JP2006094273A - Magnetic member and antenna device using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、RF−ID、即ちICカードやICタグなどの無線通信媒体との通信を行う無線通信媒体処理装置に用いるアンテナ、あるいは無線通信媒体そのものに搭載されるアンテナなどにおいて、磁界の閉回路を形成して磁界強度を向上させると共に、破損に強い磁性部材、およびこれを用いたアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to a closed circuit of a magnetic field in an RF-ID, that is, an antenna used in a wireless communication medium processing apparatus that performs communication with a wireless communication medium such as an IC card or an IC tag, or an antenna mounted on the wireless communication medium itself. The present invention relates to a magnetic member that is resistant to breakage and an antenna device using the same.
従来、電磁誘導方式による無線通信媒体との通信を行う無線通信処理装置や、無線通信媒体そのものに用いられるアンテナは、周囲にある金属の影響を受け、磁界が弱くなり、通信に必要な相互インダクタンスが不十分となって、通信距離が短くなったり、通信ができなくなるという障害があった。そこで、金属の影響を受けないように、アンテナと金属とをスペーサー等により離隔させたり、あるいは、フェライトなどによる磁性部材をアンテナに近接、あるいは当接させて設置し、アンテナの発する磁界を強化するなどの工夫がなされていた。 Conventionally, an antenna used for a wireless communication processing apparatus that performs communication with a wireless communication medium by an electromagnetic induction method or an antenna used for the wireless communication medium itself is affected by surrounding metal, a magnetic field becomes weak, and a mutual inductance necessary for communication. Has become a problem, and there has been a problem that the communication distance becomes short or communication becomes impossible. Therefore, in order not to be affected by the metal, the antenna and the metal are separated by a spacer or the like, or a magnetic member made of ferrite or the like is installed close to or in contact with the antenna to strengthen the magnetic field generated by the antenna. Etc. have been made.
ここで、スペーサー等を使用する場合は、設置時の調整や、その調整にまつわる作業性等が煩雑になるなど問題があった。また、磁性部材は焼結された硬度のあるフェライトのバルク材料などが用いられていたが、落下時の割れや加工性が劣る問題があった。 Here, when a spacer or the like is used, there is a problem that adjustment at the time of installation and workability related to the adjustment become complicated. Moreover, although the sintered magnetic ferrite bulk material etc. with which the magnetic member was sintered were used, there existed a problem that the crack at the time of fall and workability were inferior.
このように、磁界を強化することを実現しつつ、破損への耐久性を持たせるために、たとえば、フレキシブル状の磁性体をアンテナの底面や、側面に設置するものが提案されている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、(特許文献1)に示されるフレキシブル状の磁性体は、金属系磁性粉末のセンダストや、パーマロイ等を使用するために、十分な形状に加工できる加工性を確保するためには、十分な量の有機材料を混合させる必要があり、このような有機材料が多く含まれたフレキシブル磁性体では、アンテナ近傍に配置しても、磁界強化が不十分であり、近年求められている無線通信媒体処理装置の通信距離拡張には不十分である問題があった。 However, the flexible magnetic material shown in (Patent Document 1) is sufficient to ensure workability that can be processed into a sufficient shape in order to use sendust, permalloy, or the like of metallic magnetic powder. In a flexible magnetic body containing a large amount of such organic material, the magnetic field is not sufficiently strengthened even if it is placed in the vicinity of the antenna. There was a problem that it was insufficient for extending the communication distance of the processing device.
また、金属系磁性粉末と有機材料とから構成されるフレキシブル磁性体では、焼結させたフェライトほどではないが、加工性が悪く、コスト高になり、また破損への耐久性も未だ不十分である問題があった。 In addition, a flexible magnetic body composed of metallic magnetic powder and organic material is not as good as sintered ferrite, but it has poor processability, high cost, and durability against breakage is still insufficient. There was a problem.
更に、加工性の悪さに加えて、絶縁抵抗が低くなるために、漏れ電流や外界からの電界の影響を受けやすく、アンテナや無線通信媒体処理装置の誤動作の原因となったりする問題もあった。 Furthermore, in addition to poor workability, the insulation resistance is low, so there is a problem that it is easily affected by leakage current and the electric field from the outside world, which may cause malfunction of the antenna and the wireless communication medium processing device. .
加えて、絶縁抵抗が低いために、磁性体上に導電部材を回路パターンとして形成できず、アンテナと処理装置を接続するための、整合回路などの種々の回路などを組み込むことができず、装置の小型化などの点で不十分であるといった問題もあった。 In addition, since the insulation resistance is low, the conductive member cannot be formed as a circuit pattern on the magnetic material, and various circuits such as a matching circuit for connecting the antenna and the processing device cannot be incorporated. There was also a problem that it was insufficient in terms of downsizing of the device.
本発明は、上記の問題に鑑み、磁界を用いて通信を行うアンテナにおいて、その周囲の金属の影響を排除して、磁界強化を実現しつつ、やわらかさをもって耐久性の高い磁性部
材を提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention provides a magnetic member that is soft and highly durable while realizing the magnetic field enhancement by eliminating the influence of surrounding metal in an antenna that performs communication using a magnetic field. For the purpose.
本発明は、セラミックス系磁性仮焼粉体と、水溶性結合剤と、油性可塑剤を用いた柔軟性を有する磁性部材であって、アンテナに当接もしくは近接させて用いられる構成とする。 The present invention is a flexible magnetic member using a ceramic magnetic calcined powder, a water-soluble binder, and an oily plasticizer, and is configured to be used in contact with or close to an antenna.
