JP2011034527A - 無線タグおよび無線タグ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 過度の折り曲げ力がかけられた場合においても、インレット上の配線パターンの断線を防止することができる無線タグおよび無線タグ製造方法を提供する。
【解決手段】 屈曲可能であり、表面上にアンテナパターン１２が形成されているベースシート１３と、ベースシート１３に搭載され、アンテナパターン１２と接続された回路チップ１１と、ベースシート１３及び回路チップ１１を覆い、ベースシート１３より硬度が低い保護部材１４と、保護部材１４の表面上に配列された、ベースシート１３より硬度が高い複数の突起１５とを備え、突起１５は、少なくとも保護部材１４が所定以上折り曲げられた際に、隣接する他の突起１５と干渉する位置に配列される。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信により信号の受信および送信を行う無線タグおよび無線タグ製造方法に関する。

従来、製品や人のＩＤ等の個別情報を記憶し、ＲＦＩＤ等の自動認識システムによる無線通信により、個別情報の読み出しおよび書き込みが行われるＲＦＩＤタグ等の無線タグが知られている。無線タグは、その内部に個別情報を有するＩＣチップが搭載され、該ＩＣチップに接続される配線パターン（無線通信用のアンテナパターンなど）を有するインレットを有している。この無線タグは、製品や人の衣服等に貼着または組み込まれ、自動認識システムにて識別されることにより、製品の流れや人の入退場などの一元管理を可能とする。

従来技術として、以下の無線タグに関する技術が開示されている。

特開２００８−００９５３７号公報

近年無線タグは、人の衣服等、インレットに対し、曲げ力が働くことが頻繁に有る物に貼付けされるようになっている。このような使用状況においては、過度の折り曲げ力インレットの一部分にかかってしまうことがあり、その折り曲げ位置において、インレットが必要以上に折り曲げられ、結果、インレット上の配線パターンが断線することがある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、このような過度の折り曲げ力がかけられた場合においても、インレット上の配線パターンの断線を防止することができる無線タグおよび無線タグ製造方法を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、無線タグにおいて、屈曲可能であり、表面上に配線パターンが形成されているベース部材と、該ベース部材に搭載され、前記配線パターンと接続された無線回路チップと、前記ベース部材及び無線回路チップを覆い、前記ベース部材より硬度が低い保護部材と、前記保護部材の表面上に配列された、前記ベース部材より硬度が高い複数の球面突起と、を有し、前記複数の球面突起は、少なくとも前記保護部材が所定以上折り曲げられた際に、隣接する他の球面突起と干渉する位置に配列されることを特徴とする。

また、無線タグ製造方法において、弾性を有する第１シートの片面上に前記第１シートより硬度が高い第２シートを圧着し、前記第１シートに圧着された前記第２シートを、少なくとも前記第１シートが所定以上折り曲げられた際に、隣接する他の突起と干渉する複数の突起に成型し、表面に配線パターンを有し該配線パターンに接続された無線回路チップを搭載したベース部材を、互いの突起が対向しない面にて対向させる２つの前記第１シート間に封入し、互いの前記第１シート間に前記無線回路チップが封入された２つの前記第１シートを圧着することを特徴とする。

開示の無線タグおよび無線タグ製造方法によれば、過度の折り曲げ力がかけられた場合においても、インレット上の配線パターンの断線を防止することができる。

本実施の形態に係る無線タグの構成を示す断面図である。である。 本実施の形態に係る無線タグに過度の折り曲げが加えられた状態を説明するための図である。 実施の形態に係る突起を有する保護部材の作製工程を説明するための図である。 実施の形態に係るインレットシート保護部材に挟み込む工程を説明するための図である。 実施の形態に係る無線タグを上方から見た図である。 実施の形態に係る無線タグにおける図５のＡ−Ａ’断面図である。 実施の形態に係る無線タグを折り曲げ線に沿うように折り曲げた状態を説明するための図である。 実施の形態に係る無線タグにおける突起の配置がＸ≧ｄ／２を満足する場合において折り曲げが加えられた状態を説明するための図である。 実施の形態に係る無線タグにおける突起の配置がＸ＜ｄ／２を満足する場合において折り曲げが加えられた状態を説明するための図である。 実施の形態に係る無線タグに対する比較例として実施の形態を適応しない無線タグに対し過度の折り曲げが加えられた状態を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は、実施の形態に係る無線タグの構成を示す断面図である。図１に示すように、無線タグ１は、ベースシート１３と、ベースシート１３にパターン形成された配線パターンの一種であるアンテナパターン１２と、アンテナパターン１２に接続され、ベースシート１３上に搭載された回路チップ１１とで形成されたインレットシートが保護部材１４で挟み込まれている。回路チップ１１は、無線通信を行うためのアンテナパターン１２と電気的に接続されたＩＣチップであり、アンテナパターン１２が受信する信号に基づいて、データの読み出し、書き込みが行われる。ベースシート１３は、例えばＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の屈曲可能な材料で構成されたシートである。ベースシート１３上にアンテナパターン１２が形成され、回路チップ１１が設置されている。保護部材１４は、例えば屈曲可能なゴムまたはエラストマ等の弾性体であり、実施の形態においては、ゴム強度４０程度の柔軟なゴムとする。

