JP2003198231A

JP2003198231A - 誘電性樹脂フィルムアンテナおよび情報記録タグ

Info

Publication number: JP2003198231A
Application number: JP2001401047A
Authority: JP
Inventors: Koichi Okada; 浩一岡田; Fumitada Satoji; 文規里路
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化、高性能化、低コスト化が図れる誘電
性樹脂フィルムアンテナを提供する。【解決手段】誘電性樹脂複合材のフィルム１に導体２
を設けた誘電性樹脂フィルムアンテナとする。上記誘電
性樹脂複合材は、合成樹脂に誘電体無機粉末の充填材を
配合したものとする。上記合成樹脂は熱可塑性樹脂とす
る。上記誘電性樹脂複合材は、射出形成、押し出し成
形、または圧縮成形等の溶融成形が可能なものとする。
誘電体無機粉末の充填材は、好ましくは誘電率が２０以
上でかつ誘電正接が０．００５以下の誘電セラミックス
粉とする。この充填材を１０〜４０容量％の割合で配合
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車の窓や、
建物の窓、その他種々の被着体に取付けて使用さる誘電
性樹脂フィルムアンテナ、例えば自動車ＩＴＳ用アンテ
ナ、およびこのフィルムアンテナを用いた情報記録タグ
に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】フィルム
アンテナは、誘電体となる合成樹脂フィルムに、導体を
印刷や蒸着等で被着して構成される。しかし、合成樹脂
は、誘電率が２〜４程度と低い。そのため、フィルムア
ンテナの小型化，高密度化を図るについて、限界があ
る。そこで、本出願人は、フィルムアンテナの誘電体と
して、合成樹脂フィルムに代えて、合成樹脂に誘電性の
無機繊維を配合した誘電性樹脂複合材を用いることを考
えた。例えば、通信機のアンテナ基板など、各種の機器
に使用される押出し成形シートとして、繊維状チタン酸
金属塩を配合したものが提案されている（特開平８−２
０８９５２）。このような押出し成形シートを薄いもの
として、フィルムアンテナに用いることを考えた。

【０００３】しかし、繊維は異方性があるため、これを
混入した場合、表面精度等の精度が出にくい。また、フ
ィルムの誘電特性についても異方性が生じる。特に、薄
いフィルムとした場合に、異方性の影響が大きく、位相
のずれを招く恐れが生じるなど、アンテナとしての性能
に影響が考えられる。特に高周波用のアンテナでは、波
長が短いことから、寸法精度等の要求が厳しく、このた
め、誘電体材料として繊維を混入したものでは、性能確
保が難しい。また、無機繊維は、材料として高価であ
り、これを用いるとアンテナのコストが高くなる。

【０００４】また、従来、所定の被着体に貼着されて使
用されるＩＣチップ付きの情報記録タグが種々提案され
ているが、アンテナ部分が大きくて、その小型化に限界
が生じている。

【０００５】この発明の目的は、小型化、高性能化、低
コスト化が図れる誘電性樹脂フィルムアンテナを提供す
ることである。この発明の他の目的は、アンテナ部分の
小型化，薄型化が図れて、全体の小型化が可能な情報記
録タグを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のフィルムアン
テナは、誘電性樹脂複合材のフィルムに導体を設けた誘
電性樹脂フィルムアンテナであって、上記誘電性樹脂複
合材が、合成樹脂に誘電体無機粉末の充填材を配合した
ものである。この構成によると、誘電体無機粉末の充填
材を配合した誘電性樹脂複合材を用いるため、その充填
材によりフィルムの誘電率が向上し、アンテナの小型化
が図れる。充填材は、粉末であり、繊維を用いる場合と
異なり、異方性が実質上ない。特に誘電特性の異方性が
実質上ない。また、粉末であるため、フィルムの表面精
度の確保が容易である。これらのため、誘電特性の異方
性等によって位相のずれ等を招くことのない優れた特性
のアンテナとできる。このように、小型化，高性能化が
図れる。また、粉末は繊維に比べて低コストであるた
め、アンテナのコストも低減できる。なお、この誘電性
樹脂フィルムアンテナは、平らなフィルム状のものの他
に、ある程度厚手のフィルムであっても良く、また任意
形状に成形されたものであっても良い。

