ＲＦＩＤ用磁性部材及びＲＦＩＤデバイス
【課題】 基材上に物理蒸着法にて磁性膜を成膜する構造に係り、特に、従来に比べて、通信感度を効果的に向上させることができるＲＦＩＤ用磁性部材及びＲＦＩＤデバイスを提供することを目的としている。
【解決手段】 従来では基材上に磁性膜を単層で成膜したが、本実施形態では、磁性膜７，８を複数層に絶縁膜６ｂを介して分断して物理蒸着法にて積層した。各磁性膜７，８の膜厚は、０．５μｍ以上で３μｍ以下であることが好ましい。また、前記磁性膜の積層数は、２〜８の範囲内にでき、特に、積層数は、２であることが好適である。磁性膜７，８は例えば、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ膜、Ｆｅ−Ｍ−Ｎ膜、絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃは例えばＳｉＯ2膜で形成できる。本実施形態のＲＦＩＤ用磁性部材４を用いることで、従来に比べて、ＲＦＩＤデバイスの通信感度を効果的に向上させることができる。
【解決手段】 従来では基材上に磁性膜を単層で成膜したが、本実施形態では、磁性膜７，８を複数層に絶縁膜６ｂを介して分断して物理蒸着法にて積層した。各磁性膜７，８の膜厚は、０．５μｍ以上で３μｍ以下であることが好ましい。また、前記磁性膜の積層数は、２〜８の範囲内にでき、特に、積層数は、２であることが好適である。磁性膜７，８は例えば、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ膜、Ｆｅ−Ｍ−Ｎ膜、絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃは例えばＳｉＯ2膜で形成できる。本実施形態のＲＦＩＤ用磁性部材４を用いることで、従来に比べて、ＲＦＩＤデバイスの通信感度を効果的に向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグと金属部材間に挿入されるＲＦＩＤ用磁性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
前記ＲＦＩＤタグは、情報を記録するＩＣチップと、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。
【０００４】
しかしながら前記ＲＦＩＤタグの近傍に金属部材がある場合、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。
【特許文献１】特開２００６−８１１４０号公報
【特許文献２】特開２００６−１９１０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した問題を解決すべく、磁性部材を、前記金属部材と、前記ＲＦＩＤタグとの間に挿入すると、磁性部材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できる。
【０００６】
しかしながら、例えば、磁性粉末とバインダー樹脂からなるＲＦＩＤ用の磁性シートやフェライト材では、シート厚が数百μｍと非常に厚くなり、このため、ＲＦＩＤタグを搭載した通信機器の薄型化に伴い、機器内にて前記磁性シートやフェライト材に対する設置空間を確保できない場合があった。
【０００７】
また、基材上に高抵抗軟磁性膜を物理蒸着法により成膜したＲＦＩＤ用磁性部材では、上記した磁性シートやフェライト材よりも磁性膜の薄膜化を実現できるが、前記磁性シートやフェライト材に比べて通信感度が同程度以下になりやすい等、通信感度を効果的に向上させることができなかった。
【０００８】
また特許文献２には、多層構造を有する磁性膜にて渦電流損失を低減させる発明が開示されている。
【０００９】
しかしながら特許文献２に記載された発明では、ＲＦＩＤ用として使用されるものでなく上記したＲＦＩＤ用磁性部材における従来課題を解決するものではない。また特許文献２に記載された発明では磁性膜の具体的な組成等が不明であり、また磁性膜の膜厚も最大で数百μｍと非常に厚い膜厚となっている。
【００１０】
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、基材上に物理蒸着法にて磁性膜を成膜する構造に係り、特に、従来に比べて、通信感度を効果的に向上させることができるＲＦＩＤ用磁性部材及びＲＦＩＤデバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明におけるＲＦＩＤ用磁性部材は、基材上に、積層された磁性膜と、各磁性膜間に介在する絶縁膜とを有して構成され、各磁性膜は、主成分の元素Ｔ（元素ＴはＦｅまたはＣｏまたはその混合物を表す）と、元素Ｍ（元素Ｍは、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｙのうち少なくともいずれか一種を表す）と、元素Ｘ（ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１種を表す）とを有し、膜構造が、元素Ｍと元素Ｘの化合物を含むアモルファス相と、前記アモルファス相中に点在する元素Ｔを主体とした微結晶相とを有してなることを特徴とするものである。
【００１２】
そして、本発明におけるＲＦＩＤデバイスは、ＲＦＩＤタグと金属部材間に本発明のＲＦＩＤ用磁性部材が介在してなることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明によれば、従来のように、磁性膜の単層構造をＲＦＩＤ用磁性部材としてＲＦＩＤタグと金属部材間に介在させた場合に比べて、通信感度を効果的に向上させることができる。
【００１４】
本発明では、各磁性膜の膜厚は、０．５μｍ以上で３．０μｍ以下であることが好ましい。このように膜厚の薄い磁性膜と絶縁膜とを積層する構成としたことで、通信感度を効果的に向上させることができるが、各磁性膜の膜厚を薄くしすぎても、十分な通信感度の向上を図ることができない。そのため、各磁性膜の膜厚の下限値を０．５μｍと設定した。
【００１５】
本発明のように磁性膜を複数層に分断し、そして上記した各磁性膜の膜厚に規制することで、例えば、磁性膜の総厚を従来の磁性膜の単層構造と同等にして対比すると、従来の磁性膜の単層構造に比べて、効果的に、通信感度を向上させることができ、また、前記総厚を従来の磁性膜の単層構造より薄くしても、従来と同等以上の通信感度が得られるように調整できる。
【００１６】
また本発明では、各磁性膜の膜厚の合計膜厚（総厚）は、１μｍ以上で１２μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００１７】
本発明では、前記磁性膜は，Ｆｅ−Ｍ−Ｎにて形成されることが好ましい。このように磁性膜をＦｅ−Ｍ−Ｎとすることで、各磁性膜の膜厚及び複数の磁性膜の総厚をより薄く形成しても、従来と同等以上の通信感度を得ることが可能である。
【００１８】
本発明では、Ｎの組成比は、１３ａｔ％以上で１８ａｔ％以下であることが好ましい。さらに具体的には、１３ａｔ％以上で１６ａｔ％以下の範囲内であることが好ましい。かかる場合、Ｆｅ−Ｍ−ＮをＲＦコンベンショナルスパッタ法で形成することが好適である。これにより、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約２０００以上にできる。あるいは、Ｎの組成比は、１５ａｔ％以上で１８ａｔ％以下の範囲内であることが好ましい。かかる場合、Ｆｅ−Ｍ−ＮをＤＣ対向ターゲットスパッタ法で形成することが好適である。これにより、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１４００以上にできる。
【００１９】
本発明では、Ｆｅ−Ｍ−Ｎからなる各磁性膜の膜厚を、０．５μｍ以上で１．２μｍ以下に薄く形成できる。後述する実験によれば、各磁性膜の膜厚を１μｍ以下にし、複数の磁性膜の総厚を薄くしても、高い通信出力が得られ、効果的に通信距離を延ばすことができるとわかった。
【００２０】
あるいは本発明では、前記磁性膜は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏにて形成されることが好ましい。かかる場合、各磁性膜の膜厚は、０．７μｍ以上で２．８μｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
また本発明では、前記磁性膜の積層数は、２〜８の範囲内であることが好ましい。特に、前記磁性膜の積層数は、２であることがより好ましい。これにより、磁性膜の総厚を薄く且つ、効果的に通信感度を向上させることができる。
【００２２】
また本発明では、前記絶縁膜は、ＳｉＯ2膜であることが好ましい。
また本発明では、前記磁性膜を前記基材に直接、あるいは絶縁膜を介して形成することが可能である。すなわち基材／磁性膜／絶縁膜／磁性膜・・・、基材／絶縁膜／磁性膜／絶縁膜／磁性膜・・・にて形成できる。
【００２３】
また本発明では、前記基材は、可撓性の樹脂シートであり、前記磁性膜の膜構造は、熱処理することなく形成されたものであることが好ましい。これにより、樹脂シートを熱に曝すことがなくなり、寸法精度に優れた磁性部材を形成できるとともに、樹脂シートの材質の選択性を広げることができる。
【００２４】
また本発明では、前記基材は、金属で形成されていてもよい。すなわち金属／絶縁膜／磁性膜／絶縁膜／磁性膜・・・、金属／磁性膜／絶縁膜／磁性膜・・・とすることが可能である。
【００２５】
そして本発明におけるＲＦＩＤデバイスでは、ＲＦＩＤタグと金属部材間に、磁性膜が前記金属部材を基材として形成されている構成にすることも可能である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、従来に比べて、通信感度を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＲＦＩＤデバイス及びリーダライタの模式図、
【図２】本発明の実施形態の磁性部材の部分断面図、
【図３】Ｆｅ−Ｍ−Ｏ膜の膜構造の模式図、
【図４】図２と異なる本発明の実施形態の磁性部材の部分断面図、
【図５】実験に使用した各磁性部材の磁性膜の膜厚（磁性膜が複数層ある場合は総厚）と、１３．５６ＭＨｚにおけるＲＦＩＤデバイスの信号強度との関係を示すグラフ、
【図６】ＦｅＡｌＮ（ＲＦコンベンショナルスパッタ法で成膜）の積層膜を用いた実施例１、及び比較例１〜５における周波数と信号出力との関係を示すグラフ、
【図７】実施例１の磁性部材における周波数と、複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″との関係を示すグラフ、
【図８】ＦｅＡｌＮ（ＤＣ対向ターゲットスパッタ法で成膜）の積層膜を用いた実施例２、及び比較例１、２における周波数と信号出力との関係を示すグラフ、
【図９】実施例２の磁性部材における周波数と、複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″との関係を示すグラフ、
【図１０】各磁性膜の膜厚と最大通信距離との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、ＲＦＩＤデバイス及びリーダライタの模式図、図２は本発明の実施形態のＲＦＩＤ用磁性部材の部分断面図（膜厚方向に沿って切断した際の部分断面図）、図３は本実施形態の磁性膜の膜構造の模式図である。
【００２９】
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、前記ＲＦＩＤタグ２と前記金属部材３との間に介在するＲＦＩＤ用磁性部材４とを有して構成される。ＲＦＩＤは、１３．５６ＭＨｚでの電磁誘導を利用した通信システムとして知られている。
