JP2015070113A - 磁性シートおよびこれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナの通信特性を高めることが可能な磁性シートおよびこれを用いた電子機器を提供する。【解決手段】本発明の一形態にかかる磁性シート５は、長手方向が同一方向の複数の第１磁性繊維６、および複数の第１磁性繊維６を被覆した第１樹脂部７を有する第１シート８と、長手方向が同一方向の複数の第２磁性繊維９、および複数の第２磁性繊維９を被覆した第２樹脂部１０を有する第２シート１１とを備え、第１シート８および第２シート１１は、それぞれの主面が互いに平行であるとともにそれぞれの主面に平行な方向に沿って並んでおり、第１磁性繊維６の長手方向と第２磁性繊維９の長手方向とは、異なる。【選択図】図４

Description

本発明は、電子機器（例えば通信機器、コンピュータ機器およびＩＣカード）に使用される磁性シートおよびこれを用いた電子機器に関するものである。

従来、電子機器には、例えば、ワイヤレス給電用または近距離無線通信用のアンテナの特性を向上させるために、磁性シートが使用されている。

特許文献１には、磁性粉末と樹脂などの有機結合剤とを含む複合磁性シート（磁性シート）が記載されている。特許文献１の磁性シートでは、磁性粉末を用いていることから磁性シートにおける磁性材料の含有割合が低下しやすい。それ故、磁性シートの透磁率が低下しやすいため、電子機器におけるアンテナの通信特性が低下しやすかった。

したがって、アンテナの通信特性を高めることが可能な磁性シートが要求されている。

特開平１１−８７９８０号公報

本発明は、アンテナの通信特性を高めることが可能な磁性シートおよびこれを用いた電子機器を提供することによって上記要求を解決する。

本発明の一形態にかかる磁性シートは、長手方向が同一方向の複数の第１磁性繊維、および該複数の第１磁性繊維を被覆した第１樹脂部を有する第１シートと、長手方向が同一方向の複数の第２磁性繊維、および該複数の第２磁性繊維を被覆した第２樹脂部を有する第２シートとを備え、前記第１シートおよび前記第２シートは、それぞれの主面が互いに平行であるとともにそれぞれの主面に平行な方向に沿って並んでおり、前記第１磁性繊維の長手方向と前記第２磁性繊維の長手方向とは、異なる。

本発明の一形態にかかる磁性シートによれば、アンテナの通信特性を高めることができる。

本発明の一実施形態にかかる電子機器の厚み方向への断面図である。 図１に示す電子機器の上面図（アンテナコイル側の主面の図）である。 図１に示す磁性シートの斜視図である。 図３に示す第１シートないし第４シートの主面方向への断面図である。 図３に示す第１シートにおける第１磁性繊維の長手方向に垂直な断面の部分拡大図である。 図５に示す第１磁性繊維の斜視図である。 図２に示す電子機器の上面図において第１シートないし第４シートを示した、上面透過図である。

以下に、本発明の一実施形態における磁性シートを用いた電子機器を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１および図２に示した電子機器１は、例えば通信機器、コンピュータ装置およびＩＣカード等の電子機器として用いられ、例えばワイヤレス給電または近距離無線通信の機能を有するものである。

電子機器１は、アンテナコイル２と、アンテナコイル２が主面に配された樹脂基板３と、樹脂基板３のアンテナコイル２とは反対側に配された金属板４と、樹脂基板３と金属板４との間に介された磁性シート５とを備えている。

アンテナコイル２は、外部のアンテナとの間に磁界を発生させて電磁波の送受信をすることによって、ワイヤレス給電用または近距離無線通信用のアンテナとして機能するものである。このアンテナコイル２は、樹脂基板３を介して磁性シート５の主面上に配されている。アンテナコイル２は、例えば銅などの導電材料からなり、例えば環状または渦巻き状の平面コイルをなしている。本実施形態のアンテナコイル２は、矩形状であり、４辺それぞれに対応する一部である第１部分２ａ、第２部分２ｂ、第３部分２ｃおよび第４部分２ｄ（以下、第１部分２ａないし第４部分２ｄとも言う）を有する。この第１部分２ａないし第４部分２ｄは、第１部分２ａないし第４部分２ｄの順に環状に並んでいる。

樹脂基板３は、アンテナコイル２を支持するものである。この樹脂基板３は、例えばガラスエポキシ基板などを用いることができる。この樹脂基板３は、電子機器１の匡体の一部であっても構わない。

