JP2014235616A - 金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたｒｆｉｄタグ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】取付対象に追従することで取付対象から脱落することがなく、且つ断線の虞がなく、またアンテナの微細なパターンの形成が容易であり、さらには読み取り性能に優れた金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグ及びその製造方法を提供する。【解決手段】可撓性を有するフィルム又は糸からなる基材と、該基材の表面の少なくとも一部に該基材の可撓性を損なわないように形成された金属被膜層からなるフレキシブルアンテナと、該フレキシブルアンテナの近傍に設けられたＩＣチップとを備え、前記金属被膜層が、前記基材の表面に無電解めっきにより形成された第１金属被膜層と、該第１金属被膜層の表面に電解めっきにより形成された第２金属被膜層とからなり、前記フレキシブルアンテナの比抵抗が１．０?１０−３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするＲＦＩＤタグとする。【選択図】図１

Description

本発明は、物品の管理などに用いられる金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグ及びその製造方法に関するものである。

近年、物流、物品などの管理、あるいは人や物体の認証をするために、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグが利用されている。ＲＦＩＤタグを物品に取り付けることにより、その物品の売れ行きや在り処をオンデマンドで管理することが可能となる。

ＲＦＩＤタグは、タグ情報を記憶保持するＩＣチップと、このＩＣチップに無線信号を送受信するアンテナとを備えている。

特許文献１には、線状素材の金属細線で形成されたアンテナが開示されている。
しかし、特許文献１記載のアンテナは線状素材の金属細線で形成されているため、アンテナ部が強く引っ張られたり繰り返し折曲されたりした場合にＩＣチップや取付対象から外れたりあるいはアンテナ自身が切れたりして破損しやすく、アンテナの信頼性という点で問題があった。

従来のＲＦＩＤタグ用アンテナとして、金属箔を用いたものが知られている。しかし、極薄の金属箔は基材への貼付の際の作業性が悪いという問題があった。また、作業性が悪いため貼付けの精度が安定せず、微細なパターンを施した金属箔では短絡の虞があった。

特許文献２には、アンテナが複数本の細い炭素繊維の糸の集合体からなるＲＦＩＤタグが開示されている。また、金属を繊維の中に織り込んでなるＲＦＩＤタグ用アンテナも知られている。
しかし、これらのＲＦＩＤタグのアンテナは比抵抗が高いため、読み取り性能の点で十分とは言えなかった。

特開２００５−１３０３５４号公報 特開２０１０−２６８８６号公報

本発明は、上述したような問題点を解決すべくなされたものであって、取付対象に追従することで取付対象から脱落することがなく、且つ断線の虞がなく、またアンテナの微細なパターンの形成が容易であり、さらには読み取り性能に優れた金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグ及びその製造方法を提供するものである。

請求項１に係る発明は、可撓性を有するフィルム又は糸からなる基材と、該基材の表面の少なくとも一部に該基材の可撓性を損なわないように形成された金属被膜層からなるフレキシブルアンテナと、該フレキシブルアンテナの近傍に設けられたＩＣチップとを備え、前記金属被膜層が、前記基材の表面に無電解めっきにより形成された第１金属被膜層と、該第１金属被膜層の表面に電解めっきにより形成された第２金属被膜層とからなり、前記フレキシブルアンテナの比抵抗が１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするＲＦＩＤタグに関する。

請求項２に係る発明は、前記第１金属被膜層の厚さが０．３〜０．５μｍ、前記第２金属被膜層の厚さが５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグに関する。

請求項３に係る発明は、前記基材と前記金属被膜層との間にプライマー層を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤタグに関する。

請求項４に係る発明は、商品のトレサビリティの管理、模倣品の判別又は盗難の防止用であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のＲＦＩＤタグに関する。

請求項５に係る発明は、毒劇物及び／又はプレパラートのトレサビリティの管理用であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のＲＦＩＤタグに関する。

請求項６に係る発明は、可撓性を有するフィルム又は糸からなる基材の表面にプライマー層を形成する工程と、前記プライマー層の表面に金属で無電解めっきを施すことで第１金属被膜層を形成し、次いで該第１金属被膜層の表面に金属で電解めっきを施すことで第２金属被膜層を形成して、第１金属被膜層と第２金属被膜層からなるフレキシブルアンテナを形成する工程と、前記フレキシブルアンテナの近傍にＩＣチップを配設する工程と、を備えることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法に関する。

