JP6947341B1 - 無線通信デバイス - Google Patents

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Abstract

通信用の第１周波数を有する高周波信号を送受信するための無線通信デバイスであって、第１電極および第２電極をそれぞれ両端とするループパターンと、アンテナパターンと、第１電極、第２電極とそれぞれ容量結合する第３電極、第４電極と、第１周波数よりも高い第２周波数におけるインピーダンスが容量性であるRFICと、第３電極と第４電極との間に、互いに並列にそれぞれ接続された第１電流経路と第２電流経路と、を備え、RFICは、第１電流経路に含まれ、第２電流経路の第２周波数におけるインピーダンスは誘導性である。

Description

本発明は、アンテナを備えた無線通信デバイス、特に、誘導電磁界または電波によって、非接触でデータ通信を行うRFID(Radio Frequency Identification)技術を利用した無線通信デバイスに関する。
スーパーマーケットや飲食店などで、無線通信デバイスであるRFIDタグを商品である物品に付すことで、商品管理をすることが考えられている。RFIDタグによる商品管理によれば、それぞれRFIDタグが付された複数の商品を一度に精算することができ、精算時間を短縮化することができる。
商品の中には食料品も含まれ、販売店において、商品購入の直後に商品を温めて、購入者がその場で直ぐに飲食する場合や、飲食店において、商品を温めて購入者に提供する場合がある。これらの商品は、電磁波加熱装置、いわゆる電子レンジを用いて加熱される。
RFIDタグは、RFIC(Radio-Frequency Integrated Circuit)と共に、金属膜体であるアンテナパターンなどの金属材料が紙材や、樹脂材等の絶縁基板上に形成されている。このようなRFIDタグを付した状態で商品を電子レンジにより加熱する場合、例えば、RFIDタグを付した弁当を温める場合には、弁当と共にRFIDタグに電子レンジからの電磁波が吸収される。これにより、RFIDタグの金属材料部分において電界が集中して放電したり、金属材料部分に過電流が流れる。この結果、金属自体が加熱されて昇華したり、RFIDタグを構成する紙材や樹脂材料が発火することで、RFIDタグが発火するおそれがある。
上記のようなRFIDタグにおける発火を少なくすることを目的として、特許文献１には、難燃性タグの構成が提案されている。
特開２００６−３３８５６３号公報
特許文献１に開示された「難燃性タグ」は、RFICチップおよびアンテナパターンが実装される基材を難燃性材料で構成している。基材として難燃性材料が用いられているので、基材が発火しても数秒から数十秒で消火される。しかしながら、基材上に形成された金属材料部分において連続して放電する可能性があり、これにより再び基材が発火し商品に引火するおそれがある。
本発明は、無線通信デバイスが付された商品が所定の通信周波数よりも高い周波数の電磁波に照射された場合でも、無線通信デバイスが付された商品における発火を抑制することが可能な無線通信デバイスの提供を目的とする。
本発明の一態様の無線通信デバイスは、通信用の第１周波数を有する高周波信号を送受信するための無線通信デバイスであって、
第１電極と、
前記第１電極と間隔を空けて配置された第２電極と、
前記第１電極および第２電極をそれぞれ両端とするループパターンと、
前記ループパターンと接続するアンテナパターンと、
前記第１電極と容量結合する第３電極と、
前記第２電極と容量結合する第４電極と、
前記第１周波数よりも高い第２周波数におけるインピーダンスが容量性であるRFICと、
前記第３電極と前記第４電極との間に、互いに並列にそれぞれ接続された第１電流経路および第２電流経路と、を備え、
前記RFICは、前記第１電流経路内に含まれ、
前記第２電流経路の第２周波数におけるインピーダンスは誘導性である。
本発明の一態様の無線通信デバイスは、通信用の第１周波数を有する高周波信号を送受信するための無線通信デバイスであって、
第１電極と、
前記第１電極と間隔を空けて配置された第２電極と、
前記第１電極および第２電極をそれぞれ両端とするループパターンと、
前記ループパターンと接続するアンテナパターンと、
前記第１電極と容量結合する第３電極と、
前記第２電極と容量結合する第４電極と、
前記第３電極と前記第４電極との間に、互いに並列にそれぞれ接続された第１電流経路および第２電流経路と、
前記第１電流経路および前記第２電流経路で構成された、前記第１周波数で共振し、前記第１周波数よりも周波数の高い第２周波数で、短絡となるインピーダンス特性を有する第１共振回路と、
前記ループパターンおよび前記第２電流経路で構成された、前記第１周波数で共振する第２共振回路と、
前記第１電流経路に含まれるRFICと、を備え、
前記アンテナパターンと前記第２共振回路とで、前記第２周波数または前記第２周波数よりも高い周波数で共振する。
本発明によれば、無線通信デバイスが付された商品が所定の通信周波数よりも高い周波数の電磁波に照射された場合においても、商品における発火を抑制することが可能な無線通信デバイスを提供することができる。
実施形態１の無線通信デバイスであるRFIDタグを示す平面図 図１におけるRFIDタグからRFICモジュールを取り外した状態のRFIDタグを示す平面図 RFICモジュールの透視平面図 図３における矢視IVの断面図 RFICモジュールの基板に形成されている導体パターンの平面図を示し、図５ａはRFICモジュールの基板の上面に形成された導体パターンの平面図であり、図５ｂは基板の下面に形成された導体パターンの上から見た透視平面図 図３における矢視VIの断面図 RFIDタグの回路図 電磁波加熱装置（「電子レンジ」）で使用される加熱周波数（２．４GHz）の信号を受信したときの電流の流れを示す図 実施形態１の変形例における無線通信デバイスであるRFIDタグを示す平面図 実施形態１の変形例における無線通信デバイスであるRFIDタグを示す平面図 実施形態１の変形例における無線通信デバイスであるRFIDタグを示す平面図 実施形態２のRFICモジュールを示す平面図 実施形態２のRFICモジュールを示す側面図 実施形態２の変型例におけるRFICモジュールを示す平面図 実施形態２の変型例におけるRFICモジュールを示す側面図
本発明に係る一態様の無線通信デバイスは、通信用の第１周波数を有する高周波信号を送受信するための無線通信デバイスであって、第１電極と、前記第１電極と間隔を空けて配置された第２電極と、前記第１電極および第２電極をそれぞれ両端とするループパターンと、前記ループパターンと接続するアンテナパターンと、前記第１電極と容量結合する第３電極と、前記第２電極と容量結合する第４電極と、前記第１周波数よりも高い第２周波数におけるインピーダンスが容量性であるRFICと、前記第３電極と前記第４電極との間に、互いに並列にそれぞれ接続された第１電流経路および第２電流経路と、を備え、前記RFICは、前記第１電流経路内に含まれ、前記第２電流経路の第２周波数におけるインピーダンスは誘導性である。
