JP6645628B1 - 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、膨張部材（１９）とを備える。膨張部材（１９）は、アンテナパターン（２Ａ，２Ｂ）に近接配置され、アンテナパターン（２Ａ，２Ｂ）より線膨張係数の高い部材である。ＲＦＩＤタグ（１０１）が電磁波加熱用マイクロ波を受けて、各部が昇温すると、アンテナパターン（２Ａ，２Ｂ）は膨張部材（１９）の位置で破断する。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るので、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近接配置され、前記アンテナパターン及び前記基材より線膨張係数の高い膨張部材と、を備えることを特徴とする。

上記構造によれば、無線通信デバイスに電磁波加熱用マイクロ波帯の高周波電力が照射された際に、アンテナパターンに大電流が流れて、発熱する。または、アンテナパターンの電位差の大きな箇所で放電されることにより発熱する。この発熱により、膨張部材はこの膨張部材が近接配置された位置でアンテナパターンに引っ張り応力が掛かり、アンテナパターンは破断する。アンテナパターンが破断すれば、上記大電流は流れなくなり、発熱は停止される。または、アンテナパターンの破断により、放電位置の電位差が無くなり、又は低下し、放電が維持されず、アンテナパターンの発熱は停止される。いずれにせよ、基材が発火に至ることも無くなる。このようにして、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（Ａ）は、第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０１の平面図であり、図１（Ｂ）はアンテナパターンの一部が破断した後の状態を示すＲＦＩＤタグ１０１の平面図である。 図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）は、通信信号の周波数での共振モード又は電磁波加熱用マイクロ波の周波数での共振モードの例を電流分布及び電圧分布で示す図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、基材１に対する膨張部材１９の形成位置の構造の例を示す部分断面図である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、基材１に対する膨張部材１９の形成位置の構造の例を示す部分断面図である。 図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２の平面図である。 図６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７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８（Ａ）、図８（Ｂ）は、第３の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０３の平面図である。図８（Ｃ）は、膨張部材１９が無い、比較例としてのＲＦＩＤタグの平面図である。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示した構造において、基材１に対する膨張部材１９の形成位置の部分断面図である。

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近接配置され、アンテナパターン及び前記基材より線膨張係数の高い膨張部材と、を備える。

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、アンテナパターンに大電流が誘導されることでアンテナパターンが発熱するか、アンテナパターンの大きな電位差が生じる箇所で放電することでアンテナパターンが発熱する。この発熱により、膨張部材が膨張し、この膨張部材が近接配置された位置でアンテナパターンに引っ張り応力が掛かって、アンテナパターンは破断する。アンテナパターンが破断すれば、上記大電流は流れなくなり発熱は停止される。または、アンテナパターンの破断により、放電位置の電位差が無くなり、又は低下し、放電が維持されず、アンテナパターンの発熱は停止される。いずれにせよ、基材が発火に至ることも無くなる。このようにして、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、前記膨張部材は前記アンテナパターンの一部に接して配置される。この構成によれば、膨張部材の膨張によってアンテナパターンに加わる応力が効果的に大きくなり、アンテナパターンが速やかに破断する。

本発明に係る第３の態様の無線通信デバイスでは、前記膨張部材は、前記アンテナパターンが破断することにより、電磁波加熱用マイクロ波の周波数での共振が維持されない、当該破断位置に形成される。この構成によれば、アンテナパターンが膨張部材の位置で破断すると、アンテナパターンは電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数での共振による発熱を直ちに停止するので、温度上昇が効果的に抑制される。

本発明に係る第４の態様の無線通信デバイスでは、前記アンテナパターンは前記基材に接し、前記基材は前記アンテナパターンより線膨張係数が高い。この構成によれば、アンテナパターンは膨張部材と基材との相対的な膨張によって、アンテナパターンに引っ張り応力が掛かって、アンテナパターンはより速やかに破断する。

本発明に係る第５の態様の無線通信デバイスでは、前記膨張部材は樹脂材料であり、前記アンテナパターンは金属箔である。この構成によれば、膨張部材の膨張係数を容易に高めることができ、かつアンテナパターンの引っ張り強度を低くできるので、アンテナパターンが破断に至るに要するアンテナパターンの発熱量が低くなる。つまり、マイクロ波加熱の開始後速やかにアンテナパターンは破断する。

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（Ａ）は、第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０１の平面図であり、図１（Ｂ）はアンテナパターンの一部が破断した後の状態を示すＲＦＩＤタグ１０１の平面図である。

