JP2012146000A

JP2012146000A - 無線ｉｃデバイス

Info

Publication number: JP2012146000A
Application number: JP2011001784A
Authority: JP
Inventors: Takeya Dokai; 雄也道海
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-08-02

Abstract

【課題】曲面に取り付けた場合であっても、曲面に応じた形状を保持しやすく、無線ＩＣデバイス本体の損傷や変形、曲面からの剥離を抑制できる無線ＩＣデバイスを得る。
【解決手段】無線ＩＣデバイス本体２０を可撓性を有する外装ケース１０に収容してなる無線ＩＣデバイス。外装ケース１０の収容部１２は床面１２ａと天面１２ｂと側面１２ｃとを有している。無線ＩＣデバイス本体２０は、可撓性を有する誘電体素体２１と、該誘電体素体２１の少なくとも一主面に設けられた金属材からなる可撓性を有する放射体３０と、該放射体３０に結合された無線ＩＣ素子５０と、を備えている。無線ＩＣデバイス本体２０と収容部１２の天面１２ｂ及び／又は側面１２ｃとの間にはギャップＧが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線ＩＣデバイス、特にＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに用いられる無線ＩＣデバイスに関する。

近年、物品の情報管理システムとして、誘導磁界を発生するリーダライタと、物品に付されたＲＦＩＤタグ（無線ＩＣデバイスとも称する）とを電磁界を利用した非接触方式で通信し、所定の情報を伝達するＲＦＩＤシステムが実用化されている。このＲＦＩＤタグは、所定の情報を記憶し、所定の無線信号を処理する無線ＩＣチップと、高周波信号の送受信を行うアンテナ（放射体）とを備え、管理対象となる種々の物品（あるいはその包装材）に貼着して使用される。

この種のＲＦＩＤタグとして、特許文献１，２には、金属物品の表面に貼り付けても動作する金属対応タグが記載されている。この金属対応タグは、直方体形状の誘電体素体にアンテナとなる金属パターンを巻き付けたものである。ところで、この種のＲＦＩＤタグを貼り付ける対象となる物品の表面は、様々な形状を有している。例えば、ガスボンベの表面などの湾曲面にも貼着可能であることが要求される。そして、金属対応タグはその保護も兼ねて可撓性を有する外装ケース１０に収容された状態で使用される。

一方、ＲＦＩＤタグとして、金属対応タグではないが、特許文献３には、アンテナシート及びＲＦＩＤチップからなるタグ本体を、インレットシートやコアシートなどの樹脂製シートに挟み込んだ構造のものが記載されている。しかしながら、このように、タグ本体を樹脂製シートに密接させた状態で挟み込んだ構造では、タグを湾曲面に貼着すると、タグ本体の誘電体素体やアンテナ（金属パターン）が撓んで引き剥がそうとする応力が発生して樹脂製シートに作用し、誘電体素体の損傷や変形、あるいは、物品からのタグの剥がれが発生するという問題点を有していた。

特開２００６−０５３８３３号公報特開２００７−２７２２６４号公報特開２００６−３４４０８４号公報

そこで、本発明の目的は、曲面に取り付けた場合であっても、曲面に応じた形状を保持しやすく、無線ＩＣデバイス本体の損傷や変形、曲面からの剥離を抑制できる無線ＩＣデバイスを提供することにある。

本発明の一形態である無線ＩＣデバイスは、
無線ＩＣデバイス本体を可撓性を有する外装ケース１０に収容してなる無線ＩＣデバイスであって、
前記外装ケースの収容部は床面と天面と側面とを有し、
前記無線ＩＣデバイス本体は、可撓性を有する誘電体素体と、該誘電体素体の少なくとも一主面に設けられた金属材からなる可撓性を有する放射体と、該放射体に結合された無線ＩＣ素子と、を備え、
前記無線ＩＣデバイス本体と前記収容部の天面及び／又は側面との間にギャップが設けられていること、
を特徴とする。

前記無線ＩＣデバイスにおいては、無線ＩＣデバイスを湾曲した物品（金属体）の表面に取り付け、無線ＩＣデバイス本体（特に誘電体素体）が強制的に湾曲して応力が発生した場合であっても、無線ＩＣデバイス本体と外装ケースの収容部の天面及び／又は側面との間にギャップが設けられているため（換言すれば、無線ＩＣデバイス本体と外装ケースとの間に遊びが存在するため）、無線ＩＣデバイス本体の応力が外装ケースに作用することが抑制される。それゆえ、無線ＩＣデバイス本体や外装ケースが曲面に応じた形状を保持しやすくなり、無線ＩＣデバイス本体の損傷や変形、曲面からの剥離が未然に防止される。

