JP4914456B2 - Ｉｃタグ - Google Patents

Description

本発明は、各種情報を記憶して物品等に取り付けられるＩＣタグに関するものである。

近年、物品等に付与されているタグ情報を自動的に読み取って識別するためのシステムとして、旧来より知られているバーコード方式によるものに代えて、より大量の情報を扱え、耐環境性に優れ、しかも、遠隔読み出し可能なデータキャリヤシステムと呼ばれるＩＣタグ識別システムの開発が盛んに行われている。

このＩＣタグ識別システムは、物品等に取り付けられるＩＣタグと呼ばれる応答器と、ホスト側に接続される質問器とで構成され、これら応答器と質問器との間で、磁気、誘導電磁界、マイクロ波（電波）等の伝送媒体を介して非接触で交信を行う点を特徴としている。

このＩＣタグを利用して、例えば、物品の管理などを目的として、物品に関する様々な情報、例えば、物品の名称や重量、内容量、製造・販売者名、製造場所、製造年月日、使用期限などの情報を記録することが行われている。このＩＣタグの物品への取り付けは、プラスチックフィルムや金属箔、紙、これらの積層体などからなる基材に電子部品を装着したラベル状のタグの裏面に粘着剤あるいは接着剤を塗布し、この粘着剤あるいは接着剤を利用して物品に取り付ける方式が一般的である。

例えば、このＩＣタグとして、特許文献１には、図１４に示すようなＩＣタグが開示されている。図１４において、３１はアンテナコイル、３２は電子部品であり、３３はこれらの部品を内蔵する基盤で、３４はこの基盤３３を封止して外層を構成する外層樹脂となるホットメルト材である。このＩＣタグは、アンテナコイル３１および電子部品３２を配置した基盤３３の表面をホットメルト材３４で封止し、基盤３３とホットメルト材３４とを一体化したものである。

また、特許文献２には、図１５に示すようなＩＣタグが開示されている。図１５において、４１はＩＣで、このＩＣと同じ大きさのヒートシール性樹脂層４２がＩＣ４１の両面に接合されている。

また、特許文献３には、図１６（ａ）（ｂ）に示すようなＩＣタグが開示されている。図１６（ａ）（ｂ）において、５１はＩＣタグインレット、５２は成形樹脂であり、ＩＣタグインレット５１は成形樹脂５２中に埋設されており、ＩＣタグインレット５１には開口５３が設けられている。成形樹脂５２を射出成形で製造する場合、その射出された溶融樹脂が金型上に置かれたＩＣタグインレット５１に最初に接触すると、ＩＣタグインレット５１は溶融温度近くに加熱されて、その溶融樹脂流によりＩＣタグインレット５１を押し広げようとする力が加えられるため、溶融樹脂を射出するゲート口の直下のインレット基材の破壊が生じやすくなる。そこで、このように開口５３を設けることで、射出された溶融樹脂はその開口５３を通過して最初に金型に接触し、金型に接触することで固化を開始した樹脂がＩＣタグインレット５１を流れるので、ＩＣタグインレッ５１を押し広げようとする力が弱くなるという効果が期待できる。

そして、特許文献４には、図１７に示すようなＩＣタグの製造方法が開示されている。図１７に示す方法は、溝６１と突起部６２を有する一次成形用の金型６３を準備し（図１７（１））、溝６１内には電子部品６４を配置し、突起部６２の外周にはアンテナコイル６５を配置し（図１７（２）））、次に、外層樹脂６６を射出し（図１７（３））、内蔵部品６４と６５を外層樹脂６６で覆った一次成形品６７を得（図１７（４））、次に、一次成形品６７を二次成形用金型６８内に挿入して外層樹脂６９を射出し（図１７（５））、電子部品６４とアンテナコイル６５を内蔵した電子タグ７０を得るという方法である（図１７（６））。
特開２００２−１６３６２７号公報 特開２００２−２３６８９６号公報 特開２００２−３５５８４７号公報 特開２００３−３６４３１号公報

しかしながら、特許文献１ないし４に開示された電子タグには、次に説明するような欠点がある。

すなわち、図１４のＩＣタグは、基盤３３に異物質であるホットメルト材３４を接合する構造であるため、繰り返し使用すると、折り曲げなどの動作によりホットメルト材３４が部分的に剥離したり、電子部品３２が破損することがある。

