近来，包含集成电路(IC)芯片的收发器与读/写器之间或收发器 与读取器间进行数据通信的射频识别系统(以下称RFID系统)得到了 广泛的应用。因为RFID系统使用分别位于收发器和读/写器内的天线进 行数据通信，所以收发器和读/写器不需要相互接触即可进行数据通 信。因此，尽管收发器与读/写器间相距几厘米至几十厘米，它们仍能 互相通信。因为RFID系统受污染或静电的影响比较小，所以广泛适用 于各种领域，包括工厂中的产品控制、物流流通、库存控制和出入控 制等。
例如，移动电话中采用了RFID系统。通常，移动电话包含主机和 电池单元两个相互独立的单元。在移动电话采用RFID系统的情况下， 主机与电池单元的接触面上含有集成电路(IC)芯片，电池单元背面 的标签天线与主机不互相接触，电池与主机相互接触。
构成电池单元的标签天线和电池可集成在由塑料等材料制成的盒 中。这里，主机的IC芯片和电池单元中的标签天线起到RFID系统中收 发器的作用，其与移动电话外部的读取器进行数据通信。更详细地， 在RFID移动电话主要使用13.56MHz或135KHz或以下频率时，特别在 感应模式下读取器的天线主要使用13.56MHz的频率产生无线频段的 正弦波。因此当能量传送到标签天线时，即由读取器天线传送到收发 器天线时，收发器被激活，读取器接收标签天线发出的数据。
在上述的频域RFID系统中，通过变压器模式的感应电磁耦合进行 相互通信。为此标签天线可制成直角平面螺旋感应器。在这种情况下， 通过天线的LC谐振完成通信，其中谐振频率由电感的感应系数和电容 器的电容决定。通常在收发器中设置并联谐振电路是很重要的，其中 收发器的阻抗在LC谐振频率上达到最大以由最小的电流获取最大的 电压。
图1为RFID系统的示意图，包括读取器100和收发器200，通过诱 导感应模式实现两者间的数据通信。读取器100包括用于产生 13.56MHz电磁波的振荡器1，电容2，电阻3和线圈8。在收发器200中， 读取器100的线圈8生成的电磁场6到达与收发器200相连的RFID天线 线圈7，从而在线圈7上产生感应电压。感应电压通过与RFID天线线圈 7并联的电容2和与RFID天线线圈7串联的二极管4为RFID芯片5提供直 流(DC)电压。
一旦为RFID芯片5提供DC电压，收发器200就被激活，通过RFID 天线线圈7向读取器100传输RFID芯片5中的ID信息。
在这种情况下，标签天线中的感应电压由法拉第定律和愣兹定律 决定。因此信号电压越高越好，因为电压越高穿过收发器天线线圈的 磁通量就越大。因为收发器天线线圈中的软磁材料多，材料的导磁率 变大，则磁通量也变大。特别地，因为RFID系统本质上进行的是非接 触式数据通信，有必要使用高导磁率磁性材料制成的吸收片以聚焦标 签天线的读取天线中产生的射频电磁波。
常用的收发器天线线圈的感应系数与所使用的磁性材料的导磁率 成正比。在通信过程中，当收发器天线的感应系数变大时，与收发器 天线感应系数成正比的感应电压也相应变大。因此若在标签天线中使 用高导磁率的磁性材料作为吸收片的材料，则不仅可增大数据通信的 距离，而且还可降低数据的错误率。
现有技术中移动电话RFID天线吸收片的磁性材料通常由包括 Mn-Zn族氧化物或Ni-Zn族氧化物的铁酸盐与树脂混合制成片状。现有 技术中LC谐振电路很难调谐，因为这些铁酸盐厚度不一致导致收发器 天线的感应系数产生严重的偏差。更进一步，当在电池包内安装磁片 时厚度上超出误差范围的不一致会导致安装上的困难，并导致数据传 输过程中二进制数据的形成和传输产生错误，从而使得不良率非常高。
更进一步，现有的移动电话都包含游戏、视频通信、互联网功能 和照相机等高端功能。因而功耗也相应地提高。从而有必要使电池容 量尽可能的大。更进一步，设备正变得越来越小和越来越薄。但在铁 酸盐制成的RFID天线吸收片厚度为0.35mm或更小时，用于RFID通信 的收发器天线的感应系数非常低。在这种情况下，通信距离极大地缩 短，使通信功能的质量降低。因此，迫切需要开发一种新的材料。
另一方面，拥有优良软磁性能的坡莫合金或含钼(Mo)的钼镍铁 合金粉末(MPP)也可用作移动电话RFID天线吸收片的磁性材料。镍 铁合金或MPP与铁酸盐相比其软磁性能更为出色，因而可用作厚度低 至0.2mm的移动电话RFID天线的吸收片。然而，因为球形的粉末需要 粉碎至纳米量级并铺平，所以制造工艺比较复杂，材料成本较高。
如上所述，现有技术中使用铁酸盐或含钼的镍铁合金作为磁性材 料，则无论过程条件如何最终都形成球状晶体。因此需要进行微细研 磨再平铺等复杂工艺，以从铁酸盐或含钼镍铁合金生成0.2mm或更薄 的吸收片。此外，因为现有材料存在因厚度较薄造成无法保证能够表 现磁性的材料的有效截面积的问题，所以在提高保证RFID通信距离所 需的感应系数上存在局限。而且，因为现有材料在生产过程中厚度不 均匀，也使感应系数的偏差严重。
另外，美国专利6,887,412披露了一种可用于抑制电磁干扰的复合 磁片及其制作方法。通过退火消除了应力变形的片状软磁粉末与粘合 剂和溶媒混合而制备浆状混合物，然后形成为薄膜形状，再除去溶媒， 从而形成磁片。
但是，这种软粉末制成的磁片作为用于RFID的吸收器并不具备优 良的特征，磁片的厚度对于RFID天线的应用来说仍然太厚。
本发明人了解到，在利用选自Fe-Si-B，Fe-Si-B-Cu-Nb，Fe-Zr-B和 Co-Fe-Si-B的任何一种组成的非结晶合金的情况下，该合金带通常可 制造成厚度0.03mm或更薄的薄膜形式，相比现有金属片，可以低成本 和最少的步骤制造厚度在0.35mm或以下的具有均匀厚度的磁片。
此外，当用上述的非结晶合金制作磁片时，其饱和磁通密度 0.57T-1.6T也远高于现有铁酸盐制成品的0.45T，即使在厚度很薄的情 况下其导磁率也很高。因此RFID通信调制的磁通量可更有效地集中在 收发器天线线圈上。0.9GHz和1.8GHz频段的电磁波与RFID通信无关， 另外，与含铁酸盐片相比，在没有金属层时手机通信过程中的标准通 信电磁波段的数千兆赫(GHz)谐波分量可被有效拦截。在这种情况 下可通过在移动电话等移动设备的RFID天线的吸收片上使用磁片以 解决当前的问题。

