JP5028176B2 - Rfidタグ実装パッケージおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の手段の詳細については、後記する[発明を実施するための最良の形態]などの記述を通じて、その技術的思想を具体的に表現するものとする。
図1は、本発明による一実施形態のパッケージ30を示す透視斜視図である。
このパッケージ30は、内部空間に高級化粧品をはじめとする商品などの物品(図示せず)を包装するための箱形の容器である。本説明において、パッケージ30の外面をなす部分を外装部36と称し、外装部36の内側に折り込まれ、例えばのりしろまたは折りしろとして用いることができる部分を折込部35と称する。
パッケージ30(図1参照)を組み立てるには、まず、所定の寸法および形状に型抜きされた構造材32の各外装部36を折り曲げて、直方体状の箱を形成する。これに合わせて、各折込部35を外装部36の内側に折り込む。したがって、折込部35を折り込んだ箇所では、構造材32(折込部35および外装部36)が重なり合っている。
パッケージ30(図1参照)のRFIDタグ50(図1参照)は、折込部35に各々配された実装位置A〜Gのいずれかに実装する。RFIDタグ50を実装位置Aに配置した場合について説明するが、実装位置A〜Gのうち1箇所にRFIDタグ50を配置してもよいし、実装位置A〜Gのうち2箇所以上に配置してもよい。RFIDタグ50を実装するには、例えば、RFIDタグ50に接着材や粘着材を塗布して固定するか、粘着テープを用いるなどして行えばよい。
実装位置A〜GのいずれにRFIDタグ50を配置しても、RFIDタグ50は、外装部36の裏側に位置し、また、構造材32の継ぎ目の近傍に位置することにもなる。
図4(a)に示すパッケージ30の断面を、H−H方向に見ると、図4(b)に示すように、構造材32で囲まれた中空構造であって、外装部36と折込部35とが重なり合って、その間に若干のすき間が形成されている。図4(c)に示すように、この重なり合った箇所を拡大すると、その内面には、ICチップ52およびアンテナ53などからなり、RFIDタグ50として動作するインレット51が実装されている。
このように、インレット51,51lの空中線形式は、パッケージ30の内面に実装可能で、スロット13を通じて、電磁波または電磁界による信号を送受できるものであれば、他の形式を用いてもよい。
図6(a)に示すように、このインレット51は、PETなどの誘電体製フィルムからなるベースフィルム55上にスリット53aを有する導体製のアンテナ53を形成し、例えばミューチップ(登録商標)などの送受信機能、電力抽出機能、演算制御機能、不揮発性記憶機能などを有するRFID用のICチップ52を接続したものである。
図6(d)に示すように、このアンテナ53は、L字形のスリット53aを設けてインピーダンスマッチング用のスタブ53sを形成し、この箇所(スタブ53s側、および、スリット53aを挟んでスタブ53sの対岸側)を給電点として、IC接続部56を設けたものである。IC接続部56は金や錫などでメッキし、他の部分はレジスト材を塗布しておくとよい。
図6(c)に示すように、ICチップ52の信号入出力部には、金バンプなどからなる接続パッド54が形成されている。
図6(b)に示すように、ICチップ52の接続パッド54と、アンテナ53のIC接続部56とを、例えば超音波接合や異方性導電膜を用いるなどして電気的に接続する。
図7(a)に示すアンテナ53′は、T字形のスリット53bを設けたものであって、IC接続部56の両方にスタブ53sが形成されている。
図7(b)に示すアンテナ53″は、2分割されているアンテナ53″のエレメントにU字形のスタブ53cを介在させたものである。
いずれのアンテナ53′,53″とも、前記したアンテナ53(図6など参照)と同様に動作する。
図7(b)に示すように、このアンテナ53dは、IC接続部56に接続されたループ形のアンテナ53dと、同様にIC接続部56に接続されたU字形のスタブ57とを、ベースフィルム55上に形成したものである。
図7(a)に示すように、IC接続部56に、ICチップ52の接続パッド54を接続することによって、前記したインレット51(図6など参照)と同様に動作するインレット51dが形成される。
図9(b)に示すように、スロット13を通る電磁波または電磁界からなる信号の減衰を少なくするためには、基材11を透過する距離X1がなるべく短いほうがよい。
したがって、図9(a)に示すように、スロット13上に実装したインレット51は、外部にはみ出ないように実装し、折り曲げ位置Iに距離X1だけ離してスロット13の位置を決めればよい。距離X1は、インレット51の全長の約半分の長さに、若干の余裕を加えた長さである。インレット51の全長は、18[mm]である。
図10(b)に示すように、スロット13を通る電磁波または電磁界からなる信号の減衰を少なくするためには、基材11を透過する距離X2がなるべく短いほうがよい。
したがって、図10(a)に示すように、スロット13上に実装したインレット51lは、外部にはみ出ないように実装し、折り曲げ位置Iに距離X2だけ離してスロット13の位置を決めればよい。距離X2は、インレット51lがL字形であるため、インレット51lの幅に、若干の余裕を加えた長さである。インレット51lの全長は、10[mm]である。
このため、図9に示すインレット51を用いた場合と比較して、図10に示すL字形のインレット51lを用いた場合、信号が基材11を透過する距離が短いため、信号の減衰が小さくて済む。
