JP4196554B2 - Tag antenna coil and RFID tag using the same - 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。
【0003】
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により略正方形の渦巻き状の渦巻き部2を形成したものが知られている。
また、別のアンテナコイルとして、図5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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【0005】
一方、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正常に作動することが期待されているが、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、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、厚さを薄く保ちつつ、金属製の物品に密着させても確実に作動し得るタグ用アンテナコイル及びそれを用いたRFID用タグ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及びそれを用いたRFID用タグを提供することにある。
【0006】
【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、平面内で渦巻き状に巻回された導体11からなるコイル本体11aと、コイル本体11aにより包囲される中央部11bに一端13aが位置しコイル本体11aの一部を横断して他端13bがコイル本体11aの外部に位置するようにコイル本体11aの片面に接着された板状又はシート状の磁芯部材13と、コイル本体11aの片面に磁芯部材13を覆うように接着されたシート状又は板状の導電部材16とを備えたことを特徴とするタグ用アンテナコイルである。
この請求項1に記載されたタグ用アンテナコイルでは、磁芯部材13がコイル本体11aの一部を横断して接着されるので、アンテナコイルのQ値を高めることができる。また、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その磁芯部材13を通過し、図1の実線矢印で示すようなループを描く。このため、その磁束方向は物品の表面と平行になり、物品の金属により形成されている表面にこのタグ用アンテナコイルを取付けても、その物品表面の金属に生じる渦電流は抑制され、このアンテナコイルは確実に作動する。
また、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せずに確実に動作することができる。
【0007】
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。
請求項2に係るタグ用アンテナコイルでは、コイル本体11aの形成が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が形成されたタグ用アンテナコイルである。
請求項3に係る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、磁芯部材13をフィルム又はシート12の他方の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、磁芯部材13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、フェライト、或いは電気絶縁フィルム又はシートに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であるタグ用アンテナコイルである。
請求項4に係るタグ用アンテナコイルでは、磁芯部材13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。
【0009】
請求項5に係る発明は、請求項3に係る発明であって、磁芯部材13が、電気絶縁フィルム又はシート12の他方の主面に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であるタグ用アンテナコイルである。
請求項5に係るタグ用アンテナコイルでは、射出成形や圧縮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。また、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6に係る発明は、物品18に取付けられる請求項1ないし5いずれか記載のアンテナコイル10と、アンテナコイル10に電気的に接続されかつ物品18毎に異なる固有の情報が記憶されたICチップとを備えたRFID用タグであって、物品18とコイル本体11aの間に磁芯部材13が介在するようにアンテナコイル10が物品18に取付けられることを特徴とするRFID用タグである。
この請求項6に係るRFID用タグは、磁芯部材13を物品18に接する側に配置すると、コイル本体11aに流れる電流により生じる磁束がその磁芯部材13を主に通過して、物品18を通過することが少なくなる。このため、アンテナコイル10は物品18が金属であるか否かに係わらず、その影響を受けることが少なくなり、このアンテナコイル10を用いたRFIDタグは確実に動作する。
【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、本発明のタグ用アンテナコイル10は、平面内で渦巻き状に巻回された導体11からなるコイル本体11aと、そのコイル本体11aの片面に接着された板状又はシート状の磁芯部材13とを備える。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の一方の主面に導体11を渦巻き状に巻回することにより形成され、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。導体11の形成は、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若しくは打ち抜くことにより、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することができる。
【0013】
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円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は中心から円形の渦巻き状に形成されたコイル本体11aを有する。このエッチングによると導体11を電気絶縁フィルム12又は電気絶縁シートの一方の主面に比較的容易かつ安価に形成することができる。
【0014】
一方、磁芯部材13は、板状又はシート状の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、磁芯部材13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、板状又はシート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。この場合の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磁芯部材13が得られる。
