(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触ＩＣタグインレットを金型内にインサートしてインモールド成型する方法であって、あらかじめＩＣタグインレット基材のほぼ中央部であってＩＣタグの回路を損傷しない位置に、金型ゲートの口径よりは大きい開口を形成してＩＣタグインレットを準備する工程と、前記開口を形成した前記ＩＣタグインレットを、前記金型ゲートに対向する位置に前記ＩＣタグインレットの開口が位置するように金型内に装着する工程と、金型を閉じた後に樹脂を射出して成型する工程と、を含むことを特徴とするＩＣタグインレットのインサートインモールド成型法。
【請求項２】
前記開口を非接触ＩＣタグの周回するアンテナコイル内であって、かつ前記開口の直径が１〜１０ｍｍの円形になるように形成することを特徴とする請求項１記載のＩＣタグインレットのインサートインモールド成型法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＩＣタグインレットのインサートインモールド成型法に関する。詳しくは、開口を形成したＩＣタグインレットを金型内にインサートしてプラスチックインモールド成型する技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
外部リーダライタと非接触で交信して物品の管理や物流管理、情報表示に使用する非接触ＩＣタグ（一般に、「非接触ＩＣ」、「非接触ＩＣラベル」、「非接触データキャリア」等と表現されることもある。）が広く使用されるようになってきている。
ＩＣタグの有用性から容器や瓶のようなプラスチック成型体に、非接触ＩＣタグを添付することが要請されるが、単にＩＣタグラベルをプラスチック成型体の表面に貼着した状態では、剥離したり損傷したりして反復使用性に劣る問題がある。非接触ＩＣタグは、損傷しなければ反復使用が可能なので、損傷を防止して長く使用することは好ましいことである。
そこで、非接触ＩＣタグをインモールド成型してプラスラチック成型体に一体に組み込むことが考えられるが、熱溶融性樹脂、特に高溶融温度の樹脂でインモールド成型するためには、かなりの高温耐性が必要とされ、技術的に難しい問題がある。
すなわち、非接触ＩＣタグは、アンテナコイルと静電容量によりＬＣ共振回路を形成し、一定の共振周波数を有しているが、成型の際、ＩＣタグインレットが溶融樹脂により変形するとアンテナコイルの変形伸長による共振周波数の変動が生じ、所定周波数によるリーダライタとの交信ができなくなる問題がある。
【０００３】
非接触ＩＣタグの成型技術に関連する先行技術はあまり多くはない。直接関連する技術ではないが、以下のものを挙げることができる。
特開平8-276458号公報は、非接触ＩＣタグの回路部品を金型内に載置した後、金型内を真空にし、液状の硬化性樹脂、例えば硬化性エポキシ樹脂原料を金型内に注入し硬化させる低圧射出成型法を提案している。
しかし、このような成型法では使用樹脂が限定されるため、汎用の樹脂で高速成型することはできない。
特開平11−348073号公報は、金型キャビティー内面に特定のポリブチレンテレフタレート樹脂またはポリブチレンテレフタレート共重合体樹脂を射出して電子モジュール内蔵樹脂成型体の形成方法が記載されている。
しかし、この技術はＩＣカードまたはＩＣタグ自体の形成法であって、ＩＣタグを一般の成型体にインサート成型する技術とは異なる。また、汎用樹脂を用いた成型法でもない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、非接触ＩＣタグのインモールドインサート成型技術に関する実際的な先行技術は検出されない。
そこで、本発明では汎用樹脂、特に高溶融温度樹脂により一般的なプラスチック容器、ボトル等にインサートインモールド成型した場合にＩＣタグが変形しないで成型可能な非接触ＩＣタグインレットと、当該ＩＣタグインレットによるインサートインモールド成型技術を提供すべく研究してなされたものである。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の要旨は、非接触ＩＣタグインレットを金型内にインサートしてインモールド成型する方法であって、あらかじめＩＣタグインレット基材のほぼ中央部であってＩＣタグの回路を損傷しない位置に、金型ゲートの口径よりは大きい開口を形成してＩＣタグインレットを準備する工程と、前記開口を形成した前記ＩＣタグインレットを、前記金型ゲートに対向する位置に前記ＩＣタグインレットの開口が位置するように金型内に装着する工程と、金型を閉じた後に樹脂を射出して成型する工程と、を含むことを特徴とするＩＣタグインレットのインサートインモールド成型法、にある。
かかるインモールド成型法であるため、ＩＣタグの変形を生じない成形をすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、本発明のインサートインモールド成型用ＩＣタグインレットとについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明のインサートインモールド成型用ＩＣタグインレットを成型品に使用した状態を示す図である。図１（Ａ）は、その平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
