(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性材料からなり長手方向に伸長したストリップ状の層を積み重ねたスタックが複数互いに前記ストリップ状の層の前記長手方向と交差する方向に並べて配置され、前記スタック毎に隣接する前記ストリップ状の層間相互と、隣接する前記スタック間相互とを電気的に絶縁する絶縁材料を含み、前記複数のスタックが全体として可撓性を維持しつつ隣接するスタックが少なくともそれらの一部で互いに固着されている、可撓性アンテナコアと、
前記可撓性アンテナコアを取り囲む電気巻線と、を具備することを特徴とする可撓性アンテナ。
【請求項２】
軟磁性材料からなり長手方向に伸長したストリップ状の層を積み重ねたスタックが複数互いに前記ストリップ状の層の前記長手方向と交差する方向に並べて配置させる段階と、
前記スタック毎に隣接する前記ストリップ状の層間相互と、隣接する前記スタック間相互とを電気的に絶縁する絶縁材料を含み、前記複数のスタックが全体として可撓性を維持しつつ隣接するスタックが少なくともそれらの一部で互いに固着されている可撓性アンテナコアを形成する段階と、
前記可撓性アンテナコアに電気巻線を巻きつける段階と
を具備することを特徴とする可撓性アンテナの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の可撓性アンテナの製造方法において、さらに前記ストリップ状の層を形成する段階を有し、該ストリップ状の層を形成する段階は、
前記軟磁性材料の微粒子紛と合成樹脂を真空中で混合する段階と、
前記混合したものを静磁界中に配置して、前記微粒子が端と端とを接して前記磁界方向と平行に連鎖し、前記微粒子からなる連鎖が前記合成樹脂で互いに電気的に絶縁される段階と、
前記混合したものを硬化させて、前記連鎖中の微粒子が結合して保持される段階と、
前記静磁界を取り去る段階と
前記静磁界を取り去った前記軟磁性材料と前記合成樹脂の混合物を硬化させたものを前記磁界の方向が長手方向になるような形状に切断してストリップ状の層を形成する段階と
を具備することを特徴とする可撓性アンテナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バッジまたは類似物に組み込むチップトランスポンダ用の可撓性を有する磁気アンテナコアであって、高いＱ及び低い磁気損失を有する材料からなる該アンテナコアの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
対象物、即ち動物を識別する技術では、最近、小型アンテナを有するチップトランスポンダを用いた使用が増加している。最近、バッジ、カードまたは類似の可撓性シートに配設したチップトランスポンダが使用に供されるようになってきた。この応用に使用するアンテナは、一般に、周囲にアンテナ巻線を巻き付け得る、平坦で可撓性を有する必要があると共に、特定のアンテナ特性をもたらすべく、高いＱ（ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）を有する必要がある。これまで使用されてきたフェライト部品は、比較的硬く、可撓性に乏しいため、曲げたとき、折れてしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、所望のアンテナ放射特性をもたらすために、損失が低く、十分に高いＱを有するこの種可撓性磁気アンテナコアを製造する方法を提供することである。
【０００４】
本発明の目的は、磁気アンテナコアとして、高いμを有する軟磁性材料からなる、相互に絶縁されて縦方向に伸長した細長いストリップの連鎖を形成する、上述した本発明による方法において達成される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