因此，本发明的目的之一是为RFID天线提供一种包含上述成分的 非结晶合金的磁片，以及包含该磁片的RFID天线。
为解决上述问题，本发明的另一个目的是提供用于RFID天线的磁 片、包含该磁片的RFID天线、以及制作该磁片的方法。其中通过在由 包括至少一种非结晶合金的合金粉末制成的磁片层之间层叠非结晶合 金带，再经过压缩成型而制成磁片，以形成制作工艺简单的薄的多层 结构，其具有优良的导磁率。
为实现本发明的上述目的，本发明的用于RFID天线的磁片的特征 在于，包含从Fe-Si-B，Fe-Si-B-Cu-Nb，Fe-Zr-B和Co-Fe-Si-B中选择的 至少一种非结晶合金。
此外，根据本发明的另一方面，通过对含有Fe-Si-B， Fe-Si-B-Cu-Nb，Fe-Zr-B和Co-Fe-Si-B中的至少一种的非结晶合金热处 理得到合金，以形成用于RFID天线的磁片。
本发明的磁片可通过将由上述组成的非结晶合金粉末、树脂和上 述组成的磁片层与撕裂的非结晶合金带层叠来得到。也可在磁片中混 合包含上述成分中的两种或以上的合金。
根据本发明的又一方面，利用包含Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、 Fe-Zr-B和Co-Fe-Si-B的非结晶合金中的至少一种的非结晶合金粉末和 用作粘合剂的树脂与非结晶合金粉末的混合物可制成用于RFID天线 的磁片，以利于制成片状。
非结晶合金粉末和粘合剂树脂以5∶1至9∶1的重量比混合。
根据本发明的再一方面，提供一种用于RFID天线的磁片的制作方 法，包括如下步骤：将含有从Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B和 Co-Fe-Si-B中选择的至少一种非结晶合金的非结晶合金粉末和用作粘 合剂的树脂混合；将混合物涂覆在薄膜形式的基片上并使之干燥，以 得到干燥的磁片。
根据本发明的另一方面，提供一种用于RFID天线的磁片，其具有 多层结构。该多层结构的磁片包括：由含有Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、 Fe-Zr-B和Co-Fe-Si-B的非结晶合金中的至少一种的非结晶合金粉末制 成的第一和第二磁片层；及包含至少一种所述非结晶合金并层叠在第 一和第二磁片层之间的第一非结晶合金带。
优选地，用于RFID天线的磁片进一步包括：层叠在第一和第二磁 片层任意一个的表面上、由上述非结晶合金中的一种制成的第二非结 晶合金带；及层叠在该第二非结晶合金带表面、由含有上述非结晶合 金中的至少一种的非结晶合金粉制成的第三磁片层。
在这种情况下，因为层叠在混合片之间的非结晶合金带通过片的 滚轧或压力造成微小裂纹的产生，从而减小了损耗，因而非结晶合金 带频率特性上的缺陷得以改进，并利用现有的非结晶合金带进行复杂 的撕裂处理。在这种情况下，可以使电池在与其相同厚度的盒中占有 更大的空间或使电池盒的厚度特别的薄，因为RFID通信所需的感应系 数可以有效地达到。
根据本发明的另一方面，用于RFID的磁片的制造方法包括以下的 步骤：用含有选自Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B和Co-Fe-Si-B中的 至少一种非结晶合金的非结晶合金粉末制备第一和第二磁片层；用所 述非结晶合金中的一种制备第一非结晶合金带；以及将第一非结晶合 金带层叠在第一和第二磁片层之间，并对层叠的多层磁片层进行压缩 成型处理，以增大其相对密度，同时在第一非结晶合金带上形成微细 裂纹。
上述用于RFID的磁片的制作方法进一步包括：用一种非结晶合金 制备第二非结晶合金带，用含有至少一种上述非结晶合金的合金粉末 制作第三磁片层；以及在将层叠的磁片层轧制前将第二非结晶合金带 层叠在第一和第二磁片层中任意一个的表面上，同时将第三磁片层层 叠在第二非结晶合金带的表面上。
此外，对层叠的多层磁片层进行压缩成型的步骤可采用热滚、热 压、冷滚和冷压中的一个。
优选地，非结晶合金在300℃至600℃的温度下进行十小时或更短 时间的热处理，以使其颗粒尺寸到达纳米(nm)量级。
多层磁片可制作成0.2mm或更薄的薄片。
更进一步，可制作用于RFID的磁片，该磁片包括：多个的磁片层， 用含有选自Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B和Co-Fe-Si-B中的至少一 种非结晶合金的非结晶合金粉末制成；及多个由至少一种上述的非结 晶合金制成并在多个磁片层间层叠的非结晶合金带。
更进一步，本发明还包括一种RFID天线，包括：多层结构的磁片， 包括用含有选自Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B和Co-Fe-Si-B中至少 一种非结晶合金的非结晶合金粉末制成的多个磁片层，及多个由至少 一种上述非结晶合金制成的且在多个磁片层间层叠的非结晶合金带； 在磁片表面上形成的绝缘层；及使用导电材料在绝缘层表面构图而形 成的天线线圈的图案。
此外，还提供含有本发明的RFID天线的RFID设备。
本发明用于RFID天线的磁片可制成均匀的薄片，其厚度可为 0.35mm或更小。因此，其感应系数的偏差不大。同时，即使磁片较薄， 其导磁率也很好。因此，若将此用于RFID天线的磁片用于RFID收发器 的天线吸收片上，在RFID通信所需的电磁波的13.56MHz或135KHz或 更低的操作频率下可表现出高感应系数的性能。
因此，若将本发明用于RFID天线的磁片安装于具有射频识别功能 的设备中，则数据的形成和传输中的错误可被最小化。另外，包含本 发明磁片的设备可制作得更薄，重量更轻。此外，因为安装在设备上 的本发明用于RFID天线的磁片可吸收电路产生的数千兆赫(GHz)波 段的电磁波而无需单独的拦截层，因此尽管磁片上并未附有单独的传 导片，其也可在一定程度上实现噪声衰减的效果。本发明的用于RFID 天线的磁片非常有用，尤其是用在移动电话等移动设备中时。
