JP4265114B2 - タグ用アンテナコイル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤ（無線周波数識別：Radio Frequency Identification）技術又はＥＡＳ（電子式物品監視：Electronic Article Sureillannce）技術を用いた識別タグに用いられるアンテナコイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＲＦＩＤ技術又はＥＡＳ技術を用いたタグとして、アンテナコイルに情報を記憶したＩＣチップ又は共振用のコンデンサを電気的に接続した識別タグが知られている。これらの識別タグは、アンテナコイルに質問器の送受信アンテナから所定の周波数の電波を発信することによりタグを活性化し、電波のデータ通信による読出しコマンドに応じてＩＣチップに記憶された情報を読みとることにより、又は特定周波数の電波に対して共振するか否かによりその物品を識別又は監視するように構成されたものが知られている。
これらの識別タグに用いられる従来のアンテナコイルとして、表面が絶縁層にて被覆された導線を略正方形の渦巻き状に巻回してベース板に貼付けることにより形成されたものや、或いは図６に示すようにベース板１に積層したアルミニウム箔や銅箔等の導電層をエッチング法若しくは打抜き法等により不要部分を除去して略正方形の渦巻き状のコイル本体２を形成したものが知られている。
【０００３】
しかし、図６に示すアンテナコイルでは磁束が図の矢印で示すようにベース板１を上下に貫通する方向に生じ、そのアンテナコイルを金属製の物品に密着させると、アンテナコイルに向って発信された電波がそのベース板１を貫通し更に金属製物品を貫通する。このため、その貫通する磁束により金属部分に渦電流が生じ、その渦電流が影響を与えてアンテナコイルが正常に作動しなくなる問題点があった。また、仮に作動したとしてもその損失が増してアンテナコイルの作動距離が著しく短くなる不具合があった。
この点を解消するために、図５に示すように棒状等に形成された磁芯部材６と、この磁芯部材６に螺旋状に巻回された導体７とを有するアンテナコイルが知られている。この図５に示すアンテナコイルでは、磁束が図の矢印で示すように磁芯部材６の軸芯方向に生じるので、このアンテナコイルを金属製の物品に取付けても、アンテナコイルに向って発信された電波が金属製物品を貫通することはなく、アンテナコイルが正常に作動することが期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示すアンテナコイルは、磁芯部材６の外周面に導体７を巻回することにより製作されるので、その巻線作業が比較的煩雑で量産性に欠ける不具合があった。また、磁芯部材６の外周面に導体７を巻回するため、アンテナコイル全体が比較的厚いものになり、このアンテナコイルを物品の表面に取付けると、そのアンテナコイルが物品から比較的大きく突出する問題点があった。
本発明の目的は、金属製の物品に密着させても確実に作動するとともに、厚さを極めて薄く形成できるタグ用アンテナコイルを提供することにある。
本発明の別の目的は、量産性に適したタグ用アンテナコイルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、導体１１が平面内で渦巻き状に巻回されて形成されたコイル本体１１ａと、コイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａにより包囲される中央部１１ｂに達するようにコイル本体１１ａの一方の面に接着されたシート状又は膜状の第１磁芯部材１３と、コイル本体１１ａの外縁から中央部１１ｂに達するようにコイル本体１１ａの他方の面に接着され中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合うシート状又は膜状の第２磁芯部材１４とを備え、上記コイル本体１１ａ及び第１磁芯部材１３が電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に積層され、上記第２磁芯部材１４が電気絶縁フィルム又はシート１２の他方の主面に積層されたことを特徴とするタグ用アンテナコイルである。
【０００６】
この請求項１に記載されたタグ用アンテナコイルは、磁束が軟磁性材を通るが非磁性材も通ることが可能であることを利用している。特に非磁性材料の断面積が大きく磁束の垂直厚さが薄い場合には磁気抵抗が少ないことを利用している。即ち、請求項１に記載されたタグ用アンテナコイルでは、第１磁芯部材１３がコイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａにより包囲される中央部１１ｂに達するようにコイル本体１１ａの一方の面に接着されるので、外部の電波による磁束は第１磁芯部材１３に入る。また、第２磁芯部材１４の中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合い、かつコイル本体１１ａの外縁から中央部１１ｂに達するようにその第２磁芯部材１４をコイル本体１１ａの他方の面に接着するので、第１磁芯部材１３を通過する磁束は、第１磁芯部材１３からそれに重なり合う第２磁芯部材１４に中央部１１ｂで速やかに移行し、その第２磁芯部材１４を通ってコイル本体１１ａの外縁における第２磁芯部材１４の端から外部に出る。また、コイル本体１１ａに流れる電流により生じる磁束も同じ経路を流れ、図１の実線矢印で示すようなループを描く。このため、この磁束方向はアンテナコイルを取付けた物品の表面と平行になり、その物品表面が金属であってその影響を受けずに、このアンテナコイルは確実に作動する。更にこのタグ用アンテナコイルでは、導体１１を電気絶縁フィルム１２又はシートに設けるので、その取り扱いが容易になり、第１及び第２磁芯部材１３，１４をフィルム又はシート１２の両主面に積層接着するだけの簡単な作業でアンテナコイルを得ることができ、磁芯部材の外周面に導線を巻回する従来の図５に示すアンテナコイルに比較して量産性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、コイル本体１１ａが導電性板又は箔を打ち抜くことにより形成されたタグ用アンテナコイルである。
この請求項２に係る発明では、コイル本体の作成が比較的容易になり、アンテナコイルの生産性を向上させることができる。
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面全体に接着された導電性箔を所定のパターンでエッチングすることにより、又は電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に導電材料を所定のパターンでスクリーン印刷若しくは蒸着することにより、コイル本体１１ａが電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に形成されたタグ用アンテナコイルである。
この請求項３に係るタグ用アンテナコイルでは、コイル本体１１ａを電気絶縁フィルム又はシート１２に形成することが比較的容易になり、アンテナコイルの生産性を更に向上させることができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、図２に示すように、コイル本体１１ａの外縁に位置する第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４が中央部１１ｂを中心とした対称位置に存在するタグ用アンテナコイルである。
この請求項４に係るタグ用アンテナコイルでは、第１磁芯部材１３から中央部１１ｂにおける重なり部分で第２磁芯部材１４に移行した後の磁束の進行方向が移行以前と同じになり、その磁束の移行に無理が生じることを防止してアンテナコイルの性能を更に向上させることができる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれかに係る発明であって、図１に示すように、シート状又は板状の導電部材１６がコイル本体１１ａの他方の面に第２磁芯部材１４を覆うように接着されたタグ用アンテナコイルである。
