(57)【要約】  磁気遮断材は、導電性軟質磁性材料の層を結合させた誘電体フィルムを備える。導電性軟質磁性材料の層は、間隙によって互いに分離された、実質的に同一面内にある導電性軟質磁性の複数の島を含む。導電性軟質磁性の複数の島のうちの少なくともいくつかは、隣接する導電性軟質磁性の島から自らを電気的に絶縁する外側絶縁酸化層を有する。間隙は、印加される外部磁界が存在する場合に軟質磁性材料の層内で誘導される電気的な渦電流を少なくとも部分的に抑制する。磁気遮断材を備えた電子デバイス及び磁気遮断材を製造する方法も開示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性軟質磁性材料の層を結合させた基材を備えた磁気遮断材であって、
導電性軟質磁性材料の前記層は、間隙によって互いに分離された導電性軟質磁性の複数の島を含み、
前記導電性軟質磁性の複数の島のうちの少なくともいくつかは、隣接する導電性軟質磁性の島から自らを電気的に絶縁する外側絶縁酸化層を有し、
前記間隙は、外部磁界によって導電性軟質磁性材料の前記層内で誘導される電気的な渦電流を少なくとも部分的に抑制する、磁気遮断材。
【請求項２】
前記導電性軟質磁性の島は、ナノ結晶鉄系材料を含む、請求項１に記載の磁気遮断材。
【請求項３】
前記外側絶縁酸化層は、鉄を含有する無機酸化層を含む、請求項１に記載の磁気遮断材。
【請求項４】
前記導電性軟質磁性の複数の島の平均厚さに対する、相互連結した前記間隙の平均深さの比率は、少なくとも０．５である、請求項１に記載の磁気遮断材。
【請求項５】
前記導電性軟質磁性の複数の島は、ランダムなサイズ及び形状とされる、請求項１に記載の磁気遮断材。
【請求項６】
相互連結した間隙の網は、導電性軟質磁性材料の前記層と同一の広がりを、その長さ及び幅に沿って有する、請求項１に記載の磁気遮断材。
【請求項７】
遠隔で生成された磁界と誘導性結合するように適合された電子デバイスであって、
基板と、
前記基板に結合させたアンテナと、
前記基板上に配置され、前記アンテナに電気的に接続された集積回路と、
前記アンテナと前記基板との間に配置された、請求項１に記載の磁気遮断材と、
を備える、電子デバイス。
【請求項８】
前記アンテナは、ループアンテナを含む、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
磁気遮断材を製造する方法であって、
ａ）導電性軟質磁性材料の層を結合させた基材を準備するステップと、
ｂ）導電性軟質磁性材料の前記層に間隙を形成して、導電性軟質磁性の複数の島を画定するステップと、
ｃ）前記導電性軟質磁性の複数の島のうちの少なくともいくつかの上に、隣接する導電性軟質磁性の島から自らを電気的に絶縁するのに十分な外側絶縁酸化層を形成するステップと、を含み、
前記間隙は、外部磁界によって導電性軟質磁性材料の前記層内で誘導される渦電流を少なくとも部分的に抑制する、磁気遮断材を製造する方法。
【請求項１０】
ステップｃ）は、ステップｂ）で形成された前記導電性軟質磁性の複数の島を酸化剤に接触させるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記導電性軟質磁性の複数の島は、ナノ結晶鉄系材料を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記外側絶縁酸化層は、鉄を含有する無機酸化層を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
相互連結した間隙の網は、導電性軟質磁性材料の前記層と同一の広がりを、その長さ及び幅に沿って有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
ステップｂ）において、相互連結した間隙の網は、導電性軟質磁性材料の前記層を意図的に機械的に割ることによって、少なくとも部分的に形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
