JP6751975B1 - Rfidタグ、rfidタグ内蔵タイヤ、およびrfidタグの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、自動車等の車両用のタイヤでは、製造管理、流通管理、タイヤ使用中のメンテナンス管理、さらには1次ライフ終了後、摩耗したトレッド部を更生したリトレッドタイヤの製造管理、およびそのメンテナンス管理等において、その仕様、製造履歴、使用履歴等の各タイヤの固有情報を把握する必要がある。
一方、耐久性向上の観点から、電子部品を被覆する被覆ゴムにカーボンブラックが多量に配合されると、タイヤに取付けられたRFIDタグの通信性能に影響が生じてうまく通信できない場合がある。
しかし、放射板が給電回路と電磁界結合および/または容量結合しているため(第1実施例、図1から図7参照)、放射板の信号源インピーダンスが高く、無線ICデバイスを、カーボンブラックを含むゴム製品に埋め込んだ場合には無線ICデバイスの通信可能距離などの特性がカーボンブラックのインピーダンスおよびゴム製品の比誘電率の影響を受けやすいとの課題があった。
しかし、電子タグを、カーボンブラックを含むゴム製品に埋め込んだ場合には無線ICデバイスの通信可能距離などの特性がカーボンブラックのインピーダンスおよびゴム製品の比誘電率の影響を受けやすい、また、導電性ゴムでアンテナを構成した場合、金属のアンテナに比べて抵抗成分が大きい、との課題があった。
しかし、第1のアンテナと第2のアンテナとが電磁界結合しており、第2のアンテナの信号源インピーダンスが高いため、やはり、RFIDタグを、カーボンブラックを含むゴム製品に埋め込んだ場合にはRFIDタグの通信可能距離などの特性がカーボンブラックのインピーダンスおよびゴム製品の比誘電率の影響を受けやすいとの課題があった。
本発明の第2の目的は、タイヤに容易に貼り付ける、または埋め込むことのできる、RFIDタグを提供することである。
本発明の第3の目的は、RFIDタグの通信性能を維持または向上させつつ、耐久性を向上させたRFIDタグを提供すること、およびRFIDタグを製造する方法を提供することである。
一局面に従うRFIDタグは、RFチップと、導体の編線で形成される第1エレメントと、第2エレメントと、結合トランスと、プリント基板と、を含み、プリント基板にガイド部が設けられ、第1エレメントがガイド部に配設され、かつプリント基板から延設され、第1エレメントは結合トランスの1次側の一端に接続され、第2エレメントは結合トランスの1次側の他端に接続され、RFチップは結合トランスの2次側に接続され、結合トランスの1次側の巻き線数が2次側の巻き線数より小さいものである。
また、プリント基板に設けられたガイド部により、プリント基板と第1エレメントとの位置関係が安定している。
また、第1エレメントは導体の編線(編銅線、編導線)で形成されることにより、仮にタイヤが大きく変形しても一度に全ての編線が破断することがないため通信を維持することができて耐久性に優れる。
本発明のRFIDタグは、タイヤ等のゴム製品に取り付けた場合に、第2エレメントがインピーダンスを有するタイヤ等のゴム製品と電気的に接続されることによって、タイヤ等のゴム製品がRFIDタグのグランドとして機能するため、高感度で通信を行うことができる。したがって、タイヤ等のゴム製品に取り付けた場合に、通信特性に優れたRFIDタグとすることができる。
第2の発明にかかるRFIDタグは、一局面に従うRFIDタグにおいて、ガイド部はプリント基板の第1面に設けられ、第2エレメントはプリント基板の第1面に設けられ、RFチップおよび結合トランスはプリント基板の第2面に設けられ、ガイド部にはプリント基板の第1面と第2面とを接続する複数のスルーホールが設けられ、第1エレメントはスルーホールを介して結合トランスの1次側の一端に接続され、第1エレメントの一方側端部と他方側端部がプリント基板の端面から外側に延設され、他方側端部の延設長さが、第1エレメントの全長の1/10以下であってもよい。
また、プリント基板に各部材を高い密度で配置することができるため、プリント基板のサイズを効果的に小さくすることができる。これにより、変形を伴うタイヤ等のゴム製品に取り付けた場合でも破損または剥離しにくくかつ耐久性に優れたRFIDタグとすることができる。
第3の発明にかかるRFIDタグは、一局面または第2の発明にかかるRFIDタグにおいて、第2エレメントは長方形の導体から形成され、表面がプリント基板の表面に露出しており、結合トランスの2次側とRFチップとは樹脂層で封止されていてもよい。
