JP2002319008A - Rfidタグ構造及びその製造方法 - Google Patents
Rfidタグ構造及びその製造方法Info
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Abstract
形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に
延長して高透磁率のシート状磁性体を配置することで該
RFIDタグが金属等の導電性部材に近接して取り付け
られる場合であっても導電性部材による磁束の減衰を大
幅に抑制して通信可能距離を伸ばすことが出来るRFI
Dタグ構造及びその製造方法を提供することを可能にす
ることを目的としている。 【解決手段】 複数のRFIDタグ1aを配列固定した
第1のシート材6と、複数のアモルファス磁性体シート
5を配列固定した第2のシート材7とを、該RFIDタ
グ1aのアンテナコイル2aに形成される磁束発生部位
Aから該アンテナコイル2aの外側にアモルファス磁性
体シート5が延長するように配置して互いに接合して構
成したことを特徴とする。
Description
使用して電磁波で通信を行うRFID(Radio Frequenc
y-IDentification)タグ構造及びその製造方法に関する
ものである。
コイルと制御装置を有するRFIDタグがあり、例え
ば、物品の管理等の用途に使用されている。
異なる電界波と磁界波からなり、この磁界成分を構成す
る磁束がアンテナコイルを鎖交することによって誘起す
る起電力(または電流)を利用して通信が出来る。
密度レベルを保持する磁界の領域内に、送信側と受信側
のアンテナコイルが共に存在する必要がある。この通信
可能な磁界領域の大きさ、即ち、通信距離は送信側のパ
ワーレベルに依存するが、同一パワーであれば受信側で
あるRFIDタグにおけるアンテナコイルの指向性が大
きく影響する。
る場合、タグ送受信用の電磁波によって生成する交流磁
界により金属内に渦電流が発生する。この渦電流は送受
信用の磁束に反発する磁束を生成し、それによって送受
信用の磁束が減衰し、送受信が困難になることが多い。
このような原磁束を減衰させる材料を、以下「導電性材
料」という。
IDタグを取り付ける場合、RFIDタグと導電性部材
の取付面の間に磁性体を配置し、そこへ送受信用磁束を
通すことによって導電性部材に磁束が入り込んで渦電流
の発生を抑制する方法が知られている。
高いシート状のアモルファス磁性体等のシート状磁性体
を使用することによりスペースをあまり増加させること
なく薄いシートでも磁束を効率よくバイパスさせるとい
う方法も提案されている(特開平8-79127号公報参
照)。
FIDタグの送受信アンテナコイルの全面に亘ってシー
ト状磁性体を配置していた。ところが、本発明者等が種
々研究した結果、アンテナコイルの全面にシート状磁性
体を配置した場合、RFIDタグに対する外部からの送
受信感度は、それを配置しない場合よりは多少は改善さ
れても実用上それ程変化はなく、場合によってはシート
状磁性体を経る磁束の閉ループを生成し、それによっ
て、かえって感度が低下することが判明した。
その目的とするところは、RFIDタグのアンテナコイ
ルに形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外
側に延長して高透磁率のシート状磁性体を配置すること
で該RFIDタグが金属等の導電性部材に近接して取り
付けられる場合であっても導電性部材による磁束の減衰
を大幅に抑制して通信可能距離を伸ばすことが出来るR
FIDタグ構造及びその製造方法を提供せんとするもの
である。
るアンテナコイルには同心円盤状(空心の円形コイル)
と、棒状の磁性体コアに導体を螺旋状に巻回したシリン
ダ状があるが、本発明者等の研究及び実験によれば、何
れにおいても、その磁束発生部位(アンテナコイルに電
流を流した時、アンペアの法則により磁束を発生する主
要な部分)から一方の外側に高透磁率を有するシート状
の磁性体(以下、特別な場合を除いて、単に「シート状
磁性体」という)を延長することによりRFIDタグに
接近配置された導電性部材の影響による感度低下が抑制
されると共に、その方向における指向性が高くなり、通
信距離が伸びることが判明した。
磁束領域はシート状磁性体を延長しない場合よりも拡大
する。
用したRFIDタグの場合は、アンテナコイルの径中心
と、該アンテナコイルの内周部との中間付近に磁束発生
部位が存在し、磁束はその磁束発生部位を通ってアンテ
ナコイルの導線の周りに比較的高い密度のループを形成
する。
コイルの径中心と、該アンテナコイルの内周部の中間点
を中心とする比較的狭い領域として存在する。そこで、
同心円盤状のアンテナコイルにおける特定の面方向(半
径方向)外側に指向性を高めたい時には、その磁束発生
部位から指向性を高めたい面方向に、例えば、扇形状や
方形状等に形成した高透磁率を有するシート状磁性体を
