JP2005078268A - Rfidタグ - Google Patents
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Abstract
【課題】 アンテナが装着された、物品の表面に貼り付けるラベル部が欠落した場合でも、残りのICモジュール等で構成される本体部分でデータの交信が可能なRFIDタグを提供する。
【解決手段】 物品の表面に取り付けるラベル1に装着された第1アンテナ2と、第2アンテナとICモジュールから構成される本体部でRFIDタグを構成し、本体部から延びるリード線3と第1アンテナとのリード線との接続端子10の接続を弱くし、選択的に切断させる構造とする。さらに、第1アンテナ2が欠落した時点で、自動的に第2アンテナに切り替わり交信できる構造とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、非接触式のRFIDタグに関するものであり、特にトレーサビリティー等の能力に優れたRFIDタグに関するものである。
従来、RFIDタグは、レンタルCDやビデオの管理タグ、アパレル商品の管理タグ、航空業界のバージタグ、運輸流通業界の配送タグ、図書館の蔵書タグなど様々な分野の自動認識システムに利用されてきている。近年、ユビキタス社会の到来で「あらゆる物」に細かな商品情報や流通経路、トレーサビリティー等をチェックすることができる超薄型のRFIDタグを取り付けることが普及してきている。なお、これらRFIDタグに用いられる交信周波数は一般的には125kHz、13.56MHz、433MHz、900MHz、2.45GHz、5.8GHzのいずれかの周波数が使用されている。
現在では、包装体や食品の表面にラベル化したRFIDタグを粘着するのが一般的であり、果物や肉といった食品を入れた包装部材表面の判別し易い位置に貼付することで、品質管理や保証を行っている。
ICチップのメモリ部には、その物品特有の生産場所や生産日時、使われた農薬の種類、流通経路といった管理項目をトレーサビリティーにするために必要な情報が詰まっている。
このようにして使われるタグ用アンテナの製造方法が、特許文献1に開示されている。それは、非接触方式のアンテナとICチップモジュールを基材シートに内包し、裏面に粘着部を設けた構造である。簡単に貼って使えるように、剥離紙に貼って保存してある。
さらに、流通過程において剥落することがないように包装体に包み込んだ構造のRFIDタグが、特許文献2に開示されている。
しかし、これらの方式ではラベル型のRFIDタグが包装部材に粘着されて使用される場合は、包装部材を外してしまうと、中に収めてある果物や肉といった個々の商品の判別がつかなくなってしまう欠点を有している。そこで、個々の商品のイメージを壊さない個所にラベル型のRFIDタグを貼り付けることもできるが、加工過程や流通過程においてRFIDタグが剥がれやすいこと、もしくは故意に剥離することが出来るために、せっかくの情報が所期の目的に利用されず無駄になってしまう場合も多く見られる。
そこで、流通過程や加工過程において、RFIDタグのラベルが物品の表面から剥がれても、RFIDタグ本体が物品の中に残り、IC内の情報が送受信できるRFIDタグの開発が望まれていた。
従って、本発明は、物品の表面に貼り付けるラベルにIDタグのアンテナが装着される様に使用され、このアンテナが装着されたラベルが欠落した場合でも、残りのICモジュール等で構成される本体部分でデータの交信が可能なRFIDタグを提供することを目的とする。
前述した課題を解決するため、本発明は、物品の表面に取り付けるラベルに装着された第1アンテナの端子と、第2アンテナとICモジュールから構成される本体部でRFIDタグを構成し、本体部と第1アンテナの端子に延びるリード線との接続を弱くし、選択的に切断させる構造とする。さらに、第1アンテナが欠落した時点で、自動的に第2アンテナに切り替わり交信できる構造とする。
即ち、本発明は、非接触式のRFIDタグにおいて、可撓性のシートに第1アンテナを装着し、この第1アンテナから離れてリード接続された本体部に第2アンテナおよび制御部やメモリ機能等を有するICチップモジュールを実装したことを特徴とするRFIDタグである。
