KR102578358B1 - 자성 필름 및 코일 모듈 - Google Patents

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Abstract

자성 필름은, 10MHz에서의 복소 투자율 실부가 50 이상이고 복소 투자율 허부가 30 미만인 제1층과, 제1층 상에 설치되며, 10MHz에서의 복소 투자율 실부가 50 이상이고 복소 투자율 허부가 30 이상인 제2층을 구비한다.

Description

자성 필름 및 코일 모듈
본 발명은 자성 필름, 및 그것을 이용한 코일 모듈에 관한 것이다.
펜형의 위치 지시기를 위치 검출 평면 상에서 이동시켜 위치를 검출하는 위치 검출 장치는 디지타이저로 불리고, 컴퓨터의 입력 장치로서 보급되고 있다. 이 위치 검출 장치는, 위치 검출 평면판과, 그 아래에 배치되고, 루프 코일이 기판의 표면에 형성된 회로 기판을 구비하고 있다. 그리고, 위치 지시기와 루프 코일에 의해 발생하는 주파수대가 500kHz 부근인 전자 유도를 이용하는 것에 의해, 위치 지시기의 위치를 검출한다.
위치 검출 장치에는, 전자 유도 시에 발생하는 자속을 제어하여 전자 유도를, 나아가서는 통신을 효율화하기 위해서, 회로 기판 상에 자성층을 배치하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에는, 회로 기판과, 표층과, 연자성 입자를 함유하는 자성층을 순서대로 구비하는 자성 필름 적층 회로 기판이 개시되어 있다.
일본 특허공개 2014-189015호 공보
그런데, 근년, 비접촉형 IC 카드 등으로 대표되는 NFC(Near Field Communication, 근거리 무선 통신)가 실용화되어, 폭넓게 보급되고 있다. NFC는 위치 지시기보다도 고주파 영역의 주파수대를 이용하고 있다. 또한, 근년, 실용화 되어 오고 있는 무선 전력 전송(비접촉 전력 전송)도 고주파수대를 이용한 방식이 검토되고 있다. 이들 무선 통신이나 무선 전력 전송에 사용되는 코일 모듈은 13.56MHz 또는 6.78MHz의 공진 주파수에서 최대의 특성이 얻어지도록 설계되어 있다.
이들 고주파수를 이용한 무선 통신 또는 무선 전력 전송에 있어서는, 루프 코일 주변에 수속시키는 자속이 커지기 때문에, 그 자속이 루프 코일 이외로 누출되기 쉬워진다. 자속이 누출되면, 그 주위에 있는 금속 부재(금속 하우징체나 배터리 등)와 간섭하여, 악영향을 미칠 가능성이 있다. 그 때문에, 자기의 누출을 방지하는 자기 실드성의 더한층의 향상이 요구되고 있다.
한편, 자기 실드성을 향상시키는 방법으로서, 자속을 손실시키는 방법이 있지만, 이와 같은 자속을 손실시키는 방법에서는, 통신에 이용되는 자속이 감소하기 때문에, 통신 특성이 저하되는 문제가 생긴다.
본 발명의 목적은, 자기 실드성 및 통신 특성을 향상시킬 수 있는 자성 필름 및 그것을 이용한 코일 모듈을 제공하는 것에 있다.
본 발명[1]은, 10MHz에서의 복소 투자율 실부가 50 이상이고 복소 투자율 허부가 30 미만인 제1층과, 상기 제1층 상에 설치되며, 10MHz에서의 복소 투자율 실부가 50 이상이고 복소 투자율 허부가 30 이상인 제2층을 구비하는 자성 필름을 포함하고 있다.
본 발명[2]는, 상기 제2층의 복소 투자율 실부가 상기 제1층의 복소 투자율 실부보다도 큰 [1]에 기재된 자성 필름을 포함하고 있다.
본 발명[3]은, 상기 제2층의 두께가 상기 제1층의 두께보다도 얇은 [1] 또는 [2]에 기재된 자성 필름을 포함하고 있다.
본 발명[4]는, 상기 제1층의 두께에 대한 상기 제2층의 두께의 비가 1/2 이하인 [3]에 기재된 자성 필름을 포함하고 있다.
본 발명[5]는, 상기 제1층이 연자성 입자 및 수지를 함유하는 [1]∼[4] 중 어느 한 항에 기재된 자성 필름을 포함하고 있다.
본 발명[6]은, 상기 제1층이 연자성 산화물의 소결체로 이루어지는 [1]∼[4] 중 어느 한 항에 기재된 자성 필름을 포함하고 있다.
본 발명[7]은, 상기 제2층이 연자성 입자와 수지를 함유하는 [1]∼[6] 중 어느 한 항에 기재된 자성 필름을 포함하고 있다.
본 발명[8]은, 13.56MHz 또는 6.78MHz의 주파수대를 이용하는 무선 통신 또는 무선 전력 전송용의 코일 모듈로서, 기판, 및 상기 기판의 두께 방향 일방측에 설치되는 코일 패턴을 구비하는 코일 기판과, 상기 코일 모듈의 두께 방향 일방측에, 상기 제1층과 상기 코일 패턴이 대향하도록 설치되는 [1]∼[7] 중 어느 한 항에 기재된 자성 필름을 구비하는 코일 모듈을 포함하고 있다.
본 발명의 자성 필름은 코일 모듈의 자기 실드성 및 통신 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 코일 모듈은 자기 실드성 및 통신 특성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 자성 필름의 일 실시형태의 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 자성 필름을 구비하는 코일 모듈의 단면도를 나타낸다.
도 3은 실시예에 있어서의 자기 실드성을 평가하기 위한 개략도이다.
도 4는 실시예에 있어서의 통신 특성을 평가하기 위한 개략도이다.
도 1에 있어서, 지면 상하 방향은 상하 방향(두께 방향, 제 1 방향)이고, 지면 상측이 상측(두께 방향 일방측, 제 1 방향 일방측), 지면 하측이 하측(두께 방향 타방측, 제 1 방향 타방측)이다. 도 1 이외의 도면에 대해서도, 도 1의 방향을 기준으로 한다.
자성 필름(10)은, 예를 들면, 도 1에 나타내듯이, 소정의 두께를 갖는 필름 형상(시트 형상을 포함함)을 갖고, 평탄한 상면 및 평탄한 하면을 갖는다.
자성 필름(10)은, 예를 들면, 후술하는 코일 모듈(11) 등의 일 부품이고, 즉 코일 모듈(11)은 아니다. 즉, 자성 필름(10)은 코일 모듈(11) 등을 제작하기 위한 부품이고, 코일 기판(4)을 포함하지 않고, 후술하는 제1층(1)과 제2층(2)을 포함하며, 부품 단독으로 유통되어, 산업상 이용 가능한 디바이스이다.
구체적으로는, 도 1에 나타내듯이, 자성 필름(10)은, 제1층(1)과, 그 상면(일방면)에 배치되는 제2층(2)을 구비한다. 바람직하게는 자성 필름(10)은, 제1층(1)과 제2층(2)으로 이루어진다.
제1층(1)은 필름 형상을 갖고 있다.
제1층(1)은, 제2층(2)과 함께, 코일 모듈(11)의 자기 실드성 및 통신 특성을 향상시키기 위한 층이다.
제1층(1)에 있어서, 10MHz에서의 복소 투자율 실부(μ')는 50 이상이고, 바람직하게는 70 이상, 보다 바람직하게는 80 이상, 더 바람직하게는 100 이상이며, 또한 예를 들면, 1000 이하, 바람직하게는 800 이하, 보다 바람직하게는 600 이하, 더 바람직하게는 300 이하이다. 복소 투자율 실부를 상기 범위로 하는 것에 의해, 자속을 자성 필름(10) 내부에 수속할 수 있어, 자기 실드성을 향상시킬 수 있다.
또한, 10MHz에서의 복소 투자율 허부(μ'')는 30 미만이고, 바람직하게는 20 이하, 보다 바람직하게는 15 이하이며, 또한 예를 들면, 0.01 이상, 바람직하게는 0.1 이상이다. 복소 투자율 실부를 상기 범위로 하는 것에 의해, 자성 필름(10)에 있어서의 자속의 손실을 저감할 수 있어, 통신 특성의 저하를 억제할 수 있다.
