(57)【要約】【課題】寸法精度が高く、製造、加工、取り扱いが容易であり、誘電率の高い誘電体、及び該誘電体を用いたＵＨＦ帯又はＳＨＦ帯で作動するＲＦＩＤのタグ又はリーダ／ライタのアンテナの提供。【解決手段】酸化チタンと炭酸ストロンチウム等を混合、造粒後、焙焼した材料をハンマーミル、ローラーミル等を用いて粗砕し、更に、ボールミル、振動ミル、アトライター等を用いて粉砕、又は有機溶媒を用いて粉砕して製造した所定の粒径の強磁性セラミックス粉末と、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロビレン、ポリカーボネート、塩化ビニール樹脂、メタアクリル樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、アセタール樹脂、弗素樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、アルキッド樹脂等の熱硬化性樹脂などのプラスチックやゴムとを所定の比率で混練して、押出し、圧延、射出成形、圧縮成形等により成形する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも強誘電体セラミックス粉末とプラスチック又はゴムとを用いて形成された複合材よりなることを特徴とする誘電体。
【請求項２】
前記強誘電体セラミックス粉末の含有量が、体積比率で略７０％以下であることを特徴とする請求項１記載の誘電体。
【請求項３】
前記強誘電体セラミックス粉末は、乾式の粉砕により形成されたものであり、該粉末の最大粒径が略１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘電体。
【請求項４】
前記強誘電体セラミックス粉末は、有機溶媒を用いた湿式の粉砕により形成されたものであり、該粉末の粒径が略０．１μｍ乃至１０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘電体。
【請求項５】
前記強誘電体セラミックス粉末は、アルカリ土類金属を含むことを特徴とする請求項４記載の誘電体。
【請求項６】
前記強誘電体セラミックス粉末は、化学的に生成されたＴｉＯ２であり、該粉末の粒径が略０．１μｍ乃至１０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の誘電体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一に記載の誘電体と、該誘電体表面に配設されるアンテナパターンとで構成される、ＵＨＦ帯またはＳＨＦ帯で作動可能なＲＦＩＤタグ用又はＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一に記載の誘電体と、該誘電体表面に配設されるアンテナパターンと、前記誘電体表面の前記アンテナパターンに対向する位置に配設される導電体とで構成される、ＵＨＦ帯またはＳＨＦ帯で作動可能なＲＦＩＤタグ用又はＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
【請求項９】
前記誘電体と前記導電体との間、又は、前記アンテナパターンと前記誘電体との間に、磁性体が挿入されていることを特徴とする請求項７又は８に記載のＲＦＩＤタグ用又はＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
【請求項１０】
前記誘電体上に、前記アンテナパターンを覆うように第２の誘電体が配設されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一に記載のＲＦＩＤタグ用又はＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高誘電率誘電体に関し、特に、ＵＨＦまたはＳＨＦ帯で作動するＲＦＩＤタグ又はＲＦＩＤリーダ／ライタのアンテナに用いて好適な高誘電率誘電体及び該誘電体を使用したアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ、ライタ又はリーダ／ライタ（以下、総称してリーダ／ライタと呼ぶ。）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、タグ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いてデータの交信を行うため、タグをリーダ／ライタから離しても通信可能であり、また、汚れなどに強いという長所から、工場の生産管理、物流の管理、入退室管理等の様々な用途に利用されるようになってきている。