第4の発明にかかるRFIDタグは、一局面から第3の発明にかかるRFIDタグにおいて、RFIDタグの通信周波数における電波の波長をλとしたとき、第1エレメントの電気長がλ/4、λ/2、(3/4)λ、(5/8)λであってもよい。
第5の発明にかかるRFIDタグは、一局面から第4の発明にかかるRFIDタグにおいて、第1エレメントを定位置に配置するガイド部は、プリント基板にレール状の溝を設けてもよい。
第6の発明にかかるRFIDタグは、一局面から第5の発明にかかるRFIDタグにおいて、結合トランスの2次側に4つの端子が設けられ、RFチップはBGAパッケージに封止されて結合トランスの2次側の表面に配置され、RFチップの配置角度に応じて、RFチップの端子と、4つの端子のうちの一方の2つの端子、または他方の2つの端子とが接続され、RFチップが、一方の2つの端子に接続された場合と他方の2つの端子に接続された場合とで、結合トランスの2次側の巻き線数が異なるように構成してもよい。
第7の発明にかかるRFIDタグは、一局面から第6の発明にかかるRFIDタグにおいて、プリント基板に積層される第1絶縁体および第2絶縁体をさらに備え、第1絶縁体、プリント基板および第2絶縁体はこの順で積層され、第2エレメントは、第2絶縁体を介してタイヤと電気的に接続されてもよい。
また、第1エレメントが第1絶縁体で被覆されることによって、アンテナ長がタイヤのゴムの誘電率の影響を受けにくいRFIDタグとすることができる。
第8の発明にかかるRFIDタグは、第7の発明にかかるRFIDタグにおいて、第2絶縁体がブチルゴムシートであってもよい。
また、ブチルゴムは加硫ゴムとの密着性に優れ、長期間にわたり振動、伸縮または熱衝撃を加えても密着性を維持するため、タイヤのゴム面に貼着しても剥離しにくいRFIDタグにすることができる。
また、RFIDタグをブチルゴムシートと第2絶縁体とで挟み込んだ状態で通信特性を測定することによって、RFIDタグをタイヤに貼り付けた場合、あるいはタイヤに埋め込んだ場合のRFIDタグの通信特性を確認することができるとの利点もある。
さらに、第2エレメントは第2絶縁体を介してタイヤと電気的に接続されるため、第2エレメントとタイヤとを静電結合させることができる。したがって、RFIDタグの通信性能を維持または向上させつつ耐久性を向上させたRFIDタグとすることができる。
なお、RFIDタグをタイヤに埋め込む場合には、第2絶縁体は加硫ゴムのゴムシートを用いることが望ましい。
第9の発明にかかるRFIDタグは、第7の発明にかかるRFIDタグにおいて、第1絶縁体および第2絶縁体の材質が当該タイヤと同じ材質であってもよい。
第10の発明にかかるRFIDタグは、一局面から第9の発明にかかるRFIDタグにおいて、タイヤの内側に貼着またはタイヤのゴムに埋め込む用途に用いられてもよい。
第11の発明にかかるRFIDタグ内蔵タイヤは、一局面から第10の発明にかかるRFIDタグがタイヤの内側に貼着された、またはタイヤのゴムに埋め込まれていてもよい。
第12の発明にかかるRFIDタグの製造方法は、編線ロールと、ブチルゴムロールと、タグスタッカーと、第2のゴムロールと、アイドラーと、カッターとを備えて、第8の発明にかかるRFIDタグを製造する方法であって、ブチルゴムロールから送出されたブチルゴムシートの上に編線ロールから送出された編線を重ね、タグスタッカーでプリント基板のガイド部に編線を配設して、編線を第1エレメントとするステップと、ブチルゴムシート上の編線を配設したプリント基板に、第2のゴムロールから送出された第2のゴムシートを配置するステップと、ブチルゴムシートと、プリント基板と、第1エレメントと、第2のゴムシートとをアイドラーを通過させて圧着するステップと、圧着され、ブチルゴムシートおよび第2のゴムシートと一体化したRFIDタグを切断して個片化するステップと、を含む。
なお、上記第12の発明におけるプリント基板には、第2エレメント、結合トランス、およびRFチップが搭載される。
第13の発明にかかるRFIDタグの製造方法は、第12の発明にかかるRFIDタグの製造方法において、タグスタッカーの代わりに、タグ供給ロールと、アイドラーと、巻き取りロールとを備え、ブチルゴムロールから送出されたブチルゴムシートの上に編線ロールから送出された編線とタグ供給ロールから送出されたテーピング状態のプリント基板とを重ね、アイドラーでプリント基板のガイド部に編線を配設して、編線を第1エレメントとするステップを含んでもよい。
第14の発明にかかるRFIDタグの製造方法は、ブチルゴムシートからなる第1のゴムシートが巻回されたロールから第1のゴムシートを送出し、第1のゴムシート上に編線ロールから送出された編線を重ねる工程、プリント基板の第1面に形成されたガイド部に編線が配設されるよう、第1のゴムシート上にプリント基板を重ねる工程、プリント基板の第2面に、第2のゴムシートロールから送出された第2のゴムシートを重ねる工程、第1のゴムシートと、プリント基板と、編線と、第2のゴムシートと、がこの順で積層された積層体を加圧する工程、積層体を切断する工程、を含むものである。