金属板４は、例えば電子機器１の電池を覆う接地導体などであり、例えばアルミニウムなどの金属材料からなる。

磁性シート５は、アンテナコイル２の磁界が金属板４に達することを抑制し、金属板４における渦電流の発生を低減するものである。これにより、渦電流によってアンテナコイル２の磁界が弱まることを抑制し、電子機器１におけるアンテナの通信特性を向上させることができる。

本実施形態の磁性シート５は、主面および側面を有する四角板状であり、磁性シート５の主面は矩形状である。この磁性シート５の幅は、例えば１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。なお、磁性シート５は、主面および側面を有する平板状であればよく、四角板状でなくても構わないし、厚み方向（Ｚ方向）への貫通孔が形成されていても構わない。

本実施形態の磁性シート５は、図３ないし図６に示すように、長手方向が同一方向の複数の第１磁性繊維６、および複数の第１磁性繊維６を被覆した第１樹脂部７を有する第１シート８を備える。

その結果、磁性材料として繊維状である第１磁性繊維６を用いているため、例えば磁性材料として球状または扁平状などの磁性粒子を用いた場合と比較して、第１磁性繊維６の反磁場係数を低減できる。したがって、第１磁性繊維６の透磁率を高めることができる。

さらに、複数の第１磁性繊維６の長手方向が同一方向に沿っているため、この方向における第１シート８の透磁率を高めることができる。したがって、複数の第１磁性繊維６の長手方向と、複数の第１磁性繊維６に隣接するアンテナコイル２の一部である第１部分２ａの長手方向との向きの関係を調節することによって、アンテナコイル２の第１部分２ａ
に対する第１シート８の透磁率を高めることができる。

本実施形態の第１シート８は、主面および側面を有する三角板状であり、第１シート８の主面は、二等辺直角三角形状である。第１シート８の厚みは、例えば５０μｍ以上５００μｍ以下である。なお、第１シート８は、主面および側面を有する平板状であればよく、三角板状でなくてもよい。

第１磁性繊維６は、例えばＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ系合金もしくはＦｅ−Ｎｉ系合金等の金属材料またはフェライト焼結体などのセラミック材料からなる。中でも、第１磁性繊維６はセラミック材料からなることが望ましい。その結果、第１磁性繊維６が金属材料からなる場合と比較して、第１磁性繊維６における渦電流の発生を抑制し、第１シート８の透磁率を高めることができる。本実施形態において、図５および図６に示すように、第１シート８は厚み方向（Ｚ方向）において複数の第１磁性繊維６を有しており、第１磁性繊維６は円柱状である。第１磁性繊維６の幅（直径）は、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下であり、第１磁性繊維６の長さは、例えば０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。その結果、第１磁性繊維６をより細長形状とし、第１磁性繊維６の反磁場係数をより低減できる。

本実施形態において、複数の第１磁性繊維６の長手方向は、第１シート８の主面に平行である。その結果、複数の第１磁性繊維６の長手方向における透磁率を高めることができる。なお、複数の第１磁性繊維６の長手方向は、第１シート８の主面に対して傾いていても構わないが、第１シート８の主面に対して直交していないことが好ましい。

本実施形態において、少なくとも一つの第１磁性繊維６は、第１シート８の一の側面から第１シート８の他の側面に渡って形成されている。その結果、第１磁性繊維６をより細長形状とし、第１磁性繊維６の反磁場係数をより低減できる。

本実施形態において、図７に示すように、複数の第１磁性繊維６の長手方向（Ｘ方向）は、アンテナコイル２の第１部分２ａの長手方向（Ｙ方向）に直交している。その結果、第１部分２ａに対する第１シート８の透磁率をより高めることができる。なお、第１磁性繊維６の長手方向と第１部分２ａの長手方向とは、直交していなくてもよい。第１磁性繊維６の長手方向と第１部分２ａの長手方向とがなす角度を調節することによって、第１部分２ａに対する第１シート８の透磁率を容易に調節できる。この場合に、第１磁性繊維６の長手方向と第１部分２ａの長手方向とがなす角度は、例えば４５°以上９０°以下である。

第１樹脂部７は、第１磁性繊維６同士の隙間に充填されており、第１磁性繊維６同士を互いに接着するものである。この第１樹脂部７は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはシリコーン樹脂などの樹脂材料からなる。

本実施形態の磁性シート５は、長手方向が同一方向の複数の第２磁性繊維９、および複数の第２磁性繊維９を被覆した第２樹脂部１０を有する第２シート１１をさらに備える。その結果、第１シート８と同様に、第２シート１１を薄型化しつつ、第２シート１１の透磁率を高めることができる。また、本実施形態の第２シート１１は、第１シート８と同様の構成を有する。