この態様の無線通信デバイスは、第１電流経路および第２電流経路と、を備え、RFICは、第１電流経路内に含まれ、第２周波数におけるインピーダンスが容量性であり、第２電流経路の第２周波数におけるインピーダンスは誘導性である。したがって、第２周波数の電磁波をアンテナパターンが受信すると、第３電極および第４電極間で、第２電流経路を通って電流が流れるので、第１電流経路に高電圧が印加されるのを防止することができる。したがって、第２周波数の電磁波によって、RFICに電圧が印加されるのを抑制することができ、RFICが破壊されるのを防止することができる。したがって、第２周波数の電磁波を照射された後でも、無線通信デバイスはICが破壊されることなく通信可能である。
また、本発明に係る一態様の無線通信デバイスは、通信用の第１周波数を有する高周波信号を送受信するための無線通信デバイスであって、第１電極と、前記第１電極と間隔を空けて配置された第２電極と、前記第１電極および第２電極をそれぞれ両端とするループパターンと、前記ループパターンと接続するアンテナパターンと、前記第１電極と容量結合する第３電極と、前記第２電極と容量結合する第４電極と、前記第３電極と前記第４電極との間に、互いに並列にそれぞれ接続された第１電流経路および第２電流経路と、前記第１電流経路および前記第２電流経路で構成された、前記第１周波数で共振し、前記第１周波数よりも周波数の高い第２周波数で、短絡となるインピーダンス特性を有する第１共振回路と、前記ループパターンおよび前記第２電流経路で構成された、前記第１周波数で共振する第２共振回路と、前記第１電流経路に含まれるRFICと、を備え、前記アンテナパターンと前記第２共振回路とで、前記第２周波数または前記第２周波数よりも高い周波数で共振する。
この態様の無線通信デバイスは、第１共振回路および第２共振回路が共に、第１周波数の高周波信号に対して、並列共振することでRFICの両端の電圧が高くなるので、通信特性が良好である。また、第１周波数よりも周波数の高い第２周波数または第２周波数よりも高い周波数の電磁波に対して、アンテナパターンと第２共振回路とで構成される回路は共振するので、第２周波数では誘導性のインピーダンス特性を有するが、第１共振回路はRFIC側からインピーダンスを見ると、短絡となるインピーダンス特性を有し、ほとんど電位差を発生しない。また、第１共振回路と第２共振回路において、第２電流経路を共に含んでいるので、第２周波数の電磁波に対して、第２電流経路で電流が流れるので、RFICが含まれる第１電流経路に高電圧が印加されるのを防止することができ、RFICが破壊されるのを防止することができる。したがって、第２周波数または第２周波数よりも高い周波数の電磁波を照射された後でも、無線通信デバイスはICが破壊されることなく通信可能である。
また、前記アンテナパターンは、前記第２周波数の電磁波の２分の１波長の電気的長さを有してもよい。これにより、アンテナパターンの放射抵抗値を最大にすることができ、アンテナパターン、ループパターン、第１電流経路および第２電流経路の導体抵抗との比を大きくすることで無効電流を大きくして、電磁波エネルギーをロスなく再放射することができる。したがって、アンテナパターン、ループパターン、第１電流経路および第２電流経路に流れる実効電流を低減することができ、これらからの発熱量を低減することができる。
前記ループパターンのパターン幅は、前記アンテナパターンのパターン幅よりも大きくてもよい。これにより、アンテナパターンよりもループアンテナの導体抵抗を低減することができ、第２周波数の電磁波が照射されてもアンテナパターンに印加される電圧よりもループアンテナに印加される電圧の方を小さくすることができる。
前記RFICは、前記第１周波数におけるインピーダンスが容量性でもよい。
前記アンテナパターンと前記ループパターンと前記第２電流経路とで構成される回路は、前記第２周波数で共振する共振回路でもよい。
前記第１電流経路と前記第２電流経路とで構成される回路は、前記第２周波数で非共振な回路でもよい。
前記アンテナパターンは、平面視で、前記RFICの中心を通る中心線に対して線対称でもよい。
前記アンテナパターンおよび前記ループパターンが形成される基材を備え、前記基材は、前記第２周波数の電磁波が照射されても縮まなくてもよい。
前記第１周波数は、UHF帯の周波数でもよい。
前記第１周波数は、HF帯の周波数でもよい。
前記第２周波数は、電磁波加熱に用いられる周波数でもよい。
（発明の概要）
まず、本発明の概要について説明する。本発明の無線通信デバイスとしてのRFIDタグは、通信周波数帯域での高周波信号（無線信号）が送受信可能であり、さらには、電磁波加熱装置である、例えば、「電子レンジ」で使用される加熱周波数の電磁波が、RFIDタグに照射される状況が起こり得る。
RFIDタグに含まれる金属製のアンテナパターンにおいて、放射抵抗と金属抵抗との関係により、電子レンジから受信した電磁波のエネルギーは、受信した電磁波をアンテナパターンから再放射するエネルギーと、アンテナパターンにおいて発熱するエネルギーとに分けられる。ここで、アンテナパターンの放射抵抗が大きいと、再放射するエネルギーが大きく、アンテナパターンの金属抵抗が大きいと、アンテナパターンでの発熱量が大きくなる。
アンテナパターンの放射抵抗は、アンテナパターンの全長が受信する周波数の電波の１／２波長のときに最大となるので、アンテナパターンがダイポールアンテナの形状のときに最大となる。理想的には、アンテナパターンにおける、放射抵抗と金属抵抗との比において、放射抵抗が金属抵抗よりも大きければ大きいほど、アンテナに入力された電力が放射抵抗によって消費されるエネルギー量が増加し、電子レンジから受信する電磁波エネルギーがより多く再放射され、アンテナパターンでの発熱を抑制することができる。したがって、金属製のアンテナパターンの材料は、抵抗値の小さい金属が選択される。
本発明におけるアンテナパターンは、ダイポール形状のアンテナパターンにループパターンが付加された形状をしている。このループパターン上に微小な隙間を形成し、この隙間を挟むように配置されたループパターンの両端の２つ電極にRFICを搭載することで、通信周波数におけるアンテナパターンとRFICとのインピーダンス整合を行っている。
