JP2013140575A - Ｒｆｉｄタグ及びｒｆｉｄシステム - Google Patents

Abstract

【課題】通信距離の減少を招くことなく、小型化及び低コスト化を図ることができるＲＦＩＤタグを提供する。
【解決手段】 ＲＦＩＤタグ５００は、チップモジュール及び保持部材を有し、金属板ＰのスリットＳＬＴを跨いで取り付けられる。チップモジュールは、ＩＣチップ及び２つの端子部材を有し、各端子部材は、両面が樹脂フィルムでラミネートされている金属箔を有している。そして、通信に用いられる電波の周波数ｆ、該電波を受けたときにスリットの一側と他側の間に生じる起電力Ｗａ及び電圧Ｖ、各金属箔の面積Ｓ、絶縁部材の厚さｄ、絶縁部材の誘電率ε_ｒ、真空の誘電率ε_０、及びＩＣチップの作動に必要な電力の最小値Ｗｍｉｎを用いて、Ｗｍｉｎ≦Ｗａ−４πｆ・Ｓ・ε_０・ε_ｒ・Ｖ^２／ｄ、の関係が満足されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤシステムに係り、更に詳しくは、金属に対応したＲＦＩＤタグ、及び該ＲＦＩＤタグを含むＲＦＩＤシステムに関する。

非接触で情報を伝送するシステムの１つとして、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムが知られている。

このＲＦＩＤシステムは、一般に、ＲＦＩＤタグ（「無線タグ」とも呼ばれる）と、リーダライタ（ＲＷ）装置とを備えている。そして、ＲＷ装置からＲＦＩＤタグに対して無線通信により情報の読み書きが行なわれる。

ＲＦＩＤタグは、バッテリーを搭載してその電力で駆動するいわゆるアクティブ型タグと、ＲＷ装置からの電力を受けてこれを電源として駆動するいわゆるパッシブ型タグとがある。

アクティブ型タグは、パッシブ型タグに比べてバッテリーを搭載しているため、通信距離や通信の安定度等の点でメリットがある一方、構造が複雑で、サイズの大型化や高コスト化等のデメリットもある。

また、近年の半導体技術の向上により、パッシブ型タグ用のＩＣチップの小型化、高性能化が進み、通信距離の拡張や通信の安定度の向上により、幅広い分野へのパッシブ型タグの使用が期待されている。

ＲＦＩＤシステムには様々な周波数帯が利用されている。

ＲＦＩＤタグとしてパッシブ型タグを用いたＲＦＩＤシステムでは、周波数帯が長波帯及び短波帯の場合、ＲＷ装置の送信アンテナコイルとＲＦＩＤタグのアンテナコイルとの間の電磁誘導作用によってＲＦＩＤタグに電圧が誘起され、この電圧によりＩＣチップが起動され、通信が可能となる。すなわち、電磁誘導方式で通信が行われる。

従って、この場合は、リーダライタ装置による誘導電磁界内でしかＲＦＩＤタグが動作せず、通信距離は数十ｃｍ程度となってしまう。

一方、周波数帯がＵＨＦ帯及びマイクロ波帯の場合、電波によりＲＦＩＤタグのＩＣチップに電力を供給している。すなわち、電波通信方式で通信が行われる。

従って、この場合は、通信距離は１〜８ｍ程度と大幅に向上している。

そこで、電波通信方式の場合、電磁誘導方式では実現が困難であった複数枚のＲＦＩＤタグの一括読み取りや、移動しているＲＦＩＤタグの読み取りなども可能となり、その利用範囲は、今後大幅に広がるものと考えられる。

ところで、一般のＲＦＩＤタグは、金属物体の表面に貼りつけた場合や、近傍に水分が存在する場合に、通信が困難になる場合があった。

そこで、金属物体の表面に貼りつけることができる金属対応のＲＦＩＤタグが種々考案された（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

また、特許文献３には、絶縁性フィルム上に配置された、電源を必要としないパッシブ型のＲＦＩＤチップと、このＲＦＩＤチップを挟んで両側に配置されるアンテナパターン部と、を有するＲＦＩＤタグと、一部に切り込み部が形成された導電性平板と、切り込み部に充填される非導電材料からなる充填部と、充填部の上面を含めて、導電性平板の表面全体に形成される保護膜と、を備え、ＲＦＩＤタグは、切り込み部を跨ぐように導電性平板の裏面側に配置され、かつ絶縁性フィルムを導電性平板の裏面に向けて配置され、切り込み部の全長Ｌは、ＲＦＩＤチップから送信される無線信号の波長をλとしたとき、Ｌ＝λ／ｎ（ｎは１以上の整数）で表され、切り込み部の幅は、ＵＨＦ帯の無線信号を送受信する場合には７〜９ｍｍの範囲内の長さに設定され、２．４５ＧＨｚ帯の無線信号を送受信する場合には２〜３ｍｍの範囲内の長さに設定される車載ナンバープレートが開示されている。

