JP2004259787A

JP2004259787A - 軟磁性部材、電磁波制御シート及び軟磁性部材の製造方法

Info

Publication number: JP2004259787A
Application number: JP2003046595A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Hashimoto; 康雄橋本; Akira Kakinuma; 朗柿沼; Katsuhiko Wakayama; 勝彦若山; Kazunori Tazaki; 和則田崎; Yasushi Iijima; 康飯島; Tsutomu Cho; 勤長
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】磁界中熱処理を施して誘導異方性を付与する、あるいは微細パターンを形成して形状異方性を付与するといった処理を行なうことなく、ＧＨｚ帯域での高透磁率化を達成すること、さらには硬い基板材料を用いることのない軟磁性部材を得ることを目的とする。
【解決手段】樹脂フィルムと、樹脂フィルム上に形成された下地金属層３と、下地金属層３上に形成された軟磁性金属層４ａとを備えている。軟磁性金属層４ａは、下地金属層３側に他の領域よりもＦｅ濃度が高く飽和磁束密度の大きい領域が形成されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ギガ・ヘルツ（ＧＨｚ）帯域のような高周波域で大きな複素透磁率を示す軟磁性部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報通信機器は小型化・高周波化の傾向にあり、これまでは誘電率を制御した素子の高性能化が図られてきた。一方で、近傍界の電磁波を利用して効率改善を図る場合は、透磁率を利用した高性能化が期待できる。従来、磁性体の透磁率はＧＨｚ帯域においてそれ以下の帯域に比べて一桁のオーダーで小さな値しか示さないことから、透磁率を積極的に利用されることはなく、高周波部品には専ら誘電体が使用されてきた。しかしながら、アンテナを含む高周波部品では、誘電率の利用による特性改善に限界が現れてきており、飛躍的な効率改善を望むことは困難である。
【０００３】
一方、ＧＨｚ帯域といった高周波における透磁率を改善する研究も進められている。
例えば、イオンビームスパッタ法により、基板上に磁性体層と非磁性体層（ＳｉＯ_２）とを交互に積層した構造をなす多層膜がＧＨｚ帯域で優れた複素透磁率を示すことが知られている（千田、永井、石井、道上、ＮＴＴＲ＆Ｄ，Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．５（１９９３），ｐｐ６８９−６９６）。ここで、高透磁率を実現するためには磁歪が小さいほうが有利である。そのために、例えば、Ｆｅ（磁歪：負）とＮｉＦｅ合金（磁歪：正）とを相互拡散させることにより磁歪を小さく制御した磁性体層が提案されている。また、ＣｏＮｂＺｒ膜のように磁歪の小さな膜に磁界中熱処理を施して誘導異方性を付与し、ＧＨｚといった高周波帯域まで高い透磁率を保つ工夫がなされている。なお、異方性は、磁界中熱処理を施す以外に微細パターンを形成することによっても付与することができる（末沢、山口、荒井、島田、田邉、伊藤，日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．２４（２０００）ｐｐ７３１−７３４）。
【０００４】
【非特許文献１】ＮＴＴＲ＆Ｄ，Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．５（１９９３），ｐｐ６８９−６９６
【非特許文献２】日本応用磁気学会誌，Ｖｏｌ．２４（２０００），ｐｐ７３１−７３４
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のＧＨｚ帯域での高透磁率化の手法は、基板上に軟磁性膜を成膜した後に、磁界中熱処理を施して誘導異方性を付与する、あるいは微細パターンを形成して形状異方性を付与することにより、異方性磁界を大きくして高周波化するものである。しかしながら以上の手法は、硬い基板材料を使用する必要があり、さらに異方性を付与するために高価な熱処理や加工を施す必要がある。そのために、形状や価格の制約が厳しく、実用化の障害となる。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、磁界中熱処理を施して誘導異方性を付与する、あるいは微細パターンを形成して形状異方性を付与するといった処理を行なうことなく、ＧＨｚ帯域での高透磁率化を達成すること、さらには硬い基板材料を用いることのない軟磁性部材の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁層と、絶縁層に対向して配置された下地金属層と、下地金属層上に配設された軟磁性金属層と、を備えた軟磁性部材であって、軟磁性金属層の下地金属層側に他の領域よりも飽和磁束密度の大きい領域が形成されていることを特徴としている。
