WO2002050951A1 - Antenne rfid - Google Patents

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WO2002050951A1
WO2002050951A1 PCT/JP2001/011078 JP0111078W WO0250951A1 WO 2002050951 A1 WO2002050951 A1 WO 2002050951A1 JP 0111078 W JP0111078 W JP 0111078W WO 0250951 A1 WO0250951 A1 WO 0250951A1
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WO
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antenna
soft magnetic
coil body
conductive member
conductive
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PCT/JP2001/011078
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takanori Endo
Tadashi Yonezawa
Seiro Yahata
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corporation
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Publication date
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Priority to US10/433,606 priority patent/US7161542B2/en
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
    • H01Q9/27—Spiral antennas

Definitions

  • the present invention relates to an antenna used for a tag using RFID (Radio Frequency Identification) technology. More particularly, the present invention relates to an RFID antenna having a spiral coil and attached to an article. Background art
  • a tag using the RFID technology a tag including an antenna and an IC chip electrically connected to the antenna and storing information on an article to be managed is known.
  • the antenna By transmitting a radio wave of a predetermined frequency from the transmitting / receiving antenna of the interrogator to this antenna, the antenna is activated, and the data stored in the IC chip is read out in response to the readout command of the radio wave data communication. It is configured to write data to the IC chip according to the write command.
  • the 1-bit RFID used for the simplest EAS (electronic article surveillance), etc. is composed of a capacitor and an antenna. When a predetermined frequency is received, it resonates to detect the presence or absence of an object to be monitored.
  • the conventional RFID antenna used for this tag is made by winding a conductor whose surface is covered with an insulating layer into a generally square spiral shape to minimize the thickness of the tag.
  • a conductive layer such as aluminum foil or copper foil laminated on a base plate or an aluminum foil or copper foil laminated on a base plate is stripped by removing unnecessary parts by etching or punching, etc. Is used.
  • the thickness between the tag and the article should be 5 to 1 to avoid being affected by the metal article.
  • the tag was fixed to the article using screws or the like with a 0 mm and electrically insulating spacer inserted.
  • the antenna is relatively thick, so Even if the thickness of the tag itself could be reduced, the distance between the metal article and the tag became relatively large, and the tag protruded from the article to be managed. For this reason, there is a risk that the tag may come into contact with surrounding objects while the goods are being transported.
  • An object of the present invention is to provide an RFID antenna which can be directly attached without using a spacer, regardless of the material of the surface of the tube a target article. Disclosure of the invention
  • the present invention relates to an improvement of an ID antenna that is electrically connected to an IC chip and attached to an article.
  • the RFID antenna includes a conductive member formed in a flat plate shape and a back surface attached to the article 11; And a coil main body in which the number of turns or the diameter of the spiral is adjusted so as to obtain a predetermined characteristic value in the wound state.
  • the coil body is adjusted so as to secure a predetermined characteristic value in a state of being wound on the surface of the conductive member, a predetermined frequency is transmitted from the transmission / reception antenna of the interrogator to the antenna.
  • the tag can be reliably activated.
  • the coil main body since the coil main body is already wound around the surface of the conductive member and a predetermined characteristic value is secured, even if this antenna is directly mounted on an article to be managed made of metal, It is not affected and therefore the characteristic values of the coil body do not change significantly. This eliminates the need for a spacer that was conventionally required when attaching an antenna to a metal article, and can prevent the evening from protruding significantly from the article to be managed.
  • the shape of the conductive member may be a sheet, a plate or a foil or a conductor having spiral ends connected to each other, and the electrical resistance between the both ends in the length direction of 1 cm long and 1 cm long is 5 ⁇ or less. It is preferred that At this time, the electric resistance may be changed by changing the material and thickness of the conductive member, and as a whole, the value obtained by dividing the specific electric resistance (electrical resistivity) by the thickness becomes 5 ⁇ or less.
  • the thickness can be arbitrarily selected.
  • the conductive member is made of a non-conductive material such as polyethylene or polyethylene terephthalate. It may be an electroconductive coating film, or may be a conductive layer laminated on the back surface of the sheet, plate or foil, for example, a printing layer such as Cu or A1 or a vapor deposition film. In this case, it is preferable that the gap between the conductive member and the coil body be 0.01 to 5 mm using a sheet, plate or foil having a thickness of 0.01 to 5 mm.
  • a hole may be formed in a portion of the conductive member surrounded by the coil body, and a soft magnetic member may be interposed between the conductive member and the coil body.
  • a hole is formed in the conductive member at the center of the coil body, even if an eddy current is generated in the conductive member due to radio waves penetrating the coil body, the eddy current is narrow due to the presence of the hole near the coil body. It occurs in the range and can suppress the decrease of the Q value of the coil body.
  • the article to be attached is a material that allows electromagnetic waves to pass through, such as an insulating material or a vapor-deposited metal film, electromagnetic waves passing through holes in the conductive member can be used, and the sensitivity of the tag is improved.
  • the magnetic flux of the electromagnetic wave flows at a high density through the soft magnetic member, so that the distance between the conductive member as the conductor and the coil body as the coil is reduced.
  • a desired sensitivity can be obtained at least, and the number of turns or the diameter of a coil for obtaining a predetermined inductance can be small, and the Q value is also improved.
  • the RFID antenna according to the second aspect of the present invention includes a soft magnetic member formed in a flat plate shape and having a back surface attached to an article, and a spirally wound and fixedly wound surface of the soft magnetic member. And a coil main body in which the number of turns or the diameter of the spiral is adjusted so as to obtain a predetermined characteristic value in the state of being adjusted.
  • the soft magnetic member blocks the passage of the radio wave to the metal portion. No eddy current is generated in the metal part. As a result, the evening is activated, and even if the article is made of metal, the conventionally required spacer is no longer necessary, and the antenna can be prevented from coming into contact with surrounding objects during the transport of the article. It is preferable that the product of the magnetic permeability of the soft magnetic member and the thickness expressed in mm is 0.5 or more.
  • the soft magnetic material is made of amorphous alloy, permalloy, electromagnetic steel, silicon steel, sendust alloy, Fe-Al alloy or soft magnetic ferrite, rapidly solidified material, steel material, rolled material, forged material or sintered material. It is preferably formed of any soft magnetic material.
  • the soft magnetic member is made of metal or ferrite powder or flint. It may be a composite material of metal and plastic or rubber, or a paint film containing metal or ferrite powder or flakes. Further, the soft magnetic member may be an adhesive sheet in which a plurality of flakes made of metal or soft magnetic ferrite are adhered to the surface of a base sheet made of plastic so that the flakes adhere to each other.
  • a plurality of flakes made of metal or soft magnetic ferrite are arranged on the surface of a base material sheet made of plastic such that the flakes are in close contact with each other, and are covered with a cover sheet made of plastic to form a base material sheet.
  • a laminated sheet obtained by bonding a cover sheet and a cover sheet may be used.
  • FIG. 1 is a plan view of a tag including an RFID antenna according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view corresponding to FIG. 1 of a tag including an antenna in which a hole is formed in the conductive member.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the antenna corresponding to FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2, illustrating an antenna of a second embodiment in which a soft magnetic member is interposed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2, illustrating an antenna according to a third embodiment in which a soft magnetic member is attached to an article.
  • FIG. 7 is a plan view corresponding to FIG. 1 and showing a case where the coil body is quadrangular.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a situation in which the operation of the tag is checked in the experimental example.
  • the RFID tag 12 is attached to the surface of the article 11, and this tag 12 is an IC chip 1 in which unique information different for each article 11 is stored. 3 and an RFID antenna 14 electrically connected to the IC chip 13.
