JP4168597B2 - トランスポンダ用アンテナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤ（無線周波数識別：Radio Frequency Identification）技術を用いたタグや、ＥＡＳ（電子式物品監視：Electronic Article Surveillance）技術を用いたタグや、リーダライタ等のトランスポンダに用いられるアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、盗難監視用の物品に取付けられかつ送信アンテナから送信された特定周波数の電波に共振する共振回路を備えた盗難防止用タグを特許出願した（特開平１１−３３９１４３号）。この盗難防止用タグでは、物品の取付面と共振回路との間に、軟磁性粉末とプラスチック又はゴムとの複合材により形成され電磁遮蔽板が介装される。
このように構成された盗難防止用タグでは、このタグを導電性材料や強磁性材料により形成された物品の表面に取付け、送信アンテナから送信された電波により物品の表面に渦電流が発生しても、共振回路が電磁遮蔽板により電磁遮蔽されて上記渦電流の影響を受けないため、共振回路の自己インダクタンスは表面が絶縁性材料や非磁性材料により形成された物品にタグを取付けた場合と殆ど変わらない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特開平１１−３３９１４３号公報に示された盗難防止用タグでは、電磁遮蔽板に含まれる軟磁性材料の含有率及び電磁遮蔽板の電気抵抗率が規定されていないため、タグを取付ける物品の表面が導電性材料や強磁性材料により形成されている場合、電磁遮蔽板が物品の表面に発生した渦電流から共振回路を効果的に電磁遮蔽できず、共振回路の共振特性が変化してしまうおそれがあった。
本発明の目的は、電波がどのような方向から入射しても、或いはトランスポンダを取付けるための物品がどのような材質で形成されていても、アンテナのコイルを含む共振回路の共振特性が殆ど変化せず、ノイズの影響を受け難い、トランスポンダ用アンテナを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチック又はゴムに分散することにより形成された電磁遮蔽板１６と、電磁遮蔽板１６の表面上に設けられかつ電磁遮蔽板１６に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成されたコイル１５とを有するトランスポンダ用アンテナの改良である。
その特徴ある構成は、電磁遮蔽板１６に含まれるカーボニル鉄からなる軟磁性材料が７５〜９５重量％であって電磁遮蔽板１６の電気抵抗率が１×１０9〜６×１０9Ω・ｃｍであり、電磁遮蔽板１６の比透磁率が４．５〜９．０であって、かつトランスポンダ１２のＱ値が７０〜８７であり、更にプラスチックがエポキシ樹脂であるところにある。
【０００５】
この請求項１に記載されたトランスポンダ用アンテナ１２では、表面が導電性材料や強磁性材料により形成された物品１１に、上記アンテナ１４を含むトランスポンダ１２を取付けた状態で、トランスポンダ１２に向って電波を発信すると、コイル１５は電磁遮蔽板１６により上記物品１１から電磁遮蔽されるので、このコイル１５を含む共振回路のＱ値は低下せず、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化しない。
ここでＱ値とは角周波数をωとし、共振回路の抵抗分をｒとするとき、ωＬ／ｒで定義される数値であり、このＱ値が高いほど渦電流等による損失が少なくなり、共振の幅が鋭くなることが知られている。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に物品と電磁遮蔽板との間に高導電率層が介装され、高導電率層が１×１０-2Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率を有する非磁性材料により形成されたことを特徴とする。
この請求項２に記載されたトランスポンダ用アンテナでは、アンテナを含む共振回路が電磁遮蔽板により物品から電磁遮蔽され、かつ高導電率層により共振回路のＱ値が高められるので、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化せず、共振の幅が鋭くなる。また薄い高導電率層を介装することにより、電磁遮蔽板の厚さを大幅に薄くすることができるので、トランスポンダ全体の厚さを薄くでき、しかも安価にトランスポンダを製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、物品１１の表面にはトランスポンダであるＲＦＩＤ用タグ１２が取付けられる。このタグ１２は物品１１毎に異なる固有の情報が記憶されたＩＣチップ１３と、ＩＣチップ１３に電気的に接続されたアンテナ１４とを備える。物品１１はこの実施の形態では倉庫に保管された修理用の部品であり、鋼板等の導電性を有する磁性材料により形成される。またアンテナ１４は電磁遮蔽板１６と、電磁遮蔽板１６の表面上に第１絶縁シート２１を介して設けられかつ電磁遮蔽板１６に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成されたコイル１５とを有する。なお、ＩＣチップ１３とコイル１５によりタグ本体１８が構成される。また図１の符号２２はコイル１５及びＩＣチップ１３の上面を覆うための第２絶縁シートである。
【００１３】
上記電磁遮蔽板１６は軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチックに分散することにより形成される。軟磁性材料としては電磁軟鉄のカーボニル鉄が用いられる。
【００１６】
上記軟磁性材料の粉末としては、粒径が１〜１００μｍの粉末を用いることが好ましい。また軟磁性材料のフレークとしては、上記粉末をボールミル、ローラー等で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合金の溶湯を水冷銅に衝突させて得られたアモルファスフレークなどを用いることが好ましい。
また軟磁性材料の粉末又はフレークを分散するプラスチックとしては、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００１７】
電磁遮蔽板１６に含まれる軟磁性材料は７５〜９５重量％であり、残部がプラスチックである。また電磁遮蔽板１６の電気抵抗率は１×１０ 9 〜６×１０ 9 Ω・ｃｍである。軟磁性材料を７５〜９５重量％に限定したのは、７５重量％未満では、表面が導電性材料や強磁性材料により形成された物品１１からアンテナ１４を電磁遮蔽できないからである。
【００１９】
