JP3621655B2 - Ｒｆｉｄタグ構造及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナコイルを使用して電磁波で通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency-IDentification）タグ構造及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁波による通信装置として、アンテナコイルと制御装置を有するＲＦＩＤタグがあり、例えば、物品の管理等の用途に使用されている。
【０００３】
通信に使用される電磁波は互いに９０度の異なる電界波と磁界波からなり、この磁界成分を構成する磁束がアンテナコイルを鎖交することによって誘起する起電力（または電流）を利用して通信が出来る。
【０００４】
電磁波による通信距離は、通信可能な磁束密度レベルを保持する磁界の領域内に、送信側と受信側のアンテナコイルが共に存在する必要がある。この通信可能な磁界領域の大きさ、即ち、通信距離は送信側のパワーレベルに依存するが、同一パワーであれば受信側であるＲＦＩＤタグにおけるアンテナコイルの指向性が大きく影響する。
【０００５】
例えば、ＲＦＩＤタグを金属面に取り付ける場合、タグ送受信用の電磁波によって生成する交流磁界により金属内に渦電流が発生する。この渦電流は送受信用の磁束に反発する磁束を生成し、それによって送受信用の磁束が減衰し、送受信が困難になることが多い。このような原磁束を減衰させる材料を、以下「導電性材料」という。
【０００６】
そこで、導電性材料で作られた部材にＲＦＩＤタグを取り付ける場合、ＲＦＩＤタグと導電性部材の取付面の間に磁性体を配置し、そこへ送受信用磁束を通すことによって導電性部材に磁束が入り込んで渦電流の発生を抑制する方法が知られている。
【０００７】
そして、この磁性体として、より透磁率の高いシート状のアモルファス磁性体等のシート状磁性体を使用することによりスペースをあまり増加させることなく薄いシートでも磁束を効率よくバイパスさせるという方法も提案されている（特開平8-79127号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来例では、ＲＦＩＤタグの送受信アンテナコイルの全面に亘ってシート状磁性体を配置していた。ところが、本発明者等が種々研究した結果、アンテナコイルの全面にシート状磁性体を配置した場合、ＲＦＩＤタグに対する外部からの送受信感度は、それを配置しない場合よりは多少は改善されても実用上それ程変化はなく、場合によってはシート状磁性体を経る磁束の閉ループを生成し、それによって、かえって感度が低下することが判明した。
【０００９】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、ＲＦＩＤタグのアンテナコイルに形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に延長して高透磁率のシート状磁性体を配置することで該ＲＦＩＤタグが金属等の導電性部材に近接して取り付けられる場合であっても導電性部材による磁束の減衰を大幅に抑制して通信可能距離を伸ばすことが出来るＲＦＩＤタグ構造及びその製造方法を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ＲＦＩＤタグに使用されるアンテナコイルには同心円盤状（空心の円形コイル）と、棒状の磁性体コアに導体を螺旋状に巻回したシリンダ状があるが、本発明者等の研究及び実験によれば、何れにおいても、その磁束発生部位（アンテナコイルに電流を流した時、アンペアの法則により磁束を発生する主要な部分）から一方の外側に高透磁率を有するシート状の磁性体（以下、特別な場合を除いて、単に「シート状磁性体」という）を延長することによりＲＦＩＤタグに接近配置された導電性部材の影響による感度低下が抑制されると共に、その方向における指向性が高くなり、通信距離が伸びることが判明した。
【００１１】
そして、その延長方向における通信可能な磁束領域はシート状磁性体を延長しない場合よりも拡大する。
【００１２】
例えば、同心円盤状のアンテナコイルを利用したＲＦＩＤタグの場合は、アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイルの内周部との中間付近に磁束発生部位が存在し、磁束はその磁束発生部位を通ってアンテナコイルの導線の周りに比較的高い密度のループを形成する。
【００１３】
尚、磁束発生部位は点ではなく、アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイルの内周部の中間点を中心とする比較的狭い領域として存在する。そこで、同心円盤状のアンテナコイルにおける特定の面方向（半径方向）外側に指向性を高めたい時には、その磁束発生部位から指向性を高めたい面方向に、例えば、扇形状や方形状等に形成した高透磁率を有するシート状磁性体を延長して配置する。
【００１４】
すると、磁束発生部位からの磁束のかなりの部分が高透磁率のシート状磁性体により面方向（半径方向）に導かれ、結果として、その面方向外側における通信可能な磁束領域が拡大される。尚、磁束は広がる特性を有するので延長した面方向外側を中心として三次元的に通信可能な磁束領域が拡大する。
【００１５】
一方、磁束発生部位よりもアンテナコイルの内側、例えば、アンテナコイルの径中心に向かう方向へも同時にシート状磁性体を延長すると、その延長距離に比例して通信可能な磁束領域が次第に減少する傾向を示し、アンテナコイルの径中心まで延長すると、シート状磁性体を配置しない場合よりもかえって減少することが実験により判明した。
【００１６】
尚、同心円盤状のアンテナコイルの面方向両側にシート状磁性体を延長すると、該シート状磁性体の効果は相殺されてしまうので好ましくない。
【００１７】
従って、同心円盤状のアンテナコイルに配置するシート状磁性体は磁束発生部位よりも面方向外側の一方に延長することが好ましく、同時にアンテナコイルの径中心方向内側に延長する時は比較的小さな距離に留めるべきである。
【００１８】
一方、シリンダ状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグの場合は、コアの先端部付近に磁束発生部位が存在し、磁束は、その磁束発生部位から軸方向に出て反対側の先端部に向かうループを形成する。
【００１９】
そこで、シリンダ状のアンテナコイルにおける軸方向外側の指向性を高めたい時には、その磁束発生部位から軸方向外側にシート状磁性体を延長する。すると、磁束発生部位からの磁束のかなりの部分が高透磁率のシート状磁性体により軸方向外側に導かれ、結果として、その軸方向における通信可能な磁束領域が拡大される。
【００２０】
尚、この場合も延長した軸方向を中心として三次元的に通信可能な磁束領域が拡大する。また、このように構成すると、磁束のループが大きくなるので、結果として反対側の先端部から軸方向外側における通信可能な磁束領域も略同じ大きさで拡大される現象が起こる。
【００２１】
尚、シート状磁性体を磁束発生部位から軸中心方向にも同時に延長すると、通信可能な磁束領域は次第に減少し、軸方向中心点を超えると急激に減少する。従って、シリンダ状アンテナコイルに配置するシート状磁性体は、磁束発生部位から軸方向外側に延長することが好ましく、同時に軸中心方向に延長する場合は比較的短い距離に留めるべきである。
【００２２】
本発明で使用する「高透磁率のシート状磁性体」とは、鉄や一般の磁気コアよりも高い透磁率、例えば、比透磁率で１万以上の高い透磁率を有するものである。尚、比透磁率は磁性体の透磁率と真空の透磁率との比である。
【００２３】
このような高透磁率磁性体として、シート状に形成したアモルファス磁性体を使用することが好ましい。アモルファス磁性体の比透磁率は、一般に３万〜５０万程度の範囲にある。
【００２４】
高透磁率の磁性体を使用することにより、ＲＦＩＤタグが金属等の導電性部材に接近して取り付けられる場合でも、導電性部材に吸収される磁束を高透磁率の磁性体に効果的に導くことが出来るので、通信に利用出来る磁束の減少を大幅に抑制出来る。
【００２５】
また、高透磁率の磁性体として代表的なものはアモルファス磁性体であるが、アモルファス磁性体の単位重量当たりの価格は現状では非常に高い。従って、アモルファス磁性体をシート状とすることで、少ない材料でも通信距離の拡大効果が高く、コスト的にも極めて有利である。
【００２６】
また、シート状であるため重量増加が極めて少なく、軽量化を図ることが出来るため携帯用の通信装置等に使用される場合でも好ましい。
【００２７】
また、アモルファス磁性体などのシート状磁性体は、例えば１０μｍ〜５０μｍ程度の厚さとすることにより、可撓性と実用上の強度の両方を満たすシートに形成出来る。可撓性を有するシート状磁性体を使用すると、変形可能なので湾曲させたりして容易にＲＦＩＤタグと一体化することが出来る。
【００２８】
そして、前記目的を達成するための本発明に係るＲＦＩＤタグ構造は、円盤状に形成されたアンテナコイルと制御部とを有し、電磁波で通信するＲＦＩＤタグ構造において、高透磁率を有するシート状磁性体が前記アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイルの内周部との中間に形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に延長するように配置され、該アンテナコイルの外側に配置された第１のシート材と、前記シート状磁性体の外側に配置された第２のシート材が互いに接合されたことを特徴とする。
【００２９】
本発明は、上述の如く構成したので、ＲＦＩＤタグが金属等の導電性部材に接近して取り付けられる場合でも、該導電性部材に吸収される磁束を、高透磁率のシート状の磁性体に効果的に導くことが出来るので、通信に利用出来る磁束の減少を大幅に抑制出来る。また、特定方向への通信指向性が高くなり、それによって通信距離が拡大する。
【００３０】
また、ＲＦＩＤタグと、シート状磁性体とは、第１のシート材と、第２のシート材により挟まれて互いに安定な位置関係を維持出来るので、その指向性等も安定化する。
【００３１】
また、第１のシート材と、第２のシート材とを互いに接合するので、ＲＦＩＤタグ及びシート状磁性体を内部に密閉出来、耐水性、耐ガス性等を持たせることが出来る。
【００３２】
また、前記高透磁率を有するシート状磁性体がシート状のアモルファス磁性体である場合には好ましい。
【００３３】
また、前記アンテナコイルが円盤状に形成され、該アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイルの内周部との中間に形成される磁性発生部位から該アンテナコイルの外側に前記高透磁率のシート状磁性体が延長して配置された場合には好ましい。
【００３４】