【０００３】
ＲＦＩＤシステムでは、使用する周波数帯に応じて通信可能な距離が異なる。例えば、１３．５６ＭＨｚ程度の短波帯では通信距離は数ｃｍから数十ｃｍであり、このシステムを入退室管理などの用途に用いる場合はタグをリーダ／ライタに近接して使用するため、この程度の通信距離で実用上問題はないが、物流管理などの用途では通信距離が長い方が有利である。そこでこのような用途ではＵＨＦ帯やＳＨＦ帯などのより周波数の高い帯域が用いられる。
【０００４】
タグ用アンテナとして、短波帯では通常ループ状のアンテナが用いられるが、ＵＨＦ帯やＳＨＦ帯などの周波数帯では、ダイポールアンテナ（例えば、特開２００３−２４９８２０号公報など）や、基板の一方の面にマイクロストリップ導体を形成し、物品側の面に裏面接地導体を形成したマイクロストリップ線路型のアンテナなどが用いられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４９８２０号公報（第４−８頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ＵＨＦ帯やＳＨＦ帯などの周波数帯で使用するアンテナの寸法は、波長の偶数の整数分の１倍、例えば１／２倍の長さが必要である。また、誘電体の内部では電波の波長は誘電率の平方根に反比例する。このため、誘電率の高い材料を用いるとアンテナの寸法を小さくすることができる。
【０００７】
ここで、誘電率の高い材料としては、酸化チタン、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、ジルコン酸ストロンチウム等のセラミックスの焼結体がある。これらのセラミックス材料は誘電特性は良好であるが、焼結体は寸法精度が悪く、寸法精度を上げるために研削を行うと誘電体の製造コストが上昇してしまい、低価格化が求められるＲＦＩＤシステムにおいては大きな欠点となる。また、ＲＦＩＤシステムのタグやリーダ／ライタのアンテナは物品表面または電子回路の筐体表面に取り付けて使用されるために薄いことが好ましく、従って誘電体も薄くすることが求められるが、焼結体は脆いために薄くするとアンテナの組み立て工程や使用中に他の物品と接触して割れてしまう恐れがある。
【０００８】
一方、プラスチックも誘電体として使用することができ、プラスチックは射出等により高い寸法精度で製造することができ、また柔軟であるために薄くしても割れにくいという長所があるが、誘電率は低いために損失を抑制することができない。また、ＰＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）やＰ(ＶＤＦ/ＴｒＥＥ（弗化エチレン）)、Ｐ(ＶＤＣＮ（シアン化ビニリデン）／Ｖａｃ.（酢酸ビニール）)などの有機強誘電体は薄くしても割れにくいという長所があるが、弗素、シアン基等を含むため、燃やすと有毒ガスが発生する問題があり、また誘電率もそれほど高くはない。
【０００９】
このような問題はＲＦＩＤタグやリーダ／ライタ用のアンテナに用いられる誘電体に限らず、他の高周波用アンテナに用いられる誘電体などに関しても同様に生じ、寸法精度が高く、製造や加工、取り扱いが容易な高誘電率誘電体が求められている。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、寸法精度が高く、製造、加工、取り扱いが容易であり、誘電率の高い誘電体、特に、ＵＨＦ帯又はＳＨＦ帯で作動するＲＦＩＤのタグ又はリーダ／ライタのアンテナに用いて好適な高誘電率誘電体及び該誘電体を使用したアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の誘電体は、少なくとも強誘電体セラミックス粉末とプラスチック又はゴムとを用いて形成された複合材よりなるものである。