一方、ＩＣチップ１３は図３に示すように、電源回路１３ａと、無線周波数（ＲＦ）回路１３ｂと、変調回路１３ｃと、復調回路１３ｄと、ＣＰＵ１３ｅと、このＣＰＵ１３ｅに接続され物品１１に固有の情報が記憶されるメモリ１３ｆとを有する。電源回路１３ａはコンデンサ（図示せず）を内蔵し、このコンデンサはアンテナ１４とともに共振回路を形成する。このコンデンサにはアンテナ１４が特定の周波数の電波（上記共振回路が共振する周波数）を受信したときにその相互誘導作用で生じる電力が充電される。電源回路１３ａはこの電力を整流し安定化してＣＰＵ１３ｅに供給し、ＩＣチップ１３を活性化する。メモリ１３ｆはＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（ramdom-access memory）及びＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read only memory）を含み、ＣＰＵ１３ｅの制御の下で後述するリーダライタ１７（図３）からの電波のデータ通信による読出しコマンドに応じて記憶されたデータの読出しを行うとともに、リーダライタ１７からの書込みコマンドに応じてデータの書込みが行われる。
【００２０】
上記ＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに記憶された物品１１固有の情報は図３に示すように、送受信アンテナ１８を有するリーダライタ１７により取出される。リーダライタ１７はＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに記憶された情報を読出しかつＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに情報を書込むように構成され、アンテナ１４と相互誘導作用するアンテナ１７ａと、このアンテナ１７ａから電波を発信しかつアンテナ１７ａの受けた電波を処理する処理部１７ｂと、ＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに記憶された情報を表示する表示部１７ｃとを有する。アンテナ１７ａは物品１１に取付けられたタグ１２のアンテナ１４に電波を発信しかつそのアンテナ１４からの電波を受信可能に構成される。また処理部１７ｂはアンテナ１７ａに接続され、バッテリを内蔵する電源回路１７ｄと、無線周波数（ＲＦ）回路１７ｅと、変調回路１７ｆと、復調回路１７ｇと、ＣＰＵ１７ｈと、このＣＰＵ１７ｈに接続されＩＣチップ１３から読取った情報を記憶するメモリ１７ｉとを有する。また処理部１７ｂのＣＰＵ１７ｈには入力部１７ｊが接続され、この入力部１７ｊにより入力された情報はＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに書込み可能に構成される。上記リーダライタ１７は倉庫の管理者により持運び可能に構成される。またＩＣチップ１３のメモリ１３ｆにはその物品１１の名称、材質、重量、成形年月日等が記憶される。更に上記タグ１２（電磁遮蔽板１６を含む。）は図示しないが接着剤又は両面粘着テープを介して物品１１の表面に取付けられる。
【００２１】
このように構成されたＲＦＩＤ用タグ１２の動作を図１〜図３に基づいて説明する。
倉庫の管理者はリーダライタ１７を用いて物品１１をチェックする。具体的にはリーダライタ１７のアンテナ１７ａをタグ１２に近付け、アンテナ１７ａからタグ１２のアンテナ１４に向けて２値化されたデジタル信号の質問信号を特定周波数の電波により送信する。リーダライタ１７から発せられるデジタル信号は、図示しない信号発生器から発せられ変調回路１７ｆで変調を受け、ＲＦ回路１７ｅでこの変調した信号を増幅してアンテナ１７ａから送信される。この変調には例えばＡＳＫ（振幅変調）、ＦＳＫ（周波数変調）又はＰＳＫ（位相変調）が挙げられる。送信された質問信号の電波はタグ１２のアンテナ１４に受信される。このときコイル１５とＩＣチップ１３の電源回路１３ａのコンデンサ（図示せず）により構成される共振回路は電磁遮蔽板１６により上記鋼板製の物品１１から電磁遮蔽される。即ち、上記質問信号の電波の発信により物品１１に渦電流が発生しても、共振回路は電磁遮蔽板１６により電磁遮蔽されて上記渦電流の影響を受けないので、共振回路のＱ値が低下することはなく、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化せず、共振の幅は鋭さを保つ。なお、外来ノイズが発生しても、上記共振回路は電磁遮蔽板１６により電磁遮蔽されて上記外来ノイズの影響を受けない。
【００２２】
このため、上記コンデンサには十分な量の電力が充電される、即ちアンテナ１７ａとアンテナ１４の相互誘導作用により十分な量の電力が電源回路１３ａのコンデンサに充電される。電源回路１３ａはこの電力を整流し安定化してＣＰＵ１３ｅに供給し、ＩＣチップ１３を活性化し、更にＲＦ回路１３ｂを介して復調回路１３ｄで元のデジタル信号の質問信号を再現させる。ＣＰＵ１３ｅはこの質問信号に基づいてメモリ１３ｆに書込まれていたその物品１１に関する情報を送信する。この情報の送信は２値化されたデータ信号をＩＣチップ１３の変調回路１３ｃで変調し、ＲＦ回路１３ｂで増幅してアンテナ１４から送出することにより行われる。送信されたデータはリーダライタ１７のアンテナ１７ａが受信し、処理部１７ｂはタグ１２からの物品１１固有の情報を表示部１７ｃに表示する。倉庫の管理者は表示部１７ｃに表示された情報を見てその物品１１の保管場所を変更したり或いは工場に搬送したりして在庫管理する。
【００２３】
また管理者はリーダライタ１７の入力部１７ｊから在庫管理した日付をＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに書込む。具体的にはリーダライタ１７のアンテナ１７ａからタグ１２のアンテナ１４に向けて上記在庫管理した日付を特定周波数の電波により送信する。この情報は２値化されたデジタル信号としてリーダライタ１７から発せられる。このデジタル信号は、図示しない信号発生器から発せられ変調回路１７ｆで変調を受け、ＲＦ回路１７ｅでこの変調した信号を増幅してアンテナ１７ａから送信される。送信された電波はタグ１２のアンテナ１４に受信され、この受信により、電源回路１３ａのコンデンサにはアンテナ１７ａとアンテナ１４の相互誘導作用で生じる電力が充電される。この結果、電源回路１３ａは電力を整流し安定化してＣＰＵ１３ｅに供給し、ＩＣチップ１３を活性化する。次にＩＣチップ１３のＲＦ回路１３ｂでは復調に必要な信号のみを取込み、復調回路１３ｄで上記情報のデジタル信号を再現させて、ＣＰＵ１３ｅによりこのデジタル信号をメモリ１３ｆに書込む。
【００２９】
なお、上記第１の実施の形態では、トランスポンダとしてＲＦＩＤ用タグを挙げたが、ＥＡＳ用タグ、リーダライタ又はその他のトランスポンダでもよい。
