JP2007027687A - 低損失複合磁性シート - Google Patents

Abstract

【課題】加工時の破れや割れがなく、厚み変動の少なく、しかもループアンテナに重ねた場合に通信距離が改善される低損失複合磁性シートを提供する。
【解決手段】低損失複合磁性シート１６によれば、結合剤によって軟磁性粉末が結合されていることから、その結合剤の弾性変形により加工時の破れや割れがなく、また何らかの負荷が局部的にかかっても弾性復帰力により厚み変動がなく、しかも、軟磁性粉末の合金組成によって低損失複合磁性シート１６に低損失特性が得られるので、ループアンテナ２０に重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣカード、無線タグなどの基材シート或いはそれに貼り着けるためのシート等として利用可能な可撓性を有する低損失複合磁性シートに関するものである。

非接触で電子情報を通信することが可能な比較的薄いシート状の無線通信情報媒体が知られている。たとえば、ＩＣカード、無線タグなどがそれである。このようなシート状の電子情報媒体は、通常、アンテナとそれに接続されたＩＣチップとをシート内に備えており、学生証、社員証、電子マネー、貯金カード、タクシーチケット、クレジットカードなどの用途に用いられている。

通常、上記電子情報媒体は１０〜３０ＭＨｚの周波数帯の電波が通信に用いられることが多いが、その通信距離を改善するために、シート全体の透磁率を可及的に高くすることが望まれる。このため、フェライト粉などの高透磁率材料を焼結したフェライト板から成るループアンテナ用積層体が提案されている。たとえば特許文献１に記載されたものがそれである。このようなループアンテナ用積層体は、交流磁界をフェライト板内に集中させることができるため、読取装置の検知範囲内ではＩＣカードの読み取りを確実に行わせ、且つ検知範囲外への不要電磁波の漏れを低減できる利点がある。しかしながら、フェライト板はフェライト粉の焼結体であることから、コスト高であるだけでなく、落下によって割れが発生するおそれがあった。

これに対し、ポリマーのような樹脂結合剤に軟磁性金属粉末を含有させたフレキシブルシート状の複合磁性シートを上記フェライト板に換えて用いる非接触型ＩＣカードリーダが提案されている。この複合磁性シートは、ＩＣカードそのものではなく、そのＩＣカード内の電子情報を読み取るための板状のものではあるが、打ち抜き加工が容易となって製造コストが低くなり、落下させたとしても破損のおそれがなく、軽量となる利点がある。
特開２００１−０２４４２５号公報 特開２００２−２９８０９５号公報

しかし、上記特許文献２に記載の構成をＩＣカードなどの複合磁性シートに適用し得たとしても、強度が充分に得られないときには、打ち抜き等の加工時に破れや割れが発生する不都合があった。また、伸びが大きいときには、何らかの負荷が局部的にかかると、その分だけ厚みが薄くなって厚み変動が大きくなり、使用上の問題が発生するおそれがあった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであって、その目的とするところは、加工時の破れや割れがなく、厚み変動の少ない、しかもループアンテナに重ねた場合に通信距離が改善される低損失複合磁性シートを提供することにある。

本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、アトマイズ法により製造された軟磁性粉末および弾性結合剤を混合してシート状に成形するとともに、その軟磁性粉末の合金成分は、Ｆｅ基であって、添加元素として少なくともＳｉおよびＣｒを含み、且つそれらＳｉおよびＣｒの割合を所定の範囲内とすると、加工時の破れや割れがなく、厚み変動も無く、損失が低下して通信距離が改善されることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて為されたものである。

すなわち、前記目的を達成するために、本発明の低損失複合磁性シートの要旨とするところは、軟磁性粉末および結合剤を含む可撓性の低損失複合磁性シートであって、（ａ）その軟磁性粉末はアトマイズ法により製造されたものであり、（ｂ）その軟磁性粉末の合金成分は、Ｆｅ基であって、添加元素として少なくともＳｉおよびＣｒを含み、（ｃ）そのＳｉは３乃至９重量％、Ｃｒは１乃至５重量％であって、それらＳｉおよびＣｒの合計が５乃至１２重量％の範囲内であることを特徴とするものである。

上記のように構成された本発明の低損失複合磁性シートによれば、結合剤によって軟磁性粉末が結合されていることから、その結合剤の弾性変形により加工時の破れや割れがなく、また何らかの負荷が局部的にかかっても弾性復帰力により厚み変動がなく、しかも、軟磁性粉末の合金組成によって低損失特性が得られるので、ループアンテナに重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。