延長して配置する。
の部分が高透磁率のシート状磁性体により面方向(半径
方向)に導かれ、結果として、その面方向外側における
通信可能な磁束領域が拡大される。尚、磁束は広がる特
性を有するので延長した面方向外側を中心として三次元
的に通信可能な磁束領域が拡大する。
の内側、例えば、アンテナコイルの径中心に向かう方向
へも同時にシート状磁性体を延長すると、その延長距離
に比例して通信可能な磁束領域が次第に減少する傾向を
示し、アンテナコイルの径中心まで延長すると、シート
状磁性体を配置しない場合よりもかえって減少すること
が実験により判明した。
両側にシート状磁性体を延長すると、該シート状磁性体
の効果は相殺されてしまうので好ましくない。
置するシート状磁性体は磁束発生部位よりも面方向外側
の一方に延長することが好ましく、同時にアンテナコイ
ルの径中心方向内側に延長する時は比較的小さな距離に
留めるべきである。
るRFIDタグの場合は、コアの先端部付近に磁束発生
部位が存在し、磁束は、その磁束発生部位から軸方向に
出て反対側の先端部に向かうループを形成する。
ける軸方向外側の指向性を高めたい時には、その磁束発
生部位から軸方向外側にシート状磁性体を延長する。す
ると、磁束発生部位からの磁束のかなりの部分が高透磁
率のシート状磁性体により軸方向外側に導かれ、結果と
して、その軸方向における通信可能な磁束領域が拡大さ
れる。
て三次元的に通信可能な磁束領域が拡大する。また、こ
のように構成すると、磁束のループが大きくなるので、
結果として反対側の先端部から軸方向外側における通信
可能な磁束領域も略同じ大きさで拡大される現象が起こ
る。
中心方向にも同時に延長すると、通信可能な磁束領域は
次第に減少し、軸方向中心点を超えると急激に減少す
る。従って、シリンダ状アンテナコイルに配置するシー
ト状磁性体は、磁束発生部位から軸方向外側に延長する
ことが好ましく、同時に軸中心方向に延長する場合は比
較的短い距離に留めるべきである。
性体」とは、鉄や一般の磁気コアよりも高い透磁率、例
えば、比透磁率で1万以上の高い透磁率を有するもので
ある。尚、比透磁率は磁性体の透磁率と真空の透磁率と
の比である。
状に形成したアモルファス磁性体を使用することが好ま
しい。アモルファス磁性体の比透磁率は、一般に3万〜
50万程度の範囲にある。
RFIDタグが金属等の導電性部材に接近して取り付け
られる場合でも、導電性部材に吸収される磁束を高透磁
率の磁性体に効果的に導くことが出来るので、通信に利
用出来る磁束の減少を大幅に抑制出来る。
のはアモルファス磁性体であるが、アモルファス磁性体
の単位重量当たりの価格は現状では非常に高い。従っ
て、アモルファス磁性体をシート状とすることで、少な
い材料でも通信距離の拡大効果が高く、コスト的にも極
めて有利である。
て少なく、軽量化を図ることが出来るため携帯用の通信
装置等に使用される場合でも好ましい。
磁性体は、例えば10μm〜50μm程度の厚さとする
ことにより、可撓性と実用上の強度の両方を満たすシー
トに形成出来る。可撓性を有するシート状磁性体を使用
すると、変形可能なので湾曲させたりして容易にRFI
Dタグと一体化することが出来る。
に係るRFIDタグ構造は、アンテナコイルと制御部と
を有し、電磁波で通信するRFIDタグ構造において、
高透磁率を有するシート状磁性体が前記アンテナコイル
に形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側
に延長するように配置され、該アンテナコイルの外側に
配置された第1のシート材と、前記シート状磁性体の外
側に配置された第2のシート材が互いに接合されたこと
を特徴とする。
IDタグが金属等の導電性部材に接近して取り付けられ
る場合でも、該導電性部材に吸収される磁束を、高透磁
率のシート状の磁性体に効果的に導くことが出来るの
で、通信に利用出来る磁束の減少を大幅に抑制出来る。
また、特定方向への通信指向性が高くなり、それによっ
て通信距離が拡大する。
は、第1のシート材と、第2のシート材により挟まれて
互いに安定な位置関係を維持出来るので、その指向性等
も安定化する。
とを互いに接合するので、RFIDタグ及びシート状磁
性体を内部に密閉出来、耐水性、耐ガス性等を持たせる
ことが出来る。
体がシート状のアモルファス磁性体である場合には好ま
しい。
され、該アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイル
の内周部との中間に形成される磁性発生部位から該アン
テナコイルの外側に前記高透磁率のシート状磁性体が延
長して配置された場合には好ましい。
形成され、該アンテナコイルの軸方向端部に形成される
磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に前記高透磁
率のシート状磁性体が延長して配置された場合には好ま
しい。
造方法は、アンテナコイルと制御部とを有し、電磁波で
