KR20080012998A - 무선 주파수 식별 태그 - Google Patents

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KR20080012998A
KR20080012998A KR1020077030546A KR20077030546A KR20080012998A KR 20080012998 A KR20080012998 A KR 20080012998A KR 1020077030546 A KR1020077030546 A KR 1020077030546A KR 20077030546 A KR20077030546 A KR 20077030546A KR 20080012998 A KR20080012998 A KR 20080012998A
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다까시 야마가조
도루 마니와
마나부 가이
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

무선 주파수 식별 태그에서, 얇고 플렉시블로 금속에 접착하여도 통신할 수 있어, 제조 코스트도 저감한다. 역 F 안테나(10)는, 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12), 급전부(13) 및 그라운드 지판(14)을 갖고, 필름(30)의 표면에 평면 형상으로 형성되어 있다. 필름(30)은, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 절연 필름이며, 표면에 형성된 역 F 안테나(10)의 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12), 급전부(13)가, 전자 기기 등의 금속 케이스(40)로부터 돌출하도록 접착된다.
역 F 안테나, 방사 엘리먼트, 쇼트 핀, 급전부, 그라운드 지판, 필름

Description

무선 주파수 식별 태그{RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TAG}
본 발명은 무선 주파수 식별 태그에 관한 것으로, 특히 금속에 접착 가능한 무선 주파수 식별 태그에 관한 것이다.
RFID(Radio Frequency Identification) 태그 등의 비접촉 태그는, 무선 통신에 의해 정보를 판독/기입을 행할 수 있어, 제품의 로트 관리나 생산 공정의 이력 관리 등의 정보를 관리하는 것이 가능하다. 그 때문에, 현재의 제품 정보의 관리에 이용되고 있는 바코드에 대신하는 것으로 기대되고 있다.
종래 RFID 태그에서는, 13.56㎒, 2.45㎓ 등의 주파수가 이용되고 있었지만, 현재 953㎒ 등의 UHF(Ultra High Frequency)대의 사용도 해금으로 되었다. 그러나, RFID 태그는, PC(Personal Computer) 케이스, 계량기, 금속 자재 등의 금속 물체(고도전율 물체)에 접착하면, 통신할 수 없게 된다고 하는 성질이 있다.
이에 대해, 금속에 접착하여도 통신 가능하게 한 RFID 태그가 존재하고, 인터맥크사(미국)의 Encapsulated Stick Tag, AWID사(미국)의 Prox Link MT(APT1014) 등이 있다. 이들 RFID 태그는 딱딱하고, 두께가 약 4㎜나 되어, 제품 등에 접착하는 태그로서는 크다. 또한, 다음과 같은 RFID 태그가 제안되어 있다. 예를 들면, 금속박 등으로 구성된 자성 심재의 양면에 코일을 끼우도록 형성한 RFID용 안테나 코일이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). 또한, 사행하는 시트 상의 코일의 간극에 자석 코어 부재가 삽입된 구조의 RFID용 안테나 코일이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2002-252518호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 제2002-117383호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 종래의 RFID 태그는 전술한 바와 같이 두껍고 딱딱하여, 곡면에 접착하여 사용하는 것은 곤란하다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 특허 문헌 1, 2에서는, 코일이 자성 심재 및 자석 코어 부재를 사이에 끼우는 형태로 되어, 구조가 3차원 구조로 복잡하기 때문에, 제조 코스트가 든다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 얇고 플렉시블하여, 제조 코스트를 저감할 수 있는, 금속에 접착하여도 무선 통신 가능한 무선 주파수 식별 태그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명에서는 상기 문제를 해결하기 위해, 도 1에 도시한 바와 같은 금속에 접착 가능한 무선 주파수 식별 태그로서, 필름(30)과, 필름(30)에 평면 형상으로 형성되는 역 F 안테나(10)를 갖고, 필름(30)은, 형성된 역 F 안테나(10)의 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)가 금속으로부터 돌출하도록 접착되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그가 제공된다.
이와 같은 무선 주파수 식별 태그에 따르면, 필름(30)에 평면 형상의 역 F 안테나(10)를 형성하므로, 얇고 플렉시블하고, 구조가 간단하다.
또한, 필름(30)은 형성된 역 F 안테나(10)의 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)가 금속으로부터 돌출하도록 접착됨으로써, 금속에 접착되어도 무선 통신할 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명의 무선 주파수 식별 태그에서는, 필름에 평면 형상의 역 F 안테나를 형성하도록 하였으므로, 얇고 플렉시블하여, 곡면에 접착하여 사용할 수 있다. 또한, 구조가 간단하므로, 제조 코스트를 저감할 수 있다.