本発明の軟磁性部材は、その軟磁性金属層の下地金属層に近い部分の飽和磁束密度が高いため、軟磁性金属層と下地金属層との磁気結合を強くすることができる。したがって、下地金属層が、軟磁性金属層よりも異方性磁界が大きい材料で構成されていると、軟磁性金属層の異方性磁界を大きくすることができる。ここで、共鳴周波数は異方性磁界の平方根に比例する関係を有しているから、本発明の構成を採用することにより、ＧＨｚ帯域での高透磁率化を達成することができる。この効果を享受するために、本発明の軟磁性金属層における他の領域は、飽和磁束密度の大きい領域よりも透磁率が高い材料で構成されていることが望ましい。
【０００７】
軟磁性金属の典型例としてＦｅを含む合金がある。この合金は、Ｆｅの濃度によってその飽和磁束密度が変動する。具体的には、Ｆｅ濃度が大きいほど飽和磁束密度が大きくなる。ここで、軟磁性金属層が所定組成のＦｅ−Ｎｉ合金から構成されているとすると、所定組成よりもＦｅ濃度の大きい合金領域を下地金属層との間に設ければ、当該領域は所定組成のＦｅ−Ｎｉ合金が存在する領域よりも飽和磁束密度が大きいから、下地金属層と軟磁性金属層との磁気結合を向上させることができる。したがって本発明は、樹脂材料から構成される第１の領域と、第１の領域に対向して配置され、Ｆｅを含み軟磁性を発現する合金から構成される第２の領域と、第１の領域と第２の領域との間に配置され、第２の領域よりも異方性磁界の大きい金属材料で構成される第３の領域と、第２の領域と第３の領域との間に配置され、第２の領域よりＦｅ濃度の高い第４の領域と、を備えることを特徴とする軟磁性部材をも提供する。
本発明の軟磁性部材は、第２の領域と第３の領域との間に第２の領域よりＦｅ濃度の高い第４の領域が配置されているため、第４の領域と第３の領域の磁気的な結合を高くすることができる。
また、本発明の軟磁性部材は、第１の領域が樹脂材料から構成されているため可撓性を有し、種々の機器に配設する場合の取り扱いが容易である。
【０００８】
本発明において第２の領域及び第４の領域を、Ｎｉ及びＣｏの１種又は２種とＦｅとを含む合金から構成することができる。つまり、本発明において、第４の領域が軟磁性を発現することを包含する。その場合であっても、第４の領域のほうが第２の領域よりもＦｅ濃度が大きいことが前提となる。
【０００９】
上記のように、第２の領域及び第４の領域が、Ｎｉ及びＣｏの１種又は２種とＦｅとを含む合金から構成することができるが、さらに第２の領域及び第４の領域が構成元素の一致する合金から構成することができる。例えば、第２の領域及び第４の領域を電解めっきにより形成する場合に、同一のめっき浴を用い、めっき条件を制御することにより第２の領域よりもＦｅ濃度の大きい第４の領域を形成することができる。このとき、第２の領域及び第４の領域は、構成元素の一致する合金により構成される。このように、本発明によれば、１度の電解めっき処理により、構成元素の一致する合金により構成される第２の領域及び第４の領域を形成することができる。ただし、本発明は、第２の領域と第４の領域が異なる構成元素の金属（合金）から構成されていてもよいことは言うまでもない。
【００１０】
後述するように、第４の領域におけるＦｅ濃度が第３の領域に向けて連続的に増加する形態とすることができる。この形態を採用することにより、異方性磁界の大きさを制御して複素透磁率の周波数特性を制御できる。また、軟磁性金属膜表面のＦｅ濃度が相対的に低くくなるため耐食性を改善できる。
本発明の軟磁性部材において、第２の領域及び第４の領域にＮｉ及びＣｏの１種又は２種とＦｅとを含む合金を採用する場合、第３の領域をＮｉ又は所定組成のＮｉ合金から構成することができる。
本発明の軟磁性部材は、第１の領域〜第４の領域を含むユニットを単体として使用することができるし、このユニットを複数積層して使用することもできる。
【００１１】
本発明の軟磁性部材は、例えば携帯電話機の内部に配設されることにより、アンテナから発せられる電磁波の電話機外部への放射効率改善に寄与することができる。したがって、本発明の軟磁性部材は、電磁波制御シートとして成立する。そしてこの電磁波制御シートは、可撓性を有する基体と、基体に支持される導電金属層と、導電金属層に支持されるＦｅ−Ｎｉ系合金からなる軟磁性金属層と、を備え、導電金属層と軟磁性金属層との間に、導電金属層と軟磁性金属層との磁気的な結合を向上させる組成物が介在し、基体の厚さが２５μｍ以下、導電金属層の厚さが１００ｎｍ以下、軟磁性金属層の厚さが１μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の軟磁性部材は、樹脂フィルムに導電性金属膜を形成する工程（ａ）と、導電性金属膜上にＦｅを含む軟磁性金属膜を電解めっきにより形成する工程（ｂ）とを備え、工程（ｂ）において、軟磁性金属膜中の平均濃度よりもＦｅ濃度の高い領域を軟磁性金属膜における導電性金属膜との界面側に形成する軟磁性部材の製造方法によって製造することができる。