この請求項５に係るタグ用アンテナコイルでは、導体１１により形成されたコイル本体１１ａと物品と間にその導電部材１６が介在することになるので、その導電部材１６が物品への電波の通過を遮蔽するため、物品の表面が金属により形成されていても、その金属面に生じる渦電流等による損失は発生しない。この結果、アンテナコイルを確実に動作させることができる。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５いずれかに係る発明であって、図１に示すように、第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４のいずれか一方または双方が、軟磁性金属，アモルファス又はフェライトからなる粉末又はフレーク及びプラスチックの複合材、軟磁性金属の板又は箔、アモルファス箔又はその積層材、或いはフェライトであるタグ用アンテナコイルである。
この請求項６に係るタグ用アンテナコイルでは、磁芯部材１３，１４が比較的薄いものになり、アンテナコイルの厚さ方向の大部分を占める磁芯部材１３，１４を薄くすることにより、アンテナコイル全体の厚さを薄くすることができる。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし５いずれかに係る発明であって、図３に示すように、第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４のいずれか一方または双方が磁性粉を含むインク又は塗料を塗布乾燥することにより形成された磁性塗膜から構成されたタグ用アンテナコイルである。
この請求項７に係るタグ用アンテナコイルでは、射出成形において成形が困難な０．８ｍｍ以下の厚さの磁芯部材１３，１４を得ることができ、アンテナコイルの厚さを極めて薄く形成することができる。このため、物品に取付けた場合のアンテナコイルの物品から突出量を著しく抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、本発明のタグ用アンテナコイル１０は、一連の導体１１が平面内で渦巻き状に巻回されて形成されたコイル本体１１ａを備える。この実施の形態におけるコイル本体１１ａは、電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に積層形成される。電気絶縁フィルム又はシート１２としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリイミドからなる電気絶縁性のフィルム又はシート１２が用いられる。コイル本体１１ａは導電性板又は箔を打ち抜くことにより形成することもできるが、電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に積層される本実施の形態におけるコイル本体１１ａは、電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に接着された導電性箔を所定のパターンでエッチングすることにより、又は電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に導電材料を所定のパターンでスクリーン印刷若しくは蒸着することにより形成される。
【００１４】
エッチングにより導体１１をフィルム１２に形成する手順を説明すると、先ず、このフィルム１２の一方の主面の全面に銅箔を貼り合わせたものを用意する。この銅箔に耐エッチング塗料をシルクスクリーン法により印刷する。銅箔における耐エッチング塗料の印刷は、一連の導体１１によるコイル本体１１ａを形成する必要があることから、中心から矩形又は円形の渦巻き状に塗布される。その後この耐エッチング塗料を乾燥させて耐エッチング塗料が塗布されていない銅箔をエッチング除去し、耐エッチング塗料が塗布された銅箔部分をフィルムの一方の主面上に残存させる。その後耐エッチング塗料をその銅箔上から除去することによりそのフィルム１２の一方の主面に残存した銅箔からなる導体１１を形成する。ここで、図１及び図２におけるフィルム１２の一方の主面における耐エッチング塗料は中心から矩形の渦巻き状に塗布されるので、フィルム１２の一方の主面に形成された導体１１は中心から矩形の渦巻き状に形成されてコイル本体１１ａを形成する。このエッチングによると導体１１が形成された電気絶縁フィルム１２又は電気絶縁シートを比較的安価に製造することができる。
【００１５】
このフィルム又はシート１２の一方の主面には、シート状又は膜状の第１磁芯部材１３がコイル本体１１ａの一部を横断して積層され、フィルム又はシート１２の他方の主面には、シート状又は膜状の第２磁芯部材１４が積層される。シート状の第１及び第２磁芯部材１３，１４としては、それぞれ軟磁性金属により形成されるか、或いは、軟磁性金属，アモルファス又はフェライトからなる粉末又はフレークとプラスチックとの複合材により形成することができる。また、シート状の第１及び第２磁芯部材１３，１４としては、Ｆｅ系アモルファス合金（アライドケミカル社製のＭＥＴＧＬＡＳ ２６０５Ｓ−２）やＣｏ系アモルファス合金（アライドケミカル社製のＭＥＴＧＬＡＳ ２７１２Ａ）等のアモルファス箔又はその積層材により形成されたものであってもよく、方形状に形成されたフェライトであっても良い。
【００１６】
複合材におけるプラスチックとしては加工性の良い熱可塑性のプラスチックを用いたり、或いは耐熱性の良い熱硬化性のプラスチックを用いたりすることができる。また上記軟磁性金属の粉末としては、カーボニル鉄粉末，鉄−パーマロイ等のアトマイズ粉末，還元鉄粉末等が用いられる。一方、軟磁性金属のフレークとしては、上記粉末をボールミル等で微細化して粉末を成形した後に、この粉末を機械的に扁平化して得られたフレークや、鉄系又はコバルト系アモルファス合金の溶湯粒を水冷銅に衝突させて得られたフレークが用いられる。
【００１７】
また第１及び第２磁芯部材１３，１４が複合材により形成される場合、その複合材を射出成形又は圧縮成形することにより第１及び第２磁芯部材１３，１４を形成することができる。このように形成された第１及び第２磁芯部材１３，１４は脆弱なフェライトにより形成された磁芯部材と比較して、強靱であるため薄くしても割れ難いものになる。また軟磁性金属，アモルファス又はフェライトからなる粉末又はフレークがプラスチックに分散されて、プラスチックにより相互に絶縁されているため、全体としては導電性を有せず、高周波の電波を受けても渦電流は発生しない第１及び第２磁芯部材１３，１４が得られる。
ここで、本発明のタグ用アンテナコイル１０は、第１及び第２磁芯部材１３，１４と、導体１１を有する電気絶縁フィルム又はシート１２とによりその厚さが定められる。このため、極力薄いアンテナコイル１０を得るために、その厚さ方向の大部分を占めることになる第１及び第２磁芯部材１３，１４は極力薄く形成されることが望ましい。具体的にシート状の第１及び第２磁芯部材１３，１４を用いる場合にはその厚さが０．１〜１ｍｍであることが好ましい。
【００１８】
図１及び図２における第１及び第２磁芯部材１３，１４は複合材を方形状に射出成形したシート状のものが用いられ、この第１及び第２磁芯部材１３，１４は電気絶縁フィルム１２の両主面に接着される。第１及び第２磁芯部材１３，１４の電気絶縁フィルム１２の一方及び他方の主面への接着は、第１及び第２磁芯部材１３，１４及び電気絶縁フィルム１２のいずれか一方又は双方に接着剤を塗布し、その後電気絶縁フィルム１２を第１及び第２磁芯部材１３，１４で挟むようにして電気絶縁フィルム１２に接着する。この場合、第１磁芯部材１３は、コイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａにより包囲される中央部１１ｂに達するようにコイル本体１１ａの一方の面に接着される。その一方で、第２磁芯部材１４は、コイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達するように電気絶縁フィルム１２を介してコイル本体１１ａの他方の面に接着され、中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合うように接着される。
【００１９】
