースパターンのバリエーションについて説明する。図４は、本発明の第２実施形態において錠剤用ＰＴＰパッケージのアルミシートに形成される島状領域または半島状領域のスペースパターンのバリエーションを示す図である。図４（ａ）の基本形は、λ/２の波長で直線偏波（一方向偏波）を行うように島状領域を形成したスペースパターンの第１のバリエーションである。また、図４（ｂ）の変形１は、λ/４の波長で直線偏波（一方向偏波）を行うようにコの字状に半島領域を形成したスペースパターンの第２のバリエーションである。

例えば、図４（ｂ）の変形１の島状パターンを形成した場合、図４（ａ）の基本形の場合に比べて、１/２の大きさで無線ＩＣタグを形成することが可能となる。このため、更に小型のＰＴＰパッケージにも無線ＩＣタグを実装することが可能となる。よって、無線ＩＣタグの適用範囲を拡大させることができる。
ここで、図４（ａ）の基本形の場合、小型無線ＩＣインレットの配置形態として、図１３（ａ）に示す（１）〜（４）の４パターンがある。すなわち、（１）島状領域６上に配置するパターン、（２）島状領域６の長辺側のスペースパターン５を跨ぐように配置するパターン、（３）島状領域６の短辺側のスペースパターン５を跨ぐように配置するパターン、（４）島状領域６を跨ぐように配置するパターンである（図１３（ａ）参照）。なお、図４（ｃ）（ｅ）の変形２、４の場合についても、前記した４パターンを適用して小型インレットを配置することが可能である。

他方、図４（ｂ）の変形１の場合、小型無線ＩＣインレット９の配置形態として、図１３（ｂ）に示す（１）〜（４）の４パターンがある。すなわち、（１）半島状領域１００に配置するパターン、（２）半島状領域１００の長辺側のスペースパターン６を跨ぐように配置するパターン、（３）半島状領域１００の短辺側のスペースパターン６を跨ぐように配置するパターン、（４）半島状領域１００を跨ぐように配置するパターンである。なお、図４（ｃ）（ｅ）の変形２、４の場合についても、図４（ｂ）の４パターンを適用して小型無線ＩＣインレット９を配置することが可能である。
このように島状領域６や半島領域１００をアンテナに用いる場合、小型無線ＩＣインレット９の配置形態には、それぞれ４パターンがある。このため、小型無線ＩＣインレット９の取り付けの自由度が高くなる。また、図４（ａ）（ｂ）では、島状領域６や半島領域１００の長辺あるいは短辺の方向と平行に小型無線ＩＣインレット９を配置することが可能となるため、無線ＩＣタグの短辺方向の大きさを最小限に抑えることができる利点がある。つまり、小型無線ＩＣインレット９の小型化を実現することができる。

さらに、図４（ｃ）の変形２は、図４（ａ）の変形例であって、λ/２の波長で２方向偏波（Ｘ軸，Ｙ軸の二方向偏波）を行うように島状領域を形成したスペースパターンの第３のバリエーションを示したものである。つまり、このバリエーションの形状のアンテナではＸ軸，Ｙ軸の二方向の偏波面で使用することが可能となる。この図の場合では、図の横方向の島状領域が水平偏波に寄与し、図の縦方向の島状領域が垂直偏波に寄与する。また、図４（ｄ）の変形３は、図４（ｂ）の変形例であって、λ/４の波長で２方向偏波（Ｘ軸，Ｙ軸の二方向偏波）を行うように半島状領域を形成したスペースパターンの第４のバリエーションを示したものである。
変形２および変形３の場合、２方向の偏波で無線ＩＣタグの読み取りが可能となる。このため、直線偏波（一偏波）のアンテナを実装したリーダライタと無線ＩＣタグの各偏波面を合わせることなく、リーダライタで無線ＩＣタグの情報を読み取ることができる。直線偏波のアンテナとしては、例えば、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ、小型の誘電体アンテナなどがある。これにより、ユーザは、無線ＩＣタグの読取方向を意識せず、読取作業を行えることとなり、作業効率が向上する。

図４（ｅ）の変形４は、図４（ａ）の変形例であって、図４（ａ）の島状形状の両端を折り曲げて、コの字に形成したスペースパターンの第５のバリエーションを示したものである。
変形４の場合、図４（ａ）の場合に比べて、無線ＩＣタグを小さくすることが可能となる。また、図４（ｃ）（ｄ）の場合と同様、２方向の偏波で無線ＩＣタグの読み取りが可能となるので、無線ＩＣタグの情報が読み取りやすくなる。さらに、無線ＩＣタグの実装スペースに余裕（実装裕度という）ができ、有用である。