ステップｂ）は、少なくとも一方向に少なくとも２０パーセントだけ前記基材を伸張させるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、磁気遮断材、その製造方法及びそれらを含むデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）市場の急速な成長を背景に、携帯電話で用いるための近距離無線通信（すなわち、ＮＦＣ）技術の普及が益々進んでいる。ＮＦＣ技術により、携帯電話のための多くの新しい可能性が切り開かれた。例えば、携帯電話は、電子鍵、ＩＤカード及び電子財布の機能を備えることができ、また無線チャネルを介して他者との電話番号交換を迅速に済ませることができるようになった。
【０００３】
ＮＦＣは、磁界を搬送波として使用する１３．５６ＭＨｚのＲＦＩＤシステムに基づく。しかしながら、ループアンテナが、金属製のケース、シールドケース、回路基板のグラウンド面又は電池ケースなどのシート面に近い場合には、設計された通信距離を実現できない場合がある。搬送波のこうした減衰は、金属表面に誘導された渦電流によって、搬送波に対して逆向きの磁界が生じるために起こる。そのため、搬送波を金属表面から遮蔽し得る、高い透磁率を有する（化学式ＮｉａＺｎ（１−ａ）Ｆｅ２Ｏ４の）Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトなどの材料が望まれている。
【０００４】
一般的なＮＦＣ適用リケーションでは、電子デバイスは、ループリーダアンテナを周回する磁束を集める。デバイスのコイルを貫通した磁束は、コイル経路の周囲に電圧を励起する。アンテナを導体の上に配置すると、表面近くで磁界の振幅が急激に減少する。完全導体では、表面の任意の点において、電界の接線方向成分がゼロとなる。そのため、金属の存在は、一般に、ＲＦＩＤタグ結合に有害である。なぜなら、導体表面において、コイルを貫通する全磁束に寄与する磁界の法線成分がなくなるからである。ファラデーの法則により、コイルに電圧が励起されなくなる。アンテナの誘電体基板の周辺の厚さだけが、わずかな磁束を、タグを通過させる。
【０００５】
アンテナ付近にある金属表面による有害な作用は、金属表面とタグとの間に磁束場指向性材料（flux field directional material）（すなわち、磁気遮断材）を配置することによって緩和できる。理想的な高透磁率の磁気遮断材は、その表面における法線方向の磁場をなんら変化させずにその厚さに磁場を集中させる。この目的のために、バルク導電率が極めて低いことから、フェライト又は他の磁性セラミックが従来使用されている。これらは、渦電流損失をほとんど呈さず、従って、磁界のかなりの割合が垂直のまま、アンテナループを貫通する。しかしながら、これらの透磁率が比較的低いことから、効率的に遮断するためには遮断材層の厚さを厚くする必要があり、そうすると、コストが増大する上に、超小型化デバイスにおいては問題となり得る。
【０００６】
ナノ結晶軟質磁性材料は、電子工学における高周波適用では、フェライト粉末及びアモルファス材料に取って代わり得る。この２０年間、様々な鋳造技法で調製された、有望な軟質磁性特性を有する新種のバルク金属ガラスが集中的に研究されてきた。いくつかの開発された金属ガラス系の中でも、Ｆｅ系合金は、ほとんど磁気歪みがなく、高飽和磁化され、高透磁率であるなど軟質磁性特性が良好であることから、かなり注目されてきた。
【０００７】
様々なＦｅ系合金の中でも、アモルファスＦｅＣｕＮｂＳｉＢ合金（例えば、独国、ハーナウのＶＡＣＵＵＭＳＣＨＭＥＬＺＥ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．ＫＧが商品名ＶＩＴＲＯＰＥＲＭで販売しているアモルファスＦｅＣｕＮｂＳｉＢ合金）は、５５０℃超でアニールすると、ナノ結晶材料に変態するように設計されている。結果として得られる材料の透磁率は、アズスパンアモルファス薄帯よりもかなり高くなる。金属製薄帯は本来導電性であることから、遮断材に起因する渦電流損失が問題となり得る。渦電流損失を減らすための一手法では、アニールしたナノ結晶薄帯をキャリアフィルム上に配置し、割って小片にする。
【０００８】