上記において、Ｓｉが３重量％を下まわると複素式で表される透磁率μ（＝μ′＋ｊμ″）の実数部μ′が低くなり、９重量％を上回ると透磁率の実数部μ′が低くなる。また、Ｃｒが１重量％を下まわると、耐食性が不十分となり、５重量％を上回ると透磁率の実数部μ′が低くなる。また、ＳｉおよびＣｒの合計が５重量％を下まわると耐食性が不十分となり、１２重量％を上回ると透磁率の虚数部μ″が大きくなる。すなわち、透磁率の実数部μ′はＳｉが３〜９重量％の範囲内で相対的に高い値を示す傾向があり、透磁率の虚数部（損失を示す）μ″はＦｅに近づくほど小さく、添加元素が多くなるほど大きくなるのである。

ここで、好適には、前記軟磁性粉末は１５以上の偏平度を有するものである。このようにすれば、低損失複合磁性シートの透磁率が高められるので、ループアンテナに重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。

また、好適には、前記軟磁性粉末は、酸化膜或いは燐酸化合物膜からなる表面被膜を有するものである。このようにすれば、低損失複合磁性シートに含まれる軟磁性粉末の耐食性が高められる。

また、磁気特性は、金属粉末の容積％（容積割合）が高く且つ相対密度が高いほど高められる。但し、金属粉末が６５容積％を超えると、金属粉末間をつなぎとめる結合剤（ゴム成分）が不足して保形性が劣化するので割れや破れが発生し、場合によってはシート化加工が不可能となる。すなわち、相対密度が高くともすなわち残留空気量が少なくとも金属の配合比率が低いと、金属粉末間の距離が大きくなるため、磁気特性が低くなるのである。

また、好適には、前記軟磁性粉末は、５０乃至６５容積％の割合で前記樹脂結合剤に混合されているものである。このようにすれば、低損失複合磁性シートの透磁率が高められるので、ループアンテナ２０に重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。また、結合剤としてゴムやエラストマーが用いられても低損失複合磁性シートの機械特性が改善される。

また、好適には、前記軟磁性粉末と結合剤との混合物であるコンパウンドが圧延ロールによりシート化され、７５％以上の相対密度を有するものである。このようにすれば、低損失複合磁性シートの組織が緻密となって透磁率が高められるので、ループアンテナに重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。

また、好適には、前記結合剤は、ゴム或いはエラストマーを含む少なくとも１種類以上の物質から成る弾性結合剤である。このようにすれば、製造工程中の打ち抜き等の加工時においても低損失複合磁性シートの破れや破損が好適に防止される。

また、好適には、上記のいずれかの低損失複合磁性シートと、所定回数巻回された線状導電体から成るループ状アンテナとそのループ状アンテナに接続されたＩＣチップとを支持する基体シートとが相互に積層されることによりシート状無線通信情報媒体が構成される。このようにすれば、シート状無線通信情報媒体の通信距離が好適に改善される。また、付近に金属が存在する場所に接地されても、その金属の表面に渦電流が発生することが抑制され、シート状無線通信情報媒体の通信が効率的に可能となる。

また、更に好適には、前記軟磁性粉末に添加元素として含まれるＳｉは７乃至９重量％、Ｃｒは１乃至３重量％であり、偏平状粉末の特性としてその偏平度が１５乃至６５、保磁力が７５０／π乃至２０００／π（Ａ／ｍ）である。このようにすれば、耐食性と透磁率の虚数部μ″とのバランスがよく、ループアンテナに重ねた場合に通信範囲が更に好適に改善される。

また、好適には、互いに直交する偏平度Ｓを示す直線と保磁力Ｈを示す直線とで張られる平面座標において、前記軟磁性粉末の偏平度Ｓおよび保磁力Ｈ（Ａ／ｍ）は、Ｓ＝６５、Ｓ＝１５、Ｓ＝（π／１０）Ｈ−６０、Ｓ＝（π／１０）Ｈ−１３５の４直線によって成される平行四辺形内の値である。このようにすれば、シート状無線通信情報媒体の通信距離が更に好適に改善される。

また、好適には、前記軟磁性粉末の磁歪定数は−１００×１０^-6乃至１００×１０^-6の範囲内である。このようにすれば、低損失複合磁性シートの透磁率が高められるので、ループアンテナに重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。

また、好適には、通信に用いられる電波の周波数が１０乃至２０ＭＨｚの範囲内であるシート状無線通信情報媒体と一体的に設けられて用いられるものである。このようにすれば、一般的なＩＣタグやＩＣチップなどのシート状無線通信情報媒体において、加工時の破れや割れがなく、厚み変動の少ない、しかもループアンテナに重ねた場合に通信距離が改善される低損失複合磁性シートを提供することができる。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は簡略化されており、それら各部の寸法等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、シート状無線通信情報媒体の一例であるＩＣカード１０の構成を説明するために一部を剥離させて示す斜視図であり、図２はそのＩＣカード１０の一部を拡大して示す断面図である。ＩＣカード１０は、通常、横方向寸法が８５．４６ｍｍ程度、縦方向寸法が５３．９２ｍｍ程度、厚み寸法が０．７６ｍｍ程度の大きさを備えている。