  • the part to which the tag is attached is made of metal.
  • the antenna 14 of the present invention is formed of a conductive material in a flat plate shape and has a back surface attached to the article 11 and a conductive member 14a. The antenna 14 is spirally wound around the surface of the conductive member 14a.
  • Coil body 14 b is formed of a conductive material in a flat plate shape and has a back surface attached to the article 11 and a conductive member 14a.
  • the antenna 14 is spirally wound around the surface of the conductive member 14a.
  • Examples of the conductive member 14a include a sheet, plate, or foil made of a conductive material such as copper or aluminum, and may be a spiral-shaped conductor having both ends connected. As long as the conductive member 14a has conductivity, as shown in the enlarged view of FIG. 2, a conductive ink such as polyethylene or polyethylene terephthalate, a conductive ink is provided on the back surface of the plate or foil 16. A conductive coating film that has been applied and dried may be used. The conductive paint preferably contains particles or flakes made of silver or graphite. Further, the conductive member 14 a may be a conductive plating layer or a vapor-deposited film laminated on the back surface of a non-conductive sheet, plate or foil 16.
  • the thickness of the non-conductive sheet, plate or foil 16 may be 0.01 to 5 mm. preferable.
  • the thickness of the sheet, plate or foil 16 is 0.0 l to 5 mm, the distance between the conductive member 14a and the coil body 14b is increased, and the Q value of the coil body 14b is increased. And the performance as an antenna can be improved.
  • the electric resistance of the conductive member 14a at a width of 1 cm and a length of 1 cm is preferably 5 ⁇ or less.
  • the spiral coil body 14 b As the spiral coil body 14 b, a conventionally used one is used. That is, the coil body 14b is made by winding a covered copper wire, or a conductive layer such as aluminum foil or copper foil laminated on an insulative plastic sheet is etched by a punching method or a thin plate. One that has been formed in a spiral shape by removing unnecessary portions by a method or the like can be cited.
  • the coil body 14b is made of aluminum foil / copper foil or the like, the surface of the conductive member 14a is prevented to prevent the coil body 14b from being electrically connected to the conductive member 14a. Need to be fixed via an insulating film (not shown).
  • the conductive member 14a is composed of a non-conductive sheet, plate, or foil and a coating film, a paint layer, or a vapor-deposited layer formed on the back surface thereof, the non-conductive sheet, A foil such as aluminum foil or copper foil is directly laminated on the surface of the plate or foil, and unnecessary portions of the aluminum foil / copper foil etc. are removed by an etching method to directly form the spiral coil body 14b. It may be formed on the surface.
  • This coil body 14 b is made of conductive material 14 a The number of turns or the diameter of the spiral is adjusted so that a predetermined characteristic value can be secured in a state of being wound on the surface.
  • the IC chip 13 in this embodiment is one that is directly bonded onto the conductive member 14a in a state where it is connected to both ends of the coil body 14b.
  • the characteristic value changes, but the coil body 14b is attached to the surface of the conductive member 14a. Since the antenna is adjusted so that a predetermined characteristic value can be secured in the wound state, the tag 14 can be reliably connected to the antenna 14 by transmitting a radio wave of a predetermined frequency from a transmission / reception antenna of an interrogator (not shown). Can be activated.
  • the coil body 14 b that actually receives a radio wave of a predetermined frequency is already wound around the surface of the conductive member 14 a and a predetermined characteristic value is secured. Even if 4 is directly attached to an article made of metal, the characteristic value of the coil body 14 b does not significantly change. This eliminates the need for a spacer that was conventionally required when attaching the antenna 14 to a metal article, avoiding the tag 12 from protruding significantly from the article, and being affected by the metal article. The tag 12 can be reliably activated without using the tag 12.
  • the coil peripheral portion is shielded by the conductive material. Therefore, when the surface of the article is made of a conductive material or a magnetic material, the change in the inductance of the coil and the decrease of the Q value due to the effect remain within the allowable range, while the article is made of insulating material, metal deposition film, etc. If the material is capable of transmitting electromagnetic waves, the sensitivity of the tag is improved because electromagnetic waves passing through holes that cannot be used without holes can be used.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same parts.
  • an RFID antenna 24 in which a soft magnetic member 26 formed in a plate shape is interposed between the conductive member 14 a of the antenna and the coil body 14 b in the first embodiment described above. It is.
  • the details of the conductive member 14a and the coil main body 14b are the same as those in the first embodiment described above, and thus the repeated description is omitted.
  • Soft magnetic members 26 are made of amorphous alloys, permalloys, electromagnetic steels, It is preferably formed of a soft magnetic material such as a dust alloy, a Fe—A1 alloy or a rapidly solidified material of soft magnetic ferrite, a forged material, a rolled material, a forged material, or a sintered material.
  • the product of 6 has a product of its magnetic permeability and a thickness expressed in mm, which is 0.5 or more.
  • the soft magnetic member 26 is a composite material of metal or ferrite powder or flake and plastic or rubber, or a paint film containing metal or ferrite powder or flake. Is also good.
  • the metal powder also includes atomized powder such as carbonyl iron powder, iron-permalloy, and reduced iron powder.
  • metal flakes flakes obtained by pulverizing the above powder with a ball mill or the like and then mechanically flattening the powder, or molten iron or cobalt-based amorphous alloy particles are water-cooled. Flake obtained by colliding with copper may be used.
  • the soft magnetic member 26 may be constituted by an adhesive sheet in which the flakes are adhered to the surface of a plastic base sheet so that the flakes are in close contact with each other.
  • a plurality of flakes made of metal or soft magnetic ferrite are arranged on the surface of a base material sheet made of plastic so that the flakes are in close contact with each other, and covered with a cover sheet made of plastic to form a base material sheet.
  • the soft magnetic member 26 may be composed of a laminated sheet in which the cover sheet and the cover sheet are adhered.
  • the soft magnetic member 26 can be formed by injection molding or compression molding.
  • the soft magnetic member 26 thus formed is tougher than a member made of fragile ferrite, so that it is hard to crack even if it is thin. Further, since the powder or flakes of metal or ferrite are dispersed in plastic or rubber and the powder or flakes are insulated from each other, the soft magnetic member 26 as a whole does not have conductivity, Eddy currents do not occur even when receiving radio waves.
  • the powder is made of metal or ferrite powder or flake to prevent eddy currents from being generated.
  • the thickness of the flakes is preferably formed to be about 74 zm or less.
  • an insulating resin such as acrylic, polyester, polyvinyl chloride, polyethylene, polystyrene, or epoxy.
  • the thickness of the soft magnetic member 26 is not particularly limited as long as the electromagnetic shielding effect is exhibited, but is preferably in the range of 20 zm to 300 m in practice.
  • the RFID antenna 24 configured as described above, since the magnetic flux of the electromagnetic wave flows through the soft magnetic member 26 at a high density, the desired sensitivity can be obtained even if the distance between the conductive member 14a and the coil body 14b is small. In addition, the number of turns or the spiral diameter of the coil for obtaining a predetermined inductance may be small, and the Q value is also improved. As a result, it is no longer necessary to use a stirrer, which was required when attaching the antenna 24 to the metal article, and it is possible to prevent the tag 12 from protruding from the article to be managed, and to prevent the tag 12 from projecting from the metal article. The tag 12 can be reliably activated without being affected.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. 6, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 indicate the same parts.
  • the ID antenna 34 in this embodiment has a soft magnetic member 26 which is formed in a flat plate shape and whose back surface is attached to an article, and which is opened on the surface of the soft magnetic member 26 and spirally wound and fixed. And a coil body 14b whose number of turns or spiral diameter is adjusted so as to obtain a predetermined characteristic value in the turned state.
