JP4380356B2 - 非接触通信媒体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグ（電子荷札）等のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムを利用した非接触通信媒体及びその製造方法に関し、更に詳しくは、金属質粉末を含有する塗料を用いて外装シート表面に印刷層が形成された非接触通信媒体及びその製造方法に関する。

従来より、非接触で情報のやり取りを行うＲＦＩＤシステムは、交通機関の改札システム、高速道路の自動料金徴収システム、公衆電話のプリペイドカードシステム、あるいは工場における製品管理システム等の広い分野で利用されている。

このようなＲＦＩＤシステムは、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグ等の非接触通信媒体を、リーダーライタに置くかかざすだけで、情報の読み込みや書き込みを行えるという利便性を有している。この種の非接触通信媒体は、所定の情報を記録したＩＣチップやアンテナコイル、コンデンサ等でなるアンテナモジュールを、表裏一対の外装シートを含む複数のシート材で挟み込んだ構造を有している。

さて、近年におけるこの種の非接触通信媒体の普及により、非接触通信媒体の外装のデザイン性が重要視されるようになっている。従来では、赤や黄等の有機あるいは無機顔料を含有する原色系の塗料が主として用いられているが、近年では金属粉末顔料を含有するメタリック系の塗料を外装シートの表面に形成して、非接触通信媒体の外装に金属光沢をもたせたい等の要請がある。また、シルバー等のメタリック色は光の透過が少ないので、カード表面に転写された磁気ストライプの隠蔽にも利用可能とされている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献を以下に示す。下記特許文献１には、自動車の車体や家庭用電化製品等の外装にメタリック色を施すための塗料の金属粉末顔料の構成が開示されている。

特開昭６２−８１４６０号公報

しかしながら、金属粉末を顔料とする塗料で印刷層を形成した外装シートを用いて非接触通信媒体を製造すると、静電気等を原因とする強電界雰囲気中において共振周波数が低下し、非接触通信媒体の通信特性に悪影響を及ぼすという問題がある。静電気による影響は、非接触通信媒体を衣服やポケット、バッグ等から取り出したときに外装表面にチャージする電荷によって、容易に引き起こされる。

また、共振周波数の変動要因は未だ解明できていないが、金属粉末を含有する塗料で印刷層を形成することにより、アンテナモジュール上に構成されている共振回路の静電容量あるいはインダクタンスに変動を生じせしめ、これが原因で共振周波数が変動しているものと推察される。

したがって、非接触通信媒体において、外装面にメタリック色の印刷を施す場合には、共振周波数の変動に対する何らかの対策を講じることにより、通信距離等の通信特性に悪影響を与えないようにする必要がある。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、外装シート表面にメタリック色の印刷層を有しながら、静電気等を原因とする共振周波数の変動を抑えることができる非接触通信媒体を提供することを課題とする。

また、本発明は、静電気等を原因とする共振周波数の変動を抑えながら、外装シート表面にメタリック色の印刷層を形成することができる非接触通信媒体の製造方法を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するに当たり、本発明の非接触通信媒体は、アンテナコイルとこれに電気的に接続されたＩＣチップとを備えたアンテナモジュールを一対の外装シートを含む複数のシート材で挟み込んでなり、これら一対の外装シートの少なくとも一方側表面に印刷層が設けられた非接触通信媒体において、上記印刷層は、アルミニウム粉末を顔料とする塗料で形成され、このアルミニウム粉末の含有量が１．３ｇ／ｍ²以下である。

また、本発明の非接触通信媒体の製造方法は、アンテナコイルとこれに電気的に接続されたＩＣチップとを備えたアンテナモジュールを一対の外装シートを含む複数のシート材で挟み込む工程と、これら一対の外装シートの少なくとも一方側表面に印刷層を形成する工程とを有し、上記印刷層の形成に、アルミニウム粉末を顔料とする塗料を用いると共に、前記アルミニウム粉末の含有量を１．３ｇ／ｍ²以下とする。

本発明は、１．３ｇ／ｍ²以下の含有量のアルミニウム粉末を顔料とする塗料を用いて印刷層を形成することにより、静電気等を原因とするアンテナ共振周波数の変動を抑えるようにしている。

本発明の非接触通信媒体によれば、非接触通信媒体の外装に施す印刷に１．３ｇ／ｍ² 以下の含有量のアルミニウム粉末を顔料とする塗料を用いているので、静電気等を原因とする共振周波数の変動を抑制して、通信距離等の通信特性の安定化を図ることができる。

