(57)【要約】  歪みに強い電気接続及びそのような電気接続をつくる方法を提供する。アンテナ（３６及び３８）又はその他の導電性リード線は、回路（３２）に対するアンテナ（３６及び３８）又はその他の導電性リード線の相対的な動き又は回転のような機械的なストレスに対して優れて強い接続をつくる方法で回路（３２）に接続される。アンテナ（３６及び３８）又は導電性リード線は、機械的ストレスに耐えることができる能力を具備するように少なくとも部分的にコイル状に巻回される。アンテナ（３６及び３８）又は導電性リード線は、それが接続される回路と一緒に、エラストマー材料内に封入することもできる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のコイル状部分を有する導電体を用意し、
少なくとも１つの電気リード線が延びている電気回路コンポーネントを用意し、
プリント回路基板を用意し、
前記電気コンポーネントを前記プリント回路基板に取り付け、
前記導電体の前記第１のコイル状部分の一部を、前記電気回路コンポーネントの前記少なくとも１つの電気リード線及び前記プリント回路基板に固定する
ことを特徴とする、疲労に強い電気接続をつくる方法。
【請求項２】
前記導電体を用意するステップは、巻回ピッチが互いに異なる第１及び第２のコイル状部分を有する導電体を用意することからなることを特徴とする、請求項１に記載の疲労に強い電気接続をつくる方法。
【請求項３】
前記導電体を用意するステップは、前記第２のコイル状部分を巻回ピッチをゼロとすることからなることを特徴とする、請求項２に記載の疲労に強い電気接続をつくる方法。
【請求項４】
前記固定するステップは、前記第２のコイル状部分の内の複数の巻回を前記プリント回路基板に半田付けすることを含むことからなることを特徴とする、請求項１に記載の疲労に強い電気接続をつくる方法。
【請求項５】
前記導電体と前記電気回路コンポーネントと前記プリント回路基板とをエラストマー材料内に封入するステップを更に具備することを特徴とする、請求項１に記載の疲労に強い電気接続をつくる方法。
【請求項６】
前記封入するステップは、前記導電体のコイル内の空間をエラストマー材料で満たすことを特徴とする、請求項５に記載の疲労に強い電気接続をつくる方法。
【請求項７】
前記第１のコイル状部分と前記第２のコイル状部分との間の前記導電体の部分を前記プリント回路基板に固定するステップを更に具備することを特徴とする、請求項１に記載の疲労に強い電気接続をつくる方法。
【請求項８】
前記導電体の前記第１のコイル状部分と、前記導電体の前記第１のコイル状部分と前記第２のコイル状部分との間の部分とが前記プリント回路基板に固定される位置の間の前記プリント回路基板の複数の場所に穿孔するステップを更に具備することを特徴とする、請求項７に記載の疲労に強い電気接続をつくる方法。
【請求項９】
基板と、前記基板に取り付けられており、少なくとも１つのアンテナ接続端部を有するＲＦＩＤ要素と、アンテナ素子とを具備しており、前記アンテナ素子は、第１及び第２のコイル状部分を有する導電体からなっており、前記第１のコイル状部分は、前記少なくとも１つのアンテナ接続端部に接続されていることを特徴とするＦＩＤトランズポンダ。
【請求項１０】
前記導電体の前記第１のコイル部分のコイル巻回ピッチは、前記導電体の第２のコイル部分のコイル巻回ピッチより高いことを特徴とする、請求項９に記載のＲＦＩＤトランズポンダ。
【請求項１１】
前記導電体の第２のコイル部分のコイル巻回ピッチはゼロであることを特徴とする、請求項１０に記載のＲＦＩＤトランズポンダ。
【請求項１２】
前記基板と、前記アンテナ素子と、前記ＲＦＩＤ要素とを封入するエラストマー材料を更に具備することを特徴とする、請求項１０に記載のＲＦＩＤトランズポンダ。
【請求項１３】
前記アンテナ素子の前記第１のコイル部分及び前記ＲＦＩＤ要素の前記アンテナ接続端部が前記基板に固定されていることを特徴とする、請求項９に記載のＲＦＩＤトランズポンダ。
【請求項１４】
前記基板は、第１の半田パッドを有しており、前記アンテナ素子の前記第１のコイル部分及び前記ＲＦＩＤ要素の前記アンテナ接続端部が前記第１の半田パッドに半田付けされていることを特徴とする、請求項９に記載のＲＦＩＤトランズポンダ。
