JP2008244983A - アンテナ用磁心 - Google Patents

Abstract

【課題】
耐湿性、耐水性に優れ、柔軟性を有し、且つ低コストなアンテナ用磁心およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】
鉄系非晶質金属薄体を積層してなるアンテナ用磁心１０において、前記鉄系非晶質金属薄体の積層物２０は、全体を押出成形用樹脂３０で覆われることで固定され、その成形物の端部を樹脂製のキャップ３１または樹脂のコーティング３２により封止されていることを特徴とするアンテナ用磁心。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両用、住宅用ドア、および携帯電話に搭載されるアンテナ用磁心とその製造方法に関する。

特許文献１は、鉄またはコバルトを主成分とする非晶質磁性合金薄体の積層物を樹脂により固定したアンテナ用鉄心について開示している。珪素鋼板の積層物で作成した磁心より、高周波特性に優れ、信号の減衰を小さくすることができる。さらに樹脂により固定されているため、剛性を維持することができる。

特許文献２は、鉄およびコバルトを主成分とする非晶質金属薄体を積層した後、加圧熱処理を行い作成したアンテナ用磁心を開示している。加圧熱処理をすることで、透磁率、鉄損等の磁気特性が向上することを特徴としている。さらに耐熱性樹脂を各薄体間に付与して、引張強度が優れることを特徴としている。

特許文献３は、コバルト系の非晶質磁性薄体を樹脂ボビンに巻き、アンテナ用磁心としている。非晶質磁性薄体をボビンにずれることがないように複数回巻くことで、安定して高い送受信性能が得られる。

特許文献４は、磁性薄体をゴム状部材または空気層を介して積層し、周縁部をエポキシ樹脂またはウレタンポッティング材で固定することによりコア(アンテナ用磁心)を作成し、耐衝撃性及び耐曲げ性に優れることを特徴とする。

また、アンテナ用磁心の製造方法としては特許文献５と特許文献６が挙げられる。特許文献５では樹脂層が片面または両面に塗布された磁性金属薄体を積層し、熱プレス、熱ロール、高周波溶着などで積層溶着することを特徴とする。

特許文献６は、薄膜状磁性体の積層物（芯）を熱収縮チューブに挿入した後、加熱処理することにより熱収縮チューブを収縮させてアンテナ用磁心を形成している、
特開平５−２６７９２２号公報 特再２００３−０６０１７５号公報 特開２００４−１６６０７１号公報 特開２００３−２８３２３１号公報 特開２００５−１１６９５９号公報 特開２００５−０３３２７８号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２の記載によれば、鉄心の側面は樹脂が被覆されておらず、金属質が剥き出しになっている。そのため、自動車の外装部品など、屋外で使用される場合、湿度または水で酸化し、錆が生じる。その結果、磁気特性が低下し、アンテナ特性を劣化させる問題が生じる。

また、剛性の高い樹脂で固定しているため、アンテナ用磁心は剛直である。そのため、自動車用ハンドルなど湾曲した形状部品に搭載する際は、ハンドル形状に追随できず、無駄な空間が生じる。従って、薄型で湾曲した形状のハンドルの場合において使用することが難しい。

一方、特許文献３の記載によれば、コバルト系の非晶質磁性薄体を用いているため、錆はほとんど発生しない。しかし、コバルトは希少な金属であるためコストが高いという欠点がある。

特許文献４の記載によれば、各磁性薄体間は空気層またはゴム状部材を介しているため、積層物であるアンテナコア部は変形可能である。耐湿性、耐水性を得るためには、積層物の全面を包囲部材で覆う必要がある。しかし、実施例で用いられているようなエポキシ樹脂またはウレタンポッティング材を積層物の全面に塗布すると、剛性及び厚みが増し、変形しにくく、薄型化が難しいという問題が生じる。また、エポキシ樹脂またはウレタンポッティング材を硬化させるために時間を要し、生産性に優れない。

特許文献５の記載によれば、各磁性金属薄体間に樹脂接着層を有することで固定しているため、剛性及び厚みが増し、変形しにくく薄型が難しいという問題が生じる。また、磁性金属薄体積層物の側面は樹脂が被覆されておらず、金属質が剥き出しになっている。そのため耐水性には考慮されていない。