本発明によれば、曲面に取り付けた場合であっても、曲面に応じた形状を保持しやすく、無線ＩＣデバイス本体の損傷や変形、曲面からの剥離を抑制できる。

第１実施例である無線ＩＣデバイスを示す外観斜視図である。前記無線ＩＣデバイスの長辺方向断面図である。外装ケースの分解断面図である。無線ＩＣデバイス本体を示す分解斜視図である。前記無線ＩＣデバイス本体の長辺方向断面図である。前記無線ＩＣデバイスをガスボンベに貼着した状態を示す斜視図である。前記無線ＩＣデバイスの湾曲状態を示す長辺方向断面図である。図７のＸ−Ｘ拡大断面図である。無線ＩＣデバイス本体の他の例を示す分解斜視図である。

以下、本発明に係る無線ＩＣデバイスの実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部品、部分は同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示す無線ＩＣデバイス１は、ＵＨＦ帯の通信に用いられるものであり、図４及び図５に示す無線ＩＣデバイス本体２０を図３に示す外装ケース１０に収容したものである。

外装ケース１０は、例えばエラストマ樹脂にて成形されており、平板状の基台部１１と、箱形状の被覆部１５とで構成されている。被覆部１５に無線ＩＣデバイス本体２０を収容した状態で、被覆部１５の周囲に形成したフランジ部１６を基台部１１の周縁部に溶着することにより一体化される。即ち、外装ケース１０は、可撓性を有する樹脂材料からなり、無線ＩＣデバイス本体２０を収容するほぼ気密な収容部１２を有している。この収容部１２は、床面１２ａと天面１２ｂと四つの側面１２ｃとを有している（図３参照）。

無線ＩＣデバイス本体２０は、図４及び図５に示すように、誘電体素体２１と、該誘電体素体２１の少なくとも一主面に設けられた放射体３０と、該放射体３０に結合された無線ＩＣ素子５０とを備えている。

誘電体素体２１は、フッ素系樹脂材、ウレタン系樹脂材などの誘電体（絶縁性、磁性体であってもよい）からなる長尺の直方体形状をなし、可撓性を有している。放射体３０は、可撓性を有する銅箔やアルミ箔などの金属材からなり、誘電体素体２１の上面から両端面を経て下面にわたって設けられている。放射体３０は誘電体素体２１に対して両面テープなどを用いて全面的にあるいは部分的に接着されている。なお、何らかの固着手段を用いれば、必ずしも接着されている必要はない。

放射体３０の上面部分には、開口３１とスリット３２とが形成され、スリット３２の対向部分である給電部３２ａ，３２ｂに無線ＩＣ素子５０が実装される。無線ＩＣ素子５０は、ＲＦ信号を処理するもので、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いる。無線ＩＣ素子５０と給電部３２ａ，３２ｂとの結合は電磁界結合あるいは半田バンプなどによる電気的な直接結合（ＤＣ接続）である。なお、本実施例では、無線ＩＣ素子５０として、ＩＣチップタイプのものを用いているが、ＩＣチップと所定の共振周波数を有する共振回路を含んだ給電回路基板とで構成されていてもよい。

また、無線ＩＣデバイス本体２０は収容部１２に対して、その天面１２ｂ及び／又は側面１２ｃとの間にギャップＧ（図２参照）が設けられている。具体的には、無線ＩＣデバイス本体２０の下面は収容部１２の床面１２ａに全面的にあるいは部分的に固着（接着）されており、天面１２ｂ及び側面１２ｃとの間にギャップＧが形成されている。

ところで、無線ＩＣデバイス１は物品の平面部分に貼着されるのであれば支障を生じないのであるが、図６に示すように、ガスボンベ６０などの曲面部分に貼着される場合がある。このように、無線ＩＣデバイス１（外装ケース１０の裏面側）を曲面に貼着すると、無線ＩＣデバイス１は誘電体素体２１や放射体３０及び外装ケース１０が可撓性を有するため、図７に示すように長辺方向に沿って湾曲する。

前記湾曲が生じると、比較的剛性を有する誘電体素体２１や放射体３０に矢印ａで示す曲げ応力が発生し、収容部１２の内壁と誘電体素体２１あるいは放射体３０とが密着していると、外装ケース１０がガスボンベ６０から引き剥がされたり、誘電体素体２１や放射体３０に損傷、変形が生じる不具合がある。しかし、本無線ＩＣデバイス１では、前述のように、無線ＩＣデバイス本体２０と収容部１２の天面１２ｂ及び側面１２ｃとの間にはギャップＧが設けられているため、前記曲げ応力はギャップＧによって吸収され、前記不具合が抑制される。