《第３実施形態》
本発明の第３実施形態では広い金属箔の領域にスロット状のスペースパターンを形成する場合の幾つかのバリエーションについて説明する。図５は、本発明の第３実施形態において広い金属箔の領域にスロットのスペースパターンを形成するバリエーションを示す図である。図５（ａ）は、λ/２の波長で直線偏波を行わせるために、金属箔の領域に長さλ/２の直線スロットのスペースパターンを形成した状態を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の変形であって、λ/４の波長で直線偏波を行わせるために、金属箔の領域に長さλ/４の直線スロットのスペースパターンを形成した状態を示している。

図５（ｃ）は、図５（ａ）の変形であって、λ/２の波長で２方向偏波を行わせるために、金属箔の領域に長さλ/２の直線をかぎ型スロットにしたスペースパターンを形成した状態を示している。このような２方向偏波によって読み取りを行う場合は、読み取りを行う度にリーダライタを無線ＩＣタグの貼付された側へ移動しなくても、リーダライタを固定したまま物品に貼付された無線ＩＣタグの情報を読み取ることができる。図５（ｄ）は、図５（ａ）の変形であって、λ/２の波長で２方向偏波を行わせるために、金属箔の領域に長さλ/２の直線を半円形スロットにしたスペースパターンを形成した状態を示している。図５（ｅ）は、図５（ｃ）の変形であって、λ/２の波長で２方向偏波を行わせるために、金属箔の領域に長さλ/２の直線をコの字状スロットにしたスペースパターンを形成した状態を示している。なお、コの字状のスロットのＸ軸，Ｙ軸の長さを変えることによって２方向偏波の偏波方向をＸ方向、またはＹ方向に偏らせるように調整することもできる。図５（ｆ）は、図５（ｄ）の変形であって、λ/４の波長で直線偏波を行わせるために、金属箔の領域に長さλ/４の直線を半円形スロットにしたスペースパターンを形成した状態を示している。

図５（ｇ）は、図５（ｄ）の変形であって、λ/２の波長で２方向偏波を行わせるために、金属箔の領域に長さλ/２の直線をＳ字状スロットにしたスペースパターンを形成した状態を示している。図５（ｈ）は、図５（ｆ）の変形であって、λ/４の波長で直線偏波を行わせるために、金属箔の領域に長さλ/４の直線をＳ字状スロットにしたスペースパターンを形成した状態を示している。図５（ｉ）は、図５（ｈ）の変形であって、λ/４の波長で２方向偏波を行わせるために、金属箔の領域に長さλ/４の直線をかぎ型スロットにしたスペースパターンを形成した状態を示している。

《第４実施形態》
本発明の第４実施形態では、スペースパターンに対する小型無線ＩＣインレットの配置方法について説明する。スペースパターンによって島状領域が形成されている場合は、図１で示したように、島状領域で形成されたアンテナ領域の長手方向に沿って小型無線ＩＣインレットを配置する。しかし、図５に示すようにスロット状のスペースパターンが形成された場合は、スペースパターンに対して直交するように小型無線ＩＣインレットを配置する。

図６は、本発明の第４実施形態において、スロット状に形成されたスペースパターンに対して小型無線ＩＣインレットを直交に配置する状態を示す概念図である。図６（ａ）において、スロット状に形成されたスペースパターン５のスロット長はλ/４以上とし、スロット幅は０．１ｍｍ以上とする。そして、小型無線ＩＣインレットを配置するスペースパターン５の領域は、小型無線ＩＣインレットの配置余裕度を持たせるためにスロット幅を広くする。すなわち、スペースパターン５への小型無線ＩＣインレット９の実装精度を低減させるために、小型無線ＩＣインレット９を実装する位置のスロット幅を広げる。このようにして、スペースパターン５のスロット幅を広いところにおいて、スペースパターン５と直交するように小型無線ＩＣインレット９を配置する（図６（ｂ）参照）。
図６では、スペースパターン５上の中央に小型無線ＩＣインレット９が配置されているが、小型無線ＩＣインレット９の取り付け位置を中央に限定する趣旨ではない。

なお、小型無線ＩＣインレット９とスペースパターン５を形成する金属部材との間に絶縁材を挿入し、小型無線ＩＣインレット９とスペースパターン５を形成する金属部材との間隔を広くとるようによっても、図６の場合と同様、小型無線ＩＣインレット９の実装裕度を拡大させることができる。
このような効果は、絶縁材料を０．０５ｍｍ以上の厚さとすることで有効となる。例えば、小型無線ＩＣインレット９を固定させる粘着材のついた基材の厚さを厚くし、その粘着材の厚さを０．３ｍｍとした場合、小型無線ＩＣインレット９の実装裕度の拡大という効果を容易に得ることが可能となる。
なお、前記した２つの方法、すなわち、図６に示したように小型無線ＩＣインレット９を配置する方法と前記金属部材を挿入する方法を併用して適用しても、小型無線ＩＣインレット９の実装裕度を拡大させる効果が得られることとなる。

