JP4769765B2 - Ｒｆｉｄ用アンテナ及び携帯通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、いわゆるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）システムにて用いられるリーダ／ライタ等のＲＦＩＤ機器と信号の授受を行うＲＦＩＤ用アンテナ、及び、このＲＦＩＤ用アンテナを備えた携帯通信機器に関する。

近年、いわゆるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）と称される個体管理を行うシステムが各種業界で導入されつつある。このＲＦＩＤシステムは、トランスポンダと称される各種データを読み出し及び／又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有する小型の非接触型集積回路（Integrated Circuit；以下、ＩＣという。）デバイスと所定のリーダ／ライタとの間で無線通信を行うことにより、トランスポンダに対して非接触でデータの読み出し及び／又は書き込みを行う技術である。具体的には、ＲＦＩＤシステムにおいては、電磁誘導の原理に基づいて、リーダ／ライタ側のループアンテナから磁束が放出されるのに応じて、放出された磁束が誘導結合によってトランスポンダ側のループアンテナと磁気的結合し、トランスポンダとリーダ／ライタとの間で通信が行われる。このＲＦＩＤシステムは、例えば、トランスポンダをＩＣタグとして構成し、このＩＣタグを商品に取り付けることによって生産・物流管理を行う用途の他、トランスポンダをＩＣカードとして構成し、交通機関の料金徴収や建物への入退室に用いる身分証明書としての用途、さらには、トランスポンダを携帯電話機等に搭載することによって商品の購入に供する電子マネーとしての用途等、様々な用途への適用が期待されている。

このようなＲＦＩＤシステムは、従来の接触型ＩＣカードシステムのように、リーダ／ライタに対してＩＣカードを装填したり、金属接点を接触させたりする手間が省け、簡易且つ高速にデータの書き込みや読み出しを行うことができる。また、ＲＦＩＤシステムは、電磁誘導によってリーダ／ライタからトランスポンダに対して必要な電力の供給が行われるため、トランスポンダ内に電池等の電源を内蔵する必要がなく、簡易な構成且つ低価格で信頼性の高いトランスポンダを提供することができるという利点も有する。

ところで、トランスポンダにおいては、上述したように、ループアンテナを形成したＲＦＩＤ用アンテナを設ける必要があるが、このループアンテナは、アンテナコイル部として形成されるのが通常である。

このようなアンテナコイル部としては、いわゆるフレキシブルプリント配線基板（Flexible Printed Circuit；ＦＰＣ）やリジッド基板を利用したタイプのものが用いられている。この種のアンテナコイル部は、３５μｍ圧延鋼等を導体部として使用し、これにエッチング処理を施すことによって基板上に平面形状のコイルを形成したものである。また、ＲＦＩＤ用アンテナのアンテナコイル部としては、１本のワイヤ（丸線）を複数回環状に形成することによってアンテナコイルとし、これを基板に固定して使用する、いわゆるワイヤタイプのものも用いられている。

しかしながら、フレキシブルプリント配線基板やリジッド基板を利用したタイプのアンテナコイル部においては、キャリア周波数１３．５６ＭＨｚにおける高周波損失が大きく、アンテナコイル部の抵抗値が増大するため、導体部の表皮効果による損失が大きくなり、通信距離の短縮化の問題があり、また、材料コストの面で難がある。また、ワイヤタイプのアンテナコイル部においては、外形形状の公差が大きくなる、すなわち、コイル形状（面積）のバラツキが大きくなるという問題があり、また、基板への固定のしにくさや、取り外した際の形状変化、ワイヤを複数回環状にすることによる薄型化の困難等の問題もある。

そこで、近年では、フレキシブルプリント配線基板やフレキシブルフラットケーブル（Flexible Flat Cable；ＦＦＣ）等を用いてハーネスを作製し、このハーネスをリング状に形成してコイルとしたＲＦＩＤ用アンテナのアンテナコイル部も提案されている。

これら各種のアンテナコイル部は、搭載する機器における部品の配置や形状等を考慮した設計に応じて、適宜選択されて使用される。また、このようなＲＦＩＤ用アンテナは、要求される性能によっても、使用されるアンテナコイル部が決定される。例えば、ＲＦＩＤ用アンテナは、ＩＣカード等に用いる場合には、カード両面で使用できることが望ましく、そのような使用を実現できるようなアンテナコイル部を選択する必要があり、また、商品の購入に供するために携帯電話機等に搭載する場合には、機器の側面にリボン状のアンテナとして配設されることがある。

なお、ＩＣ用アンテナコイルを備えた携帯通信機器としては、例えば特許文献１等に記載されたものが提案されており、また、渦巻き状のコイルを備えたトランスポンダ用アンテナとしては、例えば特許文献２等に記載されたものが提案されている。

