JP7239073B2 - Ｒｆｉｄモジュールを備えた容器 - Google Patents

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Description

本発明は、RFIDモジュールを備えた容器、特に、誘導電磁界または電波によって、非接触でデータ通信を行うRFID(Radio Frequency Identification)技術を利用したRFIDモジュールを備えた容器に関する。
従来、無線通信デバイスであるRFIDタグを容器に付すことで、容器内の商品の管理をすることが考えられている。RFIDタグは、RFIC(Radio-Frequency Integrated Circuit)と共に、アンテナパターンなどの金属材料が紙材や、樹脂材等の絶縁基板上に形成されている。しかしながら、容器の外面に金属膜が形成されていると、RFIDタグが影響を受けて通信ができなくなる。
上記のようなRFIDタグ付き容器において、特許文献１には、意匠性を損なわないように容器の一部に形成された金属に対応可能なRFIDタグを設けた構成が提案されている。
国際公開第２０１９－０３９４８４号
特許文献１に開示されたRFIDタグは、RFICチップとアンテナパターンとを有しており、これらの領域には容器に金属膜を形成することができない。したがって、より意匠性の自由度の低減を抑制したRFIDモジュールを有する容器が求められる。
本発明は、金属膜が形成された容器において、意匠性の低減を抑制したRFIDモジュールを有する容器の提供を目的とする。
本発明の一態様の容器は、RFIDモジュールを備えた容器であって、絶縁性の基材と、基材の第１主面に形成された金属膜と、金属膜を第１金属領域と第２金属領域とに分離するように形成されたスリットとを備える。RFIDモジュールは、RFIC素子と、通信周波数である固有の共振周波数の電磁波による電流をRFIC素子に伝送するフィルタ回路と、フィルタ回路と接続する第１及び第２電極と、を備える。RFIDモジュールの第１電極と金属膜の第１金属領域とが電気的に接続され、RFIDモジュールの第２電極と金属膜の第２金属領域とが電気的に接続される。
本発明によれば、金属膜が形成された容器において、意匠性の低減を抑制したRFIDモジュールを有する容器を提供することができる。
実施形態１のRFIDモジュールを有する容器の全体斜視図 図１におけるII－II矢視断面図 図１における容器の展開図 RFIDモジュールの透視平面図 図４における矢視Vの断面図 RFIDモジュールの基板に形成されている導体パターンの平面図を示し、図６ａはRFIDモジュールの基板の上面に形成された導体パターンの平面図であり、図６ｂは基板の下面に形成された導体パターンの上から見た透視平面図 図４における矢視VIIの断面図 RFIDモジュールの回路図 実施形態１の容器を重ねて配列した斜視図 実施形態１の容器の製造工程を示す説明図 実施形態１の変形例における容器の展開図 実施形態１の変形例の容器を重ねて配列した斜視図 実施形態１の変形例における容器の展開図 実施形態１の変形例における容器の展開図 実施形態１の変形例における容器の展開図 実施形態１の変形例における容器の展開図 実施形態１の変形例における容器の展開図 実施形態１の変形例における容器の展開図 実施形態２のRFIDモジュールの通信特性を示すグラフ図 変形例における容器の展開図 変形例における容器の展開図
本発明に係る一態様の容器は、RFIDモジュールを備えた容器であって、絶縁性の基材と、基材の第１主面に形成された金属膜と、金属膜を第１金属領域と第２金属領域とに分離するように形成されたスリットと、を備える。RFIDモジュールは、RFIC素子と、通信周波数である固有の共振周波数の電磁波による電流をRFIC素子に伝送するフィルタ回路と、フィルタ回路と接続する第１及び第２電極と、を備える。RFIDモジュールの第１電極と金属膜の第１金属領域とが電気的に接続され、RFIDモジュールの第２電極と金属膜の第２金属領域とが電気的に接続される。
この態様の容器は、容器の基材の第１主面に形成された金属膜の第１金属領域及び第２金属領域をアンテナとして利用するので、金属膜が形成された容器において、意匠性の自由度の低減を抑制してRFIDモジュールを容器に取り付けることができる。
また、通信周波数の電磁波が金属膜に照射されると、スリットと交差する方向に電流が流れてもよい。このように、金属膜はダイポールアンテナとして機能するので、ダイポールアンテナとしての通信特性を得ることができる。
金属膜のスリットに直交する方向の長さは、通信周波数の電磁波の２分の１波長の電気的長さを有してもよい。この場合、ダイポールアンテナとしての最大の通信距離を得ることができる。
スリットは容器の側面を周回してもよい。これにより、複数の容器を同じ向きで配列しても、スリット同士が接触し、それぞれの容器の金属膜の第１金属領域と第２金属領域とがRFIDモジュールを経由しないで導通することがないので、複数の容器と一度に通信することができる。
第１金属領域と第２金属領域とは、スリットに対して線対称であってもよい。これにより、複数の容器をスリットに対して容器を上下逆にして配列してもスリット同士が接触し、それぞれの容器の金属膜の第１金属領域と第２金属領域とがRFIDモジュールを経由しないで導通することがない。したがって、作業者は、容器１の向きへの注意を低減することができる。