この保護部材１４上には、球面の突起１５が後述する突起設置条件を満たすよう隣接して複数設けられている。突起１５は、保護部材１４より高い硬度を有する。例えば保護部材１４がゴム強度４０のゴムである場合、突起１５は、ゴム強度８０程度のゴムまたはエラストマが望ましい。この突起１５は、ゴムに限るものではなく、プラスチックおよび金属等でもよい。例えば、プラスチックボール等の球状部材を、保護部材１４の表面上に埋め込ませ、球状部材を突起部１５としてもよい。実施の形態においては、ゴム強度８０程度のゴムとする。なお、突起１５は球面に限定するものではなく、円柱や角柱等の突起となる形状であればよい。

無線タグ１は、保護部材１４に、保護部材１４よりゴム硬度の高い突起１５が突起設置条件を満たすよう複数設けられていることにより、図２に示すように過度の折り曲げが加わったとしても、突起部１５が互いに当接し合い、折り曲げを抑止できる。このことから、無線タグ１は、アンテナパターン１２の断線を防止することができる。なお、図２では、説明上ベースシート１３は省略している。

無線タグ１の製造工程を図３〜図４を用いて説明する。図３は、実施の形態に係る突起を有する保護部材の作製工程を説明するための図である。図３に示される１５１は、突起１５が成型される前におけるシート状の突起材料である。１５２は、突起材料１５１が巻かれているロールである。１４１は、保護部材１４が巻かれているロールである。３１および３２は、突起材料１５１に対し突起１５をプレス加工により成型する押し型であり、３１は上型、３２は下型である。上型３１には、突起材料１５１に対し突起１５を成型できる加工が施されている。また、上型３１は、図示しない駆動装置により上下に駆動される。３３は、突起材料１５１と保護部材１４とを挟持するように上下に複数個設置される回転可能なローラである。

まず、２シート圧着工程において、突起材料１５１および保護部材１４は、ロール１５２およびロール１４１から引き出され、重ね合わされてローラ３３間に挟み込まれる。挟み込まれた後、突起材料１５１および保護部材１４は、ローラ３３により圧縮されると同時に図示しない加熱装置により加熱されることで熱圧着され、突起成型工程へと搬送される。ここで、加熱温度は、突起材料１５１および保護部材１４の材料の特性に応じて適宜設定される。突起成型工程では、突起材料１５１は、上型３１および下型３２により型押しされ、突起１５が成型される。この一連の方法により、突起１５を有する保護部材１４が成型される。

なお、実施の形態において、ローラ３３にて突起材料１５１および保護部材１４が重ね合わされると同時に加熱されることにより熱圧着させることとしたが、ローラ３３に熱を加え、ローラ３３のみで熱圧着させるようにしてもよい。また、突起材料１５１と保護部材１４とを熱圧着させたが、熱圧着に限定するものではなく、接着剤等により突起材料１５１および保護部材１４を貼着してもよい。また、突起材料１５１と保護部材１４とを熱圧着させた後に突起１５を成型させることとした。しかしながら、この方法に限定するものではなく、保護部材１４に対し個別に成型した突起１５を熱圧着または貼着させる方法等、突起１５の材料に応じて保護部材１４に対し突起１５を成型する方法等であってもよい。