また、無線ＩＣデバイス１の湾曲時において、その短辺方向の断面では、外装ケース１０の天面１２ｂ及び側面１２ｃが図８に示すように湾曲するので、これらの面が全体的に無線ＩＣデバイス本体２０に密着することが回避される。

ここで、無線ＩＣデバイス１の通信作用について概略的に説明すると、無線ＩＣ素子５０から所定の高周波信号が給電部３２ａ，３２ｂに伝達されると、開口３１の周囲に電流が集中する。この電流集中部分が所定長さのループ状磁界電極として機能し、給電部３２ａ，３２ｂに対して所定の電位差を有することになる。そして、ループ状磁界電極の所定の電位差が放射体３０の上面部分３０ａ（図５参照）に伝達され、下面部分３０ｂとの電位差により、上面部分３０ａがパッチアンテナとして動作する。

このように、給電部３２ａ，３２ｂから供給される信号の特性（例えば、広帯域な周波数特性）をそのまま放射体３０から外部に伝えることができる。放射体３０が外部からの高周波を受信した場合も同様に開口３１の周囲に電流が誘起され、給電部３２ａ，３２ｂから無線ＩＣ素子５０に電力が供給される。この場合、ループ状磁界電極は、無線ＩＣ素子５０と放射体３０とのインピーダンスのマッチングを図っている。

放射体３０単体からの電磁界放射は弱く短い距離でしか通信できない。無線ＩＣデバイス１を金属体に貼着すると、放射体３０の下面部分３０ｂが金属体と容量結合し、金属体からその表面方向に強い電磁界が放射され、離れた位置にあるリーダライタとの通信が可能になる。なお、放射体３０と金属体との間に形成される容量は無限大であってもよい。換言すれば、放射体３０の下面部分３０ｂは金属体と直接電気的に導通してもよい。

前記無線ＩＣデバイス本体２０は、図９に示すように、金属材からなる放射体３０が可撓性を有する樹脂フィルム３５上に接着されており、樹脂フィルム３５で誘電体素体２１を巻き込むように取り付けられてもよい。放射体３０を樹脂フィルム３５にラミネートしておけば、放射体３０を誘電体素体２１に巻き付ける前の段階で無線ＩＣ素子５０を放射体３０に実装しておくことができ、製造工程上有利である。

なお、本発明に係る無線ＩＣデバイスは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、誘電体素体は、必ずしも直方体形状である必要はなく、またその材料に関しては、ゴムやエラストマ、エポキシなどの熱硬化性樹脂やポリイミドなどの熱可塑性樹脂であってもよい、あるいは、表面に凹部を形成することにより必要な可撓性を有するのであれば、ＬＴＣＣなどのセラミックであってもよく、多層に形成されてもよい。

また、放射体におけるＲＦ信号の伝搬や放射体と無線ＩＣ素子との信号の受渡しは前記実施例で説明した形態に限定することはなく、種々の伝搬形態、受渡し形態を採用でき、放射体の形状やサイズも任意である。さらに、無線ＩＣ素子は誘電体素体に設けた凹部に収容されていてもよい。

以上のように、本発明は、無線ＩＣデバイスに有用であり、特に、曲面に取り付けた場合であっても、曲面に応じた形状を保持しやすく、無線ＩＣデバイス本体の損傷や変形、曲面からの剥がれを抑制できる点で優れている。

１…無線ＩＣデバイス
１０…外装ケース
１２…収容部
１２ａ…床面
１２ｂ…天面
１２ｃ…側面
２０…無線ＩＣデバイス本体
２１…誘電体素体
３０…放射体
３５…樹脂フィルム
５０…無線ＩＣ素子
Ｇ…ギャップ

Claims

無線ＩＣデバイス本体を可撓性を有する外装ケースに収容してなる無線ＩＣデバイスであって、
前記外装ケースの収容部は床面と天面と側面とを有し、
前記無線ＩＣデバイス本体は、可撓性を有する誘電体素体と、該誘電体素体の少なくとも一主面に設けられた金属材からなる可撓性を有する放射体と、該放射体に結合された無線ＩＣ素子と、を備え、
前記無線ＩＣデバイス本体と前記収容部の天面及び／又は側面との間にギャップが設けられていること、
を特徴とする無線ＩＣデバイス。
前記無線ＩＣデバイス本体は前記収容部の床面に固着されていること、を特徴とする請求項１に記載の無線ＩＣデバイス。
前記外装ケースは、床面を形成する基台部と、天面及び側面を形成する被覆部とからなること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線ＩＣデバイス。
前記放射体は可撓性を有するフィルム上に設けられていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無線ＩＣデバイス。