JP4856492B2

JP4856492B2 - Ｒｆｉｄタグ

Info

Publication number: JP4856492B2
Application number: JP2006212799A
Authority: JP
Inventors: 米満新村; 聡大石
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-08-04
Also published as: JP2008040704A

Description

本発明は、ＩＣチップに記録されたＩＤ（Identification：識別情報）などの情報をＲＦ(Radio Frequency:無線周波数)で送信するＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)タグに関し、特に、塗装用の部品などに装着して好適なＲＦＩＤタグに関する。

ＲＦＩＤタグは、微小なＩＣチップと小型アンテナとによって構成されており、ＩＣチップに記録されているＩＤなどの情報を小型アンテナより無線（ＲＦ）で送信することができる。これによって、ＲＦＩＤタグにリーダライタを接近させるとＩＣチップに記録されている情報が非接触でリーダライタに読み取られる。したがって、このようなＲＦＩＤタグを物品に貼付すれば、それぞれの物品を識別したり物品に関する情報を管理したりすることができる。また、このＲＦＩＤタグを物流製品に貼付すれば物流管理を行うことができ、さらに、生産現場などにおいて組立部品に貼付すれば組立工程を管理することもできる。

また、洗濯工場などにおいてＲＦＩＤタグを衣類などに貼付してクリーニングを行えば、洗濯物の個別管理、工程管理、あるいは在庫管理などを行うことができる。このようなクリーニングの用途に用いられるＲＦＩＤタグは、耐水性、耐溶剤性、耐熱性などが優れた構造になっている。例えば、クリーニングの用途に用いられるＲＦＩＤタグは、ＩＣチップと小型アンテナからなるインレットをポリイミド樹脂やポリエチレン樹脂などの樹脂材料に埋め込んで耐水性や耐溶剤性などを考慮した構造になっている（例えば、特許文献１参照）。

また、下部シートの樹脂及び封止樹脂としてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を用いた非接触式ＩＣタグ（ＲＦＩＤタグ）の技術も知られている。このようなＰＰＳ樹脂を用いることにより、樹脂の流れをよくして製造歩留りを向上させて信頼性の高い非接触式ＩＣタグ（ＲＦＩＤタグ）を実現することができる（例えば、特許文献２参照）。さらに、ＩＣチップとアンテナからなるインレットをＰＰＳ樹脂によってモールドして、耐熱性を向上させた非接触式ＩＣタグ（ＲＦＩＤタグ）の技術も知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００６−９８８６６号公報（段落００１０〜００１４、図１〜図３）特開２０００−２８５２１３号公報（段落００１５〜００２３、図１〜図３）特開２００５−３３２１１６号公報（段落００１５、図１）

しかしながら、工業製品の生産現場などの塗装工程においてＲＦＩＤタグを用いて工程管理を行う場合は、上記の特許文献１に開示されているようなクリーニング用途のＲＦＩＤタグでは各種の耐性に対応することができない。すなわち、塗装工程においては、加工対象品（以下、ワークという）は、塗装前に酸性洗浄剤やアルカリ洗浄剤によって所定の洗浄が行われ、その後に熱風による乾燥作業が行われるので、耐水性や耐溶剤性などに優れたＲＦＩＤタグであっても塗装の用途には対応することができない。

そのため、塗装工程を通過するワークをＲＦＩＤタグによって管理しようとする場合は、酸性洗浄剤やアルカリ洗浄剤が直接かからない場所にＲＦＩＤタグを取り付けなければならない。例えば、塗装ラインを移動するフックにワークを引っ掛け、ワークに対してのみ塗装を施している。したがって、塗料がかからないフックの部分にＲＦＩＤタグを取り付ければ塗装工程内のワークの工程管理を行うことができる。しかし、塗装ラインの移動中に、ワークがフックから外れたりワークをフックに掛け直したりすることもあるので、フックにＲＦＩＤタグを取り付けてもＲＦＩＤタグとワークとの対応関係が一致しなくなるおそれがある。そのような場合は、異なるＲＦＩＤタグによる間違った指図（さしず）によってワークに塗装が施されてしまうことになる。

