JP5886100B2 - Wireless IC tag - Google Patents
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Description
本発明は、リーダ、ライタとの無線通信によって情報の読み書きを自動で行う無線通信システム(RFID)に使用される無線ICタグに関する。 The present invention relates to a wireless IC tag used for a wireless communication system (RFID) that automatically reads and writes information by wireless communication with a reader and a writer.
リーダ、ライタとの無線通信によって情報の読み書きを自動で行う無線通信システム(RFID)に無線ICタグが使用されており、物流や工場での工程管理に採用されている。 A wireless IC tag is used in a wireless communication system (RFID) that automatically reads and writes information by wireless communication with a reader and writer, and is used for process management in logistics and factories.
例えば、特許文献1には、所定のアンテナ形状を持つ導電層6と、導電層6の一方の面に実装されたICチップ3と、導電層6の他方の面に設けられ、離型紙9に剥離可能に仮接着された接着性樹脂層7とを備えるUHF帯無線ICタグラベルが記載されている。このUHF帯無線ICタグラベルは、薄くて柔軟性があり、曲面にも貼り付けることができる。また、プリンタでの連続印刷が可能である。
For example,
また、無線ICタグの強度向上のため、又は使用環境での耐熱性や耐溶剤性等の向上のため、タグの全周を木材、プラスチック、ゴム、ガラス、紙等のカバー材料でカバーした無線ICタグがある。例えば、特許文献2には、耐薬品性等向上のため、アンテナとICチップとを含むインレットの全周をシリコーンゴム又は加硫ゴムで被覆した無線ICタグが開示されている。
In order to improve the strength of wireless IC tags, or to improve heat resistance and solvent resistance in the environment of use, wireless devices that cover the entire circumference of the tag with cover materials such as wood, plastic, rubber, glass, paper, etc. There is an IC tag. For example,
しかしながら、特許文献1に記載の無線ICタグラベルを木材、プラスチック、ガラスなどに代表される誘電体や金属などに代表される導電体に貼り付けた場合には、誘電体による波長短縮効果や導電体との容量結合により無線ICタグのアンテナのリアクタンスが変化して通信周波数におけるアンテナとICチップの整合が悪化することにより通信性能が悪くなる。特に、被接着体が金属である場合には通信性能の低下が著しい。そのため、特許文献1に記載されたUHF帯無線ICタグラベルを使用する場合には、貼り付ける対象物によって無線ICタグの形状(アンテナ形状等)を変更してアンテナの共振調整をする必要がある。その結果、無線ICタグのコストが高くなってしまう。
However, when the wireless IC tag label described in
また、例えば特許文献2に記載の無線ICタグのようにカバー材料でカバーされた無線ICタグにおいても、強度等を向上させることはできるが、カバー材料の影響を受けるため上記と同様、通信性能が低下する問題がある。
Also, for example, a wireless IC tag covered with a cover material such as the wireless IC tag described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、容易かつ低コストにアンテナのリアクタンスを整合して、取り付ける対象物に起因する通信性能の低下を抑制できる無線ICタグを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wireless IC tag that can easily and inexpensively match the reactance of an antenna and suppress deterioration in communication performance due to an object to be attached. Is to provide.
上記課題を解決するため、本発明の無線ICタグは、第1導電体層と前記第1導電体層に形成された開口部とで構成されるアンテナと、前記アンテナの主面と直交する方向から見て前記開口部を分断するように、前記第1導電体層に配置されるICチップと、前記第1導電体層の両面及び前記ICチップを被覆する絶縁層とを備えている。そして、前記絶縁層を挟んで前記アンテナの反対側には、前記アンテナの主面と直交する方向から見て、前記第1導電体層及び前記ICチップによって画定される第1の孔の一部に重なり、複数箇所に設置され、1又は複数の層からなる第2導電体層が設けられている。さらに、前記第1導電体層、前記第2導電体層、及び前記ICチップによって画定される第2の孔の周長が、前記第1の孔の周長よりも短くされている。
In order to solve the above-described problems, a wireless IC tag according to the present invention includes an antenna including a first conductor layer and an opening formed in the first conductor layer, and a direction orthogonal to the main surface of the antenna. An IC chip disposed on the first conductor layer and an insulating layer covering both surfaces of the first conductor layer and the IC chip are provided so as to divide the opening as viewed from the side. Then, on the opposite side of the antenna across the insulating layer, a part of the first hole defined by the first conductor layer and the IC chip when viewed from the direction orthogonal to the main surface of the antenna overlap, is installed in several places multiple, the second conductor layer composed of one or more layers is provided. Furthermore, the circumference of the second hole defined by the first conductor layer, the second conductor layer, and the IC chip is shorter than the circumference of the first hole.
本発明によれば、第2導電体層が設けられることにより、無線ICタグのアンテナのリアクタンスを再調整でき、共振の状態を改善できる。また、本発明は、汎用の無線ICタグに第2導電体層を取り付けることにより実施されるものである。以上より、容易かつ低コストに通信性能の低下を抑制できる。 According to the present invention, by providing the second conductor layer, the reactance of the antenna of the wireless IC tag can be readjusted, and the resonance state can be improved. In addition, the present invention is implemented by attaching the second conductor layer to a general-purpose wireless IC tag. As described above, it is possible to suppress a decrease in communication performance easily and at low cost.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明では、特にUHF帯の電波を利用して無線通信を行う無線ICタグについて説明する。但し、他の周波数帯の電波を利用して無線通信を行う無線ICタグにも応用できるものである。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, a wireless IC tag that performs wireless communication using radio waves in the UHF band will be described. However, the present invention can also be applied to a wireless IC tag that performs wireless communication using radio waves in other frequency bands.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る無線ICタグを示す図であり、(a)は、Ia−Ia断面図、(b)は、平面図(無線ICタグ1をスペーサ7側から見た平面図)である。なお、図1(b)においては、アンテナ2及びICチップ4の構造が容易に理解できるよう、粘着層5b及びスペーサ7を透視して示している。
(First embodiment)
1A and 1B are diagrams showing a wireless IC tag according to the first embodiment, where FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line Ia-Ia, and FIG. 1B is a plan view (a plan view of the
(無線ICタグ1の構成)
図1に示すように、無線ICタグ1は、アンテナ2、絶縁層3、ICチップ4、粘着層(5a、5b)、第2導電体層6、スペーサ7(誘電体層)、及び保護シート8を含む。無線ICタグ1は、例えばガラス、アクリル、木材、紙(段ボール)、金属などからなる物品100に取り付けられて、図示しないリーダと無線通信し、物流や工場での工程管理に利用される。
(Configuration of wireless IC tag 1)
As shown in FIG. 1, the
(アンテナ2)
アンテナ2は、図1(b)に示すように、矩形板状の第1導電体層11に開口部12が形成されたものであり、汎用のものを使用している。第1導電体層11の材料としては、電気伝導性の高い材料であれば特に限定されないが、たとえば、アルミニウム、銅、鉄などの金属、合金材料、又はカーボン等の炭素系材料を用いることができる。
(Antenna 2)
As shown in FIG. 1B, the
ここで、アンテナ2は、アンテナ2の長さ(第1導電体層11の長手方向の長さ)が、アンテナ2の幅(第1導電体層11の短手方向の長さ)よりも大きい(同じでもよい)。そして、アンテナ2の幅は、通信に使用する電波の波長の2.5%以上アンテナ2の長さ以下とされている。これは、アンテナ2の幅が通信に使用する電波の波長の2.5%未満であると、無線ICタグ1の通信距離が低下してしまうためである。なお、好ましくは4.0%以上アンテナ2の長さ以下である。但し、アンテナ2の幅が通信に使用する電波の波長の2.5%以上であることは必須ではない。
Here, in the
開口部12は、第1導電体層11の主面2aを貫通し、かつT字状に形成された切り欠き溝である。図1(b)において、開口部12は、第1導電体層11の周をa〜jの順に結ぶ部分である。なお、本願でいう「結ぶ」とは、それぞれ周の形状に沿うように(なぞるように)結ぶことを意味する。開口部12の切り欠き溝の形状は、上記形状に限られず、例えばS字型、J字型、矩形など他形状であってもよい。また、開口部12は、切り欠き溝に限られず、孔であってもよい。孔の形状としては、例えばT字型、H字型、矩形のものが一般的に用いられる。
The opening 12 is a notch groove that penetrates the
(絶縁層3)
絶縁層3は、アンテナ2の全周及びICチップ4を被覆する層である。そのため、アンテナ2及びICチップ4は、他の部材とは電気的に絶縁されている。絶縁層3の材料としては、絶縁材料であれば特に限定されないが、例えばPETやエポキシ樹脂などの樹脂、紙、絶縁性の接着剤を用いることができる。なお、本願においては、アンテナ2の両主面2aのうち特に保護シート8側を被覆する絶縁層3を絶縁層3a、スペーサ7側を被覆する絶縁層3を絶縁層3bと区別して称する。
(Insulating layer 3)
The insulating
(ICチップ4)
ICチップ4は、図1(b)に示すとおり、アンテナ2の主面2aと直交する方向から見て開口部12を分断するように第1導電体層11に固定(配置)されている。具体的には、第1導電体層11の周のうちaとbを結ぶ部分及びiとjを結ぶ部分にそれぞれ突起(2b、2c:特にaとbを結ぶ部分に設けられた突起を2b、iとjを結ぶ部分に設けられた突起を2cとする)が設けられ、これら突起(2b、2c)にICチップ4が接合されている。ICチップ4が開口部12を分断するように配置された結果、第1導電体層11とICチップ4とによって孔21(第1の孔)が画定される。孔21は、図1(b)においては、第1導電体層11の周及びICチップ4の外周をb→c→d→e→f→g→h→i→bの順に結ぶ部分である。
(IC chip 4)
As shown in FIG. 1B, the
なお、本実施形態において、ICチップ4は、第1導電体層11の両面のうち絶縁層3a側に固定されているが、絶縁層3b側に固定されてもよいし、ICチップ4がそれぞれの突起(2b、2c)によって上下に挟まれるように固定されていてもよい。なお、本実施形態において使用されるICチップ4は、データの記憶領域(メモリー)等を含む汎用のものである。
In the present embodiment, the
(スペーサ7)
絶縁層3bを挟んでアンテナ2と反対側には、スペーサ7(誘電体層)が粘着層5bを介して接着されている(但し、固定は接着に限られるものではない)。なお、粘着層5bとスペーサ7との間は第2導電体層6(詳細は後述)が設けられていることにより隙間が空いているように見えるが、実際は密着しているものである。このスペーサ7が、物品100に粘着層等を介して取り付けられることで無線ICタグ1が物品100に取り付けられる。
(Spacer 7)
A spacer 7 (dielectric layer) is bonded to the opposite side of the
スペーサ7は、誘電体層であり、物品100の影響による通信性能の低下を抑制する。このスペーサ7は、物品100が金属など通信性能を著しく低下させるものである場合に
好適に用いられる。スペーサ7は、物品100が導体の場合、第2導電体層と物品100を直流的に導通させない。スペーサ7の厚さは、厚いほどよく、少なくともアンテナ2の厚さよりも厚く、さらに無線ICタグ1のうちスペーサ7を除く部分の厚さよりも厚いことが好ましい。なお、スペーサ7は必須ではない。
The
(保護シート8)
絶縁層3aを挟んでアンテナ2と反対側には、保護シート8が粘着層5aを介して接着されている(但し、固定は接着に限られるものではない)。保護シート8は、アンテナ2やICチップ4等を保護する役割を果たし、また、粘着層5aとは反対側の面に文字等が印刷できるようになっている。なお、保護シート8は必須ではない。
(Protective sheet 8)
A
(第2導電体層6)
絶縁層3bとスペーサ7との間には、粘着層5bを介して第2導電体層6が接着されている。第2導電体層6は、矩形板状の部材であり、その幅(第1導電体層11の短手方向、奥行き)は第1導電体層11と同じであり、長さ(第1導電体層11の長手方向)は第1導電体層11より狭いものである。第2導電体層6の材料としては、第1導電体層11と同様、たとえば、アルミニウム、銅、鉄などの金属、合金材料、又はカーボン等の炭素系材料を用いることができる。なお、第1導電体層11と第2導電体層6とは同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。第2導電体層6は、図1(b)に示すように、アンテナ2の主面2aと直交する方向から見て、孔21(第1の孔)の一部に重なり、かつ、孔21を分断しないように配置されている。その結果、第1導電体層11、第2導電体層6及びICチップ4によって孔22(第2の孔)が画定される。孔22は、図1(b)においては、第1導電体層11の周、第2導電体層6の周及びICチップ4の外周をb→c→d→e→f’→g’→h→i→bの順に結ぶ部分である。
(Second conductor layer 6)
Between the insulating
ここで、孔22(第2の孔)の周長は、孔21(第1の孔)の周長よりも短くされている。孔22の周長とは、第1導電体層11の周、第2導電体層6の周及びICチップ4の外周のうち孔22を画定する部分の長さであり、孔21の周長とは、第1導電体層11の周及びICチップ4の外周のうち孔21を画定する部分の長さである。例えば、図1(b)においては、孔22の周長は、b→c→d→e→f’→g’→h→i→bの順に結ぶ部分の長さであり、孔21の周長は、b→c→d→e→f→g→h→i→bの順に結ぶ部分の長さである。したがって、図1(b)においては、孔22の周長の方がf→f’及びg→g’の長さの分、孔21の周長よりも短い。
Here, the circumference of the hole 22 (second hole) is shorter than the circumference of the hole 21 (first hole). The peripheral length of the
無線ICタグ1の通信距離の改善度合いは、この孔22(第2の孔)の周長に依存する。但し、通信距離の改善度合いは、無線ICタグ1を取り付ける物品100の材質やアンテナの形状等によっても異なるものであるので、孔22の周長を一義的に定めることはできない。そのため、孔22の周長は物品100の材質やアンテナの形状等に合わせて適宜設計される。なお、通信距離の改善度合いは、第2導電体層6の形状には依存しない。したがって、第2導電体層6の形状は、孔22の周長が設計値となる限り、様々な形状とできる。
The degree of improvement in the communication distance of the
また、第2導電体層6のうち、アンテナ2の主面2aと直交する方向から見て第1導電体層11と重なる部分については、孔22の周長に関与し得ない部分であるため、通信性能には影響しない。したがって、第2導電体層6のうち、第1導電体層11と重なる部分については、その形状や大きさは特に限定されない。そのため、本実施形態においては、第2導電体層6の幅を第1導電体層11の幅と同じとしたが、同じである必要はない。
Further, the portion of the
また、第2導電体層6は、第1導電体層11とは絶縁層3bによって電気的に絶縁されている。短絡させる場合には、絶縁層3bを剥がし、つなぐ必要があるため工程が複雑になってしまう。さらに、短絡していると、接触状態により接触抵抗が影響し、性能が不安定になってしまうため第2導電体層6と第1導電体層11とは絶縁層3bによって絶縁されている。さらに、第2導電体層6は、孔21の全部と重なってはならない。第2導電体層6が孔21の全部と重なるとアンテナ2が開口部を有するアンテナとしての機能を果たせなくなるからである。
The
以上述べたとおり、本実施形態に係る無線ICタグ1は、アンテナ2が開口部12を有するアンテナであり、開口部12とICチップ4とによって画定される孔21の一部と重なる第2導電体層6を有し、さらに、孔22の周長は孔21の周長よりも短い。その結果、通常の無線ICタグを高誘電率の物品に取り付けた場合、自由空間での使用に比べて通信距離が低下するが、本発明の無線ICタグ1であれば、無線ICタグ1のアンテナ2のリアクタンスを自由空間の場合のリアクタンスの値に近づけることができ、通信距離の低下を改善できる。
As described above, in the
通常の無線ICタグは、自由空間で最大通信距離が得られるように設計・製造されており、最大通信距離を得るための共振調整回路としてアンテナに開口部を有している。そして、開口部及びICチップによって画定される孔(即ち、本発明の第1の孔に相当)の縁に沿って流れるループ状の電流がアンテナのリアクタンスとして働いている。この無線ICタグを高誘電率の物品(例えば、ガラス、アクリル板、木材、紙、金属)に貼り付けた場合、誘電体による波長短縮効果や導電体との容量結合により無線ICタグのアンテナのリアクタンスが変化し、自由空間での使用に比べ、共振状態が悪化して通信距離が低下する。 A normal wireless IC tag is designed and manufactured so as to obtain the maximum communication distance in free space, and has an opening in the antenna as a resonance adjustment circuit for obtaining the maximum communication distance. A loop current flowing along the edge of the hole defined by the opening and the IC chip (that is, corresponding to the first hole of the present invention) serves as the reactance of the antenna. When this wireless IC tag is affixed to an article with a high dielectric constant (eg, glass, acrylic plate, wood, paper, metal), the antenna of the wireless IC tag has a wavelength shortening effect due to the dielectric and capacitive coupling with the conductor. The reactance changes, and the resonance state is deteriorated and the communication distance is reduced as compared with use in free space.
しかしながら、本発明の無線ICタグ1のように、第2導電体層6を孔21の一部に重ねて、孔22の周の長さを孔21の周長よりも短くすることによって、孔22により構成されるループ状の電流に起因するインダクタンスを小さくでき、無線ICタグ1のアンテナ2のリアクタンスの再調整が可能となる。これは、第2導電体層6を重ねることにより、無線ICタグ1が電波を受信する時に誘導される第1導電体層11の開口部12のループ状の電流から第2導電体層6に新たなループ状の電流が誘導され、これらの電流による電磁界が干渉した結果、開口部12の外周に流れる電流の見かけ上の経路が変化するためである。そして、このようにリアクタンスの再調整が行われた結果、共振の状態が改善され、通信距離の低下を抑制できる。
However, like the
次に、図2を参照しつつ第2導電体層6の配置位置のバリエーションについて説明する。図2(a)〜(c)は、図1に示した無線ICタグ1の第2導電体層6の位置を変更させた無線ICタグ1a〜1cを示す断面図である。但し、図2においては、図1に示した無線ICタグ1と構成が同一であるものには、同じ符号を付してある。
Next, the variation of the arrangement position of the
前記した無線ICタグ1においては、第2導電体層6は、絶縁層3bとスペーサ7との間に配置されているが、第2導電体層6が第1導電体層11と絶縁されるのであれば(即ち、絶縁層3を挟んでアンテナ2の反対側であれば)、どこに配置されていてもよい。例えば、図2(a)に示すように、絶縁層3aと保護シート8との間に配置してもよいし、図2(b)に示すように、保護シート8の両面のうち絶縁層3aとは反対側の面(即ち、文字等の印刷面)に配置してもよいし、図2(c)に示すように、スペーサ7の両面のうち絶縁層3bとは反対側の面に配置することもできる。
In the
即ち、本願で言う「絶縁層3(*1)を挟んでアンテナ2(*2)の反対側には、」とは、「絶縁層3のアンテナ2と反対の面には、」という意味ではなく、アンテナ2と反対側であれば、スペーサ7、保護シート8等の他層や後述する被覆層31、ケース32等を介してもよいということを意味する。ここで、(*1)、(*2)を他の構成(スペーサ7等)に置き換えてもその意味は同じである。
That is, in the present application, “on the opposite side of the antenna 2 (* 2) across the insulating layer 3 (* 1)” means “on the surface of the insulating
(変形例)
次に、図3を参照しつつ本発明の無線ICタグの変形例について説明する。図3は、図1(a)に示した無線ICタグの変形例を示す断面図であり、(a)は第1変形例、(b)は第2変形例、(c)は第3変形例、(d)は第4変形例、(e)は第5変形例を示す。なお、図3において、第1実施形態の無線ICタグ1と構成が同一であるものには、同じ符号を付してある。
(Modification)
Next, a modification of the wireless IC tag of the present invention will be described with reference to FIG. 3A and 3B are cross-sectional views showing a modification of the wireless IC tag shown in FIG. 1A. FIG. 3A is a first modification, FIG. 3B is a second modification, and FIG. 3C is a third modification. For example, (d) shows a fourth modification, and (e) shows a fifth modification. In FIG. 3, components having the same configuration as the
(第1変形例)
第1変形例に係る無線ICタグ101は、図3(a)に示すように、スペーサ7の代わりに中空体7a(部材)を有している点で、第1実施形態に係る無線ICタグ1と異なる。中空体7a(部材)は、スペーサ7と略同じ大きさで、かつ内部に空隙7bを有する樹脂等からなる部材である。この中空体7a(部材)によっても、スペーサ7を設けた場合と同様に、物品100の影響による通信性能の低下を抑制できる。なお、当該部材としては、絶縁層3bと物品100との間に空隙が設けられるもので絶縁材料または誘電材料であれば中空体7aに限定されず、例えば、断面積が主面2aよりも小さく、かつ絶縁層3bと物品100とを接続する接続部材(1又は複数の支柱、ばね、線状部材等)であってもよい。
(First modification)
As shown in FIG. 3A, the
(第2変形例)
第2変形例に係る無線ICタグ201は、図3(b)に示すように、スペーサ7を挟んでアンテナ2の反対側に第3導電体層9が設けられている点で、第1実施形態に係る無線ICタグ1と異なる。第3導電体層9の材料としては、第1導電体層11や第2導電体層6と同様、たとえば、アルミニウム、銅、鉄などの金属、合金材料、又はカーボン等の炭素系材料を用いることができる。この第3導電体層9を設けることにより、第3導電体層9が背面の物体100の影響を遮蔽するため、水やセラミックなどの高誘電体に無線ICタグを貼り付ける場合、無線ICタグ1を取り付ける物品による通信性能の低下を抑制した無線ICタグ1を提供できる。なお、スペーサ7の代わりに前記した部材(中空体7a等)が設けられており、当該部材を挟んでアンテナ2の反対側に、第3導電体層9(第3導電体層)が設けられていてもよい。
(Second modification)
As shown in FIG. 3B, the
(第3変形例)
第1変形例に係る無線ICタグ301は、図3(c)に示すように、2つの第2導電体層(6a、6b)を有している点で、第1実施形態に係る無線ICタグ1と異なる。第2導電体層6aは、絶縁層3aと粘着層5aとの間に配置されている。一方、第2導電体層6bは、粘着層5bとスペーサ7との間に配置され、かつ、アンテナ2の主面2aと直交する方向から見て第2導電体層6aと異なる位置になるように配置されている。なお、これら2つの第2導電体層(6a、6b)は、それぞれ孔21の一部に重なり、かつ、孔21を分断しないように配置されている。このように、第2導電体層は複数(3つ以上でもよい)設けられていてもよい。また、これら複数の第2導電体層を設ける位置も様々な位置とできる。
(Third Modification)
As shown in FIG. 3C, the
また、第2導電体層6aは、2つの第2導電体層6aa、6abが積層されて構成され、第2導電体層6bは、2つの第2導電体層6ba、6bbが積層されて構成されている。このように、第2導電体層は複数(3つ以上でもよい)積層されていてもよい。なお、図3(c)に示す第2導電体層6aa、6ab、6ba及び6bbは、全て同一形状、同一材料を想定しているが、形状及び材料は各々異なっていてもよい。
The
(第4変形例)
第4変形例に係る無線ICタグ401は、図3(d)に示すように、粘着層(5a、5b)、スペーサ7、及び保護シート8を有さず、絶縁層3の全周を被覆層31で被覆している点で第1実施形態に係る無線ICタグ1と異なる。
(Fourth modification)
As shown in FIG. 3D, the
被覆層31は、例えばゴムや樹脂からなり、アンテナ2やICチップ4等を保護する役目を果たす。そして、保護シート8を被覆した場合に比べて無線ICタグの強度や耐熱性、耐候性、耐薬品性等に優れる。通常の無線ICタグであれば、被覆層31で被覆されると物品100に取り付けられる場合と同様、通信性能が低下する。しかし、本実施形態においては、第2導電体層6が設けられているので通信性能の低下の抑制できる。その結果、通信性能の低下を抑制しつつ、無線ICタグの強度等を向上させることが可能となる。
The
なお、本実施形態では、スペーサ7や保護シート8等を取り除いて被覆層31を被覆したが、これら取り除かずに被覆してもよい。また、第2導電体層6は、絶縁層3bに取り付けているが、絶縁層3aに取り付けてもよいし、被覆層31の上面31aや下面31bに取り付けることも可能である。また、本願でいう、「絶縁層3の全周を被覆層31で被覆する」とは、絶縁層3の全周を直接被覆層31で被覆するという意味ではなく、一旦、スペーサ7や保護シート8等で被覆したものを被覆層31で被覆する(即ち、絶縁層3を間接的に被覆する)ことも含むものである。
In the present embodiment, the
(第5変形例)
第5変形例に係る無線ICタグ501は、図3(e)に示すように、第1実施形態に係る無線ICタグ1が、一面が開口した直方体状の筐体33と当該一面を閉鎖するフタ34とからなるケース32に収納されている点で第1実施形態に係る無線ICタグ1と異なる。
(5th modification)
As shown in FIG. 3 (e), the
ケース32は、例えばプラスチック製(セラミックやゴム等でもよい)であり、アンテナ2やICチップ4等を保護する役目を果たす。そして、ケース32に収納されてない場合に比べて無線ICタグの強度や耐熱性、耐候性、耐薬品性等に優れる。通常の無線ICタグであれば、ケース32に収納されると物品100に取り付けられる場合と同様、通信性能が低下する。しかし、本実施形態においては、第2導電体層6が設けられているので通信性能の低下の抑制できる。その結果、通信性能の低下を抑制しつつ、無線ICタグの強度等を向上させることが可能となる。
The
なお、本実施形態では、無線ICタグ1をケース32に収納したが、少なくともアンテナ2、ICチップ4、絶縁層3、及び第2導電体層6が収納されていればよい。即ち、無線ICタグ1からスペーサ7や保護シート8等を取り除いてケース32に収納してもよい。また、第2導電体層6は、粘着層5bを介して絶縁層3bに取り付けたが、粘着層5aを介して絶縁層3aに取り付けてもよいし、ケース32の上面32aや下面32bに取り付けることもできる。さらに、ケース32の内面に取り付けることも可能である。
In the present embodiment, the
(実施例)
次に、第2導電体層を取り付けた無線ICタグを実施例、第2導電体層を取り付けてない無線ICタグを比較例として、無線通信距離の測定を行った。以下、測定結果について説明する。
(Example)
Next, the wireless communication distance was measured using the wireless IC tag with the second conductor layer as an example and the wireless IC tag without the second conductor layer as a comparative example. Hereinafter, the measurement results will be described.
まず、実施例に用いた無線ICタグ1’について図4を参照しつつ説明する。図4は、実施例に用いた無線ICタグの平面図である。無線ICタグ1’は、第1導電体層11’と開口部12’を含むアンテナ2’と、絶縁層(不図示)と、ICチップ4と、第2導電体層6とを有する無線ICタグである。一方、比較例に用いた無線ICタグ(不図示)は、実施例に用いた無線ICタグ1’に第2導電体層6が取り付けられていないタグである。以下、無線ICタグ1’の各部材の固定寸法及び材質を以下に示す。
1.重要寸法
アンテナ2’
長さL1:93mm
幅W1:19mm
スリット12’
長さL2:31mm
幅t:1.4mm
曲率:0.02
2.材質
アンテナ2’:アルミニウム
絶縁層3’:PET
First, the
1. Important dimensions Antenna 2 '
Length L1: 93mm
Width W1: 19mm
Slit 12 '
Length L2: 31mm
Width t: 1.4mm
Curvature: 0.02
2. Material Antenna 2 ': Aluminum Insulating layer 3': PET
なお、無線ICタグ1’に用いたアンテナ2’及び絶縁層(不図示)は、各実施形態のアンテナ2及び絶縁層3に相当するアンテナである。但し、アンテナ2’は、図4に示すとおり、開口部12’が曲率を有している点、及び第1導電体層11’の一部に弧型の切り欠きが設けられている点でアンテナ2と異なる。また、絶縁層(不図示)も、アンテナ2’の形状と同じ形状であり、絶縁層3と異なる。但し、無線ICタグ1’に用いたICチップ4は、各実施形態のICチップ4と同じである(そのため、同じ符号を付している)。
The
(実施例1)
この無線ICタグ1’を実施例、無線ICタグ1’に第2導電体層6が取り付けられていないタグを比較例とし、それぞれのタグを管理対象物(物品)に貼り付け、通信距離を測定した。ここで、第2導電体層6は、アルミニウム製であり、幅Wはアンテナ2’の幅と同じ19mmで固定とし、長さLは可変とした。また、第2導電体層6は、図4に示すとおり、一端6xが基準ラインSと一致し、他端6yがスリット12’と重なるように貼り付けた。基準ラインSとは、開口部12’の一端12’aから1mm外側に設けたラインである。通信距離は、図5に記載の通常の測定方法で測定した。図5は、無線ICタグの通信性能を測定する方法を示す図である。リーダアンテナには、NECトーキン株式会社製ICT-5050(円偏波アンテナ)を用い、リーダには、NECトーキン株式会社製ICT-5047-20(送信出力:30dBm、チャネル数:9チャネル、チャネル幅:200KHz、対応プロトコル:UHF帯 EPCglobal Class1 Gen2準拠)を用いた。なお、無線ICタグ1’は、UHF帯の電波のうち特に950MHzで用いることを想定しているので、本実施例(他の実施例も同じ)では950MHzでの通信距離を測定した。
Example 1
This
表1に測定結果を示す。なお、表1の各項目についての説明(説明を要するものに限る)は以下のとおりである(後述する表2〜表4も同じ)。また、表1では、第2導電体層6の長さLを可変させていき、最も通信距離が長くなったときの長さLの値での結果を記載している。
各項目の説明
スペーサ7:発泡体(材質:PE)、幅23mm×長さ97mm×厚さ2mm
通信距離比率(%):通信距離/自由空間での通信距離(比較例10参照)×100
Table 1 shows the measurement results. The explanation of each item in Table 1 (limited to those requiring explanation) is as follows (the same applies to Tables 2 to 4 described later). In Table 1, the length L of the
Explanation of each item Spacer 7: Foam (material: PE), width 23 mm × length 97 mm ×
Communication distance ratio (%): communication distance / communication distance in free space (see Comparative Example 10) × 100
表1から分かるとおり、無線ICタグ1’(実施例)では、第2導電体層6を貼り付けていないタグ(比較例)に比べて、いずれの管理対象物に対しても通信距離の改善が見られた。また、スペーサ7を設けた場合にも、スペーサ7を設けていない場合に比べて通信距離が延びていることが分かる。以上より、第2導電体層6を設けることで、いずれの管理対象物(物品)に対しても通信距離を改善できることが分かった。
As can be seen from Table 1, in the
(実施例3)
今度は、第2導電体層6の長さLを固定とし、幅Wを可変させて、通信距離を測定した。表2に測定結果を示す。幅Wは、アンテナ2’の幅W1よりも長い23mm、アンテナ2’の幅W1と同じ19mm、アンテナ2’の幅W1よりも短く開口部12’の幅tよりも長い4mm(開口部12’を覆える幅)の3つに可変させた。
(Example 3)
This time, the length L of the
管理対象物がアクリル板、ステンレス板のいずれの場合においても、幅Wの長さを変えたところで通信距離はほとんど同じであった。以上より、第2導電体層6のうち開口部12’(厳密には第1の孔)を覆う部分以外の部分は、通信性能に影響をほとんど与えていないことが分かった。
Regardless of whether the management object is an acrylic plate or a stainless steel plate, the communication distance was almost the same when the length of the width W was changed. From the above, it has been found that the portion of the
(実施例4)
今度は、(実施例1)〜(実施例3)においては固定していたアンテナ2’の幅W1を可変させて(即ち第1導電体層11’をカットして)、通信距離を測定した。表3に測定結果を示す。但し、第1導電体層11’及びICチップ4により画定される孔(第1の孔)はカットされないように第1導電体層11’をカットした。なお、第2導電体層6の幅Wも第1導電体層に合わせてカットしている。
Example 4
Next, the communication distance was measured by varying the width W1 of the
管理対象物がアクリル板、ステンレス板のいずれの場合においても、アンテナ2’の幅W1を短くしていくと通信距離が低下することが分かった。 It has been found that the communication distance decreases when the width W1 of the antenna 2 'is shortened regardless of whether the management object is an acrylic plate or a stainless steel plate.
(実施例5)
今後は、無線ICタグ1’(実施例)と無線ICタグ1’に第2導電体層6が取り付けられていないタグ(比較例)をそれぞれ、第3変形例で示したケース32と同じケースに収納して、通信距離の測定を行った。表4に測定結果を示す。なお、ケースの材質、寸法は以下のとおりである。また、表4中の比較例10は、ケースに収納していない場合の自由空間での結果であり、表1の比較例10と同じである。
材質:PC樹脂
寸法:長さ119mm×幅32mm×高さ6mm
(Example 5)
From now on, the
Material: PC resin Dimensions: Length 119mm x Width 32mm x Height 6mm
測定結果より、第2導電体層6を備えていない場合は通信距離の低下が見られたが、第2導電体層6を備えている場合には通信距離がほとんど低下しなかった。したがって、第2導電体層により、無線ICタグをケースに収納した場合にも通信性能の低下を抑制できることが分かった。
From the measurement results, the communication distance was reduced when the
(効果)
(効果1)
以下、本発明の無線ICタグの効果について説明する。本発明の無線ICタグにおいては、絶縁層を挟んでアンテナの反対側に、アンテナの主面と直交する方向から見て、第1導電体層とICチップとによって画定される第1の孔の一部に重なり、1又は複数箇所に設置され、1又は複数の層からなる第2導電体層が設けられている。さらに、第1導電体層、第2導電体層、及びICチップによって画定される第2の孔の周長が、第1の孔の周長よりも短い。よって、無線ICタグのアンテナのリアクタンスを再調整でき、共振の状態が改善される。その結果、取り付ける物品の影響による無線ICタグの通信性能の低下を抑制できる。
(effect)
(Effect 1)
Hereinafter, effects of the wireless IC tag of the present invention will be described. In the wireless IC tag of the present invention, the first hole defined by the first conductor layer and the IC chip is formed on the opposite side of the antenna across the insulating layer as viewed from the direction orthogonal to the main surface of the antenna. A second conductor layer composed of one or a plurality of layers is provided so as to overlap a part of the first conductor layer. Furthermore, the circumference of the second hole defined by the first conductor layer, the second conductor layer, and the IC chip is shorter than the circumference of the first hole. Therefore, the reactance of the antenna of the wireless IC tag can be readjusted, and the resonance state is improved. As a result, it is possible to suppress a decrease in communication performance of the wireless IC tag due to the influence of the article to be attached.
また、汎用の無線ICタグに第2導電体層を取り付けることにより、本発明を実施することができるので、容易かつ低コストに長距離通信可能な無線ICタグを実現できる。さらに、無線ICタグの強度等を向上させるために、無線ICタグの周りを樹脂やゴムからなる被覆体で被覆した場合や無線ICタグをケースに収納した場合でも十分な通信性能を得ることができる。 In addition, since the present invention can be implemented by attaching the second conductor layer to a general-purpose wireless IC tag, a wireless IC tag capable of long-distance communication easily and at low cost can be realized. Furthermore, in order to improve the strength of the wireless IC tag, sufficient communication performance can be obtained even when the wireless IC tag is covered with a cover made of resin or rubber or when the wireless IC tag is housed in a case. it can.
(効果2)
また、絶縁層のいずれか一方を挟んでアンテナの反対側には、当該反対側に空隙を有するように形成された部材または誘電体層が設けられている。よって、無線ICタグの当該部材側または誘電体層側を物品等に固定することにより、空隙または誘電体層が物品の影響を抑制し、無線ICタグの通信性能の低下をより抑制できる。その結果、例えば金属等、通信性能の低下が著しい物品に無線ICタグを取り付けた場合であっても、十分な通信性能を得ることができる。
(Effect 2)
In addition, a member or a dielectric layer formed so as to have a gap on the opposite side is provided on the opposite side of the antenna across either one of the insulating layers. Therefore, by fixing the member side or the dielectric layer side of the wireless IC tag to an article or the like, the air gap or the dielectric layer can suppress the influence of the article, and the communication performance of the wireless IC tag can be further prevented from being lowered. As a result, sufficient communication performance can be obtained even when the wireless IC tag is attached to an article such as metal that has a significant decrease in communication performance.