【００１２】
本発明においては、前記強誘電体セラミックス粉末の含有量が、体積比率で略７０％以下であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、前記強誘電体セラミックス粉末は、乾式の粉砕により形成されたものであり、該粉末の最大粒径が略１００μｍ以下、又は、有機溶媒を用いた湿式の粉砕により形成されたものであり、該粉末の粒径が略０．１μｍ乃至１０μｍ、又は、化学的に生成されたＴｉＯ２であり、該粉末の粒径が略０．１μｍ乃至１０μｍであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のＵＨＦ帯またはＳＨＦ帯で作動可能なＲＦＩＤタグ用又はＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナは、上記誘電体と、該誘電体表面に配設されるアンテナパターンとで構成されるものである。
【００１５】
また、本発明のＵＨＦ帯またはＳＨＦ帯で作動可能なＲＦＩＤタグ用又はＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナは、上記誘電体と、該誘電体表面に配設されるアンテナパターンと、前記誘電体表面の前記アンテナパターンに対向する位置に配設される導電体とで構成されるものである。
【００１６】
本発明においては、前記誘電体と前記導電体との間、又は、前記アンテナパターンと前記誘電体との間に、磁性体が挿入されている構成とすることができる。
【００１７】
また、本発明においては、前記誘電体上に、前記アンテナパターンを覆うように第２の誘電体が配設されている構成とすることもできる。
【００１８】
このように、本発明では、少なくとも所定の粒径の強磁性セラミックス粉末とプラスチックとを所定の比率で混合した複合材を用いて誘電体を形成しているため、誘電体の誘電率を高くすることができると共に、寸法精度を高め、製造や加工を容易にすることができ、薄くしても破損しにくくすることができる。そして、該誘電体をＲＦＩＤのタグやリーダ／ライタのアンテナに用いることにより、所望の性能のアンテナを小さい寸法で製作することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の誘電体及び該誘電体を備えるアンテナによれば下記記載の効果を奏する。
【００２０】
本発明の第１の効果は、誘電体の誘電率を高くすることができると共に、寸法精度を高め、製造や加工を容易にすることができ、かつ、薄くしても破損しにくくすることができるということである。
【００２１】
その理由は、誘電体として、セラミックスの焼結体やプラスチック、有機強誘電体料を用いるのではなく、少なくとも、乾式又は湿式で形成した所定の粒径の強磁性セラミックス粉末とプラスチック又はゴムとを所定の比率で混合して形成した複合材を用いているからである。
【００２２】
また、本発明の第２の効果は、ＵＨＦ帯やＳＨＦ帯で作動するＲＦＩＤタグやリーダ／ライタのアンテナの寸法を小さくすることができるということである。
【００２３】
その理由は、上記複合材をＲＦＩＤシステムのタグやリーダ、リーダ／ライタ用アンテナの基板として用いることにより、損失を低減することができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
従来技術で示したように、強誘電体材料としてセラミックスの焼結体があるが、セラミックスは寸法精度が悪く、寸法精度を上げるために研削で加工するとコストが上昇してしまう。また、誘電体をＲＦＩＤシステムのタグやリーダ／ライタのアンテナに利用する場合は薄くすることが求められるが、セラミックスは脆いために薄くすると組み立て中や使用中に破損しやすいという問題もある。また、プラスチックは寸法精度が高く、柔軟性に富むため破損しにくいが誘電率を高くすることができない。更に、有機強誘電体料は薄くしても割れにくいが、燃やすと有毒ガスを発生し、又、誘電率もそれほど高くすることができないという問題がある。
【００２５】
