JP2007110290A - Loop antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板にアンテナコイルを配設して成るループアンテナに関するもので、例えば、RFID(無線周波数識別:Radio Frequency Identification)技術を用いた非接触ICタグやその質問器(カードリーダ)に使用するのに適したループアンテナに係る。 The present invention relates to a loop antenna formed by arranging an antenna coil on a substrate, and is used, for example, for a non-contact IC tag using RFID (Radio Frequency Identification) technology or an interrogator (card reader) thereof. The present invention relates to a loop antenna suitable for performing.
従来、RFID技術を用いたタグとして、情報を記憶したICチップをアンテナコイルに電気的に接続した識別タグが知られている。これらの識別タグは、アンテナコイルに質問器(カードリーダ)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情報を読みとることにより、その物品を識別又は監視するように構成されたものである。このようなICタグやその質問器に使用されるアンテナコイルとしては、主にループアンテナが用いられ、そのタグの活性化強度(通信距離)はアンテナコイルのサイズに左右される。 Conventionally, an identification tag in which an IC chip storing information is electrically connected to an antenna coil is known as a tag using RFID technology. These identification tags are activated by transmitting radio waves of a predetermined frequency from the transmission / reception antenna of the interrogator (card reader) to the antenna coil, and stored in the IC chip in response to a read command by radio wave data communication. It is configured to identify or monitor the article by reading the information. As an antenna coil used for such an IC tag or its interrogator, a loop antenna is mainly used, and the activation strength (communication distance) of the tag depends on the size of the antenna coil.
特に、このようなRFID技術が用いられる一般的なICタグは、主にICカードとして普及しており、使い勝手の良さから縦幅53.92mm×横幅85.46mm×厚み0.76mmと定められている。特に厚み0.76mmの範囲内でICチップ及びアンテナコイルなどの電子部材を格納しなければならないため、この限られた範囲内で如何に通信距離の向上を図るかが問題となっていた。 In particular, a general IC tag using such RFID technology is mainly used as an IC card, and is defined as 53.92 mm in length × 85.46 mm in width × 0.76 mm in thickness for ease of use. Yes. In particular, since electronic members such as an IC chip and an antenna coil must be stored within a thickness range of 0.76 mm, there has been a problem of how to improve the communication distance within the limited range.
そのため、従来から特許文献1に記載されるように、アモルファスやフェライトの粉末又はフレーク等の軟磁性金属とプラスチックやゴムとの複合材を、磁心部材としてアンテナコイルの内側に配設する技術が提案されている。
確かに、特許文献1のように磁心部材として高透磁率の磁性体を配設したループアンテナは所定の効果を得ることができるものであるが、より高い通信性能と製作の容易性を求めて、アモルファス箔やシートのような導電性高透磁率磁性体をアンテナコイルの内周に配設することが提案されている。このような導電性の高透磁率磁性体を使用した場合、特許文献1のアモルファスやフェライトの粉末を使用した技術に比較すると、箔やシートの製造が容易であり、また磁束も良く通ることからコイルに発生する電圧が高くなり、感度があがる利点がある。
Certainly, a loop antenna in which a magnetic material having a high magnetic permeability is provided as a magnetic core member as in
しかし、磁性粉を固めた磁性体やフェライト磁性体の場合は導電性が低いのに対して、アモルファス箔やシートで形成された高透磁率磁性体は導電性が高いため、RFIDで生じる交番磁束に対して磁束を囲む面に図6に示すような渦電流が流れる。この渦電流が発生する磁束は、外部磁束を打ち消す方向となるので、渦電流が大きいとアンテナコイル内周に高透磁率磁性体を配設したにもかかわらず、初期の性能向上が得られないという問題が生じる。 However, in the case of a magnetic substance obtained by solidifying magnetic powder or a ferrite magnetic substance, the conductivity is low, whereas the high permeability magnetic substance formed of an amorphous foil or a sheet has a high conductivity. On the other hand, an eddy current as shown in FIG. The magnetic flux generated by the eddy current is in a direction to cancel the external magnetic flux. Therefore, if the eddy current is large, the initial performance improvement cannot be obtained even though the high permeability magnetic material is disposed on the inner periphery of the antenna coil. The problem arises.
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、アモルファス箔やシートのような導電性高透磁率磁性体をアンテナコイルの内周に配設したにもかかわらず、導電性高透磁率磁性体における渦電流の発生を抑制して、通信距離の向上を図ることを可能としたループアンテナを提供することにある。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to provide a conductive high-permeability magnetic material such as an amorphous foil or sheet on the inner periphery of the antenna coil. An object of the present invention is to provide a loop antenna that can improve the communication distance by suppressing the generation of eddy currents in a conductive high magnetic permeability magnetic body despite being disposed.
