JP7183651B2

JP7183651B2 - Ｒｆタグラベル

Info

Publication number: JP7183651B2
Application number: JP2018173821A
Authority: JP
Inventors: 哲治緒方
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2018-09-18
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2038-09-18
Also published as: JP2020046838A

Description

本発明は，無線による個体識別で用いる媒体であるＲＦタグ（RF: Radio Frequency）に関する。

無線による個体識別で用いる媒体であるＲＦタグの普及が，製造，物流，小売，サービスなど様々な分野で進んでいる。ＲＦタグが使用する搬送波の周波数帯としては，誘導結合を用いて通信を行う１３．５６ＭＨｚ帯などがあるが，比較的長い通信距離が得られる都合から，電磁界を用いて通信を行うＵＨＦ帯（８６０～９６０ＭＨｚ）が広く利用されている。

ＲＦタグをシールラベル状にしたＲＦタグラベルには，ＲＦタグラベルが使用する搬送波の周波数帯に対応したアンテナと，アンテナと電気的に接続するＩＣチップが実装される。ＲＦタグラベルを貼付する対象物の管理に用いるデータは，アンテナと電気的に接続するＩＣチップに記憶される。

ＲＦタグラベルに実装するアンテナの種類は，特許文献１の段落０００９に記載があるように，ＲＦタグラベルが通信に使用する周波数帯に応じて決まる。１３．５６ＭＨｚ帯の搬送波を使用して通信するＲＦタグラベルの場合，このＲＦタグラベルに実装するアンテナはループアンテナになり，ＵＨＦ帯の搬送波を使用して通信するＲＦタグラベルの場合，このＲＦタグラベルに実装するアンテナは一般的にダイポールアンテナになる。

ＵＨＦ帯用の半波長ダイポールアンテナの場合，アンテナの長さは約１６ｃｍにおよぶため，特許文献２で開示されている発明のように，面状になっている２つの放射素子を対称的に配置した構造のダイポールアンテナを用いることで，ＵＨＦ帯を利用するＲＦタグラベルの小型化を図ることが主流になっている。

特許文献２で開示されているアンテナは，アンテナ共振波長の２分の１よりも短い実効長を有するダイポール部と，ダイポール部の中央に設けられた給電部と，給電部を中心に囲むように形成され，かつ両端がダイポール部に接続されているインダクタンス調整部と，ダイポール部の両端に，該ダイポール部の線路幅より広い領域を設けた端部を有し，特許文献２に係る端部が上述の放射素子に該当する。

特開２００６－３４３８７８号公報特開２０１１－１２０３０３号公報

ＲＦタグラベルを貼付する対象物の物性によっては，ＲＦタグラベルの通信性能が大幅に悪化することが知られている。特許文献２で開示されているアンテナは，通信阻害性のある物性の一つである導体にＲＦタグラベルを貼付することを前提として設計されているが，通信阻害性のある物性には高誘電体もある。また，ＲＦタグラベルに求められる仕様（例えば，通信距離）は非常に厳しい要求になる傾向があり，ＲＦタグラベルに求められる仕様を満たすように，ＲＦタグラベルに実装するアンテナを品目ごとに個別に設計せざる負えないケースが増えている。

しなしながら，ＲＦタグラベルのアンテナを個別に設計して製造できるが，ＲＦタグラベルのアンテナを個別に設計して製造すると，ＲＦタグラベルの製造コストが割高になってしまう。また，ＲＦタグラベルを貼付する対象物が，コンビニエンスストアなどで販売されている弁当などの場合，ＲＦタグラベルに求められる仕様には，ＲＦタグラベルに要求される通信性能に加えて電子レンジ対応が含まれる。

そこで，本発明は，ＲＦタグラベルに実装するアンテナを個別に設計しても，ＲＦタグラベルの製造コストを安価に抑えることができ，更に，アンテナを個別に設計したＲＦタグラベルを電子レンジ対応にすることを目的とする。なお，ＲＦタグラベルの電子レンジ対応とは，電子レンジが発するマイクロ波によるアンテナ周辺の放電，この放電による異常加熱，および，この異常加熱による発火を防げることを意味する。