基材は、金属膜がそれぞれ形成された第１面と第２面とを接着層により接続するための第１面と連続したフラップを有し、金属膜はフラップにも形成され、スリットはフラップにも形成され、RFIDモジュールは、フラップに配置されてもよい。これにより、容器において、第１面と連続するフラップに配置されたRFIDモジュールは、第２面の内面に貼り付けられるので、容器の外面に現れない。したがって、容器の意匠性が低減するのを防止することができる。
スリットの一端は、フラップの端部まで延びてもよい。
スリットによってフラップの金属膜が分割される、フラップの一方側の領域において、フラップの第１金属領域及び第１面の第１金属領域と非連続な金属領域を形成する第１分割スリットと、スリットによってフラップの金属膜が分割される、フラップの他方側の領域において、フラップの第２金属領域及び第１面の第２金属領域と非連続な金属領域を形成する第２分割スリットと、を備えてもよい。これにより、フラップにおける第１金属領域及び第２金属領域の割合を小さくすることができるので、フラップと第２面との貼り付け距離のばらつきによる通信特性のばらつきを低減することができる。
RFIDモジュールは、基材の第１主面と反対側の第２主面に配置されてもよい。これにより、RFIDモジュールが容器の外面に現れないので、容器の意匠性が低減するのを防止することができる。
金属膜は、スリットを除いて基材の第１主面の全面に形成されてもよい。容器の第１主面の全面に金属膜を形成する意匠も実現可能である。
フラップは、フラップの第１主面上に金属膜が形成されていない非金属領域を有し、フラップの非金属領域と第２面の第２主面とが接着層を介して接着されてもよい。
フィルタ回路は、ＬＣ並列共振回路でもよい。これにより、RFICとマッチングする周波数の電流をRFICに流すことができる。
金属膜のシート抵抗は０．５Ω／□以上でもよい。この構成であっても、RFIDモジュールがフィルタ回路を有するので、金属膜に発生した渦電流を利用してRFICに流すことができる。
金属膜の厚みは１ｎｍ以上１μｍ以下であってもよい。この構成であっても、RFIDモジュールがフィルタ回路を有するので、金属膜に発生した渦電流を利用してRFICに流すことができる。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものであり、本発明がこの構成に限定されるものではない。また、以下の実施の形態において具体的に示される数値、形状、構成、ステップ、ステップの順序などは、一例を示すものであり、本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、全ての実施の形態において、各変形例における構成も同様であり、各変形例に記載した構成をそれぞれ組み合わせてもよい。
なお、比誘電率εｒ＞１の場合、アンテナパターン及び導体パターンの電気的長さは物理的長さに対して長くなる。本明細書において、電気的長さとは、比誘電率や寄生リアクタンス成分による波長の短縮や延長を考慮した長さである。
（実施形態１）
次に、本発明に係るRFIDモジュール５を備える容器１の概略構成について説明する。図１は、本発明に係る実施形態１のRFIDモジュール５を有する容器１の全体斜視図である。図２は、図１におけるII－II矢視断面図であり、図３は図１における容器１の展開図である。
実施形態１の容器１は、基材３と、基材３に貼り付けられたRFIDモジュール５と、基材３の第１主面３ｓに形成された金属膜７と、金属膜７を分断するように形成されたスリット９とを備える。
容器１は、例えば、図３に示すような平面状の基材３を組み立てることで立体形状に形成される。容器１は、例えば、直方体形状であり、基材３は、例えば、紙製、樹脂製またはプラスチック製である。
基材３は、第１面３ａ、第２面３ｂ、第３面３ｃ、第４面３ｄ、第５面３ｅ、第６面３ｆ、及び、第１フラップ３ｇ、第２フラップ３ｈ、第３フラップ３ｋを備える。例えば、第１面３ａ～第４面３ｄは組み立てた際に側面となり、第５面３ｅは組み立てた際に上面となり、第６面３ｆは組み立てた際に下面となる。基材３の第１主面３ｓは容器１の外面（表面）となる面であり、基材３の第２主面３ｔは容器１の内面（裏面）となる面である。
第１フラップ３ｇの第１主面３ｓは組み立てた際に第２面３ｂの第２主面３ｔに接着層１１を介して貼り付けられる。第２フラップ３ｈの第１主面３ｓは組み立てた際に第１面３ａの第２主面３ｔに接着層１１を介して貼り付けられる。第３フラップ３ｋの第１主面３ｓは組み立てた際に第１面３ａの第２主面３ｔに接着層１１を介して貼り付けられる。
金属膜７は、スリット９を除いて基材３の第１主面３ｓの全面に形成されている。金属膜７は、アルミニウム箔や銅箔などの導電材料の膜体により作製され、例えば、金属シートを貼り付けることで形成される。金属膜７として、アルミニウムや銅などの抵抗値の小さい金属を用いることで通信距離を遠くすることができる。金属膜７の厚みは、例えば、５μｍよりも大きく４０μｍ以下である。金属膜７は、スリット９により２つ以上の領域に物理的に分断されている。実施形態１では、金属膜７は、第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂと２つの領域に分断され、第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂとはスリット９により電気的に絶縁している。なお、金属膜７は基材３の全面に形成されていなくてもよく、例えば、第１フラップ３ｇと他の面において部分的に形成されていてもよい。