通信するRFIDタグ構造の製造方法において、細長い
第1のシート材に沿って複数のRFIDタグを所定間隔
で配列固定すると共に、細長い第2のシート材に沿って
複数の高透磁率のシート状磁性体を所定間隔で配列固定
し、次に前記各RFIDタグと、前記各シート状磁性体
とを夫々ペアとして位置合わせし、前記第1のシート材
と前記第2のシート材とを互いに接合したことを特徴と
する。
グ構造を効率よく且つ安価に製造することが出来る。
材と、前記第2のシート材とに前記各RFIDタグ構造
を分離する分割部を形成した場合には、該分割部で個々
のRFIDタグ構造を容易に分離することが出来る。
グ構造及びその製造方法の一実施形態を具体的に説明す
る。図1(a),(b)は同心円盤状のアンテナコイル
を有するRFIDタグを第1のシート材に所定間隔で接
着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図、図2
(a),(b)は扇形状のシート状磁性体を第2のシー
ト材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面
図及び平面図である。
を夫々ペアとして位置合せしながら第1、第2のシート
材を重ね合わせる様子を示す側面図、図4(a),
(b)はRFIDタグと、シート状磁性体との周囲で第
1、第2のシート材を加熱、加圧して接合する様子を示
す側面図及び平面図である。
ト材の裏面に接着剤層及び離型層を順次積層し、各RF
IDタグ構造の境界部分に直線のミシン目等の分割部を
設けた様子を示す側面図及び平面図である。
の外側に円形のミシン目等の分割部を設けた様子を示す
平面図、図6(b)は円形のミシン目等の分割部に沿っ
てRFIDタグ構造を切り離した様子を示す平面図であ
る。
を有するRFIDタグの構成を示す平面図、図7(b)
は同心円盤状のアンテナコイルを有するRFIDタグに
発生する磁界の様子を示す側面図、図8はRFIDタグ
の制御系の構成を示すブロック図である。
発生する磁束による電界特性であってシート状磁性体が
有る場合と無い場合の比較を示す図、図10は同心円盤状
のアンテナコイルを有するRFIDタグにおけるアンテ
ナコイル面方向の通信可能な磁束領域(通信可能最大距
離)を示す模式図である。
ナコイルを有する複数のRFIDタグを第1のシート材
に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及
び平面図、図12(a),(b)は方形状のシート状磁性
体を第2のシート材に所定間隔で接着固定して配列した
様子を示す側面図及び平面図である。
性体との周囲で第1、第2のシート材を加熱、加圧して
接合した第1のシート材の裏面に接着剤層及び離型層を
順次積層し、各RFIDタグ構造の境界部分に直線のミ
シン目等の分割部を設けた様子を示す側面図であり、図
13(b)はミシン目等の分割部に沿ってRFIDタグ構
造を切り離した様子を示す平面図である。
るRFIDタグの構成及び該アンテナコイルに発生する
磁界の様子を示す図である。
リンダ状のアンテナコイルにより発生する磁束による電
界特性を示す図、図16は図15に示すRFIDタグ構造に
おけるアンテナコイル軸方向の通信可能な磁束領域(通
信可能最大距離)を示す模式図である。
構造の一例として、同心円盤状のアンテナコイル2aを
有するRFIDタグ1aを採用した場合の構成について
説明する。本実施形態で好適に採用されるRFIDタグ
1a,1bは、電磁結合方式、電磁誘導方式のRFID
タグであり、本実施形態では、電磁誘導方式のRFID
タグを用いた場合の一実施形態について以下に説明す
る。
ンテナコイル2aを使用して電磁波で通信を行うRFI
Dタグ構造の一例であって、図7(a)に示すように、
同心円盤状のアンテナコイル2aと、制御部となる半導
体ICチップ4とがプリント回路基板等を介さずに直結
して構成されており、これによりRFIDタグ1aの小
型化を実現している。
路)チップやLSI(半導体大規模集積回路)チップ等
の一体的にパッケージされて構成されたものであり、該
半導体ICチップ4の内部には、図8に示すように、制
御部となるCPU4a、記憶部となるメモリ4b、送受
信機4c及び蓄電手段となるコンデンサ4dが設けられ
ている。
ら発信された信号は、送受信機4cを介してCPU4a
に伝達され、電力はコンデンサ4dに蓄電される。尚、
蓄電手段となるコンデンサ4dが無く、外部のリードラ
イト端末機等から連続的に半導体ICチップ4に電力が
供給されるものでも良い。
モリ4bに格納されたプログラムや各種データを読み出
し、必要な演算や判断を行い、各種制御を行うものであ
る。
の各種プログラムや電磁誘導タグ1aが設置された物品
の各種固有情報が記憶されている。
イル2aの一例としては、直径30μm程度の銅線が単
線巻きで径方向に多重層をなして同心円盤状に巻かれて
おり、そのアンテナコイル2aのインダクタンスは9.