本発明に係るＲＦタグラベルは，ＩＣチップとインピーダンス整合をとるための整合回路と，前記整合回路を中心として対称的に配置され，それぞれが前記整合回路と電気的に接続している二つの結合素子を含む構造のアンテナをインレイ基材に実装したインレイと，導電性インキを用い二つの導電パターンを補助アンテナ基材の一方の面に形成している補助アンテナシートと，前記二つの導電パターンを形成した前記補助アンテナシートの面に積層した粘着層を備える。本発明に係るＲＦタグラベルでは，表面から，前記補助アンテナシートを構成する前記補助アンテナ基材，前記補助アンテナシートを構成する前記二つの導電パターン，前記粘着層，前記インレイを構成する前記アンテナ，および，前記インレイを構成する前記インレイ基材がこの順序で配置されている。
本発明に係るＲＦタグラベルにおいて，前記インレイは，そのサイズが前記補助アンテナシートのサイズより小さく，前記粘着層を利用して前記補助アンテナシートに貼付されており，前記二つの導電パターンは，それぞれが前記粘着層を介して前記整合回路と重ならず，前記粘着層を介して前記結合素子のいずれか一つと一対一対応で重なるように形成されている。また，本発明に係るＲＦタグラベルにおいて，前記粘着層は，水性粘着剤を用いて，前記粘着層を通過する電子レンジのマイクロ波が１０％以上減衰するように形成されている。

本発明に係るＲＦタグラベルは，ＲＦタグラベルに実装するアンテナを個別に設計にしても，ＲＦタグラベルの製造コストを安価に抑えるために，導電パターンをアンテナの補助アンテナとして利用できるように構成されている。また，本発明に係るＲＦタグラベルは，電子レンジ対応を図るために，水性粘着剤を用いて形成された前記粘着層を通過する電子レンジのマイクロ波が１０％以上減衰するように構成されている。

本実施形態に係るＲＦタグラベルを説明する図。補助アンテナシートを説明する図。ＲＦタグに実装するアンテナの構造を説明する図ＲＦタグのアンテナ，第１導電板および第２導電板の関係を説明する図。

ここから，本発明の好適な実施形態を記載する。なお，以下の記載は本発明の技術的範囲を束縛するものでなく，本発明の理解を助けるために記述するものである。

本実施形態に係るＲＦタグラベル１について詳細に説明する。図１は，本実施形態に係るＲＦタグラベル１を説明する図である。図２は，補助アンテナシート２を説明する図である。図３は，インレイ４に実装するアンテナ４１の構造を説明する図である。

図１において，図１（ａ）はＲＦタグラベル１の表面を示した図，図１（ｂ）はＲＦタグラベル１の裏面を示した図，そして，図１（ｃ）は，図１（ａ）におけるＡ－Ａ’断面を模式的に示した図である。

ＵＨＦ帯の搬送波を使用して通信するＲＦタグラベル１は，図１（ｃ）で図示したように，ＩＣチップ４２が接続している整合回路４１０と，整合回路４１０を中心として対称的に配置され，それぞれが整合回路４１０と電気的に接続している二つの結合素子４１１を含む構造のアンテナ４１をインレイ基材４０に実装したインレイ４と，二つの導電パターン２１を補助アンテナ基材２０の一方の面に形成した補助アンテナシート２と，導電パターン２１を実装した補助アンテナシート２の面に積層した粘着層３を備える。

図１（ａ）などで図示したように，ＲＦタグラベル１の表面には，補助アンテナシート２に設けた導電パターン２１が露出しておらず，商品管理などに必要な情報をこの面に印字できる。

図１（ｂ）などで図示したように，ＲＦタグラベル１の裏面には，補助アンテナシート２よりサイズが小さいインレイ４が，ＩＣチップ４２が粘着層３で保護される状態で補助アンテナシート２の中央部に貼られており，インレイ４が貼られていない粘着層３の部分が裏面に露出している。

ＲＦタグラベル１の裏面に露出している粘着層３は，補助アンテナシート２の裏面にインレイ４を貼り付けるのに使用されるばかりではなく，ＲＦタグラベル１を商品に貼付するときに利用され，更に，本実施形態では，粘着層３を通過してインレイ４に照射される電子レンジのマイクロ波を減衰させる役割も果たしている。

電子レンジが発するマイクロ波を減衰させることを考慮して，本実施形態では，粘着層３に水性粘着剤を用いている。例えば，エマルジョン型アクリル系水性粘着剤やラテックス型ゴム系水性粘着剤を粘着層３の形成に利用できる。水性粘着剤は半固定の状態を維持できるので，水性粘着剤を粘着層３の形成に用いることで，水性粘着剤に含まれる水分によって，粘着層３を通過してインレイ４に照射される電子レンジのマイクロ波を減衰できる。

