特許 7516899 ＩＣタグの設計方法

(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】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】ＩＣタグの設計方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/26 20060101AFI20240709BHJP

   H01Q 1/38 20060101ALI20240709BHJP

   H01Q 1/50 20060101ALI20240709BHJP

   H01Q 9/28 20060101ALI20240709BHJP

   G06K 19/077 20060101ALI20240709BHJP

【ＦＩ】

H01Q9/26

H01Q1/38

H01Q1/50

H01Q9/28

G06K19/077 280

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020104497

(22)【出願日】2020-06-17

(65)【公開番号】P2021197679

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-05-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(72)【発明者】

【氏名】朝香 聖成

【審査官】赤穂 美香

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００９／１１０３８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２１７０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１９８５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８８０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２８３６９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２４９３０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ９／２６

Ｈ０１Ｑ １／３８

Ｈ０１Ｑ １／５０

Ｈ０１Ｑ ９／２８

Ｇ０６Ｋ １９／０７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＩＣタグの設計方法であって、
前記ＩＣタグは、少なくとも、ＩＣチップと、アンテナ回路を備え、前記アンテナ回路が、前記ＩＣチップに接続される給電点を有する整合ループ回路と、放射アンテナ部を有し、前記放射アンテナ部が、前記整合ループ回路と電磁結合するコの字形部を中央に有し、前記コの字形部の左右に、順次に接続した、メアンダラインとキャパシタハットを有し、前記キャパシタハットの面積が前記メアンダラインの配線の面積の半分以上２倍以下であり、
前記メアンダラインの配線の面積に対する前記キャパシタハットの面積の比を、前記メアンダラインのライン間隔に応じて定めて前記放射アンテナ部を設計することを特徴とする、
ＩＣタグの設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＲＦＩＤシステムなどに用いられるＩＣタグ及びＩＣタグの設計方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＲＦＩＤシステムに用いられるＩＣタグで、特にＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ～３ＧＨｚ）の電磁界を利用するＩＣタグは、値札、リテール商品などの貼り付け対象物の大きさが限られる製品の識別用途や、インクカートリッジの識別用や、電化製品の個別包装の識別用や、セキュリティ商材、高級商材の識別用に利用する事ができる。

【0003】

ＵＨＦ帯のＩＣタグは、物品の表面等に実装して使用できるような平面状のタグである。このＩＣタグのアンテナ設計において、1つの例として、半波長ダイポールアンテナを基本とする設計手法に基づいて設計を行う。このＩＣタグは、薄い誘電体基板の上に、電波信号を送受信するためのダイポールアンテナ（以下、単にアンテナとも記す）とＩＣチップ、メモリー等を組み込んで一体化する。このＩＣタグでは、アンテナ長を送受信用電波の波長λの半分（λ／２）に設定することにより良好な利得を得ることができる。

【0004】

電波信号の送受信を効率的に行うには、アンテナ長を最適化するとともに、アンテナの複素インピーダンスＺとＩＣチップの複素インピーダンス（以下、単にインピーダンスとも記す）を複素共役関係にするのが望ましい。図３のアンテナの等価回路で、アンテナの複素インピーダンスＺは、抵抗Ｒの実数成分と、インダクタンス成分（Ｌ成分）と容量成分（Ｃ成分）で表される虚数成分のリアクタンスＸの和で表される。

【0005】

特許文献１では、アンテナの複素インピーダンスＺとＩＣチップの複素インピーダンスＺの虚数成分Ｘのリアクタンスを打ち消すように調整するために、アンテナ回路をＩＣチップに接続する部分に環状のループ回路（以下、整合ループ回路と記す）を設けたアンテナ回路を用いている。

【0006】

また、ＩＣタグのアンテナは２分の１波長よりも短い小型のアンテナにするために、メアンダラインなどでアンテナの長さを調整して設計を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１２－１９８５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１の技術では、足りないアンテナの長さを計算してメアンダラインＬ（mia）の長さを決めている。しかし、その際に以下の現象を考慮する必要があった。
（１）メアンダラインＬ（mia）自体が誘導性リアクタンス（Ｌ成分）であることと。
（２）メアンダラインＬ（mia）間で密接している部分が容量性リアクタンス（Ｃ成分）であること。
（３）メアンダの折り返し部が、電流の向きが逆になるため（逆位相）打ち消しあう。