請求項１に係る発明によれば、可撓性を有する高分子フィルム又は高分子糸からなる基材と、該基材の表面の少なくとも一部に該基材の可撓性を損なわないように形成された金属被膜層からなるフレキシブルアンテナを備え、金属被膜層が、基材の表面に無電解めっきにより形成された第１金属被膜層と、第１金属被膜層の表面に電解めっきにより形成された第２金属被膜層とからなることにより、可撓性に優れているので取付対象の動きに追従することができ、これにより、取付対象から脱落する虞がないＲＦＩＤタグとすることができる。
また、可撓性に優れているとともに引張強度に優れているため、断線しにくく信頼性の高いＲＦＩＤタグとすることができる。
さらには、軽量であるため、取付対象の負担とならないという利点がある。
また、フレキシブルアンテナの近傍に設けられたＩＣチップを備え、該フレキシブルアンテナの比抵抗が１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下であることにより、読み取り性能に優れた金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグとすることができる。

請求項２に係る発明によれば、前記第１金属被膜層の厚さが０．３〜０．５μｍ、前記第２金属被膜層の厚さが５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグであることにより、低抵抗で読み取り性能に優れ且つ優れた可撓性を有する金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグとすることができる。

請求項３に係る発明によれば、前記基材と前記金属被膜層との間にプライマー層を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤタグであることにより、基材と金属被膜層の密着性が良好なＲＦＩＤタグとすることができる。

請求項４に係る発明によれば、このＲＦＩＤタグを用いることで、商品のトレサビリティの管理や、模倣品の判別又は盗難の防止を達成することができる。

請求項５に係る発明によれば、このＲＦＩＤタグを用いることで、毒劇物及び／又はプレパラートのトレサビリティの管理を達成することができる。

請求項６に係る発明によれば、可撓性を有する高分子フィルム又は高分子糸からなる基材の表面にプライマー層を形成する工程と、前記プライマー層の表面に金属で無電解めっきを施すことで第１金属被膜層を形成し、次いで該第１金属被膜層の表面に金属で電解めっきを施すことで第２金属被膜層を形成して、第１金属被膜層と第２金属被膜層からなるフレキシブルアンテナを形成する工程と、前記フレキシブルアンテナの近傍にＩＣチップを配設する工程と、を備えることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法であることにより、可撓性及び引張強度に優れこれにより、取付対象から脱落する虞がなく断線し難いＲＦＩＤタグを製造することができる。
また、軽量であるため取付対象の負担とならず且つ読み取り性能に優れた金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグを製造することができる。
さらには、より微細なパターンの形成が可能であり、その作業性も良好であるという利点を有する。

本発明に係る第１実施形態の金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグの構成を示す図である。 図１のＡ−Ａ断面図であり、フレキシブルアンテナが存在する部分の部分断面図である。 本発明に係る第２実施形態の金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグの構成を示す図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態においてプライマー層を備える場合のＡ−Ａ断面図であり、フレキシブルアンテナが存在する部分の部分断面図である。 第２実施形態においてプライマー層を備える場合のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明に係る金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグ及びその製造方法について図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１は本発明に係る第１実施形態の金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグの構成を示す図である。
ＲＦＩＤタグ（１０）は、可撓性を有するフィルムからなる基材（１）と、基材（１）の表面の少なくとも一部に基材（１）の可撓性を損なわないように形成された金属被膜層からなるフレキシブルアンテナ（２）と、フレキシブルアンテナ（２）の近傍に設けられたＩＣチップ（３）とを備える。尚、この明細書において、「フレキシブルアンテナ（２）」を「金属被膜層（２）」ということもある。

フレキシブルアンテナ（２）とＩＣチップ（３）とは通常物理的に接触しているが、接触していなくても動作は可能であり、ＩＣチップ（３）はフレキシブルアンテナ（２）の有効電界強度となる範囲内に設けられる。フレキシブルアンテナ（２）とＩＣチップ（３）との間には、電気的接触は必要ない。

