JPWO2006059366A1

JPWO2006059366A1 - 無線タグ装置

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Publication number: JPWO2006059366A1
Application number: JP2006546532A
Authority: JP
Inventors: 譲藤田; 宏舘
Original assignee: Hitachi ULSI Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Solutions Technology Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2008-06-05
Also published as: WO2006059366A1

Abstract

本発明は、アンテナと、アンテナを介して情報のやり取りを可能とする無線タグチップとを含む無線タグ装置において、上記アンテナには、上記無線タグチップに結合された第１アンテナ部と、上記第１アンテナ部に静電結合された第２アンテナ部とを設け、一種類の無線タグ装置のアンテナを他の金属パターンに静電結合させることで、上記金属パターンをアンテナとして機能させる。これにより無線タグ装置の製造コストの低減及び信頼性の向上を達成する。

Description

本発明は無線タグ装置、さらにはそれにおけるアンテナ構造の改良技術に関する。

搬送ラインにより搬送される物品に無線タグを取り付け、アンテナにより無線タグの情報を読み取り、或いは書き込むようにしたタグ情報管理装置が知られている。

無線タグに関する技術としては、信号の送信に必要なアンテナを長期にわたって所定位置に確保できるようにした技術（特許文献１参照）や、書籍・雑誌への非接触タグの取り付け技術（特許文献２）が知られている。

特開２００４−１９２１１４号公報特開２００４−４２３４０号公報

特許文献１には、コイルによる誘導結合を利用した非接触アンテナを使用してはいるが、チップとアンテナの厳密な位置合わせが求められる。特許文献２では、タグラベルの延長アンテナを導電性接着剤を用いてオーミック接続により接合している。

無線タグ装置は、市場では、より小型で低価格なものが求められている。厳密な位置合わせを必要とする組立工程ではコストを下げられない。導電性接着剤もコストが高く、また、接触の信頼性の点でも、制御されえた工程の元で製造する必要がある。また、これらはいずれも一通りのアンテナ特性を提供するだけである。無線タグ装置の利用が広がるにつれ、さまざまな形態、材質の対象物にタグを装着する必要が生じ、通信の指向性も対象物に応じたものが求められる。

しかし、個々のアプリケーションに応じたアンテナを有する無線タグ装置を用意するのは製造コストの増大を招く。また、金属製の複雑な形状の物体にも無線タグの装着が求められている。一般に金属は電波を反射、遮蔽するため、無線タグとしての動作が妨げられる。このため標準的なアンテナの無線タグでは通信に障害となることが多い。

本発明の目的は、無線タグ装置の製造コストの低減を図ることにある。

本発明の別の目的は、無線タグ装置の信頼性の向上を図ることにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

〔１〕アンテナと、上記アンテナを介して情報のやり取りを可能とする無線タグチップと、を含む無線タグ装置において、上記アンテナには、上記無線タグチップに結合された第１アンテナ部と、上記第１アンテナ部に静電結合された第２アンテナ部とを設ける。これによれば、一種類の無線タグ装置のアンテナを他の金属パターンに直流的導通なしで接触させることにより静電結合させることで、上記金属パターンをアンテナとして機能させることにより、個々のアプリケーションに応じたアンテナを持った多くの種類の無線タグを用意する必要がなくなる。このことが、無線タグ装置の製造コストの低減を達成する。また、第１アンテナ部に静電結合された付加的アンテナ部（第２アンテナ部）との間は、絶縁性の接着剤で接合されており、金属同士の接触ではないので、接触不良による特性劣化を生じない。このことが、無線タグ装置の信頼性の向上を達成する。

〔２〕このとき、上記第２アンテナ部の形状によってアンテナに指向性を持たせることができる。

〔３〕上記第２アンテナ部は、立体的な物体に形成された導電性パターンとすることができ、この導電性パターンが上記第１アンテナ部に静電結合されて成る。

〔４〕上記第２アンテナ部は、円筒形の物体に円弧状又は螺旋状に形成された導電性パターンとすることができ、この導電性パターンが上記第１アンテナ部に静電結合されて成る。

