JP2011155460A

JP2011155460A - 物品識別管理梱包体

Info

Publication number: JP2011155460A
Application number: JP2010015321A
Authority: JP
Inventors: Yu Kokubo; 悠小久保
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2011-08-11

Abstract

【課題】内容物収納体の外箱内への収納の向きが入れ替わる場合にも安定してＲＦＩＤタグが構成される物品識別管理梱包体を得る。
【解決手段】外箱内に底面が四角形の内容物収納体を収納する物品識別管理梱包体を用い、前記外箱の底に共振アンテナを設置し、前記内容物収納体の底面に無線用ＩＣチップが接続されたループ状配線を設置し、前記外箱内に前記内容物収納体を収納し、前記内容物収納体の前記外箱への収納の向きが入れ替わる場合に常に、前記ループ状配線の部分と前記共振アンテナの部分が近接して電磁結合するように前記ループ状配線と前記共振アンテナを配置し、前記無線用ＩＣチップを前記ループ状配線の、前記共振アンテナと近接する部分以外の部分に接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、物品識別管理梱包体に係り、特に、ＲＦＩＤタグを用いて物品の識別管理をおこなう物品識別管理梱包体に関する。

物品の識別管理や物流管理を行うために、近年、ＲＦＩＤタグが用いられている。例えば、特許文献１には、ＲＦＩＤタグのアンテナの一部と無線用ＩＣチップを箱に付してその箱の蓋に残りのアンテナを付して、蓋が閉じられると箱のＲＦＩＤタグの無線用ＩＣチップとアンテナと蓋のアンテナが結合してＲＦＩＤタグが構成され、そのＲＦＩＤタグをリーダライタが検知することで蓋の開閉を検出する技術が開示されている。また、特許文献２には、電子機器の金属ケースに無線用ＩＣチップとそれに接続する第１のアンテナを設置し、その外側の樹脂筐体にＲＦＩＤタグ用の第２のアンテナを設置し、無線用ＩＣチップに接続する第１のアンテナと第２のアンテナを組み合わせてＲＦＩＤタグが構成され、金属ケースに樹脂筐体を組み合わせた場合にＲＦＩＤタグとして機能させる技術が開示されている。

特開２００２−２３４５４２号公報特開２００８−０４０９０４号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２の技術では、内容物収納体に無線用ＩＣチップとそれに接続する第１のアンテナを設置し、ＲＦＩＤタグ用の第２のアンテナを設置した外箱内に、長方形あるいは正方形の内容物収納体を収納し、内容物収納体に設置した第１のアンテナと外箱の第２のアンテナとが結合してＲＦＩＤタグが構成され、リーダライタと通信させようとする場合に以下の問題があった。すなわち、その内容物収納体の外箱内への収納の向きが不揃いであると、第１のアンテナと外箱の第２のアンテナとが離れてしまいＲＦＩＤタグが構成され無くなる場合を生じる問題があった。そのため、本発明の課題は、内容物収納体の外箱内への収納の向きが不揃いである場合にも安定してＲＦＩＤタグが構成される物品識別管理梱包体を得ることにある。

本発明は、上記課題を解決するために、外箱内に底面が四角形の内容物収納体を収納する物品識別管理梱包体であって、前記外箱の底に共振アンテナを設置し、前記内容物収納体の底面に無線用ＩＣチップが接続されたループ状配線を設置し、前記外箱内に前記内容物収納体を収納し、前記内容物収納体の前記外箱への収納の向きが入れ替わる場合に常に、前記ループ状配線の部分と前記共振アンテナの部分が近接して電磁結合するように前記ループ状配線と前記共振アンテナを配置し、前記無線用ＩＣチップを前記ループ状配線の、前記共振アンテナと近接する部分以外の部分に接続したことを特徴とする物品識別管理梱包体である。

また、本発明は、上記の物品識別管理梱包体であって、上記共振アンテナが上記外箱の２箇所に形成され、上記内容物収納体の収納位置が１８０度回転して上記外箱に収納される場合に、上記ループ状配線が、前記２箇所の共振アンテナの何れかに近接することを特徴とする物品識別管理梱包体である。

