JP2010103313A - Ｒｆｉｄ用磁気シート及びその製造方法、ならびに前記ｒｆｉｄ用磁気シートを用いたｒｆｉｄデバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、ＲＦＩＤデバイスを薄型化でき且つ最大通信距離を大きくできるＲＦＩＤ用磁気シート及びそれを用いたＲＦＩＤデバイス等を提供することを目的とする。
【解決手段】 ＲＦＩＤタグ２と、金属部材３との間に挿入されるＲＦＩＤ用磁気シート４において、マトリクス材１２と、扁平状磁性粉末１１とを有しており、前記扁平状磁性粉末１１はシート全体にほぼ一定の充填密度で含有されており、前記扁平状磁性粉末１１のシート面内方向に対する厚さ方向への平均傾斜角度が、前記金属部材３側に比べて前記ＲＦＩＤタグ２側で大きくなっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグと、金属部材との間に挿入されるＲＦＩＤ用磁気シートに関する。

ＲＦＩＤ（Radio Frequency ID）タグの需要は、非接触ＩＣカードの普及や携帯電話等への搭載により拡大している。

前記ＲＦＩＤタグは、情報を記録するＩＣカードと、金属製のアンテナを備え、リーダライタとの間で無線通信を可能としている。

ところで、前記ＲＦＩＤタグの近傍に金属がある場合、前記リーダライタからの磁界により前記金属に渦電流が生じ、前記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問題があった。

よって上記した問題を解決すべく、磁気シートを、前記金属と、前記ＲＦＩＤタグとの間に挿入すると、磁気シートが前記リーダライタからの磁束をＲＦＩＤタグ側に引き寄せて、リーダライタのアンテナとＲＦＩＤタグのアンテナ間に磁束を貫通させることができ、前記ＲＦＩＤタグのアンテナにて受信した信号出力の減衰量を小さくできＲＦＩＤ特性の向上を図ることが可能になる。
特開２００５−８００２３号公報 特開２００７−２９５５５７号公報 特開２００１−３３１７７２号公報 特開２００６−０３２９２９号公報 特開２００７−３０４９１０号公報

従来では、上記した信号出力の減衰量を小さくするには、ＲＦＩＤ用磁気シートの、シート面内方向における複素比透磁率の実数部μ´を高めることが重要とされていた。

しかしながら、上記ＲＦＩＤ用磁気シートをＲＦＩＤタグ（ＩＣカード）と金属部材との間に挿入したＲＦＩＤデバイスの共振周波数は、ＲＦＩＤタグ（ＩＣカード）単体での共振周波数からずれることがわかった。この結果、前記ＲＦＩＤデバイスにおける最大通信距離は、ＲＦＩＤタグ単体での最大通信距離に比べて小さくなった。

ここで、ＲＦＩＤデバイスにおける共振周波数と最大通信距離との関係は一般的に図９のように示される。なお図９では、ＲＦＩＤタグ（ＩＣカード）単体での共振周波数が１３．５６ＭＨｚであると仮定したときの最大通信距離曲線を示している。図９に示すように共振周波数が１３．５６ＭＨｚから離れると、通信距離（communication distance）は徐々に低下する。

共振周波数ずれは、ＲＦＩＤ用磁気シートの前記複素比透磁率の実数部μ´を高めることで、大きくなった。共振周波数ずれは、ＲＦＩＤタグと磁気シート間の距離によっても変化し、ＲＦＩＤタグと磁気シート間の距離を離すことで小さくすることができる。

しかしながら、ＲＦＩＤタグと磁気シート間の距離を離せば、当然に、ＲＦＩＤデバイスの薄型化を図ることができなくなった。

したがって従来では、ＲＦＩＤタグ、金属部材、及び磁気シートを備えるＲＦＩＤデバイスを薄型化するとともに最大通信距離を大きくことができなかった。

上記した各特許文献に記載された発明は、ＲＦＩＤデバイスを薄型化するとともに最大通信距離を大きくすることを従来課題とせず、当然にそれを解決する手段は開示されていない。

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、ＲＦＩＤデバイスを薄型化でき且つ最大通信距離を大きくできるＲＦＩＤ用磁気シート及びそれを用いたＲＦＩＤデバイスを提供することを目的とする。

また本発明は、扁平状磁性粉末をＲＦＩＤタグ側（製造段階での最下層側）にて斜めに配向させやすくでき、ＲＦＩＤタグ側と金属部材側（製造段階での最上層側）での扁平状磁性粉末の配向性を簡単且つ適切に調整することが可能なＲＦＩＤ用磁気シートの製造方法及びＲＦＩＤデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、ＲＦＩＤタグと、金属部材との間に挿入されるＲＦＩＤ用磁気シートにおいて、
マトリクス材と、扁平状磁性粉末とを有しており、
前記扁平状磁性粉末はシート全体にほぼ一定の充填密度で含有されており、
前記扁平状磁性粉末のシート面内方向に対する厚さ方向への平均傾斜角度が、前記金属部材側に比べて前記ＲＦＩＤタグ側で大きくなっていることを特徴とするものである。

本発明のＲＦＩＤ用磁気シートは、扁平状磁性粉末のＲＦＩＤタグ側での平均傾斜角度が、前記金属部材側に比べて大きくなっている。このため、シート面内方向における複素比透磁率の実数部μ´は、前記金属部材側に比べて前記ＲＦＩＤタグ側で低くなる。

