JP2005006263A

JP2005006263A - 磁芯部材及びそれを用いたｒｆｉｄ用アンテナ

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Publication number: JP2005006263A
Application number: JP2003170604A
Authority: JP
Inventors: Takanori Endo; 貴則遠藤; Seiro Hachiman; 誠朗八幡
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】厚さ方向に電波が通過し難く、スペーサを用いることなく直接物品に取付けても十分にその機能を発揮する。
【解決手段】磁性層１２ａと非磁性層１２ｂを交互に積層することにより磁芯部材１２が形成される。非磁性層１２ｂはポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール又はエポキシからなるフィルムである。磁性層１２ａは、複合材が或いは塗膜から成ることが好ましい。タグは、物品１１に取付けられかつ板状に形成された上述の磁芯部材１２と、磁芯部材１２の表面に積層されるように渦巻き状に巻回されたコイル本体１３と、コイル本体１３に電気的に接続され物品１１に固有の情報が記憶可能に構成されたＩＣチップ１４とを備える。コイル本体１３が樹脂フィルムからなる基材上に渦巻き状に巻回され、コイル本体１３がその基材を介して磁芯部材１２の表面に積層される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤ（無線周波数識別：ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を用いたタグに用いられる磁芯部材及びそれを用いたＲＦＩＤ用アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＲＦＩＤ技術を利用したタグとして、アンテナとしてのコイル本体と、このコイル本体に電気的に接続され管理対象の物品に関する情報が記憶されたＩＣチップとを備えたものが知られている。このコイル本体に質問器の送受信アンテナから所定の周波数の電波を発信することによりタグを活性化し、電波のデータ通信による読出しコマンドに応じてＩＣチップに記憶されたデータの読出しを行うとともに書込みコマンドに応じてそのＩＣチップにデータを書込むように構成される（例えば、特許文献１参照。）。
このタグに用いられる従来のコイル本体は、タグの厚さを極力薄いものにするために、表面が絶縁層にて被覆された導線を略正方形の渦巻き状に巻回してベース板に貼付けることにより形成されたものや、或いはベース板に積層したアルミニウム箔や銅箔等の導電層をエッチング法又は打抜き法等により不要部分を除去して渦巻き状に形成されたものが用いられる。
【０００３】
しかし、このようなコイル本体を有するタグでは、管理対象の物品が金属により形成されている場合、金属製の物品の影響を受けるのを回避するため、タグと物品との間に厚さが５〜１０ｍｍであって電気絶縁性を有するスペーサを挿入した状態で、タグをビス等を用いて物品に固定しなければならない不具合がある。また、ＲＦＩＤのリーダ又はライタを軽量かつ強靱なもににするために、そのケースを金属製にしてアンテナをその金属ケースに取付ける場合にも上記と同様の不具合が生じていた。
この点を解消するために、コイル本体を磁性材料から成る磁芯部材に積層してアンテナとしてのコイル本体の感受性を高め、従来必要とされたスペーサの厚さを極力薄くすることが考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−３９４８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コイル本体を磁芯部材に積層しても、その磁芯部材を通過した電波により金属製の物品の表面に渦電流が生じ、その渦電流の発生に起因するコイル本体への影響を回避するため、従来必要とされたスペーサの厚さを薄くするには限界があった。このため、管理対象の物品からタグが突出する量を著しく低減できない未だ解決すべき課題が残存していた。
本発明の目的は、厚さ方向に電波が通過しにくい磁芯部材を提供することにある。
本発明の別の目的は、管理対象物品の表面がどのような材料により形成されていてもスペーサを用いることなく直接取付け得るＲＦＩＤ用アンテナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、ＲＦＩＤ用アンテナ１０の磁芯部材１２の改良である。その特徴ある構成は、磁性層１２ａと非磁性層１２ｂを交互に積層することにより形成されたところにある。