또한, 필름은, 형성된 역 F 안테나의 방사 엘리먼트, 쇼트 핀 및 급전부가 금속으로부터 돌출하도록 접착되므로, 금속에 접착되어도 무선 통신할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 본 발명의 예로서 바람직한 실시 형태를 나타내는 첨부의 도면과 관련된 이하의 설명에 의해 명백해질 것이다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 RFID 태그의 평면도.
도 2는 도 1의 역 F 안테나와 IC칩의 등화 회로를 도시한 도면.
도 3은 역 F 안테나의 쇼트 핀의 위치와 용량값의 관계를 나타낸 도면.
도 4는 역 F 안테나의 쇼트 핀의 위치와 저항값의 관계를 나타낸 도면.
도 5는 역 F 안테나를 동장판에 접착하였을 때의 사시도.
도 6은 역 F 안테나의 쇼트 핀의 위치와, 용량값, 저항값 및 전파의 비거리의 관계에 대해 설명하는 도면.
도 7은 도 1의 RFID 태그를 노트형 PC의 액정 배면에 접착한 상태를 도시한 사시도.
도 8은 도 1의 RFID 태그를 노트형 PC의 지문 센서 옆에 접착한 상태를 도시한 사시도.
도 9는 역 F 안테나의 스미스차트의 시뮬레이션을 나타낸 도면.
도 10은 역 F 안테나의 스미스차트의 실측값을 나타낸 도면.
도 11은 특성 변화의 모델로 되는 금속 케이스에 접착된 RFID 태그의 사시도.
도 12는 RFID 태그 단체와 금속 케이스에 접착하였을 때의 주파수와 용량값의 관계를 나타낸 도면.
도 13은 RFID 태그 단체와 금속 케이스에 접착하였을 때의 주파수와 게인의 관계를 나타낸 도면.
도 14는 임의의 IC칩을 반파장 절첩 다이폴 안테나로 무선 통신하였을 때의 비거리가 2.15m이었을 때, 이 IC칩을 도 1의 RFID 태그에 적용한 경우의 게인을 도시한 도면.
도 15는 RFID 태그의 지향성을 설명하는 도면.
도 16은 도 15의 RFID 태그의 지향성을 도시한 도면.
도 17은 제2 실시 형태에 따른 RFID 태그의 평면도.
도 18은 역 F 안테나의 스미스차트의 시뮬레이션을 나타낸 도면.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 본 발명의 제1 실시 형태를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 RFID 태그의 평면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 RFID 태그는, 역 F 안테나(10)와, IC칩(20)과, 필름(30)으로 구성되어 있다. 역 F 안테나(10)은 박 형상의 금속이고, 필름(30)의 표면에 평면 형상으로 형성되어 있다. 또한, 도 1에서는, 이 RFID 태그가, 예를 들면 전자 기기의 금속 케이스(40)에 부착되어 있는 것을 도시하고 있다.
역 F 안테나(10)는, 방사 엘리먼트(11)와, 쇼트 핀(정합 회로)(12)과, 급전부(13)와, 그라운드 지판(14)으로 구성되어 있다. 방사 엘리먼트(11)는, 그라운드 지판(14)의 １변과 동일한 길이로, 병행하게 되도록 형성되어 있고, 일단은 급전부(13)와 접속되고, 타단은 개방으로 되어 있다. 또한, 방사 엘리먼트(11)의 양단 사이에는, 쇼트 핀(12)이 설치되고, 그라운드 지판(14)과 접속되어 있다. 급전부(13)와 그라운드 지판(14) 사이에는, IC칩(20)이 부착되어 있고, IC칩(20)은 역 F 안테나(10)를 통하여, 예를 들면 953㎒의 UHF대의 전파로 리드 라이터와 무선 통신을 한다. IC칩(20)은, 리드 라이터로부터 수신한 데이터를 기입하고, 또한 판독한 데이터를 리드 라이터에 송신한다.
역 F 안테나(10)가 형성된 필름(30)은, 역 F 안테나의 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)가, 금속 케이스(40)로부터 돌출하도록(금속 케이스(40) 상으로부터 빠지도록) 접착된다. 필름(30)의 금속 케이스(40)에의 접착은, 양면 테이프로 접착하여도 되고, 접착제에 의해 접착하도록 하여도 된다. 또한, 도 1에서는, 그라운드 지판(14)의 쇼트 핀(12)과 급전부(13)가 설치되어 있는 １변이, 금속 케이스(40)의 １변과 일치하도록 하여 필름(30)이 접착되고, 금속 케이스(40)로부터 역 F 안테나(10)의 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)가 돌출되도록 되어 있다. 이와 같이, 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)를, 금속 케이스(40)와 겹치지 않도록 함으로써, 리드 라이터와의 무선 통신이 가능하게 된다.