このように本発明では、ＲＦＩＤ用磁気シートの前記複素比透磁率の実数部μ´を、ＲＦＩＤタグ側で低く、金属部材側で高くしている。

そして本発明の磁気シートでは、信号出力の減衰量に関するＲＦＩＤ特性を従来と同等にできるとともに、ＲＦＩＤデバイスとしたときの共振周波数ずれを従来に比べて小さくできる。したがって、本発明のＲＦＩＤ用磁気シートを用いれば、ＲＦＩＤデバイスの薄型化を促進できるとともに、最大通信距離を大きくすることが可能である。

本発明では、前記ＲＦＩＤタグ側での前記扁平状磁性粉末は全体的に、斜めに配向されていることが好ましい。これにより、ＲＦＩＤタグを構成するアンテナと対向する領域での複素比透磁率の実数部μ´を確実に低くできる。したがって、アンテナのインダクタンス変化を効果的に小さくできるため、共振周波数ずれをより効果的に小さくできる。

また本発明では、前記扁平状磁性粉末は、組成式がＦｅ_{100-a-b-x-y-z-w-t}Ｍ_aＮｉ_bＣｒ_xＰ_yＣ_zＢ_wＳｉ_t（０≦ａ≦５ａｔ％、０≦ｂ≦１０ａｔ％、０≦ｘ≦８ａｔ％、６≦ｙ≦１３ａｔ％、２≦ｚ≦１２ａｔ％、０≦ｗ≦５ａｔ％、０≦ｔ≦４ａｔ％）で示されることが好ましい。ただし、元素ＭはＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ及びＡｌからなる群から選ばれた少なくとも一つの元素である。

また本発明におけるＲＦＩＤデバイスは、ＲＦＩＤタグと、金属部材と、前記ＲＦＩＤタグと前記金属部材との間に挿入された請求項１ないし３のいずれかに記載されたＲＦＩＤ用磁気シートとを有して構成されることを特徴とするものである。

本発明のＲＦＩＤデバイスによれば、薄型化を促進できるとともに、最大通信距離を大きくすることが可能である。

また本発明におけるＲＦＩＤ用磁気シートの製造方法は、ドクターブレード法を用いて、基材上に、マトリクス材と扁平状磁性粉末とを有して成る混合液を複数層、積層してシート化し、このとき、最下層を硬化させた後に、２層目以降を連続して積層することを特徴とするものである。
これにより、前記扁平状磁性粉末を、シート全体にほぼ一定の充填密度で含有できる。

さらに、最下層を硬化させた後に、２層目を積層することで、最下層での扁平状磁性粉末のシート面内方向に対する厚さ方向への平均傾斜角度を、最上層側に比べて簡単且つ適切に大きくできる。

本発明では、組成式がＦｅ_{100-a-b-x-y-z-w-t}Ｍ_aＮｉ_bＣｒ_xＰ_yＣ_zＢ_wＳｉ_t（０≦ａ≦５ａｔ％、０≦ｂ≦１０ａｔ％、０≦ｘ≦８ａｔ％、６≦ｙ≦１３ａｔ％、２≦ｚ≦１２ａｔ％、０≦ｗ≦５ａｔ％、０≦ｔ≦４ａｔ％）で示される前記扁平状磁性粉末を用いることが好ましい。ただし、元素ＭはＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ及びＡｌからなる群から選ばれた少なくとも一つの元素である。

また本発明におけるＲＦＩＤデバイスの製造方法は、上記に記載されたＲＦＩＤ用磁気シートを、ＲＦＩＤタグと、金属部材の間に挿入するとき、前記最下層側をＲＦＩＤタグ側として組み込むことを特徴とするものである。

本発明の磁気シートは、信号出力の減衰量に関するＲＦＩＤ特性を従来と同等にできる。そして、上記のように磁気シートをＲＦＩＤデバイスに組み込むことで、ＲＦＩＤデバイスの共振周波数ずれを小さくでき、薄型化を促進できるとともに、最大通信距離を大きくすることが可能である。

本発明のＲＦＩＤ用磁気シートを用いれば、ＲＦＩＤデバイスの薄型化を促進できるとともに、最大通信距離を大きくすることが可能である。

また本発明のＲＦＩＤ用磁気シートの製造方法によれば、最下層での扁平状磁性粉末のシート面内方向に対する厚さ方向への平均傾斜角度を、最上層側に比べて簡単且つ適切に大きくできる。

図１は、本実施形態におけるＲＦＩＤデバイス及びリーダライタの模式図である。
図１に示すようにＲＦＩＤ（Radio Frequency ID）デバイス１は、アンテナ及びＩＣチップを備えるＲＦＩＤタグ２と、金属部材３と、ＲＦＩＤタグ２と金属部材３との間に挿入された本実施形態のＲＦＩＤ用磁気シート４とを有して構成される。

ＲＦＩＤタグ２は、基板上にアンテナ及びＩＣチップが形成された形態である。
金属部材３は例えば筐体の一部を成しており、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ等で形成される。金属部材３の膜厚は、０．０５〜０．５ｍｍ程度である。

