ＲＦＩＤタグ

【課題】複数の周波数領域に対する通信が可能で、小型で、通信障害が押さえられ高信頼性で、高メモリ性能であるといった、それぞれの要求特性に対応できるＲＦＩＤタグを提供する。
【解決手段】ＵＨＦ帯の周波数に適合するＲＦＩＤタグにおいて、ＲＦＩＤタグを構成するＩＣチップとループ導体からなるＩＣチップモジュールを、複数実装し、前記ループ導体を、ダイポールアンテナあるいはループアンテナからなる一つのブースタアンテナと電気的あるいは電磁気的に結合させ、前記ブースタアンテナを介して、複数のＩＣチップとの通信を可能する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＵＨＦ帯（８００〜１０００ＭＨｚ）の周波数を適用したＲＦＩＤタグに関するものであり、特に一つの送受信アンテナに対し、複数のＩＣチップを電気的、電磁気的に接続させることにより、記憶容量の増加、信頼性の向上、多機能化を図ったＲＦＩＤタグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤタグには、通信用のチップ本体とともに、使用周波数に適合するアンテナが一体搭載されている。これにより、ＩＣチップのアンテナは、外部のリーダライタからの電波を受信してチップ本体に作動用の電力を供給し、チップ本体とリーダライタとの間での必要なデータ交信を実現することができる。なお、ＩＣチップは、使用用途や必要な情報伝達距離に応じて通信方式や使用周波数が適切に選定されている。
【０００３】
ＲＦＩＤタグには、アンテナとＩＣチップが組み込まれている。１個の通信用のＩＣチップが組み込まれているのが一般的であり、搭載機能が限定される上、ＩＣチップのアンテナが極めて小形であるため、十分な送受信感度を得ることができず、情報伝達距離が不足してしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、使用周波数が同一で、チップ本体にアンテナを一体に搭載する複数のＩＣチップと、共振用のコンデンサを付設し、ＩＣチップの共通の外部アンテナとして作動するブースタコイルとをカード基材上に搭載して、ブースタコイルを、複数のターン数の２次元の螺旋状にしてカード基材の有効面積内に最大の開口面積に形成するとともに、少なくとも２個のＩＣチップのアンテナに対し、ブースタコイルの全ターン数によりブースタコイルに形成する個別の囲み部分を介して電磁結合させ、囲み部分は、カード基材上において、ブースタコイルと同一線間間隔により形成することが提案されている。
【０００５】
しかしながら、ブースタコイルは各ＩＣチップモジュールと密に結合するためのブースタコイル部分をＩＣチップ毎に個々に設ける必要があり、コイル配線が複雑になるという問題がある。また、通信するために適用する信号の周波数は１３．５６ＭＨｚ単一であり、複数の周波数領域における通信への対応や通信性能に関しては考慮されていない（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４３７０６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、複数の周波数領域に対する通信が可能で、小型で、通信障害が押さえられ高信頼性で、高メモリ性能であるといった、それぞれの要求特性に対応できるＲＦＩＤタグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、ＵＨＦ帯の周波数に適合するＲＦＩＤタグにおいて、ＲＦＩＤタグを構成するＩＣチップとループ導体からなるＩＣチップモジュールを、複数実装し、前記ループ導体を、ダイポールアンテナあるいはループアンテナからなる一つのブースタアンテナと電気的（含む電磁気的）に結合さ
せ、前記ブースタアンテナを介して、複数のＩＣチップとの通信を可能にしたことを特徴とするＲＦＩＤタグである。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記ブースタアンテナの外形形状が、長方形であり、前記長方形の長辺の中点、または中心線に対して対称形状であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグである。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、前記複数のＩＣチップモジュールは外形形状が同一で、ＩＣチップのＩＣチップモジュールへの実装位置が前記ＩＣチップモジュールの外形に対して左右対称の位置として、複数の実装ＩＣチップの通信性能を同等とし、記憶容量の増加と、信頼性を向上させたことを特徴とする請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグである。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、前記複数のＩＣチップモジュールのＩＣチップの実装位置および複数のＩＣチップモジュールのＲＦＩＤタグにおける配置がＲＦＩＤタグ外形形状の中心位置に対して左右対称位置として、複数の実装ＩＣチップの通信性能を同等とし、記憶容量の増加と、信頼性を向上させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグである。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、前記複数のＩＣチップモジュールの配置を、前記ブースタアンテナの外形形状の長辺を垂直に通る中心線に対して左右非対称に配置して、複数のＩＣチップを各々独立して読み取りおよび書き込みのさせたことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグである。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、前記複数のＩＣチップモジュールの配置を一部あるいは全て左右非対称の位置とし、ＩＣチップモジュールのループ導体の形状を一部あるいは全て変えて、複数のＩＣチップを各々独立して読み取りおよび書き込みのさせたことを特徴とする請求項１または５に記載のＲＦＩＤタグである。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、前記ＩＣチップモジュールが、前記ブースタアンテナとは別の基材上に形成されており、前記ＩＣチップモジュールが形成されている基材を、前記ブースタアンテナが形成されている基材に貼り付けられたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグである。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、前記ブースタアンテナがループアンテナである場合において、前記複数のＩＣチップモジュールの少なくとも一つが、前記ブースタアンテナのループの外側に実装されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグである。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明は、前記複数のＩＣチップモジュールが前記ブースタアンテナと同じ基材上に形成されており、かつ前記基材がロール状であり、前記ブースタアンテナは前記ロール状基材の長手方向に一定の間隔で連続的に配置されて、前記ロール状基材上の前記ＩＣチップモジュールの個々のＩＣチップ実装位置は、前記ロール状基材の長手方向に一定の間隔で連続的に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、共通のブースタアンテナを介して複数のＩＣチップとの通信が可能となり、各ＩＣチップに機能を分担させることにより、メモリ容量の増加や、個々のＩＣチップ毎に異なるパスワードロックをかけ、個々のパスワードを持つ複数のユーザが他にデー
タを読み取られることなく個々のＩＣチップと排他的に通信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＩＣチップ１とループ状導体２からなるＩＣチップモジュール３を示した概念図である。
【図２】本発明のダイポール型ブースタアンテナ４とＩＣチップモジュール３からなるＲＦＩＤタグ１１を示した概念図である。
【図３】本発明のループ型ブースタアンテナ５とＩＣチップモジュール３からなるＲＦＩＤタグ１１を示した概念図。
【図４】本発明のダイポール型、ループ型ブースタアンテナそれぞれの中心６、中心線７を示した概念図である。
【図５】ＩＣチップ１の実装位置がＩＣチップモジュール３の中心線７にある状態を示した概念図である。
【図６】本発明のＩＣチップ１の実装位置がＩＣチップモジュール３の中心線７からずれているが、ＲＦＩＤタグ１１の中心線７に対して左右対称位置に実装されている状態を示した概念図である。
【図７】本発明のＩＣチップモジュール３、ダイポール型ブースタアンテナ４がＲＦＩＤタグ１１の中心線７に対して左右対称位置に配置されている状態を示した概念図である。
【図８】本発明のＩＣチップモジュール３、ループ型ブースタアンテナ５がＲＦＩＤタグ１１の中心線７に対して左右対称位置に配置されている状態を示した概念図である。
【図９】本発明のＩＣチップモジュール３、ダイポール型ブースタアンテナ４がＲＦＩＤタグ１１の中心線７に対して左右対称位置に配置されている状態を示した概念図である。
