(57)【要約】【課題】  特に、磁性部材の構造を改良して、薄型で且つ、各通信部材の通信感度を向上させることが可能な通信装置を提供することを目的としている。【解決手段】  第１の通信部材及び第２の通信部材と、第１の通信部材と第２の通信部材の間に位置する金属部材と、第１の通信部材と金属部材との間に位置する第１の磁性部材と、第２の通信部材と金属部材との間に位置する第２の磁性部材と、を有して構成され、第１の磁性部材及び第２の磁性部材は、積層された複数の軟磁性膜と、各軟磁性膜間に介在する絶縁膜とを有して構成され、各軟磁性膜は、主成分の元素Ｔ（元素ＴはＦｅまたはＣｏまたはその混合物を表す）と、元素Ｍ（元素Ｍは、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｙのうち少なくともいずれか一種を表す）と、元素Ｘ（ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１種を表す）とを有して形成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置との間で無線通信を行うための第１の通信部材及び第２の通信部材と、前記第１の通信部材と前記第２の通信部材の間に位置する金属部材と、前記第１の通信部材と前記金属部材との間に位置する第１の磁性部材と、前記第２の通信部材と前記金属部材との間に位置する第２の磁性部材と、を有して構成され、
前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材は、積層された複数の軟磁性膜と、各軟磁性膜間に介在する絶縁膜とを有して構成されることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
各軟磁性膜は、主成分の元素Ｔ（元素ＴはＦｅまたはＣｏまたはその混合物を表す）と、元素Ｍ（元素Ｍは、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｙのうち少なくともいずれか一種を表す）と、元素Ｘ（ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１種を表す）とを有して形成される請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記軟磁性膜は、Ｆｅ−Ｍ−Ｎにて形成される請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ2膜で形成される請求項２又は３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記第１の磁性部材、及び、前記第２の磁性部材は、各通信部材あるいは、前記金属部材に直接、成膜されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項６】
前記第１の磁性部材、及び、前記第２の磁性部材は、樹脂シート上に成膜されたものである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項７】
前記軟磁性膜は、膜構造が、元素Ｍと元素Ｘの化合物を含むアモルファス相と、前記アモルファス相中に元素Ｔを主体とした微結晶相とを有してなる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、複数の通信部材を一枚に集約することが可能な通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触式のＩＣカード（通信部材）をリーダライタ上にかざすことで両者間で無線通信を行う通信システムが普及している。
【０００３】
しかしながら利用者が、例えば周波数帯が同じだが規格の異なる複数種類のＩＣカードを重ねて使用すると、リーダライタ側で混信し、適切に通信することが出来ない問題があった。
【０００４】
特許文献１に記載された発明には、非接触式のＩＣカード／磁性体の層／金属の層／磁性体の層／非接触式ＩＣカードと積層して２枚の非接触式のＩＣカードを一枚に集約した通信装置の発明が開示されている。これにより、無線通信の際の混信を防止し、各ＩＣカードを適切に認識することが出来るとしている。
【０００５】
また、特許文献２には組成式がＡ−Ｍ−Ｏから成るＲＦＩＤ用の磁性シートの発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３２７２０８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に記載された発明には、磁性体の層について詳しい説明がなされていない。
【０００７】
また特許文献２には二枚の非接触式のＩＣカードを一枚に集約した通信装置の構造について何も記載されていない。
【０００８】