更进一步，本发明用于RFID天线的磁片虽然是多层结构，但通过 压缩成型方法，可低成本制作而拥有均匀的0.2mm或更薄的厚度，且 拥有较高的成品率。更进一步，本发明用于RFID天线的磁片即使厚度 较薄，也具有高感应系数，并且感应系数偏差低和具有良好的导磁率。 因此当天线磁片用在RFID收发器天线上时，在RFID通信所需的电磁波 的13.56MHz或135KHz或更低的操作频率下可表现出高感应系数的性 能。
附图说明
本发明的上述及其它目的和优点将参考附图通过实施例进行更为 详尽的描述，其中：
图1为感应耦合模式的RFID系统的电路图；
图2为包含实施例1中由非结晶合金粉末制成用于单层结构吸收片 的磁片的RFID天线的斜视图；
图2B为图2A中沿线A-A’的剖面图；
图3A为包含实施例2通过将非结晶合金粉末制成的磁片层与纵缝 型非结晶合金带层叠在一起形成的磁片的RFID天线的斜视图；
图3B是图3A中沿线A-A’的剖面图；
图3C至图3E分别是包含实施例2通过层叠非结晶合金粉和纵缝型 非结晶合金带得到的改良的磁片的RFID天线的结构剖面图；
图4A和图4B分别是包含实施例3用于吸收片的纵缝型非结晶合金 带的射频识别RFID天线的结构斜视图；
图5A是包含实施例4通过层叠非结晶合金粉形成的磁片层和纵缝 型非结晶合金带得到的磁片层的RFID天线的结构斜视图；
图5B是图5A中沿C-C’线得到的剖面图；
图5C是包含实施例4通过层叠非结晶合金粉末和纵缝型非结晶合 金带得到的改良的磁片的RFID天线的结构剖面图；
图6是包含实施例1的RFID天线的手机电池的剖面示意图；
图7是实施例5中用于RFID天线的磁片的制作方法的流程图；
图8是图7中成型的混合层的滚轧过程的示意图；
图9是实施例5中用于RFID天线的磁片的压模过程的剖面示意图；
图10是实施例6中用于RFID天线的改良的磁片的剖面图；
图11是使用实施例5中用于RFID天线的磁片制作的RFID天线安装 到移动电话电池盒上的剖面图；及
图12A和12B分别是未受压及铸型和受压及铸型的磁片的剖面图。

下面将参考附图对实施例中的用于RFID天线的磁片，其制作方 法，及包含该磁片的射频识别RFID天线进行详细描述。
已知铁合金和非结晶合金可用作软磁材料。本发明中用于RFID的 吸收片的磁片可用选自Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B和Co-Fe-Si-B等铁合金中的一种所形成的非结晶合金制成。由此可解决现有技术中 的问题。下面对此进行详细描述。
在使用了由选自Fe-Si-B、Fe-Si-B-Cu-Nb、Fe-Zr-B和Co-Fe-Si-B中 的一种组成物质制备的非结晶合金的情况下，可制作出0.35mm或更薄 的均匀的磁片。在现有技术使用铁酸盐或含坡莫合金作为磁性材料的 情况下，不管工艺条件如何都会生成球状晶体结构。因此需要进行如 微细粉末化而后铺平的复杂工艺以使用铁酸盐或含钼的坡莫合金制成 0.35mm或更薄的磁片。此外，现有技术中，随着材料越来越薄其无法 保证表现磁性特性的有效截面积，因此用于保证RFID通信距离的感应 系数的提高就非常有限。此外，现有的材料在制备过程中厚薄不均也 会使感应系数偏差严重。
然而，本发明的合金为非结晶带状，使其易于制成0.35mm或更薄 的薄片。另外薄片厚度上的均匀性也较易控制。因此本发明使用均匀 的薄磁片作为RFID天线的吸收片，使感应系数偏差最小化，也有助于 LC谐振电路的调谐。在数据交互通信过程中在二进制代码生成和传输 中的错误现象也大为减少。此外磁片的生产过程也较为简单，生产成 本低廉。
此外，现有技术中磁片材料必须包含单独的金属层以拦截外部生 成的与RFID通信无关的电磁波，而本发明中的非结晶合金不但可以使 13.56MHz或135KHz或更低频率的感应电磁波集中在标签天线线圈 上，同时还可拦截与RFID通信无关的数千兆赫(GHz)频段的电磁波。 因此使用本发明的非结晶合金制作用于RFID天线的磁片时，无需包含 用于拦截外部电磁波的金属层等隔离层。
包含本发明中的成分的非结晶合金可通过混合本发明合金的材料 成分再以106K/s的速度快速冷却制成。然而可使用任意制作非结晶合 金的方法而不仅限于上述的方法。
优选地，非结晶Fe-Si-B合金由70-90％原子比的Fe及10-30％原子比 的Si与B制成。随着Fe等金属的比例变高，饱和磁通密度也相应变大， 但当Fe的比例过高时，很难形成合金。因此本发明中优选的Fe的原子 比是70-90％。此外，Si与B的总原子比在10-30％时合金的非结晶形成 能力是最佳的。为了防止腐蚀，可在合金的基本成分中加入几个原子 百分比的抗腐蚀材料，如Cr等。
此外，优选地，本发明的Fe-Si-B-Cu-Nb合金包含73-80％原子比的 Fe，1-5％原子比的Si与B。在这个成分范围内，制成带状的非结晶合 金极易通过后述的热处理形成纳米量级的颗粒。
优选地，本发明的Fe-Zr-B合金包括85-93％原子比的Fe，5-10％原 子比的Zr和2-5％原子比的B。在这个成分范围内，Fe-Zr-B极易通过后 述的热处理析出纳米量级的颗粒。
优选地，本发明的Co-Fe-Si-B合金包括71-85％原子比的Co， 12-21％原子比的Si与B。如果需要的话，可在Co-Fe-Si-B合金中加入几 个原子百分比的Mo、Cr和Ni等材料。这里优选的Cr与Ni的原子比为 2-7％。Co含量低时最大磁通密度也较低，但导磁率却很高。因此，Co的含量最好较低以实现高感应系数。然而因为DC(直流)电流导致的 偏磁在Co成分的左右下会产生很大的改变，因此Co成分仍需用到。