また、上記の特許文献２に開示されているＲＦＩＤタグは、下部シート及び封止樹脂にＰＰＳ樹脂を用いてインレットを形成し、さらに、特許文献３に開示されているＲＦＩＤタグはインレットをＰＰＳ樹脂でモールド形成しているので、何れも耐熱性、耐酸性、耐アルカリ性を保持することができる。しかし、ＰＰＳ樹脂でコーティングされたインレットそのものがＲＦＩＤタグであるので、使用周波数に応じてアンテナとＩＣチップからなるインレット毎に製作することになる。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、過酷な環境にある工程ラインを通過するワークに貼付されても、所定の通信距離を維持することが可能なＲＦＩＤタグを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のＲＦＩＤタグは、ＩＣチップとアンテナからなるインレットを実装したＲＦＩＤタグであって、インレットは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂からなる樹脂ケースの収納溝に収納され、樹脂ケースは、上側樹脂ケースと下側樹脂ケースからなり、上側樹脂ケースには、インレットを収納するための収納溝を備えるとともに、該収納溝の外周に凹部のタブ溝を備えており、下側樹脂ケースには、タブ溝と嵌合する凸部のタブが設けられるとともに、被装着物に当該樹脂ケースを取り付けるための取付孔が設けられており、上側樹脂ケースと下側樹脂ケースは、凹部のタブ溝と凸部のタブとが嵌合されて、超音波による加熱によって固着されている、または、耐熱性、耐酸性、及び耐アルカリ性を有する熱硬化性接着剤を用い熱硬化によって接着されている。

このようにして上側樹脂ケースと下側樹脂ケースが組み合わされた樹脂ケースは、インレットを収納溝に収納した後に、耐熱性、耐酸性、及び耐アルカリ性を有する熱硬化性接着剤で封止される。したがって、インレットが収納されて熱硬化性接着剤で封止された樹脂ケースは、塗装ラインを流れる被塗装物（ワーク）に直接装着されても、内部のインレットは塗装工程の環境に対しても充分に保護される。そのため、塗装ラインにおける酸性、アルカリ性、及び高温の環境下にあっても、ＲＦＩＤタグは所定の通信距離を維持することができる。

本発明のＲＦＩＤタグによれば、過酷な環境にある工程ラインを通過するワークに貼付されても、所定の通信距離を維持することができる。

《発明の概要》
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）に係るＲＦＩＤタグについて好適な例をあげて説明する。はじめに、理解を容易にするために、本発明におけるＲＦＩＤタグの概要について説明する。

本発明のＲＦＩＤタグは、ＩＣチップと小型アンテナからなるインレットが、ＰＰＳ樹脂ケースに覆われた構造になっている。ＰＰＳ樹脂は耐熱性、耐酸性、耐アルカリ性に優れると共に極めて軽量である。したがって、このような物理的性質を有するＰＰＳ樹脂によって形成された樹脂ケースの内部に情報エレメントであるインレットを収納すれば、インレットは過酷な環境に耐えることができる。例えば、塗装ラインを通過させるワークに対してこのＲＦＩＤタグを貼付すれば、ＲＦＩＤタグは、塗装工程で行われる酸性洗浄剤やアルカリ洗浄剤による洗浄や熱風乾燥に対しても耐え、所定の通信距離を維持することができる。また、インレットを交換してＰＰＳ樹脂ケースに収納すれば、所望の使用周波数に対応したＲＦＩＤタグを実現することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明におけるＲＦＩＤタグの実施形態について詳細に説明する。

《好適な実施形態》
図１は、本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤタグに用いられるインレットを示す構造図である。図１（ａ）はインレットを分解した状態を示す斜視図、図１（ｂ）はインレットの上面図である。図１に示すインレット１は、ポリイミド樹脂などの樹脂材料からなる厚さが０．１ｍｍ程度のフィルム２の上面に、錫メッキなどを施した銅箔製のアンテナ３が形成されている。なお、アンテナ３は厚さが数十ミクロン程度であるので、フィルム２の上面に金属蒸着を施すことによってアンテナ３を形成することも可能である。このアンテナ３の中央部付近にはインピーダンスマッチング用のスリット３ａが形成され、スリット３ａを跨ぐようにしてＩＣチップ４が搭載されている。