ＩＣカード１０は、全体としてある程度の可撓性を備えたものであり、裏面シート１２、基体シート１４、低損失複合磁性シート１６、表面シート１８が順次積層され、且つ熱圧着或いは接着剤などによって相互に固着された状態で構成されている。上記裏面シート１２および表面シート１８は、たとえば所定の文字やデザインのカラー印刷が施された０．１〜０．２ｍｍ程度の厚みの樹脂製の化粧用製外装シートであり、互いに固着された低損失複合磁性シート１６および表面シート１８の裏面（下面）および表面（上面）にそれぞれ貼り着けられている。

基体シート１４は、たとえば高密度ポリエチレン樹脂等のような可撓性ではあるが比較的剛性の高いシート状樹脂から構成された０．２〜０．４ｍｍ程度の厚みのものであり、その一面（表面）の外周部において、導電体ペーストを用いた印刷配線、細い銅線などの導電線が所定の矩形パターンに巻回されることにより構成されたループアンテナ２０が固着されているとともに、そのループアンテナ２０の端子が接続されたＩＣチップ２２がループアンテナ２０の内周側に固着されている。

このループアンテナ２０およびＩＣチップ２２は、通信に使用するキャリヤ周波数たとえば１０乃至３０ＭＨｚ、好適には１０乃至２０ＭＨｚ、国際標準化委員会で規格された帯域に従う場合は１３．５６ＭＨｚで共振するように、そのＬおよびＣが決定されている。この場合、通常、ループアンテナ２０は３乃至４ターンで構成される。

低損失複合磁性シート１６は、上記ＩＣチップ２２を収容するための貫通穴２４を備えて上記基体シート１４の一面に積層されている。この低損失複合磁性シート１６は、ＩＣカード１０の厚みを調整する機能だけでなく、軟磁性粉末を比較的高い割合で含む結合剤から成るものであり、軟磁性粉末の合金組成によって高透磁率を有しているため、ループアンテナ２０に重ねられる結果、通信範囲を好適に改善する機能を有している。

上記軟磁性粉末は、たとえばレーザ回折式粒度分布測定で体積平均粒径Ｄ５０が３０〜６０μｍであって、アスペクト比すなわち偏平度（＝長径／厚み）が比較的高く少なくとも１５以上、好適には１５乃至６５である偏平形状粉末（偏平状の粒子）であり、低損失複合磁性シート１６中において５０乃至６５容積（ｖｏｌ．）％の配合比率で含まれる。また、好適には、かかる軟磁性粉末の保磁力は７５０／π（Ａ／ｍ）乃至２０００／π（Ａ／ｍ）の範囲内、磁歪定数は−１００×１０^-6乃至１００×１０^-6の範囲内である。この軟磁性粉末は、Ｆｅ基であって、Ｆｅ以外の元素として少なくともＳｉおよびＣｒを含む合金、たとえばＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金から成り、Ｓｉの割合は３重量％以上且つ９重量％以下、好適には７重量％以上且つ９重量％以下である。また、Ｃｒの割合は１重量％以上且つ５重量％以下、好適には１重量％以上且つ３重量％以下である。また、それらＳｉおよびＣｒの合計が５重量％以上且つ１２重量％以下の範囲で含まれる。すなわち、残部は８８乃至９５重量％のＦｅであるが、添加元素等がその残部に含まれる場合もある。

また、上記結合剤としては、たとえば、ジエン系ゴム（スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなど）、オレフィン系ゴム（ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴムなど）、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴムなどの合成ゴム或いはエラストマーなど、常温硬化状態でも弾性を有する弾性結合剤が用いられる。上記複数種類の合成ゴム或いはエラストマーから選択された２種以上の材料が混合されたものでもよく、必要に応じて、炭酸カルシウム等のフィラーや添加剤が含まれる。

図３は、上記低損失複合磁性シート１６の製造工程を含むＩＣカード１０の製造工程を説明する図である。図３において、Ｐ１乃至Ｐ５は軟磁性金属粉加工工程に相当し、Ｐ６乃至Ｐ８はシート化工程に相当し、Ｐ９乃至Ｐ１１は組立仕上工程に相当する。

