JP7123785B2 - RFID tag - Google Patents
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Description
本開示は、RFID(Radio Frequency Identifier)タグに関する。 The present disclosure relates to Radio Frequency Identifier (RFID) tags.
以前より、無線を介してリーダライタから各種の情報を読み書きできるRFIDタグが様々な分野で利用されている。RFIDタグは、物品管理、工程管理、その他の様々な目的で、物品又はその搬送手段などに固定されて使用される。 RFID tags that can read and write various types of information wirelessly from a reader/writer have been used in various fields. RFID tags are used by being fixed to articles or their transportation means for various purposes such as article management and process management.
特許文献1には、RFIDタグが固定される対象物と、RFIDタグのIC及びアンテナとの間に、ポリエチレン発泡樹脂で形成されたスペーサ部材が配置されたRFIDタグについて開示されている。
RFIDタグを何かに固定して使用する場合、外界からRFIDタグに加わる力又は衝撃からRFID用のIC(Integrated Circuit)及びアンテナが保護されると好ましい。一方、IC及びアンテナを何らかの材料で覆った場合、その分、無線信号が減衰し、RFIDタグの通信可能距離が短くなるという課題が生じる。 When using an RFID tag fixed to something, it is preferable to protect the RFID IC (Integrated Circuit) and antenna from external forces or impacts applied to the RFID tag. On the other hand, when the IC and the antenna are covered with some kind of material, the wireless signal is attenuated by that amount, and the communicable distance of the RFID tag is shortened.
本開示は、通信可能距離が短くなることを抑制しつつ、IC及びアンテナの保護を図れるRFIDタグを提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an RFID tag capable of protecting an IC and an antenna while suppressing shortening of the communicable distance.
本開示のRFIDタグは、
RFID用IC及びアンテナシートを含んだタグモジュールと、
発泡樹脂を主材とし、前記タグモジュールが搭載されたベース体と、
発泡樹脂を主材とし、前記タグモジュールの前記ベース体とは反対側を覆う蓋体と、
を備え、
前記ベース体は、前記タグモジュールの搭載部とは反対側に該ベース体を固定するための固定部を有し、
前記アンテナシートに垂直な方向を厚み方向として、前記蓋体の部材の厚みよりも、前記ベース体の部材の厚みの方が大きい。
The RFID tag of the present disclosure is
a tag module including an RFID IC and an antenna sheet;
a base body which is mainly made of foamed resin and on which the tag module is mounted;
a lid made mainly of foamed resin and covering a side of the tag module opposite to the base;
with
The base body has a fixing part for fixing the base body on the side opposite to the mounting part of the tag module,
The thickness of the member of the base body is larger than the thickness of the member of the lid body, with the direction perpendicular to the antenna sheet as the thickness direction .
本開示によれば、通信可能距離が短くなることを抑制しつつ、RFID用IC及びアンテナシートが保護されたRFIDタグを提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an RFID tag in which an RFID IC and an antenna sheet are protected while suppressing shortening of the communicable distance.
以下、本開示の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本開示の実施形態に係るRFIDタグを示す斜視図である。図2は、実施形態のRFIDタグを示す分解斜視図である。図3は、図2の蓋体を裏側から見た斜視図である。図4は、図2のベース体を裏側から見た斜視図である。図5は、実施形態のRFIDタグの縦断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an RFID tag according to an embodiment of the present disclosure; FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the RFID tag of the embodiment. FIG. 3 is a perspective view of the lid of FIG. 2 as seen from the back side. FIG. 4 is a perspective view of the base body in FIG. 2 as seen from the back side. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the RFID tag of the embodiment.