また、本発明に係るＲＦＩＤタグ構造の製造方法は、アンテナコイルと制御部とを有し、電磁波で通信するＲＦＩＤタグ構造の製造方法において、細長い第１のシート材に沿って複数のＲＦＩＤタグを所定間隔で配列固定すると共に、細長い第２のシート材に沿って複数の高透磁率のシート状磁性体を所定間隔で配列固定し、次に前記各ＲＦＩＤタグと、前記各シート状磁性体とを夫々ペアとして位置合わせし、前記第１のシート材と前記第２のシート材とを互いに接合したことを特徴とする。
【００３５】
上記製造方法によれば、前述のＲＦＩＤタグ構造を効率よく且つ安価に製造することが出来る。
【００３６】
また、互いに接合された前記第１のシート材と、前記第２のシート材とに前記各ＲＦＩＤタグ構造を分離する分割部を形成した場合には、該分割部で個々のＲＦＩＤタグ構造を容易に分離することが出来る。
【００３７】
また、前記シート状磁性体は、スクリーン印刷により配列固定することが出来る。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係るＲＦＩＤタグ構造及びその製造方法の一実施形態を具体的に説明する。図１（ａ），（ｂ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグを第１のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図、図２（ａ），（ｂ）は扇形状のシート状磁性体を第２のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【００３９】
図３はＲＦＩＤタグと、シート状磁性体とを夫々ペアとして位置合せしながら第１、第２のシート材を重ね合わせる様子を示す側面図、図４（ａ），（ｂ）はＲＦＩＤタグと、シート状磁性体との周囲で第１、第２のシート材を加熱、加圧して接合する様子を示す側面図及び平面図である。
【００４０】
図５（ａ），（ｂ）は接合した第１のシート材の裏面に接着剤層及び離型層を順次積層し、各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分に直線のミシン目等の分割部を設けた様子を示す側面図及び平面図である。
【００４１】
図６（ａ）は各ＲＦＩＤタグの接合境界線の外側に円形のミシン目等の分割部を設けた様子を示す平面図、図６（ｂ）は円形のミシン目等の分割部に沿ってＲＦＩＤタグ構造を切り離した様子を示す平面図である。
【００４２】
図７（ａ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグの構成を示す平面図、図７（ｂ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグに発生する磁界の様子を示す側面図、図８はＲＦＩＤタグの制御系の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図９は同心円盤状のアンテナコイルにより発生する磁束による電界特性であってシート状磁性体が有る場合と無い場合の比較を示す図、図10は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグにおけるアンテナコイル面方向の通信可能な磁束領域（通信可能最大距離）を示す模式図である。
【００４４】
図11（ａ），（ｂ）はシリンダ状のアンテナコイルを有する複数のＲＦＩＤタグを第１のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図、図12（ａ），（ｂ）は方形状のシート状磁性体を第２のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【００４５】
図13（ａ）はＲＦＩＤタグと、シート状磁性体との周囲で第１、第２のシート材を加熱、加圧して接合した第１のシート材の裏面に接着剤層及び離型層を順次積層し、各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分に直線のミシン目等の分割部を設けた様子を示す側面図であり、図13（ｂ）はミシン目等の分割部に沿ってＲＦＩＤタグ構造を切り離した様子を示す平面図である。
【００４６】
図14はシリンダ状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグの構成及び該アンテナコイルに発生する磁界の様子を示す図である。
【００４７】
図15は参考例としてＲＦＩＤタグ構造のシリンダ状のアンテナコイルにより発生する磁束による電界特性を示す図、図16は図15に示すＲＦＩＤタグ構造におけるアンテナコイル軸方向の通信可能な磁束領域（通信可能最大距離）を示す模式図である。
【００４８】
先ず、図１〜図10を用いて、ＲＦＩＤタグ構造の一例として、同心円盤状のアンテナコイル２ａを有するＲＦＩＤタグ１ａを採用した場合の構成について説明する。本実施形態で好適に採用されるＲＦＩＤタグ１ａ，１ｂは、電磁結合方式、電磁誘導方式のＲＦＩＤタグであり、本実施形態では、電磁誘導方式のＲＦＩＤタグを用いた場合の一実施形態について以下に説明する。
【００４９】
図１〜図７に示すＲＦＩＤタグ１ａは、アンテナコイル２ａを使用して電磁波で通信を行うＲＦＩＤタグ構造の一例であって、図７（ａ）に示すように、同心円盤状のアンテナコイル２ａと、制御部となる半導体ＩＣチップ４とがプリント回路基板等を介さずに直結して構成されており、これによりＲＦＩＤタグ１ａの小型化を実現している。
【００５０】
半導体ＩＣチップ４はＩＣ（半導体集積回路）チップやＬＳＩ（半導体大規模集積回路）チップ等の一体的にパッケージされて構成されたものであり、該半導体ＩＣチップ４の内部には、図８に示すように、制御部となるＣＰＵ４ａ、記憶部となるメモリ４ｂ、送受信機４ｃ及び蓄電手段となるコンデンサ４ｄが設けられている。
【００５１】
図示しない外部のリードライト端末機等から発信された信号は、送受信機４ｃを介してＣＰＵ４ａに伝達され、電力はコンデンサ４ｄに蓄電される。尚、蓄電手段となるコンデンサ４ｄが無く、外部のリードライト端末機等から連続的に半導体ＩＣチップ４に電力が供給されるものでも良い。
【００５２】
ＣＰＵ４ａは中央演算処理装置であり、メモリ４ｂに格納されたプログラムや各種データを読み出し、必要な演算や判断を行い、各種制御を行うものである。
【００５３】
メモリ４ｂにはＣＰＵ４ａが動作するための各種プログラムや電磁誘導タグ１ａが設置された物品の各種固有情報が記憶されている。
【００５４】
また、図７に示す同心円盤状のアンテナコイル２ａの一例としては、直径３０μｍ程度の銅線が単線巻きで径方向に多重層をなして同心円盤状に巻かれており、そのアンテナコイル２ａのインダクタンスは９．５mH（周波数１２５kHz）程度で、該アンテナコイル２ａに共振用に別途接続されたコンデンサの静電容量は１７０pF（周波数１２５kHz）程度であった。
【００５５】
本実施形態のＲＦＩＤタグ１ａは、無線周波が１波の振幅偏移変調（ＡＳＫ；Amplitude Shift Keying）の無線通信方式を使い、共振周波数帯域も広い、線径も数十ミクロンの空心のアンテナコイル２ａで特殊な送受信回路を組み込んだ消費電力の非常に少ないＣＭＯＳ−ＩＣを使ったＲＦＩＤタグ１ａを採用した。
【００５６】
従来、電磁誘導方式、電磁結合方式のＲＦＩＤタグは、内部に埋設されたアンテナコイルを貫く磁界の変化により電力の受電及び信号の送受信を可能にするものであるためＲＦＩＤタグの設置場所付近にＲＦＩＤタグの通信や電力搬送を行う際に生じる磁界により渦電流を発生して通信に影響を及ぼす磁性体や金属等の導電性部材が存在すると、その導電性部材の影響によって磁界が減衰して利用出来なくなるという固定観念があったためにＲＦＩＤタグの近辺から磁性体や金属物品を排除するのが常識であり、金属容器や金属物品にＲＦＩＤタグを取り付けようとする試みはこれまでなされていなかった。
【００５７】
そこで、本発明者等は、金属や磁性体等の導電性部材へのＲＦＩＤタグの有効利用を目的として、ＲＦＩＤタグの設置場所付近に導電性部材が存在すると、該導電性部材の影響によって磁界が減衰して使用出来なくなるという技術的背景に基づき、これを解決すべく、鋭意研究と実験を重ねた結果、ＲＦＩＤタグを導電性部材に取り付けても、高透磁率を有するシート状磁性体をＲＦＩＤタグのアンテナコイルに形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に延長するように配置すれば効果的に磁束を誘導して外部との電磁波交信が可能であることを見い出し、これにより導電性部材に対するＲＦＩＤタグの有効利用を実現させたものである。
【００５８】
ＲＦＩＤタグでは外部のリードライト端末機等から送信された交流磁界をＲＦＩＤタグに内蔵されたアンテナコイルの共振周波数により受信する。その際に従来のＲＦＩＤタグは、通信距離を伸ばすために周波数偏移変調（ＦＳＫ；Frequency Shift Keying）方式で無線周波は、例えば、１２５kHzと１１７kHzの２波を使用し、尚且つ受信電力を増やすためアンテナコイルにフェライトコアを使い、コイルの線径を太くして複数巻きにして通信距離を伸ばす方式が一般的であった。
【００５９】
無線周波を２波使う周波数偏移変調（ＦＳＫ）方式は、金属や磁性体等の導電性部材が近づくと受信周波数がずれて受信電力が低下すると共に通信エラーが発生して通信が出来なくなり通信距離が極端に低下し、実用上、使用不可能になるためＲＦＩＤタグは、金属や磁性体等の導電性部材に取り付けて使用することは不可能であるとの固定観念が支配的であった。
【００６０】
しかしながら、最近では無線周波は、１波の振幅偏移変調（ＡＳＫ）の無線通信方式を使い、共振周波数帯域も広い、線径も数十ミクロンの空心アンテナコイルで特殊な送受信回路を組み込んだ消費電力の非常に少ないＣＭＯＳ−ＩＣを使ったＲＦＩＤタグが提案された。
【００６１】
このＲＦＩＤタグは金属や磁性体等の導電性部材が近くにあっても振幅偏移変調（ＡＳＫ）の無線通信方式を使い、ＦＳＫに比べて共振周波数帯域が広いため、周波数がずれても受信電力は低下せず、無線通信も殆んど影響を受けないことが本発明者等が行った実験結果により判明した。
【００６２】
本発明に係るＲＦＩＤタグ構造は、高透磁率を有するシート状磁性体であるアモルファス磁性体シート５をＲＦＩＤタグ１ａにおけるアンテナコイル２ａの片面に平行に配置する。その際、アモルファス磁性体シート５をアンテナコイル２ａの磁束発生部位から該アンテナコイル２ａの外側に延長するように配置し、更にＲＦＩＤタグ１ａの表面側に第１のシート材６を設け、アモルファス磁性体シート５の表面側に第２のシート材７を設け、それ等第１、第２のシート材６，７を互いに接合したものである。
【００６３】
また、本発明に係るＲＦＩＤタグ構造の製造方法は、先ず、細長い第１のシート材６に沿って複数のＲＦＩＤタグ１ａを所定間隔で配列して固定し、細長い第２のシート材７に沿って複数のシート状磁性体であるアモルファス磁性体シート５を所定間隔で配列して固定する。
【００６４】
次に各ＲＦＩＤタグ１ａと各アモルファス磁性体シート５を夫々ペアとして位置合せし、第１、第２のシート材６，７を互いに熱圧着等により接合する。
