JP6286848B2 - Ｒｆタグ - Google Patents

Description

本発明は、例えばアルミ製の容器や金属製の筐体を備えたヒーターのような金属容器，金属物品に貼り付けられて使用されるＲＦタグに関する。

一般に、任意の物品や対象物に対して、当該物品や対象物に関する所定情報を読み書き可能に記憶したＩＣチップを内蔵した所謂ＲＦタグが広く使用されている。
ＲＦタグは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ，ＩＣタグ，非接触タグ等とも呼ばれ、ＩＣチップと無線アンテナを備えた電子回路が樹脂フィルム等の基材によって封止・コーティングされた所謂インレイ（インレット）が、タグ（荷札）状に形成されてなる超小型の通信端末であり、読取・書込装置（リーダ・ライタ）によってタグ内のＩＣチップに所定の情報が無線で読み取り／書き込み／読み書き（リードオンリー／ライトワンス／リード・ライト）されるようになっている。
そして、このようなＲＦタグに所定の情報を書き込んで任意の物品，対象物等に取り付けることにより、ＲＦタグに記録された情報がリーダ・ライタによりピックアップされ、タグに記録された情報を当該物品に関する所定情報として認識，出力，表示，更新等させることができる。

このようなＲＦタグは、ＩＣチップのメモリに数百ビット〜数キロビットのデータが記録可能であり、物品等に関する情報としては十分な情報量を記録でき、また、読取・書込装置側とは非接触で通信が行えるため接点の磨耗や傷、汚れ等の心配もなく、さらに、タグ自体は無電源にすることができるため対象物に合わせた加工や小型化・薄型化が可能となる。
そして、このようなＲＦタグを用いることで、タグを取り付ける物品に関する種々の情報、例えば当該物品の名称や識別記号，内容物，成分，管理者，使用者，使用状態，使用状況，日時などの種々の情報が記録可能となり、ラベル表面に印刷表示される文字やバーコード等では不可能であった多種多様な情報を、小型化・薄型化されたタグを物品に装着するだけで正確に読み書きすることが可能となる。

ところで、このようなＲＦタグは、例えばアルミ製の容器や金属製の筐体などに取り付けた場合には、金属の導電性の影響を受けてしまい、通信距離が変化したり正確な無線通信が行えなくなるといった問題があった。このため、通常の汎用されているＲＦタグを金属製の物品・対象物に直接取り付けると、タグが誤動作したり、リーダ・ライタとの無線通信が行えないという問題が発生する。
特に、ＵＨＦ帯の高周波数帯を使用する電波方式のＲＦタグでは、１３５ＫＨｚや１３．５６ＭＨｚ帯域を使用する電磁誘導方式の場合と比べて、通信距離は長くなる反面、金属による吸収や反射等によって通信特性が大きく損なわれやすいという問題があった。

我が国では、電波法の改正により、ＲＦタグについては、これまで使用されていたＵＨＦ帯の９５０ＭＨｚ帯（９５０−９５８ＭＨｚ：８ＭＨｚ幅）から、９２０ＭＨｚ帯（９１５−９３０ＭＨｚ：１５ＭＨｚ幅）へ移行されることになり、利用可能な周波数帯が拡大されるようになった。
このような移行後の９２０ＭＨｚ帯を使用するＲＦタグにおいても、上述した金属の影響は避けられず、有効な対策が講じられることが強く望まれている。

ここで、ＲＦタグにおける通信特性を向上させる手段として、ＲＦタグに備えられるアンテナを面状のパッチアンテナによって構成することが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
ＲＦタグの通信特性はアンテナサイズによる利得によって左右されることから、ＲＦタグに備えられるアンテナを面状に形成してアンテナサイズを大きくすることで、通信距離を大きく確保して通信特性を向上させることが可能となる。

特開２００９−０８１６８９号公報 特開２０１０−０６２９４１号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示されているような従来提案されている面状アンテナを備えるＲＦタグは、単にアンテナを面状に形成するというのみであり、ＲＦタグの通信周波数特性に対する考慮がなされていなかった。
このため、アンテナが面状に形成されるだけで、ＲＦタグの通信周波数によっては通信特性が向上しないおそれがあった。

例えば、特許文献１に記載されているのは、クレジットカードの表面に接着されるＲＦタグを対象としており、アンテナを含めたタグに割り当てられる面積自体が狭小であり、面状アンテナの大きさや形状をタグの通信周波数との関係で設計することは事実上不可能であった。また、クレジットカードに備えられるＲＦタグは、リーダ・ライタとの間での通信はほぼ接触状態に近い極めて短い距離で、しかも、タグとリーダ・ライタは一対一の関係で通信が行われるものであり、面状アンテナの大きさや形状をタグの通信周波数との関係で設計・調整すること自体が特に必要とされていなかった。
同様に、特許文献２に記載されているのは、金属面の影響を低減するためにアンテナとして面状のパッチアンテナを採用するということだけであり、アンテナの大きさや形状がタグの通信周波数との関係で考慮されるようなことはなかった。

