JP2014021824A - 非接触型データ受送信体およびこれを備えた樹脂成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】対象となる物品に貼付あるいは埋設して使用した場合、物品に生じる歪みによって、アンテナとＩＣチップの接続が断たれることを防止するとともに、アンテナ自体が破断することを防止した非接触型データ受送信体およびこれを備えた樹脂成形体を提供する。
【解決手段】基材１１、基材１１に設けられたＩＣチップ１２、および、ＩＣチップ１２と電気的に接続された第一アンテナ１３を有するインレット２０と、第一アンテナ１３の近傍に、第一アンテナ１３に対して未接着状態で配設されたブースター用の第二アンテナ３０と、を備え、第二アンテナ３０は、導電性を有する網目状の部材からなる非接触型データ受送信体１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触型データ受送信体およびこれを備えた樹脂成形体に関する。

ＩＣタグや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。
ＩＣタグとしては、一般的に、ＰＥＴフィルムやガラスエポキシ樹脂などからなる基材の一方の面に、互いに電気的に接続されたＩＣチップおよびアンテナが設けられたものが用いられている。
このようなＩＣタグは、例えば、対象となる物品に貼付されたり、対象となる物品に埋設されたりして用いられる。そのため、物品に外力が加えられて、歪みが生じると、それに伴って、ＩＣタグにも歪みが生じることがある。このような歪みが繰り返し生じると、ＩＣタグを構成するアンテナとＩＣチップの接続点が破断し、これらの接続が断たれたり、アンテナ自体が破断（断線）したりすることがあった。
このような課題を解決するために、アンテナとしては、コイル状ワイヤアンテナを用い、コイル状ワイヤアンテナのコイル部分の少なくとも一部には半田または他の固定剤が全くないようにして、プリント回路基板に固定されていないコイル部分をある程度延伸可能とした構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構成を採用することにより、アンテナ接続点に対する実際のストレスや歪みを軽減することができ、疲労に強いアンテナ接続を実現することができる。

特許第４９６５５５１号公報

しかしながら、特許文献１では、コイル状ワイヤアンテナのコイル部分を延伸可能とすることによって、アンテナ自体が破断するのを防止することができるものの、コイル部分の伸縮に伴って、アンテナとＩＣチップの接続点に歪みが生じるため、依然として、アンテナとＩＣチップの接続点が破断するおそれがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、対象となる物品に貼付あるいは埋設して使用した場合、物品に生じる歪みによって、アンテナとＩＣチップの接続が断たれることを防止するとともに、アンテナ自体が破断することを防止した非接触型データ受送信体およびこれを備えた樹脂成形体を提供することを目的とする。

本発明は、基材、該基材に設けられたＩＣチップ、および、前記ＩＣチップと電気的に接続された第一アンテナを有するインレットと、前記第一アンテナの近傍に、前記第一アンテナに対して未接着状態で、配設されたブースター用の第二アンテナと、を備え、前記第二アンテナは、導電性を有する網目状の部材からなる非接触型データ受送信体を提供する。

また、本発明は、成形体本体と、該成形体本体に埋設または貼付された本発明の非接触型データ受送信体と、を備えてなる樹脂成形体を提供する。

本発明によれば、対象となる物品に貼付あるいは埋設して使用した場合、物品に歪みが生じたとしても、その歪みを縦横に伸縮可能な網目状の部材からなる第二アンテナによって吸収することができる上に、第一アンテナと第二アンテナは直接接続されていないため、アンテナとＩＣチップの接続が断たれることがなく、ひいては、非接触型データ受送信体の通信特性が劣化することを防止できる。

本発明の非接触型データ受送信体の第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。 本発明の非接触型データ受送信体において、第二アンテナの形状の一部を例示する概略平面図である。 本発明の非接触型データ受送信体において、第二アンテナの形状の一部を例示する概略平面図である。 本発明の非接触型データ受送信体の第二実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の非接触型データ受送信体の第三実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

本発明の非接触型データ受送信体およびこれを備えた樹脂成形体の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、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。

［非接触型データ受送信体］
（１）第一実施形態
図１は、本発明の非接触型データ受送信体の第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。
本実施形態の非接触型データ受送信体１０は、長方形状の基材１１、基材１１の一方の面１１ａに設けられ、互いに電気的に接続されたＩＣチップ１２および第一アンテナ１３を有するインレット２０と、第一アンテナ１３に対して未接着状態で対向して配設されたブースター用の第二アンテナ３０とから概略構成されている。
また、第二アンテナ３０は、インレット２０を構成する基材１１の他方の面１１ｂ側に設けられている。