第15の発明にかかるRFIDタグの製造方法は、第14の発明にかかるRFIDタグの製造方法において、第1のゴムシート上にプリント基板を重ねる工程が、複数のプリント基板が積層されたスタッカーから、プリント基板を順次ブチルゴムシート上に供給する工程、を含んでもよい。
第16の発明にかかるRFIDタグの製造方法は、第14または15の発明にかかるRFIDタグの製造方法において、第1のゴムシート上にプリント基板を重ねる工程が、プリント基板が間欠的に貼着されたテープをブチルゴムシートに重ね、圧着することによりプリント基板をブチルゴムシートに移す工程、を含んでもよい。
第17の発明にかかるRFIDタグの製造方法は、編線ロールと、ブチルゴムロールと、タグスタッカーと、第2のゴムロールと、アイドラーと、カッターとを備えて、第8の発明に記載のRFIDタグを製造する方法であって、ブチルゴムロールから送出されたブチルゴムシートの上にタグスタッカーからプリント基板を重ね、編線をプリント基板のガイド部に配設して、編線を第1エレメントとするステップと、ブチルゴムシートの上の編線を配設したプリント基板および編線に、第2のゴムロールから送出された第2のゴムシートを配置するステップと、ブチルゴムシートと、プリント基板と、第1エレメントと、第2のゴムシートとをアイドラーを通過させて圧着するステップと、圧着され、ブチルゴムシートおよび第2のゴムシートと一体化したRFIDタグを切断して個片化するステップと、を含むものである。
なお、上記第17の発明におけるプリント基板には、第2エレメント、結合トランス、およびRFチップが搭載される。
第18の発明にかかるRFIDタグの製造方法は、ブチルゴムシートからなる第1のゴムシートが巻回されたロールから第1のゴムシートを送出し、第1のゴムシート上にプリント基板の第2面を載置する工程、編線ロールから送出された編線をプリント基板の第1面に形成されたガイド部に編線が配設されるように配設する工程、編線およびプリント基板の第1面に、第2のゴムシートロールから送出された第2のゴムシートを重ねる工程、第1のゴムシートと、プリント基板と、編線と、第2のゴムシートとがこの順で積層された積層体を加圧する工程、積層体を切断する工程、を含むものである。
さらに他の局面に従うRFIDタグは、RFチップと、第2エレメントと、レール状の溝が設けられたプリント基板と、プリント基板の溝に配設され、導体の編線で形成された第1エレメントと、1次側の一端に第1エレメントが接続され、1次側の他端に第2エレメントが接続されるとともに、2次側にRFチップが接続され、1次側の巻き線数が、2次側の巻き線数より小さい、結合トランスと、を含むものである。
図1は、RFIDタグ100の、プリント基板90の第1面91側から見た模式的正面図であり、アンテナの第1エレメント50、第2エレメント60、およびプリント基板90を備えたRFIDタグ100を示す。図2はプリント基板90の第1面91側から見た模式的平面図であり、図3はプリント基板90の第2面92側から見た模式的背面図であり、図4は図3のa−a’線でプリント基板90を切断した場合の模式的断面図である。また、図5はRFIDタグ100の等価回路図である。
溝65に第1エレメント50が配設され、第1エレメント50の一方側端部と他方側端部とはプリント基板90から外側に延設された状態となる。本実施形態の場合、一方側端部の延設長さは第1エレメント50の全長の約1/10、他方側端部の延設長さは第1エレメント50の全長の約4/5である。第1エレメント50の他方側端部の延出方向は、プリント基板90の長手方向に実質的に沿っている。
第1エレメント50に使用される編線としては、銅線、鉄線、真鍮線など任意の金属線を編んで構成される線(網線を含めるものとする。)を使用することができる。また、可撓性および導電性を有する他の金属素材(例えば、テープ状、リボン状など)を使用することもできる。
編線は複数の金属線の集合で構成されているため、ブチルゴムシート120(図9参照)の成分が編線の内部にまで浸透し、編線はブチルゴムシート120と一体化し、RFIDタグ100がブチルゴムシート120およびタイヤ160(図11参照)から剥離することを確実に防止することができる。
なお、本実施の形態においては、結合トランス20の1次側30と2次側40とは、プリント基板90の第2面92にいずれも設ける場合について説明するが、これに限らず、1次側30と2次側40とをプリント基板90の別の面にそれぞれ設けて結合トランス20を構成してもよく、プリント基板90を複数積層にして、異なる層に設けても良い。