本実施形態では、図１に示すように、ＲＦＩＤ用磁気シート４をＲＦＩＤタグ２と金属部材３との間に挿入することで、リーダライタ１０からの磁束ＨがＲＦＩＤ用磁気シート４内を通り、ＲＦＩＤデバイス１とリーダライタ１０との間で還流磁束が形成される。この結果、ＲＦＩＤタグ２のアンテナにて受信した信号出力の減衰量を小さくでき、ＲＦＩＤ特性の向上を効果的に図ることができる。また、本実施形態では、ＲＦＩＤデバイス１とリーダライタ１０間の最大通信距離Ｌ１の範囲を効果的に広げることができ、適切に無線通信を行うことが可能である。

ＲＦＩＤ用磁気シート４は、図２に示すように、扁平状磁性粉末１１とマトリクス材１２とを含んで構成される。マトリクス材としては、シリコーン樹脂、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマ（ＥＰＤＭ）、クロロプレン、ポリウレタン、塩化ビニル、飽和ポリエステル、ニトリル樹脂等を選択できる。また、リン酸エステル、赤燐、三酸化アンチモン、カーボンブラック、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ヘキサブロモベンゼン、メラミン誘導体、臭素系、塩素系、白金系等の難燃剤を添加してもよい。

本実施形態における扁平状磁性粉末１１は、例えば、組成式がＦｅ_{100-a-b-x-y-z-w-t}Ｍ_aＮｉ_bＣｒ_xＰ_yＣ_zＢ_wＳｉ_t（０≦ａ≦５ａｔ％、０≦ｂ≦１０ａｔ％、０≦ｘ≦８ａｔ％、６≦ｙ≦１３ａｔ％、２≦ｚ≦１２ａｔ％、０≦ｗ≦５ａｔ％、０≦ｔ≦４ａｔ％）で示されることが好適である。ただし、元素ＭはＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ及びＡｌからなる群から選ばれた少なくとも一つの元素である。

構成元素の中でＦｅ量が最も高い組成比（１００−ａ−ｂ−ｘ−ｙ−ｚ−ｗ−ｔ）である。これにより高い飽和磁化（σｓ）を示す。また非晶質形成能の程度を示す換算ガラス化温度（Ｔｇ／Ｔｍ）を適度な大きさに調整できる。

次に、元素Ｍは、上記した機械的強度の調整に寄与するとともに、Ｎｉとの同時添加によりガラス遷移温度（Ｔｇ）、結晶化開始温度（Ｔｘ）、融点（Ｔｍ）を低下させることが出来るため、必要に応じ適宜添加される。元素Ｍの組成比ａは非晶質状態の形成等を考慮して０ａｔ％以上５ａｔ％以下であることが好適である。

上記した効果を適切に得るためには元素ＭにはＳｎを選択することがより好ましい。また元素Ｍの組成比ａは、１ａｔ％〜３ａｔ％の範囲内であることがより好ましく、１．５ａｔ％〜２．５ａｔ％の範囲内であることが更に好ましい。

ＮｉはＦｅとの置換によりＴｇ、Ｔｘを低下させる役割を担う。Ｎｉの組成比ｂは、０〜１０ａｔ％の範囲内であることが好ましい。Ｔｍも低下できるが、Ｎｉの組成比ｂが６ａｔ％を越えるとＴｍが増加する傾向にあるため、Ｎｉの組成比ｂは３〜６ａｔ％の範囲内であることがより好ましい。

Ｃｒの組成比ｘは、０〜８ａｔ％としたが、熱的安定性は１〜８ａｔ％であることが好ましく、また合金の耐食性を考慮すると２ａｔ％以上であることが好ましく、４ａｔ％以上であると塩水に浸漬させても問題が無い。なおＣｒの組成比ｘが８ａｔ％を超えるとＴｍ、Ｔｇが上昇するので８ａｔ％以下が好適である。

Ｐの組成比ｙは、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ（Ｆｅ_79.4Ｐ_10.8Ｃ_9.8）の三元合金の共晶組成付近であることが好ましいことを考慮して、６〜１３ａｔ％、特に６〜１１ａｔ％であることが好適である。

またＣの組成比ｚは、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ（Ｆｅ_79.4Ｐ_10.8Ｃ_9.8）の三元合金の共晶組成付近であることが好ましいことを考慮して、２〜１２ａｔ％、特に６〜１１ａｔ％であることが好適である。

次にＢの組成比ｗは、Ｂ量の増加により、Ｔｇ、Ｔｘ、Ｔｍが上昇することを考慮して、０〜５ａｔ％、特に０〜２ａｔ％であることが好適である。

次にＳｉの組成比ｔは、Ｓｉ量の増加によりＴｇ／Ｔｍ、Ｔｘ、Ｔｍが低下することを考慮して、０〜４ａｔ％、特に０〜２ａｔ％であることが好適である。

本実施形態では上記組成式からなる扁平状磁性粉末１１は、ガラス遷移温度（Ｔｇ）を６５９〜７２３Ｋ、結晶化開始温度（Ｔｘ）を６６２〜７５５で、Ｔｇ／Ｔｍ（Ｔｍは融点）≧０．５１３、Ｔｘ／Ｔｍ≧０．５２７に出来る。

これにより扁平状磁性粉末１１の非晶質化を促進でき、また、ＲＦＩＤ用磁気シート４を形成する際に低アニール処理を行うことが可能である。

本発明においては、上記した扁平粉末の他、Ｆｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金であってもよい。

扁平状磁性粉末１１の平均粒径（Ｄ５０）は、概ね５５〜６５μｍであることが好ましい。ここでＤ５０とは、累積５０％粒径（メジアン粒径）である。また平均粒径は、扁平状磁性粉末１１の長辺と短辺との平均で求められる。

