JP7027705B2 - 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タグに対して面状に形成されたパッチアンテナを補助アンテナとして積層することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
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タグに対して更に面上のパッチアンテナ（補助アンテナ）を積層することで、ＲＦタグのアンテナサイズを実質的に大きくすることで、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。

国際公開第２０１０／０３８８１３号

しかしながら、特許文献１に開示されているような従来提案されている補助アンテナを備えるＲＦタグは、面状の補助アンテナがＲＦタグの一部又は全部に重ねて配置されるようになっており、ＲＦタグに備えられているアンテナやループ回路が補助アンテナによって覆われてしまうという問題があった。
ＲＦタグは、それ自体がアンテナを備えており、アンテナの一部はループ回路として構成され、それによってＲＦタグ単独でも通信が行えるようになっている。
ところが、補助アンテナがＲＦタグに重ねて配置されると、ＲＦタグのアンテナやループ回路の一部又は全部が補助アンテナによって覆われてしまい、ＲＦタグの通信特性が向上せず、却って損なわれるような場合があった。

また、補助アンテナによってＲＦタグのアンテナが覆われてしまうと、アンテナの表面積（投影面積）が重なって無駄になってしまい、その分だけアンテナ利得も縮小・減少し、折角ＲＦタグに備えられているアンテナ資源を有効に活用することができなくなってしまう。
さらに、ＲＦタグに重なるように配置される補助アンテナは、積層するＲＦタグの形状や構成等に制約されて、アンテナの設計範囲も制限され、補助アンテナの形状や大きさなどの設計の自由度が制約を受けるという問題もあった。
このため、補助アンテナによってＲＦタグの通信特性を改善・向上させつつ、ＲＦタグ自体が備えるアンテナを有効活用し、かつ、補助アンテナの設計の自由度等も確保できるための技術が望まれたが、現在までのところ、有効な提案等は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、ＲＦタグ自体が備えるアンテナやループ回路を有効に機能させつつ、補助アンテナの設計範囲等にも制限を与えず、補助アンテナの設計等の自由度を向上させることができる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、前記ＩＣチップを搭載するループ回路を含むアンテナを備えたインレイと、前記インレイと絶縁状態で積層される補助アンテナと、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、前記補助アンテナは、当該補助アンテナの共振軸に沿った辺が、前記アンテナのループ回路と対向する近傍に配置されるとともに、前記ループ回路の少なくとも一部に重なる、少なくとも２つの突出部を備え、前記２つの突出部が、前記インレイのループ部と対向する補助アンテナの共振軸に沿った辺の中心位置に形成され、それぞれ前記インレイのＩＣチップに重なることなく、前記ＩＣチップの両側に位置する前記ループ回路にそれぞれ重なり、前記補助アンテナの一部である前記突出部のみが、前記インレイのループ回路に重なり、前記補助アンテナのその他のアンテナ部分は、前記インレイのＩＣチップ及びアンテナに重なることなく、当該インレイに沿って平行に対向して配置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。
そして、本発明によれば、ＲＦタグ自体が備えるアンテナやループ回路を有効に機能させることができ、かつ、補助アンテナの設計範囲等に制限を与えることなく、補助アンテナの設計等の自由度を向上させることが可能となる。
これによって、例えばアルミ製の金属容器や金属製の筐体等に好適な金属対応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タグのインレイと補助アンテナの配置関係を示す図面であり、（ａ）は補助アンテナの突出部をインレイに重ねて積層配置した状態の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す補助アンテナとインレイを配置する前の平面図、（ｃ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線断面における完成状態のＲＦタグの断面図を示している。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の他の実施形態に係るＲＦタグのインレイと補助アンテナの配置関係を示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の比較例に係るＲＦタグのインレイと補助アンテナの配置関係を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るＲＦタグの通信特性（読み取り距離と周波数の関係）を示す折れ線グラフであり、（ａ）は本発明及び比較例に係るＲＦタグを対比した場合を、（ｂ）は本発明の異なる実施形態にＲＦタグを対比した場合を示している。

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、インレイ１０のアンテナ１２が、ＩＣチップ１１の近傍にループ回路（ループ部１２ａ）を形成しており、補助アンテナ２０の共振軸に沿った辺の中心位置が、ＩＣチップ１１の近傍に位置するように配置されるようになっている。
また、補助アンテナ２０は、当該補助アンテナ２０の共振軸に沿った辺の中心位置が、インレイ１０のアンテナ１２のループ部１２ａと対向するように配置されて、ＩＣチップ１１の近傍に位置するようにすることが好ましい。