また、物品と電磁遮蔽板との間に高導電率層を介装し、この高導電率層を１×１０-2Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率を有する非磁性材料により形成してもよい。この場合、アンテナを含む共振回路が電磁遮蔽板により物品から電磁遮蔽され、かつ高導電率層により共振回路のＱ値が高められるので、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化せず、共振の幅が鋭くなる。また薄い高導電率層を介装するだけで、電磁遮蔽板の厚さを大幅に薄くすることができるので、トランスポンダ全体の厚さを薄くでき、しかも安価にトランスポンダを製造することができる。ここで、高導電率層を介装することによりＱ値が高くなるのは、電波が高導電率層により遮断され、高導電率層直下の物品に届かないため、高導電率層直下の物品の材質による共振回路の自己インダクタンスの変化が殆ど発生しないためである。
【００３０】
【実施例】
次に本発明の実施例を参考例及び比較例とともに詳しく説明する。
＜参考例１＞
図１及び図２に示すように、縦×横×厚さが５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．１ｍｍの薄いポリエチレンからなる第１絶縁シート２１の両面にアルミニウム箔を接着剤で貼り合わせたものを用意した。この第１絶縁シート２１の上面のアルミニウム箔に、中心から矩形の渦巻き状に巻回されたコイル１５とこのコイル１５の内端に電気的に接続された第１端子部３１を耐エッチング塗料のシルクスクリーン法により印刷し、第１絶縁シート２１の下面のアルミニウム箔に一端がコイル１５の外端に接続され他端が第１端子部３１近傍まで延びる第２端子部３２を耐エッチング塗料のシルクスクリーン法により印刷した。上記耐エッチング塗料を乾燥してエッチング処理を行った後に、第１絶縁シート２１を圧縮して破壊することによりコイル１５の外端と第２端子部３２の一端とを電気的に接続した。次にＩＣチップ１３を第１絶縁シート２１上にコイル１５の中心に位置するように接着し、ＩＣチップ１３と第１端子部３１とを電気的に接続するとともに、第１絶縁シート２１の所定部分を破壊してＩＣチップ１３と第２端子部３２の他端とを電気的に接続した。更にコイル１５及びＩＣチップ１３の上面に第１絶縁シート２１と同一材質及び同一形状の第２絶縁シート３２を接着した。これによりＩＣチップ１３及びコイル１５からなるタグ本体１８を形成した。
【００３１】
一方、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト焼結体を乳鉢ですりつぶし、ボールミル粉砕による粉砕後粒径１０μｍのふるいを通した粉末を用意した。この粉末を７５重量部と、エポキシ樹脂（プラスチック）を２５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合して型に入れ、縦×横×厚さが５０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を分散したエポキシ樹脂板からなる電磁遮蔽板１６を作製した。この電磁遮蔽板１６をタグ本体１８の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグ１２を得た。このＲＦＩＤ用タグ１２を参考例１とした。
【００３２】
＜参考例２＞
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を９０重量部と、エポキシ樹脂を１０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例２とした。
＜参考例３＞
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を９５重量部と、エポキシ樹脂を５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例３とした。
＜参考例４＞
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を７５重量部と、エポキシ樹脂を２５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例４とした。
【００３３】
＜参考例５＞
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を９０重量部と、エポキシ樹脂を１０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例５とした。
＜参考例６＞
Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト粉末を７５重量部と、エポキシ樹脂を２５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例６とした。
＜参考例７＞
Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト粉末を９０重量部と、エポキシ樹脂を１０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例７とした。
【００３４】
＜実施例１＞
電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を７５重量部と、エポキシ樹脂を２５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを実施例１とした。
＜実施例２＞
電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を９０重量部と、エポキシ樹脂を１０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを実施例２とした。
＜実施例３＞
電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を９５重量部と、エポキシ樹脂を５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを実施例３とした。
【００３５】
＜比較例１＞
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を７０重量部と、エポキシ樹脂を３０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例１とした。
＜比較例２＞
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を７０重量部と、エポキシ樹脂を３０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例２とした。
＜比較例３＞
