JP2007043621A - アンテナ装置およびアンテナ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、薄型で軽量化を図り、低コストで生産性の優れた高性能のアンテナ一体型磁性シートを搭載したアンテナ装置及びアンテナ装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、非接触でデータの通信を行うＲＦＩＤシステムにおけるアンテナ装置であって、磁性部材と磁性部材に設けられたアンテナと磁性部材に設けられた整合回路と磁性部材に設けられた端子接続部を有し、磁性部材と前記磁性部材に設けられたアンテナと磁性部材に設けられた整合回路と磁性部材に設けられた端子接続部の少なくとも１つ、または全部が、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、テープ、またはフィルムの少なくとも１つの手段をもちいることによりコーティングされた構成にすることにより生産性の向上を図り、かつ通信特性を向上させたアンテナ装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦ−ＩＤ、即ちＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信媒体との通信を行う無線通信媒体処理装置に用いるアンテナ、あるいは無線通信媒体そのものに搭載されるアンテナなどにおいて、電磁誘導方式、マイクロ波方式での通信性を向上させると共に、破損に強い、アンテナ装置およびアンテナ装置の製造方法に関するものである。

図１２は、従来の技術におけるアンテナ装置の分解状態での斜視図である。従来、電磁誘導方式等による無線通信媒体との通信を行う無線通信処理装置や、無線通信媒体そのものに用いられるアンテナ装置１００は、図１２に示すように、周囲にある金属の影響を受け、磁界が弱くなり、通信に必要な相互インダクタンスが不十分となって、通信距離が短くなったり、通信ができなくなるという障害があった。そこで、金属の影響を受けないように、アンテナパターン１０２と金属とを樹脂スペーサー１０５等により離隔させたり、あるいは、フェライトなどによる磁性部材１０４をアンテナパターン１０２に近接、あるいは当接させて設置し、アンテナパターン１０２の発する磁界を強化するなどの工夫がなされていた。

ここで、樹脂スペーサー１０５等を使用する場合は、設置時の調整や、その調整にまつわる作業性等が煩雑になるなど問題があった。また、磁性部材１０４は焼結された硬度のあるフェライトのバルク材料などが用いられていたが、落下時の割れや加工性が劣る問題があった。

このように、磁界を強化することを実現しつつ、破損への耐久性を持たせるために、たとえば、フレキシブル状の磁性体をアンテナの底面や、側面に設置するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２９８０９５号公報

しかしながら、（特許文献１）に示されるフレキシブル状の磁性体は、金属系磁性粉末のセンダストや、パーマロイ等を使用するために、十分な形状に加工できる加工性を確保するためには、十分な量の有機材料を混合させる必要があり、このような有機材料が多く含まれたフレキシブル磁性体では、アンテナ近傍に配置しても、磁界強化が不十分であり、近年求められている無線通信媒体処理装置の通信距離拡張には不十分である問題があった。

また、金属系磁性粉末と有機材料とから構成されるフレキシブル磁性体では、焼結させたフェライトほどではないが、加工性が悪く、コスト高になり、また破損への耐久性も未だ不十分である問題があった。

更に、加工性の悪さに加えて、絶縁抵抗が低くなるために、漏れ電流や外界からの電界の影響を受けやすく、アンテナや無線通信媒体処理装置の誤動作の原因となったりする問題もあった。

加えて、絶縁抵抗が低いために、磁性体上に導電部材を回路パターンとして形成できず、アンテナと処理装置を接続するための、整合回路などの種々の回路などを磁性体上に組み込むことができず、装置の小型化などの点で不十分であるといった問題もあった。

本発明は、上記の問題に鑑み、電磁誘導方式やマイクロ波方式を用いて通信を行うアンテナにおいて、その周囲の金属の影響を排除して、磁界強化を実現しつつ、柔軟性を有し、かつ耐久性の高い、アンテナ装置およびアンテナ装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、磁性粉体をシート状に焼成した磁性部材と、磁性部材の少なくとも一方の面を保持する保持部材と、磁性部材及び保持部材の少なくとも一方に設けられたアンテナと、保持部材で保持された磁性部材とアンテナとを被覆する、樹脂性の保護部材とを備えた構成とする。