この実施の形態では、図２に示すように、コイル本体１１ａの外縁に位置する第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４が中央部１１ｂを中心とした対称位置に存在するように、第１及び第２磁芯部材１３，１４が方形状の電気絶縁フィルム又はシート１２の対向する角部近傍にそれぞれ接着される。そして、図１に示すように、シート状又は板状の導電部材１６が電気絶縁フィルム又はシート１２の他方の主面に第２磁芯部材１４を覆うように積層接着される。導電部材１６は銅又はアルミニウム等の導電性材料から成り、第２磁芯部材１４が導電性を有する場合には、間に絶縁フィルムを介して積層接着される。導電部材１６の厚さは０．０１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。導電部材１６の厚さを０．０１〜５ｍｍにすることにより、導電部材１６と導体１１との間隔が開き、導体１１におけるコイル本体１１ａのＱ値を向上させてアンテナコイル１０としての性能を向上させることができる。また、導電部材１６の幅１ｃｍ長さ１ｃｍの電気抵抗は５Ω以下であることが好ましい。
【００２０】
このように構成されたアンテナコイル１０は、その厚さが極めて薄く形成できる。またこの薄さのため、このアンテナコイル１０を物品１８に取付けても、アンテナコイル１０が物品１８から殆ど突出することはない。また、第１磁芯部材１３がコイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達するようにフィルム又はシート１２の一方の主面に積層され、第２磁芯部材１４の中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合うように第２磁芯部材１４がフィルム又はシート１２の他方の主面に積層されるので、導体１１により形成されたコイル本体１１ａに流れる電流により生じる磁束は第１磁芯部材１３を通過し、中央部１１ｂで第２磁芯部材１４に速やかに移行し、図１の実線矢印で示すようなループを描く。このため、このタグ用アンテナコイル１０を物品１８の表面に取付けても、その磁束方向は図１の矢印で示すような物品１８の表面と平行になり、物品１８が金属により形成されていても、物品１８に生じる渦電流は抑制されてアンテナコイル１０の共振周波数は上記金属製の物品の影響を受けず、このアンテナコイル１０は確実に作動する。
【００２１】
特にこの実施の形態では、導電部材１６を電気絶縁フィルム又はシート１２の他方の主面に積層接着したので、導体１１により形成されたコイル本体１１ａと物品１８と間にその導電部材１６が介在することになる。この導電部材１６は物品１８への電波の通過を遮蔽するため、物品１８の表面が金属により形成されていても、その金属面に生じる渦電流等による損失は発生しない。この結果、アンテナコイル１０は確実に動作する。
また、このアンテナコイル１０では、電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面にコイル本体１１ａを一連の導体１１により形成するのでその取り扱いが容易になり、電気絶縁フィルム又はシート１２の両主面に第１及び第２磁芯部材１３，１４を積層接着するだけの簡単な作業でアンテナコイル１０を得ることができ、磁芯部材の外周面に導線を巻回して導体を製作する従来のアンテナコイルに比較して量産性を向上させることができる。
【００２２】
なお、上述した実施の形態では、軟磁性金属，複合材、軟磁性金属の板又は箔、アモルファス箔又はその積層材、或いはフェライトからなる第１及び第２磁芯部材１３，１４を説明したが、第１及び第２磁芯部材１３，１４は図示しないが絶縁性樹脂フィルム又はシートと、この絶縁性樹脂フィルム又はシートの表面に形成された磁性塗膜とを備えるものであっても良い。ここで磁性塗膜を形成する際の絶縁性樹脂フィルム又はシートの厚さは１０〜１００μｍであることが好ましく、更に好ましくは２０〜４０μｍである。この絶縁性樹脂フィルム又はシートとその表面に形成された磁性塗膜からなる磁芯部材では、絶縁性樹脂フィルム又はシートの表面に磁性材料からなる粉末又はフレークを含む塗料を塗布乾燥することにより作られ、射出成形において成形が困難な０．８ｍｍ以下の厚さの第１及び第２磁芯部材１３，１４を得ることができ、更に薄いアンテナコイル１０を得ることができる。
【００２３】
次に、図３及び図４に本発明の第２の実施の形態を示す。図面中上述した実施の形態と同一符号は同一部品を示し、繰り返しての説明を省略する。
この実施の形態では、円形渦巻き状に巻回されたコイル本体１１ａが導体１１により電気絶縁フィルム１２の一方の主面に形成される。この実施の形態における導体１１は、電気絶縁フィルム１２の一方の主面にＣｕ，Ａｌ，Ｚｎ等の導電材料を円形の渦巻き状にスクリーン印刷又は蒸着することにより形成される。印刷又は蒸着して導体１１を電気絶縁フィルム１２の一方の主面に形成することにより、比較的多くの生産を比較的安価に行うことが可能になる。
【００２４】
電気絶縁フィルム１２の一方の主面には、磁性材料からなる粉末又はフレークを含む塗料がコイル本体１１ａの一部を横断して塗布される。その塗料の塗布は、コイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達するように行われ、その後乾燥することにより第１磁芯部材１３を構成する磁性塗膜が形成される。このようにして形成された磁性塗膜からなる第１磁芯部材１３はフィルム又はシート１２の一方の主面に積層される。一方、電気絶縁フィルム１２の他方の主面には、磁性材料からなる粉末又はフレークを含む塗料が塗布され、その塗布は、コイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達するように行われる。具体的には、中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合い、かつコイル本体の外縁に位置する第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４が中央部１１ｂを中心とした対称位置に存在するように行われる。このように塗布された塗料は、その後乾燥することにより第２磁芯部材１４を構成する磁性塗膜が形成される。このようにして形成された磁性塗膜からなる第２磁芯部材１３はフィルム又はシート１２の他方の主面に積層される。
【００２５】
ここで塗料に含ませる磁性材料の粉末としては、カーボニル鉄粉末，鉄−パーマロイ等のアトマイズ粉末，還元鉄粉末等が用いられる。一方、磁性材料のフレークとしては、上記粉末をボールミル等で微細化して粉末を成形した後に、この粉末を機械的に扁平化して得られたフレークや、鉄系又はコバルト系アモルファス合金の溶湯粒を水冷銅に衝突させて得られたフレークが用いられる。また形成された磁性塗膜の厚さは１０〜８００μｍが好ましく、更に好ましくは３０〜３００μｍである。なお、塗料を一度塗布しただけでは所定の厚さが得られない場合には、繰り返し同一の塗料を塗布乾燥することにより所望の厚さの塗膜を得ることができる。この磁性塗膜は第１及び第２磁芯部材１３，１４としての役割を果たし、塗料を塗布乾燥させるだけの簡単な作業で磁性塗膜からなる第１及び第２磁芯部材１３，１４を有するタグ用アンテナコイル１０が得られる。
【００２６】
このように構成されたアンテナコイル１０は、磁性塗膜からなる第１及び第２磁芯部材１３，１４を有するので、射出成形において成形が困難な０．８ｍｍ以下の厚さの第１及び第２磁芯部材１３，１４を得ることが可能になり、その厚さを更に薄くすることができる。このため、磁束方向が物品表面と平行であって、物品から殆ど突出することのないアンテナコイル１０を得ることができる。また、第１及び第２磁芯部材１３，１４が電気絶縁フィルム１２又はシートに塗布形成された磁性塗膜からなるので、前述した実施の形態における第１及び第２磁芯部材１３，１４を接着する工程を省くことができ、更に簡単な作業でアンテナコイル１０を得ることができ、アンテナコイル１０の量産性を更に向上させることができる。更に、塗料を塗布乾燥させることにより磁性塗膜を形成するので、その塗料に磁性材料からなるフレークを含ませた場合には、そのフレークを絶縁性樹脂フィルム１２又はシートの表面に平行に配置すれば、第１及び第２磁芯部材１３，１４の特性を向上させることも可能になる。