溶融工程Ｐ１では、軟磁性金属である前記Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金を得るための所定のＦｅ原料、Ｓｉ原料、およびＣｒ原料が坩堝に投入されて溶融され、溶湯が生成される。金属粉末生成工程Ｐ２では、よく知られた方法により上記溶湯から軟磁性金属粉が生成される。たとえば、水アトマイザーを用いて環状ノズルから噴射された噴射水中に溶湯が落下させられることにより粒子化される。図４はその水アトマイザーの要部を説明する図である。図４において、タンデシュ２５の底に設けられた５ｍｍ以下の注湯ノズル径から１７００℃以下の温度の溶融合金ＭＭが流されて細い流れが形成される。そして、その細い流れが通過する環状のノズル２６が設けられ、その細い流れの周囲から溶融合金ＭＭに向かって水が上記ノズル２６から所定の圧力および水量で吹きつけられ、その水のジェット噴射のエネルギで溶湯ＭＭが粉粒化されて凝固させられる。

続いて、偏平化処理工程Ｐ３では、たとえばアトライターボールミルによるアトライタ処理を用いて、上記軟磁性金属粉末がその偏平度（＝長径／厚み）が平均値で１５以上、好適には１５乃至６５の範囲内となるまで偏平粒子化され、たとえば体積平均粒径Ｄ５０が３０〜６０μｍ以下のものに適宜分級される。そして、必要に応じて焼鈍工程Ｐ４および被膜処理工程Ｐ５が行われる。焼鈍工程Ｐ４では所定の特性を得るための焼鈍処理が行われる。被膜処理工程Ｐ５では、必要に応じてたとえば酸化膜、燐酸化合物膜などに代表される非良導性被膜が上記軟磁性金属粉末の表面に施される。

次いで、調整工程Ｐ６では、前記低損失複合磁性シート１６を構成する材料すなわち、上記軟磁性金属粉末、結合剤が所定の配合割合となるように秤量された後に、よく知られたニーダーを用いて混練され、シート原料となるコンパウンドが調整される。シート化工程Ｐ７では、そのコンパウンドが分出し圧延（粗圧延）された後で、さらにカレンダー圧延（精密圧延）されることにより、たとえば５００μｍ程度の厚さのシート状に圧延され、ロール状に巻回される。架橋工程Ｐ８では、加熱ローラ等による熱プレスを用いて圧縮され且つ加熱されることにより、シートに含まれる結合剤の架橋処理が行われて低損失複合磁性シート１６が得られる。

続くラミネート工程Ｐ９では、上記低損失複合磁性シート１６に加えて、他の工程で得られた裏面シート１２、基体シート１４、および表面シート１８が図１に示す順序で積層され、且つ必要に応じて加熱された状態で、加圧ロータ等のよく知られた加圧装置により押圧されることにより相互に圧着或いは接着され、適当な長さのシート状に切断される。打抜工程Ｐ１０では、図１に示すカード状となるように打抜き用金型を用いて所定の寸法に打ち抜かれる。そして、検査工程Ｐ１１において種々の項目の検査が行われることにより、ＩＣカード１０が得られる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図５は、電子情報端末或いは電子機器の一例である携帯電話機４０に前記低損失複合磁性シート１６が用いられた例を示すために、その携帯電話機４０の構成を説明する斜視図である。図５では、携帯電話機４０の裏面カバー４２が取り外され、内部に密着状態で順次積層された状態で収容されているバッテリ金属ケース４４、低損失複合磁性シート１６、およびシート状無線通信情報媒体であるＲＦＩＤタグ４６を分離させた状態で示している。ＲＦＩＤタグ４６は、ループアンテナ４８およびそれに接続されたＩＣチップ５０を備え、たとえば図示しない質問器から発信されたキャリヤ周波数が１３．５６ＭＨｚ帯の質問波を受信すると同時に、所定の返信信号で変調した応答波を返信する。

図６は、前記低損失複合磁性シート１６が外側に重ねられた状態で適用される例を示す図である。図６において、シート状無線通信情報媒体であるＩＣカード５２は、前記ＩＣカード１０に対して低損失複合磁性シート１６が内部に備えられていない点の他は同様に構成されている。このＩＣカード５２の裏面には、低損失複合磁性シート１６と必要に応じて金属板５４とが重ねられた状態で利用される。

以下、本発明者等が低損失複合磁性シート１６に含まれる軟磁性金属粒子の成分およびその配合割合を確認するために行った実験例を説明する。本実験では、以下に示す偏平化処理条件で偏平化されるとともに燐酸被膜処理が施された図８に示すように７種類の材質（試験粉末）を用い、図８に示す添加元素ＳｉおよびＣｒの割合（ｖｏｌ．％）および軟磁性金属粉末の配合比率（容積％）で、以下に示す条件でシート化処理して１１種類の試験片（低損失複合磁性シート）を作成し、以下に示す条件で評価した。図８は、その評価結果を示している。

