(57)【要約】【課題】  ブースターアンテナに、柔軟素材からなるコイルパターンを配置し、ＩＣチップなどの保護カバーとしてシリコーンゴムなどの柔軟な緩衝材を用いることにより、洗濯時、特に圧搾脱水時に受ける圧力を吸収し、かつ水の浸入を防止し、ＩＣタグの劣化や損傷を防いで、耐久性を向上する。【解決手段】  ＩＣタグは、識別情報を記憶したＩＣチップと、該ＩＣチップから導線を螺旋状に巻回したコイルアンテナと、所定間隔で折り返された導線を有する銅張積層板とカバーレイヤとを貼り合わせてなるブースターアンテナとをフレキシブルな基板上に配する。また、前記コイルアンテナおよび前記ブースターアンテナの周りを覆って一体に封止する保護カバーは、弾性を有し、洗濯時などに受ける圧力に対して耐圧性および防水性を有する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
識別情報を記憶したＩＣチップと、該ＩＣチップから導線を螺旋状に巻回したコイルアンテナと、所定間隔で折り返された導線を有する銅張積層板とカバーレイヤとを貼り合わせてなるブースターアンテナとをフレキシブル基板上に配するとともに、前記コイルアンテナおよび前記ブースターアンテナの周りを覆って一体に封止し、弾性を有する保護カバーを備えるＩＣタグ。
【請求項２】
前記保護カバーは、シリコーンゴム又はウレタンゴムで形成される請求項１に記載のＩＣタグ。
【請求項３】
前記銅張積層板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材に、接着剤を介して導線部を配してなる請求項１又は２に記載のＩＣタグ。
【請求項４】
前記導線部は、圧延銅箔又は電解銅箔で形成される請求項１ないし３のいずれかに記載のＩＣタグ。
【請求項５】
前記導線部は、非磁性材料からなる請求項１ないし３のいずれかに記載のＩＣタグ。
【請求項６】
前記コイルアンテナは、前記ブースターアンテナと非接触な状態で電磁的に結合する請求項１ないし５のいずれかに記載のＩＣタグ。
【請求項７】
前記ブースターアンテナは、銅張積層板とカバーレイヤとラミネートとを貼り合わせてなる項１ないし６のいずれかに記載のＩＣタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波や電波などの通信媒体を用いて、外部情報を送受信する非接触型のＩＣタグに関し、特に、洗濯時などに、繰り返し受ける引張や曲げに対して、通信機能を損なうことなく、破損や劣化の少ないＩＣタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のＩＣタグとして、リネン用途（衣類につける用途）のＩＣタグは、洗濯時、特に圧搾脱水時に、種々の方向から大きな荷重を受けて破損し、また、洗濯槽に浸水するため、ＩＣタグ内への水の浸入によってＩＣチップを破損することがあった。
【０００３】
一般に、ＩＣタグでは、ＩＣチップを封止するための保護カバーは、通常、硬質材料で形成され、大きな荷重を繰り返し受けると、局部的に大きな荷重を受けて破損することがあった。
【０００４】
また、保護カバーは、比較的硬質の樹脂で形成され、屈曲性がないので、圧搾脱水時に大きな荷重を受けると、保護カバーを形成するシリコーンなどに亀裂が入って破損することがあった。
【０００５】
そのため、特許文献１は、袋状の収容部に、ＩＣチップと第一アンテナを有するパッケージタグと、ブースター用の第二アンテナを収容し、第二アンテナは、綿やナイロンなどの布地に縫われた導電性繊維からなるＩＣタグを開示する。
【０００６】
これにより、洗濯時などに、衣類に取り付けたＩＣタグは高温・高圧の環境に晒され、大きな荷重が作用しても、収容部によって、ＩＣチップやアンテナを覆っているので、第一アンテナと第二アンテナを安定的に接続し、ＩＣタグの破損を防ぐようにしたものは提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１９１７１２号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２９９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１は、収容部にＩＣチップなどを封止することによって、外部から受ける圧力を抑制し、ＩＣチップとアンテナの接続を安定的に保ち、通信機能の低下を防ぐことを主たる目的とする。
