JP7505383B2 - 非接触型データ受送信体 - Google Patents

Description

本発明は、非接触型データ受送信体に関する。

近年、流通管理などを目的として、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグが用いられている。ＲＦＩＤタグは、例えば、ＲＦＩＤチップと、アンテナとを備える。ＲＦＩＤタグは、弾性変形可能な物品に設置されることがある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１７－１３２２９１号公報

しかし、前述のＲＦＩＤタグは、設置対象となる物品に、伸び、曲げなどの変形が生じると、アンテナに大きな力が加えられる可能性がある。そのため、アンテナの破損を抑制することが求められていた。

本発明の一態様は、アンテナに破損が生じにくい非接触型データ受送信体を提供することを課題とする。

本発明の一態様は、ＲＦＩＤチップと前記ＲＦＩＤチップに接続された第１アンテナとが設けられた基板と、前記基板とは別体とされた第２アンテナと、前記基板を保持する基板保持部と前記第２アンテナを保持するアンテナ保持溝とを有する外装体と、を備え、前記第２アンテナは、前記アンテナ保持溝に保持され、前記第１アンテナに電磁界結合される電磁界結合部と、前記電磁界結合部の端部から延び、前記外装体の外に延出する延出部と、を備え、前記電磁界結合部は、長さ方向に直交する方向に変位可能な状態で前記アンテナ保持溝に収容される、非接触型データ受送信体を提供する。

前記アンテナ保持溝および前記電磁界結合部は、前記第１アンテナの外周縁に沿う形状を有することが好ましい。

本発明の一態様によれば、アンテナに破損が生じにくい非接触型データ受送信体を提供することができる。

実施形態に係るＲＦＩＤタグの平面図である。 実施形態に係るＲＦＩＤタグの斜視図である。 外装体の蓋部を外した状態のＲＦＩＤタグの斜視図である。 実施形態に係るＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 第２アンテナの平面図である。 実施形態に係るＲＦＩＤタグの一部断面図である。

［非接触型データ受送信体］
図１は、実施形態に係る非接触型データ受送信体１０の平面図である。非接触型データ受送信体は、「ＲＦＩＤタグ」ということがある。図２は、ＲＦＩＤタグ１０の斜視図である。図３は、外装体の蓋部を外した状態のＲＦＩＤタグ１０の斜視図である。図４は、ＲＦＩＤタグ１０の分解斜視図である。図５は、第２アンテナ２の平面図である。図６は、ＲＦＩＤタグ１０の一部断面図である。図６は、図２のＩ－Ｉ断面図である。

図１および図２に示すように、ＲＦＩＤタグ１０は、基板１と、第２アンテナ２と、外装体３とを備える。
外装体３の主面３１ａ（図３参照）の長手方向（図１における左右方向）をＸ方向という。Ｘ方向のうち一方向（図１における右方向）を＋Ｘ方向という。Ｘ方向のうち他方向（図１における左方向）を－Ｘ方向という。外装体３の主面３１ａ（図３参照）の短手方向をＹ方向という。Ｙ方向は、主面３１ａに沿う面内においてＸ方向に直交する。Ｙ方向のうち一方向（図１における上方向）を＋Ｙ方向という。Ｙ方向のうち他方向（図１における下方向）を－Ｙ方向という。外装体３の主面３１ａに直交する方向をＺ方向という。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に直交する。Ｚ方向から見ることを平面視という。Ｚ軸とは、Ｚ方向に沿う中心軸である。

