JP7223506B2

JP7223506B2 - Ｉｃタグ

Info

Publication number: JP7223506B2
Application number: JP2018063367A
Authority: JP
Inventors: 俊治島井; 博文辻本
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: JP2019175195A

Description

本発明は、ＩＣタグ及びその製造方法に関する。

近年、ＩＣタグの１種として、インレットと呼ばれるプラスチックや紙からなるベースシート上に電波通信用のアンテナパターンとＩＣチップが搭載された構成のものが提案されている。そして、このようなインレットを、樹脂で封止したものを物品へ取り付けたり、物品へ埋め込むことで物品の管理に使用されている。

国際公開第２００９／０１１０４１号公報

ところで、上記のようなＩＣタグは、屈曲などの外力を受けるような過酷な環境で使用されることがあり、これによって、アンテナの一部が断線するおそれがある。そして、このような断線が生じると通信性能が低下したり、あるいは通信が不能になることもある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、屈曲などの外力によってアンテナの断線を防止することができる、ＩＣタグ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るＩＣタグは、ＩＣチップと、前記ＩＣチップに格納された情報を電気的に送受信するアンテナと、前記ＩＣチップ及びアンテナを支持するシート状の基材と、前記基材との間で、前記ＩＣチップ及びアンテナを覆う誘電体である樹脂製の保護層と、を備え、前記保護層の引張弾性率が、１００～６５００ＭＰａである。

上記ＩＣタグにおいては、前記保護層の前記基材からの厚みを、０．０５ｍｍ以下とすることができる。

上記ＩＣタグにおいて、前記保護層は、アクリル系熱硬化性樹脂、エステル系熱硬化性樹脂、エポキシ系熱硬化性樹脂、またはポリイミド系熱硬化性樹脂を主成分とする材料で形成することができる。

上記ＩＣタグにおいては、前記保護層を覆うシート状のカバーをさらに備えることができる。

上記ＩＣタグにおいては、前記カバーの厚みを、１０～１００μｍとすることができる。

本発明に係るＩＣタグの製造方法は、シート状の基材上に、ＩＣチップ、及び当該ＩＣチップに格納された情報を電気的に送受信するアンテナを形成するステップと、前記基材上に、前記ＩＣチップ及びアンテナを覆うように、誘電体であるシート状の樹脂材料を配置するステップと、前記樹脂材料を加熱しつつ押圧することで、前記基材上で前記ＩＣチップ及びアンテナに沿う保護層を形成するステップと、を備え、前記保護層の引張弾性率が、１００～６５００ＭＰａである。

本発明に係るＩＣタグによれば、耐屈曲性を向上することができる。

本発明に係るＩＣタグの一実施形態を示す平面図である。図１のＩＣタグの断面図である。図１のＩＣタグの他の例を示す断面図である。実施例及び比較例に係るＩＣタグの基材、ＩＣチップ、及びアンテナの形状を示す平面図である。比較例３～５に係るＩＣタグの断面図である。実施例及び比較例に係るＩＣタグの屈曲試験を示す図である。

＜１．ＩＣタグの概要＞
以下、本発明に係るＩＣタグの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るＩＣタグの平面図、図２は図１の断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るＩＣタグは、矩形状に形成されたシート状の基材１と、この基材１上に配置されたＩＣチップ２及びアンテナ３と、これらＩＣチップ２及びアンテナ３を覆う矩形状に形成された保護層４と、を備えている。以下、これら各部材について詳細に説明する。

基材１を構成する材料は特には限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂などで形成することができる。また、基材１の厚みは、例えば、２５～２００μｍとすることが好ましく、５０～１５０μｍとすることがさらに好ましい。

また、以下では、説明の便宜のため、図１に示すように、基材１及び保護層４の長手方向の辺を第１辺１０１、第２辺１０２と称し、短手方向の辺を第３辺１０３、第４辺１０４と称することとする。したがって、これらの辺は、第１辺１０１，第３辺１０３，第２辺１０２，及び第４辺１０４の順で連結されている。