しかしながら、従来のＲＦＩＤタグでは、通信距離の減少を招くことなく、小型化及び低コスト化を図ることは困難であった。

本発明は、スリット又は溝が形成された金属部材に取り付けられるＲＦＩＤタグであって、前記スリット又は溝の幅方向に関して、前記スリット又は溝の一側及び他側の前記金属部材の表面にそれぞれ絶縁部材を介して取り付けられる２つの導電部材と、前記２つの導電部材を介して電力が供給されるＩＣチップとを備え、通信に用いられる電波の周波数ｆ、該電波を受けたときに前記スリット又は溝の一側と他側の間に生じる起電力Ｗａ及び電圧Ｖ、前記２つの導電部材それぞれの面積Ｓ、前記絶縁部材の厚さｄ、前記絶縁部材の誘電率ε_ｒ、真空の誘電率ε_０、及び前記ＩＣチップの作動に必要な電力の最小値Ｗｍｉｎを用いて、Ｗｍｉｎ≦Ｗａ−４πｆ・Ｓ・ε_０・ε_ｒ・Ｖ^２／ｄ、の関係が満足されているＲＦＩＤタグである。

本発明のＲＦＩＤタグによれば、通信距離の減少を招くことなく、小型化及び低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤシステムの概略構成を説明するための図である。 金属板のスリットを説明するための図である。 金属板に取り付けられたＲＦＩＤタグを説明するための図である。 ＲＦＩＤシステムの動作を説明するための図（その１）である。 検知情報の一例を説明するための図である。 ＲＦＩＤシステムの動作を説明するための図（その２）である。 ＲＦＩＤシステムの動作を説明するための図（その３）である。 ＲＦＩＤシステムの動作を説明するための図（その４）である。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれＲＦＩＤタグを説明するための図である。 チップモジュールを説明するための図（その１）である。 チップモジュールを説明するための図（その２）である。 チップモジュールを説明するための図（その３）である。 図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）は、それぞれ保持部材を説明するための図（その１）である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ保持部材を説明するための図（その２）である。 保持部材を説明するための図（その３）である。 図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、それぞれ保持部材の寸法を説明するための図である。 金属箔の寸法を説明するための図である。 図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、それぞれ保持部材にチップモジュールが貼り付けられた状態を説明するための図（その１）である。 図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、それぞれ保持部材にチップモジュールが貼り付けられた状態を説明するための図（その２）である。 ＲＦＩＤタグの取り付け方法を説明するための図（その１）である。 ＲＦＩＤタグの取り付け方法を説明するための図（その２）である。 ＲＦＩＤタグの取り付け方法を説明するための図（その３）である。 ＲＦＩＤタグの取り付け方法を説明するための図（その４）である。 ＲＦＩＤタグの取り付け方法を説明するための図（その５）である。 ＲＦＩＤタグの取り付け方法を説明するための図（その６）である。 ＲＷ装置から電波が放射されたときのスリット周辺の電界を説明するための図である。 保持部材の変形例１を説明するための図である。 スリットを覆う誘電体シートを説明するための図である。 保持部材の変形例２を説明するための図である。 図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）は、それぞれ薬剤パッケージを説明するための図である。 薬剤パッケージに設けられたスリット及び薬剤パッケージに貼り付けられたチップモジュールを説明するための図である。 薬剤パッケージに貼り付けられるチップモジュールを説明するための図（その１）である。 薬剤パッケージに貼り付けられるチップモジュールを説明するための図（その２）である。 図３４（Ａ）及び図３４（Ｂ）は、それぞれ薬剤パッケージにチップモジュールが貼り付けられる様子の説明するための図である。 薬剤パッケージに貼り付けられるチップモジュールの変形例を説明するための図である。 金属板の溝を説明するための図である。 図３６の金属板にＲＦＩＤタグが取り付けられた状態を説明するための図である。 プレス加工によって形成された溝を説明するための図である。 スリットの溝状化を説明するための図である。 図４０（Ａ）〜図４０（Ｄ）は、それぞれ保持部材の変形例を説明するための図である。 変形例の保持部材を用いたＲＦＩＤタグが金属板に取り付けられた状態を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２６に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るＲＦＩＤシステム１０の概略構成が示されている。

このＲＦＩＤシステム１０は、パッシブ型タグを用いたＲＦＩＤシステムであり、ＵＨＦ帯（８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）に対応している。

ここでは、ＲＦＩＤシステム１０は、工業製品Ｍを組み立てる組み立てラインで用いられている。該組み立てラインは、搬送系Ｔ、及び１次〜５次の組み立てがそれぞれ行われる５つのステーション（ＳＴ１〜ＳＴ５）を有している。

以下では、便宜上、ステーションＳＴ１で組み立てられたものを「組み立て品Ｍ１」、ステーションＳＴ２で組み立てられたものを「組み立て品Ｍ２」、ステーションＳＴ３で組み立てられたものを「組み立て品Ｍ３」、ステーションＳＴ４で組み立てられたものを「組み立て品Ｍ４」、ステーションＳＴ５で組み立てられたものを「組み立て品Ｍ５」という。

ＲＦＩＤシステム１０は、制御装置１００、９つのＲＷ装置（２００ａ〜２００ｉ）、複数のＲＦＩＤタグ（「ＲＦＩＤタグ５００」という）、及びデータ伝送路などを有している。

