JP4085597B2 - 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９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９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８に示すように板状又は円柱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８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８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、電気絶縁フィルム又は電気絶縁シートにより形成された絶縁部材１１と、絶縁部材１１の表面に蛇行して往路部１２ａと復路部１２ｂが交互に形成された一連の導電体１２と、絶縁部材１１の裏面に接着され往路部１２ａと重なることなくそれぞれの復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆う複数の第１磁芯部材１３とを備えたアンテナコイルである。
この請求項１に記載されたアンテナコイルでは、絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３を接着するので、導電体１２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、図１の実線矢印で示すようなループを描き、物品１８の表面と平行になり、このアンテナコイルを取り付けた物品の表面が金属であっても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。
また、第１磁芯部材１３は往路部１２ａと重なることなく復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように絶縁部材１１の裏面に接着されるので、図１の拡大図における破線矢印に示すように、第１磁芯部材１３を通過する磁束は、その端部においてその一部は拡散して往路部１２ａの上方を通過し、隣接する第１磁芯部材１３に再び戻り、往路部１２ａと復路部１２ｂを含む一連の導電体１２がその一部の磁束の周囲に巻回されたアンテナコイルと同一になる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図３及び図４に示すように、絶縁部材１１の表面に複数の第２磁芯部材１４が復路部１２ｂと重なることなくそれぞれの往路部１２ａを覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材１３の端部と重なるように接着され、第２磁芯部材１４は第１磁芯部材１３を通過する磁束を往路部１２ａにおいて絶縁部材１１の表面側に導くように構成されたアンテナコイルである。
この請求項２に係るアンテナコイルでは、第１磁芯部材１３を通過する磁束は、図３における実線矢印に示すように、第１及び第２磁芯部材１３，１４を交互に移動しつつそれらの第１及び第２磁芯部材１３，１４を通過する。このため、往路部１２ａと復路部１２ｂは磁束の表及び裏に交互に存在することになり、この往路部１２ａと復路部１２ｂを含む一連の導電体１２がその磁束の周囲に巻回されたアンテナコイルと同一になる。この結果、磁芯部材の外周面に導線を巻回して製作する従来のアンテナコイルと同一の特性を有するアンテナコイル１０を比較的容易に得ることができ、従来の銅線を巻介する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。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、図５及び図６に示すように、導電体１２が所定の間隔をあけて互いに沿うように絶縁部材１１の表面に蛇行して形成された複数本の導電線２１，２２を有し、導電線２１の終端部が隣接する導電線２２の始端部に接続されて一連の導電体１２が構成されたアンテナコイルである。
この請求項３に記載されたアンテナコイルでは、第１及び第２磁芯部材１３，１４を通過する磁束の表及び裏に交互に存在する往路部２１ａ，２２ａと復路部２１ｂ，２２ｂの本数を増加させていわゆる巻き線回数を容易に増加させることができ、この巻き線回数を増加させることによりアンテナコイルの特性を向上させることができる。
【０００８】
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、絶縁部材１１の表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、又は絶縁部材１１の表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、導電体１２が絶縁部材１１の表面に形成された請アンテナコイルである。
この請求項４に記載されたアンテナコイルでは、導電体１２を絶縁部材１１の表面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５に係る発明は、請求項１ないし４いずれか記載の発明であって、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アンテナコイルである。
この請求項５に記載されたアンテナコイルでは、第１又は第２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。
【００１０】
請求項６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、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絶縁部材１１に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アンテナコイルである。
この請求項６に記載された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。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし６いずれかに係る発明であって、シート状又は板状の導電部材１６が絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３を覆うように接着されたアンテナコイルである。
この請求項７に記載されたアンテナコイルでは、導電体１２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。
【００１２】