前記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、基板にアンテナコイルを配設したループアンテナにおいて、前記基板におけるアンテナコイルの内周に導電性の高透磁率磁性体箔またはシートを配設し、この導電性高透磁率磁性体箔またはシートにこの導電性高透磁率磁性体箔またはシートをその表面に沿った方向で複数の部分に分割するためのスリットを形成したことを特徴とする。請求項2の発明は、前記導電性高透磁率磁性体箔またはシートが複数の部分に分離されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a loop antenna in which an antenna coil is disposed on a substrate, and a conductive high permeability magnetic foil or sheet on the inner periphery of the antenna coil on the substrate. And forming a slit for dividing the conductive high permeability magnetic foil or sheet into a plurality of parts in the direction along the surface of the conductive high permeability magnetic foil or sheet. Features. The invention of
この請求項1または請求項2の発明では、スリットや分割部分によりアンテナコイル内周の導電性高透磁率磁性体が複数の部分に区分されているため、図7のように、渦電流は分断され、大幅に減少する。この場合、導電性高透磁率磁性体の全体の面積が同一であれば、スリットや分割部分は多いほど渦電流の発生は抑止される。そして、渦電流が少なければ少ない程、磁性体を通過する磁束が多くなり、コイルに発生する電圧は高くなり、通信距離が増加することになる。 In the first or second aspect of the invention, since the conductive high permeability magnetic body on the inner periphery of the antenna coil is divided into a plurality of portions by slits or divided portions, the eddy current is divided as shown in FIG. Will be greatly reduced. In this case, if the entire area of the conductive high permeability magnetic body is the same, the generation of eddy current is suppressed as the number of slits and divided parts increases. And the smaller the eddy current, the more magnetic flux that passes through the magnetic material, the higher the voltage generated in the coil, and the longer the communication distance.
請求項3の発明は、前記導電性高透磁率磁性体箔またはシートが、その中心から放射状にスリットが形成されたものであり、かつ、その中心部がアンテナコイルの内側を通過する磁路に沿って湾曲していることを特徴とする。請求項3の発明では、高透磁率磁性体が磁路に沿って湾曲しているので、磁性体内部を通過する磁束の通りが良くなると共に、反磁界が小さくなりさらに磁束の通りが良くなる効果がある。 According to a third aspect of the present invention, the conductive high-permeability magnetic material foil or sheet has a slit formed radially from the center thereof, and a magnetic path whose center passes through the inside of the antenna coil. It is characterized by being curved along. In the invention of claim 3, since the high-permeability magnetic body is curved along the magnetic path, the passage of the magnetic flux passing through the inside of the magnetic body is improved, the demagnetizing field is reduced, and the passage of the magnetic flux is further improved. effective.
請求項4の発明は、前記導電性高透磁率磁性体箔またはシートが、アモルファス箔またはシートによって形成されていることを特徴とする。この請求項4の発明では、非規則的な原子配列の非結晶固体であるアモルファス磁性体を基板に配設することにより優れた磁束強度を得ることができる。 The invention of claim 4 is characterized in that the conductive high permeability magnetic foil or sheet is formed of an amorphous foil or sheet. In the fourth aspect of the invention, an excellent magnetic flux intensity can be obtained by disposing an amorphous magnetic material, which is an amorphous solid having an irregular atomic arrangement, on a substrate.
以上のように、本発明によれば、導電性の高透磁率磁性体を使用しつつ、渦電流の発生を防止し、通信距離の向上を可能としたループアンテナを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a loop antenna that can prevent the generation of eddy current and improve the communication distance while using a conductive high magnetic permeability magnetic body.