樹脂層としては、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂(アクリル樹脂及び誘導体を主成分とした樹脂)、ウレタン樹脂等の絶縁性樹脂を使用することができる。
RFチップ10は、一般に使用される市販品を使用することができ、特に120℃程度の加硫温度に耐性を有するものを用いることが好ましい。
なお、本実施形態のRFIDタグ100は、図9に示すように、通常、ブチルゴムシートからなる第1のゴムシート120と第2のゴムシート130との間に挟まれた状態でタイヤ160に貼り付けて、または、埋め込んで使用される。
第1のゴムシート120と第2のゴムシート130との間にRFIDタグ100を配設し、第1のゴムシート120、RFIDタグ100および第2のゴムシート130がこの順で積層された積層体を圧着してゴムに被覆されたRFIDタグ(以下、ゴム被覆RFIDタグ150ともいう。)が構成される。ここで、第1エレメント50とプリント基板90の第1面91とが第1のゴムシート120側に配置され、第1エレメント50とプリント基板90の第2面92とが第2のゴムシート130側に配置されるように、RFIDタグ100を第1のゴムシート120と第2のゴムシート130との間に挟み込む。得られたゴム被覆RFIDタグ150においては、プリント基板90の第1面91は第1のゴムシート120で被覆され、第2面92は第2のゴムシート130で被覆された形態となる。
本発明に使用される第1のゴムシート120は、ブチルゴムを含有するゴム組成物をシート状にして形成されている。例えば、所定寸法を有する第1のゴムシート120は、ゴム組成物をロールなどにより圧延して長尺なシートとし、このシートを所定の形状、寸法に裁断することで容易に得ることができる。
第1のゴムシート120におけるブチルゴムの含有率は、粘着性およびガス透過性等を向上させるために、50重量%以上であるのが好ましく、70重量%以上95重量%以下の範囲内であるのがさらに好ましい。ゴム組成物は、ハロゲン化ブチルゴム、ジエン系ゴム、エピクロロヒドリンゴム等を含有することができる。
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)等が挙げられる。これらジエン系ゴムは一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
第1のゴムシート120は通常、未加硫ゴムシートであり粘着性に優れているため、例えば空気入りのタイヤ160のインナーライナー用部材として用いることができる。
第2のゴムシート130は、ゴムを含有する第2のゴム組成物をシート状にして形成されている。例えば、所定寸法を有する第2のゴムシート130は、第2のゴム組成物をロールなどにより圧延して長尺なシートとし、このシートを所定の形状、寸法に裁断することで容易に得ることができる。
ゴムの種類としては、従来汎用されている天然ゴムおよび/または各種合成ゴムのうちから1種または2種以上を適宜選択して用いることができる。
合成ゴムとしては、具体的には例えば、ニトリルゴム(NBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化IIR、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム等が挙げられる。
加硫促進剤としては、例えば、ステアリン酸、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(CZ)、N,N’−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DZ)、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド(DM)等を挙げることができる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用してもよい。加硫促進剤の配合量は、ゴム成分100重量部に対し、通常0.1重量部以上10重量部以下、好適には1重量部以上3重量部以下とすることができる。
これらの添加剤は、第1のゴムシート120のゴム組成物に配合してもよい。
第2のゴムシート130の厚さは任意であるが、5μm以上500μm以下の範囲とすることができ、特に10μm以上200μm以下が好ましい。
