(57)【要約】【課題】非晶質合金からなるＲＦＩＤアンテナ用磁性シート、これを含むＲＦＩＤアンテナを提供する。【解決手段】本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含むことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含むことを特徴とするＲＦＩＤアンテナ用磁性シート。
【請求項２】
前記非晶質合金は、３００℃乃至６００℃の温度で１０時間以下の時間で熱処理されたことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤアンテナ用磁性シート。
【請求項３】
前記磁性シートは、前記非晶質合金の粉末と樹脂の混合物からなる磁性シート層と、
該磁性シート層に積層された、前記非晶質合金のうち少なくとも１種からなる非晶質合金リボンを含むことを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤアンテナ用磁性シート。
【請求項４】
前記非晶質合金リボンは、スリッティングされた多数の合金リボンであることを特徴とする請求項３記載のＲＦＩＤアンテナ用磁性シート。
【請求項５】
前記磁性シートの厚さは、０．３５mm以下であることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤアンテナ用磁性シート。
【請求項６】
Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む非晶質合金粉末と、
シートの形態で成形するために前記非晶質合金粉末と混合されるバインダー用樹脂を含むことを特徴とするＲＦＩＤアンテナ用磁性シート。
【請求項７】
前記非晶質合金粉末とバインダー用樹脂は、重量比で５:１乃至９:１の範囲で混合されることを特徴とする請求項６記載のＲＦＩＤアンテナ用磁性シート。
【請求項８】
前記バインダー用樹脂は、ゴム、ポリイミド、ポリアミド、ウレタン、シリコーン及びフェノール樹脂からなる群から選択された何れか一つであることを特徴とする請求項６記載のＲＦＩＤアンテナ用磁性シート。
【請求項９】
Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む磁性シートと、
絶縁層上に導電性の金属材でパターン形成されたアンテナコイルと、
前記磁性シートと絶縁層を接合させるための接合層から構成されることを特徴とするＲＦＩＤアンテナ。
【請求項１０】
前記絶縁層は、少なくとも一つの表面に部分硬化されたプリプレグ樹脂がコーティングされていることを特徴とする請求項９記載のＲＦＩＤアンテナ。
【請求項１１】
前記絶縁層の部分硬化されたプリプレグ樹脂がコーティングされた一つの表面に積層された、前記非晶質合金のうち少なくとも１種からなる非晶質合金リボン層を更に含むことを特徴とする請求項１０記載のＲＦＩＤアンテナ。
【請求項１２】
前記磁性シートの下面に積層された、前記非晶質合金のうち少なくとも１種からなる非晶質合金リボン層を更に含むことを特徴とする請求項９記載のＲＦＩＤアンテナ。
【請求項１３】
前記非晶質合金リボン層は、スリッティングされた多数の合金リボンから構成されることを特徴とする請求項１２記載のＲＦＩＤアンテナ。
【請求項１４】
前記アンテナは、携帯電話のバッテリーに内蔵されることを特徴とする請求項９記載のＲＦＩＤアンテナ。
【請求項１５】
Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択された少なくとも１種の非晶質合金を含む合金粉末で製造された第１及び第２磁性シート層と、
前記非晶質合金のうち１種からなり、前記第１及び第２磁性シート層の間に積層された第１非晶質合金リボンから構成され、多層構造を有することを特徴とするＲＦＩＤ用磁性シート。
【請求項１６】
前記第１及び第２磁性シート層のうち何れか一つの表面に積層された、前記非晶質合金のうち１種からなる第２非晶質合金リボンと、
該第２非晶質合金リボンの表面に積層された、前記非晶質合金を１種以上含む合金粉末で製造された第３磁性シート層を更に含むことを特徴とする請求項１５記載のＲＦＩＤ用磁性シート。
【請求項１７】
前記多層構造のシートの厚さは、０．２mm以下であることを特徴とする請求項１５または１６記載のＲＦＩＤ用磁性シート。
【請求項１８】
前記非晶質合金は、熱処理によってnm単位の結晶粒の大きさを有することを特徴とする請求項１５記載のＲＦＩＤ用磁性シート。
【請求項１９】
前記第１及び第２磁性シート層の間に積層された第１非晶質合金リボンは、圧縮成形によって微細クラックが存在することを特徴とする請求項１５記載のＲＦＩＤ用磁性シート。
【請求項２０】
Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む合金粉末で製造された多数の磁性シート層と、
前記非晶質合金のうち少なくとも１種からなり、前記多数の磁性シート層の間に積層された多数の非晶質合金リボンから構成されることを特徴とするＲＦＩＤ用磁性シート。
【請求項２１】
Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む合金粉末で製造された多数の磁性シート層と、前記非晶質合金のうち少なくとも１種からなり、前記多数の磁性シート層の間に積層された多数の非晶質合金リボンを含む多層構造の磁性シートと、
該磁性シートの表面に形成された絶縁層と、
該絶縁層の表面に導電体でパターン形成されたアンテナコイルパターンで構成されることを特徴とするＲＦＩＤアンテナ。
【請求項２２】
前記アンテナは、携帯電話のバッテリーに内蔵されることを特徴とする請求項２１記載のＲＦＩＤアンテナ。
【請求項２３】
Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む非晶質合金粉末とバインダー用樹脂を混合して混合物を得る段階と、
前記混合物を基材に薄膜の形態で塗布した後、乾燥して磁性シートを得る段階を含むことを特徴とするＲＦＩＤアンテナ用磁性シートの製造方法。
【請求項２４】
後続工程として前記磁性シートを圧縮成形する段階を更に含むことを特徴とする請求項２３記載のＲＦＩＤアンテナ用磁性シートの製造方法。
【請求項２５】
Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む合金粉末で製造された第１及び第２磁性シート層を準備する段階と、
前記非晶質合金のうち１種からなる第１非晶質合金リボンを準備する段階と、
前記第１及び第２磁性シート層の間に前記第１非晶質合金リボンを積層した後、該積層されたシートの相対密度を増加させると同時に、前記第１非晶質合金リボンに微細亀裂を形成するために積層された多層シートを圧縮成形する段階から構成されることを特徴とするＲＦＩＤ用磁性シートの製造方法。
【請求項２６】
前記非晶質合金のうち１種からなる第２非晶質合金リボンと、前記非晶質合金を１種以上含む合金粉末で製造された第３磁性シート層を準備する段階と、
前記積層された多層シートを圧縮成形する前に前記第１及び第２磁性シート層のうち何れか一つの表面に第２非晶質合金リボンを積層し、該第２非晶質合金リボンの表面に第３磁性シート層を積層する段階を更に含むことを特徴とする請求項２５記載のＲＦＩＤ用磁性シートの製造方法。
【請求項２７】
前記積層された多層シートを圧縮成形する段階は、熱間圧延、熱間プレス、冷間圧延及び冷間プレスのうち何れか一つの方法で実施されることを特徴とする請求項２５記載のＲＦＩＤ用磁性シートの製造方法。
【請求項２８】
前記圧縮成形された多層シートの厚さは、０．２mm以下であることを特徴とする請求項２５記載のＲＦＩＤ用磁性シートの製造方法。
【請求項２９】
前記非晶質合金を３００℃乃至６００℃の温度で１０時間以下の時間で熱処理する段階を更に含むことを特徴とする請求項２５記載のＲＦＩＤ用磁性シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線識別アンテナ用磁性シート及びその製造方法、これを利用した無線識別アンテナに関するもので、詳しくは、非晶質合金を１種以上含む合金粉末で製造された単層磁性シートまたはこのような磁性シートの間に非晶質合金からなる非晶質合金リボンを積層させて圧縮成形された多層構造を有する無線識別アンテナ用磁性シート及びその製造方法、これを利用した無線識別アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＩＣチップを備えたトランスポンダ（transponder）とリーダー/ライターの間またはトランスポンダとリーダーの間でデータを交信する無線識別システム（radio frequency identification system、以下、ＲＦＩＤシステムと称する）が普及している。該ＲＦＩＤシステムは、トランスポンダ及びリーダー/ライターのそれぞれに備えられたアンテナを使用してデータを交信するから、これらを接触させることなく、トランスポンダをリーダー/ライターから数cm乃至数十cm離隔しても通信が可能であり、汚染や静電気などに強いから、工場の生産管理、物流の流通及び在庫の管理、入退室の管理などの多くの分野で利用されている。
