説明

磁性シートおよびその製造方法

【課題】本発明は、セラミックス磁性シートとして必要限の磁気特性を確保しながら、多層に積み重ねて焼成することができる磁性シートおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】第1の温度で焼成させたセラミックス系焼成磁性粉体2と、セラミックス系磁性粉体3を含んだセラミックスグリーンシート1を、前記第1の温度より低い第2の温度で焼成させて生成されるセラミックス磁性シートであって、セラミックス系焼成磁性粉体2が、予め焼成を行ったことで焼結反応が進行しているため、本焼成における焼結反応が小さいまたは起こらないため、本焼成時におけるセラミックスグリーンシート間の焼結反応を妨げることから、多層に積み重ねて焼成することが可能となり、生産性を向上することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線通信用アンテナ等の通信性能を向上させるために、磁界の影響を遮蔽する磁性シートおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
携帯電話等の無線通信機器に用いられる無線通信用アンテナにおいて、部品の小型化や高密度実装化に伴い、受発信される電磁波が、密接した電子部品、基板および筐体等の影響により、通信特性の劣化が起こるという障害があった。そこで、それらの影響を防止するために、磁性シートが使用されるようになってきている。
【0003】
携帯電話等の小型無線通信機器のように、内部に極めて僅かな空間しかない場合、磁性シートには、扁平状金属磁性粉末を樹脂に分散させた磁性シートが用いられてきた。しかし、これらの磁性シートでは十分な透磁率を得ることができず、通信特性の改善効果も不十分であった。
【0004】
そこで、近年、磁性体にフレキシブル性を持たせた磁性シートをアンテナの底面や、側面に設置するものが提案されている(例えば、特許文献1または2参照)。
【特許文献1】特開2000−244171号公報
【特許文献2】特開2006−173443号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
(特許文献1)あるいは(特許文献2)に示すような磁性シートに用いられる薄板形状の磁性シートは、一般にドクターブレード法によりグリーンシートが作製され、プッシャー式トンネル炉を用いて焼成される。この際、グリーンシートは台板等に積載され、炉の入り口側から間欠的に1台板ずつ挿入して入炉させ、炉内を台板が出口に向かって送られ、焼成を終えて炉の出口に出てくる。ただし、この方法では、焼成を行うグリーンシートの形状が大きくなるほど台板1枚当りの積載数が少なくなり、その結果、製品1個当りの製造コストが上昇してしまう。また、製造コストの低下を図るため、グリーンシートを複数枚重ねた状態で焼成を行うこともあるが、この場合、図7に示すようなグリーンシートでは、グリーンシート同士の焼結反応による接着が起こり、歩留まりが大きく低下するという問題がある。
【0006】
本発明は、磁性シートとして必要限の磁気特性を確保しながら、多層に積み重ねて焼成することができる磁性シートおよ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】
【0007】
上記課題を解決するために本発明は、第1の温度で焼成させた焼成磁性粉体と、磁性粉体と、を含んだグリーンシートを、第1の温度より低い第2の温度で焼成させて生成される磁性シートである。
【発明の効果】
【0008】
本発明の磁性シートおよびその製造方法は、焼成磁性粉体が、予め焼成を行ったことで焼結反応が進行しているため、本焼成における焼結反応が小さいまたは起こらないため、本焼成時におけるグリーンシート間の焼結反応を妨げることから、多層に積み重ねて焼成することが可能となり、生産性を向上することができる。
【0009】