第一アンテナ１３は、各種導電体からなり、互いに対向し、間隔を隔てて配置され、その対向する側にそれぞれ給電点（ＩＣチップ１２と接続する部分）を有する一対の放射素子１４，１５からなるダイポールアンテナである。なお、放射素子１４，１５は、その外形を形成する線状の導電体からなり、内側の領域が中抜きされたループ状のアンテナである。

第二アンテナ３０は、導電性を有する網目状の部材からなり、互いに対向し、間隔を隔てて配置され、その対向する側において、第一アンテナ１３（放射素子１４，１５）と対向する一対の面状（長方形状）の放射素子３１，３２からなるアンテナである。ここでは、第二アンテナ３０は、格子状をなしている。このように、第二アンテナ３０は、網目状（格子状）の部材から構成されているので、縦横に伸縮可能となっている。
また、第二アンテナ３０の網目の大きさは、特に限定されるものではなく、第二アンテナ３０に要求される機械的強度や通信特性（通信距離、周波数など）に応じて適宜調整される。第二アンテナ３０の機械的強度を高めるためには、第二アンテナ３０の網目の大きさを小さくし、第二アンテナ３０をより密な構造にすることが好ましい。また、第二アンテナ３０をより密な構造にすれば、第二アンテナ３０の構造は面状のアンテナに近付くため、第二アンテナ３０の通信可能な周波数範囲を広く（広帯域化）することができる。
第二アンテナ３０は、非接触ＩＣカードなどの非接触ＩＣモジュールに利用できる極超短波帯〈ＵＨＦ〉やマイクロ波帯の電波帯の周波数（３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）の１／２波長に相当する長さとなっている。すなわち、放射素子３１，３２の長手方向における長さは、１／４波長に相当する長さとなっている。

第一アンテナ１３と第二アンテナ３０が、未接着状態で対向して配設されているとは、第一アンテナ１３と第二アンテナ３０が直接、接着（固着）されることなく、これら２つのアンテナが、静電結合によって電気的な接続を保つことができる位置に設けられている状態を言う。なお、第二アンテナ３０は、インレット２０を構成する基材１１の他方の面１１ｂ側に設けられているので、第一アンテナ１３と第二アンテナ３０は、直接、接触（接続）していない。

また、インレット２０の第一アンテナ１３は、情報書込／読出装置との通信を直接行うためのものではなく、静電結合による、第二アンテナ３０との電気的な接続を行うためのものである。すなわち、情報書込／読出装置との通信を直接行うのは、第二アンテナ３０である。

第一アンテナ１３と第二アンテナ３０が、未接着状態で対向して配設されているという位置関係を保つためには、インレット２０を構成する基材１１が、接着剤により、第二アンテナ３０に接着されていてもよく、あるいは、インレット２０を構成する基材１１が、第二アンテナ３０に係止されていてもよい。

また、インレット２０に耐熱性や耐水性を付与するために、少なくともインレット２０を構成するＩＣチップ１２と第一アンテナ１３を被覆する保護層（図示略）が設けられていてもよい。
このような保護層を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、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、アクリル系反応樹脂などが挙げられる。

基材１１としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ−Ｇ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル樹脂からなる基材；ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン樹脂からなる基材；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ４フッ化エチレンなどのポリフッ化エチレン系樹脂からなる基材；ナイロン６、ナイロン６，６などのポリアミド樹脂からなる基材；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ビニロンなどのビニル重合体からなる基材；ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチルなどのアクリル系樹脂からなる基材；ポリスチレンからなる基材；ポリカーボネート（ＰＣ）からなる基材；ポリアリレートからなる基材；ポリイミドからなる基材；；ガラスエポキシ樹脂からなる基材；上質紙、薄葉紙、グラシン紙、硫酸紙などの紙からなる基材などが用いられる。

ＩＣチップ１２としては、特に限定されず、第一アンテナ１３と第二アンテナ３０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であり、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。

第一アンテナ１３は、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にスクリーン印刷、インクジェット印刷などの印刷法により形成されてなるもの、導電性箔をエッチングしてなるもの、または、金属メッキしてなるものである。

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℃程度で第一アンテナ１３をなす塗膜を形成することができる熱硬化型となる。第一アンテナ１３をなす塗膜の電気の流れる経路は、塗膜を構成する導電微粒子が互いに接触することにより形成され、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。

第一アンテナ１３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。
第一アンテナ１３をなす金属メッキとしては、銅メッキ、銀メッキ、金メッキ、白金メッキなどが挙げられる。

