JP2003187207A

JP2003187207A - Ｒｆｉｄ用タグの電極構造及び該電極を用いた共振周波数の調整方法

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Publication number: JP2003187207A
Application number: JP2001382638A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Uozumi; 学司魚住; Shinichiro Inui; 信一郎乾; Koichi Ishiyama; 宏一石山
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-04
Anticipated expiration: 2021-12-17
Also published as: JP3700777B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＲＦＩＤ用タグに形成される共振回路の共振周
波数を回路形成後に簡単に調整することができるＲＦＩ
Ｄ用タグの電極構造及び該電極を用いた共振周波数の調
整方法の提供。【解決手段】電磁誘導を利用してリーダ／ライタとタグ
との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムにおい
て、タグの共振回路を構成するコンデンサの櫛型電極７
と、基板を挟んで反対側の面に形成される対抗電極８と
を、櫛型電極７の各々のフィンガー７ｂと対抗電極８と
の重なり部分の面積が、櫛型電極７の先端側から根元側
に向かって徐々に小さくなるように、例えば、対抗電極
８をテーパー状に形成し、フィンガー７ｂを順次切断し
ていった場合の共振周波数のシフト量をほぼ等しい値に
設定する。これにより、所望の共振周波数とのずれ量か
ら直接フィンガーの切断本数が決定され、共振周波数の
調整作業が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共振回路を構成す
るコンデンサの電極構造及び該電極を用いた共振周波数
の調整方法に関し、特に、容易に共振周波数の調整が可
能なＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）用タ
グの櫛型電極の形状及び該櫛型電極を用いた共振周波数
の調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ
／ライタ（又はリーダ）との間でデータの交信を行うＲ
ＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステム
は、タグ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを
用いてデータの交信を行うため、タグをリーダ／ライタ
から数ｃｍ乃至数十ｃｍ離しても通信可能であり、ま
た、汚れや静電気等に強いという長所から、工場の生産
管理、物流の管理、入退室管理等の様々な分野に利用さ
れるようになってきている。

【０００３】このタグの基本的な回路要素は、アンテナ
コイルとコンデンサからなる共振回路とＩＣチップとで
あり、所望する周波数帯域（例えば、１３．５６ＭＨ
ｚ）でデータの交信を行うには、共振回路を構成するア
ンテナコイルのインダクタンスＬとコンデンサの静電容
量Ｃとで設定される共振周波数ｆを上記周波数に正確に
調整する必要がある。

【０００４】ここで、タグとしてラベル型タグを用いる
場合は、フレキシブルなシート状の基板の一方の面にア
ンテナコイルを形成し、他方の面にアンテナコイルと対
向する電極を形成して、基板を誘電体とするコンデンサ
を形成する。そして、アンテナコイルの巻き数や面積に
よりインダクタンスを調整し、対向する電極の重なり部
分の面積や電極間の距離により静電容量を調整する。

【０００５】これらアンテナコイルの巻き数や面積、対
向する電極の重なり部分の面積等は、基本的にタグの設
計段階において設定されるものであり、設計値通りにア
ンテナコイルやコンデンサが形成されれば、所望の共振
周波数を有するタグを製造することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらのアンテナコイ
ルやコンデンサは、フレキシブルなシート状の基板の両
面に予め形成されている導電膜をウェットエッチングに
より除去するか、又はスクリーン印刷等により導電ペー
ストを印刷して形成されるが、例えば、ウェットエッチ
ングではエッチングマスク下部の電極端部が徐々にエッ
チングされてしまうためにパターン寸法にある程度の誤
差が生じる。また、スクリーン印刷の寸法精度や基板の
厚さ等の種々の要因により、アンテナコイルやコンデン
サの形状、構造が変化し、所望の共振回路を形成するこ
とができない。

【０００７】そこで、製造上の要因によるアンテナコイ
ルのインダクタンスやコンデンサの静電容量のずれ、す
なわち、共振周波数のずれを補正することができる構造
及び調整方法が望まれており、例えば、特開２０００−
２１６４９４号公報では、基板の一方の面に形成するア
ンテナコイルは同一形状とし、他方に設ける電極は面積
が徐々に減少するように導電性ペーストをスクリーン印
刷し、これらの電極を組み合わせることによってコンデ
ンサの静電容量を調整して最適な共振周波数を得てい
る。

【０００８】また、特開平１０−８４０７５号公報で
は、コンデンサを構成する一方の電極を多数のフィンガ
ーが基部から延びる櫛型構造とし、櫛型電極のフィンガ
ーを順次切断することにより、コンデンサの電極面積す
なわち静電容量を変化させて、それにより共振周波数を
調整する方法について記載している。この特開平１０−
８４０７５号公報の調整方法について図面を参照して説
明する。