《第５実施形態》
本発明の第５実施形態では、図１に示す錠剤用ＰＴＰパッケージの全体管理と個々の錠剤ごとの個別管理とを行う場合のスペースパターンの配置について説明する。図７は、本発明の第５実施形態において、図１に示す錠剤用ＰＴＰパッケージの全体管理と個々の錠剤ごとの個別管理とを行う場合のスペースパターンの配置を示す図である。

図７に示すように、錠剤用ＰＴＰパッケージ１のアルミシート４にスペースパターン５ａを形成して細長い島状領域６を設ける。この細長い島状領域６がアンテナ領域となり、そのアンテナ領域の長手方向に沿って小型無線ＩＣインレット９ａを実装する。これによって、小型無線ＩＣインレット９ａは比較的大きな島状領域６（つまり、アンテナ領域）を有する無線ＩＣタグとして作用するので、小型無線ＩＣインレット９ａからは電波強度の高い電波を放射することができる。このような構成のスペースパターン５ａと小型無線ＩＣインレット９ａからなる無線ＩＣタグの放射電波をリーダライタによって読み取ることにより、錠剤用ＰＴＰパッケージ１の全体管理を行うことができる。

一方、アルミシート４には、各錠剤２の外周に沿ってλ/２長の半円形のスペースパターン５ｂが形成され、半円周状のスペースパターン５ｂに対して小型無線ＩＣインレット９ｂが直交するように配置されている。これによって、例えば、錠剤２が使用されないで錠剤用ＰＴＰパッケージ１の中に存在するときは、スペースパターン５ｂと小型無線ＩＣインレット９ｂからなる無線ＩＣタグによって、錠剤２が使用されないで存在していることを知ることができる、また、アルミシート４を破って錠剤２を取り出すと、スペースパターン５ｂの存在する付近の部分のアルミシート４が破壊されるので、スペースパターン５ｂと小型無線ＩＣインレット９ｂからなる無線ＩＣタグは電波を放射しなくなる。これによって、錠剤用ＰＴＰパッケージ１内の１錠ごとの錠剤を飲んだか否かを確認することができる。

《第６実施形態》
本発明の第６実施形態では、錠剤用ＰＴＰパッケージの全体管理と個々の錠剤ごとの個別管理を行う場合のスペースパターンの別な配置方法について説明する。図８は、本発明の第６実施形態において、錠剤用ＰＴＰパッケージの全体管理と個々の錠剤ごとの個別管理とを行う場合のスペースパターンの別な配置を示す図である。図８に示すように、錠剤用ＰＴＰパッケージ１のアルミシート４に、例えばλ/２長の直線状のスペースパターン（つまり、スロット）５ｃを形成し、このスペースパターン５ｃに対して直交するように小型無線ＩＣインレット９ａを実装する。すなわち、図１のようにスペースパターンによって島状領域を設けなくても、図８のように直線状のスペースパターン５ｃに対して小型無線ＩＣインレット９ａを直交するように配置しても本発明の無線ＩＣタグを構成することができる。このとき、スペースパターン５ｃが小型無線ＩＣインレット９ａに搭載されたＩＣチップ８とアルミシート４によって形成されるアンテナとのインピーダンスマッチングを行うので、小型無線ＩＣインレット９ａからは指向性がよく電波強度の高い電波を放射することができる。このような構成のスペースパターン５ａと小型無線ＩＣインレット９ａからなる無線ＩＣタグによって錠剤用ＰＴＰパッケージ１の全体管理を行うことができる。

一方、アルミシート４には、各錠剤２の外周に沿ってλ/２長の半円形のスペースパターン５ｂが形成され、半円周状のスペースパターン５ｂに対して小型無線ＩＣインレット９ｂが直交するように配置されている。
このように１つの錠剤２につき、１つの小型無線ＩＣタグ９を実装することにより、次のような効果が得られる。すなわち、例えば、患者が、ＰＴＰパッケージ１内の錠剤２を利用する場合、リーダライタを用いて、その錠剤２に関する情報（例えば、製造ロットの材料、処理工程、流通ルートなど）を、当該錠剤２に対応付けられている小型無線ＩＣタグ９から読み込んで確認することが可能となる。よって、患者は、ＰＴＰパッケージ内の錠剤（薬剤）を安心して服用することができる。
また、例えば、患者が錠剤を服用する前に、その錠剤に対応付けて取り付けられた小型無線ＩＣタグ９のＩＤ情報（つまり、個々の小型無線ＩＣタグを識別するためのＩＤ）を不図示のコンピュータシステムが受信してそのＩＤ情報をデータベース（不図示）上で管理するようにしてもよい。具体的には、例えば、データベース上で、前記ＩＤ情報で指定された小型無線ＩＣタグ９が取り付けられた錠剤２を服用した患者に関する情報（例えば、患者の服用日時、服用量、錠剤名など）も併せて管理しておく。このようにすると、過去・現在の患者の服用状況を管理することが可能となる。