そこで本発明では、上記従来の誘電体の欠点を解消すべく、強磁性セラミックス粉末とプラスチック又はゴムの複合材を用いる。即ち、セラミックス粉末とプラスチック又はゴムを混練、押出し、圧延、射出成形、圧縮成形、塗布等により成形する。このような材料を用いることにより、誘電率を高くすることができると共に、寸法精度を高め製造、加工を容易にすることができ、薄くしても破損しにくくすることができる。
【００２６】
上記複合材において、セラミックス粉末の含有量が高いほど誘電率は大きくなるが、７０ｖ％を超えると可塑性がなくなり、混練、押出し、圧延、射出成形等が不可能になり、流動性がなくなるため塗布はできなくなる。また、圧縮成形の場合も、７０ｖ％を超えた材料を圧縮成形すると空孔が残留し、セラミックは空孔を含めた体積の７０ｖ％を超える材料は得られない。このことから、セラミックス粉末の含有量は７０ｖ％以下、好ましくは工程のバラツキ等を考慮して６０ｖ％〜６５ｖ％が適当である。なお、セラミックスは含有量が多くなると可撓性が悪くなるため、曲げて使用する場合などでは適宜セラミックスの含有量を減じるようにする。また、
【００２７】
このセラミックス粉末は、酸化チタンと炭酸ストロンチウム等を混合、造粒後焙焼した材料をハンマーミル、ローラーミル等を用いて粗砕し、更に、ボールミル、振動ミル、アトライター等を用いて乾式粉砕して製造することができる。このセラミックスの粒径が大きいと、混練、押出し等の治具を磨耗させ、また、誘電体が薄い場合には特性が不均一になるため、最大粒径は１００μｍ以下であることを望まれる。
【００２８】
更に微細な粉末を得るためには、液体中で粉砕する湿式粉砕を用いることもできる。湿式粉砕では、通常、液体としては安価で毒性、発火の危険のない水が用いられるが、誘電特性が良好なアルカリ土類金属を含む材料を用いた場合、アルカリ土類金属イオンの一部が水中に溶け出す。ここで、通常のセラミックス強誘電体の製造方法では、水に縣濁したセラミックス粉末を加熱乾燥するが、乾燥した粉末には水に溶け出したアルカリ土類金属も含まれ、その後の焼結により再結合されるため指し支えはない。しかしながら、この状態の粉末を複合材の原料とすると、アルカリ土類金属の一部が分離しているために特性は良くない。これを防止するためには、液体としてアルカリ土類金属イオンを溶解しない有機溶媒を用いて粉砕することが好ましい。この有機溶媒としてはアルコール、アセトン、ベンゼン、液体パラフィン、フロン等を使用することができ、粉砕後有機溶媒を加熱により蒸発させて除去することにより微細な粉末を得ることができる。
【００２９】
また、ＴｉＯ２は化学的に生成した微細な粉末が得られるため、これをセラミック粉末としてそのまま使用しても良い。上記ＴｉＯ２を化学的に生成する方法としては、硫酸塩を加水分解して得た水酸化物を加熱し脱水する方法やＴｉＣｌ４を加熱分解する方法などがある。
【００３０】
一方、プラスチックとしてはナイロン、ポリエチレン、ポリプロビレン、ポリカーボネート、塩化ビニール樹脂、メタアクリル樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、アセタール樹脂、弗素樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、アルキッド樹脂等の熱硬化性樹脂などを使用することができる。誘電率の高い樹脂を用いるほど複合材の誘電率も高くなるが、加工性、温度等の使用する環境、必要な機械的特性等を考慮して使用するプラスチックを設定すればよい。
【００３１】
上記プラスチックとセラミックス粉末の混合は、加熱しニーダー等で混練しペレットとしてもよいし、プラスチックまたはそのモノマーを溶媒に溶解しセラミック粉末を浸した後、攪拌しながら乾燥する方法でも良い。また、粉砕を有機溶媒中で行う場合は粉砕中または粉砕後有機溶媒にプラスチックを溶融させ、その後乾燥させても良い。そして、セラミック粉末とプラスチックとを混合した材料は押出し、射出、圧延、圧縮、鋳込み等、通常のプラスチックの成形法により成形する。塗布の場合はプラスチックを溶解した有機溶媒にセラミックス粉末を懸濁させたペイントを作成する。このペイントを金属体に接して配置する導電材に塗布、乾燥させる。又は、アンテナエレメントをプラスチックフィルムに接着した銅箔をエッチングして形成し、このプラスチックフィルムに塗布、乾燥させる。
