JP2015046729A - Ｉｃタグ用アンテナ及びそれを用いたｉｃタグ - Google Patents

Abstract

【課題】チップ接続部２０の左右にアンテナ１０，１０が形成されたＩＣタグにおいて、複数が近接して並列又は積み重ねられた状態であっても精度よく読み取ることができるようにする。
【解決手段】左右のアンテナ１０，１０共に、チップ接続部２０の左右方向が長辺方向となった長方形のループ状とし、しかも一方の長辺を蛇行させた形状とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣタグに用いるアンテナ及びそれを用いたＩＣタグに関する。

一般に、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯ＩＣタグは、通信距離の長さや一括読取性能などの長所があり、様々な用途で使用されている。

従来、ＵＨＦ帯ＩＣタグ用のアンテナとしては、ダイポールアンテナがよく知られている。ダイポールアンテナは、ＩＣチップの左右の線路に接続された四角形の平板部を有するもの（例えば、特許文献１参照）や、長方形のループ状のもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。

特に、実用に即した半波長ダイポールアンテナは、アンテナの大きさが数ｃｍ〜１０ｃｍ程度であるため使いやすく広く使用されている。

半波長ダイポールアンテナの入力インピーダンスは、理論上７３＋ｊ４３［Ω］とされているが、実際のＩＣタグ用アンテナは搭載するＩＣチップ固有の入力インピーダンス（例えば、Ｉｍｐｉｎｊ社ＭＯＮＺＡ４チップの入力インピーダンスは、ＳＩＮＧＬＥ ＰＯＲＴ接続で１１+ｊ１４３Ω（９１５ＭＨｚ）とされている。）になる様に整合をとる必要がある。

そのため、実用品ではアンテナの形状、線路の幅、線路の材質、基板の材質などを勘案し、整合を取るべく設計をおこなっている。

これらのアンテナは、ＩＣチップと共に、無線で読み書きできるＩＣタグを構成するものとなっている。

特開２００７−３１１９５５号公報 特開２００９−２１３００９号公報

ところで、例えば棚に収納されたり（以下、並列という）、積み重ねられたクリアファイルに、それぞれ収納した書類の情報を記録したＩＣタグを付設しておく場合のように、ＩＣタグの付設対象が薄く、しかも複数並列又は積み重ねられる場合、複数が接近して並列又は積み重ねられた状態のＩＣタグから情報を読み取ることになる。

前記従来のアンテナを用いたＩＣタグの場合、上記のように複数が近接して並列又は積み重ねられた状態で、リーダーを用いて複数のＩＣタグの情報を読み取ろうとすると、特に中間に挟まれたＩＣタグの整合が乱れ、読み落としを生じやすくなるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、複数が近接して並列又は積み重ねられた状態であっても精度よく読み取ることができるＩＣタグを提供できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ＩＣチップ接続部の左右に形成されたＩＣタグ用アンテナにおいて、
左右共に、ＩＣチップ接続部の左右方向が長辺方向となり、幅が１ｍｍ以上から３ｍｍ以下の細線で構成された長方形のループ状をなし、しかも一方の長辺が蛇行しており、アンテナが一定の線幅で構成されていることを特徴とするＩＣタグ用アンテナを提供するものである。

上記本発明は、ＩＣチップ接続部の左右に対称に形成されていること、
ＩＣチップ接続部の左右に点対称に形成されていること、
をその好ましい態様として含むものである。

また、本発明は、上記ＩＣチップ用アンテナに接続されたＩＣチップを有することを特徴とするＩＣタグを提供するものでもある。

本発明のアンテナを備えた本発明のＩＣタグは、複数を接近して積み重ねた状態で使用しても、精度よく読み取ることができる。

本発明のアンテナ及びＩＣタグを示す正面図である。 実施例１のシミュレーションで得たリターンロス特性を示すグラフである。 比較例１の説明図で、（ａ）は比較例１で用いたＩＣタグを示す正面図、（ｂ）は比較例１のシミュレーションで得たリターンロス特性を示すグラフである。 比較例２の説明図で、（ａ）は比較例２で用いたＩＣタグを示す正面図、（ｂ）は比較例２のシミュレーションで得たリターンロス特性を示すグラフである。 比較例３の説明図で、（ａ）は比較例３で用いたＩＣタグを示す正面図、（ｂ）は比較例３のシミュレーションで得たリターンロス特性を示すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。また、以下に参照する図面において、同じ符号は同様の構成要素を示す。

図１に示すように、本発明のアンテナ１０ａ，１０ｂは、無線用のＩＣタグに使用されるもので、中央に設けられたＩＣチップ接続部２０の左右に設けられている。ＩＣチップ接続部２０には整合回路２１が接続されている。アンテナ１０ａ，１０ｂ、ＩＣチップ接続部２０及び整合回路２１は、シート状の絶縁性基材１上に積層された導電層によって構成されている。

