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JP2008182728A - 無線用ｉｃタグ及び無線用ｉｃタグの製造方法 - Google Patents

無線用ｉｃタグ及び無線用ｉｃタグの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ケーブルなどに実装しても脱落や高温破壊のおそれが少ない無線用ＩＣタグ及び無線用ＩＣタグの製造方法を提供する。
【解決手段】 ガラスエポキシ基板６１の表面に、等間隔のピッチで多数の第１のアンテナ３ａを形成し、その裏面に、第１のアンテナ３ａのそれぞれと対向する位置に第２のアンテナ８ａをそれぞれ形成する。そして、第１のアンテナ３ａの中央部付近に個別にＩＣチップ４を搭載して対応する第１のアンテナ３ａに接続する。さらに、ガラスエポキシ基板６１を切断し、無線用ＩＣタグ２５に分解する。こうして製造した無線用ＩＣタグ２５を、ケーブル６５の製造工程中における成形時に、絶縁性のケーブル外被６６に埋め込む。
【選択図】図９

Description

本発明は、誘電率の大きな部材への取り付けに好適な無線用ＩＣタグ及び無線用ＩＣタグの製造方法に関し、特に、電力ケーブルや通信ケーブルなどへの取り付けに好適な無線用ＩＣタグ、及び、無線用ＩＣタグの製造方法に関するものである。
物品の管理や盗難の防止、偽造の防止などを目的として、非接触で物品の情報を得る無線用タグの開発実用化が進められている。例えば盗難防止を目的として利用される従来の無線用タグに、アンテナとして機能する導体を含む共振回路とスペーサとして用いる絶縁性基材シートとで構成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。この無線用タグ（特許文献１では、「盗難防止用タグ」と称している）に所定周波数の電波を送信し、それを受信した無線用タグが送信する電波を検出することにより、物品の盗難の監視に利用している。特許文献１に記載の従来の無線用タグは、高感度であること、つまり検知できる距離が長いことを特徴としている。
また、電力ケーブルや通信ケーブルの表面または外被内に無線用ＩＣタグを実装して、ケーブルの製造者、製造年月日、ケーブル仕様、ケーブル長などのケーブル情報を非接触で読み取る技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、ケーブル上の所定の間隔ごとに無線用ＩＣタグを実装しているので、埋設されたケーブルの端末のみならず任意の位置のケーブル情報を読み取ることができる。
特開平１１−３３９１４２号公報（段落番号０００６〜０００７） 特開２００３−２０３５２７号公報（段落番号００１０〜００１９、図１）
しかしながら、例えば、前記した無線用タグを金属製の物品に貼付して用いると、無線用タグが受信した電波が金属製の物品に吸収され、結果的に、無線用タグが送信する電波の強度が弱くなることから、検知できる距離が短くなるという問題があった。
この問題は、無線用タグにＩＣチップを加えた無線用ＩＣタグにおいても同様に発生する。無線用ＩＣタグは、基材、基材上に形成される金属箔よりなるアンテナ、アンテナ上に配置され予め情報が書き込まれているＩＣチップ、及び基材と物品との間に配置されるスペーサにより構成される。無線用ＩＣタグに対して外部アンテナから所定の周波数の電波が送信されると、アンテナで受信した電波から作動電力を生成してＩＣチップを動作させ、ＩＣチップに予め書き込まれている情報を読み出し、アンテナから送信する。この情報が外部アンテナにより受信される。無線用ＩＣタグを金属製の物品等に貼付して用いた場合、無線用ＩＣタグが受信した電波が金属製の物品に吸収されることから、充分な作動電力を得ることが出来なくなり、結果的に、ＩＣチップを動作させて情報を読み出し、それを必要な距離にまで送信することができなくなる。
この問題を解決するためには、スペーサを厚くする必要があるが、それは無線用ＩＣタグの大型化（ここでは厚みが増すこと）につながることから、安易には実行することができない。
図６は、前記した従来の無線用ＩＣタグのスペーサの厚みを変化させた場合の通信距離の特性を示すグラフである。スペーサの厚みが１ｍｍの場合には、通信距離は１０ｍｍ程度と短い。逆に、通信距離を最も長く（約１５０ｍｍ）するには、１５ｍｍ以上の厚みのスペーサが必要となる。ただしアンテナの長さを５３ｍｍとした。
このようにスペーサの厚みを厚くすれば、通信距離を長くすることは可能である。しかし通信距離を長くするためにスペーサの厚みを厚くすることは、無線用ＩＣタグの大型化を招くこととなり、応用分野が限定されるなどの大きな障害が生じ、また、実際に利用する状況でも、人や物が無線用ＩＣタグに接触して剥がれたりするなど、使い勝手の悪いものとなってしまう。
また、ケーブルに無線用ＩＣタグを実装する場合においても、ケーブルの内部が銅などの金属導体であったり、外被の内側に金属製のシールド層が施してあったりするので、無線用ＩＣタグの通信距離は大幅に低下してしまう。さらには、ケーブルの表面に無線用ＩＣタグを貼付すると脱落しやすいし、ケーブルの内部に無線用ＩＣタグを埋め込む場合はケーブル成形時の高温に無線用ＩＣタグの基板が耐えられないなど、無線用ＩＣタグをケーブルに用いるときの使い勝手の悪さは依然として解消されない。
