JP2007295557A - 磁気シールドシート、非接触icカード通信改善方法および非接触icカード収容容器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 通信周波数の電磁波によって形成される磁界のエネルギを損失させることなく、シート面内に磁界を集中させて通過させることができる磁気シールドシート、これを用いた非接触ICカード通信改善方法および非接触ICカード収容容器を提供することを目的とする。
【解決手段】 磁気シールドシート10は、磁性体層11と導体層31で構成される。磁性体層11は、通信周波数の電磁波に対して、好ましい特有の材料定数μ’,μ”を有する。磁性体層11のμ’と厚さを調整することで共振周波数およびQ値を調整する。
【選択図】 図1
Description
このような場合に磁性シートをただアンテナコイルに貼るだけでRFID通信特性の改善が達成されるものではない。非接触ICカードが重なって存在する場合、通信改善をするには近くに存するアンテナコイルの電磁結合を低減すること(電磁シールド性を付与)、および通信するための共振周波数を調整することの二つを行う必要がある。
また本発明は、磁性体層からなる構成であって、磁性体層が、通信周波数の電磁波に対する複素比透磁率の実数部μ’、磁性体層厚t(μm)として
μ’×t>10,000である磁気シールドシートである。
μ’×t>2,000である磁気シールドシートである。
前記軟磁性金属粉は、前記バインダーに対して20体積%以上含有されており、配向された状態で分散されていることを特徴とする。
また本発明は、非接触ICカードの間に、請求項1〜9のいずれか1つに記載の磁気シールドシートを配置し、少なくとも共振周波数の高周波数成分を非接触ICカードが本来有する共振周波数f0と一致もしくは近づけることで通信特性の改善を行うことを特徴とする非接触ICカード通信改善方法である。
第2は、導体層によりアンテナコイルの共振周波数をf0より上昇させること。
第3は、磁性体層によりアンテナ共振周波数を下げて、f0またはf0近辺に周波数調整すること。
第4は、磁性体層によりインピーダンスの実数値(R)を高く調整してQ値を上げること。
バインダーとしてHNBR(日本ゼオン製Zetpol)を用い、軟磁性金属粉として扁平Fe−Ni−Cr−Si系合金粉(三菱マテリアル製JEM粉)を40体積%添加し、分散剤としてステアリン酸亜鉛、架橋剤(パーオキサイド)を適宜量加えた後、メチルイソブチルケトン(MIBK)/メチルエチルケトン(MEK)溶液に溶かした磁性塗料を作成し、ドクターブレード法にてPET(ポリエチレンテレフタレート、剥離支持体)上に塗工してシート成形を行った。ついで、剥離支持体をはがし、熱プレス法により厚さ150μmの磁性体層11を得た。シールド層11を被覆層12としてPETフィルム(25μm厚)によりラミネート加工し、モールディングした磁気シールドシート10とした。本実施例は、第1の実施形態に相当する。
上記のバインダーとしてHNBRを用いた磁性体層11(150μm厚)とアルミ(Al)箔を接着剤(25μm)にて積層し、さらにこの状態でPETフィルム(25μm厚)によりラミネート加工し、モールディングした磁気シールドシート10とした。本実施例は、第3の実施形態に相当する。
実施例1の磁性体層11(150μm厚)と金属(Fe)箔(東洋鋼鈑製Foil Top、50μm厚)に接着剤(25μm)を介して積層し、さらにPETフィルム(25μm厚)でラミネート加工し、モールディングした磁気シールドシート10とした。本実施例は、第3の実施形態に相当する。
実施例3の金属(Fe)箔(東洋鋼鈑製Foil Top、50μm厚)に接着剤(30μm)を介して実施例1の磁性体層11(150μm厚)を両側に積層した。さらにPETフィルムでラミネート加工し、モールディングした磁気シールドシートとした。本実施例は、第2の実施形態に相当する。
銅板(500μm)をPETフィルムによりラミネート加工し、モールディングした磁気シールドシート10とした。
非接触ICカード15をアンテナコイルが重なる位置にして積層した状態とした。
材料定数は、複素比透磁率の実数部μ’、複素比透磁率の虚数部μ”、複素比誘電率の実数部ε’および複素比誘電率の虚数部ε”を含む。測定は材料をリング加工(φ7×φ3)して同軸管法で測定した。測定機器は、1MHz〜10GHzの周波数に対し、マテリアルアナライザーE4991A及びネットワークアナライザーHP8720ESを使用している。
無線通信性能の測定は次の2つの方法により行った。
非接触ICカード61としては、テキサス・インスツルメント製タグインレット「Tag−it TM HF−1」(RI−I02−112A)(ISO/IEC15693−2、3)を用い、読取装置62としては、オムロン製リーダ/ライタV720S−BC5D4を用いて、非接触ICカード61と読取装置62との間の通信距離の測定を行った。
非接触ICカード61と磁気シールドシート10を積層した状態で、コイル間の通信を行った場合の非接触ICカード61の共振周波数及び相互インダクタンス(表中のインピーダンスの実数部(R))をマテリアルアナライザーE4991Aにループアンテナを装着して測定した。インピーダンスの実数部(R)がコイルのQ値を示す。上記図10(a)に示すような通信妨害部材19が金属である場合と、図10(b)に示すような通信妨害部材19が他の非接触ICカード61である場合について測定した。その結果を表1に示す。また、磁気シールドシート10を用いない場合を比較例1および2とした。