図１（Ａ）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に対して給電する給電回路９０とを備える。

本実施形態のＲＦＩＤタグ１０１は、UHF帯の通信信号の周波数（キャリア周波数）を含む高周波信号で無線通信（送受信）するよう構成されている。UHF帯とは、860MHzから960MHzの周波数帯域である。ここで、UHF帯の通信信号の周波数は本発明における「通信信号の周波数」の一例である。

給電回路９０は、例えば後に例示するＲＦＩＣ素子やＲＦＩＣパッケージ等である。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。

基材１の表面には、アンテナパターン２Ａ，２Ｂが形成されている。また、基材１の表面に形成されたアンテナパターン２Ａ，２Ｂには給電回路９０が電気的に接続されている。

アンテナパターン２Ａ，２Ｂはアルミニウム箔や銅箔など導電率の高い金属材料である。なお、金属材料以外ではカーボン系の材料を用いてもよい。

図１（Ａ）に示すように、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、給電回路接続端ＦＥに給電回路９０が接続され、先端が開放端ＯＥである、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。

ＲＦＩＤタグ１０１は、アンテナパターン２Ａ，２Ｂの所定の近接位置ＰＰに近接する、膨張部材１９を備える。本実施形態では、膨張部材１９は、平面視でアンテナパターン２Ａ，２Ｂに重なっている。つまり、膨張部材１９は厚み方向にアンテナパターン２Ａ，２Ｂに近接する。

ＲＦＩＤタグ１０１に電磁波加熱用マイクロ波が照射されると、膨張部材１９、アンテナパターン２Ａ，２Ｂ、及び基材１がそれぞれ加熱され昇温する。膨張部材１９の線膨張係数はアンテナパターン２Ａ，２Ｂ及び基材１の線膨張係数より高い。そのため、昇温に伴う、膨張部材１９及びアンテナパターン２Ａ，２Ｂの膨張量に差が生じ、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに引っ張り応力が掛かる。

本実施形態では、アンテナパターン２Ａ，２Ｂは金属箔であるので、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに加わる引っ張り応力が増大するにつれて、弾性変形し、弾性限度を超えると降伏点に達し、下降伏点に至り、さらに最大応力が掛かった後、破断に至る。つまり、電磁波加熱用マイクロ波が照射されると、膨張部材１９の近接位置ＰＰでアンテナパターン２Ａ，２Ｂは破断する。図１（Ｂ）は、このようにしてアンテナパターン２Ａ，２Ｂが近接位置ＰＰで破断した後の状態を示している。

図１（Ｂ）に示したように、アンテナパターン２Ａ，２Ｂが、膨張部材１９の近接位置ＰＰで破断すると、アンテナパターン２Ａ，２Ｂの実効長は短くなって、電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数では共振しなくなり、電磁波加熱用マイクロ波の照射が続いても、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに、上記マイクロ波による共振電流が流れず、昇温は停止し、発火（燃焼）には至らない。

ここで、上記アンテナパターン２Ａ，２Ｂにおける、通信信号の周波数での共振モード及び電磁波加熱用マイクロ波の周波数での共振モードの例について、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）を基に例示する。図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）は、通信信号の周波数での共振モード又は電磁波加熱用マイクロ波の周波数での共振モードの例を電流分布及び電圧分布で示す図である。図２（Ａ）で示す共振モードは、共振周波数ｆｏにて、給電端から開放端までにおいて１／４波長で基本波共振する。図２（Ｂ）で示す共振モードは共振周波数２ｆｏにて、給電端から開放端までにおいて１／２波長で高調波共振する。図２（Ｃ）で示す共振モードは、共振周波数３ｆｏにて、給電端から開放端までにおいて３／４波長で高調波共振する。図２（Ｄ）で示す共振モードでは、共振周波数４ｆｏにて、給電端から開放端までにおいて１波長で高調波共振する。

アンテナパターン２Ａ，２Ｂによるダイポール型アンテナは、通信信号の周波数で、例えば図２（Ａ）に示した１／４波長で共振する。または、図２（Ｂ）に示した１／２波長で共振する。このダイポール型アンテナに、電磁波加熱用マイクロ波の周波数で、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）に示すような高次の共振モードが生じる条件であれば、その、マイクロ波の高電力によってアンテナパターン２Ａ，２Ｂに大電流が誘導され、発熱する。しかし、図１（Ｂ）に示したように、アンテナパターン２Ａ，２Ｂが、その途中位置で破断することによって、アンテナパターン２Ａ，２Ｂは実質的に短くなって、電磁波加熱用マイクロ波帯の周波数では共振しなくなり、電磁波加熱用マイクロ波の照射が続いても、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに、上記マイクロ波による共振電流が流れず、昇温は停止し、発火（燃焼）には至らない。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、基材１に対する膨張部材１９の形成位置の構造の例を示す部分断面図である。

