【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に物品の物流管理に使用され、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：無線周波数識別）技術を用いた非接触式電子タグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物品の物流管理において、目視あるいはバーコード等で個々の物品の各種情報を確認する荷札やタグがあるが、これら荷札やタグに表示可能な情報は非常に少なく、ロットＮｏ．、数量、価格等のごく限られた情報でしかない。このため、荷札やタグの代わりに、荷札やタグの機能に電子的なＩＤ機能を付加したＲＦＩＤ方式の非接触式電子タグが使用されている。この非接触式電子タグは、各種情報が記憶されるＩＣチップと、そのＩＣチップに電気的に接続されたアンテナコイルとを備えている。
【０００３】
非接触式電子タグは、固有の共振周波数を持つＬＣ共振回路（アンテナコイルを含む）をベースにしている。非接触式電子タグでは、ＬＣ共振回路が質問器（リーダ）から発せられた交流磁界の近傍に位置すると、ＬＣ共振回路のアンテナコイルを鎖交する交流磁界からの磁束がエネルギー源となり、ＬＣ共振回路に誘導起電力が誘起され、その誘電起電力によってＩＣチップが作動し、ＩＣチップが各種情報をアンテナコイルからリーダに送信することで、非接触式電子タグとリーダ間で各種情報の授受が非接触で可能となる。
【０００４】
一方、近年では、非接触式電子タグの小型化が要求されている。小型化対策として、アンテナコイルを鎖交する磁束の高効率化を目的に、空心コイルではなく、透磁性を高めるため、例えばフェライトなどの高透磁率材からなるコアに導線を巻き付けたアンテナコイルを使用している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図４に示すような非接触式電子タグ４１は、円柱状のフェライトからなるＲ型のコア４２に導線を巻き付けてアンテナコイル４３を構成し、アンテナコイル４３の両端末を基板４４に接続して基板４４上のＩＣチップ４５とアンテナコイル４３とを接続し、ＩＣチップ４５とアンテナコイル４３とを樹脂製ケース４６内に収納して樹脂４７で封止したものである。
【０００６】
また、図５に示すような非接触式電子タグ５１は、ボビン状のフェライトからなるＤＲ型のコア５２に導線を巻き付けてアンテナコイル５３を構成し、アンテナコイル５３の両端末を基板５４に接続して基板５４上のＩＣチップ５５とアンテナコイル５３とを接続し、ＩＣチップ５５とアンテナコイル５３とを樹脂製ケース５６内に収納して樹脂４７で封止したものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−４５３１７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子タグ４１，５１は、コア４２，５２に高透磁特性のフェライトを使用したとしても、アンテナコイル４３，５３が磁気的に剥き出しになった構造上、コア４２，５２中に形成される磁路（磁束の通り路）はわずかで、ほとんどの磁路がコア４２，５２外で形成される。したがって、コア４２，５２はギャップが非常に大きい開磁路特性のコアとなり、アンテナコイル４３，５３のインダクタンスが小さくなるので、コア４２，５２の実効比透磁率がコア材質物性値の１／１００〜１／２００程度に低下し、小型化に限界があるという問題がある。
【０００９】
また、従来の電子タグ４１，５１は、アンテナコイル４３，５３がコア４２，５２に導線を巻き付けた構造上、コア４２，５２がリーダからの磁束に対して平行に配置されたとき、すなわち、リーダからの磁束がアンテナ４３，５３を鎖交するときは効率よく動作するが、アンテナコイル４３，５３のインダクタンスが小さいので、コア４２，５２がリーダからの磁束に対して垂直に配置されたときには、リーダとの通信距離が極端に短くなる。つまり、従来の電子タグ４１，５１は、指向性が強いという問題があり、使用方法や運用面に制約が生じてアプリケーションの拡充が図れない。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、コアの実効比透磁率を向上させ、小型化が可能となる非接触式電子タグを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、アンテナコイルの指向性の緩和を図り、アプリケーションの拡充を図った非接触式電子タグを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、各種情報が記憶されるＩＣチップと、そのＩＣチップに接続されたアンテナコイルとを備えた非接触式電子タグにおいて、上記アンテナコイルをフェライトからなる被覆材で覆った非接触式電子タグである。
【００１３】
請求項２の発明は、上記アンテナコイルは、両端に鍔を有するボビン状のフェライトからなるコアに導線を巻き付けて構成され、上記被覆材は、上記コア両端の鍔径を内径とする筒状に形成される請求項１記載の非接触式電子タグである。
【００１４】
請求項３の発明は、上記フェライトは、温度が２３℃で周波数が１０ｋＨｚにおける初比透磁率が１０００〜８０００であるＮｉ−Ｚｎ系あるいはＭｎ−Ｚｎ系フェライトからなる請求項１または２記載の非接触式電子タグである。
