JP2012084050A

JP2012084050A - Ｒｆｉｄタグ

Info

Publication number: JP2012084050A
Application number: JP2010231485A
Authority: JP
Inventors: Yu Kokubo; 悠小久保
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】曲げ応力がかかりやすい製品や商品に添付して使用した場合にも、その機械的損傷が生じにくく、ＲＦＩＤタグ本来の機能を維持できるＲＦＩＤタグを提供すること。
【解決手段】インレット基材と、このインレット基材上に配置され、互いに接続された線状アンテナ及びＩＣチップとでＩＣタグインレットを構成すると共に、このＩＣタグインレットの表裏面に保護シートを接着して補強インレットを構成し、この補強インレットを外装材中に埋設して構成されたＩＣタグであって、平面視で細長い形状のＩＣタグにおいて、ＩＣチップおよびＩＣチップと線状アンテナとの接続部から距離を持って、ＩＣタグインレットに、平面視で長手方向および短辺方向に延びる凹部が前記保護シートの片面または両面に設ける。
【選択図】図８

Description

本発明はＲＦＩＤタグに関するものであり、本発明のＲＦＩＤタグは屈曲に優れた耐性を有する。例えば衣類やフレキシブルな容器に添付したとき、洗浄、脱水などの過酷な工程に耐えて、その機能を維持することができる。

周知のように、ＲＦＩＤタグは導電体から成る線状のアンテナと、このアンテナに接続されたＩＣチップとを主要な構成部品として構成されるものである。ＩＣチップにはさまざまな情報を記憶させることができ、アンテナを通して外部のリーダーライターとの間で情報の授受を行うことができる。一般には、これらアンテナとＩＣチップとを保護するため、その表裏面に外装材を接着してＲＦＩＤタグとしている。

そして、ＲＦＩＤタグは、これを種々の製品に添付して、この製品又は商品に関連する情報を記憶するために使用されている。ＩＣチップに記憶される情報には、例えば、製品の材料、加工方法、品質、生産地、生産者や販売者、製品の取扱い方法、あるいはこれらに関連する注意事項などがある。そして、これら情報は、製品の流通過程において、あるいは、販売後に、必要に応じてＩＣチップに記憶させ、また、読み出される。

ＲＦＩＤタグを添付する製品には種々のものがあるが、例えば、特許文献１は衣服を例示している。衣服に添付されたＲＦＩＤＣタグには洗濯やクリーニングによって圧力、たたき、揉みなどの外力が加えられるから、これら外力に耐えてＲＦＩＤタグの機械的損傷を防止できなくてはならない。また、例えば柔軟な容器に添付した場合には、この容器の製造工程や商品の充填密封工程で高温の洗浄が行われることがあるから、この高温下の外力に耐えてＲＦＩＤタグの機械的損傷を防止できなくてはならない。

特許文献１は、ウレタン樹脂とシリコーン膜とを外装材として使用して、この外装材の柔軟性や弾力性を利用して、圧力、たたき、揉みなどの外力によるＩＣタグの機械的損傷を防止している。しかし、ＩＣチップの材質は硬質の半導体であるから、揉みなどによって屈曲されるときには、その負荷がＩＣチップのエッジ部分、すなわち硬質のＩＣチップと柔軟なアンテナ部分との境界部位に集中しやすく、この部位のアンテナの破断を防ぐことは困難である。

また、特許文献２、３、４は、ＩＣチップを硬質の保護材で覆い、その他の部位、すなわち、アンテナ部分を柔軟な保護材で覆ったＩＣタグを提案している。しかし、このＲＦＩＤタグでは、硬質保護材の端部に屈曲負荷に集中しやすく、この部位からアンテナが破断することがある。

さらに、ＩＣチップを挟む両側に、カードに対し、短辺あるいは長辺方向に延びる切り込み又は長孔を保護シートに設ける提案がなされているが、曲がり易くなるという反面、弱くなり、設けられた切り込みや長孔がＩＣチップに近すぎて、亀裂や、屈曲負荷の影響により断線するなどＩＣチップやアンテナにおよぶことがあった（特許文献５）。

また外装材が着色されている場合、切り込み又は長孔を設けるためには、打ち抜き精度が問題となる。すなわち、製造段階でかなり正確なインレット配置を行わなければ、打抜き時にアンテナやチップ実装部を破損してしまう恐れがあり、インレットそのものを打ち抜いたり、切込みが入ってしまう可能性がある。