なお、例えば、吸湿性の高い薬剤を使用する場合、１つのＰＴＰパッケージ１を、ＰＥＴ／ＰＥ／ＡＬ／ＰＥのような積層構造の防湿袋に入れて包装するケースがあるので、このようなケースでは、防湿袋にも小型無線ＩＣタグを実装しておく。このようにすると、前記した場合と同様、不図示のコンピュータシステムが、ＰＴＰパッケージ１のアルミシート４に実装された小型無線ＩＣタグ９のＩＤ情報（実装された小型無線ＩＣタグのＩＤ）と、当該防湿袋に実装された小型無線ＩＣタグのＩＤ情報（実装された小型無線ＩＣタグのＩＤ）とを受信し、それらの情報を対応付けて前記データベース上で管理することが可能となる。よって、ＰＴＰパッケージ１から薬剤を取り出さなくても、あらかじめ設定されている双方の小型無線ＩＣタグの情報の組み合わせから、当該薬剤を確定することが可能となる。このことは、複数のＰＴＰパッケージ１を１つの防湿袋に入れて包装する場合についてもいえる。
さらに、例えば、薬剤の添付文書（取扱い書など）にも、小型無線ＩＣタグを実装してもよい。このようにすると、例えば、不図示のコンピュータシステムが、添付文書に実装された小型無線ＩＣタグのＩＣ情報も受信して前記データベース上で管理することが可能となり、当該添付文書の文書管理を行うことが可能となる。
本実施形態では、ＰＴＰパッケージの場合について説明したが、これに限定されることなく、例えば、袋状のストリップパッケージや輸血バックなどにも適用してもよい。

《第７実施形態》
第７実施形態では、一袋ごとの粉薬や冷凍食品の管理をする場合の形態について説明する。図９は、本発明の第７実施形態において、アルミ箔やアルミ蒸着膜をラミネートした包装用フィルムを用いた樹脂パッケージの熱圧着部分に形成されたスペースパターンを開放端とした場合の食品のレトルトパックや薬剤のストリップパッケージなどの袋状パッケージの表面図である。図９に示すように、袋状パッケージ２１は、パッケージ部２２に粉薬などが封入され、熱圧着部２３によって封止されている。そして、アルミシートの熱圧着部２３にスペースパターン２４が全幅に亘って形成されている。なお、スペースパターン２４の中央部付近には直交して小型無線ＩＣインレット２５が配置されている。このようにスペースパターン２４を開放端としても熱圧着部２３のアルミシートはアンテナとして機能するので、パッケージ部２２の内部の薬の管理を行うことができる。
アルミシートは、スペースパターン２４を緩やかな蛇行形状としてもアンテナとして機能する。

つまり、図９のように構成された袋状パッケージ２１を開封する前は、スペースパターン２４と小型無線ＩＣインレット２５による無線ＩＣタグによって、その袋状パッケージ２１に封入されている粉薬などの情報を知ることができる。また、指や鋏などでスペースパターン２４を切断するように袋状パッケージ２１を開封すると、小型無線ＩＣインレット９から電波を送信する機能がなくなるので、例えば、患者が薬を飲んだか否かを管理することができる。
さらに、ストリップパッケージ（粉薬など入り）などの袋状パッケージ２１が複数個連なったものの場合、袋状パッケージ２１の使用時に、スペースパターン２４に沿って袋状パッケージ２１が分離され、小型無線ＩＣタグのアンテナが破壊されることとなる。このため、アンテナの破壊により、例えば、そのアンテナとの通信が不能となった時間を、例えば患者の服用時間としてコンピュータシステムのデータベース上で管理してもよい。これにより例えば、データベース利用者は、患者が何時に袋状パッケージ内の粉薬などを服用したのかを把握することが可能となる。あるいは、データベース上において、破壊されたタグアンテナのＩＤ情報と袋状パッケージ内の中身の情報（例えば、粉薬の量など）とをあらかじめ関連付けておくことにより、データベース利用者は、患者の服用量などを把握することも可能となる。

図１０は、本発明の第７実施形態において、アルミシートのパッケージ部を封じている熱圧着部にスペースパターンを形成した場合の袋状パッケージの表面図である。図１０において、アルミシートからなるパッケージ部３２に粉薬などが封入され、アルミシートの熱圧着部３３によって封止されている。そして、アルミシートのパッケージ部３２を封じている熱圧着部３３の中央部付近にスペースパターン３４が形成されている。さらに、スペースパターン３４の中央部分を跨いで小型無線ＩＣインレット３５が配置されている。