제1층(1)의 복소 투자율 실부는 제1층(1)의 복소 투자율 허부보다도 크고, 복소 투자율 실부와 복소 투자율 허부의 차는, 예를 들면, 50 이상, 바람직하게는 100 이상이며, 또한 예를 들면, 1000 이하, 바람직하게는 200 이하이다. 차를 상기 범위로 하는 것에 의해, 통신 특성을 유지하면서, 자계 누출을 억제할 수 있다.
본 발명에 있어서, 각 층(제1층(1) 또는 제2층(2))의 복소 투자율 실부 μ' 및 복소 투자율 허부 μ''는 임피던스 애널라이저(Agilent사제, 「4294A」)를 이용하여, 1턴법(주파수 10MHz)에 의해 측정된다.
제1층(1)의 두께는, 예를 들면, 10μm 이상, 바람직하게는 30μm 이상, 보다 바람직하게는 80μm 이상이며, 또한 예를 들면, 2000μm 이하, 바람직하게는 1500μm 이하, 보다 바람직하게는 1000μm 이하, 더 바람직하게는 500μm 이하이다.
제1층(1)은, 예를 들면, 연자성 입자 및 수지를 함유하는 제 1 자성 조성물로부터 필름상으로 형성되어 있다. 제1층(1)은 연자성 입자 및 수지를 병용하는 것에 의해, 내충격성, 내크랙성, 성형성이 우수하다.
제1층(1)에 이용하는 연자성 입자는 복소 투자율 실부(μ')가 크지만 복소 투자율 허부(μ'')가 작은 재료로 형성되어 있는 입자(저 μ''용 연자성 입자)이다.
이와 같은 제1층용의 연자성 입자의 재료로서는, 예를 들면, 자성 스테인리스(Fe-Cr-Al-Si 합금), Fe-Si-Al 합금, Fe-Ni 합금, 규소 구리(Fe-Cu-Si 합금), Fe-Si 합금, Fe-Si-B(-Cu-Nb) 합금, Fe-Si-Cr-Ni 합금, Fe-Si-Cr 합금, Fe-Si-Al-Ni-Cr 합금, 페라이트 등을 들 수 있다.
특히, 제1층(1)의 연자성 입자로서, 바람직하게는 자화 용이 방향에 있어서의 보자력이, 예를 들면, 2.1(Oe) 이상, 바람직하게는 2.5(Oe) 이상이며, 또한 예를 들면, 10(Oe) 이하, 바람직하게는 5.0(Oe) 이하, 보다 바람직하게는 3.5(Oe) 이하인 연자성 입자를 이용한다.
보자력은, 예를 들면, 진동 시료형 자력계에 의해 측정할 수 있다.
이들 연자성 입자는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
입자의 형태로서는, 예를 들면, 벌크상, 편평상(판상), 침 형상 등을 들 수 있다. 벌크상에는, 예를 들면, 구 형상, 직방체 형상, 파쇄상, 환미(丸味)상, 응집체 또는 그들의 이형 형상이 포함된다. 복소 투자율 실부를 양호하게 하여, 자기 실드성을 향상시킬 수 있는 관점에서, 바람직하게는 편평상을 들 수 있다.
제1층(1)의 연자성 입자의 편평률(편평도)은, 예를 들면, 8 이상, 바람직하게는 15 이상이며, 또한 예를 들면, 500 이하, 바람직하게는 450 이하이다. 편평률은, 예를 들면, 입자의 평균 입자경을 연자성 입자의 평균 두께로 나눈 어스펙트비로서 산출된다.
제1층(1)의 연자성 입자의 평균 입자경(최대 길이의 평균값)은, 예를 들면, 3.5μm 이상, 바람직하게는 10μm 이상, 보다 바람직하게는 20μm 이상이며, 또한 예를 들면, 200μm 이하, 바람직하게는 150μm 이하, 보다 바람직하게는 80μm 이하, 더 바람직하게는 40μm 이하이다. 평균 두께는, 예를 들면, 0.1μm 이상, 바람직하게는 0.2μm 이상이며, 또한 예를 들면, 3.0μm 이하, 바람직하게는 2.5μm 이하이다. 연자성 입자의 편평률, 평균 입자경, 평균 두께 등을 조정하는 것에 의해, 연자성 입자에 의한 반자계의 영향을 작게 할 수 있고, 그 결과, 연자성 입자의 투자율이나 보자력을 조정할 수 있다. 한편, 연자성 입자의 크기를 균일하게 하기 위해서, 필요에 따라서, 체 등을 사용해서 분급된 연자성 입자를 이용해도 된다. 평균 입자경은, 예를 들면, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정할 수 있고, 평균 두께는, 예를 들면, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 측정할 수 있다.
제 1 자성 조성물에 있어서의 연자성 입자의 질량 비율은, 고형분 비율로, 예를 들면, 60질량% 이상, 바람직하게는 80질량% 이상, 보다 바람직하게는 85질량% 이상이며, 또한 예를 들면, 98질량% 이하, 바람직하게는 95질량% 이하이다. 또한, 제 1 자성 조성물에 있어서의 연자성 입자의 체적 비율은, 고형분 비율로, 예를 들면, 40체적% 이상, 바람직하게는 50체적% 이상이며, 예를 들면, 90체적% 이하, 바람직하게는 70체적% 이하이다. 연자성 입자의 함유 비율을 상기 하한 이상으로 하는 것에 의해, 자성 필름(10)의 자기 실드성이 우수하다. 한편, 상기 상한 이하로 하는 것에 의해, 제 1 자성 조성물의 성막성이 우수하다.
수지로서는, 예를 들면, 열경화성 수지, 열가소성 수지를 들 수 있다.
열경화성 수지로서는, 예를 들면, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 열경화성 폴리이미드 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리유레테인 수지, 실리콘 수지 등을 들 수 있다. 접착성, 내열성 등의 관점에서, 바람직하게는 에폭시 수지, 페놀 수지를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 에폭시 수지 및 페놀 수지의 병용을 들 수 있다.
에폭시 수지로서는, 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 변성 비스페놀 A형 에폭시 수지, 변성 비스페놀 F형 에폭시 수지, 바이페닐형 에폭시 수지 등의 2작용 에폭시 수지, 예를 들면, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 트리스하이드록시페닐메테인형 에폭시 수지, 테트라페닐올에테인형 에폭시 수지, 다이사이클로펜타다이엔형 에폭시 수지 등의 3작용 이상의 다작용 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 에폭시 수지는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
바람직하게는 3작용 이상의 다작용 에폭시 수지, 보다 바람직하게는 크레졸 노볼락형 에폭시 수지를 들 수 있다. 이들 에폭시 수지를 사용하는 것에 의해, 강도, 성막성, 제1층(1)과 제2층(2)의 접착성 등이 우수하다.
에폭시 수지의 에폭시 당량은, 예를 들면, 230g/eq. 이하, 바람직하게는 210g/eq. 이하이며, 또한 예를 들면, 10g/eq. 이상, 바람직하게는 50g/eq. 이상이다.
페놀 수지는 에폭시 수지의 경화제가 되는 열경화성 수지이고, 예를 들면, 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 페놀 아르알킬 수지, 페놀 바이페닐렌 수지, 다이사이클로펜타다이엔형 페놀 수지, 레졸 수지 등의 3작용 이상의 다작용 페놀 수지를 들 수 있다. 이들 페놀 수지는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 바람직하게는 페놀 바이페닐렌 수지를 들 수 있다.
페놀 수지의 수산기 당량은, 예를 들면, 230g/eq. 이하, 바람직하게는 210g/eq. 이하이며, 또한 예를 들면, 10g/eq. 이상, 바람직하게는 50g/eq. 이상이다.
열가소성 수지로서는, 예를 들면, 아크릴 수지, 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 폴리카보네이트 수지, 폴리아마이드 수지(6-나일론, 6,6-나일론 등), 열가소성 폴리이미드 수지, 포화 폴리에스터 수지(PET, PBT 등) 등을 들 수 있다. 바람직하게는 아크릴 수지를 들 수 있다.
