JP5070733B2 - 非接触データキャリア装置 - Google Patents

Description

本発明は、情報の交信を非接触で行う非接触データキャリア装置に関する。

近年、物品のタグ情報のキャリアとしてＩＣチップを使用した非接触データキャリア（例えばＩＣタグ、無線タグ、ＲＦＩＤ等とも言う。）が使用されている。非接触データキャリアの主たる構成要素は、データを保持するＩＣチップと、このＩＣチップに接続されたアンテナである。

アンテナをポリイミド、ポリエステル等の軟質な樹脂フィルムに形成し、このアンテナにＩＣチップを接続した非接触データキャリアがある（例えば、特許文献１参照）。また、樹脂フィルムにアンテナとＩＣチップとを備えた非接触データキャリアを、熱可塑性エラストマーと一体としたものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、アンテナが、例えばフィルム状の軟質な樹脂基材に形成されているため、外力に対して変形、破損しやすく、アンテナの断線や、ＩＣチップのクラック、ＩＣチップとアンテナとの接続部分の剥離等が生じ、得られた非接触データキャリア装置の信頼性の低下を招く。
特開２００４−１３９２７６号公報 実登３１１７５３９号公報

本発明の目的は、このような課題に対処するためになされたもので、折り曲げ等の動作に対しても破損し難い、信頼性に優れた非接触データキャリア装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る非接触データキャリア装置は、アンテナパターンを有する硬質基板とこのアンテナパターンに電気的に接続されたＩＣチップとを備えた板状の非接触データキャリアと、前記非接触データキャリアに延設され、かつ、取り付け対象物に取り付けるための取り付け部とを具備することを特徴とする。なお、ここで言う硬質基板とは、例えば５ｍｍ角のサイズの基板の両端（２辺）を可動自在に支持し、基板を支持した２辺に対する中心線上に１ｋｇの荷重を加えた時の撓み量が１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下の剛性を有する基板を意味する。なお、基板のサイズが５ｍｍ角より小さい場合は、同じ層構造を持った測定可能なサイズの基板で測定する。ここで、基板は幅が５ｍｍであれば長さは５ｍｍ以上で本測定が可能である。
すなわち、外力に対して屈曲し難い硬質基板にアンテナパターンを形成し、このアンテナパターンにＩＣチップを接続した非接触データキャリアを用いる。これにより、取り付け対象物に取り付けた場合に折り曲げなどの外力に対しても、アンテナパターンの断線やＩＣチップとアンテナパターンとの接続部分の剥離などが生じにくく、信頼性に優れた非接触データキャリア装置を提供することができる。また、非接触データキャリアに取り付け部を延設させることで、使用者が該装置を取り付け対象物に取り付ける際に、非接触データキャリアの配置を目視で確認できるため、例えば、誤って非接触データキャリアに貫通孔を設けて構成部品を破損させてしまう危険性がなくなる。

また、本発明に係る非接触データキャリア装置は、前記取り付け部の形状は、板状であることを特徴とする。
これによれば、使用者が例えばホッチキス器具等の取り付け器具を用いて取り付け対象物に容易に取り付けることができる。

また、本発明に係る非接触データキャリア装置は、前記硬質基板の材質は、エポキシ樹脂、ガラスクロス入りエポキシ系樹脂、アラミド樹脂、液晶ポリマーまたはＢＴレジンであることを特徴とする。
これによれば、外力に対して屈曲し難い硬質基板を得ることができる。

また、本発明に係る非接触データキャリア装置は、前記取り付け部は、貫通孔又は切り欠きを有することを特徴とする。
これによれば、取り付け部には、貫通孔又は切り欠きを設けることもできるので、取り付け方法の選択自由度が高まる。

また、本発明に係る非接触データキャリア装置は、前記貫通孔又は切り欠きは、その側壁に硬質部材を有することを特徴とする。
これによれば、貫通孔に例えばネジを通して取り付け対象物に取り付けた場合に、貫通孔の強度を向上させることで取り付け部の変形、破損を防止することができる。

また、本発明の非接触データキャリア装置は、前記非接触データキャリアと前記取り付け部とは、軟質部材を介して連結されていることを特徴とする。
これによれば、軟質部材を介して非接触データキャリアと取り付け部とを連結させることにより、例えば衣服、シーツ等の比較的柔らかい素材の取り付け対象物に取り付けた場合に、使用中の屈曲応力を緩和することができ、変形や破損を防ぐことができる。