複数のＲＦＩＤタグは、同じ構成のＲＦＩＤタグであるが、それぞれユニークなＩＤ番号が格納されている。ここでは、複数のＲＦＩＤタグを区別する必要がないため、以下では、各ＲＦＩＤタグを「ＲＦＩＤタグ５００」と総称する。なお、ＲＦＩＤタグ５００の詳細については、後述する。

ＲＦＩＤタグ５００は、ステーションＳＴ１において、組み立て品Ｍ１の金属板Ｐに取り付けられる。該金属板Ｐには、一例として図２に示されるように、長さＬｙ、幅ＬｘのスリットＳＬＴ、及びＲＦＩＤタグ５００を取り付けるための２つのネジ穴が予め形成されている。

スリットＳＬＴの長さ（長手方向の寸法）Ｌｙは、ＲＦＩＤシステム１０で使用される電波の波長λの１／２倍の長さのときに、該電波を受けた際にスリットＳＬＴのＸ軸方向の両端間に生じる電圧が最大となる。例えば、波長λが９５０ＭＨｚの場合は、Ｌｙ＝１６０ｍｍである。

スリットＳＬＴの幅（短手方向の寸法）Ｌｘは、アンテナとしての所望の利得（良いアンテナ性能）を得ることができる周波数の幅に関係している。すなわち、幅Ｌｘを狭くしていくと、前記周波数の幅が狭くなる。反対に、幅Ｌｘを広くしていくと、前記周波数の幅が広くなる。但し、幅Ｌｘを広くしていくと、インピーダンスも大きくなり、アンテナの効率が低下する。

一般的に、スリットＳＬＴは、金型を用いた打ち抜き加工によって形成され、必要に応じて２次加工により整形される。この場合、幅Ｌｘがあまりに狭いと、所望の幅を所定の精度で得るのが困難になる。そこで、レーザ加工によってスリットＳＬＴを形成することが考えられるが、高コスト化を招く。また、幅Ｌｘがあまりに狭いと、スリットＳＬＴに金属片などの異物が引っかかり、アンテナ性能を劣化させるおそれがある。そこで、波長λが９５０ＭＨｚの場合は、幅Ｌｘを２〜３ｍｍとしている。なお、本実施形態では、波長λが９５０ＭＨｚの場合は、Ｌｙ＝１６０ｍｍ、Ｌｘ＝２ｍｍのスリットが形成される。

本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、スリットＳＬＴの長さ方向（長手方向）をＹ軸方向、スリットＳＬＴの幅方向（短手方向）をＸ軸方向として説明する。そこで、金属板Ｐの表面に直交する方向は、Ｚ軸方向となる。

前記２つのネジ穴は、一方がスリットＳＬＴの−Ｘ側に形成され、他方がスリットＳＬＴの＋Ｘ側に形成されている。また、該２つのネジ穴は、Ｙ軸方向に関しては、同じ位置に形成されている。

ところで、金属板Ｐは、工業製品Ｍの筐体であっても良いし、工業製品Ｍの内部で使用される金属板であっても良い。

金属板ＰにＲＦＩＤタグ５００が取り付けられた状態が図３に示されている。なお、Ｙ軸方向に関する取り付け位置は、インピーダンスマッチングがとれる位置であり、スリットＳＬＴの中心からずれている。

図１に戻り、ＲＷ装置２００ａは、ステーションＳＴ１の出口近傍に配置されている。ＲＷ装置２００ｂは、ステーションＳＴ２の入口近傍に配置され、ＲＷ装置２００ｃは、ステーションＳＴ２の出口近傍に配置されている。

ＲＷ装置２００ｄは、ステーションＳＴ３の入口近傍に配置され、ＲＷ装置２００ｅは、ステーションＳＴ３の出口近傍に配置されている。

ＲＷ装置２００ｆは、ステーションＳＴ４の入口近傍に配置され、ＲＷ装置２００ｇは、ステーションＳＴ４の出口近傍に配置されている。

ＲＷ装置２００ｈは、ステーションＳＴ５の入口近傍に配置され、ＲＷ装置２００ｉは、ステーションＳＴ５の出口近傍に配置されている。

各ＲＷ装置は、それぞれユニークな装置番号を有している。なお、以下では、各ＲＷ装置の装置番号を、「自装置番号」という。

各ＲＷ装置は、ＲＦＩＤタグ５００からＩＤ番号を読み取ると、その読み取り日時及び自装置番号とともに、「検知情報」としてデータ伝送路を介して制御装置１００に通知する。なお、以下では、読み取り日時を「検知日時」という。

また、各ＲＷ装置は、検知日時及び自装置番号を「履歴情報」として該ＲＦＩＤタグ５００に書き込む。

すなわち、各ＲＷ装置は、ＲＦＩＤタグ５００のリーダライタ装置である。ＲＷ装置とＲＦＩＤタグ５００とが交信できる空間領域は「有効通信エリア」とも呼ばれている。

制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク装置、入力装置、及び表示装置などを有している。

ハードディスク装置は、情報が記録されるハードディスク、ＣＰＵからの指示に応じて該ハードディスクに対して読み書きを行う駆動装置を有している。

入力装置は、例えばキーボード、マウス、タブレット、ライトペン及びタッチパネルなどのうち少なくとも１つの入力媒体を備え、該入力媒体を介して作業者から入力された各種情報をＣＰＵに通知する。なお、入力媒体からの情報はワイヤレス方式で入力されても良い。