【００３２】
このようにして製造された誘電体は、誘電率が高く柔軟で薄い部材とすることが可能であるため、この誘電体を用いれば、ＵＨＦ帯又はＳＨＦ帯で作動し、かつ、金属製の物品に密着して使用可能な薄いＲＦＩＤのタグまたはリーダ／ライタ用のアンテナを製作することができる。なお、上記した材料、製造方法は例示であり、所望の誘電率を有する誘電体を製造できる限りにおいて、他の材料や製造方法を用いることもできる。
【実施例】
【００３３】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る高誘電率誘電体及び該誘電体を用いたアンテナについて、図１乃至図１０を参照して説明する。図１は、ＲＦＩＤシステムの一般的な構成を模式的に示す図であり、図２乃至図９は本実施例のアンテナの構成を模式的に示す図である。また、図１０は、本実施例の効果を説明するために製作したアンテナの構造を示す図である。なお、以下では、本発明の誘電体をタグ用アンテナに適用する場合について示すが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の誘電体をリーダ／ライタ用アンテナに適用してもよい。
【００３４】
図１に示すように、本実施例のＲＦＩＤシステム１は、ＵＨＦ帯又はＳＨＦ帯等の周波数帯を用いてデータの交信を行うタグ２とリーダ／ライタ（又はリーダ）６とからなり、タグ２は、共振回路を構成するアンテナ３及びコンデンサ４（ＩＣチップ５に容量が内蔵されている場合は必ずしも必要ではない。）と情報を記憶するＩＣチップ５とを備え、リーダ／ライタ（又はリーダ）６は、タグ２のアンテナ３と交信するリーダ／ライタ用アンテナ７と、送受信信号を変換するための通信回路８ａや送受信信号をデコードするための演算処理回路８ｂ等の制御部８とを備え、タグ２は内蔵する電源又はリーダ／ライタ６から供給される電源を用いて駆動される。そして、タグ２及びリーダ／ライタ用アンテナ７の共振周波数をキャリア周波数に合わせることにより、データの交信が行われる。
【００３５】
このＲＦＩＤシステム１のアンテナ（ここではタグ２用のアンテナ３）は、図２に示すように、本発明の特徴である高誘電率の複合材からなる誘電体１０上に所定のアンテナパターンが形成されたアンテナエレメント９が配置されて構成され、このアンテナが物品や筐体の表面、特に、金属材料を含む物品や筐体（金属体１１）上に設置される。
【００３６】
図２は、誘電体１０の一方の面に導電体（アンテナエレメント９）が形成される構成であり、金属体１１がアルミニウム、マグネシウム、銅合金等の非磁性材料からなる場合は金属体１１上に直接アンテナを配置することができるが、金属体１１が鉄板の場合は損失が大きくなる。その場合は、図３に示すように、誘電体１０の一方の面にアンテナエレメント９を配置し、他方の面（金属体１１側）に裏面接地導体となる導電体１２を配置する構成（マイクロストリップ経路など）としてもよく、このような構成にすることにより、金属体１１を構成する金属材料の種類にかかわらず、アンテナを安定して作動させることができる。
【００３７】
なお、アンテナはＵＨＦ帯やＳＨＦ帯などの周波数帯を用いてデータの交信が可能な構成であればよく、アンテナエレメント９の形状、厚さ、材質、固定方法等は特に限定されない。また、誘電体１０は、上述したように、酸化チタンと炭酸ストロンチウム等を混合、造粒後、焙焼した材料をハンマーミル、ローラーミル等を用いて粗砕し、更に、ボールミル、振動ミル、アトライター等を用いて粉砕、又は有機溶媒を用いて粉砕して製造、又は化学的に生成された所定の粒径の強磁性セラミックス粉末と、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロビレン、ポリカーボネート、塩化ビニール樹脂、メタアクリル樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、アセタール樹脂、弗素樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、アルキッド樹脂等の熱硬化性樹脂などのプラスチックやゴムとを、セラミックス粉末の含有量が７０ｖ％以下、好ましくは６０ｖ％〜６５ｖ％となるように混練して、押出し、圧延、射出成形、圧縮成形等により成形したものを用いることができる。また、導電体１２の形状、膜厚、材料、誘電体１０との固定方法等も限定されない。