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、ケーブルなどに実装しても脱落や高温破壊のおそれが少ない無線用ＩＣタグ及び無線用ＩＣタグの製造方法を提供することを目的とする。
前記した課題を解決するために、本発明による無線用ＩＣタグは、ケーブルの絶縁性外被に埋め込まれ、ＩＣチップに記録されている識別情報を無線で送信する無線用ＩＣタグであって、耐熱性の絶縁材料で形成された第２のスペーサと、前記第２のスペーサの一面に形成され、前記ＩＣチップを搭載してそのＩＣチップに記録されている識別情報を送信する第１のアンテナと、前記第２のスペーサの他面に形成され、前記第１のアンテナにおける所定の周波数の電波に共振する第２のアンテナとを備え、前記絶縁性外被が、前記第１のアンテナと前記ケーブルの内部導体またはシールド層との間の距離を保持する第１のスペーサとして機能することを特徴とする。
さらに、本発明による無線用ＩＣタグの製造方法は、ケーブルの絶縁性外被に埋め込まれ、ＩＣチップに記録されている識別情報を無線で送信する無線用ＩＣタグの製造方法であって、ガラスエポキシ基板の第１の面に、等間隔のピッチで多数の第１のアンテナを形成する工程と、前記ガラスエポキシ基板の第２の面において、前記第１のアンテナのそれぞれと対向する位置に第２のアンテナをそれぞれ形成する工程と、多数の前記第１のアンテナのそれぞれの中央部付近に個別にＩＣチップを搭載して対応する第１のアンテナに接続する工程と、前記ガラスエポキシ基板を切断して、前記第１の面に１個の前記ＩＣチップを搭載した１個の前記第１のアンテナを備え、前記第２の面に１個の前記第２のアンテナを備える無線用ＩＣタグに分解する工程と、前記ケーブルの製造工程中における成形時に前記無線用ＩＣタグを前記絶縁性外被に埋め込む工程とを実行することを特徴とする。
本発明の無線用ＩＣタグによれば、ケーブル成形時の高温にも耐えることができるので、例えばケーブルの外被内に実装できる。これによってケーブルから脱落するおそれがなくなり、かつ、通信距離も長くすることができる。
以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
図１に、本発明の実施の形態１に係る無線用ＩＣタグの構造を示す。また、図２（ａ）は、図１の無線用ＩＣタグの幅方向の断面図、図２（ｂ）は、図１の無線用ＩＣタグの長さ方向の断面図である。図１に記載の無線用ＩＣタグのうち、基材２、アンテナ（第１のアンテナ）３、及びＩＣチップ４から構成される板状のものは、一般にインレット１と呼ばれている。なお、符号５は、無線用ＩＣタグが取り付けられる部材である。
実施の形態１に係る無線用ＩＣタグは、ＩＤ情報を記憶したＩＣチップ４に接続される第１のアンテナ３が基材２に取り付けられて構成されたインレット１と、インレット１の下面（例えば金属製の部材５側）に取り付けられる第１のスペーサ６、インレット１の上面（金属製の部材５側の反対側）に取り付けられる第２のスペーサ７、及び、第２のスペーサ７上に取り付けられ共振体としての役割をもつ第２のアンテナ８により構成される。
インレット１自体は、例えば、ポリイミド樹脂材料よりなる板状の基材２上に、上面に錫メッキを施した銅箔製の第１のアンテナ３、最大１２８ビットのＩＤコードが予め書き込まれているＩＣチップ４が配置された構造をしている。このインレット１の下面に配置される第１のスペーサ６の厚みは、図２（ｂ）の例では０．１ｍｍであり、その材料としては、誘電率が１に近い発泡材、具体的にはウレタン系、アクリル系、あるいは合成ゴム系などの材料が用いられ、コスト面、耐久性の面、接着力の面を考慮して適宜選択される。第１のスペーサ６の幅及び長さ方向の寸法に、特に制約はない。
なお、インレット１自体は既に知られたものであり、詳しくは、ＩＣチップ４に接続した第１のアンテナ３が、その幅方向に向かって短冊状に、板状の基材（図１の基材２の幅寸法に切断される前の板材を意味する）上に、例えば、１万個並べて配置されロール状に巻かれてパッケージされたもの（一般にＴＣＰ（Tape Carrier Package）インレットと呼ばれている）やシート状のものが既にインレット材として知られている。
インレット１の上面に取り付けられる第２のスペーサ７の材料には、ウレタン系、アクリル系、合成ゴム系などの誘電率が１に近い発泡材やゴムなどの絶縁材料を利用することができる。その厚みは図２（ｂ）の例では０．３ｍｍとしている。第２のスペーサ７の幅や長さ方向の寸法についても特に制約は無く、製造し易い寸法にすることが可能である。
第２のスペーサ７上に配置される第２のアンテナ８は、第１のアンテナ３と同様、銅箔により形成しているが、これに限定されるものではなく、アルミニウム箔、導電性インク（カーボン樹脂をインクに練り込んだもの）等により形成することも可能である。その厚みは、例えば、約０．０２ｍｍであり、長さは後記する理由により５３ｍｍとしている。第２のアンテナ８の幅寸法に関しては特に制約はない。
