JPWO2019225526A1 - Ｒｆタグアンテナ、ｒｆタグおよび導電体付きｒｆタグ - Google Patents

Abstract

【課題】全方位、無指向性および通信距離の長いＲＦタグアンテナ、ＲＦタグおよび導電体付きＲＦタグを提供することである。
【解決手段】ＩＣチップ５００を取り付けるＲＦタグアンテナ１００は、第１面、第１面に対向して形成された第２面、第１面および第２面との間に厚みを有する絶縁基材１４０と、第１面に設けられた平板状からなるアンテナ部１２０と、第２面に設けられアンテナ部１２０と対向して配置された平板状からなるグランド部１３０と、アンテナ部１２０およびグランド部１３０の間を電気的に短絡するよう設けられた短絡部１６０と、第１面に設けられＩＣチップ５００に給電するよう構成された給電部１７０と、を含む。アンテナ部１２０は、それぞれ直交する方向に長く配置された第１アンテナ部１２１および第２アンテナ部１２２を含み、グランド部１３０は、それぞれ直交する方向に長く配置された第１グランド部１３１および第２グランド部１３２を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦタグアンテナ、ＲＦタグおよび導電体付きＲＦタグに関する。

近年、製品や部品等の在庫管理、物流管理等を行う管理システムにおいて、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術が利用されている。このＲＦＩＤ技術を用いたシステムでは、ＲＦタグとリーダライタ（以下、読取装置という。）との間で無線通信が行われ、ＲＦタグに記憶される識別情報等が読取装置により読み取られる。

例えば、特許文献１（特開２０１２−２５３７００号公報）には、放射導体やグランド導体の取付けを容易なものとし、導体間の接続信頼性の向上を図る無線通信デバイス、その製造方法及び無線通信デバイス付き金属物品について開示されている。

特許文献１に記載の無線通信デバイスは、第１主面及び該第１主面と対向する第２主面を有する誘電体ブロックと、誘電体ブロックの第１主面に設けられた放射導体と、誘電体ブロックの第２主面に設けられたグランド導体と、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子と放射導体及びグランド導体とを接続する給電導体と、放射導体とグランド導体とを接続する短絡導体とを含んで構成される逆Ｆ型アンテナを備えた無線通信デバイスであって、少なくとも放射導体、グランド導体、給電導体及び短絡導体は、それぞれ平板状をなす金属導体として構成されており、金属導体は、放射導体部分が誘電体ブロックの第１主面に配置され、グランド導体部分が誘電体ブロックの第２主面に配置され、給電端子部分が主として誘電体ブロックの側面に配置され、短絡導体部分が主として誘電体ブロックの側面に配置されているものである。

特許文献２（特開２００７−１２４６９６号公報）には、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）技術を利用したＢｒｏａｄｂａｎｄ−ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの、超広帯域かつ小型なアンテナ装置が必要とされる通信システムにおいても利用可能な低背位化した広帯域アンテナ装置について開示されている。

特許文献２に記載の広帯域アンテナ装置においては、少なくともその一部が互いに対向するように配設された導体地板と放射導体板とを備えた広帯域アンテナ装置であって、前記導体地板と前記放射導体板との間に、使用無線周波数における比透磁率が１より大きく概ね８以下となる磁性体を介在させるものである。

特許文献３（特開２０１３−１１０６８５公報）には、ＵＨＦ帯の電波で用いられ、金属部材に取り付けられていても通信を良好に行うことができるＲＦＩＤタグの読み取り用の薄型アンテナについて開示されている。

特許文献３に記載の薄型アンテナタイヤは、磁性シートと、磁性シートの一方の面上に配置されたアンテナ部と、磁性シートの他方の面上に配置された導体地板と、を備え、磁性シートの厚さ方向に見たときに、アンテナ部および導体地板は少なくとも一部が重なるように配置され、磁性シートの厚さが２００μｍ以上６００μｍ以下である。

特開２０１２−２５３７００号公報 特開２００７−１２４６９６号公報 特開２０１３−１１０６８５号公報

先行文献１には、逆Ｆ型のＲＦタグアンテナについて開示されている。しかしながら、誘電体を用いても長距離の読取を行うことができないという問題がある。

また、特許文献２および３においては、同軸線路またはストリップ線路を用いて給電するなど構造が複雑なため、製造コストが嵩むという問題、さらには、用途に応じて共振周波数を調節することが難しいという問題があった。
また、ＲＦタグを導体に近づけると共振周波数がずれてしまい通信に支障が出るという問題、またはＲＦタグ設置面の裏面に電波を照射した場合には通信できないという問題もあった。

さらに、特許文献１においては、無線通信デバイスを付した金属物品が開示されているが、指向性の方向が限定されており、容易に読取を行うことができないという問題があった。

本発明の主な目的は、全方位、いわゆる無指向性および通信距離の長いＲＦタグアンテナ、ＲＦタグおよび導電体付きＲＦタグを提供することである。

（１）
一局面に従うＲＦタグアンテナは、ＩＣチップを取り付けるＲＦタグアンテナであって、第１面、第１面に対向して形成された第２面、第１面および第２面との間に厚みを有する絶縁基材と、第１面に設けられた平板状からなるアンテナ部と、第２面に設けられアンテナ部と対向して配置された平板状からなるグランド部と、アンテナ部およびグランド部の間を電気的に短絡するよう設けられた短絡部と、第１面に設けられＩＣチップに給電するよう構成された給電部と、を含み、アンテナ部は、それぞれ直交する方向に長く配置された第１アンテナ部および第２アンテナ部を含み、グランド部は、それぞれ直交する方向に長く配置された第１グランド部および第２グランド部を含むものである。

