JP7314626B2 - RF tag - Google Patents
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Description
本発明は、例えば金属製の物品など、任意の物品や対象物に取り付けられて使用されるRFタグに関し、特に、ICチップを備えたインレイを物理的・機械的な外力や衝撃等から保護することができるRFタグに関する。 The present invention relates to an RF tag that can be attached to any article or object such as a metal article and used, and in particular, an RF tag that can protect an inlay equipped with an IC chip from physical and mechanical external forces and impacts.
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や書き込み,読み書き(リードオンリー,ライトワンス,リード・ライト)が行えるようになっている。
2. Description of the Related Art In general, a so-called RF tag containing an IC chip that stores predetermined information about an article or object in a readable and writable manner is widely used for any article or object.
An RF tag is also called an RFID (Radio Frequency Identification) tag, an IC tag, a non-contact tag, etc. It is an ultra-compact communication terminal in which an electronic circuit having an IC chip and a wireless antenna is sealed and coated with a base material such as a resin film to form a so-called inlay (inlet) in the shape of a tag (tag). Writing and reading/writing (read-only, write-once, read/write) can be performed.
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。
By writing predetermined information in such an RF tag and attaching it to an arbitrary article, object, etc., the information recorded in the RF tag can be picked up by a reader/writer, and the information recorded in the tag can be recognized, output, displayed, updated, etc. as predetermined information related to the article.
Such RF tags can record several hundred bits to several kilobits of data in the memory of the IC chip, and can record a sufficient amount of information as information about articles, etc., and can communicate with the reading / writing device side without contact, so there is no need to worry about wear, scratches, dirt, etc. on the contacts.
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。
ここで、このようなRFタグでは、汎用のインレイ(インレット)と呼ばれるICチップとアンテナをフィルムコーティングしただけのRFタグが広く用いられている。この種のインレイは、小さく薄く、どのような対象物にも場所を取らずに容易に装着でき、直ちにRFタグとして使用できることから、近年広く普及している。
By using such an RF tag, it is possible to record various information related to the article to which the tag is attached, such as the name and identification symbol of the article, the content, the composition, the manager, the user, the usage state, the usage situation, etc. It is possible to accurately read and write a wide variety of information that could not be printed and displayed on the surface of the label, such as characters and barcodes, simply by attaching a small and thin tag to the article.
Here, among such RF tags, a general-purpose RF tag called an inlay (inlet) is widely used in which an IC chip and an antenna are simply film-coated. This type of inlay has been widely used in recent years because it is small and thin, can be easily attached to any object without taking up much space, and can be used immediately as an RF tag.
ところが、このような汎用のインレイは、ICチップとアンテナを単にフィルムコーティングしただけのものであるため、そのままの状態では、外部から加わる衝撃等によって故障や誤動作,破損などが生じる原因となる。例えば貨物用のパレットやコンテナなどは、恒常的に物理的,機械的な外力・衝撃が加わる状態にあり、そのような対象物に取り付けられて用いられるRFタグの場合、インレイのままの状態では容易に故障・破損等してしまうおそれがあった。
このため、このような外力が加わり易い環境下で使用されるRFタグについては、汎用インレイを所定のカバーやケース,筐体などに収納することで、インレイを物理的・機械的な衝撃等から保護することが行われている。
However, since such general-purpose inlays are simply film-coated IC chips and antennas, if they are left as they are, failures, malfunctions, damages, etc. may occur due to impacts applied from the outside. For example, pallets and containers for cargo are constantly subjected to physical and mechanical external forces and impacts, and in the case of RF tags that are attached to such objects and used, there is a risk of failure or damage if the inlay is left as it is.
For this reason, for RF tags used in environments where such external forces are likely to be applied, general-purpose inlays are housed in predetermined covers, cases, housings, etc., to protect the inlays from physical and mechanical impacts.
例えば、特許文献1には、汎用インレイを断面コ字形状の保護金属板の間に挟み込んで保護するようにしたRFIDタグが提案されている。
また、特許文献2には、非導電性材料で封止した汎用インレイを、金属ホルダーの中空状のスロット内に埋設するようにしたRFIDタグが提案されている。
このように保護板やホルダー内に汎用インレイを収納・封止することで、インレイを周囲の環境から保護し、特に外部から加わる物理的・機械的な外力や衝撃,衝突等によっても、インレイが容易に故障や破損等しないように保護することができるようになる。
For example,
Further,
By housing and sealing the general-purpose inlay in the protective plate or holder in this way, the inlay can be protected from the surrounding environment, and in particular, the inlay can be protected from failure or breakage due to external physical and mechanical forces, shocks, collisions, etc. applied from the outside.
しかしながら、特許文献1,2に提案されている技術では、汎用インレイに備えられるアンテナについての考慮がなされていなかった。
汎用のインレイでは、基本的な構成として、ICチップと、ICチップの周囲近傍に配置されるループ回路を含むアンテナ部を備え、アンテナ部が、ICチップ(ループ回路)の左右両方向に伸びる導体からなるダイポールアンテナを構成している。
このようなダイポールアンテナは、アンテナを構成する導体が所定の長さ、例えば1/2波長の長さとなるようにICチップの両側に左右対称となるように形成される。
However, in the techniques proposed in
A general-purpose inlay basically includes an IC chip and an antenna section including a loop circuit arranged near the periphery of the IC chip, and the antenna section constitutes a dipole antenna made of a conductor extending in both left and right directions of the IC chip (loop circuit).
Such a dipole antenna is formed symmetrically on both sides of the IC chip so that the conductors forming the antenna have a predetermined length, for example, a length of 1/2 wavelength.
このため、汎用インレイをそのまま使用する場合には、少なくともダイポールアンテナの長さを配置・収納できる空間が必要となる。
特許文献1,2の技術では、上記のようなダイポールアンテナに対する考慮がなされておらず、インレイ全体を金属製の保護板やホルダー内に収納するだけの構造となっていた。
このため、インレイを含む金属製の保護板やホルダーの寸法は、インレイのダイポールアンテナの長さ(例えば1/2波長)を超える大きさが必要となり、RFタグの小型化や設計の自由度等を阻害する要因となっていた。
For this reason, if the general-purpose inlay is used as it is, at least a space for disposing and storing the length of the dipole antenna is required.
The techniques of
Therefore, the dimensions of the metal protection plate and holder including the inlay must exceed the length of the dipole antenna of the inlay (e.g., 1/2 wavelength), which hinders the miniaturization of RF tags and the freedom of design.
また、特許文献1,2では、汎用インレイに対して更に補助アンテナを備えることについての考慮もなかった。
RFタグとして汎用のインレイを用いる場合に、更に補助アンテナを積層することにより、汎用インレイの無線通信距離をより長くしたり、周波数帯域を広げたりすることができる。
ところが、そのようなインレイ及び補助アンテナを、特許文献1,2に提案されているような金属製の保護板やホルダー内にそのまま収納すると、インレイ及び補助アンテナの全体が金属製のケースによって電気的に遮蔽・遮断されてしまい、補助アンテナを有効に機能させることができなくなるという問題が発生してしまう。
Moreover, in
When a general-purpose inlay is used as an RF tag, by further laminating an auxiliary antenna, the wireless communication distance of the general-purpose inlay can be increased and the frequency band can be widened.
