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Title:
RFID TAG
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/157081
Kind Code:
A1
Abstract:
For suppressing deviations in frequency characteristics without any adjustment such as ablation and extension of a conductor pattern, an RFID tag (10) includes: a plate-like dielectric member (11), an antenna pattern (12) extending over the surface and rear surface of the dielectric member to form a loop antenna (L1) with opposite ends of the loop antenna existing on one surface of the foregoing surface and rear surface; a circuit chip (13) electrically connected to the antenna pattern; a first electrode (14) that is connected to one (12a) of the opposite ends of the loop antenna directly or through a conductor and that spreads on one surface of the foregoing surface and rear surface, and a second electrode (15) that is connected to the other (12b) of the opposite ends of the loop antenna through a conductor and that spreads on the other surface of the foregoing surface and rear surface along the first electrode (14).

Inventors:
BABA SHUNJI (JP)
OZAKI NORITSUGU (JP)
MANIWA TORU (JP)
KAI MANABU (JP)
SUGIMURA YOSHIYASU (JP)
NOGAMI SATORU (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/061668
Publication Date:
December 30, 2009
Filing Date:
June 26, 2008
Export Citation:
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Assignee:
FUJITSU LTD (JP)
FUJITSU FRONTECH LTD (JP)
BABA SHUNJI (JP)
OZAKI NORITSUGU (JP)
MANIWA TORU (JP)
KAI MANABU (JP)
SUGIMURA YOSHIYASU (JP)
NOGAMI SATORU (JP)
International Classes:
H01Q7/00; G06K19/07; G06K19/077; H01Q1/36; H01Q1/50; H01Q9/26
Foreign References:
JP2005284352A2005-10-13
JP2007310898A2007-11-29
JP2005165703A2005-06-23
JP2007103881A2007-04-19
JP2000067197A2000-03-03
JPH08180160A1996-07-12
JP2003249814A2003-09-05
JPH09129495A1997-05-16
JP2004504712A2004-02-12
JP2004242245A2004-08-26
JP2002246829A2002-08-30
JP2006053833A2006-02-23
Other References:
See also references of EP 2306588A4
Attorney, Agent or Firm:
YAMADA, Masaki et al. (JP)
Masanori Yamada (JP)
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Claims:
 板状の誘電体部材と、
 前記誘電体部材の表裏面に亘って延びてループアンテナを形成した、該ループアンテナの両端が該表裏面のうちの一方の面に存在するアンテナパターンと、
 前記アンテナパターンと電気的に接続され、前記ループアンテナを介した通信を行う回路チップと、
 前記ループアンテナの両端のうちの一方に直接あるいは導体を介して接続された、前記一方の面上に広がった第1電極と、
 前記ループアンテナの両端のうちの前記一方に対する他方に導体を介して接続された、前記表裏面のうちの前記一方の面に対する他方の面上に前記第1電極に沿って広がった第2電極とを備えたことを特徴とするRFIDタグ。
 前記第2電極が、前記ループアンテナと、前記誘電体部材を貫通した貫通導体を介して接続されたものであることを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。
 前記誘電体部材内部で、前記第1電極と前記第2電極との間に広がった、前記ループアンテナの両端のうちの前記一方に導体を介して接続された第3の電極と、
 前記誘電体部材内部で、前記第1電極と前記第3電極との間に広がった、前記ループアンテナの両端のうちの前記他方に導体を介して接続された第4の電極とを備えたことを特徴とする請求項1または2記載のRFIDタグ。
Description:
RFIDタグ

 本発明は、RFID(Radio_Frequency_IDentification)タ に関する。

 従来より、リーダライタに代表される外 機器と、電波によって非接触で情報のやり りを行う種々のRFIDタグが知られている。こ のRFIDタグの一種として、シート状の誘電体 材に電波通信用の導体パターンとICチップが 搭載された構成のものが提案されている。RFI Dタグは、一般的に、誘電体部材と、この誘 体部材の表裏面の一方に設けられたICチップ と、誘電体部材に配置された導体パターンを 有するアンテナとを有している(例えば、特 文献1参照。)。