金属膜７は、スリット９から交差する方向に容器１の外方に向けて延びる第１金属領域７ａと、スリット９から交差する方向に第１金属領域７ａと反対方向に容器１の外方に向けて延びる第２金属領域７ｂによりダイポール型アンテナとして機能する。通信周波数の電磁波が容器１に照射されると、第１フラップ３ｇにおいて、スリット９と交差する方向、例えば、直交する方向に通信周波数と共振し電流Ｉｒが流れる（図１参照）。
スリット９から、スリット９に直交する方向の第１フラップ３ｇの一端部までの距離Ｌｇ１とスリット９からスリット９に直交する方向の第１フラップ３ｇの他端部までの距離Ｌｇ２とが同じ長さである。また、距離Ｌｇ１と距離Ｌｇ２とスリット９の幅Ｗを足し合わせた全長が通信周波数の高周波の半波長の長さである場合、通信距離が最大となる。通信周波数の高周波の半波長の長さは、例えば、RFIDモジュール５が貼り付けられているスリット９の箇所から直交する方向の長さでもよい。
スリット９は、金属膜７を分断する溝である。スリット９の幅Ｗは、例えば、０．５ｍｍ～３ｍｍである。スリット９は、基材３の第１主面３ｓ全体に金属膜７を形成した後に金属膜７を削ることで形成してもよいし、２枚の金属シートをスリット９の幅を空けて基材３の第１主面３Ｓに貼り付けることで形成してもよい。スリット９の一端は、第１フラップ３ｇの端部まで延びる。
実施形態１のRFIDモジュール５は、通信周波数（キャリア周波数）を有する高周波信号で無線通信（送受信）するように構成された無線通信デバイスである。RFIDモジュール５は、例えば、UHF帯の通信用の周波数を有する高周波信号で無線通信するよう構成されている。ここでUHF帯とは、８６０MHzから９６０MHzの周波数帯域である。
次に、図４から図７を参照して、RFIDモジュール５の構成について説明する。図４は、RFIDモジュールの透視平面図であり、図５は、図４における矢視Vの断面図である。図６はRFIDモジュールの基板に形成されている導体パターンの平面図を示し、図６ａはRFIDモジュールの基板の上面に形成された導体パターンの平面図であり、図６ｂは基板の下面に形成された導体パターンの上から見た透視平面図である。図７は、図４における矢視VIIの断面図である。図中において、Ｘ－Ｙ－Ｚ座標系は、発明の理解を容易にするものであって、発明を限定するものではない。Ｘ軸方向はRFIDモジュール５の長手方向を示し、Ｙ軸方向は奥行き（幅）方向を示し、Ｚ軸方向は厚さ方向を示している。Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は互いに直交する。
図４に示すように、RFIDモジュール５は、両面テープまたは合成樹脂等の接着層１１を介して金属膜７の第１金属領域７ａおよび第２金属領域７ｂのそれぞれの上面に貼り合わされる。
図５に示すように、RFIDモジュール５は、基板２１と、基板２１に搭載されるRFIC２３とを備える。基板２１は、例えば、ポリイミド等のフレキシブル基板である。RFIC２３が実装された基板２１の上面には保護膜２５が形成されている。保護膜２５は、例えば、ポリウレタン等のエラストマや、エチレン酢酸ビニル（EVA）のようなホットメルト剤である。基板２１の下面にも、保護フィルム２７が貼り付けられている。保護フィルム２７は、例えば、ポリイミドフィルム（カプトンテープ）等のカバーレイフィルムである。
図６を参照する。基板２１の上面には、第３電極３３、第４電極３５、第１インダクタンス素子Ｌ１の主要部の導体パターンＬ１ａ、および、第２インダクタンス素子Ｌ２の主要部の導体パターンＬ２ａが形成されている。第３電極３３は導体パターンＬ１ａの一端と接続され、第４電極３５は導体パターンＬ２ａの一端と接続されている。これらの導体パターンは、例えば、銅箔をフォトリソグラフィによってパターニングしたものである。
基板２１の下面には、金属膜７の第１金属領域７ａおよび第２金属領域７ｂにそれぞれ容量結合される第１電極２９および第２電極３１が形成されている。また、基板２１の下面には、第１インダクタンス素子Ｌ１の一部の導体パターンＬ１ｂ、第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ａ、Ｌ３ｂ（二点鎖線で囲む導体パターン）、Ｌ３ｃが形成されている。これらの導体パターンも、例えば、銅箔をフォトリソグラフィによってパターニングしたものである。
第１インダクタンス素子Ｌ１の一部の導体パターンＬ１ｂの一端と第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ａの一端とが第１電極２９と接続されている。同様に、第２インダクタンス素子Ｌ２の導体パターンＬ２ｂの一端と第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ｃの一端とが第２電極３１と接続されている。第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ａの他端と、導体パターンＬ３ｃの他端との間には、導体パターンＬ３ｂが接続されている。
第１インダクタンス素子Ｌ１の導体パターンＬ１ｂの他端と、第１インダクタンス素子Ｌ１の導体パターンＬ１ａの他端とは、ビア導体Ｖ１を介して接続されている。同様に、第２インダクタンス素子Ｌ２の導体パターンＬ２ｂの他端と、第２インダクタンス素子Ｌ２の導体パターンＬ２ａの他端とは、ビア導体Ｖ２を介して接続されている。
基板２１の上面に形成された第３電極３３および第４電極３５にRFIC２３が搭載されている。つまり、RFIC２３の端子２３ａが第３電極３３に接続されて、RFIC２３の端子２３ｂが第４電極３５に接続されている。