【００２７】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜比較例１＞
図１及び図２に示すように単一の電気絶縁フィルムに導体１１を設けた。電気絶縁フィルムとしては、厚さ５０μｍであって縦及び横がそれぞれ５０ｍｍのポリイミドフィルムを用いた。このポリイミドフィルムの一方の主面に厚さ３５μｍの銅箔を積層接着し、この銅箔をエッチングすることによりポリイミドフィルムの一方の主面に４回渦巻き状に巻回されたコイル本体１１ａを有する一連の導体１１を形成した。導体１１は０．８ｍｍの幅に形成され、この導体１１により形成されるコイル本体１１ａの外形は４５ｍｍ×４５ｍｍであり、このコイル本体１１ａにより包囲される中央部１１ｂが３７ｍｍ×３７ｍｍの方形状になるように形成した。この電気絶縁フィルムに設けられた導体１１のみからなるアンテナコイルを比較例１とした。
【００２８】
＜実施例１＞
比較例１と同一の電気絶縁フィルムに比較例１と同一の手順により比較例１と同一の導体１１を設けた。導体１１が設けられた電気絶縁フィルム１２の一方の主面に、磁性材料からなるフレークを含む塗料をコイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達するように塗布し、電気絶縁フィルム１２の他方の主面には、磁性材料からなるフレークを含む塗料をコイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達し、中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合うように塗布した。その後それらの塗料を乾燥させ、厚さ１１０μｍの磁性塗膜からなる第１及び第２磁芯部材１３，１４を電気絶縁フィルム１２の両主面に形成した。第１及び第２磁芯部材１３，１４はそれぞれ幅が４５ｍｍであって長さが４５ｍｍになるように塗布形成され、コイル本体の外縁に位置する第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４が中央部１１ｂを中心とした対称位置に存在するように形成した。このようにして磁性塗膜からなる第１及び第２磁芯部材１３，１４を有するアンテナコイルを実施例１とした。なお、厚さ０．１ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ６０ｍｍのアルミニウム板を物品に接する部分に配置した。
【００２９】
＜比較試験＞
物品として、１００ｍｍ×１００ｍｍであって厚さが０．１６ｍｍのアクリル板と、そのアクリル板と同形同大のアルミニウム板及び軟鋼板をそれぞれ準備した。これらのアクリル板、アルミニウム板及び軟鋼板の表面に上述した比較例１及び実施例１におけるアンテナコイルをそれぞれ配置した。そして、それらのアンテナコイルのコイル本体を形成する導体の両端部（図２のＸ及びＹ）に、コイル特性を測定する測定器（HEWLETT PACKARD社製 ４３９５）の測定用ターミナルを接続させ、その測定器により所定の周波数に対するコイル本体のＬ値並びにＱ値をそれぞれ測定した。
また、比較例１及び実施例１のアンテナコイルにそれぞれＩＣチップを接続して１３．５６ＭＨｚで作動するタグを得た。このタグを上述したアクリル板、アルミニウム板及び軟鋼板の表面にそれぞれ配置した場合の動作の有無を確認した。これらの結果を表１にそれぞれ示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１から明らかなように、実施例１ではアクリル板、アルミニウム板及び軟鋼板上のいずれでもＬ値はほとんど変らず、アルミニウム板及び軟鋼板上の場合もアクリル板の場合に比較してＱ値の低下は少ない。しかし比較例１ではアクリル板上に比較しアルミニウム板上ではＬ値が著しく変化する。また軟鋼板上の場合はＱ値が著しく低下する。これは実施例１ではコイルから発生する磁束の方向が板の面に平行で導電板により遮蔽されているので、板の表面には達しないものの、比較例では磁束の方向が板の面に垂直であって、磁束の大部分は板に到達することによることに起因するものと考えられる。また、実施例１のアンテナコイルにＩＣチップを接続したタグは、アクリル板、アルミニウム板及び軟鋼板のいずれの表面に配置しても動作するのに対して、比較例１のアンテナコイルにＩＣチップを接続したタグは、アクリル板の表面に配置した場合にのみ動作し、アルミニウム板及び軟鋼板の表面に配置した場合には動作しなかった。これはアルミニウム板の場合はＬ値が変化し、共振周波数が変化したことと、エネルギーが鉄板に吸収され損失となったためと考えられる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、第１磁芯部材をコイル本体の外縁からコイル本体により包囲される中央部に達するようにコイル本体の一方の面に接着するので、外部の電波による磁束は第１磁芯部材に入る。また、第２磁芯部材の中央部に位置する部分が第１磁芯部材と重なり合い、かつコイル本体の外縁から中央部に達するようにその第２磁芯部材をコイル本体の他方の面に接着するので、第１磁芯部材を通過する磁束は、第１磁芯部材からそれに重なり合う第２磁芯部材に中央部で速やかに移行し、その第２磁芯部材を通ってコイル本体の外縁における第２磁芯部材の端から外部に出る。この結果、このタグ用アンテナコイルを物品の表面に取付けると、その磁束方向は物品表面と平行になるため、物品が金属により形成されていても、物品に生じる渦電流は抑制されてアンテナコイルの共振周波数は上記金属製の物品の影響を受けず、物品からの突出量を抑制するとともに確実に作動するアンテナコイルを得ることができる。
【００３３】
また、導体をエッチング若しくは打ち抜き、又はスクリーン印刷若しくは蒸着することにより形成すれば、電気絶縁フィルム又はシートへの導体の形成が比較的容易になる。一方、磁芯部材が、軟磁性金属，アモルファス又はフェライトからなる粉末又はフレーク及びプラスチックの複合材、軟磁性金属の板又は箔、アモルファス箔又はその積層材、或いはフェライトであれば、磁芯部材が比較的薄いものになり、アンテナコイル全体の厚さを薄くすることができる。特に磁性塗膜を磁芯部材とすることにより、磁芯部材を更に薄くすることができ、射出成形において成形が困難な０．８ｍｍ以下の厚さの磁芯部材により更に薄いアンテナコイルを得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態のアンテナコイルを示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】そのアンテナコイルの平面図。
【図３】本発明第２実施形態のアンテナコイルを示す図１に対応する断面図。
【図４】そのアンテナコイルの平面図。
【図５】磁芯部材に螺旋状に巻回された導体を有する従来のアンテナコイルを示す斜視図。
【図６】渦巻き状のコイル本体からなる従来のアンテナコイルを示す斜視図。
【符号の説明】
１０ タグ用アンテナコイル
１１ 導体
１１ａ コイル本体
１１ｂ 中央部
１２ 電気絶縁フィルム又はシート
１３ 第１磁芯部材
１４ 第２磁芯部材
１６ 導電部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤ（無線周波数識別：Radio Frequency Identification）技術又はＥＡＳ（電子式物品監視：Electronic Article Sureillannce）技術を用いた識別タグに用いられるアンテナコイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＲＦＩＤ技術又はＥＡＳ技術を用いたタグとして、アンテナコイルに情報を記憶したＩＣチップ又は共振用のコンデンサを電気的に接続した識別タグが知られている。これらの識別タグは、アンテナコイルに質問器の送受信アンテナから所定の周波数の電波を発信することによりタグを活性化し、電波のデータ通信による読出しコマンドに応じてＩＣチップに記憶された情報を読みとることにより、又は特定周波数の電波に対して共振するか否かによりその物品を識別又は監視するように構成されたものが知られている。