本発明は、磁性部材をシート状に形成しても、磁性部材は保持部材で保持されているので、磁性部材にアンテナを設ける際や、保護部材で、磁性部材とアンテナとを被覆する際に、磁性部材の破損を抑制ことが出来る。これにより、磁性部材の取り扱いを容易にしながら、アンテナ装置の薄型化を可能にすることが出来る。

本発明の請求項１に記載の発明は、磁性粉体をシート状に焼成した磁性部材と、磁性部材の少なくとも一方の面を保持する保持部材と、磁性部材及び保持部材の少なくとも一方に設けられたアンテナと、保持部材で保持された磁性部材とアンテナとを被覆する、樹脂性の保護部材とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、磁性部材をシート状に形成しても、磁性部材は保持部材で保持されているので、磁性部材にアンテナを設ける際や、保護部材で、磁性部材とアンテナとを被覆する際に、磁性部材の破損を抑制ことが出来る。これにより、磁性部材の取り扱いを容易にしながら、アンテナ装置の薄型化を可能にすることが出来る。

本発明の請求項２に記載の発明は、保持部材は、磁性部材の両面を保持することを特徴とする。

この構成によれば、磁性部材の破損を更に抑制することが出来るので、磁性部材の取り扱いを更に容易にすることが出来る。

本発明の請求項３に記載の発明は、保持部材は、樹脂性であり、磁性部材を被覆する、ことを特徴とする。

この構成によれば、保護部材で、磁性部材とアンテナとを被覆する際に、磁性部材が破損した場合であっても、磁性部材から発生する破損粉の飛散を抑制することが出来る。

本発明の請求項４に記載の発明は、保持部材は、紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする。

この構成によれば、樹脂を紫外線で硬化させることが出来るので、磁性部材に負荷を出来るだけ掛けないようにすることが出来、磁性部材の破損を更に抑制ことが出来る。

本発明の請求項５に記載の発明は、アンテナは、ループアンテナであり、ループアンテナは、いずれかの一端に接続された整合回路を有することを特徴とする。

この構成によれば、使用する周波数帯域の周期が比較的長い（例えば１３．５６ＭＨｚ）場合であっても、ループ長を短く出来るので、薄型化を可能としながら、アンテナ装置の小型化を可能とすることが出来る。

本発明の請求項６に記載の発明は、磁性部材は、複数の磁性ブロックで構成されたことを特徴とする。

この構成によれば、磁性部材を破損させることなく、磁性部材とアンテナとを、保護部材で被覆することが出来る。これにより、磁性部材の取り扱いを更に容易にすることが出来る。

本発明の請求項７に記載の発明は、磁性部材は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、または、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの磁性粉体で焼成されたことを特徴とする。

この構成によれば、磁性部材はフェライトで構成されるので、磁界の損失を低下させることが出来る。これにより、アンテナ装置の薄型化を可能としながら、通信距離を向上させることが出来る。

本発明の請求項８に記載の発明は、磁性部材は、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、または、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯの磁性粉体で焼成されたことを特徴とする。

この構成によれば、磁性部材はフェライトで構成されるので、磁界の損失を低下させることが出来る。これにより、アンテナ装置の薄型化を可能としながら、通信距離を向上させることが出来る。

本発明の請求項９に記載の発明は、磁性部材は、複数からなり、保持部材は、積層された複数の磁性部材の少なくとも一方の面を保持し、アンテナは、積層された複数の磁性部材及び保持部材の少なくとも一方に設けられ、保護部材は、積層された複数の磁性部材とアンテナとを被覆することを特徴とする。

この構成によれば、磁性部材が積層されるので、磁界の損失を低下させることが出来る。これにより、アンテナ装置の薄型化を可能としながら、通信距離を向上させることが出来る。