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を９５重量部と、エポキシ樹脂を５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例３とした。
【００３６】
＜比較例４＞
Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト粉末を７０重量部と、エポキシ樹脂を３０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例４とした。
＜比較例５＞
Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト粉末を９５重量部と、エポキシ樹脂を５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例５とした。
＜比較例６＞
電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を７０重量部と、エポキシ樹脂を３０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例６とした。
【００３７】
＜比較試験１及び評価＞
参考例１〜７、実施例１〜３及び比較例１〜６のＲＦＩＤ用タグを縦×横×厚さが６０ｍｍ×６０ｍｍ×０．３ｍｍのアルミニウム製の板に密着させ、リーダライタの送受信アンテナを各タグから３００ｍｍ離した状態で、リーダライタから質問信号を送信したときに各タグが作動するか否か、即ち各タグから応答信号が戻ってくるか否かを調べた。
また各タグの電磁遮蔽板の比透磁率と各タグのＱ値を次のようにして測定した。電磁遮蔽板の比透磁率は電磁遮蔽板から切出した外径×内径×厚さがそれぞれ１０ｍｍ×６ｍｍ×２ｍｍのリング状サンプルに線径が０．１ｍｍの被覆銅線を１０〜８０回巻回してトロイダルコイルを作製し、このトロイダルコイルの１３．５６ＭＨｚにおける自己インダクタンスをインピダスアナライザを用いて測定した後に、この自己インダクタンスから算出して求めた。
【００３８】
また各タグのＱ値は各タグのアンテナに向って、電波の周波数を１２ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲で変化させたときのアンテナを含む共振回路の共振特性をネットワークアナライザを用いて測定した後に、その共振特性から算出して求めた。その結果を電磁遮蔽板の構成材料及び電気抵抗率とともに表１に示す。
なお、電磁遮蔽板の電気抵抗率は次のようにして求めた。先ず参考例１〜７、実施例１〜３及び比較例１〜６のタグに用いられた電磁遮蔽板から断面積が４ｍｍ2であって長さが５ｍｍである直方体状のブロックをそれぞれ作製した。次にこれらのブロックの両端面に電極を形成し、絶縁抵抗計を用いて抵抗値を測定した。更に抵抗値に上記ブロックの断面積を掛けて得られた値を上記ブロックの長さで割ることにより各電磁遮蔽板の電気抵抗率を求めた。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１から明らかなように、軟磁性材料としてＮｉ−Ｚｎ系フェライト複合材を用いた場合には、軟磁性材料の含有率が７５〜９５重量％であって、かつ電磁遮蔽板の電気抵抗率が１×１０9〜８×１０9Ω・ｃｍであると、タグが作動した。軟磁性材料としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト複合材を用いた場合には、軟磁性材料の含有率が７５〜９０重量％であって、かつ電磁遮蔽板の電気抵抗率が１×１０6〜１×１０9Ω・ｃｍであると、タグが作動した。また軟磁性材料としてＭｇ−Ｚｎ系フェライト複合材を用いた場合には、軟磁性材料の含有率が７５〜９０重量％であって、かつ電磁遮蔽板の電気抵抗率が５×１０6〜６×１０9Ω・ｃｍであると、タグが作動した。軟磁性材料としてカーボニル鉄複合材を用いた場合には、軟磁性材料の含有率が７５〜９５重量％であって、かつ電磁遮蔽板の電気抵抗率が１×１０9〜６×１０9Ω・ｃｍであると、タグが作動した。
更にタグが作動するためには、電磁遮蔽板の比透磁率が４以上であって、かつタグのＱ値が５０以上であることが必要であることが判った。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチックに分散することにより電磁遮蔽板を形成し、この電磁遮蔽板の表面上に設けられたコイルを電磁遮蔽板に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成し、電磁遮蔽板に含まれるカーボニル鉄からなる軟磁性材料を７５〜９５重量％とし電磁遮蔽板の電気抵抗率を１×１０9〜６×１０9Ω・ｃｍとし、電磁遮蔽板の比透磁率を４．５〜９．０とし、かつトランスポンダのＱ値を７０〜８７とし、更にプラスチックをエポキシ樹脂としたので、表面が導電性材料や強磁性材料により形成された物品に、アンテナを含むトランスポンダを取付けた状態で、トランスポンダに向って電波を発信すると、コイルは電磁遮蔽板により上記物品から電磁遮蔽される。この結果、コイルを含む共振回路のＱ値は低下せず、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化しないので、共振回路の共振の幅は鋭さを保ち、トランスポンダは確実に作動する。
【００４３】
また物品と電磁遮蔽板との間に高導電率層を介装し、この高導電率層を１×１０-2Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率を有する非磁性材料により形成すれば、アンテナを含む共振回路が電磁遮蔽板により物品から電磁遮蔽され、かつ高導電率層により共振回路のＱ値が高められるので、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化せず、共振の幅が鋭くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明第１実施形態のＲＦＩＤ用タグを物品に取付けた状態を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】 図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】 そのＲＦＩＤ用タグのアンテナにリーダライタのアンテナを対向させた状態を示すＲＦＩＤ用タグ及びリーダライタの回路構成図。
【符号の説明】
１１ 物品
１２ ＲＦＩＤ用タグ（トランスポンダ）
１３ ＩＣチップ
１４ アンテナ
１５ コイル
１６ 電磁遮蔽板