【０００９】図９は上述した従来の共振回路のコンデン
サ部の構造を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図である。図
９に示すように、絶縁体からなる基板６を挟んで、一方
の面に櫛型電極７（（ａ）の実線）と幹部電極９とが、
他方の面に対向電極８（（ａ）の破線）が形成されてい
る。この櫛型電極７は、同一幅のフィンガー７ｂが基部
７ａに並設して形成され、一方、対向電極８は、基板６
の法線方向から見て矩形形状の電極がフィンガー７ｂと
相重なるように形成されている。上記構造の櫛型電極７
及び対向電極８を用いて共振周波数を調整する方法につ
いて以下に示す。

【００１０】まず、共振回路の共振周波数ｆは、コイル
のインダクタンスＬとシートコンデンサの静電容量Ｃと
で決まり、次式で表される。

【００１１】

【００１２】また、静電容量Ｃは対向する電極（図では
フィンガー７ｂと対向電極８）が重なる部分の面積に比
例し、電極間の距離に反比例する。従って、フィンガー
７ｂの付け根のカット部７ｃをカットすることによっ
て、コンデンサの電極面積を減らして静電容量Ｃを減少
させ、式１より共振周波数ｆを増加させることができ
る。そこで、フィンガー７ｂをカットする前のコンデン
サの静電容量を予め大きめにしておき、フィンガー７ｂ
をカットすることによって共振周波数ｆを所望の値に調
節することができる。

【００１３】しかしながら、従来の電極の構造では、櫛
型電極７のフィンガー７ｂの幅が一定であり、また、対
向電極８が矩形形状であるため、各々のフィンガー７ｂ
が形成する電極の面積、すなわち静電容量Ｃは同一とな
る。従って、フィンガー７ｂを順次切断した場合の共振
周波数のシフト量は、式１の関係から一定とはならず、
カットするフィンガー７ｂの本数が多くなるほど式１の
分母の変化量が大きくなるため、共振周波数のシフト量
が大きくなってしまう。

【００１４】このような構造では、共振周波数ｆを目標
とする値に調節するためには、予め所望の共振周波数ｆ
に対応するコンデンサの静電容量Ｃを計算により求め、
その静電容量になるようにカットするフィンガーの本数
を求めるという２段階の手順を踏まなければならず、共
振周波数の測定値から直接フィンガー７ｂのカット本数
を容易に計算することができない。すなわち、実際の作
業において、基板６上にコイルとコンデンサからなる共
振回路を形成した後、検査装置を用いて共振周波数を測
定しても、測定値から直接フィンガー７ｂのカット数が
決定できないため、フィンガーをカットしては測定を行
うという動作を何度も繰り返して共振周波数の調整を行
う必要があった。

【００１５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、ＲＦＩＤ用タグのよう
な共振回路を備える装置の共振周波数を簡単に調整する
ことができるＲＦＩＤ用タグの電極構造及び該電極を用
いた共振周波数の調整方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＲＦＩＤ用タグの電極構造は、ＲＦＩＤ用
タグの共振回路を構成するコンデンサの電極が、複数の
フィンガーが基部に接続される櫛型電極及び幹部電極
と、基板を挟んで反対側の面に形成される対向電極とか
らなり、前記櫛型電極の各々の前記フィンガーと前記対
向電極との重なり部分の面積が、前記櫛型電極の前記基
部の長手方向の一端側から他端側に向かって徐々に変化
するように、前記電極の形状が設定されているものであ
る。

【００１７】本発明においては、前記重なり部分の面積
が、前記フィンガーを前記櫛型電極の前記一端側から順
に前記基部から切り離した場合において、前記共振回路
の共振周波数のシフト量が略一定となるように、前記電
極の形状が設定されることが好ましい。

【００１８】また、本発明においては、前記櫛型電極の
前記一端側から数えてｎ（ｎは正数）番目の前記フィン
ガーと前記対向電極とで形成される容量ΔＣｎが、Ｃ及
びｋを定数としたときにΔＣｎ＝Ｃ×（１−ｋｎ）で表
される関係を満たすように、前記電極の形状が設定され
る構成とすることができる。

【００１９】また、本発明においては、前記対向電極
が、前記櫛型電極の前記他端側に向かって徐々に細くな
るテーパー形状又は段階的に細くなる階段形状をなす構
成とすることができ、前記対向電極の前記一端側の幅を
Ｗ１、前記他端側の幅をＷ２としたとき、Ｗ１：Ｗ２＝
（１−ｋ）：（１−ｋｎ）となることが好ましい。

【００２０】また、本発明においては、前記櫛型電極
が、前記他端側に向かうに従って徐々に前記フィンガー
の幅が小さくなるように形成されている構成とすること
ができ、前記櫛型電極の前記一端側の前記フィンガーの
幅をＷｆ１、前記他端側の幅をＷｆ２としたとき、Ｗｆ
１：Ｗｆ２＝（１−ｋ）：（１−ｋｎ）となることが好
ましい。

