JP2013206045A - Ｒｆｉｄタグ - Google Patents

Abstract

【課題】高い柔軟性と耐候性を有し、金属体に取り付けて使用しても受信距離の長いＲＦＩＤタグを提供すること。
【解決手段】ＲＦＩＤタグは、ＩＣチップとアンテナがシリコーンゴム層の内部に収容され、シリコーンゴム層は、電磁波を透過する透過層と、形状異方性を有する導電性フィラーを含有し、電磁波を反射する反射層とからなる２層構造を有し、前記反射層側で前記対象物に取り付けられる。アンテナは、前記透過層側の前記反射層の表面よりも前記透過層側に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグに関し、さらに詳しくは、アンテナとＩＣチップがシリコーンゴムに封止されたＲＦＩＤタグに関する。

ＲＦＩＤタグは、例えば物品の流通過程で、その物品の加工、移動、出荷等の履歴情報を、移動、加工等が行われるたびごとに記録されることで、物品の管理及び追跡を可能にする。種々の形態を有する物品に貼り付けられることを考えると、ＲＦＩＤタグは柔軟性を有することが望ましい。また、屋外に配置される物品に貼り付けられ場合もあるので、アンテナ部やＩＣチップが他の物品との接触や気象環境から保護されていることが望ましい。

特許文献１においては、衣料品に使用することを想定し、シリコーンゴムよりなる弾性があり変形可能な成形体に、チップとアンテナ手段が収容されたＲＦＩＤタグが開示されている。

特表２０１２−５０２３８０号公報

ＲＦＩＤタグは、例えばガスボンベのような、金属部材に貼り付けて使用されることも多い。しかし、図６に模式的に示すように、ＲＦＩＤタグ５０のアンテナ５１の近傍に大体積の金属体５５が存在すると、情報を読み取り又は書き込みするために入射される電磁波ＲＦｉｎの大部分を金属体５５が吸収してしまい、アンテナ５１で受信される電磁波の強度が低下してしまうので、受信が困難になる。その結果、ＲＦＩＤタグ５０を非金属体に使用する場合よりも、金属体に使用する場合の方が、受信距離が短くなってしまう。

ＲＦＩＤタグの受信距離を長くする方法としては、アンテナを大面積に形成することが考えられる。しかし、この方法によると、ＲＦＩＤタグ全体が大型化してしまい、現実的ではない。

本発明が解決しようとする課題は、高い柔軟性と耐候性を有し、金属体に取り付けて使用しても、長い受信距離を有するＲＦＩＤタグを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明にかかるＲＦＩＤタグは、対象物に取り付けられるＲＦＩＤタグにおいて、ＩＣチップとアンテナがシリコーンゴム層の内部に収容され、前記シリコーンゴム層は、電磁波を透過する透過層と、形状異方性を有する導電性フィラーを含有し、電磁波を反射する反射層とからなる２層構造を有し、前記反射層側で前記対象物に取り付けられ、前記アンテナは、前記透過層側の前記反射層の表面よりも前記透過層側に配置されることを要旨とする。

ここで、前記導電性フィラーは、前記反射層の面方向に厚さ方向に垂直な面を向けて配向していることが好適である。

また、前記導電性フィラーは、金属よりなると良い。

さらに、前記導電性フィラーは、アルミニウム、黄銅、銅より選ばれる金属よりなるとより良い。

また、前記導電性フィラーは、扁平形状を有すると良い。

ここで、前記アンテナは、前記透過層と前記反射層との界面に配置されるものとすることができる。

または、前記アンテナは、前記透過層の内部に配置されるものとすることもできる。

上記発明にかかるＲＦＩＤタグによると、ＩＣチップとアンテナが高い耐候性と柔軟性を有するシリコーンゴム層の中に収容されているので、耐候性と柔軟性に優れたＲＦＩＤタグとなる。さらに、電磁波を透過する透過層と、電磁波を反射する反射層とからなる２層構造を有し、アンテナが反射層の表面よりも透過層側に配置されているので、対象物が金属体である場合にも、電磁波が対象物に吸収されずに反射層によって反射され、その反射した電磁波をアンテナによって受信することができる。よって、対象物が金属であっても、長い受信距離を確保することができる。反射層に形状異方性を有する金属フィラーが含まれていることで、電磁波を透過するシリコーンゴムよりなる反射層に、電磁波に対する高い反射率を簡便に付与することができる。