このように、タイヤの加硫時に第2のゴムシート130を加熱・加硫処理する場合には、ゴム被覆RFIDタグ150の第1のゴムシート120側をタイヤ160内面に接着させた状態で加熱・加硫処理を行うことができる。
図11は、ゴム被覆RFIDタグ150をタイヤ160の内側に貼り付けられた状態を示す模式的断面図であり、タイヤ160に後述のゴム被覆RFIDタグ150が取り付けられたRFIDタグ内蔵タイヤ500を示す。ゴム被覆RFIDタグ150は、タイヤ160の内側に貼着されてもよいし、タイヤ160のゴムに埋め込まれてもよい。
本実施の形態においては、タイヤ160にゴム被覆RFIDタグ150を取り付けているが、タイヤ160にRFIDタグ100を取付けても良い。タイヤ160は典型的にはカーボンブラックを含むタイヤであり、カーボンブラックはタイヤのインピーダンスに影響を与える。
RFIDタグ100またはゴム被覆RFIDタグ150は、タイヤ160に取り付けられることによって、第2エレメント60がタイヤ160と電気的に接続され、その結果、タイヤ160がRFIDタグ100のグランドとして機能する。したがって、本発明のRFIDタグ100またはゴム被覆RFIDタグ150は、タイヤ160に取り付けられた場合も高感度に通信を行うことができる。なお、第2エレメント60とタイヤ160と接続は、容量接続であってもよいし、直接接続していてもよい。
本発明で使用し得るタイヤ160としては、特に限定されるものではないが、通常、ゴム製の空気タイヤであり、典型的にはカーボンブラックを含有したタイヤ160である。そのタイヤ160の内周面側に、RFIDタグ100が埋設または貼着される。タイヤ160が取り付けられる車両等も特に限定されるものではなく、例えば、自動車、オートバイ、自転車、建設機械、飛行機などが挙げられる。
図11において、タイヤ160は、ホイールリム161、サイドウォール166およびトレッド165を含み、ビードワイヤ162、カーカス163、ブレーカーコード164が埋設されている。
タイヤ160は、ゴム成分(天然ゴム、合成ゴム)、カーボンブラック、加硫剤、充填剤などを含有する。一般的には、カーボンブラックは、ゴム100重量部に対して、40重量部以上60重量部以下、特に、45重量部以上55重量部以下配合されている。
RFIDタグ100は、タイヤ160の内周面に第1のゴムシート120を用いて貼着される。第1のゴムシート120は粘着性を有しており、また第1のゴムシート120は、タイヤ160の内側からブリードするブリード成分(油脂成分など)に接触した場合でも、ブリード成分と混和することができる。その結果、長期においてタイヤ160内面にRFIDタグ100を貼着させることができる。
RFIDタグ100は、タイヤ160のトレッドパターンが配置された部分の内周面に貼着してもよいが、タイヤ160のビード部の内周面に貼着しても良い。
したがって、本実施形態のRFIDタグ100を加硫ゴムタイヤ160に埋め込んだ場合、RFチップ10の端子を直接第1エレメント50と第2エレメント60とに接続すると、受信した電波を効率よくRFチップ10に導くことができない。
そこで、第1の実施形態のRFIDタグ100では、結合トランス20の2次側40の巻き線数と1次側30の巻き線数との比を調整することによって、結合トランス20の1次側30は低インピーダンスで入力し、2次側40を高インピーダンスに変換させてRFチップ10の入力インピーダンスに適合させている。
ただし、2次側40の巻き線数を大きくすることには、結合トランス20の面積などの制約があり、2次側40と1次側30との巻き線数の比は、ICチップの仕様、またはタイヤの材質、カーボンブラックの含有量等によって調整されることが好ましい。
したがって、RFIDタグ100の通信周波数における波長をλとして、第1エレメント50の電気長をλ/4、またはλ/2とすることにより、第1エレメント50の共振周波数をRFIDタグ100の通信周波数と一致させることができるので好ましい。
また、RFIDタグ100を加硫ゴムタイヤ160に貼り付けた場合、または埋め込んだ場合には、第2エレメント60が加硫ゴムタイヤ160と電気的に接続することにより、グランドプレーンがさらに強化される。
従来のダイポールアンテナ形式のRFIDタグではRFチップを搭載した基板の両端にそれぞれ電気長λ/4のアンテナエレメントを接続している。しかし、この構成では、タイヤが伸縮し、2つのアンテナエレメントにそれぞれ逆方向の応力が加わった場合、アンテナエレメントと基板との間の接続が破損する可能性がある。
これに対して、本実施形態のように、第1エレメント50の一方の端部近傍をプリント基板90に配設し、他方の端部を開放した場合、第1エレメント50の端部とプリント基板90との接続が破損しにくいとの利点がある。