【００３０】
前記ＲＦＩＤタグ２は、基板上に前記アンテナ及びＩＣチップが形成された形態である。
【００３１】
前記金属部材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。前記金属部材３の厚さは、０．０５〜０．５ｍｍ程度である。
【００３２】
図１に示すように、ＲＦＩＤ用磁性部材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１１からの磁束ＢがＲＦＩＤ用磁性部材４内を通り、ＲＦＩＤデバイス１とリーダライタ１１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、１３．５６ＭＨｚでの通信感度の向上を効果的に図ることができる。
【００３３】
前記ＲＦＩＤタグ２と前記金属部材３との間に挿入されるＲＦＩＤ用磁性部材４は、図２に示すように基材５上に絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃと磁性膜７，８が交互に積層された形態である。磁性膜７，８及び絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃは、物理蒸着法により成膜されたものであることが好適である。
【００３４】
磁性膜７，８は、Ｔ−Ｍ−Ｘ（ただし、ＴはＦｅまたはＣｏまたはその混合物を表し、元素Ｍは、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｙのうち少なくともいずれか一種を表し、元素Ｘは、ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１種を表す）から成る。
【００３５】
磁性膜７，８は、基材５上の全面に成膜される形態のほかに、部分的に、例えば、基材５の縁部を残して、基材５の中央部分のみに形成されてもよい。ただし、図１のようにＲＦＩＤ用磁性部材４とＲＦＩＤタグ２とを重ねたときに、磁性膜７，８がＲＦＩＤタグ２の全面と完全に対向する程度の大きさで形成されることが好適である。
【００３６】
磁性膜７，８は、成膜中、あるいは成膜後に熱処理を施すことなく形成されたものであり、このように非熱処理においても、図３に示すように、元素Ｍと元素Ｘの化合物を含むアモルファス相９と、前記アモルファス相９中に点在する元素Ｔを主体とした微結晶相１０とを有する混相構造で形成されている。微結晶相１０の平均粒径を３０ｎｍ以下にできる。
【００３７】
本実施形態の磁性膜７，８は、高抵抗軟磁性膜であり、軟磁気特性に優れる。例えば、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を２００以上、好ましくは３００以上、好ましくは８００以上、より好ましくは１４００以上、更に好ましくは２０００以上にでき、また比抵抗ρを１００（μΩ・ｃｍ）以上、好ましくは１５０（μΩ・ｃｍ）以上、より好ましくは２００（μΩ・ｃｍ）以上、更に好ましくは３００（μΩ・ｃｍ）以上に設定できる。
【００３８】
本実施形態の磁性膜７，８は、Ｆｅ−Ｍ−Ｎで形成されることが好ましく、そのときのＮの組成比は１３ａｔ％以上で１８ａｔ％以下であると良い。より具体的には、Ｎの組成比は、１３ａｔ％以上で１６ａｔ％以下の範囲内であることが好ましい。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）は、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が１６〜２０％の範囲内となるように調整することが好適である。かかる場合、Ｆｅ−Ｍ−ＮをＲＦコンベンショナルスパッタ法で形成することが好適である。これにより、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約２０００以上にできる。
【００３９】
あるいは、Ｎの組成比は、１５ａｔ％以上で１８ａｔ％以下の範囲内であることが好ましい。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）は、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が１７〜１９％の範囲内となるように調整することが好適である。かかる場合、Ｆｅ−Ｍ−ＮをＤＣ対向ターゲットスパッタ法で形成することが好適である。これにより、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１４００以上にできる。
【００４０】
または、本実施形態の磁性膜７，８は、組成式がＴaＭbＸcで示され、元素ＴにはＦｅを、元素ＸにはＯを選択することが可能である。このとき、元素ＭがＺｒで、Ｚｒの組成比ｂが、７．９５〜８．３６ａｔ％の範囲内、Ｏの組成比ｃが、８．１１〜９．２７ａｔ％の範囲内であることが好適である。そして、組成比ａ＋ｂ＋ｃの合計が１００ａｔ％である。
【００４１】
あるいは、本実施形態の磁性膜７，８は、組成式がＴaＭbＸcで示され、元素ＴがＦｅで、元素ＭがＡｌで、元素ＸがＯであり、Ａｌの組成比ｂが、９．７９〜２１．３８ａｔ％の範囲内、Ｏの組成比ｃが、６．９９〜１６．７５ａｔ％の範囲内であることが好適である。また組成比ａ＋ｂ＋ｃの合計が１００ａｔ％である。
【００４２】
Ｆｅ−Ｍ−Ｏからなる磁性膜では、Ｆｅ−Ｍ−Ｎからなる磁性膜よりも複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)が小さくなりやすいものの、上記のように組成比の調整により、約８００以上、好ましくは約１０００以上の複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を得ることが可能である。
【００４３】
磁性膜７，８における上記の膜構造は、ナノグラニュラー合金とは異なる。ナノグラニュラーは、強磁性微粒子と強磁性微粒子間に絶縁物等の粒界物質が介在する構成である。一方、磁性膜７，８におけるアモルファス相９は、微結晶相１０間の粒界に限らず、その周囲を囲むように存在する。上記したように磁性膜７，８は、アモルファス相９中に微結晶相１０が点在した混相構造となっている。
【００４４】
磁性膜７，８中に含まれるアモルファス相９は体積比率で２０〜８０％程度であることが好適である。
【００４５】
磁性膜７，８と交互に積層される絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃは、磁性膜７，８間を電気的に絶縁する膜である。本実施形態では、少なくとも磁性膜７，８の間に介在する絶縁膜６ｂを有することが必要である。また図２に示すように、各磁性膜７，８の上下に絶縁膜を備えることが好ましい。図２に示す最下層の絶縁膜６ａは下地膜として作用し、最上層の絶縁膜６ｃは環境変化等の外的要因に対する保護膜として作用している。
【００４６】
あるいは図４に示すように磁性膜７が、基材５上に直接成膜されたものであってもよい。かかる場合、絶縁層の数を減らすことができ、ＲＦＩＤ磁性部材４全体の膜厚を薄くできるとともに、生産コストを低減できる。
【００４７】
絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃには、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、炭化絶縁膜等を提示できるが、酸化絶縁膜であることが好ましい。また、絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃにはＳｉＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜、Ｆｅ2Ｏ3膜、Ｔａ2Ｏ3膜、ＴｉＯ2膜、Ｍｏ2Ｏ3膜のうち１種以上を選択できる。また、絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃは、磁性膜７，８と同じＴ−Ｍ−Ｏ膜であるがＯの組成比が高く（具体的には３０ａｔ％以上）絶縁性のＴ−Ｍ−Ｏ膜とすることも出来る。この場合、絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃの成膜と、磁性膜７，８の成膜に同じターゲットを使用できるメリットがある。このＴ−Ｍ−Ｏ膜は全て酸化物の結晶相からなるか、または、アモルファス相と酸化物の結晶相からなる非磁性膜であり、磁性膜５、７、８の結晶構造と異なるものである。
【００４８】
本実施形態では図２に示すように、各磁性膜７，８の膜厚がＴ１である。ここで各磁性膜７，８を同じ膜厚あるいは異なる膜厚にすることも出来る。各磁性膜７，８の膜厚は０．５μｍ以上で３μｍ以下であることが好ましい。
【００４９】
本実施形態における磁性膜７，８がＦｅ−Ｍ−Ｎで形成されるとき、各磁性膜７，８の膜厚を０．５μｍ以上で１．２μｍ以下に設定することができる。このように、各磁性膜の膜厚を１．２μｍ以下にし、複数の磁性膜の総厚を薄くしても、高い通信出力が得られ、効果的に通信距離を延ばすことができる。
【００５０】
また本実施形態における磁性膜７，８がＦｅ−Ｍ−Ｏで形成されるとき、各磁性膜７，８の膜厚を０．７μｍ以上で２．８μｍ以下とすることができる。また、各磁性膜７，８の膜厚を１．５μｍ以上で２．８μｍ以下とすることがさらに好ましい。これにより、高い通信出力が得られ、効果的に通信距離を延ばすことができる。
【００５１】
磁性膜７，８を複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)が高いＦｅ−Ｍ−Ｎで形成することで、Ｆｅ−Ｍ−Ｏに比べて各磁性膜７，８の膜厚及び複数の磁性膜７，８の総厚を薄くしても、高い通信出力が得られ、効果的に通信距離を延ばすことが可能になる。
【００５２】
ただし、各磁性膜７，８（Ｆｅ−Ｍ−Ｏ、Ｆｅ−Ｍ−Ｎに係り無く）の膜厚を薄くしすぎても、十分な通信感度の向上を図ることができない。そのため、各磁性膜の膜厚の下限値を０．５μｍと設定した。
【００５３】
従来では基材上に磁性膜を単層で成膜したが、本実施形態では、磁性膜７，８を複数層に絶縁膜を介して分断して積層した。その際、上記したように各磁性膜７，８の膜厚Ｔ１を所定範囲内に規制することで、各磁性膜の渦電流損失の低減等の要因により、例えば、磁性膜７，８の総厚を従来の磁性膜の単層構造と同等としたときに、従来の磁性膜の単層構造に比べて、効果的に、図１のＲＦＩＤデバイス１の通信感度を向上させることができ、また、前記総厚を従来の磁性膜の単層構造より薄くしても、従来と同等以上の通信感度が得られるように調整できる。
【００５４】
また本実施形態では、上記した磁性膜７，８の膜厚Ｔ１の条件と合わせて、磁性膜７，８の積層数を２〜８程度にすることができ、積層数を２〜４程度とすることが好ましく、積層数を２とすることがより好適である。本実施形態では、磁性膜を極端に細分化せず、各磁性膜７，８を上記したように、ある程度の厚みにて形成し（具体的には０．５μｍ以上）、且つ積層数を少なくすることで、磁性膜７，８の総厚を薄くでき、しかも効果的に通信感度を向上させることができる。
【００５５】
また各磁性膜７，８の膜厚Ｔ１の総厚は、１μｍ以上で１２μｍ以下であることが好ましい。また、前記総厚を、８μｍ以下、あるいは６μｍ以下にすることも出来る。更に磁性膜７，８にＦｅ−Ｍ−Ｎを用いた場合には、総厚を２．４μｍ以下に設定することも可能になる。総厚は、各磁性膜７，８の膜厚Ｔ１と積層数から算出できる。本実施形態では、磁性膜７，８の総厚を磁性膜の単層構造の従来に比べて薄くすることができ、係る場合において、従来と同等以上の通信感度を得ることが出来る。