ここで、軟磁性金属膜のＦｅ濃度が、導電性金属膜との界面位置から離れるにしたがい連続的に減少するように設定された条件で電解めっきを行なうことにより、軟磁性金属膜中の平均濃度よりもＦｅ濃度の高い領域を軟磁性金属膜における導電性金属膜との界面側に形成することができる。例えば、電解めっき時の撹拌条件を連続的に変化させる、あるいは電流密度を連続的に変化させるといった条件で電解めっきを行なう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明にかかる軟磁性部材（電磁波制御シート）の構成例を示す部分断面図である。また、図２〜図５は軟磁性部材を構成する軟磁性金属層の構成例を示す部分断面図である。
図１に示す軟磁性部材１は、樹脂フィルム２と、樹脂フィルム２上に形成された下地金属層３と、下地金属層３上に形成された軟磁性金属層４とから構成される。
絶縁層として機能する樹脂フィルム２は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、メラミン樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリサルフォン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリイミド、ＰＰＳ（ポニフェニレンサルファイド）、フッ素樹脂、シリコーン樹脂を用いることができる。その中で、後述するように積層軟磁性部材の製造過程で熱処理を施す場合には、耐熱性を有する樹脂材料を用いることが望ましい。
【００１５】
軟磁性金属層４は、磁性を示す遷移金属元素のいずれか、あるいは遷移金属元素と他の金属元素とからなる合金により構成することができる。具体的な例としては、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏの１種又は２種を主成分とする合金であり、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、Ｃｏ−Ｎｉ系合金が該当する。これらの中で、飽和磁束密度が１．０Ｔ、さらには１．５Ｔ以上の合金が望ましい。特にこの中で、Ｆｅ含有量が２０〜８０ｗｔ％（望ましくは３０〜７０ｗｔ％、さらに望ましくは４０〜６５ｗｔ％）のＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金及びＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金が望ましい。この組成系の合金は、飽和磁束密度が大きく、異方性制御により異方性磁界を増大させて、共鳴周波数を高周波側へシフトさせるのに有利である。これら合金に１５ａｔ％以下のＮｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｚｒ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｃｏの１種以上を含有することができる。また、軟磁性金属層４をめっき（電解又は無電解）で形成する場合にはＣ及びＳ等の元素を不可避的に含むが、本発明の軟磁性金属層４は、そのような元素の含有を許容する。
【００１６】
軟磁性金属層４は、結晶質合金及び非晶質合金のいずれの態様であっても構わない。非晶質合金としては、Ｃｏ系及びＦｅ系の非晶質合金を用いることができる。また、Ｆｅ系の微結晶合金を用いることも本発明は包含する。微結晶合金は、一般的に、結晶粒径が１０ｎｍ程度の微細な結晶が主体をなす合金として知られている。
軟磁性金属層４は、めっき、真空蒸着法、スパッタリング法等の各種の膜形成プロセスによって作成することができる。これらの膜形成プロセスは、単独で行なうことができる。したがって、めっきのみで軟磁性金属層４を形成することもできるし、蒸着のみで軟磁性金属層４を形成することもできる。もちろん、複数の膜形成プロセスを組み合わせることもできる。めっきは、真空蒸着法、スパッタリング法に比べて低温で膜を形成することができる点で本発明にとって好適である。特に、軟磁性金属層４を樹脂フィルム２上に形成する場合に、樹脂フィルム２に熱的な影響を与えないことが望ましいからである。また、めっきは、スパッタリング法に比べて、所定の厚さの膜を短時間で得ることができるメリットがある。なお、めっきにより軟磁性金属層４を得る場合、めっき浴中に含まれているＳ等の元素が軟磁性金属層４に混入することから、他のプロセスによる軟磁性金属層４との区別ができる。
【００１７】
本発明において、軟磁性金属層４は、下地金属層３に臨む側にＦｅに富む（Ｆｅリッチ）領域が配設されている。