次に、本発明に係るゴム被覆RFIDタグ150の製造装置およびその製造方法を説明する。
図12は、ゴム被覆RFIDタグ150の製造ラインを示す模式図である。
図12において、編線ロール200は第1エレメント50となる編線205を供給するロールであり、ブチルゴムロール210は第1のゴムシート120を供給するロールであり、帯状の第1のゴムシート120が巻かれている。ブチルゴムロール210から送出された第1のゴムシート120上に編線205が配置される。第1のゴムシート120上に配置された編線205は第1のゴムシート120に粘着する。
すなわち、タグスタッカー230に充填されるプリント基板90は、上述のRFIDタグ100のうち第1エレメント50を含まないものであり、ここで説明するゴム被覆RFIDタグ150の製造方法を用いることによって、第1エレメント50も備えたゴム被覆RFIDタグ150が製造されることになる。
なお、プリント基板90に第2エレメント60および結合トランス20などを設ける方法は、エッチングなど既知の方法を用いることができる。また、プリント基板90にRFチップ10を設ける方法は、ワイヤボンディングなど既知の方法を用いることができる。
第1のゴムシート120、プリント基板90および加硫ゴムシート130がこの順で積層された積層体を、アイドラー250およびアイドラー260で圧着することにより、第1のゴムシート120であるブチルゴムシート120の一部が凹の溝65内に入り込み、凹の溝65内に配置された編線は凹の溝65内に確実に保持される。
よって、プリント基板90、およびプリント基板90の第1面91および第2面92に設けられた各素子(RFチップ10、結合トランス20、第2エレメント60)、および第1エレメント50(編線205)はブチルゴムシート120および第2のゴムシート130によって保護された状態となる。
図12中、カッター270、カッター280は、第1のゴムシート120、編線205、および加硫ゴムシート130からなる積層体を設定位置で切断し、設定寸法とするものである。
ブチルゴムロール210から送出された第1のゴムシート120の上に編線ロール200から送出された編線205を重ね、タグスタッカー230で、第1のゴムシート120と編線205との定められた位置にプリント基板90を配置し、プリント基板90の溝65内に編線205を配置させる。その際、プリント基板90をアイドラー220側に加圧することで、編線は溝65内に圧入される。
次に、第1のゴムシート120と、プリント基板90と、第2のゴムシート130とが積層された積層体を、アイドラー250、アイドラー260の間を通過させることで積層体を圧着する。
次に、圧着された積層体を所定寸法に切断する。
図12に示した製造方法では、タグスタッカー230から供給されたプリント基板90をブチルゴムシート120上に供給する構成としたが、次の方法でプリント基板90をブチルゴムシート120上に供給するようにしてもよい。
図13に示す製造装置は、伸縮しないテープ状の基材上に複数のプリント基板90を一定間隔に設置して基材に付着させ、この基材を巻いたタグ供給ロール290と、第1アイドラー220および第1アイドラー220と対向して配置された第2アイドラー310と、巻き取りロール300と、を備えている。
この製造装置においても、第1のゴムシート120上の編線205がプリント基板90の溝65内に嵌り込み、編線205は溝65内に配置される。
切断面110は、プリント基板90の端部から少し離れており、その結果、第1エレメント50の端部がプリント基板90の端部から少し突出している。そのため、切断後でもプリント基板90の全体が第1のゴムシート120と第2のゴムシート130とで確実に被覆され、露出することを防止することができる。なお、本実施形態の場合、プリント基板90の端面と切断面110との距離は約5mmである。プリント基板90の端面と切断面110との距離は5mm以上であることが好ましい。
図11において、タイヤ160は、ホイールリム161、サイドウォール166およびトレッド165を含み、ビードワイヤ162、カーカス163、ブレーカーコード164が埋設されている。
ゴム被覆RFIDタグ150は、第1エレメント50がタイヤの回転軸を中心として放射方向に沿うようタイヤ160の内側の面に貼り付けられている。ゴム被覆RFIDタグ150の第1のゴムシート120側がタイヤの内面に接するようにゴム被覆RFIDタグ150はタイヤ160の内側の面に貼り付けられている。
なお、ゴム被覆RFIDタグ150のタイヤ160への固定方法は上記に限定されず、タイヤ160の任意の箇所に貼り付け、または埋め込むことができる。例えば、ゴム被覆RFIDタグ150は、タイヤのトレッドパターンが配置された部分の内周面に貼着してもよく、タイヤのビード部の内周面に貼着しても良い。