このため、特許文献１，２に開示されているＲＦタグでは、アンテナが面状・パッチ状に形成されたとしても、タグの通信周波数によっては良好な通信特性が得られず、リーダ・ライタとの通信距離も短い距離しか確保できなかった。
従って、金属製物品の導電性による影響を有効に回避することは困難であった。

また、特許文献１，２で提案されているＲＦタグは、クレジットカードや鉄鋼製品，金型，製造機器などの平面部分に取り付けられることを前提としており、例えば湾曲形状の金属製容器や金属製筐体などの曲面部分に取り付けることへの考慮がなされていなかった。
一般に、アルミ製の金属容器や金属製の筐体を備えたヒーターでは、緩やかな湾曲形状を備えており、その場合、ＲＦタグを取り付ける取り付け面は一定の曲率を有する曲面となることも少なくない。従って、金属対応用の構成を採用する場合には、そのような曲面に対して確実に取り付けることができ、かつ、不用意に剥離・脱落等が発生しない取付構造が必要となるが、上述した特許文献１，２に開示されているＲＦタグでは、そのような曲面部分へ取り付けることに対する考慮がなされていなかった。

本発明は、以上のような従来の技術が有する課題を解決するために提案されたものであり、ＲＦタグの通信周波数に対応した面状のアンテナを形成することで、各通信周波数に応じた良好な通信特性を得ることができ、金属の影響を有効に回避・低減することができるとともに、取付箇所が曲面の場合にも、剥離や脱落等を生じさせることなく確実に取り付けることができる、特にアルミ製の金属容器や金属製の筐体を備えたヒーター等の表面の曲面部分に取り付けるのに好適なＲＦタグの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のＲＦタグは、ＩＣチップと、ＩＣチップの周囲をループ状に囲む導体からなるループ部と、ループ部を経由してＩＣチップと接続されるアンテナを備え、全体が絶縁部材によって封止されたインレイと、前記インレイと絶縁状態で積層される面状の補助アンテナと、積層された前記インレイ及び補助アンテナが搭載される基材と、を備え、前記補助アンテナが、当該補助アンテナの対向する一対の短辺の長さを合計した長さ及びこの一対の短辺と隣接する一つの長辺の長さを合計した長さが、前記インレイの電波周波数の波長の略１／２の長さを有する矩形状に形成されるとともに、当該補助アンテナの一方の長辺の中央部に、当該長辺の縁部に開口する、前記インレイのＩＣチップが配置可能な所定の幅と深さを有する凹形状に形成された中央切り欠き部と、一方又は他方の長辺に、前記中央切り欠き部を挿んだ両側において、当該長辺の縁部に開口する一対の左右切り欠き部と、を備え、前記補助アンテナが、前記中央切り欠き部が前記インレイの前記ループ部に重なるように、前記インレイの表面に直接積層されて配置され、前記補助アンテナと前記インレイとがコンデンサカップリングによって電気的に接続される構成としてある。

本発明によれば、ＲＦタグの通信周波数に対応した面状のアンテナを形成することで、各通信周波数に応じた良好な通信特性を得ることができ、金属の影響を有効に回避・低減することができる。
また、取付箇所が曲面の場合にも、剥離や脱落等を生じさせることなく確実に取り付けることが可能となる。
これによって、特にアルミ製の金属容器や金属製の筐体を備えたヒーター等の表面の曲面部分に取り付けるのに好適なＲＦタグを実現することができる。

本発明の一実施形態に係るＲＦタグを示す外観斜視図であり、（ａ）はＲＦタグの完成状態、（ｂ）はＲＦタグを構成する表層，インレイ，補助アンテナ，基材を分解した状態を示している。 本発明の一実施形態に係るＲＦタグの補助アンテナを示す平面図であり、（ａ）はインレイを補助アンテナに積層した状態を示しており、（ｂ）及び（ｃ）は補助アンテナの長辺及び短辺の寸法関係を示している。 本発明の一実施形態に係るＲＦタグを対象物の表面（曲面）に貼付した状態の外観図である。 本発明の一実施形態に係るＲＦタグの通信特性（通信可能範囲と周波数の関係）を示す折れ線グラフである。

以下、本発明に係るＲＦタグの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＲＦタグを示す外観図であり、（ａ）はＲＦタグの完成状態の斜視図、（ｂ）はＲＦタグを構成する表層，インレイ，補助アンテナ，基材を分解した状態の斜視図を示している。
同図に示すように、本実施形態に係るＲＦタグ１は、無線通信を行うＲＦタグを構成するインレイ１０と面状の補助アンテナ２０とが積層状態で配置され、それらインレイ１０，補助アンテナ２０が基材５０の表面に搭載された状態で、表層４０により被覆・保護されてＲＦタグ１を構成するようになっている。
そして、このようなＲＦタグ１は、図３に示すような、例えばアルミ製の金属容器や金属製の筐体を備えたヒーター等、緩やかな湾曲形状を備えた金属物品の曲面部分に貼着して使用できるようになっている。