【０００３】
例えば、最近、ＲＦＩＤシステムを利用する機器として携帯電話がある。通常、携帯電話は、本体部とバッテリー部が分離可能に結合されているが、ＲＦＩＤシステムを利用し得る携帯電話は、本体部のうちバッテリー部と接するようになる面にＩＣチップを備えるように構成されていて、バッテリー部のうち本体部と接しない反対面にタグアンテナ（tag antenna）を備えて本体部と接するようになる面にバッテリーを備えるように構成されている。
【０００４】
前記バッテリー部を構成するタグアンテナとバッテリーは、プラスチックなどからなるケース内に内蔵された形態で構成することができる。ここで、前記本体部のＩＣチップとバッテリー部のタグアンテナが前述したＲＦＩＤシステムのトランスポンダの役割をするようになり、これらは、携帯電話の外部に位置するリーダーとデータを取り交わす。具体的に、リーダーアンテナにおいては、１３５kHz以下あるいは１３．５６MHzの周波数、特に、インダクティブ（inductive）方式を使用したＲＦＩＤ携帯電話は、１３．５６MHzの周波数を主に使用して無線電磁波であるサイン波が作られ、これによってリーダーアンテナを通じてタグ、すなわちトランスポンダアンテナの方にエネルギーを伝達すると、トランスポンダがこれによって活性化されてリーダーはタグの方からデータを受けるようになる。
【０００５】
前記のような周波数領域のＲＦＩＤシステムは、トランスフォーマー方式のインダクティブ電磁カップリングによって相互通信が行われ、このためにタグアンテナは、矩形の平面螺旋形のインダクタ（inductor）から構成されることができる。通信はアンテナのＬＣ共振によって行われ、共振周波数はインダクタのインダクタンスとキャパシタのキャパシタンスによって決定される。トランスポンダは、通常、並列共振回路を採用していて、この場合、最小の電流で最大の電圧を得るためには、ＬＣ共振による共振周波数でインピーダンスを最大に得るように設計されることが重要である。
【０００６】
図１には、インダクティブカップリング方式でデータ通信が行われるリーダー１００とトランスポンダ２００から構成されたＲＦＩＤシステムが例示されている。前記リーダー１００は、１３．５６MHzの電磁波を生成させるためのオシレータ１、キャパシタ２、抵抗３及びコイル８から構成される。前記トランスポンダ２００においては、前記リーダー１００の前記コイル８から発生した磁場６が前記トランスポンダ２００に付着されたＲＦＩＤアンテナコイル７に到逹してコイルの両端に電圧が誘導され、該誘導された電圧は、前記ＲＦＩＤアンテナコイル７と並列に結合される前記キャパシタ２と直列に結合されるダイオード４を通過して直流電圧がＲＦＩＤチップ５に供給される。
【０００７】
前記直流電圧が前記ＲＦＩＤチップ５に供給されることで、前記トランスポンダ２００は、活性化されて前記ＲＦＩＤチップ５に格納されているＩＤ情報を、前記ＲＦＩＤアンテナコイル７を通じて前記リーダー１００に伝達する。
【０００８】
この場合、タグアンテナで誘導される電圧は、ファラデーの法則（Faraday's law）とレンツの法則（Lenz's law）によって決定されるから、高い電圧信号を得るためには、トランスポンダアンテナコイルと鎖交する磁束の量が多いほど有利である。磁束の量は、トランスポンダアンテナコイルに含まれた軟磁性材料の量が多いほど、そして、材料の透磁率が高いほど大きくなる。特に、ＲＦＩＤシステムは、本質的に非接触によるデータ通信であるため、リーダーアンテナで作られる無線電磁波をタグアンテナに収束させるためには、透磁率の高い磁性材料からなるアブソーバシート（absorber sheet）が必要である。
【０００９】
一般に、与えられたトランスポンダ用アンテナコイルのインダクタンスの高低は、使用された磁性材料の透磁率に比例する値で与えられる。通信過程でトランスポンダアンテナのインダクタンスが高いほどこれに比例して高い電圧が誘導されるから、タグアンテナ用アブソーバシートの材料として透磁率の高い磁性材料を採用すると、データを通信し得る距離が増加するだけではなく、データエラー確率を低めることができる。
【００１０】
携帯電話ＲＦＩＤアンテナ用アブソーバシートを構成するための従来の磁性材料としては、Mn-Zn係またはNi-Zn係の酸化物を含むフェライトを樹脂とともに混合してシート形態に製作したものが使用されている。このような従来の技術においては、これらフェライトの厚さの不均一によってトランスポンダアンテナのインダクタンスの偏差が激しくてＬＣ共振回路のチューニングがとても難しい。また、厚さの誤差範囲を超過する不均一は、磁性シートをバッテリーパックの空間内に取り付ける場合に設置が難しいだけではなく、データの相互伝達過程で２進コード（binary code）データの形成及び伝達過程でエラーを発生させ不良率を非常に高くする。
【００１１】
また、最近、携帯電話は、ゲーム、画像通信、インターネット機能の追加、カメラなどの高機能を採用することで、電力使用量が増加し、与えられた空間内でバッテリーの体積を可能な限り大きくすることが必要であり、これと共に機器の小型化と薄形化が進行している。しかし、フェライトで製作されるＲＦＩＤアンテナ用アブソーバシートは、０．３５mm以下の厚さにおいては、トランスポンダアンテナのＲＦＩＤ通信のためのインダクタンスが低くて通信距離が短すぎるなどの性能の品質が満たされないため、新しい材料の開発が切実に要求されている。
【００１２】
一方、軟磁性の特性に優れたパーマロイ（permalloy）またはモリブデン（Mo）を含有しているＭＰＰ（Moly Permally Powder）も携帯電話ＲＦＩＤアンテナ用アブソーバの磁性材料として使用されている。パーマロイまたはＭＰＰは、フェライトに比べて軟磁性の特性に優れ、０．２mmでも携帯電話ＲＦＩＤアンテナ用アブソーバシートに使用されているが、球状で製造される粉末をナノサイズに粉砕した後、扁平化しなければならないため、製造工程が複雑で難しくて原材料が高価であるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
然るに、従来の技術で磁性材料として使用されたフェライトやモリブデンを含有したパーマロイの場合、これらは、工程条件と関係なく球状の結晶質をなす。したがって、フェライトやモリブデンを含有したパーマロイを利用して０．２mm以下の薄い厚さのアブソーバシートを製造するためには、微細粉末化を経て粉末の扁形化工程などの複雑な工程を通さなければならないという不都合な点があった。また、これらの従来の各材料は、薄い厚さであるほど磁性を示す材料の有効断面積を確保し得ないため、ＲＦＩＤ通信の距離確保に必要なインダクタンスを高くするには限界があり、製造時に厚さが不均一でインダクタンスの偏差が激しいという問題点があった。
【００１４】
米国特許第６、８８７４１２号は、電磁干渉を抑圧し得る複合磁気シート及びその製造方法を開示している。前記複合磁気シートは、ストレス変形（stress strain）を除去するためのアニーリング処理した板形状の軟磁性粉末をバインダー及び溶媒と混合してスラリー混合物を準備した後、薄膜形態に成形して溶媒を除去することで製造される。
【００１５】
しかし、このような軟磁性粉末からなる磁気シートは、前記ＲＦＩＤ用アブソーバとしての特性に優れておらず、シートの厚さがＲＦＩＤアンテナに適用するにはあまりにも厚いという問題点があった。
【００１６】
本発明者らは、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bの中から選択される何れか一つの組成を有する非晶質（amorphous）合金を利用する場合、この合金リボンは、通常、その厚さが０．０３mm以下の薄い薄膜形態で直接製造されるから、既存の金属シートに比べて、０．３５mm以下の薄くて均一な厚さを有する磁性シートを最小の工程及び低費用で製造し得るという事実を明かした。
【００１７】
また、前記のような非晶質合金で製作された磁性シートは、飽和磁束密度（０．５７Ｔ〜１．６Ｔ）が既存のフェライトの飽和磁束密度（０．４５Ｔ）より格段に高くて、薄い厚さでも透磁率が高く、ＲＦＩＤ通信で変調される磁束を効果的にトランスポンダアンテナコイルに収束させ得る一方、携帯電話の通信過程でＲＦＩＤ通信と無関係の０．９GHz及び１．８GHz帯域、そして、これら基準通信電磁波帯域の高調波成分である数GHz帯域の電磁波を別途の金属層のような部品がなくてもフェライトシートに比べて効率的に遮断し得るという事実を見出した。このような磁性シートをＲＦＩＤアンテナ用アブソーバ、特に、携帯電話などの携帯用機器のＲＦＩＤアンテナ用アブソーバとして使用する場合に従来の問題点を解決することができる。