［偏平化処理条件］
・アトライタ処理
・ボール：２５０ｋｇ
・有機溶剤量：３８．８リットル
・粉末量：１５ｋｇ

［シート化処理条件］
・配合：塩素化ポリエチレン
・金属量：６０vol.％
・ニーダー混練
・分出圧延
・５００μｍ厚みまでカレンダー圧延

［評価方法］
（１）偏平度（アクペクト比）測定
・偏平度は、粒径／厚みから平均的（Ｎ＝５０）に算出。
・厚み測定は、樹脂に埋め込んだ後に研磨してスケール付光学顕微鏡により観察測定。
・粒径測定は、レーザー式粒度分布計で平均粒径を測定。
（２）透磁率測定
・透磁率μ′、μ″の測定は、インピーダンスアナライザを用いて１ターン法により測定。
（３）実機試験（通信距離試験）
・ソニー社製の「フェリカリーダライタ評価キット」ＲＣ−Ｓ４４０Ｃを用い、図７に示すようにＩＣカード５２と金属板５４との間に低損失複合磁性シート１６を介挿した状態でそのＩＣカード５２とリーダ／ライタ３４のアンテナ３０との間で通信を行い、通信回数１００回中９９回以上正常応答できるときの最長距離を通信距離とした。上記の状態は、前述のＩＣカード１０の表面側を金属板５４に接触させた状態と等価である。
（４）耐食性評価
・８５℃、８５％、２５０時間の高温高湿試験を行った後で、発錆の有無を観察した。○印は発錆なし、△印は一部発錆、×印は発錆ありを示す。
（５）引張試験
・加硫ゴムの引張試験「ＪＩＳ−Ｋ６２５１」に準拠
・試験片形状：ダンベル３号
・試験速度：５００ｍｍ／ｍｉｎ

図８において、No.1の試験片に示すように、軟磁性合金における添加元素の合計が１４ｗｔ％である場合は、透磁率の損失分すなわち複素表現した透磁率μ（＝μ′＋ｊμ″）の虚部透磁率μ″が高くシート状試験片に渦電流が発生し、その渦電流により交流磁界が相殺されることから通信距離５０ｍｍしか得られない。No. 2 の試験片に示すように、軟磁性金属粉末にＡｌおよびＣｒが含まれない場合は、耐食性の評価が×印となり充分な耐食性が得られない。したがって、軟磁性金属粉末には、ＳｉおよびＣｒが含まれることが必要である。また、図８において、No.7の試験片に示すように、配合比率が４０％となると、伸びが大きいことから打ち抜き等の加工時に加えられる局所的な張力に影響されてシート状試験片の厚みが安定せず、安定した磁気的特性性能が得られない。また、図８において、No.8の試験片に示すように、試験片の相対密度が５０％である場合は、通信距離が６２ｍｍしか得られないだけでなく、引張強さが１．２ＭＰａしか得られず強度不足であることから、加工時の破れや割れ等の破損が発生し、歩留りが得られない。

これに対し、No.3、No.4、No.5、No.6、No.9、No.10、No.11の試験片では、通信距離は８９ｍｍ以上であり、耐食性は△印または○印で高く、引張強さは２．３ＭＰａ以上で高く、伸びは１４以下であるため、充分な機械的性質および磁気的性質が得られる。これらの試験片のような充分な機械的性質および磁気的性質を得るためには、シート状試験片の相対密度は７５以上好ましくは８０以上で高いほどよく、そのシート状試験片に含まれる軟磁性粉末の合金粒子は１５以上の高いアスペクト比すなわち偏平度（＝長径／厚み）を有する偏平形状の粒子であり、シート状試験片中において５０乃至６５容積（ｖｏｌ．）％の配合比率で含まれる必要がある。また、その軟磁性粉末は、Ｆｅ基であって、Ｆｅ以外の元素として少なくともＳｉおよびＣｒを含む合金すなわちＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金から成り、Ｓｉが３重量％以上且つ９重量％以下、Ｃｒが１重量％以上且つ５重量％以下であって、それらＳｉおよびＣｒの合計が５重量％以上且つ１２重量％以下の範囲で含まれる必要があると考えられる。

また、図９は、本発明者等が低損失複合磁性シート１６に含まれる軟磁性金属粒子の成分およびその配合割合等を確認するために行った他の実験例を説明する図である。本実験では、上述した図８に示す実験と同様、以下に示す偏平化処理条件で偏平化され且つ燐酸被膜処理が施されるとともに、アトライタ処理後に焼鈍処理が施された図９に示すように６種類の材質（試験粉末）を用い、軟磁性粉末の偏平度および保磁力（Ａ／ｍ）等を変化させて、以下に示す条件でシート化処理して１９種類の試験片（低損失複合磁性シート）を作成し、以下に示す条件で評価した。図９は、その評価結果を示している。

