特許 7412810 ＲＦタグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-04

(45)【発行日】2024-01-15

(54)【発明の名称】ＲＦタグ

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/077 20060101AFI20240105BHJP

   H01Q 1/42 20060101ALI20240105BHJP

   H01Q 1/40 20060101ALI20240105BHJP

   H01Q 7/00 20060101ALI20240105BHJP

【ＦＩ】

G06K19/077 248

G06K19/077 272

G06K19/077 144

H01Q1/42

H01Q1/40

H01Q7/00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022562079

(86)(22)【出願日】2022-04-28

(86)【国際出願番号】 JP2022019276

【審査請求日】2022-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】591020445

【氏名又は名称】立山科学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】本田 憲市

(72)【発明者】

【氏名】比嘉 匠

(72)【発明者】

【氏名】仲俣 裕喜

【審査官】小林 紀和

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２１－５１７４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０７３２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１７０７５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第７０２４１４９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平９－１８１５２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｋ １９／０７７

Ｈ０１Ｑ １／４２

Ｈ０１Ｑ １／４０

Ｈ０１Ｑ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電波によりデータを送受信可能なＲＦタグであって、
誘電体により形成された板状基材と、
前記板状基材の一以上の面に形成されたループ状の導電パターンと、
前記導電パターンの第１端と第２端との間に設けられており、前記データが記憶されており、前記データを電波により送受信する回路を有する半導体デバイスと、
前記板状基材の上面における前記導電パターンの上方において、前記導電パターンとの間に空隙がない状態で前記導電パターンの少なくとも一部を覆い、前記板状基材の誘電率よりも高い第１誘電率の第１カバー部材と、
を有し、
外部誘電体が前記ＲＦタグに近づくことによって共振周波数が低い側にシフトしつつゲインが上昇し、かつ、前記外部誘電体が前記ＲＦタグに接触している場合の共振周波数が、前記外部誘電体が前記ＲＦタグに接触していない状態の共振周波数に比べて低くなるとともに、前記外部誘電体が前記ＲＦタグに接触している場合のゲインが、前記外部誘電体が前記ＲＦタグに接触していない状態でのゲインよりも大きい特性を有し、前記導電パターンの前記板状基材の下面における面積は前記板状基材の上面における面積以上であり、
前記第１カバー部材は、前記導電パターンにおける、前記ＲＦタグの中心位置に対して、前記板状基材の上面の前記導電パターンと前記板状基材の下面の前記導電パターンとの接続位置から遠い領域の少なくとも一部を覆う、ＲＦタグ。

【請求項2】

前記第１カバー部材は、前記板状基材の上面の前記導電パターンのうち５０％以上の領域を覆う、
請求項１に記載のＲＦタグ。

【請求項3】

前記第１カバー部材は、前記板状基材の側面及び下面における前記導電パターンをさらに覆う、
請求項１又は２に記載のＲＦタグ。

【請求項4】

前記上面の導電パターンの少なくとも一部の領域及び半導体デバイスと前記第１カバー部材との間に、前記第１誘電率よりも低い第２誘電率の中間層をさらに有する、
請求項１又は２に記載のＲＦタグ。

【請求項5】

前記上面の導電パターンの少なくとも一部の領域及び前記半導体デバイスと前記第１カバー部材との間に空隙を有する、
請求項１又は２に記載のＲＦタグ。

【請求項6】

前記第１カバー部材を覆う、前記第１誘電率よりも高い第３誘電率の第２カバー部材をさらに有する、
請求項１又は２に記載のＲＦタグ。

【請求項7】

前記第２カバー部材においては、前記第３誘電率の複数の板状部材が積み重ねられている、
請求項６に記載のＲＦタグ。

【請求項8】

前記第１カバー部材においては、前記第１誘電率の複数の板状部材が積み重ねられている、
請求項１又は２に記載のＲＦタグ。

【請求項9】

前記第１カバー部材が前記板状基材の前記上面を覆う面積は、前記板状基材の前記上面の面積の５０％以上である、
請求項１又は２に記載のＲＦタグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＲＦタグに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、導体に取り付けられた状態で使用されることが想定されたＲＦタグが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６４６３１７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されたＲＦタグは、導電層とアンテナとの間に誘電体が設けられており、導電層に生じる面内伝播波を誘電体がアンテナと電磁的に結合することで、アンテナのゲインを増強させている。従来のＲＦタグの導電層は、括れ部から離れるほど幅広となる一対のテーパ部を有する多数の２軸対象構造により構成されており、十分に大きなアンテナのゲインを確保するためには、広い面積の導電層が必要になり、ＲＦタグが大きくなるという問題があった。