図３（Ａ）に示す例では、基材１の上面にアンテナパターン２Ａが形成されていて、基材１の上面に、アンテナパターン２Ａの一部を覆うように、基材１上に膨張部材１９が形成されている。この膨張部材１９は、ペーストの印刷後焼き付け、又は加熱乾燥によって形成される。また、膨張部材１９は、シート状に形成された樹脂シートの張り付けによって形成される。

ＲＦＩＤタグ１０１に電磁波加熱用マイクロ波が照射されると、膨張部材１９、アンテナパターン２Ａ、及び基材１がそれぞれ加熱され昇温する。膨張部材１９の線膨張係数はアンテナパターン２Ａ及び基材１の線膨張係数より高い。そのため、昇温による膨張部材１９の膨張量は、昇温によるアンテナパターン２Ａの延び量より大きく、昇温に伴ってアンテナパターン２Ａに引っ張り応力が掛かる。図３（Ａ）中の矢印は、各層の膨張の大きさを概念的に示している。アンテナパターン２Ａの引っ張り応力が所定値を超えると、図３（Ｂ）に示すように、アンテナパターン２Ａは破断に至る。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、基材１に対する膨張部材１９の形成位置の構造の例を示す部分断面図である。

図４（Ａ）に示す例では、基材１の上面に膨張部材１９が形成されていて、この膨張部材１９の上を通るように、基材１上にアンテナパターン２Ａが形成されている。膨張部材１９は、ペーストの印刷後焼き付け、又は加熱乾燥によって形成される。また、膨張部材１９は、シート状に形成された樹脂シートの張り付けによって形成される。この図４（Ａ）に示した構造であっても、ＲＦＩＤタグ１０１に電磁波加熱用マイクロ波が照射されることで各部が昇温し、昇温に伴ってアンテナパターン２Ａに引っ張り応力が掛かる。図４（Ａ）中の矢印は、各層の膨張の大きさを概念的に示している。アンテナパターン２Ａの引っ張り応力が所定値を超えると、図４（Ｂ）に示したように、アンテナパターン２Ａは破断に至る。

なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示した例では、アンテナパターン２Ａに関して示したが、アンテナパターン２Ｂに関しても同様である。

一般に、「熱膨張」は、巨視的には、温度上昇によって物体が膨張するという現象であるが、微視的には、単位運動エネルギーを分子に与えた時の分子間隔の広がり具合を反映した現象である。したがって分子同士又は原子同士の結合や相互作用の強さが熱膨張係数を支配する。つまり、樹脂材料の選定によって膨張部材の熱膨張係数は予め定めることができる。

熱膨張に関する物性値として、温度上昇に対応して長さが変化する割合である「線膨張係数」と、温度上昇に対応して体積が変化する割合である「体積膨張係数」とがあるが、両者は比例関係にある。熱膨張率の高い代表的な高膨張率樹脂材料の線膨張係数［×10^-6／K］は次のとおりである。

ポリエチレン（低密度） １８０から２００
ポリエチレン（高密度） １１０から１３０
ポリ塩化ビニリデン １９０
ポリアミド６６ ８０から１００
セルロースアセテート １１０から１７０
ポリウレタン樹脂 １００から２００
一方、基材１として用いる樹脂は、次のように、膨張部材１９に比べていずれも線膨張係数が小さい
ポリエチレンテレフタレート ６５
ポリフェニレンサルファイド ４９
ポリエチレンナフタレート ２１
また、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに用いる金属は、次のように、膨張部材１９に比べていずれも線膨張係数が小さい
銅 １６．６
アルミニウム ２３．０
ここで、基材１の線膨張係数をＥ１、アンテナパターン２Ａ，２Ｂの線膨張係数をＥ２、膨張部材１９の線膨張係数をＥ１９、でそれぞれ表すと、Ｅ２＜Ｅ１９の関係である。E１９がＥ２の２倍以上の大きさであると、引っ張り応力をより効果的に大きくすることができる。また、アンテナパターン２Ａ，２Ｂに対する引っ張り応力を効果的に大きくするために、Ｅ２＜Ｅ１であることが好ましい。さらに、膨張部材１９を設ける意義を考慮すると、おのずとＥ１＜Ｅ１９であることが好ましい。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、アンテナパターン及び膨張部材の形状が第１の実施形態で示した例とは異なるＲＦＩＤタグについて示す。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、第２の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０２の平面図である。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すＲＦＩＤタグ１０２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。そして、基材１上に複数の膨張部材１９が形成されている。

