CN103053075B - Rf标签、磁性体天线和安装有该rf标签的基板、通信系统 - Google Patents

Rf标签、磁性体天线和安装有该rf标签的基板、通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及磁性体天线，用于利用磁场成分对信息进行通信，该磁性体天线是同时实现小型化和提高通信灵敏度的磁性体天线或RF标签。即，是在用于利用电磁感应方式收发信息的磁性体天线上安装有IC的RF标签，该RF标签的特征在于：上述磁性体天线在一个磁性体芯上以使得重叠卷绕绕组时，寄生电容不会变大的方式，通过叠层形成多个电感L1满足特定关系式的线圈，上述各线圈在电路上并联连接，且串列地配置于磁性体芯上，磁性体天线的总电感L0满足特定的关系式。

Description

RF标签、磁性体天线和安装有该RF标签的基板、通信系统
技术领域
本发明涉及用于利用磁场成分对信息进行通信的磁性体天线和RF标签，与现有技术相比，该磁性体天线和RF标签为实现了提高通信灵敏度的磁性体天线和RF标签。 
背景技术
使用磁性体收发电磁波的天线（下面，称为“磁性体天线”）是，在磁芯（磁性体）卷绕导线制作线圈，使从外部传送来的磁场成分贯通磁性体并与线圈感应而转换成电压（或电流）的天线，在小型收音机及TV中被广泛利用。近年来，还利用于逐渐普及的称为RF标签的非接触型的物体识别装置中。 
当频率变得更高时，RF标签中，作为天线，不使用磁性体，而使用平面与识别对象物平行的环形线圈，当频率进一步变高时（UHF波段或微波段），包含RF标签，与检测磁场成分相比，更广泛地使用检测电场成分的电场天线（偶极天线或电介质天线）。 
当这种环形天线或电场天线与金属物接近时，能够在金属物形成镜像（mirror effect：镜像效应），且与天线成相反相位，因此，产生天线的灵敏度下降的问题。 
另一方面，已知有用于收发磁场成分的磁性体天线，即，在以磁性体为中心的芯部将电极材料形成线圈状，在形成有线圈状的电极材料的一方或两方的外侧面形成绝缘层，且在上述绝缘层的一方或两方的外侧面设有导电层的磁性体天线（专利文献1）。该磁性体天线即使在与金属物接触的情况下，也维持作为天线的特性。 
还已知有在一个芯部（磁芯）形成多个线圈，且将其并联连接而形成天线（专利文献2）。 
还已知有，为了测定形状的小型化而进行重绕时，通过利用通常的螺 线管线圈绕组形成叠层（bank wound：叠绕），能够最小限度地限制线圈的寄生电容的增大（专利文献3～4）。 
专利文献1：日本特开2007－19891号公报 
专利文献2：日本特开平9－64634号公报 
专利文献3：日本特开2003－332822号公报 
专利文献4：日本特开2004－206479号公报 
在上述专利文献1记载的方法中，在大小具有限制的条件下，难以得到更长的通信距离。 
另外，在上述专利文献2记载中，由于是以防止绕组的电阻增加引起的线圈特性的降低为目的，因此，对于提高通信灵敏度没有任何记载。 
另外，在上述专利文献3记载中，是以减少浮游电容（寄生电容），减少随着特性的不均或温度变化而引起的电感变化为目的，对于提高通信灵敏度没有任何记载。 
另外，在上述专利文献4记载中，是以通过叠层来增大开口部分的面积，提高通信灵敏度为目的，对于并联连接多个线圈没有任何记载。 
发明内容
因此，本发明的目的在于，得到比以往更能增大由谐振频率（共振频率：resonant frequency）限制的线圈的电感（inductance：感应系数），提高通信灵敏度的磁性体天线。 
所述技术课题可通过如下的本发明实现。 
即，本发明提供一种RF标签，该RF标签在用于利用电磁感应方式收发信息的磁性体天线安装有IC，该RF标签的特征在于，所述磁性体天线在一个磁性体芯（磁性体磁芯）形有成多个电感L1满足关系式（1）的线圈，并且各线圈的卷绕方式为叠层（bank winding），各所述线圈在电路上并联连接，且串列（串联）地配置于磁性体芯，磁性体天线的总电感（合成电感）L0满足关系式（2）（本发明1）。 
＜关系式（1）＞ 
L1≥1／（4π2×（工作频率）2×（IC电容＋天线的寄生电容）） 
（L1：1个线圈的电感） 
＜关系式（2）＞ 
