(57)【要約】  複合コイルモジュールは、第１平面コイルと、第２平面コイルと、第１平面コイルの磁路及び第２平面コイルの磁路が形成される磁性シートを備える。第１平面コイルは、無線通信に用いられる。第２平面コイルは、非接触充電の電力伝送に用いられる。磁性シートは、１種類の磁性体からなる。磁性シートは、第１平面コイルの磁路が形成される第１磁路形成部と、第２平面コイルの磁路が形成される第２磁路形成部とを有する。第１磁路形成部の透磁率は、第２磁路形成部の透磁率と異なる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信に用いられる第１平面コイルと、
非接触充電の電力伝送に用いられる第２平面コイルと、
前記第１平面コイルの磁路及び前記第２平面コイルの磁路が形成される１種類の磁性体からなる磁性シートを備え、
前記磁性シートは、前記第１平面コイルの前記磁路が形成される第１磁路形成部と、前記第２平面コイルの前記磁路が形成される第２磁路形成部とを有し、
前記第１磁路形成部の透磁率は、前記第２磁路形成部の透磁率と異なる、複合コイルモジュール。
【請求項２】
前記磁性シートは、複数の凹部を有し、
前記第１磁路形成部における前記複数の凹部間の距離が、前記第２磁路形成部における前記複数の凹部間の距離より小さい、請求項１に記載の複合コイルモジュール。
【請求項３】
前記第１磁路形成部における前記複数の凹部間の距離が、０ｍｍ以上５ｍｍ以下のピッチであり、
前記第２磁路形成部における前記複数の凹部間の距離が、２０ｍｍ以上のピッチである、請求項２に記載の複合コイルモジュール。
【請求項４】
前記第１磁路形成部は、前記第２磁路形成部よりもフレキシブルである、請求項１〜３のいずれかに記載の複合コイルモジュール。
【請求項５】
前記第１磁路形成部は、弾性シリコーン系樹脂を含み、
前記第２磁路形成部は、エポキシ系樹脂を含む、請求項１または２に記載の複合コイルモジュール。
【請求項６】
前記第１磁路形成部における前記磁性体の粒径は、前記第２磁路形成部における前記磁性体の粒径よりも小さい、請求項１または２に記載の複合コイルモジュール。
【請求項７】
前記第１磁路形成部における前記磁性シートの厚みは、前記第２磁路形成部における前記磁性シートの厚みよりも薄い、請求項１または２に記載の複合コイルモジュール。
【請求項８】
前記磁性体は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトである、請求項１〜７のいずれかに記載の複合コイルモジュール。
【請求項９】
前記複数の凹部は、複数のスリット状の凹部、または、複数のドット状の凹部である、請求項２または３に記載の複合コイルモジュール。
【請求項１０】
１種類の磁性体からなる磁性シートであって、第１透磁率を有する第１部分と、前記第１透磁率とは異なる第２透磁率を有する第２部分を有する、磁性シート。
【請求項１１】
複数の凹部を有し、前記第１部分における前記複数の凹部間の距離は、前記第２部分における前記複数の凹部間の距離と異なっている、請求項１０に記載の磁性シート。
【請求項１２】
前記第１部分における前記複数の凹部間の距離が０ｍｍ以上５ｍｍ以下のピッチであり、
前記第２部分における前記複数の凹部間の距離が２０ｍｍ以上のピッチである、請求項１１に記載の磁性シート。
【請求項１３】
前記第１部分は、前記第２部分よりもフレキシブルである、請求項１０〜１２のいずれかに記載の磁性シート。
【請求項１４】
前記第１部分は、弾性シリコーン系樹脂を含み、
前記第２部分は、エポキシ系樹脂を含む、請求項１０または１１に記載の磁性シート。
【請求項１５】
前記第１部分における前記磁性体の粒径は、前記第２部分における前記磁性体の粒径よりも小さい、請求項１０または１１に記載の磁性シート。
【請求項１６】
前記第１部分における前記磁性シートの厚みは、前記第２部分における前記磁性シートの厚みよりも薄い、請求項１０または１１に記載の磁性シート。
【請求項１７】
前記磁性体は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトである、請求項１０〜１６のいずれかに記載の磁性シート。
【請求項１８】
前記第１透磁率および前記第２透磁率とは異なる第３透磁率を有する第３部分をさらに有する、請求項１０〜１７のいずれかに記載の磁性シート。
【請求項１９】
前記複数の凹部は、複数のスリット状の凹部、または、複数のドット状の凹部である、請求項１１または１２に記載の磁性シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）やＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）が策定したＱｉ、ＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ｍａｔｔｅｒｓ  Ａｌｌｉａｎｃｅ）及びＡ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ）などのワイヤレス給電などを搭載したアンテナモジュールや非接触充電モジュールなどに用いられる複合コイルモジュールに関するものである。