前記のように、アンテナ３にインピーダンスマッチング用のスリット３ａを形成することで、アンテナ３をダイポールアンテナで形成した場合、電波周波数の波長をλとしたときにアンテナ３の長さは、０．２〜０．５λ程度で数十センチメートル以上の通信距離を確保することができる。例えば、周波数が２．４５ＧＨｚの電波を使用した場合、アンテナ３の長さは、５２ｍｍ程度であっても５０ｍｍ程度の通信距離を実現することができる。なお、周波数が１３．５６ＭＨｚの電波を使用した場合、アンテナ３の長さは、波長が長い分５２ｍｍよりも長く設定される。

また、アンテナ３の幅は、特に制約はないが、例えば２ｍｍ程度になっている。したがって、フィルム２とアンテナ３とＩＣチップ４を含めたインレット１の大きさは、例えば、幅が３ｍｍ、長さが５５ｍｍ、厚さが０．６ｍｍ程度になっている。

次に、図１に示すようなインレット１を実装した本実施形態のＲＦＩＤタグについて説明する。図２は、本発明のＲＦＩＤタグを実現するための樹脂ケースを示す分解斜視図である。また、図３は、図２の樹脂ケースを示すＡ−Ａ断面図である。図２または図３に示すように、樹脂ケース１０は、上側樹脂ケース１１及び下側樹脂ケース１２より構成され、上側樹脂ケース１１及び下側樹脂ケース１２の断面形状はそれぞれコの字の形状になっている。

上側樹脂ケース１１と下側樹脂ケース１２は、何れもＰＰＳ樹脂で形成されており、それぞれ、図１（ｂ）に示すインレット1を収納するための上側収納溝１１ａ及び下側収納溝１２ａが形成されている。上側収納溝１１ａ及び下側収納溝１２ａの長手方向の長さは、インレット１の長さよりやや長くなっている。例えば、インレット１の長さが５５ｍｍであれば、上側収納溝１１ａ及び下側収納溝１２ａの長さは、それぞれ６０ｍｍ程度である。

また、上側収納溝１１ａ及び下側収納溝１２ａの幅及び深さは、図１（ｂ）に示すインレット1を収納できる大きさであればよい。例えば、インレット１の幅が３ｍｍ、厚さが０．５ｍｍであれば、上側収納溝１１ａ及び下側収納溝１２ａの幅はそれぞれ４ｍｍ程度、深さはそれぞれ０．５ｍｍ程度でよい。なお、上側樹脂ケース１１または下側樹脂ケース１２の一方に収納溝を設けてもよい。その場合は、収納溝の深さは０．７ｍｍ程度にする。

ＰＰＳ樹脂は、ベンゼンと硫黄（Ｓ）からなる簡単な化学構造を有する単結晶の耐熱性ポリマーである。したがって、このＰＰＳ樹脂は約２８０℃の融点を持ち、優れた耐薬品性（つまり、耐酸性、耐アルカリ性）を有すると共に、難燃剤を添加せずに自己消火性を示す燃え難い物性を有している。ＰＰＳ樹脂は、このような物性により、２００℃以上で連続使用が可能な耐熱性を有し、かつ広い温度領域での高い剛性と強度を保持することができる。また、ＰＰＳ樹脂は、樹脂固有の難燃性と、高温、多湿、高周波のもとで高い誘電率及び高絶縁性を有している。

図４は、図２の上側樹脂ケースと下側樹脂ケースを組み合わせて一体化した樹脂ケースを示す一方から見た斜視図である。図４に示すように、上側樹脂ケース１１と下側樹脂ケース１２の端面を揃えるのではなく、上側端面１１ｂと下側端面１２ｂは若干ずらして（段差をつけて）上側樹脂ケース１１と下側樹脂ケース１２を組み合わせる。例えば、上側端面１１ｂと下側端面１２ｂは２ｍｍ程度ずらす。当然のことながら、図示していない他方の端面も同じ長さだけずれている。

このようにして、上側端面１１ｂと下側端面１２ｂを若干ずらして上側樹脂ケース１１と下側樹脂ケース１２を組み合わせた後、超音波による加熱によって上側樹脂ケース１１と下側樹脂ケース１２を固着する。あるいは、耐熱性、耐酸性、及び耐アルカリ性を有する接着剤を用い、上側樹脂ケース１１と下側樹脂ケース１２を熱硬化によって接着してもよい。