本発明の請求項１０に記載の発明は、磁性粉体をシート状に焼成して、磁性部材を形成し、形成された磁性部材の少なくとも一方の面を保持部材で保持し、磁性部材及び保持部材の少なくとも一方にアンテナを設け、保持部材で保持された磁性部材とアンテナとを、樹脂性の保護部材で被覆することを特徴とする。

この構成によれば、磁性部材をシート状に形成しても、磁性部材は保持部材で保持されているので、磁性部材の破損を抑制しながら、磁性部材とアンテナとを、保護部材で被覆することが出来る。これにより、薄型化を可能としたアンテナ装置を容易に製造することが出来る。

本発明の請求項１１に記載の発明は、磁性粉体をシート状に焼成して、複数の磁性部材を複数、形成し、形成された複数の磁性部材を積層し、積層された複数の磁性部材の少なくとも一方の面を保持部材で保持し、積層された複数の磁性部材及び保持部材の少なくとも一方にアンテナを設け、積層された複数の磁性部材とアンテナとを、樹脂性の保護部材で被覆することを特徴とする。

この構成によれば、磁性部材を積層するので、通信距離を向上させながら、薄型化を可能としたアンテナ装置を容易に製造することが出来る。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
まず、本発明のアンテナ装置の形状、構造について説明する。

図１は本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の斜視図、図２〜図３は本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の構造断面図である。図２〜図３は、図１のＡ−Ａ断面を示す。

図１に表されたアンテナ装置１は、フェライト系磁性体を主成分とした磁性部材２、およびアンテナ３や整合回路４や端子接続部５やスルーホール６や保護部材７などが形成されたアンテナ装置であり、このアンテナ装置は、ＩＣカ−ドやＩＣタグなどの無線通信媒体に格納されてもよく、リーダーやリーダーライターなどの無線通信媒体処理装置に格納されてもよい。

１はアンテナ装置、２は磁性部材、３はアンテナ、４は整合回路、５は端子接続部、６はスルーホール、７は保護部材である。

まず、図１を用いてアンテナ装置を構成する各部の詳細について説明する。

まず、磁性部材２について説明する。

磁性部材２はアンテナ装置１の素子を構成する形態を有するものであり、フェライトやパ−マロイ、センダスト、珪素合板等の金属材料で構成される。

磁性部材２としては、軟磁性フェライトが好ましく、フェライト粉体を乾式プレス成形し、焼成することにより焼成体、高密度のフェライト焼成体とすることができ、軟磁性フェライトの密度が３．５ｇ／ｃｍ³以上であることが好ましい。更に軟磁性フェライトの磁性体の大きさが、結晶粒界以上であることが好ましい。また磁性部材２は、０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度で形成されるシ−ト状（あるいは板状、膜状、層状）のものである。

軟磁性フェライトとしては、Ｎｉ−ＺｎＯ₃、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、または、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯからなっていてもよい。更に、アモルファス合金、パ−マロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、センダスト合金のいずれかの磁性体の単層であってもよく、フェライト、アモルファス箔、パ−マロイ、電磁鋼、センダストの積層体であってもよく、また、様々な磁性体を組み合わせた積層体であってもよい。

磁性部材２は、保持部材で被覆されている。保持部材は樹脂性であり、ここでは、紫外線硬化型樹脂である。なお、樹脂の種類は、必ずしも紫外線硬化型樹脂である必要はなく、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂など、各種の樹脂を利用することが可能である。

なお、保持部材は、必ずしも樹脂で被覆する必要はなく、例えば、シート状（あるいはフィルム状）の保持部材で磁性部材２を保持させてもよい。また、磁性部材２の少なくとも一方の面を保持すればよく、２枚のシート状の保持部材で磁性部材２を挟んで両面を保持してもよく、あるいは、１枚のシート状の保持部材で磁性部材２の一方の面を保持してもよい。

図４は本発明の実施の形態１における単層磁性部材の断面図、図５は本発明の実施の形態１における積層磁性部材の断面図、図６は本発明の実施の形態１における積層磁性部材の断面図、図７は本発明の実施の形態１における分割磁性部材の断面図である。なお、図４ないし図８では、図２及び図３と同様に、アンテナ、整合回路、端子接続部などが実装されているが、ここではこれらを省略して示している。

