JP7077760B2 - Ｒｆタグ構造体 - Google Patents

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Description

本発明は，無線による個体識別で用いるＲＦタグ（Radio Frequency）に関し，更に詳しくは，電子部品を実装するプリント基板（PCB: printed circuit board）など，比誘電率の高い電気物性を有する板状の物に適したＲＦタグに関する。
無線による個体識別で用いるＲＦタグラベルが，ＲＦタグラベルを貼付する貼付面の電気物性に適していないと，ＲＦタグラベルの通信性能が著しく悪化することがある。例えば，金属対応を図っていないＲＦタグラベルを金属面に貼付すると，金属面に貼付したＲＦタグラベルの通信性能は著しく悪化する。特許文献１で開示されている発明では，金属対応を図ったＲＦタグラベルとして，放射素子とマッチング回路からなるアンテナをＲＦタグラベルに実装し，放射素子が金属面と電気的に導通することで，ＲＦタグラベルを貼付した金属面をＲＦタグラベルのアンテナの一部として利用できるようにしている。
特開２０１２－１０４９８５号公報
ＲＦタグラベルを貼付する貼付面の電気物性にＲＦタグラベルが適していないと，ＲＦタグラベルの通信性能が著しく悪化するケースとして，誘電体の性質を有する貼付面にＲＦタグラベルを貼付するケースがある。
そこで，本発明は，誘電体に貼り付けたＲＦタグラベルの通信性能が著しく悪化しないように構成したＲＦタグ構造体，および，このＲＦタグ構造体で用いるＲＦタグラベルを提供することを目的とする。
上述した課題を解決する第１発明は，ＩＣチップを接続させたループ状素子と，導波線路を利用して前記ループ状素子と接続している面状の結合素子を有する構造のアンテナを実装したＲＦタグラベルと，比誘電率の高い材料が用いられた誘電体板を備え， 前記ループ状素子の全てと前記導波線路の少なくとも一部が前記誘電体板の端から突設し，前記結合素子の全てが前記誘電体板と重なる状態で，前記ＲＦタグラベルが前記誘電体板に貼られており，前記誘電体板を伝搬する電波の波長は，前記誘電体板が有する波長短縮効果により元の波長よりも短くなることを考慮して，前記ＲＦタグラベルに実装する前記アンテナに係る縦の長さを表１に従うように設計し，更に，前記ＲＦタグラベルの横の長さで，前記ＲＦタグラベルの共振周波数をＵＨＦ帯の周波数帯に調整できるように，前記ＲＦタグラベルに実装する前記アンテナに係る横の長さを，共振周波数が表３に従うように表２に従い設計したことを特徴とするＲＦタグ構造体である。
Figure 0007077760000001
Figure 0007077760000002
Figure 0007077760000003
第１発明に係るＲＦタグ構造体が備えるＲＦタグラベルは，誘電体の性質を有する貼付面に適した構造にするために，誘電体が有する波長短縮効果を考慮して設計され，第１発明に係るＲＦタグ構造体においては，ＲＦタグラベルの設計を考慮して，ＲＦタグラベルが誘電体板に貼り付けられている。
本実施形態に係るＲＦタグ構造体を説明する図。 本実施形態に係るＲＦタグラベルを説明する図。 本実施形態に係るＲＦタグ構造体の一例を説明する図。
ここから，本発明の好適な実施形態を記載する。なお，以下の記載は本発明の技術的範囲を束縛するものでなく，理解を助けるために記述するものである。
図１は，本実施形態に係るＲＦタグ構造体１を説明する図である。図１で図示したように，本実施形態に係るＲＦタグ構造体１は，比誘電率の高い材料を用いた板状の部材である誘電体板１２と，ＩＣチップ１１３を接続させたループ状素子１１０と，導波線路１１２を利用してループ状素子１１０と接続している面状の結合素子１１１を有する構造のアンテナ１１を実装したＲＦタグラベル１０を備え，ＲＦタグラベル１０は，ループ状素子１１０の全てと導波線路１１２の少なくとも一部が誘電体板１２の端から突設し，結合素子１１１の全てが誘電体板１２と重なる状態で誘電体板１２に貼られている。
図２は，本実施形態に係るＲＦタグラベル１０を説明する図で，図２（ａ）は，ＲＦタグラベル１０の層構成を説明する図，図２（ｂ）は，ＲＦタグラベル１０に実装するアンテナ１１を説明する図である。
ＲＦタグラベル１０を使用する周波数帯はＵＨＦ帯（８６０～９６０ＭＨｚ）で，図２（ａ）で図示したように，ＲＦタグラベル１０は，ＩＣチップ１１３を接続させたアンテナ１１を実装したインレイ１００と，アンテナ１１を実装したインレイ１００の面に積層した第１粘着層１０１と，第１粘着層１０１を保護する剥離紙１０２と，アンテナ１１を実装したインレイ１００の面の裏面に積層した第２粘着層１０３と，第２粘着層１０３を利用してインレイ１００と接着している表面シート１０４から少なくとも構成されている。なお，ＲＦタグラベル１０は，第２粘着層１０３と表面シート１０４を省いた構成にすることもできる。
ＲＦタグラベル１０の材料について説明する。インレイ１００のベースフィルムと表面シート１０４には，ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ），ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂製フィルムに加え，アート紙などを用いることができ，インレイ１００に形成するアンテナ１１にはアルミ箔などの金属箔を利用できる。また，第１粘着層１０１および第２粘着層１０３にはアクリル系やゴム系の粘着剤を利用できる。更に，剥離紙１０２には，シリコーン系などの剥離剤を塗布した合成樹脂製フィルムや剥離剤を塗布した紙を利用できる。なお，結合素子１１１に対応する箇所の剥離紙１２のみを容易に剥がせるようにするための切り込み１０２ａを剥離紙１０２に設けている。