態様において、この方法は、磁性を有する軟鉄からなり絶縁層で被覆された薄いワイヤの前記連鎖を形成する段階と、こういったワイヤをフラットな束状体またはストリップ状体に形成する段階と、を含んでいる。
【０００６】
別の態様において、この方法は、非晶質合金からなり、絶縁層で覆われた薄いストリップ状体の前記連鎖を形成する段階を含んでいる。この後、単一のこの種ストリップ状体または複数のスタック式この種ストリップ状体の周囲に、電気巻線を形成する。
【０００７】
また別の態様において、この方法は、高いμを有する軟磁性材料からなる粉末状の小さな粒子を形成する段階と、該粉末に合成樹脂を混合することによって、該混合物中の磁性材料の高い飽和状態が真空中で得られると共に、粒子を、印加磁界と平行を保つ連鎖状に形成するように作用する強力な静磁界に晒しながら、混合物をブロック状体に硬化するようになす段階と、を含んでいる。次いで、ブロック状体から、平たいストリップ状体が連鎖する方向と平行にカットされる。
【０００８】
【実施例】
平たく可撓性を有するアンテナコアを製造する場合、電気巻線が巻き付けられることとなる、高いμを有する軟性の磁性材料からなる連鎖の基本ストリップ状体を製造しようと試みることが好ましい。この種のストリップ状体においては、最大の透磁率を有する連鎖の磁気特性が磁性インダクタの長手軸と平行な各連鎖の磁気粒子間の距離によって影響を受けることが問題である。最適化した磁気アンテナ特性に要求される良好な磁気伝導に対しては、磁気粒子が、最小の可能離隔距離で以って配列されることが要求される。別な要求は、ストリップ軸の縦方向と交差する方向において、粒子が相互に電気的に接触しないように、粒子間に距離を置く必要があるということである。これによって、そうでない場合に、アンテナとしての使用の際に、材料中に形成されるうず電流が、最小限に制限され、この結果、アンテナ損失は低くなる、即ち、Ｑが高くなる。図１において、一例が挙げられており、その固定金属コアでは、これをアンテナとして使用すれば、うず電流の増大をきたす。こういったうず電流は、磁界Ｈと垂直方向に発生するため、かなりの損失及び低いＱ値を引き起こすこととなる。従って、最適のアンテナ設計をする場合、ストリップ状体中において、ストリップ軸の縦方向に最小の可能離隔距離で以って磁気粒子を配列すると共に、ストリップ軸の長手方向と直交する方向に、ストリップ間の絶縁をもたらすことが必要である。
【０００９】
本発明による方法の一態様において、高いμを有するフェライトまたは別の磁気軟鉄からなる小径粒子の粉末が形成される。この粉末を合成樹脂と混合することによって、この混合物中の磁性材料の高い飽和が得られる。硬化後に材料中に空洞が発生するのを回避するため、混合処理は真空中で行う。
【００１０】
粒子の縦方向において、磁気粒子ができる限り相互に近接している混合物を得るために、強力な磁場に晒しながら、混合物を硬化させる。この処理は、図２の図示したような装置を使って行う。強力な静磁場を印加することによって、混合物中の磁気粒子は、磁界Ｈの形成するラインと平行に、端と端とが連鎖的につながれて配列する。硬化処理後、磁場を取り去ると、印加した磁場と平行に形成されたチェーンがそのまま残る。次に、得られたブロック状体を、図２ｂに示すように、前に印加した磁界Ｈの方向と平行な切断方向に沿って、ストリップ状にカットする。最後に、図３に示すように、高いμを有する硬化した軟磁性材料からなる平たいストリップ状コアを得る。各ストリップ状体の周囲には、電気巻線を巻き付ける。
【００１１】
本発明による方法の別の態様において、細長いストリップ状コアは、磁性を有する軟鉄の薄いワイヤ３６からなると共に、絶縁層３２で被覆されており、各ワイヤは前述したように、連鎖を形成している。図４は、この種絶縁ワイヤ３４を図示している。引き続き、多数のこういったワイヤは、フラットな束状ストリップ状体に形成される。これに関連する図５ａ及び図５ｂは、それぞれ平面図及び断面図を示している。この断面図は、このストリップ状体がどのようにして横方向及び縦方向に積み重ねられているかを概略的に示すものである。ストリップ状コアの周囲には、前述したように、電気巻線が巻き付けられている。