ここで、導電性フィラーが反射層の面方向に厚さ方向に垂直な面を向けて配向していると、反射層における電磁波の反射率が高められる。

また、導電性フィラーが金属よりなり、さらに、アルミニウム、黄銅、銅より選ばれる金属よりなる場合には、反射層における電磁波の反射率はさらに高められる。

また、前記導電性フィラーが扁平形状を有すると、各導電フィラー粒子が高い電磁波反射率を有するという効果と、扁平形状によって導電フィラー粒子が配向しやすいという効果の両方によって、反射層における電磁波の反射率が一層高められる。

ここで、アンテナが透過層と反射層との界面に配置される場合には、透過層内部にアンテナが配置される場合に比べて、反射層で反射された電磁波が透過層を通過せずに直接にアンテナで受信されるため、高い受信効率を確保することができる。

または、アンテナが透過層の内部に配置されると、透過層と反射層の界面にアンテナが存在する場合よりも、透過層と反射層の接着性が高められ、ＲＦＩＤタグの強度が向上するとともに、耐候性が高められる。

本発明の一実施形態にかかるＲＦＩＤタグの概略構成を示す断面図であり、（ａ）は全体像を示し、（ｂ）は反射層の拡大像を示している。 反射層の断面ＳＥＭ像である。 反射層による電磁波の反射率を計測する方法を示す側面図である。 ＲＦＩＤタグの受信距離を計測する方法を示す側面図である。 導電性フィラー粒子のアスペクト比及び長径／短径比の定義を示す模式図である。（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。 従来のＲＦＩＤタグの概略構成を示す断面図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１に示すように、ＲＦＩＤタグ１は、ともにシリコーンゴムを主成分とする反射層２と透過層３とを有する。反射層２は、ＲＦＩＤタグ１の読み取り及び書き込みに使用される電磁波（高周波）を高効率で反射する。一方、透過層３は、ＲＦＩＤタグ１の読み取り及び書き込みに使用される電磁波を高効率で透過する。反射層２と透過層３は、反射層２の表面２ｂと透過層３の表面３ｂで相互に接合されている。

反射層２の透過層３と接合されている側の表面２ｂよりも外側には、電磁波を受信するためのアンテナ４が配置されている。アンテナ４の配置位置としては、反射層２と透過層３の界面、つまり表面２ｂと表面３ｂの間、又は透過層３の内部の２通りから選択可能である。図１（ａ）では、代表例として透過層３の内部にアンテナ４が配置される場合が示されている。

ＲＦＩＤタグ１は、この他に、電子情報を記憶するためのＩＣチップを備える。ＩＣチップは、図示しないが、透過層３における電磁波の透過、反射層２における電磁波の反射、アンテナ４における電磁波の受信を妨げることがなければ、反射層２、透過層３の任意の位置に配置することができる。さらに、ＲＦＩＤタグ１は、必要に応じて、電源等他の部材を備えることができる。そのような他の部材を設ける場合、その部材が、透過層３における電磁波の透過、反射層２における電磁波の反射、アンテナ４における電磁波の受信を妨げることがないように、配置箇所を設定する必要がある。

ＲＦＩＤタグ１は、反射層２の表面２ｂと反対側の表面２ｃ又はそれよりも外側で、対象物（不図示）に、貼り付けなどの手法で取り付けられる。一方、反射層２と接合されている側と反対側の透過層３の表面３ａから、読み取り及び書き込み用の電磁波ＲＦｉｎが入射される。

ＲＦＩＤタグ１に表面３ａから電磁波が入射されると、入射電磁波ＲＦｉｎが透過層３を透過し、透過層３と反射層２の界面に達する。入射電磁波ＲＦｉｎは、反射層２の表面２ｂ及び反射層２の内部で反射される。

図１（ａ）のようにアンテナ４が透過層３の内部に配置されている場合には、反射電磁波ＲＦｒｅｆは再び透過層３をアンテナ４が存在する位置まで透過し、アンテナ４によって受信される。

アンテナ４が反射層２と透過層３の界面に配置されている場合には、反射電磁波ＲＦｒｅｆは透過層３に入る前に、反射層２の表面２ｂの位置でアンテナ４によって受信される。

シリコーンゴムは、メガヘルツ帯域の電磁波に対して、高い透過性を示す。つまり、メガヘルツ帯域の電磁波をほとんど反射、吸収しない。反射層２において、シリコーンゴムを主成分としつつも電磁波を反射する特性を付与するために、反射層２には、導電性フィラー２ａが含有される。導電性フィラー２ａは、形状異方性を有するものである。

