JP2002271127A - トランスポンダ用アンテナ - Google Patents
トランスポンダ用アンテナInfo
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Abstract
はトランスポンダを取付けるための物品がどのような材
質で形成されていても、アンテナのコイルを含む共振回
路の共振特性は殆ど変化せず、ノイズの影響を受け難
い。 【解決手段】 軟磁性材料の粉末又はフレークをプラス
チック又はゴムに分散することにより電磁遮蔽板16が
形成され、この電磁遮蔽板16の表面上に設けられたコ
イル15が電磁遮蔽板16に直交する軸線を中心とする
渦巻き状に形成され。また電磁遮蔽板16に含まれる軟
磁性材料は75重量%以上であって電磁遮蔽板16の電
気抵抗率は1×106Ω・cm以上である。
Description
波数識別:Radio Frequency Identification)技術を用
いたタグや、EAS(電子式物品監視:Electronic Art
icle Surveillance)技術を用いたタグや、リーダライ
タ等のトランスポンダに用いられるアンテナに関するも
のである。
られかつ送信アンテナから送信された特定周波数の電波
に共振する共振回路を備えた盗難防止用タグを特許出願
した(特開平11−339143号)。この盗難防止用
タグでは、物品の取付面と共振回路との間に、軟磁性粉
末とプラスチック又はゴムとの複合材により形成され電
磁遮蔽板が介装される。このように構成された盗難防止
用タグでは、このタグを導電性材料や強磁性材料により
形成された物品の表面に取付け、送信アンテナから送信
された電波により物品の表面に渦電流が発生しても、共
振回路が電磁遮蔽板により電磁遮蔽されて上記渦電流の
影響を受けないため、共振回路の自己インダクタンスは
表面が絶縁性材料や非磁性材料により形成された物品に
タグを取付けた場合と殆ど変わらない。
開平11−339143号公報に示された盗難防止用タ
グでは、電磁遮蔽板に含まれる軟磁性材料の含有率及び
電磁遮蔽板の電気抵抗率が規定されていないため、タグ
を取付ける物品の表面が導電性材料や強磁性材料により
形成されている場合、電磁遮蔽板が物品の表面に発生し
た渦電流から共振回路を効果的に電磁遮蔽できず、共振
回路の共振特性が変化してしまうおそれがあった。本発
明の目的は、電波がどのような方向から入射しても、或
いはトランスポンダを取付けるための物品がどのような
材質で形成されていても、アンテナのコイルを含む共振
回路の共振特性が殆ど変化せず、ノイズの影響を受け難
い、トランスポンダ用アンテナを提供することにある。
図1及び図2に示すように、軟磁性材料の粉末又はフレ
ークをプラスチック又はゴムに分散することにより形成
された電磁遮蔽板16と、電磁遮蔽板16の表面上に設
けられかつ電磁遮蔽板16に直交する軸線を中心とする
渦巻き状に形成されたコイル15とを有するトランスポ
ンダ用アンテナの改良である。その特徴ある構成は、電
磁遮蔽板16に含まれる軟磁性材料が75重量%以上で
あって電磁遮蔽板16の電気抵抗率が1×106Ω・c
m以上であるところにある。
用アンテナ12では、表面が導電性材料や強磁性材料に
より形成された物品11に、上記アンテナ14を含むト
ランスポンダ12を取付けた状態で、トランスポンダ1
2に向って電波を発信すると、コイル15は電磁遮蔽板
16により上記物品11から電磁遮蔽されるので、この
コイル15を含む共振回路のQ値は低下せず、共振回路
の自己インダクタンスは殆ど変化しない。ここでQ値と
は角周波数をωとし、共振回路の抵抗分をrとすると
き、ωL/rで定義される数値であり、このQ値が高い
ほど渦電流等による損失が少なくなり、共振の幅が鋭く
なることが知られている。
すように、軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチッ
ク又はゴムに分散することにより形成されたコア板46
と、コア板46の表面上に設けられかつコア板46に直
交する軸線を中心とする渦巻き状に形成された第1コイ
ル51と、コア板46の裏面上に設けられかつコア板4
6に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成され更に
一端が第1コイル51の一端に電気的に接続された第2
コイル52とを有するトランスポンダ用アンテナであっ
て、コア板46に含まれる軟磁性材料が75重量%以上
であってコア板46の電気抵抗率が1×106Ω・cm
以上であることを特徴とする。
用アンテナでは、第1及び第2コイル51,52を2層
構造に形成したので、同じ面積及び同じ厚さの単層構造
のコイルよりコイル中心の開口面積及びコイルの巻数を
増大でき、到来する電波に対する感度が高くなる。また
コア板46が磁性体(軟磁性材料の粉末等を含むプラス
チック等)により形成されるので、到来する電波(電磁