この請求項１に係る磁芯部材では、非磁性層１２ｂを介して磁性層１２ａを積層させるので、その積層方向である磁芯部材１２の厚さ方向に関する透磁率は低下し、面方向における透磁率は上昇する。これにより厚さ方向に電波が通過しにくい磁芯部材１２を得ることができる。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、非磁性層１２ｂがポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール又はエポキシからなるフィルムである磁芯部材である。
この請求項２に係る磁芯部材では、非磁性層１２ｂが、比較的高温の雰囲気中にあっても変形及び劣化等することなく、高温雰囲気中における磁芯部材としての特性を十分に維持することが可能になる。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、磁性層１２ａが軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークとプラスチック若しくはゴムとの複合材から成り、磁性層１２ａの厚さが非磁性層１２ｂの厚さの５％〜３００％である磁芯部材である。
この請求項３に係る磁芯部材では、磁性層１２ａとして複合材を用いることにより数百ＭＨｚの高周波に対応することができる。ここで、この明細書における磁性層１２ａの厚さと非磁性層１２ｂの厚さの比は、隣接する単一の磁性層１２ａの厚さと単一の非磁性層１２ｂの厚さの比を表すものとする。
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、磁性層１２ａが軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークを含む塗料の塗膜であり、塗膜の厚さが非磁性層の厚さの１０％〜４００％である磁芯部材である。
請求項４に係る磁芯部材では、比較的薄い磁芯部材を得ることが可能になる。ここで、この明細書における塗膜から成る磁性層１２ａの厚さと非磁性層１２ｂの厚さの比は、隣接する単一の磁性層１２ａの厚さと単一の非磁性層１２ｂの厚さの比を表すものとする。
【０００８】
請求項５に係る発明は、物品１１に取付けられかつ板状に形成された請求項１ないし４いずれか記載の磁芯部材１２と、磁芯部材１２の表面に積層されるように渦巻き状に巻回されたコイル本体１３と、コイル本体１３に電気的に接続され物品１１に固有の情報が記憶可能に構成されたＩＣチップ１４とを備えたＲＦＩＤ用アンテナである。
請求項５に係るＲＦＩＤ用アンテナでは、比較的薄いＲＦＩＤ用アンテナを得ることができるとともに、厚さ方向に電波が通過しにくい磁芯部材１２を用いることにより、管理対象物品の表面がどのような材料により形成されていてもスペーサを用いることなく直接取付け得るＲＦＩＤ用アンテナを得ることができる。
【０００９】
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明であって、図５に示すように、コイル本体１３が樹脂フィルムからなる基材１３ａ上に渦巻き状に巻回され、コイル本体１３がその基材１３ａを介して磁芯部材１２の表面に積層されたＲＦＩＤ用アンテナである。
この請求項６に係るＲＦＩＤ用アンテナでは、樹脂フィルムからなる基材１３ａに螺旋状に巻回された空芯のコイル本体１３とＩＣチップ１４からなる従来のＲＦＩＤ用アンテナを、本発明の磁芯部材１２に積層させることにより、物品１１からの突出量を低減させた新たなＲＦＩＤ用アンテナとすることができる。
【００１０】
請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明であって、コイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から偏倚してコイル本体１３が磁芯部材１２の表面に積層され、コイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から偏倚する量をＳとし、コイル本体１３の外径をＤとし、コイル本体１３が偏倚する軸線方向における磁芯部材１２の辺の長さをＬとするとき、ＳとＤとＬが（Ｌ／２）＋（Ｄ／２）＞Ｓ＞（Ｌ／２）−（Ｄ／２）の関係を有するＲＦＩＤ用アンテナである。
この請求項７に記載されたＲＦＩＤ用アンテナでは、図５の破線矢印で示すように、磁芯部材１２の平面方向に進む磁束がコイル本体１３の中央を比較的容易に通過するので、ＲＦＩＤ用アンテナ１０の作動距離を著しく延ばすことが可能になる。
【００１１】
請求項８に係る発明は、請求項５ないし７いずれかに係る発明であって、磁芯部材１２が取付けられる物品１１の取付面１１ａと磁芯部材１２との間に導電性材料により形成された導電板１６が介装されたＲＦＩＤ用アンテナである。