特許文献２に記載された単層の磁性シートを特許文献１の磁性体の層に用いた場合、どのような通信結果が得られるか定かでないが、後述する比較例１の実験結果から類推すると、一枚に集約した各ＩＣカードの通信感度は大きく低下するものと思われる。
【０００９】
実用化に向けては、複数のＩＣカードを一枚に集約した際に、通信装置を薄型で且つ無線通信の際に混信することなく各ＩＣカードを夫々、優れた通信感度にて通信できることが必要とされる。
【００１０】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、磁性部材の構造を改良して、薄型で且つ、各通信部材の通信感度を向上させることが可能な通信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明における通信装置は、
外部装置との間で無線通信を行うための第１の通信部材及び第２の通信部材と、前記第１の通信部材と前記第２の通信部材の間に位置する金属部材と、前記第１の通信部材と前記金属部材との間に位置する第１の磁性部材と、前記第２の通信部材と前記金属部材との間に位置する第２の磁性部材と、を有して構成され、
前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材は、積層された複数の軟磁性膜と、各軟磁性膜間に介在する絶縁膜とを有して構成されることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、上記のように磁性部材を複数の軟磁性膜に分断し、各軟磁性膜間に絶縁膜を介在させた積層構造とすることで、第１の通信部材と第２の通信部材とを一枚に集約した通信装置を薄型で、無線通信の際に混信することなく、しかも軟磁性膜の単層構造を用いるよりも各通信部材の夫々の通信感度を効果的に向上させることが可能となる。
【００１３】
本発明では、各軟磁性膜は、主成分の元素Ｔ（元素ＴはＦｅまたはＣｏまたはその混合物を表す）と、元素Ｍ（元素Ｍは、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｙのうち少なくともいずれか一種を表す）と、元素Ｘ（ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１種を表す）とを有して形成されることが好ましい。特に、本発明では、前記軟磁性膜は，Ｆｅ−Ｍ−Ｎにて形成されることが好ましい。より効果的に、通信装置を薄型で、且つ、各通信部材の夫々の通信感度を向上させることが可能となる。
【００１４】
また本発明では、前記絶縁膜は、ＳｉＯ2膜で形成されることが好ましい。
また本発明では、前記第１の磁性部材、及び、前記第２の磁性部材は、各通信部材あるいは、前記金属部材に直接、成膜されていることが好ましい。より通信装置の薄型化を実現できる。
【００１５】
また、本発明では、前記第１の磁性部材、及び、前記第２の磁性部材は、樹脂シート上に成膜されているものであることが好ましい。
【００１６】
また本発明では、前記軟磁性膜は、膜構造が、元素Ｍと元素Ｘの化合物を含むアモルファス相と、前記アモルファス相中に元素Ｔを主体とした微結晶相とを有してなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１の通信部材と第２の通信部材とを一枚に集約した通信装置を薄型で、且つ、無線通信の際に混信することなく、各通信部材の夫々の通信感度を効果的に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の通信装置及びリーダライタの模式図、
【図２】図２の各図は、本実施形態の通信装置に用いられる磁性部材の部分拡大縦断面図、
【図３】図３は金属部材の部分拡大縦断面図、
【図４】実験で使用した通信装置Ｂとリーダ装置Ｃとの模式図、
【図５】実験に使用した実施例の通信装置の模式図、
【図６】実験に使用した従来例の通信装置の模式図、
【図７】実験に使用した比較例１の通信装置の模式図、
【図８】実験に使用した比較例２の通信装置の模式図、
【図９】（ａ）（ｂ）は、実施例の通信装置における周波数と信号出力との関係を示すグラフ（（ａ）は第１のＩＣカードに対する実験結果であり、（ｂ）は第２のＩＣカードに対する実験結果）、
【図１０】従来例の通信装置における周波数と信号出力との関係を示すグラフ、
【図１１】（ａ）（ｂ）は、比較例１の通信装置における周波数と信号出力との関係を示すグラフ（（ａ）は第１のＩＣカードに対する実験結果であり、（ｂ）は第２のＩＣカードに対する実験結果）、
【図１２】（ａ）（ｂ）は、比較例２の通信装置における周波数と信号出力との関係を示すグラフ（（ａ）は第１のＩＣカードに対する実験結果であり、（ｂ）は第２のＩＣカードに対する実験結果）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本実施形態の通信装置及びリーダライタの模式図、図２の各図は、本実施形態の通信装置に用いられる磁性部材の部分拡大縦断面図、図３は金属部材の部分拡大縦断面図である。
