JP2005228226A

JP2005228226A - 無線タグ

Info

Publication number: JP2005228226A
Application number: JP2004038260A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Taki; 和也滝
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】複雑な形状の貼り付け対象物に対しても確実に貼り付けを行うことができる無線タグを提供する。
【解決手段】無線タグＴは、情報を記憶する機能及び情報を変調し返信する機能を備えたＩＣチップ５０と、このＩＣチップ５０に接続され、形状保持性を備える可撓性材料により構成された略線状のアンテナ５２，５２とを有し、ＩＣチップ５０及びアンテナ５２，５２のうちＩＣチップ５０及びその近傍を相対的に硬い第１非導電材料Ｎ１で覆うとともに、それ以外の部分を相対的に柔らかい第２非導電材料Ｎ２で覆って構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信により外部に対して情報の返信が可能な無線タグに関する。

小型の無線タグとリーダ（読み取り装置）／ライタ（書き込み装置）との間で非接触で情報の読み取り／書き込みを行うＲＦＩＤ（Ratio Frequency Identification）システムが知られている。無線タグは、所定の無線タグ情報を記憶するＩＣ回路部とこのＩＣ回路部に接続されて情報の送受信を行うアンテナとを備えており、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても、リーダ／ライタ側よりＩＣ回路部の無線タグ情報に対してアクセス（情報の読み取り／書き込み）が可能であり、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。

元来、この無線タグはラベル状（平面的に）に形成され、例えばラベルの裏面に備えられた粘着剤によって貼り付け対象部位に貼り付けられるようになっていた。このため、貼り付け対象物が平面状でない場合には貼り付けるのは容易ではなかったが、近年、これに対応し、機械加工用具のような円弧状の部位にも貼り付けられるようにした無線タグが提唱されている（例えば、特許文献１参照）。

実開平５−３０８７４号公報（図１〜図５）

しかしながら、上記従来技術では、通常の平面的に形成した無線タグに若干の改良を施し、若干の円弧状部位にも貼り付け可能に適用させたに過ぎない。すなわち、テープ状プリント基板にＩＣチップ（電子部品）とアンテナ（送受信コイル）を実装して略平面状に構成したものの表裏両側をそれぞれ柔軟剤でモールドした構造とし、これを貼り付け対象部位に対しマジックテープを介し貼り付けることによって若干の円弧状にも対応可能としたものである。

このため、平面形状から離れるほど貼り付けは困難となり、例えば凹凸の激しい複雑な形状等は、実際は貼り付けは困難である。

本発明の目的は、複雑な形状の貼り付け対象物に対しても確実に貼り付けを行うことができる無線タグを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、情報を記憶する機能及び情報を返信する機能を備えた無線タグ用ＩＣチップと、このＩＣチップに接続され、形状保持性を備える可撓性材料により構成された略線状のアンテナとを有し、前記ＩＣチップ及び前記アンテナを、柔軟性を備えた非導電材料で覆ってなることを特徴とする。

本願第１発明においては、情報を記憶する機能及び情報を返信する機能を備えたＩＣチップ及びアンテナからなる無線タグにおいて、ＩＣチップから伸びるアンテナを可撓性の材料で形状保持可能に構成することにより、無線タグ全体を比較的自由自在に変形可能とすることができる。そして、ＩＣチップとアンテナとの全体を柔軟性を備えた非導電材料で覆うことにより、上記のような変形を許容しつつ外部との絶縁を確保し安定した動作を確保でき、複雑な形状の貼り付け対象物に対しても自在に変形させて、確実に取り付けることができる。

第２の発明は、上記第１発明において、前記非導電材料は、粘弾性体であることを特徴とする。

粘弾性体が有する粘弾性質の特質によって複雑な形状であっても接触面積を十分に確保することができるので、確実に貼り付け対象物に取り付けることが可能である。また捻って取り付けることも可能である。

第３の発明は、上記第２発明において、前記非導電材料は、粘着性を備えることを特徴とする。

これにより、貼り付け対象物に対する付着力がさらに向上するので、さらに確実に粘着することが可能である。

第４の発明は、上記第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記非導電材料は、ポリビニルアルコール分子の一部が水素結合により架橋された材料であることを特徴とする。