5mH(周波数125kHz)程度で、該アンテナコイル2
aに共振用に別途接続されたコンデンサの静電容量は1
70pF(周波数125kHz)程度であった。
波が1波の振幅偏移変調(ASK;Amplitude Shift Ke
ying)の無線通信方式を使い、共振周波数帯域も広い、
線径も数十ミクロンの空心のアンテナコイル2aで特殊
な送受信回路を組み込んだ消費電力の非常に少ないCM
OS−ICを使ったRFIDタグ1aを採用した。
IDタグは、内部に埋設されたアンテナコイルを貫く磁
界の変化により電力の受電及び信号の送受信を可能にす
るものであるためRFIDタグの設置場所付近にRFI
Dタグの通信や電力搬送を行う際に生じる磁界により渦
電流を発生して通信に影響を及ぼす磁性体や金属等の導
電性部材が存在すると、その導電性部材の影響によって
磁界が減衰して利用出来なくなるという固定観念があっ
たためにRFIDタグの近辺から磁性体や金属物品を排
除するのが常識であり、金属容器や金属物品にRFID
タグを取り付けようとする試みはこれまでなされていな
かった。
導電性部材へのRFIDタグの有効利用を目的として、
RFIDタグの設置場所付近に導電性部材が存在する
と、該導電性部材の影響によって磁界が減衰して使用出
来なくなるという技術的背景に基づき、これを解決すべ
く、鋭意研究と実験を重ねた結果、RFIDタグを導電
性部材に取り付けても、高透磁率を有するシート状磁性
体をRFIDタグのアンテナコイルに形成される磁束発
生部位から該アンテナコイルの外側に延長するように配
置すれば効果的に磁束を誘導して外部との電磁波交信が
可能であることを見い出し、これにより導電性部材に対
するRFIDタグの有効利用を実現させたものである。
機等から送信された交流磁界をRFIDタグに内蔵され
たアンテナコイルの共振周波数により受信する。その際
に従来のRFIDタグは、通信距離を伸ばすために周波
数偏移変調(FSK;Frequency Shift Keying)方式で
無線周波は、例えば、125kHzと117kHzの2波を使
用し、尚且つ受信電力を増やすためアンテナコイルにフ
ェライトコアを使い、コイルの線径を太くして複数巻き
にして通信距離を伸ばす方式が一般的であった。
K)方式は、金属や磁性体等の導電性部材が近づくと受
信周波数がずれて受信電力が低下すると共に通信エラー
が発生して通信が出来なくなり通信距離が極端に低下
し、実用上、使用不可能になるためRFIDタグは、金
属や磁性体等の導電性部材に取り付けて使用することは
不可能であるとの固定観念が支配的であった。
の振幅偏移変調(ASK)の無線通信方式を使い、共振
周波数帯域も広い、線径も数十ミクロンの空心アンテナ
コイルで特殊な送受信回路を組み込んだ消費電力の非常
に少ないCMOS−ICを使ったRFIDタグが提案さ
れた。
性部材が近くにあっても振幅偏移変調(ASK)の無線
通信方式を使い、FSKに比べて共振周波数帯域が広い
ため、周波数がずれても受信電力は低下せず、無線通信
も殆んど影響を受けないことが本発明者等が行った実験
結果により判明した。
率を有するシート状磁性体であるアモルファス磁性体シ
ート5をRFIDタグ1aにおけるアンテナコイル2a
の片面に平行に配置する。その際、アモルファス磁性体
シート5をアンテナコイル2aの磁束発生部位から該ア
ンテナコイル2aの外側に延長するように配置し、更に
RFIDタグ1aの表面側に第1のシート材6を設け、
アモルファス磁性体シート5の表面側に第2のシート材
7を設け、それ等第1、第2のシート材6,7を互いに
接合したものである。
造方法は、先ず、細長い第1のシート材6に沿って複数
のRFIDタグ1aを所定間隔で配列して固定し、細長
い第2のシート材7に沿って複数のシート状磁性体であ
るアモルファス磁性体シート5を所定間隔で配列して固
定する。
磁性体シート5を夫々ペアとして位置合せし、第1、第
2のシート材6,7を互いに熱圧着等により接合する。
を有する複数のRFIDタグ1aを接着剤8等により細
長い第1のシート材6に所定間隔で配列固定した様子を
示し、一方、図2では高透磁率のシート状磁性体となる
シート状のアモルファス磁性体シート5を扇形に形成
し、複数の該アモルファス磁性体シート5を接着剤8等
により細長い第2のシート材7に所定間隔で配列固定し
た様子を示す。
アモルファス合金をシート状に形成したものであり、こ