図３は、第２のスペーサ７として用いる絶縁材料の誘電率を一定とした場合の第２のアンテナ８の長さに対する通信距離を測定した実験の結果を示すグラフである。図３に示すように、第２のアンテナ８の長さが約４５ｍｍまでは通信距離は約１２ｍｍと一定であったが、第２のアンテナ８の長さを長くしていくと、４５ｍｍを超える長さから急に通信距離が長くなり、５３ｍｍの長さにした場合、通信距離が約１３０ｍｍとなった。さらに第２のアンテナ８の長さを長くしていくと、逆に通信距離は急に短くなり、約６０ｍｍの長さに達すると、全く通信できない状態（通信距離が０）となった。実施の形態１では、この実験結果に基づいて、最も通信距離が長くなった５３ｍｍを第２のアンテナ８の長さとしている。
通信距離を長くするためには、第２のスペーサ７として用いる絶縁材料には、誘電率の小さい材料の方が有利である。また、第１のスペーサ６として用いる絶縁材料と第２のスペーサ７として用いる絶縁材料の材質は、同じものでも異なるものでもよいが、第２のスペーサ７として用いる絶縁材料の材質が、より通信距離に影響を与えることがわかっている。例えば、第１のスペーサ６の材質の誘電率が空気に近い発泡材で、第２のスペーサ７の材質がゴムの場合、第２のスペーサ７の材質の誘電率が大きいことから、通信距離は短いものとなってしまう。
第２のアンテナ８の長さは、無線用ＩＣタグから情報を読み取る為に用いられる所定の周波数（２．４５ＧＨｚ）の電波の波長の１／２とした場合に、通信距離が最も長くなることが理論的に知られている。ただし、その長さは第２のスペーサ７の誘電率などにより変化する。第２のスペーサ７として誘電率の大きい絶縁材料を用いると、第２のアンテナ８の長さを短くすることができる。例えば、実験結果は図示しないが、第２のスペーサ７の絶縁材料としてクロロプレンゴムを用いると、第２のアンテナ８の長さを前記した５３ｍｍから４５ｍｍに短縮することができることがわかっている。
このように通信距離と第２のアンテナ８の長さは、第２のスペーサ７として用いる絶縁材料の誘電率について、トレードオフの関係にある。このため、適切な誘電率の絶縁材料を選択することにより、第２のスペーサ７と第２のアンテナ８とを付加したことによる薄型化と共にアンテナ長の短縮による長さ方向の寸法の短縮を兼ね備え、比較的長い通信距離を確保することができる無線用ＩＣタグを実現することが可能となる。前記した例の場合、第１のアンテナ３の長さも第２のアンテナ８と同じ長さの４５ｍｍとすることができるので、薄型化と共に長さ方向の寸法を短縮でき、無線用ＩＣタグの小型化を実現できる。
表１に、第１のスペーサ６と第２のスペーサ７の厚みを変えた場合の、無線用ＩＣタグの例を示す。なお、インレット１及び第２のアンテナ８は同じ厚みのものを用いている。
Figure 2008182728
表１に示すように、例１の構造にすることにより、無線用ＩＣタグを最も薄型にすることができる。例えば、無線用ＩＣタグの薄型化を優先する場合には、例１に示す無線用ＩＣタグを用いればよい。ただし、例２、例３と比べると、第１のスペーサ６の材質によっては、第２のアンテナ８の長さを規定の長さに調整する精度が要求され、それが満たされない場合、無線用ＩＣタグの通信距離にばらつきを生じることとなる。例１は、図２（ｂ）に記載した実施の形態１に係る無線用ＩＣタグに相当する。
例２の無線用ＩＣタグの場合は、例１の無線用ＩＣタグよりも厚いものとなるが、第２のアンテナ８の長さを規定の長さに調整する精度が例１ほどには要求されず、精度が満たされない場合でも、例１の無線用ＩＣタグよりは、安定した通信距離を確保することができる。例えば、無線用ＩＣタグの薄型化を必ずしも優先せず、調整工数を少なくすることにより製造コストを低下させたい場合に利用できる。
なお、例１，２，３にも示されているように、第２のスペーサ７の厚みは第１のスペーサ６の厚みよりも厚いことが、通信距離を長くすることにとって望ましい。
例３の無線用ＩＣタグの場合は、例２のものよりもさらに厚い無線用ＩＣタグとなってしまうが、図６からわかるように、第１のスペーサ６の厚みを増すことにより、通信距離を長くすることができるので、無線用ＩＣタグの用途によっては利用することができる。
次に無線用ＩＣタグを用いたシステムの動作について説明する（適宜、図１を参照する）。
図４に、ＩＣタグシステムの構成図を示す。ＩＣタグシステムは、無線用ＩＣタグと、この無線用ＩＣタグとの間で所定の周波数の電波を送受信する外部アンテナ３０、外部アンテナ３０での電波の送受信を制御するリーダ３１、リーダ３１に対して無線用ＩＣタグに記憶されたＩＤコードの読み取りを指示するホストコンピュータ３２から構成される。また、リーダ３１内のＲＦ（Radio Frequency）送受信部３１１は、送受信する信号の入出力や変復調を行い、制御部３１２は、ホストコンピュータ３２との通信やＲＦ送受信部３１１との間での信号の入出力を行う。