次に、上述した突起材料１５１と保護部材１４とを圧着させた後に突起１５を成型する方法で作製した保護部材１４間にインレットシートを挟み込む方法を説明する。

図４は、インレットシートを保護部材間に挟み込む方法を説明するための図である。図４に示される４は、インレットシートである。３４は、保護部材１４とインレットシートとを挟持するように上下に複数個設置され、回転可能なローラである。まず、３シート圧着工程において、インレットシート４は、突起１５が外側となる状態にある２つの保護部材１４間に挟み込まれ、保護部材１４とともにローラ３３間に挟み込まれる。インレットシート４が保護部材１４間に挟み込まれることにより、回路チップ１１およびアンテナパターン１２は、保護部材１４間に封入される状態となる。挟み込まれた後、インレットシート４および保護部材１４は、ローラ３３により圧縮されると同時に図示しない加熱装置により熱を加えられることで熱圧着され、切断工程へと搬送される。熱圧着後、インレットシート４および保護部材１４は、所定の長さで切断されることで無線タグ１となる。実施の形態においては、図４に示される切り取り線で切断される。所定の長さは、アンテナパターン１２の配線構造、無線タグ１の用途および構成材料等により適宜設定されるが、アンテナパターン１２間で切断される長さが設定されることが望ましい。

なお、実施の形態において、突起１５を有した保護部材１４間にインレットシート４を挟み込むとしたが、この方法に限定するものではなく、インレットシート４を保護部材１４間へ挟み込んだ後に突起１５を設けるようにしてもよい。また、インレットシート４と保護部材１４とを熱圧着させたが、熱圧着に限定するものではなく、接着剤等によりインレットシート４および保護部材１４を貼着してもよい。また、突起１５を保護部材１４の片面に対し、連続して設けたが、アンテナパターン１２および回路チップ１１を覆う保護部材１４の範囲にのみ突起１５を設けるようにしてもよい。

次に、突起設置条件について説明する。突起設置条件は、過度の折り曲げが無線タグ１に対し加わった場合、突起１５が互いに当接するための条件である。突起設置条件の詳細を図５〜図９を用いて説明する。図５は、実施の形態に係る無線タグを上方から見た図である。なお、図５における無線タグ１は、突起設置条件の説明上、突起１５同士の間を広く設定している。図５に示される２は、突起１５近傍を拡大した領域である。ｄは、折り曲げ線に対し垂直方向における突起１５の幅（所謂、突起１５の直径）である。σは、折り曲げ線に対し垂直方向における突起１５間の間隔である。図６は、実施の形態に係る無線タグにおける図５のＡ−Ａ’断面図である。図６に示されるＬは、折り曲げ線に対し垂直方向における突起１５の周長である。

無線タグ１を図５および図６に示される折り曲げ線に沿うように折り曲げると、無線タグ１は、図７に示される状態となる。図７に示されるｄ／２は、中心線（突起１５の中心Ａから保護部材１４に対して垂直方向の線）から突起１５における端部Ｂまでの間隔(所謂、突起１５の半径)である。Ｘは、中心線から近接する突起１５の端部Ｃまでの間隔である。Ｌ／２は、中心線から保護部材１４までの突起１５の周長である。無線タグ１が折り曲げ線に沿い、折り曲げられると、突起１５における幾何学的な関係は、次式で示すことができる。

σ＝Ｘ+（Ｌ／２）・・・（１）

ここで、Ｘ≧ｄ／２である場合、図８に示されるように、無線タグ１に更なる折り曲げの力２７が加わったとしても突起１５は互いに当接しない。突起１５が互いに当接しないため、突起１５が保護部材１４に押し込まれる状態となり、過度の折り曲げの力を抑止する効果は得られない。一方、Ｘ＜ｄ／２である場合、無線タグ１に更なる折り曲げの力２７が加わると、図９に示されるように、突起１５は互いに当接する。突起１５が互いに当接するため、過度の折り曲げの力を抑止する効果が得られる。このことから、突起１５における幾何学的な関係は、式（１）に基づいて次式が求められる。

σ-（Ｌ／２）＝Ｘ＜ｄ／２・・・（２）

従って、突起１５の設置条件は、次式を満たすことが必要である。

σ-（Ｌ／２）＜ｄ／２ または σ＜（ｄ／２）+（Ｌ／２）・・・（３）

この式（３）が、突起１５により過度の折り曲げの力を抑止させるために満たすべき突起設置条件となる。

図１０は、実施の形態に係る無線タグに対する比較例として実施の形態を適応しない無線タグに対し過度の折り曲げが加えられた状態を説明するための図である。図１０に示される１０１は、実施の形態を適応しない無線タグである。１０２は、保護部材１４と同一の材料で構成される突起である。１０３は、アンテナパターン１２が断線する可能性が高い断線箇所である。図１０に示されるように、突起１０２が突起設置条件を満たしていないため、突起１０２は互いに当接しない。このことから、過度の折り曲げが無線タグ１０１に対し加わり、断線箇所１０３におけるアンテナパターン１２が断線する。