第１インダクタンス素子Ｌ１と第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ａとは、基板２１の異なる層にそれぞれ形成され、かつ、それぞれのコイル開口が重なる関係に配置されている。同様に、第２インダクタンス素子Ｌ２および第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ｃとは、基板２１の異なる層にそれぞれ形成され、かつ、それぞれのコイル開口が重なる関係に配置されている。さらに、RFIC２３は、基板２１の面上で、第２インダクタンス素子Ｌ２および第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ｃと、第１インダクタンス素子Ｌ１および第３インダクタンス素子Ｌ３の導体パターンＬ３ａとの間に、位置する。
RFIDモジュール５内において、基板２１の上面及び下面を通る第１電流経路ＣＰ１と基板２１の下面を通る第２電流経路ＣＰ２とが形成されている。第１電流経路ＣＰ１は、第１電極２９から分岐点Ｎ１、導体パターンＬ１ｂ、導体パターンＬ１ａ、RFIC２３、導体パターンＬ２ａ、導体パターンＬ２ｂ、分岐点Ｎ２、を通って第２電極３１に至る。第２電流経路ＣＰ２は、第１電極２９から分岐点Ｎ１、導体パターンＬ３ａ、導体パターンＬ３ｂ、導体パターンＬ３ｃ、分岐点Ｎ２を通って第２電極３１に至る。ここで、導体パターンＬ１ａとビア導体Ｖ１を介して接続している導体パターンＬ１ｂで構成される第１インダクタンス素子Ｌ１と、導体パターンＬ２ａとビア導体Ｖ２を介して接続している導体パターンＬ２ｂで構成される第２インダクタンス素子Ｌ２に流れる電流の巻き方向は逆になっており、第１インダクタンス素子Ｌ１で発生する磁界と第２インダクタンス素子Ｌ２で発生する磁界はお互いに打ち消し合っている。第１電流経路ＣＰ１及び第２電流経路ＣＰ２は、それぞれ、第１電極２９と第２電極３１との間で、互いに並列に形成されている。
次に、図８を参照して、RFIDモジュール５の回路構成について説明する。図８はRFIDモジュール５の回路図である。
RFIDモジュール５内において、第１電流経路ＣＰ１は、ＬＣ並列共振回路である並列共振回路ＲＣ１の一部であり、通信周波数の電波に対してマッチングしているので、通信周波数の電波を金属膜７が受信すると、RFIC２３に電流が流れる。
RFIDモジュール５は、並列共振回路ＲＣ１が形成されている。並列共振回路ＲＣ１は、第１インダクタンス素子Ｌ１、RFIC２３、第２インダクタンス素子Ｌ２、および、第３インダクタンス素子Ｌ３で構成されるループ回路である。
容量Ｃ１は、第１金属領域７ａ、第１電極２９、接着層１１、および保護フィルム２７で構成される。容量Ｃ２は、第２金属領域７ｂ、第２電極３１、接着層１１、および保護フィルム２７で構成される。第４インダクタンス素子Ｌ４は金属膜７の第１金属領域７ａのインダクタンス成分であり、第５インダクタンス素子Ｌ５は金属膜７の第２金属領域７ｂのインダクタンス成分である。
並列共振回路ＲＣ１は、通信周波数における電波に対してインピーダンス整合してＬＣ並列共振するように設計されている。これにより、通信周波数でRFICとマッチングしており、通信周波数におけるRFIDモジュール５の通信距離を確保することができる。
実施形態１の容器１は、それぞれ側面となる第１面３ａ、第２面３ｂ、第３面３ｃ、第４面３ｄの長手方向の中央部にスリット９が形成されているので、図９に示すように複数の容器１を並べても、それぞれの容器１のスリット９同士が重なる。したがって、それぞれの容器１の金属膜７の第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂとにおいて、RFIDモジュール５を経由しなければ絶縁状態が維持されているので、複数の容器１との通信を一度に行うことができる。
また、実施形態１の容器１は、図１０に示すように、組み立て前の展開された容器１の第１主面３ｓの前面に金属膜７を形成し、組み立て前の複数の容器１に対してスリット９を一度に形成することができる。
以上のように、実施形態１の容器１は、絶縁性の基材３と、基材３の第１主面３ｓに形成された金属膜７と、金属膜７を第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂとに分離するように形成されたスリット９と、RFIC２３と、通信周波数である固有の共振周波数の電磁波による電流をRFIC２３に伝送するフィルタ回路としての並列共振回路ＲＣ１と、並列共振回路ＲＣ１と接続する第１及び第２電極２９、３１と、を備えるRFIDモジュール５と、を備え、RFIDモジュール５の第１電極２９と金属膜７の第１金属領域７ａとが電気的に接続され、RFIDモジュール５の第２電極３１と金属膜７の第２金属領域７ｂとが電気的に接続される。
容器１の基材３に形成された金属膜７を第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂとに分割するスリット９を跨いでRFIDモジュール５が配置されているので、第１及び第２金属領域７ａ、7ｂをそれぞれ、アンテナ電極として利用することができ、直列共振によりRFIC２３に電流を流すことができる。したがって、金属膜７が形成された容器１であっても、無線通信が可能であり、意匠性の低減を抑制したRFIDモジュール５を有する容器１を提供することができる。
また、実施の形態の容器１であれば、従来の金属対応のRFIDモジュールを取り付けた容器よりも安価に提供することができる。また、従来のフラッグタイプのRFIDモジュールは容器から飛び出し、折れた場合、通信特性が悪くなる。さらには、容器から飛び出さなければならないので意匠性の自由度を低減させるが、実施形態の容器１であれば、RFIDモジュールが容器から飛び出さなくてもよいので、意匠性の自由度の低減を抑制することができる。
