(57)【要約】【課題】アンテナコイルなどの薄型のコイルを効率よく製造でき、しかも巻き数の異なるコイルを製造する場合にも容易に対応できるようにする。【解決手段】長尺シート状の可撓性ベース１の一方の面上に、導電材からなる薄膜２を形成する工程と、導電材からなる薄膜２が形成された可撓性ベース１をロール状に巻くことによって、コイル原反４を作製する工程と、導電材からなる薄膜２が形成された可撓性ベース１をコイル原反４から繰り出してコア５の外周に巻き替えることによって、巻回体６を作製する工程と、巻回体６を、コア５の長手方向に直交する方向に切断することによって、コイル中間体７を切り出す工程と、巻回体６から切り出されたコイル中間体７の切断面７ａを研磨する工程と、コイル中間体７内の導電材からなる巻線部７ｂの両端部にリード線８を取り付ける工程とを順次実施することによってコイル９を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺シート状の可撓性ベースの一方の面上に、導電材からなる薄膜を形成する工程と、
前記導電材からなる薄膜が形成された前記可撓性ベースをロール状に巻くことによって、コイル原反を作製する工程と、
前記導電材からなる薄膜が形成された前記可撓性ベースを前記コイル原反から繰り出してコアの外周に巻き替えることによって、巻回体を作製する工程と、
前記巻回体を、前記コアの長手方向に直交する方向に切断することによって、コイル中間体を切り出す工程と、
前記巻回体から切り出された前記コイル中間体の切断面を研磨する工程と、
前記コイル中間体内の前記導電材からなる巻線部の両端部にリード線を取り付ける工程と
を含むコイルの製造方法。
【請求項２】
前記巻回体を作製する工程では、前記コイル原反から繰り出した、前記導電材からなる薄膜が形成された前記可撓性ベースを、前記コアの外周に、製造するコイルに必要な巻き数だけ巻き替える、請求項１に記載のコイルの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコイルの製造方法の各工程と、
前記導電材の両端部に前記リード線が取り付けられた前記コイルを覆うようにシート状のベース材を配置する工程と
を含む、コイル装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナコイル等のコイルおよびコイル装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば非接触ＩＣカードなどのＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）装置には、無線通信を行うための薄型のアンテナコイルが内蔵されている。アンテナコイルとしては、銅線などを何重にも巻き付けることにより形成される巻き付け型のアンテナコイルも存在するが、特許文献１で採用されているように、絶縁基板（ベースフィルム基板）上にアルミニウム箔や銅箔などの金属箔を形成した後にエッチングによりパターニングすることや、絶縁基板上にスパッタリングまたは銀ペーストなどの導電ペーストの塗布を行うことによって形成されるフィルム型のアンテナコイルが主流になっている（特許文献１の段落［０００３］参照）。
【０００３】
また、特許文献２には、絶縁性フィルム上に導電性薄膜を形成した後に渦巻状に巻回することによって渦巻状薄膜共振コイルを作製する方法が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、電気絶縁被膜を形成した導電性薄膜を巻いて固めることによって棒状の導電性薄膜の巻回体を作製し、この巻回体を輪切りにすることによってコイルを形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５６４５７号公報
【特許文献２】特開平４−３６４００３号公報
【特許文献３】実開平６−１７２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の方法では、ＲＦＩＤ装置に内蔵させるのに適した薄型のアンテナコイルを製造することが可能である。しかし、エッチング、スパッタリング、導電ペーストの塗布などを含む方法を用いてアンテナコイルを１つずつ形成しなければならず、複数のアンテナコイルを一括して製造することができないため、製造効率が悪く大量生産には適していない。
