JP2008205732A - 非接触型データ受送信体 - Google Patents

Abstract

【課題】耐候性および柔軟性に優れるとともに、アンテナに直接接する筐体の面積を減らすことにより、アンテナの通信特性の低下を防止した非接触型データ受送信体を提供する。
【解決手段】本発明の非接触型データ受送信体１０は、凹部１６が設けられた筐体１１と、凹部１６内に収蔵されたインレット１２と、凹部１６内にてインレット１２に重ねられ、筐体１１を封止する封止材１８と、を備え、インレット１２のアンテナ１５において、少なくとも給電点とは反対側の端部２１ａ，２２ａが環状をなし、筐体１１の端部２１ａ，２２ａと対向する部分には、少なくとも端部２１ａ，２２ａと略同一形状の空孔１７が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用途の情報記録メディアのように、電磁波を媒体として外部から情報を受信し、また外部に情報を送信できるようにした非接触型データ受送信体に関し、特に、耐候性に優れるとともに、通信特性に優れる非接触型データ受送信体に関する。

非接触型データ受送信体の一例であるＩＣタグは、基材と、その一方の面に設けられ互いに接続されたアンテナおよびＩＣチップとから構成されるインレットを備えており、１３．５６ＭＨｚ帯で使用するＩＣタグは、情報書込／読出装置からの電磁波を受信すると共振作用によりアンテナに起電力が発生し、この起電力によりＩＣタグ内のＩＣチップが起動し、このＩＣチップ内の情報を信号化し、この信号がＩＣタグのアンテナから発信される。
ＩＣタグから発信された信号は、情報書込／読出装置のアンテナで受信され、コントローラーを介してデータ処理装置へ送られ、識別などのデータ処理が行われる。

このようなＩＣタグを耐熱性、耐候性に優れたものとするために、インレットをシリコーン樹脂やポリテトラフルオロエチレン樹脂などの樹脂でモールドして、パッケージ化したＩＣタグが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２４７８３号公報

しかしながら、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚで通信する電波方式のＩＣタグは、１３．５６ＭＨｚ帯の誘導起電力式と異なり、水分や周辺物質の誘電率によって特性が変化し易い。
そのため、インレットを樹脂モールドした数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚで通信する電波方式のＩＣタグは、１３．５６ＭＨｚ帯のＩＣタグと同様に樹脂などでモールドして使用すると、著しく特性が低下し、これにより出力が低下するという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、耐候性に優れるとともに、アンテナに生じる通信特性の低下を防止した非接触型データ受送信体を提供することを目的とする。

本発明の非接触型データ受送信体は、凹部が設けられた筐体と、前記凹部内に収蔵されたインレットと、前記凹部内にて前記インレットに重ねられ、前記筐体を封止する封止材と、を備えた非接触型データ受送信体であって、前記インレットのアンテナの少なくとも一部が環状をなし、前記筐体の前記アンテナと対向する部分には空孔が設けられていることを特徴とする。

本発明の非接触型データ受送信体によれば、凹部が設けられた筐体と、前記凹部内に収蔵されたインレットと、前記凹部内にて前記インレットに重ねられ、前記筐体を封止する封止材と、を備えた非接触型データ受送信体であって、前記インレットのアンテナの少なくとも一部が環状をなし、前記筐体の前記アンテナと対向する部分には空孔が設けられているので、耐候性に優れるとともに、アンテナに直接接する筐体の面積を減らすことにより、アンテナの通信特性の低下を防止できるので、読み取り／書き込みの精度に優れ、読み取り／書き込みの距離が低下することを防止できる。さらに、従来のダイポールアンテナと同等のアンテナ機能を維持したまま、アンテナを形成する材料の使用量を削減することができる。

本発明の非接触型データ受送信体の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明に係る非接触型データ受送信体の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２は、本発明に係る非接触型データ受送信体に用いられる筐体の一例を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図３は、本発明に係る非接触型データ受送信体に用いられるインレットの一例を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
図１〜３中、符号１０は非接触型データ受送信体、１１は筐体、１２はインレット、１３は基材、１４はＩＣチップ、１５はアンテナ、１６は凹部、１７は空孔、１８は封止材、１９は取付孔をそれぞれ示している。

この実施形態の非接触型データ受送信体１０は、筐体１１と、筐体１１の凹部１６内に収蔵されたインレット１２と、凹部１６内にてインレット１２に重ねられ、筐体１１を封止する封止材１８とから概略構成されている。