ＩＣチップ２は、メモリ機能を有する公知のものであり、導体で形成されたダイポールアンテナ３と、電気的に接続されている。

本実施形態では、一例として、図１に示すようなダイポールアンテナが用いられる。すなわち、このダイポールアンテナ３は、基材１の長手方向の中央付近に配置されたインピーダンス整合部３１と、このインピーダンス整合部３１から基材１の長手方向に延びる一対のダイポール部３２と、を備えている。インピーダンス整合部３１は、第１～第４辺を有する矩形の枠状に形成されている。より詳細には、インピーダンス整合部３１の第１辺３１１は基材１の第１辺１０１からやや離れた位置に配置され、第２辺３１２は、基材１の第２辺１０２に沿うように配置されている。すなわち、インピーダンス整合部３１は、第１辺３１１，第３辺３１３，第２辺３１２，及び第４辺３１４がこの順で連結されている。そして、ＩＣチップ２は、インピーダンス整合部３１の第１辺３１１の中央付近あるいはそこからややずれた位置に配置されている。

ダイポール部３２は、左右対称な形状であるため、図１の左側のみ説明する。ダイポール部３２は、インピーダンス整合部３１における第１辺３１１から、基材１の第１辺１０１側に延び、そこから基材１の第１辺１０１、第３辺１０３、及び第２辺１０２に沿うように延び、さらに、インピーダンス整合部３１の第３辺３１３に沿うように矩形状に枠を形成した後、その内側で渦状に延びている。なお、ダイポールアンテナ３の厚みは、特には限定されないが、５～２０μｍとすることができる。

ダイポールアンテナ３を構成する材料は特には限定されないが、例えば、銀、銅、アルミニウムにより形成することができる。銀を用いる場合には、銀を含有する銀ペーストをスクリーン印刷により基材１上に塗布することで、ダイポールアンテナ３を形成することができる。一方、銅やアルミニウムを用いる場合には、エッチングにより、ダイポールアンテナ３を形成することができる。また、ＩＣチップ２は、接着剤でアンテナ３に固定したり、あるいは、電子部品用の公知のフリップチップ実装などでアンテナ３に固定することができる。なお、ＩＣチップ２の厚みは、特には限定されないが、１００～１５０μｍとすることができる。

以上のようなダイポールアンテナ３により、例えば、ＵＨＦ帯の電波によってＩＣチップ２に格納された情報を送受信することができる。

保護層４は、引張弾性率が１００～６０００ＭＰａである誘電体となる樹脂材料で形成されている。この引張弾性率は、１００～４０００ＭＰａであることが好ましく、２００～２０００ＭＰａであることがさらに好ましい。このような保護層４は、例えば、アクリル系熱硬化性樹脂、エステル系熱硬化性樹脂、エポキシ系熱硬化性樹脂、またはポリイミド系熱硬化性樹脂を主成分とする材料で形成することができる。例えば、エポキシ系熱硬化性樹脂を採用する場合には、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂などを用いることができる。その他のアクリル系熱硬化性樹脂、エステル系熱硬化性樹脂、及びポリイミド系熱硬化性樹脂を採用する場合であっても、特には限定されず、種々の材料を採用することができる。また、保護層４は、ダイポールアンテナ３及びＩＣチップ２を覆うことができればよいが、基材１からの厚みは、例えば、０．０１～０．０５ｍｍとすることができる。なお、引張弾性率の測定は、ＩＰＣ－ＴＭ－６５０とすることができる。

＜２．ＩＣタグの製造方法＞
上記のように構成されたＩＣタグは、種々の方法で形成することができるが、例えば、以下の方法により形成することができる。まず、基材１上に、上述したスクリーン印刷やエッチングなどの方法で、ダイポールアンテナ３を形成する。そして、このダイポールアンテナ３上に、上述した方法により、ＩＣチップ２を固定する。次に、基材１と同じ大きさで、保護層４となるシート状の樹脂材料を、基材１上でダイポールアンテナ３及びＩＣチップ２を覆うように配置する。続いて、この樹脂材料をプレートによって加熱しつつ押圧する。これにより、樹脂材料は、ダイポールアンテナ３及びＩＣチップ２の形状に沿うように変形しつつ、これらを覆うように基材１に接着される。こうして、ＩＣタグが完成する。

＜３．特徴＞
以上のように、本実施形態によれば、１００～６０００ＭＰａの引張弾性率を有する保護層４により、ＩＣチップ２とアンテナ３が覆われ、基材１上に固定されるため、ＩＣタグの耐屈曲性能を向上することができる。例えば、ＩＣチップ２とアンテナ３が屈曲により基材１上で動くと、これによって保護層４や基材１に皺が生じ、皺が生じた箇所に応力が集中する。その結果、アンテナ３が断線したり、基材１や保護層４に割れが生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、１００ＭＰａ以上の引張弾性率の保護層４を用いているため、ＩＣチップ２とアンテナ３が基材１に対して強固に固定され、ＩＣチップ２とアンテナ３が基材１上で移動するのを防止することができる。その結果、アンテナ３の断線や基材１、保護層４の割れを防止することができる。

