(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の側壁で囲まれた実装空間を有するカード型ケースと、
前記実装空間に電池と電子部品とが実装された状態で当該実装空間を封止する蓋体と、
前記側壁のいずれかの部位の端面から前記実装空間に向けて形成された窪み部と、
この窪み部に挿入され、その挿入量が所定量に達したときに前記電池につながる第１接点と前記電子部品につながる第２接点とを気密かつ不可逆的に導通させる導電性弾性体と、を備え、
前記窪み部には対向する一対の内壁面が存在し、前記第１接点及び前記第２接点は前記一対のうち一方の内壁面上に設けられており、前記一対の面の他方の内壁面上には、挿入された前記導電性弾性体を仮固定するとともに、前記仮固定される位置を超えて前記導電性弾性体が挿入されたときに当該導電性弾性体を前記一方の内壁面に押し当てるための突起体が形成されている、カード状電子装置。
【請求項２】
前記第１接点と前記第２接点とが同じ平面上に設けられており、
前記導電性弾性体は、少なくとも前記第１接点及び前記第２接点を指向する面部を有し、該面部が導電層となる弾性体であり、その前記窪み部への挿入量が前記所定量に達しない段階で前記側壁に仮固定され、これにより、外気と前記第１接点及び前記第２接点との接触を抑制する、
請求項１に記載のカード状電子装置。
【請求項３】
前記弾性体は、前記窪み部を封止して前記端面と同化するサイズのシリコーンゴム成型品である、
請求項２に記載のカード状電子装置。
【請求項４】
前記シリコーンゴム成型品は、それ自体が導電性を呈し、その硬度が４０度ないし８０度で、体積抵抗率が１×１０２ 〜１×１０−４［Ω・ｃｍ］の導電性ゴムである、
請求項３に記載のカード状電子装置。
【請求項５】
前記第１接点及び前記第２接点は、それぞれ櫛状、ミアンダ状又は螺旋状に形成されたパッチ導体であり、各導体部分がギャップを介して互いに入れ子状に配列されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載のカード状電子装置。
【請求項６】
前記電子部品は、前記電池からの給電を受けて動作するＩＣタグを含む、
請求項１から５のいずれか１項に記載のカード状電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非充電の電池で動作するアクティブタグやジグビー機器のようなカード状電子装置において、薄型化を図りつつ、出荷時から使用開始時までの電池の消耗を抑え、使用開始後の動作寿命を長くする構造を低コストで実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
カード状電子装置の一例となるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier；以下、「タグ」と略する場合がある）には、電池を使用せずにリーダーからの電波を使って動作するパッシブ方式のものと、電池によって動作するアクティブ方式のものとがある。アクティブ方式のタグ（「アクティブタグ」）は、パッシブ方式のタグ（「パッシブタグ」）に比べて通信距離が長く、センサ内蔵も可能になる特長がある反面、非充電のコイン電池などを使用するために動作寿命が短いことが問題となっている。また、現在用いられているアクティブタグは、パッシブタグに比べて価格が格段に高い。そのため、長寿命を確保すべく大きな電池容量が必要となり、薄型化には一定の限界がある。アクティブタグの需要拡大のためには、動作寿命拡大、薄型化、低コスト化を可能にする技術が強く望まれている。
【０００３】
アクティブタグの薄型化や低コスト化を図るためには、構造を簡略なものにすることで対応が可能である。動作寿命拡大を図るためには電池消耗を抑える必要があるが、現在のこの種のタグの多くは出荷時から動作状態であり、実際に使用を開始するまでの時間が長いと、実働時間が著しく短くなってしまう。動作寿命を長くするためには出荷時から使用を開始するまでの電池消耗を抑える必要がある。