特許文献１（Ｌｅｅらによる）は、アモルファス薄帯のフレーク処理プロセスを行った後に、接着剤と共に圧縮積層プロセスを行うことにより、アモルファス薄帯の細片間の間隙を埋め、それにより、透水性を防止すると同時に、接着剤（又は誘電体）により細片のすべての表面を取り囲んで、細片を相互に遮断させて、それにより、渦電流の低減を促進し、遮蔽性能の低下を防いでいる、無線充電器用の磁界遮蔽シート及びその製造方法を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２７９７０９２（Ａ１）号
【発明の概要】
【００１０】
しかしながら、フレーク化した、又は割られた薄帯は、フレーク同士が重なったり接触したりして、ＸＹ方向に連続した導電経路を生じさせる場合がある。更に、感圧接着剤などの展性のある接着剤は、時間と共に変形して、フレーク間に接点を形成し、それにより渦電流損失が増加する場合がある。（例えば、取り扱う際に）そのような接点の形成を低減又は排除できる材料を獲得することが望まれる。
【００１１】
一態様では、本開示は、導電性軟質磁性材料の層を結合させた基材を備えた磁気遮断材であって、導電性軟質磁性材料の層は、間隙によって互いに分離された、導電性軟質磁性の複数の島を含み、導電性軟質磁性の複数の島のうちの少なくともいくつかは、隣接する導電性軟質磁性の島から自らを電気的に絶縁する外側絶縁酸化層を有し、間隙は、外部磁界によって導電性軟質磁性材料の層内に誘導される電気的な渦電流を少なくとも部分的に抑制する、磁気遮断材を提供する。
【００１２】
磁気遮断材は、電磁界からの遮蔽のために磁気遮断材を含めることができる電子デバイスの製作に役立つ。
【００１３】
別の態様では、本開示は、遠隔で生成された磁界と誘導性結合するように適合された電子デバイスであって、
導電性基板と、
基板に結合させたアンテナと、
基板上に配置され、アンテナに電気的に接続された集積回路と、
アンテナと基板との間に配置された、本開示による磁気遮断材と、
を備える電子デバイスを提供する。
【００１４】
更に別の態様では、本開示は、磁気遮断材を製造する方法であって、
ａ）導電性軟質磁性材料の層を結合させた基材を準備するステップと、
ｂ）導電性軟質磁性材料の層に間隙を形成して、導電性軟質磁性の複数の島を画定するステップと、
ｃ）導電性軟質磁性の複数の島のうちの少なくともいくつかの上に隣接する導電性軟質磁性の島から自らを電気的に絶縁するのに十分な外側絶縁酸化層を形成するステップと、を含み
間隙は、外部磁界によって導電性軟質磁性材料の層内で誘導される渦電流を少なくとも部分的に抑制する、磁気遮断材を製造する方法を提供する。
【００１５】
本明細書で使用する場合、酸化剤の用語は、酸素分子（すなわち、Ｏ２）を除く。
【００１６】
本開示の特徴及び利点は、「発明を実施するための形態」並びに添付の「特許請求の範囲」を考慮することで、更に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示による例示的な磁気遮断材１００の概略側面図である。
【図１Ａ】図１の領域１Ａの拡大図である。
【図２】本開示による例示的な電子製品２００の概略側面図である。
【図３】遮断材によって金属板から遮蔽され、電力供給されるアンテナと、受動的な読み取りアンテナとの間の最大ＮＦＣ距離を示す棒グラフである。
【００１８】
本明細書及び図中で繰り返し使用される参照符号は、本開示の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことを意図する。多くの他の変更及び実施形態を当業者であれば考案することができ、それらは本開示の原理の範囲及び趣旨に含まれることを理解されたい。図面は、縮尺どおりに描かれていない場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで図１を参照すると、本開示による磁気遮断材１００は、対向する主表面１１２、１１４を有する誘電体フィルム１１０を備える。主表面１１２には、導電性軟質磁性材料（ＥＳＭＭ）の層１２０が結合されている。