例として、金属製の部材５に取り付けられた無線用ＩＣタグに記憶されたＩＤコードを読み取る場合について説明する。リーダ３１内の制御部３１２は、ホストコンピュータ３２から無線用ＩＣタグに記憶されたＩＤコードを読み取る指示を受けると、ＲＦ送受信部３１１を制御し、外部アンテナ３０から無線用ＩＣタグに対して所定の周波数（２．４５ＧＨｚ）の電波を送信する。この電波を受信した無線用ＩＣタグ側の第２のアンテナ８が、同様に受信した第１のアンテナ３と共に共振して、従来に比べて大きな作動電力を発生し、この作動電力によってＩＣチップ４を動作させ、予め書き込まれているＩＤコードを読み出して、外部アンテナ３０へ送信する。リーダ３１は、外部アンテナ３０を介して無線用ＩＣタグからのＩＤコードを受信し、制御部３１２は、受信したＩＤコードをＲＦ送受信部３１１から受け取りホストコンピュータ３２へ送る。ホストコンピュータ３２では、ＩＤコードを受け取り、例えば、これを無線用ＩＣタグが取り付けられた部材５に関する情報として利用する。
なお、従来の無線用ＩＣタグの通信距離は１０ｍｍでしかなかったが、実施の形態１に記載の無線用ＩＣタグではその通信距離を前記したように１３０ｍｍとすることができるので、図４に示す無線用ＩＣタグと外部アンテナ３０との距離を、１３０ｍｍとすることができる。その結果、従来は誘電率の大きな、例えば、金属製の部材５に適した専用の外部アンテナ（距離が短い通信を可能とする外部アンテナ）を外部アンテナ３０として用いる必要があったが、前記したように通信距離が長くなることにより、一般的に使用されている通常の外部アンテナを用いることが可能となった。
ここで、実施の形態１に記載の無線用ＩＣタグが取り付けられるのに好適な部材５としては、前記したように金属製のみならず、例えば、水の入ったガラス部材、さらには、動物の体等、水分を多く含んで誘電率の大きいものであっても良い。
実施の形態１によれば、無線用ＩＣタグの全体の厚みを抑えつつ、所定の周波数での通信距離を、従来の無線用ＩＣタグの通信距離に比べて約１３倍に長くすることができた。また、第１のスペーサ６と第２のスペーサ７に絶縁材料を用い、さらに、第２のスペーサ７の厚みを第１のスペーサ６の厚みより厚くすることにより、通信距離を長くすることにとって、より効果的な無線用ＩＣタグを実現する。なお、無線用ＩＣタグの各アンテナとスペーサとの結合手段には、接着を利用することができる。
＜実施の形態２＞
図５は、本発明に係る無線用ＩＣタグ（図１に示した構造の無線用ＩＣタグ）を製造する無線用ＩＣタグ製造装置の構成の概略を示す。図１と同じ構成要素については同一の符号を付してある。なお、後記するインレット材１１、第１のスペーサ材１２、第２のスペーサ材１３、第２のアンテナ材１４のそれぞれの材料の近くに円で囲んで示す図は、その材料の一部を平面視した図であり、また図５の右下に円で囲んで示す図は、当該無線用ＩＣタグ製造装置により製造された無線用ＩＣタグ（図１と同様の構造のもの）の斜視図である。
図５において、符号１１は第１のアンテナ材（詳しくはインレット材）であり、前記したように、図１に示したＩＣチップ４が接続された第１のアンテナ３がその幅方向に向かって短冊状に板状の基材２Ａ上に、例えば、１万個並べて配置されロール状に巻かれたもの（ＴＣＰインレット）が既に知られているので、これをそのまま用いることも可能である。符号１２は発泡材よりなる第１のスペーサ材（図１の第１のスペーサ６の幅寸法に切断される前の板材を意味する）であり、一方の面に粘着面として、例えば、両面テープが接着され、その状態でロール状に巻かれている。符号１３は発泡材よりなる第２のスペーサ材（図１の第２のスペーサ７の幅寸法に切断される前の板材を意味する）であり、両面に粘着面として、例えば、両面テープが接着され、その状態でロール状に巻かれている。符号１４は第２のアンテナ材であり、第２のアンテナ８がその幅方向に向かって短冊状に保護膜をベース材として、例えば、１万個並べて配置された状態でロール状に巻かれている。なお、第２のアンテナ材１４としては、他に、短冊状ではなく、銅板等の板材が用いられる場合もあり、この際は、後記するように、第１のスペーサ６や第２のスペーサ７と同様の幅寸法に切断されて、無線用ＩＣタグとして製造されることになる。
符号１５はローラであり、図示しない駆動源により送り出されて来る第１のアンテナ材１１の、例えば、両端に等間隔に形成された孔（図示せず）に係合して引き出すスプロケット部を有する。符号１６は送り出されて来る第１のアンテナ材１１及び図示しない駆動源により送り出されて来る第１のスペーサ材１２を圧着すると共に前方（矢印の方向）に送り出す第１の送出部材、符号１７は第１の送出部材１６により圧着されて送り出されて来る板材と図示しない駆動源により送り出されて来る第２のスペーサ材１３を圧着すると共に前方（矢印の方向）に送り出す第２の送出部材、符号１８は第２の送出部材１７により圧着されて送り出されて来る板材と図示しない駆動源により送り出されて来る第２のアンテナ材１４を圧着すると共に前方（矢印の方向）に送り出す第３の送出部材である。
符号１９は第２のアンテナ材１４の送り出しタイミングを制御するための信号を発生する位置検出器であり、第２のアンテナ材１４が、図５に示すように第２のアンテナ８が短冊状に、その幅方向に並置されたものであった場合に必要になるものである。符号２０は第３の送出部材１８により送り出されて来る無線用ＩＣタグ材を切断機２１によって切断するタイミングを制御するための信号を発生する位置検出器である。符号２２は固定台であり、切断機２１により無線用ＩＣタグ材を切断する際の台となるとともに、切断されて製造される、図１に示す一つの無線用ＩＣタグの載置台としても用いられる。
