JP2016127601A - フレキシブルｒｆｉｄアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】材料利用率の高いアンテナが要望されている。【解決手段】ＲＦＩＤアンテナが、第１の端部と、第２の端部と、引き出し端子とを含むフレキシブル片面基板を有する。基板上には複数の平行導体が設けられ、基板の第１の端部と第２の端部との間に延びる。複数の導体のうちの１つの導体は、引き出し端子において分断され、引き出し端子の端部に延びて接続端子を形成する。基板には、フレキシブル被覆層が取り付けられて導体を覆う。基板の第１の端部における導体の端部は、基板の第２の端部における導体の端部にそれぞれ接続されて螺旋ＲＦＩＤコイルを形成する。【選択図】図５

Description

本発明は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）装置に関し、具体的には、このような装置のためのフレキシブルＲＦＩＤアンテナに関する。

通信産業の発展とともに、ますます多くの分野においてＲＦＩＤ技術が幅広く応用されている。無線周波数識別技術は、識別システムと特定の物体との間に機械的接触又は光学的接触を確立することなく、無線信号に基づいて特定の物体の識別、並びに関連データの読み取り及び書き込みを行うことができる無線通信技術である。

ＲＦＩＤ技術は、多くの産業で応用されている。例えば、生産中の自動車にタグを取り付けて、工場関係者が、生産ライン上の自動車の進捗を追跡することができる。倉庫内で薬の位置を追跡することもできる。家畜及びペットに、これらの確実な識別を可能にする無線周波数タグを取り付けることもできる（「確実な識別」とは、複数の動物による同じ識別の使用を避けることを意味する」）。例えば、ＲＦＩＤ技術に基づく識別カードは、従業員が鍵の掛かったビルに入ることを可能にし、自動車内の無線周波数トランスポンダを用いて、有料道路及び駐車場に関連する料金を支払うこともできる。

ＰＯＳ装置などのポータブル電子装置では、時に安全保護装置を樹脂で覆ったり、或いは包装したりする必要があり、この結果、安全保護装置の構造が重くて厚いものになる。従って、ＰＯＳ装置の分野では、内部空間を広げてより多くのコンポーネントを収容するためにＲＦＩＤアンテナが広く用いられ、これによってＰＯＳ装置の小型化及び軽量化を実現している。

図１に、従来技術を用いたＲＦＩＤアンテナの製造工程を示す。基材１は、２５０ｍｍ×３２０ｍｍのフレキシブル基材であり、ここから８つのＲＦＩＤアンテナ基板２が切り取られる。アンテナ基板２上の層を形成する導体の螺旋コイルを印刷法又はエッチング法によって形成して螺旋アンテナを形成する。導体は、銅トレース又はその他の導電性トレースとすることができる。導体の端部は、内周及び外周に現れる。アンテナの内周の端部は、２つの端部が共に他のポートに接続されるように外周に導かれる必要があるので、基板上には、内周を外周に伝導的に接続する貫通穴が配置される。従って、フレキシブル基材は両面基材でなければならず、すなわち基材の両面に導電線が配置されることがあり、これによってコストが上昇し、生産工程が複雑化する。また、このアンテナ作製法では、廃棄材料率が高いことに起因して材料が効率的に使用されない。これにより、ＰＯＳ装置のコストがさらに上昇する。

従って、材料利用率の高いアンテナが要望されている。

従って、本発明は、その１つの態様では、フレキシブルＲＦＩＤアンテナであって、第１の端部と、第２の端部と、引き出し端子とを含むフレキシブル片面基板と、基板上に配置されて、基板の第１の端部と第２の端部との間に延びる複数の導体とを備え、複数の導体のうちの１つの導体は、引き出し端子において分断され、引き出し端子の端部に延びて接続端子を形成し、フレキシブルＲＦＩＤアンテナは、複数の導体を基板と被覆層との間に挟み込むように基板に施されたフレキシブル被覆層をさらに備え、基板の第１の端部における複数の導体の端部は、基板の第２の端部における複数の導体の端部に千鳥配置でそれぞれ接続されて螺旋ＲＦＩＤコイルを形成するフレキシブルＲＦＩＤアンテナを提供する。

基板及び被覆層は、いずれも細長い形状であることが好ましい。

基板は、１２μｍ〜１２５μｍの厚みを有するポリエステル（ＰＥＴ）フィルム又はポリイミド（ＰＩ）フィルムの第１の絶縁層を含むことが好ましい。

基板は、複数の導体を基板に取り付ける第１の接着層をさらに含むことが好ましい。

被覆層は、１２μｍ〜５０μｍの厚みを有するポリエステル（ＰＥＴ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム又は絶縁インク層の第２の絶縁層を含むことが好ましい。