〔５〕上記第２アンテナ部は、立方体にＬ字状又はＵ字状に形成された導電性パターンとすることができ、この導電性パターンが上記第１アンテナ部に静電結合されて成る。

〔６〕上記第２アンテナ部は、金属から成る構造体とすることができ、この構造体が上記第１アンテナ部に静電結合されて成る。

〔７〕このとき、上記構造体は、上記第１アンテナ部に静電結合されることによりグランドプレーンとして機能する。

〔８〕上記１アンテナ部は、無線タグチップに形成されたアンテナ端子にボンディングワイヤによって結合された金属パターンとすることができる。

〔９〕上記第１アンテナ部は、上記無線タグチップに形成された静電結合用パターンとすることができる。

〔１０〕アンテナと、上記アンテナを介して情報のやり取りを可能とする無線タグチップと、を含む無線タグ装置において、上記アンテナは、上記無線タグチップに結合された第１アンテナ部を含み、上記第１アンテナ部には、静電結合することでアンテナとして機能させ得る静電結合面を形成することができる。

〔１１〕アンテナを介して情報のやり取りを可能とする無線タグチップを含む無線タグ装置において、金属部材に静電結合することで当該金属部材をアンテナとして機能させ得る静電結合面を設けることができる。

〔１２〕このとき、上記静電結合面は、上記無線タグチップに形成されたアンテナ端子にボンディングワイヤによって結合された金属パターンとすることができる。

〔１３〕また、上記静電結合面は、上記無線タグチップに形成された静電結合用パターンとすることができる。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、無線タグ装置の製造コストの低減を図ることができる。また、無線タグ装置の信頼性の向上を図ることができる。

本発明にかかる無線タグ装置に含まれる小型無線タグを付加的アンテナに貼り付けた状態の平面図である。本発明にかかる無線タグ装置に含まれる小型無線タグを付加的アンテナに貼り付けた状態の側面図である。上記無線タグ装置における主要部の平面図である。上記無線タグ装置における主要部の側面図である。上記無線タグ装置の別の構成例の平面図である。上記無線タグ装置の別の構成例の平面図である。上記無線タグ装置に含まれる無線タグチップの平面図である。図７に示される無線タグチップを含む無線タグ装置の平面図である。図７に示される無線タグチップを含む無線タグ装置の側面図である。無線タグチップの別の構成例が示される側面図である。上記無線タグ装置の別の構成例の平面図である。図１１に示される無線タグ装置における主要部の拡大側面図である。無線タグ装置の別の構成例の斜視図である。無線タグ装置の別の構成例の斜視図である。無線タグ装置の別の構成例の斜視図である。無線タグ装置の別の構成例の斜視図である。無線タグ装置の別の構成例の斜視図である。図１７におけるＡ−Ａ’線切断断面図である。図１８における主要部の拡大断面図である。無線タグ装置の別の構成例の断面図である。上記無線タグ装置の全体的な構成例ブロック図である。

符号の説明

１０３，２０１無線タグチップ
４００無線タグ装置
４０１外部アンテナ
４０２電力部
４０３信号部
４０４ロードスイッチ
４０５整流回路
４０６電圧レギュレータ
４０７復調回路
４０８制御回路
４０９ＥＥＰＲＯＭ
４１０リーダライタ装置
４１１リーダライタ装置のアンテナ

図２１には、本発明にかかる無線タグ装置の構成例が示される。

無線タグ装置４００は、無線タグチップ１０３を含んで成る。この無線タグチップ１０３には外部アンテナ４０１が結合される。この外部アンテナ４０１は、後に詳述するように、無線タグチップ１０３のアンテナ端子に結合された第１アンテナ部と、この第１アンテナ部に静電結合された付加的アンテナ部（第２アンテナ部）とを含む。特に制限されないが、無線タグ装置は、搬送ラインにより搬送される物品に取り付けられ、リーダライタ側アンテナ４１１が結合されたリーダライタ装置４１０との間で無線タグ情報のやり取りが可能とされる。リーダライタ装置４１０やリーダライタ側アンテナ４１１には、公知のものをそのまま適用することができるため、ここではそれらの詳細な説明を省略する。

無線タグチップ１０３は、リーダライタ装置４１０より与えられる２．４５ＧＨｚ帯の電波を直流電圧に変換する電力部４０２と、送受信される信号を扱う信号部４０３とを含み、公知の半導体集積回路製造技術によりシリコン基板などの一つの半導体基板に形成される。