特開２００５−７４５３４号公報 特開２００２−２９０１３１号公報

ところで、ＲＦＩＤシステムにおいては、トランスポンダの周囲に他の金属体がある場合には、その影響を受けて通信に支障が生じる場合がある。例えば携帯電話機をはじめとする携帯通信機器にトランスポンダを搭載するにあたっては、当該トランスポンダが当該携帯通信機器の金属筐体や電池パック等の影響を受けることによって通信距離の短縮化の問題が発生する。これは、電磁誘導方式においては、金属体がトランスポンダの周囲に存在すると、その影響を受けてインダクタンスが変化することによる共振周波数のずれや磁束変化等が生じ、電力確保ができなくなるためである。したがって、ＲＦＩＤシステムにおいては、トランスポンダとリーダ／ライタとの十分な通信可能範囲を確保するために、ある程度の磁界強度を持った電磁場を放射することができるＲＦＩＤ用アンテナをトランスポンダ側に設ける必要がある。

この場合、空間配置以外の方法によって金属体によるＲＦＩＤ用アンテナへの影響を低減するためには、例えば磁性材料を用いることが有効であり、これによって金属体による影響を低減し、通信距離を大きくすることができる。また、近年の通信機器や電子機器においては、クロック周波数が高周波数化するのにともない、ノイズ電磁波の放射頻度が高まり、外部又は内部干渉による機器それ自体の誤動作や周辺機器への悪影響等が発生しているが、このような電磁波障害の発生を防止するためにも磁性材料が有効である。このような状況から、例えば適量の扁平形状の軟磁性粉末をゴムやプラスチックス等の結合剤に分散・混合してなる各種の複合磁性シート（軟磁性シート）が提案されている。例えば、上述したように携帯電話機をはじめとする携帯通信機器にトランスポンダを搭載するにあたっては、当該携帯通信機器の金属筐体や電池パック等の影響に起因する通信距離の短縮化を防止するために、透磁率が比較的高いシート状の磁性材料（キャリア周波数が１３．５６ＭＨｚの場合には、透磁率μ'＝３０〜８０程度）を、ＲＦＩＤ用アンテナやその周囲に貼付することにより、ＲＦＩＤ用アンテナから発生する磁界が金属内に入って渦電流となることによって熱として発散してしまうのを防止し、安定した通信を実現するようにしている。また、ＲＦＩＤ用アンテナにおいては、良好な通信特性が得られるように磁性シートの形状や組み合わせ等の最適化を図っている。

ここで、通信機器においては、その設計上、フレキシブルプリント配線基板やフレキシブルフラットケーブル等の可撓性を有する電子材料を用いて平面状やハーネス状や環状等に形成したアンテナ本体に磁性シートを貼付して一体化したアンテナコイル部を搭載する必要が生じる場合がある。また、携帯電話機等の携帯通信機器においては、金属体の位置によってアンテナコイル部のコイルパターンが曲面形状をとる領域にも、磁性シートを取り付ける必要が生じる場合がある。例えば、電池パックは、携帯通信機器を構成する部品の中でも形状が大きい。そのため、携帯通信機器においては、例えば図９に示すように、電池パック１０１の側壁周囲を囲うようにアンテナコイル部１０２を配設することにより、大きなループアンテナを形成することが可能となり、電池パックの裏面側に磁性シートとループアンテナとを配設していた従来の構造よりも薄型化することができる。

この場合、磁性シート１０３は、電池パック１０１の厚みと同程度の幅で長尺状に形成したものをアンテナ本体１０４に沿って貼付して一体化することによって使用される。このような磁性シート１０３とアンテナ本体１０４とを貼付する際には、通常、両面テープ等の所定の粘着材１０５が用いられる。かかる粘着材１０５は、アクリル系やゴム系等、粘着性の高いものが望ましい。しかしながら、溶剤を塗布するタイプの粘着材１０５においては、その製法上、残留溶剤が１％〜２％程度は存在してしまうため、その後の経時により、この溶剤が特性の変化に影響し、機器の不具合等が発生する可能性が高い。そのため、粘着材１０５としては、有機溶剤を使用せず、紫外線等を使用してモノマーから高分子化したノンソルベントタイプとし、環境条件や経時によって溶剤等がガスとして噴出しないものが望ましく、さらに、その粘着性の高いものが望ましい。

