WO2018101315A1

WO2018101315A1 - Ｒｆｉｄタグ

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Publication number: WO2018101315A1
Application number: PCT/JP2017/042774
Authority: WO
Inventors: 一樹江島; 加藤　登
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2018-06-07
Also published as: DE112017006123T5; US11017284B2; CN209434380U; JP6485607B2; US20190156175A1; US10817771B2; DE212017000272U1; JPWO2018101315A1; US20200410315A1

Abstract

軽量化および小型化を図ると共に所望の通信距離を有し、変形可能な物品に適用することができる信頼性の高い本発明のＲＦＩＤタグは、第１給電コイルの一端がＲＦＩＣ素子の第１入出力端子に接続され、第１給電コイルの他端が第２給電コイルの一端に接続され、第２給電コイルの他端がＲＦＩＣ素子の第２入出力端子に接続されており、第１給電コイルが磁界結合される第１領域と、第２給電コイルと磁界結合される第２領域とを有し、第１領域と第２領域がインダクタンス成分を有する領域を介して連続するスプリング状アンテナと、を備える。

Description

ＲＦＩＤタグ

　本発明は、近距離無線通信を利用して非接触で物品の情報管理等を行うために用いられる無線通信タグであるＲＦＩＤ（Radio frequency Identification）タグに関する。

　物品の情報管理を行うシステムにおいては、誘導磁界を発生するリーダ装置と、物品に付された無線通信タグであるＲＦＩＤタグとの間で非接触方式で電磁界を利用して通信し、それぞれの物品に関する情報が管理されている。このようなシステムで用いられるＲＦＩＤタグは、情報を記憶し、信号処理を行うＩＣチップと、高周波信号の送受信を行うアンテナとを備えている。ＲＦＩＤタグとしては、各種商品の情報管理に用いられるため、各種商品に対して適用できるように軽量化および小型化を図ることは重要である。また、適用された商品に付されＲＦＩＤタグが、精度の高い情報管理を確実に行うことができるように、ある程度の通信距離が必要である。もし適用された商品において、その通信距離が短い場合には、情報通信のためにリーダ装置（リーダライタ装置）を物品に近づけなければならず、また適用する物品によっては特別なリーダ装置を用いて情報管理を行う必要があった。

特開２０１３－８０３２４号公報

　従来のＲＦＩＤタグにおいて、軽量化および小型化を図ると共に通信距離をある程度確保することを図った構成としては、例えば特許文献１に開示された構成がある。

　図１４の（ａ）は、特許文献１に開示されたＲＦＩＤタグ１００を示す図である。特許文献１に開示されたＲＦＩＤタグ１００は、ＩＣチップ１０３と内部アンテナ１０４とを封止材により封止してＲＦＩＤタグパッケージ１０１を形成した後、略直方体のＲＦＩＤタグパッケージ１０１に対して、外部アンテナ１０２を設けた構成である。図１４の（ｂ）に示すように、ＲＦＩＤタグパッケージ１０１は、樹脂製の略正方形の基板１０５上の中央部にＩＣチップ１０３が配置されており、このＩＣチップ１０３の外周部分に渦巻き状に形成された内部アンテナ１０４が平面的に形成されている。特許文献１のＲＦＩＤタグ１００においては、外部アンテナ１０２がＲＦＩＤタグパッケージ１０１の内部アンテナ１０４により形成される平面と略同一平面上に形成されている。また、図１４の（ｃ）は、外部アンテナ２００がスプリング状に形成され、この外部アンテナ２００のスプリング１周が含まれる略平面と平行にＲＦＩＤタグパッケージ１０１の内部アンテナ１０４が配置されている。上記のように構成された特許文献１に開示されたＲＦＩＤタグ１００は、外部アンテナ２００からの磁束が内部アンテナ１０４に伝わり、ＩＣチップ１０３に信号伝送される構成である。

　前述のように、物品の情報管理等のシステム用いられるＲＦＩＤタグは、多種多様な物品に付されるため、例えば柔らかい変形可能な物品（例えば、衣類、リネン類等）に付される場合がある。このような物品にＲＦＩＤタグが付された場合には、物品の変形に伴ってＲＦＩＤタグも同様に変形して、外部アンテナの形状が大きく歪み、通信特性（通信距離等）が大きく変わる場合があった。特、ＲＦＩＤタグを衣類に用いた場合には、その洗濯時においてＲＦＩＤタグが衣類と共に継続して大きな力を受けて、ＲＦＩＤタグが大きく変形し、完全に復元しない場合がある。このような場合、洗濯後の衣類に付されたＲＦＩＤタグにおいては通信特性が変化して、物品の情報管理を高精度に行うことが困難となり、情報管理の信頼性の低下を招くおそれがあった。

　本発明は、軽量化および小型化を図ると共に所望の通信距離を有し、変形可能な物品に適用することができる信頼性の高い無線通信タグであるＲＦＩＤタグの提供を目的とする。

　本発明に係るＲＦＩＤタグは、
　第１入出力端子および第２入出力端子を有するＲＦＩＣ素子と、
　一端が前記ＲＦＩＣ素子の前記第１入出力端子に接続された第１給電コイルと、
　一端が前記第１給電コイルの他端に接続され、他端が前記ＲＦＩＣ素子の前記第２入出力端子に接続された第２給電コイルと、
　前記第１給電コイルと磁界結合される第１領域、および前記第２給電コイルと磁界結合される第２領域を有し、前記第１領域と前記第２領域がインダクタンス成分を有する領域を介して連続するスプリング状アンテナと、を備える。

　本発明によれば、軽量化および小型化を図ると共に所望の通信距離を有し、変形可能な物品に適用することができる信頼性の高い無線通信タグであるＲＦＩＤタグを提供することができる。

