特許 7451850 電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/077 20060101AFI20240312BHJP

   H05B 6/68 20060101ALI20240312BHJP

   F24C 7/02 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

G06K19/077 160

G06K19/077 280

H05B6/68 330Z

F24C7/02 301G

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020017227

(22)【出願日】2020-02-04

(65)【公開番号】P2021026751

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2022-07-22

(31)【優先権主張番号】201910698898.7

(32)【優先日】2019-07-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】520043109

【氏名又は名称】アライゾン アールエフアイディー テクノロジー カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】リー、ツンティン

(72)【発明者】

【氏名】ユアン、テイエイ

(72)【発明者】

【氏名】チェン、ムン

(72)【発明者】

【氏名】マー、ガン

【審査官】松平 英

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１６３６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１９４１７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６４８０６９９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１９－０８３４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８９０５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｃ ７／００－７／０６

Ｇ０６Ｋ ７／００－７／１４

１７／００－１９／１８

Ｈ０５Ｂ ６／４８－６／５０

６／６６－６／６８

１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＲＦＩＤアンテナ導体とＲＦＩＤチップとを含む電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造であって、
前記ＲＦＩＤチップの近傍の前記ＲＦＩＤアンテナ導体の一部に対して間隔をあけて設けられる犠牲導体を有し、
前記犠牲導体と前記ＲＦＩＤアンテナ導体との間の間隔内に誘電材料が設けられ、
前記犠牲導体と前記ＲＦＩＤアンテナ導体との間に追加の容量が形成され、
前記誘電材料は、基材自体であり、追加のペースト材料、インク、又は保湿剤も含むことを特徴とする電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造。

【請求項2】

前記ＲＦＩＤチップの近傍の前記ＲＦＩＤアンテナ導体の一部に高誘電率と低絶縁耐力を有する誘電体層が印刷されており、前記犠牲導体は、前記誘電体層の上、かつ前記ＲＦＩＤチップの近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造。

【請求項3】

前記犠牲導体と前記ＲＦＩＤアンテナ導体との間隔が２ｕｍ～２００ｕｍであることを特徴とする請求項２に記載の電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造。

【請求項4】

前記犠牲導体と同一平面にある前記ＲＦＩＤアンテナ導体との間のギャップに高誘電率と低絶縁耐力を有する材料を用いることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造。

【請求項5】

前記犠牲導体と前記ＲＦＩＤアンテナ導体との間隔が３０ｕｍ～２００ｕｍであることを特徴とする請求項４に記載の電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造。

【請求項6】

前記犠牲導体と前記ＲＦＩＤアンテナ導体との間隔が３０ｕｍ～２００ｕｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造。

【請求項7】

前記誘電材料の誘電率が３．０～５０であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線周波数タグの技術分野に属し、ＲＦＩＤタグ構造に関し、特に、電子レンジで食品を加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のＲＦＩＤタグは、図１に示すように、アンテナが２つの接点電極を有し、図１及び図２に示すように、２つの電極間にギャップ（Ｇａｐ）がある。図３に示すように、チップ上の２つの電気接点が導電ペースト、金線又はアルミニウム線を介してアンテナの対応する接点電極に接続されて、電気的機能を備えたタグ本体が形成される。その後、表面材料とペーストに覆われてタグが形成される。この構造のＲＦＩＤタグは、食品、医薬品、化学品の包装に貼り付けられ、電子レンジに入れて２．４５ＧＨｚの高出力マイクロ波で加熱すると、導体アンテナに交流の高電圧電流が発生し、アンテナの細い部分又は高インピーダンス箇所でアーク放電又は高熱による爆発的燃焼（爆燃）が発生してしまう。チップとアンテナとの間の接点は、アンテナ線全体のうち線幅が細くインピーダンスが高い場所であるため、爆燃チップとアンテナの接点で爆燃が発生しやすく、深刻な安全問題となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を解消し、物品に貼り付けられたＲＦＩＤタグが、電子レンジで爆燃を起こさずに、より長い加熱時間又はより強力な出力に耐えることができ、安全性の高い電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明に係る電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造は、ＲＦＩＤアンテナ導体とＲＦＩＤチップとを含み、前記ＲＦＩＤチップの近傍の前記ＲＦＩＤアンテナ導体の一部に対して間隔をあけて設けられる犠牲導体を有し、前記犠牲導体と前記ＲＦＩＤアンテナ導体との間の間隔内に誘電材料が設けられ、前記犠牲導体と前記ＲＦＩＤアンテナ導体との間に追加の容量が形成される。