導電性を有する物質は、自由電子の働きにより、電磁波を表面近傍のごく薄い領域で反射する性質を有する。ただし、その導電性を有する物質が、電磁波の入射方向に厚すぎると、電磁波の吸収による損失が大きくなってしまう。また、表面での反射が有効に起こるためには、その導電性を有する物質が、電磁波の電場方向つまり入射方向と垂直な方向に十分な面積を有する必要がある。この意味において、導電性フィラー２ａの混合によって、反射層２に電磁波に対する反射率を付与し、かつ吸収による電磁波の損失を回避するためには、導電性フィラー２ａが十分に薄く、かつ十分に面積の広い表面を有している必要がある。つまり、導電性フィラー２ａは、形状に異方性を有している必要がある。

導電性フィラー２ａの粒子が有する形状の異方性は大きい方がよい。例えば扁平形状のように、１方向の寸法が小さく、それに直交する方向の面積が大きい方が望ましい。図５（ａ）に示したように、フィラー粒子２ａのアスペクト比、つまり厚さ（フィラー粒子２ａの中心を通る最も短い直線の長さ）に対するＤ５０％径（メディアン径）の比で記述すると、２０〜１２０の範囲にあることが望ましい。

ここで、導電性フィラー粒子２ａの厚さに対するＤ５０％径の比という意味でのアスペクト比が大きくても、針状粒子のように、細長い粒子であれば、導電性フィラー粒子２ａ表面での電磁波の反射が有効に起こらない。導電性フィラー粒子２ａは箔のような扁平形状を有していることが好ましい。この意味において、図５（ｂ）に示したように、導電性フィラー粒子２ａの厚さ方向に垂直な面内において、面内の中心を通る最も短い直線の長さ（短径）に対する最も長い直線の長さ（長径）の比（長径／短径比）が、ある程度小さい方が良い。具体的には、長径／短径比は１〜３の範囲にあることが好適である。

また、吸収による電磁波の損失を回避するためには、導電性フィラー粒子２ａの厚さは小さい方が好ましい。概ね、ＲＦＩＤタグ１の読み書きに使用される帯域の電磁波について、侵入した電磁波の強度が１／ｅとなるいわゆる表皮深さ程度よりも薄いことが望ましい。具体的には、フィラー粒子２ａの厚さが０．１〜１．０μｍの範囲にあることが好適である。

一方、上記のように、導電性フィラー粒子２ａ表面での電磁波の反射を有効に利用するためには、導電性フィラー粒子２ａの厚さ方向と直交する方向の面積は、ある程度大きい方がよい。一方、大きすぎると、下層２中に空間的に均一に含有させることが困難になるうえ、下層２の柔軟性が損なわれてしまう。Ｄ５０％径で規定すると、１０〜１００μｍの範囲にあることが好適である。

上記したように、電磁波の入射面が導電性フィラー粒子２ａの厚さ方向に平行になる場合に、最も電磁波に対する反射率が高くなる。アスペクト比の大きい異方形状を有する導電性フィラー粒子２ａが、ランダムな配向で反射層２中に分布されている場合にも、電磁波の入射方向に近い方向に厚さ方向を向けているフィラー粒子２ａが主に寄与することにより、電磁波に対する反射性を得ることができる。しかしながら、導電性フィラー粒子２ａが反射層２の面内方向つまり表面２ｂと平行な方向に厚さ方向と直行する面を向けて配向している場合には、入射電磁波ＲＦｉｎが表面２ｂからどのような角度で反射層２に入射した場合にも、高い反射率を発揮することが可能となり、好ましい。導電性フィラー粒子２ａの厚さ方向と直交する面が電磁波の入射面と平行になっている場合の配向角を０度、電磁波の入射面と直交している場合の配向角を９０度とすると、好ましい配向角は０〜３０度である。

導電性フィラー粒子２ａのアスペクト比が大きいと、導電性フィラー間で配向が揃いやすくなる。よって、導電性フィラー粒子２ａのアスペクト比が大きいことで、粒子１つ１つによる電磁波反射率を向上させるという効果のみならず、配向性を向上させるという効果を通じても、反射層２の電磁波反射率が高められる。

導電性フィラー２ａを構成する導電性材料としては、高い導電率と低い透磁率を有するものが、電磁波に対する高い反射率と低い吸収率を有し、好適である。この意味で、金属よりなる導電性フィラー２ａを用いることが好ましい。金属よりなる導電性フィラー２ａとしては、純金属よりなるもの、又は合金よりなるもののいずれでもよい。具体的には、メガヘルツ帯の電磁波に対して高い反射率と低い吸収率を有するアルミニウム、銅、黄銅などよりなるフィラーが特に好適である。中でもアルミニウムが最も好適である。これらは、単独で用いられても、２種以上が混合して用いられてもよい。