本実施形態のRFIDタグ1は、無線を介してリーダライタから情報の読み出しが可能なタグモジュール2と、タグモジュール2を収容するケース3とを備える。RFIDタグ1は、所定の対象物に取り付けられて使用される。本実施形態では、RFIDタグ1の固定先の対象物として、金属の円柱が想定されている。ケース3は、固定先の対象物と接触れるベース体4と、タグモジュール2を覆う蓋体5とを有する。
The
タグモジュール2は、詳細は後述するが、RFID用IC21(図6を参照)を含んだブロック形状のRFIDデバイス2Aと、RFIDデバイス2Aが接着されたアンテナシート2Bとを有する。アンテナシート2Bは、一方に長いシート形状を有する。RFIDデバイス2Aは、アンテナシート2Bより縦寸と横寸が小さく、アンテナシート2Bの一面側の中央に接着等により固定される。
The
ベース体4は、タグモジュール2が搭載される搭載部42と、固定先の対象物に接触して固定される固定部44とを有する。ベース体4は、タグモジュール2の長手方向と同一方向に長い立体形状を有する。搭載部42は、固定部44の反対側に配置される。搭載部42はアンテナシート2Bよりも大きな面積を有し、アンテナシート2Bがはみ出さないように配置される。搭載部42は、平面状であるが、曲面状であってもよいし、タグモジュール2からはみ出した部分に段差が設けられていてもよい。搭載部42には接着剤又は粘着シートを介してタグモジュール2が固定される。固定部44は、固定先の対象物の形状に対応する凹凸を有し、凹凸には滑り止めシート45が貼り付けられている(図4を参照)。本実施形態では、固定先の対象物の取付箇所として円柱を想定しているので、固定部44の凹凸形状として、長手方向に延びる半円筒内面の形状が採用されている。
The
ベース体4は、RFIDタグ1をバンド固定するときに、バントが係止(例えば遊嵌)される凹溝47a1、47a2、47b1、47b2を有する。凹溝47a1、47a2、47b1、47b2は、長手方向に沿った互いに対向する2つの側面に2個ずつ設けられているが、その配置及び個数は適宜変更可能である。
The
ベース体4は、主材が発泡樹脂である。ベース体4は、例えば滑り止めシート45と、搭載部42に塗布される接着剤(あるいは粘着シート)の部分を除いて、残りの部分の全てが発泡樹脂から構成されているが、例えば外面が他の材料によりコーティングされるなど、一部に他の材料が使用されていてもよい。発泡樹脂としては、例えば、発泡ポリエチレン(PE)、発泡ポリスチレン(EPS)、ビオセラン(PO:登録商標)などのポリスチレンとポリオレフィンの発泡複合体、ポリスチレンとポリオレフィンとポリエチレンの発泡複合体など、様々な発泡樹脂を適用できる。
The main material of the
蓋体5は、ベース体4の長手方向と同一方向に長い立体形状を有し、裏側がベース体4の搭載部42に重ね合わされる。蓋体5は、図3に示すように、その裏側に、環状のエッジ部51と、エッジ部51の内側に配置された第1凹部52と、第1凹部52の中央に配置された第2凹部53とを有する。エッジ部51は、ベース体4の搭載部42のエッジに対向し、この部分に接着される。第1凹部52は、搭載部42に搭載されたタグモジュール2のアンテナシート2B分の厚みを逃がす。第2凹部53は、搭載部42に搭載されたタグモジュール2のRFIDデバイス2Aの厚みを逃がす。第1凹部52の深さは、アンテナシート2Bの厚みとほぼ同一である。第2凹部53の深さは、RFIDデバイス2Aの高さよりも大きく、第2凹部53の縦寸と横寸は、RFIDデバイス2Aの縦寸と横寸よりも大きい。具体的には、第2凹部53の深さは、RFIDデバイス2Aの高さ、並びに、アンテナシート2BとRFIDデバイス2Aとを接合する接合部材の高さ、の合計の1.2倍以上としてもよい。これらにより、RFIDデバイス2Aと蓋体5との間は離間し、RFIDデバイス2Aと蓋体5との間には縦方向と横方向と高さ方向とに間隙G1が設けられる(図5を参照)。
The
蓋体5は、図2に示すように、その表側に、ベース体4の2つの凹溝47a1、47a2に連続する凹溝57aと、ベース体4の別の2つの凹溝47b1、47b2に連続する凹溝57bとを有する。凹溝57a、57bは、本発明に係る溝の一例に相当する。ベース体4と蓋体5とが接合され、かつ、固定部44が対象物に接触された状態で、対象物(金属円柱)ごと凹溝47a1、47a2、57a、47b1、47b2、57bにバンドを巻くことで、RFIDタグ1を対象物に固定することができる。
As shown in FIG. 2, the
蓋体5は、主材が発泡樹脂である。例えば、蓋体5は、全ての部分が発泡樹脂から構成されるが、例えば外面が他の材料によりコーティングされるなど、一部に他の材料が使用されていてもよい。発泡樹脂としては、例えば、発泡ポリエチレン(PE)、発泡ポリスチレン(EPS)、ビオセラン(PO:登録商標)などのポリスチレンとポリオレフィンの発泡複合体、ポリスチレンとポリオレフィンとポリエチレンの発泡複合体など、様々な発泡樹脂を適用できる。
The main material of the
