JP6591726B1 - 無線通信デバイス及び繊維製品 - Google Patents
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Abstract
繊維製品に対してより容易に取り付けられるとともに、より簡易な構成でＲＦＩＤモジュールの脱落を抑えることができる無線通信デバイスを提供する。本発明に係る無線通信デバイスは、ＲＦＩＣ素子（４）と、ＲＦＩＣ素子（４）に接続される導電性を有するアンテナ線（５）とを備えるＲＦＩＤモジュール（２）と、少なくともＲＦＩＣ素子（４）の外周に配置された鞘部（３）とを備え、鞘部（３）の少なくとも一部には、熱可塑性樹脂を含む糸が含まれる。
Description
本発明は、無線通信デバイス、及び当該無線通信デバイスを有する繊維製品に関する。
従来、衣料品等の繊維製品に取り付け可能な無線通信デバイスとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１には、導電性パターンが形成された糸の表面に、電子部品を取り付けた支持体を巻き付けて固定し、糸の周囲に保持糸を巻き付けて電子部品の少なくとも一部を被覆した、複合糸が記載されている。特許文献１の技術によれば、複合糸を繊維製品に織り込んだり、縫い込んだり、編み込んだりすることで、電子部品としてＲＦＩＤ（Radio-Frequency IDentification）モジュールを繊維製品に取り付けることができる。
しかしながら、特許文献１の技術は、繊維製品に対してより容易に取り付けるとともに、より簡易な構成でＲＦＩＤモジュールの脱落を抑えるという観点において、未だ改善の余地がある。
本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、繊維製品に対してより容易に取り付けられるとともに、より簡易な構成でＲＦＩＤモジュールの脱落を抑えることができる無線通信デバイス、及び当該無線通信デバイスを有する繊維製品を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係る無線通信デバイスは、
ＲＦＩＣ素子と、前記ＲＦＩＣ素子に接続される導電性を有するアンテナ線とを備えるＲＦＩＤモジュールと、
少なくとも前記ＲＦＩＣ素子の外周に配置された鞘部と、
を備え、
前記鞘部の少なくとも一部には、熱可塑性樹脂を含む糸が含まれるように構成されている。
ＲＦＩＣ素子と、前記ＲＦＩＣ素子に接続される導電性を有するアンテナ線とを備えるＲＦＩＤモジュールと、
少なくとも前記ＲＦＩＣ素子の外周に配置された鞘部と、
を備え、
前記鞘部の少なくとも一部には、熱可塑性樹脂を含む糸が含まれるように構成されている。
本発明に係る無線通信デバイスによれば、繊維製品に対してより容易に取り付けられるとともに、より簡易な構成でＲＦＩＤモジュールの脱落を抑えることができる。
本発明の一態様に係る無線通信デバイスは、ＲＦＩＣ素子と、前記ＲＦＩＣ素子に接続される導電性を有するアンテナ線とを備えるＲＦＩＤモジュールと、
少なくとも前記ＲＦＩＣ素子の外周に配置された鞘部と、
を備え、
前記鞘部の少なくとも一部には、熱可塑性樹脂を含む糸が含まれるように構成されている。
少なくとも前記ＲＦＩＣ素子の外周に配置された鞘部と、
を備え、
前記鞘部の少なくとも一部には、熱可塑性樹脂を含む糸が含まれるように構成されている。
この構成によれば、鞘部の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を含む糸が含まれるので、例えば、繊維製品に熱圧着する（熱可塑性樹脂を溶融固化させる）ことで、無線通信デバイスを繊維製品に容易に取り付けることができる。また、熱可塑性樹脂を溶融固化させることで、鞘部内でＲＦＩＣ素子を固定することができる。従って、より簡易な構成でＲＦＩＤモジュールの脱落を抑えることができる。
なお、前記鞘部は、前記ＲＦＩＤモジュールが芯鞘構造の芯部となるように、前記ＲＦＩＤモジュールの全体を被覆するように構成されてもよい。この構成によれば、ＲＦＩＤモジュールが外部に露出することを抑えることができる。これにより、例えば、無線通信デバイスを繊維製品に取り付けた際に、ＲＦＩＤモジュールを目立たなくすることができる。
また、前記ＲＦＩＣ素子は、溶融固化した前記熱可塑性樹脂により全体を被覆されてもよい。この構成によれば、ＲＦＩＣ素子の防水性や耐久性、絶縁性を向上させることができる。これにより、例えば、無線通信デバイスを取り付けた繊維製品を洗濯した場合であっても、ＲＦＩＣ素子が水濡れして故障することを抑えることができる。
