JP2008210344A - Ｉｃタグ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性及び耐水性に優れ、外部からの機械的応力負荷に対する強度を備えたＩＣタグを提供すること。
【解決手段】インレット１１０の片面にゴム材からなる弾力層１２０を積層したインレット積層体１３０を形成し、このインレット積層体１３０を樹脂製のトレー１４０の収納部に配置し、弾力層１２０の上に液体状の樹脂を流し込んだ後その樹脂を硬化させてインレット積層体１３０の周囲を樹脂製のトレー１４０と封止樹脂１５０で覆って密封するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、誘導電磁界あるいは電波を用いて非接触で読み取り可能なＩＣタグに関し、特に耐熱性及び耐水性に優れ、外部からの機械的応力負荷に対する強度を備えたＩＣタグとその製造方法に関する。

物流の自動化を進めるためには、個々の物品等に貼付される伝票等の内容を機械読み取り可能とすることが重要である。従来この目的のためには、個々の伝票にその内容に対応したバーコードラベルを貼付することが行われている。しかしながら、いわゆるバーコードリーダを用いてバーコードラベルを読み取るためには、両者間に一定の距離的並びに方向的な関係付けをかなり高精度に行わなければならず、物流の円滑化を図る上での障害となっていた。さらに、バーコードに入力できる情報量は少なく、物流の管理範囲も狭い区域に限られていた。

そこで近年では、誘導電磁界あるいは電波を用いて非接触で読み取り可能なＩＣタグが使用されてきている。このＩＣタグによれば、読み取り媒体として誘導電磁界あるいは電波を用いていることから、読み取りに際して距離的並びに方向的な制約を受けることがなく、ＩＣチップ内のデータを確実に読み取ることができる。

また、通常ＦＡ等の工場物流では、物品が高温度の乾燥炉や水洗等にさらされたり、用途によっては物品が風雨等にさらされる屋外に置かれることもあり、また、搬送方法によってはＩＣタグに強い機械的外力が負荷される場合もある。ＩＣタグを物流等で使用するためには、こうした環境負荷からＩＣチップを保護する対策が必要であるが、従来この対策として以下に示すような方法が採用されている。

第１の方法は、図３に示すように、アンテナとＩＣチップからなる電子部品をフィルム上に保持した電子部品保持フィルム３１０を使用し、この電子部品保持フィルム３１０の両面にＰＥＴやＰＶＣ等の樹脂製フィルム３２０，３３０を積層して密封するというものである。このようにして製造されたＩＣタグ３００によれば、耐水性を向上させることができるが、電子部品保持フィルム３１０上のＩＣチップを外部の機械的応力負荷から保護することは、フィルム状の薄い樹脂だけでは不十分である。

第２の方法は、特許文献１に開示されている方法であり、図４に示すように、樹脂製の成型トレー４２０の収納部に電子部品保持フィルム４１０を配置し、ここに液体状の樹脂を流し込んで埋め込むことで樹脂層４３０を形成して一体構造とするものである。このようにして製造されたＩＣタグ４００によれば、樹脂層４３０を厚くすることができるため、機械的応力からの保護が確実になり、電子部品保持フィルム４１０の全体が密閉されるので高い耐水性も得られる。ところが、電子部品保持フィルム４１０に密着した樹脂層４３０の硬化時の収縮や使用時の熱収縮等によってＩＣチップが機械的負荷を受けるため、製造歩留りが低下したり、耐熱性が低下してしまう問題がある。

第３の方法は、特許文献２に開示されている方法であり、図５（ａ）のように電子部品保持フィルム５１０の両面を応力緩和性のあるウレタン系樹脂からなる緩衝材５２０，５３０で覆い、同図（ｂ）のように緩衝材５２０，５３０の表面に熱可塑性のＡＢＳ樹脂等からなる表面層５４０，５５０を積層して約８０℃で加熱圧縮成形し、同図（ｃ）のように電子部品保持フィルム５１０を樹脂製の表面層５４０，５５０で封止するというものである。このようにして製造されたＩＣタグ５００によれば、緩衝材５２０，５３０が（ｂ）の加熱圧縮成形の際の応力負荷から電子部品保持フィルム５１０を保護し、さらに緩衝材５２０，５３０が使用時の外力負荷により電子部品保持フィルム５１０内に残留する内部応力の発生を抑制することによって、ＩＣチップの破損を防止できる。ところが、電子部品保持フィルム５１０の両面を覆う緩衝材５２０，５３０自体の熱収縮による応力負荷は避けられず、両面の緩衝材５２０，５３０の不均一な応力によってＩＣタグ５００が変形して破損するために、耐熱性が低下するという問題を解決できない。