これらの識別タグに用いられる従来のアンテナコイルとして、表面が絶縁層にて被覆された導線を略正方形の渦巻き状に巻回してベース板に貼付けることにより形成されたものや、或いは図６に示すようにベース板１に積層したアルミニウム箔や銅箔等の導電層をエッチング法若しくは打抜き法等により不要部分を除去して略正方形の渦巻き状のコイル本体２を形成したものが知られている。
【０００３】
しかし、図６に示すアンテナコイルでは磁束が図の矢印で示すようにベース板１を上下に貫通する方向に生じ、そのアンテナコイルを金属製の物品に密着させると、アンテナコイルに向って発信された電波がそのベース板１を貫通し更に金属製物品を貫通する。このため、その貫通する磁束により金属部分に渦電流が生じ、その渦電流が影響を与えてアンテナコイルが正常に作動しなくなる問題点があった。また、仮に作動したとしてもその損失が増してアンテナコイルの作動距離が著しく短くなる不具合があった。
この点を解消するために、図５に示すように棒状等に形成された磁芯部材６と、この磁芯部材６に螺旋状に巻回された導体７とを有するアンテナコイルが知られている。この図５に示すアンテナコイルでは、磁束が図の矢印で示すように磁芯部材６の軸芯方向に生じるので、このアンテナコイルを金属製の物品に取付けても、アンテナコイルに向って発信された電波が金属製物品を貫通することはなく、アンテナコイルが正常に作動することが期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示すアンテナコイルは、磁芯部材６の外周面に導体７を巻回することにより製作されるので、その巻線作業が比較的煩雑で量産性に欠ける不具合があった。また、磁芯部材６の外周面に導体７を巻回するため、アンテナコイル全体が比較的厚いものになり、このアンテナコイルを物品の表面に取付けると、そのアンテナコイルが物品から比較的大きく突出する問題点があった。
本発明の目的は、金属製の物品に密着させても確実に作動するとともに、厚さを極めて薄く形成できるタグ用アンテナコイルを提供することにある。
本発明の別の目的は、量産性に適したタグ用アンテナコイルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、導体１１が平面内で渦巻き状に巻回されて形成されたコイル本体１１ａと、コイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａにより包囲される中央部１１ｂに達するようにコイル本体１１ａの一方の面に接着されたシート状又は膜状の第１磁芯部材１３と、コイル本体１１ａの外縁から中央部１１ｂに達するようにコイル本体１１ａの他方の面に接着され中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合うシート状又は膜状の第２磁芯部材１４とを備え、上記コイル本体１１ａ及び第１磁芯部材１３が電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に積層され、上記第２磁芯部材１４が電気絶縁フィルム又はシート１２の他方の主面に積層されたことを特徴とするタグ用アンテナコイルである。
【０００６】
この請求項１に記載されたタグ用アンテナコイルは、磁束が軟磁性材を通るが非磁性材も通ることが可能であることを利用している。特に非磁性材料の断面積が大きく磁束の垂直厚さが薄い場合には磁気抵抗が少ないことを利用している。即ち、請求項１に記載されたタグ用アンテナコイルでは、第１磁芯部材１３がコイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａにより包囲される中央部１１ｂに達するようにコイル本体１１ａの一方の面に接着されるので、外部の電波による磁束は第１磁芯部材１３に入る。また、第２磁芯部材１４の中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合い、かつコイル本体１１ａの外縁から中央部１１ｂに達するようにその第２磁芯部材１４をコイル本体１１ａの他方の面に接着するので、第１磁芯部材１３を通過する磁束は、第１磁芯部材１３からそれに重なり合う第２磁芯部材１４に中央部１１ｂで速やかに移行し、その第２磁芯部材１４を通ってコイル本体１１ａの外縁における第２磁芯部材１４の端から外部に出る。また、コイル本体１１ａに流れる電流により生じる磁束も同じ経路を流れ、図１の実線矢印で示すようなループを描く。このため、この磁束方向はアンテナコイルを取付けた物品の表面と平行になり、その物品表面が金属であってその影響を受けずに、このアンテナコイルは確実に作動する。更にこのタグ用アンテナコイルでは、導体１１を電気絶縁フィルム１２又はシートに設けるので、その取り扱いが容易になり、第１及び第２磁芯部材１３，１４をフィルム又はシート１２の両主面に積層接着するだけの簡単な作業でアンテナコイルを得ることができ、磁芯部材の外周面に導線を巻回する従来の図５に示すアンテナコイルに比較して量産性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、コイル本体１１ａが導電性板又は箔を打ち抜くことにより形成されたタグ用アンテナコイルである。
この請求項２に係る発明では、コイル本体の作成が比較的容易になり、アンテナコイルの生産性を向上させることができる。
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面全体に接着された導電性箔を所定のパターンでエッチングすることにより、又は電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に導電材料を所定のパターンでスクリーン印刷若しくは蒸着することにより、コイル本体１１ａが電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に形成されたタグ用アンテナコイルである。
この請求項３に係るタグ用アンテナコイルでは、コイル本体１１ａを電気絶縁フィルム又はシート１２に形成することが比較的容易になり、アンテナコイルの生産性を更に向上させることができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、図２に示すように、コイル本体１１ａの外縁に位置する第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４が中央部１１ｂを中心とした対称位置に存在するタグ用アンテナコイルである。
この請求項４に係るタグ用アンテナコイルでは、第１磁芯部材１３から中央部１１ｂにおける重なり部分で第２磁芯部材１４に移行した後の磁束の進行方向が移行以前と同じになり、その磁束の移行に無理が生じることを防止してアンテナコイルの性能を更に向上させることができる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれかに係る発明であって、図１に示すように、シート状又は板状の導電部材１６がコイル本体１１ａの他方の面に第２磁芯部材１４を覆うように接着されたタグ用アンテナコイルである。
この請求項５に係るタグ用アンテナコイルでは、導体１１により形成されたコイル本体１１ａと物品と間にその導電部材１６が介在することになるので、その導電部材１６が物品への電波の通過を遮蔽するため、物品の表面が金属により形成されていても、その金属面に生じる渦電流等による損失は発生しない。この結果、アンテナコイルを確実に動作させることができる。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５いずれかに係る発明であって、図１に示すように、第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４のいずれか一方または双方が、軟磁性金属，アモルファス又はフェライトからなる粉末又はフレーク及びプラスチックの複合材、軟磁性金属の板又は箔、アモルファス箔又はその積層材、或いはフェライトであるタグ用アンテナコイルである。