特開２００５−５６３６２号公報特開２００７−４３６３号公報特許第４３８２７８３号公報特許第４３８２８０２号公報特願２０１０−２１２１２５号公報

本技術は曲面や凹凸のある物品管理、クリーニング等の衣服管理、フレキシブルコンテナバッグの管理など屈曲性、柔軟性が求められる場面での運用において効果を発揮するものであり、これらの物品に取り付けられ、繰り返しの屈曲においてもＩＣチップ実装部の破損を免れる構造を有する。

そこで、本発明は、曲げ応力がかかりやすい製品や商品に添付して使用した場合にも、その機械的損傷が生じにくく、ＲＦＩＤタグ本来の機能を維持できるＲＦＩＤタグを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、インレット基材と、このインレット基材上に配置され、互いに接続された線状アンテナ及びＩＣチップとでＩＣタグインレットを構成すると共に、このＩＣタグインレットの表裏面に保護シートを接着して補強インレットを構成し、この補強インレットを外装材中に埋設して構成されたＩＣタグであって、平面視で細長い形状のＩＣタグにおいて、ＩＣチップおよびＩＣチップと線状アンテナとの接続部から距離を持って、ＩＣタグインレットに、平面視で長手方向および短辺方向に延びる薄肉部となる凹部が前記保護シートの片面または両面に設けられていることを特徴とするＲＦＩＤタグである。

また、請求項２に記載の発明は、前記保護シートが弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグである。

また、請求項３に記載の発明は、前記保護シートに設けられた薄肉部となる凹部の深さが保護シートの厚みの１０％〜５０％としたことを特徴とする請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグである。

また、請求項４に記載の発明は、前記保護シートに設けられた薄肉部となる凹部の形状がＵ字あるいは略半円形であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグである。

以上のように、本発明によれば、さまざまな屈曲負荷がかかった場合にも、この屈曲負荷はこの長手方向および短辺方向に延びる凹部によって緩和されるため、長手方向および短辺方向に延びる凹部により挟まれた領域に配置されたＩＣチップやそのエッジ部分に対する屈曲負荷を小さくして、その損傷を防止することが可能となる。

また前記長手方向および短辺方向に延びる凹部をＩＣタグインレットの周囲に設けることにより、ＩＣチップおよびＩＣチップと線状アンテナとの接続部から距離が保たれ、屈曲負荷の影響がＩＣチップおよびＩＣチップと線状アンテナとの接続部のおよぶことはない。

本発明のＲＦＩＤタグはインレットを保護する軟質外装に薄肉部となる凹部を設けることにより、ＲＦＩＤタグ両端から折り曲げの力が加わった際も、薄肉部となる凹部が応力を吸収することができるため、チップ実装部は平坦性が保たれチップが破損しない信頼性に優れたＲＦＩＤタグをシンプルで、かつ安価な製造方法で実現できる。

さらに、外装部材を合成ゴム等の弾性部材で構成し、外装部材に設けられた凹部の形状はＵ字、あるいは略半円としたので繰返しの折り曲げの力が加わった際も、薄肉部が破損しないという効果も有する。

本発明の実施形態に係るＲＦＩＤタグの層構成を示す概略断面図である。本発明の別の実施形態に係るＲＦＩＤタグの層構成を示す概略断面図である。本発明のＲＦＩＤタグの表裏に２箇所ずつＵ字型凹部を設け構成概念図。本発明のＲＦＩＤタグの表裏に４箇所ずつＵ字型凹部を設け構成概念図。本発明のＲＦＩＤタグの表裏にチップ部を囲むようにＵ字型凹部を設け構成概念図。本発明のＲＦＩＤタグの表裏にチップ部の両側にＵ字型凹部を設け構成概念図。本発明のＲＦＩＤタグに形成される金型を用いたＵ字型凹部成型方法を示した概念図。本発明のＵ字型凹部を設けた実施例１のＲＦＩＤタグの構成概念図。本発明のＵ字型凹部を設けた実施例２のＲＦＩＤタグの構成概念図。本発明のＵ字型凹部を設けていない比較例１のＲＦＩＤタグの構成概念図。検証方法における、ＲＦＩＤタグの加重負荷点、測定点を示した概念図。検証方法における、ＲＦＩＤタグの加重負荷点、測定点を示した概念図。実施例１、２および比較例１の検証結果。ＲＦＩＤタグに折り曲げ負荷を加えたときの凹部に有無による折り曲げ状態を示した概念図。