本発明は、セラミックス系磁性仮焼粉体を使った未焼成の磁性部材で、セラミックス系磁性仮焼粉体の充填率が高く、しかも緻密質な磁性部材とすることで磁気特性が安定し、磁界強化が充分となり、金属に流れる渦電流を抑制できるので、アンテナのQ値が向上し、通信距離が拡張することになる効果がある。 The present invention is an unsintered magnetic member using a ceramic-based magnetic calcined powder, with a high filling rate of the ceramic-based magnetic calcined powder, and by making it a dense magnetic member, the magnetic properties are stable, Since the magnetic field is sufficiently strengthened and the eddy current flowing through the metal can be suppressed, the Q value of the antenna is improved and the communication distance is extended.
また、セラミック系磁性仮焼粉体と、水溶性結合材としてメチルセルロース系樹脂、油性可塑材として、ソルビタンモノカプリレートまたは、グリセリン系可塑材を用いることにより、磁性部材が柔軟性を有する、即ち柔らかさを有する磁性部材を形成できるので、破損しにくく、特にアンテナに近接、当接させて用いた場合に、製造時や使用時、あるいは運搬時における耐衝撃性、耐久性を向上させることが可能となる。加えて、加工性がよくなり、加工時の負荷も少なくなるので、低コストも実現できるものである。 In addition, by using ceramic magnetic calcined powder, methylcellulose resin as a water-soluble binder, and sorbitan monocaprylate or glycerin plastic as an oily plastic, the magnetic member has flexibility, that is, soft. It is possible to form a magnetic member that has a thickness, so that it is difficult to break, especially when it is used close to or in contact with the antenna, it is possible to improve impact resistance and durability during production, use, or transportation It becomes. In addition, the workability is improved and the load during processing is reduced, so that low cost can be realized.
また、セラミック系磁性仮焼粉体を使った磁性部材により、絶縁抵抗が高くなるので、漏れ電流や外界からの電界の影響を受けにくく、アンテナや無線通信媒体処理装置の通信を確実にすることができる。 In addition, the magnetic member using ceramic-based calcined powder increases insulation resistance, making it less susceptible to leakage currents and external electric fields, and ensuring communication between antennas and wireless communication media processing devices. Can do.
また、セラミック系磁性仮焼粉体を使った磁性部材により、絶縁抵抗が高くなるので、磁性部材上にアンテナと処理装置を接続するための、整合回路などの種々の回路などを組み込むことができ、装置の小型化ができる効果がある。 In addition, the magnetic member using the ceramic magnetic calcined powder increases the insulation resistance, so various circuits such as a matching circuit for connecting the antenna and the processing device can be incorporated on the magnetic member. There is an effect that the apparatus can be miniaturized.
また、この磁性部材は、有機溶剤には溶解しにくいが、蒸留水やイオン交換水等には溶解しやすく、溶解面は、接着性を有するようになるので、貼り付け用のテープ等が不要になり、接着できるという効果がある。 In addition, this magnetic member is difficult to dissolve in organic solvents, but it is easy to dissolve in distilled water, ion exchange water, etc., and since the dissolution surface has adhesiveness, a tape for pasting is not required. And has the effect of being able to bond.
更に、この磁性部材は、メチルセルロース系樹脂、ソルビタンモノカプリレートまたは、グリセリン系可塑材により柔軟性を有するので、金型プレスによる打ちぬき成形加工が容易にできるという効果がある。 Furthermore, since this magnetic member has flexibility due to methylcellulose-based resin, sorbitan monocaprylate, or glycerin-based plasticizer, there is an effect that punching processing by a die press can be easily performed.
本発明の請求項1に記載の発明は、セラミックス系磁性仮焼粉体と、水溶性結合剤と、油性可塑剤を用いた柔軟性を有する磁性部材であって、アンテナに当接もしくは近接させて用いられることを特徴とする磁性部材であって、磁性粉体の充填率が高く、しかも緻密質な磁性部材とすることで磁気特性が安定し、磁界強化が充分となり、金属に流れる渦電流を抑制できるので、アンテナのQ値が向上し、通信距離を拡張することができ、磁性粉体の充填率を向上させることができ、防爆設備等を必要としない設備で製造できるので、低コスト化が可能であって、さらに柔軟性を向上させることができる。 The invention according to claim 1 of the present invention is a magnetic member having flexibility using a ceramic magnetic calcined powder, a water-soluble binder, and an oily plasticizer, and is in contact with or close to an antenna. Eddy currents flowing in metal, with a high magnetic powder filling rate and a dense magnetic member that stabilizes the magnetic properties and sufficiently strengthens the magnetic field. Since the Q value of the antenna can be improved, the communication distance can be extended, the filling rate of the magnetic powder can be improved, and it can be manufactured with equipment that does not require explosion-proof equipment, etc. The flexibility can be further improved.
本発明の請求項2に記載の発明は、アンテナが磁界を用いて無線通信媒体と通信を行うアンテナであることを特徴とする請求項1記載の磁性部材であって、周囲にある金属の影響を受けず、通信距離を拡張することができる。 The invention according to claim 2 of the present invention is the magnetic member according to claim 1, wherein the antenna is an antenna that communicates with a wireless communication medium using a magnetic field, and the influence of surrounding metal It is possible to extend the communication distance without receiving it.
本発明の請求項3に記載の発明は、アンテナが、無線通信媒体処理装置用アンテナ、も
しくは無線通信媒体に格納されたアンテナであることを特徴とする請求項1乃至2のいずれか1記載の磁性部材であって、箱や棚などに無線通信媒体処理装置が存在する場合に、精度と確実性の高い通信が可能にできる。
The invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that the antenna is an antenna for a wireless communication medium processing apparatus or an antenna stored in a wireless communication medium. When the wireless communication medium processing device is a magnetic member, such as a box or a shelf, communication with high accuracy and certainty can be made possible.