【００１８】
したがって、本発明は、前述した組成からなる非晶質合金からなるＲＦＩＤアンテナ用磁性シート、これを含むＲＦＩＤアンテナを提供することを目的とする。
【００１９】
本発明の他の目的は、非晶質合金を１種以上含む合金粉末で製造された磁性シート層の間に非晶質合金からなる非晶質合金リボンを積層させて圧縮成形することで、薄型で製造工程が簡単になって透磁率に優れた多層構造を有する無線識別アンテナ用磁性シート及びその製造方法、これを利用した無線識別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】
【００２０】
前記目的を達成するために、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を熱処理して得られた合金を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る磁性シートは、前述した組成の非晶質合金粉末と樹脂の混合物からなる磁性シート層と前述した組成のスリッティングされた非晶質合金リボンが積層された形態であり得るし、前記磁性シートには、前述した各組成のうち２以上の組成の合金が混合されていることもあり得ることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む非晶質合金粉末と、シートの形態で成形するために前記非晶質合金粉末と混合されるバインダー用樹脂を含むことを特徴とする。
【００２４】
前記非晶質合金粉末とバインダー用樹脂は、重量比で５:１乃至９:１の範囲で混合されることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートの製造方法は、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む非晶質合金粉末とバインダー用樹脂を混合して混合物を得る段階と、前記混合物を基材に薄膜で塗布した後、乾燥して磁性シートを得る段階を含むことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む合金粉末で製造された第１及び第２磁性シート層と、前記非晶質合金のうち１種からなり前記第１及び第２磁性シート層の間に積層された第１非晶質合金リボンから構成され、多層構造を有することを特徴とする。
【００２７】
前記ＲＦＩＤ用磁性シートは、好ましくは、前記第１及び第２磁性シート層のうち何れか一つの表面に積層され、前記非晶質合金のうち１種からなる第２非晶質合金リボンと、該第２非晶質合金リボンの表面に積層され、前記非晶質合金を１種以上含む合金粉末で製造された第３磁性シート層を更に含むことを特徴とする。
【００２８】
この場合、前記混合シートの間に積層した非晶質合金リボンは、シートの圧延またはプレスを通じて微細クラックが発生して損失を下げるため、非晶質合金リボンの短所である周波数の特性を改善して既存の非晶質合金リボンを使用するためにスリッティングした複雑な工程を改善し得るということを特徴とする。このような場合には、ＲＦＩＤ通信で必要なインダクタンスを効果的に得ることができるから、同一の厚さのバッテリーパックでバッテリーの容量を増やすか、またはバッテリーパックの厚さを更に超薄型に作ることが可能になることを特徴とする。
【００２９】
前記本発明に係るＲＦＩＤ用磁性シートの製造方法は、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む合金粉末で製造された第１及び第２磁性シート層を準備する段階と、前記非晶質合金のうち１種からなる第１非晶質合金リボンを準備する段階と、前記第１及び第２磁性シート層の間に前記第１非晶質合金リボンを積層した後、積層された磁性シート層の相対密度を増加させると同時に、前記第１非晶質合金リボンに微細亀裂を形成するために積層された多層磁性シート層を圧縮成形する段階から構成されることを特徴とする。
【００３０】
前記ＲＦＩＤ用磁性シートの製造方法は、前記非晶質合金のうち１種からなる第２非晶質合金リボンと、前記非晶質合金を１種以上含む合金粉末で製造された第３磁性シート層を準備する段階と、前記積層された磁性シート層を圧延する前に前記第１及び第２磁性シート層のうち何れか一つの表面に第２非晶質合金リボンを積層して該第２非晶質合金リボンの表面に第３磁性シート層を積層する段階を更に含むことができることを特徴とする。
【００３１】
また、前記積層された多層磁性シート層を圧縮成形する段階は、熱間圧延、熱間プレス、冷間圧延及び冷間プレスのうち何れか一つの方法で実施し得ることを特徴とする。
【００３２】
前記非晶質合金は、nm単位の結晶粒の大きさを有するように３００℃乃至６００℃の温度で１０時間以下の時間で熱処理されることが好ましいことを特徴とする。
【００３３】
前記多層構造の磁性シートの厚さは、０．２mm以下の薄膜形態で製造され得ることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明に係るＲＦＩＤ用磁性シートは、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む合金粉末で製造された多数の磁性シート層と、前記非晶質合金のうち少なくとも１種からなり前記多数の磁性シート層の間に積層された多数の非晶質合金リボンから構成されることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明に係るＲＦＩＤ用アンテナは、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される少なくとも１種の非晶質合金を含む合金粉末で製造された多数の磁性シート層と、前記非晶質合金のうち少なくとも１種からなり前記多数の磁性シート層の間に積層された多数の非晶質合金リボンを含む多層構造の磁性シートと、該磁性シートの表面に形成された絶縁層と、該絶縁層の表面に導電体でパターン形成されたアンテナコイルパターンから構成されることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明は、前記本発明に係るＲＦＩＤアンテナを備えた無線識別機器を提供することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、０．３５mm以下の薄くて均一な厚さで製造され得るから、インダクタンスの偏差が小さくて、薄い厚さでも透磁率に優れているから、これをＲＦＩＤトランスポンダ用アンテナアブソーバに適用する場合、ＲＦＩＤ通信に必要な電磁波である１３５kHz以下の周波数領域及び１３．５６MHz周波数の動作周波数で高いインダクタンス性能の機能を有するという効果がある。
【００３８】
したがって、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、無線識別機能を有する機器に装着される場合、データ形成及び伝達エラーを最小化し得るだけではなく、機器の薄膜及び軽量化を達成することができる。また、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、別途の遮断層がなくても機器に装着された電子回路から発生する数GHz帯域の電磁波を吸収するから、別途の伝導性シートを付着しなくても相当のノイズ減殺効果を得ることができるという効果がある。本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、特に、携帯電話のような携帯用機器に有用であるという効果がある。
【００３９】
さらに、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、多層構造からなるにもかかわらず、生産性に優れた圧縮成形工程を通すことで、０．２mm以下の薄くて均一な厚さを有しながら低廉な費用で製造され得るし、高いインダクタンスが得られると同時に、インダクタンスの偏差が小さく、薄い厚さでも透磁率に優れているから、これをＲＦＩＤトランスポンダ用アンテナ磁性シートに適用させる場合、ＲＦＩＤ通信に必要な電磁波である１３５kHz以下の周波数領域及び１３．５６MHz周波数の動作周波数で高いインダクタンス性能の機能を有するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明について詳しく説明する。
【００４１】