【００５６】
各絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃの膜厚は、１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることが好ましく、１００ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【００５７】
図１に示すＲＦＩＤデバイス１では、図２、図４に示す基材５として可撓性の樹脂シートやガラス基板等を用いることができる。このとき、基材５として樹脂シートを用いると、ＲＦＩＤ用磁性部材４を湾曲させるような場合でも適切にＲＦＩＤ用磁性部材４を湾曲でき、また磁性膜７，８はアモルファス相９を備えるため、磁性膜７，８を樹脂シートである基材５とともに平面状から変形させたときでも磁性膜７，８は割れ等の損傷を受けにくい。
【００５８】
また磁性膜７，８に対して熱処理を施さないため、磁性膜７，８を支持する基材５の材質を特に限定しなくてもよい。すなわち基材５の材質の選択性を広げることができる。また基材５に対する熱的影響がないためＲＦＩＤ用磁性部材４の寸法安定性を従来よりも高精度に得ることが可能である。前記基材５には、熱可塑性樹脂を使用でき、その中でも耐熱性に優れたＰＥＮ(ポリエチレンナフタレート)、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）の使用が好適であるものの、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やアミラード（全芳香族系ポリアミド）、ポリイミド、ガラスエポキシ（ＦＲ４）等の使用も可能である。また、レジスト等の保護絶縁層を表面コーティングしたシートでも良い。
【００５９】
本実施形態では、基材５の厚さを、１０〜１００μｍ程度に出来る。
また図２に示すＲＦＩＤ用磁性部材４を、図１の金属部材３とＲＦＩＤタグ２との間に挿入する際、ＲＦＩＤ用磁性部材４の基材５が金属部材３側と対向するように挿入しても、前記基材５がＲＦＩＤタグ２側と対向するように挿入してどちらでもよい。なお、図１に示す、ＲＦＩＤタグ２とＲＦＩＤ用磁性部材４との間、及び、ＲＦＩＤ用磁性部材４と金属部材３との間には粘着層を有する。なお、ＲＦＩＤ用磁性部材４はＲＦＩＤタグ２の表面に直接成膜しても良い。
【００６０】
あるいは基材５は金属で形成されたものであってもよい。すなわち、図２の形態であれば、金属で形成された基材５／絶縁膜６ａ／磁性膜７／絶縁膜６ｂ／磁性膜８／絶縁膜６ｃとすることができ、図４に示す形態であれば、金属で形成された基材５／磁性膜７／絶縁膜６ｂ／磁性膜８／絶縁膜６ｃとすることができる。
【００６１】
また基材５が図１に示す金属部材３であってもよい。すなわち、ＲＦＩＤデバイス１は、金属部材３／絶縁膜６ａ／磁性膜７／絶縁膜６ｂ／磁性膜８／絶縁膜６ｃ／粘着層／ＲＦＩＤタグ２とすることができ、あるいは、金属部材３／磁性膜７／絶縁膜６ｂ／磁性膜８／絶縁膜６ｃ／粘着層／ＲＦＩＤタグ２とすることができる。これにより、より効果的に、ＲＦＩＤデバイス１を薄く形成することが可能になり、また生産コストを低減できる。また、図１、図２のいずれの場合であっても積層体の最表面はＳｉＯ2等の保護膜を形成することが好ましい。
【００６２】
本実施形態の磁性膜７，８及び絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃは、物理蒸着法により成膜されるが、物理蒸着法としては、ＲＦまたはＤＣ平行平板マグネトロンスパッタ法（ＭＴ法）、ＤＣ対向ターゲットスパッタ法（ＦＴＳ法）、ＲＦ対向ターゲットスパッタ法、ＲＦコンベンショナルスパッタ法、蒸着法、反応性プラズマ蒸着法等を提示できる。
【実施例】
【００６３】
（ＦｅＺｒＯ単層構造を備える磁性部材を用いた実験）
基材上にＦｅＺｒＯ単層構造を成膜した従来例の磁性部材を作製した。基材にはホウケイ酸ガラス基板を用いた。ガラス基板の厚さは０．５５ｍｍであった。
【００６４】
そしてホウケイ酸ガラス基板上に、ＦｅＺｒＯ膜をスパッタ成膜した。ターゲットにはＦｅ−Ｚｒ合金を用いた。スパッタ装置には、キヤノンアネルバ製のＳＰＦ−７３０ マグネトロンスパッタ装置を用いた。またスパッタ条件としてＡｒガス流量を６３ｓｃｃｍ、Ａｒ＋５％Ｏ2ガス流量を１２ｓｃｃｍ、ＲＦ電力を６００Ｗ、ガス圧を３ｍＴｏｒｒ、基板間接冷却なしとした。
また実験で使用したＦｅＺｒＯ膜は、Ｆｅ83.58at%Ｚｒ8.31at%Ｏ8.11at%であった。
【００６５】
上記により作製された磁性部材を、受信アンテナと金属板の間に挿入し、スペクトラムアナライザ（アンリツ（株）製、型式：ＭＳ２６０１Ｂ）を用いて、１３．５６ＭＨｚにおける受信アンテナからの受信信号の出力値を測定した（通信強度の測定）。なお送信アンテナと受信アンテナとの間の通信距離を２８ｍｍとした。また前記送信アンテナと受信アンテナを、平面の大きさが５５ｍｍ×８５ｍｍ、厚さが０．５５ｍｍの基板上に形成した。また、送信アンテナと受信アンテナを、最大外縁寸法を３０ｍｍ×３０ｍｍ、及び３ターンとした平面パターンで形成した。
【００６６】
また、金属板を、平面の大きさが５５ｍｍ×８５ｍｍ、厚さが２ｍｍのＡｌで形成した。
【００６７】
実験は、ＦｅＺｒＯ単層膜の膜厚が異なる複数の磁性部材を用いて行った。
また、磁性部材を、受信アンテナと金属板の間に介在させるとき、磁性部材の基材を金属板側に対向させて介在させた場合と、磁性部材の基材を受信アンテナ側に対向させて介在させた場合の双方について実験を行った。
【００６８】
（ＳｉＯ2／ＦｅＺｒＯ・・・の積層構造を備える磁性部材の実験）
基材、ＦｅＺｒＯのスパッタ条件、組成比、通信強度の測定条件については上記と同じである。
【００６９】
ＳｉＯ2膜を、ＳｉＯ2ターゲットを用いて成膜した。スパッタ装置には、キヤノンアネルバ製のＳＰＦ−７３０ マグネトロンスパッタ装置を用いた。またスパッタ条件としてＡｒガス流量を７５ｓｃｃｍ、ＲＦ電力を３００Ｗ、ガス圧を３ｍＴｏｒｒ、基板間接冷却なしとした。なお、各ＳｉＯ2膜の膜厚を０．１μｍに統一した。
【００７０】
ＳｉＯ2膜はＦｅＺｒＯ膜間の間のみならず、図２のように、基材上及び最上層のＦｅＺｒＯ膜の表面層にも設けた。
【００７１】
実験では、ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．２５μｍとしたとき、ＦｅＺｒＯ膜の積層数を、４、１２とし、ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．５μｍとしたとき、ＦｅＺｒＯ膜の積層数を、６、７、８とし、ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を２．８μｍとしたとき、ＦｅＺｒＯ膜の積層数を、３、４とした。
【００７２】
また、実験では、ＦｅＺｒＯ膜の積層数を２とし、そのときのＦｅＺｒＯ膜の膜厚を、０．７μｍ、１μｍ、１．５μｍ、２．８μｍとした。
【００７３】
また、磁性部材を、受信アンテナと金属板の間に介在させるとき、磁性部材の基材を金属板側に対向させて介在させた場合と、磁性部材の基材を受信アンテナ側に対向させて介在させた場合の双方について実験を行った。
【００７４】
図５に通信強度の実験結果を示す。図５での通信強度は絶対値が小さいほど通信感度が優れることを意味する。また図５には、金属板及び磁性部材を設けない構成（図５に示す「金属なし」）や、受信アンテナ／基材／金属板の構成の場合（図５に示す「基材／金属（磁性部材なし）」）についての通信強度の実験結果も合わせて掲載した。また、図５に示す「磁性膜／基材／金属 絶縁膜なし」や「基材／磁性膜／金属 絶縁膜なし」のプロットが上記の従来例における通信強度の実験結果である。
【００７５】
また図５に示す横軸は、複数のＦｅＺｒＯ膜の間にＳｉＯ2膜を介在させた磁性部材にあっては、各ＦｅＺｒＯ膜の総厚である。
【００７６】
またＦｅＺｒＯ膜の積層数を２とした磁性部材の実験結果において、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚をグラフ上に記載した。
【００７７】
図５に示すように、複数のＦｅＺｒＯ膜の間にＳｉＯ2膜を介在させた磁性部材のうち、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．５μｍとした磁性部材での通信強度は、ＦｅＺｒＯ膜を単層構造とした従来例での通信強度ラインよりもややグラフ上方に位置し、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．５μｍ以上とすることで、従来に比べて通信感度を向上できることがわかった。
【００７８】
また図５に示すように、複数のＦｅＺｒＯ膜の間にＳｉＯ2膜を介在させた磁性部材のうち、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．７μｍ以上とすれば、各ＦｅＺｒＯ膜の総厚を、ＦｅＺｒＯ膜の単層構造の膜厚と同等の場合と比較してみると、より効果的に通信感度を向上させることができるとわかった。この実験結果により、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．７μｍ以上２．８μｍ以下とした範囲を好ましい範囲とした。また、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を１．５μｍ以上２．８μｍ以下とした範囲をさらに好ましい範囲とした。
【００７９】
また、ＦｅＺｒＯ膜の積層数は２〜８程度とし、好ましくは２〜４であり、特に積層数を２とすることで、磁性膜の総厚を薄くできるとともに、優れた通信感度を得ることができるとわかった。
【００８０】
図５に示すように、例えば２層の各磁性膜の膜厚を２．８μｍとして総厚を５．６μｍとしたとき、同じく単層構造の磁性膜の膜厚を５．６μｍとした従来例に比べて、あるいは、単層構造の磁性膜の膜厚が５．６μｍより厚い従来例に対しても、十分に通信感度を高めることができるとわかった。
【００８１】
（ＦｅＡｌＮ／ＳｉＯ2／ＦｅＡｌＮの積層構造を備える磁性部材の実験）
実験では、ＳＵＳ基板上に、ＦｅＡｌＮ（０．９）／ＳｉＯ2（０．１）／ＦｅＡｌＮ（０．９）をＲＦコンベンショナルスパッタ法により成膜した。なお括弧内の数値は膜厚を示し単位はμｍである。
【００８２】
スパッタ装置には、キャノンアネルバ製ＳＰＦ−７３０を使用した。また実験に使用したＦｅＡｌＮ膜は、Ｆｅ69.75at%Ａｌ16.04at%Ｎ14.21at%であった。
【００８３】
上記により作製された磁性膜が、受信アンテナ（タグ）と磁性膜を成膜する際の基材であるＳＵＳ基板（ＳＵＳ３０４）の間に位置するように配置し、周波数と信号出力との関係について調べた。周波数及び信号出力はネットワークアナライザー（アジレント製）を用いて測定した。なお、送信アンテナと受信アンテナとの間の通信距離を１５ｍｍとした。
【００８４】
また、受信アンテナ（タグ）と金属板（ＳＵＳ３０４）の間に磁性部材を挿入しない比較例１、受信アンテナ（タグ）と金属板（ＳＵＳ３０４）の間に、アルプス電気（株）製のＲＦＩＤ用磁性シート（８０Ｒ５０）を挿入した比較例２、受信アンテナ（タグ）と金属板（ＳＵＳ３０４）の間に、膜厚１μｍの単層のＦｅＡｌＮ膜を介在させた比較例３、受信アンテナ（タグ）と金属板（ＳＵＳ３０４）の間に、膜厚２μｍの単層のＦｅＡｌＮ膜を介在させた比較例４、受信アンテナ（タグ）と金属板（ＳＵＳ３０４）の間に、膜厚３μｍの単層のＦｅＡｌＮ膜を介在させた磁性部材を挿入した比較例５についても同様の実験を行った。