図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、フレキシブルアンテナ（２）が存在する部分の部分断面図である。
基材（１）は、可撓性を有するフィルムからなる。このフィルムとしては、限定されるものではないが、高分子フィルムを用いることができ、この高分子は、合成高分子及び天然高分子のどちらも使用することができる。このうち、金属被膜層（２）の形成のし易さの点で合成高分子を用いることが好ましい。中でも可撓性の点で合成繊維が好適に用いられる。合成繊維としては、ナイロン系合成繊維、ビニロン系合成繊維、ポリエステル系合成繊維、アクリル系合成繊維、ポリオレフィン系合成繊維、ポリウレタン系合成繊維などを用いることができる。
基材（１）の厚さは、０．０１〜０．５ｍｍが好ましい。厚さを０．０１〜０．５ｍｍの範囲とすることにより、可撓性及び強度に優れたＲＦＩＤタグとすることができる。０．０１ｍｍ未満であると、破断や抗張力等の機械的強度が不足するので好ましくない。０．５ｍｍを超えると、十分な可撓性が得られない場合があるため好ましくない。

金属被膜層（２）は、基材（１）の表面に無電解めっきにより形成された第１金属被膜層（２１）と、第１金属被膜層（２１）の表面に電解めっきにより形成された第２金属被膜層（２２）とからなる。
第１金属被膜層（２１）は、無電解金属めっきにより形成される。無電解金属めっきとは、析出させるべき金属塩とその還元剤とを含む水溶液中に、基材を漬けて当該基材の表面に金属を析出させる方法である。
本発明において、第１金属被膜層（２１）を形成する金属は、銅、銀、金、ニッケル、スズ等の無電解めっきで使用できる任意の金属を用いることができる。これにより、低抵抗なフレキシブルアンテナとすることができる。
第１金属被膜層（２１）の厚さは０．１〜１μｍであることが好ましく、０．３〜０．５μｍであることがより好ましい。この数値範囲とすることにより、基材の可撓性を損なうことを防止することができる。

基材（１）と第１金属被膜層（２１）との間には、両者の密着性向上のため、図５に示すようにプライマー層（４）を備えることが好ましい。プライマー層（４）はパラジウム触媒を含有する無電解鍍金プライマーであることが好ましく、これにより水溶液中の金属イオンが還元されて金属被膜が形成される。
プライマー層（４）の厚さは、０．１〜１００μｍであることが好ましく、５〜２０μｍであることがより好ましい。この数値範囲とすることにより、基材の可撓性を損なうことなく、基材（１）と第１金属被膜層（２１）との間の密着性を向上させることができる。

ＲＦＩＤタグ（１０）は、第１金属被膜層（２１）の表面に第２金属被膜層（２２）を備えている。
第２金属被膜層（２２）は電解金属めっきにより形成される。電解金属めっきとは、金属が溶けてイオン化している水溶液（めっき浴）中に、陰極（−）として処理物を、陽極（＋）としてめっきと同一の金属をそれぞれ浸し、両極間に電流を流し、これによりめっき浴中の金属イオンは陰極へと移動し、処理物表面で電子を交換して元の金属に還元、析出しめっき層を生成させる方法である。
本発明において、第２金属被膜層（２２）を形成する金属は、銅、銀、金、ニッケル、スズ等の電解めっきで使用できる任意の金属を用いることができる。これにより、低抵抗なフレキシブルアンテナとすることができる。
第２金属被膜層（２２）の厚さは０．１〜１００μｍであることが好ましく、５〜３０μｍであることがより好ましい。この数値範囲とすることにより、基材の可撓性を損なうことなく、低抵抗で読み取り性能に優れたフレキシブルアンテナとすることができる。０．１μｍより薄い場合は、十分な導電性が得られない虞があるため好ましくない。１００μｍを超える場合は、基材の可撓性を損なう虞があるため好ましくない。

フレキシブルアンテナ（２）は、この第１金属被膜層（２１）と第２金属被膜層（２２）とからなる。
フレキシブルアンテナ（２）の比抵抗は、１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下であり、好ましくは１．０×１０^−４〜１．６×１０^−６Ω・ｃｍである。
通常バルク銅の比抵抗は、８．０×１０^−６Ω・ｃｍ程度である。本発明のフレキシブルアンテナ（２）は、上記構成をとることにより、バルク銅に近い非常に低抵抗なアンテナであり、読み取り性能に非常に優れている。
本発明のフレキシブルアンテナ（２）は、上記構成を有することにより、基材（１）の可撓性を損なうことなく且つ低抵抗で読み取り性能に優れたアンテナである。