タイヤ160に埋め込まれるRFIDタグでは、タイヤ160に含まれるカーボンブラックによるアンテナの周波数特性の変動を避けるために、RFチップからアンテナに至る経路に急峻な共振特性を持たせることがある。しかし、一般にRFIDタグではEU(通信周波数860MHz)と日本(通信周波数920MHz)とで通信周波数が異なる。このため、RFチップからアンテナに至る経路に急峻な共振特性を持たせたRFIDタグでは、EU向けと日本向けとで異なるRFIDタグを準備することが必要となる。
次いで、図6および図7に第2の実施形態における結合トランス20の2次側40とRFチップ10との接続の2つの例を示す。
第2の実施形態のRFIDタグ100は、RFチップ10のプリント基板90への搭載方法、および、RFチップ10と結合トランス20の2次側40との接続方法のみ第1の実施形態と異なっており、その他は第1の実施形態と同一である。
図6と図7とでは結合トランス20の2次側40の形状は同一である。しかし、RFチップ10は、図6では2つのバンプ87が図の横方向に、図7では図の縦方向に配置され、その結果、図7の2次側40の巻き線数が図6の2次側40の巻き線数より1/4大きくなっている。
なお、上記の例では、結合トランス20の2次側40の巻き線数の差は1/4であるが、結合トランス20の2次側40の形状を工夫することにより巻き線数の差をより大きくできることは、当業者であれば容易に理解されよう。
なお、凸部65は、部分的であってもよく、直線的に形成されていてもよい。
図15に示した製造ラインが、図12で示した製造ラインと異なる点は、図12の製造ラインにおいて、初めに第1のゴムシート120およびブチルゴムシート120の上に、第1エレメント50を載置することとしていたが、図15の製造ラインにおいては、プリント基板90を図12とは逆の面で、いわゆる溝65が上面を向くように配置され、その後、第1エレメント50を当該溝65に配置する手法である。
図16に示すように、タイヤ160の種類を2種類(A、B)用意した。また、RFIDタグ100のスルーホール70および第1エレメント50が直接結合された場合(A1、B1)、容量結合された場合(A2、B2)との2種類で周波数と通信距離とを計測した。
また、図16に示すグラフA1およびグラフA2を比較した場合、直接結合の方が通信距離は長いものの、容量結合されたグラフA2が、860Hz,920Hzのいずれにおいても、通信距離5m以上を示しているため、実用に充分であることがわかった。
同様に、図16に示すグラフB1およびグラフB2を比較した場合、直接結合の方が通信距離は長いものの、容量結合されたグラフB2が、860Hz,920Hzのいずれにおいても、通信距離5m以上を示しているため、実用に充分であることがわかった。
20 結合トランス
30 結合トランスの1次側
40 結合トランスの2次側
50 第1エレメント
60 第2エレメント
65 溝、凸部(ガイド部)、凹の溝
70、80、85 スルーホール
87 バンプ
90 プリント基板
91 プリント基板の第1面
92 プリント基板の第2面
100 RFIDタグ
120 ブチルゴムシート、第1のゴムシート
130 第2のゴムシート、加硫ゴムシート
150 ゴム被覆RFIDタグ
160 タイヤ
200 編線ロール
210 ブチルゴムロール
220、250、260、310 アイドラー
230 タグスタッカー
240 第2のゴムロール
270、280 カッター
290 タグ供給ロール
300 巻き取りロール
500 RFIDタグ内蔵タイヤ
Claims (14)
- RFチップと、
導体の編線で形成される第1エレメントと、
第2エレメントと、
結合トランスと、
プリント基板と、を含み、
前記プリント基板にガイド部が設けられ、前記第1エレメントが前記ガイド部に配設され、かつ前記プリント基板から延設され、
前記第1エレメントは前記結合トランスの1次側の一端に接続され、前記第2エレメントは前記結合トランスの1次側の他端に接続され、前記RFチップは前記結合トランスの2次側に接続され、
前記結合トランスの1次側の巻き線数が2次側の巻き線数より小さい、RFIDタグ。 - 前記ガイド部は前記プリント基板の第1面に設けられ、
前記第2エレメントは前記プリント基板の前記第1面に設けられ、
前記RFチップおよび前記結合トランスは前記プリント基板の第2面に設けられ、
前記ガイド部には前記プリント基板の前記第1面と前記第2面とを接続する複数のスルーホールが設けられ、前記第1エレメントは前記スルーホールを介して前記結合トランスの1次側の一端に接続され、