無線用ＩＣタグ製造装置を用いて無線用ＩＣタグを製造する製造工程を、図５を参照して説明する。まず、第１のスペーサ材１２が図示しない駆動源によって、例えば、幅方向の位置規制を行うガイドレールに案内されて第１の送出部材１６へ送り出されて来る。また、これと同時に、第１のアンテナ材１１が図示しない駆動源によって、例えば、幅方向の位置規制を行うガイドレールに案内されて送り出され、やがてその両端に形成されている図示しない孔がローラ１５のスプロケット部と係合して第１の送出部材１６へと送り出されて来る。第１のスペーサ材１２は、送り出される際に、破線で示すように粘着面を覆っているカバーが剥されて（この際、除電処理が施される）送り出されるので、ローラ１５の位置を第１のアンテナ材１１が通過した後は、第１のスペーサ材１２の粘着面に第１のアンテナ材１１が接着されるようになり、その後、これらの板材は、第１の送出部材１６によって圧着されかつ第２の送出部材１７の方向へと送り出される。
第１の送出部材１６により板材（第１のスペーサ材１２と第１のアンテナ材１１の２層構造になった板材）が送り出される時点では、第２のスペーサ材１３も図示しない駆動源によって、例えば、幅方向の位置規制を行うガイドレールに案内されて第２の送出部材１７へ送り出されており、この途中において、破線で示すように第２のスペーサ材１３の一方の面の粘着面を覆っているカバーが剥されて（この際、除電処理が施される）第２の送出部材１７へと送り出される。したがって、第１の送出部材１６により送り出されて来る板材が第２の送出部材１７の位置に達すると、該板材は、第２のスペーサ材１３の一方の面の粘着面に接着されるとともに圧着されて第３の送出部材１８の方向へ送り出される。なお、前記したように第２のスペーサ材１３の他方の面も粘着面となっている。
第２の送出部材１７により板材（第１のスペーサ材１２、第１のアンテナ材１１、第２のスペーサ材１３の３層構造となった板材）が送り出される時点では、第２のアンテナ材１４も図示しない駆動源によって、例えば、幅方向の位置規制を行うガイドレールに案内されて第３の送出部材１８へ送り出されている。したがって、第２の送出部材１７により送り出されて来る３層構造の板材が第３の送出部材１８の位置に達すると、該板材は、第２のスペーサ材１３の他方の面の粘着面に接着されるとともに圧着されて、４層構造の無線用ＩＣタグ材として切断機２１側へと送り出される。
なお、第２のアンテナ材１４が、図５に示すように第２のアンテナ８が短冊状にその幅方向に所定個数並置されたものであった場合には、第３の送出部材１８での圧着時に、一つの第２のアンテナ８が、第１のアンテナ材１１に含まれる一つの第１のアンテナ３と幅方向においてその位置が一致するように、第２のアンテナ材１４を送り出すタイミングを制御する必要がある。このタイミング信号を発生するものが前記したように位置検出器１９であり、よって、この位置検出器１９からの信号に基づいて第２のアンテナ材１４を送り出す図示しない駆動源の駆動が制御されることになる。
ただし、第２のアンテナ材１４が第１のスペーサ材１２や第２のスペーサ材１３のように板状の材料であった場合には、後記するように、第１のスペーサ６、第２のスペーサ７を切断する際に同じ幅に切断されることになるので、位置検出器１９を用いた送り出しタイミングの制御は不要となる。
第３の送出部材１８により４層構造の無線用ＩＣタグ材が送り出され、切断機２１の位置に達すると、図１に示す幅寸法にて順次切断されて、図５の右下の円で囲んで示すように、図１と同様の構造の無線用ＩＣタグが製造されていくことになる。この際の切断のタイミング信号を発生するものが前記したように位置検出器２０であり、該位置検出器２０からの信号に基づいて切断機２１が作動することになる。この切断のタイミングは、第１のアンテナ材１１（詳しくは板状の基材２Ａ）の幅方向の端に切断位置を示すマーキングを予め付しておき、このマーキングの位置を位置検出器２０にて検出した時点とする。ただし、これに限るものではない。
なお、第２のアンテナ材１４が板状の材料であった場合は、第２のアンテナ８としての幅寸法は、図１に示す第２のアンテナ８の幅と同一の寸法とはならず、第１のスペーサ６や第２のスペーサ７と同様の寸法で切断されることになる。
また、切断において、４層構造のものを完全に切断してしまうと、切断後の後処理が煩雑となる（固定台２２上で無線用ＩＣタグがバラバラになる）ので、第２のアンテナ材１４、第２のスペーサ材１３、第１のアンテナ材１１までは完全に切断し、一番下の層の第１のスペーサ材１２についてはミシン目状に切断して、製造された各無線用ＩＣタグが連なって固定台２２上に並ぶようにすることが望ましい。
さらに、順次切断して無線用ＩＣタグを製造していく際、その切断面には粘着面が露出することになるので、該粘着面に対してその粘着性を除去する処理、例えば、パウダーをふりかけるとともにその粉塵処理を行う等の処理が行われることになる。