インレイ１０のＩＣチップ部分は、最も電力が供給される部分であり、その付近に補助アンテナの共振軸の中心位置を配置させることで、誘導電流の効果によって、補助アンテナ２０による通信利得を向上させることができるようになる。
また、補助アンテナ２０をインレイ１０のループ部１２ａと対向させることで、補助アンテナ２０がループ部１２ａに重なることなく離間・対向することによって、後述するようにＲＦタグ１の通信特性を向上させることができる。なお、インレイ１０にループ部１２ａが備えられない場合（後述する図３（ａ）参照）にも、ＩＣチップ１１の近傍に補助アンテナ２０の共振軸に沿った辺の中心位置が位置することで、誘導電流の効果により通信特性を向上させることが可能となる。

そして、補助アンテナ２０は、当該補助アンテナ２０の共振軸に沿った一辺が、インレイ１０のループ部１２ａと対向する近傍に配置されるとともに、少なくともループ部１２ａの一部に重なる、複数の突出部２１を備えるようになっている。
特に、本実施形態では、補助アンテナ２０が、図２（ａ），（ｂ）に示すように、２つの突出部２１ａ，２１ｂを備え、それら２つの突出部２１ａ，２１ｂが、それぞれインレイ１０のＩＣチップ１１に重なることなく、ループ部１２ａに重なるように、補助アンテナ２０とインレイ１０とが積層・配置され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に対して絶縁状態で同一平面上に配置される面状の補助アンテナ２０と、インレイ１０及び補助アンテナ２０が配置・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。
補助アンテナ２０は、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、インレイ１０に対して所定位置となるように配置され（図２及び図３参照）、基材５０上に搭載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、アンテナ１２の一部がチップ周囲を囲むようにループ状の回路導体として接続されてループ部（ループ回路）１２ａを構成しており、このループ部１２ａ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。
ここで、アンテナ１２は、ＩＣチップ１１の左右両側に伸びる長手方向の長さが、インレイ１０の電波周波数の波長の整数分の１、例えば電波周波数の波長の略１／２や略１／４の長さとなるように形成される。本実施形態に係るインレイ１０では、アンテナ１２は、ＩＣチップ１１の左右両側に伸びる長手方向がほぼ複数回曲折されることで、所定のアンテナ長となるように形成されている（図２（ａ），（ｂ）参照）。

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。
なお、封止フィルム１３は、２枚の封止フィルム１３によって、ＩＣチップ１１及びアンテナ１２を挟持した状態で封止してもよく、また、１枚の封止フィルム１３を折り曲げて、ＩＣチップ１１及びアンテナ１２を挟持して封止することもできる。

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・調整するためのものであり、図１（ｂ）に示すように、基材５０上に搭載されて、インレイ１０と同一平面上に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の近傍に配置されることで、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が同一平面上で対向して配置されることで、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、例えばアルミシートの打ち抜き加工や、ＰＥＴ樹脂等の基材となるフィルムの表面への導電性インクによる印刷、また、前記フィルムの表面に形成した導電性を有するアルミ蒸着膜等の金属薄膜の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の突出部２１をインレイ１０に重ねて積層配置した状態の平面図、同図（ｂ）は（ａ）に示す補助アンテナとインレイを配置する前の平面図を示している。また、同図、（ｃ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線断面における完成状態のＲＦタグの断面図を示している。
同図（ａ）及び（ｂ）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大きい、全体としてインレイ１０よりも一回り大きい面積の矩形・面状に形成されるようになっている。

補助アンテナ２０は、長手方向の長さが、インレイ１０の電波周波数の波長の整数倍あるいは整数分の１の長さ、例えば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。
補助アンテナ２０の長辺（長手方向）の長さは、パッチアンテナの原理により、通信電波の波長の整数倍又は整数分の１（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の大きさとして、長辺（長手方向）の長さが、インレイ１０の電波周波数の波長の例えば略１／２の長さとなるように形成されるようになっている。
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の長さのアンテナとして、良好な通信特性が得られるようになる。
具体的には、例えば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、後述するインレイ１０や補助アンテナ２０を積層するための基材５０は、樹脂などの誘電体で構成されており、この誘電体の波長短縮効果により見かけの波長を短縮させることができる。
例えば、本実施形態に係る基材５０の誘電率がおよそ「２」である場合、その波長短縮効果はおよそ「１．４」となり、補助アンテナ２０の長辺の長さは、半波長を「１．４」で割った「１６３／１．４＝１１６ｍｍ」となる。
このように、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。