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦＩＤ（無線周波数識別：Radio Frequency Identification）技術を用いたタグや、ＥＡＳ（電子式物品監視：Electronic Article Surveillance）技術を用いたタグや、リーダライタ等のトランスポンダに用いられるアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、盗難監視用の物品に取付けられかつ送信アンテナから送信された特定周波数の電波に共振する共振回路を備えた盗難防止用タグを特許出願した（特開平１１−３３９１４３号）。この盗難防止用タグでは、物品の取付面と共振回路との間に、軟磁性粉末とプラスチック又はゴムとの複合材により形成され電磁遮蔽板が介装される。
このように構成された盗難防止用タグでは、このタグを導電性材料や強磁性材料により形成された物品の表面に取付け、送信アンテナから送信された電波により物品の表面に渦電流が発生しても、共振回路が電磁遮蔽板により電磁遮蔽されて上記渦電流の影響を受けないため、共振回路の自己インダクタンスは表面が絶縁性材料や非磁性材料により形成された物品にタグを取付けた場合と殆ど変わらない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特開平１１−３３９１４３号公報に示された盗難防止用タグでは、電磁遮蔽板に含まれる軟磁性材料の含有率及び電磁遮蔽板の電気抵抗率が規定されていないため、タグを取付ける物品の表面が導電性材料や強磁性材料により形成されている場合、電磁遮蔽板が物品の表面に発生した渦電流から共振回路を効果的に電磁遮蔽できず、共振回路の共振特性が変化してしまうおそれがあった。
本発明の目的は、電波がどのような方向から入射しても、或いはトランスポンダを取付けるための物品がどのような材質で形成されていても、アンテナのコイルを含む共振回路の共振特性が殆ど変化せず、ノイズの影響を受け難い、トランスポンダ用アンテナを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチック又はゴムに分散することにより形成された電磁遮蔽板１６と、電磁遮蔽板１６の表面上に設けられかつ電磁遮蔽板１６に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成されたコイル１５とを有するトランスポンダ用アンテナの改良である。
その特徴ある構成は、電磁遮蔽板１６に含まれるカーボニル鉄からなる軟磁性材料が７５〜９５重量％であって電磁遮蔽板１６の電気抵抗率が１×１０9〜６×１０9Ω・ｃｍであり、電磁遮蔽板１６の比透磁率が４．５〜９．０であって、かつトランスポンダ１２のＱ値が７０〜８７であり、更にプラスチックがエポキシ樹脂であるところにある。
【０００５】
この請求項１に記載されたトランスポンダ用アンテナ１２では、表面が導電性材料や強磁性材料により形成された物品１１に、上記アンテナ１４を含むトランスポンダ１２を取付けた状態で、トランスポンダ１２に向って電波を発信すると、コイル１５は電磁遮蔽板１６により上記物品１１から電磁遮蔽されるので、このコイル１５を含む共振回路のＱ値は低下せず、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化しない。
ここでＱ値とは角周波数をωとし、共振回路の抵抗分をｒとするとき、ωＬ／ｒで定義される数値であり、このＱ値が高いほど渦電流等による損失が少なくなり、共振の幅が鋭くなることが知られている。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に物品と電磁遮蔽板との間に高導電率層が介装され、高導電率層が１×１０-2Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率を有する非磁性材料により形成されたことを特徴とする。
この請求項２に記載されたトランスポンダ用アンテナでは、アンテナを含む共振回路が電磁遮蔽板により物品から電磁遮蔽され、かつ高導電率層により共振回路のＱ値が高められるので、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化せず、共振の幅が鋭くなる。また薄い高導電率層を介装することにより、電磁遮蔽板の厚さを大幅に薄くすることができるので、トランスポンダ全体の厚さを薄くでき、しかも安価にトランスポンダを製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、物品１１の表面にはトランスポンダであるＲＦＩＤ用タグ１２が取付けられる。このタグ１２は物品１１毎に異なる固有の情報が記憶されたＩＣチップ１３と、ＩＣチップ１３に電気的に接続されたアンテナ１４とを備える。物品１１はこの実施の形態では倉庫に保管された修理用の部品であり、鋼板等の導電性を有する磁性材料により形成される。またアンテナ１４は電磁遮蔽板１６と、電磁遮蔽板１６の表面上に第１絶縁シート２１を介して設けられかつ電磁遮蔽板１６に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成されたコイル１５とを有する。なお、ＩＣチップ１３とコイル１５によりタグ本体１８が構成される。また図１の符号２２はコイル１５及びＩＣチップ１３の上面を覆うための第２絶縁シートである。
【００１３】
上記電磁遮蔽板１６は軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチックに分散することにより形成される。軟磁性材料としては電磁軟鉄のカーボニル鉄が用いられる。
【００１６】
上記軟磁性材料の粉末としては、粒径が１〜１００μｍの粉末を用いることが好ましい。また軟磁性材料のフレークとしては、上記粉末をボールミル、ローラー等で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合金の溶湯を水冷銅に衝突させて得られたアモルファスフレークなどを用いることが好ましい。
また軟磁性材料の粉末又はフレークを分散するプラスチックとしては、エポキシ樹脂が挙げられる。
【００１７】
電磁遮蔽板１６に含まれる軟磁性材料は７５〜９５重量％であり、残部がプラスチックである。また電磁遮蔽板１６の電気抵抗率は１×１０ 9 〜６×１０ 9 Ω・ｃｍである。軟磁性材料を７５〜９５重量％に限定したのは、７５重量％未満では、表面が導電性材料や強磁性材料により形成された物品１１からアンテナ１４を電磁遮蔽できないからである。
【００１９】