表示装置は、例えばＣＲＴ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及びプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）などを用いた表示部を備え、ＣＰＵから指示された各種情報を表示する。表示装置と入力装置とが一体化されたものとして、例えばタッチパネル付きＬＣＤなどがある。

ＲＯＭは、ＣＰＵにて解読可能なコードで記述された複数のプログラム及びプログラムの実行に用いられる複数のデータ等が格納されているメモリである。ＲＡＭは、作業用のメモリである。

各ＲＷ装置から通知があると、割り込みが発生するように設定されている。

制御装置１００として、パーソナルコンピュータを用いることができる。

制御装置１００は、上位装置（例えば、ホストコンピュータ）と接続されており、要求に応じて、各種情報を上位装置に伝送する。

ここで、ＲＦＩＤシステム１０の動作について説明する。なお、各ＲＷ装置は、所定のタイミング毎にコマンド信号を送出しており、該コマンド信号に対してＲＦＩＤタグ５００から応答があると、該ＲＦＩＤタグ５００との通信モードに移行する。

先ず、ステーションＳＴ１で１次組み立てが行われる。ステーションＳＴ１での組み立てが完了すると、組み立て品Ｍ１は搬送系ＴによってステーションＳＴ２に向かって送出される。

図４に示されるように、組み立て品Ｍ１のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ａの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ａは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報（図５参照）を制御装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。

制御装置１００は、受け取った情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示する（図６参照）。これにより、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の工業製品Ｍは、１次組み立てを終了したことがわかる。

なお、ステーションＳＴ１では、引き続き次の工業製品Ｍの一次組み立てが行われるが、煩雑さを避けるため、ステーションＳＴ１では、次の工業製品Ｍの一次組み立ては行われないものとして説明を続ける。

組み立て品Ｍ１のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｂの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｂは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を制御装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知日時における時間（以下では、「検知時間」という）は、ステーションＳＴ２での組み立て開始時間を意味している。

制御装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる（図７参照）。これにより、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の工業製品Ｍは、ステーションＳＴ２にあることがわかる。

ステーションＳＴ２で２次組み立てが行われる。ステーションＳＴ２での組み立てが完了すると、組み立て品Ｍ２は搬送系ＴによってステーションＳＴ３に向けて送出される。

組み立て品Ｍ２のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｃの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｃは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を制御装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ２での組み立て終了時間を意味している。そこで、ＲＷ装置２００ｃの検知時間とＲＷ装置２００ｂの検知時間とから、ステーションＳＴ２での組み立て時間を求めることができる。

制御装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる（図８参照）。これにより、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の工業製品Ｍは、２次組み立てを終了したことがわかる。

組み立て品Ｍ２のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｄの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｄは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を制御装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ３での組み立て開始時間を意味している。

制御装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の工業製品Ｍは、ステーションＳＴ３にあることがわかる。

ステーションＳＴ３で３次組み立てが行われる。ステーションＳＴ３での組み立てが完了すると、組み立て品Ｍ３は搬送系ＴによってステーションＳＴ４に向けて送出される。

組み立て品Ｍ３のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｅの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｅは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を制御装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ３での組み立て終了時間を意味している。そこで、ＲＷ装置２００ｅの検知時間とＲＷ装置２００ｄの検知時間とから、ステーションＳＴ３での組み立て時間を求めることができる。

制御装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の工業製品Ｍは、３次組み立てを終了したことがわかる。

組み立て品Ｍ３のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｆの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｆは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を制御装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ４での組み立て開始時間を意味している。

制御装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の工業製品Ｍは、ステーションＳＴ４にあることがわかる。

ステーションＳＴ４で４次組み立てが行われる。ステーションＳＴ４での組み立てが完了すると、組み立て品Ｍ４は搬送系ＴによってステーションＳＴ５に向けて送出される。

組み立て品Ｍ４のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｇの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｇは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を制御装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ４での組み立て終了時間を意味している。そこで、ＲＷ装置２００ｇの検知時間とＲＷ装置２００ｆの検知時間とから、ステーションＳＴ４での組み立て時間を求めることができる。

制御装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の工業製品Ｍは、４次組み立てを終了したことがわかる。

組み立て品Ｍ４のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｈの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｈは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を制御装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ５での組み立て開始時間を意味している。

制御装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の工業製品Ｍは、ステーションＳＴ５にあることがわかる。

ステーションＳＴ５で５次組み立てが行われる。ステーションＳＴ５での組み立てが完了すると、組み立て品Ｍ５は搬送系Ｔによって次のラインに向けて送出される。

組み立て品Ｍ５のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｉの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｉは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を制御装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ５での組み立て終了時間を意味している。そこで、ＲＷ装置２００ｉの検知時間とＲＷ装置２００ｈの検知時間とから、ステーションＳＴ５での組み立て時間を求めることができる。

制御装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の工業製品Ｍは、５次組み立てを終了したことがわかる。

このように、ＲＦＩＤシステム１０では、工業製品Ｍの仕掛かり状況をリアルタイムで知ることができる。また、ＲＦＩＤシステム１０では、各ステーションでの組み立て時間をリアルタイムで知ることができる。