そして、本実施形態では、上記のような形状・寸法に形成される補助アンテナ２０が、ＩＣチップ１１の近傍、特に、上述したインレイ１０のアンテナ１２のループ部１２ａと対向する当該補助アンテナ２０の共振軸に沿った辺の中心位置が、ＩＣチップ１１の近傍に位置するように配置されるようになっている。
その上で、補助アンテナ２０には、インレイ１０のループ部１２ａと対向する近傍に配置される辺に、ループ部１２ａに重なる複数の突出部２１が備えられている。

本実施形態では、図２（ａ），（ｂ）に示すように、補助アンテナ２０には、インレイ１０のループ部１２ａと対向する当該補助アンテナ２０の共振軸に沿った辺の中心位置に、２つの突出部２１（２１ａ，２１ｂ）が形成されており、その２つの突出部２１ａ，２１ｂが、それぞれインレイ１０のＩＣチップ１１に重なることなく、かつ、ループ部１２ａに重なるように、補助アンテナ２０とインレイ１０とが積層・配置されるようになっている。
具体的には、ループ部１２ａに重なる複数の突出部２１は、少なくとも各突出部２１の一部が、ループ部１２ａの少なくとも一部に重なるように配置され、好ましくは、図２（ａ）に示すように、２つの突出部２１ａ，２１ｂが、インレイ１０のＩＣチップ１１の両側に位置するループ部１２ａにそれぞれ重なるように配置されるようになっている。

補助アンテナ２０がインレイ１０に当接したり積層されて接触すると、特に、インレイ１０のＩＣチップ１１やループ部１２ａの全体に補助アンテナ２０が重なって配置されると、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ことがある。
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１２ａ）、このループ部１２ａ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、この磁界成分が補助アンテナ２０の導体により阻害されないようにする必要がある。

また、補助アンテナ２０がインレイ１０の全体に重ねて配置されると、インレイ１０のループ部１２ａを含むアンテナ１２が補助アンテナ２０と重なることで、アンテナとしての表面積（投影面積）がインレイ１０と補助アンテナ２０とで重なってしまい、インレイ１０のアンテナ１２が機能せず、インレイ１０に備えられるアンテナ資源が無駄になり、その分だけアンテナ利得も小さくなってしまうことになる。
さらに、補助アンテナ２０がインレイ１０に重なるように配置されると、インレイ１０のアンテナ１２やループ部１２ａ、ＩＣチップ１１との重なりや干渉等を避けるための制約を受けて、補助アンテナ２０の設計範囲等も制限され、補助アンテナの形状や大きさなどの設計の自由度が制約を受けることになる。

一方で、補助アンテナ２０とインレイ１０とが全く接触せずに離れすぎてしまうと、封止フィルム１３を介した所謂コンデンサカップリングによる電気的接続が不十分となり、良好な通信特性が得られないことになる。
また、インレイ１０のループ部１２ａに対して補助アンテナ２０を積極的に重ねることで、ループ部１２ａのインピーダンス調整機能を改善・向上・微調整等させることができるようになる。

そこで、本実施形態では、補助アンテナ２０の一方の長辺（長手方向）を、インレイ１０のループ部１２ａに対して対向するように配置して、補助アンテナ２０のループ部１２ａに対向する長辺の中心位置、すなわち、補助アンテナ２０の共振軸に沿った長辺の中心位置が、ＩＣチップ１１の近傍に位置するように配置し、さらに、複数の突出部２１を備えることによって、補助アンテナ２０の一部がＩＣチップ１１には重ならず、かつ、ループ部１２ａに重なるように構成してある。
このような構成により、補助アンテナ２０は、インレイ１０のＩＣチップ１１やアンテナ１２には重ならず、補助アンテナ２０の一部である突出部２１のみが、インレイ１０のループ部１２ａに重なることになり、インレイ１０のアンテナ１２による通信機能を損なうことなく発揮させ、かつ、インレイ１０のループ部１２ａによるインピーダンス整合の特性を調整・向上させることができるようになる。