図４に示すように、上側樹脂ケース１１の上側端面１１ｂと下側樹脂ケース１２の下側端面１２ｂを若干ずらすことにより、例えば、下側収納溝１２ａの入口部分が受け皿になり、図１(ｂ)に示すインレット１を上側収納溝１１ａと下側収納溝１２ａとの間に容易に挿入することができる。このとき、使用周波数に対応したインレット１を上側収納溝１１ａと下側収納溝１２ａとの間に挿入する。これによって、任意の使用周波数に対応したＲＦＩＤタグを実現することができる。すなわち、樹脂ケース１０は、同一として、異なる使用周波数に対応したインレット１により、ＲＦＩＤタグを実現することができる。

図４に示す樹脂ケース１０に対して図１（ｂ）に示すインレット１を収納した後は、上側収納溝１１ａ、下側収納溝１２ａの入口より封止樹脂剤を注入する。なお、封止樹脂剤は、上側収納溝１１ａ及び下側収納溝１２ａの内部が完全に充填されるまで注入する。そして、封止樹脂剤が注入された後は、１００℃程度の高温乾燥炉に樹脂ケース１０を収納して封止樹脂剤を熱硬化させる。なお、封止樹脂剤は、耐熱性、耐酸性、及び耐アルカリ性を有していて熱硬化性のある樹脂剤を用いる。

このようにして、ＰＰＳ樹脂による樹脂ケース１０にインレット１を収納して封止樹脂剤で熱硬化して形成されたＲＦＩＤタグは、２００℃で６０分程度の高温環境に耐えることができる耐熱性を有すると共に、耐酸性や耐アルカリ性などの耐薬品性を有している。また、高温・多湿な環境にあっても高い絶縁性を有すると共に高い難燃性を有している。

したがって、このようにして形成されたＲＦＩＤタグは、直接、ワークに貼付されてそのワークと共に塗装ラインを通過させることができる。ワークが塗装ラインを通過する過程においては、ワーク及びＲＦＩＤタグは酸性洗浄剤やアルカリ洗浄剤によって洗浄された後、高温雰囲気中で乾燥される。

しかし、ＲＦＩＤタグの要部であるＩＣチップ４とアンテナ３からなるインレット１は樹脂ケース１０に覆われているので、ＲＦＩＤタグは、これらの塗装工程においても所定の通信距離を維持することができる。よって、塗装ライン中を移動するワークの工程内情報は、リーダライタとＲＦＩＤタグとの間の通信によって正確に読み書きされる。

本発明の実施形態のＲＦＩＤタグによれば、ＩＣチップ４とアンテナ３からなるインレット１がＰＰＳ樹脂からなる樹脂ケース１０に収納されているので、インレット１は、塗装ラインで実施される酸性洗剤やアルカリ性洗剤による洗浄、及び高温乾燥に対しても充分に保護されている。したがって、ＲＦＩＤタグが、過酷な環境にある塗装ラインを通過するワークに直接貼付されても、ＲＦＩＤタグは所定の通信距離を維持して工程管理に関する情報を正確に読み書きすることができる。しかも、樹脂ケース１０は、同一として、異なる使用周波数に対応したインレット１により、ＲＦＩＤタグを実現することができる。本発明のＲＦＩＤタグは、生産工場における工程内管理に有効に利用することができる。特に、塗装工場における組立部品の塗装工程などに有効に利用することができる。なお、ＲＦＩＤタグの形状もＩＣカードのようなカード型の形状を利用する際には、そのタグが収まる樹脂ケースにするのがよい。

図５は、本発明のＲＦＩＤタグを実現するための他の樹脂ケースを示す構造図である。
図５（ａ）は、上側樹脂ケースと下側樹脂ケースとを組み合わせて一体化した組立後の樹脂ケースを示す外観斜視図であり、図５（ｂ）は、上側樹脂ケースを示す構成図及びＢ−Ｂ断面図、図５（ｃ）は、下側樹脂ケースを示す構成図及びＣ−Ｃ断面図である。図５に示す樹脂ケース２０は、上側樹脂ケース２１及び下側樹脂ケース２２より構成され、図２に示す樹脂ケース１０と比較して、被装着物に取り付けることを考慮し、取付孔２２ｄを下側樹脂ケース２２に設けている。また、上側樹脂ケース２１及び下側樹脂ケース２２とを組み合わせて一体化した組立後の密封度を向上させるために、上側樹脂ケース２１には、上側収納溝２１ａの外周に凹部のタブ溝２１ｃを設け、下側樹脂ケース２２には、タブ溝２１ｃと嵌合する凸部のタブ２２ｃを設けている。なお、下側樹脂ケース２２には、収納溝は設けていない。

