JP2009295930A - Magnetic base - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＲＦＩＤデバイスや電磁波吸収体等に用いられる磁性基体に関する。 The present invention relates to a magnetic substrate used for an RFID device, an electromagnetic wave absorber or the like.
磁性基体は、例えば、ＲＦＩＤデバイスや電磁波吸収体に用いられる。磁性基体は、基板の表面に直接、磁性膜が成膜された構成となっている。 The magnetic substrate is used for, for example, an RFID device or an electromagnetic wave absorber. The magnetic base has a structure in which a magnetic film is formed directly on the surface of the substrate.
磁性膜は、例えば下記特許文献１に示すようなＦｅ−Ｍ−Ｏ膜である。後述する実験結果に示すように、基板上に直接、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ膜を成膜しただけの構成では、磁性膜の膜厚を厚くしても、複素比透磁率の実数部μ´を効果的に大きくできず良好な軟磁気特性を得ることが出来なかった。
The magnetic film is, for example, an Fe-MO film as shown in
また特許文献１にあるように、通常、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ膜に対して熱処理（アニール）を施さないと良好な軟磁気特性を得ることができなかった。そのため、基板に耐熱性の低い薄いシート状の樹脂基体を用いることが出来ず、磁性基体の薄型化、フレキシブル化を実現できなかった。
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、高抵抗軟磁性膜（Ａ−Ｍ−Ｏ）を用いた磁性基体において、従来に比べて適切に軟磁気特性の向上を図ることが可能な磁性基体を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention is to solve the above-described conventional problems, and in particular, in a magnetic substrate using a high resistance soft magnetic film (AMO), the soft magnetic characteristics can be appropriately improved as compared with the conventional one. An object of the present invention is to provide a magnetic substrate that can be realized.
本発明における磁性基体は、基体上に、Ｃｒ膜と、Ａ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ａ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、Ｓｉのうち少なくともいずれか一種を表す）から成る磁性膜とが順に積層されており、
前記磁性膜は、元素ＭとＯ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ＦｅまたはＣｏから選ばれる一種または二種を主体とした平均結晶粒径３０ｎｍ以下の微結晶相との膜構造で形成されていることを特徴とするものである。
The magnetic substrate in the present invention has a Cr film, AMO (where the element A represents Fe or Co or a mixture thereof, the element M represents Hf, Ti, Zr, V, Nb, Ta, And a magnetic film made of Mo, W, Al, Mg, Zn, Ca, Ce, Y, and Si).
The magnetic film includes an amorphous phase containing a compound of elements M and O, a microcrystalline phase having an average crystal grain size of 30 nm or less mainly composed of one or two kinds selected from Fe or Co scattered in the amorphous phase. It is characterized by being formed with the following film structure.
これにより、微結晶相の析出を促進でき、軟磁気特性の改善を図ることが可能である。特に磁性膜の膜厚（磁性膜が複数層ある場合は合計膜厚）が薄くても、また、熱処理を施さなくても、優れた軟磁気特性を得ることが可能である。 Thereby, precipitation of a microcrystalline phase can be promoted and soft magnetic characteristics can be improved. In particular, even if the thickness of the magnetic film (the total thickness when there are a plurality of magnetic films) is thin or no heat treatment is performed, excellent soft magnetic characteristics can be obtained.
本発明では、基板上に、下から前記Ｃｒ膜、及び前記磁性膜の順に積層されている構成でも、前記基板上に、下から前記磁性膜、及び前記Ｃｒ膜の順に積層されている構成でもよい。 In the present invention, either the configuration in which the Cr film and the magnetic film are stacked in this order from the bottom on the substrate, or the configuration in which the magnetic film and the Cr film are stacked in order from the bottom on the substrate. Good.
また本発明では、前記基板上に、前記Ｃｒ膜と前記磁性膜とが交互に繰り返して積層されている構成であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the Cr film and the magnetic film are alternately and repeatedly stacked on the substrate.
また本発明では、前記磁性膜は、元素ＡがＦｅであり、組成式がＦｅaＭbＯcから成り、元素Ｏの組成比ｃが、６．８５〜４７ａｔ％の範囲内、元素Ｍの組成比が１１〜１７ａｔ％の範囲内、残部が元素Ｆｅの組成比ａであり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ａｔ％の関係を満たすことが好ましい。 In the present invention, the magnetic film has the element A of Fe, the composition formula is Fe a M b O c , the composition ratio c of the element O is in the range of 6.85 to 47 at%, It is preferable that the composition ratio is in the range of 11 to 17 at%, the balance is the composition ratio a of the element Fe, and the relationship of a + b + c = 100 at% is satisfied.