更には、図４に示されているようにフェライト、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、センダスト合金の単体、または図５に示されているように積層体を樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、テープ、またはフィルムの少なくとも１つの手段によりコーティングをおこなった（被覆させた）ものでもよく、また図６に示されているようにコーティングされた磁性体を積層させたものでもよく、図８に示されているように積層された磁性部材２をプレスしたり、積層された磁性部材２に熱をかけてプレスをおこなって磁性部材２を形成してもよい。

また、フェライト、アモルファス箔、パーマロイ、電磁鋼、センダスト単体および積層体が図７に示されているように磁性ブロック１０の集合体であってもよく、整合配置することにより、磁性部材２総厚に対して磁性体を効率よく形成できる。更には、全ての磁性ブロック１０がその上下面を略同一面となるように配置することで、磁性シートに要求される厚み寸法や、機械的強度、その他の物理的性能の範囲において磁性体の最大限の体積を利用することができ、また、磁性体層全体における磁性ブロック１０の比表面積が小さくなるため、保護部材７の量を少なくすることができ、高い磁気性能を得ることができる。

本発明の磁性部材２は、図４〜図８に示されているように単層、多層構造、または磁性ブロックからなり、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、テープ、またはフィルムの少なくとも１つの手段によりコーティングをおこなうことで、柔軟性が高くて耐久性に優れる上、表面抵抗が高く、表面にパターン印刷やめっきなどによる回路形成をおこなうことが容易であり、層間にまたがるスルーホールを形成するのも容易である。このためアンテナ３の端子接続部５を任意の場所に形成することができる。

また、保護部材７によりコーティングされた磁性部材２は、適度な柔軟性を有しているので、パンチング等により、容易に打ち抜き成形加工ができるので、複雑な形状の加工も低コストで、しかも大量に成形できるという特徴も有する。

また、通常、磁性部材の焼成体は非常に脆い為、焼成体上にアンテナや整合回路や端子接続部を形成することができないのであるが、あらかじめ磁性部材を樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、テープ、またはフィルムによりコーティングすることで、磁性部材の上にアンテナや整合回路や端子接続部を形成することができ、アンテナ装置の小型化および薄型化を可能とする。

更に、磁性部材２の形状としては、略三角柱、略四角柱、略円柱、略球等の形状で構成されていてもよい。

次に、アンテナ３について説明する。

３はアンテナのアンテナパターンであり、ループアンテナ構造となっている。ループアンテナの構造としては、中央に開口部を備えたループ形状であればよく、その形状は円形または略矩形または多角形のいずれであってもよい。ループアンテナ構造とすることで、十分な磁界を発生させて、誘導電力の発生と相互インダクタンスによる無線通信媒体と無線通信媒体処理装置との通信を可能とするものである。

また、磁性部材２の表面抵抗が大きいことから、磁性部材２の表面もしくは内部に直接回路を形成できるので、アンテナ３や整合回路４や端子接続部５を直接磁性部材２に形成することが可能である。

さらに、ループアンテナの材質としては、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することができ、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することができる。これにより、従来は磁性部材２とは別体で形成する必要があったのに対して、磁性部材２と一体でアンテナ３や整合回路４や端子接続部５を形成することができるので、非常に薄型のアンテナ装置１を形成することができる。

次に、整合回路４について説明する。

４は整合回路を示したものである。整合回路はコンデンサからなり、例えば、積層セラミックコンデンサなどのチップコンデンサである。この整合回路４を接続することにより、設置場所の周囲の金属等によるアンテナ特性への影響を受けにくくするともに不整合による定在波の発生を抑えることで動作の安定した損失の少ないアンテナ装置１となる。また、使用する周波数帯域の周期が比較的長い（例えば１３．５６ＭＨｚ）場合であっても、ループ長を短く出来るので、薄型化を可能としながら、アンテナ装置の小型化を可能とすることが出来る。