通信周波数の電磁波が金属膜７に照射されると、スリット９と交差する方向に電流が流れる。このように、金属膜７はダイポールアンテナとして機能するので、ダイポールアンテナとしての通信特性を得ることができる。
また、金属膜７のスリット９に直交する方向の長さは、通信周波数の電磁波の２分の１波長の電気的長さを有する。これにより、金属膜７をダイポールアンテナとしての最大の通信距離を得ることができる。
スリット９は容器１の側面となる第１面３ａ～第４面３ｄを周回する。これにより、複数の容器１を同じ向きで配列しても、スリット９同士が接触し、それぞれの容器１の金属膜７の第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂとがRFIDモジュール５を経由しないで導通することがないので、複数の容器１と一度に通信することができる。
第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂとは、スリット９に対して線対称であってもよい。これにより、複数の容器１をスリット９に対して容器１を上下逆にして配列してもスリット９同士が接触し、それぞれの容器１の金属膜７の第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂとがRFIDモジュール５を経由しないで導通することがない。したがって、作業者は、容器１の向きへの注意を低減することができる。
基材３は、金属膜７がそれぞれ形成された第１面３ａと第２面３ｂとを接着層１１により接続するための第１面３ａと連続した第１フラップ３ｇを有し、金属膜７は第１フラップ３ｇにも形成され、スリット９は第１フラップ３ｇにも形成され、RFIDモジュール５は、第１フラップ３ｇに配置されてもよい。これにより、容器１において、第１面３ａと連続する第１フラップ３ｇに配置されたRFIDモジュール５は、第２面３ｂの内面に貼り付けられるので、容器１の外面に現れない。したがって、容器１の意匠性が低減するのを防止することができる。
金属膜７は、スリット９を除いて基材３の第１主面３ｓの全面に形成されている。このように、容器１の第１主面３ｓの全面に金属膜７を形成する意匠も実現可能である。
次に、図１１を参照して実施形態１の変形例１を説明する。図１１は、実施形態１の変形例１における容器１Ａの展開図である。実施形態１の変形例１における容器１Ａは、実施形態１の容器１のスリット９が下方にシフトした構成である。その他の構成は実施形態１の容器１と実質的に同じである。
変形例１における容器１Ａは、第２金属領域７ｂにおけるスリット９に直交する電気長が短いので、通信特性は実施形態１の容器１よりも低下するが、通信可能である。また、図１２に示すように、複数の容器１を接触させて配列しても、スリット９同士を接触するように向きを揃えることで、第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂとがRFIDモジュール５を経由しないで導通状態にならないので、まとめて無線通信することが可能である。また容器１Ａの内容物がスリット９にかからない位置にスリットを入れることで、内容物が金属物や水であっても、読み取り距離の劣化を小さくなる。
次に、図１３を参照して実施形態１の変形例２を説明する。図１３は、実施形態１の変形例２における容器１Ｂの展開図である。実施形態１の変形例３における容器１Ｂは、実施形態１の容器１において、２本のスリット９を有する構成である。その他の構成は実施形態１の容器１と実質的に同じである。スリット９は、RFIDモジュール５の下方に配置されていれば通信特性に影響は少ないので、容器１Ｂに２本以上設けてもよい。したがって、スリット９による容器１Ｂの意匠性の自由度を向上させることができる。
次に、図１４を参照して実施形態１の変形例３を説明する。図１４は、実施形態１の変形例３における容器１Ｃの展開図である。実施形態１の変形例３における容器１Ｃは、実施形態２の容器１Ａにおいて、スリット９が直線的な形状ではなく、平面的拡がりを持った形状を有する構成である。容器１Ｃのスリット９がこのような形状であっても、変形例１の容器１Ａと同様の効果を得ることができる。
次に、図１５を参照して実施形態１の変形例４を説明する。図１５は、実施形態１の変形例４における容器１Ｄの展開図である。実施形態１の変形例４における容器１Ｄは、実施形態１の容器１において、RFIDモジュール５が第１フラップ３ｇ上ではなく、第４面３ｄ上に配置した構成である。変形例４の容器１Ｄのように、RFIDモジュール５が側面の１つである第４面３ｄ上に配置する場合、RFIDモジュール５が容器１Ｄの外面に現れるものの、通信特性としては変わることがないので、実施形態１の容器１と同様の効果を得ることができる。
次に、図１６を参照して実施形態１の変形例５を説明する。図１６は、実施形態１の変形例５における容器１Ｅの展開図である。実施形態１の変形例５における容器１Ｄは、実施形態１の変形例４の容器１Ｄにおいて、RFIDモジュール５を基材３の第２主面３ｔに配置されている。このように、RFIDモジュール５が第１フラップ３ｇとは別の第１面３ａ～第４面３ｄに配置されても容器１の外面に現れないので、容器１の意匠性が低減するのを防止することができる。また、RFIDモジュール５の配置の自由度が向上する。
