JP2007310453A - 非接触型データ受送信体 - Google Patents

Abstract

【課題】金属に直接貼付した状態で、読み取り／書き込みの指向性が広く、かつ、読み取り／書き込みの距離が長い非接触型データ受送信体を提供する。
【解決手段】磁性層１７、第一基材１１および第二基材１２を高さ方向に順に設けてなる構造体２１と、第一基材１１と第二基材１２との間に配され互いに接続された第一アンテナ１３およびＩＣチップ１５と、第二基材１２の外側の面１２ａに配された第二アンテナ１４とを備えた非接触型データ受送信体１０において、第一アンテナ１２と第二アンテナ１３を互いに電磁誘導が生じるように設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用途の情報記録メディアのように、電磁波を媒体とし、非接触状態にて、外部から情報を受信し、また外部に情報を送信できるようにした非接触型データ受送信体に関し、特に、金属に直接貼付して、非接触状態にて、外部から情報を受信し、また外部に情報を送信できるようにした非接触型データ受送信体に関するものである。

非接触型データ受送信体の一例であるＩＣラベルは、基材と、その一方の面に設けられ互いに接続されたアンテナおよびＩＣチップとから構成されるインレットを備えており、情報書込／読出装置からの電磁波を受信すると共振作用によりアンテナに起電力が発生し、この起電力によりＩＣラベル内のＩＣチップが起動し、このＩＣチップ内の情報を信号化し、この信号がＩＣラベルのアンテナから発信される。
ＩＣラベルから発信された信号は、情報書込／読出装置のアンテナで受信され、コントローラーを介してデータ処理装置へ送られ、識別などのデータ処理が行われる。

このようなＩＣラベルなどの非接触型データ受送信体は、例えば、物品管理の用途などに用いられる。特に、非接触型データ受送信体を、種類の多い物品や、部品点数の多い機械部品などの管理に適用すれば、物品自体を目視することなしに識別することができるため、物品の選定作業や在庫管理などの効率を上げることができるので、非常に有効である。

これらのＩＣラベルが作動するためには、情報書込／読出装置から発信された電磁波がＩＣラベルのアンテナに十分取り込まれて、ＩＣチップの作動起電力以上の起電力が誘導されなければならないが、ＩＣラベルを金属製物品の表面に貼付した場合には、金属製物品の表面では磁束が金属物品の表面に平行になる。このため、ＩＣラベルのアンテナを横切る磁束が減少して誘導起電力が低下するため、ＩＣチップの作動起電力を下回り、ＩＣチップが作動しなくなるという問題があった。

そこで、アンテナの磁芯部材を、磁性層と非磁性層を交互に積層することにより形成した、金属対応のＲＦＩＤタグが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような構成にすることにより、このＲＦＩＤタグの磁芯部材では、各層の積層方向である磁芯部材の厚み方向に関する透磁率が低下し、磁芯部材の面方向における透磁率が上昇する。そのため、このＲＦＩＤタグを金属物品に貼付してもＩＣチップが作動し、情報の送受信が可能となる。
特開２００５−６２６３号公報

しかしながら、上述のアンテナの磁芯部材を、磁性層と非磁性層を交互に積層することにより形成したＲＦＩＤタグでは、アンテナが設けられている面に対して、情報書込／読出装置のアンテナを近接させた場合にのみ、ＩＣチップが作動するため、ＩＣチップに対する読み取り／書き込みの指向性が狭いという問題があった。また、アンテナの磁芯部材として磁性層を設けると、磁性層を設けていない場合より、読み取り／書き込み可能な距離が大幅に短くなるという問題があった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、金属に直接貼付した状態で、読み取り／書き込みの指向性が広く、かつ、読み取り／書き込みの距離が長い非接触型データ受送信体を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る非接触型データ受送信体は、磁性層、第一基材および第二基材を高さ方向に順に設けてなる構造体と、前記第一基材と前記第二基材との間に配され互いに接続された第一アンテナおよびＩＣチップと、前記第二基材の外側の面に配された第二アンテナとを備えた非接触型データ受送信体であって、前記第一アンテナは、前記第二アンテナによって電磁誘導が生じるように設けられたことを特徴とする。