この場合、各ステーションでの組み立て時間がほぼ等しくなるような人員配置とすることにより、仕掛かり品の滞留を防止でき、工業製品Ｍを効率良く組み立てることが可能となる。

次に、前記ＲＦＩＤタグ５００の詳細について説明する。

ＲＦＩＤタグ５００は、一例として図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されるように、チップモジュール５１０及び保持部材５５０を有している。

チップモジュール５１０は、一例として図１０に示されるように、ＩＣチップ５１１及び２つの端子部材５２０を有している。

各端子部材５２０は、金属箔（ここでは、アルミ箔）５２１と、該金属箔５２１の両面をラミネートする樹脂フィルム５２２とを有している。樹脂フィルム５２２は、金属板Ｐと金属箔５２１との間の絶縁体としての役目と、金属箔５２１を汚染や破損などから保護する役目を有している。

各端子部材５２０の金属箔５２１は、一例として図１１及び図１２に示されるように、ＩＣチップ５１１の電極５１２に接続されている。

保持部材５５０は、一例として図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）に示されるように、ほぼ長方形のセラミック製あるいは樹脂製の板状部材である。

保持部材５５０には、Ｘ軸方向の両端近傍にネジが挿入される貫通孔５５３がそれぞれ形成されている。貫通孔５５３の−Ｚ側の端部は、一例として図１４（Ｂ）に示されるように、ネジの頭部が埋め込まれるように座グリ（ザグリ）加工されている。なお、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

保持部材５５０は、＋Ｚ側の面の中央部に、チップモジュール５１０が貼り付けられる平坦部５５１を有している。この平坦部５５１は、一例として図１５に示されるように、周囲よりも約０．２ｍｍ突出している。

平坦部５５１の＋Ｙ側と−Ｙ側には、それぞれ突起５５２が設けられている。突起５５２は、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに取り付ける際の位置決め機能を有している。更に、突起５５２は、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに取り付ける際の金属板Ｐのねじれ防止機能も有している。特に、タッピングネジを用いてＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに取り付ける場合に、その効果が大きい。また、突起５５２は、ＩＣチップ５１１に物体が衝突し、ＩＣチップ５１１が破損するのを保護する役目も有している。

保持部材５５０の−Ｚ側の面の中央部には、品名等が印刷されたシールが貼り付けられる。

ここで、保持部材５５０の寸法の具体例について図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）を用いて説明する。なお、通信に用いられる電波の波長は９５０ＭＨｚとする。

保持部材５５０のＸ軸方向の長さＬ１は５５ｍｍ、Ｙ軸方向の長さＬ２は２０ｍｍである。Ｘ軸方向に関する２つの貫通孔５５３の中心間距離Ｌ３は４０ｍｍである。平坦部５５１のＸ軸方向の長さＬ４は３５ｍｍ、Ｙ軸方向の長さＬ５は１４ｍｍである。

保持部材５５０のＺ軸方向の長さＬ６は５ｍｍである。各突起５５２のＸ軸方向の長さＬ７は１．８ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＬ８は２ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さＬ９は２ｍｍである。各突起５５２のＸ軸方向の長さＬ７は、スリットＳＬＴの幅Ｌｘよりもわずかに小さくなるように設定されている。これにより、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに取り付ける際に、Ｘ軸方向の位置決めが容易になる。なお、各突起５５２のＹ軸方向の長さＬ９は、厳密に規定される値ではないが、あまり小さくすると突起５５２が欠けるおそれがある。

また、各貫通孔５５３の直径は３．５ｍｍである。

ところで、通信可能な距離は、端子部材５２０における金属箔５２１の大きさ、及び金属板Ｐとの間に介在する保護膜や接着剤層などの絶縁体の厚さに関係している。すなわち、絶縁体の厚さに応じて金属箔５２１の大きさを調整することにより、静電結合におけるインピーダンスＺを低下させ、通信可能な距離を伸ばすことができる。

インピーダンスＺは、次の（１）式で示される。
Ｚ＝１／（ω・Ｃ） ……（１）

上記（１）式におけるωは角周波数であり、Ｃはキャパシタンスである。ωは次の（２）式で示され、Ｃは次の（３）式で示される。ここで、ｆは通信に用いられる電波の周波数、Ｓは金属箔５２１の面積、ε_０は真空の誘電率、ε_ｒは絶縁体の誘電率、ｄは絶縁体の厚さである。
ω＝２πｆ ……（２）
Ｃ＝Ｓ・ε_０・ε_ｒ／ｄ ……（３）

そこで、上記（１）式は、次の（４）式のように書き換えることができる。
Ｚ＝ｄ／（２πｆ・Ｓ・ε_０・ε_ｒ） ……（４）

端子部材５２０からＩＣチップ５１１に供給される電力Ｗは、次の（５）式で示すことができる。
Ｗ＝Ｗａ−２・Ｖ・Ａ＝Ｗａ−２・Ｖ^２／Ｚ ……（５）

上記（５）式におけるＷａは、通信の際に、スリットＳＬＴのＸ軸方向の両端間に生じる起電力であり、Ｖは、通信の際に、スリットＳＬＴのＸ軸方向の両端間に生じる電圧であり、Ａは２つの端子部材５２０からＩＣチップ５１１に供給される電流である。すなわち、ＩＣチップ５１１に供給される電力は、いわゆるアンテナでの起電力から接続部分（絶縁体部分）で消費される電力を引いたものである。