図１中、１はインサートインモールド成型用ＩＣタグインレットであって、成型品１０の成型樹脂１１中に埋設されている。ＩＣタグインレット１の周囲部分にはアンテナコイル２が形成され、アンテナコイル２の両接続端子２ｃにはＩＣチップ３が装着されている。
本発明のインサートインモールド成型用ＩＣタグインレット１の特徴はＩＣタグインレットのほぼ中央部に開口１ｈが形成されていることにある。開口１ｈは円形に限らず、正方形状であっても矩形状であっても良い。
開口が円形の場合、その直径は、ゲートの口径（内径）の１０倍程度までと認められ、一般にゲートの口径は、０．３〜１．０ｍｍであるため、１〜１０ｍｍ程度が良い結果を生じることが確認されている。
【０００８】
図１（Ｂ）断面図のように、ＩＣタグインレットは成型品１０の外面側になるように成型されている。成型品の肉厚が薄い場合は、内面側であっても非接触通信は可能であるが、良好な通信のためには外面側にあることが好ましい。
ただし、非接触ＩＣタグのアンテナコイル２やＩＣチップ３は成型樹脂１１の内面側になることが回路を保護する上から好ましい。
従って、ＩＣタグインレットをインモールド成型する場合は、インレット基材１ｂ面が金型の内面に接するように装填することになる。
図１のように、ＩＣタグインレットのアンテナコイル２が変形しないで、本来の形状を保って成型された場合は、そのＩＣタグが有する本来の共振周波数を維持して非接触交信できるので、リーダライタによる読み取り書込みに支障を生じることがない。
【０００９】
しかし、市販の一般のＩＣタグインレットをインモールド成型しても、必ずしも本来の形状を維持して成型できることにはならない。
図２は、開口の無いＩＣタグインレットをインモールド成型した状態を示す平面図、図３は、大き過ぎる開口のＩＣタグインレットをインモールド成型した状態を示す平面図である。
図２の場合、インレット基材に対して射出樹脂の圧力が作用して基材の破壊箇所１ｋが生じており、アンテナコイル２も大きく変形していることが認められる。図３の場合は、インレット基材に必要以上に大きな開口１ｈを形成したため、インレットに対する射出樹脂の圧力に対して、基材自体の強度が不足し、アンテナコイルの一部損傷２ｋや変形が生じていることが認められる。
図２や図３の状態では、ＩＣタグインレットのアンテナコイル２が変形し、本来の形状を保っていないので、アンテナの変形伸長により本来の共振周波数を維持して交信できず、リーダライタによる読み取り書込みができなくなる。
【００１０】
次に、ＩＣタグインレットのインモールド成型法について説明する。
まず、通常のように形成したＩＣタグインレットに対して、ＩＣタグのほぼ中央部に開口を設ける。開口は、刃型による打ち抜き等により好適に形成できる。
開口を形成したＩＣタグインレットを金型の射出樹脂ゲートに対向する位置にＩＣタグインレットの開口１ｈが位置するように、ＩＣタグインレットを装填する。その後、金型を閉じて樹脂を射出する。
【００１１】
図４、図５は、ＩＣタグインレットに対する射出樹脂の作用を説明する図である。図４は、ＩＣタグインレットに開口が無い場合、図５は、開口がある場合の状態を示している。
ＩＣタグインレット１に開口が無い場合（図４）、射出樹脂は高温の状態でＩＣタグインレットに直接接触した後、前後左右への樹脂流となって金型内に充填される。その結果、インレット基材が溶融温度に近い程に加熱された状態で、樹脂流によるＩＣタグを広げる応力が加えられるため、ゲート口の直下でインレット基材の破壊が生じ易いと考えられる。
ＩＣタグインレット１に開口１ｈが有る場合（図５）、射出樹脂は先ず金型に接触し、樹脂は固化が開始した後、インレット上を流れるがインレットを押し広げる応力は弱くなると考えられる。
ただし、必要以上に大きな開口をＩＣタグインレットに設けると基材自体の強度が不足してインレットの破壊につながることになる。
もちろん、これらの傾向は、基材の材質や厚み、成型樹脂の種類やゲートの開口径や開口からＩＣタグインレット迄の距離（成型品の樹脂厚）によって変化し一律ではないが、今回の試作の範囲では上記の傾向が認められた。
【００１２】
次に、非接触ＩＣタグの一般的な形態について説明する。
図６は、非接触ＩＣタグインレットの例を示す図である。非接触ＩＣタグインレット１は、プラスチック等の基材（インレット基材）１ｂにコイル状アンテナコイル２を形成し、当該コイルと容量素子とによりＬＣ共振回路を形成して一定周波数の電波を受信するとともに非接触ＩＣタグの情報を発信源に送信して返すことができる。
交信周波数としては、一般的には１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ（マイクロ波）の周波数帯から選択して使用される。
図示例の場合、アンテナコイル２は導通部材４により基材１ｂの裏面でジャンピング回路を形成して接続端子２ｃによりＩＣチップ３の裏面バンプに接続しているが、その他、各種の配線構造のものがある。また、容量素子はＩＣチップに内蔵されるものか、回路自体の浮遊容量を使用できる。
【００１３】
このような非接触ＩＣタグはプラスチック基材にラミネートしたアルミ箔等の金属箔をフォトエッチングやレジスト印刷後のエッチングによりアンテナコイル２を形成するか、導電性インキのプリント配線技術により形成する。アンテナコイル形成後、ＩＣチップ３を装着して完成する。
