WO2002007081A1

WO2002007081A1 - Structure d'installation d'une etiquette rfid, procede d'installation d'une etiquette rfid et procede de communication d'une etiquette rfid

Info

Publication number: WO2002007081A1
Application number: PCT/JP2001/006082
Authority: WO
Inventors: Fujio Senba; Nakamaro Hyodo; Jun Fujii; Tomoki Uchiyama; Shigeru Kida
Original assignee: Hanex Co., Ltd.
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2002-01-24
Also published as: CN1443341A; JP3711026B2; BR0112534A; EP1308884A1; US6897827B2; EP1308884B1; DE60128810D1; US20040052034A1; EP1308884A4; KR100789596B1; DE60128810T2; JP2002157568A; TW515156B; CN1175375C; AU2001269518A1; KR20030051597A

Description

明細書

RF I Dタグの設置構造及び RF I Dタグの設置方法及び RF I Dタグの通信方法技術分野

本発明は、アンテナコイルと、制御部とを有する RF I Dタグを導電性部材に設ける場合の設置構造及び設置方法及び通信方法に関するものである。

この出願は、'日本国への出願日が 2000年 7月 17日の特願 2000-21 5935、並びに 2000年 9月 5日の特願 2000— 268241の外国特許出願の外国優先権利益を主張するものである。背景技術

従来、 RF IDタグ（Radio Frequency IDentification TAG) には、電磁誘導型と電磁結合型があり、何れも電磁波を利用してリードライト端末機等と非接触で通信を行うようになっている。

RF I Dタグはアンテナコイルと制御部を有し、リードライト端末機からの送信信号をアンテナコイルが受信すると、制御部がそれを電力としてコンデンサに蓄積すると共に、その電力を利用して記憶部に記憶された I Dコード等の情報を再びアンテナコイルからリードライト端末機に送信する。

送受信方式としては、 ASK (Amplitude Shift Keying) 方式と、 F S K (Frequency Shift Keying) 方式があり、前者は電磁波の振幅偏移変調により送受信を行い、後者は電磁波の周波数変調により送受信を行う。

一般的な RF I Dタグをアンテナコイル形式で分けると、円形の空心コイルを使用した円盤状のアンテナコイルと、棒状のフヱライトコアにエナメル線等の絶縁被覆銅線を巻き付けたシリンダ状のアンテナコイルの 2種類が存在し、外形は夫々のアンテナコイルの形状に対応して前者は円盤状に形成され、後者は棒状に形成される。尚、円盤状のアンテナコイルを有する R F I Dタグは円形コイルの面方向の磁束変化を利用して通信を行い、シリンダ状のアンテナコイルを有する R F I Dタグは軸方向の磁束変化を利用して通信を行う。

ところで、電磁波は交流変化する電界と磁界が 9 0度の位相で伝播するものであるが、その磁界変化による交番磁束が鉄、アルミニウム、銅等の導電性部材と交差すると、該導電性部材中に渦電流が発生し、その渦電流により交番磁界を打ち消す方向に磁束が発生する。

そのため、従来から R F I Dタグは、出来るだけ導電性部材から遠ざけて設置するのが一般的であった。

し力しながら、 R F I Dタグをどうしても導電性部材に近接して設置しなければならない場合には、前述の円盤状のアンテナコイルを有する R F I Dタグを使用して、先ずは、 R F I Dタグのコイル面と導電性部材の表面とを平行に配置し、その間に非導電性のスぺーサを介在させて導電性部材から遠ざけて渦電流の発生を抑制する場合や、コイル面と導電性部材の表面との間に高い透磁率を有するフヱライトコァゃアモルファス磁性体シートを介在させて、導電性部材に漏れる磁束を、それ等高透磁率材料に導いて渦電流の発生を抑制する場合がある。

これ等の方法により、導電性部材の影響を少なくすることが出来、何れの方法においてもコイル面に垂直な方向、即ち、円盤状のアンテナコイルにおける磁束分布が広がる方向から通信を行うことが出来る。

一方、シリンダ状のアンテナコイルを有する R F I Dタグは、円盤状のアンテナコイルを有する R F I Dタグよりも著しく小型化出来るので、あらゆる用途への適応性に優れている。

しかしながら、従来、このシリンダ状のアンテナコイルを有する R F I Dタグを導電性部材の表面に設置することは原理的に無理があると考えられていたため、試みられていなかった。

即ち、前述のように、このシリンダ状のアンテナコイルを有する R F I Dタグにおける磁束はアンテナコイルの軸方向であり、リードライト端末機と通信する場合にはアンテナコイルの内部に挿通されたコア部材の先端部方向から行うことが感度的に有利になる。

そこで、この R F I Dタグを導電性部材の表面に設置する場合、常識的には通信し易いように、その軸方向を導電性部材の表面から垂直に立てて設置することになるが、そのためには導電性部材の表面に垂直な設置穴（設置溝部）を設け、その中に垂直に設置する方法が実用的である。

