JP6476356B1 - 無線通信基板、および無線通信タグ - Google Patents
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Abstract
Description
このような無線通信タグとして、下記特許文献1には、電極を有する積層基板に設けられたキャビティ内に無線ICチップが配置され、封止材によりキャビティ内に無線ICチップが封止された構成が開示されている。
λ/100≦L≦λ/10…(1)
λ:無線ICチップが使用する電波の波長(mm)
λ/10000≦L≦λ/100…(2)
λ:無線ICチップが使用する電波の波長(mm)
このため、要求仕様の変更により、無線ICチップを他の無線ICチップと交換したり、電極の形状を変更したりする場合に、搭載アンテナ部およびアンテナ本体部のいずれか一方の部品を変更することで足り、他方の部品を変更する必要が無い。
これにより、例えば要求仕様の変更等に際して、変更を必要としない部品を新たな仕様の製品に転用することが可能になり、部品の互換性を確保することができる。
本実施形態に係る無線通信タグ1は、搭載している無線ICチップ2と、外部の通信リーダ(図示せず)と、が無線通信を行うことにより、情報の授受を行う通信モジュールである。
無線通信タグ1は、無線ICチップ2と、無線ICチップ2を保持する無線通信基板3と、を備えている。無線ICチップ2としては、RFIDシステムにおいて一般的に用いられるものとして、例えばUCODE(登録商標)8チップ等を用いることができる。
搭載アンテナ部10、アンテナ本体部11、および第1スペーサ部12は、積層方向から見た平面視(以下、単に平面視という)で、矩形状を呈している。
なお、アルミニウム膜は他の金属材料に変更してもよいし、PET樹脂膜は他の樹脂材料に変更してもよい。また、それぞれの厚みも任意に変更可能である。
上面視において、無線ICチップ2は、搭載アンテナ部10における短辺方向の一端部に配置されている。なお、搭載アンテナ部10に対する無線ICチップ2の位置は、任意に変更することができる。
λ/100≦L≦λ/10…(1)
なお、本実施形態では、無線ICチップ2は周波数920MHzの電波を使用しているが、その他の周波数の電波を使用してもよい。図示の例では、無線ICチップ2が使用する電波の波長λは、326mmであり、翼部10Aの1辺の大きさLは、20mmである。
なお、第1スペーサ部12における短辺および長辺それぞれの大きさは、搭載アンテナ部10における短辺および長辺それぞれの大きさよりも小さくてもよいし、大きくてもよい。
λ/10000≦L≦λ/100…(2)
図示の例では、無線ICチップ2が使用する電波の波長λは、326mmであり、第1スペーサ部12の積層方向における厚みTは、0.15〜0.2mmである。
アンテナ本体部11の上面視における短辺の大きさは、第1スペーサ部12の短辺の大きさと同等となっている。アンテナ本体部11の上面視における長辺の大きさは、第1スペーサ部12の長辺の大きさよりも大きくなっている。
図2に示すように、電極11Aおよび基材11Bは、短辺に沿う短辺方向から見た正面視で、長辺に沿う長辺方向における中央部を除いて、その一部同士が積層方向に間隔をあけて対向するように折り曲げられている。
アンテナ本体部11のうち、内周側に配置された基材11Bにおいて、積層方向に互いに対向する部分同士の間には、隙間CLが形成されている。隙間CLの積層方向の大きさC1は、500〜1000μm程度となっている。
なお、アルミニウム膜は他の金属材料に変更してもよいし、PET樹脂膜は他の樹脂材料に変更してもよい。また、それぞれの厚みも任意に変更可能である。
図示の例では、アンテナ本体部11のうち、積層方向における第1スペーサ部12側(上側)に、短辺方向に延びるスリット11Cが形成されている。スリット11Cは、短辺方向の全域にわたって延びている。
図1に示すように、スリット11Cの上方に位置する部分に、無線ICチップ2が配置されている。
反射材13は金属材料により形成されている。反射材13の上面視における大きさは、アンテナ本体部11と同等となっている。反射材13を配置することで、仮に金属面にこの無線通信基板3を貼付した際に、無線ICチップ2の通信能力が大きく変化するのを抑えることができる。
第2スペーサ部14がアンテナ本体部11と反射材13との間に介在していることで、アンテナ本体部11と反射材13とが導通するのを抑えることができる。
まず、図3(a)に示すように、通信リーダ(図示せず)から照射された電磁波をキャッチする。この際、電磁波により生じ、短辺方向に流れる磁界成分をアンテナ本体部11がキャッチする。
この点について詳述すると、ループ状をなすアンテナ本体部11の内側に、電磁波が通過することで、アンテナ本体部11の電極11Aに電磁誘導が生じる。これにより図3(b)に示すように、電極11Aに電流が流れる。