具体的には、本実施形態に係る補助アンテナ２０には、図２（ａ）に示すように、インレイ１０のループ部１２ａと対向する長辺の中心位置に、左右対称の一対の突出部２１ａ，２１ｂが形成されている。
この突出部２１ａ，２１ｂが、補助アンテナ２０がインレイ１０に対して対向するように積層・配置された状態において、ＩＣチップ１１の近傍に突出し、ＩＣチップ１１の周囲を囲むループ部１２ａに重なるように配置される。
このような突出部２１を備えることで、補助アンテナ２０をインレイ１０の近傍に対向配置させても、ＩＣチップ１１に補助アンテナ２０が重なったり覆ったりすることがなく、かつ、補助アンテナ２０の一部（突出部２１）をループ部１２ａに重ねて配置させることができるようになる。

したがって、補助アンテナ２０は、図２（ａ）に示すように、補助アンテナ２０の一部となる突出部２１のみがインレイ１０のループ部１２ａに重なり、その他のアンテナ部分は、インレイ１０のＩＣチップ１１やアンテナ１２に重なることなく、インレイ１０に沿って平行に対向して配置され、補助アンテナ２０とインレイ１０のアンテナ１２とは、アンテナ部分が投影面上で重なることなく並列に配置されるようになる。
このとき、インレイ１０の全体を被覆する封止フィルム１３は、補助アンテナ２０の一部に重なっており、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、コンデンサカップリングによって電気的接続される。
このような配置構成によって、補助アンテナ２０とインレイ１０のアンテナ１２の双方のアンテナ面積を最大限に広く利用することができ、それによってアンテナ利得を最大限に増大させることができる。

ここで、補助アンテナ２０に突出部２１を備えるのは、補助アンテナ２０によってインレイ１０のＩＣチップ１１が覆われないようにしつつ、補助アンテナ２０の一部をインレイ１０に重ねて配置させるためである。
また、突出部２１は、インレイ１０のループ部１２ａの一部に重なるように形成されればよく、例えば、図２（ａ）に示すように、ループ部１２ａの短手方向（幅方向）の全体に重なるようにしてもよく、また、図３（ａ）に示すように、ループ部１２ａの短手方向（幅方向）の一部に重なるようにすることもできる。

また、補助アンテナ２０に形成される突出部２１は、インレイ１０のＩＣチップ１１の両側に位置するループ部１２ａに重ねて配置することが望ましく、そのために、突出部２１は少なくとも２つが設けられることが好ましい（図２（ａ），（ｂ）参照）。
したがって、突出部２１は、２つ以上が備えられていれば、例えば、図３（ｂ）に示すように、３つ以上の突出部２１（同図では４つ）を備えることもでき、積層するインレイ１０やＲＦタグ１の大きさや形状、ループ部１２ａを含むアンテナ１２の形状や構成，大きさなどに応じて、任意の複数の突出部２１を備えることができる。
なお、この場合には、図３（ｂ）に示すように、複数の突出部２１は、少なくとも一部（同図の中央の２つの突出部２１）はループ部１２ａに重なり、かつ、他の部分（同図の左右両側の突出部２１）は、アンテナ１２に重なるようにしても良い。

また、以上のような突出部２１は、使用するインレイ１０の寸法を基準にして形状・寸法が設定されるようになっており、積層配置されるインレイ１０のループ部１２ａに突出部２１を構成する導電性部材が所定の範囲で重なるような大きさ（幅及び高さ）に形成される。
具体的には、補助アンテナ２０の突出部２１は、インレイ１０のＩＣチップ１１のループ部１２ａの幅を基準にしており、突出部２１を形成する補助アンテナ２０の導体が、ＩＣチップ１１には重ならず、かつ、ループ部１２ａの少なくとも一部に突出部２１の少なくとも一部が重なるような大きさに形成される。

具体的には、図２（ａ），（ｂ）に示す補助アンテナ２０の場合には、上述のように、対象とするインレイ１０の通信周波数９２０ＭＨｚに合わせて、長辺の長さが、半波長（１６３．０ｍｍ）前後となるように形成される。
この場合に、複数の突出部２１としては、例えば２つの突出部２１がそれぞれ５ｍｍ幅で形成され、２つの突出部２１の間が例えば１４ｍｍの長さで離間させるように形成することができる。
なお、上記の寸法は一例であり、本発明に係る突出部２１の寸法が上記の例に限定されるものではないことは勿論である。