この請求項８に記載されたＲＦＩＤ用アンテナでは、タグを取付ける物品１１の取付面１１ａが金属により形成されていても、その取付面１１ａと磁芯部材１２の間に介在する導電板１６により金属からなる取付面１１ａから磁芯部材１２及びコイル本外１３が遮蔽され、コイル本体１３が金属からなる取付面１１ａによる影響を受けない。ここで、導電板１６の厚さは０．００８〜３ｍｍが好ましく、導電板１６の更に好ましい厚さは０．０５〜１ｍｍである。
なお、上述した発明は、ＲＦＩＤのリーダ又はライタを軽量かつ強靱なもににするために、そのケースを金属製にしてアンテナをその金属ケースに取付ける場合にも適用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、ＲＦＩＤ用アンテナ１０は物品１１の表面に取付けられるものであり、このタグ１０は、磁芯部材１２と、この磁芯部材１２の表面に積層されたコイル本体１３と、そのコイル本体１３に電気的に接続されたＩＣチップ１４とを備える。この実施の形態における物品１１は、タグが取付けられる部分が金属製の材料により形成されたものである。ここで、図１の拡大図に示すように、本発明のＲＦＩＤ用アンテナの磁芯部材１２は、磁性層１２ａと非磁性層１２ｂを交互に積層することにより形成される。
【００１３】
この実施の形態における非磁性層１２ｂはポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール又はエポキシからなるフィルムが用いられ、磁性層１２ａとして、軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークとプラスチック若しくはゴムとの複合材が用いられる。軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークとしては、鉄系合金、フェライト又はアモルファスからなる粉体又はフレークが挙げられる。鉄系合金にあっては、８重量％〜４０重量％のクロムを含む鉄系合金が好ましい。複合材では磁性体が導電材であっても、プラスチックの中で孤立しているので、材料全体としては渦電流は発生しないが、磁性体の内部では局部的な渦電流が発生するので、磁性体自体の固有抵抗も高い方が望ましい。このため、８重量％〜４０重量％のクロムを鉄に添加することが好ましく、更に好ましい添加範囲は１０重量％〜２５重量％である。
【００１４】
また、鉄系合金にあっては、８重量％〜４０重量％のクロムと０．１重量％〜１０重量％のシリコンとを含む鉄系合金も好ましい。上述したクロムとともに、シリコンを添加することにより透磁率も上昇させることができる。ここで、シリコンの更に好ましい添加範囲は１重量％〜３重量％である。なお、得られる磁芯部材１２の飽和磁束密度を上げるため、この鉄系合金にコバルトを添加しても良く、透磁率と電気抵抗を増すため、ニッケル、銅等を添加しても良い。鉄系金属粉体の製法は水アトマイズ法が適当であり、鉄系金属フレークは水アトマイズした粉体をボールミル、アトライター等を用い機械的に扁平化し、必要に応じて焼鈍することにより得られる。
【００１５】
一方、フェライトからなる粉体を用いれば、高温における酸化及び変質のおそれを防止することができる。フェライトの粉体は焼結したフェライトを機械的に粉砕して得る。この場合、フェライトは余り微細に粉砕すると変質し、正常な特性が得られないので、やや粗く粉砕することが好ましい。その一方で、余り粒径が大きいと、射出成形等の加工が困難となるので、１０μｍ〜１００μｍの範囲における粒径が好ましい。
【００１６】
また、軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークとして、アモルファスからなる粉体又はフレークを用いることもできる。アモルファスは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，の合金にＢ，Ｓｉ等を添加し急冷して製造することができる。アモルファス粉体の場合には、水アトマイズ法を用いて製造する。アモルファスフレークの場合には溶湯粒を水冷した銅に衝突させて製造する。又は、アモルファス粉、フレークをボールミル等で機械的に処理しても得られる、この場合は、フレークにはひずみがあり、磁性特性が低下しているので焼鈍してアモルファスの本来的特性を復帰させることが好ましい。
更に、軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークとして、表面に燐酸塩皮膜、四三酸化鉄等の保護被膜を有する鉄系金属の粉体又はフレークを用いることもできる。純鉄からなる粉体又はフレークの表面に保護被膜を形成したものは、その保護皮膜により高温酸化を防止することができ、比較的高温の雰囲気中においてもその磁性特性を得ることが可能になる。
【００１７】