次に、図１７を参照して実施形態１の変形例６を説明する。図１７は、実施形態１の変形例６における容器１Ｆの展開図である。実施形態１の変形例６における容器１Ｆは、スリット９の延びる方向が、容器１の長手方向に周回する構成である。変形例６のスリット９は、第３面３ｃ、第２フラップ３ｈ、及び第３フラップ３ｋを通る。また、別のスリット９ａが、第２フラップ３ｈ及び第３フラップ３ｋが貼り合わされる第１面３ａにスリット９と平行に形成されている。このように、２つのスリット９、９ａにより、金属膜７が第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂとに分断される。なお、第１フラップ３ｇが第２面３ｂに貼り付けられると、容量結合により、第１フラップ３ｇと第２面３ｂとが同電位になる。
次に、図１８を参照して実施形態１の変形例７を説明する。図１８は、実施形態１の変形例７における容器１Ｇの展開図である。実施形態１の変形例７における容器１Ｇは、スリット９の延びる方向が、容器１の長手方向に周回する構成である。変形例７のスリット９は、第４面３ｄを通る。また、別のスリット９ａが、組み立てられた際に第４面３ｄと平行になる第２面３ｂに形成されている。また、組み立てられた際に、第２面３ｂのスリット９ａと第４面３ｄのスリット９との延長上に位置するように、第５面３ｅと第６面３ｆとに、それぞれスリット9ｂ及び9ｃが形成されている。このように、４つのスリット９、９ａ～９ｃにより、金属膜７が第１金属領域７ａと第２金属領域７ｂとに分断される。
（実施形態２）
以下、本発明に係る実施形態２の容器１について説明する。
実施形態２の容器１と実施形態１の容器１との相違点は、金属膜７のシート抵抗の違いである。この相違点を中心に以下に説明する。なお、実施形態２の説明において、前述の実施形態１と同様の構成、作用および機能を有する要素に対しては重複する記載を避けるため説明を省略する場合がある。実施形態２の容器１は、以下に説明する点以外の構成については、実施形態１のRFIDモジュール５と同様の構成である。
実施形態２の容器１の金属膜７のシート抵抗は、実施形態１の容器１の金属膜７のシート抵抗よりも大きい。金属膜７のシート抵抗が大きい場合、実施形態１の容器１では発生しなかった以下の問題が発生する。
実施形態１の容器１では、アンテナ電極として金属膜７の全体で共振現象を起こし、電磁波を放射していた。実施形態１における金属膜７の厚みは、例えば、５μｍより大きく４０μｍ以下であり、金属膜７のシート抵抗では、０.０５Ω／□以下である。
容器の金属膜は、通常、食品酸化防止や意匠性の向上のために形成されているが、金属膜の厚みが、例えば、５μｍのようにμｍ単位の１桁の数値の場合でも、その上に、意匠としてグラビア印刷またはオフセット印刷等で印刷すると、印刷厚みが１μｍ程度になる。この場合、印刷物にアンテナ箔としての金属膜の厚みによる段差が発生し、これにより印刷ズレ（かすれ、または、にじみ）が発生する。このような理由により、従来のアンテナ箔が貼ってある容器に意匠として直接印刷することが出来なかった。
アンテナとしての金属膜を蒸着法により形成する場合、金属膜の厚みは、さらに小さく、１０Å（＝１ｎｍ）～１００００Å（＝１μｍ）程度になる。金属膜がこの程度の厚みであれば、その上にグラビア印刷をしても段差による印刷にじみは発生しないが、この厚みの金属膜（蒸着膜）、例えば、アルミ箔は、膜厚が小さいのでシート抵抗が大きくなり、例えば、０．５Ω～５０Ω／□程度になる。
金属膜のシート抵抗が大きくなると、金属膜によるアンテナ電極全体で定在波を作る直列共振現象を起こしても、金属箔の抵抗により放射電力が、ほとんど熱になってしまうので、アンテナとして電磁波放射を行うことができない。
また、RFICとアンテナ間のマッチング回路部の抵抗値も金属膜と同じ厚みになってしまうので、整合回路部の抵抗値が上昇し、整合ロスが大きくなり、RFIDモジュールとして動作しない。
このように、膜厚の薄い金属膜によるアンテナ電極では（直列）共振現象による電磁波放射を起こすことができないが、金属膜で電磁波を受けると、金属膜に電磁波を打ち消すように電流が流れて電磁波をシールドする。この電流は、渦電流とも呼ばれる。渦電流が流れると、金属膜に流れる電流成分は、アンテナ電極の共振現象によるものではないので電極パターン形状に寄らず全周波数成分に対応することができる。この渦電流は、金属シールドの効果としては知られているが、通常はアンテナとして利用されていない。
RFIDモジュール５には、固有の共振周波数の電流だけをRFIC２３に伝送するフィルタ回路としての並列共振回路ＲＣ１を有するので、渦電流が周波数選択されてRFIC２３に電流が流れてエネルギーが伝送される。アンテナ電極としての金属膜７とRFIDモジュール５間で特定周波数だけを選択して、インピーダンス整合し、RFIC２３と金属膜７間のエネルギー伝達が可能となる。このようにして、RFIC２３と通信可能になると考えられる。
したがって、実施形態２の容器１であれば、金属膜７のシート抵抗が高い場合でも、従来では利用されなかった渦電流を用いることで通信可能にすることができる。
図１９は、実施形態２におけるRFIDモジュール５を備える容器１の通信特性を示すグラフ図である。８６０MHzから９６０MHzのUHF帯においても、約１００ｃｍ以上の通信距離を有し、特に、８６０MHz付近では２００ｃｍ以上の通信距離を有する。
また、金属膜７のシート抵抗が高い状態は、金属膜７の厚みだけでなく金属膜７の製法によっても発生する。例えば、金属膜７を、例えば、Ａｇペースト等の導電性ペーストにより形成する場合も、シート抵抗が０．５Ω以上になる場合がある。このような場合でも、実施形態２の容器１であれば、無線通信を行うことができる。