小型無線ＩＣインレット３５の裏面には０.０５ｍｍ乃至１.０ｍｍ厚の粘着剤が貼付されているので、小型無線ＩＣインレット３５はアルミシートから殆んど浮き上がることなく強固に接着されている。なお、小型無線ＩＣインレット３５の上面に樹脂性のシールなどを貼って小型無線ＩＣインレット３５をアルミシートに固定してもよい。さらに、小型無線ＩＣインレット３５の取り付け部の表面にエンボス加工を施すと、小型無線ＩＣインレット３５の装着余裕度を広げることができる。

図１０のように構成された袋状パッケージ３１では、指先や鋏でスペースパターン３４を切断するように袋状パッケージ３１を開封することとなる。袋状パッケージ３１を開封しない状態では、小型無線ＩＣインレット３５とスペースパターン３４による無線ＩＣタグによって袋状パッケージ３１に封入された粉薬の情報（薬品名など）を読み取ることができ、袋状パッケージ３１を開封すると小型無線ＩＣインレット３５とスペースパターン３４が破壊されるので何の情報も読み取ることが出来なくなる。このようにしてアルミパッケージが開封されたか否かを管理することができる。
さらに、ストリップパッケージ（粉薬入りなど）などの袋状パッケージが複数個連なったものの場合、袋状パッケージが使用されるときに、スペースパターン２４に沿って袋状パッケージが分離され、無線ＩＣタグのアンテナが破壊されることとなる。このため、図９の場合と同様、データベースを用いることにより、データベース利用者は、患者が何時に薬を服用したのか、あるいは患者がどの程度の分量服用したのかなどを把握することも可能となる。

《第８実施形態》
第８実施形態では、スペースパターンによって形成されたスロットの長さやスロットへの小型無線ＩＣインレットの取付け位置によって通信距離がどのように変化するかについて、実験データに基づいて考察する。図１１は、スペースパターンによって形成されたスロットの長さに対する通信距離の関係を示す本発明の実験結果に基づく特性図である。この図は横軸にスロット長（ｍｍ）、縦軸に通信距離を示している。

図から分かるように、スロット長が５０ｍｍ（つまり、λ/２）以上のときは通信距離は１８０ｍｍでほぼ一定である。また、スロット長が５０ｍｍから４０ｍｍまでの間は通信距離は１８０ｍｍよりやや伸びているが、スロット長が４０ｍｍを下回ると通信距離は急激に低下し、スロット長が２５ｍｍ（つまり、λ/４）になると通信距離は４０ｍｍまで低下する。このことから、本発明の無線ＩＣタグは、スロット長（つまり、スペースパターンの長さ）がλ/２程度であることが最も望ましいが、スロット長はλ/２に対して２０％程度ずれていても通信距離の変動は殆んどない。したがって、スロットの長さの余裕度は非常に大きいので、本発明による無線ＩＣタグを通常の生産品質レベルで量産しても充分に高い歩留りを確保することができる。

図１２は、スペースパターンによって形成されたスロットへの小型無線ＩＣインレットの取付け位置と通信距離の関係を示す本発明の実験結果に基づく特性図である。この図は横軸に小型無線ＩＣインレットの取付け位置（ｍｍ）、縦軸に通信距離を示している。なお、図１０の小型無線ＩＣインレットの取付け位置の図を参照すると、図１２の横軸において、小型無線ＩＣインレットがスロットの幅方向の中心に取り付けられた位置を０ｍｍとし、小型無線ＩＣインレットの取付け位置が図１０のスペースパターンの右方へずれた場合は取付け位置が＋に変化し、小型無線ＩＣインレットの取付け位置が図１０のスペースパターンの左方へずれた場合は取付け位置が−に変化するものとする。

図１２に示すように、小型無線ＩＣインレットの取付け位置が０ｍｍのときは（つまり、小型無線ＩＣインレットがスロット幅の中心に取り付けられたときは）、通信距離はほぼ２００ｍｍである。そして、小型無線ＩＣインレットの取付け位置がスロットの右方へ行くにしたがって（つまり、取付け位置が＋に変化するにしたがって）、通信距離が長くなりその後は短くなって行く。一方、小型無線ＩＣインレットの取付け位置がスロットの左方へ行くにしたがって（つまり、取付け位置が−に変化するにしたがって）、通信距離が長くなりその後は短くなって行く。このとき、小型無線ＩＣインレットの取付け位置がスロットの右方（＋）へ行く場合と左方（−）へ行く場合では、ほぼ対称的に通信距離が変化している。このとき、図１２から分かるように、小型無線ＩＣインレットの取付け位置が±２０ｍｍ程度ずれていても通信距離は２００ｍｍ以上を確保している。このことから、小型無線ＩＣインレットの取付け位置がスロットの中心からかなりずれていても通信距離の低下は生じないので、小型無線ＩＣインレットの取付け位置の余裕度は非常に高いといえる。