また、焼成磁性粉体を使用しない場合と比較して、焼成後、収縮率が小さく、反り等の変形の発生を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明の請求項1に記載の発明は、これにより焼成磁性粉体が、予め焼成を行ったことで焼結反応が進行しているため、本焼成における焼結反応が小さいまたは起こらないため、本焼成時におけるグリーンシート間の焼結反応を妨げることから、多層に積み重ねて焼成することが可能となる。
【0011】
また、焼成磁性粉体を使用しない場合と比較して、焼成後、収縮率が小さく、反り等の変形の発生を抑制することが可能となる。
【0012】
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の磁性シートであって、磁性粉体が、磁性粉体原料である、もしくは磁性粉体原料を本焼成温度以下の温度で仮焼された仮焼磁性粉体である磁性シートである。
【0013】
これにより、仮焼を行うことで、原料に含まれる炭酸や硝酸を離脱させて、原料を酸化させることで焼結反応性を向上させることができる。
【0014】
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の磁性シートであって、焼成磁性粉体および磁性粉体の平均粒子径が、0.1μm〜100μmであり、好ましくは1μm〜30μmである磁性シートである。
【0015】
これにより、薄いグリーンシートを成形した際、表面の凹凸が少なくなり、表面が滑らかな磁性シートとすることができる。
【0016】
本発明の請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の磁性シートであって、焼成磁性粉体が、焼成磁性粉体と磁性粉体の総重量に対して、20重量%〜40重量%である磁性シートである。
【0017】
これにより、磁性シートとして必要限の磁気特性を確保することができ、且つ多層に積み重ねて焼成することができる。
【0018】
本発明の請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の磁性シートであって、磁性粉体原料、焼成磁性粉体、および磁性粉体が、Ni−Zn系フェライトまたはMn−Zn系フェライトである磁性シートである。
【0019】
これにより、磁気特性を向上することができ、無線通信用アンテナ等の通信性能を向上することができる。
【0020】
本発明の請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の磁性シートであって、グリーンシートが、グリーンシートを複数枚積層し、加熱・圧着された積層グリーンシートである磁性シートである。
【0021】
これにより、同じ厚みに成形したグリーンシートを、所望の厚みにすることができるため、同一の条件で成形が行える。
【0022】
本発明の請求項7に記載の発明は、磁性シートの製造方法であって、磁性粉体原料を焼成し、焼成磁性粉体を生成する焼成粉体生成工程と、焼成磁性粉体と、磁性粉体と、少なくとも有機結合剤を含む添加物と、溶剤とを混練してスラリー化するスラリー化工程と、スラリー化工程で得られたスラリーを支持体上に塗布する塗布工程と、塗布されたスラリーを乾燥し溶剤を除去する乾燥工程と、乾燥して得られたグリーンシートを支持体から剥離する剥離工程と、剥離したグリーンシートを焼成する焼成工程を備えた磁性シートの製造方法である。
【0023】
これにより、焼成磁性粉体が、予め焼成を行ったことで焼結反応が進行しているため、本焼成における焼結反応が小さいまたは起こらないため、本焼成時にグリーンシートを積載する台板との反応性が小さいため、台板の使用回数が増し、製造コストを低減できる。
【0024】
本発明の請求項8に記載の発明は、磁性シートの製造方法であって、磁性粉体原料を焼成し、焼成磁性粉体を生成する焼成粉体生成工程と、磁性粉体原料を仮焼し、仮焼磁性粉体を生成する仮焼粉体生成工程と、磁性粉体と、焼成磁性粉体と、少なくとも有機結合剤を含む添加物と、溶剤とを混練してスラリー化するスラリー化工程と、スラリー化工程で得られたスラリーを支持体上に塗布する塗布工程と、塗布されたスラリーを乾燥し溶剤を除去する乾燥工程と、乾燥して得られたグリーンシートを支持体から剥離する剥離工程と、剥離したグリーンシートを焼成する焼成工程を備えた磁性シートの製造方法である。