反射層２中における導電性フィラー２ａの配合量については、ある程度多くないと、電磁波の反射を有効に行うことができない。しかし、配合量が多すぎると、導電性フィラー２ａによる電磁波の吸収も無視できなくなってしまう。また、導電性フィラー２ａの配合量が多すぎると、シリコーンゴムの有する柔軟性が損なわれてしまう。この意味で、導電性フィラー２ａの配合量は、シリコーンゴム１００質量部に対して、１０〜１００質量部、特に２０〜５０質量部の範囲にあることが好ましい。

反射層２の厚さについても、ある程度大きくなければ、電磁波に対する反射率を十分に確保することができない反面、大きくしすぎると、反射層２での電磁波の吸収が無視できなくなる。また、ＲＦＩＤタグ１全体の厚さが大きくなってしまうので、ＲＦＩＤタグ１を小型化するという本発明の課題に鑑みても好ましくない。反射層２の好ましい厚さの範囲は０．５〜４ｍｍである。

反射層２に電磁波に対する反射性を付与するために、例えば、導電性材料よりなる板材を配置するというような手法も考えうるが、上記のように導電性フィラー２ａを混合する方法によれば、板材などを使用する場合と比較して、シリコーンゴムによってもたらされる柔軟性が損なわれることがない。また、導電性フィラー２ａを反射層２に含有させるのに、後述するように、シリコーンゴム材料の中に導電性フィラー２ａを混合するだけでよいので、簡便な方法で反射層２に電磁波反射性を付与することができる。

反射層２を構成するシリコーンゴムは、十分な柔軟性を有し、導電性フィラー２ａを、高い親和性をもって、かつ空間的に均一に、配向させて含有させることができるならば、どのような化学組成、分子構造を有するものでもよい。具体的には、シリコーンゲル、付加反応型シリコーンゴム、過酸化物架橋型シリコーンゴム、縮合反応型シリコーンゴム等を例示することができる。

上記シリコーンゴムのベースポリマーとしては、オルガノポリシロキサンとして通常広く知られているものを用いることができる。シリコーンゴムは、液状ゴムであっても良いし、ミラブルゴムであっても良いが、導電性フィラー２ａを高配向にかつ空間的に均一に分散させることを考えると、液状ゴムであることが好ましい。

オルガノポリシロキサンは、有機基を有する。有機基は、１価の置換または非置換の炭化水素基である。非置換の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基などのアルキル基、フェニル基などのアリール基、β−フェニルエチル基、β−フェニルプロピル基などのアラルキル基などが挙げられる。置換の炭化水素基としては、クロロメチル基、３,３,３−トリフルオロプロピル基などが挙げられる。オルガノポリシロキサンとしては、一般的には、有機基としてメチル基を有するものが、合成のしやすさ等から多用される。オルガノポリシロキサンは、直鎖状のものが好ましいが、分岐状もしくは環状のものであっても良い。

オルガノポリシロキサンは、その架橋機構（硬化機構）に応じて、所定の反応性基（官能基）を有する。反応性基としては、アルケニル基（ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基など）などが挙げられる。アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンは、有機過酸化物を架橋剤とする過酸化物架橋反応や、ヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサン（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）を架橋剤とする付加反応により架橋される。付加反応には、ヒドロシリル化触媒を組み合わせて用いることができる。

アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンは、１分子中に少なくとも２個のアルケニル基を有することが好ましい。また、ヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサンは、１分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を有することが好ましい。また、シラノール基を有するオルガノポリシロキサンは、１分子中に少なくとも２個のシラノール基を有することが好ましい。

有機過酸化物としては、ベンゾイルペルオキシド、２,４−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｏ−メチルベンゾイルパーオキサイド、ジクミルペルオキシド、クミル−ｔ−ブチルペルオキシド、２,５−ジメチル−２,５−ジ−ｔ−ブチルペルオキシヘキサン、ジ−ｔ−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。

有機過酸化物の添加量は、特に限定されるものではないが、通常、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン１００質量部に対して０．１〜１０質量部の範囲とされる。

ヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサン（オルガノハイドロジェンポリシロキサン）として、具体的には、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ_３）_２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位とから成る共重合体、（ＣＨ_３）_２ＨＳｉＯ１／２単位とＳｉＯ４／２単位と（Ｃ_６Ｈ_５）ＳｉＯ３／２単位とから成る共重合体などが挙げられる。

ヒドロシリル基を有するオルガノポリシロキサンの配合量は、特に限定されるものではないが、通常、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン１００質量部に対して０．１〜４０質量部の範囲とされる。

ヒドロシリル化触媒としては、白金系触媒が挙げられる。白金系触媒としては、微粒子状白金、白金黒、白金担持活性炭、白金担持シリカ、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液、白金のオレフィン錯体、白金のアルケニルシロキサン錯体などが挙げられる。