【００８５】
その実験結果が図６に示されている。図６に示す信号出力は絶対値で大きいほど通信感度に優れていることを示している。図６に示すように、単層のＦｅＡｌＮ膜を用いた比較例３〜５は、ＦｅＡｌＮ膜の膜厚を増加させるほど信号出力が増加し、共振周波数も１３．５６ＭＨｚに近づけることができるが比較例２に比べて信号出力（絶対値）が小さく、十分な通信距離を得ることができないとわかった。
【００８６】
比較例２は、共振周波数がほぼ１３．５６ＭＨｚでしかも信号出力（絶対値）を大きくできる。比較例２は、本実施例に対する指標である。比較例２は、バインダー樹脂と磁性粉末を有してなる磁性膜をシート化したものであるが、膜厚が約５０μｍ〜２００μｍ程度となっている。本実施例は、比較例２と同等のＲＦＩＤ特性を有しながら膜厚をより一層薄くすることを目指したものである。
【００８７】
実験で使用した実施例１は、ＦｅＡｌＮ／ＳｉＯ2／ＦｅＡｌＮの積層構造を備える。各ＦｅＡｌＮ膜は膜厚が０．９μｍと非常に薄く、２層のＦｅＡｌＮ膜を合わせても総厚が１．８μｍである。比較例２に比べて非常に薄い膜厚となるが、このように磁性膜の総厚を薄く形成しても、実施例１では、比較例２とほぼ同等の信号出力（絶対値）を得ることができるとわかった。
【００８８】
また、図５の実験で使用したＦｅＺｒＯ膜の場合、２層構造で良好な実験結果は、各ＦｅＺｒＯ膜を２．８μｍの膜厚で形成した場合であり、総厚が５．６μｍであった。このように、ＦｅＡｌＮ膜で形成した実施例１では、ＦｅＺｒＯ膜を用いた場合よりも、磁性膜の総厚を薄くできるとともに、図６に示す比較例２とほぼ同等の信号出力（絶対値）を得ることができるとわかった。
【００８９】
図６の実験で使用した実施例１の磁性部材を用いて、周波数と複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″との関係について測定した。複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″を、ネットワークアナライザー（アジレント製）を用いて測定した。その実験結果が図７に示されている。
【００９０】
図７に示すように１３．５６ＭＨｚの周波数で複素比透磁率の実数部μ´を約２０００にできることがわかった。
【００９１】
次に、実験では、ＳＵＳ基板上に、ＦｅＡｌＮ（０．９）／ＳｉＯ2（０．１）／ＦｅＡｌＮ（０．９）をＤＣ対向ターゲットスパッタ法により成膜した。なお括弧内の数値は膜厚を示し単位はμｍである。
また実験に使用したＦｅＡｌＮ膜は、Ｆｅ67.62at%Ａｌ15.04at%Ｎ17.34at%であった。
【００９２】
そして図６、図７と同様の実験を行った。図８には、図６にも示した比較例１及び比較例２の実験結果を掲載した。図８に示す実施例２は、上記したＦｅＡｌＮ膜をＤＣ対向ターゲットスパッタ法により形成した磁性部材を用いた実験結果である。
【００９３】
図８に示すように、磁性膜の総厚が非常に薄い（総厚が１．８μｍ）実施例２を用いた場合、比較例２とほぼ同等の共振周波数及び信号出力（絶対値）を得ることができるとわかった。
【００９４】
図９は、実施例２の磁性部材における周波数と複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″との関係を示している。図９に示すように、１３．５６ＭＨｚの周波数で複素比透磁率の実数部μ´を約１８００にできることがわかった。
【００９５】
（最大通信距離の実験）
続いて、図６の比較例１〜５、実施例１及び実施例２における最大通信距離を測定した。最大通信距離は、送信アンテナと受信アンテナ間を徐々に離していき、通信不可となった時点を「最大通信距離」と規定した。
【００９６】
なお通信距離は、タカヤ株式会社製のＴＡＫＡＹＡ−ＴＲ３を用いて測定した。またタグにはＴＩ製のＲＩ−Ｉ０２−１１２Ｂ−０３（５５×８５サイズ）を用いた。
実験結果は下記の表１に示されている。
【００９７】
【表１】
【００９８】
表１に示すように、実施例１，２は比較例２とほぼ同等の最大通信距離を得ることができるとわかった。
【００９９】
（磁性膜の厚さと通信距離の関係に関する実験）
ＳＵＳ基板上に、ＦｅＡｌＮ（Ｘ）／ＳｉＯ2（０．１）／ＦｅＡｌＮ（Ｘ）（Ｘ＝０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．２μｍ）をＲＦコンベンショナルスパッタ法により成膜した。実験に使用したＦｅＡｌＮ膜は、Ｆｅ69.75at%Ａｌ16.04at%Ｎ14.21at%であった。これら試料を表１と同様に各膜厚Ｘにおける最大通信距離を測定した。測定した結果を図１０に示す。なお、図１０には実施例２のプロットと、比較例２の最大通信距離の値のラインも併せて掲載した。
【０１００】
図１０に示す通り、各磁性膜の膜厚Ｘの値が０．６μｍ以上、１．２μｍ以下、より好ましくは０．７μｍ以上、１．０μｍ以下で最大通信距離が大きくなっていることが分かった。
【０１０１】
（磁性膜の膜組成と複素比透磁率の実数部μ´等との関係に関する実験）
ＲＦマグネトロンスパッタ法にて各基材上に、ＦｅＺｒＯ（０．２μｍ）磁性膜を成膜し、このとき、各基材上に成膜された各ＦｅＺｒＯの組成比を夫々、下記の表２に示す値で成膜した。
【０１０２】
次に、ＲＦコンベンショナルスパッタ法にて各基材上に、ＦｅＡｌＮ（０．２μｍ）磁性膜を成膜し、このとき、各基材上に成膜された各ＦｅＡｌＮの組成比を夫々、下記の表２に示す値で成膜した。
【０１０３】
次に、ＤＣ対向ターゲットスパッタ法にて各基材上に、ＦｅＡｌＮ（０．２μｍ）磁性膜を成膜し、このとき、各基材上に成膜された各ＦｅＡｌＮの組成比を夫々、下記の表２に示す値で成膜した。
【０１０４】
なお、各磁性膜の組成比は、ＥＤＳ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分光法）あるいはＡＥＳ（オージェ電子分光法）により測定した。
【０１０５】
【表２】
【０１０６】
表２に示すように磁性膜としてＦｅＭＯ膜を使用した場合、Ｏの組成比を８．１１〜９．２７ａｔ％の範囲内とすると複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を８００以上、好ましくは１０００以上にできることがわかった。また複素比透磁率の虚数部μ″(13.56MHz)を５０〜７０程度に小さくできることがわかった。また、ＦｅとＭとの組成比を、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が８．８〜９．１％の範囲内となるように調整することが好適であるとわかった。
【０１０７】
次に、ＲＦコンベンショナルスパッタ法にて成膜されたＦｅＭＮ膜を使用した場合、Ｎの組成比を、１３ａｔ％以上で１６ａｔ％以下の範囲内とすると、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約２０００以上にできることがわかった。また、複素比透磁率の虚数部μ″(13.56MHz)を約１００〜３００程度に小さくできることがわかった。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）を、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が１６〜２０％の範囲内となるように調整することが好適であるとわかった。
【０１０８】
次に、ＤＣ対向ターゲットスパッタ法にて成膜されたＦｅＭＮ膜を使用した場合、Ｎの組成比を、１５ａｔ％以上で１８ａｔ％以下の範囲内とすると、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１４００以上にできることがわかった。また、複素比透磁率の虚数部μ″(13.56MHz)を約１００〜２００程度に小さくできることがわかった。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）を、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が、１７〜１９％の範囲内となるように調整することが好ましいとわかった。またＮの組成比を、１５ａｔ％〜１７．４ａｔ％程度とすると、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１７００以上にできより好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【０１０９】
１ ＲＦＩＤデバイス
２ ＲＦＩＤタグ
３ 金属部材
４ ＲＦＩＤ用磁性部材
５ 基材
６ａ、６ｂ、６ｃ 絶縁膜
７、８ 磁性膜
９ アモルファス相
１０ 微結晶相
１１ リーダライタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグと金属部材間に挿入されるＲＦＩＤ用磁性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
前記ＲＦＩＤタグは、情報を記録するＩＣチップと、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。
【０００４】
しかしながら前記ＲＦＩＤタグの近傍に金属部材がある場合、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。
【特許文献１】特開２００６−８１１４０号公報
【特許文献２】特開２００６−１９１０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した問題を解決すべく、磁性部材を、前記金属部材と、前記ＲＦＩＤタグとの間に挿入すると、磁性部材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できる。
【０００６】
しかしながら、例えば、磁性粉末とバインダー樹脂からなるＲＦＩＤ用の磁性シートやフェライト材では、シート厚が数百μｍと非常に厚くなり、このため、ＲＦＩＤタグを搭載した通信機器の薄型化に伴い、機器内にて前記磁性シートやフェライト材に対する設置空間を確保できない場合があった。
【０００７】
また、基材上に高抵抗軟磁性膜を物理蒸着法により成膜したＲＦＩＤ用磁性部材では、上記した磁性シートやフェライト材よりも磁性膜の薄膜化を実現できるが、前記磁性シートやフェライト材に比べて通信感度が同程度以下になりやすい等、通信感度を効果的に向上させることができなかった。
【０００８】
また特許文献２には、多層構造を有する磁性膜にて渦電流損失を低減させる発明が開示されている。
【０００９】
しかしながら特許文献２に記載された発明では、ＲＦＩＤ用として使用されるものでなく上記したＲＦＩＤ用磁性部材における従来課題を解決するものではない。また特許文献２に記載された発明では磁性膜の具体的な組成等が不明であり、また磁性膜の膜厚も最大で数百μｍと非常に厚い膜厚となっている。
【００１０】
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、基材上に物理蒸着法にて磁性膜を成膜する構造に係り、特に、従来に比べて、通信感度を効果的に向上させることができるＲＦＩＤ用磁性部材及びＲＦＩＤデバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明におけるＲＦＩＤ用磁性部材は、基材上に、積層された磁性膜と、各磁性膜間に介在する絶縁膜とを有して構成され、各磁性膜は、主成分の元素Ｔ（元素ＴはＦｅまたはＣｏまたはその混合物を表す）と、元素Ｍ（元素Ｍは、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｙのうち少なくともいずれか一種を表す）と、元素Ｘ（ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１種を表す）とを有し、膜構造が、元素Ｍと元素Ｘの化合物を含むアモルファス相と、前記アモルファス相中に点在する元素Ｔを主体とした微結晶相とを有してなることを特徴とするものである。