また本発明では、前記磁性膜のＸ線回折スペクトルには、Ｆｅのｂｃｃ（１１０）のピークの他に、異なる結晶面のｂｃｃ相のピークが現れることが好ましい。これにより、より優れた軟磁気特性を得ることが出来る。 In the present invention, it is preferable that a peak of a bcc phase of a different crystal plane appears in addition to the peak of bcc (110) of Fe in the X-ray diffraction spectrum of the magnetic film. Thereby, more excellent soft magnetic characteristics can be obtained.
また本発明では、前記基体は、可撓性の樹脂シートであることが好ましい。本発明では、熱処理を施さなくても、アモルファス相と、微結晶相との混相構造を得ることができ、したがって、基板として耐熱性の低い樹脂シートを用いることが可能である。よって磁性基体の薄型化、フレキシブル化が可能である。 In the present invention, the base is preferably a flexible resin sheet. In the present invention, a mixed phase structure of an amorphous phase and a microcrystalline phase can be obtained without heat treatment, and therefore a resin sheet with low heat resistance can be used as a substrate. Therefore, the magnetic substrate can be made thin and flexible.
本発明の磁性基体によれば、微結晶相の析出を促進でき、軟磁気特性の改善を図ることが可能である。特に磁性膜の膜厚（磁性膜が複数層ある場合には合計膜厚）が薄くても、また、熱処理を施さなくても、優れた軟磁気特性を得ることが可能である。 According to the magnetic substrate of the present invention, the precipitation of the microcrystalline phase can be promoted and the soft magnetic characteristics can be improved. In particular, even if the thickness of the magnetic film (the total thickness when there are a plurality of magnetic films) is thin or no heat treatment is performed, excellent soft magnetic characteristics can be obtained.
図１は、ＲＦＩＤデバイス及びリードライタの模式図、図２は本発明の実施形態の磁性基体である磁性シートの部分断面図、図３はＦｅ−Ｍ−Ｏ膜の膜構造の模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of an RFID device and a read dryer, FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a magnetic sheet that is a magnetic substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a film structure of an Fe-MO film. .
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磁性シート４とを有して構成される。
As shown in FIG. 1, an RFID (Radio Frequency ID)
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Ｔ１は、０．０５〜０．５ｍｍ程度である。
The
The metal member 3 forms a part of the housing, for example, and is made of Al, Ti, Cr or the like. The film thickness T1 of the metal member 3 is about 0.05 to 0.5 mm.
ＲＦＩＤタグ２と金属部材３との間に挿入される磁性シート４は、図２に示すように可撓性の樹脂シート５上に磁性膜６とＣｒ膜９とが順に積層されたものである。
The
磁性膜６は、Ａ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ａ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、Ｓｉのうち少なくともいずれか一種を表す）から成る。
The
図２（ａ）では、樹脂シート５の上面５ａにＣｒ膜９が成膜され、Ｃｒ膜９の上面９ａに磁性膜６が成膜されている。
In FIG. 2A, a
図２（ｂ）では、樹脂シート５の上面５ａに磁性膜６が成膜され、磁性膜６の上面６ａにＣｒ膜９が成膜されている。
In FIG. 2B, the
図２（ｃ）では、樹脂シート５上にＣｒ膜９と磁性膜６とが交互に繰り返し積層された構成である。なお図２（ｃ）では、Ｃｒ膜９と磁性膜６の積層構造の全体がかなり厚く図示されているが、実際には各Ｃｒ膜９及び各磁性膜６を非常に薄く形成できるので多層化しても積層構造の合計膜厚を薄く形成することが出来る。
In FIG. 2C, the
図２（ｃ）は、図２（ａ）の磁性膜６上に、さらに、Ｃｒ膜９／磁性膜６・・・が積層された構成であるが、図２（ｂ）のＣｒ膜９上に、さらに磁性膜６／Ｃｒ膜９が積層された構成であってもよい。
2C shows a configuration in which a
また、「Ｃｒ膜９と磁性膜６とが交互に繰り返し積層された構成」には、Ｃｒ膜９及び磁性膜６を共に同じ数だけ積層した構成（例えば図２（ｃ）は、共に７層）のみならず、Ｃｒ膜９及び磁性膜６を異なる数で積層した構成も含む。すなわち、樹脂シート５／Ｃｒ膜９／磁性膜６／Ｃｒ膜９（Ｃｒ膜９が２層で、磁性膜６が１層）の積層構成や樹脂シート５／磁性膜６／Ｃｒ膜９／磁性膜６／Ｃｒ膜９／磁性膜６（Ｃｒ膜９が２層で、磁性膜６が３層）の積層構成等を含む。