【０００４】
使用開始までの電池消耗を抑える技術として、特許文献１に開示された無線装置が知られている。この無線装置では、電池の活性・不活性をスイッチ操作具で機械的に３段階に切り替える。初期深度だけ筐体に押し込まれているときは活性化し、検査などを可能にする。中間深度では不活性化して出荷状態となる。使用開始時には最終深度までスイッチ操作具を押し込む。これにより、使用開始時までの時間が長くとも、電池の消耗を抑えることができる。また、特許文献２に開示された非接触ＩＣカードでは、使用していないときの電池消耗を動作のサンプリング周期の低下により抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０９２０６号公報
【特許文献２】特開平６−４７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された技術は、スイッチ操作具の機構が複雑であり、薄型化や低コスト化が困難となる。特許文献２に開示された技術では電子部品だけで構成できるため、薄型化は容易であるが、サンプリング周期を変えるためのセンサや制御回路などが別途必要となり、低コスト化が図りにくいという課題が残る。低コスト化の観点からは、電池と電子部品との間を絶縁フィルム等で挟んでおき使用時に抜き取るというシンプルな手法も考えられる。しかし、このような手法では防水が図れないし、絶縁フィルム等を収容可能な電池ないしホルダーが必要となるため薄型化には適さないものとなる。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決し、動作寿命拡大、薄型化、低コスト化、気密化が同時に図れるカード状電子装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のカード状電子装置は、複数の側壁で囲まれた実装空間を有するカード型ケースと、前記実装空間に電池と電子部品とが実装された状態で当該実装空間を封止する蓋体と、前記側壁のいずれかの部位の端面から前記実装空間に向けて形成された窪み部と、この窪み部に挿入され、その挿入量が所定量に達したときに前記電池につながる第１接点と前記電子部品につながる第２接点とを気密かつ不可逆的に導通させる導電性弾性体と、を備え、前記窪み部には対向する一対の内壁面が存在し、前記第１接点及び前記第２接点は前記一対のうち一方の内壁面上に設けられており、前記一対の面の他方の内壁面上には、挿入された前記導電性弾性体を仮固定するとともに、前記仮固定される位置を超えて前記導電性弾性体が挿入されたときに当該導電性弾性体を前記一方の内壁面に押し当てるための突起体が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
ある実施の態様では、前記第１接点と前記第２接点とが同じ平面上に設けられており、前記導電性弾性体は、少なくとも前記第１接点及び前記第２接点を指向する面部を有し、該面部が導電層となる弾性体であり、その前記窪み部への挿入量が前記所定量に達しない段階で前記側壁に仮固定され、これにより、外気と前記第１接点及び前記第２接点との接触を抑制する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のカード状電子装置は、電池につながる第１接点と同じく実装空間に実装された電子部品につながる第２接点とを気密導通手段でカード型ケースの内部で気密かつ不可逆的に導通させるという単純な構成となる。その厚みは電子部品と電池の厚みに依存するものとなり、薄型化、低コスト化、気密化（耐蝕、防水）を図りつつ、出荷時から使用開始時までの電池の消耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るアクティブタグの分解斜視図。
【図２】カード型ケースの窪み部付近の構造説明図。
【図３】パターン端子の説明図。
【図４】導電性ゴムの状態説明図。