【0005】

ＲＦタグを小型化するために導電層の面積を小さくすると、ＲＦタグのゲインが小さくなってしまうとともに、外部の誘電体が近づくことにより共振周波数が大きく変動してしまうという問題があった。そこで、ＲＦタグを小型化にしつつ、共振周波数の変動を抑制することが求められていた。

【0006】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ＲＦタグの共振周波数の変動を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のＲＦタグは、電波によりデータを送受信可能なＲＦタグであって、誘電体により形成された板状基材と、前記板状基材の一以上の面に形成されたループ状の導電パターンと、前記導電パターンの第１端と第２端との間に設けられており、前記データが記憶されており、前記データを電波により送受信する回路を有する半導体デバイスと、前記板状基材の上面における前記導電パターンの上方において、前記導電パターンの少なくとも一部を覆い、前記板状基材の誘電率よりも高い第１誘電率の第１カバー部材と、を有し、外部誘電体が前記ＲＦタグに近づくことによって共振周波数が低い側にシフトしつつゲインが上昇し、かつ、前記外部誘電体が前記ＲＦタグに接触している場合の共振周波数が、前記外部誘電体が前記ＲＦタグに接触していない状態の共振周波数に比べて低くなるとともに、前記外部誘電体が前記ＲＦタグに接触している場合のゲインが、前記外部誘電体が前記ＲＦタグに接触していない状態でのゲインよりも大きい特性を有し、前記導電パターンの前記板状基材の下面における面積は前記板状基材の上面における面積以上である。

【0008】

前記第１カバー部材は、前記板状基材の上面の前記導電パターンのうち５０％以上の領域を覆ってもよい。前記第１カバー部材は、前記導電パターンにおける、前記ＲＦタグの中心位置に対して、前記板状基材の上面の前記導電パターンと前記板状基材の下面の前記導電パターンとの接続位置から遠い領域の少なくとも一部を覆ってもよい。前記第１カバー部材は、前記板状基材の側面及び下面における前記導電パターンをさらに覆ってもよい。

【0009】

前記ＲＦタグは、前記上面の導電パターンの少なくとも一部の領域及び半導体デバイスと前記第１カバー部材との間に、前記第１誘電率よりも低い第２誘電率の中間層をさらに有してもよい。

【0010】

前記ＲＦタグは、前記上面の導電パターンの少なくとも一部の領域及び前記半導体デバイスと前記第１カバー部材との間に空隙を有してもよい。

【0011】

前記ＲＦタグは、前記第１カバー部材を覆う、前記第１誘電率よりも高い第３誘電率の第２カバー部材をさらに有してもよい。前記第２カバー部材においては、前記第３誘電率の複数の板状部材が積み重ねられていてもよい。

【0012】

前記第１カバー部材においては、前記第１誘電率の複数の板状部材が積み重ねられていてもよい。

【0013】

前記第１カバー部材が前記板状基材の前記上面を覆う面積は、前記板状基材の前記上面の面積の５０％以上であってもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ＲＦタグの共振周波数の変動を抑制することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】ＲＦタグ１の概要を説明するための図である。

【図2】ＲＦタグ１の構成を示す図である。

【図3】ＲＦタグ１の一例であるＲＦタグ１ａの断面図を示す図である。

【図4】ＲＦタグ１の他の例であるＲＦタグ１ｂの断面図を示す図である。

【図5】ＲＦタグ１の他の例であるＲＦタグ１ｃの断面図を示す図である。

【図6】ＲＦタグ１ａに板状の第２カバー部材１６を重ねた実施例であるＲＦタグ１ｄの構成と周波数特性を示す図である。

【図7】他の実施例であるＲＦタグ１ｅの構成と周波数特性を示す図である。

【図8】さらに他の実施例であるＲＦタグ１ｆの構成と周波数特性を示す図である。

【図9】他の実施例であるＲＦタグ１ｇ及びＲＦタグ１ｈの構成と周波数特性を示す図である。

【図10】他の実施例であるＲＦタグ１ｊ及びＲＦタグ１ｋの構成と周波数特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［ＲＦタグ１の概要］
図１は、ＲＦタグ１の概要を説明するための図である。ＲＦタグ１は、電波によりデータを送受信可能なデバイスである。ＲＦタグ１は、導体２に取り付けられた状態で、リーダライタ３から送信された電波Ｗ１を受信することにより発生した電力により動作する。ＲＦタグ１は、内蔵する半導体デバイスに記憶されたデータが重畳された電波Ｗ２を放射する。