アドバンテスト法により100KHz〜1GHzの周波数における磁気(磁界)シールド性を測定した。図17は、実施例2である磁気シールドシート10の磁界シールド性の結果を示すグラフである。図17からわかるように、125KHz〜135KHzの周波数で12dB、13MHz帯で60dB超と高い磁界シールド性を有することを確認した。実施例3である磁気シールドシート10は、100KHz近辺の周波数で10dB以上、1〜20MHzの周波数で60dB以上のシールド性があり、電磁波干渉(他波干渉)を十分防ぐことができることを確認した。ここでは示していない電界シールド性はとくに磁性金属を用いなくても、高いシールド性を得られており、今回の構成では各周波数で40dBを超えていた。
導電性を評価するために表面抵抗率(JIS K6911準拠)を測定した。測定器としては、三菱化学製のハイレスタMCP−HT450を使用した。本実施例(実施例1)の磁性体層11は、5.1×107Ω/□であった。比較例3,6,7で用いた磁性層11は2×108Ω/□、比較例4,実施例6,8で用いた磁性層11は2×104Ω/□、比較例5,実施例6,9で用いた磁性層11は5×105Ω/□、実施例4,7,10で用いた磁性層11は6×105Ω/□であった。
JIS K6251に準拠して実施例1の磁性体層11(150μm厚)単独と実施例1である磁気シールドシート10の引張試験を行った。ダンベル形状は1号形を用いている。磁気シールドシート10に関してはモールディング加工後にダンベル打ち抜きを行った。引張強度は、実施例1の磁性体層11(150μm厚)が6.2MPaであったものが、実施例1である磁気シールドシート10では11.5MPaとほぼ倍増していた。
磁性体層11を直径3mmの棒に巻き付け、シートに折れや割れが発生するか否かを確認した。本発明の磁性層11は、厚さ250μmのものも含め、全て折れや割れの発生はなく、可とう性を有していることを確認した。
防錆性は、塩水噴霧試験により評価した。具体的には、塩水噴霧試験機(スガ試験機社製のCASSER−ISO−3)を下記試験条件で用い、試験後の磁性体層11および磁気シールドシート10の表面を目視観察することにより評価した。この試験の目的は被覆層12による気密性や防水性の向上の評価である。とくに導体層31を用いた場合の防錆性の向上を確認している。
塩化ナトリウム溶液濃度:5±0.5重量%
噴霧室温度:35±2℃
試験時間:48時間
11 磁性体層
12 被覆層
15,61 非接触ICカード
16 アンテナ素子
17 IC
18 仮想面
19 通信妨害部材
20 磁力線
21 仮想線
31 導体層
32 積層体
41 収容容器
42 非接触ICカード
43 第1収容部
44 第2収容部
62 読取装置
63 基材
64 金属箔
Claims (11)
- 外部装置と非接触に通信することができる非接触ICカードが、重なって存在する場合に用いて通信特性を改善する磁気シールドシートであって、
非接触ICカードの間に配置し、少なくとも共振周波数の高周波数成分を非接触ICカードが本来有する共振周波数f0と一致もしくは近づけるという共振周波数調整手段により、通信特性の改善を行う磁気シールドシート。 - 通信周波数の電磁波に対して、複素比透磁率の実数部μ’が30以上であり、かつ複素比透磁率の虚数部μ”を複素比透磁率の実数部μ’で除算した値tanδμは、0.2以下であるとともに、表面抵抗率が104Ω/□以上である磁性体層を有する請求項1記載の磁気シールドシート。
- 磁性体層からなる構成であって、磁性体層が、通信周波数の電磁波に対する複素比透磁率の実数部μ’、磁性体層厚t(μm)として
μ’×t>10,000
である請求項1または2記載の磁気シールドシート。 - 磁性体層/導体層および磁性体層/導体層/磁性体層からなる構成であって、磁性体層が、通信周波数の電磁波に対する複素比透磁率の実数部μ’、磁性体層厚t(μm)として
μ’×t>2,000
である請求項1または2記載の磁気シールドシート。 - 前記共振周波数および通信周波数は、100kHz以上30GHz以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の磁気シールドカード。
- 前記磁性体層は、バインダーに扁平な軟磁性金属粉が混合される材料からなり、前記軟磁性金属粉は、前記バインダーに対して20体積%以上含有されており、配向された状態で分散されていることを特徴とする請求項3または4記載の磁気シールドシート。
- 前記導体層は、前記通信周波数の電磁波に対して、KEC法またはアドバンテスト法による磁気シールド性が20dB以上であることを特徴とする請求項4に記載の磁気シールドシート。
- 前記導体層は、磁性金属、アモルファス金属、磁性ステンレス鋼およびフェライトから選ばれる1種以上からなることを特徴とする請求項4に記載の磁気シールドシート。
- 厚みが、0.05mm以上5mm以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の磁気シールドシート。
- 非接触ICカードの間に、請求項1〜9のいずれか1つに記載の磁気シールドシートを配置し、少なくとも共振周波数の高周波数成分を非接触ICカードが本来有する共振周波数f0と一致もしくは近づけることで通信特性の改善を行うことを特徴とする非接触ICカード通信改善方法。
- 請求項1〜9のいずれか1つに記載の磁気シールドシートを用いた非接触ICカード通信改善装置を収納する非接触ICカード収容容器。
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