【００６５】
図１では同心円盤状のアンテナコイル２ａを有する複数のＲＦＩＤタグ１ａを接着剤８等により細長い第１のシート材６に所定間隔で配列固定した様子を示し、一方、図２では高透磁率のシート状磁性体となるシート状のアモルファス磁性体シート５を扇形に形成し、複数の該アモルファス磁性体シート５を接着剤８等により細長い第２のシート材７に所定間隔で配列固定した様子を示す。
【００６６】
ここで、アモルファス磁性体シート５は、アモルファス合金をシート状に形成したものであり、この非晶質合金は一般に超急冷法により靱性のある箔体に形成される。アモルファス磁性体シート５の特徴としては透磁率が高い、保磁力が小さい、鉄損が小さく、ヒステリシス損失、渦電流損失が少ない、磁歪を広い範囲で制御出来る、電気抵抗率が高く温度変化が小さい、熱膨張係数や剛性率の温度係数が小さいこと等がある。
【００６７】
また、このアモルファス合金はフレーク状に形成することが出来る。このフレーク状に形成されたアモルファス合金は、例えば、株式会社リケン製のアモリシックシート（商品名）のようにシート状に形成される。
【００６８】
即ち、このアモリシックシートは高透磁率コバルトアモルファス合金の笹の葉状フレークを絶縁フィルムに均一に分散し、サンドイッチ状に固定したシートである。
【００６９】
また、フレーク状のアモルファス磁性体を散布した状態で、これをシート状に成形することにより構成した磁性保護シートを使用することでも良い。
【００７０】
尚、アモルファス磁性体シート５はアモルファス合金の微粉末を樹脂バインダに高濃度で練り込み、それをスクリーン印刷等により直接、第２のシート材７上に形成しても良く、その場合は、接着剤８等が不要であるため製造が容易である。
【００７１】
第１、第２のシート材６，７は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド塩化ビニル樹脂、或いは、それ等の共重合体からなる柔軟な樹脂製のシート材を使用することが出来、加熱、加圧処理により互いに溶着して接合可能であり、透明、半透明或いは不透明なシート材で構成される。
【００７２】
特に第２のシート材７を透明または半透明とすることにより、アモルファス磁性体シート５が外部から視認出来るので指向性の方向等が容易に判断出来、設置、施工が容易になる。
【００７３】
そして、複数のＲＦＩＤタグ１ａを固定配列した細長い第１のシート材６、及び複数のアモルファス磁性体シート５を固定配列した細長い第２のシート材７を、夫々ロール状に巻回しておき、それ等を繰り出しながら対向させて位置合せを行い、熱溶着により順次接合していくことが出来る。
【００７４】
図３は第１のシート材６に固定されたＲＦＩＤタグ１ａと、第２のシート材７に固定されたアモルファス磁性体シート５とを夫々ペアとして位置合わせしながら、第１、第２のシート材６，７を重ね合わせている様子を示す。
【００７５】
ＲＦＩＤタグ１ａとアモルファス磁性体シート５との位置合わせは、詳しくは図９に示して後述するＲＦＩＤタグ１ａのアンテナコイル２ａの径中心ｏ１と、該アンテナコイル２ａの内周部2a1との中間に形成される磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ａの外側に向かってアモルファス磁性体シート５が延長するように配置される。
【００７６】
アモルファス磁性体シート５は、図２及び図10に示すように、扇形状に形成され、磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ａの外側に延長して配置される。扇形の角度θは９０度程度が好ましく、実用上、好ましい範囲は６０度〜１８０度である。
【００７７】
その後、図４に示すように、ＲＦＩＤタグ１ａ及びアモルファス磁性体シート５の周囲で、該ＲＦＩＤタグ１ａとアモルファス磁性体シート５の夫々の外側に配置された第１、第２のシート材６，７を加熱、加圧して、該第１、第２のシート材６，７を互いに接合（ラミネート）する。
【００７８】
図４中、Ｃは接合部であり、図４（ｂ）に示すように、ＲＦＩＤタグ１ａとアモルファス磁性体シート５の周囲は図の二点鎖線で示す接合部Ｃの外側がラミネートされた接合部分である。このように、ＲＦＩＤタグ１ａの周囲から少し離して接合すると、熱によりＲＦＩＤタグ１ａが損傷することを回避出来る。
【００７９】
そして、第１、第２のシート材６，７を接合した後に、図５に示すように、第１のシート材６の裏面側に接着剤層９及び離型層10を順次積層し、次いで各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分の第１、第２のシート材６，７にミシン目等の分割部11を形成する。
【００８０】
各ＲＦＩＤタグ構造を分離する際には該分割部11から各ＲＦＩＤタグ構造を切り離して容易に分割出来、物品等にＲＦＩＤタグ構造を取り付ける際には、紙等の離型層10を剥がして接着剤層９を露出させ、該接着剤層９を利用して物品に貼着して容易に設置することが出来る。
【００８１】
図６（ａ）は二点鎖線で示す円形の接合部Ｃの外側において点線で示す円形の分割部11を形成した様子を示すものであり、図６（ｂ）は図６（ａ）から該分割部11に沿ってＲＦＩＤタグ構造を切り離した様子を示す。
【００８２】
図９は同心円盤状のアンテナコイル２ａを有するＲＦＩＤタグ１ａに外部から電磁波（磁束）を与えた時、ＲＦＩＤタグ１ａの各部に誘起する電界特性（磁束密度特性）を測定したものであり、図９の実線で示す曲線ａはアモルファス磁性体シート５を配置しない場合の電界特性、破線で示す曲線ｂはアモルファス磁性体シート５を配置した場合の電界特性である。
【００８３】
尚、曲線ｂでは、アンテナコイル２ａの径中心ｏ１を中心に図９の左側はアンテナコイル２ａの左側にアモルファス磁性体シート５を配置した場合であり、図９の右側はアンテナコイル２ａの右側にアモルファス磁性体シート５を配置した場合の総合的な電界特性を便宜的に示したものである。実際には図９の左右何れか一方の曲線ｂが現れる。
【００８４】
図９に示す曲線ｂでは、アモルファス磁性体シート５をアンテナコイル２ａの磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ａの外側に延長して配置した場合に電界特性のピーク値が高くなり、感度が高くなったことを示す。
【００８５】
同心円盤状のアンテナコイル２ａでは、径中心ｏ１とアンテナコイル２ａの内周部2a1との略中間位置に電界特性のピーク値が現れる磁束発生部位Ａが存在し、アモルファス磁性体シート５は、その磁束発生部位Ａからアンテナコイル２ａの外側に延長して配置される。
【００８６】
尚、図９の曲線ａ，ｂに示すように、アモルファス磁性体シート５の有無に関わらず磁束発生部位Ａは移動しない。
【００８７】
電界特性の測定装置は、測定ステージ上に、ソキマット(Sokymat)社製のWorld Disk Tagシリーズの同心円盤状のアンテナコイル２ａを配置し、該アンテナコイル２ａの両端部にＳＳＧ発振器（KENWOOD FG-273 Ser.7020087）を電気的に接続して、周波数１２５ｋＨｚ、１２Ｖpp（ピークからピークまでの電圧振幅値が１２Ｖ）の正弦波出力を付与した。
【００８８】
アンテナコイル２ａにより周囲に発生する電界強度を測定する手段として、ピックアップコイルを採用する。ピックアップコイルは１ｍＨの開磁型インダクタと、１５９１ｐＦの同調用セラミックコンデンサにより１２５ｋＨｚに同調したものを採用した。
【００８９】
そして、ピックアップコイルの両端にオシロスコープ（SONY-Tektronix TDS34OAP Ser.J300635） のプローブを電気的に接続して、該ピックアップコイルを測定ステージ上でＸ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面に沿ってアンテナコイル２ａの径中心ｏ１からの同心円上で５mm毎にプロットしてピックアップコイルに誘起された電圧値のピークからピークまでの電圧振幅値を測定した。
【００９０】
図９は同心円盤状のアンテナコイル２ａを有するＲＦＩＤタグ１ａにおける各位置に対する実測した電界特性であり、該電界はピーク電圧で測定されるが、電界はその部分に発生する磁束に比例し、アンテナコイル２ａの径中心ｏ１と該アンテナコイル２ａの内周部2a1との中間点に磁束発生部位Ａが存在する。
【００９１】
図10は図示しない導電性材料となるステンレス板上に、扇形のアモルファス磁性体シート５と、同心円盤状のアンテナコイル２ａを有するＲＦＩＤタグ１ａを位置合わせして第１、第２のシート材６，７を互いに接合したＲＦＩＤタグ構造を載置した時のＲＦＩＤタグ１ａにおけるアンテナコイル２ａの面方向（図４（ａ）の左右方向）の通信可能な磁束領域（通信可能最大距離Ｌmax）を測定した結果である。
【００９２】
図10において、同心円盤状アンテナコイル２ａの外径の直径が２５mm、内径の直径が２０mmで、アモルファス磁性体シート５の扇形状の外径の直径が８０mm、内径の直径が１０mm、アモルファス磁性体シート５の厚さは３０μｍで、最大透磁率μが８０００００のＦｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓ系の米国のアライドシグナル社製のアモルファス磁性体シートを採用した。
【００９３】
図10において、アモルファス磁性体シート５の扇形の外郭形状に近似して、その外側に通信可能な磁束領域Ｂが現れ、アンテナコイル２ａの径中心ｏ１からアモルファス磁性体シート５方向の延長線上に通信可能最大距離Ｌmaxとなる最大点Ｂ１が現れる。
【００９４】
アモルファス磁性体シート５が無い場合やアンテナコイル２ａの全面にアモルファス磁性体シート５を配置した場合よりもアンテナコイル２ａに形成される磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ａの外側に延長してアモルファス磁性体シート５を配置した場合の方が、通信可能最大距離Ｌmaxが大きくなることが実験結果により明らかになっている。
【００９５】
また、アモルファス磁性体シート５の扇形の角度θは９０度が最適であり、角度θが６０度から１８０度の範囲では前述したアモルファス磁性体シート５が無い場合やアンテナコイル２ａの全面にアモルファス磁性体シート５を配置した場合よりもアンテナコイル２ａに形成される磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ａの外側に延長してアモルファス磁性体シート５を配置した場合の方が、通信可能最大距離Ｌmaxが大きくなることが実験結果により明らかになっている。
【００９６】
また、ステンレス板やアルミニウム板或いは銅板等の導電性材料の上に上述のようなアモルファス磁性体シート５を介してアンテナコイル２ａを載置した場合には導電性材料が無い場合よりも通信可能最大距離Ｌmaxが大きくなることが実験結果により明らかになっている。
【００９７】