ヒドロシリル化触媒の添加量は、特に限定されるものではないが、白金系金属の金属量に換算して、通常、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン１００質量部に対して１ｐｐｍ〜１質量部の範囲とされる。

反射層２は、シリコーンゴムと導電性フィラー２ａ以外の成分を適宜含有してもよい。添加可能な添加剤としては、充填剤、架橋促進剤、架橋遅延剤、架橋助剤、スコーチ防止剤、老化防止剤、軟化剤、熱安定剤、難燃剤、難燃助剤、紫外線吸収剤、防錆剤などが挙げられる。ただし、導電性フィラー２ａによる電磁波に対する反射性を低下させたり、電磁波を吸収したりすることがない添加剤を選択する必要がある。

透過層３は、ＲＦＩＤタグ１の読み書きに使用される電磁波に対して高い透過率を有するものであれば、どのようなものでも構わない。透過層３を構成するシリコーンゴム材料としては、上記した反射層２を構成しうるシリコーンゴムから同様に選択することができる。

透過層３を構成するシリコーンゴムは、反射層２を構成するシリコーンゴムと同種のものであっても、異なるものであっても構わない。ただし、反射層２との間に高い接合性が得られるという点において、また、ＲＦＩＤタグ１の製造工程が簡素化されるという点において、反射層２と透過層３を同種のシリコーンゴムから構成することが好ましい。

透過層３にも、充填剤、架橋促進剤、架橋遅延剤、架橋助剤、スコーチ防止剤、老化防止剤、軟化剤、熱安定剤、難燃剤、難燃助剤、紫外線吸収剤、防錆剤などの添加物が配合されてもよいが、これらが、電磁波を反射したり吸収したりすることにより、電磁波の透過を妨げるものでないことが要請される。

透過層３の厚さが小さすぎると、ＲＦＩＤタグの耐候性やアンテナ４に対する保護性が低下する。一方、透過層３が厚すぎると、透過層３での電磁波の損失や屈折が無視できなくなる場合があるうえ、ＲＦＩＤタグ１全体が大型化してしまい、好ましくない。この意味において、透過層３の厚さは０．１〜４ｍｍの範囲にあることが好適である。

既に述べたように、アンテナ４を設置する位置は、反射層２の透過層３側の表面２ｂよりも透過層３側であれば、反射層２と透過層３の界面であっても、透過層３の内部であっても、いずれでも構わない。反射層２と透過層３の界面に設ける場合は、反射層２で反射された電磁波を直接アンテナ４で受信するので、高効率に電磁波を受信することができる。一方、透過層３の内部にアンテナ４が配置される場合には、アンテナ４の存在によって透過層３と反射層２の間に剥離が発生してＲＦＩＤタグ１全体の強度や耐候性が低下したり、アンテナ４に対する保護性が低下したりという事態が発生しにくい。

以上のような構成を有するＲＦＩＤタグ１が、十分な受信距離を有するためには、ＲＦＩＤタグ１の読み取りに使用される電磁波に対して、反射層２が十分な反射率を有していることが必要である。透過層３及びアンテナ４を配置しない単独の状態の反射層２に、電磁波を直入射した場合の反射率が４０％以上である場合が好適である。

また、ＲＦＩＤタグ１全体として、対応規格に準拠した読み書き装置を使用した際の受信距離が、５ｍ以上であることが望ましい。

上記のようなＲＦＩＤタグ１を製造する方法は、特に限定されるものではないが、例えば以下のようにして製造することができる。

まず、反射層２及び透過層３を構成する組成物は、それぞれ以下のようにして調製することができる。すなわち、液状シリコーンゴムと、必要に応じて添加される補強性充填剤等の各種添加剤（導電性金属フィラー、架橋剤、触媒除く）を、プラネタリーミキサー、ヘンシェルミキサー、ロスミキサー、ホバートミキサー、ニーダーミキサー等を用いて混合し、次いで、必要に応じて架橋剤、触媒を加え、プラネタリーミキサー、ヘンシェルミキサー、ロスミキサー、ホバートミキサー、ニーダーミキサー、ロール等により混練することにより、調製することができる。

反射層２を構成する組成物の調製に際しては、この後更に、導電性フィラーを添加し、手動又は上記各種ミキサーのいずれかを使用して、導電性フィラーの沈降が見られなくなるまで攪拌する。

上記各組成物を金型内に導入し、加熱して架橋、硬化させることにより、反射層２及び透過層３を形成することができる。この際、インジェクション成形、コンプレッション成形等、公知のプレス成形法を適用すればよい。

