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CN1828641A - Ic标签 - Google Patents

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CN1828641A
CN1828641A CNA2006100582544A CN200610058254A CN1828641A CN 1828641 A CN1828641 A CN 1828641A CN A2006100582544 A CNA2006100582544 A CN A2006100582544A CN 200610058254 A CN200610058254 A CN 200610058254A CN 1828641 A CN1828641 A CN 1828641A
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CN
China
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exterior member
chip
ceramic
mounting body
Prior art date
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Application number
CNA2006100582544A
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English (en)
Inventor
小松弘英
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KRD Corp
Original Assignee
KRD Corp
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Abstract

本发明提供一种IC标签，不会容易破坏、不会给人体带来危险，极力减少废弃量，使在删除信息数据所需要的时间、环境卫生方面上的问题最小化，可以进行再利用，可大幅度减少管理系统所需费用。构成在金属制天线(3)上接合IC芯片(4)、并使其一体化而成的IC芯片安装体(2)。在IC芯片安装体(2)包覆陶瓷制外装部件(5、6)而构成IC标签(1)。金属制天线(3)是将金属制线材卷绕成线圈状而成。为使陶瓷制外装部件(5、6)相互接合、并且将IC芯片安装体(2)确实地固定于陶瓷制外装部件(5、6)内而使用陶瓷类填充材料(7)。

Description

IC标签
技术领域
本发明涉及一种用于管理各种信息数据而使用的IC标签(RFID标签)，该各种信息数据是涉及牛、猪、鸡等家畜、犬、猫、鸟等宠物、钢球游戏机、复印机等设备、物品等的信息数据。
背景技术
近年来，为了管理涉及牛、猪、鸡等家畜、犬、猫、鸟等宠物、钢球游戏机、复印机等设备、物品等的各种信息数据，使用将超小型IC芯片和无线通信用的天线一体化、由外装部件包覆而成的IC标签(RFID(Radio Frcquency Identification)标签)。
例如，在使用了IC标签的畜产管理系统中，在每个家畜的适宜部位安装IC标签，将出生日期、体重、喂食信息、病历信息等信息数据记录于IC标签，用适时读写器来读取这些信息数据，从而对每个家畜从诞生、饲养、直到屠宰进行管理。
为了使IC标签容易操作、且防止由外力对其造成损伤，以往，如图8(C)所示，在合成树脂制片53上形成由具有导电性的铜、铝等金属膜图案构成的天线54，在该天线54上接合IC芯片55，并使其一体化，构成膜状的IC芯片安装体52，接着，如图8(B)所示，在该IC芯片安装体52上包覆合成树脂制外装部件56、57，如图9所示，构成了IC标签51(例如参照日本特开2002-7991号公报)。
另外，为了使合成树脂制外装部件56、57相互接合，并且将IC芯片安装体52确实地固定在合成树脂制外装部件56、57内，而使用合成树脂类填充材料58。
例如将该IC标签51使用于猪的畜产管理系统中时，将IC标签51安装在每个猪的耳部等，对每个猪进行管理。
发明内容
但是，以往的IC标签51是包覆了合成树脂制外装部件56、57而成的，强度比较低，猪咬IC标签时容易弄坏，则对以后的每个猪的管理造成障碍。另外，猪吃了破坏的碎片后，会在食用肉中混杂碎片，则会给人体带来危险。