【0025】
これにより、焼結反応性を向上させた仮焼磁性粉体を使用することで、本焼成温度を低下させ、製造コストを低減できる。
【0026】
本発明の請求項9に記載の発明は、磁性シートの製造方法であって、磁性粉体原料を焼成し、焼成磁性粉体を生成する焼成粉体生成工程と、磁性粉体原料を仮焼し、仮焼磁性粉体を生成する仮焼粉体生成工程と、磁性粉体と、焼成磁性粉体と、少なくとも有機結合剤を含む添加物と、溶剤とを混練してスラリー化するスラリー化工程と、スラリー化工程で得られたスラリーを支持体上に塗布する塗布工程と、塗布されたスラリーを乾燥し溶剤を除去する乾燥工程と、乾燥して得られたグリーンシートを支持体から剥離する剥離工程と、剥離したグリーンシートを、複数枚積層する積層工程と、積層されたグリーンシートを、加熱および圧着する圧着工程と、加熱および圧着したグリーンシートを焼成する焼成工程を備えた磁性シートの製造方法である。
【0027】
これにより、同じ厚みに成形したグリーンシートを用いて、所望の厚みにすることができるため、製造条件の煩雑化を防止できる。
【実施例】
【0028】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0029】
図1は本発明の実施例におけるセラミックスグリーンシートの断面図、図2はセラミックス系焼成磁性粉体の比率と通信距離の関係を表したグラフ、図3はセラミックス系焼成磁性粉体の比率とセラミックスグリーンシート間の接着発生頻度の関係を表したグラフである。
【0030】
図1において、1はセラミックスグリーンシート、2はセラミックス系焼成磁性粉体、3はセラミックス系磁性粉体、4は少なくとも有機結合剤を含んだ添加物である。
【0031】
最初に、各部の詳細について説明する。まず、セラミックス系焼成磁性粉体2について説明する。
【0032】
セラミックス系焼成磁性粉体2は、Ni−Zn系フェライトまたはMn−Zn系フェライトであり、Ni−Zn系フェライトでは、具体的には、Fe23を48.5mol%、ZnOを20.55mol%、NiOを20.55mol%、CuOを10.40mol%の組成比率である。前述した組成比率のセラミックス系磁性粉体原料を、900℃から1000℃で焼成することで得られる。
【0033】
さらに、粉砕および分級を行い、平均粒子径を0.1μm〜100μm、好ましくは1μm〜30μmとする。0.1μm以下では、微粉砕するのに時間がかかり不経済となり、100μm以上では、一般的なセラミックスグリーンシートの厚さが50μm〜80μmであるため、セラミックスグリーンシート1の表面粗さが粗くなり好ましくない。
【0034】
また、セラミックス系焼成磁性粉体2とセラミックス系磁性粉体3の総重量に対するセラミックス系焼成磁性粉体2の比率は、図2に示すセラミックス系焼成磁性粉体の比率とセラミックスグリーンシート間の接着発生頻度の関係より、セラミックスグリーンシート間の接着発生頻度が減少する10重量%以下が良く、さらに、10重量%〜30重量%の間で急激にセラミックスグリーンシート間の接着発生頻度が減少する。従って、発生頻度のみに着目すると、セラミックス系焼成磁性粉体2の比率は、30重量%以上が好ましい。
【0035】
しかし、図3に示すセラミックス系焼成磁性粉体の比率と携帯電話−リーダーライター間の通信距離の関係より、セラミックス系焼成磁性粉体2の比率が増加すると、携帯電話−リーダーライター間の通信距離が悪くなるため、セラミックス系焼成磁性粉体2の比率として、10重量%〜50重量%が良く、特に20重量%〜40重量%が好ましい。例えば、JRの改札機では、携帯電話−リーダーライター間は、半径100mmの半球上が処理エリアとなっているため、携帯電話−リーダーライター間では、100mm以上の通信距離が必要であり、この場合、セラミックス系焼成磁性粉体2の比率として30重量%以下となる。
【0036】
このように、これらを見ると、セラミックス系焼成磁性粉体2の比率の増加と共に、通信距離およびセラミックスグリーンシート間の接着発生頻度は減少しており、通信特性とセラミックスグリーンシート間の接着防止を共に満足するためには、上述した比率が好ましい。
