JP5682389B2 - Ｉｃタグ及びｉｃタグを備える物品用ケース - Google Patents

Description

本発明は、物品に貼付するＩＣタグに係わり、特には、封印シール、封緘シール用ＩＣタグのアンテナの構成とそれらの配置方法に関する。

ＩＣタグシステムは種々の分野で使用されている。例えば、公共の図書館や学校の図書館などにおいては、図書識別情報などが記録されたＩＣタグ式図書分類ラベルを図書に貼付して、図書を管理する蔵書管理システムがある。病院におけるカルテ管理、流通業における在庫管理、宅配管理等の物流管理システムとして、あるいはブランドプロテクション用の封印シールにも採用されている。

ＩＣタグシステムに用いられるＩＣタグは、物品自体あるいは物品を内蔵するケース等の表面に実装して使用できるように平面状である。一例として、ダイポールアンテナを備えるＩＣタグを挙げることができる。薄い誘電体シートの表面に、電波信号を送受信するためのダイポールアンテナとＩＣチップ等を搭載するか、あるいはさらに保護シートで被覆してから全体を熱圧着して一体化するものがある。

ＩＣチップには、ＩＣタグが貼着される物品に関する各種の情報を記録・記憶させておき、ＩＣチップと接続するアンテナを介してリーダライター間で情報交換を行わせることができる。ダイポールアンテナを備えるＩＣタグでは、アンテナ長を送受信用電波の波長λの半分（λ／２）に設定することにより良好な利得の安定した通信性能を得ることができる。

誘電体シート上のＩＣタグは十分な耐久性を備えるように形成されており、外力に対しては破断しにくい構造となっている。そのため、物品に貼着されたＩＣタグは、物品から剥がして他の物品に貼着されてもＩＣタグとしての機能を失うことが少ない。したがって、物品からＩＣタグを取り外して、他の物品に再使用するという不正行為が行われるという問題がある。すなわち、真正な物品に貼着されたＩＣタグが、その後に真正品を模倣した偽造物品に貼りかえられて、偽造物品が真正品として流通するという問題である。

ＩＣタグのこの手の不正使用に対応するために、物品に貼着したＩＣタグを引き剥がそうとすると、ＩＣタグにとって不可欠な構成部分であるアンテナパターンが容易に破断されるようした不正防止技術が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。易破壊部の具体的な形成手段としては、誘電体シートに切れ目を入れたりコの字型の切れ込みを設けたり、あるいは貼着部位に接着力の強い箇所と弱い箇所を設けてこれらの境界で破断するようにした態様がある。いずれも、シート基材の破断によってアンテナパターンも同時に損傷するようにしてＩＣタグを再利用をできないようにしたものである。

しかしながら、ＩＣタグはできるだけ小さく且つ目立たない箇所に取り付けられるもので、取り外して不正転用することは後をたたない。

特開２００６−１５９８３０号公報 特開２０１０−１２８５１６号公報

別の不正行為の形態に、貴重品を収容した物品ケースの開口部に貼付された封印シールを取り外してから中身をすり替えてしまい、その際にアンテナ部分が損傷して機能不全になっても、封印シールを含むケースは、外観上真正品と全く同じ状態に戻してしまうものがある。

この場合、ＩＣタグのアンテナ部分は破壊されて使えなくなってしまっており、（１）ＩＣタグがないから読めないのか、（２）ＩＣタグはあるが不正開封（剥がし取りと別物品への貼着）の結果として読めないのか、（３）ＩＣタグ自体が壊れて読めないのか、区別ができない。区別ができないと不正使用を検知できない問題がある。
そこで本発明は、ＩＣタグの通信機能を全く損なうことなく不正開封があったという（２）の検知が可能なＩＣタグの構成と物品への取り付け方を提供することを目的とした。

上記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、基材の一方の面に、放射素子部とマッチング用ループ回路を有するダイポールアンテナ回路と、タンパー検知用ループ回路と、ダイポールアンテナ回路及びタンパー検知用ループ回路が接続されたＩＣチップと、を備え、ダイポールアンテナ回路及びタンパー検知用ループ回路は基材上のＩＣチップを通過する直線で区切られる２つの領域のうち、それぞれ異なる領域に配置し、前記ダイポールアンテナ回路は、ＩＣチップと接続する接続回路部分の長さが、通信波長をλとすると、λ／２５６以上であることを特徴とするＩＣタグである。