L0≤1／（4π2×（工作频率）2×（IC电容＋天线的寄生电容）） 
（L0：磁性体天线的总电感） 
本发明还提供一种复合RF标签，其利用树脂覆盖（被覆）本发明1记载的RF标签（本发明2）。 
本发明还提供一种磁性体天线，其用于本发明1记载的RF标签，该磁性体天线的特征在于，该磁性体天线在安装有IC时，在一个磁性体芯形成多个电感L1满足关系式（1）的线圈，并且各线圈的卷绕方式为叠层，各所述线圈在电路上并联连接，且串列（串联）地配置于磁性体芯，磁性体天线的总电感L0满足关系式（2）（本发明3）。 
＜关系式（1）＞ 
L1≥1／（4π2×（工作频率）2×（IC电容＋天线的寄生电容）） 
（L1＝1个线圈的电感） 
＜关系式（2）＞ 
L0≤1／（4π2×（工作频率）2×（IC电容＋天线的寄生电容）） 
（L0：磁性体天线的总电感） 
本发明还提供一种基板，其安装有本发明1记载的RF标签或本发明2记载的复合RF标签（本发明4）。 
本发明还提供一种通信系统，其使用本发明1记载的RF标签或本发明2记载的复合RF标签（本发明5）。 
发明的效果 
本发明的磁性体天线及RF标签是灵敏度得到提高的磁性体天线，即使是长的距离，也可以通信，优选作为13.56MHz的RFID用途等磁性体天线。 
本发明的磁性体天线或RF标签由于具有高的通信灵敏度，因此，能够用于各种便携式设备、容器、金属零件、基板、金属制工具、金属模具等各种用途。 
附图说明
图1是本发明的磁性体天线的概略图。 
图2是本发明的磁性体天线的立体图。 
图3是表示叠层的状态的概略图。 
图4是表示本发明中又非磁性体分割的芯部（即，芯）的状态的概略图。 
图5是表示本发明的磁性体天线其它方式的概略图。 
图6是表示本发明的磁性体天线其它方式的概略图。 
图7是表示本发明的磁性体天线的层叠结构的概念图。 
图8是表示本发明的磁性体天线的层叠结构的概念图。 
图9是在基板上安装有本发明的磁性体天线时的概念图。 
具体实施方式
对本发明的磁性体天线进行叙述。 
图1及图2中表示本发明的磁性体天线的概略图。如图1及图2所示，本发明的磁性体天线（20）以包括磁性体的芯（3）为中心，在芯（3）的外侧将电极材料按照成为线圈状（绕组状）的方式形成，多个线圈（4－1）电并联连接，且线圈（4－1）串列地配置于同一芯（3），令这种结构为基本结构。在图1及图2中为4个线圈，但在本发明中，线圈数不限定于此。另外，为了简化，线圈以螺线管绕组的方式图示。 
本发明的磁性体天线的各线圈（4－1）的电感L1，在磁性体天线上安装有IC时，满足下述关系式（1）。 
＜关系式（1）＞ 
L1≥1／（4π2×（工作频率）2×（IC电容＋天线的寄生电容）） 
如果磁性体天线的各线圈（4－1）的电感L1不满足上述关系式（1），则不能提高通信灵敏度。优选各线圈的电感L1为磁性体天线的总电感L0的2倍以上，更优选为3倍以上。 
本发明的磁性体天线的总电感L0，在磁性体天线安装有IC时，满足下述关系式（2）。 
＜关系式（2）＞ 
L0≤1／（4π2×（工作频率）2×（IC电容＋天线的寄生电容）） 
如果磁性体天线的总电感L0不满足上述关系式（2），则不能将安装 有IC的RF标签的谐振频率调节成工作频率，因此，不能提高通信灵敏度。 
在本发明中，各线圈在芯的外侧将电极材料按照成为线圈状（绕组状）的方式形成，并令线圈的卷绕方式为叠层。通过为叠层，即使将绕组重叠卷绕，寄生电容也不会增大，有助于提高RF标签的灵敏度。 
图3表示叠层（式卷绕）的卷绕方式的一例。图3中，图3－1为俯视图（xy面），图3－2为侧视图（yz面）。按照通孔的位置依次图示a～n。图3－1为俯视图（平面图），a成为线圈的上表面，a’成为线圈的下表面。对于以后的b、b’、c、c’也一样，带括号的部分成为隐藏的部分。图3－2为侧视图（侧面图），b为线圈跟前侧，（a）为线圈后方侧。对于以后的f、e、f’、e’也一样，带括号的部分成为隐藏的部分。作为线圈，按照a’、a、b、b’、c’、c、d、d’、e’、e、f、f’、g’、g、h、h’、i’、i、j、j’、k’、k、l、l’、m’、m、n、n’的顺序形成线圈状。对于以后的、未图示的部分也按照相同的顺序制作线圈。a’、a、b、b’、c’、c、d、d’、……和e’、e、f、f’、……的位置关系不限定于图3，e’、e、f、f’、……也可以在外侧。 