역 F 안테나(10)의 그라운드 지판(14)의 크기는, 예를 들면 가로 a가 80㎜, 세로 b가 45㎜이다. 방사 엘리먼트(11)의 길이는, 그라운드 지판(14)의 가로의 크기와 동일하며, 80㎜이다. 방사 엘리먼트(11)와 그라운드 지판(14)의 간격 c는 5㎜이다. 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)의 폭 d, e, f는 1㎜이다. 쇼트 핀(12)과 급전부(13)의 간격 x는, IC칩(20)의 임피던스에 의해 결정된다. 즉, 쇼트 핀(12)의 위치는, IC칩(20)의 임피던스와 정합하도록 결정한다. 또한, 필름(30)의 크기는, 역 F 안테나(10)가 필름(30) 상에 형성되도록, 역 F 안테나(10)의 바깥 틀과 동일한 크기이거나, 그것보다도 큰 크기로 한다. 또한, 전술한 역 F 안테나의 크기는 일례이며, 이에 한하는 것은 아니다.
역 F 안테나(10)의 재료는, 예를 들면 구리나 은, 알루미늄 등의 금속이다. 역 F 안테나(10)의 두께는, 표피 효과에 의한 전류 손실을 고려하여 결정한다. 표피 효과는, 역 F 안테나를 흐르는 전류의 주파수와 재료의 도전율로 결정되고, 예를 들면 재료가 구리이며, 전파의 주파수가 913㎒이라면, 2㎛부터 3㎛ 이상의 두께 를 필요로 한다. 바꿔 말하면, 역 F 안테나(10)는, 예를 들면 50㎛ 이하로 하는 얇기를 실현할 수 있다. 필름(30)은, 절연체이며, 예를 들면 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름을 이용한다. 필름(30)의 두께는, 특별히 한정하지 않는다.
역 F 안테나(10)의 제조 방법은, 예를 들면 동박을 도 1에 도시한 형상으로 잘라, 필름(30)에 접착제 등으로 접착한다. 또는, 예를 들면 구리를 필름(30)에, 스크린 인쇄 등에 의해 도 1에 도시한 형상으로 인쇄함으로써, 역 F 안테나(10)를 형성한다. 또는, 예를 들면 구리를 필름(30)에 증착하여, 도 1에 도시한 형상의 역 F 안테나(10)를 필름(30) 상에 형성한다. 또는, 예를 들면 필름(30)에 적층된 금속을 마스킹하여 에칭함으로써, 도 1에 도시한 형상의 역 F 안테나(10)를 필름(30) 상에 형성한다.
이와 같이, 필름(30)에 역 F 안테나를 형성함으로써, 간단한 구조의 RFID 태그를 실현할 수 있어, 금속에 RFID 태그를 접착하여도 리드 라이터와 무선 통신을 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 필름(30)에 평면 형상의 역 F 안테나를 형성한다고 하는 간단한 구조이므로, 금속의 곡면에도 접착 가능하다. 또한, 필름(30)에 평면 형상으로 역 F 안테나를 형성하므로, 제조가 용이하여, 제조 코스트를 저감할 수 있다.
다음으로, RFID 태그를 금속 케이스(40)에 접착하여도 통신 가능하게 되는 원리에 대해 간단히 설명한다. 금속 표면에 전파가 입사되는 경우, 금속 표면에서 그 전파는 반사된다. 이 때, 반사된 전파의 전계의 위상은, 입사되는 전파의 전계의 위상에 대해 180도 어긋나고, 금속 내의 전계는 0으로 된다. 그 때문에, RFID 태그 전체를 금속 케이스(40) 상에 접착하면, 전파를 송수신할 수 없게 된다.
도 1의 RFID 태그에서는, 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)를, 금속 케이스(40)로부터 돌출하도록 부착한다. 그 때문에, 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)의 부분에는, 금속 케이스(40)가 존재하지 않고, 전파가 금속 케이스(40)에 의해 반사하는 일이 없으므로, 무선 통신이 가능하게 된다.
다음으로, 도 1에 도시한 RFID 태그의 역 F 안테나(10)와 IC칩(20)의 회로에 대해 설명한다.
도 2는, 도 1의 역 F 안테나와 IC칩의 등화 회로를 도시한 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이 역 F 안테나(10)는, IC칩(20)에서 보면, 저항 R1과 코일 L1의 회로라고 간주할 수 있다. IC칩(20)은, 역 F 안테나(10)에서 보면, 컨덴서 C1과 저항 R2를 가진 회로라고 간주할 수 있다. 또한, 도 2 중 노드 N1은 도 1의 급전부(13)에 대응하고, 노드 N2는 그라운드 지판(14)에 대응한다.
