(57)【要約】 【課題】  導電抵抗が小さく、耐久性を有し、その上、安全性の高いコイル部品及びその製造方法を提供すること【解決手段】  絶縁性フィルム基材としてベースフィルム５上に、金属導体３、補助導体として導電性樹脂４からなる複合体コイルを形成し、その上にカバーフィルム６を形成してなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属導体からなる金属コイルの少なくとも片面に絶縁性フィルム基材を接合したコイル部品であって、前記金属導体は、銅の電導度を１００とした場合に、５０以上で、かつ、モース硬度が３．０以下の特性を有する単体あるいは合金からなる薄膜であることを特徴とするコイル部品。
【請求項２】
前記金属コイルは、厚みが７μｍ以下の薄膜、あるいは線径が５μｍ以下の細線であることを特徴とする請求項１記載のコイル部品。
【請求項３】
金属導体と、該金属導体の少なくとも片面に積層された補助導体とからなる複合体コイルの少なくとも片面に絶縁性フィルム基材を接合したコイル部品であって、前記金属導体は、銅の電導度を１００とした場合に、５０以上で、かつ、モース硬度が３．０以下の特性を有する単体あるいは合金からなる薄膜であることを特徴とするコイル部品。
【請求項４】
前記補助導体は、針状でない金属粒子を含む導電性樹脂であることを特徴とする請求項３記載のコイル部品。
【請求項５】
前記補助導体は、針状でないカーボン繊維あるいは粒子を含む導電性樹脂であることを特徴とする請求項３記載のコイル部品。
【請求項６】
前記絶縁性フィルム基材は、合成樹脂であることを特徴とする請求項１〜５記載のコイル部品。
【請求項７】
金属導体からなる金属コイルの少なくとも片面に絶縁性フィルム基材を接合したコイル部品の製造方法であって、前記金属導体として、銅の電導度を１００とした場合に、５０以上で、かつ、モース硬度が３．０以下の特性を有する単体あるいは合金からなる薄膜を形成する工程を含むことを特徴とするコイル部品の製造方法。
【請求項８】
前記金属コイルは、厚みが７μｍ以下の薄膜、あるいは線径が５μｍ以下の細線であることを特徴とする請求項７記載のコイル部品の製造方法。
【請求項９】
金属導体と、該金属導体の少なくとも片面に積層された補助導体とからなる複合体コイルの少なくとも片面に絶縁性フィルム基材を接合したコイル部品の製造方法であって、前記金属導体として、銅の電導度を１００とした場合に、５０以上で、かつ、モース硬度が３．０以下の特性を有する単体あるいは合金からなる薄膜を形成する工程を含むことを特徴とするコイル部品の製造方法。
【請求項１０】
前記補助導体は、針状でない金属粒子を含む導電性樹脂であることを特徴とする請求項９記載のコイル部品の製造方法。
【請求項１１】
前記補助導体は、針状でないカーボン繊維あるいは粒子を含む導電性樹脂であることを特徴とする請求項９記載のコイル部品の製造方法。
【請求項１２】
前記絶縁性フィルム基材は、合成樹脂であることを特徴とする請求項７〜１１記載のコイル部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタやアンテナに用いられるコイル部品及びその製造方法に関し、特に、食品安全性に優れたコイル部品及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ユビキタス社会の到来で、あらゆる物に細かな商品情報や流通経路のトレーサビリティーなどをチェックできる超小型のＩＣタグを取り付けることが普及してきている。特に、果物に貼付される場合、生産場所や日時、農薬の種類をトレーサビリティーすることができる以外に料理のレシピに関する情報が寸時に得られる利点があるものの、小型化されたために間違って飲み込んでしまうことが懸念される。また、医薬品に貼付され日々の飲用管理等に利用される場合、同じように小型化されたために間違って飲み込んでしまうことが予想される。
【０００３】
間違って飲み込んでしまった場合でも安全なように、体内を傷つけるおそれがある針状物質が露出しない構造のものや鋭角的な部分のない形状のものが要求されている。このような物理的特性以外にも、部品の構成材料が耐酸性、耐アルカリ性に優れた化学的安定性を有すること等の要求事項が多い。