另外，如图4所示，本发明中的芯（或，芯部）也可以为构成芯的磁性体被非磁性体分割的结构。 
在本发明的磁性体天线中，在利用非磁性体分割磁性体芯的情况下，相对于贯通该磁性体天线的磁通垂直地切断而得的截面的状态，只要是磁性体被非磁性体分割的状态，则可以为任意的状态，例如，为图4（a）～（d）所示的状态。 
将表示本发明的磁性体天线的其它方式的概略图在图5中表示。（为了简化，线圈以螺线管绕组进行图示。）如图5所示，本发明的磁性体天线（20）也可以为：以包括磁性体的芯（3）为中心，在芯（3）外侧将电极材料按照成为线圈状（绕组状）的方式形成（2），多个线圈（4－1）电并联连接，线圈（4－1）串连（串联）地配置于同一芯（3）上，在形成有线圈状的电极材料的一方或两方的外侧面形成绝缘层（6），在上述绝缘层（6）的一方或两方的外侧面设置导电层（7），以上述这样的结构为基本结构。通过形成导电层（7），即使金属物接近磁性体天线，磁性体天线的特性变化也小，能够缩小谐振频率的变化。 
将表示本发明的磁性体天线的其它方式的概略图在图6中表示。（为 了简化，线圈以螺线管绕组图示。）如图6所示，本发明的磁性体天线（20）也可以为如下结构：以包括磁性体的芯（3）为中心，在芯（3）的外侧将电极材料按照成为线圈状（绕组状）的方式形成（2），多个线圈（4－1）电并联连接，线圈（4－1）串列地配置于同一芯（3）上，在形成有线圈状的电极材料的一方或两方的外侧面形成绝缘层（6），在上述绝缘层（6）的一方或两方的外侧面设置导电层（7），在导电层（7）的外侧进一步设置磁性层（5）。通过形成磁性层（5），金属接近时的磁性体天线的特性变化进一步变小，能够降低谐振频率的变动。另外，也可以为除去了导电层（7）的层叠结构。 
另外，如图7的概念图所示，本发明的磁性体天线也可以为：在夹着线圈（4）的上下表面的绝缘层（6）的一方或两方的外侧面配置电容器电极（11）。 
另外，图7的概念图所示的磁性体天线也可以为：对在绝缘层的上表面形成的电容器，印刷平行电极或梳型电极作为电容器，进一步也可以为：将该电容器和线圈引线端子并联或串联连接。 
另外，如图8的概念图所示，也可以为如下结构：按照在配置有电容器电极（11）的外侧面进一步设置绝缘层（6），在该绝缘层（6）的外侧面形成兼作IC芯片连接端子的电极层（9）夹着该绝缘层（6）的方式形成电容器，与IC芯片连接端子并联或串联连接。 
另外，如图2所示，本发明的磁性体天线只要在绝缘层（6）上表面形成IC芯片（10）能够连接的端子（9）即可。另外，也可以将IC芯片连接端子（9）和线圈引线端子并联或串联地连接而一体烧制。 
本发明的磁性体天线的芯的磁性材料能够使用Ni－Zn类铁素体等。在使用Ni－Zn类铁素体的情况下，优选为Fe2O345～49.5摩尔％、NiO9.0～45.0摩尔％、ZnO0.5～35.0摩尔％、CuO4.5～15.0摩尔％这样的组成，选择在所使用的频带材料的导磁率高、磁性损耗低的铁素体组成即可。当选择高于需要的导磁率的材料时，磁性损耗增加，因此，不适于天线。 
例如，在RFID标签用途中13.56MHz的导磁率为70～120，在民生FM广播接收用途中100MHz的导磁率成为10～30这样的铁素体组成时，磁性损耗少，因此，优选。 
本发明的磁性体天线的芯的非磁性材料能够使用Zn类铁素体等非磁性铁素体、硼硅酸类玻璃、锌类玻璃或铅类玻璃等玻璃类陶瓷，或适量混合非磁性铁素体和玻璃类陶瓷而得的物质等。 
在非磁性铁素体使用的铁素体粉末中，选择烧结体的体积固有电阻（volume resistivity：体积电阻率）为108Ωcm以上的Zn类铁素体组成即可。优选Fe2O345～49.5摩尔％、ZnO17.0～22.0摩尔％、CuO4.5～15.0摩尔％的组成。 
在玻璃类陶瓷的情况下，所使用的玻璃类陶瓷粉末选择线膨胀系数与使用的磁性体的线膨胀系数没有大幅不同的组成即可。具体地讲，与作为磁性体使用的软磁性铁素体的线膨胀系数的差为±5ppm／℃以内的组成。 
接着，对本发明的RF标签进行叙述。 
本发明的RF标签在上述磁性体天线连接有IC。图2所示的立体图是能够在磁性体天线上安装IC的方式，但也可以是将磁性体天线和另外设置的IC以电路连接的方式的任一方式。 