図５（Ａ）に示すように、アンテナパターン２Ａ，２Ｂはミアンダライン状であり、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａから複数の折り返し部ＦＰを有して蛇行するミアンダライン状の第１アンテナパターン２Ａ、及びＲＦＩＣパッケージ３が実装される第２ランドパターン６ｂから複数の折り返し部分を有して蛇行するミアンダライン状の第２アンテナパターン２Ｂがそれぞれ延設されて構成されている。つまり、第１ランドパターン６ａからミアンダライン状の第１アンテナパターン２Ａが、基材１における長手方向の一方端に向かって（−Ｘ方向に）延設されている。また、第２ランドパターン６ｂからミアンダライン状の第２アンテナパターン２Ｂが、基材１における長手方向の他方端に向かって（＋Ｘ方向に）延設されている。

上記構成により、アンテナパターン２Ａ，２Ｂは、ダイポール型の電界アンテナとして作用する。

アンテナパターン２Ａ，２Ｂの折り返し部ＦＰとは、アンテナパターン２Ａ，２Ｂの延びる方向が反転する箇所である。このアンテナパターン２Ａ，２Ｂの折り返し部ＦＰに膨張部材１９が形成されている。

ＲＦＩＤタグ１０２に電磁波加熱用マイクロ波が照射されると、膨張部材１９が昇温に伴って膨張する。そして、アンテナパターン２Ａ，２Ｂのうち膨張部材１９の形成箇所が膨張し、アンテナパターン２Ａ，２Ｂが破断する。図５（Ｂ）は、このようにしてアンテナパターン２Ａ，２Ｂが複数箇所で破断した後の状態を示している。

このように構成されたＲＦＩＤタグ１０２によっても、第１の実施形態で示したＲＦＩＤタグ１０１と同様の作用効果を奏する。特に、本実施形態では、アンテナパターン２Ａ，２Ｂ毎に複数の膨張部材１９が形成されているので、仮に、幾つかの膨張部材１９の形成位置で破断しなかったとしても、アンテナパターン２Ａ，２Ｂのいずれかの位置で破断する確率が高い。

なお、アンテナパターン２Ａ，２Ｂの折り返し部ＦＰで折り返されることによって、互いに対向する導体パターン（アンテナパターン２Ａ，２Ｂのうち、折り返し部ＦＰ以外の導体パターン）に膨張部材１９を形成してもよい。

図６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６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６に示すＲＦＩＣパッケージ３は、図５（Ａ）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６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６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６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６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６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６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６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６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７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。

このように、ＲＦＩＤタグ１０２が付された弁当２０１を電子レンジで加熱しても、ＲＦＩＤタグ１０２の発火、さらにはＲＦＩＤタグ１０２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３の実施形態》
第３の実施形態では、第２の実施形態とは膨張部材の形状及び形成位置が異なるＲＦＩＤタグの例について示す。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、第３の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１０３の平面図である。図８（Ｃ）は、膨張部材１９が無い、比較例としてのＲＦＩＤタグの平面図である。

図８（Ａ）に示すように、ＲＦＩＤタグ１０３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。そして、基材１上の所定位置に膨張部材１９が形成されている。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、アンテナパターン２Ａ，２Ｂはミアンダライン状であり、ＲＦＩＣパッケージ３が実装される第１ランドパターン６ａから複数の折り返し部ＦＰを有して蛇行するミアンダライン状の第１アンテナパターン２Ａ、及びＲＦＩＣパッケージ３が実装される第２ランドパターン６ｂから複数の折り返し部分を有して蛇行するミアンダライン状の第２アンテナパターン２Ｂがそれぞれ延設されて構成されている。つまり、第１ランドパターン６ａからミアンダライン状の第１アンテナパターン２Ａが、基材１における長手方向の一方端に向かって（−Ｘ方向に）延設されている。また、第２ランドパターン６ｂからミアンダライン状の第２アンテナパターン２Ｂが、基材１における長手方向の他方端に向かって（＋Ｘ方向に）延設されている。