ここで、導電性フィラーが十分に大きなアスペクト比と配合量を有していれば、特に配向させるための操作を行わなくても、上記のように反射層２の材料中に導電性フィラーをよく混合し、プレス成形を行うだけで、導電性フィラー２ａが反射層２の面方向に厚さ方向に垂直な面を向けて良く配向する。これは、シリコーンゴムが未硬化の状態では流動性を持っているため、コンプレッション成形やインジェクション成形など、シリコーンが流動する成形方法において、金型とシリコーンの間に生じるせん断速度と同じ方向に沿って、導電性フィラーが配向することによる。

反射層２と透過層３の積層構造を形成するには、例えば、先に硬化させて形成した反射層２に接触させて、硬化させていない透過層３形成用の組成物を導入して硬化させる、又は逆に先に硬化させて形成した透過層３に接触させて、硬化させていない反射層２形成用の組成物を導入して硬化させるという方法をとることができる。あるいは、透過層３と反射層２をそれぞれ独立に硬化させて形成してから、接合するという方法もとりうる。

ＲＦＩＤタグ１中にアンテナ４及びＩＣチップを導入するためには、例えば、まず、反射層２又は透過層３の一方を硬化させて成形した上にアンテナ４及びＩＣチップを配置する。次いで、その上に他方の層の未硬化材料を導入してから、硬化させればよい。すると、反射層２と透過層３の間の界面にアンテナ４及びＩＣチップが配置されたＲＦＩＤタグが得られる。

一方、透過層３の内部にアンテナ４及びＩＣチップを配置するには、透過層３の硬化時にアンテナ４及びＩＣチップを含ませて硬化させた後、反射層を硬化接着させればよい。また、アンテナ４及びＩＣチップを両面透過層で封止し、対象物と接する面に反射層を有する、反射層／透過層／アンテナ／透過層の３層構成としてＲＦＩＤタグを形成することも可能であるが、この場合は、硬化した透過層の上にアンテナ４及びＩＣチップを乗せ、未硬化の透過層材料を導入してから硬化させる。その後、未硬化層の反射層を硬化接着させればよい。

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

＜材料＞
実施例、比較例において用いた材料の詳細は以下の通りである。
（シリコーンゴム）
・２液混合熱硬化液状シリコーンゴム（信越化学工業社製、「ＫＥ１９３５」）

（金属フィラー）
・扁平形状黄銅フィラー（福田金属箔粉工業社製、「Ｅ５」）
・扁平形状銅フィラー（福田金属箔粉工業社製、「ＭＳ８００」）
・扁平形状アルミニウムフィラー（大和金属粉工業社製、「Ｎｏ３００」）
・粒状黄銅フィラー（福田金属箔粉工業社製、「４Ｌ５」）
・粒状銅フィラー（福田金属箔粉工業社製、「Ｃｕ−ＨＷＱ」）
・粒状アルミニウムフィラー（大和金属粉工業社製、「Ｎｏ１８０００」
なおここで、「粒状」とは、異方性がない又は極めて低いことを表す。

上記の各種金属フィラーについて、アスペクト比、長径／短径比等の寸法を以下の表１に示す。なお、粒状金属フィラーについては、形状に異方性がない又は極めて低いため、Ｄ５０％径のみを示す。

（アンテナ部品）
・ＵＨＦ帯アンテナ回路
（ＩＣチップ）
・ＲＦＩＤタグ用ＩＣチップ（Ａｌｉｅｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、「Ａｌｉｅｎ Ｈｉｇｇｓ ３」、ＩＳＯ／ＩＥＣ １８００−６Ｃ（Ｃｌａｓｓ Ｇｅｎ２）準拠、対応周波数：８６０〜９６０ＭＨｚ）

＜下層の作成＞
（実施例１〜６）
液状シリコーンゴム材料の２液（ＫＥ１９３５ Ａ液及びＢ液）を重量比１：１の割合で混合、攪拌し、液状シリコーンゴム組成物を得た。さらに、表２に示すように、ここに扁平形状黄銅フィラー（実施例１、４）、扁平形状アルミニウムフィラー（実施例２、５）、扁平形状銅フィラー（実施例３、６）をそれぞれ上記シリコーンゴム組成物１００質量部に対して５０質量部添加し、フィラーの沈降が見られなくなるまで、十分に攪拌した。

次に、それぞれの材料をシート状の金型に充填し、１７０℃で３０分間プレス成形した。この際、コンプレッション成形法（実施例１〜３）又は、インジェクション成形法（実施例４〜６）を用いた。その後得られたシート状の成形体について、オーブンにて２００℃、４時間の条件で２次キュアを行った。このようにして、実施例１〜６にかかる、縦４００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ２ｍｍのシート状の下層（反射層）を得た。

