JP2014120834A - 平面アンテナ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シート状磁性体を用いた平面アンテナにおいて、生産性の良い平面アンテナの構造とその製造方法を提供すること。
【解決手段】 一方の面に保持層１ａを備えたシート状磁性体１の保持層１ａに導線２を一部が露出するようにループ状に定着させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：電波による個体識別）機能を有する端末等に用いられる平面アンテナと、その製造方法に関するものである。

平面アンテナでは、データ通信における通信距離を確保するために、金属面による渦電流の発生を抑制できるシート状磁性体の表面に導線をループ状に配置する構成が提案されている。

平面アンテナの製造方法としては、磁性体粉末と結合剤と溶剤を混合してシート状に成形したシート状磁性体の表面に、導線がループ状に成形されたループ状導体を配置し、シート状磁性体が軟化する温度に加熱しながらループ状導体を押圧して埋設していた。

このような平面アンテナについては、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００７−１１６３４７号公報

平面アンテナは、使用されるＲＦＩＤシステムの周波数や端末の大きさ等により形状が異なる場合があり、ループ状導体は各周波数や端末の大きさに応じて多様な形状が求められている。

従来の構造によれば、ガイドを用いて導線をループ状に巻いて固定したループ状導体を作製してからでなければ、ループ状導体をシート状磁性体に埋め込むことができないという課題があった。また、ループ状導体は求められる多様な形状に応じてそれぞれ作製しなければならなかった。

そこで導線をループ状に巻いてループ状導体を作製するのではなく、導線を超音波振動によりシート状磁性体の表層に定着させながら、ループ形状となるように導線を移動させる方法を試みた。

ところが、シート状磁性体の表層から導線を充分な深さまで埋め込むことができずに、導線が外れてしまうという課題があった。

シート状磁性体としては、平面アンテナの厚みを厚くすることなく、通信距離を確保するために、透磁率を高めた磁性体粉末が高密度に充填されている。従って、導線を定着させるために超音波振動を加えながらシート状磁性体に埋め込もうとしても、シート状磁性体内部の磁性体粉末が埋め込みを阻止することとなる。

すなわち本発明の目的は、シート状磁性体を用いた平面アンテナにおいて、生産性の良い平面アンテナの構造とその製造方法を提供することである。

本発明によれば、シート状磁性体に、導線がループ状に配置された平面アンテナであって、前記シート状磁性体は、一方の面に樹脂材料からなる保持層を備え、前記導線は、前記保持層に定着され、前記導線の外周の一部が露出していることを特徴とする平面アンテナが得られる。

本発明によれば、前記保持層から露出している前記導線は、前記導線の線径寸法の半分以下であることを特徴とする上記の平面アンテナが得られる。

本発明によれば、前記保持層は、ポリマーからなることを特徴とする上記の平面アンテナが得られる。

本発明によれば、磁性体粉末に結合剤と溶剤を混合してシート状に成形してシート状磁性体を作製し、前記シート状磁性体の一方の面に樹脂材料からなる保持層を設け、導線を前記保持層の表層より埋め込むことによりループ状に定着させることを特徴とする平面アンテナの製造方法が得られる。

本発明によれば、シート状磁性体の一方の面に樹脂材料からなる保持層を設けることにより、保持層が導線を保持することができるので、超音波振動により導線をシート状磁性体に定着することができる。

本発明によれば、導線をループ状に巻いてループ状導体を作製することなく、超音波振動により導線をループ状に定着できるので、多様な形状に対応するため導線を巻くための多数のガイドが不要となり製造コストを下げることができる。

本発明によれば、シート状磁性体の表層に導線を多様な形状に定着できるので、ＲＦＩＤシステムの各種周波数や、各種端末形状に応じて多様な形状の平面アンテナを容易に作製することができる。

本発明による平面アンテナの実施の形態におけるシート状磁性体の斜視図。 本発明による平面アンテナの実施の形態の説明図であり、図２（ａ）は本発明による平面アンテナの斜視図、図２（ｂ）は本発明による平面アンテナのＡ−Ａ断面図。 本発明による平面アンテナの実施の形態における導線の定着方法の説明図。

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明による平面アンテナの実施の形態におけるシート状磁性体の斜視図である。

本発明による平面アンテナのシート状磁性体１は、一方の面に保持層１ａを備えている 。

シート状磁性体１は、磁性体粉末と結合剤と溶剤を混合した磁性体ペーストを、シート状に成形して得られる。シートの成形方法としては、例えば磁性体ペーストをコーティング装置により製膜し、積層して熱プレスを行い、所定の大きさに切断して作製する。

磁性体粉末の組成としては、例えばＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金が挙げられ、アクリルゴム等のポリマーとトルエン等の溶剤を混合してシート状に成形する。

磁性体粉末は、高密度に充填できて透磁率を高めることができる扁平状軟磁性微粉末であることが望ましい。

保持層１ａに用いる樹脂材料としては、磁場への影響が十分に小さく、非磁性、非金属であり、シート状磁性体と重着でき、導線を保持することができる材料が好ましい。例えばポリマーが望ましく、アクリルゴムなどが挙げられる。

上記の樹脂材料をシート状に成形し、シート状磁性体の一方の面に重着することにより、保持層１ａを備えたシート状磁性体１が得られる。

保持層１ａとして例えば、アクリルゴム等のポリマーをトルエン等の溶剤に溶解して得られたペーストをドクターブレードによりシート状に成形し、シート状磁性体１の一方の面に重着する。