ポリビニルアルコール分子の一部が水素結合により架橋された材料の粘弾性質及び粘着性の特質を利用し、複雑な形状の貼り付け対象物でも確実に貼り付け対象物に粘着することが可能である。

第５の発明は、上記第１又は第２発明において、前記非導電材料は、シリコンゴムであることを特徴とする。

シリコンゴムに備えられた粘弾性質の特質を利用し、複雑な形状の貼り付け対象物でも確実に貼り付け対象物に粘着することが可能である。

第６の発明は、上記第１乃至第５発明のいずれか１つにおいて、前記アンテナは、金属又は合金で構成されたワイヤ部材又は箔部材であることを特徴とする。

金属又は合金からなるワイヤ部材や箔部材を用いて可撓性かつ形状保持可能なアンテナを構成することにより、無線タグ全体を比較的自由自在に変形可能とすることができる。

第７の発明は、上記第１乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記ＩＣチップ及び前記アンテナのうち、前記ＩＣチップ及びその近傍を相対的に硬い非導電材料で覆うとともにそれ以外の部分を相対的に柔らかい非導電材料で覆ったことを特徴とする。

これにより、無線タグ全体としての比較的自由な変形を確保しつつも、ＩＣチップとアンテナとの接続部分近傍における耐久性を確保することができる。

第８の発明は、上記第１乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記ＩＣチップ及び前記アンテナを、同一の前記非導電材料で覆ったことを特徴とする。

これにより、無線タグ全体としての自在変形性を確実に得ることができる。

第９の発明は、上記第８発明において、前記ＩＣチップ及び前記アンテナを、相対的に硬い同一の非導電材料で覆うとともに、さらにその外側を相対的に柔らかい非導電材料で覆ったことを特徴とする。

アンテナをもＩＣチップと同様の硬い非導電材料で覆うことにより、極端な変形が生じてもアンテナの外部との短絡を防止し、絶縁を確保することができる。

上記目的を達成するために、第１０の発明は、シリコン基板上に、２個で一対をなすアンテナ用接続端子を複数対形成し、このシリコン基板を、各対のアンテナ用接続端子（電極）を含む領域ごとに切断して、情報を記憶する機能及び情報を返信する機能を備えた複数の無線タグ用ＩＣチップを構成し、各領域に形成された一対のアンテナ用接続端子のそれぞれに、形状保持性を備える可撓性材料により構成された略線状のアンテナを接続し、前記ＩＣチップ及び前記アンテナを、柔軟性を備えた非導電材料で覆うことを特徴とする。

これにより、取り付け貼り付け対象物が凹凸の大きな複雑な形状であっても確実に貼り付けることのできる無線タグを、効率的にかつ大量に製造することができる。

本発明によれば、貼り付け対象物が凹凸の大きな複雑な形状であった場合であっても、貼り付けやすいように自らが自在に変形しつつ、確実に貼り付けることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態による無線タグの全体構造を表す斜視図である。

図１において、この無線タグＴは、情報を記憶する機能及びアンテナ(後述)で受信した電波を情報信号で変調し反射することにより情報を返信する機能を備えたＩＣチップ５０と、このＩＣチップ５０の一方側と他方側に例えば半田付けＭを介して接続され、形状保持性を備える可撓性材料により構成された略線状のアンテナ（アンテナ部）５２と、ＩＣチップ５０及びアンテナ５２のうちＩＣチップ５０及びその近傍を覆い柔軟性を備えた第１非導電材料Ｎ１と、それ以外の部分（さらに外周側の部分）を覆い柔軟性を備えた第２非導電材料Ｎ２とから構成されている。

アンテナ５２は、例えば金、アルミニウム、ステンレス（Niメッキ、銅被覆等）の金属やそれらの合金製のワイヤ（細線）によって変形可能に構成されている。また、アンテナ５２（言い換えればワイヤ）の直径Ｄは、ＩＣチップ５０の短辺の長さＬより小さくなっている。