電力部４０２は外部アンテナ４０１が受けた２．４５ＧＨｚ帯の電波を整流回路４０５で整流し直流電力に変換し、電圧レギュレータ４０６で安定化させて信号部４０３に給電する。信号部４０３は、リーダライタ装置４１０からの変調された電波の信号を復調する復調回路４０７と、各部の動作を制御する制御回路４０８と、データを記憶する不揮発性メモリである１２８バイト（Ｂｙｔｅ）のＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)４０９とを含む。復調回路４０７は、整流回路４０５で整流された電圧の変動を検出することによって、リーダライタ装置４１０より送られた信号を復調する。制御部４０８は復調された信号の中のコマンドとデータにより、ＥＥＰＲＯＭ４０９の読み出し、書き込み、リーダライタ装置４１０への信号の送出等を制御する。リーダライタ装置４１０への信号の伝送は、ロードスイッチ４０４をオンオフすることにより行われる。ロードスイッチ４０４がオンすると、アンテナ端子間がショートされ、無線タグチップ１０３の外部アンテナ４０１からリーダライタ装置４１０のアンテナ４１１への反射波が変化する。リーダライタ装置４１０はこの反射波の変化を検出して、無線タグチップ１０３からの信号を読み取る。ロードスイッチ４０４がオンの間は、電力部４０２での電力生成はできないが、この間は、電圧レギュレータ４０６内のコンデンサに蓄えられている電力で信号部４０３が動作される。リーダライタ装置４１０から無線タグチップ１０３への信号はマンチェスタ符号化された信号で２．４５ＧＨｚの電波をオンオフ変調して伝送する。転送レートは符号化前で４０ｋｂｐｓである。無線タグチップ１０３からリーダライタ装置４１０へ伝達される信号は、符号化された信号で、ロードスイッチ４０４をオンオフして伝送される。このときリーダライタ装置４１０は２．４５ＧＨｚの連続波の電波を送り続けて無線タグチップ１０３に電力を供給し、同時にロードスイッチ４０４による変調信号を受信する。

以下、上記無線タグ装置４００の構成を具体的に説明する。

図３及び図４は、上記無線タグ装置４００における主要部の平面図及び側面図である。

無線タグチップ１０３は、ポリイミドシート１１３上に形成した金属パターン１０７，１０８上に搭載されている。この半導体の無線タグチップ１０３のサイズは１．５ｍｍ×１．５ｍｍである。小型無線タグ１０２の長さＬｃは１５ｍｍ、幅Ｗは４．２ｍｍとされる。小型無線タグチップ１０３のアンテナ端子１０９，１１０はボンディングワイヤ１１１，１１２で金属パターン１０７，１０８に接続されている。この金属パターン１０７，１０８は、無線タグ装置４００のアンテナとして働くが、小型のためアンテナの効率が低く、通信距離は短い。本願発明者の実験によれば、６ｄＢｉの円偏波アンテナ付きの３００ｍＷのリーダライタ装置での通信距離は、約２０ｍｍである。上記小型無線タグ１０２は、その裏面には接着剤がついた状態のリール、またはシートで供給される。そしてユーザーはそのリール又はシートより小型無線タグ１０２を剥がして、所望の付加的アンテナ（第２アンテナ部）に貼り付けることができる。ここで、上記金属パターン１０７，１０８が、本発明における第１アンテナ部に対応する。

図１及び図２は、図３及び図４に示される小型無線タグ１０２を付加的アンテナに貼り付けた状態の平面図及び側面図である。

小型無線タグ１０２は、付加的アンテナ１０５に貼り付けられる。このとき、小型無線タグ１０２における金属パターン１０７，１０８が、付加的アンテナ１０５に静電結合される。付加的アンテナ１０５は、特に制限されないが、ポリイミドシート１０４上に金属パターンが設けられて成る。

小型無線タグ１０２の長さＬｃが１５ｍｍ、幅Ｗが４．２ｍｍとされるとき、付加的アンテナ１０５のアンテナパターン長Ｌａは５５ｍｍとされる。ポリイミドシート１０４の厚みは０．１ｍｍ、ポリイミドシート上のメタルパターンの厚みは０．０１５ｍｍである。付加的アンテナ１０５と小型無線タグ１０２とを接着する接着剤の厚みは２０μｍ以下となるようにして良好な静電結合が行われるようにしている。静電結合部１０６において、小型無線タグ１０２のアンテナ部と付加的アンテナ１０５とが静電結合され、それにより付加的アンテナ１０５も無線タグ装置４００のアンテナとして機能する。このとき、無線タグチップ１０３のアンテナ端子の電気的特性例えば特性インピーダンスは、小型無線タグ１０２のアンテナ部とそれに静電結合された付加的アンテナ１０５とを含めたアンテナの特性インピーダンスに整合され、それにより、小型無線タグ１０２のアンテナ部とそれに静電結合された付加的アンテナ１０５とを介して行われる送受信の効率向上が図られる。