【００３８】
また、図２及び図３では、アンテナエレメント９の下層（物品側）のみに誘電体１０を配設したが、図４に示すように、アンテナエレメント９の上層にも誘電体１０を配設して、アンテナエレメント９を誘電体１０で包囲するようにしてもよい。このような構成とすることにより、アンテナエレメント９上部に近接する部材に起因するアンテナ特性の変動を抑制することができ、また、アンテナエレメント９を保護することができる。この構造においても、金属体１１の材料によってアンテナの特性が変化しないように、金属体１１と誘電体１０との間に導電体１２を配設する構成としてもよい。
【００３９】
また、図２乃至図５では、アンテナエレメント９と誘電体１０と必要に応じて導電体１２とでアンテナを構成したが、金属体１１の影響を更に抑制し、かつ、アンテナの特性を向上させるために磁性体１３を設けることもできる。その場合、図６に示すように、誘電体１０と導電体１２との間に磁性体１３を配設してもよいし、図７に示すように、アンテナエレメント９と誘電体１０との間に磁性体１３を配設してもよい。このような構造においても、アンテナエレメント９を保護し、かつ上面に配置される部材による影響を抑制するために、図８及び図９に示すようにアンテナエレメント９の上部にも誘電体１０を配設してアンテナエレメント９を誘電体１０で包囲する構成とすることもできる。
【００４０】
上記磁性体１３の材料や製造方法も特に限定されないが、アモルファス合金、パーマロイ、電磁鋼、珪素鋼、センダスト合金、Ｆｅ−Ａｌ合金又は軟磁性フェライトの急冷凝固材、鋳造材，圧延材，鍛造材又は焼結材や、アモルファス箔やアモルファス箔の積層材、金属粉、カーボニル鉄粉、還元鉄粉、アトマイズ粉（純鉄、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ等を含む鉄、パーマロイ、Ｃｏ−Ｆｅ等の粉末）、アモルファス（Ｂ、Ｐ、Ｓｉ等を含む鉄、コバルト、ニッケル合金を水アトマイズまたはガスアトマイズした粉末）等の粒状の粉体若しくはフレークとプラスチック、ゴム等の有機物との複合材、又は上記粉体若しくはフレークを含む塗料の塗膜等により形成することができる。なお、本発明の用途としては、柔軟で割れにくく、高周波でも損失の少ない複合材が好ましい。
【００４１】
次に、本実施例の効果を確認するために、下記に示す粉末Ａ〜Ｆを用いて誘電体１０を製造して実施例１〜２９、比較例１〜６の実験を行った。その実験内容及び結果について説明する。
【００４２】
粉末Ａ：セラミック誘電体（チタン酸ストロンチュウム焼結体、誘電率２５５）をハンマーミルで粗砕後、ボールミルを用いて粉砕（最大粒径：約２００μｍ）、
粉末Ｂ：Ａをボールミルで更に粉砕（最大粒径：約１００μｍ）、
粉末Ｃ：Ｂを水を用いてアトライターで粉砕し加熱乾燥（粒径：約０．１μｍ〜１０μｍ）、
粉末Ｄ：Ｂをアセトンを用いてアストライターで粉砕し減圧加熱して乾燥（粒径：約０．１μｍ〜１０μｍ）、
粉末Ｅ：市販の化学的に生成したルチル形酸化チタン（平均粒径：０．５μｍ）、
粉末Ｆ：市販の化学的に生成したアナターゼ形酸化チタン（平均粒径：０．５μｍ）。
【００４３】
まず、粉末Ａ：８５ｗ％（５０ｖ％）とナイロン：１５ｗ％（５０ｖ％）を混練して圧延し、厚さ０．５ｍｍの板とした試料（比較例１）では、目視でセラミック粒子が判別可能であり分布も不均一であるため使用できないと判断した。一方、粉末Ｂ：８５ｗ％（５０ｖ％）とナイロン：１５ｗ％（５０ｖ％）を混練して圧延し、厚さ０．５ｍｍの板とした試料（実施例１）では、圧延ロールに若干の傷が見られたが目視は均一で良好であった。また、９００ＭＨｚにおける誘電率を測定したところ８２であり、ナイロンの誘電率（３．３）より大幅に向上していることが判明した。以上の結果から、乾式粉砕の場合はセラミック粉末の粒径を小さく（略１００μｍ以下）することによりアンテナ用基板として使用可能な誘電体を製作できることが分かった。