【０００９】
すなわち、特許文献１は、洗濯時、特に圧搾脱水時に受ける大きな圧力を吸収し、防水性を高めることを目的とするものでなく、良好な耐久性を得ることができなかった。
また、特許文献２は、硬質樹脂製の基板と、該基板上にブースターアンテナと、ＩＣチップを内蔵したパッケージタグとを備え、基板の両側に保護シートを有し、全体をほぼ均一の厚みを有するＩＣタグを開示する。このＩＣタグは、一定の圧力を加えることによって保護シートを可塑化して、防水効果を高めるものである。
【００１０】
ところが、特許文献２は、洗濯時などに受ける大きな圧力を吸収し、ＩＣタグの強度を高めて、耐久性を向上するものではなかった。
【００１１】
そこで、本発明に係るＩＣタグは、ＩＣチップやコイルアンテナとともに、ブースターアンテナを、シリコーンゴムやウレタンゴムなどの樹脂からなる保護カバーによって一体に封止するとともに、柔軟素材からなるコイルの配置パターンやシリコーンゴムなどの弾性によって、洗濯時などに受ける大きな圧力を吸収するとともに、水の浸入を阻止する構造とした。
【００１２】
よって、本発明に係るＩＣタグは、柔軟素材からなるコイルパターンを配置したブースターアンテナと、ＩＣチップなどの保護カバーとしてシリコーンゴムなどの柔軟な緩衝材を用いることにより、洗濯時、特に圧搾脱水時に受ける圧力を吸収し、かつ水の浸入を防止し、ＩＣタグの劣化や損傷を防いで、耐久性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明に係るＩＣタグによると、識別情報を記憶したＩＣチップと、該ＩＣチップから導線を螺旋状に巻回したコイルアンテナと、所定間隔で折り返された導線を有する銅張積層板とカバーレイヤとを貼り合わせてなるブースターアンテナとをフレキシブルな基板上に配する。そして、弾性を有する保護カバーは、前記コイルアンテナおよび前記ブースターアンテナの周りを覆って一体に封止し、洗濯時などに受ける圧力に対して耐圧性および防水性を有するように構成した。
【００１４】
また、前記保護カバーは、シリコーンゴム又はウレタンゴムで形成され、前記銅張積層板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材に、接着剤を介して導線部を配してなる。
【００１５】
また、前記導線部は、圧延銅箔又は電解銅箔で形成され、前記コイルアンテナは、前記ブースターアンテナと非接触な状態で電磁的に結合するように構成する。また、前記導線部は、磁性材料で形成される。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明に係るＩＣタグは、通信機能を損なうことなく、ブースターアンテナの導線部などに引張や曲げに対して強度の高い材料を使用し、導線の配置パターンを一定の間隔で折り畳んで衝撃を吸収する構造とした。さらに、シリコーンゴムなどの緩衝材によって保護カバーを形成し、保護カバーによってパッケージタグやブースターアンテナなどを一体に封止したので、洗濯時などに受ける圧力を吸収し、耐圧性および防水性を高めて、ＩＣタグの耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るＩＣタグの平面図である。
【図２】パッケージタグの断面図である。
【図３】パッケージタグの平面図である。
【図４】ブースターコイルを説明する図である。
【図５】ブースターアンテナの断面図である。
【図６】図１のVI−VI線に沿った断面図である。
【図７】ＩＣタグの識別信号を送受信する状態を説明する図である。
【図８】ＩＣタグの耐久性試験を説明する図である。
【図９】銅張積層板とカバーレイヤとラミネートとを貼り合わせたブースターアンテナの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は下記などである。