の非晶質合金は一般に超急冷法により靱性のある箔体に
形成される。アモルファス磁性体シート5の特徴として
は透磁率が高い、保磁力が小さい、鉄損が小さく、ヒス
テリシス損失、渦電流損失が少ない、磁歪を広い範囲で
制御出来る、電気抵抗率が高く温度変化が小さい、熱膨
張係数や剛性率の温度係数が小さいこと等がある。
に形成することが出来る。このフレーク状に形成された
アモルファス合金は、例えば、株式会社リケン製のアモ
リシックシート(商品名)のようにシート状に形成され
る。
コバルトアモルファス合金の笹の葉状フレークを絶縁フ
ィルムに均一に分散し、サンドイッチ状に固定したシー
トである。
散布した状態で、これをシート状に成形することにより
構成した磁性保護シートを使用することでも良い。
ファス合金の微粉末を樹脂バインダに高濃度で練り込
み、それをスクリーン印刷等により直接、第2のシート
材7上に形成しても良く、その場合は、接着剤8等が不
要であるため製造が容易である。
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド塩化ビニル
樹脂、或いは、それ等の共重合体からなる柔軟な樹脂製
のシート材を使用することが出来、加熱、加圧処理によ
り互いに溶着して接合可能であり、透明、半透明或いは
不透明なシート材で構成される。
とすることにより、アモルファス磁性体シート5が外部
から視認出来るので指向性の方向等が容易に判断出来、
設置、施工が容易になる。
列した細長い第1のシート材6、及び複数のアモルファ
ス磁性体シート5を固定配列した細長い第2のシート材
7を、夫々ロール状に巻回しておき、それ等を繰り出し
ながら対向させて位置合せを行い、熱溶着により順次接
合していくことが出来る。
IDタグ1aと、第2のシート材7に固定されたアモル
ファス磁性体シート5とを夫々ペアとして位置合わせし
ながら、第1、第2のシート材6,7を重ね合わせてい
る様子を示す。
ート5との位置合わせは、詳しくは図9に示して後述す
るRFIDタグ1aのアンテナコイル2aの径中心o1
と、該アンテナコイル2aの内周部2a1との中間に形成
される磁束発生部位Aから該アンテナコイル2aの外側
に向かってアモルファス磁性体シート5が延長するよう
に配置される。
図10に示すように、扇形状に形成され、磁束発生部位A
から該アンテナコイル2aの外側に延長して配置され
る。扇形の角度θは90度程度が好ましく、実用上、好
ましい範囲は60度〜180度である。
1a及びアモルファス磁性体シート5の周囲で、該RF
IDタグ1aとアモルファス磁性体シート5の夫々の外
側に配置された第1、第2のシート材6,7を加熱、加
圧して、該第1、第2のシート材6,7を互いに接合
(ラミネート)する。
示すように、RFIDタグ1aとアモルファス磁性体シ
ート5の周囲は図の二点鎖線で示す接合部Cの外側がラ
ミネートされた接合部分である。このように、RFID
タグ1aの周囲から少し離して接合すると、熱によりR
FIDタグ1aが損傷することを回避出来る。
合した後に、図5に示すように、第1のシート材6の裏
面側に接着剤層9及び離型層10を順次積層し、次いで各
RFIDタグ構造の境界部分の第1、第2のシート材
6,7にミシン目等の分割部11を形成する。
割部11から各RFIDタグ構造を切り離して容易に分割
出来、物品等にRFIDタグ構造を取り付ける際には、
紙等の離型層10を剥がして接着剤層9を露出させ、該接
着剤層9を利用して物品に貼着して容易に設置すること
が出来る。
Cの外側において点線で示す円形の分割部11を形成した
様子を示すものであり、図6(b)は図6(a)から該
分割部11に沿ってRFIDタグ構造を切り離した様子を
示す。
有するRFIDタグ1aに外部から電磁波(磁束)を与
えた時、RFIDタグ1aの各部に誘起する電界特性
(磁束密度特性)を測定したものであり、図9の実線で
示す曲線aはアモルファス磁性体シート5を配置しない
場合の電界特性、破線で示す曲線bはアモルファス磁性
体シート5を配置した場合の電界特性である。
中心o1を中心に図9の左側はアンテナコイル2aの左
側にアモルファス磁性体シート5を配置した場合であ
り、図9の右側はアンテナコイル2aの右側にアモルフ
ァス磁性体シート5を配置した場合の総合的な電界特性
を便宜的に示したものである。実際には図9の左右何れ