し力し、 R F I Dタグをその寸法に合わせて形成した設置穴内に設置してリードライト端末機と通信しょうとしても、周囲を取り囲む導電性部材の影響を受けて通信が出来ないという問題があり、そのため、従来から導電性部材への設置には円盤状のアンテナコイルを有する R F I Dタグが使用されていた。発明の開示

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、極めて小型化出来るシリンダ状アンテナコイルを有する R F I Dタグを導電性部材に設置することを可能とした R F I Dタグの設置構造、設置方法、並びに通信方法を提供せんとするものである。

本発明者等は、種々研究の結果、棒状に形成されたシリンダ状のアンテナコィルを有する R F I Dタグを、その長手方向（軸方向）を導電性部材の設置面に平行に略接するように設置すれば、 R F I Dタグを介した設置面上の空間における磁束を利用して通信が可能なことを見出し、この知見を基に本発明を完成したものである。

即ち、クレーム 1に記載した本発明に係る R F I Dタグの設置構造は、アンテナコイルと、制御部とを有する R F I Dタグを導電性部材に設置する構造において、前記 R F I Dタグは、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成され、その軸方向を前記導電性部材の設置面と平行にし、且つ該設置面に略接するように設置したことを特徴とする。

上記構成によれば、シリンダ状のアンテナコイルの先端部から軸方向に延長する磁束の一部は導電性部材に入り込み、該導電性部材に形成する渦電流に応じて全体の磁束は多少減少するが、残った磁束の一部は R F I Dタグを介した該導電性部材の設置面上の空間をループ状に通るので、その磁束を利用してリ一ドライト端末機等と通信することが出来る。

そして、導電性部材に対する R F I Dタグの設置許容面積が極めて狭い場合であっても極めて小型化出来るシリンダ状アンテナコイルを有する R F I Dタグであれば容易に設置出来る。

また、 R F I Dタグを介した導電性部材の設置面上の空間における磁束を利用して通信出来るので操作性が良い。

また、上記設置構造において、前記導電性部材の設置面に表面を開放した設置溝部が形成され、前記 R F I Dタグがその軸方向を、前記設置溝部の底面からなる設置面と平行にして設置することが出来る。このようにすると、 R F I Dタグを安定して導電性部材に設置出来ると共に R F I Dタグを介した導電性部材の設置面上の空間における磁束を利用して通信が出来る。

また、上記何れかの設置構造において、前記 R F I Dタグを前記導電性部材の設置面に対して 1 Ο μ ιη以上、且つ 5 mm以下の離間距離を有して設置することが出来る。このようにすると、導電性部材の影饗を低減出来るので通信感度をより高めることが出来る。

また、 R F I Dタグを前記導電性部材の設置面に対して離間 β巨離を 5 mm以下に設定したことで、導電性部材の表面からの R F I Dタグの突出量、或いは導電性部材の設置溝部の深さを小さくすることが出来る。従って、導電性部材の性能や強度を維持することが出来る。

また、クレーム 4に記載した本発明に係る R F I Dタグの設置構造は、アンテナコイルと、制御部とを有する R F I Dタグを導電性部材に設置する構造において、前記導電性部材の表面に設置溝部が設けられ、前記 R F I Dタグは、シリンダ状のアンテナコィルを有して全体が棒状に形成され、その軸方向を前記設置溝部の底面に対して傾斜させて設置したことを特徴とする。上記構成によれば、導電性部材に対する設置投影面積がクレーム 1、 2に記載の発明よりも更に小さく出来る。しかも傾斜設置により形成される空間から磁束が設置溝部の外部に漏洩することを利用してリードライト端末機と通信することが出来る。

また、上記何れかの設置構造において、前記設置溝部に設置した状態における前記 R F I Dタグの側面及び/または設置面側を導電性材料で作られた保護部材で保護することが出来、このようにすると、より安定して R F I Dタグを'保護することが出来る。

また、上記設置構造において、前記保護部材に表面を開放した収納部が形成され、その収納部内に前記 R F I Dタグを収納することによって該 R F I Dタグの側面及び設置面側を保護した場合には、 R F I Dタグが保護部材によって精確に位置決めされて設置される。

また、上記何れかの設置構造において、前記導電性部材に設置した R F I Dタグの表面側を非導電性材料で作られた保護体で覆うことが出来、このようにすると、 R F I Dタグを外部からの応力や衝撃、或いは外部環境に対して有効に保護することが出来る。

また、上記何れかの設置構造において、前記 R F I Dタグは A S K (振幅偏移変調）方式で通信を行うものを使用することが出来、このような A S K方式の R F I Dタグを使用すると、 F S K方式のように導電性部材の影響による周波数ずれによる通信感度の低下等を生じないので、本発明のように導電性部材に接して設置する場合においては、その影響を少なくして高い通信感度と安定性を持って通信出来る。

また、クレーム 9に記載した本発明に係る R F I Dタグの設置方法は、アンテナコイルと、制御部とを有する R F I Dタグを導電性部材に設置する方法において、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成された R F I Dタグを、導電性材料で作られた保護部材に形成された表面の開放された収納部に収納すると共に、導電性部材に表面の開放された設置溝部を形成し、前記収納部の開放側を表面に.して前記保護部材を前記設置溝部に設置し、その際に R F I Dタグの軸方向を前記設置溝部の底面と平行若しくは傾斜するようにして設置することを特徴とする。