【0017】

導体２は、電流を流すことができる物体であり、例えば金属である。導体２は金属に限定されるものではなく、電流を流すことができる物質を含む木又は樹脂であってもよい。さらに、導体２におけるＲＦタグ１の取り付け方向の厚みは任意であり、電流を流すことができる金属箔であってもよい。

【0018】

ＲＦタグ１と導体２とは静電容量的に結合しているため、ＲＦタグ１が発生した電波Ｗ２は、導体２を介しても放射される。その結果、ＲＦタグ１が放射した電波Ｗ２を受信しにくい位置にリーダライタ３が存在していても、リーダライタ３は導体２を介して電波Ｗ２を受信することで、ＲＦタグ１に記憶されたデータを取得することができる。

【0019】

ＲＦタグ１は、本体と、本体の少なくとも一部を覆うように設けられたカバー部材とを有する。カバー部材の誘電率は、本体に含まれている板状基材の誘電率よりも高い。ＲＦタグ１がこのようなカバー部材を有することで、外部からＲＦタグ１に誘電体が近づいた場合にＲＦタグ１の共振周波数の変動量を抑制することができる。なお、本明細書における「誘電率」は、複数の材料が混合された状態で測定された誘電率、材料が空隙を含む状態で測定された誘電率（すなわち見かけ上の誘電率）も含まれる。

【0020】

図２は、ＲＦタグ１の本体の構成を示す図である。ＲＦタグ１の本体は、ＲＦタグ１におけるカバー部材を除く部分である。図２（ａ）はＲＦタグ１の斜視図である。図２（ｂ）はＲＦタグ１の上面図である。図２（ｃ）はＲＦタグ１の下面図である。ＲＦタグ１の本体は、板状基材１１と、導電パターン１２と、半導体デバイス１３と、を有する。図２に示す導電パターン１２の形状は一例であり、後述するようにＲＦタグ１の導電パターン１２の形状は任意である。

【0021】

図２には示していないが、導電パターン１２及び半導体デバイス１３は、シート状の誘電体部材（例えばフレキシブル基板）に設けられた状態で、シート状の誘電体部材と一体になって板状基材１１に固定されていてもよい。この場合、シート状の誘電体部材が板状基材１１に接しており、導電パターン１２及び半導体デバイス１３が板状基材１１に接していなくてもよく、シート状の誘電体部材と板状基材１１との間に、導電パターン１２及び半導体デバイス１３が設けられるように構成されていてもよい。

【0022】

導電パターン１２は、板状基材１１の一以上の面にループ状に形成されている。導電パターン１２は、上面導電パターン１２ａと、下面導電パターン１２ｂと、接続導電パターン１２ｃと、を有する。導電パターン１２は、図２に示すようにＲＦタグ１の上面において上面導電パターン１２ａによりループが形成されていてもよいが、ＲＦタグ１の上面と接続面にわたる導電パターンによりループが形成されていてもよく、ＲＦタグ１の上面、接続面及び下面にわたる導電パターンによりループが形成されていてもよい。導電パターン１２により形成されるループは、導電パターン１２に囲まれた領域の５０％以上が一つの面（例えば上面）に形成されていてもよい。

【0023】

板状基材１１は、誘電体により形成されている。図２に示す例では板状基材１１の上面及び下面が長方形であるが、板状基材１１の上面及び下面の形状は長方形以外の多角形、長円形又は楕円形であってもよい。

【0024】

上面導電パターン１２ａは、板状基材１１の上面に形成されたループ状の導電性のパターンである。上面導電パターン１２ａが形成するループの内側においては板状基材１１が露出している。上面導電パターン１２ａにより形成されるループの一部には、導電性のパターンが形成されていない領域があり、当該領域に半導体デバイス１３が設けられている。

【0025】

下面導電パターン１２ｂは、板状基材１１の下面に形成された導電性のパターンである。下面導電パターン１２ｂは、例えば長方形状である。下面導電パターン１２ｂの面積は上面導電パターン１２ａの面積以上であり、板状基材１１の下面の面積よりも小さい。

【0026】

接続導電パターン１２ｃは、上面導電パターン１２ａと下面導電パターン１２ｂとを接続する導電性のパターンである。接続導電パターン１２ｃは、上面導電パターン１２ａの一部の領域を起点として、板状基材１１の側面を経由して下面導電パターン１２ｂの一部の領域を終点とするように構成されている。図２に示す例において、接続導電パターン１２ｃは、上面導電パターン１２ａの一端と、半導体デバイス１３と、上面導電パターン１２ａの他端と、を通り、板状基材１１の長手方向に平行な直線上の位置で上面導電パターン１２ａと接続されている。