また、図１５のＩＣタグは、ＩＣ４１の端部が開放されているため、ＩＣ４１が損傷しやすく、貴重なデータが破壊されてしまう。

また、図１６のＩＣタグは、ＩＣタグインレット５１に開口５３が形成されているため、成形樹脂５２とＩＣタグインレット５１との接合面積が大きくて、成形樹脂５２はＩＣタグインレット５１から剥離しにくい。しかし、ＩＣタグインレット５１の一方の面が開放されているため、ＩＣタグインレット５１が損傷しやすく、貴重なデータが破壊されてしまう。

そして、図１７のＩＣタグの製造方法では、一次成形用金型６３と二次成形用金型６８ により、二度に分けて外層樹脂の成形が行われるため、成形された電子タグ７０には接合線７１が生じるので、繰り返し使用すると、折り曲げなどの動作により、その接合線７１を境として上下の外層樹脂６６と６９に分離し、電子部品７０が破損することがある。

ところで、現在、国内の実証実験で利用されているＩＣタグの周波数は主に４種類で、１３５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、ＵＨＦ（８６０〜９６０ＭＨｚ）、２．４５ＧＨｚの４つである。これらの電波の周波数が多くなるほど指向性（特定の方向での電波の相対的放射振幅の方向特性）が強くなり、直進する性質が増すので、受信器の方向によってはＩＣタグから発せられる電波を良好に受信できないことがある。特に、図１４〜図１７に示すように、現在使用されているＩＣタグは平面形状であるため、電波の指向性により、ＩＣタグから発せられる電波を受信する受信器の位置によって通信特性に差違が生じやすいという不都合がある。

本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、内蔵電子部品が破損しにくく、しかも、電波の指向性に基づく通信特性の差違が生じにくい構造のＩＣタグを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のＩＣタグは、絶縁基板上にＩＣチップとアンテナコイルを備えた電子部品が実装されたＩＣモジュールを電波を透過させる材料からなる円柱状体または円筒状体に巻き付けてＩＣモジュール付き円柱状体または円筒状体を得、ＩＣモジュールを巻き付けた円柱状体または円筒状体の外径よりも大きい内径を有する電波を透過させる材料からなる外側筒状体にＩＣモジュール付き円柱状体または円筒状体を挿入し、上記外側筒状体の両端面を蓋部材により閉じたことを特徴としている。

ＩＣモジュールを巻き付ける物質が円柱状体または円筒状体であるため、ＩＣモジュールのアンテナコイルから発せられる電波はほぼ３６０゜方向に伝搬するため、ＩＣタグから発せられる電波を受信する受信器の位置における通信特性の差違が生じにくい。また、ＩＣモジュールは外側筒状体により保護されるため、破損しにくい。

外側筒状体の内部が真空または減圧雰囲気にあることが好ましい。真空または減圧雰囲気では電波が乱反射しにくいので、電波が弱くなりにくいからである。

本発明のＩＣタグは、絶縁基板上にＩＣチップとアンテナコイルを備えた電子部品が実装されたＩＣモジュールを電波を透過させる材料からなる円柱状体または円筒状体に巻き付けるので、ＩＣモジュールのアンテナコイルから発せられる電波は円柱状体または円筒状体の周りをほぼ完全に覆う全周囲方向に伝搬するため、ＩＣタグから発せられる電波を受信する受信器の位置における通信特性の差違が生じにくいという効果がある。また、ＩＣモジュールは外側筒状体により保護されるので、破損しにくく、長期間使用することができる。