【００４４】
また、粉末Ｃ：８５ｗ％（５０ｖ％）とナイロン：１５ｗ％（５０ｖ％）を混練して圧延し、厚さ０．５ｍｍの板とした試料（比較例２）では、９００ＭＨｚにおける誘電率を測定したところ６．２であり、実施例１の試料に比べて大幅に劣化していることが判明した。これに対して、粉末Ｄ：８５ｗ％（５０ｖ％）とナイロン：１５ｗ％（５０ｖ％）を混練して圧延し、厚さ０．５ｍｍの板とした試料（実施例２）では、圧延ロールに傷は見られず目視は均一で良好であり、また、９００ＭＨｚにおける誘電率を測定したところ３５であり、ナイロンの誘電率（３．３）より大幅に向上していることが判明した。以上の結果から、湿式粉砕の場合は同じ粒径でも水中で粉砕するよりも有機溶媒中で粉砕した方が高誘電率の誘電体１０を製作できることが分かった。
【００４５】
次に、粉末Ｅ：８５ｗ％（５０ｖ％）とナイロン：１５ｗ％（５０ｖ％）を混練して圧延し、厚さ０．５ｍｍの板とした試料（実施例３−１）では、圧延ロールに傷は見られず目視は均一で良好であり、また、９００ＭＨｚにおける誘電率を測定したところ２２であり、ナイロンの誘電率３．３より大幅に向上していることが判明した。以上の結果から、化学的に生成されたルチル形酸化チタンを用いても高誘電率の誘電体を製作できることが分かった。
【００４６】
同様に、粉末Ｆ：８５ｗ％（５０ｖ％）とナイロン１５ｗ％（５０ｖ％）を混練して圧延し、厚さ０．５ｍｍの板とした試料（実施例３−２）では、圧延ロールに傷は見られず目視は均一で良好であり、また、９００ＭＨｚで誘電率を測定したところ２１であり、ナイロンの誘電率３．３より大幅に向上していることが判明した。これにより、化学的に生成されたアナターゼ酸化チタンを用いても高誘電率の誘電体を製作できることが分かった。
【００４７】
次に、粉末Ｄとナイロンを混合比を５ｖ％〜７５ｖ％の範囲で変えて厚さ０．５ｍｍの板とした試料（実施例４〜実施例１５、比較例３）を作成し、誘電率を測定した。その結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１より、粉末Ｄの混合比が５ｖ％〜７０ｖ％の範囲では健全な材料が得られたが、７５ｖ％は混練装置に材料が詰まり、試料の製作ができなかった。また、セラミックスの含有量が増すほど材料は硬く可撓性が減少した。
【００５０】
同様に粉末Ｅとナイロンの混合比を５ｖ％〜７５ｖ％の範囲で変えて厚さ０．５ｍｍの板とした試料（実施例１６〜実施例２７、比較例４）を作成し、誘電率を測定した。その結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】
2005216518.tif 000004
【００５２】
表２より、粉末Ｅの混合比が５ｖ％〜７０ｖ％では健全な材料が得られたが、７５ｖ％は混練装置に材料が詰まり試料の製作ができなかった。また、セラミックスの含有量が増すほど材料は硬く可撓性が減少し、７０ｖ％では材料は硬く可撓性はほとんどなかった。また、セラミックスの含有量は５ｖ％でも誘電率はナイロンより高くなり含有率が増すほど誘電率は高くなった。
【００５３】
また、上記粉末Ｄを用いた複合材（実施例４〜１５）と粉末Ｅを用いた複合材（実施例１６〜２７）とを比較すると、粉末Ｄを用いた複合材は粉末Ｅを用いた同じ含有量の複合材に比べて誘電率は高いが、粉末Ｅを用いた複合材の方が同じ含有量の粉末Ｄを用いた複合材に比べ可撓性の点では優れていた。以上の結果から、セラミックスの含有量は７０Ｖ％以下、工程のばらつき等を考慮すると６０ｖ％〜６５ｖ％が適当であり、更に、可撓性を考慮して混合比や粉末の種類を適宜設定すればよいことが分かった。
【００５４】
次に、図１０に示すように、上部側の銅箔１４にマイクロストリップアンテナを形成し（アンテナエレメント９に相当）、誘電体１０を挟んで下部側にも銅箔１５（導電体１２又は金属体１１に相当）を形成したアンテナを製作し、その共振周波数を測定した。
【００５５】
具体的には、両面に銅箔１４、１５を持つ厚さ０．５ｍｍのガラスエポキシ（誘電率４．２）を１００ｍｍ角に切断し、上面の銅箔１４の寸法（図中のＡ）を変えて正方形に切断し、共振周波数を測定した（比較例５）。また、厚さ０．５ｍｍ、１００ｍｍ角のナイロン６−６（誘電率３．３）の両面に厚さ３５μｍの銅箔１４、１５を接着し、上面の銅箔１４の寸法を変えて正方形に切断し、共振周波数を測定した（比較例６）。