か一方の曲線bが現れる。
体シート5をアンテナコイル2aの磁束発生部位Aから
該アンテナコイル2aの外側に延長して配置した場合に
電界特性のピーク値が高くなり、感度が高くなったこと
を示す。
中心o1とアンテナコイル2aの内周部2a1との略中間位
置に電界特性のピーク値が現れる磁束発生部位Aが存在
し、アモルファス磁性体シート5は、その磁束発生部位
Aからアンテナコイル2aの外側に延長して配置され
る。
ルファス磁性体シート5の有無に関わらず磁束発生部位
Aは移動しない。
に、ソキマット(Sokymat)社製のWorldDisk Tagシリーズ
の同心円盤状のアンテナコイル2aを配置し、該アンテ
ナコイル2aの両端部にSSG発振器(KENWOOD FG-273
Ser.7020087)を電気的に接続して、周波数125kH
z、12Vpp(ピークからピークまでの電圧振幅値が1
2V)の正弦波出力を付与した。
電界強度を測定する手段として、ピックアップコイルを
採用する。ピックアップコイルは1mHの開磁型インダ
クタと、1591pFの同調用セラミックコンデンサに
より125kHzに同調したものを採用した。
ロスコープ(SONY-Tektronix TDS34OAP Ser.J300635)
のプローブを電気的に接続して、該ピックアップコイル
を測定ステージ上でX−Y平面、X−Z平面に沿ってア
ンテナコイル2aの径中心o 1からの同心円上で5mm毎
にプロットしてピックアップコイルに誘起された電圧値
のピークからピークまでの電圧振幅値を測定した。
有するRFIDタグ1aにおける各位置に対する実測し
た電界特性であり、該電界はピーク電圧で測定される
が、電界はその部分に発生する磁束に比例し、アンテナ
コイル2aの径中心o1と該アンテナコイル2aの内周
部2a1との中間点に磁束発生部位Aが存在する。
レス板上に、扇形のアモルファス磁性体シート5と、同
心円盤状のアンテナコイル2aを有するRFIDタグ1
aを位置合わせして第1、第2のシート材6,7を互い
に接合したRFIDタグ構造を載置した時のRFIDタ
グ1aにおけるアンテナコイル2aの面方向(図4
(a)の左右方向)の通信可能な磁束領域(通信可能最
大距離Lmax)を測定した結果である。
2aの外径の直径が25mm、内径の直径が20mmで、ア
モルファス磁性体シート5の扇形状の外径の直径が80
mm、内径の直径が10mm、アモルファス磁性体シート5
の厚さは30μmで、最大透磁率μが800000のF
e−Ni−Mo−B−S系の米国のアライドシグナル社
製のアモルファス磁性体シートを採用した。
5の扇形の外郭形状に近似して、その外側に通信可能な
磁束領域Bが現れ、アンテナコイル2aの径中心o1か
らアモルファス磁性体シート5方向の延長線上に通信可
能最大距離Lmaxとなる最大点B1が現れる。
アンテナコイル2aの全面にアモルファス磁性体シート
5を配置した場合よりもアンテナコイル2aに形成され
る磁束発生部位Aから該アンテナコイル2aの外側に延
長してアモルファス磁性体シート5を配置した場合の方
が、通信可能最大距離Lmaxが大きくなることが実験結
果により明らかになっている。
の角度θは90度が最適であり、角度θが60度から1
80度の範囲では前述したアモルファス磁性体シート5
が無い場合やアンテナコイル2aの全面にアモルファス
磁性体シート5を配置した場合よりもアンテナコイル2
aに形成される磁束発生部位Aから該アンテナコイル2
aの外側に延長してアモルファス磁性体シート5を配置
した場合の方が、通信可能最大距離Lmaxが大きくなる
ことが実験結果により明らかになっている。
は銅板等の導電性材料の上に上述のようなアモルファス
磁性体シート5を介してアンテナコイル2aを載置した
場合には導電性材料が無い場合よりも通信可能最大距離
Lmaxが大きくなることが実験結果により明らかになっ
ている。
シート5の形状は扇形以外にも方形状や他の種々の形状
が考えられる。
造の一例として、シリンダ状のアンテナコイル2bを有
するRFIDタグ1bを採用した場合の構成について説
明する。尚、前記実施形態と同様に構成したものは同一
の符号を付して説明を省略する。
有する複数のRFIDタグ1bを第1のシート材6に所
定間隔で配置し、接着剤8等により固定した様子を示
し、図12は該RFIDタグ1bに対応する形状の複数の
アモルファス磁性体シート5を第2のシート材7に所定