また、図４のときのように液体状の樹脂を電子部品保持フィルム５１０の表面に流して成形した場合には、表面側の緩衝材５２０のみが加熱されるため、上記のような応力の不均一によってＩＣタグ５００が破損して製造歩留まりが低下するとともに、製品全体の厚みが大きくなってしまうという問題がある。

なお、樹脂の硬化時や使用時の熱収縮を防ぐ方法として、樹脂にガラス繊維等を混ぜる方法や、あるいはＰＰＳ等の熱収縮の小さい耐熱樹脂を使用する方法も考えられるが、前者の方法では成型圧力が高くなるので成型加工時にＩＣを破損するリスクが高くなり、後者の方法では材料コストが高額になるという問題がある。

特開２００６−９５１５３号公報

特開２００５−５５９７５号公報

本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、耐熱性及び耐水性に優れ、かつ外部からの機械的応力負荷に対する強度を備えたＩＣタグを低製造コストで提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明に係るＩＣタグは、フィルム上に、誘導電磁界あるいは電波により非接触でデータ通信するアンテナと、認証情報を記録するＩＣチップからなる電子部品とを保持した電子部品保持フィルムを備えてなり、上記電子部品保持フィルムの少なくとも片面に弾力性を有する弾力層が積層され、該電子部品保持フィルムの周囲が樹脂で覆われていることを特徴とする。

上記構成からなるＩＣタグは次のようにして製造することができる。すなわち、本発明に係るＩＣタグの製造方法は、フィルム上に、誘導電磁界あるいは電波により非接触でデータ通信するアンテナと、認証情報を記録するＩＣチップからなる電子部品とを保持した電子部品保持フィルムを使用し、上記電子部品保持フィルムの少なくとも片面に弾力性を有する弾力層を積層する工程と、上記弾力層が積層された上記電子部品保持フィルムを樹脂製のトレーの収納部に配置する工程と、上記樹脂製のトレーの収納部に液体状の樹脂を流し込み、該樹脂を硬化させて上記電子部品保持フィルムの周囲を樹脂で覆う工程と、からなることを特徴とする。

ここで、上記弾力層には、適度な弾力性と耐久性を備えたゴム材を使用することができる。このようなゴム材としては、例えばシリコンゴム（ＳＲ）、フッ素ゴム（ＦＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ：ハイパロン（デュポン社製、商品名））、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等が挙げられる。

また、上記樹脂製のトレーの材質としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ＡＢＳ等の樹脂を使用することができる。この中でも特に、耐熱性を重視する場合には、ＰＰや、ＰＰにガラス繊維や炭酸カルシウムを適量混合したものを用いるのが好ましい。なお、液体状の樹脂としては、樹脂製のトレーとの接着性が良好なものであれば、上記に掲げた樹脂やその他のものを選択して使用することができる。

本発明によれば、以下のような作用効果が得られる。

電子部品保持フィルムの周囲が樹脂で覆われて外気から完全に遮断されるので、ＩＣタグの耐水性及び耐湿性が得られる。また、この樹脂が外部からの機械的応力に対する緩衝材として作用するため、電子部品保持フィルムに実装されたＩＣチップを外力による破損から保護することができる。

電子部品保持フィルムに積層された弾力層が適度な弾力性を有しているので、液体状の樹脂を流し込む際の応力や、樹脂が硬化する際の収縮による変形を吸収し、電子部品保持フィルムに実装されたＩＣチップへの応力負荷が軽減される。また、弾力層や外部の樹脂は使用時にも周囲の温度や湿度の変化によっても収縮したり膨張したりするが、このときの応力負荷に対しても弾力層が緩衝材として作用し、ＩＣチップへの応力負荷が軽減されるのでＩＣタグの耐熱性が向上する。

液体状の樹脂を流し込む際に、弾力層によって電子部品保持フィルムへの応力や熱負荷が軽減されるため、気泡や空洞の発生を防ぐために樹脂の射出圧力を高くしたり、射出時間を短くするといった高負荷の製造条件に設定できるので、加工時間が短縮されて製造コストを削減できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係るＩＣタグの構成例を示す断面図、図２は同ＩＣタグの製造工程を示す説明図である。

図１に示すように、本実施例のＩＣタグ１００は、電子部品保持フィルム（以下「インレット」という）１１０を備えて構成されている。ここで、インレットとは、支持体の上に誘導電磁界あるいは電波により非接触でデータ通信するアンテナと、認証情報を記録するＩＣチップからなる電子部品とが実装されたものをいう。本実施例では、樹脂製のフィルム１１１の上に金属箔パターンによってアンテナを形成し、この金属箔パターンに送受信回路やメモリ等からなるＩＣチップ１１２の端子を接続して導体回路基板１１３が構成されている。