次に、本発明の実施の形態の一例について、図面を参照して具体的に説明する。 Next, an example of an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態におけるループアンテナを示す平面図である。本実施形態におけるループアンテナは、各電子部材を搭載する基板となる略長方形に形成されたアンテナ基板1と、アンテナ基板1の表面上にループ状に形成されたアンテナコイル2と、ICチップ3とを備えている。本実施形態では、ICチップ3は、アンテナ基板1上であってアンテナコイル2が形成するループの外側に配設され、アンテナコイル2の両端とジャンパー線4を介して接続されるが、その位置は特に限定されない。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a plan view showing a loop antenna according to the first embodiment of the present invention. The loop antenna according to this embodiment includes an
前記アンテナ基板1は、前記アンテナコイル2、ICチップ3などの各電子部材を搭載するベース基板であり、樹脂フィルムなどの絶縁性材料で構成されている。前記アンテナコイル2は、巻線や印刷配線、あるいはエッチング工法によって形成されている。
The
前記アンテナコイル2の内周側には、そのほぼ全域にわたって矩形の箔あるいはシート状の導電性高透磁率磁性体5が形成されている。この導電性高透磁率磁性体5は、例えば、磁性アモルファス箔もしくはアモルファスシートを基板1の表面に貼り付けて形成するか、あるいは基板1内にアモルファス箔もしくはアモルファスシートを埋没することにより形成されている。また、この導電性高透磁率磁性体としては、アモルファス磁性体に限らず、他の高透磁率磁性体、例えばセンダスト(1937年に増本量らが発明したFe-Si-Al合金。飽和磁束密度・透磁率が高く、鉄損が小さく、耐摩耗性に優れている。)なども使用できる。この箔あるいはシート状の導電性高透磁率磁性体5には放射状に複数本のスリット6が形成され、その基板1の表面に沿った方向で複数の部分に分割されている。
A rectangular foil or sheet-like conductive high permeability
このような構成を有する第1実施形態においては、箔あるいはシート状の導電性高透磁率磁性体5がスリット6により分割されているため、その表面に沿って形成される渦電流の発生を抑制できる。すなわち、図6に示すように、アンテナコイル2の内側に面積の大きな導電性高透磁率磁性体が存在すると、その表面に沿って大きな渦電流が発生してアンテナコイルに誘起された電流が流れにくくなり受信感度の低下に繋がるが、本実施形態の図7のように導電性高透磁率磁性体が分断されていると渦電流の発生が抑制され、それに起因する損失が少なくなって、コイルのロスが少なくなる。
In the first embodiment having such a configuration, since the foil or sheet-like conductive high magnetic permeability
[第2実施形態]
図2は、本発明の第2実施形態を示すもので、この第2実施形態は、前記第1実施形態のように1枚の箔あるいはシート状導電性高透磁率磁性体5をスリット6で分割する代わりに、複数の部分に分離したものである。この第2実施形態においても、前記第1実施形態と同様に、アンテナコイル2に形成した導電性高透磁率磁性体5に大きな渦電流が発生することを抑制できるので、渦電流損に起因するアンテナ感度の低下を防止できる。
[Second Embodiment]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, as in the first embodiment, a single foil or sheet-like conductive high permeability
[第3実施形態]
図3は、本発明の第3実施形態を示すもので、この第3実施形態は、円形のアンテナコイル2の内周に円形の箔あるいはシート状の導電性高透磁率磁性体5を配置し、この導電性高透磁率磁性体5に中心から放射状にスリットを形成したものである。そして、この導電性高透磁率磁性体5の中心部をアンテナコイル2内に形成される磁路に沿って湾曲させることで、磁性体内部を通過する磁束の通りを良くすると共に、反磁界を小さくしてさらに磁束の通りを良くする効果を得たものである。なお、この場合、図3の断面図に示すように、導電性高透磁率磁性体5をアンテナコイル2の内側に配設しても、アンテナコイル2と基板1の間に配設しても良い。
[Third Embodiment]
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In this third embodiment, a circular foil or sheet-like conductive high permeability
[他の実施形態]
なお、本発明は前記のような実施形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態も包含する。
(1)ループ状のアンテナであれば、タグの形状としては、カード型以外のものであっても適用可能である。
(2)導電性高透磁率磁性体5の配設箇所は、カードの表側でも裏側でも良く、また、アンテナコイル2と同一面でも異なる面でも構わない。すなわち、図4は、基板1、アンテナコイル2及び導電性高透磁率磁性体5の一例を示すもので、基板1の表面側あるいは背面側に導電性高透磁率磁性体5を設けたり、基板1を挟んで2枚の導電性高透磁率磁性体5を設けたり、さらには基板1の背面にアンテナコイル2と2枚の導電性高透磁率磁性体5を配設することもできる。
(3)スリットの形状も放射状に限定されるものではなく、図5のような格子状やはしご状のものが使用できる。
[Other Embodiments]
In addition, this invention is not limited to the above embodiment, The following other embodiment is also included.
(1) If it is a loop-shaped antenna, even if it is a thing other than a card type as a shape of a tag, it is applicable.
(2) The conductive high magnetic permeability
(3) The slit shape is not limited to a radial shape, and a lattice shape or a ladder shape as shown in FIG. 5 can be used.
1…基板
2…アンテナコイル
3…ICチップ
4…ジャンパー線
5…導電性高透磁率磁性体
6…スリット
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基板におけるアンテナコイルの内周に導電性の高透磁率磁性体箔またはシートを配設し、この導電性高透磁率磁性体箔またはシートにこの導電性高透磁率磁性体箔またはシートをその表面に沿った方向で複数の部分に分割するためのスリットが形成されていることを特徴とするループアンテナ。 In the loop antenna with the antenna coil on the substrate,
A conductive high permeability magnetic foil or sheet is disposed on the inner periphery of the antenna coil on the substrate, and the conductive high permeability magnetic foil or sheet is placed on the conductive high permeability magnetic foil or sheet. A loop antenna characterized in that a slit for dividing into a plurality of parts in a direction along the surface is formed.
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