被覆層は、第２の絶縁層を基板に取り付ける第２の接着層をさらに含むことが好ましい。

被覆層は、絶縁インク層を含むことが好ましい。

アンテナの基板は、アンテナを固定する固定部を有することが好ましい。

アンテナの第１の端部及び第２の端部は互いに重なり合い、第１の端部における複数の導体の端部は、第２の端部における複数の導体のそれぞれの端部にリベットによって電気的に接続されることが好ましい。

第２の態様によれば、本発明は、本体と、回路基板と、フレキシブルＲＦＩＤアンテナとを備えた電子装置であって、フレキシブルＲＦＩＤアンテナは、第１の端部と、第２の端部と、引き出し端子とを含むフレキシブル片面基板と、基板上に配置されて、基板の第１の端部と第２の端部との間に延びる複数の平行導体とを含み、複数の導体のうちの１つの導体は、引き出し端子において分断され、引き出し端子の端部に延びて接続端子を形成し、フレキシブルＲＦＩＤアンテナは、複数の導体を基板と被覆層との間に挟み込むように基板に施されたフレキシブル被覆層をさらに含み、基板の第１の端部における複数の導体の端部は、基板の第２の端部における複数の導体の端部に千鳥配置でそれぞれ接続されて螺旋ＲＦＩＤコイルを形成し、螺旋アンテナは、本体の周囲に配置され、アンテナの引き出し端子の接続端子は、ＰＯＳ装置に電気的に接続された電子装置を提供する。

任意に、アンテナの基板は固定部を有し、アンテナは、この固定部を介してＰＯＳ装置の本体に固定される。

アンテナは、ＰＯＳ装置の本体に接着剤を介して固定されることが好ましい。

電子装置は、ＰＯＳ装置であることが好ましい。

このようなアンテナを使用すると、材料利用率が高く、またアンテナ基板の片面のみに回路を印刷すればよいので、生産工程が単純化されてコストが大幅に削減される。

以下、添付図面の図を参照しながら、本発明の好ましい実施形態をほんの一例として説明する。図では、複数の図に出現する同一の構造、要素又は部品には、一般にこれらが出現する全ての図において同じ参照番号を付している。一般に、図に示す構成要素及び特徴部の寸法は、表現の便宜上明瞭にするために選択したものであり、必ずしも縮尺通りではない。以下、各図を列挙する。

先行技術のＲＦＩＤアンテナ基材を示す図である。 本発明の一実施形態によるＲＦＩＤアンテナ基材を示す図である。 図２に示すアンテナのうちの１つのアンテナの平面図である。 図３のアンテナのＡ−Ａに沿った概略的断面図である。 ５ａ−５ｃは本発明の一実施形態によるＲＦＩＤアンテナの、アンテナ本体の被覆層を省いた概略的接続図である。 図５のＲＦＩＤアンテナのリベット部品の斜視図である。

図２に、本発明の好ましい実施形態によるＲＦＩＤアンテナ基材の例示的な構造を示す。この実施形態では、基材１０全体が、矩形の片面フレキシブル基材であり、すなわち基材１０の片面のみに回路を印刷又はエッチングすることができる。アンテナ２０は、基本的に引き延ばした矩形などの細長い形状になるように設計され、回路を印刷又はエッチングできる基材１０の表面上に順に配置される。個々のアンテナ２０は、基材１０から切り取られる。各アンテナ２０上には、印刷法又はエッチング法によって複数の平行導体２２４が配置される（図５を参照）。このような工程を通じ、６０９ｍｍ×３２０ｍｍの基材１０上に２４個のアンテナを形成することができる。従って、より良好な材料利用率によって生産効率が大幅に向上する。

通常、導体トレース２２４は銅材料で作製されるが、アルミニウム、銀、炭素、銀と炭素の混合物、透明な導電性ポリマー、又はその他の導電性インクで作製することもできる。これらの材料の各々は、ＲＦＩＤアンテナの動作及び機能に適した特定の特性を有する。導体トレース２２４の材料は、ＲＦＩＤアンテナの機能に応じて選択される。

図３に、図２の基材から切り取った例示的な１つのアンテナを示す。アンテナ２０は、２つの端部２６及び２８と、引き出し端子２９とを有する細長い本体２２を含む。図５に示すように、導体２２４のうちの１つは分断されて引き出し端子に延び、アンテナをＰＯＳ装置などの電子装置に接続する引き出し接続部を形成する。基板上には、導体を覆う被覆層２２８が設けられる（図４を参照）。コネクタ３０（図６を参照）への接続を可能にするように、端部２６及び２８からは被覆層２２８を除去して導体を露出させる。アンテナ本体２２は、２つの端部から離れた位置に固定部２４を有する。固定部２４には、アンテナを電子装置に固定するための固定穴が設けられる。当業者であれば、アンテナ本体は接着剤によって電子装置に取り付けることもでき、従って固定部は必須ではないと理解することができる。