本発明に係る実施の形態１のＲＦＩＤタグを示す概略斜視図である。実施の形態１のＲＦＩＤタグの内部に埋設される給電モジュールを示す斜視図である。ＲＦＩＤタグの構成を説明する図である。給電モジュールの内部構成を示す図である。給電モジュールを幅方向に見た正面図である。給電モジュールを長手方向に見た側面図である。実施の形態１における給電モジュールの３つの導体パターンを示す図である。給電モジュールがスプリングの内部に配置されることを模式的に示した図である。給電モジュールがスプリングの内部に配設されている状態を模式的に示した図である。実施の形態１のＲＦＩＤタグにおける信号伝送経路の例を示す図および周波数特性図である。本発明に係る実施の形態２のＲＦＩＤタグにおける給電モジュールの回路構成を模式的に示す図である。本発明に係る実施の形態３のＲＦＩＤタグにおける給電モジュールの構成を示す図である。実施の形態３のＲＦＩＤタグにおける給電モジュールの樹脂ブロックを示す図である。従来のＲＦＩＤタグを示す図である。

　本発明に係る第１の態様のＲＦＩＤタグは、
　第１入出力端子および第２入出力端子を有するＲＦＩＣ素子と、
　一端が前記ＲＦＩＣ素子の前記第１入出力端子に接続された第１給電コイルと、
　一端が前記第１給電コイルの他端に接続され、他端が前記ＲＦＩＣ素子の前記第２入出力端子に接続された第２給電コイルと、
　前記第１給電コイルと磁界結合される第１領域、および前記第２給電コイルと磁界結合される第２領域を有し、前記第１領域と前記第２領域がインダクタンス成分を有する領域を介して連続するスプリング状アンテナと、を備える。

　上記のように構成された第１の態様のＲＦＩＤタグは、軽量化および小型化を図ると共に所望の通信距離を有し、変形可能な物品に適用することができる信頼性の高い無線通信タグとなる。

　本発明に係る第２の態様のＲＦＩＤタグは、前記の第１の態様において、前記第１給電コイルと前記第２給電コイルの巻回軸が、実質的に同一軸上にあり、前記スプリング状アンテナの巻回軸と平行であってもよい。

　上記のように構成された第２の態様のＲＦＩＤタグは、優れた通信特性を有する信頼性の高い小型の無線通信タグとなる。

　本発明に係る第３の態様のＲＦＩＤタグは、前記の第１または２の態様において、前記第１給電コイルと前記第２給電コイルが、前記スプリング状アンテナの内側に配置されてもよい。

　上記のように構成された第３の態様のＲＦＩＤタグは、給電モジュールがスプリング状アンテナにより保護される構成となり、信頼性の高い小型の無線通信タグとなる。

　本発明に係る第４の態様のＲＦＩＤタグは、前記の第１から３のいずれかの態様において、前記ＲＦＩＣ素子、前記第１給電コイルおよび前記第２給電コイルが、硬質樹脂ブロック内に一体的に埋設されてもよい。

　上記のように構成された第４の態様のＲＦＩＤタグは、給電モジュールが一体化されているため、ＲＦＩＣ素子自体が保護されると共に、ＲＦＩＣ素子と各給電コイルとの接続箇所等が確実に保護され信頼性の高い小型の無線通信タグとなる。

　本発明に係る第５の態様のＲＦＩＤタグは、前記の第４の態様において、前記ＲＦＩＣ素子、前記第１給電コイルおよび前記第２給電コイルが埋設された硬質樹脂ブロックと共に、少なくとも前記スプリング状アンテナの一部が、可撓性を有する樹脂材により一体化されてもよい。

　上記のように構成された第５の態様のＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＣ素子、第１給電コイルおよび第２給電コイルが埋設された硬質樹脂ブロックと共に、少なくともスプリング状アンテナの一部が可撓性を有する樹脂材により一体化されているため、ＲＦＩＤタグ１０として屈曲可能な柔軟な構成となり、各種商品（変形する商品を含む）に付することが可能となる。

　本発明に係る第６の態様のＲＦＩＤタグは、前記の第４の態様において、前記ＲＦＩＣ素子、前記第１給電コイルおよび前記第２給電コイルが埋設された硬質樹脂ブロックと共に、前記スプリング状アンテナにおける前記第１領域と前記第２領域が、可撓性を有する樹脂材により一体化されてもよい。

　上記のように構成された第６の態様のＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＣ素子、第１給電コイルおよび第２給電コイルが埋設された硬質樹脂ブロックと共に、少なくともスプリング状アンテナにおける第１領域と第２領域が可撓性を有する樹脂材により一体化されているため、例えば、ＲＦＩＤタグを衣類等の屈曲可能な物品に用いた場合、その洗濯時においてＲＦＩＤタグが衣類と共に継続して大きな力を受けたとしても、ＲＦＩＤタグが完全に復元すると共に、ＲＦＩＤタグにおける通信特性が変化することなく、物品の情報管理を高精度に行うことが可能となる。

　本発明に係る第７の態様のＲＦＩＤタグは、前記の第１の態様の前記ＲＦＩＣ素子と前記第１給電コイルと前記第２給電コイルとが接続導体を介して接続された閉回路において、
　実質的に同一軸上の巻回軸を有する前記第１給電コイルと前記第２給電コイルとの間に前記ＲＦＩＣ素子が配置され、前記ＲＦＩＣ素子の第１入出力端子は第１接続導体を介して前記第１給電コイルの遠位端に接続され、前記ＲＦＩＣ素子の第２入出力端子は第２接続導体を介して前記第２給電コイルの遠位端に接続され、前記第１給電コイルと前記第２給電コイルの各近位端が第３接続導体を介して接続されてもよい。