本実施形態において、第１シート８および第２シート１１は、それぞれの主面が互いに平行であるとともにそれぞれの主面に平行な方向に沿って並んでいる。図３においては、第１シート８および第２シート１１のそれぞれの主面が同一面上に位置するように、第１シート８および第２シート１１が並んでいる。その結果、矩形状であるアンテナコイル２の第１部分２ａおよび第２部分２ｂそれぞれに対して、第１シート８および第２シート１
１それぞれを対応させることができる。すなわち、第１部分２ａに第１シート８を隣接させて、第２部分２ｂに第２シート１１を隣接させることができる。この際に、第１部分２ａの長手方向と第２部分２ｂの長手方向とは、異なる。

一方、本実施形態において、第１磁性繊維６の長手方向と第２磁性繊維９の長手方向とは、異なる。その結果、第１部分２ａの長手方向に対する第１磁性繊維６の長手方向の向きと、第２部分２ｂの長手方向に対する第２磁性繊維９の長手方向の向きとを適宜調節することによって、第１部分２ａに対する第１シート８の透磁率を高めつつ、第２部分２ｂに対する第２シート１１の透磁率を高めることができる。したがって、電子機器１におけるアンテナの通信特性を向上させることができる。

本実施形態において、第１磁性繊維６の長手方向（Ｘ方向）と第２磁性繊維９の長手方向（Ｙ方向）とは、直交している。その結果、アンテナコイル２が矩形状である場合に、第１部分２ａに対する第１シート８の透磁率を高めつつ、第２部分２ｂに対する第２シート１１の透磁率を高めることができる。

本実施形態の磁性シート５は、長手方向が同一方向の複数の第３磁性繊維１２、および複数の第３磁性繊維１２を被覆した第３樹脂部１３を有する第３シート１４をさらに備える。その結果、第１シート８と同様に、第３シート１４を薄型化しつつ、第３シート１４の透磁率を高めることができる。また、本実施形態の第３シート１４は、第１シート８と同様の構成を有する。

本実施形態の磁性シート５は、長手方向が同一方向の複数の第４磁性繊維１５、および複数の第４磁性繊維１５を被覆した第４樹脂部１６を有する第４シート１７をさらに備える。その結果、第１シート８と同様に、第４シート１７を薄型化しつつ、第４シート１７の透磁率を高めることができる。また、本実施形態の第４シート１７は、第１シート８と同様の構成を有する。

本実施形態において、第１シート８、第２シート１１、第３シート１４および第４シート１７（以下、第１シート８ないし第４シート１７とも言う）は、それぞれの主面が互いに平行であるとともにそれぞれの主面に平行な方向に沿って、第１シート８、第２シート１１、第３シート１４および第４シート１７の順に、環状に並んでいる。図３においては、第１シート８ないし第４シート１７のそれぞれの主面が同一面上に位置するように、第１シート８ないし第４シート１７は、第１シート８ないし第４シート１７の順に環状に並んでいる。

その結果、前述した第１部分２ａおよび第２部分２ｂと第１シート８および第２シート１１との対応に加えて、矩形状であるアンテナコイル２の第３部分２ｃおよび第４部分２ｄそれぞれに対して、第３シート１３および第４シート１７それぞれを対応させることができる。すなわち、第３部分２ｃに第３シート１４を隣接させて、第４部分２ｄに第４シート１７を隣接させることができる。この際に、第３部分２ｃの長手方向と第４部分２ｄの長手方向とは、異なる。

一方、本実施形態において、第３磁性繊維１２の長手方向と第４磁性繊維１５の長手方向とは、異なる。その結果、第１磁性繊維６および第２磁性繊維９の場合と同様に、第３部分２ｃに対する第３シート１４の透磁率を高めつつ、第４部分２ｄに対する第４シート１７の透磁率を高めることができる。したがって、電子機器１におけるアンテナの通信特性を向上させることができる。

本実施形態において、第１磁性繊維６の長手方向（Ｘ方向）と第３磁性繊維１２の長手
方向（Ｘ方向）とは、同一方向である。その結果、アンテナコイル２が矩形状である場合に、第１部分２ａに対する第１シート８の透磁率を高めつつ、第３部分２ｃに対する第３シート１１の透磁率を高めることができる。

本実施形態において、第２磁性繊維９の長手方向（Ｙ方向）と第４磁性繊維１５の長手方向（Ｙ方向）とは、同一方向である。その結果、アンテナコイル２が矩形状である場合に、第２部分２ｂに対する第２シート１１の透磁率を高めつつ、第４部分２ｄに対する第４シート１７の透磁率を高めることができる。

