JP6187472B2 - フェライト焼結板及びフェライト焼結シート - Google Patents

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Description

本発明は、フェライト焼結板及び該フェライト焼結板の表面に粘着層及び/又は保護層を設けたフェライト焼結シートを提供するものである。
携帯電話、スマートフォン等の通信機器には、NFC(近距離無線通信)や決済システムのように、平面状コイルアンテナを用いて情報を交信することができるシステムが搭載されている。その交信感度を上げる為、平面状コイルアンテナに近接して軟磁性シートを配置することが行われている(特許文献1、2、3)。
特開2005−15293号公報 特開2008−252089号公報 特開2006−174223号公報
通信機器の小型化、高機能化の為に、平面状コイルアンテナの交信感度を更に向上させることが求められており、その為には軟磁性シートの透磁率の実数部(μ′)を大きくすることによりアンテナのインダクンスを大きくすることと、透磁率の虚数部(μ″)を小さくすることによりアンテナの損失を小さくする必要がある。
軟磁性シートとして使用されているフェライト焼結シートは、交信周波数である13.56MHzでは、μ′を大きくするとμ″も大きくなる特性があり、実際にはμ′が約100、μ″が約5のフェライト焼結シートが使われている。
そこで、本発明は、μ″を小さく維持したまま、μ′を大きくしたフェライト焼結シートを提供することを技術的課題とする。
前記技術的課題は、次のとおりの本発明によって達成できる。
即ち、本発明は、組成が酸化物換算で45〜50mol%のFe、10〜25mol%のNiO、15〜36mol%のZnO、2〜14mol%のCuO、0.1〜3.5mol%のCoOであることを特徴とするNi−Zn−Cu−Coフェライト焼結板である(本発明1)。
また、本発明は、本発明1記載のフェライト焼結板の一方の表面に粘着層を設け、反対側の表面に保護層を設けたフェライト焼結シートである(本発明2)。
また、本発明は、本発明1記載のフェライト焼結板の両面に粘着層を設けたフェライト焼結シートである(本発明3)。
また、本発明は、本発明1記載のフェライト焼結板の両面に保護層を設けたフェライト焼結シートである(本発明4)。
また、本発明は、本発明2〜4のいずれかに記載のフェライト焼結シートにおいて、フェライト焼結板の少なくとも一方の表面に少なくとも1つの溝が形成されているフェライト焼結シートである(本発明5)。
また、本発明は、本発明2〜4のいずれかに記載のフェライト焼結シートにおいて、フェライト焼結板が小片状に分割されているフェライト焼結シートである(本発明6)。
本発明に係るフェライト焼結板及びフェライト焼結シートは、μ′が大きく、μ″が小さいので、NFC等のシステムにおいて交信感度を向上させる部材として好適である。
本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。
まず、本発明に係るNi−Zn−Cu−Coフェライトについて述べる。
本発明に係るNi−Zn−Cu−Coフェライトの組成は、酸化物換算で45〜50mol%のFe、10〜25mol%のNiO、15〜36mol%のZnO、2〜14mol%のCuO、0.1〜3.5mol%のCoOである。
本発明に係るNi−Zn−Cu−CoフェライトにおけるFeの組成が、45mol%未満の場合は、μ′が小さくなる。50mol%を越える場合は、焼結できなくなる。より好ましいFeの組成は46〜49.8mol%である。
本発明に係るNi−Zn−Cu−CoフェライトにおけるNiOの組成が、10mol%未満の場合は、μ″が大きくなる。25mol%を越える場合は、μ′が小さくなる。より好ましいNiOの組成は11〜23mol%である。
本発明に係るNi−Zn−Cu−CoフェライトにおけるZnOの組成が、15mol%未満の場合は、μ′が小さくなる。36mol%を越える場合は、μ″が大きくなる。より好ましいZnOの組成は18〜33mol%である。
