JP2008186353A - Ｉｃタグ用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】破れやすい構造とすることでＩＣタグの偽造を防止できるうえ、アンテナに使用する導電性を有する材料の使用量を低減できる。
【解決手段】アンテナ構造１は、データの送受信を行うＩＣタグに設けられるものであり、紙材からなる支持体２と、この支持体２の表面２ａに導電性を有する銀ペーストインキで印刷された印刷アンテナ３とを備えている。印刷アンテナ３には、支持体２及び印刷アンテナ３が共に厚さ方向に抜き取られた平面視帯状の印刷切抜き部３ａ、支持体切抜き部２ａが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、データの送受信を行うＩＣタグに使用されるＩＣタグ用アンテナに関する。

従来、学生証や社員証などは、身分を証明する顔写真だけでなく、磁気テープのデータを用いて入退場管理、食堂での課金、パソコンのアクセス権など多くの場面で使われていたが、最近では非接触で通信できる固有の識別信号の入ったＩＣチップを備えた非接触ＩＣタグが用いられ、そのＩＣタグをデータ読み取り装置にかざすだけで固有の識別情報を読み取ることが可能になっている（例えば、特許文献１参照）。

これらの非接触ＩＣタグは、例えばポリイミドやポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などからなる強靭な支持体上に、アルミニウムや胴などの金属薄材料からなるダイポール形アンテナやループ形アンテナをエッチングで設けた後、その金属薄アンテナの所定位置にＩＣチップを電気的に接合させた構造（いわゆるＩＣインレットと呼ばれる薄型の部品）をなしている。そして、このＩＣインレットには、紙或いはプラスチックの外装基材で挟み込んでカード形状に仕上げたものが一般的に用いられている。
さらに、図５に示すように、近年では、製作上の簡易さから、例えばフィルムなどの支持体９１の上面に、銀、胴、又はニッケルなどの導電性を有するペーストインキを帯状に印刷することで印刷アンテナ９２を形成し、その印刷アンテナ９２の所定位置にＩＣチップ９３を備えたＩＣインレット９も使用されている。
特開２００６−３０２００８号公報

しかしながら、従来のＩＣタグでは以下のような問題があった。
ポリイミド、ＰＥＴなどの表面にアルミニウムや胴の金属薄層を形成した金属薄アンテナを有する従来のＩＣインレットでは、支持体及び金属薄アンテナは共に強靭な材料であり、外装基材のみを剥がし取ってＩＣインレットを壊さずに容易に取り出すことができてしまう。そのため、取り出したＩＣインレットを別のＩＤカードの中に入れるなどして偽造ＩＤカードが作成されるおそれがあり、セキュリティーのうえで問題があった。
また、図５に示した印刷アンテナ９２を有するＩＣインレット９では、通常、アンテナ性能は印刷アンテナの幅寸法が大きいほど送受信の周波数がワイドバンドになる傾向にあることから、高性能なアンテナを必要とする場合には、印刷インキの使用量が増えることになる。とくに銀ペーストインキでは、その主原料が銅やニッケルなどのペーストインキと比べて高価な貴金属類の銀の粉末であることから、ＩＣインレットのコストが増加するといった問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、破れやすい構造とすることでＩＣタグの偽造を防止できるうえ、アンテナに使用する導電性を有する材料の使用量を低減できるＩＣタグ用アンテナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るＩＣタグ用アンテナは、データの送受信を行うＩＣタグに設けられるＩＣタグ用アンテナであって、脆弱な材料からなる支持体と、該支持体の表面に導電性を有する層状部材から形成されたアンテナとが備えられ、アンテナには、平面視内部にアンテナ切抜き部が形成されていることを特徴としている。
本発明では、支持体に脆弱な材料を使用し、アンテナに切抜き部を形成させることで、アンテナを破れやすく破壊されやすい構造とすることができる。そのため、アンテナが破れたときに、アンテナの機能が低下或いは消失するため、偽造等による不正使用を防止することが可能となる。そして、ＩＣタグ用アンテナは、アンテナの内側を切り抜く構造であり、アンテナの幅寸法が確保できることから、アンテナ性能を低下させることない構造を実現することができる。