軟磁性の材料としてFe合金または非晶質合金が使用され得るという事実は知られているが、本発明においては、Fe合金のうち特定の組成、すなわちFe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される組成の物質を非晶質に製造した合金を利用して本発明のＲＦＩＤアンテナ用アブソーバのための磁性シートで製造することで、従来の技術の問題点を解決することができた。具体的に説明すると、次のようである。
【００４２】
Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bからなる群から選択される組成の物質を非晶質で製造した合金を利用する場合、０．３５mm以下の薄くて均一な厚さを有する磁性シートに製造することができる。従来の技術で磁性材料として使用されたフェライトやモリブデンを含有したパーマロイの場合、これらは、工程条件と関係なく球状の結晶質をなす。したがって、フェライトやモリブデンを含有したパーマロイを利用して０．３５mm以下の薄い厚さのシートを製造するためには、微細粉末化を経て粉末の扁平化工程などの複雑な工程を通さなければならないという問題点があった。また、これら従来の各材料は、薄い厚さであるほど磁性を示す材料の有効断面積を確保し得ないため、ＲＦＩＤ通信の距離確保に必要なインダクタンスを高く作るためには限界があり、製造時に厚さが不均一でインダクタンスの偏差が激しいという問題点があった。
【００４３】
しかし、本発明で使用する合金の原型は、リボン形態の非晶質であるから、０．３５mm以下の薄い厚さのシートで容易に製造し得るだけではなく、シートの厚さを均一に調節しやすい。したがって、本発明においては、薄くて均一な磁性シートをＲＦＩＤアンテナ用アブソーバに使用することで、インダクタンスの偏差を最小化してＬＣ共振回路のチューニングが容易で、データの相互伝達過程で２進コード（binary code）データの形成及び伝達過程で発生するエラーを減らし得るだけではなく、磁性シートの製造過程が簡単で製造費用も低廉であるという長所がある。
【００４４】
また、従来の技術に使用された各材料は、外部から発生するＲＦＩＤ通信と関係のない電磁波を遮断するために別途の金属層を備えなければならないという問題点があった。しかし、前述した本発明に係る非晶質合金は、１３５kHz以下、あるいは１３．５６MHzのインダクティブ電磁波をタグアンテナコイルに収束させ得ると同時にＲＦＩＤ通信と関係のない数GHz帯域までの電磁波を遮断し得るという特性を有する。したがって、前述した本発明に係る非晶質合金を利用してＲＦＩＤアンテナ用磁性シートを製造する場合、外部の電磁波の遮断のための金属層などの別途の層を備える必要がない。
【００４５】
本発明の組成の合金は、目的とする組成をなすための各材料成分を混合した後、約１０６K/sの速度で急冷することで、非晶質で製造され得るが、製造方法がこれだけに限定されるのではなく、合金を非晶質で製造し得る方法なら制限されることなく使用することができる。
【００４６】
本発明において、非晶質で製造されるFe-Si-B合金は、Feが７０-９０atomic％、Si及びBの合計が１０-３０atomic％であることが好ましい。Feなどの金属の含有量が高いほど飽和磁束の密度が高くなるが、Fe元素の含有量が過剰である場合、非晶質を形成しにくいため、本発明においては、Feの含量が７０-９０atomic％であることが好ましい。また、Si及びBの合計が１０-３０atomic％の範囲である場合、合金の非晶質形成能が最も優れている。このような基本組成に腐食を防止させるためにCrなどの耐腐食性元素を数atomic％以内で添加することもできる。
【００４７】
また、本発明において、Fe-Si-B-Cu-Nb合金は、Feが７３-８０atomic％、Si及びBの合計が１-５atomic％であることが好ましい。このような組成範囲ではリボン形態に製作された非晶質合金は後述する熱処理によってナノ状の結晶粒を容易に析出することができる。
【００４８】
本発明において、Fe-Zr-B合金の場合は、Feが８５-９３atomic％、Zrが５-１０atomic％、Bが２-５atomic％であることが好ましい。このような組成領域では後述する熱処理によってナノ状の結晶粒を容易に析出することができる。
【００４９】
本発明において、Co-Fe-Si-B合金は、Coが７１-８５atomic％、Si及びBの合計が１２-２１atomic％であることが好ましく、必要であれば、Mo、Cr、Niなどを数atomic％以内で添加することが可能である。この場合、CrとNiの含量の合計は、２-７atomic％以内であることが好ましい。Coの含有量が低いほど最大の磁束密度は低いが、透磁率が非常に高いため、高いインダクタンスを得るには低いCoの含有量が有利であるが、Coの含有量によって直流電流によるバイアス特性が大きく変わるため、システムと関連して考慮しなければならない。
【００５０】
本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、次のように製造することができる。Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bのうちから選択される組成をなすための出発物質としてFe-BまたはCo-Bを混合し、ここに、Si、Cu、Nb、Zr、Mo、Cr、Niなどの原料を組成に合うように選択して配合した後、高周波誘導炉を使用して高温の金属溶融体を作る。この場合、添加される原料の形態は、粉末、顆粒あるいは塊のいずれでもよい。
【００５１】
次いで、この金属の溶融体を１０6K/s以上の速度で急冷することで、薄い厚さの連続薄膜形態を有するリボン型非晶質合金を製造する。その後、前記非晶質合金リボンをボールミルなどの当該技術分野において知られている粉砕方法を利用して粉砕して非晶質合金粉末を製造する。非晶質合金粉末は、薄膜形態の薄い厚さの平板型模様であり、平板型は、円形、四角形あるいは針状でもよく、本発明は、合金粉末の形態によって限定されない。
【００５２】
次いで、前記のように製造された非晶質合金粉末をバインダー用樹脂と混合するが、この場合、必要であれば、粘度を調節するためにポリビニルアルコール、アルコール、あるいはその他の揮発性溶媒を添加して配合することができる。本発明で使用され得る樹脂の例としては、ゴム、ポリイミド、ポリアミド、ウレタン、シリコーン、フェノール樹脂などがあるが、これらだけに限定されるものではない。非晶質合金粉末と樹脂の混合比は、５:１-９:１の間で選定することが好ましい。混合比が５:１以下である場合、ＲＦＩＤ通信で必要なインダクタンスを得にくく、９:１以上の混合比ではシートを製造しにくい。配合された粉末を基材に０．３５mm以下の厚さの薄膜状で塗布して乾燥した後、基材を分離することで、磁性シートを製造し得るし、これを所望するアンテナの大きさに合うように切断することで、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートに使用することができる。
【００５３】
前記ＲＦＩＤアンテナ用磁性シートの製造方法において、本発明に係る組成の非晶質合金リボンまたはこれを粉砕して得た非晶質合金粉末を熱処理することで、磁性特性を向上させるか、または結晶粒の大きさをnmサイズ、好ましくは、１０nm程度に微細化させて磁気的な性質を優れたものにできるし、このように製作された合金を利用して本発明のＲＦＩＤアンテナ用磁性シートを製造すると、磁性シートの高周波特性を向上させることができる。本発明においては、熱処理温度を３００℃乃至６００℃、熱処理時間を最大１０時間以内として実施することが好ましい。
【００５４】
本発明に係るＲＦＩＤアンテナ３０は、図２ａ乃至図５ｃに例示したように、基本的にアンテナコイルと前述したＲＦＩＤアンテナ用磁性シートを含む。この場合、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ３０は、プラスチック、ＰＢＴ（Polybutylene Telephthalate）、ＰＥＴ（Polyethlene Telephthalate）及びこれと類似の種類の射出材料で作られた絶縁ケース内に内蔵することができる。
【００５５】
本発明において、アンテナコイル９は、当該技術分野において知られている材料と方法で製造し得るし、例えば、絶縁フィルムなどのベース板に電気伝導度の高い金属膜を形成してエッチングやパンチング法などによってコイルを形成する方法などの多様な方法を利用し得るし、印刷回路基板の銅箔積層板を使用することもできる。
【００５６】
本発明に係るＲＦＩＤアンテナ３０のアンテナコイル９は、図２ａに示したように、平面に水平に渦パターンで構成することもできる。図２ａには、前記アンテナコイル９の渦パターンが矩形に図示されているが、これは、円形でもよく矩形と円形を混合した形態などの多様な構造を有することができる。トランスポンダ用アンテナコイルの場合、全体の厚さを薄くするために厚さの薄い樹脂がコーティングされた銅箔板を使用することができる。本発明で前記アンテナコイル９を形成するための絶縁層１０は、厚さが０．１５mm以下であることが好ましい。