【００１９】
項１．  識別情報を記憶したＩＣチップと、該ＩＣチップから導線を螺旋状に巻回したコイルアンテナと、所定間隔で折り返された導線を有する銅張積層板とカバーレイヤとを貼り合わせてなるブースターアンテナとをフレキシブル基板上に配するとともに、前記コイルアンテナおよび前記ブースターアンテナの周りを覆って一体に封止し、弾性を有する保護カバーを備えるＩＣタグ。
【００２０】
項２．  前記保護カバーは、シリコーンゴム又はウレタンゴムで形成される項１に記載のＩＣタグ。
【００２１】
項３．  前記銅張積層板は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材に、接着剤を介して導線部を配してなる項１又は２に記載のＩＣタグ。
【００２２】
項４．  前記導線部は、圧延銅箔又は電解銅箔で形成される項１ないし３のいずれかに記載のＩＣタグ。
【００２３】
項５．  前記導線部は、非磁性材料からなる項１ないし３のいずれかに記載のＩＣタグ。
【００２４】
項６．  前記コイルアンテナは、前記ブースターアンテナと非接触な状態で電磁的に結合する項１ないし５のいずれかに記載のＩＣタグ。
【００２５】
項７．  前記ブースターアンテナは、銅張積層板とカバーレイヤとラミネートとを貼り合わせてなる項１ないし６のいずれかに記載のＩＣタグ。
【００２６】
本発明に係るＩＣタグの実施の形態について説明する。
【００２７】
図１は、帯状のＩＣタグ１の平面図を示し、ＩＣタグ１によって衣類などを識別するようになっている。ＩＣタグ１は、電波などを通信媒体として信号を送受信するためのパッケージタグ２を備える。
【００２８】
本実施例に係るＩＣタグ１では、パッシブタグ（電池なし）の電波方式を採用し、タグサイズを小さくする。なお、アクティブタグの場合、ＩＣタグ１に電池との接合部分を必要とするので、ＩＣタグ１のサイズが大きくなってしまう。
【００２９】
また、パッケージタグ２は、図２および図３に示すように、基板３上に、ＩＣタグ１の識別情報を記憶したＩＣチップ４と、ＩＣチップ４の周囲に螺旋状に複数回巻かれた平面状のプリント配線によるコイルアンテナ５とを備え、樹脂製の封止材６によってＩＣチップ４およびコイルアンテナ５を覆って封止するようになっている。コイルアンテナ５は、ワイヤーボンド接合やフリップチップ実装によってＩＣチップ４に接続される。
【００３０】
前記基板３は、ＦＲ４基板（Flame Retardant Type 4 基板）や、ＰＩ基板（Power Integrity 基板）などを使用する。また、封止材６は、エポキシ樹脂など、半導体などに一般的に使用されるものでもよい。パッケージタグ２は、サイズが大きく厚さが薄いと、洗濯時などに受ける圧力によってＩＣタグ１に亀裂が生じて、封止材６を破損するおそれがあった。
【００３１】
なお、パッケージタグ２のサイズは、１．２〜２．２ｍｍの矩形状で、０．４〜０．５ｍｍの厚さに設定すると、耐圧および防水について良好な結果が得られた。（下記試験結果を参照）
また、ＩＣタグ１は、図４に示すように、コイルアンテナ５と非接触の状態で、電磁的に結合されたブースターアンテナ７を備える。ブースターアンテナ７は、パッケージタグ２を挟んで同一面上に両側に延び、両アンテナ５、７のうち、いずれか一方のコイルに電流が流れると、電磁誘導によって他方のコイルにも電流が流れるようになっている。
【００３２】
また、ブースターアンテナ７は、柔軟材からなる導線を一定の間隔で折り返して略スプリング状に形成してなり、図５に示すように、銅張積層板（ＣＣＬ）８とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のカバーレイヤ（ＣＬ）９を貼り合わせて構成される。図９に示すように、さらにラミネートを張り合わせることは、耐圧に対して、より良好な結果が得られるので、好ましい。
【００３３】