 また、誘電体部材の表裏面に亘って帯状 延びた、両端がICチップに接続されたルー アンテナを備えたRFIDタグが知られている(例 えば、特許文献2参照。)。誘電体部材の表裏 に亘って帯状に延びたループアンテナを備 たRFIDタグは、RFIDタグ全体の面積を抑えら つつも、アンテナの利得が向上して通信距 を伸ばすことができる。

 RFIDタグには、ループアンテナの周波数特 性をRFIDタグの通信周波数に合わせるためコ デンサが付加されることがある。

 図1は、従来技術のRFIDタグをICチップ側か ら見た平面図であり、図2は、図1に示すRFIDタ グのA-A線断面図である。

 図1および図2に示すRFIDタグ90は、誘電体材 からなるプリント基板91と、ICチップ93と、 ンテナパターン92とを備えている。アンテナ パターン92はプリント基板の表裏面に亘って び、ループアンテナL9を形成している。ル プアンテナL9の両端がICチップ93に接続され いる。アンテナパターン92の、ICチップ93に 続された両端のそれぞれからは、電極部94,95 が互いに同じ向きに延びている。電極部は対 向する部分が近接しており、コンデンサC9が 成されている。電気的にインダクタとみな るループアンテナL9と、コンデンサC9は並列 接続されており、ループアンテナL9のインダ タンスとコンデンサC9の容量によって、通 特性に影響を与える共振周波数が得られる

特開2002-246829号公報

特開2006-53833号公報

 一般に、RFIDタグのプリント基板の厚さに は、製造段階で個々の製品ごとの偏差が生じ る。このことは、図1および図2に示すRFIDタグ 90についても同様である。プリント基板91の さtに生じる偏差は、ループアンテナL9の面 に影響を与える。この結果、ループアンテ L9のインダクタンスに偏差が生じ、共振周波 数が設計値からずれてしまう。例えば、図1 よび図2に示すRFIDタグにおいてループアンテ ナのインダクタンスをLとし、コンデンサの 量をCとすると、共振周波数fは、次の(1)式で 表される。

 f = 1 / (2π(LC) 0.5 )     (1)
 この(1)式にも示されるように、共振周波数f はインダクタンスLに応じて変化する。

 ここで、例えば、コンデンサを形成する 体パターンの一部を切除することによって ンデンサの容量を調整し、生じた共振周波 の偏差を修正するトリミング手法が知られ いる(例えば、上記特許文献1)。しかし、個 のRFIDタグについて、トリミングを行うこと は多大な労力を要し、量産における生産性が 低下する。

 上記事情に鑑み、本明細書に記載する複 の実施形態は、導体パターンの切除や延長 よる調整なしに、周波数特性の偏差が抑え れたRFIDタグを提供する。

 上記目的を達成するRFIDタグの基本形態は、
 板状の誘電体部材と、
 上記誘電体部材の表裏面に亘って延びてル プアンテナを形成した、このループアンテ の両端がこの表裏面のうちの一方の面に存 するアンテナパターンと、
 上記アンテナパターンと電気的に接続され 上記ループアンテナを介した通信を行う回 チップと、
 上記ループアンテナの両端のうちの一方に 接あるいは導体を介して接続された、上記 方の面上に広がった第1電極と、
 上記ループアンテナの両端のうちの上記一 に対する他方に導体を介して接続された、 記表裏面のうちの上記一方の面に対する他 の面上に上記第1電極に沿って広がった第2 極とを備えている。