【図５】（ａ）は出荷時のテーパ突起体を中心として窪み部を垂直方向に切断した部分断面図、（ｂ）は使用時のテーパ突起体を中心として窪み部を垂直方向に切断した部分断面図。
【図６】（ａ）は出荷時のアクティブタグの外観斜視図、（ｂ）は使用時のアクティブタグの外観斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。この実施形態では、カード状電子装置をアクティブタグとして実施する場合の例を示す。図１は、本実施形態のアクティブタグ１の分解組立図である。アクティブタグ１は、射出成形などによって成形された樹脂（ＡＢＳ樹脂）製のカード型ケース１０の実装空間１２に、電池、電子回路、配線パターンなどをその表面に設けた基板２０を裏返して装着した後、蓋体３０で封止する構造を有する。
【００１３】
アクティブタグ１のサイズは、縦８５．６０［ｍｍ］、縦５３．９８［ｍｍ］、厚み（高さ）４．５［ｍｍ］のいわゆる一般的なカードサイズであり、これはカード型ケース１０のサイズと同じである。蓋体３０は、その厚みが約０．５［ｍｍ］の樹脂製平板である。基板２０はその厚みが約０．５［ｍｍ］のプリント基板であり、実装面がカード型ケース１０と対面するように、裏返しで装着される。
【００１４】
カード型ケース１０には、側壁１１が一体形成されている。側壁１１は、少なくとも２段階の厚みになっており、側壁１１のうち外側の外周部側壁１１ａの厚みは４．５［ｍｍ］であるが、その内側の実装部側壁１１ｂは、それぞれ厚み０．５［ｍｍ］の蓋体３０を被せることを考慮して、その厚みが３．５［ｍｍ］に成形されている。
【００１５】
実装部側壁１１ｂで囲まれた空間は、電池や電子部品を実装するための実装空間１２となる。なお、図１に示されている実装部側壁１１ｂは略矩形状であるが、電池の形状及びサイズに適合する円柱状の実装部側壁と、電子部品の形状及びサイズに適合する多角柱状の実装部側壁も射出成形時に一体形成するようにしても良い。このようにすれば、振動があっても電池等が変位することがなくなり、故障を防止することができる。
【００１６】
外周部側壁１１ａのうち、カード型ケースの底面に近い部位の端面（本例では、短端面）には、気密導通手段の一部を構成する窪み部１３とテーパ突起体１３１とが形成されている。窪み部１３の詳細な構造を図２に示す。図２を参照すると、窪み部１３には、カード型ケース１０に基板２０が装着されたときに角穴状に形成され、外周部側壁１１ａの外側に開口して矩形状となる開口面と、矩形の短辺を含む面同士が対向する一対の内壁面（短端面）、矩形の長辺を含む面同士が対向する一対の内壁面（幅広面）及び開口面に対向する矩形状の底面（奥面）とが存在する。テーパ突起体１３１は、１対の内壁面（幅広面）の一方のカード型ケースの底面側の面上において、開口面から底面に向かう途中を起端として、徐々に厚みが増すように形成される。開口面のサイズは、短辺（縦）が２［ｍｍ］、長辺（横）が５［ｍｍ］、底面までの奥行きが６［ｍｍ］であるが、これらの長さは例示である。
【００１７】
窪み部１３に装着される基板２０の部分構造を図３に示す。基板２０の表面には図示しない電池及び電子部品が実装されるほか、パターン端子２３が形成されている。電池は、例えばこの種のアクティブタグに多用されている薄い円柱状の端子付きボタン電池であるが、このような電池に限らない。電子部品は、非接触ＩＣタグ（アンテナ内蔵）である。パターン端子２３は、同一平面上に配列された第１接点としての第１電極２３１と第２接点としての第２電極２３２との組で構成される。第１電極２３１は電池とつながり（導通し）、第２電極２３２は電子部品とつながる（導通している）。
【００１８】
第１電極２３１及び第２電極２３２は、それぞれ櫛状に形成されたパッチ導体であり、導体部分がギャップを介して互いに入れ子状に配列されている。ただし、ミアンダ状又は螺旋状に形成されたパッチ導体であっても良い。このようなパターン端子２３は、基板２０がカード型ケース１０に裏返して装着されたときに、上述したテーパ突起体１３１の中腹よりも底面に偏ったあたりで対向することとなる基板位置に取り付けられる。
