JP6376473B2 - 磁性シート、それを用いた電子機器、および、その製造方法 - Google Patents
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Description
この位置検出装置は、たとえば位置を指示するためのペン型の装置210と、位置を検出するためのセンサ基板と呼ばれる装置を組み合わせた構成になっている。図12に位置検出装置の具体的な一例を示すと、ペン型の装置210に設けられたコイルから、周波数500kHzのパルス信号が、センサ基板350側に設けられたX−Y各方向のセンサコイルからなるコイル群340に与えられ、電磁誘導の原理にてコイル群340に生じる起電力によって位置情報を得る。電子機器200においては、センサ基板350をディスプレイパネル305の下部に設けて、様々なソフトウエアとディスプレイ上での位置情報とを連動させることで、電子機器200への情報入力を容易としている。センサ基板350と回路基板370との間には、磁気ヨークや磁気シールドとしての磁性体部材360が、ディスプレイパネル305の下部全体を覆うように配置されている。
加えて、上述した磁性粉末から得られる磁性体部材の比透磁率は、たかだか150程度であって、この様な磁性体部材を位置検出装置の磁気ヨーク等に用いても、センサ基板の検出感度が劣り、正しい位置情報が得られない場合があった。なお、粉末から得られる磁性体部材の厚みを増すことで検出感度をいくらか改善することは可能であるものの、体積が増し、また、可撓性も得られにくくなるばかりで、限定的な空間では好ましい方法とは言えない。
図1は磁性シートの構成を示す図であり、図1(a)は磁性シートの分解斜視図を示し、図1(b)は磁性シートの断面図を示す。本発明の磁性シート1は、Fe基金属磁性材料からなる薄板状磁性体10を含む、積層された複数の層を有する構造であって、少なくとも、樹脂シートからなる基材20上に粘着層15を介して薄板状磁性体10を貼り付けて構成される。
携帯機器等の筐体の外形は大半が略矩形をなしており、それに装着されたディスプレイもまた同様である。ディスプレイの下部に配置する磁性シート1も、ディスプレイを覆うように矩形とする。ここでいう矩形とは、正方形も含み、一部に貫通孔や切り欠きが設けられている場合も含まれ、限定されない。
基材20と薄板状磁性体10とを貼り付けるための粘着層15には、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の液状、シート状、テープ状で供される接着剤を適用することができる。液状の接着材を基材20の一面側に薄く塗布して粘着層としたり、予め両面テープが貼付された樹脂シートを用いたりしても良い。基材20の薄板状磁性体10が貼付される側の一面とは反対の面、もしくは薄板状磁性体10と基材20の間に、電磁波シールドの機能を付与する目的で5μm〜30μm程度の厚みのCu箔やAl箔などの導電体を設けても良い。
また磁路断面積を増すように薄板状磁性体を積層して用いる場合、厚みが増してその程度によってはそれ自体が変形し難くなり、磁性シートとしたときに可撓性が得られない場合がある。それを考慮すれば、固片の寸法は3mm×3mm以下とするのが一層好ましい。
薄板状磁性体10を構成するFe基金属磁性材料は、FeBSi系の磁性材料であるのが好ましい。更に好ましくは、一般式:Fe100−a−b−c Ba Sib Ccで表され、a、b及びcは原子%で、7≦a≦20、1≦b≦19、0≦c≦4、75≦100−a−b−c≦85を満足するFe基金属磁性材料である。他の金属元素としてMn、S、P等の不可避不純物を含んでいても良い。
また、bcc構造のα−Fe結晶粒中のSiは、Fe基金属磁性材料の誘導磁気異方性に影響することが知られており、Siを8原子%以上とすると、熱処理を磁場中で行うことでB−Hカーブを傾斜させて直線性を改善し、透磁率を調整する効果が得られるので好ましい。
アモルファス合金としたFe基金属磁性材料の組織の少なくとも一部を結晶化させるには、熱処理を施すのが好ましい。通常、アモルファス合金の熱処理として、構造緩和を目的として300〜400℃で焼鈍することが行われるが、この場合、透磁率は上昇する。
一方、本発明の磁性シートに用いる薄板状磁性体を得るための熱処理は、たとえば430℃を超える温度で行う。結晶化温度Tkを超える温度での熱処理では、Fe2Bの化合物相が析出して保磁力Hcが著しく増加するため、熱処理は結晶化温度Tk未満でFe2Bの化合物相が晶出されにくく、晶出されたとしても少量である条件が好ましい。具体的には結晶化温度Tkよりも十分に低い、Tk−60℃以下の温度で行うのがより好ましい。
本発明において交流比透磁率μrは、漏れ磁束が無視できる閉磁路磁心でのコイルの実効自己インダクタンスによって次式にて求められる透磁率である。実効自己インダクタンスLはインピーダンス/ゲイン・フェイズアナライザ(Agilent Technologies,Inc.製4194A)にて、動作磁界を0.05A/mとし、温度25℃で500kHzの周波数で評価する。
μr=(L×C1)/(μ0×N2)
L:実効自己インダクタンス(H)
N:全巻回数
μ0:真空透磁率(4×π×10−7H/m)
C1:磁心定数(m−1)
また保磁力Hcは、直流磁化特性試験装置(メトロン技研(株)製SK−110型)にて、一次側、二次側にそれぞれ巻線をして温度25℃で最大磁化Hmを800A/mとして評価する。