水性粘着剤を粘着層３に用いても，電子レンジが発するマイクロ波を完全に遮断（減衰率がほぼ１００％）できないが，ＲＦタグラベル１を電子レンジ対応にする，すなわち，マイクロ波によるアンテナ周辺の放電，この放電による異常加熱，更には，この異常加熱による発火を防ぐには，粘着層３を通過する電子レンジのマイクロ波を粘着層３により１０％以上減衰できればよい。

そこで，本実施形態では，水性粘着剤を用いて形成する粘着層３を，粘着層３を通過する電子レンジのマイクロ波が１０％以上減衰する厚みで形成することで，ＲＦタグラベル１の電子レンジ対応を図っている。水性粘着剤の種類にもよるが，粘着層３の厚みは１００μｍ程度あればよい。

ＲＦタグラベル１が備える補助アンテナシート２について説明する。図２において，図２（ａ）は，ＲＦタグラベル１の表側になる補助アンテナシート２の面を示した図，そして，図２（ｂ）は，ＲＦタグラベル１の裏側になる補助アンテナシート２の面を示した図である。

図２（ａ）で図示したように，補助アンテナシート２において，ＲＦタグラベル１の表側になる面には導電パターンは形成されておらず，図２（ｂ）で図示したように，ＲＦタグラベル１の裏側になる面には，導電材料を用いて形成された薄膜状の導電パターン２１が，補助アンテナシート２の中心線２ａに対して左右に一つずつ対称的に配置されている。

シート状の補助アンテナ基材２０には絶縁性のある材料が用いられる。補助アンテナ基材２０の材料には，ポリエチレン，ポリエチレンテフタレートやポリイミド等のプラスチックフィルムを用いることが好適である。また，本実施形態では，導電パターン２１の形成に用いる材料には導電性インキを用い，印刷加工により導電パターン２１を補助アンテナ基材２０の面に形成している。

インレイ４に実装するアンテナ４１について説明する。図３で図示したように，ＲＦタグラベル１の裏面に貼られるインレイ４は，情報を記憶したＩＣチップ４２と，ＩＣチップ４２と接続しているアンテナ４１を少なくともインレイ基材４０の上に実装した構成で，ＩＣチップ４２などを実装したインレイ４の面が粘着層３と接する面になる。

インレイ４に実装するアンテナ４１は，整合回路４１０，二つの結合素子４１１および二つの導波線路４３を備えている。インレイ４に実装するアンテナ４１の整合回路４１０は，アンテナ４１に実装するＩＣチップ４２とのインピーダンス整合をとるための素子になり，その形状はループ状なっている。

インレイ４に実装するアンテナ４１の結合素子４１１は，補助アンテナシート２に設けられた導電パターン２１と電気的な結合をとるための素子になる。二つの結合素子４１１は，インレイ４の中心線４ａに対して対称的に配置され，整合回路４１０は二つの結合素子４１１の間に配置され，それぞれの結合素子４１１は導波線路４３を介して整合回路４１０と電気的に接続している。

アンテナ４１の形成には，金属箔や導電性インキなど導電性のある材料が用いられる。金属箔を導電材料に用いる場合，箔押し加工や箔転写加工によりアンテナ４１を形成できる。また，導電性インキを導電材料に用いる場合，印刷加工によりアンテナ４１を形成できる。なお，アンテナ４１を実装するシート状のインレイ基材４０には，補助アンテナ基材２０と同様に，ポリエチレン，ポリエチレンテフタレートやポリイミド等のプラスチックフィルムを用いることができる。

図４は，インレイ４のアンテナ４１と導電パターン２１の関係を説明する図である。図４において，図４（ａ）は，インレイ４のアンテナ４１と導電パターン２１の位置関係を説明する図，そして，図４（ｂ）は，インレイ４のアンテナ４１と導電パターン２１の電気的な結合関係を説明する図で，図４（ａ）におけるＢ－Ｂ’断面図である。なお，図４では，二つある要素には，それぞれ区別するための符号ａ，ｂを付与している。例えば，二つの導電パターン２１をそれぞれ区別する際，左側にある配置されている導電パターン２１を導電パターン２１ａと記載し，右側にある配置されている導電パターン２１を導電パターン２１ｂと記載する。

本実施形態において，ＲＦタグラベル１において，補助アンテナシート２の中心線２ａとＲＦタグの中心線４ａは合わせられており，図４（ａ）で図示したように，本実施形態では，二つの導電パターン２１を配置する間隔Ｌ０は，インレイ４のアンテナ４１が備える整合回路４１０の幅方向の長さＷ０よりも長く，二つの導電パターン２１の間に，インレイ４のアンテナ４１が備える整合回路４１０を配置している。二つの導電パターン２１の間に整合回路４１０を配置することで，導電パターン２１のそれぞれは，粘着層３を介して整合回路４１０と重ならず，導電パターン２１の影響で整合回路４１０によるインピーダンス整合が大幅にずれることはない。

