JP6583596B1 - 無線通信デバイス - Google Patents

Abstract

無線通信デバイスの一例であるＲＦＩＤタグ（１０１）は、通信信号を送受信する。ＲＦＩＤタグ（１０１）は、基材（１）と、基材（１）に形成されたアンテナパターン（２Ａ，２Ｂ）と、アンテナパターン（２Ａ，２Ｂ）に接続されたＲＦＩＣパッケージ（３）と、を備える。アンテナパターン（２Ａ，２Ｂ）は、複数の導体パターン（２Ａａ〜２Ａｅ，２Ｂａ〜２Ｂｅ）で構成され、アンテナパターン（２Ａ，２Ｂ）は、全体が通信周波数で共振し、複数の導体パターン（２Ａａ〜２Ａｅ，２Ｂａ〜２Ｂｅ）それぞれは、通信周波数より高い電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数で共振しない線長を有する。この構造により、食品などに付されて、食品加熱用の高周波電力を受ける状況でも、発火や燃焼を防止できる。

Description

本発明は、アンテナを備えた無線通信デバイス、特に、誘導電磁界又は電磁波を介して、近距離通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ等の無線通信デバイスに関する。

無線通信デバイスの一形態であるＲＦＩＤタグは、リーダー・ライターとの通信を行って、所定の情報の読み書きが非接触で行われるため、様々な場面で利用される。例えば、全ての商品にＲＦＩＤタグを貼付しておくことにより、所謂セルフレジがスムースに行われる。また、トレーサビリティの確保やマーケティング等、販売・物流状況管理が円滑に行われる。

一方、コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの販売店においては多種多様な商品が取り扱われており、商品としての食料品の中には、商品購入の直後に商品を温めて持ち帰ったり、購入者がその場で直ぐに飲食したりする場合がある。例えば弁当や総菜は、販売店において電磁波加熱装置、所謂「電子レンジ」を用いて加熱される場合がある。

ところが、ＲＦＩＤタグが付された商品を電子レンジで加熱すると、次のような不具合が生じる場合がある。

ＲＦＩＤタグの通信信号の周波数としては、135kHz以下のLF帯、13.56MHz等のHF帯、860MHz〜960MHz帯などのUHF帯、2.45GHz等のマイクロ波帯が主に使用されるが、現在、食品に貼付されるタイプのＲＦＩＤタグはUHF帯を利用するＲＦＩＤタグである。UHF帯を利用するＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＣ（Radio-Frequency Integrated Circuit）素子と共に、金属膜体であるアンテナパターンなどの金属材料が紙や樹脂等の基材上に形成されている。

このようなＲＦＩＤタグが付された商品が電子レンジで加熱されると、商品と共にＲＦＩＤタグに電子レンジからの電磁波のエネルギーが吸収される。これにより、
・上記金属材料部分において電界強度が高くなる箇所での放電
・金属材料部分に過電流が流れることによる金属材料の発熱・昇華
・ＲＦＩＤタグの基材の発熱
等によってＲＦＩＤタグ又はＲＦＩＤタグが貼付された商品部分が発火するおそれがある。特に、コンビニエンスストアに設置されている電子レンジは３ｋＷ程度の大出力の電磁波が庫内に放射されて、加熱開始直後にＲＦＩＤタグが一気に加熱されるので、条件が揃えば上記発火のおそれも高いといえる。

上記のような「ＲＦＩＤタグ」における発火の危険性を少なくすることを目的として、「難燃性タグ」の構成が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−３３８５６３号公報

特許文献１に開示された「難燃性タグ」は、ＩＣチップ及びアンテナパターンが実装される基材を難燃性材料で構成したものである。このため、基材の燃焼は抑制される。しかし、基材上に形成された金属材料部分においては時間的に連続して放電する可能性が高く、基材が発火する危険性や商品に引火する可能性を確実に防止できる構成ではない。

本発明の目的は、食品などに付されて、食品加熱用の高周波電力を受ける状況でも、発火や燃焼を防止することのできる無線通信デバイスを提供することにある。

本発明の一態様の無線通信デバイスは、通信信号を送受信するための無線通信デバイスであって、基材と、前記基材に形成されたアンテナパターンと、前記アンテナパターンに接続された給電回路と、を備え、前記アンテナパターンは、隣接する導体パターン間でそれぞれ結合する複数の導体パターンで構成され、前記アンテナパターンは前記複数の導体パターン全体で前記通信信号の周波数で共振し、前記複数の導体パターンそれぞれは、前記通信信号の周波数より高い、電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数で共振しない線長を有する、ことを特徴とする。