例如，本发明用于RFID天线的磁片可按如下步骤制作。先将Fe-B或Co-B混合以作为用于形成选自Fe-Si-B，Fe-Si-B-Cu-Nb，Fe-Zr-B和 Co-Fe-Si-B中的一种组成的起始材料。这里将上述混合物选择性地与 Si，Cu，Nb，Zr，Mo，Cr和Ni等原材料混合以配合上述成分，之后使 用高频感应炉将得到的混合物制成高温金属熔融体。这里添加的原材 料可以是粉末、颗粒和块状中的任何一种。
之后通过以106K/s或更快的速度冷却该熔铸体得到连续薄膜状的 带状非结晶合金。其后，利用本领域人员熟知的球磨等粉碎方法将非 结晶合金带研磨成粉，以生成非结晶合金粉末。非结晶合金粉末为薄 膜状，即为平板形。也可以采用圆形，矩形和针形而不是平板形。本 发明的合金粉末的形状不受任何限制。
之后将上述生成的非结晶合金粉与粘合剂树脂混合。这里如果有 控制粘性的需要，可以在非结晶合金粉与粘合剂树脂的混合物中添加 乙烯酒精、酒精或其它的挥发性溶剂。本发明中可以用橡胶，聚酰亚 胺，聚酰胺，聚氨酯，硅，酚树脂等作为粘合剂树脂。但本发明并不 仅限于此。优选地，非结晶合金粉末与树脂的混合比例为5∶1到9∶1。如 果混合比例在5∶1或更小时，很难达到RFID通信所需的感应系数。如果 混合比例在9∶1或更大时很难制成磁片。混合后的粉末以0.35mm或更小 的厚度以薄膜的形式覆盖在基底材料上并干燥。之后基底材料与薄膜 分离以生成磁片。磁片最终被切成天线所需的尺寸以成为本发明RFID 天线的磁片。
在用于本发明RFID天线的磁片的制作过程中，本发明的非结晶合 金带或非结晶合金带研磨得到的非结晶合金粉末经过热处理以改进其 磁性，或将其颗粒微研至纳米尺寸，优选为10nm，以得到优良的磁性 特性。利用以这种方式制作的合金来制造本发明RFID天线的磁片时， 磁片的高频特性可以得到改进。优选地，本发明的热处理在300℃至 600℃温度范围内最多进行10小时。
如图2A至图5C所示，本发明的RFID天线30包括天线线圈9和用于 射频识别(RFID)天线的磁片。这里本发明的RFID天线30可以包含在 由塑料，PBT(聚丁烯远邻苯二甲酸脂)，PET(聚乙烯远邻苯二甲酸 脂)或类似的其他注入成型材料制成的绝缘盒中。
本发明中的天线线圈9可用本领域普通技术人员熟知的材料和方 法制作。这其中包括多种方法，如在包含绝缘膜的基片上形成高电导 率的金属膜之后通过腐蚀或刺穿的方法形成线圈。覆铜箔的印刷电路 板可用于天线线圈。
如图2A所示，本发明RFID天线30的天线线圈9可在水平面上为涡 旋型。图2A中天线线圈9的涡旋为矩形。不过天线线圈9的螺旋可以是 圆形、矩形与圆形混合得到的混合形等形状。在用于收发器的天线线 圈中可使用其上覆有树脂的薄铜片以生成薄片。优选地，形成本发明 天线线圈9的绝缘层10厚度为0.15mm或更薄。
用于本发明RFID天线的磁片可由根据实施例1由非结晶合金粉末 与树脂混合形成的单层结构的磁片层12形成，如图2A和图2B所示。
在本发明实施例1的RFID天线30中，在绝缘层10上形成的天线线 圈9与单层结构的磁片层12通过连接层11集成在一起。
本发明中可用双面胶带形成连接天线线圈9和用作吸收片的磁片 层12的连接层11。然而，本发明并不仅限于此，可在不影响RFID天线 性能的范围内采用各种方法连接天线线圈和磁片层。
此外，在使用覆有树脂的柔性薄印刷电路板以形成天线线圈9时， 磁片，尤其是合金带制成的磁片无需添加粘合剂即可与印刷电路板粘 合在一起。覆有树脂的柔性薄印刷电路板指的是部分硬化的预浸料树 脂覆盖在绝缘层的两面上，其中绝缘层优选地厚度为0.15mm或更小， 并由苯酚或聚酰亚胺制成。
此外，本发明的RFID天线中的磁片可通过层叠由非结晶合金粉末 与树脂混合制成的磁片层12和纵缝型非结晶合金带13、14和16制成， 如图3A至3E的实施例2和图5A至5C的实施例4所示。这里，如图所示， 纵缝型非结晶合金带13、14和16可以有多种形状。
图3A是本发明实施例2包含将非结晶合金粉末制成的磁片层与纵 缝型非结晶合金带层叠得到的磁片的RFID天线的斜视图。图3B是图 3A中沿B-B’线的剖面图。
在图3A和图3B所示的实施例2的RFID天线31中，为聚集实施例1 中读取器天线发射到天线30的天线线圈9中的射频电磁波，可以在上述 实施例1的天线30外，在非结晶合金粉末制成的磁片层12的下表面上层 叠多个0.3mm或更薄的非结晶合金带。在非结晶合金带13中，多个宽 度为10mm或更窄的具有纵缝缝的带以预定间距15纵向平行地设置在 RFID天线31的长度方向上。
在其上形成天线线圈9的绝缘层10和磁片层12之间插入连接层11。 此外，磁片层12的下表面附有另一连接层11以在电池安装于电池盒中 时固定在电池盒上，如图6所示。
图3C所示的结构是图3A和图3B中实施例2的改良。图3C的结构配 置为多个纵缝型合金带14以RFID收发器天线31的长度短的方向并排 安置在连接层11的下部区域。图3D是实施例2的另一改良，其中多个 纵缝型合金带16不留空隙的安置在连接层11的下部区域。图3E的改良 例中，多个纵缝型合金带13和14相互垂直地放置。
同时，图4A和图4B所示的实施例3中RFID天线32为多个纵缝型合 金带17按间隔19放置在天线线圈9下表面的绝缘层10的下部区域的结 构。
此外如图5A至图5C所示的实施例4中，多个纵缝型合金带17以天 线33的长度和宽度方向放置在天线线圈9下表面的绝缘层10的下部区 域中。磁片层12通过连接层11附着在多个纵缝型合金带17的下部区域。
图5A所示的实施例4中的天线33与图3A所示的实施例2中天线31 的感应系数本质上是相同的。
在实施例3和实施例4中，在使非结晶合金带形成纵缝后将其安置 在覆有树脂的柔性基片上，以在其后通过热压或将连接包含天线线圈9 的绝缘层10尺寸大小的宽带的方法连接合金带17，之后将其蚀刻形成 图案可作为将合金带17和18连接到附有天线线圈9的绝缘层10上的方 法。这里附着和构图的方法并不仅限于此。
如上所述，因为通过层叠磁片层12和多个不同种类的纵缝型合金 带13、14、16、17和18得到的天线30-33可有效地获得RFID通信所需 的感应系数，位于与其同样厚度的电池盒中的电池的空间可得以扩展， 或电池盒可制成超薄的厚度。
