(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性シートと、
前記磁性シートの一方の面上に配置されたＩＣチップと、
前記磁性シートの一方の面上に配置されるとともに前記ＩＣチップに接続され、前記ＩＣチップとの接続部から延びるように配置された第１のアンテナ部および第２のアンテナ部と、
ポリイミド又はポリエーテルイミドでフィルム状に形成され耐熱性を有する基材と、
を備え、
前記第１のアンテナ部が前記接続部から延びる第１の方向、および前記第２のアンテナ部が前記接続部から延びる第２の方向は、それぞれが前記磁性シートの一方の面に沿うとともに互いに異なる方向に設定され、
前記磁性シートの厚さが１００μｍ以上４００μｍ以下であり、
前記第１のアンテナ部の前記第１の方向に直交する方向の長さ、および前記第２のアンテナ部の前記第２の方向に直交する方向の長さがそれぞれ５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、
前記磁性シート、前記接続部、前記第１のアンテナ部、および、前記第２のアンテナ部が耐熱性を有し、
前記ＩＣチップおよび前記接続部は、前記基材の主面上に設けられた状態で、前記磁性シートの一方の面上に配置されていることを特徴とする非接触ＩＣラベル。
【請求項２】
前記ＩＣチップは回路部を介して前記接続部に接続され、
前記回路部、前記第１のアンテナ部、前記第２のアンテナ部、及び前記接続部は、前記基材の主面上に塗布された、アクリル系又はシリコーン系の接着剤上に金属で形成された薄膜を接着し、前記薄膜をエッチング法により加工することで一体化して形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項３】
前記ＩＣチップと前記回路部とは、超音波接合によって金属溶接されていることを特徴とする請求項２に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項４】
前記第１の方向と前記第２の方向とは、互いに反対となる方向であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項５】
前記磁性シートは、磁性粒子または磁性フレークと、バインダーとから形成され、
前記バインダーにシリコーン系ゴムまたはフッ素系ゴムが用いられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項６】
前記接続部は、アルミニウムで形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項７】
前記第１のアンテナ部および前記第２のアンテナ部は、金属で形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項８】
データ読み取り装置との間の通信方式に電波方式を用いたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の非接触ＩＣラベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＨＦ帯およびＳＨＦ帯で用いられる非接触ＩＣラベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＲＦＩＤタグ（非接触ＩＣラベル）とリーダなどとの間で無線通信が行われている。しかし、このＲＦＩＤタグを金属製の被接着体（物品）に取り付けたときには通信性能が低下してしまうので、この問題点を解決するために、以下に説明するような様々なＲＦＩＤタグの構成が検討されている。
たとえば、１３．５６ＭＨｚ帯の電波を用いる電磁誘導方式のＲＦＩＤタグでは、アンテナと被接着体の間に高透磁率の磁性体（磁性シート）を設け、アンテナと被接着体との間にロスの少ない磁束のルートを確保することで、金属製の被接着体に取り付けても用いることができるＲＦＩＤタグを実現している。なお、通信性能は低下するが磁性体の厚さをたとえば１００μｍまたは１００μｍ以下と薄くすることもできるので、金属製の被接着体に対応した薄手の金属対応ＲＦＩＤタグも作ることができる。
【０００３】
これに対して、ＵＨＦ帯およびＳＨＦ帯で用いられる電波方式のＲＦＩＤタグでは、アンテナと被接着体との間に誘電体また空気層を設けることで、アンテナと被接着体との隙間を確保し、被接着体の影響を抑える方法が一般的に用いられる。
しかしながら、この方法では、アンテナと被接着体との間に、たとえば１００μｍの厚さの誘電体を用いたり１００μｍの厚さの空気層を設けたりする場合には、アンテナと被接着体との間隔が狭すぎるため、金属製の被接着体の影響を強く受けてしまい、通信不能となってしまう。よって、現状では、１３．５６ＭＨｚ帯で用いられるような薄手（厚さが数百μｍ以下）のＲＦＩＤタグを作ることは難しいとされている。