In addition, in the “configuration in which the
本実施形態の磁性膜６は、図３に示す膜構造を有している。すなわち磁性膜６の膜構造は、図３に示すように、元素ＭとＯの化合物を含むアモルファス相７と、アモルファス相７中に点在するＦｅを主体とした微結晶相８との混相構造で形成されている。微結晶相８の平均粒径を３０ｎｍ以下にでき、また微結晶相８の結晶構造をｂｃｃ構造にできる。微結晶相８は、ｂｃｃ構造に限定されずｈｃｐ構造、ｆｃｃ構造でもよい。微結晶相８は、元素ＡにＣｏ、あるいは元素ＡにＦｅ及びＣｏを選択したときは、Ｃｏ、あるいは、Ｆｅ及びＣｏを主体とした平均結晶粒径３０ｎｍ以下の微結晶相である。
The
アモルファス相７は、元素Ｍの酸化物を多量に含み、そのほか、ＦｅＯやＦｅ2Ｏ3も含むと考えられる。元素ＭがＨｆの場合、アモルファス相７にはＨｆＯ2が多量に含まれていると考えられる。
It is considered that the
本実施形態のＡ−Ｍ−Ｏから成る磁性膜６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６におけるアモルファス相７は、微結晶相８間の粒界だけに存在しない。上記したように磁性膜６は、アモルファス相７中に微結晶相８が点在した混相構造となっている。後述するＸ線回折スペクトルでもアモルファス相７の存在とはっきりと見て取れる。
The film structure of the
磁性膜６中に含まれるアモルファス相７は体積比率で２０〜８０％程度であることが好適である。
The
なおＣｒ膜９は結晶質である。
本実施形態の磁気シート４は、樹脂シート５上にＣｒ膜９とＡ−Ｍ−Ｏから成る磁性膜６とが順に積層された構成である。これにより、磁性膜６の微結晶相８の析出を促進できる。後述する実験結果によれば、樹脂シート５上に磁性膜６を直接、成膜しただけの従来例に比べて微結晶相８の析出を促進できることがわかっている。後述するＸ線回折スペクトルの結果によれば、本実施形態では、Ｆｅのｂｃｃ（１１０）のピークが従来構造よりも強く出た。また本実施形態には、ｂｃｃ（１１０）のピーク以外に、ｂｃｃ（２００）や、ｂｃｃ（２１１）のピークも見られた。
The
The
以上のように本実施形態では、従来例に比べて磁性膜６の微結晶相８の析出を促進でき、よって良好な軟磁気特を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, the precipitation of the
本実施形態では、複素比透磁率の実数部μ´（１３．５６ＭＨｚ）を５０以上、好ましくは３００以上に設定できる。 In the present embodiment, the real part μ ′ (13.56 MHz) of the complex relative permeability can be set to 50 or more, preferably 300 or more.
特に、本実施形態では、磁性膜６の膜厚（図２（ｃ）のように磁性膜６が複数層あるときは合計膜厚）を薄くしても、良好な軟磁気特性を得ることができることがわかっている。
In particular, in this embodiment, even if the thickness of the magnetic film 6 (the total thickness when there are a plurality of
本実施形態では、磁性膜６の膜厚Ｔ２（図２（ａ）参照）を、０．００１〜５０μｍの範囲内に設定できる。また、図２（ｃ）のように複数の磁性膜６がある場合でも合計膜厚を、０．００１〜５０μｍの範囲内に設定できる。また膜厚（合計膜厚）の好ましい上限値は１０μｍ、より好ましい上限値は５μｍである。またＣｒ膜９は磁性膜６より薄いことが好ましい。Ｃｒ膜９の膜厚Ｔ３（図２（ａ）参照）は、０．００１〜０．２μｍ程度であることが好適である。なお図２（ｃ）のようにＣｒ膜９が複数ある場合も、個々のＣｒ膜９の膜厚Ｔ３を、０．００１〜０．２μｍ程度とする。
In the present embodiment, the film thickness T2 (see FIG. 2A) of the
また樹脂シート５の膜厚は、０．０１〜０．１０ｍｍ程度であることが好適である。
以上により磁性シート４の薄型化を促進できる。
The film thickness of the
As described above, thinning of the
また本実施形態では、熱処理を施さなくても、アモルファス相７と微結晶相８との混相構造を得ることができる。よって、樹脂シート５の材質を特に限定しなくてもよい。すなわち樹脂シート５の材質の選択性を広げることができる。また樹脂シート５に対する熱的影響がないため磁性シート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。樹脂シート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ＰＥＮ(ポリエチレンナフタレート)、アミラード（全芳香族系ポリアミド）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、アクリルニトリル・ブタジェン・スチレン（ＡＢＳ）等各種エンジニアリングプラスチックやガラスエポキシ基板、ポリイミドフィルム等の使用も可能である。したがって、磁性シート４のフレキシブル化を促進できる。よって、磁性シート４をＲＦＩＤタグ２と金属部材３との間に密着させやすい。また、磁性シート４を湾曲させるような場合でも適切に磁性シート４を湾曲できる。
In the present embodiment, a mixed phase structure of the
なお本実施形態では基板としてリジッドなガラス基板等を用いることもでき、例えば比耐熱性の基体に直接性膜したり、携帯機器等をはじめとする電子機器の筐体へ直接性膜することも可能である。 In this embodiment, a rigid glass substrate or the like can be used as the substrate. For example, a direct film can be formed on a specific heat-resistant substrate, or a direct film can be formed on a casing of an electronic device such as a portable device. Is possible.