【請求項１５】
前記基板は、第２の半田パッドを有しており、前記第１のコイル部分と前記第２のコイル部分との間の前記アンテナ素子の部分が前記第２の半田パッドに半田付けされていることを特徴とする、請求項１４に記載のＲＦＩＤトランズポンダ。
【請求項１６】
前記第１の半田パッドと前記第２の半田パッドとの間の前記基板に穿孔が形成されていることを特徴とする、請求項１５に記載のＲＦＩＤトランズポンダ。
【請求項１７】
回路基板と、少なくとも１つの電気リード線が延びている電気回路コンポーネントと、第１及び第２のコイル状部分を有する導電体とを具備しており、前記電気回路コンポーネントは前記回路基板に取付けられており、そして、前記導電体の前記第１のコイル状部分は前記電気回路コンポーネントの前記少なくとも１つの電気リード線及び前記回路基板に固定されていることを特徴とする、タイヤに取り付けられた疲労に強い電気接続。
【請求項１８】
前記導電体の前記第１のコイル状部分と前記第２のコイル状部分とは、巻回ピッチが互いに異なることを特徴とする請求項１７に記載の、タイヤに取り付けられた疲労に強い電気接続。
【請求項１９】
前記導電体の前記第２のコイル状部分は、巻回ピッチがゼロであることを特徴とする請求項１８に記載の、タイヤに取り付けられた疲労に強い電気接続。
【請求項２０】
前記第１のコイル状部分の複数の巻回が前記回路基板に半田付けされていることを特徴とする請求項１７に記載の、タイヤに取り付けられた疲労に強い電気接続。
【請求項２１】
前記導電体と、前記電気回路コンポーネントと、前記回路基板とが、エラストマー材料内に封入されていることを特徴とする請求項１７に記載の、タイヤに取り付けられた疲労に強い電気接続。
【請求項２２】
前記導電体のコイル内の空間がエラストマー材料で満されていることを特徴とする請求項２１に記載の、タイヤに取り付けられた疲労に強い電気接続。
【請求項２３】
前記エラストマー材料が、タイヤコンポーネントを形成している材料であることを特徴とする請求項２１に記載の、タイヤに取り付けられた疲労に強い電気接続。
【請求項２４】
前記第１のコイル状部分と前記第２のコイル状部分との間の前記導電体の部分は、前記回路基板に固定されていることを特徴とする請求項２１に記載の、タイヤに取り付けられた疲労に強い電気接続。
【請求項２５】
前記導電体の前記第１のコイル状部分と、前記導電体の前記第１のコイル状部分と前記第２のコイル状部分との間の部分とが前記回路基板に固定されている位置の間の前記回路基板の複数の場所に複数の穿孔が形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の、タイヤに取り付けられた疲労に強い電気接続。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪み及び／又は疲労に強いアンテナ接続及びその作製方法に関する。より詳しくは、本発明は、回路に対するアンテナの相対的な運動又は回転のような機械的ストレスによって生じる疲労破断に対して強い接続を作る、ＲＦＩＤデバイスに付属するアンテナ接続点に対する丈夫な接続を提供するものである。本発明において、アンテナは、コイル状にすることも、又は破断なく機械的歪みを吸収することができる任意の形状にすることもできる。或る実施例において、アンテナ及びＲＦＩＤ回路のまわりにエラストマー材料を成形して、アンテナ及びＲＦＩＤデバイスのための保護領域を形成することができる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、タイヤ又は他の製品内に一体化される電子装置は、資産追跡、及び例えば温度及び圧力のような物理的なパラメータの測定のような潜在的な利点を有している。これらのシステムの多くは、車両の外にある情報システムと通信するために無線データリンクに依存する。かかる情報システムは、非限定的な例であるが、オンボードコンピューターシステム、ドライブバイ式インタロゲータ、又は手持ち式インタロゲータを含むことができる。