【００１９】
基板２０が裏返して装着された状態で実装部側壁１１ｂに蓋体３０を接着し、封止することで、アクティブタグ１のサイズを上記カードサイズに維持することができる。
【００２０】
図４は窪み部１３周辺の部分拡大図である。窪み部１３の開口面からは、導電性弾性体の一例となる導電性ゴム４０が挿入される。導電性ゴム４０は、窪み部１３のサイズ（５［ｍｍ］×２［ｍｍ］×６［ｍｍ］）と相似形で、その約１．０８倍の大きさの直方体状に成形された、それ自体が導電体となるシリコーンゴム成型品である。直方体なので、それぞれ１つの上底部と下底部、及び４つの側面部とを有する。下底部を窪み部１３の開口面に挿入し、上底部を押す操作を行うと、テーパ突起体１３１の起端までは、ほぼ一定の押圧力で挿入を続けることができる。その後、テーパ突起体１３１の起端から少し奥まった部位（パターン端子２３に到達しない部位、以下「仮固定位置」）で、挿入する力に変化が生じる。この仮固定位置で挿入の操作を止めると、導電性ゴム４０は、窪み部１３の側壁で仮固定された出荷時の状態となる。図５（ａ）は、この状態のときにテーパ突起体１３１を中心として窪み部１３を垂直方向に切断した部分断面図である。開口面から仮固定位置までの長さ（Ｄ１）は２．８［ｍｍ］、そこから底面までの長さ（Ｄ２＝６［ｍｍ］−Ｄ１）は、３．２［ｍｍ］であるが、これらの数値は例示である。
つまり、テーパ突起体１３１は、導電性ゴム４０の仮固定時のストッパの役目を果たす。導電性ゴム４０が仮固定された状態を維持することで、滑落が防止される。また、外気の窪み部１３への侵入と導電性ゴム４０の紛失を防止することができる。
【００２１】
図４において、導線性ゴム４０の上底部を仮固定位置からさらに窪み部１３の空隙が無くなるまで押し続けると、やがて、上底部とカード型ケース１０の側壁の端面とが同化する。つまり、導電性ゴム４０の上底部が当該側壁の端面の一部となり、気密性が保持される使用時の状態となる。図５（ｂ）はこの状態のときにテーパ突起体１３１を中心として窪み部１３を垂直方向に切断した部分断面図である。この状態では、導電性ゴム４０がテーパ突起体１３１でパターン端子２３の方向に押し当てられ、第１電極２３１と第２電極２３２とが導電性ゴム４０を介して導通する。これにより、電子部品が電池から給電を受けて動作を開始する。各電極２３１，２３２の導体部分はギャップを介して互いに入れ子に配列されているため、導通は点導通でなく面導通となり、低い接触抵抗で電極同士を確実かつ長期にわたって導通させることができる。また、導電性ゴム４０が気密かつ不可逆的に挿入されるため、各電極２３１，２３２と外気との接触による劣化（錆など）が防止され、窪み部１３も封止されるので、防水も完全なものとなる。
この状態になると、アクティブタグ１を破壊しない限り、導電性ゴム４０を取り外すことができない。そのため、導電性ゴム４０の挿入は、気密かつ不可逆的なものとなる。
【００２２】
ここで、導電性ゴム４０の材質について詳しく説明する。導電性ゴム４０は、所定の体積抵抗率及び硬度（弾性度）となるようにシリコーンゴムに導体粉が混合されたものである。シリコーンゴムは耐候性、耐熱寒性があり、安価で加工し易く、３年以上にわたって特性を維持することができるという利点がある。アクティブタグ１の消費電流を最大で１［ｍＡ］と仮定すると、回路動作を安定にするために電圧降下を０．１［ｖ］以下であることが望ましく、そのための抵抗値の限界値は１００［Ω］となる。つまり、導電性ゴム４０の体積抵抗率は、１×１０２ 〜 １×１０−４［Ω・ｃｍ］のものが望ましい。
【００２３】
硬度（弾性度）は、８０を上回ると弾力が無くなり、窪み部１３への挿入や気密性（耐蝕、防水）の確保が困難となる。他方、４０を下回ると弾力が大きすぎ、やはり窪み部１３の底面までの挿入が困難となる。一般に導電性ゴムでは硬度が大きくなると体積抵抗率が小さくなり、価格も高価なものとなる。そのため、硬度の範囲は４０〜８０であることが望ましいが、本実施形態では、硬度７４のものを用いている。