　上記のように構成された第７の態様のＲＦＩＤタグにおいては、例えばＵＨＦ帯において用いられた場合においては、給電素子となるＲＦＩＣ素子から最も遠い点が電流最大点となり、この電流最大点の近くに給電コイルが設けられた構成となるため、スプリング状アンテナに対して効率の高い給電動作を行うことができ、優れた通信特性を示す構成となる。

　以下、本発明に係る無線通信タグであるＲＦＩＤタグの実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、添付図面において実質的に同じ機能、構成を有する部材については同一の符号を付して、明細書においてはその説明を省略する場合がある。また、添付図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。

　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものであり、本発明がこの構成に限定されるものではない。また、以下の実施の形態において具体的に示される数値、形状、構成、ステップ、ステップの順序などは、一例を示すものであり、本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、全ての実施の形態において、各々の変形例における構成も同様であり、各変形例に記載した構成をそれぞれ組み合わせてもよい。

（実施の形態１）
　図１は、本発明に係る実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０を示す概略斜視図である。図２は、実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０の内部に埋設される給電モジュール１を示す斜視図である。なお、実施の形態１の構成を容易に理解できるように、図１および図２においては、給電モジュール１の内部に設けられたＲＦＩＣ素子３および回路パターン等を表示している。図２においては、便宜上、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を示しており、実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０の長手方向（ｘ方向）、幅方向（ｙ方向）、高さ方向（ｚ方向）をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を用いて説明する場合がある。

　図１に示すように、ＲＦＩＤタグ１０は給電モジュール１がスプリング２の内部に配置されている。スプリング２は弾性変形可能なバネ材で形成されており、スプリング状アンテナとなる。実施の形態１の構成においては、細長い略直方体形状を有する給電モジュール１が、スプリング状アンテナであるスプリング２の略中央に配置されている。ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３および給電コイル（７，８）等を有する給電モジュール１は、エポキシ樹脂材で代表される熱硬化性樹脂等の硬質な樹脂材によりブロック化されている。また、硬質樹脂ブロックである給電モジュール１は、スプリング２の内部に配置されており、スプリング２に対して可撓性を有する樹脂材にて固定されている。

　図１において一点鎖線で示すように、給電モジュール１とスプリング２の一部が可撓性を有する樹脂材、例えばシリコンゴム系の樹脂材によりブロック化されており、第１給電ブロック５が形成されている。また、実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０においては、図１において二点鎖線で示すように、第１給電ブロック５を覆うと共に、残りのスプリング２を全て覆う第２給電ブロック６が形成されている。第２給電ブロック６は、第１給電ブロック５と同様に、可撓性を有する樹脂材、例えばシリコンゴム系の樹脂材によりブロック化されている。

　上記のように、ＲＦＩＤタグ１０は、弾性変形可能なスプリング２を有し、可撓性を有する樹脂材により覆われているため、ＲＦＩＤタグ１０の全体としては柔軟性を有する構成となり、外部からの力を受けたとき変形したとしても、外部からの力が除かれると、直ぐに元の形状に復元する構成である。

　なお、実施の形態１の構成においては、給電モジュール１とスプリング２の一部を覆う第１給電ブロック５を更に第２給電ブロック６で覆うように成形された構成で説明するが、後述するように、本発明においては給電モジュール１における複数の給電コイル（７，８）と対向して電磁界結合する領域を含むスプリング２が第１給電ブロック５内に存在していればよく、ＲＦＩＤタグ１０の全体を樹脂成形することは必須の構成ではない。

　図３は、ｘ方向に細長いスプリング状アンテナであるスプリング２に対して、ｘ方向に細長い直方体形状の給電モジュール１が挿入されて、実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０が形成されることを示す概略説明図である。実施の形態１においては、スプリング２の長手方向（ｘ方向）と給電モジュール１の長手方向（ｘ方向）が一致するように構成されている。

　図４から図７は、実施の形態１における給電モジュール１の内部構成を説明する図である。また、図４から図６においては、理解を容易なものとするために、給電モジュール１の樹脂材を透視して、内部構成のみを示している。図４は、給電モジュール１を平面視したときの給電モジュール１の内部構成を示す図である。図５は給電モジュール１を幅方向（ｙ方向）に見た正面図であり、図６は給電モジュール１を長手方向（ｘ方向）に見た側面図である。

　図４に示すように、給電モジュール１の内部には、ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３、第１給電コイル７、第２給電コイル８およびこれらを電気的に接続する複数の接続導体（１１，１２，１３）等が設けられている。

　図５の正面図に示すように、給電モジュール１は、プリント配線板１４の上に樹脂ブロック１５が形成され、樹脂ブロック１５の上に保護層（カバーレイ）２１が形成され、三層構造を有している。最下層となるプリント配線板１４における上下の各面（第１主面および第２主面）には導体パターン（１６，１７）が形成されている。また、樹脂ブロック１５の天面においても導体パターン（２０）が形成されている。これらの導体パターン（１６，１７，２０）は、例えばＣｕ等のめっきによるめっき膜により形成され、Ｃｕ膜等の導体膜を形成し、フォトレジストおよびエッチング等によりパターニングして形成される。なお導体パターンとしては、導電性ペーストをスクリーン印刷することにより形成することも可能である。

　また、それぞれの導体パターンは、所望の配線パターン４となるようにビアホール導体１８、金属ピン１９、および後述する接続導体（１１，１２，１３）により電気的に接続されている。プリント配線板１４に形成されたビアホール導体１８は、上面側導線パターン（第１主面側導体パターン：第２導体パターン）１６と下面側導線パターン（第２主面側導体パターン：第３導体パターン）１７とを電気的に接続する。また、樹脂ブロック１５を上下に貫通するように設けられた金属ピン１９は、プリント配線板１４の上面側導線パターン（第２導体パターン）１６と、樹脂ブロック１５の天面に形成された天面側導体パターン（第１導体パターン）２０とを電気的に接続する。樹脂ブロック１５の天面側導体パターン（第１導体パターン）２０は、保護層（カバーレイ）２１により保護されている。