上記設置方法によれば、 R F I Dタグを先ず保護部材に収納し、その保護部材を導電性部材に形成された表面の開放された設置溝部に設置するようにしたので、極めて小さい寸法の R F I Dタグを、それに応じた小さい設置溝部内に容易に設置することが出来る。

そのため、設置に要する時間が短縮されると共に精確に位置決めした状態で R F I Dタグを設置出来る。

また、クレーム 10に記載した本発明に係る R F I Dタグの通信方法は、アンテナコイルと、制御部とを有する R F I Dタグを導電†生 ^材に設置して通信する方法において、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成された前記 R F I Dタグを、その軸方向を前記導電性部材の設置面と平行に且つ略接するように設置し、該 R F I Dタグを介した前記導電性部材の設置面上の空間における磁束を利用して通信を行うことを特徴とする。

上記通信方法によれば、導電性部材に接して R F I Dタグを設置した状態で R F I Dタグを介した導電性部材の設置面上の空間における磁束を利用して通信することが出来る。

また、クレーム 11 に記載した本発明に係る R F I Dタグの通信方法は、アンテナコイルと、制御部とを有する R F I Dタグを導電 I¹生部材に設置して通信する方法において、前記導電性部材の表面に設置溝部を形成し、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成された前記 R F I Dタグを、その軸方向を前記設置溝部の底面と平行にし、且つ該底面に略接するように設置し、またはその底面に対して傾斜させて設置し、該 R F I Dタグを介した前記設置溝部上の空間における磁束を利用して通信を行うことを特徴とする。

上記通信方法によれば、導電性部材に設けられる設置溝部の許容寸法が小さ、場合であっても、そこに小型化可能なシリンダ状のアンテナコイルを有する R F IDタグを設置して、容易に通信を行うことが出来る。

また、 RF I Dタグが導電性部材の表面に設けられた場合には、 RF I Dタグの取付構造が簡単であり、 RF I Dタグが導電性部材の設置溝部内に埋設された場合には、 RF IDタグの保全が確保出来る。

本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、棒状に形成されたシリンダ状のアンテナコイルを有する RF I Dタグを、その長手方向（軸方向）を導電性部材の設置面に平行に略接するように設置し、 RF I Dタグを介した設置面上の空間における磁束を利用して通信が可能である。図面の簡単な説明

図 1 (a) は本発明に係る RF IDタグの設置構造の一例であって、導電性部材の設置面に表面を開放した断面方形状の設置溝部が設けられ、該設置溝部に非導電性材料であるガラス容器からなる保護体で覆われた RF I Dタグを設置し、更にその表面が非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われた様子を示す斜視説明図、図 1 (b) は図 1 (a) の断面説明図である。

図 2は R F I Dタグの構成を示す正面説明図である。

図 3は R F I Dタグの制御系の構成を示すプロック図である。

図 4は RF I Dタグに発生する磁界の様子を示す模式図である。

図 5は外部のリーダライタ端末機に設けられたアンテナから発生した磁界が導電性部材の設置面に設けた表面を開放した設置溝部に到達する様子を示す模式図である。

図 6は導電性部材の設置面に設けた表面を開放した設置溝部に埋設した. RF I Dタグから発生した磁界が導電性部材の外部に伝搬する様子を示す模式図である。図 7 (a) は本発明に係る RF I Dタグの設置構造の他の例であって、導電性部材の設置面に表面を開放した円弧状の設置溝部が設けられ、該設置溝部に非導電性材料であるガラス容器からなる保護体で覆われた RF I Dタグを設置し、更にその表面が非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われた様子を示す斜視説明図、図 7 (b) は図 7 (a) の断面説明図である。

図 8 (a) は本発明に係る RF I Dタグの設置構造の他の例であって、導電性部材の設置面に表面を開放した設置溝部が設けられ、該設置溝部に設置した R F I Dタグの表面が非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われた様子を示す断面説明図、図 8 (b) は図 8 (a) の設置溝部が断面方形状に形成された構成を示す平面説明図、図 8 (c) は図 8 (a) の設置溝部が断面円形状に形成された構成を示す平面説明図である。

図 9は R F I Dタグの軸方向を設置溝部の底面に対して傾斜させて設置した様子を示す断面説明図である。

図 10 (a) は非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われた HF I Dタグを導電性部材の設置面に設置した様子を示す斜視説明図、図 10 (b)は図 10 (a) の断面説明図である。