次に、端子接続部５について説明する。

５は端子接続部を示したものであり、磁性部材２の表面抵抗が大きいことから、磁性部材２の表面に直接形成できる。端子接続部５は、図１に示されているようにループの両側に形成されてもよく、ループの端部で対向するように形成されてもよい。

また、端子接続部５の材質としては、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することができ、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することができる。

次に、スルーホール６について説明する。

６はスルーホールを示したものであり、磁性部材２の表面に形成されたアンテナ３と整合回路４と端子接続部５を導通接続するために用いられる。

また、スルーホール６の材質としては、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することができ、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することができる。

次に、保護部材７について説明する。

７は保護部材を示したものであり、保護部材７は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、テープ、またはフィルムの少なくとも１つの手段がもちいられ、アンテナ装置１およびアンテナ装置１を構成する各部品の曲げやたわみ等に対する柔軟性だけではなく、耐熱性、耐湿性等の耐候性を考慮して選定をおこなってもよい。また、アンテナ装置１およびアンテナ装置１を構成する各部品の片面、両面、片側面、両側面または全面が、保護部材７によりコーティングされているものである。

特に焼成体の磁性部材２は、通常、曲げやたわみ等に対して破壊されてしまうのに対して、焼成体の磁性部材２の片面、両面、片側面、両側面または全面が、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、テープ、またはフィルム等の保護部材７によりコーティングをすると優れた柔軟性を有するようになり、しかも表面抵抗が高く、表面にパタ−ン印刷やめっきなどによる回路形成をおこなうことが容易になる。

また、保護部材７によりコーティングされた磁性部材２は、適度な柔軟性を有しているので、パンチング等により、容易に打ち抜き成形加工ができるので、複雑な形状の加工も低コストで、しかも大量に成形できるという特徴も有する。

次に、アンテナ装置１の製造方法について説明する。

磁性部材２の焼成体はＮｉ−Ｚｎ系フェライトまたは、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトからなるものであり、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトでは、具体的には、Ｆｅ₂Ｏ₃を４８．５ｍｏｌ％、ＺｎＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０．５５ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．４０ｍｏｌ％の組成比率で配合し、７５０℃から９００℃の範囲にて４時間焼成したものである。

上記組成の磁性仮焼粉体（磁性粉体）３０００ｇと、水溶性結合材としてメトローズ６０ＳＨ４０００（信越化学工業製）１３５ｇと、油性可塑材としてセラミゾールＣ−０８（日本油脂製）２７０ｇと、蒸留水３４０ｇをミキサーにて２０分混合し、さらに３本ロールを３回パスさせて、はい土とした。このはい土を５℃にて９６時間保存、熟成した後、真空押し出し成型装置にて約３ｍｍの厚みのシートを作製する。

次に、このシートを９５℃のドラム式乾燥機の表面をパスさせることにより、乾燥させ、所定の寸法に切断して、厚さ２．８ｍｍのシートを作製し、９００℃にて３時間焼成して、厚み２．５ｍｍの焼成体を作製した。

この焼成体に、保持部材である紫外線硬化樹脂を全面にスクリーン印刷機によりスクリーン印刷をおこない、２０〜１５０μｍの膜厚の紫外線硬化樹脂を磁性部材２の焼成体に形成する。紫外線硬化樹脂は、透明のアクリル系の樹脂でしかも５００〜６０００ｍＰａ・Ｓの粘度を有する。保持部材である紫外線硬化樹脂は、取り扱いが容易で、環境負荷物質等が含まれておらず環境汚染防止として有効な素材である。焼成体に紫外線硬化樹脂を成膜後、紫外線照射機にて１０秒間紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させる。

紫外線樹脂を全面にコーティングすることにより磁性部材２の焼成体は、外部応力や衝撃に対してクラックや割れや欠け等の発生を防止することができ、磁性部材２が柔軟性を有して、破損しにくく、特にアンテナに近接、当接させて用いた場合に、製造時や使用時、あるいは運搬時における耐衝撃性、耐久性を向上させることが可能となる。加えて、加工性がよくなり、加工時の負荷も少なくなるので、低コストも実現できるものである。