具体的には、本実施形態に係るＲＦタグ１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１１とアンテナ１２を備えたインレイ１０と、インレイ１０が絶縁状態で積層される面状の補助アンテナ２０と、積層されたインレイ１０及び補助アンテナ２０が搭載される基材層となるとともに、搭載されたインレイ１０に対する誘電率調整層として機能する基材５０と、基材５０に搭載・積層されたインレイ１０及び補助アンテナ２０を覆うカバーとなる表層４０とを備えた構成となっている。
そして、本実施形態に係るＲＦタグ１では、補助アンテナ２０がインレイ１０の通信周波数に対応して所定の形状・大きさに形成されるようになっており、その補助アンテナ２０が、一定の柔軟性・可撓性と所定の比誘電率を備えた基材５０上においてインレイ１０に対して所定位置に積層配置されるようになっている。
以下、各部を詳細に説明する。

［インレイ］
インレイ１０は、図示しないリーダ・ライタ（読取・書込装置）との間で無線による所定の情報の読み取りや書き込み，読み書きが行われるＲＦタグを構成しており、例えばリードオンリー型，ライトワンス型，リード・ライト型等の種類がある。
具体的には、インレイ１０は、ＩＣチップ１１と、ＩＣチップ１１に電気的に導通・接続されたアンテナ１２とを有し、これらＩＣチップ１１及びアンテナ１２が、基材となる例えばＰＥＴ樹脂等で形成された１枚の封止フィルム１３上に搭載，形成された後、もう１枚の封止フィルム１３が重ね合わされて、２枚の封止フィルム１３によって挟持された状態で封止・保護されている。
本実施形態では、ＩＣチップ１１とＩＣチップ１１の両側に伸びるアンテナ１２を長方形状の封止フィルム１３で挟持・封止した矩形状のインレイ１０を用いている。

ＩＣチップ１１は、メモリ等の半導体チップからなり、例えば数百ビット〜数キロビットのデータが記録可能となっている。
ＩＣチップ１１には、チップ周囲を囲むようにループ状の回路導体が接続されてループ部１１ａが形成されており、このループ部１１ａを経由して、ＩＣチップ１１の左右両側にアンテナ１２が接続されている。
そして、このアンテナ１２及び後述する補助アンテナ２０を介して図示しないリーダ・ライタとの間で無線通信による読み書き（データ呼び出し・登録・削除・更新など）が行われ、ＩＣチップ１１に記録されたデータが認識されるようになっている。
ＩＣチップ１１に記録されるデータとしては、例えば、商品の識別コード、名称、重量、内容量、製造・販売者名、製造場所、製造年月日、使用期限等、任意のデータが記録可能であり、また、書換も可能である。

アンテナ１２は、基材となる１枚の封止フィルム１３の表面に、例えば導電性インクや導電性を有するアルミ蒸着膜等の金属薄膜をエッチング加工等により所定の形状・大きさ（長さ，面積）に成形することで形成される。
封止フィルム１３は、例えばポリエチレン，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリプロピレン，ポリイミド，ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ），アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ）等の可撓性を有するフィルム材からなり、封止するＩＣチップ１１・アンテナ１２が外部から視認可能な透明のＰＥＴ樹脂等で構成されることが好ましい。また、封止フィルム１３の片面側のフィルム表面には、基材や物品への貼り付けができるように粘着層・接着層を備えることができる。

インレイ１０で使用される通信周波数帯としては、本実施形態のＲＦタグ１では、所謂ＵＨＦ帯に属する９２０ＭＨｚ帯（９１５−９３０ＭＨｚ：１５ＭＨｚ幅）を対象としている。
一般にＲＦタグで使用される周波数帯としては、例えば、１３５ｋＨｚ以下の帯域、１３．５６ＭＨｚ帯、ＵＨＦ帯に属する８６０Ｍ〜９６０ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯等の数種類の周波数帯がある。そして、使用される周波数帯によって無線通信が可能な通信距離が異なるとともに、周波数帯によって最適なアンテナ長などや配線パターンが異なってくる。

また、我が国では、電波法の改正により、ＲＦタグについては、これまで使用されていた９５０ＭＨｚ帯（９５０−９５８ＭＨｚ：８ＭＨｚ幅）から９２０ＭＨｚ帯（９１５−９３０ＭＨｚ：１５ＭＨｚ幅）へ移行されることになり、利用可能な周波数帯が拡大されるようになった。
そこで、本実施形態では、インレイ１０が小型化でき、また、後述する補助アンテナ２０を所定のサイズに形成する関係上、波長が短くアンテナが小型化できるＵＨＦ帯を対象とするようにしてあり、具体的には９２０ＭＨｚ帯を対象として、この９２０ＭＨｚ帯において良好な通信特性が得られるようにしている。
但し、インレイ１０や補助アンテナ２０の大きさの制約がなければ、本発明に係る技術思想自体は、９２０ＭＨｚ帯、ＵＨＦ帯以外の周波数帯域についても適用できることは勿論である。