この図に示すように、長寸の基材11に金属膜12を形成する工程と、その表面を印刷面21として印刷を行う工程と、PETなどのプラスチックからなり金属膜12および印刷面21を保護する保護層14を形成する工程とを連続して行うことによって、高い生産性で構造材31を製造することができる。
図12(a)に示すように、構造材(型抜前)31から(図11参照)、図12(b)に示す構造材(型抜後)32(図2参照)を連続して型抜きを行う工程と、この構造材32を組み立てて、図12(c)に示すパッケージ30を形成する工程とを連続して行うことによって、高い生産性でパッケージ30を製造することができる。
図13(a)に示す構造材31を型抜きする際に、スロット13の形成工程も同時に行えれば、生産性の点で好ましい。
図13(b)に示す第1の方法では、構造材(型抜後)32を型抜きする際に、金属膜12の層まで切れ目を入れ引き剥がすことによってスロット13を形成し、基材11の層はそのまま残す。この方法によれば、基材11がそのまま残るので、パッケージ30の強度がほとんど減少しない利点がある。
図13(c)に示す第2の方法では、構造材(型抜後)32を型抜きする際に、基材11の層まで切れ目を入れ、基材11ごとスロット13を打ち抜いて形成する。この方法によれば、構造材31が打ち抜かれるので、スロット13を通過する信号の減衰が小さくなる利点がある。
なお、スロット13は、前記したように金属膜12に切れ目を入れ引き剥がすなどして除去して形成してもよいし、あらかじめ構造材32の所定箇所(スロット13の形成エリア)に金属膜12が形成しないようにマスキングなどをしておき、スロット13を形成してもよい。
これらの図に示すように、基材11上に金属膜12を形成するとき、所定箇所にマスキングを行って、金属膜12にスロット13を形成する。また、このとき、スロット13を正しく位置合わせするため、金属膜12にアライメントマーク22を形成しておくことが好ましい。
この方法によれば、スロット13を機械的に打ち抜いて形成する手間を省くことができる。
これらの図に示すように、インレット51を基材11上(すなわち、パッケージ30の折込部35(図1および図2など参照)の内面)に貼付または形成した後、ポリプロピレンなどの誘電体からなり、インレット51を覆うのに充分な大きさの保護膜17を、その上に貼付する。保護膜17には、あらかじめ粘着材を塗布しておいてもよい。
この構成によれば、パッケージ30の内容物などによる衝撃から、インレット51が保護される。
基材11上に金属膜12を形成した後、刃61を金属膜12に押し当て、金属膜12に切れ目を入れ、スロット13を形成する。スロット13の長さは、刃61の長さによって決まる。また、スロット13の幅は、刃61の形状と、刃61を押し当てる深さによって決まる。
図17(a)に示すように、まず、基材11上に形成した金属膜12のうえで、刃61を位置決めする。位置決めした後は、刃61は、切断方向(図の上下方向)にのみ移動する。
次に、図17(b)に示すように、金属膜12に刃61を押し当て、切れ目を入れる。刃61の陥入に伴って、基材11に張出部11aが形成される。この張出部11aは、スロット13の位置を示すので、インレット51を貼付する際に、位置合わせマークとして利用できる。
そして、図17(c)に示すように、所定幅のスロット13が形成されたら、刃61を上方へ戻す。
この方法によれば、例えば100[μm]〜200[μm]の極細い幅のスロット13を容易に形成することができる。
図18(a)に示すスロット13aは、広幅であり、図19(b)に示すスロット13bは狭幅であるが、その長手方向の長さは同じであるので、周波数特性もほぼ同じである。
また、図18(c)に示すスロット13cのように、メアンダ形状のものを用いることもできる。
スロット幅Wを0.2[mm]から4.0[mm]へ段階的に変化させても、最大の通信距離が得られるスロット長はいずれも約40.0[mm]であり、その通信距離もほとんど変わらない。
したがって、この測定範囲において、スロット幅Wは、狭くてよいことが分かる。スロット幅Wが狭くてよいということは、スロット13を外装部36に設けても、外装部36に印刷する図柄を工夫するなどすれば、それほど意匠性を損ねない場合があることを意味する。
このグラフを参照すると、インレット51を基準となる位置から、その長手方向(Y方向)に±4[mm]程度移動させても、ほとんど通信距離が変わらず、安定した通信状態が得られることが分かる。
このグラフを参照すると、インレット51を基準となる位置から、その長手方向に直角な方向(X方向)に±10[mm]程度移動させても、ほとんど通信距離が変わらず、安定した通信状態が得られることが分かる。
スロット13とパッケージ30との重なり幅が増えると、急激に通信距離が減少するため、基材11などによる減衰が大きいことが分かる。このため、スロット13は、図10に示すように、なるべく重なり部分の外方へ配置することが好ましい。
この比較例のパッケージ70では、金属製の外面にRFIDタグ50を取り付け、通信距離を確保するため、RFIDタグ50が外面から突出せざるを得なかった。そのため、パッケージ70の意匠性を著しく損なっていた。
この比較例のインレット51は、前記した理由により、スペーサ19を介して、金属膜12に取り付けられている。仮に、スペーサ19を介さず、インレット51を取り付ければ、通信距離が非常に短くなっていた。また、このインレット51は、金属膜12から突出しているため、脱落したり、破損したりする可能性が大きくなっていた。
12 金属膜
13,13a,13b,13c スロット
14 保護層
16 接着材
17 保護膜
22 アライメントマーク
30 パッケージ
31,32 構造材
35 折込部
36 外装部
50 RFIDタグ