【００２１】また、本発明においては、前記基板が、Ｐ
ＥＴシート、ポリエチレンシート又はポリイミドシート
のいずれか一からなり、前記電極がＡｌ又はＣｕを材料
とする導電膜のエッチングパターンからなる構成とする
ことができ、前記基板と前記電極の材料との組み合わせ
が、ＰＥＴシートとＡｌ又はＣｕ、ポリエチレンシート
とＡｌ、ポリイミドシートとＣｕのいずれか一からなる
ことが好ましい。

【００２２】また、本発明の共振周波数の調整方法は、
上記電極構造を有するＲＦＩＤ用タグにおける共振周波
数の調整方法であって、前記基板に前記共振回路を一旦
形成した後、該共振回路の共振周波数を測定するステッ
プと、測定した共振周波数と所望の周波数とのずれ量を
求め、該ずれ量を前記フィンガー毎の共振周波数シフト
量で割って、切断すべき前記フィンガーの本数を設定す
るステップと、前記フィンガーを設定された本数分だけ
前記コンデンサより切断できるような前記基部の所定の
カット部を１カ所切断して、共振周波数を前記所望の周
波数に調整するステップと、を少なくとも有するもので
ある。

【００２３】このように、本発明は、ＲＦＩＤ用タグの
共振回路のコンデンサを構成する対向電極を櫛型電極の
フィンガーとの重なり部分の面積が変化するように階段
状やテーパー状としたり、また、櫛型電極のフィンガー
自体の幅を変化させ、かつ、対向電極の形状やフィンガ
ーの幅を所定の関係式（ΔＣｎ＝Ｃ×（１−ｋｎ））を
満たすように設定することにより、フィンガー毎の共振
周波数のシフト量を略一定にすることができる。これに
より、切断すべき前記フィンガーの本数を容易に計算で
きるため、前記基部の所定のカット部を１カ所だけ切断
し、必要な本数分の前記フィンガーを前記コンデンサよ
り切り離せ、共振周波数の調整を容易にすることが可能
となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に係るＲＦＩＤ用タグの電
極構造は、その好ましい一実施の形態において、リーダ
／ライタとのデータの交信を行うＲＦＩＤ用タグの共振
回路を構成するコンデンサの櫛型電極と、基板を挟んで
反対側の面に形成される対向電極とを、櫛型電極の各々
のフィンガーと対向電極との重なり部分の面積が、櫛型
電極の先端側から根元側に向かって徐々に小さくなるよ
うに形成し、フィンガーを順次切断していった場合の共
振周波数のシフト量が略一定となるようにするものであ
る。

【００２５】すなわち、カットするフィンガーの位置に
依らず、フィンガー１本当りの共振周波数のシフト量を
一定にするために、フィンガー毎に対向電極との間で形
成する微小容量値ΔＣを設定する。設定例として、例え
ば、ΔＣｎ＝Ｃ×（１−ｋｎ）とすれば良い。ここで、
ｋは比例定数、ΔＣｎは櫛型電極の先端からｎ番目のフ
ィンガーが対向電極と形成する微小容量、Ｃは定数であ
る。但し、ｋの値は、Ｃ₀（フィンガーカット前のタグ
の静電容量）とＣの値をもとに、最適値に設定する必要
があり、例えば、フィンガーの幅及びフィンガー同士
の間隔は一定であり、交差する対向電極を根元が細いテ
ーパー形状や階段形状とする、フィンガーの幅を櫛型
電極の根元に近くなるほど細くなるようにすることによ
り実現できる。

【００２６】

【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。

【００２７】［実施例１］まず、本発明の第１の実施例
に係るＲＦＩＤ用タグの電極構造及び該電極を用いた共
振周波数の調整方法について、図１乃至図６を参照して
説明する。図１は、ＲＦＩＤシステムの全体構成を模式
的に示す図である。また、図２は、本実施例のＲＦＩＤ
用ラベルタグの構造の一例を示す図であり、図３は、共
振回路のコンデンサ部分の拡大図である。また、図４及
び図５は、本実施例の効果を説明するための図であり、
図６は対向電極の他の構造を示す図である。

【００２８】図１に示すように、ＲＦＩＤシステム１
は、アンテナ３ａを用いてデータの交信を行うリーダ／
ライタ３と、ラベル型、コイン型、シート型等の種々の
形状のタグ２とからなり、リーダ／ライタ３には、送受
信信号を変換するための通信回路部３ｂと送受信信号を
デコードするための演算処理部３ｃとが接続されてい
る。また、タグ２は、その内部にコイルとコンデンサと
から構成される共振回路２ａを備え、タグ２側でも信号
を生成する場合には、共振回路２ａにデータの演算、記
憶を行うＩＣ２ｂが接続され、内蔵する電源又はリーダ
／ライタ３から供給される電源を用いて駆動される。