次に、紫外線硬化樹脂をコーティングした磁性部材２を２〜３層積層させる。磁性部材２を積層させる際に層の間に熱硬化性樹脂を均一に磁性部材２に塗布し、１５０℃で１時間高温槽に入れ樹脂を硬化させる。その後、プレス装置９により１．５ＭＰａの圧力を加える。圧力を加えることで磁性部材２の膜厚が２００〜５００μｍとなり、緻密でしかも磁気特性に優れた磁性部材２を作製することができる。

この磁性部材２を打抜き加工機にて打抜き、磁性部材２の成形体を作製する。通常、磁性部材２の焼成体は非常に脆く、打抜き加工が不可能であったのに対し、磁性部材２に紫外線硬化樹脂をコーティングすることにより、磁性部材２の粒子間に紫外線硬化樹脂が入る込むことで、非常に優れた柔軟性を磁性部材２が有するようになり、容易に打抜き加工ができるようになり、しかも寸法精度に優れた磁性部材２を作製することが可能となる。

磁性部材２の打抜き加工後、パンチングによりスルーホール６を形成する。スルーホール６の材質としては、銅の導電性ペーストを用いて形成する。

その後、磁性部材２の上にアンテナ３である銅箔のループアンテナを転写法により磁性部材２上に形成する。磁性部材２が磁性材料を使った９００℃の焼成体であるため、絶縁抵抗が高いことから、磁性部材２上に直接アンテナ３を形成する。

なお、積層された複数の磁性部材２を更に、保護部材７で被覆させてもよい。この場合は、保護部材７は、既に説明したとおり、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂など、各種の樹脂を利用することが可能である。

こうすることで、アンテナ３を磁性部材２に接触させることで、従来のアンテナ基板を用いたアンテナ装置よりも、磁界強度を強めることができ、通信距離を伸ばすことが可能となる。

さらに、磁性部材２の上にアンテナ３、整合回路４及び端子接続部５などの種々の回路を形成する。磁性部材２の上にアンテナ３、整合回路４及び端子接続部５などの種々の回路を形成することができることから、アンテナ装置１の小型化ができる効果がある。

最後に端子接続部５を除くアンテナ装置１の全面に、紫外線硬化樹脂をスクリーン印刷機によりスクリーン印刷をおこない、アンテナ装置１を紫外線硬化樹脂にてコーティングをおこなう。このような工程を経てアンテナ装置１が完成する。

次に本実施の形態の磁性部材２と、センダストやパーマロイ等の金属系磁性体の焼成体との柔軟性の比較を行った。

比較方法は、各比較片を９０度に折り曲げ、その繰り返しでの性状変化を調べた。比較結果を（表１）に示す。（表１）に示す「本発明の実施例」は図４と同様な磁性部材、（表１）に示す「比較例」はコーティングされていない磁性部材である

この表から、本実施の形態の磁性部材２では、柔軟性が比較例に比べ非常に優れていることがわかる。これは、焼成体の磁性部材２が紫外線硬化樹脂により全面をコーティングされると、焼成体の磁性部材２の表面から磁性材料の粒子と粒子の間に紫外線硬化樹脂が入り込むことにより、非常に優れた柔軟性を得ることができるためである。

さらに、無線通信媒体処理用アンテナ装置を用いて、本実施の形態の磁性部材２と、センダストやパーマロイ等の金属系磁性体粉末を有機結合材で練り固めた磁性部材２との特性比較を行った。

図９に本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理用アンテナ装置のアンテナユニットの断面図、図１０に本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理用アンテナ装置のアンテナユニットの斜視図を示す。５１はアンテナユニット、５２はケーブル、５３はリーダーライター装置、５４はＲＦユニットである。ここで磁性部材２の形状は、４０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍである。また、アンテナ３は、厚み１ｍｍの銅製ループアンテナで、上記磁性部材２の上に設置した。

ここでアンテナユニット５１からの実際の磁束の発生、さらにアンテナユニット５１の底部に金属が存在する場合の磁性部材の効果について説明する。

図１１に無線通信媒体処理用アンテナ装置（アンテナユニット）の磁性部材２の有無での磁束の発生図を示す。図１１（ａ）は磁性部材２がある場合、図１１（ｂ）は磁性部材２がない場合である。