第二アンテナ３０を構成する導電性を有する網目状の部材としては、例えば、導電性繊維、金網、導電材を分散した状態で含むエラストマーを網目状に成形したもの、網目状に成形したエラストマーの表面に、網目に沿って金属箔が貼付されたものなどが用いられる。

導電性繊維としては、例えば、ポリエステル、ナイロンなどの樹脂に、導電性カーボンまたは白色系金属酸化物を練り込んで複合紡糸した繊維（Ａ）、各種の繊維に、スパッタリング加工により、ステンレス、チタン、銅などの金属からなる薄膜をコーティングした繊維（Ｂ）などが挙げられる。
繊維（Ａ）としては、導電性カーボンや白色系金属酸化物からなる導電層が繊維の表面全面に設けられているもの、導電性カーボンや白色系金属酸化物からなる導電層が繊維の内部（例えば、長手方向に沿う中心部）に隠蔽されているもの、導電性カーボンや白色系金属酸化物からなる導電層が繊維の表面の一部に露出しているものなどが挙げられる。

金網としては、銅、銀、金、白金、アルミニウムなどの金属からなるものが挙げられる。
網目状の部材を形成するエラストマーとしては、特に限定されるものではなく、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴムなどから選択される合成ゴム（弾性ゴム）が挙げられる。

導電材としては、銅粉、銀粉、金粉、白金粉、アルミニウム粉などの金属粉、導電性カーボン粉などが挙げられる。
金属箔としては、銅箔、銀箔、金箔、白金箔、アルミニウム箔などが挙げられる。

非接触型データ受送信体１０によれば、第一アンテナ１３に対して未接着状態で対向して配設されたブースター用の第二アンテナ３０を備え、第二アンテナ３０は、導電性を有する網目状の部材からなるので、対象となる物品に貼付あるいは埋設して使用した場合、物品に歪みが生じたとしても、その歪みを縦横に伸縮可能な網目状の部材からなる第二アンテナ３０によって吸収することができる上に、第一アンテナ１３と第二アンテナ３０は直接接続されていないため、第一アンテナ１３とＩＣチップ１２の接続が断たれることがなく、ひいては、通信特性が劣化することを防止できる。
また、メアンダ状のアンテナやコイル状のアンテナは、長手方向にのみ伸縮可能であるものの、長手方向と垂直な方向には伸縮可能ではないので、長手方向と垂直な方向に歪みが生じると、破断（断線）するおそれがある。これに対して、非接触型データ受送信体１０では、第二アンテナ３０が、網目状をなしているので、長手方向、および、長手方向と垂直な方向に伸縮可能であるため、いずれの方向に歪みが生じても、破断（断線）することを防止できる。

また、メアンダ状のアンテナやコイル状のアンテナは、１本の線状または帯状の金属を当該形状に成形したものであるので、その一部が破断すると、アンテナとして機能しなくなる。これに対して、非接触型データ受送信体１０では、第二アンテナ３０が、網目状をなしているので、その一部が破断したとしても、他の部分で接続を確保することができるため、通信特性の劣化を抑えることができる。
さらに、メアンダ状のアンテナやコイル状のアンテナでは、特定の周波数においてのみ通信可能であり、通信可能な周波数範囲を広くすることが困難である。これに対して、非接触型データ受送信体１０では、第二アンテナ３０が、網目状をなしているので、第二アンテナ３０が面状のアンテナと同様に機能するため、通信可能な周波数範囲を広く（広帯域化）することができる。

なお、本実施形態では、第一アンテナ１３が一対の面状の放射素子からなるダイポールアンテナである場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、第一アンテナが、一対の枠状の放射素子からなるダイポールアンテナ、メアンダ状のダイポールアンテナ、ループアンテナなどであってもよい。また、第一アンテナは、第二アンテナと同様に、網目状の部材から構成されていてもよい。

また、本実施形態では、第二アンテナ３０が格子状をなしている場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、図２に示すように、第二アンテナ３０がハニカム状をなしていてもよく、図３に示すように、多数の円形の孔が一定の間隔を置いて一面に形成された形状をなしていてもよい。

（２）第二実施形態
図４は、本発明の非接触型データ受送信体の第二実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図４において、図１に示した非接触型データ受送信体１０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の非接触型データ受送信体４０は、基材１１、基材１１の一方の面１１ａに設けられ、互いに電気的に接続されたＩＣチップ１２および第一アンテナ１３を有するインレット２０と、第一アンテナ１３に対して未接着状態かつ離隔して配設されたブースター用の第二アンテナ３０とから概略構成されている。
また、インレット２０と第二アンテナ３０は、同一面上に配置されている。
なお、第一アンテナ１３と第二アンテナ３０が離隔しているとは、第一アンテナ１３と第二アンテナ３０が直接接続していないことを言う。