これらの下層の代表として、実施例２にかかる下層について、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察し、金属フィラーの分散と配向を評価した。電子線のエネルギーを１０ｋＶとし、２００倍の倍率で観察したＳＥＭ像を図２に示す。これによると、扁平形状の金属フィラーが、下層中に空間的に均一に分散されている。また、フィラーは、厚さ方向に直交する面を下層の面方向に向けて、高い配向度で配向していることが確認された。

（比較例１）
金属フィラーを含有させず、液状シリコーンゴムのみを材料として、実施例１〜６と同様にして比較例１にかかる下層を形成した。プレス成形は、コンプレッション成形法にて行った。

（比較例２〜４）
扁平形状金属フィラーではなく、粒状金属フィラーを含有させた以外は、実施例１〜６と同様にして比較例２〜４にかかる下層を得た。プレス成形は、コンプレッション成形法にて行った。

＜ＲＦＩＤタグの作成＞
（実施例１〜６）
まず、上記と同様にして、扁平形状金属フィラーを含む実施例１〜６にかかる下層を形成した。ただし、１７０℃でのプレス成形の時間は１５分とした。

次に、金型内に配置したシート状の各下層の表面に、アンテナ部品とＩＣチップを配置した。さらに、その上部から、上層（透過層）となる液状シリコーンゴム材料（ＫＥ１９３５Ａ液及びＢ液を重量比で１：１の割合で混合、上記比較例１にかかる材料と同一）を導入し、コンプレッション成形法によって成形加工することで、アンテナ部品及びＩＣチップを封止した。ここで、コンプレッション成形は１７０℃、１５分の条件で行った。上層の厚さは０．５ｍｍであった。

最後に、得られた成形体について、２００℃、４時間の条件で２次キュアを行い、実施例１〜６にかかるＲＦＩＤタグを得た。

（比較例１〜４）
比較例１にかかる金属フィラーを含有しない下層、及び比較例２〜４にかかる粒状金属フィラーを含有する下層を、上記と同様に形成した。ここで、１７０℃でのコンプレッション成形の時間は１５分とした。これらを用いて、実施例１〜３にかかるＲＦＩＤタグと同様に、比較例１〜４にかかるＲＦＩＤタグを作成した。

＜評価＞

（下層の反射率）
実施例１〜６及び比較例１〜４で作成した単独状態の下層を用いて、電磁波の反射率を測定した。

測定は、自由空間測定法によって行った。測定の概略を図３に示す。上記の各下層（反射層）を試料３０として、台座３１に固定された支柱３２に、一方の面で固定した。試料３０に対向して、７００ｍｍ離れた位置にネットワークアナライザ３４に接続されたホーンアンテナ３３を配置した。

ネットワークアナライザ３４から７００〜１３００ＭＨｚの周波数領域の電磁波を出力して、ホーンアンテナを介して試料３０に照射し、試料３０からの反射波をネットワークアナライザで検出した。入射波に対する反射波の強度比から、１０００ＭＨｚにおける電磁波減衰値Ａ（ｓ）をｄＢ単位で得た。

次に、上記と同様の測定を、試料３０の代わりに縦４００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミニウム板を配置して行った。これにより、１０００ＭＨｚにおけるアルミニウム板の電磁波減衰値Ａ（Ａｌ）をｄＢ単位で得た。アルミニウムは、この周波数域の電磁波を非常によく反射する材料であり、試料３０の電磁波反射率の較正用に使用した。

試料の電磁波反射率Ｒｅｆ（ｓ）を、試料について測定した電磁波減衰値Ａ（ｓ）と、アルミニウムについて測定した電磁波減衰値Ａ（Ａｌ）から、以下のようにして求めた。つまり、まず、試料の電磁波反射値Ｒ（ｓ）を、Ｒ（ｓ）［ｄＢ］＝Ａ（Ａｌ）［ｄＢ］−Ａ（ｓ）［ｄＢ］として算出した。さらに、ａ＝Ｒ（ｓ）［ｄＢ］／２０として、％単位の電磁波反射率Ｒｅｆ（ｓ）を、Ｒｅｆ（ｓ）［％］＝１０^ａとして求めた。