また、突出部２１の突出長（高さ）は、例えば図２（ａ）に示すように、インレイ１０のアンテナ１２の短辺（幅）とほぼ同様の長さに突出するようにすることができ、また、図３（ａ），（ｂ）に示すように、インレイ１０のアンテナ１２の短辺（幅）よりも短い長さに突出するようにしても良い。
突出部２１は、インレイ１０のループ部１２ａに重なることで、ループ部１２ａのインピーダンス調整機能を改善・向上させるためのものであり、ループ部１２ａが存在していない部分にまで突出部２１を突出させる必要はない。また、不必要な部分にまで突出部２１が存在することは、補助アンテナ２０の材料の無駄となり、また、補助アンテナ２０を含むＲＦタグ１の小型化等を阻害することにもなる。
このため、突出部２１は、インレイ１０のアンテナ１２の短辺とほぼ同様か、短辺よりも短い長さに突出するように形成されることが望ましい。

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、上述した大きさ・形状を有していれば、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がはみ出さずに同一平面上に配置・搭載できるように、上述した並列配置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板状・面状等に形成されている。

具体的には、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が同一平面上で並列配置される。そして、インレイ１０・補助アンテナ２０が搭載された基材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、並列配置されて基材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、例えば両面テープ（粘着テープ）等からなる粘着材や、板状のマグネットなどを備えることができ、粘着材の粘着力やマグネットの磁力によって、取付対象となる金属物品の表面に貼着・取付でき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貼付・固定されて、容易に脱落・剥離等されないように金属物品の表面に配置・固着される。

ここで、このような本実施形態に係る基材５０としては、例えば、アクリル発泡体や、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、上記のようなアクリル発泡体や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。
さらに、上述した金属対象物への取付のためのマグネットを基材５０の一部として構成することもできる。基材５０となるマグネットは、ＲＦタグ１の取付対象となる金属に対して磁力による貼付・取付が可能な磁石を、基材５０に対応する所定の大きさ・厚みを有する板状・帯状に形成して、樹脂製等の基材５０に積層・貼着して構成することができる。

また、以上のような基材５０は、補助アンテナ２０とともに配置されるインレイ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ることで、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させることができる。
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。
このように、基材５０が所定の比誘電率・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。
したがって、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。

［筐体］
以上説明した本実施形態に係るＲＦタグ１は、図１に示すように、基材５０及び表層４０によって挟持・封止された状態で使用することができるが、さらに、そのようなＲＦタグ１を所定の筐体（ケース）に収納して使用することも可能である。
筐体としては、特に図示しないが、内部に上述した並列配置されるインレイ１０及び補助アンテナ２０を収納することができる収納手段・保護手段であればどのような構成のものでも良い。例えば、基材５０及び表層４０で挟持・封止されたインレイ１０及び補助アンテナ２０を収納可能な内部空間を備えた、合成樹脂や金属製のケースなどで構成することができる。

このような筐体によってインレイ１０及び補助アンテナ２０が保護されることにより、ＲＦタグ１としての耐候性や耐熱性・防水性が高められるようになる。
なお、インレイ１０及び補助アンテナ２０が筐体に収納・保護される場合には、基材５０及び表層４０の一部又は全部を省略することができる。
この場合には、筐体を構成する収納部や蓋部材などが、基材５０や表層４０としての機能を果たすことになる。
また、その場合には、上述した基材５０が果たす誘電率調整層としての機能も、筐体の本体や蓋部材等が果たすことになる。

［通信特性］
次に、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４，５を参照しつつ説明する。
図４は、図１～３に示した本実施形態に係るＲＦタグ１の比較例となるＲＦタグのインレイと補助アンテナの配置関係を示す平面図である。
同図（ａ）は、補助アンテナ２０がインレイ１０の全体に重ねられて配置され、ＩＣタグについて凹型の切り欠き部によって補助アンテナ２０が重ならないようにした場合である。
同図（ｂ）は、補助アンテナ２０のいずれの部分もインレイ１０のアンテナ１２・ループ部１２ａに重ならないように配置され、ループ部１２ａに対して補助アンテナ２０に形成した凸型の１つの突出部を近接配置させた場合である。