さらに、外側円筒状体の内部を真空または減圧雰囲気にすることにより、ＩＣタグが受信した電波が弱くなりにくく、感度が向上するという効果がある。

図１は、本発明のＩＣタグに用いることができるＩＣモジュールの一実施形態の概略構成を示す平面図である。 図２は、図１のＩＣモジュールの回路図である。 図３は、ＩＣモジュールのＩＣチップ実装部分の一例を拡大して示す断面図である。 図４（ｂ）は、図１のＩＣモジュールを巻き付けることができる円筒状体の平面図、図４（ａ）はその左および右端面図である。 図５（ｂ）は、ＩＣモジュールを巻き付けた図４（ｂ）の円筒状体を挿入することができる外側円筒状体の平面図、図５（ａ）はその左および右端面図である。 図６は、図５の外側円筒状体の両端面を閉じることができる蓋部材の平面図である。 図７は、図１のＩＣモジュールを図４（ｂ）の円筒状体に巻き付けた状態を示す平面図である。 図８は、本発明のＩＣタグの一例の平面図であり、図７のＩＣモジュール付き円筒状体を図５（ｂ）の外側円筒状体に挿入して、図６の蓋部材によりその外側円筒状体の両端面を閉じた状態を示す平面図である。 図９は、水を満たしたＰＥＴボトルを介して、質問器と本発明のＩＣタグとの間で電波の送・受信を行う状態の一例を示す説明図である。 図１０は、本発明のＩＣタグの一例の拡大断面図である。 図１１（ａ）、（ｂ）は、図６とは異なる蓋部材の組み合わせを示す平面図である。 図１２は、本発明のＩＣタグの別の例を示す平面図であり、図１１（ａ）、（ｂ）の蓋部材により図５（ｂ）の外側円筒状体の両端面を閉じた状態を示す平面図である。 図１３（ａ）は、図５の外側円筒状体の一方の端面を閉じることができる蓋部材の平面図であり、図１３（ｂ）はその蓋部材の内周面に貼着する異形ガイド片の平面図である。 図１４は、従来のＩＣタグの断面図である。 図１５は、従来の別のＩＣタグの断面図である。 図１６（ａ）は従来のさらに別のＩＣタグの平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図１７は、図１４ないし図１６の従来のＩＣタグとは異なるさらに別のＩＣタグの製造方法を示す図である。

符号の説明

１ ＩＣモジュール
２ 絶縁基板
３ アンテナコイル
４ ＩＣチップ
５ 同調用コンデンサ
６ 整流用ダイオード
７ 平滑用コンデンサ
８ 接着剤層
９ 円筒状体
１０ 外側円筒状体
１１ 蓋部材
１２ ＩＣタグ
１３ ＰＥＴボトル
１４ 質問器
１７ 蓋部材
１８ 蓋部材
１９ ＩＣタグ
２０ 蓋部材
２１ 異形ガイド片

以下、本発明のＩＣタグの好ましい実施形態について説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において適宜変更と修正が可能である。
（１）第一実施形態（棒形状ＩＣタグ）
図１は、本発明のＩＣタグに用いることができるＩＣモジュール１の平面図である。図１に示すように、ＩＣモジュール１は絶縁基板２上にアンテナコイル３とＩＣチップ４が貼り付けられた構成である。

図２は、図１のＩＣモジュール１の回路図である。図２に示すように、アンテナコイル３と同調用コンデンサ５とからなる共振回路に、整流用ダイオード６、平滑用コンデンサ７およびＩＣチップ４が接続されている。なお、これら同調用コンデンサ５、整流用ダイオード６および平滑用コンデンサ７は本実施形態ではＩＣチップ４内に搭載されているが、これらの部品５、６、７はＩＣチップ４とは別に配置することもできる。

図３は、ＩＣチップ４の電極４ａとアンテナコイル３とを、接着剤層８を介して接続する方法の一例を概略的に示す断面図である。接着剤層８の材料としては、例えば、ポリウレタン、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの単体または混合物を用いることができる。

図４（ｂ）は、図１のＩＣモジュール１を巻き付けることができる円筒状体９の平面図、図４（ａ）はその左および右端面図である。もちろん、円筒体状９に代えて円柱状体（中心の長手方向に中空部がないもの）を用いることもできる。

図５（ｂ）は、ＩＣモジュール１を巻き付けた図４（ｂ）の円筒状体９を挿入することができる外側円筒状体１０の平面図、図５（ａ）はその左および右端面図である。外側円筒状体１０はＩＣモジュール１を巻き付けた円筒状体９の外径より大きい内径を有すればよいので、外側円筒状体１０に代えてＩＣモジュール１を巻き付けた円筒状体９の外径より大きい内径を有する外側角筒状体を用いることもできる。

図６は、図５の外側円筒状体１０の両端面を閉じることができる蓋部材１１の平面図である。

図７は、図１のＩＣモジュール１を図４（ｂ）の円筒状体９に巻き付けた状態を示す平面図である。

図８は、本発明の棒形状ＩＣタグ１２の一例を示し、図７のＩＣモジュール１付き円筒状体９を図５（ｂ）の外側円筒状体１０に挿入して、図６の蓋部材１１によりその外側円筒状体１０の両端面を閉じた状態を示す平面図である。