図４は、図３のアンテナのＡ−Ａに沿った概略的断面図である。１つの実施形態では、アンテナが、片面絶縁基板２２２、接着層２２３、導電性トレースによって形成された複数の平行導体２２４、接着層２２６及び絶縁被覆層２２８を含む。接着層２２３及び接着層２２６は、いずれも絶縁材料で作製される。生産工程では、最初に接着層２２３を含む基板２２２上に印刷法又はエッチング法によって導体２２４を配置し、その後に接着層２２６を含む被覆層２２８を基板上に取り付け、従って基板２２２と被覆層２２８の間に平行導体２２４を挟み込む。複数の平行導体２２４は、互いに電気的に絶縁される。

別の実施形態では、接着層２２３を省略し、導電性インクを用いてトレースを印刷することなどにより、基板２２２上に導体２２４を直接固定することができる。

別の実施形態では、被覆層２２８及び接着層２２６を単一の絶縁インクの層に置き換え、これによってアンテナの厚みをさらに減少させることができる。

１つの実施形態では、基板２２２がポリマーフィルムであり、好ましくはポリエチレンテレフタレート（一般にＤａｃｒｏｎ（ダクロン）として知られているＰＥＴ）フィルムである。或いは、基板２２２は、１２μｍ〜１２５μｍの厚みを有するフレキシブルフィルムである。当然ながら、基板２２２は、必要に応じて厚くすることもできる。基板２２２は、以下に限定されるわけではないが、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含む他のポリマーフィルムの変種であってもよいと理解することができる。基板２２２は、透明とすることも、或いは不透明な黒色又は白色などの有色とすることもできる。

接着層２２３及び２２６は、感熱接着層であることが好ましい。接着層２２３は、導体２２４を基板２２２に取り付けるように構成される。或いは、接着層は、エポキシ樹脂又は湿気硬化ポリウレタンなどの液状接着剤とすることもできる。最初に片面基板２２２と導体２２４との間に液状接着剤を配置又は印刷し、その後に湿潤エネルギー、熱エネルギー又は紫外線エネルギーによって液状接着剤を硬化させ、従って片面基板２２２と導体２２４との間に永久接合部を形成する。これらのタイプの接着剤は加圧接着剤ではないが、同じ原理に従って機能することができる。基板２２２の材料に応じて、特定の付着性を有する異なる加圧接着剤を使用することができ、例えば特定の接着要件のために専用の加圧接着剤を特別に開発することもできる。

図５ａ〜図５ｃは、本発明の一実施形態による、説明を明確にするためにアンテナ本体の被覆層２２８を省略したＲＦＩＤアンテナの概略図である。導体２２４は、細長い基板上に平行に配置される。基板２２２の一端は、導体の導体端部「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」を有し、他端は、導体の導体端部「ａ」、「ｂ」及び「ｃ」を有する。アンテナ本体２２は、空間的に渦を巻き、すなわちアンテナ本体２２は、電子装置（図示せず）に巻き回される。基板２２２の端部は、導体端部「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」が導体端部「ａ」、「ｂ」及び「ｃ」に重なるようにして重なり合う。各導体端部の対は、図６に示すようなリベット３０によって互いに電気的に接続される。このように、リベットが導体のそれぞれの端部を互いに接合すると、導体は完全な螺旋コイルを形成する一方で、引き出し端子によってアンテナと電子装置の容易な接続が可能になる。この結果、貫通穴によって導体をブリッジングした両面基板を使用する必要性が排除される。

ＰＯＳ装置４０は、クレジットカード４４を挿入できるスロットを含む。ＰＯＳ装置のディスプレイ画面は、柱状の本体４２を備える。この柱状の本体４２にアンテナ２０巻き回し、ＰＯＳ装置の内部に回路基板（図示せず）を配置し、回路基板上にコネクタを設け、コネクタに引き出し端子２９を挿入してアンテナを電子回路に接続する。ＰＯＳ装置の使用時には、ユーザのクレジットカードを、スロットによってＰＯＳ装置と接触通信させることも、或いはクレジットカードをアンテナの近くに配置し、アンテナ２０を介してＰＯＳ装置と非接触通信させることもできる。