層１２０は、間隙１４０によって互いに分離された、複数の実質的に同一平面にある導電性軟質磁性の複数の島１２２を含み、本実施形態では、相互連結した間隙１４０の網１３０として示され、ただし、一部の実施形態では、間隙は相互連結されていない（例えば、間隙は実質的に平行であり得る）。相互連結した間隙の網を図１に示しているが、一部の実施形態では、間隙は、相互連結した網を形成しない（例えば、間隙は実質的に平行であり得る）。導電性軟質磁性の複数の島の表面上にある外側絶縁酸化層１７０は、隣接する島１２２同士を電気的に絶縁する（図１Ａ参照）。相互連結した間隙１４０の網１３０は、外部磁界（図示せず）が印加される場合に軟質磁性材料の層内に誘導される渦電流（図示せず）を少なくとも部分的に抑制する。好ましい実施形態では、間隙は、実質的または完全に空隙である（すなわち、間隙は、隣接する島同士を分離する酸化層１７０以外の材料をほとんどまたはまったく含まない）。
【００２０】
任意の誘電体フィルムを使用することができる。有用なフィルムとしては、例えば、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート及びポリカプロラクトン）、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルイミド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、セルロース誘導体（例えば、酢酸セルロース）及びこれらの組み合わせを含む、熱可塑性誘電体フィルムが挙げられる。誘電体フィルムは、１つ以上の層を含み得る。例えば、誘電体フィルムは、２つ以上の誘電体ポリマー層から作られた複合フィルムを含んでもよい。一部の実施形態では、誘電体フィルムはポリマーフィルムであって、ポリマーフィルムとＥＳＭＭの層とを結合する感圧性接着剤を有するポリマーフィルムを含む。
【００２１】
誘電体フィルムは、高誘電率のフィラーを含んでもよい。例として、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、二酸化チタン、カーボンブラック及び他の既知の高誘電率材料が挙げられる。ナノサイズの高誘電率粒子及び／又は高誘電率共役ポリマーもまた、使用されてもよい。２つ以上の異なる高誘電率材料の混合、又は高誘電率材料と鉄カルボニルなどの軟質磁性材料との混合を使用してもよい。
【００２２】
誘電体フィルムの厚さは、約０．０１ミリメートル（ｍｍ）〜約０．５ｍｍ、好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍ、より好ましくは、０．１〜０．２ｍｍとすることができるが、より薄い厚さやより厚い厚さも使用できる。
【００２３】
有用な導電性軟質磁性材料としては、アモルファス合金又は独国ハーナウのＶａｃｕｕｍｓｃｈｍｅｌｚｅ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．ＫＧが商品名ＶＩＴＲＯＰＥＲＭで販売している）、５５０℃超でアニールするとナノ結晶材料に変態するＦｅＣｕＮｂＳｉＢのようなアモルファス合金、米国ペンシルベニア州レディングのＣａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名パーマロイ（ＰＥＲＭＡＬＬＯＹ）で入手可能な鉄／ニッケル系材料又はその鉄／ニッケル／モリブデン系の仲間であるＭＯＬＹＰＥＲＭＡＬＬＯＹ、日立金属によるＭｅｔｇｌａｓｓ（登録商標）２６０５ＳＡ１などのアモルファス金属薄帯が挙げられる。
【００２４】
ＥＳＭＭは、ナノ結晶鉄系材料を含むことが好ましい。一部の実施形態では、ＥＳＭＭは、限定されるものではないが、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｂ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ｍｇ及びＭｎを含む群から選択される少なくとも１つの金属元素をドープした鉄（Ｆｅ）の酸化物を含み得る。１つの好ましい軟質磁性材料は、Ｖａｃｕｕｍｓｃｈｍｅｌｚｅ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．ＫＧからＶＩＴＲＯＰＥＲＭ  ＶＴ−８００として入手可能なアモルファス軟質磁性薄帯前駆材料を、少なくとも５５０℃でアニールして、ナノスケールの結晶領域を有する構造を形成することによって形成される。