【０００４】
ＵＨＦ帯およびＳＨＦ帯で用いられる電波方式の他のＲＦＩＤタグとして、特許文献１に示すように、アンテナと被接着体との間に磁性体を設ける構成も提案されている。このＲＦＩＤタグでは、アンテナと金属製の被接着体との間に軟磁性体を配置している。特許文献１では、軟磁性体については克明な記載がある。一方で、使用するアンテナに関してはダイポールアンテナ及びその変形アンテナといった程度の記載に留まっており、また実際の検証においてもアンテナ形状の詳細な記載はなく、磁性体の厚さも１ｍｍ（通信距離は１５ｍｍ）の例しか記載されていない。
【０００５】
前述の金属製の被接着体の中には、ボイラー、電気ヒーター、内燃機関、蒸気タービン、モーター、光源などのように、被接着体自体が高温になるものや、高温の乾燥炉を通過する金属部品など一時的に高温環境下に晒されるものが数多く存在し、これらの物品にＲＦＩＤタグを取り付ける場合には、ＲＦＩＤタグとしての前述の通信性能に加え、高温に対する耐熱性能も必須となる。ここでいう高温とは概ね２００℃を上限としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０９８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＵＨＦ帯およびＳＨＦ帯で用いられる上記の電波方式のＲＦＩＤタグでは、たとえば、ラベルとして用いられるには厚くなりすぎて、実用に耐えなくなるという問題がある。また、ＲＦＩＤタグをラベルとして用いるためには、扱いやすいように小型のものが望まれている。
【０００８】
一般的なＲＦＩＤタグでは、アンテナの幅は１ｍｍ以下のものが多く、また一部のＲＦＩＤタグでは、小型化およびアンテナ利得向上のためにアンテナの幅を細くして、アンテナをメアンダ形状に形成している。発明者が行った実験により、上記特許文献１に記載されたＲＦＩＤタグが前述のような一般的なアンテナを備えた場合において、軟磁性体を単に薄くするだけでは充分な通信性能が得られないことが分かった。さらには前述の高温になる被接着体へ使用の配慮もされていない。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ＵＨＦ帯およびＳＨＦ帯の電波で用いられ、金属製の被接着体に取り付けても通信可能であるとともに、薄型かつ小型で柔軟性を持って形成することができ、さらに耐熱性能をも備えた非接触ＩＣラベルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の非接触ＩＣラベルは、磁性シートと、前記磁性シートの一方の面上に配置されたＩＣチップと、前記磁性シートの一方の面上に配置されるとともに前記ＩＣチップに接続され、前記ＩＣチップとの接続部から延びるように配置された第１のアンテナ部および第２のアンテナ部と、ポリイミド又はポリエーテルイミドでフィルム状に形成され耐熱性を有する基材と、を備え、前記第１のアンテナ部が前記接続部から延びる第１の方向、および前記第２のアンテナ部が前記接続部から延びる第２の方向は、それぞれが前記磁性シートの一方の面に沿うとともに互いに異なる方向に設定され、前記磁性シートの厚さが１００μｍ以上４００μｍ以下であり、前記第１のアンテナ部の前記第１の方向に直交する方向の長さ、および前記第２のアンテナ部の前記第２の方向に直交する方向の長さがそれぞれ５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、前記磁性シート、前記接続部、前記第１のアンテナ部、および、前記第２のアンテナ部が耐熱性を有し、前記ＩＣチップおよび前記接続部は、前記基材の主面上に設けられた状態で、前記磁性シートの一方の面上に配置されていることを特徴としている。
【００１１】
また、上記の非接触ＩＣラベルにおいて、前記ＩＣチップは回路部を介して前記接続部に接続され、前記回路部、前記第１のアンテナ部、前記第２のアンテナ部、及び前記接続部は、前記基材の主面上に塗布された、アクリル系又はシリコーン系の接着剤上に金属で形成された薄膜を接着し、前記薄膜をエッチング法により加工することで一体化して形成されてなることがより好ましい。
また、上記の非接触ＩＣラベルにおいて、前記ＩＣチップと前記回路部とは、超音波接合によって金属溶接されていることがより好ましい。
また、上記の非接触ＩＣラベルにおいて、前記第１の方向と前記第２の方向とは、互いに反対となる方向であることがより好ましい。
また、上記の非接触ＩＣラベルにおいて、前記磁性シートは、磁性粒子または磁性フレークと、バインダーとから形成され、前記バインダーにシリコーン系ゴムまたはフッ素系ゴムが用いられていることがより好ましい。
【００１２】