本発明に係るNi−Zn−Cu−CoフェライトにおけるCuOの組成が、2mol%未満の場合は、焼結できなくなる。14mol%を越える場合は、μ″が大きくなる。より好ましいCuOの組成は3〜12mol%である。
本発明に係るNi−Zn−Cu−CoフェライトにおけるCoOの組成が、0.1mol%未満の場合は、μ″が大きくなる。3.5mol%を越える場合は、μ′が小さくなる。好ましいCoOの組成は0.12〜3.3mol%であり、より好ましくは0.3〜3.0mol%であり、さらにより好ましくは0.5〜1.45mol%である。
本発明に係るNi−Zn−Cu−CoフェライトにおけるNi/(Fe)比は20〜55mol%が好ましく、より好ましくは22〜55mol%である。また、Zn/(Fe)比は30〜75mol%が好ましく、より好ましくは31〜65mol%である。また、Cu/(Fe)比は4.0〜31.0mol%が好ましく、より好ましくは10〜31.0mol%、更により好ましくは19〜30.5mol%である。また、Co/(Fe)比は0.2〜7.5mol%が好ましく、より好ましくは0.3〜3.0mol%である。
本発明に係るフェライト焼結板の厚さは、0.01〜1mmが好ましい。より好ましくは0.02〜1mmであり、更に好ましくは0.03〜0.5mmである。本発明のフェライト焼結板は基本的に塑性変形しない。
本発明に係るNi−Zn−Cu−Coフェライトからなるフェライト焼結板の少なくとも一方の表面には粘着層を設けることができる。粘着層の厚みは0.001〜0.1mmが好ましい。
本発明に係るNi−Zn−Cu−Coフェライトからなるフェライト焼結板の少なくとも一方の表面には保護層を設けることができる。保護層の厚みは0.001〜0.1mmが好ましい。
本発明に係るフェライト焼結シートのμ′は、80〜300が好ましい。更に好ましくは90〜290、更により好ましくは110〜280である。
本発明に係るフェライト焼結シートのμ″は、0.05〜15が好ましい。更に好ましくは0.06〜10である。更に好ましくは0.07〜5.0である。
本発明における粘着層としては、両面粘着テープが挙げられる。両面粘着テープとしては、特に制限されるものではなく、公知の両面粘着テープを使用し得る。また、粘着層として、フェライト焼結板の片面に粘着層、屈曲性且つ伸縮性のフイルム又はシート、粘着層および離型シートを順次積層したものであってもよい。
本発明における保護層は、これを設けることによりフェライト焼結板を分割した場合の粉落ちに対しての信頼性及び耐久性を高めることができる。該保護層としては、フェライト焼結シートを屈曲させた場合に破断することなく伸びる樹脂であれば特に制限されるものではなく、PETフィルム等が例示される。
本発明に係るフェライト焼結シートは、屈曲した部分に密着させて貼付する為と、使用時に割れることを防ぐ為に、予め、フェライト焼結板の少なくとも一方の表面に設けられた少なくとも1つの溝を起点としてフェライト焼結板が分割可能に構成されてもよい。前記溝は連続していても、断続的に形成されていてもよく、また、多数の微小な凹部を形成することで、溝の代用とすることもできる。溝は断面がU字型又はV字型が望ましい。
本発明に係るフェライト焼結シートは、屈曲した部分に密着させて貼付する為と、使用時に割れることを防ぐ為に、予め、フェライト焼結板を小片状に分割しておくことが好ましい。例えば、予め、フェライト焼結板の少なくとも一方の表面に設けられた少なくとも1つの溝を起点としてフェライト焼結板を分割したり、溝を形成することなくフェライト焼結板を分割して小片状とする方法のいずれでもよい。
フェライト焼結板は、溝によって任意の大きさの三角形、四辺形、多角形またはそれらの組合せに区分される。例えば、三角形、四辺形、多角形の1辺の長さは、通常1〜12mmであり、被付着物の接着面が曲面の場合は、好ましくは1mm以上でその曲率半径の1/3以下、より好ましくは1mm以上で1/4以下である。溝を形成した場合、溝以外の場所で不定形に割れることなく、平面は勿論、円柱状の側曲面および多少の凹凸のある面に密着または実質的に密着することが出来る。