【0009】

以上の現象があるため、足りないアンテナの長さを計算してメアンダラインを配置するだけでは、ライン間カップリングであるキャパシタのリアクタンス成分が大きくなり、単純な長さだけの設計では、複素インピーダンスＺの虚数成分Ｘを打ち消すアンテナ周波数
が所望の設計周波数にはならない。そのように、アンテナ回路２の複素インピーダンスＺは、多くの要因に影響されるので、その虚数成分のリアクタンス成分Ｘを計算式で表すことが難しく、アンテナ回路の設計が難しいという問題があった。

【0010】

そのため本発明の課題は、上記問題を解決し、アンテナ回路が容易に設計できるＩＣタグを提供する事を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係るＩＣタグは、少なくとも、ＩＣチップと、アンテナ回路を備え、
前記アンテナ回路が、前記ＩＣチップに接続される給電点を有する整合ループ回路と、放射
前記放射アンテナ部が、
前記整合ループ回路と電磁結合するコの字形部を中央に有し、
前記コの字形部の左右に、順次に接続した、メアンダラインとキャパシタハットを有し、
前記キャパシタハットの面積が前記メアンダラインの配線の面積の半分以上２倍以下であることを特徴とするＩＣタグである。
本発明は、上記のＩＣタグの設計方法であって、前記メアンダラインの配線の面積に対する前記キャパシタハットの面積の比を、前記メアンダラインのライン間隔に応じて定めて前記放射アンテナ部を設計することを特徴とするＩＣタグの設計方法である。

【0012】

本発明は、この構成により、アンテナ回路の設計が容易になり、ＩＣタグの製造コストが低減できる効果がある。

【0013】

本発明に係るＩＣタグにおいては、前記アンテナ回路の複素インピーダンスの虚数成分の値が、前記ＩＣチップの複素インピーダンスの虚数成分の値を打ち消していてもよい。

【0014】

本発明に係るＩＣタグにおいては、前記アンテナ回路の複素インピーダンスの実数成分の値が、前記ＩＣチップの複素インピーダンスの実数成分の値の２分の１以上２倍以下であってもよい。

【0015】

本発明に係るＩＣタグにおいては、前記メアンダラインの長さが、アンテナ共振波長の２分の１波長であってもよい。

【0016】

本発明に係るＩＣタグにおいては、前記整合ループ回路の、アンテナ方向に垂直な、左右の辺と前記コの字形部の左右の辺の間隙を小さくすることで、前記整合ループ回路の左右の辺と前記コの字形部の左右の辺が電磁結合していてもよい。

【0017】

本発明に係るＩＣタグにおいては、前記コの字形部の配線の長さ及び前記整合ループ回路の配線の長さを調整することで、前記アンテナ回路の複素インピーダンスの虚数成分Ｘと、前記ＩＣチップの複素インピーダンスの虚数成分を相殺させていてもよい。

【0018】

本発明に係るＩＣタグにおいては、前記整合ループ回路と前記コの字形部が、電気接続配線で接続されていてもよい。

【発明の効果】

【0020】

本発明のＩＣタグは、アンテナ回路を、ＩＣチップに接続される給電点を有する整合ループ回路と、放射アンテナ部で構成し、放射アンテナ部を、その中央に、整合ループ回路と電磁結合するコの字形部を有し、コの字形部の左右に、順次に接続した、メアンダラインとキャパシタハットを有する放射アンテナ部に構成し、メアンダラインの配線の面積とキャパシタハットの面積を概ね等しくする構成を持つ。

【0021】

この構成により、本発明のＩＣタグは、そのアンテナ回路の設計が容易になり、それにより、ＩＣタグの製造コストが低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】（ａ）本発明の実施形態のＩＣタグの平面図である。（ｂ）本発明の実施形態のＩＣタグの断面模式図である。

【図2】本発明の実施形態のＩＣタグのアンテナ回路の平面図の中央部分を拡大して示した図である。

【図3】本発明の実施形態のＩＣタグのアンテナ回路の等価回路の説明図である。

【図4】本発明の実施形態のＩＣタグのアンテナ回路の複素インピーダンスＺのスミス図である。

【図5】本発明の実施形態のＩＣタグのアンテナ回路の利得の周波数特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。図１（ａ）は本実施形態のＩＣタグの平面図であり、図１（ｂ）は断面模式図である。図１（ｂ）のように、ＩＣタグは、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）により形成された可撓性を有するアンテナ基材１にアンテナ回路２が形成されている。アンテナ基材１の厚さは、例えば、２０μｍ～１００μｍの範囲から適宜選択されるが５０μｍ程度が好ましい。