IC칩(20)의 역 F 안테나(10)에서 본 임피던스는, IC칩(20)의 내부 회로에 의해 결정되어 있다(도 2에서는, 컨덴서 C1과 저항 R2). 따라서, 역 F 안테나(10)의 임피던스를 바꿈으로써, IC칩(20)의 임피던스에 정합하도록 한다.
역 F 안테나(10)의 임피던스(도 2의 코일 L1과 저항 R1의 병렬 회로)는, 도 1에서 설명한 바와 같이, 쇼트 핀(12)과 급전부(13)의 간격 x를 바꿈으로써, 바꿀 수 있다. 따라서, 역 F 안테나(10)의 쇼트 핀(12)의 위치를, IC칩(20)의 임피던스와 정합하도록 결정한다.
그런데, 역 F 안테나(10)의 어드미턴스는, 도 2의 회로도로부터 다음 수학식 1과 같이 표현된다. 또한, IC칩(20)의 어드미턴스는, 도 2의 회로도로부터 다음 수학식 2와 같이 표현된다. 단, 수학식 1, 2의 j는 허수, ω는 각주파수를 나타낸다.
Y=(1/R1)+(1/jωL1)
Y=(1/R2)+jωC1
이에 의해, 역 F 안테나(10)와 IC칩(20)의 임피던스가 정합하기 위해서는, R1=R2의 관계를 갖게 하고, 무효 전력을 없애도록, ωC1=1/ωL1의 관계를 갖게 하도록, 쇼트 핀(12)의 위치를 결정할 필요가 있다.
다음으로, 역 F 안테나(10)의 쇼트 핀(12)의 위치와 용량값의 관계에 대해 설명한다.
도 3은, 역 F 안테나의 쇼트 핀의 위치와 용량값의 관계를 나타낸 도면이다. 도면의 횡축은, 도 1의 쇼트 핀(12)의 위치(간격 x)를 나타내고, 종축은 역 F 안테나의 용량값 Ccp(ωCcp=1/ωL1의 관계가 있음)를 나타내고 있다. 또한, 도면의 그래프의 × 표시는, 도 1에서 설명한 크기의 역 F 안테나(10)의, 전파의 주파수가 950㎒에서의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.
예를 들면, IC칩(20)의 용량값이 1.0pF인 경우, 도면의 시뮬레이션 결과로부터, x의 값을 대체로 18㎜로 설정하면, 임피던스 정합을 취할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 예를 들면 IC칩(20)의 용량값이 0.5pF인 경우, 도면의 시뮬레이션 결 과로부터, x의 값을 대체로 35㎜로 설정하면, 임피던스 정합을 취할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도면의 그래프의 ● 표시는, 도 1에서 설명한 크기의 역 F 안테나(10)의, 전파의 주파수가 950㎒에서의 실측값을 나타내고 있다. 실측값은, 대체로 시뮬레이션 결과를 따르는 값으로 되어 있는 것을 알 수 있다.
다음으로, 역 F 안테나(10)의 쇼트 핀(12)의 위치와 저항값의 관계에 대해 설명한다.
도 4는, 역 F 안테나의 쇼트 핀의 위치와 저항값의 관계를 나타낸 도면이다. 도면의 횡축은, 도 1의 쇼트 핀(12)의 위치(간격 x)를 나타내고, 종축은, 역 F 안테나의 저항값 Rap를 나타내고 있다. 또한, 도면의 그래프는, 도 1에서 설명한 크기의 역 F 안테나(10)의, 전파의 주파수가 950㎒에서의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다.
예를 들면, IC칩(20)의 저항값이 12500Ω인 경우, 도면의 시뮬레이션 결과로부터, x의 값을 대체로 20㎜로 설정하면, 임피던스 정합을 취할 수 있다. 또한, 예를 들면 IC칩(20)의 저항값이 17500Ω인 경우, 도면의 시뮬레이션 결과로부터, x의 값을 대체로 25㎜로 설정하면, 임피던스 정합을 취할 수 있다.
또한, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 쇼트 핀(12)의 위치에 의해, 역 F 안테나(10)의 용량값과 저항값은 별도로 변화한다. 따라서, 한쪽만의 값을 일치시키는 것뿐만 아니라, 양방의 시뮬레이션 결과의 값을 고려하여, 쇼트 핀(12)의 위치를 결정할 필요가 있다. 또한, 실제로 RFID 태그를 금속에 접착한 경우, 저항값이 시뮬레이션과 크게 변하는 경우도 있어, RFID 태그를 접착하는 금속에 의해서도, 저항값을 조정할 필요가 있다.