  • the details of the coil body 14b are the same as in the first embodiment described above, and the soft magnetic member 26 is the same as in the second embodiment described above.
  • the RFID antenna 14 configured as described above is effective when a predetermined characteristic value of the coil body 14b can be ensured only by the electromagnetic shielding of the soft magnetic member 26.
  • the coil body 14b is formed in a substantially circular spiral shape.
  • the coil body 14b has a substantially elliptical spiral shape or a substantially square spiral shape as shown in FIG. It may be formed in a spiral shape or another shape.
  • a coil body having an outer diameter of 50 mm and an inner diameter of 49 mm was produced by winding a coated copper wire having a diameter of 0.2 mm four to five times.
  • a mild steel plate of 100 mm x 100 mm and a thickness of 0.16 mm, and a non-metallic acryl plate of the same shape and size as the mild steel plate were prepared for comparison.
  • An aluminum plate having a thickness of 5 mm x 5 mm and a thickness of 0.2 mm was disposed on each of the mild steel plate and the acryl plate as a conductive member.
  • Example 1 a soft magnetic member was interposed between the coil body and the aluminum plate.
  • the soft magnetic member was formed by injection molding a composite material of 72% carbonyl iron and polyethylene and further pressurized to have an outer diameter of 60 mm and a thickness of 0.34 mm.
  • the coil body in Experimental Example 1 was brought into close contact with the surface of this soft magnetic member 26, and the back surface of this soft magnetic member 26 was brought into direct contact with the surface of the aluminum plate placed on the mild steel plate in Experimental Example 1, or The L1 value and Q1 value of the coil body when they were arranged at predetermined intervals were measured.
  • the L1 and Q1 values of the coil body were measured in the same manner as in Experiment 1, except that an aluminum foil with a thickness of 1 O ⁇ m was used instead of the aluminum plate in Experiment 1.
  • the L 2 and Q 2 values were measured, and L 1 / L 2 was determined.
  • the L1 and Q1 values of the coil body were measured in the same manner as in Experiment 1, except that the aluminum foil with a thickness of 1 O zm was used instead of the aluminum plate in Experiment 2. L 2 and Q 2 values were measured and L 1 / L 2 was determined.
  • the measurement frequency used was 13.5.6 MHz.
  • a coil body having an outer diameter of 50 mm and an inner diameter of 49 mm was produced by winding a coated copper wire having a diameter of 0.2 mm four to five times.
  • An aluminum foil having a thickness of 10 / m and a size of 60 mm ⁇ 60 mm was prepared as a conductive member.
  • the coil body was directly fixed to the surface of the aluminum foil, and an IC chip was electrically connected to the coil body to obtain an RFID tag. This tag was designated as Experimental Example 5.
  • the same coil body as in Experimental Example 5 was manufactured by the same procedure as in Experimental Example 5. Further, an aluminum foil having the same shape and the same size as that of Experimental Example 5 and an acrylic plate having a thickness of 0.607 mm having the same outer diameter as the aluminum foil were prepared. The coil body was fixed to the surface of the aluminum foil via the acrylic plate, and an IC chip was electrically connected to the coil body to obtain a tag for RFID. The tag in which the coil body was fixed to the aluminum foil at a distance of 0.607 mm in this manner was used as Experimental Example 6.
  • Example 5 The same coil main body as in Experimental Example 5 was manufactured in the same procedure as in Experimental Example 5.
  • An aluminum foil of the same shape and size as in Experimental Example 5 was prepared, and a circular hole with a diameter of 4 O mm was made in the center of the aluminum box.
  • Coil book so as to surround the circular hole on the surface of the aluminum foil
  • the body was fixed, and an IC chip was electrically connected to the coil body to obtain an RFID tag.
  • Example 7 was a tag in which the coil body was fixed to the aluminum foil having the circular hole.
  • the same coil body as in Experimental Example 5 was manufactured by the same procedure as in Experimental Example 5.
  • An aluminum foil as a conductive member having the same shape and the same size as in Experimental Example 5 and a composite material containing 0.34 mm in thickness and 60 mm in outer diameter containing carbon steel were used as soft magnetic members.
  • Prepared as The coil body was fixed to the surface of the aluminum foil via the composite material, and an IC chip was electrically connected to the coil body to obtain a tag for RFID.
  • the tag in which the soft magnetic member formed in a plate shape was interposed between the conductive member and the coil body as described above was used as Experimental Example 8.
  • the same coil main body as in Experimental Example 5 was manufactured in the same procedure as in Experimental Example 5.
  • an aluminum foil as a conductive member of the same shape and size as in Experimental Example 5 was prepared, a paint containing flake-shaped magnetic powder was applied to the aluminum foil, and dried, and a soft magnetic layer having a thickness of 0.2 mm was applied to the surface of the aluminum foil.
  • a coating film was formed as a functional member.
  • a coil body was fixed to the surface of the coating film, and an IC chip was electrically connected to the coil body to obtain a tag for RFID.
  • Experimental Example 9 was the case in which a coating as a soft magnetic member was interposed between the conductive member and the coil body.
  • the same coil body as in Experimental Example 5 was manufactured by the same procedure as in Experimental Example 5. Further, a composite material containing 0.34 mm in thickness and having an outer shape of 60 mm ⁇ 60 mm and containing iron-bonyl iron was prepared as a soft magnetic member. A paint containing silver powder was applied to the back surface of the composite material and dried to form a 0.15 mm thick conductive film as a conductive member on the back surface of the composite material. Then, the coil body was fixed to the surface of the composite material, and an IC chip was electrically connected to the coil body to obtain a tag for RFID. The tag in which the composite material as the soft magnetic member was interposed between the coating film as the conductive member and the coil body as described above was used as Experimental Example 10.
  • the same coil main body as in Experimental Example 5 was manufactured in the same procedure as in Experimental Example 5. Also, in the same procedure as in Experimental Example 11, a 0.15 mm-thick conductive film was formed on the back surface of the composite material. The coating was peeled off from the composite material, the coil body was fixed to the surface of the coating as a conductive member, and an IC chip was electrically connected to the coil body to obtain an RF ID tag. The tag provided with the coating film as the conductive member in this manner was used as Experimental Example 11.
  • the same coil main body as in Experimental Example 5 was manufactured in the same procedure as in Experimental Example 5.
  • a disc-shaped ferrite plate having a thickness of 1 mm and a diameter of 60 mm was prepared as a conductive member.
  • the coil body was directly fixed to the surface of the filter plate, and an IC chip was electrically connected to the coil body to obtain an RF ID tag. This tag was designated as Experimental Example 12.
  • Comparative Example 2 was made of the tag consisting of the coil body and the IC chip.
  • a coil body was produced by winding 10 times a coated copper wire having a diameter of 0.2 mm on a composite material containing carbon iron having a thickness of 1 mm and an outer shape of 4 Omm x 40 mm.
  • An IC chip was electrically connected to the coil body to obtain an RF ID tag. In this way, a tag composed of a wound coil body and an IC chip was used as Comparative Example 3.
  • the thicknesses of the evening balls in Experimental Examples 5 to 11 and Comparative Examples 2 and 3 were measured, and their tags were placed on an acryl plate to determine the L3 value and Q3 value in the coil body. I measured each. Then, the transmitting / receiving antenna 21a of the interrogator 21 as shown in FIG. 8 was brought close to 3 Omm, and it was confirmed whether or not the antenna operates normally.
  • the tags 12 were placed on a 1 mm thick iron plate as the article 11, and the L4 value and the Q4 value of the coil body were measured. Then, the transmitting and receiving antenna 2 la in the interrogator 21 was brought close to each tag 12 in this state up to 30 mm, and it was confirmed whether or not it operates normally.