尚、高透磁率を有するアモルファス磁性体シート５の形状は扇形以外にも方形状や他の種々の形状が考えられる。
【００９８】
次に図11〜図16を用いて、ＲＦＩＤタグ構造の参考例として、シリンダ状のアンテナコイル２ｂを有するＲＦＩＤタグ１ｂを採用した場合の構成について説明する。尚、前記実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００９９】
図11はシリンダ状のアンテナコイル２ｂを有する複数のＲＦＩＤタグ１ｂを第１のシート材６に所定間隔で配置し、接着剤８等により固定した様子を示し、図12は該ＲＦＩＤタグ１ｂに対応する形状の複数のアモルファス磁性体シート５を第２のシート材７に所定間隔で配置し、接着剤８等により固定した様子を示す。
【０１００】
図13は複数のシリンダ状のアンテナコイル２ｂを有するＲＦＩＤタグ１ｂを配列固定した第１のシート材６と、複数のアモルファス磁性体シート５を配列固定した第２のシート材７とを接合した様子を示す。
【０１０１】
シリンダ状に形成されたアンテナコイル２ｂを有するＲＦＩＤタグ１ｂでは、図15に示すように、該アンテナコイル２ｂの軸方向（図15の左右方向）端部に形成される磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ｂの外側に向かって高透磁率のシート状磁性体となるアモルファス磁性体シート５が延長して配置されるように、第１、第２のシート材６，７を接合する。
【０１０２】
そして、第１、第２のシート材６，７を接合した後に、図13（ａ）に示すように、第１のシート材６の裏面側に接着剤層９及び離型層10を順次積層し、次いで各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分の第１、第２のシート材６，７にミシン目等の分割部11を形成する。図13（ｂ）は分割部11から切り取ったＲＦＩＤタグ構造を示す。
【０１０３】
図14に示すように単線巻きでシリンダ状に形成されたアンテナコイル２ｂの内部には軸方向（図14の左右方向）に鉄心やフェライト等の円柱状のコア部材３が挿入されている。
【０１０４】
例えば、アンテナコイル２ｂの一例としては、直径３０μｍ程度の銅線が単線巻きで径方向に多重層で軸方向にシリンダ状に巻かれており、そのアンテナコイル２ｂの内部にコア部材３が有る状態でのインダクタンスは９．５mH（周波数１２５kHz）程度で、アンテナコイル２ａに共振用に別途接続されたコンデンサの静電容量は１７０pF（周波数１２５kHz）程度であった。
【０１０５】
図15はシリンダ状のアンテナコイル２ｂを有するＲＦＩＤタグ１ｂにおける各位置に対する電界特性である。図15に示すように、アンテナコイル２ｂの中心ｏ２が磁束による電界特性の極小点となり、該アンテナコイル２ｂの両端部が電界特性の極大点となる。
【０１０６】
図16は図13（ｂ）に示すＲＦＩＤタグ１ｂにおけるアンテナコイル２ｂの通信可能な磁束領域Ｂ（通信可能最大距離Ｌmax）の実験結果を示す。アモルファス磁性体シート５は厚さが３０μｍで、最大透磁率μが８０００００のＦｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓ系の米国のアライドシグナル社製のアモルファス磁性体シートで、一辺が１０mm四方の正方形のものを採用しており、アンテナコイル２ｂの両端部に形成される磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ｂの外側に延長して配置されたものである。
【０１０７】
本参考例のＲＦＩＤタグ構造は、ステンレス板上に配置された状態で、通信可能最大距離Ｌmaxを測定したものである。図16に示すように、通信可能な磁束領域Ｂはアンテナコイル２ｂの軸方向に沿って瓢箪形に形成され、該アンテナコイル２ｂの軸方向の延長線上でアモルファス磁性体シート５を配置した側に通信可能最大距離Ｌmaxの最大点Ｂ１が現れる。
【０１０８】
尚、ＲＦＩＤタグ１ａ，１ｂの通信や電力搬送を行う際に生じる磁界Ｈにより渦電流を発生して元の磁束を減衰する反対方向の磁束を発生し、通信に影響を及ぼす導電性材料としては、前述したステンレス板、銅板、アルミニウム板の他に鉄、コバルト、ニッケル、及びそれ等の合金、フェライト等の強磁性を有する金属、或いはアルミニウム、銅、クローム等の常磁性を有する金属、更には導電性プラスチック等が適用可能である。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、ＲＦＩＤタグのアンテナコイルに形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に延長して高透磁率のシート状磁性体を配置する構造とすることで該ＲＦＩＤタグが金属等の導電性部材に近接して取り付けられる場合であっても導電性部材による磁束の減衰を大幅に抑制して通信可能距離を伸ばすことが出来る。
【０１１０】
即ち、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ構造によれば、ＲＦＩＤタグが金属等の導電性部材に接近して取り付けられる場合でも、該導電性部材に吸収される磁束を、高透磁率のシート状の磁性体に効果的に導くことが出来るので、通信に利用出来る磁束の減少を大幅に抑制出来る。また、特定方向への通信指向性が高くなり、それによって通信距離が拡大する。
【０１１１】
また、ＲＦＩＤタグと、シート状磁性体とは、第１のシート材と、第２のシート材により挟まれて互いに安定な位置関係を維持出来るので、その指向性等も安定化する。
【０１１２】
また、第１のシート材と、第２のシート材とを互いに接合するので、ＲＦＩＤタグ及びシート状磁性体を内部に密閉出来、耐水性、耐ガス性等を持たせることが出来る。
【０１１３】
また、本発明に係るＲＦＩＤタグ構造の製造方法によれば、前述のＲＦＩＤタグ構造を効率よく且つ安価に製造することが出来る。
【０１１４】
また、互いに接合された第１のシート材と、第２のシート材とに各ＲＦＩＤタグ構造を分離する分割部を形成した場合には、該分割部で個々のＲＦＩＤタグ構造を容易に分離することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグを第１のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は扇形状のシート状磁性体を第２のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【図３】ＲＦＩＤタグと、シート状磁性体とを夫々ペアとして位置合せしながら第１、第２のシート材を重ね合わせる様子を示す側面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はＲＦＩＤタグと、シート状磁性体との周囲で第１、第２のシート材を加熱、加圧して接合する様子を示す側面図及び平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は接合した第１のシート材の裏面に接着剤層及び離型層を順次積層し、各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分に直線のミシン目等の分割部を設けた様子を示す側面図及び平面図である。
【図６】（ａ）は各ＲＦＩＤタグの接合境界線の外側に円形のミシン目等の分割部を設けた様子を示す平面図、（ｂ）は円形のミシン目等の分割部に沿ってＲＦＩＤタグ構造を切り離した様子を示す平面図である。
【図７】（ａ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグの構成を示す平面図、（ｂ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグに発生する磁界の様子を示す側面図である。
【図８】ＲＦＩＤタグの制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】同心円盤状のアンテナコイルにより発生する磁束による電界特性であってシート状磁性体が有る場合と無い場合の比較を示す図である。
【図10】同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグにおけるアンテナコイル面方向の通信可能な磁束領域（通信可能最大距離）を示す模式図である。
【図11】（ａ），（ｂ）はシリンダ状のアンテナコイルを有する複数のＲＦＩＤタグを第１のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【図12】（ａ），（ｂ）は方形状のシート状磁性体を第２のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【図13】（ａ）はＲＦＩＤタグと、シート状磁性体との周囲で第１、第２のシート材を加熱、加圧して接合した第１のシート材の裏面に接着剤層及び離型層を順次積層し、各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分に直線のミシン目等の分割部を設けた様子を示す側面図であり、（ｂ）はミシン目等の分割部に沿ってＲＦＩＤタグ構造を切り離した様子を示す平面図である。
【図14】シリンダ状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグの構成及び該アンテナコイルに発生する磁界の様子を示す図である。
【図15】参考例としてＲＦＩＤタグ構造のシリンダ状のアンテナコイルにより発生する磁束による電界特性を示す図である。
【図16】図15に示すＲＦＩＤタグ構造におけるアンテナコイル軸方向の通信可能な磁束領域（通信可能最大距離）を示す模式図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…ＲＦＩＤタグ
２ａ，２ｂ…アンテナコイル
2a1…内周部
３…コア部材
４…半導体ＩＣチップ
４ａ…ＣＰＵ
４ｂ…メモリ
４ｃ…送受信機
４ｄ…コンデンサ
５…アモルファス磁性体シート
６，７…第１、第２のシート材
８…接着剤
９…接着剤層
10…離型層
11…分割部
Ａ…磁束発生部位
Ｂ…通信可能な磁束領域
Ｂ１…最大点
Ｃ…接合部
Ｈ…磁界
Ｌmax…通信可能最大距離
ｏ１…径中心
ｏ２…中心
θ…扇形の角度
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナコイルを使用して電磁波で通信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency-IDentification）タグ構造及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁波による通信装置として、アンテナコイルと制御装置を有するＲＦＩＤタグがあり、例えば、物品の管理等の用途に使用されている。
【０００３】