その大きさも３０ｍｍ×３０ｍｍ程度以下のサイズとすることもできる。
非接触ＩＣタグ１のアンテナコイル２の形状は、図６に示す例に限られないが、図６のようにＩＣタグの周囲を周回するようにパターンを形成した場合には、中央部に大きなスペースができるので、この部分に開口１ｈを形成できる。
【００１４】
非接触ＩＣタグに使用するインレット基材としては、ＰＥＴやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ナイロン等のポリアミド、ポリイミド等の各種フィルム材料を使用でき、場合によっては紙であってもよい。厚みは１０〜３００μｍが使用できるが、強度、加工作業性、コスト等の点から１５〜１００μｍがより好ましい。
ラミネートする金属箔としては銅箔やアルミニュウム箔あるいは鉄箔を使用できるが、コスト、加工性からアルミニュウム箔が好ましく、その厚みは６〜５０μｍ程度が好ましい。
【００１５】
【実施例】
（実施例）
厚み２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムにアルミニュウム箔（厚み２５μｍ）をラミネートし、当該アルミニュウム箔をエッチングしてアンテナコイルを形成し、ＩＣチップを装着してＩＣタグインレットを製造した。
単位のＩＣタグインレット基材の大きさを、５０×５０ｍｍとし、その中のアンテナコイルは、外周が４５×４５ｍｍ、内周が４０×４０ｍｍとなるようにし、線幅約０．５μｍ、線間約０．５μｍのアンテナコイルの巻数が８ターンとなるようにした。
このＩＣタグインレットの基材に開口を設けないもの（比較例）と、基材の中央部に、直径が１，５，１０，１５ｍｍの円形開口を設けたもののそれぞれとを、次の成型条件の同一金型に装着して射出成型を行なった。
【００１６】
＜成型条件１＞
成型樹脂  ポリカーボネート樹脂
射出樹脂温度  ３００°Ｃ
ゲート口の内径  ０．３ｍｍ
ゲート口の対向位置にＩＣタグインレットの円形開口が位置するように、ＩＣタグインレットを金型内に装填してから円形の均一な肉厚（厚み、０．８ｍｍ）の皿状の成型品に成型した。
【００１７】
＜成型条件２＞
成型樹脂  ＡＢＳ樹脂
射出樹脂温度  ２５０°Ｃ
ゲート口の内径  ０．３ｍｍ
ゲート口の対向位置にＩＣタグインレットの開口部が位置するように、ＩＣタグインレットを金型内に装填してから円形の均一な肉厚（厚み、０．８ｍｍ）の皿状の成型品に成型した。
【００１８】
＜成型条件３＞
成型樹脂  ポリスチレン樹脂
射出樹脂温度  ２００°Ｃ
ゲート口の内径  ０．３ｍｍ
ゲート口の対向位置にＩＣタグインレットの開口部が位置するように、ＩＣタグインレットを金型内に装填してから円形の均一な肉厚（厚み、０．８ｍｍ）の皿状の成型品に成型した。
【００１９】
以上の実施例および比較例について、成型後の外観検査および携帯型非接触ＩＣタグリーダ（「ハンディターミナル」（ウェルキャット社製造））による通信状態（読み取り書込み）試験を行なった。
その評価結果は、表１のようになった。
【表１】
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表中、×は所定周波数でのリードライトができなかったことを示す。△は交信は可能であるが僅かな変形が認められることを示す。
【００２０】
上記の結果のように、ポリスチレンやＡＢＳ樹脂のように比較的に低温での射出成型が可能な樹脂の場合は、開口を設けないＩＣタグインレットであってもインモールド成型が可能であるが、ポリカーボネート樹脂のように溶融樹脂温度が高い樹脂の場合は、開口のないＩＣタグインレットでは、変形が生じることのほか、通常の条件での非接触交信ができないことが認められる。
一方、開口を設けたＩＣタグインレットの場合は、開口が過大になり過ぎない限り、高温での射出成型でも変形が生じないことが確認できた。
【００２１】
【発明の効果】
上述のように、本発明のＩＣタグインレットのインサートインモールド成型法によれば、高溶融温度の樹脂でのインモールド成型であっても、ＩＣタグインレットに変形を生じないでインモールド成型することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のインサートインモールド成型用ＩＣタグインレットを成型品に使用した状態を示す図である。
【図２】  開口の無いＩＣタグインレットをインモールド成型した状態を示す平面図である。
【図３】  大き過ぎる開口のＩＣタグインレットをインモールド成型した状態を示す平面図である。
【図４】  ＩＣタグインレットに対する射出樹脂の作用を説明する平面図である。
【図５】  開口のあるＩＣタグインレットに対する射出樹脂の作用を説明する平面図である。
【図６】  非接触ＩＣタグインレットの例を示す図である。
【符号の説明】
１    インサートインモールド成型用ＩＣタグインレット
１ｂ  インレット基材
１ｈ  開口
１ｋ  基材の破壊箇所
２    アンテナコイル
２ｃ  接続端子
２ｋ  アンテナコイルの一部損傷
３    ＩＣチップ
４    導通部材
１０    成型品
１１    成型樹脂
【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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