フェライト焼結板に形成する溝の開口部の幅は、通常250μm以下が好ましく、より好ましくは1〜150μmである。開口部の幅が250μmを超える場合は、フェライト焼結板の透磁率の低下が大きくなり好ましくない。また、溝の深さは、フェライト焼結板の厚さの通常1/20〜3/5である。なお、厚さが0.1mm〜0.2mmの薄い焼結フェライト板の場合、溝の深さは、焼結フェライト板の厚さの好ましくは1/20〜1/4、より好ましくは1/20〜1/6である。
次に、本発明に係るフェライト焼結板及びフェライト焼結シートの製造方法について述べる。
まず、フェライト粉末は、フェライトを構成する各元素の酸化物、炭酸塩、水酸化物、シュウ酸塩等の原料を所定の組成割合で混合して得られた原料混合物、又は、水溶液中で各元素を沈殿させて得られた共沈物を、大気中において700〜900℃の温度範囲で1〜20時間仮焼成した後、粉砕することにより得ることができる。
得られたフェライト粉末とバインダー樹脂を混合した後、粉末圧縮成形法、射出成形法、カレンダー法、押し出し法等によってフェライト板を成形し、必要に応じて脱脂処理した後、焼結処理してフェライト焼結板を製造することが出来る。また、フェライト粉末とバインダー樹脂と溶媒とを混合した後、フイルム叉はシート上にドクターブレード等で塗布してグリーンシートを得、必要に応じて脱脂処理した後、得られたグリーンシートを焼結処理してフェライト焼結板を製造することができる。尚、得られたグリーンシートを複数枚積層してもよい。
必要により、フェライト焼結板に溝を形成する場合には、フェライト板の成形中、成形後または焼結処理後に溝を形成することが出来る。例えば、粉末圧縮成形法または射出成形法で成形する場合は、成形中に形成することが好ましく、カレンダー法または押し出し法で成形する場合は、成形後で焼結前に形成することが好ましく、グリーンシートを経由して焼結フェライト板を製造する場合は、グリーンシートに形成することが好ましい。
脱脂処理は、通常150〜500℃の温度で行われる。焼結温度は、通常850〜1100℃、好ましくは860〜1050℃、更により好ましくは875〜905℃である。焼結時間は、通常30〜180分、好ましくは30〜120分である。焼結温度が850℃未満の場合は、粒子の焼結が困難となり、得られた焼結フェライト板の強度が十分とは言えない。また、焼結温度が1100℃を超えると、粒子の成長が進み好ましくない。焼結時間が30分未満の場合は、粒子の焼結が困難となり、得られた焼結フェライト板の強度が十分とは言えない。また、焼結時間が180分で粒子の焼結は十分進行するため、180分を超えて長くする必要がない。
次いで、得られたフェライト焼結板の表面に対し、必要により、粘着材層、例えば、両面粘着テープを設ける。粘着材層は、フェライト焼結板の片面または両面に形成することができる。
また、得られたフェライト焼結板の表面に対し、必要により、保護層を設ける。粘着材層は、フェライト焼結板の片面または両面に形成することができる。保護層の形成は、保護層を構成する樹脂のフイルムまたはシートを、必要により接着剤を介して焼結フェライト板の表面に接着することにより、または、保護層を構成する樹脂を含有する塗料を焼結フェライト板の表面に塗布することにより行う。保護層を形成することでフェライト焼結板の粉落ちを防止することができる。
また、本発明においては、フェライト焼結板の一方の表面に粘着層を形成し、もう一方の表面に保護層を形成することができる。
フェライト焼結板を溝にそって分割する場合には、粘着層及び/又は保護層を形成した後、ローラーによって分割すればよい。
<作用>
本発明において最も重要な点は、特定の組成のNi−Zn−Cu−Coフェライトからなるフェライト焼結板又はフェライト焼結シートは、μ′が高く、μ″が低いという事実である。
本発明の代表的な実施の形態は、次の通りである。
Ni−Zn−Cu−Coフェライトの組成は、蛍光X線分析装置3530(理学電機工業(株)製)を用いて測定した。
フェライト焼結板及びフェライト焼結シートの厚さは、マイクロメーターで測定した。
フェライト焼結板及びフェライト焼結シートの透磁率は、外径20mm、内径10mmに打ち抜いたリングをインピーダンス/マテリアルアナライザーE4991A(アジレント・テクノロジー(株)製)を用いて13.56MHzの周波数において測定した。