付加的アンテナ１０５が無線タグ装置４００のアンテナとして機能することにより、小型無線タグ１０２単体の場合に比べて、より広い範囲で通信を行うことができるようになる。本願発明者の実験によれば、１４ｄＢｉの円偏波アンテナ付きの３００ｍＷのリーダライタ装置４１０での通信距離は約６００ｍｍである。

尚、小型無線タグ１０２を裏返して、小型無線タグの金属面と、付加的アンテナ１０５を接近させて実装することも可能である。張り合わせの接着剤の厚さ薄くすることにより、さらに静電結合インピーダンスを下げることができる。この場合、小型無線タグの金属面と、付加的アンテナ１０５の金属パターン１０５が直流的に接触しても動作に支障はない。

図５には、無線タグ装置の別の構成例が示される。

紙１３０の上に印刷された二本の金属パターン１３１の端部に、図３及び図４に示される小型無線タグ１０２が絶縁性の接着剤で接着され、それにより、金属パターン１０７，１０８と金属パターン１３１とが静電結合される。かかる構成では、金属パターン１３１による付加的アンテナの効果でＵ字型アンテナとして機能する。Ｕ字型アンテナの開口部方向への指向性により当該方向への通信距離は小型無線タグ１０２単体よりも拡大される。

図６には、無線タグ装置の別の構成例が示される。

紙１３２の上に印刷された略Ｌ字状の二つの金属パターン１３３に、上記小型無線タグ１０２が絶縁性の接着剤で接着されている。金属パターン１３３による付加的アンテナの効果で、指向性の広いアンテナとして機能し、通信距離も小型無線タグ１０２単体よりも拡大される。また、図１に示される付加的アンテナ１０５を取り付けた無線タグよりもタグの全長を短くできる。

図７には、無線タグチップの構成例が示される。

上記無線タグチップ２０１上に静電結合部２０２，２０３を持つアンテナパターンが形成され、このアンテナパターンが無線タグチップ２０１のアンテナ端子２０４，２０５に接続されている。チップサイズは１．５ｍｍ×１．５ｍｍである。

インピーダンス整合用のパターン２０６が無線タグチップ２０１とアンテナとのインピーダンス整合のために設けられている。アンテナとして働く金属パターン２０２，２０３，２０６を含め、オンチップアンテナを持つ無線タグチップ２０１はすべて半導体プロセスで形成されている。ここで、金属パターン２０２，２０３，２０６が本発明における第１アンテナに対応する。

オンチップアンテナを持つ無線タグチップ２０１のアンテナの効率は非常に低いため、電力密度の高い小型アンテナ付きリーダライタ装置と１ｍｍ以下の距離でのみ通信が可能である。オンチップアンテナを持つ無線タグチップ２０１は、それを金属パターンに近接させるだけで付加的なアンテナを構成できるため、アンテナパターンを接着することなく通信が可能である。検査時はこの方法でチップと通信しチップ単体の検査が可能である。

図８及び図９は、図７に示される無線タグチップ２０１を含む無線タグ装置の平面図及び側面図である。

図７に示される無線タグチップ２０１は、ポリイミドシート２１１上に形成された金属パターン２１２の上に重ねられ、絶縁性の接着剤で接着されている。オンチップアンテナを持つ無線タグチップ２０１と金属パターン２１２は静電結合部２１３で静電結合され、金属パターンが付加的アンテナとして働き、通信距離を大きくすることができる。接着剤は２０μｍ以下の厚さになっており、通信に十分な結合容量が得られる。無線タグチップ２０１と金属パターン２１２が接触し直流的に導通しても動作に支障はない。

