WO2021106292A1 - 無線通信デバイス - Google Patents

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WO2021106292A1
WO2021106292A1 PCT/JP2020/032065 JP2020032065W WO2021106292A1 WO 2021106292 A1 WO2021106292 A1 WO 2021106292A1 JP 2020032065 W JP2020032065 W JP 2020032065W WO 2021106292 A1 WO2021106292 A1 WO 2021106292A1
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WO
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frequency
electrode
pattern
current path
wireless communication
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PCT/JP2020/032065
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French (fr)
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加藤　登
慶広 青山
幹子 齋藤
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株式会社村田製作所
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/20—Two collinear substantially straight active elements; Substantially straight single active elements
    • H01Q9/24—Shunt feed arrangements to single active elements, e.g. for delta matching
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285—Planar dipole

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication device equipped with an antenna, particularly a wireless communication device using RFID (Radio Frequency Identification) technology that performs non-contact data communication by an induced electromagnetic field or radio waves.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • Food products are also included in the products, and when the store warms the product immediately after purchasing the product and the purchaser eats or drinks immediately on the spot, or at the restaurant, the product is warmed and provided to the purchaser. In some cases. These products are heated using an electromagnetic wave heating device, a so-called microwave oven.
  • RFID tags along with RFID (Radio-Frequency Integrated Circuit), have metal materials such as antenna patterns, which are metal film bodies, formed on insulating substrates such as paper materials and resin materials.
  • metal materials such as antenna patterns, which are metal film bodies, formed on insulating substrates such as paper materials and resin materials.
  • RFID tags When a product is heated by a microwave oven with such an RFID tag attached, for example, when a lunch box with the RFID tag is heated, electromagnetic waves from the microwave oven are absorbed by the RFID tag together with the lunch box. As a result, the electric field is concentrated and discharged in the metal material portion of the RFID tag, or an overcurrent flows in the metal material portion.
  • the metal itself may be heated and sublimated, or the paper material or resin material constituting the RFID tag may ignite, which may ignite the RFID tag.
  • Patent Document 1 proposes a flame-retardant tag configuration for the purpose of reducing ignition in the RFID tag as described above.
  • the base material on which the RFIC chip and the antenna pattern are mounted is made of a flame-retardant material. Since a flame-retardant material is used as the base material, even if the base material ignites, the fire is extinguished in a few seconds to a few tens of seconds. However, there is a possibility that the metal material portion formed on the base material is continuously discharged, which may cause the base material to ignite again and ignite the product.
  • the present invention is a wireless communication device capable of suppressing ignition in a product with a wireless communication device even when the product with the wireless communication device is irradiated with electromagnetic waves having a frequency higher than a predetermined communication frequency.
  • the purpose is to provide.
  • the wireless communication device of one aspect of the present invention is a wireless communication device for transmitting and receiving a high frequency signal having a first frequency for communication.
  • the antenna pattern connected to the loop pattern and A third electrode that is capacitively coupled to the first electrode and
  • the fourth electrode which is capacitively coupled to the second electrode, RFIC whose impedance at the second frequency higher than the first frequency is capacitive,
  • a first current path and a second current path connected in parallel to each other are provided between the third electrode and the fourth electrode, respectively.
  • the RFIC is included in the first current path and The impedance at the second frequency of the second current path is inductive.
  • the wireless communication device of one aspect of the present invention is a wireless communication device for transmitting and receiving a high frequency signal having a first frequency for communication.
  • the antenna pattern connected to the loop pattern and A third electrode that is capacitively coupled to the first electrode and The fourth electrode, which is capacitively coupled to the second electrode, A first current path and a second current path connected in parallel to each other between the third electrode and the fourth electrode, respectively.
  • a first resonant circuit composed of the first current path and the second current path, which resonates at the first frequency and has an impedance characteristic of short-circuiting at a second frequency higher than the first frequency.
  • a second resonant circuit that resonates at the first frequency and is composed of the loop pattern and the second current path.
  • the RFIC included in the first current path is provided.
  • the antenna pattern and the second resonance circuit resonate at the second frequency or a frequency higher than the second frequency.
  • a wireless communication device capable of suppressing ignition in a product even when the product to which the wireless communication device is attached is irradiated with an electromagnetic wave having a frequency higher than a predetermined communication frequency. Can be done.
  • Top view showing RFID tag which is wireless communication device of Embodiment 1.
  • Perspective plan view of RFIC module Sectional view of arrow IV in FIG. A plan view of the conductor pattern formed on the substrate of the RFIC module is shown
  • FIG. 5a is a plan view of the conductor pattern formed on the upper surface of the substrate of the RFIC module
  • FIG. 5b is a plan view of the conductor pattern formed on the lower surface of the substrate.