一方、ＩＣチップ１３は図３に示すように、電源回路１３ａと、無線周波数（ＲＦ）回路１３ｂと、変調回路１３ｃと、復調回路１３ｄと、ＣＰＵ１３ｅと、このＣＰＵ１３ｅに接続され物品１１に固有の情報が記憶されるメモリ１３ｆとを有する。電源回路１３ａはコンデンサ（図示せず）を内蔵し、このコンデンサはアンテナ１４とともに共振回路を形成する。このコンデンサにはアンテナ１４が特定の周波数の電波（上記共振回路が共振する周波数）を受信したときにその相互誘導作用で生じる電力が充電される。電源回路１３ａはこの電力を整流し安定化してＣＰＵ１３ｅに供給し、ＩＣチップ１３を活性化する。メモリ１３ｆはＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（ramdom-access memory）及びＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read only memory）を含み、ＣＰＵ１３ｅの制御の下で後述するリーダライタ１７（図３）からの電波のデータ通信による読出しコマンドに応じて記憶されたデータの読出しを行うとともに、リーダライタ１７からの書込みコマンドに応じてデータの書込みが行われる。
【００２０】
上記ＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに記憶された物品１１固有の情報は図３に示すように、送受信アンテナ１８を有するリーダライタ１７により取出される。リーダライタ１７はＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに記憶された情報を読出しかつＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに情報を書込むように構成され、アンテナ１４と相互誘導作用するアンテナ１７ａと、このアンテナ１７ａから電波を発信しかつアンテナ１７ａの受けた電波を処理する処理部１７ｂと、ＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに記憶された情報を表示する表示部１７ｃとを有する。アンテナ１７ａは物品１１に取付けられたタグ１２のアンテナ１４に電波を発信しかつそのアンテナ１４からの電波を受信可能に構成される。また処理部１７ｂはアンテナ１７ａに接続され、バッテリを内蔵する電源回路１７ｄと、無線周波数（ＲＦ）回路１７ｅと、変調回路１７ｆと、復調回路１７ｇと、ＣＰＵ１７ｈと、このＣＰＵ１７ｈに接続されＩＣチップ１３から読取った情報を記憶するメモリ１７ｉとを有する。また処理部１７ｂのＣＰＵ１７ｈには入力部１７ｊが接続され、この入力部１７ｊにより入力された情報はＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに書込み可能に構成される。上記リーダライタ１７は倉庫の管理者により持運び可能に構成される。またＩＣチップ１３のメモリ１３ｆにはその物品１１の名称、材質、重量、成形年月日等が記憶される。更に上記タグ１２（電磁遮蔽板１６を含む。）は図示しないが接着剤又は両面粘着テープを介して物品１１の表面に取付けられる。
【００２１】
このように構成されたＲＦＩＤ用タグ１２の動作を図１〜図３に基づいて説明する。
倉庫の管理者はリーダライタ１７を用いて物品１１をチェックする。具体的にはリーダライタ１７のアンテナ１７ａをタグ１２に近付け、アンテナ１７ａからタグ１２のアンテナ１４に向けて２値化されたデジタル信号の質問信号を特定周波数の電波により送信する。リーダライタ１７から発せられるデジタル信号は、図示しない信号発生器から発せられ変調回路１７ｆで変調を受け、ＲＦ回路１７ｅでこの変調した信号を増幅してアンテナ１７ａから送信される。この変調には例えばＡＳＫ（振幅変調）、ＦＳＫ（周波数変調）又はＰＳＫ（位相変調）が挙げられる。送信された質問信号の電波はタグ１２のアンテナ１４に受信される。このときコイル１５とＩＣチップ１３の電源回路１３ａのコンデンサ（図示せず）により構成される共振回路は電磁遮蔽板１６により上記鋼板製の物品１１から電磁遮蔽される。即ち、上記質問信号の電波の発信により物品１１に渦電流が発生しても、共振回路は電磁遮蔽板１６により電磁遮蔽されて上記渦電流の影響を受けないので、共振回路のＱ値が低下することはなく、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化せず、共振の幅は鋭さを保つ。なお、外来ノイズが発生しても、上記共振回路は電磁遮蔽板１６により電磁遮蔽されて上記外来ノイズの影響を受けない。
【００２２】
このため、上記コンデンサには十分な量の電力が充電される、即ちアンテナ１７ａとアンテナ１４の相互誘導作用により十分な量の電力が電源回路１３ａのコンデンサに充電される。電源回路１３ａはこの電力を整流し安定化してＣＰＵ１３ｅに供給し、ＩＣチップ１３を活性化し、更にＲＦ回路１３ｂを介して復調回路１３ｄで元のデジタル信号の質問信号を再現させる。ＣＰＵ１３ｅはこの質問信号に基づいてメモリ１３ｆに書込まれていたその物品１１に関する情報を送信する。この情報の送信は２値化されたデータ信号をＩＣチップ１３の変調回路１３ｃで変調し、ＲＦ回路１３ｂで増幅してアンテナ１４から送出することにより行われる。送信されたデータはリーダライタ１７のアンテナ１７ａが受信し、処理部１７ｂはタグ１２からの物品１１固有の情報を表示部１７ｃに表示する。倉庫の管理者は表示部１７ｃに表示された情報を見てその物品１１の保管場所を変更したり或いは工場に搬送したりして在庫管理する。
【００２３】
また管理者はリーダライタ１７の入力部１７ｊから在庫管理した日付をＩＣチップ１３のメモリ１３ｆに書込む。具体的にはリーダライタ１７のアンテナ１７ａからタグ１２のアンテナ１４に向けて上記在庫管理した日付を特定周波数の電波により送信する。この情報は２値化されたデジタル信号としてリーダライタ１７から発せられる。このデジタル信号は、図示しない信号発生器から発せられ変調回路１７ｆで変調を受け、ＲＦ回路１７ｅでこの変調した信号を増幅してアンテナ１７ａから送信される。送信された電波はタグ１２のアンテナ１４に受信され、この受信により、電源回路１３ａのコンデンサにはアンテナ１７ａとアンテナ１４の相互誘導作用で生じる電力が充電される。この結果、電源回路１３ａは電力を整流し安定化してＣＰＵ１３ｅに供給し、ＩＣチップ１３を活性化する。次にＩＣチップ１３のＲＦ回路１３ｂでは復調に必要な信号のみを取込み、復調回路１３ｄで上記情報のデジタル信号を再現させて、ＣＰＵ１３ｅによりこのデジタル信号をメモリ１３ｆに書込む。
【００２９】
なお、上記第１の実施の形態では、トランスポンダとしてＲＦＩＤ用タグを挙げたが、ＥＡＳ用タグ、リーダライタ又はその他のトランスポンダでもよい。
また、物品と電磁遮蔽板との間に高導電率層を介装し、この高導電率層を１×１０-2Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率を有する非磁性材料により形成してもよい。この場合、アンテナを含む共振回路が電磁遮蔽板により物品から電磁遮蔽され、かつ高導電率層により共振回路のＱ値が高められるので、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化せず、共振の幅が鋭くなる。また薄い高導電率層を介装するだけで、電磁遮蔽板の厚さを大幅に薄くすることができるので、トランスポンダ全体の厚さを薄くでき、しかも安価にトランスポンダを製造することができる。ここで、高導電率層を介装することによりＱ値が高くなるのは、電波が高導電率層により遮断され、高導電率層直下の物品に届かないため、高導電率層直下の物品の材質による共振回路の自己インダクタンスの変化が殆ど発生しないためである。