また、上記の非接触ＩＣラベルにおいて、前記接続部は、アルミニウムで形成されていることがより好ましい。
また、上記の非接触ＩＣラベルにおいて、前記第１のアンテナ部および前記第２のアンテナ部は、金属で形成されていることがより好ましい。
また、上記の非接触ＩＣラベルにおいて、データ読み取り装置との間の通信方式に電波方式を用いたことがより好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の非接触ＩＣラベルによれば、金属製の被接着体に取り付けても通信可能であるとともに、薄型かつ小型で柔軟性を持って形成することができ、さらに耐熱性能をも備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】参考例の非接触ＩＣラベルを模式的に示す側面図である。
【図２】同非接触ＩＣラベルの平面図である。
【図３】同非接触ＩＣラベルを用いた実験の手順を説明する側面図である。
【図４】回路部のインピーダンスが大きいチップストラップを用いた磁性シートの厚さが１００μｍの場合の実験結果の図である。
【図５】回路部のインピーダンスが大きいチップストラップを用いた磁性シートの厚さが２００μｍの場合の実験結果の図である。
【図６】回路部のインピーダンスが大きいチップストラップを用いた磁性シートの厚さが４００μｍの場合の実験結果の図である。
【図７】本発明の一実施形態の非接触ＩＣラベルを模式的に示す側面図である。
【図８】同非接触ＩＣラベルの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（参考例）
以下、本発明に係る非接触ＩＣラベルの実施形態を説明する前に、参考例となる非接触ＩＣラベルについて、図１から図６を参照しながら説明する。非接触ＩＣラベルは、不図示のデータ読み取り装置との間で非接触にて通信を行うものである。
図１および図２に示すように、参考例の非接触ＩＣラベル２０１は、磁性シート１０と、磁性シート１０の一方の面１０ａに配置された通信部２０とを備えている。なお、図２においては、後述する基材３０は示していない。
磁性シート１０は、磁性粒子、または磁性フレークとプラスチックまたはゴムとの複合材からなる柔軟性に富んだ材料で形成されている。磁性粒子および磁性フレークは、磁性合金とも呼ばれ、具体的には、鉄と他の物質とを組み合わせて組成される合金である。
図２に示すように、磁性シート１０の厚さ方向に見た平面視において、磁性シート１０は矩形状に形成されている。
【００１６】
通信部２０は、磁性シート１０の一方の面１０ａの中心に配置されている。
通信部２０は、ＩＣチップ２１と、ＩＣチップ２１に接続された回路部２２と、回路部２２に接続されるとともに回路部２２を挟むように配置された一対の接続パッド２３、２４と、接続パッド２３に接続された第１のアンテナエレメント２５と、接続パッド２４に接続された第２のアンテナエレメント２６とを有している。
ＩＣチップ２１は公知の構成のものが用いられ、ＩＣチップ２１内には所定の情報が記憶されている。そして、ＩＣチップ２１に設けられた不図示のバンプ（接続端子）から電波方式により電波のエネルギーを供給することで、記憶された情報をこのバンプから外部に電波として伝達させることができる。
【００１７】
本実施形態では、回路部２２および接続パッド２３、２４は、ＰＥＴフィルムなどで形成された基材３０（図１参照。）上に銀ペーストインキを印刷することで、一体に形成されている。
回路部２２は、所定の形状に蛇行させた配線により形成されている。回路部２２は、ＩＣチップ２１と接続パッド２３との間、およびＩＣチップ２１と接続パッド２４との間に、互いに等しい所定のインピーダンスおよび抵抗値が生じるように構成されている。回路部２２は、ＩＣチップ２１のバンプに電気的に接続されている。
接続パッド２３、２４、アンテナエレメント２５、２６、およびＩＣチップ２１は、基材３０の主面上に設けられた状態で、磁性シート１０の一方の面１０ａ上に配置されている。
接続パッド２３、２４は、磁性シート１０の一方の面１０ａに沿う挟み方向Ｄから回路部２２を挟むように配置され、回路部２２に電気的に接続されている。接続パッド２３、２４は、挟み方向Ｄが磁性シート１０の辺１０ｂに平行となるように配置されている。
上記のように一体に形成された回路部２２および接続パッド２３、２４と、ＩＣチップ２１とで、いわゆるチップストラップ２８を構成する。さらに、チップストラップ２８およびアンテナエレメント２５、２６で、いわゆるダイポールアンテナを構成する。
【００１８】