アンテナ部は第１アンテナ部および第２アンテナ部によって、いわゆるＬ字形状で形成される。また、グランド部は第１グランド部および第２グランド部によって、いわゆるＬ字形状で形成される。そして、Ｌ字形状のアンテナ部が絶縁基材の第１面に形成され、このアンテナ部に対向する位置において絶縁基材の第２面にＬ字形状のグランド部が形成される。
よって、第１アンテナ部と第２アンテナ部とが放射する電磁波の偏波面が互いに直交するので、本発明のＲＦタグアンテナを利用することにより、ＲＦタグと読取装置との全方位の無指向性の通信が可能となる。すなわち、アンテナを２方向に延在させることで、アンテナ特性を向上させることができる。従って、ＲＦタグアンテナを備えたＲＦタグは、アンテナの向きによらず、読取装置との安定した通信が可能である。

（２）
第２の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一局面に従うＲＦタグアンテナにおいて、少なくとも短絡部および給電部により構成されるインダクタパターン部と、少なくともアンテナ部、グランド部および絶縁基材により構成されるコンデンサ部と、により、読取装置から送信された電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成されるものである。
この場合、インダクタパターン部にＩＣチップを設けることにより、インダクタパターン部と、上記コンデンサ部と、ＩＣチップの内部の静電容量とにより共振回路が形成される。また、インダクタパターン部は、平板を切欠くことにより形成されるため、薄型化を実現することができる。

（３）
第３の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第２の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、絶縁基材は第１絶縁基材と第２絶縁基材とを有するＬ字状に形成され、第１絶縁基材および第２絶縁基材の第１面に、Ｌ字状に形成されたアンテナ部の第１アンテナ部および第２アンテナ部がそれぞれ設けられ、第１絶縁基材および第２絶縁基材の第２面に、Ｌ字状に形成されたグランド部の第１グランド部および第２グランド部がそれぞれ設けられ、絶縁基材の角部の側面に短絡部が設けられてもよい。

この場合、Ｌ字状に形成された絶縁基材の第１面にアンテナ部が設けられ、第２面にグランド部が設けられるので、各部材がＬ字状に形成され広い範囲の放射指向性とすることができる。しかも、絶縁基材、アンテナ部およびグランド部によってコンデンサが構成される。さらに、絶縁基材の角部の側面に設けられた短絡部を介してアンテナ部とグランド部とが接続される。このような構成により、ＲＦタグアンテナの製造が容易でまた薄型化を実現することができる。

（４）
第４の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第３の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、給電部は、短絡部に接続された第１給電部および第２給電部を有し、第１給電部および第２給電部は、第１給電部および第２給電部間にＩＣチップを接続するよう構成されていてもよい。

この場合、短絡部および給電部を、連続する導電性部材から構成することができるので、短絡部および給電部の形成が容易であり、またタグの厚みを薄形とすることができる。しかも、第１給電部および第２給電部の間にＩＣチップを架け渡すことにより、インダクタパターン部と、ＩＣチップの内部の静電容量および絶縁基材とにより共振回路が形成され、無指向性のＲＦタグを形成することができる。

（５）
第５の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第４の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、アンテナ部と短絡部との間に切欠部が形成され、切欠部内に給電部が形成されていてもよい。

この場合、薄形でコンパクトなＲＦタグを構築することができる。また、インダクタパターン部は、平板を切欠くことにより形成されるため、薄型化を実現することができる。

（６）
第６の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第５の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、第１アンテナ部と第２アンテナ部との間にスリットが形成され、スリットが切欠部と連通していてもよい。

この場合、第１アンテナ部と第２アンテナ部との間に形成されたスリットにより、第１アンテナ部および第２アンテナ部のスリット側端部をインダクタンス成分として作用させることができ、このインダクタンス成分によってアンテナ部とＩＣチップのインピーダンスを整合させることができる。

（７）
第７の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第６の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、短絡部と第１給電部および第２給電部との間に、設定の内部面積を有する空間領域が形成されていてもよい。

この場合、少なくとも短絡部と第１給電部および第２給電部によって構成されるインダクタパターン部の内部面積が設定されることにより、インダクタパターン部のインピーダンスを一定にすることができる。

（８）
第８の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第７の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、アンテナ部およびグランド部は、平面視でＸ字状に形成された平板状の導電部材を折り曲げ、導電部材の隣接する一方の導電素体を絶縁基材の第１面に設け、導電部材の隣接する他方の導電素体を絶縁基材の第２面に設けることにより構成されていてもよい。

この場合、Ｘ字状の平板状導電部材を折り曲げ、絶縁基材に貼着するだけでアンテナ部とグランド部を形成することができるので、製造が極めて簡単で製造コストも安価となる。

（９）
第９の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第８の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、第１アンテナ部および第２アンテナ部は矩形状の板状導電部材から形成され、第１グランド部および前記第２グランド部は矩形状の板状導電部材から形成されていてもよい。

この場合、アンテナ部およびグランド部の製造が極めて容易で、しかも安定した無指向性を持つ小型ＲＦタグを製造することができる。

（１０）
第１０の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第９の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、絶縁基材は、誘電体からなってもよい。

この場合、絶縁基材が誘電体からなるので、数ミリサイズの全方位の無指向性を持つ小型ＲＦタグを実現することができる。

（１１）
第１１の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第９の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、絶縁基材は、発泡スチロールからなってもよい。

この場合、絶縁基材は、発泡スチロールからなるので、数センチメートルサイズのＲＦタグを実現することができる。また、発泡スチロールを用いることで、空気に近い絶縁基材を用いることができる。
また、アンテナ部とグランド部との開口部を大きく取ることができる。

（１２）
第１２の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第１１の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、絶縁基材は、第１面側における誘電率と、第２面側における誘電率とが互いに異なってもよい。

この場合、第１面側における誘電率と、第２面側における誘電率とが互いに異なるので、各面側の板状導電部材の大きさ、または開口面積を得るのに有効である。

（１３）
第１３の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第１２の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、絶縁基材は、第１面側から第２面側に向けて縮径する同径または異径の１または複数の穴が形成されてもよい。