この請求項６に係るタグ用アンテナコイルでは、磁芯部材１３，１４が比較的薄いものになり、アンテナコイルの厚さ方向の大部分を占める磁芯部材１３，１４を薄くすることにより、アンテナコイル全体の厚さを薄くすることができる。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし５いずれかに係る発明であって、図３に示すように、第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４のいずれか一方または双方が磁性粉を含むインク又は塗料を塗布乾燥することにより形成された磁性塗膜から構成されたタグ用アンテナコイルである。
この請求項７に係るタグ用アンテナコイルでは、射出成形において成形が困難な０．８ｍｍ以下の厚さの磁芯部材１３，１４を得ることができ、アンテナコイルの厚さを極めて薄く形成することができる。このため、物品に取付けた場合のアンテナコイルの物品から突出量を著しく抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、本発明のタグ用アンテナコイル１０は、一連の導体１１が平面内で渦巻き状に巻回されて形成されたコイル本体１１ａを備える。この実施の形態におけるコイル本体１１ａは、電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に積層形成される。電気絶縁フィルム又はシート１２としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリイミドからなる電気絶縁性のフィルム又はシート１２が用いられる。コイル本体１１ａは導電性板又は箔を打ち抜くことにより形成することもできるが、電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に積層される本実施の形態におけるコイル本体１１ａは、電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に接着された導電性箔を所定のパターンでエッチングすることにより、又は電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面に導電材料を所定のパターンでスクリーン印刷若しくは蒸着することにより形成される。
【００１４】
エッチングにより導体１１をフィルム１２に形成する手順を説明すると、先ず、このフィルム１２の一方の主面の全面に銅箔を貼り合わせたものを用意する。この銅箔に耐エッチング塗料をシルクスクリーン法により印刷する。銅箔における耐エッチング塗料の印刷は、一連の導体１１によるコイル本体１１ａを形成する必要があることから、中心から矩形又は円形の渦巻き状に塗布される。その後この耐エッチング塗料を乾燥させて耐エッチング塗料が塗布されていない銅箔をエッチング除去し、耐エッチング塗料が塗布された銅箔部分をフィルムの一方の主面上に残存させる。その後耐エッチング塗料をその銅箔上から除去することによりそのフィルム１２の一方の主面に残存した銅箔からなる導体１１を形成する。ここで、図１及び図２におけるフィルム１２の一方の主面における耐エッチング塗料は中心から矩形の渦巻き状に塗布されるので、フィルム１２の一方の主面に形成された導体１１は中心から矩形の渦巻き状に形成されてコイル本体１１ａを形成する。このエッチングによると導体１１が形成された電気絶縁フィルム１２又は電気絶縁シートを比較的安価に製造することができる。
【００１５】
このフィルム又はシート１２の一方の主面には、シート状又は膜状の第１磁芯部材１３がコイル本体１１ａの一部を横断して積層され、フィルム又はシート１２の他方の主面には、シート状又は膜状の第２磁芯部材１４が積層される。シート状の第１及び第２磁芯部材１３，１４としては、それぞれ軟磁性金属により形成されるか、或いは、軟磁性金属，アモルファス又はフェライトからなる粉末又はフレークとプラスチックとの複合材により形成することができる。また、シート状の第１及び第２磁芯部材１３，１４としては、Ｆｅ系アモルファス合金（アライドケミカル社製のＭＥＴＧＬＡＳ ２６０５Ｓ−２）やＣｏ系アモルファス合金（アライドケミカル社製のＭＥＴＧＬＡＳ ２７１２Ａ）等のアモルファス箔又はその積層材により形成されたものであってもよく、方形状に形成されたフェライトであっても良い。
【００１６】
複合材におけるプラスチックとしては加工性の良い熱可塑性のプラスチックを用いたり、或いは耐熱性の良い熱硬化性のプラスチックを用いたりすることができる。また上記軟磁性金属の粉末としては、カーボニル鉄粉末，鉄−パーマロイ等のアトマイズ粉末，還元鉄粉末等が用いられる。一方、軟磁性金属のフレークとしては、上記粉末をボールミル等で微細化して粉末を成形した後に、この粉末を機械的に扁平化して得られたフレークや、鉄系又はコバルト系アモルファス合金の溶湯粒を水冷銅に衝突させて得られたフレークが用いられる。
【００１７】
また第１及び第２磁芯部材１３，１４が複合材により形成される場合、その複合材を射出成形又は圧縮成形することにより第１及び第２磁芯部材１３，１４を形成することができる。このように形成された第１及び第２磁芯部材１３，１４は脆弱なフェライトにより形成された磁芯部材と比較して、強靱であるため薄くしても割れ難いものになる。また軟磁性金属，アモルファス又はフェライトからなる粉末又はフレークがプラスチックに分散されて、プラスチックにより相互に絶縁されているため、全体としては導電性を有せず、高周波の電波を受けても渦電流は発生しない第１及び第２磁芯部材１３，１４が得られる。
ここで、本発明のタグ用アンテナコイル１０は、第１及び第２磁芯部材１３，１４と、導体１１を有する電気絶縁フィルム又はシート１２とによりその厚さが定められる。このため、極力薄いアンテナコイル１０を得るために、その厚さ方向の大部分を占めることになる第１及び第２磁芯部材１３，１４は極力薄く形成されることが望ましい。具体的にシート状の第１及び第２磁芯部材１３，１４を用いる場合にはその厚さが０．１〜１ｍｍであることが好ましい。
【００１８】
図１及び図２における第１及び第２磁芯部材１３，１４は複合材を方形状に射出成形したシート状のものが用いられ、この第１及び第２磁芯部材１３，１４は電気絶縁フィルム１２の両主面に接着される。第１及び第２磁芯部材１３，１４の電気絶縁フィルム１２の一方及び他方の主面への接着は、第１及び第２磁芯部材１３，１４及び電気絶縁フィルム１２のいずれか一方又は双方に接着剤を塗布し、その後電気絶縁フィルム１２を第１及び第２磁芯部材１３，１４で挟むようにして電気絶縁フィルム１２に接着する。この場合、第１磁芯部材１３は、コイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａにより包囲される中央部１１ｂに達するようにコイル本体１１ａの一方の面に接着される。その一方で、第２磁芯部材１４は、コイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達するように電気絶縁フィルム１２を介してコイル本体１１ａの他方の面に接着され、中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合うように接着される。
【００１９】
この実施の形態では、図２に示すように、コイル本体１１ａの外縁に位置する第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４が中央部１１ｂを中心とした対称位置に存在するように、第１及び第２磁芯部材１３，１４が方形状の電気絶縁フィルム又はシート１２の対向する角部近傍にそれぞれ接着される。そして、図１に示すように、シート状又は板状の導電部材１６が電気絶縁フィルム又はシート１２の他方の主面に第２磁芯部材１４を覆うように積層接着される。導電部材１６は銅又はアルミニウム等の導電性材料から成り、第２磁芯部材１４が導電性を有する場合には、間に絶縁フィルムを介して積層接着される。導電部材１６の厚さは０．０１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。導電部材１６の厚さを０．０１〜５ｍｍにすることにより、導電部材１６と導体１１との間隔が開き、導体１１におけるコイル本体１１ａのＱ値を向上させてアンテナコイル１０としての性能を向上させることができる。また、導電部材１６の幅１ｃｍ長さ１ｃｍの電気抵抗は５Ω以下であることが好ましい。
【００２０】
