本発明は、金属薄帯を積層したアンテナ用� ��心の製造方法であって、金属薄帯をアンテ� ��用磁心の幅寸法を持つ細帯状の薄帯に加工� ��、この細帯状の薄帯を樹脂層を介して積層� ��て積層体とし、その後、前記積層体をアン� ��ナ用磁心の長手寸法に切断することを特徴� ��する。
 このアンテナ用磁心は、金属薄帯、細帯状� ��薄帯、積層体のいずれかの状態で幅方向に� ��気異方性が付与され、その後、この幅方向� ��沿って切断することが好ましい。
 ここで幅方向とはアンテナ用磁心の短辺と� ��る面に沿った方向であるが、必ずしも長手� ��向に垂直方向でなくともよいが、20度以内� �留めた方が加工性および製品の機械的強度� �どの点から好ましい。

 この連続した金属薄帯を加工する手段と� ��てスリット加工を用いることが好ましい。� ��た、細帯状の薄帯の幅は5mm以下とすること� ��好ましい。

 樹脂層は熱硬化性のポリイミド樹脂の前� ��体であるポリアミック酸溶液を塗布したも� ��が耐熱性に優れており好ましく、特に自動� ��用途のアンテナに適用できる。

 本発明は、金属薄帯の積層体からなる直� ��体形状のアンテナ用磁心であって、短辺側� ��積層面で観察される金属薄帯同士の凹凸よ� ��も、長辺側の積層面の凹凸の方が大きいこ� ��を特徴とする。また、短辺側の積層面にの� ��平行な加工痕が観察されることを特徴とす� ��。

 アンテナ用磁心の幅は5mm以下とすること� ��好ましい。また、アンテナ用磁心は幅と長� ��方向の長さの比が3以上であるが好ましい。

 金属薄帯として、ロール急冷法により連続� ��に帯状に製造した厚さ5~100μmの金属薄帯、� �しくは、そのロール急冷法により製造した� �属薄帯を長さ50mm以上の大きさに切断したも� ��が好ましい。例えば面積で1000mm ² 以上のものを指す。

 薄い金属薄帯を用いて積層体としたアン� ��ナ用磁心では、渦電流損失が少なくなり、Q 値が向上する。本発明では、ロール急冷法に より製造した帯状の金属薄帯そのもの、もし くは金属薄帯の積層体に磁場中熱処理を施し て誘導磁気異方性を金属薄帯の全面に付与す る。磁場中熱処理における磁場の印加方向は 、アンテナ用磁心とする場合の短辺方向、換 言すると幅方向もしくは厚み方向である。こ の方向に磁場を印加することでアンテナ特性 Qが高まる。

 金属薄帯同士をポリイミド樹脂等の絶縁� ��を介して積層する。積層体の製造方法は、� ��プレス圧着でもよいが、ロールプレス法が� ��層の連続化が図れて好ましい。その積層体� ��ら金属薄帯の幅方向に沿ってのみを切断し� ��アンテナ用磁心を切り出す。長辺側の積層� ��を加工してしまうと、積層体のアンテナ特� ��Qが極端に低下してしまう。この理由として 、積層面の加工面積が大きくなると、加工歪 が残り付与した誘導磁気異方性が乱れること 、および、加工による金属薄帯や樹脂の切削 屑が金属薄帯間に入り込み金属薄帯間が導通 して渦電流損失が増大しやすくなることが推 定される。

 金属薄帯を磁場中で熱処理することで誘導� ��気異方性を付与することができる。アンテ� ��特性Qを高めるためには、磁束発生方向に対 して垂直方向(金属薄帯の幅方向または厚さ� �向)に誘導磁気異方性を付与することが好ま� ��い。
 また、連続した金属薄帯もしくは積層体に� ��導磁気異方性を付与した後、その金属薄帯� ��しくは積層体の短辺側の最端部は切除する� ��とが好ましい。短辺側の最端部は反磁界の� ��響を受けて磁気異方性が十分に付与されて� ��らず、この部分をアンテナ用磁心とすると� ��ンテナ特性が下げってしまう。切除する最� ��部からの範囲は1mm以上、さらには2mm以上が� ��ましい。
 積層体をアンテナ用磁心の寸法に幅寸法、� ��手寸法とも加工した後に磁場中熱処理をす� ��と、この反磁界の影響を受けた端部をその� ��まアンテナ用磁心として使用しなければな� ��ない。そうならないよう、少なくとも長手� ��法よりも長い積層体に磁場中熱処理を施し� ��その後、長手寸法になるように幅方向に沿� ��て加工する必要がある。好ましくは、長軸� ��積層体に磁場中熱処理を施し、その後、所� ��の長手寸法になるように幅方向に沿って切� ��していけば無駄な切除部分を出さずにアン� ��ナ用磁心が作製できる。