実施例1:
Ni−Zn−Cu−Coフェライトの組成が、所定の組成になるように各酸化物原料を秤量し、ボールミルを用いて20時間湿式混合を行った後、混合スラリーを濾別・乾燥して原料混合粉末を得た。該原料混合粉末を730℃で3時間焼成して得られた仮焼成物をボールミルで粉砕し、本発明に係るNi−Zn−Cu−Coフェライト粉末を得た。
得られたNi−Zn−Cu−Coフェライト粉末100重量部に対して結合材料としてポリビニルブチラール8重量部、可塑剤としてフタル酸ベンジル−n−ブチル3重量部、溶剤として3メチル−3メトキシ−1ブタノール50重量部を加えた後、十分混合してスラリーを得た。このスラリーをドクターブレード式コーターによってPETフィルム上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより厚さ400μmのグリーンシートを得た。
該グリーンシートの表面に、刃先がV字型である刃型を用いて深さ100μmの溝を3mm間隔に格子状に形成した。
得られたグリーンシートを400℃で脱脂した後に、1010℃で2時間焼結することにより、Ni−Zn−Cu−Coフェライト焼結板を得た。該フェライト焼結板の組成は、Feが49.41mol%、NiOが10.17mol%、ZnOが35.21mol%、CuOが2.09mol%、CoOが3.12mol%であり、厚さは328μmであった。
得られたフェライト焼結板の一方の表面にPETフィルムを貼付し、もう一方の表面に両面テープを貼付してフェライト焼結シートを得た。厚さは390μmであった。
得られたフェライト焼結シートを分割した後の13.56MHzにおけるμ′は93、μ″は0.09であった。
実施例2:
Ni−Zn−Cu−Coフェライトの組成が、所定の組成になるように各酸化物原料を秤量し、ボールミルを用いて20時間湿式混合を行った後、混合スラリーを濾別・乾燥して原料混合粉末を得た。該原料混合粉末を870℃で3時間焼成して得られた仮焼成物をボールミルで粉砕し、本発明に係るNi−Zn−Cu−Coフェライト粉末を得た。
得られたNi−Zn−Cu−Coフェライト粉末100重量部に対して結合材料としてポリビニルブチラール8重量部、可塑剤としてフタル酸ベンジル−n−ブチル3重量部、溶剤として3メチル−3メトキシ−1ブタノール50重量部を加えた後、十分混合してスラリーを得た。このスラリーをドクターブレード式コーターによってPETフィルム上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより厚さ45μmのグリーンシートを得た。
該グリーンシートの表面に、刃先がU字型である刃型を用いて深さ20μmの溝を3mm間隔に格子状に形成した。
得られたグリーンシートを400℃で脱脂した後に、870℃で2時間焼結することにより、Ni−Zn−Cu−Coフェライト焼結板を得た。該フェライト焼結板の組成は、Feが45.93mol%、NiOが24.91mol%、ZnOが15.03mol%、CuOが13.98mol%、CoOが0.15mol%であり、厚さは39μmであった。
得られたフェライト焼結板の一方の表面にPETフィルムを貼付し、もう一方の表面に両面テープを貼付してフェライト焼結シートを得た。厚さは59μmであった。
得られたフェライト焼結シートを分割した後の13.56MHzにおけるμ′は272、μ″は4.9であった。
実施例3:
Ni−Zn−Cu−Coフェライトの組成が、所定の組成になるように各酸化物原料を秤量し、ボールミルを用いて20時間湿式混合を行った後、混合スラリーを濾別・乾燥して原料混合粉末を得た。該原料混合粉末を810℃で3時間焼成して得られた仮焼成物をボールミルで粉砕し、本発明に係るNi−Zn−Cu−Coフェライト粉末を得た。
得られたNi−Zn−Cu−Coフェライト粉末100重量部に対して結合材料としてポリビニルブチラール8重量部、可塑剤としてフタル酸ベンジル−n−ブチル3重量部、溶剤として3メチル−3メトキシ−1ブタノール50重量部を加えた後、十分混合してスラリーを得た。このスラリーをドクターブレード式コーターによってPETフィルム上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより厚さ245μmのグリーンシートを得た。