波)を第1及び第2コイル51,52に収束させること
ができ、電波に対する感度が更に高まる。換言すれば、
同一の感度を有するトランスポンダ用アンテナを作製す
る場合、アンテナを小型化できる。
すように、軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチッ
ク又はゴムに分散することにより形成された磁芯部材6
6と、磁芯部材66の外周面に螺旋状に巻回されたコイ
ル65とを有するトランスポンダ用アンテナの改良であ
る。その特徴ある構成は、磁芯部材66に含まれる軟磁
性材料が75重量%以上であって磁芯部材66の電気抵
抗率が1×106Ω・cm以上であるところにある。こ
の請求項3に記載されたトランスポンダ用アンテナで
は、表面が導電性材料や強磁性材料により形成された物
品11に、アンテナ64を含むトランスポンダ62を取
付けた場合、アンテナ64のコイル65の軸心が物品1
1に平行であるため、コイル65を含む共振回路の共振
の幅はコイル65の軸心に垂直な電波よりコイル65の
軸心に平行な電波に対して鋭くなる。
係る発明であって、更に図4又は図6に示すように、軟
磁性材料の粉末又はフレークをプラスチック又はゴムに
分散することにより形成された電磁遮蔽板16がトラン
スポンダ42又は62及び物品12間に介装され、電磁
遮蔽板16に含まれる軟磁性材料が75重量%以上であ
って電磁遮蔽板16の電気抵抗率が1×106Ω・cm
以上であることを特徴とする。この請求項4に記載され
たトランスポンダ用アンテナでは、請求項1と同様に、
表面が導電性材料や強磁性材料により形成された物品1
1に、上記アンテナ44又は64を含むトランスポンダ
42又は62を取付けた状態で、トランスポンダ42又
は62に向って電波を発信すると、コイル51,52又
は65は電磁遮蔽板16により上記物品11から電磁遮
蔽されるので、このコイル51,52又は65を含む共
振回路のQ値は低下せず、共振回路の自己インダクタン
スは殆ど変化しない。
いずれかに係る発明であって、更に図1、図4又は図6
に示すように、電磁遮蔽板16、コア板43又は磁芯部
材54aに含まれる軟磁性材料がアモルファス合金、パ
ーマロイ、電磁軟鉄、ケイ素鋼板、センダスト合金、F
e−Al合金又はフェライトのいずれかであることを特
徴とする。この請求項5に記載されたトランスポンダ用
アンテナでは、電磁遮蔽板16、コア板43又は磁芯部
材54aの軟磁性材料として上記アモルファス合金等を
用いると、透磁率が1000以上と大きく、保磁力が1
00A/m以下と小さく、かつヒステリシス損が小さい
ため、表面が導電性材料や強磁性材料により形成された
物品11からコイル15,51,52又は65を確実に
電磁遮蔽できる。
5に係る発明であって、更に物品と電磁遮蔽板との間に
高導電率層が介装され、高導電率層が1×10-2Ω・c
m以下の電気抵抗率を有する非磁性材料により形成され
たことを特徴とする。この請求項6に記載されたトラン
スポンダ用アンテナでは、アンテナを含む共振回路が電
磁遮蔽板により物品から電磁遮蔽され、かつ高導電率層
により共振回路のQ値が高められるので、共振回路の自
己インダクタンスは殆ど変化せず、共振の幅が鋭くな
る。また薄い高導電率層を介装することにより、電磁遮
蔽板の厚さを大幅に薄くすることができるので、トラン
スポンダ全体の厚さを薄くでき、しかも安価にトランス
ポンダを製造することができる。
図面に基づいて説明する。図1及び図2に示すように、
物品11の表面にはトランスポンダであるRFID用タ
グ12が取付けられる。このタグ12は物品11毎に異
なる固有の情報が記憶されたICチップ13と、ICチ
ップ13に電気的に接続されたアンテナ14とを備え
る。物品11はこの実施の形態では倉庫に保管された修
理用の部品であり、鋼板等の導電性を有する磁性材料に
より形成される。またアンテナ14は電磁遮蔽板16
と、電磁遮蔽板16の表面上に第1絶縁シート21を介
して設けられかつ電磁遮蔽板16に直交する軸線を中心
とする渦巻き状に形成されたコイル15とを有する。な
お、ICチップ13とコイル15によりタグ本体18が
構成される。また図1の符号22はコイル15及びIC
チップ13の上面を覆うための第2絶縁シートである。
はフレークをプラスチック又はゴムに分散することによ
り形成される。軟磁性材料としてはアモルファス合金、
パーマロイ、電磁軟鉄、ケイ素鋼板、センダスト合金、
Fe−Al合金又はフェライトのいずれかが用いられ
る。アモルファス合金とは、コバルト系、鉄系、ニッケ
ル系等の高透磁率材料であり、具体的にはCo,Fe,
Niを合計70〜98重量%含み、B,Si,Pを合計
2〜30重量%含み、更にその他にAl,Mn,Zr,
Nb等を含む合金が挙げられる。コバルト系合金の具体
的例としては、Co−84重量%とFe−5.3重量%
とSi−8.5重量%とB−2.2重量%からなる合
金、Co−84重量%とFe−3.3重量%とB−1.