由此可得到如下提高与电池盒厚度因素相关的性能的方法。包括： 用于提高给定厚度电池盒中的电池中的材料的介电常数和扩展电容量 的方法；减少粘合双面胶带等连接层11的厚度，以形成0.1mm，0.03mm 或0.018mm等比现有厚度薄的方法；减少磁片12的厚度，以在形成比 现有的0.35-0.4mm更薄的厚度的同时，保持现有厚度下性能的方法； 减少印刷电路板中绝缘层10的厚度，以形成比现有的0.17-0.2mm更薄 的绝缘层的方法；以及用比铜电导率高的银(Ag)或含银的焊膏处理 天线线圈9的材料等，来减小铜片厚度，以形成比现有铜片薄的厚度的 方法。
也可使用上述方法中的两种或两种以上组合的方法。使用这些方 法后，包含用于RFID收发器的天线的电池盒的使用期可比相同厚度的 电池盒延长20-30％。
本发明的RFID天线可安装在使用射频识别(RFID)系统的设备中。 该RFID天线可用于读/写器和收发器中，但并不仅限于使用射频识别 (RFID)系统的设备。特别地，本发明的RFID天线包括薄磁片。因此， 当将RFID天线安装在具有无线识别功能的移动设备中时，本发明的 RFID天线将非常有用。本发明的RFID天线可安装在移动电话的电池盒 中，如图6所示。
图6为包含本发明实施例1的射频识别(RFID)天线的手机电池的 剖面示意图。装有RFID天线的手机电池25包含与在电池盒21和22中的 主体接触的面上的电池20。磁片12和其上面具有天线线圈9的绝缘层10 通过绝缘层11层叠在电池20的上部。
如上所述，本发明的RFID天线可通过与移动电话的电池类似的方 法应用在PDA(个人数字助手)，笔记本电脑，交通卡，信用卡和门 禁卡等多种设备中。
图7是本发明实施例5中用于RFID天线的多层磁片的制作方法的 示意流程图。
本发明实施例5中用于RFID天线的多层磁片通过如下方法制作。 将Fe-B或Co-B混合作为初始材料，以得到Fe-Si-B，Fe-Si-B-Cu-Nb， Fe-Zr-B和Co-Fe-Si-B中的一种组成。这里可将Si，Cu，Nb，Zr，Mo， Cr和Ni等原材料选择性地与Fe-B或Co-B按一定配比混合，之后利用高 频感应炉将得到的混合物制成高温金属熔融体。这里添加的原材料可 以是粉末，颗粒或块状。之后通过挤压与以106K/s或更快的速度快速 冷却该熔融体得到带状合金，即非结晶合金带(S1)。这里带状的意 思是连续的薄膜。
其后，带状合金通过本领域熟练技术人员熟知的球磨等研磨粉碎 方法进行粉碎，以得到合金粉末(S2)。该合金粉末为薄膜形态。其 也可以是平板形、圆形、矩形或针形。本发明的合金粉末不限于上述 形状。
对插入上述所得的粉末或片之间的非结晶合金带可进行热处理， 以消除研磨非结晶合金时的应力，以得到优良的磁特性。特别是在 Fe-Si-B-Cu-Nb制成的非结晶合金中，将颗粒微研至纳米尺寸，优选为 10nm。通过这种方式制作本发明的RFID天线的磁片时，其高频特性得 以改进。本发明的热处理在300℃至600℃温度范围内进行不超过10小 时。
之后，将上述制得的合金粉与树脂混合。如果需要控制粘度，乙 烯酒精，酒精和甲苯等挥发性溶剂可被加入到与粘合剂树脂混合后的 合金粉末中，并与其混合(S3)。橡胶、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、 酚醛树脂和丙烯酸等都可被用作本发明中的树脂。但是，本发明并不 仅限于此。优选地，合金粉末和树脂的混合比例为5∶1到9∶1之间。该混 合物可涂布成0.5mm或更薄的薄膜并干燥。
图8是图7中混合片的滚轧过程的示意图。干燥后的非结晶合金粉 44a和树脂44b的混合片44(又称为“混合片”，下同)连续通过一对上 辊41和下辊42形成的模压成型棍43，形成经过一次轧制后的磁片层45， 从而提高非结晶合金粉末的密度，如图5所示(S4)。
轧制混合片的方法可以采用热滚、热压、冷滚或冷压中的任何一 种。热滚可在70℃进行。
图9是实施例5中用于射频识别(RFID)天线的磁片的压模过程的 剖面示意图。首先，非结晶合金带46通过滚压或层压方法层叠至一对 经一次轧制后的磁片层45a和45b之间(S6)。
非结晶合金带46包含从Fe-Si-B，Fe-Si-B-Cu-Nb，Fe-Zr-B和 Co-Fe-Si-B中选择的一种组成结构，其被切割成与一次轧制的磁片层 45a和45b相同的尺寸，并利用树脂附着。
其后，层叠的多层片47进行与第一模压成型过程相同冷或热条件 下的二次轧制成型过程，以得到包含多层结构的磁片50(S7)。
上述实施例1的磁片50为包含一对一次轧制后的磁片层45a和45b 及非结晶合金带46的三层结构。磁片50可为0.2mm或更薄。
在完成对多层磁片50的轧制成型后，在多层磁片的表面覆盖2μm以 内的丙稀，聚酰亚胺，苯酚等树脂材料以防止氧化，并对其进行性能 测试(S8和S9)。
图10是实施例6中用于射频识别(RFID)天线的改良的磁片的剖 面图。
如图10所示，用于实施例6射频识别(RFID)天线的磁片50a为将 两层非结晶合金带46a和46b分别插入三层初始模压磁片层45a，45b和 45c之间并进行层叠后得到的五层结构。随着上述实施例6中层叠非结 晶合金带46a和46b数目的增加，磁片的厚度稍有增加。因此，磁片的 感应系数进一步增大，从而使其导磁率更高。本发明中，即使制成的 是多层的磁片，也可通过增大轧制成型压力的方式制得3mm或更薄的 磁片。
如上所述本发明实施例5和实施例6中的多层磁片中，因为通过上 述滚或压的方式将非结晶合金带46，46a和46b层叠在磁片层45a，45b 和45c之间会产生微细的裂纹，所以会降低损耗。因此，本发明可以改 善普通非结晶合金带中不足的频率特性，同时简化了为使用现有非结 晶合金带而开缝和粘合非结晶合金带的复杂工艺，从而可实现自动化。
因为可有效取得RFID通信所需的感应系数，在与其相同厚度的电 池盒中的电池的空间得以增大，或电池盒的厚度可以变薄。