  • Table 2 shows the measurement results for the L3 value, L4 value, Q3 value, and Q4 value of the coil body, and the results of the presence or absence of operation.
  • the measurement frequency was 13.56 MHz.
  • the characteristic value of the coil body does not change remarkably even when the antenna is directly mounted on the article to be managed made of metal. This eliminates the need for a sourser, which can prevent the evening from significantly protruding from the article to be managed.
  • the coil body is electromagnetically shielded from the conductive member by the soft magnetic member interposed between the conductive member and the coil body, so that the Q value of the coil body is improved, and the coil body is performed to obtain a predetermined characteristic value. It is relatively easy to adjust the number of turns or the diameter of the spiral, and even if the parenthesis antenna is mounted on the surface of an article made of metal, a predetermined characteristic value can be reliably obtained.
  • the antenna can be attached to the article formed of metal.
  • the soft magnetic member blocks the passage of the radio wave to the metal part, so that no eddy current is generated in the metal part.
  • the tag is activated, and even if the article is made of metal, the conventionally required The need for a pulser is eliminated, and the antenna can be prevented from coming into contact with surrounding objects during the transfer of goods.

Description

明 細 書
R F I D用アンテナ 技術分野
本発明は、 R F I D (無線周波数識別： Radio Frequency Identification) 技 術を利用したタグに用いられるアンテナに関する。 更に詳しくは渦巻き状のコィ ルを有し物品に取付けられる R F I D用アンテナに関するものである。 背景技術
従来、 R F I D技術を利用したタグとして、 アンテナと、 このアンテナに電気 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 I Cチップとを備えたも のが知られている。 このアンテナ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夕グを活性化し、 電波のデ一夕通信による読出しコマ ンドに応じて I Cチップに記憶されたデ一夕の読出しを行うとともに書込みコマ ンドに応じてその I Cチヅプにデ一夕を書込むように構成される。 また、 最も単 純な E A S (electronic article surveillance) 等に用いられる 1 bit R F I Dで は、 コンデンサ一とアンテナより構成され、 所定の周波数を受けると共振して監 視対象物の有無を感知する。
このタグに用いられる従来の R F I D用アンテナは、 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 してべ一ス板に貼付けることにより形成されたものや、 或いはべ一ス板に積層し たアルミ二ゥム箔や銅箔等の導電層をェ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。 このようなアンテナを有 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 5〜1 0 mmであ つて電気絶縁性を有するスぺ一サを揷入した状態で、 タグをビス等を用いて物品 に固定していた。
しかし、 上記従来のタグでは、 スぺ一ザの厚さが比較的大きいために、 アンテ ナ自体を薄くできたとしても金属製の物品とタグとの間隔が比較的大きくなり、 タグが管理対象の物品から大きく突出する不具合があった。 このため、 物品の搬 送中にタグが周囲の物に接触するおそれがあった。
本発明の目的は、 管 a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 もスぺ一サを用いることなく直接取付け得る R F I D用アンテナを提供すること にある。 発明の開示
本発明は、 I Cチップに電気的に接続され物品に取付けられる I D用アン テナの改良に関し、 この R F I D用アンテナは、 平板状に形成され裏面が物品 1 1に取付けられる導電部材と、 この導電部材に対向させるようにして渦巻き状に 巻回されて取り付けられ、 この卷回された状態で、 所定の特性値を得るように卷 数又は渦巻き径が調整されたコイル本体とを備えている。
本発明による R F I D用アンテナでは、 コイル本体が導電部材の表面に巻回さ 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 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 確実に活性化させることができる。 また、 このアンテナではコイル本体が導電部 材の表面に既に卷回されて所定の特性値が確保されているので、 このアンテナを 金属からなる管理対象である物品に直接取付けても、 この金属の影響を受けるこ となく、 従ってコイル本体の特性値が著しく変化することはない。 このため、 従 来アンテナを金属製物品に取付ける際に必要としていたスぺーザが不要となり、 夕グが管理対象の物品から大きく突出することを回避できる。
ここで、 導電部材の形状はシート， 板又は箔若しく渦巻き状の両端を接続させ た導体が挙げられ、 幅 1 c m長さ 1 c mの長さ方向の両端間の電気抵抗が 5 Ω以 下であることが好ましい。 このとき、 この電気抵抗は、 導電部材の材料と厚さと を変更し、 全体として比電気抵抗 （電気抵抗率） を厚さで割った値が 5 Ω以下に なればよく、 導電部材の材料と厚さは任意に選択できるものである。
また、 導電部材は非導電性の材料、 例えばポリエチレン又はポリエチレンテレ フタレートからなるシート， 板又は箔の裏面に導電性インクを塗布乾燥させた導 電性塗膜であってもよく、 そのシート， 板又は箔の裏面に積層された導電性、 例 えば C u又は A 1等のメヅキ層又は蒸着膜であっても良い。 この場合厚さが 0 . 0 1〜5 mmのシート， 板又は箔を用いて、 導電部材とコイル本体との隙間を 0 . 0 1〜 5 mmとすることが好ましい。