また、このような磁性シート１０３をアンテナ本体１０４に貼付して形成されたアンテナコイル部１０２は、図９中Ａで示すように、電池パック１０１の隅部等に対応する領域が折曲され、コイルパターンが曲面形状をとることになる。すなわち、このようなアンテナコイル部１０２は、全体としてハーネス状のものを環状に丸めて使用することになり、通信特性を向上させるために導体線を厚く形成するのが通常である。しかしながら、かかる形状は、電池パック１０１の隅部等、環のコーナー部分における曲げ応力が大きいものとなる。そのため、このようなアンテナコイル部１０２においては、経時により、コーナー部分の磁性シート１０３がアンテナ本体１０４から徐々に浮いてしまい、かかる浮きに起因してインダクタンスが低下し、共振周波数のずれを招来するという問題がある。

ここで、曲げ応力による磁性シート１０３の浮きに関する問題については、アンテナ本体１０４がハーネス状であってその導体線が平角線である場合には、当該アンテナ本体１０４に対する磁性シート１０３の貼付面積を広げることにより、ある程度は解消することができる。すなわち、アンテナ本体１０４としてフレキシブルフラットケーブルを用いた場合には、その複数本の導体線のピッチ方向を平角線の横方向とし、縦方向を平角線の厚みとすると、アンテナコイル部１０２の抵抗値を下げるために導体線の抵抗値を１０^−６Ω以下とするのが望ましく、アンテナ本体１０４の幅は、機器への取り付けスペースが許容する範囲で広げればよい。例えば、アンテナ本体１０４の導体線が４本ある場合には、１番目の導体線と４番目の導体線とを重ね、若しくは、２番目の導体線と４番目の導体線とを重ね、又は、その導体線間において重ねることにより、当該アンテナ本体１０４の幅が狭くなるように折曲し、コイル状にすることも考えられる。また、アンテナ本体１０４の厚みについては、一般には、３５μｍよりも厚くすることによって抵抗値を下げることができる。しかしながら、厚みを５０μｍにした場合においてコイル状に形成したアンテナ本体１０４においては、折曲した部分の曲率が１Ｒ以下の場合には、温度４０℃、湿度９０％等の高温高湿環境下に保存した後の特性を評価すると、インダクタンスの低下が観察されてしまう。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、磁性シートの浮きが発生するのを回避し、且つ、インダクタンスの低下も抑制することができるＲＦＩＤ用アンテナ、及びこのＲＦＩＤ用アンテナを備えた携帯通信機器を提供することを目的とする。

本願発明者は、アンテナ本体に磁性シートを貼付して一体化するために用いる粘着材に関して鋭意研究を重ねた結果、内部凝集力を大きくすることによって粘着性を高めることができる粘着材を見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、上述した目的を達成する本発明にかかるＲＦＩＤ用アンテナは、ＲＦＩＤ機器と信号の授受を行うＲＦＩＤ用アンテナであって、複数本の導体線を含むアンテナ本体と磁性材とが粘着材を介して一体化され、それらを環状に形成したアンテナコイル部を備え、上記アンテナコイル部に形成される折曲部には、所定の曲率が設けられており、上記粘着材は、ＰＥＴフィルムの両面にアクリル系の粘着材層が設けられた多層構造を有することを特徴としている。

また、上述した目的を達成する本発明にかかる携帯通信機器は、各種データを読み出し及び／又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスポンダが搭載された携帯通信機器であって、上記トランスポンダは、複数本の導体線を含むアンテナ本体と磁性材とが粘着材を介して一体化され、それらを環状に形成したアンテナコイル部を備え、上記アンテナコイル部に形成される折曲部には、所定の曲率が設けられており、上記粘着材は、ＰＥＴフィルムの両面にアクリル系の粘着材層が設けられた多層構造を有することを特徴としている。

このような本発明にかかるＲＦＩＤ用アンテナ及び携帯通信機器においては、粘着材として、所定の樹脂基材の両面に粘着材層が設けられた多層構造を有するものを用いることにより、当該粘着材の内部凝集力を大きくし、粘着性を極めて高いものとすることができる。したがって、本発明にかかるＲＦＩＤ用アンテナ及び携帯通信機器においては、このような粘着材を介して、磁性シートとアンテナ本体とを貼付して一体化することにより、曲げ応力が大きくなる部分においても、磁性シートの浮きを大幅に低減することができる。また、本発明にかかるＲＦＩＤ用アンテナ及び携帯通信機器においては、曲げ応力が大きくなる折曲部に所定の曲率を設けることにより、当該折曲部におけるインダクタンスの損失を緩和することができる。