本発明の請求項4に記載の発明は、無線通信媒体処理装置が、RF−ID用リーダーライターであり、無線通信媒体がICカード、もしくはICタグ、もしくはIDカード、もしくはIDタグのいずれかであることを特徴とする請求項3記載の磁性部材であって、無線通信媒体の位置、向きに関わらず通信が可能であり、認識率を高くできる。 According to a fourth aspect of the present invention, the wireless communication medium processing device is an RF-ID reader / writer, and the wireless communication medium is an IC card, an IC tag, an ID card, or an ID tag. The magnetic member according to claim 3, wherein communication is possible regardless of the position and orientation of the wireless communication medium, and the recognition rate can be increased.
本発明の請求項5に記載の発明は、アンテナが、開口部を有するループアンテナであることを特徴とする請求項1〜4いずれか1記載の磁性部材であって、無線通信媒体の位置、向きに関わらず、磁界を及ぼすことができる。 The invention according to claim 5 of the present invention is the magnetic member according to any one of claims 1 to 4, wherein the antenna is a loop antenna having an opening, and the position of the wireless communication medium, A magnetic field can be applied regardless of the orientation.
本発明の請求項6に記載の発明は、アンテナが、スパイラル状アンテナであることを特徴とする請求項1〜4いずれか1記載の磁性部材であって、無線通信媒体の位置、向きに関わらず、磁界を及ぼすことができる。 The invention according to claim 6 of the present invention is the magnetic member according to any one of claims 1 to 4, wherein the antenna is a spiral antenna, irrespective of the position and orientation of the wireless communication medium. In addition, a magnetic field can be applied.
本発明の請求項7に記載の発明は、磁性部材が、アンテナの背面、もしくは側面、もしくは底面、もしくは上面の少なくともいずれかに配置されて用いられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1記載の磁性部材であって、棚や、箱などに格納された無線通信媒体処理装置に用いる最適なアンテナとすることができる。 The invention according to claim 7 of the present invention is characterized in that the magnetic member is arranged and used on at least one of the back surface, the side surface, the bottom surface, or the top surface of the antenna. The magnetic member according to claim 1 can be an optimum antenna for use in a wireless communication medium processing device stored in a shelf or a box.
本発明の請求項8に記載の発明は、セラミックス系磁性仮焼粉体は、Ni−Zn系フェライトまたは、Mn−Zn系フェライトを含むことを特徴とする請求項1〜7いずれか1記載の磁性部材であって、安定した磁気特性が得られる。 The invention according to claim 8 of the present invention is characterized in that the ceramic-based magnetic calcined powder contains Ni-Zn-based ferrite or Mn-Zn-based ferrite. It is a magnetic member, and stable magnetic characteristics can be obtained.
本発明の請求項9に記載の発明は、セラミックス系磁性仮焼粉体はFe2O3、ZnO、NiO、CuO、または、Fe2O3、ZnO、MnO、CuOからなることを特徴とする請求項1〜8いずれか1記載の磁性部材であって、さらに安定した磁気特性が得られ、アンテナのQ値を向上させることができ、通信距離を拡張することができる。 The invention described in claim 9 of the present invention, a ceramic-based magnetic calcined powder Fe 2 O 3, ZnO, NiO , CuO , or,, Fe 2 O 3, ZnO , MnO, characterized by comprising the CuO The magnetic member according to any one of claims 1 to 8, wherein more stable magnetic characteristics can be obtained, the Q value of the antenna can be improved, and the communication distance can be extended.
本発明の請求項10に記載の発明は、セラミックス系磁性仮焼粉体は、平均粒径が、0.1μm以上8.0μm以下であることを特徴とする請求項1〜9いずれか1記載の磁性部材であって、磁性粉体の充填率を向上させることができる。 According to a tenth aspect of the present invention, in the ceramic magnetic calcined powder, the average particle size is 0.1 μm or more and 8.0 μm or less. In this magnetic member, the filling rate of the magnetic powder can be improved.
本発明の請求項11に記載の発明は、水溶性結合材は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、又はヒドロキシエチルメチルセルロース系樹脂、又はこれらの組み合わせであり、油性可塑材は、ソルビタンモノカプリレート、又はグリセリン系可塑材、又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1記載の磁性部材であって、磁性部材が適度な柔軟性を保つことができる。 According to an eleventh aspect of the present invention, the water-soluble binder is hydroxypropylmethylcellulose, a hydroxyethylmethylcellulose resin, or a combination thereof, and the oily plasticizer is sorbitan monocaprylate or glycerin plastic. It is a magnetic member of any one of Claims 1-10 characterized by being a material or these combination, Comprising: A magnetic member can maintain moderate softness | flexibility.
本発明の請求項12に記載の発明は、ヒドロキシプロピルメチルセルロースまたは、ヒドロキシエチルメチルセルロース系樹脂が、セラミックス系磁性粉体に対して、2〜10重量%含有されていることを特徴とする請求項11記載の磁性部材であって、磁性部材の保形性を高めることができる。
The invention according to
本発明の請求項13に記載の発明は、ソルビタンモノカプリレートまたは、グリセリン系可塑材が、セラミックス系磁性粉体に対して、3〜15重量%含有されていることを特徴とする請求項11乃至12のいずれか記載の磁性部材であって、安定した柔軟性を保つことができる。 The invention according to claim 13 of the present invention is characterized in that sorbitan monocaprylate or glycerin plasticizer is contained in an amount of 3 to 15% by weight based on the ceramic magnetic powder. It is a magnetic member in any one of thru | or 12, Comprising: The stable softness | flexibility can be maintained.
本発明の請求項14に記載の発明は、磁性部材は、セラミックス系磁性粉体に対して、ソルビタンモノカプリレートとグリセリン系可塑材の混合材が3〜15重量%含有されていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1記載の磁性部材であって、安定した柔軟性を保つことができる。 The invention according to claim 14 of the present invention is characterized in that the magnetic member contains 3 to 15% by weight of a mixed material of sorbitan monocaprylate and glycerin plastic material with respect to the ceramic magnetic powder. The magnetic member according to claim 1, wherein stable flexibility can be maintained.