電子機器において、本発明の磁性シートとともに用いる電子コンパスの地磁気センサは、その種類を特に限定するものではなく、ホール素子、磁気抵抗効果素子、フラックスゲート、磁気インピーダンス素子等、種々の検出原理のものを用いることが出来て、限定されない。かかる地磁気センサを用いた電子コンパスは、磁性シートに近接して配置され、例えば磁性シートの一端から1cm以下の距離を設けて配置される。
磁性シート1の製造方法は、Fe基金属磁性材料からなり単層の厚みが15μm〜35μmである薄板状磁性体10に熱処理を施して、その薄板状磁性体10の周波数500kHzでの交流比透磁率μrを220以上770以下とする熱処理工程と、熱処理した薄板状磁性体10を樹脂フィルム(基材20)上に粘着層15を介して保持して磁性シート1を構成するラミネート工程と、その磁性シート1を所定の形状にカットするカッティング工程とを備える。
クラック処理を施す場合において、固片を定形に近付けるためには、ラミネート工程の後、磁性シート1の面上の複数箇所に外力を加える工程(クラック起点処理)と、その磁性シート1をロールで巻き取ることにより、外力を加えた箇所を起点としたクラックを生じさせて薄板状磁性体10を複数の固片に分割する工程(クラック処理)とを備えることが考えられる。ラミネート工程を経た磁性シート1にクラック起点処理を施すことで、ロールで巻き取って曲げ応力を作用させたときにクラックが適度な間隔で形成され、固片の定形化に資する。
具体的には、鋳放し状態の薄帯から内径φ15mm、外径φ19mmの円環状の試料を熱処理し、熱処理後の円環状の試料20枚を樹脂ケース内に積み重ねて、厚みが0.5mmの円環状の積層磁心を作製した。樹脂ケースに入れられた積層磁心に、15ターンの巻線をして、温度25℃、周波数500kHzでの交流比透磁率μrをインピーダンス/ゲイン・フェイズアナライザ4194Aにより求めた。また、10ターンの一次側巻線と50ターンの二次側巻線を施して保磁力Hcを評価した。
10,10a,10b,10c,10d 薄板状磁性体
15 粘着層
20 基材
30 小片(薄板状磁性体)
50、260 電子コンパス
Claims (11)
- 電子機器に用いられ、地磁気センサを用いた電子コンパスが近接して配置される磁性シートであって、
前記磁性シートは、樹脂フィルム上に粘着層を介してFe基金属磁性材料からなる薄板状磁性体を保持し、
前記Fe基金属磁性材料の合金組成が、一般式:Fe 100−a−b−c B a Si b C c で表され、a,b及びcは原子%で、7≦a≦20、8≦b≦19、0≦c≦4、75≦100−a−b−c≦85を満足し、
前記薄板状磁性体の単層の厚みが15μm〜35μmであり、
前記薄板状磁性体は、周波数500kHzでの交流比透磁率μrが220以上770以下であることを特徴とする磁性シート。 - 請求項1に記載の磁性シートであって、
複数の薄板状磁性体を並べて樹脂フィルムに貼り合わせたことを特徴とする磁性シート。 - 請求項1又は2に記載の磁性シートであって、
前記薄板状磁性体は前記樹脂フィルムに貼着された状態を維持しつつ、複数に分割されていることを特徴とする磁性シート。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の磁性シートであって、
前記薄板状磁性体がノンクラック状態にあることを特徴とする磁性シート。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の磁性シートであって、
前記Fe基金属磁性材料が、少なくとも一部にFe 3 Siのケイ化物が析出していることを特徴とする磁性シート。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の磁性シートを用いた電子機器であって、
前記磁性シートに近接して地磁気センサを用いた電子コンパスが配置されたことを特徴とする電子機器。 - 合金組成が一般式:Fe 100−a−b−c B a Si b C c で表され、a,b及びcは原子%で、7≦a≦20、8≦b≦19、0≦c≦4、75≦100−a−b−c≦85を満足するアモルファス合金のFe基金属磁性材料からなり単層の厚みが15μm〜35μmである薄板状磁性体に熱処理を施して、その組織の少なくとも一部を結晶化させることで、前記薄板状磁性体の周波数500kHzでの交流比透磁率μrを220以上770以下とする熱処理工程と、
熱処理した前記薄板状磁性体を樹脂フィルム上に粘着層を介して保持して磁性シートを構成するラミネート工程と、
前記磁性シートを所定の形状にカットするカッティング工程と、
カット後の磁性シートに近接するように地磁気センサを用いた電子コンパスを配置する工程と、を備えることを特徴とする電子機器の製造方法。 - 請求項7に記載の電子機器の製造方法であって、
前記熱処理工程では、前記薄板状磁性体を円環状にした状態で熱処理を施すことを特徴とする電子機器の製造方法。 - 請求項7又は8に記載の電子機器の製造方法であって、
前記ラミネート工程の後、前記磁性シートの面上の複数箇所に外力を加える工程と、
前記磁性シートをロールで巻き取ることにより、前記外力を加えた箇所を起点としたクラックを生じさせて前記薄板状磁性体を複数の固片に分割する工程とを備えることを特徴とする電子機器の製造方法。 - 請求項9に記載の電子機器の製造方法であって、
前記磁性シートの面上の複数箇所に外力を加える工程を、前記カッティング工程と同時に行うことを特徴とする電子機器の製造方法。 - 請求項7乃至10のいずれかに記載の電子機器の製造方法であって、
前記熱処理工程により、前記Fe基金属磁性材料の少なくとも一部にFe 3 Siのケイ化物を析出させることを特徴とする電子機器の製造方法。
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