(57)【要約】【課題】  安易な工程で製造が可能であり、かつ、耐蝕性が良好で安全性が高く、経年劣化も起きにくい積層体、およびそれを用いたアンテナ用磁心を提供する。【解決手段】  厚さ１００μｍ以下の金属薄帯を積層した積層体であって、稜部を面取り加工する。積層体の表面に樹脂が被覆されるものに適用することが好ましい。また、金属薄帯はＦｅが５０原子％以上のＦｅ基金属薄帯のものに適用することが好ましい。稜部の面取り寸法は１０μｍ以上が好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ１００μｍ以下の金属薄帯を積層した積層体であって、稜部を面取り加工していることを特徴とする積層体。
【請求項２】
前記積層体は表面に樹脂が被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記金属薄帯はＦｅが５０原子％以上のＦｅ基金属薄帯であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層体。
【請求項４】
稜部の面取り寸法が１０μｍ以上であることを特長とする請求項１乃至請求項３に記載の積層体。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の積層体を用いたアンテナ用磁心。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のキーレスエントリーシステム用などのアンテナ用磁心、モータ用の回転磁心、自動車用途などに用いられるリアクトルなどに使用される、軟磁性の金属薄帯を積層した積層体に関し、特にアンテナ用磁心として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のキーレスエントリーシステムなどに使用されるＲＦＩＤ用のアンテナとして、フェライト磁心を使用したものが用いられていた。しかし、フェライトは脆いためにわずかに変形しただけでも割れが発生する問題があり、キーを地面に落とした場合やズボンのポケット等に入れ持ち歩いたりする場合に衝撃を受けて割れが発生し、特性が低下する問題がある。また、フェライト材は温度に対して特性の変動が大きいため、アンテナとしての機能を確保するために、電子回路による制御が必要となり、複雑な回路構成を取っている。この問題を解決するために、アンテナ用磁心の材料に非晶質金属薄帯を用い、これを積層して磁心に用いることが行われている。
例えば、特許文献１では、非晶質金属薄帯を板状のボビンに巻きまわし、これにコイルを巻いてアンテナ用磁心とすることが開示されている。これにより、磁心の端部に任意の曲面や厚みが得られ、アンテナ用磁心の送受信性能のバラツキを防止できることが開示されている。
【０００３】
近年のＲＦＩＤ用のアンテナ用磁心には、さらなる薄型化と高磁気特性（低損失、高透磁率、高磁束密度）が要求されている。そのため、前記のような厚みのある芯材を使用するアンテナの他に、特許文献２に開示されるような、金属薄帯を積層した磁心の検討が継続されている。これは、非晶質金属薄帯やナノ結晶金属薄帯等の高磁気特性の金属薄帯同士を積層一体化したものである。
金属薄帯の表面には樹脂等の接着剤を塗布しており、その後、ホットプレスなどを用いて圧着される。これらの積層技術は例えば特許文献３などにも開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６６０７１号公報
【特許文献２】特開平７−２７８７６３号公報
【特許文献３】ＷＯ２００３／０６０１７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような軟磁性の金属薄帯、特にＦｅ基非晶質金属薄帯を用いて積層体とした場合、金属薄帯自体が非常に酸化しやすいという問題がある。磁心に錆などが発生すると、組み込まれた回路や駆動部材などにその錆が混入して電気信号の導通が阻害されたり、動作不良が起こったりする恐れがある。また、錆の発生が顕著になればアンテナ特性などの磁気特性も悪化してしまう。このような問題から磁心の周囲を樹脂などで被覆し、耐蝕性に備える必要がある。
しかし、上記のように樹脂を被覆しただけでは顧客の要求する塩水噴霧テストなどで合格するだけの耐蝕性を持たせることは難しい。樹脂の種類や樹脂の被覆方法なども検討されているが、それ以外の手段でも対応を検討する必要があった。
従って、本発明は、安易な工程で製造が可能であり、かつ、耐蝕性が良好で安全性が高く、経年劣化も起きにくい積層体、およびそれを用いたアンテナ用磁心を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、厚さ１００μｍ以下の金属薄帯を積層した積層体であって、稜部を面取り加工していることを特徴とする。この積層体は、表面に樹脂が被覆されているものに適用することが好ましい。ここで稜部とは、その名のとおり積層体の角や辺となる尖った部分を指す。
【０００７】
稜部の面取り寸法は２０μｍ以上とすることが好ましい。また、金属薄帯は、Ｆｅ基非晶質金属薄帯を用いることが好ましい。積層体を被覆する樹脂はエポキシ系樹脂が好ましい。
【０００８】
これらの積層体を用いてアンテナ用磁心とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、図１，２に示すように、金属薄帯の積層体の稜部に面取り加工を施すことにより、稜部での表面張力の影響を低減することができ、稜部の膜厚の減少傾向は著しく緩和される。平坦部に対しては膜厚は小さいが、確実に塗布可能となる。また、複数回塗布によって、稜部においても回数に比例した膜厚が得られるようになる。これにより最も酸化しやすい稜部近傍での錆の発生を押させることができ、安全性が高く、経年劣化に強い積層体、特にアンテナ用磁心に好適なものを得ることが出来る。
また、断面積の小さいアンテナ用磁心として用いる場合、巻きつけるコイルの導線が、面取り加工した面に沿って緩やかな曲率で曲がり、積層体の側面にも近接した状態で巻かれることになるため、アンテナ特性Ｑが向上する。
さらに、樹脂層を被覆する場合、膜圧が薄くても全体を連続的に被覆できるため、上記と同様に、巻きつけるコイルの導線が積層体の側面に近づくのでアンテナ特性Ｑが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明者らが検討した結果、樹脂を被服した金属薄帯の積層体からなる磁心は積層体の角や辺となる稜部から錆が発生していることに着目し、この稜部での耐蝕性を向上させることで錆の発生を劇的に抑制できるようになることを知見したものである。
樹脂の皮膜を形成する際、最も一般的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの溶解した液を、スプレーなどにより塗布し、乾燥、キュアすることで皮膜を形成する。しかし、この樹脂を塗布した際に、表面張力によって稜部の膜厚が他の平坦部分よりも薄くなってしまう。また、稜部にはピンホールが発生しやすい。複数回の塗布により、いくらかは改善されるが、表面張力があるため、稜部へは塗布液がほとんど供給されず、膜厚増加は平坦部に比べて非常に少ない。
この対策として、具体的には上記のように、金属薄帯の積層体の稜部で面取り加工を行う。面取り加工の手段としては、ヤスリやサンドペーパーによる方法も有効であるが、量産性、面取り加工量の安定性や再現性に問題があるため、少量品や特注品に限られる。飛来する研磨砥粒を含んだ風に積層体を当てることにより研磨するショットブラストやビーズブラストを用いることが好ましい。そのため、均一に稜部を加工するためには砥粒の飛来方向に対して、積層体の各稜部の加工が平均化されるように積層体の方向を適時動かしながらの加工が好ましい。バレル研磨はセラミック電子部品の面取り加工で実績が豊富であり、量産性、再現性に優れている。
【００１１】
また、積層体をアンテナ用磁心として用いる場合、稜部を面取り加工することで、巻きつけるコイルが積層体の周囲に沿って巻かれ、コイルと積層体の間に隙間ができない。このため、アンテナ特性Ｑ値が向上する。また、上記のように、コイルと積層体磁心の間の絶縁手段として樹脂を被覆したものを用いることができる。このため、樹脂テープを巻いたものなどより量産においてアンテナ特性のバラツキが少なくなり、一定の特性をもつアンテナを供給できる。
さらに、樹脂層を被覆する場合、膜圧が薄くても全体を連続的に被覆できるため、上記と同様に、巻きつけるコイルの導線が積層体の側面に近づくのでアンテナ特性Ｑが向上する。樹脂の厚みは稜部、面部とも３０μｍ以下とすることが好ましい。
【００１２】
面取り寸法が積層体の積層方向の厚みｔに対して１０μｍ以上とすることが好ましい。ここで面取り寸法とは、図２に示すように、C面取りや丸いＲをとるために削る部分で、積層体の辺となる先端の部分からの幅Wを指すものとする。面取り寸法Ｗが１０μｍ未満であると、樹脂液塗布時、表面張力により、塗布膜厚が非常に薄く、また、複数回塗布する場合も、膜厚の増加が期待できない。そのため、稜部での耐蝕性を十分に保持することができない。
また、原理的に面取り加工を厚さの１／２を超えると、実質的に面取り加工の上限を超えることになり、積層体の幅または長さが減少することになり、製品の寸法精度の管理の点で好ましくない。面取り寸法は、稜部の膜厚を十分確保するためには大きい方が良いが、加工時間の長時間化によるコスト増の要因となるため、複数回塗布含めて、要求される耐蝕信頼性とコストを考慮して仕様が決定されるものである。金属薄帯に非常に硬い非晶質金属薄帯を用いた場合、面取り寸法は５０μｍ以下とすることが好ましい。
【００１３】
用いる金属薄帯として、厚さ１００μｍ以下の非晶質薄帯が好ましい。ケイ素鋼板よりも薄いため、渦電流損失が非常に小さく、小さな体積で高いアンテナ特性を得るための材料として最適である。Ｆｅ基非晶質薄帯を用いることもできるしＣｏ基非晶質薄帯を用いてもよい。特にＦｅ基非晶質薄帯はＣｏ基非晶質薄帯よりも安価である。面取り加工による磁心の除去分もコストとして組み入れる必要があるため、コストとしてはＦｅ基非晶質薄帯が好ましい。また、Ｆｅ基非晶質薄帯は非常に錆びやすく、必ず耐蝕性を保つために被覆処理することが必須となるため、本願発明は非常に有効である。
上記のように、安価でかつ防錆の高いアンテナとするための最良の組み合わせとして、Ｆｅ基非晶質薄帯により積層体を作成し、絶縁性を確保する手段として安価かつ実績豊富なエポキシ系樹脂を被覆するものが好ましい。ＣＶＤ法などで絶縁対策を行えば樹脂の被覆厚さも一様にしやすく、稜部でも薄くならないが、用いる樹脂や装置が特殊でコストが高い。本発明のように稜部で面取りを行うことで、安価なエポキシ系樹脂を用いても、高い耐蝕性が確保できる。
【００１４】
Ｆｅ基の非晶質薄帯として、合金組成がFeaSibBcＭd（但し、ＭはCr,Mo,Mn,Zr,Hfの1種以上の元素であり、原子％で、５０≦ａ≦９０、５≦ｂ≦３０、２≦ｃ≦１５、０≦ｄ≦１０）で表されるものが好ましい。Ｆｅ量は、好ましくは原子％で６０％以上８０％以下が好ましい。この合金組成のＣｏ基金属薄帯を積層体の最上面と最下面に使用することで、耐蝕性に優れたアンテナ用磁心を得ることが出来る。
Ｆｅ量aは５０原子％（以下、％と記載のものは原子％を表す）より少ないと耐蝕性が低下してしまい、長期安定性に優れたアンテナ用磁心を得ることが出来ない。また、９０％超では後述するＳｉ、Ｂなどが不足するため、非晶質金属薄帯を得ることが工業的に難しくなる。Ｆｅ量aが５０原子％以上であれば、一部を他の遷移元素と置換してもよい。置換する遷移元素としてＣｏ,Ｎｉなどが好ましい。
Si量bは非晶質の薄帯を得るために有用な元素である。５％以上添加することでその効果が得られる。但し、30％を超えてしまうと飽和磁束密度が下がってしまうため、上限を３０％以下とする。
B量cもＳｉと同様に非晶質の薄帯を得るために有用な元素である。２％以上添加することでその効果が得られる。15%より多いと添加しても非晶質形成能などの改善効果が見られず、また軟磁気特性を悪化させるため、上限は１５％とする。
Ｍは軟磁気特性の改善に有効な元素である。また、10％超だと飽和磁束密度が低下してしまうため、上限を１０％とする。さらにこのましい上限は７％である。
【００１５】
Cは角形性および飽和磁束密度の向上に効果があるため、全体で3原子％以下であれば含んでも良い。３原子％より多いと脆化と熱安定性が低下してしまう。また、不可避な不純物としてS, P, Sn, Cu, Al, Ti, から少なくとも1種以上の元素を0.50％以下含有してもよい。
【００１６】
金属薄帯同士は、樹脂により層間を接着してもよいし、カシメにより一体化してもよい。バレル研磨により面取り加工を行う場合は、積層体にかかるせん断力が大きく、金属薄帯同士が剥離する可能性があるため、カシメよりも樹脂による接着が好ましい。樹脂による接着であれば、金属薄帯同士の層間を電気的に絶縁できる。樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂などが使用できる。樹脂は、液体状のものを塗布するのが生産性の点から良好である。
【００１７】
（実施例１）
Fe系非晶質金属薄帯として、平均厚さ25μｍ、幅５０ｍｍ、長さ1000ｍのＭｅｔｇｌａｓ社製２６０５ＳＡ１材を用いた。このFe系非晶質金属薄帯の表面にポリアミド酸溶液を平均の塗布厚さが１ミクロンになるように塗布し、乾燥した。
このポリアミド酸溶液を塗布したFe系非晶質金属薄帯を、幅５０ｍｍ、長さ８０ｍｍの矩形状に切断し、厚さ２ミリのステンレス板２枚の間に２０枚積み重ねた。尚、積層した非晶質金属薄帯２５枚の内、上下端面のFe系非晶質金属薄帯には、ステンレス板接触面側にポリアミド酸樹脂を塗布していないFe系非晶質金属薄帯を用い、Fe系非晶質金属薄帯と金型が固着するのを防止した。
前記積層体を温度３４０℃に設定したポットプレスにセットし、上下プレスの温度が再度３４０℃の表示となった後、５０ＭＰａの圧力で１０分保持した。その後、積層体を取り出し、室温まで冷却した。冷却後、５０ミリ×８０ミリの積層体を、スライサーにて切断し、５ミリ×６０ミリの積層磁心８ケを得た。
こうして出来た積層磁心にバレル研磨を施し、角の部分および辺の部分を主に切削してＲ＝５０μｍのコーナー形状とした。バレル研磨は、研磨用のバレルには、株式会社チップトン製の遠心バレル研磨機ＨＳ−１−４Ｖを用い、メディアはＨＳ−２を使用して、２時間行った。
このバレル研磨した積層磁心の全面をエポキシ樹脂で被覆した。エポキシ樹脂は、株式会社武蔵塗料製造製のパナコＳＭＧブラック８５５２ＮＨを用い、希釈溶剤を用いてスプレー塗装ができる粘度にした後、スプレー塗装した。積層体の主面の両側をそれぞれ塗装後、１６０℃で２０分乾燥硬化させた。一度の塗装ではピンホールなどが発生する懸念があるため、前記塗装工程を２回繰り返した。硬化後断面を切断観察し、塗布膜厚さを評価した結果、主面で約２７μｍであり、稜部でも同等であった。側面は０．１５ミリ程度であった。
この面取りを行った積層磁心に、塩水噴霧サイクル試験として、１）３５℃５％塩水噴霧：４時間、２）７０℃乾燥：２時間、３）５０℃湿度９５％：１５時間、４）７０℃乾燥：２時間、５）室温保持：１時間、からなる条件を１サイクルとして、１００サイクル行い、錆の発生状況を４０倍実体顕微鏡で確認した。また、バレル研磨時間を変え、面取り寸法を０μｍ、３μｍ、６μｍ、１０μｍ、３０μｍ、１００μｍと変えて同様にの塩水噴霧サイクル試験を行った。表１に結果を記す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
図４に示すように、面取りを行わなかった積層磁心に樹脂を被覆した比較のアンテナ用磁心の断面を観察した。面の中央では樹脂が厚く塗装されているものの、端部に近づくに連れ薄くなっている。塩水噴霧試験では錆が発生している。
対して、図３に示すように、稜部の面取りを行った本願のアンテナ用磁心は面だけでなく稜部も樹脂が厚く均一に塗装されている。
【００２０】
（実施例２）
エポキシ樹脂として、武蔵塗料製造パナコ００７ブラック８６３２を用い、その他は実施例１と同様にして実験を行った。各層２層でも同様の結果であった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の稜部で面取りを行ったアンテナ用磁心の積層体の模式図である。
【図２】図１のアンテナ用磁心の端部の拡大図である。
【図３】樹脂を被覆した本発明の積層体の断面を示す図である。
【図４】樹脂を被覆した従来の積層体の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１：金属薄帯、２：積層体、３：樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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