【００１５】
請求項４の発明は、上記被覆材に、上記アンテナコイルの両端末を引き出して上記ＩＣチップに接続するための切欠きを形成した請求項１〜３いずれかに記載の非接触式電子タグである。
【００１６】
請求項５の発明は、上記コアと上記ＩＣチップ間に絶縁材を設けた請求項１〜４いずれかに記載の非接触式電子タグである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１は、本発明の好適実施の形態を示す非接触式電子タグの縦断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明に係る非接触式電子タグ１は、主に管理対象となる物品に取り付けられて物品の物流管理に使用され、例えば、棒状、ボタン状、カード状の応答器（例えば、ＩＣカード）に組み込まれて用いられる。この電子タグ１は、電磁結合方式により、すなわち、図示しない質問器（リーダ）からの磁束による誘導起電力を駆動電力として用いることにより、応答器（電子タグ１）とリーダ間で情報の授受を非接触で行うものである。
【００２０】
さて、電子タグ１は、管理対象となる物品ごとのロットＮｏ．、数量、価格、規格、製造者名、製造年月日、品質保持期限、耐用年数、生産地、製造場所、材質、等級、効能、用途、使用方法、リサイクル方法などの各種情報が記憶されるフラッシュメモリなどの記憶素子やＣＰＵを含むＩＣチップ２と、そのＩＣチップ２に電気的に接続され、リーダから送信された信号を受信すると共に、リーダのアンテナコイルで発生した磁束による誘導起電力をＩＣチップ２の駆動電力として用いてＩＣチップ２の各種情報をリーダに送信するためのアンテナコイル３とを備え、そのアンテナコイル３をフェライトからなる被覆材４で覆ったものである。
【００２１】
アンテナコイル３は、ボビン状のフェライトからなるＤＲ型のコア５に、導線（コイル導体）としてのエナメル被覆銅線（エナメル線）などの巻線（マグネットワイヤ）６を複数回巻き付けて構成される。
【００２２】
ＤＲ型のコア５は、外周に巻線が巻き付けられる円柱状あるいは筒状の巻き付け部５ｍの両端に、巻き付け部５ｍよりも外径（鍔径）が大きい円盤状の鍔５ａ，５ｂを設けたものである。
【００２３】
被覆材４は、コア５と同一材質のフェライトからなり、内径がコア５両端の鍔５ａ，５ｂの鍔径と同程度かあるいは若干大きく、軸方向の長さが鍔５ａ，５ｂ間の距離と同程度か若干長い筒状に形成される。被覆材４は、内周面の両端にコア５の鍔５ａ，５ｂが嵌合することにより、コア５と一体になる。また、接着剤によって被覆材４とコア５とを一体にしてもよい。
【００２４】
鍔５ａの近傍となる被覆材４の一部には、アンテナコイル３の両端末となる巻線６を被覆材４の内部から引き出してＩＣチップ２に電気的に接続するための切欠き７が形成される。
【００２５】
被覆材４およびコア５の材質であるフェライトとしては、例えば、温度が２３℃で周波数が１０ｋＨｚにおける初比透磁率が１０００〜８０００であるＮｉ−Ｚｎ系あるいはＭｎ−Ｚｎ系フェライトからなるものを使用する。
【００２６】
フェライトはハードフェライト（永久磁石用）とソフトフェライト（電磁石用）に分かれ、コア５としてはソフトフェライトのみ使用可能である。よって、被覆材４にもコア５と同一材質のソフトフェライトを使用する。ソフトフェライトとしては、主にＭｎ−Ｚｎ系あるいはＮｉ−Ｚｎ系フェライトがあり、どちらを使用してもよい。
【００２７】
ただし、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトは電気抵抗が低く、アンテナコイル３の絶縁破壊が生じることがあるので、コア５としてＭｎ−Ｚｎ系フェライトを使用する場合は、コア５と巻線６間の絶縁性を向上させるために、コア５にパリレン系のコーティング材を塗布する。Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトは電気抵抗が高いので、コア５としてＮｉ−Ｚｎ系フェライトを使用する場合には、コア５に巻線６を直接コイル巻してアンテナコイル３を構成できる。
【００２８】
温度が２３℃で周波数が１０ｋＨｚにおける初比透磁率が１０００〜８０００であるＭｎ−Ｚｎ系あるいはＮｉ−Ｚｎ系フェライトを使用するのは、コア５自身がその構造上開磁路特性となり、初比透磁率が下限の１０００でも上限の８０００でも、コア５自身の実効比透磁率が２０〜４０に収束し、大差がなくなるからである。また、電子タグ１を使用する際の周波数帯域（主に１００ｋＨｚ帯）において、比透磁率が低下しない点も考慮した。
【００２９】
コア５の鍔５ａの巻き付け部５ｍ側と反対側の面には、ＩＣチップ２とコア５とを互いに絶縁する絶縁材としての円盤状の絶縁隔壁８が設けられる。絶縁隔壁８には基板９が設けられ、基板９上にはＩＣチップ２が搭載される。
【００３０】
基板９上には、図２に示すように、フラッシュメモリなどの記憶素子２１やＣＰＵに組み込まれた通信制御回路２２を含むＩＣチップ２が搭載される他に、リーダのアンテナコイルからの磁束によってアンテナコイル３に発生した電圧を整流する整流回路２３と、リーダから送信されて受信した変調信号を復調する復調回路２４とが形成される。
【００３１】