また、前記鞘部の両端部は、溶融固化した前記熱可塑性樹脂により閉塞されてもよい。この構成によれば、鞘部からＲＦＩＤモジュールが抜け出ることをより確実に抑えることができる。
また、前記鞘部の少なくとも一部には、前記糸で編成される編地が含まれてもよい。この構成によれば、鞘部に伸縮性や柔軟性を付与することができる。これにより、例えば、靴下や洋服などの編織物を構成する糸と同様に鞘部を取り扱うことが可能になり、編機や織機を利用して編んだり、織ったりすることも可能になる。また、ＲＦＩＤモジュールに編地が絡み付き易くなり、鞘部からＲＦＩＤモジュールが抜け出ることを一層抑えることができる。
また、前記アンテナ線は、前記ＲＦＩＣ素子の外周にヘリカル状に巻き付けられ、前記ＲＦＩＣ素子と磁界結合するように構成され、前記ＲＦＩＣ素子の外周に巻き付けられた前記アンテナ線の一部は、前記編地の少なくとも一部の編み目内に突出してもよい。この構成によれば、アンテナ線の一部の移動を編地の編み目内に規制することができるので、鞘部からＲＦＩＤモジュールが抜け出ることを一層抑えることができる。
また、前記糸は、第１糸部と第１糸部より融点が高い第２糸部とを含んでもよい。この構成によれば、第１糸部のみを溶融させ、第２糸部を溶融させずに残すことにより、ＲＦＩＤモジュールと熱可塑性樹脂をより密着させることができる。また、第２糸部が残ることで過剰な厚さが生じる場合等には両方の糸部を時間差で溶融させることもできる。
また、前記第１糸部と前記第２糸部とは、引き揃えられて編地を編成してもよい。この構成によれば、例えば、第１糸部のみを溶融させて無線通信デバイスを繊維製品に取り付けるとともに、第２糸部を溶融させずに残すことで編地の形状を維持することができる。編地の形状を維持することで、ＲＦＩＤモジュールに編地を絡み付けることができ、鞘部からＲＦＩＤモジュールが抜け出ることを抑えることができる。また、無線通信デバイスを繊維製品に取り付けた際に、ＲＦＩＤモジュールを目立たなくすることができる。
また、前記第１糸部は、前記ＲＦＩＤモジュールの外周に筒状編地を編成し、前記第２糸部は、前記第１糸部を前記ＲＦＩＤモジュールの外周に密着させるように前記第１糸部の外周にヘリカル状に巻き付けられてもよい。この構成によれば、ＲＦＩＤモジュールを傷つけることなく、鞘部からＲＦＩＤモジュールが抜け出ることを一層抑えることができる。
本発明の一態様に係る繊維製品は、前記いずれか１つの無線通信デバイスが、溶融固化した前記熱可塑性樹脂を介して取り付けられている。この構成によれば、例えば、当該繊維製品を繰り返し洗濯した場合においても、無線通信デバイスが繊維製品から外れることを抑えるとともに、鞘部内からＲＦＩＣ素子が抜け出ることを抑えることができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
（実施形態）
以下、本発明の実施形態に係る無線通信デバイスについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る無線通信デバイスの構成を示す平面図である。
以下、本発明の実施形態に係る無線通信デバイスについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る無線通信デバイスの構成を示す平面図である。
図１に示すように、本実施形態に係る無線通信デバイス１は、ＲＦＩＤ（Radio-Frequency IDentification）モジュール２と、ＲＦＩＤモジュール２の外周に配置された鞘部（sheath）３とを備えている。
ＲＦＩＤモジュール２は、ＲＦＩＣ（Radio-Frequency Integrated Circuit）素子４と、ＲＦＩＣ素子４に接続される導電性を有するアンテナ線５とを備えている。ＲＦＩＤモジュール２の構成については、後で詳しく説明する。
鞘部３は、少なくともＲＦＩＣ素子４の外周を被覆するように筒状に形成されている。本実施形態において、鞘部３は、ＲＦＩＤモジュール２が芯鞘構造の芯部となるように、ＲＦＩＤモジュール２の全体を被覆するように形成されている。
鞘部３の少なくとも一部には、熱可塑性樹脂を含む糸が含まれている。鞘部３内にＲＦＩＣ素子５を配置した状態で鞘部３を加熱することにより、熱可塑性樹脂が溶融固化し、当該溶融固化した熱可塑性樹脂を介して鞘部３とＲＦＩＤモジュール２とが固定される。加熱により鞘部３とＲＦＩＤモジュール２とを固定する際には、鞘部３の全体を加熱する必要はなく、ＲＦＩＤモジュール２が存在する鞘部３の一部を加熱するだけでよい。また、鞘部３を繊維製品に接触させた状態で熱を加えることで、熱可塑性樹脂が溶融固化し、当該溶融固化した熱可塑性樹脂を介して無線通信デバイス１を繊維製品に取り付けることができる。