第１導電材料Ｎ１及び第２非導電材料Ｎ２はいずれも粘弾性体で構成され、この例では、さらに粘着性をも備えた材料（例えば、ポリビニルアルコール分子の一部が水素結合により架橋された材料）により構成されている。またその際、第１非導電材料Ｎ１は第２非導電材料Ｎ２よりも相対的に粘弾性が小さく（硬く）なるように組成されている。

なお、第１非導電材料Ｎ１が覆う部分は小さいので、第１非導電材料Ｎ１は粘弾性でなく、硬質の材料であってもよい。これにより、ＩＣチップとアンテナの接続部をより強く保護できる。

ＩＣチップ５０は、ＩＣ本体（ＩＣ回路部）５１と、このＩＣ回路部５１とアンテナ５２とを接続するためにＩＣ回路部５１に一体的に形成された電極（アンテナ用接続端子）５９とから構成されている。

図２は、上記無線タグＴの機能的構成を表す機能ブロック図である。

この図２において、無線タグ回路素子Ｔは、図示しない無線タグ情報通信装置側のアンテナと非接触で信号の送受信を行う上記アンテナ５２と、このアンテナ５２に接続され情報記憶機能を備えた上記ＩＣ回路部５１とを有している。

ＩＣ回路部５１は、アンテナ５２により受信された搬送波を整流する整流部５３と、この整流部５３により整流された搬送波のエネルギを蓄積し駆動電源とするための電源部５４と、アンテナ５２により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部５５に供給するクロック抽出部５６と、所定の情報信号を記憶し得る情報記憶手段として機能するメモリ部５７と、上記アンテナ５２に接続された変復調部５８と、上記整流部５３、クロック抽出部５６、及び変復調部５８等を介して上記無線タグＴ全体の動作を制御するための上記制御部５５とを備えている。

変復調部５８は、アンテナ５２により受信された通信信号の復調を行うと共に、上記制御部５５からの返信信号に基づき、アンテナ５２より受信された搬送波を変調反射する。制御部５５は、上記変復調部５８により復調された受信信号を解釈し、上記メモリ部５７において記憶された情報信号に基づいて返信信号を生成し、上記変復調部５８により返信する制御等の基本的な制御を実行する。

図３（ａ）〜（ｄ）は、上記構成の無線タグＴの製造手順の一例を表す図である。

無線タグＴの製造にあたっては、まず、大径のシリコン基板Ｓ上に所定の回路（図示せず）をよく知られているＣＭＯＳプロセス等により形成した後、２個で一対をなす電極５９，５９を複数対形成する（図３（ａ））。

その後、このシリコン基板Ｓを、各対の電極５９，５９を含む領域Ｓoごとに切断して、複数の上記ＩＣチップ５０を形成する（図３（ｂ））。

その後、各対の電極５９，５９それぞれにアンテナ５２を、前述したように例えば半田付けＭによって接続する（図３（ｃ））。

その後、ＩＣチップ５０及びアンテナ５２のうちＩＣチップ５０及びその近傍を覆うように第１非導電材料Ｎ１をモールド成形し（図３（ｄ））、さらにその外周側の部分を覆うように第２非導電材料Ｎ２をモールド成形する（図１参照）。

以上説明した本実施形態においては、情報記憶・変調送信機能を備えたＩＣチップ５０及びアンテナ５２，５２を備えた無線タグＴにおいて、ＩＣチップ５０から伸びるアンテナ５２，５２を可撓性の材料で形状保持可能に構成することにより、例えば図４に示すように、無線タグＴ全体を比較的自由自在に変形可能とすることができる。そして、ＩＣチップ５０とアンテナ５２，５２との全体を柔軟性を備えた非導電材料Ｎ１，Ｎ２で覆うことにより、上記のような変形を許容しつつ外部との絶縁を確保し（変形させてもアンテナ５２と外部部材、あるいはアンテナ５２，５２どうしが直接接触しない）、安定した動作を確保できると共に、非導電材料に備えられる粘弾性質により、複雑な形状の貼り付け対象物(例えば平面部や単純曲面部がなく凹凸の大きな複雑な表面形状あるいは立体的形状のもの)でも確実に貼り付け対象物に粘着することが可能である。