通信制御回路２２は、復調された信号に基づいて記憶素子２１から各種情報の読み出しを行い、読み出した各種情報をアンテナコイル３から送信する。また、通信制御回路２２は、図示しない情報書き込み手段から送信されて受信した信号に基づいて記憶素子２１に各種情報の書き込みを行う。
【００３２】
ＩＣチップ２の代わりに、これら記憶素子２１、通信制御回路２２、整流回路２３、復調回路２４の全てを１チップ化したＩＣチップを使用してもよい。
【００３３】
図１に示すように、アンテナコイル３の両端末となる巻線６は、被覆材４の内部から切欠き７を通して引き出され、基板６に電気的に接続されることで、ＩＣチップ２とアンテナコイル３とを電気的に接続する。
【００３４】
以上説明したＩＣチップ２と、アンテナコイル３と、被覆材４と、絶縁隔壁８と、基板９とで構成される電子タグ本体１０は、片側が開放され反対側が有底の筒状に形成された樹脂製のケース１１内に、ＩＣチップ２側を有底側にしてケース１１の内壁に電子タグ本体１０が接触しないように収納され、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂１２で封止される。
【００３５】
電子タグ１は、その使用に先立ち、情報書き込み手段により、ＩＣチップ２に管理対象となる物品ごとの上述した各種情報が記憶された後、管理対象となる物品ごとにそれぞれ取り付けられる。
【００３６】
本実施の形態の作用を説明する。
【００３７】
電子タグ１にリーダを近づけると、アンテナコイル３がリーダのアンテナコイルから送信された変調信号を受信する。これと同時に、リーダのアンテナコイルで発生した磁束がアンテナコイル３を鎖交することで、リーダのアンテナコイルと電子タグ１のアンテナコイル３とが電磁結合し、所定の電圧がアンテナコイル３に発生する。アンテナコイル３に発生した電圧は、整流回路２３で整流されてＩＣチップ２の駆動電力としてＩＣチップ２に供給される。
【００３８】
リーダから送信される有効な信号の電圧は微弱なので、電子タグ１でわずかな電圧変化を検出するために、リーダからはＡＳＫ（振幅変調）、ＦＳＫ（周波数変調）、ＰＳＫ（位相変調）変調された変調信号が電子タグ１に送信される。アンテナコイル３で受信された変調信号は、復調回路２４で復調される。通信制御回路２２は、復調された信号に基づいて記憶素子２１から各種情報の読み出しを行い、読み出した各種情報をアンテナコイル３からリーダへ送信する。
【００３９】
ここで、電子タグ１は、アンテナコイル３がコア５と同じ材質の被覆材４で覆われ、アンテナコイル３が磁気的にも覆われた構造なので、ほとんどの磁路がコア５および被覆材４中に形成される。したがって、コア５と被覆材４とは、コア５のみの開磁路特性とは異なり、ギャップが非常に小さい閉磁路特性に近づき、アンテナコイル３のインダクタンスが、同じコイル巻数で被覆材４がないアンテナコイルよりも大きくなるので、コア５の実効比透磁率を向上させることができる。
【００４０】
したがって、被覆材４がないアンテナコイルと同じインダクタンスを有するアンテナコイル３を作製する場合、コイル巻数を大幅に低減でき、電子タグ１の小型化が可能となる。
【００４１】
また、被覆材４がないアンテナコイルと同じサイズで同じインダクタンスを有するアンテナコイル３を作製する場合には、コイル巻数が少ないので、太径の巻線６の使用が可能となる。この結果、アンテナコイル３の抵抗値が低下するので、Ｑ値が増加し、リーダとの通信距離の長距離化が可能となる。
【００４２】
さらに、電子タグ１は、アンテナコイル３のインダクタンスが大きいので、コア５が磁束に対して平行に配置されたときはもちろん、磁束に対して垂直に配置されたときにも、リーダとの通信距離が極端に短くなることはない。つまり、電子タグ１は、アンテナコイル３の指向性が緩和され、使用方法や運用面に制約が生じないのでアプリケーションの拡充が図れる。
【００４３】
本発明に係る電子タグ１は、小型化可能なので、慣用のキーホルダなどへの内蔵も可能である。例えば、電子タグ本体１０自身を樹脂製フィギュアなどでモールドして、携帯電話用のストラップに内蔵したＲＦＩＤタグシステムに応用展開できる。
【００４４】
【実施例】
（実施例）
ＩＣチップ２には、Ａ社製のモジュールチップを使用した。また、アンテナコイル３は、ＤＲ型のフェライトコア５に直径０．０３ｍｍのエナメル被覆銅線６を渦巻き状に巻いて作製した。使用したフェライトコア５は、通称ＤＲ ３．５５×２．１と呼ばれているもので、鍔径が３．５５ｍｍ、軸径が１ｍｍ、軸長が１．９ｍｍのフェライトコアである。また、今回使用したフェライトの材質は、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトで温度が２３℃で周波数が１００ｋＨｚにおける初比透磁率が１４００であるものを使用した。このアンテナコイル３を、内径が３．６ｍｍ、外径が３．８ｍｍ、長さが２．１ｍｍのコア５と同材質の一部切欠き７を有する筒状フェライト被覆材４で覆った。
【００４５】
ただし、アンテナコイル３のインダクタンスは、周波数が１２５ｋＨｚで共振とするために、筒状フェライト被覆材４がないとき７．７ｍＨとなるようにコイル巻数を６７０巻とした。
【００４６】
アンテナコイル３の両端末となるエナメル被覆銅線６を筒状フェライト被覆材４の切欠き７から引き出し、ＩＣチップ２に電気的に接続した後、電子タグ本体１０をＡＢＳ樹脂製のケース１１に収納し、電子タグ本体１０とケース１１の空隙にエポキシ樹脂を充填して電子タグ１を作製した。