これにより、図3(c)に示すように、搭載アンテナ部10に、無線ICチップ2を介して電流が流れる。この電流により、無線ICチップ2に電力が供給され、無線ICチップ2が起動する。
この電流には、無線ICチップ2が内部に保有している情報が含まれている。
これにより、アンテナ本体部11の内側に電磁波が生じ、外部に向かう磁界成分が形成される。このように生じた電磁波を、通信リーダが読み取ることで、無線ICチップ2内の情報を通信リーダが読み取ることができる。
これにより、要求仕様の変更に際して、変更を必要としない部品を新たな仕様の製品に転用することが可能になり、部品の互換性を確保することができる。
これにより、これまでのRFIDシステムにおいて通信が不安定であった非金属物(人体や水分入り容器等の水分量の多いものを含む)であってもアンテナ出力を確保し、安定した通信を行うことができる。
このため、例えば物体の表面にこの無線通信タグ1を貼付して使用した場合等に、この物体の表面に衝突して、表面に沿って短辺方向に流れる電磁波をアンテナ本体部11の内側でキャッチすることが可能になり、効果的に通信の安定性を確保することができる。
このため、積層方向に流れる電磁波が、仮に反射材13により反射された場合であっても、アンテナ出力が低減するのを抑えることができる。
次に、図5から図9を用いて、無線通信タグ1の変形例について説明する。なお、図6および図9では、反射材13および第2スペーサ部14の図示を省略している。
図5に示す第1変形例に係る無線通信基板3Bでは、アンテナ本体部21において、側面にのみ切り欠き部21Dが形成されている。なお、アンテナ本体部21に切り欠き部を形成しなくてもよい。
図6(b)に示す第3変形例に係る無線通信基板3Dでは、アンテナ本体部41におけるスリット41Cの大きさが、第1実施形態と比較して大きくなっている。この無線通信基板3Dでは、スリット41Cの長辺方向の大きさは、アンテナ本体部41の長辺方向の大きさの7割程度になっている。
アンテナ本体部71、72と搭載アンテナ部10との間には、第1スペーサ部12が各別に配置されている。2つのアンテナ本体部71、72は、長辺方向の大きさが互いに異なっている。
このように互いに大きさの異なる2つのアンテナ本体部71、72を備えていることで、異なる周波数帯域の電磁波それぞれを用いた通信を行うことができる。
2 無線ICチップ
3 無線通信基板
10 搭載アンテナ部
11 アンテナ本体部
11A 電極
11B 基材
12 第1スペーサ部
13 反射材
14 第2スペーサ部
Claims (6)
- 平面視で矩形状を呈し、無線ICチップを介して互いに接続される一対の翼部からなる導電性の搭載アンテナ部と、
前記搭載アンテナ部と電界結合がなされる電極が配置され、かつ前記搭載アンテナ部に対して積層方向に配置されたアンテナ本体部と、
前記搭載アンテナ部と前記アンテナ本体部との積層方向において、前記搭載アンテナ部と前記アンテナ本体部との間に積層され、平面視で短辺と長辺とを備えた絶縁性の第1スペーサ部と、を備え、
前記アンテナ本体部は、前記電極を支持する基材を備えるとともに、前記基材が前記電極の内周側に位置するように、かつ、一端部と他端部との間に前記第1スペーサ部の短辺に沿う短辺方向に延びるスリットが形成されるように、前記短辺方向からみてループ状をなし、
前記スリットは、前記アンテナ本体部のうち、積層方向における第1スペーサ部側に位置し、
前記電極の内周面は、全域にわたって前記基材に接着されている無線通信基板。 - 前記搭載アンテナ部、前記アンテナ本体部、および前記第1スペーサ部それぞれにおける前記短辺方向の大きさは、互いに同等となっていることを特徴とする請求項1に記載の無線通信基板。
- 前記一対の翼部は、積層方向から見た上面視で矩形状をなし、前記上面視における1辺の大きさL(mm)は、下記式(1)を満たしていることを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信基板。
λ/100≦L≦λ/10…(1)
λ:前記無線ICチップが使用する電波の波長(mm) - 前記第1スペーサ部の積層方向における厚みT(mm)は、下記式(2)を満たしていることを特徴とする請求項3に記載の無線通信基板。
λ/10000≦L≦λ/100…(2)
λ:前記無線ICチップが使用する電波の波長(mm) - 前記アンテナ本体部を積層方向に挟む前記搭載アンテナ部の反対側に積層された導電性の反射材と、
前記アンテナ本体部と前記反射材との間に積層された絶縁性の第2スペーサ部と、を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信基板。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の無線通信基板と、
前記搭載アンテナ部に搭載された無線ICチップと、を備えている無線通信タグ。
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