JP5074147B2 - 非接触型データ受送信体 - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用途の情報記録メディアのように、電磁波を媒体として外部から情報を受信し、また外部に情報を送信できるようにした非接触型データ受送信体に関し、特に、耐環境性及び耐衝撃性に優れるとともに、通信不良が生じ難い非接触型データ受送信体に関する。

非接触型データ受送信体の一例であるＩＣタグは、誘電体と、その一方の面に設けられ互いに接続されたアンテナおよびＩＣチップとから構成されるインレットを備えており、１３．５６ＭＨｚ帯で使用するＩＣタグは、情報書込／読出装置からの電磁波を受信すると共振作用によりアンテナに起電力が発生し、この起電力によりＩＣタグ内のＩＣチップが起動し、このＩＣチップ内の情報を信号化し、この信号がＩＣタグのアンテナから発信される。
ＩＣタグから発信された信号は、情報書込／読出装置のアンテナで受信され、コントローラーを介してデータ処理装置へ送られ、識別などのデータ処理が行われる。

このようなＩＣタグを耐熱性、耐候性に優れたものとするために、インレットをシリコーン樹脂やポリテトラフルオロエチレン樹脂などの樹脂でモールドして、パッケージ化したＩＣタグが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２４７８３号公報

ＩＣ付きインレットを誘電体に貼付してタグ化を行う場合、誘電体に貼付したインレットへ耐環境性を付与するためにエラストマー材料等の保護部材で封止する。しかしながら、その際に熱・外圧がかかるため、アンテナの断線、ＩＣチップの浮き、ＩＣチップの割れ等が生じ、通信不良が生じる虞があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、耐衝撃性に優れるとともに、アンテナの断線、ＩＣチップの浮き、ＩＣチップの割れ等による通信不良が生じ難く信頼性の向上を図った非接触型データ受送信体を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の非接触型データ受送信体は、誘電体と、該誘電体の少なくともその一方の面に配設されたインレットと、該インレットを介して前記誘電体の少なくとも一方の面側に設けられた保護部材と、を備えた非接触型データ受送信体であって、前記誘電体の少なくとも一方の面に凹部が設けられ、前記インレットのＩＣチップが、緩衝材を介して前記凹部内に配され、前記保護部材と前記緩衝材とは同一の材料によって構成されていることを特徴とする。

本発明の非接触型データ受送信体は、誘電体とその一方の面に設けられ互いに接続されたアンテナ及びＩＣチップとからなるインレットと、少なくとも前記ＩＣチップに対向する位置に設けられた保護部材と、を備えた非接触型データ受送信体であって、前記ＩＣチップは、前記誘電体の一方の面に設けられた凹部内に配し、前記ＩＣチップと前記凹部との間には緩衝材が配されている。
かかる構成によれば、誘電体の少なくとも一方の面に凹部を設けることで、保護部材がインレットと接する面は、ＩＣチップ部分が突出せずに平坦とすることができる。従って、本発明の非接触型データ受送信体に屈曲や衝撃等による応力が加わったとしても、ＩＣチップに該応力が集中することが抑制できる。また、凹部に緩衝材を設けることで、屈曲や衝撃によりＩＣチップに応力が加わったとしても、緩衝材が該応力を分散すると共に、該応力によりＩＣチップが凹部の内壁や底面に接触して、ＩＣチップに割れ等が生じることを抑制することができる。また、凹部とＩＣチップとの間は緩衝材が充たされて空気の層が少なくなっている。このため、保護部材を形成する際に該空気の熱膨張により、アンテナの断線、ＩＣチップの浮き、ＩＣチップの割れ等が生じることを低減できる。したがって、歩止りが向上した非接触型データ受送信体が得られる。

本発明の非接触型データ受送信体の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

（１）第一の実施形態
図１は、本発明に係る非接触型データ受送信体の第一の実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｃ）は斜視分解図である。
図１中、符号１０は非接触型データ受送信体、１１はインレット、１２は保護部材、１３は誘電体、１３ｂは凹部、１４はＩＣチップ、１５はアンテナ、１６は緩衝材をそれぞれ示している。
この実施形態の非接触型データ受送信体１０は、誘電体１３と、誘電体１３の少なくともその一方の面１３ａに配設されたインレット１１と、インレット１１を介して誘電体１３の少なくとも一方の面１３ａ側に設けられた保護部材１２とから概略構成されている。この非接触型データ受送信体１０では、ＩＣチップ１４が、誘電体１３の一方の面１３ａに設けられた凹部１３ｂ内に配され、ＩＣチップ１４と凹部１３ｂとの間には緩衝材１６が配されている。すなわち、緩衝材１６を介してＩＣチップ１４の周囲が凹部１３ｂで覆われるように配されている。