【発明の効果】

【0005】

本発明に係る電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造は、本発明は、従来のＲＦＩＤタグ構造と比較して、電子レンジの２．４５ＧＨｚの周波数による高出力でアンテナに作用する交流電圧・電流を分散させることにより、ＲＦＩＤタグが電子レンジで加熱される時に爆燃を起こさずに、より長い加熱時間に耐えることができる。その結果、ＲＦＩＤチップとアンテナを保護する機能を実現し、食品、医薬品、化学品などの分野に用いられるＲＦＩＤタグの電子レンジでの安全な加熱又は解凍が可能となり、使用上の安全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】従来のＲＦＩＤタグにおけるアンテナ構造を示す図である。

【図2】従来のＲＦＩＤタグのアンテナギャップを示す概略図である。

【図3】従来のＲＦＩＤタグ全体を示す概略図である。

【図4】本発明の第３の実施形態を示す図である。

【図5】電子レンジの電源が入っていないとき（マイクロ波を照射する前）の本発明のＲＦＩＤタグの等価回路図である。

【図6】電子レンジの電源が入って加熱されているときの本発明のＲＦＩＤタグの等価回路図である。

【図7】本発明の第１の実施形態を示す図である。

【図8】本発明のタグ構造を示す概略図である。

【図9】本発明の第４の実施形態を示す図である。

【図10】図９の等価回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

【0008】

図８に示すように、電子レンジで加熱又は加工するためのＲＦＩＤタグ構造は、ＲＦＩＤアンテナ導体と、ＲＦＩＤチップとを含む。ＲＦＩＤチップの近傍のＲＦＩＤアンテナ導体の一部に高誘電率と低絶縁耐力を有する材料層（誘電材料）が印刷又は塗布されている。犠牲導体は、材料層の上、かつＲＦＩＤチップの近傍に配置されている。犠牲導体とＲＦＩＤアンテナ導体との間に間隔を有し、犠牲導体とＲＦＩＤアンテナ導体との間隔内に誘電体材料層が設けられ、犠牲導体とＲＦＩＤアンテナ導体との間に比較的大きな容量が一対形成されている。

【0009】

犠牲導体とＲＦＩＤアンテナ導体との間隔は２ｕｍ～２００ｕｍであり、誘電体材料層の誘電率は３．０～５０である。

【0010】

図８に示すように、チップの近傍のアンテナ導体と犠牲導体との間隔が非常に小さく、アンテナ導体と犠牲導体との間には、印刷又は塗布された誘電材料を挟む一対の容量が形成され、容量値Ｃ＝Ｋ・ε_０・Ａ／ｄとなる。式では、Ｃは容量であり、Ａは２層の導体材料間の重複領域であり、ｄは２層の導体材料間の間隔であり、ε_０は真空の誘電率＝８．８５×１０^－１２Ｆ／ｍであり、Ｋは真空での材料の比誘電率（単位なし）である。

【0011】

図５の等価回路に示すように、Ｒ１とＣ１はチップを表しており、電子レンジ内の２．４５ＧＨｚの高出力マイクロ波とＲＦＩＤタグの導体アンテナの交流高電圧の作用により、２つの容量Ｃ２とＣ３の誘電体層が破壊され、図６に示すように、元の容量Ｃ２とＣ３が経路Ｒ２とＲ３になる。

【0012】

図６に示すように、チップを流れるはずの大電流は犠牲導体に分流してアンテナ導体に戻るため、チップの接点及びその近傍のアンテナ導体の電流値が低下し、爆燃が避けられる。

