安装有RFID标签的包装及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种安装有RFID(Radio Frequency IDentification，射频识别)标签的包装及其制造方法。其中特别涉及将RFID标签安装到对纸等施加了铝等的膜的对象物的技术。
背景技术
为了对商品等物品进行管理，将能够以非接触的形式读取的IC标签(RFID标签)贴付到包裹该物品的包装上，来标识该物品的技术得到了广泛的应用。该包装例如为箱状的纸浆纸制，对应于所包裹的物品(商品)的特性而被实施了多种加工。为了使消费者感觉到美观和质感，采取反映出商品的高级感的构思并花费相应的费用以及工序，来制造用于包裹高级化妆品等商品单价高的商品的包装。
作为用于提高纸箱的包装的构思性的例子之一，有在成为基材的纸材料的外侧整个面上形成铝膜，并在其上印刷文字和图案或实施覆盖的方法。根据该方法，由于铝膜对包装的外观附加富于真实感的金属感以及重量感，所以实现了提高包装的美观和质感。
但是，以往，公知有为了对与包装的内容物制品相关的信息进行管理，将签条(label)形状的非接触数据载体(data carrier)粘贴到纸或塑料的包装的内面或外表面的“带数据载体的包装”(参照日本特开2002-49905号公报)。
另外，可知当将RFID标签密接安装在金属表面上时，通信距离变得非常短。因此，公知有用于在安装表面上设置软磁性材料或衬垫而安装到金属物品上使其动作的“RFID标签”(参照日本特开2005-309811号公报)。
但是，在该“带非接触数据载体的包装”(记载于专利文献1)中，在使用形成有上述铝膜的包装的情况下，当在包装的内侧粘贴非接触数据载体以不损害包装的构思性时，由铝膜屏蔽电磁信号，所以存在无法从包装的外部读取非接触数据载体的问题点。另外，在该情况下，存在如下的问题点：当在包装的外侧粘贴了非接触数据载体时，由于非接触数据载体向包装外侧露出，而大大损害了包装的构思性，并且，由于非接触数据载体的天线部和铝膜非常接近而相互影响，通信距离变得非常短。
另外，日本特开2005-309811号公报以安装在含有金属的物品上为前提，但在安装到形成有铝膜的包装外表面上的情况下，当软磁性材料或衬垫的厚度薄时，无法取得充分的通信性能。因此，当为了取得充分的通信性能而充分确保软磁性材料或衬垫的厚度时，RFID标签从安装表面突出，存在显著损害包装的构思性的问题点。
【发明内容】
本发明就是鉴于上述那样的问题点而提出的，其目的在于：提供一种以具有充分的通信性能并且不损害施加了导体膜的包装的构思性的形式安装了RFID标签的安装有RFID标签的包装及其制造方法。
为了解决上述的课题，本发明的安装有RFID标签的包装的特征在于：在组装形成有导体膜的构造材料组装而成的包装主体上，在构造材料彼此重叠的位置等由包装主体构成“间隙”的位置的内侧的构造材料的导体膜上设置切槽(slot)，与切槽的位置对应地安装内侧的构造材料的内面侧RFID标签。另外，对于间隙，除了空间以外，也包含设置有非导电体的位置。
对于本发明的详细方法，通过后述的“具体实施方式”等的记述，将更具体地表现其技术思想。
根据本发明，可以提供一种以具有充分的通信性能而不损害施加了导体膜的包装的构思性的形式安装了RFID标签的安装有RFID标签的包装及其制造方法。
【附图说明】
图1是示出本发明的一个实施例的包装的透视立体图。
图2是示出将包装展开的构造材料(起模后)的平面形状的组装展开图。
图3是在构造材料(起模后)中示出RFID标签的安装位置的配置说明图。
图4的任意一个都是示出包装的整体或一部分的图，图4(a)是包装的整体立体图，图4(b)是在图4(a)所示的H-H方向观察包装的剖面图，图4(c)是在图4(b)中用虚线围起来表示的部分的放大剖面图，图4(d)是从构造材料的内侧向外侧观察构造材料的接入件(inlet)的贴付部分的放大图。
图5(a)是示出具有偶极子形的天线的接入件的平面图，图5(b)是示出具有L字形偶极子天线的接入件的平面图。