【００１２】
そして、本発明におけるＲＦＩＤデバイスは、ＲＦＩＤタグと金属部材間に本発明のＲＦＩＤ用磁性部材が介在してなることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明によれば、従来のように、磁性膜の単層構造をＲＦＩＤ用磁性部材としてＲＦＩＤタグと金属部材間に介在させた場合に比べて、通信感度を効果的に向上させることができる。
【００１４】
本発明では、各磁性膜の膜厚は、０．５μｍ以上で３．０μｍ以下であることが好ましい。このように膜厚の薄い磁性膜と絶縁膜とを積層する構成としたことで、通信感度を効果的に向上させることができるが、各磁性膜の膜厚を薄くしすぎても、十分な通信感度の向上を図ることができない。そのため、各磁性膜の膜厚の下限値を０．５μｍと設定した。
【００１５】
本発明のように磁性膜を複数層に分断し、そして上記した各磁性膜の膜厚に規制することで、例えば、磁性膜の総厚を従来の磁性膜の単層構造と同等にして対比すると、従来の磁性膜の単層構造に比べて、効果的に、通信感度を向上させることができ、また、前記総厚を従来の磁性膜の単層構造より薄くしても、従来と同等以上の通信感度が得られるように調整できる。
【００１６】
また本発明では、各磁性膜の膜厚の合計膜厚（総厚）は、１μｍ以上で１２μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００１７】
本発明では、前記磁性膜は，Ｆｅ−Ｍ−Ｎにて形成されることが好ましい。このように磁性膜をＦｅ−Ｍ−Ｎとすることで、各磁性膜の膜厚及び複数の磁性膜の総厚をより薄く形成しても、従来と同等以上の通信感度を得ることが可能である。
【００１８】
本発明では、Ｎの組成比は、１３ａｔ％以上で１８ａｔ％以下であることが好ましい。さらに具体的には、１３ａｔ％以上で１６ａｔ％以下の範囲内であることが好ましい。かかる場合、Ｆｅ−Ｍ−ＮをＲＦコンベンショナルスパッタ法で形成することが好適である。これにより、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約２０００以上にできる。あるいは、Ｎの組成比は、１５ａｔ％以上で１８ａｔ％以下の範囲内であることが好ましい。かかる場合、Ｆｅ−Ｍ−ＮをＤＣ対向ターゲットスパッタ法で形成することが好適である。これにより、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１４００以上にできる。
【００１９】
本発明では、Ｆｅ−Ｍ−Ｎからなる各磁性膜の膜厚を、０．５μｍ以上で１．２μｍ以下に薄く形成できる。後述する実験によれば、各磁性膜の膜厚を１μｍ以下にし、複数の磁性膜の総厚を薄くしても、高い通信出力が得られ、効果的に通信距離を延ばすことができるとわかった。
【００２０】
あるいは本発明では、前記磁性膜は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏにて形成されることが好ましい。かかる場合、各磁性膜の膜厚は、０．７μｍ以上で２．８μｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
また本発明では、前記磁性膜の積層数は、２〜８の範囲内であることが好ましい。特に、前記磁性膜の積層数は、２であることがより好ましい。これにより、磁性膜の総厚を薄く且つ、効果的に通信感度を向上させることができる。
【００２２】
また本発明では、前記絶縁膜は、ＳｉＯ2膜であることが好ましい。
また本発明では、前記磁性膜を前記基材に直接、あるいは絶縁膜を介して形成することが可能である。すなわち基材／磁性膜／絶縁膜／磁性膜・・・、基材／絶縁膜／磁性膜／絶縁膜／磁性膜・・・にて形成できる。
【００２３】
また本発明では、前記基材は、可撓性の樹脂シートであり、前記磁性膜の膜構造は、熱処理することなく形成されたものであることが好ましい。これにより、樹脂シートを熱に曝すことがなくなり、寸法精度に優れた磁性部材を形成できるとともに、樹脂シートの材質の選択性を広げることができる。
【００２４】
また本発明では、前記基材は、金属で形成されていてもよい。すなわち金属／絶縁膜／磁性膜／絶縁膜／磁性膜・・・、金属／磁性膜／絶縁膜／磁性膜・・・とすることが可能である。
【００２５】
そして本発明におけるＲＦＩＤデバイスでは、ＲＦＩＤタグと金属部材間に、磁性膜が前記金属部材を基材として形成されている構成にすることも可能である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、従来に比べて、通信感度を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＲＦＩＤデバイス及びリーダライタの模式図、
【図２】本発明の実施形態の磁性部材の部分断面図、
【図３】Ｆｅ−Ｍ−Ｏ膜の膜構造の模式図、
【図４】図２と異なる本発明の実施形態の磁性部材の部分断面図、
【図５】実験に使用した各磁性部材の磁性膜の膜厚（磁性膜が複数層ある場合は総厚）と、１３．５６ＭＨｚにおけるＲＦＩＤデバイスの信号強度との関係を示すグラフ、
【図６】ＦｅＡｌＮ（ＲＦコンベンショナルスパッタ法で成膜）の積層膜を用いた実施例１、及び比較例１〜５における周波数と信号出力との関係を示すグラフ、
【図７】実施例１の磁性部材における周波数と、複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″との関係を示すグラフ、
【図８】ＦｅＡｌＮ（ＤＣ対向ターゲットスパッタ法で成膜）の積層膜を用いた実施例２、及び比較例１、２における周波数と信号出力との関係を示すグラフ、
【図９】実施例２の磁性部材における周波数と、複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″との関係を示すグラフ、
【図１０】各磁性膜の膜厚と最大通信距離との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、ＲＦＩＤデバイス及びリーダライタの模式図、図２は本発明の実施形態のＲＦＩＤ用磁性部材の部分断面図（膜厚方向に沿って切断した際の部分断面図）、図３は本実施形態の磁性膜の膜構造の模式図である。
【００２９】
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、前記ＲＦＩＤタグ２と前記金属部材３との間に介在するＲＦＩＤ用磁性部材４とを有して構成される。ＲＦＩＤは、１３．５６ＭＨｚでの電磁誘導を利用した通信システムとして知られている。
【００３０】
前記ＲＦＩＤタグ２は、基板上に前記アンテナ及びＩＣチップが形成された形態である。
【００３１】
前記金属部材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。前記金属部材３の厚さは、０．０５〜０．５ｍｍ程度である。
【００３２】
図１に示すように、ＲＦＩＤ用磁性部材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１１からの磁束ＢがＲＦＩＤ用磁性部材４内を通り、ＲＦＩＤデバイス１とリーダライタ１１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、１３．５６ＭＨｚでの通信感度の向上を効果的に図ることができる。
【００３３】
前記ＲＦＩＤタグ２と前記金属部材３との間に挿入されるＲＦＩＤ用磁性部材４は、図２に示すように基材５上に絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃと磁性膜７，８が交互に積層された形態である。磁性膜７，８及び絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃは、物理蒸着法により成膜されたものであることが好適である。
【００３４】
磁性膜７，８は、Ｔ−Ｍ−Ｘ（ただし、ＴはＦｅまたはＣｏまたはその混合物を表し、元素Ｍは、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｙのうち少なくともいずれか一種を表し、元素Ｘは、ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１種を表す）から成る。
【００３５】
磁性膜７，８は、基材５上の全面に成膜される形態のほかに、部分的に、例えば、基材５の縁部を残して、基材５の中央部分のみに形成されてもよい。ただし、図１のようにＲＦＩＤ用磁性部材４とＲＦＩＤタグ２とを重ねたときに、磁性膜７，８がＲＦＩＤタグ２の全面と完全に対向する程度の大きさで形成されることが好適である。
【００３６】
磁性膜７，８は、成膜中、あるいは成膜後に熱処理を施すことなく形成されたものであり、このように非熱処理においても、図３に示すように、元素Ｍと元素Ｘの化合物を含むアモルファス相９と、前記アモルファス相９中に点在する元素Ｔを主体とした微結晶相１０とを有する混相構造で形成されている。微結晶相１０の平均粒径を３０ｎｍ以下にできる。
【００３７】
本実施形態の磁性膜７，８は、高抵抗軟磁性膜であり、軟磁気特性に優れる。例えば、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を２００以上、好ましくは３００以上、好ましくは８００以上、より好ましくは１４００以上、更に好ましくは２０００以上にでき、また比抵抗ρを１００（μΩ・ｃｍ）以上、好ましくは１５０（μΩ・ｃｍ）以上、より好ましくは２００（μΩ・ｃｍ）以上、更に好ましくは３００（μΩ・ｃｍ）以上に設定できる。
【００３８】
本実施形態の磁性膜７，８は、Ｆｅ−Ｍ−Ｎで形成されることが好ましく、そのときのＮの組成比は１３ａｔ％以上で１８ａｔ％以下であると良い。より具体的には、Ｎの組成比は、１３ａｔ％以上で１６ａｔ％以下の範囲内であることが好ましい。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）は、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が１６〜２０％の範囲内となるように調整することが好適である。かかる場合、Ｆｅ−Ｍ−ＮをＲＦコンベンショナルスパッタ法で形成することが好適である。これにより、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約２０００以上にできる。
【００３９】
あるいは、Ｎの組成比は、１５ａｔ％以上で１８ａｔ％以下の範囲内であることが好ましい。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）は、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が１７〜１９％の範囲内となるように調整することが好適である。かかる場合、Ｆｅ−Ｍ−ＮをＤＣ対向ターゲットスパッタ法で形成することが好適である。これにより、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１４００以上にできる。
【００４０】