第１のアンテナエレメント２５は、一端２５ａが接続パッド２３に電気的に接続されていて、磁性シート１０の一方の面１０ａに沿うとともに挟み方向Ｄに直交する第１の方向Ｅ１に他端２５ｂが延びるように配置されている。同様に、第２のアンテナエレメント２６は、一端２６ａが接続パッド２４に電気的に接続されていて、第１の方向Ｅ１とは反対方向となる第２の方向Ｅ２に他端２６ｂが延びるように配置されている。より詳しく説明すると、磁性シート１０を一方の面１０ａ側から見る平面視において、第１のアンテナエレメント２５は、他端２５ｂを一端２５ａから第１の方向Ｅ１に見たときに、ＩＣチップ２１が左側に位置するように配置されている。同様に、第２のアンテナエレメント２６は、他端２６ｂを一端２６ａから第２の方向Ｅ２に見たときに、ＩＣチップ２１が左側に位置するように配置されている。アンテナエレメント２５、２６は、第１の方向Ｅ１および第２の方向Ｅ２が磁性シート１０の辺１０ｂに直交する辺１０ｃに平行となるように配置されている。
第１のアンテナエレメント２５および第２のアンテナエレメント２６は、本実施形態では同一の矩形状に形成されている。
ＩＣチップ２１は、回路部２２および接続パッド２３、２４を介してアンテナエレメント２５、２６に電気的に接続されていて、回路部２２によりインピーダンスおよび抵抗値が調節されている。
【００１９】
このように、参考例の非接触ＩＣラベル２０１は、さほど特徴のない変形ダイポールアンテナとして構成されている。非接触ＩＣラベル２０１では、図２に示す平面視において、磁性シート１０の対角線上にアンテナエレメント２５、２６が配置されている。
このように構成された非接触ＩＣラベル２０１の使用温度の上限は、９０℃となっている。
なお、ここでいう使用温度とは、被接着体である金属物体の表面温度、および、非接触ＩＣラベルが被接着体に貼られた状態において非接触ＩＣラベルの周辺温度（雰囲気温度）のことを意味する。
【００２０】
以上のように構成された参考例の非接触ＩＣラベル２０１は、磁性シート１０の厚さ、アンテナエレメント２５、２６の第１の方向Ｅ１の長さ（以下、単に「長さ」と称する）および挟み方向Ｄの長さ（以下、「幅」と称する）を所定の範囲内に設定することで、金属製の被接着体に取り付けても好適に通信可能であるとともに、薄型かつ小型に形成することができる。
この目的を達成する磁性シート１０の厚さ、アンテナエレメント２５、２６の幅および長さの範囲を検討するために、以下に説明する実験を行った。
【００２１】
（実験）
実験には、下記に示す機材および材料を使用した。
・磁性シート１０：竹内工業（株）製  μシート（商品名）
ＨＵ０２（厚さ２００μｍ）およびＨＵ０１（厚さ１００μｍ）
・ＩＣチップ２１：ＮＸＰ社製  ＵＣＯＤＥ  Ｇ２ｉＬ
・アンテナエレメント２５、２６：厚さ１２μｍのアルミニウムの薄膜
・チップストラップ（インピーダンス回路（回路部）付き）：ＩＣチップ２１以外は自社製
ＰＥＴフィルム（基材３０、厚さ５０μｍ）上に銀ペーストインキでパターンを印刷（厚さ８μｍ）
・ＵＨＦ帯高出力ハンディリーダー（データ読み取り装置）：ＳＡＭＳＵＮＧ社製  ＶＬＡＣＧ１  最大出力：１Ｗ
・金属板：ステンレス製（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×０．５ｍｍ）
【００２２】
（サンプルの作成）
磁性シート１０の大きさは、幅を５０ｍｍ、長さを８０ｍｍとし、厚さを１００μｍ、２００μｍおよび４００μｍと３段階に変えた。なお、厚さが４００μｍの磁性シートは、厚さが２００μｍの磁性シートを２枚重ねて用いた。また、非接触ＩＣラベルを薄型にすることが目的なので、厚さが４００μｍを超える磁性シートは実験の対象外とした。
アンテナエレメント２５、２６は、幅を２ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍおよび１５ｍｍと４段階に変え、長さを２０ｍｍ、３０ｍｍおよび４０ｍｍと３段階に変えた。すなわち、幅を４段階、長さを３段階に変えた、合計１２種類のアンテナエレメント２５、２６を用いた。なお、非接触ＩＣラベルを小型にすることが目的なので、アンテナエレメント２５、２６において、幅が１５ｍｍを超えるもの、および長さが４０ｍｍを超えるものは、実験の対象外とした。
接続パッド２３、２４は１辺が５ｍｍの正方形状とし、接続パッド２３および接続パッド２４の挟み方向Ｄの間隔を３ｍｍとした。
【００２３】
（実験手順）
図３に示すように、ステンレス製の金属板Ｗ上に、上記のいずれかの厚さの磁性シート１０を配置した。そして、この磁性シート１０上の図２に示す位置に上記のいずれかの幅および長さのアンテナエレメント２５、２６を配置し、さらにその上に、ＰＥＴ上に印刷されたチップストラップ２８を接続パッド２３、２４がアンテナエレメント２５、２６に電気的に接続されるように配置した。ＰＥＴフィルム上に不図示の発泡スチロールを載置するとともに、アンテナエレメント２５、２６と接続パッド２３、２４との接続が確実になるように、金属板Ｗから発泡スチロールまでをまとめて、バンドで固定した。