図 11 は RF I Dタグの側面及び設置面側を導電性材料で作られた保護部材で保護した様子を示す断面説明図である。

図 12は図 11の設置溝部及び保護部材が断面円形状に形成された様子を示す分解説明図である。

図 13は図 11の設置溝部及び保護部材が断面方形状に形成された様子を示す分解説明図である。

図 14は RF I Dタグの側面及び設置面側を導電性材料で作られ、中央に直線状の設置溝部を有する断面円形状の保護部材で保護した様子を示す分解説明図である。

図 15は断面円形の設置溝部の深さを変えて通信距離を測定した結果を示す図である。

図 16は断面円形の設置溝部の直径を変えて通信距離を測定した結果を示す図である。

¾明を実施するための最良の形態図により本発明に係る RF I Dタグの設置構造、設置方法、並びに通信方法の一実施形態を具体的に説明する。

先ず、図 1〜図 6を用いて本発明に係る RF I Dタグの設置構造、設置方法、並びに通信方法の第 1実施形態について説明する。尚、以下の各実施形態で好適に採用される R F I Dタグ 1は、電磁結合方式、電磁誘導方式の R F I Dタグであり、以下の各実施形態では、電磁誘導方式の RF I Dタグを用いた場合の一実施形態について以卞に説明する。

図 1及び図 2に示す RF I Dタグ 1は、シリンダ状のアンテナコイル 2と、制御部となる半導体 I Cチップ 4とがプリント回路基板等を介さずに直結して一体的に形成されており、これにより RF IDタグ 1の小型化を実現している。

単線卷きでシリンダ状に形成されたアンテナコイル 2の内部には軸方向（図 1 (b) の左右方向）に鉄心やフェライト等の円柱状のコア部材 3が揷入されており、アンテナコイル 2、コア部材 3、半導体 I Cチップ 4等が一体的に形成されて全体が棒状に構成されている。

半導体 I Cチップ 4は I C (半導体集積回路）チップや LS I (半導体大規模集積回路）チップ等の一体的パッケージされて構成されたものであり、該半導体 I Cチップ 4の内部には、図 3に示すように、制御部となる CPU4 a、記憶部となるメモリ 4 b、送受信機 4 c及び蓄電手段となるコンデンサ 4 dが設けられている。

図 5に示す外部のリーダライタ端末機のアンテナ 9から発信された信号は、送受信機 4 cを介して CPU 4 aに伝達され、電力はコンデンサ 4 dに蓄電される。尚、蓄電手段となるコンデンサ 4 dが無く、外部のリーダライタ端末機から連続的に半導体 I Cチップ 4に電力が供給されるものでも良い。

CPU4 aは中央演算処理装置であり、メモリ 4 bに格納されたプログラムや各種データを読み出し、必要な演算や判断を行い、各種制御を行うものである。メモリ 4 bには CPU 4 aが動作するための各種プログラムや RF I Dタグ 1 が設置された導電性部材 5を含む製品や部品等に関する履歴データや口ット管理データ等の各種情報が記憶されている。

本実施形態の R F I Dタグ 1は、無線周波が 1波の振幅偏移変調（A S K ; Amplitude Shift Keying) の無線通信方式を使い、共振周波数帯域も広い、線径も数十ミクロンの空心或いはコア部材 3を有するアンテナコイル 2で特殊な送受信回路を組み込んだ消費電力の非常に少ない CMO S— I Cを使った R F I Dタグ 1を採用した。

この R F I Dタグ 1は導電性部材が近くにあっても振幅傭移変調（A S K) の無線通信方式を使い、 F S Kに比べて共振周波数帯域が広いため、周波数がずれても受信電力は低下せず、無線通信も殆んど影響を受けないことが本発明者等が行った実験結果により判明した。

A S Kの無線通信方式において使用する周波数は、通信感度（通信距離）の点から 5 0kHz〜5 0 0kHzの範囲が好ましく、より好ましくは 1 0 0kHz〜4 0 0 kHzの範囲を使用する。なお本発明の実施形態では 1 2 5kHzの A S K通信方式を採用した。

更に、本発明者等が行った実験結果によれば、磁界 Hは狭い隙間であっても回析現象により狭い隙間から伝搬することが判明したものであり、物理的な僅かな隙間が形成されるだけで R F I Dタグ 1と外部のリーダライタ端末機との間で電力送電媒体及ぴ情報通信媒体である交流磁界を相互に送受信することが出来ることを見い出したものである。

尚、 R F I Dタグ 1の通信や電力搬送を行う際に生じる磁界 Hにより渦電流を発生して元の磁束を減衰する反対方向の磁束を発生し、通信に影響を及ぼす導電性材料としては、ステンレス板、銅板、アルミニウム板の他に鉄、コバルト、二ッケル、及ぴそれ等の合金、フライト等の強磁性を有する金属、或いはアルミ二ゥム、銅、クローム等の常磁性を有する金属、更には導電性プラスチック等が適用可能である。

導電性部材の電気抵抗値が低いほど磁界 Hの変化により発生する渦電流は大きくなる。したがって、本発明は電気抵抗の比較的高い鉄またはステンレス等の鉄系合金からなる導電性部材に適用することが通信感度（通信距離）の点から有利である。

図 2に示すように、 RF I Dタグ 1はアンテナコイル 2の径方向の外径 D₂に応じた外径 D iを有する非導電性材料となるガラス材料で作られた保護体となるガラス容器 6により封止して表面側を含む全周が覆われている。

本実施形態で採用した RF I Dタグ 1のガラス容器 6の軸方向の長さ 1^は 7 mm〜15. 7mni程度であり、外径は 2. 12nm！〜 4. 12nmi程度である。従って、導電性部材 5の設置溝部 7は RF I Dタグ 1の長さ 1^及び外径に応じた大きさで形成される。また、 10タグ1の重量は、 55mg〜400 mg程度である。