［偏平化処理条件］
・アトライタ処理
・ボール：２５０ｋｇ
・有機溶剤量：３８．８リットル
・粉末量：２５ｋｇ

［焼鈍処理条件］
・窒素雰囲気
・６００℃乃至８００℃にて２時間

［シート化処理条件］
・ニーダー混練後に分出圧延し、５００μｍ厚みまでカレンダー圧延してプレス加工。
・配合：塩素化ポリエチレン
・金属量：５７vol.％

［評価方法］
１．偏平状粉末特性評価
（１）偏平度（アクペクト比）測定
・偏平度は、粒径／厚みから平均的（Ｎ＝５０）に算出。
・厚み測定は、樹脂に埋め込んだ後に研磨してスケール付光学顕微鏡により観察測定。
・粒径測定は、レーザー式粒度分布計で平均粒径を測定。
（２）保磁力測定
・１０ｍｍ×５０ｍｍのテープに粉末を適量まぶして付着させ、東北特殊鋼株式会社製のＨＣメーター「Ｋ−ＨＣ１０００」により測定。
（３）磁歪測定
・偏平状粉末の合金成分と同じものをボタン溶解させたのち４ｍｍ×４ｍｍ×２５ｍｍの試験片に加工し、（株）東栄科学産業製「磁歪測定装置」で印加磁場７９５．７７ｋＡ／ｍで測定。
２．シート特性評価
（１）透磁率測定
・透磁率μ′、μ″の測定は、インピーダンスアナライザを用いて１ターン法により測定。
（２）実機試験（通信距離試験）
・ソニー社製の「フェリカリーダライタ評価キット」ＲＣ−Ｓ４４０Ｃを用い、図７に示すようにＩＣカード５２と金属板５４との間に低損失複合磁性シート１６を介挿した状態でそのＩＣカード５２とリーダ／ライタ３４のアンテナ３０との間で通信を行い、通信回数１００回中９９回以上正常応答できるときの最長距離を通信距離とした。上記の状態は、前述のＩＣカード１０の表面側を金属板５４に接触させた状態と等価である。
（３）耐食性評価
・８５℃、８５％、２５０時間の高温高湿試験を行った後で、発錆の有無を観察した。○印は発錆なし、△印は一部発錆、×印は発錆ありを示す。
（４）引張試験
・加硫ゴムの引張試験「ＪＩＳ−Ｋ６２５１」に準拠
・試験片形状：ダンベル３号
・試験速度：５００ｍｍ／ｍｉｎ

図９において、No.1乃至No.19の試験片は何れも軟磁性合金における添加元素についてＳｉが３乃至９重量％、Ｃｒが１乃至５重量％であって、それらＳｉおよびＣｒの合計が５乃至１２重量％の範囲内であるため、上述した図８に示すNo.3、No.4、No.5、No.6、No.9、No.10、No.11の試験片と同様に引張強さ、伸び、通信距離、耐食性のいずれに関しても概ね良好な特性を示している。ここで、図９の試験結果において通信距離特性に着目すると、No.9乃至No.19の試験片の通信距離が９１ｍｍ乃至９８ｍｍというようにいずれも９０ｍｍ台であるのに比して、No.1乃至No.8の試験片の通信距離は１００ｍｍ乃至１１９ｍｍというように１００ｍｍを超える更に良好な値を示していることがわかる。これは、透磁率の損失分すなわち複素表現した透磁率μ（＝μ′＋ｊμ″）の実部透磁率μ′および虚部透磁率μ″のかねあいによるものと考えられる。すなわち、低損失複合磁性シート１６による通信距離の改善効果を可及的に得るためには、上述のように実部透磁率μ′を高くし且つ虚部透磁率μ″を低くすることが求められるが、一般に実部透磁率μ′を高くすると虚部透磁率μ″もまたそれに伴い高くなる。図９に示すNo.1乃至No.8の試験片では、No.9乃至No.19の試験片に比して、実部透磁率μ′に対する虚部透磁率μ″の値が低く抑えられていることがわかる。これは、図１０を用いて以下に説明するように、軟磁性粉末の保磁力と偏平状粉末としての特性である偏平度とが好適に定められているからであると考えられる。

図１０は、互いに直交する偏平度Ｓを示す直線と保磁力Ｈ（Ａ／ｍ）を示す直線とで張られる平面座標において、図９におけるNo.1乃至No.19の各試験片の偏平度Ｓおよび保磁力Ｈに対応する座標を示す図である。この図１０に示すように、本試験におけるNo.1乃至No.19の試験片のうち特に良好な通信距離特性を示すNo.1乃至No.8の試験片は、いずれもＳ＝６５、Ｓ＝１５、Ｓ＝（π／１０）Ｈ−６０、Ｓ＝（π／１０）Ｈ−１３５の４直線によって成される平行四辺形内の値である。上記虚部透磁率μ″と耐食性とのバランスを考慮した場合、前記軟磁性粉末に添加元素として含まれるＳｉは７乃至９重量％の範囲内、Ｃｒは１乃至３重量％の範囲内であることが好適であり、上記結果からわかるように、その軟磁性粉末の保磁力Ｈ（Ａ／ｍ）と偏平状粉末としての特性である偏平度Ｓとを上記平行四辺形内の値とすることで、低損失複合磁性シート１６をシート状無線通信情報媒体に適用した場合に顕著な通信距離特性の改善がみられる。すなわち、加工時の破れや割れがなく、厚み変動の少ない、しかもループアンテナ２０に重ねた場合に通信距離が可及的に改善される低損失複合磁性シート１６等を提供することができるのである。