上記構造によれば、上記複数の導体パターンそれぞれは電磁波加熱用のマイクロ波の周波数では共振せず、アンテナパターンが誘導電流で発熱することがない。また、上記複数の導体パターン間に大きな電位差が生じないので、導体パターン間の放電もない。そのため、アンテナパターンや基材が発火することなく、無線通信デバイス又は無線通信デバイスが貼付された商品部分の融解や変形も防止される。

本発明によれば、食品などに付されて、食品加熱用の高周波電力を受ける状況でも、発火や燃焼を防止することのできる無線通信デバイスが得られる。

図１は、第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０１の平面図である。 図２（Ａ）は図１に示したＲＦＩＤタグ１０１に形成されているアンテナパターン２Ａ，２Ｂの等価回路図である。図２（Ｂ）はアンテナパターン２Ａ，２Ｂの周波数特性を示す概念図である。 図３は、アンテナパターン２Ａ，２Ｂのランドパターン６（６ａ，６ｂ）上に実装されるＲＦＩＣパッケージ３の構成を示す分解斜視図である。 図４は、ＲＦＩＤタグが付された商品の一例を示す図であり、ＲＦＩＤタグ１０２が付された弁当２０１の斜視図である。 図５は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２Ａの平面図である。 図６は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２Ｂの平面図である。 図７は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２Ｃの平面図である。 図８は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２Ｄの平面図である。 図９は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２Ｅの平面図である。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグの比較例としてのＲＦＩＤタグの構造と、それに生じる共振モードを電流分布とを示す図である。

まず、本発明に係る無線通信デバイスにおける各種態様の構成について記載する。

本発明に係る第１の態様の無線通信デバイスは、通信信号を送受信するための無線通信デバイスであって、基材と、この基材に形成されたアンテナパターンと、このアンテナパターンに接続された給電回路と、を備える。そして、アンテナパターンは、複数の導体パターンで構成されて、複数の導体パターンそれぞれは、通信信号の周波数より高い、電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数で共振しない線長を有する。

上記のように構成された第１の態様の無線通信デバイスは、例えば電子レンジの庫内でマイクロ波の照射を受けると、無線通信デバイスの各部がマイクロ波加熱されるが、アンテナパターンは電磁波加熱用のマイクロ波の周波数では共振せず、アンテナパターンが誘導電流で発熱することがない。また、複数の導体パターン間に大きな電位差が生じないので、導体パターン間の放電も生じ難い。そのため、アンテナパターンや基材が発火することなく、無線通信デバイス又は無線通信デバイスが貼付された商品部分の融解や変形も防止される。

本発明に係る第２の態様の無線通信デバイスでは、前記複数の導体パターンのうち互いに隣接する導体パターン間にキャパシタンス成分が形成されて、前記複数の導体パターンのインダクタンス成分と前記キャパシタンス成分とで、前記通信信号の周波数で共振するＬＣ直列共振回路が構成される。

上記のように構成された第２の態様の無線通信デバイスによれば、上記ＬＣ直列共振回路が通信信号の周波数で共振する集中定数型共振回路として作用し、目的の周波数での利得を容易に高めることができる。

本発明に係る第３の態様の無線通信デバイスでは、前記通信信号の周波数はUHF帯の周波数であり、前記電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数は、2.4GHz以上2.5GHz以下の周波数である。

上記のように構成された第３の態様の無線通信デバイスによれば、例えば2.45GHzを利用する一般的な電子レンジと、例えば860MHzから960MHzのUHF帯を利用する一般的なRFIDタグとの組み合わせでの上述の不具合を回避できる。

無線通信デバイスが付された商品を販売するコンビニエンスストアやスーパーマーケットでは、食品、日用雑貨品などの多種多様な商品が取り扱われる。近年、コンビニエンスストアに関して、購入した商品の会計、及び袋詰めを自動化する「無人コンビニエンスストア」の実用化に向けて、各種実験が行われている。

「無人コンビニエンスストア」における商品会計の自動化のために、無線通信デバイスである「ＲＦＩＤタグ」を全ての商品に付して対応することが考えられている。「無人コンビニエンスストア」においては、「ＲＦＩＤタグ」が付された商品を収容した買い物カゴが精算台に置かれると、「ＲＦＩＤタグ」からの情報が読み取られて商品代金が表示されるシステムである。購入者は、商品代金としての現金を現金投入口に投入するか、クレジットカードを差し込んで支払いを済ませて、自動的に買い物袋に詰められた商品を受け取ることにより、「無人コンビニエンスストア」における商品の購入を完了することができる。

以下、本発明に係る無線通信デバイスの具体的な例示としての実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。本発明に係る無線通信デバイスが付される商品としては、所謂「コンビニエンスストア」や「スーパーマーケット」などの販売店において取り扱われる全ての商品が対象である。