図３に示すように、基板１は、ＲＦＩＤチップ１１と、第１アンテナ１２と、基材１３とを備える。基板１には、ＲＦＩＤチップ１１と第１アンテナ１２とが設けられている。

基材１３は、板状に形成されている。平面視における基材１３の形状は、特に限定されないが、少なくとも外周縁１３ａの一部が湾曲形状であることが好ましい。湾曲形状は、例えば、楕円弧状、円弧状、高次曲線状（例えば二次曲線状）などである。高次曲線状は、放物線状、双曲線状などである。平面視における基材１３の外形は、例えば、楕円形状、円形状、長円形状（レーストラック形状）などであってよい。平面視における基材１３の外形は、非円形状が望ましい。
本実施形態では、基材１３は、楕円形状とされている。基材１３は、長径方向をＸ方向に向けた姿勢とされている。基材１３としては、ガラスエポキシ樹脂基板、セラミックス、プラスチックフィルムなどが使用できる。

ＲＦＩＤチップ１１は、第１アンテナ１２および第２アンテナ２を介して非接触にて情報の書き込みおよび読み出しが可能である。ＲＦＩＤチップ１１は、基材１３に実装されている。

第１アンテナ１２は、例えば、基材１３の一方の面に形成された導電層である。導電層は、例えば、導電性箔、メッキ層、導電インク層などで構成される。導電性箔は、例えば、銅、銀、金、白金、アルミニウムなどで構成される金属箔である。導電性箔は、エッチングなどによって所定の形状に形成される。メッキ層は、例えば、銅、銀、金、白金、アルミニウムなどの金属で構成される。導電インク層は、導電インクを用いて印刷などにより形成される。導電インクは、金属、カーボン材料などで形成される導電性粒子を含む。

第１アンテナ１２は、ループ状に形成されている。第１アンテナ１２は、例えば、基材１３の外周縁１３ａに沿う湾曲形状を有する。本実施形態では、第１アンテナ１２は、楕円形状のループ状に形成されている。第１アンテナ１２は、ＲＦＩＤチップ１１に電気的に接続されている。

第２アンテナ２は、ブースター用のアンテナである。第２アンテナ２は、例えば、線状体である。第２アンテナ２は、例えば、スチール、ステンレス鋼、銅、銅合金などの金属で形成されている。第２アンテナ２は、例えば、真鍮メッキ鋼線で形成することができる。第２アンテナ２は、基板１とは別体とされている。
なお、本実施形態における第２アンテナ２は線状体であるが、第２アンテナの形状は特に限定されない。第２アンテナは、例えば、板状体であってもよい。

第２アンテナ２は、電磁界結合部２１と、一対の延出部２２とを備える。
電磁界結合部２１は、湾曲形状を有する。「湾曲形状」とは、急峻な屈曲部がなく、滑らかに曲がる形状である。湾曲形状としては、例えば、楕円弧状、円弧状、高次曲線状（例えば二次曲線状）などがある。「高次曲線状」としては、放物線状、双曲線状などがある。本実施形態では、電磁界結合部２１は、半楕円形状とされている。詳しくは、電磁界結合部２１は、楕円形の一方の頂点（長軸と交わる頂点）から他方の頂点（長軸と交わる頂点）に至る半楕円形状である。

電磁界結合部２１は、平面視において、基板１の少なくとも一部を囲む形状とされる。本実施形態では、電磁界結合部２１は、楕円形状の基板１の一方の頂点（長軸と交わる頂点）から他方の頂点（長軸と交わる頂点）に至る範囲（＋Ｙ方向側の半周範囲）を囲む。

電磁界結合部２１は、平面視において、第１アンテナ１２の外周縁１２ａに沿う湾曲形状（例えば、楕円弧状）とされている。電磁界結合部２１と外周縁１２ａとの離間距離は、ほぼ一定である。電磁界結合部２１は、平面視において、基板１の外周縁１３ａの外側に、外周縁１３ａに近接して位置する。電磁界結合部２１は、平面視において、外周縁１３ａに沿う形状とされる。電磁界結合部２１と外周縁１３ａとの離間距離は、ほぼ一定である。

電磁界結合部２１は、非接触で第１アンテナ１２と電磁界結合する。電磁界結合とは、例えば、電界結合と磁界結合のうち一方である。電磁界結合部２１の長さ方向に直交する断面の形状は、例えば、円形状である（図６参照）。