熱可塑性樹脂は、加熱により溶融固化する性質を有する樹脂である。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂等を挙げることができる。熱可塑性樹脂を含む糸としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性合成繊維糸を用いることができる。
繊維製品とは、例えば、天然繊維、半合成繊維、又は合成繊維の糸を用いて織られたり、編まれたり、接着剤や熱処理によって接合したり、撚られたり、組まれたりして得られる織物、編物、不織布、撚紐、組紐を用いて製造される製品である。繊維製品としては、例えば、靴下や洋服などの衣類、ラベル、ロープ、靴紐、漁網、建築用ネットなどが挙げられる。
図２は、無線通信デバイス１がアイロンＩＲにより靴下Ｓに熱圧着された例を示す模式図である。図３は、無線通信デバイス１がアイロンＩＲにより洋服Ｃに熱圧着された例を示す模式図である。
図２及び図３に示すように、無線通信デバイス１は、取り付け位置が限定されることなく、靴下Ｓ及び洋服Ｃのどこにでも熱圧着することができる。
また、本実施形態において、鞘部３の少なくとも一部には、熱可塑性樹脂を含む糸で編成される編地が含まれている。鞘部３が編地を含むことで、鞘部３に伸縮性や柔軟性を付与することができる。本実施形態においては、鞘部３の全体が編地を含み、無線通信デバイス１の全体が実質的に糸の形態を有している。本実施形態に係る無線通信デバイス１を「ＲＦＩＤ内蔵糸」ともいう。
図４は、編地の一例を示す一部拡大平面図である。図４に示すように、編地は、例えば、熱可塑性樹脂を含む糸を緯編みすることにより編成されている。本実施形態において、編地は、ＲＦＩＤモジュール２の外周を被覆するように筒状編地として編成される。
なお、緯編みは、経編みに比べて編み目を細かくすることができるので、ＲＦＩＤモジュール２の被覆率を高めることができる。また、緯編みは、ＲＦＩＣ素子４を巻き込むように編み目を編成するので、ＲＦＩＣ素子４を比較的強く締め付けることができる。これにより、鞘部３からＲＦＩＤモジュール２が抜け出ることを抑えることができる。
なお、編地における同一コースの編み目の数は、２個以上６個以下であることが好ましい。この場合、筒状編地の直径を小さくすることができるので、ＲＦＩＣ素子４に対する編地の密着性を一層向上させることができる。
また、編地における同一ウェールの自然長１ｃｍあたりの編み目の数は、６個以上１４個以下であることが好ましい。ここで、自然長とは、テンション等を与えない状態、すなわちそのまま台の上に自然に置いた状態での長さを意味する。編地における同一ウェールの自然長１ｃｍあたりの編み目の数が６個以上であれば、ＲＦＩＤモジュール２に対する編地の被覆率を高めることができる。また、編地における同一ウェールの自然長１ｃｍあたりの編み目の数が１４個以下であれば、編み目が細かくなり過ぎることによる、編地編目の目かぶり（タックキズ）による不良発生を抑制することができる。
本実施形態によれば、鞘部３に熱可塑性樹脂を含む糸が含まれるので、靴下Ｓや洋服Ｃなどの繊維製品に熱圧着する（熱可塑性樹脂を溶融固化させる）ことで、無線通信デバイス１を繊維製品に容易に取り付けることができる。
また、本実施形態によれば、熱可塑性樹脂を溶融固化させることで、鞘部３内でＲＦＩＣ素子４を固定することができる。従って、より簡易な構成でＲＦＩＤモジュール２の脱落を抑えることができる。また、ＲＦＩＣ素子４とアンテナ線５との位置ずれを抑えられるので、インダクタンス等の電気特性が外力によってずれることを抑えることができ、ＲＦＩＤモジュール２の通信特性を安定させることができる。なお、鞘部３内でＲＦＩＣ素子４を固定するために熱可塑性樹脂の一部を溶融固化させることは、無線通信デバイス１を繊維製品に熱圧着する前に予め行われてもよい。
このようにして無線通信デバイス１が取り付けられた繊維製品においては、繰り返し洗濯された場合でも、無線通信デバイス１が繊維製品から外れることを抑えることができるとともに、鞘部３内からＲＦＩＣ素子４が抜け出ることを抑えることができる。
また、本実施形態によれば、鞘部３は、ＲＦＩＤモジュール２が芯鞘構造の芯部となるように、ＲＦＩＤモジュール２の全体を被覆するように構成されている。この構成によれば、ＲＦＩＤモジュール２が外部に露出することを抑えることができる。これにより、図２及び図３に示すように、無線通信デバイス１を繊維製品に取り付けた際に、ＲＦＩＤモジュール２を目立たなくすることができる。