なお、以下の実施形態において説明する電磁波加熱装置としては、誘電加熱を行う所謂「電子レンジ」で説明するが、本発明おける電磁波加熱装置としては誘電加熱を行う機能を有する加熱装置が対象となる。また、以下の実施形態では、上記商品に付されるＲＦＩＤタグを無線通信デバイスの一例として説明する。

《第１の実施形態》
図１は、第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０１の平面図である。

図１に示すように、ＲＦＩＤタグ１０１は、絶縁体又は誘電体の基材１と、この基材１に形成されたアンテナパターン２Ａ，２Ｂと、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに接続されたＲＦＩＣパッケージ３とを備える。

第１アンテナパターン２Ａは複数の導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅで構成されている。同様に、第２アンテナパターン２Ｂは複数の導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅで構成されている。

導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａから先端ＯＥまで、部分的に近接しつつ順次配列されている。具体的には、第１アンテナパターン２Ａの給電端ＦＥを導体パターン２Ａａの第１端とすると、導体パターン２Ａａの第２端は導体パターン２Ａｂの第１端と近接し、かつ導体パターン２Ａａと導体パターン２Ａｂは平行に配置されている。また、導体パターン２Ａｂの第２端は導体パターン２Ａｃの第１端と近接し、かつ導体パターン２Ａｂと導体パターン２Ａｃは平行に配置されている。同様に、導体パターン２Ａｃの第２端は導体パターン２Ａｄの第１端と近接し、かつ導体パターン２Ａｃと導体パターン２Ａｄは平行に配置されている。さらに、導体パターン２Ａｄの第２端は導体パターン２Ａｅの第１端と近接し、かつ導体パターン２Ａｄと導体パターン２Ａｅは平行に配置されている。

ここで、比較例としてのＲＦＩＤタグについて図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）を参照して説明する。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示す、比較例としてのＲＦＩＤタグ１００は、絶縁体又は誘電体の基材１と、この基材１に形成されたアンテナパターン２Ａ，２Ｂと、給電回路９０とを備える。アンテナパターン２Ａ，２Ｂは、給電回路９０から互いに反対方向にそれぞれ延伸されている。アンテナパターンは２Ａ，２Ｂは、給電端ＦＥに給電回路９０が接続されたダイポール型の電界アンテナを構成するパターンである。

図１０（Ａ）に示す電流密度の波形は、第１アンテナパターン２Ａ及び第２アンテナパターン２Ｂにそれぞれ１／４波長の定在波が生じる基本波共振での電流密度の分布を示している。ＲＦＩＤタグ１００は、通信信号の周波数でこのように基本波共振する。

一方、図１０（Ｂ）に示す電流密度の波形は、第１アンテナパターン２Ａ及び第２アンテナパターン２Ｂにそれぞれ３／４波長の定在波が生じる高調波共振での電流密度の分布を示している。このように、アンテナパターン２Ａ，２Ｂが長く連続する線状パターンであると、高次の共振モードをもち得る。そのため、ＲＦＩＤタグ１００は電磁波加熱用のマイクロ波の周波数で、このように高調波共振する場合がある。図１０（Ａ）に示したような１／４波長共振の基本共振モードに比べて、高調波共振のモードでは、電流密度分布の節の数が多くなるので（共振の波数が増えるので）、共振器のＱ値が高まる。Ｑ値が高まると、エネルギーが集約されるので、局部的により発熱しやすくなる。

このように、電磁波加熱用のマイクロ波の周波数で共振すると、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに大電流が誘導されて、アンテナパターン２Ａ，２Ｂ及び基材１が発熱し、基材１が発火する危険性や商品に引火する可能性がある。

図２（Ａ）は図１に示したＲＦＩＤタグ１０１に形成されているアンテナパターン２Ａ，２Ｂの等価回路図である。図２（Ａ）において、インダクタＬは導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅのインダクタンス成分を集中定数型のインダクタとして表したものである。また、キャパシタＣは、導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅのうち、互いに隣接する導体パターン間に生じるキャパシタンス成分を集中定数型のキャパシタとして表したものである。さらに、図２（Ａ）において、給電回路９０はＲＦＩＣパッケージ３に対応する。

複数の導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅのうち、隣接する導体パターン同士は上記キャパシタンス成分を介してそれぞれ電界結合する。また、複数の導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅのうち、互いに隣接する導体パターンは部分的に平行に近接するので、この隣接する導体パターンは磁界でも結合する。したがって、上記インダクタＬにはこの磁界結合によるインダクタンス成分も含まれる。