一対の延出部２２は、電磁界結合部２１の一方および他方の端部２１ａからそれぞれ延出する。
図５に示すように、一対の延出部２２のうち一方である第１延出部２２Ａは、電磁界結合部２１の－Ｘ方向の端部２１ａから、蛇行しつつ－Ｘ方向に延出する。一対の延出部２２のうち他方である第２延出部２２Ｂは、電磁界結合部２１の＋Ｘ方向の端部２１ａから、蛇行しつつ＋Ｘ方向に延出する。

延出部２２の平面視形状は、例えば、メアンダ（蛇行）形状、波状、ジグザグ形状などである。本実施形態では、延出部２２は、メアンダ形状を有する。

図４に示すように、延出部２２は、複数の直線部２３と、複数の折り返し部２４とを備える。直線部２３は、Ｙ方向に沿う直線状とされている。複数の直線部２３は、Ｘ方向に間隔をおいて配置されている。折り返し部２４は、隣り合う直線部２３の端部どうしを連結する。折り返し部２４は、湾曲形状（例えば、円弧形状）を有する。

複数の直線部２３のうち最も電磁界結合部２１に近い直線部２３を「第１直線部２３Ａ」という。複数の直線部２３のうち２番目に電磁界結合部２１に近い直線部２３を「第２直線部２３Ｂ」という。複数の直線部２３のうち３番目に電磁界結合部２１に近い直線部２３を「第３直線部２３Ｃ」という。
第１直線部２３Ａと第２直線部２３Ｂとを連結する折り返し部２４を「第１折り返し部２４Ａ」という。第２直線部２３Ｂと第３直線部２３Ｃとを連結する折り返し部２４を「第２折り返し部２４Ｂ」という。

第１直線部２３Ａは、電磁界結合部２１の端部２１ａから－Ｙ方向に延出する。第１折り返し部２４Ａは、第１直線部２３Ａの－Ｙ方向の端部から湾曲して延び、第２直線部２３Ｂの－Ｙ方向の端部に達する。
延出部２２のうち、第１直線部２３Ａと第１折り返し部２４Ａの一部とは外装体３内にあるが、延出部２２のそれ以外の部分は、外装体３の外に延出している（図３参照）。

図２に示すように、外装体３は、板状の本体部３１と、板状の蓋部３２とを備える。外装体３は、全体として板状とされている。本体部３１および蓋部３２は、例えば、樹脂で形成される。樹脂としては、ナイロン６，６などのポリアミド樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂；ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂；ポリフッ化ビニルなどのポリフッ化エチレン系樹脂；ポリ塩化ビニルなどのビニル重合体；ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系樹脂等が挙げられる。

図４に示すように、本体部３１は、平面視において矩形状とされている。本体部３１の一方の面である主面３１ａには、基板保持凹部３７（基板保持部）と、アンテナ保持溝３４と、一対の側部凹所３５が形成されている。基板保持凹部３７は、基板保持凸部３３によって形成される。基板保持凹部３７は、基板保持凸部３３によって囲まれた凹部である。

基板保持凸部３３は、環状のリブ状突起である。基板保持凸部３３は、基板１の外周縁１３ａに沿う湾曲形状（例えば、楕円形状）とされている。基板保持凸部３３は、主面３１ａから＋Ｚ方向に突出する。基板保持凸部３３の長さ方向に直交する断面の形状は、例えば矩形状である。基板保持凸部３３は、平面視において、第１アンテナ１２の外周縁１２ａに沿う湾曲形状（例えば、楕円形状）とされている。

基板保持凹部３７は、基板１を保持する。基板保持凹部３７は、基板１の外周縁１３ａに沿う形状（例えば、楕円形状）とされている。基板保持凹部３７の内形寸法（内径）は、基板１の外形寸法（外径）とほぼ同じ、または基板１の外形寸法（外径）よりわずかに大きい。基板保持凹部３７は、平面視において基板１と相似形である。