また、本開示は、上記の複合コイルモジュールなどに好適に用いられる透磁率の異なる部分を有する新規な磁性シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユビキタス社会を支えるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）は、様々な分野で実用化が進み、その一例として非接触ＩＣカード機能の携帯端末への搭載がある。例えば、スパイラルアンテナから成る１３．５６ＭＨｚ帯のＲＦＩＤシステム（ＩＣタグ、ＩＣカードによる無線通信）は、ＩＣチップを薄い樹脂製カードに組み込み、コンビニエンスストア・スーパー・公共交通機関にて使用される電子マネーカード等として幅広く利用されている。さらに現在では、１３．５６ＭＨｚ帯のＮＦＣを携帯端末に搭載する動きが加速している。【０００３】
１３．５６ＭＨｚ帯のＮＦＣは、リーダー／ライター装置と携帯端末の双方に備えられたスパイラルアンテナ間に生じる電磁誘導にて電力供給と通信を行っている。【０００４】
また、近年、ＮＦＣだけではなく非接触充電モジュールを携帯端末に搭載し、携帯端末の充電を非接触充電にて行うことも提案されている。これは、充電器側に送信用コイル、携帯端末側に受信コイルを配し、１００ｋＨｚ帯の周波数において両コイル間に電磁誘導を生じさせ、携帯端末を充電させる技術である。【０００５】
ＮＦＣは、１３．５６ＭＨｚ帯の周波数を用いて電磁誘導により通信を行う近距離無線通信であり、一方、非接触充電は、１００ｋＨｚ帯の周波数を用いてコイルの電磁誘導により電力伝送を行うものである。したがって、ＮＦＣのアンテナと非接触充電コイルを同一のモジュールに構成しようとした場合、ＮＦＣアンテナの共振周波数１３．５６ＭＨｚ帯と非接触充電コイルの共振周波数１００ｋＨｚ帯の共振周波数が異なることから、特性の異なる２種類の磁性体を積層することによって、ＮＦＣの通信効率と非接触充電の電力伝送効率の双方を向上させる手段が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１２１２４８号公報
【発明の概要】
【０００７】
本開示に係る複合コイルモジュールは、第１平面コイルと、第２平面コイルと、第１平面コイルの磁路及び第２平面コイルの磁路が形成される磁性シートを備える。第１平面コイルは、無線通信に用いられる。第２平面コイルは、非接触充電の電力伝送に用いられる。磁性シートは、１種類の磁性体からなる。磁性シートは、第１平面コイルの磁路が形成される第１磁路形成部と、第２平面コイルの磁路が形成される第２磁路形成部とを有する。第１磁路形成部の透磁率は、第２磁路形成部の透磁率と異なる。
【０００８】
本開示に係る磁性シートは、１種類の磁性体からなる。磁性シートは、第１透磁率を有する第１部分と、第１透磁率とは異なる第２透磁率を有する第２部分を有する。
【０００９】
本開示は、無線通信用コイルと非接触充電用のコイルとを１種類の磁性体からなる磁性シートによってモジュール化することによって、複合コイルモジュールの小型化および製造工程の簡略化が可能となり、複合コイルモジュールのコスト低減を実現することが可能となり、また、１種類の磁性体からなる磁性シートで無線通信の通信効率と非接触充電の電力伝送効率の両方を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施形態の複合コイルモジュールの一例を示す概略断面図（図１Ｂの１Ａ−１Ａ線での概略断面図）である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、複合コイルモジュールの一例を示す概略平面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本実施形態の複合コイルモジュールに用いる磁性シートの一例を示す概略平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、複合コイルモジュール用いる磁性シートの一例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本実施形態の複合コイルモジュールに用いる磁性シートの第１磁路形成部と第２磁路形成部の一例を示す概略平面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本実施形態の複合コイルモジュールに用いる磁性シートに設けられるスリットの形状の一例を示す概略断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本実施形態の複合コイルモジュールに用いる磁性シートに設けられるスリットの形状の一例を示す概略断面図である。
【図５】図５は、本実施形態の複合コイルモジュールに用いる磁性シートの第１磁路形成部と第２磁路形成部の別の一例を示す概略平面図である。
【図６】図６は、本実施形態の複合コイルモジュールに用いる磁性シートの第１磁路形成部と第２磁路形成部の別の一例を示す概略平面図である。
【図７】図７は、本実施形態の複合コイルモジュールに用いる磁性シートの第１磁路形成部と第２磁路形成部の別の一例を示す概略断面図である。