以上の実験結果から、スロットの長さの余裕度が非常に高いと共に小型無線ＩＣインレットの取付け位置の余裕度も非常に高いので、本発明による無線ＩＣタグを通常の生産品質レベルで量産しても充分に高い歩留りを確保することができる。

[島状アンテナおよび半島状アンテナの変形例]
次に、島状アンテナおよび半島状アンテナの変形例を図１４に基づいて説明する。
図１４（ａ）に示す島状アンテナ、および図１４（ｂ）に示す半島状アンテナでは、スペースパターンの1辺がＰＴＰパッケージの端部になっている。このように形成すると、極めて細長い領域に無線ＩＣタグを形成することが可能となる。例えば、図１４（ａ）の島状領域の幅を２．０ｍｍ、スペースパターンの幅を０．５ｍｍとした場合、ＰＴＰパッケージの上面に２．５ｍｍ（２．０ｍｍ＋０．５ｍｍ）の領域が確保されれば、無線ＩＣタグをＰＴＰパッケージに実装することが可能となる。また、基本形の島状パターン（図４（ａ）参照）および半島状パターン（図４（ｂ）参照）の場合に比べ、図１４に示した放射方向ｄへの放射強度が大きくなる。なお、小型無線ＩＣインレットの取り付け方法は、前記したとおりである（図１３参照）。
そして、例えば図１４（ｃ）に示すように、このようなＰＴＰパッケージを複数枚箱詰めした場合、単一面（例えば箱上面）からの読み取り特性が向上することとなる。

《まとめ》
以上述べたように、従来よりスロットアンテナと呼ばれている構造のアンテナは、スロット形成部のインピーダンスマッチングが取れる特定位置を給電点とする必要があるため、ＩＣチップを実装するための取付け位置の余裕度が極めて低い。ところが、本発明の無線ＩＣタグでは、ＩＣチップを実装する小型アンテナ部にあらかじめインピーダンスマッチング部を形成してこれを小型無線ＩＣインレットとし、この小型無線ＩＣインレット単体でも電波の送信動作を行うように設定されている。そして、ＩＣチップを実装した小型無線ＩＣインレットをスペースパターンで形成された島状領域またはスロットに取り付けて無線ＩＣタグを構成している。このように構成された無線ＩＣタグによれば、小型無線ＩＣインレットの取付け位置が多少ずれていても高い電波強度で良好なアンテナ指向性を実現させることができる。つまり、小型無線ＩＣインレットのスロット取付け位置が変化しても通信距離の変動は少ないので、小型無線ＩＣインレットのスロットに対する取付け位置の余裕度は非常に高い。

また、本発明の無線ＩＣタグでは、少なくとも片面の全面が金属フィルムで形成されているパッケージにおいて、この金属フィルム上の所望の位置にスペースパターンを形成している。そして、金属フィルムと貼り合わされる他面のＰＶＣ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＣなどの樹脂材料を介して、スペースパターンによって形成されたスロット上に、インピーダンスマッチング回路を有する小型アンテナとＩＣチップとが実装された小型無線ＩＣインレットを取り付けている。このとき、スペースパターンに対して直交するように小型無線ＩＣインレットを実装している。

また、ＩＣチップを搭載した小型アンテナの支持体の厚さは０.０２ｍｍ以上とし、支持体の厚さが０.０２ｍｍ以下の場合は小型無線ＩＣインレットの下部に厚さを補正するスペーサを介在させている。このときのスペーサ材料としては、ＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＶＣなどの樹脂材料、及びこれらの樹脂材料の発泡体を使用している。あるいはゴム系材料及びこれらのゴム系材料の発泡体を使用するか紙などを使用してもよい。

また、スペースパターンによって形成されたアンテナ形状は、島状や半島状であってもよいしスロットそのものであってもよい。さらに、アンテナ形状は、直線状、Ｌ字形状、Ｓ字形状、またはＣ字形状などのスロットによって実現することもできる。また、小型無線ＩＣインレットを構成する小型アンテナにはインピーダンスマッチング回路（つまり、スリット）が設けられている。さらに、樹脂材の支持体を介して小型無線ＩＣインレットを島状領域またはスロット上に実装している。このとき、小型無線ＩＣインレットの底面に粘着剤が付いているものを使用する。なお、この粘着剤はスペーサとしての機能を果たしている。