다음으로, 도 1의 RFID 태그를 동장판에 접착하였을 때의, 역 F 안테나(10)의 쇼트 핀(12)의 위치와, 용량값, 저항값 및 전파의 비거리와의 관계에 대해 설명한다.
도 5는, 역 F 안테나를 동장판에 접착하였을 때의 사시도이다. 도면에는, 동장판(52)에 RFID 태그(51)가 접착되어 있다. RFID 태그(51)는, 도 1에서 도시한 RFID 태그이며, 역 F 안테나(10) 및 필름(30)을 갖고 있다. 동장판(52)은 장방형상을 갖고, 205㎜×130㎜의 크기를 갖고 있다.
도 6은, 역 F 안테나의 쇼트 핀의 위치와, 용량값, 저항값 및 전파의 비거리의 관계에 대해 설명하는 도면이다. 도 6의 표 61은, 도 5의 동장판(52)에 접착된 RFID 태그(51)를, 913㎒의 전파로 무선 통신하였을 때의 실측값을 나타내고 있다.
표 61에 나타낸 바와 같이, 쇼트 핀(12)의 위치(간격 x)가 20㎜일 때, 역 F 안테나(10)의 용량값 Ccp의 실측값은 1.28pF이며, 저항값은 3264Ω이었다. 전파의 비거리는, 190㎝이었다. 쇼트 핀(12)의 위치가 25㎜일 때, 역 F 안테나(10)의 용량값 Ccp의 실측값은 1.10pF이며, 저항값은 3242Ω이었다. 전파의 비거리는, 140㎝이었다. 쇼트 핀(12)의 위치가 30㎜일 때, 역 F 안테나(10)의 용량값 Ccp의 실측값은 0.79pF이며, 저항값은 3772Ω이었다. 전파의 비거리는, 80㎝이었다.
다음으로, RFID 태그를 노트형 PC에 접착하였을 때의 전파의 비거리에 대해 설명한다.
도 7은, 도 1의 RFID 태그를 노트형 PC의 액정 배면에 접착한 상태를 도시한 사시도이다. 도 7에는, 노트형 PC(71)의 액정 화면 배면(72)에, RFID 태그(51)가 접착되어 있다. RFID 태그(51)는, 도 1에서 도시한 RFID 태그이며, 역 F 안테나(10) 및 필름(30)을 갖고 있다. 또한, 역 F 안테나(10)의 쇼트 핀(12)의 위치는, 20㎜이다. 이와 같이, 노트형 PC(71)의 액정 화면 배면(72)에 RFID 태그(51)를 접착한 경우, 전파의 비거리는 140㎝이었다.
도 8은, 도 1의 RFID 태그를 노트형 PC의 지문 센서 옆에 접착한 상태를 도시한 사시도이다. 도 8에는, 노트형 PC(71)의 지문 센서(73)의 옆에, RFID 태그(51)가 접착되어 있다. RFID 태그(51)는, 도 1에서 도시한 RFID 태그이며, 역 F 안테나(10) 및 필름(30)을 갖고 있다. 또한, 역 F 안테나(10)의 쇼트 핀(12)의 위치는, 20㎜이다. 이와 같이, 노트형 PC(71)의 지문 센서(73)의 옆에 RFID 태그(51)를 접착한 경우, 전파의 비거리는 140㎝이었다.
다음으로, 주파수에 의한 역 F 안테나(10)의 임피던스의 변화에 대해 설명한다.
도 9는, 역 F 안테나의 스미스차트의 시뮬레이션을 나타낸 도면이다. 도 9의 (A)는, 쇼트 핀의 위치가 20㎜일 때의, 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 변화시키면, 도 9의 (A)의 화살표로 나타낸 바와 같이 임피던스는 변화한다. 도 9의 (B)는, 쇼트 핀의 위치가 25㎜일 때의, 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 변화시키면, 도 9의 (B)의 화살표로 나타낸 바와 같이 임피던스는 변화한다. 도 9의 (C)는, 쇼트 핀의 위치 가 30㎜일 때의, 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 변화시키면, 도 9의 (C)의 화살표로 나타낸 바와 같이 임피던스는 변화한다.
도 10은, 역 F 안테나의 스미스차트의 실측값을 나타낸 도면이다. 도 10의 (A)는, 쇼트 핀의 위치가 20㎜일 때의, 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 변화시키면, 도 10의 (A)의 화살표로 나타낸 바와 같이 임피던스는 변화한다. 도 10의 (B)는, 쇼트 핀의 위치가 25㎜일 때의, 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 변화시키면, 도 10의 (B)의 화살표로 나타낸 바와 같이 임피던스는 변화한다. 도 10의 (C)는, 쇼트 핀의 위치가 30㎜일 때의, 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 변화시키면, 도 10의 (C)의 화살표로 나타낸 바와 같이 임피던스는 변화한다. 도 10에 도시한 임피던스의 실측값은, 도 9에 나타낸 시뮬레이션과 거의 동일한 변화를 나타내고 있다.