図２は、軟磁性金属層４ａの一構成例を示している。図２に示す軟磁性金属層４ａは、電磁軟鉄層４ａ１とＦｅ−Ｎｉ合金層４ａ２とから構成されており、電磁軟鉄層４ａ１が下地金属層３側に配置されている。Ｆｅ−Ｎｉ合金層４ａ２に比べて電磁軟鉄層４ａ１はＦｅ濃度が多いから、図２に示す軟磁性金属層４ａは、下地金属層３に臨む側にＦｅリッチ領域が設けられていることになる。また、電磁軟鉄（飽和磁束密度：２Ｔ、透磁率：２００）はＦｅ−Ｎｉ合金（例えば、１９ｗｔ％Ｆｅ−８１ｗｔ％Ｎｉ合金の組成で飽和磁束密度：１Ｔ、透磁率：２５００）よりも飽和磁束密度が高いから、図２に示す軟磁性金属層４ａは、下地金属層３に臨む側に他の領域よりも飽和磁束密度の高い領域が設けてある。
【００１８】
本発明において、下地金属層３に臨む側にＦｅリッチ領域、換言すれば他の領域よりも飽和磁束密度の高い領域を設けたことにより、例えば下地金属層３を異方性磁界の大きいＮｉで構成した場合、下地金属層３と軟磁性金属層４（４ａ）の磁気的な結合が強くなり、μ”の広帯域化、あるいは、μ”のピーク値の高周波化などの制御が可能となる。
【００１９】
図３は、軟磁性金属層４ｂの他の構成例を示している。図３に示す軟磁性金属層４ｂは、構成元素の一致する６１ｗｔ％Ｆｅ−３９ｗｔ％Ｎｉ合金層４ｂ１と１９ｗｔ％Ｆｅ−８１ｗｔ％Ｎｉ合金層４ｂ２とから構成されており、６１ｗｔ％Ｆｅ−３９ｗｔ％Ｎｉ合金層４ｂ１が下地金属層３側に配置されている。１９ｗｔ％Ｆｅ−８１ｗｔ％Ｎｉ合金に比べて６１ｗｔ％Ｆｅ−３９ｗｔ％Ｎｉ合金はＦｅ含有量が多いから、図３に示す軟磁性金属層４ｂも、下地金属層３に臨む側にＦｅリッチ領域が設けられていることになる。また、６１ｗｔ％Ｆｅ−３９ｗｔ％Ｎｉ合金（飽和磁束密度：１．６Ｔ、透磁率：１５００）は１９ｗｔ％Ｆｅ−８１ｗｔ％Ｎｉ合金（飽和磁束密度：１Ｔ、透磁率：２５００）よりも飽和磁束密度が高いから、図３に示す軟磁性金属層４ｂは、下地金属層３に臨む側に他の領域よりも飽和磁束密度の高い領域が設けられていることになる。
【００２０】
図４は、軟磁性金属層４ｃの他の構成例を示している。軟磁性金属層４ｃは、５０ｗｔ％Ｆｅ−５０ｗｔ％Ｃｏ合金（所謂、パーメンジュール）層４ｃ１と１９ｗｔ％Ｆｅ−８１ｗｔ％Ｎｉ合金層４ｃ２とから構成されており、５０ｗｔ％Ｆｅ−５０ｗｔ％Ｃｏ合金層４ｃ１が下地金属層３側に配置されている。１９ｗｔ％Ｆｅ−８１ｗｔ％Ｎｉ合金層４ｃ２に比べて５０ｗｔ％Ｆｅ−５０ｗｔ％Ｃｏ合金層４ｃ１はＦｅ濃度が多いから、図４に示す軟磁性金属層４ｃも、下地金属層３に臨む側にＦｅリッチ領域が設けられていることになる。また、５０ｗｔ％Ｆｅ−５０ｗｔ％Ｃｏ合金（飽和磁束密度：２．４Ｔ、透磁率：１０００）は１９ｗｔ％Ｆｅ−８１ｗｔ％Ｎｉ合金（飽和磁束密度：１Ｔ、透磁率：２５００）よりも飽和磁束密度が高いから、図４に示す軟磁性金属層４ｃは、下地金属層３に臨む側に他の領域よりも飽和磁束密度の高い領域が設けてある。
【００２１】
図５は、軟磁性金属層４の他の構成例を示す図であって、下地金属層３との界面からの距離と軟磁性金属層４ｄ中のＦｅ濃度を示すグラフである。図２〜図４に示した例は、組成の異なる２つの金属（合金）層から軟磁性金属層４ａ，４ｂ，４ｃを構成することを前提とした。しかし、図５に示す例は、基本的には単一の軟磁性合金から軟磁性金属層４ｄを構成しつつ、その層の中でＦｅリッチな領域を形成するものである。なお、図５は、軟磁性金属層４ｄにおける下地金属層３の界面からの距離を横軸に、軟磁性金属層４ｄにおけるＦｅ濃度を縦軸とするグラフである。
図５において太い実線はＦｅの平均濃度を示している。図５において細い実線（ｄ１）が軟磁性金属層４ｄ中のＦｅ濃度を示している。図５に示すように、軟磁性金属層４ｄは、下地金属層３との界面におけるＦｅ濃度が最も高く、この界面から離れるにしたがってＦｅ濃度が連続的に減少している。したがって、図５に示す軟磁性金属層４ｄも、下地金属層３に臨む側にＦｅリッチ領域が設けられていることになる。ここで、Ｆｅ−Ｎｉ合金は、Ｆｅ量が多いほど飽和磁束密度が高くなり、下地金属層３に臨む側に他の領域よりも飽和磁束密度の高い領域が設けられている。なお、図５の一点鎖線（ｄ２）で示すように、下地金属層３との界面におけるＦｅ濃度が最も高く、この界面から離れるにしたがってＦｅ濃度が連続的に減少するが、ある位置からＦｅ濃度がほぼ一定になる形態であってもよい。さらに、図５の点線（ｄ３）で示すように、下地金属層３との界面から所定位置までほぼ一定のＦｅ濃度を示し、当該所定位置を過ぎると前記ほぼ一定のＦｅ濃度より低いほぼ一定のＦｅ濃度を示す形態であってもよい。
以上のように、本発明は、軟磁性金属層４ａ、４ｂ、４ｃのようにＦｅ濃度が断続的に変化する形態に限らず、軟磁性金属層４ｄ（ｄ１，ｄ２）のようにＦｅ濃度が連続的に変化する形態をも包含している。また、本発明は、軟磁性金属層４を、Ｆｅ−Ｎｉ合金とＦｅ−Ｃｏ合金の組み合せ、Ｆｅ−Ｎｉ合金とＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の組み合せ等、種々の金属、合金の組み合せによって構成することができるし、軟磁性金属層４ｄのように、実質的に同一の合金によって構成することもできる。