また、本実施形態によれば、鞘部３には編地が含まれているので、鞘部３に伸縮性や柔軟性を付与することができる。これにより、無線通信デバイス１を靴下Ｓや洋服Ｃの曲面部分や屈曲部分等に取り付けた場合でも、アンテナ線５が切れたり、折れたりすることを抑えることができる。また、靴下Ｓや洋服Ｃなどの編織物を構成する糸と同様に鞘部３を取り扱うことが可能になり、編機や織機を利用して編んだり、織ったりすることが可能になる。また、撚紐や組紐などを構成する意図と同様に鞘部３を取り扱うことが可能になり、撚機や組紐機を利用して、撚ったり、組んだりすることが可能になる。また、ＲＦＩＤモジュール２に編地が絡み付き易くなり、鞘部３からＲＦＩＤモジュール２が抜け出ることを一層抑えることができる。
また、本実施形態によれば、鞘部３の全体が編地を含むため、無線通信デバイス１の全体がニットの形態を有しているものの、実質的に編織用の糸として取り扱うことができる。これにより、靴下Ｓや洋服Ｃなどの編織物を構成する糸と同様に無線通信デバイス１を取り扱うことが可能になり、より一層、編機や織機を利用して編んだり、織ったりすることが可能になる。また、例えば、刺繍糸や値札の紐などの既存の糸や紐の代替品として利用することも可能になる。また、例えば、編物を作製する際のカットボス編として利用することもできる。また、例えば、ロープを作製する際に他の撚糸と撚り合わせることも可能となる。
なお、編地を編成する糸の太さは、３３デシテックス以上２５０デシテックス以下であることが好ましい。３３デシテックスよりも小さいと、ＲＦＩＤモジュール２に対する編地の被覆が十分ではなく、２５０デシテックスよりも大きいと、糸が太すぎて編機による編成が困難になる。
なお、ＲＦＩＣ素子４の外周に巻き付けられたアンテナ線５の一部（後述するヘリカル状結合部５ａ）は、編地の少なくとも一部の編み目内に突出してもよい。すなわち、アンテナ線５の一部は、編地の編み目に引っ掛かるように、編み目の孔を通じて外側に突出（露出）していてもよい。この構成によれば、アンテナ線５の一部の移動を編地の編み目内に規制することができるので、鞘部３からＲＦＩＤモジュール２が抜け出ることを一層抑えることができる。このような構成は、例えば、アンテナ線５の直径よりも編地の厚さを薄くすることによって容易に実現することができる。
また、ＲＦＩＣ素子４は、溶融固化した熱可塑性樹脂により全体を被覆されてもよい。この構成によれば、ＲＦＩＣ素子４の防水性や耐久性、絶縁性を向上させることができる。これにより、例えば、無線通信デバイス１を取り付けた繊維製品を洗濯した場合であっても、ＲＦＩＣ素子４が水濡れして故障することを抑えることができる。また、ＲＦＩＣ素子４を鞘部３内に配置する前に、ＲＦＩＣ素子４の全体を他の樹脂で封止するなどして、ＲＦＩＣ素子４に防水性や耐久性、絶縁性を持たせる必要性を無くすことができる。なお、ＲＦＩＣ素子４の全体を溶融固化した熱可塑性樹脂により被覆することは、無線通信デバイス１を繊維製品に熱圧着する前に予め行われてもよいし、無線通信デバイス１を繊維製品に熱圧着するときに同時に行われてもよい。
また、鞘部３の両端部は、溶融固化した熱可塑性樹脂により閉塞されてもよい。この構成によれば、鞘部３からＲＦＩＤモジュール２が抜け出ることをより確実に抑えることができる。
また、鞘部３は、第１糸部と第１糸部より融点の高い第２糸部とを含んでもよい。この構成によれば、第１糸部のみを溶融させ、第２糸部を溶融させずに残すことができる。また、第２糸部が残ることで過剰な厚さが生じる場合等には第２糸部を第１糸部に対して時間差で溶融させることもできる。なお、少なくとも第１糸部に熱可塑性樹脂を含んでいればよく、第２糸部は、熱可塑性樹脂を含んでもよいし、含まなくてもよい。
図５は、第１糸部と第２糸部との材料の組み合わせの例を示す表である。図５に示すように、第１糸部と第２糸部との融点の差は、３０℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましい。
また、鞘部３は、互いに融点の異なる３以上の糸部（例えば繊維）を含んでもよい。例えば、鞘部３は、熱可塑性樹脂で作製される少なくとも一本の繊維を含む合成繊維で編成されてもよい。
また、第１糸部と第２糸部とは、引き揃えられて編地を編成してもよい。この構成によれば、例えば、一方の糸部のみを溶融させて無線通信デバイス１を繊維製品に取り付けるとともに、他方の糸部を溶融させずに残すことで編地の形状を維持することができる。編地の形状を維持することで、ＲＦＩＤモジュール２に編地を絡み付けることができ、鞘部３からＲＦＩＤモジュール２が抜け出ることを一層抑えることができる。また、無線通信デバイス１を繊維製品に取り付けた際に、ＲＦＩＤモジュール２を目立たなくすることができる。
