JP5375561B2 - Rfidタグ - Google Patents
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例えば、特許文献1に記載のRFIDタグでは、ICチップ及びアンテナを覆うように、接着剤によってホログラム箔を貼り合わせて当該ホログラム箔を積層する。これによって、アンテナはホログラム像を伴って目視可能な状態となる。
また、特許文献2に記載のように、アンテナ導体自体にホログラム加工を施す場合には、ホログラムのレイアウトがアンテナパターンの形状に依存してしまう。このため、ホログラムの外形的なデザイン面が大きく制約されてしまう。
上記光反射膜は、上記積層方向からみて、ICチップと重ならず且つマッチング回路と少なくとも一部が重なる1又は2以上の重複の光反射膜部分を有し、
上記ループ状のマッチング回路におけるICチップと連結する両端子間を流れる電流の最短距離をAとし、
上記マッチング回路と当該マッチング回路に電気的に接続する上記重複の光反射膜部分の部分との両方で構成される電気回路における、上記両端子間を流れる電流の最短距離をBとした場合に、下記式を満足するように、上記積層方向からみた上記重複の光反射膜部分を配置することを特徴とするものである。
0.7×A ≦ B
ここで、上記金属パターン層上のマッチング回路には、予め電波を放射する放射素子が電気的に接続される形で形成されていても良い。
なお、スリットは、一端が開口していても開口していなくても良い。
上記マッチング回路を短絡する重複の光反射膜部分の少なくとも一つは、上記積層方向からみて、短絡する2カ所を連絡する部分の少なくとも一部分の幅が、0.2mm以下となっていることを特徴とするものである。
上記積層方向からみて、マッチング回路と重ならない1又は2以上の非重複の光反射膜部分を有し、その非重複の光反射膜部分と上記マッチング回路との間の間隙の平均値をdとし、当該非重複の光反射膜部分とマッチング回路との対向する長さをLとした場合に、下記条件を満足するように上記非重複の光反射膜部分を配置することを特徴とするものである。
(L/d) ≦ 10 又は L ≦ 0.2 [mm]
上記光反射膜との電気的接続を含めた上記マッチング回路の虚部インピーダンスの絶対値が、タグの動作周波数において光反射膜がない状態での虚部インピーダンスの絶対値と比べて0.7倍以上となるように、上記積層方向からみた、マッチング回路に対する光反射膜の配置位置を規定することを特徴とするものである。
次に、請求項9に記載した発明は、ICチップを含む金属パターン層と金属製の光反射膜とを非接触状態で積層すると共に、上記金属パターン層に、電波を放射する放射素子と、その放射素子に電気的に接続して上記ICチップとのインピーダンス整合を実現するためのループ状のマッチング回路とを有するRFIDタグにおいて、
上記光反射膜との電気的接続を含めた放射素子の実効的な電気長が、通信に使用する動作周波数における波長に対して1/4以上1/2以下となるように、上記積層方向からみた、放射素子と光金属膜との重なりを規制することを特徴とするものである。
なお、光反射膜の重なりによる、ICチップの両端間に流れる電流の最短距離の減少を30%以下に抑えることで、インピーダンスアンマッチングによるエネルギー伝達ロスを5dB以下に抑えることが可能となる。
また、請求項3又は請求項4に係る発明によれば、形式的には重複の光反射膜部分による短絡の状態となっていても、短絡間を連絡する部分の幅を細くすることで電気的接合となることがない。これによって、重複の光反射膜部分による短絡で上記電流の最短距離の減少を抑えることが可能となる。
また、請求項5に係る発明によれば、動作周波数が800M以上(UHF帯若しくはそれ以上の周波数帯)のように高周波である場合には、非重複の光反射膜部分との電気的な接続を無視することが可能となる。
また、請求項6に係る発明によれば、より確実に非重複の光反射膜部分との電気的な接続を無視することが可能となる。
すなわち、ICチップを囲むように無端環状に非重複の光反射膜部分を配置、つまり非重複の光反射膜部分が閉回路を形成する場合には、上記請求項5の構成を満足しても、非重複の光反射膜部分にマッチング回路と反対方向に電流が誘導して流れることで損失が発生する。これを抑制することで、エネルギー伝達ロスを抑制する。
また請求項7に係る発明によれば、例えば請求項1〜請求項6に係る発明を採用することで、虚部インピーダンスの差を30%以下に抑えることで、エネルギー伝達ロスが5dB以下に抑えることが可能となる。
図1は、本実施形態のRFIDタグの断面構造を示す図である。
(構成)
本実施形態のRFIDタグは、図1に示すように、下側基材1の上に金属パターン層2が積層し、その金属パターン層2の上に、絶縁層3を介してホログラム層7が積層され、そのホログラム層7の上に上側基材6が積層して構成されている。