本発明の非接触型データ受送信体は、磁性層、第一基材および第二基材を高さ方向に順に設けてなる構造体と、前記第一基材と前記第二基材との間に配され互いに接続された第一アンテナおよびＩＣチップと、前記第二基材の外側の面に配された第二アンテナとを備えた非接触型データ受送信体であって、前記第一アンテナは、前記第二アンテナによって電磁誘導が生じるように設けられたので、金属に直接貼付した状態で、読み取り／書き込みの指向性が広くなるとともに、読み取り／書き込みの距離が長くなる。また、外部からの衝撃によりＩＣチップが損傷するのを防止することができる。

本発明の非接触型データ受送信体を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明に係る非接触型データ受送信体の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１中、符号１０は非接触型データ受送信体、１１は第一基材、１２は第二基材、１３は第一アンテナ、１４は第二アンテナ、１５はＩＣチップ、１６は接着層、１７は磁性層、１８は粘着層、１９は剥離材、２０は被覆層、２１は構造体をそれぞれ示している。

この実施形態の非接触型データ受送信体１０は、粘着層１８、磁性層１７、第一基材１１、接着層１６および第二基材１２を高さ方向に順に設けてなる構造体２１と、第一基材１１の一方の面１１ａに設けられ互いに接続されたコイル状の第一アンテナ１３およびＩＣチップ１４と、第二基材１２の外側の面１２ａに設けられたコイル状の第二アンテナ１４と、第二基材１２の外側の面１２ａに第二アンテナ１４を覆うように設けられた被覆層２０とから概略構成されている。
また、粘着層１８の磁性層１７と接している面とは反対の面１８ａには、剥離材１９が配されている。

また、第一アンテナ１３の両端部がＩＣチップ１５の両極端子にそれぞれ接続されて、第一アンテナ１３とＩＣチップ１５は１つの閉回路を構成しており、第二アンテナ１４は両端部が互いに接続されて、１つの閉回路を構成している。そして、第一アンテナ１３は、第二アンテナ１４によって、電磁誘導が生じるように設けられている。

また、第一アンテナ１３が、第二アンテナ１４によって、電磁誘導が生じるように、第一アンテナ１３とＩＣチップ１５からなる閉回路のインピーダンスと、第二アンテナ１４の閉回路のインピーダンスとがほぼ等しくなっている。

さらに、第一アンテナ１３が、第二アンテナ１４によって、電磁誘導が生じるように設けるには、第一アンテナ１３と第二アンテナ１４との最短距離を２ｃｍ以下にすることが好ましく、１ｃｍ以上、２ｃｍ以下にすることがより好ましい。
第一アンテナ４３と第二アンテナ４４との最短距離が２ｃｍを超えて大きくなると、電磁誘導における共振の効率が低下する。

非接触型データ受送信体１０において、ＩＣチップ１５の厚みは、第一アンテナ１３の厚みよりも厚くなっている。

第一基材１１、第二基材１２としては、少なくとも表層部には、ガラス繊維、アルミナ繊維などの無機繊維からなる織布、不織布、マット、紙などまたはこれらを組み合わせたもの、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる織布、不織布、マット、紙などまたはこれらを組み合わせたものや、あるいはこれらに樹脂ワニスを含浸させて成形した複合基材や、ポリアミド系樹脂基材、ポリエステル系樹脂基材、ポリオレフィン系樹脂基材、ポリイミド系樹脂基材、エチレン−ビニルアルコール共重合体基材、ポリビニルアルコール系樹脂基材、ポリ塩化ビニル系樹脂基材、ポリ塩化ビニリデン系樹脂基材、ポリスチレン系樹脂基材、ポリカーボネート系樹脂基材、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合系樹脂基材、ポリエーテルスルホン系樹脂基材などのプラスチック基材や、あるいはこれらにマット処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、フレームプラズマ処理、オゾン処理、または各種易接着処理などの表面処理を施したものなどの公知のものから選択して用いられる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレートまたはポリイミドからなる電気絶縁性のフィルムまたはシートが好適に用いられる。