図２（Ｂ）はアンテナパターン２Ａ，２Ｂの周波数特性を示す概念図である。図２（Ｂ）は中の“Ｓ２１”は給電回路９０からアンテナパターン２Ａ，２Ｂをみた挿入損失である。また、“Ｓ１１”は給電回路９０からアンテナパターン２Ａ，２Ｂをみた反射損失である。但し、この反射損失は、比較例として図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に示したＲＦＩＤタグ１００の、給電回路９０からみた反射損失である。

図２（Ａ）に示したとおり、本実施形態のＲＦＩＤタグ１０１に設けられるアンテナパターン２Ａ，２Ｂは、ＬＣ直列共振回路を構成する。このＬＣ直列共振回路は図２（Ｂ）中に“Ｓ２１”で示すように帯域通過フィルタ特性を示す。

図２（Ｂ）に示すとおり、上記ＬＣ直列共振回路の共振周波数ｆｏは上記帯域通過フィルタの通過帯域の中心周波数に相当する。この共振周波数ｆｏは通信信号の周波数帯の中心周波数にも相当する。ここで、通信信号の周波数帯は例えば860MHzから960MHzのUHF帯の周波数である。一方、電磁波加熱用マイクロ波帯は例えば2.4GHz以上2.5GHz以下の周波数である。このように、電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数は通信信号の周波数とは異なり、上記ＬＣ直列共振回路は電磁波加熱用マイクロ波帯では共振しない。言い換えれば、上記ＬＣ直列共振回路は通信信号の周波数で共振する集中定数型共振回路である。

また、複数の導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅそれぞれは、電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数で共振しない線長を有する。言い換えれば、電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数における波長の１／２より短い線長を有し、電磁波加熱用マイクロ波帯での基本モードでも高次モードでも共振しない。言い換えれば、分布定数的に電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数で共振しない。したがって、複数の導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅそれぞれは個別に電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数で共振しない。

本実施形態のＲＦＩＤタグ１０１において、基材１として、可撓性を有するフィルム材料又は難燃性のフィルム材料が用いられる。基材１の平面視での外形は矩形状である。また、基材１が難燃性ではない通常のフィルム材料の場合は、基材１の厚みを３８μｍ以下の薄さにしてもよい。これにより、基材１は、燃焼するまでに溶けて変形するので、基材形状を保てないようにすることができる。

基材１に難燃性フィルムを採用する場合、用いられる難燃性フィルム材料としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂などの樹脂材料にハロゲン系難燃材料の添加や、難燃性コーティング材料を塗工したフィルムが用いられる。また、基材１の材料としては、耐熱性を有するＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂などの耐熱性、耐加水分解性、耐薬品性の面で高機能を有する樹脂材料を用いることも可能である。なお、基材１には必ずしも難燃性材料が必要なわけではなく、例えば紙材により構成することも可能である。

上記アンテナパターン２Ａ，２Ｂは、基材１の表面に形成された、アルミニウム箔、銅箔などの導電材料の膜体によるパターンである。

図３は、アンテナパターン２Ａ，２Ｂのランドパターン６（６ａ，６ｂ）上に実装されるＲＦＩＣパッケージ３の構成を示す分解斜視図である。図３に示すように、第１の実施形態におけるＲＦＩＣパッケージ３は、三層からなる多層基板で構成されている。具体的には、ＲＦＩＣパッケージ３の多層基板は、ポリイミド、液晶ポリマーなどの樹脂材料から作製されており、可撓性を有する三つの絶縁シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが積層されて構成されている。絶縁シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、平面視が略四角形状であり、本実施形態においては略長方形の形状を有している。図３に示すＲＦＩＣパッケージ３は、図１に示したＲＦＩＣパッケージ３を裏返して三層を分解した状態を示している。

図３に示すように、ＲＦＩＣパッケージ３は、三層の基板（絶縁シート１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）上において、ＲＦＩＣチップ９と、複数のインダクタンス素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに接続される外部接続端子１１（１１ａ，１１ｂ）と、が所望の位置に形成されている。

外部接続端子１１ａ，１１ｂは、最下層（アンテナパターン２Ａ，２Ｂに対向する基板）となる第１絶縁シート１２Ａに形成されており、アンテナパターン２Ａ，２Ｂのランドパターン６ａ，６ｂに対向する位置に形成されている。４つのインダクタンス素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、第２絶縁シート１２Ｂ及び第３絶縁シート１２Ｃに２つずつ分かれて形成されている。即ち、最上層（図３においては最も下に記載されている層）となる第３絶縁シート１２Ｃには第１インダクタンス素子１０Ａ及び第２インダクタンス素子１０Ｂが形成されており、中間層となる第２絶縁シート１２Ｂには第３インダクタンス素子１０Ｃ及び第４インダクタンス素子１０Ｄが形成されている。