【００２０】
図１に示すように通信装置１は、コイル及びＩＣチップを備える機能シート２及び表面印刷シート３を有する第１のＩＣカード（第１の通信部材）４と、コイル及びＩＣチップを備える機能シート５及び表面印刷シート６を有する第２のＩＣカード（第２の通信部材）７と、第１のＩＣカード４と第２のＩＣカード７との間に位置する金属部材８と、第１のＩＣカード４と金属部材８間に位置する第１の磁性部材９と、第２のＩＣカード７と金属部材８間に位置する第２の磁性部材１０とを有して構成される。
【００２１】
このように本実施形態の通信装置１は、二枚のＩＣカード４，７が一枚に集約された積層構造を構成する。
【００２２】
今、図１では、通信装置１の第２のＩＣカード７が、前記第２のＩＣカード７を認識可能なリーダライタ１１側に向けられている。そして、図１に示すように、リーダライタ１１からの磁束が通信装置１に引き寄せられ、通信装置１とリーダライタ１１との間で還流磁束Ａが形成される。これにより、第２のＩＣカード７とリーダライタ１１との間で無線通信を行うことが出来る。
【００２３】
図１の状態から通信装置１をひっくり返して、第１のＩＣカード４を認識可能なリーダライタに、前記第１のＩＣカード４を対向させた状態にすると、第１のＩＣカード７とリーダライタとの間で無線通信を行うことが可能になる。
【００２４】
各ＩＣカード４，７とリーダライタ間での無線通信は、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）における周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式を用いて行うことが出来る。各ＩＣカード４，７には、別々に用意された各ＩＣカード４，７を重ねて使用するとリーダライタ側で混信して通信できない種類のものが選択される。
【００２５】
本実施形態では、図１に示すように第１のＩＣカード４と第２のＩＣカード７の間にシールドとしての金属部材８が設けられている。金属部材８は単層構造でもよいし、あるいは図３に示すように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の基材２０の両面に金属層２１，２２が形成された構造としてもよい。金属で形成された板状の金属部材８や図３に示す金属層２１,２２の材質は特に問わないが、例えば、Ａｌやステンレス鋼（ＳＵＳ）、真鍮を用いることが出来る。金属部材８は、０．１μｍ〜１００μｍ程度の膜厚範囲内で形成される。
【００２６】
ところで、各ＩＣカード４，７の間に金属部材８が存在すると、リーダライタからの磁界により金属部材８に渦電流が生じ、渦電流による反磁界が、無線通信に必要な磁界をキャンセルしてしまう。
【００２７】
このため本実施形態では、リーダライタからの磁束をＩＣカード側に引き寄せて無線通信を可能とするために、第１のＩＣカード４と金属部材８の間に第１の磁性部材９を介在させ、第２のＩＣカード７と金属部材８との間に第２の磁性部材１０を介在させた。
【００２８】
しかも本実施形態では、図２（ａ）に示すように、第１の磁性部材９（第２の磁性部材１０についても同様の積層構造）を、複数の軟磁性膜１２，１３と、各軟磁性膜１２，１３間に介在する絶縁膜１４ａとを有する積層構造とした。各磁性膜１２，１３及び絶縁膜１４ａは、物理蒸着法により成膜されたものであることが好適である。
【００２９】
各軟磁性膜１２，１３は、Ｔ−Ｍ−Ｘ（ただし、ＴはＦｅまたはＣｏまたはその混合物を表し、元素Ｍは、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｙのうち少なくともいずれか一種を表し、元素Ｘは、ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１種を表す）から成る。
【００３０】
各軟磁性膜１２，１３は、成膜中、あるいは成膜後に熱処理を施すことなく形成されたものであり、このように非熱処理においても元素Ｍと元素Ｘの化合物を含むアモルファス相と、前記アモルファス相中に元素Ｔを主体とした微結晶相とを有する混相構造で形成されている。微結晶相１６の平均粒径を３０ｎｍ以下にできる。
【００３１】
本実施形態の軟磁性膜１２，１３は、高抵抗軟磁性膜であり、軟磁気特性に優れる。例えば、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を２００以上、好ましくは３００以上、好ましくは８００以上、より好ましくは１４００以上、更に好ましくは２０００以上にでき、また比抵抗ρを１００（μΩ・ｃｍ）以上、好ましくは１５０（μΩ・ｃｍ）以上、より好ましくは２００（μΩ・ｃｍ）以上、更に好ましくは３００（μΩ・ｃｍ）以上に設定できる。