However, if such an inlay and an auxiliary antenna are housed in a metallic protective plate or holder as proposed in
本願の出願人及び発明者は、鋭意研究の結果、インレイのアンテナの寸法の制約を受けることなく、インレイを周囲環境から有効に保護しつつ、補助アンテナの機能を活用してインレイの無線通信を良好に行わせることができるRFタグの発明に想到するに至ったものである。 As a result of diligent research, the applicant and inventor of the present application have conceived of an RF tag invention that is capable of effectively protecting the inlay from the surrounding environment without being restricted by the size of the inlay's antenna, while utilizing the function of the auxiliary antenna to enable good wireless communication of the inlay.
すなわち、本発明は、上記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、インレイの保護カバーとして機能する金属製の補助アンテナをインレイに重ねて配置することにより、インレイに備えられるアンテナの寸法や形状等による制約を受けることなく、物理的・機械的な外力や衝撃等からインレイを有効に保護しつつ、補助アンテナによってインレイの通信特性を向上させることができるRFタグに関する。 That is, the present invention has been proposed in order to solve the problems of the conventional technology as described above, and relates to an RF tag that can improve the communication characteristics of the inlay by the auxiliary antenna while effectively protecting the inlay from physical and mechanical external forces, impacts, etc., without being restricted by the size and shape of the antenna provided in the inlay, by arranging a metal auxiliary antenna that functions as a protective cover of the inlay over the inlay.
上記目的を達成するため、本発明のRFタグは、ICチップと、該ICチップと電気的に結合するループ回路とを少なくとも備えたインレイと、前記インレイのICチップ及びループ回路に重なるように配置される第1補助アンテナと、前記インレイに対し、少なくとも前記ICチップに重ならないように配置される第2補助アンテナと、前記インレイと前記第2補助アンテナに重なるように配置される誘電体層と、を備え、前記第1補助アンテナが、前記誘電体層の前記インレイの配置面とは反対側に、前記インレイ及び/又は前記第2補助アンテナの少なくとも一部と重ならないように配置され、前記インレイと前記第1補助アンテナと前記第2補助アンテナとが電磁的に結合される構成としてある。 To achieve the above object, the RF tag of the present invention comprises: an inlay comprising at least an IC chip and a loop circuit electrically coupled to the IC chip; a first auxiliary antenna arranged so as to overlap the IC chip and the loop circuit of the inlay; a second auxiliary antenna arranged relative to the inlay so as not to overlap at least the IC chip; It is arranged so as not to overlap at least a part of the inlay and/or the second auxiliary antenna on the side opposite to the surface, and the inlay, the first auxiliary antenna and the second auxiliary antenna are electromagnetically coupled.
本発明によれば、ICチップとループ回路を備えたインレイの保護カバーとして機能する金属製の補助アンテナをインレイに重ねて配置することにより、インレイに備えられるアンテナの寸法や形状等による制約を受けることなく、物理的・機械的な外力や衝撃等からインレイを有効に保護しつつ、補助アンテナによってインレイの通信特性を向上させることができる。
したがって、本発明によれば、RFタグの小型化や設計の自由度を確保しつつ、外部から物理的な力や衝撃が加わることの多い対象物用のRFタグとして好適に用いることができる。特に、物理的・機械的な外力や衝撃等により破壊された場合に、RFタグとしての機能の回復が困難となるICチップを有効に保護することが可能となる。
According to the present invention, by arranging a metal auxiliary antenna that functions as a protective cover for an inlay provided with an IC chip and a loop circuit over the inlay, it is possible to effectively protect the inlay from physical and mechanical external forces, impacts, etc., and improve the communication characteristics of the inlay by the auxiliary antenna, without being restricted by the dimensions, shape, etc. of the antenna provided on the inlay.
Therefore, according to the present invention, the RF tag can be suitably used as an RF tag for objects to which physical force and shock are often applied from the outside while ensuring the miniaturization of the RF tag and the degree of freedom in design. In particular, it is possible to effectively protect an IC chip that is difficult to restore its function as an RF tag when destroyed by physical or mechanical external force, impact, or the like.
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1を示す外観図であり、(a)はRFタグ1の完成状態の斜視図、(b)はRFタグ1を構成するインレイ10,第1/第2補助アンテナ20,30,誘電体層40,誘電体層50(第2の誘電体層)を分解した状態の斜視図を示している。
また、図2(a)及び(b)は、インレイ10と第1/第2補助アンテナ20,30の配置関係を模式的に示す平面図、図2(c)は、RFタグ1の各構成要素の積層関係を模式的に示す側面図である。
An embodiment of an RF tag according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an external view showing an
2A and 2B are plan views schematically showing the arrangement relationship between the
これらの図に示すように、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、第1/第2補助アンテナ20,30と、誘電体層40,50とからなる各構成要素が垂直方向に積層配置される構造のRFタグとなっている。
そして、RFタグ1の積層方向の最上面に配置される第1補助アンテナ20が、タグ内部に配置されるインレイ10を外的環境から保護する保護カバー(トップカバー)として機能するようになっている。
また、インレイ10に重ねて配置される第2補助アンテナ30が、第1補助アンテナ20とともに、インレイ10のアンテナとして機能することで、インレイ10が第1/第2補助アンテナ20,30に覆われていても、通信機能が損なわれることなく良好な無線通信特性が得られるようになっている。
As shown in these figures, the
The first
In addition, the second
特に本実施形態では、インレイ10が載置・固定される基材となる誘電体層40,50の一面(上面)に積層配置される、RFタグ1のトップカバー(保護カバー)となる第1補助アンテナ20が金属部材(金属板)によって形成されることにより、RFタグ1に外部から加わる衝撃や圧力などの物理的な力に対する耐久性や耐衝撃性,耐圧性等を向上させ、外力や衝撃によって内部に配置されたインレイ10の故障・破損等を有効に防止できるものである。
さらに、そのようなRFタグ1の保護カバーとして機能する第1補助アンテナ20を、インレイ10及び/又は第2補助アンテナ30の少なくとも一部と重ならないように配置し、かつ、第2補助アンテナ30を、インレイ10に対して少なくともICチップ11に重ならないように配置することで、第1/第2補助アンテナ20,30をインレイ10のアンテナとして機能させて、RFタグ1の通信特性を良好な状態に維持・向上させることができるものである。
In particular, in this embodiment, the first
Furthermore, by arranging the first
具体的には、本実施形態に係るRFタグ1は、図1及び図2に示すように、ICチップ11とアンテナ部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第1/第2補助アンテナ20,30と、インレイ10及び第1/第2補助アンテナ20,30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誘電体層40,50とを備えた構成となっている。
第1/第2補助アンテナ20,30は、それぞれ、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、それら第1/第2補助アンテナ20,30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(a)~(c)参照)、誘電体層40,50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。
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the
The first/second
Each part will be described in detail below.