【００１２】
図６は、図７と比較可能な図であって、磁界Ｈの方向に向いた図５のフラットなストリップ状体を示しており、もはやうず電流は生じないことを明示している。
【００１３】
図７に示すように、図５のストリップ状アンテナコアの変形例においては、絶縁層で被覆された軟鉄からなるワイヤの代わりに、非晶質合金からなる絶縁ストリップ状体が、磁気コアとして使用されている。この合金を使用する理由は、軟鉄に比して高い動作周波数で低い誘導損失がもたらされると共に、良好な機械的可撓性並びに曲げに対する抵抗力及び高い初期透磁率があり、しかも磁気特性が機械的ストレスによって影響を受けないということに依るものである。
【００１４】
合金の初期透磁率が高いことによって結果的にアンテナへの応用におけるロッドの実効透磁率が極めて安定することになる。高い透磁率のためにアンテナ応用における実際の効果、即ち「ロッド」透磁率は、コアの機械的許容量にだけ依存するに過ぎない。これによって、合金の製造法におけるバッジの変量、または動作温度依存性によって引き起こされる透磁率の如何なる変動も除去される。この非晶質合金の他の有益な特性は、曲げ等の機械的力を加えられたときの磁気パラメータの高い安定性にある。この安定性は、他の磁性材料に比して相当優れている。材料に関する上述の特性は、フラットな（平たい）トランスポンダ・アンテナに対して、実用的要求をかなりの度合いで満たす特性をもたらすと共に、非常に高い大量生産の再現性をもたらす。
【００１５】
図７は、非晶質（アモルファス）合金からなる薄い絶縁層のいくつかのスタック状体を示す斜視図である。この積み重ねと位置合せの際、一方の非晶質ストリップ状体の他方に対する向きは、正しく維持する必要がある。何故なら、この材料の磁気特性が、図７に示すように、磁場の「磁界」の向きに対して感度が強いからである。更に、アンテナの個々のワイヤにおけるように、単一のスタック及び隣接タックの図７のストリップ状層状体は、うず電流に起因する磁気コアの損失を防止するために、電気的に相互に絶縁されている。こういったうず電流は、通常、図１に示すように、磁界Ｈに垂直方向に発生することから、各層状体間を絶縁することによって、こういったうず電流が低減される。従って、金属ファイバ、即ちワイヤを有する本実施例におけるように、相互に平行な非晶質金属からなるストリップ状体を使用することによって、うず電流を一層低減することができよう。
【００１６】
例えば、非晶質合金の絶縁ストリップ状体が、長さ５０ｍｍ、厚さ２０μｍ、幅１２ｍｍであって、スタック状体が長さ５０ｍｍ及び幅１２ｍｍを保ったまま、厚さが２０μｍを上回るように積み重ねられるのであれば、得られるコアは、幾分低いＱ特性を示し、損失を有する。しかしながら、ストリップ状体の幅を１２ｍｍから２ないし３ｍｍの範囲にカットすれば、コアのＱ特性は大幅に高められる。更に、ストリップ状体が狭ければそれだけ、Ｑ特性は高まる。この現象は、うず電流を最小に維持するためには、ストリップ軸の方向と垂直の横方向において、ストリップ状体は幅が広くあってはならず、そうでないとうず電流の増加を助長する、とする上述の原理を支持する。どちらかと言えば、数千もの絶縁非晶質ファイバを、図５ａのワイヤで示すように、フラットな束状ストリップ状体に形成することが、可撓性アンテナの最適設計となろう。
【００１７】
１つのスタック（積層）状体をなすストリップ状体間の絶縁は、プラスチック等の箔状の非導電性材料を非晶質層の間に充填することによって実現することができる。また、合金ストリップ状体の一方の側の１つの表面を、例えば酸化することによって化学的に処理することができ、この結果、電流に対して高い抵抗が得られ、磁界Ｈと垂直なコアの断面に誘起されるうず電流に対して障壁（ｂａｒｒｉｅｒ）となる。隣接するスタック状体間の絶縁は、こういったスタック状体の間にある程度のスペースを維持することによっても実現することができる。