【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、アンテナコイル１０は、電気絶縁フィルム又は電気絶縁シートにより形成された絶縁部材１１と、絶縁部材１１の表面に導電材料により蛇行するように形成された導電体１２と、絶縁部材１１の裏面に接着され第１磁芯部材１３とを有する。絶縁部材１１は電気絶縁性を有するプラスチック製のフィルム又はシート或いは紙により長方形状に形成されるが、ポリエステルやポリイミド等のプラスチックフィルム又はプラスチックシートにより形成されることが好ましい。導電体１２の形成は、絶縁部材１１の表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、若しくは所定のパターンで打ち抜かれた導電性箔又は薄板を絶縁部材１１の表面に接着することにより、又は絶縁部材１１の表面にＣｕ，Ａｌ，Ｚｎ等の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することができる。
【００１３】
図２に示すように、導電体１２は絶縁部材１１の表面にその幅方向に所定の間隔をあけかつその長手方向に延びる往路部１２ａと復路部１２ｂが交互に形成され、これらの往路部１２ａと復路部１２ｂの両端を交互に接続して上記往路部１２ａと復路部１２ｂを蛇行させる複数の接続部１２ｃとを有する。また絶縁部材１１の表面には一対のリード部１２ｄ，１２ｄが設けられる。これらのリード部１２ｄ，１２ｄの一端は絶縁部材１１の幅方向の両端に位置する往路部１２ａと復路部１２ｂにそれぞれ接続され、他端は絶縁部材１１の幅方向の略中央に互いに近接するように設けられ、タグとして使用する場合におけるＩＣチップ又はコンデンサ１９は、一対のリード線１２ｄ，１２ｄの他端にそれぞれ電気的に接続された状態で、絶縁部材１１の表面に接着される。
【００１４】
一方、第１磁芯部材１３は、往路部１２ａと重なることなく復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように絶縁部材１１の裏面に接着される。第１磁芯部材１３としては、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、第１磁芯部材１３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良く、方形状に形成されたフェライトであっても良い。
【００１５】
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。
【００１６】
また第１磁芯部材１３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磁芯部材１３を形成することができる。このように形成された第１磁芯部材１３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磁芯部材１３が得られる。ここで、極力薄いアンテナコイル１０の厚さ方向の大部分を占めることになる第１磁芯部材１３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磁芯部材１３を用いる場合には、第１磁芯部材１３を構成するシートの厚さを０．０１〜１ｍｍにすることが好ましく、０．０５〜１ｍｍにすることが更に好ましい。また、このようにシートを薄く形成すれば複数枚のシートを積層して第１磁芯部材１３とすることによりその厚さを調整することもできる。
【００１７】
図１及び図２における第１磁芯部材１３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磁芯部材１３は電気絶縁フィルム１２の裏面に接着される。第１磁芯部材１３の絶縁部材１１への接着は、第１磁芯部材１３及び絶縁部材１１のいずれか一方又は双方に接着剤を塗布し、その後絶縁部材１１に第１磁芯部材１３を押し当てることにより接着する。この場合、第１磁芯部材１３は、往路部１２ａと重なることなく復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように絶縁部材１１の裏面に接着される。
【００１８】
この実施の形態では、図１に示すように、シート状又は板状の導電部材１６が絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３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１磁芯部材１３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と導電体１２との間隔が開き、導電体１２における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。
【００１９】
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、絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３を接着するので、導電体１２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、図１の実線矢印で示すようなループを描く。また、第１磁芯部材１３は往路部１２ａと重なることなく復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように絶縁部材１１の裏面に接着されるので、図１の拡大図における破線矢印に示すように、第１磁芯部材１３を通過する磁束は、その端部においてその一部は拡散して往路部１２ａの上方を通過し、隣接する第１磁芯部材１３に再び戻る。
【００２０】
従って、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を通過することが少なくなる。このため、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。特にこの実施の形態では、導電部材１６を絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３を覆うように積層接着したので、第１磁芯部材１３と物品１８と間にその導電部材１６が介在することになる。このため、第１磁芯部材１３を通過してその端部から拡散して往路部１２ａの上方を通過する磁束は増加し、アンテナコイル１０は確実に動作することになる。
【００２１】
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磁芯部材１３を説明したが、第１磁芯部材１３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磁芯部材１３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。
【００２２】