ここで、本発明のタグ用アンテナコイル10は、磁芯部材13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。具体的に上記複合材により得られるシート状の磁芯部材13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。
【0017】
図1及び図2における磁芯部材13は複合材を長円状に射出成形したシート状のものが用いられ、この磁芯部材13は電気絶縁フィルム12の他方の主面に接着される。磁芯部材13の電気絶縁フィルム12の他方の主面への接着は、磁芯部材13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の他方の主面に磁芯部材13を積層させることにより接着する。この積層接着は磁芯部材13がコイル本体11aの一部を横断するように行われ、コイル本体11aにより包囲される中央部11bに磁芯部材13の一端13aが位置し、磁芯部材13の他端13bがコイル本体11aの外部に位置するように接着される。
【0018】
図1に示すように、この実施の形態におけるアンテナコイル10は、シート状又は板状の導電部材16がコイル本体11aの片面に接着される。具体的に、導電部材16は、電気絶縁フィルム又はシート12の他方の主面に接着された磁芯部材13を覆うように、その電気絶縁フィルム又はシート12の他方の主面に接着される。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、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と導体11との間隔が開き、導体11により形成されたコイル本体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。
【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、磁芯部材13がコイル本体11aの一部を横断してコイル本体11aの片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その磁芯部材13を通過し、この磁芯部材13を通過する磁束は図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。
【0020】
特にこの実施の形態では、電気絶縁フィルム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コイル本体11aを形成したので、その電気絶縁フィルム12に図示しないICチップ又は共振用のコンデンサを搭載してコイル本体11aに接続するだけでRFID用タグ又はEAS用タグを比較的容易に得ることができる。また、このアンテナコイル10にICチップを接続したRFID用タグにあっては、物品18とコイル本体11aの間に磁芯部材16が介在するようにアンテナコイル10を物品18に取付ると、コイル本体11aに流れる電流により生じる磁束がその磁芯部材13を主に通過して、物品18を通過することが少なくなる。更に、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の他方の主面に磁芯部材13を覆うように積層接着したので、導電部材16が物品への電波の通過を遮蔽することになる。従って、アンテナコイル10は物品18が金属であるか否かに係わらず、その影響を受けることが少なくなり、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せず、RFID用タグは、物品18の金属で形成された部分に取付けても確実に動作することになる。
【0021】
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の他方の主面に磁芯部材13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磁芯部材13を説明したが、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。
【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、矩形の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等の導電材料を矩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コイル本体11aの一部を横断するように塗布される。その塗料の塗布は、一端13aがコイル本体11aにより包囲される中央部11bに位置し、他端13bがコイル本体11aの外部に位置するように行われ、その後乾燥することにより磁芯部材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。この磁性塗膜は磁芯部材13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磁芯部材13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、磁性塗膜からなる磁芯部材13を有するので、射出成形において成形が困難な0.8mm以下の厚さの磁芯部材13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、磁芯部材13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磁芯部材13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、磁芯部材13の特性を向上させることも可能になる。
【0027】
なお、上述した実施の形態では、電気絶縁性フィルム12の一方の主面に導体を渦巻き状に巻回してコイル本体を形成したが、コイル本体は、導体が平面内で渦巻き状に巻回された状態を維持できる限り、電気絶縁性フィルム上に形成されることを必要としない。具体的に、コイル本体は、表面が絶縁層にて被覆された導線を平面内で渦巻き状に巻回したもの、又はアルミニウムシートや銅板等の導電性板材を打抜き加工することにより平面内で渦巻き状に巻回された導体からなるものであっても良い。
【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。
<比較例1>
電気絶縁フィルムの一方の主面に導体によりコイル本体が形成されたアンテナコイルを得た。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回矩形の渦巻き状に巻回されたコイル本体を一連の導体により形成した。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の外形は18mm×47mm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のみからなるアンテナコイルを比較例1とした。
【0029】
<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と同一の導体による同一のコイル本体を形成した。また、別に磁性フレークを含むインクを準備し、そのインクを電気絶縁フィルムの他の主面に塗布乾燥させ、コイル本体により包囲される中央部に一端が位置しコイル本体の一部を横断して他端がコイル本体の外部に位置する磁芯部材をコイル本体の片面である電気絶縁フィルムの他の主面に形成した。このようにして磁性塗膜からなる磁芯部材をコイル本体の片面に有するアンテナコイルを実施例1とした。