上述のように、本実施例の低損失複合磁性シート１６によれば、結合剤によって軟磁性粉末が結合されていることから、その結合剤の弾性変形により加工時の破れや割れがなく、また何らかの負荷が局部的にかかっても弾性復帰力により厚み変動がなく、しかも、軟磁性粉末の合金組成によって低損失複合磁性シート１６に低損失特性が得られるので、ループアンテナ２０に重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。

また、本実施例の低損失複合磁性シート１６によれば、それに含まれる軟磁性粉末が１５以上の偏平度を有するものであることから、高い透磁率が得られるので、ループアンテナ２０に重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。

また、本実施例の低損失複合磁性シート１６によれば、それに含まれる軟磁性粉末に酸化膜或いは燐酸化合物膜からなる表面被膜が施されているので、高い耐食性が得られる。

また、本実施例の低損失複合磁性シート１６によれば、それに含まれる軟磁性粉末は５０乃至６５容積％の割合で結合剤に混合されているものであることから、低損失複合磁性シート１６の透磁率が高められるので、ループアンテナ２０に重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。また、結合剤としてゴムやエラストマーが用いられても低損失複合磁性シート１６の機械特性が改善される。

また、本実施例の低損失複合磁性シート１６によれば、それに含まれるべき軟磁性粉末と弾性結合剤との混合物であるコンパウンドが圧延ロールによりシート化され、７５％以上の相対密度を有するものであることから、低損失複合磁性シート１６の組織が緻密となって透磁率が高められるので、ループアンテナ２０に重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。

また、本実施例の低損失複合磁性シート１６によれば、その結合剤としてゴム或いはエラストマーを含む少なくとも１種類以上の物質から構成されるので、製造工程中の打ち抜き等の加工時においても破れや破損が好適に防止される。

また、本実施例の低損失複合磁性シート１６によれば、所定回数巻回された線状導電体から成るループ状アンテナ２０とそのループ状アンテナ２０に接続されたＩＣチップ２２とを支持する基体シート１４に積層されることによりシート状無線通信情報媒体であるＩＣカード１０が構成されるので、そのＩＣカード１０の通信距離が好適に改善される。また、そのＩＣカード１０が付近に金属が存在する場所に設置されても、その金属の表面に渦電流が発生することが抑制され、ＩＣカード１０の通信が効率的に可能となる。

また、前記軟磁性粉末に添加元素として含まれるＳｉは７乃至９重量％、Ｃｒは１乃至３重量％であり、偏平状粉末の特性としてその偏平度が１５乃至６５、保磁力が７５０／π乃至２０００／π（Ａ／ｍ）であるため、耐食性と透磁率の虚数部μ″とのバランスがよく、ループアンテナ２０に重ねた場合に通信範囲が更に好適に改善される。

また、互いに直交する偏平度Ｓを示す直線と保磁力Ｈを示す直線とで張られる図１０に示すような平面座標において、前記軟磁性粉末の偏平度Ｓおよび保磁力Ｈ（Ａ／ｍ）は、Ｓ＝６５、Ｓ＝１５、Ｓ＝（π／１０）Ｈ−６０、Ｓ＝（π／１０）Ｈ−１３５の４直線によって成される平行四辺形内の値であるため、ＩＣカード１０等の通信距離が更に好適に改善される。

また、前記軟磁性粉末の磁歪定数は−１００×１０^-6乃至１００×１０^-6の範囲内であるため、低損失複合磁性シート１６の透磁率が高められるので、ループアンテナ２０に重ねた場合に通信範囲が好適に改善される。

また、通信に用いられる電波の周波数が１０乃至２０ＭＨｚの範囲内であるシート状無線通信情報媒体であるＩＣカード１０等と一体的に設けられて用いられるものであるため、一般的なＩＣタグやＩＣチップなどのシート状無線通信情報媒体において、加工時の破れや割れがなく、厚み変動の少ない、しかもループアンテナ２０に重ねた場合に通信距離が改善される低損失複合磁性シート１６を提供することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例において、結合剤としてゴム或いはエラストマーが用いられていたが、ナイロン、ポリフェニレン、サイファイド、エポキシ樹脂、ハロゲンフリーの塩素化ポリエチレン樹脂が用いられてもよい。また、その結合剤には、必要に応じて、ガラス繊維、セラミックス繊維などの繊維により繊維強化されてもよい。