上述した軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークとプラスチック若しくはゴムからなる複合材により磁性層１２ａを形成する場合、複合材を射出成形又は圧縮成形することが好ましく、塗布しても良い。
本発明のＲＦＩＤ用アンテナの磁芯部材１２は、上述した磁性層１２ａと非磁性層１２ｂを交互に積層することにより形成され、図１における拡大図にはそれぞれが３層ずつ積層された磁芯部材１２を示す。この複合材から成る磁性層１２ａを用いて磁芯部材１２を形成した場合に用いられる磁性層１２ａの厚さは、非磁性層１２ｂの厚さの５％〜３００％に成るように調整される。
【００１８】
このように形成された磁芯部材１２は、薄くしても割れ難いものになり、また磁性粉体又は磁性フレークがプラスチックに分散されている、即ち磁性粉又はフレークがプラスチックにより相互に絶縁されているため、磁芯部材１２全体としては導電性を有することはなく、高周波の電波を受けても渦電流は発生しない。
【００１９】
また、複合材から成る磁性層１２ａは非磁性層１２ｂと交互に積層されているため、その積層方向である磁芯部材１２の厚さ方向に関する透磁率は低下し、面方向における透磁率は上昇する。これにより厚さ方向に電波が通過しにくい磁芯部材１２を得ることができる。
【００２０】
なお、上述した実施の形態における磁芯部材１２では、複合材から成る磁性層１２ａと非磁性層１２ｂを交互に積層したものを示したが、磁芯部材１２に必要とされる複合材が薄い場合には、非磁性層１２ｂを構成するフィルム又はシートに軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークを含む塗料を塗布乾燥させ、その塗膜により磁性層１２ａを形成しても良い。例えば、硬化前のエポキシ樹脂をアセトンに溶解し磁性粉又は磁性フレークを混合した塗料を非磁性層１２ｂを構成するプラスチックフィルムに塗布し、アセトンを蒸発させた後、加熱してエポキシを硬化させることにより磁性層１２ａを形成しても良い。この場合、ポリイミド等のプラスチックフィルムに塗布すれば、そのフィルムから成る非磁性層１２ｂとその非磁性層１２ｂに塗布乾燥された塗膜を積層させることができ、このように積層されたものを切断して更に複数回積層させることにより、磁性層１２ａと非磁性層１２ｂを交互に積層することにより形成された本発明の磁芯部材１２を比較的容易に得ることができる。但し、この場合の塗膜の厚さは、非磁性層１２ｂの厚さの１０％〜４００％であることが必要である。このような磁芯部材１２でも、その積層方向である磁芯部材１２の厚さ方向に関する透磁率は低下し、面方向における透磁率は変わらない。これにより厚さ方向に電波が通過しにくい磁芯部材１２を得ることができる。
【００２１】
次に、上述した磁芯部材１２を用いた本発明のＲＦＩＤ用アンテナを説明する。
図１及び図２に示すように、この実施の形態におけるＲＦＩＤ用アンテナ１０は、上述した磁芯部材１２と、その磁芯部材１２の表面に積層されるように渦巻き状に巻回されたコイル本体１３と、そのコイル本体１３に電気的に接続され物品１１に固有の情報が記憶可能に構成されたＩＣチップ１４とを備える。螺旋状のコイル本体１３は従来から用いられているものが使用される。即ち、コイル本体１３は被覆銅線を巻回することにより作られるか、或いは絶縁性の樹脂フィルムからなる基材１３ａ（図６）に積層したアルミニウム箔や銅箔等の導電層をエッチング法又は打抜き法等により不要部分を除去して渦巻き状に形成したものが挙げられる。このコイル本体１３は磁芯部材１２の表面に巻回された状態で所定の特性値を確保できるように巻数又は渦巻き径が調整されて形成される。なお、この実施の形態におけるＩＣチップ１４はコイル本体１３の両端に接続された状態で磁芯部材１２上に直接接着されるものを示す。
【００２２】
このように構成されたＲＦＩＤ用アンテナ１０では、通常コイル本体１３を磁芯部材１２に固着するとその特性値が変化するが、コイル本体１３が磁芯部材１２の表面に巻回された状態で所定の特性値を確保できるように調整されているので、このアンテナ１４に図示しない質問器の送受信アンテナから所定の周波数の電波を発信することによりタグ１０を確実に活性化させることができる。また、この磁芯部材１２は厚さ方向に関する透磁率が低いのでその厚さ方向に電波が通過しにくい磁芯部材１２である。このため、このタグ１０を金属からなる物品１１に直接取付けても、その物品１１の金属部分に渦電流が流れることはなく、コイル本体１３の特性値が著しく変化することはない。このため、従来タグ１０を金属製物品１１に取付ける際に必要としていたスペースが不要となり、タグ１０が物品１１から大きく突出することを回避するとともに、その金属製の物品１１からの影響を受けることなく確実にタグ１０を活性化させることができる。
【００２３】
