JP2013150189A - 磁性シート及びそれを用いたアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】縦横方向以外の方向、たとえば斜め方向における柔軟性を備え、特に薄型化された磁性シートを確実に小片に分割して柔軟性を備えた場合であっても、平面状に焼成することができる磁性シート及びそれを用いたアンテナ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】磁性体２と、磁性体２の少なくとも一面に設けられた保護部材３と、磁性体２の少なくとも一面に設けられた複数の穴部４と、を備え、磁性体２は、複数の穴部４を利用して分割されていることを特徴とする磁性シート１とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＲＦＩＤなどのアンテナモジュールや非接触充電モジュールなどに用いられる磁性シート及びそれを用いたアンテナ装置に関する。

従来、電子部品の電磁波を遮断するために、その外表面に非常に薄い磁性シートが貼り付けられていた。この種の磁性シートは、特定の大きさの多数個の小片に分割した構造であることによって、柔軟性を有していた（例えば特許文献１）。

また、（特許文献１）では、表面側に縦横に交差する直線状の溝が形成されたフェライトシートを被覆シートと両面接着シートとに挟持させ、それを屈曲させて溝の全部を破断することによりフェライトシートを形成している。

特開２００９−１８２０６２号公報

しかしながら、（特許文献１）に記載のフェライトシートでは、溝が形成された縦方向及び横方向にのみ柔軟性を備えるため、それ以外の方向、たとえば斜め方向における柔軟性を備えることが困難であった。

さらに、現在フェライトシートは薄型化が要望されており、例えば３００μｍ程度の厚さのフェライトシートにおいては、溝の形成が特に困難となる。すなわち、溝の深さが少しでも浅いと、溝において良好に破断することができない。また、溝を少しでも深くすると、焼成前に溝によってフェライトシートが分割され、フェライトシートを平面状に焼成することができない。すなわち、フェライトシートが薄いため、許容される溝の深さの範囲が狭く、溝の深さの小さなばらつきが許されない。その結果、溝の深さの小さなばらつきにより、溝の全体を良好に破断（分割）することができなかった。

上記課題に鑑み本発明は、縦横方向以外の方向、たとえば斜め方向における柔軟性を備えることができ、使い勝手の良い磁性シートとすることができる磁性シート及びそれを用いたアンテナ装置を提供することを目的とする。さらに、特に薄型化された磁性シートを確実に小片に分割して柔軟性を備えた場合であっても、平面状に焼成することができる磁性シート及びそれを用いたアンテナ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、磁性体と、前記磁性体の少なくとも一面に設けられた保護部材と、前記磁性体の少なくとも一面に設けられた複数の穴部と、を備え、前記磁性体は、前記複数の穴部を利用して分割されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、縦横方向以外の方向、たとえば斜め方向における柔軟性を備えることができ、使い勝手の良い磁性シートとすることができる。さらに、薄型化された磁性シートを確実に小片に分割して柔軟性を備えた場合であっても、平面状に焼成することができる。

本実施の形態における磁性シートを示す図 本実施の形態における磁性シートを示す模式図 本実施の形態における小片に分割される前の磁性シートの要部拡大図 本実施の形態における小片に分割された後の磁性シートの要部拡大図 本実施の形態における穴部の断面拡大図 本実施の形態におけるフェライトシートの製造工程フロー図 本実施の形態における複数の穴部の形成方法を示す図 本実施の形態におけるアンテナ装置の構成図

請求項１に記載の発明は、磁性体と前記磁性体の少なくとも一面に設けられた保護部材と、前記磁性体の少なくとも一面に設けられた複数の穴部と、を備え、前記磁性体は、前記複数の穴部を利用して分割されていることを特徴とする磁性シートであって、縦横方向以外の方向、たとえば斜め方向における柔軟性を備えることができ、使い勝手の良い磁性シートとすることができる。さらに、薄型化されたフェライトシートを確実に小片に分割して柔軟性を備えた場合であっても、平面状に焼成することができる。

請求項２に記載の発明は、前記磁性体は、前記複数の穴部間において、少なくとも互いに最も近接する穴部との間で分割されたことを特徴とする請求項１に記載の磁性シートであって、穴部の模様や規則性に応じて、縦横方向以外の方向、たとえば斜め方向における柔軟性を確実に容易に備えることができる。

請求項３に記載の発明は、前記複数の穴部は、格子状に配置されたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の磁性シートであって、薄型化されたフェライトシートを規則的に確実に小片に分割して柔軟性を備えた場合であっても、平面状に焼成することができる。