また、インレット１１０の表面側には弾力層（本実施例では耐熱性かつ弾力性を有するゴム材）１２０が形成され、この弾力層１２０が形成されたインレット積層体１３０の外周面が樹脂製のトレー１４０と封止樹脂１５０とからなる樹脂で覆われて密封された構造になっている。以下、本実施例のＩＣタグ１００の製造工程を図２に基づいて説明する。

図２に示すように、本実施例のＩＣタグ１００は、以下に説明するインレット１１０の表面に弾力層１２０を形成する工程Ａと、インレット積層体１３０を樹脂製のトレー１４０の収納部に配置する工程Ｂと、インレット積層体１３０の周囲を封止樹脂１５０で密封する工程Ｃとを経て製造される。

《工程Ａ》
初めに、工程Ａでは、図２（ａ）に示すようにインレット１１０におけるＩＣチップ１１２が実装されて突出している側の面に、例えば加硫したシリコンゴム（ＳＲ）等からなるゴム材で弾力層１２０を形成する。ここで、まずフィルム１１１の表面にシリコンゴム等との接着性を良好にするための接着層を形成し、次に、この接着層の上に、柔軟で、ある程度の塑性変形能を持った未加硫のシリコンゴムからなるゴム材をＩＣチップ１１２の厚さの約１〜２倍程度で積層するか、あるいは塗布する。

このゴム材は、例えば一旦シート状に加工した未加硫のシリコンゴムをフィルム１１１上に積み重ねてローラに通すことによって積層するか、あるいはラミネート工法によってフィルム１１１上に積層される。このとき、インレット１１０における導体回路基板１１３を配置した面側に、未加硫ゴムよりも相対的に硬いローラあるいは平板を配置することによって、ＩＣチップ１１２を実装した部分の凸部が塑性変形可能な未加硫ゴム材に吸収され、導体回路基板１１３が平坦に保持される。

次に、未加硫ゴム材に、弾力性かつ耐久性を付与するための加硫加工を行う。この工程は、約２５気圧程度の圧力と、約１８０℃程度の高温を未加硫ゴム材に負荷して実施される。このとき、インレット１１０にも上記と同一の高圧力、高温度が負荷されるが、表面に積層された柔軟で塑性変形可能な未加硫ゴムが加硫加工時の圧力や熱に対する緩衝材として働き、インレット１１０におけるＩＣチップ１１２が破損から防御される。

この工程によって、未加硫のゴムは弾性力と耐久力を増した加硫ゴムによる弾力層１２０となって外力を吸収する層として作用し、インレット１１０におけるＩＣチップ１１２を後述の樹脂封止工程、あるいは使用時の樹脂の膨張や収縮に伴う応力負荷等から保護することが可能になる。また、本実施例態ではインレット１１０におけるＩＣチップ１１２が実装されて突出している側の面にゴム材を積層して弾力層１２０を形成したが、この形態によれば導体回路基板１１３を平坦に固定したまま加硫硬化するため、ＩＣタグ１００の不具合要因となる導体回路基板１１３の変形によるＩＣチップ１１２の電極部の断線を防止できるという利点がある。

なお、本実施例では耐熱性を考慮して弾力層１２０にシリコンゴムを使用したが、同様な特性を持ったフッ素ゴム（ＦＲ）等を使用することもでき、また、その他にもブチルゴム（ＩＩＲ）やクロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ：ハイパロン（デュポン社製、商品名））、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等も用途に応じて選択して使用することが可能である。

《工程Ｂ》
次いで、工程Ｂでは、図２（ｂ）に示すようにインレット１１０と弾力層１２０からなるインレット積層体１３０を、別工程で成型加工した樹脂製のトレー１４０の収納部に、インレット１１０における弾力層１２０が積層されていない側の面を収納部の底側に向けて配置する。したがって、後述する工程Ｃで、弾力層１２０が封止樹脂１５０と接触する側に配置されることになる。

なお、このトレー１４０の材質としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ＡＢＳ等、様々なものを使用できるが、耐熱性を重視する場合には、例えばＰＰ、あるいはＰＰにガラス繊維や炭酸カルシウム等を５〜２０Ｖｏｌ％程度混合したものを用いるのが好ましい。

《工程Ｃ》
最後に、工程Ｃでは、図２（ｃ）に示すようにインレット積層体１３０を配置したトレー１４０の収納部、すなわちゴム材からなる弾力層１２０の上に所定温度に加熱軟化させた液体状の樹脂を流し込み、これを硬化させて封止樹脂１５０を形成する。