インレット１２は、基材１３と、ＩＣチップ１４と、アンテナ１５とから概略構成されている。また、ＩＣチップ１４およびアンテナ１５は、基材１３の一方の面１３ａに設けられ、互いに電気的に接続されている。

アンテナ１５は、各種導電体からなり、互いに対向し、その対向する側にそれぞれ給電点（ＩＣチップ１４と接続している部分）を有する一対の放射素子２１，２２と、放射素子２１，２２の給電点近傍を短絡する短絡部２３とからなるダイポールアンテナである。
また、放射素子２１，２２は、その長手方向の形状が蛇行したメアンダ形状（蛇行形状）をなしている。
また、放射素子２１，２２の給電点とは反対側の端部２１ａ，２２ａは、放射素子２１，２２におけるその他の部分よりも幅広に形成されており、かつ、導電体２１ｂ，２２ｂにより、その外郭のみが形成され、中抜きされて、環状をなしている。

アンテナ１５の長手方向における長さは、非接触ＩＣカードなどの非接触ＩＣモジュールに利用できる極超短波帯〈ＵＨＦ〉やマイクロ波帯の電波帯の周波数（３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）の１／２波長に相当する長さとなっている。すなわち、放射素子２１，２２の長手方向における長さは、１／４波長に相当する長さとなっている。

また、インレット１２は、ＩＣチップ１４およびアンテナ１５が設けられている面側（基材１３の一方の面１３ａ側）を内側にし、ＩＣチップ１４が空孔１７（１７Ｂ）の中に収容されるように、筐体１１の凹部１６内に収蔵されている。
また、封止材１８は、筐体１１の凹部１６の開口部とほぼ同一の形状をなしている。この封止材１８は、凹部１６内に配されたインレット１２の基材１３の他方の面１３ｂ（ＩＣチップ１４およびアンテナ１５が設けられている面とは反対の面）に重ねられ、接着剤を介して筐体１１に接着されるか、あるいは、筐体１１に熱融着されることにより、筐体１１を封止して、インレット１２を凹部１６内に封入している。さらに、封止材１８のインレット１２と接している面とは反対の面１８ａは、筐体１１の一方の面１１ａと同一面上に配されている。

筐体１１には、その長手方向にインレット１２を収蔵するための凹部１６が設けられており、アンテナ１５の放射素子２１，２２の端部２１ａ，２２ａと対向する部分には、筐体１１の厚み方向に、その厚み方向と垂直な断面形状が放射素子２１，２２の端部２１ａ，２２ａと略同一形状の空孔１７（１７Ａ），１７（１７Ａ）が設けられている。
また、空孔１７（１７Ａ）の深さは、凹部１６内にて放射素子２１，２２の端部２１ａ，２２ａと筐体１１との間に空隙が設けられれば特に限定されないが、２ｍｍ以上であることが好ましい。
また、空孔１７（１７Ａ）内には空気が存在しても、空孔１７（１７Ａ）内は真空であってもよい。
さらに、筐体１１には、その厚み方向に貫通し、凹部１６を挟んで一対の取付孔１９、１９が設けられている。この取付孔１９、１９は、取り付け対象となる物品に非接触型データ受送信体１０を取り付けるために用いられる。

筐体１１をなす材質は、特に限定されるものではないが、例えば、ゴム状の弾性および可撓性を有する樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、反応型樹脂などの樹脂、セラミックス、ガラスなどが挙げられる。
筐体１１をなすゴム状の弾性および可撓性を有する樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェレニンサルファイド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（以下、「ＡＢＳ」と略す。）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの熱可塑性樹脂あるいは熱可塑性エラストマーが挙げられる。これらの樹脂の中でも、耐候性、耐熱性、耐薬品性、柔軟性などに優れる点から、シリコーン樹脂が好ましい。

筐体１１をなす熱可塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニル、酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニル共重合体、メタクリル酸エステル−エチレン共重合体、ポリ弗化ビニル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体（セルロースアセテートブチレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースプロピオネート、ニトロセルロース）、スチレンブタジエン共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、あるいは、スチレン系ゴム、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム、エチレン・プロピレン共重合体ゴムなどのポリマー系の合成ゴム材料などが挙げられる。

筐体１１をなす熱硬化性樹脂または反応型樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン硬化型樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂などが挙げられる。
筐体１１をなすセラミックス、ガラスとしては、特に限定されるものではなく、インレット１２を収蔵できる程度の凹部１６、および、空孔１７を形成可能なものであればいかなるものでも用いられる。
このような筐体１１をなす材質の中でも、所定の形状に成形することが容易であるなどの点から樹脂が好ましい。