아크릴 수지로서는, 예를 들면, 직쇄 또는 분기의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴산 알킬 에스터의 1종 또는 2종 이상을 모노머 성분으로 하고, 그 모노머 성분을 중합하는 것에 의해 얻어지는 아크릴계 중합체 등을 들 수 있다. 한편, 「(메트)아크릴」은 「아크릴 및/또는 메타크릴」을 나타낸다.
알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, t-뷰틸기, 아이소뷰틸기, 아밀기, 아이소아밀기, 헥실기, 헵틸기, 사이클로헥실기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 아이소옥틸기, 노닐기, 아이소노닐기, 데실기, 아이소데실기, 운데실기, 라우릴기, 트라이데실기, 테트라데실기, 스테아릴기, 옥타 데실기, 도데실기 등의 탄소수 1∼20의 알킬기를 들 수 있다. 바람직하게는 탄소수 1∼6의 알킬기를 들 수 있다.
아크릴계 중합체는 (메트)아크릴산 알킬 에스터와 그 밖의 모노머의 공중합체여도 된다.
그 밖의 모노머로서는, 예를 들면, 글라이시딜 아크릴레이트, 글라이시딜 메타크릴레이트 등의 글라이시딜기 함유 모노머, 예를 들면, 아크릴산 등 카복실기 함유 모노머, 예를 들면, 무수 말레산 등의 산 무수물 모노머, 예를 들면, (메트)아크릴산 2-하이드록시에틸 등의 하이드록실기 함유 모노머, 예를 들면, 스타이렌설폰산 등의 설폰산기 함유 모노머 등 인산기 함유 모노머, 예를 들면, 스타이렌 모노머, 예를 들면, 아크릴로나이트릴 등을 들 수 있다. 이들 모노머는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
아크릴 수지의 중량 평균 분자량은, 예를 들면, 1×105 이상, 바람직하게는 3×105 이상이며, 또한 예를 들면, 1×106 이하이다. 한편, 중량 평균 분자량은, 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 의해, 표준 폴리스타이렌 환산값에 기초하여 측정된다.
제 1 자성 조성물에 있어서의 수지의 함유 비율은, 고형분 비율로, 예를 들면, 2질량% 이상, 바람직하게는 5질량% 이상이며, 또한 예를 들면, 40질량% 이하, 바람직하게는 20질량% 이하이다.
제 1 자성 조성물은, 바람직하게는 열경화성 수지 및 열가소성 수지를 병용한다. 보다 바람직하게는 열경화성 수지로서 에폭시 수지 및 페놀 수지를 함유하고, 열가소성 수지로서 아크릴 수지를 함유한다. 이에 의해, 제1층(1)을, 후술하는 반경화 제1층(반경화 상태의 제1층)을 복수 열프레스해서 제작할 때에, 반경화 제1층끼리의 계면의 극간을 확실히 메워, 고밀도이고 강고한 제1층(1)을 얻을 수 있다. 그 결과, 제1층(1)의 내열성이나 강도를 향상시킬 수 있다.
이 경우, 수지에 대한 에폭시 수지의 함유 비율은, 예를 들면, 5질량% 이상, 바람직하게는 15질량% 이상이며, 또한 예를 들면, 50질량% 이하, 바람직하게는 35질량% 이하이다. 수지에 대한 페놀 수지의 함유 비율은, 예를 들면, 5질량% 이상, 바람직하게는 15질량% 이상이며, 또한 예를 들면, 50질량% 이하, 바람직하게는 35질량% 이하이다. 수지에 대한 아크릴 수지의 함유 비율은, 예를 들면, 15질량% 이상, 바람직하게는 35질량% 이상이며, 또한 예를 들면, 70질량% 이하, 바람직하게는 50질량% 이하이다.
제 1 자성 조성물은 상기 이외에 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제로서는, 열경화 촉매, 분산제, 리올로지 컨트롤제 등을 들 수 있다.
열경화 촉매로서는, 가열에 의해 열경화성 수지의 경화를 촉진하는 촉매로서, 예를 들면, 이미다졸계 화합물, 트라이페닐포스핀계 화합물, 트라이페닐보레인계 화합물, 아미노기 함유 화합물, 산 무수물계 화합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는 이미다졸계 화합물을 들 수 있다.
이미다졸계 화합물로서는, 예를 들면, 2-페닐이미다졸(상품명; 2PZ), 2-에틸-4-메틸이미다졸(상품명; 2E4MZ), 2-메틸이미다졸(상품명; 2MZ), 2-운데실이미다졸(상품명; C11Z), 2-페닐-1H-이미다졸-4,5-다이메탄올(상품명; 2PHZ-PW), 2,4-다이아미노-6-(2'-메틸이미다졸릴(1)')에틸-s-트라이아진·아이소사이아누르산 부가물(상품명; 2MAOK-PW) 등을 들 수 있다(상기 상품명은 모두 시코쿠화성사제).
이들 열경화 촉매는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
열경화 촉매의 함유 비율은, 수지 100질량부에 대해서, 고형분 비율로, 예를 들면, 0.1질량부 이상, 바람직하게는 0.5질량부 이상이며, 또한 예를 들면, 10질량부 이하, 바람직하게는 5질량부 이하이다. 또한, 제 1 자성 조성물에 있어서의 열경화 촉매의 함유 비율은, 고형분 비율로, 예를 들면, 0.01질량% 이상, 바람직하게는 0.05질량% 이상이며, 또한 예를 들면, 1질량% 이하, 바람직하게는 0.5질량% 이하이다.
분산제로서는, 예를 들면, 폴리옥시알킬렌 알킬 에터 인산 에스터, 폴리옥시알킬렌 알킬페닐 에터 인산 에스터 등을 들 수 있다. 바람직하게는 폴리옥시알킬렌 알킬 에터 인산 에스터를 들 수 있다.
이와 같은 분산제로서, 구체적으로는, 구스모토화성사의 HIPLAAD 시리즈( 「ED-152」, 「ED-153」, 「ED-154」, 「ED-118」, 「ED-174」, 「ED-251」) 등을 들 수 있다.
분산제의 산가는, 예를 들면, 10 이상, 바람직하게는 15 이상이며, 또한 예를 들면, 200 이하, 바람직하게는 150 이하이다. 산가는 중화 적정법 등에 의해 측정된다.
분산제의 함유 비율은, 연자성 입자 100질량부에 대해서, 고형분 비율로, 예를 들면, 0.01질량부 이상, 바람직하게는 0.05질량부 이상이며, 또한 예를 들면, 1질량부 이하, 바람직하게는 0.5질량부 이하이다. 또한, 제 1 자성 조성물에 있어서의 분산제의 함유 비율은, 예를 들면, 0.01질량% 이상, 바람직하게는 0.05질량% 이상이며, 또한 예를 들면, 1질량% 이하, 바람직하게는 0.5질량% 이하이다.
제 1 자성 조성물이 분산제를 함유하는 것에 의해, 연자성 입자를 제1층(1) 중에 균일하게 분산시킬 수 있다. 이 때문에, 자성 필름(10)의 자기 실드성, 통신 특성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
리올로지 컨트롤제는 전단력(전단 속도)이 낮은 경우에는 고점도를 나타내고, 전단력(전단 속도)이 높은 경우에는 저점도를 나타내는 틱소트로픽성을 자성 조성물에 부여하는 화합물이다.
리올로지 컨트롤제로서는, 예를 들면, 유기계 리올로지 컨트롤제 및 무기계 리올로지 컨트롤제를 들 수 있다. 바람직하게는 유기계 리올로지 컨트롤제를 들 수 있다.
유기계 리올로지 컨트롤제로서는, 예를 들면, 변성 유레아, 유레아 변성 폴리아마이드, 지방산 아마이드, 폴리유레테인, 고분자 유레아 유도체 등을 들 수 있다. 바람직하게는 변성 유레아, 유레아 변성 폴리아마이드, 지방산 아마이드를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 유레아 변성 폴리아마이드를 들 수 있다.
무기계 리올로지 컨트롤제로서는, 예를 들면, 실리카, 탄산 칼슘, 스멕타이트 등을 들 수 있다.
리올로지 컨트롤제로서는, 구체적으로는, 예를 들면, 빅케미사의 「BYK-410」, 「BYK-430」, 「BYK-431」, 예를 들면, 구스모토화성사의 「디스팔론 PFA-131」 등을 들 수 있다.