【００２５】
ＥＳＭＭの層は、間隙によって互いに分離されたＥＳＭＭの島を含む。
【００２６】
ＥＳＭＭの島は、例えばプレート及び／又はフレークなどの様々な規則的又は不規則な幾何形状を有することができ、これらはマイクロ又はナノオーダーの寸法とすることができるが、より大きい寸法を用いてもよい。ＥＳＭＭの厚さは、約０．００５ミリメートル（ｍｍ）〜約０．５ｍｍとすることができるが、より薄い厚さやより厚い厚さも使用できる。
【００２７】
導電性軟質磁性材料の層の透磁率は、大部分は、層の材料と間隙の面密度及び深さとによって決まる。ＮＦＣで使用可能な磁気遮断材（例えば、アンテナ用遮断材）を製造するために使用する場合、約８０よりも大きい透磁率を有する導電性軟質磁性材料の層が好ましい。
【００２８】
透磁率の実部は、磁界の伝わりやすさを表し、透磁率の虚部は、磁界の損失の程度を表す。理想的な材料は、高透磁率を呈し、透磁率の損失が小さい材料である。一部の実施形態では、磁気遮断材の透磁率の実部は、相互連結した間隙の網を持たないことを除いて同じ構造を有する同等の磁気遮断材と比べると約１０パーセント以上である。同様に、一部の実施形態では、磁気遮断材の透磁率の虚部は、相互連結した間隙の網を持たないことを除いて同じ構造を有する磁気遮断材の透磁率の虚部の約９０パーセント以下である。
【００２９】
一般的に、間隙はランダム又は擬似ランダムな網で形成されるが、網は規則的（例えば、アレイ）であってもよい。アレイは、例えば、矩形のアレイ又は菱形のアレイとすることができる。相互連結した間隙の網は、ＥＳＭＭの層と、その長さ及び幅に関して、少なくとも実質的に同一面内にあることが好ましい。
【００３０】
一部の実施形態では、間隙の面密度は、約０．００１〜約６０パーセント、好ましくは、約０．０１〜約１５パーセント、より具体的には、約０．０１〜約６パーセントである。本明細書で使用する場合、間隙の面密度は、導電性軟質磁性材料の層の全面積に対する、導電性軟質磁性材料の層におけるすべての間隙の面積の比率を意味し、「面積」の用語は、誘電体フィルムの頂面に対して平行な方向における断面積を意味する。
【００３１】
導電性軟質磁性層における間隙のそれぞれの深さは、層自体の厚さに等しい（すなわち、間隙は、層を貫通して誘電体フィルムまで延びている）ことが好ましいが、一部の実施形態では、間隙の一部又はすべては、導電性軟質磁性層の全厚よりも浅くすることもできる。従って、一部の実施形態では、導電性軟質磁性の複数の島の平均厚さに対する相互連結した間隙の平均深さの比率は、少なくとも０．５、０．６、０．７、０．８又は少なくとも０．９である。
【００３２】
間隙は、外部磁界によってＥＳＭＭの層内に誘導される渦電流を少なくとも部分的に抑制する。この効果の大きさは、導電性軟質磁性材料の層の組成及び厚さ、並びに間隙の網に依存する。
【００３３】
隣接する導電性軟質磁性の島同士の電気接触の可能性を低減するために、エッチングプロセスにより、島の外面の少なくとも一部分（好ましくは、すべて）の上に電気的絶縁（すなわち、誘電体）層が形成される。プロセスは、エッチング液を使用することにより達成される。エッチング液は、一般に、相互連結した間隙の網が生成された後に、所望の厚さの絶縁層を形成するのに適切な時間だけ、導電性軟質磁性層に塗布される。
【００３４】
エッチング液は、導電性軟質磁性層をエッチング（例えば、酸化）できる材料を含むべきである。例示的なエッチング液としては、鉄系材料で使用するために知られるエッチング液（例えば、硝酸、過塩素酸、及び／又は濃硫酸）が挙げられる。これらの中でも、硝酸が好ましい。エッチング液の濃度は、所望のエッチングレートを実現するように調製することができ、例えば、濃縮させてもよいし、希釈した形（例えば、約２０〜約４０重量パーセント）としてもよい。エッチング時間の範囲は、数秒から数分、数時間、または数日である場合もある。
【００３５】