更に、 導電部材のコィル本体により包囲される部分に孔を形成することもでき 、 導電部材とコイル本体の間に軟磁性部材を介装することもできる。 コイル本体 の中央部分における導電部材に孔を形成した場合、 コイル本体を貫通する電波に より導電部材に渦電流が発生しても、 この孔の存在によりその渦電流はコィル本 体に近接する狭い範囲に発生し、 コイル本体の Q値の低下を抑制できる。 また、 取付ける物品が、 絶縁材または金属の蒸着膜等の電磁波を通過させる材料の場合 、 導電部材の孔を通過する電磁波も利用でき、 タグの感度は向上する。 一方、 導 電部材とコイル本体の間に軟磁性部材を介装すれば、 その軟磁性部材に電磁波の 磁束が高密度で流れるため、 導電体である導電部材とコイルであるコィル本体の 間隔が少なくても所望の感度が得られ、 また、 所定のインダク夕ンスを得るため のコイルの卷数または渦巻き径が小さくても良くなり、 Q値も向上する。
さらに、 本発明の第二の態様に係る R F I D用アンテナは、 平板状に形成され 裏面が物品に取付けられる軟磁性部材と、 軟磁性部材の表面に渦巻き状に卷回さ れて固着され卷回された状態で所定の特性値を得るように卷数又は渦巻き径が調 整されたコイル本体とを備えている。
本発明の第二の態様による I D用アンテナでは、 金属により形成された物 品にアンテナを取付けた状態で電波を発信すると、 軟磁性部材が金属部分への電 波の通過を遮蔽するため、 その金属部分には渦電流が発生しない。 この結果、 夕 グは活性化し、 物品が金属により形成されていても、 従来必要とされたスぺーサ が不要になり、 物品の搬送中にアンテナが周囲の物に接触するのを防止できる。 軟磁性部材はその透磁率と mm単位で表した厚さの積が 0 . 5以上であること が好ましい。 また、 軟磁性部材は、 アモルファス合金， パーマロイ， 電磁鋼， ケ ィ素鋼， センダスト合金， F e—A l合金又は軟磁性フェライトの急冷凝固材， 錶造材， 圧延材， 鍛造材又は焼結材のいずれかの軟磁性材により形成されること が好ましい。 また、 軟磁性部材は、 金属若しくはフェライ トの粉体若しくはフレ —クとプラスチック若しくはゴムとの複合材、 又は金属若しくはフェライトの粉 体若しくはフレークを含む塗料の塗膜であっても良い。 更に 軟磁性部材は、 金 属又は軟磁性フェライ トからなる複数のフレークをプラスチックからなる基材シ —トの表面にフレーク同士が互いに密着するように接着した接着シートであって も良く、 軟磁性部材として、 プラスチックからなる基材シートの表面に金属又は 軟磁性フェライ トからなる複数のフレークを、 そのフレークが互いに密着するよ うに配置してプラスチヅクからなるカバ一シートで覆ってその基材シ一トとカバ ーシートを接着した積層シートを用いても良い。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1実施例の R F I D用アンテナを含むタグの平面図である 図 2は、 図 1の A— A線断面図である。
図 3は、 その導電部材に孔が形成されたアンテナを含むタグの図 1に対応する 平面図である。
図 4は、 そのアンテナの図 2に対応する断面図である。
図 5は、 軟磁性部材が介装された第 2実施例のアンテナを示す図 2に対応する 断面図である。
図 6は、 軟磁性部材が物品に取付けられる第 3実施例のアンテナを示す図 2に 対応する断面図である。
図 7は、 コイル本体が 4角状である場合を示す図 1に対応する平面図である。 図 8は、 実験例におけるタグの動作確認を行う状況を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
次に本発明の第 1の実施例を図面に基づいて説明する。
図 1及び図 2に示すように、 R F I D用タグ 1 2は物品 1 1の表面に取付けら れるものであり、 このタグ 1 2は物品 1 1毎に異なる固有の情報が記憶された I Cチヅプ 1 3と、 I Cチップ 1 3に電気的に接続された R F I D用アンテナ 1 4 とを備える。 この実施例における物品 1 1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。 本発明のアンテナ 1 4は導電性材料により 平板状に形成され裏面がその物品 1 1に取付けられる導電部材 1 4 aと、 その導 電部材 1 4 aの表面に渦卷き状に卷回されたコィル本体 1 4 bとを備える。 導電部材 1 4 aとしては銅又はアルミニゥム等の導電性材料からなるシート， 板又は箔が挙げられ、 渦巻き状の両端を接続させた導体であっても良い。 また、 導電部材 1 4 aは導電性を有する限り、 図 2の拡大図に示すように、 ポリエチレ ンまたはポリエチレンテレフ夕レート等の非導電性シート， 板又は箔 1 6の裏面 に導電性ィンクを塗布乾燥させた導電性塗膜であってもよい。 導電塗料としては 、 銀や黒鉛からなる粒子又はフレークを含むものが好ましい。 更に、 導電部材 1 4 aは非導電性のシート， 板又は箔 1 6の裏面に積層された導電性のメツキ層又 は蒸着膜であっても良い。 塗膜又はメツキ層若しくは蒸着層からなる導電部材 1 4 aを用いる場合には、 その非導電性のシ一ト， 板又は箔 1 6の厚さは 0 . 0 1 〜 5 mmであることが好ましい。 シート， 板又は箔 1 6の厚さを 0 . 0 l〜5 m mにすることにより、 導鼋部材 1 4 aとコイル本体 1 4 bとの間隔が開き、 コィ ル本体 1 4 bの Q値を向上させてアンテナとしての性能を向上させることができ る。 また、 導電部材 1 4 aの幅 1 c m長さ 1 c mの電気抵抗は 5 Ω以下であるこ とが好ましい。
螺旋状のコイル本体 1 4 b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 1 4 b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 のプラスチヅクシ一トに積層したアルミ二ゥム箔や銅箔等の導電層をェツチング 法又は薄板の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。 コイル本体 1 4 bがアルミニウム箔ゃ銅箔等からなる場合には、 コィ ル本体 1 4 bが導電部材 1 4 aと電気的に接続されることを回避するため、 導電 部材 1 4 aの表面に図示しない絶縁膜を介して固着する必要がある。 また、 導電 部材 1 4 aが非導電性のシート， 板又は箔と、 その裏面に形成された塗膜又はメ ヅキ層若しくは蒸着層とにより構成されるものである場合、 非導電性のシート， 板又は箔の表面にアルミ二ゥム箔や銅箔等の箔を直接積層し、 そのアルミニウム 箔ゃ銅箔等をエツチング法により不要部分を除去して渦巻き状のコイル本体 1 4 bを直接その表面に形成しても良い。 このコイル本体 1 4 bは導電部材 1 4 aの 表面に卷回された状態で所定の特性値を確保できるように卷数又は渦巻き径が調 整されて形成される。 なお、 この実施例における I Cチップ 1 3はコイル本体 1 4 bの両端に接続された状態で導電部材 1 4 a上に直接接着されるものを示す。 このように構成された R F I D用アンテナ 1 4では、 通常コイル本体 1 4 bを 導電部材 1 4 aに固着するとその特性値が変化するが、 コイル本体 1 4 bが導電 部材 1 4 aの表面に卷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 1 4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 1 2を確実に活性化させることができる 。 また、 このアンテナ 1 4では所定の周波数の電波を実際に受信するコイル本体 1 4 bが導電部材 1 4 aの表面に既に卷回されて所定の特性値が確保されている ので、 このアンテナ 1 4を金属からなる物品に直接取付けても、 コイル本体 1 4 bの特性値が著しく変化することはない。 このため、 従来アンテナ 1 4を金属製 物品に取付ける際に必要としていたスぺーサが不要となり、 タグ 1 2が物品から 大きく突出することを回避するとともに、 その金属製の物品からの影響を受ける ことなく確実にタグ 1 2を活性化させることができる。