また、図６に示すように、第１糸部３１は、ＲＦＩＤモジュール２の外周に筒状編地を編成し、第２糸部３２は、第１糸部３１をＲＦＩＤモジュール２の外周に密着させるように第１糸部３１の外周にヘリカル状に巻き付けられてもよい。この構成によれば、ＲＦＩＤモジュール２を傷つけることなく、鞘部３からＲＦＩＤモジュール２が抜け出ることを一層抑えることができる。この場合、第２糸部３２としては、例えば、綿や麻、毛などの天然繊維糸、セルロースなどの半合成繊維糸、ナイロン、アクリル、ポリエステル、ポリウレタンなどの合成繊維糸のほか、複数の繊維素材を組み合わせた複合糸、テープや紐等を用いてもよい。
なお、前記では、鞘部３はＲＦＩＤモジュール２の全体を被覆するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、鞘部３は、ＲＦＩＣ素子４の外周のみを被覆するように形成されてもよい。この場合でも、鞘部３の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を含む糸が含まれることで、無線通信デバイスを繊維製品に熱圧着することができる。
なお、前記では、鞘部３の少なくとも一部には、熱可塑性樹脂を含む糸で編成される編地が含まれるものとしたが、本発明はこれに限定されない。鞘部３は、少なくとも一部に熱可塑性樹脂を含む糸を含めばよく、例えば、図８に示すようにＲＦＩＤモジュール２の外周にヘリカル状に巻き付けられてもよい。
次に、ＲＦＩＤモジュール２の構成についてより詳しく説明する。図９は、ＲＦＩＤモジュール２の一例を示す斜視図である。なお、図中に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標系は、発明の理解を容易にするためのものであって、発明を限定するものではない。
図９に示すように、ＲＦＩＤモジュール２は、例えば、ＵＨＦ帯の通信周波数で無線通信可能なＲＦＩＤタグである。ＲＦＩＤモジュール２は、ＲＦＩＣ素子４と、ＲＦＩＣ素子４の外周にヘリカル状に巻き付けられ、ＲＦＩＣ素子４と磁界結合するアンテナ線５とを有している。
アンテナ線５は、ＲＦＩＤモジュール２のアンテナとして機能可能な導体である。アンテナ線５は、例えば、樹脂などの絶縁材料によって被覆されて自由に変形可能な糸状の導体である。なお、アンテナ線５は、１本の糸状の導体ではなく、複数の糸状の導体を撚った撚り線であってもよい。また、アンテナ線５は、スリットテープ糸、カバリング糸、コーディング糸、アルミド線に銅めっきを施したものなどであってもよい。
アンテナ線５は、ＲＦＩＣ素子４の外周に巻き付けられるヘリカル状結合部５ａと、ヘリカル状結合部５ａの両端部から延在する放射部５ｂ，５ｂとを有している。本実施形態において、各放射部５ｂの長さは、ＲＦＩＤモジュール２が使用する通信周波数の波長の略１／４の長さに設定されている。すなわち、ヘリカル状結合部５ａを除くアンテナ線５の長さは、波長の略１／２（例えば１４ｃｍ）に設定されている。これにより、アンテナ線５は、半波長ダイポールアンテナとして機能する。
本実施形態において、ＲＦＩＣ素子４は、長手方向（Ｘ方向）を備える略直方体形状のブロック体である。ＲＦＩＣ素子４の長手方向（Ｘ方向）の長さは、例えば、５．０ｍｍ〜６．０ｍｍである。ＲＦＩＣ素子４の短手方向（Ｙ方向又はＺ方向）の長さは、例えば、１．０ｍｍである。
アンテナ線５のヘリカル状結合部５ａは、ＲＦＩＣ素子４の長手方向（Ｘ方向）に対して実質的に平行に延在する巻回軸を中心にして、ＲＦＩＣ素子４の外周に巻回されている。これにより、ヘリカル状結合部５ａの巻き数を、ＲＦＩＣ素子４の短手方向（Ｙ方向又はＺ方向）に延在する巻回軸を中心にして巻回される場合に比べて、より多くすることができる。この場合、ヘリカル状結合部５ａは、より強い磁界を発生することができ、後述するＲＦＩＣ素子４のヘリカルコイルと大きい結合度で磁界結合することができる。
図１０は、ＲＦＩＣ素子４の内部構成を示す斜視図である。図１１は、ＲＦＩＣ素子４の内部構成を示す平面図である。図１２は、ＲＦＩＣ素子４の縦断面図である。