５５は磁束、５６は金属材である。５７は磁性のない基板である。アンテナユニットに信号を入力するとアンテナ近傍に磁束５５が発生する。この場合、図１１（ａ）に示すように、アンテナユニット内に磁性部材２が設置されていると金属材５６の影響を受けることなく磁束５５が拡張し、通信距離が伸びる。しかし、図１１（ｂ）に示すように、ユニット内に磁性部材２が無いと、金属内を通過する磁束５５の周りに渦電流が発生し、熱に変換されるので、磁束が縮小して、通信距離が伸びなくなる。よって、アンテナユニット５１内に磁性部材２を設置することは、非常に重要となり、磁性部材２の磁気特性が通信距離の拡張を左右する。

そこで、このアンテナユニット５１の出力２．５Ｗとして、無線通信媒体の例としてのＩＣタグを用いて、上記磁性部材２での通信距離を測定した。測定結果を（表２）に示す。（表２）に示す「本発明の実施例」は図４に示すアンテナ装置、（表２）に示す「比較例」は図１２に示す従来のアンテナ装置である。

この表から、本実施の形態の磁性部材２では、１３０ｍｍまで通信距離が拡張しており、比較例に比べ優れていることがわかる。これは磁性部材２が緻密な焼成体で形成されているため、磁束５５が拡張し、通信距離が伸びるからである。

また、磁性部材の積層した場合の通信距離を（表３）に示す。（表２）に示す「本発明の実施例」は図４に示すアンテナ装置、（表２）に示す「比較例」は図１２に示す従来のアンテナ装置である。

（表３）では、磁性部材の積層数を変えて通信距離を測定しており、積層数を１枚構成→２枚構成→３枚構成と増やすと、通信距離が、１０３．０ｍｍ→１２３．０ｍｍ→１３２．５ｍｍに増大している。なお、（表３）中の「セルシート品」は、１枚構成で複数の磁性ブロックで構成されている磁性部材であり、（表３）中の「セル樹脂コート品」は、「セルシート品」をコーティングした磁性部材である。

以上より、無線通信媒体処理用アンテナ装置を、商品棚や、商品籠として利用した場合に、適切に商品管理を行うことが可能となる。

例えば、商品が医薬品などの場合には、これらの商品に付するＩＣタグなどに、予めその名称、有効期限、納入日などを設定しておき、箱状体を医薬品収納棚として利用する場合には、医薬品の在庫管理が容易になり、例えば有効期限直前の薬をあらかじめ廃棄し、どの薬がどの程度残っているかを収納しているだけで確認できるようになる。同様に、商品を書籍や食料品などとした場合であっても同じである。このため、棚卸などの効率が非常に向上するメリットがある。

このように、磁性部材２を、板状やシート状などに加工して、ＩＣタグなどを始めとする無線通信媒体に組み込まれるアンテナや、この無線通信媒体との通信を行うアンテナの背面や底面、側面などの位置に近接、又は当接させた形態とすることで、従来の金属系磁性粉体を用いた磁性部材２よりも、周囲の金属の影響を回避して、その磁界強度を強めることができ、通信距離を伸ばすことが可能となる。更にその上、フェライトや金属系磁性粉体を用いた場合に比べて、柔軟性の高い磁性部材２とすることができるため、製造時や運搬時、あるいは使用時に損傷などが生じにくく、耐久性の高いアンテナユニットを形成することができる。これにより、無線通信媒体、および無線通信媒体処理装置の性能と耐久性の同時向上を実現することが可能となるものである。

なお、磁性部材２の外側（アンテナと共に磁性部材を挟む位置に）金属部材を設けることで、シールドの役割を有し、外側にアンテナから発せられる磁界の漏洩を防止できるメリットがある。これにより。例えばアンテナの内側のみに存在する無線通信媒体のみとのやり取りを行いたい場合に好適である。