この銅張積層板（ＣＣＬ）８は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製基材（２５μｍ厚）１２ａの表面に、接着剤（２５μｍ厚）１１ａを介して圧延銅箔からなる導線部（３５μｍ厚）１０が配される。
【００３４】
また、カバーレイヤ９は，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製基材（２５μｍ厚）１２ｂの表面に、接着剤（２５μｍ厚）１１ｂが配されたものを使用する。そして、ブースターアンテナ７は、銅張積層板（ＣＣＬ）８の銅線をエッチングによりパターン形成した後、カバーレイヤ９を配し、型抜きによりカットすることによって作製される。
【００３５】
なお、前記カバーレイヤ（ＣＬ）９と銅張積層板（ＣＣＬ）８の基材として、ＰＩ（ポリイミド製基材）を使用してもよく、また、導線部１０は、圧延銅箔や電解銅箔を使用してもよい。ちなみに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材１２の厚さを２５μｍとし、導線部１０の厚さを１８μｍ〜３５μｍで使用すると、良好な強度が得られている。
【００３６】
また、ブースターアンテナ７は、導線の長さや形状により、送受信の周波数帯域を調整し、大きな飛距離の交信感度が得られる。これにより、ＩＣタグ１は、１３．５６ＭＨｚから２．４５ＧＨｚの周波数領域で作動し、短波（ＨＦ）、超短波（ＵＨＦ）、マイクロ波を使用することができる。
【００３７】
また、ＩＣタグ１は、図６に示すように、パッケージタグ２をブースターアンテナ７に密着させた状態で、保護カバー１３によって気密に封止し、外部から水が浸入するのを防止する。この保護カバー１３は、シリコーンゴムやウレタンゴムなどの柔軟性と耐磨耗性に優れた素材からなり、酸やアルカリなどに対する耐薬品性にも優れている。また、シリコーンゴムやウレタンゴムは、柔軟性に富み、外部からの摩擦や引裂き荷重、あるいは内装品の飛び出し荷重に対して、良好な強度を有する。
【００３８】
以上のように、本実施例に係るＩＣタグ１は、パッケージタグ２やブースターアンテナ７を備え、パッケージタグ２は、小さいほど洗濯時などに受ける圧力に強いが、余り小さすぎると、通信性能が悪くなる。そのため、本実施例では、１．７ｍｍ角で厚さ０．４５ｍｍに設定すると、耐圧性および通信性能の両方に優れることを見出した。（下記試験結果を参照）
また、ブースターアンテナ７は、パッケージタグ２の近くに設置することで、コイルアンテナ５と非接触の状態でも、通信性能を良好に保つことができる。
【００３９】
次に、ＩＣタグ１を衣類に取り付けて、ＩＣタグ１の識別動作を説明する。
【００４０】
図７に示すように、リード／ライト装置（Ｒ／Ｗ装置）２０を衣類あるいは衣類の収納箱に近づけると、Ｒ／Ｗ装置２０から識別信号が放射される。コイルアンテナ５とブースターアンテナ７は、コイルの相互誘導による電磁結合を構成するので、放射信号は、ＩＣタグ１を電磁的に動作させる。コイルの誘導電流によって動作したＩＣチップ４は、ＩＣタグ１の識別情報をＲ／Ｗ装置２０に向けて送信する。
【００４１】
その際、Ｒ／Ｗ装置２０の送受信は、ＩＣタグ１とＲ／Ｗ装置２０の間の距離が離れていても、あるいは、ＩＣタグ１が容器に収納されていても、ＩＣタグ１の識別信号を送受信することができる。
【００４２】
よって、ＩＣタグ１は、良好な通信性能を保ちつつ、洗濯時の圧搾脱水時などのように、ＩＣタグ１に、引張や曲げなどの大きな圧力を受けても、パッケージタグ２やブースターアンテナ７などに対して、シリコーンゴムなどの柔軟な緩衝材からなる保護カバー１３によって一体に封止されている。これにより、ＩＣタグ１は、外部から受ける衝撃、例えば曲率半径の小さい屈曲などの曲げや引張などの圧力を吸収し、また、水の浸入を防止し、ＩＣタグ１の劣化や破損を生じることがない。よって、ＩＣタグ１の耐久性が向上する。
【００４３】
なお、リネンタグ用のＩＣタグは、非磁性材料で形成すれば、探針器（金属探知機）の誤動作を防ぐことができる。本実施例では、非磁性材料からなるＩＣタグを用いても通信機能を損なうことがないように構成した。
【実施例１】
【００４４】