更に、無線データリンクを介して通信されるデータの形式は、幅広く且つ自在であり、上述した温度及び圧力だけでなくタイヤ回転速度のような他の物理的なパラメータ並びに製造データに対応するデータ他の多くの情報を含む。伝送されるデータの形式がどのようなものであっても、無線データリンクは、タイヤ内の電子装置に取付けられたアンテナが必要である。しかし、電子装置及び／又はアンテナがタイヤゴムに取り付けられた場合、タイヤ製造過程又は通常の使用時のタイヤの撓みにより、割れ、破断又は疲労によってアンテナが電子装置から分離する場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、回路の特定の部分を物理的に壊すか又は壊れ易くして回路誤動作が生じる可能性のある疲労につながる機械的ストレスのような物理的なファクタにかかわる。そのような誤動作の典型的な場所が、電気回路に対するワイヤ、リード線又は他の導体の接続点又は接続点近くである。ワイヤとそのワイヤに接続された回路とが互いに対して相対的に動いたり又は回転することができる環境において、ワイヤは、回路に対する接続点又はその近くで機械的ストレス及び／又は疲労の集中が生じる場合がある。繰り返される折り曲げ又は捻りのような機械的ストレスにより、ワイヤは壊れ易くなり、最後には、破断が生じる。
【０００４】
図１は、上記した問題の例を示している。図１において、リード線２０は、半田付け接続部２４によってプリント回路基板２２に接続している。リード線２０が、（矢印Ａで図示するように）捻じられるか、（矢印Ｂ及びＣで図示するように）繰り返し曲げられるか、又は（矢印Ｄで図示するように）引っ張り又は圧縮される場合、接続点２６又はその近くに応力集中が発生する。時間経過と共に、そのような応力集中を生じる機械サイクル反復をリード線２０が受けると、リード線２０は、繰り返される変形又は周期的な運動のために破断し易くなる。その結果、リード線２０は、接続点２６又はその付近で疲労故障（又は破断）を生じるであろう。
【０００５】
本発明の様々な特徴及び利点は、以下に説明すると共に、以下の説明から明らかになろう。
【０００６】
本発明は、回路に対する接続点の周りでワイヤ又はリード線が繰り返し捻じられ又は曲げられるときに生じる機械的なストレスに対して強い、ＲＦＩＤデバイスのアンテナのための丈夫な電気接続並びにその電気接続をつくる方法を提供するものである。一般的に言うならば、本発明によれば、ＲＦＩＤデバイスへの接続点付近でアンテナに加わるストレス及び歪を低減する方法が提供される。当然、かかる方法は、アンテナ及びＲＦＩＤデバイスに限定されるものではなく、任意の電気装置に対する任意の電気接続にも適用可能である。本発明の第１の典型的な実施例においては、ＲＦＩＤデバイスへの接続点付近に少なくともコイル状部分を含むアンテナ素子が提供される。
【０００７】
本発明の１つの典型的な方法においては、コイル状ワイヤアンテナが固定点に半田付けされるか又は他の手段で固定され、その場合、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又は他の固定剤が全くなく、固定されていないコイル部分がある程度延伸可能であり、その結果、アンテナ接続点に対する実際のストレス及び／又は歪を軽減することができる、疲労に強いアンテナ接続をつくるための方法が提供される。
【０００８】
本発明の別の典型的な実施例においては、ＲＦＩＤデバイスのためのアンテナ素子として、異なる形状係数のワイヤを結合する方法が提供される。
【０００９】
本発明の更に別の典型的な実施例においては、製造過程の間、アンテナ及びＲＦＩＤデバイスに対する支持体として機能する一時取付け構造が提供される。
【００１０】
本発明の更に別の典型的な実施例においては、ＲＦＩＤデバイス及びアンテナ素子は、エラストマー材料内に封入されて、ＲＦＩＤデバイスが物理的に保護され、且つ、ＲＦＩＤデバイスとの接続点でのアンテナに対するストレスを少なくすることができる。
【００１１】
本発明のその他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明並び請求の範囲から明らかになる筈である。更に、本明細書の一部を構成し本明細書に組み込まれている添付図面は、本発明の実施例を図解しているものであり、詳細な説明と共に本発明の原理を説明するものである。
