JPWO2019098123A1

JPWO2019098123A1 - Ｉｃタグ

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Publication number: JPWO2019098123A1
Application number: JP2019554189A
Authority: JP
Inventors: 中野　登茂子; 登茂子中野; 山田　武司; 武司山田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-11-19
Also published as: EP3712816A4; WO2019098123A1; US20200234097A1; CN111226227A; EP3712816A1

Abstract

アンテナの設計を変更せずに、貼り付ける対象物の誘電率に応じて共振周波数を所定範囲に調整することができるＩＣタグを提供すること。ＩＣタグは、ＩＣチップとＩＣチップに電気的に接続されたアンテナ（１０２）とを有するＩＣタグ本体（１０）と、ＩＣタグ本体（１０）に積層され、アンテナ（１０２）の共振周波数を所定範囲に調整する少なくとも１つの共振周波数調整体（１２）と、を備えた。

Description

本発明は、ＩＣタグに関し、例えば、アンテナの設計を変更せずに、貼り付ける対象物の誘電率に応じて共振周波数を所定範囲に調整することができるＩＣタグに関する。

ＩＣタグとしては、ＲＦＩＤタグ、ＩＣカード、ＲＦＩＤカードなどが用いられている。ＩＣタグは、製品の識別、製品の管理、製品偽造防止のために、製品に関する情報を書き込んで使用される。また、ＩＣタグは、製品の管理、販売又は使用をする際には、リーダ又はリーダライタなどによって、書き込まれた情報を無線で読み取ることにより、製品の識別、製品の管理、製品偽造防止のために利用されている。

ＩＣタグには、リーダ又はリーダライタなどの使用周波数帯に合わせた共振周波数を示すアンテナが搭載されたＲＦＩＤタグが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、通信改善用シートを用いて、所定の共振周波数におけるＩＣタグへの通信状況を良化させる通信改善用シート体も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−８０３２４号公報特開２００７−１４３１３２号公報

ＩＣタグのアンテナは、通常、１／２波長などの波長を考慮して設計される。しかしながら、ＩＣタグのアンテナでは、比誘電率が１より大きい誘電体などに囲まれると波長が短縮され、アンテナの共振周波数が低下する問題がある。

このようなことを考慮して、通常、ＩＣタグでは、ＩＣタグが貼り付けられる物体の誘電率などの使用される環境に合わせて、共振周波数の低下分を見込んだアンテナ設計が行われる。しかしながら、ＩＣタグのアンテナは、ＩＣタグが貼り付ける材質に応じて設計変更する必要があった。

この場合、使用者が、貼り付ける材質の誘電率を調べて、ＩＣタグのアンテナ設計をしなければならないという問題がある。

また、特許文献２に記載の通信改善用シートでは、所定の共振周波数におけるＩＣタグへの通信状況を良化させることはできるが、貼り付ける物質に応じて共振周波数そのものを調整することはできない。

そこで、本発明の課題は、アンテナの設計を変更せずに、貼り付ける対象物の誘電率に応じて共振周波数を所定範囲に調整することができるＩＣタグを提供することにある。

また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

本発明に係るＩＣタグは、ＩＣチップと前記ＩＣチップに電気的に接続されたアンテナとを有するＩＣタグ本体と、前記ＩＣタグ本体に複数積層され、前記アンテナの共振周波数を所定範囲に調整する共振周波数調整体と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るＩＣタグにおいては、前記共振周波数調整体は、誘電体層を備えたことが好ましい。

本発明に係るＩＣタグにおいては、前記共振周波数調整体は、前記誘電体層の片面又は両面に、前記誘電体層を前記ＩＣタグ本体又は隣接する誘電体層に着脱可能に固定する粘着材を含む粘着材層を備えたことが好ましい。