本発明の請求項15に記載の発明は、磁性部材の表面抵抗率が1×108Ω以上であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1記載の磁性部材であって、磁性部材上に整合回路などの種々の回路などを組み込むことができ、装置の小型化ができる。 The invention according to claim 15 of the present invention is the magnetic member according to any one of claims 1 to 14, wherein the magnetic member has a surface resistivity of 1 × 10 8 Ω or more. Various circuits such as a matching circuit can be incorporated on the member, and the apparatus can be miniaturized.
本発明の請求項16に記載の発明は、磁性部材のかさ密度が、2.3g/cm3以上であることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1記載の磁性部材であって、磁気特性を安定、向上させることができる。 The invention according to claim 16 of the present invention is the magnetic member according to any one of claims 1 to 15, wherein the bulk density of the magnetic member is 2.3 g / cm 3 or more, Magnetic characteristics can be stabilized and improved.
本発明の請求項17に記載の発明は、磁性部材は、表面粗さが10μm以下であることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1記載の磁性部材であって、整合回路などの種々の回路などを精度良く組み込むことができる。 The invention according to claim 17 of the present invention is the magnetic member according to any one of claims 1 to 16, wherein the magnetic member has a surface roughness of 10 μm or less. Various circuits can be incorporated with high accuracy.
本発明の請求項18に記載の発明は、磁性部材は、容易に蒸留水またはイオン交換水に溶解分散し、溶解分散部に接着性を有することを特徴とする請求項1〜17のいずれか1記載の磁性部材であって、ループアンテナ等に接着シート等が必要なく、低コストで、接着加工することが可能になる。 The invention according to claim 18 of the present invention is characterized in that the magnetic member is easily dissolved and dispersed in distilled water or ion-exchanged water, and the dissolution / dispersion part has adhesiveness. The magnetic member according to 1, wherein the loop antenna or the like does not require an adhesive sheet or the like, and can be bonded at a low cost.
本発明の請求項19に記載の発明は、磁性部材は、その表面または、その一部にシリコン被膜を有することを特徴とする請求項1〜18のいずれか1記載の磁性部材であって、磁性部材の耐候性などの信頼性を向上させることができる。 The invention according to claim 19 of the present invention is the magnetic member according to any one of claims 1 to 18, wherein the magnetic member has a silicon coating on the surface or a part thereof. Reliability such as weather resistance of the magnetic member can be improved.
本発明の請求項20に記載の発明は、磁性部材は、その表面または、内部に導電性部材を形成できることを特徴とする請求項1〜19のいずれか1記載の磁性部材であって、コンパクトな整合回路や、種々の回路を作製することが可能になる。 The invention according to claim 20 of the present invention is the magnetic member according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the magnetic member can form a conductive member on the surface or inside thereof. It is possible to produce a simple matching circuit and various circuits.
本発明の請求項21に記載の発明は、磁性部材の導電性部材は、メッキ転写方法または、スクリーン印刷法であることを特徴とする請求項20に記載の磁性部材であって、低コストで、精度良く回路を形成することが可能となる。 The invention according to claim 21 of the present invention is the magnetic member according to claim 20, wherein the conductive member of the magnetic member is a plating transfer method or a screen printing method. It becomes possible to form a circuit with high accuracy.
本発明の請求項22に記載の発明は、磁性部材は、柔軟性を有するシート状、もしくは板状、もしくは箱状のいずれかであることを特徴とする請求項1〜21のいずれか1記載の磁性部材であって、種々形状のアンテナに対応できる。 According to a twenty-second aspect of the present invention, in any one of the first to twenty-first aspects, the magnetic member is in the form of a sheet having flexibility, a plate shape, or a box shape. The magnetic member can correspond to antennas of various shapes.
本発明の請求項23に記載の発明は、磁性部材が、押し出し系グリーンシートであることを特徴とする請求項22に記載の磁性部材であって、防爆設備を必要としないので低コストで精度良く製造することができる。 The invention according to claim 23 of the present invention is the magnetic member according to claim 22 characterized in that the magnetic member is an extruded green sheet, and does not require an explosion-proof facility, so it is low cost and accurate. Can be manufactured well.
本発明の請求項24に記載の発明は、請求項1〜23のいずれかに記載の磁性部材と、無線通信媒体と磁界を介して通信を行うアンテナを有し、磁性部材が、アンテナの側面、もしくは底面、もしくは上面、もしくは背面の少なくともいずれかの位置に近接、もしくは当接して配置されたことを特徴とするアンテナ装置であって、商品棚や、商品箱などに、容易に格納できる。 A twenty-fourth aspect of the present invention includes the magnetic member according to any one of the first to twenty-third aspects and an antenna that communicates with a wireless communication medium via a magnetic field, and the magnetic member is a side surface of the antenna. Alternatively, the antenna device is disposed close to or in contact with at least one of the bottom surface, the top surface, and the back surface, and can be easily stored in a product shelf or a product box.
本発明の請求項25に記載の発明は、請求項1〜23いずれかに記載の磁性部材と、
無線通信媒体と磁界を介して通信を行うアンテナと、無線通信媒体との間で、データの書き、もしくは読み、もしくは読み書きを行う読み書き部を有し、磁性部材が、アンテナの側面、もしくは底面、もしくは上面、もしくは背面の少なくともいずれかの位置に近接、もしくは当接して配置されたことを特徴とする無線通信媒体処理装置であって、商品管理や、棚卸しなどの効率が向上する。
Invention of
Between the antenna that communicates with the wireless communication medium via a magnetic field and the wireless communication medium, it has a read / write unit that writes or reads data, or reads and writes, and the magnetic member is a side surface or bottom surface of the antenna, Alternatively, the wireless communication medium processing device is arranged close to or in contact with at least one of the upper surface and the rear surface, and the efficiency of merchandise management, inventory, etc. is improved.