また、磁性膜６は、Ａ−Ｍ−Ｏ膜の元素ＡがＦｅであり、ＦｅaＭbＯcの組成式からなり、元素Ｏの組成比ｃが、６．８５〜４７ａｔ％の範囲内、元素Ｍの組成比ｂが１１〜１７ａｔ％の範囲内、残部が元素Ｆｅの組成比ａであり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ａｔ％の関係を満たす高抵抗軟磁性膜であることが好ましい。元素Ｏの組成比ｃを１３〜４７ａｔ％とすることがより好ましい。さらに、元素Ｏの組成比ｃを２７〜４７ａｔ％とすることがより好ましい。さらに、元素Ｏの組成比ｃを２７〜３６ａｔ％とすることがより好ましい。これにより、アモルファス相と微結晶相との混相構造が得やすくなり、軟磁気特性の向上をより効果的に図ることが出来る。
In addition, the
本実施形態では、図１に示すように、樹脂シート５上に、Ｃｒ膜９とＡ−Ｍ−Ｏから成る磁性膜６とを順に積層した磁性シート４をＲＦＩＤタグ２と金属部材３との間に挿入することで、リードライタ１０からの磁束Ｈが磁性膜６内を通り、ＲＦＩＤデバイス１とリードライタ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、例えば１３．５６ＭＨｚでの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とリードライタ１０間の通信距離Ｌ１の範囲を広げることができ、具体的には通信距離Ｌ１を１０〜５０ｍｍの範囲に設定しても適切に無線通信を行うことが可能である。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a
なお図２に示す磁性シート４は、電磁波抑制シート（ノイズ抑制シート）として用いることも出来る。
The
図２は、樹脂シート５の片面にのみ、Ｃｒ膜９と磁性膜６とを積層した構造であるが、樹脂シート５の両面に、Ｃｒ膜９と磁性膜６とを積層した構造であってもよい。
FIG. 2 shows a structure in which the
図２に示す磁性シート４は、物理蒸着法により、樹脂シート５上にＣｒ膜９と磁性膜６とを順に積層したものである。
A
物理蒸着法としては、スパッタ法、金属蒸着法、イオンビームスパッタ等を提示できる。またスパッタ法には、ＤＣ−ＦＴＳ（対向ターゲットスパッタ）、ＲＦ−ＦＴＳ（対向ターゲットスパッタ）、ＤＣマグネトロンスパッタ、ＲＦマグネトロンスパッタ、ＤＣコンベンショナルスパッタ、ＲＦコンベンショナルスパッタ等を提示できる。 As physical vapor deposition, sputtering, metal vapor deposition, ion beam sputtering, and the like can be presented. As the sputtering method, DC-FTS (opposite target sputtering), RF-FTS (opposed target sputtering), DC magnetron sputtering, RF magnetron sputtering, DC conventional sputtering, RF conventional sputtering, and the like can be presented.
（基板上にＣｒ膜とＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜とを積層した実施例と、基板上にＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜を成膜した従来例における軟磁気特性の実験）
実験では樹脂シート上に［Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜／Ｃｒ膜］の積層体を１５層、積層した実施例１及び実施例２、樹脂シート／Ｃｒ膜／Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の実施例３、樹脂シート／Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の従来例１を夫々、作製した。
(Experiment of soft magnetic characteristics in an example in which a Cr film and an Fe—Hf—O film are laminated on a substrate and a conventional example in which an Fe—Hf—O film is formed on a substrate)
In the experiment, Example 1 and Example 2 in which 15 layers of [Fe—Hf—O film / Cr film] were laminated on a resin sheet, and Example 3 of resin sheet / Cr film / Fe—Hf—O film were laminated. Conventional example 1 of a resin sheet / Fe—Hf—O film was produced.