しかしながら、電子レンジからの電磁波による過電流がループパターンに発生すると、この電極間の隙間部分において、高電圧が発生する。RFICは容量成分を有するので、電子レンジからの電磁波における周波数では、電極間隙間のインピーダンスを小さくして電圧を低下させることができる。しかしながら、RFIC内の容量素子は耐電圧が１kV程度であるので、一瞬でも放電を起こすような高電圧が印加されると、RFIC内の容量素子が破壊されて動作しなくなる。また、RFICの破壊モードによっては、RFICが抵抗成分を持った状態となりRFICの発熱が発生したり、RFIC両端部や電極間の隙間部分に放電が発生する。
そこで、この電極間の隙間部分にRFICと電極との間で容量素子を形成する電極パターンを形成し、このパターンを含む新たなインピーダンス整合回路を付加する。これにより、電子レンジからの電磁波によって電極間の隙間部分に発生する高電圧に対して、容量素子により電極間インピーダンスを小さくして、高電圧が発生しないようにする。この際、容量素子が耐電圧で破壊されないように、耐電圧性の高い誘電体基材を介して容量素子を形成する。
また、この容量素子のパターンをインダクタの一部としてインピーダンス整合回路に使用することで、電子レンジによる高電圧は容量素子のパターンに印加されるが、電極間の隙間部分の高電圧は対向する容量素子により容量素子の面全体にかかるようになり、電極間の隙間で放電が発生せず、更に容量素子間に形成するインダクタンスパターン両端の電位差は小さくなる。よってこのインダクタンスパターンを整合回路の一部として構成される整合回路には高電圧がかからないようにすることができる。これにより、通信周波数帯のアンテナパターンとして、RFIC素子とのインピーダンス整合をすることができ、電子レンジによる高電圧がRFICに印加されないRFIDタグを構成することができる。
以下、本発明に係る無線通信デバイスの具体的な例示としての実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、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、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。
本発明に係る無線通信デバイスが付される商品としては、例えば「コンビニエンスストア」や「スーパーマーケット」などの販売店において取り扱われる全ての商品が対象である。また、セントラルキッチンで調理された調理物も対象である。セントラルキッチンで調理された調理物は、飲食店や各施設において再加熱されて提供される。なお、以下の実施の形態において説明する電磁波加熱装置としては、誘電加熱を行う「電子レンジ」を例として説明するが、本発明おける電磁波加熱装置としては誘電加熱を行う機能を有する加熱装置が対象となる。本発明においては、同じ構成を有する無線通信デバイスが全ての商品に対して付される商品販売システムおよび飲食物提供システムに関するものである。
なお、アンテナ基材の比誘電率εｒ＞１の場合、アンテナパターン及び導体パターンの電気的長さは物理的長さに対して長くなる。本明細書において、物理的長さとはアンテナ基材に形成された線路長のことである。また、電気的長さとは、比誘電率や寄生リアクタンス成分による波長の短縮や延長を考慮した長さである。
（実施形態１）
次に、本発明に係る無線通信デバイスであるRFIDタグ１の概略構成について説明する。図１は、本発明に係る実施形態１の無線通信デバイスであるRFIDタグ１を示す平面図である。図２は、図１におけるRFIDタグ１からRFICモジュール５を取り外した状態のRFIDタグ１を示す平面図である。図中において、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系は、発明の理解を容易にするものであって、発明を限定するものではない。Ｘ軸方向はRFIDタグ１の長手方向を示し、Ｙ軸方向は奥行き（幅）方向を示し、Ｚ軸方向は厚さ方向を示している。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は互いに直交する。
実施形態１のRFIDタグ１は、第１周波数としての通信周波数（キャリア周波数）を有する高周波信号で無線通信（送受信）するように構成された無線通信デバイスである。RFIDタグ１は、例えば、UHF帯の通信用の周波数を有する高周波信号で無線通信するよう構成されている。ここでUHF帯とは、８６０MHzから９６０MHzの周波数帯域である。
RFIDタグ１は、誘電体である基材３と、RFICモジュール５と、RFICモジュール５と電気的に接続されるループパターン７と、ループパターン７と直接接続されるアンテナパターン９とを備える。ループパターン７には、一部途切れた隙間部分７ａを有する。隙間部分７ａは、例えば、１ｍｍ程度である。また、RFIDタグ１は、ループパターン７の両端となる第１電極１１および第２電極１３を備え、第１電極１１および第２電極１３間に隙間部分７ａが形成されている。
基材３として、例えば、PET（ポリエチレンテレフタレート）フィルムのような可撓性を有するフィルム材料、または、ポリイミドのようなフレキシブル基板が用いられる。基材３は、図１に示すような矩形に限らず、楕円形や円形であってもよい。
基材３の表面には、アルミニウム箔や銅箔などの導電材料の膜体により作製されたループパターン７およびアンテナパターン９が形成されている。アンテナパターン９として、アルミニウムや銅などの抵抗値の小さい金属を用いることで、放射抵抗を高めることができる。
アンテナパターン９は、ループパターン７との接続部９ｃから長手方向外方（−Ｘ方向）に向けて延びる第１アンテナパターン９ａと、接続部９ｃから第１アンテナパターン９ａと逆方向（＋Ｘ方向）に延びる第２アンテナパターン９ｂとを有する。アンテナパターン９は、第１及び第２アンテナパターン９ａ、９ｂによりダイポール型アンテナとして構成される。第１及び第２アンテナパターン９ａ、９ｂは、例えば、RFICモジュール５の略中心を通る中心線ＣＬに対して線対称な位置関係で配置されている。
第１アンテナパターン９ａは、複数の折り返し部分を有して蛇行するミアンダ形状の配線パターン９ａｂと、配線パターン９ａｂの外側に、平板状の配線パターン９ａｃとを有する。また、第２アンテナパターン９ｂも、複数の折り返し部分を有して蛇行するミアンダ形状の配線パターン９ｂｂと、配線パターン９ｂｂの長手方向外側に平板状の配線パターン９ｂｃとを有する。