［補助アンテナ］
補助アンテナ２０は、上述したインレイ１０の通信特性を向上・調整するためのエクストラアンテナとして機能するものであり、図１（ｂ）に示すように、インレイ１０の片面側に積層配置される面状の導電性部材からなり、封止フィルム１３によって樹脂封止されたインレイ１０とは絶縁状態となっている。
すなわち、インレイ１０は、封止フィルム１３によって全体が樹脂封止されており、導電性部材からなる補助アンテナ２０とは物理的には絶縁状態となっている。そして、このような補助アンテナ２０がインレイ１０に直接積層されることで、補助アンテナ２０とインレイ１０のＩＣチップ１１は、封止フィルム１３を介して対向配置されるようになり、所謂コンデンサカップリングによって電気的接続がなされるようになる。
これによって、インレイ１０には補助アンテナ２０が縦方向（高さ方向）に積層されることで、インレイ１０のアンテナ１２と補助アンテナ２０により二次元アンテナが構成され、補助アンテナ２０が通信電波のブースターとして機能することになり、インレイ１０の通信特性の調整・向上が図られることになる。

補助アンテナ２０は、例えばＰＥＴ樹脂等の基材となるフィルムの表面に導電性インクや導電性を有するアルミ蒸着膜等の金属薄膜をエッチング加工等により所定の形状・大きさ（長さ，面積）に成形することで形成することができる。
図２に本実施形態に係る補助アンテナの平面図を示してあり、同図（ａ）は補助アンテナ２０にインレイ１０を積層した状態を、また、同図（ｂ），（ｃ）は補助アンテナの長辺の寸法関係を示している。
同図に示すように、本実施形態では、補助アンテナ２０は、長辺及び短辺がインレイ１０の長辺及び短辺よりも長い、インレイ１０よりも一回り大きい矩形・面状に形成されるようになっている。

そして、この補助アンテナ２０は、特に矩形の対向する一対の短辺及びこの一対の短辺と隣接する一つの長辺が、インレイ１０の電波周波数の波長の略１／２の長さとなるように形成される。
また、矩形長辺の一方の長辺の中央部には、当該長辺の縁部に開口する、インレイ１０のＩＣチップ１１が配置可能な所定の幅と深さを有する凹形状に形成された（中央）切り欠き部２１が形成されるようになっている。
さらに、矩形長辺の一方又は他方の長辺には、（中央）切り欠き部２１を挿んだ両側において、当該長辺の縁部に開口する一対の（左右）切り欠き部２２ａ，２２ｂが形成されている。

まず、パッチアンテナの原理により、補助アンテナ２０の長辺の長さは通信電波の波長の１／２，１／４，１／８とすることにより整合を取ることができる。
そして、ＲＦタグ１の全体の大きさ（長さ）は、補助アンテナ２０の長さによってほぼ規定されることになり、例えば補助アンテナ２０の長さを１／２波長とすれば、ＲＦタグ１の全体の大きさ（長さ）もほぼ１／２波長かそれよりやや大きい（長い）ものとなる。
この点、タグの全長が長くなり過ぎる（大き過ぎる）ことは小型化が要請されるＲＦタグの性質上好ましくない。

そこで、本実施形態では、補助アンテナ２０の隣接する短辺・長辺・短辺の３辺の長さを、インレイ１０の電波周波数の波長の略１／２の長さとするとともに、一方又は他方の長辺に左右一対の（左右）切り欠き部２２ａ，２２ｂを形成するようにしてある。
このような構成により、補助アンテナ２０は、インレイ１０の電波周波数の波長の略１／２の長さのアンテナの両端を折り曲げたのと同等となり、良好な通信特性が得られるようになる。

具体的には、本実施形態が対象とするインレイ１０の通信周波数９２０ＭＨｚの場合には、λ≒３２６．０ｍｍ，λ／２≒１６３．０ｍｍとなる。従って、補助アンテナ２０は、長辺と隣接する両短辺を合わせた３辺の長さが１６３．０ｍｍ前後となるように形成されることになる。
なお、（左右）切り欠き部２２ａ，２２ｂは、インレイ１０のアンテナ１２の一部を露出させる大きさに形成されていればよく、その幅及び深さは、使用するインレイ１０に合わせて所定の範囲に設定・調整することができる。