이들 리올로지 컨트롤제는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
리올로지 컨트롤제의 함유 비율은, 연자성 입자 100질량부에 대해서, 고형분 비율로, 예를 들면, 0.01질량부 이상, 바람직하게는 0.05질량부 이상이며, 또한 예를 들면, 1질량부 이하, 바람직하게는 0.5질량부 이하이다. 제 1 자성 조성물에 있어서의 리올로지 컨트롤제의 함유 비율은, 고형분 비율로, 예를 들면, 0.01질량% 이상, 바람직하게는 0.05질량% 이상이다. 또한 예를 들면, 1질량% 이하, 바람직하게는 0.5질량% 이하이다.
제 1 자성 조성물이 리올로지 컨트롤제를 함유하는 것에 의해, 연자성 입자가 고비율로 제1층(1)에 함유되는 경우여도, 연자성 입자를 제1층(1) 중에 균일하게 분산시킬 수 있다. 이 때문에, 자성 필름(10)의 자기 실드성, 통신 특성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
제 1 자성 조성물은 상기 이외의 그 밖의 첨가제를 함유할 수도 있다. 그 밖의 첨가제로서는, 예를 들면, 가교제, 무기 충전재 등의 시판 또는 공지된 것을 들 수 있다.
제2층(2)은 필름 형상을 갖고 있고, 제1층(1)의 상면 전체면에 제1층(1)의 상면과 접촉하도록 배치되어 있다.
제2층(2)은, 제1층(1)과 함께, 코일 모듈(11)의 자기 실드성 및 통신 특성을 향상시키기 위한 층이다.
제2층(2)에 있어서, 10MHz에서의 복소 투자율 실부(μ')는 50 이상이고, 바람직하게는 100 이상, 보다 바람직하게는 160 이상이며, 또한 예를 들면, 1500 이하, 바람직하게는 1000 이하, 보다 바람직하게는 800 이하, 더 바람직하게는 400 이하이다. 복소 투자율 실부를 상기 범위로 하는 것에 의해, 자속을 자성 필름(10) 내부에 수속할 수 있어, 자기 실드성을 향상시킬 수 있다.
바람직하게는 제2층(2)의 복소 투자율 실부는 제1층(1)의 복소 투자율 실부보다도 크게 한다. 제1층(1)의 복소 투자율 실부와 제2층(2)의 복소 투자율 실부의 차는, 예를 들면, 10 이상, 바람직하게는 20 이상, 보다 바람직하게는 40 이상이며, 또한 예를 들면, 500 이하, 바람직하게는 300 이하이다. 이에 의해, 보다 확실히 제2층(2)의 복소 투자율 허부를 제1층(1)의 복소 투자율 허부보다도 높게 할 수 있어, 자기 실드성을 보다 확실히 향상시킬 수 있다.
또한, 10MHz에서의 복소 투자율 허부(μ'')는 30 이상이고, 바람직하게는 40 이상, 보다 바람직하게는 50 이상이며, 또한 예를 들면, 200 이하, 바람직하게는 150 이하, 보다 바람직하게는 100 이하, 더 바람직하게는 80 이하이다. 복소 투자율 허부를 상기 범위로 하는 것에 의해, 자기 실드성이 우수하다.
제2층(2)의 복소 투자율 허부는 제1층(1)의 복소 투자율 허부보다도 크다. 제1층(1)의 복소 투자율 허부와 제2층(2)의 차는, 예를 들면, 10 이상, 바람직하게는 30 이상이며, 또한 예를 들면, 200 이하, 바람직하게는 80 이하이다. 이에 의해, 제1층(1)에 있어서의 자속의 손실은 적어지기 때문에, 통신 특성의 열화를 한층 더 억제할 수 있다. 또한, 제1층(1)에서 완전히 실드할 수 없었던 누출 자속을 제2층(2)에서 실드할 수 있다.
제2층(2)의 복소 투자율 실부는, 바람직하게는 제2층(2)의 복소 투자율 허부보다도 크고, 복소 투자율 실부와 복소 투자율 허부의 차는, 예를 들면, 50 이상, 바람직하게는 100 이상이며, 또한 예를 들면, 1500 이하, 바람직하게는 500 이하이다. 상기 차를 상기 범위로 하는 것에 의해, 제2층(2)에서의 자기 실드성이 한층 더 양호해진다.
제2층(2)의 두께는, 예를 들면, 1μm 이상, 바람직하게는 5μm 이상이며, 또한 예를 들면, 500μm 이하, 바람직하게는 300μm 이하, 보다 바람직하게는 60μm 이하이다.
바람직하게는 제2층(2)의 두께가 제1층(1)의 두께보다도 얇다. 보다 구체적으로는, 제1층(1)의 두께에 대한 제2층(2)의 두께의 비(제2층/제1층)가, 예를 들면, 1/2 이하, 바람직하게는 1/3 이하, 보다 바람직하게는 1/4 이하이며, 또한 예를 들면, 1/10 이상이다. 이에 의해, 자기 실드성 및 통신 특성의 양방을 보다 확실히 향상시킬 수 있다.
제2층(2)은, 예를 들면, 연자성 입자 및 수지를 함유하는 제 2 자성 조성물로 형성되어 있다. 제2층(2)이 연자성 입자 및 수지를 함유하는 것에 의해, 내충격성, 내크랙성, 성형성이 우수하다.
제2층(2)에 이용하는 연자성 입자는 복소 투자율 실부(μ') 및 복소 투자율 허부(μ'')가 함께 큰 재료로 형성되어 있는 입자(고 μ''용 연자성 입자)이다.
이와 같은 제2층용의 연자성 입자의 재료로서는, 예를 들면, Fe-Si-Al 합금, 자성 스테인리스(Fe-Cr-Al-Si 합금), Fe-Ni 합금, 규소 구리(Fe-Cu-Si 합금), Fe-Si 합금, Fe-Si-B(-Cu-Nb) 합금, Fe-Si-Cr-Ni 합금, Fe-Si-Cr 합금, Fe-Si-Al-Ni-Cr 합금 등을 들 수 있다. 이들 연자성 입자는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
특히, 제2층(2)의 연자성 입자로서, 바람직하게는 자화 용이 방향에 있어서의 보자력이, 예를 들면, 0.1(Oe) 이상, 바람직하게는 0.3(Oe) 이상이며, 또한 예를 들면, 2.1(Oe) 미만인 연자성 입자를 이용한다.
입자의 형태로서는, 예를 들면, 벌크상, 편평상(판상), 침 형상 등을 들 수 있다. 벌크상에는, 예를 들면, 구 형상, 직방체 형상, 파쇄상, 환미상, 응집체 또는 그들의 이형 형상이 포함된다. 복소 투자율 실부를 양호하게 하여, 자기 실드성을 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 편평상을 들 수 있다.
제2층(2)의 연자성 입자의 편평률(편평도)은, 예를 들면, 8 이상, 바람직하게는 15 이상이며, 또한 예를 들면, 500 이하, 바람직하게는 450 이하이다.
제2층(2)의 연자성 입자의 평균 입자경(최대 길이의 평균값)은, 예를 들면, 3.5μm 이상, 바람직하게는 10μm 이상, 보다 바람직하게는 40μm 초과, 더 바람직하게는 42μm 이상이며, 또한 예를 들면, 200μm 이하, 바람직하게는 150μm 이하, 보다 바람직하게는 100μm 이하이다. 평균 두께는, 예를 들면, 0.1μm 이상, 바람직하게는 0.2μm 이상이며, 또한 예를 들면, 3.0μm 이하, 바람직하게는 2.5μm 이하이다.
제 2 자성 조성물에 있어서의 연자성 입자의 질량 비율은, 고형분 비율로, 예를 들면, 60질량% 이상, 바람직하게는 80질량% 이상, 보다 바람직하게는 85질량% 이상이며, 또한 예를 들면, 98질량% 이하, 바람직하게는 95질량% 이하이다. 또한, 제 2 자성 조성물에 있어서의 연자성 입자의 체적 비율은, 고형분 비율로, 예를 들면, 40체적% 이상, 바람직하게는 50체적% 이상이며, 예를 들면, 90체적% 이하, 바람직하게는 70체적% 이하이다. 연자성 입자의 함유 비율을 상기 하한 이상으로 하는 것에 의해, 자성 필름(10)의 자기 실드성이 우수하다. 한편, 상기 상한 이하로 하는 것에 의해, 제 2 자성 조성물의 성막성이 우수하다.