【図８】図８は、本実施形態における磁性シートの製造工程の一例を示すフロー図である。
【図９】図９は、従来のＭｎ−Ｚｎフェライトシート（磁性シート）における透磁率（μ’、μ”）の周波数特性を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本実施形態における磁性シートのスリットピッチと透磁率の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、本実施形態におけるＭｎ−Ｚｎフェライトシート（磁性シート）における周波数特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の実施の形態の説明に先立ち、従来技術における問題点を簡単に説明する。特許文献１では、ＮＦＣのアンテナと非接触充電コイルとで特性の異なる２種類の磁性シートを積層させる必要がある。それにより、複合コイルモジュールを作製する工程が複雑化するといった課題が生じ、さらには、複合コイルモジュールの低コスト化が困難になるといった課題もある。
【００１２】
上記課題に鑑み本開示は、無線通信用コイルと非接触充電コイルを１種類の磁性体からなる磁性シートによってモジュール化および小型化することで、複合コイルモジュールの製造工程を簡略化でき、複合コイルモジュールのコスト低減を実現することができると共に、１種類の磁性体からなる磁性シートで無線通信の通信効率と非接触充電の電力伝送効率の両方を向上させることができる複合コイルモジュールおよび磁性シートを提供する。
【００１３】
以下、図面等を用いて本開示の実施形態における複合コイルモジュールについて説明する。
【００１４】
なお、以下で説明する磁性体、保護層、アンテナモジュールはあくまで一例であり、下記の構成、素材などに限定されるわけではない。
【００１５】
まず、本実施形態の複合コイルモジュールについて説明する。
【００１６】
図１Ａ及び図１Ｂに本実施形態の複合コイルモジュールの一例を示す。図１Ａは複合コイルモジュールの一例を示す概略断面図（図１Ｂの１Ａ−１Ａ線での概略断面図）であり、図１Ｂは複合コイルモジュールの一例を示す概略平面図である。
【００１７】
図１Ａに示すように、本実施形態の複合コイルモジュールは、基板５と、磁性シート１とを備えている。
【００１８】
基板５は、巻回された、近距離無線通信用に用いられる少なくとも１種類以上の第１平面コイル２と、非接触充電の電力伝送用に用いられる第２平面コイル３とを有している。第２平面コイル３は充電コイルとして使用され、該充電コイルを囲むように配置された第１平面コイル２が近距離無線通信用アンテナである。
【００１９】
基板５上に形成された第１平面コイル２と、第２平面コイル３は、接着層６を介して磁性シート１と接合している。
【００２０】
基板５は、可撓性を有する絶縁フィルムで形成することができる。絶縁フィルムの具体例として、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ガラエポ（ガラスエポキシ）基板、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等が挙げられる。ポリイミド、ＰＥＴなどを基板にすることで薄くて柔軟性を有するアンテナモジュールを作製することができる。実施形態においては、例えば、厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下のポリイミドフィルムを用いることが好適である。
【００２１】
第１平面コイル２は、例えば、ＲＦＩＤと呼ばれるある特定の周波数帯を用いた電磁誘導により、近距離無線通信を行う。例えば、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の場合は、１３．５６ＭＨｚの周波数を用いることができる。ＮＦＣアンテナは、１３．５６ＭＨｚ帯の周波数を用いて電磁誘導により通信をおこなうアンテナであり、一般的にシートアンテナが用いられる。
【００２２】
第２平面コイル３は、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）、ＰＭＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ｍａｔｔｅｒｓ  Ａｌｌｉａｎｃｅ）及びＡ４ＷＰ（Ａｌｌｉａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ）等の規格によって、１００〜２００ｋＨｚ程度の周波数を用いた電磁誘導により、非接触充電などの電力伝送を行う、いわゆる充電コイルである。充電コイルは、例えば、２つの端子を始端及び終端として、線幅が８００μｍ、厚みが６０μｍ程度の銅箔をメッキ工程にて形成され、中空部を中心に面上で渦を描くように巻回されている。
【００２３】
第１平面コイル２及び第２平面コイル３は通常、巻回されている。
【００２４】