如图2所示，本发明的RF标签也可以为：在磁性体天线的绝缘层（6）上表面形成能够连接IC芯片（10）的端子（9），将IC芯片连接端子和线圈引线端子并联或串联地连接并一体烧制。 
如图2所示，形成有上述IC芯片连接端子的磁性体天线能够通过如下得到：在形成有电极层的线圈（4）的至少一个面的绝缘层（6）设置通孔（1），向该通孔（1）流入电极材料，与线圈（4）的两端连接，在该绝缘层的表面用电极材料形成线圈引线端子和IC芯片连接端子并一体烧制。 
本发明的RF标签的并联连接的1个线圈的电感L1满足下述关系式1，并且，总电感L0满足下述关系式2。 
＜关系式（1）＞ 
L1≥1／（4π2×（工作频率）2×（IC电容＋天线的寄生电容）） 
＜关系式（2）＞ 
L0≤1／（4π2×（工作频率）2×（IC电容＋天线的寄生电容）） 
本发明的RF标签也可以被聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯（苯乙烯丙烯腈）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、氯乙烯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯硫醚等树脂覆盖。 
接着，对本发明的磁性体天线的制造方法进行叙述。 
首先，形成磁性层（5），该磁性层（5）是将混合有磁性粉末及粘合剂的混合物形成为片状的单层或多层并层叠该单层或多层而得到的。此时，划分成内侧的线圈部分（在图3－2的e、f、i、j、m、n形成通孔的部分）和外侧的线圈部分（在图3－2的a、b、c、d、g、h、k、l形成通孔的部分）形成磁性层。 
接着，如图3－2所示，使用上述磁性层（5）以使得内侧的线圈部分（在图3－2的e、f、i、j、m、n形成通孔的部分）成为希望厚度的方式进行层叠。 
接着，如图3－1所示，在层叠得到的磁性层形成（开通）希望数量的通孔（e、f、i、j、m、n）。向各个上述通孔注入（流入）电极材料。另外，在与通孔成直角的两面以与通孔连接且成为线圈状（绕组状）的方式形成电极层（2）。 
进一步，在制作有上述内侧线圈的外侧部分层叠磁性层，在与图3－2的a、b、c、d、g、h、k、l等相当的部分形成通孔。与上述一样，向通孔注入电极材料，并且，以连接各通孔的方式形成电极层。此时，例如，使得b’和c’连接。 
通过注入于通孔的电极材料和电极层，以使得磁性层成为长方形的芯的方式形成多个线圈（图2的4－1）。而且，多个线圈（图2的4－1）以电路上成为并联的方式连接。此时，串列（串联）配置有多个的线圈两端的形成线圈的磁性层的两端在磁性回路上成为开放（4－2）。 
接着，如图2所示，在形成有电极层（2）的线圈的上下表面形成绝缘层（6）。 
为了使得成为希望的形状，能够通过如下方式制造：将得到的片沿着通孔（1）和线圈开放端面（4－2）在切断面切断并一体烧制，或在一体烧制后在通孔和线圈开放端面切断（LTCC技术）。 
本发明的具有图4所示的芯的磁性体天线例如能够通过下面的方法制造。 
首先，形成磁性层，该磁性层是将混合有磁性粉末及粘合剂的混合物形成为片状的单层或多层并层叠该单层或多层而得到的。 
另外，形成非磁性层，该非磁性层是将混合有非磁性粉末及粘合剂的混合物形成为片状的单层或多层并层叠该单层或多层而得到的。 
接着，如图4（a）所示，将磁性层（5）和非磁性层（8）交替层叠，使得整体厚度成为希望的厚度。 
接着，在层叠得到的磁性层及非磁性层形成希望数量的通孔（1）。向各个上述通孔注入电极材料。另外，在与通孔成直角的两面，以与通孔连接且成为线圈状（绕组状）的方式形成电极层（2）。利用注入到通孔中的电极材料和电极层，以使得磁性层成为长方形的芯的方式形成线圈。 
此时，形成线圈的磁性层的两端在磁性回路上成为开放（开路）。 
接着，如图2所示，在形成有电极层的线圈的上下面形成绝缘层（6）。 
为了使得所得到的片成为希望的形状，能够通过如下方式制造：将得到的片在通孔和线圈开放端面切断并一体烧制，或在一体烧制后在通孔和线圈开放端面切断。 
本发明的导电层（7）也可以以任何方法形成，但优选以例如印刷、涂刷（刷毛塗り：painting with a brush）等通常方法形成。或，在形成的绝缘层外侧贴附金属片，也能够赋予相同的效果。 