また、扁平状磁性粉末１１のアスペクト比（縦横比）は、３５〜７０であることが好ましい。

ＲＦＩＤ用磁気シート４に含まれる扁平状磁性粉末１１の含有量は、３０〜７０体積％の範囲内であることが好ましい。これにより所望のシート特性を得ることが出来る。

図２に示すように、本実施形態では、扁平状磁性粉末１１は磁気シート４の全体にほぼ一定の充填密度で含有されている。

さらに図２に示すように本実施形態では、扁平状磁性粉末１１のシート面内方向に対する厚さ方向への平均傾斜角度が、金属部材３側に比べてＲＦＩＤタグ２側で大きくなっている。ここで「平均傾斜角度」とは、複数個の扁平状磁性粉末１１の傾斜角度を平均したものである。また、「金属部材３側」とは、図２のように磁気シート４の膜厚がＴ１であるとき、金属部材３との対向面３ａからＲＦＩＤタグ２方向へ膜厚Ｔ１の１〜５０％の範囲内で規定される。また、「ＲＦＩＤタグ２」側とは、図２のように磁気シート４の膜厚がＴ１であるとき、ＲＦＩＤタグ２との対向面３ｂから金属部材３方向へ膜厚Ｔ１の１〜５０％の範囲内で規定される。

ＲＦＩＤ用磁気シート４の膜厚Ｔ１は、５０〜２００μｍ程度である。また、前記ＲＦＩＤタグ２側での扁平状磁性粉末１１の平均傾斜角度θ１は、±３０°程度であり、前記金属部材３側での扁平状磁性粉末１１の平均傾斜角度θ２は、±１０°程度である。

図２のように、ＲＦＩＤタグ２側での扁平状磁性粉末１１は全体的に、斜めに配向されている。しかもＲＦＩＤタグ２側での扁平状磁性粉末１１は、ランダムな配向となっており、決まった方向へ配向されていない。すなわち図２に示すように扁平状磁性粉末１１には右肩上がりの斜め配向のものや右肩下がりの斜め配向のもの等があり、ランダムな配向をしている。

上記したように、本実施形態のＲＦＩＤ用磁気シート４は、扁平状磁性粉末１１のＲＦＩＤタグ側での平均傾斜角度が、金属部材３側に比べて大きくなっている。このため、シート面内方向における複素比透磁率の実数部μ´は、金属部材３側に比べて前記ＲＦＩＤタグ２側で低くなる。

このように本実施形態では、ＲＦＩＤ用磁気シート４の前記複素比透磁率の実数部μ´を、ＲＦＩＤタグ２側で低く、金属部材３側で高くしている。

このように磁気シートには低μ´領域だけでなく、金属部材側に高μ´領域も存在するため、前記複素比透磁率の実数部μ´は磁気シート全体としてある程度の大きさを保っている。

本実施形態において磁気シート全体としての前記複素比透磁率の実数部μ´は、６０〜８０程度であり、低μ´領域は、１０〜３０程度であり、高μ´領域は、８０〜９５程度である。

そして、信号出力の減衰量に関するＲＦＩＤ特性については、後述の図７の実験するように、前記複素比透磁率の実数部μ´をシート全体にて高くした従来例の磁気シートと比べて大差ないことがわかった。

そして後述する図８の実験に示すように、本発明のＲＦＩＤ用磁気シートをＲＦＩＤ用タグと金属部材の間に組み込んだＲＦＩＤ用デバイス（後述の図８の実験では、ＲＦＩＤタグと磁気シートとを密着させている）であれば、ＲＦＩＤタグ単体での共振周波数に対する共振周波数ずれを、前記複素比透磁率の実数部μ´をシート全体にて高くした従来例の磁気シートを備えるＲＦＩＤ用デバイスに比べて、小さくすることが可能となる。

ところで、図９に示す最大通信距離曲線（ＲＦＩＤタグ単体の共振周波数を１３．５６ＭＨｚとしたときのグラフ）は、磁気シート４のシート全体における前記複素比透磁率の実数部μ´が変化することでグラフ上を上下移動する。図９の点線に示すように前記複素比透磁率の実数部μ´が小さくなると、最大通信距離曲線はグラフ上を図示下方向に移動しやすくなると考えられる。すなわちＲＦＩＤデバイス１の共振周波数が一定であると仮定すれば、前記複素比透磁率の実数部μ´が大きいほど、最大通信距離を大きくできると考えられる。

しかしながら後述の図８で説明するように、単に、前記複素比透磁率の実数部μ´を大きくした従来例では、前記共振周波数ずれが非常に大きくなり、図９に示すように、最大通信距離は、急激に低下してしまう。このように、単に、前記複素比透磁率の実数部μ´を大きくしただけでは、前記共振周波数ずれが大きくなる結果、最大通信距離を適切に大きくできないことがわかった（例えば図９の矢印（１）の位置が従来例）。

これに対して本実施形態では、前記複素比透磁率の実数部μ´が従来と同程度か、あるいは前記複素比透磁率の実数部μ´が多少低下したとしても、前記共振周波数ずれを従来に比べて効果的に小さくすることができ、従来に比べて最大通信距離を大きくすることができる（例えば図９の矢印（２）の位置が本実施形態）。