【００１２】
最良の形態を含む本発明の十分且つ実施可能な、当業者に向けた開示は、添付図面を参照して本明細書において行う。
【００１３】
本発明の同一又は類似の特徴又は要素を表すために同一の参照符号を本明細書及び添付図面において使用する。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施例を詳細に参照する。但し、実施例の内の１つ以上の実施例を図面に図示する。各実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。例えば、１つ実施例の一部として図解又は説明した特徴は、別の実施例で適用でき、第３の実施例を構成することができる。本発明は、そのような変更例及び修正例及びその他の変更例及び修正例も含むものである。
【００１５】
図２及び図３は、本発明によるＲＦＩＤデバイスに対するアンテナ接続の第１及び第２の典型的な実施例を図解する。図２及び図３に図示したように、プリント回路基板３２は、どのような電子装置とも見ることができるように図示しているが、本発明では、主に集積回路コンポーネントとして実現されているＲＦＩＤデバイス３４が図示される。ＲＦＩＤデバイス３４は、アンテナ素子３６及び３８からなるダイポールアンテナを介して、遠隔の受信機にデータを無線送信し及び／又は遠隔の送信機からデータを受信する。これらの典型的な実施例において、アンテナ素子３６及び３８は、各々巻回ピッチが異なる、すなわち単位長当たりのコイル巻回数が異なる２つの別々の部分を有するコイル状ワイヤとして形成されている。
【００１６】
図２及び図３の実施例の各々においてアンテナ素子３６及び３８の第１の部分３６’及び３８’は、それぞれアンテナ部分３６”及び３８”より巻回ピッチが高いすなわち単位長当たりの巻回数が多いコイル状部分から形成されている。図３に図示されている実施例のアンテナ素子３６及び３８の部分３６”及び３８”は、巻回ピッチゼロすなわち単位長当たりの巻回数がゼロであり、直接的に表現するならば、まっすぐなワイヤである。様々に異なる巻回ピッチを有するアンテナ素子３６及び３８は、様々な方法で作ることができる。非限定的な例としてであるが、アンテナ素子３６及び３８は、単一のワイヤから形成されて、一方の端部が第１の巻回ピッチで巻回され他方の端部が第２の巻回ピッチ（巻回ピッチゼロを含む）で巻回される。図３に図示されている実施例の場合、巻回ピッチゼロの部分は、コイル状部分に別個の真っ直ぐなワイヤを固定することによっても形成することができる。その真っ直ぐなワイヤは半田付けすることができるが、任意の既知の方法で溶接又は固定することもできる。更には、それに加えて、真っ直ぐなワイヤ部分は、単一線ワイヤからでも複数の線からなる撚り線ワイヤからでも形成することができる。又、巻回ピッチゼロの部分の直径は、アンテナ素子の高い巻回ピッチで巻回されたコイル部分を形成している導体の直径より十分大きくすることもできる。この大きい直径構成の例は、図５に見ることができ、詳細は後述する。
【００１７】
本発明では沢山の接続方法を使用することができるが、図２及び図３は、アンテナ３６及び３８とＲＦＩＤコンポーネント３４との間の接続部分４０及び４２がプリント回路基板３２に半田付けされている状態を図示する。プリント回路基板３２は、具体例を図示するために示しているが、本発明はプリント回路基板だけ使用する場合に限定されるものではない。図２及び図３に図示したように、アンテナ素子３６及び３８の巻回ピッチが高いコイル部分３６’及び３８’の端部と、ＲＦＩＤデバイス３４からのそれぞれのリード線４４及び４６とが互いに半田付けされて、更に、プリント回路基板３２の半田パッドに半田付けされている。半田パッドの例は、詳細に後述する図４及び図５に図示する実施例から容易に理解できる。
【００１８】