ここで、所望の通信距離を得るのに必要な電力Ｗの最小値をＷｍｉｎとすると、金属箔５２１の面積Ｓは、次の（６）式の関係が満足されるように設定されれば良い。なお、Ｗｍｉｎは、使用されるＩＣチップの種類及び所望の通信距離が決まると、一義的に決定される値である。
Ｗｍｉｎ≦Ｗａ−２・Ｖ^２／Ｚ＝Ｗａ−４πｆ・Ｓ・ε_０・ε_ｒ・Ｖ^２／ｄ ……（６）

例えば、ｆ＝９５０ＭＨｚ、絶縁体がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ｄ＝２０μｍ、所望の通信距離が３ｍの場合には、Ｓ＝１００ｍｍ^２であれば、上記（６）式の関係を満足させることができる。

そこで、本実施形態では、樹脂フィルム５２２として厚さが２０μｍのＰＥＴフィルムを用い、一例として図１７に示されるように、各金属箔５２１を一辺Ｌ１０が１０ｍｍの略正方形としている。なお、金属板Ｐの表面に絶縁性の保護材が塗布あるいは積層されている場合は、該保護材の材質及び厚さに応じて、樹脂フィルム５２２の厚さが決定される。例えば、保護材がＰＥＴフィルムの場合、該保護材の厚さと樹脂フィルム５２２の厚さの合計が２０μｍとなる。

図１８（Ａ）〜図１９（Ｂ）には、保持部材５５０にチップモジュール５１０が貼り付けられた状態が示されている。なお、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

次に、ステーションＳＴ１で、作業者が、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに取り付けるときの取り付け方法について説明する。

（１）ＲＦＩＤタグ５００の長手方向が金属板ＰのスリットＳＬＴの長手方向に直交するように、ＲＦＩＤタグ５００を持つ。
（２）ＲＦＩＤタグ５００の２つの突起５５２がスリットＳＬＴに挿入されるように、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに近づける（図２０参照）。
（３）ＲＦＩＤタグ５００の２つの突起５５２がスリットＳＬＴに挿入されると、保持部材５５０の各貫通孔が金属板Ｐの各ネジ穴の−Ｚ側に位置するように、ＲＦＩＤタグ５００をＹ軸方向に沿って移動させる（図２１及び図２２参照）。
（４）ネジをＲＦＩＤタグ５００の各貫通孔に挿入する（図２３参照）。
（５）工具（ネジまわし）を用いて、各ネジをそれぞれ金属板Ｐのネジ穴に押し込む（図２４参照）。このとき、貫通孔５５３の周囲部分が金属板Ｐに接するように各ネジをそれぞれ金属板Ｐのネジ穴に強く押し込む（図２５参照）。これにより、各端子部材５２０と金属板Ｐの密着性を向上させることができる。なお、図２５は、分かりやすくするため、ＲＦＩＤタグ５００の変形を誇張して示している。

直線偏波もしくは、円偏波の電波が、ＲＷ装置からスリットＳＬＴに向けて放射されると、スリットＳＬＴの周りに電界が発生する（図２６参照）。そして、その電界はスリットＳＬＴを挟んで、逆電圧（交流）を起こす。そこで、スリットＳＬＴを跨ぐようにＲＦＩＤタグ５００が取り付けられると、電流が流れ、ＲＦＩＤタグ５００のＩＣチップ５１１が起動される。

ＲＷ装置とＲＦＩＤタグ５００の通信距離は、３ｍを確保することができた。

以上説明したように、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ５００によると、チップモジュール５１０及び保持部材５５０を有している。

チップモジュール５１０は、ＩＣチップ５１１及び２つの端子部材５２０を有している。各端子部材５２０は、両面が樹脂フィルム５２２でラミネートされている金属箔５２１を有している。そして、各端子部材５２０の金属箔５２１は、ＩＣチップ５１１の電極５１２に接続されている。

チップモジュール５１０は、上記（６）式の関係が満足されるように、樹脂フィルム５２２の厚さｄ、及び金属箔５２１の面積Ｓが設定されている。

この場合は、使用条件に応じて、金属箔５２１の面積の最小値を知ることができるため、チップモジュール５１０を必要以上に大きくすることがなく、チップモジュール５１０の小型化及び低コスト化を図ることができる。

ＲＦＩＤタグ５００は、工業製品Ｍの一部である金属板ＰのスリットＳＬＴを跨ぐように取り付けられている。そして、ＲＦＩＤタグ５００は、金属板Ｐをアンテナとして利用している。そこで、ＲＦＩＤタグ５００は、アンテナを備える必要がなく、小型化及び低コスト化が可能である。また、ＲＦＩＤタグ５００の近くに金属があっても、所望の通信距離を確保することが可能である。