インレット１１は、基材１５と、ＩＣチップ１４と、アンテナ２０とから概略構成されている。また、ＩＣチップ１４およびアンテナ２０は、基材１５の一方の面に設けられ、互いに電気的に接続されている。

基材１５としては、少なくともその表層部には、ガラス繊維、アルミナ繊維などの無機繊維からなる織布、不織布、マット、紙などまたはこれらを組み合わせたもの、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる織布、不織布、マット、紙などまたはこれらを組み合わせたものや、あるいはこれらに樹脂ワニスを含浸させて成形した複合基材や、ポリアミド系樹脂基材、ポリエステル系樹脂基材、ポリオレフィン系樹脂基材、ポリイミド系樹脂基材、エチレン−ビニルアルコール共重合体基材、ポリビニルアルコール系樹脂基材、ポリ塩化ビニル系樹脂基材、ポリ塩化ビニリデン系樹脂基材、ポリスチレン系樹脂基材、ポリカーボネート系樹脂基材、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合系樹脂基材、ポリエーテルスルホン系樹脂基材などのプラスチック基材や、あるいはこれらにマット処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、フレームプラズマ処理、オゾン処理、または各種易接着処理などの表面処理を施したものなどの公知のものから選択して用いられる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートまたはポリイミドからなる電気絶縁性のフィルムまたはシートが好適に用いられる。

ＩＣチップ１４としては、特に限定されず、アンテナ２０を介して非接触状態にて情報の書き込みおよび読み出しが可能なものであれば、非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベル、あるいは非接触型ＩＣカードなどのＲＦＩＤメディアに適用可能なものであればいかなるものでも用いられる。

アンテナ２０は、互いに対向し、その対向する側にそれぞれ給電点（ＩＣチップ１４と接続している部分）を有する一対の放射素子２１，２２と、放射素子２１，２２の給電点近傍を短絡する短絡部２３とからなるダイポールアンテナである。
また、放射素子２１，２２は、その長手方向の形状が蛇行したメアンダ形状（蛇行形状）をなしている。
また、放射素子２１，２２の給電点とは反対側の端部２１ａ，２２ａは、放射素子２１，２２におけるその他の部分よりも幅広に形成されている。
アンテナ２０の長手方向における長さは、非接触ＩＣカードなどの非接触ＩＣモジュールに利用できる極超短波帯〈ＵＨＦ〉やマイクロ波帯の電波帯の周波数（３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）の１／２波長に相当する長さとなっている。すなわち、放射素子２１，２２の長手方向における長さは、１／４波長に相当する長さとなっている。
このアンテナ２０は、基材１５の一方の面にポリマー型導電インクを用いて所定のパターン状にスクリーン印刷により形成されてなるものか、もしくは、導電性箔をエッチングしてなるもの、金属メッキしてなるものである。

ポリマー型導電インクとしては、例えば、銀粉末、金粉末、白金粉末、アルミニウム粉末、パラジウム粉末、ロジウム粉末、カーボン粉末（カーボンブラック、カーボンナノチューブなど）などの導電微粒子が樹脂組成物に配合されたものが挙げられる。

樹脂組成物として熱硬化型樹脂を用いれば、ポリマー型導電インクは、２００℃以下、例えば１００〜１５０℃程度でアンテナ２０をなす塗膜を形成することができる熱硬化型となる。アンテナ２０をなす塗膜の電気の流れる経路は、塗膜をなす導電微粒子が互いに接触することにより形成され、この塗膜の抵抗値は１０^-5Ω・ｃｍオーダーである。
また、本発明におけるポリマー型導電インクとしては、熱硬化型の他にも、光硬化型、浸透乾燥型、溶剤揮発型といった公知のものが用いられる。

光硬化型のポリマー型導電インクは、光硬化性樹脂を樹脂組成物に含むものであり、硬化時間が短いので、製造効率を向上させることができる。光硬化型のポリマー型導電インクとしては、例えば、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂（特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など）とのブレンド樹脂組成物に、導電微粒子が６０質量％以上配合され、ポリエステル樹脂が１０質量％以上配合されたもの、すなわち、溶剤揮発型かあるいは架橋／熱可塑併用型（ただし熱可塑型が５０質量％以上である）のものや、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂（特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など）とのブレンド樹脂組成物に、ポリエステル樹脂が１０質量％以上配合されたもの、すなわち、架橋型かあるいは架橋／熱可塑併用型のものなどが好適に用いられる。