アンテナ素子に巻回ピッチの異なる２つの部分を設けることにより、２つの点でＲＦＩＤ及びアンテナ構造体の性能を改善する。第１は、高ストレス変動領域に高い巻回ピッチ部分を設けることにより、アンテナ素子のその部分に加わるストレスを広く分散させることができる。また、高い巻回ピッチ部分は、インダクタ素子として動作して、動作周波数に対応するアンテナ素子の全長を短くし、構成されるパッケージの全体寸法を小さくすることができる。一方、低い巻回ピッチ又は巻回ピッチゼロのコイル部分は、消散させたいストレスが低い領域に設けることができ、その低い巻回ピッチのコイル部分は、アンテナを長くし、データ伝送装置を配置する領域を大きくする。
【００１９】
最後に、図２及び図３に図示されるＲＦＩＤとアンテナとの組合体は、点線の楕円５０で囲まれている。それは、ＲＦＩＤデバイスを更に保護するためにＲＦＩＤデバイスが適切な形状にされたエラストマー材料内に完全に封入できることを表している。そのエラストマー材料は、ＲＦＩＤデバイス３４及びアンテナ素子３６及び３８の様々なコンポーネントを囲むだけでなく、アンテナ素子のコイル巻回部分内の空間を実際に満たすようになされている。このように置かれたエラストマー材料は、アンテナ素子の運動を最小化して、アンテナ素子に加わるストレスを最小化するようになされている。
【００２０】
次に本発明の第３の及び第４の実施例を図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５は共に、現在工業的に認めらている方法によってＲＦＩＤデバイス３４がプリント回路基板３２に固定されているＲＦＩＤとアンテナとの構造体を図示している。本発明の第１及び第２の実施例と同様に、アンテナ素子３６及び３８は、巻回ピッチが高い部分３６’及び３８’と、巻回ピッチが低い部分３６”及び３８”とを有している。その巻回ピッチが低い部分３６”及び３８”は、実際には、巻回ピッチゼロすなわち真直ぐなワイヤ部分からなるコイル部分からなる。図４及び図５から明らかなように、２つの実施例の真直ぐなワイヤ部分３６”及び３８”は、それぞれのワイヤの直径の実質的な違いで異なっている。しかし、両実施例とも、真直ぐなワイヤ部分３６”及び３８”は、単一線ワイヤ部分又は撚り線ワイヤ部分から形成できる。
【００２１】
本発明の本実施例の別の特徴は、半田接続部分４０、４０’及び４２、４２’の間に対をなして戦略的に配置された複数の穿孔７０、７２、７４、７６として図示されている。プリント回路基板３２の各端部分の半田パッド６０及び６６は、固定場所を提供しており、半田接続部４０’及び４２’がアンテナ部分３６’及び３８’の一端をアンテナ部分３６”及び３８”の一端に固定するために使用される。ＲＦＩＤデバイス３４とアンテナとの組立体がエラストマー材料５０内に封入されるので、穿孔７０、７２、７４、７６の間のプリント回路基板３２の部分８０及び８２は、エラストマー材料が硬化されるとき、割れるように構成されている。プリント回路基板部分８０及び８２が割れることにより、コイル状に巻回されたアンテナ部分３６’及び３８’が、ＲＦＩＤデバイスに対する接続点に好ましくない衝撃を与える可能性のあるアンテナ素子に加わる力をより効果的に分散させることができる。
【００２２】
以上の説明から、特許請求の範囲内に入る本発明のその他の実施例もあることは当業者は理解できるであろう。実際に、特許請求の範囲から逸脱することなく上述した接続及び接続方法に対して変更や修正ができることは当業者には理解できるであろう。そのような変更や修正は、特許請求の範囲及びその均等な範囲に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】リード線がプリント回路基板に半田付けされている電気接続の例を図示する。
【図２】コイル状アンテナワイヤがプリント回路基板に半田付けされているアンテナ接続の例を図示する。
【図３】一部がコイル状に巻回されたアンテナワイヤがプリント回路基板に半田付けされているアンテナ接続の他の範例を図示する。
【図４】本発明による典型的な取付け方法を図示する。
【図５】本発明による他の典型的な取付け方法を図示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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