なお、上述した実施の形態では、タグを物品１１に直接取付ける例を示したが、磁芯部材１２が比較的薄く、物品１１の金属部分に渦電流が生じコイル本体１３の特性値が変化するようであれば、図３に示すように、磁芯部材１２が取付けられる物品１１の取付面１１ａと磁芯部材１２との間に導電性材料により形成された導電板１６を介装させることが好ましい。物品１１の取付面１１ａと磁芯部材１２との間に導電板１６を介装すれば、物品１１の取付面１１ａが金属により形成されていても、導電板１６により金属からなる取付面１１ａから磁芯部材１２が遮蔽されてその取付面１１ａによる影響を受けることを回避することができ、導電板１６の存在により正常に作動するタグ１０が得られる。なお、導電板１６は銅又はアルミニウムから作られることが好ましい。
また、上述した実施の形態では、図２に略円形の渦巻き状に巻回されたコイル本体１３を示したが、コイル本体１３は、図４に示すように、略方形の渦巻き状に巻回することにより構成しても良い。
【００２４】
更に、コイル本体１３が樹脂フィルムからなる基材１３ａ上に渦巻き状に巻回されたものである場合には、図５及び図６に示すように、コイル本体１３をその基材１３ａを介して磁芯部材１２の表面に積層することが好ましい。これにより磁芯部材１２が導電性を有していたも、コイル本体１３をその磁芯部材１２から絶縁することができ、コイル本体１３の所定の特性値を確実に確保することができる。また、基材１３ａの表面に渦巻き状に形成されたコイル本体１３とそのコイル本体１３と電気的に接続されたＩＣチップ１４とを有する従来のＲＦＩＤタグを、本発明の磁芯部材１２に積層して、従来必要とされたスペーサを用いることな物品１１の金属から成る取付面１１ａに直接取付けることができる本発明の新たなＲＦＩＤ用アンテナ１０に容易にすることができる。
【００２５】
ここで、基材１３ａ上に巻回されたコイル本体１３を磁芯部材１２の表面に積層する場合、コイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から偏倚するようにコイル本体１３を磁芯部材１２の表面に積層することが好ましい。ここで、コイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から偏倚する量をＳとし、コイル本体１３の外径をＤとし、コイル本体１３が偏倚する軸線方向における磁芯部材１２の辺の長さをＬとするとき、ＳとＤとＬが（Ｌ／２）＋（Ｄ／２）＞Ｓ＞（Ｌ／２）−（Ｄ／２）の関係を有するように調整することが必要である。このようにコイル本体１３を偏倚させた状態で磁芯部材１２に積層すると、図５の破線矢印で示すように、磁芯部材１２の平面方向に進む磁束がコイル本体１３の中央を比較的容易に通過するので、本発明のＲＦＩＤ用アンテナ１０の作動距離を著しく延ばすことが可能になる。
【００２６】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１〜８及び比較例１〜８＞
複合材から成る磁性層１２ａを準備した。即ち、軟磁性金属としての１０％Ｃｒ−２％Ｓｉアトマイズ鉄粉をプラスチックであるナイロンに混合させ、鉄粉９２重量％とプラスチック８重量％から成る混合体を得た。この混合体を射出成形して長さ８０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ１ｍｍの複合材からなる磁性層１２ａを得た。表１に記載した厚さの非磁性である塩化ビニールのシート又は板を長さ８０ｍｍ、幅２０ｍｍに切断し、表１に示す非磁性層１２ｂを得た。そしてこれらを表１の内容に従って、それぞれ３層積層して加圧して実施例１〜８及び比較例１〜８の磁芯部材１２を得た。このときの単一の非磁性層１２ｂの厚さに対する単一の磁性層１２ａの厚さの比を表１に示す。
【００２７】
＜実施例９〜２０及び比較例９〜１２＞
厚さが表２に記載したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるシートを非磁性層１２ｂとして準備した。一方、１０％Ｃｒ−２％Ｓｉアトマイズ鉄のフレークを塩化ビニールから成る塗料に含ませた。そして、この塗料をそのシートに塗布乾燥させ、そのシートの表面に表２に示す厚さの塗膜を形成した。この塗膜が形成されたシートを長さ８０ｍｍ、幅２０ｍｍに切断してその内の１０枚を積層した。このようにしてそれぞれの塗膜から成る磁性層１２ａとポリエチレンテレフタレートから成る非磁性層１２ｂを交互に積層した複数種類の磁芯部材１２を得た。このときの単一の非磁性層１２ｂの厚さに対する単一の磁性層１２ａの厚さの比を表２に示す。
【００２８】
＜比較試験１＞
実施例１〜２０及び比較例１〜１２の磁芯部材１２の厚さ方向と平面方向における透磁率をＬＣＲメータにより測定しそのＬにより定法に従い透磁率を測定した。そして、厚さ方向の透磁率を基準とした平面方向の透磁率の比を求めた。これらの結果を表１及び表２に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【表２】