また、本発明の非接触データキャリア装置は、前記軟質部材は、熱可塑性エラストマー又はゴムから構成されることを特徴とする。
これによれば、ＪＩＳ Ａ硬度のゴム硬度値が９５以下、より好ましくは硬度値が９０以下の軟質部材を得ることができる。

また、本発明の非接触データキャリア装置は、前記軟質部材は、繊維を含むことを特徴とする。
これによれば、軟質部材の柔軟性と強度を向上させることができる。また、繊維を含む軟質部材で取り付け部も一体として構成すると、柔軟性をより高めることができる。

また、本発明の非接触データキャリア装置は、前記アンテナパターンの表面と直交する方向からみた非接触データキャリアの外形サイズは、２５ｍｍ×２５ｍｍ以下のサイズであることを特徴とする。
これによれば、この非接触データキャリア装置が取り付けられた衣服を使用者が違和感なく着用することができる。

また、本発明の非接触データキャリア装置は、前記非接触データキャリアは、軟質部材で内包されていることを特徴とする。
これによれば、非接触データキャリアを外部環境から保護することができる。また、軟質部材を所定の厚みにすることで、金属から構成される取り付け対象物にも適用することができる。

また、本発明の非接触データキャリア装置は、前記非接触データキャリアは、その取り付け面側に軟磁性体層を有することを特徴とする。
これによれば、取り付け対象物が金属から構成されている場合でも、通信時における取り付け対象物側での過電流の発生を軽減でき、非接触データキャリア側とリーダライタ側（不図示）との良好な通信を実現することができる。

また、本発明の非接触データキャリア装置は、前記非接触データキャリアの主面が前記取り付け部の主面に対して１０〜９０°の角度で傾斜していることを特徴とする。
これによれば、取り付け対象物が金属から構成されている場合でも、渦電流の発生を抑制して、良好な通信性能を確保することができる。

本発明によれば、折り曲げ等の動作に対しても破損し難い、信頼性に優れた非接触データキャリア装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る非接触データキャリア装置を模式的に示す斜視図である。

図１に示すように、非接触データキャリア装置１は、アンテナパターンを有する硬質基板２とこのアンテナパターン（不図示）に電気的に接続されたＩＣチップ３とを備えた板状の非接触データキャリア４と、この非接触データキャリア４に延設され、かつ、取り付け対象物に取り付けるための取り付け部５とを備えている。

非接触データキャリア４は、例えば銅箔をパターン形成したアンテナパターンが硬質基板２に渦巻き状に設けられ、このアンテナパターンに接続されてデータキャリア用のＩＣチップ３が実装されている。

硬質基板２は、アンテナパターンを複数の配線層に設けこれらをビア（層間接続導電体）で直列に接続した複数の層数からなる多層構造でも、単数で構成された構造でもよい。硬質基板２は、例えばエポキシ樹脂、ガラスクロス入りエポキシ系樹脂、アラミド樹脂、液晶ポリマーまたはＢＴレジン等の硬質な有機絶縁材料から構成され、厚さは、０．１〜０．５ｍｍとすることができる。これらの有機系絶縁材料の板材にかえて例えばセラミック等の無機材料の板材を用いることもできる。

ＩＣチップ３には、主たる内部構成要素として、通信回路部とメモリ部とが設けられている。通信回路部は、アンテナパターンに接続され、このアンテナパターンを介して外部からのデータ読み出し指令信号を受信し、かつ、これに反応してメモリ部に格納されたデータの出力の仲介を行う。

この非接触データキャリア４は、例えば接着剤等で取り付け部５に固定されている。

取り付け部５は、取り付け対象物に取り付けるための部材であり、非接触データキャリア４から延設されている。その形状は、特に限定されるものではないが、取り付けが容易になるように板状であることが好ましく、具体的には、正方形、ほぼ正方形、長方形、ほぼ長方形、円形、楕円等の種々の形状が例示される。その大きさも、例えばホッチキス器具等の取り付け器具やピン、ネジ、接着剤等で取り付け対象物に取り付け可能であり、要求される強度を損なわなければ特に限定しない。取り付け部５を構成する材料としては、上述した取り付け器具で取り付け可能な硬度であればよく、硬質基板２を構成する材料よりも軟質な有機絶縁材料、例えばポリイミド、ポリエステル等から構成される。取り付け部５は、これら有機絶縁材料を射出成形、もしくはシート状のものを切断することによって得られる。