【００３０】
【実施例】
次に本発明の実施例を参考例及び比較例とともに詳しく説明する。
＜参考例１＞
図１及び図２に示すように、縦×横×厚さが５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．１ｍｍの薄いポリエチレンからなる第１絶縁シート２１の両面にアルミニウム箔を接着剤で貼り合わせたものを用意した。この第１絶縁シート２１の上面のアルミニウム箔に、中心から矩形の渦巻き状に巻回されたコイル１５とこのコイル１５の内端に電気的に接続された第１端子部３１を耐エッチング塗料のシルクスクリーン法により印刷し、第１絶縁シート２１の下面のアルミニウム箔に一端がコイル１５の外端に接続され他端が第１端子部３１近傍まで延びる第２端子部３２を耐エッチング塗料のシルクスクリーン法により印刷した。上記耐エッチング塗料を乾燥してエッチング処理を行った後に、第１絶縁シート２１を圧縮して破壊することによりコイル１５の外端と第２端子部３２の一端とを電気的に接続した。次にＩＣチップ１３を第１絶縁シート２１上にコイル１５の中心に位置するように接着し、ＩＣチップ１３と第１端子部３１とを電気的に接続するとともに、第１絶縁シート２１の所定部分を破壊してＩＣチップ１３と第２端子部３２の他端とを電気的に接続した。更にコイル１５及びＩＣチップ１３の上面に第１絶縁シート２１と同一材質及び同一形状の第２絶縁シート３２を接着した。これによりＩＣチップ１３及びコイル１５からなるタグ本体１８を形成した。
【００３１】
一方、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト焼結体を乳鉢ですりつぶし、ボールミル粉砕による粉砕後粒径１０μｍのふるいを通した粉末を用意した。この粉末を７５重量部と、エポキシ樹脂（プラスチック）を２５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合して型に入れ、縦×横×厚さが５０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を分散したエポキシ樹脂板からなる電磁遮蔽板１６を作製した。この電磁遮蔽板１６をタグ本体１８の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグ１２を得た。このＲＦＩＤ用タグ１２を参考例１とした。
【００３２】
＜参考例２＞
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を９０重量部と、エポキシ樹脂を１０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例２とした。
＜参考例３＞
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を９５重量部と、エポキシ樹脂を５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例３とした。
＜参考例４＞
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を７５重量部と、エポキシ樹脂を２５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例４とした。
【００３３】
＜参考例５＞
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を９０重量部と、エポキシ樹脂を１０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例５とした。
＜参考例６＞
Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト粉末を７５重量部と、エポキシ樹脂を２５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例６とした。
＜参考例７＞
Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト粉末を９０重量部と、エポキシ樹脂を１０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを参考例７とした。
【００３４】
＜実施例１＞
電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を７５重量部と、エポキシ樹脂を２５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを実施例１とした。
＜実施例２＞
電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を９０重量部と、エポキシ樹脂を１０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを実施例２とした。
＜実施例３＞
電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を９５重量部と、エポキシ樹脂を５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを実施例３とした。
【００３５】
＜比較例１＞
Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を７０重量部と、エポキシ樹脂を３０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例１とした。
＜比較例２＞
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を７０重量部と、エポキシ樹脂を３０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例２とした。
＜比較例３＞
Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト粉末を９５重量部と、エポキシ樹脂を５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例３とした。
【００３６】
＜比較例４＞
Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト粉末を７０重量部と、エポキシ樹脂を３０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例４とした。