【0013】

（第１の実施形態）
図７に示すように、犠牲導体と同一平面にあるアンテナ導体との間のギャップに高誘電率と低絶縁耐力を有する材料（誘電材料）、例えばペースト材料、インク、又は保湿剤が塗布されている。これにより、Ｃ２とＣ３の容量値を高めるとともに、誘電体層の破壊閾値を下げるため、高電圧下で破壊して犠牲導体に電流を分流させることができ、チップ及びその周辺のアンテナ導体を爆燃から効果的に保護することができる。本実施形態では、高誘電率材料の誘電率が３．０～５０であり、犠牲導体とアンテナ導体との間のギャップが３０ｕｍ～２００ｕｍであり、印刷又は塗布された高誘電材料の誘電率が３．０～５０である。

【0014】

（第２の実施形態）
図８に示すように、ＲＦＩＤチップの近傍のアンテナ導体の一部の上に高誘電率と低絶縁耐力を備えた材料層（誘電材料）が印刷又は塗布され、この誘電体層（誘電材料）の上、アンテナ導体側に犠牲導体が印刷又は塗布されている。犠牲導体がアンテナ導体に近接するようにし、犠牲導体とアンテナ導体との間のギャップを極力小さくする必要がある。これにより、図５に示すＣ２とＣ３の容量値を高めるとともに、誘電体層の破壊閾値を下げるため、高電圧下で破壊して分流する効果がより良くなり、チップ及びその周辺のアンテナ導体を爆燃からより効果的に保護することができる。本実施形態では、犠牲導体とアンテナ導体との間のギャップが２ｕｍ～２００ｕｍに小さくされ、誘電材料の誘電率が３．０～５０である。

【0015】

（第３の実施形態）
図４に示すように、これは本発明の最も単純な実施形態である。本実施形態において、誘電体層（誘電材料）は２つの導体間の基材とその後作成されるタグに付着したペースト材料で構成され、ＲＦＩＤチップの近傍のアンテナ導体のすぐ横にアンテナ導体と同一平面にある犠牲導体が配置され、犠牲導体とアンテナ導体との間のギャップを極力小さくする必要がある。これにより、図５に示すＣ２とＣ３の容量値を高めるとともに、誘電体層（誘電材料）の破壊閾値を下げるため、誘電体層（誘電材料）が高電圧下で破壊されて導通して電流が分流することで、チップ及びその周辺のアンテナ導体を爆燃からより効果的に保護することができる。犠牲導体とアンテナ導体との間のギャップが３０ｕｍ～２００ｕｍである。本実施形態では、前述の２つの実施形態と比較して、実装工程は最も簡単である。

【0016】

（第４の実施形態）
図９に示すように、本実施形態では、前述の３つの実施形態と比較して、犠牲導体を配置せず、チップパッケージング領域の両端のアンテナ電極（アンテナ導体）の幅を拡大する点で異なる。ここで、アンテナ電極のギャップ（Ｇａｐ）は非常に細く形成されている。図１０に示すように、Ｒ１とＣ１はチップを表している。式Ｃ＝Ｋ・ε_０・Ａ／ｄによると、小さなギャップは小さなｄ値を意味し、長いギャップ（同一導体の厚さに乗算）は大きなＡを意味するため、容量Ｃ２とＣ３が大きくなり、交流高電圧の作用により誘電材料が破壊され、元の容量Ｃ２とＣ３は、図６に示すＲ２とＲ３とからなる経路になり、チップを通過する電流は、その隣に補強されたアンテナ導体に分流することになる。これにより、チップ及びその周辺のアンテナ導体の接点は爆燃を回避できる。

【0017】

アンテナ導体の微細ギャップは３０ｕｍ～１４０ｕｍであり、従来のボンディング領域は６００ｕｍ～１１００ｕｍであるが、本発明では、線幅を１４００ｕｍ～９０００ｕｍに大きくする。また、式Ｃ＝Ｋ・ε_０・Ａ／ｄによればｄを小さくして容量を大きくすることに加えて、金属層（アンテナ導体）の厚さを増やして電極間の面積を増やすことにより、容量を増やすという目的を達成することもできる。従来のアンテナ金属層の厚さは１０ｕｍであり、本発明では金属層の厚さを２５ｕｍ～５０ｕｍに増やすことを提案する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】