実施例１では、各Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の膜厚を０．２μｍ（合計膜厚３μｍ）とし、各Ｃｒ膜の膜厚を０．１μｍ（合計膜厚１．５μｍ）とした。また実施例２では、各Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の膜厚を０．３μｍ（合計膜厚４．５μｍ）とし、Ｃｒ膜の膜厚を０．１μｍ（合計膜厚１．５μｍ）とした。また、実施例３では、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の膜厚を３μｍ、Ｃｒ膜の膜厚を０．１μｍとした。また、従来例１では、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の膜厚が異なる複数の試料を作製した。 In Example 1, the film thickness of each Fe—Hf—O film was 0.2 μm (total film thickness 3 μm), and the film thickness of each Cr film was 0.1 μm (total film thickness 1.5 μm). In Example 2, the film thickness of each Fe—Hf—O film was set to 0.3 μm (total film thickness 4.5 μm), and the film thickness of the Cr film was set to 0.1 μm (total film thickness 1.5 μm). In Example 3, the film thickness of the Fe—Hf—O film was 3 μm, and the film thickness of the Cr film was 0.1 μm. In Conventional Example 1, a plurality of samples having different thicknesses of the Fe—Hf—O film were produced.
樹脂シートには、帝人ＤｕＰｏｎｔ製のＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）シート、あるいは、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）シートのいずれかを用いた。樹脂シートの膜厚は７５μｍであった。 As the resin sheet, either a PEN (polyethylene naphthalate) sheet manufactured by Teijin DuPont or a PPS (polyphenylene sulfide) sheet was used. The film thickness of the resin sheet was 75 μm.
また、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜をＡｒとＯ2の混合ガス中で、ＲＦ平行平板マグネトロンスパッタにより成膜した。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。ターゲットにはＦｅ−Ｈｆターゲットを用いた。またＡｒガス流量を５０ｓｃｃｍ、Ａｒ＋５％Ｏ2ガス流量を２５ｓｃｃｍ、Ｏ2／（Ａｒ＋Ｏ2）流量比を１．６７％とした。またＲＦ電力を６００Ｗ、ガス圧を３ｍＴｏｒｒ、Ｔ／Ｓ＝０％、基板間接冷却とした。 Further, a Fe—Hf—O film was formed by RF parallel plate magnetron sputtering in a mixed gas of Ar and O 2 . A SPF-730 magnetron sputtering apparatus manufactured by Canon Anelva was used as the sputtering apparatus. An Fe—Hf target was used as the target. The Ar gas flow rate was 50 sccm, the Ar + 5% O 2 gas flow rate was 25 sccm, and the O 2 / (Ar + O 2 ) flow rate ratio was 1.67%. The RF power was 600 W, the gas pressure was 3 mTorr, T / S = 0%, and substrate indirect cooling.
また、上記スパッタ装置を用いて、Ａｒガス中で、Ｃｒ膜を成膜した。Ｃｒ膜の成膜では、ＲＦ電力を６００Ｗ、ガス圧を８ｍＴｏｒｒ、Ａｒガス流量を７０ｓｃｃｍとした。 In addition, a Cr film was formed in Ar gas using the sputtering apparatus. In the formation of the Cr film, the RF power was 600 W, the gas pressure was 8 mTorr, and the Ar gas flow rate was 70 sccm.
なお各試料に対して熱処理は行っていない。
Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の組成比は、Ｆｅが、５０．２ａｔ％、Ｈｆが１３．７ａｔ、Ｏが３６．１ａｔ％であった。
Each sample was not heat-treated.
The composition ratio of the Fe—Hf—O film was 50.2 at% for Fe, 13.7 at Hf, and 36.1 at% for O.
そして、実施例１〜３及び従来例１における１３．５６ＭＨｚでの複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″を測定した。その実験結果が図４に示されている。図４における実施例１，２のプロットの横軸は、夫々、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の合計膜厚の位置である。 Then, the real part μ ′ and the imaginary part μ ″ of the complex relative permeability at 13.56 MHz in Examples 1 to 3 and Conventional Example 1 were measured. The experimental results are shown in FIG. The horizontal axis of the plots of Examples 1 and 2 is the position of the total film thickness of the Fe—Hf—O film, respectively.