図１０に示すように、ＲＦＩＣ素子４は、ＲＦＩＣチップ４１と、ＲＦＩＣチップ４１に接続されたヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂとを備えている。ＲＦＩＣチップ４１とヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂとは、絶縁材料で作製されたプリント配線基板４３の主面４３ａ上に設けられている。プリント配線基板４３の主面４３ａ上には、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂から作製された硬質な樹脂ブロック体４４がＲＦＩＣチップ４１及びヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂを覆う（埋設する）ように設けられている。すなわち、プリント配線基板４３と樹脂ブロック体４４とは、ＲＦＩＣ素子４の絶縁材料から作製された本体（絶縁素体）を構成し、当該本体にＲＦＩＣチップ４１とヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂとが内蔵されるとともにアンテナ線５が巻回されている。
ＲＦＩＣチップ４１は、ＩＣチップであって、アンテナ線５を介して、外部の通信装置（例えば、ＲＦＩＤモジュール２のリーダ／ライタ装置）と通信するように構成されている。本実施形態において、ＲＦＩＣチップ４１は、プリント配線基板４３の主面４３ａにおける長手方向（Ｘ方向）の中央に配置されている。
本実施形態において、ヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂは、ＲＦＩＣチップ４１に接続され、ＲＦＩＣチップ４１に対してＲＦＩＣ素子４の長手方向（Ｘ方向）の両側に配置されている。また、本実施形態において、ヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂは、複数の導体パターン４２１、複数の導体パターン４２２、及び複数の金属ピン４２３で構成されている。
複数の導体パターン４２１は、ヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂの一部を構成する導体である。複数の導体パターン４２１は、樹脂ブロック体４４の頂面４４ａ（プリント配線基板４３から最も遠い表面）に形成されている。複数の導体パターン４２１は、樹脂ブロック体４４の頂面４４ａ上に形成された保護層４５によって覆われて保護されている。
複数の導体パターン４２２は、ヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂの一部を構成する導体である。複数の導体パターン４２２は、プリント配線基板４３の主面４３ａ上に形成されている。
これらの導体パターン４２１，４２２は、例えば、銅などの導電材料から作製されている。導体パターン４２１，４２２は、例えば、銅膜を形成し、その銅膜をフォトレジスト及びエッチング等によってパターニングすることにより形成される。また、導体パターン４２１，４２２は、導電性ペーストをスクリーン印刷することにより形成されてもよい。
複数の金属ピン４２３は、ヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂの一部を構成する導体である。各金属ピン４２３は、樹脂ブロック体４４を貫通し、樹脂ブロック体４４の頂面４４ａ上の導体パターン４２１と、プリント配線基板４３の主面４３ａ上の導体パターン４２２とを接続するように設けられている。各金属ピン４２３は、例えば、銅製ピンなどの柱状の導体である。なお、各金属ピン４２３は、断面形状が円形である必要はない。
本実施形態においては、１つの導体パターン４２１と、１つの導体パターン４２２と、２つの金属ピン４２３とで、ヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂにおける１つのループが構成されている。このように構成されるヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂのそれぞれは、コイル軸がＲＦＩＣ素子４の長手方向（Ｘ方向）に対して実質的に平行になるように設けられている。
ヘリカルコイル４２Ａの他方の端部（ＲＦＩＣ素子４の長手方向中央側の金属ピン４２３Ａ）と、ヘリカルコイル４２Ｂの一方の端部（ＲＦＩＣ素子４の長手方向中央側の金属ピン４２３Ｂ）は、導体パターン４２４によって接続されている。導体パターン４２４は、複数の導体パターン４２２と同様に、プリント配線基板４３の主面４３ａ上に形成されている。