または、本実施形態の磁性膜７，８は、組成式がＴaＭbＸcで示され、元素ＴにはＦｅを、元素ＸにはＯを選択することが可能である。このとき、元素ＭがＺｒで、Ｚｒの組成比ｂが、７．９５〜８．３６ａｔ％の範囲内、Ｏの組成比ｃが、８．１１〜９．２７ａｔ％の範囲内であることが好適である。そして、組成比ａ＋ｂ＋ｃの合計が１００ａｔ％である。
【００４１】
あるいは、本実施形態の磁性膜７，８は、組成式がＴaＭbＸcで示され、元素ＴがＦｅで、元素ＭがＡｌで、元素ＸがＯであり、Ａｌの組成比ｂが、９．７９〜２１．３８ａｔ％の範囲内、Ｏの組成比ｃが、６．９９〜１６．７５ａｔ％の範囲内であることが好適である。また組成比ａ＋ｂ＋ｃの合計が１００ａｔ％である。
【００４２】
Ｆｅ−Ｍ−Ｏからなる磁性膜では、Ｆｅ−Ｍ−Ｎからなる磁性膜よりも複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)が小さくなりやすいものの、上記のように組成比の調整により、約８００以上、好ましくは約１０００以上の複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を得ることが可能である。
【００４３】
磁性膜７，８における上記の膜構造は、ナノグラニュラー合金とは異なる。ナノグラニュラーは、強磁性微粒子と強磁性微粒子間に絶縁物等の粒界物質が介在する構成である。一方、磁性膜７，８におけるアモルファス相９は、微結晶相１０間の粒界に限らず、その周囲を囲むように存在する。上記したように磁性膜７，８は、アモルファス相９中に微結晶相１０が点在した混相構造となっている。
【００４４】
磁性膜７，８中に含まれるアモルファス相９は体積比率で２０〜８０％程度であることが好適である。
【００４５】
磁性膜７，８と交互に積層される絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃは、磁性膜７，８間を電気的に絶縁する膜である。本実施形態では、少なくとも磁性膜７，８の間に介在する絶縁膜６ｂを有することが必要である。また図２に示すように、各磁性膜７，８の上下に絶縁膜を備えることが好ましい。図２に示す最下層の絶縁膜６ａは下地膜として作用し、最上層の絶縁膜６ｃは環境変化等の外的要因に対する保護膜として作用している。
【００４６】
あるいは図４に示すように磁性膜７が、基材５上に直接成膜されたものであってもよい。かかる場合、絶縁層の数を減らすことができ、ＲＦＩＤ磁性部材４全体の膜厚を薄くできるとともに、生産コストを低減できる。
【００４７】
絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃには、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、炭化絶縁膜等を提示できるが、酸化絶縁膜であることが好ましい。また、絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃにはＳｉＯ2膜、Ａｌ2Ｏ3膜、Ｆｅ2Ｏ3膜、Ｔａ2Ｏ3膜、ＴｉＯ2膜、Ｍｏ2Ｏ3膜のうち１種以上を選択できる。また、絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃは、磁性膜７，８と同じＴ−Ｍ−Ｏ膜であるがＯの組成比が高く（具体的には３０ａｔ％以上）絶縁性のＴ−Ｍ−Ｏ膜とすることも出来る。この場合、絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃの成膜と、磁性膜７，８の成膜に同じターゲットを使用できるメリットがある。このＴ−Ｍ−Ｏ膜は全て酸化物の結晶相からなるか、または、アモルファス相と酸化物の結晶相からなる非磁性膜であり、磁性膜５、７、８の結晶構造と異なるものである。
【００４８】
本実施形態では図２に示すように、各磁性膜７，８の膜厚がＴ１である。ここで各磁性膜７，８を同じ膜厚あるいは異なる膜厚にすることも出来る。各磁性膜７，８の膜厚は０．５μｍ以上で３μｍ以下であることが好ましい。
【００４９】
本実施形態における磁性膜７，８がＦｅ−Ｍ−Ｎで形成されるとき、各磁性膜７，８の膜厚を０．５μｍ以上で１．２μｍ以下に設定することができる。このように、各磁性膜の膜厚を１．２μｍ以下にし、複数の磁性膜の総厚を薄くしても、高い通信出力が得られ、効果的に通信距離を延ばすことができる。
【００５０】
また本実施形態における磁性膜７，８がＦｅ−Ｍ−Ｏで形成されるとき、各磁性膜７，８の膜厚を０．７μｍ以上で２．８μｍ以下とすることができる。また、各磁性膜７，８の膜厚を１．５μｍ以上で２．８μｍ以下とすることがさらに好ましい。これにより、高い通信出力が得られ、効果的に通信距離を延ばすことができる。
【００５１】
磁性膜７，８を複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)が高いＦｅ−Ｍ−Ｎで形成することで、Ｆｅ−Ｍ−Ｏに比べて各磁性膜７，８の膜厚及び複数の磁性膜７，８の総厚を薄くしても、高い通信出力が得られ、効果的に通信距離を延ばすことが可能になる。
【００５２】
ただし、各磁性膜７，８（Ｆｅ−Ｍ−Ｏ、Ｆｅ−Ｍ−Ｎに係り無く）の膜厚を薄くしすぎても、十分な通信感度の向上を図ることができない。そのため、各磁性膜の膜厚の下限値を０．５μｍと設定した。
【００５３】
従来では基材上に磁性膜を単層で成膜したが、本実施形態では、磁性膜７，８を複数層に絶縁膜を介して分断して積層した。その際、上記したように各磁性膜７，８の膜厚Ｔ１を所定範囲内に規制することで、各磁性膜の渦電流損失の低減等の要因により、例えば、磁性膜７，８の総厚を従来の磁性膜の単層構造と同等としたときに、従来の磁性膜の単層構造に比べて、効果的に、図１のＲＦＩＤデバイス１の通信感度を向上させることができ、また、前記総厚を従来の磁性膜の単層構造より薄くしても、従来と同等以上の通信感度が得られるように調整できる。
【００５４】
また本実施形態では、上記した磁性膜７，８の膜厚Ｔ１の条件と合わせて、磁性膜７，８の積層数を２〜８程度にすることができ、積層数を２〜４程度とすることが好ましく、積層数を２とすることがより好適である。本実施形態では、磁性膜を極端に細分化せず、各磁性膜７，８を上記したように、ある程度の厚みにて形成し（具体的には０．５μｍ以上）、且つ積層数を少なくすることで、磁性膜７，８の総厚を薄くでき、しかも効果的に通信感度を向上させることができる。
【００５５】
また各磁性膜７，８の膜厚Ｔ１の総厚は、１μｍ以上で１２μｍ以下であることが好ましい。また、前記総厚を、８μｍ以下、あるいは６μｍ以下にすることも出来る。更に磁性膜７，８にＦｅ−Ｍ−Ｎを用いた場合には、総厚を２．４μｍ以下に設定することも可能になる。総厚は、各磁性膜７，８の膜厚Ｔ１と積層数から算出できる。本実施形態では、磁性膜７，８の総厚を磁性膜の単層構造の従来に比べて薄くすることができ、係る場合において、従来と同等以上の通信感度を得ることが出来る。
【００５６】
各絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃの膜厚は、１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることが好ましく、１００ｎｍ以下とすることがより好ましい。
【００５７】
図１に示すＲＦＩＤデバイス１では、図２、図４に示す基材５として可撓性の樹脂シートやガラス基板等を用いることができる。このとき、基材５として樹脂シートを用いると、ＲＦＩＤ用磁性部材４を湾曲させるような場合でも適切にＲＦＩＤ用磁性部材４を湾曲でき、また磁性膜７，８はアモルファス相９を備えるため、磁性膜７，８を樹脂シートである基材５とともに平面状から変形させたときでも磁性膜７，８は割れ等の損傷を受けにくい。
【００５８】
また磁性膜７，８に対して熱処理を施さないため、磁性膜７，８を支持する基材５の材質を特に限定しなくてもよい。すなわち基材５の材質の選択性を広げることができる。また基材５に対する熱的影響がないためＲＦＩＤ用磁性部材４の寸法安定性を従来よりも高精度に得ることが可能である。前記基材５には、熱可塑性樹脂を使用でき、その中でも耐熱性に優れたＰＥＮ(ポリエチレンナフタレート)、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）の使用が好適であるものの、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やアミラード（全芳香族系ポリアミド）、ポリイミド、ガラスエポキシ（ＦＲ４）等の使用も可能である。また、レジスト等の保護絶縁層を表面コーティングしたシートでも良い。
【００５９】
本実施形態では、基材５の厚さを、１０〜１００μｍ程度に出来る。
また図２に示すＲＦＩＤ用磁性部材４を、図１の金属部材３とＲＦＩＤタグ２との間に挿入する際、ＲＦＩＤ用磁性部材４の基材５が金属部材３側と対向するように挿入しても、前記基材５がＲＦＩＤタグ２側と対向するように挿入してどちらでもよい。なお、図１に示す、ＲＦＩＤタグ２とＲＦＩＤ用磁性部材４との間、及び、ＲＦＩＤ用磁性部材４と金属部材３との間には粘着層を有する。なお、ＲＦＩＤ用磁性部材４はＲＦＩＤタグ２の表面に直接成膜しても良い。
【００６０】
あるいは基材５は金属で形成されたものであってもよい。すなわち、図２の形態であれば、金属で形成された基材５／絶縁膜６ａ／磁性膜７／絶縁膜６ｂ／磁性膜８／絶縁膜６ｃとすることができ、図４に示す形態であれば、金属で形成された基材５／磁性膜７／絶縁膜６ｂ／磁性膜８／絶縁膜６ｃとすることができる。
【００６１】
また基材５が図１に示す金属部材３であってもよい。すなわち、ＲＦＩＤデバイス１は、金属部材３／絶縁膜６ａ／磁性膜７／絶縁膜６ｂ／磁性膜８／絶縁膜６ｃ／粘着層／ＲＦＩＤタグ２とすることができ、あるいは、金属部材３／磁性膜７／絶縁膜６ｂ／磁性膜８／絶縁膜６ｃ／粘着層／ＲＦＩＤタグ２とすることができる。これにより、より効果的に、ＲＦＩＤデバイス１を薄く形成することが可能になり、また生産コストを低減できる。また、図１、図２のいずれの場合であっても積層体の最表面はＳｉＯ2等の保護膜を形成することが好ましい。
【００６２】
本実施形態の磁性膜７，８及び絶縁膜６ａ，６ｂ，６ｃは、物理蒸着法により成膜されるが、物理蒸着法としては、ＲＦまたはＤＣ平行平板マグネトロンスパッタ法（ＭＴ法）、ＤＣ対向ターゲットスパッタ法（ＦＴＳ法）、ＲＦ対向ターゲットスパッタ法、ＲＦコンベンショナルスパッタ法、蒸着法、反応性プラズマ蒸着法等を提示できる。
【実施例】
【００６３】
（ＦｅＺｒＯ単層構造を備える磁性部材を用いた実験）
基材上にＦｅＺｒＯ単層構造を成膜した従来例の磁性部材を作製した。基材にはホウケイ酸ガラス基板を用いた。ガラス基板の厚さは０．５５ｍｍであった。
【００６４】
そしてホウケイ酸ガラス基板上に、ＦｅＺｒＯ膜をスパッタ成膜した。ターゲットにはＦｅ−Ｚｒ合金を用いた。スパッタ装置には、キヤノンアネルバ製のＳＰＦ−７３０ マグネトロンスパッタ装置を用いた。またスパッタ条件としてＡｒガス流量を６３ｓｃｃｍ、Ａｒ＋５％Ｏ2ガス流量を１２ｓｃｃｍ、ＲＦ電力を６００Ｗ、ガス圧を３ｍＴｏｒｒ、基板間接冷却なしとした。
また実験で使用したＦｅＺｒＯ膜は、Ｆｅ83.58at%Ｚｒ8.31at%Ｏ8.11at%であった。
【００６５】
上記により作製された磁性部材を、受信アンテナと金属板の間に挿入し、スペクトラムアナライザ（アンリツ（株）製、型式：ＭＳ２６０１Ｂ）を用いて、１３．５６ＭＨｚにおける受信アンテナからの受信信号の出力値を測定した（通信強度の測定）。なお送信アンテナと受信アンテナとの間の通信距離を２８ｍｍとした。また前記送信アンテナと受信アンテナを、平面の大きさが５５ｍｍ×８５ｍｍ、厚さが０．５５ｍｍの基板上に形成した。また、送信アンテナと受信アンテナを、最大外縁寸法を３０ｍｍ×３０ｍｍ、及び３ターンとした平面パターンで形成した。