第１平面コイル及び第２平面コイルの巻き方の具体例として、いわゆるα巻きが挙げられるが、この巻き方には限定されず、略長方形を含める略矩形、略正方形、楕円形、多角形など、どのような形状であってもよい。また図１Ａでは、第１平面コイル及び第２平面コイルの巻き数はそれぞれ３巻きであるが、この巻き数には限定されない。第１平面コイル２及び第２平面コイル３のそれぞれを構成する導体の材質、高さ、幅、隣り合う導体間の隙間の間隔は特に限定されない。例えば、導体の材質としては銅箔等の金属箔を使用することができ、導体の高さ、すなわち、第１平面コイル２及び第２平面コイル３の厚みは７０μｍ以上８０μｍ以下程度であってもよい。
【００２５】
上記のように、単一の基板が第１平面コイル２及び第２平面コイル３の両方を有しているので、多機能で小型化を実現することができる。
【００２６】
第１平面コイル２及び第２平面コイル３のうちの一方の平面コイルが他方の平面コイルの内側に設けられている。ここで、第１平面コイル２が第２平面コイル３の内側に設けられた形態でもよいが、通信の妨害がより少ないという観点では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、非接触電力伝送を行う第２平面コイル３が内側に設けられ、近距離無線通信を行う第１平面コイル２が外側に設けられた形態が好ましい。よって、以下の複合コイルモジュールでは、第２平面コイル３を囲むように設けられた第１平面コイル２の形態について説明する。
【００２７】
基板５の表裏をそれぞれ第１面及び第２面とする。基板５には貫通孔が設けられている。この貫通孔の周囲を囲むように、基板５の第１面及び第２面に第２平面コイル３が設けられている。第２平面コイル３は、めっきスルーホールで電気的に接続されている。好ましくは、基板の第１面および第２面には第２平面コイルを保護するために保護層４が設けられる。保護層の具体例として、液状のソルダーレジストの硬化物、ソルダーレジストフィルム又はカバーレイが挙げられる。保護層４は設けられていてもいなくてもよい。第２平面コイル３は、基板５の第１面及び第２面の両方に設けられていてもよく（２層構造）、基板の第１面又は第２面のいずれか片面に設けられていてもよい（１層構造）。この第２平面コイル３の周囲を囲むように、基板の第２面に第１平面コイル２が設けられている。なお、第１平面コイル２が基板の両面に設けられていると電波障害が起こる可能性があるので第１平面コイル２は基板５の片面に設けられていることが好ましい。図１Ａに示す複合コイルモジュールでは、第１平面コイル２は基板５の第２面に設けられている。
【００２８】
次に、本実施形態の大きな特徴部分の一つである、磁性シート１について、図２Ａ及び図２Ｂを参照して具体的に説明する。なお、本実施形態では、複合コイルモジュールに用いる磁性シートについて説明しているが、本実施形態の磁性シートは、それに限られず、広く他の用途に用いることができる。
【００２９】
図２Ａは、本実施形態の複合コイルモジュールに用いる磁性シートの概略平面図であり、図２Ｂは、当該磁性シートの概略断面図（図２Ａの２Ｂ−２Ｂ線での概略断面図）である。
【００３０】
本実施形態の磁性シート１は、第１平面コイルの磁路と前記第２平面コイルの磁路を形成する１種類の磁性体からなる。
【００３１】
図２Ａに示すように、磁性シート１は、第１平面コイルの磁路が形成される第１磁路形成部（第１部分）２０と、第２平面コイルの磁路が形成される第２磁路形成部（第２部分）３０とを有している。本実施形態では、１種類の磁性体からなる１枚の磁性シート内において周波数特性を任意に変化させることにより、第１平面コイルにおける通信効率と第２平面コイルにおける非接触充電の電力伝送効率の両方を満足させることができる。そのために、第１磁路形成部（第１部分）２０と第２磁路形成部（第２部分）３０とで、透磁率が異なるように設計する。
【００３２】
図２Ｂに示すように、第１磁路形成部２０と第２磁路形成部３０とからなる磁性シート１は、その表側と裏側にそれぞれ保護層４を有していてもよい。保護層４としては、紫外線硬化型樹脂、可視光硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性樹脂、合成ゴム、両面テープ、粘着層、フィルム等を使用することができる。保護層４は設けられていなくても良い。
【００３３】
１種類の磁性体からなる磁性シート１において、第１磁路形成部２０と第２磁路形成部３０とで周波数特性を任意に変化させる手段の一例としては、図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、磁性シートがスリット又はドットを有しており、かつ、第１磁路形成部２０のスリット又はドット間距離（粗さ）を第２磁路形成部３０のスリット又はドット間距離（粗さ）に比べて小さく（粗く）することが挙げられる。このように第１磁路形成部２０と第２磁路形成部３０とでスリット又はドット間距離を変えることにより、透磁率に場所依存性を有する磁性シート１を得ることができる。ここで、スリットとは、スリット状の凹部を示し、ドットとは、ドット状の凹部を示す。本開示において、スリット状の凹部とドット状の凹部とをまとめて凹部と称することがある。なお、凹部は、磁性シートの表面から裏面まで貫通する穴形状であってもよい。
【００３４】
より具体的には、例えば、図３に示されているように、１種類の磁性体からなる磁性シート１において第１磁路形成部（ＮＦＣアンテナに載置された部分）８にはスリットを０ｍｍ以上５ｍｍ以下のピッチで施し、第２磁路形成部（非接触充電コイル部に載置された部分）９には２０ｍｍ以上のピッチにてスリットを施すことによって、場所により透磁率の異なる磁性シートを得ることができる。その際、第１磁路形成部８の磁性シート１はフレキシブル性を有し、第２磁路形成部９の磁性シート１はフレキシブル性がほとんどない状態となり、１種類の磁性体からなる磁性シート１において、透磁率を変化させることができる。なお、図３ではスリットの例を示しているが、ドットの場合であっても、同様のピッチ幅で施すことができる。また、第２磁路形成部９に形成されるスリット又はドット間距離は、１００ｍｍ以下が好ましい。
【００３５】
なお、ここでいうピッチとは、磁性シート上の縦・横方向に形成されたスリットの間隔のことをいう。これは、例えば、光学顕微鏡やレーザ形状顕微鏡等によって測定した値をさす。より具体的には、例えば、レーザ形状顕微鏡としては、キーエンス社製  ＶＫ−Ｘ１５０を用いて、磁性シートを顕微鏡にセットして倍率を調整することで磁性シート上に形成されたスリットの間隔を測定することが可能である。
【００３６】
なお、本実施形態の磁性シート１において、複数のスリット間または複数のドット間において上述の通り一定の間隔（ピッチ）を有してさえいれば、配列の形状は限定されない。ただし、磁性シート１の面全体において均一であることが好ましい。また、三角形模様、多角形模様、幾何学模様や格子状のように一定の規則性を備えた配列であることが好ましい。これにより、均一に後述するブレイク処理を行うことができる。
【００３７】
第１磁路形成部８のスリット又はドットのピッチはより好ましくは、０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、第２磁路形成部９のスリット又はドットのピッチはより好ましくは、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
【００３８】
スリット又はドットの形状は特に限定されず、例えば、図４Ａに示すような切れ込み形状、あるいは貫通孔であってもよいが、薄い磁性体の端辺のうねり発生を防止するという理由から、図４Ｂに示すような底部を備える凹部であることが好ましい。
【００３９】
本実施形態におけるスリットまたはドットの深さは、特に限定はされないが、磁性体の厚さｄ１（約１００μｍ）に対し５％以上３０％以下であることが好ましい（５μｍ以上３０μｍ以下程度であることが好ましい）。このような範囲の深さのスリットまたはドットであれば、磁性体に後述するブレイク処理が容易に行えて、磁性体を平坦に形成できるという利点がある。
【００４０】
磁性シート１は、このスリットまたはドットを利用して、後述するブレイク処理により、小片に分割される。スリットまたはドット加工は、一般的には直線的に形成されるが、折れ曲がっていたり、曲線状に形成されていても構わない。
【００４１】
あるいは、１種類の磁性体からなる磁性シート１において透磁率を変化させる他の手段として、図５に示すように、１種類の磁性体からなる磁性シート１において、第１磁路形成部１０に弾性シリコーン樹脂を含有させ、第２磁路形成部１１にはエポキシ樹脂を含有させることが挙げられる。具体的には、磁性シート１の製造工程の中で、磁性シート１上の第１磁路形成部１０には弾性シリコーン樹脂を塗布し（弾性シリコーン塗布部分）、第２磁路形成部１１にはエポキシ樹脂を塗布し（エポキシ樹脂塗布部分）、後述するブレイク処理を施すことによって、１枚の磁性シート内でブレイク状態の差を生じさせることができる。このことから磁性シート１の周波数特性が、異なる樹脂を塗布された場所によって変化し、１種類の磁性体からなる磁性シート１においてＮＦＣにおける通信効率と非接触充電の電力伝送効率の両方を満足させることができると考えられる。
【００４２】
なお、本実施形態で使用する弾性シリコーン樹脂としては特に限定はなく、市販のものを使用することができる。好ましい具体例としては、モメンティブ社のＴＳＥ３２２−Ｂ等が挙げられる。また、同じくエポキシ樹脂も特に限定はされないが、好ましいエポキシ樹脂としては、スリーボンド社の２２０６等が例示される。
【００４３】
さらに別の手段として、第１磁路形成部を形成する磁性体の粒径を、第２磁路形成部を形成する磁性体の粒径よりも小さくする方法もある。
【００４４】
具体的には、図６に示されているように、例えば、１種類の磁性体からなる磁性シート１において第１磁路形成部１２は磁性体の粒径を５ｍｍ未満とし、第２磁路形成部１３は磁性体の粒径を５ｍｍ以上とすることで、１種類の磁性体からなる磁性シート１において磁性体の粒径の差を生じさせることで、磁性シート１の透磁率を変化させることができる。
【００４５】
なお、より好ましい磁性体の粒径としては、第１磁路形成部１２では０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下程度、第２磁路形成部では５ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度である。
【００４６】