第一アンテナ１３は、第一基材１１の一方の面１１ａにポリマー型導電インクを用いて所定のパターン状にスクリーン印刷により形成されてなるものか、もしくは、導電性箔をエッチングしてなるものである。同様に、第二アンテナ１４は、第二基材１２の一方の面１２ａにポリマー型導電インクを用いて所定のパターン状にスクリーン印刷により形成されてなるものか、もしくは、導電性箔をエッチングしてなるものである。

本発明におけるポリマー型導電インクとしては、例えば、銀粉末、金粉末、白金粉末、アルミニウム粉末、パラジウム粉末、ロジウム粉末、カーボン粉末（カーボンブラック、カーボンナノチューブなど）などの導電微粒子が樹脂組成物に配合されたものが挙げられる。

樹脂組成物として熱硬化型樹脂を用いれば、ポリマー型導電インクは、２００℃以下、例えば１００〜１５０℃程度でアンテナ１２をなす塗膜を形成することができる熱硬化型となる。アンテナ１２をなす塗膜の電気の流れる経路は、塗膜をなす導電微粒子が互いに接触することによる形成され、この塗膜の抵抗値は１０^-5Ω・ｃｍオーダーである。

また、本発明におけるポリマー型導電インクとしては、熱硬化型の他にも、光硬化型、浸透乾燥型、溶剤揮発型といった公知のものが用いられる。

光硬化型のポリマー型導電インクは、光硬化性樹脂を樹脂組成物に含むものであり、硬化時間が短いので、製造効率を向上させることができる。光硬化型のポリマー型導電インクとしては、例えば、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂（特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など）とのブレンド樹脂組成物に、導電微粒子が６０質量％以上配合され、ポリエステル樹脂が１０質量％以上配合されたもの、すなわち、溶剤揮発型かあるいは架橋／熱可塑併用型（ただし熱可塑型が５０質量％以上である）のものや、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂（特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など）とのブレンド樹脂組成物に、ポリエステル樹脂が１０質量％以上配合されたもの、すなわち、架橋型かあるいは架橋／熱可塑併用型のものなどが好適に用いられる。

一方、第一アンテナ１３、第二アンテナ１４をなす導電性箔としては、銅箔、銀箔、金箔、白金箔、アルミニウム箔などが挙げられる。

ＩＣチップ１５としては、特に限定されず、第一アンテナ１３を介して非接触状態にて情報の書き込みおよび読み出しが可能なものであれば、非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベル、あるいは非接触型ＩＣカードなどのＲＦＩＤメディアに適用可能なものであればいかなるものでも用いられる。

接着層１６は、第一基材１１と第二基材１２を接着するとともに、第一基材１１の一方の面１１ａに設けられた第一アンテナ１３およびＩＣチップ１５を保護するために設けられたものであり、再剥離を意図しない強粘着剤や再剥離性の粘着剤など、いかなる粘着剤でも適用することができる。

また、磁性層１７は、少なくとも磁性微粒子からなるフィラーを樹脂に含有してなる複合体から構成されている。このような磁性層１７において、非接触型データ受送信体１０を第一基材１１の一方の面１１ａ側から見て、磁性層１７を構成する多数の磁性微粒子は、少なくともその一部が互いに重なり、隣接した１つの磁性体を形成している。

磁性層１７をなす複合体は、磁性微粒子からなるフィラーと、樹脂とから概略構成されている。
この複合体は、磁性微粒子からなるフィラーと、樹脂と、添加剤と、溶媒とを含む磁性塗料を塗布、乾燥することによって、磁性微粒子がほぼ均一に分散した形態に成形される。

また、磁性微粒子としては、粉末状の磁性体粉末、または、この磁性体粉末をボールミルなどで微細化して粉末を成形した後、この粉末を機械的に扁平化して得られた扁平状のフレークなどからなる磁性体フレークが挙げられる。これらの中でも、磁性微粒子としては、扁平状のものが好ましい。磁性微粒子が扁平状であれば、非接触型データ受送信体１０を第一基材１１の一方の面１１ａ側から見て、磁性層１７を構成する多数の磁性微粒子が、少なくともその一部が互いに重なり、隣接した１つの磁性体を形成しやすい。したがって、より磁束が磁性層を通ってアンテナに捕捉され易くなる。