請求項２に記載の発明は、前記ダイポールアンテナ回路は、ＩＣチップと接続する接続回路部分がくびれていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグとしたものである。

請求項３に記載の発明は、前記接続回路部分の長さが、λ／１２８〜λ／３２の範囲であることを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載のＩＣタグとしたものである。

請求項４に記載の発明は、前記タンパー検知用ループ回路は、ＩＣチップとの接続部分から一定の長さに開脚して延在していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＩＣタグとしたものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のＩＣタグを備えた物品用ケースであって、タンパー検知用ループ回路の一部が、該物品用ケースから内容物を引き出す際には互いに離反することになるケース部位を横断するように配置されていることを特徴とする物品用ケースとしたものである。

請求項６に記載の発明は、前記物品用ケースはタンパー検知用ループの一部がケース開閉部分をまたぐことを特徴とする請求項５に記載の物品用ケースとしたものである。

請求項７に記載の発明は、前記ダイポールアンテナ回路又はタンパー検知用ループ回路のいずれかが物品用ケースの異なる２つ以上の面にまたがるように配置したことを特徴とする請求項５又は６に記載の物品用ケースとしたものである。

請求項１に記載の発明によれば、ダイポールアンテナとＩＣチップからなる従来構成のＩＣタグに、さらにタンパー検知用ループ回路を併設したもので、ＩＣチップは該ループ回路が破断されて高抵抗化したことが検出できるＩＣチップを使用する。タンパー検知用ループ回路が故意に破壊されてもダイポールアンテナ部分とＩＣチップが正常であれば通信機能は損なわれず、故意にタンパー回路が破壊されたことが検知できる。さらに、接続回路部分の長さを、通信波長をλとすると、λ／２５６以上とすることで、干渉によるノイズを抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ダイポールアンテナ回路においてＩＣチップと接続する接続回路部分がくびれていることで、ダイポールアンテナ回路のループと、タンパー検知用ループ回路のロープを離間させ、通信への干渉を避けることができる。

請求項３に記載の発明によれば、さらにλ／１２８からλ／３２の範囲に設定すれば電波の送受信効率が高まる。

請求項４に記載の構成は、ＩＣチップは、接続回路上のどこに設置しても構わないのであるが、タンパー検知用ループ回路側に近接してＩＣチップを設置することを推奨するというものである。破断されたタンパー回路は、ＩＣチップと当該ループを接続する２本の接続線をショートすれば修復できるが、この離間距離を短くして置けば人為的に細工する余地が少なくなる。不正な再利用のための修復が困難になる。

請求項５、６に記載の構成は、ＩＣタグを封印シールとして物品用ケースの開口部に貼付する貼付の仕方を特定したもので、ケースを破壊しないように蓋を開いたときに、互いに離れる部分を横断するようにタンパー回路のループが配置されていれば、ループが破壊される確率が高くなる。

請求項７に記載の発明によれば、タンパー用ループとマッチング用ループが直交するように配置すると、二つのループ間の電磁気的な結合が少ないので通信性能の低下が抑制されるという効果がある。

本発明になるＩＣタグの一例を示す平面視の図である。 本発明になるＩＣタグの別の一例を示す平面視の図である。 本発明になるＩＣタグの接続回路部分の拡大図である。 本発明になるＩＣタグの接続回路部分の拡大図である。 ＩＣタグの物品ケースへの効果的な貼付態様を模式的に説明する斜視図である。 本発明になるＩＣタグ配線パターンの一例を示す平面視の図である。

以下、本発明を図1から図6の図面を使用して説明する。
図１と図２は、本実施形態の一例としてのＩＣタグの平面視の図である。ＩＣタグは、基本的には電波を送受信するためのダイポールアンテナ部分２とＩＣチップ８から構成されている。ＩＣチップ内には簡単なマイクロコンピュータとＥＥＰＲＯＭ，ＲＡＭなどが含まれ、内部回路は低消費電力であることが求められる。不正使用や改ざん、成りすましを防ぐための暗号化処理を行うためのプログラムを持つものもある。