本発明は、上記各実施の形態のものに限らず、次のように変形実施することができる。
（１）上記各実施の形態において、容器１は組み立て式であったがこれに限らない。容器１は、瓶またはペットボトルであってもよい。
（２）上記各実施の形態において、通信用周波数帯はUHF帯であったがこれに限られない。HF帯の通信用の周波数（キャリア周波数）を有する高周波信号で無線通信するよう構成されていてもよい。この場合、スリット９に対して直交する金属膜７の全長がHF帯の高周波信号を受信するように設計される。なお、HF帯とは、１３ＭＨｚ以上１５ＭＨｚ以下の周波数帯域である。
（３）上記各実施の形態において、第１フラップ３ｇにRFIDモジュール５を配置する場合、図２０に示すように、第１フラップ３ｇの金属膜７にさらに別の２つの第１分割スリット１０ａ及び第２分割スリット１０ｂを形成し、第１フラップ３ｇにおける第１金属領域７ａ及び第２金属領域７ｂの割合を小さくしてもよい。スリット９によって第１フラップ３ｇの金属膜７が分割される、第１フラップ３ｇの一方側の領域において、第１フラップ３ｇの第１金属領域７ａ及び第１フラップ３ｇと連続する第１面３ａの第１金属領域７ａと非連続な金属領域７ｃを形成する第１分割スリット１０ａが形成されている。また、スリット９によって第１フラップ３ｇの金属膜７が分割される、第１フラップ３ｇの他方側の領域において、第１フラップ３ｇの第２金属領域７ｂ及び第１フラップ３ｇと連続する第１面３ａの第２金属領域７ｂと非連続な金属領域７ｄを形成する第２分割スリット１０ｂが形成されている。第１分割スリット１０ａ及び第２分割スリット１０ｂの間にRFIDモジュール５とスリット９が位置している。
第１分割スリット１０ａは、例えば、第１フラップ３ｇにおいて、第１フラップ３ｇの先端の辺縁３ｇａからスリット９と平行に第１面３ａに向けて延び、第１面３ａとの境界において外方に折れ曲がって第１フラップ３ｇと第１面３ａとの間の側辺３ａａに沿って上斜辺３ｇｂまで延びる。第２分割スリット１０ｂは、例えば、第１フラップ３ｇにおいて、第１フラップ３ｇの先端の辺縁３ｇａからスリット９と平行に第１面３ａに向けて延び、第１面３ａとの境界において外方に折れ曲がって第１フラップ３ｇと第１面３ａとの間の側辺３ａａに沿って下斜辺３ｇｃまで延びる。第１分割スリット１０ａ及び第２分割スリット１０ｂは、例えば、スリット９に対して線対称に第１フラップ３ｇに配置されている。なお、第１分割スリット１０ａ及び第２分割スリット１０ｂはＬ字形状に限らず、曲線、直線形状でもよい。また非連続な金属領域７ｃと非連続な金属領域７ｄの金属領域の金属を無くしてもよい。
第１フラップ３ｇが第２面３ｂに貼り付けられた状態において、接着層１１の厚みがばらついていると第１フラップ３ｇと第２面３ｂとの距離がばらつき、第１フラップ３ｇと第２面３ｂのそれぞれの金属膜７間の容量結合の特性にばらつきが生じる場合がある。これにより、容器１Ｈの通信特性にもばらつきが生じる場合がある。しかしながら、容器１Ｈによれば、第１フラップ３ｇにおける第１金属領域７ａ及び第２金属領域７ｂの面積を低減する第１分割スリット１０ａ及び第２分割スリット１０ｂを備えることで、第１フラップ３ｇと第２面３ｂのそれぞれの金属膜７間の容量結合の特性のばらつきを低減することができ、容器１Ｈの通信特性のばらつきを低減することができる。
（４）上記各実施の形態において、例えば、図２１に示す容器１Ｊのように、第１フラップ３ｇにおいて、スリット９によって分断されるそれぞれの第１主面３ｓに非金属領域が存在してもよい。図２１は、変形例における容器１Ｊの展開図である。第１フラップ３ｇにおいて、第１金属領域７ａよりもスリット９から離れる側に、すなわち、上斜辺３ｇｂ側に第１非金属領域１０ｃが形成されている。また、第２金属領域７ｂよりもスリット９から離れる側に、すなわち、下斜辺３ｇｃ側に第２非金属領域１０ｄが形成されている。
第１非金属領域１０ｃ及び第２非金属領域１０ｄは、例えば、基材３の第１主面３ｓが露出しており、第１非金属領域１０ｃ及び第２非金属領域１０ｄ上に接着層１１が形成されることで、第１フラップ３ｇの基材３の表面（第１主面３ｓ）と第２面３ｂの基材３の裏面（第２主面３ｔ）とを金属膜７を介さないで接着することができる。これにより、第１フラップ３ｇと第２面３ｂとの接着力を向上させることができる。
（５）上記各実施の形態において、RFIDモジュール５を第１金属領域７ａ及び第２金属領域７ｂに貼られていたが、これに限らない。RFIC２３を、インダクタを介して第１金属領域７ａ及び第２金属領域７ｂに電気的に接続してもよい。この場合、インダクタはアンテナパターン側に形成される。インダクタをアンテナパターン側に形成する場合、金属膜７は、実施形態１のように金属箔を貼り付けることでシート抵抗を低くしてもよい。
（６）上記各実施の形態において、金属膜７において、RFIDモジュール５が貼り付けられている箇所以外の領域上に塗料を塗布して模様を形成し、容器１の意匠性を高めてもよい。また、金属膜７及びスリット９は、基材３の第１主面３ｓの代わりに第２主面３ｔ上に形成してもよい。すなわち、金属膜７及びスリット９を容器１の内部に形成してもよい。
本発明をある程度の詳細さをもって各実施の形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
１ 容器
３ 基材
３ａ 第１面
３ａａ 側辺
３ｂ 第２面
３ｃ 第３面
３ｄ 第４面
３ｅ 第５面
３ｆ 第６面
３ｇ 第１フラップ
３ｇａ 辺縁
３ｇｂ 上斜辺
３ｇｃ 下斜辺
３ｈ 第２フラップ
３ｋ 第３フラップ
３ｓ 第１主面