図５はそのような貼り付け挙動の一例を表すものである。図５（ａ）は、複雑な形状の貼り付け対象物の一例として、円環状の基部１０１の上・下方向及び内周・外周方向に多数の突起１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄを備えた部材１００を示す。図５（ｂ）は、その部材１００に本実施形態の無線タグＴを貼り付けた状態を表す図である（図示の煩雑化を防止するために非導電材料Ｎ１は図示省略）。前述のように本実施形態の無線タグＴでは、突起１０２Ａ〜Ｄを回り込むようにタグ自体が自由自在に変形しつつ（部分的には非導電材料Ｎ２を突起１０２Ａ〜Ｄに貫通させつつ）、多くの接触面積を確保しながら基部１０１を回り込むように確実に貼り付けることができる。この結果、部材１００に関連づけたい各種情報（例えば試作番号、関連図面、製作日時、製作者、設計者等の情報）をＩＣチップ５０内に予め記憶させておいてタグリーダ（図示せず）により読み取りを行ったり、あるいはライタ（図示せず）によって書き込みを行ったりすることが可能となる。特に、本実施形態においては、非導電材料Ｎ１，Ｎ２を粘着性を備えた粘弾性体によって構成しているので、貼り付け対象物である部材１００に対する付着力がさらに向上でき、さらに確実に粘着することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想及び趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

（１）第１非導電材料の省略
図６は、この変形例による無線タグＴの全体構造を表す斜視図である。図６において、この変形例では、上記実施形態における前述の第１非導電材料Ｎ１を省略し、ＩＣチップ５０及びアンテナ５２のすべての部分を同一の第２非導電材料Ｎ２で覆って構成している。

この変形例によれば、無線タグＴ全体としての前述した自在変形性を確実に得ることができる効果がある。

（２）アンテナ全体を第１非導電材料で覆う
図７は、この変形例による無線タグＴの全体構造を表す斜視図である。図７において、この変形例では、上記実施形態における前述の第１非導電材料Ｎ１の部分をアンテナ５２に沿って拡大し、ＩＣチップ５０及びアンテナ５２のすべての部分を同一の第１非導電材料Ｎ１で細長い形状で覆い、さらにその外周側を第２の非導電材料Ｎ２で覆って構成している。このとき、第１非導電材料Ｎ１は、粘弾性体ではなく、軟質の樹脂材料であっても自由な変形が可能である。

本変形例によれば、アンテナ５２をもＩＣチップ５０と同様の相対的に硬い第１非導電材料Ｎ１で覆うことにより、極端な変形が生じてもアンテナの外部との短絡を防止し、絶縁を確保することができる。

（３）金属・合金箔によるアンテナ
図８は、この変形例による無線タグＴの構造を表す斜視図である（導電材料Ｎ１，Ｎ２は図示省略）。図８において、この変形例では、アンテナ５２′を金属（又は合金の）箔で帯状（リボン状）に構成している。また、アンテナ５２′（言い換えれば箔）の幅Ｗは、ＩＣチップ５０の短辺の長さＬより小さくなっている。

本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得る。

（４）ベースフィルムを用いる構造
図９は、この変形例による無線タグＴの構造を表す斜視図である（導電材料Ｎ１，Ｎ２は図示省略）。図９において、この変形例では、上記（３）の変形例における（金属箔からなる）アンテナ５２′それぞれの端部が予めベースフィルム６０に対し接続電極（図示せず)を介し接続保持されており、その上にＩＣチップ５０が搭載され接続されている。なお、インピーダンス整合用パターンを設けても良い。

本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得る。

（５）コイル状アンテナ
図１０は、この変形例による無線タグＴの構造を表す斜視図である（導電材料Ｎ１，Ｎ２は図示省略）。図１０において、この変形例は、ＩＣチップ５０の両側に接続されるアンテナ５２″をコイル状としたものである。