그런데, 역 F 안테나(10)의 임피던스의 변화는, 작은 쪽이 바람직하다. 주파수에 의해 임피던스가 크게 변화하면, IC칩(20)의 용량값과 정합을 취하는 것이 어렵게 되기 때문이다. 도 1에 도시한 역 F 안테나(10)는, 도 9, 도 10에 나타낸 바와 같이 임피던스의 변화가 작으므로, IC칩(20)과 임피던스 정합을 취하기 쉽다. 또한, 주파수에 의한 임피던스의 변화가 작으므로, 사용하는 전파의 대역을 넓게 취할 수 있다.
다음으로, 도 1의 RFID 태그를 금속 케이스에 접착하였을 때의, 역 F 안테나(10)의 특성의 변화에 대해 설명한다.
도 11은, 특성 변화의 모델로 되는 금속 케이스에 접착된 RFID 태그의 사시도이다. 도 11에 도시한 금속 케이스(81)는 철이며, 70㎜×100㎜×5㎜의 크기를 갖고 있다. 금속 케이스(81)의 도전율은, 1×107S/m이다. RFID 태그(51)는, 도 1에 도시한 RFID 태그이며, 역 F 안테나(10) 및 필름(30)을 갖고 있다. 또한, 쇼트 핀(12)의 위치는 35㎜이다. 또한, 필름(30)의 두께는 0.2㎜이며, 역 F 안테나(10)는 금속 케이스(81)로부터 0.2m 떠 있는 상태에 있다.
도 12는, RFID 태그 단체와 금속 케이스에 접착하였을 때의 주파수와 용량값의 관계를 나타낸 도면이다. 도 12의 실선은, 도 11에 도시한 RFID 태그(51) 단체에서의 주파수와 용량값의 관계를 나타낸다. 도 12의 점선은, 도 11에 도시한 RFID 태그(51)를 금속 케이스(81)에 접착하였을 때의 주파수와 용량값의 관계를 나타낸다. 도 12에 나타낸 바와 같이, RFID 태그(51)를 금속 케이스(81)에 접착함으로써, 용량값이 전체 주파수에서 대체로 0.085pF 상승하고 있다.
도 13은, RFID 태그 단체와 금속 케이스에 접착하였을 때의 주파수와 게인의 관계를 나타낸 도면이다. 도 13의 실선은, 도 11에 도시한 RFID 태그(51) 단체에서의 주파수와 게인의 관계를 나타낸다. 도 13의 점선은, 도 11에 도시한 RFID 태그(51)를 금속 케이스(81)에 접착하였을 때의 주파수와 게인의 관계를 나타낸다. 도 13에 나타낸 바와 같이, RFID 태그(51)를 금속 케이스(81)에 접착함으로써, 게인이 일부 주파수에서 상승하고 있다.
이와 같이 RFID 태그(51)를 금속 케이스(81)에 접착함으로써, 임피던스 및 게인이 변화하므로, 접착하는 대상의 금속 케이스에 맞춘 설계가 가능하면, 전파의 비거리를 더 늘리는 것도 가능하다.
다음으로, 임의의 IC칩을 반파장 절첩 다이폴 안테나로 무선 통신하였을 때의 비거리가 2.15m이었을 때, 이 IC칩을 도 1의 RFID 태그에 적용한 경우의 비거리 예상에 대해 설명한다.
도 14는, 임의의 IC칩을 반파장 절첩 다이폴 안테나로 무선 통신하였을 때의 비거리가 2.15m이었을 때, 이 IC칩을 도 1의 RFID 태그에 적용한 경우의 게인을 나타낸 도면이다. 반파장 절첩 다이폴 안테나로 무선 통신하였을 때의 비거리가 2.15m인 IC칩을 도 1의 RFID 태그에 적용한 경우, 역 F 안테나(10)의 게인은, 도 14에 나타낸 바와 같다. 또한, 도 14의 ●는, 역 F 안테나(10)의 쇼트 핀(12)의 위치가 20㎜일 때, 도 14의 ○는, 역 F 안테나(10)의 쇼트 핀(12)의 위치가 25㎜일 때, 도 14의 ㅿ(도면에서는 검은 삼각)는, 역 F 안테나(10)의 쇼트 핀(12)의 위치가 30㎜일 때, 도 14의 ×는, 역 F 안테나(10)의 쇼트 핀(12)의 위치가 35㎜일 때의 게인을 나타내고 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 950㎒에서는, 게인은 대체로 -2.2dBi∼-1.3dBi 내려가 있다. 쇼트 핀(12)의 위치가 25㎜일 때는 -2.0dBi 내려가 있다.