[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部12とを有し、これらICチップ11及びアンテナ部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。
図1に示す例では、ICチップ11とICチップ11のタグ長手方向左右の両側に伸びるダイポールアンテナからなるアンテナ部12が、長方形状の封止フィルム13で挟持・封止された矩形状のインレイ10となっている。
[Inlay]
The
Specifically, the
In the example shown in FIG. 1, the
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の左右両側には、導体パターンからなるアンテナ部12が接続されており、このアンテナ部12の一部が、ICチップ11の周囲を囲むようにループ状の回路導体からなるループ回路(ループ部)11aとして形成されている。このループ回路11aを経由して、ICチップ11の左右両側にダイポールアンテナを構成するアンテナ部12が接続されるようになっている。
The
An
そして、このアンテナ部12及び後述する第1/第2補助アンテナ20,30を介して、ICチップ11と図示しないリーダ・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。
Via this
As the data recorded in the
ループ回路11aを含むアンテナ部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、アンテナ部12は、ICチップ11の左右両側に伸びるダイポールアンテナ部分の長さが、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。
図1,図2に示すインレイ10では、アンテナ部12は、ICチップ11の左右両側に伸びる長手方向がほぼ直角に2回曲折されることで、アンテナ部12の長手方向の両端が、互いにループ回路11aに向かって伸びる鉤型形状に形成され、所定のアンテナ長となるように形成される。
The
Here, the
In the
また、本実施形態に係るアンテナ部12は、金属薄膜の中央部分が、ICチップ11の近傍から長手方向の両端部分まで、長手方向に沿って金属薄膜が存在しない中空・打ち抜き状に形成されており、アンテナ部12の導電性部分が環状・ループ状となるように形成されている。
なお、インレイ10に備えられるアンテナ部12は、ICチップ11の左右両側に伸びるダイポールアンテナに限らず、後述するように(図7,図8参照)、ICチップ11の左右いずれか一方側のみに伸びるモノポールアンテナとして構成することもできる。
また、ダイポールアンテナやモノポールアンテナを備えないループ回路11aのみからなるアンテナとして構成することもできる(図7,図8参照)。
Further, in the
Note that the
Further, it is possible to construct an antenna consisting only of the
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・アンテナ部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及びアンテナ部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及びループ回路11aを含むアンテナ部12を挟持して封止することもできる。
The sealing
In addition, the film surface on one side of the sealing
The sealing
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。
As the communication frequency band used in the
Frequency bands generally used in RF tags include several types of frequency bands, such as a band below 135 kHz, a 13.56 MHz band, an 860 M to 960 MHz band belonging to the UHF band, and a 2.45 GHz band. The communication distance over which wireless communication is possible differs depending on the frequency band used, and the optimum antenna length and wiring pattern also differ depending on the frequency band.
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、後述する第1/第2補助アンテナ20,30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や第1/第2補助アンテナ20,30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。
In addition, in Japan, due to the revision of the Radio Law, RF tags have been shifted from the 950 MHz band (950-958 MHz: 8 MHz width) that had been used until now to the 920 MHz band (915-930 MHz: 15 MHz width), expanding the usable frequency band.
Therefore, in this embodiment, the
However, if there are no restrictions on the size of the
[第1補助アンテナ]
第1補助アンテナ20は、RFタグ1の一面側の最上面に積層配置される面状部材であり、所定の金属材料(金属板)で形成されるようになっている。
このような金属製の第1補助アンテナ20を備えることによって、RFタグ1の一面(上面)側が金属板によって保護されることになり、RFタグとしての耐久性や耐衝撃性・耐候性・耐熱性・防水性等が高められるようになる。
また、金属製の第1補助アンテナ20は、RFタグ1の内部に配置されるインレイ10のアンテナとして機能させることができ、RFタグ1の通信特性を良好な状態に維持・向上させることができるようになる。
[1st auxiliary antenna]
The first
By providing such a metallic first
In addition, the metal first
具体的には、第1補助アンテナ20は、図1に示すように、金属材料からなる板状部材からなり、板状部材には、切り欠き部や開口部などが形成されない、四辺矩形状の金属プレートによって構成されている。
このように切り欠き部や開口部などが形成されない矩形状の第1補助アンテナ20をICチップ及びループ回路に重なるように配置することにより、切り欠き部や開口部を通じての物理的・機械的な外力や衝撃等を防ぐことができ、このような外力や衝撃等によって破壊された場合にRFタグとしての機能の回復が困難となるICチップ等を有効に保護することが可能となる。
Specifically, as shown in FIG. 1, the first
By arranging the rectangular first
また、第1補助アンテナ20は、図2(a)~(c)に示すように、長手方向の寸法が、インレイ10及び第2補助アンテナ30の基材となる誘電体層40,50よりも短くなるように形成されている。
これによって、第1補助アンテナ20は、誘電体層40,50に積層されたインレイ10及び第2補助アンテナ30の少なくとも一部と重ならないように、誘電体層40,50上に積層配置することができる。
その結果、RFタグ1の最上層に金属製の第1補助アンテナ20を配置しても、インレイ10及び第2補助アンテナ30の少なくとも一部を、第1補助アンテナ20によって覆われないように、すなわち、金属製の第1補助アンテナ20が上方に存在しないように露出させることができ(図2(a)参照)、インレイ10のアンテナ部12や第2補助アンテナ30を、RFタグ1のアンテナとして有効に機能させることができるようになる。
In addition, as shown in FIGS. 2(a) to 2(c), the first
Accordingly, the
As a result, even if the metal first
なお、図2(a)では、理解を容易にするために、第1補助アンテナ20の外縁から露出する第2補助アンテナ30が直接視認できるように表してあるが、実際のRFタグ1では、インレイ10・第2補助アンテナ30の上面には誘電体層40が積層されるため(図2(b)参照)、外部から直接視認することはできない。
したがって、本明細書において「露出」するとは、インレイ10・第2補助アンテナ30が、第1補助アンテナ20の端部・外縁から露出することを意味するものであり、RFタグ1の表面に露出することを意味するものではない。
In FIG. 2(a), the second
Therefore, "exposed" in this specification means that the
そして、第1補助アンテナ20がRFタグ1の表面(最上面)に配置・固定されることにより、第1補助アンテナ20と、RFタグ1の内部に配置されるインレイ10及び第2補助アンテナ30とが、所定位置に積層配置されるようになる。
このような積層配置構成により、第1補助アンテナ20とインレイ10のICチップ11とは、図2(c)に示すように、誘電体層40や第2補助アンテナ30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磁的に接続・結合されるようになり、第1補助アンテナ20がインレイ10のアンテナ(補助アンテナ)として機能するようになる。
By arranging and fixing the first
With such a stacked arrangement configuration, the first
具体的には、第1補助アンテナ20は、インレイ10に備えられるアンテナ部12とともに、あるいはアンテナ部12に代えて、インレイ10の通信特性を向上・調整するためのアンテナとして機能するものであり、インレイ10の片面側(上面側)に積層配置される面状の導電性部材によって構成され、インレイ10とは、インレイ10を樹脂封止する封止フィルム13及び誘電体層40によって絶縁状態となって配置される。
すなわち、金属等の導電性部材からなる第1補助アンテナ20は、インレイ10が封止フィルム13によって全体が樹脂封止され、また、インレイ10と第1補助アンテナ20との間には誘電体層40が積層されていることから、物理的にはインレイ10と絶縁状態となっている。
Specifically, the first
That is, the first
そして、そのような第1補助アンテナ20がインレイ10の片面側に積層・配置されることで、第1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・誘電体層40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磁的接続がなされるようになる。
これによって、インレイ10には第1補助アンテナ20が縦方向(高さ方向)に積層されることで、インレイ10のループ回路11aを含むアンテナ部12とともに、あるいはアンテナ部12に代えて、第1補助アンテナ20により二次元アンテナが構成され、第1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。
By stacking and arranging such a first
Thus, by stacking the first