【0027】

半導体デバイス１３は、リーダライタ３に送信するデータを記憶するメモリを有する。半導体デバイス１３は、導電パターン１２における第１端と第２端との間に設けられている。図２に示す例において、半導体デバイス１３は、上面導電パターン１２ａの一端と他端との間に設けられている。具体的には、半導体デバイス１３は、上面導電パターン１２ａにおける板状基材１１の長手方向に延びる領域における一端と他端との間に設けられている。

【0028】

また、半導体デバイス１３は、メモリに記憶しているデータを電波により送受信する回路を有する。半導体デバイス１３は、共振周波数を調整するための複数のキャパシタを内蔵していてもよく、この場合、上面導電パターン１２ａの一端と他端との間に接続する一以上のキャパシタを切り替えることで、上面導電パターン１２ａの一端と他端との間のキャパシタンスを調整することにより、共振周波数を調整することができる。半導体デバイス１３は、例えば、受信した電波の強度が最大になるようにキャパシタンスを調整する。

【0029】

ＲＦタグ１のインダクタンスをＬ、キャパシタンスをＣとすると、共振周波数ｆは１／（２π√（ＬＣ））により表される。半導体デバイス１３のキャパシタンスを調整することにより共振周波数をできるだけ大きく変化させるには、半導体デバイス１３が設けられていない状態でのＲＦタグ１のキャパシタンスをできるだけ小さくすることが望ましい。したがって、ＲＦタグ１のインダクタンスを大きくするべく、導電パターン１２におけるループが下面導電パターン１２ｂと重なる面積が、板状基材１１の上面の面積の５０％以上であることが望ましい。

【0030】

ところで、ＲＦタグ１がリーダライタ３と通信可能な電波の周波数帯域は所定の範囲内に定められているので、ＲＦタグ１の周囲の状況によってＲＦタグ１の共振周波数が変動することは好ましくない。そこで、ＲＦタグ１には、板状基材１１の誘電率よりも大きな誘電率のカバー部材が設けられている。板状基材１１の誘電率は、例えば板状基材１１を構成する板状誘電体の誘電率である。

【0031】

図３は、ＲＦタグ１の一例であるＲＦタグ１ａの断面図を示す図である。図３に示す断面図は、図２（ｂ）のＡ－Ａ線における断面図である。図３に示すように、ＲＦタグ１ａは第１カバー部材１４をさらに有する。第１カバー部材１４は、ＲＦタグ１ａの上面における導電パターン１２の上方において、導電パターン１２の少なくとも一部を覆うように設けられている。第１カバー部材１４の厚みは、例えば１００μｍ以上である。

【0032】

第１カバー部材１４は、例えば、板状基材１１の上面の全ての領域を覆うが、板状基材１１の上面の導電パターン１２の５０％以上の領域を覆っていてもよい。第１カバー部材１４は、板状基材１１の上面の全ての領域は覆っておらず、導電パターン１２が形成するループの少なくとも一部の領域を覆っていてもよい。導電パターン１２が形成するループの少なくとも一部の領域を覆うとは、導電パターン１２における、導電パターン１２により囲まれた領域に接する領域の少なくとも一部を覆うということである。第１カバー部材１４は、導電パターン１２及び半導体デバイス１３により囲まれた領域と、導電パターン１２における当該領域に接する領域とを覆っていてもよい。

【0033】

第１カバー部材１４が板状基材１１の上面を覆う面積は、板状基材１１の上面の面積の５０％以上であることが望ましい。また、図３に示すように、第１カバー部材１４は、板状基材１１の側面及び下面における導電パターン１２の少なくとも一部の領域をさらに覆ってもよい。

【0034】

上述のとおり、第１カバー部材１４の誘電率（以下、「第１誘電率」という）は、板状基材１１の誘電率よりも高い。第1誘電率は例えば２以上１０以下である。第１カバー部材１４の材料としては、ガラス、アクリル樹脂、アクリルニトリル樹脂、アセタール樹脂、セルロース樹脂、アニリン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、エチレン樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、ビニリデン樹脂、カゼイン樹脂、天然・合成ゴム、ポリブチラール樹脂、ユリア（尿素）樹脂、ビニルホルマール樹脂、フッ素樹脂、フラン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、メラミン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリウレタン樹脂・ゴム、シリコン樹脂・ゴム、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ジアレルフタレート樹脂、スチレン樹脂、スチロール樹脂、セルロイド、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリメチルペンテン樹脂などがあげられる。