通信に使用される電磁波は互いに９０度の異なる電界波と磁界波からなり、この磁界成分を構成する磁束がアンテナコイルを鎖交することによって誘起する起電力（または電流）を利用して通信が出来る。
【０００４】
電磁波による通信距離は、通信可能な磁束密度レベルを保持する磁界の領域内に、送信側と受信側のアンテナコイルが共に存在する必要がある。この通信可能な磁界領域の大きさ、即ち、通信距離は送信側のパワーレベルに依存するが、同一パワーであれば受信側であるＲＦＩＤタグにおけるアンテナコイルの指向性が大きく影響する。
【０００５】
例えば、ＲＦＩＤタグを金属面に取り付ける場合、タグ送受信用の電磁波によって生成する交流磁界により金属内に渦電流が発生する。この渦電流は送受信用の磁束に反発する磁束を生成し、それによって送受信用の磁束が減衰し、送受信が困難になることが多い。このような原磁束を減衰させる材料を、以下「導電性材料」という。
【０００６】
そこで、導電性材料で作られた部材にＲＦＩＤタグを取り付ける場合、ＲＦＩＤタグと導電性部材の取付面の間に磁性体を配置し、そこへ送受信用磁束を通すことによって導電性部材に磁束が入り込んで渦電流の発生を抑制する方法が知られている。
【０００７】
そして、この磁性体として、より透磁率の高いシート状のアモルファス磁性体等のシート状磁性体を使用することによりスペースをあまり増加させることなく薄いシートでも磁束を効率よくバイパスさせるという方法も提案されている（特開平8-79127号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来例では、ＲＦＩＤタグの送受信アンテナコイルの全面に亘ってシート状磁性体を配置していた。ところが、本発明者等が種々研究した結果、アンテナコイルの全面にシート状磁性体を配置した場合、ＲＦＩＤタグに対する外部からの送受信感度は、それを配置しない場合よりは多少は改善されても実用上それ程変化はなく、場合によってはシート状磁性体を経る磁束の閉ループを生成し、それによって、かえって感度が低下することが判明した。
【０００９】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、ＲＦＩＤタグのアンテナコイルに形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に延長して高透磁率のシート状磁性体を配置することで該ＲＦＩＤタグが金属等の導電性部材に近接して取り付けられる場合であっても導電性部材による磁束の減衰を大幅に抑制して通信可能距離を伸ばすことが出来るＲＦＩＤタグ構造及びその製造方法を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ＲＦＩＤタグに使用されるアンテナコイルには同心円盤状（空心の円形コイル）と、棒状の磁性体コアに導体を螺旋状に巻回したシリンダ状があるが、本発明者等の研究及び実験によれば、何れにおいても、その磁束発生部位（アンテナコイルに電流を流した時、アンペアの法則により磁束を発生する主要な部分）から一方の外側に高透磁率を有するシート状の磁性体（以下、特別な場合を除いて、単に「シート状磁性体」という）を延長することによりＲＦＩＤタグに接近配置された導電性部材の影響による感度低下が抑制されると共に、その方向における指向性が高くなり、通信距離が伸びることが判明した。
【００１１】
そして、その延長方向における通信可能な磁束領域はシート状磁性体を延長しない場合よりも拡大する。
【００１２】
例えば、同心円盤状のアンテナコイルを利用したＲＦＩＤタグの場合は、アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイルの内周部との中間付近に磁束発生部位が存在し、磁束はその磁束発生部位を通ってアンテナコイルの導線の周りに比較的高い密度のループを形成する。
【００１３】
尚、磁束発生部位は点ではなく、アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイルの内周部の中間点を中心とする比較的狭い領域として存在する。そこで、同心円盤状のアンテナコイルにおける特定の面方向（半径方向）外側に指向性を高めたい時には、その磁束発生部位から指向性を高めたい面方向に、例えば、扇形状や方形状等に形成した高透磁率を有するシート状磁性体を延長して配置する。
【００１４】
すると、磁束発生部位からの磁束のかなりの部分が高透磁率のシート状磁性体により面方向（半径方向）に導かれ、結果として、その面方向外側における通信可能な磁束領域が拡大される。尚、磁束は広がる特性を有するので延長した面方向外側を中心として三次元的に通信可能な磁束領域が拡大する。
【００１５】
一方、磁束発生部位よりもアンテナコイルの内側、例えば、アンテナコイルの径中心に向かう方向へも同時にシート状磁性体を延長すると、その延長距離に比例して通信可能な磁束領域が次第に減少する傾向を示し、アンテナコイルの径中心まで延長すると、シート状磁性体を配置しない場合よりもかえって減少することが実験により判明した。
【００１６】
尚、同心円盤状のアンテナコイルの面方向両側にシート状磁性体を延長すると、該シート状磁性体の効果は相殺されてしまうので好ましくない。
【００１７】
従って、同心円盤状のアンテナコイルに配置するシート状磁性体は磁束発生部位よりも面方向外側の一方に延長することが好ましく、同時にアンテナコイルの径中心方向内側に延長する時は比較的小さな距離に留めるべきである。
【００１８】
一方、シリンダ状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグの場合は、コアの先端部付近に磁束発生部位が存在し、磁束は、その磁束発生部位から軸方向に出て反対側の先端部に向かうループを形成する。
【００１９】
そこで、シリンダ状のアンテナコイルにおける軸方向外側の指向性を高めたい時には、その磁束発生部位から軸方向外側にシート状磁性体を延長する。すると、磁束発生部位からの磁束のかなりの部分が高透磁率のシート状磁性体により軸方向外側に導かれ、結果として、その軸方向における通信可能な磁束領域が拡大される。
【００２０】
尚、この場合も延長した軸方向を中心として三次元的に通信可能な磁束領域が拡大する。また、このように構成すると、磁束のループが大きくなるので、結果として反対側の先端部から軸方向外側における通信可能な磁束領域も略同じ大きさで拡大される現象が起こる。
【００２１】
尚、シート状磁性体を磁束発生部位から軸中心方向にも同時に延長すると、通信可能な磁束領域は次第に減少し、軸方向中心点を超えると急激に減少する。従って、シリンダ状アンテナコイルに配置するシート状磁性体は、磁束発生部位から軸方向外側に延長することが好ましく、同時に軸中心方向に延長する場合は比較的短い距離に留めるべきである。
【００２２】
本発明で使用する「高透磁率のシート状磁性体」とは、鉄や一般の磁気コアよりも高い透磁率、例えば、比透磁率で１万以上の高い透磁率を有するものである。尚、比透磁率は磁性体の透磁率と真空の透磁率との比である。
【００２３】
このような高透磁率磁性体として、シート状に形成したアモルファス磁性体を使用することが好ましい。アモルファス磁性体の比透磁率は、一般に３万〜５０万程度の範囲にある。
【００２４】
高透磁率の磁性体を使用することにより、ＲＦＩＤタグが金属等の導電性部材に接近して取り付けられる場合でも、導電性部材に吸収される磁束を高透磁率の磁性体に効果的に導くことが出来るので、通信に利用出来る磁束の減少を大幅に抑制出来る。
【００２５】
また、高透磁率の磁性体として代表的なものはアモルファス磁性体であるが、アモルファス磁性体の単位重量当たりの価格は現状では非常に高い。従って、アモルファス磁性体をシート状とすることで、少ない材料でも通信距離の拡大効果が高く、コスト的にも極めて有利である。
【００２６】
また、シート状であるため重量増加が極めて少なく、軽量化を図ることが出来るため携帯用の通信装置等に使用される場合でも好ましい。
【００２７】
また、アモルファス磁性体などのシート状磁性体は、例えば１０μｍ〜５０μｍ程度の厚さとすることにより、可撓性と実用上の強度の両方を満たすシートに形成出来る。可撓性を有するシート状磁性体を使用すると、変形可能なので湾曲させたりして容易にＲＦＩＤタグと一体化することが出来る。
【００２８】
そして、前記目的を達成するための本発明に係るＲＦＩＤタグ構造は、円盤状に形成されたアンテナコイルと制御部とを有し、電磁波で通信するＲＦＩＤタグ構造において、高透磁率を有するシート状磁性体が前記アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイルの内周部との中間に形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に延長するように配置され、該アンテナコイルの外側に配置された第１のシート材と、前記シート状磁性体の外側に配置された第２のシート材が互いに接合されたことを特徴とする。
【００２９】
本発明は、上述の如く構成したので、ＲＦＩＤタグが金属等の導電性部材に接近して取り付けられる場合でも、該導電性部材に吸収される磁束を、高透磁率のシート状の磁性体に効果的に導くことが出来るので、通信に利用出来る磁束の減少を大幅に抑制出来る。また、特定方向への通信指向性が高くなり、それによって通信距離が拡大する。
【００３０】
また、ＲＦＩＤタグと、シート状磁性体とは、第１のシート材と、第２のシート材により挟まれて互いに安定な位置関係を維持出来るので、その指向性等も安定化する。
【００３１】
また、第１のシート材と、第２のシート材とを互いに接合するので、ＲＦＩＤタグ及びシート状磁性体を内部に密閉出来、耐水性、耐ガス性等を持たせることが出来る。
【００３２】
また、前記高透磁率を有するシート状磁性体がシート状のアモルファス磁性体である場合には好ましい。
【００３３】
また、前記アンテナコイルが円盤状に形成され、該アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイルの内周部との中間に形成される磁性発生部位から該アンテナコイルの外側に前記高透磁率のシート状磁性体が延長して配置された場合には好ましい。
【００３４】
また、本発明に係るＲＦＩＤタグ構造の製造方法は、アンテナコイルと制御部とを有し、電磁波で通信するＲＦＩＤタグ構造の製造方法において、細長い第１のシート材に沿って複数のＲＦＩＤタグを所定間隔で配列固定すると共に、細長い第２のシート材に沿って複数の高透磁率のシート状磁性体を所定間隔で配列固定し、次に前記各ＲＦＩＤタグと、前記各シート状磁性体とを夫々ペアとして位置合わせし、前記第１のシート材と前記第２のシート材とを互いに接合したことを特徴とする。
【００３５】
上記製造方法によれば、前述のＲＦＩＤタグ構造を効率よく且つ安価に製造することが出来る。
【００３６】
また、互いに接合された前記第１のシート材と、前記第２のシート材とに前記各ＲＦＩＤタグ構造を分離する分割部を形成した場合には、該分割部で個々のＲＦＩＤタグ構造を容易に分離することが出来る。
【００３７】