  • Perspective plan view from above Sectional view of arrow VI in FIG. RFID tag schematic The figure which shows the current flow when the signal of the heating frequency (2.4GHz) used in the electromagnetic wave heating device (“microwave oven”) is received.
  • 2.4GHz the heating frequency
  • a plan view showing an RFID tag which is a wireless communication device in a modified example of the first embodiment A plan view showing an RFID tag which is a wireless communication device in a modified example of the first embodiment.
  • Top view showing the RFIC module of the second embodiment Side view showing the RFIC module of the second embodiment
  • the wireless communication device of one aspect according to the present invention is a wireless communication device for transmitting and receiving a high frequency signal having a first frequency for communication, and is arranged at a distance from the first electrode and the first electrode.
  • a second electrode a loop pattern having the first electrode and the second electrode at both ends, an antenna pattern connected to the loop pattern, a third electrode capacitively coupled to the first electrode, and the second electrode.
  • the fourth electrode which is capacitively coupled to the first electrode, the RFIC whose impedance at the second frequency higher than the first frequency is capacitive, and the third electrode and the fourth electrode are connected in parallel with each other.
  • the RFIC includes a first current path and a second current path, the RFIC is included in the first current path, and the impedance of the second current path at the second frequency is inductive.
  • the wireless communication device of this embodiment comprises a first current path and a second current path, the RFIC is contained within the first current path, the impedance at the second frequency is capacitive, and the second current path.
  • the impedance at the second frequency is inductive. Therefore, when the antenna pattern receives the electromagnetic wave of the second frequency, the current flows between the third electrode and the fourth electrode through the second current path, so that a high voltage is prevented from being applied to the first current path. can do. Therefore, it is possible to suppress the application of a voltage to the RFIC by the electromagnetic wave of the second frequency, and it is possible to prevent the RFIC from being destroyed. Therefore, the wireless communication device can communicate without destroying the IC even after being irradiated with the electromagnetic wave of the second frequency.
  • the wireless communication device of one aspect according to the present invention is a wireless communication device for transmitting and receiving a high frequency signal having a first frequency for communication, with a space between the first electrode and the first electrode.
  • a first resonance circuit composed of a second current path, which resonates at the first frequency and has an impedance characteristic of short-circuiting at a second frequency higher than the first frequency, the loop pattern, and the first.
  • the second resonance circuit that resonates at the first frequency and the RFIC included in the first current path, which are composed of two current paths, are provided, and the antenna pattern and the second resonance circuit include the second resonance circuit. It resonates at a frequency or a frequency higher than the second frequency.
  • both the first resonance circuit and the second resonance circuit resonate in parallel with respect to the high frequency signal of the first frequency, so that the voltage across the RFIC becomes high, so that the communication characteristics are good. is there. Further, since the circuit composed of the antenna pattern and the second resonance circuit resonates with the second frequency having a frequency higher than the first frequency or the electromagnetic wave having a frequency higher than the second frequency, it is induced at the second frequency. Although it has a characteristic impedance characteristic, the first resonant circuit has an impedance characteristic that causes a short circuit when the impedance is viewed from the RFIC side, and hardly generates a potential difference.
  • both the first resonance circuit and the second resonance circuit include the second current path
  • the current flows in the second current path with respect to the electromagnetic wave of the second frequency, so that the first current including the RFIC is included. It is possible to prevent a high voltage from being applied to the path, and it is possible to prevent the RFIC from being destroyed. Therefore, the wireless communication device can communicate without destroying the IC even after being irradiated with an electromagnetic wave having a second frequency or a frequency higher than the second frequency.
  • the antenna pattern may have an electrical length of half a wavelength of the electromagnetic wave of the second frequency.
  • the radiation resistance value of the antenna pattern can be maximized, and the ineffective current can be increased by increasing the ratio with the conductor resistance of the antenna pattern, the loop pattern, the first current path and the second current path. Electromagnetic energy can be re-radiated without loss. Therefore, the effective current flowing through the antenna pattern, the loop pattern, the first current path, and the second current path can be reduced, and the amount of heat generated from these can be reduced.
  • the pattern width of the loop pattern may be larger than the pattern width of the antenna pattern.
  • the conductor resistance of the loop antenna can be reduced as compared with the antenna pattern, and the voltage applied to the loop antenna is smaller than the voltage applied to the antenna pattern even when the second frequency electromagnetic wave is irradiated. be able to.
  • the RFIC may have a capacitive impedance at the first frequency.
  • the circuit composed of the antenna pattern, the loop pattern, and the second current path may be a resonance circuit that resonates at the second frequency.
  • the circuit composed of the first current path and the second current path may be a non-resonant circuit at the second frequency.
  • the antenna pattern may be line-symmetrical with respect to the center line passing through the center of the RFIC in a plan view.