通信距離を長くするには、ワイアボンディング、導電性接着剤等でアンテナを導電性物体に接合すると良い。

図１０には、無線タグチップの別の構成例が示される。

図１０に示される無線タグチップ２０７が、図７に示されるのと大きく相違するのは、タグチップ２０７の上面と下面全域にメタルパターン２０８，２０９が構成されており、上面のメタルパターン２０８と下面のメタルパターン２０９はそれぞれアンテナ端子に接続されている点である。上面のメタルパターン２０８と下面のメタルパターン２０９のうち、一方がホット側とされ、他方がグランド側とされる。チップサイズは１．５ｍｍ×１．５ｍｍである。チップを上下から挟み込む形のリーダライタのアンテナを用いることにより、チップ単体でも通信が可能である。

図１１には、無線タグ装置の別の構成例が示される。図１２は、図１１における主要部の拡大側面図である。

アンテナ２４１とアンテナ２４２はポリイミドフィルム２４８上に構成されたメタルパターン２４７で構成されている。図１０に示される無線タグチップ２０７にホット側アンテナ２４１とグランド側アンテナ２４２が非導電性の接着剤で接着されている。接着剤の厚みは２０μｍ以下となっており、アンテナとチップ２０７のメタルパターン間の静電結合容量は大きく、アンテナとチップのメタルパターンは通信に十分な低いインピーダンスで接続される。アンテナとチップ２０７のメタルパターン２０８又は２０９が互いに導電性をもって接触しても動作上支障はなく、絶縁に配慮する必要はない。

チップの表裏、左右、上下の向きを気にすることなく、アンテナを取り付けることが可能であり、組立工程を単純にできる。

図１３には、無線タグ装置の別の構成例が示される。

円筒の紙箱の側面に、金属パターン３１１が印刷されており、その金属パターンに小型無線タグ１０２が両面テープで張り付けられている。金属パターン３１１と小型無線タグ１−２のアンテナとは静電結合され、金属パターン３１１が付加的アンテナとして機能する。このように付加的アンテナを有するため、小型無線タグ１０２単体より長距離の通信が可能である。アンテナは、一般のＵ字型アンテナに近い、球状の広い指向性を持つ。金属パターンは、紙箱を包装する包装紙や樹脂フィルムに形成することも可能である。

図１４には、無線タグ装置の別の構成例が示される。

立方体の紙箱に立体的にＬ字型の金属パターン３１２が印刷されており、その金属パターンに小型無線タグ１０２が両面テープで張り付けられている。金属パターン３１２と小型無線タグのアンテナとが静電結合され、小型無線タグ単体より長距離の通信が可能である。金属パターンは紙箱を包装する、包装紙や樹脂フィルムに形成することも可能である。

図１５には、無線タグ装置の別の構成例が示される。

立方体の紙箱の側面に立体的にＵ字型の金属パターン３１３が印刷されており、その金属パターン３１３に小型無線タグ１０２が両面テープで張り付けれられている。金属パターン３１３と小型無線タグのアンテナとが静電結合され、小型無線タグ単体より長距離の通信が可能である。図１５に示されるアンテナは、一般のＵ字型アンテナに近い、球状の広い指向性を持つ。金属パターンは、紙箱を包装する包装紙や樹脂フィルムに形成することも可能である。

図１６には、無線タグ装置の別の構成例が示される。

円筒形の紙箱の側面に立体的に、螺旋状の金属パターン３１４が印刷されており、その金属パターンに小型無線タグ１０２が両面テープで張り付けれられている。金属パターン３１４と小型無線タグのアンテナは静電結合し、小型無線タグ単体より長距離の通信が可能である。金属パターンは紙箱を包装する、包装紙や樹脂フィルムに形成することも可能である。

図１７には、無線タグ装置の別の構成例が示される。図１８には、図１７におけるＡ−Ａ’線切断断面が示される。図１９には、図１８における主要部が拡大して示される。

金属ケース３０５と、この金属ケース３０５の蓋３０６は絶縁性のゴムシール３０７で電気的に絶縁されている。

Ｌ字型の無線タグ３０２が蓋の内側に両面テープ３０８で接着されている。Ｌ字型の無線タグ３０２は、例えば図３及び図４に示される小型無線タグ１０２を屈曲したものとされる。蓋３０７は無線タグ３０２のアンテナに静電結合され、蓋３０７が付加的アンテナとして働く。本来、金属は電波を通さないため、金属蓋の内側に無線タグを置いた場合、通信できないが、蓋（金属部材）自体がアンテナとして機能するため、通信が可能となる。