图6是详细示出接入件的分解构成图，图6(a)是接入件的平面图，图6(b)是从图6(a)所示的J-J方向观察的接入件的剖面图，图6(c)是IC芯片的仰视图，图6(d)是除去IC芯片的接入件的平面图。
图7是示出变形例的天线的平面图。
图8是示出另一变形例的天线的平面图。
图9是示出将接入件安装到包装上的状态的说明图。
图10是示出另一将接入件安装到包装上的状态的说明图。
图11(a)是示出起模前的构造材料的立体图，图11(b)是示出起模前的构造材料的侧视图。
图12是示出从构造材料组装包装的工序的说明图。
图13是示出切槽的形成工序的说明图。
图14是示出构造材料的另一形成例的说明图。
图15(a)是示出在接入件上形成有保护膜的状态的立体图，图15(b)是其剖面图。
图16是示出切槽的另一形成方法的概念图。
图17是详细示出图16所示的切槽的形成方法的概念图。
图18是切槽的示意图。
图19是示出针对不同的各切槽宽度测定出与切槽长度对应的通信距离的结果的图形。
图20(a)是示出以使切槽的中央和接入件的中央重合的配置为基准使接入件沿其长度方向(Y方向)移动的情况的示意图，图20(b)是示出以使切槽的中央和接入件的中央重合的配置为基准使接入件沿切槽的长度方向(X方向)移动的情况的示意图。
图21是示出与接入件相对于切槽的位置Δy对应的通信距离的图形。
图22是示出与接入件相对于切槽的位置Δx对应的通信距离的图形。
图23是示出与切槽和包装的重叠宽度对应的通信距离的图形。
图24是示出比较例的包装的外观立体图。
图25是示出比较例的接入件的安装部分的剖面图。
【具体实施方式】
接下来，参照附图来详细说明本发明的实施例。
图1是示出本发明的一个实施例的包装30的透视立体图。该包装30是用于在内部空间中包裹以高级化妆品为代表的商品等物品(未图示)的箱形的容器。在本发明中，将构成包装30的外表面的部分称为外装部36，将折入外装部36的内侧并可例如作为封口或折口使用的部分称为折入部35。
在本实施例中，图示出包装30为长方体(六面体)的情况，但也可以是具有可包裹上述物品的尺寸的内部空间的其他形状。即，包装30例如也可以是三角柱状和五角柱状等多角柱状或圆柱状、或者三角锥状和四角锥状等多角锥状或圆锥状或者其他多面体状。另外，只要是具有外装部36以及折入部35的结构，除了由2维平面构成的形状之外，包装30还可以是包括3维曲面的形状。或者，只要存在构件相互重叠的部分，还可以实现袋状的包装。
图2是示出将包装30展开后的构造材料(起模后)32的平面形状的组装展开图。在该图中，带阴影地示出折入部35，无阴影地示出外装部36。
在组装包装30(参照图1)时，首先，将起模为预定的尺寸以及形状的构造材料32的各外装部36折弯，形成长方体状的箱。对应于此，将各折入部35折入到外装部36的内侧。因此，在将折入部35折入的位置，构造材料32(折入部35以及外装部36)重合。
图3是在构造材料(起模后)32中示出RFID标签50的安装位置A～G的配置说明图。
包装30(参照图1)的RFID标签50(参照图1)安装在分别配置于折入部35的安装位置A～G的任意一个上。以下说明将RFID标签50配置在安装位置A的情况，但也可以将RFID标签50配置在安装位置A～G中的任意1个位置，还可以配置在安装位置A～G中的任意2个以上的位置。在安装RFID标签50时，例如，向RFID标签50涂敷粘接材料或粘着材料来固定、或者使用粘着带等来进行即可。
即使将RFID标签50配置在安装位置A～G的任意一个上，RFID标签50都位于外装部36的背侧，并且，位于构造材料32的接口附近。
图4(a)～图4(d)的任意一个都是示出包装30的整体或一部分的图，图4(a)是包装30的整体立体图，图4(b)是从图4(a)所示的H-H方向观察包装30的剖面图，图4(c)是在图4(b)中用虚线围起来表示的部分的放大剖面图，图4(d)是从构造材料32的内侧向外侧观察构造材料32的接入件51的贴付部分的放大图。