図6は、図2のタグモジュールを示す図である。タグモジュール2は、先にも述べたが、RFID用IC21を含んだRFIDデバイス2Aと、RFIDデバイス2Aが接着されたアンテナシート2Bとを有する。RFIDデバイス2Aは、単体で、電波を介してリーダライタから電力を受け、リーダライタと無線通信を行うことができる。RFIDデバイス2Aは、特に制限されないが、UHF(Ultra High Frequency)帯の電波を用いて無線通信を行う。
FIG. 6 is a diagram showing the tag module of FIG. As described above, the
アンテナシート2Bは、例えばFPC(Flexible printed circuits)から構成され、可撓性を有する。アンテナシート2Bに含まれるアンテナ導体は、直線状のパターンであっても、蛇行したミアンダパターンであってもよい。アンテナ導体の長さは無線信号の半波長に調整されていてもよいし、これと異なる長さであってもよい。FPCが採用されることで、水分に対するアンテナ導体の耐性が向上する。
The
RFIDデバイス2Aは、RFID用IC21が搭載される絶縁基板22と、RFID用IC21を埋め込んだモールド樹脂23とを有する。絶縁基板22には、電極パッド25a、25bが設けられ、RFID用IC21の端子がこれらに電気的に接続される。絶縁基板22には、アンテナシート2Bと略平行な方向に広がる第1面導体26及び第2面導体27と、第1面導体26及び第2面導体27の間を短絡させる短絡導体28aとを備え、これらにより板状逆Fアンテナが構成される。板状逆Fアンテナは、接続導体28c、28dと電極パッド25a、25bとを介してRFID用IC21と接続される。さらに、板状逆Fアンテナは、第2面導体27と組み合わさって静電容量を構成する容量用面導体29を有してもよい。この場合、容量用面導体29は、接続導体28bを介して第1面導体26に接続され、接続導体28cを介して電極パッド25aに接続される。
The
なお、絶縁基板22及び板状逆Fアンテナの構成は、上記の例に限られない。例えば絶縁基板22は、図6のようにRFID用IC21を搭載する箇所がフラットな形状に限られず、例えば凹状のキャビティ空間を有し、ここにRFID用IC21が収容される構成であってもよい。また、板状逆Fアンテナには容量用面導体29が含まれなくてもよいし、含まれる場合でも、第1面導体26と組み合わさって静電容量を構成してもよい。これらの構成に合わせて、電極パッド25a、25bの一方及び他方が、適宜、容量用面導体29、第1面導体26、第2面導体27のいずれかに接続導体等を介して接続されればよい。また、容量用面導体29は、第1面導体26と第2面導体27との間において図6の高さとは別の高さに設けてもよい。
The configuration of the insulating
板状逆Fアンテナを含んだRFIDデバイス2Aと、アンテナシート2Bとを有するタグモジュール2によれば、アンテナシート2Bのアンテナ導体と板状逆Fアンテナとが容量結合し、無線信号の電界強度を増すことができる。これにより、RFIDデバイス2A単体のときよりも、長い距離の無線通信が可能となる。タグモジュール2は、全方向から電波の送信と受信を行うことができるが、特に、アンテナシート2Bのシート面に垂直な両方向において送信電波の高い電界強度が得られる。
According to the
また、RFIDデバイス2Aの板状逆Fアンテナとアンテナシート2Bとは容量結合するので、アンテナシート2Bに含まれるアンテナ導体の端子を露出する必要がない。したがって、アンテナシート2Bは、アンテナ導体が例えばポリイミド等の基材に全て覆われた構成とすることができる。これにより、RFIDデバイス2A及びアンテナシート2Bの箇所に水分が浸入しても、RFIDデバイス2A及びアンテナシート2Bの劣化を抑制できる。また、RFIDデバイス2Aの板状逆Fアンテナと、アンテナシート2Bのアンテナ導体とは、非接触なので、両者に異なる大きさの熱膨張が生じた場合でも、これらの接続に異常が生じることを抑制できる。
Further, since the plate-shaped inverted F antenna of the
<ケースと通信距離の関係>
図7は、通信可能距離と蓋体の厚みとの関係を示すグラフである。図8は、通信可能距離とベース体の厚みとの関係を示すグラフである。
<Relationship between case and communication distance>
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the communicable distance and the thickness of the lid. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the communicable distance and the thickness of the base body.