另外，屠宰了猪作为食用肉后，需要从IC标签51删除信息数据、并废弃。但若要从大量的IC标签51删除信息数据需要时间。而且，IC芯片55由铜或铝制天线54、合成树脂制外装部件56、57、合成树脂制填充材料58等构成，若要废弃大量含有有机材料的IC标签51，从保护地球环境的方面考虑，也是需要改善的。
也有考虑再利用IC标签51，但在合成树脂制外装部件56、57内容易产生细菌，给猪带来疾病等，在卫生方面也存在问题。另外，即使煮沸IC标签51或用药品对其杀菌，但合成树脂制外装部件56、57在耐热性、耐药性上存在问题，结果，难以再利用IC标签。
另外，对于成长发育需要5年之久的牛，由合成树脂制外装部件56、57包覆的IC标签51在屠宰牛作为食用肉之前其使用寿命就到了，在耐久性上存在问题，难以进行再利用。
也讨论过用金属等强度高的材料形成外装部件，但具有导电性的部件存在于IC芯片安装体52的近旁时，屏蔽了用于给IC标签供电、或输送接收信号的电波，所以IC标签不能发挥作用。为此，以往，通常尽量远离具有导电性的部件来设置IC标签。
另外，在IC标签的保管、搬运及使用时，为了保护其免受来自外部的应力或冲击等，多用容器等包覆其周围，但为了从容器外部通过读写终端机等与IC标签进行通信，则容器的材料不能使用成为通信屏障的导电性材料，通常以由塑料等非导电性材料制作的容器收容IC标签的状态使用。
从以上得知，以往的IC标签51难以进行再利用，只能是一次性的，则由IC标签51构成的畜产管理系统需要极大的费用。
而且，以往的IC标签51，其机械强度低，对高温或低温的温度环境适应性差，特别是在湿度高的环境，由水分导致IC芯片55的劣化，存在很多功能不能使用。
本发明是鉴于上述以往的问题点而作出的，其目的在于提供一种IC标签，该IC标签可以：不会出现容易破坏而给管理造成障碍、对人体带来危险，极力减少废弃量而使对地球环境的影响为最小限度，使删除信息数据所需要的时间、环境卫生上的问题最小化，可以进行再利用，大幅减少管理体系所需要的费用。
另外，还提供这样的IC标签：通过提高IC标签的机械强度，使其有即使掉落、被踩也不会损伤的特性，除粘贴在物品上进行信息管理的用途以外，还适合用作能够将游戏的可进行次数或得分等读写到IC芯片55上的游戏币等。
另外，还提供这样的IC标签：即使在以往的IC标签受损伤而不能使用的低温或高温的环境中，也可以充分使用。
并且，还提供这样的IC标签：通过使用吸湿性和透水性极低、且耐药性高的陶瓷材料及陶瓷类填充材料，即使将IC标签置于高湿度的环境中或没于水中这样的用途、或有碱、酸、溶剂、腐蚀性气体存在的环境等的、对于使用包覆了合成树脂制外装部件的以往的IC标签不能使用的环境或用途下，也不会性能恶化，可以充分使用。
并且，还提供这样的IC标签：为了即使在高温环境下也可以使用，采用用例如云母、玻璃纤维等绝热材料包围不耐热的IC芯片55的周围并予以密封的结构，从而使耐热性更优良。
另外，还提供这样的IC标签：可以发挥上述各种特性、并可使用高温或杀菌剂进行杀菌处理、或使用清洗剂、氧化·还原剂等清洗其表面上附着的污迹。
另外，还提供这样的IC标签：为了应对IC标签上记录的信息不能读出的情况，通过在外装部件的表面上用文字、条形码或二维码等来标示可特别指定IC标签的信息、例如识别记号(ID)等，从而可以恢复IC标签上所记录的信息。
另外，还提供这样的IC标签：在要求外形尺寸小的IC标签的用途上，为了减小内部的天线54的尺寸，虽然与标准尺寸的IC标签相比有可通信距离短的缺点，但通过组合特定的外装部件的材料和天线的材料，可以使可通信距离比通常的IC标签的可通信距离长。
为了达到上述目的，本发明的IC标签，其特征在于，在IC芯片安装体包覆陶瓷制外装部件而构成IC标签，该IC芯片安装体是在合成树脂制片上形成由具有导电性的金属膜图案构成的天线、在该天线上接合IC芯片，并使其一体化而成的，或该IC芯片安装体是在卷绕具有导电性金属制线材而成的天线上接合IC芯片，并使其一体化而成的。
作为封入的IC芯片安装体，可以采用在通常的合成树脂制片上形成金属制天线而成的IC芯片安装体，为达到上述目的最好是使金属制天线和IC芯片一体化而可以容易操作、使封入的体积最小，并且，可以为了提高在高温或低温环境下的耐性而使热阻变大，将金属制线材卷绕成线圈状来构成金属制天线。
另外，为了将使金属制天线和IC芯片一体化而成的IC芯片安装体确实地固定于陶瓷制外装部件内，最好使用陶瓷类填充材料。
附图说明