【０００４】
例えば、上記の構成材料として金属を例にとると、金は、昔から酒の中に入れ豪華さをイメージさせるために箔として使われている。銀は、清涼剤の表面をコーティングする材料として使われ、また、飲料水の殺菌用に使われている。たとえ体内で塩化銀が発生したとしても不溶であるとの性質から安全性が高いといわれている。銅は、青銅を生成するために、有害物質として思われがちであるが、青銅と共に安全宣言がなされた金属である。アルミニウムにしても、アルツハイマー病の原因物質とみなされた時代もあるが、現在では、この考えも否定されている。
【０００５】
このように、食品安全性に関して、金属のみ取り上げても医学的な実証が必要となり、非常に判断が難しい。ましてや化学物質には毒性を有する物質から環境ホルモンとして疑われている物質まで食品安全性を疑われる物質が数多く存在するので選択が非常に難しくなる。例えば、食品缶詰の内部コーティングや瓶の蓋に多用されているエポキシ樹脂の合成原料であるビスフェノールＡが生殖異常や癌などを引き起こすのではないかと疑われており、代替物質の検討が行われている状況である。以上のことから、食品安全性に優れたコイル部品の先行技術は見出されていない。
【０００６】
そこで、食品安全性については記載されていないが、金を用いた公知例としては特許文献１がある。この公報には実施例として芯線として直径４０μｍの銅線の周囲に金めっき層を０．０５μｍの厚さに形成し、ポリウレタン樹脂を被覆する方法が開示されている。しかしながら、めっき厚みが薄いものの芯線が太く、体内を傷つけるおそれがあると考えられる。また、特許文献２に、コイル装置において、所定の総断面積となるように多数本の細径導線が束ねられたコイル線を用いる方法が開示されている。しかし、撚り線にすることで、弾性が増すと考えられるため、安全性が向上する方法とはいえない。
【０００７】
また、上記のような銅線やめっき等の金属以外の材料を用いたコイルの応用例として、炭素主体の導電性インクを用いる方法等がある。この例として、特許文献３に、シート材料の片面に導電性インクをプリントすることで得られるＩＣチップモジュール用の折り返しダイポールアンテナ（ループコイルアンテナ）を有する電子タグが開示されている。しかし、導電抵抗の問題があり、大きな断面積を持たせる設計が必要となる。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３００２３号公報
【特許文献２】特開２００２−２３７４１５号公報
【特許文献３】特開２００２−７９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上述べたように、銅線等の金属のみを用いてアンテナ用コイル部品を形成する技術や、炭素を主体とする材料を用いてアンテナ用コイル部品を形成する技術が多数開示されているが、導電抵抗を設計値に合わせるために、線幅を太くしたり、パターン面積を大きくしたりすることで対策が施されている。しかし、金属を使用する場合でも、銅線を太くしたり、面積を大きくしたりすれば、体内を傷つけるおそれがある。反対に、細くしたり、薄くしたりすれば、今度は折り曲げ等の耐久性、信頼性に問題が生じる。そこで、導電抵抗が小さく、耐久性が向上するコイル部品が望まれていた。さらに、間違って飲み込んでも安全性の高い材料で構成されるコイル部品が望まれていた。
【００１０】
本発明は、金属の厚みを厚くすることなしに、導電抵抗を小さくすることができ、かつ耐久性を有するコイル部品及びその製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、間違って飲み込んでも安全性の高いコイル部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した課題を解決するため、本発明は、食品用として使われる安全性の高い絶縁性フィルム基材上に、特定の電気伝導度と特定のモース硬度からなり、かつ不可避成分以外に有害物質を含まない厚みの薄い金属導体とこの上に金属導体では大きい導電抵抗を小さくすることができる補助導体としての導電性樹脂を積層した構造の複合体コイルを形成することを特徴とする。