ＩＣチップ（３）には、管理対象である物品の管理情報が記憶されている。管理情報としては、商品名、商品ＩＤ、購買情報などを挙げることができ、その他必要な情報がＩＣチップ（３）に記憶される。使用者は、ＲＦＩＤリーダを用いてＩＣチップ（３）に記憶された管理情報を読み取ることができ、その物品の売れ行きや在り処等をオンデマンドで管理することが可能である。

以上説明したように、フレキシブルアンテナ（２）は、基材（１）の可撓性を維持しながら基材（１）に一体に形成されているため、本発明のＲＦＩＤタグ（１０）は可撓性に優れ且つ引張強度に優れている。
よって、取付対象が外力により曲げられても、ＲＦＩＤタグ（１０）が取付対象から脱落することを防止できる。また、ＲＦＩＤタグ（１０）自身に外力が加えられたとしても自身が断線することを防止することができる。
加えて、フレキシブルアンテナ（２）は低抵抗であるので、読み取り性能に優れたＲＦＩＤタグとすることができる。

上記第１実施形態で示されるＲＦＩＤタグは、基材が高分子フィルムからなる場合の実施形態であり、その優れた可撓性により管理対象に容易に貼り付けることができるラベルシールとして使用できる。また、このラベルシールは優れた可撓性により曲面にも貼り付け可能である。
中でも、毒劇物の収容容器や病理検査用のプレパラートに貼り付けて使用することにより、毒劇物やプレパラートの管理が可能となる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態のＲＦＩＤタグについて、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図３は本発明に係る第２実施形態の金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグの構成を示す図である。
ＲＦＩＤタグ（１０）は、糸からなる基材（１）と、基材（１）の表面の少なくとも一部に基材（１）の可撓性を損なわないように形成された金属めっき層からなるフレキシブルアンテナ（２）と、フレキシブルアンテナ（２）の近傍に設けられたＩＣチップ（３）とを備える。
第２実施形態のＲＦＩＤタグ（１０）は、第１実施形態とは基材（１）がフィルムではなく糸である点で異なるものである。
フレキシブルアンテナ（２）をＩＣチップ（３）に取り付ける方法は限定されるものではなく、例えば被覆フィルムでＩＣチップ（３）とフレキシブルアンテナ（２）を覆うことで両者を固定することができる。

図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
第１実施形態と同様に、ＲＦＩＤタグ（１０）は、基材（１）の表面の少なくとも一部に無電解めっきにより形成された第１金属被膜層（２１）を備えており、第１金属被膜層（２１）の表面に電解めっきにより形成された第２金属被膜層（２２）を備えている。この第１金属被膜層（２１）と第２金属被膜層（２２）がフレキシブルアンテナ（２）を形成する。基材（１）と第１金属被膜層（２１）との間には、両者の密着性向上のため、図６に示すように、パラジウム触媒を含有するめっきプライマーからなるプライマー層（４）を備えることが好ましい。

基材（１）の直径は、０．０５〜５ｍｍが好ましい。直径を０．０５〜５ｍｍの範囲とすることにより、可撓性及び強度に優れたＲＦＩＤタグとすることができる。０．０５ｍｍ未満であると、破断や抗張力等の機械的強度が不足するので好ましくない。５ｍｍを超えると、十分な可撓性が得られない場合があるため好ましくない。

上記第２実施形態で示されるＲＦＩＤタグは、商品の荷札の取付紐と商品の情報管理の両方の役割を果たすことが可能である。これにより、ブランド品の商品のトレサビリティの管理や、模倣品の判別、あるいは盗難の防止などの用途に使用可能である。

以下の実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明に係る金属系低抵抗フレキシブルアンテナを備えたＲＦＩＤタグ及びその製造方法は、これらに限定されるものではない。

＜サンプルの作成＞
実施例１
ポリエステル系合成繊維からなる直径１．５ｍｍ、長さ１４０ｍｍの紐状体の中心部５０ｍｍに亘って表面にめっきプライマー（商品名：メタロイドＵ）を塗工して０．５μｍのプライマー層を形成し、次いでこのプライマー層上に銅で無電解めっきを施して０．３μｍの無電解めっき層を形成した。次いでこの無電解めっき層上に銅で電解めっきを施し３０μｍの電解めっき層を形成することにより、糸状サンプルを作成した。