　金属ピン１９は、柱状の金属塊であり、例えば柱状のＣｕ製のピンである。実施の形態１においては断面円形のＣｕワイヤーを所定長の単位で切断して用いている。但し、金属ピン１９としては断面形状が円形である必要はない。

　上記のように３つの導体パターン（１６，１７，２０）がビアホール導体１８および金属ピン１９に接続されて、実施の形態１における給電モジュール１のＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３に対する配線パターン４が形成される。図７は、実施の形態１における給電モジュール１の３つの導体パターン（１６，１７，２０）を示す図である。

　図７の（ａ）は、樹脂ブロック１５の天面に形成された天面側導体パターン（第１導体パターン）２０を示す平面図である。図７の（ｂ）は、プリント配線板１４の上面側導線パターン（第２導体パターン）１６を示す平面図であり、図７の（ｃ）は、プリント配線板１４の下面側導線パターン（第３導体パターン）１７を示す裏面図である。

　図７の（ａ）に示す第１導体パターン２０は、樹脂ブロック１５を貫通する金属ピン１９における天面側端部と電気的に接続されて所望の配線パターン２０ａを形成する。図７の（ｂ）に示す第２導体パターン１６は、樹脂ブロック１５を貫通する金属ピン１９における底面側端部と電気的に接続された配線パターン１６ａを有する。また、第２導体パターン１６は、ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３の２つの入出力端子を、ビアホール導体１８を介して、プリント配線板１４の下面側に形成された第３導体パターン１７に接続する配線パターン１６ｂと、第３導体パターン１７からビアホール導体１８を介して金属ピン１９に接続するための配線パターン１６ｃと、第１給電コイル７と第２給電コイル８とを電気的に接続する接続導体（第３接続導体１３）となる配線パターン１６ｄと、を有している。

　図７の（ｃ）に示す第３導体パターン１７は、ＲＦＩＣ素子３が実装されたプリント配線板１４の第１主面に対する反対の面となる第２主面における配線パターン（１７ａ、１７ｂ）である。第３導体パターン１７においては、細長いプリント配線板１４の略中央に実装されたＲＦＩＣ素子３の入出力端子からその直下に形成されたビアホール導体１８を介して当該プリント配線板１４の長手方向の両側端部近傍にある遠位端の位置まで延びる配線パターン（１７ａ、１７ｂ）である。図７の（ｃ）において、左側の配線パターン１７ａが第１接続導体１１となり、右側の配線パターン１７ｂが第２接続導体１２となる。第１接続導体１１および第２接続導体１２は、実質的に直線的に左右方向（ｘ方向）に延びる電流経路を形成している。

　上記のように給電モジュール１の内部には、ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３が設けられており、上記のように形成された第１給電コイル７および第２給電コイル８が３つの接続導体（１１，１２，１３）を介してＲＦＩＣ素子３に接続される配線パターン４が形成されている。

　図８の（ａ）および（ｂ）は、上記のように形成された給電モジュール１の内部のＲＦＩＣ素子３、第１給電コイル７および第２給電コイル８が、スプリング２の内部に配置されることを模式的に示した図である。図８の（ａ）に示すように、ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３の両側に第１給電コイル７および第２給電コイル８が配設されており、第１給電コイル７と第２給電コイル８のコイル中心軸は略同一に形成されている。即ち、第１給電コイル７と第２給電コイル８の巻回軸は、実質的に同一軸上に設けられている。

　ＲＦＩＣ素子３の一方の入出力端子である第１入出力端子に接続されて導出する第１接続導体１１は、第１給電コイル７の下側を通って延設され、第１給電コイル７におけるＲＦＩＣ素子３から遠位端に接続されている。同様に、ＲＦＩＣ素子３の他方の入出力端子である第２入出力端子に接続されて導出する第２接続導体１２は、第２給電コイル８の下側を通って延設され、第２給電コイル８におけるＲＦＩＣ素子３から遠位端に接続されている。また、第１給電コイル７における近位端は、第２給電コイル８における近位端に第３接続導体１３を介して接続されている。即ち第３接続導体１３は、第１接続導体１１および第２接続導体１２より短い線路であり、ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３を実質的に迂回できる短い直線的な電流経路である。

　実施の形態１における給電モジュール１の具体的の構成としては、例えば約１．０ｍｍ角で約５．０～６．０ｍｍの長さを有する略直方体形状である。第１給電コイル７および第２給電コイル８は実質的に同じ構成および同じ形状であり、同じターン数で構成されている。

　上記のように構成された給電モジュール１がスプリング２の内部に配設されて、ＲＦＩＤタグ１０が形成されている。従って、スプリング２は、ＲＦＩＤタグ１０からの電波放射体として機能するスプリング状アンテナであり、所謂アンテナブースタとして機能する。なお、実施の形態１におけるスプリング２は、金属製であり、例えばステンレス製のバネ材により形成されている。

　図８の（ｂ）に示すように、給電モジュール１の第１給電コイル７および第２給電コイル８がスプリング２の内部に配設されているため、第１給電コイル７および第２給電コイル８はスプリング２のコイルと磁界結合される状態となる。図８の（ｂ）に例示として示すように、スプリング２における符号αで示す第１領域が、給電モジュール１の第１給電コイル７と主として磁界結合される領域であり、スプリング２における符号βで示す第２領域が、第２給電コイル８と主として磁界結合される領域である。従って、スプリング２のコイルにおいては、第１給電コイル７と磁界結合される第１領域αと、第２給電コイル８と磁界結合される第２領域βとを有しており、第１領域αと第２領域βはインダクタンス成分を有する領域を介して連続するよう構成されている。このように、実施の形態１の構成においては、給電モジュール１における第１給電コイル７および第２給電コイル８は、スプリング状アンテナであるスプリング２との磁界結合要素であると共に、給電モジュール１におけるＲＦＩＣ素子３の整合回路用の要素となり、それぞれの機能を発揮する素子となる。