3重量%とP−9.8重量%とAl−1.6重量%から
なる合金、Co−89重量%とFe−5.3重量%とS
i−2.3重量%とB−3.4重量%からなる合金、C
o−81.9重量%とFe−5.1重量%とSi−10
重量%とB−3重量%からなる合金、Co−80重量%
とFe−10重量%とSi−6重量%とB−4重量%か
らなる合金、Co−78.8重量%とFe−5.1重量
%とSi−6.1重量%とB−4.7重量%とNi−
5.3重量%からなる合金等が挙げられる。鉄系合金の
具体的例としては、Fe−95.4重量%とB−4.6
重量%からなる合金、Fe−91.4重量%とSi−
5.9重量%とB−2.7重量%からなる合金等が挙げ
られる。Ni系合金の具体的例としては、Ni−94.
5重量%とP−5.5重量%からなる合金等が挙げられ
る。
oy,45-Permalloy,Hipernik,Monimax,Sinimax,Radi
ometal,1040 Alloy,Mumetal,Cr-Permalloy,Mo-Perm
alloy,Supermalloy,Hardperm,36-Permalloy,Deltam
ax,角形ヒステリシスパーマロイ,JIS PB 1種及び2
種,JIS PC 1種〜3種,JIS PD 1種及び2種,JIS PE 1種
及び2種等が挙げられる。
ームコ鉄、Cioffi純鉄、低炭素鋼板等が挙げられる。ケ
イ素鋼板の具体例としては、無方向性ケイ素鋼板、方向
性ケイ素鋼板等が挙げられる。センダスト・Fe−Al
合金の具体例としては、アルパーム、ハイパーマル、セ
ンダスト、スーパーセンダスト等が挙げられる。フェラ
イトとは、二価の金属イオンをMと表した場合に、MO
・Fe2O3なる化学式で表される酸化物であり、二価の
金属イオンとしては、Mn,Mg,Ni,Co,Cu,
Znなどが挙げられる。但し、Mに入る元素は上記金属
イオン中の1種類に限定されるわけではなく、例えば
(NiXZn1−X)O・Fe2O3のように複数で構成
されてもよい。またフェライト粉末は、フェライト焼結
体を微粉砕した焼結フェライト粉末であってもよい。フ
ェライトの具体例としては、Mn−Mg系フェライト、
Ni−Zn系フェライトや、Mg−Zn系フェライト、
Mn−Zn系フェライト等が挙げられる。
〜100μmの粉末を用いることが好ましい。また軟磁
性材料のフレークとしては、上記粉末をボールミル、ロ
ーラー等で機械的に扁平化して得られたフレークや、鉄
系又はコバルト系合金の溶湯を水冷銅に衝突させて得ら
れたアモルファスフレークなどを用いることが好まし
い。また軟磁性材料の粉末又はフレークを分散するプラ
スチックとしては、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン
樹脂、ABS樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂
や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、
ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。また軟磁
性材料の粉末又はフレークを分散するゴムとしては、天
然ゴムや合成ゴムが挙げられる。
5重量%以上であり、残部がプラスチック又はゴムであ
る。また電磁遮蔽板16の電気抵抗率は1×106Ω・
cm以上である。軟磁性材料を75重量%以上に限定し
たのは、75重量%未満では、表面が導電性材料や強磁
性材料により形成された物品11からアンテナ14を電
磁遮蔽できないからである。また電気抵抗率を1×10
6Ω・cm以上に限定したのは、1×106Ω・cm未満
では、渦電流損の増大によりアンテナ14を含む共振回
路の共振が極めて小さくなり、アンテナ14として事実
上動作不能になるからである。
しなかったのは次の理由に基づく。軟磁性材料の含有量
の上限を決定付ける特性は電磁遮蔽板の電気抵抗値であ
り、一般に軟磁性材料の含有量の増加に伴って電磁遮蔽
板の電気抵抗率が減少し、電気抵抗率が1×106Ω・
cmを下回ると、電磁遮蔽板としての機能が失われる。
この電気抵抗率の減少の度合は軟磁性材料の種類によっ
て異なる。例えば、軟磁性材料の含有量がほぼ100重
量%であっても高い電気抵抗率を保つものから、軟磁性
材料の含有量が90重量%を越えた直後に電磁遮蔽機能
を失うものまである。よって、軟磁性材料の含有量の上
限を、電磁遮蔽板の電気抵抗率の下限(1×106Ω・
cm)で代用したためである。
に、電源回路13aと、無線周波数(RF)回路13b
と、変調回路13cと、復調回路13dと、CPU13
eと、このCPU13eに接続され物品11に固有の情
報が記憶されるメモリ13fとを有する。電源回路13
aはコンデンサ(図示せず)を内蔵し、このコンデンサ
はアンテナ14とともに共振回路を形成する。このコン
デンサにはアンテナ14が特定の周波数の電波(上記共
振回路が共振する周波数)を受信したときにその相互誘
導作用で生じる電力が充電される。電源回路13aはこ
の電力を整流し安定化してCPU13eに供給し、IC
チップ13を活性化する。メモリ13fはROM(read
only memory)、RAM(ramdom-access memory)及び
EEPROM(electrically erasable programmable r
ead only memory)を含み、CPU13eの制御の下で
後述するリーダライタ17(図3)からの電波のデータ
通信による読出しコマンドに応じて記憶されたデータの
読出しを行うとともに、リーダライタ17からの書込み
コマンドに応じてデータの書込みが行われる。