本発明のＲＦＩＤタグは、ＩＣタグインレットと外装材とを必須の要素として構成されるものであり、ＩＣタグインレットは、インレット基材、アンテナ及びＩＣチップで構成されるものである。

また、本発明のＲＦＩＤタグは、平面視で細長い形状を有するものである。細長い形状を有するため、このＲＦＩＤタグに対する屈曲負荷は、その長辺を折り曲げるように働き易い。なお、本発明のＲＦＩＤタグは、平面視で長方形であってもよいし、楕円形であってもよい。

ＩＣタグインレットは、ＩＣチップをアンテナに接続されるが、接合には超音波実装、ハンダ実装、異方性導電ペースト等の手法が用いられる。また、合成樹脂フィルムをインレット基材とし、このインレット基材上に導電体から成る線状のアンテナを形成した後、異方性導電性接着剤を使用してこのアンテナ上にＩＣチップを接着して構成することもできる。

ＩＣタグインレットはＵＨＦ帯フィルムインレットを用いる。ＩＣタグインレット厚さはチップ部を含めて１００μｍ程度である。アンテナはフィルム上に金属を蒸着または箔押しの後エッチングによりアンテナパターンを形成する。フィルム材料としては２５〜１００μｍ程度の厚さの樹脂フィルム、例えばＰＥＴなどが好ましい。また、金属はアルミや銅など導電性に優れた材料が好ましい。

なお、アンテナの素材や加工方法は公知であり、例えば素材として金属箔を使用し、この金属箔をインレット基材に接着した後、エッチングして線状のアンテナ形状に加工することでアンテナを形成することができる。また、導電性インキをアンテナ形状に印刷して線状アンテナとしてもよい。また、アンテナの形状としては線状の導電体で構成されていればよく、ダイポールアンテナ、ループアンテナのいずれであっても良い。

また、保護シートはＩＣタグインレットの表裏面に接着するものであり、保護シートは外装材に比較して伸びにくい材質であることが望ましい。外装材はゴムやエラストマーを素材としているから、通常の合成樹脂フィルムで十分である。中でも、外装材に比較して引張強度が大きく、弾性率の大きいフィルムが望ましい。例えば、弾性率が４００Ｍｐａとなる材料が好ましく、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリイミドシート、ポリフェニレンサルファイドシート、ポリエーテルイミドシート、ポリエチレンナフタレートシートなどが使用できる。

また、保護シートとして、ＩＣタグインレットと略同一形状のシートを使用することができる。これより大きいシートとして、保護シートの端部が外装材から露出するように構成してもよい。また、小面積として、この外装材の内部に埋設して、保護シートがＲＦＩＤタグの外面に露出することがないように構成することもできる。

この保護シートは、接着剤を使用してＩＣタグインレットに接着することができる。屈曲によってＲＦＩＤタグに圧縮負荷がかかった場合、この接着剤によって圧縮負荷を吸収してＩＣチップに圧縮負荷がかかることを防ぐため、前記保護シートに比較して圧縮しやすい材質の接着剤を使用することが望ましい。中でも、保護シートに比較して弾性率の小さい接着剤が望ましい。このような接着剤としては、例えば、エチレン酢酸ビニル系接着剤、ポリオレフィン系接着剤、ポリアミド系接着剤、合成ゴム系接着剤、アクリル系接着剤、ポリウレタン系接着剤などの熱可塑性接着剤；もしくは、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコン系接着剤などの熱硬化性接着剤が例示できる。

また、高温下の洗浄工程などで保護シートとＩＣタグインレットとが剥離することを防止するため、耐熱性を有する熱硬化性接着剤が好ましく使用できる。

次に、外装材はＩＣタグインレットを外部環境から保護するものであり、硬度８０〜９０程度（ＪＩＳＫ６２５３）軟質素材で封止され、例えば、外力、汚れなどからＩＣタグインレットを守っている。この軟質素材は、屈曲しやすいゴムやエラストマーを素材とする弾性体が望ましく、弾性率が１ＭＰａ〜２００ＭＰａ程度となる熱可塑性エラストマーもしくは熱硬化性エラストマーなどが好ましい。中でも、高温環境下での使用に際しては、熱硬化性エラストマーを好ましく使用できる。

熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、１，２−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどが例示できる。

熱硬化性エラストマーとしては、加硫ゴムや熱硬化性樹脂系エラストマーを使用することができ、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム、ポリイソブチレンなどが例示できる。