ベース体4の固定部44を金属の円柱に接触させてRFIDタグ1を固定し、リーダライタとRFIDタグ1との通信可能距離をテストすると、図7及び図8の結果が得られた。テストでは、蓋体5とベース体4の材料として、発泡倍率を40倍、30倍、10倍とした3種類の発泡樹脂材料(発泡ポリエチレン)と、ゴム材料(ニトリルゴム)とを比較した。さらに、テストでは、蓋体5の厚みL1(図6参照)とベース体4の厚みL2(図6参照)とが異なる複数種類のケースについて比較した。図7は、ベース体4を蓋体5と同一材料として厚みを20mmに固定したテストの結果を示している。図8は、蓋体5をベース材4と同一材料として厚みを10mmに固定したテストの結果を示している。
The
ベース体4と蓋体5とは、金型の中で発泡材を含んだ原料ビーズを発泡させて形成される。上記の発泡倍率は、泡を含まない合成樹脂成形品(「ソリッド」と呼ばれる)の体積と、発泡体の全体の体積(ソリッドと空気の体積)との比率を示す。
The
図7の結果、蓋体5は、厚みが40mm以下、材料が発泡倍率10倍以上の発泡樹脂において、2.5m以上の通信可能距離が達成されるなど、良好な通信特性が得られることが分かった。一方、蓋体5としてゴム材料を適用した場合には、通信可能距離が短縮するといった通信特性の低下が見られた。これは、ゴム材料は発泡樹脂と比較して比誘電率が大きく、タグモジュール2の電波を減衰させやすいためである。また、蓋体5の発泡倍率が大きいほど蓋体5の比誘電率が小さくなるので通信可能距離が長くなっている。
As a result of FIG. 7, the
蓋体5のタグモジュール2への緩衝作用及び蓋体5自体の強度を考慮すると、蓋体5の材料としては、発泡倍率10倍以上かつ60倍未満の発泡樹脂が採用されてよく、蓋体5の厚みL1としては、10mm以上かつ40mm以下が採用されてよい。これにより良好な通信特性、緩衝作用及び強度を得ることができる。さらに、蓋体5の材料としては、発泡倍率30倍以上かつ40倍以下の発泡樹脂が採用されてよく、蓋体5の厚みL1としては、15mm以上かつ30mm以下が採用されてよい。これにより、十分な通信特性、緩衝作用及び強度を得ることができる。
Considering the cushioning effect of the
図8の結果、ベース体4は、厚みが15mm以上、材料が発泡倍率10倍以上の発泡樹脂において、2.5m以上の通信可能距離が達成されるなど、良好な通信特性が得られることが分かった。一方、ベース体4としてゴム材料を適用した場合には、通信可能距離が短縮するといった通信特性の低下が見られた。金属の円柱が存在する方向に位置するベース体4の厚みが大きくなることで、金属の円柱の影響が低減し、さらに、ベース体4の比誘電率が小さくなることで、通信可能距離が長くなっている。通信可能距離に影響を及ぼす主要因は、タグモジュール2の蓋5側から放射される電波の強度であるが、タグモジュール2のベース体4側に比誘電率の高い物体があると、これに電波が引っ張られ(吸収され)、蓋5側に放射される電波にも影響を与えてしまう。そこで、ベース体4についても比誘電率を小さくすることで、通信可能距離がより長くなっている。
As a result of FIG. 8, the
ベース体4のタグモジュール2への緩衝作用及びベース体4自体の強度を考慮すると、ベース体4の材料としては、発泡倍率10倍以上かつ60倍未満の発泡樹脂が採用されてよく、ベース体4の厚みL2としては、10mm以上かつ40mm以下が採用されてよい。これにより良好な通信特性、緩衝作用及び強度を得ることができる。さらに、ベース体4の材料としては、発泡倍率30倍以上かつ40倍以下の発泡樹脂が採用されてよく、ベース体4の厚みとしては15mm以上かつ30mm以下が採用されてよい。これにより、十分な通信特性、緩衝作用及び強度を得ることができる。
Considering the cushioning effect of the
以上のように、本実施形態のRFIDタグ1によれば、発泡樹脂を主材とし、タグモジュール2のベース体4とは反対側を覆う蓋体5を備える。これにより、外界から加わる力又は衝撃からタグモジュール2を保護することができ、かつ、蓋体5が発泡樹脂を主材としていることで、タグモジュール2の電波の主な放射方向に位置する蓋体5の比誘電率が小さくなるので、蓋体5による電波の減衰を抑制し、良好な通信特性を得ることができる。
As described above, according to the
さらに、本実施形態のRFIDタグ1によれば、蓋体5のタグモジュール2と対向する面が、RFID用IC21を含むRFIDデバイス2Aと離間し、これらの間に間隙G1が設けられている。間隙G1により、RFIDデバイス2Aの緩衝作用が向上し、外界から加わる力又は衝撃に対して、より強固にタグモジュール2を保護できる。
Furthermore, according to the
さらに、本実施形態のRFIDタグ1によれば、蓋体5にバンド係止用の凹溝57a、57bが設けられている。これにより、バンドを用いて容易にかつ強固にRFIDタグ1を対象物に固定することができる。
Further, according to the
さらに、本実施形態のRFIDタグ1によれば、ベース体4の搭載部42とは反対側(固定部44)に配置された滑り止めシート45を備える。これにより、固定先の形状に隆起等が少ない場合でも、RFIDタグ1が向きを変えないよう、RFIDタグ1を強固に固定することができる。