また、本発明は、前記本体部から第1アンテナへのリード接続部が選択的に切断されるように構成したことを特徴とするRFIDタグである。
また、本発明は、前記第1アンテナと第2アンテナとは交信周波数帯域を異ならせ、第1アンテナが第2アンテナよりも高周波数側の交信周波数帯域を使用することを特徴とするRFIDタグである。
また、本発明は、前記第1アンテナを通常時に交信に用い、前記第1アンテナを装着したシートが本体から取り外されたときに、前記第2アンテナに切り替えて交信することを特徴とするRFIDタグである。
本発明で得られるRFIDタグは、異なる2つのアンテナを併設することで、不慮の事故の際にはアンテナが切り替わりデータの交信が可能となるので、トレーサビリティー等の能力に優れたものとなる。さらに、2つのアンテナに異なる交信周波数を用いることにより、状況に応じた対処が可能となる。
本発明のRFIDタグの基本的なブロック図を図3に示す。RFIDタグは、可撓性のあるシートに第1アンテナを装着し、この第1アンテナから離れてリード接続された本体部に第2アンテナおよび制御部やメモリ機能等を有するICチップモジュールを実装する。
このように構成することによって、第1アンテナが本体から取り外されたときでも、交信可能なRFIDタグを提供できる。
また上記構成において、第1アンテナの端子と本体部の端子間のリード線の接続部を接合力の弱い接続とする。このように構成することでリード接続部が選択的に切断されるようにでき、ラベルが故意に剥がされたりしたときでも、第1アンテナが装着されたラベルのみ剥離するために、物品の中に残る第2アンテナを含むICモジュール本体が正常に動作できる構造となる。
接合力の弱いリード線の接続は、接合強度が目的に合った導電接着剤を用いることや、前もってチョコブレークするときのようなノッチを入れることや、ピン挿入式の接続端子を設ける等によって実現できる。また、第1アンテナの端子間隔は、アンテナを取り去った後でも汚れやマイグレーションやホイスカーといった要因によるショートが発生する確率を少なくするために、0.5mm以上の間隔をあけることが望ましい。
ここで、ラベルに装着した第1アンテナは、ICモジュール近傍に装着した第2アンテナよりも高周波側の交信周波数を使用するとよい。一般的に使われている125kHz、13.56MHz、433MHz、900MHz、2.45GHz、5.8GHzの交信周波数の中から、例えば、第1アンテナの交信周波数を2.45GHz、第2アンテナの交信周波数を13.56MHzを用いるというように選択することができる。
例として述べた第1アンテナを2.45GHzとし、第2アンテナを13.56MHzの交信周波数とした場合の通信特性の利点について述べる。
1)交信距離に関しては、第1アンテナが〜2m、第2アンテナが〜30cmと、第1アンテナは交信距離の長い点で有利である。第2アンテナは、事故が生じた場合の補助的な手段として活用するのが目的であり、交信距離が短くてもよい。
2)耐水性、耐油性に関しては、第1アンテナより第2アンテナが強い。第1アンテナは表面に貼られたラベルに装着されたアンテナであり、汚れ等を目視で判断し、適切な処置が行える。第2アンテナは、目視できない物品の中に挿入されているために、このような処置が不可能であり、最終的に残る方なので強いほうがよく、目的に合致する。
3)遮蔽物の影響に関しては、第1アンテナより第2アンテナの方が優良である。第2アンテナは外装が施されて、物品の内部に設置され交信する用途であり、遮蔽物の影響が少ない方がよいので目的に合致する。
上記の理由から、第1アンテナは第2アンテナよりも高周波側の交信周波数を用いて、次のように使用することが望ましい。第1アンテナを通常使用するアンテナとして遠くまで交信できるように物品表面層に配置する。また、第2アンテナは交信の距離が短いという欠点があるが、埋め込まれる度合いによる影響を受けることが少なく、さらに表面の汚れ等による影響を受け難いという利点を利用して物品内のICモジュール近傍に装着する。
第1アンテナが正常に動作しているときには、第2アンテナが動作する必要はないが、第1アンテナが破壊されたときに、第1アンテナから第2アンテナに切り替える方法としては、ラベルに装着した第1アンテナが、第2アンテナとICモジュールから構成される本体から切り離されたときに生じる抵抗等の変化から、自動的に第2アンテナが交信できる回路に切り替わることで、情報の交信ができる回路とすることが望ましい。