本実施形態におけるＲＦＩＣパッケージ３においては、外部接続端子１１ａ，１１ｂ及び４つのインダクタンス素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、アルミニウム箔、銅箔などの導電材料により作製される導体パターンにより構成される。

図３に示すように、ＲＦＩＣチップ９は、最上層である第３絶縁シート１２Ｃ上に長手方向（図３におけるＸ方向）の中央部分に実装されている。ＲＦＩＣチップ９は、シリコンなどの半導体を素材とする半導体基板にＲＦ回路が形成された構造を有する。第３絶縁シート１２Ｃ上の長手方向の一方側（図３においては＋Ｘ方向の側）において渦巻き状に形成されている第１インダクタンス素子１０Ａは、ＲＦＩＣチップ９の一方の入出力端子９ａにランド１０Ａａを介して接続されている。第３絶縁シート１２Ｃ上の長手方向の他方側（図３においては−Ｘ方向の側）において渦巻き状に形成されている第２インダクタンス素子１０Ｂは、ＲＦＩＣチップ９の他方の入出力端子９ｂにランド１０Ｂａを介して接続されている。

中間層である第２絶縁シート１２Ｂ上の長手方向の一方側（図３においては＋Ｘ方向の側）には、渦巻き状の第３インダクタンス素子１０Ｃが形成されており、第２絶縁シート１２Ｂ上の長手方向の他方側（図３においては−Ｘ方向の側）には、渦巻き状の第４インダクタンス素子１０Ｄが形成されている。渦巻き状の第３インダクタンス素子１０Ｃの外周側の端部と、渦巻き状の第４インダクタンス素子１０Ｄの外周側の端部は直接接続されている。一方、第３インダクタンス素子１０Ｃの内周側の端部であるランド１０Ｃａは、第２絶縁シート１２Ｂを貫通するビア導体などの層間接続導体を介して、第３絶縁シート１２Ｃ上の渦巻き状の第１インダクタンス素子１０Ａの内周側の端部であるランド１０Ａｂに接続されている。また、第３インダクタンス素子１０Ｃの内周側の端部であるランド１０Ｃａは、最下層となる第１絶縁シート１２Ａを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体を介して、第１絶縁シート１２Ａ上の第１外部接続端子１１ａに接続されている。

第４インダクタンス素子１０Ｄの内周側の端部であるランド１０Ｄａは、第２絶縁シート１２Ｂを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体を介して、第３絶縁シート１２Ｃ上の渦巻き状の第２インダクタンス素子１０Ｂの内周側の端部であるランド１０Ｂｂに接続されている。また、第４インダクタンス素子１０Ｄの内周側の端部であるランド１０Ｄａは、最下層となる第１絶縁シート１２Ａを貫通するスルーホール導体などの層間接続導体を介して、第１絶縁シート１２Ａ上の第２外部接続端子１１ｂに接続されている。

第１絶縁シート１２Ａ上の第１外部接続端子１１ａは、基材１上に形成された第１アンテナパターン２Ａの第１ランドパターン６ａに接続されるよう配設されている。また、第１絶縁シート１２Ａ上の第２外部接続端子１１ｂは、基材１上に形成された第２アンテナパターン２Ｂの第２ランドパターン６ｂに接続されるよう配設されている。

また、中間層である第２絶縁シート１２Ｂには、第３絶縁シート１２Ｃ上に実装されたＲＦＩＣチップ９が収容される貫通孔１３が形成されている。ＲＦＩＣチップ９は、第１インダクタンス素子１０Ａと第２インダクタンス素子１０Ｂとの間、及び第３インダクタンス素子１０Ｃと第４インダクタンス素子１０Ｄとの間に配設されている。このため、ＲＦＩＣチップ９がシールドとして機能し、第１インダクタンス素子１０Ａと第２インダクタンス素子１０Ｂとの間における磁界結合及び電界結合が抑制され、同様に、第３インダクタンス素子１０Ｃと第４インダクタンス素子１０Ｄとの間における磁界結合及び電界結合が抑制される。その結果、ＲＦＩＣパッケージ３においては、通信信号の通過帯域が狭くなることが抑制されており、通過帯域を広いものとしている。

本実施形態では、ＲＦＩＣパッケージ３がアンテナパターン２Ａ，２Ｂ上に実装された形態を例示したが、ＲＦＩＣチップ９を直接アンテナパターン２Ａ，２Ｂ上に実装してもよい。また、このとき、ＲＦＩＣパッケージ３において複数のインダクタンス素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとして構成されていたインダクタを、ループ状のパターンによって基材１上に構成してもよい。