アンテナパターン９の全長、すなわち、第１及び第２アンテナパターン９ａ、９ｂの長さをそれぞれ足し合わせた電気的全長は、通信用の第１周波数よりも高い第２周波数の高周波の２分の１波長の長さを有する。このように、第２周波数の高周波がＲＦＩＤタグ１に照射された場合を想定して、アンテナパターン９の電気的および物理的全長は、第２周波数の高周波を反射するために設計されている。したがって、第１周波数よりも周波数の高い第２周波数の電波がRFIDタグ１に照射されると、アンテナパターン９は、第２周波数の電磁波に対して２分の１波長の長さを有するので、第２周波数の電磁波を反射することができ、アンテナパターン９に誘導電流がほとんど流れない。この結果、アンテナパターン９に照射される電波のエネルギーが蓄積されて発熱するのを抑制することができる。またアンテナパターン９の全長は、第２周波数の電磁波の２分の１波長よりも長くても放射抵抗は急激に小さくなることは無いので、第１周波数の電磁波の２分の１波長より短く、第２周波数の電磁波の２分の１波長より長くても良い。これによりRFIDタグを商品に貼ることで商品の誘電率によりアンテナ波長が長くなる場合に対応でき、RFIDタグの第１周波数での読み取り特性を考慮して、アンテナパターン９の電気長を変更することができる。
次に、図３から図６を参照して、RFICモジュール５の構成について説明する。図３は、RFICの透視平面図であり、図４は、図３における矢視IVの断面図である。図５はRFICモジュールの基板に形成されている導体パターンの平面図を示し、図５ａはRFICモジュールの基板の上面に形成された導体パターンの平面図であり、図５ｂは基板の下面に形成された導体パターンの上から見た透視平面図である。図６は、図３における矢視VIの断面図である。
図３に示すように、RFICモジュール５は、両面テープまたは合成樹脂等の粘着剤１５を介して第１電極１１および第２電極１３のそれぞれの上面に貼り合わされる。
図４に示すように、RFICモジュール５は、基板２１と、基板２１に搭載されるRFIC２３とを備える。基板２１は、例えば、ポリイミド等のフレキシブル基板である。RFIC２３が実装された基板２１の上面には保護膜２５が形成されている。保護膜２５は、例えば、ポリウレタン等のエラストマや、エチレン酢酸ビニル（EVA）のようなホットメルト剤である。基板２１の下面にも、保護フィルム２７が貼り付けられている。保護フィルム２７は、例えば、ポリイミドフィルム（カプトンテープ）等のカバーレイフィルムである。したがって、基板２１、保護膜２５、保護フィルム２７のいずれもが柔軟性を有するので、RFICモジュール５全体も柔軟性を有する。
図５を参照する。基板２１の上面には、第５電極３３、第６電極３５、第１インダクタンス素子Ｌ１の主要部の導体パターンＬ１ａ、および、第２インダクタンス素子Ｌ２の主要部の導体パターンＬ２ａが形成されている。第５電極３３は導体パターンＬ１ａの一端と接続され、第６電極３５は導体パターンＬ２ａの一端と接続されている。これらの導体パターンは、例えば、銅箔をフォトリソグラフィによってパターニングしたものである。
基板２１の下面には、ループパターン７の第１電極１１および第２電極１３にそれぞれ容量結合される第３電極２９および第４電極３１が形成されている。また、基板２１の下面には、第１インダクタンス素子Ｌ１の一部の導体パターンＬ１ｂ、第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ａ、Ｌ３ｂ（二点鎖線で囲む導体パターン）、Ｌ３ｃが形成されている。これらの導体パターンも、例えば、銅箔をフォトリソグラフィによってパターニングしたものである。
第１インダクタンス素子Ｌ１の一部の導体パターンＬ１ｂの一端と第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ａの一端とが第３電極２９と接続されている。同様に、第２インダクタンス素子Ｌ２の導体パターンＬ２ｂの一端と第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ｃの一端とが第４電極３１と接続されている。第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ａの他端と、導体パターンＬ３ｃの他端との間には、導体パターンＬ３ｂが接続されている。
第１インダクタンス素子Ｌ１の導体パターンＬ１ｂの他端と、第１インダクタンス素子Ｌ１の導体パターンＬ１ａの他端とは、ビア導体Ｖ１を介して接続されている。同様に、第２インダクタンス素子Ｌ２の導体パターンＬ２ｂの他端と、第２インダクタンス素子Ｌ２の導体パターンＬ２ａの他端とは、ビア導体Ｖ２を介して接続されている。
基板２１の上面に形成された第５電極３３および第６電極３５にRFIC２３が搭載されている。つまり、RFIC２３の端子２３ａが第５電極３３に接続されて、RFIC２３の端子２３ｂが第６電極３５に接続されている。
第１インダクタンス素子Ｌ１と第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ａとは、基板２１の異なる層にそれぞれ形成され、かつ、それぞれのコイル開口が重なる関係に配置されている。同様に、第２インダクタンス素子Ｌ２および第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ｃとは、基板２１の異なる層にそれぞれ形成され、かつ、それぞれのコイル開口が重なる関係に配置されている。さらに、RFIC２３は、基板２１の面上で、第２インダクタンス素子Ｌ２および第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ｃと、第１インダクタンス素子Ｌ１および第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ａとの間に、位置する。
RFICモジュール５内において、基板２１の上面及び下面を通る第１電流経路ＣＰ１と基板２１の下面を通る第２電流経路ＣＰ２とが形成されている。第１電流経路ＣＰ１は、第３電極２９から分岐点Ｎ１、導体パターンＬ１ｂ、導体パターンＬ１ａ、RFIC２３、導体パターンＬ２ａ、導体パターンＬ２ｂ、分岐点Ｎ２、を通って第４電極３１に至る。第２電流経路ＣＰ２は、第３電極２９から分岐点Ｎ１、導体パターンＬ３ａ、導体パターンＬ３ｂ、導体パターンＬ３ｃ、分岐点Ｎ２を通って第４電極３１に至る。ここで、導体パターンＬ１ａとビア導体Ｖ１を介して接続している導体パターンＬ１ｂで構成される第１インダクタンス素子Ｌ１と、導体パターンＬ２ａとビア導体Ｖ２を介して接続している導体パターンＬ２ｂで構成される第２インダクタンス素子Ｌ２に流れる電流の巻き方向は逆になっており、第１インダクタンス素子Ｌ１で発生する磁界と第２インダクタンス素子Ｌ２で発生する磁界はお互いに打ち消し合っている。第１電流経路ＣＰ１及び第２電流経路ＣＰ２は、それぞれ、第３電極２９と第４電極３１との間で、互いに並列に形成されている。
次に、図７を参照して、RFIDタグ1の回路構成について説明する。図７はRFIDタグ１の回路図である。