在从H-H方向观察图4(a)所示的包装30的剖面时，如图4(b)所示，是由构造材料32围成的中空结构，外装部36和折入部35重叠，在其之间形成若干的间隙。如图4(c)所示，在放大该重合的位置时，在其内面，安装有由IC芯片52以及天线53等构成且作为RFID标签50动作的接入件51。
构造材料32是在基材11的一个面上形成有金属膜12。基材11由电介体构成，典型的有由纸浆等构成的纸或板纸，但也可以是硬质或软质的塑料、布、无纺布、木材等。金属膜12典型的有铝，但也可以是银、铜、铂等其他金属或合金。从提高包装30的构思性的观点来看，优选使用延展性良好且光泽优美的金属。代替金属膜12，还可以使用非金属的导体膜。为了提高构思性和耐久性，优选使用PET等塑料对基材11的表面(内面)或金属膜12的表面(外表面)进行包覆。
在将构造材料32组装为包装30时，如图4(b)以及图4(c)所示，使用粘接材料16来固着外装部36和折入部35重叠的部分，但根据包装30的结构，也可以简单地只向外装部36的内面侧插入折入部35来进行组装而不使用粘接材料16。
如图4(d)所示，接入件51安装在形成于折入部35中的切槽13上。因此，如图4(c)所示，IC芯片52送出的信号经由天线53成为电磁波或电磁场，透过基材11，穿过切槽13并透过粘接材料16，向包装30的外部放射。从外部向包装30放射的电磁波或电磁场的信号也通过与上述相逆的路径到达IC芯片52。在不使用粘接材料16来进行包装30的组装的情况下，在外装部36和折入部35之间可以形成微小的空隙，所以可利用IC芯片52发送接收更强的信号。
图5(a)是示出具有偶极子形的天线53的接入件51的平面图，图5(b)是示出具有L字形偶极子天线53l的接入件51l的平面图。
这样，对于接入件51、51l的无线形式，只要可安装到包装30的内面且可通过切槽13发送接收基于电磁波或电磁场的信号，则可以使用其他形式。
图6是详细示出接入件51的分解结构图，图6(a)是接入件51的平面图，图6(b)是从图5(a)所示的J-J方向观察到的接入件51的剖面图，图6(c)是IC芯片52的仰视图，图6(d)是除去IC芯片52的接入件51的平面图。
如图6(a)所示，在该接入件51中，在由PET等电介体制薄膜构成的带基薄膜(base film)55上形成具有缝隙(slit)53a的导体制的天线53，例如连接μ-chip(注册商标)等的具有发送接收功能、电力提取功能、运算控制功能、非易失性存储功能等的RFID用的IC芯片52。
对于天线53，例如使用银糊膏(paste)等导体材料进行印刷来形成、或在进行必要的掩蔽(masking)后蒸镀导体来形成即可。天线53也可以在包装30的基材11上直接形成，而不使用带基薄膜55。
如图6(d)所示，在该天线53中，设置L字形的缝隙53a来形成阻抗匹配用的短截线(stub)53s，将该位置(短截线53s侧、以及夹着缝隙53a的短截线53s的对岸侧)作为供电点，设有IC连接部56。优选使用金或锡等来对IC连接部56进行电镀，并使用抗蚀材料对其他部分进行涂敷。
如图6(c)所示，在IC芯片52的信号输入输出部，形成有由金突出(bump)等构成的连接焊盘54。
如图6(b)所示，例如使用超声波接合或各向异性导电膜等来电连接IC芯片52的连接焊盘54和天线53的IC连接部56。
根据该结构，由短截线53s的电感部分抵消IC芯片52的电容部分，由此对IC芯片52侧和天线53侧的阻抗进行匹配，从而抑制了所发送接收的信号的损失。因此，使用使实际的长度短于与所发送接收的信号完全同步的长度的缩短形的天线53，也可以取得充分的通信性能。这样，可缩短天线53的全长(大致等于接入件51的全长)。另外，也可以代替接入件51，使用在芯片上形成有天线线圈的结构等、具有与上述相同的功能的其他元件。
图7是示出变形例的天线53’、53”的平面图。
图7(a)所示的天线53’为设有T字形的缝隙53b的结构，在IC连接部56的两方形成有短截线53s。
图7(b)所示的天线53”为使分割成2部分的天线53”的元件(element)隔着U字形的短截线53c的结构。