アンテナ１０ａ，１０ｂは、ＩＣチップ接続部２０の左右方向を長手方向とした長方形のループ状をなしており、左右共に一方の長辺が蛇行している。つまり、一方の長辺がミアンダ形状となっていることにより、先端側の短辺で電波を受信した際に、蛇行した長辺経由の電流と、直線の長辺経由の電流に伝播遅延を生じる。本発明においては、アンテナが電波を受けた際、この伝播遅延により結果的に波長短縮が発生する。すなわち、伝播遅延が発生する線路と発生しない線路が存在することでアンテナの広帯域化が実現され、本アンテナ１０ａ，１０ｂを用いたＩＣタグの性能を向上させるものと考えられる。また、幅が１ｍｍ以上から３ｍｍ以下の細線によるループ状をなし、中央部が抜けていることで、本アンテナ１０ａ，１０ｂを有するＩＣタグを複数近接して並列又は積み重ねた時に、相隣接するＩＣタグのアンテナ１０ａ，１０ｂ間に生じるキャパシタ成分が小さく抑えられることで、本アンテナ１０ａ，１０ｂを用いたＩＣタグの整合の乱れの発生を抑え、読取性能を向上させるものと考えられる。

本発明における蛇行した長辺は、図１に示すように、左右のアンテナ１０ａ，１０ｂにおいて同じ側の長辺であるだけでなく、反対側にあっても良く、左右のアンテナ１０ａ，１０ｂは線対称形状もしくは点対称形状であることが好ましい。

アンテナ１０ａ，１０ｂ、ＩＣチップ接続部２０及び整合回路２１を形成する導電層としては、例えば金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、錫、これらを含む合金等の金属の薄膜層や、これらの金属粒子を紫外線硬化型樹脂に添加した導電性インクやナノサイズに粉砕された銀粒子をインク化したナノ銀インクの塗布層等を用いることができる。また、所定の形状のアンテナ１０ａ，１０ｂ、チップ接続部２０及び整合回路２１を形成するためには、エッチング法、転写法、印刷法等を用いることができる。

絶縁性基材１の材質としては、例えばＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)、ポリイミド、ポリエステル、発泡性ポリエステル、ポリオレフィン、ポリ乳酸、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエーテル、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、コート紙、アート紙、合成紙等が挙げられる。また、付設を容易にするために、アンテナ１０ａ，１０ｂが形成されていない面に接着層を形成することもできる。

本発明に係るＩＣタグは、図１に破線で示すように、アンテナ１０ａ，１０ｂに連なるＩＣチップ接続部２０と電気的に接続してＩＣチップ３０を設けたもので、リーダ・ライタを用いて、無線による情報の書き込みとその読み取りが行うことができるものである。ＩＣタグは、例えば流通工程の管理、書類や商品の保管管理、工場の工程管理などに利用することができる。特に本発明のＩＣタグは、接近し複数重ねた状態でも精度よく読み取ることができるので、例えばクリアファイル等の薄くかつ複数を重ねて使用する物品に設けるのに適している。

＜実施例１＞
電磁界解析ソフトを使用し、以下に示す条件のＩＣタグを１ｍｍ間隔で５枚重ね合せた状態で読み取りを行うことを想定してシミュレーションを行い、リターンロス特性を示すグラフを求めた。

（１）アンテナ形状
図１に示す形状（左右のアンテナは対称形状）

（２）アンテナの寸法
長辺の長さＬ₁＝３３ｍｍ
短辺の長さＬ₂＝１４ｍｍ
全体長Ｌ₃＝８６ｍｍ
各辺の線幅Ｗ＝２ｍｍ
蛇行深さＤ＝５ｍｍ

（３）アンテナの材質
ナノ銀インク

（４）絶縁性基材の材質
ＰＥＴ

（５）共振点
シミュレーションの結果、得られたリターンロス特性を示すグラフを図２に示す。図２におけるＡ〜Ｅは、重ね合せたＩＣタグの位置を示すもので、重ね合せはＡ／Ｂ／Ｃ／Ｄ／Ｅの順とした。位置Ａは白抜きの円形のプロット、位置Ｂは白抜きの三角形のプロット、位置Ｃは白抜きの四角形のプロット、位置Ｄは黒塗りの三角形のプロット、位置Ｅは黒塗りの円形のプロットで示す。位置Ａ〜Ｅは図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）においても同様である。

図２、図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）の横軸は周波数、縦軸はリターンロスであり、グラフは位置Ａ〜ＥのＩＣタグアンテナのリターンロス特性を示している。