このように本実施形態において、共振周波数ずれを小さくできるのは、磁気シート４の低μ´領域をＲＦＩＤタグ２側に形成したことで、ＲＦＩＤタグ２のアンテナのインダクタンス変化を小さくできるためと考えられる。

共振周波数ずれを小さくするには、ＲＦＩＤタグと磁気シート間を離せばよい。したがって従来例で本実施形態と同様に共振周波数ずれを小さくするには、ＲＦＩＤタグと磁気シート間を本実施形態より大きくしなければならず、したがってＲＦＩＤデバイスの薄型化を実現できない。

以上のように、本実施形態の磁気シート４では、信号出力の減衰量に関するＲＦＩＤ特性を従来と同等にできるとともに、ＲＦＩＤデバイス１における共振周波数ずれを従来に比べて小さくできる。したがって、本実施形態のＲＦＩＤ用磁気シート４を用いれば、ＲＦＩＤデバイス１の薄型化を促進できるとともに、最大通信距離Ｌ１を大きくすることが可能である。なお、ＲＦＩＤタグ２や金属部材３の厚さ変更等により一概に規定することはできないが、例えば、ＲＦＩＤデバイス１の厚みを、２００〜３００μｍ程度にできる。

本実施形態では図２に示すように、ＲＦＩＤタグ２側での扁平状磁性粉末１１は全体的に、斜めにしかもランダムに配向されている。これにより、ＲＦＩＤタグ２を構成するアンテナと対向する領域での複素比透磁率の実数部μ´を確実に低くできる。したがって、アンテナのインダクタンス変化を効果的に小さくできるため、共振周波数ずれをより効果的に小さくできる。

続いて、磁気シート４の製造方法について説明する。
まず水アトマイズ法により磁性粉末を作製する。なお水アトマイズ法に限定されず、ガスアトマイズ法、上記合金溶湯から急冷したリボンを粉砕して粉末化する液体急冷法等を用いてもよい。また水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、液体急冷法の処理条件については、原料の種類に応じて通常行われる条件を用いることが出来る。

そして得られた磁性粉末を分級して粒度を揃えた後に、アトライタ等の装置を用いて磁性粉末を扁平加工する。なお必要に応じて、内部応力を緩和させる目的でアニール処理を施してもよい。

次に、磁気シートを構成するマトリクス材１２と、扁平状磁性粉末１１とを有して成る混合液（スラリー）２０を、図３（ａ）に示すドクターブレード装置２１内に供給し、基材（キャリアテープ）２２を引きながら、ブレード２３により混合液２０を所定厚さで成膜する。

本実施形態では、ドクターブレード法を用いて、前記混合液を、複数層、積層してシート化する。例えば各層の膜厚は２５〜７０μｍ程度で、シート全体の膜厚は５０〜３００μｍ程度である。このとき図３（ａ）に示す最下層２４をほぼ完全に硬化させた後に２層目を積層する。

最下層２４を硬化させるには、例えば成膜時における装置内温度を５０℃±３℃程度に設定して成膜し、その後１日かけて最下層２４を乾燥させる。

このように最下層２４を硬化させると、図３（ｂ）の拡大模式図に示すように、最下層２４の表面２４ａの起伏が大きくなり、最下層２４に含まれる扁平状磁性粉末１１は、全体的に、シート面内方向から厚さ方向に向けて斜めに配向しやすくなる（シート面内方向への配向性が低下する）。なお、扁平状磁性粉末１１は全体的にランダムな配向となる。

これに対して、後述の実験に示すように、最下層（１層目）上に２層目を成膜するとき、最下層を硬化させずに２層目を成膜すると、１層目と２層目とが融合しやすくなり、各層に含まれる扁平状磁性粉末１１は、シート面内方向に配向しやすくなる。

本実施形態では１層目を硬化させた後、２層目以降をドクターブレード法により成膜する。なお最下層２４上にさらに２層以上積層する場合には、各層を硬化させずに（仮乾燥程度）、次の層を成膜していく。

最終的に基材２２を除去するか残しておくかは任意である。基材２２を残した場合、磁気シート４をＲＦＩＤデバイス１に組み込んだとき、基材２２の厚さ分だけ前記磁気シート４とＲＦＩＤタグ２の間にギャップを確保できる。ＲＦＩＤデバイス１の更なる薄型化には前記基材２２の厚み分も無いほうが好ましいが、磁気シート４とＲＦＩＤタグ２間に多少、ギャップを設け、ＲＦＩＤデバイス１の共振周波数ずれをより小さくしたい場合には、前記基材２２によりギャップを簡単に設けることも出来る。ギャップ厚の調整は基材２２の厚みの調整で簡単に行うことが出来る。

本実施形態の磁気シート４の製造方法によれば、磁気シート４に含まれる扁平状磁性粉末１１を、シート全体にほぼ一定の充填密度で含有できる。さらに、最下層２４を硬化させた後に、２層目を積層することで、最下層２４での扁平状磁性粉末１１のシート面内方向に対する厚さ方向への平均傾斜角度を、最上層２５側に比べて簡単且つ適切に大きくできる。

そして、上記により形成された磁気シート４を、ＲＦＩＤタグ２と、金属部材３の間に挿入するとき、前記最下層２４側をＲＦＩＤタグ２側として組み込む。

本実施形態の磁気シート４は、信号出力の減衰量に関するＲＦＩＤ特性を従来と同等にできる。そして、上記のように磁気シート４をＲＦＩＤデバイス１に組み込むことで、ＲＦＩＤデバイス１の共振周波数ずれを小さくでき、薄型化を促進できるとともに、最大通信距離を大きくすることが可能である。