この場合、絶縁基材は、第１面側から第２面側に向けて縮径する同径または異径の１または複数の穴が形成されるので、誘電率の違いにより各面側の板状導電部材の大きさ、または開口面積を得るのに有効である。また、誘電率の調整を絶縁基材の加工で対応することができる。

（１４）
第１４の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第１３の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、絶縁基材は、第１面側における誘電率が第２面側における誘電率よりも小さくなるよう形成されてもよい。

この場合、使用態様に応じて第１面側をアンテナ部、第２面側をグランド部とした場合、第２面側の誘電率を第１面側の誘電率より大きくしたことにより、アンテナ側の開口面積を変化させなくても、グランド側に対して相対的に大きくなるので、ＲＦタグアンテナのサイズを大きくすることなく、読取装置との間の通信距離をのばすことができる。

（１５）
第１５の発明にかかるＲＦタグアンテナは、一の局面から第１４の発明のいずれかにかかるＲＦタグアンテナにおいて、絶縁基材は、第１面側に発泡スチロールの層を形成し、第２面側に誘電率の高い層を形成してもよい。

この場合、使用態様に応じて第１面側をアンテナ部、第２面側をグランド部とした場合、第２面側の誘電率を第１面側の誘電率より大きくしたことにより、アンテナ側の開口面積を変化させなくても、グランド側に対して相対的に大きくなるので、ＲＦタグアンテナのサイズを大きくすることなく、読取装置との間の通信距離をのばすことができる。

（１６）
他の局面にかかるＲＦタグは、請求項１から１５のいずれかに記載のＲＦタグアンテナと、ＲＦタグアンテナに設けられたＩＣチップと、を含むものである。

この場合、ＩＣチップを設けることにより、インダクタパターン部と、ＩＣチップの内部の静電容量および絶縁基材とにより共振回路が形成され通信距離をのばすことができるとともに、金属部材に載置することもできる。
また、全方位の無指向性のＲＦタグを形成することができる。

（１７）
さらに他の局面にかかるＲＦタグは、請求項１から１５のいずれかに記載のＲＦタグアンテナと、ＲＦタグアンテナに設けられたＩＣチップと、ＲＦタグアンテナのグランド部と、直接電気的にあるいは容量を介して接続された導電体と、を含むものである。

この場合、ＩＣチップを設けることにより、インダクタパターン部と、ＩＣチップの内部の静電容量および絶縁基材とにより共振回路が形成される。さらに、導電体をアンテナとして利用することができる。
また、全方位の無指向性のＲＦタグを形成することができる。

ＲＦタグの一例を示す模式的斜視図である。 ＲＦタグ用アンテナの一例を示す模式的展開図である。 図２のＲＦタグ用アンテナの要部を示す詳細説明図である。 ＲＦタグにシート部材を設けた状態を示す模式的断面図である。 ＲＦタグを導電性部材に貼着した例を示す模式的断面図である。 ＲＦタグおよび導電性部材の等価回路の一例を示す模式図である。 ＲＦタグの読取実験の結果を示す模式図である。 ＲＦタグの放射パターンを示す模式図である。 絶縁基材の他の例を示す模式図である。 絶縁基材のさらに他の例を示す模式的断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。

［本実施の形態］
図１は、本実施の形態にかかるＲＦタグ１００の一例を示す模式的斜視図であり、図２は、ＲＦタグ１００のＲＦタグアンテナ１１０の一例を示す模式的展開図である。

図１および図２に示すように、本発明にかかるＲＦタグ１００は、ＲＦタグアンテナ１１０、絶縁基材１４０、およびＩＣチップ５００を含む。
ＲＦタグアンテナ１１０は、アンテナ部１２０、グランド部１３０、インダクタパターン部１５０、短絡部１６０および給電部１７０を含む。
アンテナ部１２０は、第１アンテナ部１２１、第２アンテナ部１２２を含み、グランド部１３０は、第１グランド部１３１、第２グランド部１３２を含む。

第１アンテナ部１２１および第２アンテナ部１２２は、矩形状の平面状導電部材からなる。第１アンテナ部１２１は、長辺と短辺とを有する。また、第２アンテナ部１２２の長辺は、第１アンテナ部１２１の長辺と直交する方向に設けられる。すなわち、第１アンテナ部１２１の延在方向と、第２アンテナ部１２２の延在方向とは、９０度（直角、直交）の状態である。

なお、本実施の形態においては、第１アンテナ部１２１の延在方向および第２アンテナ部１２２の延在方向が直交する、またはＬ字状、とは、主に９０度の場合を言う。しかしながら、９０度の状態のみに限定されず、第１アンテナ部１２１の延在方向と第２アンテナ部１２２の延在方向とが、６０度以上１２０度以下の範囲で設けられる場合も含むものとする。すなわち、第１アンテナ部１２１および第２アンテナ部１２２がＬ字状、またはＬ字状に近い場合も、本明細書ではＬ字状または直交に含めるものとする。

なお、図１に示すＲＦタグ１００は、シート部材６００（図４参照）により全体または一部が包装されていてもよい。以下、各部について説明を行う。

（絶縁基材１４０）
本実施の形態においては、絶縁基材１４０はＬ字状に形成されており、第１絶縁基材１４１と第２絶縁基材１４２とを有する。第１絶縁基材１４１および第２絶縁基材１４２の第１面に、同じくＬ字状に形成されたアンテナ部１２０の第１アンテナ部１２１および第２アンテナ部１２２がそれぞれ設けられ、第１絶縁基材１４１および第２絶縁基材１４２の第２面に、同じくＬ字状に形成されたグランド部１３０の第１グランド部１３１および第２グランド部１３２がそれぞれ設けられている。さらに、絶縁基材１４０の角部は切欠されており、この角部の側面に短絡部１６０が設けられている。