【００２９】このＲＦＩＤシステム１におけるリーダ／
ライタ３とタグ２とのデータ通信は、所望の通信周波数
（例えば、１３．５６ＭＨｚ）により行われるため、タ
グ２の共振回路２ａの共振周波数を通信周波数に正確に
調整する必要がある。ここで、タグ２の構造について図
２を参照して説明する。図２は、ラベル型タグの構造の
一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ′線における断面図である。

【００３０】図２に示すように、一般に、ラベル型タグ
は基板６とその両面に形成した導電膜パターンとＩＣ２
ｂとから構成され、フレキシブルな絶縁性シートからな
る基板６の両面に設けられたＡｌやＣｕ等の導電膜をエ
ッチングにより除去したり、スクリーン印刷により導電
性ペーストを塗布することにより、コイル４や櫛型電極
７、対向電極８のパターンが形成されるが、このパター
ン形成におけるエッチングやスクリーン印刷の精度等の
製造上の条件によりパターン形状に個体差が生じる。

【００３１】そこで、パターン形成の個体差に起因する
タグ２毎の共振周波数のずれを調整するために、共振回
路２ａを形成するコイル４のインダクタンスＬ又はコン
デンサ５の静電容量Ｃをパターン形成後に調整する必要
があるが、インダクタンスＬはコイルの巻き数と面積に
比例し、パターン形成後にこれらを調整することは困難
である。一方、コンデンサ５の静電容量Ｃは絶縁層（基
板６）を挟んで形成される電極（櫛型電極７及び幹部電
極９と対向電極８）の重なり部分の面積及び両電極間の
距離に相関し、特に電極面積に関しては調整が容易であ
る。

【００３２】そこで、従来例において示したように、一
方の電極を基部７ａに多数のフィンガー７ｂが並設され
る櫛型構造とし、このフィンガー７ｂを付け根のカット
部７ｃで切断することによってコンデンサ５の電極の面
積すなわち静電容量Ｃを小さくし、これにより、二次的
に共振周波数ｆを調整している。しかしながら、従来の
電極構造では、対向電極８は矩形形状であり、また、櫛
型電極７のフィンガー７ｂの幅は同一であるため、どの
フィンガーを切断しても面積の減少量すなわち静電容量
の変化量は一定であるため、式１の関係から共振周波数
ｆのシフト量は一定とならず、その調整が困難であっ
た。

【００３３】そこで、本実施例では、フィンガー７ｂ毎
に静電容量の変化量を一定にするのではなく、共振周波
数そのものの変化量が略一定となるような電極形状を提
案する。なお、以下に示す電極形状の設計方法は、本願
発明者が経験的に得た新規な知見に基づくものであり、
ＲＦＩＤシステム１に許容される共振周波数のずれ量や
実際の共振周波数の調整作業を念頭において案出したも
のである。以下に具体的な設計方法について詳述する。

【００３４】図３は、本実施例の共振回路２ａのコンデ
ンサ５を構成する櫛型電極７と対向電極８の構造及び位
置関係を模式的に示す図であり、櫛型電極７は基部７ａ
の片側にｎ本（ｎは任意の整数）のフィンガー７ｂが平
行かつ等間隔に配設されて構成されており、基板６を挟
んで反対側には、点線で示すテーパー状の対向電極８ａ
が先端側（図の右側）で太く、根元側（図の左側）で細
くなるように形成されている。なお、ここでは、フィン
ガー７ｂは等間隔かつ平行に配設されているが、各々の
フィンガー７ｂと対向電極８との重なり部分の面積が後
述する関係を満たす限りにおいて、図の形状に限定され
ない。

【００３５】まず、フィンガー１本あたりの共振周波数
のシフト量を略一定にするための関係式を定めるが、本
願発明者は様々な関係式を検討した結果、ＲＦＩＤシス
テム１における共振周波数のずれの許容値や電極形成の
容易性等を勘案して、コンデンサ５の静電容量の変化量
ΔＣｎを式２の関係式とすると、共振周波数のシフト量
の変化が抑制されることを見出した。以下、式２の比例
定数ｋを求める方法について説明する。

【００３６】

【００３７】ΔＣｎを式２で表した場合の１本目とｎ本
目のフィンガーカット時の共振周波数のシフト量Δｆが
等しくなるようなｋを求める。まず、１本面のフィンガ
ーをカットした場合のΔｆ_１は、カット前の静電容量を
Ｃ_０とすると、カット後の静電容量がＣ_０−Ｃ（１−
ｋ）であることから、次式で表される。

【００３８】

【００３９】同様にｎ本目のフィンガーをカットした場
合のΔｆ_ｎは、１からｎ−１本目をカットしたときの容
量の減少量が式４、１からｎ本目までをカットしたとき
の容量の減少量が式５となることから、式６で表され
る。