また、アンテナ２０をなす導電性箔としては、銅箔、銀箔、金箔、白金箔、アルミニウム箔などが挙げられる。
さらに、アンテナ２０をなす金属メッキとしては、銅メッキ、銀メッキ、金メッキ、白金メッキなどが挙げられる。

保護部材１２はエラストマーからなり、エラストマーとしては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェレニンサルファイド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（以下、「ＡＢＳ」と略す。）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの熱可塑性エラストマーが挙げられる。これらのエラストマーの中でも、耐候性、耐熱性、耐薬品性、柔軟性などに優れ、比誘電率が低い点から、シリコーン樹脂が好ましい。

誘電体１３は、低誘電材料からなり、例えばシクロオレフィンポリマー等のポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリオレフィンオキサイド系樹脂、ビスマレイミド系樹脂、シアネート系樹脂などが挙げられる。この中でも、低吸水性・低比重・高耐熱性を有し、更に低誘電率・低誘電正接であることからポリオレフィン系樹脂が好ましい。

凹部１３ｂは誘電体１３の少なくとも一方の面１３ａに設けられ、緩衝材１６が配されている。この凹部１３ｂの大きさは、適用するＩＣチップ１４のサイズに応じて適宜調節して設ければよいが、非接触型データ受送信体１０に圧力等が加わった際に、ＩＣチップ１４が凹部１３ｂの壁面あるいは底面と接触しないことが好ましい。例えばＩＣチップ１４の大きさが３００μｍ〜４００μｍ角、厚みが１００μｍ程度である場合、凹部１３ｂの大きさとしては、開口部の大きさが６００μｍ四方、深さが２５０μｍ〜６００μｍである。
凹部１３ｂを設けることで、保護部材１２がインレット１１と接する面は、ＩＣチップ１４部分が突出せずに平坦とすることができる。従って、本発明の非接触型データ受送信体１０に屈曲や衝撃等による応力が加わったとしても、ＩＣチップ１４に該応力が集中することが抑制できる。

緩衝材１６は、誘電体１３の一面１３ａに設けられた凹部１３ｂ内に配され、ＩＣチップ１４の周囲を覆っているものである。緩衝材１６としては、エラストマーからなり、エラストマーとしては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェレニンサルファイド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（以下、「ＡＢＳ」と略す。）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などの熱可塑性エラストマーが挙げられる。
また、緩衝材１６は、保護部材１２と同一の材料を用いることが好ましい。インレット１１の両面において、ＩＣチップ１４が配した周辺の上下膨張率を近づけることで、ＩＣチップ１４周辺のインレット１１への圧力の偏りを防止することができる。
凹部１３ｂにエラストマーからなる緩衝材１６を設けることで、屈曲や衝撃によりＩＣチップ１４に応力が加わった際に、緩衝材１６がその応力を分散すると共に、応力によりＩＣチップ１４が凹部１３ｂの壁面あるいは底面に接触して、ＩＣチップ１４に割れ等が生じるのを抑制することができる。また、緩衝材１６と保護部材１２とを同一の材料とすることで、保護部材１２をコンプレッション形成により成型させる際に、保護部材１２と緩衝材１６を同時に固化させることができるとともに、製造時の加熱によって生じるＩＣチップ１４周辺と保護部材１２側との温度差を軽減しつつ、緩衝材１６をＩＣチップ１４の周囲に配することができる。
また、緩衝材１６を配することで凹部１３ｂとＩＣチップ１４との間に空気が残存することを抑制することができる。空気の層が存在すると、保護部材１２を形成する際の熱等により空気が膨張し、アンテナ２０の断線やＩＣチップ１４の浮き、ＩＣチップ１４の割れ等が生じる虞がある。従って、凹部１３ｂに緩衝材１６を配することで空気の層を除けるので、保護部材１２を形成する際にアンテナ２０やＩＣチップ１４に損傷が生じるのを抑制することができる。