次に、ＩＣタグ１の耐久性試験を行った。本試験で使用したＩＣタグ１は、以下の通りである。
【００４５】
パッケージタグ２は、基板３に、二層銅箔のガラスエポキシ基板を使用し、ＩＣチップ４に、Ｉｍｐｉｊ社製Ｍｏｎｚａ５（ＵＨＦ）を使用する。ＩＣチップ４をワイヤーボンド接合によって接合し、ＩＣ実装側をエポキシ樹脂で封止し、ダイシングによりカットすることによって、パッケージタグ２が作製される。パッケージタグ２の寸法は、１．７ｍｍ角および２．２ｍｍ角で、厚さは共に０．４５ｍｍである。
【００４６】
ブースターアンテナ７は、銅張積層板（ＣＣＬ）８として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製基材（２５μｍ厚）１２ａの表面に、接着剤（２５μｍ厚）１１ａを介して圧延銅箔からなる導線部（３５μｍ厚）１０が配されたものを使用する。また、カバーレイヤ９は，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製基材（２５μｍ厚）１２ｂの表面に、接着剤（２５μｍ厚）１１ｂが配されたものを使用する。そして、ブースターアンテナ７は、銅張積層板（ＣＣＬ）８の銅線をエッチングによりパターン形成した後、カバーレイヤ９を配し、型抜きによりカットされ作製される。ブースターアンテナの寸法は、５３ｍｍ×６ｍｍである。
【００４７】
ＩＣタグ１の保護カバー１３は、シリコーンゴムを使用する。ブースターアンテナ７の中央部に、パッケージタグ２の基板３の側を密着して配し、両者の周りをシリコーンゴムで覆って密閉することによって作製される。ＩＣタグ１の寸法は、５５ｍｍ×８ｍｍで厚さ２ｍｍである。
【００４８】
試験結果は、次の通りである。
【００４９】
ＩＣタグ１の耐久性試験は、洗濯時、特に圧搾脱水時にかかる圧力（３０ｋｇｆ／ｃｍ２〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２）を想定するため、ＩＣタグ１に垂直荷重と曲げ荷重が作用する場合と、垂直荷重のみが作用する場合を想定した。図８に示すように、ＩＣタグ１をはぜ折りの状態（状態１）と、ＩＣタグ１に均一な荷重がかかる状態（状態２）とで試験を行った。
【００５０】
本試験では、パッケージタグ２が配された状態でＩＣタグ１をはぜ折りし、上下から硬い平板２１，２２で挟みこみ、平板間のギャップが２ｍｍ（ＩＣタグ1の厚さの２倍より小さい）となるように加圧する状態1と、状態１で折り曲げられたＩＣタグ１を開いて平らにした状態２を、交互に繰り返す運動を実施した。一定回数繰り返したら、折り曲げの方向を逆にして、同様の運動を実施した。そして、一定回数ごとに、ＲＦＩＤテスターにより電波暗箱内で通信距離を測定し、保護カバー１３へのダメージを実態顕微鏡で検査し、その試験結果を確認した。試験結果は、表１に示す。
【００５１】
表１．ＩＣタグの耐久性試験の結果
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【００５２】
通信距離の測定結果について、パッケージタグの寸法が１．７mm角および２．２ｍｍ角のいずれの場合でも、パッケージタグ２およびブースターアンテナ７に、通信状態を悪化させる要因となる異常は見られなかった。
また、保護カバー１３の損傷・劣化について、パッケージタグ２の寸法が１．７mm角の場合、累積の折り曲げ回数が６００回でも、保護カバー１３に異常の発生はなかった。ただし、パッケージタグ２の寸法が２．２mm角の場合、累積の折り曲げ回数が４００回までは異常が見られなかったが、５００回を超えると、パッケージタグ２の接触部分に破損が確認された。
【００５３】
これにより、本発明に係るＩＣタグ１は、パッケージタグ２の寸法が小さければ（１．７ｍｍ以下）、累積の折り曲げに対しても高い強度を有することを確認した。
また、パッケージタグ２の寸法如何に係らず、通信状態を悪化させる要因について異常は見られなかった。
【実施例２】
【００５４】
本発明に係るＩＣタグ１（パッケージタグ２の寸法：１．７mm角）を布製の袋に入れて、ユニフォーム類およびリネン類（シーツ、タオル）に縫いつけ、表２に示す条件で洗濯した。