図４に示すように、実施例１〜３は、共に従来例１より、複素比透磁率の実数部μ´が大きくなった。 As shown in FIG. 4, in Examples 1 to 3, the real part μ ′ of the complex relative permeability is larger than that in Conventional Example 1.
特に、図４に示すように、従来例１では、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の膜厚を厚くしても複素比透磁率の実数部μ´は、２７０程度に留まり、それ以上大きくならなかった。 In particular, as shown in FIG. 4, in Conventional Example 1, even if the film thickness of the Fe—Hf—O film was increased, the real part μ ′ of the complex relative permeability remained at about 270 and did not increase any more. .
一方、実施例１〜３は、いずれも複素比透磁率の実数部μ´が３００を越えた。
Ｃｒ膜とＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜を多層構造とした実施例１（Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の合計膜厚が３μｍ）では、４５０を越える非常に大きい複素比透磁率の実数部μ´を得ることが出来た。
On the other hand, in Examples 1 to 3, the real part μ ′ of the complex relative permeability exceeded 300.
In Example 1 in which the Cr film and the Fe—Hf—O film have a multilayer structure (the total film thickness of the Fe—Hf—O film is 3 μm), a real part μ ′ having a very large complex relative permeability exceeding 450 is obtained. I was able to.
（実施例における複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″の周波数特性）
上記の実験で用いた実施例１及び実施例２における複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″の周波数特性を調べた。その実験結果が図５に示されている。図５に示すように、高周波帯域で、高く且つ安定した複素比透磁率の実数部μ´を得ることが出来た。
(Frequency characteristics of the real part μ ′ and the imaginary part μ ″ of the complex relative permeability in the embodiment)
The frequency characteristics of the real part μ ′ and the imaginary part μ ″ of the complex relative permeability in Example 1 and Example 2 used in the above experiment were examined. The experimental results are shown in FIG. As shown, a real part μ ′ having a high and stable complex relative permeability can be obtained in a high frequency band.
また、磁性シートを電磁波抑制シート（ノイズ抑制シート）として用いる場合には、高周波帯域で複素比透磁率の虚数部μ″が大きいことが好ましいので、本実施例の磁性シートは、電磁波抑制シート（ノイズ抑制シート）としても有効に用いることが出来るとわかった。 In addition, when the magnetic sheet is used as an electromagnetic wave suppression sheet (noise suppression sheet), since the imaginary part μ ″ of the complex relative permeability is preferably large in the high frequency band, the magnetic sheet of this example is an electromagnetic wave suppression sheet ( It was found that it can also be used effectively as a noise suppression sheet.
（Ｘ線回折スペクトルの実験１）
従来例２として、Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3基板上に、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜を０．７μｍの膜厚でスパッタ成膜した。なおスパッタ成膜条件は上記の実験と同じである。
(
As Conventional Example 2, a Fe—Hf—O film having a thickness of 0.7 μm was formed on a Si / Al 2 O 3 substrate by sputtering. The sputter deposition conditions are the same as in the above experiment.
上記実験で用いた実施例１、従来例１、及び従来例２のＸ線回折スペクトルを測定した。従来例１には、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の膜厚が３．５μｍの試料を用いた。その実験結果が図６に示されている。 The X-ray diffraction spectra of Example 1, Conventional Example 1, and Conventional Example 2 used in the above experiment were measured. In Conventional Example 1, a sample having a Fe—Hf—O film thickness of 3.5 μm was used. The experimental results are shown in FIG.
図６に示すように、従来例１及び従来例２のＸ線回折スペクトルはよく似ていることがわかった。一方、実施例１のＸ線回折スペクトルには、従来例１及び従来例２と違って、Ｆｅ相のｂｃｃ（２００）やｂｃｃ（２１１）のピークが現れた。 As shown in FIG. 6, it was found that the X-ray diffraction spectra of Conventional Example 1 and Conventional Example 2 are very similar. On the other hand, in the X-ray diffraction spectrum of Example 1, unlike the conventional examples 1 and 2, peaks of bcc (200) and bcc (211) of the Fe phase appeared.
また、実施例１におけるｂｃｃ（１１０）のピークは、従来例１及び従来例２に比べて強く出ることがわかった。 Further, it was found that the peak of bcc (110) in Example 1 is stronger than those in Conventional Example 1 and Conventional Example 2.