本发明的RFID磁片可安装于使用射频识别(RFID)系统的RFID 设备中，其可用于读/写器和收发器。然而，其并不仅限于上述设备。 特别地，因为本发明的RFID天线包括磁片制成的薄吸收片，其特别适 用于安装在具有射频识别功能的移动设备上。
例如，本发明的RFID磁片可用于安装在移动电话电池盒上的RFID 器件中，如图11所示。
图11是使用实施例5中用于射频识别(RFID)天线的磁片制作的 射频识别(RFID)天线安装到移动电话电池盒上的剖面图。
图11中，附图标记9代表导电材料制成的天线线圈，10代表绝缘层， 11a-11c代表粘合层，20代表电池，21和22代表电池盒。图11中，包含 由磁片层45a和45b及非结晶合金带46形成的三层结构的本发明的多层 磁片50分别通过粘合层11b和11c被插进其上形成天线线圈9的绝缘层 10和电池20之间。
如上所述，本发明的RFID磁片可被制成薄膜状，并能够以类似于 移动电话的方式应用于PDA、笔记本电脑、交通卡、信用卡和门禁卡 等各种设备。
以下将通过各种实施例对本发明进行详细描述。但本发明并不仅 限于下面的实施例。
<实施例>
实施例1和实施例2
为了得到与图2A中实施例1相同的结构，通过将铜天线线圈腐蚀 至10z规格(即线圈厚度为0.04mm)，在0.20mm厚的聚酰亚胺绝缘层 上形成铜天线线圈。
另一方面，制成非结晶合金Fe-Si-B以形成用作吸收片的磁片。初 始材料Fe-B可作为母合金。电解铁Fe和Si被与初始材料Fe-B混合以调 整成分比，之后在熔炉中熔化在一起，从而制成Fe79(Si，B)21的锭 铁。在高频感应炉中制得锭铁后，将高频感应炉接通电源以在锭铁上 施加高频能量，从而使锭铁彻底熔化。之后，高温下的熔化了的金属 通过喷嘴喷在高速旋转的冷却辊上，由此制成平均厚度为0.02mm的非 结晶合金带。制得的非结晶合金带在球磨机中研磨成粉。制得的粉在 320℃下进行7小时的热处理。
如上所述，制得的合金粉以7∶1的比例与聚氨酯橡胶混合。之后合 金粉与聚氨酯的混合物被覆至基片上并进行干燥。而后，基片从其上 剥离，从而形成0.18mm厚(实施例1)或0.25mm厚(实施例2)的磁片。
通过0.025mm厚的双面胶带(9461P，美国3M公司)将磁片附着 于具有天线线圈的绝缘层的与天线线圈所在面相反的另一面上。由此 可制得图2B所示结构的RFID天线。
实施例3和实施例4
日本日立公司的FINEMET(注册商标)或德国Vacuumschmelze 公司的Vitroperm(注册商标)的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9成分可用作实施例 3和实施例4的磁片的合金。除磁片被制成0.20mm厚(实施例3)或 0.25mm厚(实施例4)外，RFID的制作方法与实施例1中相同。
实施例5
Fe-B可用作形成磁片用的合金的初始材料。为调整成分比，加入 电解铁(Fe)和Zr以制备具有Fe90Zr7B3组成的非结晶合金。除磁片被 制成0.25mm厚外，RFID天线的制作方法与实施例1中相同。
实施例6
Co-B被用作生成磁片用的合金的初始材料。为调整成分比，加入 Co，Si，Fe，Ni和Cr以制作含Co76(Si，B)15Fe4(Cr，Ni)5成分的 非结晶合金。除磁片被制成0.40mm厚外，RFID天线的制作方法与实施 例1中相同。
比较例1
除了用直径5μm的微细铁酸盐粉末制成0.40mm厚的磁片外(其中 铁酸盐包含Mn和Zn比为2∶1的Mn-Zn族铁酸盐)，附着有磁片的RFID 天线的制作方法与实施例1中的相同。
比较例2
除了用Fe和Si原子比3∶1混合并在高温真空热处理炉中研磨该混合 物制成的Fe75Si25粉形成0.25mm厚的磁片外，RFID天线的制作方法与
实施例1中的相同。
[实验结果]
感应系数测量
测量实施例1至实施例4制得的RFID天线在13.56MHz区域频率下 的感应系数，测量结果如表1所示。
表1   磁片成分   磁片厚度   (mm)   感应系数(μH)   实施例1   Fe79(Si，B)21   0.18   6.84   实施例2   Fe79(Si，B)21   0.25   7.45   实施例3   Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9   0.20   6.92   实施例4   Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9   0.25   7.11   实施例5   Fe90Zr7B3   0.25   7.45   实施例6   Co76(Si，B)15Fe4(Cr，Ni)5   0.40   8.71   比较例1   Mn-Zn族铁酸盐   0.40   6.35   比较例2   Fe75Si25   0.25   6.96
当对比较例1和实施例6的结果进行比较时，可以发现实施例6在厚 度相同的情况下其感应系数提高了37％。在实施例3中，与比较例1相 比，尽管其厚度减至一半，其感应系数却提高了约8％。此外，将比较 例2的实验结果分别与实施例2，实施例4和实施例5的结果进行比较， 可以发现这些实施例与比较例2相比其天线的感应系数提高了2-7％。
[RFID操作距离实验]
对比较例1和2及实施例3进行了RFID操作距离测量试验。作为测 量的方法，用韩国SK TELECOM公司的Moneta作为读取器，图1中读 取器位置放有RFID读取器。比较例1和2及实施例3的天线安装在图6所 示的电池盒中，而后分别使用包含RFID芯片的手机以测量操作距离。 测量结果如下面的表2所示。
表2   磁片厚度(mm)   感应系数(μH)   RFID操作距离(mm)  实施例2   0.25   7.45   35  比较例1   0.40   6.35   24  比较例2   0.25   6.96   27
如表2所示，可以看出相比比较例1和2，实施例2中RFID的操作距 离提高了30-45％。在将本发明应用到手机的RFID通信中时，意味着在 某种程度上可以解决因现有通信距离过短给用户造成不便的问题。