本発明に係るＩＣタグにおいては、前記共振周波数調整体は、前記ＩＣタグ本体の下方に、前記粘着材層を介して前記誘電体層が積層されていることが好ましい。

本発明に係るＩＣタグにおいては、前記共振周波数調整体の数の増減により、共振周波数が変化可能に構成されたことが好ましい。

本発明によれば、アンテナの設計を変更せずに、貼り付ける対象物の誘電率に応じて共振周波数を所定範囲に調整することができるＩＣタグを提供することができる。

図１は、本発明のＩＣタグの一例を説明する図である。図２Ａは、磁界型タグユニットとアンテナとの接続方式の一例を示す概念説明図である。図２Ｂは、結線型タグユニットとアンテナとの接続方式の一例を示す概念説明図である。図３は、磁界型タグユニットの一例を示す模式的拡大断面図である。図４Ａは、ＩＣタグの一例を示す平面説明図である。図４Ｂは、図４Ａの(ＩＶ)−（ＩＶ）線の拡大断面図である。図５は、実施例の結果を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施の形態について詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１は、本実施の形態に係るＩＣタグの一例を説明する図である。図１に示すように、本実施の形態に係るＩＣタグ１は、後述するＩＣチップ及びこのＩＣチップに電気的に接続されるアンテナを有するＩＣタグ本体１０と、ＩＣタグ本体１０に複数積層され、アンテナの共振周波数を所定範囲に調整する共振周波数調整体１２とを備える。共振周波数調整体１２については後述する。

ＩＣタグ本体１０は、可撓性を有する樹脂製のベースフィルム１０１と、ベースフィルム１０１上に設けられたアンテナ１０２及び通信改善体１０３と、アンテナ１０２及び通信改善体１０３上に設けられたカバーフィルム１０４と、カバーフィルム１０４上に設けられたタグユニット１０５と、カバーフィルム１０４及びタグユニット１０５を覆うように設けられた被覆部１０６とを備える。通信改善体１０３は、アンテナ１０２先端側である第２の直線部１０２３に近接して設けられている。カバーフィルム１０４は、ベースフィルム１０１上に設けられたアンテナ１０２及び通信改善体１０３に固着されている。ベースフィルム１０１とカバーフィルム１０４とは、例えば、接着層１０７を介して固着されている。

ベースフィルム１０１としては、例えば、一般的にフレキシブルプリント基板と称するものが用いられる。カバーフィルム１０４としては、例えば、可撓性を有する樹脂製のフィルムが用いられる。ベースフィルム１０１及びカバーフィルム１０４の材料としては、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）などが用いられる。

接着層１０７は、接着剤を含有する。接着層１０７としては、例えば、接着剤シートが用いられる。また、ベースフィルム１０１及びカバーフィルム１０４が、耐熱性の高い樹脂フィルムである場合には、接着層１０７としては、熱硬化性の接着剤が用いられる。

被覆部１０６の材料としては、格別限定されない。被覆部１０６の材料としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム及びＥＰＤＭなどのようなゴム（弾性体）などが用いられる。被覆部１０６にゴムを用いる場合は、カバーフィルム１０４の材料としては、ゴムに対する接着性に優れたポリイミド（ＰＩ）などを用いることで、カバーフィルム１０４と被覆部１０６との接着性を高めることができる。

タグユニット１０５とアンテナ１０２との接続方式を図２Ａ、図２Ｂを参照して説明する。図２Ａは、磁界型タグユニットとアンテナとの接続方式の一例を示す概念説明図である。図２Ｂは、結線型タグユニットとアンテナとの接続方式の一例を示す概念説明図である。タグユニット１０５としては、例えば、磁界型タグユニット１０５Ａ及び結線型タグユニット１０５Ｂが用いられる。

図２Ａにおいては、タグユニット１０５として磁界型タグユニット１０５Ａを用いた例を示している。磁界型タグユニット１０５Ａは、磁界型タグユニット１０５Ａ（図２Ａの一点鎖線参照）の内部に設けられたＩＣチップ１０５１及びコイル部１０５２を備える。ＩＣチップ１０５１とコイル部１０５２とは導線１０５３を介して電気的に接続されている。この磁界型タグユニット１０５Ａでは、ＩＣチップ１０５１とコイル部１０５２とが導線１０５３によって電気的に接続されている。そして、アンテナ１０２は、磁界型タグユニット１０５ＡのＩＣチップ１０５１に、コイル部１０５２を介したコイル部１０５２とアンテナ１０２との間での電磁結合によって電気的に接続されている。磁界型タグユニット１０５Ａにおいては、コイル部１０５２とアンテナ１０２との配置関係を調整することにより、コイル部１０５２とアンテナ１０２との間での電磁結合によって、通信を可能とする。