【００３２】
本実施形態の軟磁性膜１２，１３は、Ｆｅ−Ｍ−Ｎで形成されることが好ましく、そのときのＮの組成比は１３ａｔ％以上で１８ａｔ％以下であると良い。より具体的には、Ｎの組成比は、１３ａｔ％以上で１６ａｔ％以下の範囲内であることが好ましい。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）は、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が１６〜２０％の範囲内となるように調整することが好適である。かかる場合、Ｆｅ−Ｍ−ＮをＲＦコンベンショナルスパッタ法で形成することが好適である。これにより、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約２０００以上にできる。
【００３３】
あるいは、Ｎの組成比は、１５ａｔ％以上で１８ａｔ％以下の範囲内であることが好ましい。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）は、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が１７〜１９％の範囲内となるように調整することが好適である。かかる場合、Ｆｅ−Ｍ−ＮをＤＣ対向ターゲットスパッタ法で形成することが好適である。これにより、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１４００以上にできる。
Ｆｅ−Ｍ−Ｎにおいて、元素ＭにはＡｌを選択することが好ましい。
【００３４】
または、本実施形態の軟磁性膜１２，１３は、組成式がＴaＭbＸcで示され、元素ＴにはＦｅを、元素ＸにはＯを選択することも可能である。このとき、元素ＭがＺｒで、Ｚｒの組成比ｂが、７．９５〜８．３６ａｔ％の範囲内、Ｏの組成比ｃが、８．１１〜９．２７ａｔ％の範囲内であることが好適である。そして、組成比ａ＋ｂ＋ｃの合計が１００ａｔ％である。
【００３５】
あるいは、本実施形態の軟磁性膜１２，１３は、組成式がＴaＭbＸcで示され、元素ＴがＦｅで、元素ＭがＡｌで、元素ＸがＯであり、Ａｌの組成比ｂが、９．７９〜２１．３８ａｔ％の範囲内、Ｏの組成比ｃが、６．９９〜１６．７５ａｔ％の範囲内であることが好適である。また組成比ａ＋ｂ＋ｃの合計が１００ａｔ％である。
【００３６】
Ｆｅ−Ｍ−Ｏからなる軟磁性膜では、Ｆｅ−Ｍ−Ｎからなる軟磁性膜よりも複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)が小さくなりやすいものの、上記のように組成比の調整により、約８００以上、好ましくは約１０００以上の複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を得ることが可能である。
【００３７】
軟磁性膜１２，１３におけるアモルファス相は、微結晶相間の粒界に限らず、その周囲を囲むように存在する。上記したように軟磁性膜１２，１３は、アモルファス相中に微結晶相が存在した混相構造となっている。
【００３８】
軟磁性膜１２，１３中に含まれるアモルファス相１５は体積比率で２０〜８０％程度であることが好適である。
【００３９】
軟磁性膜１２，１３と交互に積層される絶縁膜１４ａは、軟磁性膜１２，１３間を電気的に絶縁する膜である。本実施形態では、少なくとも軟磁性膜１２，１３の間に介在する絶縁膜１４ａを有することが必要である。
【００４０】
絶縁膜１４ａには、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、炭化絶縁膜等を提示できるが、酸化絶縁膜であることが好ましい。また、絶縁膜１４ａにはＳｉＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜、Ｆｅ2Ｏ3膜、Ｔａ2Ｏ3膜、ＴｉＯ2膜、Ｍｏ2Ｏ3膜のうち１種以上を選択できる。また、絶縁膜１４ａは、軟磁性膜１２，１３と同じＴ−Ｍ−Ｏ膜であるがＯの組成比が高く（具体的には３０ａｔ％以上）絶縁性のＴ−Ｍ−Ｏ膜とすることも出来る。この場合、絶縁膜１４ａの成膜と、軟磁性膜１２，１３の成膜に同じターゲットを使用できるメリットがある。このＴ−Ｍ−Ｏ膜は全て酸化物の結晶相からなるか、または、アモルファス相と酸化物の結晶相からなる非磁性膜であり、軟磁性膜１２，１３の結晶構造と異なるものである。
【００４１】
本実施形態では図２（ａ）に示すように、各軟磁性膜１２，１３の膜厚をＴ１に薄くできる。ここで各軟磁性膜１２，１３を同じ膜厚あるいは異なる膜厚にすることも出来る。各軟磁性膜１２，１３の膜厚は０．５μｍ以上で３μｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