また、本実施の形態においては、絶縁基材１４０は、発泡スチロールからなる。本来は、絶縁基材の代わりに空気を用いることが最も好ましいが、第１アンテナ部１２１および第１グランド部１３１、第２アンテナ部１２２および第２グランド部１３２の所定の間隔維持および接触を防止するため、９０％以上空気を有する発泡スチロールを利用することが好ましい。

その結果、第１アンテナ部１２１および第１グランド部１３１、第２アンテナ部１２２および第２グランド部１３２の空間距離を絶縁基材１４０によって一定に維持することができる。また、絶縁基材１４０の比誘電率は１％以上２０％以下の範囲内であることが望ましい。
また、絶縁基材１４０としてセラミックを用いた場合には、第１アンテナ部１２１および第１グランド部１３１、第２アンテナ部１２２および第２グランド部１３２の開口面積が小さくなり、通信距離が低減されるが、ＲＦタグ１００を小型化することができる。

一方、絶縁基材１４０として発泡スチロール等の比誘電率が１％以上５％以下の材質を用いた場合には、アンテナ部１２０およびグランド部１３０の開口面積を大きく維持することができ、通信距離を数メートルから数十メートルまでのばすことができる。

なお、発泡スチロールからなる絶縁基材１４０の厚みは、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲であることが望ましい。
なお、本実施の形態において絶縁基材１４０は、発泡スチロールからなることとしているが、これに限定されず、絶縁体であればよく、ポリエチレン、ポリイミド、薄物発泡体（ボラ―ラ）等、絶縁性を有する他の発泡体または素材を用いてもよい。
また、本実施の形態においては、絶縁基材１４０が一つの部材からなることとしているが、これに限定されず、複数の絶縁基材を用いて、本発明にかかる絶縁基材１４０を形成してもよい。

また、本実施の形態においては、絶縁基材１４０の第１面および第２面の平面形状は、アンテナ部１２０およびグランド部１３０とほぼ同じ形状としているが、これに限定されず、絶縁基材１４０の平面形状はアンテナ部１２０およびグランド部１３０のサイズより大きくてもよい。

例えば、平板状の絶縁基材１４０を使用することもできる。その場合は、絶縁基材１４０の第１面にＬ字形状のアンテナ部１２０が設けられ、同じ第１面にアンテナ部１２０が設けられていない領域が存在する。同様に、絶縁基材１４０の第２面にＬ字形状のグランド部１３０が設けられ、同じ第２面にグランド部１３０が設けられていない領域が存在する。
絶縁基材１４０の形状は立方体形状であってもよい。例えば、立方体形状の絶縁基材の第１の角部の３面に亘って連続するアンテナ部１２０が設けられ、第１の角部に対向しまたは隣接する第２の角部の３面に亘って連続するグランド部１３０が設けられていてもよい。

以上のように、本実施の形態にかかるＲＦタグアンテナ１１０は、ＲＦタグアンテナ１１０の絶縁基材１４０として発泡スチロールを用いているため、ある程度の大きさの開口面積を確保することができ、板状アンテナの感度向上を図ることができる。

なお、上記の実施の形態においては、絶縁基材１４０として発泡スチロールを用いる場合について説明したが、誘電体を用いてもよい。例えば、誘電体として、樹脂、セラミック、紙等であってもよい。さらに、絶縁基材１４０は、発泡形状でもよく、空洞が１または多数形成されていてもよく、異種の材質が混合または積層された複合材料からなってもよい。

図３は、図２に示したＲＦタグアンテナ１１０の要部を示す詳細説明図である。

（アンテナ部１２０）
アンテナ部１２０は、それぞれ直交する方向に長く配置された第１アンテナ部１２１および第２アンテナ部１２２を含む。すなわち、第２アンテナ部１２２は、第１アンテナ部１２１の延在方向に対して直交する方向に延在する。
図３に示すように、第１アンテナ部１２１は矩形状の板状導電部材から形成され、第１アンテナ部１２１は、辺９２１、辺９２２、辺９２３、辺９２４、辺９２５、辺９２６、辺９２７により囲まれた領域からなる。
また、第２アンテナ部１２２は矩形状の板状導電部材から形成され、第２アンテナ部１２２は、辺９３１、辺９３２、辺９３３、辺９３４、辺９３５、辺９３６、辺９３７により囲まれた領域からなる。
第１アンテナ部１２１と第２アンテナ部１２２の延存方向の長さは同一とすることができる。つまり、第１アンテナ部１２１と第２アンテナ部１２２のサイズは同一とすることができる。

ここで、説明のために、辺９２１、辺９２２、辺９２３、辺９２４、辺９２５、辺９２６、辺９２７の長さの合計を値Ｔ１とする。
また、辺９３１、辺９３２、辺９３３、辺９３４、辺９３５、辺９３６、辺９３７の長さの合計を値Ｔ２とする。

本実施の形態において、当該値Ｔ１、値Ｔ２は、電波の波長λ（ラムダ）を用いた場合、λ／４、λ／２、３λ／４、５λ／８のいずれか１つに該当するように設計されている。

本実施の形態において、値Ｔ１、値Ｔ２は、使用する周波数の波長λの半分の長さに設計した。波長λは、伝搬速度（光速（ｃ））／周波数（Ｆ）により算出できる。
具体的に周波数が９２０ＭＨｚの場合、伝搬速度（光速（ｃ））を３００Ｍｍ／ｓとし、値Ｔは、値Ｔ＝（３００÷９２０ＭＨｚ）／２≒１６３ｍｍとなる。
この場合、値Ｔ１およびＴ２が１６３ｍｍとなるように各辺の長さを調整する。なお、当該値Ｔ１およびＴ２は近似値であるので、値Ｔ１およびＴ２の数値自体が±５％前後の誤差を有してもよい。ＲＦタグ１００の読取距離が短くなるが、調整により仕様に適応させることができるからである。