【００５７】
本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、図２ａ及び図２ｂに図示した第１実施形態のように、非晶質合金粉末と樹脂を混合して形成した単層構造の磁性シート層１２からなることができる。
【００５８】
この場合、第１実施形態に係るＲＦＩＤアンテナ３０は、絶縁層１０上に形成されたアンテナコイル９と単層構造の磁性シート層１２が接着層１１によって一体化されている。
【００５９】
本発明においては、前記アンテナコイル９とアブソーバ用磁性シート層１２を付着させるための接着層１１として両面テープを使用することもできるし、これだけに限定されることなく、ＲＦＩＤアンテナの性能を制限しない範囲でアンテナコイルと磁性シート層を結合させるための多様な方法を利用することができる。
【００６０】
また、前記アンテナコイル９を製作するために樹脂がコーティングされた柔軟な（flexible）薄い印刷回路基板を使用する場合、前述した磁性シート、特に、合金リボンからなる磁性シートを別途の接着剤を追加することなく、前記印刷回路基板に付着することができる。前記樹脂がコーティングされた柔軟な薄い印刷回路基板とは、好ましくは、厚さが０．１５mm以下で、フェノール/ポリイミドから構成された絶縁板の両面に部分硬化されたプリプレグ（prepreg）樹脂がコーティングされていることを意味する。
【００６１】
また、本発明に係るＲＦＩＤアンテナ用磁性シートは、図３ａ乃至３ｅに図示した第２実施形態及び図５ａ乃至５ｃに図示した第４実施形態のように、非晶質合金粉末と樹脂を混合して形成した磁性シート層１２とスリッティングされた非晶質合金リボン１３、１４、１６が積層された形態で構成されることができる。ここで、スリッティングされた非晶質合金リボン１３、１４、１６は、図示したように多様な形態でパターン化されることができる。
【００６２】
図３ａは、本発明の第２実施形態に係る非晶質合金粉末からなる磁性シート層とスリット型非晶質合金リボンが積層された磁性シートを備えたＲＦＩＤアンテナの構造を示した斜視図で、図３ｂは図３ａのＢ-Ｂ'線の断面図である。
【００６３】
例えば、図３ａ及び図３ｂに図示した第２実施形態のＲＦＩＤアンテナ３１は、前記第１実施形態のアンテナ３０に付加してリーダーアンテナから放射された無線電磁波を前記アンテナ３０のアンテナコイル９に収束させるために非晶質合金粉末で製造した磁性シート層１２の下面に厚さが０．３mm以下の多数の非晶質合金リボン１３を積層したもので、該非晶質合金リボン１３は、幅を１０mm以下の範囲にした多数のスリッティングされたリボンを一定の空間１５を置いてＲＦＩＤアンテナ３１の長さ方向と平行に配列した例である。
【００６４】
前記アンテナコイル９が形成された絶縁層１０と磁性シート層１２の間には接着層１１が挿入されていて、また、前記磁性シート層１２の下面にも図６のように、バッテリーケースに収納する場合、バッテリーパックに固定するための接着層１１が形成されている。
【００６５】
図３ｃに図示した構造は、前記図３ａ及び図３ｂの第２実施形態と類似の変形例であって、接着層１１の下部に多数のスリッティングされた合金リボン１４をＲＦＩＤトランスポンダアンテナ３１の長さが短い方向と平行に配列した構成を有していて、図３ｄに図示した第２実施形態の他の変形例は、接着層１１の下部に多数のスリッティングされた合金リボン１６をリボンの間に空間を置くことなく、隣接させて配列した例であり、図３ｅに図示した変形例は、多数のスリッティングされた合金リボン１３、１４をお互いに直交するように積層配列した例である。
【００６６】
一方、図４ａ及び４ｂに図示した第３実施形態のＲＦＩＤアンテナ３２は、それぞれ上面にアンテナコイル９を備えた絶縁層１０の下面に多数のスリッティングされた合金リボン１７を、空間１９を置いて配列した構造を例示したものである。
【００６７】
また、図５ａ乃至５ｃに図示した第４実施形態は、それぞれ上面にアンテナコイル９を備えた絶縁層１０の下面に多数のスリッティングされた合金リボン１７を、空間１９を置いて長さ方向及び幅方向に配列し、多数のスリッティングされた合金リボン１７の下部に接着層１１を介して磁性シート層１２を付着した構成を例示した図面である。
【００６８】
図５ａに図示した第４実施形態のアンテナ３３は、図３ａに図示した第２実施形態のアンテナ３１と殆ど同一のインダクタンスを示す。
【００６９】
前記第３及び第４実施形態において、アンテナコイル９を備えた絶縁層１０に合金リボン１７、１８を接着する方法は、非晶質合金リボンをスリッティングした後、樹脂でコーティングされた可撓性（flexible）の基板に配列してホットプレスなどを使用して接着する方法と、アンテナコイル９を備えた絶縁層１０の大きさで広い幅のリボンを付着させた後、蝕刻してパターニングする方法などを使用し得るし、ここで、付着及びパターニング方法は、特定方法に限定されない。
【００７０】
本発明において、前述したように、アンテナ３０-３３は、他の種類の磁性シート層１２と多数のスリッティングされた合金リボン１３、１４、１６、１７、１８を積層させる場合には、ＲＦＩＤ通信で必要なインダクタンスを効果的に得ることができるから、同一の厚さのバッテリーパックでバッテリーの容量を増やすか、またはバッテリーパックの厚さを更に超薄型に作るなどの効果が非常に大きい。
【００７１】
バッテリーパックの厚さに対して性能を向上させる方法としては、与えられたバッテリーの厚さでバッテリーに使用される材料の誘電率を高めて電気の容量を増やす方法、接着用両面テープのような接着層１１の厚さを現在使用されている厚さ、例えば０．１mm、０．０３mmまたは０．０１８mmよりもっと薄い厚さにする方法、磁性シート１２の厚さを現在使用している０．３５〜０．４mmよりもっと薄くしながらも性能を既存の厚さのものと同等に維持する方法、印刷回路基板自体の絶縁層１０の厚さを既存の０．１７〜０．２mmよりもっと薄くする方法及びアンテナコイル９の材料を銅より電気伝導度の高い銀（Ag）または銀を含むペーストなどで処理して既存の銅板の厚さよりもっと薄くする方法などがあり、これら方法を二つ以上組み合わせて使用することができる。このような方法を利用する場合、ＲＦＩＤトランスポンダ用アンテナを含むバッテリーパックは、同一の厚さの従来のバッテリーパックに比べて使用時間を２０〜３０％向上することができる。
【００７２】
本発明に係るＲＦＩＤアンテナは、無線識別システムを利用する機器に装着され得るし、リーダー/ライターとトランスポンダの全てに適用され得るし、その機器の種類は特に限定されない。特に、本発明に係るＲＦＩＤアンテナは、薄い厚さの磁性シートを含んでいるから、無線識別機能を有する携帯用機器に装着する場合に非常に有用である。例えば、本発明に係るＲＦＩＤアンテナは、携帯電話のバッテリー部に装着され得るし、このような実施形態は図６に例示されている。
【００７３】
図６は、本発明の第１実施形態に係るＲＦＩＤアンテナを備えた携帯電話バッテリーの概略断面図であって、ＲＦＩＤアンテナを備えた携帯電話バッテリー２５は、バッテリーケース２１、２２の内部に携帯電話の本体と接する側面にバッテリーセル２０が配置されていて、該バッテリーセル２０の上部にそれぞれ絶縁層１１を介して磁性シート１２と上面にアンテナコイル９を備えた絶縁層１０が積層されている。
【００７４】
前記のように本発明に係るＲＦＩＤアンテナは、携帯電話のバッテリーに適用されるのと類似の方法でＰＤＡ、ノート型パソコン、交通カード、クレジットカード、出入カードなどの多様な機器に適用することができる。
【００７５】
添付の図７は、本発明の第５実施形態に係るＲＦＩＤアンテナ用多層磁性シートの製造方法を説明するための概略工程図である。
【００７６】
本発明の第５実施形態に係るＲＦＩＤアンテナ用多層磁性シートは、次のように製造される。先ず、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bのうちから選択される組成をなすための出発物質としてFe-BまたはCo-Bを混合し、ここにSi、Cu、Nb、Zr、Mo、Cr、Niなどの原料を組成に合うように選択して配合した後、高周波誘導炉を使用して高温の金属溶融体を作る。この場合、添加される原料の形態は、粉末、顆粒あるいは塊の何れでもよい。次いで、この金属の溶融体を１０6K/s以上の速度で押出しながら急冷することで、リボン型合金、すなわち非晶質合金リボンを製造する（Ｓ１）。ここで、リボン型とは、薄い厚さの連続薄膜形態を意味する。
【００７７】