  • the base material on which the antenna pattern and the loop pattern are formed is provided, and the base material may or may not be irradiated with the electromagnetic wave of the second frequency.
  • the first frequency may be a frequency in the UHF band.
  • the first frequency may be a frequency in the HF band.
  • the second frequency may be a frequency used for electromagnetic wave heating.
  • the RFID tag as a wireless communication device of the present invention can transmit and receive high frequency signals (wireless signals) in the communication frequency band, and further, a heating frequency used in an electromagnetic wave heating device, for example, a "microwave oven". It is possible that the RFID tag is exposed to the electromagnetic waves of.
  • the energy of the electromagnetic wave received from the microwave oven is the energy to re-radiate the received electromagnetic wave from the antenna pattern and heat is generated in the antenna pattern due to the relationship between the radiation resistance and the metal resistance. It is divided into energy.
  • the radiation resistance of the antenna pattern is large, the energy to be re-radiated is large, and when the metal resistance of the antenna pattern is large, the amount of heat generated by the antenna pattern is large.
  • the radiation resistance of the antenna pattern is maximum when the total length of the antenna pattern is 1/2 wavelength of the radio wave of the received frequency, it is maximum when the antenna pattern is in the shape of a dipole antenna.
  • the greater the radiation resistance than the metal resistance the more energy the power input to the antenna is consumed by the radiation resistance. More electromagnetic energy received from the microwave is re-radiated, and heat generation in the antenna pattern can be suppressed. Therefore, as the material of the metal antenna pattern, a metal having a small resistance value is selected.
  • the antenna pattern in the present invention has a shape in which a loop pattern is added to a dipole-shaped antenna pattern.
  • the RFIC has a capacitive component, the impedance between the electrode gaps can be reduced to lower the voltage at the frequency of the electromagnetic wave from the microwave oven.
  • the capacitive element in the RFIC has a withstand voltage of about 1 kV, if a high voltage that causes a discharge even for a moment is applied, the capacitive element in the RFIC is destroyed and does not operate.
  • the RFIC has a resistance component and generates heat of the RFIC, or discharges at both ends of the RFIC and in the gaps between the electrodes.
  • an electrode pattern that forms a capacitive element between the RFIC and the electrodes is formed in the gap between the electrodes, and a new impedance matching circuit including this pattern is added.
  • the impedance between the electrodes is reduced by the capacitive element with respect to the high voltage generated in the gap between the electrodes by the electromagnetic wave from the microwave oven, so that the high voltage is not generated.
  • the capacitive element is formed via a dielectric base material having high withstand voltage so that the capacitive element is not destroyed by the withstand voltage.
  • this capacitive element pattern as a part of the inductor in the impedance matching circuit, the high voltage generated by the microwave oven is applied to the capacitive element pattern, but the high voltage in the gap between the electrodes is the opposite capacitance.
  • the element covers the entire surface of the capacitive element, no discharge is generated in the gap between the electrodes, and the potential difference between both ends of the inductance pattern formed between the capacitive elements becomes small. Therefore, it is possible to prevent a high voltage from being applied to the matching circuit having this inductance pattern as a part of the matching circuit.
  • impedance matching with the RFID element can be performed as an antenna pattern in the communication frequency band, and an RFID tag in which a high voltage from a microwave oven is not applied to the RFID tag can be configured.
  • the products to which the wireless communication device according to the present invention is attached include, for example, all products handled at retail stores such as “convenience stores” and “supermarkets”. It also covers cooked foods cooked in central kitchens. The food cooked in the central kitchen is reheated and served at restaurants and facilities.
  • a "microwave oven” that performs dielectric heating will be described as an example, but the electromagnetic wave heating device in the present invention is intended for a heating device having a function of performing dielectric heating. It becomes.
  • the present invention relates to a product sales system and a food and drink providing system in which wireless communication devices having the same configuration are attached to all products.
  • the electrical length of the antenna pattern and the conductor pattern is longer than the physical length.
  • the physical length is the line length formed on the antenna base material.
  • the electrical length is a length that takes into consideration the shortening or extension of the wavelength due to the relative permittivity and the parasitic reactance component.
  • FIG. 1 is a plan view showing RFID tag 1 which is a wireless communication device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing the RFID tag 1 in a state where the RFID module 5 is removed from the RFID tag 1 in FIG.
  • the XYZ coordinate system facilitates the understanding of the invention and does not limit the invention.
  • the X-axis direction indicates the longitudinal direction of the RFID tag 1
  • the Y-axis direction indicates the depth (width) direction
  • the Z-axis direction indicates the thickness direction.
  • the X, Y, and Z directions are orthogonal to each other.
  • the RFID tag 1 of the first embodiment is a wireless communication device configured to perform wireless communication (transmission / reception) with a high frequency signal having a communication frequency (carrier frequency) as a first frequency.
  • the RFID tag 1 is configured to wirelessly communicate with, for example, a high-frequency signal having a frequency for communication in the UHF band.
  • the UHF band is a frequency band from 860 MHz to 960 MHz.
  • the RFID tag 1 includes a base material 3 which is a dielectric, an RFID module 5, a loop pattern 7 which is electrically connected to the RFID module 5, and an antenna pattern 9 which is directly connected to the loop pattern 7.
  • the loop pattern 7 has a partially interrupted gap portion 7a.
  • the gap portion 7a is, for example, about 1 mm.
  • the RFID tag 1 includes a first electrode 11 and a second electrode 13 which are both ends of the loop pattern 7, and a gap portion 7a is formed between the first electrode 11 and the second electrode 13.
  • the base material 3 for example, a flexible film material such as PET (polyethylene terephthalate) film or a flexible substrate such as polyimide is used.
  • the base material 3 is not limited to the rectangle as shown in FIG. 1, and may be an ellipse or a circle.
  • a loop pattern 7 and an antenna pattern 9 made of a film of a conductive material such as aluminum foil or copper foil are formed on the surface of the base material 3. Radiation resistance can be increased by using a metal having a small resistance value such as aluminum or copper as the antenna pattern 9.
  • the antenna pattern 9 has a first antenna pattern 9a extending outward ( ⁇ X direction) in the longitudinal direction from the connection portion 9c with the loop pattern 7 and a direction opposite to the first antenna pattern 9a (+ X direction) from the connection portion 9c. It has a second antenna pattern 9b extending to.
  • the antenna pattern 9 is configured as a dipole type antenna by the first and second antenna patterns 9a and 9b.
  • the first and second antenna patterns 9a and 9b are arranged, for example, in a positional relationship line-symmetrical with respect to the center line CL passing through the substantially center of the RFIC module 5.
  • the first antenna pattern 9a has a meander-shaped wiring pattern 9ab having a plurality of folded portions and meandering, and a flat plate-shaped wiring pattern 9ac outside the wiring pattern 9ab. Further, the second antenna pattern 9b also has a meander-shaped wiring pattern 9bb having a plurality of folded portions and a flat plate-shaped wiring pattern 9bc on the outer side in the longitudinal direction of the wiring pattern 9bb.
  • the total length of the antenna pattern 9, that is, the total electrical length obtained by adding the lengths of the first and second antenna patterns 9a and 9b, respectively, is one half of the high frequency of the second frequency higher than the first frequency for communication. It has a wavelength length.
  • the total electrical and physical length of the antenna pattern 9 is designed to reflect the high frequency of the second frequency. Therefore, when the RFID tag 1 is irradiated with a radio wave of a second frequency having a frequency higher than that of the first frequency, the antenna pattern 9 has a length of half a wavelength with respect to the electromagnetic wave of the second frequency.
  • the electromagnetic wave of the second frequency can be reflected, and the induced current hardly flows through the antenna pattern 9. As a result, it is possible to suppress the accumulation of the energy of the radio waves radiated to the antenna pattern 9 and the generation of heat. Further, even if the total length of the antenna pattern 9 is longer than the half wavelength of the electromagnetic wave of the second frequency, the radiation resistance does not decrease sharply, so that it is shorter than the half wavelength of the electromagnetic wave of the first frequency. It may be longer than half the wavelength of the electromagnetic wave of the second frequency. This makes it possible to deal with cases where the antenna wavelength becomes longer due to the dielectric constant of the product by attaching the RFID tag to the product, and the electrical length of the antenna pattern 9 can be changed in consideration of the reading characteristics of the RFID tag at the first frequency. Can be done.
  • FIG. 3 is a perspective plan view of the RFIC
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the arrow IV in FIG.
  • FIG. 5 shows a plan view of the conductor pattern formed on the substrate of the RFIC module
  • FIG. 5a is a plan view of the conductor pattern formed on the upper surface of the substrate of the RFIC module
  • FIG. 5b is a plan view of the conductor pattern formed on the lower surface of the substrate. It is a perspective plan view seen from the top of the conductor pattern.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the arrow VI in FIG.
  • the RFIC module 5 is attached to the upper surfaces of the first electrode 11 and the second electrode 13 via a pressure-sensitive adhesive 15 such as double-sided tape or synthetic resin.
  • the RFIC module 5 includes a substrate 21 and an RFIC 23 mounted on the substrate 21.
  • the substrate 21 is, for example, a flexible substrate such as polyimide.
  • a protective film 25 is formed on the upper surface of the substrate 21 on which the RFIC 23 is mounted.
  • the protective film 25 is, for example, an elastomer such as polyurethane or a hot melt agent such as ethylene vinyl acetate (EVA).