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、絶縁部材１１の表面に第２磁芯部材１４が復路部１２ｂと重なることなく往路部１２ａを覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材１３の端部と重なるように接着される。この実施の形態における第２磁芯部材１４は、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形成された磁性塗膜から形成される。即ち、磁性材料からなる粉末又はフレークを含む塗料が復路部１２ｂと重なることなく往路部１２ａを覆うように絶縁部材１１の表面に塗布され、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。
【００２３】
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。この磁性塗膜からなる第２磁芯部材１４は、塗料を塗布乾燥させるだけの簡単な作業で比較的薄い第２磁芯部材１４を得ることが可能になる。
【００２４】
このように構成されたアンテナコイル１０は、第２磁芯部材１４が磁性塗膜から形成されるので、射出成形において成形が困難な０．８ｍｍ以下の厚さの第２磁芯部材１４を得ることが可能になり、その厚さを薄くすることができる。また、往路部１２ａを覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材１３の端部と重なるように第２磁芯部材１４を絶縁部材１１の表面に接着するので、第１磁芯部材１３を通過する磁束は、図３における実線矢印に示すように、第１磁芯部材１３の端部において第２磁芯部材１４に移行して往路部１２ａの上方を通過し、第２磁芯部材１４の端部から隣接する第１磁芯部材１３の端部に再び移行する。このため、第２磁芯部材１４は第１磁芯部材１３を通過する磁束を往路部１２ａにおいて絶縁部材１１の表面側に導き、磁束は第１及び第２磁芯部材１３，１４を交互に移動しつつそれらの第１及び第２磁芯部材１３，１４を通過する。このため、往路部１２ａと復路部１２ｂは磁束の表及び裏に交互に存在することになり、この往路部１２ａと復路部１２ｂを含む一連の導電体１２がその磁束の周囲に巻回されたアンテナコイルと同一になる。このため、磁芯部材の外周面に導線を巻回して第１導体を製作する従来のアンテナコイルと同一の特性を有するアンテナコイル１０を比較的容易に得ることができ、従来の銅線を巻介する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。
【００２５】
次に、図５及び図６に本発明の第３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、導電体１２が２本の導電線２１，２２を有し、この２本の導電線２１，２２は所定の間隔をあけて互いに沿うように絶縁部材１１の表面にそれぞれ蛇行して形成される。２本の導電線２１，２２には往路部２１ａ，２２ａと復路部２１ｂ，２２ｂがそれぞれ交互に形成され、それぞれの往路部２１ａ，２２ａと復路部２１ｂ，２２ｂが複数の接続部２１ｃ，２２ｃにより交互に接続される。また２本の導電線２１，２２の両端にはリード部２１ｄ，２２ｄがそれぞれ設けられ、一方の導電線２１の終端部におけるリード部２１ｄが隣接する他方の導電線１１の始端部におけるリード部２２ｄに接続されて一連の導電体１２が構成される。
【００２６】
そして、往路部２１ａ，２２ａと重なることなく復路部２１ｂ，２２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように第１磁芯部材１３が絶縁部材１１の裏面に接着され、絶縁部材１１の表面に第２磁芯部材１４が復路部２１ｂ，２２ｂと重なることなく往路部２１ａ，２２ａを覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材１３の端部と重なるように接着される。
このように構成されたアンテナコイル１０では、導電体１２を２本の導電線２１，２２により構成するので、第１及び第２磁芯部材１３，１４を通過する磁束の表及び裏に交互に存在する往路部２１ａ，２２ａと復路部２１ｂ，２２ｂの本数は単一の導電線から導電体が構成される場合に比較して増加する。このため、いわゆる巻き線回数が増加することになり、この巻き線回数を増加させることによりアンテナコイルの特性を向上させることができる。
【００２７】
なお、上述した第３の実施の形態では、２本の導電線２１，２２から構成される導電体１２を説明したが、導電体１２は図７に示すように３本の導電線３１，３２，３３から構成されるものであっても良く、図示しないが４本、５本、６本、７本、又は９本以上の導電線から構成しても良い。導電線の数を増加させると、いわゆる巻き線回数が増加することになり、この巻き線回数を増加させることによりアンテナコイルの特性を更に向上させることができる。
また、上述した実施の形態では、複合材を射出成形することにより得られた第１磁芯部材１３と磁性塗膜からなる第２磁芯部材１４を説明したが、第１磁芯部材を磁性塗膜から構成しても良く、第２磁芯部材を軟磁性金属，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、或いはフェライトにより構成しても良い。
【００２８】
【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。
＜実施例１＞
図１及び図２に示すように電気絶縁フィルムからなる絶縁部材１１の表面に導電体１２を形成した。電気絶縁フィルムとしては、厚さ５０μｍであって縦及び横が６５ｍｍ×５５ｍｍ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表面に蛇行して、長さがそれぞれ４０ｍｍの往路部１２ａと復路部１２ｂが１０ｍｍの隙間を開けて交互に３本形成された一連の導電体１２を形成した。この導電体１２は０．８ｍｍの幅に形成した。
【００２９】
その後、導電体１２が設けられた電気絶縁フィルム１２の裏面に、厚さが１ｍｍであって縦及び横が４０ｍｍ×２０ｍｍの第１磁芯部材１３を接着した。第１磁芯部材１３としては、カーボニル鉄粉をナイロン樹脂に９２重量％含ませた複合材を射出成形したものを使用した。第１磁芯部材１３の接着は、第１磁芯部材１３が往路部１２ａと重なることなく復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように行った。
そして厚さが０．１ｍｍであって縦及び横が７０ｍｍ×６０ｍｍのアルミ板からなる導電部材１６を、絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３を覆うように接着した。このようにして第１磁芯部材１３のみを有するアンテナコイルを実施例１とした。
【００３０】
＜実施例２＞