基板１および基板保持凹部３７は、非円形状（例えば、楕円形状）であると、基板１がＺ軸周りに傾斜するのを規制し、基板１の正しい姿勢を保つことができる。そのため、第１アンテナ１２と電磁界結合部２１との電磁界結合を維持することができる。

アンテナ保持溝３４は、第２アンテナ２の電磁界結合部２１を収容する（図３および図６参照）。
アンテナ保持溝３４は、基板保持凸部３３の外側に、基板保持凸部３３に近接して形成されている。アンテナ保持溝３４は、平面視において、基板保持凸部３３に沿う形状とされる。アンテナ保持溝３４は、平面視において、第１アンテナ１２の外周縁１２ａに沿う湾曲形状（例えば、楕円弧状）とされている。アンテナ保持溝３４は、平面視において、基板１の外周縁１３ａに沿う湾曲形状（例えば、楕円弧状）とされている。
アンテナ保持溝３４は、平面視において、半楕円形状とされている。詳しくは、アンテナ保持溝３４は、楕円形の一方の頂点（長軸と交わる頂点）から他方の頂点（長軸と交わる頂点）に至る半楕円形状である。

アンテナ保持溝３４は、平面視において、基板１の少なくとも一部を囲む形状とされる。本実施形態では、アンテナ保持溝３４は、楕円形状の基板１の一方の頂点（長軸と交わる頂点）から他方の頂点（長軸と交わる頂点）に至る範囲（＋Ｙ方向側の半周範囲）を囲む。

図６に示すように、アンテナ保持溝３４の長さ方向に直交する断面は、例えば、矩形状である。アンテナ保持溝３４の幅（内形寸法）Ｗ１は、電磁界結合部２１の外径（外形寸法）Ｄ１より大である。幅Ｗ１と外径Ｄ１との差は、例えば、０．０１ｍｍ～１ｍｍ（好ましくは０．０５ｍｍ～０．２ｍｍ）とすることができる。
アンテナ保持溝３４の幅Ｗ１が電磁界結合部２１の外径Ｄ１より大であるため、電磁界結合部２１は、線径方向（例えば、Ｙ方向）に変位可能な状態でアンテナ保持溝３４に収容される。「線径方向」は、電磁界結合部２１の長さ方向に直交する方向である。電磁界結合部２１は、アンテナ保持溝３４に対して長さ方向にも変位可能である。

アンテナ保持溝３４の深さは、アンテナ保持溝３４の底面３４ａから蓋部３２（天面３８ａ）までの高さ（内形寸法）Ｈ１が、電磁界結合部２１の外径Ｄ１より大となるように定められる。高さＨ１と外径Ｄ１との差は、例えば、０．０１ｍｍ～１ｍｍ（好ましくは０．０５ｍｍ～０．２ｍｍ）とすることができる。
アンテナ保持溝３４の高さＨ１が電磁界結合部２１の外径Ｄ１より大であるため、電磁界結合部２１は、線径方向（例えば、Ｚ方向）に変位可能な状態でアンテナ保持溝３４に収容される。

図４に示すように、側部凹所３５は、主面３１ａの一方および他方の側部に形成されている。側部凹所３５は、本体部３１のＸ方向の側端縁３１ｂを含む領域に形成されている。側部凹所３５の内周縁３５ａは、Ｙ方向に沿う第１直線部３５ｂと、湾曲部３５ｃと、Ｘ方向に沿う第２直線部３５ｄとを有する。

第１直線部３５ｂは、アンテナ保持溝３４の内周縁の端部を始点として－Ｙ方向に延びる部分である。湾曲部３５ｃは、第１直線部３５ｂの先端から、Ｘ方向に対する傾斜角度が小さくなりつつ延出する部分である。第２直線部３５ｄは、湾曲部３５ｃの先端からＸ方向に沿って側端縁３１ｂに向かう部分である。