【００２２】
下地金属層３として、軟磁性金属層４よりも保磁力（異方性磁界）が大きい材質を選択することが望ましい。そうすることにより、軟磁性金属層４の異方性磁界を増大させて、ＧＨｚ帯域の強磁性共鳴周波数を大きくできる。その結果、２ＧＨｚ付近のμ’（複素透磁率の実数部分）を増大させ、同時にμ”（複素透磁率の虚数部分）を低減することができる。携帯通信機器が使用する周波数帯域では、μ’が大きくμ”が小さいほど電磁波の放射効率改善効果が大きい。なお、下地金属層３と同様の材質からなる層を、軟磁性金属層４上に形成してもＧＨｚ帯域の透磁率改善効果が望める。軟磁性金属層４がＦｅ−Ｎｉ合金の場合、下地金属層３として純Ｎｉを用いることが望ましい。
【００２３】
下地金属層３は、軟磁性金属層４の異方性磁界を高める他、軟磁性金属層４を電解めっきによって樹脂フィルム２上に形成する場合に必要となる導電層としての役割も果たす。
下地金属層３は、例えば、真空蒸着法、あるいは無電解めっきにより形成することができる。
【００２４】
次に、軟磁性部材１の厚さについて説明する。
樹脂フィルム２の厚さは、５０μｍ以下とする。樹脂フィルム２は、軟磁性部材１の基体として機能するほか、軟磁性部材１を積層した際に軟磁性金属層４同士を絶縁する機能を果たす。しかし、この絶縁層が厚くなると軟磁性金属層４の占積率が低下し、ひいては軟磁性部材１としての透磁率が低下するため５０μｍ以下とする。望ましい樹脂フィルム２の厚さは２５μｍ以下、さらに望ましい樹脂フィルム２の厚さは１０μｍ以下である。もっとも、極端に薄い樹脂フィルム２は製造が困難であるとともに、軟磁性金属層４を形成するための所定の強度を持つことができなくなる。したがって、０．２μｍ以上、あるいは２μｍ以上の厚さとすることが推奨される。なお、本発明に用いられる樹脂フィルム２は可撓性を有しているため、これを含む軟磁性部材１を種々の機器に配設する際の取り扱いが容易である。
【００２５】
軟磁性金属層４は、１μｍ以下の厚さとすることが望ましい。これを超える厚さでは、本発明が対象とする８００ＭＨｚを超える高周波数帯域での渦電流損失が大きくなり、磁性体としての機能が減じてしまうからである。したがって、軟磁性金属層４の厚さは、０．５μｍ以下とすることがさらに望ましい。軟磁性金属層４は、緻密に形成されているのが望ましいため、各種プロセスによって緻密な膜を形成することができる程度の最低限の膜厚を有していることが必要である。なお、軟磁性金属層４の表面に酸化膜が形成されていてもよい。
【００２６】
下地金属層３は、軟磁性金属層４の異方性磁界向上の機能と、電解めっき時には導電層として機能すれば足りるので、１００ｎｍ以下の厚さを有していればよい。なお、下地金属層３と樹脂フィルム２との間には、例えば金属酸化層又は接着剤層が介在してもよい。また、下地金属層３の表面、つまり下地金属層３と軟磁性金属層４との間には金属酸化層が存在していてもよい。電気抵抗の大きな金属酸化層が介在することで、下地金属層３と軟磁性金属層４との間の磁気的結合はやや弱くなるが、膜断面方向の電気抵抗が増大して渦電流を低減する効果がある。金属酸化層の厚さが厚すぎるとめっきが難しくなるので、その厚さを４０ｎｍ以下、望ましくは２０ｎｍ以下、さらに望ましくは１０ｎｍ以下とする。この金属酸化層は、下地金属層３を形成した後に大気に晒すことにより形成することができる。軟磁性金属層４の表面に形成される金属酸化層も同様である。
【００２７】
図１に示した軟磁性部材１は、樹脂フィルム２の片面に下地金属層３及び軟磁性金属層４を形成した例を示している。本発明では、樹脂フィルム２の表裏両面に下地金属層３及び軟磁性金属層４を形成することもできる。
また、図１に示した例では、絶縁層として樹脂フィルム２を用いた例を示したが、本発明は樹脂フィルム２以外の素材を用いることを排除するものではない。例えば、セラミックス材料を絶縁層として用いることもできる。
【００２８】
次に、本発明において、以上で説明した軟磁性部材１を単体で使用することができるし、複数の軟磁性部材１を積層して使用することもできる。以下、軟磁性部材１を複数積層した形態の部材を積層軟磁性部材２０ということにする。
図６は本実施の形態による積層軟磁性部材２０の一例を示す断面図である。図６に示すように、積層軟磁性部材２０は、樹脂フィルム２、下地金属層３及び軟磁性金属層４が交互に積層された断面構造を有している。ここで、積層軟磁性部材２０全体としての厚さは、０．２ｍｍ以下とすることが重要である。前述のように、携帯電話機にシート状の積層軟磁性部材２０を貼り付ける場合には、携帯電話機のサイズに対応する必要があるからである。より望ましい厚さは、０．１５ｍｍ以下、さらには０．１ｍｍ以下である。なお、積層軟磁性部材２０において、樹脂フィルム２、下地金属層３及び軟磁性金属層４からなるユニットの積層の順序が異なる部位がふくまれていてもよい。