実施例１と同一の第１磁芯部材１３のみを有するアンテナコイルを得た。そして実施例１と同一の複合材により実施例１における第１磁芯部材と同形同大の第２磁芯部材１４を準備した。この第２磁芯部材１４を復路部１２ｂと重なることなく往路部１２ａを覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材１３の端部と重なるように絶縁部材１１の表面に接着して図３及び図４に示すアンテナコイルを得た。このように第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４の双方を有するアンテナコイルを実施例２とした。
【００３１】
＜比較例１＞
図９に示すようにベース板１としての単一の電気絶縁フィルムにコイル本体２を形成した。電気絶縁フィルム１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１の表面に厚さ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導体を形成して、ポリイミドフィルムの一方の主面にその導体が４回渦巻き状に巻回されたコイル本体２を形成した。導体は０．８ｍｍの幅に形成され、この導体により形成されるコイル本体２の外形は４５ｍｍ×４５ｍｍであり、このコイル本体２により包囲される中央部は３７ｍｍ×３７ｍｍの方形状になるように形成した。そして厚さが０．１ｍｍであって縦及び横が７０ｍｍ×６０ｍｍのアルミ板からなる図示しない導電部材を、電気絶縁フィルムからなるベース板１の裏面に接着した。この電気絶縁フィルムからなるベース板１に渦巻き状のコイル本体２が形成されたアンテナコイルを比較例１とした。
【００３２】
＜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実施例１及び２並びに比較例１におけるアンテナコイルをそれぞれ配置した。アンテナコイルの配置に際しては、導電部材がそれらの物品に直接接触するように配置した。そして、それらのアンテナコイルの導電体１２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コンデンサ１６を接続して８．２ＭＨｚで作動するＥＡＳ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。
【００３３】
【表１】
【００３４】
表１から明らかなように、実施例１及び実施例２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及び実施例２ではコイルから発生する磁束の方向が板の面に平行になっているのに対して、比較例では磁束の方向が板の面に垂直であって、導電部材を接着していても磁束の大部分が板に到達してしまうことに起因するものと考えられる。また、実施例１及び実施例２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。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、絶縁部材と、絶縁部材の表面に蛇行して往路部と復路部が交互に形成された一連の導電体と、絶縁部材の裏面に接着された第１磁芯部材とを備えたので、導電体に流れる電流により生じる磁束は第１磁芯部材を通過してアンテナコイルが取付けられる物品の表面と平行になる。また、第１磁芯部材は往路部と重なることなく復路部を絶縁部材の裏面から覆うように絶縁部材の裏面に接着されるので、第１磁芯部材を通過する磁束は、その端部においてその一部は拡散して往路部の上方を通過し、隣接する第１磁芯部材に再び戻り、その物品表面が金属であってもその影響を受けずに確実に作動する。
【００３６】
また、復路部と重なることなく往路部を覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材の端部と重なるように第２磁芯部材を絶縁部材の表面に接着すれば、磁束が第１及び第２磁芯部材を交互に移動しつつそれらの第１及び第２磁芯部材を通過する。このため、往路部と復路部は磁束の表及び裏に交互に存在することになり、この往路部と復路部を含む一連の導電体がその磁束の周囲に巻回されたアンテナコイルと同一になり、磁芯部材の外周面に導線を巻回して製作する従来のアンテナコイルと同一の特性を有するアンテナコイルを比較的容易に得ることができ、その量産性を向上させることができる。更に、所定の間隔をあけて互いに沿うように絶縁部材の表面に蛇行して形成された複数本の導電線により一連の導電体を形成すれば、磁束の表及び裏に交互に存在する往路部と復路部の本数を増加させていわゆる巻き線回数を容易に増加させることができ、この巻き線回数を増加させることによりアンテナコイルの特性を向上させることができる。
【００３７】
更に、導電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、絶縁部材への導電体の形成が比較的容易になり、第１又は第２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】本発明第３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６】そのアンテナコイルの平面図。
【図７】３本の導電線からなる導電体を有するアンテナコイルの平面図。
【図８】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９】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】
１１ 絶縁部材
１２ 導電体
１２ａ，２１ａ，２２ａ 往路部
１２ｂ，２１ｂ，２２ｂ 復路部
１３ 第１磁芯部材
１４ 第２磁芯部材
１６ 導電部材
２１，２２ 導電線
【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９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９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８に示すように板状又は円柱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８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８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、電気絶縁フィルム又は電気絶縁シートにより形成された絶縁部材１１と、絶縁部材１１の表面に蛇行して往路部１２ａと復路部１２ｂが交互に形成された一連の導電体１２と、絶縁部材１１の裏面に接着され往路部１２ａと重なることなくそれぞれの復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆う複数の第１磁芯部材１３とを備えたアンテナコイルである。