一方、保護層４の引張弾性率が高すぎると、保護層４が硬くなりすぎ、屈曲を受けたときに、割れやすくなる。したがって、本実施形態においては、このような割れを防止するため、保護層４の引張弾性率を６０００ＭＰａ以下としている。

＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。そして、以下に示す複数の変形例は適宜組合わせることが可能である。

＜４－１＞
上記実施形態では、ダイポールアンテナ３及びＩＣチップ２を保護層４のみで覆っているが、図３に示すように、保護層４の上に、さらにシート状のカバー５を設けることもできる。このようなカバー５は、例えば、基材１と同様の材料で形成することができる。また、カバー５の引張弾性率は、例えば、１００～６０００ＭＰａ，厚みは、例えば、１０～１００μｍとすることができる。ここで、カバー５の引張弾性率が６５００ＭＰａ以上であると、屈曲した際に割れる可能性があり、１００ＭＰａ以下であると保護層４の変形を抑制する効果が小さくなるためである。

カバー５は、例えば、次のように設けることができる。まず、基材１上にダイポールアンテナ３及びＩＣチップ２を形成し、その上に、保護層４用の樹脂材料と、カバー５用の樹脂材料をこの順で重ね合わせる。そして、カバー５用の樹脂材料をプレートによって加熱しつつ押圧する。これにより、保護層４用の樹脂材料に熱及び圧力が作用し、ダイポールアンテナ３及びＩＣチップ２の形状に沿うように変形しつつ、これらを覆うように基材１に接着される。さらに、カバー５用の樹脂材料は、保護層４に接着される。こうして、図３に示すようなＩＣタグが完成する。このようなカバー５を設けると、保護層４が覆われるため、屈曲時に保護層４が受ける応力をカバー５に分散することができる。その結果、ＩＣタグの耐屈曲性能を向上することができる。

＜４－２＞
上述したダイポールアンテナ３の形状は一例であり、種々の形状にすることができる。また、アンテナ３上のＩＣチップ２の位置も特には限定されない。さらに、アンテナ３は、種々のものを用いることができ、上記のようなダイポールアンテナを用いたもの以外に、パッチアンテナを用いたものでもよい。すなわち、アンテナ３の形状等は特には限定されず、種々の形態が可能である。

＜４－３＞
ＩＣタグの形状、つまり、基材１、保護層４、及びカバー５の形状も特には限定されず、上記のような長尺状のほか、矩形状、円形状、多角形状など、用途に合わせて種々の形状にすることができる。また、基材１、保護層４、及びカバー５とを同形状にしなくてもよい。

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜１．実施例及び比較例の準備＞
以下のように、実施例１、２及び比較例１～６に係るＩＣタグを準備した。これら実施例及び比較例において、基材、ＩＣチップ、及びアンテナは同じである。すなわち、図４に示すように、厚さ１００μｍの基材上に、１０μｍの厚みの銀ペースト製のアンテナを形成し、接着剤によりＩＣチップを固定した。そして、実施例１、２及び比較例１～６では、以下の材料により、アンテナ及びＩＣチップを覆った。

(1) 実施例１
図１と同様の形態のＩＣタグを作製した。すなわち、保護層で、アンテナ及びＩＣチップを覆った。保護層として、信越化学工業(株)製Ｅ５６を用いた。この保護層の引張弾性率は８７０ＭＰａであり、基材からの厚みは４０μｍであった。

(2) 実施例２
実施例１と同様の形態のＩＣタグを作製した。保護層として、(株)有沢製作所製ＡＵ２５ＫＡを用いた。この保護層の引張弾性率は２００ＭＰａであり、基材からの厚みは２５μｍであった。

(3) 実施例３
実施例１に加え、図３に示すように保護層上にカバーを設けた。したがって、保護層の構成は実施例１と同じである。カバーは、ポリエチレンテレフタレートで形成し、厚みを０．０５ｍｍとした。カバーの引張弾性率は、４０００ＭＰａであった。

(4) 実施例４
実施例２に加え、図３に示すように保護層上にカバーを設けた。したがって、保護層の構成は実施例２と同じである。カバーは、ポリエチレンテレフタレートで形成し、厚みを０．１ｍｍとした。カバーの引張弾性率は、４０００ＭＰａであった。