図２（ｂ）を参照しながら，ＲＦタグラベル１０のインレイ１００に実装するアンテナ１１の構造について説明する。インレイ１００に実装するアンテナ１１は，ダイポールアンテナで，ＩＣチップ１１３を接続させたループ状素子１１０および結合素子１１１を有し，導波線路１１２を介してループ状素子１１０が結合素子１１１と接続している構造になっている。
アンテナ１１を構成するループ状素子１１０は，インレイ１００に実装するＩＣチップ１１３とのインピーダンス整合をとるためのアンテナ素子である。ＩＣチップ１１３の入力端子間には容量性リアクタンス（キャパシタンス）が存在するので，ＩＣチップ１１３と接続するループ状素子１１０の形状をループ形状にし，ＩＣチップ１１３の入力端子間に存在する容量性リアクタンスに対応した誘導性リアクタンス（インダクタンス）をループ状素子１１０に持たせている。
アンテナ１１を構成する結合素子１１１は，ＲＦタグラベル１０を貼付した誘電体板１２と電気的に結合し易いように，プレート電極のような板状の導体で構成されている。結合素子１１１が誘電体と重なるように，ＲＦタグラベル１０を誘電体に貼り付けると，誘電体に放射された電波は，誘電体を伝播し，結合素子１１１を介してＲＦタグラベル１０に伝播され，ＲＦタグラベルが放射する電波は，その逆の経路で誘電体板１２に伝播される。
図１で図示したように，ループ状素子１１０の全てと導波線路１１２の少なくとも一部が誘電体板１２から突設し，結合素子１１１の全てが誘電体板１２と重なる状態でＲＦタグラベル１０を誘電体板１２に貼ると，結合素子１１１は，誘電体板１２と電気的に結合する。誘電体板１２を伝搬する電波の波長は，誘電体板１２が有する波長短縮効果により元の波長よりも短くなるので，ＲＦタグラベル１０に実装するアンテナ１１は，縦の長さが表４に従うように設計されている。
Figure 0007077760000004
更に，ＲＦタグラベル１０を誘電体板１２に貼付すると，誘電体板１２の影響で大きな寄生容量がＲＦタグラベル１０に発生し，ＲＦタグラベル１０の共振周波数が低い方向にシフトしてしまう。ＲＦタグラベル１０の共振周波数を容易に変更可能とするために，線状の導線をジグザグ状に折り曲げたアンテナ素子をループ状素子と接続させることも考えられるが，誘電体板１２から突出する長さが長くなるため，本実施形態では，線状の導線をジグザグ状に折り曲げたアンテナ素子をあえてＲＦタグラベル１０に設けていない。
線状の導線をジグザグ状に折り曲げたアンテナ素子を設けていない本実施形態に係るＲＦタグラベル１０では，ＲＦタグラベル１０の横の長さで，ＲＦタグラベル１０の共振周波数を調整できるので，ＲＦタグラベル１０に実装するアンテナ１１は，横の長さが表５に従い，共振周波数が表６に従うように設計されている。
Figure 0007077760000005
Figure 0007077760000006
本実施形態に係るＲＦタグ構造体１の一例について説明する。本実施形態に係るＲＦタグ構造体１が備える誘電体板１２は，誘電体の性質を有する様々な部材に置き換えることができる。
図３は，本実施形態に係るＲＦタグ構造体１の一例を説明する図である。図３で図示したＲＦタグ構造体１では，本実施形態に係るＲＦタグ構造体１が備える誘電体板１２を，電子部品を実装するＰＣＢ１２ａ（Printed Circuit Board）に置き換えている。図３では，ループ状素子１１０の全てと導波線路１１２の一部がＰＣＢ１２ａから突設し，結合素子１１１の全てがＰＣＢ１２ａと重なるように，誘電体を基材に用いたＰＣＢ１２ａの一辺にＲＦタグラベル１０を貼り付けている。なお，これ以外の例としては，本実施形態に係るＲＦタグ構造体１が備える誘電体板１２をガラス板に置き換える例が考えられる。
１ ＲＦタグ構造体
１０ ＲＦタグラベル
１００ インレイ
１０１ 第１粘着層
１０２ 剥離紙
１０３ 第２粘着層
１０４ 表面シート
１１ アンテナ
１１０ ループ状素子
１１１ 結合素子
１１２ 導波線路
１１３ ＩＣチップ
１２ 誘電体板
１２ａ ＰＣＢ

Claims (1)

  1. ＩＣチップを接続させたループ状素子と，導波線路を利用して前記ループ状素子と接続している面状の結合素子を有する構造のアンテナを実装したＲＦタグラベルと，比誘電率の高い材料が用いられた誘電体板を備え，
    前記ループ状素子の全てと前記導波線路の少なくとも一部が前記誘電体板の端から突設し，前記結合素子の全てが前記誘電体板と重なる状態で，前記ＲＦタグラベルが前記誘電体板に貼られており，
    前記誘電体板を伝搬する電波の波長は，前記誘電体板が有する波長短縮効果により元の波長よりも短くなることを考慮して，前記ＲＦタグラベルに実装する前記アンテナに係る縦の長さを表１に従うように設計し，更に，前記ＲＦタグラベルの横の長さで，前記ＲＦタグラベルの共振周波数をＵＨＦ帯の周波数帯に調整できるように，前記ＲＦタグラベルに実装する前記アンテナに係る横の長さを，共振周波数が表３に従うように表２に従い設計した，
    ことを特徴とするＲＦタグ構造体。
    Figure 0007077760000007
    Figure 0007077760000008
    Figure 0007077760000009
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