この請求項１に記載されたアンテナコイルでは、絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３を接着するので、導電体１２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、図１の実線矢印で示すようなループを描き、物品１８の表面と平行になり、このアンテナコイルを取り付けた物品の表面が金属であっても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。
また、第１磁芯部材１３は往路部１２ａと重なることなく復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように絶縁部材１１の裏面に接着されるので、図１の拡大図における破線矢印に示すように、第１磁芯部材１３を通過する磁束は、その端部においてその一部は拡散して往路部１２ａの上方を通過し、隣接する第１磁芯部材１３に再び戻り、往路部１２ａと復路部１２ｂを含む一連の導電体１２がその一部の磁束の周囲に巻回されたアンテナコイルと同一になる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図３及び図４に示すように、絶縁部材１１の表面に複数の第２磁芯部材１４が復路部１２ｂと重なることなくそれぞれの往路部１２ａを覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材１３の端部と重なるように接着され、第２磁芯部材１４は第１磁芯部材１３を通過する磁束を往路部１２ａにおいて絶縁部材１１の表面側に導くように構成されたアンテナコイルである。
この請求項２に係るアンテナコイルでは、第１磁芯部材１３を通過する磁束は、図３における実線矢印に示すように、第１及び第２磁芯部材１３，１４を交互に移動しつつそれらの第１及び第２磁芯部材１３，１４を通過する。このため、往路部１２ａと復路部１２ｂは磁束の表及び裏に交互に存在することになり、この往路部１２ａと復路部１２ｂを含む一連の導電体１２がその磁束の周囲に巻回されたアンテナコイルと同一になる。この結果、磁芯部材の外周面に導線を巻回して製作する従来のアンテナコイルと同一の特性を有するアンテナコイル１０を比較的容易に得ることができ、従来の銅線を巻介する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。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、図５及び図６に示すように、導電体１２が所定の間隔をあけて互いに沿うように絶縁部材１１の表面に蛇行して形成された複数本の導電線２１，２２を有し、導電線２１の終端部が隣接する導電線２２の始端部に接続されて一連の導電体１２が構成されたアンテナコイルである。
この請求項３に記載されたアンテナコイルでは、第１及び第２磁芯部材１３，１４を通過する磁束の表及び裏に交互に存在する往路部２１ａ，２２ａと復路部２１ｂ，２２ｂの本数を増加させていわゆる巻き線回数を容易に増加させることができ、この巻き線回数を増加させることによりアンテナコイルの特性を向上させることができる。
【０００８】
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、絶縁部材１１の表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、又は絶縁部材１１の表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、導電体１２が絶縁部材１１の表面に形成された請アンテナコイルである。
この請求項４に記載されたアンテナコイルでは、導電体１２を絶縁部材１１の表面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５に係る発明は、請求項１ないし４いずれか記載の発明であって、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アンテナコイルである。
この請求項５に記載されたアンテナコイルでは、第１又は第２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。
【００１０】
請求項６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、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絶縁部材１１に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アンテナコイルである。
この請求項６に記載された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。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし６いずれかに係る発明であって、シート状又は板状の導電部材１６が絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３を覆うように接着されたアンテナコイルである。
この請求項７に記載されたアンテナコイルでは、導電体１２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。
【００１２】
【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、アンテナコイル１０は、電気絶縁フィルム又は電気絶縁シートにより形成された絶縁部材１１と、絶縁部材１１の表面に導電材料により蛇行するように形成された導電体１２と、絶縁部材１１の裏面に接着され第１磁芯部材１３とを有する。絶縁部材１１は電気絶縁性を有するプラスチック製のフィルム又はシート或いは紙により長方形状に形成されるが、ポリエステルやポリイミド等のプラスチックフィルム又はプラスチックシートにより形成されることが好ましい。導電体１２の形成は、絶縁部材１１の表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、若しくは所定のパターンで打ち抜かれた導電性箔又は薄板を絶縁部材１１の表面に接着することにより、又は絶縁部材１１の表面にＣｕ，Ａｌ，Ｚｎ等の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することができる。
【００１３】