 前記アンテナ用磁心の幅が5mm以下のものに� ��発明を適用することが好ましい。前記した� ��うに、幅が小さいほど磁場を印加した場合� ��反磁界が大きくなる。そのため、磁場中熱� ��理を未だ端部が形成されていない金属薄帯� ��積層体の時に行い、その後に加工する本発� ��の製造方法は、幅が5mm以下の磁気異方性を� ��与しずらいアンテナの製造方法として特に� ��ましい。
 さらに、幅が5mmを超えてしまうと、熱硬化� ��樹脂などを接着剤として用いた場合、積層� ��で剥離が生じやすくなる。これは、乾燥工� ��や磁場中熱処理などで樹脂に熱がかかると� ��脂中からガスが発生し、積層の接着面がガ� ��によって小さくなるためである。幅が5mm以� ��であれば、発生したガスは積層体の側面か� ��逃げるため、この剥離の問題が少なくなる� ��

 金属薄帯は、特に厚さが30μm以下のもの� �よい。30μmを越えるとQ値が著しく低下しア� �テナとしての感度が低下する、出力信号の� �ベルが低下する等実用的でなくなるためで� �る。20μm以下がさらに好ましく、18μm以下が� ��らに好ましい。

 金属薄帯同士は、樹脂により接着すると� ��に、金属薄帯同士の層間を電気的に絶縁で� ��る。樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリ� ��ミドイミド樹脂、エポキシ樹脂などが使用� ��きる。樹脂は、液体状のものを塗布するの� ��生産性の点から良好である。

 誘導磁気異方性を付与する方法としては� ��例えば、磁場を印加しながらキュリ-温度以 下で熱処理する。アンテナ用としては300℃以 下で、かつ材料のキュリ-温度以下の比較的� �い温度で磁場中熱処理する方法が、脆化も� �なく特性もむしろ改善されるため好ましい� �材料の比初透磁率は、あまり高くない方が10 0kHz~150kHzのQ値改善には効果があり、用いられ る用途により適宜選択すればよい。

 金属薄帯は、(Fe,Co)SiB系のアモルファス薄帯 であることが好ましい。アンテナ特性を重視 する場合は、特にCoSiB系のアモルファス薄帯� ��好ましい。また、アンテナ用途ではFeSiB系� �アモルファス薄帯も強度を高くできるため� �ましい。
 なお、FeSiCuB系などに代表されるナノ結晶金 属薄帯があるが、ナノ結晶金属薄帯を製造す るには金属薄帯を共晶温度以上で熱処理する 為、合金の薄帯が脆化するので取扱いに注意 する必要がある。

 CoSiB系の金属薄帯は、一般式:(Co _1-a Fe _a ) _100-b-c-d Si _b B _c M _d (原子%、ここで、MはCr,Mn,Ti,Zr,Mo,W,Ni,Hf,Nb,Ta,Cu� �ら選ばれた少なくとも一種の元素を示し、a, b,c,及びdはそれぞれ0≦a≦0.2、1≦b≦18、5≦c� �15、0≦d≦20、を満足する。)で表されるもの� ��好ましい。また、不可避の不純物を総量(原 子%)で1%以下なら含んでもよい。薄帯の合金� �成のMは、アンテナ特性Q値を改善する効果や 耐蝕性を改善する効果を有する。

 Feの組成比aが0.2を越えると磁歪が増加し� ��形や樹脂による接着等によりQ値が低下しや すくなる。Si量b、B量cは1≦b≦18、5≦c≦15の� �囲が好ましい。RFIDなどに用いられるアンテ� ��は使用環境が30~200kHzであり、Si量b、B量cが� �記の添加範囲にないと、RFID用途として結う� ��うなアンテナ特性Q値が得られなくなる。