また、本発明の非接触通信媒体の製造方法によれば、１．３ｇ／ｍ²以下の含有量のアルミニウム粉末を顔料とする塗料を用いて非接触通信媒体の外装に印刷層を形成するようにしているので、静電気等を原因とする共振周波数の変動を抑制でき、通信距離等の通信特性の安定化が図られた非接触通信媒体を製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の実施の形態では、本発明の非接触通信媒体として、非接触ＩＣカードを適用した例を説明する。

図１及び図２は本発明の実施の形態による非接触ＩＣカード１０の構成を示している。非接触ＩＣカード１０は、所定の情報を記録したＩＣチップ１やアンテナコイル２、コンデンサ等をベースフィルム３上に形成してなるアンテナモジュール４を、一対の外装シート５を含む複数のシート材で挟み込んだ構造を有している。

一対の外装シート５によるアンテナモジュール４の挟み込みは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる接着層で外装シート５を貼り合わせる構成も適用可能であるが、本実施の形態では、図２に示すように、アンテナモジュール４と外装シート５との間にコアシート６を介装し、熱プレス方式により層間を熱融着させてカード化するようにしている。

なお、アンテナモジュール４を構成するＩＣチップ１にはエポキシ等の封止樹脂を介して一対の金属板７で挟み込んだ構造を採用しており、ＩＣ実装部の強度向上が図られている。また、外装シート５、コアシート６の構成材料としては、ＰＥＴ、ＰＶＣ、ＰＣ、ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴＧ、ポリアミド、ＰＥＮ、エポキシ等の公知の熱可塑性あるいは熱硬化性樹脂を用いることができる。また、外装シート５の表面側又は裏面側に磁気ストライプ（図示略）が転写されているが、必要に応じて省略してもよい。

外装シート５の表面には、印刷層８が設けられている。この印刷層８は、アルミニウム粉末を顔料とするメタリック系塗料で形成されている。なお、印刷層８は、一対の外装シート５の各々の表面に形成されているが、何れか一方の外装シートにのみ設けられていてもよい。

印刷層８の金属粉末顔料を構成するアルミニウム粉末の形状は、主に、鱗片状のものが採用されるが、これに限らず、球状や針状、繊維状の金属粉末も適用可能である。

本実施の形態では、鱗片状のアルミニウム粉末を顔料とする塗料で印刷層８を形成することにより、カード表面にシルバー系のメタリック色を施すと同時に、下層側の磁気ストライプの隠蔽機能をももたせるようにしている。

ここで、本発明では、１．３ｇ／ｍ²以下の含有量のアルミニウム粉末を顔料とする塗料を用いて印刷層８を形成するようにしている。

また、アルミニウム粉末の含有量の下限は０．０５ｇ／ｍ²とし、従って、０．０５ｇ／ｍ²以上１．３ｇ／ｍ²以下の範囲に、アルミニウム粉末の含有量を規定している。

なお、アルミニウム粉末顔料の含有量が、例えば１．２７４１７ｇ／ｍ２の塗料は、アルミニウムペーストを３６ｇ、バインダーとしてウレタン樹脂を１００ｇ、イソシアネート硬化剤（ＴＤＩ）を３ｇ、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を１５０ｇ、トルエンを１５０ｇ混合し、ウレタン樹脂中にアルミペーストを分散させて形成でき、この塗料を用いた印刷層８の形成方法としては、ワイヤーバーコーティングにて外装シート（ＰＥＴ）５上に膜厚３．３μｍ塗布する。上記のようなアルミニウムペーストとしては、例えば、昭和アルミニウムパウダー社製「レギュラーアルミニウムペースト」が適用可能である。

本発明の効果を確認する実験を行った。

図２に示した構成の非接触ＩＣカード１０を実際に作製し、その外装シート５の表面にアルミニウム粉末顔料を含有する塗料を用いて印刷層８を形成し、強電界雰囲気中における共振周波数の変化量（Δｆ０［ＭＨｚ］）とこれに基づく判定、隠蔽性の評価を行った。

作製した非接触ＩＣカード１０の構成を以下に示す。
・外装シート５：２軸延伸乳白ＰＥＴ（易接着性有）、１２５μｍ
・印刷層８：シルバー層直接塗布（同一条件で表裏一対の外装シートに対して適用）
・コアシート６：ＰＥＴＧ、各層厚２２５μｍ
・アンテナモジュール４：アンテナコイルとコンデンサを有する並列共振回路にＩＣチップを実装し、所望の共振周波数になるようにトリミングしたもの。各サンプルは全て同一の共振周波数を狙ってトリミングしている。

印刷層８を構成する塗料は、アルミニウム粉末顔料の含有量をそれぞれ異ならせてイソシアネート硬化剤（ＴＤＩ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエンとともにウレタン樹脂に混合し分散させたものを用いた。また、印刷層８の形成には、作製した塗料をワイヤーバーコーティングにて外装シート上に３．３μｍの塗布厚で塗布した。