さらに、磁性体粉末としては、例えば、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金）粉末、カーボニル鉄粉末、パーマロイなどのアトマイズ粉末、還元鉄粉末などが挙げられる。磁性体フレークとしては、例えば、前記磁性体粉末をボールミルなどで微細化して粉末を成形した後、この粉末を機械的に扁平化して得られたフレークや、鉄系またはコバルト系アモルファス合金の溶湯を水冷銅板に衝突させて得られたフレークなどが挙げられる。これらの中でも、磁性微粒子としては、センダストからなる磁性体粉末または磁性体フレークが好ましく、センダストからなる磁性体フレークがより好ましい。磁性微粒子が、センダストからなる磁性体粉末または磁性体フレークであれば、これらを構成要素として含む磁性層１７の飽和磁束密度および透磁率が高くなるので、より磁束が磁性層を通ってアンテナに捕捉され易くなる。

なお、磁性層１７をなす磁性微粒子の形状は、その全てが粉末状あるいは扁平状のいずれか一方である必要はない。磁性層１７には、粉末状の磁性微粒子と扁平状の磁性微粒子が混在していてもよく、このように形状の異なる磁性微粒子が混在していても、本発明の非接触型データ受送信体は十分に効果を発揮する。

磁性層１７をなす複合体を構成する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、反応型樹脂などが挙げられる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニル、酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニル共重合体、メタクリル酸エステル−エチレン共重合体、ポリ弗化ビニル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体（セルロースアセテートブチレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースプロピオネート、ニトロセルロース）、スチレンブタジエン共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、あるいは、スチレン系ゴム、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム、エチレン・プロピレン共重合体ゴムなどのポリマー系の合成ゴム材料などが挙げられる。

熱硬化性樹脂または反応型樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン硬化型樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂などが挙げられる。

また、磁性層１７をなす複合体には、磁性層１７に粘着性を付与するために、各種粘着剤が含まれていてもよい。

また、磁性層１７をなす複合体を形成するために用いられる磁性塗料に含まれる添加剤としては、粘度調整剤、消泡剤、レベリング剤などが挙げられる。

さらに、この磁性塗料に含まれる溶媒としては、シクロヘキサノン、アセトン、ベンゼン系、エチル系などの有機溶媒が挙げられる。

粘着層１８は、非接触型データ受送信体１０を金属物品の表面に貼付するために設けられたものであり、金属物品の表面に粘着可能な粘着剤で構成されている。このような粘着剤としては、再剥離を意図しない強粘着型の粘着剤、または、再剥離型の粘着剤の何れかのタイプから選択される。

剥離材１９は、粘着層１８を保護するために、粘着層１８の粘着面（粘着層１８の磁性層１７と接している面とは反対の面１８ａ）に貼付されている。
剥離材１９としては、例えば、上質紙、グラシン紙、コート紙、アート紙、模造紙などから選択した紙の粘着層１８と接する面に剥離剤が塗布されたものが用いられる。

被覆層２０は、第二基材１２の外側の面１２ａに配された第二アンテナ１４を保護するために設けられている。
被覆層２０の材質としては、熱可塑性樹脂、反応型樹脂、熱硬化性樹脂などの樹脂が挙げられる。

なお、この実施形態では、接着層１６を介して第一基材１１と第二基材１２を接着した非接触型データ受送信体１０を例示したが、本発明の非接触型データ受送信体はこれに限定されない。本発明の非接触型データ受送信体にあっては、第一基材と第二基材を融着してもよい。
また、この実施形態では、第二基材１２の外側の面１２ａに第二アンテナ１４を覆うように被覆層２０を設けた非接触型データ受送信体１０を例示したが、本発明の非接触型データ受送信体はこれに限定されない。本発明の非接触型データ受送信体にあっては、必ずしも被覆層が設けられていなくてもよい。
さらに、この実施形態では、第一基材１１と第二基材１２を備えた非接触型データ受送信体１０を例示したが、本発明の非接触型データ受送信体はこれに限定されない。本発明の非接触型データ受送信体にあっては、第一基材と第二基材との間に、その他の基材層が介在していてもよい。