 次に、本発明に係るアンテナ用磁心の製� ��方法の一例をプロセス順に詳細に説明する� ��プロセス順とは、(ロール冷却)、(スリット� ��工)、(樹脂の塗布乾燥)、(積層工程)、(圧着� ��程)、(焼鈍熱処理工程)である。

(ロール冷却)
 金属薄帯は、融点以上(通常のFe系、Co系材� �では1000℃~1500℃程度)に加熱した合金溶湯を� ��スリットを有するノズルから回転する金属� ��の冷却ロール上に噴出し製造する(単ロール 法)。
 出湯に使用するノズルスリットの幅は、製� ��する薄帯の厚さ×0.3~0.8mm程度の形状が好ま� �い。ノズル材質は、石英、シリコンナイト� �イド、BN等のセラミックスが用いられる。多 重スリットを使用して製造する場合もある。 単ロール法において、合金溶湯出湯中の冷却 ロールとノズル先端との間隔(ギャップ)は20μ m以上500μm以下であり、通常250μm以下である� �
 特に、金属薄帯の冷却ロールからの剥離を� ��ノズルスリット直下のロール外周の位置か� ��ロール外周に沿って測定した距離で100~1000mm とすることにより、より破断が起こり難くな り、長手方向に200m以上の連続した金属薄帯� �製造できる。更に、冷却ロール表面温度を10 0~250℃以下に保つことにより、脆化し難く薄� ��幅方向の反りが小さい長尺の金属薄帯が製� ��できる。

 金属製の冷却ロールは、量産する場合は、� ��冷する場合が多く、材質としてCu及びCu-Be、 Cu-Zr、Cu-Cr等のCu合金が、冷却能力が高く広幅 の薄帯を製造する場合には好ましい。特に、 前記ロールを冷却する為の水量が0.1~10m ³ /分以下の場合、生産量が5kg以上と多い場合� �も、薄帯の反り、破断、脆化などが殆ど無� �金属薄帯を製造できる。
 特に、薄い薄帯を製造する場合の好ましい� ��量は、0.1~1m ³ /分以下である。冷却ロールの直径は、通常30 0~1200mm程度であるが、好ましくは400~1000mm程度 である。特に望ましくは、500~800mmである。
 また、ロール周速が20~40m/sで、出湯圧力が27 0gf/cm ² 以上である場合、表面性状が良好な金属薄帯 が製造できる。必要に応じて、金属薄帯の製 造は、He、Ar等の不活性ガス中で行っても良� �。
 更に、製造中にノズル付近にHeガス、COガス やCO ₂ ガスを流すと、より一層、金属薄帯の表面性 状が改善される。また、製造中にノズル付近 に加熱した不活性ガスや窒素ガスを流しても 金属薄帯の表面性状が改善される。

(スリット加工)
 こうして得られた金属薄帯を図2Aに示すよ� �にスリット加工する。アンコイラーにセッ� �された金属薄帯1を引き出し、上下1対でかつ 上下各々に複数の回転刃が設けられたスリッ ターに通して、アンテナ用磁心寸法に切断し て細帯状の薄帯1’にする。切断された細帯� �の薄帯はリコイラーで巻き取られる。

(樹脂の塗布乾燥)
 細帯状の薄帯に塗布する樹脂溶液は、熱硬� ��性のものが好ましく、市販の樹脂が使用で� ��る。通常は、溶剤で5~20重量%に希釈して使� �する。溶剤乾燥後の厚さを薄くすれば占積� �が向上するが、ピンホール等の欠陥発生率� �増え、積層体の中で隣接する薄帯間の絶縁� �不十分となる恐れがある。従って、乾燥後� �厚さとして0.5~3μmが好ましい。
 また、樹脂は金属薄帯の両面に塗布するこ� ��により、乾燥後以降の工程において樹脂と� ��属間で十分な密着強度が得られる。塗布方� ��としては、ディップ法、ドクターブレード� ��、グラビアロール法などが使えるが、塗布� ��さの均一性と時間当たりの生産性(塗布速度 )を考慮するとグラビアロール法が優れてい� �。なお、グラビアロール法を用いて両面に� �布するには、片面ずつ行う必要がある。