本発明の請求項26に記載の発明は、磁性部材をアンテナと共に挟む位置に、金属部材が配置されたことを特徴とする請求項25記載の無線通信媒体処理装置であって、外部への磁界漏洩を防止することができる。
The invention according to claim 26 of the present invention is the wireless communication medium processing apparatus according to
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態における磁性部材の断面図である。11はセラミック系磁性仮焼粉体、12はセラミックス系磁性仮焼粉体をそれぞれ結合させる皮膜である。まず、セラミック系磁性仮焼粉体11について説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a magnetic member according to an embodiment of the present invention.
セラミック系磁性仮焼粉体11はNi−Zn系フェライトまたは、Mn−Zn系フェライトからなるものであり、Ni−Zn系フェライトでは、具体的には、Fe2O3を48.5mol%、ZnOを20.55mol%、NiOを20.55mol%、CuOを10.40mol%の組成比率で配合し、750℃から900℃の範囲にて4時間仮焼後、粉砕したものであり、このセラミック系磁性仮焼粉体は、平均粒径が、0.8μmから1.3μmである。
Ceramic based magnetic
ここでセラミック系磁性仮焼粉体の平均粒径は、0.1μmから8.0μmが望ましい。0.1μm以下では、微粉砕するのに時間がかかり、また、後述する磁性部材のグリーンシートを作製するときに使用する水分が大量に必要になり、成形、加工性が不安定となるので好ましくない。 Here, the average particle size of the ceramic magnetic calcined powder is preferably 0.1 μm to 8.0 μm. If it is 0.1 μm or less, it takes time to finely pulverize, and a large amount of moisture is required when producing a green sheet of a magnetic member described later, which is preferable because molding and workability become unstable. Absent.
また、8.0m以上では、磁性部材の表面粗さが粗くなり、好ましくない。 On the other hand, if it is 8.0 m or more, the surface roughness of the magnetic member becomes rough, which is not preferable.
次にセラミックス系磁性仮焼粉体をそれぞれ結合させるセラミックス系磁性仮焼粉体をそれぞれ結合させる皮膜12について説明する。セラミックス系磁性仮焼粉体をそれぞれ結合させる皮膜12は、セラミック系磁性仮焼粉体11の表面に形成され、セラミック系磁性仮焼粉体11をそれぞれ結合させるものである。セラミックス系磁性仮焼粉体をそれぞれ結合させる皮膜12を形成する皮膜は、水溶性結合材としてヒドロキシプロピルメチルセルロースまたは、ヒドロキシエチルメチルセルロース系樹脂、そして、油性可塑材としてソルビタンモノカプリレートまたは、グリセリン系可塑材から形成されていることが好ましい。これらの樹脂と可塑材は、取り扱いが容易で、環境負荷物質等が含まれておらず環境汚染防止として有効な素材である。
Next, the
ここで、ヒドロキシプロピルメチルセルロースまたは、ヒドロキシエチルメチルセルロース系樹脂は、セラミック系磁性仮焼粉体に対して2〜10重量%が望ましい。2重量%以下では、保形性が充分確保できないので好ましくない。また、10重量%以上では、磁性部材の磁気特性が悪くなるので好ましくない。 Here, the hydroxypropylmethylcellulose or hydroxyethylmethylcellulose resin is desirably 2 to 10% by weight based on the ceramic magnetic calcined powder. If it is 2% by weight or less, shape retention cannot be secured sufficiently, which is not preferable. On the other hand, if it is 10% by weight or more, the magnetic properties of the magnetic member deteriorate, which is not preferable.
ここで、ソルビタンモノカプリレートまたは、グリセリン系可塑材は、セラミック系磁性仮焼粉体に対して3〜15重量%が望ましい。3重量%以下では、磁性部材に充分に柔軟性を持たすことができず好ましくない。また、15重量%以上では、磁性部材からの可塑材の揮発分が多くなり、経時変化が大きくなり、好ましくない。 Here, the sorbitan monocaprylate or the glycerin plastic material is desirably 3 to 15% by weight with respect to the ceramic magnetic calcined powder. If it is 3% by weight or less, the magnetic member cannot be sufficiently flexible, which is not preferable. On the other hand, when the content is 15% by weight or more, the volatile content of the plastic material from the magnetic member increases, and the change with time increases.
以上の構成の磁性部材からなるグリーンシートは、次のようにして作製される。 The green sheet made of the magnetic member having the above configuration is manufactured as follows.
まず、上記組成のセラミック系磁性仮焼粉体3000gと、水溶性結合材としてメトローズ60SH4000(信越化学工業製)135gと、油性可塑材としてセラミゾールC−08(日本油脂製)270gと、蒸留水340gをミキサーにて20分混合し、さらに3本ロールを3回パスさせて、はい土とした。このはい土を5℃にて96時間保存、熟成した後、真空押し出し成型装置にて約3mmの厚みのシートを作製する。 First, 3000 g ceramic ceramic calcined powder having the above composition, 135 g Metroze 60SH4000 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a water-soluble binder, 270 g ceramisole C-08 (manufactured by Nippon Oil & Fats) as an oily plastic material, and 340 g distilled water. Was mixed with a mixer for 20 minutes, and three rolls were further passed three times to form a soil. This soil is stored and aged at 5 ° C. for 96 hours, and then a sheet having a thickness of about 3 mm is produced by a vacuum extrusion molding apparatus.
