まず、本発明に係る複合RFタグについて� �べる。

 本発明に係る複合RFタグは、ICを実装した 磁性体アンテナ(RFタグ)のコイル長手方向(磁� ��の開放面)の一端を除く周囲に絶縁物が形成 され、さらに、金属物又は導電物が前記絶縁 物の外側に形成されているものである。磁性 体アンテナは磁性体又は磁性体と非磁性体と からなるコアを中心として電極材料がコイル 状となるように形成されており、当該磁性体 アンテナにICを実装してRFタグとする。

 本発明に係る複合RFタグの概略図を図1(a)~ (d)、図2に示す。

 図に示すとおり、本発明に係る複合RFタ� �は、磁性体アンテナ17の周囲にコイル長手方 向の一端以外を金属物又は導電物30で囲むよ� ��に配置し、さらに、磁性体アンテナと前記� ��属物又は導電物との間を絶縁物質20で充填� �た構造となっている。

 本発明において金属物あるいは導電物の� ��面形状は、特に限定されるものではなく、� ��形、楕円形、三角形状、四角形、五角形、� ��角形などの多角形状、星形などのいずれの� ��状であっても良い。工業的な生産性を考慮� ��れば円形が好ましい。

 また、金属物あるいは導電物において、� ��性体アンテナのコイル長手方向の断面形状� ��図1(a)に示した円筒形以外にも図1(b)~(d)に示� ��ような底がないものや円錐形、底が半球で� ��ってもよい。

 なお、金属物又は導電物は絶縁物の外側� ��面に形成される必要はなく、絶縁物の外側� ��面に形成した状態及び隙間が空いた状態で� ��っても良い。例えば、二つ以上の湾曲した� ��属物又は導電物を互いの金属物又は導電物� ��接触しないように隙間を空けて形成した状� ��、二つ以上の板状の金属物又は導電物を互� ��の金属物又は導電物が接触しないように絶� ��物上に形成した状態、部分的に隙間を開け� ��状態、絶縁物の断面を円状とした場合に金� ��物又は導電物をC字状に形成した状態、絶縁 物の断面を四角形などの多角形状とした場合 に各角部に金属物又は導電物を形成した状態 等のいずれの状態であってもよい。また、前 記隙間が空いた状態であっても、複合RFタグ� ��少なくともいずれか一方の端部のみ金属物� ��は導電物が全面に形成された状態となって� ��よい。

 本発明において、金属物又は導電物の形� ��が円形の場合、金属物又は導電物の内径(図 2のc)は磁性体アンテナ断面の最長長さ(図2のa )に対する比(c/a)が1.0倍以上であることが必要 であるが、1.1倍以上が好ましい。より好まし くは1.3倍以上である。

 また、金属物又は導電物の深さ方向の長� ��(図2のd)は、コアの長手方向の長さ(図2のb)� �対する比(d/b)が1.0倍以上であることが好まし い。前記d/bが1.0未満の場合には十分な感度を 有することが困難となる。より好ましくは、 1.2倍以上である。

 また、金属物又は導電物の厚さは特に限� ��されるものではないが、0.5~2.0mm程度が好ま� ��い。

 本発明における金属物としては、特に限� ��されるものではないが、一般的な金属製の� ��イプ材料である、ステンレス、鉄、アルミ� ��ウム、銅、真ちゅうなどがあげられる。導� ��物としては、カーボンなどの一般的な導電� ��材料やポリアセチレンなどの導電性高分子� ��料又はそれらの複合体が利用できる。

 本発明における絶縁物としては、樹脂、� ��ラスセラミックス、非磁性フェライトなど� ��用いればよい。樹脂としては、ポリイミド� ��エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの耐熱� ��を有するものが好ましい。ガラスセラミッ� ��スとしては、ホウケイ酸系ガラス、亜鉛系� ��ラス又は鉛系ガラス等が好ましい。非磁性� ��ェライトとしては、Zn系フェライトなどが� �ましい。また、樹脂、ガラスセラミックス� �び非磁性フェライトの2種以上を混合して用� ��てもよい。