本発明によれば、磁性シート３１の浮きが発生するのを回避し、その浮きに起因するインダクタンスの低下、さらには、共振周波数のずれの発生を抑制することができ、また、曲げ応力が大きくなる折曲部におけるインダクタンスの損失を緩和して特性を向上させることができるＲＦＩＤ用アンテナと、これを利用した各種商品を提供することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施の形態は、いわゆるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）システムにおいて用いられるＲＦＩＤ機器と信号の授受を行うＲＦＩＤ用アンテナである。特に、このＲＦＩＤ用アンテナは、アンテナ本体に磁性シートを貼付して一体化するために用いる粘着材に特徴を有するものであり、トランスポンダのループアンテナを構成する部品として携帯電話機等の携帯通信機器に搭載して好適なものである。以下では、このＲＦＩＤ用アンテナを、所定のリーダ／ライタに本体をかざすのにともない、電磁結合によって当該リーダ／ライタとの間で通信を行うことができる携帯通信機器に搭載した場合について説明するものとする。

まず、アンテナ本体に磁性シートを貼付して一体化するために用いる粘着材についての説明に先だって、ＲＦＩＤ用アンテナの構成について説明する。

ＲＦＩＤ用アンテナは、図１に示すように、携帯通信機器２０における略矩形状断面を有する電池パック２１の側壁周囲を囲うように配設されたアンテナコイル部１１と、このアンテナコイル部１１と接続された回路基板１２とを備える。

アンテナコイル部１１は、図２(ａ)乃至図２(ｃ)に示すように、携帯通信機器の電池パックの厚みと同程度の幅で長尺状に形成した磁性シート３１を、所定の粘着材３３を介して、所定のアンテナ本体３２に沿って貼付して一体化されることによって構成される。

磁性シート３１は、少なくとも、扁平形状の軟磁性粉末等の磁性粉末と溶媒に溶解した高分子結合剤等の樹脂バインダーとを混合した溶液からなる磁性組成物を主材料として構成される。このような磁性シート３１は、任意の方法で製造することができるが、例えば、所定の基材上に塗布された磁性組成物を乾燥させることによって製造することができる。なお、磁性組成物を構成する磁性粉末としては、扁平形状の軟磁性粉末を用いるのが望ましい。扁平形状の軟磁性粉末を構成する磁性材料としては、任意の軟磁性材料を用いることができるが、例えば、磁性ステンレス（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｓｉ系合金）、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）、ケイ素銅（Ｆｅ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金）、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ（−Ｃｕ−Ｎｂ）系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金等が好適である。これらの軟磁性材料からなる軟磁性粉末を用いて製造した磁性シートは、軟磁性粉末が軟磁気特性に優れることから、ＲＦＩＤシステムの用途や電波吸収体として好適に用いることができる。

アンテナ本体３２は、図２(ｂ)及び図２(ｃ)に示すように、複数本の導体線４１を所定間隔で平行に配列させた状態で、これら導体線４１を絶縁材樹脂４２によって両側から挟装して構成されたケーブルである。なお、このようなアンテナ本体３２としては、断面が円形状の丸線を導体線４１として用いたもの等、任意のものを適用することができるが、低コスト化の観点から、フレキシブルフラットケーブル（Flexible Flat Cable；ＦＦＣ）を利用した構造とするのが望ましい。フレキシブルフラットケーブルは、断面が矩形状の導体線４１を幅方向に所定間隔で配列させた状態で、これら導体線４１を所定の接着層が付与された絶縁材樹脂４２によって両側から挟装してラミネート加工を施すことによって形成されるケーブルである。かかるフレキシブルフラットケーブルは、汎用部品であるため、製造が容易であるとともに、安価にアンテナ本体３２を構成することができ、また、導体線４１として断面が円形状の丸線を用いた場合よりも熱放射が良好であることや、導体線４１自体を、回路基板１２と接続するためのコネクタ接触子として使用できる等の利点がある。また、アンテナコイル部１１における導体線４１の本数は、リーダ／ライタ側のインダクタンスに応じて適宜決定するものである。

アンテナコイル部１１は、このような磁性シート３１とアンテナ本体３２とを、後に詳述する粘着材３３を介して一体化して構成される。ここで、アンテナコイル部１１は、磁性シート３１によってアンテナ本体３２を確実に被覆し、当該アンテナコイル部１１のＱ値やインダクタンス等の特性を向上させるために、図２(ａ)に示すように、磁性シート３１の幅Ｗ１をアンテナ本体３２の幅Ｗ２よりも広く形成し、複数本の導体線４１を、磁性シート３１の幅Ｗ１の方向に沿い且つ当該幅Ｗ１よりも狭い幅Ｗ２の範囲内に整列配置するのが望ましい。また、アンテナコイル部１１は、複数本の導体線４１が所定間隔で配列した状態で固定されていることから、配列や形状がバラバラとならずに一定となり、均一で安定したＱ値やインダクタンス等の特性を得ることができる。そして、このようなアンテナコイル部１１は、大きなループアンテナを形成するように、先に図１に示したように、電池パック２１の側壁４辺のうち、下辺及び左右側辺を囲うように配設される。