以下の２種類の磁気シートを作製した。
（従来例）
ドクターブレード法を用いて、基材（キャリアテープ）上に、マトリクス材として塩素化ポリエチレンと、扁平状磁性粉末としてＦｅ_69.9Ｃｒ₄Ｎｉ₆Ｐ_9.8Ｃ_7.3Ｂ₂Ｓｉ₁からなる非晶質磁性合金とを有して成る混合液を４層積層してシート化した。このとき各層の膜厚がほぼ５０μｍとなるように成膜した。また、扁平状磁性粉末の固形成分中に占める含有量を４０体積％とした。

従来例では、装置内温度を４２℃±３℃程度として、各層を成膜した。また１層目を約４５分かけて成膜し、続いて、４０〜６０分程度かけて、キャリアテープを巻き戻し、続いて、約４５分かけて、２層目を成膜した。３層目、４層目も上記と同様の条件で成膜した。

（実施例）
ドクターブレード法を用いて、基材（キャリアテープ）上に、マトリクス材として塩素化ポリエチレンと、扁平状磁性粉末としてＦｅ_69.9Ｃｒ₄Ｎｉ₆Ｐ_9.8Ｃ_7.3Ｂ₂Ｓｉ₁からなる非晶質磁性合金とを有して成る混合液を４層積層してシート化した。このとき各層の膜厚がほぼ５０μｍとなるように成膜した。また、扁平状磁性粉末の固形成分中に占める含有量を４０体積％とした。

実施例では、装置内温度を５０℃±３℃程度として、まず１層目（最下層２４）を成膜した。その後最下層２４を約１日かけて乾燥し、最下層２４をほぼ完全に硬化させた。

続いて、装置内温度を４２℃±３℃程度に設定して、２層目を、約４５分かけて成膜し、続いて、４０〜６０分程度かけて、キャリアテープを巻き戻した。３層目、４層目も２層目と同様の条件で成膜した。

従来例及び実施例の各磁気シートを膜厚方向へ切断した断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）を図４、図５に示す。図４は従来例の磁気シートのＳＥＭ写真であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す四角で囲った部分の拡大写真である。図５は実施例の磁気シートのＳＥＭ写真であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す四角で囲った部分の拡大写真である。図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、ともに最下層付近を拡大したものである。

図４に示す従来例の磁気シートに含まれる扁平状磁性粉末は、シート全体にて、ほぼシート面内方向に配向していることがわかった。

一方、図５に示す実施例の磁気シートに含まれる扁平状磁性粉末は、最上層側に比べて最下層側で斜め方向（シート面内方向から厚さ方向に向けて傾く方向）への配向性が強くなっていることがわかった。そして、実施例では、扁平状磁性粉末のシート面内方向に対する厚さ方向への平均傾斜角度が、最上層側に比べて最下層側で大きくなっていることがわかった。

本実施例の磁気シートの製造方法では、最下層を硬化（乾燥）させた後に、２層目以降を成膜する。よって従来例の磁気シートのように最下層（１層目）と２層目とが融合しにくく、この結果、最下層側で空隙が多く見られ、扁平状磁性粉末が斜め方向に配向しやすくなる。

続いて、上記した従来例と同様の製造方法で形成した２つの磁気シート（従来例１，２）を形成し、また上記した実施例と同様の製造方法で形成した４つの磁気シート（実施例１〜４）を形成した。

下記の表１に示す実施例１の膜厚は、１７１μｍ、実施例２の膜厚は、１８８μｍ、実施例３の膜厚は１９２μｍ、実施例４の膜厚は１９４μｍ、従来例１の膜厚は１７０μｍ、従来例２の膜厚は１８７μｍであった。

まず、実験では、実施例１〜４、及び従来例１，２のシート特性として複素比透磁率の実数部μ´と複素比透磁率の虚数部μ″を測定した。

次に各磁気シートが設置されたＲＦＩＤデバイスのＲＦＩＤ特性を、図６に示す装置を用いて測定した。図６のように、ＲＦＩＤデバイスと、リーダライタ間を３０ｍｍとし、図１に示す金属部材３を設けたときと、設けないときの受信信号の出力を求めた。

なお実施例１〜４及び従来例１，２ともに、磁気シートの最下層側をＲＦＩＤタグ側として、磁気シートをＲＦＩＤタグと金属部材間に挿入した。その結果が表１の「Without metal」欄と「on metal」欄に夫々記載されている。また表１には受信信号の減衰量が「Attenuation Level」欄に記載されている。減衰量は、「Without metal」欄の出力から「on metal」欄の出力を引いたものである。

図７は、各試料の受信信号の減衰量とシート全体としての複素比透磁率の実数部μ´及び複素比透磁率の虚数部μ″の関係を示すグラフである。

実施例１の前記複素比透磁率の実数部μ´は、従来例１よりも大きく、従来例２よりも低くなり、実施例２〜４の前記複素比透磁率の実数部μ´は、従来例１，２に比べて、低くなることがわかった。

上記図４で示したように、従来例１，２の磁気シートでは、全体的に、扁平状磁性粉末が、シート面内方向に配向しやすく、その結果、膜厚方向への全域にて、複素比透磁率の実数部μ´が高くなっている。