＜比較例５＞
Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト粉末を９５重量部と、エポキシ樹脂を５重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例５とした。
＜比較例６＞
電磁軟鉄粉末であるカーボニル鉄粉末を７０重量部と、エポキシ樹脂を３０重量部とを少量のアセトン中で十分に混合したことを除いて、参考例１と同様にして電磁遮蔽板を作製した。この電磁遮蔽板を参考例１と同一のタグ本体の下面に貼付けてＲＦＩＤ用タグを得た。このＲＦＩＤ用タグを比較例６とした。
【００３７】
＜比較試験１及び評価＞
参考例１〜７、実施例１〜３及び比較例１〜６のＲＦＩＤ用タグを縦×横×厚さが６０ｍｍ×６０ｍｍ×０．３ｍｍのアルミニウム製の板に密着させ、リーダライタの送受信アンテナを各タグから３００ｍｍ離した状態で、リーダライタから質問信号を送信したときに各タグが作動するか否か、即ち各タグから応答信号が戻ってくるか否かを調べた。
また各タグの電磁遮蔽板の比透磁率と各タグのＱ値を次のようにして測定した。電磁遮蔽板の比透磁率は電磁遮蔽板から切出した外径×内径×厚さがそれぞれ１０ｍｍ×６ｍｍ×２ｍｍのリング状サンプルに線径が０．１ｍｍの被覆銅線を１０〜８０回巻回してトロイダルコイルを作製し、このトロイダルコイルの１３．５６ＭＨｚにおける自己インダクタンスをインピダスアナライザを用いて測定した後に、この自己インダクタンスから算出して求めた。
【００３８】
また各タグのＱ値は各タグのアンテナに向って、電波の周波数を１２ＭＨｚ〜１５ＭＨｚの範囲で変化させたときのアンテナを含む共振回路の共振特性をネットワークアナライザを用いて測定した後に、その共振特性から算出して求めた。その結果を電磁遮蔽板の構成材料及び電気抵抗率とともに表１に示す。
なお、電磁遮蔽板の電気抵抗率は次のようにして求めた。先ず参考例１〜７、実施例１〜３及び比較例１〜６のタグに用いられた電磁遮蔽板から断面積が４ｍｍ2であって長さが５ｍｍである直方体状のブロックをそれぞれ作製した。次にこれらのブロックの両端面に電極を形成し、絶縁抵抗計を用いて抵抗値を測定した。更に抵抗値に上記ブロックの断面積を掛けて得られた値を上記ブロックの長さで割ることにより各電磁遮蔽板の電気抵抗率を求めた。
【００３９】
【表１】
表１から明らかなように、軟磁性材料としてＮｉ−Ｚｎ系フェライト複合材を用いた場合には、軟磁性材料の含有率が７５〜９５重量％であって、かつ電磁遮蔽板の電気抵抗率が１×１０9〜８×１０9Ω・ｃｍであると、タグが作動した。軟磁性材料としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト複合材を用いた場合には、軟磁性材料の含有率が７５〜９０重量％であって、かつ電磁遮蔽板の電気抵抗率が１×１０6〜１×１０9Ω・ｃｍであると、タグが作動した。また軟磁性材料としてＭｇ−Ｚｎ系フェライト複合材を用いた場合には、軟磁性材料の含有率が７５〜９０重量％であって、かつ電磁遮蔽板の電気抵抗率が５×１０6〜６×１０9Ω・ｃｍであると、タグが作動した。軟磁性材料としてカーボニル鉄複合材を用いた場合には、軟磁性材料の含有率が７５〜９５重量％であって、かつ電磁遮蔽板の電気抵抗率が１×１０9〜６×１０9Ω・ｃｍであると、タグが作動した。
更にタグが作動するためには、電磁遮蔽板の比透磁率が４以上であって、かつタグのＱ値が５０以上であることが必要であることが判った。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチックに分散することにより電磁遮蔽板を形成し、この電磁遮蔽板の表面上に設けられたコイルを電磁遮蔽板に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成し、電磁遮蔽板に含まれるカーボニル鉄からなる軟磁性材料を７５〜９５重量％とし電磁遮蔽板の電気抵抗率を１×１０9〜６×１０9Ω・ｃｍとし、電磁遮蔽板の比透磁率を４．５〜９．０とし、かつトランスポンダのＱ値を７０〜８７とし、更にプラスチックをエポキシ樹脂としたので、表面が導電性材料や強磁性材料により形成された物品に、アンテナを含むトランスポンダを取付けた状態で、トランスポンダに向って電波を発信すると、コイルは電磁遮蔽板により上記物品から電磁遮蔽される。この結果、コイルを含む共振回路のＱ値は低下せず、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化しないので、共振回路の共振の幅は鋭さを保ち、トランスポンダは確実に作動する。
【００４３】
また物品と電磁遮蔽板との間に高導電率層を介装し、この高導電率層を１×１０-2Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率を有する非磁性材料により形成すれば、アンテナを含む共振回路が電磁遮蔽板により物品から電磁遮蔽され、かつ高導電率層により共振回路のＱ値が高められるので、共振回路の自己インダクタンスは殆ど変化せず、共振の幅が鋭くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明第１実施形態のＲＦＩＤ用タグを物品に取付けた状態を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】 図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】 そのＲＦＩＤ用タグのアンテナにリーダライタのアンテナを対向させた状態を示すＲＦＩＤ用タグ及びリーダライタの回路構成図。
【符号の説明】
１１ 物品
１２ ＲＦＩＤ用タグ（トランスポンダ）
１３ ＩＣチップ
１４ アンテナ
１５ コイル
１６ 電磁遮蔽板
Claims (2)
- 軟磁性材料の粉末又はフレークをプラスチックに分散することにより形成された電磁遮蔽板(16)と、前記電磁遮蔽板(16)の表面上に設けられかつ前記電磁遮蔽板(16)に直交する軸線を中心とする渦巻き状に形成されたコイル(15)とを有するトランスポンダ用アンテナにおいて、
前記電磁遮蔽板(16)に含まれるカーボニル鉄からなる軟磁性材料が７５〜９５重量％であって前記電磁遮蔽板(16)の電気抵抗率が１×１０9〜６×１０9Ω・ｃｍであり、前記電磁遮蔽板(16)の比透磁率が４．５〜９．０であって、かつ前記トランスポンダ(12)のＱ値が７０〜８７であり、更に前記プラスチックがエポキシ樹脂であることを特徴とするトランスポンダ用アンテナ。 - 物品と電磁遮蔽板との間に高導電率層が介装され、前記高導電率層が１×１０-2Ω・ｃｍ以下の電気抵抗率を有する非磁性材料により形成された請求項１記載のトランスポンダ用アンテナ。
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