また、他の態様として、図２Ｂにおいては、タグユニット１０５として結線型タグユニット１０５Ｂを用いた例を示している。磁界型タグユニット１０５Ｂは、磁界型タグユニット１０５Ｂ（図２Ｂの一点鎖線参照）の内部に設けられたＩＣチップ１０５１を備える。結線型タグユニット１０５Ｂでは、ＩＣチップ１０５１とアンテナ１０２とが、導線１０５３及び導電性のワイヤ１０５４によって直接電気的に接続されている。結線型タグユニット１０５Ｂでは、ＩＣチップ１０５１と導線１０５３とが接続され、導線１０５３とワイヤ１０５４と接続される。ワイヤ１０５４は、結線型タグユニット１０５Ｂの外部のアンテナ１０２と直接電気的に接続されている。そして、アンテナ１０２は、ワイヤ１０５４を介して、結線型タグユニット１０５Ｂの導線１０５３及びＩＣチップ１０５１に直接電気的に接続されている。

磁界型タグユニット１０５Ａの構成の一例を、図３を参照して説明する。図３は、磁界型タグユニット３の模式的拡大断面図である。磁界型タグユニット１０５Ａは、ＩＣチップ１０５１が、基体１０５５上に形成されたダイパッド１０５６上に固定されている。そして、このＩＣチップ１０５１の周囲を取り囲むようにコイル部１０５２が設けられている。ＩＣチップ１０５１とコイル部１０５２とは、導線１０５３によって電気的に接続されている。そして、これらＩＣチップ１０５１、ダイパッド１０５６、コイル部１０５２及び導線１０５３は、エポキシなどの硬質の樹脂材１０５７内部に埋め込まれている。

次に、アンテナ１０２の構成例について説明する。図４Ａは、(ＩＶ)−（ＩＶ）線より右側の部分は被覆部を除いた平面図である。図４Ｂは、図４Ａの(ＩＶ)−（ＩＶ）線の拡大断面図である。アンテナ１０２は、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、アンテナ１０２は、ベースフィルム１０１上に形成される銅などの金属により構成される。アンテナ１０２は、第１の直線部１０２１、１０２１と、第１の直線部１０２１、１０２１の両側からそれぞれ延出する折曲部１０２２、１０２２と、両折曲部１０２２、１０２２の各々から延出し、先端同士を対向させた一対の第２の直線部１０２３、１０２３とを備える。第１の直線部１０２１、１０２１と第２の直線部１０２３、１０２３とは、互いに平行に設けられている。そして、各第２の直線部１０２３、１０２３から延出された先端同士は、接触しないように互いに離間して配置されている。図２Ａに示す例では、折曲部１０２３の形状は、円弧状に形成されているが、これに限定されず、例えば、コの字状などであってもよい。

折曲空間部１０２４、１０２４は、両折曲部１０２２、１０２２と、第１の直線部１０２１、１０２１と、第２の直線部１０２３、１０２３とにより囲まれる空間にそれぞれ形成されている。

アンテナ１０２の第１の直線部１０２１、１０２１の中央近傍には、第２の直線部１０２３、１０２３に向かって凸状に突出した突出部１０２５が形成されている。図４Ａに示すように、本実施の形態では、突出部１０２５は、円弧状に湾曲して設けられている。タグユニット１０５が磁界型タグユニット１０５Ａである場合には、突出部１０２５を設けることが好ましい。凸状の突出部１０２５の内側に磁界型タグユニット１０５を配置することで、アンテナ１０２は長い距離にわたって磁界型タグユニット１０５Ａと近接でき、これにより通信距離を伸ばすことができる。