【００４０】

【００４１】ここで、Δｆ_１とΔｆ_ｎとが等しいとする
と、ｋはＣ、Ｃ_０、ｎを用いて次式で表される。

【００４２】

【００４３】すなわち、櫛型電極のフィンガーの本数が
与えられた時、初期静電容量Ｃ_０と定数Ｃを設定するこ
とにより、式７を用いてｋを求めることができ、このｋ
を式２に当てはめて対向電極の形状を設定することによ
り、カットするフィンガーの本数によらず、共振周波数
のシフト量を略一定にすることができる。これにより、
従来のように共振周波数のずれ量を一旦静電容量に変換
し、その後カットするフィンガーの本数を設定するとい
った２段階の作業を行う必要がなくなり、共振周波数の
ずれ量から直接的にカットするフィンガーの本数を決定
することができ、共振周波数の調整作業を格段に容易に
することができる。

【００４４】以下、具体的に計算した結果を示す。例え
ば、カット前の静電容量Ｃ_０＝１００（ｐＦ）、定数Ｃ
＝１、フィンガーの本数ｎ＝２０を式７に代入するとｋ
を求めることができ、ｋは実数かつ式２の括弧内が正数
になることから、ｋ＝０．０１２４１８４となる。この
ｋを用いてΔＣｎ＝１−ｋｎ≒１−ｎ／８０の関係を満
たすように対向電極８の形状を定めれば、フィンガー毎
の共振周波数のシフト量を略一定にすることができる。

【００４５】上記計算の妥当性を確認するために上記手
法で得た解と任意に設定した値とを用いて共振周波数の
シフト量のシミュレーションを行った。その結果を表１
〜表３及び図４に示す。表１〜表３は、ｎ番目のフィン
ガーをカットした場合（すなわち、ｎ−１番目までカッ
トした状態から更にｎ番目のフィンガーをカットした
時）の共振周波数のシフト量を示しており、表１はｋの
値を本実施例の方法で求めた値（ｋ＝０．０１２４１８
４）とした場合、表２はｋ＝０．０１に設定した場合、
表３はｋ＝０．０１５に設定した場合のシミュレーショ
ン結果を示している。

【００４６】表１〜表３をまとめた図４より、ｋを計算
によらずに適当に設定した場合（図の△印又は□印）で
は、フィンガー７ｂのカット数が増えるほど共振周波数
のシフト量が変化しているが、上記手法により算出した
解を用いた場合（図の○印）の共振周波数のシフト量Δ
ｆは略一定であり、上記計算手法の妥当性を確認するこ
とができた。

【００４７】なお、表１及び図４の結果から、本実施例
の方法で設定したｋの値でも共振周波数のシフト量を完
全に一定にすることができないが、その誤差（（最大値
−最小値）／平均値）は１％程度と小さく、ＲＦＩＤシ
ステムの使用形態を考慮すると問題ない数値であり、本
実施例の方法で十分な精度で共振周波数の調整を行うこ
とができる。

【００４８】

【表１】ｋ＝０．０１２４１８４の場合

【００４９】

【表２】ｋ＝０．０１の場合

【００５０】

【表３】ｋ＝０．０１５の場合

【００５１】次に、式２の関係式の妥当性を判断するた
めに、フィンガー毎の静電容量の変化量ΔＣｎを一定の
値にした場合と徐々に静電容量の変化量が小さくなる関
係式を用いた場合について同様のシミュレーションを行
った。その結果を表４〜表６及び図５に示す。

【００５２】具体的には、櫛型電極７のフィンガー７ｂ
をカットする前の静電容量Ｃ_０＝１００ｐＦのラベルタ
グにおいて、定数Ｃを１、フィンガーの本数ｎを２０本
とし、櫛型電極７の先端からｎ番目のフィンガーが対向
電極８と形成する微小容量がΔＣｎ＝１−ｎ／８０（ｐ
Ｆ）となるように櫛型電極７を設計した。すなわち、フ
ィンガーの幅及びフィンガー同士の間隔は一定であり、
交差する対向電極８の先端の幅（Ｗ１）と根元の幅（Ｗ
２）の比がＷ１：Ｗ２＝１−１／８０：１−２０／８０
＝７９：６０のテーパー形状であるようなＲＦＩＤ用ラ
ベルタグを作製した。櫛型電極７の先端から順に、フィ
ンガー７ｂをカットしたときの共振周波数のシフト量を
表４に示す。

【００５３】また、比較例として、全てのフィンガー７
ｂに対してフィンガー７ｂと対向電極８とで形成する微
小容量ΔＣがΔＣ＝１（ｐＦ）となるように対向電極８
を設計した場合（表５）と、櫛型電極７の先端からｎ番
目のフィンガー７ｂと対向電極８とで形成する微小容量
ΔＣ_ｎがΔＣ_ｎ＝０．９９×Ｃ_ｎ−１（ｐＦ）となる
（但し、Ｃ_１＝１）ように櫛型電極を設計した場合（表
６）についても同様に計算した。