【００４７】
（従来例）
筒状フェライト被覆材４がない以外は、実施例と同様にして電子タグを作製した。
【００４８】
実施例および従来例の電子タグをそれぞれ１５個（Ｎ＝１５）ずつ作製し、ＬＣＲメータを用いて各アンテナコイルのインダクタンスを測定し、その平均値を求めた。測定結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１に示すように、実施例の平均アンテナインダクタンスは２４．５ｍＨであり、従来例の平均アンテナインダクタンスが７．７ｍＨなので、従来例の約３倍の値であった。すなわち、実施例の電子タグは、従来例の電子タグに比べてコアの実効比透磁率が約３倍に向上した。
【００５１】
また、実施例および従来例の電子タグの通信特性を調べた。その結果を図３に示す。
【００５２】
図３では、横軸をリーダのアンテナコイル軸心からの水平距離（ｍｍ）にとり、縦軸を通信領域（リーダのアンテナコイル軸心からの垂直距離）（ｍｍ）にとった。
【００５３】
また、リーダと通信できる限界になる点を実施例では○で、従来例では△で示した。電子タグのアンテナコイルをリーダのアンテナコイルからの磁束に対して平行に配置（電子タグのアンテナコイルの軸方向をリーダのアンテナコイルの軸方向に対して平行に配置）したときの特性線を実線で、電子タグのアンテナコイルをリーダのアンテナコイルからの磁束に対して垂直に配置（電子タグのアンテナコイルの軸方向をリーダのアンテナコイルの軸方向に対して垂直に配置）したときの特性線を破線で示した。特性線と横軸で囲まれた部分の領域がリーダと通信できる領域である。
【００５４】
図３に示すように、磁束に平行配置された場合、実施例の電子タグは、比較例の電子タグに比べて、電子タグ自身が閉磁路特性に近づく分、リーダのアンテナコイルからの有効鎖交磁束が若干減少するので、実用上全く問題ないが、通信距離が若干短くなる。
【００５５】
磁束に垂直配置された場合、比較例の電子タグは、コアが鍔を除いて巻線で覆われており、外部に対して磁気的に露出した高透磁率部分が非常に少ないので、通信距離が短くなる。一方、実施例の電子タグは、アンテナコイルのほぼ全面が被覆材で覆われており、外部に対して磁気的に露出した高透磁率部分が非常に多いので、比較例の電子タグに比べて、通信距離が長くなり、電子タグの配置による指向性が緩和されているのがわかる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
（１）コアの実効比透磁率が向上する。
（２）アンテナコイルのコイル巻数を大幅に低減でき、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した非接触式電子タグの回路図である。
【図３】図１に示した非接触式電子タグおよび従来の非接触式電子タグの通信特性を示す図である。
【図４】従来の非接触式電子タグの一例を示す縦断面図である。
【図５】従来の非接触式電子タグの一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 非接触式電子タグ
２ ＩＣチップ
３ アンテナコイル
４ 被覆材
５ コア[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a contactless electronic tag mainly used for physical distribution management of articles and using an RFID (Radio Frequency Identification) technology.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the physical distribution management of articles, there are tags and tags for confirming various information of individual articles visually or with a bar code or the like. However, the information that can be displayed on these tags and tags is very small, and lot No. , Quantity, price, etc. are very limited information. For this reason, instead of tags and tags, RFID-type non-contact electronic tags in which an electronic ID function is added to the functions of the tags and tags are used. This non-contact electronic tag includes an IC chip in which various information is stored, and an antenna coil electrically connected to the IC chip.