基材１３としては、少なくとも表層部には、ガラス繊維、アルミナ繊維などの無機繊維からなる織布、不織布、マット、紙などまたはこれらを組み合わせたもの、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる織布、不織布、マット、紙などまたはこれらを組み合わせたものや、あるいはこれらに樹脂ワニスを含浸させて成形した複合基材や、ポリアミド系樹脂基材、ポリエステル系樹脂基材、ポリオレフィン系樹脂基材、ポリイミド系樹脂基材、エチレン−ビニルアルコール共重合体基材、ポリビニルアルコール系樹脂基材、ポリ塩化ビニル系樹脂基材、ポリ塩化ビニリデン系樹脂基材、ポリスチレン系樹脂基材、ポリカーボネート系樹脂基材、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合系樹脂基材、ポリエーテルスルホン系樹脂基材などのプラスチック基材や、あるいはこれらにマット処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、フレームプラズマ処理、オゾン処理、または各種易接着処理などの表面処理を施したものなどの公知のものから選択して用いられる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートまたはポリイミドからなる電気絶縁性のフィルムまたはシートが好適に用いられる。

ＩＣチップ１４としては、特に限定されず、アンテナ１５を介して非接触状態にて情報の書き込みおよび読み出しが可能なものであれば、非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベル、あるいは非接触型ＩＣカードなどのＲＦＩＤメディアに適用可能なものであればいかなるものでも用いられる。

アンテナ１５は、基材１３の一方の面１３ａにポリマー型導電インクを用いて所定のパターン状にスクリーン印刷により形成されてなるものか、もしくは、導電性箔をエッチングしてなるもの、金属メッキしてなるものである。

ポリマー型導電インクとしては、例えば、銀粉末、金粉末、白金粉末、アルミニウム粉末、パラジウム粉末、ロジウム粉末、カーボン粉末（カーボンブラック、カーボンナノチューブなど）などの導電微粒子が樹脂組成物に配合されたものが挙げられる。

樹脂組成物として熱硬化型樹脂を用いれば、ポリマー型導電インクは、２００℃以下、例えば１００〜１５０℃程度でアンテナ１５をなす塗膜を形成することができる熱硬化型となる。アンテナ１５をなす塗膜の電気の流れる経路は、塗膜をなす導電微粒子が互いに接触することによる形成され、この塗膜の抵抗値は１０^-5Ω・ｃｍオーダーである。
また、本発明におけるポリマー型導電インクとしては、熱硬化型の他にも、光硬化型、浸透乾燥型、溶剤揮発型といった公知のものが用いられる。

光硬化型のポリマー型導電インクは、光硬化性樹脂を樹脂組成物に含むものであり、硬化時間が短いので、製造効率を向上させることができる。光硬化型のポリマー型導電インクとしては、例えば、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂（特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など）とのブレンド樹脂組成物に、導電微粒子が６０質量％以上配合され、ポリエステル樹脂が１０質量％以上配合されたもの、すなわち、溶剤揮発型かあるいは架橋／熱可塑併用型（ただし熱可塑型が５０質量％以上である）のものや、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂（特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など）とのブレンド樹脂組成物に、ポリエステル樹脂が１０質量％以上配合されたもの、すなわち、架橋型かあるいは架橋／熱可塑併用型のものなどが好適に用いられる。

また、アンテナ１５をなす導電性箔としては、銅箔、銀箔、金箔、白金箔、アルミニウム箔などが挙げられる。
さらに、アンテナ１５をなす金属メッキとしては、銅メッキ、銀メッキ、金メッキ、白金メッキなどが挙げられる。

封止材１８は、筐体１１をなす樹脂と同様のゴム状の弾性および可撓性を有する樹脂から構成されている。

この実施形態の非接触型データ受送信体１０は、筐体１１と、その凹部１６内に収蔵されたインレット１２と、凹部１６内にてインレット１２に重ねられ、筐体１１を封止する封止材１８とを備え、インレット１２のアンテナ１５において放射素子２１，２２の給電点とは反対側の端部２１ａ，２２ａは、導電体２１ｂ，２２ｂにより、その外郭のみが形成され、中抜きされて、環状をなしており、筐体１１の放射素子２１，２２の端部２１ａ，２２ａと対向する部分には、その端部２１ａ，２２ａと略同一形状の空孔１７（１７Ａ），１７（１７Ａ）が設けられているので、耐候性に優れるとともに、アンテナ１５に直接接する筐体１１の面積を減らすことにより、アンテナ１５の通信特性の低下を防止することができる。すなわち、非接触型データ受送信体１０は、耐候性に優れるとともに、読み取り／書き込みの精度に優れ、読み取り／書き込みの距離が低下することを防止できる。さらに、従来のダイポールアンテナと同等のアンテナ機能を維持したまま、アンテナ１５を形成する材料の使用量を削減することができる。
また、筐体１１をシリコーン樹脂などのゴム状の弾性および可撓性を有する樹脂で形成すれば、空孔１７を設けていても、表面を押された際に筐体１１が押されて、筐体１１の一部がアンテナ１５に接触しやすく、アンテナ１５に中抜きされて環状をなす部分を設けておけば、そのような事象を回避することができ、特にアンテナの通信特性の低下を防止することができる。