特許文献６の記載によれば、固定されていない薄膜磁性体の積層物をずれることなくチューブに挿入することが困難であるという問題が生じる。また、積層物の側面は熱収縮チューブで覆われているが、端部はチューブの熱収縮のみで閉じており完全に密閉されていないため、耐湿性或いは耐水性は考慮されていない。また、チューブと積層物の間に隙間ができるため磁気特性が十分に得られないという問題が生じる。

本発明は、上記従来の実情を鑑みてされたものであって、耐湿性、耐水性に優れ、柔軟性を有し、且つ低コストで製造できる薄型のアンテナ用磁心とその製造方法を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の第１の視点においては、 鉄系非晶質金属薄体を積層してなる積層体を備えたアンテナ用磁心であって、前記積層体は押出成形用樹脂で覆われ、その前記押出成形用樹脂で覆われた前記積層体の断面において、前記鉄系非晶質金属薄体間に前記押出成形用樹脂が入り込んでいることを特徴とする。

本発明の第２の視点においては、鉄系非晶質金属薄体を積層してなる積層体を備えたアンテナ用磁心であって、樹脂を押出成形する過程で前記積層体を前記樹脂で覆うことにより、前記樹脂で覆われた前記積層体の断面において、前記樹脂が前記鉄系非晶質金属薄体間に入り込んでいることを特徴とする。

本発明の第３の視点においては、前記鉄系金属薄体は互いに直接接している部位を有することを特徴とする。

本発明の第４の視点においては、前記樹脂で覆われた前記積層体は、角がＲ形状であることを特徴とする。

本発明の第５の視点においては、前記樹脂で形成された被膜は２μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする。

本発明の第６の視点においては、前記鉄系非晶質金属薄体の磁束密度は、１．２T以上であることを特徴とする。

本発明の第７の視点においては、前記樹脂で覆われた前記積層体の端部は、樹脂製のキャップで覆われることを特徴とする。

本発明の第８の視点においては、前記押出成形用樹脂で覆われた積層体の端部は、樹脂でコーティングされていることを特徴とする。

本発明の第９の視点においては、前記アンテナ用磁心は、車両用ドアハンドル内に収納されることを特徴とする。

本発明の第１０の視点においては、前記アンテナ用磁心は、送信アンテナ用磁心であること特徴とする。

本発明の第１１の視点においては、鉄系非晶質金属薄体を積層してなるアンテナ用磁心の製造方法において、複数の帯状の鉄系非晶質金属薄体を積層する第１工程と、前記鉄系非晶質金属薄体の積層物を、押出成形機のクロスヘッドに導入する第２工程と、前記鉄系非晶質金属薄体の積層物の周囲を、溶融加圧された押出成形用樹脂で充填する第３工程と、前記押出成形用樹脂で被覆された前記鉄系非晶質金属薄体の積層物を、押出成形機のダイスを通過させ成形する第４工程と、成形された成形物を冷却する第５工程とを備えることを特徴とする。

本発明の第１２の視点においては、前記成形物を所定の長さに切断し、前記成形物の端部を樹脂製のキャップで覆い、接着または溶着することを特徴とする。

本発明の第１３の視点においては、前記成形物を所定の長さに切断し、前記成形物の端部を溶融樹脂でコーティングすることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、前記鉄系非晶質金属薄体の積層物の押出成形用樹脂で覆うことにより、優れた耐湿性、耐水性を発揮することができる。また、前記鉄系非晶質金属薄体が押出成形用樹脂で確実に固定されているため、優れた磁気特性を得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、樹脂を押出成形する過程で前記積層体を前記樹脂で覆うことにより、優れた耐湿性、耐水性を発揮することができる。また、前記鉄系非晶質金属薄体が樹脂で確実に固定されているため、優れた磁気特性を得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、前記鉄系金属薄体は互いに接している部位を有しているため、薄型化され可撓性を有するアンテナ用磁心が得られる。