また、面状の補助アンテナ２０がインレイ１０に積層される場合に、インレイ１０のＩＣチップ１１に補助アンテナ２０が重なって位置すると、補助アンテナ２０を形成する導電性部材によりＩＣチップ１１の通信特性が損なわれる。
すなわち、インレイ１０のＩＣチップ１１近傍にはループ回路が形成されており（ループ部１１ａ）、このループ部１１ａは、インピーダンスの整合を図る目的があり、かつ、磁界成分での通信を行うために設けられており、この磁界成分を補助アンテナ２０の導体により阻害しないようにする必要がある。
そこで、補助アンテナ２０をインレイ１０に重ねて積層するにあたり、ＩＣチップ１１が位置する部分には補助アンテナ２０の導電性部材が存在しないように、（中央）切り欠き部２１を形成するようにしている。

この（中央）切り欠き部２１は、補助アンテナ２０の一方の長辺のほぼ中央に形成され、インレイ１０のＩＣチップ１１が補助アンテナ２０の導体部分に重ならないようにし、かつ、インレイ１０のループ部１１ａの一部（又は全部）に補助アンテナ２０の導体部分が重ならないようになっている。
そして、この（中央）切り欠き部２１の幅（間口）と深さ（奥行き）を適切なものに設定することで、インレイ１０のループ部１１ａの有効面積を調整（変更）することができ、ループ部１１ａのインピーダンス整合を図ることができる。
なお、（中央）切り欠き部２１の大きさ（幅及び深さ）は、少なくともインレイ１０のＩＣチップ１１に重ねて補助アンテナ２０が存在しない大きさであれば良く、また、この（中央）切り欠き部２１の幅及び深さを適宜調整することで、ＩＣチップ１１の電波周波数や後述する基材５０の材質、ＲＦタグ１を取り付ける物品からの影響等に応じて、インピーダンス整合を図ることができるようになる。

従って、（中央）切り欠き部２１は、少なくともＩＣチップ１１が配置可能な大きさであって、その幅及び深さは補助アンテナ２０の大きさの範囲内で適宜調整・変更することができるものであれば良い。
そして、このような（中央）切り欠き部２１と（左右）切り欠き部２２ａ，２２ｂは、補助アンテナ２０のいずれかの長辺に形成されていればよく、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、補助アンテナ２０の同一の長辺側に３つの切り欠き部２１，２２ａ，２２ｂを形成することもでき（図２（ｂ）参照）、また、（中央）切り欠き部２１と、（左右）切り欠き部２２ａ，２２ｂとを、それぞれ異なる長辺側に形成することもできる（図２（ｃ）参照）。

なお、通常インレイは、アンテナ＋基材となるＰＥＴ層の２層（ＵＨＦタグ）あるいは、更にＰＥＴ層の下にインピーダンス調整アンテナとして３層として構成されている。
このため、本実施形態に係るインレイ１０においても、導体である補助アンテナ２０とインレイ１０のアンテナ１２に挟まれた、ＰＥＴ層との構造が波長短縮効果を生み、このＰＥＴ層を利用することで、見かけの波長が短縮されることになる。ＰＥＴの比誘電率はおよそ「４」である。
このため、本実施形態における補助アンテナ２０の長辺及び隣接する両短辺の３辺の長さもおよその値であり、略λ／２の値となっていれば十分であり、ＲＦタグ１の基材５０の材質や誘電率，タグの使用環境，使用態様等による通信特性の変化に応じて長さが前後することはある。
従って、補助アンテナ２０は、例えば長辺の長さを８２ｍｍ、短辺の長さを２５ｍｍ、長辺及び隣接する両短辺の３辺の長さを１３２ｍｍの寸法に形成することができる。

また、補助アンテナ２０に形成される切り欠き部２１，２２ａ，２２ｂは、使用するインレイ１０の寸法を基準にして設定されるようになっており、インレイ１０のＩＣチップ１１の部分に補助アンテナ２０の導電性部材が重ならないような幅及び深さに形成される。
具体的には、まず（中央）切り欠き部２１の幅については、インレイ１０のＩＣチップ１１のループ部１１ａの幅を基準にしており、補助アンテナ２０の導体が、ＩＣチップ１１及びループ部１１ａに重ならず、又はＩＣチップ１１には重ならずループ部１１ａの周縁の一部に重なるような大きさに形成する。例えばループ部１１ａの幅のサイズが１０〜１５ｍｍ程度である場合には、切り欠き部２１の幅は約８〜１０ｍｍの範囲の長さ（例えば上記した９ｍｍ）とする。
また、（中央）切り欠き部２１の深さについては、インレイ１０及び補助アンテナ２０の幅（短手方向の長さ）と、ループ部１１ａの上部の位置を基準にして設定し、少なくともＩＣチップ１１にアンテナ導体が重ならないようにする。例えばインレイ１０の幅が１０〜１５ｍｍ程度である場合、（中央）切り欠き部２１の深さは約１５〜２０ｍｍの範囲の長さとする。
同様に、（左右）切り欠き部２２ａ，２２ｂの幅・深さは、所定の範囲に設定することができ、（中央）切り欠き部２１とほぼ同様に、幅約８〜１０ｍｍ（例えば６ｍｍ），深さ約１５〜２０ｍｍの範囲とすることができる。