図６に、図５のＲＦＩＤアンテナに適用される例示的なリベット３０を示す。リベット３０は、本体３２と、その上に配置された複数のスパイク３４とを含む金属導体で形成される。使用時には、アンテナの端部２６及び端部２８が互いに重なり合う。導体は、基板２２２によって分離されるので互いに絶縁される。アンテナの端部２６の導体の端部「Ａ」は、アンテナの端部２８の導体の端部「ｂ」に接続され、アンテナの端部２６の導体の端部「Ｂ」は、アンテナの端部２８の導体の端部「ｃ」に接続され、アンテナの端部２６の導体の端部「Ｃ」は、アンテナの端部２８の導体の端部「ａ」に接続される。導体２２４のうちの１つの導体の端部２６と端部２８とが互いに重なり合う部分に複数のスパイク２４のうちの１つのスパイクを侵入させ、上層内の平行導体のうちの１つの平行導体の前端を下層内の平行導体のうちの１つの平行導体の後端にスパイク３４を介して接続し、これによって導体間の電気的接続を実現する。

本発明は、空間的に配置されたアンテナを提供することによってアンテナのコイルのブリッジングを避け、従って材料利用率を高め、生産コストを抑え、生産効率を向上させる。

ＰＯＳ装置は、電子装置の好ましい応用にすぎず、本開示によるアンテナは、コイルアンテナを使用する必要がある他の電子装置においても使用できると理解することができる。

本出願の明細書及び特許請求の範囲では、記述する項目又は特徴の存在を明示する一方でさらなる項目又は特徴の存在を排除しないように、「備える、含む、有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｉｎｃｌｕｄｅ、ｃｏｎｔａｉｎ及びｈａｖｅ）」という動詞、並びにその派生形の各々を包括的な意味で使用している。

明確化のために別個の実施形態の文脈で説明した本発明のいくつかの特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供することもできると理解されたい。これとは逆に、簡潔さを期すために単一の実施形態の文脈で説明した本発明の様々な特徴を別個に、又はいずれかの好適な下位の組み合わせで提供することもできる。

上述した実施形態はほんの一例にすぎず、当業者には、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が明らかになるであろう。

２２２ 基板
２２４ 導体
２６ 端部
２８ 端部
２９ 引き出し端子
３０ コネクタ
４０ ＰＯＳ装置
４２ 本体
４４ クレジットカード

Claims (12)

1. フレキシブルＲＦＩＤアンテナであって、
   第１の端部と、第２の端部と、引き出し端子とを含むフレキシブル片面基板と、
   前記基板上に配置されて、前記基板の前記第１の端部と前記第２の端部との間に延びる複数の導体と、
   を備え、前記複数の導体のうちの１つの導体は、前記引き出し端子において分断され、前記引き出し端子の端部に延びて接続端子を形成し、前記フレキシブルＲＦＩＤアンテナは、
   前記複数の導体を前記基板と前記被覆層との間に挟み込むように前記基板に施されたフレキシブル被覆層をさらに備え、
   前記基板の前記第１の端部における前記複数の導体の端部は、前記基板の前記第２の端部における前記複数の導体の端部に千鳥配置でそれぞれ接続されて螺旋ＲＦＩＤコイルを形成する、
   ことを特徴とするフレキシブルＲＦＩＤアンテナ。
2. 前記アンテナの前記第１の端部及び前記第２の端部は互いに重なり合い、前記第１の端部における前記複数の導体の前記端部は、前記第２の端部における前記複数の導体のそれぞれの前記端部にリベットによって電気的に接続される、
   請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記基板及び被覆層は、いずれも細長い形状である、
   請求項１又は２に記載のアンテナ。
4. 前記基板は、１２μｍ〜１２５μｍの厚みを有するポリエステル（ＰＥＴ）フィルム又はポリイミド（ＰＩ）フィルムの第１の絶縁層を含む、
   請求項１、２又は３に記載のアンテナ。
5. 前記基板は、前記複数の導体を前記基板に取り付ける第１の接着層をさらに含む、
   請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ。
6. 前記被覆層は、１２μｍ〜５０μｍの厚みを有するポリエステル（ＰＥＴ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム又は絶縁インク層の第２の絶縁層を含む、
   請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ。
7. 前記被覆層は、前記第２の絶縁層を前記基板に取り付ける第２の接着層をさらに含む、
   請求項６に記載のアンテナ。
8. 前記被覆層は、絶縁インク層を含む、
   請求項１から７のいずれかに記載のアンテナ。
9. 前記アンテナの前記基板は、前記アンテナを固定する固定部を有する、
   請求項１から８のいずれかに記載のアンテナ。
10. 電子装置であって、
    本体と、
    回路基板と、
    請求項１から９のいずれか１項に記載のＲＦＩＤアンテナと、
    を備え、前記螺旋アンテナは、前記本体の周囲に配置され、前記アンテナの前記引き出し端子の前記接続端子は、前記ＰＯＳ装置に電気的に接続される、
    ことを特徴とする電子装置。
11. 前記アンテナは、前記ＰＯＳ装置の前記本体に接着剤を介して固定される、
    請求項１０に記載の電子装置。
12. 前記電子装置は、ＰＯＳ装置である、
    請求項１０又は１１に記載の電子装置。