請求項４に記載の発明は、前記複数の穴部は、上面部の面積が底面部の面積よりも大きいテーパ形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁性シートであって、より平面状に整った磁性シートを形成することができる。すなわち、磁性シートに凹凸が形成されにくい。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの磁性シートを備えたことを特徴とするアンテナ装置であって、縦横方向以外の方向、たとえば斜め方向における柔軟性を備えることができ、使い勝手の良いアンテナ装置とすることができる。さらに、薄型化された磁性シートを確実に小片に分割して柔軟性を備えた場合であっても、平面状に焼成することができるので、薄型化されたアンテナ装置を構成することができる。

（実施の形態）
以下、図面を用いて本発明の実施の形態における磁性シート及びそれを用いたアンテナ装置について説明する。

図１は、本実施の形態における磁性シートを示す図であり、磁性シート１の表面の写真である。図２は、本実施の形態における磁性シートを示す模式図である。図２（ａ）は、磁性シートの表面を示す図であり、図２（ｂ）は、磁性シートの断面を示す図である。

磁性シート１は、磁性体２と、磁性体２の少なくとも一面に設けられた保護部材３と、磁性体２の少なくとも一面に設けられた複数の穴部４と、を備え、磁性体２は、複数の穴部４を利用して分割されている。すなわち、例えば、複数の穴部４間において、少なくとも互いに最も近接する穴部との間で分割されている。

磁性体２は、例えばフェライト焼結体であり、フェライトとしては、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｇ−Ｚｎ系フェライトなどがあげられる。また、アモルファス金属、パ−マロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、センダスト合金のいずれかの磁性体などでも良い。また、シート状の樹脂材料の中に磁性材料を含有させても良い。磁性体２はシート状であり、厚みは５０〜１０００μｍ、本実施の形態においては特に５０〜３００μｍである。本実施の形態においては１００μｍである。

保護部材３は、柔軟性を有しており、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのプラスチックからなる。小片に分割された磁性体２をシート状に維持し、小片の磁性体２がこぼれたり破損したり、磁性体２の形状が変わらないようにしている。磁性シート１の上下面両面を保護部材３で接着してもよく、すくなくとも一方の面を保護する。また、保護部材３は絶縁性であることが好ましい。また、例えばアンテナパターンを備えたＦＰＣなどとシート状の磁性体２を接着させる接着剤、接着シートなどであってもよい。

磁性シート１の上下面の少なくとも一方には複数の穴部４が形成される。穴部４は貫通孔であっても良いが、底部を備える凹部であるほうが好ましい。穴部４については後で詳しく説明する。

図３は、本実施の形態における小片に分割される前の磁性シートの要部拡大図である。図４は、本実施の形態における小片に分割された後の磁性シートの要部拡大図である。図５は、本実施の形態における穴部の断面拡大図である。図３、図４においては、（ａ）は模式図、（ｂ）はその写真を示す。

これらの図において、複数の穴部は以下の構成である。
・最短の各穴部４間距離は１ｍｍであり、０．５〜３ｍｍ程度であればよい。ただし、シート状の磁性体２の厚みによっても変化し、これに限られるものではない。本実施の形態においては、１つの穴部４に対して４つの穴部４が最短距離で隣接しており、３つ以上であることによってどの方向からも柔軟性をもつ磁性シート１を形成することができる。すなわち、複数の穴部４（特に３つ以上）と最も近接することによって、ある一方向の柔軟性が他の方向の柔軟性よりも強くなって柔軟性に方向性がでるのを防ぐことができる。
・複数の穴部４はひし形の格子状に配置されている。複数の穴部４間において一定の間隔を有してさえいれば、配列の形状は限定されない。ただし、磁性シート１（磁性体２のシート面）の面全体において均一であることが好ましい。また、三角形模様、多角形模様、幾何学模様や格子状のように一定の規則性を備えた配列であることが好ましい。これにより、均一に分割線５を形成することができる。
・穴部４は、図５に示すとおり開口部の面積が底面部の面積よりも大きいテーパ形状である。開口部４１は０．３５×０．２ｍｍの略長方形であり、穴部４の底面４２は０．２１×０．１ｍｍの略長方形である。（図５では、ｍ１：ｍ２＝０．２：０．１）また、穴部４の開口部の面積は、穴部４の底面の面積の３〜４倍であることが好ましく、２〜５倍程度であればよい。これにより、より平坦な磁性シート１を形成することができる。すなわち、開口部の面積と底面部の面積とが同一であると、穴部４形成時に穴部４の周りが盛り上がりやすく、平坦に形成することが困難となる。
・穴部４の深さｄ２は、磁性シートの厚さｄ１（約１００μｍ）の約１０％（１０μｍ程度）である。５〜３０％が好ましい。穴部４の深さが浅すぎると、穴部４を利用して分割することが困難となる。穴部４の深さが深すぎると、穴部４形成時に穴部４の周囲が盛り上がるため磁性シート１を平坦に形成することが困難となる。しかし、穴部４開口部分の磁性体２を取り除けるのであれば、３０％を越え貫通孔となっても問題ない。
・穴部４の底面の形状は、矩形、ひし形、多角形が好ましい。穴部４の形状は、穴部４を形成する例えばローラー（図７（ａ）参照）の突起の形状と同一である。磁性シート１の製造方法については後述する。穴部４の底面の形状が角を備えることによって、角を利用して分割しやすくなる。
・磁性シート１の上下面の面積に対する穴部４の開口部の面積占有率は２７％であり、２０〜４０％程度であれば良い。また、磁性シート１の上下面の面積に対する穴部４の底面の面積占有率は８％であり、５〜１５％程度であれば良い。
・穴部４の開口部の形状と底面部の形状とは略同一（略矩形）であり、面積が異なる（相似）。開口部と底面部の中心が重なると良い。これにより、分割線５が穴部４を通りやすくなるため、穴部４を均一または規則性をもって配置することにより、分割線５も均一に形成されるまたは規則的に形成される。

磁性シート１は、この穴部４を利用して小片に分割される。分割線５（スリット）は直線状であるとは限らず、折れ曲がっていたり、曲線状であったりすることもある。また、分割線５どうしが平行または直交するとは限らず、ランダムに交差することもある。図１、２に示すとおり、磁性シート１が矩形状である場合、最も近接する穴部４どうしをつなぐ直線は、磁性シート１の外辺（四辺）と交差する。

次に、磁性シート１の製造方法について説明する。

図６は、本実施の形態におけるフェライトシートの製造工程フロー図である。磁性シートの一例としてフェライトシートの製造工程フローを説明する。

原材料として例えば酸化鉄Ｆｅ₂Ｏ₃、酸化ニッケルＮｉＯ、酸化亜鉛ＺｎＯ、酸化銅ＣｕOを、所定時間混合する。混合物のスラリーを１１０〜１３０℃の温度で乾燥した後、解砕して８００〜９１０℃の温度で仮焼して粉砕することにより主成分粉末を作製する。

得られた本発明のフェライト磁性材料は、レーザ回折散乱法による粒度分布測定によると、０．５〜１．６μｍの平均粒子径を有する。また、窒素ガス吸着法によるＢＥＴの比表面積測定によると、３〜７ｍ²／ｇの値を有する。

上記作製されたフェライト磁性材料の１００重量部に対して、ポリビニルブチラール系樹脂、フタル酸エステル系の可塑剤及び有機溶剤を配合した後、専用のミルで混合してスラリーを作製する。作製したスラリーの粘度は２０℃で１５００〜２５００Ｐａ・ｓｅｃであり、シート成形用として適切な粘度を有する。

次に、フェライト磁性材料より成るスラリーをＰＥＴフィルム上に製膜して５０〜３５０μｍの厚みを有するグリーンシートを作製する。

次に、このグリーンシートに複数の穴部４を形成する。

図７は、本実施の形態における複数の穴部の形成方法を示す図である。

図７（ａ）に示されるように複数の凸部１１を規則的に配列したローラー１０を、図７（ｂ）に示すようにグリーンシート１２上で押圧しながら回転させる。これにより、複数の凸部１１がグリーンシート１２の内部に入り込み、グリーンシート１２上に複数の穴部４が形成される。

次に切断工程において、グリーンシート１２を所定の形状に切断する。すなわち、グリーンシート１２を非接触充電モジュール用としてや、ＲＦＩＤやＮＦＣの交信用スパイラルアンテナの形状に適合するように設計された専用の金型を用いて打ち抜き切断して所定の形状と厚みを有する成形体を作製する。

次に、所定の形状を有する成形体をサヤ詰めした後、脱脂及び焼成してフェライト焼成体を作製する。フェライト焼成体は、３０〜３００μｍの厚みを有する。脱脂の条件は、２００〜６００℃である。次に、本焼成炉により１０００℃（８００〜１２００℃が好ましい）の最高温度で焼成してフェライト焼成体を作製する。