  • a protective film 27 is also attached to the lower surface of the substrate 21.
  • the protective film 27 is, for example, a coverlay film such as a polyimide film (Kapton tape). Therefore, since all of the substrate 21, the protective film 25, and the protective film 27 have flexibility, the entire RFIC module 5 also has flexibility.
  • a fifth electrode 33, a sixth electrode 35, a conductor pattern L1a of the main portion of the first inductance element L1 and a conductor pattern L2a of the main portion of the second inductance element L2 are formed on the upper surface of the substrate 21, a fifth electrode 33, a sixth electrode 35, a conductor pattern L1a of the main portion of the first inductance element L1 and a conductor pattern L2a of the main portion of the second inductance element L2 are formed.
  • the fifth electrode 33 is connected to one end of the conductor pattern L1a
  • the sixth electrode 35 is connected to one end of the conductor pattern L2a.
  • These conductor patterns are, for example, a copper foil patterned by photolithography.
  • a third electrode 29 and a fourth electrode 31 are capacitively coupled to the first electrode 11 and the second electrode 13 of the loop pattern 7, respectively. Further, on the lower surface of the substrate 21, a part of the conductor pattern L1b of the first inductance element L1 and the conductor patterns L3a, L3b (conductor pattern surrounded by the alternate long and short dash line) and L3c of the third inductance element L3 are formed. These conductor patterns are also, for example, a copper foil patterned by photolithography.
  • One end of a part of the conductor pattern L1b of the first inductance element L1 and one end of the conductor pattern L3a of the third inductance element L3 are connected to the third electrode 29.
  • one end of the conductor pattern L2b of the second inductance element L2 and one end of the conductor pattern L3c of the third inductance element L3 are connected to the fourth electrode 31.
  • a conductor pattern L3b is connected between the other end of the conductor pattern L3a of the third inductance element L3 and the other end of the conductor pattern L3c.
  • the other end of the conductor pattern L1b of the first inductance element L1 and the other end of the conductor pattern L1a of the first inductance element L1 are connected via the via conductor V1.
  • the other end of the conductor pattern L2b of the second inductance element L2 and the other end of the conductor pattern L2a of the second inductance element L2 are connected via the via conductor V2.
  • the RFIC 23 is mounted on the fifth electrode 33 and the sixth electrode 35 formed on the upper surface of the substrate 21. That is, the terminal 23a of the RFIC 23 is connected to the fifth electrode 33, and the terminal 23b of the RFIC 23 is connected to the sixth electrode 35.
  • the conductor patterns L3a of the first inductance element L1 and the third inductance element L3 are formed in different layers of the substrate 21, and their coil openings are arranged so as to overlap each other.
  • the conductor patterns L3c of the second inductance element L2 and the third inductance element L3 are formed in different layers of the substrate 21, and their coil openings are arranged so as to overlap each other.
  • the RFIC 23 is positioned on the surface of the substrate 21 between the conductor pattern L3c of the second inductance element L2 and the third inductance element L3 and the conductor pattern L3a of the first inductance element L1 and the third inductance element L3. To do.
  • a first current path CP1 passing through the upper surface and the lower surface of the substrate 21 and a second current path CP2 passing through the lower surface of the substrate 21 are formed.
  • the first current path CP1 reaches the fourth electrode 31 from the third electrode 29 through the branch point N1, the conductor pattern L1b, the conductor pattern L1a, RFIC23, the conductor pattern L2a, the conductor pattern L2b, and the branch point N2.
  • the second current path CP2 reaches the fourth electrode 31 from the third electrode 29 through the branch point N1, the conductor pattern L3a, the conductor pattern L3b, the conductor pattern L3c, and the branch point N2.
  • first inductance element L1 composed of a conductor pattern L1b connected via a conductor pattern L1a and a via conductor V1
  • a conductor pattern L2b connected via a conductor pattern L2a and a via conductor V2
  • the winding direction of the current flowing through the second inductance element L2 is opposite, and the magnetic field generated by the first inductance element L1 and the magnetic field generated by the second inductance element L2 cancel each other out.
  • the first current path CP1 and the second current path CP2 are formed in parallel with each other between the third electrode 29 and the fourth electrode 31, respectively.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of RFID tag 1.
  • the current path that flows in the RFIC module changes between the radio wave of the communication frequency and the electromagnetic wave from the microwave oven.
  • the first current path CP1 is a part of the first resonant circuit RC1 which is an LC parallel resonant circuit and matches the radio wave of the communication frequency. Therefore, when the antenna pattern 9 receives the radio wave of the communication frequency, it loops. A current flows through the RFIC 23 through the pattern 7. Further, since the first current path CP1 has a capacitive RFIC 23, it is capacitive with respect to the frequency of the microwave oven.