非接触状態でデータの送受信を行う第1アンテナを含むラベルは、始めに防湿処理された紙や可撓性プラスチック等のシートの裏面にアンテナコイルパターンを形成し、接続端子形成用のスルーホールを加工したカバーシートを熱圧着や接着剤を用いて貼り付ける。アンテナコイルパターンは、導電性ペーストを用いた印刷法、打ち抜いた金属箔を貼り付ける方法、コイルを貼り付ける方法、及びスパッタ法等の方法で形成することができる。
第1アンテナのコイルパターンは、ループアンテナ、パッチアンテナ、ダイポールアンテナ、板状アンテナ等交信周波数にあわせたいずれのパターンを採用してもよい。例として、折り返しダイポールアンテナでは全長が約56mmの長さ、折り返し間隔が約2mmの寸法でパターン化することで良好な特性が得られる。
また、表面側シートの印字はラベル形成後に行っても、アンテナコイルパターンの形成前に前もって印刷しておいても、適宜使用目的にあった工程を採用すれば良い。
第2アンテナを近傍に装着したICチップを含むモジュール本体を包む外装は、本体が簡単に引き抜くことができない構造で、かつ耐湿性や耐候性を向上させる構造とするために、表面に凹凸等を形成したプラスチック樹脂による封止構造とするとよい。また、第1アンテナから本体に接続するリード配線が、本体から簡単に引き抜くことが出来ない構造が望ましい。
第2アンテナは巻線型コイルとするとよい。巻線型コイルの磁心に用いる磁性体の基本構成としては、ポリイミド系等の有機絶縁基板の片面に、磁場中で長手方向を磁化困難軸方向に揃えたCoFeSiB系等の軟磁性体層を形成し短冊状に切断し、この短冊状の磁性体を所定枚数積層したものを用いると小型高性能のものが得られる。このような磁心に絶縁被覆平角銅線等で所定回数巻線すると、アンテナとして利用できる。他にもプラスチックフィルム上にスパイラルコイル状のループアンテナを形成し、さらに断面積を小さくするために折りたたんで細長い形状にして用いることもできる。
第1アンテナとICモジュール本体との接続方法は、前にも述べたが、基本的に第1アンテナを取り外した時点で回路的にオープンになることが望ましい。このために、少なくとも第2アンテナを含むICチップモジュール本体から第2アンテナが接続される表面層の接続部分までのリード線の引張強度よりも、第1アンテナを接合したリード線の引き剥がし強度のほうが弱くなるような設定とする。理由としては、第2アンテナを含むICチップモジュール本体から表面層間の途中でリード線が切れると、配線間でショートする可能性があり、ショートした場合は物品内に埋め込まれているために修復できず、ICチップが動作不能となると所期の目的が達成できなくなるためである。
また、第1アンテナ以外にエネルギー供給用のアンテナを必要とする場合は、第3のアンテナとして折り返しダイポールアンテナ等を設置し、電源再生回路を集積化されたICチップの中に構成する。このアンテナで得られたエネルギーを制御部、メモリ部への供給することが出来る。さらに、エネルギーを蓄積するコンデンサについては、対向する電極を配したコンデンサを適宜配設すればよい。
以上のように、第1アンテナを物品の表面に貼るラベルに、第2アンテナと集積化されたICチップモジュールとの本体を物品の中に食い込ませるようにして使用することで、物品の製品イメージが売り物にならない程度に破壊されない限り、所期の目的であるトレーサビリティー用等のデータが失われることのないRFIDタグが提供できることになる。
以下、図面を参照して、本発明の第一の実施例を説明する。図1は、本発明によるRFIDタグを示す全体図であり、図2はタグ本体内部の拡大図である。
第1アンテナ2が装着されたタグのラベル1は、プラスチックフィルムの裏面に2.45GHz用の第1アンテナ2を形成した。ここではアンテナを銅の金属箔を貼り付ける方法で形成した。このアンテナの形状は1/2λ(λ:波長)型の折り返しダイポールアンテナとした。アンテナ作製側に、前もって加工しておいたカバーシートを貼り付けた。カバーシートには、リード線を固着する穴と、カバーシートの両面に、アンテナ作製側と物品に貼り付けるための粘着剤を塗工しておき、さらに、物品に貼り付ける側の粘着剤の付着力が落ちないように、本体との接続用のリード線を通す穴を開けた離型紙に貼り付けておいた。