实施例7
除了磁片被制成0.23mm厚外，RFID天线的制作方法与实施例1中 相同。天线的感应系数在13.56MHz区域的频率上进行测量，测量结果 如表3所示。
实施例8至实施例10
在实施例8至实施例10中，使用了实施例1中的非结晶合金。除了 磁片和合金粉制成的合金带如图3B，3C和3E那样层叠在一起外，实施 例8(图3B)，实施例9(图3C)和实施例10(图3E)的RFID天线的 制作过程与实施例1中相同。这些天线的感应系数在13.56MHz区域的 频率上进行测量，测量结果如表3所示。
表3   磁片成分   合金带安放   方向   合金带   宽度   (mm)   合金带   厚度   (mm)   粉末带   厚度   (mm)   感应   系数   (μH)   比较例1   Mn-Zn族铁   酸盐   -   -   -   0.40   6.35   比较例2   Fe75Si25   -   -   -   0.25   6.96   实施例7   Fe79(Si，B)21   -   -   -   0.23   7.18   实施例8   Fe79(Si，B)21   天线长度方   向   1.5   0.02   0.23   8.03   实施例9   Fe79(Si，B)21   天线宽度方   向   1.5   0.02   0.23   8.47   实施例10   Fe79(Si，B)21   交替放置   1.5   0.04   0.23   7.67
参见表3，当0.02mm或0.04mm厚的合金带连接在0.23mm厚的合金 粉末磁片上时(实施例8至实施例10)，可以看出相比仅使用合金粉末 磁片时的感应系数(实施例7)提高了7-18％。可以看出与使用了0.4mm 厚的Mn-Zn铁酸盐相比感应系数提高了21-33％。可以看出与使用了 0.25mm厚的Fe75Si25磁片相比感应系数也提高了10-22％。
实施例11至实施例14
在实施例11至实施例14中，使用了苯酚/聚酰亚胺制成的作为形成 天线线圈的绝缘层的覆有部分硬化预浸料树脂的基片。除了绝缘层的 厚度分别为0.080mm(实施例11)，0.050mm(实施例12)，0.025mm (实施例13)和0.013mm(实施例14)外，RFID天线的制作方法与实 施例1中相同。对于实施例11至实施例14的天线，在13.56MHz区域频 率上对其空气中的感应系数和直流(DC)电阻进行了测量，测量结果 如表4所示。
比较例3和4
除了形成天线线圈的绝缘层的厚度分别为0.17mm和0.20mm外， RFID天线的制作方法与实施例1中相同。对于比较例3和4的天线，在 13.56MHz区域频率对其空心感应系数和直流(DC)电阻进行了测量， 测量结果如表4所示。
表4   线圈与绝缘   层的厚度   (mm)   绝缘层厚   度(mm)   形成线圈   的铜片厚   度(mm)   DC电阻   (Ω)   空心感应   系数(μH)   比较例3   0.210   0.170   0.04   0.728   4.93   比较例4   0.240   0.200   0.04   0.732   4.92   实施例11   0.120   0.080   0.04   0.731   4.94   实施例12   0.090   0.050   0.04   0.730   4.93   实施例13   0.065   0.025   0.04   0.727   4.91   实施例14   0.053   0.013   0.04   0.732   4.92
上述比较例和实施例在其电池盒与现有电池盒厚度相同或更薄 的情况下可将电池的性能提高20％或更多。若是维持用于RFID的空气 中的感应系数不变，则与现有天线相比其RFID天线的厚度可变薄 22-57％。实施例11至实施例14中的天线比实施例1至实施例10中的天 线效果更好。
实施例15和比较例5
除了磁片的厚度被制成0.35mm外，铁酸盐片(比较例5)和磁片 的制作方法与比较例1中相同。除了铁酸盐片(比较例5)和磁片被制 成0.35mm厚外，非结晶合金粉末片(实施例15)的制作方法与实施例 1中相同。之后，对非结晶合金粉片的高频吸收率进行了测量。为测量 高频吸收率，对磁片提供相应频率的电磁波，并对传输到磁片反面的 电磁波的能量与传输到磁片的电磁波的能量进行了比较。测量结果如 表5所示。
表5                     高频(GHz)   2   3   5   6   高频吸收率   (dB)   实施例15   -0.9484   -1.2445   -1.6892   -1.9617   比较例5   -0.7756   -0.9045   -1.0008   -1.1084   实施例15相对比较例5在   高频吸收率上的提高比   (％)   22.2   37.5   68.7   76.9
如表5所示，可以看出实施例15中的磁片相对比较例5在数千兆赫 (GHz)电磁波波段上有较好的拦截效果。
实施例16和实施例17
Fe79(Si，B)21成分的非结晶合金带被以与实施例1相同的方法 制成0.02mm厚，并通过锤击制成粉末。制成的粉在320℃下进行7小时 的热处理。如上所述，制得的合金粉末与聚氨酯以7∶1的比例混合。之 后，合金粉末与聚氨酯树脂的混合物覆盖在基片上并进行干燥。之后， 基片从其上剥离以得到混合片。最后，对混合片在70℃进行热滚轧处 理以制得0.2mm厚(实施例16)或0.1mm厚(实施例17)的一次轧制成 型磁片。
实施例18和实施例19