特に、本実施形態における各軟磁性膜１２，１３がＦｅ−Ｍ−Ｎで形成されるとき、各軟磁性膜１２，１３の膜厚を０．５μｍ以上で１．２μｍ以下に設定することができる。このように、各軟磁性膜１２，１３の膜厚を１．２μｍ以下にし、複数の磁性膜の総厚を薄くしても、優れた通信感度を得ることが出来る。
【００４３】
軟磁性膜１２，１３を複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)が高いＦｅ−Ｍ−Ｎで形成することで、Ｆｅ−Ｍ−Ｏに比べて各軟磁性膜１２，１３の膜厚及び複数の軟磁性膜１２，１３の総厚を薄くしても、優れた通信感度を得ることが出来る。
【００４４】
ただし、各軟磁性膜１２，１３（Ｆｅ−Ｍ−Ｏ、Ｆｅ−Ｍ−Ｎに係り無く）の膜厚を薄くしすぎても、十分な通信感度の向上を図ることができない。そのため、各軟磁性膜１２，１３の膜厚の下限値を０．５μｍと設定した。
【００４５】
本実施形態では、軟磁性膜１２，１３の膜厚をＴ１で形成するとともに、軟磁性膜１２，１３の積層数を２〜８程度にすることができ、積層数を２〜４程度とすることが好ましく、積層数を２とすることがより好適である。本実施形態では、各軟磁性膜１２，１３を上記したように薄く形成するが、極端に細分化せず、積層数を少なくすることで、軟磁性膜１２，１３の総厚を薄くでき、しかも効果的に通信感度を向上させることができる。
【００４６】
各絶縁膜１４ａの膜厚は、１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることが好ましく、１００ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【００４７】
そして本実施形態では、各磁性部材９，１０の膜厚Ｔ２は、夫々、１μｍ以上で１２μｍ以下であることが好ましい。また、前記総厚を、８μｍ以下、あるいは６μｍ以下、又は４μｍ以下、更には２μｍ以下にすることも出来る。
【００４８】
このように本実施形態では、各磁性部材９，１０を複数の高抵抗の軟磁性膜１２，１３に分離し、各軟磁性膜１２、１３間に絶縁膜１４ａを介在させた構造としたが、これに対して各磁性部材９，１０を軟磁性膜の単層構造とした比較例１と対比すると本実施形態では、磁性部材９，１０の膜厚Ｔ２を、比較例１における磁性部材の膜厚以下に抑えることができるとともに、比較例１に比べて各ＩＣカード４，７の通信感度を効果的に向上させることが可能になる。本実施形態のように高抵抗の軟磁性膜を薄く複数枚に分離することで、渦電流損失の低減等をより効果的に図ることができ、これにより軟磁性膜を単層構造にするよりも優れた通信感度を得ることができるものと考えられる。
【００４９】
また例えば磁性粉末と結着材とを有し基材上に既存の手法（例えばドクターブレード法）にて形成されてなる磁性シートを各ＩＣカード４，７と金属部材８間に介在させた比較例２の構成では、各ＩＣカード４，７の通信感度を優れたものに出来ても各磁性シートが数十μｍ〜数百μｍと非常に厚く通信装置１の薄型化を促進できない。
【００５０】
これに対して本実施形態によれば第１のＩＣカード４及び第２カード７を一枚に集約した通信装置１を薄型で、且つ、無線通信の際に混信することなく、各ＩＣカード４，７の夫々の通信感度を効果的に向上させることが可能になる。
【００５１】
各ＩＣカード４，７の厚みにもよるが、本実施形態では、通信装置１全体の厚みを、概ね、７００μｍ〜９００μｍ程度に設定することが可能である。
【００５２】
本実施形態では図２（ｂ）に示すように、金属部材８と軟磁性膜１２との間に絶縁膜１４ｂを介在させたり、図２（ｃ）に示すように、軟磁性膜１３とＩＣカード４との間に絶縁膜１４ｃを介在させることが可能である。あるいは、図２（ｂ）と図２（ｃ）とを合わせて、金属部材８と軟磁性膜１２との間、及び、軟磁性膜１３とＩＣカード４との間の夫々に絶縁膜１４ｂ，１４ｃを介在させることも可能である。
【００５３】
なお第２の磁性部材１０についても図２（ｂ），図２（ｃ）と同様の積層構造を適用することが出来る。
【００５４】
本実施形態では、各磁性部材９，１０を金属部材８の表面、あるいは、各ＩＣカード４，７の表面に直接、成膜することが可能である。各磁性部材９，１０を金属部材８の表面に成膜したほうが、各ＩＣカード４，７が磁性部材９，１０の成膜下に曝されることがなく好ましい。すなわち本実施形態では、各磁性部材９，１０を金属部材８の両面に成膜し、各磁性部材９，１０とＩＣカード４，７の間を図示しない粘着層を介して接合することが好適である。
【００５５】
また各磁性部材９，１０を金属部材８やＩＣカード４，７とは別の基材表面（樹脂シートの表面）に成膜する構成であってもよい。かかる場合、各磁性部材９，１０と金属部材８、及び、各磁性部材９，１０とＩＣカード４，７間を粘着層を介して接合する。
【００５６】