ここで、第1補助アンテナ20は、図2(a)に示すように、長手方向の長さが、インレイ10の電波周波数の波長の略1/2の長さ(半波長)となるように形成されることが好ましい。
そして、RFタグ1の全体の大きさ(長さ)は、第1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る。
Here, as shown in FIG. 2(a), the first
The overall size (length) of the
したがって、第1補助アンテナ20の長さを1/2波長とすれば、良好な通信特性を確保しつつ、RFタグ1の全体の大きさ(長さ)もほぼ1/2波長(半波長)かそれよりやや大きい(長い)サイズに収めることができる。
また、RFタグ1の全長の小型化を図る場合には、例えば第1補助アンテナ20の大きさとして、隣接する短辺・長辺の2辺の合計の長さが、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することもできる。
Therefore, if the length of the first
In addition, in order to reduce the overall length of the
このような構成により、第1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。したがって、第1補助アンテナ20は、長辺の長さ、あるいは長辺と短辺を合わせた2辺合計の長さが、163.0mm前後となるように形成されることになる。
With such a configuration, the first
Specifically, for example, when the
なお、前述のようにインレイ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部12とを有し、これらICチップ11及びアンテナ部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・保護されるように構成されている。
また、インレイ10と第1補助アンテナ20の間には誘電体層40、取付面側には誘電体50が介在する。
このため、本実施形態に係るインレイ10においては、導体である第1補助アンテナ20とインレイ10のアンテナ部12にPET層や誘電体層が介在する構造によって波長短縮効果が生じ、見かけの波長が短縮されることがある。これらの比誘電率はおよそ「2~4」である。波長短縮率は、√(比誘電率)であるから、およそ√(2~4)程度となる。
このため、上述した第1補助アンテナ20の長辺の長さ、あるいは長辺及び短辺の2辺の長さもおよその値であり、その長さが例えば略λ/2の値となっていれば十分であり、RFタグ1の誘電体層40,50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。
As described above, the
A
Therefore, in the
For this reason, the length of the long side of the first
以上のように、RFタグ1の表面を覆う第1補助アンテナ20を金属製とすることにより、RFタグ1に加わる機械的・物理的な外力・衝撃等に対しても、金属製の第1補助アンテナ20が有する強度・耐久性・耐衝撃性によって筐体内部を保護することができ、RFタグ1内に収納されるインレイ10が破損したり故障したりすることを有効に防止することができる。
そして、金属製の第1補助アンテナ20を備えることで、第1補助アンテナ20をRFタグ1のインレイ10のアンテナとして機能させることが可能となり、インレイ10がダイポールアンテナを備えなくてもRFタグ1の無線通信が行えるようになる。
As described above, by making the first
By providing the first
ここで、第1補助アンテナ20を構成する金属材料としては、例えば鋼鉄や銅,ステンレス,アルミ合金,亜鉛合金等を用いることができる。
なお、RFタグ1を金属製とするのは、RFタグ1の表面に加わる機械的・物理的な外力に対する耐久性・耐衝撃性等を得るとともに、RFタグ1の表面に配置される金属部材によってインレイ10の補助アンテナを構成するためである。
したがって、そのような目的を達成するためには、RFタグ1の表面側(上面側)に配置される第1補助アンテナ20が金属製であれば、RFタグ1の裏面側(底面側)は金属製であっても非金属製(例えば合成樹脂製)であっても良く(後述する図6参照)、例えば、RFタグ1の裏面側の誘電体層50の表面にも金属製のプレート部材等を配置することも可能である。
Here, as the metal material forming the first
The reason why the
Therefore, in order to achieve such a purpose, if the first
[第2補助アンテナ]
第2補助アンテナ30は、上述したインレイ10の通信特性を向上・調整するためのエクストラアンテナとして機能するものであり、図1及び図2に示すように、誘電体層40,50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第2補助アンテナ30とは物理的には絶縁状態となっている。
このような第2補助アンテナ30がインレイ10の近傍に配置されることで、第2補助アンテナ30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磁的接続がなされるようになる。
[Second auxiliary antenna]
The second
By arranging the second
そして、第2補助アンテナ30は、図2(b),(c)に示すように、インレイ10に対して、少なくともインレイ10のICチップ11に重ならないように配置され、かつ、そのようなインレイ10及び/又は第2補助アンテナ30の少なくとも一部が、第1補助アンテナ20と重ならないように配置される。
同図に示す例では、第2補助アンテナ30は、インレイ10の長手方向に沿って、インレイ10の右側のアンテナ部12のみに重ねて配置され、ICチップ及び左側のアンテナ部12には重ならないように配置される(図2(b)参照)。
さらに、そのようなインレイ10及び第2補助アンテナ30に対して、第1補助アンテナ20が長手方向に沿って、インレイ10の全体と、第2補助アンテナ30の左側部分に重なるように配置され、その結果、第2補助アンテナ30の右側端部には、第1補助アンテナ20が重ならず、第2補助アンテナ30の一部が、例えば10~20mm程度露出されるようになる(図2(a)参照)。
なお、図2(a)では、理解を容易にするために、第1補助アンテナ20の外縁から露出する第2補助アンテナ30が直接視認できるように表してあるが、実際のRFタグ1では、第2補助アンテナ30の上面には誘電体層40が積層されるため、外部から直接視認することはできない。
Then, as shown in FIGS. 2B and 2C, the second
In the example shown in the figure, the second
Furthermore, with respect to such an
In FIG. 2A, the second
このように、インレイ10には第2補助アンテナ30が同一平面上で対向して配置され、かつ、インレイ10のICチップ11には重ならないように配置され、さらに、第2補助アンテナ30(又はインレイ10)の一部が、第1補助アンテナ20に重ならず露出されるように配置されることで、第2補助アンテナ30を第1補助アンテナ20とともに、インレイ10のアンテナとして有効に機能されることができるようになる。
すなわち、インレイ10のアンテナ部12及び第1/第2補助アンテナ20,30により二次元アンテナが構成され、第2補助アンテナ30が、第1補助アンテナ20とともに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。
In this way, the second
That is, the
ここで、第2補助アンテナ30は、例えばPET樹脂等の基材となるフィルムの表面に形成された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、エッチング加工や打ち抜き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。
本実施形態では、第2補助アンテナ30は、図2(a)~(c)に示すように、長辺及び短辺が、インレイ10の長辺及び短辺とほぼ同じ長さの矩形・面状に形成されるようになっている。
また、第2補助アンテナ30は、基材となる誘電体層40,50からはみ出すことがないように、長辺及び短辺とも、誘電体層40,50の長辺及び短辺よりも短くなるように形成され、図2(a)及び(b)に示すように、第2補助アンテナ30がインレイ10のICチップ11に重ならないように配置された状態で、誘電体層40,50の表面に収まるようになっている。
Here, the second
In this embodiment, as shown in FIGS. 2(a) to 2(c), the second
Further, the second
第2補助アンテナ30がインレイ10のループ回路11a、特にICチップ11に重なって配置されると、第2補助アンテナ30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11aが形成されており、このループ回路11a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、この磁界成分が第2補助アンテナ30の導体により阻害されないようにする必要がある。
一方で、第2補助アンテナ30とインレイ10とが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。
If the second
That is, a
On the other hand, if the second
そこで、本実施形態では、第2補助アンテナ30は、少なくともインレイ10のICチップ11に重ならないように配置されるようになっている。
また、第2補助アンテナ30は、インレイ10の全体を被覆する封止フィルム13を介してインレイ10のICチップ11を除く部分、すなわち、ループ回路11aを含むアンテナ部12の一部に重なっており、第2補助アンテナ30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磁的接続される。
このような配置構成によって、第2補助アンテナ30は、インレイ10の通信機能を阻害することなく、インレイ10のアンテナ部12とともにアンテナ面積を広く確保することができ、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ようになる。
Therefore, in this embodiment, the second
In addition, the second
With such an arrangement configuration, the second
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第2補助アンテナ30に流れる電流は、面状の第2補助アンテナ30の周縁部分にしか流れない(表皮効果)。
そこで、第2補助アンテナ30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。
このように第2補助アンテナ30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、第2補助アンテナ30の全体の導体部分の面積を少なくすることができ、第2補助アンテナ30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。
It should be noted that the current flowing through the second
Therefore, as long as the second
By forming the second
[誘電体層]