【０００７】
特許文献２に記載の方法は、各図面の記載からも明らかなようにかなり大型のコイルが製造されるため、ＲＦＩＤ装置に内蔵されるアンテナコイル等の薄型のコイルを製造するには適していない。
【０００８】
特許文献３に記載の方法によると、巻回体を切断する幅を小さくすることによって比較的薄型のコイルを製造することが可能であり、同一のコイルの大量生産に適している。ただし、巻き数（ターン数）の異なるコイルを製造する場合には、導電性薄膜上に電気絶縁被膜を形成するところからやり直さなければならず、製造効率が悪い。
【０００９】
そこで本発明の目的は、アンテナコイルなどの薄型のコイルを効率よく製造でき、しかも巻き数の異なるコイルを製造する場合にも容易に対応できるコイルの製造方法と、そのようなコイルを含むコイル装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のコイルの製造方法は、長尺シート状の可撓性ベースの一方の面上に、導電材からなる薄膜を形成する工程と、導電材からなる薄膜が形成された可撓性ベースをロール状に巻くことによって、コイル原反を作製する工程と、導電材からなる薄膜が形成された可撓性ベースをコイル原反から繰り出してコアの外周に巻き替えることによって、巻回体を作製する工程と、巻回体を、コアの長手方向に直交する方向に切断することによって、コイル中間体を切り出す工程と、巻回体から切り出されたコイル中間体の切断面を研磨する工程と、コイル中間体内の導電材からなる巻線部の両端部にリード線を取り付ける工程とを含む。なお、巻回体を作製する工程では、コイル原反から繰り出した、導電材からなる薄膜が形成された可撓性ベースを、コアの外周に、製造するコイルに必要な巻き数だけ巻き替える。
【００１１】
可撓性ベースに導電材からなる薄膜を形成する工程と、コイル原反を作製する工程は同時に行ってもよい。
【００１２】
本発明のコイル装置の製造方法は、前記したコイルの製造方法の各工程と、導電材の両端部にリード線が取り付けられたコイルを覆うようにシート状のベース材を配置する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、コイルおよびコイル装置を効率よく製造することができる。特に、予めコイル原反を作製しておくことによって、巻き数の異なるコイルおよびコイル装置を製造する場合にも、煩雑な作業は繰り返して行う必要がなく、比較的容易な作業のみの繰り返しによって効率よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によるコイルおよびコイル装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】導電材からなる薄膜が形成された可撓性ベースを示す斜視図である。
【図３】薄膜が形成された可撓性ベースを巻いて作製されたコイル原反を示す斜視図である。
【図４】コイル原反から、薄膜が形成された可撓性ベースを巻き替えて作製された巻回体を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は巻回体を切断して作製されたコイル中間体を示す平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図６】図５に示すコイル中間体にリード線を取り付けることにより形成されたコイルを示す平面図である。
【図７】他の例のコイル中間体にリード線を取り付けることにより形成されたコイルを示す平面図である。
【図８】図７に示すコイルをシート状のベース材で覆うことにより形成されたコイル装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図１に示すフローチャートに沿って説明する。本実施形態では、例えばＲＦＩＤ装置に用いられるアンテナコイルなどの薄型のコイルを製造する。
【００１６】