【００１２】
また、電導度の基準を銅を１００とした場合に、５０以上の特性を有し、かつ、モース硬度が３．０以下の特性を有する金属からなる薄膜であり、かつ不可避成分以外の有害性重金属を含まない金属もしくは合金からなる薄膜であり、この薄膜金属の周囲を合成樹脂に覆われたコイル部品であることを特徴とする。また、コイル用金属導体の厚みが７μｍ以下の金属の薄膜、もしくは線径が５μｍ以下の細線であることを特徴とする。
【００１３】
コイルの導電抵抗を小さくするために、金属導体の少なくとも１面が補助導体を一様に付与された多層構造の複合体コイルであり、さらに、複合体コイルは、端子部分を除き絶縁性フィルム基材に覆われ、保護されることを特徴とする。
【００１４】
複合体コイルを形成する補助導体は、針状の粒子を含まない定形もしくは不定形の金属粒子を含む導電性樹脂、針状にカーボン粒子を含まないカーボン繊維もしくは粒子を含む導電性樹脂であることを特徴とする。また、少なくとも金属もしくは導電性樹脂に接合され絶縁性フィルム基材は、食品用として使用されても悪影響の少ない合成樹脂であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、直接もしくは補助導体を介して、絶縁性フィルム基材が積層されている平面タイプのコイル部品であることを特徴とする。また、複合体コイルの外周面を絶縁性フィルム基材で覆われている三次元タイプの構造を有するコイル部品であることを特徴とする。
【００１６】
即ち、本発明は、金属導体からなる金属コイルの少なくとも片面に絶縁性フィルム基材を接合したコイル部品であって、前記金属導体は、銅の電導度を１００とした場合に、５０以上で、かつ、モース硬度が３．０以下の特性を有する単体あるいは合金からなる薄膜であることを特徴とするコイル部品である。
【００１７】
また、本発明は、前記金属コイルは、厚みが７μｍ以下の薄膜、あるいは線径が５μｍ以下の細線であることを特徴とする上記のコイル部品である。
【００１８】
また、本発明は、金属導体と、該金属導体の少なくとも片面に積層された補助導体とからなる複合体コイルの少なくとも片面に絶縁性フィルム基材を接合したコイル部品であって、前記金属導体は、銅の電導度を１００とした場合に、５０以上で、かつ、モース硬度が３．０以下の特性を有する単体あるいは合金からなる薄膜であることを特徴とするコイル部品である。
【００１９】
また、本発明は、前記補助導体は、針状でない金属粒子を含む導電性樹脂であることを特徴とする上記のコイル部品である。
【００２０】
また、本発明は、前記補助導体は、針状でないカーボン繊維あるいは粒子を含む導電性樹脂であることを特徴とする上記のコイル部品である。
【００２１】
また、本発明は、前記絶縁性フィルム基材は、合成樹脂であることを特徴とする上記のコイル部品である。
【００２２】
また、本発明は、金属導体からなる金属コイルの少なくとも片面に絶縁性フィルム基材を接合したコイル部品の製造方法であって、前記金属導体として、銅の電導度を１００とした場合に、５０以上で、かつ、モース硬度が３．０以下の特性を有する単体あるいは合金からなる薄膜を形成する工程を含むことを特徴とするコイル部品の製造方法である。
【００２３】
また、本発明は、前記金属コイルは、厚みが７μｍ以下の薄膜、あるいは線径が５μｍ以下の細線であることを特徴とする上記のコイル部品の製造方法である。
【００２４】
また、本発明は、金属導体と、該金属導体の少なくとも片面に積層された補助導体とからなる複合体コイルの少なくとも片面に絶縁性フィルム基材を接合したコイル部品の製造方法であって、前記金属導体として、銅の電導度を１００とした場合に、５０以上で、かつ、モース硬度が３．０以下の特性を有する単体あるいは合金からなる薄膜を形成する工程を含むことを特徴とするコイル部品の製造方法である。
【００２５】
また、本発明は、前記補助導体は、針状でない金属粒子を含む導電性樹脂であることを特徴とする上記のコイル部品の製造方法である。
【００２６】
また、本発明は、前記補助導体は、針状でないカーボン繊維あるいは粒子を含む導電性樹脂であることを特徴とする上記のコイル部品の製造方法である。