発泡スチロール側からハンディリーダーＲを近づけ、電波方式によりＩＣチップ２１に記憶された情報を読み取った。そして、ハンディリーダーＲが非接触で通信部２０から情報を読み取ることができる距離の最大値（通信距離）を求めた。
なお、発泡スチロールおよびＰＥＴフィルムは、通信距離の測定結果にはほとんど影響を与えないことが分かっている。
【００２４】
１つの仕様の測定が終わると、バンドを取り外し、磁性シート１０とＰＥＴフィルムとの間に挟まれたアンテナエレメント２５、２６を取り外し、幅または長さの仕様が異なるアンテナエレメント２５、２６を磁性シート１０とＰＥＴフィルムとの間に挟んでバンドで固定し、測定を行った。
アンテナエレメント２５、２６の幅を２ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍおよび１５ｍｍの４段階に、長さを２０ｍｍ、３０ｍｍおよび４０ｍｍの３段階に、磁性シート１０の厚さを１００μｍ、２００μｍおよび４００μｍの３段階に変えて、通信距離の測定を繰り返した。
【００２５】
ハンディリーダーＲとしては、非接触ＩＣラベルを含むアイテムタグの読み取りに適した上記のＵＨＦ帯高出力ハンディリーダーを用いた。ハンディリーダーＲの最高出力は１Ｗであるが、１ｄＢ刻みに出力が可変できる仕様になっている。予め行った予備実験の結果、磁性シート１０の厚さが１００μｍと極端に薄い場合には、ハンディリーダーＲの出力が０．５Ｗではアンテナエレメントの長さによる通信距離の違いが出にくいことが分かったので、以下の実験では磁性シート１０の厚さが２００μｍ、４００μｍの場合については出力を０．５Ｗ（２７ｄＢｍ）とし、厚さが１００μｍの場合については出力を１Ｗ（３０ｄＢｍ）とした。
【００２６】
（結果）
磁性シート１０の厚さが１００μｍ、２００μｍおよび４００μｍの場合の実験結果を、図４、図５および図６にそれぞれ示す。
図４に示す磁性シート１０の厚さが１００μｍの場合には、アンテナエレメント２５、２６の幅が２ｍｍのときには、アンテナエレメント２５、２６の全ての実験した長さにおいてハンディリーダーＲで情報を読み取ることができなかった。一方で、アンテナエレメント２５、２６の幅が５ｍｍ以上のときに、長さが３０ｍｍおよび４０ｍｍの場合には、所定の距離まで通信できることが分かった。
図５に示す磁性シート１０の厚さが２００μｍの場合には、概ね、アンテナエレメント２５、２６の幅が広くなるにしたがって通信距離が長くなる傾向が確認された。
図６に示す磁性シート１０の厚さが４００μｍのそれぞれの場合では、磁性シート１０の厚さが２００μｍの対応する場合より通信距離が長くなることが分かった。そして、アンテナエレメント２５、２６の幅が広くなるにしたがって通信距離が長くなる傾向が、若干ではあるが確認された。また、この場合、アンテナエレメント２５、２６の長さが４０ｍｍのときの通信距離は、この長さが２０ｍｍおよび３０ｍｍのときの通信距離より短くなることが分かった。
【００２７】
磁性シート１０の厚さが１００μｍ以上４００μｍ以下の場合には、アンテナエレメント２５、２６の長さによらず、アンテナエレメント２５、２６の幅が広くなるにしたがって通信距離が長くなる傾向にあることが分かった。また、この傾向は、磁性シート１０の厚さが薄いほど顕著に現れることも確認された。
一方で、磁性シート１０の厚さが厚くなるのにしたがって、アンテナエレメント２５、２６の長さによる通信距離の差は小さくなる傾向にあることも分かった。
【００２８】
空気中において電界の作用で動作しているダイポールアンテナ型の一般的なＲＦＩＤタグでは、通信距離に及ぼす影響はアンテナエレメントの長さが支配的であり、アンテナエレメントの幅はその帯域を広げる程度の作用しかないことが知られている。今回行った実験の層構成では、この傾向とは異なり、通信距離に及ぼす影響はアンテナエレメントの幅を広げることにより通信距離を大きく改善できることが確認された。
なお、前記の実験において、ハンディリーダーＲで情報を読み取ることができなかった条件であっても、たとえば、磁性シート１０の電気的な物性値（透磁率、磁性損失、誘電率、誘電損失など）を好適なものにすることと、回路部のインピーダンスをとりつつ、アンテナエレメント２５、２６の幅および長さを最適化することで、ハンディリーダーＲで情報を読み取ることができるようになると考えられる。
【００２９】
以上説明したように、参考例の非接触ＩＣラベル２０１によれば、磁性シート１０の厚さを１００μｍ以上４００μｍ以下に設定し、アンテナエレメント２５、２６の幅をそれぞれ２ｍｍ以上１５ｍｍ以下に設定する。このような構成にすることにより、非接触ＩＣラベル２０１が薄型かつ小型であっても、ハンディリーダーＲとの間で通信を行うことができる。