実施例２
ポリエステル系合成繊維からなる厚さ０．１ｍｍのフィルム表面にめっきプライマー（商品名：メタロイドＵ）を塗工して０．３μｍのプライマー層を形成し、次いでこのプライマー層上に銅で無電解めっきを施して０．３μｍの無電解めっき層を形成した。次いでこの無電解めっき層上に銅で電解めっきを施し３０μｍの電解めっき層を形成することにより、フィルム状サンプルを作成した。

比較例１
長さ１４０ｍｍ、直径１．５ｍｍの銅線を比較例１とした。

比較例２
ポリエステル系合成繊維からなる厚さ０．１ｍｍのフィルム表面に、厚さ３０ｍｍの銅箔を貼付したものを比較例２とした。

（試験１：引張強度）
実施例１と比較例１について各３つのサンプルの引張強度を測定した。結果を下記表１に示す。

表１に示すように、実施例１の方が比較例１よりも引張強度が顕著に強いことがわかる。

（試験２：可撓性）
実施例１と比較例１の各サンプルについて、サンプルの両端を手で持ち、φ２ｍｍの円弧状の形状とした後、片手をサンプルから放すことでサンプルの可撓性を評価した。
実施例１のサンプルは、片手を放してもほぼφ２ｍｍの円弧状の形状のままであった。一方、比較例１のサンプルは、片手を放すと基の直線形状に戻った。
よって、実施例１のサンプルの方が、比較例１のサンプルに比べて可撓性に優れ、対象に追従しやすいということがわかる。

（試験３：微細パターンの形成）
実施例２と比較例２のサンプルにそれぞれ同一の微細なパターンを作製する際の信頼性と作業性を評価した。
実施例２のサンプルをレジスト後エッチングし、最小２０μｍ間隔のパターンを作製した。目視及び電気的に評価したが問題は見られなかった。
一方、比較例２のポリエステル系合成繊維からなる厚さ０．１ｍｍのフィルム表面に、最小１００μｍ間隔のパターンを施した厚さ０．１ｍｍの銅箔を貼付しようと試みたが、銅箔が非常に薄いため貼付は困難であった。なんとか貼付したものを目視及び電気的に評価したところ、パターン同士が接触している箇所があり短絡していた。
よって、微細なサンプルを施す際には実施例１の方が作業性と信頼性に優れているといえる。

本発明は、商品のトレサビリティの管理、模倣品の判別又は盗難の防止の機能を有する荷札の取付紐、あるいは毒劇物又は病理検査用のプレパラートのトレサビリティを管理するためのラベルシールとして好適に利用される。

１ 基材
２ フレキシブルアンテナ（金属被膜層）
２１ 第１金属被膜層
２２ 第２金属被膜層
３ ＩＣチップ
４ プライマー層
１０ ＲＦＩＤタグ

Claims (6)

1. 可撓性を有するフィルム又は糸からなる基材と、該基材の表面の少なくとも一部に該基材の可撓性を損なわないように形成された金属被膜層からなるフレキシブルアンテナと、該フレキシブルアンテナの近傍に設けられたＩＣチップとを備え、
   前記金属被膜層が、前記基材の表面に無電解めっきにより形成された第１金属被膜層と、該第１金属被膜層の表面に電解めっきにより形成された第２金属被膜層とからなり、
   前記フレキシブルアンテナの比抵抗が１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
2. 前記第１金属被膜層の厚さが０．３〜０．５μｍ、前記第２金属被膜層の厚さが５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
3. 前記基材と前記金属被膜層との間にプライマー層を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤタグ。
4. 商品のトレサビリティの管理、模倣品の判別又は盗難の防止用であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
5. 毒劇物及び／又はプレパラートのトレサビリティの管理用であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
6. 可撓性を有するフィルム又は糸からなる基材の表面にプライマー層を形成する工程と、
   前記プライマー層の表面に金属で無電解めっきを施すことで第１金属被膜層を形成し、次いで該第１金属被膜層の表面に金属で電解めっきを施すことで第２金属被膜層を形成して、第１金属被膜層と第２金属被膜層からなるフレキシブルアンテナを形成する工程と、
   前記フレキシブルアンテナの近傍にＩＣチップを配設する工程と、を備えることを特徴とするＲＦＩＤタグの製造方法。

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