【図１０】本発明のＩＣチップモジュール３、ダイポール型ブースタアンテナ４がＲＦＩＤタグ１１の中央６に対して対称位置に配置されている状態を示した概念図である。
【図１１】本発明のＩＣチップモジュール３がＲＦＩＤタグ１１の中心線７に対して非対称位置に配置されている状態を示した概念図である。
【図１２】本発明のＩＣチップモジュールがＲＦＩＤタグの中心線に対して非対称位置に配置されている状態を示した概念図である。
【図１３】本発明のＩＣチップモジュール３がＲＦＩＤタグ１１の中心線７、および中央６に対して非対称位置に配置されている状態を示した概念図である。
【図１４】本発明のダイポール型ブースタアンテナ４に実装される複数のＩＣチップモジュール３におけるループ状導体２の形状が一部、あるいは全て異なった形状を示す概念図である。
【図１５】本発明のループ型ブースタアンテナ５に実装される複数のＩＣチップモジュール３におけるループ状導体２の形状が一部、あるいは全て異なった形状を示す概念図である。
【図１６】本発明のダイポール型ブースタアンテナ４に実装される複数のＩＣチップモジュール３におけるループ状導体２の形状が一部、あるいは全て異なった形状を示す概念図である。
【図１７】本発明のＩＣチップモジュール基材をブースタアンテナ基材に貼付けて製造されるＲＦＩＤタグ１１の形状を示した概念図である。
【図１８】本発明のＩＣチップモジュール３およびダイポール型ブースタアンテナ４をロール状基材の長手方向に一定の間隔で連続的に配置したＲＦＩＤタグ１１の形状を示した概念図である。
【図１９】本発明のＩＣチップモジュール３およびダイポール型ブースタアンテナ４をロール状基材の長手方向に一定の間隔で連続的に配置したＲＦＩＤタグ１１の形状を示した概念図である。
【図２０】本発明のループ型ブースタアンテナ５に配置される複数のＩＣチップモジュール３の全てがブースタアンテナのループの外側に配置された状態を示した概念図である。
【図２１】本発明のループ型ブースタアンテナ５に配置される複数のＩＣチップモジュール３の少なくとも一つがブースタアンテナのループの内側で、他のＩＣチップモジュール３は外側に配置された状態を示した概念図である。
【図２２】本発明実施例１の基材上に形成されたダイポール型ブースタアンテナ４とＩＣチップモジュール３の配置を示した外観図。
【図２３】本発明実施形態１の周波数とインピーダンスの関係を示した特性図。
【図２４】本発明実施例２の基材上に形成されたダイポール型ブースタアンテナ４とＩＣチップモジュール３の配置を示した外観図。
【図２５】本発明実施形態２の基材上に形成されたダイポール型ブースタアンテナ４とＩＣチップモジュール３の配置の周波数とインピーダンスの関係を示した特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明を実施するための形態を図面により詳細に説明する。
【００２０】
図1はＩＣチップモジュール３を示しており、ループ状導体２にＩＣチップ１が実装された形状となっている。
【００２１】
図２は、ダイポール型ブースタアンテナ４に複数のＩＣチップモジュール３が電気的に結合し、図３はループ型ブースタアンテナ５に複数のＩＣチップモジュール３が電気的に結合している状態を示している。
【００２２】
図４はダイポール型ブースタアンテナ４、ループ型ブースタアンテナ５それぞれの中央６、中心線７を示しており、ブースタアンテナの外形形状は長方形に近く、その長辺の中点を結ぶ線分又は前記外形形状中央６に対してほぼ対称形状のアンテナである。
【００２３】
図５はＩＣチップ１の実装位置がＩＣチップモジュール３の中心線にある状態を示ており、図６はＩＣチップ１の実装位置が、ＲＦＩＤタグ１１のＩＣチップモジュール間の中心線７に対して左右対称位置に配置されている状態を示している。同様に図７、図８、図９、図１０はＩＣチップモジュール３の少なくとも外形形状はそれぞれ等しく、ＩＣチップモジュール３におけるＩＣチップ１の実装位置はＩＣチップモジュール３外形に対して左右対称の中心位置にあるか、個々のＩＣチップモジュール３の外形形状及びＩＣチップ１の実装位置が対称形状である。よってＩＣチップ３の通信性能（通信距離）はほぼ同等となり、メモリ増設目的、複数ユーザの排他的読み取りといった、相互のＩＣチップ１の通信バランスが求められる用途に最適である。
【００２４】
図１１、図１２、図１３はＩＣチップモジュール３の配置が、ダイポール型ブースタアンテナ４、ループ型ブースタアンテナ５の外形形状における長辺の中心線に対して非対称位置である状態を示している。図１１、図１３におけるダイポール型ブースタアンテナ４とＩＣチップモジュール３は、電気的に、結合している。
＜実施形態１＞
図２２は、二つのＩＣチップモジュール３の実装を、ダイポール型ブースタアンテナ４の外形形状の長辺を垂直に通る中心線に対して左右非対称に実装するために、中心線７、ダイポール型ブースタアンテナ４からの距離を変えることにより、それぞれのＩＣチップモジュール３を各々独立して読み取りおよび書き込み可能とさせたものである。共通のダイポール型ブースタアンテナ４にＩＣチップ１をＩＣ実装部1ＡとＩＣ実装部２Ｂに電気的に接続させたＲＦＩＤタグ１１についてシュミレーションを実施した。
【００２５】
ＲＦＩＤタグ１１の周波数とインピーダンスの関係をシュミレーションにより求めた。シュミレーション結果を図２３に示めし、ＩＣ実装部１ＡとＩＣ実装部２Ｂに実装されたＩＣチップの通信距離を表１に示す。
【００２６】
【表１】

９５３ＭＨｚにおける通信距離は、それぞれ１．５ｍおよび５．０ｍであり、遠方から読み出そうとすると、ＩＣ実装部２Ｂに実装されたＩＣチップ１のみ読み取ることができることが分かる。
【００２７】
このことより、複数のＩＣチップ１のうち一つだけを読めるように調整することで、同様のブースタアンテナと複数のＩＣチップ１を有するＲＦＩＤタグ１１が密集するような状態にあっても、通信障害を比較的に起こすことなく個々の前記ＲＦＩＤタグ１１を遠方から一括して読み取ることが容易となる。
【００２８】
また、前記ＲＦＩＤタグ１１を読み取り、書き込み用のアンテナに近接させて、個別に読み取る際には同様の効果を得ることが可能となる。個々のＩＣチップ毎に異なるパスワードロックをかけることにより、個々のパスワードを持つ複数のユーザが他にデータを読み取られることなく個々のＩＣチップと排他的に通信することも可能となる。また特にアンテナ構造として、放射素子が誘電体を挟んで放射素子以外の金属体に近接しているものに対して有効である。
【００２９】
図１４、図１５、図１６はダイポール型４またはループ型のブースタアンテナ５に実装される複数のＩＣチップモジュール３におけるループ状導体の形状が一部、あるいは全て異なった形状を示している。
＜実施形態２＞
図２４は、二つのＩＣチップモジュール３の実装を左右非対称の位置とし、さらにＩＣチップモジュール３のループ導体２の形状を変えて、複数のＩＣチップを各々独立して読み取りおよび書き込みのさせるＲＦＩＤタグ１１である。共通のブースタアンテナに電気的に接続された二つのＩＣチップ1と通信可能な周波数を９５３ＭＨｚ（日本）と８６７ＭＨｚ（ヨーロッパ）に調整し、それぞれの周波数に対応したＩＣチップ1だけを読めるようにした。
【００３０】
ＲＦＩＤタグ１１の周波数とインピーダンスの関係をシュミレーションした。シュミレーション結果を図２５に示し、ＩＣ実装部３Ｃ（９５３ＭＨｚ）とＩＣ実装部４Ｄ（８６７ＭＨｚ）に実装されたＩＣチップの通信距離を表２に示す。
【００３１】
【表２】

９５３ＭＨｚ（日本）、８６７ＭＨｚ（ヨーロッパ）それぞれの周波数での通信距離は、ＩＣ実装部３Ｃは９５３ＭＨｚでは６．７ｍであるが、ＩＣ実装部４Ｄは１．３ｍと通信距離が短く、反対に８６７ＭＨｚでは１．７ｍに対して５．８ｍと通信距離が長いことが分かる。
【００３２】
上記ＲＦＩＤタグ１１はアンテナ構造として、放射素子が誘電体を挟んで放射素子以外の金属体に近接しているものに対して特に有効である。
【００３３】
図１７は別の基材上に形成されＩＣチップモジュール３を、また別の基材上に形成されたブースタアンテナに貼り付けて形成させたＲＦＩＤタグ１１を示している。これによりブースタアンテナに対するＩＣチップモジュール３の位置の変更や、適用するＩＣチップモジュール３を変更することが容易となり、ＲＦＩＤタグ１１の特性を変更・修正することが容易となる。
【００３４】
図１８および図１９はＩＣチップモジュール３をブースタアンテナと同じロール状基材上に形成し、ブースタアンテナは前記ロール状基材の長手方向に一定の間隔で連続的に配置され、ＩＣチップモジュール３の個々のＩＣチップ１実装位置もロール状基材の長手方
向に一定の間隔で連続的に配置されている。これにより、ＩＣチップ１の実装を等間隔で行うことが可能となり、単一実装ヘッドを有する実装機又は等間隔で複数の実装ヘッドを整列させた実装機を用いてＩＣチップ１を実装することが容易となる。特にＩＣチップ１の実装位置をロールの幅方向に対して常に一定にした場合、ロールをＩＣチップ実装部の並び間隔分だけを順次送り出すことにより、実装ヘッドを面方向に大きく動かすことなくＩＣチップ１を連続的に実装することができ、作業効率が向上する。
【００３５】