本開示による磁気遮断材は、例えば、感圧性接着剤、ホットメルト樹脂接着剤又は後で硬化させる熱硬化する接着剤（例えば、未硬化のエポキシ樹脂）を使用して、誘電体フィルムにＥＳＭＭの層を積層又は他の方法で結合することにより製造できる。
【００３６】
本開示による磁気遮断材は、一般的に、最終使用電子製品においてシートとして使用されるが、例えば製造装置で使用するために、ロール又はシートの形態で供給することが望ましい場合もある。
【００３７】
積層後、導電性軟質磁性の複数の島を画定する、ＥＳＭＭの層において相互連結した間隙の網が形成される。間隙の網を形成するための適切な技法の例としては、機械的な間隙形成技法（例えば、ＥＳＭＭの層を屈曲、伸張、叩解及び／又はエンボス加工することによる）、切除（レーザー切除、超音波切除、電気的切除及び熱的切除）及び化学的エッチングが挙げられる。
【００３８】
間隙形成の際、ＥＳＭＭの層並びに磁気遮断材の長さ及び／又は幅を伸張することが好ましい。このことは、ＥＳＭＭの隣接する島同士の予期しない電気的接触の低減を促進する。この伸張は、磁気遮断材の長さ又は幅のうちの少なくとも一方において、少なくとも１０パーセント、少なくとも２０パーセント又は少なくとも３０パーセントであることが好ましい。
【００３９】
間隙が形成されたならば、例えば上述のように、無機誘電材料により間隙の少なくとも一部を充填する。
【００４０】
本開示による磁気遮断材は、ＮＦＣ電子デバイスの読み取り距離を伸ばすのに有用である。
【００４１】
ここで図２を参照すると、遠隔の送受信器と近距離無線通信できる例示的な電子製品２００は、基板２１０とアンテナ２２０とを備える。本開示による磁気遮断材１００（図１参照）は、アンテナ２２０と基板２１０との間に配置される。利得を最大にするためには、基板２１０は導電性である（例えば、金属及び／又は導電性材料を含む）。
【００４２】
アンテナ２２０（例えば、導電性ループアンテナ）は、例えば銅又はアルミニウムをエッチングしたアンテナとすることができ、誘電体ポリマー（例えば、ＰＥＴポリエステル）フィルム基板上に配置することができる。アンテナ２２０の形状は、共振周波数が１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）の、例えば、環形、長方形又は正方形の形状とすることができる。寸法は、例えば、約３５ミクロン〜約１０ミクロンの厚さで、約８０ｃｍ２〜約０．１ｃｍ２とすることができる。導電性ループアンテナのインピーダンスの実数成分は、約５Ω未満であることが好ましい。
【００４３】
集積回路２４０は、基板２１０上に配置され、ループアンテナ２２０に電気的に接続される。
【００４４】
例示的な電子デバイスとしては、携帯電話、タブレット及び他の、近距離無線通信を備えたデバイス、無線充電を備えたデバイス、デバイス内又は周囲環境にある導電性金属物体からの干渉を防ぐための磁気遮蔽材料を備えたデバイスが挙げられる。
【００４５】
本開示の選択実施形態
第１の実施形態では、本開示は、導電性軟質磁性材料の層を結合させた基材を備え、導電性軟質磁性材料の層は、間隙（例えば、間隙の相互連結した網）によって互いに分離させた、導電性軟質磁性の複数の島を含み、導電性軟質磁性の複数の島のうちの少なくともいくつかは、隣接する導電性軟質磁性の島から自らを電気的に絶縁する外側絶縁酸化層を有し、間隙は、外部磁界によって導電性軟質磁性材料の層内で誘導される電気的な渦電流を少なくとも部分的に抑制する、磁気遮断材を提供する。
【００４６】
第２の実施形態では、本開示は、第１の実施形態に記載の磁気遮断材を提供し、導電性軟質磁性の複数の島は、ナノ結晶鉄系材料を含む。
【００４７】
第３の実施形態では、本開示は、第１または第２の実施形態に記載の磁気遮断材を提供し、外側絶縁酸化層は、鉄を含有する無機酸化層を含む。
【００４８】
第４の実施形態では、本開示は、第１から第３の実施形態のいずれか１つに記載の磁気遮断材を提供し、導電性軟質磁性の複数の島の平均厚さに対する、相互連結した間隙の平均深さの比率は、少なくとも０．５である。
【００４９】
第５の実施形態では、本開示は、第１から第４の実施形態のいずれか１つに記載の磁気遮断材を提供し、導電性軟質磁性の複数の島は、導電性軟質磁性の複数の島の規則的な２次元アレイを含む。