【0030】
<実施例2>
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と同一の導体による同一のコイル本体を形成した。また、別に、厚さが20μmであって、外形が10mm×60mmのアモルファス箔を4枚積層したアモルファス箔の積層材からなる磁芯部材を準備した。その磁芯部材を電気絶縁フィルムの他の主面に接着し、磁芯部材をコイル本体の片面に有するアンテナコイルを得た。磁芯部材の接着は、コイル本体により包囲される中央部に一端が位置しコイル本体の一部を横断して他端がコイル本体の外部に位置するように行った。このようにしてアモルファス箔の積層材からなる磁芯部材をコイル本体の片面に有するアンテナコイルを実施例2とした。
【0031】
<実施例3>
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と同一の導体による同一のコイル本体を形成した。また、別に、厚さが0.87mmであって、外形が35mm×52mmの複合材からなる磁芯部材を準備した。この複合材は軟磁性金属である粒状鉄粉とプラスチックから成り,その複合材からなる磁芯部材を電気絶縁フィルムの他の主面に接着し、磁芯部材をコイル本体の片面に有するアンテナコイルを得た。磁芯部材の接着は、コイル本体により包囲される中央部に一端が位置しコイル本体の一部を横断して他端がコイル本体の外部に位置するように行った。このようにして複合材からなる磁芯部材をコイル本体の片面に有するアンテナコイルを実施例3とした。
【0032】
<比較試験>
比較例1及び実施例1〜3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4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、物品として、100mm×100mmであって厚さが0.16mmのアルミニウム板を準備した。比較例1及び実施例1〜3のコイル本体を形成する導体の両端部(図4のX及びY)にそれぞれICチップを接続し、このICチップとアンテナコイルにより13.56MHzで作動するタグとした。このタグを上述したアルミニウム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1〜3では比較例1に比較してQ値が向上していることが判る。これは磁芯部材の有無に起因するものと考えられる。また、実施例1〜3のアンテナコイルにICチップを接続したタグは、アルミニウム板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動作しなかった。これは実施例1〜3におけるアンテナコイルでは、コイルから発生する磁束の方向が板の面に平行になり、その磁束がアルミニウム板の表面に達することによる渦電流の発生が抑制されたためと考えられる。一方、比較例1では磁束の方向が板の面に垂直であって、磁束の大部分がアルミニウム板に到達することにより、アンテナコイルの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、平面内で渦巻き状に巻回された導体からなるコイル本体と、コイル本体により包囲される中央部に一端が位置しコイル本体の一部を横断して他端がコイル本体の外部に位置するようにコイル本体の片面に接着された板状又はシート状の磁芯部材とを備えたので、アンテナコイルの薄さを維持しつつそのQ値を高めることができる。また、導体により形成されたコイル本体に流れる電流により生じる磁束はその磁芯部材を通過し、その磁束方向は物品の表面と平行になり、物品の金属により形成されている表面にこのタグ用アンテナコイルを取付けても、その物品表面の金属に生じる渦電流は抑制され、金属製の物品に密着させても確実に作動するアンテナコイルが得られる。
【0036】
また、電気絶縁フィルム又はシートの一方の主面に導体11を渦巻き状に巻回してコイル本体を形成し、他方の主面に磁芯部材を積層すれば、比較的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。そして、電気絶縁フィルム又はシートの他方の主面に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磁芯部材を形成すれば、射出成形や圧縮成形において成形が困難な0.8mm以下の厚さの磁芯部材を得ることができ、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。
【0037】
更に、磁芯部材を物品に接する側に配置すると、コイル本体に流れる電流により生じる磁束がその磁芯部材を主に通過して、物品を通過することが少なくなる。また、シート状又は板状の導電部材をコイル本体の片面に磁芯部材を覆うように接着すれば、導体により形成されたコイル本体と物品と間にその導電部材が介在することになるので、その導電部材が物品への電波の通過を遮蔽する。このため、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。
【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】渦巻き状の渦巻き部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 磁芯部材
13a 一端
13b 他端
16 導電部材
18 物品[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna coil used for an identification tag using RFID (Radio Frequency Identification) technology or EAS (Electronic Article Sureillannce) technology.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an identification tag in which an IC chip storing information in an antenna coil or a resonance capacitor is electrically connected is known as a tag using RFID technology or EAS technology. These identification tags activate the tag by transmitting a radio wave of a predetermined frequency from the transmission / reception antenna of the interrogator to the antenna coil, and read information stored in the IC chip in response to a read command by radio wave data communication. Or an article configured to identify or monitor the article depending on whether or not it resonates with a radio wave of a specific frequency.