ここで、突起１０２が互いに当接し合うような折り曲げ位置において過度の折り曲げが加えられたとしても、突起１０２が保護部材１４と同一の材料で構成されているため、折り曲げの力に対し、突起１０２は容易に変形する。突起１０２が容易に変形するため、過度の折り曲げが無線タグ１０１に対し加わり、断線箇所１０３が断線する。保護部材１４および突起１０２がともにプラスチック等の硬い材料で構成されている場合、過度の折り曲げが加わった時点で保護部材１４の破壊が起こり、アンテナパターン１２の断線に繋がる。なお、図１０では、説明上ベースシート１３は省略している。

実施の形態によれば、無線タグ１に対し過度の折り曲げが加えられたとしても、保護部材１４が柔軟に曲がり、突起１５が互いに干渉し当接し合うことにより折り曲げが抑止される。折り曲げが抑止されることにより、アンテナパターン１２の断線を防止することができ、また、回路チップ１１の故障を防止することができる。

以上、本実施の形態によれば、以下の付記で示す技術的思想が開示されている。
（付記１）
屈曲可能であり、表面上に配線パターンが形成されているベース部材と、
該ベース部材に搭載され、前記配線パターンと接続された無線回路チップと、
前記ベース部材及び無線回路チップを覆い、前記ベース部材より硬度が低い保護部材と、
前記保護部材の表面上に配列された、前記ベース部材より硬度が高い複数の球面突起と、
を有し、
前記複数の球面突起は、少なくとも前記保護部材が所定以上折り曲げられた際に、隣接する他の球面突起と干渉する位置に配列されることを特徴とする無線タグ。
（付記２）
隣接する２つの前記球面突起における間隔をσとし、隣接する２つの前記球面突起を結ぶ直線方向における前記球面突起の周長をＬとし、前記球面突起の前記直線方向における幅をｄとした場合、前記球面突起は、σ＜（ｄ／２）+（Ｌ／２）の不等式を満足する間隔毎に配設されていることを特徴とする無線タグ。
（付記３）
付記２に記載の無線タグにおいて、
前記各球面突起は、隣接する前記球面突起と接して配列されていることを特徴とする無線タグ。
（付記４）
付記１に記載の無線タグにおいて、
前記配線パターンは、アンテナパターンであることを特徴とする無線タグ。
（付記５）
付記１に記載の無線タグにおいて、
前記球面突起は、前記保護部材における前記配線パターン及び前記無線回路チップを覆う範囲の表面にのみ設けられていることを特徴とする無線タグ。
（付記６）
付記１に記載の無線タグにおいて、
前記無線回路チップは、信号の受信および送信を行うためのアンテナ部を用いてデータの読み出しまたは書き込みを行うＩＣチップを有することを特徴とする無線タグ。
（付記７）
付記１に記載の無線タグにおいて、
前記保護部材は、ゴム強度４０の材料にて構成されることを特徴とする無線タグ。
（付記８）
付記１に記載の無線タグにおいて、
前記球面突起は、ゴム強度８０の材料にて構成されることを特徴とする無線タグ。
（付記９）
弾性を有する第１シートの片面上に前記第１シートより硬度が高い第２シートを圧着し、
前記第１シートに圧着された前記第２シートを、少なくとも前記第１シートが所定以上折り曲げられた際に、隣接する他の突起と干渉する複数の突起に成型し、
表面に配線パターンを有し該配線パターンに接続された無線回路チップを搭載したベース部材を、互いの突起が対向しない面にて対向させる２つの前記第１シート間に封入し、
互いの前記第１シート間に前記無線回路チップが封入された２つの前記第１シートを圧着する無線タグ製造方法。
（付記１０）
付記９に記載の無線タグ製造方法において、
前記第２シートを複数の突起に成型する際、該突起は球面突起に成型されることを特徴とする無線タグ製造方法。
（付記１１）
付記１０に記載の無線タグ製造方法において、
前記第２シートを複数の突起に成型する際、近接する２つの前記突起における間隔をσとし、近接する２つの前記突起を結ぶ直線方向における前記突起の周長をＬとし、前記突起の前記直線方向における幅をｄとした場合、σ＜（ｄ／２）+（Ｌ／２）の不等式を満足する間隔毎に前記球面突起が成型されることを特徴とする無線タグ製造方法。
（付記１２）
付記１０に記載の無線タグ製造方法において、
前記第２シートを複数の突起に成型する際、前記突起の形状を球面形状とする押し型を用いて、前記第１シートに圧着された前記第２シートを圧縮することにより前記第２シートを複数の突起に成型することを特徴とする無線タグ製造方法。
（付記１３）
付記９に記載の無線タグ製造方法において、
前記第２シートを複数の突起に成型する際、前記第２シートにおける前記配線パターン及び前記無線回路チップを覆う範囲にのみ前記突起を成型することを特徴とする無線タグ製造方法。
（付記１４）
付記９に記載の無線タグ製造方法において、
前記無線チップは、信号の受信および送信を行うためのアンテナ部を用いてデータの読み出しまたは書き込みを行うＩＣチップを有することを特徴とする無線タグ製造方法。
（付記１５）
付記９に記載の無線タグ製造方法において、
前記第１シートは、ゴム強度４０の材料にて構成されることを特徴とする無線タグ製造方法。
（付記１６）
付記９に記載の無線タグ製造方法において、
前記第２シートは、ゴム強度８０の材料にて構成されることを特徴とする無線タグ製造方法。
（付記１７）
付記９に記載の無線タグ製造方法において、
熱圧着により前記第１シートと前記第２シートとを圧着することを特徴とする無線タグ製造方法。
（付記１８）
付記９に記載の無線タグ製造方法において、
熱圧着により互いの前記第１シート間に前記無線回路チップが封入された２つの前記第１シートを圧着することを特徴とする無線タグ製造方法。