図２に示すように、導電体１２は絶縁部材１１の表面にその幅方向に所定の間隔をあけかつその長手方向に延びる往路部１２ａと復路部１２ｂが交互に形成され、これらの往路部１２ａと復路部１２ｂの両端を交互に接続して上記往路部１２ａと復路部１２ｂを蛇行させる複数の接続部１２ｃとを有する。また絶縁部材１１の表面には一対のリード部１２ｄ，１２ｄが設けられる。これらのリード部１２ｄ，１２ｄの一端は絶縁部材１１の幅方向の両端に位置する往路部１２ａと復路部１２ｂにそれぞれ接続され、他端は絶縁部材１１の幅方向の略中央に互いに近接するように設けられ、タグとして使用する場合におけるＩＣチップ又はコンデンサ１９は、一対のリード線１２ｄ，１２ｄの他端にそれぞれ電気的に接続された状態で、絶縁部材１１の表面に接着される。
【００１４】
一方、第１磁芯部材１３は、往路部１２ａと重なることなく復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように絶縁部材１１の裏面に接着される。第１磁芯部材１３としては、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、第１磁芯部材１３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良く、方形状に形成されたフェライトであっても良い。
【００１５】
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。
【００１６】
また第１磁芯部材１３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磁芯部材１３を形成することができる。このように形成された第１磁芯部材１３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磁芯部材１３が得られる。ここで、極力薄いアンテナコイル１０の厚さ方向の大部分を占めることになる第１磁芯部材１３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磁芯部材１３を用いる場合には、第１磁芯部材１３を構成するシートの厚さを０．０１〜１ｍｍにすることが好ましく、０．０５〜１ｍｍにすることが更に好ましい。また、このようにシートを薄く形成すれば複数枚のシートを積層して第１磁芯部材１３とすることによりその厚さを調整することもできる。
【００１７】
図１及び図２における第１磁芯部材１３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磁芯部材１３は電気絶縁フィルム１２の裏面に接着される。第１磁芯部材１３の絶縁部材１１への接着は、第１磁芯部材１３及び絶縁部材１１のいずれか一方又は双方に接着剤を塗布し、その後絶縁部材１１に第１磁芯部材１３を押し当てることにより接着する。この場合、第１磁芯部材１３は、往路部１２ａと重なることなく復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように絶縁部材１１の裏面に接着される。
【００１８】
この実施の形態では、図１に示すように、シート状又は板状の導電部材１６が絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３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１磁芯部材１３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と導電体１２との間隔が開き、導電体１２における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。
【００１９】
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、絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３を接着するので、導電体１２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、図１の実線矢印で示すようなループを描く。また、第１磁芯部材１３は往路部１２ａと重なることなく復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように絶縁部材１１の裏面に接着されるので、図１の拡大図における破線矢印に示すように、第１磁芯部材１３を通過する磁束は、その端部においてその一部は拡散して往路部１２ａの上方を通過し、隣接する第１磁芯部材１３に再び戻る。
【００２０】
従って、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を通過することが少なくなる。このため、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。特にこの実施の形態では、導電部材１６を絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３を覆うように積層接着したので、第１磁芯部材１３と物品１８と間にその導電部材１６が介在することになる。このため、第１磁芯部材１３を通過してその端部から拡散して往路部１２ａの上方を通過する磁束は増加し、アンテナコイル１０は確実に動作することになる。
【００２１】
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磁芯部材１３を説明したが、第１磁芯部材１３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磁芯部材１３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。
【００２２】
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、絶縁部材１１の表面に第２磁芯部材１４が復路部１２ｂと重なることなく往路部１２ａを覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材１３の端部と重なるように接着される。この実施の形態における第２磁芯部材１４は、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形成された磁性塗膜から形成される。即ち、磁性材料からなる粉末又はフレークを含む塗料が復路部１２ｂと重なることなく往路部１２ａを覆うように絶縁部材１１の表面に塗布され、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。
【００２３】
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。この磁性塗膜からなる第２磁芯部材１４は、塗料を塗布乾燥させるだけの簡単な作業で比較的薄い第２磁芯部材１４を得ることが可能になる。
【００２４】