　図９は、図８の（ｂ）に示したように、ＲＦＩＤタグ１０の概略構成を示しており、ＲＦＩＣ素子３、第１給電コイル７および第２給電コイル８を有する給電モジュール１がスプリング２の内部に配設されている状態を模式的に示した図である。図９において、ＲＦＩＤタグ１０におけるＲＦＩＣ素子３が給電素子であり、第１給電コイル７はインダクタンス値Ｌｃ１を有し、第２給電コイル８はインダクタンス値Ｌｃ２を有することを示している。

　なお、図８および図９においては省略しているが、ＲＦＩＣ素子３、第１給電コイル７および第２給電コイル８を有する給電モジュール１は、前述のように、エポキシ樹脂材で代表される熱硬化性樹脂等の硬質な樹脂ブロック内に一体的に埋設されており、モジュール化されている。このように、給電モジュール１が硬質な樹脂ブロックによりモジュール化されているため、ＲＦＩＣ素子３自体が保護されると共に、ＲＦＩＣ素子３と各給電コイル（７，８）との接続箇所、配線パターン等が確実に保護されている。

　また、実施の形態１の構成においては、給電モジュール１がスプリング２と共に可撓性を有する樹脂材、例えばシリコンゴム系の樹脂材により一体化されてブロック化されてＲＦＩＤタグ１０が形成されている。このため、ＲＦＩＤタグ１０としては、屈曲可能な柔軟な構成となり、各種商品（変形する商品を含む）に付することが可能となる。

　図１０の（ａ）は、ＲＦＩＤタグ１０における給電モジュール１とスプリング２との間の信号伝送経路の例を示す模式図である。スプリング２において高周波信号を受信したとき、磁界結合された第１給電コイル７および第２給電コイル８のそれぞれに信号が伝送される。図１０の（ａ）に示すように信号が流れるとき、第１信号伝送経路Ａにおいては、スプリング２のインダクターＬｓ１に電流が流れ、このインダクターＬｓ１と磁界結合された給電モジュール１の第１給電コイル（インダクターＬｃ１）７に電流が流れる。また、第２信号伝送経路Ｂにおいては、スプリング２のインダクターＬｓ１およびＬｓ２に電流が流れ、インダクターＬｓ２と磁界結合された給電モジュール１の第２給電コイル（インダクターＬｃ２）８に電流が流れる。

　図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）に示す信号伝送経路における周波数特性を示している。図１０の（ｂ）においては、第１信号伝送経路Ａに信号が流れる場合の特性と、第２信号伝送経路Ｂに信号が流れる場合の特性をそれぞれ一点鎖線にて示す。図１０の（ｂ）の周波数特性図に示すように、第１信号伝送経路Ａに信号が流れる場合の共振周波数ｆ１（第１共振モード）と、第２信号伝送経路Ｂに信号が流れる場合の共振周波数ｆ２（第２共振モード）とは、異なっている。これは、第１信号伝送経路Ａにおける電気長と、第２信号伝送経路Ｂにおける電気長が異なるためである。このように異なる共振周波数（ｆ１およびｆ２）を有する第１共振モードと第２共振モードとを、実施の形態１においては結合する構成であるため、周波数特性が広帯域化され、検知範囲の広いＲＦＩＤタグ１０が構築されている（図１０の（ｂ）に示す実線の波形参照）。

　上記のように、実施の形態１のＲＦＩＤタグは、周波数特性が広帯域化されており、汎用性の高い無線通信タグとなる。ＲＦＩＤタグ１０が用いられるＲＦＩＤシステムにおいて、ＲＦＩＤタグ１０が付される商品としては、例えば、衣服、リネン類等がある。このような商品に付されたＲＦＩＤタグ１０は、洗濯時などにおいて大きな力を受けて変形される可能性があるが、実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０は柔軟であり、弾性力を有するため、給電モジュール１自体が直接的に影響を受けることがなく、給電モジュール１における信号の確実な送受信が可能となる。

　ＲＦＩＤシステムにおいては、商品に付されたＲＦＩＤタグ１０の情報は、給電回路であるリーダ装置において読み取られて、商品管理が行われる構成である。ここで商品管理に利用するＲＦＩＤシステムとしては、例えば、９００ＭＨｚ帯を利用したＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムである。

　実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０においては、ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３が、給電モジュール１の略中央に配設され、ＲＦＩＣ素子３に接続された第１接続導体１１および第２接続導体１２がＲＦＩＣ素子３から両側に延びて第１給電コイル７および第２給電コイル８のそれぞれの遠位端側に第１接続導体１１および第２接続導体１２をそれぞれ介して接続されている。また、第１給電コイル７と第２給電コイル８において対向する近位端が第３接続導体１３を介して接続されている。即ち、ＲＦＩＣ素子３の第１入出力端子→第１接続導体１１→第１給電コイル７→第３接続導体１３→第２給電コイル８→第２接続導体１２→ＲＦＩＣ素子３の第２入出力端子で構成される閉回路において、第１給電コイル７および第２給電コイル８が、電気長でＲＦＩＣ素子３から最も遠い位置に接続された構成である。これは、ＵＨＦ帯が用いられる前記構成の閉回路においては、給電素子となるＲＦＩＣ素子３から最も遠い点が電流最大点となるため、この電流最大点の近くに給電コイルを設けることにより、外側のスプリング２に対して効率の高い給電動作を行うことができる構成とするためである。