任意一个天线53’、53”都与上述的天线53(参照图6等)同样地动作。
图8是示出另一变形例的天线53d的平面图。
如图7(b)所示，在该天线53d中，在带基薄膜55上形成有与IC连接部56连接的环形的天线53d、同样与IC连接部56连接的U字形的短截线57。
如图7(a)所示，通过将IC芯片52的连接焊盘54与IC连接部56连接，形成与上述的接入件51(参照图6等)同样地动作的接入件51d。
图9是示出将接入件51安装到包装30上的状态的说明图。
如图9(b)所示，为了减少由通过了切槽13的电磁波或电磁位置形成的信号的衰减，优选尽可能缩短透过基材11的距离X1。
因此，如图9(a)所示，对于安装在切槽13上的接入件51，安装成不向外部突出，并且距折弯位置I只离开距离X1来确定切槽13的位置即可。距离X1为对接入件51的全长的大约一半长度添加若干余裕后的长度。接入件51的全长为18mm。
图10是示出另一将接入件51l安装到包装30上的状态的说明图。
如图10(b)所示，为了减少由通过了切槽13的电磁波或电磁位置形成的信号的衰减，优选尽可能缩短透过基材11的距离X2。
因此，如图10(a)所示，对于安装在切槽13上的接入件51l，安装成不向外部突出，并且距折弯位置I只离开距离X2来确定切槽13的位置即可。由于接入件51l为L字形，所以距离X2为在接入件51l的宽度上添加若干余裕后的长度。接入件51l的全长为10mm。
因此，与使用图9所示的接入件51的情况相比，在使用图10所示的L字形的接入件51l的情况下，信号透过基材11的距离更短，所以信号的衰减变小。
图11(a)是示出起模前的构造材料31的立体图，图11(b)是示出起模前的构造材料31的侧视图。另外，除了该图之外，为了明了地示出构造材料31等的层结构，有时夸大地示出层方向。
如该图所示，通过连续进行在长尺寸的基材11上形成金属膜12的工序、将其表面作为印刷面21进行印刷的工序、形成由PET等塑料构成的用于保护金属膜12以及印刷面21的保护层14的工序，可以以较高的生产率制造构造材料31。
图12是示出从构造材料31组装包装30的工序的说明图。
如图12(a)所示，通过连续进行从构造材料(起模前)31(参照图11)连续地起模出图12(b)所示的构造材料(起模后)32(参照图2)的工序、组装该构造材料32来形成图12(c)所示的包装30的工序，可以以较高的生产率制造包装30。
图13是示出切槽13的形成工序的说明图。
在对图13(a)所示的构造材料31进行起模时，如果还进行切槽13的形成工序，则对于生产率来说是优选的。
在图13(b)所示的笫1方法中，在对构造材料(起模后)32进行起模时，通过直到金属膜12的层为止形成断开并进行剥离来形成切槽13，而使基材11的层原样残留。根据该方法，使基材11原样残留，所以具有包装30的强度几乎未减少的优点。
在图13(c)所示的第2方法中，在对构造材料(起模后)32进行起模时，直到基材11的层为止形成断开，并与基材11一起进行冲切形成切槽13。根据该方法，构造材料31被冲切，所以具有通过切槽13的信号的衰减变小的优点。
另外，对于切槽13，可以如上述那样在金属膜12上形成断开并进行剥离等去除来形成，也可以预先以在构造材料32的预定位置(切槽13的形成区域)不形成金属膜12的形式进行掩蔽(masking)等来形成切槽13。
图14是示出构造材料31的另一形成例的说明图。
如这些图所示，在基材11上形成金属膜12时，对预定位置进行掩蔽(masking)，在金属膜12上形成切槽13。另外，此时，为了正确地定位切槽13，优选在金属膜12上形成对准标记(alignment mark)22。
根据该方法，可以省略机械地冲切形成切槽13的麻烦。
图15(a)是示出在接入件51上形成有保护膜17的状态的立体图，图15(b)是其剖面图。