[0003]
A non-contact electronic tag is based on an LC resonance circuit (including an antenna coil) having a unique resonance frequency. In the non-contact type electronic tag, when the LC resonance circuit is located near the AC magnetic field emitted from the interrogator (reader), the magnetic flux from the AC magnetic field that interlinks the antenna coil of the LC resonance circuit becomes an energy source, and An induced electromotive force is induced in the circuit, and the IC chip operates by the induced electromotive force, and the IC chip transmits various information from the antenna coil to the reader, so that various information can be exchanged between the non-contact electronic tag and the reader. It is possible without contact.
[0004]
On the other hand, in recent years, miniaturization of non-contact electronic tags has been required. As a countermeasure for miniaturization, an antenna coil in which a conductor is wound around a core made of a material with high magnetic permeability such as ferrite, for example, to improve magnetic permeability instead of an air-core coil with the aim of increasing the efficiency of magnetic flux linking the antenna coil (For example, see Patent Document 1).
[0005]
In a non-contact electronic tag 41 as shown in FIG. 4, an antenna coil 43 is formed by winding a conductor around an R-shaped core 42 made of a columnar ferrite, and both terminals of the antenna coil 43 are connected to a substrate 44. The IC chip 45 on the substrate 44 is connected to the antenna coil 43, and the IC chip 45 and the antenna coil 43 are housed in a resin case 46 and sealed with a resin 47.
[0006]
A non-contact electronic tag 51 as shown in FIG. 5 forms an antenna coil 53 by winding a lead wire around a DR type core 52 made of bobbin-shaped ferrite, and connects both terminals of the antenna coil 53 to a substrate 54. Then, the IC chip 55 on the substrate 54 is connected to the antenna coil 53, and the IC chip 55 and the antenna coil 53 are housed in a resin case 56 and sealed with a resin 47.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-11-45317
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional electronic tags 41 and 51 have a structure in which the antenna coils 43 and 53 are magnetically exposed even if ferrites having high magnetic permeability are used for the cores 42 and 52. The formed magnetic paths (paths of magnetic flux) are small, and most of the magnetic paths are formed outside the cores 42 and 52. Therefore, the cores 42 and 52 have an open magnetic circuit characteristic having a very large gap, and the inductance of the antenna coils 43 and 53 is reduced. Therefore, the effective relative magnetic permeability of the cores 42 and 52 is 1/100 of the physical property value of the core material. There is a problem that the size is reduced to about 1/200 and there is a limit to downsizing.
[0009]
In addition, the conventional electronic tags 41 and 51 have a structure in which the antenna coils 43 and 53 have conductors wound around the cores 42 and 52, and therefore, when the cores 42 and 52 are arranged in parallel to the magnetic flux from the reader, It operates efficiently when the magnetic flux from the reader interlinks the antennas 43 and 53. However, since the inductance of the antenna coils 43 and 53 is small, when the cores 42 and 52 are arranged perpendicular to the magnetic flux from the reader. The communication distance with the reader becomes extremely short. In other words, the conventional electronic tags 41 and 51 have a problem that the directivity is strong, and there is a restriction in a method of use and operation, and it is not possible to expand applications.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a non-contact type electronic tag that improves the effective relative magnetic permeability of the core and enables downsizing.
[0011]
Another object of the present invention is to provide a non-contact type electronic tag in which the directivity of an antenna coil is relaxed and applications are expanded.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to achieve the above object, and the invention of claim 1 is a non-contact type comprising an IC chip storing various information and an antenna coil connected to the IC chip. The electronic tag is a non-contact electronic tag in which the antenna coil is covered with a covering material made of ferrite.
[0013]
The invention according to claim 2 is characterized in that the antenna coil is formed by winding a conductive wire around a core made of a bobbin-shaped ferrite having flanges at both ends, and the covering material is formed in a tubular shape having inner diameters at the flange diameters at both ends of the core. The non-contact electronic tag according to claim 1 formed.