また，図４（ａ）で図示したように，本実施形態では，二つの導電パターン２１を配置する間隔Ｌ０は，インレイ４のアンテナ４１の幅方向の長さＷ１よりも短く，二つの導電パターン２１のそれぞれは，粘着層３を介して結合素子４１１のいずれか一つと一対一対応で重なっている。図４では，左側に配置されている導電パターン２１ａは左側に配置されている結合素子４１１ａと粘着層３を介して重なり，右側に配置されている導電パターン２１ｂは右側に配置されている結合素子４１１ｂと粘着層３を介して重なる。なお，図４では，結合素子４１１のすべてが粘着層３を介して導電パターン２１と重なっているが，結合素子４１１の一部が粘着層３を介して導電パターン２１と重なるようにしてもよい。

図４（ｂ）で図示したように，導電パターン２１は，インレイ４のアンテナ４１が備える結合素子４１１と粘着層３を挟んで重なるため，導電パターン２１と結合素子４１１は静電結合により電気的に結合する。導電パターン２１と結合素子４１１が静電結合により電気的に結合することを考慮すると，導電パターン２１の表面抵抗率は０．１Ω／ｓｑ以上１ＫΩ／ｓｑ以下であることが望ましく，更に，アンテナ４１の表面抵抗率は０．００１Ω／ｓｑ以上１Ω／ｓｑ以下であることが望ましい。

導電パターン２１と結合素子４１１が静電結合により電気的に結合することで，インレイ４に実装したアンテナ４１の放射素子として導電パターン２１を利用でき，導電パターン２１のパターン形状を変更することで，ＲＦタグラベル１に実装するアンテナ４１の特性を変更できる。アンテナ４１の整合回路４１０のパターン形状は，ＲＦタグラベル１に実装するＩＣチップ４２に依存するため，品目によらずＩＣチップ４２を同一にすれば，インレイ４に実装するアンテナ４１の共通化や小型化を図ることができ，ＲＦタグラベル１において，品目ごとに個別に行う必要があるアンテナ設計は導電パターン２１の設計のみになる。

上述したように，本実施形態のＲＦタグラベル１では，導電パターン２１の材料に導電性インキを用い，印刷加工により導電パターン２１を補助アンテナ基材２０に形成できるので，アルミ箔をエッチング加工して導電パターン２１を形成するときよりも導電パターン２１の形状を容易に変更でき，更に，面積が広くなる導電パターン２１の材料費を安価にできる。また，インレイ４は，サイズの小型化および品目ごとの共通化を図ることができるため，例えば，アンテナ４１にアルミ箔を用いたとしても大量生産によるコストダウンを図ることができる。更に，本実施形態に係るＲＦタグラベル１では，水性粘着剤を用いて形成する粘着層３を，電子レンジが発するマイクロ波が１０％以上減衰する厚みで形成することで，ＲＦタグラベル１の電子レンジ対応を図っている。

１ＲＦタグラベル
２補助アンテナシート
２０補助アンテナ基材
２１導電パターン
３粘着層
４インレイ
４０インレイ基材
４１アンテナ
４１０整合回路
４１１結合素子
４２ＩＣチップ

Claims

ＩＣチップとインピーダンス整合をとるための整合回路と，前記整合回路を中心として対称的に配置され，それぞれが前記整合回路と電気的に接続している二つの結合素子を含む構造のアンテナをインレイ基材に実装したインレイと，導電性インキを用い二つの導電パターンを補助アンテナ基材の一方の面に形成した補助アンテナシートと，前記補助アンテナシートの面に積層した粘着層を備え，
表面から，前記補助アンテナシートを構成する前記補助アンテナ基材，前記補助アンテナシートを構成する前記二つの導電パターン，前記粘着層，前記インレイを構成する前記アンテナ，および，前記インレイを構成する前記インレイ基材がこの順序で配置されており，
前記インレイは，そのサイズが前記補助アンテナシートのサイズより小さく，前記粘着層を利用して前記補助アンテナシートに貼付されており，前記二つの導電パターンは，それぞれが前記粘着層を介して前記整合回路と重ならず，前記粘着層を介して前記結合素子のいずれか一つと一対一対応で重なるように形成され，
前記粘着層は，水性粘着剤を用いて，前記粘着層を通過する電子レンジのマイクロ波が１０％以上減衰するように形成されている，
ことを特徴とするＲＦタグラベル。