以下に本実施形態で採用した RF I Dタグ 1のガラス容器 6の軸方向の長さ L い外径 13ぃ及ぴアンテナコイル 2の軸方向の長さ L₂、外径 D。の一例を示す。

【表 1】

アンテナコイル 2の一例としては、例えば、直径 30 /zm程度の銅線が単線卷きで径方向に多重層で軸方向にシリンダ状に巻かれており、そのアンテナコイル 2の内部にコア部材 3が有る状態でのインダクタンスは 9. 5mH (周波数 12 5kHz) 程度で、アンテナコイル 2に共振用に別途接続されたコンデンサの静電容量は 17 OpF (周波数 125kHz) 程度であった。

—方、導電性部材 5の表面 5 a側には表面を開放した断面方形状の設置溝部 7 が設けられており、 RF I Dタグ 1は該設置溝部 7に揷入され、その軸方向（図 1 (b) の左右方向）を該設置溝部 7の設置面となる底面 7 aと平行にして該底面 7 aに略接するようにしてスぺーサ等を介さずに直に設置される。

設置溝部 7内に埋設された R F I Dタグ 1のガラス容器 6の表面側を含む外周には非導電性材料で作られた保護体となる樹脂 8や接着剤等を充填して圉定する。尚、 RF I Dタグ 1の表面側を覆う非導電性材料としては、ガラス容器 6や樹脂 8の代わりに樹脂モールドゃプラスチックの蓋ゃキャップ等で覆うことでも良い。尚、ァンテナコイル 2の導電性部材 5の設置溝部 Ίの設置面である底面 7 a側の導電性の外表面と、これに対面する該底面 7 aとの間の離間距離は、アンテナコイル 2の卷線の電気的絶縁被膜程度の 10 μ m以上で、且つ 5 mm以下に設定されている。

また、アンテナコイル 2は導電性部材 5の表面 5 aから突出しても構わないが、 RF I Dタグ 1の保全を確保するためには表面 5 aから突出していない方が望ましい。

図 4はフリーの状態の RF I Dタグ 1から発生する磁界 Hの様子を示し、図 5 (a) 〜（c) は外部のリーダライタ端末機に設けられたアンテナ 9から発生した磁界 Hが導電性部材 5に設けた設置溝部 7に到達する様子を示す。

アンテナ 9の軸方向（磁束方向）と RF I Dタグ 1のアンテナコイル 2の軸方向（磁束方向）とは一致しており、図 5 (a) は軸方向から見た図、図 5 (b) は軸方向と直交する正面方向から見た図、図 5 (c) は図 5 (b) の設置溝部 7 近傍での拡大図である。

また、図 6 (a), (b) は図 1に示すように導電性部材 5の設置溝部 7の内部に埋設された RF I Dタグ 1から発生した磁界 Hが導電性部材 5の外部に伝搬する様子を示し、図 6 (a) は軸方向から見た図、図 6 (b) は軸方向と直交する正面方向から見た図である。

図 2に示すように、 RF I Dタグ 1のアンテナコイル 2の軸方向の端部と、ガラス容器 6の軸方向の端部とは上記表 1に示した L i , L ₂の寸法差に応じた位置関係にあり、図 1に示す設置溝部 7の側面 7 と、アンテナコイル 2の軸方向の端部との間に所定の離間間隔が形成され、これによりアンテナコイル 2を貫く磁束が形成され易く、磁界 Hの形成に寄与する。

R F I Dタグ 1を導電性部材 5に設けた表面を開放した設置溝部 7の底面 7 a に略密着して直付けで設置しても図 6に示すように導電性部材 5の表面側に漏れ磁束による磁界 Hが発生している。

磁界 Hは設置溝部 7の開口部が狭い隙間であつてもアンテナコイル 2の軸方向の長さ L ₂を確保すれば回析現象により隙間を通して伝搬することが出来、これにより、 R F I Dタグ 1と図示しない外部のリーダライタ端末機との間で電力送電媒体及び情報通信媒体である交流磁界を相互に送受信することが出来るものである。

上記構成によれば、シリンダ状のアンテナコイル 2の先端部から軸方向に延長する磁束の一部は導電性部材 5に入り込み、該導電性部材 5に形成する渦電流に応じて全体の磁束は多少減少するが、残った磁束の一部は R F I Dタグ 1を介した該導電性部材 5の設置面上の空間をループ状に通るので、その磁束を利用して外部のリードライト端末機と通信することが出来る。

そして、導電性部材 5に対する R F I Dタグ 1の設置許容面積が極めて狭い場合であっても極めて小型化出来るシリンダ状アンテナコイル 2を有する R F I D タグ 1であれば容易に設置出来る。

また、 R F I Dタグ 1を介した導電性部材 5の設置面上の空間における磁束を利用して通信出来るので操作性が良い。

図 7では、導電性部材 5に形成する設置溝部 7を簡易な方法で形成した一例を示す。図 1の設置溝部 7は略直方体の溝を形成するため予め設置溝部 7を想定して導電性部材 5の形状を製作する力若しくはドリル等で複数の穴を連続的に並設して設置溝部 7を形成する等が考えられる。