請求項４に記載の発明によれば、成形物の角がピン角ではないことにより、アンテナとして使用する際用いるコイル（銅線）を無駄な隙間無く巻回することができ、優れた磁気特性を得ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、薄膜にすることにより小型化が可能になる。２μｍ未満では前記鉄系非晶質金属薄体の端部により樹脂層が破れる可能性がある。５００μｍ以上では厚みが増し、剛直になる。

請求項６に記載の発明によれば、鉄系非晶質金属薄体の磁束密度は、１．２Ｔ以上で十分なアンテナ性能が得られる。１．２Ｔ未満の非晶質金属薄体を用いた場合は、同じ性能を得るために、非晶質金属薄体の積層枚数を増加する必要が生じ、アンテナ用磁心全体の厚みが増加する。

請求項７に記載の発明によれば、成形物の端部を樹脂キャップで完全に密閉されており、水又は湿度の影響による錆びの発生を防ぐことができる。

請求項８に記載の発明によれば、成形物の端部を樹脂でコーティングされることによりで完全に密閉されており、水又は湿度の影響による錆びの発生を防ぐことができる。

請求項９に記載の発明によれば、薄い樹脂層で無駄な隙間無く覆われているため、薄型で、且つ変形可能であるため、車両用ハンドル内の配設スペースが狭い空間での使用が可能となる。

請求項１0に記載の発明によれば、磁気特性において体積効率の良い送信アンテナ用磁心が得られる。送信アンテナ用磁心は受信アンテナ用磁心より更に磁気特性における体積効率の向上が要求される。

請求項１１に記載の発明によれば、非晶質金属薄体を積層し、押出成形するまで一連の工程で行うことにより、低コストで連続生産が可能となる。また、成形物をロール状に巻き取ることにより、その用途に応じて長さを自由に設定することができ、材料の無駄を少なくすることが可能となる。

請求項１２に記載の発明によれば、成形物の端部を樹脂キャップで完全に密閉されており、水又は湿度の影響による錆びの発生を防ぐことができる。

請求項１３に記載の発明によれば、成形物の端部を樹脂でコーティングされることによりで完全に密閉されており、水又は湿度の影響による錆びの発生を防ぐことができる。

以下、本発明のアンテナ用磁心１０を図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明のアンテナ用磁心１０を用いたアンテナの構成である。鉄系非晶質金属薄体の積層物２０（図２を参照）を合成樹脂３０が覆うことで固定されたアンテナ用磁心１０を被覆銅線４０で３０回巻回した構成である。

(第1実施形態)
本発明の第１実施形態について図面を用いて説明する。図２は本発明のアンテナ用磁心の概観図である。図３は本発明の実施形態１に係るアンテナ用磁心の断面の模式図、図４は実際の成形物の電子顕微鏡写真を示す。鉄系非晶質金属薄体２１が３０枚積層されており、全体が押し出し成形用樹脂の層で覆われている。鉄系非晶質金属薄体２１の積層数は、アンテナとして許容できる大きさで磁気特性が得られるように磁束密度と枚数を調整すれば良く、３０枚に限定されない。送信用のアンテナ用磁心として車両用ドアハンドルに収納する場合は、２５〜３５枚が例示される。

鉄系非晶質金属薄体２１は、幅が４mm、厚さが２１μm、磁束密度が１．２Ｔ以上のの薄体が例示される。鉄系非晶質金属薄体２１は鉄を９０質量％以上含有しており、その他の含有成分としてＳｉ、Ｂ、Ｍｎ、Ｃｒが例示されるが、これに限定されない。

押出成形された樹脂は鉄系非晶質金属薄体間に入り込む。従って、図４に示すように、積層体の断面は金属薄体間の端部に樹脂が入り込んでいる様子が観察される。樹脂の入り込む量は限定されないが、樹脂が入り込まず鉄系非晶質金属薄体が互いに直接接する部位を有する。また、積層体の角はＲ形状である。