【０００７】上記合成樹脂は熱可塑性樹脂であり、上記
誘電性樹脂複合材は、射出形成、押し出し成形、または
圧縮成形等の溶融成形が可能なものであることが好まし
い。このような材質の誘電性樹脂複合材を用いることに
より、溶融成形のうち、押し出し成形によってフィルム
を連続的に形成したり、また射出形成によって、フィル
ムを希望の形状に簡単に成形することができる。

【０００８】上記誘電体無機粉末の充填材は、誘電率が
２０以上でかつ誘電正接が０．００５以下の誘電セラミ
ックス粉であり、上記誘電性樹脂複合材は、この充填材
を１０〜４０容量％配合したものであっても良い。充填
材は、アンテナの小型化のためには、なるべく誘電率が
高く、かつ無効成分となる誘電正接（Ｔａｎδ）につい
ては小さいほど良い。上記誘電率が２０以上でかつ誘電
正接が０．００５以下という値は、誘電セラミックス粉
として一般に得られる中で、優れた値である。充填材の
配合比率は、多いほど誘電性樹脂複合材の誘電率を高く
できるが、多すぎると成形性が悪くなる。上記の誘電率
および誘電正接を持つ誘電セラミックス粉を充填材とし
て用い、上記配合量とすると、誘電性樹脂複合材とし
て、例えば誘電率が５〜１５程度で、誘電正接が０．０
００８〜０．００３程度のものができる。この誘電率お
よび誘電正接の値は、フィルムアンテナとして優れたも
のとなる。また、充填材の配合量が４０％以下である
と、誘電性樹脂複合材の成形性にも優れる。

【０００９】上記誘電セラミックス粉の充填材は、未完
全焼結体としても良い。高誘電セラミックスは、焼結し
て初めて、優れた誘電特性が得られる。しかし、完全な
焼結体としなくても、仮焼と言われるように、実際の焼
結温度よりも少し低い温度で、完全に固まらないところ
で一旦焼結したものであっても、つまり未完全焼結体で
あっても、優れた誘電特性を得ることができる。また、
焼結により結晶化させるものではなく、液層法にて誘電
材粉末で作ったものでも良い。

【００１０】この発明の情報記録タグは、この発明の上
記いずれかの構成の誘電性樹脂フィルムアンテナと、こ
のアンテナにより無線通信を行う機能を有するＩＣチッ
プとを一体化させたものである。ＩＣチップは、例えば
アンテナのフィルム上に実装し、ラミネートする。フィ
ルムアンテナとＩＣチップは、別のシート上に並べて設
けることで一体化しても良い。この構成によると、タグ
の小型化のネックとなっていたアンテナが、この発明の
誘電性樹脂フィルムアンテナの採用によって小型化され
るため、情報記録タグの全体の小型化が可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１と共
に説明する。この誘電性樹脂フィルムアンテナは、誘電
性樹脂複合材のフィルム１に導体２を設けたものであ
る。導体２は、フィルム１上に、印刷や蒸着等により被
着された箔状のものである。導体２は、ループ形状な
ど、任意のアンテナパターン形状とされる。導体２の端
部には、端子部２ａ，２ｂが設けられている。フィルム
１は、厚さが１０μｍ程度の薄いものから、５mm程度の
ものなど、厚手のものであっても良い。フィルム１の製
造は、例えば押し出し成形とされ、この他に押し出しコ
ーティングや、カレンダ加工、射出成形等によるもので
あっても良い。

【００１２】フィルム１は、その材料である誘電性樹脂
複合材が、合成樹脂に誘電体無機粉末の充填材を配合し
たものとされている。誘電性樹脂複合材は、誘電性樹脂
組成物である。この誘電性樹脂複合材は、誘電体特性に
異方性が実質上ないものとしてある。ここで言う「異方
性が実質上ない」とは、フィルムアンテナとして異方性
が性能に影響しない程度に低いことを言う。この誘電性
樹脂複合材は、誘電率に限らず、異方性のないもの、例
えば熱膨張率においても異方性がないものであることが
好ましい。上記充填材は、複数種類の充填材を混合させ
て配合しても良い。合成樹脂についは、複数種を混合さ
せずに１種類としている。