誘電体層40,50は、上述したインレイ10及び第2補助アンテナ30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、同形・同大の2枚の誘電体層40,50が備えられている。
具体的には、誘電体層40,50は、インレイ10及び第2補助アンテナ30がはみ出さずに同一平面上に配置・搭載できるように、上述したインレイ10及びインレイ10に対して少なくともICチップ11に重ならないように配置された第2補助アンテナ30の外形よりも一回り大きな、同形・同大の板状・面状等に形成されている(図2参照)。この誘電体層40,50によって、RFタグ1の外形の大きさが規定されることになる(図1及び図2参照)。
[Dielectric layer]
The dielectric layers 40 and 50 serve as base layers on which the above-described
Specifically, the
このような2枚の誘電体層40,50は、まず、RFタグ1の下層側(底面側)の誘電体層50の一面側(図1の上面側)には、インレイ10と第2補助アンテナ30が同一平面上に積層配置される。このとき、第2補助アンテナ30は、インレイ10の少なくともICチップ11に重ならないように配置される。
そして、インレイ10・第2補助アンテナ30が搭載された誘電体層40の一面(上面)には、RFタグ1の上層側(上面側)の第1補助アンテナ20が重ねられ、カバー部材としてインレイ10・第2補助アンテナ30の上面を覆うように積層配置・固定される。
In the two
Then, the first
これによって、インレイ10及び第2補助アンテナ30は、2枚の誘電体層40,50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。
このように、本実施形態では、2枚の誘電体層40,50が、積層されたインレイ10及び第2補助アンテナ30の全体を覆うケース(筐体)状に形成されるようになり、ケース状の誘電体層40,50によって、インレイ10及び第2補助アンテナ30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。
As a result, the
As described above, in the present embodiment, the two
このようなケース(筐体)として構成される誘電体層40,50は、例えば図示しない嵌合構造によって、あるいは、超音波溶着や接着剤等によって分離不能に固定・固着される。
また、誘電体層40,50の間に配設されるインレイ10及び第2補助アンテナ30も、誘電体層40の表面に配設される第1補助アンテナ20についても、嵌合構造や接着剤等によって、誘電体層40,50から脱落不能に固定・固着される。
また、誘電体層40,50のうち、RFタグ1の底面側となる誘電体層50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が備えられ、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・取付されるようにすることができる。
これによって、RFタグ1は、誘電体層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。
The dielectric layers 40 and 50 configured as such a case (housing) are inseparably fixed and adhered by, for example, a fitting structure (not shown), ultrasonic welding, adhesive, or the like.
Further, the
Among the
As a result, the
ここで、以上のような本実施形態に係る誘電体層40,50としては、例えば、ポリカーボネート樹脂,アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(AES)樹脂,ポリプロピレン樹脂,ポリエチレン樹脂,ポリスチレン樹脂,アクリル樹脂,ポリエステル樹脂,ポリフェレニンサルファイド樹脂,アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)樹脂,ポリ塩化ビニル樹脂,ポリウレタン樹脂,フッ素樹脂,シリコーン樹脂などの熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー等の樹脂材料、あるいは発泡ポリエチレン,アクリルフォーム、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きる。
また、各誘電体層40,50は、それぞれ上記のような樹脂材料あるいは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誘電体層40又は誘電体層50を構成することもできる。
Here, as the
Further, each of the
また、以上のような誘電体層40,50は、第2補助アンテナ30とともに積層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、誘電体層40,50を基材として搭載・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、誘電体層40,50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。
In addition, the
For example, the
このように、誘電体層40,50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誘電体層40,50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(図3参照)。
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、誘電体層40,50として適切な材質と厚みを選定し、誘電体層40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。
In this way, since the
Therefore, by selecting an appropriate material and thickness for the
[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3及び図4を参照しつつ説明する。
図3~図4は、本発明の一実施形態に係るRFタグ1の通信特性を示す、通信距離と周波数の関係を示す折れ線グラフである。
なお、RFタグ1の通信特性の評価は、公知の評価方法・評価システムを用いることができ、以下に示す本実施形態の評価は、評価システムとして、Voyantic社のTagformanceシステムを用いて実施した。
また、評価は、通信距離を直接測定するのではなく、一定距離においたときに、電波強度から換算した値によって行った。
また、測定は、RFタグ1を、ステンレス板(150*100*t2mm)に貼付して評価を行った。
[Communication characteristics]
Next, the communication characteristics of the
3 and 4 are line graphs showing the relationship between communication distance and frequency, showing the communication characteristics of the
The communication characteristics of the
In addition, the evaluation was performed not by directly measuring the communication distance, but by a value converted from the radio wave intensity at a constant distance.
Moreover, the measurement was performed by attaching the
図3に示すグラフは、本実施形態に係るRFタグ1と、本願の出願人に係る先行出願(特願2018-138196号)で提案している、モノポールアンテナを有するインレイを内部に収納した筐体の表面に、切り欠き部を形成した補助アンテナを備え、筐体内においてインレイのICチップ及びループ回路が切り欠き部の直下に配置されるようにしたRFタグ(比較例1)とを対比させた場合である。
同図中、実線は、比較例1に係るRFタグ、破線は、比較例1のインレイを切り欠き部の直下から補助アンテナの直下に移動させた場合(比較例2)、一点鎖線は、本実施形態に係るRFタグ1の場合である。
The graph shown in FIG. 3 compares the
In the figure, the solid line is the RF tag according to Comparative Example 1, the dashed line is the case where the inlay of Comparative Example 1 is moved from directly below the notch portion to directly below the auxiliary antenna (Comparative Example 2), and the dashed line is the
これらのグラフに示すように、まず、比較例1のRFタグは、高周波数帯において、特に860~940MHz帯において、長い通信距離が得られていることが分かる。
一方、比較例2のRFタグの場合には、無線通信が可能な帯域が極端に狭くなり、通信距離も非常に短く(3m以下)なってしまい、実用に堪えないものになっていることが分かる。これは、筐体表面に配置した補助アンテナによってインレイの通信機能が阻害されるためである。
As shown in these graphs, it can be seen that the RF tag of Comparative Example 1 achieves a long communication distance in the high frequency band, particularly in the 860-940 MHz band.
On the other hand, in the case of the RF tag of Comparative Example 2, the band in which wireless communication is possible becomes extremely narrow, and the communication distance becomes extremely short (3 m or less), so that it is not practical. This is because the communication function of the inlay is hindered by the auxiliary antenna arranged on the housing surface.
これらに対して、本実施形態に係るRFタグ1では、通信可能な周波数帯域は比較例1よりも若干狭くなっているが、比較例1と同様の長い通信距離が得られていることが分かる。
特に、920~940MHz帯においては、10m以上の通信距離が得られており、920MHz帯において、通信距離のピーク(約13m)が得られている。
On the other hand, in the
In particular, a communication distance of 10 m or more is obtained in the 920-940 MHz band, and a peak communication distance (approximately 13 m) is obtained in the 920 MHz band.