また、本実施の形態において、第１アンテナ部１２１および第２アンテナ部１２２は、アルミニウムの金属薄膜からなる。一般的に本実施の形態における薄膜は３μｍ以上３５μｍ以下の厚みから形成される。
第１アンテナ部１２１および第２アンテナ部１２２は、エッチングまたはパターン印刷等の手法によって形成される。

第１アンテナ部１２１および第２アンテナ部１２２は、絶縁基材１４０の第１面に直接設けてもよく、あるいは樹脂フィルム上に導電性材料によって形成された第１アンテナ部１２１および第２アンテナ部１２２を絶縁基材１４０に接着剤などを用いて貼着することで絶縁基材１４０の第１面に設けるようにしてもよい。

（グランド部１３０）
グランド部１３０は、それぞれ直交する方向に長く配置された第１グランド部１３１および第２グランド部１３２を含む。すなわち、第２グランド部１３２は、第１グランド部１３１の延在方向に対して直交する方向に延在する。
図２に示すように、第１グランド部１３１および第２グランド部１３２は、アルミニウムの金属薄膜からなる。一般的に本実施の形態における薄膜は３μｍ以上３５μｍ以下の厚みから形成される。

第１グランド部１３１および第２グランド部１３２は矩形状の板状導電部材から形成されている。
第１グランド部１３１と第２グランド部１３２の延存方向の長さは同一とすることができる。つまり、第１グランド部１３１と第２グランド部１３２のサイズは同一とすることができる。
第１グランド部１３１および第２グランド部１３２は、エッチングまたはパターン印刷等の手法によって形成される。
第１グランド部１３１および第２グランド部１３２は、絶縁基材１４０の第２面に直接設けてもよく、あるいは樹脂フィルム上に導電性材料によって形成された第１グランド部１３１および第２グランド部１３２を絶縁基材１４０に接着剤などを用いて貼着することで絶縁基材１４０の第２面に設けるようにしてもよい。

図２に示すように、アンテナ部１２０およびグランド部１３０は、平面視でＸ字状に形成された平板状の導電部材を、図３に示す２つの山折線に沿ってコ字状に折り曲げ、導電部材の隣接する一方の導電素体を絶縁基材１４０の第１面に設け、導電部材の隣接する他方の導電素体を絶縁基材１４０の第２面に設けることにより構成することができる。
この場合、一方の１対の導電素体によってＬ字状のアンテナ部１２０が形成され、他方の１対の導電素体によってＬ字状のグランド部１３０が形成される。一方の導電素体と他方の導電素体とはほぼ対称に形成されている。

導電部材を絶縁基材１４０の面に沿って折り曲げると、図３に示す２つの山折線の間の領域が絶縁基材１４０の角部の側面に配置される。この絶縁基材１４０の側面に、アンテナ部１２０とグランド部１３０とを接続する短絡部１６０が形成される。
一方の導電素体と他方の導電素体とが交差する交差領域に、以下に説明する給電部１７０およびインダクタパターン部１５０が形成されている。

（給電部１７０）
給電部１７０は、絶縁基材１４０の第１面に設けられＩＣチップ５００に給電するよう構成されている。
すなわち、アンテナ部１２０と短絡部１６０との間に切欠部１８０が形成され、切欠部１８０内に給電部１７０が形成されている。給電部１７０は、短絡部１６０に接続された第１給電部１７１および第２給電部１７２を有する。第１給電部１７１および第２給電部１７２は比較的細線のパターンにてＬ字状に形成され、第１給電部１７１と第２給電部１７２の先端部は互いに向かい合い、第１給電部１７１と第２給電部１７２の先端部の間に空隙部が形成されている。この空隙部にＩＣチップ５００が配置され、ＩＣチップ５００は第１給電部１７１および第２給電部１７２に電気的に接続されている。

そして、短絡部１６０と第１給電部１７１および第２給電部１７２とで囲まれる領域に、設定の内部面積Ｓを有する空間領域が形成されている。
第１アンテナ部１２１と第２アンテナ部１２２との間にスリット１２４が形成され、スリット１２４は切欠部１８０（および空間領域Ｓ）と連通している。

（インダクタパターン部１５０）
インダクタパターン部１５０は、少なくとも短絡部１６０および給電部１７０により構成される。すなわち、給電部１７０はインダクタパターン部１５０の一部を兼用している。この構成によりインダクタパターン部１５０の構成を簡略化することができる。

コンデンサＣは、少なくともアンテナ部１２０、グランド部１３０および絶縁基材１４０により構成される。これらのインダクタパターン部１５０とコンデンサＣとにより、読取装置（図示せず）から送信された電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成される。インダクタパターン部１５０の詳細は以下のとおりである。

図３に示すように、インダクタパターン部１５０は、短絡部１６０および給電部１７０の縁からなり、辺１５１、辺１５２、辺１５３、辺１５４、辺１５５、辺１５６、辺１５７、辺１５８、辺１５９、辺１６０、辺１６１からなる。インダクタパターン部１５０は、環形状の回路の一部である辺１５３、辺１５９との間を切欠いた形状からなる。すなわち、具体的には、アルファベット文字のＣ形状からなる。

すなわち、インダクタパターン部１５０は、図３に示すように、辺１５４、辺１５５、辺１５６、辺１５７、辺１５８により囲まれた領域（内部面積Ｓ）を有する。
なお、インダクタパターン部１５０は、辺１５３と辺１５９との間を切欠く場合について説明したが、これに限定されず、辺１５３と辺１５９との間に絶縁部を形成してもよい。