なお、 図 3及び図 4に示すように、 導電部材 1 4 aのコイル本体 1 4 bにより 包囲される部分に孔 1 4 cを形成すれば、 コイル周辺部は、 導電材により遮蔽さ れているため、 物品の表面が導電材ゃ磁性材である場合に、 その影響によるコィ ルのインダク夕ンスの変化、 Q値低下が許容範囲に留まる一方、 物品が絶縁材、 金属の蒸着膜等の電磁波を通過させる材料である場合には、 孔がない場合に利用 できないような孔を通過する電磁波も利用できるようになるためタグの感度が向 上 る。
図 5は本発明の第 2の実施例を示す。 図 5において図 1及び図 2と同一符号は 同一部品を示す。
この実施例では、 上述した第 1の実施例におけるアンテナの導電部材 1 4 aと コイル本体 1 4 bの間に平板状に形成された軟磁性部材 2 6が介装された R F I D用アンテナ 2 4である。 ここで、 導電部材 1 4 a及びコイル本体 1 4 bの詳細 は上述した第 1の実施例と同一であるので繰り返しての説明を省略する。
軟磁性部材 2 6は、 アモルファス合金， パーマロイ， 電磁鋼， ケィ素鋼， セン ダスト合金， F e— A 1合金又は軟磁性フェライトの急冷凝固材， 鎵造材， 圧延 材， 鍛造材又は焼結材のいずれかの軟磁性材により形成されることが好ましく、 軟磁性部材 2 6はその透磁率と mm単位で表した厚さの積が 0 . 5以上であるこ とが好ましい。 また、 軟磁性部材 2 6は磁性を有する限り、 金属若しくはフェラ ィ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、 又は金属 若しくはフヱライトの粉体若しくはフレークを含む塗料の塗膜であっても良い。 ここで、 複合材におけるプラスチックとしては加工性の良い熱可塑性のブラスチ ヅクを用いたり、 或いは耐熱性の良い熱硬化性のプラスチックを用いたりするこ とができる。 また金属の粉体には、 カーボニル鉄粉末， 鉄一パーマロイ等のアト マイズ粉末， 還元鉄粉末等も含まれる。 一方、 金属のフレークとしては、 上記粉 体をボールミル等で微細化した後、 この粉体を機械的に扁平化して得られたフレ ークや、 鉄系又はコバルト系アモルファス合金の溶湯粒を水冷銅に衝突させて得 られたフレークであってもよい。
また、 金属又は軟磁性フェライトからなる複数のフレークを用いる場合には、 プラスチックからなる基材シートの表面にフレーク同士が互いに密着するように 接着した接着シートにより軟磁性部材 2 6を構成しても良く、 プラスチヅクから なる基材シートの表面に金属又は軟磁性フェライトからなる複数のフレークをそ れらのフレークが互いに密着するように配置してプラスチックからなるカバ一シ 一卜で覆って基材シートとカバ一シ一トを接着した積層シートにより軟磁性部材 2 6を構成しても良い。
更に、 軟磁性部材 2 6として複合材を用いる場合には、 この軟磁性部材 2 6を 射出成形又は圧縮成形することにより形成することもできる。 このように形成さ れた軟磁性部材 2 6は脆弱なフェライトにより形成されたものと比較して、 強靱 であるため薄くしても割れ難い。 また金属若しくはフェライ トの粉体若しくはフ レークがプラスチック若しくはゴムに分散されて、 その粉体若しくはフレークが 相互に絶縁されているため、 軟磁性部材 2 6全体としては導電性を有せず、 高周 波の電波を受けても渦電流は発生しない。
一方、 軟磁性部材 2 6を複合材により形成する場合には、 金属若しくはフェラ ィトの粉体若しくはフレーク中に渦電流が発生しないようにするため、 その粉体 若しくはフレークの厚さを 7 4 zm程度ないしはそれ以下に形成することが好ま しい。 またプラスチックとしては、 絶縁性を有するアクリル、 ポリエステル、 ポ リ塩化ビニル、 ポリエチレン、 ポリスチレン、 エポキシ等の樹脂を用いることが 好ましい。 ここで、 軟磁性部材 2 6の厚さは電磁遮蔽効果が示される限り、 特に 限定されないが、 実用上は 2 0 zm〜3 0 0 0〃mの範囲にあることが好ましい ο
このように構成された R F I D用アンテナ 2 4では、 軟磁性部材 2 6に電磁波 の磁束が高密度で流れるため、 導電部材 1 4 aとコイル本体 1 4 bの間隔が少な くても所望の感度が得られ、 また、 所定のインダク夕ンスを得るためのコイルの 巻数または渦巻き径が小さくても良くなり、 Q値も向上する。 この結果、 従来ァ ンテナ 2 4を金属製物品に取付ける際に必要としていたスぺ一ザが不要となり、 タグ 1 2が管理対象の物品から突出することは回避され、 その金属製の物品から の影響を受けることなく確実にタグ 1 2を活性ィ匕させることができる。
図 6は本発明の第 3の実施例を示す。 図 6において図 1ないし図 5と同一符号 は同一部品を示す。
この実施例における I D用アンテナ 3 4は、 平板状に形成され裏面が物品 に取付けられる軟磁性部材 2 6と、 その軟磁性部材 2 6の表面に開けて渦巻き状 に巻回されて固着され卷回された状態で所定の特性値を得るように巻数又は渦巻 き径が調整されたコイル本体 1 4 bとを備える。 コイル本体 1 4 bの詳細は上述 した第 1の実施例と同一であり、 軟磁性部材 2 6は上述した第 2の実施例と同一 である。 このように構成された R F I D用アンテナ 1 4は、 軟磁性部材 2 6の電 磁遮蔽のみによりコイル本体 1 4 bの所定の特性値が確保できる場合に有効であ る。
この R F I D用アンテナ 3 4では、 軟磁性部材 2 6の電磁遮蔽により、 このァ ンテナ 3 4を金属からなる物品の表面に取付けても所定の特性値が確実に得られ 、 このアンテナ 3 4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 1 2を確実に活性化させることができる。 このため 、 従来アンテナ 3 4を金属製物品に取付ける際に必要としていたスぺ一ザが不要 となり、 タグ 1 2が管理対象の物品から突出することは回避され、 その金属製の 物品からの影響を受けることなく確実にタグ 1 2を活性化させることができる。 なお、 上述した第 1ないし第 3実施例では、 コイル本体 1 4 bを略円形の渦巻 き状に形成したが、 略楕円形である渦巻き状や、 図 7に示すような略正方形の渦 巻き状又はその他の形の渦巻き状に形成してもよい。 実験例
次に本発明の実験例を比較例とともに詳しく説明する。
<実験例 1 >
図 1及び図 2に示すように、 直径が 0 . 2 mmの被覆銅線を 4〜 5回卷いて外 径が 5 0 mm、 内径が 4 9 mmのコイル本体を作製した。 一方、 物品として、 1 0 O mm x 1 0 0 mmであって厚さが 0 . 1 6 mmの軟鋼板と、 比較のためその 軟鋼板と同形同大の金属でないァクリル板を準備した。 その軟鋼板及びァクリル 板の表面に 5 O mmx 5 O mmであって厚さが 0 . 2 mmのアルミ板をそれそれ 導電部材として配置した。 軟鋼板に配置されたアルミ板の表面に直接又は所定の 間隔を開けてコイル本体を配置した場合のコイル本体の L 1値並びに Q 1値を測 定し、 その後ァクリル板に配置されたアルミ板の表面に直接又は所定の間隔を開 けてコイル本体を配置した場合の L 2値並びに Q 2値を測定した。 そして L 1 / L 2を求めた。
<実験例 2 >
実験例 1におけるコイル本体とアルミ板との間に軟磁性部材を介装させた。 軟 磁性部材はカーボニル鉄 7 2 %とポリエチレンの複合材を射出成形したものを更 に加圧して外径が 6 O mmであって厚さ 0 . 3 4 mmのものを用いた。 この軟磁 性部材 2 6の表面に実験例 1におけるコイル本体を密着させ、 この軟磁性部材 2 6の裏面を実験例 1における軟鋼板に配置されたアルミ板の表面に直接接触させ るか、 或いは所定の間隔を開けて配置した場合のコイル本体の L 1値並びに Q 1 値を測定した。 そして軟磁性部材 2 6の裏面を実験例 1におけるアクリル板に配 置されたアルミ板の表面に直接接触させるか、 或いは所定の間隔を開けて配置し た場合のコイル本体の L 2値及び Q 2値を測定した。 そして L 1 /L 2を求めた <実験例 3 >