 本発明においては磁性体アンテナにICを� �装してRFタグとして用いるものである。一方 、ICを実装しない場合でも、アンテナとして� ��いることが可能である。また、複合磁性ア� ��テナに対して、磁性体アンテナのコイルリ� ��ド端子に接続する配線を複合磁性体アンテ� ��の外側まで延長し、複合磁性体アンテナの� ��部に設置したICチップと接続してもよい。

 次に、本発明における磁性体アンテナに� ��いて述べる。

 本発明における磁性体アンテナの概略図� ��図3~図5に示す。

 図3に示す磁性体アンテナは、磁性層(コ� �)を中心として電極材料がコイル状(巻き線状 )となるように形成され、コイル状の電極材� �を形成した一方又は両方の外側面に絶縁層� �形成したことを基本構造とするものである� �

 本発明において、図3に示す磁性体アンテ ナは、図6に示すように磁性粉末をバインダ� �と混合した混合物をシート状にした単層あ� �いは複数の層を積層した磁性層5を形成し、� ��磁性層5にスルーホール1を開ける。前記ス� �ーホール1のそれぞれに電極材料を流し込み� ��且つ、スルーホール1と直角になる両面に、 スルーホール1と接続してコイル状(巻き線状) となるように電極層2を形成し、磁性層5が角� ��あるいは長方形のコアとなるようにコイル� ��形成する。このとき、コイル4を形成する磁 性層5の両端が磁性回路上開放となる構成と� �る。

 次いで、電極層を形成したコイル4の上下 面に絶縁層6を形成する。

 得られたシートを、所望の形状となるよ� ��に、スルーホール1とコイル開放端面3で切� �して一体焼成する、又は一体焼成後にスル� �ホール1とコイル開放端面3で切断することに よって製造することができる(LTCC技術)。

 図4に示す磁性体アンテナは、磁性層(コ� �)を中心として電極材料がコイル状(巻き線状 )となるように形成され、コイル状の電極材� �を形成した一方又は両方の外側面に絶縁物� �形成し、前記絶縁物の一方又は両方の外側� �に導電層を設けたことを基本構造とするも� �である

 本発明において、図4に示す磁性体アンテ ナは、図6に示すように磁性粉末をバインダ� �と混合した混合物をシート状にした単層あ� �いは複数の層を積層した磁性層5を形成し、� ��磁性層5にスルーホール1を開ける。前記ス� �ーホール1のそれぞれに電極材料を流し込み� ��且つ、スルーホール1と直角になる両面に、 スルーホール1と接続してコイル状(巻き線状) となるように電極層2を形成し、磁性層5が角� ��あるいは長方形のコアとなるようにコイル� ��形成する。このとき、コイル4を形成する磁 性層5の両端が磁性回路上開放となる構成と� �る。

 次いで、電極層を形成したコイル4の上下 面に絶縁層6を形成する。

 さらに、前記絶縁層6の一方あるいは両方 の上面(外側面)に導電層7を形成する。

 得られたシートを、所望の形状となるよ� ��に、スルーホール1とコイル開放端面3で切� �して一体焼成する、又は一体焼成後にスル� �ホール1とコイル開放端面3で切断することに よって製造することができる(LTCC技術)。

 図5に示す磁性体アンテナは、本発明に係 る磁性体アンテナは、磁性体5と非磁性体8と� ��らなるコアを中心とし、コアの外側に電極� ��料をコイル状(巻き線状)となるように形成� �、コイル状の電極材料を形成した一方又は� �方の外側面に絶縁層を形成することを基本� �造とする。前記コアは、磁性体が非磁性体� �分割された構造となっている。