Zi = Zi(re) + j×Zi(im)(実装に伴う浮遊容量分も含む)
Za = Za(re) + j×Za(im)
そして、下記条件を満足若しくは下記条件に近づけるように設計することで、インピーダンス整合を実現する。
Zi(re) = Za(re)
Zi(im) = −Za(im)
Zi =15 −j×150
Za =15 +j×150
また、上記放射素子12は、電気長が、動作周波数fにおける波長に対し1/2となるように設定される。
また、上記のような金属パターンを有する金属パターン層2の上に接着剤を介してホログラム層7が積層する。ここで、上記接着剤が絶縁層3を形成する。絶縁層3は、接着剤で構成する必要はない。印刷などによって絶縁層3を形成しても良い。
また、ホログラム層7は、部分的にその金属製の光反射膜4が除去(ディメタライズ)されることでデザインしても良い。
次に、上記金属パターンに対する、積層方向Dからみた、上記光反射膜4の配置について説明する。上記金属パターンとは、上記ICチップ10、マッチング回路11、及び放射素子12である。
ここで、光反射膜4は、必ずしも物理的に連続した1枚の膜で形成されるわけではない。そこで、光反射膜4を、重複の光反射膜部分4Aと非重複の光反射膜部分4Bに区分する。重複の光反射膜部分4Aとは、積層方向Dからみて、上記マッチング回路11と重なる当該光反射膜4と重なる部分を有する光反射膜4を指す。非重複の光反射膜部分4Bとは、重複の光反射膜部分4A以外を指し、積層方向Dからみて、上記マッチング回路11と重なる部分を有しない光反射膜4を指す。
重複の光反射膜部分4Aが、図3に示すように、マッチング回路11と2カ所で重なるように配置されると、重複の光反射膜部分4Aによって、その2点間で短絡が発生し、重複の光反射膜部分4Aを含むマッチング回路11の入力インピーダンスは小さくなる。
−0.7×(Zi(im)/Za(im))×A ≦ B ≦ A
通常、Zi(im)=−Za(im)に設計するため、下記式を使用しても良い。
−0.7×A ≦ B
すなわち、金属製の光反射膜4によるマッチング回路11の短絡による、マッチング回路11の入力インピーダンスの低減を30%以下に抑えるように、重複の光反射膜部分4Aをデザインするようにする。
UHF帯の周波数を使用するRFIDタグの動作周波数fは800M〜6GHzと高周波である。このため、直流的には未接続でも電気的(UHF帯において)には接続していると判断できる場合がある。
(L/d) >10 且つ L > 0.2mm
従って、(L/d)≦10又は L ≦ 0.2mmを満足するように、非重複の光反射膜部分4Bのデザイン(配置)を規定すればよい。
上記説明は、マッチング回路11と非重複の光反射膜部分4Bとの関係を規定したが、放射素子12と非重複の光反射膜部分4Bとの関係もこの条件を満足することが好ましい。
−0.7×Zi(im) < Za(im) < −1.3×Zi(im)
−Zi(im) −3×Zi(re)
< Za(im) < −Zi(im)+3×Zi(re)
上記光反射膜4との電気的接続を含めた放射素子12の実効的な電気長が、通信に使用する動作周波数fにおける波長λに対し1/4以上1/2以下となるように、上記積層方向Dからみた、放射素子12と光金属膜との重なりを規制する。
しかしながら、図17のように、積層方向Dからみて放射素子12と重複の光反射膜4Bが重なると電気的な短絡が発生して、実効的な電気長が短くなる。ただし、重複の光反射膜4Bの幅が0.2mm以下の場合には短絡しないので、無視する。
重複による電気長の長さの考えは、上記重複の光反射膜部分4Aとマッチング回路11との間の短絡に対する考えと同様である。すんわち、短絡間に交叉するようにスリットを形成するようにすると良い。
例えば、下記式を満足するように放射素子12と重なる光反射膜4のデザイン(配置)を規定する。
|(Za−Zi*)/(Za+Zi)|2 ≦ 0.25
ただし、Zi*はZiの複素共役数である。
上記構成を採用することで、RFIDタグの放射素子12を含む金属パターン上に金属製の光反射膜4を含むホログラム層7を積層・配置してもRFIDタグとして十分な通信性能を確保できる。
また、直流的には重複の光反射膜部分4Aによる短絡となっていても、短絡間を連絡する部分の幅を細くすることで電気的接合となることがない。これによって、マッチング回路11との重複を増やしつつ、重複の光反射膜部分4Aによる短絡で上記電流の最短距離の減少を抑えることが可能となる。
また、非重複の光反射膜部分4Bに対しても、上述の条件を満足すれば、マッチング回路11と非重複の光反射膜部分4Bとの電気的な接続を無視することが可能となる。
2 金属パターン層