本発明は、商品棚などに収納される非接触ＩＣカードやＩＣタグなどの無線通信媒体に電力と送信データを供給し、無線通信媒体から受信データを負荷変動により取得する無線通信媒体処理装置であって、特に自動で商品管理、書籍管理等が可能となる収納棚、展示棚以外の医薬品管理、危険物管理、貴重品管理システム等々などの、通信範囲を拡大させることが必要な用途にも適用できる。

本発明の実施１の形態におけるアンテナ装置の斜視図 本発明の実施１の形態におけるアンテナ装置の構造断面図 本発明の実施１の形態におけるアンテナ装置の構造断面図 本発明の実施１の形態における単層磁性部材の断面図 本発明の実施１の形態における積層磁性部材の断面図 本発明の実施１の形態における積層磁性部材の断面図 本発明の実施１の形態における分割磁性部材の断面図 本発明の実施１の形態におけるプレス機を使用したときの積層磁性部材の断面図 本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理用アンテナ装置のアンテナユニットの断面図 本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理用アンテナ装置のアンテナユニットの斜視図 無線通信媒体処理用アンテナ装置の磁性部材の有無での磁束の発生図 従来の技術におけるアンテナ装置の分解状態での斜視図

符号の説明

１ アンテナ装置
２ 磁性部材
３ アンテナ
４ 整合回路
５ 端子接続部
６ スルーホール
７ 保護部材
８ チップコンデンサー
９ プレス装置
１０ 磁性ブロック
１００ アンテナ装置
１０１ 樹脂ケース（本体）
１０２ アンテナパターン
１０３ 整合回路
１０４ 磁性材部
１０５ 樹脂スペーサー
１０６ 金属板
１０７ 樹脂ケース（裏ブタ）

Claims (11)

1. 磁性粉体をシート状に焼成した磁性部材と、
   前記磁性部材の少なくとも一方の面を保持する保持部材と、
   前記磁性部材及び前記保持部材の少なくとも一方に設けられたアンテナと、
   前記保持部材で保持された磁性部材と前記アンテナとを被覆する、樹脂性の保護部材とを備えた、
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記保持部材は、前記磁性部材の両面を保持する、
   ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記保持部材は、樹脂性であり、前記磁性部材を被覆する、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
4. 前記保持部材は、紫外線硬化型樹脂である、
   ことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
5. 前記アンテナは、ループアンテナであり、
   前記ループアンテナは、いずれかの一端に接続された整合回路を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 前記磁性部材は、複数の磁性ブロックで構成された、
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項に記載のアンテナ装置。
7. 前記磁性部材は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、または、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトの前記磁性粉体で焼成された、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項に記載のアンテナ装置。
8. 前記磁性部材は、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、または、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｎＯ、ＣｕＯの前記磁性粉体で焼成された、
   ことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
9. 前記磁性部材は、複数からなり、
   前記保持部材は、積層された複数の前記磁性部材の少なくとも一方の面を保持し、
   前記アンテナは、積層された前記複数の磁性部材及び前記保持部材の少なくとも一方に設けられ、
   前記保護部材は、積層された前記複数の磁性部材と前記アンテナとを被覆する、
   ことを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項に記載のアンテナ装置。
10. 磁性粉体をシート状に焼成して、磁性部材を形成し、
    形成された前記磁性部材の少なくとも一方の面を保持部材で保持し、
    前記磁性部材及び前記保持部材の少なくとも一方にアンテナを設け、
    前記保持部材で保持された磁性部材と前記アンテナとを、樹脂性の保護部材で被覆する、
    ことを特徴とするアンテナ装置の製造方法。
11. 磁性粉体をシート状に焼成して、複数の前記磁性部材を複数、形成し、
    形成された前記複数の磁性部材を積層し、
    積層された前記複数の磁性部材の少なくとも一方の面を保持部材で保持し、
    積層された前記複数の磁性部材及び前記保持部材の少なくとも一方にアンテナを設け、
    積層された前記複数の磁性部材と前記アンテナとを、樹脂性の保護部材で被覆する、
    ことを特徴とする請求項１０記載のアンテナ装置の製造方法。