【００１８】
ストリップ状体は、例えば図８に示すように、縦方向及び横方向の何れにおいても、パッケージ全体が可撓性を失うことがないようにして積み重ねる必要がある。図８ａは、４つのストリップ状体が相互に積み重ねられた状態において、ストリップ状体の中間領域「ｄ」が機械的に相互に固着されることによって、端部が相互に自由に動けるようにしたことを概略的に示す側面図である。図８ｂは、ストリップ状体の隣接し相互に絶縁された３つのスタック状体において、このスタック状体が上側及び下側の中間領域「ｅ」で相互に固着された状態を概略的に示す平面図である。応用に応じて、１つ以上の隣接したスタック状体（例えば、図８ｂの３つのスタック状体）を使用する。全体の回りに、巻線を巻き付ける。図８ｃでは、３つの端部「ｇ」が相互に動き得るようにすることによって、ストリップ状コアの可撓性を保証するようにした状態を示している。この動きの際、中間領域「ｆ」は、その位置を保持する。ストリップ状体の中央領域を共に連結するために、接着剤を使用することができるか、または点溶接や超音波溶接等の連結技術を用いることができる。連結点または連結領域の面積が小さく保たれている限り、この領域の断面におけるうず電流の増加は最低となる。
【００１９】
以上述べた方法は、高いＱを有すると共に、例えば、バッジ若しくはクレジットカードまたは類似物に組み込むトランスポンダ用のアンテナとしての応用に好適なフラットで可撓性を有するアンテナを提供することができて有益である。
【００２０】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
（１）相互に固定した関係で取り付けられ、軟性の磁性材料からなる複数の縦方向に伸長するチェーンと、該軟性の磁性材料からなる複数の縦方向に伸長するチェーンの隣接するもの同士を相互に絶縁する絶縁材料とを含んだ、高いＱを有する可撓性アンテナコアと、
前記可撓性アンテナコアを取り囲む電気巻線と、を具備することを特徴とする可撓性アンテナ。
【００２１】
（２）第１項記載の可撓性アンテナにおいて、前記絶縁材料が合成樹脂であると共に、前記軟性の磁性材料からなる複数の縦方向に伸長するチェーンの各々が、前記絶縁されて縦方向に伸長するチェーンを固定位置に維持すべく、前記合成樹脂と結合し混合した磁性材料の粉末を含んでいることを特徴とする前記可撓性アンテナ。
【００２２】
（３）第１項記載の可撓性アンテナにおいて、前記磁性材料からなる複数の縦方向に伸長するチェーンの各々が、絶縁層で覆われた磁気軟鉄からなる薄いワイヤを含んでいることを特徴とする前記可撓性アンテナ。
【００２３】
（４）第１項記載の可撓性アンテナにおいて、前記磁性材料からなる複数の縦方向に伸長するチェーンの各々が、被選択磁界と平行の縦方向を有する非晶質合金を含んでいることを特徴とする前記可撓性アンテナ。
【００２４】
（５）相互に固定した関係で取り付けられ、軟性の磁性材料からなる複数の縦方向に伸長するチェーンから、高いＱを有する可撓性アンテナコアを形成すると共に、該軟性の磁性材料からなる複数の縦方向に伸長するチェーンの隣接するもの同士を相互に絶縁する段階と、
前記可撓性アンテナに電気巻線を巻き付ける段階と、を具備することを特徴とする可撓性アンテナの製造方法。
【００２５】
（６）第５項記載の方法において、前記形成段階が更に、
高いＱを有する磁性材料からなる小径粒子の粉末を、合成樹脂と真空中で混合する段階と、
前記混合物を静磁界中に置いて、前記粉末を端と端をつないで該磁界と平行なチェーン状に配列させ、該粉末のチェーンが前記樹脂により相互に絶縁されてなる段階と、
前記混合物を硬化して、前記粉末を結合させると共に前記チェーン状に維持する段階と、
前記磁界を除去する段階と、を具備することを特徴とする前記方法。
【００２６】