なお、外装材を補強インレットより大面積に構成し、補強インレットが外部に露出することがないようにこの外装材によって埋設させることもできる。また、前述のように、保
護シートの端部が外装材から露出するように構成することも可能である。

次に、補強板は、ＩＣチップに対して屈曲負荷がかかることを防ぐと共に、折り曲げ部位のアンテナに対する負荷を小さくする役割を果たすものである。このため、補強板としては、ＩＣチップと異なり、屈曲負荷がかかった際に撓むことができて、しかも、外装材や保護シートに比較して折り曲げにくい板状の材料が適している。このような材料としては、比較的剛性の高い合成樹脂製の板が例示できる。また、外装材と同じ材質であっても、外装材や保護シートに比較して硬度の高いものであれば、補強板として使用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、エポキシ樹脂などの材質から構成される硬質の板材料である。

この補強板は、平面視でＩＣチップに重なる位置に配置することが望ましい。ＩＣチップと同じ大きさでもよいが、ＩＣチップより大きい補強板を使用して、ＩＣチップを覆うように配置することが好適である。ＩＣチップを覆うように補強板を配置することによって、ＩＣタグに屈曲負荷がかかったときに、ＩＣチップに対してこの屈曲負荷がかかることを防止でき、また、補強板の端部がわずかに曲面状に撓むことでアンテナに対する負荷を軽減することができる。なお、この補強板は、ＩＣタグインレットと保護シートとの間、保護シートと外装材との間、あるいは外装材の外側に配置することができる。この補強板は、耐熱性接着剤を使用して接着することができる。また、その材質に応じて、素材自体の自己融着によって接着することも可能である。

次に、図面を参照して、本発明に係る代表的なＩＣタグの層構成を説明し、続いて外装材に薄肉部となる凹部を設けたＲＦＩＤタグについて、その薄肉部となる凹部位置を説明する。
図面の図１は本発明の実施形態に係るＲＦＩＤタグの層構成を示す概略断面図である。

図１から分かるように、この層構成の中央には、インレット基材１が配置されている。インレット基材１は、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの合成樹脂フィルムから構成されているものである。このインレット基材１の片面に線状アンテナ２が設けられている。説明の便宜上、図１では右端から左端までこの線状アンテナ２が図示されているが、後述するように、この線状アンテナ２は折れ線状に配置されているものである。そして、この線状アンテナ２の中央に、異方性導電性接着剤３を介してＩＣチップ４が接着されている。この実施形態においては、インレット基材１、線状アンテナ２、異方性導電性接着剤３及びＩＣチップ４によってＩＣタグインレットを構成している。

次に、このＩＣタグインレットの上下両面に、熱硬化性接着剤５を介して保護シート６が接着されている。保護シート６はＩＣタグインレットと同一面積かつ同一形状で、ＩＣチップを覆うように接着され、外装材７により封止されている。

次に、図２は本発明の別の実施形態に係るＲＦＩＤタグの層構成を示す概略断面図であり、この例では、外装材７の上下両面に、さらに、補強板８が配置されている。その他は図１のＲＦＩＤタグと同様である。

次に、図３から図６に、長手方向および短辺方向に延びる薄肉部となる凹部の形成概念図を示す。図３は表裏に２箇所ずつＵ字型凹部を設けており、折れ曲がり時には薄肉部である凹部を中心に曲がる。図４は表裏に４箇所ずつＵ字型凹部を設けており、折れ曲がり時には薄肉部である凹部を中心により容易に曲がる。図５はチップ部を囲むようにＵ字型凹部を設けたものであり、図６はチップ周囲を薄肉部である凹部を形成し、折れ曲がり時にチップ部が独立するような構成としたものである。

図７は薄肉部となる凹部の形成方法を示しており、金型を用いてプレス成型、製造され凹部の形状はＵ字型、略半円形が良い。

図８は、本発明のＵ字型凹部を設けた実施例１のＲＦＩＤタグを示している。一般的なＵＨＦタイプのフィルムインレットであり、長辺１４０ｍｍ、短辺４０ｍｍ、厚み２．５ｍｍで、ＩＣタグインレットは縦・横ともに軟質材の中央に配置され、ＩＣチップはタグの中央に配置されている。外装材は軟質素材である硬度９０（ＪＩＳＫ６２５３規定）の合成ゴムであり、凹部は幅：２ｍｍ、深さ０．８ｍｍのＵ字型の形状でＩＣチップの両サイドに中心から２０ｍｍの場所各一箇所、計二箇所に形成した。