(5) 比較例１
実施例１と同様に、保護層で、アンテナ及びＩＣチップを覆った。保護層として、日立化成(株)製ＡＳ－２６００を用いた。この保護層の引張弾性率は６５００ＭＰａであり、基材からの厚みは５０μｍであった。

(6) 比較例２
シリコーンゴム（信越化学工業(株)製ＫＥ－６６）によって、アンテナ及びＩＣチップを覆った。このシリコーンゴムの引張弾性率は１０ＭＰａであり、基材からの厚みは３００μｍであった。

(7) 比較例３
図５に示すように、ゴム系片面粘着テープ（日東電工(株)製Ｎｏ．３１５）によりアンテナ及びＩＣチップを覆い、さらにその上に、ポリエチレンテレフタレート製で厚みが０．０５ｍｍのカバーを設けた。すなわち、基材とカバーとをゴム系粘着剤により接着した。このゴム系粘着テープ(粘着剤)の引張弾性率は１０ＭＰａ未満であり、基材からの厚みは３５μｍであった。

(8) 比較例４
図５に示すように、アクリル系片面粘着テープ（ＤＩＣ(株)製ＰＦ－５０Ｈ）によりアンテナ及びＩＣチップを覆い、さらにその上に、ポリエチレンテレフタレート製で厚みが０．０５ｍｍのカバーを設けた。すなわち、基材とカバーとをアクリル系粘着剤により接着した。このアクリル系粘着テープ(粘着剤)の引張弾性率は１０ＭＰａ未満であり、基材からの厚みは３５μｍであった。

(9) 比較例５
図５に示すように、シリコーン系片面粘着テープ（３Ｍ製８９０２）によりアンテナ及びＩＣチップを覆い、さらにその上に、ポリエチレンテレフタレート製で厚みが０．０５ｍｍのカバーを設けた。すなわち、基材とカバーとをシリコーン系粘着剤により接着した。このシリコーン系粘着テープ(粘着剤)の引張弾性率は１０ＭＰａ未満であり、基材からの厚みは４０μｍであった。

＜２．屈曲試験＞
ＩＣタグの長手方向の両側を保持し、図６（ａ）に示すように、チップ側が凸となるように１０００回屈曲させた。さらに、図６（ｂ）に示すように、チップ側が凹となるように１０００回屈曲させた。そして、アンテナが断線しなかったものをＡ，アンテナが断線したものをＢと評価した。結果は以下の通りである。

実施例１～４は、いずれの屈曲試験においてもアンテナの断線が見られず、耐屈曲性が高いことが分かった。一方、比較例１～５は、チップ側が凸となるような屈曲に対しては、比較例１以外はアンテナの断線が見られなかったが、チップ側が凹となるような屈曲に対しては、すべてアンテナが断線した。これは、チップやアンテナが完全に固定されておらず、屈曲によってチップやアンテナが動き、これによって断線が誘発されると考えられる。

１基材
２ＩＣタグ
３アンテナ
４保護層
５カバー

Claims

ＩＣチップと、
前記ＩＣチップに格納された情報を電気的に送受信するアンテナと、
前記ＩＣチップ及びアンテナを支持するシート状の基材と、
前記基材との間で、前記ＩＣチップ及びアンテナを覆う誘電体である樹脂製の保護層と、
を備え、
前記保護層は、前記ＩＣチップ及びアンテナに接しており、
前記保護層の引張弾性率が、８７０～６５００ＭＰａである、ＩＣタグ。
前記保護層の前記基材からの厚みが、０．０５ｍｍ以下である、請求項１に記載のＩＣタグ。
前記保護層は、アクリル系熱硬化性樹脂、エステル系熱硬化性樹脂、エポキシ系熱硬化性樹脂、またはポリイミド系熱硬化性樹脂を主成分とする材料で形成されている、請求項１または２に記載のＩＣタグ。
前記保護層を覆うシート状のカバーをさらに備えている、請求項１から３のいずれかに記載のＩＣタグ。
前記カバーの厚みが、１０～１００μｍである、請求項４に記載のＩＣタグ。
シート状の基材上に、ＩＣチップ、及び当該ＩＣチップに格納された情報を電気的に送受信するアンテナを形成するステップと、
前記基材上に、前記ＩＣチップ及びアンテナを覆うように、誘電体であるシート状の樹脂材料を配置するステップと、
前記樹脂材料を加熱しつつ押圧することで、前記基材上で前記ＩＣチップ及びアンテナに接する保護層を形成するステップと、
を備え、
前記保護層の引張弾性率が、８７０～６５００ＭＰａである、ＩＣタグの製造方法。