次に、共振周波数調整体１２について、図１を参照して説明する。図１に示すように、共振周波数調整体１２は、ＩＣタグ本体１０の下方に、複数積層されている。各共振周波数調整体１２は、シート状になっており、アンテナ１０２の共振周波数を調整する誘電体層１２０と、誘電体層１２０上に設けられた粘着材層１２１とを備える。粘着材層１２１は、誘電体層１２０を他の誘電体層１２０又はベースフィルム１０１と着脱可能に固定する粘着材を含有する。粘着材層１２０は、ベースフィルム１０１と誘電体層１２０との間及び隣接する共振周波数調整体１２間に設けられる。粘着材層１２１は、隣接するベースフィルム１０１と誘電体層１２０との間及び隣接する誘電体層１２０間で、共振周波数調整体１２を着脱可能に固定している。このＩＣタグ１では、ＩＣタグ本体１０の片面に、誘電体層１２０及び粘着材層１２１を備えた共振周波数調整体１２が複数積層されている。そして、共振周波数調整体１２は、積層数の増減により、アンテナ１０２の共振周波数の変化が可能に構成されている。

すなわち、ＩＣタグ１は、ＩＣタグ本体１０の下方に、粘着材層１２１を介して、誘電体層１２０が貼り付けられることにより、共振周波数調整体１２が複数積層されている。図１に示す例では、ＩＣタグ本体１０側から順に、粘着材層１２１、誘電体層１２０、粘着材層１２１・・・誘電体層１２０が設けられている。図１に示す態様は、粘着材層１２１の下方に誘電体層１２０を設けた共振周波数調整体１２が複数設けられている態様である。すなわち、ＩＣタグ１には、ＩＣタグ本体１０から最下方の誘電体層１２０には、片面に粘着材層が形成され、それ以外では、誘電体層１２０の両面に粘着材層１２１が形成されている。なお、図１に示す例では、ＩＣタグ本体１０の下方に共振周波数調整体１２が設けられた例について説明するが、ＩＣタグ１は、この構成に限定されない。ＩＣタグ１は、ＩＣタグ本体１０の上方に共振周波数調整体１２が設けられていてもよく、ＩＣタグ本体１０の上方及び下方にそれぞれ共振周波数調整体１２が設けられていてもよい。

誘電体層１２０は、誘電体によってシート状に形成される。誘電体としては、格別限定されず、例えば樹脂やゴムなどが挙げられ、具体的には例えば樹脂フィルムなどが挙げられる。誘電体の比誘電率は、１より大きければよく、例えば、比誘電率は２〜５である。誘電体層１２０の厚さは、例えば、０．０１ｍｍ〜１ｍｍである。

図１に示す例では、共振周波数調整体１２の粘着材層１２１は、上述した誘電体層１２０の片面に形成されている。誘電体層１２０の片面に粘着材層１２１を介して、他の誘電体層１２０が積層される。これにより、複数の共振周波数調整体１２が積層され、ＩＣタグ本体１０から最も離れた下方（図１中下方）は誘電体層１２０が形成されている。すなわち、誘電体層１２０の片面又は両面に粘着材層１２１が形成されている。

粘着材層１２１は、粘着材を含有する。粘着材としては、格別限定されず、粘着性のあるものであれば何れでもよく、自体公知のものを用いることができる。粘着材としては、例えば、ゲルなども用いることができる。粘着材層１２１の厚さは、例えば、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍである。粘着材層１２１の粘着材としては、好適に着脱可能なものを選定することが好ましい。

各共振周波数調整体１２は、互いに剥離可能である。また、ＩＣタグ本体１０側に配置された共振周波数調整体１２も、ＩＣタグ本体１０から剥離することができる。これにより、共振周波数調整体１２は、ＩＣタグ本体１０から一部又は全部を剥離することができる。