　例えば、発明者の実験によれば、４Ｗの給電モジュール１の単体では、通信領域半径が約１ｃｍであったのに対して、給電モジュール１の外側にスプリング２を設けることにより、通信領域半径が約１００倍以上となった。即ち、ＲＦＩＤタグ１０において、給電モジュール１の外側にブーストアンテナとしてスプリングを設けた構成となっている。

　上記のように実施の形態１のＲＦＩＤタグは、弾性変形可能なスプリング２を放射体として利用した無線通信タグであり、給電モジュール１の近傍に磁界結合させたスプリングを設けることにより通信能力が大幅に高めることができる構成となっている。

　実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０においては、スプリング２に高周波信号を供給するため、若しくはスプリング２から高周波信号を受信するための給電回路となる給電モジュール１に第１給電コイル７および第２給電コイル８の２つの給電用コイルを設けて、広帯域化が図られた構成である。従って、給電モジュール１の外側に設けられたスプリング２が伸縮したり、屈曲したとしても、ＲＦＩＤタグ１０の無線通信タグ自体の通信特性（読取り特性）の変化を最小限に抑制することができ、信頼性の高い無線通信タグとなっている。

　また、実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０においては、給電回路である給電モジュール１がスプリング２に直接接続されておらず、磁界結合された状態である。このため、スプリング２に加わった外力がそのまま給電モジュール１に伝わらない構成である。従って、比較的に衝撃力等に弱いＲＦＩＣ素子３自体、およびＲＦＩＣ素子３と配線パターンとの接続部分に対しては、ＲＦＩＤタグ１０に加わった外力がそのまま伝わらず、ＲＦＩＣ素子３自体、およびＲＦＩＣ素子３と配線パターンとの接続部分が確実に保護される構成となる。

　なお、給電モジュール１における２つの第１給電コイル７および第２給電コイル８は、スプリング２との磁界結合用の要素として機能すると共に、ＲＦＩＣ素子のマッチング回路用の要素としての機能を兼ねている。

　給電モジュール１における第１給電コイル７および第２給電コイル８は、実質的に同様の構成を有しており、それぞれの巻回軸は同じ方向である。また、第１給電コイル７および第２給電コイル８の巻回軸は、スプリング２の巻回軸と同じ方向である。このように構成された実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０は、効率高く給電を行うことができると共に、無線通信タグ全体としての小型化を図ることができる。

　実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０においては、ＲＦＩＣ素子３、および２つの給電コイル（７，８）を有する給電モジュール１が、熱硬化性樹脂等の硬質な樹脂ブロック内に一体的に埋設されて、モジュール化されている。このように、給電モジュール１が硬質な樹脂ブロックによりモジュール化され一体化されているため、ＲＦＩＣ素子３自体、ＲＦＩＣ素子３と各給電コイル（７，８）との接続箇所、および配線パターン等が確実に保護され、高い信頼性を有するデバイスとなる。

（実施の形態２）
　次に、本発明に係る実施の形態２のＲＦＩＤタグについて添付の図１１を用いて説明する。実施の形態２のＲＦＩＤタグにおいて、前述の実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０と異なる点は、給電モジュールにおける給電コイルの構成である。実施の形態２のＲＦＩＤタグにおいて、給電コイル以外の構成は実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０と同じである。実施の形態２の説明において、実施の形態１と実質的に同一の機能、構成を有する要素には同じ番号を付与している。また、実施の形態２における基本的な動作は、実施の形態１における基本動作と同様であるので、実施の形態２においては実施の形態１と異なる点を主として説明する。

　図１１は、実施の形態２のＲＦＩＤタグにおける給電モジュール１Ａの回路構成を模式的に示す図である。図１１に示すように、実施の形態２における給電モジュール１Ａでは、第１給電コイル７Ａのインダクタンス値（Ｌ１）と、第２給電コイル８Ａのインダクタンス値（Ｌ２）が異なる値を有する構成である。

　実施の形態２のＲＦＩＤタグにおいては、第１給電コイル７Ａと第２給電コイル８Ａとのインダクタンス値（Ｌ１およびＬ２）の比率を変更して、検知周波数帯域幅を所望の範囲に設定することが可能な構成となる。

（実施の形態３）
　次に、本発明に係る実施の形態３のＲＦＩＤタグについて添付の図１２を用いて説明する。実施の形態３のＲＦＩＤタグにおいて、前述の実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０と異なる点は、給電モジュール１Ｂの構成である。実施の形態３のＲＦＩＤタグにおいて、給電モジュール１Ｂの構成以外は実施の形態１のＲＦＩＤタグ１０と同じである。実施の形態３の説明において、実施の形態１と実質的に同一の機能、構成を有する要素には同じ番号を付与している。また、実施の形態３における基本的な動作は、実施の形態１における基本動作と同様であるので、実施の形態３においては実施の形態１と異なる点を主として説明する。

　図１２は、実施の形態３のＲＦＩＤタグ１０の内部に埋設される給電モジュール１Ｂの構成を模式的に示す斜視図である。なお、実施の形態３における給電モジュール１Ｂの構成を容易に理解できるように、図１２の（ａ）においては、その上部に樹脂ブロック部分３２とプリント配線基板部分３３とを示しており、下部には樹脂ブロック部分３２とプリント配線基板部分３３が給電モジュール１Ｂとして一体化された構成を示している。なお、図１２の（ａ）においては、樹脂ブロック部分３２の樹脂材を透視して内部構成を示している。

　図１２の（ｂ）においては、樹脂ブロック部分３２に複数個埋設されたフープ材３０の１つを示している。フープ材３０は、導電性材料の金属薄板をコの字状に折り曲げられて形成されている。図１２においては、便宜上、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を示しており、実施の形態３において給電モジュール１Ｂの長手方向（ｘ方向）、幅方向（ｙ方向）、高さ方向（ｚ方向）をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を用いて説明する場合がある。