次に、このシートを95℃のドラム式乾燥機の表面をパスさせることにより、乾燥させ、所定の寸法に切断して、厚さ3mmの磁性シートを作製した。そこでまず、この磁性シートのQ値をHP製4191ARFインピーダンスアナライザーにて測定した。Q値は、磁性シートを直径2.5cm、内径1.3cmの円板状に加工して、直径0.5mmの導線を円板に通して測定した。測定結果を(表1)に示す。 Next, the sheet was dried by passing the surface of a drum dryer at 95 ° C., and cut into a predetermined size to produce a magnetic sheet having a thickness of 3 mm. Therefore, first, the Q value of the magnetic sheet was measured with an HP 4191ARF impedance analyzer. The Q value was measured by processing a magnetic sheet into a disc shape having a diameter of 2.5 cm and an inner diameter of 1.3 cm, and passing a lead wire having a diameter of 0.5 mm through the disc. The measurement results are shown in (Table 1).
この結果から、周波数13.56MHzでのQ値が8と比較例よりも優れていることがわかる。比較例は、セラミック系磁性仮焼粉体の組成のみ変更して他条件は、同一にした。粉体組成比率はFe2O3を48mol%、NiOを42mol%、CuOを10mol%とした。 From this result, it can be seen that the Q value at a frequency of 13.56 MHz is 8, which is superior to the comparative example. In the comparative example, only the composition of the ceramic magnetic calcined powder was changed, and the other conditions were the same. Powder composition ratio is 48 mol% of Fe 2 O 3, 42mol% of NiO, was CuO and 10 mol%.
つぎに、このグリーンシートの表面抵抗率、かさ密度、表面粗さを測定すると5×109Ω、3.3g/cm3、0.6μmであった。これらの値から、グリーンシート上に整合回路や回路パターン等を組み込むことができることがわかる。 Next, the surface resistivity, bulk density, and surface roughness of the green sheet were measured and found to be 5 × 10 9 Ω, 3.3 g / cm 3 , and 0.6 μm. From these values, it can be seen that a matching circuit, a circuit pattern, and the like can be incorporated on the green sheet.
そこで、このグリーンシート上に回路パターンを形成した。 Therefore, a circuit pattern was formed on this green sheet.
まず、0.3mmのシートを押し出し成形にて作製する。つぎに、このシート上にメッキ転写法にて、長さ100mm、幅3mm、厚み0.04mmの銀導体パターンを転写した。つぎに、導体を転写したシート上に、さらに0.3mmのシートを1枚重ね合わせた。そして、40℃に加温したプレス機にて1平方cmあたり150kgの圧力にて、加圧成形して厚さ0.48mmの銀導体が内部に構成されているグリーンシートを作製した。そして、この磁性シート内の銀導電体の抵抗値を測定すると0.03Ωと低抵抗値を示し
、これからも、整合回路や、回路パターンを組み込むことができることがわかった。
First, a 0.3 mm sheet is produced by extrusion molding. Next, a silver conductor pattern having a length of 100 mm, a width of 3 mm, and a thickness of 0.04 mm was transferred onto the sheet by a plating transfer method. Next, another sheet of 0.3 mm was superposed on the sheet onto which the conductor was transferred. And the green sheet by which the silver conductor of thickness 0.48mm was comprised by pressure-molding by the press of 150 kg per square centimeter with the press machine heated at 40 degreeC was produced. And when the resistance value of the silver conductor in this magnetic sheet was measured, it showed a low resistance value of 0.03Ω, and it was found that a matching circuit and a circuit pattern can be incorporated from now on.
ここで、グリーンシートの表面抵抗率が1×108Ω以下の場合は、回路パターンの線間が狭い場合などでは、短絡するという問題があり好ましくない。 Here, when the surface resistivity of the green sheet is 1 × 10 8 Ω or less, there is a problem that a short circuit occurs when the line spacing of the circuit pattern is narrow.
また、グリーンシートは、かさ密度が、2.3g/cm3以上が好ましい。かさ密度が2.3g/cm3以下では、磁気特性が安定せず、また、グリーンシート自体が、吸湿しやすくなり、回路パターンを内部に形成した場合など、パターン間で短絡するという問題が生じ、好ましくない。 The green sheet preferably has a bulk density of 2.3 g / cm 3 or more. When the bulk density is 2.3 g / cm 3 or less, the magnetic characteristics are not stable, and the green sheet itself is likely to absorb moisture, causing a problem of short-circuiting between patterns, such as when a circuit pattern is formed inside. It is not preferable.
また、グリーンシートは、表面粗さが10μm以下であることが望ましい。表面粗さが、10μm以上では、導体が断線したり、グリーンシートと導体間に空隙が生じ、精度良く回路パターンを形成できないので好ましくない。 The green sheet desirably has a surface roughness of 10 μm or less. A surface roughness of 10 μm or more is not preferable because the conductor is disconnected or a gap is generated between the green sheet and the conductor, and a circuit pattern cannot be formed with high accuracy.
また、本実施の形態で作製したグリーンシートは、適度な柔軟性を有しているので、パンチング等により、容易に打ち抜き成形加工ができるので、複雑な形状の加工も低コストで、しかも大量に成形できるという特徴も有する。 In addition, since the green sheet manufactured in this embodiment has appropriate flexibility, it can be easily punched and formed by punching or the like, so that complicated shapes can be processed at low cost and in large quantities. It also has the feature that it can be molded.
また、本実施の形態で作製したグリーンシートは、容易に蒸留水やイオン交換水等に溶解分散し、溶解分散部に接着性を有する。そこで、溶解面は、接着性を有するようになるので、グリーンシートを貼り付ける、貼り付け用のテープ等が不要になるので、低コストかつ、厚みが薄くできるという効果もある。 In addition, the green sheet produced in the present embodiment is easily dissolved and dispersed in distilled water, ion-exchanged water or the like, and has an adhesive property in the dissolving and dispersing portion. Therefore, since the melted surface has adhesiveness, there is no need for an adhesive tape or the like for attaching a green sheet, so that there is also an effect that the thickness can be reduced at a low cost.