された物品11固有の情報は図3に示すように、送受信
アンテナ18を有するリーダライタ17により取出され
る。リーダライタ17はICチップ13のメモリ13f
に記憶された情報を読出しかつICチップ13のメモリ
13fに情報を書込むように構成され、アンテナ14と
相互誘導作用するアンテナ17aと、このアンテナ17
aから電波を発信しかつアンテナ17aの受けた電波を
処理する処理部17bと、ICチップ13のメモリ13
fに記憶された情報を表示する表示部17cとを有す
る。アンテナ17aは物品11に取付けられたタグ12
のアンテナ14に電波を発信しかつそのアンテナ14か
らの電波を受信可能に構成される。また処理部17bは
アンテナ17aに接続され、バッテリを内蔵する電源回
路17dと、無線周波数(RF)回路17eと、変調回
路17fと、復調回路17gと、CPU17hと、この
CPU17hに接続されICチップ13から読取った情
報を記憶するメモリ17iとを有する。また処理部17
bのCPU17hには入力部17jが接続され、この入
力部17jにより入力された情報はICチップ13のメ
モリ13fに書込み可能に構成される。上記リーダライ
タ17は倉庫の管理者により持運び可能に構成される。
またICチップ13のメモリ13fにはその物品11の
名称、材質、重量、成形年月日等が記憶される。更に上
記タグ12(電磁遮蔽板16を含む。)は図示しないが
接着剤又は両面粘着テープを介して物品11の表面に取
付けられる。
の動作を図1〜図3に基づいて説明する。倉庫の管理者
はリーダライタ17を用いて物品11をチェックする。
具体的にはリーダライタ17のアンテナ17aをタグ1
2に近付け、アンテナ17aからタグ12のアンテナ1
4に向けて2値化されたデジタル信号の質問信号を特定
周波数の電波により送信する。リーダライタ17から発
せられるデジタル信号は、図示しない信号発生器から発
せられ変調回路17fで変調を受け、RF回路17eで
この変調した信号を増幅してアンテナ17aから送信さ
れる。この変調には例えばASK(振幅変調)、FSK
(周波数変調)又はPSK(位相変調)が挙げられる。
送信された質問信号の電波はタグ12のアンテナ14に
受信される。このときコイル15とICチップ13の電
源回路13aのコンデンサ(図示せず)により構成され
る共振回路は電磁遮蔽板16により上記鋼板製の物品1
1から電磁遮蔽される。即ち、上記質問信号の電波の発
信により物品11に渦電流が発生しても、共振回路は電
磁遮蔽板16により電磁遮蔽されて上記渦電流の影響を
受けないので、共振回路のQ値が低下することはなく、
共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化せず、共振の
幅は鋭さを保つ。なお、外来ノイズが発生しても、上記
共振回路は電磁遮蔽板16により電磁遮蔽されて上記外
来ノイズの影響を受けない。
電力が充電される、即ちアンテナ17aとアンテナ14
の相互誘導作用により十分な量の電力が電源回路13a
のコンデンサに充電される。電源回路13aはこの電力
を整流し安定化してCPU13eに供給し、ICチップ
13を活性化し、更にRF回路13bを介して復調回路
13dで元のデジタル信号の質問信号を再現させる。C
PU13eはこの質問信号に基づいてメモリ13fに書
込まれていたその物品11に関する情報を送信する。こ
の情報の送信は2値化されたデータ信号をICチップ1
3の変調回路13cで変調し、RF回路13bで増幅し
てアンテナ14から送出することにより行われる。送信
されたデータはリーダライタ17のアンテナ17aが受
信し、処理部17bはタグ12からの物品11固有の情
報を表示部17cに表示する。倉庫の管理者は表示部1
7cに表示された情報を見てその物品11の保管場所を
変更したり或いは工場に搬送したりして在庫管理する。
7jから在庫管理した日付をICチップ13のメモリ1
3fに書込む。具体的にはリーダライタ17のアンテナ
17aからタグ12のアンテナ14に向けて上記在庫管
理した日付を特定周波数の電波により送信する。この情
報は2値化されたデジタル信号としてリーダライタ17
から発せられる。このデジタル信号は、図示しない信号
発生器から発せられ変調回路17fで変調を受け、RF
回路17eでこの変調した信号を増幅してアンテナ17
aから送信される。送信された電波はタグ12のアンテ
ナ14に受信され、この受信により、電源回路13aの
コンデンサにはアンテナ17aとアンテナ14の相互誘
導作用で生じる電力が充電される。この結果、電源回路
13aは電力を整流し安定化してCPU13eに供給
し、ICチップ13を活性化する。次にICチップ13
のRF回路13bでは復調に必要な信号のみを取込み、
復調回路13dで上記情報のデジタル信号を再現させ
て、CPU13eによりこのデジタル信号をメモリ13
fに書込む。
を示す。図4及び図5において図1及び図2と同一符号
は同一部品を示す。この実施の形態では、アンテナ44
が軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチック又はゴ
ムに分散することにより形成されたコア板46と、この
コア板46の表面上に設けられた第1コイル51と、コ
ア板46の裏面上に設けられた第2コイル52とを有す
る。第1及び第2コイル51,52はコア板46に直交
する軸線を中心とする渦巻き状に形成され、第2コイル
52の一端はコア板46に形成された第1通孔46aを
介して第1コイル51の一端に電気的に接続される。上
記第1及び第2コイル51,52は共振時にこれらのコ
イルに流れる電流が互いに打消し合うのを防止するため