[0014]
The invention according to claim 3 is characterized in that the ferrite is made of a Ni—Zn-based or Mn—Zn-based ferrite having an initial relative permeability of 1000 to 8000 at a temperature of 23 ° C. and a frequency of 10 kHz. It is a contact-type electronic tag.
[0015]
The invention according to claim 4 is the non-contact type electronic tag according to any one of claims 1 to 3, wherein a notch is formed in the covering material for drawing out both ends of the antenna coil and connecting to the IC chip. is there.
[0016]
The invention of claim 5 is the non-contact electronic tag according to any one of claims 1 to 4, wherein an insulating material is provided between the core and the IC chip.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a non-contact electronic tag showing a preferred embodiment of the present invention.
[0019]
As shown in FIG. 1, a non-contact type electronic tag 1 according to the present invention is mainly attached to an article to be managed and used for logistics management of the article. For example, a bar-shaped, button-shaped, card-shaped transponder (For example, an IC card). The electronic tag 1 transmits and receives information between the transponder (electronic tag 1) and the reader by an electromagnetic coupling method, that is, by using, as driving power, induced electromotive force due to magnetic flux from an interrogator (reader) not shown. This is performed without contact.
[0020]
By the way, the electronic tag 1 stores a lot number for each article to be managed. Various information such as, quantity, price, standard, manufacturer name, date of manufacture, quality retention period, useful life, production place, production place, material, grade, efficacy, application, use method, recycling method, etc. are stored. An IC chip 2 including a storage element such as a flash memory and a CPU, and a signal which is electrically connected to the IC chip 2 to receive a signal transmitted from the reader and generate an induced electromotive force due to magnetic flux generated in an antenna coil of the reader. An antenna coil 3 for transmitting various information of the IC chip 2 to a reader by using the IC coil 2 as driving power is provided, and the antenna coil 3 is covered with a coating material 4 made of ferrite.
[0021]
The antenna coil 3 is configured by winding a winding (magnet wire) 6 such as an enamel-coated copper wire (enamel wire) as a conducting wire (coil conductor) a plurality of times around a DR type core 5 made of bobbin-shaped ferrite. .
[0022]
The DR type core 5 is provided with disk-shaped flanges 5a and 5b having an outer diameter (flange diameter) larger than the winding portion 5m at both ends of a cylindrical or cylindrical winding portion 5m around which the winding is wound around the outer periphery. Things.
[0023]
The coating material 4 is made of ferrite of the same material as the core 5, has an inner diameter approximately equal to or slightly larger than the flange diameters of the flanges 5 a and 5 b at both ends of the core 5, and has an axial length corresponding to the distance between the flanges 5 a and 5 b. It is formed in the same or slightly longer cylindrical shape. The covering material 4 is integrated with the core 5 by fitting the flanges 5a and 5b of the core 5 to both ends of the inner peripheral surface. Further, the coating material 4 and the core 5 may be integrated with an adhesive.
[0024]
In a part of the covering material 4 near the flange 5a, a notch 7 for pulling out the winding 6 serving as both ends of the antenna coil 3 from the inside of the covering material 4 and electrically connecting to the IC chip 2 is provided. It is formed.
[0025]
As the ferrite which is a material of the coating material 4 and the core 5, for example, a ferrite made of a Ni—Zn or Mn—Zn ferrite having an initial relative magnetic permeability of 1000 to 8000 at a temperature of 23 ° C. and a frequency of 10 kHz is used. I do.
[0026]
Ferrites are classified into hard ferrites (for permanent magnets) and soft ferrites (for electromagnets). As the core 5, only soft ferrites can be used. Therefore, soft ferrite of the same material as the core 5 is used for the coating material 4. As the soft ferrite, there are mainly Mn-Zn based ferrites and Ni-Zn based ferrites, and either one may be used.
[0027]
However, since the Mn-Zn ferrite has low electric resistance and may cause dielectric breakdown of the antenna coil 3, when the Mn-Zn ferrite is used as the core 5, the insulation between the core 5 and the winding 6 is not increased. The core 5 is coated with a parylene-based coating material to improve the quality. Since the Ni—Zn ferrite has high electric resistance, when the Ni—Zn ferrite is used as the core 5, the antenna coil 3 can be configured by directly winding the winding 6 around the core 5.
[0028]
The use of Mn-Zn or Ni-Zn ferrite having an initial relative magnetic permeability of 1000 to 8000 at a temperature of 23 ° C and a frequency of 10 kHz is because the core 5 itself has an open magnetic circuit characteristic due to its structure. This is because the effective relative magnetic permeability of the core 5 converges to 20 to 40 regardless of whether the magnetic permeability is the lower limit of 1000 or the upper limit of 8000, and there is no large difference. Also, it was considered that the relative magnetic permeability did not decrease in the frequency band (mainly 100 kHz band) when the electronic tag 1 was used.