本実施形態では、まずステップＳ１として、図２に示すように、絶縁性の合成樹脂フィルム等からなる長尺シート状の可撓性ベース１の一方の面上に、導電材からなる薄膜２を形成する。この薄膜２の形成は、銀などの金属からなる導電ペーストを可撓性ベース１上に塗布することや、公知の真空成膜法（例えば、金属の蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなど）を実施することによって行われる。一例としては、幅１ｍ×長さ１００００ｍの非常に大きな可撓性ベース１の上に、全面にわたって導電材からなる薄膜２を形成する。薄膜２の厚さは、熱伝導性の観点から１０μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましいが、それに限定されるわけではなく、その他の特性や製造すべきコイルの巻き数等を考慮して適宜に決められる。薄膜２を構成する導電材としては、金属や導電性金属酸化物など様々な公知の導電性材料を用いることができる。
【００１７】
薄膜２を蒸着によって形成する場合には、電子線、ヒータ、誘導加熱などを用いて原材料である金属を加熱するのが一般的である。原材料の金属は、コイルの特性とのバランスから、銅、アルミニウム、銀、金などが好ましく、中でもコストの点から銅やアルミニウムが特に好ましい。また、鉄などの磁性金属は、耐腐食性が十分な保護コーティングを施せば使用可能である。一方、薄膜２を塗布によって形成する場合には、金属粉末やカーボン等の導電性粒子と、公知のバインダ、分散剤、その他の添加剤等を用いて、混連、希釈、分散等の方法により塗料を作成し、それをエクストルージョン型ノズル等を用いた公知の方法で可撓性ベース１上に塗布することができる。
【００１８】
こうして作製された、薄膜２が形成された可撓性ベース１を、ステップＳ２において、図３に示すように、コイル原反作製用の治具である原反用コア３の周りにロール状に巻くことによって、コイル原反４を作製する。一例としては、原反用コア３は、可撓性ベース１の幅と同じ１ｍの長さを有する円柱状であって、その直径は２５０ｍｍである。
【００１９】
なお、以上の説明では、可撓性ベース１上の薄膜２の形成するステップＳ１と、薄膜２が形成された可撓性ベース１を巻いてコイル原反４を作製するステップＳ２とを、独立したステップとして説明したが、実際には、薄膜２を可撓性ベース１上に形成しながら、可撓性ベース１の薄膜２が形成された部分を原反用コア３の周りに順次巻き付けていくようにして、ステップＳ１とステップＳ２とを同時に行うことができる。
【００２０】
以上のようにしてコイル原反４を作製したら、個々のコイルの作製に移行する。ステップＳ３として、コイル原反４から、薄膜２が形成された可撓性ベース１を必要な量だけ繰り出し、図４に示すように、製造すべきコイル９（図６，７参照）に必要な巻き数（ターン数）だけ、コア５の外周に巻き替える。こうして、コア５の外周に所望の巻き数だけ薄膜２および可撓性ベース１が巻かれた巻回体６を作製する。なお、コア５は、一例としては、高さ３０ｍｍ×幅５０ｍｍ×長さ１ｍの中空の角筒状であり、その周囲に、薄膜２が形成された可撓性ベース１が２０回巻かれる。こうして、薄膜２が形成された可撓性ベース１が繰り出されて巻き替えられ、切断された後の残りのコイル原反４は、将来、巻き数の異なるコイル９を製造する時のために保管しておく。
【００２１】
ステップＳ４において、巻回体６を、コア５の長手方向に直交する方向に、例えば図４に示す切断線Ａ−Ａに沿って切断（輪切り）して、図５（ａ），（ｂ）に示すように、薄い（例えば厚さ０．４ｍｍの）コイル中間体７（中間製品）を切り出す。通常、この切断は、厚さが０．１ｍｍ程度の刃を有するスライサー（図示せず）を用いて行う。その場合、巻回体６を一度に切断することも可能であるが、厚さの薄い巻線部７ｂはより薄い刃を使って切断し、厚さの厚いコア５は通常の厚い刃を使って切断するようにしてもよい。また、カッター状の刃を切り込むことによって巻回体６の切断を行ってもよいが、その場合にはエッジ（刃先）の管理が難しい。従って、厚さが０．０７ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度の丸刃を回転させて巻回体６を切断するのが好ましい。ただし、これらの方法に限定されるものではなく、レーザーによる切断や真空中でのエッチングによる切断なども実施可能である。巻回体６の切断方法は、最終的なコイル９およびコイル装置１２（図６〜８参照）の用途に応じて適宜に使い分ければよい。なお、コイル中間体７を切り出す厚さは、次のステップＳ５における研磨によって実現される最終的なコイル９の厚さにできるだけ近づけることが好ましい。