また、前述の金属粉末生成工程Ｐ２において、水アトマイザーが用いられていたが、必ずしも水が用いられなくてもよく、油等の水以外の冷却流体が用いられてもよい。

また、前述のシート化工程Ｐ７では、分出圧延およびカレンダー圧延が用いられることによりコンパウンドがシート形状とされていたが、そのコンパウンドに換えて、流動性の塗料が生成され、その塗料がドクターブレード法或いはプレス法によりシート化されてもよい。

また、前述の実施例の低損失複合磁性シート１６は、ＩＣカード１０内において一体的に基体シート１４と積層されていたが、ＩＣカード１０とは別体で、単体でそのＩＣカード１０等に重ねて使用することが可能である。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

本発明の一実施例の低損失複合磁性シートを含むＩＣカードを、その一部を剥がした状態で示す斜視図である。 図１の実施例のＩＣカードの要部を拡大して示す断面図である。 図１の実施例のＩＣカードの製造工程を説明する工程図である。 図３の金属粉末生成工程において用いられる水アトマイザーの原理を説明する斜視図である。 本発明の一実施例の低損失複合磁性シートを含む携帯電話機をその裏面カバーを取り外して示す斜視図である。 本発明の一実施例の低損失複合磁性シートがＩＣカードの外側に適用された例を示す図である。 低損失複合磁性シートの性能を評価するために、通信範囲の測定に用いられる装置の配置を説明する図である。 低損失複合磁性シートの性能を評価するための試験において、その成分を変化させた各試験片の評価結果を示す図表である。 低損失複合磁性シートの性能を評価するための他の試験において、その成分を変化させた各試験片の評価結果を示す図表である。 互いに直交する偏平度を示す直線と保磁力を示す直線とで張られる平面座標において、図９における各試験片の偏平度および保磁力に対応する座標を示す図である。

符号の説明

１０、５２：ＩＣカード（シート状無線通信情報媒体）
４６：ＲＦＩＤタグ（シート状無線通信情報媒体）
１６：低損失複合磁性シート
２０：アンテナ

Claims (10)

1. 軟磁性粉末および結合剤を含む可撓性の低損失複合磁性シートであって、
   該軟磁性粉末はアトマイズ法により製造されたものであり、
   該軟磁性粉末の合金成分は、Ｆｅ基であって、添加元素として少なくともＳｉおよびＣｒを含み、
   該Ｓｉは３乃至９重量％、該Ｃｒは１乃至５重量％であって、それらＳｉおよびＣｒの合計が５乃至１２重量％の範囲内であることを特徴とする低損失複合磁性シート。
2. 前記軟磁性粉末は、１５以上の偏平度を有するものである請求項１の低損失複合磁性シート。
3. 前記軟磁性粉末は、酸化膜或いは燐酸化合物膜からなる表面被膜を有するものである請求項２の低損失複合磁性シート。
4. 前記軟磁性粉末は、５０乃至６５容積％の割合で前記樹脂結合剤に混合されている請求項１乃至３のいずれかの低損失複合磁性シート。
5. 前記軟磁性粉末とゴムとの混合物であるコンパウンドが圧延ロールによりシート化され、７５％以上の相対密度を有するものである請求項１乃至４のいずれかの低損失複合磁性シート。
6. 前記結合剤は、ゴム或いはエラストマーを含む少なくとも１種類以上の物質から成るものである請求項１乃至５のいずれかの低損失複合磁性シート。
7. 前記軟磁性粉末に添加元素として含まれるＳｉは７乃至９重量％、Ｃｒは１乃至３重量％であり、偏平状粉末の特性としてその偏平度が１５乃至６５、保磁力が７５０／π乃至２０００／π（Ａ／ｍ）である請求項１から６のいずれかの低損失複合磁性シート。
8. 互いに直交する偏平度Ｓを示す直線と保磁力Ｈを示す直線とで張られる平面座標において、前記軟磁性粉末の偏平度Ｓおよび保磁力Ｈ（Ａ／ｍ）は、Ｓ＝６５、Ｓ＝１５、Ｓ＝（π／１０）Ｈ−６０、Ｓ＝（π／１０）Ｈ−１３５の４直線によって成される平行四辺形内の値である請求項１から７のいずれかの低損失複合磁性シート。
9. 前記軟磁性粉末の磁歪定数は−１００×１０^-6乃至１００×１０^-6の範囲内である請求項１から８のいずれかの低損失複合磁性シート。
10. 通信に用いられる電波の周波数が１０乃至２０ＭＨｚの範囲内であるシート状無線通信情報媒体と一体的に設けられて用いられる請求項１から９の何れかの低損失複合磁性シート。

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