絶縁基板２の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート／イソフタレート共重合体などのポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ４フッ化エチレン、エチレン−４フッ化エチレン共重合体等のポリフッ化エチレン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／ビニルアルコール共重合体等のビニル系樹脂、三酢酸セルロース、セロハン等のセルロース系樹脂、ポリメタアクリル酸メチル、ポリメタアクリル酸エチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、和紙、洋紙等の単体または混合物を用いることができ、絶縁性の有機材料であれば使用することができる。

アンテナコイル３およびＩＣチップ４などを絶縁基板上に配置する方法としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの有機材料により固定する方法を挙げることができる。アンテナコイル３の材料としては、銅箔、アルミニウム箔、銅・銀・ニッケルなどの導電性金属粉末のペースト状組成物などを用いることができ、導電性の材料であれば使用することができる。

円筒状体９の材料としては電波を透過させる材料であればよく、アクリロニトリル−塩素化ポリエチレン−スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル−エチレン・プロピレン・ジエン−スチレン共重合樹脂、アクリロニトリルスチレン共重合樹脂、ブタジエンスチレンメチルメタクリレート共重合樹脂、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ノルボルネン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリパラメチルスチレン、ポリビニルホルマール、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルペンテン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂などの熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フラン樹脂、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂を用いることができる。

外側円筒状体１０および蓋部材１１の材料としては電波を透過させる材料であればよいが、円筒状体９に巻き付けたＩＣモジュールを保護するために円筒状体９より強度が高い方が好ましい。例えば、上記した円筒状体９に用いることができる熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、セラミック繊維（シリコンカーバイド、ボロン、アルミナ）、ウィスカー（Ａｌ₂Ｏ₃、β−ＳｉＣ、グラファイト、チタン酸カリウム、ポリオキシメチレン）などを含有するものを用いることができる。

ＩＣモジュール１を円筒状体９に巻き付けるために使用する接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、糊料、粘着テープなどを用いることができ、特に限定されない。

本実施形態においては、ＩＣモジュール１を円筒状体９に巻き付けるので、ＩＣモジュール１のアンテナコイル３から発せられる電波は円筒状体９の周りをほぼ完全に覆う全周囲方向に伝搬するため、ＩＣタグから発せられる電波を受信する受信器の位置における通信特性の差違が生じにくいという効果が期待できる。

また、電波は水中を伝搬することによって吸収・散乱され、そのエネルギーが減衰するので、一般的には、水中を通過した電波を良好に受信することは困難である。すなわち、質問器から発せられた電波が、水もしくは各種液体を満たした容器または水分含有物体（例えば、鮮魚や精肉など）を通過すると、電波のエネルギーは水分子の振動により減衰するので、ＩＣタグとの間では良好な通信を達成することができないことがある。しかし、本発明のＩＣタグは、ＩＣモジュール１を巻き付けた円筒状体９の外径よりも大きい内径を有する外側円筒状体１０にＩＣモジュール付き円筒状体９を挿入するので、次に説明するように、良好な通信を達成することができる。

すなわち、図９に示すように、水Ｗを満たしたＰＥＴボトル１３を間において質問器１４とは反対側に本発明のＩＣタグ１２を配置すれば、質問器１４から発せられた周波数Ｆ（ヘルツ）の電波ＥはＰＥＴボトル１３を通過することによってややエネルギーが減衰してＩＣタグ１２内に進入する。すると、ＩＣタグ１２の断面を拡大して表す図１０に示すように、ＩＣタグ１２内に進入した電波は、ＩＣモジュール１を巻き付けた円筒状体９と外側円筒状体１０との間の間隙１５や円筒状体９の中心の中空部１６では大気雰囲気下の外側と同様に周波数Ｆヘルツで振動し、ＩＣモジュール１のアンテナコイル３（図１参照）に受信される。そして、ＩＣモジュール１のＩＣチップ４（図１参照）に入力された各種情報は、図９に示すように、相反定理により周波数Ｆヘルツの電波Ｅを介して質問器１４に向けて伝送される。この電波Ｅは、水Ｗを満たしたＰＥＴボトル１３を通過することでそのエネルギーはやや減衰するが、ＰＥＴボトル１３を透過すると、再び周波数Ｆヘルツで振動して、質問器１４に受信される。