なお、インレイ１０に対してデータの読み書きが行われる際に補助アンテナ２０に流れる電流は、面状の補助アンテナ２０の周縁部分にしか流れない（表皮効果）。
そこで、補助アンテナ２０は、上述した切り欠き部２１，２２ａ，２２ｂを有する凹形状の周縁外形を有していれば、面状部分を例えばメッシュ（網目）状，格子状等に形成することができる。
このように補助アンテナ２０をメッシュ状等に形成することで、表皮効果によりアンテナとしての機能は損なわれず、かつ、補助アンテナ２０の全体の導体部分の面積を少なくすることができ、補助アンテナ２０を形成する導電性インク等の導体材料を節減でき、ＲＦタグ１の更なる低コスト化を図ることができるようになる。

［基材］
基材５０は、上述した積層されたインレイ１０及び補助アンテナ２０が搭載される基材層となるとともに、搭載されたインレイ１０に対する誘電率調整層として機能する部材である。本実施形態では、インレイ１０及び補助アンテナ２０がはみ出さずに搭載・積層できるように、積層された状態のインレイ１０及び補助アンテナ２０の外形よりも一回り大きな帯状に形成されている。
そして、この基材５０が、一定の可撓性・柔軟性を有しており、図３に示すように、例えばアルミ製の金属容器や金属製の筐体を備えたヒーター等、緩やかな湾曲形状を備えた金属物品１００の曲面部分に沿って面接触状態で配設・貼着できるようになっている。

基材５０の一面側（図１の上面側）には、補助アンテナ２０及びインレイ１０が積層配置される。そして、インレイ１０・補助アンテナ２０が搭載・積層された基材５０の一面（上面）は、カバー部材となる表層４０によって被覆・コーティングされる。これによって、インレイ１０及び補助アンテナ２０は、積層状態で基材５０と表層４０によって挟持された状態で封止され、外部から保護されるようになる。
表層４０は、インレイ１０及び補助アンテナ２０を搭載した基材５０の一面に貼着・接着されるシート状部材であり、例えば、紙や合成紙、ポリエチレン，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリプロピレン，ポリイミド等の樹脂からなる可撓性を有するシート材，フィルム材によって形成することがでる。

一方、基材５０のもう一方の面側（図１の下面側）には、特に図示しないが両面テープ（粘着テープ）等からなる粘着材が備えられ、粘着材の粘着力によって、取付対象となる金属物品の表面に貼着されるようになっている。これによって、ＲＦタグ１は、基材５０が取付対象の表面に粘着材を介して貼付されて、容易に剥離されないように金属物品の表面に配置・固着される。
図３に、本実施形態に係るＲＦタグ１を緩やかな湾曲形状を備えた金属物品１００の曲面部分に沿って面接触状態で配設・貼付した状態を示す。

以上のような基材５０は、本実施形態では、補助アンテナ２０とともに積層されたインレイ１０の通信特性を調整する所定の比誘電率を有するように形成されており、これによって、基材５０に対して搭載・積層されたインレイ１０に対する誘電率調整層として機能するようになっている。
例えば、基材５０は、所定の部材によって、所定の厚みで形成されることにより、インレイ１０の通信特定に対して好適な比誘電率を有する誘電率調整層として形成することができる。
これによって、使用するインレイ１０の種類や通信特性，ＲＦタグ１を使用する物品・使用環境・使用周波数帯域などの諸条件を考慮して、基材５０として適切な材質と厚みを選定し、基材５０のみを選択・交換することで、ＲＦタグ１を異なる物品に使用したり、異なる通信周波数に対応させることが可能となる。

ここで、基材５０は、比誘電率としては、１．６以上２．０以下、より好ましくは、１．５以上１．９以下とする。
また、基材５０の厚みとしては、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下、より好ましくは、１．６ｍｍ以上２．４ｍｍ以下とする。
一般に、基材５０を構成する部材の比誘電率が高くなると、部材の硬度も高くなり、柔軟性・可撓性が低くなる傾向にある。また、基材５０の厚みが大きくなっても、同様に柔軟性・可撓性が劣化する。その結果、基材５０をアルミ製の金属容器や金属製の筐体を備えたヒーター等、湾曲形状を備えた金属物品１００の曲面部分に取り付けた場合、基材５０を曲面に沿って変形・湾曲させることが困難となり、基材縁部が浮いてしまったり、基材自体が折れ曲がってしまい、曲面に対して面接触させることができなくなる。
一方、基材５０の比誘電率が低過ぎたり、厚みが小さ過ぎると、取付対象となる金属からの影響を回避することができなくなり、基材５０をインレイ１０に対する誘電率調整層として機能させることができず、ＲＦタグ１の通信特性を向上させることが困難となる。