インレット２０と第二アンテナ３０の間隔（距離）、すなわち、第一アンテナ１３と第二アンテナ３０の間隔（距離）は、特に限定されるものではなく、目的とする通信距離に応じて適宜調整される。

なお、本実施形態では、インレット２０と第二アンテナ３０は、同一面上に配置されている場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明にあっては、第一アンテナと第二アンテナが、静電結合によって電気的な接続を保つことができる位置において、所定の間隔を置いて配置されていれば、インレットと第二アンテナが同一面上に配置されていなくてもよい。

非接触型データ受送信体４０によれば、上述の第一実施形態の非接触型データ受送信体１０と同様の効果が得られる。

（３）第三実施形態
図５は、本発明の非接触型データ受送信体の第三実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図５において、図１に示した非接触型データ受送信体１０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の非接触型データ受送信体５０は、基材１１、基材１１の一方の面１１ａに設けられ、互いに電気的に接続されたＩＣチップ１２および第一アンテナ１３を有するインレット２０と、第一アンテナ１３に対して未接着状態かつ離隔して配設されたブースター用の第二アンテナ６０とから概略構成されている。
また、インレット２０と第二アンテナ６０は、同一面上に配置されている。
なお、第一アンテナ１３と第二アンテナ６０が離隔しているとは、第一アンテナ１３と第二アンテナ６０が直接接続していないことを言う。

第二アンテナ６０は、導電性を有する網目状の部材からなり、互いに対向し、間隔を隔てて配置され、その対向する側において、第一アンテナ１３（放射素子１４，１５）と離隔して配置される一対の面状の放射素子６１，６２からなるアンテナである。また、放射素子６１は、基材１１の短辺と対向するように配置される第一領域６１ａと、第一領域６１ａから基材１１の長手方向に沿って延出し、第一領域６１ａよりも幅が狭い第二領域６１ｂとから構成されている。同様に、放射素子６２は、基材１１の短辺と対向するように配置される第一領域６２ａと、第一領域６２ａから基材１１の長手方向に沿って延出し、第一領域６２ａよりも幅が狭い第二領域６２ｂとから構成されている。
ここでは、第二アンテナ６０は、格子状をなしている。このように、第二アンテナ６０は、網目状（格子状）の部材から構成されているので、縦横に伸縮可能となっている。

インレット２０と第二アンテナ６０の間隔（距離）、すなわち、第一アンテナ１３と第二アンテナ３０の間隔（距離）は、特に限定されるものではなく、目的とする通信距離に応じて適宜調整される。

なお、本実施形態では、インレット２０と第二アンテナ３０は、同一面上に配置されている場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明にあっては、第一アンテナと第二アンテナが、静電結合によって電気的な接続を保つことができる位置において、所定の間隔を置いて配置されていれば、インレットと第二アンテナが同一面上に配置されていなくてもよい。

第二アンテナ６０としては、上述の第二アンテナ３０と同様のものが用いられる。

非接触型データ受送信体６０によれば、上述の第一実施形態の非接触型データ受送信体１０と同様の効果が得られる。

［樹脂成形体］
本実施形態の樹脂成形体は、成形体本体と、その成形体本体に埋設または貼付された上述の非接触型データ受送信体とから概略構成されている。

成形体本体は、特に限定されるものではなく、樹脂製の成形体であればいかなるものであってもよい。

１０，４０，５０・・・非接触型データ受送信体、１１・・・基材、１２・・・ＩＣチップ、１３・・・アンテナ、１４，１５・・・放射素子、２０・・・インレット、３０，６０・・・第二アンテナ、３１，３２，６１，６２・・・放射素子。

Claims (2)

1. 基材、該基材に設けられたＩＣチップ、および、前記ＩＣチップと電気的に接続された第一アンテナを有するインレットと、前記第一アンテナの近傍に、前記第一アンテナに対して未接着状態で、配設されたブースター用の第二アンテナと、を備え、
   前記第二アンテナは、導電性を有する網目状の部材からなることを特徴とする非接触型データ受送信体。
2. 成形体本体と、該成形体本体に埋設または貼付された請求項１に記載の非接触型データ受送信体と、を備えてなることを特徴とする樹脂成形体。

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