如这些图所示，在基材11上(即包装30的折入部35(参照图1以及图2等)的内面)贴付或形成接入件51之后，在其上贴付由聚丙烯等电介体构成且可充分覆盖接入件51的尺寸的保护膜17。也可以在保护膜17上预先涂敷粘着材料。
根据该结构，从由包装30的内容物等引起的冲击保护接入件51。
图16是示出切槽13的另一形成方法的概念图。
在基材11上形成金属膜12之后，将刀刃61按压到金属膜12上，在金属膜12上形成断开，形成切槽13。切槽13的长度是由刀刃61的长度来决定的。另外，切槽13的宽度是由刀刃61的形状和将刀刃61按压的深度来决定的。
图17是详细示出图16所示的切槽13的形成方法的概念图。
如图17(a)所示，首先，在基材11上形成的金属膜12之上，对刀刃61进行定位。在定位之后，刀刃61仅沿切断方向(图的上下方向)移动。
接下来，如图17(b)所示，将刀刃61按压到金属膜12上，形成断开。伴随刀刃61的陷入，在基材11上形成伸出部11a。该伸出部11a表示切槽13的位置，所以在贴付接入件51时，可利用为定位标记。
然后，如图17(c)所示，在形成预定宽度的切槽13后，使刀刃61回到上方。
根据该方法，可以容易地形成例如100μm～200μm的极细宽度的切槽13。
图18是切槽13a、13b、13c的示意图。
图18(a)所示的切槽13的宽度宽，图19(b)所示的切槽13b的宽度窄，但其长度方向的长度相同，所以频率特性也大致相同。
另外，如图18(c)所示的切槽13c那样，也可以使用蛇形形状的切槽。
接下来，参照图19至图23，说明使切槽13涉及的各条件变化而对通信状态进行测定的各结果。另外，在这些测定中，将通信频率设为2.45GHz。
图19是示出针对不同的各切槽宽度W测定出与切槽长度对应的通信距离的结果的图形。
即使使切槽宽度W从0.2mm阶段性地变化到4.0mm，取得最大通信距离的切槽长度都大约为40.0mm，其通信距离也大致不变化。
因此，可知在该测定范围内切槽宽度W可以取窄的宽度。切槽宽度W可以取窄的宽度意味着，即使将切槽13设在外装部36上，只要在外装部36上设置印刷的图案等，就不会对构思性带来太大影响。
图20(a)是示出以使切槽13的中央和接入件51的中央重合的配置为基准使接入件51沿其长度方向(Y方向)移动的情况的示意图，图20(b)是示出以使切槽13的中央和接入件51的中央重合的配置为基准使接入件51沿切槽13的长度方向(X方向)移动的情况的示意图。
图21是示出与接入件相对于切槽的位置Δy对应的通信距离的图形。即，该测定表示如图20(a)所示那样一边使接入件51移动一边对通信距离进行测定的结果。
如果参照该图形，则可知即使使接入件51从作为基准的位置沿其长度方向(Y方向)移动±4mm左右，通信距离也几乎不改变，取得稳定的通信状态。
图22是示出与接入件相对于切槽的位置Δx对应的通信距离的图形。即，该测定表示如图20(b)所示那样一边使接入件51移动一边对通信距离进行测定的结果。
如果参照该图形，则可知即使使接入件51从作为基准的位置沿与其长度方向成直角的方向(X方向)移动±10mm左右，通信距离也几乎不改变，能够取得稳定的通信状态。
图23是示出与切槽13和包装30的重叠宽度对应的通信距离的图形。
如果切槽13和包装30的重叠宽度增大，则通信距离急剧地减少，所以可知由基材11等产生的衰减变大。因此，如图10所示，优选尽可能向重叠部分的外方配置切槽13。
图24是示出比较例的包装70的外观立体图。
在该比较例的包装70中，在金属制的外表面上安装RFID标签50来确保通信距离，所以RFID标签50不得不从外表面突出。因此，显著损害包装70的构思性。
图25是示出比较例的接入件51的安装部分的剖面图。
由于上述的理由，该比较例的接入件51隔着衬垫19安装在金属膜12上。如果假设不隔着衬垫19而安装接入件51，则通信距离变得非常短。另外，由于该接入件51从金属膜12突出，所以脱落或破损的可能性变大。
本发明的技术除了利用于重视构思性的高级化妆品等的纸箱之外，还可以适用于复印机的硒鼓(toner cartridge)的收容袋、药品的收容箱、长期保存用牛奶的容器等。