作为形成导电层的材料，另外作为流入到通孔的电极材料，能够使用Ag膏体，能够使用其它的Ag类合金膏体等金属类导电性膏体。 
在形成于绝缘层外侧的情况下，导电层（7）的膜厚优选为0.001～0.1mm。 
如图9的概念图所示，本发明的磁性体天线也可以为：在线圈（4）的下表面的绝缘层（6）设置通孔，向该通孔注入电极材料，与线圈（4）两端连接，在其下表面用电极材料形成基板连接用电极（14）并一体烧制。在此情况下，能够容易与陶瓷、树脂等基板接合。另外，作为基板，能够使用包括（复合）上述各种材料的基板、含有金属的基板等。 
另外，安装有本发明的磁性体天线的基板的特征在于，磁性体天线以粘合剂、粘接剂或锡焊等方式固定于基板（15）的表面。在本发明中，通过利用电极材料设置基板连接用电极或未电连接的基板连接用电极，能够利用在将部件安装至多层配线基板时通常使用的方式，将磁性体天线与其它部件同时安装，量产性高。 
在多层配线基板中，内置由导体构成的配线，对天线给予与金属相同的影响。在安装有本发明的磁性体天线的基板中，磁性体天线为上述那样的结构，因此，不会受到金属的影响，即使是在多层配线基板等的内部或表面形成有由导体构成的配线的基板，也不会受到其影响，特性不会明显变化。 
如上述图2所示，IC也可以在上表面的绝缘层上形成IC芯片连接端子而连接，如图9所示，也可以按照与磁性体天线的下表面的基板连接电极（14）连接的方式在基板内形成配线，经由基板内配线连接。另外，也可以经由与下表面的基板连接端子（14）连接的基板内配线，与读取记录器连接，能够作为读取记录器使用。 
另外，在本发明中，能够在通信设备中设置本发明的磁性体天线。 
另外，在本发明中，能够在包装容器中设置本发明的磁性体天线。 
另外，在本发明中，能够在工具及螺栓等金属部件设置本发明的磁性体天线。 
＜作用＞ 
本发明的磁性体天线，将以一个磁性体芯为中心，按照使得电极材料成为线圈状的方式形成的多个线圈，在重叠地卷绕形成绕组时，按照使得寄生电容不变大的方式通过叠层的方式形成多个线圈，将该多个线圈在电路上并联连接，且串列配置在线圈共有的磁性体芯上，由此，尽可能增大使用的谐振频率处受到限制的线圈的电感L1，磁性体天线的电感L0控制至谐振频率，因此，能够期待通信灵敏度的提高。 
由线圈感应的电动势e使用电流的单位时间的变化量dl／dt，以下述式（3）表示。 
＜式（3）＞ 
e＝﹣L（dl／dt） 
因此，如果线圈的电感L增大，则感应的电动势也变大。 
通常，在13.56MHz的RFID用途等的磁性体天线中，谐振频率f0由下述式（4）确定。 
＜式（4）＞ 
F0=1／2π（L×C） 
因此，由于安装的IC电容及天线本身的寄生电容，必须使线圈的电感L0为某限制值以下，存在这样的限制。 
另一方面，RF标签和读取器／记录器的偶合产生的标签的感应电压，使用互感M以下述式（5）表示。 
＜式（5）＞ 
e＝－M（dl／dt）ニk（（L1L2）＾（1／2））×（dl／dt） 
L1：读取器／记录器的天线的电感 
L2：标签的天线的电感 
因此，如果增大标签的天线的电感，则能够增大使标签感应的电压，能够提高耦合度。 
在本发明中，由于以并联的方式连接多个线圈，因此，在磁性体天线的总电感L0，各线圈的电感L1等价的情况下，成为下述式（6）那样。 
＜式（6）＞ 
L0＝L1（1个线圈的量）／线圈的个数 
因此，如果增加线圈个数，随之，则能够较大地设计并联连接的一个线圈的电感L1。 
在本发明中，增大各线圈的电感L1，另一方面，磁性体天线自身的总电感L0按照符合谐振频率的方式连接并调节各线圈，由此，能够提高磁性体天线的通信灵敏度。 
一般而言，当增加圈数时，寄生电容变大。另外，通过将多个线圈并联连接，多个线圈的寄生电容的总和成为总的寄生电容。 
＜式（7）＞ 
C0＝C1（1个线圈的量）×线圈个数 
在此，如果总的寄生电容变大，则满足关系式（2）的总电感的上限变小，因此，不便提高通信灵敏度。 
在本发明中，可缩小并联连接的多个线圈的寄生电容，因此，通过缩小1个线圈的寄生电容，能够缩小总的寄生电容，并提高通信灵敏度。 
如专利文献2所记载，如果并联连接的相邻的线圈彼此偶合，则根据式（4），总电感变大，回路的Q也变大。 