このように、本発明のＩＣタグによれば、水という電波の進行にとって障害となる媒体が存在しても、良好に電波の送・受信を行うことができる。
（２）第二実施形態
図１１（ａ）、（ｂ）は、図６とは異なる蓋部材の組み合わせを示す平面図である。図１１（ｂ）に示す一方の蓋部材１７は図６に示すものと同じ形状であるが、鍔部１７ａの寸法は図６の蓋部材１１より長く、図１１（ａ）に示す他方の蓋部材１８は先端部が鋭角状にとがっている。図１２は、図１１（ａ）、（ｂ）の蓋部材１７と１８により図５（ｂ）の外側円筒状体１０の両端面を閉じた状態を示す平面図である。この場合に得られるＩＣタグ１９は第一実施形態とは異なり、外観が釘形状を呈している。
（３）第三実施形態
図１３（ａ）は、さらに異なる蓋部材２０の平面図である。この蓋部材２０は図１３（ｂ）に示すように、円筒の一部を切り欠いて得られる異形ガイド片２１を内周面の一部に沿って貼着したものであるから、図７に示すようなＩＣモジュール１付き円筒状体９の外側円筒状体１０内における回動を防止するという効果が期待できる。

以下に、本発明の実施例を説明する。本発明は下記実施例の具体的な数値に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において、適宜変更と修正が可能である。
（１）ＩＣモジュールの製造
厚み５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上に接着剤を介して厚さ２５μｍのアルミニウム箔を貼り付けた。次に、レジスト材にアンテナパターンを形成し、このレジスト材を上記アルミニウム箔上に載置してエッチング処理によってアルミニウムのアンテナパターン（アンテナコイル）を形成した。そして、図３に示すように、このアンテナパターン（アンテナコイル）３にフリップチップ用接着性有機導電膜８を介してＩＣチップ４を積層し、約１７０℃に加熱して図１に示すようなＩＣモジュール１を作製した。

なお、アンテナパターンの形成方法としては、導電性ペースト組成物を用いてスクリーン印刷により形成する方法やその他の公知の方法を採用することができる。
（２）ＩＣタグの製造
〔第一実施形態に対応するＩＣタグの製造〕
ポリ塩化ビニルを原料として、公知の射出成形法により図４（ｂ）に示すような円筒状体９を得た。また、プリコンパウンド方式により所定量のガラス繊維をアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂に配合したペレットから公知の射出成形法により図５（ｂ）に示すような外側円筒状体１０と、図６に示すような蓋部材１１とを得た。そして、上記のようにして得たＩＣモジュール１の裏面に両面粘着テープを貼り付け、このＩＣモジュール１裏面の粘着テープ側を内側になるようにして円筒状体９に巻き付けて図７に示すようなＩＣモジュール１付き円筒状体９を得た。さらに、このＩＣモジュール１付き円筒状体９を図５（ｂ）に示すような外側円筒状体１０内に挿入し、図６に示す蓋部材１１の先端側１１ａの外周に接着剤を塗り、この蓋部材１１を図５（ｂ）の外側円筒状体１０の両端面に装着して図８に示すような棒形状のＩＣタグ１２を得た。
〔第二実施形態に対応するＩＣタグの製造〕
図８に示すＩＣタグ１２とは、蓋部材１７と１８の形状および大きさが異なるだけで、同上方法により図１２に示すような釘形状のＩＣタグ１９を得た。

本発明のＩＣタグは、棒形状および釘形状とすることにより、従来のラベルやカードのような平面形状のＩＣタグでは適用が困難な分野に使用することができる。例えば、棒形状ＩＣタグを取り付ける適用例としては、折り畳みコンテナ収納物品の管理、パレット上に載せた物品の管理、シュリンク梱包内物品の管理、発泡コンテナ収納物品の管理、カゴ車積載物品の管理、各種トレー積載物品の管理などを挙げることができ、釘形状ＩＣタグを取り付ける（あるいは、刺し込む）適用例としては、段ボール、木材、鮮魚、精肉、紙管、コアリールなどの管理に用いることができる。

Claims (2)

1. 絶縁基板上にＩＣチップとアンテナコイルを備えた電子部品が実装されたＩＣモジュールを電波を透過させる材料からなる円柱状体または円筒状体に巻き付けてＩＣモジュール付き円柱状体または円筒状体を得、ＩＣモジュールを巻き付けた円柱状体または円筒状体の外径よりも大きい内径を有する電波を透過させる材料からなる外側筒状体にＩＣモジュール付き円柱状体または円筒状体を挿入し、上記外側筒状体の両端面を蓋部材により閉じたことを特徴とするＩＣタグ。
2. 外側筒状体の内部が真空または減圧雰囲気であることを特徴とする請求項１記載のＩＣタグ。