図3のブロック図の第2アンテナおよびアンテナ制御部、送信部、制御部、メモリ部を含むICチップモジュールおよび適宜に配置されるコンデンサ等で構成されるタグ本体は、樹脂によって封止される構造とした。
通常のRFIDタグには、集積化されたICチップ内にアンテナ制御部は必要ないが、本発明では2つのアンテナの送受信を制御する必要がある。そこで、第1アンテナが取り外されたときに、第2アンテナが作動するように切り替えるスイッチをICチップモジュール内に追加した。切り替えは、第1アンテナがオープンもしくはショートしたときの抵抗変化で切り替えることとした。
本実施例では、第2アンテナとして、交信周波数が13.56MHz用のアンテナを形成した。基本的にはフレキシブル基板に成膜した薄膜軟磁性体に巻線を施した薄膜巻線インダクタをアンテナとして使用したものである。1Pa以下の真空度が得られるマグネトロンスパッタ装置を用いて基板表面に3〜6kA/mの直流磁界を印加しながら軟磁性薄膜基板を形成した。この軟磁性薄膜基板は、12μmの厚みを有するポリイミド系の有機絶縁基板の片面に、磁場中で長手方向を磁化困難軸方向に揃えた5μm厚みのCoFeSiB系のアモルファス状の軟磁性体層を作製している。図2に示すように、この軟磁性体を形成したフィルムを5層積層して磁心用の磁性体6を形成した。さらに、12μm厚みのポリイミド基板にICチップ搭載用の回路基板7を積層した。必要に応じて、コンデンサ部を形成した基板も積層する。この積層体の周囲を外径が10μmの絶縁被覆銅線で巻線してコイル5を形成した。巻線後、回路配線に金ワイヤーを用いてICチップ4をボンディングした。
第1アンテナ端子と本体間は、シリコーン被覆リード線3で接続した。接続はアクリル、ポリイミド、シリコーン系樹脂と銅を混合した導電性接着剤を用いた。接合部分からシリコーン被覆リード線が外れるリード線の剥離強度の平均値を600gfに設定し、ばらつきが生じないように所定の面積に所定量の接着剤が塗工されるようにマイクロディスペンサーで塗布量を制御した。
さらに第2アンテナを含む本体を、ホットメルト材料である熱可塑性ポリアミド樹脂を用いてトランスファーモールドによるパッケージングを行っている。トランスファーモールドの際の代表的な条件を樹脂温度185℃、加熱加圧時間12秒と設定して行った。このパッケージ外面には、物品への挿入がたやすいが、物品からすぐ外れることのない構造の凹凸を設けた。
図4は、本実施例で作製したRFIDタグを物品に取り付けた例を示す概略図である。本発明のRFIDタグは、果物、根菜類、魚肉類他各種取り付けることが出来るが、これはメロンの茎付近に取り付けた例である。「メロン」と書いたRFIDタグの第1アンテナが装着されたタグラベルをメロンの茎付近に貼り付けており、この図では見えないがタグラベルの直下もしくは直下近傍に第2アンテナと集積化されたICチップが封止されたタグ本体が埋め込まれている。
手でタグを差し込むことも出来るが、ここでは簡単な治具を利用して埋め込んだ。この治具は、スライド式のタグクリップ兼用ガイド、押し込み棒、ストッパとがついている治具である。先ずスライド式のタグクリップにタグ本体をクリップし、所定の位置に差し込む。押し込み続けると、タグガイド先端がメロンの表面に当たるが、表面に当たっても押し込み続けると、タグガイドが表面に当接したままストップし、保持力を弱めながらスライドを開始する。さらに、押し込み続けると、今度はタグガイドが完全に外れるが、その後は押し込み棒だけで押し続ける。押し込み最終点の確認はストッパが表面に当接したときであり、この時点で押し込みをやめる。タグガイドはタグの方向性及びタグラベルとタグ本体とを接続するリード線が所定の間隔を保持しながら差し込まれるようにガイドするものである。このような治具を用いることで、正確にセットすることができる。このような貼り付け治具を応用すれば、RFIDタグの貼り付けの自動化も比較的容易に出来る。また、タグラベル直下に取り付ける場合は、タグラベルに押し込み棒外径分の穴を開け、その穴を利用して押し込むようにすればよい。
1 ラベル
2 第1アンテナ
3 シリコーン被覆リード線
4 ICチップ
5 コイル
6 磁性体
7 回路基板
10 第1アンテナとリード線との接続端子