しかしながら、既存の導電性部材 5に後付けで R F I Dタグ 1を埋設したい場合には図 1に示す設置溝部 7の形成工程は面倒であるため、図 7では円盤状の回転切削刃を有するフライス盤ゃ旋盤等により導電性部材 5を切削して円弧状の設置溝部 7を穿設し、これに R F I Dタグ 1を揷入して該 R F I Dタグ 1を設置溝部 7の底面 7 aに略密着させて直付けで設置した後、設置溝部 7内に埋設された

R F I Dタグ 1の外周に非導電性材料で作られた保護体となる樹脂 8や接着剤等を充填して固定し、表面側を含む外周を覆つたものである。

これにより、既存の製品の導電性部材 5に R F I Dタグ 1を設置する場合に設置溝部 7の加工上有利である。

上記構成によれば、設置溝部 7の深さも小さくて済み、導電性部材 5の性能や強度を確保することが出来る。特に導電性部材 5が薄手の物に対して R F I Dタグ 1を設置する場合に有利である。

従って、従来のように R F I Dタグ 1と導電性部材 5との間に空間を確保したり非導電性材料からなるスぺーサ一等を介在させることを排除して導電性部材 5 に形成する設置溝部 7を浅くすることが出来、構成が簡単で別途、スぺーサとして非導電性材料等を用意する必要もない。

図 8では、ガラス容器 6を除去してアンテナコイル 2と半導体 I Cチップ 4を裸のまま設置溝部 7内に埋設したものである。アンテナコイル 2の電気的絶縁被膜と、半導体 I Cチップ 4のパッケージにより電気的絶縁が施されていればガラス容器 6がなくとも支障が無く、これにより設置溝部 7のスペースを更に小さく出来、導電†生部材 5の性能や強度を維持することが出来る。

尚、導電性部材 5に形成される表面を開放した設置溝部 7は、図 8 ( b ) に示すように、断面方形状であっても良いし、図 8 ( c ) に示すように、断面円形状であっても良い。断面円形状の設置溝部 7であれば、ドリル等で簡単に形成出来るので有利である。

図 8 ( a ) のような断面円形の設置溝部 7の深さと通信距離の変化の関係を測定した結果を図 15に示す。

使用した R F I Dタグはスイス国ソキマット社製のリードオンリー型（型式 UN I Q U E) である。これは棒状のコアに銅線を巻き付けたシリンダ状アンテナコイルをガラス容器に封入したもので、そのコア長は 7 . 9 2 mm, コイル直径は 1. 42ramで、ガラス容器の直径は 2. 12nmiである。実験はガラス容器を切断してコア先端部を露出させた状態で行なった。

測定方法は鉄ブロックに直径 12. 45mm<i)の孔を開けて設置搆部 7とし、その孔内に前記 RF IDタグを水平に配置し、孔の上方にリーダ装置を配置して行なった。

リーダ装置は I dシステム社製のポケットリーダー（型式 r d r 100) を使用し、そのアンテナの送受信面と孔との距離を通信距離として測定した。

深さの調整は薄い鉄板を円形に切断したプレートを孔の底.に配置し、その枚数を変えることによつて行なつた。

図 15から分かるように、深さ 8mmにすると通信距離は Omm (即ち、リーダ装置の送受信面を孔に接触した状態）となり、それ以上孔を深くすると通信出来なかった。また、孔を浅くして行くと、それに比例して通信距離は長くなる傾向にめる。

し力し、設置溝部 7を余り浅くすると RF I Dタグが溝外に突出するので保護上好ましくない。そこで、孔の深さの最大は所望の通信距離を得られる距離から决定し、深さの最小は RF I Dタグの直径から決定することが望ましい。推奨される孔の深さの範囲は RF IDタグの直径の 1. 1倍〜 3倍程度である。

次に、孔の深さを 3 mmとして、その直径と通信距離の関係を測定した結果を図 16に示す。測定に使用した RF I Dタグ、リーダ装置、測定方法等は前述した図 15の場合と同様である。

図 16から分かるように孔の直径を大きくして行くと通信距離は長くなる傾向にあるが、その変化は余り大きくない。従って、設置溝部 7を断面円形とした場合、その直径は使用する RF I Dタグの長さよりも若干大きめにすれば良く、実用上から言えば孔の直径は RF I Dタグの長さの 1. 1倍〜 1. 5倍程度とすることが望ましい。

図 9は RF I Dタグ 1の軸方向を設置溝部 7の底面 7 aに対して傾斜させて設置したものである。この構成によれば、導電性部材 5に対する設置投影面積が前述の各実施形態の場合よりも更に小さく出来、しかも傾斜設置により形成される空間から磁束が設置溝部 7の外部に漏洩することを利用して外部のリードライト端末機と通信することが出来る。