実施の形態２によれば、第１のアンテナ、第１のスペーサ、第２のアンテナ、第２のスペーサを用いた無線用ＩＣタグを製造することができる。無線用ＩＣタグを製造には、板状の第１のアンテナ材、板状の第２のアンテナ材、板状の第１スペーサ材、板状の第２スペーサ材を材料として用いることができる。また、板状の第１のアンテナ材、板状の第１のスペーサ材、板状の第２のスペーサ材、第２のアンテナが幅方向に向かって短冊状に所定の個数配置された第２のアンテナ材を材料として用いることができる。
また、実施の形態２によれば、板状の第１のアンテナ材、板状の第１のスペーサ材、板状の第２のアンテナ材、板状の第２のスペーサ材を材料として無線用ＩＣタグを製造する製造装置を実現することができる。また、板状の第１のアンテナ材、板状の第１のスペーサ材、板状の第２のスペーサ材、板状の第２のアンテナが幅方向に向かって短冊状に所定の個数配置された第２のアンテナ材を材料として無線用ＩＣタグを製造する製造装置を実現することができる。
＜実施の形態３＞
次に、無線用ＩＣタグを通信ケーブルや電力ケーブルなどの各種ケーブルに実装する場合の実施の形態について、従来技術と対比しながら本発明を説明する。図１０は、従来技術において無線用ＩＣタグをケーブルへ実装した状態を示す概念図であり、（ａ）は多芯ケーブルへの実装状態、（ｂ）は単芯ケーブルへの実装状態を示している。図１０（ａ）に示すように、通信ケーブルとして用いられる多芯ケーブル７０は、それぞれ単芯外被７１で覆われた内部導体７２が多芯で形成されてシールド層７３に覆われ、さらに外装がケーブル外被７４で覆われている。そして、ケーブル外被７４の表面に無線用ＩＣタグ７５が接着剤などによって貼り付けられている。
また、図１０（ｂ）に示すように、電力ケーブルとして用いられる単芯ケーブル８０は、内部導体８１が単芯外被８２に覆われ、さらに外装がケーブル外被８３で覆われている。そして、ケーブル外被８３の表面に無線用ＩＣタグ７５が接着剤などによって貼り付けられている。なお、無線用ＩＣタグ７５は、所望の誘電率を有する小さな長方形基板にアンテナとＩＣチップが搭載された一般的なものである。このような無線用ＩＣタグ７５は、多芯ケーブル７０や単芯ケーブル８０の長さ方向に沿って例えば１ｍ間隔で貼り付けられている。
しかし、無線用ＩＣタグ７５は、ケーブル外被７４（または、ケーブル外被８３）の表面に接着剤などで貼り付けてあるので剥がれやすい。また、ケーブル外被７４（または、ケーブル外被８３）の厚みによって、無線用ＩＣタグ７５とケーブル内部の金属部分（つまり、図１０（ａ）のシールド層７３または図１０（ｂ）の内部導体８１）との間隔を大きくして通信距離の低下を防いでいる。しかし、ケーブル外被７４（または、ケーブル外被８３）の厚みはケーブルの仕様によって設定されるもので、その厚みが十分でない場合には、無線用ＩＣタグ７５と読取装置（図示せず）との通信距離が低下してしまう。
さらに、多芯ケーブル７０や単芯ケーブル８０の成形時にはケーブル外被７４（または、ケーブル外被８３）が高温になるため、製造工程中に無線用ＩＣタグ７５をケーブル外被７４の内部に取付けると熱破壊を起こして取り付けることができない。そのため、製造工程終了後に無線用ＩＣタグ７５を貼付するための工程が追加されてしまうので、結果的にケーブルの製造コストが高くなってしまう。
そこで、本発明では、前記の実施の形態１で述べた技術を応用し、かつ耐熱性の高いガラスエポキシ基板などをタグ基材（つまり、第２のスペーサ）として用い、その表面及び裏面にアンテナ電極を蒸着して無線用ＩＣタグを形成する。そして、ケーブルの製造工程中における成形時に、この無線用ＩＣタグをケーブル外被の内部に埋め込む。これにより、ケーブル成形時の高温によってタグ基材が劣化し無線用ＩＣタグが機能しないことがなくなり、またケーブルを取り扱う際に無線用ＩＣタグがケーブルから剥がれ落ちることもなくなる。さらに、タグ基材（第２のスペーサ）の表面及び裏面に形成したアンテナ電極がそれぞれ第１のアンテナと第２のアンテナとなるので、実施の形態１で説明したように、無線用ＩＣタグは、ケーブルの金属部分（つまり、シールド層や内部導体）の影響によって通信距離が低下するおそれもなくなる。
図７は、本発明の実施の形態３に適用される無線用ＩＣタグの構造図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図７に示すように、無線用ＩＣタグ２５は、所望の誘電率を有する耐熱性のガラスエポキシ材からなる第２のスペーサ７ａの表面に、薄膜の金属アンテナを蒸着して第１のアンテナ３ａを形成している。また、第２のスペーサ７ａの裏面であって、第１のアンテナ３ａと対向する位置に薄膜の金属アンテナを蒸着して第２のアンテナ８ａを形成している。さらに、第１のアンテナ３ａのほぼ中央部付近にはＩＣチップ４が搭載されている。なお、第２のアンテナ８ａは、第１のアンテナ３ａの発信する電波の所望の周波数に共振して電波強度を強める補助アンテナとしての機能を備えている。したがって、第１のアンテナ３ａの近傍に金属部材が配置されていても第１のアンテナ３ａの電波強度が弱まるおそれはない。このことについては、前述の実施の形態１で詳細に説明したので、ここでの説明を省略する。