本実施形態においては、第１シート８の主面の直角である角部と、第２シート１１の主面の直角である角部と、第３シート１４の主面の直角である角部と、第４シート１７の主面の直角である角部とは、互いに接続している。その結果、磁性シート５を容易に平板状として、磁性シート５の透磁率を高めることができる。

本実施形態の磁性シート５は、図３に示すように、第１シート８および第２シート１１が主面に接着した樹脂シート１８をさらに備えている。その結果、磁性シート５としての強度を高めることができる。また、第１シート８および第２シート１１を含む磁性シート５を容易に形成することができる。このように磁性シート５を形成することにより、各シートの形状や各磁性繊維の長手方向の向きを容易に調節することができる。

樹脂シート１８は、例えばエポキシ樹脂またはＰＥＴ樹脂などの樹脂材料からなる樹脂フィルムを用いることができる。樹脂シート１８の厚みは、例えば２０μｍ以上２００μｍ以下である。樹脂シート１８の厚みは、第１シート８ないし第４シート１７の厚みよりも小さいことが好ましい。その結果、磁性シート５の透磁率を高めつつ、磁性シート５を薄型化することができる。樹脂シート１８は、第１シート８および第２シート１１にエポキシ樹脂などの接着部材を介して接着していても構わないし、第１シート８および第２シート１１に直接接着していても構わない。

本実施形態において、第１シート８の側面と第２シート１１の側面とは、互いに接している。なお、第１シート８の側面と第２シート１１の側面との間に隙間が形成されていても構わない。

本実施形態において、第１シート８および第２シート１１と同様に、第３シート１４および第４シート１７は樹脂シート１８の主面に接着しており、第３シート８の側面と第４シート１１７の側面とは互いに接している。

次に、前述した磁性体シート１の製造方法を説明する。

（１）複数の第１磁性繊維６を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。

まず、有機バインダーと複数の磁性粒子とを混合し、この混合物を繊維状に成形する。この成形体を例えば８００℃〜１５００℃で焼成することによって、磁性粒子の焼結体からなる複数の第１磁性繊維６を作製することができる。

（２）第１シート８を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。

まず、磁場印加装置を用いて、複数の第１磁性繊維６に直線状の磁界を印加することによって、複数の第１磁性繊維６を同一方向に配向させて、長手方向が同一方向の複数の第１磁性繊維６からなる繊維層を形成する。この複数の第１磁性繊維６同士の間に未硬化樹脂を配した後、例えば加熱などを行なって未硬化樹脂を硬化させることによって、複数の
第１磁性繊維６を被覆した第１樹脂部７を形成して、複数の第１磁性繊維６および第１樹脂部７を有するシートを作製する。このシートを切断して所望の形状とすることによって、第１シート８を作製することができる。

ここで、複数の第１磁性繊維６に直線状の磁界を印加する際の磁界の方向、またはシートを切断した形状を適宜調節することによって、第１シート８における複数の第１磁性繊維６の長手方向の向きを調節することができる。

未硬化樹脂は、液状樹脂を用いることができる。この液状樹脂を繊維層に塗布して第１磁性繊維６同士の間に浸透させることによって、磁性粒子２同士の間に気泡が残存することを低減することができる。また、繊維層を水平方向から傾けた状態で、液状樹脂を粉末層に塗布することが望ましい。その結果、液状樹脂が繊維層の主面に平行な方向に沿って移動するため、第１磁性繊維６同士の間に気泡が残存することを低減することができる。なお、液状樹脂は、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＡ−ステージの状態である。

また、未硬化樹脂は、シート状樹脂を用いても構わない。この場合、シート状樹脂を繊維層上に積層し、この積層体を積層方向に加熱加圧することによって、第１磁性繊維６同士の間に未硬化樹脂を配することができる。なお、シート状樹脂は、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＢ−ステージの状態である。

（３）第２シート１１ないし第４シート１７を作製する。具体的には、例えば第１シート８と同様の方法で行なう。

（４）磁性シート５を作製する。具体的には例えば以下のように行なう。

まず、樹脂シート１８を準備する。この樹脂シート１８と第１シート５ないし第４シート１７との間に未硬化樹脂を介在させる。次に、例えば加熱などを行なって未硬化樹脂を硬化させて接着部材とすることによって、樹脂シート１８と第１シート５ないし第４シート１７とを接着させる。これにより、磁性シート８を作製することができる。

ここで、第１シート５ないし第４シート１７の配置を調節することによって、磁性シート５における第１磁性繊維６ないし第４磁性繊維１８の配置や向きを容易に調節することができる。それ故、例えば磁性材料の組成などを変更しなくても、アンテナコイル２の形状や要求される特性に合わせて磁性シート８の透磁率を容易に調節することができる。