前記第1エレメントの一方側端部と他方側端部とが前記プリント基板の端面から外側に延設され、前記他方側端部の延設長さが、前記第1エレメントの全長の1/10以下である、請求項1に記載のRFIDタグ。 - 前記第2エレメントは長方形の導体から形成され、表面が前記プリント基板の表面に露出しており、前記結合トランスの2次側と前記RFチップとは樹脂層で封止されている、請求項1または2に記載のRFIDタグ。
- RFIDタグの通信周波数における電波の波長をλとしたとき、前記第1エレメントの電気長がλ/4、λ/2、(3/4)λまたは(5/8)λである、請求項1から3のいずれか1項に記載のRFIDタグ。
- 前記第1エレメントを定位置に配置する前記ガイド部は、前記プリント基板にレール状の溝を設ける、請求項1から4のいずれか1項に記載のRFIDタグ。
- 前記結合トランスの2次側に4つの端子が設けられ、前記RFチップはBGAパッケージに封止されて前記結合トランスの2次側の表面に配置され、前記RFチップの配置角度に応じて、前記RFチップの端子と、前記4つの端子のうちの一方の2つの端子、または他方の2つの端子とが接続され、
前記RFチップが、前記一方の2つの端子に接続された場合と前記他方の2つの端子に接続された場合とで、前記結合トランスの2次側の巻き線数が異なるように構成されている、請求項1から5のいずれか1項に記載のRFIDタグ。 - 前記プリント基板に積層される第1絶縁体および第2絶縁体をさらに備え、
前記第1絶縁体、前記プリント基板および前記第2絶縁体はこの順で積層され、
前記第2エレメントは、前記第2絶縁体を介してタイヤと電気的に接続される、請求項1から6のいずれか1項に記載のRFIDタグ。 - 前記第2絶縁体がブチルゴムシートである、請求項7に記載のRFIDタグ。
- 前記第1絶縁体および前記第2絶縁体の材質が当該タイヤと同じ材質である、請求項7に記載のRFIDタグ。
- 前記タイヤの内側に貼着される、または前記タイヤのゴムに埋め込まれる、請求項7から9のいずれか1項に記載のRFIDタグ。
- 請求項1から10のいずれか1項に記載のRFIDタグがタイヤの内側に貼着された、または前記タイヤのゴムに埋め込まれた、RFIDタグ内蔵タイヤ。
- 編線ロールと、ブチルゴムロールと、タグスタッカーと、第2のゴムロールと、アイドラーと、カッターとを備えて、請求項8に記載のRFIDタグを製造する方法であって、
前記ブチルゴムロールから送出された前記ブチルゴムシートの上に前記編線ロールから送出された前記編線を重ね、前記タグスタッカーで前記プリント基板のガイド部に前記編線を配設して、前記編線を前記第1エレメントとするステップと、
前記ブチルゴムシートの上の前記編線を配設した前記プリント基板に、前記第2のゴムロールから送出された第2のゴムシートを配置するステップと、
前記ブチルゴムシートと、前記プリント基板と、前記第1エレメントと、前記第2のゴムシートとをアイドラーを通過させて圧着するステップと、
圧着され、前記ブチルゴムシートおよび前記第2のゴムシートと一体化したRFIDタグを切断して個片化するステップと、を含む、RFIDタグの製造方法。 - 前記タグスタッカーの代わりに、タグ供給ロールと、前記アイドラーと、巻き取りロールとを備え、
前記ブチルゴムロールから送出された前記ブチルゴムシートの上に前記編線ロールから送出された前記編線と前記タグ供給ロールから送出されたテーピング状態のプリント基板とを重ね、
前記アイドラーで前記プリント基板のガイド部に前記編線を配設して、前記編線を第1エレメントとするステップを含む、請求項12に記載のRFIDタグの製造方法。 - 編線ロールと、ブチルゴムロールと、タグスタッカーと、第2のゴムロールと、アイドラーと、カッターとを備えて、請求項8に記載のRFIDタグを製造する方法であって、
前記ブチルゴムロールから送出された前記ブチルゴムシートの上に前記タグスタッカーから前記プリント基板を重ね、前記編線を前記プリント基板のガイド部に配設して、前記編線を前記第1エレメントとするステップと、
前記ブチルゴムシートの上の前記編線を配設した前記プリント基板および前記編線に、前記第2のゴムロールから送出された第2のゴムシートを配置するステップと、
前記ブチルゴムシートと、前記プリント基板と、前記第1エレメントと、前記第2のゴムシートとを前記アイドラーを通過させて圧着するステップと、
圧着され、前記ブチルゴムシートおよび前記第2のゴムシートと一体化したRFIDタグを切断して個片化するステップと、を含む、RFIDタグの製造方法。
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