そこで、ＲＦＩＤタグ５００は、金属対応で、通信距離の減少を招くことなく、小型化及び低コスト化を図ることができる。

また、ＲＦＩＤタグ５００は、金属板Ｐにネジ止めされているので、再利用が容易である。

また、ＲＦＩＤタグ５００は、金属板Ｐにネジ止めされているので、金属板Ｐの表面に油が付着している場合であっても、金属板Ｐに確実に取り付けることができる。

そして、本実施形態に係るＲＦＩＤシステム１０によると、ＲＦＩＤタグ５００を含んで構成されているため、精度良く、安定して、ＩＤ番号を読み取ることができ、システムの信頼性を向上させることができる。

なお、上記実施形態において、一例として図２７に示されるように、前記貫通孔５５３に代えて、Ｙ軸方向を長手方向とする長穴５５４を設けても良い。この場合は、金属板Ｐに取り付ける際に、Ｙ軸方向に関して、ＲＦＩＤタグ５００の取り付け位置を、長さＬ２０（例えば、Ｌ２０＝１０ｍｍ）の範囲内で調整することができる。具体的には、例えば、ネットワークアナライザで抵抗値を計測しながらＲＦＩＤタグ５００をＹ軸方向に移動させ、該抵抗値が、ＩＣチップ５１１について指定されている抵抗値に等しくなる位置をインピーダンスマッチングのとれる位置として探索する。そして、インピーダンスマッチングのとれる位置がみつかると、その位置でネジ止めする。これにより、最も適切な位置にＲＦＩＤタグ５００を取り付けることができる。

また、上記実施形態では、ＲＦＩＤタグ５００が金属板Ｐにネジ止めされる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、再利用する必要がない場合には、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに接着しても良い。

また、上記実施形態では、金属箔５２１の形状が略正方形の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、要するに、面積Ｓが１００ｍｍ^２であれば良い。

また、上記実施形態では、ＲＦＩＤタグ５００が工業製品Ｍの一部をなす金属板Ｐに取り付けられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態において、ＲＦＩＤタグ５００は、一例として図２８に示されるように、スリットＳＬＴを覆う誘電体シート５６０を更に有していても良い。電波の波長λは、真空中（≒空気中）では、電波が進む速度をｃとすると、ｃ／ｆで表される。一方、電波が誘電体の中を通る場合、電波が進む速度ｃは、該誘電体の誘電率をε_ｒとすると、１／（ε_０・ε_ｒ）^１／２倍に変化する。そして、電波の波長λは、（ｃ／（ε_０・ε_ｒ）^１／２）／ｆとなる。この場合は、スリットＳＬＴの長手方向の長さを、上記実施形態よりも短くすることができる。

そこで、この場合に、上記誘電体シート５６０を用いるのに代えて、一例として図２９に示されるように、保持部材５５０の形状を、スリットＳＬＴを覆う形状にしても良い。

また、上記実施形態では、ＲＦＩＤタグ５００がチップモジュール５１０と保持部材５５０とから構成される場合について説明したが、チップモジュール５１０のみが、ＲＦＩＤタグとして用いられても良い。

例えば、図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）に示されるように、樹脂シートに形成された複数の凹部にそれぞれ錠剤が入れられ、該複数の凹部がアルミ箔によって封止されている薬剤パッケージに、チップモジュール５１０を取り付けることができる。なお、図３０（Ｂ）は、図３０（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

この薬剤パッケージに形成されたスリットＳＬＴ、及び該スリットＳＬＴを跨いで取り付けられたチップモジュール５１０が、一例として図３１に示されている。

ここでは、樹脂シートの表面にチップモジュール５１０が取り付けられるため、チップモジュール５１０における各金属箔５２１の形状は、一例として図３２に示されるように、樹脂シートの凹部を避ける形状となっている。但し、各金属箔５２１の面積は１００ｍｍ^２である。

チップモジュール５１０は、一例として図３３に示されるように、接着剤層を有しており、該接着剤層を介して樹脂シートに貼り付けられる（図３４（Ａ）及び図３４（Ｂ）参照）。なお、ここでは、金属箔５２１の両面をラミネートする樹脂フィルム５２２は、できるだけ薄いものが用いられている。

そこで、薬剤パッケージのアルミ箔とチップモジュール５１０の各金属箔５２１との間には、樹脂シートと接着剤層と樹脂フィルム５２２が存在することとなる。この場合は、樹脂シートと接着剤層と樹脂フィルム５２２とからなる層が絶縁体となり、それぞれの材質及び厚さに応じて、各金属箔５２１の面積が決定される。

この場合、錠剤を薬剤パッケージから取り出すために、凹部を指でつぶし、対向するアルミ箔を破っても、チップモジュール５１０には何ら影響しない。

なお、薬剤パッケージから錠剤を取り出す際に、チップモジュール５１０が薬剤パッケージから外れても良い場合には、チップモジュール５１０をアルミ箔側に貼り付けても良い。この場合は、各金属箔５２１の形状は、上記実施形態と同様に略正方形であっても良い。このときは、薬剤パッケージのアルミ箔とチップモジュール５１０の各金属箔５２１との間には、接着剤層と樹脂フィルム５２２が存在することとなる。