回路基板１２は、特に図示しないが、メモリやプロセッサ等、用途に応じた非接触型集積回路（Integrated Circuit；ＩＣ）等を搭載し、アンテナコイル部１１を介して外部のリーダ／ライタとの間で無線通信を行うことにより、データの読み出し及び／又は書き込みを行う。また、回路基板１２は、アンテナコイル部１１とともに、ＲＦＩＤ用アンテナの一部を構成する。すなわち、アンテナコイル部１１は、複数本の導体線４１が平行に配列されて構成されているに過ぎず、単独ではループアンテナを形成することができないため、回路基板１２上に形成された導体パターンと接続することにより、ループアンテナを形成する。具体的には、回路基板１２は、アンテナコイル部１１における導体線４１の両端に形成された端子部と接続するコネクタ１２ａ，１２ｂを有し、これらコネクタ１２ａ，１２ｂを介してアンテナコイル部１１と接続される。そして、回路基板１２には、例えば、導体線４１が４本ある場合には、コネクタ１２ａに接続されたアンテナコイル部１１における導体線４１のうち最内周側の導体線４１とコネクタ１２ｂに接続されたアンテナコイル部１１における導体線４１のうち最内周側から２番目の導体線４１とを接続し、コネクタ１２ａに接続されたアンテナコイル部１１における導体線４１のうち最内周側から２番目の導体線４１とコネクタ１２ｂに接続されたアンテナコイル部１１における導体線４１のうち最内周側から３番目の導体線４１とを接続し、コネクタ１２ａに接続されたアンテナコイル部１１における導体線４１のうち最内周側から３番目の導体線４１とコネクタ１２ｂに接続されたアンテナコイル部１１における導体線４１のうち最外周側の導体線４１とを接続し、コネクタ１２ａに接続されたアンテナコイル部１１における導体線４１のうち最外周側の導体線４１とコネクタ１２ｂに接続されたアンテナコイル部１１における導体線４１のうち最内周側の導体線４１とを接続する、といったような導体パターンが形成される。これにより、アンテナコイル部１１は、全体として環状のコイルとして形成される。

ところで、このようなＲＦＩＤ用アンテナにおいては、アンテナコイル部１１と回路基板１２のコネクタ１２ａ，１２ｂとを接続するために、当該アンテナコイル部１１を、これらコネクタ１２ａ，１２ｂの近傍領域で折曲し、当該アンテナコイル部１１の延在方向を変える必要がある。そのため、コネクタ１２ａと接続される側のアンテナコイル部１１の一端は、図３(ａ)中矢印で示すように、折曲部が形成される。同様に、コネクタ１２ｂと接続される側のアンテナコイル部１１の他端は、図３(ｂ)中矢印で示すように、折曲部が形成される。このとき、これら折曲部は、頂角を有するように形成されるのではなく、所定の曲率が設けられるように形成される。具体的には、折曲部は、０．２Ｒ以上の曲率を設けて形成するのが望ましい。これにより、ＲＦＩＤ用アンテナにおいては、アンテナコイル部１１の折曲部におけるインダクタンスの損失が緩和され、Ｑ値やインダクタンス等の特性を向上させることができる。なお、このような折曲部に曲率を設けることは、電池パック２１の隅部等、曲げ応力が大きくなる部分に適用しても有効であり、後述する粘着材３３による作用と相俟って、特性の向上に寄与する。したがって、本発明における折曲部とは、このような曲げ応力が大きくなる部分も意味する。

本願発明者は、このようなアンテナコイル部１１を備えるＲＦＩＤ用アンテナの有効性を確認するために、アンテナコイル部１１を実際に作製し、従来のフレキシブルプリント配線基板タイプのアンテナコイル部、及び、ワイヤタイプのアンテナコイル部と特性の比較を行った。具体的には、キャリア周波数１３．５６ＭＨｚにおける静特性（アンテナコイル部のＱ値及びインダクタンス（Ｌ値））を、所定のインピーダンスアナライザを用いて測定した。この結果を、次表１並びに図４(ａ)及び図４(ｂ)に示す。図４(ａ)は、次表１に示す実測値をグラフで表したものであり、図４(ｂ)は、従来のフレキシブルプリント配線基板タイプのＱ値及びインダクタンス（Ｌ値）を基準としたときのＱ値及びインダクタンス（Ｌ値）の変化率を表している。

上表１並びに図４(ａ)及び図４(ｂ)から明らかなように、本発明を適用したアンテナコイル部１１は、従来のフレキシブルプリント配線基板タイプやワイヤタイプのアンテナコイル部よりも、Ｑ値及びインダクタンスともに高い値を示し、特性が向上していることがわかる。