図４は、ＲＦＩＤタグが付された商品の一例を示す図であり、ＲＦＩＤタグ１０１が付された弁当２０１の斜視図である。

このように、ＲＦＩＤタグ１０１が付された弁当２０１を電子レンジで加熱しても、ＲＦＩＤタグ１０１の発火、さらにはＲＦＩＤタグ１０１が付された弁当のラッピングフィルムの融解や変形を防止できる。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、第１の実施形態で示したＲＦＩＤタグのアンテナパターンの形状が異なる幾つかの例について示す。

図５は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２Ａの平面図である。

図５に示すように、ＲＦＩＤタグ１０２Ａは、絶縁体又は誘電体の基材１と、この基材１に形成されたアンテナパターン２Ａ，２Ｂと、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに接続されたＲＦＩＣパッケージ３とを備える。第１アンテナパターン２Ａは複数の導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆで構成されている。同様に、第２アンテナパターン２Ｂは複数の導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆで構成されている。

導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａから、基材１の長手方向の一方端方向（図５においては−Ｘ方向）へ、部分的に近接しつつ順次配列されている。導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆは、いずれも＋Ｙ方向又は−Ｙ方向を向くＵ字状の導体パターンであって、互いに隣接する二つの導体パターンで対をなし、この二つの導体パターンの一方の導体パターンの半分が他方のＵ字状導体パターンの内部に挿入され、かつ、他方の導体パターンの半分が一方のＵ字状導体パターンの内部に挿入されるような関係で配置されている。図５に示す例では、導体パターン２Ａａ，２Ａｂの対、導体パターン２Ａｃ，２Ａｄの対、及び導体パターン２Ａｅ，２Ａｆの対、が配列されている。そして、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａに導体パターン２Ａａの一端が接続されている。したがって、導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆのうち、互いに隣接する導体パターンは近接部分で電界結合するか、又は電界結合と共に磁界結合する。

第２アンテナパターン２Ｂを構成する導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第２ランドパターン６ｂから、基材１の長手方向の一方端方向（図５においては＋Ｘ方向）へ、部分的に近接しつつ順次配列されている。第２アンテナパターン２Ｂは第１アンテナパターン２Ａの対称形であり、導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆは、導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆの対称形である。したがって、導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆのうち、互いに隣接する導体パターンは、近接部分で電界結合するか、又は電界結合と共に磁界結合する。

図６は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２Ｂの平面図である。このＲＦＩＤタグ１０２Ｂは、絶縁体又は誘電体の基材１と、この基材１に形成されたアンテナパターン２Ａ，２Ｂと、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに接続されたＲＦＩＣパッケージ３とを備える。第１アンテナパターン２Ａは複数の導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆで構成されている。同様に、第２アンテナパターン２Ｂは複数の導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆで構成されている。

導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａから、基材１の長手方向の一方端方向（図６においては−Ｘ方向）へ、部分的に近接しつつ順次配列されている。導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆは、いずれも＋Ｙ方向又は−Ｙ方向を向くＵ字状（ヘアピン型）の導体パターンであって、隣接する導体パターンのＵ字の開口の向きが互いに逆向きとなるように配列されている。そして、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａに導体パターン２Ａａの一端が接続されている。

導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆは、複数のヘアピン共振器を順次磁気結合（インターデジタル型結合）させた帯域通過フィルタのようなパターンである。したがって、導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆのうち、互いに隣接する導体パターンは電界結合するか、又は電界結合と共に磁界結合する。

第２アンテナパターン２Ｂを構成する導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第２ランドパターン６ｂから、基材１の長手方向の一方端方向（図６においては＋Ｘ方向）へ、部分的に近接しつつ順次配列されている。第２アンテナパターン２Ｂは第１アンテナパターン２Ａの対称形であり、導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆは、導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆの対称形である。したがって、導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆのうち、互いに隣接する導体パターンは近接部分で電界結合するか、又は電界結合と共に磁界結合する。

なお、Ｕ字状（ヘアピン型）の導体パターンのいずれもが一方向（＋Ｙ方向又は−Ｙ方向）を向くように形成して、見かけ上コムライン型結合のような構造としてもよい。

図７は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２Ｃの平面図である。このＲＦＩＤタグ１０２Ｃは、絶縁体又は誘電体の基材１と、この基材１に形成されたアンテナパターン２Ａ，２Ｂと、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに接続されたＲＦＩＣパッケージ３とを備える。第１アンテナパターン２Ａは複数の導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆ，２Ａｇ，２Ａｈで構成されている。同様に、第２アンテナパターン２Ｂは複数の導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆ，２Ｂｇ，２Ｂｈで構成されている。