ＩＣタグ１は、ＩＣタグ本体１０に積層された複数の共振周波数調整体１２を１つ１つ剥がすことで、共振周波数に影響する共振周波数調整体１２の数が減ることにより共振周波数を減らすことができる。また、同様にして、１つ１つ増やすことで、共振周波数調整体１２の数が増えることにより、共振周波数を増やすことができる。

すなわち、ＩＣタグ１は、共振周波数調整体１２の数を増減させることにより、共振周波数が変化可能に構成されている。

したがって、ＩＣタグ１は、所望の使用周波数帯になるように、ＩＣタグ本体１０に取り付けられた共振周波数調整体１２の積層数を変えることができる。例えば９２０ＭＨｚ（ＵＨＦ帯）になるようにするには、所定の積層数にすることで、所望の使用周波数帯であるＵＨＦ帯に合わせておくことができる。

ＩＣタグ１は、使用する際に誘電率の低い対象物（例えば発泡スチロール箱など）に貼り付けて使用する場合には、対象物がＩＣタグ１の共振周波数に与える影響が少ない。このため、ＩＣタグ１は、ＩＣタグ本体１０から共振周波数調整体１２を剥がすことなく使用することができる。

一方、誘電率の高い対象物に貼り付けて使用する場合には、対象物の共振周波数に与える影響が大きいため、ＩＣタグ本体１０から共振周波数調整体１２を剥がして使用する。剥離する共振周波数調整体１２の数に応じて、ＩＣタグ１の共振周波数は高い側にシフトする。すなわち、共振周波数調整体１２の積層数が減ることによって、共振周波数調整体１２を構成する誘電体層１２０の数も減ることになるため、共振周波数が高くなっていく。したがって、誘電率の高い対象物に貼り付けた際に、共振周波数の低下した分を、誘電体層１２０が減らすことで、共振周波数が増加することになる。これによって、ＩＣタグ１が所望の使用周波数帯になるように調整することができる。

この結果、ＩＣタグ１は、共振周波数調整体１２を対象物への使用直前に剥がすことにより、共振周波数を簡単に調整することができるので、所望の使用周波数帯に合わせることが容易になる。すなわち、ＩＣタグ１は、使用する際に貼り付ける対象物に応じてアンテナ設計をしなくても、容易に所定の共振周波数に調整することができる。

本実施の形態において、通信改善体１０３は必要に応じて、ＩＣタグ本体１０に設けられればよい。通信改善体１０３は、ＩＣタグ１０本体から省略してもよい。

通信改善体１０３は、ベースフィルム１０１上に設けられる比較的細い幅の線状の金属により構成されている。通信改善体１０３を設ける場合には、図４Ａに示すように、第２の直線部１０２１，１０２１の各々先端付近で、一方の折曲空間部１０２２から他方の折曲空間部１０２２に渡る空間の内側に、通信改善体１０３が直線状に配置されることが好ましい。すなわち、通信改善体１０３は、第２直線部１０２３，１０２に沿って、一方の第２の直線部１０２３から他方の第２の直線部１０２３に亘って直線状に設けられることが好ましい。なお、図示はしないが、通信改善体１０２３をＩＣタグ本体１０に積層させ、更に、共振周波数調整体１２を積層させることもできる。

通信改善体１０３を設けると、ＩＣタグ１は、共振するアンテナ１０２に流れる電流によって磁界が発生する。この磁界によって、通信改善体１０３は、電流が流れる。更に、通信改善体１０３に流れる電流によって磁界が発生する。通信改善体１０３から発生する磁界は、アンテナ１０２の周りの電磁状態を変化させ、共振周波数を変化させることができる。

以下に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。

（実施例１）
まず、図２〜図４に示したものと同様のＩＣタグ本体１０を用意した。ＩＣタグ本体１０は、ベースフィルム１０１、アンテナ１０２、接着層１０７、カバーフィルム１０４からなる最小単位（厚み０．１５ｍｍ）に、磁界型タグユニット１０５Ａを設け、更に、シリコーンゴムからなる被覆部１０６（厚み０．２ｍｍ）を設けた。