また、リーダ／ライタとしてＲＣ−４６０Ｃ（ソニー株式会社製）を用意するとともに、携帯通信機器として、本発明を適用したアンテナコイル部１１、従来のフレキシブルプリント配線基板タイプのアンテナコイル部、及びワイヤタイプのアンテナコイル部をそれぞれ搭載したモバイルＦｅｌｉｃａ（登録商標）ＩＣカードを用意し、これらの間で実際に通信を行うことによって通信可能範囲（通信距離）を測定した。この結果を、次表２及び図５(ａ)及び図５(ｂ)に示す。図５(ａ)は、次表２に示す実測値をグラフで表したものであり、図５(ｂ)は、従来のフレキシブルプリント配線基板タイプの通信可能範囲を基準としたときの相対比較を表している。

上表２並びに図５(ａ)及び図５(ｂ)から明らかなように、本発明を適用したアンテナコイル部１１は、従来のフレキシブルプリント配線基板タイプやワイヤタイプのアンテナコイル部よりも、通信可能範囲が拡大していることがわかる。

さらに、本発明を適用したアンテナコイル部１１における折曲によるインダクタンス（Ｌ値）の影響を測定した結果を、次表３及び図６(ａ)及び図６(ｂ)に示す。次表３及び図６(ａ)及び図６(ｂ)において、「折曲なし」は、アンテナコイル部１１における直線部分のインダクタンス（Ｌ値）を測定した結果であり、「０．２Ｒ折曲」は、図３(ａ)及び図３(ｂ)に示した折曲部の曲率を０．２Ｒとした場合の当該折曲部のインダクタンス（Ｌ値）を測定した結果であり、「１８０°折曲」は、曲率を設けずに直接１８０°折曲した場合の当該折曲部のインダクタンス（Ｌ値）を測定した結果である。また、図６(ａ)は、次表３に示す実測値をグラフで表したものであり、図６(ｂ)は、「折曲なし」の場合のインダクタンス（Ｌ値）を基準としたときのインダクタンス（Ｌ値）の変化率を表している。

上表３並びに図６(ａ)及び図６(ｂ)から明らかなように、折曲部の曲率を０．２Ｒとした場合の当該折曲部のインダクタンスは、曲率を設けずに直接１８０°折曲した場合の当該折曲部のインダクタンスに比べて、インダクタンスの低下が少なく、損失が緩和されていることがわかる。

このように、アンテナコイル部１１は、従来のアンテナコイル部と比較して、Ｑ値及びインダクタンス等の特性が向上し、これにともなって通信可能範囲も拡大したものである。したがって、かかるアンテナコイル部１１を備えるＲＦＩＤ用アンテナは、携帯通信機器２０の通信特性を向上させるのに大いに有効である。

さて、以下では、以上のようなアンテナコイル部１１に用いられる粘着材３３について説明する。

アンテナコイル部１１においては、磁性シート３１とアンテナ本体３２とを一体化する粘着材３３として、その粘着性を高めるために、図７に示すように、プラスチックフィルム等の樹脂基材５１の両面に、アクリル系等の残留溶剤量が少ないタイプの粘着材層５２，５３が設けられた多層構造を有する両面粘着材を用いる。このような粘着材３３は、粘着材層５２の中間層として樹脂基材５１を設けることにより、当該粘着材３３の内部凝集力が大きくなることから、粘着性が極めて高いものとなる。また、粘着材３３は、残留溶剤量が少ない粘着材層５２，５３を用いることから、経時による溶剤の特性変化を起こすことがない。

なお、このような粘着材３３としては、アンテナコイル部１１の薄型化を図るために、例えば、樹脂基材５１の厚みが１２μｍであり、粘着材層５２，５３の厚みがそれぞれ約１９μｍの総厚５０μｍ程度のものを用いるのが望ましい。

アンテナコイル部１１は、このような粘着材３３を介して、磁性シート３１とアンテナ本体３２とを貼付して一体化することにより、電池パック２１の隅部等、曲げ応力が大きくなる部分においても、磁性シート３１の浮きを大幅に低減することができる。したがって、このようなアンテナコイル部１１を備えるＲＦＩＤ用アンテナや携帯通信機器２０は、磁性シート３１の浮きに起因するインダクタンスの低下、さらには、共振周波数のずれの発生を抑制することができ、経時による特性変化をなくすことができる。また、アンテナコイル部１１は、上述したように、電池パック２１の隅部等の曲げ応力が大きくなる部分に曲率を設けることにより、その部分におけるインダクタンスの損失を緩和することができ、Ｑ値やインダクタンス等の特性を向上させることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態として示したＲＦＩＤ用アンテナは、磁性シート３１とアンテナ本体３２とを一体化する粘着材３３として、樹脂基材５１の両面に粘着材層５２，５３が設けられた多層構造を有する両面粘着材を用いるとともに、アンテナコイル部１１に形成される折曲部に所定の曲率を設けることにより、磁性シート３１の浮きが発生するのを回避し、且つ、インダクタンスの低下も抑制することができる。