導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆ，２Ａｇ，２Ａｈは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａから、基材１の長手方向の一方端方向（図７においては−Ｘ方向）へ、部分的に近接しつつ順次配列されている。導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆ，２Ａｇ，２Ａｈは、いずれもクランク状又はＬ字状の導体パターンであって、隣接する導体パターンの端部付近同士が所定長に亘って近接するように配列されている。したがって、導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆ，２Ａｇ，２Ａｈのうち、互いに隣接する導体パターンは近接部分で電界結合するか、又は電界結合と共に磁界結合する。

第２アンテナパターン２Ｂを構成する導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆ，２Ｂｇ，２Ｂｈは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第２ランドパターン６ｂから、基材１の長手方向の一方端方向（図７においては＋Ｘ方向）へ、部分的に近接しつつ順次配列されている。第２アンテナパターン２Ｂは第１アンテナパターン２Ａの対称形であり、導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆ，２Ｂｇ，２Ｂｈは、導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆ，２Ａｇ，２Ａｈの対称形である。したがって、導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆ，２Ｂｇ，２Ｂｈのうち、互いに隣接する導体パターンは近接部分で電界結合するか、又は電界結合と共に磁界結合する。

図８は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２Ｄの平面図である。このＲＦＩＤタグ１０２Ｄは、絶縁体又は誘電体の基材１と、この基材１に形成されたアンテナパターン２Ａ，２Ｂと、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに接続されたＲＦＩＣパッケージ３とを備える。第１アンテナパターン２Ａは複数の導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆ，２Ａｇで構成されている。同様に、第２アンテナパターン２Ｂは複数の導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆ，２Ｂｇで構成されている。

導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆ，２Ａｇは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａから、基材１の長手方向の一方端方向（図８においては−Ｘ方向）へ、部分的に近接しつつ順次配列されている。導体パターン２ＡａはＬ字状の導体パターンであり、導体パターン２Ａｃ，２Ａｅ，２ＡｇはいずれもＵ字状の導体パターンである。導体パターン２Ａｂ，２Ａｄ，２Ａｆはいずれも面状に拡がる矩形状の導体パターンである。このような線状導体パターン２Ａａ，２Ａｃ，２Ａｅ，２Ａｇと面状の導体パターン２Ａｂ，２Ａｄ，２Ａｆが交互に配置されている。そして、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａに導体パターン２Ａａの一端が接続されている。したがって、導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆ，２Ａｇのうち、互いに隣接する導体パターンは近接部分で電界結合するか、又は電界結合と共に磁界結合する。

第２アンテナパターン２Ｂを構成する導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆ，２Ｂｇは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第２ランドパターン６ｂから、基材１の長手方向の一方端方向（図８においては＋Ｘ方向）へ、部分的に近接しつつ順次配列されている。第２アンテナパターン２Ｂは第１アンテナパターン２Ａの対称形であり、導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆ，２Ｂｇは、導体パターン２Ａａ，２Ａｂ，２Ａｃ，２Ａｄ，２Ａｅ，２Ａｆ，２Ａｇの対称形である。したがって、導体パターン２Ｂａ，２Ｂｂ，２Ｂｃ，２Ｂｄ，２Ｂｅ，２Ｂｆ，２Ｂｇのうち、互いに隣接する導体パターンは近接部分で電界結合するか、又は電界結合と共に磁界結合する。

図９は第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２Ｅの平面図である。このＲＦＩＤタグ１０２Ｅは、絶縁体又は誘電体の基材１と、この基材１に形成されたアンテナパターン２Ａ，２Ｂと、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに接続されたＲＦＩＣパッケージ３とを備える。第１アンテナパターン２Ａは複数の導体パターン２Ａａ〜２Ａｍで構成されている。同様に、第２アンテナパターン２Ｂは複数の導体パターン２Ｂａ〜２Ｂｍで構成されている。

導体パターン２Ａａ〜２Ａｍは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａから、基材１の長手方向の一方端方向（図９においては−Ｘ方向）へ、部分的に近接しつつ順次配列されている。導体パターン２Ａａ〜２Ａｍは、クランク状又は直線状（線分状）の導体パターンであって、隣接する導体パターンの端部付近同士が所定長に亘って近接するように配列されている。導体パターン２Ａａ〜２Ａｍは、それぞれの長さ方向がアンテナパターン２Ａの延伸方向（−Ｘ方向）に一致し、かつ幅方向がアンテナパターン２Ａの延伸方向に対する直交方向（Ｙ方向）に一致するように配列されている。

導体パターン２Ａａ〜２Ａｍのうち、互いに隣接する導体パターンは近接部分で電界結合するか、又は電界結合と共に磁界結合する。

第２アンテナパターン２Ｂを構成する導体パターン２Ｂａ〜２Ｂｍは、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第２ランドパターン６ｂから、基材１の長手方向の一方端方向（図９においては＋Ｘ方向）へ、部分的に近接しつつ順次配列されている。第２アンテナパターン２Ｂは第１アンテナパターン２Ａの対称形であり、導体パターン２Ｂａ〜２Ｂｍは、導体パターン２Ａａ〜２Ａｍの対称形である。したがって、導体パターン２Ｂａ〜２Ｂｍのうち、互いに隣接する導体パターンは近接部分で電界結合するか、又は電界結合と共に磁界結合する。