また、本発明における無線ＩＣタグの製造方法は、次の２つのうちの何れかである。
（１）ＰＴＰパッケージ等では、アルミシート及びＰＶＣを一括して金型で押圧してスペースパターンによる島状領域またはスロットを形成する。そして、その島状領域またはスロットに小型無線ＩＣインレットを搭載する。
（２）ＰＴＰパッケージのアルミシートにあらかじめスペースパターンを形成し、これのアルミシートを使用しＰＴＰパッケージを形成する。そして、スペースパターンによって形成された島状領域またはスロットに小型無線ＩＣインレットを搭載する。

本発明による無線用ＩＣタグは種々の電気機器へ実装して情報管理を行うことができる。例えば、計測器、制御機器、ＷＳ等の機器パネル、表示器、あるいはメータパネル面などに、直線、Ｓ型、Ｃ型などのスペースパターンを形成し、このスペースパターンによって形成された島状領域やスロットに対して、あらかじめ用意された小型無線ＩＣインレットを取り付ける。この場合、小型無線ＩＣインレットと金属パネルとの間には、ＰＥ、ＰＥＴ、ＰＰなどの樹脂、またはこれらの樹脂の発泡体を介して取り付ける。

また、本発明による無線用ＩＣタグはアルミシールのパッケージなどへ実装することができる。例えば、加工食品や生活用品に多用されているアルミシールパッケージへ本発明の無線用ＩＣタグを実装することができる。このとき、パッケージ端部の熱圧着部に対してスペースパターンによって島状領域またはスロットを形成して小型無線ＩＣインレットを実装する。または、パッケージ内のアルミシール部にあらかじめスペースパターンによって島状領域またはスロットを形成する。そして、この島状領域またはスロット上に小型無線ＩＣインレットを取り付ける。

また、本発明による無線用ＩＣタグは、電気回路を形成しているＰＣＢ基板のＧＮＤパターンにスペースパターンを形成し、このスペースパターンの部分にＩＣチップと小型アンテナを搭載した小型無線ＩＣインレットを粘着剤や接着材を使用し装着する。あるいは、ＰＣＢ基板上に小型無線ＩＣインレットのパターンを形成してＩＣチップを実装する。つまり、本発明による無線用ＩＣタグは、小型アンテナ側にインピーダンスマッチング回路を有するため、ＰＣＢ基板に形成するスペースパターンの設計的な余裕度が大きくなるので、小型無線ＩＣインレットのパターンをラフに（低い精度で）作ることができる。

また、本発明による無線用ＩＣタグはガスボンベに実装することができる。つまり、ボンベスリーブ部また金属板のタグ（例えば、鉄板または名版）を取り付け、この取付け部位にスリットパターンを形成して小型無線ＩＣインレットを取り付ける。このとき、取付け強度を増すためにスペースパターンに挿入するような形状の樹脂成形のタグ形状とすることが望ましい。

また、本発明による無線用ＩＣタグは、半導体ホトマスクの管理などに利用することができる。すなわち、半導体製造で使用するホトマスク端部にホトマスク材料であるＣｒ膜にスペースパターンを形成する。これにＩＣチップを搭載した小型アンテナからなる小型無線ＩＣインレットを粘着剤や接着材を使用して装着する。なお、スペースパターンはホトマスク製造時に半導体パターンと同時にマスク端部にエッチングによって形成する。

本発明の第１実施形態に係る無線ＩＣタグが実装された錠剤用ＰＴＰパッケージの外観図であり、（ａ）はパッケージ上面（ＰＶＣ面）、（ｂ）はパッケージ下面（アルミ面）である。 プレスによってスペースパターンを形成して図１に示す錠剤用ＰＴＰパッケージを実現する過程を示す工程図である。 図２に示すプレスによるスペースパターンの形成状態と小型無線ＩＣインレットの実装状態とを概念的を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態において錠剤用ＰＴＰパッケージのアルミシートに形成される島状領域または半島状領域のスペースパターンのバリエーションを示す図である。 本発明の第３実施形態において広い金属箔の領域にスロットのスペースパターンを形成するバリエーションを示す図である。 本発明の第４実施形態において、スロット状に形成されたスペースパターンに対して小型無線ＩＣインレットを直交に配置する状態を示す概念図である。 本発明の第５実施形態において、図１に示す錠剤用ＰＴＰパッケージの全体管理と個々の錠剤ごとの個別管理とを行う場合のスペースパターンの配置を示す図である。 本発明の第６実施形態において、錠剤用ＰＴＰパッケージの全体管理と個々の錠剤ごとの個別管理とを行う場合のスペースパターンの別な配置を示す図である。 本発明の第７実施形態において、樹脂パッケージのアルミシール部分に形成されたスペースパターンを開放端とした場合の袋状パッケージの表面図である。 本発明の第７実施形態において、アルミシートのパッケージ部を封じている熱圧着部にスペースパターンを形成した場合の袋状パッケージの表面図である。 スペースパターンによって形成されたスロットの長さに対する通信距離の関係を示す本発明の実験結果に基づく特性図である。 スペースパターンによって形成されたスロットへの小型無線ＩＣインレットの取付け位置と通信距離の関係を示す本発明の実験結果に基づく特性図である。 金属箔に形成したスペースパターンと小型インレットの配置関係を示す図である。 島状アンテナおよび半島状アンテナの変形例を示す図である。