このように構成されたアンテナコイル１０は、その厚さが極めて薄く形成できる。またこの薄さのため、このアンテナコイル１０を物品１８に取付けても、アンテナコイル１０が物品１８から殆ど突出することはない。また、第１磁芯部材１３がコイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達するようにフィルム又はシート１２の一方の主面に積層され、第２磁芯部材１４の中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合うように第２磁芯部材１４がフィルム又はシート１２の他方の主面に積層されるので、導体１１により形成されたコイル本体１１ａに流れる電流により生じる磁束は第１磁芯部材１３を通過し、中央部１１ｂで第２磁芯部材１４に速やかに移行し、図１の実線矢印で示すようなループを描く。このため、このタグ用アンテナコイル１０を物品１８の表面に取付けても、その磁束方向は図１の矢印で示すような物品１８の表面と平行になり、物品１８が金属により形成されていても、物品１８に生じる渦電流は抑制されてアンテナコイル１０の共振周波数は上記金属製の物品の影響を受けず、このアンテナコイル１０は確実に作動する。
【００２１】
特にこの実施の形態では、導電部材１６を電気絶縁フィルム又はシート１２の他方の主面に積層接着したので、導体１１により形成されたコイル本体１１ａと物品１８と間にその導電部材１６が介在することになる。この導電部材１６は物品１８への電波の通過を遮蔽するため、物品１８の表面が金属により形成されていても、その金属面に生じる渦電流等による損失は発生しない。この結果、アンテナコイル１０は確実に動作する。
また、このアンテナコイル１０では、電気絶縁フィルム又はシート１２の一方の主面にコイル本体１１ａを一連の導体１１により形成するのでその取り扱いが容易になり、電気絶縁フィルム又はシート１２の両主面に第１及び第２磁芯部材１３，１４を積層接着するだけの簡単な作業でアンテナコイル１０を得ることができ、磁芯部材の外周面に導線を巻回して導体を製作する従来のアンテナコイルに比較して量産性を向上させることができる。
【００２２】
なお、上述した実施の形態では、軟磁性金属，複合材、軟磁性金属の板又は箔、アモルファス箔又はその積層材、或いはフェライトからなる第１及び第２磁芯部材１３，１４を説明したが、第１及び第２磁芯部材１３，１４は図示しないが絶縁性樹脂フィルム又はシートと、この絶縁性樹脂フィルム又はシートの表面に形成された磁性塗膜とを備えるものであっても良い。ここで磁性塗膜を形成する際の絶縁性樹脂フィルム又はシートの厚さは１０〜１００μｍであることが好ましく、更に好ましくは２０〜４０μｍである。この絶縁性樹脂フィルム又はシートとその表面に形成された磁性塗膜からなる磁芯部材では、絶縁性樹脂フィルム又はシートの表面に磁性材料からなる粉末又はフレークを含む塗料を塗布乾燥することにより作られ、射出成形において成形が困難な０．８ｍｍ以下の厚さの第１及び第２磁芯部材１３，１４を得ることができ、更に薄いアンテナコイル１０を得ることができる。
【００２３】
次に、図３及び図４に本発明の第２の実施の形態を示す。図面中上述した実施の形態と同一符号は同一部品を示し、繰り返しての説明を省略する。
この実施の形態では、円形渦巻き状に巻回されたコイル本体１１ａが導体１１により電気絶縁フィルム１２の一方の主面に形成される。この実施の形態における導体１１は、電気絶縁フィルム１２の一方の主面にＣｕ，Ａｌ，Ｚｎ等の導電材料を円形の渦巻き状にスクリーン印刷又は蒸着することにより形成される。印刷又は蒸着して導体１１を電気絶縁フィルム１２の一方の主面に形成することにより、比較的多くの生産を比較的安価に行うことが可能になる。
【００２４】
電気絶縁フィルム１２の一方の主面には、磁性材料からなる粉末又はフレークを含む塗料がコイル本体１１ａの一部を横断して塗布される。その塗料の塗布は、コイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達するように行われ、その後乾燥することにより第１磁芯部材１３を構成する磁性塗膜が形成される。このようにして形成された磁性塗膜からなる第１磁芯部材１３はフィルム又はシート１２の一方の主面に積層される。一方、電気絶縁フィルム１２の他方の主面には、磁性材料からなる粉末又はフレークを含む塗料が塗布され、その塗布は、コイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達するように行われる。具体的には、中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合い、かつコイル本体の外縁に位置する第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４が中央部１１ｂを中心とした対称位置に存在するように行われる。このように塗布された塗料は、その後乾燥することにより第２磁芯部材１４を構成する磁性塗膜が形成される。このようにして形成された磁性塗膜からなる第２磁芯部材１３はフィルム又はシート１２の他方の主面に積層される。
【００２５】
ここで塗料に含ませる磁性材料の粉末としては、カーボニル鉄粉末，鉄−パーマロイ等のアトマイズ粉末，還元鉄粉末等が用いられる。一方、磁性材料のフレークとしては、上記粉末をボールミル等で微細化して粉末を成形した後に、この粉末を機械的に扁平化して得られたフレークや、鉄系又はコバルト系アモルファス合金の溶湯粒を水冷銅に衝突させて得られたフレークが用いられる。また形成された磁性塗膜の厚さは１０〜８００μｍが好ましく、更に好ましくは３０〜３００μｍである。なお、塗料を一度塗布しただけでは所定の厚さが得られない場合には、繰り返し同一の塗料を塗布乾燥することにより所望の厚さの塗膜を得ることができる。この磁性塗膜は第１及び第２磁芯部材１３，１４としての役割を果たし、塗料を塗布乾燥させるだけの簡単な作業で磁性塗膜からなる第１及び第２磁芯部材１３，１４を有するタグ用アンテナコイル１０が得られる。
【００２６】
このように構成されたアンテナコイル１０は、磁性塗膜からなる第１及び第２磁芯部材１３，１４を有するので、射出成形において成形が困難な０．８ｍｍ以下の厚さの第１及び第２磁芯部材１３，１４を得ることが可能になり、その厚さを更に薄くすることができる。このため、磁束方向が物品表面と平行であって、物品から殆ど突出することのないアンテナコイル１０を得ることができる。また、第１及び第２磁芯部材１３，１４が電気絶縁フィルム１２又はシートに塗布形成された磁性塗膜からなるので、前述した実施の形態における第１及び第２磁芯部材１３，１４を接着する工程を省くことができ、更に簡単な作業でアンテナコイル１０を得ることができ、アンテナコイル１０の量産性を更に向上させることができる。更に、塗料を塗布乾燥させることにより磁性塗膜を形成するので、その塗料に磁性材料からなるフレークを含ませた場合には、そのフレークを絶縁性樹脂フィルム１２又はシートの表面に平行に配置すれば、第１及び第２磁芯部材１３，１４の特性を向上させることも可能になる。
【００２７】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜比較例１＞
図１及び図２に示すように単一の電気絶縁フィルムに導体１１を設けた。電気絶縁フィルムとしては、厚さ５０μｍであって縦及び横がそれぞれ５０ｍｍのポリイミドフィルムを用いた。このポリイミドフィルムの一方の主面に厚さ３５μｍの銅箔を積層接着し、この銅箔をエッチングすることによりポリイミドフィルムの一方の主面に４回渦巻き状に巻回されたコイル本体１１ａを有する一連の導体１１を形成した。導体１１は０．８ｍｍの幅に形成され、この導体１１により形成されるコイル本体１１ａの外形は４５ｍｍ×４５ｍｍであり、このコイル本体１１ａにより包囲される中央部１１ｂが３７ｍｍ×３７ｍｍの方形状になるように形成した。この電気絶縁フィルムに設けられた導体１１のみからなるアンテナコイルを比較例１とした。
【００２８】
＜実施例１＞