また、実施例１〜４の磁気シートでも金属部材側（最上層側）での扁平状磁性粉末はシート面内方向に配向しやすく、このため複素比透磁率の実数部μ´が金属部材側で高くなっている。

一方、実施例１〜４の磁気シートでは、ＲＦＩＤタグ側（最下層側）で扁平状磁性粉末が図５のように斜め方向に配向され、このため複素比透磁率の実数部μ´がＲＦＩＤタグ側で低くなっている。このため、従来例と実施例において同じ混合液を用いて磁気シートを作製しても、実施例における磁気シート全体としての複素比透磁率の実数部μ´は、従来例１，２よりも低くなりやすい。

従来、複素比透磁率の実数部μ´を高くすることで、受信信号の減衰量を小さくできＲＦＩＤ特性を向上できるものと考えられた。

しかしながら図７に示すように実施例１は、従来例２に比べて、実施例２〜４は従来例１，２に比べて、前記複素比透磁率の実数部μ´が低いが、実施例１〜４及び従来例１，２における受信信号の減衰量はさほど大差ないことがわかった。これはリーダライタからＲＦＩＤデバイスに及ぼす磁束の方向性がシート面内方向のみならず斜め成分等も存在するため、実施例における扁平状磁性粉末が斜め配向された低μ´領域でも、ある程度、前記磁束を引き寄せる能力を備えており、また本実施例でも扁平状磁性粉末がシート面内方向に配向された高μ´領域が存在するので、磁気シート全体として見ると、実施例と従来例との受信信号の減衰量にさほど大きな差が無くなるものと考えられる。しかし、後述するようにＲＦＩＤタグの共振周波数が従来例の磁気シートでは合わないために、結果的に最大通信距離には実施例よりも短くなってしまう。

このことを説明するため、以下の実施例及び従来例の磁気シートを製造した。
（実施例）
ドクターブレード法を用いて、基材（キャリアテープ）上に、マトリクス材として塩素化ポリエチレンと、扁平状磁性粉末としてＦｅ_69.9Ｃｒ₄Ｎｉ₆Ｐ_9.8Ｃ_7.3Ｂ₂Ｓｉ₁からなる非晶質磁性合金とを有して成る混合液を４層積層してシート化した。このとき各層の膜厚がほぼ４０μｍとなるように成膜した。また、扁平状磁性粉末の固形成分中に占める含有量を４０体積％とした。

実施例では、装置内温度を５０℃±３℃程度として、まず１層目（最下層２４）を成膜した。その後最下層２４を約１日かけて乾燥した。

続いて、装置内温度を４２℃±３℃程度に設定して、２層目を、約４５分かけて成膜し、続いて、４０〜６０分程度かけて、キャリアテープを巻き戻した。３層目、４層目も２層目と同様の条件で成膜した。

実施例での全シート厚は１５３μｍであった。また磁気シートの最下層側での複素比透磁率の実数部μ´は２１であり、最上層側での複素比透磁率の実数部μ´は８５であり、シート全域にて平均化した複素比透磁率の実数部μ´は６９であった。

（従来例）
ドクターブレード法を用いて、基材（キャリアテープ）上に、マトリクス材として塩素化ポリエチレンと、扁平状磁性粉末としてＦｅ_69.9Ｃｒ₄Ｎｉ₆Ｐ_9.8Ｃ_7.3Ｂ₂Ｓｉ₁からなる非晶質磁性合金とを有して成る混合液を４層積層してシート化した。このとき各層の膜厚がほぼ４０μｍとなるように成膜した。また、扁平状磁性粉末の固形成分中に占める含有量を４０体積％とした。

従来例では、装置内温度を４２℃±３℃程度として、各層を成膜した。また１層目を約４５分かけて成膜し、続いて、４０〜６０分程度かけて、キャリアテープを巻き戻し、続いて、約４５分かけて、２層目を成膜した。３層目、４層目も上記と同様の条件で成膜した。

従来例での全シート厚は１６７μｍであった。また磁気シートの複素比透磁率の実数部μ´は低領域で７４、高領域で８５であり、シート全域にて平均化した複素比透磁率の実数部μ´は８３であった。

実験では、まずＲＦＩＤタグ（ＩＣカード）単体での共振周波数及び最大通信距離を測定した。ＲＦＩＤタグとしては、フェリカ（Felica；登録商標）を使用した。最大通信距離の測定は、リーダライタからＲＦＩＤタグを徐々に離していき、タグを検知できる最大のリーダライタ／ＲＦＩＤタグ間隔を「最大通信距離」と規定した。

また実施例の磁気シートを、ＲＦＩＤタグと金属部材（材質はアルミニウム）の間に挿入し、このとき磁気シートの最下層側をＲＦＩＤタグ側として組み込んだ。またこのとき、磁気シートとＲＦＩＤタグとを密着させた。

また従来例の磁気シートを、ＲＦＩＤタグと金属部材（材質はアルミニウム）の間に挿入し、このとき磁気シートの最下層側をＲＦＩＤタグ側として組み込んだ。また、磁気シートとＲＦＩＤタグとを密着させた。

そして、上記したＲＦＩＤタグ（ＩＣカード）単体での実験と同様に、共振周波数及び最大通信距離を測定した。その実験結果が図８に示されている。

図８に示すように、ＲＦＩＤタグ単体での共振周波数に対するＲＦＩＤデバイスの共振周波数ずれは、実施例のほうが従来例に比べて小さくなることがわかった。これは、実施例では、磁気シートの低μ´領域をＲＦＩＤタグ側に対向させ、ＲＦＩＤタグを構成するアンテナのインダクタンス変化を従来例より小さくできたからである。