【００６６】
また、金属板を、平面の大きさが５５ｍｍ×８５ｍｍ、厚さが２ｍｍのＡｌで形成した。
【００６７】
実験は、ＦｅＺｒＯ単層膜の膜厚が異なる複数の磁性部材を用いて行った。
また、磁性部材を、受信アンテナと金属板の間に介在させるとき、磁性部材の基材を金属板側に対向させて介在させた場合と、磁性部材の基材を受信アンテナ側に対向させて介在させた場合の双方について実験を行った。
【００６８】
（ＳｉＯ2／ＦｅＺｒＯ・・・の積層構造を備える磁性部材の実験）
基材、ＦｅＺｒＯのスパッタ条件、組成比、通信強度の測定条件については上記と同じである。
【００６９】
ＳｉＯ2膜を、ＳｉＯ2ターゲットを用いて成膜した。スパッタ装置には、キヤノンアネルバ製のＳＰＦ−７３０ マグネトロンスパッタ装置を用いた。またスパッタ条件としてＡｒガス流量を７５ｓｃｃｍ、ＲＦ電力を３００Ｗ、ガス圧を３ｍＴｏｒｒ、基板間接冷却なしとした。なお、各ＳｉＯ2膜の膜厚を０．１μｍに統一した。
【００７０】
ＳｉＯ2膜はＦｅＺｒＯ膜間の間のみならず、図２のように、基材上及び最上層のＦｅＺｒＯ膜の表面層にも設けた。
【００７１】
実験では、ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．２５μｍとしたとき、ＦｅＺｒＯ膜の積層数を、４、１２とし、ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．５μｍとしたとき、ＦｅＺｒＯ膜の積層数を、６、７、８とし、ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を２．８μｍとしたとき、ＦｅＺｒＯ膜の積層数を、３、４とした。
【００７２】
また、実験では、ＦｅＺｒＯ膜の積層数を２とし、そのときのＦｅＺｒＯ膜の膜厚を、０．７μｍ、１μｍ、１．５μｍ、２．８μｍとした。
【００７３】
また、磁性部材を、受信アンテナと金属板の間に介在させるとき、磁性部材の基材を金属板側に対向させて介在させた場合と、磁性部材の基材を受信アンテナ側に対向させて介在させた場合の双方について実験を行った。
【００７４】
図５に通信強度の実験結果を示す。図５での通信強度は絶対値が小さいほど通信感度が優れることを意味する。また図５には、金属板及び磁性部材を設けない構成（図５に示す「金属なし」）や、受信アンテナ／基材／金属板の構成の場合（図５に示す「基材／金属（磁性部材なし）」）についての通信強度の実験結果も合わせて掲載した。また、図５に示す「磁性膜／基材／金属 絶縁膜なし」や「基材／磁性膜／金属 絶縁膜なし」のプロットが上記の従来例における通信強度の実験結果である。
【００７５】
また図５に示す横軸は、複数のＦｅＺｒＯ膜の間にＳｉＯ2膜を介在させた磁性部材にあっては、各ＦｅＺｒＯ膜の総厚である。
【００７６】
またＦｅＺｒＯ膜の積層数を２とした磁性部材の実験結果において、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚をグラフ上に記載した。
【００７７】
図５に示すように、複数のＦｅＺｒＯ膜の間にＳｉＯ2膜を介在させた磁性部材のうち、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．５μｍとした磁性部材での通信強度は、ＦｅＺｒＯ膜を単層構造とした従来例での通信強度ラインよりもややグラフ上方に位置し、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．５μｍ以上とすることで、従来に比べて通信感度を向上できることがわかった。
【００７８】
また図５に示すように、複数のＦｅＺｒＯ膜の間にＳｉＯ2膜を介在させた磁性部材のうち、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．７μｍ以上とすれば、各ＦｅＺｒＯ膜の総厚を、ＦｅＺｒＯ膜の単層構造の膜厚と同等の場合と比較してみると、より効果的に通信感度を向上させることができるとわかった。この実験結果により、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を０．７μｍ以上２．８μｍ以下とした範囲を好ましい範囲とした。また、各ＦｅＺｒＯ膜の膜厚を１．５μｍ以上２．８μｍ以下とした範囲をさらに好ましい範囲とした。
【００７９】
また、ＦｅＺｒＯ膜の積層数は２〜８程度とし、好ましくは２〜４であり、特に積層数を２とすることで、磁性膜の総厚を薄くできるとともに、優れた通信感度を得ることができるとわかった。
【００８０】
図５に示すように、例えば２層の各磁性膜の膜厚を２．８μｍとして総厚を５．６μｍとしたとき、同じく単層構造の磁性膜の膜厚を５．６μｍとした従来例に比べて、あるいは、単層構造の磁性膜の膜厚が５．６μｍより厚い従来例に対しても、十分に通信感度を高めることができるとわかった。
【００８１】
（ＦｅＡｌＮ／ＳｉＯ2／ＦｅＡｌＮの積層構造を備える磁性部材の実験）
実験では、ＳＵＳ基板上に、ＦｅＡｌＮ（０．９）／ＳｉＯ2（０．１）／ＦｅＡｌＮ（０．９）をＲＦコンベンショナルスパッタ法により成膜した。なお括弧内の数値は膜厚を示し単位はμｍである。
【００８２】
スパッタ装置には、キャノンアネルバ製ＳＰＦ−７３０を使用した。また実験に使用したＦｅＡｌＮ膜は、Ｆｅ69.75at%Ａｌ16.04at%Ｎ14.21at%であった。
【００８３】
上記により作製された磁性膜が、受信アンテナ（タグ）と磁性膜を成膜する際の基材であるＳＵＳ基板（ＳＵＳ３０４）の間に位置するように配置し、周波数と信号出力との関係について調べた。周波数及び信号出力はネットワークアナライザー（アジレント製）を用いて測定した。なお、送信アンテナと受信アンテナとの間の通信距離を１５ｍｍとした。
【００８４】
また、受信アンテナ（タグ）と金属板（ＳＵＳ３０４）の間に磁性部材を挿入しない比較例１、受信アンテナ（タグ）と金属板（ＳＵＳ３０４）の間に、アルプス電気（株）製のＲＦＩＤ用磁性シート（８０Ｒ５０）を挿入した比較例２、受信アンテナ（タグ）と金属板（ＳＵＳ３０４）の間に、膜厚１μｍの単層のＦｅＡｌＮ膜を介在させた比較例３、受信アンテナ（タグ）と金属板（ＳＵＳ３０４）の間に、膜厚２μｍの単層のＦｅＡｌＮ膜を介在させた比較例４、受信アンテナ（タグ）と金属板（ＳＵＳ３０４）の間に、膜厚３μｍの単層のＦｅＡｌＮ膜を介在させた磁性部材を挿入した比較例５についても同様の実験を行った。
【００８５】
その実験結果が図６に示されている。図６に示す信号出力は絶対値で大きいほど通信感度に優れていることを示している。図６に示すように、単層のＦｅＡｌＮ膜を用いた比較例３〜５は、ＦｅＡｌＮ膜の膜厚を増加させるほど信号出力が増加し、共振周波数も１３．５６ＭＨｚに近づけることができるが比較例２に比べて信号出力（絶対値）が小さく、十分な通信距離を得ることができないとわかった。
【００８６】
比較例２は、共振周波数がほぼ１３．５６ＭＨｚでしかも信号出力（絶対値）を大きくできる。比較例２は、本実施例に対する指標である。比較例２は、バインダー樹脂と磁性粉末を有してなる磁性膜をシート化したものであるが、膜厚が約５０μｍ〜２００μｍ程度となっている。本実施例は、比較例２と同等のＲＦＩＤ特性を有しながら膜厚をより一層薄くすることを目指したものである。
【００８７】
実験で使用した実施例１は、ＦｅＡｌＮ／ＳｉＯ2／ＦｅＡｌＮの積層構造を備える。各ＦｅＡｌＮ膜は膜厚が０．９μｍと非常に薄く、２層のＦｅＡｌＮ膜を合わせても総厚が１．８μｍである。比較例２に比べて非常に薄い膜厚となるが、このように磁性膜の総厚を薄く形成しても、実施例１では、比較例２とほぼ同等の信号出力（絶対値）を得ることができるとわかった。
【００８８】
また、図５の実験で使用したＦｅＺｒＯ膜の場合、２層構造で良好な実験結果は、各ＦｅＺｒＯ膜を２．８μｍの膜厚で形成した場合であり、総厚が５．６μｍであった。このように、ＦｅＡｌＮ膜で形成した実施例１では、ＦｅＺｒＯ膜を用いた場合よりも、磁性膜の総厚を薄くできるとともに、図６に示す比較例２とほぼ同等の信号出力（絶対値）を得ることができるとわかった。
【００８９】
図６の実験で使用した実施例１の磁性部材を用いて、周波数と複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″との関係について測定した。複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″を、ネットワークアナライザー（アジレント製）を用いて測定した。その実験結果が図７に示されている。
【００９０】
図７に示すように１３．５６ＭＨｚの周波数で複素比透磁率の実数部μ´を約２０００にできることがわかった。
【００９１】
次に、実験では、ＳＵＳ基板上に、ＦｅＡｌＮ（０．９）／ＳｉＯ2（０．１）／ＦｅＡｌＮ（０．９）をＤＣ対向ターゲットスパッタ法により成膜した。なお括弧内の数値は膜厚を示し単位はμｍである。
また実験に使用したＦｅＡｌＮ膜は、Ｆｅ67.62at%Ａｌ15.04at%Ｎ17.34at%であった。
【００９２】
そして図６、図７と同様の実験を行った。図８には、図６にも示した比較例１及び比較例２の実験結果を掲載した。図８に示す実施例２は、上記したＦｅＡｌＮ膜をＤＣ対向ターゲットスパッタ法により形成した磁性部材を用いた実験結果である。
【００９３】
図８に示すように、磁性膜の総厚が非常に薄い（総厚が１．８μｍ）実施例２を用いた場合、比較例２とほぼ同等の共振周波数及び信号出力（絶対値）を得ることができるとわかった。
【００９４】
図９は、実施例２の磁性部材における周波数と複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″との関係を示している。図９に示すように、１３．５６ＭＨｚの周波数で複素比透磁率の実数部μ´を約１８００にできることがわかった。
【００９５】
（最大通信距離の実験）
続いて、図６の比較例１〜５、実施例１及び実施例２における最大通信距離を測定した。最大通信距離は、送信アンテナと受信アンテナ間を徐々に離していき、通信不可となった時点を「最大通信距離」と規定した。
【００９６】
なお通信距離は、タカヤ株式会社製のＴＡＫＡＹＡ−ＴＲ３を用いて測定した。またタグにはＴＩ製のＲＩ−Ｉ０２−１１２Ｂ−０３（５５×８５サイズ）を用いた。
実験結果は下記の表１に示されている。
【００９７】
【表１】
【００９８】
表１に示すように、実施例１，２は比較例２とほぼ同等の最大通信距離を得ることができるとわかった。
【００９９】
（磁性膜の厚さと通信距離の関係に関する実験）
ＳＵＳ基板上に、ＦｅＡｌＮ（Ｘ）／ＳｉＯ2（０．１）／ＦｅＡｌＮ（Ｘ）（Ｘ＝０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．２μｍ）をＲＦコンベンショナルスパッタ法により成膜した。実験に使用したＦｅＡｌＮ膜は、Ｆｅ69.75at%Ａｌ16.04at%Ｎ14.21at%であった。これら試料を表１と同様に各膜厚Ｘにおける最大通信距離を測定した。測定した結果を図１０に示す。なお、図１０には実施例２のプロットと、比較例２の最大通信距離の値のラインも併せて掲載した。
【０１００】
図１０に示す通り、各磁性膜の膜厚Ｘの値が０．６μｍ以上、１．２μｍ以下、より好ましくは０．７μｍ以上、１．０μｍ以下で最大通信距離が大きくなっていることが分かった。
【０１０１】
（磁性膜の膜組成と複素比透磁率の実数部μ´等との関係に関する実験）