ダイポールアンテナ回路２は、実際の送受信に使われるアンテナとしての放射素子部４（以下、単にアンテナとも記す。）とマッチング用ループ回路３を備えている。電波信号の送受信を効率的に行うには、放射素子部４のアンテナ長を最適化するとともに、ＩＣチップ８の複素インピーダンスＺｃを放射素子部４の複素インピーダンスＺａの複素共役関係とするのが望ましい。

ＩＣチップ８の等価回路を抵抗ＲｃとキャパシタンスＣｃの並列接続、アンテナ側の等価回路を抵抗Ｒａ、インダクタンスＬａの並列接続と見なすと、ＩＣチップとアンテナからなるシステムはこれらの並列接続となるが、２つの等価回路が送受信電波の周波数ｆｃ（例えば、１３．５６ＭＨｚあるいは２．４５ＧＨｚ）で共振すれば、アンテナの受信パワーがＩＣチップへ、ＩＣチップの送信パワーがアンテナへ十分に供給されることになる。

そこで、アンテナ側にインダクタンス成分Ｌａを付与して、且つ当該インダクタンス成分を調整できる回路がマッチング用ループ回路３である（特許文献１）。マッチング用ループ回路３はＩＣチップ８に直接に接続している必要があるが、図１に示すように放射素子４は直接に接続されていてもいいし、図２に示すように間接的に電磁的に結合していても構わない。

基材１上でのアンテナ４とマッチング用ループ回路３の配置は、図に示すように、中心線９に対して左右対称になるように矩形波形状の放射素子４を配し、中央部に四角形のループをマッチング用として中心線９に対して左右対称になるように配置するのが好ましい。該ループの面積は、必要なＬａの値に応じて設定する。

本発明は、上記の構成に加え、さらにタンパー検知用ループ回路７をダイポールアンテナ回路２から所定距離だけ離れた位置に設けたものである。このタンパー用ループ７の両端は、ＩＣチップの所定のピンに接続されるが、ＩＣチップは、ループが閉じた低抵抗状態とループが開裂してオープンとなった高抵抗状態を区別して検知可能なものを使用する（例えば、NXP Semiconductors社製UCODE G2iL+）。

すなわち、タンパー検知用ループ回路７が故意に破壊された場合には、チップ内メモリーの所定のアドレスのフラグがＯＦＦからＯＮになるなどして、これがリーダラータで読み取れるようになっている。壊されることが目的で敷設されるループ回路である。通電可能なループとしてつながってさえすればパターンの形状や大きさは問わないが、使用環境・使用目的に応じて適宜設定されるものである。

本発明では、タンパー検知用ループとマッチング用ループがあるので、これらのループが電磁気的に結合して、通信性能を低下しないように配置する必要がある。また、タンパー用ループ７は、できるだけ見にくくて破壊されやすい位置に適切な大きさで敷設するのが望ましい。従って、ＩＣチップを通過する直線（図１のＡ）で基材上を２つの領域に分けた場合、ダイポールアンテナ回路２と、タンパー検知用ループ回路７をそれぞれ別の領域に配置することが好ましい。ダイポールアンテナ回路がタンパー検知用ループ回路の開裂の影響を受けることなく、また両回路のループを位置的に離して通信性能を低下しないように配置することができる。

タンパー検知用ループ回路７は、ダイポールアンテナの中心線９について左右対称に配置して、ループ同士は所定の距離だけ離れるようにするのが基本的な形状であるが、これに限られない。いずれのループ回路もＩＣチップ８に接続されるから、ＩＣチップ８は二つのループを結ぶ線上に配置する。マッチング用ループ３は、中心線と交わる部分１０から一対の接続回路５としてループ外に中心線に平行に引き出されてＩＣチップ８に接続される。すなわち、ダイポールアンテナのＩＣチップとの接続部分がくびれた形状にすることによって、マッチング用ループをタンパー検知用ループから遠ざけ、通信性能を低下しないようすることができる。