また、本発明に係るＩＣタグ用アンテナでは、アンテナには、データの送受信に用いるＩＣチップが設けられていることが好ましい。
本発明では、ＩＣチップを設けることで、例えばアンテナを介して外部の読み書き装置との間で、非接触でデータを送受信ができる。

また、本発明に係るＩＣタグ用アンテナでは、支持体には、その厚さ方向に貫通する支持体切抜き部が形成されていることが好ましい。
本発明では、支持体を構成する脆弱な材料の使用量を減らすことができ、コストの低減が図れる。

上記目的を達成するため、本発明に係るＩＣタグ用アンテナは、アンテナは、導電性を有するペーストインキで印刷された印刷アンテナであることが好ましい。
本発明では、印刷アンテナが破れたときに、アンテナの機能が低下或いは消失するため、偽造等による不正使用を防止することができる。
また、導電性を有する層状部材が例えば金属を使って真空蒸着法で成膜してある場合、ＵＨＦ帯、マイクロ帯等の周波数は、その周波数が高い為その表皮効果により、高周波電流は表面にしか流れない特性を持ち、金属真空蒸着法で成膜した１ミクロン以下の金属膜であってもそれをアンテナとして利用できる。ところが、金属膜が非常に薄い膜であるため、例えばＩＣチップとの直接の電気的接続が難しく、さらに部分蒸着手法によってアンテナの形状を形成することが難しいことから、金属真空蒸着法によるアンテナ形成は困難とされている。これに対し、印刷アンテナは、銀、銅、ニッケル等を主原料とした導電性ペーストインキを使ってＰＥＴ、紙などの支持体上に印刷手法で印刷することでアンテナを形成させることができ、１行程でデザインされたアンテナを支持体上に形成することができる。そして、エッチング手法では、腐食させる部分と腐食させない部分を予め印刷手法でマスクさせる必要があり、印刷と腐食との２行程となる。そして、銀ペーストインキは銅やニッケル等のペーストインキと比べて高価な材料であるが、切抜き部を有する印刷アンテナでは、ペーストインキの使用量を減らすことができることから、銀ペーストインキを用いた場合であっても材料コストの増加を抑制することができる。

また、本発明に係るＩＣタグ用アンテナでは、アンテナ切抜き部は、アンテナにその軸方向の長さ範囲にわたって配置されていることが好ましい。
本発明では、印刷アンテナの軸方向の長さ範囲にわたって、複数の切抜き部を配列させたり、その軸方向に長い長穴状の切抜き部を形成することで、アンテナのどの位置においても破れやすい構成とすることができる。

また、本発明に係るＩＣタグ用アンテナでは、アンテナ切抜き部の形状は、角部を有していることが好ましい。
本発明では、紙裂けのきっかけとなる角部を増やした形状のアンテナ切抜き部とすることで、アンテナがより一層破れやすくなり、アンテナの機能を破壊させて、偽造の防止を図ることができる。

本発明によるＩＣタグ用アンテナによれば、支持体に脆弱な材料を使用し、さらにアンテナにアンテナ切抜き部を形成させることで、アンテナを破れやすく破壊されやすい構造とすることができる。アンテナが破れたときに、アンテナの機能が低下或いは消失するため、偽造等による不正使用を防止することが可能となり、セキュリティーの向上を図ることができる。
さらに、アンテナに切抜き部が形成されていることから、導電性を有する層状部材の使用量を減らすことができ、コストの低減を図ることができる。

以下、本発明のＩＣタグ用アンテナの第一の実施の形態について、図１に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態によるアンテナ構造を示す平面図である。