該グリーンシートの表面に、刃先がV字型である刃型を用いて深さ50μmの溝を3mm間隔に格子状に形成した。
得られたグリーンシートを400℃で脱脂した後に、910℃で2時間焼結することにより、Ni−Zn−Cu−Coフェライト焼結板を得た。該フェライト焼結板の組成は、Feが48.29mol%、NiOが11.26mol%、ZnOが29.43mol%、CuOが9.78mol%、CoOが1.25mol%であり、厚さは206μmであった。
得られたフェライト焼結板の一方の表面にPETフィルムを貼付し、もう一方の表面に両面テープを貼付してフェライト焼結シートを得た。厚さは249μmであった。
得られたフェライト焼結シートを分割した後の13.56MHzにおけるμ′は182、μ″は3.6であった。
前記実施例から明らかな通り、本発明に係るフェライト焼結板又はフェライト焼結シートはμ′が高く、μ″が低いので、交信感度を高める部材として最適である。
実施例4〜7:
組成と焼成温度を種々変化させた以外は実施例1と同様にしてフェライト焼結シートを得た。
比較例1:
Ni−Zn−Cuフェライトの組成が、所定の組成になるように各酸化物原料を秤量し、ボールミルを用いて20時間湿式混合を行った後、混合スラリーを濾別・乾燥して原料混合粉末を得た。該原料混合粉末を780℃で3時間焼成して得られた仮焼成物をボールミルで粉砕し、Ni−Zn−Cuフェライト粉末を得た。
得られたNi−Zn−Cuフェライト粉末100重量部に対して結合材料としてポリビニルブチラール8重量部、可塑剤としてフタル酸ベンジル−n−ブチル3重量部、溶剤として3メチル−3メトキシ−1ブタノール50重量部を加えた後、十分混合してスラリーを得た。このスラリーをドクターブレード式コーターによってPETフィルム上に塗布して塗膜を形成した後、乾燥することにより厚さ203μmのグリーンシートを得た。
該グリーンシートの表面に、刃先がV字型である刃型を用いて深さ80μmの溝を3mm間隔に格子状に形成した。
得られたグリーンシートを400℃で脱脂した後に、900℃で2時間焼結することにより、Ni−Zn−Cuフェライト焼結板を得た。該フェライト焼結板の組成は、Feが48.02mol%、NiOが18.04mol%、ZnOが25.96mol%、CuOが7.98mol%であり、厚さは172μmであった。
得られたフェライト焼結板の一方の表面にPETフィルムを貼付し、もう一方の表面に両面テープを貼付してフェライト焼結シートを得た。厚さは211μmであった。
得られたフェライト焼結シートを分割した後の13.56MHzにおけるμ′は193、μ″は54.2であった。
実施例1〜7及び比較例1で得られたフェライト焼結板の諸特性を表1に示す。
Figure 0006187472
本発明に係るフェライト焼結板及びフェライト焼結シートは、μ′が大きく、μ″が小さいので、NFC等のシステムにおいて交信感度を向上させる部材として好適である。

Claims (6)

  1. 組成が酸化物換算で45〜50mol%のFe、10〜25mol%のNiO、15〜36mol%のZnO、2〜14mol%のCuO、0.1〜3.5mol%のCoOであることを特徴とするNi−Zn−Cu−Coフェライト焼結板。
  2. 請求項1記載のフェライト焼結板の一方の表面に粘着層を設け、反対側の表面に保護層を設けたフェライト焼結シート。
  3. 請求項1記載のフェライト焼結板の両面に粘着層を設けたフェライト焼結シート。
  4. 請求項1記載のフェライト焼結板の両面に保護層を設けたフェライト焼結シート。
  5. 請求項2〜4のいずれかに記載のフェライト焼結シートにおいて、フェライト焼結板の少なくとも一方の表面に少なくとも1つの溝が形成されているフェライト焼結シート。
  6. 請求項2〜4のいずれかに記載のフェライト焼結シートにおいて、フェライト焼結板が小片状に分割されているフェライト焼結シート。
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