本実施形態において、磁性体の粒径とは、後述するブレイク処理によって生じた磁性体の小片のことで、光学顕微鏡、レーザ形状顕微鏡等によって測定した値をさす。より具体的には、例えば、レーザ形状顕微鏡としては、キーエンス社製  ＶＫ−Ｘ１５０を用いて、磁性体を顕微鏡にセットして倍率を調整することで粒径を測定することができる。
【００４７】
また、さらなる別の手段として、第１磁路形成部を形成する磁性シートの厚みを、前記第２磁路形成部を形成する磁性シートの厚みよりも薄くする方法もある。
【００４８】
具体的には、図７に示されているように、１種類の磁性体からなる磁性シート１において第１磁路形成部２０は磁性シートの厚みを５０μｍ以上２００μｍ以下とし、第２磁路形成部３０は磁性シートの厚みを２００μｍ以上５００μｍ以下に調整することで、１種類の磁性体からなる磁性シート１においてブレイク状態の差を生じさせることで、磁性シート１の透磁率を変化させることができる。
【００４９】
磁性シート１の厚みを調整する方法は特に限定なく公知の手段で行うことができ、例えば、第１磁路形成部２０のみ所望厚みとなるように切り取って薄くする方法等が挙げられる。
【００５０】
また、上記以外にも、１種類の磁性体からなる磁性シート１において、製造時に第１磁路形成部２０の焼成温度と第２磁路形成部３０の焼成温度に差を設けることで、ＮＦＣアンテナに載置される部分と非接触充電コイル部に載置された部分の磁性体の透磁率差を生じさせることができ、１種類の磁性体からなる磁性シート１でＮＦＣにおける通信効率と非接触充電の電力伝送効率の両方を満足させることができると考えられる。
【００５１】
以上に説明したような方法によって、１種類の磁性体からなる磁性シート１において第１磁路形成部２０と第２磁路形成部３０とで周波数特性の差を生じさせることができる。その確認方法としては、実際に材料をＲＦ  インピーダンス  マテリアル  アナライザーに掛け透磁率を測定することも可能であるし、また、レーザ顕微鏡にて材料の粒径を測定することでも、ある程度判別することができる。
【００５２】
なお、本実施形態の磁性シート１は、第１磁路形成部（第１部分）２０での透磁率（第１透磁率）と、第２磁路形成部（第２部分）３０での透磁率（第２透磁率）とは異なる透磁率（第３透磁率）を有する第３部分を備えてもよい。さらに、本実施形態の磁性シート１は、第１平面コイルの磁路が形成される第１磁路形成部（第１部分）２０と、第２平面コイルの磁路が形成される第２磁路形成部（第２部分）３０とは異なる第３平面コイルの磁路が形成される第３磁路形成部（第３部分）を備えてもよい。すなわち、任意の方法において第１磁路形成部（第１部分）２０での透磁率（第１透磁率）及び第２磁路形成部（第２部分）３０での透磁率（第２透磁率）とは異なる第３透磁率を有する第３磁路形成部（第３部分）設計することができる。
【００５３】
次に、本実施形態の磁性シートの構成を説明する。
【００５４】
本実施形態で使用される磁性体はフェライト焼結体であり、具体的には、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトや、用途によっては、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｎｉ系フェライト、Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト等の磁性体を使用することができる。また、アモルファス金属、パーマロイ、電磁鋼、珪素鉄、Ｆｅ−Ａｌ合金、センダスト合金のいずれかの磁性体などでも良い。さらには、シート状の樹脂材料の中に磁性材料を含有させたものでも良い。
【００５５】
本実施形態の磁性体はシート状になっており厚みは５０μｍ以上１０００μｍ以下程度であることが好ましい。
【００５６】
次に本実施形態の複合コイルモジュールに使用される保護層４を説明する。
【００５７】
本実施形態で使用される保護層４としては、絶縁性であることが好ましく、柔軟性を有しており、例えば粘着層を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのプラスチックフィルムからなる。この保護層は、小片に分割された磁性体をシート状に維持し、小片の磁性体がこぼれたり破損したりしないようにしている。磁性シートの上下両面をＰＥＴフィルムにて接着してもよく、少なくとも一方の面を保護するように構成する。図１ＡではＰＥＴフィルムを使用しているが、図５に示しているように弾性シリコーン樹脂・エポキシ樹脂を塗布することで保護層を形成してもよいし、その他でも、シリコーン樹脂・熱活性フィルム・紫外線硬化樹脂を使用することもできる。また、例えば、アンテナパターンを備えたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）などとシート状の磁性体を接着させる接着剤、接着シートなどであってもよい。保護層は複合コイルモジュールを構成する各部品の曲げやたわみ等に対する柔軟性だけではなく、耐熱性、耐湿性の対候性を考慮して選定を行ってもよい。
【００５８】
次に、本実施形態の磁性シートの製造方法について説明する。
【００５９】
図８は、本実施の形態における磁性シートの製造工程フロー図である。ここでは本実施形態の磁性シートの一例としてフェライトシートの製造フローを説明する。
【００６０】
本実施形態の磁性シートは、例えば、図８にそのフローを示すように、材料の配合・混合→シート成形→スリット処理→型抜き→脱媒→焼成→ラミネート加工→ブレイク処理を行うことで、得ることができる。各工程について詳しく説明する。
【００６１】
まず材料の配合・混合では、例えば、フェライトの粉体とバインダーとなるポリビニルブチラール系樹脂又はフタル酸エステル系の可塑剤及び有機溶剤を配合した後、専用のミルで混錬してスラリーを作製する。作製したスラリーの粘度はシート成形用として適切な粘度であれば特に限定はないが、例えば、２０℃で１５００Ｐａ・ｓｅｃ以上２５００Ｐａ・ｓｅｃ以下程度であることが好ましい。
【００６２】
次にシート成形は、ドクターブレイドを用いて上記のように作製されたフェライトスラリーを、例えば、ＰＥＴフィルム等の支持体上に製膜し、恒温槽にて熱乾燥処理することによって行う。それにより、５０μｍ以上３５０μｍ以下の厚みを有するグリーンシートを作製する。なお、本実施形態ではドクターブレイド以外にも、押出し成形機によりグリーンシート成形することも可能である。
【００６３】
このように作製されたグリーンシートの上下面の少なくとも一方の面に複数のスリットまたはドットを形成する。これにより、一枚の磁性シート上に、ＮＦＣアンテナに載置される部分と非接触充電コイル部に載置された部分の磁性体の透磁率差を生じさせることができる。なお、このスリット処理は、上述したその他の透磁率を変える手段に置き換えることもできる。
【００６４】
スリット又はドットの形成は、特に限定はされないが、例えば、複数の凸部を所望のピッチで規則的に配列したローラーを、上記のグリーンシート上で押圧しながら回転させることによって行うことができる。これにより、複数の凸部がグリーンシートの内部に入り込み、グリーンシート上に複数のスリットまたはドットが形成される。
【００６５】
上記の手順により作製されたグリーンシートは、レーザまたはピナクルにてある一定の寸法の形状に型抜きされる。型抜きされたグリーンシートは、所定の条件下の温度パターンでバインダーである溶剤を除去する（脱媒）。脱媒する温度は特に限定はなく、有機溶剤の種類や量などによって適宜設定することができる。
【００６６】
次いで、焼成炉内で所定の温度にて焼成する（焼成）。焼成温度も特に限定はなく、フェライトの種類などによって適宜設定することができる。
【００６７】
焼成された磁性体は、自動機により磁性体の上下面にＰＥＴフィルム等が貼られ保護層が形成される。
【００６８】
次に磁性体の上下面にＰＥＴフィルムによる保護層が形成された磁性シートを円筒形の剛体にて縦横２方向から圧接する（ブレイク処理）。この工程により保護層内にある磁性体が細分割され、磁性シート全体がフレキシブルな状態になる。
【００６９】
以上のような工程を経て、本実施形態の磁性シートを作成することができる。
【００７０】
ところで周知であるように、フェライト焼成体の比透磁率は以下のような複素透磁率によって表される。
μ＝μ’−ｊμ’’（μ：比透磁率、μ’：インダクタンス成分、μ’’：抵抗成分）
図９に示されているように、フェライトの透磁率はある周波数までは一定の値をとるが、周波数が高くなると位相の遅れが生じμ’（インダクタンス成分）が減少し、μ”（抵抗成分）が増加してくる現象があり、これをスネークの限界と呼んでいる。
【００７１】
その為、従来のＭｎ−Ｚｎフェライト材は、１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚでは透磁率が高く、非接触充電の電力伝送効率が高いことから非接触充電には使用できるが、ＮＦＣアンテナで使用する１３．５６ＭＨｚ帯では、μ’（インダクタンス成分）が減少し、μ”（抵抗成分）が増加してくる為、Ｍｎ−Ｚｎフェライト材を使用することができなかった。
【００７２】
本来なら１種類の透磁率の高いフェライト材にて、低い周波数帯から高い周波数帯でも使用可能であれば良いのだが、従来は、スネークの限界という現象がある為、使用する周波数帯に応じてフェライト材を使い分けなければならないといった現実があった。よって、従来の複合コイルモジュールでは、非接触充電部にはＭｎ−Ｚｎ系フェライトを使用し、ＮＦＣアンテナ部にはＮｉ−Ｚｎ系フェライトを使用して、２種類の材料の異なるフェライト材を使用せざるおえない状況にあった。
【００７３】
ところが、本実施形態において、上述したような製造方法で、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材を用いて、厚み８０μｍで、磁性体の厚さｄ１に対し１０％の深さを有するスリットを形成した磁性シートを作成し、スリットのピッチを変化させて、透磁率を測定したところ、図１０に示されるようなグラフになることが分かった。
【００７４】
図１０のグラフから、フェライト材はスリットピッチを様々に変化させることにより、フェライト材のもつμ’（インダクタンス成分）およびμ’’（抵抗成分）を任意に変化させることが可能であることが分かる。具体的には、スリットピッチを大きくすればするほど透磁率（μ）が大きくなっていくことがわかった。
【００７５】
