JPH1022722A

JPH1022722A - 複合材を用いたトランスポンダ用アンテナ及びトランスポンダ

Info

Publication number: JPH1022722A
Application number: JP8176544A
Authority: JP
Inventors: Takanori Endo; 貴則遠藤; Masami Miyake; 政美三宅; Takashi Tsuchida; 隆土田; Seiro Hachiman; 誠朗八幡
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】厚みが小さく、可撓性があり、しかも１００
ｋＨｚを超える高周波でも損失が小さく、硬貨や包装用
アルミ箔等の影響を受けにくいトランスポンダ用アンテ
ナを提供することを目的とする。【解決手段】軟磁性のフレークと合成樹脂との複合材
よりなる板状の磁芯と、該磁芯に巻き付けられたコイル
とを備えてなる複合材を用いたトランスポンダ用アンテ
ナ。フレークを構成する軟磁性材料としては純鉄、珪素
鋼、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、鉄系／コバルト系
アモルファス合金等を使用できる。フレーク厚は３０μ
以下、フレーク径は５０〜２０００μが好ましい。この
薄板状のアンテナ６，７と、渦巻き状アンテナ９とを、
各アンテナの軸心方向が直交３方向となるように配設し
てなるトランスポンダ８。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複合材を用いたトラ
ンスポンダ用アンテナに係り、特に１００ｋＨｚを超え
る周波数において作動するＩＤカード用、定期券／回数
券用など人が携帯するのに好適なトランスポンダ用アン
テナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アンテナとしてはフェライト製磁芯に巻
き線を施したものや、磁芯を持たず導線のみを巻いたコ
イルが用いられている。また交流磁場で使用するアンテ
ナでは、薄板を積層した磁芯を用いることにより渦電流
による損失を防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＩＤカード用、定期券
／回数券用など人が携帯するトランスポンダに従来のア
ンテナを用いた場合は下記の問題が生じる。

【０００４】フェライトは硬く、可撓性がないため、曲
げたとき割れるため、ポケットに入れ携帯するには適さ
ない。

【０００５】磁芯を持たないコイルでは、同心的な渦巻
状コイルとすることにより薄くすることはできるが、こ
のコイルを有するトランスポンダをポケット内において
硬貨や、タバコの包みのアルミ箔等がコイル軸心と垂直
となるようにトランスポンダに重なった場合、特性が低
下する。使用の度にトランスポンダをポケットから取り
出すようにすればかかる特性低下は回避されるが、著し
く不便である。また、ポケットから取り出して使用する
場合、水滴または雪などが付着し、特性が低下すること
がある。

【０００６】金属製の磁芯を交流で使用する場合は、相
互に絶縁した電気抵抗の高い磁性材料の薄板を積層して
渦電流による損失を防止することが広く行なわれてい
る。磁性材料の電気抵抗が高く厚さが薄いほどこの効果
は大きいが、周波数が数１００ｋＨｚを超えると現在量
産されており工業的に使用できる最も電気抵抗が高く厚
さが薄い磁性材料（アモルファス金属電気抵抗；１３
７μΩｃｍ、厚さ；２３μ）を用いても、損失が多く使
用できない。

【０００７】本発明は、厚みが小さく、可撓性があり、
しかも１００ｋＨｚを超える高周波でも損失が小さく、
硬貨や包装用アルミ箔等の影響を受けにくいトランスポ
ンダ用アンテナ及びそれを用いたトランスポンダを提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）のト
ランスポンダ用アンテナは、軟磁性のフレークと合成樹
脂との複合材よりなる板状の磁芯と、該磁芯に巻き付け
られたコイルとを備えてなるものである。

【０００９】かかるトランスポンダ用アンテナにあって
は、磁芯が軟磁性のフレークと合成樹脂との複合材より
なるため、薄く、可撓性があり、また高周波損失が小さ
い。

【００１０】このトランスポンダ用アンテナは、トラン
スポンダに組み込まれた場合、磁束はトランスポンダの
板面と平行方向に流れるようになるため、トランスポン
ダの板面に硬貨やアルミ箔が重なっても、磁束は硬貨や
アルミ箔によって殆ど影響を受けない。

【００１１】本発明（請求項２）のトランスポンダは、
板状のアンテナ２個および渦巻き状に導線を巻いた空芯
アンテナ１個を有してなるものである。この場合、２個
又は３個のアンテナの軸方向は互いに直交方向となって
いることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のトランスポンダ用アンテ
ナのフレークを構成する軟磁性材料としては純鉄、珪素
鋼、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）、鉄系／コバルト系
アモルファス合金等を使用できるが、特にコバルト系
（Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ系）アモルファス合金が
適している。アモルファス合金は高周波特性が良く、ま
た溶湯流を気流により溶滴とし水冷した銅の表面にぶつ
けることにより急冷して製造したフレーク状のアモルフ
ァスが容易に入手できる。