また、本発明は、上記の物品識別管理梱包体であって、上記内容物収納体の底面を正方形にし、上記共振アンテナが上記外箱の中央に設置され、上記内容物収納体の収納位置が９０度づつ回転して上記外箱に収納される何れの場合にも上記ループ状配線が上記共振アンテナに近接して配置されることを特徴とする物品識別管理梱包体である。

また、本発明は、上記の物品識別管理梱包体であって、
上記内容物収納体の底面を正方形にし、上記ループ状配線が上記内容物収納体の中央に設置され、上記内容物収納体の収納位置が９０度づつ回転して上記外箱に収納される何れの場合にも上記ループ状配線の部分と上記共振アンテナの部分が近接して配置されることを特徴とする物品識別管理梱包体である。

本発明によれば、外箱に収納する内容物収納体の収納位置が回転しても、外箱に設置した共振アンテナと内容物収納体に設置したループ状配線の近接関係を維持できるので、内容物収納体の収納の向きが不揃いであっても、リーダライタと通信可能である物品識別管理梱包体が得られる効果がある。

本発明の物品識別管理梱包体を示す斜視図である。本発明の物品識別管理梱包体の第１の実施形態である。（ａ）は、物品識別管理梱包体を側面から見た、長辺方向の断面図である。（ｂ）は、物品識別管理梱包体を底面から見た平面図である。（ｃ）は（ｂ）の内容物収納体１０の収納位置を内容物収納体１０の底面の垂線の回りに１８０度回転した場合の平面図である。本発明の第２の実施形態の物品識別管理梱包体を底面から見た平面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、内容物収納体１０の収納位置を、内容物収納体１０の底面の垂線の回りに９０度づつ回転させた場合の平面図である。本発明の第３の実施形態の物品識別管理梱包体を底面から見た平面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、内容物収納体１０の収納位置を、内容物収納体１０の底面の垂線の回りに９０度づつ回転させた場合の平面図である。

以下、本発明に係る物品識別管理梱包体の実施例について図１から図４を参照して説明する。この物品識別管理梱包体は、図１の斜視図のように、所定周波数の送受信信号を処理する無線用ＩＣチップ１及びループ状配線２から成るＩＣモジュール３を用い、ＩＣモジュール３を設置した内容物収納体１０とその内容物収納体１０を収納する外箱２０とから成る。無線用ＩＣチップ１は、クロック回路、ロジック回路、メモリ回路などを含み、必要な情報がメモリされており、裏面に入出力端子電極が設けられている。無線用ＩＣチップ１の入出力端子電極を、内容物収納体１０に設置したＩＣモジュール３上のループ状配線２の両端に金属バンプにて電気的に接続する。また、外箱２０には、共振アンテナ２１が形成されている。外箱２０に設ける共振アンテナ２１は、外箱２０に銀ペースト又は銅ペースト等の導体ペーストで印刷することができる。あるいは、共振アンテナ２１は、金属箔をエッチングして形成するか、電解めっきで金属めっきを導体膜上に成長させて形成するか、蒸着により金属薄膜パターンを製膜するか、あるいは金属箔を打ち抜く等の手段で形成した金属膜パターンを外箱２０に設置することができる。更には、共振アンテナ２１を、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）膜等の透明導電膜のパターンで形成することも可能である。

（第１の実施形態）
図２に本発明の物品識別管理梱包体の第１の実施形態の物品識別管理梱包体を示す。図
２（ａ）に側面から見た断面図を示し、図２（ｂ）と（ｃ）に、底面から見た平面図を示す。図２（ｃ）は、図２（ｂ）の内容物収納体１０の外箱２０への収納位置を、内容物収納体１０の底面の垂線の回りに１８０度回転した場合の平面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、共振周波数の電磁界の波長の２分の１のサイズの共振アンテナ２１を外箱２０に設置する。そして、無線用ＩＣチップ１を実装したＩＣモジュール３を内容物収納体１０に設置する。外箱２０に設置する波長の２分の１のサイズの共振アンテナ２１のサイズは、例えば共振周波数が２．４５ＧＨｚの場合は６１ｍｍの長さになる。共振周波数が０．９５ＧＨｚの場合は共振アンテナ２１の長さは３１６ｍｍに長くなる。共振アンテナ２１はメアンダ形状に折り曲げた配線に形成することでサイズを小さくすることもできる。内容物収納体１０は、外箱２０に備えた内容物支持体２２で支える。共振アンテナ２１は、外箱２０の底に設置する。共振アンテナ２１を、外箱２０の一部を構成する内容物支持体２２の下面（この位置も外箱２０の底である）に設置しても良い。内容物収納体１０を外箱２０に収納した際に、外箱２０あるいは内容物支持体２２に設置した共振アンテナ２１の近傍に、内容物収納体１０に設置したＩＣモジュール３のループ状配線２が位置するように両者を配置する。その際に、ループ状配線２に接続した無線用ＩＣチップ１は、常に共振アンテナ２１から遠い側に位置するように配置する。