１枚の共振周波数調整体（粘着シート）１２（厚み０．１５ｍｍ）は、誘電体（比誘電率３．２）であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の樹脂フィルムからなる誘電体層１２０（厚み０．１２５ｍｍ）の一方の面に、粘着材層１２１（厚み０．０２５ｍｍ）を設けて形成した。得られた粘着シートを、１０枚貼り合わせて共振周波数調整体１２の積層体とした（厚み１．５ｍｍ）。

次いで、得られた共振周波数調整体１２の積層体をＩＣタグ本体１０に貼り付け、図１に示したものと同様のＩＣタグ１を得た。ＩＣタグ１の全厚みは１．８５ｍｍであった。

次いで、共振周波数調整体１２を１枚ずつ剥がし、共振周波数を測定した。

剥がした共振周波数調整体１２の枚数（枚）と共振周波数（ＭＨｚ）との関係を図５に示す。

図５に示すように、粘着シートを剥がすことにより共振周波数が変化している。また、剥がす粘着シートの枚数に応じて、共振周波数が大きくなっている。

実施例で用いたＩＣタグ１は、ＩＣタグ本体１０に設けられた共振周波数調整体１２の有無（共振周波数調整体１２を剥がしていない状態と、全ての共振周波数調整体１２を剥がした状態と）により、１０枚の共振周波数調整体１２（誘電体）で、９４ＭＨｚの共振周波数が変化していた。したがって、９４ＭＨｚの範囲で共振周波数の変化に対応できる。剥がす数を調整することによって、段階的にＩＣタグの共振周波数を調整できることが分かる。

これにより、共振周波数の調整が可能になるため、ＩＣタグはアンテナの設計を変更する必要はない。すなわち、ＩＣタグを設置する直前に、共振周波数調整体の積層数を変えることによって、共振周波数を調整して、対象物に貼り付けて使用することができる。

ここでは、一例として、誘電体層に用いる誘電体として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の樹脂フィルムで試験を行ったが、より誘電率の高い物質からなる誘電体を用いて誘電体層を積層して貼り付けてもよい。これにより、１つの共振周波数調整体当たりの剥離による共振周波数の変化量を更に大きくすることができ、共振周波数の変化する範囲を大きくすることができる。そのため、貼り付けられる物体の誘電率が高い場合でも、共振周波数を調整して対応できるようになる。

１：ＩＣタグ
１０：ＩＣタグ本体
１２：共振周波数調整体
１０１：ベースフィルム
１０２：アンテナ
１０２１：第１の直線部
１０２２：折曲部
１０２３：第２の直線部
１０２４：折曲空間部
１０２５：突出部
１０３：通信改善体
１０４：カバーフィルム
１０５：タグユニット
１０５Ａ：磁界型タグユニット
１０５Ｂ：結線型タグユニット
１０５１：ＩＣチップ
１０５２：コイル部
１０５３：導線
１０５４：ワイヤ
１０５５：基体
１０５６：ダイパッド
１０５７：樹脂材
１０６：被覆部
１０７：接着層
１２０：誘電体層
１２１：粘着材層

Claims

ＩＣチップと前記ＩＣチップに電気的に接続されたアンテナとを有するＩＣタグ本体と、
前記ＩＣタグ本体に複数積層され、前記アンテナの共振周波数を所定範囲に調整する共振周波数調整体と、
を備えたことを特徴とする、ＩＣタグ。
前記共振周波数調整体は、誘電体層を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のＩＣタグ。
前記共振周波数調整体は、前記誘電体層の片面又は両面に、前記誘電体層を前記ＩＣタグ本体又は隣接する誘電体層に着脱可能に固定する粘着材を含む粘着材層を備えたことを特徴とする、請求項２に記載のＩＣタグ。
前記共振周波数調整体は、前記ＩＣタグ本体の下方に、前記粘着材層を介して前記誘電体層が積層されていることを特徴とする、請求項３に記載のＩＣタグ。
前記共振周波数調整体の数の増減により、共振周波数が変化可能に構成されたことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＩＣタグ。