JP2007149847A - 焼結フェライト積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】焼結フェライトシートの優れた磁気特性を維持しつつ、打ち抜き加工性に優れ、割れなどによる透磁率の劣化の少ない焼結フェライト積層体を実現する。
【解決手段】複数の軟磁性焼結フェライト層１と、少なくとも前記焼結フェライト層間に介在する非剛体層２とを備え、各焼結フェライト層１の厚さが０．２ｍｍ以下であって打ち抜き可能な肉厚としている。焼結フェライト層１が複数層で全体厚みが大きくても、カッターやトムソン型などの打ち抜き型での加工が可能であり、例えば、円形、リング状等の多様な形状の加工が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は軟磁性焼結フェライト層を含んだ軟磁性積層体に係り、特に磁気シールドや電磁ノイズ対策用に好適に使用される軟磁性の焼結フェライト積層体に関する。

軟磁性シートは、その磁気シールド効果や高周波での磁気損失効果を利用して、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）のアンテナコイルに対する近傍金属の影響の抑制や、電子機器から放出される電磁ノイズの抑制用などに使用されている。この種の用途に用いる軟磁性シートを示すものとして、下記特許文献１、特許文献２及び特許文献３がある。

特開平７−２１２０７９号公報 特開２００５−１５２９３号公報 Matsushita Technical Journal Vo.51 No.5 Oct.2005

軟磁性シートとしては、特許文献１にあるように軟磁性粉と結合材からなる複合磁性シートが広く使用されている一方、特許文献２，３にあるように、単層の焼結フェライト基板に溝を設けることにより折れ曲がり可能で曲面に貼り付けできるようにした焼結フェライトシートが提案されている。

特許文献１にあるような複合磁性シートの場合には、磁性粉の充填率としては実質上、５０体積％程度が上限であるが、前述の焼結フェライトシートの場合には、フェライトシートに装着するフィルムの厚さにもよるが、シート当たりの磁性材比率として７０体積％以上が可能であるため、高い透磁率を得ることが可能となるという利点を有している。

しかしながら、焼結フェライトシートは、焼結フェライトの材質自体がセラミックスであるため非常に硬く、そのためシートの厚さが厚くなった場合、たとえばシート厚さが０．３ｍｍ以上となった場合には、カッターやトムソン型などの打ち抜き型での加工が困難となるという問題があった。

また、特許文献２，３のようにあらかじめ焼結フェライトに対して碁盤目状に溝を設けても、焼結フェライトの材質自体は脆いため、溝以外の箇所で割れたりする場合もあり、その結果、反磁界の影響により、焼結フェライトシートの透磁率が大幅に低下してしまうという問題があった。とくに、この反磁界は、高透磁率材で厚さが大きくなる程影響が大きくなる。

本発明は、上記の点に鑑み、焼結フェライトシートの優れた磁気特性を維持しつつ、打ち抜き加工性に優れ、割れなどによる透磁率の劣化の少ない、焼結フェライト積層体を提供することを目的とする。

本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、第１発明に係る焼結フェライト積層体は、複数の軟磁性焼結フェライト層と、少なくとも前記焼結フェライト層間に介在する非剛体層とを備え、各焼結フェライト層は打ち抜き可能な肉厚であることを特徴としている。

第２発明に係る焼結フェライト積層体は、複数の軟磁性焼結フェライト層と、少なくとも前記焼結フェライト層間に介在する非剛体層とを備え、各焼結フェライト層の厚さが０．２ｍｍ以下であることを特徴としている。

第３発明に係る焼結フェライト積層体は、軟磁性粉と結合材からなる複合磁性層と、軟磁性焼結フェライト層とを、それぞれ少なくとも１層備え、前記焼結フェライト層は打ち抜き可能な肉厚であることを特徴としている。

第４発明に係る焼結フェライト積層体は、軟磁性粉と結合材からなる複合磁性層と、軟磁性焼結フェライト層とを、それぞれ少なくとも１層備え、前記焼結フェライト層の厚さが０．２ｍｍ以下であることを特徴としている。

前記第３発明又は第４発明に係る焼結フェライト積層体において、少なくとも前記複合磁性層と前記焼結フェライト間に介在する非剛体層を有するとよい。

第１、第２、第３又は第４発明に係る焼結フェライト積層体において、前記非剛体層の厚さが０．２ｍｍ以下であるとよい。

また、前記非剛体層の少なくとも１層が有機高分子材料であるとよい。さらに、前記非剛体層の少なくとも１層が粘着層であってもよい。

本発明に係る焼結フェライト積層体は、軟磁性焼結フェライト層が十分に薄く形成され、打ち抜き加工が可能な厚みであり、非剛体層を介して積層することにより、前記焼結フェライト層が複数層で全体厚みが大きくても、カッターやトムソン型などの打ち抜き型での加工が可能であり、例えば、円形、リング状等の多様な形状の加工が可能となる。また、軟磁性焼結フェライト層と軟磁性複合磁性層とを組み合わせた場合にも、前記軟磁性複合磁性層が非剛体層として機能するから同様の加工が可能である。

また、前記焼結フェライト層は十分に薄いため、前記焼結フェライト層に溝を入れなくとも曲面等に合わせて容易に割れて任意の形状に変形して対応できる。このとき、前記焼結フェライト層が複数層あるため、あるいは前記焼結フェライト層と前記複合磁性層とが組み合わされた構造であるため、前記焼結フェライト層の割れに起因する反磁界は抑制され、磁気特性の劣化を少なくできる。すなわち、前記焼結フェライト層が複数層の場合、割れの発生の位置は各層により多少異なるため、複数層全体でみたとき磁性体が連続している状態に近づく。また、前記焼結フェライト層と前記複合磁性層とが組み合わされた構造の場合には、前記複合磁性層は非剛体層として機能して割れないため、全体でみたとき磁性体が連続している状態に近づく。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、焼結フェライト積層体の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は本発明に係る焼結フェライト積層体の実施の形態１を示す断面図である。図１のように焼結フェライト積層体は、軟磁性焼結フェライト層１と非剛体層２からなる積層体が複数層積層一体化された構造を有し、さらに最外層の焼結フェライト層１の外面にも非剛体層２を積層一体化したものである。

前記焼結フェライト層１に用いるフェライトに関しては、軟磁性であれば特に限定はされず、Ｍｎ―Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトなどの周知のフェライトが利用可能であり、高い電気抵抗を必要とする場合、たとえば、ＲＦＩＤ用に関しては、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトなどが好適に利用される。

前記非剛体層２に関しては、焼結フェライト層１の保持並びに焼結フェライト層の加工時に支障がなければ特に限定はされないが、出来るだけ柔軟性を有する材料を使用することが望ましく、たとえば、各種合成ゴムや熱可塑性エラストマーなどの弾性体や熱可塑性樹脂などが利用可能である。

また、非剛体層２の少なくとも片面に粘着性を保持させることにより、容易に本実施の形態の積層体を作製することが可能となる。

前記焼結フェライト層１の１層の厚さとしては、形状加工性並びに磁気特性を維持するために０．２ｍｍ以下で５０μｍ以上とすることが好ましい。焼結フェライト層１の１層の厚さが０．２ｍｍよりも厚くなると、通常の打ち抜き型での打ち抜きが困難になること、並びに焼結フェライト層の割れ等により発生する反磁界の影響が大きくなり、磁気特性が低下する恐れがある。厚さ５０μｍ未満では、割れやすく製造時の取り扱いに手間がかかる。

なお、焼結フェライト層１に関しては特許文献２，３のように溝を設けたり、セル構造（予め小片に分割した構造）としても良い。

非剛体層２は上記材質の例から明らかなように非磁性層であり、その厚さを薄くすることにより、焼結フェライト積層体の単位体積当たりの磁性層の割合が増加すること、並びに各磁性層間の間隔が狭くなるため、磁性層の反磁界が抑制される。したがって、非剛体層２の厚さは出来るだけ薄いことが好ましく、具体的には０．２ｍｍ以下とすることが好ましいが、薄すぎた場合、焼結フェライト層の保持が困難と成るため、１０μｍ以上とすることが好ましい。

この実施の形態１によれば、次の通りの効果を得ることができる。

(1) 本実施の形態に係る焼結フェライト積層体は、軟磁性焼結フェライト層１がそれぞれ０．２ｍｍ以下と十分に薄く形成され、かつ非剛体層２を介して積層することにより、焼結フェライト層１が複数層で全体厚みが大きくても、カッターやトムソン型などの打ち抜き型での加工が可能である。例えば、円形、円環状等の多様な形状の加工が可能となる。従って、多様な形状の磁気シールドや電磁ノイズ対策用の軟磁性シートとして好適に用いることができる。

(2) 焼結フェライト層１は十分に薄いため、焼結フェライト層１に溝を入れなくとも曲面等に合わせて容易に割れて任意の形状に変形して対応できる。このとき、焼結フェライト層１が複数層あるため、焼結フェライト層１の割れに起因する反磁界は抑制され、磁気特性の劣化を少なくできる。これは、焼結フェライト層１が複数層の場合、割れの発生の位置は各層により多少異なるため、複数層全体でみたとき磁性体が連続している状態に近づくからと考えられる。従って、曲面に合わせた可撓性を確保できる磁気シールド特性の優れた軟磁性シートとして使用できる。

図２は本発明の実施の形態２を示す断面図である。図２のように焼結フェライト積層体は、軟磁性焼結フェライト層１の一面に軟磁性複合磁性層３を積層を一体化し、さらに非剛体層２を焼結フェライト層１の反対面に積層一体化している。

前記軟磁性焼結フェライト層１及び非剛体層２としては実施の形態１と同様のものを使用できる。前記軟磁性複合磁性層３としては、特に限定はされないが、非剛体層としても機能するように適度な柔軟性を有し、出来るだけ焼結フェライトに近い透磁率を有するものが好ましい。

前記軟磁性複合磁性層３は、主として磁性粉と結合材からなり、磁性粉については特に限定はされず、フェライト粉末やＦｅ，Ｆｅ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｎｉなどの各種軟磁性金属粉が利用できるが、高透磁率化を得るために扁平化が容易な（反磁界が抑制可能な）各種軟磁性金属粉が好ましい。

前記結合材についても柔軟性、加工性があれば特に限定はされず、各種熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、合成ゴム等が利用される。

この場合、焼結フェライト層１に複合磁性層３が積層一体化されているので、焼結フェライト層１に発生する割れ等による隙間を複合磁性層３が充填する構成となるため、焼結フェライト層１の破損等によって発生する反磁界を抑制し、その結果、焼結フェライト層１の破損による磁気特性の劣化が抑制される。その他の効果は実施の形態１と同様である。

図３は図２を変形した実施の形態３であり、図３においては、図２の軟磁性焼結フェライト層１と軟磁性複合磁性層３の間に非剛体層２を設けた形態である。本実施の形態３としては、非剛体層２として市販の粘着テープなどが例として挙げられる。この場合、別々に作製した焼結フェライト層１と複合磁性層３とを粘着性を有する非剛体層２を介して容易に積層一体化できる。

図３の実施の形態３の効果は図２の実施の形態の効果と実質的に同じである。

図４は図２を変形した実施の形態４であり、図４においては、図２の軟磁性焼結フェライト層１と軟磁性複合磁性層３が複層となっているものであり、図２と同一部分に同一符号を付した。

図４の実施の形態４の場合、軟磁性焼結フェライト層１と軟磁性複合磁性層３が複層となっているため、磁気シールド特性のいっそうの改善を図ることができる。なお、この場合、複合磁性層３が柔軟性のある非剛体層２として機能し、かつ各焼結フェライト層１の厚さが０．２ｍｍ以下であるから、打ち抜き加工性は実施の形態１と同様に良好である。

以下、本発明に係る焼結フェライト積層体の実施例について詳述する。

まず、打ち抜き加工性についての比較のために、実施例１−１、実施例１−２、及び比較例１を用意した。

＊実施例１−１
実施例１−１の構成を図５に示す。焼結フェライト層１は４層とも同様の構成のものを使用しており、厚さ０．１ｍｍのＮｉ−Ｃｕ―Ｚｎフェライト焼結板（バルクでの１３．５６ＭＨｚでの比透磁率：約１００）を用いた。また、焼結フェライト層の表面には碁盤目状に２ｍｍ間隔でスリット溝（溝深さは焼結フェライト層の全厚さより小さい）を設けている。

非剛体層としては、焼結フェライト層１間並びに一方の焼結フェライト層１の外側の面には両面粘着テープ２ａ（共同技研化学（株）製２００Ｙ３０ 厚さ３０μｍ）を用いて互いに粘着一体化し、焼結フェライト層１のもう一方の外側の面にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基材片面テープ２ｂ（共同技研化学（株）製１１１ 厚さ１０μｍ）を装着した。

＊実施例１−２
実施例１−２の構成を図６に示す。焼結フェライト層１は２層とも同様の構成のものを使用しており、厚さ０．２ｍｍのＮｉ−Ｃｕ―Ｚｎフェライト焼結板（バルクでの１３．５６ＭＨｚでの比透磁率：約１００）を用いた。また、焼結フェライト層１の表面には碁盤目状に２ｍｍ間隔でスリット溝を設けている。

非剛体層としては、焼結フェライト層１間並びに一方の焼結フェライト層１の外側の面には両面粘着テープ２ａ（共同技研化学（株）製２００Ｙ３０）を用い、焼結フェライト層１のもう一方の外側の面にはＰＥＴ基材片面テープ２ｂ（共同技研化学（株）製１１１）を装着した。

＊比較例１
比較例１の構成を図７に示す。焼結フェライト層１は、厚さ０．４ｍｍのＮｉ−Ｃｕ―Ｚｎフェライト焼結板（バルクでの１３．５６ＭＨｚでの比透磁率：約１００）を単層で用いた。また、焼結フェライト層１の表面には碁盤目状に２ｍｍ間隔でスリット溝を設けている。

非剛体層としては、一方の焼結フェライト層１の外側の面には両面粘着テープ２ａ（共同技研化学（株）製２００Ｙ３０）を用い、焼結フェライト層１のもう一方の外側の面にはＰＥＴ基材片面テープ２ｂ（共同技研化学（株）製１１１）を装着した。

打ち抜き加工性について、前記実施例１−１、１−２、比較例１を用いて確認を行った。ハンドプレス機を用い、トムソン型にてそれぞれの打ち抜き加工性を確認した。トムソン型の寸法形状としては、内径８．７ｍｍ、外径１９．９ｍｍのリング（円環）状とした。打ち抜き加工性の確認結果を以下の表１に示す。表１に示すように、実施例１−１並びに実施例１−２ではトムソン型を用い、リング状に打ち抜き可能であったが、比較例１では、材料が硬く、打ち抜き不能であった。

表１
打ち抜き加工性
実施例１−１ 〇
実施例１−２ 〇
比較例１ ×
〇：可能 ×：不能

表１の結果から、実施例１−１、実施例１−２、比較例１共に焼結フェライト層の厚さの総和はそれぞれ０．４ｍｍであって同一であっても、個々の焼結フェライト層が０．２ｍｍ以下でないと打ち抜き加工性を確保できなくなることがわかる。

次に、外力による透磁率の影響度について評価するために、実施例２−１、実施例２−２、実施例３並びに比較例２、比較例３を用意した。

＊実施例２−１
実施例２−１の構成を図８に示す。焼結フェライト層１は２層とも同様の構成のものを使用しており、厚さ０．１ｍｍのＮｉ−Ｃｕ―Ｚｎフェライト焼結板（バルクでの１３．５６ＭＨｚでの比透磁率：約１００）を用いた。また、焼結フェライト層１の表面には碁盤目状に２ｍｍ間隔でスリット溝を設けている。

非剛体層としては、焼結フェライト層１間並びに一方の焼結フェライト層１の外側の面には両面粘着テープ２ａ（共同技研化学（株）製２００Ｙ３０）を用い、焼結フェライト層１のもう一方の外側の面にはＰＥＴ基材片面テープ２ｂ（共同技研化学（株）製１１１）を装着した。

＊実施例２−２
実施例２−２の構成を図９に示す。焼結フェライト層１は実施例２−１と同様のものを使用している。

複合磁性層３しては、扁平状Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ磁性合金と結合材のＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）からなる厚さ０．１ｍｍの複合磁性シート（１３．５６ＭＨｚでの比透磁率：４２）を使用した。

焼結フェライト層１と複合磁性層３間並びに焼結フェライト層１の一方の外側の面には両面粘着テープ２ａ（共同技研化学（株）製２００Ｙ３０）を用いて互いに粘着一体化し、焼結フェライト層１のもう一方の外側の面にはＰＥＴ基材片面テープ２ｂ（共同技研化学（株）製１１１）を装着した。

＊比較例２
比較例２の構成を図１０に示す。焼結フェライト層１は、厚さ０．２ｍｍのＮｉ−Ｃｕ―Ｚｎフェライト焼結板（バルクでの１３．５６ＭＨｚでの比透磁率：約１００）を単層で用いた。また、焼結フェライト層１の表面には碁盤目状に２ｍｍ間隔でスリット溝を設けている。それ以外の非剛体層は実施例２−１と同様のものを使用した。つまり、焼結フェライト層１の一方の面には、両面粘着テープ２ａ（共同技研化学（株）製２００Ｙ３０）を用い、他方の面にはＰＥＴ基材片面テープ２ｂ（共同技研化学（株）製１１１）を装着した。

これらの実施例２−１、実施例２−２、並びに比較例２はいずれも焼結フェライト層の表面に碁盤目状にスリット溝が形成されるとともに、磁性層（焼結フェライト層、複合磁性層）の厚みの総和が０．２ｍｍに設定されている点が共通している。

＊実施例３
実施例３の構成を図１１に示す。焼結フェライト層１としては、厚さ０．２ｍｍのＮｉ−Ｃｕ―Ｚｎフェライト焼結板（バルクでの１３．５６ＭＨｚでの比透磁率：約１００）を用いた。焼結フェライト層１の一方の面には、実施例２−２で用いたものと同様の、複合磁性層３としての扁平状Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ磁性合金とＥＰＤＭからなる厚さ０．１ｍｍの複合磁性シート（１３．５６ＭＨｚでの比透磁率：４２）を熱プレスで一体成形し、もう一方の面には、両面粘着テープ２ａ（共同技研化学（株）製２００Ｙ３０）を装着した。この場合、焼結フェライト層１にはスリット溝は設けられていない。

＊比較例３
比較例３の構成を図１２に示す。焼結フェライト層１としては、厚さ０．２ｍｍのＮｉ−Ｃｕ―Ｚｎフェライト焼結板（バルクでの１３．５６ＭＨｚでの比透磁率：約１００）を用いた。

焼結フェライト層１の一方の面には、両面粘着テープ２ａ（共同技研化学（株）製２００Ｙ３０）を用い、他方の面にはＰＥＴ基材片面テープ２ｂ（共同技研化学（株）製１１１）を装着した。この場合も、焼結フェライト層１にはスリット溝は設けられていない。

これらの実施例３及び比較例３は、焼結フェライト層１にスリット溝が無い点が共通している。

前記実施例２−１、実施例２−２、実施例３並びに比較例２、比較例３について、外力による透磁率の影響度（外力による透磁率の劣化）について評価を実施した。

透磁率の測定は、前述の打ち抜き加工性と同様のリング形状のサンプルを作製し、インピーダンスアナライザにて測定を実施した。

外力の透磁率への影響の確認としては、リング形状サンプルを８箇所（リングを扇形に分割する８本の半径位置で）、９０°折り曲げて、折り曲げ前後の透磁率を測定した。透磁率測定結果（１３．５６ＭＨｚでの比透磁率実部）を以下の表２に示す。

表２
透磁率測定結果
折り曲げ前 折り曲げ後
実施例２−１ ７５ ５７
実施例２−２ ６６ ５５
比較例２ ７０ ４０
実施例３ ７３ ６１
比較例３ ８５ ４０

上記表２から、比較例２，３においては、透磁率が約半減しているのに対し、本発明の各実施例はいずれも２０％程度の劣化にとどまっており、外力による透磁率劣化が抑制されていることがわかる。

以上本発明の実施の形態及び実施例について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

本発明に係る焼結フェライト積層体の実施の形態１を示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態２を示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態３を示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態４を示す拡大断面図である。 本発明の実施例１−１を示す拡大断面図である。 本発明の実施例１−２を示す拡大断面図である。 比較例１を示す拡大断面図である。 本発明の実施例２−１を示す拡大断面図である。 本発明の実施例２−２を示す拡大断面図である。 比較例２を示す拡大断面図である。 本発明の実施例３を示す拡大断面図である。 比較例３を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 焼結フェライト層
２ 非剛体層
２ａ 両面粘着テープ
２ｂ ＰＥＴ基材片面テープ
３ 複合磁性層

Claims (8)

1. 複数の軟磁性焼結フェライト層と、少なくとも前記焼結フェライト層間に介在する非剛体層とを備え、各焼結フェライト層は打ち抜き可能な肉厚であることを特徴とする焼結フェライト積層体。
2. 複数の軟磁性焼結フェライト層と、少なくとも前記焼結フェライト層間に介在する非剛体層とを備え、各焼結フェライト層の厚さが０．２ｍｍ以下であることを特徴とする焼結フェライト積層体。
3. 軟磁性粉と結合材からなる複合磁性層と、軟磁性焼結フェライト層とを、それぞれ少なくとも１層備え、前記焼結フェライト層は打ち抜き可能な肉厚であることを特徴とする焼結フェライト積層体。
4. 軟磁性粉と結合材からなる複合磁性層と、軟磁性焼結フェライト層とを、それぞれ少なくとも１層備え、前記焼結フェライト層の厚さが０．２ｍｍ以下であることを特徴とする焼結フェライト積層体。
5. 少なくとも前記複合磁性層と前記焼結フェライト間に介在する非剛体層を有する請求項３又は４記載の焼結フェライト積層体。
6. 前記非剛体層の厚さが０．２ｍｍ以下である請求項１，２又は５記載の焼結フェライト積層体。
7. 前記非剛体層の少なくとも１層が有機高分子材料である請求項１，２，５又は６記載の焼結フェライト積層体。
8. 前記非剛体層の少なくとも１層が粘着層である請求項７記載の焼結フェライト積層体。

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