本実施形態の非接触データキャリア装置１においては、アンテナパターンのパターン表面と直交する方向からみた非接触データキャリア４の外形サイズは、２５ｍｍ×２５ｍｍ以下のサイズ、一例としては５ｍｍ×５ｍｍのサイズである。これにより、例えばこの非接触データキャリア装置１を衣服に取り付けた場合に、使用者が違和感なくこの衣服を着用することができる。このとき非接触データキャリア４の外形は、正方形、矩形、角が円形に面取りされた四角形、円形など用途に応じて種々選択可能であるが、前記の外形サイズ内に入る程度の大きさが取り扱い上好適である。一方、このような非接触データキャリア４は小型化によりアンテナが小さくなるに従い通信距離も短くなるため、通常２ｍｍ×２ｍｍ以上の外形サイズが必要である。

また、取り付け対象物が金属から構成される場合には、取り付け対象物と非接触データキャリア４との間に２ｍｍ以上の厚さを有する絶縁樹脂製からなるスペーサを設ける。このような構成とすることによって、渦電流の発生を軽減して、金属製の取り付け対象物にも適用することが可能となる。

図２は、図１に示した非接触データキャリア装置１に対して、取り付け部２２の厚さを、非接触データキャリア４の厚さと比べて薄くした非接触データキャリア装置２１を示している。取り付け部２２の厚さは、取り付け方法に応じて適宜に決めることができる。

図３は、図２に示した非接触データキャリア装置２１に対して、取り付け部２２に貫通孔３２を設けた非接触データキャリア装置３１を示している。この非接触データキャリア装置３１によれば、取り付け部２２に貫通孔３２を形成し、必要に応じてこの貫通孔３２にハトメ等を設けて、例えばネジ、ひも等で取り付け対象物に取り付けることもできる。貫通孔３２の形状、大きさは、所定のネジ等が使用可能な形状、大きさであればよく、その個数も特に限られるものではない。取り付け部２２には、貫通孔３２以外に、必要に応じて図４に示すような切り欠き４２を形成し、取り付け対象物に取り付けることもできる。図４は、切り欠き４２の一例を示したものであり、ボタンもしくはボタン穴などに掛けた場合に脱落を防止するため切り欠き４２の開放側を狭めた形状としたものである。このように用いる取り付け部２２の材質は、繊維（布）もしくは繊維を含む部材で構成するのが好適である。

図５は、図３に示した非接触データキャリア装置３１に対して、取り付け部２２の貫通孔３２の側壁に硬質部材５２を設けた非接触データキャリア装置５１を示している。硬質部材５２を構成する材料としては、例えばエポキシ樹脂、ガラスクロス入りエポキシ系樹脂、アラミド樹脂、液晶ポリマー、レジン等の硬質な有機絶縁材料が挙げられる。この非接触データキャリア装置５１によれば、貫通孔３２に例えばネジ等を通して取り付け対象物に取り付けた場合に、貫通孔３２の強度を向上させることで取り付け部２２の変形、破損を防止することができる。

以上説明したように、本実施形態の非接触データキャリア装置１，２１，３１，４１，５１によれば、該装置を取り付け対象物に取り付けた場合に、例えば折り曲げ等の動作を加えても、非接触データキャリア４が硬質基板２で構成されているため、変形や破損等が生じ難い、信頼性に優れた非接触データキャリア装置を提供することができる。また、非接触データキャリア４から取り付け部５，２２を延設させることで、使用者が該装置を取り付け対象物に取り付けた際に、非接触データキャリア４の配置を目視で確認できるため、例えば誤って非接触データキャリア４に貫通孔を設けて破損させてしまう危険性がなくなる。また、取り付け部５，２２には、貫通孔３２や切り欠き４２を設けることもでき、取り付け方法の選択自由度が高まる。

次に、第２の実施形態に係る非接触データキャリア装置について図６を用いて説明する。図６は、第２の実施形態に係る非接触データキャリア装置を模式的に示す斜視図である。本実施形態の非接触データキャリア装置６１は、上述した第１の実施形態の非接触データキャリア装置に対して、非接触データキャリア４と取り付け部２２とが軟質部材６２を介して連結されている点が異なる。なお、第１の実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を付してその説明を簡略または省略する。

図６に示すように、非接触データキャリア装置６１は、非接触データキャリア４と取り付け部２２とが軟質部材６２を介して連結されている。軟質部材６２は、非接触データキャリア４と取り付け部２２にそれぞれ接着剤等で固定される。