【００３１】
＜評価１＞
表１及び表２の結果から明らかなように、磁性層１２ａと非磁性層１２ｂの厚さの比により厚さ方向の透磁率と平面方向の透磁率の比が変化することが判る。そして、磁性層１２ａを複合材により形成した表１の結果からは、磁性層１２ａと非磁性層１２ｂの厚さの比が大きくなると平面方向の透磁率が減少し、逆にその比が小さいと厚さ方向の透磁率と平面方向の透磁率の比に変化が生じないことが判る。このため、磁性層１２ａが複合材である場合には、磁性層１２ａと非磁性層１２ｂの厚さの比が５％〜３００％であることが好ましく、１０％〜１００％であることが更に好ましいことが判る。
また、磁性層１２ａを塗膜により形成した表２の結果からは、磁性層１２ａと非磁性層１２ｂの厚さの比が大きくなると厚さ方向の透磁率が増加し、逆にその比が小さいと厚さ方向の透磁率と平面方向の透磁率の比に変化が生じないことが判る。このため、磁性層１２ａが塗膜である場合には、磁性層１２ａと非磁性層１２ｂの厚さの比が１０％〜４００％であることが好ましく、１００％〜２００％であることが更に好ましいことが判る。
【００３２】
次に本発明のＲＦＩＤ用アンテナにおける実施例を説明する。
＜実施例２１＞
軟磁性金属としての軟磁性金属としての１０％Ｃｒ−２％Ｓｉアトマイズ鉄粉をプラスチックであるナイロンに混合させ、鉄粉９２重量％とプラスチック８重量％から成る混合体を得た。この混合体を射出成形して長さ３０ｍｍ、幅２０ｍｍであって厚さが１ｍｍの複合材から成る磁性層１２ａを３枚準備した。一方長さ３０ｍｍ、幅２０ｍｍであって厚さが０．１ｍｍの塩化ビニールから成るシートを非磁性層１２ｂとして２枚準備した。この磁性層１２ａと非磁性層１２ｂを交互に積層して磁芯部材１２を得た。即ち、単一の非磁性層１２ｂの厚さに対する単一の磁性層１２ａの厚さが１０％である磁芯部材１２を得た。
その後、絶縁性のプラスチックシートに積層した銅箔からなる導電層をエッチング法により不要部分を除去し、内径が２２ｍｍ外径が２５ｍｍであって、５回渦巻き状に巻回されたコイル本体１３をそのプラスチックシート上に形成した。このプラスチックシートを介してコイル本体１３を磁芯部材１２に積層して模擬ＲＦＩＤ用アンテナを得た。コイル本体１３の磁芯部材１２への積層は、図５及び図６に示すように、コイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から長手方向の軸線に沿って８ｍｍ偏倚させて積層させた。この模擬ＲＦＩＤ用アンテナを実施例２１とした。
【００３３】
＜実施例２２＞
非磁性層１２ｂとしてのナイロンから成るシートの厚さを０．２ｍｍにしたことを除いて、実施例２１と同一の手順により磁芯部材１２を得た。即ち、単一の非磁性層１２ｂの厚さに対する単一の磁性層１２ａの厚さの比が２０％である磁芯部材１２を得た。この磁芯部材１２に実施例２１と同一のコイル本体１３を同一の手順でコイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から長手方向の軸線に沿って８ｍｍ偏倚させて積層して模擬ＲＦＩＤ用アンテナを得た。この模擬ＲＦＩＤ用アンテナを実施例２２とした。
【００３４】
＜実施例２３＞
厚さが０．１ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるシートを非磁性層１２ｂとして準備した。一方、１０％Ｃｒ−２％Ｓｉアトマイズ鉄のフレークを塩化ビニールから成る塗料に含ませ、乾燥した状態で鉄フレークが８０重量％となる塗料を準備した、その塗料をそのシートに塗布乾燥させ、そのシートの表面に厚さが０．１７ｍｍの塗膜を形成した。この塗膜が形成されたシートを長さ３０ｍｍ、幅２０ｍｍに切断してその内の１０枚を積層した。このようにして塗膜から成る磁性層１２ａとポリエチレンテレフタレートから成る非磁性層１２ｂを１０層にわたって交互に積層した磁芯部材１２を得た。即ち、単一の非磁性層１２ｂの厚さに対する単一の磁性層１２ａの厚さの比が１７０である磁芯部材１２を得た。この磁芯部材１２に実施例２１と同一のコイル本体１３を同一の手順でコイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から長手方向の軸線に沿って８ｍｍ偏倚させて積層して模擬ＲＦＩＤ用アンテナを得た。この模擬ＲＦＩＤ用アンテナを実施例１６とした。
【００３５】
＜実施例２４＞