  • the third inductance element L3 is inductive with respect to the frequency of the microwave oven, the second current having an impedance of inductive is higher than that of the first current path CP1 having a capacitive impedance with respect to the frequency of the microwave oven. Overcurrent tends to flow toward the path CP2. Therefore, even if an electromagnetic wave having a frequency of a microwave oven is irradiated, an overcurrent flows through the second current path CP2 between the branch points N1 and N2 as shown in FIG. 8, so that a high voltage is applied between the capacitances of the RFIC 23. Can be prevented.
  • the circuit configuration of RFID tag 1 can also be explained as follows. As shown in FIG. 7, the RFID tag 1 is formed with a first resonance circuit RC1 and a second resonance circuit RC2.
  • the first resonant circuit RC1 is a loop circuit composed of a first inductance element L1, an RFIC23, a second inductance element L2, and a third inductance element L3.
  • the second resonant circuit RC2 is a loop circuit composed of a capacitance C1, a third inductance element L3, a capacitance C2, a fourth, a fifth, and a sixth inductance element L4, L5, and L6.
  • the capacitance C1 is composed of a first electrode 11, a third electrode 29, an adhesive 15, and a protective film 27.
  • the capacitance C2 is composed of a second electrode 13, a fourth electrode 31, an adhesive 15, and a protective film 27.
  • the fourth, fifth, and sixth inductance elements L4, L5, and L6 are the inductance components of the loop pattern 7, respectively.
  • the seventh inductance element L7 is the inductance component of the first antenna pattern 9a
  • the eighth inductance element L8 is the inductance component of the second antenna pattern 9b.
  • the first resonance circuit RC1 is designed so that LC parallel resonance is performed by impedance matching with respect to radio waves at a communication frequency. As a result, even if the antenna pattern 9 is a dipole antenna with respect to the heating frequency of the microwave oven, it matches with the RFID at the communication frequency, and the communication distance of the RFID tag 1 at the communication frequency can be secured. Further, the first resonance circuit RC1 is designed so as not to resonate with an electromagnetic wave from a microwave oven having a frequency higher than the communication frequency.
  • the second resonance circuit RC2 is designed to resonate in impedance matching with the radio wave at the communication frequency, and is designed to resonate with the antenna pattern 9 at a frequency higher than the electromagnetic wave from the microwave oven or the frequency of the microwave oven. ing. Since the second resonant circuit RC2 is a loop circuit, when an electromagnetic wave from a microwave oven is applied, the potential difference between the capacitance C1 and the capacitance C2 becomes large, but a large potential difference does not occur at both ends of the third inductance element L3. Since a high voltage is not applied to both ends of the RFIC 23 connected via the third inductance element L3, the first inductance element L1 and the second inductance element L2, the RFIC 23 is not destroyed. Further, since the second resonance circuit RC2 is composed of an inductance component and a capacitance component, it is possible to suppress the consumption of electromagnetic wave energy as heat generation even when the electromagnetic wave from the microwave oven is irradiated.
  • the RFID tag 1 of the first embodiment is, for example, a wireless communication device for transmitting and receiving a high frequency signal having a first frequency for communication in the 900 MHz band.
  • the RFID tag 1 includes a first electrode 11, a second electrode 13 arranged at a distance from the first electrode 11, a loop pattern 7 having the first electrode 11 and the second electrode 13 at both ends, and a loop pattern.
  • the RFIC 23 is included in the first current path CP1 and the impedance of the second current path CP2 at the frequency of the microwave oven is inductive.
  • the first current path CP1 and the second current path CP2 are connected in parallel between the third electrode 29 and the fourth electrode 31, the voltage generated by the electromagnetic wave at the frequency of the microwave is applied to the third electrode. Even if it is applied between 29 and the fourth electrode 31, most of the current flows through the second current path CP2 whose impedance is inductive, so that almost no voltage is applied to the first current path CP1 and the RFIC 23. It is possible to reduce the application of voltage. As a result, even after the product with the RFID tag 1 is heated in the microwave oven, the RFID tag 1 can communicate without being destroyed, so that the product information can be retained even after heating and the heating is completed. It is also possible to write the data of the above to the RFID tag 1.
  • the antenna pattern 9 has an electrical length of half a wavelength of the electromagnetic wave of the second frequency. As a result, since the conductor resistance of the antenna pattern 9 is much smaller than the radiation resistance, it is possible to reduce the heating of the antenna pattern 9 by reflecting most of the irradiated electromagnetic waves of the second frequency.
  • the pattern width of the loop pattern 7 may be larger than the pattern width of the antenna pattern 9.
  • the conductor resistance of the loop pattern 7 can be reduced as compared with the conductor resistance of the antenna pattern 9, and the application of a high voltage to the loop pattern 7 can be reduced.