さらに、第２のスペーサ７ａ及び第１のアンテナ３ａ、第２のアンテナ８ａの大きさや厚さ等についても前述の実施の形態１で説明したので、ここでの説明を省略する。このように形成された無線用ＩＣタグ２５は、小さな細長い形状をしているので、ケーブル成形時において、ケーブルの長さ方向に沿ってケーブル外被の内部に容易に埋め込むことができる。第２のアンテナ８ａの補助アンテナ作用によってケーブルの内部導体（つまり、金属）によって第１のアンテナ３ａからの発信電波が弱まることなく送信できる。また、第２のスペーサ７ａはガラスエポキシ材で形成されているので、ケーブル成形時の２００〜３００℃程度の高温に充分に耐える。なお、ＩＣチップ４の熱破壊温度は３００℃以上である。
図８は、本発明において無線用ＩＣタグをケーブルへ実装した状態を示す概念図であり、（ａ）は多芯ケーブルへの実装状態、（ｂ）は電力ケーブルへの実装状態を示している。図８（ａ）に示すように、通信ケーブルとして用いられる多芯ケーブル４０は、それぞれ単芯外被４１で覆われた内部導体４２が多芯で形成されてシールド層４３に覆われ、さらに外装がケーブル外被４４で覆われている。また、ケーブル外被４４の内部には成形時に実装された無線用ＩＣタグ２５が埋め込まれている。
さらに、図８（ｂ）に示すように、電力ケーブルとして用いられる単芯ケーブル５０は、内部導体５１が単芯外被５２に覆われ、さらに外装がケーブル外被５３で覆われている。また、ケーブル外被５３の内部には成形時に実装された無線用ＩＣタグ２５が埋め込まれている。このような無線用ＩＣタグ２５は、多芯ケーブル４０や単芯ケーブル５０の長さ方向に沿って例えば１ｍ間隔で埋め込まれている。
これによって、熱破壊されることなく無線用ＩＣタグ２５をケーブル外被４４またはケーブル外被５３に取り付けることができるとともに、ケーブルを取り扱う際に無線用ＩＣタグ２５が多芯ケーブル４０や単芯ケーブル５０から剥がれ落ちるおそれはなくなる。
また、無線用ＩＣタグ２５は、図７で示したように、第２のスペーサの表面及び裏面に、第１のアンテナ３ａ及び補助アンテナとなる第２のアンテナ８ａが形成されているので、多芯ケーブル４０のシールド層４３や単芯ケーブル５０の内部導体５１の金属層によって電波の影響を受けるおそれはない。したがって、無線用ＩＣタグ２５は充分な通信距離を確保することができる。なお、第１のアンテナ３ａと第２のアンテナ８ａを設けることによって金属層によって通信距離が低下するのを防止できることは、実施の形態１で説明したので、ここでの説明を省略する。
なお、図８のようにケーブル外被４４（または、ケーブル外被５３）の内部に図７に示すような構成の無線用ＩＣタグ２５を埋め込んだ場合は、ケーブル外被４４（または、ケーブル外被５３）を第１のスペーサとして利用する。したがって、ケーブル外被４４（または、ケーブル外被５３）を所望の厚さに管理する必要がある。
次に、ケーブル外被に埋め込むための無線用ＩＣタグの製造方法について説明する。図９は、本発明において、ケーブル外被に埋め込むための無線用ＩＣタグを製造する工程を示す工程図である。まず、図９（ａ）の第１の工程において、ガラスエポキシ基板６１の表面に、等間隔のピッチでアルミニウムまたは銅などを蒸着して多数の第１のアンテナ３ａを薄膜形成する。さらに、図示されていないが、ガラスエポキシ基板６１の裏面であって第１のアンテナ３ａと対向する位置にアルミニウムや銅などを蒸着して多数の第２のアンテナ８ａを薄膜形成する。なお、これらの第１のアンテナ３ａ及び第２のアンテナ８ａは、ガラスエポキシ基板６１の表面及び裏面にエッチング法によって薄膜形成してもよい。
次に、図９（ｂ）の第２の工程において、多数の第１のアンテナ３ａのそれぞれの中央部付近にＩＣチップ４を搭載して、その端子を第１のアンテナ３ａに接続する。さらに、図９（ｃ）の第３の工程において、ガラスエポキシ基板６１にあらかじめ形成されていた切り込み線に沿って基板を切断して多数の無線用ＩＣタグに個別に分解する。これによって、図７に示すような、ガラスエポキシ基板からなる第２のスペーサ７ａの一面に第１のアンテナ３ａとＩＣチップ４が配置され、他面に第２のアンテナ８ａが配置された無線用ＩＣタグ２５を製造することができる。
次に、図９（ｄ）の第４の工程において、ケーブル６５（単芯ケーブル）の製造工程中における成形時に１個の無線用ＩＣタグ２５をケーブル外被６６の所定の位置に埋め込む。このとき、例えば、ケーブル６５の長さ方向に沿って１ｍ間隔で無線用ＩＣタグ２５をケーブル外被６６に埋め込みながら成形処理を行う。このとき、ケーブル外被６６の厚みが十分でない場合には図９（ｂ）に示すように、無線用ＩＣタグ２５を取り付ける部分を隆起させて内部導体５１と所定の距離を保持するように無線用ＩＣタグ２５を埋め込む。ケーブル外被６６となるブチルゴムなどの成形時における温度は２００〜３００℃程度になるが、ガラスエポキシ基板を用いた無線用ＩＣタグ２５は成形時の温度によって熱破壊するおそれはない。このようにして、ケーブル外被６６内に埋め込むことによって、無線用ＩＣタグ２５は、ケーブル６５からの脱落防止、所望の通信距離の確保、及びケーブル成形時における熱破壊防止を実現することができる。