次に、このシート状フェライト焼成体の上下両面に保護部材（保護テープ）を貼着する。その後、少なくとも保護部材の一方の面から押圧し、フェライトシートは穴部４を利用して分割される。押圧するのはフェライトシートの上下面のどちら側からでもよい。直線的な溝を形成して分割する場合は、溝部分で内側に折り込まれるよう溝を形成した面とは異なる面側から押圧しなくてはならない。しかしながら、複数の穴部４を利用して分割する本実施の形態においては、穴部４を形成した面側からであっても、他方の面側からであっても、同様にフェライトシートを分割することができる。また、穴部４はフェライトシートの上下面両面に形成しても良いし、一方の面のみであってもよい。

また、穴部４を利用して分割されるとは、図４に示すように必ずしも分割線５が穴部４を通るとは限らない。しかし、穴部４がある程度以上規則的であることを利用して、穴部４において磁性体２が他の部分より薄くなっているため、穴部４及び穴部４の周囲で磁性体２は割れやすい。その結果、主に最も近接する穴部４間をつなぐように分割線が入る。従って、磁性体２は、一定の規則性をもった配置である複数の穴部４間で分割されるため、ほぼ一定の規則性をもって分割される。その結果、磁性体２の場所によって小片の大小に大きなばらつきが生じることはない。なお、最も近接する穴部４間以外の場所にも分割線５が入ることもある。このように、穴部４を形成して押圧することのみによって磁性体２を規則的に分割することができるため、非常に容易に柔軟性を備える磁性シート１を得ることができる。すなわち、従来例のように溝を形成して分割するには、直線的な溝を一定間隔に一定の深さで形成しなくてはならないため、ばらつきも多く、時間がかかった。しかし、穴部４であれば深さにばらつきがあっても分割しやすく、溝よりも深く形成してもよい。更に、溝と異なりスタンプのように穴部４を形成することができるため、形成が非常に容易である。さらに、溝は溝自体が柔軟性の方向性を持つが、穴部４は穴部４自体が柔軟性の方向性をもたないため、磁性シート１が折り曲げられる方向に合わせて柔軟性を備えることができる。

さらに、穴部４であれば、穴部４の深さが磁性体２の厚みの５％以上であれば、穴部４を深く形成しても磁性体２を平坦なシート状に形成することができる。すなわち、それぞれが離間した複数の穴部４であるため、穴部４の形成時、穴部４がたとえ貫通孔であってもグリーンシート１２がばらばらになることがない。従って、穴部４が形成される部分の磁性体２を十分に除去することができるのであれば、穴部４の深さは３０％以上であってもよい。

さらに、磁性シート１は複数の穴部４を利用して、穴部４間に分割線５が入るため、あらゆる方向に分割線５を入れることができる。その結果、縦横方向だけでなく、斜め方向といったあらゆる方向に対して柔軟性を備えることができる。

次に、上記磁性シート１を備えるアンテナ装置の構成、形状について説明する。

図８は、本実施の形態におけるアンテナ装置の構成図である。

アンテナ６は、ループアンテナがスパイラル状に形成される。スパイラルの構造としては、中央に開口部を備えたスパイラル形状であればよく、その形状は円形または略矩形または多角形のいずれであってもよい。スパイラル構造とすることで、十分な磁界を得て、誘導電力の発生と相互インダクタンスによる無線通信媒体と無線通信媒体処理装置との通信を可能とするものである。アンテナ６を設けた基板は、ポリイミド、ＰＥＴ、ガラエポ基板等で形成することが可能である。

さらに、アンテナの材質としては、金、銀、銅、アルミ、ニッケル等の導電性の金属製線材、金属製板材、金属製箔材、または金属製筒材等から適宜選択することができ、金属線、金属箔、導電性ペースト、めっき転写、スパッタ、蒸着、もしくは、スクリーン印刷により形成することができる。

また、上下面両面を保護部材３によりコ−ティングされたシート状の磁性体２は、非常に優れた柔軟性を有しているので、パンチング等により、容易に打ち抜き成形加工ができるので、複雑な形状の加工も低コストで、しかも大量に成形できるという特徴も有する。

保護部材３は、樹脂、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、またはフィルムなどでよく、アンテナ装置およびアンテナ装置を構成する各部品の曲げやたわみ等に対する柔軟性だけではなく、耐熱性、耐湿性等の耐候性を考慮して選定をおこなってもよい。