【００２９】
図１に示した軟磁性部材１を積層することにより積層軟磁性部材２０を得ることができる。
軟磁性部材１の樹脂フィルム２が絶縁層を構成するので、絶縁層の厚さは５０μｍ以下となる。もっとも、軟磁性部材１を積層する場合に接着剤を層間に介在させると、絶縁層が樹脂フィルム２の厚さより厚くなる場合がある。したがって、接着剤を用いる場合には、絶縁層の厚さが５０μｍ以下となるように樹脂フィルム２の厚さを定める必要がある。このとき、接着剤が樹脂で形成されていると、接着剤層も絶縁層を構成することになる。なお、軟磁性金属層４が表面に露出しないように、最上層の軟磁性金属層４上に絶縁層を配設することができる。
また、積層軟磁性部材２０の表面のいずれか一方に、粘着剤又は両面粘着テープを設けることができる。携帯電話機等の機器に積層軟磁性部材２０を貼り付ける際の便宜のためである。
【００３０】
以下、図７に基づいて、積層軟磁性部材２０を得るのに好適な製造方法を説明する。
図７において、はじめに樹脂フィルム２に、例えば、真空蒸着法により下地金属層３を形成する（図７（ａ））。
下地金属層３を形成した後、例えば電解めっきにより軟磁性金属層４を下地金属層３上に形成することによって、図１に示した軟磁性部材１を得ることができる（図７（ｂ））。
軟磁性部材１を所定の枚数作成し、各軟磁性部材１の樹脂フィルム２と軟磁性金属層４とを対向させた状態で積層することにより、図６に示した積層軟磁性部材２０を得ることができる（図７（ｃ））。
【００３１】
軟磁性部材１同士の接合は、軟磁性部材１間に例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の接着剤を配置して行なうことができる。接着剤の粘度は、１０００ｃＰ以下、望ましくは３００ｃＰ以下、さらに望ましくは２００ｃＰ以下とする。溶剤を加えた接着剤を軟磁性部材１に塗布し、その後接着剤が粘着性を保持する程度まで溶剤を蒸発させ、しかる後に軟磁性部材１を積層する。軟磁性部材１を構成する樹脂フィルム２の静電気により、接着剤を用いることなく積層状態を維持することもできる。この場合、接合強度を向上するために、軟磁性部材１を積層後に、接着剤に浸漬して外周部のみを接着することもできる。また、接着剤層は絶縁層として機能するので、軟磁性金属層４同士を対向させた状態、又は樹脂フィルム２同士を対抗させた状態で積層してもよい。
【００３２】
積層軟磁性部材２０を得た後に、応力緩和熱処理を行なうことにより、磁気特性の向上を図ることもできる。応力緩和熱処理は、例えば軟磁性部材１同士の接合に接着剤を用いた場合には、接着剤の乾燥のための加熱を兼ねて行なうこともできる。応力緩和熱処理を行なう場合には、樹脂フィルム２に耐熱性に優れたポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂又はＰＰＳ（ポニフェニレンサルファイド）樹脂を用いることが望ましい。
また、樹脂フィルム２にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）又はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を使用する場合、加熱処理による収縮応力を利用して誘導異方性を付与することにより、磁気特性の向上を図ることもできる。
また、積層軟磁性部材２０は、温間プレス加工によって、所望する形状に加工することもできる。さらに、切断を行なって、所望する寸法に加工することもできる。
【００３３】
次に、積層軟磁性部材２０を得るための他の製造方法を図８に基づいて説明する。
図８において、はじめに樹脂フィルム２に、例えば、真空蒸着法により下地金属層３を形成する（図８（ａ））。下地金属層３を形成した後、例えば電解めっきにより軟磁性金属層４を下地金属層３上に形成する（図８（ｂ））。ここまでの工程は、図７に示した製造方法と同様である。
次に、軟磁性金属層４上に熱融着のための樹脂層５を形成する（図８（ｃ））。樹脂層５の形成は、塗布、スプレー等の種々の手法で行なうことができる。
樹脂層５を形成した後に、樹脂フィルム２を剥離、除去することにより、下地金属層３、軟磁性金属層４及び樹脂層５とが積層された軟磁性部材１０を得る（図８（ｄ））。下地金属層３に対する樹脂フィルム２の密着強度よりも軟磁性金属層４に対する樹脂層５の密着強度を高くすれば、樹脂フィルム２の剥離は比較的に容易に行なうことができる。
【００３４】
軟磁性部材１０を所定の枚数作成し、各軟磁性部材１０の樹脂層５と下地金属層３とを対向させた状態で積層することにより、積層軟磁性部材２０を得ることができる（図８（ｅ））。