図4(a)~(d)に示すグラフは、いずれも本実施形態において、補助アンテナの寸法等を変化させた場合の通信特性を示している。
図4(a)に示すグラフは、第1補助アンテナ20の全長(長手方向)を変更させた場合であり、第1補助アンテナ20の全長を短くするほど、通信距離のピークが高周波数帯にシフトすることが分かる。
図4(b)に示すグラフは、第1補助アンテナ20の全幅(短手方向)を変更させた場合であり、第1補助アンテナ20の全幅を長くするほど、通信距離のピークが低周波数帯にシフトすることが分かる。
Graphs shown in FIGS. 4A to 4D all show communication characteristics when the dimensions of the auxiliary antenna are changed in this embodiment.
The graph shown in FIG. 4(a) shows the case where the total length (longitudinal direction) of the first
The graph shown in FIG. 4B shows a case in which the overall width (transverse direction) of the first
図4(c)に示すグラフは、第2補助アンテナ30の全幅(短手方向)を変更させて、第2補助アンテナ30が第1補助アンテナ20から露出する面積を変更させた場合であり、第2補助アンテナ30の露出面積が大きくなると、特に低周波帯域における通信距離が長くなることが分かる。
図4(d)に示すグラフは、同じ第2補助アンテナ30の配置位置を移動させて、第2補助アンテナ30が第1補助アンテナ20から露出する面積を変更させた場合であり、第2補助アンテナ30の露出面積が大きくなると、通信距離が長くなることが分かる。
また、第2補助アンテナ30の全体が第1補助アンテナ20に隠れて露出面積がゼロの場合には、図3の比較例2の場合と同様に、通信可能の周波数帯域も通信距離も極端に低くなってしまい、実用に堪えないものとなってしまうことが分かる。
The graph shown in FIG. 4(c) shows a case in which the total width (transverse direction) of the second
The graph shown in FIG. 4(d) shows the case where the placement position of the same second
Also, when the entire second
以上の図3及び図4の結果から、第1補助アンテナ20の寸法(全長・全幅)を変更することで、通信可能な周波数帯域を移動・調整することができ、また、第2補助アンテナ30が第1補助アンテナ20から露出する面積を変更することで、通信距離を調整・変更することができることが分かる。
したがって、周波数帯域・通信距離の設定・調整を行う場合には、第1/第2補助アンテナ20,30の全長・全幅により大まかな調整を行い、その後、第2補助アンテナ30の配置位置を変更・調整することにより微調整が行えるようになる。
From the results of FIGS. 3 and 4 above, it can be seen that by changing the dimensions (total length and total width) of the first
Therefore, when setting/adjusting the frequency band/communication distance, roughly adjust the total length/width of the first/second
[平面配置パターン]
次に、実施形態のRFタグ1における、インレイ10と第1/第2補助アンテナ20,30の平面配置パターンについて、図5を参照しつつ説明する。
図5(a)~(d)は、それぞれ本実施形態に係るRFタグ1のインレイ10と第1/第2補助アンテナ20,30の平面配置位置を異ならせた一例を模式的に示す平面図である。
同図に示す例では、RFタグ1は、第1補助アンテナ20の長手方向及び短手方向の寸法が、インレイ10及び第2補助アンテナ30の基材となる誘電体層40,50よりも小さくなるように形成される。
[Plane arrangement pattern]
Next, the planar layout pattern of the
FIGS. 5A to 5D are plan views schematically showing examples in which the
In the example shown in the figure, the
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1/2波長に対応して、第1補助アンテナ20の長手方向が約110mm、短手方向が約20mmに形成され、基材となる誘電体層40,50は、それよりも一回り大きい大きさ、例えば長手方向が約130mm、短手方向が約30mmに形成される。
また、インレイ10及び第2補助アンテナ30も、誘電体層40,50上にはみ出すことなく配置でき、第1補助アンテナ20がインレイ10のICチップ及びループ回路11aに重ねて配置できるように、長手方向及び短手方向の寸法が、誘電体層40,50や第1補助アンテナ20よりも小さくなるように設定される(図2参照)。
Specifically, for example, the first
Also, the
これによって、第1補助アンテナ20は、誘電体層40,50に積層されたインレイ10及び第2補助アンテナ30の少なくとも一部と重ならないように、誘電体層40,50上に積層配置することができる。
以下、図5を参照して、第1補助アンテナ20とインレイ10・第2補助アンテナ30の平面配置パターンの具体例を示す。
なお、図5では、理解を容易にするために、第1補助アンテナ20の外縁から露出するインレイ10・第2補助アンテナ30が直接視認できるように表してあるが、実際のRFタグ1では、インレイ10・第2補助アンテナ30の上面には誘電体層40が積層されるため、外部から直接視認することはできない。
Accordingly, the
A specific example of the planar arrangement pattern of the first
In FIG. 5, the
図5(a)に示す例では、第1補助アンテナ20の長手方向の両端から、インレイ10・第2補助アンテナ30の一部がそれぞれ露出する場合であり、第1補助アンテナ20の左端側からインレイ10の左端側のアンテナ部12の端部が、第1補助アンテナ20の右端側から第2補助アンテナ30の右端が露出している。このインレイ10・第2補助アンテナ30の露出長は、例えば10~20mm程度に設定することができる。
図5(b)に示す例では、第1補助アンテナ20の長手方向の一端から、第2補助アンテナ30の一部のみが露出する場合であり、第1補助アンテナ20の右端側から第2補助アンテナ30の右端が露出している。この第2補助アンテナ30の露出長も、例えば10~20mm程度に設定することができる。
In the example shown in FIG. 5A, the
In the example shown in FIG. 5B, only part of the second
図5(c)に示す例では、第1補助アンテナ20の長手方向の他端から、インレイ10の一部のみが露出する場合であり、第1補助アンテナ20の左端側からインレイ10のアンテナ部12の左端が露出している。このインレイ10の露出長も、例えば10~20mm程度に設定することができる。
図5(d)に示す例では、第1補助アンテナ20の短手方向の一端から、第2補助アンテナ30の一部のみが露出する場合であり、第1補助アンテナ20の下端側から第2補助アンテナ30の下端が長手方向全体にわたって一定の幅で露出している。この第2補助アンテナ30の露出幅は、例えば5~10mm程度に設定することができる。
なお、上記のような第1補助アンテナ20とインレイ10・第2補助アンテナ30の配置・露出パターンは、あくまでも一例であり、図5に示すパターン以外にも、第1補助アンテナ20が、インレイ10及び/又は第2補助アンテナ30の少なくとも一部と重ならないように配置される限り、他の配置・露出パターンを採用することも勿論可能である。
In the example shown in FIG. 5C, only a portion of the
In the example shown in FIG. 5D, only part of the second
The arrangement/exposure pattern of the first
[積層配置パターン]
次に、本実施形態に係るRFタグ1の積層配置パターンについて、図6を参照しつつ説明する。
図6(a)~(d)は、それぞれ本実施形態に係るRFタグ1の各構成要素の積層配置パターンを模式的に示す側面図である。
同図に示すように、本実施形態に係るRFタグ1は、[インレイ10・第1/第2補助アンテナ20,30・誘電体層40,50]の5つの要素からなり、これらが取付対象物(背面金属体100・背面非金属体200)に取付・固定等されるようになっている。
[Lamination arrangement pattern]
Next, the stacking arrangement pattern of the
FIGS. 6A to 6D are side views schematically showing lamination arrangement patterns of respective components of the
As shown in the figure, the
これらRFタグ1を構成する5つの要素は、図6(a)及び(b)に示すように、[背面金属体100→誘電体層50→インレイ10→第2補助アンテナ30→誘電体層40→第1補助アンテナ20]の順に積層されてもよく、また、インレイ10と第2補助アンテナ30を入れ替えて、[背面金属体100→誘電体層50→第2補助アンテナ30→インレイ10→誘電体層40→第1補助アンテナ20]の順に積層されてもよい。
また、図6(c)に示すように、誘電体層40,50は、インモールド成形などによって、インレイ10・第2補助アンテナ30を内部に一体的に収納・封止する構成とすることもできる。
さらに、図6(d)に示すように、RFタグ1の取付対象物としては、金属製の物品・物体だけでなく、例えば合成樹脂製のような非金属の物品・物体(背面非金属体200)であっても、安定的に無線通信を行うことができる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the five elements constituting the
In addition, as shown in FIG. 6(c), the
Furthermore, as shown in FIG. 6(d), the object to which the
[インレイのアンテナ部]
次に、本実施形態に係るRFタグ1のインレイ10のアンテナ部12の構成パターンについて、図7を参照しつつ説明する。
図7は、本実施形態に係るインレイ10のアンテナ部12の構成パターンが異なる場合の第2補助アンテナの平面配置例を示す平面図であり、(a)はアンテナ部12がダイポールアンテナを構成する場合、(b)はアンテナ部12がモノポールアンテナを構成する場合、(c)はアンテナ部12がループ回路11aのみからなる場合である。
同図に示すように、インレイ10に備えられるアンテナ部12は、ICチップ11の左右両側に伸びるダイポールアンテナとして構成される場合(図7(a)参照)の他、ICチップ11の左右いずれか一方側のみに伸びるモノポールアンテナとして構成することができ(図7(b)参照)、また、ダイポールアンテナやモノポールアンテナを備えないループ回路11aのみからなるアンテナとして構成することができる(図7(c)参照)。
[Inlay antenna part]
Next, the configuration pattern of the
7A and 7B are plan views showing examples of planar arrangement of the second auxiliary antenna when the configuration pattern of the
As shown in FIG. 7, the
汎用のインレイは、ICチップ11の両側(左右)に直線状に伸びる導体からなるダイポールアンテナが備えられることが一般的であるが、ダイポールアンテナは、アンテナを構成する導体が、例えば1/2波長の長さとなるようにICチップの両側に左右対称となるように備えられため、汎用インレイをそのまま使用する場合には、少なくともダイポールアンテナの長さを配置・収納可能な空間が必要となるため、インレイを含む基材や保護カバーなどの寸法が、ダイポールアンテナの長さ(例えば1/2波長)を超える大きさが必要となり、RFタグの小型化や設計の自由度等が制約される場合もあり得る。
また、インレイに対して、インレイが備えるアンテナ以外に、別途補助アンテナを備えるようにした場合、補助アンテナがインレイのアンテナとして機能することによって、インレイ側にダイポールアンテナがなくても無線通信が行えるようになる。
A general-purpose inlay is generally provided with a dipole antenna made of a conductor extending linearly on both sides (left and right) of the
Further, when the inlay is provided with an auxiliary antenna separately in addition to the antenna provided in the inlay, the auxiliary antenna functions as an antenna of the inlay, so that radio communication can be performed even without a dipole antenna on the inlay side.
そこで、本実施形態では、インレイ10が、ICチップ11(ループ回路11a)の両側に伸びるダイポールアンテナを備える構成とする他、モノポールアンテナを備える構成や、ダイポールアンテナ・モノポールアンテナを備えないループ回路11aのみを備える構成とすることにより、インレイ10のアンテナの寸法・形態の制約を受けることなく、また、補助アンテナの機能を有効に活用してインレイの無線通信を良好に行わせることができるようにすることができる。
なお、モノポールアンテナやループ回路11aのみで構成されるアンテナ部12を備えるインレイ10は、例えば、ダイポールアンテナを備えた汎用のインレイを用いて、ダイポールアンテナ部分の一部又は全部を切断して除去することにより構成することができる。また、所定の長さ・形状のモノポールアンテナを備えたインレイ10や、ICチップ11及びループ回路11aのみを備えたインレイ10を、専用のインレイとして製造することによっても構成することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
The
[ダイポールアンテナ]
図7(a)は、インレイ10のアンテナ部12がダイポールアンテナとして構成される場合である。
この場合には、第2補助アンテナ30は、少なくともICチップ11に重ならないように配置されればよく、ICチップ11の左右両側に伸びるアンテナ部12のいずれか一方のみに第2補助アンテナ30を重ねて配置させることもでき、また、左右双方のアンテナ部12にそれぞれ第2補助アンテナ30を重ねて配置させることもできる。
[Dipole Antenna]
FIG. 7A shows a case where the
In this case, the second
[モノポールアンテナ]
図7(b)は、インレイ10のアンテナ部12がモノポールアンテナとして構成される場合である。
この場合にも、第2補助アンテナ30は、少なくともICチップ11に重ならないように配置されればよく、ICチップ11の左右片側に伸びるアンテナ部12のみに第2補助アンテナ30を重ねて配置させることができ、また、アンテナ部12が形成されていないループ回路11aの縁に第2補助アンテナ30を重ねて配置させることもでき、さらに、アンテナ部12側とループ回路11a側の双方に、それぞれ第2補助アンテナ30を重ねて配置させることもできる。
このように、アンテナ部12のモノポールアンテナやループ回路11aの少なくとも一部に第2補助アンテナ30が重ねて配置されることで、インレイ10の通信特性を調整・向上させることができるとともに、インレイ10(RFタグ1)の平面視長手方向の長さを、ダイポールアンテナを備えるインレイ10の場合と比較して小型化(短尺化)することができる。
[Monopole Antenna]
FIG. 7B shows a case where the
In this case as well, the second
By arranging the second
[ループ回路のみ]
図7(c)は、インレイ10のアンテナ部12がダイポールアンテナもモノポールアンテナも備えず、ループ回路11aのみを備えて構成される場合である。
この場合にも、第2補助アンテナ30は、少なくともICチップ11に重ならないように配置されればよく、ICチップ11の左右両側のループ回路11aの一方の縁部又は双方の縁部に、第2補助アンテナ30を重ねて配置させることができる。
この場合にも、ループ回路11aに第2補助アンテナ30が重ねて配置されることにより、第2補助アンテナ30がインレイ10のアンテナ部12として機能することにより、インレイ10(RFタグ1)の通信特性を調整・向上させることができる。
[Loop circuit only]
FIG. 7(c) shows a case where the
In this case as well, the second
In this case as well, by arranging the second
[その他の形態]
以上、図2,図5~図8を参照して、RFタグ1の各構成要素の配置パターンの実施形態を説明したが、さらに、図8に示すようなインレイ10と第2補助アンテナ30の配置パターンを採用することもできる。
図8(a)に示す例は、インレイ10のアンテナ部12がモノポールアンテナとして構成される場合に、ループ回路11aのICチップ11に対向する下端縁に沿って、小形の面状の第2補助アンテナ30を重ねて配置させた場合である。
図8(b)に示す例は、インレイ10のアンテナ部12がループ回路11aのみで構成される場合に、ループ回路11aのICチップ11に対向する下端縁に沿って、小形の線状の第2補助アンテナ30を重ねて配置させた場合である。
[Other forms]
The embodiment of the arrangement pattern of each component of the
In the example shown in FIG. 8(a), when the
In the example shown in FIG. 8(b), when the
図8(c)に示す例は、図8(b)に示す線状の第2補助アンテナ30を、インレイ10の片側に面状に連設・延設して、インレイ10の片側に伸びるモノポールアンテナとして形成・配置させた場合である。
以上のように、インレイ10に重ねて配置される第2補助アンテナ30の形態も、インレイ10やアンテナ部12の構成・形態などに応じて、所定の構成・形態にすることができ、インレイ10の通信特性について柔軟かつきめ細かい調整・対応を行うことができる。
The example shown in FIG. 8C is a case where the linear second
As described above, the configuration and configuration of the second
以上説明したように、本実施形態のRFタグ1によれば、RFタグ1の最上面に配置される第1補助アンテナ20を、タグ内部に配置されるインレイ10を外的環境から保護する保護カバー(トップカバー)として機能させることができる。
また、RFタグ1の内部においてインレイ10に重ねて配置される第2補助アンテナ30を、第1補助アンテナ20とともに、インレイ10のアンテナとして機能させることができる。これによって、インレイ10が第1/第2補助アンテナ20,30に覆われていても、通信機能が損なわれることなく良好な無線通信特性が得られるようになっている。
As described above, according to the
In addition, the second
特に、RFタグ1のトップカバー(保護カバー)となる第1補助アンテナ20を金属部材(金属板)によって構成することにより、RFタグ1に外部から加わる衝撃や圧力などの物理的な力に対する耐久性や耐衝撃性,耐圧性等を向上させ、外力や衝撃によって内部に配置されたインレイ10の故障・破損等を有効に防止できるようになる。
また、そのようなRFタグ1の保護カバーとして機能する第1補助アンテナ20は、インレイ10及び/又は第2補助アンテナ30の少なくとも一部と重ならないように配置され、さらに、第2補助アンテナ30が、インレイ10に対して少なくともICチップ11に重ならないように配置されることにより、第1/第2補助アンテナ20,30をインレイ10のアンテナとして機能させて、RFタグ1の通信特性を良好な状態に維持・向上させることが可能となる。
In particular, by forming the first
In addition, the first