图1是表示构成本发明的一实施例的IC标签的部件，(A)是下侧外装部件的俯视图，(B)是分离了各部件的状态的侧剖视图，(C)是使线圈状的天线和IC芯片一体化的IC芯片安装体的俯视图。
图2(A)是图1所示IC标签的俯视图，(B)是图1所示IC标签的侧剖视图。
图3是表示构成本发明的另一实施例的IC标签的部件，(A)是陶瓷制外装部件的俯视图，(B)是分离了各部件的状态的侧剖视图，(C)是使线圈状的天线和IC芯片一体化的IC芯片安装体的俯视图。
图4(A)是图3所示IC标签的俯视图，(B)是图3所示IC标签的侧剖视图。
图5表示构成本发明的另一实施例的IC标签的部件，(A)是下侧外装部件的俯视图，(B)是分离了各部件的状态的侧剖视图，(C)是使天线和IC芯片一体化在合成树脂制片上的IC芯片安装体的俯视图。
图6(A)是图5所示IC标签的俯视图，(B)是图3所示IC标签的侧剖视图。
图7是表示通过读取器读取本发明的IC标签上记录的信息的状态的说明图。
图8是表示构成以往的IC标签的部件，(A)是下侧外装部件的俯视图，(B)是分离了各部件的状态的侧剖视图，(C)是使天线和IC芯片一体化在合成树脂制片上的IC芯片安装体的俯视图。
图9是(A)是图8所示IC标签的俯视图，(B)是图8所示IC标签的侧剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的IC标签的最佳实施方式。
如图1及图2所示，本发明的一实施例的IC标签1由IC芯片安装体2、陶瓷制外装部件5、6和陶瓷类填充材料7构成，IC芯片安装体2是将卷绕具有导电性的金属制线材而形成的天线3和IC芯片4接合成一体而成的。
天线3是将铜、铝等具有导电性的金属制线材卷绕成线圈状而成的。
由此，与将金属制天线54和IC芯片55配置于合成树脂片53上的IC芯片安装体52相比，其投影面积小，仅使金属制天线3和IC芯片4一体化，从而可以保持形状。
陶瓷制外装部件5、6是将氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2·SiO2)、氮化硅(Si3N4)等陶瓷材料烧结而成的，如图1所示，上外装部件6和下外装部件5相互嵌合。并且，下侧的外装部件5上形成用于收容IC芯片安装体2的凹陷部5a，上侧的外装部件6上形成有与该凹陷部5a嵌合的突出部6a。
作为陶瓷类填充材料7，可使用高铝水泥、硅酸盐水泥等陶瓷水泥材料。
由此，确实地相互接合陶瓷制外装部件5、6，并且可以将接合金属制天线3和IC芯片4而一体化的IC芯片安装体2确实固定在陶瓷制外装部件5、6内。
本发明的IC标签1是以上结构，如以下这样制造。
首先，如图1(C)所示，在将金属制线材卷绕成线圈状而成的金属制天线3的两端接合IC芯片4，构成接合金属制天线3和IC芯片4使之一体化的IC芯片安装体2。
其次，如图1(B)所示，使接合金属制天线3和IC芯片4使之一体化的IC芯片安装体2位于下侧的陶瓷制外装部件5的凹陷部5a处。
另一方面，在上侧的陶瓷制外装部件6的整个下表面充分涂覆陶瓷类填充材料7，使其附着。
其次，从上方载置陶瓷制外装部件6，如图2所示，陶瓷制外装部件6的突出部6a嵌合于陶瓷制外装部件5的凹陷部5a，使二者完全结合，构成IC标签1。
如图3及图4所示，本发明的另一实施例的IC标签21由IC芯片安装体2、陶瓷制外装部件25和陶瓷类填充材料7构成，IC芯片安装体2是将卷绕具有导电性的金属制线材而形成的天线3和IC芯片4接合成一体化而成的。
IC芯片安装体2及陶瓷类填充材料7是与本发明的一实施例的IC标签1同样的材料和结构。
陶瓷制外装部件25与IC标签1中的陶瓷制外装部件5、6相同，是将氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2·SiO2)、氮化硅(Si3N4)等陶瓷材料烧结而成的，如图3所示，外装部件25上形成有用于收容IC芯片安装体2的凹陷部25a。
本发明的IC标签21是以上的结构，首先，如图3(B)所示，使接合金属制天线3和IC芯片4使之一体化的IC芯片安装体2位于陶瓷制外装部件25的凹陷部25a处。
其次，如图4所示，在陶瓷制外装部件25的凹陷部25a中填充陶瓷类填充材料7，使IC芯片安装体2完全封入陶瓷类填充材料7内，构成IC标签21。
根据该结构的IC标签21，可以提供比IC标签1薄且价格便宜的IC标签。