に、同一方向に巻回される。またコア板46の表面には
ICチップ13が取付けられ、このICチップ13は第
1コイル51の他端及び第2コイル52の他端にそれぞ
れ電気的に接続される。ここでICチップ13と第2コ
イル52とは第2通孔46bを介して電気的に接続され
る。なお、この実施の形態では、ICチップをコア板の
表面に取付けたが、コア板の裏面に取付けてもよい。
板と同一材料により形成される。またコア板46の電気
抵抗率は第1の実施の形態の電磁遮蔽板と同様に、1×
10 6Ω・cm以上である。更に第1絶縁シート21と
物品11との間には電磁遮蔽板16が介装され、この電
磁遮蔽板16は第1の実施の形態の電磁遮蔽板と同一材
料により同一形状に形成される。なお、コア板46と第
1及び第2コイル51,52と電磁遮蔽板16とにより
アンテナ44が構成され、コア板46と第1及び第2コ
イル51,52とICチップ13とによりタグ本体48
が構成される。上記以外は第1の実施の形態と同一に構
成される。
では、第1及び第2コイル51,52を2層構造に形成
したので、同じ面積及び同じ厚さの単層構造のコイルよ
りコイル中心の開口面積及びコイルの巻数を増大でき
る。この結果、到来する電波に対する感度が高くなる。
またコア板46が軟磁性材料の粉末又はフレークをプラ
スチック又はゴムに分散して得られた磁性体により形成
されるので、到来する電波(電磁波)を第1及び第2コ
イル51,52に収束させることができる。この結果、
電波に対する感度が更に高まる。換言すれば、同一の感
度を有するトランスポンダ用アンテナを作製する場合、
本実施の形態のアンテナは小型化が可能となる。
を示す。図6及び図7において図1及び図2と同一符号
は同一部品を示す。この実施の形態では、アンテナ64
が軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチック又はゴ
ムに分散することにより形成された磁芯部材66と、こ
の磁芯部材66の外周面に螺旋状にされたコイル65と
を有する。磁芯部材66は第1の実施の形態の電磁遮蔽
板と同一材料により矩形の板状に形成される。また第1
絶縁シート21と物品11との間には電磁遮蔽板16が
介装され、この電磁遮蔽板16は第1の実施の形態の電
磁遮蔽板と同一材料により同一形状に形成される。な
お、磁芯部材66、コイル65及び電磁遮蔽板16によ
りアンテナ64が構成され、磁芯部材66、コイル65
及びICチップ13によりタグ本体68が構成される。
また磁芯部材は板状ではなく、棒状に形成してもよい。
上記以外は第1の実施の形態と同一に構成される。
では、鋼板製の物品11にRFID用タグ62を取付け
た場合、アンテナ64のコイル65の軸心が物品11に
平行であるため、コイル65を含む共振回路の共振の幅
はコイル65の軸心に垂直な電波よりコイル65の軸心
に平行な電波に対して鋭くなる。上記以外の動作は第1
の実施の形態と略同様であるので、繰返しの説明を省略
する。
トランスポンダとしてRFID用タグを挙げたが、EA
S用タグ、リーダライタ又はその他のトランスポンダで
もよい。また、物品と電磁遮蔽板との間に高導電率層を
介装し、この高導電率層を1×10-2Ω・cm以下の電
気抵抗率を有する非磁性材料により形成してもよい。こ
の場合、アンテナを含む共振回路が電磁遮蔽板により物
品から電磁遮蔽され、かつ高導電率層により共振回路の
Q値が高められるので、共振回路の自己インダクタンス
は殆ど変化せず、共振の幅が鋭くなる。また薄い高導電
率層を介装するだけで、電磁遮蔽板の厚さを大幅に薄く
することができるので、トランスポンダ全体の厚さを薄
くでき、しかも安価にトランスポンダを製造することが
できる。ここで、高導電率層を介装することによりQ値
が高くなるのは、電波が高導電率層により遮断され、高
導電率層直下の物品に届かないため、高導電率層直下の
物品の材質による共振回路の自己インダクタンスの変化
が殆ど発生しないためである。
説明する。 <実施例1>図1及び図2に示すように、縦×横×厚さ
が50mm×50mm×0.1mmの薄いポリエチレン
からなる第1絶縁シート21の両面にアルミニウム箔を
接着剤で貼り合わせたものを用意した。この第1絶縁シ
ート21の上面のアルミニウム箔に、中心から矩形の渦
巻き状に巻回されたコイル15とこのコイル15の内端
に電気的に接続された第1端子部31を耐エッチング塗
料のシルクスクリーン法により印刷し、第1絶縁シート
21の下面のアルミニウム箔に一端がコイル15の外端
に接続され他端が第1端子部31近傍まで延びる第2端
子部32を耐エッチング塗料のシルクスクリーン法によ
り印刷した。上記耐エッチング塗料を乾燥してエッチン
グ処理を行った後に、第1絶縁シート21を圧縮して破
壊することによりコイル15の外端と第2端子部32の
一端とを電気的に接続した。次にICチップ13を第1
絶縁シート21上にコイル15の中心に位置するように
接着し、ICチップ13と第1端子部31とを電気的に
接続するとともに、第1絶縁シート21の所定部分を破
壊してICチップ13と第2端子部32の他端とを電気
的に接続した。更にコイル15及びICチップ13の上
面に第1絶縁シート21と同一材質及び同一形状の第2
絶縁シート32を接着した。これによりICチップ13
及びコイル15からなるタグ本体18を形成した。
鉢ですりつぶし、ボールミル粉砕による粉砕後粒径10
μmのふるいを通した粉末を用意した。この粉末を75
重量部と、エポキシ樹脂(プラスチック)を25重量部
とを少量のアセトン中で十分に混合して型に入れ、縦×
横×厚さが50mm×50mm×2mmのNi−Zn系
フェライト粉末を分散したエポキシ樹脂板からなる電磁