軟質部材６２は、例えば熱可塑性エラストマーまたはゴム等の可撓性樹脂から構成され、その硬度はＪＩＳ Ａ硬度のゴム硬度値が９５以下、より好ましくは９０以下である。熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン・ブタジエン・スチレンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、エポキシ化スチレン系エラストマー（エポフレンド）、スチレン・イソプレン・スチレンブロックコポリマー（ＳＩＳ）、水添スチレンブロックコポリマー（水添ＳＢＣ）、水添ＳＢＣコンパウンド（水添ＴＰＳ）、単純ブレンド型オレフィン系エラストマー（非架橋ＴＰＯ）、架橋型エラストマー（ＴＰＶ）、塩ビ系エラストマー（ＴＰＶＣ）、塩素化エチレンコポリマー架橋体アロイ（Ａｌｃｒｙｎ）、塩素化ポリエチレン系エラストマー（ＣＰＥ）、シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン（Ｓｙｎ−１，２−ＢＲ）、ウレタン系エラストマー（ＴＰＵ）、ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）、ポリアミド系エラストマー（ＴＰＡＥ）、フッ素系エラストマー、シリコーン系エラストマー（ＳＩＬＧＲＡＦＴ）等が挙げられる。また、ゴムとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム等の公知の高分子材料が挙げられる。軟質部材６２には、より柔軟性と強度を高めるために繊維を含有することもできる。このような軟質部材６２を構成する材料で取り付け部２２も一体として構成してもよい。

また、軟質部材６２は、その主面上を非接触データキャリア４に格納された情報を表示するための印字領域とすることもできる。小面積領域への微小印刷という意味でレーザ印字が好ましい。なお、情報表示のためには軟質部材６２の主面上に、予め印字されたシールを貼り付けることもできる。

以上説明したように、この非接触データキャリア装置６１によれば、軟質部材６２を介して非接触データキャリア４と取り付け部２２とを連結させることにより、例えば衣服、シーツ等の比較的柔らかい素材からなる取り付け対象物に該装置６１を取り付けた場合に、使用中の該装置６１への屈曲応力を緩和することができ、変形、破損を防ぐことが可能となる。また、該装置６１を例えば衣服に取り付けた場合には、衣服表面に沿うように取り付けられるため、使用者が違和感なく着用することができる。よって、曲面を有する取り付け対象物にも取り付けることができる。

また、このような軟質部材６２を介して非接触データキャリア４と取り付け部２２とを連結させる形態は、図１〜図５に示した形態でも同様に適用可能である。

次に、第３の実施形態に係る非接触データキャリア装置について図７を用いて説明する。図７は、第３の実施形態に係る非接触データキャリア装置を示している。本実施形態の非接触データキャリア装置７１は、非接触データキャリア４が軟質部材７２で内包されている。なお、第１の実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を付してその説明を簡略または省略する。

図７に示すように、非接触データキャリア装置７１は、非接触データキャリア４全体が軟質部材７２で覆われている。軟質部材７２の厚みは、非接触データキャリア４の表面から１〜５ｍｍ程度であることが好ましい。軟質部材７２は、上記第２の実施形態で説明した軟質部材６２と同様の材料から構成することができる。非接触データキャリア４は、例えば、軟質部材７２の所定の型の中にインサートされ合成樹脂による射出成形等で軟質部材７２と一体成形された後、取り付け部２２と接着剤等で固定される。

図８は、図７に示した非接触データキャリア装置７１に対して、軟質部材７２を構成する材料で非接触データキャリア４と一体成形した非接触データキャリア装置８１を示している。この場合、非接触データキャリア４は、非接触データキャリア装置８１の所定の型の中にインサートされ合成樹脂による射出成形等で軟質部材７２と一体成形される。取り付け部８２には、必要に応じて上述した貫通孔、切り欠きを設けることもできる。

この非接触データキャリア装置７１，８１によれば、非接触データキャリア４を軟質部材７２で内包することで外部環境から非接触データキャリア４を保護することができる。また、非接触データキャリア４の底面と軟質部材７２の底面との間隔を１〜５ｍｍとすることで、非接触データキャリア４を内包した軟質部材７２の底面には、取り付け部２２，８２を介して取り付け対象物が接し、非接触データキャリア４と取り付け対象物との間に間隔を取ることが出来るため、取り付け対象物が金属等から構成される場合にも通信性能の劣化を軽減できる。

また、このような非接触データキャリア４を軟質部材７２で内包する形態は、図１〜図６に示した形態でも同様に適用可能である。

次に、第４の実施形態に係る非接触データキャリア装置について図９を用いて説明する。図９は、第４の実施形態に係る非接触データキャリア装置を模式的に示す断面図である。本実施形態の非接触データキャリア装置９１は、非接触データキャリア４の取り付け面側に軟磁性体層９２が設けられている。なお、第１の実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を付してその説明を簡略または省略する。