　図１２に示すように、プリント配線基板部分３３におけるプリント配線基板１４Ｂの第１主面（上面側主面）には導線パターン１６が形成されている。また、プリント配線基板１４Ｂの長手方向の略中央には、ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３が実装されている。このように、プリント配線基板１４Ｂの第１主面にはＲＦＩＣ素子３が実装され、その両側に導体パターン１６が形成されている。

　プリント配線基板１４Ｂの導体パターン１６に電気的に接続される複数のフープ材３０は、給電モジュール１Ｂの長手方向に沿って並設されて、樹脂ブロック１５Ｂに埋設されている。コの字状のフープ材３０は、プリント配線基板側（図１２においては下側）が両端部分３０ａとなり門型となるように樹脂ブロック１５Ｂに埋設されている。また、複数のフープ材３０は、給電モジュール１Ｂの長手方向（ｘ方向）に開口部分が同じ方向を向くように一定間隔を有して一列に並設されている。樹脂ブロック１５Ｂは、エポキシ樹脂材で代表される熱硬化性樹脂等の硬質な樹脂材により構成されている。

　上記のように配設された複数のフープ材３０のそれぞれの両端部分３０ａがプリント配線基板１４Ｂの上面側導体パターン１６におけるそれぞれのランドパターン１６ｅに電気的に接続されている。複数のフープ材３０の両端部分３０ａがランドパターン１６ｅにそれぞれ接続されることにより、給電コイルが形成されるよう上面側導体パターン１６は形成されている。

　図１３は樹脂ブロック部分３２の樹脂ブロック１５Ｂを示す図である、図１３において、（ａ）は天面を示し、（ｂ）は長手方向（ｘ方向）に延びる側面を示し、（ｃ）は底面を示している。なお、図１３の（ｄ）および（ｅ）は、樹脂ブロック１５Ｂの両側となる端面を示している。

　図１３の（ｃ）に示すように、複数のフープ材３０を埋設する樹脂ブロック１５Ｂは、その底面（プリント配線基板側の面）に長手方向（ｘ方向）に延びる長穴部３１が形成されている。また、樹脂ブロック１５Ｂの底面において、長穴部３１を取り囲む外縁部分にはフープ材３０の両端部分３０ａが表出している。したがって、樹脂ブロック部分３２がプリント配線基板部分３３と一体化されたとき（図１２の（ａ）参照）、長穴部３１が長手方向（ｘ方向）に延びる空洞となる。この空洞（３１）は、プリント配線基板１４Ｂに実装されたＲＦＩＣ素子３を収容する空間を構成する。

　上記のように、樹脂ブロック部分３２がプリント配線基板部分３３と一体化されて、給電モジュール１Ｂが形成されたとき、並設された複数のフープ材３０のそれぞれの両端部分３０ａは、プリント配線基板１４Ｂに形成された上面側導体パターン１６のランドパターン１６ｅに電気的に接続される。このように複数のフープ材３０と上面側導体パターン１６が電気的に接続することにより、給電モジュール１Ｂにおいては、ＲＦＩＣ素子３の長手方向の両側に第１給電コイル７Ｂおよび第２給電コイル８Ｂが配設されることになる。即ち、図１２の（ａ）に示すように、ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３の両側に第１給電コイル７Ｂおよび第２給電コイル８Ｂが配設され、第１給電コイル７Ｂと第２給電コイル８Ｂのコイル中心軸は略同一に形成されている。即ち、第１給電コイル７と第２給電コイル８の巻回軸は、実質的に同一軸上に設けられる。

　実施の形態３の給電モジュール１Ｂにおいては、ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３の２つの入出力端子が、第１給電コイル７Ｂおよび第２給電コイル８Ｂの近位端（ＲＦＩＣ素子３に近接した端部）にそれぞれ接続されている。一方、第１給電コイル７Ｂおよび第２給電コイル８Ｂの遠位端は、プリント配線基板１４Ｂの下面に形成された下面側導線パターン（図示無し）により層間接続導体を介して電気的に接続される。

　上記のように、実施の形態３の給電モジュール１Ｂにおいては、複数のフープ材３０と、プリント配線基板１４Ｂに形成された配線パターンと、上面側と下面側の配線パターンを電気的に接続する層間接続導体とにより、ＩＣチップであるＲＦＩＣ素子３の両側に第１給電コイル７Ｂおよび第２給電コイル８Ｂが形成される構成である。このため、実施の形態３の給電モジュール１Ｂにおいては、金属ピンを用いて給電コイルを構成する形式に比べて、製造プロセスの大幅な簡素化を図ることが可能となる。

　上記のように本発明に係るＲＦＩＤタグは、実施の形態１から実施の形態３において具体例を用いて説明したが、弾性変形可能なスプリングを放射体として利用した無線通信タグであり、高い通信能力を有する構成となっている。

　なお、実施の形態１から実施の形態３においては、スプリングの内部に給電モジュールを設けて、スプリングを給電モジュールのアンテナブースタとして機能させると共に、給電モジュールの保護機能を持たせた構成である。しかし、本発明としては、スプリングを給電モジュールの給電コイルと磁界結合させて、スプリングを給電モジュールのアンテナブースタとして機能させる構成であればよく、変形例として給電モジュールをスプリングの外側に配設して磁界結合した構成でもよい。

　本発明に係る無線通信タグであるＲＦＩＤタグにおいては、スプリング（２）に高周波信号を供給するために、給電モジュール（１、１Ａ、１Ｂ）に２つの給電用コイル（７、７Ａ、７Ｂ、８、８Ａ、８Ｂ）を設けて、広帯域化が図られた構成を有している。従って、給電モジュール（１、１Ａ、１Ｂ）の近傍に設けられたスプリング（２）が変形しても、ＲＦＩＤタグ（１０）自体の通信特性（読取り特性）の変化を最小限に抑制することができ、信頼性の高い無線通信タグとなる。