[0003]
As a conventional antenna coil used for these identification tags, a conductor wire whose surface is covered with an insulating layer is wound in a substantially square spiral shape and attached to a base plate, or FIG. As shown, a conductive layer such as an aluminum foil or a copper foil laminated on a base plate 1 is formed by etching to form a substantially square
As another antenna coil, an antenna coil having a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the antenna coil shown in FIG. 6, the magnetic flux is generated in a direction vertically penetrating the base plate 1 as shown by the arrows in the figure. The transmitted radio wave penetrates the base plate 1 and further penetrates the metal article. For this reason, an eddy current is generated in the metal portion by the penetrating magnetic flux, and the eddy current affects the antenna coil so that it does not operate normally. Further, even if it operates, there is a problem that the loss increases and the working distance of the antenna coil is remarkably shortened.
[0005]
On the other hand, in the antenna coil shown in FIG. 5, the magnetic flux is generated in the axial direction of the
An object of the present invention is to provide an antenna coil for a tag that can be reliably operated even when it is brought into close contact with a metal article while keeping the thickness thin, and an RFID tag using the tag antenna coil.
Another object of the present invention is to provide a tag antenna coil suitable for mass production and an RFID tag using the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIGS. 1 and 2, the invention according to claim 1 includes a coil body 11a made of a
In the tag antenna coil according to the first aspect, since the
Further, since the
[0007]
The invention according to
In the tag antenna coil according to the second aspect, the coil body 11a can be easily formed, and the productivity of the antenna coil can be improved.
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein the conductive foil adhered to the entire main surface of one of the electrical insulating films or
In the tag antenna coil according to the third aspect, since the
[0008]
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the
In the tag antenna coil according to claim 4, the
[0009]
The invention according to claim 5 is the invention according to claim 3, wherein the
In the tag antenna coil according to claim 5, the
[0011]
Claim 6The invention according to claim 1 is attached to the article 18.5An RFID tag comprising any one of the
thisClaim 6In the RFID tag according to the present invention, when the
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0013]
The procedure for forming the
[0014]
On the other hand, the
[0015]
As the plastic in the composite material, a thermoplastic plastic having good processability can be used, or a thermosetting plastic having good heat resistance can be used. As the soft magnetic metal powder in this case, carbonyl iron powder, atomized powder such as iron-permalloy, reduced iron powder, and the like are used. On the other hand, as flakes of soft magnetic metal, the above powder is refined with a ball mill or the like and then formed into powder, and then the powder is obtained by mechanically flattening the powder or molten particles of iron-based or cobalt-based amorphous alloy. Flakes obtained by impinging on water-cooled copper are used.
[0016]
When the
Here, the thickness of the
[0017]
The
[0018]
As shown in FIG. 1, in the
[0019]
The
[0020]
In particular, in this embodiment, the coil body 11a is formed by etching the conductive foil bonded to the entire main surface of the electrical insulating
[0021]
Moreover, in this
[0022]
In the above-described embodiment, the
[0023]
Next, FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the present invention. In the drawings, the same reference numerals as those in the above-described embodiment denote the same parts, and repeated description will be omitted.
In this embodiment, a coil body 11 a wound in a rectangular spiral shape is formed on one main surface of the electrical insulating
[0024]
On the other main surface of the electrical insulating
[0025]
Here, as the powder of the magnetic material included in the paint, carbonyl iron powder, atomized powder such as iron-permalloy, reduced iron powder, and the like are used. On the other hand, as flakes of magnetic material, flakes obtained by refining the above powder with a ball mill or the like and molding the powder and then mechanically flattening the powder, or molten particles of iron-based or cobalt-based amorphous alloy Flakes obtained by colliding with water-cooled copper are used. Moreover, 10-800 micrometers is preferable and, as for the thickness of the formed magnetic coating film, More preferably, it is 30-300 micrometers. In addition, when a predetermined thickness cannot be obtained only by applying a coating material once, a coating film having a desired thickness can be obtained by repeatedly applying and drying the same coating material. The magnetic coating film serves as the
[0026]
Since the
[0027]
In the above-described embodiment, the coil body is formed by spirally winding the conductor on one main surface of the electrical insulating
[0028]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described in detail together with comparative examples.