 この基本形態によれば、誘電体部材の厚 が増加するに従ってループアンテナのイン クタンスが増加するが、誘電体部材を介し 設けられた第1電極と第2電極との間に容量 形成され、この容量のキャパシタンスも誘 体部材の厚さが増加するに従って増加する したがって、誘電体部材の厚さに起因した ンダクタンスの偏差による共振周波数の偏 がキャパシタンスの偏差を抑える向きに作 する。したがって、導体パターンの切除や 長による調整なしに、周波数特性の偏差が えられる。

従来技術のRFIDタグをICチップ側から見 平面図である。 図1に示すRFIDタグのA-A線断面図である RFIDタグの具体的な第1実施形態をICチッ プ側から見た平面図である。 図3に示すRFIDタグのB-B線断面図である RFIDタグの具体的な第2実施形態をICチッ プ側から見た平面図である。 図5に示すRFIDタグのC-C線断面図である RFIDタグの具体的な第3実施形態を示す 面図である。

 基本形態について上記説明したRFIDタグに 対する具体的な実施形態を、以下図面を参照 して説明する。

 図3は、RFIDタグの具体的な第1実施形態をI Cチップ側から見た平面図であり、図4は、図3 に示すRFIDタグのB-B線断面図である。

 図3に示すRFIDタグ10は、板状の誘電体部材 11、アンテナパターン12、アンテナパターン12 と接続されたICチップ13、そして、誘電体部 11の表裏面のそれぞれの面上に広がった第1 極14および第2電極15を備えている。

 RFIDタグ10は、図示しないリーダライタと 接触で情報のやり取りを行う電子装置であ 、リーダライタが発する電磁場のエネルギ をアンテナパターン12で電気エネルギーと て受け取り、その電気エネルギーでICチップ 13が駆動される。アンテナパターン12は通信 のアンテナとして機能し、ICチップ13はアン ナパターン12を介した無線通信を実行する ここで、ICチップ13は上述した基本形態にお る回路チップの一例に相当する。

 なお、本願技術分野における当業者間で 、本願明細書で使用する「RFIDタグ」のこと を、「RFIDタグ」用の内部構成部材(インレイ; inlay)であるとして「RFIDタグ用インレイ」と する場合もある。あるいは、この「RFIDタグ のことを「無線ICタグ」と称する場合もあ 。また、この「RFIDタグ」には、非接触型IC ードも含まれる。

 続いて、RFIDタグ10の各部について説明す 。

 誘電体部材11は、誘電体材料で形成され いる。誘電体材料は、例えば樹脂であり、 リエチレン‐テレフタラート(PET)やエポキシ 系樹脂に代表される合成樹脂である。

 アンテナパターン12、第1電極14、および 2電極15は、誘電体部材11の表面に形成された 導体パターンとして形成されている。アンテ ナパターン12は、誘電体部材11の表裏面に亘 て帯状に延びており、ループアンテナL1を形 成している。ここで、誘電体部材11の表裏面 うちループアンテナL1の両端12a,12bが設けら た一方の面を表の面と称し、他方の面を裏 面と称する。

 ICチップ13は、誘電体部材11の表の面に配 されており、ループアンテナL1の両端12a,12b 半田等で接続されることによって、ループ ンテナL1と電気的に接続されている。ICチッ プ13は、ループアンテナL1を介し図示しない ーダライタと無線で通信を行う。

 第1電極14は、誘電体部材11の表の面の面 に広がっており、ループアンテナL1の一端12a に直接接続されている。より詳細には、第1 極14は、アンテナパターン12から連続して延 ており、アンテナパターン12が延びる方向 は交わる向きに突出して設けられている。

 第2電極15は、誘電体部材11の裏の面の面 に第1電極14に沿って広がっており、ループ ンテナL1の両端12a,12bのうち第1電極14が接続 れた一端12aに対する他端12bに導体を介して 続されている。より詳細には、第2電極15は 誘電体部材11を貫通して形成された貫通導体 16を介して他端12bに接続されている。誘電体 材11の表の面に配置されたループアンテナL1 の端12bと、誘電体部材11の裏の面に配置され 第2電極15とは、貫通導体16を介することに って短い距離で接続されるので、導体が誘 体部材11の縁を経由する場合に比べ寄生抵抗 や寄生インダクタンスが低減する。