また、このような磁性シート３１を用いたアンテナコイル部１１を搭載した携帯通信機器２０は、アンテナ本体３２を、フレキシブルフラットケーブルを利用した構造とすることにより、低コスト化を図ることができる。このとき、磁性シート３１は、アンテナ本体３２の全面に貼付しなくてもよく、アンテナ本体３２が、当該携帯通信機器２０の金属筐体や電池パック２１といった他の金属体の影響を大きく受ける部分のみに貼付すればよい。

なお、上述した実施の形態では、携帯通信機器に設けられるアンテナコイル部について説明したが、本発明は、リーダ／ライタ側のループアンテナを形成するアンテナコイル部にも適用することもできる。この場合、アンテナコイル部１１における複数本の導体線４１のうち、中間の導体線を除いてセンタタップを形成することもできる。また、本発明は、携帯通信機器に限らず、非接触型ＩＣカードやＩＣタグ等にも適用することができることはいうまでもない。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。

［実施例］
本願発明者は、次表４及び次表５に示すように、磁性シートとアンテナ本体とを粘着材を介して一体化したアンテナコイル部を実際に作製し、環境試験前後におけるインダクタンスの変化率を測定した。

すなわち、磁性シートは、扁平形状の磁性粉末として、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金粉末を用いて、キャリア周波数が１３．５６ＭＨｚにおける透磁率μ'＝４０、磁気損失μ''＝１．０、厚みが２５０μｍのものを作製した。また、アンテナ本体は、図８に示すように、幅０．３ｍｍ×厚み０．０５ｍｍの複数本の導体線ＣＤを、ピッチ０．５ｍｍで平行に配列させた状態で、これら導体線ＣＤを絶縁材樹脂によって両側から挟装して厚みを０．１４ｍｍとしたフレキシブルフラットケーブルを作製し、これを４ターン環状に形成したものを用いた。なお、このアンテナ本体は、環境試験前におけるインダクタンスが２．３μＨであった。さらに、粘着材は、アクリル系の粘着材シートを用い、樹脂基材の有無に応じて実施例と比較例とした。

具体的には、実施例１では、粘着材として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムの両面にアクリル系の粘着材層が設けられた多層構造を有する両面粘着材を用いた。この粘着材は、総厚が５０μｍであり、常温での保持力が０．３〜０．４であり、エージング初期の粘着力が１．０８Ｎである。なお、保持力は、２５ｍｍ四方の粘着材のサンプルを介して、厚み２５μｍのＰＥＴフィルムをステンレス鋼に貼付し、貼付面を垂直にした状態で、１ｋｇのおもりを垂下して測定した値である。また、エージング初期の粘着力は、磁性シートとアンテナ本体とを貼付した状態で、３０ｍｍ／分の引っ張り速度で１８０°剥離する際の力を測定した値である。また、実施例２でも、実施例１と同様に、ＰＥＴフィルムの両面にアクリル系の粘着材層が設けられた多層構造を有する両面粘着材を用いた。ただし、この粘着材は、常温での保持力については実施例１と同様であるが、総厚が３０μｍと薄く、エージング初期の粘着力が０．９０Ｎと小さい。

これに対して、比較例１では、樹脂基材としてのＰＥＴフィルムを設けずアクリル系の粘着材層のみからなる粘着材を用いた。この粘着材は、総厚が３０μｍであり、常温での保持力が０．３〜０．４であり、エージング初期の粘着力が０．４５Ｎである。また、比較例２でも、比較例１と同様に、樹脂基材としてのＰＥＴフィルムを設けずアクリル系の粘着材層のみからなる粘着材を用いた。ただし、この粘着材は、常温での保持力及びエージング初期の粘着力については比較例１と同様であるが、総厚が５０μｍと厚い。

このような仕様の磁性シートとアンテナ本体と粘着材とを用いて作製したアンテナコイル部を、温度８５℃、湿度６０％に設定されたオーブンに９６時間投入する環境試験を行った。

この結果、実施例１及び実施例２では、上表４に示すように、環境試験前後におけるインダクタンスの変化率が−０．４％であったのに対して、比較例１及び比較例２では、上表５に示すように、それぞれ、−１．２％、−１．０％となった。

換言すれば、樹脂基材を有しない粘着材を用いた比較例１及び比較例２では、ともに、環境試験前後におけるインダクタンスの変化率が１％以上となった。これは、アンテナコイル部を１Ｒ程度の曲率で折曲した際に発生する曲げ応力に対して、比較例１及び比較例２にて用いた粘着材の粘着力が弱く、経時により、磁性シートがアンテナ本体から徐々に浮いてしまったためである。