実施例１、従来例１及び従来例２におけるＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜の膜構造は、共に、酸化物アモルファス相とＦｅのｂｃｃ相との混相構造になっていることがわかったが、実施例１は、従来例１及び従来例２と違って複数種のｂｃｃ相のピークが見られ、またｂｃｃ（１１０）のピークが強く出ることがわかった。 It was found that the film structures of the Fe—Hf—O films in Example 1, Conventional Example 1 and Conventional Example 2 are all mixed phase structures of an oxide amorphous phase and a bcc phase of Fe. 1 was found to have a plurality of types of bcc phase peaks unlike the prior art examples 1 and 2, and a strong bcc (110) peak.
よってこの実験結果から、基板の違いによる磁性膜の膜構造への影響は小さく、本実施例のように、Ｃｒ膜とＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜との積層構造とすることで、熱処理を施さずとも微結晶相の析出を促進できることがわかった。 Therefore, from this experimental result, the influence on the film structure of the magnetic film due to the difference in the substrate is small, and the heat treatment is not performed by using the laminated structure of the Cr film and the Fe—Hf—O film as in this embodiment. In both cases, it was found that precipitation of the microcrystalline phase can be promoted.
（Ｘ線回折スペクトルの実験２）
図７には、図６に示す実施例１及び従来例１のほかに実施例３のＸ線回折スペクトルが掲載されている。
(
7 shows the X-ray diffraction spectrum of Example 3 in addition to Example 1 and Conventional Example 1 shown in FIG.
実施例３は、樹脂シート（ＰＰＳ）上にＣｒ膜とＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜とを一層ずつ積層した構成である。 Example 3 has a configuration in which a Cr film and an Fe—Hf—O film are laminated one by one on a resin sheet (PPS).
図７に示すように、実施例３のＸ線回折スペクトルに現れるｂｃｃ相のピークは、樹脂シート（ＰＰＳ）上にＣｒ膜及びＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜を多層積層した実施例１に比べると小さくなっているが、従来例１に対しては大きくなった。 As shown in FIG. 7, the peak of the bcc phase appearing in the X-ray diffraction spectrum of Example 3 is smaller than that of Example 1 in which a Cr film and a Fe—Hf—O film are laminated on a resin sheet (PPS). However, it is larger than that of Conventional Example 1.
よって、基板上に直接、磁性膜を成膜しただけの従来構成に比べて、Ｃｒ膜を少なくとも１層、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜と重ねることで、熱処理を施さずとも微結晶相の析出を促進できることがわかった。 Therefore, compared with the conventional configuration in which the magnetic film is formed directly on the substrate, the microcrystalline phase is deposited without heat treatment by superposing at least one Cr film and the Fe—Hf—O film. I found that it can be promoted.
（組成比とＸ線回折スペクトルとの関係）
元素Ｏの組成比が６．４１ａｔ％、２７．０８ａｔ％、６６．９１ａｔ％の各Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ膜のＸ線回折スペクトルを求めた。スパッタ装置には上記実験と同じものを使用した。実験ではＯ2流量比を変化させて、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ中に取り込まれる元素Ｏの組成比を変化させた。いずれの試料に対しても熱処理を施していない。なお基板にはＳｉ／Ａｌ2Ｏ3を用いた。またＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜を基板上に直接、スパッタ成膜した。その結果が図８に示されている。
(Relationship between composition ratio and X-ray diffraction spectrum)
The X-ray diffraction spectrum of each Fe—Hf—O film having the composition ratio of element O of 6.41 at%, 27.08 at%, and 66.91 at% was determined. The same sputtering apparatus as that used in the above experiment was used. In the experiment, the composition ratio of the element O incorporated in Fe—Hf—O was changed by changing the O 2 flow rate ratio. None of the samples was heat-treated. Si / Al 2 O 3 was used for the substrate. Further, a Fe—Hf—O film was directly deposited on the substrate by sputtering. The result is shown in FIG.
元素Ｏの組成比を６．４１ａｔ％とした場合、アモルファス相が主相となり、一方、Ｆｅのｂｃｃ相の存在を確認できなかった。また、元素Ｏの組成比を６６．９１ａｔ％としたＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜のＸ線回折スペクトルには、Ｆｅのｂｃｃ相のピークが見られず、ＨｆＯ、ＦｅＯのピークとアモルファス相（ＦｅあるいはＨｆの酸化物）が存在することがわかった。 When the composition ratio of element O was 6.41 at%, the amorphous phase became the main phase, while the presence of the bcc phase of Fe could not be confirmed. Further, in the X-ray diffraction spectrum of the Fe—Hf—O film in which the composition ratio of element O is 66.91 at%, the peak of the bcc phase of Fe is not seen, and the peak of HfO, FeO and the amorphous phase (Fe or Fe Hf oxide) was present.