RFICモジュール５内において、通信周波数の電波と電子レンジからの電磁波とでは、RFICモジュール内に流れる電流経路が変化する。第１電流経路ＣＰ１は、ＬＣ並列共振回路である第１共振回路ＲＣ１の一部であり、通信周波数の電波に対してマッチングしているので、通信周波数の電波をアンテナパターン９が受信すると、ループパターン７を経てRFIC２３に電流が流れる。また、第１電流経路ＣＰ１は、容量性のRFIC２３を有するので、電子レンジの周波数に対して容量性である。
第３インダクタンス素子Ｌ３は、電子レンジの周波数に対して誘導性であるので、電子レンジの周波数に対しては、インピーダンスが容量性の第１電流経路ＣＰ１よりも、インピーダンスが誘導性の第２電流経路ＣＰ２の方に過電流が流れやすい。したがって、電子レンジの周波数の電磁波が照射されても、図８に示すように、分岐点Ｎ１、Ｎ２間で第２電流経路ＣＰ２により過電流が流れるので、RFIC２３の容量間に高電圧が印加されるのを防止することできる。この結果、電子レンジからの電磁波がRFIDタグ１に照射されても、RFIC２３が破壊されるのを防止することができ、RFIDタグ１が付けられた商品が電子レンジにより加熱された後でも、RFIDタグ１と通信することができる。
また、RFIDタグ１の回路構成は、別の見方をすると、以下のようにも説明することができる。図７に示すように、RFIDタグ１は、第１共振回路ＲＣ１と第２共振回路ＲＣ２とが形成されている。第１共振回路ＲＣ１は、第１インダクタンス素子Ｌ１、RFIC２３、第２インダクタンス素子Ｌ２、および、第３インダクタンス素子Ｌ３で構成されるループ回路である。
第２共振回路ＲＣ２は、容量Ｃ１、第３インダクタンス素子Ｌ３、容量Ｃ２、第４、第５、第６インダクタンス素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６で構成されるループ回路である。容量Ｃ１は、第１電極１１、第３電極２９、粘着剤１５、および保護フィルム２７で構成される。容量Ｃ２は、第２電極１３、第４電極３１、粘着剤１５、および保護フィルム２７で構成される。第４、第５、第６インダクタンス素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、それぞれループパターン７のインダクタンス成分である。なお、図７において、第７インダクタンス素子Ｌ７は、第１アンテナパターン９ａのインダクタンス成分であり、第８インダクタンス素子Ｌ８は、第２アンテナパターン９ｂのインダクタンス成分である。
第１共振回路ＲＣ１は、通信周波数における電波に対してインピーダンス整合してＬＣ並列共振するように設計されている。これにより、アンテナパターン９が電子レンジの加熱周波数に対するダイポールアンテナであっても、通信周波数でRFICとマッチングしており、通信周波数におけるRFIDタグ１の通信距離を確保することができる。また、第１共振回路ＲＣ１は、通信周波数よりも高い周波数の電子レンジからの電磁波に対して共振しないように設計されている。
第２共振回路ＲＣ２は、通信周波数における電波とインピーダンス整合して共振するように設計されており、アンテナパターン９と共に電子レンジからの電磁波または電子レンジの周波数よりも高い周波数で共振するように設計されている。第２共振回路ＲＣ２はループ回路であるので、電子レンジからの電磁波が照射された場合、容量Ｃ１及び容量Ｃ２の電位差が大きくなるが、第３インダクタンス素子Ｌ３の両端では大きな電位差が発生せず、第３インダクタンス素子Ｌ３と第１インダクタンス素子Ｌ１及び第２インダクタンス素子Ｌ２を介して接続しているRFIC２３の両端に高電圧が印加されないので、RFIC２３が破壊されない。また、第２共振回路ＲＣ２は、インダクタンス成分と容量成分とで回路構成されているので、電子レンジからの電磁波が照射されても発熱として電磁波エネルギーが消費されるのを抑制することができる。
以上のように、実施形態１のRFIDタグ１は、例えば９００MHz帯の通信用の第１周波数を有する高周波信号を送受信するための無線通信デバイスである。RFIDタグ１は、第１電極１１と、第１電極１１と間隔を空けて配置された第２電極１３と、第１電極１１および第２電極１３をそれぞれ両端とするループパターン７と、ループパターン７と接続するアンテナパターン９と、第１電極１１と容量結合する第３電極２９と、第２電極１３と容量結合する第４電極３１と、電子レンジの周波数におけるインピーダンスが容量性であるRFIC２３と、第３電極２９と第４電極３１との間に、互いに並列にそれぞれ接続された第１電流経路ＣＰ１と第２電流経路ＣＰ２と、を備える。RFIC２３は、第１電流経路ＣＰ１に含まれ、第２電流経路ＣＰ２の電子レンジの周波数におけるインピーダンスは誘導性である。これだけの構成により、通信用の周波数よりも高い電子レンジの周波数の電磁波がRFIDタグ１に照射されても、第１電極１１と第３電極２９および第２電極１３と第４電極３１間でそれぞれ容量成分を有するので、第１電極１１と第２電極１３との間の隙間部分７ａに高電圧が発生するのを低減することができる。さらには、第３電極２９と第４電極３１との間には、第１電流経路ＣＰ１と第２電流経路ＣＰ２とが並列接続されているので、電子レンジの周波数の電磁波による電圧が第３電極２９と第４電極３１との間に印加されたとしても、インピーダンスが誘導性の第２電流経路ＣＰ２にほとんどの電流が流れるので、第１電流経路ＣＰ１にはほとんど電圧が印加されず、RFIC２３に電圧が印加されるのを低減することができる。この結果、RFIDタグ１が付された商品が電子レンジで加熱された後も、RFIDタグ１は破壊されることなく、通信することができるので、加熱後も商品情報を保持したり、加熱終了のデータをRFIDタグ１に書き込むことも可能となる。
また、アンテナパターン９は、第２周波数の電磁波の２分の１波長の電気的長さを有する。これにより、アンテナパターン９の導体抵抗が放射抵抗に比べて非常に小さいので、照射された第２周波数の電磁波のほとんどを反射しアンテナパターン９が加熱されるのを低減することができる。
ループパターン７のパターン幅は、アンテナパターン９のパターン幅よりも大きくてもよい。これにより、ループパターン７の導体抵抗をアンテナパターン９の導体抵抗よりも低減することができ、ループパターン７に高電圧が印加されるのを低減することができる。なお、ループパターン７の導体抵抗をアンテナパターン９の導体抵抗よりも小さくするために、パターン幅ではなく、ループパターン７の厚みをアンテナパターン９の厚みよりも大きくしてもよいし、ループパターン７とアンテナパターン９とで別の金属材料を用いてもよい。
RFIC２３は、第１周波数におけるインピーダンスが容量性である。
ループパターン７及び第２電流経路ＣＰ２で構成される回路（すなわち、第２共振回路ＲＣ２）と、アンテナパターン９とで構成される回路は、第２周波数で共振する共振回路である。これにより、第２周波数の電磁波が照射されると、アンテナパターン９とループパターン７と第２電流経路ＣＰ２とで構成される回路に電流が流れる。