図５（ａ）は、図１～３に示した本実施形態に係るＲＦタグ１と図４の比較例に係るＲＦタグの通信特性（読み取り距離と周波数の関係）を示す折れ線グラフである。
同図に示すように、まず、凹型の切り欠き部を設けたＲＦタグ（図４（ａ））の場合には、一つの通信周波数帯域（８６０ＭＨｚ）において通信距離のピークが現れており、また、通信可能な周波数帯域も狭くなっている。
これにより、このＲＦタグでは、補助アンテナ２０による通信機能がより強く働き、インレイ１０のアンテナ１２による通信機能はあまり働いていないことが分かる。

また、一つの凸型の突出部を設けたＲＦタグ（図４（ｂ））の場合には、同図に示す範囲（８８０ＭＨｚ～１０００ＭＨｚ）では、一つの通信周波数帯域（９３０ＭＨｚ）において通信距離のピークが現れており、このＲＦタグでは、所望の周波数帯域では、補助アンテナ２０又はインレイ１０（アンテナ１２）のいずれかによる通信機能がより強く働いていることが分かる。
また、このＲＦタグでは、低周波側での通信が全く行われておらず、通信可能な周波数を低周波側にシフトさせるためには、例えば補助アンテナ２０の全長を長くする必要があり、補助アンテナ２０及びＲＦタグ１の全長が大きくなってしまうことになる。

これに対して、本実施形態に係る複数の突出部２１を備えるＲＦタグ１では、二つの通信周波数帯域（８４０ＭＨｚ，９４０ＭＨｚ）において通信距離のピークが現れ、広い範囲（８２０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚ）で十分な通信距離（読み取り距離）が得られており、補助アンテナ２０とインレイ１０（アンテナ１２）の双方による通信機能が発揮されており、対応可能な通信周波数の帯域も広くなっていることが分かる。
このように、本実施形態に係るＲＦタグ１によれば、インレイ１０のループ部１２ａに対して補助アンテナ２０の複数の突出部２１を重ねて配置する構成とすることで、補助アンテナ２０とインレイ１０（アンテナ１２）の双方による通信が可能となり、比較例に係るＲＦタグ（図４）の通信特性と比べても、広い範囲の周波数帯域において十分な通信距離が確保できるようになる。

図５（ｂ）は、本実施形態に係るＲＦタグ１の補助アンテナ２０に備えられる複数の突出部２１の数を異ならせた場合の通信特性（読み取り距離と周波数の関係）を示す折れ線グラフである。
具体的には、補助アンテナ２０に備えられる突出部２１が、２つの場合（図２（ａ），図３（ａ）参照）、４つの場合（図３（ｂ）参照）、３つの場合（図示せず）、補助アンテナ２０の両端に突出部２１を設けた場合（図示せず）の通信特性を示している。

同図に示すように、上記４つの場合のうち、突出部２１が２つ、４つ、３つの場合には、それぞれほぼ同様に、十分な通信距離（読み取り距離）が得られるとともに、補助アンテナ２０とインレイ１０（アンテナ１２）の双方による通信機能も行われており、対応可能な通信周波数の帯域も広くなっていることが分かる。
また、突出部２１の数を変更することにより、通信可能な周波数帯域を微調整することができ、補助アンテナ２０（突出部２１）を変更するだけで通信特性を調整・変更することが可能となることが理解できる。

一方、補助アンテナ２０の両端に突出部２１を設けた場合には、インレイ１０のループ部１２ａに突出部２１が重ねて配置されず、また、補助アンテナ２０の両端においてインレイ１０のアンテナ１２に重ねて配置されることになるため、一つの通信周波数帯域（９１０ＭＨｚ）においてのみ通信距離のピークが現れており、補助アンテナ２０又はインレイ１０のアンテナ１２によるいずれか一方の通信機能がより強く働き、他方のアンテナによる通信機能はあまり働いていないことが分かる。
したがって、補助アンテナ２０に複数の突出部２１を設ける場合には、各突出部２１がインレイ１０のループ部１２ａに重なるようにし、また、インレイ１０のアンテナ１２に重なるようにしても良いことが理解できる。

このように、本実施形態に係るＲＦタグ１によれば、インレイ１０のループ部１２ａに対して補助アンテナ２０の複数の突出部２１を重ねて配置する構成とすることで、補助アンテナ２０とインレイ１０（アンテナ１２）の双方による通信が可能となり、比較例に係るＲＦタグ（図４）の通信特性と比べても、十分な通信距離と通信可能な広い周波数帯域が確保できるようになる。