较大地设计Q，作为共振电路，线圈中受到的电力增大Q倍，因此优选，但当取得高于需要时，由于外部环境及IC等偏差引起的变动，频率偏差引起的通信灵敏度的变动变大，因此，只要以成为下述式（8）的方式设计即可。 
＜式（8）＞ 
Q＝13.56MHz／（利用的频带） 
实施例 
下面，参照附图，基于发明的实施方式，对本发明进行详细地说明，但本发明不限定于下面的实施例。 
［磁性体天线1］ 
作为磁性层（5）用，在900℃烧结后，在球磨机中混合13.56MHz时的材料的导磁率成为100的Ni－Zn－Cu铁素体预烧粉（Fe2O348.5摩尔％、NiO25摩尔％、ZnO16摩尔％、CuO10.5摩尔％）100重量份、缩丁醛树脂（butyral resin）8重量份、可塑剂5重量份、溶剂80重量份，制造浆体。在PET膜上利用刮刀以150mm四方，以烧结时的厚度成为0.1mm的方式对制成的浆体进行片成型。 
另外，作为绝缘层（6）用，同样，在球磨机中混合Zn－Cu铁素体（ferrite：铁氧体）预烧粉（（Fe2O348.5摩尔％、ZnO41摩尔％、CuO10.5摩尔％）100重量份、缩丁醛树脂8重量份、可塑剂5重量份、溶剂80重量份，制造浆体。在PET膜上利用刮刀（doctor blade：刮片）以与磁性层相同的大小和厚度对制成的浆体进行片成型。 
接着，如图3所示，在磁性层（5）用生片（Green Sheet）形成通孔，并向通孔中填充Ag膏体，且对与通孔成直角的两面印刷Ag膏体，并层叠10张，各线圈成为叠层（バンク巻き：bank wound），5个线圈以并联连接的方式形成。 
接着，在线圈（4－1）的上下表面层叠绝缘层（6）用生片，在一个表面层叠用Ag膏体印刷导电层（7）而得到的绝缘层用生片。 
整理层叠得到的生片进行加压粘接，在通孔和线圈开放端面（4－2）切断，在900℃一体烧制两个小时，制作成并联连接有5个横30mm×纵4mm大小的圈数为23圈的线圈的磁性体天线1。（图中，线圈圈数简化表示。磁性层的层叠张数也简化。对于下面的其它图也一样。） 
进一步，在该磁性体天线1的线圈两端连接RF标签用IC（IC的电容：23.5pF），进一步与IC并联连接电容器，将谐振频率调节成13.56MHz，制作RF标签，利用功率100mW的读取器／记录器测定通信的距离。 
下面，整理各测定方法。 
［谐振频率的测定和调节方法］ 
谐振频率如下设定，即，在Agilent Technologies公司（アジレントテクノロジー株式会社）阻抗分析仪E4991A连接1匝线圈，并使RF标签与之偶合，令测定的阻抗的峰频率为谐振频率。 
磁性体天线的总电感和总的寄生电容使用Agilent Technologies公司阻抗分析仪E4991A测定。另外，将制作的多个线圈并联连接，切断配线，只对1个线圈测定各线圈的电感。 
［通信范围的测定方法］ 
通信范围如下设定，即，将功率100mW的读取器／记录器（株式会社タカヤ制，产品名TR3－A201／TR3－C201）的天线水平固定，使RF标签的长度方向与天线垂直地位于天线上方，以13.56MHz将通信尽可能高的位置时的天线与RF标签的垂直方向的距离设为通信范围。 
［磁性体天线2］ 
作为磁性层（5）用，在900℃烧结后，在球磨机中混合13.56MHz时的材料的导磁率成为100的Ni－Zn－Cu铁素体预烧粉（Fe2O348.5摩尔％、NiO25摩尔％、ZnO16摩尔％、CuO l0.5摩尔％）100重量份、缩丁醛树脂8重量份、可塑剂5重量份、溶剂80重量份，制造浆体。在PET膜上利用刮刀以150mm见方，以烧结时的厚度成为0.1mm的方式对制成的浆体进行片成型。 
作为非磁性层（8），在球磨机中混合硼硅酸玻璃（SiO286～89wt％、B2O37～10wt％、K2O0.5～7wt％）100重量份、缩丁醛树脂8重量份、可塑剂5重量份、溶剂80重量份，制造浆体。在PET膜上利用刮刀以150mm见方，以烧结时的厚度成为0.05mm的方式对制成的浆体进行片成型。 
另外，作为绝缘层（6）用，同样在球磨机中混合Zn－Cu铁素体预烧粉（Fe2O348.5摩尔％、ZnO41摩尔％、CuO10.5摩尔％）100重量份、缩丁醛树脂8重量份、可塑剂5重量份、溶剂80重量份，制造浆体。PET膜上利用刮刀以与磁性层相同的大小和厚度对制成的浆体进行片成型。 