第１電流経路ＣＰ１と前記第２電流経路ＣＰ２とで構成される回路、すなわち第１共振回路ＲＣ１は、第２周波数で非共振な回路であり、第２周波数でRFIC２３側からインピーダンスを見ると、短絡となるインピーダンス特性を有し、ほとんど電位差を発生しない。ここで、「短絡」とは、完全に短絡な状態だけでなく、ほぼ短絡した状態も含まれる。これにより、第２周波数の電磁波が照射されても、第１電流経路ＣＰ１に過電流が流れるのを抑制することができる。
アンテナパターンは、平面視で、前記RFICの中心を通る中心線に対して線対称である。
また、アンテナパターン９はミアンダ形状に延びるミアンダパターンを有する。
また、実施形態１のRFIDタグ１は、第１電流経路ＣＰ１および第２電流経路ＣＰ２で構成された、第１周波数で共振し、第２周波数で、短絡となるインピーダンス特性を有する第１共振回路ＲＣ１と、ループパターン７および第２電流経路ＣＰ２で構成された、第１周波数で共振する第２共振回路ＲＣ２と、第１電流経路ＣＰ１に含まれるRFIC２３と、を備える。アンテナパターン９と第２共振回路ＲＣ２とで、第２周波数または第２周波数よりも高い周波数で共振する。これにより、第１共振回路ＲＣ１および第２共振回路ＲＣ２が共に、第１周波数の高周波信号に対して、並列共振することでRFICの両端の電圧が高くなるので、通信特性が良好である。また、第１周波数よりも周波数の高い第２周波数または第２周波数よりも高い周波数の電磁波に対して、アンテナパターン９と第２共振回路ＲＣ２とで構成される回路が共振するので、第２周波数では誘導性のインピーダンス特性を有するが、第１共振回路ＲＣ１はRFIC２３側からインピーダンスを見ると、短絡となるインピーダンス特性を有し、ほとんど電位差を発生しない。また、第１共振回路ＲＣ１と第２共振回路ＲＣ２において、第２電流経路ＣＰ２を共に含んでいるので、第２周波数の電磁波に対して、第２電流経路ＣＰ２で電流が流れるので、RFIC２３が含まれる第１電流経路ＣＰ１に高電圧が印加されるのを防止することができ、RFIC２３が破壊されるのを防止することができる。したがって、第２周波数の電磁波を照射された後でも、RFIDタグ１はICが破壊されることなく通信可能である。
上記のように構成されているので、実施形態１のRFIDタグ１が付された商品を電磁波加熱装置（電子レンジ）において誘電加熱した場合においても、RFIDタグ１における放電の発生が大幅に抑制されており、商品における発火を抑制することができる。実際に図１の構造のRFIDタグ１を、業務用電子レンジ（１８００Ｗ）で１分間の誘導加熱しても発火することは無かった。また誘導加熱後にRFIDタグの読み取り試験をしたところ、読み取りが可能であった。
次に、実施形態１の変形例１を説明する。図９は、実施形態１の変形例１における無線通信デバイスであるRFIDタグを示す平面図である。実施形態１の変形例１におけるRFIDタグ１Ａは、実施形態１のRFIDタグ１から第１アンテナパターン９ａおよび第２アンテナパターン９ｂからそれぞれ平板状の配線パターン９ａｃ、９ｂｃを省略した構成である。その他の構成は実施形態１のRFIDタグ１と実質的に同じである。このような構成であっても、実施形態１のRFIDタグ１と同様の効果を得ることができる。
次に、実施形態１の変形例２を説明する。図１０は、実施形態１の変形例２における無線通信デバイスであるRFIDタグを示す平面図である。実施形態１の変形例２におけるRFIDタグ１Ｂは、実施形態１のRFIDタグ１から第１アンテナパターン９ａおよび第２アンテナパターン９ｂからそれぞれ平板状の配線パターン９ａｃ、９ｂｃを省略し、ミアンダパターンの先端部をそれぞれの折り返し部分９ａｄ、９ｂｄの間に配置した構成である。また、ループパターン７とアンテナパターン９とが２カ所で接続されている。また、ループパターン７は、ループパターン７とアンテナパターン９との接続部９ｃから階段状に延びた段状部７ｂを有する。その他の構成は実施形態１におけるRFIDタグ１と実質的に同じである。このような構成であっても、実施形態１のRFIDタグ１と同様の効果を得ることができる。
次に、実施形態１の変形例３を説明する。図１１は、実施形態１の変形例３における無線通信デバイスであるRFIDタグを示す平面図である。実施形態１の変形例３におけるRFIDタグ１Ｃのループパターン７は、実施形態１の変形例２におけるRFIDタグ１Ｂのループパターン７に、段状部７ｂが形成されておらず、アンテナパターン９との接続部９ｃから直線状に延びている。その他の構成は実施形態１におけるRFIDタグ１と実質的に同じである。このような構成であっても、実施形態１のRFIDタグ１と同様の効果を得ることができる。実際に図１１の構造のRFIDタグ１Ｃを、業務用電子レンジ（１８００Ｗ）で１分間の誘導加熱しても発火することは無かった。また誘導加熱後にRFIDタグの読み取り試験をしたところ、読み取りが可能であった。
（実施形態２）
以下、本発明に係る実施形態２の無線通信デバイスであるRFIDタグ１Ｄについて、図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、実施形態２のRFICモジュール５Ｄを示す平面図である。図１３は、実施形態２のRFICモジュール５Ｄの側面図である。
実施形態２のRFIDタグ１Ｄに関しては、実施形態１のRFIDタグ１との相違点を中心に説明する。なお、実施形態２の説明において、前述の実施形態１と同様の構成、作用および機能を有する要素には同じ参照符号を付し、重複する記載を避けるため説明を省略する場合がある。実施形態２のRFIDタグ１Ｄは、以下に説明する点以外の構成については、実施形態１のRFIDタグ１と同様の構成である。
実施形態２のRFIDタグ１Ｄは、実施形態１のRFICモジュール５と異なる回路構成のRFICモジュール５Ｄを備える。実施形態２のRFICモジュール５Ｄも実施形態１と同様に２つの電流経路を有する。RFICモジュール５Ｄは、基板２１を間に、第１電極１１と対向して基板２１の上面に形成された導体パターン３７と、第２電極１３と対向して基板２１の上面に形成された導体パターン３９とを備える。第１電極１１と導体パターン３７との間には容量Ｃ１が形成され、第２電極１３と導体パターン３９との間には容量Ｃ２が形成される。
第１電流経路ＣＰ１には、導体パターン３７から、第１インダクタンス素子Ｌ１、RFIC２３、第２インダクタンス素子Ｌ２、導体パターン３９と、直列で接続されている。第１電流経路ＣＰ１と並列に形成された第２電流経路ＣＰ２では、導体パターン３７から、第３インダクタンス素子Ｌ３を介して導体パターン３９に直列で接続されている。
このような構成であっても、実施形態１のRFIDタグ１と同様の効果を得ることができる。