本実施の形態において、インダクタパターン部１５０は、アルミニウムの金属薄膜からなる。一般的に本実施の形態における薄膜は３μｍ以上３５μｍ以下の厚みから形成される。
インダクタパターン部１５０は、エッチングまたはパターン印刷等の手法によって形成される。また、導電性パターンが形成された樹脂フィルムを絶縁基材１４０に接着剤などで貼着することによっても形成することができる。

本実施の形態において、インダクタパターン部１５０の内部面積Ｓにより、インダクタパターン部１５０のインピーダンスを一定にすることができる。
これにより、アンテナ部１２０とＩＣチップ５００の処理回路との間のインピーダンス整合をとることができる。

（ＩＣチップ５００）
ＩＣチップ５００は、ＲＦタグアンテナ１１０の上面側（第１アンテナ部１２１、第２アンテナ部１２２と同一平面上）に配置されている。ＩＣチップ５００は、ＲＦタグアンテナ１１０のアンテナ部１２０が受信した電波に基づいて動作する。

具体的に本実施の形態にかかるＩＣチップ５００は、まず、読取装置から送信される搬送波の一部を整流して、ＩＣチップ５００自身が動作するために必要な電源電圧を生成する。そして、ＩＣチップ５００は、生成した電源電圧によって、ＩＣチップ５００内の制御用の論理回路、商品の固有情報等が格納された不揮発性メモリを動作させる。
また、ＩＣチップ５００は、読取装置との間でデータの送受信を行うための通信回路等を動作させる。

（シート部材６００）
図４は、図１から図３のＲＦタグ１００にシート部材６００を設けた状態を示す模式的一部断面図である。
図４に示すように、ＲＦタグ１００は、その周囲をシート部材６００に包まれていても良い。
シート部材６００は、主にポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性樹脂シートからなる。なお、ポリエチレンテレフタレートの他に、シート部材６００としてポリイミド、ポリ塩化ビニル等の絶縁性のある素材または樹脂を１種または複数種用いてもよい。

シート部材６００は、絶縁基材１４０の第１面および第２面に設けられたアンテナ部１２０およびグランド部１３０を外部から保護するためのものである。そのため、シート部材６００の厚みは、数マイクロメートル以上数百マイクロメートル以下であることが好ましく、数十マイクロメートル程度の厚みであることがより好ましい。
本実施の形態においては、シート部材６００を設けることとしているが、これに限定されず、シート部材６００を設けなくてもよく、他の絶縁被膜処理を用いてアンテナ部１２０およびグランド部１３０を保護するようにしてもよい。
また、第１アンテナ部１２１と第２アンテナ部１２２とにおいてシート部材６００を別々に設けてもよい。

（ＲＦタグアンテナ１１０、ＩＣチップ５００および導電性部材９００）
図５は、図４に示したＲＦタグ１００を導電性部材９００に貼着した例を示す模式的断面図である。

図５に示すように、ＲＦタグ１００は、導電性接着剤または接着層４５０等により導電性部材９００に貼着される。本実施の形態において導電性部材９００は、導電性の金属板からなる。具体的には、金属製の箱、金属板を含む箱、ケース、金属部材を含む箱、ケース、等、任意の金属部位を有するものである。

なお、図５においては、導電性接着剤または接着層４５０を用いることとしているが、これに限定されず、両面テープ、はんだ、１液性または２液性のエポキシ樹脂等の任意の導電性の接着材であってもよい。
また、ＲＦタグ１００と導電性部材９００とを間接的に電気接続する場合は、絶縁性接着剤または接着層を用いてＲＦタグ１００を導電性部材９００に貼着するようにしてもよい。

図６は、ＲＦタグ１００および導電性部材９００の等価回路の一例を示す模式図である。

図６に示すように、ＲＦタグ１００および導電性部材９００の等価回路は、インダクタパターン部１５０のインダクタパターンＬと、ＩＣチップ５００の内部容量からなるコンデンサＣｂと、は互いに並列接続されている。インダクタパターンＬおよびＩＣチップ５００は、読取装置から送信される電波の周波数帯域で共振する共振回路を構成する。
この共振回路の共振周波数ｆ［Ｈｚ］は、式（１）により与えられる。共振周波数ｆの値は、読取装置から送信される電波の周波数帯域に含まれるように設定される。

式（１）において、Ｌ_ａ：インダクタパターンＬのインダクタンス、Ｃ_ｂ：ＩＣチップ５００内部の等価容量を意味する。

ここで、ＩＣチップ５００には、内部にコンデンサを含むものがあり、また、ＩＣチップ５００は浮遊容量を有する。そのため、共振回路の共振周波数ｆを設定する場合、ＩＣチップ５００内部の等価容量Ｃ_ｂを利用したものである。
すなわち、共振回路は、インダクタパターンＬのインダクタンス、およびＩＣチップ５００の内部の等価容量Ｃ_ｂを考慮して設定された共振周波数ｆを有する。なお、Ｃ_ｂとしては、例えば、使用するＩＣチップの仕様諸元の一つとして公表されている静電容量値を用いることができる。

上記のように、ＩＣチップ５００内部の等価容量Ｃ_ｂを利用することで、新たなコンデンサを設ける必要がなくなる。また、共振回路の共振周波数ｆを、電波の周波数帯域に精度良く設定することができる。その結果、ＲＦタグ１００の読み取り性能をさらに向上させることができる。また、ＩＣチップ５００が生成する電源電圧をさらに高くすることができる。

また、図６に示すように、導電性部材９００は、絶縁基材１４０を介してＲＦタグ１００と容量結合している状態にすることができる。すなわち、絶縁基材１４０がコンデンサの役割を有する。
その結果、導電性部材９００をアンテナ部１２０と同様に用いることができるので、導電性部材９００の表面側および裏面側のいずれからでも読取装置の電波を受信することができる。