 第1電極14および第2電極15は、誘電体部材1 1を挟んで互いに対向して配置されており、 1電極14および第2電極15によってコンデンサC1 が形成される。コンデンサC1とループアンテ L1は、ICチップ13に対し並列接続されている ループアンテナL1の周波数特性は、ループ ンテナL1とコンデンサC1の特性に応じて定ま 。ループアンテナL1のインダクタンスをLと 、コンデンサC1の容量をCとすると、共振周 数fは、次の(2)式で表される。

 f = 1 / (2π(LC) 0.5 )     (2)
 ここで、コンデンサC1の容量Cは、誘電体部 11の誘電率をε r とし、第1電極14および第2電極15のそれぞれの 面積をSとし、第1電極14と第2電極15との距離 なわち誘電体部材11の厚さをtとすると、次 (3)式で表される。

 C = ε r ×S/t    (3)
 上の(3)式で示すように、誘電体部材11の厚 tが増加すると、容量Cは減少する。

 RFIDタグ10を製造する場合、誘電体部材11 厚さtには個々の製品ごとに偏差が生じる。 電体部材11の厚さtが例えば増加すると、ル プアンテナL1のループ長は長くなり、イン クタンスLが増加する。しかし、誘電体部材1 1の厚さtが増加すると、上の(3)式で示すよう 、コンデンサC1の容量Cも減少する。つまり 誘電体部材11の厚さtが増加すると、インダ タンスLは増加し容量Cは減少する。この結 、インダクタンスLの増加による共振周波数f の変化が、容量Cの減少により抑えられるこ となる。したがって、誘電体部材11の厚さt 生じる偏差に起因する共振周波数fの偏差が えられる。

 次に、RFIDタグの具体的な第2実施形態に いて説明する。以下の第2実施形態の説明に たっては、これまで説明してきた実施形態 おける各要素と同一の要素には同一の符号 付けて示し、前述の実施形態との相違点に いて説明する。

 図5は、RFIDタグの具体的な第2実施形態をI Cチップ側から見た平面図であり、図6は、図5 に示すRFIDタグのC-C線断面図である。

 図5および図6に示すRFIDタグ20は、誘電体 材11の表の面の面上に広がった第1電極24、お よび、裏の面の面上に広がった第2電極25に加 え、誘電体部材11内部に設けられた第3電極28 よび第4電極29を備えている。

 第3の電極28は、第1電極24と第2電極25との に広がっており、ループアンテナL1の一端12 aに導体27を介して接続されている。また、第 4電極29は、第1電極24と第3電極28との間に広が っており、ループアンテナL1の他端12bに導体1 6を介して接続されている。ループアンテナL1 の一端12aと第3の電極28とを接続する導体27は 誘電体部材11を貫通する貫通導体である。 ープアンテナL1の他端12bと第2の電極25および 第3の電極28とを接続する導体16もまた、誘電 部材11を貫通する貫通導体である。これら 第1電極24、第2の電極25、第3電極28、および 4電極29によってコンデンサC2が形成される。 より詳細には、第1電極24および第1電極24に隣 接する第4電極29によって第1コンデンサC2aが 成され、第4電極29および第4電極29に隣接す 第3電極28によって第2コンデンサC2bが形成さ 、第3電極28および第3電極28に隣接する第2電 極25によって第3コンデンサC2cが形成される。 上記のコンデンサC2は、第1コンデンサC2a、第 2コンデンサC2b、および第3コンデンサC2cの合 によって形成されたものである。

 誘電体部材11内部に第3電極28および第4電 29が配置されることにより、誘電体部材11の 厚さが厚い場合であっても、コンデンサの容 量を増加して大容量のコンデンサを形成する ことができる。なお、RFIDタグ20は、例えば公 知である多層配線板と同様の製造方法により 製造することができる。