以上、本発明の実施の形態の幾つかを説明したが、本発明は上記した各実施の形態に限定されるものでなく、他の実施の形態においても実施可能である。特に、前記各実施の形態においては、従来のインレットに第２のスペーサと第２のアンテナを積層する構成または、第２のスペーサとしての基板のそれぞれの面に第１のアンテナおよび第２のアンテナを設けた構成として説明したが、さらに第２のアンテナに第３のスペーサと第３のアンテナを積層し、第３のアンテナに第４のスペーサと第４のアンテナを積層するというように、スペーサとアンテナの多層構造とした無線用ＩＣタグを構成することも考えられる。また電波の周波数も、上記した２．４５ＧＨｚに限定されることなく、他の周波数でも実現できる。
また、ケーブル外被に埋め込むための無線用ＩＣタグとして、第２のスペーサにガラスエポキシを用いる例を挙げたが、これに限定されるものではなく、例えばセラミックやテフロン（登録商標）など耐熱性のある基板を第２のスペーサとして用いても本発明が実現されることはいうまでもない。
本発明の実施の形態１に係る無線用ＩＣタグの構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る無線用ＩＣタグの幅方向及び長さ方向の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る無線用ＩＣタグの第２のアンテナの長さに対する通信距離の特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る無線用ＩＣタグと、該無線用ＩＣタグに対して所定の周波数の電波を送信するリーダ、外部アンテナ、ホストコンピュータによって構成されるＩＣタグシステムの構成図である。 本発明の実施の形態２に係る無線用ＩＣタグの製造装置を示す構成図である。 従来の無線用ＩＣタグに係る第１のスペーサ厚に対する通信距離の特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態３に適用される無線用ＩＣタグの構造図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明において無線用ＩＣタグをケーブルへ実装した状態を示す概念図であり、（ａ）は多芯ケーブルへの実装状態、（ｂ）は単芯ケーブルへの実装状態を示す。 本発明においてケーブル外被に埋め込むための無線用ＩＣタグを製造する工程を示す工程図である。 従来技術において無線用ＩＣタグをケーブルへ実装した状態を示す概念図であり、（ａ）は多芯ケーブルへの実装状態、（ｂ）は電力ケーブルへの実装状態を示す。
符号の説明
１ インレット
２ 基材
３ 第１のアンテナ
４ ＩＣチップ
５ 部材
６ 第１のスペーサ
７ 第２のスペーサ
８ 第２のアンテナ
１１ 第１のアンテナ材
１２ 第１のスペーサ材
１３ 第２のスペーサ材
１４ 第２のアンテナ材
１５ ローラ
１６ 第１の送出部材
１７ 第２の送出部材
１８ 第３の送出部材
１９ 位置検出器
２０ 位置検出器
２１ 切断機
２２ 固定台
２Ａ 板状の基材
２５ 無線用ＩＣタグ
７ａ 第２のスペーサ
３ａ 第１のアンテナ
８ａ 第２のアンテナ
４０ 多芯ケーブル
４２、５１ 内部導体
４４、５３ ケーブル外被
５０ 単芯ケーブル
６１ ガラスエポキシ基板
６５ ケーブル

Claims (2)

  1. ケーブルの絶縁性外被に埋め込まれ、ＩＣチップに記録されている識別情報を無線で送信する無線用ＩＣタグであって、
    耐熱性の絶縁材料で形成された第２のスペーサと、
    前記第２のスペーサの一面に形成され、前記ＩＣチップを搭載してそのＩＣチップに記録されている識別情報を送信する第１のアンテナと、
    前記第２のスペーサの他面に形成され、前記第１のアンテナにおける所定の周波数の電波に共振する第２のアンテナとを備え、
    前記絶縁性外被が、前記第１のアンテナと前記ケーブルの内部導体またはシールド層との間の距離を保持する第１のスペーサとして機能する
    ことを特徴とする無線用ＩＣタグ。
  2. ケーブルの絶縁性外被に埋め込まれ、ＩＣチップに記録されている識別情報を無線で送信する無線用ＩＣタグの製造方法であって、
    ガラスエポキシ基板の第１の面に、等間隔のピッチで多数の第１のアンテナを形成する工程と、
    前記ガラスエポキシ基板の第２の面において、前記第１のアンテナのそれぞれと対向する位置に第２のアンテナをそれぞれ形成する工程と、
    多数の前記第１のアンテナのそれぞれの中央部付近に個別にＩＣチップを搭載して対応する第１のアンテナに接続する工程と、
    前記ガラスエポキシ基板を切断して、前記第１の面に１個の前記ＩＣチップを搭載した１個の前記第１のアンテナを備え、前記第２の面に１個の前記第２のアンテナを備える無線用ＩＣタグに分解する工程と、
    前記ケーブルの製造工程中における成形時に前記無線用ＩＣタグを前記絶縁性外被に埋め込む工程と
    を実行することを特徴とする無線用ＩＣタグの製造方法。
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