<Comparative Example 1>
An antenna coil having a coil body formed of a conductor on one main surface of the electrical insulating film was obtained. As the electrical insulating film, a polyimide film having a thickness of 50 μm and a length and width of 50 mm each was used. A copper foil having a thickness of 35 μm is laminated and bonded to one main surface of the polyimide film, and this copper foil is etched to form a coil body wound in a rectangular spiral shape four times on one main surface of the polyimide film. Formed with a series of conductors. The conductor was formed to a width of 0.8 mm, and the outer shape of the coil body formed by this conductor was formed to be 18 mm × 47 mm. The antenna coil consisting only of the conductor provided on this electrical insulating film was defined as Comparative Example 1.
[0029]
<Example 1>
The same coil body with the same conductor as that of Comparative Example 1 was formed on the same electrical insulating film as that of Comparative Example 1 by the same procedure as that of Comparative Example 1. Separately, an ink containing magnetic flakes is prepared, and the ink is applied and dried on the other main surface of the electrical insulating film. One end is located in the central portion surrounded by the coil body and crosses a part of the coil body. A magnetic core member having the other end positioned outside the coil body was formed on the other main surface of the electrical insulating film, which is one side of the coil body. Thus, the antenna coil which has the magnetic core member which consists of a magnetic coating film on the single side | surface of a coil main body was made into Example 1. FIG.
[0030]
<Example 2>
The same coil body with the same conductor as that of Comparative Example 1 was formed on the same electrical insulating film as that of Comparative Example 1 by the same procedure as that of Comparative Example 1. Separately, a magnetic core member made of an amorphous foil laminated material in which four amorphous foils having a thickness of 20 μm and an outer shape of 10 mm × 60 mm were prepared was prepared. The magnetic core member was bonded to the other main surface of the electrical insulating film to obtain an antenna coil having the magnetic core member on one side of the coil body. Adhesion of the magnetic core member was performed such that one end was located in the central portion surrounded by the coil body, a part of the coil body was crossed, and the other end was located outside the coil body. Thus, the antenna coil which has the magnetic core member which consists of a laminated material of an amorphous foil on the single side | surface of a coil main body was made into Example 2. FIG.
[0031]
<Example 3>
The same coil body with the same conductor as that of Comparative Example 1 was formed on the same electrical insulating film as that of Comparative Example 1 by the same procedure as that of Comparative Example 1. Separately, a magnetic core member made of a composite material having a thickness of 0.87 mm and an outer shape of 35 mm × 52 mm was prepared. This composite material is composed of granular iron powder, which is a soft magnetic metal, and plastic, and a magnetic core member made of the composite material is bonded to the other main surface of the electrical insulating film, and the antenna coil has the magnetic core member on one side of the coil body. Got. Adhesion of the magnetic core member was performed such that one end was located in the central portion surrounded by the coil body, a part of the coil body was crossed, and the other end was located outside the coil body. An antenna coil having a magnetic core member made of a composite material on one side of the coil body in this manner was designated as Example 3.
[0032]
<Comparison test>
Measuring terminal of a measuring instrument (4395 manufactured by HEWLETT PACKARD) at both ends (X and Y in FIG. 4) of the conductor forming the coil body of the antenna coil of Comparative Example 1 and Examples 1 to 3 Were connected, and the L value and Q value of the coil body with respect to a predetermined frequency were measured by the measuring instrument.
Also, an aluminum plate having a size of 100 mm × 100 mm and a thickness of 0.16 mm was prepared as an article. An IC chip is connected to both ends (X and Y in FIG. 4) of the conductor forming the coil body of Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, respectively, and a tag operating at 13.56 MHz with this IC chip and an antenna coil did. The presence / absence of operation in the case where each of the tags was placed on the surface of the aluminum plate was confirmed. These results are shown in Table 1, respectively.