図１に示すように、本第一の実施の形態のアンテナ構造１（ＩＣタグ用アンテナ）は、例えば外部にあるデータ読み書き装置（図示省略）との間で、非接触でデータの送受信を行うＩＣタグ（図２参照）に設けられるものである。
アンテナ構造１は、紙材などの脆弱な材料からなる支持体２と、この支持体２の表面２ａに導電性を有する層状部材からなる銀ペーストインキで印刷された印刷アンテナ３とが備えられている。そして、アンテナ構造１には、平面視内部に支持体２及び印刷アンテナ３が共に厚さ方向に抜き取られた帯状の印刷切抜き部３ａ、支持体切抜き部２ａが形成されている。なお、本実施の形態では、印刷切抜き部３ａと支持体切抜き部２ａとは平面視で同じ位置に同形状で形成されている。
そして、支持体２の中央部分には、非接触でデータの送受信に用いるＩＣチップ４が設けられている。ここで、印刷アンテナ３の通信方式には電波方式が用いられている。なお、印刷切抜き部３ａ（支持体切抜き部２ａも同様）は、ＩＣチップ４を挟んで左右両側に２箇所形成されている。

支持体２には、ポリイミド、ＰＥＴなどの強靭な基材と比べて脆弱なコート層を表面にもつコート紙（紙材）が使用されている。
印刷アンテナ３は、銀粉末とバインダー樹脂と溶剤とを含む蒸発乾燥型の銀ペーストインキをシルクスクリーン印刷法で支持体２の上面に例えば２〜２０μｍの厚さで印刷されている。そして、溶剤が抜けた印刷アンテナ３は、銀粉末を支持体２に接着させるためのバインダー樹脂と銀粉末とによって構成され、例えばアルミニウムや胴などの金属薄層の材料と比べて脆弱な構造となっている。

また、印刷切抜き部３ａは、印刷アンテナ３の軸方向の長さ範囲にわたって、その軸方向に長い長穴状に形成されていることから、印刷アンテナ３のどの位置においても破れやすい構成となっている。
さらに、本アンテナ構造１では、上述したように印刷アンテナ３の内側を切り抜く構造であり、印刷アンテナ３の幅寸法が確保できることから、アンテナ性能を低下させないようになっている。

ＩＣチップ４は、例えばＡＣＰ（異方性導電ペースト）、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）、ＮＣＰ（無導電粒子ペースト）等のフリップチップ接合材料によって印刷アンテナ３とＩＣチップ４の接続端子とが接着されて電気的に接続されている。ＩＣチップ４を設けることで、印刷アンテナ３を介して外部の図示しない読み書き装置との間でデータを送受信することができる。

（試験例）
次に、上述したアンテナ構造１の通信状態を確認した試験について説明する。
本試験では、本実施の形態の帯状の印刷切抜き部３ａを形成した印刷アンテナ３を有するアンテナ構造１の実施例と、従来の印刷切抜き部を形成しない帯状の印刷アンテナ（図５参照）のアンテナ構造の比較例とのそれぞれにおいて、外部の図示しない読み書き装置とアンテナ構造との間における空間上の通信距離を測定した。その結果、実施例、比較例ともに通信距離は約５０ｍｍと通信距離に差が無いことがわかった。
さらに、米国Ansoft社製の３次元電磁界シミュレータ「ＨＦＳＳ（High-Frequency Structure Simulator）」を使用し、実施例および比較例のシミュレーション解析を行い、 アンテナ利得を表すPeak Gain（ｄＢｉ）値で評価した。その結果、実施例で１．８３４ｄＢｉとなり、比較例で１．８５３ｄＢｉとなり、どちらもPeak Gain値にほとんど差がないことが確認された。なお、本シミュレーション解析結果は、前述の空間上の通信距離測定の結果と一致していた。これらの試験結果より、印刷アンテナ３に印刷切抜き部３ａを設けても、アンテナ性能を低下させることがないことが判った。つまり、印刷アンテナ３は、その内側を切り抜く構造であり、印刷アンテナ３の幅寸法が確保できることから、アンテナ性能を低下させることない構造を実現することができる。