【００５４】

【表４】ΔＣｎ＝１−ｎ／８０の場合

【００５５】

【表５】ΔＣｎ＝１の場合

【００５６】

【表６】ΔＣｎ＝０．９９×Ｃ_ｎ−１（ｐＦ）の場合
（但し、Ｃ_１＝１）

【００５７】上記表４〜表６の結果をグラフに表すと図
５に示すようになる。図５から、ΔＣｎが一定値の場合
（図の□印）は、カットするフィンガー７ｂの本数が多
くなるに従って静電容量の変化量は同じであるが、式１
の分母が徐々に小さくなるために共振周波数のシフト量
は徐々に大きくなり、１本目と２０本目とでは３７％程
度増加している。また、静電容量の変化量を徐々に小さ
くした場合（図の△印）、共振周波数のシフト量のずれ
は緩和されるが、それでも１本目と２０本目とでは１０
％程度増加している。

【００５８】これに対して、本実施例の関係式で設計し
た場合（図の○印）では、共振周波数のシフト量は略一
定であり、最小値（右端）と最大値（１０本目）とのず
れは１％強であり、本実施例の関係式が共振周波数のシ
フト量を一定にするために有効であることが分かる。こ
れにより、共振回路形成後の検査において共振周波数に
ずれが生じている場合には、共振周波数のずれ量をフィ
ンガー１本あたりの共振周波数の補正量（図４の場合は
略０．０６５ＨＭｚ）で割った数のフィンガー７ｂを切
断することにより、簡単かつ確実に所望の共振周波数に
調整することができる。また、従来の共振周波数の調整
方法では、フィンガー１本当たりの共振周波数の変化量
が一定でないため、フィンガー７ｂ根元のカット部７ｃ
（図９参照）を順次切断して調整する必要があったが、
本実施例の方法では、フィンガー１本当たりの共振周波
数の変化量が一定であるため、切断すべきフィンガー７
ｂの本数を容易に計算することができ、その結果、フィ
ンガー７ｂの根元ではなく、基部７ａのカット部７ｃ
（図３参照、図３ではフィンガー２本を切断する場合を
例示）を直接切断することにより、一回の切断動作のみ
で所望の共振周波数に調整することができ、作業の効率
化を図ることができる。

【００５９】本実施例では、対向電極８の形状として、
図３に示すような先端に向かって徐々に太くなるテーパ
ー形状としたが、図６（ａ）に示すように、先端に向か
って階段状に太くなる形状とすることもできる。このよ
うな階段形状にすることによって、櫛型電極７と対向電
極８との位置ずれ（特に、フィンガー７ｂに直交する方
向の位置ずれ）が生じた場合であっても、フィンガー毎
の重なり部分の面積の変化を抑えることができる。どち
らの形状とするかは、タグ２に求められる共振周波数の
精度及び電極形成時の位置精度、製造容易性等を総合的
に勘案して適宜選択することができる。また、対向電極
の形状は、上記テーパー状又は階段状に限定されず、フ
ィンガー毎の静電容量の変化量ΔＣｎが式２の関係式で
表される形状であれば良く、櫛型電極７の形状も、図６
（ｂ）に示すように基部７ａの両側にフィンガー７ｂが
配置される構造であっても良い。

【００６０】なお、本実施例の方法を用いて設計した電
極をタグに形成するには、例えば、基板６となる絶縁フ
ィルムとして、例えばＰＥＴシートを用い、その両面に
形成されたＡｌ箔をエッチングにより除去することによ
ってコイル４（上面コイル４ａ及び下面コイル４ｂ）及
びコンデンサ５（櫛型電極７及び幹部電極９並びに対向
電極８）を形成し、その後、スルーホールにより上面コ
イル４ａと下面コイル４ｂとを電気的に導通させてシー
トコイルを作製し、更にＩＣチップ２ｂを実装してイン
レットを作製することにより可能である。そして、検査
装置を用いて共振周波数を測定し、上述した方法で所望
の数のフィンガー７ｂをトリミングして共振周波数を調
整し、インレットの両面にラベル加工してラベル型タグ
２が完成する。

【００６１】なお、絶縁フィルムとしてはＰＥＴシート
に限定されず、ポリエチレンシートやポリイミドシート
を用いることができ、導電膜としてはＡｌに代えてＣｕ
を用いることができる。この中で、ＰＥＴシートとＡｌ
又はＣｕとの組み合わせ、ポリエチレンシートとＡｌと
の組み合わせ、又は、ポリイミドシートとＣｕ箔との組
み合わせが用途上好ましいことを確認している。更に、
共振回路形成後に実装するＩＣはフリップチップ実装に
より行うことが用途上好ましい。