 なお、図5に示す磁性体アンテナにおいて 、前記コアの断面において、全磁性体と全非 磁性体との面積の比(全磁性体/全非磁性体)が 1.0以下が好ましい。非磁性層が前記範囲を超 えて大きい場合には、コア内の磁性体の比率 が低下するため、磁性体アンテナの小型化に は不利である。より好ましい範囲は0.5以下、 さらに好ましくは0.2以下である。

 なお、図5に示す磁性体アンテナにおいて 、図5に示す磁性体アンテナのコアを形成す� �磁性層の一つの断面積(S)と磁性体アンテナ� �長さ(L)との比(S/L)は、0.3以下が好ましい。前 記面積比(S/L)が0.3を超える場合、反磁界の影� ��を低減することが困難となる。

 本発明において、図5に示すコアを有する 磁性体アンテナは、例えば、以下の方法によ って製造することができる。

 まず、磁性粉末及びバインダーを混合し� ��混合物をシート状にした単層あるいは複数� ��層を積層した磁性層を形成する。

 別に、非磁性粉末及びバインダーを混合� ��た混合物をシート状にした単層あるいは複� ��の層を積層した非磁性層を形成する。

 次に、図6に示すように、磁性層5と非磁� �層8とを交互に、全体の厚みが所望の厚さと� ��るように積層する。

 次いで、積層した磁性層及び非磁性層に� ��望の数のスルーホール1を開ける。前記スル ーホールのそれぞれに電極材料を流し込む。 また、スルーホールと直角になる両面に、ス ルーホールと接続してコイル状(巻き線状)と� ��るように電極層2を形成する。スルーホール に流し込んだ電極材料と電極層によって、磁 性層が長方形のコアとなるようにコイルを形 成する。このとき、コイルを形成する磁性層 の両端が磁性回路上開放となる構成となる(� �4の3)。

 次いで、図5に示すように電極層を形成し たコイルの上下面に絶縁層6を形成する。

 得られたシートを、所望の形状となるよ� ��に、スルーホールとコイル開放端面で切断� ��て一体焼成する、又は一体焼成後にスルー� ��ールとコイル開放端面で切断することによ� ��て製造することができる(LTCC技術)。

 本発明における磁性体アンテナは、コアの� ��性体に、Ni-Zn系フェライトなどを用いるこ� �ができる。Ni-Zn系フェライトを使用する場合 は、Fe ₂ O ₃  45~49.5モル%、NiO 9.0~45.0モル%、ZnO 0.5~35.0モ� �%、CuO 4.5~15.0モル%であるような組成が好ま� �く、使用する周波数帯で材料としての透磁� �が高く、磁性損失が低くなるようなフェラ� �ト組成を選択すると良い。必要以上に高い� �磁率の材料にすると磁性損失が増えるので� �ンテナに適さなくなる。

 例えば、RFIDタグ用途では13.56MHzでの透磁� ��が70~120、民生FM放送受信用途では100MHzでの� �磁率が10~30になるようなフェライト組成を選 択すると磁性損失が少ないので好ましい。

 また、本発明における磁性体アンテナは� ��絶縁層の外側面に電極材料でコイルリード� ��子とICチップ接続端子を形成してICを接続す る。

 前記ICチップ接続端子を形成した磁性体� �ンテナは、電極層を形成したコイル4の少な� ��とも一方の面の絶縁層6にスルーホール1を� �け、このスルーホール1に電極材料を流し込� ��、コイル4の両端と接続し、該絶縁層の表面 に電極材料でコイルリード端子とICチップ接� ��端子を形成して一体焼成して得ることがで� ��る。

 また、本発明における磁性体アンテナは� ��絶縁層の外側面にコンデンサー電極を配置� ��、コンデンサー電極を配置した外側面にさ� ��に絶縁層を設けてもよい。

 また、本発明における磁性体アンテナは� ��絶縁層の外側面に平行電極若しくはくし型� ��極を印刷してコンデンサーを形成し、コイ� ��リード端子と並列もしくは直列に接続して� ��よい。