【0024】

そして、アンテナ回路２の整合ループ回路１０のＩＣチップ接続部１１にＩＣチップ３を電気接続し、そのアンテナ回路２とＩＣチップ３を備えたアンテナ基材１をカバー材４で覆ってＩＣタグを製造している。

【0025】

図１（ａ）の平面図の様に、アンテナ回路２の配線パターンがアンテナ基材１の表面に形成されている。アンテナ回路２の材料は任意に選択できるが、例えば、アンテナ基材１の表面に形成されたアルミニウム箔や銅箔等の金属箔をエッチングしてパターニングする等で所定の配線パターンに形成したアンテナ回路２を形成する事ができる。また、ワイヤー等からなるアンテナ回路２、導電性繊維、導電性ペーストなどで形成するアンテナ回路２を用いることもできる。

【0026】

アンテナ回路２は、ＩＣチップ３に接続される矩形状の整合ループ回路１０と放射アンテナ部２０とで構成し、整合ループ回路１０とアンテナ部２０のコの字形部２１を１本の電気接続配線１２で接続する。

【0027】

アンテナ回路２の放射アンテナ部２０は、図１（ａ）の様に、整合ループ回路１０の外側に近接させて電磁結合させたコの字形部２１と、それから左右に伸びるパターンで形成し、ＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ～３ＧＨｚ、特に８６０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚ）に対応したパターンに設計する。

【0028】

アンテナ回路２の整合ループ回路１０の中央部の回路パターンの端部にＩＣチップ接続部１１を形成し、そのＩＣチップ接続部１１にＩＣチップ３を電気接続する。その整合ループ回路１０の、ＩＣチップ接続部１１を形成した辺と対向する辺の中央部を、１本の電気接続配線１２で、放射アンテナ部２０のコの字形部２１の中央部と電気接続する。

【0029】

（整合ループ回路１０）
アンテナ回路２に、四角形状の整合ループ回路１０を形成する。整合ループ回路１０は、放射アンテナ部２０のコの字形部２１の中央部から遠い側のアンテナ方向と平行な辺の中央部に、ＩＣチップ接続部１１として、幅を広げた配線の端部を形成する。

【0030】

そのＩＣチップ接続部１１に、エポキシ樹脂と金属微粒子を主成分とする異方導電性ペーストを塗布し、その上部からベアチップのＩＣチップ３を載置し加圧した状態で過熱することでＩＣチップ３の電極とＩＣチップ接続部１１とを電気的接続する。

【0031】

ＩＣチップ３とＩＣチップ接続部１１の接続は、異方導電性ペースト以外にワイヤーボンディング、フリップチップ接続等があるが、ベアチップを使用するのかモジュールタイプのＩＣチップ３を使用するのかなど接続端子数や許容面積に依存して適宜選択することができる。

【0032】

（放射アンテナ部２０）
図１（ａ）の様に、放射アンテナ部２０は、整合ループ回路１０を囲むコの字形部２１から左右対称に伸ばすメアンダラインＬ（mia）とキャパシタハットＣ（ant）のパターンで形成する。放射アンテナ部２０は、アンテナ長が半波長よりも短い小型アンテナにする。

【0033】

メアンダラインＬ（mia）のパターンがインダクタンス成分（Ｌ成分）になるが、アンテナ長が半波長より短いと、容量性リアクタンス（Ｃ成分）が増えてしまう。その容量成分と、キャパシタハットＣ（ant）の容量成分（Ｃ成分）が合わされてアンテナの容量性リアクタンス（Ｃ部）になる。

【0034】

（整合ループ回路１０と放射アンテナ部２０を電磁結合させる）
図１（ａ）の平面図のアンテナ回路２の中央部分を拡大した図を図２に示す。図２の様に、整合ループ回路１０の、アンテナ方向に垂直な左右の電磁結合辺１３を、放射アンテナ部２０のコの字形部２１の左右の電磁結合部２１ａと２１ｂに、電磁結合間隙ｄを隔てて対向させて電磁結合させる。整合ループ回路１０の左側の電磁結合辺１３のが左側電磁結合辺１３ａであり、右側の辺が右側電磁結合辺１３ｂである。