【００５０】
第６の実施形態では、本開示は、第１から第５の実施形態のいずれか１つに記載の磁気遮断材を提供し、導電性軟質磁性の複数の島は、ランダムなサイズ及び形状とされる。
【００５１】
第７の実施形態では、本開示は、第１から第６の実施形態のいずれか１つに記載の磁気遮断材を提供し、相互連結した間隙の網は、導電性軟質磁性材料の層と同一の広がりを、その長さ及び幅に沿って有する。
【００５２】
第８の実施形態では、本開示は、第１から第７の実施形態のいずれか１つに記載の磁気遮断材を提供し、磁気遮断材の透磁率の実部は、相互連結した間隙の網を持たないことを除いて同じ構造を有する同等の磁気遮断材と比べると約１０パーセント以上である。
【００５３】
第９の実施形態では、本開示は、第１から第８の実施形態のいずれか１つに記載の磁気遮断材を提供し、磁気遮断材の透磁率の虚部は、相互連結した間隙の網を持たないことを除いて同じ構造を有する磁気遮断材の透磁率の虚部の約９０パーセント以下である。
【００５４】
第１０の実施形態では、本開示は、遠隔で生成された磁界と誘導性結合するように適合された電子デバイスであって、本電子デバイスは、
基板と、
基板に結合させたアンテナと、
基板上に配置され、アンテナに電気的に接続された集積回路と、
アンテナと基板との間に配置された、第１の実施形態に記載の磁気遮断材と、
を備える電子デバイスを提供する。
【００５５】
第１１の実施形態では、本開示は、第１０の実施形態に記載の電子デバイスを提供し、アンテナは、ループアンテナを含む。
【００５６】
第１２の実施形態では、本開示は、磁気遮断材を製造する方法であって、
ａ）導電性軟質磁性材料の層を結合させた基材を準備するステップと、
ｂ）導電性軟質磁性材料の層に間隙（例えば、相互連結した網の間隙）を形成して、導電性軟質磁性の複数の島を画定するステップと、
ｃ）導電性軟質磁性の複数の島のうちの少なくともいくつかの上に隣接する導電性軟質磁性の島から自らを電気的に絶縁するのに十分な外側絶縁酸化層を形成するステップと、を含み、
間隙は、外部磁界によって導電性軟質磁性材料の層内で誘導される渦電流を少なくとも部分的に抑制する、磁気遮断材を製造する方法を提供する。
【００５７】
第１３の実施形態では、本開示は、第１２の実施形態に記載の方法を提供し、ステップｃ）は、ステップｂ）で形成された導電性軟質磁性の複数の島を酸化剤に接触させるステップを含む。
【００５８】
第１４の実施形態では、本開示は、第１２または第１３の実施形態に記載の方法を提供し、導電性軟質磁性の島は、ナノ結晶鉄系材料を含む。
【００５９】
第１５の実施形態では、本開示は、第１２から第１４の実施形態のいずれか１つに記載の方法を提供し、外側絶縁酸化層は、鉄を含有する含む無機酸化層を含む。
【００６０】
第１６の実施形態では、本開示は、第１２から第１５の実施形態のいずれか１つに記載の電子デバイスを提供し、相互連結した間隙の網は、導電性軟質磁性材料の層と同一の広がりを、その長さ及び幅に沿って有する。
【００６１】
第１７の実施形態では、本開示は、第１２から第１６の実施形態のいずれか１つに記載の電子デバイスを提供し、ステップｂ）において、相互連結した間隙の網は、導電性軟質磁性材料の層を意図的に機械的に割る（クラッキング）ことによって、少なくとも部分的に形成される。
【００６２】
第１８の実施形態では、本開示は、第１２から第１７の実施形態のいずれか１つに記載の電子デバイスを提供し、ステップｂ）において、相互連結した間隙の網は、導電性軟質磁性材料の層の除去によって、少なくとも部分的に設けられる。
【００６３】
第１９の実施形態では、本開示は、第１２から第１８の実施形態のいずれか１つに記載の電子デバイスを提供し、除去は、レーザー除去、超音波除去、電気的除去及び熱的除去のうちの１つ以上を含む。
【００６４】
第２０の実施形態では、本開示は、第１２から第１９のいずれか１つに記載の電子デバイスを提供し、ステップｂ）は、少なくとも一方向に少なくとも２０パーセントだけ基材を伸張させるステップを含む。
【００６５】