遮蔽板16を作製した。この電磁遮蔽板16をタグ本体
18の下面に貼付けてRFID用タグ12を得た。この
RFID用タグ12を実施例1とした。
を90重量部と、エポキシ樹脂を10重量部とを少量の
アセトン中で十分に混合したことを除いて、実施例1と
同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実
施例1と同一のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タ
グを得た。このRFID用タグを実施例2とした。 <実施例3>Ni−Zn系フェライト粉末を95重量部
と、エポキシ樹脂を5重量部とを少量のアセトン中で十
分に混合したことを除いて、実施例1と同様にして電磁
遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実施例1と同一の
タグ本体の下面に貼付けてRFID用タグを得た。この
RFID用タグを実施例3とした。 <実施例4>Mn−Zn系フェライト粉末を75重量部
と、エポキシ樹脂を25重量部とを少量のアセトン中で
十分に混合したことを除いて、実施例1と同様にして電
磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実施例1と同一
のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タグを得た。こ
のRFID用タグを実施例4とした。
を90重量部と、エポキシ樹脂を10重量部とを少量の
アセトン中で十分に混合したことを除いて、実施例1と
同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実
施例1と同一のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タ
グを得た。このRFID用タグを実施例5とした。 <実施例6>Mg−Zn系フェライト粉末を75重量部
と、エポキシ樹脂を25重量部とを少量のアセトン中で
十分に混合したことを除いて、実施例1と同様にして電
磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実施例1と同一
のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タグを得た。こ
のRFID用タグを実施例6とした。 <実施例7>Mg−Zn系フェライト粉末を90重量部
と、エポキシ樹脂を10重量部とを少量のアセトン中で
十分に混合したことを除いて、実施例1と同様にして電
磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実施例1と同一
のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タグを得た。こ
のRFID用タグを実施例7とした。
ル鉄粉末を75重量部と、エポキシ樹脂を25重量部と
を少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、実
施例1と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮
蔽板を実施例1と同一のタグ本体の下面に貼付けてRF
ID用タグを得た。このRFID用タグを実施例8とし
た。 <実施例9>電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を9
0重量部と、エポキシ樹脂を10重量部とを少量のアセ
トン中で十分に混合したことを除いて、実施例1と同様
にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実施例
1と同一のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タグを
得た。このRFID用タグを実施例9とした。 <実施例10>電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を
95重量部と、エポキシ樹脂を5重量部とを少量のアセ
トン中で十分に混合したことを除いて、実施例1と同様
にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実施例
1と同一のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タグを
得た。このRFID用タグを実施例10とした。
を70重量部と、エポキシ樹脂を30重量部とを少量の
アセトン中で十分に混合したことを除いて、実施例1と
同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実
施例1と同一のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タ
グを得た。このRFID用タグを比較例1とした。 <比較例2>Mn−Zn系フェライト粉末を70重量部
と、エポキシ樹脂を30重量部とを少量のアセトン中で
十分に混合したことを除いて、実施例1と同様にして電
磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実施例1と同一
のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タグを得た。こ
のRFID用タグを比較例2とした。 <比較例3>Mn−Zn系フェライト粉末を95重量部
と、エポキシ樹脂を5重量部とを少量のアセトン中で十