반파장 절첩 다이폴 안테나의 게인은 2dBi이기 때문에, 도 1의 RFID 태그에서는, 반파장 절첩 다이폴 안테나의 게인에 대해, -4dBi 내려가 있다. 따라서, 10-0.4×2.15≒1.1m로 되고, 반파장 절첩 다이폴 안테나로 2.15m의 비거리이었던 IC칩 은, 도 1의 RFID 태그에 탑재하면, 비거리는 1.1m로 예측할 수 있다.
다음으로, RFID 태그의 지향성에 대해 설명한다.
도 15는, RFID 태그의 지향성을 설명하는 도면이다. RFID 태그는, 도 15에 도시한 바와 같이 x-y 좌표 평면에 배치되었다고 한다. 또한, 도 15의 RFID 태그는, 도 1에 도시한 RFID 태그로 한다.
도 16은, 도 15의 RFID 태그의 지향성을 도시한 도면이다. 도 15에 도시한 RFID 태그는, 도 16에 도시한 바와 같이 y축 방향보다는, x축 방향으로 지향성을 갖는다.
이와 같이, 필름(30)에 평면 형상의 역 F 안테나(10)를 형성하도록 하였으므로, 얇고 플렉시블하여, 금속 케이스의 곡면에 접착하여 사용할 수 있다. 또한, 구조가 간단하므로, 제조 코스트를 저감할 수 있다.
또한, 필름(30)은, 형성된 역 F 안테나(10)의 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)가 금속으로부터 돌출하도록 접착되므로, 금속에 접착되어도 통신할 수 있다.
또한, RFID 태그를 금속 이외의 물체에 접착하는 경우에는, 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)의 부분을 돌출하여 접착할 필요는 없다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 제1 실시 형태에서는, 도 1에서 설명한 바와 같이 급전부(13)는, 방사 엘리먼트(11)의 일단과 접속되고, 쇼트 핀(12)은 방사 엘리먼트(11)의 양단 사이에 위치하고 있었다. 제2 실시 형태에서는, 쇼트 핀(12)은 방사 엘리먼트(11)의 일단으로 설명되고, 급전부(13)는 방사 엘리먼트(11)의 양단 사이에 위치한다.
도 17은, 제2 실시 형태에 따른 RFID 태그의 평면도이다. RFID 태그는, 도면에 도시한 바와 같이 역 F 안테나(90)와, IC칩(100)과, 필름(110)으로 구성되어 있다. 역 F 안테나(90)는, 예를 들면 금속박으로 구성되고, 필름(110)에 접착되어 있다. 또한, 도 17에서는, 이 RFID 태그가, 예를 들면 전자 기기의 금속 케이스(120)에 부착되어 있는 것을 도시하고 있다.
역 F 안테나(90)는, 방사 엘리먼트(91)와, 급전부(92)와, 쇼트 핀(93)과, 그라운드 지판(94)으로 구성되어 있다. 방사 엘리먼트(91)는, 그라운드 지판(94)의 １변과 동일한 길이로, 병행하게 되도록 형성되어 있고, 일단은 쇼트 핀(93)과 접속되고, 타단은 개방으로 되어 있다. 또한, 방사 엘리먼트(91)의 양단 사이에는, 급전부(92)가 설치되어 있다. 급전부(92)와 그라운드 지판(94) 사이에는, IC칩(100)이 부착되어 있고, IC칩(100)은 역 F 안테나(90)를 통하여, 예를 들면 953㎒의 UHF대의 전파로 리드 라이터와 무선 통신을 한다. IC칩(100)은, 리드 라이터로부터 수신한 데이터를 기입하고, 또한 읽어낸 데이터를 리드 라이터에 송신한다.
역 F 안테나(90)가 형성된 필름(110)은, 방사 엘리먼트(91), 급전부(92) 및 쇼트 핀(93)이 금속 케이스(120)로부터 돌출하도록(금속 케이스(120) 상으로부터 빠지도록) 접착된다. RFID 태그의 금속 케이스에의 접착은, 양면 테이프로 접착하여도 되고, 접착제에 의해 접착하여도 된다. 또한, 도 17에서는, 그라운드 지판(94)의 급전부(92)와 쇼트 핀(93)이 설치되어 있는 １변이, 금속 케이스(120)의 １변과 일치하도록 하여 필름(110)이 접착되고, 금속 케이스(120)로부터 방사 엘리 먼트(91), 급전부(92) 및 쇼트 핀(93)이 돌출되도록 하고 있다. 이와 같이, 방사 엘리먼트(91), 급전부(92) 및 쇼트 핀(93)이 금속 케이스(120)와 겹치지 않도록 함으로써, 리드 라이터와의 전파의 송수신이 가능하게 된다.