押出成形用樹脂３０は第１実施形態ではポリエチレンテレフタレートを用いたが、これに限定されるものではない。ポリオレフィン、ポリアミド、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、アクリロニトリルエチレンプロピレンゴムスチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルスルフォン、ポリメタクリル酸メチル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、フッ化エチレンプロピレン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフルオロメチルビニルエーテル、ポリフッ化ビニル、シリコーン、ポリアミドイミド、ポリイミド、生分解性樹脂、液晶ポリマー、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマーが例示される。耐熱性、耐薬品性に優れた樹脂が好ましい。
樹脂層３０の厚みは２μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。殊に１００μｍ以下、５０μｍ以下、２５μｍ以下が例示される。薄いことにより、小型化、薄型化及び湾曲化が可能となり、磁気特性も得られやすい。また２μｍ以下では非晶質系金属薄体の角部により樹脂層が破れる可能性がある。

次に製造方法について説明する。図６に示すように帯状の鉄系非晶質金属薄体２１はボビン５０に巻いてある。帯状の鉄系非晶質金属薄体２１が巻かれたボビン５１を３０個用意し、ホルダーにセットする。図６では成形機５３に対し縦に配列しているが、これに限らない。横、斜めでも良い。

各ボビン５１から帯状の鉄系非晶質金属薄体２１を引き出し、積層部５２で積層する（第１工程）。その後、積層物２０を押出成形機５３のクロスヘッド５５に挿入し(第２工程)、溶融加圧された押出成形用樹脂５４で周囲を充填する（第３工程）。クロスヘッド５５とは積層物２０を押出方向に転回する被覆用口金である。ダイス５６（口金）を通過させることにより成形し（第４工程）、成形物を冷却後（第５工程）、連続的にロール状に巻き取る。その後７３ｍｍの長さに切断し、エポキシ系接着剤が塗布されたＰＥＴ樹脂製のキャップ３１を取り付け３０分加熱し硬化させる（第６工程）。

(第２実施形態)
本発明の実施形態２について図２を用いて説明する。第１実施形態と異なる点は切断後に、エポキシ樹脂の塗布されていないポリエチレンテレフタレート製の樹脂キャップ３１を取り付け、溶着されている（第６工程）。溶着方法は、熱溶着、高周波溶着、振動溶着等が例示される。

(第３実施形態)
本発明の実施形態３について図５を用いて説明する。第１実施形態と異なる点は切断後に、切断部をエポキシ樹脂３２の溶液に浸漬しコーティングする点である（第７工程）。

(評価)
本発明の実施形態につき、高温高湿放置前後の振幅透磁率を評価した。比較例は、実施例と同一の鉄系非晶質磁性薄体の両面にエポキシ樹脂を塗布し、３０枚積層し、その後熱処理することでエポキシ樹脂を硬化させ、アンテナ用磁心を作成した。実施例、比較例ともに図１に示すように、被覆銅線４０を３０回巻回し、アンテナを作成した。被覆銅線４０の銅線径は０．５５mm、被覆厚さ０．２mm、Φ０．２mm×７束のものを用いた。測定は交流ＢＨアナライザＳＹ−８２３２(岩崎通信株式会社製)を用いて行った。

図７に示すように被覆銅線４０を巻回した評価用ボビン７０の中心にケース７３に入れた各サンプルを押入し、振幅比透磁率μａを周波数１３０ｋＨｚの条件で測定した。測定は交流ＢＨアナライザＳＹ−８２３２（岩崎通信株式会社製）の１次側と２次側とに接続して行った。ケースの幅は５ｍｍとする。

まず、μ測定モードを選択し、評価用ボビン７０のコイル７１の巻幅Ｌｅ、コイル７１の巻回軸に直交する面でのコイル７１の断面積Ａｅ、コイル７１で形成された体積Ｖｅ（Ｌｅ×Ａｅ）を設定した。本評価では、Ｌｅ＝３２．２ｍｍ、Ａｅ＝１０．０８ｍｍ^２ 、Ｖｅ＝１３２．４６ｍｍ^３を設定値として入れた。設定周波数ｆ＝１３０ＫＨｚを設定し、磁界Ｈ＝１０００Ａ／ｍにおける振幅比透磁率μａとインダクタンスＬを測定した。その後、各サンプルを８５℃、ＲＨ８５％の高温高湿相内で１０００時間放置した後、初期品と同様に振幅比透磁率μaとインダクタンスＬを測定した。その結果を表１に示す。