【００２２】
次に、ステップＳ５として、図５（ａ），（ｂ）に示すコイル中間体７の切断面７ａ（図５（ｂ）における上面）を研磨（ラッピング）して、所望の厚さ（例えば０．２ｍｍ）にし、端面７ｂを平滑にするとともに、切断時のごみ（コンタミネーション）等を除去する。研磨方法としては、定盤を使った機械ラップ、スラリーを製品と定盤の間に導入して行うスラリーラップ、研磨用のシートを使ったシートラップ、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）法、真空中で行うドライエッチングなど様々な方法が実施可能である。このうち、ＣＭＰ法は、研磨後の表面が非常に平滑な鏡面状になるので好ましい。ただし、ここに例示した方法に限定されず、その都度の条件に従って研磨方法を決定すればよい。なお、仮に、研磨後に巻線部７ｂ同士が接触する状態になると、コイル中間体７の特性が劣化する。そこで、光学顕微鏡で観察することによって検査を行い、巻線部７ｂ同士が接触して短絡している場合には、接触部分をやすり等で削ることによって巻線部７ｂ同士の接触をなくせばよい。
【００２３】
次に、図６に示すように、ステップＳ６として、コイル中間体７内の、可撓性ベース１上に形成された導電材（薄膜２）からなる巻線部７ｂの両端部にそれぞれリード線８を取り付ける。こうしてコイル９が完成する。なお、リード線８は、導電ペーストなどを用いて巻線部７ｂの両端部に接続される。また、リード線８は、銅線などからなり、巻線部７ｂの両端部との接続部以外の部分では巻線部７ｂに接触しても短絡しないように、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、アラミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、エナメルなどの絶縁物で被覆されていることが好ましい。
【００２４】
図７には、図６とは異なる他の例のコイル９を示している。図７に示すコイル９では、巻線部７ｂの両端部に取り付けられたリード線８が、コア５の内側の中空部（空芯部）５ａ内に突出している。
【００２５】
さらに、図８には、図７に示すコイル９を含むコイル装置１２からなる、ＲＦＩＤ装置の１種であるＩＣカードを作製した例を示している。この例では、前記したコイル９のコア５の中空部５ａ内に集積回路（ＩＣ）１１を配置して、このＩＣ１１を、巻線部７ｂに取り付けられたリード線８に接続する。そして、コイル９およびＩＣ１１を覆うように、合成樹脂や紙などからなるシート状のカード用ベース材１０を配置する（ステップＳ７）。具体的には、コイル９およびＩＣ１１を、カード用ベース材１０に貼り付ける、またはカード用ベース材１０で被覆（コーティング）する。こうして、ＩＣカードを構成するコイル装置１２を作製する。
【００２６】
なお、同一巻き数のコイル９を複数製造する場合には、図４に示す巻回体６を所望の厚さごとに切断し（ステップＳ４）、その後に切断面７ａの研磨（ステップＳ５）およびリード線８の取り付け（ステップＳ６）を行うことによって、図６〜８に示すのと同様なコイル９を多数製造することができる。こうして製造する複数のコイル９およびそれを含むコイル装置１２は、巻き数は同じであるが、厚さは変えることができる。
【００２７】
一方、巻き数の異なるコイル９を製造する場合には、図３に示すコイル原反４から、新たに製造すべきコイル９の巻き数だけ、薄膜２が形成された可撓性ベース１をコア５の外周に巻き替え、その後、巻回体６の切断（ステップＳ４）、切断面７ａの研磨（ステップＳ５）、およびリード線８の取り付け（ステップＳ６）を行えばよい。本発明によると、予めコイル原反４を作製しているため、巻き数の異なるコイル９を製造するたびに、その都度、導電材からなる薄膜２の形成からやり直す必要がない。言い換えると、汎用的に用いることができるコイル原反４を予め用意しておくことによって、様々な巻き数のコイル９およびそれを含むコイル装置１２を容易かつ迅速に製造できる。特に、巻回体６を作製するステップＳ３（巻き替え作業）以降の工程は、全て比較的単純な機械的な作業である。本発明では、真空成膜法や導電ペーストの塗布などによる導電材からなる薄膜２の形成（ステップＳ１）のような比較的煩雑な作業は、何度も繰り返して行う必要がない。従って、特に、単一種類ではないコイル９およびコイル装置１２を大量に製造する場合に、実用上の効果が極めて大きい。