また、アンテナエレメント２５、２６の長さを２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下に設定することで、ハンディリーダーＲとの間の通信をより確実に行うことができる。
【００３０】
磁性シート１０の厚さが１００μｍ以上４００μｍ以下であれば、非接触ＩＣラベル２０１のアンテナエレメントの長さを短くしても通信距離の低下がそれほどないことから、通信距離を維持したまま、非接触ＩＣラベル２０１を第１の方向Ｅ１に小型化することができる。この小型化により、非接触ＩＣラベル２０１の製造コストを低減させることができる。
そして、磁性シート１０の厚さ、アンテナエレメント２５、２６の幅および長さを目的の通信距離に合わせて設計することで、本発明の目的である小型で薄い非接触ＩＣラベルを構成すことができる。
【００３１】
（実施形態）
以上は、使用温度の上限が９０℃である参考例の非接触ＩＣラベル２０１の通信性能に関する実験内容と結果である。
次に、本発明の非接触ＩＣラベルの使用温度について説明する。
【００３２】
本発明の非接触ＩＣラベルは、その使用温度の上限が２００℃であり、ラベルとしてこの上限温度下において、変形、変色、変質、ラベル剥がれ、通信性能の劣化がないことなどを目的としている。ただし、この上限温度下における通信性能については本発明では対象外としている。たとえば、稼動していて約２００℃の高温になっている被接着体に本発明の非接触ＩＣラベルを貼り付け、非接触ＩＣラベルが約２００℃になっている状態では、非接触ＩＣラベルとデータ読み取り装置などとの間の通信は行わないものとする。
【００３３】
従来の耐熱ＲＦＩＤタグでは、ＩＣインレットを樹脂などで覆う耐熱保護加工をしたり、ガラスなどの中に封止加工したりすることなどで耐熱性を高めている。しかし、これら耐熱保護加工や封止加工を行うと、耐熱ＲＦＩＤタグが厚くなったり、耐熱ＲＦＩＤタグの柔軟性が低下したりするという問題がある。
本発明の非接触ＩＣラベルは、薄型で柔軟性を持ちかつ耐熱性能をも備えるために、前述の参考例の非接触ＩＣラベル２０１に対して基本構造は変えず、各構成部材の耐熱温度の引き上げをおこなうことで、非接触ＩＣラベルとしての耐熱性を高めることとした。その内容を以下に詳しく説明する。
【００３４】
非接触ＩＣラベル２０１のチップストラップ２８では、回路部２２をＰＥＴフィルム上に銀ペーストインキでパターン印刷して形成している。しかし、前述の使用温度の上限である２００℃の環境下においては、チップストラップ２８を構成する全ての部材の耐熱温度が低すぎるためにこの構成では全く使えない。このことより、下記に示すチップストラップの構成部材の耐熱温度の引き上げをおこなった。
【００３５】
図７および図８に示すように、本実施形態の非接触ＩＣラベル１は、参考例の非接触ＩＣラベル２０１の磁性シート１０、基材３０、チップストラップ２８、および、アンテナエレメント２５、２６に代えて、磁性シート１１０、基材１３０、チップストラップ１２８、および、アンテナエレメント１２５、１２６を備えている。なお、図８では基材１３０は示していない。
チップストラップ１２８は、回路部１２２、接続部１２３、１２４、および前述のＩＣチップ２１を有している。
非接触ＩＣラベル１の磁性シート１１０、基材１３０、アンテナエレメント１２５、１２６の外形および配置は、参考例の非接触ＩＣラベル２０１の磁性シート１０、基材３０、アンテナエレメント２５、２６の外形および配置とそれぞれ同一に設定されている。
【００３６】
基材１３０は、ポリイミド、ポリエーテルイミドなどの耐熱温度が２００℃を超えるフィルム材料で形成されていて、基材１３０自体が、いわゆる耐熱基材となっている。なお、参考例の基材３０がＰＥＴフィルムで形成されていて、基材１３０を用いることで基材の誘電率の値が変わることから、非接触ＩＣラベル１においては回路部１２２のインピーダンス整合回路の最適化をおこなう必要がある。
【００３７】
基材１３０の主面上には、不図示の接着剤を介して、回路部１２２、第１のアンテナエレメント（第１のアンテナ部）１２５、第２のアンテナエレメント（第２のアンテナ部）１２６、および接続部１２３、１２４が形成されている。
接着剤は、耐熱温度が２００℃を超えるアクリル系またはシリコーン系のものを好適に用いることができる。
回路部１２２、アンテナエレメント１２５、１２６、および接続部１２３、１２４は、基材１３０の主面上に数μｍの厚さで塗布された前述の接着剤上にアルミニウムの薄膜または銅の薄膜を接着し、その薄膜をエッチング（腐食）法により加工することで、一体化して形成される。このように、本実施形態では、回路部１２２、アンテナエレメント１２５、１２６、および接続部１２３、１２４は、同一の金属で形成されている。
このように構成することで、基材１３０、接着剤、回路部１２２、アンテナエレメント１２５、１２６、および接続部１２３、１２４の使用温度の上限を、２００℃まで引き上げることができる。