そして、その結果、図８に示すように実施例のほうが従来例に比べて最大通信距離を大きくすることができた。

上記したように図８の実験では、ＲＦＩＤタグと磁気シートとを密着させているが、共振周波数ずれを小さくするには、ＲＦＩＤタグと磁気シート間を離せばよい。したがって従来例で実施例と同様の共振周波数ずれに設定するには、ＲＦＩＤタグと磁気シート間を実施例より大きくしなければならず、ＲＦＩＤデバイスの薄型化を実現できない。一方、図８に示すように、ＲＦＩＤタグと磁気シート間の間隔を従来例及び実施例で同じに設定すれば、従来例での最大通信距離は実施例よりも小さくなる。

したがって実施例によれば、従来例に比べてＲＦＩＤデバイスの薄型化とともに、最大通信距離を大きくできることがわかった。

ＲＦＩＤデバイス及びリーダライタの模式図、 本実施形態の磁気シートを膜厚方向から切断したときの切断面の模式図、 本実施形態の磁気シートの製造方法を示す工程図、 従来例の磁気シートのＳＥＭ写真、 実施例の磁気シートのＳＥＭ写真、 ＲＦＩＤ特性を測定するための装置の概念図、 表１に示す各磁気シートのシート特性、及び各磁気シートを用いたＲＦＩＤ特性のグラフ、 ＲＦＩＤタグ（ＩＣカード）単体、実施例の磁気シートを用いたＲＦＩＤデバイス、及び従来例の磁気シートを用いたＲＦＩＤデバイスの共振周波数と最大通信距離との関係を示すグラフ、 ＲＦＩＤデバイスにおける共振周波数と最大通信距離との関係を示すグラフ（ＲＦＩＤタグ単体での共振周波数を１３．５６ＭＨｚとした）、

符号の説明

１ ＲＦＩＤデバイス
２ ＲＦＩＤタグ
３ 金属部材
４ 磁気シート
１０ リーダライタ
１１ 扁平状磁性粉末
１２ マトリクス材
２０ 混合液
２１ ドクターブレード装置
２２ 基材
２３ ブレード
２４ 最下層
２５ 最上層

Claims (7)

1. ＲＦＩＤタグと、金属部材との間に挿入されるＲＦＩＤ用磁気シートにおいて、
   マトリクス材と、扁平状磁性粉末とを有しており、
   前記扁平状磁性粉末はシート全体にほぼ一定の充填密度で含有されており、
   前記扁平状磁性粉末のシート面内方向に対する厚さ方向への平均傾斜角度が、前記金属部材側に比べて前記ＲＦＩＤタグ側で大きくなっていることを特徴とするＲＦＩＤ用磁気シート。
2. 前記ＲＦＩＤタグ側での前記扁平状磁性粉末は全体的に、斜めに配向されている請求項１記載のＲＦＩＤ用磁気シート。
3. 前記扁平状磁性粉末は、組成式がＦｅ_{100-a-b-x-y-z-w-t}Ｍ_aＮｉ_bＣｒ_xＰ_yＣ_zＢ_wＳｉ_t（０≦ａ≦５ａｔ％、０≦ｂ≦１０ａｔ％、０≦ｘ≦８ａｔ％、６≦ｙ≦１３ａｔ％、２≦ｚ≦１２ａｔ％、０≦ｗ≦５ａｔ％、０≦ｔ≦４ａｔ％。ただし、元素ＭはＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ及びＡｌからなる群から選ばれた少なくとも一つの元素である。）で示される請求項１又は２に記載のＲＦＩＤ用磁気シート。
4. ＲＦＩＤタグと、金属部材と、前記ＲＦＩＤタグと前記金属部材との間に挿入された請求項１ないし３のいずれかに記載されたＲＦＩＤ用磁気シートとを有して構成されることを特徴とするＲＦＩＤデバイス。
5. ドクターブレード法を用いて、基材上に、マトリクス材と扁平状磁性粉末とを有して成る混合液を複数層、積層してシート化し、このとき、最下層を硬化させた後に、２層目以降を連続して積層することを特徴とするＲＦＩＤ用磁気シートの製造方法。
6. 組成式がＦｅ_{100-a-b-x-y-z-w-t}Ｍ_aＮｉ_bＣｒ_xＰ_yＣ_zＢ_wＳｉ_t（０≦ａ≦５ａｔ％、０≦ｂ≦１０ａｔ％、０≦ｘ≦８ａｔ％、６≦ｙ≦１３ａｔ％、２≦ｚ≦１２ａｔ％、０≦ｗ≦５ａｔ％、０≦ｔ≦４ａｔ％。ただし、元素ＭはＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ及びＡｌからなる群から選ばれた少なくとも一つの元素である。）で示される前記扁平状磁性粉末を用いる請求項５記載のＲＦＩＤ用磁気シートの製造方法。
7. 請求項５又は６に記載されたＲＦＩＤ用磁気シートを、ＲＦＩＤタグと、金属部材の間に挿入するとき、前記最下層側をＲＦＩＤタグ側として組み込むことを特徴とするＲＦＩＤデバイスの製造方法。

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