次に、本発明に係る実施形態２の変形例に係る無線通信デバイスであるRFIDタグ１Ｅについて、図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、実施形態２の変型例におけるRFICモジュール５Ｅを示す平面図である。図１５は、実施形態２の変型例におけるRFICモジュール５Ｅの側面図である。
実施形態２の変形例におけるRFIDタグ１ＥのRFICモジュール５Ｅは、導体パターン３７から導体パターン３９まで並列に接続された第１電流経路ＣＰ１と第２電流経路ＣＰ２とが第９インダクタンス素子Ｌ９が渦巻き状の導体パターンＬ９ａによって形成されている。導体パターンＬ９ａの一端は導体パターン３７に接続され、他端はRFIC２３に接続されている。また、導体パターンＬ９ａの他端近傍で、ビア導体Ｖ３を介して導体パターン４１の一端に接続されている。導体パターン４１の他端は、ビア導体Ｖ４を介して導体パターン４３と接続されている。導体パターン４３の一端はRFIC２３と接続され、導体パターン４３の他端は導体パターン３９と接続されている。導体パターン４３は、その一部にジャンプ接続部分４３ａを含む。
第１電流経路ＣＰ１は、導体パターン３７から、導体パターンＬ９ａ、RFIC２３、および、導体パターン４３を経て、導体パターン３９に至る。第２電流経路ＣＰ２は、導体パターン３７から、導体パターンＬ９ａ、ビア導体Ｖ３、導体パターン４１、ビア導体Ｖ４、および、導体パターン４３を経て、導体パターン３９に至る。第１電流経路ＣＰ１と第２電流経路ＣＰ２とで、導体パターンＬ９ａによる第９インダクタンス素子Ｌ９は共有している。このような構成であっても、実施形態１のRFIDタグ１と同様の効果を得ることができる。
以上のように、これらの実施の形態によれば、無線通信デバイスが付された商品が、誤って無線通信デバイスが付されたまま電磁波加熱装置において加熱された場合においても、無線通信デバイスにおける放電の発生が抑制されている。また、電磁波加熱装置の周波数においてRFIC素子から見た特性インピーダンスを短絡となるインピーダンスにすることで、RFIC素子の両端にほとんど電位差を発生しないので、RFIC素子が破壊され難くなる。これにより、無線通信デバイスの発火、さらには無線通信デバイスが付された商品における発火を抑制することが可能な安全性および信頼性の高い無線通信デバイスを提供することができる。したがって、本発明は、食品、日用雑貨品などの多種多様な商品を取り扱う販売店や飲食店において、商品または飲食物を加熱後も無線通信デバイスであるRFIDタグ１と通信するシステムを構築することが可能となる。
本発明は、上記各実施の形態のものに限らず、次のように変形実施することができる。
（１）上記各実施の形態において、基材３の材料として、可撓性のフィルム材料が用いられていたが、これに限られない。基材３は、例えば、難燃性のフィルム材料でもよい。基材３として難燃性フィルムを採用する場合、用いられる難燃性フィルム材料としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂などの樹脂材料にハロゲン系難燃材料の添加や、難燃性コーティング材料の塗工を行ったフィルムが用いられる。また、基材３の材料としては、耐熱性を有するＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂などの高機能を有する樹脂材料を用いることも可能である。なお、基材３として、これらの難燃性フィルム材料を採用すると、第２の周波数の電磁波を受信したときに縮まないので、ループパターン７およびアンテナパターン９におけるパターン同士の接近および接触を防止することができ、放電の発生および発熱を抑制することができる。
（２）上記各実施の形態において、通信用の第１の周波数帯はUHF帯であったがこれに限られない。HF帯の通信用の周波数（キャリア周波数）を有する高周波信号で無線通信するよう構成されていてもよい。この場合、アンテナパターンの全長がHF帯の高周波信号を受信するように設計される。なお、HF帯とは、１３ＭＨｚ以上１５ＭＨｚ以下の周波数帯域である。
本発明をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
１ RFIDタグ
３ 基材
５ RFICモジュール
７ ループパターン
７ａ 隙間部分
７ｂ 段状部
９ アンテナパターン
９ａ 第１アンテナパターン
９ｂ 第２アンテナパターン
９ｃ 接続部
１１ 第１電極
１３ 第２電極
１５ 粘着剤
２１ 基板
２３ RFIC
２３ａ 端子
２３ｂ 端子
２５ 保護膜
２７ 保護フィルム
２９ 第３電極
３１ 第４電極
３３ 第５電極
３５ 第６電極
３７、３９、４１、４３ 導体パターン
４３ａ ジャンプ接続部分
Ｌ１ 第１インダクタンス素子
Ｌ１ａ 導体パターン
Ｌ２ａ 導体パターン
Ｌ２ 第２インダクタンス素子
Ｌ２ａ 導体パターン
Ｌ２ｂ 導体パターン
Ｌ３ 第３インダクタンス素子
Ｌ３ａ 導体パターン
Ｌ３ｂ 導体パターン
Ｌ３ｃ 導体パターン
Ｌ４ 第４インダクタンス素子
Ｌ５ 第５インダクタンス素子
Ｌ６ 第６インダクタンス素子
Ｌ７ 第７インダクタンス素子
Ｌ８ 第８インダクタンス素子
Ｌ９ 第９インダクタンス素子
ＣＬ 中心線
ＣＰ１ 第１電流経路
ＣＰ２ 第２電流経路
Ｃ１ 容量
Ｃ２ 容量

Claims (12)

  1. 通信用の第１周波数を有する高周波信号を送受信するための無線通信デバイスであって、
    第１電極と、
    前記第１電極と間隔を空けて配置された第２電極と、
    前記第１電極および第２電極をそれぞれ両端とするループパターンと、
    前記ループパターンと接続するアンテナパターンと、
    前記第１電極と容量結合する第３電極と、
    前記第２電極と容量結合する第４電極と、
    前記第１周波数よりも高い第２周波数におけるインピーダンスが容量性であるRFICと、
    前記第３電極と前記第４電極との間に、互いに並列にそれぞれ接続された第１電流経路および第２電流経路と、を備え、
    前記RFICは、前記第１電流経路内に含まれ、
    前記第２電流経路の第２周波数におけるインピーダンスは誘導性である、
    無線通信デバイス。
  2. 通信用の第１周波数を有する高周波信号を送受信するための無線通信デバイスであって、
    第１電極と、
    前記第１電極と間隔を空けて配置された第２電極と、
    前記第１電極および第２電極をそれぞれ両端とするループパターンと、
    前記ループパターンと接続するアンテナパターンと、
    前記第１電極と容量結合する第３電極と、
    前記第２電極と容量結合する第４電極と、
    前記第３電極と前記第４電極との間に、互いに並列にそれぞれ接続された第１電流経路および第２電流経路と、