実験例 1におけるアルミ板に代えて厚さ 1 O ^mのアルミ箔を用いたことを除 いて、 実験例 1と同様にしてコイル本体の L 1値及び Q 1値を測定し、 コイル本 体の L 2値及び Q 2値を測定し、 そして L 1 /L 2を求めた。
く実験例 4 >
実験例 2におけるアルミ板に代えて厚さ 1 O zmのアルミ箔を用いたことを除 いて、 実験例 1と同様にしてコイル本体の L 1値及び Q 1値を測定し、 コイル本 体の L 2値及び Q 2値を測定し、 そして L 1 /L 2を求めた。
<比較例 1 >
実験例 1における物品としての軟鋼板の表面に直接又は所定の間隔を開けてコ ィル本体を配置した場合のそのコイル本体の L 1値及び Q 1値を測定した。 また 、 ァクリル板の表面に直接又は所定の間隔を開けてコイル本体を配置した場合の そのコイル本体の L 2値及び Q 2値を測定した。 そして L 1 /L 2を求めた。 それらの結果を表 1に示す。
(以下余白）
〔表 1〕
Figure imgf000013_0001
なお、 測定周波数は、 1 3 . 5 6 M H zを用いた。
表 1から明らかなように、 比較例 1では L 1 /L 2の値が大きく、 コイル本体 を金属に直接配置した場合その変化率が大きく、 実際にタグに使用された場合そ のタグを活性化できないことが判る。 そして金属との間隔を大きくするに従って 、 その変化率も減少し、 このコイル本体のみからなる従来のアンテナでは所定の 厚さを有するスぺ一サを介してその金属面に取付けなければ、 タグを活性化でき ない事実が明らかになった。
一方、 アルミ板又はアルミ箔を金属板とコィル本体の間に配置した実験例 1及 び実験例 3では Lの変化を示す L 1 /L 2の値が著しく低下することが判る。 従 つて、 導電部材の表面に卷回された状態で所定の特性値を得るように卷数又は渦 巻き径が調整されたコイル本体を固着した R F I D用アンテナは金属からなる物 品に直接取付けても、 アンテナとしての機能を発揮しうることが期待でき、 本発 明が成立することが判る。
また、 アルミ板又はアルミ箔とコィル本体の間に更に軟磁性部材を介装させた 実験例 2及び実験例 4では比較例 1に比較して L 1 /L 2の値が著しく低下する とともに、 Q値の値が実験例 1及び実験例 3に比較して向上することが判る。 Q 値が高く、 渦電流等による損失が少なくなり、 ： R F I D用アンテナとしての特性 が向上する。 従って、 導電部材とコイル本体の間に軟磁性部材を介装する本発明 では、 アンテナとしての機能を十分に高めることが判る。
次に本発明のアンテナを用いたタグが実際に作動するか否かの実験例を比較例 とともに詳しく説明する。
<実験例 5 >
図 1及び図 2に示すように、 直径が 0 . 2 mmの被覆銅線を 4〜 5回巻いて外 径が 5 0 mm、 内径が 4 9 mmのコイル本体を作製した。 厚さ 1 0 /mであって 6 O mm x 6 0 mmのアルミ箔を導電部材として準備した。 そのアルミ箔の表面 にコイル本体を直接固着し、 そのコイル本体に I Cチップを電気的に接続して R F I D用タグを得た。 このタグを実験例 5とした。
<実験例 6 >
実験例 5と同一の手順により実験例 5と同一のコィル本体を作製した。 また、 実験例 5と同形同大のアルミ箔と、 そのアルミ箔と同じ外径形状を有する厚さ 0 . 6 0 7 mmのアクリル板を準備した。 そのアルミ箔の表面にそのアクリル板を 介してコイル本体を固着し、 そのコイル本体に I Cチップを電気的に接続して R F I D用タグを得た。 このようにアルミ箔と 0 . 6 0 7 mmの間隔を開けてコィ ル本体が固着されたタグを実験例 6とした。
<実験例 7 >
実験例 5と同一の手順により実験例 5と同一のコイル本体を作製した。 また、 実験例 5と同形同大のアルミ箔を準備し、 そのアルミ箱の中央に直径が 4 O mm の円形孔を開けた。 そのアルミ箔の表面にその円形孔を包囲するようにコイル本 体を固着し、 そのコイル本体に I Cチヅプを電気的に接続して R F I D用タグを 得た。 このように円形孔が形成されたアルミ箔にコィル本体が固着されたタグを 実験例 7とした。
<実験例 8 >
実験例 5と同一の手順により実験例 5と同一のコィル本体を作製した。 また、 実験例 5と同形同大の導電部材としてのアルミ箔と、 厚さ 0 . 3 4 mmであって 外形が 6 O mm 6 0 mmのカーボ二ル鉄を含む複合材を軟磁性部材として準備 した。 そのアルミ箔の表面にその複合材を介してコイル本体を固着し、 そのコィ ル本体に I Cチップを電気的に接続して R F I D用タグを得た。 このように導電 部材とコィル本体の間に平板状に形成された軟磁性部材が介装されたタグを実験 例 8とした。
<実験例 9 >
実験例 5と同一の手順により実験例 5と同一のコイル本体を作製した。 また、 実験例 5と同形同大の導電部材としてのアルミ箔を準備し、 アルミ箔にフレーク 状磁性粉末を含む塗料を塗布乾燥して、 アルミ箔の表面に厚さ 0 . 2 mmの軟磁 性部材としての塗膜を形成した。 その塗膜表面にコイル本体を固着し、 そのコィ ル本体に I Cチップを電気的に接続して R F I D用タグを得た。 このように導電 部材とコィル本体の間に軟磁性部材としての塗膜が介装された夕グを実験例 9と した。
く実験例 1 0 >
実験例 5と同一の手順により実験例 5と同一のコィル本体を作製した。 また、 厚さ 0 . 3 4 mmであって外形が 6 O mm x 6 0 mmの力一ボニル鉄を含む複合 材を軟磁性部材として準備した。 この複合材の裏面に銀粉を含む塗料を塗布乾燥 して、 複合材の裏面に厚さ 0 . 1 5 mmの導電部材としての塗膜を形成した。 そ して複合材の表面にコイル本体を固着し、 そのコイル本体に I Cチップを電気的 に接続して R F I D用タグを得た。 このように導電部材としての塗膜とコイル本 体の間に軟磁性部材としての複合材が介装されたタグを実験例 1 0とした。
<実験例 1 1 >
実験例 5と同一の手順により実験例 5と同一のコイル本体を作製した。 また、 実験例 11と同一の手順により複合材の裏面に厚さ 0. 15 mmの導電部材とし ての塗膜を形成した。 その塗膜を複合材から剥離し、 その導電部材としての塗膜 の表面にコイル本体を固着し、 そのコイル本体に I Cチップを電気的に接続して RF ID用タグを得た。 このように導電部材としての塗膜を備えたタグを実験例 11とした。
<実験例 12>
実験例 5と同一の手順により実験例 5と同一のコイル本体を作製した。 厚さ 1 mmであって直径が 60mmの円板状のフェライト板を導電部材として準備した 。 そのフヱライト板の表面にコイル本体を直接固着し、 そのコイル本体に ICチ ップを電気的に接続して RF ID用タグを得た。 このタグを実験例 12とした。
<比較例 2 >
実験例 5と同一の手順により実験例 5と同一のコィル本体を作製した。 このコ ィル本体に I Cチヅプを電気的に接続して RF ID用タグを得た。 このようにコ ィル本体と I Cチップからなタグを比較例 2とした。
<比較例 3 >
厚さ 1mmであって外形が 4 Ommx 40 mmのカーボ二ル鉄を含む複合材に 、 直径が 0. 2 mmの被覆銅線を 10回卷いたコイル本体を作製した。 このコィ ル本体に I Cチップを電気的に接続して RF ID用タグを得た。 このように糸卷 き式のコイル本体と I Cチヅプからなタグを比較例 3とした。
<比較試験及び評価 >
実験例 5〜実験例 11における夕グ及び比較例 2及び 3における夕グの厚さを それそれ測定し、 それらのタグをァクリル板上に配置してコイル本体における L 3値並びに Q 3値をそれそれ測定した。 そして、 図 8に示すような質問器 21に おける送受信アンテナ 21 aを 3 Ommまで近接させ、 正常に動作するか否かを 確認した。