さらに、本実施の形態で作製したグリーンシートの表面または、その一部にシリコン被膜を形成することにより、さらに耐候性を向上させることができる。シリコン溶液SR2411(東レ製)とトルエン溶液の1対4の混合液をグリーンシート表面にスプレーし、50℃にて10分乾燥することにより、容易にシリコン被膜を形成でき、撥水効果が得られるので、耐候性を向上させることができる。 Furthermore, the weather resistance can be further improved by forming a silicon film on the surface of the green sheet produced in the present embodiment or a part thereof. By spraying a mixture of silicon solution SR2411 (manufactured by Toray) and toluene solution on a green sheet surface and drying at 50 ° C. for 10 minutes, a silicon film can be easily formed, and a water repellent effect is obtained. Therefore, the weather resistance can be improved.
次に無線通信媒体処理用アンテナ装置を用いて、本実施の形態の磁性部材、さらにセンダストや、パーマロイ等の金属系磁性体粉末を有機結合材で練り固めた磁性部材の比較を行った。 Next, using the antenna device for processing a wireless communication medium, a comparison was made between the magnetic member of the present embodiment, and further a magnetic member obtained by kneading a metal-based magnetic powder such as Sendust or Permalloy with an organic binder.
図2に本発明の実施の形態における無線通信媒体処理用アンテナ装置のアンテナユニットの断面図、図3に本発明の実施の形態における無線通信媒体処理用アンテナ装置のアンテナユニットの斜視図を示す。21は樹脂ケース、22はアンテナパターン、23はアンテナ基板、24はGNDパターン、25は整合回路他、26は磁性部材、27は樹脂スペーサーであり、31はアンテナユニット、32はケーブル、33はリーダーライター装置、34はRFユニットである。ここで磁性部材26の形状は、180mm×210mm×3mmとして、また、アンテナパターン22は、厚み2mmのアルミニウム製ループアンテナで、上記磁性部材26の上に基板を介して設置した。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the antenna unit of the radio communication medium processing antenna apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of the antenna unit of the radio communication medium processing antenna apparatus according to the embodiment of the present invention. 21 is a resin case, 22 is an antenna pattern, 23 is an antenna substrate, 24 is a GND pattern, 25 is a matching circuit, 26 is a magnetic member, 27 is a resin spacer, 31 is an antenna unit, 32 is a cable, 33 is a leader A
ここでアンテナユニット31からの実際の磁束の発生、さらにアンテナユニットの底部に金属が存在する場合の磁性部材の効果について説明する。
Here, the actual generation of magnetic flux from the
図4に本発明の実施の形態における無線通信媒体処理用アンテナ装置の磁性部材の有無での磁束の発生図を示す。41は磁束、42は金属材である。アンテナユニット31に信号を入力するとアンテナ近傍に磁束41が発生する。この場合、ユニット内に磁性部材26が設置されていると金属材42の影響を受けることなく磁束41が拡張し、通信距離が伸びる。しかし、ユニット内に磁性部材26が無いと、金属内を通過する磁束41の周り
に渦電流が発生し、熱に変換されるので、磁束が縮小して、通信距離が伸びなくなる。よって、アンテナユニット内に磁性部材を設置することは、非常に重要となり、磁性部材26の磁気特性が通信距離の拡張を左右する。
FIG. 4 shows a magnetic flux generation diagram in the presence or absence of a magnetic member of the radio communication medium processing antenna device according to the embodiment of the present invention. 41 is a magnetic flux and 42 is a metal material. When a signal is input to the
そこで、このアンテナユニット31の出力2.5Wとして、無線通信媒体の例としてのICタグを用いて、上記磁性部材26での通信距離を測定した。測定結果を(表2)に示す。
Therefore, the communication distance of the
この(表2)から、本実施の形態の磁性部材では、35cmまで通信距離が拡張しており、比較例に比べ優れていることがわかる。これはセラミックス系磁性仮焼粉体の充填性が良く、緻密質な磁性部材で形成されているためである。 From this (Table 2), it can be seen that in the magnetic member of the present embodiment, the communication distance is extended to 35 cm, which is superior to the comparative example. This is because the ceramic magnetic calcined powder has good filling properties and is formed of a dense magnetic member.
以上より、無線通信媒体処理用アンテナ装置を、商品棚や、商品籠として利用した場合に、適切に商品管理を行うことが可能となる。 As described above, when the wireless communication medium processing antenna device is used as a product shelf or a product basket, product management can be performed appropriately.
例えば、商品が医薬品などの場合には、これらの商品に付するICタグなどに、予めその名称、有効期限、納入日などを設定しておき、箱状体を医薬品収納棚として利用する場合には、医薬品の在庫管理が容易になり、例えば有効期限直前の薬をあらかじめ廃棄し、どの薬がどの程度残っているかを収納しているだけで確認できるようになる。同様に、商品を書籍や食料品などとした場合であっても同じである。このため、棚卸などの効率が非常に向上するメリットがある。 For example, when the product is a medicine or the like, the name, expiration date, delivery date, etc. are set in advance on the IC tag attached to these products and the box-shaped body is used as a medicine storage shelf. Can easily manage the inventory of medicines, for example, by discarding medicines immediately before the expiration date in advance and storing only how much medicines are left. Similarly, the same applies to the case where the product is a book or food. For this reason, there is a merit that efficiency such as inventory is greatly improved.