本発明は、前述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、改良、組合せ等が可能である。

例えば、前述した実施形態では、磁性シート５を電子機器１に用いた構成を例に説明したが、磁性シート５は他の用途に用いても構わない。また、磁性シート５と磁性シート５の主面上に配されたアンテナコイル２とを有する電子部品として用いても構わない。この電子部品は、前述した電子機器１またはその他の用途に用いることができる。

また、前述した実施形態では、磁性シート５をワイヤレス給電用または近距離無線通信用のアンテナに用いた構成を例に説明したが、磁性シート５をスイッチング電源からの不要輻射によって高周波信号に生じるノイズを抑制するためのノイズ抑制シートとして用いても構わない。

また、前述した実施形態では、電子機器１が樹脂基板３および金属板４を備えた構成を例に説明したが、電子機器１は樹脂基板３および金属板４を備えていなくても構わない。
この場合に、アンテナコイル２は、磁性シート５に接していても構わない。

また、前述した実施形態では、磁性シート５が第１シート８ないし第４シート１７を有する構成を例に説明したが、磁性シート５は、少なくとも第１シート８および第２シート１１を有していればよく、例えば３つまたは５つ以上のシートで構成されていても構わない。これらのシートは、それぞれの主面が互いに平行であるとともにそれぞれの主面に平行な方向に沿って環状に並んでいることが好ましい。

また、前述した実施形態では、磁性シート５が樹脂シート１８を有する構成を例に説明したが、磁性シート５は、樹脂シート１８を有していなくても構わない。この場合に、第１シート８ないし第４シート１７は、樹脂基板３の主面に接着していても構わないし、第１シート８ないし第４シート１７それぞれの側面同士をエポキシ樹脂などの接着部材で接着しても構わない。

１ 電子機器
２ アンテナコイル
３ 樹脂基板
４ 金属板
５ 磁性シート
６ 第１磁性繊維
７ 第１樹脂部
８ 第１シート
９ 第２磁性繊維
１０ 第２樹脂部
１１ 第２シート
１２ 第３磁性繊維
１３ 第３樹脂部
１４ 第３シート
１５ 第４磁性繊維
１６ 第４樹脂部
１７ 第４シート
１８ 樹脂シート

Claims (7)

1. 長手方向が同一方向の複数の第１磁性繊維、および該複数の第１磁性繊維を被覆した第１樹脂部を有する第１シートと、
   長手方向が同一方向の複数の第２磁性繊維、および該複数の第２磁性繊維を被覆した第２樹脂部を有する第２シートとを備え、
   前記第１シートおよび前記第２シートは、それぞれの主面が互いに平行であるとともにそれぞれの主面に平行な方向に沿って並んでおり、
   前記第１磁性繊維の長手方向と前記第２磁性繊維の長手方向とは、異なることを特徴とする磁性シート。
2. 請求項１に記載の磁性シートにおいて、
   少なくとも一つの前記第１磁性繊維は、前記第１シートの一の側面から前記第１シートの他の側面に渡って形成されていることを特徴とする磁性シート。
3. 請求項１に記載の磁性シートにおいて、
   前記第１磁性繊維の長手方向と前記第２磁性繊維の長手方向とは、直交していることを特徴とする磁性シート。
4. 請求項１に記載の磁性シートにおいて、
   前記第１シートおよび前記第２シートが主面に接着した樹脂シートをさらに備えたことを特徴とする磁性シート。
5. 請求項１に記載の磁性シートにおいて、
   長手方向が同一方向の複数の第３磁性繊維、および該複数の第３磁性繊維を被覆した第３樹脂部を有する第３シートと、
   長手方向が同一方向の複数の第４磁性繊維、および該複数の第４磁性繊維を被覆した第４樹脂部を有する第４シートとを備え、
   前記第１シート、前記第２シート、前記第３シートおよび前記第４シートは、それぞれの主面が互いに平行であるとともにそれぞれの主面に平行な方向に沿って、前記第１シート、前記第２シート、前記第３シートおよび前記第４シートの順に、環状に並んでおり、
   前記第３磁性繊維の長手方向と前記第４磁性繊維の長手方向とは、異なることを特徴とする磁性シート。
6. 請求項５に記載の磁性シートにおいて、
   前記第１磁性繊維の長手方向と前記第３磁性繊維の長手方向とは、同一方向であり、
   前記第２磁性繊維の長手方向と前記第４磁性繊維の長手方向とは、同一方向であることを特徴とする磁性シート。
7. 請求項１ないし６に記載の磁性シートと、
   該磁性シートの主面上に配されたアンテナコイルとを備えた電子機器。

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