【００２８】
なお、アンテナコイルとして用いられるコイル９は、一般に、数回以上かつ２０回以下程度の巻き数（数ターン〜２０ターン）の場合にはＭＨｚオーダーの周波数に共振し、数百回程度の巻き数（数百ターン）の場合にはｋＨｚオーダーの周波数に共振する。従って、コイル９をどの周波数帯域で使用するかによって巻き数が決定される。本発明によると、予め作製した同一のコイル原反４を用いて、ＭＨｚオーダーの周波数帯域で用いられる巻き数が２０回以下のコイル９も、ｋＨｚオーダーの周波数帯域で用いられる巻き数が数百回のコイル９も容易に製造できる。最も煩雑である真空成膜法などによる薄膜２の形成を繰り返し行う必要がないので、作業効率が極めて良好である。
【００２９】
本発明は、前記したアンテナコイルの製造に限定されるものではなく、あらゆるコイルおよびコイル装置の製造に適用することができる。
【実施例】
【００３０】
前記した本発明の実施形態のステップＳ１〜Ｓ７を実施する具体的な実施例について説明する。
【００３１】
まず、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（東レ株式会社製）からなる可撓性ベース１の全面に、厚さ５０００オングストロームの銅からなる薄膜２を蒸着法によって成膜した（ステップＳ１）。そして、この薄膜２が形成された可撓性ベース１を原反用コア３の周りに巻き付けて、コイル原反４を作製した（ステップＳ２）。そして、コイル原反４から、薄膜２が形成された可撓性ベース１を繰り出してコア５の周りに２０回だけ巻き付けて可撓性ベース１を切断し、巻回体６を作製した（ステップＳ３）。それから、株式会社不二越製のスライサーを用いて、巻回体６を切断して厚さ０．４ｍｍのコイル中間体７（中間製品）を切り出した（ステップＳ４）。さらに、ＷＡ１０００のラッピングシート（研磨シート）を用いて、コイル中間体７が所望の厚さ（０．２ｍｍ）になるまで切断面７ａを研磨した（ステップＳ５）。この時、研磨後に銅の巻線部７ｂ（薄膜２からなる部分）が互いに接触する個所が生じないように紙やすりで部分的に研磨し、その結果、コイル中間体７の表面に巻線部７ｂ同士が接触する部分がなくなったことを、２００倍の光学顕微鏡にて確認した。その後、コイル中間体７の巻線部７ｂの両端部に、リード線８を、エポキシ樹脂を介してそれぞれ取り付けた（ステップＳ６）。巻線部７ｂとリード線８の接続を確認するために、テスターを用いて一方のリード線８から他方のリード線８までの導通状態を調べた。そして、１３．５６ＭＨｚの周波数におけるインダクタンスを測定した。
【００３２】
ここでは、塩化ビニル樹脂製の４種類のコア５、具体的には、小型の円筒型空芯コアと、小型の角筒型空芯コアと、大型の円筒型空芯コアと、大型の角筒型空芯コアとを用いて、それぞれコイル９を作製した。各コア５の寸法と、それぞれのインダクタンス測定結果を表１に示している。なお、表１には、外形および内形として、円筒型空芯コアの場合にはその直径を、角筒型空芯コアの場合にはその縦×横の長さをそれぞれ示している。
【００３３】
【表１】
2010199291.tif 000003
【符号の説明】
【００３４】
１      可撓性ベース
２      導電材からなる薄膜
３      原反用コア
４      コイル原反
５      コア
５ａ    中空部（空芯部）
６      巻回体
７      コイル中間体（中間製品）
７ａ    切断面
７ｂ    巻線部
８      リード線
９      コイル
１０    カード用ベース材
１１    集積回路（ＩＣ）
１２    コイル装置
【図１】
2010199291.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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