厚さが０．１５ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシートを非磁性層１２ｂとして用いたことを除いて、実施例１６と同一の手順により磁芯部材１２を得た。即ち、単一の非磁性層１２ｂの厚さに対する単一の磁性層１２ａの厚さの比が１１３である磁芯部材１２を得た。この磁芯部材１２に実施例２１と同一のコイル本体１３を同一の手順でコイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から長手方向の軸線に沿って８ｍｍ偏倚させて積層して模擬ＲＦＩＤ用アンテナを得た。この模擬ＲＦＩＤ用アンテナを実施例２４とした。
【００３６】
＜実施例２５＞
コイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から長手方向の軸線に沿って５ｍｍ偏倚させたことを除いて実施例２４と同一の模擬ＲＦＩＤ用アンテナを得た。この模擬ＲＦＩＤ用アンテナを実施例２５とした。
＜実施例２６＞
コイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から長手方向の軸線に沿って１５ｍｍ偏倚させたことを除いて実施例２４と同一の模擬ＲＦＩＤ用アンテナを得た。この模擬ＲＦＩＤ用アンテナを実施例２６とした。
【００３７】
＜比較例１３＞
実施例２１と同一の混合体を射出成形して長さ３０ｍｍ、幅２０ｍｍであって厚さが３ｍｍの複合材からなる成型品を得た。この単一の複合材から成る磁芯部材１２に実施例２１と同一のコイル本体１３を同一の手順でコイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から長手方向の軸線に沿って８ｍｍ偏倚させて積層して模擬ＲＦＩＤ用アンテナを得た。この模擬ＲＦＩＤ用アンテナを比較例１３とした。
＜比較例１４＞
コイル本体１３の中心を磁芯部材１２の中心に合わせるようにコイル本体１３を磁芯部材１２に積層したことを除いて実施例２４と同一の模擬ＲＦＩＤ用アンテナを得た。この模擬ＲＦＩＤ用アンテナを比較例１４とした。
【００３８】
＜比較試験２＞
実施例２１〜２４及び比較例１３におけるＲＦＩＤ用アンテナに対して可変コンデンサを用いて共振周波数が１３．５６ＭＨｚとなるように調整した後、そのＲＦＩＤ用アンテナの作動距離を測定した。この結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】

【００４０】
＜評価２＞
表３の結果から明らかなように、磁性層１２ａが複合材であると塗膜から成るとに関わらず、実施例２１〜２４のＲＦＩＤ用アンテナの作動距離は、比較例１３のＲＦＩＤ用アンテナの作動距離に比較して延びていることが判る。これは、実施例の磁芯部材１２は非磁性層１２ｂと磁性層１２ａを交互に積層しているので、厚さ方向に関する透磁率が低く、その厚さ方向に電波が通過しにくいことに起因しているものと考えられる。
【００４１】
＜比較試験３＞
実施例２４〜２６及び比較例１４におけるＲＦＩＤ用アンテナに対して可変コンデンサを用いて共振周波数が１３．５６ＭＨｚとなるように調整した後、そのＲＦＩＤ用アンテナの作動距離を測定した。この結果を表４に示す。
【００４２】
【表４】

【００４３】
＜評価３＞
表４の結果から明らかなように、コイル本体１３の磁芯部材１２に対する偏倚量により作動距離が変化することが判る。そして、比較例１４の結果からコイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心に成るように積層すると、その作動距離が著しく短くなることが判る。このため、コイル本体１３の中心が磁芯部材１２の中心から偏倚する量をＳとし、コイル本体１３の外径をＤとし、コイル本体１３が偏倚する軸線方向における磁芯部材１２の辺の長さをＬとするとき、ＳとＤとＬが（Ｌ／２）＋（Ｄ／２）＞Ｓ＞（Ｌ／２）−（Ｄ／２）の関係を有することにより作動距離を十分に延ばすことができるものと考えられる。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の磁芯部材によれば、磁性層と非磁性層を交互に積層することにより形成したので、その積層方向である磁芯部材の厚さ方向に関する透磁率は低下し、面方向における透磁率は上昇する。これにより厚さ方向に電波が通過しにくい磁芯部材を得ることができる。ここで、非磁性層がポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール又はエポキシからなるフィルムであれば、高温雰囲気中における磁芯部材としての特性を十分に維持することが可能になる。また、磁性層が軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークとプラスチック若しくはゴムとの複合材から成り、その磁性層の厚さが非磁性層の厚さの５％〜３００％であれば、より数百ＭＨｚの高周波に対応することができる。一方、磁性層が軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークを含む塗料の塗膜であり、塗膜の厚さが非磁性層の厚さの１０％〜４００％であれば、比較的薄い磁芯部材を得ることが可能になる。