【００１３】誘電性樹脂複合材としては、ポリフェニレ
ンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリプロピレン（Ｐ
Ｐ）等の熱可塑性樹脂に、誘電体無機粉末の充填材とし
て、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタ
ン酸カルシウム、チタン酸カルシウムマグネシウム、チ
タン酸ネオジウム等のチタン酸塩や、酸化チタンを配合
したものが使用できる。この充填材は粉末であり、繊維
状のものではない。配合割合は、例えば５〜７０容量％
の範囲が好ましいが、より好ましくは１０〜４０％であ
る。

【００１４】この実施形態において、誘電性樹脂複合材
に求める目標性能は、高周波数帯（ギガヘルツ（ＧＨ
ｚ）単位の周波数帯）において、誘電率が５以上と高
く、誘電正接（＝Ｔａｎδ）が０．００５以下、好まし
くは０．００１以下と低く、かつ溶融成形可能な樹脂複
合材であることである。合成樹脂の単独で誘電率は２〜
４程度であるため、誘電性樹脂複合材としては、誘電率
は５以上が好ましい。溶融成形は、例えば、射出成形、
押し出し成形、または圧縮成形のいずれかが行えれば良
い。この目標性能を達成するために、合成樹脂および充
填材は次の材質および配合とすることが好ましい。

【００１５】合成樹脂は、もともと、誘電率には大差が
ないため、できるだけ誘電正接（＝Ｔａｎδ）が小さい
材料、つまりＱ値（＝１／Ｔａｎδ）が高い材料が好ま
しい。合成樹脂のＴａｎδは、０．００３以下のものが
好ましく、このＴａｎδの条件を充足するものとして、
ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフルオロエ
チレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリフェニレンエーテル
（ＰＰＥ）、シンジオタクティックポリスチレン（ＳＰ
Ｓ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポ
リマー（ＬＣＰ）等がある。これらの合成樹脂のいずれ
をこの誘電性樹脂複合材に用いても良い。

【００１６】充填材は、なるべく誘電率が高く、かつ誘
電正接（＝Ｔａｎδ）が小さいものが良い。充填材とし
ては、誘電率が２０以上で、かつＴａｎδが０．００５
以下の高誘電セラミックス粉が好ましい。この条件に
は、上記の誘電体無機粉末の充填材のうち、チタン酸バ
リウムがＴａｎδの条件で大きく外れるが他の各充填
材、すなわちチタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシ
ウム、チタン酸カルシウムマグネシウム、チタン酸ネオ
ジウム等のチタン酸塩や、酸化チタンは、いずれも該当
する。充填材の配合量の例は、後に示す表１に記載する
が、同表に記載のようにチタン酸ストロンチウム、チタ
ン酸カルシウム、チタン酸カルシウムマグネシウム、チ
タンサンネオジウム等を１０〜４０容量％の範囲で配合
すると、誘電率が５〜１５程度で、Ｔａｎδが０．００
０８〜０．００３程度の誘電性樹脂複合材とできた。

【００１７】なお、誘電セラミックス粉は、焼結して初
めて優れた誘電特性が得られることから、仮焼と言っ
て、実際の焼結温度（１３００℃程度）より、少し下の
温度で、完全に固まらないことろで一旦焼成する。密度
的には、完全焼結体の密度を１００とすると、仮焼の未
完全焼結体の密度は、９７以上で１００未満の割合が好
ましい。なお、従来の誘電性樹脂複合材の一般の提案例
は、完全焼結体であり、製造工程上で完全に焼結された
ものとする必要がある。また、液層法にて誘電体粉末を
直接作ったものも好ましい。

【００１８】誘電体無機粉末の充填材の粒径は、平均粒
径が０．１μｍ〜１０μｍの範囲であることが好まし
い。実験によると、同種材料では粒径が小さい方が、Ｔ
ａｎδが小さくて良好な傾向が見られる。