ただし、各磁性部材９，１０を金属部材８の表面、あるいは、各ＩＣカード４，７の表面に直接、成膜する構成とするほうが、軟磁性膜１２，１３や絶縁膜を成膜するのに別に基材を設けなくても金属部材８やＩＣカード４，７を基材として用いることができ、また粘着層の数も減らすことができ、通信装置１全体の厚みをより効果的に薄くすることができ好適である。
【００５７】
本実施形態の軟磁性膜１２，１３及び絶縁膜１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、物理蒸着法により成膜されるが、物理蒸着法としては、ＲＦまたはＤＣ平行平板マグネトロンスパッタ法（ＭＴ法）、ＤＣ対向ターゲットスパッタ法（ＦＴＳ法）、ＲＦ対向ターゲットスパッタ法、ＲＦコンベンショナルスパッタ法、蒸着法、反応性プラズマ蒸着法等を提示できる。
【００５８】
また本実施形態における軟磁性膜は高抵抗を有する軟磁性膜であれば、Ｆｅ−Ｍ−Ｘに限定されるものではない。
【００５９】
なお本実施形態における「通信部材」とはリーダライタとの間で無線通信を行うものを指し限定されるべきものではない。例えば人が電子マネーや乗車券等して利用するものを「ＩＣカード」と称し、物に使用するものを「ＩＣタグ」と称して、分けて定義されるような場合には、図１に示すＩＣカード４，７の部分をＩＣタグとすることもできる。
【実施例】
【００６０】
実施例、従来例、比較例１及び比較例２の各通信装置の通信感度について以下の実験を行った。
【００６１】
実施例、従来例、比較例１及び比較例２の全ての実験において、図４に示すように、通信装置Ｂとリーダ装置Ｃ（１ターンコイル、ネットワークアナライザー）との間に１５ｍｍのギャップ（ｇａｐ１）を設けた状態で周波数と信号出力との関係を測定した。
【００６２】
まず実施例の通信装置を図６に示す積層構造で形成した。すなわち図６に示すように、第１の通信部材Ｄと、第２の通信部材Ｅと、第１の通信部材Ｄと第２の通信部材Ｅとの間に位置する金属部材８と、第１の通信部材Ｄと金属部材８との間に位置する第１の磁性部材９と、第２の通信部材Ｅと金属部材８との間に位置する第２の磁性部材１０とを有する積層構造とした。
【００６３】
第１の通信部材Ｄ及び第２の通信部材Ｅには、図１に示すコイル及びＩＣチップを備える機能シートを用いた。金属部材８には、ＳＵＳ３０４の金属板を用いた。また、第１の磁性部材９及び第２の磁性部材１０をＦｅ69.75at%Ａｌ16.04at%Ｎ14.21at%（０．９μｍ）／ＳｉＯ2（０．１μｍ）／Ｆｅ69.75at%Ａｌ16.04at%Ｎ14.21at%（０．９μｍ）の積層構造で形成した。括弧内の数値は膜厚を示している。なお、磁性部材の各層はＲＦコンベンショナルスパッタ法にて成膜した。
【００６４】
また第１の通信部材Ｄと第１の磁性部材９間には０．２ｍｍ程度のギャップを設けた。一方、第２の通信部材Ｅと第２の磁性部材１０間にはギャップを設けなかった。このように第１の通信部材Ｄ側にギャップを設けたのは、共振周波数を第１の通信部材Ｄと第２の通信部材Ｅとの間でずらすためである。
【００６５】
図９（ａ）は、第１の通信部材Ｄをリーダ装置側に対向させて測定した周波数と信号出力との関係を示すグラフ、図１０（ｂ）は、第２の通信部材Ｅをリーダ装置側に対向させて測定した周波数と信号出力との関係を示すグラフである。
信号出力の絶対値が大きいほど通信感度が優れていることを意味する。
【００６６】
本実施例では、図９（ａ)（ｂ)に示すように、第１の通信部材Ｄの共振周波数と、第２の通信部材Ｅの共振周波数とが干渉せず、しかも優れた通信感度を得ることが出来るとわかった。なお図９（ａ）（ｂ）には、第１の通信部材Ｄ／金属部材とし、あるいは、第２の通信部材Ｅ／金属部材として実験を行った結果（グラフ上では「金属」を称する）もあわせて掲載した（図１０〜図１２についても同様である）。
【００６７】
本実施例では、第１の通信部材Ｄと第２の通信部材Ｅとの間を、金属部材８と第１の磁性部材９及び第２の磁性部材１０により分離した。さらに本実施例では各磁性部材９，１０をＦｅＡｌＮ／ＳｉＯ2／ＦｅＡｌＮの積層構造とした。これにより、リーダ装置からの磁束を通信装置へ適切に引き寄せることができるとともに渦電流損失をより効果的に低減できる。以上により、各通信部材Ｄ，Ｅとリーダ装置との間で無線通信を可能とし、且つ各通信部材Ｄ，Ｅの通信感度を効果的に向上させることができる。しかも本実施例では、各磁性部材９，１０の厚さを後で説明する比較例１と同等以下にでき、また比較例２よりも十分に薄く形成でき、複数の通信部材を一枚に集約した通信装置の薄型化を効果的に促進することができる。
【００６８】
図６は、従来例の通信装置の構造である。すなわち図６では第１の通信部材Ｄと第２の通信部材Ｅとの間に金属部材や磁性部材を介在させずに２枚の通信部材Ｄ，Ｅを重ねた構造である。図６では、第１の通信部材Ｄと第２の通信部材Ｅとの間に、０．２ｍｍのギャップ（ｇａｐ２）を設けた。
【００６９】