分に混合したことを除いて、実施例1と同様にして電磁
遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実施例1と同一の
タグ本体の下面に貼付けてRFID用タグを得た。この
RFID用タグを比較例3とした。
を70重量部と、エポキシ樹脂を30重量部とを少量の
アセトン中で十分に混合したことを除いて、実施例1と
同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実
施例1と同一のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タ
グを得た。このRFID用タグを比較例4とした。 <比較例5>Mg−Zn系フェライト粉末を95重量部
と、エポキシ樹脂を5重量部とを少量のアセトン中で十
分に混合したことを除いて、実施例1と同様にして電磁
遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実施例1と同一の
タグ本体の下面に貼付けてRFID用タグを得た。この
RFID用タグを比較例5とした。 <比較例6>電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を7
0重量部と、エポキシ樹脂を30重量部とを少量のアセ
トン中で十分に混合したことを除いて、実施例1と同様
にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を実施例
1と同一のタグ本体の下面に貼付けてRFID用タグを
得た。このRFID用タグを比較例6とした。
び比較例1〜6のRFID用タグを縦×横×厚さが60
mm×60mm×0.3mmのアルミニウム製の板に密
着させ、リーダライタの送受信アンテナを各タグから3
00mm離した状態で、リーダライタから質問信号を送
信したときに各タグが作動するか否か、即ち各タグから
応答信号が戻ってくるか否かを調べた。また各タグの電
磁遮蔽板の比透磁率と各タグのQ値を次のようにして測
定した。電磁遮蔽板の比透磁率は電磁遮蔽板から切出し
た外径×内径×厚さがそれぞれ10mm×6mm×2m
mのリング状サンプルに線径が0.1mmの被覆銅線を
10〜80回巻回してトロイダルコイルを作製し、この
トロイダルコイルの13.56MHzにおける自己イン
ダクタンスをインピダスアナライザを用いて測定した後
に、この自己インダクタンスから算出して求めた。
って、電波の周波数を12MHz〜15MHzの範囲で
変化させたときのアンテナを含む共振回路の共振特性を
ネットワークアナライザを用いて測定した後に、その共
振特性から算出して求めた。その結果を電磁遮蔽板の構
成材料及び電気抵抗率とともに表1に示す。なお、電磁
遮蔽板の電気抵抗率は次のようにして求めた。先ず実施
例1〜10及び比較例1〜6のタグに用いられた電磁遮
蔽板から断面積が4mm2であって長さが5mmである
直方体状のブロックをそれぞれ作製した。次にこれらの
ブロックの両端面に電極を形成し、絶縁抵抗計を用いて
抵抗値を測定した。更に抵抗値に上記ブロックの断面積
を掛けて得られた値を上記ブロックの長さで割ることに
より各電磁遮蔽板の電気抵抗率を求めた。
てNi−Zn系フェライト複合材を用いた場合には、軟
磁性材料の含有率が75〜95重量%であって、かつ電
磁遮蔽板の電気抵抗率が1×109〜8×109Ω・cm
であると、タグが作動した。軟磁性材料としてMn−Z
n系フェライト複合材を用いた場合には、軟磁性材料の
含有率が75〜90重量%であって、かつ電磁遮蔽板の
電気抵抗率が1×10 6〜1×109Ω・cmであると、
タグが作動した。また軟磁性材料としてMg−Zn系フ
ェライト複合材を用いた場合には、軟磁性材料の含有率
が75〜90重量%であって、かつ電磁遮蔽板の電気抵
抗率が5×106〜6×109Ω・cmであると、タグが
作動した。軟磁性材料として電磁軟鉄複合材を用いた場
合には、軟磁性材料の含有率が75〜95重量%であっ
て、かつ電磁遮蔽板の電気抵抗率が1×109〜6×1
09Ω・cmであると、タグが作動した。更にタグが作
動するためには、電磁遮蔽板の比透磁率が4以上であっ
て、かつタグのQ値が50以上であることが必要である
ことが判った。
磁性材料の粉末又はフレークをプラスチック又はゴムに
分散することにより電磁遮蔽板を形成し、この電磁遮蔽
板の表面上に設けられたコイルを電磁遮蔽板に直交する
軸線を中心とする渦巻き状に形成し、更に電磁遮蔽板に
含まれる軟磁性材料を75重量%以上とし電磁遮蔽板の
電気抵抗率を1×106Ω・cm以上としたので、表面
が導電性材料や強磁性材料により形成された物品に、ア
ンテナを含むトランスポンダを取付けた状態で、トラン
スポンダに向って電波を発信すると、コイルは電磁遮蔽
板により上記物品から電磁遮蔽される。この結果、コイ
ルを含む共振回路のQ値は低下せず、共振回路の自己イ
ンダクタンスは殆ど変化しないので、共振回路の共振の
幅は鋭さを保ち、トランスポンダは確実に作動する。ま
た軟磁性材料の粉末等をプラスチック等に分散すること
によりコア板を形成し、コア板の表面上に設けられた第
1コイルをコア板に直交する軸線を中心とする渦巻き状
に形成し、コア板の裏面上に設けられた第2コイルをコ
ア板に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成しかつ
一端を第1コイルの一端に電気的に接続し、更にコア板
に含まれる軟磁性材料を75重量%以上としコア板の電
気抵抗率を1×106Ω・cm以上とすれば、同じ面積
及び同じ厚さの単層構造のコイルよりコイル中心の開口