図３に示すように、側部凹所３５は、平面視において、第２アンテナ２の第１直線部２３Ａと、第１折り返し部２４Ａの一部とを包含する。第１直線部２３Ａは、第１直線部３５ｂ（図４参照）に近接している。第１折り返し部２４Ａは、湾曲部３５ｃ（図４参照）に近接している。側部凹所３５は、第２アンテナ２の所定の長さ範囲（第１直線部２３Ａと、第１折り返し部２４Ａの一部）の少なくとも一部を収容する。

図２に示すように、側部凹所３５はＹ方向に十分な距離があるため、側端縁３１ｂには、Ｙ方向（主面３１ａに沿う方向）に延びるスリット状の側端開口３６が形成される。第２アンテナ２は、側端開口３６を通して外装体３の外に延出している。
図４に示すように、本体部３１の＋Ｙ方向の端縁３１ｃには、Ｘ方向に位置を違えて２つの係止凹部３９が形成されている。本体部３１の－Ｙ方向の端縁３１ｄにも、Ｘ方向に位置を違えて２つの係止凹部３９が形成されている。

図２に示すように、蓋部３２は、平面視において矩形状とされている。蓋部３２は、本体部３１と同形とされ、本体部３１の主面３１ａに対向して設置されている。蓋部３２は、平面視において、本体部３１の主面３１ａに重なるように設置されている。

図６に示すように、蓋部３２の対向面３２ａは、本体部３１の主面３１ａに対向する面である。対向面３２ａには、位置決め溝３８が形成されている。位置決め溝３８は、環状の溝である。位置決め溝３８の長さ方向に直交する断面の形状は、例えば矩形状である。

位置決め溝３８は、基板保持凸部３３およびアンテナ保持溝３４に応じた湾曲形状（例えば、楕円形状）とされている。位置決め溝３８は、平面視において、基板保持凸部３３およびアンテナ保持溝３４を一括して包含する幅を有する。位置決め溝３８の天面３８ａの一部は、アンテナ保持溝３４の底面３４ａに対向する。

図２に示すように、蓋部３２の＋Ｙ方向の端縁３２ｃには、Ｘ方向に位置を違えて２つの係止凸部４０が形成されている。蓋部３２の－Ｙ方向の端縁３２ｄにも、Ｘ方向に位置を違えて２つの係止凸部４０が形成されている。

係止凸部４０は、先端に係止爪部（図示略）が形成されている。係止凸部４０は、本体部３１の係止凹部３９に挿入される。係止凸部４０の係止爪部は、本体部３１に係止する。これにより、蓋部３２は、本体部３１に着脱自在に結合される。

外装体３は、第２アンテナ２に対して固定されていない。すなわち、外装体３は、第２アンテナ２に対して非固定である。

ＲＦＩＤタグ１０は、例えば、ゴム、樹脂などで構成される成形品に設置することができる。例えば、ＲＦＩＤタグ１０は、成形品に埋設することができる。成形品は、例えば、弾性体であり、弾性変形可能である。
成形品に伸び、曲げなどの変形が生じた場合、第２アンテナ２に、外力が作用する可能性がある。例えば、延出部２２に、Ｘ方向に沿って外装体３から離れる方向の引張力が作用することが考えられる。延出部２２には、Ｘ方向に沿って外装体３に近づく方向の力が作用することも考えられる。

［実施形態のＲＦＩＤタグが奏する効果］
ＲＦＩＤタグ１０では、第２アンテナ２の電磁界結合部２１が線径方向（電磁界結合部２１の長さ方向に直交する方向）に変位可能な状態でアンテナ保持溝３４に収容される（図６参照）。電磁界結合部２１が変位可能であるため、第２アンテナ２に外力が作用した場合に、第２アンテナ２における応力を緩和することができる。よって、第２アンテナ２の破損を起こりにくくすることができる。
これに対し、第２アンテナが外装体に固定されている場合には、第２アンテナに外力が作用すると、外装体から延出する第２アンテナの基端部（根元部分）に応力が集中し、この箇所で破損が起こりやすくなる可能性がある。