なお、回路部１２２、アンテナエレメント１２５、１２６、接続部１２３、１２４、およびＩＣチップ２１は、基材１３０の主面上に設けられた状態で、磁性シート１１０の一方の面１０ａ上に配置される。
【００３８】
参考例の非接触ＩＣラベル２０１を用いた前述の実験では、ＩＣチップ２１のバンプと回路部２２との接続には、接合材料であるＡＣＰによるフリップチップ実装接合法を用いて、そのＡＣＰ材料の接着効果により、バンプと回路部２２とを電気的に接続していた。
しかしながらこの実装方法では、使用温度の上限である２００℃の環境下においては、ＡＣＰの耐熱温度が低すぎるためＩＣチップ２１と回路部２２との電気的な接続が保証できない。
【００３９】
この課題を解決する接合法としては、ＡＣＰなどの耐熱温度の低い接合材料などを全く使用しない超音波溶接法（超音波接合による金属溶接法。）があげられる。ＩＣチップ２１のバンプは、一般的に、電気的に接触抵抗の低い金（Ａｕ）で形成されている。この超音波溶接法では、ＩＣチップ２１のバンプと回路部１２２とを、超音波によってこれら異種金属同士を溶接することができる。
従来、ＲＦＩＤタグにおいては、この超音波溶接法は高度な電気的な接触信頼性得るための手法であったが、本発明では非接触ＩＣラベル１の使用温度の上限である２００℃の環境での電気的な接続信頼性得るためにこの手法を用いた。
【００４０】
なお、回路部１２２を構成する薄膜は、厚さが１０〜２０μｍと非常に薄く形成される。このため、使用温度の上昇による膨張も少ないことから、回路部１２２の形状は安定しており、ＩＣチップ２１のバンプと回路部１２２との接合箇所において、機械的な内部応力の発生はほとんどない。
よって、超音波溶接法にて金属溶接されたＩＣチップ２１のバンプと回路部１２２との接合は、使用温度の上限である２００℃の環境下においても電気的な接続信頼性を有しており、不測の外部応力が掛からなければ接合箇所が外れることはない。
【００４１】
参考例の非接触ＩＣラベル２０１に用いられた磁性シート１０は、磁性粒子または磁性フレークとプラスチックまたはゴムとの複合材で形成されている。上述の実験に使用した磁性シート１０の使用温度の上限は９０℃（メーカー推奨値）である。磁性シート１０が持つ固有の物性値の中で、アンテナ特性（アンテナ感度）に大きく影響するパラメーターとしては透磁率、磁性損失の値であり、一方の誘電率、誘電損失の値はそれに比べると小さいことがわかっている。
磁性シートの透磁率、磁性損失の値は、使用している磁性粒子または磁性フレークの造形、方向、密度などによって決まる。一方の誘電率、誘電損失の値は、磁性粒子または磁性フレークの造形、方向、密度に加え、バインダー（結合剤）自身の誘電率、誘電損失によって決まる。
【００４２】
磁性シート１１０は、磁性シート１０の磁性粒子または磁性フレークはそのままで、バインダーのみをシリコーン系ゴムやフッ素系ゴムなどの耐熱温度が２００℃を超える耐熱バインダーに変更したものである。このように構成することで、磁性シート１１０そのものを耐熱磁性シートとすることができる。
磁性シート１１０において、使用しているバインダーを磁性シート１０から変更することで、磁性シートとしての誘電率、誘電損失の値も変わってしまう。しかし、この二つのパラメーターは前述のとおりアンテナ特性への影響は少ないことと、回路部１２２のインピーダンス整合回路の最適化をおこなうことで、耐熱バインダーへの変更に伴う非接触ＩＣラベルとしての通信性能の低下はほとんどないと考えられる。
【００４３】
すなわち、以上のように構成された本発明の非接触ＩＣラベル１は、上述し図４から６に示した参考例の非接触ＩＣラベル２０１のような実験は行わないが、非接触ＩＣラベル２０１とほぼ同じ通信距離の実験結果が得られると考える。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の非接触ＩＣラベル１によれば、非接触ＩＣラベル１を構成する全ての部材、特に、磁性シート１１０、接続部１２３、１２４、およびアンテナエレメント１２５、１２６の耐熱温度を高めることで、薄型で柔軟性をもち、さらに使用温度の上限である２００℃の環境でも耐えることが可能となった。
磁性シート１１０の厚さを１００μｍ以上４００μｍ以下に設定し、アンテナエレメント１２５、１２６の幅をそれぞれ２ｍｍ以上１５ｍｍ以下に設定する。このような構成にすることにより、非接触ＩＣラベル１が薄型かつ小型であっても、ハンディリーダーＲとの間で通信を行うことができる。
【００４５】
回路部１２２、アンテナエレメント１２５、１２６、接続部１２３、１２４、およびＩＣチップ２１は、基材１３０の主面上に設けられた状態で、磁性シート１１０の一方の面１０ａ上に配置される。このように、予め基材１３０上に複数の部品を設けることで、非接触ＩＣラベル１の製造効率を高めることができる。