図２（ｂ）と（ｃ）に、物品識別管理梱包体を底面から見た平面図を示す。ＩＣモジュール３のループ状配線２の位置の近傍に、ループ状配線２に平行に共振アンテナ２１の無線用ＩＣチップ１と反対側の部分が近接するように、共振アンテナ２１を外箱２０に設置する。この共振アンテナ２１は、外箱２０に２箇所設置する。それにより、外箱２０内に収納される内容物収納体１０の収納位置が１８０度回転して左右が逆になって収納される場合にも、ＩＣモジュール３のループ状配線２の無線用ＩＣチップ１と反対側の部分が、２箇所の共振アンテナ２１のいずれか１つに近接するようにする。

このループ状配線２を共振アンテナ２１に近接させることで、ループ状配線２の配線に垂直な平面において、その配線の断面を中心とする同心円状に磁力線が形成され、その円周方向を向く磁界が発生する。その磁界が共振アンテナ２１の配線に垂直に交わり、その磁界の変化が共振アンテナ２１の配線の方向に電界を誘起する電磁誘導により共振アンテナ２１がループ状配線２の中間部分と誘導結合する。共振アンテナ２１はループ状配線２と容量結合もしている。外箱２０に波長の２分の１のサイズで形成されている共振アンテナ２１に、誘起された電界により電流が流れ、その電流の発生する電磁界が共振アンテナ２１上で共振することで、共振アンテナ２１の外に強い電磁界を発生する。このように、内容物収納体１０を外箱２０に収納した際に共振アンテナ２１が、ループ状配線２の無線用ＩＣチップ１と反対側の部分に近接するようにすることによって、共振アンテナ２１とループ状配線２を確実に誘導結合及び容量結合させることができる。

以上のごとく、ループ状配線２の無線用ＩＣチップ１と反対側の部分が共振アンテナ２１と誘導結合及び容量結合することにより、リーダライタから放射された高周波電磁界が共振アンテナ２１で受信され、その高周波電磁界のエネルギーがループ状配線２を介して無線用ＩＣチップ１に供給され、無線用ＩＣチップ１が動作する。また、その逆に、無線用ＩＣチップ１からの応答信号がループ状配線２を介して共振アンテナ２１に伝達され、共振アンテナ２１からリーダライタに伝送される。こうして、外箱２０内に内容物収納体１０を収納することで、ループ状配線２の無線用ＩＣチップ１と反対側の部分と共振アンテナ２１が近接して電磁結合することで、無線用ＩＣチップ１が共振アンテナ２１を介してルーダラータと無線通信することができる。

ループ状配線２は、その長さ、電極幅及び共振アンテナ２１との間隔を調整することで、無線用ＩＣチップ１との間でインピーダンスを整合することができる。具体的には、ループ状配線２はそのループ形状に起因するインピーダンスを有し、その両端に結合される無線用ＩＣチップ１のインピーダンスに整合させて、無線用ＩＣチップ１から効率良く電流を供給させる。