この液体状の樹脂の流し込みは、上記工程Ｂの状態のトレー１４０を成形金型内に配置し、例えばトレー１４０と同質の約１２０〜１５０℃で加熱軟化した液体状のＰＰ材を、トレー１４０の収納部に所定圧力、所定時間で射出することにより行う。このときの圧力と時間は、樹脂流し込み時の気泡や空洞の発生を抑制する最適値に設定されるが、インレット１１０上のゴム材からなる弾力層１２０によって樹脂流し込み時のインレット１１０への圧力や熱負荷を軽減できる。このため、気泡や空洞の発生を防止するために流し込みの圧力を高くする、あるいは射出時間を短くするといった高負荷条件を柔軟に選択でき、材料選定の自由度が高く、加工時間を短縮することによって製造コストを削減できるという効果が得られる。

なお、本実施例では、封止樹脂１５０としてトレー１４０と同じ材質のものを使用したが、トレー１４０の材質との接着性が良好なものであれば、多様なものが選択できる。

以上説明したように、本実施例のＩＣタグ１００は、インレット１１０の少なくとも片面にゴム材からなる弾力層１２０を積層したインレット積層体１３０を形成し、このインレット積層体１３０を樹脂製のトレー１４０の収納部に配置し、弾力層１２０の上に液体状の樹脂を流し込み、その後樹脂を硬化させてインレット積層体１３０の周囲を樹脂製のトレー１４０と封止樹脂１５０で覆って密封した構造になっている。このため、インレット１１０が樹脂製のトレー１４０と封止樹脂１５０によって外気から完全に遮断されるので、ＩＣタグ１００の耐水性及び耐湿性が得られる。しかも、これらの樹脂が外部からの機械的応力の緩衝材として機能するため、インレット１１０におけるＩＣチップ１１２が外力による破損から保護される。

また、本実施形態のＩＣタグ１００によれば、インレット１１０の表面のゴム材は弾力性を有している。したがって、液体状の樹脂を流し込む際の応力、及びこの樹脂が液体状態から硬化する際の硬化収縮による変形がゴム材による弾力層１２０で吸収され、さらにインレット１１０の裏面には他の材料を接着しておらず変形が自由であるため、ＩＣチップ１１２への応力負荷が軽減され、製造歩留まりが向上する。

さらに、封止樹脂１５０の成形時には溶融樹脂の射出圧力を高く設定でき、製造条件の設定、あるいは材料選択の自由度が大幅に向上し、低コストでＩＣタグ１００を製造することが可能になる。

なお、封止樹脂１５０やインレット１１０の表面の弾力層１２０は、使用時にも周囲の温度や湿度の変化によって収縮、あるいは膨張するが、このときの応力負荷に対しても弾力層１２０を構成するゴム材が緩衝材として作用し、しかもインレット１１０の裏面は上記したように変形自由な面であるため、ＩＣチップ１１２への応力負荷が軽減されるとともに、ＩＣタグ１００の耐熱性が向上する。

本発明に係るＩＣタグの構成例を示す断面図。 本発明に係るＩＣタグの製造工程を示す説明図。 従来のＩＣタグの一構成例を示す断面図。 従来のＩＣタグの他の構成例を示す断面図。 従来のＩＣタグの製造工程を示す説明図。

符号の説明

１００ ＩＣタグ
１１０ 電子部品保持フィルム（インレット）
１１１ フィルム
１１２ ＩＣチップ
１１３ 導体回路基板
１２０ 弾力層
１３０ インレット積層体
１４０ 樹脂製のトレー
１５０ 封止樹脂

Claims (3)

1. フィルム上に、誘導電磁界あるいは電波により非接触でデータ通信するアンテナと、認証情報を記録するＩＣチップからなる電子部品とを保持した電子部品保持フィルムを備えてなり、
   上記電子部品保持フィルムの少なくとも片面に弾力性を有する弾力層が積層され、該電子部品保持フィルムの周囲が樹脂で覆われている
   ことを特徴とするＩＣタグ。
2. 上記弾力層がシリコンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムの中から選ばれるゴム材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣタグ。
3. フィルム上に、誘導電磁界あるいは電波により非接触でデータ通信するアンテナと、認証情報を記録するＩＣチップからなる電子部品とを保持した電子部品保持フィルムを使用し、
   上記電子部品保持フィルムの少なくとも片面に弾力性を有する弾力層を積層する工程と、
   上記弾力層が積層された上記電子部品保持フィルムを樹脂製のトレーの収納部に配置する工程と、
   上記樹脂製のトレーの収納部に液体状の樹脂を流し込み、該樹脂を硬化させて上記電子部品保持フィルムの周囲を樹脂で覆う工程と、からなる
   ことを特徴とするＩＣタグの製造方法。

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