この実施形態の非接触型データ受送信体１０では、誘電体１３の一方の面１３ａに形成された凹部１３ｂに、インレット１１のＩＣチップ１４が、その周囲が覆われるように緩衝材１６を介して配されているので、耐衝撃性に優れるとともに、通信不良が生じ難く、信頼性が向上する。
すなわち、凹部１６にＩＣチップ１４の周囲が覆われるように配されているため、誘電体１３の一方の面１３ａ上に配されたインレット１１を平坦とすることができる。ＩＣチップ１４が保護部材１２側に突出していると、非接触型データ受送信体１０に屈曲や衝撃が加わって応力が生じた際に、突出部、すなわちＩＣチップ１４にその応力が集中するが、インレット１１が平坦であるために応力が分散され、ＩＣチップ１４に割れ等が生じることを低減することができる。
さらに、凹部１６とＩＣチップ１４との間にエラストマーからなる緩衝材１６が配されている。したがって、非接触型データ受送信体１０に加わった屈曲や衝撃による応力が、ＩＣチップ１４に加わったとしても、該緩衝材１６が応力を低減すると共に、ＩＣチップ１４が凹部１３ｂの壁面や底面に接触することを抑制し、ＩＣチップ１４に割れ等が生じることが低減できる。また、緩衝材１６を配することで凹部１３ｂとＩＣチップ１４との間に空気が残存することを抑制することができる。したがって、保護部材１２を形成する際に該空気の熱膨張によりアンテナ２０やＩＣチップ１４に損傷が生じるのを抑制することができる。
ゆえに、非接触型データ受送信体１０は、耐衝撃性に優れるとともに、通信不良が生じ難く信頼性の向上を図ることができる。

また、この実施形態では、アンテナ２０がダイポールアンテナである非接触型データ受送信体１０を例示したが、本発明の非接触型データ受送信体はこれに限定されない。本発明の非接触型データ受送信体にあっては、アンテナがモノポールアンテナ、クロスダイポールアンテナなどであってもよい。

次に、この実施形態における非接触型データ受送信体の製造方法について図１を参照して説明する。

まず、インジェクション形成等により凹部１３ｂを有した誘電体１３を作製する。
次に、凹部１３ｂ内に液状にて緩衝材１６を配設する。
次に、ＩＣチップ１４、アンテナ２０等が基材１７に形成されたインレット１１を用意し、凹部１３ｂを有した誘電体１３の一面１３ａに接着材によりインレット１１を貼着する。用いる接着材としては、公知の液体状の接着剤やフィルム状のものを用いることができ、例えば両面テープが挙げられる。両面テープを用いることで、簡便に所定の位置にインレット１１を貼着することができる。なお、ＩＣチップ１４には接着材が付着しないようにする。
次に、誘電体１３の一方の面１３ａ側に保護部材１２を配し、例えばコンプレッション形成により誘電体１３に保護部材１２を形成させる。それと共に、液状の緩衝材１６を同時に固化させる。コンプレッション形成に関しては、例えばその温度は９０℃〜１３０℃、圧力は６０〜８０ｋｇ／ｃｍ^２で１０分間行うことが好ましい。
以上で、本実施形態の非接触型データ受送信体１０が得られる。

（２）第二の実施形態
図２は、本発明に係る非接触型データ受送信体の第二の実施形態を示す概略断面図である。
図２において、図１に示した第一の実施形態の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
この実施形態の非接触型データ受送信体は、誘電体１３と、誘電体１３の両面１３ａ，１３ｃに配設されたインレット１１，３１と、インレット１１，３１を介して誘電体１３の両面１３ａ，１３ｃ側に設けられた保護部材３７，３８とから概略構成されている。この非接触型データ受送信体３０では、ＩＣチップ１４，３４が、誘電体１３の両面１３ａ，１３ｃに設けられた凹部１３ｂ，１３ｄ内にそれぞれ配され、ＩＣチップ１４，３４と凹部１３ｂ，１３ｄとの間には緩衝材１６，３６が配されている。すなわち、緩衝材１６，３６を介してＩＣチップ１４，３４の周囲が凹部１３ｂ，１３ｄで覆われるように配されている。