ループ状配線２の両端の電極間のインピーダンス（Ｚ）は実数部（Ｒ）と虚数部（Ｘ）の和で表され、ループ状配線２の形状が小さくなると電流経路長も短くなるため、そのインダクタンス（Ｌ）とインピーダンス（Ｘ＝ωＬ）が小さくなる。また、ループ状配線２の配線幅を小さくするとそのインピーダンスを大きくできる。ループ状配線２の形状と配線幅を調整することでインピーダンスを調整することができる。０．９５ＧＨｚで使用するある無線用ＩＣチップ１の複素インピーダンスは、２０Ω−ｊ１８３Ω（ｊは虚数単位）であった。この場合は、ループ状配線２のインピーダンスを２０Ω＋ｊ１８３Ωにすればインピーダンスが整合する。厚さ１０μｍのアルミニウムの金属膜パターンで形成したループ状配線２の線幅を１ｍｍにして、ループ長さを２００ｍｍ、１６０ｍｍ、１５０ｍｍとしてインピーダンスの虚部を測定したところ、それぞれ、２１４Ω、１８３Ω、１５０Ωであった。そのため、幅が１ｍｍで１６０ｍｍのループ長さのループ状配線２を用いることで、インピーダンスの虚部を整合できる。また、ループ状配線２と共振アンテナ２１の間隔を変えてループ状配線２のインピーダンスの実部を測定したところ、間隔が２ｍｍの場合は１０Ωで、間隔が１ｍｍで１５Ωであった。そのため、ループ状配線２と共振アンテナ２１の間隔を１ｍｍにすることで、インピーダンスの実部もおおむね整合できる。このようにして、ループ状配線２の形状と配線幅、そして、ループ状配線２と共振アンテナ２１の間隔を調整することで、無線用ＩＣチップ１のインピーダンスをループ状配線２のインピーダンスに整合させることができる。

（第２の実施形態）
図３に本発明の物品識別管理梱包体の第２の実施形態の物品識別管理梱包体の底面から見た平面図を示す。本実施形態では、内容物収納体１０の底面を正方形にし、外箱２０の底に、中央部分に共振アンテナ２１を１つ設置する。図３（ｂ）は、図３（ａ）の内容物収納体１０の外箱２０への収納位置を、内容物収納体１０の底面の垂線の回りに右回りに９０度回転した場合を示し、図３（ｃ）と図３（ｄ）は、内容物収納体１０の外箱２０への収納位置を更に右回りに９０度づつ順次に回転した場合を示す。内容物収納体１０の収納位置を回転するのに伴い、内容物収納体１０に設置したループ状配線２とそれに接続した無線用ＩＣチップ１が、内容物収納体１０の中心の回りに９０度づつ回転する。

一方、外箱２０に設置した共振アンテナ２１は、外箱２０と一緒に同じ位置に留まる。図３（ａ）のように、共振アンテナ２１を外箱２０の中央位置に設置し、また、内容物収納体１０に設置したループ状配線２を、その共振アンテナ２１の近傍に配置し、無線用ＩＣチップ１は、ループ状配線２が共振アンテナ２１の中心から遠い部分で、ループ状配線２に接続する。これにより、図３（ａ）から図３（ｄ）まで、内容物収納体１０の外箱２０への収納位置が９０度づつ回転して、ループ状配線２の配置位置が共振アンテナ２１の中心に対して９０度づつ回転しても、無線用ＩＣチップ１が常に共振アンテナ２１から遠い位置に配置されつつ、常にループ状配線２の無線用ＩＣチップ１と反対側の部分が共振アンテナ２１の近傍に位置する。このため、共振アンテナ２１とループ状配線２は強い誘導結合および強い容量結合で強い電磁結合をする効果がある。

なお、この実施形態の共振アンテナ２１の配置は、内容物収納体１０の正方形の底面の辺に平行方向に配置する場合に限定されず、共振アンテナ２１の配置位置とループ状配線２の配置位置を、内容物収納体１０の正方形の底面の中心に対して回転させて配置させ、すなわち、共振アンテナ２１をその底面の辺に斜めの方向に配置しても良い。その配置の場合も同様に、内容物収納体１０の収納位置が９０度づつ回転して外箱２０に収納される何れの場合にもループ状配線２が共振アンテナ２１に近接するように構成できる。