2 第1アンテナ
3 シリコーン被覆リード線
4 ICチップ
5 コイル
6 磁性体
7 回路基板
10 第1アンテナとリード線との接続端子
Claims (4)
- 非接触式のRFIDタグにおいて、可撓性のシートに第1アンテナを装着し、この第1アンテナから離れてリード接続された本体部に第2アンテナおよび制御部やメモリ機能を有するICチップモジュールを実装したことを特徴とするRFIDタグ。
- 前記本体部から前記第1アンテナへのリード接続部が選択的に切断されるように構成したことを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。
- 前記第1アンテナと第2アンテナとは交信周波数帯域を異ならせ、前記第1アンテナが前記第2アンテナよりも高周波数側の交信周波数帯域を使用することを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。
- 前記第1アンテナを通常時に交信に用い、前記第1アンテナを装着したシートが前記本体部から取り外されたときに、前記第2アンテナに切り替えて交信することを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003306554A JP2005078268A (ja) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | Rfidタグ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003306554A JP2005078268A (ja) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | Rfidタグ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005078268A true JP2005078268A (ja) | 2005-03-24 |
Family
ID=34409602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003306554A Pending JP2005078268A (ja) | 2003-08-29 | 2003-08-29 | Rfidタグ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005078268A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007116782A1 (ja) * | 2006-04-06 | 2007-10-18 | Star Engineering Co., Ltd. | 非接触id識別装置用巻線型コイルとicチップとの接続構造及びこれを構成する接続方法 |
JP2008199309A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Toshiba Corp | アンテナ装置及び無線装置 |
JP2010511238A (ja) * | 2006-11-30 | 2010-04-08 | ルートロニック アンテルナショナル ソシエテ アノニム | 小型トランスポンダ、及び、トランスポンダと読取装置を有する識別システム |
-
2003
- 2003-08-29 JP JP2003306554A patent/JP2005078268A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2007116782A1 (ja) * | 2006-04-06 | 2007-10-18 | Star Engineering Co., Ltd. | 非接触id識別装置用巻線型コイルとicチップとの接続構造及びこれを構成する接続方法 |
JP2010511238A (ja) * | 2006-11-30 | 2010-04-08 | ルートロニック アンテルナショナル ソシエテ アノニム | 小型トランスポンダ、及び、トランスポンダと読取装置を有する識別システム |
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