そこで、本実施形態では、基材５０の柔軟性・可撓性を確保しつつ、金属の影響を回避してＲＦタグ１の通信特性を向上させることができる最適な範囲として、比誘電率が１．５以上２．０以下、より好ましくは、１．６以上１．９以下、厚みが１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下、より好ましくは、１．６ｍｍ以上２．４ｍｍ以下となるように、基材５０を形成するようにしてある。
基材５０をこのような範囲の比誘電率と厚みを有するように形成することで、基材５０に一定の柔軟性・可撓性を付与することができ、アルミ製の金属容器や金属製の筐体を備えたヒーター等の金属物品１００の曲面部分に対して、面接触状態で取付・貼着させることができるようになる（図３参照）。
また、基材５０がこの範囲の比誘電率・厚みを有することにより、ＲＦタグ１の取付対象となる金属からの影響を基材５０によって回避・吸収することができ、ＲＦタグ１の通信特性として、後述するような良好な通信距離を得ることができるようになる（図４参照）。

ここで、本実施形態のＲＦタグ１の取付対象は、金属容器・金属筐体等の金属物品１００であり、内部が中空状となっている。このような中空筒状のために、金属物品内を経由した電路が構成されることになり、電路断面が大きくなるためにインピーダンスが小さくなり、物品の表面に配置されたＲＦタグ１に対する金属の影響は、非中空状（中実状）の金属と比較して低くなる。
非中空（中実）の金属、例えば金属製の棒状部材や厚みが数ｃｍ以上の金属物体などの場合、上記のような中空筒状部材におけるようなインピーダンスの減少は発生せず、従って、ＲＦタグ１の通信特性を確保するためには、誘電率調整層として備える比誘電率は２〜３以上が必要となる。このような比誘電率を有する部材は、一般に硬度が高くなり、そのような部材により基材を形成すると、柔軟性・可撓性がなく、また、基材の厚みを薄く形成することも困難となる。
また、アルミ製の金属容器やヒーター等の金属製の筐体は、一般に緩やかな曲面を備えており、そのような金属物品の表面は、通常、曲率が１２．５以上（ｒ＝８０ｍｍ以下）の曲面を備えている。

そこで、本実施形態では、取付対象として金属容器や金属筐体などの中空状の金属製中空部材に特化することで、ＲＦタグ１の通信特性を良好な状態に確保することができる基材５０として、上記所定範囲の比誘電率と厚みを備えた基材５０を採用するに至ったものである。
このような基材５０を採用することにより、９２０ＭＨｚ帯の通信周波数が使用されるＲＦタグ１を、曲率１２．５以上（ｒ＝８０ｍｍ以下）の曲面を備えた金属容器・金属筐体に取り付けることで、４．５ｍ以上５．０ｍ以下の範囲で良好な通信が行えるようになり（図４参照）、かつ、ＲＦタグ１は、基材５０が湾曲状に撓んで、金属物品１００の表面に面接触状態で配設・貼着できるようになる（図３参照）。

以上のような本実施形態に係る基材５０としては、例えば、発泡ポリエチレン，発泡ポリプロピレン等の架橋ポリオレフィン発泡体によって形成することがでる。
また、基材５０は、上記のような架橋ポリオレフィン発泡体により形成した単一の帯状部材によって構成することもでき、また、複数（例えば二層）の帯状部材を重ね合わせて一つの基材５０を構成することもできる。

［通信特性］
以上のような構成からなる本実施形態に係るＲＦタグ１の通信特性について、図４を参照しつつ説明する。
図４は、本実施形態に係るＲＦタグ１を、アルミ製の金属容器や金属製の筐体を備えたヒーター等、湾曲形状を備えた金属物品１００の曲面部分（曲率１２．５以上（ｒ＝８０ｍｍ以下））の表面に、曲面方向に沿って貼付して交信距離評価を行った結果を示している。
同図から明らかなように、本実施形態に係るＲＦタグ１は、９２０ＭＨｚをピークとしてほぼ４．５ｍ以上５．０ｍ以下の通信距離が得られることが分かる。

以上説明したように、本実施形態のＲＦタグ１によれば、インレイ１０に絶縁状態で積層配置される補助アンテナ２０が矩形の面状に形成されるとともに、その面状の補助アンテナ２０の外形・大きさを、インレイ１０の通信周波数帯域に対応させて、所定の大きさに設定してある。すなわち、補助アンテナ２０を構成する矩形面の対向する一対の短辺及びこの一対の短辺と隣接する一つの長辺を、インレイ１０の電波周波数の波長の略１／２の長さとなるように設定し、かつ、その矩形長辺の一方の長辺には、当該長辺の中央部に開口する所定の幅と深さを有する凹形状の（中央）切り欠き部２１と、一方又は他方の長辺に、（中央）切り欠き部２１を挿んだ両側において、当該長辺の縁部に開口する一対の（左右）切り欠き部２２ａ，２２ｂを形成してある。
このように補助アンテナ２０を設計することで、補助アンテナ２０を積層させるインレイ１０の通信周波数に対応させて、インレイ１０の通信特性を調整することができ、インレイ１０の通信特性を周波数帯域に合わせて最適な状態に設定・調整することが可能となる。