符号の説明

１ 錠剤用ＰＴＰパッケージ
２ 錠剤
３ ＰＶＣ
４ アルミシート
５、５ａ，５ｂ，５ｃ，２４，３４ スペースパターン
６ 島状領域
７ 小型アンテナ
８ ＩＣチップ
９，９ａ，９ｂ，２５，３５ 小型無線ＩＣインレット
１０ 無線ＩＣタグ
１１ａ,１１ｂ 金型
２１，３１ 袋状パッケージ
２２ パッケージ部（樹脂）
２３，３３ 熱圧着部
３２ パッケージ部（アルミシート）

Claims (14)

1. ＩＣチップに記録された情報を無線で送信する無線ＩＣタグであって、
   インピーダンスマッチング用のスリットを形成した板状の第１のアンテナに前記ＩＣチップを搭載したインレットと、
   非金属領域であるスペースパターンによって金属箔を分離することで形成される板状の第２のアンテナとを備え、
   前記第２のアンテナの面垂直方向から見て前記インレットのすべてが前記第２のアンテナに重なるように前記インレットと前記第２のアンテナとを接続し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを静電結合させたことを特徴とする無線ＩＣタグ。
2. 前記スペースパターンは、前記金属箔の表面に他の領域とは分離された島状領域によって前記第２のアンテナを形成していることを特徴とする請求項１に記載の無線ＩＣタグ。
3. 前記第１のアンテナから放射される電波の波長をλとしたとき、前記島状領域によって形成された前記第２のアンテナは電気的にλ/２の長さを有していることを特徴とする請求項２に記載の無線ＩＣタグ。
4. 前記島状領域がＸ軸方向に形成されているときは、前記第２のアンテナは一方向偏波による通信を行い、前記島状領域がＸ軸、Ｙ軸方向に形成されているときは、前記第２のアンテナが二方向偏波による通信を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無線ＩＣタグ。
5. 前記スペースパターンは、前記金属箔の表面にコの字型の溝を形成し、前記コの字型の溝によって囲まれた半島状領域によって前記第２のアンテナを形成していることを特徴とする請求項１に記載の無線ＩＣタグ。
6. 前記第１のアンテナから放射される電波の波長をλとしたとき、前記半島状領域によって形成された前記第２のアンテナは電気的にλ/４の長さを有していることを特徴とする請求項５に記載の無線ＩＣタグ。
7. 前記金属箔は物品を包装するパッケージとして使用されるアルミシートであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の無線ＩＣタグ。
8. 前記パッケージは前記アルミシートと樹脂シートとを貼り合わせて構成され、前記インレットは、前記樹脂シートを介して前記島状領域または前記半島状領域の上部に搭載されていることを特徴とする請求項７に記載の無線ＩＣタグ。
9. 前記インレットは、接着剤または粘着材によって前記樹脂シートの表面に固着されていることを特徴とする請求項８に記載の無線ＩＣタグ。
10. 前記インレットを構成する基材が所定の厚さより薄いときは、そのインレットの裏面に樹脂性の基板を介在させることを特徴とする請求項９に記載の無線ＩＣタグ。
11. 前記樹脂性の基板は、ＰＶＣ、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＥのいずれかの材料、またはこれらの発泡体の材料によって形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の無線ＩＣタグ。
12. 前記インレットを構成する基材と前記樹脂性の基板とを合わせた厚さは０.０５ｍｍ〜０.２０ｍｍであることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の無線ＩＣタグ。
13. 前記第１のアンテナは、その幅が１．５ｍｍで長さが１０ｍｍ以下で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の無線ＩＣタグ。
14. 少なくとも一面がアルミシートで構成されたパッケージに対して、ＩＣチップに記録された情報を無線で送信する無線ＩＣタグを実装する無線ＩＣタグの製造方法であって、
    インピーダンスマッチング用のスリットを形成した板状の第１のアンテナに前記ＩＣチップを搭載してインレットを製造する工程と、
    非金属領域であるスペースパターンによって金属箔を分離することで、そのアルミシートに板状の第２のアンテナを設ける工程と、
    前記第２のアンテナの面垂直方向から見て前記インレットのすべてが前記第２のアンテナに重なるように前記第２のアンテナの表面に前記インレットを搭載して、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを静電結合させる工程と、
    を含むことを特徴とする無線ＩＣタグの製造方法。

Images