수지로서는, 제1층(1)에서 전술한 수지와 마찬가지의 것을 들 수 있다. 바람직하게는 에폭시 수지, 페놀 수지 및 아크릴 수지의 병용을 들 수 있다. 배합 비율도 제1층(1)에서 전술한 배합 비율과 마찬가지이다.
제 2 자성 조성물에는, 상기 성분 이외에도 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제로서는, 제1층에서 전술한 첨가제와 마찬가지의 것을 들 수 있다. 바람직하게는 열경화 촉매, 분산제, 및 리올로지 컨트롤제를 함유한다. 배합 비율도 제1층(1)에서 전술한 배합 비율과 마찬가지이다.
바람직하게는 제 2 자성 조성물은, 제1층용 연자성 입자를 제2층용 연자성 입자로 하는 것 이외에는, 제 1 자성 조성물과 동일한 재료로 형성된다. 이에 의해, 제1층(1)과 제2층(2)의 계면에 재료의 상위에 의한 박리 등을 방지할 수 있어, 자성 필름(10)의 자기 실드성 및 통신 특성의 내구성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
이어서, 자성 필름(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
자성 필름(10)은, 예를 들면, 반경화 제1층을 준비하는 공정, 반경화 제2층을 준비하는 공정, 및 반경화 제1층 및 반경화 제2층을 적층하여 열프레스하는 공정에 의해 제조할 수 있다.
우선, 반경화 제1층을 준비한다.
구체적으로는, 제 1 자성 조성물을 용매에 용해 또는 분산시켜 제 1 자성 조성물 용액을 조제하고, 계속해서 제 1 자성 조성물 용액을 박리 기재의 표면에 도포하고, 건조시킨다.
제 1 자성 조성물은 상기한 성분을 상기 비율로 혼합하는 것에 의해 조제된다.
용매로서는, 예를 들면, 아세톤, 메틸 에틸 케톤(MEK) 등 케톤류, 예를 들면, 아세트산 에틸 등의 에스터류, 예를 들면, 프로필렌 글라이콜 모노메틸 에터 등의 에터류, 예를 들면, N,N-다이메틸폼아마이드 등의 아마이드류 등의 유기 용매 등을 들 수 있다. 또한, 용매로서, 예를 들면, 물, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아이소프로판올 등의 알코올 등의 수계 용매도 들 수 있다.
제 1 자성 조성물 용액에 있어서의 고형분량은, 예를 들면, 10질량% 이상, 바람직하게는 30질량% 이상이며, 또한 예를 들면, 90질량% 이하, 바람직하게는 70질량% 이하이다.
계속해서, 제 1 자성 조성물 용액을 박리 기재(세퍼레이터, 코어재 등)의 표면에 도포하고, 건조시킨다.
도포 방법으로서는, 예를 들면, 닥터 블레이드 도공, 롤 도공, 스크린 도공, 그라비어 도공 등을 들 수 있다.
건조 조건으로서는, 건조 온도는, 예를 들면, 50℃ 이상 150℃ 이하(바람직하게는 60℃ 이상 120℃ 이하)이며, 건조 시간은, 예를 들면, 1분 이상 5분 이하이다.
세퍼레이터로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 종이 등을 들 수 있다. 이들은 그 표면에, 예를 들면, 불소계 박리제, 장쇄 알킬 아크릴레이트계 박리제, 실리콘계 박리제 등에 의해 이형 처리되어 있다.
코어재로서는, 예를 들면, 플라스틱 필름(예를 들면, 폴리이미드 필름, 폴리에스터 필름, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌 나프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름 등), 금속 필름(예를 들면, 알루미늄박 등), 예를 들면, 유리 섬유나 플라스틱제 부직 섬유 등으로 강화된 수지 기판, 실리콘 기판, 유리 기판 등을 들 수 있다.
박리 기재의 평균 두께는, 예를 들면, 1μm 이상 500μm 이하이다.
이에 의해, 반경화 상태(B 스테이지)의 제1층인 반경화 제1층이 얻어진다.
반경화 상태(B 스테이지)란, 예를 들면, 실온(25℃)에서, 용제에 가용인 미경화 상태(A 스테이지)와, 완전 경화된 경화 상태(C 스테이지) 사이의 상태로서, 경화 및 겔화가 근소하게 진행되어, 용제에 팽윤되지만 완전히 용해되지 않고, 가열에 의해 연화되지만 용융되지 않는 상태를 말한다.
또한, 반경화 제1층과는 별도로, 반경화 제2층을 준비한다.
구체적으로는, 제 2 자성 조성물을 용매에 용해 또는 분산시켜 제 2 자성 조성물 용액을 조제하고, 계속해서 제 2 자성 조성물 용액을 박리 기재의 표면에 도포하고, 건조시킨다.
제 2 자성 조성물은 상기한 성분을 상기 비율로 혼합하는 것에 의해 조제된다.
용매, 도포·건조 조건 등은 상기한 반경화 제1층을 준비하는 공정과 마찬가지이다.
이어서, 반경화 제1층과 반경화 제2층(2)을 적층하고, 열프레스한다.
적층에 있어서는, 반경화 제1층과 반경화 제2층이 소정의 두께가 되도록, 각각, 복수 또는 단수의 반경화 제1층과, 복수 또는 단수의 반경화 제2층을 적층시킨다.
바람직하게는 제1층(1)의 두께를 제2층(2)의 두께보다 두껍게 하기 위해, 복수(바람직하게는 2∼10매)의 반경화 제1층과, 단수의 반경화 제2층을 적층시킨다.
계속해서, 반경화 적층체를 두께 방향으로 열프레스한다.
열프레스는 공지된 프레스기를 이용하여 실시할 수 있고, 예를 들면, 평행 평판 프레스기 등을 들 수 있다. 반경화 적층체를 열프레스하는 것에 의해, 제1층(1) 및 제2층(2) 내의 자성체를 고비율로 충전시키고, 또한 연자성 입자가 편평상인 경우는, 편평상의 연자성 입자를 면 방향으로 배향시킬 수 있다. 이 때문에, 자기 실드성 및 통신 특성을 한층 더 양호하게 할 수 있다.
가열 온도는, 예를 들면, 130℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 이상이며, 또한 예를 들면, 250℃ 이하, 바람직하게는 200℃ 이하이다.
열프레스 시간은, 예를 들면, 1분 이상, 바람직하게는 2분 이상이며, 또한 예를 들면, 24시간 이하, 바람직하게는 2시간 이하이다.
압력은, 예를 들면, 0.1MPa 이상, 바람직하게는 1MPa 이상, 보다 바람직하게는 10MPa 이상이며, 또한 예를 들면, 200MPa 이하, 바람직하게는 100MPa 이하이다.
이에 의해, 반경화 제1층 및 반경화 제2층의 각각이 가열 경화되어 완전 경화 상태(C 스테이지)가 됨과 동시에, 반경화 제1층과 반경화 제2층이 강고하게 밀착한다. 그 결과, 제1층(1) 및 제2층(2)을 구비하는 자성 필름(10)이 얻어진다.
자성 필름(10)의 총두께는, 예를 들면, 20μm 이상, 바람직하게는 50μm 이상이며, 또한 예를 들면, 2500μm 이하, 바람직하게는 500μm 이하, 보다 바람직하게는 200μm 이하이다.
이어서, 코일 모듈(11)에 대하여 설명한다.
코일 모듈(11)은, 도 2에 나타내듯이, 코일 기판(4)과, 접착층(5)과, 자성 필름(10)을 두께 방향으로 순서대로 구비한다. 코일 모듈(11)은, 바람직하게는 코일 기판(4)과, 접착층(5)과, 자성 필름(10)으로 이루어진다. 코일 모듈(11)은, 예를 들면, 송수전 모듈간에 신호나 전력을 무선에 의해 전송하는 무선 통신이나 무선 전력 전송에 이용되는 수전용 코일 모듈 등의 일 부품이고, 부품 단독으로 유통되어, 산업상 이용 가능한 디바이스이다.