（７）第６項記載の方法において、粉末及び樹脂からなる前記混合物をブロック状に形成すると共に、前に印加した磁界の方向に対応する縦方向に沿って、該ブロックをストリップ状体にカットして、複数の可撓性磁気コアを形成する段階を更に具備することを特徴とする前記方法。
【００２７】
（８）第５項記載の方法において、前記形成段階は更に、
絶縁層で覆われた磁気軟鉄からなる複数のワイヤをもたらす段階と、
前記複数のワイヤを可撓性を有する束状ストリップ状体にアレンジして、前記可撓性アンテナコアを形成してなる段階と、を具備することを特徴とする前記方法。
【００２８】
（９）第５項記載の方法において、前記形成段階は、
非晶質合金からなる複数の細長い絶縁ストリップ状体をもたらし、この際、該細長いストリップ状体の縦方向が該非晶質合金の磁界の方向と一致してなる段階と、
前記細長い絶縁ストリップ状体をアレンジして、前記可撓性アンテナコアを形成する段階と、を具備することを特徴とする前記方法。
【００２９】
（１０）第９項記載の方法において、前記細長いストリップ状体は、幅が３ｍｍしかないことを特徴とする前記方法。
【００３０】
（１１）第９項記載の方法において、前記細長いストリップ状体は、非晶質ファイバであることを特徴とする前記方法。
【００３１】
（１２）バッジまたは類似物に組み込むチップトランスポンダ用の可撓性磁気アンテナコアであって、高いＱを有する材料からなる該アンテナコアを製造する方法において、高いμを有する軟性の磁性材料からなり、相互に絶縁され、縦方向に伸長するチェーンの細長いストリップ状体を形成することを特徴とする前記方法。一態様において、高いμを有する軟性の磁性材料からなる小径粒子の粉末を合成樹脂と混合することによって、該混合物中の磁性材料の高い飽和を、真空中で形成する。前記混合物を、強力な静磁界中に晒しながら、ブロック状に硬化し、粒子は、印加磁界と平行な永久チェーンを形成する。前記ブロックは前に印加した磁界の方向と対応する縦方向に沿って、薄いストリップ状体にカットされ、この種ストリップ状体の各々が、アンテナコアを構成する。別な態様において、前記チェーンは、絶縁層で覆われた磁気軟鉄からなる薄いワイヤで構成される。こういったワイヤは、フラットな束状ストリップ状体に形成され、この種ストリップ状体が、アンテナコアを構成する。更に別の態様において、前記細長いストリップ状体は、非晶質合金で形成され、その縦方向は磁界の方向と一致し、該ストリップ状体は相互に絶縁されている。１つ以上のこういったストリップ状体によってスタック状体が形成され、この種スタック状体がアンテナコアを構成する。フラットな可撓性アンテナは、１つ以上の上述したストリップまたはスタック状のアンテナコアの回りに電気巻線を巻き付けることによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁界Ｈ及びうず電流の向きが図示された金属ブロックの斜視図である。
【図２】強力な磁界に晒しながら、軟性の磁性材料の粉末及び合成樹脂の混合物を硬化する装置の略図、及びこの種静磁場に置かれたこの種混合物のブロック図である。
【図３】図２ｂのブロックから縦方向にカットすると共に、電気巻線を巻き付けた状態の、本発明の第１の実施例であるストリップ状アンテナコアの斜視図である。
【図４】絶縁層を有する磁気軟鉄からなる単一の薄いワイヤの図である。
【図５】図５のワイヤの多数のものからなるフラットな束状ストリップ状体が電気巻線で巻かれた状態の、本発明による実施例のアンテナコアを示す平面図、及び断面図である。
【図６】図５に示すストリップ状アンテナコアにうず電流が生じることなく磁界Ｈが通る状態を示す斜視図である。
【図７】図６のアンテナコアの変形例を示す、非晶質合金からなるスタック式の多数のストリップ状体の図である。
【図８】図７のスタック式ストリップ状体の相互接続の例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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