  • the thickness of the loop pattern 7 may be larger than the thickness of the antenna pattern 9 instead of the pattern width, or the loop pattern 7 may be made larger than the thickness of the antenna pattern 9.
  • the antenna pattern 9, another metal material may be used.
  • RFIC23 has a capacitive impedance at the first frequency.
  • the circuit composed of the loop pattern 7 and the second current path CP2 (that is, the second resonance circuit RC2) and the circuit composed of the antenna pattern 9 are resonance circuits that resonate at the second frequency.
  • a current flows in the circuit composed of the antenna pattern 9, the loop pattern 7, and the second current path CP2.
  • the circuit composed of the first current path CP1 and the second current path CP2, that is, the first resonance circuit RC1, is a non-resonant circuit at the second frequency, and when the impedance is viewed from the RFIC23 side at the second frequency, It has impedance characteristics that cause a short circuit and hardly generates a potential difference.
  • the "short circuit” includes not only a completely short-circuited state but also a substantially short-circuited state. Thereby, even if the electromagnetic wave of the second frequency is irradiated, it is possible to suppress the overcurrent from flowing in the first current path CP1.
  • the antenna pattern is line-symmetric with respect to the center line passing through the center of the RFIC in a plan view.
  • the antenna pattern 9 has a meander pattern extending in a meander shape.
  • the RFID tag 1 of the first embodiment is a first resonance circuit composed of a first current path CP1 and a second current path CP2 and having an impedance characteristic of resonating at the first frequency and short-circuiting at the second frequency.
  • the RC1 includes a second resonant circuit RC2 that resonates at the first frequency and is composed of a loop pattern 7 and a second current path CP2, and an RFIC 23 included in the first current path CP1.
  • the antenna pattern 9 and the second resonance circuit RC2 resonate at a second frequency or a frequency higher than the second frequency.
  • both the first resonance circuit RC1 and the second resonance circuit RC2 resonate in parallel with respect to the high frequency signal of the first frequency, so that the voltage across the RFIC increases, so that the communication characteristics are good. Further, since the circuit composed of the antenna pattern 9 and the second resonance circuit RC2 resonates with the second frequency having a frequency higher than the first frequency or the electromagnetic wave having a frequency higher than the second frequency, the second frequency
  • the first resonant circuit RC1 has an impedance characteristic that causes a short circuit when the impedance is viewed from the RFIC23 side, and hardly generates a potential difference.
  • the RFID tag 1 can communicate without destroying the IC.
  • the RFID tag 1 of the first embodiment Since it is configured as described above, even when the product with the RFID tag 1 of the first embodiment is dielectrically heated in an electromagnetic wave heating device (microwave oven), the generation of discharge in the RFID tag 1 is significantly suppressed. It is possible to suppress ignition in the product. Actually, the RFID tag 1 having the structure shown in FIG. 1 did not ignite even when induced and heated in a commercial microwave oven (1800 W) for 1 minute. In addition, when the RFID tag reading test was performed after induction heating, reading was possible.
  • an electromagnetic wave heating device microwave oven
  • FIG. 9 is a plan view showing an RFID tag which is a wireless communication device in the first modification of the first embodiment.
  • the RFID tag 1A in the first modification of the first embodiment has a configuration in which the flat-plate wiring patterns 9ac and 9bc are omitted from the first antenna pattern 9a and the second antenna pattern 9b from the RFID tag 1 of the first embodiment, respectively.
  • Other configurations are substantially the same as RFID tag 1 of the first embodiment. Even with such a configuration, the same effect as that of the RFID tag 1 of the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 10 is a plan view showing an RFID tag which is a wireless communication device in the second modification of the first embodiment.
  • the flat wiring patterns 9ac and 9bc are omitted from the first antenna pattern 9a and the second antenna pattern 9b from the RFID tag 1 of the first embodiment, respectively, and the tip of the meander pattern is omitted.
  • This is a configuration in which the portions are arranged between the folded portions 9ad and 9bd, respectively.
  • the loop pattern 7 and the antenna pattern 9 are connected at two places.
  • the loop pattern 7 has a stepped portion 7b extending stepwise from the connecting portion 9c between the loop pattern 7 and the antenna pattern 9.
  • Other configurations are substantially the same as RFID tag 1 in the first embodiment. Even with such a configuration, the same effect as that of the RFID tag 1 of the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 11 is a plan view showing an RFID tag which is a wireless communication device in the third modification of the first embodiment.
  • the stepped portion 7b is not formed in the loop pattern 7 of the RFID tag 1B in the modification 2 of the first embodiment, and the loop pattern 7 is different from the antenna pattern 9. It extends linearly from the connecting portion 9c.