図 10では、アンテナコイル 2、コア部材 3及ぴ半導体 I Cチップ 4を非導電 †生材料で作られた保護体となる樹脂 8により表面を含む外周を覆ってモールドした R F I Dタグ 1が、その軸方向を導電性部材 5の設置面となる表面 5 aと平行にし、且つ該表面 5 aに当接してビス 10等により固定されている。

尚、ビス 10の代わりに接着剤等により固定しても良いし、アンテナコイル 2 や半導体 I Cチップ 4を裸のまま導電性部材 5の表面 5 aに固定しても良い。本実施形態の場合もアンテナコイル 2の導電性部材 5側の導電性の外表面と、これに対面する導電性部材 5の設置面となる表面 5 aとの間の離間距離は、アンテナコイル 2の卷線の電気的絶縁被膜程度の 1 0 m以上で、且つ 5 mm以下に設定されている。

上記構成によれば、前記各実施形態のように導電性部材 5に設置溝部 7を形成する必要がなく、導電性部材 5の性能や強度を維持することが出来る。また、ァンテナコイル 2や半導体 I Cチップ 4を被覆するケースの強度を高めれば、 R F I Dタグ 1の保全を確保することが出来る。

図 11〜図 14は R F I Dタグ 1の側面及び設置面側が導電性材料で作られた保護部材 11により保護された一例を示すものである。図 12に示す保護部材 11は、 R F I Dタグ 1の大きさに応じた円筒形状の側板 11 aと円盤状の底板 li bを有する金属製の保護部材として構成され、導電性部材 5に形成された表面の開放された設置溝部 7は保護部材 11の大きさに応じた断面円形状で構成されている。また、図 13に示す保護部材 11は、 R F I Dタグ 1の大きさに応じた方形状の側板 11 aと方形状の底板 li bとを有して構成され、導電性部材 5に形成された表面の開放された設置溝部 7は保護部材 11 の大きさに応じた断面方形状で構成されている。保護部材 11 としては鉄材や黄銅材、ステンレス材等の種々の金属材料が適用可能である。先ず、 R F I Dタグ 1が保護部材 11 の内部である表面の開放された収納部に収納され、非導電性材料で作られ得た保護体となる樹脂 8や接着剤等により表面を含む外周が覆われて固定されている。

本実施形態の場合もアンテナコイル 2の導電性部材 5側の導電性の外表面と、これに対面する導電性材料からなる保護部材 11の設置面となる底板 li bとの間の離間距離 G！は、ァンテナコィル 2の卷線の電気的絶縁被膜程度の 1 0 μ m以上で、且つ 5 mm以下に設定されている。

そして、保護部材 11 の側面部と底面部、或いは導電性部材 5の設置溝部 7内に接着剤 12が塗布された状態で、保護部材 11の収納部の開放側を表面にして該保護部材 11が設置溝部 7内に挿入され、接着剤 12により接合固定されて設置される。その際、 R F I Dタグ 1の軸方向を設置溝部 7の底面 7 aと平行若しくは図 9に示したように傾斜するようにして設置する。

尚、接着剤 12は保護部材 11か導電性部材 5の設置溝部 7内の少なくともどちらか一方の一部に塗布されても良い。

本実施形態では保護部材 11の側板 11 aの上面 llal と保護体となる樹脂 8の上面と導電性部材 5の表面 5 aとが略面一になるように設定された一例について図示したが、保護部材 11の側板 11 aの上面 llalが導電性部材 5の表面 5 aよりも上方に突出した状態で固定されても良い。

R F I Dタグ 1のアンテナコイル 2のコァ部材 3の端部と、保護部材 11 の側板 11 aの内側面 lla2との間に所定の離間間隔が形成され、これによりアンテナコイル 2 aを貫く磁束が形成され易く、磁界 Hの形成に寄与する。

磁界 Hは保護部材 11の開放された上部から伝搬することが出来、これにより、 R F I Dタグ 1と図示しない外部のリーダライタ端末機の間で電力送電媒体及び情報通信媒体である交流磁界を相互に送受信することが出来るものである。

上記構成によれば、 R F I Dタグ 1が保護部材 11 の内部に収容され、導電性部材 5の設置溝部 7の内部に該保護部材 11 が R F I Dタグ 1の側面及び設置面側を覆って保護した状態で導電性部材 5に固定されたことで R F I Dタグ 1の保全を確保することが出来る。

また、 RF I Dタグ1は、導電性部材 5の設貴溝部 7に表面側が開放された保饞部材 11 に収納された状態で設置されるので該 RF IDタグ 1を介した導電性部材 5の設置面上の空間における磁束を利用して外部のリ一ダライタ端末機との間で電力送電媒体及び情報通信媒体である交流磁界を感度良く相互に送受信することが出来る。

また、保護部材 11が側板 11aと底板 libを有して器状に構成されたことで、側板 11 aにより R F I Dタグ 1の側面側を覆い、底板 11 bにより R F I Dタグ 1の設置面側を覆って補強することが出来る。また、保護部材 11 に RF I Dタグ 1を予め固定する際に樹脂 8を側板 11aと底板 libからなる器内に充填して RF I Dタグ 1を容易に固定することが出来る。