[0029]
On the surface of the flange 5a of the core 5 opposite to the side where the winding portion 5m is provided, a disk-shaped insulating partition wall 8 as an insulating material for insulating the IC chip 2 and the core 5 from each other is provided. A substrate 9 is provided on the insulating partition 8, and the IC chip 2 is mounted on the substrate 9.
[0030]
As shown in FIG. 2, a storage element 21 such as a flash memory and an IC chip 2 including a communication control circuit 22 built in a CPU are mounted on the substrate 9, as well as a magnetic flux from an antenna coil of a reader. A rectifier circuit 23 for rectifying the voltage generated in the antenna coil 3 and a demodulator circuit 24 for demodulating a modulated signal transmitted from the reader and received are formed.
[0031]
The communication control circuit 22 reads various information from the storage element 21 based on the demodulated signal, and transmits the read various information from the antenna coil 3. The communication control circuit 22 writes various types of information into the storage element 21 based on a signal transmitted and received from an information writing unit (not shown).
[0032]
Instead of the IC chip 2, an IC chip in which all of the storage element 21, the communication control circuit 22, the rectifier circuit 23, and the demodulation circuit 24 are integrated into one chip may be used.
[0033]
As shown in FIG. 1, the windings 6 serving as both ends of the antenna coil 3 are pulled out from the inside of the covering material 4 through the notches 7 and are electrically connected to the substrate 6, so that the IC chip 2 and the antenna The coil 3 is electrically connected.
[0034]
The electronic tag main body 10 composed of the IC chip 2, the antenna coil 3, the covering material 4, the insulating partition 8 and the substrate 9 described above is formed in a tubular shape having one open side and the other side having a bottom. The electronic tag body 10 is housed in a resin case 11 with the IC chip 2 side bottomed so as not to contact the inner wall of the case 11 and sealed with a thermosetting resin 12 such as an epoxy resin. .
[0035]
Before using the electronic tag 1, the information writing means stores the above-described various information for each article to be managed in the IC chip 2 by the information writing means, and is attached to each article to be managed.
[0036]
The operation of the present embodiment will be described.
[0037]
When the reader is brought close to the electronic tag 1, the antenna coil 3 receives the modulated signal transmitted from the antenna coil of the reader. At the same time, the magnetic flux generated in the antenna coil of the reader interlinks the antenna coil 3, so that the antenna coil of the reader and the antenna coil 3 of the electronic tag 1 are electromagnetically coupled, and a predetermined voltage is generated in the antenna coil 3. I do. The voltage generated in the antenna coil 3 is rectified by the rectifier circuit 23 and supplied to the IC chip 2 as driving power for the IC chip 2.
[0038]
Since the voltage of a valid signal transmitted from the reader is weak, the reader performs ASK (amplitude modulation), FSK (frequency modulation), and PSK (phase modulation) modulation in order to detect a slight voltage change in the electronic tag 1. The modulated signal is transmitted to the electronic tag 1. The modulation signal received by the antenna coil 3 is demodulated by the demodulation circuit 24. The communication control circuit 22 reads various information from the storage element 21 based on the demodulated signal, and transmits the read various information from the antenna coil 3 to the reader.
[0039]
Here, the electronic tag 1 has a structure in which the antenna coil 3 is covered with the covering material 4 of the same material as the core 5 and the antenna coil 3 is also magnetically covered. Formed inside. Therefore, the core 5 and the covering material 4 are different from the open magnetic circuit characteristics of only the core 5 and approach a closed magnetic circuit characteristic having a very small gap, and the inductance of the antenna coil 3 is the same as the number of turns of the coil and the covering material 4 is not present. Since it is larger than the antenna coil, the effective relative magnetic permeability of the core 5 can be improved.
[0040]
Therefore, when the antenna coil 3 having the same inductance as the antenna coil without the covering material 4 is manufactured, the number of coil turns can be significantly reduced, and the size of the electronic tag 1 can be reduced.
[0041]
When the antenna coil 3 having the same size and the same inductance as the antenna coil without the covering material 4 is manufactured, the number of coil turns is small, so that the winding 6 having a large diameter can be used. As a result, since the resistance value of the antenna coil 3 decreases, the Q value increases, and the communication distance with the reader can be increased.
[0042]
Further, since the electronic tag 1 has a large inductance of the antenna coil 3, the communication distance with the reader is not only when the core 5 is arranged parallel to the magnetic flux but also when it is arranged perpendicular to the magnetic flux. Is not extremely short. That is, in the electronic tag 1, the directivity of the antenna coil 3 is relaxed, and there is no restriction on the method of use and operation, so that the application can be expanded.