ヘリカルコイル４２Ａの一方の端部（ＲＦＩＣ素子４の長手方向外側の金属ピン４２３Ｃ）は、ＲＦＩＣチップ４１の第１入出力端子（図示せず）に接続されている。具体的には、ヘリカルコイル４２Ａの一方の端部である金属ピン４２３Ｃは、プリント配線基板４３の主面４３ａ上のランド４２５Ａに接続されている。ランド４２５Ａは、プリント配線基板４３を貫通するスルーホール導体などの層間接続導体４２６Ａを介して、プリント配線基板４３の裏面４３ｂ上に形成された導体パターン４２７Ａの一端部に接続されている。導体パターン４２７の他端部は、層間接続導体４２８Ａを介して、プリント配線基板４３の主面４３ａ上に形成されたランド４２９Ａに接続されている。ランド４２９Ａは、ＲＦＩＣチップ４１の第１入出力端子（図示せず）にはんだ等によって接続されている。
ヘリカルコイル４２Ｂの他方の端部（ＲＦＩＣ素子４の長手方向外側の金属ピン４２３Ｄ）は、ＲＦＩＣチップ４１の第２入出力端子（図示せず）に接続されている。具体的には、ヘリカルコイル４２Ｂの他方の端部である金属ピン４２３Ｄは、プリント配線基板４３の主面４３ａ上のランド４２５Ｂに接続されている。ランド４２５Ｂは、プリント配線基板４３を貫通するスルーホール導体などの層間接続導体４２６Ｂを介して、プリント配線基板４３の裏面４３ｂ上に形成された導体パターン４２７Ｂの一端部に接続されている。導体パターン４２７Ｂの他端部は、層間接続導体４２８Ｂを介して、プリント配線基板４３の主面４３ａ上に形成されたランド４２９Ｂに接続されている。ランド４２９Ｂは、ＲＦＩＣチップ４１の第２入出力端子（図示せず）がはんだ等によって接続されている。
なお、プリント配線基板４３の裏面４３ｂ上に設けられた導体パターン４２７Ａ，４２７Ｂも、主面４３ａ上に設けられた導体パターン４２２と同様の方法で形成されている。また、導体パターン４２７Ａ，４２７Ｂは、プリント配線基板４３の裏面４３ｂ上に形成された保護層４６によって覆われて保護されている。
図１３は、ＲＦＩＤモジュール２の等価回路図である。
上述したように、ＲＦＩＣ素子４にはヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂが内蔵され、当該ＲＦＩＣ素子４に対してアンテナ線５のヘリカル状結合部５ａがヘリカル状に巻回されている。すなわち、図１３に示すように、アンテナ線５のヘリカル状結合部５ａ内に、ＲＦＩＣ素子４のヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂが配置されている。また、アンテナ線５のヘリカル状結合部５ａの巻回軸とヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂのコイル軸の両方がＲＦＩＣ素子４の長手方向（Ｘ方向）に対して実質的に平行である。このような配置であるため、アンテナ線５のヘリカル状結合部５ａとヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂとが大きい結合度で磁界結合することができる。
より具体的に説明すると、外部（例えば、ＲＦＩＤモジュール２のリーダ／ライタ装置）からの電波（信号）をアンテナ線５の放射部５ｂが受信すると、アンテナ線５に電流が発生（誘起）する。それにより、ヘリカル状結合部５ａが磁界を発生する。ヘリカル状結合部５ａ内の磁束は、ＲＦＩＣ素子４に内蔵されたヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂ内を通過する。それにより、ヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂ内に電流が発生（誘起）する。その電流によってＲＦＩＣチップ４１が駆動する。
駆動したＲＦＩＣチップ４１は、内部の記憶部（メモリ）に記憶されている情報に対応する信号（電流）をヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂに供給する。それにより、ヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂが磁界を発生する。ヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂ内の磁束は、アンテナ線５のヘリカル状結合部５ａ内を通過する。それにより、アンテナ線５に電流が発生（誘起）する。その電流によってアンテナ線５の放射部５ｂから電波が放射される。