また、前記シート状磁性体は、スクリーン印刷により配列固定することが出来る。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係るＲＦＩＤタグ構造及びその製造方法の一実施形態を具体的に説明する。図１（ａ），（ｂ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグを第１のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図、図２（ａ），（ｂ）は扇形状のシート状磁性体を第２のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【００３９】
図３はＲＦＩＤタグと、シート状磁性体とを夫々ペアとして位置合せしながら第１、第２のシート材を重ね合わせる様子を示す側面図、図４（ａ），（ｂ）はＲＦＩＤタグと、シート状磁性体との周囲で第１、第２のシート材を加熱、加圧して接合する様子を示す側面図及び平面図である。
【００４０】
図５（ａ），（ｂ）は接合した第１のシート材の裏面に接着剤層及び離型層を順次積層し、各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分に直線のミシン目等の分割部を設けた様子を示す側面図及び平面図である。
【００４１】
図６（ａ）は各ＲＦＩＤタグの接合境界線の外側に円形のミシン目等の分割部を設けた様子を示す平面図、図６（ｂ）は円形のミシン目等の分割部に沿ってＲＦＩＤタグ構造を切り離した様子を示す平面図である。
【００４２】
図７（ａ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグの構成を示す平面図、図７（ｂ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグに発生する磁界の様子を示す側面図、図８はＲＦＩＤタグの制御系の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図９は同心円盤状のアンテナコイルにより発生する磁束による電界特性であってシート状磁性体が有る場合と無い場合の比較を示す図、図10は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグにおけるアンテナコイル面方向の通信可能な磁束領域（通信可能最大距離）を示す模式図である。
【００４４】
図11（ａ），（ｂ）はシリンダ状のアンテナコイルを有する複数のＲＦＩＤタグを第１のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図、図12（ａ），（ｂ）は方形状のシート状磁性体を第２のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【００４５】
図13（ａ）はＲＦＩＤタグと、シート状磁性体との周囲で第１、第２のシート材を加熱、加圧して接合した第１のシート材の裏面に接着剤層及び離型層を順次積層し、各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分に直線のミシン目等の分割部を設けた様子を示す側面図であり、図13（ｂ）はミシン目等の分割部に沿ってＲＦＩＤタグ構造を切り離した様子を示す平面図である。
【００４６】
図14はシリンダ状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグの構成及び該アンテナコイルに発生する磁界の様子を示す図である。
【００４７】
図15は参考例としてＲＦＩＤタグ構造のシリンダ状のアンテナコイルにより発生する磁束による電界特性を示す図、図16は図15に示すＲＦＩＤタグ構造におけるアンテナコイル軸方向の通信可能な磁束領域（通信可能最大距離）を示す模式図である。
【００４８】
先ず、図１〜図10を用いて、ＲＦＩＤタグ構造の一例として、同心円盤状のアンテナコイル２ａを有するＲＦＩＤタグ１ａを採用した場合の構成について説明する。本実施形態で好適に採用されるＲＦＩＤタグ１ａ，１ｂは、電磁結合方式、電磁誘導方式のＲＦＩＤタグであり、本実施形態では、電磁誘導方式のＲＦＩＤタグを用いた場合の一実施形態について以下に説明する。
【００４９】
図１〜図７に示すＲＦＩＤタグ１ａは、アンテナコイル２ａを使用して電磁波で通信を行うＲＦＩＤタグ構造の一例であって、図７（ａ）に示すように、同心円盤状のアンテナコイル２ａと、制御部となる半導体ＩＣチップ４とがプリント回路基板等を介さずに直結して構成されており、これによりＲＦＩＤタグ１ａの小型化を実現している。
【００５０】
半導体ＩＣチップ４はＩＣ（半導体集積回路）チップやＬＳＩ（半導体大規模集積回路）チップ等の一体的にパッケージされて構成されたものであり、該半導体ＩＣチップ４の内部には、図８に示すように、制御部となるＣＰＵ４ａ、記憶部となるメモリ４ｂ、送受信機４ｃ及び蓄電手段となるコンデンサ４ｄが設けられている。
【００５１】
図示しない外部のリードライト端末機等から発信された信号は、送受信機４ｃを介してＣＰＵ４ａに伝達され、電力はコンデンサ４ｄに蓄電される。尚、蓄電手段となるコンデンサ４ｄが無く、外部のリードライト端末機等から連続的に半導体ＩＣチップ４に電力が供給されるものでも良い。
【００５２】
ＣＰＵ４ａは中央演算処理装置であり、メモリ４ｂに格納されたプログラムや各種データを読み出し、必要な演算や判断を行い、各種制御を行うものである。
【００５３】
メモリ４ｂにはＣＰＵ４ａが動作するための各種プログラムや電磁誘導タグ１ａが設置された物品の各種固有情報が記憶されている。
【００５４】
また、図７に示す同心円盤状のアンテナコイル２ａの一例としては、直径３０μｍ程度の銅線が単線巻きで径方向に多重層をなして同心円盤状に巻かれており、そのアンテナコイル２ａのインダクタンスは９．５mH（周波数１２５kHz）程度で、該アンテナコイル２ａに共振用に別途接続されたコンデンサの静電容量は１７０pF（周波数１２５kHz）程度であった。
【００５５】
本実施形態のＲＦＩＤタグ１ａは、無線周波が１波の振幅偏移変調（ＡＳＫ；Amplitude Shift Keying）の無線通信方式を使い、共振周波数帯域も広い、線径も数十ミクロンの空心のアンテナコイル２ａで特殊な送受信回路を組み込んだ消費電力の非常に少ないＣＭＯＳ−ＩＣを使ったＲＦＩＤタグ１ａを採用した。
【００５６】
従来、電磁誘導方式、電磁結合方式のＲＦＩＤタグは、内部に埋設されたアンテナコイルを貫く磁界の変化により電力の受電及び信号の送受信を可能にするものであるためＲＦＩＤタグの設置場所付近にＲＦＩＤタグの通信や電力搬送を行う際に生じる磁界により渦電流を発生して通信に影響を及ぼす磁性体や金属等の導電性部材が存在すると、その導電性部材の影響によって磁界が減衰して利用出来なくなるという固定観念があったためにＲＦＩＤタグの近辺から磁性体や金属物品を排除するのが常識であり、金属容器や金属物品にＲＦＩＤタグを取り付けようとする試みはこれまでなされていなかった。
【００５７】
そこで、本発明者等は、金属や磁性体等の導電性部材へのＲＦＩＤタグの有効利用を目的として、ＲＦＩＤタグの設置場所付近に導電性部材が存在すると、該導電性部材の影響によって磁界が減衰して使用出来なくなるという技術的背景に基づき、これを解決すべく、鋭意研究と実験を重ねた結果、ＲＦＩＤタグを導電性部材に取り付けても、高透磁率を有するシート状磁性体をＲＦＩＤタグのアンテナコイルに形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に延長するように配置すれば効果的に磁束を誘導して外部との電磁波交信が可能であることを見い出し、これにより導電性部材に対するＲＦＩＤタグの有効利用を実現させたものである。
【００５８】
ＲＦＩＤタグでは外部のリードライト端末機等から送信された交流磁界をＲＦＩＤタグに内蔵されたアンテナコイルの共振周波数により受信する。その際に従来のＲＦＩＤタグは、通信距離を伸ばすために周波数偏移変調（ＦＳＫ；Frequency Shift Keying）方式で無線周波は、例えば、１２５kHzと１１７kHzの２波を使用し、尚且つ受信電力を増やすためアンテナコイルにフェライトコアを使い、コイルの線径を太くして複数巻きにして通信距離を伸ばす方式が一般的であった。
【００５９】
無線周波を２波使う周波数偏移変調（ＦＳＫ）方式は、金属や磁性体等の導電性部材が近づくと受信周波数がずれて受信電力が低下すると共に通信エラーが発生して通信が出来なくなり通信距離が極端に低下し、実用上、使用不可能になるためＲＦＩＤタグは、金属や磁性体等の導電性部材に取り付けて使用することは不可能であるとの固定観念が支配的であった。
【００６０】
しかしながら、最近では無線周波は、１波の振幅偏移変調（ＡＳＫ）の無線通信方式を使い、共振周波数帯域も広い、線径も数十ミクロンの空心アンテナコイルで特殊な送受信回路を組み込んだ消費電力の非常に少ないＣＭＯＳ−ＩＣを使ったＲＦＩＤタグが提案された。
【００６１】
このＲＦＩＤタグは金属や磁性体等の導電性部材が近くにあっても振幅偏移変調（ＡＳＫ）の無線通信方式を使い、ＦＳＫに比べて共振周波数帯域が広いため、周波数がずれても受信電力は低下せず、無線通信も殆んど影響を受けないことが本発明者等が行った実験結果により判明した。
【００６２】
本発明に係るＲＦＩＤタグ構造は、高透磁率を有するシート状磁性体であるアモルファス磁性体シート５をＲＦＩＤタグ１ａにおけるアンテナコイル２ａの片面に平行に配置する。その際、アモルファス磁性体シート５をアンテナコイル２ａの磁束発生部位から該アンテナコイル２ａの外側に延長するように配置し、更にＲＦＩＤタグ１ａの表面側に第１のシート材６を設け、アモルファス磁性体シート５の表面側に第２のシート材７を設け、それ等第１、第２のシート材６，７を互いに接合したものである。
【００６３】
また、本発明に係るＲＦＩＤタグ構造の製造方法は、先ず、細長い第１のシート材６に沿って複数のＲＦＩＤタグ１ａを所定間隔で配列して固定し、細長い第２のシート材７に沿って複数のシート状磁性体であるアモルファス磁性体シート５を所定間隔で配列して固定する。
【００６４】
次に各ＲＦＩＤタグ１ａと各アモルファス磁性体シート５を夫々ペアとして位置合せし、第１、第２のシート材６，７を互いに熱圧着等により接合する。
【００６５】
図１では同心円盤状のアンテナコイル２ａを有する複数のＲＦＩＤタグ１ａを接着剤８等により細長い第１のシート材６に所定間隔で配列固定した様子を示し、一方、図２では高透磁率のシート状磁性体となるシート状のアモルファス磁性体シート５を扇形に形成し、複数の該アモルファス磁性体シート５を接着剤８等により細長い第２のシート材７に所定間隔で配列固定した様子を示す。
【００６６】
ここで、アモルファス磁性体シート５は、アモルファス合金をシート状に形成したものであり、この非晶質合金は一般に超急冷法により靱性のある箔体に形成される。アモルファス磁性体シート５の特徴としては透磁率が高い、保磁力が小さい、鉄損が小さく、ヒステリシス損失、渦電流損失が少ない、磁歪を広い範囲で制御出来る、電気抵抗率が高く温度変化が小さい、熱膨張係数や剛性率の温度係数が小さいこと等がある。