【００５６】
一方、粉末Ｄを６５ｖ％含むナイロン（誘電率２７）の５０ｍｍ角、厚さ０．５ｍｍの圧延材の両面に、厚さ３５μｍの銅箔１４、１５を接着し、上面の銅箔１４の寸法を変えて正方形に切断し、共振周波数を測定した（実施例２８）。また、粉末Ｅを６５ｖ％含むナイロン（誘電率２５．４）の５０ｍｍ角、厚さ０．５ｍｍの圧延材の両面に、厚さ３５μｍの銅箔１４、１５を接着し、上面の銅箔１４の寸法を変えて正方形に切断し、共振周波数を測定した。その結果を表３に示す。
【００５７】
【表３】
2005216518.tif 000005
【００５８】
表３より、ほぼ同じ共振周波数となる寸法は、比較例５では８１ｍｍ角、比較例６では９２ｍｍ角であるのに対して、実施例２８では３２ｍｍ角、実施例２９では３３ｍｍ角と小さく、本発明の誘電体１０を用いることにより、アンテナ自体のサイズを小さくできることが分かった。
【００５９】
このように、上記方法で形成された誘電体１０を用いることにより、誘電率を高くすることができると共に、高い寸法精度で容易に製造可能であり、かつ、薄くしても破損しにくくすることができる。そして、この誘電体１０をＵＨＦ帯やＳＨＦ帯で作動するアンテナに用いることにより、損失が少ない小型のアンテナを形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の誘電体はＲＦＩＤシステムのアンテナ用途のみならず、高周波用アンテナ等、誘電率の高い誘電体を利用可能な任意の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】ＲＦＩＤシステムの一般的な構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係るタグ用アンテナの構造を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係るタグ用アンテナの構造を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係るタグ用アンテナの構造を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例に係るタグ用アンテナの構造を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係るタグ用アンテナの構造を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例に係るタグ用アンテナの構造を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の一実施例に係るタグ用アンテナの構造を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の一実施例に係るタグ用アンテナの構造を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の効果を説明するためのタグ用アンテナの構造を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  ＲＦＩＤシステム
２  タグ
３  アンテナ
４  コンデンサ
５  ＩＣチップ
６  リーダ／ライタ
７  リーダ／ライタ用アンテナ
８  制御部
８ａ  通信回路
８ｂ  演算処理回路
９  アンテナエレメント
１０  誘電体
１１  金属体
１２  導電体
１３  磁性体
１４、１５  銅箔
【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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【図９】
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【図１０】
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