次いで、前記リボン型合金をボールミルなどの当該技術分野に知られている粉砕方法を利用して粉砕して合金粉末を製造する（Ｓ２）。合金粉末は、薄膜形態の薄い厚さの平板型であり、平板型は円形、四角形あるいは針状でもよく、本発明は合金粉末の形態によって限定されない。
【００７８】
前記のように製造された粉末またはシートの間に挿入される非晶質合金リボンを熱処理することで、非晶質合金の粉砕時に発生するストレス（Stress）を解放することにより、磁性の特性を向上させるか、または特に、Fe-Si-B-Cu-Nb組成の非晶質合金の場合、結晶粒の大きさをnm大きさ、好ましくは、１０nm程度に微細化させて磁気的な性質を優れたものでできるし、このように製作された合金を利用して本発明のＲＦＩＤアンテナ用磁性シートを製造する場合、磁性シートの高周波特性を向上させることができる。本発明においては、熱処理温度を３００℃乃至６００℃、熱処理時間を最大１０時間以内として実施することが好ましい。
【００７９】
前記のように製造された合金粉末を樹脂と混合するが、ここに必要な場合に粘度を調節するためにポリビニルアルコール、アルコールあるいはトルエンなどのような揮発性の溶媒を添加して配合することができる（Ｓ３）。本発明で使用され得る樹脂の例としては、ゴム、ポリイミド、ポリアミド、ウレタン、シリコーン、フェノール樹脂、アクリルなどがあるが、これらだけに限定されるものではない。合金粉末と樹脂の混合比は、５:１-９:１の間で選定することが好ましい。配合された粉末と樹脂を０．５mm以下の厚さの厚膜状で塗布して乾燥する。
【００８０】
図８は、図７で成形された混合シートの圧延工程を説明するための説明図であって、前記乾燥した非晶質合金粉末４４ａと樹脂４４ｂの混合シート４４（以下、“混合シート”と称する）を、図８に図示したように、非晶質合金粉末の密度を高めるために、例えば、一対の上部ロール４１と下部ロール４２からなる圧縮成形ロール４３を連続的に通過させる方式で１次圧縮された磁性シート層４５を製造する（Ｓ４）。
【００８１】
前記混合シートを圧縮成形する方法は、例えば、熱間圧延、熱間プレスまたは冷間圧延、冷間プレスの何れか一つの方法で実施することができる。熱間圧延時の温度は、例えば、７０℃で実施することができる。
【００８２】
図９は、本発明の好ましい第５実施形態に係る無線識別アンテナ用磁性シートの圧縮成形工程を説明するための工程断面図であって、先ず、圧延またはプレスを通じて１次圧縮された一対の磁性シート層４５ａ、４５ｂの間に非晶質合金リボン４６を積層する（Ｓ６）。
【００８３】
この場合、前記非晶質合金リボン４６は、Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B及びCo-Fe-Si-Bの中から選択される組成を有して１次圧縮された磁性シート層４５ａ、４５ｂのような大きさで切断して樹脂を利用して付着する。
【００８４】
その後、積層された多層シート４７を前記１次圧縮成形と同様に冷間または熱間でプレスまたは圧延を利用した２次圧縮成形を実施して多層構造からなる磁性シート５０を得る（Ｓ７）。
【００８５】
前記第１実施形態の磁性シート５０は、一対の１次圧縮された磁性シート層４５ａ、４５ｂと非晶質合金リボン４６を含む３層の構造からなるもので、例えば、０．２mm以下の厚さに成形することができる。
【００８６】
その後、圧縮成形が完了した多層磁性シート５０は、酸化防止のために、例えば、アクリル、ポリウレタン、フェノールなどの樹脂系列の材料を利用して表面を２μm以内にコーティングし、特性検査を実施する（Ｓ８、Ｓ９）。
【００８７】
図１０には、本発明の好ましい第６実施形態に係る無線識別アンテナ用磁性シートの断面図を図示している。
【００８８】
図示したように、第６実施形態に係る無線識別アンテナ用磁性シート５０ａは、３個の１次圧縮された磁性シート層４５ａ、４５ｂ、４５ｃの間に２個の非晶質合金リボン４６ａ、４６ｂを挿入して積層した５層構造からなっている。前記第６実施形態のように積層される非晶質合金リボン４６ａ、４６ｂが増加すると、磁性シートの厚さは多少増加するが、磁性シートのインダクタンスは更に増加するようになって透磁率が非常に高くなる。本発明においては、このように多層構造からなる場合にも圧縮成形の圧力を増加させることで、例えば、３mm以下の厚さで製作可能である。
【００８９】
前記本発明の第５及び第６実施形態に係る多層磁性シートにおいては、前述したように、前記磁性シート層４５ａ、４５ｂ、４５ｃの間に積層した非晶質合金リボン４６、４６ａ、４６ｂには、圧延またはプレス工程を通じて微細亀裂５２が発生するため、損失が低下するようになる。その結果、本発明においては、一般的な非晶質合金リボンの短所である周波数特性を改善すると同時に、従来に非晶質合金リボンを使用するためにスリッティングして付着した複雑な製造工程を自動化が可能な簡単な工程に改善することができる。
【００９０】
このような場合には、ＲＦＩＤ通信で必要なインダクタンスを効果的に得ることができるから、同一の厚さのバッテリーパックでバッテリーの容量を増やすか、またはバッテリーパックの厚さを更に超薄型に作るなどの効果を期待することができる。
【００９１】
本発明に係るＲＦＩＤ磁性シートは、無線識別システムを利用するＲＦＩＤ機器に装着され得るし、リーダー/ライターとトランスポンダの全てに適用され得るし、その機器の種類は特に限定されない。特に、本発明に係るＲＦＩＤアンテナは、磁性シートからなる薄い厚さのアブソーバを含んでいるから、無線識別機能を有する携帯用機器に装着する場合に非常に有用である。
【００９２】
例えば、本発明に係るＲＦＩＤ磁性シートは、携帯電話のバッテリー部に装着されるＲＦＩＤ機器に使用し得るし、このような実施形態は、図１１に例示されている。
【００９３】
図１１は、第５実施形態に係る無線識別アンテナ用磁性シートを利用して製造された無線識別アンテナを携帯電話のバッテリー部に適用した例を示す断面図である。
【００９４】
図１１で参照番号９は導電性材料からなるアンテナコイル、１０は絶縁層、１１ａ-１１ｃは接着層、２０はバッテリーセル、２１及び２２はバッテリーケースである。図１１でアンテナコイル９が形成された絶縁層１０とバッテリーセル２０の間には、接着層１１ｂ、１１ｃを通じて磁性シート層４５ａ、４５ｂと非晶質合金リボン４６を含む３層の構造からなる本発明の多層構造の磁性シート５０が挿入されている。
【００９５】
前記のように本発明に係るＲＦＩＤ磁性シートは、薄膜形態で製作され得るから、携帯電話に適用される方法と類似の方法でＰＤＡ、ノート型パソコン、交通カード、クレジットカード、出入カードなどの多様な機器に適用されることができる。
【００９６】
以下、実施形態を通じて本発明についてより詳細に説明するが、本発明の範囲が下記の実施形態によって限定されるものではない。
【００９７】
<実施形態>
実施形態１及び２
図２ａに図示した第１実施形態と同一の構造を有するように厚さ０．２０mmのポリイミドの絶縁層上に銅アンテナコイルを１Oz規格（コイルの厚さ０．０４mm）に蝕刻して形成した。
【００９８】
一方、アブソーバ用磁性シートを製造するために非晶質合金Fe-Si-Bを製造した。具体的に、出発物質としてFe-Bを母合金にし、ここに組成比に合うように電解鉄（Fe）とSiを配合し、溶融路で一緒に溶かした後、Fe79（Si、B）21組成のインゴットを製作した。次いで、高周波誘導炉に前記インゴットを装入した後、高周波誘導炉に電源を印加して高周波エネルギーをインゴットに付加することでインゴットを完全に溶かした。次いで、ノズルを通じて高速で回転する冷却ロールに高温の溶融された前記組成の金属を噴射して平均厚さが０．０２mmの厚さを有する非晶質合金リボンを製作した。製作された非晶質リボンをボールミルによって粉末で製造した。該製造された粉末を３２０℃で７時間の間熱処理した。
【００９９】
前記のように製造された合金粉末をウレタン樹脂と７:１の割合で混合し、これを基板にコーティングした後、乾燥して基材を分離することで、厚さ０．１８mm（実施形態１）及び０．２５mm（実施形態２）の磁性シートを製造した。
【０１００】
前記磁性シートを、アンテナコイルを備えた絶縁層のアンテナコイルを備えた面と反対面に厚さ０．０２５mmの両面テープ（９４６１P、３M社、ＵＳＡ）を利用して付着し、図２ｂのような構造のＲＦＩＤアンテナを製作した。
【０１０１】
実施形態３及び４
磁性シート用合金の実施形態３と４は、日本Hitach社のFINEMET（登録商標）及びドイツVacuumschmelze社のVitroperm（登録商標）であるFe73.5Cu1Nb3Si13.5B9組成の非晶質合金を使用し、磁性シートの厚さを０．２０mm（実施形態３）及び０．２５mm（実施形態４）にしたことを除いては、実施形態１と同一の方法でＲＦＩＤアンテナを製造した。
【０１０２】
実施形態５