次に、図２を参照して、この実施形態の非接触型データ受送信体の作用について、この非接触型データ受送信体を金属物品に貼付し、この非接触型データ受送信体を用いて金属物品の管理を行う場合を例に挙げて説明する。
図２は、この実施形態の非接触型データ受送信体の作用を示す概略断面図である。
図２中、符号３０は金属物品、４０は非接触型データ受送信体の情報書込／読出装置のアンテナをそれぞれ示している。

剥離材１９を剥がして、非接触型データ受送信体１０を、粘着層１８を介して、金属物品３０の一面３０ａに貼付する。
このように、金属物品３０の一面３０ａに貼付した非接触型データ受送信体１０に、情報書込／読出装置のアンテナ４０を近接させると、情報書込／読出装置からの電磁誘導により第二アンテナ１４に電流が流れる。そして、第二アンテナ１４に電流が流れると、この電流により、第二アンテナ１４には、符号α１で示す矢印の向きに磁界が生じる。
すると、この第二アンテナ１４に生じた磁界により、第一アンテナ１３には、符号α２で示す矢印の向きに磁界が生じる。この第一アンテナ１３に生じた磁界により、第一アンテナ１３に電流が流れる。
そして、第一アンテナ１３を流れる電流がＩＣチップ１５に供給されることにより、情報書込／読出装置から、第一アンテナ１３と第二アンテナ１４を介してＩＣチップ１５に情報が書き込まれ、あるいは、ＩＣチップ１５に書き込まれた情報が第一アンテナ１３と第二アンテナ１４を介して情報書込／読出装置にて読み出される。

このように非接触型データ受送信体１０は、金属物品３０に直接貼付した状態で、読み取り／書き込みの指向性が広くなるとともに、読み取り／書き込みの距離が長くなる。また、非接触型データ受送信体１０は、磁性層１７が設けられているので、金属物品２０の角面に貼付しても、第一アンテナ１２Ａと第二アンテナ１２Ｂとの間で、必要以上の干渉が生じない。また、非接触型データ受送信体１０は、ＩＣチップ１５が設けられた第一基材１１の上に第二基材１２が配され、ＩＣチップ１５が露出していないから、外部からの衝撃によりＩＣチップ１５が損傷するのを防止することができる。

また、非接触型データ受送信体を、第一基材や、この下に配される粘着層などの厚みを厚くして、第一アンテナを金属物品から大きく離間させた構成とすれば、第二アンテナや磁性層を設けることなく、非接触型データ受送信体を金属物品に直接貼付した状態で通信可能とすることができる。しかしながら、非接触型データ受送信体全体の厚みも厚くなるという問題が生じる。したがって、この実施形態によれば、金属物品に直接貼付した状態で通信可能、かつ、厚みの薄い非接触型データ受送信体を実現することができる。

本発明の非接触型データ受送信体は、金属物品への貼付だけではなく、電磁波を発する物品への貼付などにも適用できる。

本発明に係る非接触型データ受送信体の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明に係る非接触型データ受送信体の一実施形態の作用を示す概略断面図である。

符号の説明

１０・・・非接触型データ受送信体、１１・・・第一基材、１２・・・第二基材、１３・・・第一アンテナ、１４・・・第二アンテナ、１５・・・ＩＣチップ、１６・・・接着層、１７・・・磁性層、１８・・・粘着層、１９・・・剥離材、２０・・・被覆層、２１・・・構造体。

Claims (1)

1. 磁性層、第一基材および第二基材を高さ方向に順に設けてなる構造体と、前記第一基材と前記第二基材との間に配され互いに接続された第一アンテナおよびＩＣチップと、前記第二基材の外側の面に配された第二アンテナとを備えた非接触型データ受送信体であって、
   前記第一アンテナは、前記第二アンテナによって電磁誘導が生じるように設けられたことを特徴とする非接触型データ受送信体。
   
   

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