（第３の実施形態）
図４に本発明の物品識別管理梱包体の第２の実施形態の物品識別管理梱包体の底面から見た平面図を示す。本実施形態では、内容物収納体１０の底面を正方形にし、内容物収納体１０の底面の中央に円形あるいは八角形状のループ状配線２を設置する。そして、内容物収納体１０の底面の対角線の間の位置に無線用ＩＣチップ１を設置してループ状配線２に接続する。外箱２０の底には、内容物収納体１０の正方形の底面の対角線の方向でループ状配線２と近接する共振アンテナ２１を１つ設置する。図４（ａ）から（ｄ）は、内容物収納体１０の外箱２０に対する収納位置を内容物収納体１０の底面の垂線の回りに右回りに９０度づつ順次に回転した場合を示す。内容物収納体１０の回転によってループ状配線２が共振アンテナ２１に対して回転するが、ループ状配線２と共振アンテナ２１が、内容物収納体１０の底面の対角方向で近接する関係が維持される。ここで、無線用ＩＣチップ１は、内容物収納体１０の底面の対角方向の位置を避けた位置に設置するので、内容物収納体１０の回転によっても、無線用ＩＣチップ１が共振アンテナ２１に近接することが無く、ループ状配線２と共振アンテナ２１の電磁結合が損なわれない。

この実施形態では、内容物収納体１０の底面の対角線の間のループ状配線２の位置に無線用ＩＣチップ１を設置し、内容物収納体１０の正方形の底面の対角線の方向でループ状配線２と近接する共振アンテナ２１を斜め４５度方向に設置したが、本実施形態の共振アンテナ２１の配置は、これに限定されない。すなわち、共振アンテナ２１の配置位置とループ状配線２の配置位置を、内容物収納体１０の正方形の底面の中心に対して回転させて配置させることができ、例えば、共振アンテナ２１を内容物収納体１０の底面の辺に平行な方向に配置しても良い。その場合も同様に、外箱２０に収納される内容物収納体１０の収納位置が内容物収納体１０の底面の垂線の回りに９０度づつ回転して収納される何れの場合にも、ループ状配線２が共振アンテナ２１に近接するように構成できる。

以上のように、本発明は、無線用ＩＣチップ１を有する物品識別管理梱包体及び該物品識別管理梱包体を備えた電子機器に有用であり、内容物収納体１０を外箱２０に収納する配置が回転しても、物品識別管理に支障が無い物品識別管理梱包体が得られる効果がある。

１・・・無線用ＩＣチップ
２・・・ループ状配線
３・・・ＩＣモジュール
１０・・・内容物収納体
２０・・・外箱
２１・・・共振アンテナ
２２・・・内容物支持体

Claims

外箱内に底面が四角形の内容物収納体を収納する物品識別管理梱包体であって、前記外箱の底に共振アンテナを設置し、前記内容物収納体の底面に無線用ＩＣチップが接続されたループ状配線を設置し、前記外箱内に前記内容物収納体を収納し、前記内容物収納体の前記外箱への収納の向きが入れ替わる場合に常に、前記ループ状配線の部分と前記共振アンテナの部分が近接して電磁結合するように前記ループ状配線と前記共振アンテナを配置し、前記無線用ＩＣチップを前記ループ状配線の、前記共振アンテナと近接する部分以外の部分に接続したことを特徴とする物品識別管理梱包体。
請求項１記載の物品識別管理梱包体であって、前記共振アンテナが前記外箱の２箇所に形成され、前記内容物収納体の収納位置が１８０度回転して前記外箱に収納される場合に、前記ループ状配線が、前記２箇所の共振アンテナの何れかに近接することを特徴とする物品識別管理梱包体。
請求項１記載の物品識別管理梱包体であって、前記内容物収納体の底面を正方形にし、前記共振アンテナが前記外箱の中央に設置され、前記内容物収納体の収納位置が９０度づつ回転して前記外箱に収納される何れの場合にも前記ループ状配線が前記共振アンテナに近接して配置されることを特徴とする物品識別管理梱包体。
請求項１記載の物品識別管理梱包体であって、前記内容物収納体の底面を正方形にし、前記ループ状配線が前記内容物収納体の中央に設置され、前記内容物収納体の収納位置が９０度づつ回転して前記外箱に収納される何れの場合にも前記ループ状配線の部分と前記共振アンテナの部分が近接して配置されることを特徴とする物品識別管理梱包体。