    前記第１電流経路および前記第２電流経路で構成された、前記第１周波数で共振し、前記第１周波数よりも周波数の高い第２周波数で、短絡となるインピーダンス特性を有する第１共振回路と、
    前記ループパターンおよび前記第２電流経路で構成された、前記第１周波数で共振する第２共振回路と、
    前記第１電流経路に含まれるRFICと、
    を備え、
    前記アンテナパターンと前記第２共振回路とで、前記第２周波数または前記第２周波数よりも高い周波数で共振する、
    無線通信デバイス。
  3. 前記アンテナパターンは、前記第２周波数の電磁波の２分の１波長の電気的長さを有する、
    請求項１または２に記載の無線通信デバイス。
  4. 前記ループパターンのパターン幅は、前記アンテナパターンのパターン幅よりも大きい、
    請求項１から３のいずれか１つに記載の無線通信デバイス。
  5. 前記RFICは、前記第１周波数におけるインピーダンスが容量性である、
    請求項１に記載の無線通信デバイス。
  6. 前記アンテナパターンと前記ループパターンと前記第２電流経路とで構成される回路は、前記第２周波数で共振する共振回路である、
    請求項１または５に記載の無線通信デバイス。
  7. 前記第１電流経路と前記第２電流経路とで構成される回路は、前記第２周波数で非共振な回路である、
    請求項１または５に記載の無線通信デバイス。
  8. 前記アンテナパターンは、平面視で、前記RFICの中心を通る中心線に対して線対称である、
    請求項１から７のいずれか１つに記載の無線通信デバイス。
  9. 前記アンテナパターンおよび前記ループパターンが形成される基材を備え、
    前記基材は、前記第２周波数の電磁波が照射されても縮まない、
    請求項１から８のいずれか１つに記載の無線通信デバイス。
  10. 前記第１周波数は、UHF帯の周波数である、
    請求項１から９のいずれか１つに記載の無線通信デバイス。
  11. 前記第１周波数は、HF帯の周波数である、
    請求項１から９のいずれか１つに記載の無線通信デバイス。
  12. 前記第２周波数は、電磁波加熱に用いられる周波数である、
    請求項１から１１のいずれか１つに記載の無線通信デバイス。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018045550A1 (en) * 2016-09-09 2018-03-15 Hong Kong R&D Centre for Logistics and Supply Chain Management Enabling Technologies Limited A radio frequency communication device and a method for using thereof
JP1662552S (ja) * 2019-09-06 2020-06-29
USD949834S1 (en) * 2019-09-06 2022-04-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. RFID tag
USD973039S1 (en) * 2019-09-06 2022-12-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. RFID tag
US11669709B2 (en) * 2020-03-02 2023-06-06 Avery Dennison Retail Information Services Llc Controlled energy adsorption by self-limiting heating for curing processes
USD952614S1 (en) * 2020-10-26 2022-05-24 Avery Dennison Retail Information Services Llc Antenna
USD974338S1 (en) * 2021-01-15 2023-01-03 Avery Dennison Retail Information Services Llc Antenna

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018163643A (ja) * 2016-12-29 2018-10-18 エイヴェリー デニソン リテール インフォメーション サービシズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 電子レンジ対応食品の包装容器に組み込むための遮蔽構造を有するｒｆｉｄタグ
WO2018194174A1 (ja) * 2017-04-20 2018-10-25 株式会社村田製作所 無線通信デバイス

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006338563A (ja) 2005-06-06 2006-12-14 Dainippon Printing Co Ltd 難燃性タグ
WO2011108340A1 (ja) * 2010-03-03 2011-09-09 株式会社村田製作所 無線通信モジュール及び無線通信デバイス
US10658847B2 (en) * 2015-08-07 2020-05-19 Nucurrent, Inc. Method of providing a single structure multi mode antenna for wireless power transmission using magnetic field coupling
JP6451893B2 (ja) * 2016-03-18 2019-01-16 株式会社村田製作所 容量素子
JP2019103026A (ja) * 2017-12-05 2019-06-24 富士通株式会社 無線通信タグ、及び、アンテナ装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018163643A (ja) * 2016-12-29 2018-10-18 エイヴェリー デニソン リテール インフォメーション サービシズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 電子レンジ対応食品の包装容器に組み込むための遮蔽構造を有するｒｆｉｄタグ
WO2018194174A1 (ja) * 2017-04-20 2018-10-25 株式会社村田製作所 無線通信デバイス
WO2018194173A1 (ja) * 2017-04-20 2018-10-25 株式会社村田製作所 無線通信デバイス

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