比較例１と同一の電気絶縁フィルムに比較例１と同一の手順により比較例１と同一の導体１１を設けた。導体１１が設けられた電気絶縁フィルム１２の一方の主面に、磁性材料からなるフレークを含む塗料をコイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達するように塗布し、電気絶縁フィルム１２の他方の主面には、磁性材料からなるフレークを含む塗料をコイル本体１１ａの外縁からコイル本体１１ａの中央部１１ｂに達し、中央部１１ｂに位置する部分が第１磁芯部材１３と重なり合うように塗布した。その後それらの塗料を乾燥させ、厚さ１１０μｍの磁性塗膜からなる第１及び第２磁芯部材１３，１４を電気絶縁フィルム１２の両主面に形成した。第１及び第２磁芯部材１３，１４はそれぞれ幅が４５ｍｍであって長さが４５ｍｍになるように塗布形成され、コイル本体の外縁に位置する第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４が中央部１１ｂを中心とした対称位置に存在するように形成した。このようにして磁性塗膜からなる第１及び第２磁芯部材１３，１４を有するアンテナコイルを実施例１とした。なお、厚さ０．１ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ６０ｍｍのアルミニウム板を物品に接する部分に配置した。
【００２９】
＜比較試験＞
物品として、１００ｍｍ×１００ｍｍであって厚さが０．１６ｍｍのアクリル板と、そのアクリル板と同形同大のアルミニウム板及び軟鋼板をそれぞれ準備した。これらのアクリル板、アルミニウム板及び軟鋼板の表面に上述した比較例１及び実施例１におけるアンテナコイルをそれぞれ配置した。そして、それらのアンテナコイルのコイル本体を形成する導体の両端部（図２のＸ及びＹ）に、コイル特性を測定する測定器（HEWLETT PACKARD社製 ４３９５）の測定用ターミナルを接続させ、その測定器により所定の周波数に対するコイル本体のＬ値並びにＱ値をそれぞれ測定した。
また、比較例１及び実施例１のアンテナコイルにそれぞれＩＣチップを接続して１３．５６ＭＨｚで作動するタグを得た。このタグを上述したアクリル板、アルミニウム板及び軟鋼板の表面にそれぞれ配置した場合の動作の有無を確認した。これらの結果を表１にそれぞれ示す。
【００３０】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１ではアクリル板、アルミニウム板及び軟鋼板上のいずれでもＬ値はほとんど変らず、アルミニウム板及び軟鋼板上の場合もアクリル板の場合に比較してＱ値の低下は少ない。しかし比較例１ではアクリル板上に比較しアルミニウム板上ではＬ値が著しく変化する。また軟鋼板上の場合はＱ値が著しく低下する。これは実施例１ではコイルから発生する磁束の方向が板の面に平行で導電板により遮蔽されているので、板の表面には達しないものの、比較例では磁束の方向が板の面に垂直であって、磁束の大部分は板に到達することによることに起因するものと考えられる。また、実施例１のアンテナコイルにＩＣチップを接続したタグは、アクリル板、アルミニウム板及び軟鋼板のいずれの表面に配置しても動作するのに対して、比較例１のアンテナコイルにＩＣチップを接続したタグは、アクリル板の表面に配置した場合にのみ動作し、アルミニウム板及び軟鋼板の表面に配置した場合には動作しなかった。これはアルミニウム板の場合はＬ値が変化し、共振周波数が変化したことと、エネルギーが鉄板に吸収され損失となったためと考えられる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、第１磁芯部材をコイル本体の外縁からコイル本体により包囲される中央部に達するようにコイル本体の一方の面に接着するので、外部の電波による磁束は第１磁芯部材に入る。また、第２磁芯部材の中央部に位置する部分が第１磁芯部材と重なり合い、かつコイル本体の外縁から中央部に達するようにその第２磁芯部材をコイル本体の他方の面に接着するので、第１磁芯部材を通過する磁束は、第１磁芯部材からそれに重なり合う第２磁芯部材に中央部で速やかに移行し、その第２磁芯部材を通ってコイル本体の外縁における第２磁芯部材の端から外部に出る。この結果、このタグ用アンテナコイルを物品の表面に取付けると、その磁束方向は物品表面と平行になるため、物品が金属により形成されていても、物品に生じる渦電流は抑制されてアンテナコイルの共振周波数は上記金属製の物品の影響を受けず、物品からの突出量を抑制するとともに確実に作動するアンテナコイルを得ることができる。
【００３３】
また、導体をエッチング若しくは打ち抜き、又はスクリーン印刷若しくは蒸着することにより形成すれば、電気絶縁フィルム又はシートへの導体の形成が比較的容易になる。一方、磁芯部材が、軟磁性金属，アモルファス又はフェライトからなる粉末又はフレーク及びプラスチックの複合材、軟磁性金属の板又は箔、アモルファス箔又はその積層材、或いはフェライトであれば、磁芯部材が比較的薄いものになり、アンテナコイル全体の厚さを薄くすることができる。特に磁性塗膜を磁芯部材とすることにより、磁芯部材を更に薄くすることができ、射出成形において成形が困難な０．８ｍｍ以下の厚さの磁芯部材により更に薄いアンテナコイルを得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態のアンテナコイルを示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】そのアンテナコイルの平面図。
【図３】本発明第２実施形態のアンテナコイルを示す図１に対応する断面図。
【図４】そのアンテナコイルの平面図。
【図５】磁芯部材に螺旋状に巻回された導体を有する従来のアンテナコイルを示す斜視図。
【図６】渦巻き状のコイル本体からなる従来のアンテナコイルを示す斜視図。
【符号の説明】
１０ タグ用アンテナコイル
１１ 導体
１１ａ コイル本体
１１ｂ 中央部
１２ 電気絶縁フィルム又はシート
１３ 第１磁芯部材
１４ 第２磁芯部材
１６ 導電部材
Claims (7)
- 導体(11)が平面内で渦巻き状に巻回されて形成されたコイル本体(11a)と、
前記コイル本体(11a)の外縁から前記コイル本体(11a)により包囲される中央部(11b)に達するように前記コイル本体(11a)の一方の面に接着されたシート状又は膜状の第１磁芯部材(13)と、
前記コイル本体(11a)の外縁から前記中央部(11b)に達するように前記コイル本体(11a)の他方の面に接着され前記中央部(11b)に位置する部分が前記第１磁芯部材(13)と重なり合うシート状又は膜状の第２磁芯部材(14)と
を備え、
前記コイル本体 (11a) 及び前記第１磁芯部材 (13) が電気絶縁フィルム又はシート (12) の一方の主面に積層され、前記第２磁芯部材 (14) が前記電気絶縁フィルム又はシート (12) の他方の主面に積層されたことを特徴とするタグ用アンテナコイル。 - コイル本体(11a)が導電性板又は箔を打ち抜くことにより形成された請求項１記載のタグ用アンテナコイル。
- 電気絶縁フィルム若しくはシート(12)の一方の主面全体に接着された導電性箔を所定のパターンでエッチングすることにより、又は電気絶縁フィルム若しくはシート(12)の一方の主面に導電材料を所定のパターンでスクリーン印刷若しくは蒸着することにより、コイル本体(11a)が前記電気絶縁フィルム又はシート(12)の一方の主面に形成された請求項１記載のタグ用アンテナコイル。
- コイル本体(11a)の外縁に位置する第１磁芯部材(13)及び第２磁芯部材(14)が中央部(11b)を中心とした対称位置に存在する請求項１ないし３いずれか記載のタグ用アンテナコイル。
- シート状又は板状の導電部材(16)がコイル本体(11a)の他方の面に第２磁芯部材(14)を覆うように接着された請求項１ないし４いずれか記載のタグ用アンテナコイル。
- 第１磁芯部材(13)及び第２磁芯部材(14)のいずれか一方または双方が、軟磁性金属，アモルファス又はフェライトからなる粉末又はフレーク及びプラスチックの複合材、軟磁性金属の板又は箔、アモルファス箔又はその積層材、或いはフェライトである請求項１ないし５いずれか記載のタグ用アンテナコイル。
- 第１磁芯部材(13)及び第２磁芯部材(14)のいずれか一方または双方が磁性粉を含むインク又は塗料を塗布乾燥することにより形成された磁性塗膜から構成された請求項１ないし５いずれか記載のタグ用アンテナコイル。
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