接着，如图4（a）所示，将层叠有磁性层（5）用生片和非磁性层（8）用生片的片逐一加压粘接，制成1个片后，形成通孔（1），并向通孔中填充Ag膏体，且对与通孔（1）成直角的两表面印刷Ag膏体，层叠10张，使各线圈为叠层，形成线圈（4）。 
接着，如图2所示，在线圈（4）的上下表面层叠绝缘层（6）用生片，在一个表面上层叠用Ag膏体印刷有导电层（7）的绝缘层用生片。 
整理层叠得到的生片进行加压粘接，在通孔和线圈开放端面（4－2）切断，以900℃一体烧制两个小时，制作成并联连接有5个横30mm×纵4mm大小的圈数为23圈的线圈的磁性体天线2。 
与磁性体天线1一样，连接RF标签用IC，进一步与IC并联地连接电容器，将谐振频率调节成13.56MHz，制作RF标签。利用功率100mW的读取器／记录器对得到的RF标签测定通信的距离。 
［磁性体天线3］ 
在与磁性体天线1一样制造的磁性层（5）用生片上以0.02mm的厚度印刷玻璃陶瓷的膏体，层叠10层。 
在上述磁性层（5）用生片形成通孔（1），并向该通孔中填充Ag膏体，且对与通孔1成直角的两表面印刷Ag膏体进行层叠，将各线圈形成为叠层，形成线圈（4）。 
接着，在线圈（4）的一个表面上层叠以Ag膏体印刷导电层（7）而构成的绝缘层（6）用生片。在另一个表面上，以与线圈两端连接的方式形成通孔并在该通孔中填充Ag膏体，且用Ag膏体对与通孔（1）成直角的表层印刷成为将线圈引线端子和IC连接的IC芯片连接端子（9）的形状，层叠绝缘层（6）用生片。整理以上的生片进行加压粘接，在通孔（1）和线圈开放端面（4－2）切断，以900℃一体烧制两个小时，制作横10mm×纵3mm大小的线圈圈数为23圈的磁性体天线3。 
在该磁性体天线的线圈两端连接RF标签用IC，再与IC并联地连接电容器，将谐振频率调节成13.56MHz，制作RF标签，并以功率100mW的读取器／记录器测定通信的距离。 
其结果，磁性体天线3为12.7cm的通信距离。金属板贴附时的通信范围为10.5cm。 
［磁性体天线4］ 
将与磁性体天线1一样制造的磁性层（5）用生片和非磁性层（8）用的玻璃陶瓷的生片分别以相同的厚度0.1mm成膜。使用陶瓷生片层叠体切断机（UHT株式会社制G－CUT）分别以0.1mm宽度切断得到的片。接着，如图4（b）所示，磁性层和非磁性层依次排列成1个片状进行加压粘接。按照能够将得到的片沿纵方向也以依次成为磁性层和非磁性层的顺序的方式层叠10张，并加压粘接的方式进行准备，逐一在片上形成通孔（1），并向通孔中填充Ag膏体，且在与通孔（1）成直角的两表面印刷Ag膏体，并层叠10张，将各线圈制成叠层，形成线圈（4）。 
与磁性体天线1一样，在得到的线圈上形成绝缘层，制成磁性体天线4。 
［磁性体天线5］ 
将与磁性体天线1一样制造的磁性层（5）用生片和非磁性层（8）用的玻璃陶瓷的生片分别以相同的厚度0.1mm进行成膜。使用陶瓷生片层叠体切断机（G－CUT／UHT）分别以0.1mm宽度切断得到的片。接着，如图4（c）所示，磁性层和非磁性层依次排列成1张片状进行加压粘接。按照能够将得到的片和玻璃陶瓷生片交替层叠各10张，并加压粘接的方式准备，逐一在片上形成通孔（1），并向通孔中填充Ag膏体，且在与通孔（1）成直角的两表面印刷Ag膏体，并层叠10张，将各线圈制成叠层，形成线圈（4）。 
与磁性体天线1一样，在得到的线圈上形成绝缘层，制成磁性体天线5。 
［磁性体天线6］ 
使用与磁性体天线1一样制造的浆体制作磁性层（5）用的棒状磁性体。如图4（d）所示，将制作的棒状磁性体在容器内排列，注入非磁性玻璃陶瓷的浆体，制作厚度1mm的片。按照能够将得到的片和玻璃陶瓷的生片层叠10张，并压粘接的方式准备，如图3所示，逐一在片上形成通孔（1），并向通孔中填充Ag膏体，且在与通孔（1）成直角的两面印刷Ag膏体，并层叠10张，将各线圈制成叠层，形成线圈（4）。 
与磁性体天线1一样，在得到的线圈上形成绝缘层，制成磁性体天线6。 
［磁性体天线7比较例］ 
除了形成为能够形成一个圈数（匝数）为23圈（匝）的线圈以外，与上述磁性体天线1一样地制造。利用100mW的读取器／记录器进行通信的距离为6.0cm。 
［磁性体天线8参考例］ 