如图5所示，本发明的另一实施例的IC标签31由IC芯片安装体32、陶瓷制外装部件5、6和陶瓷制填充材料7构成，该IC芯片安装体32是在合成树脂制片33上形成由具有导电性的金属膜图案构成的天线34，在该天线34上接合IC芯片35使其一体化而成的薄膜状的IC芯片安装体。
薄膜状IC芯片安装体32是与以往的IC标签51中的薄膜状IC芯片安装体52相同的结构。
另外，陶瓷制外装部件5、6及陶瓷类填充材料7是与本发明的一实施例的IC标签1同样的材料和结构。
本发明的IC标签31是以上的结构，可以与以往的IC标签51同样构成。
【试验例1】
其次，对于采用氧化铝(Al2O3)作为陶瓷制外装部件5、6的材料的IC标签1的特性进行说明。
氧化铝(Al2O3)的物理性质如表1所示。
(表1)
  纯度(％)   96
  体积比重(g/cm3)   38
  安全使用温度(℃)   1500
  热导率(20℃)(W/m·k)   21
  维氏硬度(负载49N)(MPa)   155
  弯曲强度(MPa)   330
通过采用由陶瓷制外装部件5、6密封IC芯片安装体2的结构，整个IC标签1的热容量增大。另外，氧化铝的热导率为约20(W/m·k)，是铁的1/5左右，所以当将IC标签1设置在高温环境中时，内部的IC芯片4的温度上升率比以往的IC标签51的温度上升率低。
其结果，只要是在短时间内，即使暴露于超过IC芯片4的容许温度的高温下，IC标签1也不会出现故障，可以正常动作。将实际进行的耐热试验的结果示于表2。
(表2)
  时间                           温度
  125℃   150℃   175℃   200℃
  30分钟   合格   合格   合格   合格
  1小时   合格   合格   合格   合格
  2小时   合格   合格   合格   合格
  3小时   合格   合格   合格   未测试
  6小时   未测试   未测试   合格   未测试
  24小时   合格   未测试   未测试   未测试
  40小时   未测试   合格   未测试   未测试
  72小时   合格   未测试   未测试   未测试
另外，使用的IC芯片4的容许温度范围是：动作时，-40℃～+85℃，非动作时，-65℃～+150℃。
在这样高温的环境中所使用的IC标签1，若要接合天线3和IC芯片4，采用熔接或使用熔点为+250℃或250℃以上的高温焊锡。
但是，即使是使用通常的熔点温度的焊锡接合的IC标签1，由于用陶瓷类填充材料7包覆接合部的周围，所以即使接合部的温度上升到焊锡的熔点温度或其以上，焊锡熔化，接合部相互之间也不会偏移，另外，也不会有焊锡溢出到外部，所以可以维持正常的接合状态，可以确认到IC标签1正常地起作用。
另外，作为在高温环境中使用的IC标签，可以是使用了卷绕金属制线材而成的天线3的IC标签1。
但是，即使是由在通常的合成树脂片33上形成金属制天线34、接合IC芯片35的膜状IC芯片安装体32构成的IC标签31，基于与上述相同的理由，由于内部的IC芯片35的温度上升被抑制，所以即使在超过IC芯片35的使用温度范围的环境中，IC标签31也可以正常动作。
特别是由于IC芯片安装体32被陶瓷制外装部件5、6及陶瓷类填充材料7确实地包围，因此构成IC芯片安装体32的合成树脂片33因热而变形的现象可以确实地得到抑制。
(试验例2)
另外，如图7所示，对于包覆了陶瓷制外装部件5、6、25的IC标签1、21、31，可以确认到IC标签1、21、31与读写器11之间的最大可通信距离L比以往的IC标签51的最大可通信距离长。
在由合成树脂制片33上形成了天线34的IC芯片安装体32构成的IC标签31中，在采用铝作为天线34的材料、采用氧化铝类材料作为陶瓷外装部件5、6时，其效果表现尤为显著。
如表3所示，天线34的尺寸为14mm(内径)×40mm(外径)的IC标签31的效果最好，其最大可通信距离L比以往的IC标签51长了约30％。
(表3)
                可通信距离(mm)
  天线尺寸(mm)   包覆陶瓷   包覆合成树脂   变化量
  14×36   38   30   +8
  14×40   48.7   37.3   +11.4
  16×30   55   47   +8
  23×39   74   71.5   +2.5
本发明的IC标签1、21、31是由作为无机材料的陶瓷来构成外装部件5、6、25的，所以在IC标签1、21、31的表面上即使附着了细菌等，也不会繁殖。