その結果、ユニフォーム類では２００回の洗濯で異常は見られなかった。しかし、リネン類（シーツ、タオル）は５０回までは異常は見られなかったが、１００回でブースターアンテナ７の銅箔パターンに断線が発生し、交信不能となる異常が発生した。
【００５５】
表２．ＩＣタグの耐久性試験の工程と条件
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【実施例３】
【００５６】
次に、実施例２のリネン類（シーツ、タオル）の洗濯での耐久性向上のため、ラミネート１４を備えたＩＣタグ１の耐久性試験を行った。本試験で使用したＩＣタグ１は、以下の通りである。
【００５７】
パッケージタグ２は、基板３に、二層銅箔のガラスエポキシ基板を使用し、ＩＣチップ４に、Ｉｍｐｉｊ社製Ｍｏｎｚａ５（ＵＨＦ）を使用する。ＩＣチップ４をワイヤーボンド接合によって接合し、ＩＣ実装側をエポキシ樹脂で封止し、ダイシングによりカットすることによって、パッケージタグ２が作製される。パッケージタグ２の寸法は、１．７ｍｍ角および２．２ｍｍ角で、厚さは共に０．４５ｍｍである。
【００５８】
ブースターアンテナ７は、銅張積層板（ＣＣＬ）８として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製基材（２５μｍ厚）１２ａの表面に、接着剤（２５μｍ厚）１１ａを介して圧延銅箔からなる導線部（１８μｍ厚）１０が配されたものを使用する。また、カバーレイヤ９は，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製基材（２５μｍ厚）１２ｂの表面に、接着剤（２５μｍ厚）１１ｂが配されたものを使用する。また、ラミネート１４は，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製基材（５０μｍ厚）１２ｃの表面に、接着剤（３０μｍ厚）１１ｃが配されたものを使用する。そして、ブースターアンテナ７は、銅張積層板（ＣＣＬ）８の銅線をエッチングによりパターン形成した後、カバーレイヤ９とラミネート１４とを配し、型抜きによりカットされ作製される。ブースターアンテナの寸法は、５３ｍｍ×６ｍｍである。
【００５９】
ＩＣタグ１の保護カバー１３は、シリコーンゴムを使用する。ブースターアンテナ７の中央部に、パッケージタグ２の基板３の側を接着して配し、両者の周りをシリコーンゴムで覆ってパッケージタグ２およびブースターアンテナ７と接着し密閉することによって作製される。ＩＣタグ１の寸法は、５５ｍｍ×８ｍｍで厚さ２ｍｍである。
【００６０】
試験結果は、次の通りである。
【００６１】
ＩＣタグ１を布製の袋に入れて、リネン類（シーツ、タオル）に縫いつけ、表２に示す条件で洗濯した。
その結果、シーツもタオルも、２００回の洗濯後で、交信不能となる異常は発生しなかった。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・ＩＣタグ
２・・・パッケージタグ
３・・・基板
４・・・ＩＣチップ
５・・・コイルアンテナ
６・・・封止材
７・・・ブースターアンテナ
８・・・銅張積層板（ＣＣＬ）
９・・・カバーレイヤ
１０・・・導線部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・・接着剤
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・基材
１３・・・保護カバー
１４・・・ラミネート
２０・・・リード／ライト装置（Ｒ／Ｗ装置）
２１、２２・・・硬い板
２３・・・荷重用の錘
【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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【図９】
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