端子接続部７は、アンテナ６の外側に形成されており、アンテナ６の両端部と接続される。端子接続部７は、アンテナ６を設けた基板に形成されていてもよく、端子接続部７は携帯電話等の携帯端末の回路基板上のコネクターと接続される。チップコンデンサ８はループアンテナであるアンテナ６の終端である端子接続部７の近傍部の基板上に実装されており、チップコンデンサ８の静電容量値を変えることでアンテナ装置の共振周波数の共振点を変化させることができる。また、このアンテナ装置を携帯電話等の小型端末に搭載する際には、アンテナ６が形成された基板に両面テープ、接着剤、粘着層、または樹脂等を塗布することで携帯端末の必要な箇所に貼り付ける。

また、本実施の形態における磁性シートは、例えば携帯電話、デジタルカメラ、ノートＰＣなどの携帯端末、電子機器の非接触（無接点）充電システムのモジュールに用いられても良い。非接触充電モジュールは電磁誘導現象を利用して充電が行われるため、コイルと、このコイルの電力伝送効率を向上させる磁性シート１を備える。非接触充電モジュールに用いられる磁性シート１は比較的厚く、一般的に３００μｍ〜１ｍｍである。非接触充電モジュールに備えられる磁性シート１にもあらゆる方向に対する柔軟性が要望されており、本実施の形態の磁性シート１を備えることによってあらゆる方向への柔軟性を得ることができる。また、容易に薄型化することができる。

本発明によれば、あらゆる方向性に確実に容易に柔軟性を備えることのできる磁性シートを備えるアンテナ装置、非接触充電モジュールを搭載する携帯端末、特に携帯電話、ポータブルオーディオ、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の様々な電子機器に有用である。

１ 磁性シート
２ 磁性体
３ 保護部材
４ 穴部
５ 分割線
６ アンテナ
７ 端子接続部
８ チップコンデンサ
１０ ローラー
１１ 凸部
１２ グリーンシート

上記目的を達成するために、本発明は、磁性体と前記磁性体の少なくとも一面に設けられた保護部材と、前記磁性体の少なくとも一面に設けられた複数の穴部と、を備え、前記穴部の底面は多角形であり、前記磁性体は、前記複数の穴部の底面の角を利用して分割されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、磁性体と前記磁性体の少なくとも一面に設けられた保護部材と、前記磁性体の少なくとも一面に設けられた複数の穴部と、を備え、前記穴部の底面は多角形であり、前記磁性体は、前記複複数の穴部の底面の角を利用して分割されていることを特徴とする磁性シートであって、縦横方向以外の方向、たとえば斜め方向における柔軟性を備えることができ、使い勝手の良い磁性シートとすることができる。さらに、薄型化されたフェライトシートを確実に小片に分割して柔軟性を備えた場合であっても、平面状に焼成することができる。

上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの平面を備える磁性体と、前記磁性体の少なくとも一面に設けられた保護部材と、前記磁性体の少なくとも一面に設けられた複数の穴部と、を備え、複数の前記穴部それぞれは、３つ以上の他の前記穴部と略同一の最短距離で近接し、前記複数の穴部の底面は多角形であり、前記磁性体は、前記複数の穴部の底面の角を利用して分割され、分割された線はお互いに傾き、分割された前記磁性体の小片の外形はそれぞれ異なる形状であることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、少なくとも１つの平面を備える磁性体と、前記磁性体の少なくとも一面に設けられた保護部材と、前記磁性体の少なくとも一面に設けられた複数の穴部と、を備え、複数の前記穴部それぞれは、３つ以上の他の前記穴部と略同一の最短距離で近接し、前記複数の穴部の底面は多角形であり、前記磁性体は、前記複数の穴部の底面の角を利用して分割され、分割された線はお互いに傾き、分割された前記磁性体の小片の外形はそれぞれ異なる形状であることを特徴とする磁性シートであって、縦横方向以外の方向、たとえば斜め方向における柔軟性を備えることができ、使い勝手の良い磁性シートとすることができる。さらに、薄型化されたフェライトシートを確実に小片に分割して柔軟性を備えた場合であっても、平面状に焼成することができる。

Claims (5)

1. 磁性体と前記磁性体の少なくとも一面に設けられた保護部材と、前記磁性体の少なくとも一面に設けられた複数の穴部と、を備え、前記磁性体は、前記複数の穴部を利用して分割されていることを特徴とする磁性シート。
2. 前記磁性体は、前記複数の穴部間において、少なくとも互いに最も近接する穴部との間で分割されたことを特徴とする請求項１に記載の磁性シート。
3. 前記複数の穴部は、格子状に配置されたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の磁性シート。
4. 前記複数の穴部は、上面部の面積が底面部の面積よりも大きいテーパ形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁性シート。
5. 請求項１〜４のいずれかの磁性シートを備えたことを特徴とするアンテナ装置。