코일 기판(4)은, 예를 들면, 13.56MHz 또는 6.78MHz의 주파수대를 이용하는 무선 통신 또는 무선 전력 전송에 이용되는 회로 기판이고, 기판으로서의 베이스 기판(6)과, 코일 패턴(7)을 구비한다.
베이스 기판(6)은 코일 모듈(11)의 외형을 이루고, 필름 형상을 갖고 있다. 베이스 기판(6)을 구성하는 절연 재료로서는, 예를 들면, 유리 에폭시 기판, 유리 기판, 세라믹스 기판, PET 기판, 불소 수지 기판, 폴리이미드 기판 등을 들 수 있다. 가요성의 관점에서, 바람직하게는 PET 기판, 불소 수지 기판, 폴리이미드 기판 등을 들 수 있다.
베이스 기판(6)의 두께는, 예를 들면, 5μm 이상, 바람직하게는 8μm 이상이며, 또한 예를 들면, 100μm 이하, 바람직하게는 80μm 이하이다.
코일 패턴(7)은 베이스 기판(6)의 상측(두께 방향 일방측)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 코일 패턴(7)은 코일 패턴(7)의 하면이 베이스 기판(6)의 상면과 접촉하도록, 베이스 기판(6)의 상면에 배치되어 있다.
코일 패턴(7)은 연속하는 하나의 배선(8)이 소용돌이상으로 형성되어 있고, 원 형상(타원을 포함함) 또는 사각 형상 중 어느 것이어도 된다.
배선(8)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 구리, 니켈, 주석, 알루미늄, 철, 크로뮴, 타이타늄, 금, 은, 백금, 나이오븀, 및 그들을 포함하는 합금 등의 금속, 예를 들면, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리싸이오펜, 폴리아세틸렌, 폴리파라페닐렌, 폴리페닐렌 바이닐렌, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리옥사다이아졸 등의 도전성 폴리머 등을 들 수 있다. 이들 재료는 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 바람직하게는 금속을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 구리를 들 수 있다.
배선(8)의 폭은, 예를 들면, 10μm 이상, 바람직하게는 20μm 이상이며, 또한 예를 들면, 2000μm 이하, 바람직하게는 1800μm 이하이다.
배선(8)의 극간(피치간, 도 2에서 나타내는 X의 길이)은, 예를 들면, 10μm 이상, 바람직하게는 20μm 이상이며, 또한 예를 들면, 3mm 이하, 바람직하게는 2mm 이하이다.
배선(8)의 두께(높이)는, 예를 들면, 5μm 이상, 바람직하게는 8μm 이상이며, 또한 예를 들면, 100μm 이하, 바람직하게는 80μm 이하이다.
접착층(5)은 코일 기판(4)의 상측에 설치되어 있다. 구체적으로는, 접착층(5)은 코일 패턴(7)의 측면을 피복하고, 베이스 기판(6)의 상면 및 자성 필름(10)의 하면에 접촉하도록, 베이스 기판(6) 및 자성 필름(10) 사이에 배치되어 있다.
접착층(5)은 접착제 조성물로부터 필름 형상으로 형성되어 있다.
접착제 조성물로서는, 공지 또는 시판 중인 접착제를 들 수 있다.
또한, 상기한 제 1 자성 조성물과 마찬가지의 수지 및 첨가제를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 수지 및 필요에 따라서 첨가되는 첨가제를 함유하는 접착제 조성물을 들 수 있다. 바람직하게는 에폭시 수지, 페놀 수지 및 아크릴 수지로 이루어지는 수지와, 열경화 촉매를 함유하는 접착제 조성물을 들 수 있다.
접착층(5)의 두께는, 배선(8)의 두께와 대략 동일하고, 예를 들면, 5μm 이상, 바람직하게는 8μm 이상이며, 또한 예를 들면, 100μm 이하, 바람직하게는 80μm 이하이다.
자성 필름(10)은 제1층(1)이 코일 패턴(7)의 상면 및 접착층(5)의 상면과 접촉하도록, 코일 패턴(7)의 상면 및 접착층(5)의 상면에 배치되어 있다.
코일 모듈(11)은, 예를 들면, 코일 기판(4), 반경화 접착층 및 자성 필름(10)을 적층하고, 열프레스하는 것에 의해 얻어진다.
반경화 접착층은 접착제 조성물을 용매에 용해 또는 분산시켜 접착제 조성물 용액을 조제하고, 계속해서 접착제 조성물 용액을 박리 기재의 표면에 도포하고, 건조시키는 것에 의해 얻어진다. 접착제 조성물의 원료 이외에는 반경화 제1층과 마찬가지의 조건에서 반경화 접착층을 준비할 수 있다.
또한, 열프레스의 조건도 자성 필름(10)의 제조 방법과 마찬가지의 조건에서 실시할 수 있다.
한편, 도 2의 코일 모듈(11)에서는, 코일 패턴(7)의 상면이 제1층(1)의 하면과 직접 접촉하고 있지만, 예를 들면, 도시하지 않지만, 코일 패턴(7)의 상면이 제1층(1)의 하면과 직접 접촉하고 있지 않아도 된다. 즉, 접착층(5)은 그 두께가 코일 패턴(7)의 두께보다 두꺼워지도록 형성되어 있고, 접착층(5)의 상면 전체면에 제1층(1)이 배치되어 있어도 된다.
또한, 도 2의 코일 모듈(11)에서는, 접착층(5)을 개재해서 코일 기판(4)의 상측에 자성 필름(10)을 배치하고 있지만, 예를 들면, 도시하지 않지만, 접착층(5)을 개재하지 않고서 코일 기판(4)의 상측에 자성 필름(10)을 배치할 수도 있다. 상세하게는, 코일 모듈(11)은 코일 기판(4)과 그의 상면에 배치되는 자성 필름(10)으로 이루어진다. 이 실시형태에서는, 코일 패턴(7)은 코일 패턴(7)의 상면 및 측면이 제1층(1)에 피복되도록, 제1층에 매몰되어 있다. 이 실시형태는, 예를 들면, 코일 기판(4)에 반경화 제1층 및 반경화 제2층을 직접 적층하고, 열프레스하는 것에 의해 얻어진다.
또한, 도 2의 코일 모듈(11)에서는, 코일 기판(4)의 코일 패턴(7)측에 자성 필름(10)을 배치하고 있지만, 예를 들면, 도시하지 않지만, 코일 기판(4)의 코일 패턴(7)측과 반대측 면에 자성 필름(10)을 배치할 수도 있다.
또한, 도 2의 코일 모듈(11)에서는, 베이스 기판(6)의 상면에만 코일 패턴(7)이 형성되어 있지만, 예를 들면, 베이스 기판(6)의 상면 및 하면에 코일 패턴(7)을 형성시킬 수도 있다.
그리고, 이 자성 필름(10) 및 이것을 구비하는 코일 모듈(11)에 의하면, 10MHz에서의 복소 투자율 실부가 50 이상이고 복소 투자율 허부가 30 미만인 제1층(1)과, 제1층(1) 상에 설치되며, 10MHz에서의 복소 투자율 실부가 50 이상이고 복소 투자율 허부가 30 이상인 제2층(2)을 구비하고 있다. 이 때문에, 자기 실드성 및 통신 특성이 우수하다. 특히 13.56MHz 또는 6.78MHz의 주파수대의 고주파수를 이용한 무선 통신 또는 무선 전력 전송에 있어서는, 코일 모듈(11)의 통신 특성을 양호하게 유지하면서, 코일 모듈(11)의 주위에 있는 금속 부재에 대한 간섭을 저감할 수 있다.
또한, 자성 필름(10)에서는, 제1층(1)이 연자성 입자 및 수지를 함유하고, 제2층(2)이 연자성 입자 및 수지를 함유한다. 이 때문에, 자성 필름(10)은 가요성을 구비하기 때문에, 페라이트 시트 등에 대해서, 내충격성, 내크랙성, 핸들링성이 우수하다. 또한, 자성 필름(10)에서는, 얇은 막 두께로 상기 특성이 우수하기 때문에, 코일 모듈(11)의 박형화가 가능하다.