なお、本実施の形態においては、ＲＦタグ１００の第１グランド部１３１および第２グランド部１３２と導電性部材９００との間にシート部材６００が介在される場合について説明したが、また、電気的に直接接続または間接的に接続されていればよい。
さらに、本実施の形態において、導電性部材９００は、金属板からなってもよい。なお、本願において「導体」とは、一般的な辞書的意味と同様に、電気の伝導率、金属が典型的な例である。ただし、「導体」は、金属に限定されるものではなく、例えば人体、草木、水、地面などであってもよい。

図７および図８は、図１から図６において説明したＲＦタグ１００の読取実験の結果を示す模式図である。

図７（Ａ）に示すように、ＲＦタグ１００の周囲には、少なくとも直交する方向を含む複数の電磁界を形成することができる。
また、図５において導電性部材９００に貼着した場合について説明したが、図７（Ｂ）に示すように、ＲＦタグ１００を球状導電体に貼着した場合、大きく複数の電磁界を形成することができる。すなわち、全方位の指向性を高めることができる。
図７から、全方位的に無指向に近い放射指向性を有していることがわかる。よって、タグの向きによらず、読取装置との安定した通信が可能である。従って、タグが付けられた複数の商品がランダムな向きで荷詰めされたような場合でも、各商品のタグと通信することができる。

次いで、図８に示すように、ＲＦタグ１００の放射パターンを示す。
図８は、９２１ＭＨｚの垂直波および水平波に対する本発明の実施形態に係るＲＦタグの第１アンテナ部と第２アンテナ部をＸ軸、Ｙ軸に配置したときの、ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面における放射指向性を示している。
図８から、垂直波でも、Ｙ―Ｚ面、Ｚ―Ｘ面、Ｘ−Ｙ面の全てにおいて、放射を確認できた。さらに、水平波でも、Ｘ−Ｙ面の放射を確認することができた。以上のことから、本実施の形態にかかるＲＦタグ１００は、全方向から読み取ることができることがわかった。

（他の絶縁基材）
図９は、絶縁基材１４０の他の例を示す模式図である。

図９に示すように、絶縁基材１４０は、発泡スチロール素材１４５および樹脂素材１４６の積層体からなってもよい。本実施の形態においては、発泡スチロール素材１４５および樹脂素材１４６の両者のサイズ長は同一に設計した。

具体的に、発泡スチロール素材１４５においては、発泡スチロール素材１４５の比誘電率εａ＝１．０、周波数９００ＭＨｚとして波長λ１を算出する。
その結果、発泡スチロール素材１４５に貼着したアンテナ部１２０は、誘電率に影響されないため、波長λ１は、λ１＝（３００／９２０ＭＨｚ）／１^２ ≒３３３ｍｍとなる。

一方、樹脂素材１４６においては、樹脂素材１４６の比誘電率εｂ＝５．０、周波数９００ＭＨｚ、伝搬速度３００Ｍｍ／ｓとして波長λ２を算出する。
その結果、樹脂素材１４６において、波長λ２は、λ２＝（３００／９２０ＭＨｚ）／５^２ ≒１４９ｍｍとなる。
なお、樹脂素材１４６は、セラミック、紙、等であってもよい。

ここで、第１アンテナ部１２１または第２アンテナ部１２２の値Ｔ１、値Ｔ２は、それぞれ３３３ｍｍであるため、３３３／１４９≒２．２３倍長い波長の４０２ＭＨｚで共振することとなる。
つまり、見かけ上７４４ｍｍの第１グランド部１３１、第２グランド部１３２が形成されたものと同じになる。
その結果、導電体９００にＲＦタグ１００を取り付ける状態と同じにすることができ、金属対応または非金属対応の通信距離を充分に有するＲＦタグ１００を実現させることができる。

（さらに他の絶縁基材）
図１０は、絶縁基材１４０のさらに他の例を示す模式的断面図である。

図１０に示すように、絶縁基材１４０は、表面１４１、裏面１４２を有する。
また、表面１４１から裏面１４２に向かって縮径する、１または複数の穴１４３を有する。ここで、穴１４３は、連続して縮径するものに限定されず、階段状で縮径されるものも含まれる。

本実施の形態において穴１４３は、階段状または円錐状である場合について説明しているが、これに限定されず、表面１４１から裏面１４２まで貫通していない円筒、角筒、楕円筒であってもよく、表面１４１から裏面１４２まで貫通していない、または貫通した円錐筒、角錐筒、楕円錐筒であってもよい。
さらに、表面１４１から裏面１４２に向かって形状が変化するものであってもよい。例えば、表面１４１側においては、星型の穴であり、裏面１４２側に向かって穴の断面が円形になってもよい。
また、図９においては、穴１４３の径は、同じ場合について説明を行っているが、これに限定されず、同じであってもよく、異なるものであってもよい。

以上のように、表面１４１側および裏面側１４２の比誘電率を変化させることにより、見かけ上、所定よりも長い第１グランド部１３１および第２グランド部１３２を形成することとなるため、金属対応または非金属対応の通信距離を充分に有するＲＦタグ１００を実現させることができる。
また、誘電率の違いにより、各面側の板状導電部材の大きさを小さくすることができ、または、開口面積を実製品よりも大きくすることができる。また、誘電率の調整を絶縁基材の加工で対応することができる。
すなわち、各面側の板状導電部材の大きさを小さくしても、性能を見かけ上板状導電部材を大きくした状態と同じとなり、製品の小型化を実現することができる。また、開口面積を小さくしても、性能を見かけ上開口面積を大きくした状態と同じとなり、製品の小型化を実現することができる。

以上により、ＲＦタグ１００および導電性部材９００は、導電性部材９００をアンテナ部１２０として利用することができるとともに、大きな開口面積を有することができるので、ＲＦタグ１００の感度を向上させることができる。

また、導電性部材９００をアンテナ部１２０として利用することができるので、導電性部材９００のＲＦタグ１００を設けた面の裏側からも読取装置による読み取りが可能となる。