図２０には、無線タグ装置の別の構成例が示される。

図１５に示されるＵ字型の無線タグ３０３が、両面テープ３０８で金属板３０９の表面に接着されている。接着部分でＵ字型の無線タグ３０３の片側のアンテナと金属板３０９が静電結合し、金属版３０９全体がグランドプレーンとして働き、全体でグランドプレーン上のＬ字型アンテナの特性を持たせることができる。

上記の例によれば、以下の作用効果を得ることができる。

（１）無線タグを装着する製品、用途によって、それぞれに適した通信距離と、指向性を持たせる必要がある。しかし、個々のアプリケーションに応じたアンテナを持った多くの種類の無線タグを用意するには製造コストの増大を招く。これに対して上記の例によれば、一種類の無線タグ装置のアンテナを他の金属パターンに直流的導通なしで接触させることにより静電結合させることで、上記金属パターンをアンテナとして機能させることにより、既存の標準的な無線タグに付加的なパターンをテープ接着、押し付け等で近接させるのみで、無線タグの指向性や読み取り距離を変えることができる。タグを取り付ける対象物自体が金属であれば、対象物自体をアンテナとして使用することができる。また、金属物体に無線タグのアンテナを静電結合させることにより、金属物体をアンテナの素子やグランドプレーンとして使用し無線タグの通信距離を大きくすることが可能である。さらにこれを発展させる形で、オンチップに形成された静電結合用のパターンを含むアンテナを形成する。オンチップアンテナでは通信可能距離は非常に小さいが、付加的アンテナをテープ貼り付け等で近接させるだけで、長距離の通信が可能なタグが形成できるので、タグの組み立て費用が大幅に小さくできる。これにより、無線タグ装置の製造コストの低減を図ることができる。また、検査や初期データの書き込みはオンチップで行うことが可能である。また、検査や初期データの書き込みは付加的アンテナを近接させるのみで行うことも可能とされる。

（２）他の金属パターンをなどをアンテナとして機能させ得る付加的アンテナの物理的根拠は以下の通りである。

厳密には電磁波の位相を取り扱う必要があるが、簡便のため、インピーダンスのスカラ量のみで述べる、また、構造と静電容量の関係も無限大の並行平板に簡略化する。パターンの重なりを並行平板と見る単純なモデルに置き換えると、並行平板の静電容量ｃはｃ＝ε０×εｒ×（Ｓ／ｔ）で、静電結合のインピーダンス｜Ｚ｜は｜Ｚ｜＝１／（ｊωｃ）＝１／（ｊ２πｆｃ）で与えられる。ここで、ε０は真空の誘電率、εｒは比誘電率、Ｓは並行平板の重なり部の面積、ｔは並行平板の間隔、ｊは虚数単位、ωは電波の角周波数である。尚、ω＝２πｆで、ｆは電波の周波数である。小型無線タグのアンテナ基板のポリイミドは比誘電率は３．３、厚さ０．１ｍｍである。例えば、２５平方ミリ（５ｍｍ角）のパターンが重なると、静電容量は７．３ｐＦ、インピーダンスは８．７オームである。このインピーダンスは無線タグチップの入力インピーダンスに比べて十分低く、アンテナが導電性をもって接続されているのとアンテナの効率に大きな差はない。また、両面テープ付け等で間隔が大きくなる場合、重ねる面積を広げればよいし、オンチップアンテナのような小さな重なり面積しか得られないものについては、重ねる間隔を小さくすることで十分な静電結合が可能である。また、無線タグアンテナにリーダライタの距離を近づけて電力密度を上げれば、静電結合容量が小さく、ロスが多くても、通信は可能であるため、付加的アンテナをつけた状態で、必ずしもチップのアンテナ端子の入力インピーダンスに厳密に整合されている必要はない。実際の付加的アンテナのパターンの設計は付加的アンテナとの静電結合部を含めて３次元形状を入力することにより、電磁界シミュレータにより行う。シミュレータにより求められるアンテナのインピーダンスがアンテナの性能は無線タグチップのアンテナ端子のインピーダンスと、アンテナのインピーダンスの接続ロスが、できるだけ小さくなるように設計する。ただし、大きい通信距離を要求されなければインピーダンスマッチングを厳密に取る必要はない。実際には通信距離が１／１０でよければ、タグが受信できる電力は通信距離の２乗に比例するので、アンテナとチップの結合効率は１／１００であってもよい。２．４５ＧＨｚ帯の無線タグの利点は、１３．５ＭＨｚ，９００ＭＨｚ帯の無線タグと比較して、タグのアンテナが小型化でき、より小さいタグが実現可能なことである。タグは小型で、装着する対象物に応じてふさわしい形状と指向性求められる。しかし、これらの要求に個別にアンテナを設計した無線タグを用意するにはコストがかかる。そこで、通信距離の短い基本パターンのアンテナに付加的パターンを簡単に接着等でつけて通信距離や指向性を変えられれば、低コストで対象物の要求に対応できる。オンチップアンテナで同様のことを実現することにより、従来のワイヤボンディング等の組立作業は不要とできる。２．４５ＧＨｚの無線タグで、パターンの近接のみで十分な静電結合が得られるのは、周波数が高いために、小さい静電容量でも十分に低いインピーダンスが得られるためである。物理現象としては２．４５ＧＨｚ帯の高周波の特性を有効に利用している。このため、両面テープ接続、一般の接着剤等で、導電性を取ることなく、金属パターンを近接させるだけで使用できる。付加的アンテナはアルミ蒸着したラミネートフィルム等、非常に薄いものでもよく、好きな形に曲げることもできる。また、印刷などにより非常に安価に作成できる。また、タグを貼り付ける対象物が金属であれば、小型タグのアンテナを金属に静電結合させることにより、対象物をアンテナ素子やグランドプレーンとして使用できるので、通信距離の拡大を図ることができる。

（３）第１アンテナ部に静電結合された付加的アンテナ部（第２アンテナ部）との間は、絶縁性の接着剤で接合されており、金属同士の接触ではないので、接触不良による特性劣化を生じない。それにより信頼性の向上を図ることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明は、アンテナを介して情報のやり取りを可能とする無線タグ装置に広く適用することができる。

Claims

アンテナと、上記アンテナを介して情報のやり取りを可能とする無線タグチップと、を含む無線タグ装置であって、
上記アンテナは、上記無線タグチップに結合された第１アンテナ部と、
上記第１アンテナ部に静電結合された第２アンテナ部と、を含んで成る無線タグ装置。
上記第２アンテナ部の形状によってアンテナに指向性を持たせた請求項１記載の無線タグ装置。
上記第２アンテナ部は、立体的な物体に形成された導電性パターンとされ、この導電性パターンが上記第１アンテナ部に静電結合されて成る請求項１記載の無線タグ装置。
上記第２アンテナ部は、円筒形の物体に円弧状又は螺旋状に形成された導電性パターンとされ、この導電性パターンが上記第１アンテナ部に静電結合されて成る請求項１記載の無線タグ装置。
上記第２アンテナ部は、立方体にＬ字状又はＵ字状に形成された導電性パターンとされ、この導電性パターンが上記第１アンテナ部に静電結合されて成る請求項１記載の無線タグ装置。
上記第２アンテナ部は、金属から成る構造体とされ、この構造体が上記第１アンテナ部に静電結合されて成る請求項１記載の無線タグ装置。
上記構造体は、上記第１アンテナ部に静電結合されることによりグランドプレーンとして機能する請求項６記載の無線タグ装置。
上記１アンテナ部は、無線タグチップに形成されたアンテナ端子にボンディングワイヤによって結合された金属パターンとされた請求項１記載の無線タグ装置。
上記第１アンテナ部は、上記無線タグチップに形成された静電結合用パターンとされた請求項１記載の無線タグ装置。
アンテナと、上記アンテナを介して情報のやり取りを可能とする無線タグチップと、を含む無線タグ装置であって、
上記アンテナは、上記無線タグチップに結合された第１アンテナ部を含み、
上記第１アンテナ部は、静電結合することでアンテナとして機能させ得る静電結合面を有する無線タグ装置。
アンテナを介して情報のやり取りを可能とする無線タグチップを含む無線タグ装置であって、
金属部材に静電結合することで当該金属部材をアンテナとして機能させ得る静電結合面を有する無線タグ装置。
上記静電結合面は、上記無線タグチップに形成されたアンテナ端子にボンディングワイヤによって結合された金属パターンとされた請求項１１記載の無線タグ装置。
上記静電結合面は、上記無線タグチップに形成された静電結合用パターンとされた請求項１１記載の無線タグ装置。