したがって、第1/第2補助アンテナ20,30によってインレイ10の一部又は全部が覆われることによっても、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、インレイ10のアンテナ部12と第1/第2補助アンテナ20,30のアンテナ機能を可能な限り有効に利用して、アンテナ利得を最大限に増大させることができる。
このように、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部12やループ回路11aを有効かつ最大限に機能させつつ、第1/第2補助アンテナ20,30を任意に構成・配置等することができ、RFタグ1の設計の自由度を向上させることができ、使用するインレイ10に最適な第1/第2補助アンテナ20,30を調整・変更等することができ、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。
Therefore, even if the
As described above, in the
以上、本発明のRFタグについて、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。 Although the preferred embodiments of the RF tag of the present invention have been described above, the RF tag according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the present invention.
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。
For example, in the above-described embodiment, the articles and objects to which the RF tag according to the present invention is attached are assumed to be, for example, aluminum metal containers and metal housings.
That is, the RF tag according to the present invention can be applied to any article or object as long as the RF tag is used and predetermined information/data is read/written via a reader/writer. For example, in addition to aluminum metal containers and metal housings, metal heaters, electrical appliances, tableware, cooking utensils, furniture, fixtures, containers, automobiles, etc. Can be suitably used for any metal goods / objects.
本発明は、例えば貨物用のパレットやコンテナなど、任意の物品や対象物に取り付けられて使用される、耐久性や耐衝撃性等を高めるためにインレイを保護するための構造を備えるRFタグとして好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used as an RF tag that is attached to any article or object, such as a cargo pallet or container, and that has a structure for protecting the inlay in order to increase durability and impact resistance.
1 RFタグ
10 インレイ
11 ICチップ
11a ループ回路
12 アンテナ部
13 封止フィルム
20 第1補助アンテナ(保護カバー)
30 第2補助アンテナ
40 誘電体層
50 誘電体層
100 背面金属体(取付対象物)
200 背面非金属体(取付対象物)
1
30
200 back non-metal body (mounting object)
Claims (7)
前記インレイのICチップ及びループ回路に重なるように配置される第1補助アンテナと、
前記インレイに対し、少なくとも前記ICチップに重ならないように配置される第2補助アンテナと、
前記インレイと前記第2補助アンテナに重なるように配置される誘電体層と、
を備え、
前記第1補助アンテナが、
前記誘電体層の前記インレイの配置面とは反対側の面に、前記インレイ及び/又は前記第2補助アンテナの少なくとも一部と重ならないように配置され、
前記インレイと前記第1補助アンテナと前記第2補助アンテナとが電磁的に結合される
ことを特徴とするRFタグ。 an inlay comprising at least an IC chip and a loop circuit electrically coupled to the IC chip;
a first auxiliary antenna arranged to overlap the IC chip and the loop circuit of the inlay;
a second auxiliary antenna arranged with respect to the inlay so as not to overlap at least the IC chip;
a dielectric layer arranged to overlap the inlay and the second auxiliary antenna;
with
The first auxiliary antenna is
arranged so as not to overlap at least a part of the inlay and/or the second auxiliary antenna on the surface of the dielectric layer opposite to the surface on which the inlay is arranged;
An RF tag, wherein the inlay, the first auxiliary antenna, and the second auxiliary antenna are electromagnetically coupled.
前記第2の誘電体層は、前記誘電体層とともに、前記インレイ及び前記第2補助アンテナの全体を覆うケース状に形成される
ことを特徴とする請求項1記載のRFタグ。 A second dielectric layer is disposed on the surface of the inlay opposite to the surface on which the dielectric layer is disposed,
2. The RF tag according to claim 1, wherein the second dielectric layer, together with the dielectric layer, is formed into a case shape that covers the inlay and the second auxiliary antenna.
前記ICチップと、前記ループ回路を含むアンテナ部と、該ICチップ及びアンテナ部を搭載する基材とを備え、
前記アンテナ部が、
前記ループ回路のみ、前記ループ回路及び該ループ回路に接続されたモノポールアンテナ、前記ループ回路及び該ループ回路に接続されたダイポールアンテナ、のいずれかで構成される
ことを特徴とする請求項1又は2記載のRFタグ。 The inlay is
comprising the IC chip, an antenna section including the loop circuit, and a substrate on which the IC chip and the antenna section are mounted,
The antenna section
3. The RF tag according to claim 1, wherein only the loop circuit is composed of either the loop circuit and a monopole antenna connected to the loop circuit, or the loop circuit and a dipole antenna connected to the loop circuit.
ことを特徴とする請求項2記載のRFタグ。 3. The RF tag according to claim 2, further comprising a back metal body arranged on the surface of the second dielectric layer opposite to the surface on which the first auxiliary antenna is arranged.
前記インレイの保護部材として機能する、所定の金属板で構成される
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項記載のRFタグ。 The first auxiliary antenna is
The RF tag according to any one of claims 1 to 4, comprising a predetermined metal plate that functions as a protective member for the inlay.
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項記載のRFタグ。 The RF tag according to any one of claims 1 to 5, wherein the length of the long side of the first auxiliary antenna is half the wavelength of the communication frequency of the inlay.
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか一項記載のRFタグ。 The RF tag according to any one of claims 1 to 6, wherein the first auxiliary antenna and the second auxiliary antenna are not formed with cutouts.
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