 樹脂を乾燥させるには、乾燥炉内の風量� ��多くすることが好ましい。遠赤外線ヒータ� ��による乾燥方法でもよい。

(積層工程)
 スリットした複数の細帯状の薄帯をロール� ��ら引き出し、熱ロールにより連続積層させ� ��。細帯状の薄帯をある程度の長さに切断し� ��積層させて金型内に設置し、熱プレスして� ��よい。この場合は、積層体の上下には、圧� ��をかける為の可動型が接するため、後工程� ��圧着工程後に積層体と稼動型が剥離できる� ��う、積層体と可動型との間に市販の樹脂フ� ��ルムを挟むと良い。
 積層体に熱を付与する場合は、窒素雰囲気� ��行うことが好ましい。炉内を、塗布した樹� ��のガラス転移点以上の温度に昇温し、この� ��度で保持した状態で、金属薄帯同士を加圧� ��て圧着する。保持温度の上限は、樹脂の熱� ��解開始温度未満とする。
 加圧力は、樹脂溶液が隣接する樹脂膜もし� ��は金属薄帯の表面へ十分馴染む為に1MPa以上 が好ましい。70MPaを超えると、隣接する金属� ��帯同士が接触する恐れが有る。但し、乾燥� ��囲気など条件が合えば、加圧力は必ずしも� ��要でなく、単に積層したままで積層体にで� ��る。
 また、この積層体の幅方向に磁場を印加し� ��がらキュリ-温度以下の温度で熱処理するこ とで異方性を付与できる。この異方性を付与 する処理は、金属薄帯の状態で行ってもよい し、細帯状の薄帯の状態で行うことも出来る 。磁場は200A/m以上の磁界を印加すればよい。 好ましくは400A/m以上で印加する。印加する磁 界は、直流、交流、繰り返しのパルス磁界の いずれを用いても良い。熱処理パターンの一 部のみ磁場印加しても構わない。

(焼鈍熱処理工程)
 アモルファス金属薄帯に焼鈍熱処理すると� ��より良好な磁性特性を得ることができる。� ��記組成のFe系アモルファス金属薄帯では300~4 00℃、Co系アモルファス金属薄帯では、300~600� ��が好ましい。この際、材料は脆化するので� ��焼鈍熱処理中にアモルファス金属薄帯積層� ��へ加圧すると、欠けやクラック等の欠陥を� ��生する恐れが有る。
 従って、無負荷状態で焼鈍熱処理すること� ��好ましい。金属薄帯表面の酸化防止の為、� ��着工程と同様の雰囲気とすることが好まし� ��。熱処理時間は0.1~20時間が好ましい。

 熱処理炉の雰囲気は、アルゴン、窒素ガス� ��の不活性ガス、真空中、場合によっては大� ��中でも良い。熱処理中の磁心の温度分布は� ��10℃以下になるよう制御することが好まし� �。平均昇温速度は、0.3~100℃/分で、0.5時間以 上おこない、平均冷却速度0.3~300℃ /分程度� �冷却することが好ましい。更には、昇温速� �1~20℃/分、最高温度300~370℃、1~3時間が好ま� �い。
 また、2段熱処理、250℃以下の低温で長時間 熱処理する等でも同様の効果が得られる。低 温熱処理の場合でも、熱処理パターンの一部 で320~350℃の範囲を0.2~1時間程度設けるのが好 ましい。
 磁心の寸法が大きく熱容量が大きい場合、� ��いは一度の多数の磁心を熱処理する場合、� ��心の温度分布を10℃以下に制御することが� �要である。その手段として、一旦目標とす� �保持温度よりも低い温度で保持後昇温して� �ら、目標温度で保持し、冷却速度0.3~5℃/分� �冷却する熱処理パターンが好ましい。
 熱処理は、通常露点がマイナス30℃以下の� �活性ガス雰囲気中で行うのが望ましく、露� �がマイナス60℃以下の不活性ガス雰囲気中で 熱処理すると、バラツキが更に小さい。