급전부(92)와 쇼트 핀(93)의 간격 x는, IC칩(100)의 임피던스에 의해 결정된다. 즉, 급전부(92)의 위치는, IC칩(100)의 임피던스와 정합하도록 결정한다. 또한, 필름(110)의 크기는, 역 F 안테나(90)가 필름(110)에 접착되도록, 역 F 안테나(90)의 바깥 틀과 동일한 크기이거나, 그것보다도 큰 크기로 한다.
또한, 역 F 안테나(90), 필름(110)의 재료, 제조 방법은, 도 1에서 설명한 바와 마찬가지이며, 그 설명은 생략한다.
다음으로, 주파수에 의한 역 F 안테나(90)의 임피던스의 변화에 대해 설명한다.
도 18은, 역 F 안테나의 스미스차트의 시뮬레이션을 나타낸 도면이다. 도 18의 (A)는, 쇼트 핀의 위치가 20㎜일 때의, 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 변화시키면, 도 18의 (A)의 화살표로 나타낸 바와 같이 임피던스는 변화한다. 도 18의 (B)는, 쇼트 핀의 위치가 25㎜일 때의, 임피던스의 변화를 나타내고 있다. 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 변화시키면, 도 18의 (B)의 화살표로 나타낸 바와 같이 임피던스는 변화한다.
또한, 도 17의 역 F 안테나(90)에서는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 도 1의 역 F 안테나(10)보다 임피던스의 변화가 크다. 그 때문에, 도 17의 역 F 안테나(90)에서는, 도 1의 역 F 안테나(10)에 대해, 임피던스의 정합을 취하는 것이 어 렵다. 또한, 주파수에 의한 임피던스의 변화가 크므로, 도 17의 역 F 안테나(90)는, 도 1의 역 F 안테나에 대해, 사용하는 전파의 대역이 좁게 되어 있다.
이와 같이, 쇼트 핀(93)이 방사 엘리먼트(91)의 일단에 있고, 급전부(92)가 방사 엘리먼트(91)의 양단 사이에 있는 경우라도, RFID 태그는 금속 케이스(120)에 접착하여 무선 통신할 수 있다.
또한, RFID 태그를 금속 이외의 물체에 접착하는 경우에는, 방사 엘리먼트(11), 쇼트 핀(12) 및 급전부(13)의 부분을 돌출하여 접착할 필요는 없다.
상기에 대해서는 단순히 본 발명의 원리를 나타낸 것이다. 또한, 다수의 변형, 변경이 당업자에 의해 가능하고, 본 발명은 상기에 기재하여, 설명한 정확한 구성 및 응용예에 한정되는 것이 아니라, 대응하는 모든 변형예 및 균등물은, 첨부의 청구항 및 그 균등물에 의한 본 발명의 범위로 간주된다.
<부호의 설명>
10 : 역 F 안테나
11 : 방사 엘리먼트
12 : 쇼트 핀
13 : 급전부
14 : 그라운드 지판
20 : IC칩
30 : 필름
40 : 금속 케이스

Claims (10)

  1. 금속에 접착 가능한 무선 주파수 식별 태그로서,
    필름과,
    상기 필름에 평면 형상으로 형성되는 역 F 안테나
    를 갖고,
    상기 필름은, 형성된 상기 역 F 안테나의 방사 엘리먼트, 쇼트 핀 및 급전부가 상기 금속으로부터 돌출하도록 접착되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급전부는, 상기 방사 엘리먼트의 일단에 형성되고, 상기 쇼트 핀은, 상기 방사 엘리먼트의 양단 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 쇼트 핀의 위치는, 탑재되는 반도체 장치의 임피던스와 정합하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 쇼트 핀은, 상기 방사 엘리먼트의 일단에 형성되고, 상기 급전부는, 상기 방사 엘리먼트의 양단 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 급전부의 위치는, 탑재되는 반도체 장치의 임피던스와 정합하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 역 F 안테나는, 인쇄에 의해 상기 필름에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 역 F 안테나는, 금속박으로 형성되고, 상기 필름에 접착되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 역 F 안테나는, 증착에 의해 상기 필름에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 역 F 안테나는, 상기 필름 상에 적층된 금속을 에칭함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 필름은, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
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