除了以螺线管（圆筒形线圈）绕组的方式制作线圈的卷绕方式以外， 
与上述磁性体天线1一样地制造。1个线圈的寄生电容为4.5pF。 
将得到的磁性体天线的各种特性在表1中表示。 
［表1］ 
能够确认到，本发明的磁性体天线均是如下天线：即使较大地设计线圈的电感，也能够调节谐振频率，在利用非磁性体将芯分割的情况下，有效导磁率高，同时实现小型化和通信灵敏度的提高。 
另外，当与螺线管绕组相比时，能够缩小1个线圈的寄生电容，能够实现通信灵敏度的提高。通过制成叠层，能够缩短绕组的长度，因此，利于小型化。 
产业上的可利用性 
本发明的磁性体天线或RF标签具有较高的通信灵敏度，因此，能够 用于各种便携式设备、容器、金属部件、基板、金属制工具、金属模具等各种用途。 
附图标记的说明 
1：通孔 
2：电极层（线圈电极） 
3：芯 
4：线圈 
4－1：线圈的最小单位 
4－2：线圈开放端面 
5：磁性层 
6：绝缘层 
7：导电层 
8：非磁性层 
9：IC连接用电极层（端子） 
10：IC 
11：电容器电极 
12：电容器 
14：基板连接用电极层 
15：基板 
20：磁性体天线 

Claims (5)

1.一种RF标签，其特征在于：
在用于利用电磁感应方式收发信息的磁性体天线安装有IC，
所述磁性体天线在一个磁性体芯形成有多个电感L1满足关系式(1)的线圈，并且各线圈的绕组方式为叠层，各所述线圈在电路上并联连接，且串列地配置于磁性体芯，磁性体天线的总电感L0满足关系式(2)，
关系式(1)：
L1≥1/(4π2×(工作频率)2×(IC电容+天线的寄生电容))，
其中，L1是1个线圈的电感；
关系式(2)：
L0≤1/(4π2×(工作频率)2×(IC电容+天线的寄生电容))，
其中，L0是磁性体天线的总电感，
所示线圈的叠层的卷绕方式是：在线圈的俯视图中，令线圈的通孔的位置依次为a～n，a位于线圈的上表面，a’位于线圈的下表面，以后的b、b’、c、c’也一样，按照a’、a、b、b’、c’、c、d、d’、e’、e、f、f’、g’、g、h、h’、i’、i、j、j’、k’、k、l、l’、m’、m、n、n’的顺序形成线圈状，其中，
通孔的位置e’、e、f、f’位于通孔的位置a’、a、b、b’与通孔的位置c’、c、d、d’之间，
通孔的位置i’、i、j、j’位于通孔的位置c’、c、d、d’与通孔的位置g’、g、h、h’之间，
通孔的位置m’、m、n、n’位于通孔的位置g’、g、h、h’与通孔的位置k’、k、l、l’之间。
2.一种复合RF标签，其特征在于：
利用树脂覆盖权利要求1所述的RF标签。
3.一种磁性体天线，其特征在于：
用于权利要求1所述的RF标签，
该磁性体天线在安装有IC时，在一个磁性体芯形成有多个电感L1满足关系式(1)的线圈，并且各线圈的绕组方式为叠层，各所述线圈在电路上并联连接，且串列地配置于磁性体芯，磁性体天线的总电感L0满足关系式(2)，
关系式(1)：
L1≥1/(4π2×(工作频率)2×(IC电容+天线的寄生电容))，
其中，L1是1个线圈的电感；
关系式(2)：
L0≤1/(4π2x(工作频率)2×(IC电容+天线的寄生电容))，
其中，L0是磁性体天线的总电感，
所示线圈的叠层的卷绕方式是：在线圈的俯视图中，令线圈的通孔的位置依次为a～n，a位于线圈的上表面，a’位于线圈的下表面，以后的b、b’、c、c’也一样，按照a’、a、b、b’、c’、c、d、d’、e’、e、f、f’、g’、g、h、h’、i’、i、j、j’、k’、k、l、l’、m’、m、n、n’的顺序形成线圈状，其中，
通孔的位置e’、e、f、f’位于通孔的位置a’、a、b、b’与通孔的位置c’、c、d、d’之间，
通孔的位置i’、i、j、j’位于通孔的位置c’、c、d、d’与通孔的位置g’、g、h、h’之间，
通孔的位置m’、m、n、n’位于通孔的位置g’、g、h、h’与通孔的位置k’、k、l、l’之间。
4.一种基板，其特征在于：
安装有权利要求1所述的RF标签或权利要求2所述的复合RF标签。
5.一种通信系统，其特征在于：
使用权利要求1所述的RF标签或权利要求2所述的复合RF标签。
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