間隔で配置し、接着剤8等により固定した様子を示す。
2bを有するRFIDタグ1bを配列固定した第1のシ
ート材6と、複数のアモルファス磁性体シート5を配列
固定した第2のシート材7とを接合した様子を示す。
bを有するRFIDタグ1bでは、図15に示すように、
該アンテナコイル2bの軸方向(図15の左右方向)端部
に形成される磁束発生部位Aから該アンテナコイル2b
の外側に向かって高透磁率のシート状磁性体となるアモ
ルファス磁性体シート5が延長して配置されるように、
第1、第2のシート材6,7を接合する。
合した後に、図13(a)に示すように、第1のシート材
6の裏面側に接着剤層9及び離型層10を順次積層し、次
いで各RFIDタグ構造の境界部分の第1、第2のシー
ト材6,7にミシン目等の分割部11を形成する。図13
(b)は分割部11から切り取ったRFIDタグ構造を示
す。
形成されたアンテナコイル2bの内部には軸方向(図14
の左右方向)に鉄心やフェライト等の円柱状のコア部材
3が挿入されている。
は、直径30μm程度の銅線が単線巻きで径方向に多重
層で軸方向にシリンダ状に巻かれており、そのアンテナ
コイル2bの内部にコア部材3が有る状態でのインダク
タンスは9.5mH(周波数125kHz)程度で、アンテ
ナコイル2aに共振用に別途接続されたコンデンサの静
電容量は170pF(周波数125kHz)程度であった。
有するRFIDタグ1bにおける各位置に対する電界特
性である。図15に示すように、アンテナコイル2bの中
心o 2が磁束による電界特性の極小点となり、該アンテ
ナコイル2bの両端部が電界特性の極大点となる。
におけるアンテナコイル2bの通信可能な磁束領域B
(通信可能最大距離Lmax)の実験結果を示す。アモル
ファス磁性体シート5は厚さが30μmで、最大透磁率
μが800000のFe−Ni−Mo−B−S系の米国
のアライドシグナル社製のアモルファス磁性体シート
で、一辺が10mm四方の正方形のものを採用しており、
アンテナコイル2bの両端部に形成される磁束発生部位
Aから該アンテナコイル2bの外側に延長して配置され
たものである。
レス板上に配置された状態で、通信可能最大距離Lmax
を測定したものである。図16に示すように、通信可能な
磁束領域Bはアンテナコイル2bの軸方向に沿って瓢箪
形に形成され、該アンテナコイル2bの軸方向の延長線
上でアモルファス磁性体シート5を配置した側に通信可
能最大距離Lmaxの最大点B1が現れる。
搬送を行う際に生じる磁界Hにより渦電流を発生して元
の磁束を減衰する反対方向の磁束を発生し、通信に影響
を及ぼす導電性材料としては、前述したステンレス板、
銅板、アルミニウム板の他に鉄、コバルト、ニッケル、
及びそれ等の合金、フェライト等の強磁性を有する金
属、或いはアルミニウム、銅、クローム等の常磁性を有
する金属、更には導電性プラスチック等が適用可能であ
る。
するので、RFIDタグのアンテナコイルに形成される
磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に延長して高
透磁率のシート状磁性体を配置する構造とすることで該
RFIDタグが金属等の導電性部材に近接して取り付け
られる場合であっても導電性部材による磁束の減衰を大
幅に抑制して通信可能距離を伸ばすことが出来る。
によれば、RFIDタグが金属等の導電性部材に接近し
て取り付けられる場合でも、該導電性部材に吸収される
磁束を、高透磁率のシート状の磁性体に効果的に導くこ
とが出来るので、通信に利用出来る磁束の減少を大幅に
抑制出来る。また、特定方向への通信指向性が高くな
り、それによって通信距離が拡大する。
は、第1のシート材と、第2のシート材により挟まれて
互いに安定な位置関係を維持出来るので、その指向性等
も安定化する。
とを互いに接合するので、RFIDタグ及びシート状磁
性体を内部に密閉出来、耐水性、耐ガス性等を持たせる
ことが出来る。
造方法によれば、前述のRFIDタグ構造を効率よく且
つ安価に製造することが出来る。
と、第2のシート材とに各RFIDタグ構造を分離する
分割部を形成した場合には、該分割部で個々のRFID
タグ構造を容易に分離することが出来る。
を有するRFIDタグを第1のシート材に所定間隔で接
着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図であ