【００６７】
また、このアモルファス合金はフレーク状に形成することが出来る。このフレーク状に形成されたアモルファス合金は、例えば、株式会社リケン製のアモリシックシート（商品名）のようにシート状に形成される。
【００６８】
即ち、このアモリシックシートは高透磁率コバルトアモルファス合金の笹の葉状フレークを絶縁フィルムに均一に分散し、サンドイッチ状に固定したシートである。
【００６９】
また、フレーク状のアモルファス磁性体を散布した状態で、これをシート状に成形することにより構成した磁性保護シートを使用することでも良い。
【００７０】
尚、アモルファス磁性体シート５はアモルファス合金の微粉末を樹脂バインダに高濃度で練り込み、それをスクリーン印刷等により直接、第２のシート材７上に形成しても良く、その場合は、接着剤８等が不要であるため製造が容易である。
【００７１】
第１、第２のシート材６，７は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド塩化ビニル樹脂、或いは、それ等の共重合体からなる柔軟な樹脂製のシート材を使用することが出来、加熱、加圧処理により互いに溶着して接合可能であり、透明、半透明或いは不透明なシート材で構成される。
【００７２】
特に第２のシート材７を透明または半透明とすることにより、アモルファス磁性体シート５が外部から視認出来るので指向性の方向等が容易に判断出来、設置、施工が容易になる。
【００７３】
そして、複数のＲＦＩＤタグ１ａを固定配列した細長い第１のシート材６、及び複数のアモルファス磁性体シート５を固定配列した細長い第２のシート材７を、夫々ロール状に巻回しておき、それ等を繰り出しながら対向させて位置合せを行い、熱溶着により順次接合していくことが出来る。
【００７４】
図３は第１のシート材６に固定されたＲＦＩＤタグ１ａと、第２のシート材７に固定されたアモルファス磁性体シート５とを夫々ペアとして位置合わせしながら、第１、第２のシート材６，７を重ね合わせている様子を示す。
【００７５】
ＲＦＩＤタグ１ａとアモルファス磁性体シート５との位置合わせは、詳しくは図９に示して後述するＲＦＩＤタグ１ａのアンテナコイル２ａの径中心ｏ１と、該アンテナコイル２ａの内周部2a1との中間に形成される磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ａの外側に向かってアモルファス磁性体シート５が延長するように配置される。
【００７６】
アモルファス磁性体シート５は、図２及び図10に示すように、扇形状に形成され、磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ａの外側に延長して配置される。扇形の角度θは９０度程度が好ましく、実用上、好ましい範囲は６０度〜１８０度である。
【００７７】
その後、図４に示すように、ＲＦＩＤタグ１ａ及びアモルファス磁性体シート５の周囲で、該ＲＦＩＤタグ１ａとアモルファス磁性体シート５の夫々の外側に配置された第１、第２のシート材６，７を加熱、加圧して、該第１、第２のシート材６，７を互いに接合（ラミネート）する。
【００７８】
図４中、Ｃは接合部であり、図４（ｂ）に示すように、ＲＦＩＤタグ１ａとアモルファス磁性体シート５の周囲は図の二点鎖線で示す接合部Ｃの外側がラミネートされた接合部分である。このように、ＲＦＩＤタグ１ａの周囲から少し離して接合すると、熱によりＲＦＩＤタグ１ａが損傷することを回避出来る。
【００７９】
そして、第１、第２のシート材６，７を接合した後に、図５に示すように、第１のシート材６の裏面側に接着剤層９及び離型層10を順次積層し、次いで各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分の第１、第２のシート材６，７にミシン目等の分割部11を形成する。
【００８０】
各ＲＦＩＤタグ構造を分離する際には該分割部11から各ＲＦＩＤタグ構造を切り離して容易に分割出来、物品等にＲＦＩＤタグ構造を取り付ける際には、紙等の離型層10を剥がして接着剤層９を露出させ、該接着剤層９を利用して物品に貼着して容易に設置することが出来る。
【００８１】
図６（ａ）は二点鎖線で示す円形の接合部Ｃの外側において点線で示す円形の分割部11を形成した様子を示すものであり、図６（ｂ）は図６（ａ）から該分割部11に沿ってＲＦＩＤタグ構造を切り離した様子を示す。
【００８２】
図９は同心円盤状のアンテナコイル２ａを有するＲＦＩＤタグ１ａに外部から電磁波（磁束）を与えた時、ＲＦＩＤタグ１ａの各部に誘起する電界特性（磁束密度特性）を測定したものであり、図９の実線で示す曲線ａはアモルファス磁性体シート５を配置しない場合の電界特性、破線で示す曲線ｂはアモルファス磁性体シート５を配置した場合の電界特性である。
【００８３】
尚、曲線ｂでは、アンテナコイル２ａの径中心ｏ１を中心に図９の左側はアンテナコイル２ａの左側にアモルファス磁性体シート５を配置した場合であり、図９の右側はアンテナコイル２ａの右側にアモルファス磁性体シート５を配置した場合の総合的な電界特性を便宜的に示したものである。実際には図９の左右何れか一方の曲線ｂが現れる。
【００８４】
図９に示す曲線ｂでは、アモルファス磁性体シート５をアンテナコイル２ａの磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ａの外側に延長して配置した場合に電界特性のピーク値が高くなり、感度が高くなったことを示す。
【００８５】
同心円盤状のアンテナコイル２ａでは、径中心ｏ１とアンテナコイル２ａの内周部2a1との略中間位置に電界特性のピーク値が現れる磁束発生部位Ａが存在し、アモルファス磁性体シート５は、その磁束発生部位Ａからアンテナコイル２ａの外側に延長して配置される。
【００８６】
尚、図９の曲線ａ，ｂに示すように、アモルファス磁性体シート５の有無に関わらず磁束発生部位Ａは移動しない。
【００８７】
電界特性の測定装置は、測定ステージ上に、ソキマット(Sokymat)社製のWorld Disk Tagシリーズの同心円盤状のアンテナコイル２ａを配置し、該アンテナコイル２ａの両端部にＳＳＧ発振器（KENWOOD FG-273 Ser.7020087）を電気的に接続して、周波数１２５ｋＨｚ、１２Ｖpp（ピークからピークまでの電圧振幅値が１２Ｖ）の正弦波出力を付与した。
【００８８】
アンテナコイル２ａにより周囲に発生する電界強度を測定する手段として、ピックアップコイルを採用する。ピックアップコイルは１ｍＨの開磁型インダクタと、１５９１ｐＦの同調用セラミックコンデンサにより１２５ｋＨｚに同調したものを採用した。
【００８９】
そして、ピックアップコイルの両端にオシロスコープ（SONY-Tektronix TDS34OAP Ser.J300635） のプローブを電気的に接続して、該ピックアップコイルを測定ステージ上でＸ−Ｙ平面、Ｘ−Ｚ平面に沿ってアンテナコイル２ａの径中心ｏ１からの同心円上で５mm毎にプロットしてピックアップコイルに誘起された電圧値のピークからピークまでの電圧振幅値を測定した。
【００９０】
図９は同心円盤状のアンテナコイル２ａを有するＲＦＩＤタグ１ａにおける各位置に対する実測した電界特性であり、該電界はピーク電圧で測定されるが、電界はその部分に発生する磁束に比例し、アンテナコイル２ａの径中心ｏ１と該アンテナコイル２ａの内周部2a1との中間点に磁束発生部位Ａが存在する。
【００９１】
図10は図示しない導電性材料となるステンレス板上に、扇形のアモルファス磁性体シート５と、同心円盤状のアンテナコイル２ａを有するＲＦＩＤタグ１ａを位置合わせして第１、第２のシート材６，７を互いに接合したＲＦＩＤタグ構造を載置した時のＲＦＩＤタグ１ａにおけるアンテナコイル２ａの面方向（図４（ａ）の左右方向）の通信可能な磁束領域（通信可能最大距離Ｌmax）を測定した結果である。
【００９２】
図10において、同心円盤状アンテナコイル２ａの外径の直径が２５mm、内径の直径が２０mmで、アモルファス磁性体シート５の扇形状の外径の直径が８０mm、内径の直径が１０mm、アモルファス磁性体シート５の厚さは３０μｍで、最大透磁率μが８０００００のＦｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓ系の米国のアライドシグナル社製のアモルファス磁性体シートを採用した。
【００９３】
図10において、アモルファス磁性体シート５の扇形の外郭形状に近似して、その外側に通信可能な磁束領域Ｂが現れ、アンテナコイル２ａの径中心ｏ１からアモルファス磁性体シート５方向の延長線上に通信可能最大距離Ｌmaxとなる最大点Ｂ１が現れる。
【００９４】
アモルファス磁性体シート５が無い場合やアンテナコイル２ａの全面にアモルファス磁性体シート５を配置した場合よりもアンテナコイル２ａに形成される磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ａの外側に延長してアモルファス磁性体シート５を配置した場合の方が、通信可能最大距離Ｌmaxが大きくなることが実験結果により明らかになっている。
【００９５】
また、アモルファス磁性体シート５の扇形の角度θは９０度が最適であり、角度θが６０度から１８０度の範囲では前述したアモルファス磁性体シート５が無い場合やアンテナコイル２ａの全面にアモルファス磁性体シート５を配置した場合よりもアンテナコイル２ａに形成される磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ａの外側に延長してアモルファス磁性体シート５を配置した場合の方が、通信可能最大距離Ｌmaxが大きくなることが実験結果により明らかになっている。
【００９６】
また、ステンレス板やアルミニウム板或いは銅板等の導電性材料の上に上述のようなアモルファス磁性体シート５を介してアンテナコイル２ａを載置した場合には導電性材料が無い場合よりも通信可能最大距離Ｌmaxが大きくなることが実験結果により明らかになっている。
【００９７】
尚、高透磁率を有するアモルファス磁性体シート５の形状は扇形以外にも方形状や他の種々の形状が考えられる。
【００９８】
次に図11〜図16を用いて、ＲＦＩＤタグ構造の参考例として、シリンダ状のアンテナコイル２ｂを有するＲＦＩＤタグ１ｂを採用した場合の構成について説明する。尚、前記実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００９９】
図11はシリンダ状のアンテナコイル２ｂを有する複数のＲＦＩＤタグ１ｂを第１のシート材６に所定間隔で配置し、接着剤８等により固定した様子を示し、図12は該ＲＦＩＤタグ１ｂに対応する形状の複数のアモルファス磁性体シート５を第２のシート材７に所定間隔で配置し、接着剤８等により固定した様子を示す。
【０１００】