【００６２】［実施例２］次に、本発明の第２の実施例
に係るＲＦＩＤ用タグの櫛型電極構造及び該電極を用い
た共振周波数の調整方法について、図７を参照して説明
する。図７は、第２の実施例のＲＦＩＤ用ラベル型タグ
の共振回路を構成するコンデンサ部分の櫛型電極構造を
示す図である。

【００６３】前記した第１の実施例では、共振回路のコ
ンデンサを構成する対向電極８の形状をテーパー状又は
階段状にする方法について記載したが、逆に、櫛型電極
７のフィンガー７ｂの形状を調整して共振周波数のシフ
ト量を略一定にすることも可能である。そこで、本実施
例では、式２に基づいて静電容量すなわち電極の面積が
変化するように各フィンガーの幅を先端に向かって徐々
に広くなるように設定した。

【００６４】具体的には、フィンガー７ｂをカットする
前の静電容量Ｃ₀＝１００ｐＦのラベルタグにおいて、
櫛型電極７の先端からｎ番目のフィンガー７ｂが対向電
極８と形成する微小容量ΔＣｎがΔＣｎ＝１−ｎ／８０
（ｐＦ）となるように櫛型電極７を設計した。すなわ
ち、フィンガーと交差する対向電極８が矩形形状で、櫛
型電極７の先端からｎ番目のフィンガーの幅Ｗｆｎ＝Ｗ
ｆ_１×（１−ｎ／８０）である櫛型電極７をもつＲＦＩ
Ｄ用ラベルタグを作製した。但しフィンガーの本数は２
０本あり、ΔＣ₁＝１−１／８０（ｐＦ）である。櫛型
電極７の先端から順にフィンガー７ｂをカットしたとき
の共振周波数のシフト量をシミュレーションにより求め
た。

【００６５】上記構造でもフィンガー毎の静電容量の変
化量は第１の実施例の表４及び図５と同様になり、式２
の関係に基づいてフィンガー７ｂの幅を設定することに
より、第１の実施例と同様に共振周波数のシフト量を略
一定に保つことができ、実際の製造において共振周波数
にずれが生じた場合の調整を容易に行うことができる。

【００６６】なお、第１の実施例で対向電極８の形状を
設定し、第２の実施例で櫛型電極７の形状を設定した
が、図８に示すように、これらを組み合わせた構造とす
ることもできる。この場合は、対向電極８の幅と櫛型電
極７のフィンガー７ｂの幅の積が式２の関係を満たすよ
うに各々の電極を形成すればよい。また、上記各実施例
では、ＲＦＩＤシステムに用いるタグの共振回路の構造
について記載したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、コンデンサの静電容量の調整が必要な任
意の回路及び装置に適用することができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＲＦＩＤ
用タグの電極構造及び該電極を用いた共振周波数の調整
方法によれば、下記記載の効果を奏する。

【００６８】本発明の第１の効果は、カットするフィン
ガーの位置に依らず、フィンガー１本当りの共振周波数
のシフト量をほぼ一定とすることができるということで
ある。

【００６９】その理由は、式２に基づいて、対向電極を
テーパー状や階段状にしたり、また、櫛型電極の各フィ
ンガーの幅を設定することにより、フィンガー毎の静電
容量の変化量を調整しているからである。

【００７０】また、本発明の第２の効果は、共振周波数
を目標とする値へ調節するために必要なカット本数を容
量に計算することができ、その結果、フィンガーの根元
ではなく、基部のカット部を直接切断することにより、
一回の切断動作のみで所望の共振周波数に調整すること
ができ、作業の効率化を図ることができるということで
ある。

【００７１】その理由は、従来はフィンガー毎の面積が
等しい、すなわち、静電容量の変化量が等しくなるよう
に電極を形成していたため、目標とする共振周波数と測
定した周波数のずれから一旦コンデンサの静電容量のず
れを算出し、その結果からカットするフィンガーの本数
を求めなければならなかったが、本発明では、フィンガ
ー毎の共振周波数のシフト量が略等しくなるように対向
電極の形状又は櫛型電極のフィンガーの幅が設定されて
いるため、共振周波数のずれ量から直接カットするフィ
ンガーの本数を求めることができるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＲＦＩＤシステムの全体構成を模式的に示す図
である。

【図２】本発明の第１の実施例に係るラベル型タグの構
成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図で
ある。