図５〜図９に示したＲＦＩＤタグ１０２Ａ〜１０２Ｅいずれにおいても、アンテナパターン２Ａ，２Ｂは、帯域通過フィルタ特性を有するＬＣ直列共振回路を構成し、通信信号の周波数は帯域通過フィルタの通過帯域の中心周波数に相当する。そして、上記ＬＣ直列共振回路は電磁波加熱用マイクロ波帯では共振しない。また、アンテナパターン２Ａ，２Ｂを構成する複数の導体パターンそれぞれは個別に電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数で共振しない。

なお、以上に示したアンテナパターン２Ａ，２Ｂとしてはアルミニウム電極や銅電極など導電率の高い金属材料である。なお、アンテナパターン２Ａ，２Ｂとして、金属材料以外でカーボン系の材料を用いてもよい。

また、図１、図５〜図９に示した例では、ＲＦＩＤタグが備える第１アンテナパターン２Ａと第２アンテナパターン２Ｂの形状は給電点（ＲＦＩＣパッケージ３の位置）を中心として線対称の関係にある例を示したが、二つのアンテナパターン２Ａ，２Ｂの形状の関係は、給電点を中心とする点対称であってもよい。さらには、非対称であってもよい。

以上のように、各実施形態において具体的な構成を用いて説明したように、これらの実施形態によれば、ＲＦＩＤタグが付された商品が電磁波加熱装置で加熱される場合において、ＲＦＩＤタグの発火、さらにはＲＦＩＤタグが付された商品における部材の融解や変形を防止できる。したがって、本発明は、食品、日用雑貨品などの多種多様な商品を取り扱うコンビニエンスストアなどの販売店において、購入した商品の会計、及び袋詰めを自動化するシステムを構築することが可能となり、「無人コンビニエンスストア」の実用化に向けて、大きく前進させることができる無線通信デバイスを提供するものである。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

本発明は、商品に付する無線通信デバイスとして汎用性が高く、有用なものであり、特に、「無人コンビニエンスストア」の実現においては必要な製品である。

ＦＥ…給電端
ＯＥ…先端
１…基材
２Ａ…第１アンテナパターン
２Ａａ〜２Ａｍ…導体パターン
２Ｂ…第２アンテナパターン
２Ｂａ〜２Ｂｍ…導体パターン
３…ＲＦＩＣパッケージ
６…ランドパターン
６ａ…第１ランドパターン
６ｂ…第２ランドパターン
９…ＲＦＩＣチップ
９ａ，９ｂ…入出力端子
１０Ａ…第１インダクタンス素子
１０Ｂ…第２インダクタンス素子
１０Ｃ…第３インダクタンス素子
１０Ｄ…第４インダクタンス素子
１０Ａａ，１０Ａｂ，１０Ｂａ，１０Ｂｂ，１０Ｃａ，１０Ｄａ…ランド
１１…外部接続端子
１１ａ…第１外部接続端子
１１ｂ…第２外部接続端子
１２Ａ…第１絶縁シート
１２Ｂ…第２絶縁シート
１２Ｃ…第３絶縁シート
１３…貫通孔
９０…給電回路
１０１…ＲＦＩＤタグ
１０２Ａ〜１０２Ｅ…ＲＦＩＤタグ
２０１…弁当

Claims (3)

1. 通信信号を送受信するための無線通信デバイスであって、
   基材と、
   前記基材に形成されたアンテナパターンと、
   前記アンテナパターンに接続された給電回路と、
   を備え、
   前記アンテナパターンは、隣接する導体パターン間でそれぞれ結合する複数の導体パターンで構成され、
   前記アンテナパターンは前記複数の導体パターン全体で前記通信信号の周波数で共振し、
   前記複数の導体パターンそれぞれは、前記通信信号の周波数より高い電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数で共振しない線長を有する、
   無線通信デバイス。
2. 前記複数の導体パターンのうち互いに隣接する導体パターン間にキャパシタンス成分が形成されて、前記複数の導体パターンのインダクタンス成分と前記キャパシタンス成分とで、前記通信信号の周波数で共振するＬＣ直列共振回路が構成される、
   請求項１に記載の無線通信デバイス。
3. 前記通信信号の周波数はUHF帯の周波数であり、前記電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数は、2.4GHz以上2.5GHz以下の周波数である、
   請求項１又は２に記載の無線通信デバイス。

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