  • Other configurations are substantially the same as RFID tag 1 in the first embodiment. Even with such a configuration, the same effect as that of the RFID tag 1 of the first embodiment can be obtained.
  • the RFID tag 1C having the structure shown in FIG. 11 did not ignite even when induced and heated in a commercial microwave oven (1800 W) for 1 minute. In addition, when the RFID tag reading test was performed after induction heating, reading was possible.
  • FIG. 12 is a plan view showing the RFIC module 5D of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a side view of the RFIC module 5D of the second embodiment.
  • the RFID tag 1D of the second embodiment will be described mainly on the differences from the RFID tag 1 of the first embodiment.
  • the same reference numerals may be given to the elements having the same configuration, operation and function as those of the first embodiment, and the description may be omitted in order to avoid duplicate description.
  • the RFID tag 1D of the second embodiment has the same configuration as the RFID tag 1 of the first embodiment except for the points described below.
  • the RFID tag 1D of the second embodiment includes an RFID module 5D having a circuit configuration different from that of the RFID module 5 of the first embodiment.
  • the RFIC module 5D of the second embodiment also has two current paths as in the first embodiment.
  • the RFIC module 5D has a conductor pattern 37 formed on the upper surface of the substrate 21 facing the first electrode 11 and a conductor pattern formed on the upper surface of the substrate 21 facing the second electrode 13 with the substrate 21 in between. With 39.
  • a capacitance C1 is formed between the first electrode 11 and the conductor pattern 37, and a capacitance C2 is formed between the second electrode 13 and the conductor pattern 39.
  • the first current path CP1 is connected in series from the conductor pattern 37 to the first inductance element L1, RFIC23, the second inductance element L2, and the conductor pattern 39.
  • the conductor pattern 37 is connected in series to the conductor pattern 39 via the third inductance element L3.
  • FIG. 14 is a plan view showing the RFIC module 5E in the modified example of the second embodiment.
  • FIG. 15 is a side view of the RFIC module 5E in the modified example of the second embodiment.
  • the first current path CP1 and the second current path CP2 connected in parallel from the conductor pattern 37 to the conductor pattern 39 have a ninth inductance element L9 spirally formed. It is formed by the conductor pattern L9a of. One end of the conductor pattern L9a is connected to the conductor pattern 37, and the other end is connected to the RFIC 23. Further, it is connected to one end of the conductor pattern 41 via the via conductor V3 near the other end of the conductor pattern L9a. The other end of the conductor pattern 41 is connected to the conductor pattern 43 via the via conductor V4. One end of the conductor pattern 43 is connected to the RFIC 23, and the other end of the conductor pattern 43 is connected to the conductor pattern 39.
  • the conductor pattern 43 includes a jump connection portion 43a as a part thereof.
  • the first current path CP1 reaches the conductor pattern 39 from the conductor pattern 37 via the conductor patterns L9a, RFIC23, and the conductor pattern 43.
  • the second current path CP2 reaches the conductor pattern 39 from the conductor pattern 37 via the conductor pattern L9a, the via conductor V3, the conductor pattern 41, the via conductor V4, and the conductor pattern 43.
  • the first current path CP1 and the second current path CP2 share the ninth inductance element L9 according to the conductor pattern L9a. Even with such a configuration, the same effect as that of the RFID tag 1 of the first embodiment can be obtained.
  • the present invention constructs a system that communicates with RFID tag 1, which is a wireless communication device, even after the product or food or drink is heated at a store or restaurant that handles a wide variety of products such as foods and daily necessities. It becomes possible.
  • the present invention is not limited to the ones of the above embodiments, and can be modified as follows.
  • a flexible film material is used as the material of the base material 3, but the present invention is not limited to this.
  • the base material 3 may be, for example, a flame-retardant film material.
  • the flame-retardant film material used includes, for example, the addition of a halogen-based flame-retardant material to a resin material such as PET (polyethylene terephthalate) resin or PPS (polyphenylene sulfide) resin.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the material of the base material 3 it is also possible to use a resin material having high functionality such as PEN (polyethylene naphthalate) resin having heat resistance.
  • PEN polyethylene naphthalate
  • these flame-retardant film materials are used as the base material 3, they do not shrink when the electromagnetic wave of the second frequency is received, so that the patterns in the loop pattern 7 and the antenna pattern 9 are prevented from approaching and contacting each other. It is possible to suppress the generation of electric discharge and heat generation.
  • the first frequency band for communication is the UHF band, but the present invention is not limited to this. It may be configured to perform wireless communication with a high frequency signal having a frequency (carrier frequency) for communication in the HF band. In this case, the overall length of the antenna pattern is designed to receive high frequency signals in the HF band.
  • the HF band is a frequency band of 13 MHz or more and 15 MHz or less.

Landscapes

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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

無線通信デバイス
　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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