【００１３】渦電流の影響を防ぐためフレークの厚さは
３０μｍ以下、望ましくは１０μｍ以下が適当である。
複合材の透磁率を上げ磁芯の大きさを小さくするにはフ
レークの径が大きいほど良いが、フレークの径が大き過
ぎると磁芯の材質を均一とすることが困難となる。この
ためフレークの径は５０〜２０００μｍ、望ましくは１
００〜１０００μｍであるのが適当である。

【００１４】合成樹脂としては、熱硬化性のエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ジアクリルフタレート樹脂、メラニン樹脂、珪素
樹脂、ポリウレタン樹脂、熱可塑性のポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニール樹脂、フッ素樹
脂、メタクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂、ＡＢＡ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリア
セタール樹脂、ポリイミド樹脂等が使用できる。

【００１５】複合材中の合成樹脂の量が多くなるほど複
合材の可撓性は増し、形状付与も容易になる。また合成
樹脂の量が過小であると複合材の強度がさがる。この観
点からは合成樹脂の量は大であるほど良い。しかし合成
樹脂の量が増すと透磁率が下がる。このため合成樹脂の
量は３％〜５０％、好ましくは１０％〜４０％であるこ
とが適当である。

【００１６】成形法は射出成形、圧縮成形、圧延法、ド
クターブレード法等が使用できるが圧縮成形、圧延法、
ドクターブレード法等を使用すればフレークの面が複合
材の面方向に並び磁気特性の優れた複合材が得られる。
携帯に適し所定の特性を得るように厚さは０．３ｍｍ〜
２ｍｍ、幅、長さは１００ｍｍ以下が適当である。特に
厚さ０．３ｍｍ〜１ｍｍ、幅１０ｍｍ〜２５ｍｍ、長さ
は６０ｍｍ〜８０ｍｍが好ましい。

【００１７】巻き線の線径は太すぎるとアンテナ全体が
厚くなり、細すぎると抵抗が大きくなるので１００μ〜
２００μで適当である。

【００１８】なお、このアンテナでは、長辺と垂直コイ
ルを巻き付けるすなわち、コイルの軸を長辺に平行する
ことが適当である。

【００１９】

【実施例】

実施例１．平均厚さ５μ、平均径５００μのＣｏ系アモ
ルファス金属フレークにエポキシ系樹脂を１０％混合し
１６０℃、２００ｋｇ／ｃｍ²で圧縮成形し磁芯材料と
した。その磁芯材料を厚さ０．６ｍｍ、幅２５ｍｍ、長
さ８０ｍｍに切断し径０．１５ｍｍの導線を幅方向に平
行にＬが３ｍＨとなるだけ巻いた。

【００２０】実施例２．平均厚さ５μ、平均径５００μ
のＣｏ系アモルファス金属フレークにエポキシ系樹脂を
２０％混合し１６０℃、２００ｋｇ／ｃｍ²で圧縮成形
し磁芯材料とした。その磁芯材料を厚さ０．６ｍｍ、幅
２５ｍｍ、長さ８０ｍｍに切断し径０．１５ｍｍの導線
を幅方向に平行にＬが３ｍＨとなるだけ巻いた。

【００２１】実施例３．平均厚さ５μ、平均径５００μ
のＣｏ系アモルファス金属フレークにエポキシ系樹脂を
３０％混合し１６０℃、２００ｋｇ／ｃｍ²で圧縮成形
し磁芯材料とした。その磁芯材料を厚さ０．６ｍｍ、幅
２５ｍｍ、長さ８０ｍｍに切断し径０．１５ｍｍの導線
を幅方向に平行にＬが３ｍＨとなるだけ巻いた。

【００２２】実施例４．平均厚さ５μ、平均径５００μ
のＣｏ系アモルファス金属フレークにエポキシ系樹脂を
４０％混合し１６０℃、２００ｋｇ／ｃｍ²で圧縮成形
し磁芯材料とした。その磁芯材料を厚さ０．６ｍｍ、幅
２５ｍｍ、長さ８０ｍｍに切断し径０．１５ｍｍの導線
を幅方向に平行にＬが３ｍＨとなるだけ巻いた。

【００２３】実施例５．平均厚さ５μ、平均径３００μ
のＣｏ系アモルファス金属フレークにエポキシ系樹脂を
２０％混合し１６０℃、２００ｋｇ／ｃｍ²で圧縮成形
し磁芯材料とした。その磁芯材料を厚さ０．６ｍｍ、幅
２５ｍｍ、長さ８０ｍｍに切断し径０．１５ｍｍの導線
を幅方向に平行にＬが３ｍＨとなるだけ巻いた。