図１０に、従来例の通信装置の実験結果を示す。２つの通信部材Ｄ，Ｅは夫々、共振周波数が１３．５６ＭＨｚであるにも関わらず、図１１に示すように、第１の通信部材Ｄ及び第２の通信部材Ｅの共振周波数は１３．５６ＭＨｚから大きくずれることがわかった。
【００７０】
よって第１の通信部材Ｄと第２の通信部材Ｅとを重ねて使用するとリーダ装置との間で無線通信不能となることがわかった。
【００７１】
次に、図７は、比較例１の通信装置の構造である。図７の比較例１では、第１の通信部材Ｄと第２の通信部材Ｅとの間を金属部材８により分離した。更に第１の通信部材Ｄと金属部材８との間に第１の磁性部材３０を介在し、第２の通信部材Ｅと金属部材８との間に第２の磁性部材３１を介在した。
【００７２】
第１の通信部材Ｄ及び第２の通信部材Ｅには、図１に示すコイル及びＩＣチップを備える機能シートを用いた。金属部材８には、ＳＵＳ３０４の金属板を用いた。また、第１の磁性部材３０をＦｅ69.75at%Ａｌ16.04at%Ｎ14.21at%（２μｍ）の単層で形成し、第２の磁性部材３１をＦｅ69.75at%Ａｌ16.04at%Ｎ14.21at%（３μｍ）の単層でＲＦコンベンショナルスパッタ法にて成膜した。括弧内の数値は膜厚を示している。
【００７３】
また第１の通信部材Ｄと第１の磁性部材３０間には０．２ｍｍ程度のギャップを設けた。一方、第２の通信部材Ｅと第２の磁性部材３１間にはギャップを設けなかった。このように第１の通信部材Ｄ側にギャップを設けたのは、共振周波数を第１の通信部材Ｄと第２の通信部材Ｅとの間でずらすためである。
【００７４】
図１１（ａ）は、第１の通信部材Ｄをリーダ装置側に対向させて測定した周波数と信号出力との関係を示すグラフ、図１１（ｂ）は、第２の通信部材Ｅをリーダ装置側に対向させて測定した周波数と信号出力との関係を示すグラフである。
【００７５】
比較例１では、図１１（ａ)（ｂ)に示すように、第１の通信部材Ｄの共振周波数と、第２の通信部材Ｅの共振周波数とが干渉しないことがわかった。
【００７６】
しかしながら図１１（ａ）（ｂ）の比較例１では、図９（ａ）（ｂ）の実施例に比べて、信号出力の絶対値が小さく、優れた通信感度を得ることが出来ないとわかった。比較例１では、第１の磁性部材３０及び第２の磁性部材３１をＦｅＡｌＮの単層構造で形成し、第１の磁性部材３０と第２の磁性部材３１とを足した膜厚は５μｍであった。これに対して本実施例では、第１の磁性部材９と第２の磁性部材１０とを足した膜厚が３．８μｍであった。
【００７７】
このように、比較例１では実施例に比べて磁性部材の膜厚を厚くしたのにも関わらず、通信感度が低下し、十分な通信距離を得ることができないとわかった。これは比較例１のように磁性膜の単層構造で各磁性部材９，１０を形成すると、渦電流損失の低減を十分に図ることができないためと考えられる。
【００７８】
次に、図８は、比較例２の通信装置の構造である。図８の比較例２では、第１の通信部材Ｄと第２の通信部材Ｅとの間を金属部材８により分離した。更に第１の通信部材Ｄと金属部材８との間に第１の磁性部材３２を介在させ、第２の通信部材Ｅと金属部材８との間に第２の磁性部材３３を介在させた。
【００７９】
第１の通信部材Ｄ及び第２の通信部材Ｅには、図１に示すコイル及びＩＣチップを備える機能シートを用いた。金属部材８には、ＳＵＳ３０４の金属板を用いた。また、第１の磁性部材３２及び第２の磁性部材３３には、アルプス電気（株）製のＲＦＩＤ用の磁性シート（８０Ｒ５０）を用いた。この磁性シートは金属磁性粉末をバインダー樹脂と混合してスラリーとし、シート状に成形したものである。
【００８０】
また第１の通信部材Ｄと第１の磁性部材３０間には０．２ｍｍ程度のギャップを設けた。一方、第２の通信部材Ｅと第２の磁性部材３１間にはギャップを設けなかった。このように第１の通信部材Ｄ側にギャップを設けたのは、共振周波数を第１の通信部材Ｄと第２の通信部材Ｅとの間でずらすためである。
【００８１】
図１２（ａ）は、第１の通信部材Ｄをリーダ装置側に対向させて測定した周波数と信号出力との関係を示すグラフ、図１２（ｂ）は、第２の通信部材Ｅをリーダ装置側に対向させて測定した周波数と信号出力との関係を示すグラフである。
【００８２】
比較例２では、図１２（ａ)（ｂ)に示すように、第１の通信部材Ｄの共振周波数と、第２の通信部材Ｅの共振周波数とが干渉しないことがわかった。しかも、優れた通信感度を得ることも出来た。
【００８３】
しかしながら比較例２では、各磁性部材３２，３３の厚みが夫々、５０μｍであった。これに対して本実施例では、各磁性部材９，１０の厚みを１．９μｍに抑えることが出来るから比較例２に比べて本実施例は、優れた通信感度を得ることができるとともに、通信装置の薄型化を効果的に促進することができるとわかった。
【００８４】
次に磁性膜の膜組成と複素比透磁率の実数部μ´等との関係に関する実験を以下の通り行った。
【００８５】