【0035】

具体的には、整合ループ回路１０の左右の電磁結合辺１３と放射アンテナ部２０のコの字形部２１の左右の電磁結合部２１ａ、２１ｂとの電磁結合間隙ｄを２ｍｍ以下にする。整合ループ回路１０の電磁結合辺１３の長さａ１は、放射アンテナ部２０の高さＬｙｍｉａ＝Ｃｙａｎｔの２分の１以上にすることが好ましい。これにより、整合ループ回路１０の電磁結合辺１３ａ、１３ｂと放射アンテナ部２０のコの字型の電磁結合部２１ａ、２１ｂを確実に電磁界結合させることができる。

【0036】

（整合ループ回路１０と放射アンテナ部２０のコの字形部２１の長さでインピーダンスを調整する）
図３のアンテナの等価回路で、アンテナの複素インピーダンスＺは、抵抗Ｒの実数成分と、インダクタンス成分（Ｌ成分）と容量成分（Ｃ成分）で表される虚数成分のリアクタンスＸの和で表される。ＩＣチップ３から見たアンテナ回路２の複素インピーダンスＺの虚数成分Ｘと、ＩＣチップ３の複素インピーダンスの虚数成分がキャンセルするように、
放射アンテナ部２０のコの字形部２１の長さ及び整合ループ回路１０の配線パターンの長さを調整してアンテナ回路２の複素インピーダンスを調整する。

【0037】

また、アンテナ回路２の複素インピーダンスの実数成分（実抵抗Ｒ）をＩＣチップ３の複素インピーダンスの実数成分（実抵抗）に近付ける。ここで、アンテナ回路２の複素インピーダンスの実数成分とＩＣチップ３の実数成分は、一致するのが望ましいが、厳密に一致させることは必要でなく、両者の比が２倍以下で２分の１以上の範囲内なら問題ない。

【0038】

（アンテナ回路２の設計指針）
アンテナ回路２の配線幅は任意に選択でき、例えば、放射アンテナ部の配線幅として０．１ｍｍ～５．０ｍｍが挙げられ、より好ましくは０．２ｍｍ～１．０ｍｍなどが挙げられる。

【0039】

左右の各々のメアンダラインＬ（mia）の全長を、以下の設計指針に従って定める。
（設計指針１）
メアンダラインＬ（mia）の長さを、アンテナが送受信する電磁波の２分の１波長にダイポールアンテナの短縮率０．９を掛け算した長さに設計する。

【0040】

例えば、放射アンテナ部２０から９２０ＭＨｚの電磁界を放射するアンテナ回路２として、その電磁界の２分の１波長の１６３ｍｍの長さに短縮率０．９を掛け算した長さのメアンダラインＬ（mia）を設計する。詳しくは、メアンダラインＬ（mia）の長さを、図１（ａ）の様に、１６ｍｍの高さのＬymiaを５往復して概ね１６０ｍｍの長さになるように設計する。

【0041】

（設計指針２）
メアンダラインＬ（mia）は往復で逆位相になると考え、メアンダラインＬ（mia）の端部をアンテナ中心になるように設計する。

【0042】

（設計指針３）
中心に設置するＩＣチップ３の位置で電流が最大値になるように設計する。これは、放射アンテナ部２０と整合ループ回路１０の電流を電磁界シミュレーションにより求め、整合ループ回路１０において、ＩＣチップ３を実装する中心位置で電流が最大になるように設計する。

【0043】

（設計指針４）
リアクタンスの、容量成分（Ｃ成分）のキャパシタハットＣ（ant）の面積と、インダクタンス成分（Ｌ成分）のメアンダラインＬ（mia）の面積を概ね同じにしたパターンに設計する。

【0044】

すなわち、メアンダラインＬ（mia）のライン間隔（ラインのピッチ）が１ｍｍの場合は、メアンダラインＬ（mia）のアンテナ方向の長さからライン間隙の総和を差し引いた残りの長さＬxmiaと、メアンダラインＬ（mia）の高さＬymiaの積、すなわち、メアンダラインＬ（mia）の配線の面積をキャパシタハットＣ（ant）の面積と概ね等しい放射アンテナ部２０を設計する。