作为实施例18和实施例19的磁片的合金，与实施例3一样使用了日 本日立公司的FINEMET(注册商标)或德国Vacuumschmelze公司的 Vitroperm(注册商标)的具有Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9组成的非结晶合金。 混合粉末的制作方法与实施例16中相同，制得的粉末在540℃下进行三 小时的热处理。经一次轧制成型的磁片的制作方法与实施例16中相同， 最后制得0.2mm厚(实施例18)或0.1mm厚(实施例19)的磁片。
实施例20
在以与实施例16相同的方法制得一次轧制成型的磁片后，具有 Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9成分的非结晶合金带被切割成与混合片相同的尺 寸，并通过相同的粘合剂树脂或无需任何粘合剂结合在两个一次轧制 成型的磁片间，如图9所示。一次轧制成型的磁片与非结晶合金带连接 而成的多层片在70℃进行热滚轧以制成0.2mm厚的二次轧制成型的单 体磁片(实施例20)。
实施例21
在制作插入到一次轧制成型磁片之间的非结晶合金带时，Co-B可用作初始材料，与实施例6中相同。除了为调和成分比加入Co，Si， Fe，Ni和Cr以制得Co76(Si，B)15Fe4(Ni，Cr)5成分的非结晶合金 外，采用实施例20中相同的方法和结构制成磁片，厚度为0.2mm。
实施例22
一次轧制成型磁片的制作方式与实施例17中相同，二次轧制成型 多层磁片被制成0.2mm厚，与实施例21中的方法和结构相同。
实施例23
Fe90Zr7B3成分的非结晶合金的制作方法和实施例15中相同。一次 轧制成型磁片的制作方法与实施例16中相同，插入到多层片间的非结 晶合金带的制作方法和结构与实施例21中相同。这样，二次轧制成型 磁片被制成0.2mm厚。
实施例24
一次轧制成型磁片的制作方法与实施例16中相同，插入到多层片 间的非结晶合金带的制作方法与实施例18中相同。制得的两种非结晶 合金带被插入到磁片之间以使磁片间存在非结晶合金带。多层化的制 作方法与实施例20中相同，多层磁片被制成0.3mm厚，如图10所示。
比较例6
MPP粉末被用作磁片的原材料，其中MPP粉末通过与Ni81Fe17Mo2 混合并熔化，再雾化熔化的产物而制得。球形的MPP粉末通过球磨机 铺平，从而得到直径5μm或更小的粉末。制得的磁片为0.4mm厚。
[感应系数测量实验]
利用与实施例16至实施例24、实施例3和比较例6的方法制得的磁 片，制作图11中所示结构的RFID天线。在13.56MHz区域频率上对其感 应系数进行了测量，测量结果如表6所示。
表6                     多层片的组成   磁片厚度   (mm)   感应系   数   (μH)   磁片  非结晶合金带   实施例   16   Fe79(Si，B)21  无   0.2   7.93   实施例   17   Fe79(Si，B)21  无   0.1   7.22   实施例   18   Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3  无   0.2   8.16   实施例   19   Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3  无   0.1   7.92   实施例   20   Fe79(Si，B)21  Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3   0.2   15.16   实施例   21   Fe79(Si，B)21  Co76(Si，B)15Fe4(Ni，Cr)5   0.2   15.24   实施例   22   Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3  Co76(Si，B)15Fe4(Ni，Cr)5   0.2   17.32   实施例   23   Fe90Zr7B3  Co76(Si，B)15Fe4(Ni，Cr)5   0.2   16.11   实施例   24   Fe79(Si，B)21  Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3   0.3   21.33   比较例6   MPP粉  无   0.4   13.62   实施例3   Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3  无   0.2   6.92   实施例9   Fe79(Si，B)21  Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3   0.23   8.47
当对实施例3和实施例18的结果进行比较时，可以看出实施例18 的压缩成型磁片的感应系数比实施例3提高了18％，尽管其与实施例3 采用了相同成分的非结晶合金粉并制成相同的厚度。相比实施例3，实 施例19的感应系数提高了14％，尽管其磁片的厚度仅为实施例3中的一 半。感应系数的不同是因为实施例3与实施例16至实施例19中密度的不 同。
图12A是实施例3、即轧制成型前的磁片的剖面图，图12B是实施 例16、即轧制成型后的磁片的剖面图。实施例3中磁片与非结晶合金粉 的相对密度是52％T.D.(理论密度)，而实施例17中的相对密度为68％ T.D.或更大。
在磁片间加入有非结晶合金带的实施例20至实施例23中，与实施 例19相比，其感应系数提高了79％-100％。这是因为实施例20至实施例 23与实施例19相比，非结晶合金带处的涡流损失较小，从而即使在 13.56MHz区域频率下其软磁特性也未受到损失。
使用了双层非结晶合金带(0.3mm厚)的实施例24的感应系数为 21.33μH。尽管与实施例16(0.4mm厚)相比，其厚度减小了33％，但 其感应系数却比实施例16的8.71μH提高了145％。
如上所述，通过具体实施例对本发明进行了描述。然而，本发 明并不仅限于上述实施例，在不脱离本发明精神的情况下，本领域普 通技术人员可进行各种变化和修正。