考虑到表面脏了便会成为细菌等的温床，通过在表面实施涂覆氧化钛(TiO2)等抗菌处理，从而可以防止细菌等繁殖。
另外，外装部件的陶瓷由于不受杀菌剂等的影响，所以可通过实施各种杀菌、灭菌处理，保持表面为卫生状态。
本发明的IC标签1、21、31在内部记录数据，利用电波来读出，所以万一IC标签1、21、31出现故障、不能读出时，完全没有读出内部信息的方法。
为应对这样的情况，如图6所示，最好在IC标签1、21、31的表面上预先标示与记录的信息对应的识别记号(ID)41。
为了识别记号(ID)41可以使用字母数字、条形码或二维码等任一种，另外，作为标示方式，可以使用墨水等各种方式，但若考虑耐磨损性、耐药性，则最好是在陶瓷外装部件5、6、25的表面上直接用激光标示的方式。
IC标签1、21、31产生故障时，用目视或读取装置读取表面上所标示的识别记号(ID)41，根据读取到的信息询问位于服务器上的数据库确认IC标签1、21、31内部所记录的信息，或检索管理登记簿来确认IC标签1、21、31内部所记录的信息。
然后，使用确认到的信息，将信息输入新的IC标签1、21、31中恢复，将该新IC标签1、21、31的识别记号(ID)41标示在陶瓷外装部件5、6、25的表面上，并且更新数据库或管理登记簿，完成恢复作业。
如上所述，本发明的IC标签1、21、31是在使金属制天线3、34和IC芯片4、35一体化而成的IC芯片安装体2、32上包覆陶瓷制外装部件5、6、25而成的，外装部件5、6、25的硬度非常高，所以即使被猪咬也不容易被破坏，不会给管理带来障碍。而且，即使食用了破坏了的碎片，也不会给人体带来危险。
这样，本发明的IC标签1、21、31不会被容易破坏，所以可以再利用而极大减少废弃量，所以可以使删除信息数据所需的时间、使对地球的影响为最小。
另外，陶瓷外装部件5、6、25具有抗菌性，不会给猪带来疾病等，卫生方面上没有问题。耐热性、耐药性优良，所以通过煮沸或药品等对IC标签1、21、31进行杀菌，可以容易实现再利用。
并且，本发明的IC标签1、21、31可以再利用多次，所以与以往的一次性的IC标签51相比，可以大幅度减少由IC标签导致的畜产管理系统所需费用。
另外，本发明的IC标签1、21、31即使最终要废弃，由于陶瓷制外装部件5、6、25、陶瓷类填充材料7及金属制天线3、34也是由无机材料构成，由有机材料构成的部分极少，所以可以使其对地球环境的影响为最小化。
另外，本发明的IC标签1、21、31不仅用于管理饲养牛、猪、鸡等家畜的畜产管理体系、钢球游戏机、复印机等机器、与物品相关的各种信息情报信息，还可以用于要求耐热性、耐药性的用途，例如还可以使用于对干洗的衣服等进行管理。

Claims (10)

1.一种IC标签，其特征在于，该IC标签由陶瓷制外装部件包覆IC芯片安装体而成，该IC芯片安装体是在金属制天线上接合IC芯片并使其一体化而成的。
2.根据权利要求1所述的IC标签，其特征在于，上述金属制天线是将金属制线材卷绕成线圈状而成的。
3.根据权利要求1或2所述的IC标签，其特征在于，上述IC芯片安装体通过陶瓷类填充材料而固定于上述陶瓷制外装部件内。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的IC标签，其特征在于，进一步用绝热材料包围上述IC芯片安装体的周围。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的IC标签，其特征在于，采用铝作为上述金属制天线的材料，采用氧化铝作为上述陶瓷制外装部件的材料。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的IC标签，其特征在于，对上述陶瓷制外装部件的表面进行抗菌处理。
7.根据权利要求6所述的IC标签，其特征在于，在上述陶瓷制外装部件的表面上涂覆氧化钛来进行抗菌处理。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的IC标签，其特征在于，在上述陶瓷制外装部件的表面标示可以特别指定IC芯片中所记录的信息的识别记号(ID)。
9.根据权利要求8所述的IC标签，其特征在于，上述识别记号(ID)是字母数字、条形码或二维码。
10.根据权利要求8或9所述的IC标签，其特征在于，上述识别记号(ID)是通过激光来标示的。
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