【0037】
ここで、携帯電話−リーダーライター間の通信距離の測定方法について説明する。図4に示しているのが、携帯電話−リーダーライター間の通信距離の測定方法であり、5はセラミックス磁性シート、6は保護層、7は粘着層、8は複合磁性シート、9は金属板、10は携帯電話側アンテナ、11はリーダーライター側アンテナ、12はリーダーライターである。セラミックス磁性シート5の一面に粘着層7を貼り付け、セラミックス磁性シート5の対向面に保護層6を貼り付け、ローラー等によりセラミックス磁性シート5を加圧破砕し、柔軟性を有する複合磁性シート8を作製する。次に、複合磁性シート8を40mm×35mmに加工し、外形32mm×30mm、線幅0.8mm、線間0.1mm、ターン数4ターンのアンテナに貼り付け、リーダーライター側アンテナ11と周波数13.56MHzにおける通信距離を測定する。ここで用いたリーダーライターは、ソニー製リーダーライターRC−S460(標準ソフト)である。
【0038】
次に、セラミックス系磁性粉体3について説明する。
【0039】
セラミックス系磁性粉体3は、セラミックス系焼成磁性粉体2同様、Ni−Zn系フェライトまたはMn−Zn系フェライトであり、Ni−Zn系フェライトでは、具体的には、Fe23を48.5mol%、ZnOを20.55mol%、NiOを20.55mol%、CuOを10.40mol%の組成比率である。
【0040】
また、セラミックス系磁性粉体3は、セラミックス系磁性粉体原料を本焼成温度以下の温度で仮焼されたセラミックス系仮焼磁性粉体であり、Ni−Zn系フェライトでは、700℃から900℃で仮焼し、原料に含まれる炭酸や硝酸を離脱させて、原料を酸化させることで焼結反応性を向上させる。
【0041】
さらに、粉砕および分級を行い、平均粒子径を0.1μmから100μm、好ましくは1μmから30μmとする。0.1μm以下では、微粉砕するのに時間がかかり不経済となり、100μm以上では、一般的なセラミックスグリーンシートの厚さが50μm〜80μmであるため、セラミックスグリーンシートの表面粗さが粗くなり好ましくない。
【0042】
次に、添加物4について説明する。
【0043】
添加物4は、有機結合剤、可塑剤および分散剤よりなり、可塑剤および分散剤は必要に応じて添加される。有機結合剤としては、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、メチルセルロース、エチルセルロース等があるが、特に接着性からポリビニルアルコールやポリビニルブチラールが好ましい。可塑剤は結合剤によって選択されるが、フタル酸系、グリコール系、グリセリン系等が用いられる。また、分散剤はセラミックス系焼成磁性粉体2やセラミックス系磁性粉体3によって、高分子分散剤または無機系分散剤より選択される。
【0044】
ここで、添加物4は、セラミックス系焼成磁性粉体2、セラミックス系磁性粉体3および添加物4の総量に対して、4から10重量%が望ましい。4重量%以下では、形状保持性が十分確保できず、15重量%以上では、セラミックス磁性シート5の磁気特性が悪くなるので好ましくない。
【0045】
次に、図5のセラミックス磁性シート5の製造方法について、図6のセラミックス磁性シートの製造工程図に沿って詳細に説明する。
【0046】
焼成粉体生成工程では、Fe23を48.5mol%、ZnOを20.55mol%、NiOを20.55mol%、CuOを10.40mol%からなるセラミックス系磁性粉体を、900℃から1000℃で3時間焼成し、粉砕・分級工程で平均粒子径が1μmから30μmとなるように粉砕および分級する。
【0047】
仮焼粉体生成工程では、焼成粉体生成工程と同様に、Fe23を48.5mol%、ZnOを20.55mol%、NiOを20.55mol%、CuOを10.40mol%からなるセラミックス系磁性粉体を、700℃から900℃で3時間焼成し、粉砕・分級工程で平均粒子径が1μmから30μmとなるように粉砕および分級する。
【0048】
スラリー化工程では、前記焼成粉体生成工程で作製したセラミックス系焼成磁性粉体を16.5重量%、前記仮焼粉体生成工程で作製したセラミックス系仮焼磁性粉体を38.5重量%、ポリビニルブチラール8重量%とフタル酸系可塑剤6.5重量%が酢酸ブチル等の溶剤に溶解しているビークル25重量%を、ボールミルにて24時間混練してスラリー化する。その後、スラリーを真空脱泡してスラリー中の気泡を除去する。
【0049】
塗布工程および乾燥工程では、スラリー工程で得られたスラリーを、ドクターブレード法を用いてPETフィルム上に連続的に塗工し、85℃から95℃の温度にて乾燥する。乾燥後の厚みは、0.05mmから0.07mmとする。
【0050】
剥離工程、積層工程および圧着工程では、乾燥して得られたセラミックスグリーンシートをPETフィルム上から剥離し、剥離したセラミックスグリーンシートを複数枚積層し、加熱および圧着することで、同じ厚みに成形したセラミックスグリーンシートを用いて所望の厚みにする。
【0051】
焼成工程では、セラミックスグリーンシートまたは積層したセラミックスグリーンシートを900℃で焼成し、セラミックス磁性シートを作製する。
【0052】
ここで、セラミックス系焼成磁性粉体2は、焼成温度より高い900℃〜1000℃で焼成しているため、上記焼成工程で焼結反応が起こらず、セラミックス系磁性粉体3は、焼成温度より低い700℃〜900℃で焼成しているため、上記焼成工程で焼結反応起こる。
【0053】
これにより、セラミックス系焼成磁性粉体2が、予め焼成を行ったことで焼結反応が進行しているため、本焼成における焼結反応が小さいまたは起こらないため、本焼成時におけるセラミックスグリーンシート間の焼結反応を妨げることから、多層に積み重ねて焼成することが可能となり、生産性を向上することができる。
【0054】
また、セラミックス焼成磁性粉体2において、焼結反応が起こらないため、セラミックス焼成磁性粉体2を使用しない場合と比較して、焼成後、収縮率が小さく、反り等の変形の発生を抑制することが可能となる。
【0055】
なお、Ni−Zn系フェライトと、Mn−Zn系フェライトとをセラミックス系焼成磁性粉体2とセラミックス系磁性粉体3とそれぞれ使用する場合には、Mn−Zn系フェライトは焼成することにより導通するため、予め焼結し粉砕するセラミックス系焼成磁性粉体2がMn−Zn系フェライト、セラミックス系磁性粉体3がNi−Zn系フェライトの方が、セラミックス磁性シートとして導通せず好ましい。
【産業上の利用可能性】
【0056】
本発明にかかる磁性シートおよびその製造方法は、予め焼成を行い、焼結反応を進行させたセラミックス形焼成磁性粉体を使用しているため、多層に積み重ねて焼成することができると共に、焼成時の変形を抑制することができ、生産ラインの簡素化ならびに生産性の向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】本発明の実施例におけるセラミックスグリーンシートの断面図
【図2】セラミックス系焼成磁性粉体の比率と通信距離の関係を表したグラフ
【図3】セラミックス系焼成磁性粉体の比率とセラミックスグリーンシート間の接着発生頻度の関係を表したグラフ
【図4】携帯電話−リーダーライター間の通信距離の測定装置の説明図
【図5】本発明の実施例におけるセラミックス磁性シートの断面図
【図6】本発明の実施例におけるセラミックス磁性シートの製造工程図
【図7】従来の技術におけるセラミックスグリーンシートの断面図
【符号の説明】
【0058】
1 セラミックスグリーンシート
2 セラミックス系焼成磁性粉体
3 セラミックス系磁性粉体
4 添加物
5 セラミックス磁性シート
6 保護層
7 粘着層
8 複合磁性シート
9 金属板
10 携帯電話側アンテナ
11 リーダーライター側アンテナ
12 リーダーライター
13 本焼成後のセラミックス系焼成磁性粉体
14 本焼成後のセラミックス系磁性粉体
100 セラミックスグリーンシート
101 セラミックス系磁性紛体
102 添加物

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の温度で焼成させた焼成磁性粉体と、磁性粉体とを含んだグリーンシートを、前記第1の温度より低い第2の温度で焼成させて生成される磁性シート。
【請求項2】
請求項1に記載の磁性シートであって、
前記磁性粉体が、磁性粉体原料である、もしくは磁性粉体原料を本焼成温度以下の温度で仮焼された仮焼磁性粉体である磁性シート。
【請求項3】
請求項1または2に記載の磁性シートであって、
前記焼成磁性粉体および前記磁性粉体の平均粒子径が、0.1μm〜100μmであり、好ましくは1μm〜30μmである磁性シート。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか1項に記載の磁性シートであって、
前記焼成磁性粉体が、前記焼成磁性粉体と前記磁性粉体の総重量に対して、20重量%〜40重量%である磁性シート。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか1項に記載の磁性シートであって、
前記磁性粉体原料、前記焼成磁性粉体、および前記磁性粉体が、Ni−Zn系フェライトまたはMn−Zn系フェライトである磁性シート。
【請求項6】
請求項1から5のいずれか1項に記載の磁性シートであって、
前記グリーンシートが、前記グリーンシートを複数枚積層し、加熱・圧着された積層グリーンシートである磁性シート。
【請求項7】
磁性シートの製造方法であって、
磁性粉体原料を焼成し、焼成磁性粉体を生成する焼成粉体生成工程と、
前記焼成磁性粉体と、磁性粉体と、少なくとも有機結合剤を含む添加物と、溶剤とを混練してスラリー化するスラリー化工程と、
前記スラリー化工程で得られたスラリーを支持体上に塗布する塗布工程と、
塗布された前記スラリーを乾燥し溶剤を除去する乾燥工程と、
乾燥して得られたグリーンシートを支持体から剥離する剥離工程と、
剥離した前記グリーンシートを焼成する焼成工程とを備えた磁性シートの製造方法。
【請求項8】
磁性シートの製造方法であって、
磁性粉体原料を焼成し、焼成磁性粉体を生成する焼成粉体生成工程と、
前記磁性粉体原料を仮焼し、仮焼磁性粉体を生成する仮焼粉体生成工程と、
磁性粉体と、前記焼成磁性粉体と、少なくとも有機結合剤を含む添加物と、溶剤とを混練してスラリー化するスラリー化工程と、
前記スラリー化工程で得られたスラリーを支持体上に塗布する塗布工程と、
塗布された前記スラリーを乾燥し溶剤を除去する乾燥工程と、
乾燥して得られたグリーンシートを支持体から剥離する剥離工程と、
剥離した前記グリーンシートを焼成する焼成工程とを備えた磁性シートの製造方法。
【請求項9】
磁性シートの製造方法であって、
磁性粉体原料を焼成し、焼成磁性粉体を生成する焼成粉体生成工程と、
前記磁性粉体原料を仮焼し、仮焼磁性粉体を生成する仮焼粉体生成工程と、
磁性粉体と、前記焼成磁性粉体と、少なくとも有機結合剤を含む添加物と、溶剤とを混練してスラリー化するスラリー化工程と、
前記スラリー化工程で得られたスラリーを支持体上に塗布する塗布工程と、
塗布された前記スラリーを乾燥し溶剤を除去する乾燥工程と、
乾燥して得られたグリーンシートを支持体から剥離する剥離工程と、
剥離したグリーンシートを、複数枚積層する積層工程と、
積層された前記グリーンシートを、加熱および圧着する圧着工程と、
加熱および圧着した前記グリーンシートを焼成する焼成工程とを備えた磁性シートの製造方法。

【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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【図7】
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【公開番号】特開2009−259933(P2009−259933A)
【公開日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−105448(P2008−105448)
【出願日】平成20年4月15日(2008.4.15)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】