なお、この場合に、一例として図３５に示されるように、チップモジュール５１０は、スリットＳＬＴを覆う誘電体シート５６０を更に有していても良い。この場合は、スリットＳＬＴの長手方向の長さを、図３１に比べて短くすることができる。

また、上記実施形態において、一例として図３６及び図３７に示されるように、前記スリットＳＬＴに代えて、溝Ｇｒが金属板Ｐに形成されていても良い。この場合であっても、ＲＦＩＤタグ５００は、金属対応で、通信距離の減少を招くことなく、小型化及び低コスト化を図ることができる。

なお、この場合、一例として図３８に示されるように、前記溝Ｇｒが、金属板Ｐをプレス加工することによって形成された溝であっても良い。

また、一例として図３９に示されるように、各ネジに対応したネジ穴が形成されている薄い金属板Ｐ２を金属板Ｐの＋Ｚ側に取り付けて、前記スリットＳＬＴを溝状にしても良い。

また、上記実施形態において、一例として図４０（Ａ）〜図４０（Ｃ）に示されるように、前記突起５５２に代えて、ネジ突起５５２’が形成されていても良い。この場合は、前記保持部材５５０における貫通孔５５３は不要である（図４０（Ａ）及び図４０（Ｄ）参照）。

そして、一例として図４１に示されるように、スリットＳＬＴを貫通したネジ突起５５２’の先端部分にナットＮｔを嵌めることにより、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに固定することができる。この場合は、金属板Ｐにおける前記ネジ穴は不要である。

また、上記実施形態では、ＲＦＩＤタグ５００に情報を書き込む場合について説明したが、これに限定されるものではない。ＲＦＩＤタグ５００に情報を書き込まない場合は、前記ＩＣチップ５１１において、情報が書き込まれるメモリ領域が不要である。また、上記ＲＷ装置に代えて、ＩＤ番号の読み出しのみを行う読み出し専用の装置（リーダ）を用いることができる。

また、上記実施形態では、組み立てラインが５つのステーションからなる場合について説明したが、ステーションの数はこれに限定されるものではない。

また、上記実施形態における検知情報及び履歴情報の内容は一例であり、これに限定されるものではない。同様に、装置番号及びＩＤ番号の桁数も上記実施形態に限定されるものではない。

また、上記実施形態における表示部に表示される内容は一例であり、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、ＲＦＩＤシステム１０が組み立てラインに用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。現在ＲＦＩＤシステムが利用されている用途に適用させることができる。その場合は、高コスト化を招くことなく、システムの信頼性を向上させることができる。なお、前記金属板Ｐに対応する金属板を別途準備することにより、金属部材を含まないものにも用いることが可能である。

また、上記実施形態では、周波数がＵＨＦ帯の場合について説明したが、これに限定されるものではない。

１０…ＲＦＩＤシステム、１００…制御装置、２００ａ〜２００ｉ…ＲＷ装置（通信装置）、５００…ＲＦＩＤタグ、５１０…チップモジュール、５１１…ＩＣチップ、５１２…電極、５２０…端子部材、５２１…金属箔（導電部材）、５２２…樹脂フィルム、５５０…保持部材、５５１…平坦部、５５２…突起、５５３…貫通孔、５５４…長穴、５６０…誘電体シート、Ｐ…金属板、ＳＬＴ…スリット、ＳＴ１〜ＳＴ５…ステーション。

特開２００２−１５７５６５号公報 特開２００５−３０９８１１号公報 特開２００８−２８４９６７号公報

Claims (7)

1. スリット又は溝が形成された金属部材に取り付けられるＲＦＩＤタグであって、
   前記スリット又は溝の幅方向に関して、前記スリット又は溝の一側及び他側の前記金属部材の表面にそれぞれ絶縁部材を介して取り付けられる２つの導電部材と、
   前記２つの導電部材を介して電力が供給されるＩＣチップとを備え、
   通信に用いられる電波の周波数ｆ、該電波を受けたときに前記スリット又は溝の一側と他側の間に生じる起電力Ｗａ及び電圧Ｖ、前記２つの導電部材それぞれの面積Ｓ、前記絶縁部材の厚さｄ、前記絶縁部材の誘電率ε_ｒ、真空の誘電率ε_０、及び前記ＩＣチップの作動に必要な電力の最小値Ｗｍｉｎを用いて、
   Ｗｍｉｎ≦Ｗａ−４πｆ・Ｓ・ε_０・ε_ｒ・Ｖ^２／ｄ、の関係が満足されているＲＦＩＤタグ。
2. 前記２つの導電部材を保持し、前記金属部材に固定される保持部材を備え、
   該保持部材は、前記金属部材にネジ止めする際にネジが挿入される複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
3. 前記複数の貫通孔は、前記スリット又は溝の長さ方向に平行な方向を長手方向とする長穴であることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
4. 前記保持部材は、前記スリット又は溝に対する位置決め用の突起が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のＲＦＩＤタグ。
5. 前記保持部材は、前記スリット又は溝を覆うことができることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
6. 前記スリット又は溝を覆う誘電体シートを更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグと、
   前記ＲＦＩＤタグに対して無線通信により情報の読み出し及び書き込みの少なくとも一方を行なう通信装置と、
   前記通信装置を制御する制御装置と、を備えるＲＦＩＤシステム。

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