[发明专利]磁性材料、磁性片以及便携式电子装置

说明书

相关申请的交叉参考

本发明包含于2007年9月28日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-253438的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及用于改善例如RFID(射频识别)系统中的天线的性能的由Fe合金构成的磁性材料、该磁性材料构成的磁性片以及安装了所述天线的便携式电子装置。

背景技术

在RFID系统中，已知多种非接触型IC标签，在各种这样的标签中，记录信息的IC芯片与共振电容器电连接至天线线圈。关于非接触型IC标签，还有卡片型IC标签和结合到便携式电话等装置中的内置型IC标签。

作为用于非接触型IC标签的相关技术的天线模块，在已知的天线模块中，磁性部件(磁性片)与螺旋型扁平天线线圈进行卷绕的平面基本平行地设置。这种类型的天线模块使用高磁导率材料形成的磁性片。由于这样的磁性片，扁平天线线圈的电感系数提高，并且通信距离增大。

用于磁性片的磁性材料的实例有包含Fe作为主要成分的Fe合金(例如Fe-Si-Al(铁硅铝)合金和Fe-Si-Cr合金)构成的磁性材料。在下文中，由包含Fe作为主要成分的铁合金构成的磁性材料可以简称为“Fe合金磁性材料”。当Si的添加量增大(例如，4.5wt％(重量百分数)以上)时，Fe合金磁性材料的硬度增加，而延展性变差。

同时，存在使用扁平化磁性粒子作为原料生产上述磁性片的情况(参见例如，日本专利申请公开No.2001-284118(第[0002]段))(在下文中称为专利文献1)。在扁平化处理中，通过使磁性粒子与钢珠碰撞，将各自为大致球形或其近似的三维形状的磁性材料扁平化。然而，如上所述，因为Si添加量的增加而提高了硬度，存在的问题是扁平化处理所需的时间延长，并且磁性粒子在扁平化处理过程中发生破碎。当磁性粒子变小后，扁平化处理变得格外困难。

这时，通过将预定量的P(磷)加入铁硅铝合金磁性材料中，使得能够进行压延处理(参见例如，日本专利申请公开No.Sho55-65349(说明书的第11页))。

发明内容

然而，在专利文献1的技术中，当Fe合金磁性材料中P的混入量不适当时，矫顽力Hc增加，结果磁性材料变得很难在目前RFID系统常用的13.56MHz通信频率下使用。

考虑到上述情况，需要能够很容易进行扁平化处理并且在13.56MHz通信频率下使用的磁性材料、由这种磁性材料构成的磁性片以及使用该磁性片的便携式电子装置。

根据本发明的一个实施例，提供了一种磁性材料，用于采用13.56MHz通信频率的RFID(射频识别)系统的天线模块，包括：Fe合金磁性材料，包含作为主要成分的Fe，以及加入其中的Si和Al；以及加入Fe合金磁性材料中的0.2wt％～0.5wt％的磷。或者，所述Fe合金磁性材料可以是包含Fe作为主要成分并且加入了Si和Cr的磁性材料。

例如，当所述磁性材料加工为厚度0.25mm的磁性片后，将其用作天线线圈的磁心，在使用根据本发明此实施例的磁性材料的RFID系统中，通信距离预期至少为100mm。

这里，本发明的发明者着眼于磁性材料的损失系数，发现通过构造出损失系数的倒数与复导磁率(complex magnetic permeability)的实部的乘积在预定值以上的磁性材料，能够实现具有大通信距离的小型天线模块。具体地，当厚度0.25mm的磁性片在13.56MHz使用频率下的复导磁率的实部μ′和虚部μ＂表示的损失系数(tanδ＝μ＂/μ′)的倒数由Q表示时，μ′*Q表达的性能指标为所希望的600以上。具有600以上的性能指标(μ′*Q)的磁性片能够降低由于涡流损耗引起的天线模块的功耗，并且在不增加磁性片厚度的情况下提高通信距离。

根据预先通过实验获得的矫顽力与性能指标(μ′*Q)之间的关系，还发现当性能指标(μ′*Q)为600以上时，磁性片的矫顽力变为300AT/m以上。已经通过实验证实，对于Fe合金(包含作为主要成分的Fe以及如上所述加入其中的Si、Al、Cr等)磁性材料的矫顽力要维持在300AT/m以上，磷的添加量优选为0.2wt％以上。

同时，因为在13.56MHz使用频率的μ′需要为25以上，根据矫顽力和μ′之间的关系，在此情况下期望矫顽力为650AT/m以下。矫顽力和μ′之间的关系通过基于矫顽力与性能指标(μ′*Q)之间的关系的计算或实验而获得。已经通过实验证实，对于矫顽力要维持在650AT/m以下，磷的添加量优选为0.5wt％以下。