3 絶縁層
4 金属製光反射膜
4A 光反射膜部分
4B 光反射膜部分
4a スリット
5 光学デバイス
6 上側基材
7 ホログラム層
10 ICチップ
10a、10b 実装部両端子
11 マッチング回路
12 放射素子
D 積層方向
Za マッチング回路の入力インピーダンス
Zi 放射素子の入力インピーダンス
f 動作周波数
Claims (9)
- ICチップを含む金属パターン層と金属製の光反射膜とを非接触状態で積層すると共に、上記金属パターン層に、上記ICチップとのインピーダンス整合を実現するためのループ状のマッチング回路とを有するRFIDタグにおいて、
上記光反射膜は、上記積層方向からみて、ICチップと重ならず且つマッチング回路と少なくとも一部が重なる1又は2以上の重複の光反射膜部分を有し、
上記ループ状のマッチング回路におけるICチップと連結する両端子間を流れる電流の最短距離をAとし、
上記マッチング回路と当該マッチング回路に電気的に接続する上記重複の光反射膜部分の部分との両方で構成される電気回路における、上記両端子間を流れる電流の最短距離をBとした場合に、下記式を満足するように、上記積層方向からみた上記重複の光反射膜部分を配置することを特徴とするRFIDタグ。
0.7×A ≦ B - マッチング回路を短絡する重複の光反射膜部分の少なくとも一つは、上記積層方向からみて、短絡する2カ所を結ぶ直線に交差するスリットを有することを特徴とする請求項1に記載したRFIDタグ。
- 上記マッチング回路を短絡する重複の光反射膜部分の少なくとも一つは、上記積層方向からみて、短絡する2カ所を連絡する部分の少なくとも一部分の幅が、使用する動作周波数から予め求められる電気的に接合していると見なせないだけの幅となっていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載したRFIDタグ。
- 動作周波数が800M以上のRFIDタグにおいて、
上記マッチング回路を短絡する重複の光反射膜部分の少なくとも一つは、上記積層方向からみて、短絡する2カ所を連絡する部分の少なくとも一部分の幅が、0.2mm以下となっていることを特徴とする請求項3に記載したRFIDタグ。 - 動作周波数が800M以上のRFIDタグにおいて、
上記積層方向からみて、マッチング回路と重ならない1又は2以上の非重複の光反射膜部分を有し、その非重複の光反射膜部分と上記マッチング回路との間の間隙の平均値をdとし、当該非重複の光反射膜部分とマッチング回路との対向する長さをLとした場合に、下記条件を満足するように上記非重複の光反射膜部分を配置することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載したRFIDタグ。
(L/d) ≦ 10 又は L ≦ 0.2 [mm] - 上記積層方向からみて、上記非重複の光反射膜部分は、ICチップの外周を囲む電気的に閉じた閉回路を形成しない、有端形状若しくは外周側にICチップが位置する無端環状の形状となっていることを特徴とする請求項5に記載したRFIDタグ。
- ICチップを含む金属パターン層と金属製の光反射膜とが非接触状態で積層すると共に、上記金属パターン層に、電波を放射する放射素子と、その放射素子に電気的に接続して上記ICチップとのインピーダンス整合を実現するためのループ状のマッチング回路とを有するRFIDタグにおいて、
上記光反射膜との電気的接続を含めた上記マッチング回路の虚部インピーダンスの絶対値が、タグの動作周波数において光反射膜がない状態での虚部インピーダンスの絶対値と比べて0.7倍以上となるように、上記積層方向からみた、マッチング回路に対する光反射膜の配置位置を規定することを特徴とするRFIDタグ。 - 上記光反射膜との電気的接続を含めた放射素子の実効的な電気長が、通信に使用する動作周波数における波長に対し1/4以上1/2以下となるように、上記積層方向からみた、放射素子と光金属膜との重なりを規制することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載したRFIDタグ。
- ICチップを含む金属パターン層と金属製の光反射膜とを非接触状態で積層すると共に、上記金属パターン層に、電波を放射する放射素子と、その放射素子に電気的に接続して上記ICチップとのインピーダンス整合を実現するためのループ状のマッチング回路とを有するRFIDタグにおいて、
上記光反射膜との電気的接続を含めた放射素子の実効的な電気長が、通信に使用する動作周波数における波長に対して1/4以上1/2以下となるように、上記積層方向からみた、放射素子と光金属膜との重なりを規制することを特徴とするRFIDタグ。
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