【0035】

第１カバー部材１４は、これらの複数の材料のいずれか１つの材料により構成されていてもよく、２つ以上の材料により構成されていてもよい。また、第１カバー部材１４は、ガラス又はセラミックスなどの高誘電体材料の粉末を含有する樹脂であってもよい。詳細については、実験データを参照しながら後述するが、ＲＦタグ１ａがこのような第１カバー部材１４を有することで、ＲＦタグ１ａが第１カバー部材１４を有していない場合に比べて、外部から誘導体がＲＦタグ１に近づいた場合にＲＦタグ１ａのリアクタンスが変化する量が小さくなるので、共振周波数の変動量が小さくなる。

【0036】

なお、図３に示す第１カバー部材１４は、板状基材１１の上面、側面及び下面のそれぞれの位置における厚みが同等であるが、下面側における厚みが上面における厚みよりも小さくてもよい。また、板状基材１１の上面側の第１カバー部材１４の材料と板状基材１１の側面又は下面側の第１カバー部材１４の材料とが異なっていてもよい。

【0037】

また、第１カバー部材１４と上面導電パターン１２ａとの間、又は第１カバー部材１４と半導体デバイス１３との間に空隙（例えば凹部）が形成されていてもよい。このような空隙が形成されていることで、ＲＦタグ１が折り曲げられた場合に上面導電パターン１２ａ又は半導体デバイス１３に加わるストレスを軽減することができる。

【0038】

また、第１カバー部材１４においては、第１誘電率の複数の板状部材が積み重ねられていてもよい。板状部材は、例えば板状基材１１よりも薄い部材である。第１カバー部材１４がこのように構成されている場合、積み重ねる板状部材の枚数を変えることにより、第１カバー部材１４に起因するＲＦタグ１ａのリアクタンスを容易に変化させることができるので、ＲＦタグ１の特性を調整しやすくなる。

【0039】

図４は、ＲＦタグ１の他の例であるＲＦタグ１ｂの断面図を示す図である。ＲＦタグ１ｂは、上面導電パターン１２ａの少なくとも一部及び半導体デバイス１３と第１カバー部材１４との間に、第１誘電率よりも低い第２誘電率の中間層１５をさらに有するという点でＲＦタグ１ａと異なり、他の点で同じである。中間層１５は、例えば固体であるが、気体であってもよい。また、ＲＦタグ１ｂは、中間層１５の代わりに、又は中間層１５とともに、上面導電パターン１２ａの少なくとも一部及び半導体デバイス１３と第１カバー部材１４との間に、空隙を有していてもよい。

【0040】

なお、図４に示す構造において、中間層１５の誘電率が板状基材１１の誘電率よりも高く、中間層１５の誘電率が第１カバー部材１４の誘電率よりも高くてもよい。この場合、中間層１５が、板状基材１１の上面における導電パターンの上方において、導電パターン１２が形成するループの少なくとも一部を覆い、板状基材１１の誘電率よりも高い第１カバー部材として機能する。

【0041】

図５は、ＲＦタグ１の他の例であるＲＦタグ１ｃの断面図を示す図である。ＲＦタグ１ｃは、第１カバー部材１４を覆う、第１誘電率よりも高い第３誘電率の第２カバー部材１６をさらに有する。第２カバー部材１６においては、第３誘電率の複数の板状部材が積み重ねられていてもよい。図５に示す第２カバー部材１６は、板状基材１１の上面側及び側面側を覆うように設けられているが、第２カバー部材１６が板状基材１１の上面側の５０％以上の領域のみを覆うように構成されていてもよい。ＲＦタグ１ｃは、第１カバー部材１４と第２カバー部材１６との間に空隙を有していてもよい。

【0042】

図５に示す構造において、中間層１５の誘電率が板状基材１１の誘電率よりも高く、中間層１５の誘電率が第１カバー部材１４の誘電率よりも高くてもよい。さらに、第２カバー部材１６の誘電率が中間層１５の誘電率よりも高くてもよい。

【0043】

［周波数特性の比較］
以下、複数種類のＲＦタグ１の周波数特性を参照しながら、ＲＦタグ１による効果を説明する。
図６は、ＲＦタグ１ａに板状の第２カバー部材１６を重ねた実施例であるＲＦタグ１ｄの構成と周波数特性を示す図である。

【0044】

図６（ａ）に示すＲＦタグ１ｄの板状基材１１は誘電率が１．７であり、第１カバー部材１４は、誘電率が３．９の誘電体である。第１カバー部材１４は、厚みが２ｍｍのガラスフィラーを含むＰＰＳ（ポリフェニレンフェニレンサルファイド）樹脂である。第２カバー部材１６は、誘電率が７．１で厚みが１ｍｍのガラス板により構成されている。第２カバー部材１６を構成するガラス板の枚数を変えながら、ガラス板の枚数がそれぞれ異なるＲＦタグ１ｄの周波数特性を測定した。