図９に示すように、軟磁性体層９２が、非接触データキャリア４の裏面側（取り付け面側）に設けられている。軟磁性体層９２の厚さは、例えば０．０５ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲である。なお、軟磁性体層９２の裏面側（取り付け面側）には、必要に応じて金属薄膜層を設けることで、金属表面に取り付けた場合のアンテナの共振周波数の変化を少なくすることができる。

この非接触データキャリア装置９１によれば、取り付け対象物が金属から構成される場合でも、通信時における取り付け対象物側での過電流の発生を軽減でき、非接触データキャリア４側とリーダライタ側（不図示）との良好な通信を実現することができる。

また、このような非接触データキャリア４の取り付け面側に軟磁性体層９２を設ける形態は、図１〜図７に示す形態でも同様に適用可能である。

次に、第５の実施形態に係る非接触データキャリア装置について図１０を用いて説明する。図１０は、第５の実施形態に係る非接触データキャリア装置を模式的に示す斜視図である。本実施形態の非接触データキャリア装置１０１は、上述した第１の実施形態の非接触データキャリア装置に対して、非接触データキャリア４の主面が取り付け部２２の主面に対して傾斜している点が異なる。なお、第１の実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を付してその説明を簡略または省略する。

図１０に示すように、非接触データキャリア４の底面が、取り付け部２２の取り付け面（底面）に対して、傾斜角度をαとした時に、１０°＜α＜９０°に設定されている。

この実施形態の非接触データキャリア装置１０１によれば、取り付け対象物が金属から構成されている場合でも、通信時における取り付け対象物側での過電流の発生を抑制でき、非接触データキャリア４側とリーダライタ側（不図示）との良好な通信を実現することができる。

このような取り付け部２２に対して非接触データキャリア４を傾斜させる形態は、図１〜図８に示した実施形態でも同様に適用可能である。

以上、本発明の各実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本発明の第１の実施形態に係る非接触データキャリア装置を模式的に示す斜視図。 図１に示す非接触データキャリア装置の変形例を示す斜視図。 図１に示す非接触データキャリア装置の変形例を示す斜視図。 図１に示す非接触データキャリア装置の変形例を示す斜視図。 図１に示す非接触データキャリア装置の変形例を示す斜視図。 本発明の第２の実施形態に係る非接触データキャリア装置を模式的に示す斜視図。 本発明の第３の実施形態に係る非接触データキャリア装置を模式的に示す斜視図。 図７に示す非接触データキャリア装置の変形例を示す斜視図。 本発明の第４の実施形態に係る非接触データキャリア装置を模式的に示す斜視図。 本発明の第５の実施形態に係る非接触データキャリア装置を模式的に示す斜視図。

符号の説明

１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１…非接触データキャリア装置、２…硬質基板、３…ＩＣチップ、４…非接触データキャリア、５，２２，８２…取り付け部、３２…貫通孔、４２…切り欠き、５２…硬質部材、６２，７２…軟質部材、９２…軟磁性体層、α…傾斜角度。

Claims (10)

1. アンテナパターンを有する硬質基板とこのアンテナパターンに電気的に接続されたＩＣチップとを備えた板状の非接触データキャリアと、
   前記非接触データキャリアに延設され、かつ、取り付け対象物に取り付けるための取り付け部とを具備し、
   前記非接触データキャリアと前記取り付け部とは、熱可塑性エラストマー又はゴムから構成される平板状の軟質部材を介して連結されていることを特徴とする非接触データキャリア装置。
2. 前記取り付け部の形状は、板状であることを特徴とする請求項１に記載の非接触データキャリア装置。
3. 前記硬質基板の材質は、エポキシ樹脂、ガラスクロス入りエポキシ系樹脂、アラミド樹脂、液晶ポリマー又はＢＴレジンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触データキャリア装置。
4. 前記取り付け部は、貫通孔又は切り欠きを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の非接触データキャリア装置。
5. 前記貫通孔又は切り欠きは、その側壁に硬質部材を有することを特徴とする請求項４に記載の非接触データキャリア装置。
6. 前記軟質部材は、繊維を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の非接触データキャリア装置。
7. 前記アンテナパターンの表面と直交する方向からみた非接触データキャリアの外形サイズは、２５ｍｍ×２５ｍｍ以下のサイズであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の非接触データキャリア装置。
8. 前記非接触データキャリアは、軟質部材で内包されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の非接触データキャリア装置。
9. 前記非接触データキャリアは、その取り付け面側に軟磁性体層を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の非接触データキャリア装置。
10. 前記非接触データキャリアの主面が前記取り付け部の主面に対して１０〜９０°の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の非接触データキャリア装置。

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