(57)【要約】【課題】  安易な工程で製造が可能であり、かつ、積層体と巻き線との間の磁気的なギャップを極力少なくしてアンテナ特性を向上させることが可能な積層体、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Ｃｏ基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。また、稜部の面取り寸法が１０μｍ以上であるものが好ましい。表面に直接コイルが巻かれるもの、もしくは、稜部に３０μｍ以下の樹脂が被覆されその上にコイルが巻かれるものに適用することが好ましい。【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Ｃｏ基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】
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に記載の積層体。
【請求項３】
前記Ｃｏ基金属薄帯はＣｏが５０原子％以上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】
前記積層体は表面に直接コイルが巻かれることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の積層体。
【請求項５】
前記積層体は稜部に３０μｍ以下の樹脂が被覆され、その樹脂の上にコイルが巻かれることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の積層体。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５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、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Ｃｏ基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て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を用いた積層体には、金属薄帯としてＣｏ基の金属薄帯が用いられることがある。Ｃｏ基金属薄帯の方が高いアンテナ特性Ｑ値を得やすいだけでなく、Ｆｅ基の金属薄帯よりも耐蝕性に優れるため、錆の発生を抑えることができる。
ただし、この積層体に巻き線を巻きつける場合、直接巻きつけると積層体の稜部で巻き線が切れたり、巻き線にコーティングされている被覆材が傷ついて積層体と導通したりする恐れがある。そのため、積層体に巻き線を直接巻きつけず、樹脂テープを積層体に巻くなどの手段が用いられる。
【０００６】
樹脂テープを巻きつける場合、厚みが１０μｍ以下の薄い樹脂テープは高価であり、かつ樹脂テープの厚さが薄いと巻き線を巻きつける際の張力によって樹脂テープが破断し積層体との絶縁がとれなくなる恐れも有る。このため、巻きつける樹脂テープはある程度の厚さにならざろう得ない。
そのため、アンテナ用磁心となる積層体と巻き線との間にできる磁気的なギャップが大きくなる。この磁気的なギャップが大きいほど、アンテナ特性Ｑ値が低下する。また、使用する樹脂テープも特殊なものを使用する必要があり、非常に高価である。また、樹脂テープを巻きつけるコストも高いという問題がある。
また、安価な方法として樹脂を積層体の全体に被覆させる方法もあるが、樹脂は表面張力により面の中央部が厚くなりやすく、反対に稜部では薄くなりやすい。絶縁層として樹脂厚さが最も必要な部分であるため、稜部で樹脂の十分な厚さを確保するにはかなりの樹脂を塗布しなければならず、結果として上記と同様に磁気的なギャップが大きくなり、アンテナ特性Ｑ値が低下してしまう。
【０００７】
従って、本発明は、安易な工程で製造が可能であり、かつ、アンテナ特性を向上させることが可能な積層体、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】
【０００８】
本発明は、厚さ１００μｍ以下のＣｏ基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、表面に直接コイルが巻かれるものが好ましい。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。
【０００９】
Ｃｏ基金属薄帯はＣｏが５０原子％以上のものが好ましい。また、稜部の面取り寸法が１０μｍ以上であるものが好ましい。
【００１０】
この積層体は表面に直接コイルが巻かれるものが好ましい。もしくは、この積層体は稜部に３０μｍ以下の樹脂が被覆され、その樹脂の上にコイルが巻かれるものが好ましい。
【００１１】
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】
【００１２】
本発明によると、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。
また、本発明のアンテナでは、樹脂を被覆させても稜部で樹脂が薄くならないため、巻き線の保護に樹脂テープを用いる必要がない。樹脂テープを用いると量産で一様に巻きつけることが難しく、アンテナ特性にバラツキが発生する。本発明では巻き線の保護は不用、もしくは薄く樹脂を吹付ける樹脂塗布手段を用いることもでき、量産においてもアンテナ特性のバラツキが極力抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明者らが検討した結果、図１、図２に示すように積層体の稜部を面取りしたため、巻き線を積層体の表面に沿って巻きつけることで前記の問題を解消した。
つまり稜部を面取りしたことで、従来は鋭い稜部の先端が巻き線を傷つけたり断線させたりしていたが、これらの問題を起こすことなくアンテナ用磁心を得ることができた。
また、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なくなる。このため、アンテナ特性Ｑ値が向上する。また、樹脂テープを巻く必要も無く、さらに、樹脂テープを巻いたものより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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、巻き線が断線したり、表面の絶縁被覆が剥れて積層体と導通したりする可能性が有る。但し、樹脂を積層体の周囲に塗布する場合は、面取り寸法Ｗが１０μｍ未満であってもよい。
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。
【００１６】
用いる金属薄帯として、厚さ１００μｍ以下のＣｏ系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。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であるが、Ｃｏ基非晶質薄帯であれば樹脂被覆はなくとも耐蝕性は十分に満足する。そのため、巻き線と積層体との間の磁気的ギャップを極力少なく出来る。
【００１７】
Ｃｏ基金属薄帯として、合金組成がＣｏaＳｉｂＢｃＭｄ（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≦８０、５≦ｂ≦３０、２≦ｃ≦１５、１≦ｄ≦１０）で表されるものが好ましい。Ｃｏ量は、好ましくは原子％で６０％以上７０％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。
Ｃｏ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積層体を得ることが出来ない。また、８０％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。Ｃｏ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Fe,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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（実施例１）
Co系非晶質金属薄帯として、平均厚さ１８μｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍの日立金属製ＡＣＯ−５材を用いた。このCo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（塗布厚さバラツキを０．５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Co系非晶質金属薄帯を、幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍ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２０枚の内、上下端面のCo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Co系非晶質金属薄帯を用い、Co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４００℃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４００℃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。
この積層体を、窒素中４００℃で１時間、その後、同雰囲気２００℃で３００Ａ／ｍの磁場中で４時間磁場中熱処理を行った。その後、この積層体を、タ゛イサーにて切断し、幅２ｍｍ、長さ１８ｍｍの積層体２０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を使用した。稜部の面取り寸法は３，６，１０，３０μｍとしてバレル研磨を行い、有機フィルムを介さずに直接コイルを巻き、巻いたコイルをほどいて、コイル導線にキズなどの損傷が無いかを２０倍の実体顕微鏡で評価した。
アンテナ特性Ｑ値の低下率を併記する。測定には、２ＵＥＷ線０．０５mm径の導線を５００ターンを巻いてアンテナとし、１３４kHzにおけるQ値を測定した。
【００２１】
（比較例１）
比較のため、面取り加工をせず積層体に樹脂フィルムを巻き、その上にコイル導線を巻いたものも同時に評価した。表１に測定結果を記す。実施例１のものに比べてＱ値が３〜４程低い値であった。樹脂テープは基材と粘着層からなり、この粘着層の厚さは安定に接着力を得るためには少なくとも２０μｍ以上の厚さが必要である。そのため、樹脂テープの総厚さは３０μｍ以上となる。また、テープ一層を巻きつけた後、コイルを巻くと、コイルとコアの間隔は少なくとも３０μｍ以上、現実的は、テープの巻き始めと巻き終わりは重複する。その部分では、膜厚が２倍の６０μｍ以上であり、重複部分は巻いた樹脂テープの全体の２０〜３０％占めることから、コイルと積層磁心の間隔は、平均して３０μｍを超えてしまい、アンテナ特性Ｑが悪化する。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
（実施例２）
実施例１と同様にして、Co系非晶質金属薄帯からなる１８ｍｍ×２ｍｍの積層体２０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面取り寸法Ｒ＝３μｍ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を使用した。
この稜部をバレル研磨した積層体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。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１０μｍであり、稜部でも同等であった。
この塗布した樹脂の上にコイルを巻きアンテナ特性Ｑ値を測定した。測定には、２ＵＥＷ線０．０５mm径の導線を５００ターンを巻いてアンテナとし、１３４kHzにおけるQ値を測定したところ、実施例１ほどではないが、稜部を面取りせず樹脂フィルムを巻いてその上にコイルを巻いた従来のものよりは高いＱ値（Ｑ＝５６）が得られた。
実施例１のように、稜部に面取り加工を行った積層体に直接巻き線を巻く方が高いアンテナ特性が得られるが、直接巻き線を安定に巻くにはコアの表面の平滑性や平坦性を相当管理する必要であり、平滑性や平坦性を得るためのバレル研磨などの研磨工数が多大となる。
実施例２で示したように、面取り寸法が１０μｍ未満であっても樹脂塗装と組み合わせて巻き線を施すことで、樹脂テープを巻くものと比較して工数を簡略化し、かつアンテナ特性を安定かつ向上させることができる。
【００２４】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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。
【符号の説明】
【００２６】
１：金属薄帯、２：積層体
【図１】
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【図２】
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