[0033]
[Table 1]
[0034]
As can be seen from Table 1, in Examples 1 to 3, the Q value is improved as compared with Comparative Example 1. This is considered due to the presence or absence of the magnetic core member. In addition, the tag in which the IC chip is connected to the antenna coil of Examples 1 to 3 operates even when it is disposed on the surface of the aluminum plate, whereas the tag in which the IC chip is connected to the antenna coil of Comparative Example 1 operates. I didn't. This is considered to be because in the antenna coils in Examples 1 to 3, the direction of the magnetic flux generated from the coil is parallel to the surface of the plate, and the generation of eddy current due to the magnetic flux reaching the surface of the aluminum plate is suppressed. . On the other hand, in Comparative Example 1, the direction of the magnetic flux is perpendicular to the plane of the plate, and when the majority of the magnetic flux reaches the aluminum plate, the L value of the antenna coil changes, the resonance frequency changes, and the energy This is thought to be because the iron plate absorbed the loss.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a coil body made of a conductor wound spirally in a plane, and one end is located in the central portion surrounded by the coil body and crosses a part of the coil body. And a plate-like or sheet-like magnetic core member bonded to one side of the coil body so that the other end is located outside the coil body, so that the Q value is increased while maintaining the thinness of the antenna coil. be able to. The magnetic flux generated by the current flowing in the coil body formed by the conductor passes through the magnetic core member, the direction of the magnetic flux is parallel to the surface of the article, and the tag antenna is formed on the surface of the article formed by the metal. Even if the coil is attached, the eddy current generated in the metal on the surface of the article is suppressed, and an antenna coil that operates reliably even when it is brought into close contact with the metal article can be obtained.
[0036]
Further, if the
[0037]
Further, when the magnetic core member is disposed on the side in contact with the article, the magnetic flux generated by the current flowing through the coil body mainly passes through the magnetic core member and is less likely to pass through the article. Also, if the sheet-like or plate-like conductive member is bonded to one side of the coil body so as to cover the magnetic core member, the conductive member will be interposed between the coil body formed by the conductor and the article, The conductive member shields the passage of radio waves to the article. For this reason, even if the surface of the article is made of metal, loss due to eddy currents or the like generated on the metal surface does not occur. As a result, the antenna coil can be reliably operated.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2 showing an antenna coil according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the antenna coil.
FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1 showing an antenna coil according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of the antenna coil.
FIG. 5 is a perspective view showing a conventional antenna coil having a conductor spirally wound around a magnetic core member.
FIG. 6 is a perspective view showing a conventional antenna coil including a spiral part.
[Explanation of symbols]
10 Antenna coil for tag
11 Conductor
11a Coil body
11b Central part
12 Electrical insulation film or sheet
13 Magnetic core member
13a one end
13b The other end
16 Conductive member
18 Goods
Claims (6)
前記コイル本体(11a)により包囲される中央部(11b)に一端(13a)が位置し前記コイル本体(11a)の一部を横断して他端(13b)が前記コイル本体(11a)の外部に位置するように前記コイル本体(11a)の片面に接着された板状又はシート状の磁芯部材(13)と、
前記コイル本体 (11a) の片面に前記磁芯部材 (13) を覆うように接着されたシート状又は板状の導電部材 (16) と
を備えたことを特徴とするタグ用アンテナコイル。A coil body (11a) comprising a conductor (11) spirally wound in a plane;
One end (13a) is located in the central portion (11b) surrounded by the coil body (11a), crosses a part of the coil body (11a), and the other end (13b) is outside the coil body (11a). and one side is bonded a plate-like or sheet-like magnetic core member of the coil body (11a) so as to be located (13),
Tag antenna coil, characterized in that a said coil body sheet or plate-shaped conductive member (16) bonded to cover the magnetic core member (13) on one side of (11a).
前記物品(18)とコイル本体(11a)の間に磁芯部材(13)が介在するように前記アンテナコイル(10)が前記物品に取付けられることを特徴とするRFID用タグ。The antenna coil (10) according to any one of claims 1 to 5, which is attached to an article (18), and unique information which is electrically connected to the antenna coil (10) and is different for each article (18) is stored. RFID tag comprising an IC chip,
The RFID tag, wherein the antenna coil (10) is attached to the article such that a magnetic core member (13) is interposed between the article (18) and a coil body (11a).
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