【００２７】
また、本発明は、前記絶縁性フィルム基材は、合成樹脂であることを特徴とする上記のコイル部品の製造方法である。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、金属の厚みを厚くすることなしに、導電抵抗を小さくすることができ、かつ耐久性を有するコイル部品及びその製造方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、間違って飲み込んでも安全性の高いコイル部品及びその製造方法を提供することができる。
【００２９】
よって、本発明で得られたＩＣタグのアンテナやインダクタ用コイル部品は、薬等と一緒に間違って飲み込んでしまっても人体に悪影響のないコイル部品として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明のアンテナやインダクタ等のコイル部品は、次のようにして製造される。まず、ベースフィルム上に、金属コイルまたは複合体コイルを形成する。この金属コイル等を形成する金属導体を薄膜にすることで体内を傷つける危険度を低くした。さらに、この危険性を少なくする電気伝導率が高く、モース硬度の低い金属としては、電導度の基準を銅を１００とした場合に、５０以上を有し、かつモース硬度が３．０以下の特性を有するものが好ましい。表１から分かるように、金、銀、銅、アルミニウムが選択できる。さらに、この金属薄膜には、毒性が認められる重金属（重金属は、比重が４ないし５以上の金属）である、バリウム、鉛、カドミウム、砒素、水銀等の成分が不可避含有量以上には含まない金属を用いる。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
この金属導体の薄膜は、金属箔を打ち抜いたり、マスキングをした蒸着法、スパッタ法や湿式めっき法を用いて形成する。これらの方法で得られた薄膜は７μｍ以下になると、突き刺さるような強度がなくなることが確認されている。金属導体は、細線でもよいが、線径が５μｍ以下が好ましい。
【００３３】
さらに、コイルの幅が狭く薄い金属箔のみでは導電抵抗が大きく、これを小さくするために、補助導体として、上記金属の針状粒子を含まない金属粉末や針状結晶を含まないカーボン繊維や粉末を導体とし、樹脂に練りこんだ導電性樹脂を塗工して、複合体コイルを形成する。塗工する方法としては、印刷法やディスペンサーを用いて行う。ここで使用される導電性樹脂に含まれる樹脂は、食品用として使用されるプラスチック（合成樹脂）を用いてもよいし、導電性高分子としてポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンを用いることもできる。このように、導電抵抗を小さくするような補助導体と組み合わせて複合体コイルを用いるとコイル部品としての性能が十分確保できることが分かった。
【００３４】
複合体コイルの作製は、上記以外にも金属薄膜を、接着剤として導電性樹脂を用いてサンドイッチ状に形成してもよいし、金属薄膜や金属細線を心材として導電性樹脂を同心円状に被覆し使用してもよい。また、導電性樹脂の上に湿式めっきすることや、フィルムを活性化してから湿式めっきし、導電性樹脂にて被覆してもよい。
【００３５】
上記複合体コイルは、ベースフィルム上にスパイラル型、ミアンダ型、ダイポール型等の形状に形成する。また同心円状にして使う場合は、長い短冊状の巻線用のコイルとして用いることもできる。このような積層構造の導体を形成することで、コイル部品を飲み込んだ際に金属が露出しても、物理的にも、化学的にも人体に悪影響を及ぼさない構造となる。また、この構造にすることで、金属薄膜が断線したときでも導電樹脂の可撓性で断線の防止に役立つことになる。
【００３６】