上記構成により、アンテナパターン２Ａ，２Ｂは、ダイポール型の電界アンテナとして作用する。

膨張部材１９は、アンテナパターン２Ａ，２Ｂの複数の箇所をよぎるように形成されている。本実施形態では、アンテナパターン２Ａ，２Ｂが、折り返し部ＦＰで折り返されることによって、互いに対向する導体パターン（Ｙ軸方向に延びる導体パターン）に直交するように膨張部材１９が配置されている。

ＲＦＩＤタグ１０３に電磁波加熱用マイクロ波が照射されると、アンテナパターン２Ａ，２Ｂにおいて、膨張部材１９が形成されている位置でアンテナパターン２Ａ，２Ｂに引っ張り応力が掛かり、アンテナパターン２Ａ，２Ｂは膨張部材１９が形成されている位置で破断する。図８（Ｂ）は、このようにしてアンテナパターン２Ａ，２Ｂが破断した後の状態を示している。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、アンテナパターン２Ａ，２Ｂの線に沿って隣接する膨張部材１９と膨張部材１９との間隔ＬＬは、ＬＬ≦λ／４の関係であることが好ましい。ここでλは電磁波加熱用マイクロ波帯の波長である。

図８（Ｂ）に表れているように、膨張部材１９の形成位置でアンテナパターン２Ａ，２Ｂが分断されることによって、導体パターンの最大線長はＬＬとなる。この線長ＬＬが上記関係であれば、電磁波加熱用マイクロ波では共振しないので、この分断後の線分が共振によって発熱することはない。

図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示した構造において、基材１に対する膨張部材１９の形成位置の部分断面図である。

ＲＦＩＤタグ１０３に電磁波加熱用マイクロ波が照射されると、各部が昇温し、昇温に伴ってアンテナパターン２Ａは引っ張り応力を受ける。図９（Ａ）中の矢印は、それらの線長で各部の膨張の大きさを概念的に示している。アンテナパターン２Ａの引っ張り応力が所定値を超えると、図４（Ｂ）に示したように、アンテナパターン２Ａは破断に至る。

以上、幾つかの実施形態で例示したように、アンテナパターン２Ａ，２Ｂが、その途中位置で破断することで、このアンテナパターン２Ａ，２Ｂは電磁波加熱用マイクロ波の周波数で共振しなくなる、膨張部材１９は、アンテナパターン２Ａ，２Ｂの破断によって電磁波加熱用マイクロ波で共振しなくなる位置、又はその位置を含む範囲に配置されていればよい。

なお、膨張部材１９は、第１アンテナパターン２Ａ、第２アンテナパターン２Ｂの一方にのみ設けてもよい。その場合でも、アンテナパターン２Ａ，２Ｂが上記膨張部材１９の近接位置で破断すれば、アンテナパターン２Ａ，２Ｂの実効長が短くなって、電磁波加熱用マイクロ波での共振が維持されず、アンテナパターン２Ａ，２Ｂの発熱が停止される。

また、図５（Ａ）、図５（Ａ）、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示した例では、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…給電回路接続端
ＯＥ…開放端
ＰＰ…近接位置
１…基材
２Ａ…第１アンテナパターン
２Ｂ…第２アンテナパターン
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
１９…膨張部材
９０…給電回路
１０１，１０２，１０３…ＲＦＩＤタグ
２０１…弁当

Claims (4)

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、
   前記基材の面に沿って形成されたアンテナパターンと、
   前記アンテナパターンの一部に近接配置され、前記アンテナパターン及び前記基材より線膨張係数の高い膨張部材と、
   を備え、
   前記膨張部材は、電磁波加熱用マイクロ波を受けて発熱することによって膨張し、当該膨張によって前記アンテナパターンを破断させ、
   前記膨張部材は、前記アンテナパターンが破断することにより、前記アンテナパターンの長さが短縮化されて、前記電磁波加熱用マイクロ波の周波数での前記アンテナパターンの共振が維持されない、当該破断位置に配置された、
   無線通信デバイス。
2. 前記膨張部材は前記アンテナパターンの複数箇所にそれぞれ接して配置されている、
   請求項１に記載の無線通信デバイス。
3. 前記アンテナパターンは前記基材に接し、
   前記基材は前記アンテナパターンより線膨張係数が高い、
   請求項１又は２に記載の無線通信デバイス。
4. 前記膨張部材は樹脂材料であり、
   前記アンテナパターンは金属箔である、
   請求項１から３のいずれかに記載の無線通信デバイス。

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