【図３】本発明の第１の実施例に係る櫛型電極の構成を
示す平面図である。

【図４】本発明の第１の実施例の効果を説明するための
図であり、式２におけるｋの値を変えた場合のフィンガ
ー当たりの共振周波数シフト量の変化を示している。

【図５】本発明の第１の実施例の効果を説明するための
図であり、ΔＣｎの関係式を変えた場合のフィンガー当
たりの共振周波数シフト量の変化を示している。

【図６】本発明の第１の実施例に係るコンデンサの対向
電極の他の構成を示す平面図である。

【図７】本発明の第２の実施例に係るコンデンサの櫛型
電極の構成を示す平面図である。

【図８】本発明の第２の実施例に係るコンデンサの櫛型
電極の他の構成を示す平面図である。

【図９】従来のコンデンサの櫛型電極構成を示す平面図
である。

【符号の説明】

１ＲＦＩＤシステム２タグ２ａ共振回路２ｂＩＣ３リーダ／ライタ３ａアンテナ３ｂ通信回路部３ｃ演算処理部４コイル４ａ上面コイル４ｂ下面コイル５コンデンサ６基板７櫛型電極７ａ基部７ｂフィンガー７ｃカット部８対向電極８ａ対向電極（テーパー形状）８ｂ対向電極（階段形状）８ｃ対向電極（矩形形状）９幹部電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石山宏一東京都文京区小石川１−12−14 三菱マテリアル株式会社ＲＦＩＤ事業センター内Ｆターム(参考） 5B035 BA01 BA03 BB09 CA11 CA23 5B058 CA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＲＦＩＤ用タグの共振回路を構成するコン
デンサの電極が、複数のフィンガーが基部に接続される
櫛型電極及び幹部電極と、基板を挟んで反対側の面に形
成される対向電極とからなり、前記櫛型電極の各々の前記フィンガーと前記対向電極と
の重なり部分の面積が、前記櫛型電極の前記基部の長手
方向の一端側から他端側に向かって徐々に変化するよう
に、前記電極の形状が設定されていることを特徴とする
ＲＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項２】前記重なり部分の面積が、前記フィンガー
を前記櫛型電極の前記一端側から順に前記基部から切り
離した場合において、前記共振回路の共振周波数のシフ
ト量が略一定となるように、前記電極の形状が設定され
ることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤ用タグの電
極構造。
【請求項３】前記櫛型電極の前記一端側から数えてｎ
（ｎは正数）番目の前記フィンガーと前記対向電極とで
形成される容量ΔＣｎが、Ｃ及びｋを定数としたときに
ΔＣｎ＝Ｃ×（１−ｋｎ）で表される関係を満たすよう
に、前記電極の形状が設定されることを特徴とする請求
項１又は２に記載のＲＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項４】前記対向電極が、前記櫛型電極の前記他端
側に向かって徐々に細くなるテーパー形状又は段階的に
細くなる階段形状をなすことを特徴とする請求項１乃至
３のいずれか一に記載のＲＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項５】幅と間隔とが一定の前記フィンガーがｎ本
あり、前記対向電極の前記一端側の幅をＷ１、前記他端
側の幅をＷ２としたとき、Ｗ１：Ｗ２＝（１−ｋ）：
（１−ｋｎ）となることを特徴とする請求項４記載のＲ
ＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項６】前記櫛型電極が、前記他端側に向かうに従
って徐々に前記フィンガーの幅が小さくなるように形成
されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
一に記載のＲＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項７】前記フィンガーがｎ本ある前記櫛型電極の
前記一端側の前記フィンガーの幅をＷｆ１、前記他端側
の幅をＷｆ２としたとき、Ｗｆ１：Ｗｆ２＝（１−
ｋ）：（１−ｋｎ）となることを特徴とする請求項６記
載のＲＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項８】前記基板が、ＰＥＴシート、ポリエチレン
シート又はポリイミドシートのいずれか一からなり、前
記電極がＡｌ又はＣｕを材料とする導電膜のエッチング
パターンからなることを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれか一に記載のＲＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項９】前記基板と前記電極の材料との組み合わせ
が、ＰＥＴシートとＡｌ又はＣｕ、ポリエチレンシート
とＡｌ、ポリイミドシートとＣｕのいずれか一からなる
ことを特徴とする請求項８記載のＲＦＩＤ用タグの電極
構造。
【請求項１０】前記基板に、ＩＣがフリップチップ実装
されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか
一に記載のＲＦＩＤ用タグの電極構造。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか一に記載の
電極構造を有するＲＦＩＤ用タグにおける共振周波数の
調整方法であって、前記基板に前記共振回路を一旦形成した後、該共振回路
の共振周波数を測定するステップと、測定した共振周波
数と所望の周波数とのずれ量を求め、該ずれ量を前記フ
ィンガー毎の共振周波数シフト量で割って、切断すべき
前記フィンガーの本数を設定するステップと、前記フィ
ンガーを設定された本数分だけ前記コンデンサより切断
できるような前記基部の所定のカット部を１カ所切断し
て、共振周波数を前記所望の周波数に調整するステップ
と、を少なくとも有することを特徴とするＲＦＩＤ用タ
グの共振周波数の調整方法。