(効果3)
また、部材または誘電体層を挟んでアンテナの反対側には、グランド層(第3導電体層)が設けられている。よって水やセラミックなどの高誘電体に無線ICタグを貼り付ける場合、グランド層が背面の物体の影響を遮蔽するため、タグを貼る物品による通信性能の低下を抑制した無線ICタグを提供することができる。
(Effect 3)
Further, a ground layer (third conductor layer) is provided on the opposite side of the antenna with the member or the dielectric layer interposed therebetween. Therefore, when a wireless IC tag is attached to a high dielectric material such as water or ceramic, the ground layer shields the influence of an object on the back surface, and therefore, a wireless IC tag that suppresses deterioration in communication performance due to an article to which the tag is attached is provided. Can do.
(効果4)
また、第2導電体層は、絶縁層のいずれか一方を挟んでアンテナの反対側、及びその他方を挟んでアンテナの反対側に各々設けられており、かつ、その各々が1又は複数の層からなる。このように、第2導電体層は複数箇所に設置できるし、積層させることもできる。よって、同一形状の第2導電体層を、適宜操作して(複数箇所に設置したり、重ね合わせたり等)、アンテナのリアクタンスを再調整できる。その結果、物品やアンテナの大きさによって、異なる大きさの第2導電体層を用意する必要がない。さらに、第2導電体層を複数箇所設けることによって、用途別など調整を追加で行うことができる。例えば、1つ目の第2導電体層で調整を行い、性能が十分でない場合や物品の種別に応じて、追加での調整が容易に行える。
(Effect 4)
The second conductor layer is provided on the opposite side of the antenna with either one of the insulating layers sandwiched therebetween and on the opposite side of the antenna with the other sandwiched therebetween, and each of the second conductor layers has one or more layers. Consists of. Thus, the second conductor layer can be installed at a plurality of locations, or can be laminated. Therefore, the reactance of the antenna can be readjusted by appropriately manipulating the second conductor layer having the same shape (installed at a plurality of locations, overlapping, etc.). As a result, it is not necessary to prepare second conductor layers having different sizes depending on the size of the article or antenna. Furthermore, by providing a plurality of second conductor layers, it is possible to make additional adjustments such as by use. For example, the adjustment is performed with the first second conductor layer, and additional adjustment can be easily performed depending on the case where the performance is not sufficient or the type of the article.
(効果5)
また、無線ICタグは、絶縁層の全周を被覆する被覆層をさらに備える。よって、通信性能の低下を抑制しつつ、無線ICタグの強度等を向上させることが可能となる。
(Effect 5)
The wireless IC tag further includes a coating layer that covers the entire circumference of the insulating layer. Therefore, it is possible to improve the strength of the wireless IC tag while suppressing a decrease in communication performance.
(効果6)
少なくとも前記アンテナ、前記ICチップ、前記絶縁層、及び前記第2導電体層を収納するケースをさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線ICタグ。
(Effect 6)
The wireless IC tag according to
(効果7)
また、アンテナの幅は、通信に使用する電波の波長の2.5%以上アンテナの長さ以下である。また、本発明によれば金属などの導電体に無線ICタグを設置した時に、第1導電体層の幅を広くすると空間への放射量を大きくさせることができ、無線ICタグの通信特性を改善することができる。
(Effect 7)
The width of the antenna is not less than 2.5% of the wavelength of the radio wave used for communication and not more than the length of the antenna. In addition, according to the present invention, when the wireless IC tag is installed on a conductor such as metal, the amount of radiation to the space can be increased by increasing the width of the first conductor layer. Can be improved.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. .
・ 101、201、301、401、501 無線ICタグ
2 アンテナ
2a 主面
3 絶縁層
4 ICチップ
5a、5b 粘着層
6 第2導電体層
7 スペーサ(誘電体層)
7a 中空体(部材)
7b 空隙
8 保護シート
9 第3導電体層
11 第1導電体層
12 開口部
21 孔(第1の孔)
22 孔(第2の孔)
31 被覆層
32 ケース
101, 201, 301, 401, 501
7a Hollow body (member)
22 holes (second hole)
31
Claims (7)
前記アンテナの主面と直交する方向から見て前記開口部を分断するように、前記第1導電体層に配置されるICチップと、
前記第1導電体層の両面及び前記ICチップを被覆する絶縁層と、
を備える、無線ICタグにおいて、
前記絶縁層を挟んで前記アンテナの反対側には、
前記アンテナの主面と直交する方向から見て、前記第1導電体層及び前記ICチップによって画定される第1の孔の一部に重なり、複数箇所に設置され、1又は複数の層からなる第2導電体層が設けられており、
前記第1導電体層、前記第2導電体層、及び前記ICチップによって画定される第2の孔の周長が、前記第1の孔の周長よりも短いことを特徴とする無線ICタグ。 An antenna composed of a first conductor layer and an opening formed in the first conductor layer;
An IC chip disposed in the first conductor layer so as to divide the opening as viewed from a direction orthogonal to the main surface of the antenna;
An insulating layer covering both surfaces of the first conductor layer and the IC chip;
In a wireless IC tag comprising:
On the opposite side of the antenna across the insulating layer,
When viewed from a direction perpendicular to the main surface of the antenna, from the overlapping part of the first hole defined by the first conductive layer and the IC chip is installed in several places multiple, one or more layers A second conductor layer is provided,
A wireless IC tag characterized in that a circumference of a second hole defined by the first conductor layer, the second conductor layer, and the IC chip is shorter than a circumference of the first hole. .
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