磁性シート用合金の製造時に出発物質としてFe-Bを使用し、組成比に合うように電解鉄（Fe）及びZr元素を添加してFe90Zr7B3組成の非晶質合金を製造して磁性シートの厚さを０．２５mmにしたことを除いては、実施形態１と同一の方法でＲＦＩＤアンテナを製造した。
【０１０３】
実施形態６
磁性シート用合金の製造時に出発物質としてCo-Bを使用し、組成比に合うようにCo、Si、Fe、Ni及びCr元素を添加してCo76（Si、B）15Fe4（Cr、Ni）5組成の非晶質合金を製造し、磁性シートの厚さを０．４０mmにしたことを除いては、実施形態１と同一の方法でＲＦＩＤアンテナを製造した。
【０１０４】
比較例１
MnとZnの組成比が２:１である、直径５μmの微細なフェライト粉末を使用してMn-Zn系フェライトシートにすることにより製造した厚さ０．４０mmの磁性シートをＲＦＩＤアンテナに付着したことを除き、実施形態１と同一の方法でＲＦＩＤアンテナを製造した。
【０１０５】
比較例２
FeとSiを３:１のatomic％比で混合し、混合物を高温の真空熱処理炉で合金化した後に粉砕することにより作ったFe75Si25の組成の粉末を使用して製造した厚さ０．２５mmの磁性シートを除いて、実施形１と同一の方法でＲＦＩＤアンテナを製造した。
【０１０６】
[実験の結果]
インダクタンス性能の測定
実施形態１乃至４で製造したＲＦＩＤアンテナに対して１３．５６MHz領域でインダクタンス性能を測定してその結果を表１に示した。
【表１】
2006310861.tif 000003
【０１０７】
前記比較例１と実施形態６の結果を比較すると、同一の厚さでのインダクタンス性能は実施形態６で３７％向上したことがわかる。実施形態３の結果を見ると、比較例１より厚さを半分に減少させたにもかかわらず比較例１よりインダクタンス性能が約８％向上した。また、実施形態２、４、５及び比較例２の実験結果を比較すると、実施形態のアンテナは全て比較例２に比べて性能が２〜７％向上したことがわかる。
【０１０８】
[ＲＦＩＤ動作距離の測定]
比較例１、２及び実施形態２に対してＲＦＩＤ動作距離を測定した。測定方法は、ＲＦＩＤリーダーであるSK TELECOM社のモネータを図１のリーダー部のように設置し、比較例１、２及び実施形態２で製作されたアンテナを図６のようにバッテリーパックに設置してＲＦＩＤチップが組み込まれた携帯電話を使用して動作距離を測定した。測定結果を下記の表２に示した。
【表２】
2006310861.tif 000004
【０１０９】
前記表２に示されているように、実施形態２のＲＦＩＤ動作距離は、比較例１及び２に比べて３０〜４５％ほどさらに確保されたことがわかる。これは、本発明が携帯電話を使用したＲＦＩＤ通信で従来の短い作動距離による使用者の不便さを相当部分解消し得ることを意味する。
【０１１０】
実施形態７
磁性シートの厚さを０．２３mmにしたことを除いては実施形態１と同一の方法でＲＦＩＤアンテナを製造した。このアンテナに対して１３．５６MHz領域でインダクタンス性能を測定してその結果を表３に示した。
【０１１１】
実施形態８乃至１０
実施形態１の非晶質合金を利用し、合金粉末を利用した磁性シート及び合金リボンを図３ｂ、図３ｃ及び図３ｅのように積層したことを除いては、実施形１と同一の方法で実施形態８（図３ｂ）、実施形態９（図３ｃ）及び実施形態１０（図３ｅ）のＲＦＩＤアンテナを製造した。これらアンテナに対して１３．５６MHz領域でインダクタンス性能を測定してその結果を表３に示した。
【表３】
2006310861.tif 000005
【０１１２】
前記表３を参照すると、厚さ０．２３mmである合金粉末磁性シートに厚さ０．０２mmまたは０．０４mmの合金リボンを付着させた場合（実施形態８-１０）、インダクタンスは、合金粉末磁性シートのみを使用した場合（実施形態７）に比べて約７〜１８％のインダクタンス性能の向上を得ることができ、厚さ０．４mmであるMn-Znフェライトに比べて約２１-３３％のインダクタンス性能の向上を得ることができ、厚さ０．２５mmのFe75Si25シートに比べても１０-２２％の性能の向上を得ることができた。
【０１１３】
実施形態１１乃至１４
アンテナコイルを形成した絶縁層として部分硬化されたプリプレグ樹脂がコーティングされたフェノール/ポリイミドからなる基板を使用し、絶縁層の厚さをそれぞれ０．０８０mm（実施形態１１）、０．０５０mm（実施形態１２）、０．０２５mm（実施形態１３）、０．０１３mm（実施形態１４）にしたことを除いては実施形態１と同様にＲＦＩＤアンテナを製造した。実施形態１１乃至１４のアンテナに対して１３．５６MHzにおける空心インダクタンス及び直流抵抗を測定してその結果を下記の表４に示した。
【０１１４】
比較例３及び４
アンテナコイルを形成した絶縁層の厚さをそれぞれ０．１７mm及び０．２０mmにしたことを除いては実施形態１と同様にＲＦＩＤアンテナを製造し、比較例３及び４のアンテナに対して１３．５６MHzにおける空心インダクタンス及び直流抵抗を下記の表４に示した。
【表４】
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【０１１５】
前記各実施形態は、バッテリーパックの厚さを現在よりもっと薄くするか、または現在のような同一の厚さのバッテリーパックでバッテリーの性能を最小２０％以上増加させ得る方法の一環として実施されたものである。ＲＦＩＤに使用されるアンテナの空心インダクタンスを同一の水準に維持しながらアンテナ自体の絶縁層の厚さを薄くすることで、ＲＦＩＤアンテナの厚さを既存に使用される厚さに比べて２２-５７％の水準に薄く製作した。実施形態１１乃至１４のアンテナは、実施形態１乃至１０のアンテナよりもっと効果的である。
【０１１６】
実施形態１５及び比較例５
磁性シートの厚さを０．３５mmにしたことを除いては比較例１と同一の方法で製造したフェライトシート（比較例５）及び磁性シートの厚さを０．３５mmにしたことを除いては実施形態１と同一の方法で製造した非晶質合金粉末シート（実施形態１５）の高周波吸収率を測定した。測定方法は、該当の周波数別に電磁波のエネルギーを磁性シートに供給した後、磁性シートの反対側に透過される電磁波のエネルギーと比較して高周波の吸収率を測定した。測定の結果を下記の表５に示した。
【表５】
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【０１１７】
前記表５に示したように、実施形態１５の磁性シートは、比較例５の磁性シートに比べて数GHz帯域の電磁波に対する遮断効果に優れていることがわかる。
【０１１８】
実施形態１６及び１７
前記実施形態１と同様にFe79（Si、B）21組成の非晶質合金リボンを０．０２mmの厚さで製作して該製作された非晶質リボンを、ハンマーミルにより粉末に製造した。製造した粉末を、３２０℃で７時間の間熱処理した。その後、前記のように製造された合金粉末をウレタン樹脂と７:１の割合で混合し、これを基板にコーティングした後、乾燥して基材を分離することで、混合シートを製造した。混合シートを７０℃で熱間圧延を実施することで、厚さ０．２mm（実施形態１６）及び０．１mm（実施形態１７）の１次圧縮成形した磁性シートを製造した。
【０１１９】
実施形態１８及び１９
実施形態１８及び１９では、磁性シート用合金として実施形態３と同様に日本Hitachi社のFINEMET（登録商標）及びドイツVacuumschmelze社のVitroperm（登録商標）であるFe73.5Cu1Nb3Si13.5B9組成の非晶質合金を使用し、混合粉末を実施形態１６と同様に製作し、製造した粉末を５４０℃で３時間の間熱処理を実施した。１次圧縮成形された磁性シートの製造方法は、実施形態１６と同様に行って磁性シートの厚さを０．２mm（実施形態１８）及び０．１mm（実施形態１９）で製作した。
【０１２０】
実施形態２０
１次圧縮成形された磁性シートを実施形態１６と同様の方法で製造した後、１次圧縮成形された磁性シート２枚の間にFe73.5Cu1Nb3Si13.5B9組成の非晶質合金リボンを混合シートの大きさと同一に切断した後、バインダー用樹脂と同一の成分の粘着剤を使用するか、または粘着剤なしに図９のように結合させる。１次圧縮成形された磁性シートと非晶質合金リボンを結合させた多層シートを７０℃で熱間圧延して０．２mmの厚さの２次圧縮成形された単一体の磁性シート（実施形態２０）に製造した。
【０１２１】
実施形態２１
１次圧縮成形された磁性シートの間に挿入される非晶質合金リボンの製造時に出発物質として実施形態６と同様にCo-Bを使用し、組成比に合うようにCo、Si、Fe、Ni及びCr元素を添加してCo76（Si、B）15Fe4（Ni、Cr）5組成の非晶質合金を製造したことを除いては実施形態２０と同一の方法、同一の構造で０．２mmの厚さで製造した。
【０１２２】
実施形態２２