実験の結果を表１に示す。

共振周波数変化量Δｆ０の測定は、非接触ＩＣカード１０に強電界を付与した状態で行った。強電界の付与には、ノイズ技研製ＥＳＤ試験機（ESS-200AX）を使用し、印刷層８表面の所定の１２ポイントに電圧条件−１０ｋＶ（１００ｐＦ、５００Ω）の電圧を印加した。共振周波数の測定には、「Agilent NETWORK ANALYSER E5100A」 を用いた。

測定した共振周波数変化量Δｆ０の判定は、共振周波数の変動が±０．０２ＭＨｚ以内（測定誤差範囲内）のものを○、共振周波数の変動が±０．１０ＭＨｚ以内（実使用範囲内）で評価が○以外のものを△、共振周波数の変動が±０．１０ＭＨｚより大きいもの×とした。また、隠蔽性評価に関しては、印刷層８下面の磁気ストライプの隠蔽性に関する評価で、隠蔽性が非常に高く光の透過がほとんどないものを二重丸、隠蔽性はあるが光の透過が若干ある（磁気ストライプが若干透けて見える）ものを○、隠蔽性は高くはないが使用可能な範囲内で光を透過するものを△とした。

表１から明らかなように、アルミニウム粉末の含有量が１．３ｇ／ｍ²を越えると、良好な隠蔽性は認められるものの、１ＭＨｚ以上の共振周波数の変動が認められた。アルミニウム粉末の含有量（塗布量）と共振周波数の変化量Δｆ０との関係を図３に示す。アルミニウム粉末の含有量が１．３ｇ／ｍ²を越えると、ほぼ直線的にΔｆ０が増加する。

また、表には示していないものの、アルミニウム粉末の含有量が０．０５ｇ／ｍ²を下回ると、隠蔽性が大きく損なわれ、使用可能な範囲を越えて光の透過が認められるようになった。

したがって、アルミニウム粉末の含有量を０．０５ｇ／ｍ²以上１．３ｇ／ｍ²以下の範囲に調整した塗料を用いて印刷層８を形成することにより、磁気ストライプの隠蔽機能を確保しつつ、電界雰囲気中における共振周波数の変動を抑制することが可能となり、これにより、非接触ＩＣカード１０等の非接触通信媒体の通信特性の安定化が図られ、信頼性の向上にも貢献することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施の形態では、非接触通信媒体として、非接触ＩＣカードを例に挙げて説明したが、勿論これに限らず、例えば、同様なアンテナモジュールを内蔵した非接触ＩＣタグ等にも本発明は適用可能である。

本発明の実施の形態による非接触ＩＣカード１０の概略構成図である。 非接触ＩＣカード１０の側断面図である。 アルミニウム粉末の塗布量と共振周波数の変化量Δｆ０との関係を示す図である。

符号の説明

１…ＩＣチップ、２…アンテナコイル、３…ベースフィルム、４…アンテナモジュール、５…外装シート、６…コアシート、８…印刷層、１０…非接触ＩＣカード。

Claims (2)

1. アンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを有するアンテナモジュールと、
   前記ＩＣチップの平面外形に対応する大きさの平面外形を有し、樹脂モールドにより前記ＩＣチップを挟み込む位置に固定される一対の金属板と、
   少なくとも一対の外装シートを含み、前記アンテナモジュールを両側から挟みこむ複数のシート材と、
   前記一対の外装シートのうち、一方の外装シートの外面側に設けられた磁気ストライプと、
   アルミニウム粉末を顔料とする塗料であって、前記アルミニウム粉末の含有量が０．０５ｇ／ｍ^２以上、１．３ｇ／ｍ^２以下である塗料により形成され、前記一対の外装シートの外面側にそれぞれ設けられる一対の印刷層と
   を具備する非接触通信媒体。
2. アンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップとを有するアンテナモジュールを準備し、
   前記ＩＣチップの平面外形に対応する大きさの平面外形を有する一対の金属板を、樹脂モールドにより前記ＩＣチップを挟み込む位置で固定し、
   少なくとも一対の外装シートを含む複数のシート材により、前記アンテナモジュールを両側から挟みこみ、
   前記一対の外装シートのうち、一方の外装シートの外面側に磁気ストライプを形成し、
   アルミニウム粉末を顔料とする塗料であって、前記アルミニウム粉末の含有量が０．０５ｇ／ｍ^２以上、１．３ｇ／ｍ^２以下である塗料を、前記一対の外装シートの外面側にそれぞれ塗布することで、一対の印刷層を形成する
   非接触通信媒体の製造方法。

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