１ 無線タグ、１１回路チップ、１２ アンテナパターン、１３ ベースシート、１４ 保護部材、１５ 突起。

Claims (7)

1. 屈曲可能であり、表面上に配線パターンが形成されているベース部材と、
   該ベース部材に搭載され、前記配線パターンと接続された無線回路チップと、
   前記ベース部材及び無線回路チップを覆い、前記ベース部材より硬度が低い保護部材と、
   前記保護部材の表面上に配列された、前記ベース部材より硬度が高い複数の球面突起と、
   を有し、
   前記複数の球面突起は、少なくとも前記保護部材が所定以上折り曲げられた際に、隣接する他の球面突起と干渉する位置に配列されることを特徴とする無線タグ。
2. 請求項１に記載の無線タグにおいて、
   隣接する２つの前記球面突起における間隔をσとし、隣接する２つの前記球面突起を結ぶ直線方向における前記球面突起の周長をＬとし、前記球面突起の前記直線方向における幅をｄとした場合、前記球面突起は、σ＜（ｄ／２）+（Ｌ／２）の不等式を満足する間隔毎に配設されていることを特徴とする無線タグ。
3. 請求項２に記載の無線タグにおいて、
   前記各球面突起は、隣接する前記球面突起と接して配列されていることを特徴とする無線タグ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無線タグにおいて、
   前記配線パターンは、アンテナパターンであることを特徴とする無線タグ。
5. 弾性を有する第１シートの片面上に前記第１シートより硬度が高い第２シートを圧着し、
   前記第１シートに圧着された前記第２シートを、少なくとも前記第１シートが所定以上折り曲げられた際に、隣接する他の突起と干渉する複数の突起に成型し、
   表面に配線パターンを有し該配線パターンに接続された無線回路チップを搭載したベース部材を、互いの突起が対向しない面にて対向させる２つの前記第１シート間に封入し、
   互いの前記第１シート間に前記無線回路チップが封入された２つの前記第１シートを圧着する無線タグ製造方法。
6. 請求項５に記載の無線タグ製造方法において、
   前記第２シートを複数の突起に成型する際、該突起は球面突起に成型されることを特徴とする無線タグ製造方法。
7. 請求項６に記載の無線タグ製造方法において、
   前記第２シートを複数の突起に成型する際、近接する２つの前記突起における間隔をσとし、近接する２つの前記突起を結ぶ直線方向における前記突起の周長をＬとし、前記突起の前記直線方向における幅をｄとした場合、σ＜（ｄ／２）+（Ｌ／２）の不等式を満足する間隔毎に前記球面突起が成型されることを特徴とする無線タグ製造方法。

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