第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態は１０００時間経過後も錆の発生が目視では認められず、振幅透磁率及びインダクタンスの低下がないことが確認された。一方、比較例は１０００時間経過後、錆が発生し、振幅透磁率、インダクタンスともに低下することが確認された。

アンテナ用磁心を用いたアンテナの構成 アンテナ用磁心外観図(第１実施形態及び第２実施形態) アンテナ用磁心の断面の模式図 アンテナ用磁心の断面の電子顕微鏡写真(第１実施形態) アンテナ用磁心外観図(第３実施形態) アンテナ用磁心の積層、押出成形工程模式図 評価用磁心の概略図

符号の説明

１０ アンテナ用磁心
２０ 鉄系非晶質金属薄体の積層物
２１ 鉄系非晶質金属薄体
３０ 押出成形用樹脂
３１ 樹脂製のキャップ
３２ 樹脂のコーティング
４０ 被覆銅線
５０ ボビン
５１ 鉄系非晶質金属薄体が積層されたボビン
５２ 積層部
５３ 押出成形機
５４ 押出成形用樹脂
７０ 評価用ボビン

Claims (13)

1. 鉄系非晶質金属薄体を積層してなる積層体を備えたアンテナ用磁心であって、
   前記積層体は押出成形用樹脂で覆われ、その前記押出成形用樹脂で覆われた前記積層体の断面において、前記鉄系非晶質金属薄体間に前記押出成形用樹脂が入り込んでいることを特徴とするアンテナ用磁心。
2. 鉄系非晶質金属薄体を積層してなる積層体を備えたアンテナ用磁心であって、
   樹脂を押出成形する過程で前記積層体を前記樹脂で覆うことにより、前記樹脂で覆われた前記積層体の断面において、前記樹脂が前記鉄系非晶質金属薄体間に入り込んでいることを特徴とするアンテナ用磁心。
3. 請求項１または２に記載のアンテナ用磁心において
   前記鉄系金属薄体は互いに直接接している部位を有することを特徴とする。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ用磁心において、
   前記樹脂で覆われた前記積層体は、角がＲ形状であることを特徴とする。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ用磁心において、
   前記樹脂で形成された被膜は２μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアンテナ用磁心において、
   前記鉄系非晶質金属薄体の磁束密度は、１．２T以上であることを特徴とする。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアンテナ用磁心において、
   前記樹脂で覆われた前記積層体の端部は、樹脂製のキャップで覆われることを特徴とする。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアンテナ用磁心において、
   前記押出成形用樹脂で覆われた積層体の端部は、樹脂でコーティングされていることを特徴とする。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載のアンテナ用磁心において、
   前記アンテナ用磁心は、車両用ドアハンドル内に収納されることを特徴とする。
10. 請求項１乃至９のいずれか１つに記載のアンテナ用磁心において、
    前記アンテナ用磁心は、送信アンテナ用磁心であること特徴とする。
11. 鉄系非晶質金属薄体を積層してなるアンテナ用磁心の製造方法において、
    複数の帯状の鉄系非晶質金属薄体を積層する第１工程と、
    前記鉄系非晶質金属薄体の積層物を、押出成形機のクロスヘッドに導入する第２工程と、
    前記鉄系非晶質金属薄体の積層物の周囲を、溶融加圧された押出成形用樹脂で充填する第３工程と、
    前記押出成形用樹脂で被覆された前記鉄系非晶質金属薄体の積層物を、押出成形機のダイスを通過させ成形する第４工程と、
    成形された成形物を冷却する第５工程
    とを備えるアンテナ用磁心の製造方法。
12. 請求項１１に記載のアンテナ用磁心の製造方法において、
    前記成形物を所定の長さに切断し、前記成形物の端部を樹脂製のキャップで覆い、接着または溶着する第６工程を有することを特徴とする。
13. 請求項１１に記載のアンテナ用磁心の製造方法において、
    前記成形物を所定の長さに切断し、前記成形物の端部を溶融樹脂でコーティングする第７工程を有することを特徴とする。