面積及びコイルの巻数を増大できるので、到来する電波
に対する感度が高くなる。また磁性体(軟磁性材料の粉
末等を含むプラスチック等)により形成されたコア板の
存在により、到来する電波(電磁波)を第1及び第2コ
イルに収束させることができ、電波に対する感度が更に
高まる。これは、同一の感度を有するトランスポンダ用
アンテナを作製する場合、アンテナを小型化できること
を意味する。
に分散することにより磁芯部材を形成し、磁芯部材の外
周面にコイルを螺旋状に巻回し、更に磁芯部材に含まれ
る軟磁性材料を75重量%以上とし磁芯部材の電気抵抗
率を1×106Ω・cm以上とすれば、表面が導電性材
料や強磁性材料により形成された物品に、アンテナを含
むトランスポンダを取付けた場合、アンテナのコイルの
軸心が物品に平行であるため、コイルを含む共振回路の
共振の幅はコイルの軸心に垂直な電波よりコイルの軸心
に平行な電波に対して鋭くなるとともに、上記と同様の
効果が得られる。また軟磁性材料の粉末等をプラスチッ
ク等に分散することにより形成された電磁遮蔽板をトラ
ンスポンダ及び物品間に介装し、この電磁遮蔽板に含ま
れる軟磁性材料を75重量%以上とし電磁遮蔽板の電気
抵抗率を1×106Ω・cm以上とすれば、表面が導電
性材料や強磁性材料により形成された物品に、アンテナ
を含むトランスポンダを取付けた状態で、トランスポン
ダに向って電波を発信すると、コイルは電磁遮蔽板によ
り上記物品から電磁遮蔽されるので、このコイルを含む
共振回路のQ値は低下せず、共振回路の自己インダクタ
ンスは殆ど変化せず、上記と同様の効果が得られる。
まれる軟磁性材料がアモルファス合金、パーマロイ、電
磁軟鉄、ケイ素鋼板、センダスト合金、Fe−Al合金
又はフェライトのいずれかであれば、透磁率が1000
以上と大きく、保磁力が100A/m以下と小さく、か
つヒステリシス損が小さいため、表面が導電性材料や強
磁性材料により形成された物品からコイルを確実に電磁
遮蔽できる。更に物品と電磁遮蔽板との間に高導電率層
を介装し、この高導電率層を1×10-2Ω・cm以下の
電気抵抗率を有する非磁性材料により形成すれば、アン
テナを含む共振回路が電磁遮蔽板により物品から電磁遮
蔽され、かつ高導電率層により共振回路のQ値が高めら
れるので、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化せ
ず、共振の幅が鋭くなる。
取付けた状態を示す図2のA−A線断面図。
のアンテナを対向させた状態を示すRFID用タグ及び
リーダライタの回路構成図。
取付けた状態を示す図1に対応する断面図。
取付けた状態を示す図7のC−C線断面図。
Claims (6)
- 【請求項1】 軟磁性材料の粉末又はフレークをプラス
チック又はゴムに分散することにより形成された電磁遮
蔽板(16)と、前記電磁遮蔽板(16)の表面上に設けられか
つ前記電磁遮蔽板(16)に直交する軸線を中心とする渦巻
き状に形成されたコイル(15)とを有するトランスポンダ
用アンテナにおいて、 前記電磁遮蔽板(16)に含まれる軟磁性材料が75重量%
以上であって前記電磁遮蔽板(16)の電気抵抗率が1×1
06Ω・cm以上であることを特徴とするトランスポン
ダ用アンテナ。 - 【請求項2】 軟磁性材料の粉末又はフレークをプラス
チック又はゴムに分散することにより形成されたコア板
(46)と、 前記コア板(46)の表面上に設けられかつ前記コア板(46)
に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成された第1
コイル(51)と、 前記コア板(46)の裏面上に設けられかつ前記コア板(46)
に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成され更に一
端が前記第1コイル(51)の一端に電気的に接続された第
2コイル(52)とを有するトランスポンダ用アンテナであ
って、 前記コア板(46)に含まれる軟磁性材料が75重量%以上
であって前記コア板(46)の電気抵抗率が1×106Ω・
cm以上であることを特徴とするトランスポンダ用アン
テナ。 - 【請求項3】 軟磁性材料の粉末又はフレークをプラス
チック又はゴムに分散することにより形成された磁芯部
材(66)と、前記磁芯部材(66)の外周面に螺旋状に巻回さ
れたコイル(65)とを有するトランスポンダ用アンテナに
おいて、 前記磁芯部材(66)に含まれる軟磁性材料が75重量%以
上であって前記磁芯部材(66)の電気抵抗率が1×106
Ω・cm以上であることを特徴とするトランスポンダ用
アンテナ。 - 【請求項4】 軟磁性材料の粉末又はフレークをプラス
チック又はゴムに分散することにより形成された電磁遮
蔽板(16)がトランスポンダ(42,62)及び物品(11)間に介
装され、前記電磁遮蔽板(16)に含まれる軟磁性材料が7
5重量%以上であって前記電磁遮蔽板(16)の電気抵抗率
が1×106Ω・cm以上である請求項2又は3記載の
トランスポンダ用アンテナ。 - 【請求項5】 電磁遮蔽板(16)、コア板(46)又は磁芯部
材(66)に含まれる軟磁性材料がアモルファス合金、パー
マロイ、電磁軟鉄、ケイ素鋼板、センダスト合金、Fe
−Al合金又はフェライトのいずれかである請求項1な
いし4いずれか記載のトランスポンダ用アンテナ。 - 【請求項6】 物品と電磁遮蔽板との間に高導電率層が
介装され、前記高導電率層が1×10-2Ω・cm以下の
電気抵抗率を有する非磁性材料により形成された請求項
1、4又は5記載のトランスポンダ用アンテナ。
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