保持層１ａは、図１ではシート状磁性体１の一方の面の全面に設けているが、ループ状の導線が保持できる面積を有していれば良い。

図２は、本発明による平面アンテナの実施の形態の説明図であり、図２（ａ）は本発明による平面アンテナの斜視図、図２（ｂ）は本発明による平面アンテナのＡ−Ａ断面図である。

本発明による平面アンテナ３は、図２（ａ）に示したように、シート状磁性体１の一方の面に設けた保持層１ａに導線２がループ状に定着された形態である。

導線２は、図２（ｂ）に示したように、保持層１ａの表面から外周の一部が露出した状態で、保持層１ａによって定着されている。

導線２は、シート状磁性体１にも埋設されている形態が望ましい。シート状磁性体１の下方及び、側方からのノイズの影響を抑制することができるからである。

導線２の線径寸法を、保持層１ａの厚み寸法よりも大きくすることにより、導線は、保持層１ａの表面から外周の一部を露出させて、シート状磁性体１にも埋設されている形態となる。

また、導線２は線径寸法に対して半分以下が保持層１ａから露出している形態が望ましい。導線２の断面積に対して、保持層１ａから露出している面積が大きいと、保持層１ａが導線２を保持することができずに、導線が外れてしまう場合があるからである。

従って、保持層１ａの厚み寸法と導線２の線径寸法を適切に選定することが望ましい。

次に図３は、本発明による平面アンテナの実施の形態における導線の定着方法の説明図である。図１に示した一方の面に保持層１ａを備えたシート状磁性体１に、巻線機のヘッド４を用いて導線２をループ状に定着させている形態を示している。

巻線機のヘッド４は、基材に導線を超音波振動により定着させることができる機能を備え、基材の表層を移動させることにより、基材表面に任意形状に導線を定着することができる。

本発明によれば、巻線機のヘッド４を、図３に示したように保持層１ａの表層に垂直に向け、保持層１ａの表面に沿ってループ状に移動させることにより、保持層１ａの表層に導線２を超音波振動によりループ状に定着することができる。導線をループ状に巻いて固定するためのガイドが不要となる。

ここで、導線２が、図２（ｂ）に示したように、保持層１ａから外周の一部が露出した状態で定着されるよう、保持層１ａの厚み寸法、導線２の線径寸法に応じて超音波振動により定着させる条件を適切に設定されることが望ましい。

各種ＲＦＩＤシステムの各周波数、各種端末形状に合わせたループ形状、巻数となるように、巻線機のヘッド４を保持層１ａの表層において移動させることにより導線をループ状に定着することができるので、非常に効率良く、多種多様な平面アンテナを製造することができる。

本発明の実施例について説明する。まずシート状磁性体の磁性体粉末としては、Ｆｅ−Ｓｉ―Ｃｒ合金である扁平状軟磁性微粉末を用いた。

上記の磁性体粉末とアクリルゴム、溶剤としてトルエンを混合して磁性体ペーストを作製し、コーティング装置により製膜し、積層して熱プレスを行い、厚み０．１ｍｍのシート状磁性体を作製した。

次に、保持層１ａとしてシート状磁性体１に重着される保持層シートを作製した。トルエンにアクリルゴムを溶解させたペーストを、ドクターブレードにより剥離材付きのＰＥＴ基材の上に製膜し、乾燥させて厚み０．０３５ｍｍの保持層シートを作製した。

シート状磁性体に上記の保持層シートを重着し、図２に示した一方の面に保持層１ａを備えたシート状磁性体１を作製し、次に導線を定着させるために、所定の大きさに切断した。

次に図３に示したように、巻線機のヘッド４を用いて線径０．１１ｍｍの導線２を保持層１ａの表層をループ状に移動させて超音波振動によりシート状磁性体１に導線２を定着させた。

ループ形状は、外周を７６ｍｍ×４４ｍｍとして２ｍｍピッチで導線２を内側に巻いて３ターンとなるようにして、保持層１ａに導線２を定着させた。

導線の定着状態について確認したところ、保持層から０．０５ｍｍ露出しており、導線の線径に対して半分以下であり、十分に保持層１ａが導線２を保持することができた。

作製した平面アンテナ３を用いてＲＦＩＤ機能を有する端末で、データ通信を行ったところ通信距離を十分に確保することができた。

本構成による平面アンテナは、ＲＦＩＤシステムに用いられる平面アンテナとして記述してきたが、近距離無線通信（ＮＦＣ）や非接触充電の平面アンテナにも適用することが可能である。

１ シート状磁性体
１ａ 保持層
２ 導線
３ 平面アンテナ
４ 巻線機のヘッド

Claims (4)

1. シート状磁性体に、導線がループ状に配置された平面アンテナであって、
   前記シート状磁性体は、一方の面に樹脂材料からなる保持層を備え、
   前記導線は、前記保持層に定着され、前記導線の外周の一部が露出していることを特徴とする平面アンテナ。
2. 前記保持層から露出している前記導線は、前記導線の線径寸法の半分以下であることを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。
3. 前記保持層は、ポリマーからなることを特徴とする請求項１または２に記載の平面アンテナ。
4. 磁性体粉末に結合剤と溶剤を混合してシート状に成形してシート状磁性体を作製し、前記シート状磁性体の一方の面に樹脂材料からなる保持層を設け、導線を前記保持層の表層より埋め込むことによりループ状に定着させることを特徴とする平面アンテナの製造方法。

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