Furthermore, according to the
以上、本開示の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られるものでない。例えば、上記実施形態においては、タグモジュール2として、板状逆Fアンテナを含むRFIDデバイス2Aと、アンテナシート2Bとを組み合わせた構成を一例として示した。しかし、タグモジュール2としては、RFID用ICがアンテナシートに固定され、かつ、RFID用ICの端子がアンテナ導体と導通するように接続された構成が採用されてもよい。また、上記実施形態では、蓋体5に、アンテナシート2B及びRFIDデバイス2Aの厚みを逃がす第1凹部52及び第2凹部53を設けた例を示したが、ベース体4の搭載部42にアンテナシート2Bの厚みを逃がす凹部が設けられていてもよい。また、タグモジュール2は、RFIDデバイス2A側をベース体4の方に向けて配置されてもよく、この場合には、ベース体4の搭載部42にRFIDデバイス2Aの厚みを逃がす凹部が設けられていてもよい。また、上記実施形態では、ベース体の主材として発泡樹脂を適用した例を示したが、ベース体の材料は、例えばエラストマー又はシリコーンなどの発泡樹脂以外であってもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
The embodiments of the present disclosure have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above-described embodiment, as an example of the
1 RFIDタグ
2 タグモジュール
2A RFIDデバイス
2B アンテナシート
3 ケース
4 ベース体
5 蓋体
21 RFID用IC
22 絶縁基板
23 モールド樹脂
26 第1面導体
27 第2面導体
28a 短絡導体
29 容量用面導体
42 搭載部
44 固定部
45 滑り止めシート
47a1、47a2、47b1、47b2 凹溝
51 エッジ部
52 第1凹部
53 第2凹部
57a、57b 凹溝
G1 間隙
REFERENCE SIGNS
22 Insulating
51
Claims (4)
発泡樹脂を主材とし、前記タグモジュールが搭載されたベース体と、
発泡樹脂を主材とし、前記タグモジュールの前記ベース体とは反対側を覆う蓋体と、
を備え、
前記ベース体は、前記タグモジュールの搭載部とは反対側に該ベース体を固定するための固定部を有し、
前記アンテナシートに垂直な方向を厚み方向として、前記蓋体の部材の厚みよりも、前記ベース体の部材の厚みの方が大きい、
るRFIDタグ。 a tag module including an RFID IC and an antenna sheet;
a base body which is mainly made of foamed resin and on which the tag module is mounted;
a lid made mainly of foamed resin and covering a side of the tag module opposite to the base;
with
The base body has a fixing part for fixing the base body on the side opposite to the mounting part of the tag module,
With the direction perpendicular to the antenna sheet as the thickness direction, the thickness of the member of the base body is greater than the thickness of the member of the lid body,
RFID tag.
前記蓋体と前記RFID用ICとの間に間隙を有する、
請求項1記載のRFIDタグ。 at least part of the antenna sheet is sandwiched between the lid and the base;
having a gap between the lid and the RFID IC;
The RFID tag according to claim 1.
請求項1又は請求項2記載のRFIDタグ。 The lid has a groove for locking a band for fixing the RFID tag,
The RFID tag according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のRFIDタグ。 further comprising a non-slip material disposed on the fixed portion ;
The RFID tag according to any one of claims 1 to 3.
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