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に対して絶縁状態で同一平面上に並列配置される補助アンテナ２０によって、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・調整して、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。
そして、本実施形態によれば、ＲＦタグ１の補助アンテナ２０を、インレイ１０のループ部１２ａに対して対向配置するとともに、補助アンテナ２０の一部である突出部２１をループ部１２ａに重ねて配置されることができる。
これによって、補助アンテナ２０は、インレイ１０のＩＣチップ１１には重なることなく、ループ部１２ａに対しては補助アンテナ２０の一部である突出部２１を重ねて配置させることができるようになる。

これによって、補助アンテナ２０によってインレイ１０の一部が覆われることで、インレイ１０の電気的特性が影響を受けることがなく、かつ、補助アンテナ２０とインレイ１０のアンテナ１２の双方のアンテナ面積を可能な限り広く大きくすることができ、アンテナ利得を最大限に増大させることができる。
一方、インレイ１０のループ部１２ａは、補助アンテナ２０の一部（突出部２１）が重ねて配置されることで、インピーダンス調整機能を改善・向上させることができ、各インレイ１０に合わせた通信特性の改善等を図ることが可能となる。

そして、補助アンテナ２０は、インレイ１０のＩＣチップ１１やアンテナ１２に重なることを回避するための制約を受けず、アンテナの設計範囲を拡張することが可能となり、補助アンテナ２０の形状によりインレイ１０・ＲＦタグ１の通信特性の調整・改善の幅を広げることができるようになる。
したがって、本実施形態に係るＲＦタグ１では、ＲＦタグ１自体が備えるアンテナ１２やループ部１２ａを有効かつ最大限に機能させることができ、また、補助アンテナ２０の設計等の自由度を向上させることができ、使用するインレイ１０に最適な補助アンテナ２０を設計・調整等することができ、良好な通信特性が得られる金属対応のＲＦタグを実現することができるようになる。

また、実際のさまざまな使用環境における環境外乱を受けた場合に、周波数のずれによる通信距離の低下が小さくなるため、安定した通信距離を持たせることができる。
さらに、日本における周波数９２０ＭＨｚ帯の使用だけでなく、広く世界における使用においてタグを変更することなく、また国ごとにアンテナを調整することなく使用することも可能である。例えば、ヨーロッパ諸国では主に８６０ＭＨｚ帯が使用されているが、８６０－９２０ＭＨｚ帯を通信可能周波数帯域とすれば世界的な使用も可能となる。

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、例えばアルミ製の金属容器や金属製の筐体などを想定しているが、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。例えばアルミ製の金属容器や金属製の筐体以外では、金属製のヒータや電気製品，食器，調理器具，家具，什器，コンテナ，自動車など、金属製の任意の物品・対象物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
１２ アンテナ
１２ａ ループ部
１３ 封止フィルム
２０ 補助アンテナ
２１ 突出部
４０ 表層
５０ 基材

Claims (5)

1. ＩＣチップと、前記ＩＣチップを搭載するループ回路を含むアンテナを備えたインレイと、
   前記インレイと絶縁状態で積層される補助アンテナと、
   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、
   前記補助アンテナは、
   当該補助アンテナの共振軸に沿った辺が、前記アンテナのループ回路と対向する近傍に配置されるとともに、
   前記ループ回路の少なくとも一部に重なる、少なくとも２つの突出部を備え、
   前記２つの突出部が、前記インレイのループ部と対向する補助アンテナの共振軸に沿った辺の中心位置に形成され、それぞれ前記インレイのＩＣチップに重なることなく、前記ＩＣチップの両側に位置する前記ループ回路にそれぞれ重なり、
   前記補助アンテナの一部である前記突出部のみが、前記インレイのループ回路に重なり、
   前記補助アンテナのその他のアンテナ部分は、前記インレイのＩＣチップ及びアンテナに重なることなく、当該インレイに沿って平行に対向して配置される
   ことを特徴とするＲＦタグ。
2. 前記補助アンテナが、前記突出部を２つ備え、
   前記２つの突出部が、それぞれ前記インレイのＩＣチップに重なることなく、前記ループ回路に重なる
   ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグ。
3. 前記２つの突出部が、
   前記ＩＣチップの両側に位置する前記ループ回路にそれぞれ重なる
   ことを特徴とする請求項２記載のＲＦタグ。
4. 前記複数の突出部が、前記アンテナの短辺とほぼ同様の長さに突出する
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載のＲＦタグ。
5. 前記複数の突出部が、前記アンテナの短辺よりも短い長さに突出する
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載のＲＦタグ。

Images