[0043]
Since the electronic tag 1 according to the present invention can be miniaturized, it can be built in a conventional key holder or the like. For example, the electronic tag body 10 itself can be molded with a resin figure or the like and applied to an RFID tag system built in a strap for a mobile phone.
[0044]
【Example】
(Example)
As the IC chip 2, a module chip manufactured by Company A was used. The antenna coil 3 was manufactured by spirally winding an enamel-coated copper wire 6 having a diameter of 0.03 mm around a DR-type ferrite core 5. The used ferrite core 5 is generally called DR 3.55 × 2.1, and is a ferrite core having a flange diameter of 3.55 mm, a shaft diameter of 1 mm, and a shaft length of 1.9 mm. The ferrite material used this time was a Ni—Zn ferrite having a temperature of 23 ° C. and a frequency of 100 kHz and an initial relative magnetic permeability of 1400. The antenna coil 3 was covered with a cylindrical ferrite coating material 4 having an inner diameter of 3.6 mm, an outer diameter of 3.8 mm, a length of 2.1 mm, and a cutout 7 of the same material as a core 5 having a length of 2.1 mm.
[0045]
However, in order to make the inductance of the antenna coil 3 resonate at a frequency of 125 kHz, the number of coil turns was set to 670 so as to be 7.7 mH when the tubular ferrite coating material 4 was not provided.
[0046]
After the enamel-coated copper wire 6 serving as both ends of the antenna coil 3 is pulled out from the cutout 7 of the cylindrical ferrite coating material 4 and electrically connected to the IC chip 2, the electronic tag main body 10 is placed in a case 11 made of ABS resin. The electronic tag 1 was manufactured by filling the gap between the electronic tag body 10 and the case 11 with epoxy resin.
[0047]
(Conventional example)
An electronic tag was manufactured in the same manner as in the example except that the cylindrical ferrite coating material 4 was not provided.
[0048]
Fifteen (N = 15) electronic tags of the example and the conventional example were manufactured, and the inductance of each antenna coil was measured using an LCR meter, and the average value was obtained. Table 1 shows the measurement results.
[0049]
[Table 1]
[0050]
As shown in Table 1, the average antenna inductance of the example was 24.5 mH, and the average antenna inductance of the conventional example was 7.7 mH, which was about three times the value of the conventional example. That is, in the electronic tag of the example, the effective relative magnetic permeability of the core was improved about three times as compared with the electronic tag of the conventional example.
[0051]
Further, the communication characteristics of the electronic tags of the embodiment and the conventional example were examined. The result is shown in FIG.
[0052]
In FIG. 3, the horizontal axis is the horizontal distance (mm) from the reader's antenna coil axis, and the vertical axis is the communication area (vertical distance from the reader's antenna coil axis) (mm).
[0053]
Further, the point at which communication with the reader becomes the limit is indicated by ○ in the embodiment and by △ in the conventional example. The characteristic line when the antenna coil of the electronic tag is arranged parallel to the magnetic flux from the antenna coil of the reader (the axial direction of the antenna coil of the electronic tag is arranged parallel to the axial direction of the antenna coil of the reader) is a solid line. The characteristic line when the antenna coil of the electronic tag is arranged perpendicular to the magnetic flux from the antenna coil of the reader (the axial direction of the antenna coil of the electronic tag is arranged perpendicular to the axial direction of the antenna coil of the reader) Is indicated by a broken line. The area surrounded by the characteristic line and the horizontal axis is the area where communication with the reader is possible.
[0054]
As shown in FIG. 3, when the electronic tag of the example is arranged in parallel with the magnetic flux, the electronic tag of the example becomes closer to the closed magnetic circuit characteristics than the electronic tag of the comparative example. There is no problem in practical use because the magnetic flux is slightly reduced, but the communication distance is slightly shortened.
[0055]
When the electronic tag of the comparative example is arranged perpendicular to the magnetic flux, the core is covered with the windings except for the flange, and the high magnetic permeability part magnetically exposed to the outside is very small. Becomes shorter. On the other hand, in the electronic tag of the embodiment, almost the entire surface of the antenna coil is covered with the covering material, and the high magnetic permeability portion magnetically exposed to the outside is very large, so that compared to the electronic tag of the comparative example. It can be seen that the communication distance has become longer and the directivity due to the arrangement of the electronic tags has been reduced.
[0056]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention exerts the following excellent effects.
(1) The effective relative magnetic permeability of the core is improved.
(2) The number of turns of the antenna coil can be greatly reduced, and the size can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of the non-contact electronic tag shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing communication characteristics of the non-contact electronic tag shown in FIG. 1 and a conventional non-contact electronic tag.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional non-contact electronic tag.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional non-contact electronic tag.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Non-contact electronic tag 2 IC chip 3 Antenna coil 4 Covering material 5 Core