なお、この実施形態では、筐体１１の放射素子２１，２２の端部２１ａ，２２ａと対向する部分に、その端部２１ａ，２２ａと略同一形状の空孔１７（１７Ａ），１７（１７Ａ）が設けられている非接触型データ受送信体１０を例示したが、本発明の非接触型データ受送信体はこれに限定されない。本発明の非接触型データ受送信体にあっては、筐体のアンテナと対向する部分に、アンテナの全域に渡って多数の空孔が設けられていてもよく、また、空孔の深さ方向と垂直な断面形状は特に限定されず、円形、楕円形、三角形、四角形、五角形、七角形以上の多角形など如何なる形状であってもよい。また、筐体のアンテナと対向する部分には、その機械的強度と柔軟性を両立できる程度に多数の空孔が密に設けられることが好ましく、特にアンテナの全域に渡って均一に多数の正六角形の空孔が設けられ、この空孔によりハニカム構造を形成していることが好ましい。

また、この実施形態では、アンテナ１５がダイポールアンテナである非接触型データ受送信体１０を例示したが、本発明の非接触型データ受送信体はこれに限定されない。本発明の非接触型データ受送信体にあっては、アンテナがモノポールアンテナ、クロスダイポールアンテナなどであってもよい。
また、この実施形態では、インレット１２のアンテナ１５において放射素子２１，２２の給電点とは反対側の端部２１ａ，２２ａが環状をなしている非接触型データ受送信体１０を例示したが、本発明の非接触型データ受送信体はこれに限定されない。本発明の非接触型データ受送信体にあっては、インレットのアンテナにおいて、給電点およびその近傍を除いて、少なくとも一部が環状をなしていればよく、放射素子の端部以外の部分（放射素子の中間部分や給電点側の部分など）が導電体により、その外郭のみが形成され、中抜きされて、環状をなしていてもよい。この場合も、通信特性が低下することはない。

次に、図４を参照して、この実施形態の非接触型データ受送信体の製造方法について説明する。
まず、筐体１１の凹部１６内に、ＩＣチップ１４が空孔１７Ｂ内に配され、放射素子２１，２２の端部２１ａ，２２ａが空孔１７Ａ，１７Ａに対向するように、基材１３の一方の面１３ａを内側にしてインレット１１を収納する。
次いで、凹部１６内に配されたインレット１２の基材１３の他方の面１３ｂに、封止材１８を重ねて、凹部１６に封止材１８を嵌める。
次いで、接着剤を介して筐体１１に封止材１８を接着するか、あるいは、筐体１１に封止材１８を熱融着することにより、筐体１１を封止して、非接触型データ受送信体１０を得る。

本発明の非接触型データ受送信体は、非金属物質の他に、金属物品や水分を含む物品へ直接貼付する用途に適用できる。

本発明に係る非接触型データ受送信体の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明に係る非接触型データ受送信体に用いられる筐体の一例を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明に係る非接触型データ受送信体に用いられるインレットの一例を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明に係る非接触型データ受送信体の一実施形態の製造方法を示す概略断面図である。

符号の説明

１１・・・筐体、１２・・・インレット、１３・・・基材、１４・・・ＩＣチップ、１５・・・アンテナ、１６・・・凹部、１７・・・空孔、１８・・・封止材、１９・・・取付孔、２１，２２・・・放射素子。

Claims (1)

1. 凹部が設けられた筐体と、前記凹部内に収蔵されたインレットと、前記凹部内にて前記インレットに重ねられ、前記筐体を封止する封止材と、を備えた非接触型データ受送信体であって、
   前記インレットのアンテナの少なくとも一部が環状をなし、
   前記筐体の前記アンテナと対向する部分には空孔が設けられていることを特徴とする非接触型データ受送信体。
   
   

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