軟磁性部材１０同士の接合は、樹脂層５を用いて行なうことができる。つまり、各軟磁性部材１０の樹脂層５と軟磁性金属層４とを対向させた状態で積層した後に、所定の加熱処理を施して樹脂層５を溶融、硬化させることにより、隣接する軟磁性部材１０同士の接合強度を確保することができる。また、図８では複数の軟磁性部材１０を作成した後にそれらを積層する例を示したが、樹脂フィルム２の剥離及び樹脂層５の形成を連続的に行い、かつシート体を巻回して巻回体を得ることももちろんできる。
なお、以上では樹脂層５を熱融着することによって軟磁性部材１０を接合したが、軟磁性部材１０を樹脂層５の熱圧着による接合を行なうことができる。例えば、樹脂層５としてＰＥＴを選択して１５０〜３００℃程度の温度に加熱した状態で所定の圧力を付与することにより、熱圧着された樹脂層５によって軟磁性部材１０同士を接合することができる。
また、本発明における軟磁性部材１０の接合は、図８に基づいて説明したように、接着剤を用いることもでき、この場合接合時の加熱処理は不要である。
【００３５】
以下本発明をより具体的な例に基づいて説明する。
絶縁層である１３μｍのＰＥＴフィルム上に蒸着法で下地金属層としてＮｉ膜を１９ｎｍ製膜した後、大気開放した。次いで、軟磁性金属層として、Ｆｅを６１ｗｔ％含有するＦｅ−Ｎｉ合金（めっき浴組成）を電解めっきし、軟磁性部材を作製した。なお、電解めっきは下記のめっき液を用い以下の３通りとし、撹拌用のスターラとめっき膜との距離を約２０ｍｍとした。また、めっき膜は各々２００ｎｍの厚さとした。
【００３６】

【００３７】
条件ａ：電流密度…０．８Ａ／ｄｍ^２、弱撹拌…（５ｒｐｍ）
条件ｂ：電流密度…０．８Ａ／ｄｍ^２、強撹拌…（５０ｒｐｍ）
条件ｃ：電流密度…０．８Ａ／ｄｍ^２と０．５Ａ／ｄｍ^２を切り換え、強撹拌…
（５０ｒｐｍ）
【００３８】
条件ａで得られた軟磁性部材の断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察したところ、Ｆｅ−Ｎｉ合金（軟磁性金属層）は結晶粒径３０ｎｍ程度の微細結晶から構成されることがわかった。
また、条件ａ〜ｃで得られた軟磁性部材のＦｅ−Ｎｉ合金めっき層（軟磁性金属層）におけるＮｉ蒸着層（下地金属層）との界面からの距離とＦｅ濃度の関係を図９に示す。なお、組成分析は電子線回折によって行った。条件ａによるＦｅ−Ｎｉ合金めっき層は、Ｎｉ蒸着層との界面近傍に近づくほどＦｅ濃度が高くなる。しかし、Ｎｉ蒸着層との界面から離れるにしたがってＦｅ濃度は低くなり、Ｎｉ蒸着層の界面から約１００ｎｍ以上離れるとほぼ一定値に落ち着く傾向にある。Ｆｅ−Ｎｉ合金膜の平均組成である６１ｗｔ％−Ｎｉと比べると、Ｎｉ蒸着層の界面から約１００ｎｍ以下の範囲では前記平均組成よりもＦｅ濃度が高くなっている。このように、条件ａによると、下地金属層の側にＦｅリッチ領域が形成されることがわかる。このＦｅリッチ領域は他の領域よりも飽和磁束密度が高い。
これに対して、条件ａよりも強く撹拌を行った条件ｂによるＦｅ−Ｎｉ合金めっき層では、Ｆｅ濃度にほとんど変化が見られなかった。
また、電流密度を切り換える条件ｃによるＦｅ−Ｎｉ合金めっき層は、電流密度が０．８Ａ／ｄｍ^２のときにはＦｅ濃度が高く、電流密度が０．５Ａ／ｄｍ^２のときにはＦｅ濃度が低くなる。条件ｃでは、当初に０．８Ａ／ｄｍ^２の電流密度としたため、下地金属層の側にＦｅリッチ領域が形成される。
なお、本実施例では、組成分析を電子線解析によって行なった。そのために、下地金属層と軟磁性金属層との界面の分析結果は下地金属層のＮｉを含む値となったため、図９からはその値を除外している。
【００３９】
図１０に条件ａ〜ｃによる軟磁性部材の複素透磁率の虚数成分（μ”）の周波数特性を示す。ここで、μ”のピーク値が高周波側にあるほど共鳴周波数が高いことを意味している。図１０より明らかなように、条件ａによる軟磁性部材は条件ｂ及び条件ｃによる軟磁性部材よりもμ”のピーク値が高周波側にあることがわかる。これは、条件ａによる軟磁性部材は、軟磁性金属層における下地金属層との界面付近がＦｅリッチであるために飽和磁束密度の大きな領域が形成されており、Ｆｅ−Ｎｉ合金よりも磁気異方性の大きな下地金属層（Ｎｉ）との磁気的結合が強くなっているためと解される。また、条件ｃによる軟磁性部材は、μ”のピークが２山となり、μ”の広帯域化が達成されることがわかる。
【００４０】
なお、以上の実施例では、軟磁性部材が単体の場合について説明したが、軟磁性部材を複数積層した積層軟磁性部材であっても同様な効果を得ることができる。また、以上の例では電気めっき時の撹拌条件により軟磁性金属層の下地金属層との界面付近をＦｅリッチとしたが、電解めっき時の電流密度を制御、具体的には電流密度を低下させることによっても図９の条件ａと同様のＦｅ濃度分布を得ることができる。さらに、以上の例では、Ｆｅ濃度が連続的に変化する例を示したが、図２、図３に示すように、Ｆｅ濃度が断続的に変化してもよいことは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁界中熱処理を施して誘導異方性を付与する、あるいは微細パターンを形成して形状異方性を付与するといった処理を行なうことなく、ＧＨｚ帯域での高透磁率化を達成すること、さらには硬い基板材料を用いることのない軟磁性部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる軟磁性部材（軟磁性シート）の構成例を示す部分断面図である。