그리고, 이 자성 필름(10)을 구비하는 코일 모듈(11)은 13.56MHz 또는 6.78MHz의 주파수대를 이용하는 무선 통신 또는 무선 전력 전송용의 코일 모듈에 이용할 수 있고, 바람직하게는 NFC(근거리 무선 통신)의 수신용 코일 모듈로서 적합하게 이용할 수 있다. 이와 같은 코일 모듈을 구비하는 제품으로서는, 구체적으로는, 무선 통신 용도로서, 예를 들면, 비접촉형 IC 카드, 스마트폰 등을 들 수 있고, 무선 전력 전송 용도로서, 예를 들면, 무선 전화, 전기 면도기, 전동 칫솔 등을 들 수 있다.
한편, 상기 실시형태에서는, 제1층(1)은 연자성 입자 및 수지를 함유하는 제 1 자성 조성물로 형성되어 있지만, 예를 들면, 도시하지 않지만, 제1층(1)은 연자성 산화물의 소결체로 이루어지는 층이어도 된다.
이와 같은 연자성 산화물의 소결체로 이루어지는 층은, 예를 들면, 연자성을 나타내는 금속 산화물(예를 들면, Fe를 함유하는 금속 산화물)을 소결하여 얻어지는 층이고, 바람직하게는 페라이트 시트 등을 들 수 있다. 이 실시형태에 의하면, 제1층(1)의 연자성 실부를 한층 더 크게 할 수 있기 때문에, 자기 실드성이 우수하다.
또한, 상기 형태에서는, 제1층(1) 및 제2층(2)은 완전 경화 상태이지만, 제1층(1) 및/또는 제2층(2)은 반경화 상태여도 된다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 나타내어, 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 전혀 실시예 및 비교예로 한정되지 않는다. 이하의 기재에 있어서 이용되는 배합 비율(함유 비율), 물성값, 파라미터 등의 구체적 수치는, 상기의 「발명을 실시하기 위한 구체적인 내용」에 있어서 기재되어 있는, 그들에 대응하는 배합 비율(함유 비율), 물성값, 파라미터 등 해당 기재의 상한값(「이하」, 「미만」으로서 정의되어 있는 수치) 또는 하한값(「이상」, 「초과」로서 정의되어 있는 수치)으로 대체할 수 있다.
실시예 1
(제1층의 준비)
자성 조성물에 있어서, 연자성 입자의 체적 비율이 60.0체적%가 되도록, 고형분 환산으로, 저 μ''용 연자성 입자 A(자화 용이 방향의 보자력: 3.9(Oe)) 90.3질량부, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 2.5질량부, 페놀 바이페닐렌 수지 2.6질량부, 아크릴 수지 4.2질량부, 열경화 촉매 0.1질량부, 분산제 0.1질량부, 및 리올로지 컨트롤제 0.2질량부를 혼합하는 것에 의해, 제 1 자성 조성물을 얻었다.
이 제 1 자성 조성물을 메틸 에틸 케톤에 용해시키는 것에 의해, 고형분 농도 41질량%의 제 1 자성 조성물 용액을 조제했다.
이 제 1 자성 조성물 용액을, 세퍼레이터(실리콘 이형 처리한 PET 필름) 상에 도포하고, 그 후, 110℃에서 2분간 건조시켰다. 이에 의해, 반경화 상태의 제1층(두께 20μm)을 제작했다.
(제2층의 준비)
저 μ''용 연자성 입자 A 대신에 고 μ''용 연자성 입자를 이용한 것 이외에는, 제1층과 마찬가지로 해서, 반경화 상태의 제2층(두께 20μm)을 제작했다.
(자성 필름의 제조)
반경화 상태의 제1층을 5층 준비하고, 반경화 상태의 제2층을 1층 준비하여, 이들을 제2층이 최상면이 되도록 적층했다. 적층체를 175℃, 30분, 20MPa의 조건에서 열프레스하는 것에 의해, 각 층을 완전 경화했다. 이에 의해, 제1층(두께 100μm) 및 제2층(20μm)을 구비하는 자성 필름을 제조했다(도 1 참조).
실시예 2
제1층에 있어서, 저 μ''용 연자성 입자 A(자화 용이 방향의 보자력: 3.9(Oe)) 대신에 저 μ''용 연자성 입자 B(자화 용이 방향의 보자력이 2.9(Oe))를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서, 실시예 2의 자성 필름을 제조했다.
실시예 3
제1층으로서 페라이트 시트(두께 100μm)를 준비하고, 이 페라이트 시트에, 실시예 1에서 준비한 반경화 상태의 제2층을 적층하고, 실시예 1의 조건에서 열프레스했다. 이에 의해, 실시예 3의 자성 필름을 제조했다.
실시예 4
제1층의 두께를 50μm로 하고, 또한 제2층의 두께를 70μm로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서, 실시예 4의 자성 필름을 제조했다.
비교예 1
반경화 상태의 제2층을 이용하지 않고서, 반경화 상태의 제1층만을 6매 적층하여 열프레스했다. 이에 의해, 제1층(두께 120μm)만을 구비하는 자성체를 비교예 1의 자성 필름으로 했다.
비교예 2
제1층으로서 페라이트 시트(두께 120μm)를 준비하고, 이 시트만을 비교예 2의 자성 필름으로 했다.
비교예 3
반경화 상태의 제1층을 이용하지 않고서, 반경화 상태의 제2층만을 6매 적층하여 열프레스했다. 이에 의해, 제2층(두께 120μm)만을 구비하는 자성체를 비교예 3의 자성 필름으로 했다.
비교예 4
(제1층의 준비)
자성 조성물에 있어서, 연자성 입자의 체적 비율이 30.0체적%가 되도록, 고형분 환산으로, 저 μ''용 연자성 입자 A(자화 용이 방향의 보자력: 3.9(Oe)) 72.6질량부, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 7.3질량부, 페놀 바이페닐렌 수지 7.4질량부, 아크릴 수지 12.3질량부, 열경화 촉매 0.3질량부, 및 분산제 0.1질량부를 혼합하는 것에 의해, 제 1 자성 조성물을 얻었다.
이 제 1 자성 조성물을 메틸 에틸 케톤에 용해시키는 것에 의해, 고형분 농도 37질량%의 제 1 자성 조성물 용액을 조제했다.
이 제 1 자성 조성물 용액을 세퍼레이터(실리콘 이형 처리한 PET 필름) 상에 도포하고, 그 후, 110℃에서 2분간 건조시켰다. 이에 의해, 반경화 상태의 제1층(두께 20μm)을 제작했다.
(제2층의 준비)
실시예 1의 제2층과 마찬가지의 방법으로 반경화 상태의 제2층을 준비했다.
(자성 필름의 제조)
반경화 상태의 제1층을 5층 준비했다. 한편, 반경화 상태의 제2층을 175℃, 30분, 20MPa의 조건에서 열프레스하는 것에 의해, 경화된 제2층(20μm)을 얻었다.
이어서, 이 경화된 제2층에 반경화 상태의 제1층을 5층 적층하고, 이 적층체를 175℃, 30분, 1MPa의 조건에서 열프레스했다. 이에 의해, 제1층(두께 100μm) 및 제2층(20μm)을 구비하는 비교예 4의 자성 필름을 제조했다.
비교예 5
(제1층의 준비)
실시예 1의 제1층과 마찬가지의 방법으로 반경화 상태의 제1층을 준비했다.
(제2층의 준비)
비교예 4의 제1층과 마찬가지의 방법으로 반경화 상태의 제2층을 준비했다.
(자성 필름의 제조)
반경화 상태의 제1층을 5층 준비하고, 175℃, 30분, 20MPa의 조건에서 열프레스하는 것에 의해, 경화된 제1층(100μm)을 얻었다.
이어서, 이 경화된 제1층에 반경화 상태의 제2층을 1층 적층하고, 이 적층체를 175℃, 30분, 1MPa의 조건에서 열프레스했다. 이에 의해, 제1층(두께 100μm) 및 제2층(20μm)을 구비하는 비교예 5의 자성 필름을 제조했다.