インレット３１を構成するアンテナ、基材に関しては、第一の実施形態のインレット１１と同様なアンテナ２０、基材１５を用いることができる。

ＩＣチップ１４，３４は、互いに異なるものでもよいし、同一のものであってもよい。
同一のＩＣチップを搭載した場合、両面で精度良くデータの受送信を行うことができる。この際、両ＩＣチップ１４，３４は電気的に接続されていることが好ましい。
また、両ＩＣチップ１４，３４が異なる場合、誘電体１３の一方の面１３ａ側と他方の面１３ｃ側とで個別にデータの受送信が可能となる。この際、互いのインレット１１，３１の相互干渉を抑えるため、誘電体１３の中間に金属板や磁性シート等を設けることが好ましい（図中非表示）。この金属板や磁性体シートに関しては、公知のものを用いることができ、例えば、金属板としてはアルミニウム、銀、銅などからなるフィルム状あるいはシート状のものが挙げられ、磁性体シートとしては例えばフェライト等からなるものが挙げられる。

凹部１３ｂ，１３ｄは、適用するＩＣチップ１４，３４の大きさに合わせて適宜調節して設けることが好ましい。
また、凹部１３ｂ，１３ｄを誘電体１３に配設する位置は、誘電体１３と保護部材３７，３８の積層方向において、互いに異なる場所とすることが好ましい。これにより、外部から本実施形態の非接触型データ受送信体３０に圧力や衝撃が加わった際に、互いのＩＣチップ１４，３４同士が凹部１３ｂ，１３ｄを介して接触することがないため、ＩＣチップ１４，３４に損傷が生じ難くなる。

緩衝材３６は、第一の実施形態と同様な緩衝材１６を用いることができる。保護部材３８と同一のものを用いることで、保護部材３８をコンプレッション形成により接着させる際に、簡便に緩衝材３６をＩＣチップ３４の周囲に配することができる。

保護部材３９は、誘電体１３の一方の面１３ａ側を覆う第一保護部材３７と、誘電体１３の他方の面１３ｃ側を覆う第二保護部材３８とからなる。第一保護部材３７及び第二保護部材３８に関しては、第一の実施形態の保護部材１２と同様なものを用いることができる。また、第一保護部材３７と第二保護部材３８とは同一の材料を用いて形成することが好ましい。形成が容易であると共に、ベース基板１３の一方の面１３ａ側とベース基板１３の他方の面１３ｃ側で生じる応力等が均等になり、インレット１１，３１に加わる負荷を低減することができる。また、保護部材３９は誘電体１３の全面を覆うように設けられているので、より耐環境性、耐衝撃性に優れている。

この実施形態の非接触型データ受送信体３０では、誘電体１３に設けた凹部１３ｂ，１３ｄにそれぞれのＩＣチップ１４，３４の周囲が覆われるように配され、かつ凹部１３ｂ，１３ｄとＩＣチップ１４，３４との間には緩衝材１６，３６が配されているので、第一の実施形態と同様に耐衝撃性に優れるとともに、通信不良が生じ難く信頼性が向上する。さらに、保護部材３９により誘電部１３全面が覆われているため、よりより耐環境性、耐衝撃性に優れている。
また、インレット１１，３１が誘電体１３の両面に設けられているため、両ＩＣチップ１４，３４が同一である場合には、非接触型データ受送信体３０の両面にて精度良くデータの受送信が行える。両ＩＣチップ１４，３４が異なる場合は、非接触型データ受送信体３０の一方の面と他方の面で異なるデータを送受信できる。したがって、１の非接触型データ受送信体３０を用いて２種類のデータの受送信が可能となり、利便の高い非接触型データ受送信体３０が得られる。

なお、本発明の非接触型データ受送信体にあっては、インレット１１，３１のアンテナ形状は限定されず、如何なる形状であってもよい。

本発明の非接触型データ受送信体は、非金属物質の他に、金属物品や水分を含む物品へ直接貼付する用途に適用できる。

本発明に係る非接触型データ受送信体の第一の実施形態を示す概略図である。 本発明に係る非接触型データ受送信体の第二の実施形態を示す概略図である。

符号の説明

１０，３０・・・非接触型データ受送信体、１１，３１・・・インレット、１２，３９・・・保護部材、１３・・・誘電体、１３ｂ，１３ｄ・・・凹部、１４，３４・・・ＩＣチップ、１６，３６・・・緩衝材、２０・・・アンテナ。

Claims (1)

1. 誘電体と、該誘電体の少なくともその一方の面に配設されたインレットと、該インレットを介して前記誘電体の少なくとも一方の面側に設けられた保護部材と、を備えた非接触型データ受送信体であって、
   前記誘電体の少なくとも一方の面に凹部が設けられ、前記インレットのＩＣチップが、緩衝材を介して前記凹部内に配され、
   前記保護部材と前記緩衝材とは同一の材料によって構成されていることを特徴とする非接触型データ受送信体。

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