本発明においては、ＩＣチップ５００が『ＩＣチップ』に相当し、ＲＦタグアンテナ１１０が『ＲＦタグアンテナ』に相当し、インダクタパターン部１５０が『インダクタパターン部』に相当し、切欠部１８０が『切り欠き部』に相当し、アンテナ部１２０、第１アンテナ部１２１、第２アンテナ部１２２が『アンテナ部』に相当し、グランド部１３０、第１グランド部１３１、第２グランド部１３２が『グランド部』に相当し、表面１４１が『第１面』に相当し、裏面１４２が『第２面』に相当し、絶縁基材１４０が『絶縁基材』に相当し、値Ｔ，値Ｔ２が『アンテナ部の周囲長さ』に相当し、樹脂素材１４６が『誘電体』に相当し、発泡スチロール素材１４５、発泡スチロールが『発泡スチロール』に相当し、穴１４３が『１または複数の穴』に相当し、ＲＦタグ１００が『ＲＦタグ』に相当し、導電性部材９００が『導電体』に相当し、導電性部材９００およびＲＦタグ１００が『導電体付きＲＦタグ』に相当する。

本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

１００ ＲＦタグ
１１０ ＲＦタグアンテナ
１２０ アンテナ部
１２１ 第１アンテナ部
１２２ 第２アンテナ部
１３０ グランド部
１３１ 第１グランド部
１３２ 第２グランド部
１４０ 絶縁基材
１４１ 表面
１４２ 裏面
１４３ 穴
１４５ 発泡スチロール素材
１４６ 樹脂素材
１５０ インダクタパターン部
１７０ 給電部
１８０ 切り欠き部
５００ ＩＣチップ
９００ 導電性部材，導電体
Ｔ１、Ｔ２ 値

Claims (17)

1. ＩＣチップを取り付けるＲＦタグアンテナであって、
   第１面、前記第１面に対向して形成された第２面、前記第１面および前記第２面との間に厚みを有する絶縁基材と、
   前記第１面に設けられた平板状からなるアンテナ部と、
   前記第２面に設けられ前記アンテナ部と対向して配置された平板状からなるグランド部と、
   前記アンテナ部および前記グランド部の間を電気的に短絡するよう設けられた短絡部と、
   前記第１面に設けられ前記ＩＣチップに給電するよう構成された給電部と、を含み、
   前記アンテナ部は、それぞれ直交する方向に長く配置された第１アンテナ部および第２アンテナ部を含み、
   前記グランド部は、それぞれ直交する方向に長く配置された第１グランド部および第２グランド部を含む、ＲＦタグアンテナ。
2. 少なくとも前記短絡部および前記給電部により構成されるインダクタパターン部と、
   少なくとも前記アンテナ部、前記グランド部および前記絶縁基材により構成されるコンデンサ部と、により、読取装置から送信された電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成される、請求項１に記載のＲＦタグアンテナ。
3. 前記絶縁基材は第１絶縁基材と第２絶縁基材とを有するＬ字状に形成され、
   前記第１絶縁基材および前記第２絶縁基材の前記第１面に、Ｌ字状に形成された前記アンテナ部の前記第１アンテナ部および前記第２アンテナ部がそれぞれ設けられ、
   前記第１絶縁基材および前記第２絶縁基材の前記第２面に、Ｌ字状に形成された前記グランド部の前記第１グランド部および前記第２グランド部がそれぞれ設けられ、
   前記絶縁基材の角部の側面に前記短絡部が設けられている、請求項１または２に記載のＲＦタグアンテナ。
4. 前記給電部は、前記短絡部に接続された第１給電部および第２給電部を有し、前記第１給電部および前記第２給電部は、前記第１給電部および前記第２給電部間に前記ＩＣチップを接続するよう構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
5. 前記アンテナ部と前記短絡部との間に切欠部が形成され、前記切欠部内に前記給電部が形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
6. 前記第１アンテナ部と前記第２アンテナ部との間にスリットが形成され、前記スリットが前記切欠部と連通している、請求項１から５のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
7. 前記短絡部と前記第１給電部および前記第２給電部との間に、設定の内部面積を有する空間領域が形成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
8. 前記アンテナ部および前記グランド部は、平面視でＸ字状に形成された平板状の導電部材を折り曲げ、前記導電部材の隣接する一方の導電素体を前記絶縁基材の前記第１面に設け、前記導電部材の隣接する他方の導電素体を前記絶縁基材の前記第２面に設けることにより構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
9. 前記第１アンテナ部および前記第２アンテナ部は矩形状の板状導電部材から形成され、前記第１グランド部および前記第２グランド部は矩形状の板状導電部材から形成されている、請求項１から８のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
10. 前記絶縁基材は、誘電体からなる、請求項１から９のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
11. 前記絶縁基材は、発泡スチロールからなる、請求項１から９のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
12. 前記絶縁基材は、前記第１面側における誘電率と、前記第２面側における誘電率とが互いに異なる、請求項１から１１のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
13. 前記絶縁基材は、前記第１面側から前記第２面側に向けて縮径する同径または異径の１または複数の穴が形成された、請求項１から１２のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
14. 前記絶縁基材は、前記第１面側における誘電率が前記第２面側における誘電率よりも小さくなるよう形成された、請求項１から１３のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
15. 前記絶縁基材は、前記第１面側に発泡スチロールの層を形成し、前記第２面側に誘電率の高い層を形成した、請求項１から１４のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナ。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載のＲＦタグアンテナと、
    前記ＲＦタグアンテナに設けられたＩＣチップと、を含むＲＦタグ。
17. 請求項１から１５のいずれかに記載のＲＦタグアンテナと、
    前記ＲＦタグアンテナに設けられたＩＣチップと、
    前記ＲＦタグアンテナのグランド部と、直接電気的にあるいは容量を介して接続された導電体と、を含む、導電体付きＲＦタグ。