さらに、この複合体コイルの接続端子以外の部分を薄膜の絶縁性フィルム基材にて覆うことで、コイル間の絶縁を確保すると同時にコイル全体を被覆、保護する構造とする。ここで、補助導体やコイルを支持するベースフィルムおよびカバーフィルム用の材料としては、毒性が疑われているビスフェノールＡから合成されるエポキシ樹脂やポリカーボネート樹脂等を使用せず、食品用として使用されるポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン−１、ブタジエン樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン（ＡＳ）樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリアクリロニトリル、フッ素樹脂、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ヒドロキシ安息香酸ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエステルカーボネート、シリコン樹脂、ポリ酢酸ビニル等の合成樹脂を使用することができる。
【００３７】
ここで、コイル部品の可撓性を保つために、フィルムの厚みは３６μｍ以下の厚みとすることが望ましい。このように金属箔と補助導体とを薄膜の食品安全性の高い絶縁性フィルム基材で覆うことで、飲み込んだ場合でも、食品用として使われる食品安全性に優れた材料に接触することになるので人体に悪影響を及ぼさない構造となる。なお、絶縁性フィルム基材は、金属コイルまたは複合体コイルの片面にのみに設けてもよい。
【００３８】
以上述べたように、コイル部品全体が薄く、かつ、しなやかな構造としたが、コイル４隅の角の部分が鋭角的では、問題が生じるので、設計の際には丸みを帯びさせる考慮が必要である。また、使用される集積化されたＩＣについては、形状が０．３ｍｍ角以下で、厚さが数十μｍであり、食品安全性に優れた樹脂で被覆することや配線に金を採用することで安全性が保たれる。
【００３９】
尚、食品用容器包装、器具に使用される合成樹脂や合成樹脂の添加剤の安全性は、包装や器具から食品中に溶け出し、人が摂取すると推定される量が、許容摂取量を越えない場合に安全性上問題がないという判断基準にもとづき評価されている。許容摂取量は通常ラットによる経口亜急性毒性試験の最大作用量の１／３００（安全係数）を基準とされている。
【実施例１】
【００４０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のアンテナ用コイル部品の説明図であり、図１（ａ）は、概略図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部の部分断面図である。図１に示すように、本発明のアンテナ用コイル部品１は、絶縁性フィルム基材としてベースフィルム５上に、金属導体３、補助導体として導電性樹脂４からなる複合体コイル９を形成し、その上にカバーフィルム６を形成してなり、端子２０以外は、絶縁性フィルム基材で覆われている。なお、ＩＣモジュールは省略して示す。
【００４１】
このような構成の本発明のアンテナを次のようにして作製した。まず、ベースフィルムとして、接着剤なしで熱圧着ができる厚みが１２μｍのポリイミドフィルム上に、折り返しダイポールアンテナの全体の長さが周波数２．４５ＧＨｚに対して１／２波長分の約６ｃｍとした所定のパターンになるように３±０．５μｍ厚みに加工された金箔を金型で打ち抜き熱圧着した。熱圧着は１２０℃×９．８Ｎ（１ｋｇｆ）の条件で行った。この金薄膜からなるダイポールアンテナコイルの上に導電性樹脂を３００メッシュのステンレス製スクリーンを用いて４０μｍの厚みになるように調節しながら印刷した。その後、１２０℃の温度で乾燥した。この積層コイルの導電抵抗は良好であった。導電性樹脂には、水に溶かしたポリビニルアルコール溶液を作製し、平均粒径が２μｍの球形のカーボン粉末と混合したものを用いた。
【００４２】
次に、この上にカバーフィルムとして蒸着重合ポリイミド膜をコーティングした。ポリイミド膜の形成には抵抗加熱型蒸着装置を用いた。まず、蒸着室上方にポリイミド上に形成されたコイルを配置し、６．６６５×１０-3Ｐａ（Ｎ／ｍ2）（５×１０-5ｔｏｒｒ）に真空排気した。蒸着室下方に配置される２つの坩堝内に原料を入れ、２２０℃と２５０℃とに温度調整を行いながらシャッターを開け５μｍの厚みになるように薄膜を形成した。
【００４３】