【００４５】
また、本発明のＲＦＩＤ用アンテナによれば、上述した磁芯部材と、磁芯部材の表面に積層されるように渦巻き状に巻回されたコイル本体と、コイル本体に電気的に接続され物品に固有の情報が記憶可能に構成されたＩＣチップとを備えたので、比較的薄いＲＦＩＤ用アンテナを得ることができるとともに、厚さ方向に電波が通過しにくい磁芯部材を用いることにより、管理対象物品の表面がどのような材料により形成されていてもスペーサを用いることなく直接取付け得るＲＦＩＤ用アンテナを得ることができる。
ここで、コイル本体が樹脂フィルムからなる基材上に渦巻き状に巻回され、コイル本体がその基材を介して磁芯部材の表面に積層されたものであれば、樹脂フィルムからなる基材に螺旋状に巻回された空芯のコイル本体とＩＣチップからなる従来のＲＦＩＤ用アンテナを、本発明の磁芯部材に積層させることにより、物品からの突出量を低減させた新たなＲＦＩＤ用アンテナとすることができる。この場合、コイル本体の中心を磁芯部材の中心から偏倚させて積層すれば、磁芯部材の平面方向に進む磁束がコイル本体の中央を比較的容易に通過するので、ＲＦＩＤ用アンテナの作動距離を著しく延ばすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＲＦＩＤ用アンテナを示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】そのタグの平面図。
【図３】物品の取付面と磁芯部材との間に導電板を介装させた図１に対応する断面図。
【図４】本発明の別のＲＦＩＤ用アンテナを示す図２に対応する平面図。
【図５】コイル本体が基材上に巻回され、コイル本体がその基材を介して磁芯部材の表面に偏倚して積層されたＲＦＩＤ用アンテナを示す図６のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】そのタグの斜視図。
【符号の説明】
１０ＲＦＩＤ用アンテナ
１１物品
１１ａ取付面
１２磁芯部材
１２ａ磁性層
１２ｂ非磁性層
１３コイル本体
１３ａ基材
１４ＩＣチップ
１６導電板
Ｓコイル本体の中心が磁芯部材の中心から偏倚する量
Ｄコイル本体の外径
Ｌコイル本体が偏倚する軸線方向における磁芯部材の辺の長さ

Claims

ＲＦＩＤ用アンテナ（１０）の磁芯部材（１２）において、
磁性層（１２ａ）と非磁性層（１２ｂ）を交互に積層することにより形成された
ことを特徴とする磁芯部材。
非磁性層（１２ｂ）がポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール又はエポキシからなるフィルムである請求項１記載の磁芯部材。
磁性層（１２ａ）が軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークとプラスチック若しくはゴムとの複合材から成り、磁性層（１２ａ）の厚さが非磁性層（１２ｂ）の厚さの５％〜３００％である請求項１又は２記載の磁芯部材。
磁性層（１２ａ）が軟磁性金属若しくは軟磁性フェライトの粉体若しくはフレークを含む塗料の塗膜であり、前記塗膜の厚さが非磁性層（１２ｂ）の厚さの１０％〜４００％である請求項１又は２記載の磁芯部材。
物品（１１）に取付けられかつ板状に形成された請求項１ないし４いずれか記載の磁芯部材（１２）と、
前記磁芯部材（１２）の表面に積層されるように渦巻き状に巻回されたコイル本体（１３）と、
前記コイル本体（１３）に電気的に接続され前記物品（１１）に固有の情報が記憶可能に構成されたＩＣチップ（１４）と
を備えたＲＦＩＤ用アンテナ。
コイル本体（１３）が樹脂フィルムからなる基材（１３ａ）上に渦巻き状に巻回され、
前記コイル本体（１３）が前記基材（１３ａ）を介して前記磁芯部材（１２）の表面に積層された請求項５記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
コイル本体（１３）の中心が磁芯部材（１２）の中心から偏倚して前記コイル本体（１３）が前記磁芯部材（１２）の表面に積層され、
前記コイル本体（１３）の中心が前記磁芯部材（１２）の中心から偏倚する量をＳとし、前記コイル本体（１３）の外径をＤとし、前記コイル本体（１３）が偏倚する軸線方向における前記磁芯部材（１２）の辺の長さをＬとするとき、ＳとＤとＬが（Ｌ／２）＋（Ｄ／２）＞Ｓ＞（Ｌ／２）−（Ｄ／２）の関係を有する請求項６記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
磁芯部材（１２）が取付けられる物品（１１）の取付面（１１ａ）と前記磁芯部材（１２）との間に導電性材料により形成された導電板（１６）が介装された請求項５ないし７いずれか記載のＲＦＩＤ用アンテナ。