【００１９】次に、各種誘電性樹脂複合材の誘電率等を
実験した実験例、および経験式より求めた誘電率等につ
き説明する。表１は、誘電性樹脂複合材における合成樹
脂をポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）とし、充填
材の種類および配合量を、表中に記載のように種々変え
た場合の実験結果（生データ）を示す。サンプルは、サ
ンプルNo１〜１５に示す１５種類である。充填材の種類
で整理したため、サンプルNoは非整列となっている。表
１において、充填材名に付した符号Ａ〜Ｃは、同じ充填
材種類であって、配合量のみが異なるものに同じ符号を
付し、充填材種類が同じであっても、そのグレード等が
異なるものは、異なる符号を付してある。この表から、
前述の内容を繰り返すが、チタン酸ストロンチウム、チ
タン酸カルシウム、チタン酸カルシウムマグネシウム、
チタンサンネオジウム等を１０〜４０容量％の範囲で配
合すると、誘電率が５〜１５程度で、Ｔａｎδが０．０
００８〜０．００３程度の誘電性樹脂複合材ことがわか
る。

【００２０】

【表１】

【００２１】図２は、誘電性樹脂複合材における合成樹
脂をポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）とし、誘電
体無機粉末の充填材をチタン酸ストロンチウムとして、
配合量を種々変えた場合の誘電率の実測値、および誘電
率の経験式の値（理論値）を重ねて示す。図３は同じく
それらの誘電正接（＝Ｔａｎδ）の値を示す。これらの
グラフから、経験式の値は実測値と近似しており、経験
式から、充填材の配合量を増やすに従い、誘電率が高く
なり、配合量が８０％程度になると、誘電率は８０程度
と大きくなることがわかる。誘電正接（＝Ｔａｎδ）の
値も、充填材の配合量の増加に従って大きくなるが、そ
の増加の割合は小さい。

【００２２】図４，図５は、誘電性樹脂複合材における
合成樹脂をポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）と
し、誘電体無機粉末の充填材をチタン酸カルシウムマグ
ネシウムとした場合の例を、図２，図３と同様に示した
ものである。充填材がチタン酸カルシウムマグネシウム
の場合は、充填材の配合量を増やすに従い、誘電率が高
くなるが、Ｔａｎδは小さくなる。

【００２３】図６〜図１１は、誘電性樹脂複合材におけ
る合成樹脂がポリプロピレン（ＰＰ）である場合につい
て、図中に記載の充填材を用いた場合の例を、図２，図
３と同様に示したものである。

【００２４】図１２は、この発明の一実施形態にかかる
情報記録タグを示す。この情報記録タグ２０は、誘電性
樹脂フィルムアンテナ１０と、このアンテナ１０により
無線通信を行う機能を有するＩＣチップ（集積回路チッ
プ）１１とを一体化させたものである。誘電性樹脂フィ
ルムアンテナ１０は、図１と共に説明した上記実施形態
の誘電性樹脂フィルムアンテナと、導体２の端子部２
ａ，２ｂの形状の異なる他は、上記実施形態のアンテナ
と同じである。ＩＣチップ１１は、誘電性樹脂フィルム
アンテナ１０のフィルム１上に配置し、このアンテナ１
０の導体２の端子部２ａ，２ｂにボンディング等で接続
してある。ＩＣチップ１１は、アンテナ１１の導体２の
端子部２ａ，２ｂ上に直接に接触させて接続しても良
い。このＩＣチップ１１は、アンテナ１０のフィルム１
上にラミネートした合成樹脂のラミネート層１２によっ
て覆ってある。ＩＣチップ１１は、上記通信機能の他
に、情報の記録が可能なものとされ、アンテナ１０を介
して記録情報の読み書きが可能とされている。この情報
記録タグ２０のフィルム１側またはラミネート層１２側
に、被着体への貼着のための粘着層（図示せず）と、こ
の粘着層を覆う剥離カバーシート（図示せず）とが設け
られている。

【００２５】この構成によると、タグ２０の小型化のネ
ックとなっていたアンテナが、この実施形態の誘電性樹
脂フィルムアンテナ１０の採用によって小型化されるた
め、情報記録タグ２０の全体の小型化が可能になる。