ＩＣチップ２１のバンプと回路部１２２とは、超音波溶接法を用いて接合されているため、非接触ＩＣラベル１の使用温度の上限においてもバンプと回路部１２２とを確実に電気的に接続することができる
第１の方向Ｅ１と第２の方向Ｅ２とは、互いに反対となる方向であるので、非接触ＩＣラベル１とハンディリーダーＲとの間の通信を精度良く行うことができる。
【００４６】
磁性シート１１０は、磁性粒子または磁性フレークと、シリコーン系ゴムまたはフッ素系ゴムが用いられたバインダーとから形成されている。これにより、磁性シート１１０の耐熱温度を使用温度の上限である２００℃まで高めることができる。
接続部１２３、１２４がアルミニウムの薄膜または銅の薄膜で形成されているため、接続部１２３、１２４の耐熱温度を使用温度の上限まで高めることができる。
アンテナエレメント１２５、１２６はアルミニウムまたは銅で形成されているため、非接触ＩＣラベル１の耐熱温度を高めることができる。
【００４７】
本発明では、使用温度の上限の目標値を２００℃としているが、使用している構成部材の中で耐熱温度の最も低い部材が支障になっているので、その部材の耐熱温度を上げることができれば、非接触ＩＣラベル１としての使用温度の上限値を引き上げることができるのは言うまでもない。
一方、使用温度が上限に満たないような使われ方である場合は、構成部材の中で耐熱温度引き上げによってコストアップになった部材、たとえば基材１３０を形成した高価なポリイミドフィルムを、耐熱温度は下がってしまうが、安価なポリエステルフィルムに変更するなどして、コストダウンを図ることもできる。
また、本発明では前述のとおり上限温度下における通信性能については対象外としているが、非接触ＩＣラベル１で使用しているＩＣチップ２１の使用温度の上限が上がれば、非接触ＩＣラベル１としての上限温度下における通信性能も保証できようになる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。
たとえば、前記実施形態では、アンテナエレメント１２５、１２６の平面視した形状を矩形状とした。しかし、アンテナエレメントの形状はこれに限定されず、チップストラップ１２８を中心にアンテナエレメント１２５、１２６が対角に配置されていれば、平面視した形状は、円形、楕円形、多角形状、アレーアンテナ形状、メアンダ形状などでもよい。さらに、第１のアンテナエレメント１２５および第２のアンテナエレメント１２６が互いに異なる形状であってもよい。
【００４９】
また、前記実施形態では、第１のアンテナエレメント１２５が延びる第１の方向Ｅ１と第２のアンテナエレメント１２６が延びる第２の方向Ｅ２とが反対方向となるように、アンテナエレメント１２５、１２６を配置した。しかし、アンテナエレメント１２５、１２６は、第１の方向Ｅ１と第２の方向Ｅ２とが同じ方向になることなく、互いに異なる方向となるように配置されていれば、特に配置は限定されない。
前記実施形態では、チップストラップ１２８、およびアンテナエレメント１２５、１２６からなる通信部は磁性シート１１０の一方の面１０ａに配置されていたが、磁性シート１１０の一方の面１０ａと通信部との間もしくは磁性シート１１０の一方の面１０ａとは反対の面に樹脂などで形成された耐熱部材を配置したり、空気層を設けたりしてもよい。
【００５０】
なお、前記非接触ＩＣラベル１が実際に用いられる際には、図には示さないが、目視または機械読み取りのための文字、図形などの情報が記載された耐熱フィルム、耐熱紙類が、ＩＣチップの保護も兼ねて、通信部に対する磁性シートとは反対側に設けられてもよい。なお、この情報は、非接触ＩＣラベルに耐熱フィルムなどを設けた後に、プリンタ等により耐熱フィルムに記載しても構わない。また、磁性シートの他方の面には、被接着体である金属面に貼り付けるための耐熱接着層が設けられてもよい。なおここでいう耐熱フィルム、耐熱紙類および耐熱接着層は、前述のとおり使用温度の上限である２００℃に耐えられるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１    非接触ＩＣラベル
１０ａ  一方の面
２１  ＩＣチップ
１１０  磁性シート
１２２  回路部
１２３、１２４  接続部
１２５  第１のアンテナエレメント（第１のアンテナ部）
１２６  第２のアンテナエレメント（第２のアンテナ部）
１３０  基材
Ｅ１  第１の方向
Ｅ２  第２の方向
Ｒ    ハンディリーダー（データ読み取り装置）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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