<복소 투자율 실부 및 복소 투자율 허부의 측정>
각 실시예 및 각 비교예의 제1층 및 제2층의 각각에 대하여, 임피던스 애널라이저(Agilent사제, 「4294A」)를 이용하여, 1턴법(주파수 10MHz)에 의해 복소 투자율 실부 μ' 및 복소 투자율 허부 μ''를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<코일 모듈의 제조>
사각 형상의 루프 코일이 베이스 기판(폴리이미드제, 두께 20μm)의 상면에 형성된 코일 기판을 준비했다. 루프 코일의 배선의 폭은 1000μm, 배선의 높이는 20μm, 배선간의 간격 X(피치)는 500μm였다.
접착제 조성물로서, 비스페놀 A형 에폭시 수지 18.7질량부, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 6.9질량부, 페놀 바이페닐렌 수지 28.2질량부, 아크릴 수지 45.2질량부 및 열경화 촉매 1.0질량부를 혼합 및 건조하여, 반경화 접착층을 제작했다.
코일 기판과 제1층이 대향하도록, 코일 기판에, 반경화 접착층을 개재해서, 각 실시예 및 각 비교예의 자성 필름을 배치하고, 계속해서 175℃, 30분, 0.5MPa의 조건에서 열프레스하여, 반경화 접착층을 완전 경화했다. 이에 의해, 코일 기판, 접착층 및 자성 필름을 순서대로 구비하는 코일 모듈을 제조했다(도 2 참조).
<자기 실드성의 평가>
각 코일 모듈(11)을 재치대(12)의 상면에, 자성 필름(10)이 상측이 되도록 해서 배치하고, 계속해서 재치대(12)의 상면으로부터 높이 5mm의 위치에서, 자계 프로브(13)를, 코일 모듈(11)을 가로지르도록 수평 방향으로 이동시켰다(도 3 참조). 한편, 자계 프로브(13)로서, NEC엔지니어링사제의 MP-10L을 이용하고, 코일에 대한 인가 전류는 40mA, 13.56MHz로 했다. 이때의 자계 강도를 자계 프로브에 의해 측정했다.
또한, 기준이 되는 코일 모듈로서, 접착층 및 자성 필름을 구비하지 않은 코일 기판을 이용하고, 이 기준이 되는 코일 모듈에 대해서도, 상기와 마찬가지로 해서, 자계 강도를 측정했다.
각 코일 모듈에 대하여, 기준이 되는 코일 모듈의 자계 강도보다도 3.5dBuA/m 이상의 자계 강도가 저하된 경우를 ◎로 평가하고, 2.5dBuA/m 이상 3.5dBuA/m 미만의 자계 강도가 저하된 경우를 ○로 평가하고, 2.5dBuA/m 미만의 자계 강도가 저하된 경우를 ×로 평가했다.
(통신 특성의 평가: 자계 방사 강도 평가)
각 코일 모듈(11)을 1mm 두께의 알루미늄판(14)의 상면에, 코일 기판(4)이 상측이 되도록 해서 배치하고, 계속해서 코일 기판(4)의 상면으로부터 높이 4cm의 위치에서, 자계 프로브(13)를, 코일 모듈(11)을 가로지르도록 수평 방향으로 이동시켰다(도 4 참조). 한편, 자계 프로브(13)로서, NEC엔지니어링사제의 MP-10L을 이용하고, 코일에 대한 인가 전류는 40mA, 13.56MHz로 했다. 이때의 자계 강도를 자계 프로브에 의해 측정했다.
각 코일 모듈에 대하여, 비교예 3의 코일 모듈의 자계 방사 강도보다도 자계 방사 강도가 10dBuA/m 이상 높은 경우를 ◎로 평가했다. 비교예 3의 코일 모듈의 자계 방사 강도보다도 자계 방사 강도가 1dBuA/m 이상 10dBuA/m 미만의 범위로 높은 경우를 ○로 평가했다. 비교예 3의 코일 모듈의 자계 방사 강도와 자계 방사 강도가 동등 이하인 경우를 ×로 평가했다.
Figure 112018084875331-pct00001
표에 있어서의 각 성분 중의 수치는 고형분을 나타낸다. 또한, 예고가 없는 한, 표에 있어서의 각 성분 중의 수치는 질량부를 나타낸다. 각 실시예 및 표 중의 각 성분에 대해서는, 이하에 그 상세를 기재한다.
·저 μ''용 연자성 입자 A: Fe-Si-Al계 합금, 편평상, 평균 입자경 40μm, 평균 두께 1μm, 자화 용이 방향의 보자력: 3.9(Oe),
·저 μ''용 연자성 입자 B: Fe-Si-Al계 합금, 편평상, 평균 입자경 40μm, 평균 두께 1μm, 자화 용이 방향의 보자력: 2.9(Oe),
·고 μ''용 연자성 입자: Fe-Si-Al계 합금, 편평상, 평균 입자경 43μm, 평균 두께 1μm, 자화 용이 방향의 보자력: 1.5(Oe)
·페라이트 시트: (Fe, Ni, Cu, Zn)의 산화물의 소결체, 두께 100μm와 120μm의 각각을 준비.
·크레졸 노볼락형 에폭시 수지: 에폭시 당량 199g/eq. 상품명 「KI-3000-4」, 도토화성사제
·페놀 바이페닐렌 수지: 수산기 당량 203g/eq., 상품명 「MEH-7851SS」, 메이와화성사제
·아크릴 수지: 카복시기 및 하이드록시기 변성의 아크릴산 에틸-아크릴산 뷰틸-아크릴로나이트릴 공중합체, 중량 평균 분자량 900,000, 상품명 「테이산레진 SG-70L」(수지 함유 비율 12.5질량%), 나가세켐텍스사제
·열경화 촉매: 2-페닐-1H-이미다졸-4,5-다이메탄올, 상품명 「큐어졸 2PHZ-PW」, 시코쿠화성사제
·분산제: 폴리에터 인산 에스터, 산가 17, 상품명 「HIPLAAD ED152」, 구스모토화성사제
·리올로지 컨트롤제: 유레아 변성 중극성 폴리아마이드, 상품명 「BYK430」(고형분 30질량%), 빅케미재팬사제
한편, 상기 발명은 본 발명의 예시의 실시형태로서 제공했지만, 이는 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 당해 기술 분야의 당업자에 의해 분명한 본 발명의 변형예는 후기 청구범위에 포함된다.
본 발명의 자성 필름 및 코일 모듈은 각종 공업 제품에 적용할 수 있고, 예를 들면, 무선 통신 또는 무선 전력 전송용의 코일 모듈 등에 적합하게 이용할 수 있다.
1: 제1층
2: 제2층
4: 코일 기판
6: 베이스 기판
7: 코일 패턴
10: 자성 필름
11: 코일 모듈

Claims (8)

10MHz에서의 복소 투자율 실부가 50 이상 1000 이하이고 복소 투자율 허부가 0.01 이상 30 미만인 제1층과,
상기 제1층 상에 설치되며, 10MHz에서의 복소 투자율 실부가 50 이상 1500 이하이고 복소 투자율 허부가 30 이상 200 이하인 제2층
을 구비하고,
상기 제2층의 복소 투자율 실부가 상기 제1층의 복소 투자율 실부보다도 큰 것을 특징으로 하는 자성 필름.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제2층의 두께가 상기 제1층의 두께보다도 얇은 것을 특징으로 하는 자성 필름.
제 3 항에 있어서,
상기 제1층의 두께에 대한 상기 제2층의 두께의 비가 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 자성 필름.
제 1 항에 있어서,
상기 제1층이 연자성 입자 및 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 자성 필름.
제 1 항에 있어서,
상기 제1층이 연자성 산화물의 소결체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자성 필름.
제 1 항에 있어서,
상기 제2층이 연자성 입자와 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 자성 필름.
13.56MHz 또는 6.78MHz의 주파수대를 이용하는 무선 통신 또는 무선 전력 전송용의 코일 모듈로서,
기판, 및 상기 기판의 두께 방향 일방측에 설치되는 코일 패턴을 구비하는 코일 기판과,
상기 코일 모듈의 두께 방향 일방측에, 상기 제1층과 상기 코일 패턴이 대향하도록 설치되는 제 1 항에 기재된 자성 필름
을 구비하는 것을 특징으로 하는 코일 모듈.
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