また、本実施形態のＲＦタグ１によれば、金属に取り付けられて使用されるＲＦタグ１を構成する基材５０を、所定の柔軟性・可撓性を有し、かつ、所定の比誘電率を備えるように形成することで、所定の曲率を有する湾曲面を有する金属物品１００に対して、その湾曲面に沿って配置・貼着させて、良好な通信特性を得ることが可能となる。
これによって、金属物品１００からの影響を回避しつつ、例えば大型で過剰なカバーやケース，ホルダー等を必要とすることなく、特定の通信周波数（９２０ＭＨｚ帯）において、長く広い範囲で通信を行わせることができ、取付箇所が曲面であっても、剥離や脱落等が生じることなく面接触状態で取り付けることができるようになる。
従って、特にアルミ製の金属容器やヒーター等の金属製の筐体を構成する金属物品の表面の曲面部分に取り付けるのに好適なＲＦタグを実現することができる。

以上、本発明のＲＦタグ及び金属容器について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るＲＦタグは、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、本発明に係るＲＦタグを取り付けて使用する物品・対象物として、アルミ製の金属容器やヒーター等の金属製の筐体を例にとって説明したが、本発明のＲＦタグを使用できる物品，対象物としては、アルミ製の金属容器やヒーター等の金属製の筐体に限定されるものではない。
すなわち、ＲＦタグが使用され、リーダ・ライタを介して所定の情報・データが読み書きされる物品，対象物であれば、どのような物品・対象物であっても本発明に係るＲＦタグを適用することができる。
特に、所定の曲率を有する曲面を備えた金属製の物品・対象物であることが好ましく、例えばアルミ製の金属容器やヒーター等の金属製の筐体以外では、金属製の食器，調理器具，家具，什器，自動車などに好適に用いることができる。

本発明は、例えばアルミ製の金属容器やヒーター等の金属製の筐体など任意の物品や対象物に取り付けられて使用される、特に所定の曲率を有する曲面を備えた金属製の物品・対象物に取り付けられる金属対応型のＲＦタグとして好適に利用することができる。

１ ＲＦタグ
１０ インレイ
１１ ＩＣチップ
１１ａ ループ部
１２ アンテナ
１３ 封止フィルム
２０ 補助アンテナ
２１ （中央）切り欠き部
２２ａ，２２ｂ （左右）切り欠き部
４０ 表層
５０ 基材
１００ 金属物品

Claims (6)

1. ＩＣチップと、ＩＣチップの周囲をループ状に囲む導体からなるループ部と、ループ部を経由してＩＣチップと接続されるアンテナを備え、全体が絶縁部材によって封止されたインレイと、
   前記インレイと絶縁状態で積層される面状の補助アンテナと、
   積層された前記インレイ及び補助アンテナが搭載される基材と、を備え、
   前記補助アンテナが、
   当該補助アンテナの対向する一対の短辺の長さを合計した長さ及びこの一対の短辺と隣接する一つの長辺の長さを合計した長さが、前記インレイの電波周波数の波長の略１／２の長さを有する矩形状に形成されるとともに、
   当該補助アンテナの一方の長辺の中央部に、当該長辺の縁部に開口する、前記インレイのＩＣチップが配置可能な所定の幅と深さを有する凹形状に形成された中央切り欠き部と、
   一方又は他方の長辺に、前記中央切り欠き部を挿んだ両側において、当該長辺の縁部に開口する一対の左右切り欠き部と、を備え、
   前記補助アンテナが、
   前記中央切り欠き部が前記インレイの前記ループ部に重なるように、前記インレイの表面に直接積層されて配置され、
   前記補助アンテナと前記インレイとがコンデンサカップリングによって電気的に接続されることを特徴とするＲＦタグ。
2. 前記中央切り欠き部が、
   前記インレイのＩＣチップを露出させるとともに、当該ＩＣチップの周囲に形成されるループ回路の一部を覆う大きさに形成される請求項１記載のＲＦタグ。
3. 前記一対の左右切り欠き部が、
   前記インレイのアンテナの一部を露出させる大きさに形成される請求項１又は２記載のＲＦタグ。
4. 前記基材が、所定の曲率を有する曲面に面接触状態で貼着可能な可撓性を有してなる請求項１乃至３のいずれか一項記載のＲＦタグ。
5. 前記曲面が、曲率１２．５以上（ｒ＝８０ｍｍ以下）である請求項４記載のＲＦタグ。
6. 前記基材が、搭載されたインレイに対する誘電率調整層として機能し、金属面に貼着可能な請求項１乃至５のいずれか一項記載のＲＦタグ。

Images