ＲＦマグネトロンスパッタ法にて各基材上に、ＦｅＺｒＯ（０．２μｍ）磁性膜を成膜し、このとき、各基材上に成膜された各ＦｅＺｒＯの組成比を夫々、下記の表２に示す値で成膜した。
【０１０２】
次に、ＲＦコンベンショナルスパッタ法にて各基材上に、ＦｅＡｌＮ（０．２μｍ）磁性膜を成膜し、このとき、各基材上に成膜された各ＦｅＡｌＮの組成比を夫々、下記の表２に示す値で成膜した。
【０１０３】
次に、ＤＣ対向ターゲットスパッタ法にて各基材上に、ＦｅＡｌＮ（０．２μｍ）磁性膜を成膜し、このとき、各基材上に成膜された各ＦｅＡｌＮの組成比を夫々、下記の表２に示す値で成膜した。
【０１０４】
なお、各磁性膜の組成比は、ＥＤＳ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分光法）あるいはＡＥＳ（オージェ電子分光法）により測定した。
【０１０５】
【表２】
【０１０６】
表２に示すように磁性膜としてＦｅＭＯ膜を使用した場合、Ｏの組成比を８．１１〜９．２７ａｔ％の範囲内とすると複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を８００以上、好ましくは１０００以上にできることがわかった。また複素比透磁率の虚数部μ″(13.56MHz)を５０〜７０程度に小さくできることがわかった。また、ＦｅとＭとの組成比を、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が８．８〜９．１％の範囲内となるように調整することが好適であるとわかった。
【０１０７】
次に、ＲＦコンベンショナルスパッタ法にて成膜されたＦｅＭＮ膜を使用した場合、Ｎの組成比を、１３ａｔ％以上で１６ａｔ％以下の範囲内とすると、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約２０００以上にできることがわかった。また、複素比透磁率の虚数部μ″(13.56MHz)を約１００〜３００程度に小さくできることがわかった。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）を、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が１６〜２０％の範囲内となるように調整することが好適であるとわかった。
【０１０８】
次に、ＤＣ対向ターゲットスパッタ法にて成膜されたＦｅＭＮ膜を使用した場合、Ｎの組成比を、１５ａｔ％以上で１８ａｔ％以下の範囲内とすると、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１４００以上にできることがわかった。また、複素比透磁率の虚数部μ″(13.56MHz)を約１００〜２００程度に小さくできることがわかった。また残りのＦｅとＭの組成比（ａｔ％）を、[Ｍ／（Ｆｅ＋Ｍ）]×１００（％）が、１７〜１９％の範囲内となるように調整することが好ましいとわかった。またＮの組成比を、１５ａｔ％〜１７．４ａｔ％程度とすると、複素比透磁率の実数部μ´(13.56MHz)を約１７００以上にできより好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【０１０９】
１ ＲＦＩＤデバイス
２ ＲＦＩＤタグ
３ 金属部材
４ ＲＦＩＤ用磁性部材
５ 基材
６ａ、６ｂ、６ｃ 絶縁膜
７、８ 磁性膜
９ アモルファス相
１０ 微結晶相
１１ リーダライタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に、積層された磁性膜と、各磁性膜間に介在する絶縁膜とを有して構成され、各磁性膜は、主成分の元素Ｔ（元素ＴはＦｅまたはＣｏまたはその混合物を表す）と、元素Ｍ（元素Ｍは、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｙのうち少なくともいずれか一種を表す）と、元素Ｘ（ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１種を表す）とを有し、膜構造が、元素Ｍと元素Ｘの化合物を含むアモルファス相と、前記アモルファス相中に点在する元素Ｔを主体とした微結晶相とを有してなることを特徴とするＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項２】
各磁性膜の膜厚は、０．５μｍ以上で３μｍ以下である請求項２記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項３】
各磁性膜の膜厚の合計膜厚は、１μｍ以上で１２μｍ以下の範囲内である請求項２記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項４】
前記磁性膜は，Ｆｅ−Ｍ−Ｎにて形成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項５】
Ｎの組成比は、１３ａｔ％以上で１８ａｔ％以下の範囲内である請求項４記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項６】
各磁性膜の膜厚は、０．５μｍ以上で１．２μｍ以下である請求項４又は５のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項７】
前記磁性膜は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏにて形成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項８】
各磁性膜の膜厚は、０．７μｍ以上で２．８μｍ以下である請求項７記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項９】
前記磁性膜の積層数は、２〜８の範囲内である請求項２、３、６又は８のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１０】
前記磁性膜の積層数は、２である請求項９記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１１】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ2膜である請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１２】
前記磁性膜が前記基材に直接、あるいは絶縁膜を介して形成されている請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１３】
前記基材は、可撓性の樹脂シートであり、前記磁性膜は、熱処理することなく形成されたものである請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１４】
前記基材は、金属で形成されている請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１５】
ＲＦＩＤタグと金属部材間に請求項１ないし１４のいずれか１項に記載されたＲＦＩＤ用磁性部材が介在してなることを特徴とするＲＦＩＤデバイス。
【請求項１６】
ＲＦＩＤタグと金属部材間に請求項１４に記載の磁性膜が前記金属部材を基材として形成されていることを特徴とするＲＦＩＤデバイス。
【請求項１】
基材上に、積層された磁性膜と、各磁性膜間に介在する絶縁膜とを有して構成され、各磁性膜は、主成分の元素Ｔ（元素ＴはＦｅまたはＣｏまたはその混合物を表す）と、元素Ｍ（元素Ｍは、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｙのうち少なくともいずれか一種を表す）と、元素Ｘ（ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１種を表す）とを有し、膜構造が、元素Ｍと元素Ｘの化合物を含むアモルファス相と、前記アモルファス相中に点在する元素Ｔを主体とした微結晶相とを有してなることを特徴とするＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項２】
各磁性膜の膜厚は、０．５μｍ以上で３μｍ以下である請求項２記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項３】
各磁性膜の膜厚の合計膜厚は、１μｍ以上で１２μｍ以下の範囲内である請求項２記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項４】
前記磁性膜は，Ｆｅ−Ｍ−Ｎにて形成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項５】
Ｎの組成比は、１３ａｔ％以上で１８ａｔ％以下の範囲内である請求項４記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項６】
各磁性膜の膜厚は、０．５μｍ以上で１．２μｍ以下である請求項４又は５のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項７】
前記磁性膜は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏにて形成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項８】
各磁性膜の膜厚は、０．７μｍ以上で２．８μｍ以下である請求項７記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項９】
前記磁性膜の積層数は、２〜８の範囲内である請求項２、３、６又は８のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１０】
前記磁性膜の積層数は、２である請求項９記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１１】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ2膜である請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１２】
前記磁性膜が前記基材に直接、あるいは絶縁膜を介して形成されている請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１３】
前記基材は、可撓性の樹脂シートであり、前記磁性膜は、熱処理することなく形成されたものである請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１４】
前記基材は、金属で形成されている請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ用磁性部材。
【請求項１５】
ＲＦＩＤタグと金属部材間に請求項１ないし１４のいずれか１項に記載されたＲＦＩＤ用磁性部材が介在してなることを特徴とするＲＦＩＤデバイス。
【請求項１６】
ＲＦＩＤタグと金属部材間に請求項１４に記載の磁性膜が前記金属部材を基材として形成されていることを特徴とするＲＦＩＤデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２８３３３３（Ｐ２０１０−２８３３３３Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５６３６８（Ｐ２０１０−５６３６８）
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]