【００２６】

【発明の効果】この発明のフィルムアンテナは、フィル
ムとして、合成樹脂に誘電体無機粉末の充填材を配合し
た誘電性樹脂複合材を用いたため、その高誘電率により
小型化が図れ、また誘電体特性等に異方性が生じず、高
性能のものとできるうえ、低コスト化を図ることができ
る。誘電体無機粉末の充填材が、誘電率が２０以上でか
つ誘電正接が０．００５以下の誘電セラミックス粉であ
り、この充填材を１０〜４０容量％配合した誘電性樹脂
複合材とした場合は、良好な成形性を確保しながら、優
れた誘電率、誘電正接を持つフィルムアンテナとでき
る。この発明の情報記録タグは、この発明の上記いずれ
かの構成の誘電性樹脂フィルムアンテナと、このアンテ
ナにより無線通信を行う機能を有するＩＣチップとを一
体化させたものであるため、小型化のネックとなってい
たアンテナが小型化されて、情報記録タグの全体の小型
化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる誘電性樹脂フィ
ルムアンテナの斜視図である。

【図２】特定樹脂に特定充填材を配合した誘電性樹脂複
合材につき、配合量を種々変えた場合の誘電率の実測値
と経験式による値とを示すグラフである。

【図３】同特定樹脂に同特定充填材を配合した誘電性樹
脂複合材につき、配合量を種々変えた場合の誘電正接の
実測値と経験式による値とを示すグラフである。

【図４】同特定樹脂に他の特定充填材を配合した誘電性
樹脂複合材につき、配合量を種々変えた場合の誘電率の
実測値と経験式による値とを示すグラフである。

【図５】同特定樹脂に同特定の充填材を配合した誘電性
樹脂複合材につき、配合量を種々変えた場合の誘電正接
の実測値と経験式による値とを示すグラフである。

【図６】他の特定樹脂に他の特定充填材を配合した誘電
性樹脂複合材につき、配合量を種々変えた場合の誘電率
の実測値と経験式による値とを示すグラフである。

【図７】同特定樹脂に同特定充填材を配合した誘電性樹
脂複合材につき、配合量を種々変えた場合の誘電正接の
実測値と経験式による値とを示すグラフである。

【図８】同特定樹脂にさらに他の特定充填材を配合した
誘電性樹脂複合材につき、配合量を種々変えた場合の誘
電率の実測値と経験式による値とを示すグラフである。

【図９】同特定樹脂に同特定充填材を配合した誘電性樹
脂複合材につき、配合量を種々変えた場合の誘電正接の
実測値と経験式による値とを示すグラフである。

【図１０】同特定樹脂にさらに他の特定充填材を配合し
た誘電性樹脂複合材につき、配合量を種々変えた場合の
誘電率の実測値と経験式による値とを示すグラフであ
る。

【図１１】同特定樹脂に同特定充填材を配合した誘電性
樹脂複合材につき、配合量を種々変えた場合の誘電正接
の実測値と経験式による値とを示すグラフである。

【図１２】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれこの発明の一実
施形態にかかる情報記録タグの破断平面図および断面図
である。

【符号の説明】

１…フィルム２…導体２ａ，２ｂ…端子１０…誘電性樹脂フィルムアンテナ１１…ＩＣチップ１２…ラミネート層２０…情報記録タグ

フロントページの続きＦターム(参考） 5B035 AA00 AA04 AA07 BA05 BB09 CA02 5J046 AA03 AA07 AB11 PA07 PA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電性樹脂複合材のフィルムに導体を設
けた誘電性樹脂フィルムアンテナであって、上記誘電性
樹脂複合材が、合成樹脂に誘電体無機粉末の充填材を配
合したものである誘電性樹脂フィルムアンテナ。
【請求項２】上記合成樹脂が熱可塑性樹脂であり、上
記誘電性樹脂複合材は、射出形成、押し出し成形、また
は圧縮成形等の溶融成形が可能なものである請求項１に
記載の誘電性樹脂フィルムアンテナ。
【請求項３】上記誘電性樹脂複合材は、誘電体無機粉
末の充填材が、誘電率２０以上でかつ誘電正接０．００
５以下の誘電セラミックス粉であり、この充填材を１０
〜４０容量％配合したものである請求項１または請求項
２に記載の誘電性樹脂フィルムアンテナ。
【請求項４】上記誘電セラミックス粉の充填材は、未
完全焼結体である請求項３に記載の誘電性樹脂フィルム
アンテナ。
【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の誘電性樹脂フィルムアンテナと、このアンテナによ
り無線通信を行う機能を有するＩＣチップとを一体化さ
せた情報記録タグ。