【0045】

メアンダラインＬ（mia）のライン間隔（ラインのピッチ）が１ｍｍと異なる場合は、その間隔による補正係数であるスリット係数Ｓｌｉｔを定め、メアンダラインＬ（mia）のアンテナ方向の長さからライン間隙の総和を差し引いた残りの長さＬxmiaと、メアンダラインＬ（mia）の高さＬymiaの積、すなわち、メアンダラインＬ（mia）の配線の面積に
スリット係数Ｓｌｉｔを掛け算した値の面積を持つキャパシタハットＣ（ant）を持つ放射アンテナ部２０を設計する。すなわち、メアンダラインＬ（mia）の配線の面積とキャパシタハットＣ（ant）の面積の比を、メアンダラインＬ（mia）のライン間隔（ラインのピッチ）に応じて定めて放射アンテナ部２０を設計する。

【0046】

こうして、キャパシタハットＣ（ant）の面積を、メアンダラインＬ（mia）の配線の面積の半分以上２倍以下の面積に設計する。これにより、設計周波数でインダクタンス成分（Ｌ成分）と容量成分（Ｃ成分）で打ち消しあい、リアクタンスが概ね０になるアンテナ回路２が設計できる。

【0047】

例えば、放射アンテナ部２０から９２０ＭＨｚの共振周波数で２分の１波長が１６３ｍｍの電磁界を放射するアンテナ回路２として、図１（ａ）の様に、メアンダラインＬ（mia）の長さは、１６ｍｍの高さのＬymiaを５往復して概ね１６０ｍｍの長さになるように設計する。そのメアンダラインＬ（mia）のライン間隔（ラインのピッチ）を１ｍｍにし、配線幅を０．５ｍｍにし、ライン間隙を０．５ｍｍにし、メアンダラインＬ（mia）のアンテナ方向の長さを約１０ｍｍに設計する。

【0048】

そして、キャパシタハットＣ（ant）は、アンテナ方向に垂直方向の幅ＣｙａｎｔをメアンダラインＬ（mia）の１６ｍｍの高さＬymiaと同じ１６ｍｍにし、アンテナ方向の長さＣxantを５ｍｍにして、キャパシタハットＣ（ant）の面積を、メアンダラインＬ（mia）のＬxmiaと高さＬymiaの積の面積と等しくする。

【0049】

それにより、放射アンテナ部２０のアンテナ方向の全長ａ３を、コの字形部２１の長さと合わせて４４ｍｍ程度に設計する。また、整合ループ回路１０の矩形の横の、アンテナ方向の長さａ２は、コの字形部２１に囲まれる長さの１０ｍｍに設計する。

【0050】

（設計指針５）
こうして、放射アンテナ部２０の形を定めたアンテナ回路２の、ＩＣチップ３から見た複素インピーダンスＺをシミュレーションで計算する。すなわち、図４の様なスミス図の、アンテナ回路２の複素インピーダンスＺのグラフｇ１、ｇ２や、図５の様なアンテナ利得のグラフｇ１、ｇ２をシミュレーションで計算する。そして、そのグラフｇ１やｇ２を、ＩＣチップ３のインピーダンスの複素共役のグラフｇ０に近付ける。

【0051】

ここで、放射アンテナ部２０のコの字形部２１の配線の長さ及び整合ループ回路１０の配線の長さを調整することで、シミュレーションで計算したアンテナ回路２の複素インピーダンスの虚数成分Ｘと、ＩＣチップ３の複素インピーダンスの虚数成分を相殺させるように調整する設計を行う。

【0052】

コの字形部２１の配線の長さ及び整合ループ回路１０の配線の長さを調整することで、アンテナ回路２にＩＣチップ３を接続した全体の回路でシミュレーションした回路の電流が、ＩＣチップ３を接続したアンテナ回路２と接続するＩＣチップ接続部１１の位置で最大になるように調整する。そうすることで、アンテナ回路２の複素インピーダンスの虚数成分Ｘが、ＩＣチップ３の複素インピーダンスの虚数成分を相殺させるように設計できる。

【0053】

また、放射アンテナ部２０のコの字形部２１と対向する、整合ループ回路１０の電磁結合辺１３の長さａ１を調整することで、アンテナ回路２の複素インピーダンスの実数成分（実抵抗Ｒ）を微調整しＩＣチップ３の複素インピーダンスの実数成分（実抵抗）に近付ける。ここで、アンテナ回路２の複素インピーダンスの実数成分とＩＣチップ３の実数成分は、一致するのが望ましいが、厳密に一致させることは必要でなく、両者の比が２倍以
下で２分の１以上の範囲内なら問題ない。