これに対して、樹脂基材を有する粘着材を用いた実施例１及び実施例２では、ともに、環境試験前後におけるインダクタンスの変化率が０．５％未満である。この値は、共振周波数ｆ（＝１／（２π×（ＬＣ）^１／２））の変動量に換算すると、３０ｋＨｚとなり、製品に要求される性能上、何ら問題のないものである。これは、樹脂基材を設けることによって粘着材の内部凝集力が上がった結果、粘着力が高い粘着材が得られ、アンテナコイル部を１Ｒ程度の曲率で折曲した際に発生する曲げ応力に対しても、経時による磁性シートの浮きが抑制されたために他ならない。

これらの結果から、本発明にて提案した粘着材は、極めて有効であることがわかる。なお、これら実施例１及び実施例２、並びに、比較例１及び比較例２では、磁性粉末としてＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系合金粉末を用いるとともに、アンテナ本体として上述した仕様のものを用いたが、これら以外の磁性粉末とアンテナ本体との組み合わせでも、同様の結果が得られることは容易に推察される。

本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナを搭載した携帯通信機器の内部構成を説明する要部正面図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナの構成を説明する要部正面図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナの構成を説明する平面図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナの構成を説明する要部断面斜視図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナにおけるアンテナコイル部の一端の構成を説明する要部斜視図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナにおけるアンテナコイル部の他端の構成を説明する要部斜視図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナにおけるアンテナコイル部と、従来のアンテナコイル部とについて、Ｑ値及びインダクタンス（Ｌ値）を実測した結果について説明する図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナにおけるアンテナコイル部と、従来のアンテナコイル部とについて、Ｑ値及びインダクタンス（Ｌ値）の変化率を求めた結果について説明する図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナにおけるアンテナコイル部と、従来のアンテナコイル部とについて、通信可能範囲を実測した結果について説明する図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナにおけるアンテナコイル部と、従来のアンテナコイル部とについて、通信可能範囲の相対比較結果について説明する図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナにおけるアンテナコイル部について、折曲の態様に応じたインダクタンスを実測した結果について説明する図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナにおけるアンテナコイル部について、折曲の態様に応じたインダクタンスの変化率を求めた結果について説明する図である。 本発明の実施の形態として示すＲＦＩＤ用アンテナにおける粘着材の構成を説明する要部正面図である。 実施例として作製したアンテナ本体の構成を説明する要部断面図である。 従来のアンテナコイル部を携帯通信機器に搭載した様子を説明する要部正面図である。

符号の説明

１１ アンテナコイル部
１２ 回路基板
２０ 携帯通信機器
２１ 電池パック
３１ 磁性シート
３２ アンテナ本体
３３ 粘着材
４１，ＣＤ 導体線
４２ 絶縁材樹脂
５１ 樹脂基材
５２，５３ 粘着材層

Claims (8)

1. ＲＦＩＤ機器と信号の授受を行うＲＦＩＤ用アンテナであって、
   複数本の導体線を含むアンテナ本体と磁性材とが粘着材を介して一体化され、それらを環状に形成したアンテナコイル部を備え、
   上記アンテナコイル部に形成される折曲部には、所定の曲率が設けられており、
   上記粘着材は、ＰＥＴフィルムの両面にアクリル系の粘着材層が設けられた多層構造を有すること
   を特徴とするＲＦＩＤ用アンテナ。
2. 上記アンテナコイル部は、上記複数本の導体線を所定間隔で整列配置した状態で固定していること
   を特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
3. 上記磁性材は、所定の第１の幅を有して形成され、
   上記複数本の導体線は、上記第１の幅方向に沿い且つ当該第１の幅よりも狭い第２の幅の範囲内に整列配置されていること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
4. 上記アンテナ本体は、フレキシブルフラットケーブルを利用した構造であること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
5. 上記アンテナコイル部は、携帯通信機器に配設されていること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
6. 各種データを読み出し及び／又は書き込み可能に記憶するとともに通信機能を有するトランスポンダが搭載された携帯通信機器であって、
   上記トランスポンダは、
   複数本の導体線を含むアンテナ本体と磁性材とが粘着材を介して一体化され、それらを環状に形成したアンテナコイル部を備え、
   上記アンテナコイル部に形成される折曲部には、所定の曲率が設けられており、
   上記粘着材は、ＰＥＴフィルムの両面にアクリル系の粘着材層が設けられた多層構造を有すること
   を特徴とする携帯通信機器。
7. 上記粘着材は、総厚が３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。
8. 上記粘着材は、総厚が５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ用アンテナ。