る。
2のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を
示す側面図及び平面図である。
として位置合せしながら第1、第2のシート材を重ね合
わせる様子を示す側面図である。
性体との周囲で第1、第2のシート材を加熱、加圧して
接合する様子を示す側面図及び平面図である。
面に接着剤層及び離型層を順次積層し、各RFIDタグ
構造の境界部分に直線のミシン目等の分割部を設けた様
子を示す側面図及び平面図である。
円形のミシン目等の分割部を設けた様子を示す平面図、
(b)は円形のミシン目等の分割部に沿ってRFIDタ
グ構造を切り離した様子を示す平面図である。
RFIDタグの構成を示す平面図、(b)は同心円盤状
のアンテナコイルを有するRFIDタグに発生する磁界
の様子を示す側面図である。
である。
束による電界特性であってシート状磁性体が有る場合と
無い場合の比較を示す図である。
タグにおけるアンテナコイル面方向の通信可能な磁束領
域(通信可能最大距離)を示す模式図である。
を有する複数のRFIDタグを第1のシート材に所定間
隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図
である。
2のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を
示す側面図及び平面図である。
周囲で第1、第2のシート材を加熱、加圧して接合した
第1のシート材の裏面に接着剤層及び離型層を順次積層
し、各RFIDタグ構造の境界部分に直線のミシン目等
の分割部を設けた様子を示す側面図であり、(b)はミ
シン目等の分割部に沿ってRFIDタグ構造を切り離し
た様子を示す平面図である。
タグの構成及び該アンテナコイルに発生する磁界の様子
を示す図である。
アンテナコイルにより発生する磁束による電界特性を示
す図である。
コイル軸方向の通信可能な磁束領域(通信可能最大距
離)を示す模式図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 アンテナコイルと制御部とを有し、電磁
波で通信するRFIDタグ構造において、 高透磁率を有するシート状磁性体が前記アンテナコイル
に形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側
に延長するように配置され、該アンテナコイルの外側に
配置された第1のシート材と、前記シート状磁性体の外
側に配置された第2のシート材が互いに接合されたこと
を特徴とするRFIDタグ構造。 - 【請求項2】 前記高透磁率を有するシート状磁性体
は、シート状のアモルファス磁性体であることを特徴と
する請求項1に記載のRFIDタグ構造。 - 【請求項3】 前記アンテナコイルが円盤状に形成さ
れ、該アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイルの
内周部との中間に形成される磁性発生部位から該アンテ
ナコイルの外側に前記高透磁率のシート状磁性体が延長
して配置されたことを特徴とする請求項1または請求項
2に記載のRFIDタグ構造。 - 【請求項4】 前記アンテナコイルがシリンダ状に形成
され、該アンテナコイルの軸方向端部に形成される磁束
発生部位から該アンテナコイルの外側に前記高透磁率の
シート状磁性体が延長して配置されたことを特徴とする
請求項1または請求項2に記載のRFIDタグ構造。 - 【請求項5】 アンテナコイルと制御部とを有し、電磁
波で通信するRFIDタグ構造の製造方法において、 細長い第1のシート材に沿って複数のRFIDタグを所
定間隔で配列固定すると共に、細長い第2のシート材に
沿って複数の高透磁率のシート状磁性体を所定間隔で配
列固定し、次に前記各RFIDタグと、前記各シート状
磁性体とを夫々ペアとして位置合わせし、前記第1のシ
ート材と前記第2のシート材とを互いに接合したことを
特徴とするRFIDタグ構造の製造方法。 - 【請求項6】 互いに接合された前記第1のシート材
と、前記第2のシート材とに前記各RFIDタグ構造を
分離する分割部を形成したことを特徴とする請求項5に
記載のRFIDタグ構造の製造方法。
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