51,51d,51l インレット
52 ICチップ
53,53′,53″,53d,53l アンテナ
53a,53b スリット
53c,53s,57 スタブ
55 ベースフィルム
Claims (20)
- 誘電体からなる基材に導体膜を形成した構造材を組み立ててなるパッケージ本体と、
前記構造材自身の部分同士が重なる箇所の内側の当該構造材の前記導体膜に設けられたスロットと、
前記スロットの位置に合わせて前記内側の構造材の内面側に実装されたRFIDタグと、
を具備したことを特徴とするRFIDタグ実装パッケージ。 - 前記スロットは、前記構造材から所定箇所の前記導体膜の層を除去して形成したことを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記スロットは、前記構造材から所定箇所の前記導体膜を前記基材ごと打ち抜いて形成したことを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記スロットは、前記構造材の所定箇所の前記導体膜をマスキングして形成したことを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記RFIDタグは、誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムに形成されたアンテナと、前記アンテナに接続されたICチップと、を具備したインレットであることを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記アンテナは、当該アンテナと前記ICチップとの入出力を整合させるマッチング回路を具備したことを特徴とする請求項5に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記アンテナは、前記誘電体フィルムに導電性材料を印刷して形成したことを特徴とする請求項5に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記インレットは、粘着材または粘着テープを用いて実装されたことを特徴とする請求項5に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記アンテナは、ダイポールアンテナ、L字形ダイポールアンテナまたはループアンテナであることを特徴とする請求項5に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記マッチング回路は、前記アンテナにL字形スリットまたはT字形スリットを設けて形成したスタブからなることを特徴とする請求項6に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記マッチング回路は、前記アンテナの給電点に付加されたU字形のスタブからなることを特徴とする請求項6に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記構造材は、前記導体膜上に誘電体からなる保護層をさらに形成してなることを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 前記RFIDタグを覆う保護膜を具備したことを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグ実装パッケージ。
- 誘電体からなる基材に導体膜を形成し構造材とする導体膜形成工程と、
パッケージ本体を組み立てたとき前記構造材同士が重なり合う箇所の内側となる当該構造材の前記導体膜にスロットを形成するスロット形成工程と、
前記スロットが形成された前記構造材を組み立てるパッケージ本体組み立て工程と、
前記スロットの位置に合わせて前記内側の構造材の内面側にRFIDタグを実装するRFIDタグ実装工程と、
を含むことを特徴とするRFIDタグ実装パッケージの製造方法。 - 前記スロット形成工程では、前記スロットは、前記構造材から所定箇所の前記導体膜の層を除去して形成することを特徴とする請求項14に記載のRFIDタグ実装パッケージの製造方法。
- 前記スロット形成工程では、前記スロットは、前記構造材から所定箇所の前記導体膜を前記基材ごと打ち抜いて形成することを特徴とする請求項14に記載のRFIDタグ実装パッケージの製造方法。
- パッケージ本体を組み立てたとき前記パッケージ本体を構成する構造材同士が重なり合う箇所の内側となる当該構造材にスロットが形成される部分を残して、誘電体からなる基材に導体膜および前記スロットを形成し前記構造材とする導体膜・スロット形成工程と、
前記スロットが形成された前記構造材を組み立てるパッケージ本体組み立て工程と、
前記スロットの位置に合わせて前記内側の構造材の内面側にRFIDタグを実装するRFIDタグ実装工程と、
を含むことを特徴とするRFIDタグ実装パッケージの製造方法。 - 前記RFIDタグは、誘電体フィルムと、前記誘電体フィルムに形成されたアンテナと、前記アンテナに接続されたICチップと、を具備したインレットであることを特徴とする請求項14または請求項17に記載のRFIDタグ実装パッケージの製造方法。
- 前記構造材の前記導体膜上に誘電体からなる保護層をさらに形成する保護層形成工程を含むことを特徴とする請求項14または請求項17に記載のRFIDタグ実装パッケージの製造方法。
- 前記RFIDタグを覆う保護膜を形成する保護膜形成工程を含むことを特徴とする請求項14または請求項17に記載のRFIDタグ実装パッケージの製造方法。
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