そこでこの現象を応用することにより、１種類の磁性体からなる磁性シートにおいて、ＮＦＣアンテナに載置された部分と非接触充電コイル部に載置された部分とで磁性シートのスリットのピッチを変えてスリット間距離を変えることにより、１種類の磁性体からなる磁性シートの透磁率のインダクタンス成分および抵抗成分を任意に変化させることができた。具体的には、スリットピッチの間隔を大きく（粗く）すればするほど透磁率（μ）が大きくなっていくことがわかった。その結果、図１１に示されているように、非接触充電の１００ｋＨｚ帯およびＮＦＣアンテナの１３．５６ＭＨｚ帯において、十分特性を満足させることができる磁性シートを得ることができることがわかった。
【００７６】
このことから、本実施形態の複合コイルモジュールのように、ＮＦＣアンテナと非接触充電コイルを１種類の磁性体からなる磁性シートによってモジュール化することによって、複合コイルモジュールの小型化および製造工程の簡略化が可能となり、複合コイルモジュールのコスト低減を実現することが可能となる。また、１種類の磁性体からなる磁性シートでＮＦＣの通信効率と非接触充電の電力伝送効率の両方を向上させることができるという効果がある。
【００７７】
本実施形態の磁性シートは、例えばアンテナ装置、非接触充電モジュールを搭載する携帯電話、デジタルカメラ、ノートＰＣなどの携帯端末、電子機器の非接触充電システムのモジュール等様々な用途に用いることができる。
【００７８】
さらに、本実施形態の磁性シートは、電気自動車のバッテリー充電等において用いることができる。通常、電気自動車のバッテリーを充電する際、車体の金属により発生する渦電流により、充電性能が著しく損なわれてしまうが、本実施形態の磁性シートを用いることで、渦電流損などの悪影響を抑え、所望の充電性能を実現できるといった利点を発揮する。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本開示の複合コイルモジュールは、巻回された充電コイルと、充電コイルを囲むように配置されたＮＦＣアンテナとを１種類の磁性体からなる磁性シートに載置し、非接触充電コイル部とＮＦＣアンテナ部に載置された１種類の磁性体からなる磁性シートの周波数特性を任意に変化させることで、ＮＦＣにおける通信効率および非接触充電の電力伝送効率の両方を満足させることができる。また、本開示の磁性シートは、上記の複合コイルモジュールなどに用いることができる。ＮＦＣアンテナと非接触充電コイルを１種類の磁性体からなる磁性シートによってモジュール化することによって、複合コイルモジュールの小型化および製造工程の簡略化が可能となり、複合コイルモジュールのコスト低減を実現することが可能となる。したがって、本開示は、ＮＦＣアンテナと非接触充電コイルを備えたアンテナ装置、携帯端末、特にスマートフォン、ポータブルオーディオ、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の様々な電子機器に極めて有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１    磁性シート
２    第１平面コイル（ＮＦＣアンテナ部）
３    第２平面コイル（非接触充電コイル部）
４    保護層
５    基板
６    接着層
８，２０    第１磁路形成部（第１部分）
９，３０    第２磁路形成部（第２部分）
１０    第１磁路形成部（弾性シリコーン塗布部分）
１１    第２磁路形成部（エポキシ樹脂塗布部分）
１２    第１磁路形成部（フェライト粒径の小さい部分）
１３    第２磁路形成部（フェライト粒径の大きい部分）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月15日(2019.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
本実施形態で使用される保護層４としては、絶縁性であることが好ましく、柔軟性を有しており、例えば粘着層を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのプラスチックフィルムからなる。この保護層は、小片に分割された磁性体をシート状に維持し、小片の磁性体がこぼれたり破損したりしないようにしている。磁性シートの上下両面をＰＥＴフィルムにて接着してもよく、少なくとも一方の面を保護するように構成する。図１ＡではＰＥＴフィルムを使用しているが、図５に示しているように弾性シリコーン樹脂・エポキシ樹脂を塗布することで保護層を形成してもよいし、その他でも、シリコーン樹脂・熱活性フィルム・紫外線硬化樹脂を使用することもできる。また、例えば、アンテナパターンを備えたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）などとシート状の磁性体を接着させる接着剤、接着シートなどであってもよい。保護層は複合コイルモジュールを構成する各部品の曲げやたわみ等に対する柔軟性だけではなく、耐熱性、耐湿性の耐候性を考慮して選定を行ってもよい。
【国際調査報告】
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