その後、 図 8に示すようにそれらのタグ 12を物品 11としての厚さ 1mmの 鉄板上に配置し、 コイル本体の L4値及び Q4値を測定した。 そしてこの状態に おけるそれそれのタグ 12に質問器 21における送受信アンテナ 2 laを 30m mまで近接させ、 正常に動作するか否かを確認した。 コイル本体における L 3値、 L 4値及び Q 3値、 Q 4値における測定結果、 並 びに動作の有無の結果を表 2に示す。
〔表 2〕
Figure imgf000017_0001
なお、 測定周波数は、 1 3 . 5 6 MH zを用いた。
表 2から明らかなように、 比較例 2では夕グを金属に配置した場合の L及び Q 双方の変化が大きく、 金属に配置した場合のタグは正常に動作していないことが 判る。 また、 比較例 3ではタグを金属に配置した場合の L及び Q双方の変化は比 較例 に比べて小さいが、 金属に配置した場合の夕グは正常に動作しなかった。 これはいわゆる糸巻き式コイルの磁芯方向がコイルの軸芯方向になるため、 物品 としての金属表面に直交する方向から近づけられる質問器の送受信アンテナから の電波を発信できなかったことに起因するものと考えられる。
一方、 アルミ箔からなる導電部材を有する実験例 5〜実験例 9、 及び導電性塗 膜からなる導電部材を有する実験例 1 0並びに実験例 1 1では、 L及び Q双方の 値自体は比較的小さいがその変化は小さく、 金属に配置した場合のタグは正常に 動作したことが判る。 そしてアルミ箱に直接コィル本体を固着した実験例 5に比 較して、 隙間を設けた実験例 6及びアルミ箔に円形孔を形成した実験例 7では L 及び Q双方の値が向上していることが判る。 そして、 軟磁性部材を導電部材とコ ィル本体の間に介装ざせた実験例 8〜1 0では更に L及び Q双方の値が向上して いることが判る。従って、 導電部材とコイル本体の間に軟磁性部材を介装する本 発明では、 アンテナとしての機能を十分に高めることが判る。
また、 軟磁性部材であるフェライト板の表面にコイル本体を固着した実験例 1 2では更に L及び Q双方の値が向上し、 タグ自体が正常に動作していることが判 る。 従って、 軟磁性部材の電磁遮蔽のみによりコイル本体の所定の特性値が確保 できる限り、 タグを金属からなる物品の表面に取付けても所定の特性値が確実に 得られ、 かつ正常に動作できることが判る。 産業上の利用の可能性
以上述べたように、 本発明によれば、 アンテナを金属からなる管理対象である 物品に直接取付けても、 コイル本体の特性値が著しく変化することはなく、 従来 アンテナを金属製物品に取付ける際に必要としていたスぺーザが不要となり、 夕 グが管理対象の物品から大きく突出することを回避することができる。
また、 導電部材とコイル本体の間に介装された軟磁性部材によりコイル本体は 導電部材から電磁遮蔽されてコィル本体の Q値が向上し、 所定の特性値を得るた めに行われるコイル本体の巻数又は渦巻き径の調整が比較的容易になり、 かっこ のアンテナを金属からなる物品の表面に取付けても所定の特性値を確実に得るこ とができる。
更に、 軟磁性部材の裏面を物品に取付け、 軟磁性部材の表面に直接又は所定の 間隔を開けて渦巻き状に巻回されたコイル本体を固着すれば、 金属により形成さ れた物品にアンテナを取付けた状態で電波を発信すると、 軟磁性部材が金属部分 への電波の通過を遮蔽するため、 その金属部分には渦電流が発生しない。 この結 果、 タグは活性化し、 物品が金属により形成されていても、 従来必要とされたス ぺーサが不要になり、 物品の搬送中にアンテナが周囲の物に接触するのを防止す ることができる。

Claims

請求の範囲
1. I Cチヅプ (13)またはコンデンサーに電気的に接続され物品 (11)に取付けら れる RF I D用アンテナであって、
平板状に形成され裏面側が前記物品 (11)に取付けられる導電部材 (14a)と、 前記導電部材 (14a)の表面側に取り付けられ、渦巻き状に形成されたコィル本体
(14b)とを備え、
前記コィル本体の巻数および径は、 前記コィル本体の特性が所定値となるよう に調整されている RF ID用アンテナ。
2. 請求項 1記載の RF ID用アンテナであって、
前記導電部材 (14a)の幅 1 c m長さ 1 c mの長さ方向の両端間の電気抵抗が 5 Ω以下である RF ID用アンテナ。
3. 請求項 1記載の RF ID用アンテナであって、
前記導電部材 (14a)がシート，又は板，若しくは箔，若しく渦巻き状の両端を接 続させた導体である RF ID用アンテナ。
4. 請求項 1記載の RFID用アンテナであって、
前記導電部材 (14a)が非導電性のシート（16)，板又は箔の裏面に導電性ィンクを 塗布乾燥させた導電性塗膜であり、 前記コイル本体 (14b)が前記シート（16),板又 は箔の表面に卷回されて固着されてなる RF ID用アンテナ。
5. 請求項 1記載の ID用アンテナであって、
前記導電部材 (14a)が非導電性のシート（16),板又は箔の裏面に積層された導電 性のメツキ層又は蒸着膜であり、 前記コイル本体 (14b)が前記シート (16),板又は 箔の表面に卷回されて固着されてなる RF I D用アンテナ。
6. 請求項 1記載の RFID用アンテナであって、 前記導電部材 (14a)と前記コイル本体 (14b)との隙間が 0. 0 l〜5mmである RF ID用アンテナ。
7. 請求項 1記載の RF ID用アンテナであって、
前記導電部材 (14a)の前記コイル本体 (14b)により包囲される部分に孔 (14c)が形 成されてなる RF ID用アンテナ。
8. 請求項 1記載の RF ID用アンテナであって、
前記導電部材 (14a)と前記コイル本体 (14b)の間に軟磁性部材 (26)が介装されて なる RF ID用アンテナ。
9. I Cチップ (13)に電気的に接続され物品 (11)に取付けられる RF ID用アン テナであって、
平板状に形成され裏面が前記物品 (11)に取付けられる軟磁性部材 (26)と、 前記軟磁性部材 (26)の表面に取付けられるコィル本体 (14b)とを備え、 前記コィル本体 (14b)の卷数および径は、前記コィル本体の特性が所定値となる ように調整されている RF ID用アンテナ。
10. 請求項 8又は 9に記載の RF ID用アンテナであって、
前記軟磁性部材 (26)はその透磁率と mm単位で表した厚さの積が 0. 5以上で ある RF I D用アンテナ。
1 1. 請求項 8又は 9に記載の RF ID用アンテナであって、
前記軟磁性部材 (26)が、 アモルファス合金， パーマロイ， 電磁鋼， ケィ素鋼， センダスト合金， Fe— A 1合金又は軟磁性フェライ トの急冷凝固材， 錶造材， 圧延材， 鍛造材又は焼結材のいずれかの軟磁性材により形成されてなる RF I D 用アンテナであって。
12. 請求項 8又は 9に記載の RF ID用アンテナであって、 前記軟磁性部材 (26)が、 金属若しくはフェライ 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、 又は金属若しくはフェライ トの粉体若しく はフレークを含む塗料の塗膜である RF ID用アンテナ。
13. 請求項 8又は 9に記載の RFID用アンテナであって、
前記軟磁性部材 (26)が、 金属又は軟磁性フェライ 卜からなる複数のフレークを プラスチックからなる基材シートの表面にフレーク同士が互いに密着するように 接着した接着シートである RF ID用アンテナ。
1 . 請求項 8又は 9に記載の RF ID用アンテナであって、 前記軟磁性部材 (2 6)が、 プラスチックからなる基材シートの表面に金属又は軟磁性フェライ トから なる複数のフレークを前記フレークが互いに密着するように配置してプラスチヅ クからなるカバーシートで覆って前記基材シートと前記カバーシートを接着した 積層シートである RF ID用アンテナ。
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