このように構成されたアンテナコイル１０は、第２磁芯部材１４が磁性塗膜から形成されるので、射出成形において成形が困難な０．８ｍｍ以下の厚さの第２磁芯部材１４を得ることが可能になり、その厚さを薄くすることができる。また、往路部１２ａを覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材１３の端部と重なるように第２磁芯部材１４を絶縁部材１１の表面に接着するので、第１磁芯部材１３を通過する磁束は、図３における実線矢印に示すように、第１磁芯部材１３の端部において第２磁芯部材１４に移行して往路部１２ａの上方を通過し、第２磁芯部材１４の端部から隣接する第１磁芯部材１３の端部に再び移行する。このため、第２磁芯部材１４は第１磁芯部材１３を通過する磁束を往路部１２ａにおいて絶縁部材１１の表面側に導き、磁束は第１及び第２磁芯部材１３，１４を交互に移動しつつそれらの第１及び第２磁芯部材１３，１４を通過する。このため、往路部１２ａと復路部１２ｂは磁束の表及び裏に交互に存在することになり、この往路部１２ａと復路部１２ｂを含む一連の導電体１２がその磁束の周囲に巻回されたアンテナコイルと同一になる。このため、磁芯部材の外周面に導線を巻回して第１導体を製作する従来のアンテナコイルと同一の特性を有するアンテナコイル１０を比較的容易に得ることができ、従来の銅線を巻介する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。
【００２５】
次に、図５及び図６に本発明の第３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、導電体１２が２本の導電線２１，２２を有し、この２本の導電線２１，２２は所定の間隔をあけて互いに沿うように絶縁部材１１の表面にそれぞれ蛇行して形成される。２本の導電線２１，２２には往路部２１ａ，２２ａと復路部２１ｂ，２２ｂがそれぞれ交互に形成され、それぞれの往路部２１ａ，２２ａと復路部２１ｂ，２２ｂが複数の接続部２１ｃ，２２ｃにより交互に接続される。また２本の導電線２１，２２の両端にはリード部２１ｄ，２２ｄがそれぞれ設けられ、一方の導電線２１の終端部におけるリード部２１ｄが隣接する他方の導電線１１の始端部におけるリード部２２ｄに接続されて一連の導電体１２が構成される。
【００２６】
そして、往路部２１ａ，２２ａと重なることなく復路部２１ｂ，２２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように第１磁芯部材１３が絶縁部材１１の裏面に接着され、絶縁部材１１の表面に第２磁芯部材１４が復路部２１ｂ，２２ｂと重なることなく往路部２１ａ，２２ａを覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材１３の端部と重なるように接着される。
このように構成されたアンテナコイル１０では、導電体１２を２本の導電線２１，２２により構成するので、第１及び第２磁芯部材１３，１４を通過する磁束の表及び裏に交互に存在する往路部２１ａ，２２ａと復路部２１ｂ，２２ｂの本数は単一の導電線から導電体が構成される場合に比較して増加する。このため、いわゆる巻き線回数が増加することになり、この巻き線回数を増加させることによりアンテナコイルの特性を向上させることができる。
【００２７】
なお、上述した第３の実施の形態では、２本の導電線２１，２２から構成される導電体１２を説明したが、導電体１２は図７に示すように３本の導電線３１，３２，３３から構成されるものであっても良く、図示しないが４本、５本、６本、７本、又は９本以上の導電線から構成しても良い。導電線の数を増加させると、いわゆる巻き線回数が増加することになり、この巻き線回数を増加させることによりアンテナコイルの特性を更に向上させることができる。
また、上述した実施の形態では、複合材を射出成形することにより得られた第１磁芯部材１３と磁性塗膜からなる第２磁芯部材１４を説明したが、第１磁芯部材を磁性塗膜から構成しても良く、第２磁芯部材を軟磁性金属，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、或いはフェライトにより構成しても良い。
【００２８】
【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。
＜実施例１＞
図１及び図２に示すように電気絶縁フィルムからなる絶縁部材１１の表面に導電体１２を形成した。電気絶縁フィルムとしては、厚さ５０μｍであって縦及び横が６５ｍｍ×５５ｍｍ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表面に蛇行して、長さがそれぞれ４０ｍｍの往路部１２ａと復路部１２ｂが１０ｍｍの隙間を開けて交互に３本形成された一連の導電体１２を形成した。この導電体１２は０．８ｍｍの幅に形成した。
【００２９】
その後、導電体１２が設けられた電気絶縁フィルム１２の裏面に、厚さが１ｍｍであって縦及び横が４０ｍｍ×２０ｍｍの第１磁芯部材１３を接着した。第１磁芯部材１３としては、カーボニル鉄粉をナイロン樹脂に９２重量％含ませた複合材を射出成形したものを使用した。第１磁芯部材１３の接着は、第１磁芯部材１３が往路部１２ａと重なることなく復路部１２ｂを絶縁部材１１の裏面から覆うように行った。
そして厚さが０．１ｍｍであって縦及び横が７０ｍｍ×６０ｍｍのアルミ板からなる導電部材１６を、絶縁部材１１の裏面に第１磁芯部材１３を覆うように接着した。このようにして第１磁芯部材１３のみを有するアンテナコイルを実施例１とした。
【００３０】
＜実施例２＞
実施例１と同一の第１磁芯部材１３のみを有するアンテナコイルを得た。そして実施例１と同一の複合材により実施例１における第１磁芯部材と同形同大の第２磁芯部材１４を準備した。この第２磁芯部材１４を復路部１２ｂと重なることなく往路部１２ａを覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材１３の端部と重なるように絶縁部材１１の表面に接着して図３及び図４に示すアンテナコイルを得た。このように第１磁芯部材１３及び第２磁芯部材１４の双方を有するアンテナコイルを実施例２とした。
【００３１】
＜比較例１＞
図９に示すようにベース板１としての単一の電気絶縁フィルムにコイル本体２を形成した。電気絶縁フィルム１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１の表面に厚さ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導体を形成して、ポリイミドフィルムの一方の主面にその導体が４回渦巻き状に巻回されたコイル本体２を形成した。導体は０．８ｍｍの幅に形成され、この導体により形成されるコイル本体２の外形は４５ｍｍ×４５ｍｍであり、このコイル本体２により包囲される中央部は３７ｍｍ×３７ｍｍの方形状になるように形成した。そして厚さが０．１ｍｍであって縦及び横が７０ｍｍ×６０ｍｍのアルミ板からなる図示しない導電部材を、電気絶縁フィルムからなるベース板１の裏面に接着した。この電気絶縁フィルムからなるベース板１に渦巻き状のコイル本体２が形成されたアンテナコイルを比較例１とした。