（ＲＦＩＤタグの受信距離）
実施例１〜６及び比較例１〜４で作成したＲＦＩＤタグを用いて、受信距離を測定した。

受信距離の測定の概略を図４に示す。円偏波アンテナを備えるＩＣチップ用のリーダライタ４１（出力：１Ｗ、対応周波数：９５２〜９５４ＭＨｚ、対応規格：ＩＳＯ／ＩＥＣ １８００−６Ｃ（Ｃｌａｓｓ Ｇｅｎ２準拠））を、支持具４２を用いて固定した。リーダライタ４１の受信面に対向させて、上記の各ＩＣチップを試料４０として、下層（反射層）側の面をＳＵＳ板４３に固定して配置した。リーダライタ４１の受信面と試料４０の間の距離ｄを変化させながら、リーダライタ４１によるＲＦＩＤタグの読み取りを行い、読み取ることができる最大の距離を各ＲＦＩＤタグの最大受信距離とした。

＜評価結果及び考察＞
実施例１〜６及び比較例１〜４にかかる下層の電磁波反射率とＲＦＩＤタグの受信距離を、下層における金属フィラーの種類とともに表２に示す。

まず、比較例１の導電性フィラーを下層に含まない場合には、電磁波反射率が７％と低い値であり、それに伴って、ＲＦＩＤタグの受信距離も１．０ｍと短い。これは、ＲＦＩＤタグがＳＵＳ板上に配置されているため、入射した電磁波の大部分がＳＵＳ板によって吸収されたことによると考えられる。

下層に導電性フィラーを含有させると、フィラーが３種の金属いずれよりなる場合でも、また扁平形状又は粒状いずれの形状の場合でも、比較例１にかかる導電性フィラーを含有しない場合と比較して、下層の電磁波反射率及びＲＦＩＤタグ受信距離が向上している。しかし、比較例２〜４にかかる粒状の導電性フィラーを含有する場合に比べ、実施例１〜６にかかる扁平形状の導電性フィラーを含有する場合に、著しく電磁波反射率及びＲＦＩＤタグ受信距離が向上している。金属種が同じ場合同士で比較すると、フィラーが粒状の場合に比べて扁平形状の場合に、下層の電磁波反射率は２．５〜４倍程度、ＲＦＩＤタグの受信距離は５〜６倍程度にもなっている。下層の電磁波反射率とＲＦＩＤタグの受信距離の間には、良い相関が見られる。

つまり、扁平形状の導電性フィラーが下層に含有され、下層の面方向に厚さ方向に垂直な面を向けて配向していることにより、下層に高い電磁波反射率が付与され、それによって、長いＲＦＩＤタグの受信距離が達成されている。ＲＦＩＤタグが金属板に取り付けられているにもかかわらず、下層での電磁波の反射の効果で、電磁波が金属板に吸収されることなく反射され、リーダライタによって検出されるようになっている。

フィラーを構成する３種の金属を比較した時、実施例２及び実施例５にかかるアルミニウムよりなる扁平形状フィラーを下層に含有する場合に、ひときわ高い電磁波反射率と、長いＲＦＩＤタグ受信距離が達成されている。これは、アルミニウムがメガヘルツ帯の電磁波に対して高い反射率を有することによると考えられる。

なお、実施例１〜３にかかるコンプレッション成形法によって下層を形成した場合と、実施例４〜６にかかるインジェクション成形法によって下層を形成した場合とで、電磁波反射率とＲＦＩＤタグ読み取り距離を金属フィラーの種類が同じ場合同士で比較すると、いずれの金属についても、有意な差は見られない。つまり、いずれの成形法を採用した場合にも、扁平形状の導電性フィラーが下層の面方向に厚さ方向に垂直な面を向けて配向し、高い電磁波反射率が得られると考えられる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１ ＲＦＩＤタグ
２ 反射層
２ａ 導電性フィラー（導電性フィラー粒子）
３ 透過層
４ アンテナ
ＲＦｉｎ 入射電磁波
ＲＦｒｅｆ 反射電磁波

Claims (7)

1. 対象物に取り付けられるＲＦＩＤタグにおいて、
   ＩＣチップとアンテナがシリコーンゴム層の内部に収容され、
   前記シリコーンゴム層は、電磁波を透過する透過層と、形状異方性を有する導電性フィラーを含有し、電磁波を反射する反射層とからなる２層構造を有し、前記反射層側で前記対象物に取り付けられ、
   前記アンテナは、前記透過層側の前記反射層の表面よりも前記透過層側に配置されることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
2. 前記導電性フィラーは、前記反射層の面方向に厚さ方向に垂直な面を向けて配向していることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
3. 前記導電性フィラーは、金属よりなることを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤタグ。
4. 前記導電性フィラーは、アルミニウム、黄銅、銅より選ばれる金属よりなることを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤタグ。
5. 前記導電性フィラーは、扁平形状を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
6. 前記アンテナは、前記透過層と前記反射層との界面に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
7. 前記アンテナは、前記透過層の内部に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ。