(57)【要約】【課題】磁性体シートに求められるさらなる高機能化、薄型化、小型化への要求を満たすために、高透磁率と高電気抵抗とを兼ね備えた磁性体の製造方法及びその磁性体を提供することを目的とする。【解決手段】磁性及び絶縁性を有する粒子であるフェライトを均す第１の工程と、前記粒子と隣接する複数の前記粒子間に空間ができるように圧着成形する第２の工程と、成形した前記粒子間に磁性及び絶縁性を有する材料であるフェライトによりめっきを施す第３の工程とからなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性及び絶縁性を有する粒子を均す第１の工程と、前記粒子と隣接する複数の前記粒子間に空間ができるように成形する第２の工程と、成形した前記粒子間に磁性及び絶縁性を有する材料によるめっきを施す第３の工程とからなることを特徴とする磁性体の製造方法。
【請求項２】
磁性及び絶縁性を有する粒子と、前記粒子間にあって磁性及び絶縁性を有する材料を含み、前記粒子は前記材料によって隣接する複数の前記粒子との間に架橋を形成していることを特徴とする磁性体。
【請求項３】
前記粒子と前記材料は、同じ磁性材料であることを特徴とする請求項２記載の磁性体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ送受信機器等の電子機器の電磁波吸収磁性体として用いられるものであり、高透磁率と絶縁性を有する磁性体の製造方法及びその磁性体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話の急激な普及や、電子機器の高周波数領域の利用等により、電磁波による電子機器の誤作動やノイズが問題となっている。そこで、電子機器内部における電磁波による誤作動やノイズの防止を目的として、磁性材料を用いた電磁波吸収体の利用が急増している。例として、携帯電話に利用されている非接触型決済等の通信を行うためのアンテナでは、携帯電話の部品が自ら出した電磁波やアンテナ近傍の導電性金属材料の影響によって、送受信が困難になることがある。そこで、アンテナと導電性金属材料間や充電電池周辺に電磁波吸収体が配置され、アンテナの特性を劣化させないようにしている。さらに、携帯電話をはじめとする小型電子機器等のさらなる高性能化に伴い、磁性体の高機能化、小型化・薄型化の要請が高まっている。
【０００３】
これら磁性体として、金属磁性材料や酸化物磁性材料と無機物又は有機物のバインダーを混合させた磁性粒子分散体として広く使用されている。このような複合磁性体の透磁率は、配合する磁性粒子の充填率によっても大きく変化する。これは、粒子間に存在する隙間により磁路が切断され、粒子の表面に磁極が現れて粒子内に反磁性が生じるためである。そこで、粒径の異なる数種類の磁性材料を配合して充填率を向上させることで、粒子同士の磁気的接触面積が増加し、磁路が形成され、その磁性体の透磁率が高くなる（例えば、特許文献１参照）。さらに、一般的に、フェライトなどの酸化物磁性材料と比較して、鉄やコバルト、パーマロイ、センダストといった金属磁性材料は、透磁率に大きな影響を及ぼす飽和磁化が高い。しかしながら、電気抵抗が低い金属磁性材料は、高周波数領域の影響により渦電流損失が発生してしまうため、携帯電話などの高周波数領域で使用する部品としては有効に機能しない。そこで、金属磁性粒子の表面に比較的絶縁性の高い酸化物磁性被膜を形成した磁性粒子を原料とすることで、高周波数領域で使用する機器の部品として利用することができる複合磁性体があった（例えば、特許文献２参照）。前述の磁性粒子における表面層は、粒子の磁性粒子間の電気的な結合を弱めることで、高周波数領域で使用される場合の渦電流損失を低減させるためのものである。
【特許文献１】特開２００５−１６７０９７号公報
【特許文献２】特開２００５−６８５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、磁性粒子同士の磁路を形成しやすくするために粒径の異なる数種類の磁性粒子を配合する製造方法では、透磁率を高めるために必要な充填率の向上が幾何学的な限界に近づいている。また、金属磁性材料の表面に電気抵抗を高めるための酸化物磁性被膜が施された複合磁性粒子を焼結した場合、焼成温度が低かったり焼成時間が短いと粒子同士が点接触となってしまい磁路が形成されにくく、逆に、焼成温度を上げたり焼成時間を長くしたりすると金属磁性粒子同士が接触することで電気抵抗が低くなってしまい、結果的に高周波数領域での渦電流損失が大きくなってしまうという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題を鑑み、高周波数領域で使用される磁気部品の高機能化、小型化・薄型化のために、磁性粒子同士の磁気的接続面積を増やした高い透磁率、及び高周波数領域での過電流損失が少ない絶縁性を兼ね備えた磁性体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】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明は、磁性及び絶縁性を有する粒子を均す第１の工程と、前記粒子と隣接する複数の前記粒子間に空間ができるように成形する第２の工程と、成形した前記粒子間に磁性及び絶縁性を有する材料によるめっきを施す第３の工程とからなる磁性体の製造方法により、前記粒子間の磁気的接続面積の増加と絶縁性を兼ね備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、磁性及び絶縁性を有する粒子同士を磁性及び絶縁性を有する材料によるめっきで架橋構造を形成させることで、前記粒子同士の磁気的な接触面積を向上させた高い透磁率と絶縁性による高周波数領域の使用での低い過電流損失とを兼ね備えた磁性体の製造方法及びその磁性体を提供することができる。携帯電話等の高周波数領域での利用においても、高い磁気特性を有する磁性体を提供することができ、携帯電話を含む小型電子機器に求められている磁性体のさらなる高機能化、小型化・薄型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の請求項１記載の発明によれば、磁性及び絶縁性を有する粒子を均す第１の工程と、前記粒子と隣接する複数の前記粒子間に空間ができるように成形する第２の工程と、成形した前記粒子間に磁性及び絶縁性を有する材料によるめっきを施す第３の工程とからなる製造方法により、より効果的に前記粒子間の磁気的接続面積を向上させつつ、渦電流損失を防ぐ高い電気抵抗を両立させた高周波数領域の使用で優れた磁気特性を有する構造の磁性体を製造することができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の発明によれば、磁性及び絶縁性を有する粒子と、前記粒子間にあって磁性及び絶縁性を有する材料を含み、前記粒子は隣接する複数の前記粒子との間に前記材料によって架橋を形成していることを特徴とする磁性体により、従来のような数種類の粒径の異なる磁性粒子を配合して磁性粒子同士が点接触をしている構造と比較して、より効果的に前記粒子同士の磁気的接触面積を向上させた構造である。
【００１０】
本発明の請求項３記載の発明によれば、前記粒子と前記材料は、同じ磁性材料であることを特徴とする請求項２記載の磁性体により、前記粒子とめっきする前記材料との密着性がよくなり、磁性体としてより磁路を形成しやすい優れた磁気特性を有する磁性体を得ることができる。
【実施例】
【００１１】
以下本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の構造を有した複合磁性体の外観図である。本発明で作成する図１で示すシート状の複合磁性体は、厚みが０．０３ｍｍから１ｍｍであり、シート状、又は各種使用用途に沿った形状に切断して、携帯電話などの電子機器の誤作動やノイズを防止する目的として利用される。
【００１３】
図２は、本発明の複合磁性体の断面模式図である。図２は、フェライトの粒子１と前記粒子間に架橋構造を形成するフェライトなどの磁性及び絶縁性を有するめっき材料２により構成されている。
【００１４】
なお、本実施例では、粒子１として鉄の酸化物を主成分としたフェライトを用いているが、鉄、ニッケル、亜鉛、銅等の酸化物磁性材料も用いることが可能であり、また、上記酸化物の混合物を用いることも可能である。同様に、本実施例では、めっき材料２として鉄の酸化物を主成分としたフェライトを用いているが、鉄、ニッケル、亜鉛、銅等の酸化物磁性材料も用いることが可能であり、また、上記酸化物の混合物を用いることも可能である。
【００１５】
また、前記粒子１の直径は、０．５から５０μｍであり、シート全体の厚みは、０．０３ｍｍから１ｍｍである。
【００１６】
図３は、本発明の複合磁性体の前記粒子１と架橋構造を形成する前記磁性めっき材料２について説明するための模式図である。従来は、磁性及び絶縁性を有する粒子と有機物又は無機物媒体を混合して圧縮成形すると、粒子同士が点で接触するのみで、その後焼成することによりネックを形成し、粒子同士の接触面積を増やすことで磁性体として磁気特性を向上させるための磁路を形成しやすくしていた。また、前記粒子が金属磁性体に酸化被膜を施した従来の材料の場合、焼成することにより金属磁性粒子同士が酸化被膜を突き破って直接接触してしまうことがあり、電気抵抗が低下する可能性があった。しかしながら、図３のように磁性及び絶縁性を有する磁性めっき材料２によって磁性及び絶縁性を有する複数の前記粒子１が橋渡しされて固定された今回の架橋構造によって、磁路を形成しやすくするための磁気的接続を向上させることと、高周波数領域での渦電流損失が小さい高い電気抵抗を両立する安定した磁気特性を兼ね備える。また、図３に示すように、磁性粒子１同士は、直接接していても、少し離れている状態でもよい。また、前記粒子１とそれらの粒子を架橋する前記めっき材料２が粒子１と同じ材料である場合、さらに密着性がよく、磁路の形成しやすい磁性体を得ることができる。
【００１７】
次に、本発明の複合磁性体の製造方法について図４、５を用いて説明する。図４は、本発明の複合磁性体の製造プロセスのフローチャートである。図５は、本発明の複合磁性体の製造プロセスの模式断面図である。
【００１８】
まず、Ａ工程において、上記同様の配合比にて磁性及び絶縁性を有するフェライトなどの粒子と前記粒子同士を接続させる有機物又は無機物媒体を攪拌混合した材料を、粘着シートやＰＥＴシート等のキャリアシートを敷いた容器に入れ、均す。
【００１９】
次に、Ｂ工程において、上記混合材料をシート状に圧着成形する。ここで、次工程においてめっき液がシート内部まで浸透する空間ができるように、例えば、原料の磁性粉末１００重量部に対して、ポリビニルアルコール系の媒体が１〜２０重量部の組成比で攪拌混合したものに対して、従来８００から１０００ｋｇｆ／ｃｍ2の成形圧で圧着成形したものを、本実施例では、通常のプレス圧より小さい５００ｋｇｆ／ｃｍ2で圧着する。
【００２０】
なお、上記めっきがしやすいように粒子１間の空間をあけるため、バインダーであるポリビニルアルコール系の媒体を例えば従来より５０％程度多く配合し、その成形後に粒子１間にネック部を形成するような通常の本焼成の温度である１０００℃前後ではなく、３００℃前後で仮焼成して前記媒体を取り除くことで、次工程でめっき液がシート内部まで浸透する空間ができるように成形することもできる。
【００２１】
また、配合する原料の前記粒子１は、従来のように前記粒子同士の接触面積を増やすために粒径の異なる数種類を配合すると、逆に粒子１間の空間が形成されにくくなり、めっきを内部まで浸透させにくくなるため、同じ粒径の粒子１を用いることが好ましい。
【００２２】
さらに、めっきが内部に浸透しやすくするために、粒径が５０μｍ程度の大きい粒子１を使うことが好ましい。
【００２３】
また、前記粒子１のシートを作成する方法としては、前述した乾式加圧成形だけではなく、ドクターブレード法やシート印刷法により成形体を作成してもよい。ただし、その場合も、同じく次工程にてめっき液がシート内部まで浸透する空間ができるように成形する、又は仮焼成により媒体を取り除くことで空間を確保する必要がある。
【００２４】
次に、Ｃ工程においては、成形した前記粒子シートを容器から取り出し、にめっきを行う。まず、フェライト等のめっき液槽の中に、キャリアシートにのせた前記粒子シートを浸し、めっき液を前記シート内に含浸させる。次に、ｐＨを制御しながら反応液をめっき槽に送りこみ、前記シートにめっきを施す。
【００２５】
最後のＤ工程において、前記シートを必要な大きさに切断する。
【００２６】
上記製造方法により、前記粒子シートの内部にめっき液が浸透し、多くの前記粒子１同士が前記めっき材料２のめっきにより架橋構造が形成される。従来のように磁性粒子が圧着成形され、磁性粒子同士のほとんどが点接触に近い構造と比較して、本発明の複合磁性体は、前記めっき材料２を架橋構造として前記粒子１同士の磁気的接触面積が格段に増え、磁路が形成しやすくなり、同時に、絶縁性を保持しているため、高周波数領域での渦電流損失が小さい安定して優れた磁気特性を有する。
【００２７】
また、材料２によって粒子１間に架橋構造を形成しているため、従来の本焼成を行うことなく、シート状に形成することができ、焼成を行わないため、粒子１間で直接結合が生じず、導電性を有する金属磁性材料に酸化皮膜等で表面を絶縁した磁性材料を用いることができる。
【００２８】
上述のように、焼成を行わない磁性体の場合、切断等の加工をした後に焼成を行う従来方法と比較して加工性に優れ、又、焼成による収縮が起こらないため、数μｍの精度を要求される小型精密部品として使用する場合の寸法精度を向上させることができる。ただし、本発明による磁性体においても、使用用途により焼成することで、さらに密度を向上させ、磁気特性を向上させることが可能である。そのように焼成を行って前記粒子１同士がネックを形成したとしても、前記粒子１自体が電気抵抗の高い材料であり、磁性体全体としての電気抵抗も高く保たれ、高周波数領域での渦電流損失の影響が小さい。最後のＤ工程において、得られたシート４は、従来の構造である磁性粒子同士が点接触しているだけの成形シートと比較して、磁気特性が飛躍的に向上した複合磁性体である。
【００２９】
一般的に、従来のような磁性シートを成形し、本焼成を１０００℃前後で行うと、硬くて脆いシートになってしまうため、小型電子部品に適した形状に切断したり、他部品と接着させる工程などで割れすく、取り扱いが難しい。しかしながら、本発明の場合、従来のように本焼成を行わないため、曲げ性に対して強く、さらにバインダーの量を調整することで、フレキシブルなシートを作成することができる。
【００３０】
なお、焼成を行わない場合には、粒子１間での結合が生じないので、導電性を有する金属磁性材料に酸化皮膜等で表面を絶縁した磁性材料を用いることができる。
【００３１】
上述した複合磁性体を携帯電話のアンテナ部品として利用した場合の一例を図６に示す。電子決済等を非接触で行うための送信用のアンテナ５と本発明による複合磁性体を環状に加工したシート６を組み合わせることにより、密着した周辺の部品からの干渉を防止し、アンテナ通信距離を大幅に向上することができる。また、磁性体としての特性が向上したことにより、携帯電話を含む電子機器のさらなる薄型化、小型化の要求に対応した磁性体を得ることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の磁性体の製造方法及びその磁性体によれば、磁性及び絶縁性を有する粒子と、前記粒子間にあって磁性及び絶縁性を有する材料による架橋構造により、高い透磁率と渦電流損失の影響が小さいという優れた磁気特性を併せ持つ複合磁性体を得ることができ、高性能かつ小型・薄型化へ対応した磁性体を提供することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の構造を有した複合磁性体の外観図
【図２】本発明の複合磁性体の断面模式図
【図３】本発明の複合磁性体の架橋構造について説明するための模式図
【図４】本発明の複合磁性体の製造プロセスのフローチャート
【図５】本発明の複合磁性体の製造プロセスの模式断面図
【図６】本発明の複合磁性体を用いた携帯電話のアンテナ部品の模式図
【符号の説明】
【００３４】
１    粒子
２    めっき材料
３    キャリアシート
４    切断して得られたシート
５    送信用のアンテナ
６    本発明による複合磁性体を環状に加工したシート
【図１】
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【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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