【００３２】
＜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実施例１及び２並びに比較例１におけるアンテナコイルをそれぞれ配置した。アンテナコイルの配置に際しては、導電部材がそれらの物品に直接接触するように配置した。そして、それらのアンテナコイルの導電体１２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コンデンサ１６を接続して８．２ＭＨｚで作動するＥＡＳ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。
【００３３】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１及び実施例２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及び実施例２ではコイルから発生する磁束の方向が板の面に平行になっているのに対して、比較例では磁束の方向が板の面に垂直であって、導電部材を接着していても磁束の大部分が板に到達してしまうことに起因するものと考えられる。また、実施例１及び実施例２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。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、絶縁部材と、絶縁部材の表面に蛇行して往路部と復路部が交互に形成された一連の導電体と、絶縁部材の裏面に接着された第１磁芯部材とを備えたので、導電体に流れる電流により生じる磁束は第１磁芯部材を通過してアンテナコイルが取付けられる物品の表面と平行になる。また、第１磁芯部材は往路部と重なることなく復路部を絶縁部材の裏面から覆うように絶縁部材の裏面に接着されるので、第１磁芯部材を通過する磁束は、その端部においてその一部は拡散して往路部の上方を通過し、隣接する第１磁芯部材に再び戻り、その物品表面が金属であってもその影響を受けずに確実に作動する。
【００３６】
また、復路部と重なることなく往路部を覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材の端部と重なるように第２磁芯部材を絶縁部材の表面に接着すれば、磁束が第１及び第２磁芯部材を交互に移動しつつそれらの第１及び第２磁芯部材を通過する。このため、往路部と復路部は磁束の表及び裏に交互に存在することになり、この往路部と復路部を含む一連の導電体がその磁束の周囲に巻回されたアンテナコイルと同一になり、磁芯部材の外周面に導線を巻回して製作する従来のアンテナコイルと同一の特性を有するアンテナコイルを比較的容易に得ることができ、その量産性を向上させることができる。更に、所定の間隔をあけて互いに沿うように絶縁部材の表面に蛇行して形成された複数本の導電線により一連の導電体を形成すれば、磁束の表及び裏に交互に存在する往路部と復路部の本数を増加させていわゆる巻き線回数を容易に増加させることができ、この巻き線回数を増加させることによりアンテナコイルの特性を向上させることができる。
【００３７】
更に、導電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、絶縁部材への導電体の形成が比較的容易になり、第１又は第２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】本発明第３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６】そのアンテナコイルの平面図。
【図７】３本の導電線からなる導電体を有するアンテナコイルの平面図。
【図８】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９】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】
１１ 絶縁部材
１２ 導電体
１２ａ，２１ａ，２２ａ 往路部
１２ｂ，２１ｂ，２２ｂ 復路部
１３ 第１磁芯部材
１４ 第２磁芯部材
１６ 導電部材
２１，２２ 導電線
Claims (7)
- 電気絶縁フィルム又は電気絶縁シートにより形成された絶縁部材(11)と、
前記絶縁部材(11)の表面に蛇行して往路部(12a)と復路部(12b)が交互に形成された一連の導電体(12)と、
前記絶縁部材(11)の裏面に接着され前記往路部(12a)と重なることなくそれぞれの前記復路部(12b)を前記絶縁部材(11)の裏面から覆う複数の第１磁芯部材(13)と
を備えたことを特徴とするアンテナコイル。 - 絶縁部材(11)の表面に複数の第２磁芯部材(14)が復路部(12b)と重なることなくそれぞれの往路部(12a)を覆いかつ端部が隣接する第１磁性部材(13)の端部と重なるように接着され、前記第２磁芯部材(14)は前記第１磁芯部材(13)を通過する磁束を前記往路部(12a)において前記絶縁部材(11)の表面側に導くように構成された請求項１記載のアンテナコイル。
- 導電体(12)が所定の間隔を開けて互いに沿うように絶縁部材(11)の表面に蛇行して形成された複数本の導電線(21,22)を有し、前記導電線(21)の終端部が隣接する導電線(22)の始端部に接続されて一連の導電体(12)が構成された請求項１又は２記載のアンテナコイル。
- 絶縁部材(11)の表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、又は前記絶縁部材(11)の表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、導電体(12)が前記絶縁部材(11)の表面に形成された請求項１ないし３いずれか記載のアンテナコイル。
- 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４いずれか記載のアンテナコイル。
- 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前記絶縁部材(11)に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４いずれか記載のアンテナコイル。
- シート状又は板状の導電部材(16)が絶縁部材(11)の裏面に第１磁芯部材(13)を覆うように接着された請求項１ないし６いずれか記載のアンテナコイル。
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