出来上がった折り返しダイポールアンテナの特性を評価する参考試験として、フレキシブルプリント基板の耐折性の評価法として用いられている「ＪＩＳＰ８１１５紙および板紙のＭＩＴ型試験器による耐折強さ試験方法」に規定された装置を用いた試験を行った。先ず、１０枚の試験片（２５ｍｍ×１８０ｍｍ）を準備した。次に、曲げ面の曲率半径が２ｍｍの治具をセットし、張力４．９０Ｎ（５００ｇｆ）を加え、±１３５°方向に１５０回繰り返し曲げ試験を行った。結果はダイポールアンテナの断線や剥がれが確認されず、良好であった。
【実施例２】
【００４４】
図２は、本発明のインダクタ用コイル部品の説明図であり、図２（ａ）は、概略図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ部の部分断面図である。本実施例では、ミアンダ型のインダクタ用コイル部品を作製した。図２に示すように、本発明のインダクタ用コイル部品２は、絶縁性フィルム基材としてベースフィルム５上に、金属導体３、補助導体として導電性樹脂４からなる複合体コイルを形成し、その上にカバーフィルム６を形成し、その下に磁性層８を含む積層磁性体７を形成してなり、端子２０以外は、絶縁性フィルム基材で覆われている。
【００４５】
このような構成の本発明のインダクタ用コイル部品を次のようにして作製した。まず、ベースフィルムとして、厚みが２０μｍのポリエステルフィルムを準備した。このポリエステルフィルムには接着剤なしで金属箔を接着できないので、ポリエステルフィルム上にミアンダ型の銅（Ｃｕ）パターンを蒸着した後で、湿式法により幅が５０μｍで６±１μｍ厚みの銅めっきを行った。ここで形成したパターンの上に、接着剤としてのホットメルト用の低融点ポリエステルに平均粒子径が１μｍの球形の銅粒子を混合したものをマイクロディスペンサーで配線し乾燥させた。この上にホットメルト用の低融点ポリエステル（融点１１０℃）を用いて２０μｍ厚みのポリエステルフィルムを１８０℃×３９．２Ｎ（４ｋｇｆ）の条件で熱圧着し、コイル部材を形成した。
【００４６】
次に、１０μｍ厚みのポリイミド系有機絶縁性フィルム上に、予め補助材料上に形成しておいたＣｏＦｅＳｉＢ系軟磁性体の幅が１１５０μｍ、厚みが４μｍである磁性薄膜を転写形成し、この磁性薄膜の厚みが総厚で１２μｍになるように３層繰り返し積み重ねた、磁性層を有する積層磁性体を作製した。
【００４７】
前記コイル部材の下に、積層磁性体をホットメルト用の低融点ポリエステルを用いて貼り付けた。得られたインダクタのインダクタンスを測定したところ、１０ｎＨのインダクタンスが得られ、良好な特性を示した。
【実施例３】
【００４８】
図３は、本発明の空芯タイプのコイル部品の斜視図である。図３に示すように、上記複合体コイルの形成の際に、ポリエステルフィルム上に直線状の複合体コイル９を作製し、円柱体に巻き付け、加熱した後で円柱体を抜き取ることで、コイル部品１０が出来上がる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のアンテナ用コイル部品の説明図、図１（ａ）は、概略図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部の部分断面図。
【図２】本発明のインダクタ用コイル部品の説明図、図２（ａ）は、概略図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ部の部分断面図。
【図３】本発明の空芯タイプのコイル部品の斜視図。
【符号の説明】
【００５０】
１    アンテナ用コイル部品
２    インダクタ用コイル部品
３    金属導体
４    導電性樹脂
５    ベースフィルム
６    カバーフィルム
７    積層磁性体
８    磁性層
９    複合体コイル
１０    コイル部品
２０    端子
【図１】
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【図２】
2005142403.tif 000005
【図３】
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