【００２４】
粉末として混合する導体は、基本的には金属であれば何でも良いが、錆などによる劣化を考慮すると、カーボン又は銀が望ましい。ただし、カーボンでは数百［Ω・ｃｍ］〜数キロ［Ω・ｃｍ］、銀では数［Ω・ｃｍ］〜数十［Ω・ｃｍ］のものが主流なので、本実施形態では、より低抵抗となる銀を使用した。
その結果、本実施形態の導電性ゴム４０の体積抵抗率は２［Ω・ｃｍ］となり、低抵抗、低価格、加工や扱いが容易で、振動や窪み部１３の変形があっても確実に防水が図れる導電性弾性体を実現することができた。
【００２５】
なお、導電性弾性体は、それが挿入されたときに少なくとも第１電極２３１及び第２電極２３２を望む面部が導電層となる弾性体であれば良いので、当該面部の部分だけに金属塗料を塗布しても良い。
【００２６】
＜使用形態＞
次に、本実施形態のアクティブタグ１の使用形態例について説明する。図６（ａ）は、アクティブタグ１の使用開始前（出荷）の状態を示す。導電性ゴム４０は、図５（ａ）のように仮固定されている。この状態では導電性ゴム４０が窪み部１３の仮固定位置で仮固定されているだけなので、アクティブタグ１は非導通状態となっている。そのため、使用開始までの余分な電池消耗を抑えることができる。図６（ｂ）はアクティブタグ１の使用時の状態を示す。使用時には仮固定された導電性ゴム４０を窪み部１３の底面まで挿入することになる。挿入の操作は、導電性ゴム４０の上底部を指もしくは机等の平らな面に押し付けることで簡単にでき、複雑な操作を必要としない。これにより導電性ゴム４０の位置は、図５（ｂ）のように変わる。そのためアクティブタグ１は導通状態となり、動作が開始される。導電性ゴム４０を挿入しきると上底部がカード型ケース１０の側壁の端面と同化するので、使用者は違和感なくアクティブタグ１を使用することができる。
【００２７】
このように、本実施形態のアクティブタグ１は、特許文献１に開示された無線装置のようなスイッチ操作具などの機構を必要としない簡易な構造なので薄型化がきわめて容易となる。また、特許文献２に開示された非接触ＩＣカードのようにセンサや制御回路も必要としないし、電池とパターン端子２３との間に絶縁フィルム等を介在させる必要もないので、低コスト化、気密化が可能となる。
また、上述のとおり気密導通手段の構造がシンプルであるため、現行のアクティブタグに対しても比較的容易に適用が可能である。これにより、アクティブタグの普及時の課題であった低コスト、薄型、高品質の需要を容易に満足することができるため、この種のアクティブタグの需要拡大への貢献が可能となる。
【００２８】
＜変形例＞
本実施形態では、窪み部１３に形成するテーパ突起体１３１の厚みを、窪み部１３の底面に向かうにつれて徐々に厚くなる（つまり、底面で最大となる）例について説明したが、このような形状に限られるものではない。例えば仮固定位置とパターン端子２３に対向する部位だけを部分的に厚くした突起体であっても良い。
また、本実施形態では、アクティブタグ１の例について説明したが、本発明のカード状電子装置は、アクティブタグ１のみならず、非充電の電池を使用するジグビー機器などにおいても実施が可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・アクティブタグ、１０・・・カード型ケース、１１・・・側壁、１２・・・実装空間、１３・・・窪み部、２０・・・基板、２１・・・電池、２２・・・電子部品、２３・・・パターン端子、２３１，２３２・・・電極、３０・・・蓋体、１３１・・・テーパ突起体。
【図１】
0006499530.tif 000002
【図２】
0006499530.tif 000003
【図３】
0006499530.tif 000004
【図４】
0006499530.tif 000005
【図５】
0006499530.tif 000006
【図６】
0006499530.tif 000007