また、 RF I Dタグ 1を収納する保護部材 11 の収納部に緩衝材を設けた場合には、外力による衝撃を吸収して緩和することが出来、 RF IDタグ1の保全を確保することが出来る。また、断熱材を設けた場合には RF I Dタグ 1の温度を安定化させることが出来、共振周波数のずれ等を防止して電力や信号の授受が安定して出来る。

また、 RF I Dタグ 1を予め保護部材 11 の収納部に収納して固定しておくことで、導電性部材 5に対する取り付け及び R F I Dタグ 1の位置合わせが容易に出来る。

図 14は導電性材料で作られた円柱状の保護部材 11の表面側に直線状の収納部となる溝 11cが形成されており、その溝 11c内に RF I Dタグ 1の軸方向を溝 11cの設置面と平行になるように且つ該設置面に対して 10 m以上、且つ 5 m m以下の離間距離を有して収納され、該保護部材 11 により RF 1 タグ1の側面及び設置面側を保護したものである。

そして、保護部材 11 の側面部と底面部、或いは導電性部材 5の設置溝部 7内に接着剤 12が塗布された状態で、保護部材 11の収納部の開放側を表面にして該保護部材 11が設置溝部 7内に挿入され、接着剤 12により接合固定されて設置される。

尚、図示しないが、 R F I Dタグ 1の大きさに応じた他の種々の形状の設置溝部 7内に設置される場合であっても良く、； R F I Dタグ 1の大きさに応じた他の種々の形状の保護部材 11がその形状に応じた設置溝部 7内に挿入されて固定されるものであっても良い。

また、設置溝部 7や保護部材 11 内に埋設された R F I Dタグ 1の外周に非導電性材料からなるスポンジゃガラスゥール等の緩衝材ゃ断熱材を充填して表面側を榭脂 8等により覆っても良い。

Claims

請求の範囲，

1. アンテナコイルと、制御部とを有する RF I Dタグを導電性部材に設置する構造において、前記 RF IDタグは、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成され、その軸方向を前記導電性部材の設置面と平行にし、且つ該設置面に略接するように設置したことを特徴とする R F I Dタグの設置構造。

2. 前記導電性部材に表面を開放した設置溝部が形成され、前記 RF I Dタグがその軸方向を、前記設置溝部の底面からなる設置面と平行にして設置されたことを特徴とするクレーム 1に記載の RF I Dタグの設置構造。

3. 前記 R F I Dタグは前記導電性部材の設置面に対して 10 m以上、且つ 5 mm以下の離間距離を有して設置したことを特徴とするクレーム 1またはクレーム 2に記載の R F I Dタグの設置構造。

4. アンテナコイルと、制御部とを有する RF I Dタグを導電4部材に設置する構造において、前記導電性部材の表面に設置溝部が設けられ、前記 RF IDタグは、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成され、その軸方向を前記設置溝部の底面に対して傾斜させて設置したことを特徴とする R F I Dタグの設置構造。

5. 前記設置溝部に設置した状態における前記 RF I Dタグの側面及ぴノまたは設置面側が導電性材料で作られた保護部材で保護されていることを特徴とするクレーム 1〜4のいずれか 1項に記載の RF IDタグの設置構造。

6. 前記保護部材に表面を開放した収納部が形成され、その収納部内に前記 R F I Dタグを収納することによつて該 R F I Dタグの側面及ぴ設置面側を保護したことを特徴とするクレーム 5に記載の R F I Dタグの設置構造。

7. 前記導電性部材に設置した R F I Dタグの表面側を非導電性材料で作られた保護体で覆つたことを特徴とするクレーム 1〜6のいずれか 1項に記載の R F IDタグの設置構造。

8. 前記 RF I Dタグは ASK方式で通信を行うことを特徵とするクレーム 1 〜 7のいずれか 1項に記載の R F I Dタグの設置構造。

9. アンテナコイルと、制御部とを有する RF I Dタグを導電性部材に設置する方法において、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成された RF IDタグを、導電性材料で作られた保護部材に形成された表面の開放された収納部に収納すると共に、導電性部材に表面の開放された設置溝部を形成し、前記収納部の開放側を表面にして前記保護部材を前記設置溝部に設置し、その際に R F I Dタグの軸方向を前記設置溝部の底面と平行若しくは傾斜するようにして設置することを特徴とする RF I Dタグの設置方法。

10. アンテナコイルと、制御部とを有する RF I Dタグを導電性部材に設置して通信する方法において、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成された前記 RF I Dタグを、その軸方向を前記導電性部材の設置面と平行に且つ略接するように設置し、該 RF I Dタグを介した前記導電性部材の設置面上の空間における磁束を利用して通信を行うことを特徴とする R F I Dタグの通信方法。

1 1. アンテナコイルと、制御部とを有する RF I Dタグを導電性部材に設置して通信する方法において、前記導電性部材の表面に設置溝部を形成し、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成された前記 RF I Dタグを、その軸方向を前記設置溝部の底面と平行にし、且つ該底面に略接するように設置し、またはその底面に対して傾斜させて設置し、該 RF I Dタグを介した前記設置溝部上の空間における磁束を利用して通信を行うことを特徴とする RF I Dタグの通信方法。