 RFIDタグ20を製造する場合、誘電体部材11 厚さに生じる偏差の影響は、第1電極24と第4 極29との距離、第4電極29と第3電極28との距 、そして第3電極28と第2電極25との距離、の ずれかに及ぶ場合と、上記3つの距離にほぼ 等に及ぶ場合とがある。しかしいずれの場 であっても、例えば、誘電体部材11の厚さ 増加すると、第1コンデンサC2a、第2コンデン サC2b、および第3コンデンサC2cの合成により 成されたコンデンサC2の容量は減少する。こ の結果、誘電体部材11の厚さtが変化した場合 であっても、ループアンテナL1におけるイン クタンスLの増加による共振周波数fの変化 コンデンサC2における容量Cの減少により抑 られることとなる。したがって、誘電体部 11の厚さtに生じる偏差に起因する共振周波 fの偏差が抑えられる。

 上述した具体的な実施形態では、誘電体 材の内部に2つの電極が配置された構成を説 明したが、続いて、誘電体部材内部の電極を 更に増やした第3実施形態を説明する。

 図7は、RFIDタグの具体的な第3実施形態を す断面図である。第3実施形態のRFIDタグ30に ついては、平面図に現れる構造が図5に示す 2実施形態のRFID20の平面図と同じであるので 平面図は省略する。また、以下の第3実施形 態の説明にあたっては、これまで説明してき た実施形態における各要素と同一の要素には 同一の符号を付けて示し、前述の実施形態と の相違点について説明する。

 図7に示すRFIDタグ30は、図6を参照して説 したRFIDタグ20に対し、さらに、誘電体部材11 内部に、第4電極29と第1電極24の間に広がる第 5電極31、および、第5電極31と第1電極24の間に 広がる第6電極32を備えている点が異なる。第 5電極31は、第1電極24および第3電極28とともに 、ループアンテナL1の一端12aに接続されてい 。第6電極32は、第4電極29および第2電極25と もにループアンテナL1の他端12bに接続され いる。第1の電極24、第6電極32、第5電極31、 4電極29、第3電極28、および第2電極25によっ 、コンデンサC3が形成される。RFIDタグ30は、 更に大容量のコンデンサC3を形成することが き、幅広い共振周波数に対応することが容 である。

 図7に示すRFIDタグ30では、上述した第1実 形態のRFIDタグ10および第2実施形態のRFIDタグ 20と同様に、ループアンテナL1のインダクタ スとコンデンサC3の容量が誘電体部材11の厚 に連動する。例えば、誘電体部材11の厚さ 増加すると、図6に示す第2実施形態のRFIDタ 20と同様の原理で、ループアンテナL1のイン クタンスが増加する一方、コンデンサC3の 量が減少する。したがって、RFIDタグ30によ ば、誘電体部材11の厚さが変化した場合に、 ループアンテナL1(図5参照)におけるインダク ンスLの増加による共振周波数fの変化が、 ンデンサC3における容量Cの減少により抑え れることとなる。よって、誘電体部材11の厚 さに生じる偏差による共振周波数fの偏差が えられる。

 なお、具体的な各実施形態に対する上記 明では、「発明の開示」で説明した基本形 におけるアンテナパターンの一例として帯 に延びたアンテナパターンが示されている 、このアンテナパターンは、帯状以外にも 状であってもよい。

 また、具体的な各実施形態に対する上記 明では、「発明の開示」で説明した基本形 における第1電極の一例として、ループアン テナの両端のうちの一方に直接に接続された 第1電極14が示されているが、この第1電極は ループアンテナに導体パターンを介して接 されたものであってもよい。

 また、具体的な各実施形態に対する上記 明では、第2電極の一例として貫通導体を介 して接続されたものが示されているが、この 第2電極は、貫通導体部以外にも、例えば誘 体部材の縁を回って延びた導体パターンを して接続されたものであってもよい。