図３、４は、本実施形態の一例としてのＩＣタグの接続回路部分の拡大図である。ＩＣチップ８の接続回路５上の位置は、タンパー検知用ループ回路７に近接して設けることで
、マッチング用ループ回路側よりもタンパー検知用ループ回路側にできるだけ近接して設置するのが好ましい。この理由は、もしタンパー用ループが破壊されてオープンになったときに、タンパー用ループとＩＣチップ間の距離が長いと当該部位で一対の接続回路５をショートする余地が生じるからであり、この修復処置が認識しにくいからである。近接しておけばこうした巧妙な修復が難しくなるからである。このため、図４のように、タンパー検知用ループ回路は、タンパー検知用回路側に接続部分を設けずにＩＣチップとの接続箇所から開脚が開始された形状とすることがより好ましい。

逆に、破損したループ部分の修復については、線幅を太くするなどしておけば比較的容易に元に戻した状態を見つけることが可能である。好ましいタンパー検知用ループ回路の線幅は、使用する金属（銅、アルミニウム、銀ペーストなど）にもよるが、概ね０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲である。細いと断線しやすく耐久性に問題が生じ、一方で太すぎると回路が壊れにくくなるからである。

タンパー検知用回路の形状に特に制限はないが、ＩＣタグの形状及びダイポールアンテナへの影響を考慮すると、タンパー検知用回路の開脚部の開始点と終点とを結ぶ直線どうしの為す角θは、４５〜１８０度、より好ましくは９０〜１８０度程度であることが好ましい。為す角θが大きくなるほどダイポールアンテナへの影響が大きくなる。逆に角度θが小さくなると、前述のように、開脚部でタンパー検知回路をショートさせやすくなり、検知を偽装させ易くなってしまう。

タンパー検知用ループ７の形状は、図１〜４に示すように該回路のマッチング用ループ回路３に相対するループ部分１１が、中心線から離れるにしたがって、マッチング回路から段階的あるいは連続的に離間するように配置するのが望ましい。その方がループ間の電磁気的結合が少ないからである。

マッチング用のループの開脚部の開始位置とタンパー用ループの開始位置間の距離Ｌ１は、図３に示すように、通信波長をλとすると、干渉によるノイズを抑制するために、Ｌ１をλ／２５６以上とすることが好ましい。さらにノイズ１ｄＢ程度の低量にするためには、λ／１２８からλ／３２の範囲に設定するのが望ましい。λ／３２を超えると、干渉によるノイズはほぼ変化がなく、接続部の長さが無駄になる。これは例えば、通信周波数が９５０MHz（通信波長３１５ｍｍ）で概ね２．４ｍｍから９．８mmの範囲である。この長さは、マッチング用ループ回路側の接続部分５ａの長さＬ２で調整するようにしても良い。すなわち、Ｌ１同様に、Ｌ２をλ／２５６以上、より好ましくはλ／１２８からλ／３２の範囲とすることで、タンパー検知用ループ回路側接続部分５ｂの長さに関係なく両ループの干渉によるノイズを抑制することができる。

図５は、上述したＩＣタグを用いたＩＣタグ付物品用ケースの実施形態の一例である。図５に示すように、物品ケース１３の封印シールとして使用する場合には、形状だけでなく空間的な配置についても、可能であるならばループを含む面が互いに直交するように、蓋１３側にアンテナ、容器本体１４側にタンパー用ループが搭載されるようにＩＣタグを固定するのが望ましい（逆も可）。ダイポールアンテナ回路又はタンパー検知用ループ回路のいずれかが物品用ケースの異なる2つ以上の面にまたがるように配置することで、それぞれの磁束が他方のループ内を貫通しないからである。直交する部分の面積は広いにこしたことはないが、一般にはループサイズが異なっているので同じ面積ということにはならない。同時にタンパー用ループの一部が、蓋１３と容器本体１４の分離線１５を横断するように配置するのが好ましい。タンパー検知用ループ回路の一部が、該物品用ケースから内容物を引き出す際には互いに離反することになるケース部位を横断するように配置することによって、蓋を開いた際にタンパー検知用ループ回路が破壊されるからである。

以下，ＩＣタグの製造方法について説明するが定法に従うものである。

基材１としては耐熱性と耐溶剤性を兼ね備えたものであれば良く、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ)、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等が使用できる。その他にも基板に紙を使用してもよい。基板１の厚さは、例えば、２０μｍ〜１００μmの範囲から適宜選択されるが５０μm程度が好ましい。