第２アンテナ２の電磁界結合部２１は、第１アンテナ１２の外周縁１２ａに沿う形状を有するため、電磁界結合部２１を第１アンテナ１２に十分に電磁界結合させることができる。
アンテナ保持溝３４は、第１アンテナ１２の外周縁１２ａに沿って形成されているため、第２アンテナ２の電磁界結合部２１を、第１アンテナ１２に沿って配置することができる。よって、電磁界結合部２１を第１アンテナ１２に十分に電磁界結合させることができる。

第２アンテナ２の電磁界結合部２１は、湾曲形状（例えば、半楕円形状）を有するため、第２アンテナ２に外力が作用した場合でも、矩形状の場合に比べ、応力集中が生じにくい。よって、第２アンテナ２の破損を起こりにくくすることができる。
これに対し、電磁界結合部が矩形状である場合には、第２アンテナに外力が作用すると、角部（屈曲部）に応力が集中し、この箇所で破損が起こりやすくなる可能性がある。

アンテナ保持溝３４は、基板１の外周縁１３ａに沿って形成されているため、第２アンテナ２の電磁界結合部２１を、第１アンテナ１２に沿って配置することができる。よって、電磁界結合部２１を第１アンテナ１２に十分に電磁界結合させることができる。

外装体３は、本体部３１と、主面３１ａに重ねられる蓋部３２とを備える。基板保持凹部３７およびアンテナ保持溝３４は、主面３１ａに形成されている。そのため、蓋部３２によって、基板１および第２アンテナ２が本体部３１から脱落するのを阻止することができる。よって、基板１および第２アンテナ２を外装体３に安定的に保持することができる。

ＲＦＩＤタグ１０では、外装体３の側端縁３１ｂに、Ｙ方向（主面３１ａに沿う方向）に延びるスリット状の側端開口３６が形成されている。そのため、第２アンテナ２は外装体３に対してＹ方向に位置変動できる。したがって、第２アンテナ２に外力が作用した場合に、変位により応力を緩和しやすくなる。よって、第２アンテナ２の破損を起こりにくくすることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されない。
例えば、ＲＦＩＤタグ１０では、基板１の外周縁１３ａおよび第１アンテナ１２の外周縁１２ａは全周にわたって湾曲形状であるが、基板および第１アンテナは、外周縁の一部が湾曲形状であってもよい。外装体３は、本体部３１と蓋部３２とを備えるが、外装体の構成は特に限定されない。例えば、外装体は、蓋部を備えていなくてもよい。外装体は板状に限らず、他の形状（ブロック状等）であってもよい。

１…基板、２…第２アンテナ、３…外装体、１０…ＲＦＩＤタグ（非接触型データ受送信体）、１１…ＲＦＩＤチップ、１２…第１アンテナ、１２ａ…外周縁、２１…電磁界結合部、２１ａ…端部、２２…延出部、３４…アンテナ保持溝、３７…基板保持凹部（基板保持部）。

Claims (2)

1. ＲＦＩＤチップと前記ＲＦＩＤチップに接続された第１アンテナとが設けられた基板と、
   前記基板とは別体とされた第２アンテナと、
   前記基板を保持する基板保持部と前記第２アンテナを保持するアンテナ保持溝とを有する外装体と、
   を備え、
   前記第２アンテナは、
   前記アンテナ保持溝に保持され、前記第１アンテナに電磁界結合される電磁界結合部と、
   前記電磁界結合部の端部から延び、前記外装体の外に延出する延出部と、
   を備え、
   前記電磁界結合部は、長さ方向に直交する方向に変位可能な状態で前記アンテナ保持溝に収容される、
   非接触型データ受送信体。
2. 前記アンテナ保持溝および前記電磁界結合部は、前記第１アンテナの外周縁に沿う形状を有する、請求項１記載の非接触型データ受送信体。

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