この変形例のアンテナ５２″によれば、貼り付け時の無線タグＴ自体の変形にとくに強く、耐久性に優れるという効果がある。

なお、以上においては、第１及び第２導電材料Ｎ１，Ｎ２をポリビニルアルコール分子の一部が水素結合により架橋された材料で構成したが、これに限られず、例えばラテックス、粘弾性レオロジー等、粘着性を備えた他の粘弾性体でもよい。また、複雑な形状の貼り付け対象物に対し貼り付けを行えるという本発明本来の効果を得る限りにおいては、必ずしも粘着性を備えている必要はなく粘弾性体のみで足りるので、例えばシリコンゴム等を用いてもよい。またこのシリコンゴム等の表面に別途粘着剤（糊剤）を塗布し又は粘着層を形成することで、前述のように粘着性を備えた粘弾性体としてもよい。

また、以上においては、ＩＣチップとアンテナ５２とを半田付けＭにより接続したが、これに限られず、導電性接着剤、あるいはボンディング(超音波を利用した加熱)によって接続してもよい。この場合も、同様の効果を得る。

本発明の一実施形態による無線タグの全体構造を表す斜視図である。図１に示した無線タグの機能的構成を表す機能ブロック図である。図１に示した無線タグの製造手順の一例を表す図である。無線タグの変形挙動を表す図である。無線タグの貼り付け対象物の部材の一例を表す図、及びその部材に図１に示した無線タグを貼り付けた状態を表す図である。第１非導電材料を省略した変形例を表す斜視図である。アンテナ全体を第１非導電材料で覆った変形例を表す斜視図である。金属・合金箔によるアンテナを用いる変形例を表す斜視図である。ベースフィルムを用いる変形例を表す斜視図である。コイル状アンテナを用いる変形例を表す斜視図である。

符号の説明

５０ＩＣチップ（無線タグ用ＩＣチップ）
５１ＩＣ回路部（ＩＣ本体）
５２アンテナ
５９アンテナ用接続端子（電極）
Ｎ１第１非導電材料
Ｎ２第２非導電材料
Ｓシリコン基板
Ｓo シリコン基板上の領域
Ｔ無線タグ

Claims

情報を記憶する機能及び情報を返信する機能を備えた無線タグ用ＩＣチップと、
このＩＣチップに接続され、形状保持性を備える可撓性材料により構成された略線状のアンテナとを有し、
前記ＩＣチップ及び前記アンテナを、柔軟性を備えた非導電材料で覆ってなることを特徴とする無線タグ。
請求項１記載の無線タグにおいて、
前記非導電材料は、粘弾性体であることを特徴とする無線タグ。
請求項２記載の無線タグにおいて、
前記非導電材料は、粘着性を備えることを特徴とする無線タグ。
請求項１乃至３のいずれか１項記載の無線タグにおいて、
前記非導電材料は、ポリビニルアルコール分子の一部が水素結合により架橋された材料であることを特徴とする無線タグ。
請求項１又は２記載の無線タグにおいて、
前記非導電材料は、シリコンゴムであることを特徴とする無線タグ。
請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線タグにおいて、
前記アンテナは、金属又は合金で構成されたワイヤ部材又は箔部材であることを特徴とする無線タグ。
請求項１乃至６のいずれか１項記載の無線タグにおいて、
前記ＩＣチップ及び前記アンテナのうち、前記ＩＣチップ及びその近傍を相対的に硬い非導電材料で覆うとともにそれ以外の部分を相対的に柔らかい非導電材料で覆ったことを特徴とする無線タグ。
請求項１乃至６のいずれか１項記載の無線タグにおいて、
前記ＩＣチップ及び前記アンテナを、同一の前記非導電材料で覆ったことを特徴とする無線タグ。
請求項８記載の無線タグにおいて、
前記ＩＣチップ及び前記アンテナを、相対的に硬い同一の非導電材料で覆うとともに、さらにその外側を相対的に柔らかい非導電材料で覆ったことを特徴とする無線タグ。
シリコン基板上に、２個で一対をなすアンテナ用接続端子を複数対形成し、
このシリコン基板を、各対のアンテナ用接続端子（電極）を含む領域ごとに切断して、情報を記憶する機能及び情報を返信する機能を備えた複数の無線タグ用ＩＣチップを構成し、
各領域に形成された一対のアンテナ用接続端子のそれぞれに、形状保持性を備える可撓性材料により構成された略線状のアンテナを接続し、
前記ＩＣチップ及び前記アンテナを、柔軟性を備えた非導電材料で覆うことを特徴とする無線タグの製造方法。