【００２４】実施例６．平均厚さ１０μ、平均径５００
μのＣｏ系アモルファス金属フレークにエポキシ系樹脂
を２０％混合し１６０℃、２００ｋｇ／ｃｍ²で圧縮成
形し磁芯材料とした。その磁芯材料を厚さ０．６ｍｍ、
幅２５ｍｍ、長さ８０ｍｍに切断し径０．１５ｍｍの導
線を幅方向に平行にＬが３ｍＨとなるだけ巻いた。

【００２５】実施例７．平均厚さ５μ、平均径５００μ
のＣｏ系アモルファス金属フレークにウレタン系樹脂と
エポキシ系樹脂の混合樹脂を２０％混合し１６０℃、２
００ｋｇ／ｃｍ²で圧縮成形し磁芯材料とした。その磁
芯材料を厚さ０．６ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ８０ｍｍに
切断し径０．１５ｍｍの導線を幅方向に平行にＬが３ｍ
Ｈとなるだけ巻いた。

【００２６】比較例１磁芯材料としては厚さ２５μのアライドケミカル社製Ｍ
ＥＴＡＧＬＡＳ２７１４Ａを幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍ
の矩形に切断し、１２枚重ね厚さ０．３ｍｍの磁芯とし
径０．１５ｍｍの導線を幅方向に平行にＬが３ｍＨとな
るだけ巻いた。

【００２７】それぞれのコイルの特性を横河ヒューレッ
ド・パッカード社製ＬＣＲ測定器を用いて抵抗Ｒ（損
失）を測定した。その結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１より、本発明のアンテナは、１００ｋ
Ｈｚを超える高周波でも損失が小さいことが明らかであ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上の通り、本発明のトランスポンダ用
アンテナは、厚みが小さく、可撓性があり、しかも１０
０ｋＨｚを超える高周波でも損失が小さく、硬貨や包装
用アルミ箔等の影響を受けにくいという優れた効果を有
する。本発明のトランスポンダは、トランスポンダをポ
ケット等に入れたまま自動改札機等で使用する場合は読
みとり機の磁東の方向にトランスポンダのアンテナの軸
の方向が一致するとは限らない。この問題を解消するに
は本発明の板状アンテナ２を直交させて配置し、さらに
渦巻き状に導線を巻いた空芯アンテナ１個を配置すれば
良い。即ち、本発明のトランスポンダは、図１のように
本発明の薄板状アンテナ６，７を２個、コイル軸心線方
向（アンテナの軸方向）を交叉させて板状トランスポン
ダ８内に配置し、かつこのトランスポンダ８内に空芯の
渦巻き状コイル９よりなる空芯アンテナを、その軸心方
向が板状トランスポンダの板面と交叉方向となるように
配置したものである。なお、アンテナ６，７とコイル９
よりなるアンテナとの軸心方向は直交３方向とするのが
好ましい。１１はチップ状回路を示す。

【００３１】トランスポンダをＩＤカード、自動改札定
期券等としてポケット等に収納したまま使用する場合
は、質問機のアンテナとトランスポンダ方向は不特定で
あるから、トランスポンダはいずれの方向の電波にも感
応しうるものである必要がある。板状トランスポンダに
軸が直交する板状アンテナを２個設ければ板の面に平行
ないずれの方向にも感応するようにすることができる
が、面に垂直な面に感応させることはできない。これに
対し、図１の板状トランスポンダでは、該トランスポン
ダの指向方向にかかわりなく、全方位からの電波に感応
させることができる。即ち、Ｘ方向の電波に対してはア
ンテナ７が感応し、Ｙ方向の電波に対してはアンテナ６
が感応し、Ｚ方向の電波に対しては空芯のアンテナ（コ
イル）９が感応する。

【図面の簡単な説明】

【図１】トランスポンダの平面図及び側面図である。

【符号の説明】

６，７薄板状アンテナ８トランスポンダ９渦巻き状アンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｂ 5/00 (72)発明者八幡誠朗東京都千代田区大手町一丁目６番１号知財サービス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軟磁性のフレークと合成樹脂との複合材
よりなる板状の磁芯と、該磁芯に巻き付けられたコイル
とを備えてなる複合材を用いたトランスポンダ用アンテ
ナ。
【請求項２】請求項１の板状のアンテナ２個および渦
巻き状に導線を巻いた空芯アンテナ１個を有してなる板
状トランスポンダ。
【請求項３】請求項２において２個または３個のアン
テナの軸方向が互いに直交方向となっていることを特徴
とするトランスポンダ。