図９は、本発明のＵ字型凹部を設けた実施例２のＲＦＩＤタグを示している。ＩＣタグインレット、外装材は実施例１とおなじであり、凹部は幅：２ｍｍ、深さ０．８ｍｍのＵ字型の形状でＩＣチップの両サイドに中心から２０ｍｍと３０ｍｍの場所各二箇所、計四箇所に形成した。
＜比較例１＞
図１０は、本発明のＵ字型凹部を設けていない比較例１のＲＦＩＤタグを示している。ＩＣタグインレット、外装材、長辺長さ、短辺長さ、厚みは実施例１および２とおなじである。
＜検証方法＞
図１１に検証方法を記す。実施例１、２および比較例１のＲＦＩＤタグの長辺両サイド、中心から５０ｍｍのＢおよびＢ’に均等に力を加え、図１２に示すように、Ｐを中心となるように折り曲げる。このときＢ−Ｂ’間の距離を変化させたときのＰ−Ｍ間の距離を測定する。Ｂ−Ｂ’間の距離に対するＰ−Ｍ間の距離が長い程チップ実装部に曲げ応力が働いていると判断した。
＜結果＞
図１２に検証結果を示すが、Ｂ−Ｂ’間の距離を狭めていくと、実施例１、２および比較例１のＲＦＩＤタグ全てにおいてＰ−Ｍ間の距離は伸びていく傾向にあったが、さらに実施例２のＲＦＩＤタグのほうがよりその傾向が顕著に現れた。これらの結果よりＵ字型凹部を設けたＲＦＩＤタグは、設けていないＲＦＩＤタグと比較してチップの平坦性が維持できており、図１３に示すように実装部にかかる曲げによるストレスが少ないと判断できる。

検証とき、屈曲負荷実験において溝から亀裂が発生することはなく、アンテナの断線やＩＣチップとアンテナとの接合部が破損することはなかった。また溝を形成するエンボス工程での、アンテナの断線やＩＣチップとアンテナとの接合部が破損することもなかった。

図１４に凹部を設けたＲＦＩＤタグと凹部を設けていないＲＦＩＤタグを、折り曲げ負荷を加えたとき状態を示した概念図を示すが負荷が一箇所に集中する事なく凹部に分散するため、破損等に至らないと考えられる。

これらのＲＦＩＤタグは、曲面のある物品や、衣服やフレキシブルコンテナなど、曲げることが前提となっている物品に取り付けられる。取り付けかたとして、衣服などの柔軟な物品であればアイロンパッチや縫い付け、袋状のスペース内にタグを収める方法がある。また予めタグに穴を開けておき、リベット等で固定する等の取付け方法もある。いずれの場合においても取り付け物品が柔軟なほど効果が現れやすい。

１・・・インレット基材
２・・・線状アンテナ
３・・・異方性導電性接着剤
４・・・ＩＣチップ
５・・・熱硬化性接着剤
６・・・保護シート
７・・・外装材
８・・・補強板
９・・・凹部
１０・・・ＲＦＩＤタグ
１１・・・金型
Ｐ・・・ＲＦＩＤタグ長辺中心
Ａ・・・ＲＦＩＤタグ長辺中心から２０ｍｍ（測定部)
Ｂ・・・ＲＦＩＤタグ長辺中心から５０ｍｍ（加重付加部)
Ｍ・・・折り曲げテストときＲＦＩＤタグ長辺中心２０ｍｍＡ−Ａ’線中心点

Claims

インレット基材と、このインレット基材上に配置され、互いに接続された線状アンテナ及びＩＣチップとでＩＣタグインレットを構成すると共に、このＩＣタグインレットの表裏面に保護シートを接着して補強インレットを構成し、この補強インレットを外装材中に埋設して構成されたＩＣタグであって、平面視で細長い形状のＩＣタグにおいて、ＩＣチップおよびＩＣチップと線状アンテナとの接続部から距離を持って、ＩＣタグインレットに、平面視で長手方向および短辺方向に延びる薄肉部となる凹部が前記保護シートの片面または両面に設けられていることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
前記保護シートが弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
前記保護シートに設けられた薄肉部となる凹部の深さが保護シートの厚みの１０％〜５０％としたことを特徴とする請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ。
前記保護シートに設けられた薄肉部となる凹部の形状がＵ字あるいは略半円形であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。