【0045】

図６（ｂ）は、ＲＦタグ１ｄの周波数特性を示す図である。図６（ｂ）における横軸は周波数であり、縦軸はＲＦタグ１ｄがリーダライタ３との間で通信が可能な距離である。図６（ｂ）においては、ＲＦタグ１ｄが第２カバー部材１６を有していない場合、及び第２カバー部材１６が有するガラス板が１枚、２枚、３枚、４枚、５枚である場合の周波数特性が示されている。

【0046】

本願の発明者等は、図６（ｂ）に示すように、第２カバー部材１６が有するガラス板の枚数が増加することにより、共振周波数が低い側にシフトしつつゲインが上昇することを見出した。そして、ガラス板の枚数が増加するにつれて、共振周波数が低い側にシフトする幅が小さくなり、ガラス板の枚数が４枚から５枚に増加したことによる共振周波数の変化は微小であることを発見した。

【0047】

本願の発明者等は、この原理を利用することで、ＲＦタグ１ｄが、板状基材１１よりも誘電率が高いカバー部材を有することで、外部から誘電体が近づいた場合の共振周波数の変動量が、ＲＦタグ１ｄがカバー部材を有しない場合に、外部から誘電体が近づいた場合の共振周波数の変動量よりも小さくできることを見出した。

【0048】

具体的には、図６（ｂ）に示す例において、ＲＦタグ１ｄが第２カバー部材１６を有しない場合（誘電体なし）の共振周波数は約９３０ＭＨｚであり、外部から誘電体が近づいた場合（「ガラス板５枚」に相当）の共振周波数は約９１０ＭＨｚなので、共振周波数が約２０ＭＨｚ変動する。これに対して、通信帯域を９１０～９２０ＭＨｚに設定し、ＲＦタグ１ｄが２枚又は３枚のガラス板が積層された第２カバー部材１６を有する場合、外部からの誘電体が近づいた場合の共振周波数の変動量が０～１０ＭＨｚに抑えられる。しかも、外部誘電体がＲＦタグ１に近づくことによりゲインが上昇して通信性能が向上するということも確認できた。

【0049】

すなわち、ＲＦタグ１は、外部誘電体がＲＦタグ１に近づくことによって共振周波数が低い側にシフトしつつゲインが上昇し、かつ、外部誘電体がＲＦタグ１に接触している場合の共振周波数が、外部誘電体が接触していない状態の共振周波数に比べて低くなるとともに、外部誘電体がＲＦタグ１に接触している場合のゲインが、外部誘電体がＲＦタグ１に接触していない状態でのゲインよりも大きい特性を有する。

【0050】

図６（ａ）に示すＲＦタグ１ｄは、第１カバー部材１４及び第２カバー部材１６の両方を有しているが、上記の原理を考慮すれば、ＲＦタグ１が、ＲＦタグ１の本体の少なくとも一部を覆うカバー部材を有することで、共振周波数の変動量を小さくすることができるということを理解できよう。

【0051】

図７は、他の実施例であるＲＦタグ１ｅの構成と周波数特性を示す図である。図７（ａ）に示すＲＦタグ１ｅの平面図が示すように、ＲＦタグ１ｅは、導電パターン１２の形状がＲＦタグ１ｄと異なる。ＲＦタグ１ｅの導電パターン１２は、板状基材１１の上面だけではループが形成されておらず、上面、側面及び下面の全体でループが形成されている。すなわち、上面導電パターン１２ａ－１及び上面導電パターン１２ａ－２のそれぞれが、側面を経由して下面の下面導電パターン１２ｂと接続されていることでループが形成されている。

【0052】

ＲＦタグ１ｅの板状基材１１は、誘電率が１．８の材料により形成されている。第１カバー部材１４は、厚み０．３ｍｍで誘電率が２．８の工業用塩化ビニルにより構成されている。第１カバー部材１４の断面形状は、図６（ａ）に示したＲＦタグ１ｄの断面形状と同等であり、第２カバー部材１６は、誘電率が７．１で厚みが１ｍｍのガラス板により構成されている。