【0054】

このように、整合ループ回路１０のループ回路のアンテナ方向に垂直な方向の電磁結合辺１３をコの字形部２１の電磁結合部２１ａ、２１ｂを電磁結合させて構成した２重のループ回路を用いことで、そのコの字形部２１の長さ及び整合ループ回路１０の配線パターンの長さを調整できるようにする。

【0055】

それにより、キャパシタハットＣ（ant）による容量成分（Ｃ成分）のリアクタンスと、メアンダラインＬ（mia）のインダクタンス成分（Ｌ成分）のリアクタンスを合わせたリアクタンスＸが、容易にＩＣチップ３の複素インピーダンスの虚数成分をキャンセルするように調整し易いアンテナ回路２にする。

【0056】

また、整合ループ回路１０のアンテナ方向に垂直な方向の電磁結合辺１３を放射アンテナ部２０のコの字形部２１の電磁結合部２１ａ、２１ｂに対向させることで、それらの配線間の電磁結合間隙ｄを変えずに、また、整合ループ回路１０のループ回路の配線の長さを変えずに、コの字形部２１の配線の長さも変えずに、整合ループ回路１０をアンテナ方向に垂直な方向に平行移動させる事ができる。

【0057】

その様に整合ループ回路１０をアンテナ方向に垂直な方向に平行移動させる事で、整合ループ回路１０にＩＣチップ３を電気接続するＩＣチップ接続部１１の位置で電流が最大になるように調整して、アンテナ回路２の複素インピーダンスの虚数成分Ｘを、ＩＣチップ３の複素インピーダンスの虚数成分を相殺させるように微調整する事ができる効果がある。

【0058】

こうして、整合ループ回路１０のループ回路のアンテナ方向に垂直な方向の電磁結合辺１３をコの字形部２１の電磁結合部２１ａ、２１ｂを電磁結合させて構成した２重のループ回路を用いことで、アンテナ回路２の設計が容易になり、ＩＣタグの製造コストを低減できる効果がある。

【0059】

以上の様に、本実施形態では、先ず、設計指針１から４に従って、キャパシタハットＣ（ant）による容量成分（Ｃ成分）と、メアンダラインＬ（mia）のインダクタンス成分（Ｌ成分）とが、設計周波数で概ね相殺するように設計する。

【0060】

次に、設計指針５に従って、放射アンテナ部２０の余ったリアクタンス成分を、コの字形部２１の長さ及び整合ループ回路１０の配線パターンの長さを調整することで調整して、アンテナ回路２の複素インピーダンスＺの虚数成分Ｘ（リアクタンス）が、ＩＣチップ３の複素インピーダンスの虚数成分をキャンセルするように設計する。

【0061】

また、例えば、整合ループ回路１０の矩形の縦の、電磁結合辺１３の長さａ１を８ｍｍに設計し、放射アンテナ部２０のコの字形部２１の１６ｍｍの高さＬｙｍｉａの半分にすることで、アンテナ回路２の複素インピーダンスの実数成分とＩＣチップ３の実数成分の比を２倍以下で２分の１以上の範囲内に調整する。

【実施例】

【0062】

図１（ａ）に示すように、９２０ＭＨｚの共振周波数で２分の１波長が１６３ｍｍの電磁界を放射するアンテナ回路２として、設計指針１から４に従って、放射アンテナ部２０を、メアンダラインＬ（mia）の長さを、１６ｍｍの高さのＬｙｍｉａを５往復して概ね１６０ｍｍの長さになるように設計した。そのメアンダラインＬ（mia）のライン間隔（ラインのピッチ）を１ｍｍにし、配線幅を０．５ｍｍにし、ライン間隙を０．５ｍｍにし、メアンダラインＬ（mia）のアンテナ方向の長さを約１０ｍｍに設計した。

【0063】

次に、キャパシタハットＣ（ant）のアンテナ方向に垂直方向の幅Ｃｙａｎｔを１６ｍｍにし、アンテナ方向の長さＣｘａｎｔを５ｍｍに設計し、放射アンテナ部２０の全長ａ３＝４４ｍｍに設計した。そして、整合ループ回路１０の電磁結合辺１３の長さａ１を８ｍｍにし、アンテナ方向の長さａ２を１０ｍｍに設計した。