一方、元素Ｏの組成比を２７．０８ａｔ％としたＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜のＸ線回折スペクトルには、Ｆｅのｂｃｃ相に対応するシャープで明瞭なピークとＨｆあるいはＦｅの酸化物に近い回折角にブロードなピークが観察された。 On the other hand, the X-ray diffraction spectrum of the Fe—Hf—O film in which the composition ratio of element O is 27.08 at% shows a sharp and clear peak corresponding to the bcc phase of Fe and a frequency close to that of Hf or Fe oxide. A broad peak was observed at the corner.
（組成比と複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″との関係）
基板上にＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜をスパッタ成膜し、元素Ｏの組成比と複素比透磁率の実数部μ´（１３．５６ＭＨｚ）及び虚数部μ″（１３．５６ＭＨｚ）との関係を調べた。各試料のＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜をほぼ１μｍの膜厚にて形成した。スパッタ装置には上記実験と同じものを使用した。実験ではＯ2流量比を変化させて、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ中に取り込まれる元素Ｏの組成比を変化させた。
(Relation between composition ratio and real part μ ′ and imaginary part μ ″ of complex relative permeability)
A Fe—Hf—O film is formed on the substrate by sputtering, and the relationship between the composition ratio of element O and the real part μ ′ (13.56 MHz) and the imaginary part μ ″ (13.56 MHz) of the complex relative permeability is investigated. and. by changing the O 2 flow rate ratio is used the same as the above experiment. the experiment in. sputtering device formed in a thickness of approximately 1μm and Fe-Hf-O film of each sample, Fe-Hf- The composition ratio of the element O taken in O was changed.
図９には、元素Ｏの組成比と、複素比透磁率の実数部μ´（１３．５６ＭＨｚ）及び虚数部μ″（１３．５６ＭＨｚ）との関係が示されている。また下記の表１は、組成比と、複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″とをまとめたものである。 9 shows the relationship between the composition ratio of the element O and the real part μ ′ (13.56 MHz) and the imaginary part μ ″ (13.56 MHz) of the complex relative permeability. Is a summary of the composition ratio and the real part μ ′ and imaginary part μ ″ of the complex relative permeability.
図９及び表１に示すように、元素Ｏの組成比を適正化することで、複素比透磁率の実数部μ´（１３．５６ＭＨｚ）をより効果的に大きくできることがわかった。 As shown in FIG. 9 and Table 1, it was found that the real part μ ′ (13.56 MHz) of the complex relative permeability can be increased more effectively by optimizing the composition ratio of the element O.
また、ＤＣ対向ターゲットスパッタ法（ＦＴＳ法）により、様々な組成比によりなるＦｅ−Ｈｆ−Ｏ膜を基板上にスパッタ成膜した。以下の表２に示すようにガス圧を０．７ｍＴｏｒｒ、１．０ｍＴｏｒｒ、３．０ｍＴｏｒｒと変えた。 In addition, an Fe—Hf—O film having various composition ratios was formed by sputtering on the substrate by a DC facing target sputtering method (FTS method). As shown in Table 2 below, the gas pressure was changed to 0.7 mTorr, 1.0 mTorr, and 3.0 mTorr.
表２に示すように元素Ｏを６．８５ａｔ％まで小さくしても複素比透磁率の実数部μ´及び虚数部μ″の双方が高い優れた軟磁気特性を得ることが可能であることがわかった。 As shown in Table 2, even if the element O is reduced to 6.85 at%, it is possible to obtain excellent soft magnetic characteristics in which both the real part μ ′ and the imaginary part μ ″ of the complex relative permeability are high. all right.
１ ＲＦＩＤデバイス
２ ＲＦＩＤタグ
３ 金属部材
４ 磁性シート
５ 樹脂シート
６ 磁性膜
７ アモルファス相
８ 微結晶相
９ Ｃｒ膜
１０ リードライタ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記磁性膜は、元素ＭとＯ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ＦｅまたはＣｏから選ばれる一種または二種を主体とした平均結晶粒径３０ｎｍ以下の微結晶相との膜構造で形成されていることを特徴とする磁性基体。 On the substrate, a Cr film and AMO (where element A represents Fe or Co or a mixture thereof, and element M is Hf, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, Al, Mg) , Zn, Ca, Ce, Y, and Si)) are sequentially laminated,
The magnetic film includes an amorphous phase containing a compound of elements M and O, a microcrystalline phase having an average crystal grain size of 30 nm or less mainly composed of one or two kinds selected from Fe or Co scattered in the amorphous phase. A magnetic substrate having a film structure of
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