上述した本実施の形態によるＩＣタグ用アンテナでは、支持体２に紙材を使用し、さらに印刷アンテナ３に印刷切抜き部３ａを形成させることで、印刷アンテナ３を破れやすく破壊されやすい構造とすることができる。そして、印刷アンテナ３が破れたときに、アンテナの機能が低下或いは消失するため、偽造等による不正使用を防止することが可能となり、セキュリティーの向上を図ることができる。
さらに、印刷アンテナ３に印刷切抜き部３ａが形成されていることから、銀ペーストインキ量を減らすことができ、コストの低減を図ることができる。

次に、上述した第一の実施の形態の変形例及び第二の実施の形態について、図面に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図２は第一の実施の形態の第一変形例によるアンテナ構造を示す図であって、図１に対応する図、図３（ａ）、（ｂ）は第一の実施の形態の第二及び第三変形例による印刷切抜き部の一部を示す平面図である。
図２に示すように、第一変形例によるアンテナ構造１は、第一の実施の形態の印刷切抜き部３ａ、支持体切抜き部２ａ（図１参照）の形状を代えたものであり、その形状が楕円状をなし、複数の切抜き部３ｂ、３ｂ、…が支持体２（印刷アンテナ３）の軸方向（長手方向）の長さ範囲にわたって配列された構成をなしている。このように複数配置させることで、どの位置においても破れやすい構成となることから、印刷アンテナ３がより一層破壊しやすくなり、セキュリティーを向上させることができる。
また、第一変形例による楕円形の印刷切抜き部３ｂを形成した印刷アンテナ３の場合においても、上述した試験例と同様の試験を行った結果、通信距離は上記実施例や比較例とほぼ同じ約５０ｍｍとなり、Peak Gain値も１．８３４ｄＢｉとなり、上記実施例や比較例と差がないことが確認され、アンテナ性能が低下していないことが判った。

さらに、印刷切抜き部の他の形状として、第二変形例を示すこぎり歯状（図３（ａ））や、第三変形例を示す星状（図３（ｂ））の形状の印刷切抜き部３ｃ、３ｄを採用することができる。すなわち、第二及び第三変形例による印刷切抜き部３ｃ、３ｄでは、紙裂けのきっかけとなる角部を増やした形状とすることで、印刷アンテナ３がより一層破れやすくなり、アンテナの機能を破壊させて、偽造の防止を図ることができる。

次に、図４は本発明の第二の実施の形態によるアンテナ構造を使用したＩＣタグを示す分解断面図である。
図４に示す第二の実施の形態は、図１に示す第一の実施の形態と同様のアンテナ構造１を用いてＩＣタグを構成した一例であり、図４は印刷切抜き部３ａの位置における分解断面図を示している。
本第二の実施の形態によるＩＣタグ１０は、第１基材１１と第２基材１２との間にアンテナ構造１が挟まれて配置され、第１接着層１３によって第１基材１１と第２基材１２とが接着され、内装されるアンテナ構造１の印刷アンテナ３と支持体２の一部も接着されている。そして、内装されるアンテナ構造１における印刷アンテナ３と反対の面には、第２接着層１４が設けられ、第２基材１２と接着されている。また、支持体２の支持体切抜き部２ａ及び印刷アンテナ３の印刷切抜き部３ａを通して第１接着層１３と第２基材１２とが接着されることになる。

第１基材１１と第２基材１２の材料としては、絶縁材料であればとくに限定されるものはなく、例えばＰＥＴ、ＰＶＣ、ＡＢＳ、紙などが挙げられる。また、第１接着層１３及び第２接着層１４の材料としては、アクリル系の熱接着剤、ホットメルト樹脂（例えば、ポリアミド、ウレタン、ＥＶＡ等）、又は粘着剤などが挙げられる。熱接着系であれば加熱することで第１接着層１３が溶融して固化し、第１基材１１と第２基材１２とが強固に接着される。そのため、ＩＣタグ１０では、第１基材１１と第２基材１２とが剥がしにくく、無理に剥がすと、内部のアンテナ構造１が上述したように破れやすい構造であるため、印刷アンテナ３が破壊され、アンテナの機能が低下或いは消失することになり、セキュリティーの高いＩＣタグ１０を実現することができる。
なお、ＩＣタグ１０として第１接着層１３と異なる材料を用いることで、偽造、変造の難易度を高めるようにしてもよい。また、第１基材１１、第２基材１２、第１接着層１３、第２接着層１４の各材料に透明なものを使用することで、内装されているアンテナ構造１の状態を見やすくして、視認できるようにしてもよい。