【0053】

図７（ｂ）が示すように、ＲＦタグ１ｅの周波数特性の傾向は、図６（ｂ）に示したＲＦタグ１ｄの周波数特性の傾向と同等であった。すなわち、ガラス板の枚数が増えるにつれて共振周波数が低い側にシフトするとともに、通信距離が長くなった。この結果から、導電パターン１２の形状によらず、板状基材１１の誘電率よりも高い誘電体が導電パターン１２を覆うように設けられていることで、共振周波数の変動を抑制できるという効果が生じることを確認できた。なお、ＲＦタグ１ｅが有する半導体デバイス１３は、受信した電波の強度が最大になるようにキャパシタンスを調整する機能を有しているため、比較的広い周波数範囲において、通信距離が最大値付近になっている。後述するＲＦタグ１ｆ～ＲＦタグ１ｋについても同様である。

【0054】

図８は、さらに他の実施例であるＲＦタグ１ｆの構成と周波数特性を示す図である。図８（ａ）の平面図が示すように、ＲＦタグ１ｆは、導電パターン１２の形状がＲＦタグ１ｅに類似しているが、ループ径（すなわち導電パターン１２に囲まれた領域の大きさ）と上面導電パターン１２ａ－１の面積がＲＦタグ１ｅよりも大きい。また、板状基材１１の誘電率は１．１である。その他の点では、ＲＦタグ１ｆはＲＦタグ１ｅと同等である。

【0055】

図８（ｂ）に示すように、ＲＦタグ１ｆの周波数特性の傾向は、図６（ｂ）に示したＲＦタグ１ｄの周波数特性の傾向と同等であった。ＲＦタグ１ｆが有する半導体デバイス１３も、受信した電波の強度が最大になるようにキャパシタンスを調整する機能を有しているため、比較的広い周波数範囲において通信距離が最大値付近になっている。しかしながら、第２カバー部材１６が有するガラス板の枚数が増加するにつれて、共振周波数幅の変動量と通信距離の増加量がＲＦタグ１ｄ及びＲＦタグ１ｅよりも大きいという点で異なる。これは、板状基材１１の上面に形成された下面導電パターン１２ｂの面積に対する上面導電パターン１２ａ－１の面積の比が大きいことに起因すると考えられる。

【0056】

このことから、通信可能距離を大きくするためには、下面導電パターン１２ｂの面積に対する上面導電パターン１２ａの面積が大きいことが望ましいと考えられる。具体的には、下面導電パターン１２ｂの面積に対する上面導電パターン１２ａの面積が５０％以上であることが望ましく、下面導電パターン１２ｂの面積に対する上面導電パターン１２ａの面積が８０％以上であることがさらに望ましい。

【0057】

一方、図８（ｂ）に示すＲＦタグ１ｆは、図６（ｂ）に示したＲＦタグ１ｄに比べて、誘電体の厚みの変化に伴う共振周波数の変動幅が大きい。このことから、共振周波数の変動幅が大き過ぎると、製造時の歩留まりが低下する可能性があるので、下面導電パターン１２ｂの面積に対する上面導電パターン１２ａの面積が８０％以下であることが望ましいという場合もある。下面導電パターン１２ｂの面積に対する上面導電パターン１２ａの面積の比は、ＲＦタグ１の要求仕様によって決定すればよいが、通信可能距離と歩留まりを適切な範囲にするために、下面導電パターン１２ｂの面積に対する上面導電パターン１２ａの面積の比は、例えば５０％以上８０％以下であることが望ましい。

【0058】

図９は、他の実施例であるＲＦタグ１ｇ及びＲＦタグ１ｈの構成と周波数特性を示す図である。図９（ａ）に示すＲＦタグ１ｇの平面図、及び図９（ｂ）に示すＲＦタグ１ｈの平面図が示すように、ＲＦタグ１ｇ及びＲＦタグ１ｈは、導電パターン１２の形状が図２（ｂ）に示したＲＦタグ１と同じであるが、第１カバー部材１４の大きさ及び位置が異なっている。

【0059】

ＲＦタグ１ｇにおいては、上面の導電パターン１２ａが下面の導電パターン１２ｂと接続されている側（左側）に第１カバー部材１４が設けられており、ＲＦタグ１ｈにおいては、上面の導電パターン１２ａが下面の導電パターン１２ｂと接続されている側と反対側（右側）に第１カバー部材１４が設けられている。

【0060】

図９（ｃ）は、第１カバー部材１４（誘電体）が設けられていないＲＦタグ１の本体、ＲＦタグ１ｇ、及びＲＦタグ１ｈの周波数特性を示す図である。図９（ｃ）に示すように、ＲＦタグ１ｈの方が、第１カバー部材１４を設けることによる共振周波数の変化量が大きい。したがって、外部誘電体がＲＦタグ１ｈに近づいたり接触したりした場合の共振周波数の変動量は、外部誘電体がＲＦタグ１ｇに近づいたり接触したりした場合の共振周波数の変動量よりも小さいと考えられる。

【0061】

この結果は、上面の導電パターン１２ａと下面の導電パターン１２ｂとの接続位置の付近では上面と下面との電位差が小さいのに対して、接続位置から離れるにつれて電位差が大きくなり、第１カバー部材１４によるリアクタンスの変化の影響を受けやすいからであると考えられる。このことから、第１カバー部材１４がＲＦタグ１の中心位置に対して上面の導電パターン１２ａと下面の導電パターン１２ｂとの接続位置よりも遠い領域に設けられていることで、ＲＦタグ１の共振周波数を低くすることができ、外部誘導体の影響を受けにくくなるということがわかる。第１カバー部材１４が接続位置よりも遠い領域を覆うように、第１カバー部材１４は、板状基材１１の上面の導電パターン１２のうち５０％以上の領域を覆うように構成されていてもよい。

【0062】

図１０は、他の実施例であるＲＦタグ１ｊ及びＲＦタグ１ｋの構成と周波数特性を示す図である。図１０（ａ）に示すＲＦタグ１ｊにおいては、導電パターン１２が形成するループ状の領域に第１カバー部材１４が設けられている。図１０（ｂ）に示すＲＦタグ１ｋにおいては、導電パターン１２が形成するループ状の領域を含まず、上面の導電パターン１２ａと下面の導電パターン１２ｂとの接続位置から最も領域に第１カバー部材が設けられている。

【0063】

図１０（ｃ）の周波数特性が示すように、ＲＦタグ１ｋにおいては、第１カバー部材１４が導電パターン１２ａ－１の一部の領域しか覆っていないにもかかわらず、共振周波数が低い側に大きくシフトしている。このことから、第１カバー部材１４が上面の導電パターン１２ａの少なくとも一部を覆っていることにより、ＲＦタグ１が外部誘電体の影響を受けにくくなるということを確認できた。

【0064】

［ＲＦタグ１による効果］
以上説明した通り、ＲＦタグ１は、板状基材１１の一以上の面に形成されたループ状の導電パターン１２と、導電パターン１２の第１端と第２端との間に設けられた半導体デバイスと、板状基材１１の上面における導電パターン１２の上方において、導電パターン１２が形成するループの少なくとも一部を覆い、板状基材１１の誘電率よりも高い誘電率の第１カバー部材１４と、を有する。ＲＦタグ１が、板状基材１１の誘電率よりも高い誘電率の第１カバー部材１４を有することで、ＲＦタグ１が第１カバー部材１４を有していない場合に比べて共振周波数が低くなり、外部から誘電体が近づいてきた状態での共振周波数に近くなる。その結果、ＲＦタグ１は、外部から誘導体が近づいたり誘電体がＲＦタグ１に接触したりしても、共振周波数が変動しづらくなる。

【0065】

さらに、ＲＦタグ１が、板状基材１１の誘電率よりも高い誘電率の第１カバー部材１４を有することで、共振周波数が低くなりつつゲインが大きくなるので、ＲＦタグ１を小型化してもゲインの低下を抑制することができる。また、第１カバー部材１４の材料又は厚みを調整することで、共振周波数を容易に調整することができるので、ＲＦタグ１に求められる共振周波数に合わせた設計をしやすいという効果も生じる。

【0066】

以上、実施の形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0067】

１ ＲＦタグ
２ 導体
３ リーダライタ
１１ 板状基材
１２ 導電パターン
１２ａ 上面導電パターン
１２ｂ 下面導電パターン
１２ｃ 接続導電パターン
１３ 半導体デバイス
１４ 第１カバー部材
１５ 中間層
１６ 第２カバー部材

【要約】

ＲＦタグ１は、電波によりデータを送受信可能なＲＦタグであって、誘電体により形成された板状基材１１と、板状基材１１の一以上の面に形成されたループ状の導電パターン１２と、導電パターン１２の第１端と第２端との間に設けられており、上記のデータが記憶されており、当該データを電波により送受信する回路を有する半導体デバイス１３と、板状基材１１の上面における導電パターン１２の上方において、導電パターン１２の少なくとも一部を覆い、板状基材１１の誘電率よりも高い第１誘電率の第１カバー部材１４と、を有し、外部誘電体がＲＦタグ１に近づくことによって共振周波数が低い側にシフトしつつゲインが上昇する特性を有し、導電パターン１２の板状基材１１の下面における面積は板状基材１１の上面における面積以上である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】