図13は複数のシリンダ状のアンテナコイル２ｂを有するＲＦＩＤタグ１ｂを配列固定した第１のシート材６と、複数のアモルファス磁性体シート５を配列固定した第２のシート材７とを接合した様子を示す。
【０１０１】
シリンダ状に形成されたアンテナコイル２ｂを有するＲＦＩＤタグ１ｂでは、図15に示すように、該アンテナコイル２ｂの軸方向（図15の左右方向）端部に形成される磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ｂの外側に向かって高透磁率のシート状磁性体となるアモルファス磁性体シート５が延長して配置されるように、第１、第２のシート材６，７を接合する。
【０１０２】
そして、第１、第２のシート材６，７を接合した後に、図13（ａ）に示すように、第１のシート材６の裏面側に接着剤層９及び離型層10を順次積層し、次いで各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分の第１、第２のシート材６，７にミシン目等の分割部11を形成する。図13（ｂ）は分割部11から切り取ったＲＦＩＤタグ構造を示す。
【０１０３】
図14に示すように単線巻きでシリンダ状に形成されたアンテナコイル２ｂの内部には軸方向（図14の左右方向）に鉄心やフェライト等の円柱状のコア部材３が挿入されている。
【０１０４】
例えば、アンテナコイル２ｂの一例としては、直径３０μｍ程度の銅線が単線巻きで径方向に多重層で軸方向にシリンダ状に巻かれており、そのアンテナコイル２ｂの内部にコア部材３が有る状態でのインダクタンスは９．５mH（周波数１２５kHz）程度で、アンテナコイル２ａに共振用に別途接続されたコンデンサの静電容量は１７０pF（周波数１２５kHz）程度であった。
【０１０５】
図15はシリンダ状のアンテナコイル２ｂを有するＲＦＩＤタグ１ｂにおける各位置に対する電界特性である。図15に示すように、アンテナコイル２ｂの中心ｏ２が磁束による電界特性の極小点となり、該アンテナコイル２ｂの両端部が電界特性の極大点となる。
【０１０６】
図16は図13（ｂ）に示すＲＦＩＤタグ１ｂにおけるアンテナコイル２ｂの通信可能な磁束領域Ｂ（通信可能最大距離Ｌmax）の実験結果を示す。アモルファス磁性体シート５は厚さが３０μｍで、最大透磁率μが８０００００のＦｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓ系の米国のアライドシグナル社製のアモルファス磁性体シートで、一辺が１０mm四方の正方形のものを採用しており、アンテナコイル２ｂの両端部に形成される磁束発生部位Ａから該アンテナコイル２ｂの外側に延長して配置されたものである。
【０１０７】
本参考例のＲＦＩＤタグ構造は、ステンレス板上に配置された状態で、通信可能最大距離Ｌmaxを測定したものである。図16に示すように、通信可能な磁束領域Ｂはアンテナコイル２ｂの軸方向に沿って瓢箪形に形成され、該アンテナコイル２ｂの軸方向の延長線上でアモルファス磁性体シート５を配置した側に通信可能最大距離Ｌmaxの最大点Ｂ１が現れる。
【０１０８】
尚、ＲＦＩＤタグ１ａ，１ｂの通信や電力搬送を行う際に生じる磁界Ｈにより渦電流を発生して元の磁束を減衰する反対方向の磁束を発生し、通信に影響を及ぼす導電性材料としては、前述したステンレス板、銅板、アルミニウム板の他に鉄、コバルト、ニッケル、及びそれ等の合金、フェライト等の強磁性を有する金属、或いはアルミニウム、銅、クローム等の常磁性を有する金属、更には導電性プラスチック等が適用可能である。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、ＲＦＩＤタグのアンテナコイルに形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に延長して高透磁率のシート状磁性体を配置する構造とすることで該ＲＦＩＤタグが金属等の導電性部材に近接して取り付けられる場合であっても導電性部材による磁束の減衰を大幅に抑制して通信可能距離を伸ばすことが出来る。
【０１１０】
即ち、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ構造によれば、ＲＦＩＤタグが金属等の導電性部材に接近して取り付けられる場合でも、該導電性部材に吸収される磁束を、高透磁率のシート状の磁性体に効果的に導くことが出来るので、通信に利用出来る磁束の減少を大幅に抑制出来る。また、特定方向への通信指向性が高くなり、それによって通信距離が拡大する。
【０１１１】
また、ＲＦＩＤタグと、シート状磁性体とは、第１のシート材と、第２のシート材により挟まれて互いに安定な位置関係を維持出来るので、その指向性等も安定化する。
【０１１２】
また、第１のシート材と、第２のシート材とを互いに接合するので、ＲＦＩＤタグ及びシート状磁性体を内部に密閉出来、耐水性、耐ガス性等を持たせることが出来る。
【０１１３】
また、本発明に係るＲＦＩＤタグ構造の製造方法によれば、前述のＲＦＩＤタグ構造を効率よく且つ安価に製造することが出来る。
【０１１４】
また、互いに接合された第１のシート材と、第２のシート材とに各ＲＦＩＤタグ構造を分離する分割部を形成した場合には、該分割部で個々のＲＦＩＤタグ構造を容易に分離することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグを第１のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は扇形状のシート状磁性体を第２のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【図３】ＲＦＩＤタグと、シート状磁性体とを夫々ペアとして位置合せしながら第１、第２のシート材を重ね合わせる様子を示す側面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はＲＦＩＤタグと、シート状磁性体との周囲で第１、第２のシート材を加熱、加圧して接合する様子を示す側面図及び平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は接合した第１のシート材の裏面に接着剤層及び離型層を順次積層し、各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分に直線のミシン目等の分割部を設けた様子を示す側面図及び平面図である。
【図６】（ａ）は各ＲＦＩＤタグの接合境界線の外側に円形のミシン目等の分割部を設けた様子を示す平面図、（ｂ）は円形のミシン目等の分割部に沿ってＲＦＩＤタグ構造を切り離した様子を示す平面図である。
【図７】（ａ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグの構成を示す平面図、（ｂ）は同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグに発生する磁界の様子を示す側面図である。
【図８】ＲＦＩＤタグの制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】同心円盤状のアンテナコイルにより発生する磁束による電界特性であってシート状磁性体が有る場合と無い場合の比較を示す図である。
【図10】同心円盤状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグにおけるアンテナコイル面方向の通信可能な磁束領域（通信可能最大距離）を示す模式図である。
【図11】（ａ），（ｂ）はシリンダ状のアンテナコイルを有する複数のＲＦＩＤタグを第１のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【図12】（ａ），（ｂ）は方形状のシート状磁性体を第２のシート材に所定間隔で接着固定して配列した様子を示す側面図及び平面図である。
【図13】（ａ）はＲＦＩＤタグと、シート状磁性体との周囲で第１、第２のシート材を加熱、加圧して接合した第１のシート材の裏面に接着剤層及び離型層を順次積層し、各ＲＦＩＤタグ構造の境界部分に直線のミシン目等の分割部を設けた様子を示す側面図であり、（ｂ）はミシン目等の分割部に沿ってＲＦＩＤタグ構造を切り離した様子を示す平面図である。
【図14】シリンダ状のアンテナコイルを有するＲＦＩＤタグの構成及び該アンテナコイルに発生する磁界の様子を示す図である。
【図15】参考例としてＲＦＩＤタグ構造のシリンダ状のアンテナコイルにより発生する磁束による電界特性を示す図である。
【図16】図15に示すＲＦＩＤタグ構造におけるアンテナコイル軸方向の通信可能な磁束領域（通信可能最大距離）を示す模式図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…ＲＦＩＤタグ
２ａ，２ｂ…アンテナコイル
2a1…内周部
３…コア部材
４…半導体ＩＣチップ
４ａ…ＣＰＵ
４ｂ…メモリ
４ｃ…送受信機
４ｄ…コンデンサ
５…アモルファス磁性体シート
６，７…第１、第２のシート材
８…接着剤
９…接着剤層
10…離型層
11…分割部
Ａ…磁束発生部位
Ｂ…通信可能な磁束領域
Ｂ１…最大点
Ｃ…接合部
Ｈ…磁界
Ｌmax…通信可能最大距離
ｏ１…径中心
ｏ２…中心
θ…扇形の角度
Claims (5)
- 円盤状に形成されたアンテナコイルと制御部とを有し、電磁波で通信するＲＦＩＤタグ構造において、
高透磁率を有するシート状磁性体が前記アンテナコイルの径中心と、該アンテナコイルの内周部との中間に形成される磁束発生部位から該アンテナコイルの外側に延長するように配置され、該アンテナコイルの外側に配置された第１のシート材と、前記シート状磁性体の外側に配置された第２のシート材が互いに接合されたことを特徴とするＲＦＩＤタグ構造。 - 前記高透磁率を有するシート状磁性体は、シート状のアモルファス磁性体であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ構造。
- アンテナコイルと制御部とを有し、電磁波で通信するＲＦＩＤタグ構造の製造方法において、
細長い第１のシート材に沿って複数のＲＦＩＤタグを所定間隔で配列固定すると共に、細長い第２のシート材に沿って複数の高透磁率のシート状磁性体を所定間隔で配列固定し、次に前記各ＲＦＩＤタグと、前記各シート状磁性体とを夫々ペアとして位置合わせし、前記第１のシート材と前記第２のシート材とを互いに接合したことを特徴とするＲＦＩＤタグ構造の製造方法。 - 互いに接合された前記第１のシート材と、前記第２のシート材とに前記各ＲＦＩＤタグ構造を分離する分割部を形成したことを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤタグ構造の製造方法。
- 前記シート状磁性体は、スクリーン印刷により配列固定することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のＲＦＩＤタグ構造の製造方法。
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