１次圧縮成形された磁性シートを実施形態１７と同一の方法で製造し、２次圧縮成形された多層磁性シートを実施形態２１と同一の方法、同一の構造で０．２mmの厚さで製造した。
【０１２３】
実施形態２３
実施形態５と同様にFe90Zr7B3組成の非晶質合金を製造し、１次圧縮成形された磁性シートの製造方法は実施形態１６と同様にし、多層シートの間に挿入する非晶質合金リボン及び製作方法は実施形態２１と同様にして２次圧縮成形された磁性シートを０．２mmの厚さで製作した。
【０１２４】
実施形態２４
１次圧縮成形された磁性シートの製造方法は実施形態１６と同様にし、多層シートの間に挿入される非晶質合金リボンは実施形態１８と同様に製作し、得られた非晶質合金リボン２個を挿入して磁性シートの間に非晶質合金リボンが存在するようにする。多層化する方法は実施形態２０と同様にして０．３mmの厚さにし、その形態は図１０のようである。
【０１２５】
比較例６
磁性シートの原材料にＭＰＰ粉末を使用し、ＭＰＰ粉末はNi81Fe17Mo2の組成比に合うように混合して溶融させた後、アトマイジング法で製造した。球状で製造されたＭＰＰ粉末を、ボールミルを利用して扁平にした後、直径が５μm以下の粉末を分級して使用し、厚さが０．４mmの磁気シートを製造した。
【０１２６】
[インダクタンス性能の測定]
実施形態１６乃至２４、実施形態３及び比較例６で製造された磁性シートを利用して図１１のような構造のＲＦＩＤアンテナを製作した後、１３．５６MHz領域でインダクタンス性能を測定してその結果を表６に示した。
【表６】
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【０１２７】
先ず、実施形態３と実施形態１８と比較して見ると、同一の組成の非晶質合金粉末を利用して同一の厚さで製造したが、圧縮成形された実施形態１８は実施形態３よりインダクタンスが１８％向上していることがわかる。実施形態１９の結果を見ると、実施形態３より厚さを半分に減少させたにもかかわらずインダクタンスが１４％向上していることがわかる。このようなインダクタンスの差は、実施形態３と実施形態１６乃至１９の間に密度の差が存在することによる。
【０１２８】
図１２ａは実施形態３の磁性シート、すなわち圧縮成形される前の磁性シートの断面写真であり、図１２ｂは実施形態１６の磁性シート、すなわち圧縮成形された磁性シートの断面写真である。実施形態３の非晶質合金粉末対比シートの相対密度は５２％Ｔ．Ｄ．（theoretical density）で、実施形態１７の相対密度は６８％Ｔ．Ｄ．以上である。
【０１２９】
磁性シートの間に非晶質合金リボンを添加した実施形態２０乃至実施形態２３は、実施形態９に比べて７９％〜１００％のインダクタンスが向上した。このような結果は、添加した非晶質合金リボンの面積の点から見て実施形態２０乃至実施形態２３が実施形態９より小さく、発生する渦電流損（eddy current loss）が少なく、１３．５６MHzでも軟磁気特性を失わないからである。
【０１３０】
２層の非晶質合金リボンを採用した実施形態２４（厚さ０．３mm）はインダクタンス２１．３３を示し、実施形態６（厚さ０．４mm）のインダクタンス８．７１と比較すると、実施形態２４は厚さが３３％減少したにもかかわらず、インダクタンス値は１４５％も高くなった。
【０１３１】
以上、本発明を特定の好ましい実施形態の例を挙げて図示して説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の精神を脱しない範囲内で当該発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって多様な変更と修正が可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】インダクティブカップリング方式のＲＦＩＤシステムを例示した回路図である。
【図２ａ】本発明の第１実施形態に係る非晶質合金粉末を利用して製造した単層構造のアブソーバ用磁性シートを備えたＲＦＩＤアンテナの構造を示した斜視図である。
【図２ｂ】図２ａのＡ-Ａ'線の断面図である。
【図３ａ】本発明の第２実施形態に係る非晶質合金粉末からなる磁性シート層とスリット型非晶質合金リボンが積層された磁性シートを備えたＲＦＩＤアンテナの構造を示した斜視図である。
【図３ｂ】図３ａのＢ-Ｂ'線の断面図である。
【図３ｃ】本発明の第２実施形態に係る非晶質合金粉末からなる磁性シート層とスリット型非晶質合金リボンが積層された磁性シートの変形例を備えたＲＦＩＤアンテナの構造を示した断面図である。
【図３ｄ】本発明の第２実施形態に係る非晶質合金粉末からなる磁性シート層とスリット型非晶質合金リボンが積層された磁性シートの変形例を備えたＲＦＩＤアンテナの構造を示した断面図である。
【図３ｅ】本発明の第２実施形態に係る非晶質合金粉末からなる磁性シート層とスリット型非晶質合金リボンが積層された磁性シートの変形例を備えたＲＦＩＤアンテナの構造を示した断面図である。
【図４ａ】本発明の第３実施形態に係るアブソーバ用スリット型非晶質合金リボンを備えたＲＦＩＤアンテナの構造を示した斜視図である。
【図４ｂ】本発明の第３実施形態に係るアブソーバ用スリット型非晶質合金リボンを備えたＲＦＩＤアンテナの構造を示した斜視図である。
【図５ａ】本発明の第４実施形態に係る非晶質合金粉末からなる磁性シート層とスリット型非晶質合金リボンが積層された磁性シートを備えたＲＦＩＤアンテナの構造を示した斜視図である。
【図５ｂ】図５ａのＣ-Ｃ'線の断面図である。
【図５ｃ】本発明の第４実施形態に係る非晶質合金粉末からなる磁性シート層とスリット型非晶質合金リボンが積層された磁性シートの変形例を備えたＲＦＩＤアンテナの構造を示した断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るＲＦＩＤアンテナを備えた携帯電話バッテリーの概略断面図である。
【図７】本発明の好ましい第５実施形態に係る無線識別アンテナ用磁性シートの製造方法を説明するための工程図である。
【図８】図７で成形された混合シートの圧延工程を説明するための説明図である。
【図９】本発明の好ましい第５実施形態に係る無線識別アンテナ用磁性シートの圧縮成形工程を説明するための工程断面図である。
【図１０】本発明の好ましい第６実施形態に係る無線識別アンテナ用磁性シートの変形例の断面図である。
【図１１】第５実施形態に係る無線識別アンテナ用磁性シートを利用して製造された無線識別アンテナを携帯電話のバッテリー部に適用した例を示す断面図である。
【図１２ａ】圧縮成形される前の磁性シートの断面写真である。
【図１２ｂ】圧縮成形された磁性シートの断面写真である。
【符号の説明】
【０１３３】
１:オシレータ、２:キャパシタ、３:抵抗、４:ダイオード、５:ＲＦＩＤチップ、６:磁場、７:トランスポンダコイル、８:リーダーコイル、９:アンテナコイル、１０:絶縁層、１１、１１ａ−１１ｃ:接着層、１２:磁性シート、１３、１４、１６、１７、１８:非晶質合金リボン、１５、１９:空間、２０:バッテリーセル、２１、２２:バッテリーケース、２５:バッテリー、３０〜３３:アンテナ、４７:多層シート、４１:上部ロール、４２:下部ロール、４３:圧縮成形ロール、４４、４５、４５ａ〜４５ｃ:混合シート、４４ａ:非晶質合金粉末、４４ｂ:樹脂、５０、５０ａ:磁性シート層、４６、４６ａ、４６ｂ:非晶質合金リボン、１００:リーダー、２００:トランスポンダ。
【図１】
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【図２ａ】
2006310861.tif 000010
【図２ｂ】
2006310861.tif 000011
【図３ａ】
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【図３ｂ】
2006310861.tif 000013
【図３ｃ】
2006310861.tif 000014
【図３ｄ】
2006310861.tif 000015
【図３ｅ】
2006310861.tif 000016
【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
2006310861.tif 000020
【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
2006310861.tif 000023
【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１２ａ】
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【図１２ｂ】
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