本開示の目的及び利点を、以下の非限定的な実施例によって更に例証するが、これらの実施例で述べられる特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を過度に限定するものとして解釈されるべきではない。
【実施例】
【００６６】
別途記載のない限り、実施例及び本明細書の残りの部分におけるすべての部、百分率、比率等は、重量による。
【００６７】
実施例で使用した材料：独国、ハーナウのＶＡＣＵＵＭＳＣＨＭＥＬＺＥ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．ＫＧからのＶＩＴＲＯＰＥＲＭ８００アモルファス薄帯（ＶＰ８００、Ｆｅ７３．５Ｓｉ１５．５Ｂ７．０Ｎｂ３．０Ｃｕ）、１８ミクロン厚、米国ウィスコンシン州ミルウォーキーのＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｉｎｃ．硝酸７０パーセントＡＣＳグレード、及びＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｉｎｃ．のエタノール、無水、変性。
【００６８】
アニールして割った、導電性軟質磁性材料の薄帯の調製
アモルファスＶＩＴＲＯＰＥＲＭ８００薄帯を、製造元の指示に従って５００℃〜５５０℃でアニールして、アニールしたナノ結晶導電性軟質磁性薄帯の薄帯を準備した。アニールしたＶＰ８００薄帯を、粘着性キャリアライナ上に配置し、伸張させながらロールクラッシャに通すことによって割り、粘着性キャリアライナ上に導電性軟質磁性の島の層が配置された細かく割れた薄帯ＣＲ１を得た。
【００６９】
実施例１
硝酸を使用してＣＲ１をエッチングして、導電性軟質磁性の島のうちの少なくともいくつかの上に、隣接する導電性軟質磁性の島から自らを絶縁するのに十分な外側絶縁酸化層を準備した。エタノール溶液中の様々な濃度の硝酸及び異なる処理時間を評価した。指定された必要な時間だけエッチング液にサンプルを浸漬し、洗浄し、次いで６０℃のオーブンで２分乾燥させた。結果を以下の表１に示す。
【００７０】
【表１】
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【００７１】
ＮＦＣ読み取り距離測定
近距離無線通信（ＮＦＣ）における重要な性能特性は、図３に示すような、遮断材によって金属板から遮蔽され、電力供給されるアンテナと、受動的な応答アンテナとの間の最大読み取り距離である。以下の手順では、３Ａ  Ｌｏｇｉｃｓ  ＮＦＣから入手したＮＦＣリーダキットを使用して、読み取り距離測定を行った。このリーダキットは、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３ＡとＩＳＯ１５６９３との両方のデジタル信号処理プロトコルに準拠し得るように構成されている。ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３Ａデジタル信号処理プロトコルは、短い読み取り距離にわたる高速データ伝送速度を特徴とする。
【００７２】
ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３Ａ及びＩＳＯ１５６９３のデジタル信号処理プロトコルに従って、材料のサンプルを評価した。図３で報告された結果は、各方法に従って評価された、遮断材によって金属板から遮蔽され、電力供給されるアンテナと、受動的な読み取りアンテナとの間の最大ＮＦＣ読み取り距離をミリメートル単位で表す。
【００７３】
上記の特許出願において引用されたすべての参考文献、特許及び特許出願は、一貫してその全文が参照によって本明細書に組み込まれるものとする。組み込まれた参照文献の一部分と本出願の一部分との間に不一致又は矛盾がある場合は、前述の説明の情報が優先されるものとする。前述の説明は、特許請求されている開示を当業者が実施することを可能にするために示されており、特許請求の範囲及びそのすべての均等物によって規定される本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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