以上、本発明によるＩＣタグ用アンテナの第一及び第二の実施の形態及び変形例について説明したが、本発明は上記の第一及び第二の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態及び変形例では高価な銀ペーストを使った印刷アンテナ３としたが、原材料のコストが銀より安価な胴やニッケルなどのほかの導電性ペーストインキを使った印刷アンテナであってもかまわない。また、導電性を有するアンテナは、印刷手法によって印刷させて形成させた印刷アンテナであることに制限されることはなく、例えば、金属真空蒸着法などによって形成させた金属膜のアンテナであってもかまわない。

さらに、印刷切抜き部３ａ、支持体切抜き部２ａの形状は、実施の形態や変形例に限定されることはなく、多角形、円、楕円を適宜組み合せたデザインでもよく、また同一デザイン又は異なるデザインの複数であってもよい。また、本実施の形態及び変形例では支持体２の支持体切抜き部２ａと印刷アンテナ３の印刷切抜き部３ａとが同一の抜き形状で同一の位置とした構成としているが、これに限定されることはなく、印刷切抜き部３ａと支持体切抜き部２ａの抜き形状、位置は一致していなくてもかまわない。さらに、支持体切抜き部２ａを形成しない省略することもできる。

また、支持体２に紙材を用いているが、脆弱な材料であればよい。要は、印刷アンテナとともに破れやすい材質の支持体であればよいのである。
また、本実施の形態及び変形例では印刷アンテナ３の外形を帯状としているが、この形状に限定されることはない。
さらに、本第二の実施の形態ではアンテナ構造１を第１基材１１と第２基材１２によって挟持する構成としているが、これに限定されることはなく、例えば第１及び第２基材１１、１２の一方に封印シールなどを用いるようにしてもよい。

本発明の第一の実施の形態によるアンテナ構造を示す平面図である。 第一の実施の形態の第一変形例によるアンテナ構造を示す図であって、図１に対応する図である。 （ａ）、（ｂ）は第一の実施の形態の第二及び第三変形例による印刷切抜き部の一部を示す平面図である。 本発明の第二の実施の形態によるアンテナ構造を使用したＩＣタグを示す分解断面図である。 従来のアンテナ構造を示す平面図である。

符号の説明

１ アンテナ構造（ＩＣタグ用アンテナ）
２ 支持体
２ａ 支持体切抜き部
３ 印刷アンテナ
３ａ 印刷切抜き部
４ ＩＣチップ
１０ ＩＣタグ

Claims (6)

1. データの送受信を行うＩＣタグに設けられるＩＣタグ用アンテナであって、
   脆弱な材料からなる支持体と、該支持体の表面に導電性を有する層状部材から形成されたアンテナとが備えられ、
   前記アンテナには、平面視内部にアンテナ切抜き部が形成されていることを特徴とするＩＣタグ用アンテナ。
2. 前記アンテナには、前記データの送受信に用いるＩＣチップが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ用アンテナ。
3. 前記支持体には、その厚さ方向に貫通する支持体切抜き部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＣタグ用アンテナ。
4. 前記アンテナは、導電性を有するペーストインキで印刷された印刷アンテナであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＩＣタグ用アンテナ。
5. 前記アンテナ切抜き部は、前記アンテナにその軸方向の長さ範囲にわたって配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＩＣタグ用アンテナ。
6. 前記アンテナ切抜き部の形状は、角部を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＩＣタグ用アンテナ。

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