リターンロス特性を示すグラフにおいて、５個のアンテナの共振点（ピーク値）が６６０ＭＨｚ〜７００ＭＨｚ付近でまとまっているため、５個のアンテナ全てを読み取ることが出来る。

＜比較例１＞
想定するアンテナを以下条件のものとし、重ね合せたアンテナの間隔を２ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてリターンロス特性を示すグラフを求めた。アンテナと絶縁性基材の材質は実施例１と同様とした。なお、図３（ａ）において、１は絶縁性基材、１０ａ、１０ｂはアンテナ、２０はＩＣチップ接続部、２１は整合回路、３０はＩＣチップである。

（１）アンテナ形状
図３（ａ）に示す形状（左右のアンテナは対称形状）

（２）アンテナの寸法
長辺の長さＬ₁＝３３ｍｍ
短辺の長さＬ₂＝１４ｍｍ
全体長Ｌ₃＝８６ｍｍ
各辺の線幅Ｗ＝２ｍｍ

（３）アンテナの材質
ナノ銀インキ

（４）絶縁性基材の材質
ＰＥＴ

（５）共振点
図３（ｂ）に示すように、５個のアンテナのピーク値が１０５０ＭＨｚから１１５０ＭＨｚ付近でまとまっているため、５個全てのアンテナを読み取ることが出来るが、実施例１のピーク値のリターンロス値が−１４ｄＢ付近であるのに対し、比較例１では−１０ｄＢ以上と劣化しているため、実施例１と比べると読み取り性能が劣る。

＜比較例２＞
想定するアンテナを以下条件のものとし、重ね合せたアンテナの間隔を２ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてリターンロス特性を示すグラフを求めた。なお、図４（ａ）において、１は絶縁性基材、１０はアンテナ、２０はＩＣチップ接続部、２１は整合回路、３０はＩＣチップである。

（１）アンテナ形状
図４（ａ）に示す形状（左右のアンテナは対称形状）

（２）アンテナの寸法
長辺の長さＬ₁＝３３ｍｍ
短辺の長さＬ₂＝１４ｍｍ

（３）アンテナの材質
ナノ銀インキ

（４）絶縁性基材の材質
ＰＥＴ

（５）共振点
図４（ｂ）に示すように、位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｄ、位置Ｅのアンテナは、周波数が１１００ＭＨｚから１１５０ＭＨｚ付近、リターンロス値が−１０ｄＢから−１４ｄＢ付近でピーク値がまとまっているため、読み取ることが出来るが、位置Ｃのアンテナは、リターンロス値が−６ｄＢ付近であり、他のアンテナのピーク値と大きく劣化しているため、読み取り精度が劣る。

＜比較例３＞
想定するＩＣタグを以下条件のものとした以外は実施例１と同様にしてリターンロス特性を示すグラフを求めた。なお、図５（ａ）において、１は絶縁性基材、１０はアンテナ、２０はＩＣチップ接続部、２１は整合回路、３０はＩＣチップである。

（１）アンテナ形状
図５（ａ）に示す形状（左右のアンテナは対称形状）

（２）アンテナの寸法
長辺の長さＬ₁＝３３ｍｍ
短辺の長さＬ₂＝１４ｍｍ
全体長Ｌ₃＝８６ｍｍ
くぼみの幅Ｌ₄＝２ｍｍ

（３）アンテナの材質
ナノ銀インキ

（４）絶縁性基材の材質
ＰＥＴ

（５）共振点
図５（ｂ）に示すように、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄのアンテナの共振点が明確に出ていないため、位置Ｂ、位置Ｃ、位置Ｄのアンテナは読み取り精度が劣る。

１：絶縁性基材、１０ａ、１０ｂ：アンテナ、２０：ＩＣチップ接続部、２１：整合回路、３０：ＩＣチップ

上記課題を解決するために、本発明は、ＩＣチップ接続部の左右に形成されたＩＣタグ用アンテナにおいて、
左右共に、ＩＣチップ接続部の左右方向が長辺方向となり、幅が１ｍｍ以上から３ｍｍ以下の細線で構成された長方形のループを構成し、少なくとも一方の長辺が蛇行していることを特徴とするＩＣタグ用アンテナを提供するものである。

上記本発明は、ＩＣチップ接続部の左右に線対称に形成されていること、
ＩＣチップ接続部の左右に点対称に形成されていること、
をその好ましい態様として含むものである。

Claims (3)

1. チップ接続部の左右に形成されたＩＣタグ用アンテナにおいて、
   左右共に、チップ接続部の左右方向が長辺方向となった長方形のループ状をなし、しかも一方の長辺が蛇行していることを特徴とするＩＣタグ用アンテナ。
2. チップ接続部の左右に対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ用アンテナ。
3. 請求項１又は２に記載のアンテナに接続されたＩＣチップを有することを特徴とするＩＣタグ。

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