上側樹脂ケース２１と下側樹脂ケース２２は、何れもＰＰＳ樹脂で形成されており、図１（ｂ）に示すインレット1は、上側収納溝２１ａに収納される。上側収納溝２１ａの長さは、インレット１の長さよりやや長くなっている。例えば、インレット１の長さが５５ｍｍであれば、上側収納溝２１ａの長さは、６０ｍｍ程度である。また、上側収納溝２１ａの幅及び深さは、図１（ｂ）に示すインレット１を収納できる大きさであればよい。例えば、インレット１の幅が３ｍｍ、厚さが０．３ｍｍであれば、上側収納溝２１ａの幅は４ｍｍ程度、深さは０．５ｍｍ程度でよい。なお、上側樹脂ケース２１または下側樹脂ケース２２の両方に収納溝を設けてもよい。その場合は、収納溝の深さは０．３ｍｍ程度にする。

上側樹脂ケース２１と下側樹脂ケース２２を組み合わせた後、超音波による加熱によって上側樹脂ケース２１と下側樹脂ケース２２を固着する。あるいは、耐熱性、耐酸性、及び耐アルカリ性を有する接着剤を用い、上側樹脂ケース２１と下側樹脂ケース２２を熱硬化によって接着してもよい。

下側樹脂ケース２２の厚みは、インレットがこの厚みをもって被装着物との間に所定の距離を形成するように構成することで、インレットと被装着物との間に介在されるスペーサとして機能し、ＲＦＩＤタグの通信距離の長さが確保されて良好な通信状態が確保される。ここで、「所定の厚み」とは、ＲＦＩＤタグの通信性が阻害されるような性質を備えた例えば金属製の被装着物に対してＲＦＩＤタグが装着される場合に、リーダライタとの間で正確な通信が確保されるように被装着物からインレットが適正に離される厚みをいう。

図５に示すように、図１(ｂ)に示すインレット１を上側収納溝２１ａに容易に挿入することができる。インレット１を挿入した樹脂ケース２０は、取付孔２２ｄを利用して過酷な環境にある工程ラインを通過するワークに貼付されても、所定の通信距離を維持することができる。

本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤタグに用いられるインレットを示す構造図である。本発明のＲＦＩＤタグを実現するための樹脂ケースを示す分解斜視図である。図２の樹脂ケースを示すＡ−Ａ断面図である。図２の上側樹脂ケースと下側樹脂ケースを組み合わせて一体化した樹脂ケースを示す一方から見た斜視図である。本発明のＲＦＩＤタグを実現するための他の樹脂ケースを示す構造図である。

符号の説明

１インレット
２フィルム
３アンテナ
３ａスリット
４ＩＣチップ
１０，２０樹脂ケース
１１，２１上側樹脂ケース
１１ａ，２１ａ上側収納溝
１１ｂ上側端面
１２，２２下側樹脂ケース
１２ａ下側収納溝
１２ｂ下側端面
２１ｃタブ溝
２２ｃタブ
２２ｄ取付孔

Claims

ＩＣチップとアンテナからなるインレットを実装したＲＦＩＤタグであって、
前記インレットは、ＰＰＳ樹脂からなる樹脂ケースに収納され、
前記樹脂ケースは、上側樹脂ケースと下側樹脂ケースからなり、
前記上側樹脂ケースには、前記インレットを収納するための収納溝を備えるとともに、該収納溝の外周に凹部のタブ溝を備えており、
前記下側樹脂ケースには、前記タブ溝と嵌合する凸部のタブが設けられるとともに、被装着物に当該樹脂ケースを取り付けるための取付孔が設けられており、
前記上側樹脂ケースと前記下側樹脂ケースは、前記凹部のタブ溝と前記凸部のタブとが嵌合されて、超音波による加熱によって固着されている、または、耐熱性、耐酸性、及び耐アルカリ性を有する熱硬化性接着剤を用い熱硬化によって接着されている
ことを特徴とするＲＦＩＤタグ。
前記インレットが収納され、前記固着または接着された前記樹脂ケースは、塗装ラインを流れる被塗装物に前記取付孔を利用して直接装着される
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。