【0064】

このアンテナ回路２を設計指針５に従ってシミュレーションした。ＩＣチップ３から見た複素インピーダンスをシミュレーションで計算した結果を図４のスミスチャートに示す。すなわち、このアンテナ回路２の複素インピーダンスＺの抵抗成分（実部Ｒ）及びリアクタンス成分（虚部Ｘ）の各周波数毎の値を図４のスミスチャートに示す。

【0065】

図４のスミスチャートでは、７５０ＭＨｚから１．２ＧＨｚまでの各周波数での各アンテナの複素インピーダンスの周波数特性のグラフｇ１、ｇ２と、ＩＣチップ３のインピーダンスに複素共役なインピーダンスの周波数特性のグラフｇ０を示す。図４のスミスチャートでは、アンテナの複素インピーダンスのリアクタンス成分の値を、グラフの横軸に接する円の群で表し、抵抗成分Ｒの値を、グラフの右端に接する円の群で表している。

【0066】

図５には、このシミュレーション結果の、アンテナの利得（ｄＢ）の周波数特性のグラフｇ１、ｇ２を示す。また、ＩＣチップ３のインピーダンスに複素共役なインピーダンスの周波数特性のグラフｇ０を示す。

【0067】

この図４と図５の、シミュレーション結果のグラフを基準にして、放射アンテナ部２０のコの字形部２１の配線の長さ及び整合ループ回路１０の配線の長さを調整しつつ、アンテナの複素インピーダンスの周波数特性のグラフｇ１、ｇ２を、ＩＣチップ３のインピーダンスに複素共役なインピーダンスのグラフｇ０に近付ける設計を行う。

【0068】

こうして、図４や図５のグラフｇ１、ｇ２で表されるアンテナ回路２の複素インピーダンスＺを、使用する動作周波数ｆにおけるＩＣチップ３のインピーダンスに複素共役なインピーダンスのグラフｇ０と±３０％の範囲内で一致するようにアンテナ回路２を設定する。

【0069】

なお、本発明は、以上の実施形態で説明した構成のＩＣタグに限定されず、整合ループ回路１０の配線と放射アンテナ部２０の配線の層を異なる層に形成する事もできる。また、アンテナ回路２の、矩形状の整合ループ回路１０と放射アンテナ部２０のコの字形部２１を電気接続配線１２で接続しないで、整合ループ回路１０と放射アンテナ部２０を直流的に絶縁した構成のＩＣタグを構成することもできる。

【0070】

また、本発明は、整合ループ回路１０の配線のアンテナ方向の配線を、コの字形部のアンテナ方向の配線と電磁結合させた構成のＩＣタグを用いることもできる。

【符号の説明】

【0071】

１・・・アンテナ基材
２・・・アンテナ回路
３・・・ＩＣチップ
４・・・カバー材
１０・・・整合ループ回路
１１・・・ＩＣチップ接続部
１２・・・電気接続配線
１３・・・電磁結合辺
２０・・・放射アンテナ部
２１・・・コの字形部
２１ａ・・・左側電磁結合部
２１ｂ・・・右側電磁結合部
ａ１・・・整合ループ回路の電磁結合辺の長さ
ａ２・・・整合ループ回路のアンテナ方向の長さ
ａ３・・・放射アンテナ部の全長
Ｃ（ant）・・・キャパシタハット
Ｃxant・・・キャパシタハットのアンテナ方向の長さ
Ｃyant・・・キャパシタハットのアンテナ方向に垂直方向の幅
ｄ・・・電磁結合間隙
ｇ０・・・ＩＣチップのインピーダンスに複素共役なインピーダンスの周波数特性のグラフ
ｇ１・・・第１のアンテナの複素インピーダンスＺの周波数特性のグラフ
ｇ２・・・第２のアンテナの複素インピーダンスＺの周波数特性のグラフ
Ｌ（mia）・・・メアンダライン
Ｌxmia・・・メアンダラインの束のアンテナ方向の（ライン間スペースを除いた）長さ
Ｌymia・・・メアンダラインの束のアンテナ方向に垂直方向の幅
Ｒ・・・アンテナの抵抗成分
Ｘ・・・アンテナのリアクタンス成分
Ｌ・・・アンテナのインダクタンス
Ｃ・・・アンテナの容量
Ｚ・・・アンテナの複素インピーダンス
ω・・・電磁界の角周波数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】