【図２】図１に示した軟磁性部材を構成する軟磁性金属層の構成例を示す部分断面図である。
【図３】図１に示した軟磁性部材を構成する軟磁性金属層の他の構成例を示す部分断面図である。
【図４】図１に示した軟磁性部材を構成する軟磁性金属層の他の構成例を示す部分断面図である。
【図５】図１に示した軟磁性部材を構成する軟磁性金属層の他の構成例を示す部分断面図である。
【図６】図１に示した軟磁性部材を複数積層した積層軟磁性部材の構成を示す部分断面図である。
【図７】図６に示した積層軟磁性部材の製造方法を示す図である。
【図８】図６に示した積層軟磁性部材の他の製造方法を示す図である。
【図９】実施例の条件ａ〜ｃで作成した軟磁性部材のＦｅ−Ｎｉ合金の、下地金属層との界面からの距離とＦｅ濃度との関係を示す図である。
【図１０】実施例の条件ａ〜ｃで作成した軟磁性部材の複素透磁率の虚数成分（μ”）の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１０…軟磁性部材、２…樹脂フィルム、３…下地金属層、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…軟磁性金属層、４ａ１…電磁軟鉄層、４ａ２…Ｆｅ−Ｎｉ合金層、４ｂ１…６１ｗｔ％Ｆｅ−３９ｗｔ％Ｎｉ合金層、４ｂ２，４ｃ２…１９ｗｔ％Ｆｅ−８１ｗｔ％Ｎｉ合金層、４ｃ１…５０ｗｔ％Ｆｅ−５０ｗｔ％Ｃｏ合金層、５…樹脂層、２０…積層軟磁性部材

Claims

絶縁層と、
前記絶縁層に対向して配置された下地金属層と、
前記下地金属層上に配設された軟磁性金属層と、を備えた軟磁性部材であって、
前記軟磁性金属層は、
前記下地金属層側に他の領域よりも飽和磁束密度の大きい領域が形成されていることを特徴とする軟磁性部材。
前記下地金属層は、前記軟磁性金属層よりも異方性磁界が大きい材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の軟磁性部材。
前記他の領域は、前記飽和磁束密度の大きい領域よりも透磁率が高い材料で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の軟磁性部材。
樹脂材料から構成される第１の領域と、
前記第１の領域に対向して配置され、Ｆｅを含み軟磁性を発現する合金から構成される第２の領域と、
前記第１の領域と前記第２の領域との間に配置され、前記第２の領域よりも異方性磁界の大きい金属材料で構成される第３の領域と、
前記第２の領域と前記第３の領域との間に配置され、前記第２の領域よりＦｅ濃度の高い第４の領域と、を備えることを特徴とする軟磁性部材。
前記第２の領域及び前記第４の領域が、Ｎｉ及びＣｏの１種又は２種とＦｅとを含む合金から構成されることを特徴とする請求項４に記載の軟磁性部材。
前記第２の領域及び前記第４の領域が、構成元素の一致する合金から構成されることを特徴とする請求項５に記載の軟磁性部材。
前記第４の領域におけるＦｅ濃度が、前記第３の領域に向けて連続的に増加することを特徴とする請求項６に記載の軟磁性部材。
前記第３の領域が、Ｎｉ又はＮｉ合金から構成されることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の軟磁性部材。
前記第１の領域〜第４の領域からなるユニットが複数積層されたことを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の軟磁性部材。
可撓性を有する基体と、
前記基体に支持される導電金属層と、
前記導電金属層に支持されるＦｅ−Ｎｉ系合金からなる軟磁性金属層と、を備え、
前記導電金属層と前記軟磁性金属層との間に、前記導電金属層と前記軟磁性金属層との磁気的な結合を向上させる組成物が介在し、
前記基体の厚さが２５μｍ以下、前記導電金属層の厚さが１００ｎｍ以下、前記軟磁性金属層の厚さが１μｍ以下であることを特徴とする電磁波制御シート。
樹脂フィルムに導電性金属膜を形成する工程（ａ）と、
前記導電性金属膜上に、Ｆｅを含む軟磁性金属膜を電解めっきにより形成する工程（ｂ）とを備え、
前記工程（ｂ）において、
前記軟磁性金属膜中の平均濃度よりもＦｅ濃度の高い領域を前記軟磁性金属膜における前記導電性金属膜との界面側に形成することを特徴とする軟磁性部材の製造方法。
前記軟磁性金属膜のＦｅ濃度が、前記導電性金属膜との界面位置から離れるにしたがい連続的に減少するように設定された条件で前記工程（ｂ）を行なうことを特徴とする請求項１１に記載の軟磁性部材の製造方法。