以上のように、セラミックス系の磁性仮焼粉体を用いた未焼成の磁性部材を、板状やシート状などに加工して、ICタグなどを始めとする無線通信媒体に組み込まれるアンテナや、この無線通信媒体との通信を行うアンテナの背面や底面、側面などの位置に近接、又は当接させた形態とすることで、従来の金属系磁性粉体を用いた磁性部材よりも、周囲の金属の影響を回避して、その磁界強度を強めることができ、通信距離を伸ばすことが可能となる。更にその上、フェライトや金属系磁性粉体を用いた場合に比べて、柔軟性の高い磁性部材とすることができるため、製造時や運搬時、あるいは使用時に損傷などが生じにくく、耐久性の高いアンテナユニットを形成することができる。これにより、無線通信媒体、および無線通信媒体処理装置の性能と耐久性の同時向上を実現することが可能となるものである。 As described above, an unfired magnetic member using a ceramic-based magnetic calcined powder is processed into a plate shape or a sheet shape, and an antenna incorporated into a wireless communication medium such as an IC tag, By adopting a form that is close to or in contact with the position of the back surface, bottom surface, side surface, etc. of the antenna that performs communication with this wireless communication medium, the surrounding area can be made more than a magnetic member using conventional metal-based magnetic powder. The influence of metal can be avoided, the magnetic field strength can be increased, and the communication distance can be extended. In addition, since it can be made a highly flexible magnetic member compared to the case of using ferrite or metal-based magnetic powder, it is less likely to be damaged during manufacturing, transportation or use, and has a durable property. A high antenna unit can be formed. As a result, it is possible to simultaneously improve the performance and durability of the wireless communication medium and the wireless communication medium processing device.
なお、磁性部材の外側(アンテナと共に磁性部材を挟む位置に)金属部材を設けること
で、シールドの役割を有し、外側にアンテナから発せられる磁界の漏洩を防止できるメリットがある。これにより。例えばアンテナの内側のみに存在する無線通信媒体のみとのやり取りを行いたい場合に好適である。
In addition, by providing a metal member outside the magnetic member (at a position where the magnetic member is sandwiched with the antenna), there is a merit of having a role of a shield and preventing leakage of a magnetic field emitted from the antenna on the outside. By this. For example, it is suitable when it is desired to exchange only with a wireless communication medium existing only inside the antenna.
本発明にかかる磁性部材は、セラミックス系磁性仮焼粉体を、水溶性結合材としてヒドロキシプロピルメチルセルロースまたはヒドロキシエチルメチルセルロース系樹脂と、油性可塑材としてソルビタンモノカプリレートまたはグリセリン系可塑材を用い、シート状に成形するので、磁性粉体の充填性がよく、さらに成形したシートは、成形加工性に優れているので、緻密質な、しかも柔軟性を有する磁性部材となり、RF−IDのリーダー/ライターや、タグ用のループ状アンテナ背面や側面に配置して用いられ、アンテナ部の背面の磁界の影響物体(渦電流発生9)に対し影響を遮断するための用途に適用できる。 The magnetic member according to the present invention uses a ceramic-based calcined powder, a hydroxypropylmethylcellulose or hydroxyethylmethylcellulose-based resin as a water-soluble binder, and sorbitan monocaprylate or a glycerin-based plasticizer as an oily plasticizer. Since it is molded into a shape, the magnetic powder has a good filling property, and the molded sheet is excellent in molding processability, so it becomes a dense and flexible magnetic member, and is an RF-ID reader / writer. Alternatively, it is used by being placed on the back surface or side surface of the loop antenna for the tag, and can be applied to use for blocking the influence on the magnetic field affected object (eddy current generation 9) on the back surface of the antenna section.
11 セラミックス系磁性仮焼粉体
12 セラミックス系磁性仮焼粉体をそれぞれ結合させる皮膜
21 樹脂ケース
22 アンテナパターン
23 アンテナ基板
24 GNDパターン
25 整合回路他
26 磁性部材
27 樹脂スペーサー
31 アンテナユニット
32 ケーブル
33 リーダーライター装置
34 RFユニット
41 磁束
42 金属材
DESCRIPTION OF
Claims (26)
アンテナに当接もしくは近接させて用いられることを特徴とする磁性部材。 A ceramic magnetic calcined powder, a water-soluble binder, and a flexible magnetic member using an oil-based plasticizer,
A magnetic member that is used in contact with or close to an antenna.
グリセリン系可塑材の混合材が3〜15重量%含有されていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1記載の磁性部材。 14. The magnetic member according to claim 1, wherein the magnetic material contains 3 to 15% by weight of a mixed material of sorbitan monocaprylate and glycerin plastic material with respect to the ceramic magnetic powder. The magnetic member according to 1.
無線通信媒体と磁界を介して通信を行うアンテナを有し、
前記磁性部材が、前記アンテナの側面、もしくは底面、もしくは上面、もしくは背面の少なくともいずれかの位置に近接、もしくは当接して配置されたことを特徴とするアンテナ装置。 A magnetic member according to any one of claims 1 to 23,
An antenna that communicates with a wireless communication medium via a magnetic field;
An antenna device, wherein the magnetic member is disposed in proximity to or in contact with at least one of a side surface, a bottom surface, a top surface, and a back surface of the antenna.
無線通信媒体と磁界を介して通信を行うアンテナと、
前記無線通信媒体との間で、データの書き、もしくは読み、もしくは読み書きを行う読み書き部を有し、
前記磁性部材が、前記アンテナの側面、もしくは底面、もしくは上面、もしくは背面の少なくともいずれかの位置に近接、もしくは当接して配置されたことを特徴とする無線通信媒体処理装置。 A magnetic member according to any one of claims 1 to 23,
An antenna for communicating with a wireless communication medium via a magnetic field;
It has a read / write unit for writing / reading data or reading / writing data with the wireless communication medium,
A wireless communication medium processing device, wherein the magnetic member is disposed in proximity to or in contact with at least one of a side surface, a bottom surface, a top surface, and a back surface of the antenna.
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