ＲＦマグネトロンスパッタ法にて各基材上に、ＦｅＺｒＯ（０．２μｍ）磁性膜を成膜し、このとき、各基材上に成膜された各ＦｅＺｒＯの組成比を夫々、下記の表１に示す値で成膜した。
【００８６】
次に、ＲＦコンベンショナルスパッタ法にて各基材上に、ＦｅＡｌＮ（０．２μｍ）磁性膜を成膜し、このとき、各基材上に成膜された各ＦｅＡｌＮの組成比を夫々、下記の表１に示す値で成膜した。
【００８７】
次に、ＤＣ対向ターゲットスパッタ法にて各基材上に、ＦｅＡｌＮ（０．２μｍ）磁性膜を成膜し、このとき、各基材上に成膜された各ＦｅＡｌＮの組成比を夫々、下記の表１に示す値で成膜した。
【００８８】
なお、各磁性膜の組成比は、ＥＤＳ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分光法）あるいはＡＥＳ（オージェ電子分光法）により測定した。
【００８９】
【表１】
2012008814.tif 000003
【００９０】
表１に示すように磁性膜としてＦｅＭＯ膜を使用した場合、Ｏの組成比を８．１１〜９．２７ａｔ％の範囲内とすると複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を８００以上、好ましくは１０００以上にできることがわかった。また複素比透磁率の虚数部μ″(13.56MHz)を５０〜７０程度に小さくできることがわかった。また、ＦｅとＭとの組成比を、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が８．８〜９．１％の範囲内となるように調整することが好適であるとわかった。
【００９１】
次に、ＲＦコンベンショナルスパッタ法にて成膜されたＦｅＭＮ膜を使用した場合、Ｎの組成比を、１３ａｔ％以上で１６ａｔ％以下の範囲内とすると、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約２０００以上にできることがわかった。また、複素比透磁率の虚数部μ″(13.56MHz)を約１００〜３００程度に小さくできることがわかった。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）を、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が１６〜２０％の範囲内となるように調整することが好適であるとわかった。なお、上記実施例において使用した磁性膜は、表１中、Ｆｅ69.75at%Ａｌ16.04at%Ｎ14.21at%の組成と同じものである。
【００９２】
次に、ＤＣ対向ターゲットスパッタ法にて成膜されたＦｅＭＮ膜を使用した場合、Ｎの組成比を、１５ａｔ％以上で１８ａｔ％以下の範囲内とすると、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１４００以上にできることがわかった。また、複素比透磁率の虚数部μ(13.56MHz)を約１００〜２００程度に小さくできることがわかった。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）を、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が、１７〜１９％の範囲内となるように調整することが好ましいとわかった。またＮの組成比を、１５ａｔ％〜１７．４ａｔ％程度とすると、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１７００以上にできより好ましいことがわかった。
【００９３】
以上から上記のような組成を有する磁性膜は優れた透磁率の特性を有しており、本発明に当該磁性膜を適用すれば優れた通信感度を得ることができることは明らかである。
【符号の説明】
【００９４】
Ｂ、１  通信装置
Ｄ  第１の通信部材
Ｅ  第２の通信部材
４  第１のＩＣカード（第１の通信部材）
７  第２のＩＣカード（第２の通信部材）
８  金属部材
９  第１の磁性部材
１０  第２の磁性部材
１１  リーダライタ
１２、１３  軟磁性膜
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  絶縁膜
１５  アモルファス相
１６  微結晶相
２１  金属層
【図１】
2012008814.tif 000004
【図２】
2012008814.tif 000005
【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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【図１１】
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【図１２】
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