３ｔ 第２主面
５ RFIDモジュール
５ａ 表面
５ｂ 裏面
７ 金属膜
７ａ 第１金属領域
７ｂ 第２金属領域
９ スリット
１１ 接着層
１５ 粘着剤
２１ モジュール基板
２３ RFIC
２３ａ 端子
２３ｂ 端子
２５ 保護膜
２７ 保護フィルム
２９ 第１電極
３１ 第２電極
３３ 第３電極
３５ 第４電極
３７、３９ 導体パターン
Ｌ１ 第１インダクタンス素子
Ｌ１ａ 導体パターン
Ｌ２ａ 導体パターン
Ｌ２ 第２インダクタンス素子
Ｌ２ａ 導体パターン
Ｌ２ｂ 導体パターン
Ｌ３ 第３インダクタンス素子
Ｌ３ａ 導体パターン
Ｌ３ｂ 導体パターン
Ｌ３ｃ 導体パターン
Ｌ４ 第４インダクタンス素子
Ｌ５ 第５インダクタンス素子
Ｌｇ１ 距離
Ｌｇ２ 距離
ＣＬ 中心線
ＣＰ１ 第１電流経路
ＣＰ２ 第２電流経路
Ｃ１ 容量
Ｃ２ 容量

Claims (13)

  1. RFIDモジュールを備えた容器であって、
    前記容器の外形を形成する絶縁性の基材と、
    前記基材の第１主面に形成された金属膜と、
    前記金属膜を第１金属領域と第２金属領域とに分離するように形成されたスリットと、を備え、
    前記RFIDモジュールは、RFIC素子と、通信周波数である固有の共振周波数の電磁波による電流を前記RFIC素子に伝送するフィルタ回路と、前記フィルタ回路と接続する第１及び第２電極と、を備え、
    前記RFIDモジュールの前記第１電極と前記金属膜の前記第１金属領域とが電気的に接続され、
    前記RFIDモジュールの前記第２電極と前記金属膜の前記第２金属領域とが電気的に接続され、
    前記スリットは前記容器の側面を周回している、
    RFIDモジュールを備えた容器。
  2. 通信周波数の電磁波が前記金属膜に照射されると、前記スリットと交差する方向に電流が流れる、
    請求項１に記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  3. 前記金属膜の前記スリットに直交する方向の長さは、通信周波数の電磁波の２分の１波長の電気的長さを有する、
    請求項２に記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  4. 前記第１金属領域と前記第２金属領域とは、前記スリットに対して線対称である、
    請求項１に記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  5. 前記RFIDモジュールを備えた容器は、組み立て式の箱であり、
    前記基材は、前記箱の側面となる、第１主面をそれぞれ有する第１面及び第２面と、前記第１面と前記第２面とを接着層により接続するための、前記第１面に連続したフラップとを有し、
    前記金属膜は前記フラップにも形成され、
    前記スリットは前記フラップにも形成され、
    前記RFIDモジュールは、前記フラップに配置されている、
    請求項１から４のいずれか１つに記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  6. 前記スリットの一端は、前記フラップの端部まで延びる、
    請求項５に記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  7. 前記スリットによって前記フラップの金属膜が分割される、前記フラップの一方側の領域において、前記フラップの前記第１金属領域及び前記第１面の前記第１金属領域と非連続な金属領域を形成する第１分割スリットと、
    前記スリットによって前記フラップの金属膜が分割される、前記フラップの他方側の領域において、前記フラップの前記第２金属領域及び前記第１面の前記第２金属領域と非連続な金属領域を形成する第２分割スリットと、を備える、
    請求項５または６に記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  8. 前記RFIDモジュールは、前記基材の前記第１主面と反対側の第２主面に配置されている、
    請求項１から３のいずれか１つに記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  9. 前記金属膜は、前記スリットを除いて前記基材の前記第１主面の全面に形成されている、
    請求項１から８のいずれか１つに記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  10. 前記フラップは、前記フラップの前記第１主面上に前記金属膜が形成されていない非金属領域を有し、
    前記フラップの前記非金属領域と前記第２面の第２主面とが前記接着層を介して接着される、
    請求項５または６に記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  11. 前記フィルタ回路は、ＬＣ並列共振回路である、
    請求項１から１０のいずれか１つに記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  12. 前記金属膜のシート抵抗は０．５Ω／□以上である、
    請求項１から１１のいずれか１つに記載のRFIDモジュールを備えた容器。
  13. 前記金属膜の厚みは１ｎｍ以上１μｍ以下である、
    請求項１２に記載のRFIDモジュールを備えた容器。
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