図２０はブースタアンテナがループアンテナである場合、ＩＣチップモジュール３は全てブースタアンテナのループの外側に実装した形態を示している。これにより、ブースタアンテナの磁束とＩＣチップモジュール３の磁束が打ち消し合わないため、ＩＣチップモジュール３をループ状のブースタアンテナ内側に実装するよりも通信距離を大きく伸ばすことができる。
【００３６】
図２１はIＣチップモジュール３の少なくとも一つをブースタアンテナのループの外側に実装した形態を示している。ループ状のブースタアンテナ内側に実装したＩＣチップモジュール３の通信距離を他のモジュールに比べて低くすることができため、複数のＩＣチップ１のうち一つだけを読みにくくなるように調整することが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・ＩＣチップ
２・・・ループ状導体
３・・・ＩＣチップモジュール
４・・・ブースタアンテナ（ダイポール）
５・・・ブースタアンテナ（ループ）
６・・・中央
７・・・中心線
８・・・ブースタアンテナ基材
９・・・ＩＣチップモジュール基材
１０・・・ロール長手方向
１１・・・ＲＦＩＤタグ
Ａ・・・ＩＣ実装部1
Ｂ・・・ＩＣ実装部２
Ｃ・・・ＩＣ実装部３
Ｄ・・・ＩＣ実装部４

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＵＨＦ帯の周波数に適合するＲＦＩＤタグにおいて、ＲＦＩＤタグを構成するＩＣチップとループ導体からなるＩＣチップモジュールを、複数実装し、前記ループ導体を、ダイポールアンテナあるいはループアンテナからなる一つのブースタアンテナと電気的あるいは電磁気的に結合させ、前記ブースタアンテナを介して、複数のＩＣチップとの通信を可能にしたことを特徴とするＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記ブースタアンテナの外形形状が、長方形であり、前記長方形の長辺の中点、または中心線に対して対称形状であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記複数のＩＣチップモジュールは外形形状が同一で、ＩＣチップのＩＣチップモジュールへの実装位置が前記ＩＣチップモジュールの外形に対して左右対称の位置として、複数の実装ＩＣチップの通信性能を同等とし、記憶容量の増加と、頼性を向上させたことを特徴とする請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
前記複数のＩＣチップモジュールに対するＩＣチップの実装位置および複数のＩＣチップモジュールのＲＦＩＤタグにおける実装がＲＦＩＤタグ外形形状の中心位置に対して左右対称位置として、複数の実装ＩＣチップの通信性能を同等とし、記憶容量の増加と、信頼性を向上させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
前記複数のＩＣチップモジュールの実装を、前記ブースタアンテナの外形形状の長辺を垂直に通る中心線に対して左右非対称に実装して、複数のＩＣチップを各々独立して読み取りおよび書き込みのさせたことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
前記複数のＩＣチップモジュールの実装を一部あるいは全て左右非対称の位置とし、ＩＣチップモジュールのループ導体の形状を一部あるいは全て変えて、複数のＩＣチップを各々独立して読み取りおよび書き込みのさせたことを特徴とする請求項１または５に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項７】
前記ＩＣチップモジュールが、前記ブースタアンテナとは別の基材上に形成されており、前記ＩＣチップモジュールが形成されている基材を、前記ブースタアンテナが形成されている基材に貼り付けられたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項８】
前記ブースタアンテナがループアンテナである場合において、前記複数のＩＣチップモジュールの少なくとも一つが、前記ブースタアンテナのループの外側に実装されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。
【請求項９】
前記複数のＩＣチップモジュールが前記ブースタアンテナと同じ基材上に形成されており、かつ前記基材がロール状であり、前記ブースタアンテナは前記ロール状基材の長手方向に一定の間隔で連続的に実装されて、前記ロール状基材上の前記ＩＣチップモジュールに対する個々のＩＣチップ実装位置は、前記ロール状基材の長手方向に一定の間隔で連続的に実装されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。

【図１】