先ず、ＰＥＴフィルム上に、厚さが１８μｍ銅箔を貼り付け、その上にドライフィルムレジスト（AQ-1558：旭化成エレクトロニクス株式会社製）を熱ラミネートして１５μm厚のフォトレジスト層を形成した。次に、図６に示した回路パターンを有するフォトマスクを用いて露光処理を行った。ＩＣチップを配置する部分は、回路が断線したスリット６になっている。

次に、長尺状の上記の基材１を、水平搬送式のスプレーエッチング装置に投入し、エッチング処理を行い回路パターンを形成した。エッチング液は塩化第二鉄水溶液を使用したが、塩化第二銅水溶液でもよく、特に限定されるものではない。

エッチング処理後、不用になったフォトレジストを剥離し、純水で洗浄した。剥離液は３重量％水酸化ナトリウム、液温６０℃、スプレー液圧１５Ｎ／ｃｍ^２で２間処理した。基板に紙を使用する場合は、銀ペースト、銀インクなどの金属粉インキをスクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷など各種方法で印刷する。

使用したＩＣチップ（NXP Semiconductor社製 UCode G2iL+）の複素インピーダンスは周波数９５０ＭＨｚで（２１−ｊ２１６）Ω（ｊは虚数単位）であった。この場合アンテナのインピーダンスを複素数（２１＋ｊ２１６）Ωにすると、インピーダンスがマッチングして、アンテナとＩＣチップ間のパワー交換が最も効率的に行われる。

マッチング用のループの開裂部からタンパー用ループの開裂部間の距離を１ｍｍ（λ／３５０）で形成した場合、１．４ｍｍ（λ／２５６）で形成した場合、２．８mm（λ／１２８）、９．７ｍｍ（λ／３２）で形成した場合のそれぞれの電力ロスを比較したところ、１ｍｍのときは４ｄｂ程度の電力ロスであったが、１．４ｍｍのときは２ｄｂ程度、２．８mmのときは１ｄｂ程度、９．７ｍｍのときは０．３ｄＢ程度まで減少した。二つのループ間の距離が相互インダクタンスに影響し通信性能に効いていることが判明した。

１・・・基材
２・・・ダイポールアンテナ
３・・・マッチング用ループ回路
４・・・放射素子
５・・・接続回路
５ａ・・・マッチング用ループ回路側接続部分
５ｂ・・・タンパー検知用ループ回路側接続部分
６・・・スリット
７・・・タンパー検知用ループ回路
７ａ・・・タンパー検知用ループ回路の開脚部
８・・・ＩＣチップ
９・・・中心線
１０・・・開裂部分
１２・・・物品ケース
１３・・・蓋部分
１４・・・容器本体部分
１５・・・分離線

Claims (7)

1. 基材の一方の面に、放射素子部とマッチング用ループ回路を有するダイポールアンテナ回路と、タンパー検知用ループ回路と、ダイポールアンテナ回路及びタンパー検知用ループ回路が接続されたＩＣチップと、を備え、ダイポールアンテナ回路及びタンパー検知用ループ回路は基材上のＩＣチップを通過する直線で区切られる２つの領域のうち、それぞれ異なる領域に配置し、前記ダイポールアンテナ回路は、ＩＣチップと接続する接続回路部分の長さが、通信波長をλとすると、λ／２５６以上であることを特徴とするＩＣタグ。
2. 前記ダイポールアンテナ回路は、ＩＣチップと接続する接続回路部分がくびれていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ。
3. 前記接続回路部分の長さが、λ／１２８〜λ／３２の範囲であることを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載のＩＣタグ。
4. 前記タンパー検知用ループ回路は、ＩＣチップとの接続部分から一定の長さに開脚して延在していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＩＣタグ。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のＩＣタグを備えた物品用ケースであって、タンパー検知用ループ回路の一部が、該物品用ケースから内容物を引き出す際には互いに離反することになるケース部位を横断するように配置されていることを特徴とする物品用ケース。
6. 前記物品用ケースはタンパー検知用ループの一部がケース開閉部分をまたぐことを特徴とする請求項５に記載の物品用ケース。
7. 前記ダイポールアンテナ回路又はタンパー検知用ループ回路のいずれかが物品用ケースの異なる２つ以上の面にまたがるように配置したことを特徴とする請求項５又は６に記載の物品用ケース。