ヘリカル状結合部５ａ内にヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂが配置され、ヘリカル状結合部５ａの巻回軸とヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂのコイル軸とが実質的に平行であるために、それらの一方の内部に発生した磁束が他方の内部を通過する。それにより、ヘリカル状結合部５ａとヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂとが、大きい結合度で磁界結合することができる。例えば、ヘリカルコイル４２Ａ，４２Ｂに代えて単一のループが用いられる場合に比べて、大きい結合度の磁界結合を実現することができる。大きい結合度で磁界結合することにより、ＲＦＩＤモジュール２は、長い通信距離を実現することができる。
なお、前記では、アンテナ線５は、ＲＦＩＣ素子４の外周にヘリカル状に巻き付けられ、ＲＦＩＣ素子４と磁界結合するように構成されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＲＦＩＣ素子４の第１入出力端子及び第２入出力端子のそれぞれに、アンテナ線となる導線糸をはんだ等で接続してもよい。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
本発明は、特に、靴下や洋服などの繊維製品に取り付ける無線通信デバイスとして有用である。
１ 無線通信デバイス
２ ＲＦＩＤモジュール
３ 鞘部
４ ＲＦＩＣ素子
５ アンテナ線
５ａ ヘリカル状結合部
５ｂ 放射部
３１ 第１糸部
３２ 第２糸部
４１ ＲＦＩＣチップ
４２Ａ，４２Ｂ ヘリカルコイル
４３ プリント配線基板
４３ａ 主面
４３ｂ 裏面
４４ 樹脂ブロック体
４４ａ 頂面
４５，４６ 保護層
４２１，４２２，４２４，４２７Ａ，４２７Ｂ 導体パターン
４２３，４２３Ａ，４２３Ｂ，４２３Ｃ，４２３Ｄ 金属ピン
４２５Ａ，４２５Ｂ，４２９Ａ，４２９Ｂ ランド
４２６Ａ，４２６Ｂ，４２８Ａ，４２８Ｂ 層間接続導体
ＩＲ アイロン
Ｓ 靴下
Ｃ 洋服
２ ＲＦＩＤモジュール
３ 鞘部
４ ＲＦＩＣ素子
５ アンテナ線
５ａ ヘリカル状結合部
５ｂ 放射部
３１ 第１糸部
３２ 第２糸部
４１ ＲＦＩＣチップ
４２Ａ，４２Ｂ ヘリカルコイル
４３ プリント配線基板
４３ａ 主面
４３ｂ 裏面
４４ 樹脂ブロック体
４４ａ 頂面
４５，４６ 保護層
４２１，４２２，４２４，４２７Ａ，４２７Ｂ 導体パターン
４２３，４２３Ａ，４２３Ｂ，４２３Ｃ，４２３Ｄ 金属ピン
４２５Ａ，４２５Ｂ，４２９Ａ，４２９Ｂ ランド
４２６Ａ，４２６Ｂ，４２８Ａ，４２８Ｂ 層間接続導体
ＩＲ アイロン
Ｓ 靴下
Ｃ 洋服
Claims (10)
- ＲＦＩＣ素子と、前記ＲＦＩＣ素子に接続される導電性を有するアンテナ線とを備えるＲＦＩＤモジュールと、
少なくとも前記ＲＦＩＣ素子の外周に配置される鞘部と、
を備え、
前記鞘部の少なくとも一部には、熱可塑性樹脂を含む糸が含まれる、
無線通信デバイス。 - 前記鞘部は、前記ＲＦＩＤモジュールが芯鞘構造の芯部となるように、前記ＲＦＩＤモジュールの全体を被覆するように構成されている、請求項１に記載の無線通信デバイス。
- 前記ＲＦＩＣ素子は、溶融固化した前記熱可塑性樹脂により全体を被覆されている、請求項１又は２に記載の無線通信デバイス。
- 前記鞘部の両端部は、溶融固化した前記熱可塑性樹脂により閉塞されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の無線通信デバイス。
- 前記鞘部の少なくとも一部には、前記糸で編成される編地が含まれている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の無線通信デバイス。
- 前記アンテナ線は、前記ＲＦＩＣ素子の外周にヘリカル状に巻き付けられ、前記ＲＦＩＣ素子と磁界結合するように構成され、
前記ＲＦＩＣ素子の外周に巻き付けられた前記アンテナ線の一部は、前記編地の少なくとも一部の編み目内に突出している、請求項５に記載の無線通信デバイス。 - 前記糸は、第１糸部と第１糸部より融点が高い第２糸部とを含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の無線通信デバイス。
- 前記第１糸部と前記第２糸部とは、引き揃えられて編地を編成する、請求項７に記載の無線通信デバイス。
- 前記第１糸部は、前記ＲＦＩＤモジュールの外周に筒状編地を編成し、
前記第２糸部は、前記第１糸部を前記ＲＦＩＤモジュールの外周に密着させるように前記第１糸部の外周にヘリカル状に巻き付けられる、
請求項７に記載の無線通信デバイス。 - 請求項１〜９のいずれか１つの無線通信デバイスが、溶融固化した前記熱可塑性樹脂を介して取り付けられた繊維製品。
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