　また、本発明のＲＦＩＤタグにおいては、スプリング（２）に高周波信号を供給し、若しくはスプリング（２）から高周波信号を受信するための給電回路（１、１Ａ、１Ｂ）がスプリング（２）に直接接続されておらず、磁界結合された構成であり、ＲＦＩＤタグ（１０）の外部からの振動、衝撃等が給電回路（１、１Ａ、１Ｂ）に直接的に伝達されない構造を有している。従って、比較的に衝撃力等に弱いＩＣチップ（３）自体、およびＩＣチップ（３）と配線パターンとの接続部分等は、外部からの振動、衝撃等から確実に保護される構成である。

　なお、給電モジュール（１、１Ａ、１Ｂ）における給電回路を構成する第１給電コイル（７）および第２給電コイル（８）は、実質的に同様の構成を有し、同様の方向の巻回軸を有している。また、第１給電コイル（７、７Ａ、７Ｂ）および第２給電コイル（８、８Ａ、８Ｂ）は、スプリング（２）の巻回軸と同じ方向の巻回軸を有している。このように構成された本発明のＲＦＩＤタグは、効率高く給電を行うことができると共に、無線通信タグ全体としての小型化を図ることができる構成となる。

　本発明のＲＦＩＤタグにおいては、給電回路を有する給電モジュール（１、１Ａ、１Ｂ）が、熱硬化性樹脂等の硬質な樹脂ブロック内に一体化され、モジュール化されているため、ＲＦＩＣ素子自体、ＲＦＩＣ素子（３）と各給電コイル（７、７Ａ、７Ｂ、８、８Ａ、８Ｂ）との接続箇所、および配線パターン等は確実に保護されており、信頼性の高い無線通信タグとなる。

　本発明のＲＦＩＤタグにおける給電モジュールでは、給電回路の閉回路において、使用周波数帯域がＵＨＦ帯である場合、給電素子となるＲＦＩＣ素子（３）から最も遠い電流最大点の近傍に給電コイル（７、７Ａ、７Ｂ、８、８Ａ、８Ｂ）を設ける構成としている。このように構成することにより、本発明のＲＦＩＤタグは、スプリング（２）に対して効率の高い給電動作を行うことができる構成となる。

　本発明のＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＣ素子と、ＲＦＩＣ素子に接続された給電コイル（コイルアンテナ）とを有した構成であり、電波（電磁波）または磁界を用いて、内蔵したメモリのデータを非接触で高精度の読み書きできる情報媒体となる。

　なお、本発明においては、前述した実施の形態および／または変形例のうちの任意の実施の形態および／または変形例を適宜組み合わせることを含むものであり、そのように構成されたものはそれぞれの実施の形態および／または変形例が有する効果を奏することができる。

　本発明の本発明のＲＦＩＤタグは、軽量化および小型化を図ると共に所望の通信距離を有し、変形可能な物品に適用することができ汎用性の高い無線通信タグである。

１　給電モジュール
２　スプリング
３　ＲＦＩＣ素子
４　配線パターン
５　第１給電ブロック
６　第２給電ブロック
７　第１給電コイル
８　第２給電コイル
１０　ＲＦＩＤタグ
１１　第１接続導体
１２　第２接続導体
１３　第３接続導体
１４　プリント配線板
１５　樹脂ブロック
１６　上面側導体パターン（第２導体パターン）
１７　下面側導体パターン（第３導体パターン）
１８　ビアホール導体
１９　金属ピン
２０　天面側導体パターン（第１導体パターン）
２１　保護層

Claims

　第１入出力端子および第２入出力端子を有するＲＦＩＣ素子と、
　一端が前記ＲＦＩＣ素子の前記第１入出力端子に接続された第１給電コイルと、
　一端が前記第１給電コイルの他端に接続され、他端が前記ＲＦＩＣ素子の前記第２入出力端子に接続された第２給電コイルと、
　前記第１給電コイルと磁界結合される第１領域、および前記第２給電コイルと磁界結合される第２領域を有し、前記第１領域と前記第２領域がインダクタンス成分を有する領域を介して連続するスプリング状アンテナと、
を備える、ＲＦＩＤタグ。
　前記第１給電コイルと前記第２給電コイルの巻回軸は、実質的に同一軸上にあり、前記スプリング状アンテナの巻回軸と平行である、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
　前記第１給電コイルと前記第２給電コイルは、前記スプリング状アンテナの内側に配置されている、請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
　前記ＲＦＩＣ素子、前記第１給電コイルおよび前記第２給電コイルは、硬質樹脂ブロック内に一体的に埋設されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
　前記ＲＦＩＣ素子、前記第１給電コイルおよび前記第２給電コイルが埋設された硬質樹脂ブロックと共に、少なくとも前記スプリング状アンテナの一部が、可撓性を有する樹脂材により一体化された、請求項４に記載のＲＦＩＤタグ。
　前記ＲＦＩＣ素子、前記第１給電コイルおよび前記第２給電コイルが埋設された硬質樹脂ブロックと共に、前記スプリング状アンテナにおける前記第１領域と前記第２領域が、可撓性を有する樹脂材により一体化された、請求項４に記載のＲＦＩＤタグ。
　前記ＲＦＩＣ素子と前記第１給電コイルと前記第２給電コイルとが接続導体を介して接続された閉回路において、
　実質的に同一軸上の巻回軸を有する前記第１給電コイルと前記第２給電コイルとの間に前記ＲＦＩＣ素子が配置され、前記ＲＦＩＣ素子の第１入出力端子は第１接続導体を介して前記第１給電コイルの遠位端に接続され、前記ＲＦＩＣ素子の第２入出力端子は第２接続導体を介して前記第２給電コイルの遠位端に接続され、前記第１給電コイルと前記第２給電コイルの各近位端が第３接続導体を介して接続された、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。