 また、本発明における磁性体アンテナは� ��コンデンサー電極を配置した外側面にさら� ��絶縁層を設け、該絶縁層の外側面にICチッ� �接続端子を兼ねる電極を形成して該絶縁層� �挟みこむようにコンデンサーを形成し、ICチ ップ接続端子と並列もしくは直列に接続して もよい。

 また、本発明における磁性体アンテナは� ��絶縁層の外側面にICチップが接続できる端� �構造を有し、ICチップ接続端子とコイルリー ド端子とを並列若しくは直列に接続してもよ い。

 また、本発明における磁性体アンテナは� ��絶縁層の外側面に可変コンデンサーを設け� ��端子を形成し、コイルリード端子とコイル� ��ード端子とを並列若しくは直列に接続して� ��よい。

 本発明における磁性体アンテナは、コアの� ��性体にNi-Zn系フェライトなどを用いること� �できる。Ni-Zn系フェライトを使用する場合、 Fe ₂ O ₃  45~49.5モル%、NiO 9.0~45.0モル%、ZnO 0.5~35.0モ� �%、CuO 4.5~15.0モル%であるような組成が好ま� �く、使用する周波数帯で材料としての透磁� �が高く、磁性損失が低くなるようなフェラ� �ト組成を選択すると良い。材料としての透� �率があまり高すぎると磁性損失が増えるの� �アンテナに適さなくなる。

 例えば、RFIDタグ用途では13.56MHzでの透磁� ��が70~120、民生FM放送受信用途では100MHzでの� �磁率が10~30になるようなフェライト組成を選 択すると磁性損失が少ないので好ましい。

 本発明における磁性体アンテナは、コア� ��非磁性体に、Zn系フェライトなどの非磁性� �ェライト、ホウケイ酸系ガラス、亜鉛系ガ� �ス又は鉛系ガラス等のガラス系セラミック� �あるいは非磁性フェライトとガラス系セラ� �ックを適量混合したものなどを用いること� �できる。

 非磁性フェライトに使用するフェライト粉� ��には、焼結体の体積固有抵抗が10 ⁸ ωcm以上になるようなZn系フェライト組成を選 択するとよい。Fe ₂ O ₃  45~49.5モル%、ZnO 17.0~22.0モル%、CuO 4.5~15.0モ� ��%である組成が好ましい。

 ガラス系セラミックの場合、使用するガ� ��ス系セラミック粉末には、線膨張係数が使� ��する磁性体の線膨張係数と大きく異ならな� ��組成を選択するとよい。具体的には磁性体� ��して用いる軟磁性フェライトの線膨張係数� ��の差が±5ppm/℃以内の組成である。

 次に、本発明に係る複合RFタグの製造方� �について述べる。

 本発明に係る複合RFタグは、前述した方� �によって作製したICを実装した磁性体アンテ ナに対して、長手方向の一端以外を導電物あ るいは金属物で取り囲むように配置し、空隙 を樹脂で埋めて形成してすることができる。 また、磁性体アンテナをディップ法などで樹 脂コートし、乾燥させた樹脂コート表面に金 属あるいは導体をペーストなどを用いて塗布 してもよい。

 本発明に係る複合RFタグは、金属部品、� �属工具等の所定の形状の凹部に埋め込むこ� �ができる。あらかじめ、金属部品、金属工� �などのアンテナ又はタグを設置したい対象� �に所定の形状の凹部を形成しておけばよい� �

 なお、本発明に係る複合RFタグはリーダ� �対してコイルの長手方向(磁束の開放面)が垂 直になるように設置することが好ましい。

<作用>
 本発明に係る磁性体アンテナは、外周を金� ��物もしくは導電物で囲むように形成するこ� ��で金属物に埋め込む際に共振周波数などの� ��性ズレがなく使用環境の変化による通信感� ��の影響を最小限に抑えることができる。