CN110214396B - 电子器件、天线和rf标签 - Google Patents
电子器件、天线和rf标签 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110214396B CN110214396B CN201880008232.8A CN201880008232A CN110214396B CN 110214396 B CN110214396 B CN 110214396B CN 201880008232 A CN201880008232 A CN 201880008232A CN 110214396 B CN110214396 B CN 110214396B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- mol
- ferrite
- present
- ferrite core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 120
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 14
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 30
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 24
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 21
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 229910007565 Zn—Cu Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 241000656145 Thyrsites atun Species 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
- H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
- G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
- G06K19/07773—Antenna details
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
- G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
- G06K19/07773—Antenna details
- G06K19/07775—Antenna details the antenna being on-chip
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/2283—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles mounted in or on the surface of a semiconductor substrate as a chip-type antenna or integrated with other components into an IC package
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
Abstract
本发明涉及电子器件,还涉及用于利用磁场分量进行信息通讯的天线,该天线是兼得小型化和通讯灵敏度的提高的天线。本发明的电子器件由铁氧体磁芯和线圈构成,构成该铁氧体磁芯的铁氧体是尖晶石结构,作为构成金属元素含有Fe、Ni、Zn、Cu和Co,在将构成金属元素分别换算为Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO时,以Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO的合计为基准,含有46~50mol%的Fe2O3、20~27mol%的NiO、15~22mol%的ZnO、9~11mol%的CuO和0.01~1.0mol%的CoO。
Description
技术领域
本发明涉及高频化进展了的电子器件,还涉及用于利用磁场分量进行信息通讯的天线,该天线是兼得小型化和通讯灵敏度的提高的天线。
背景技术
近年来,家用及工业用等电子设备的小型、轻量化正在发展,随之,用于上述的各种电子设备的电子器件的小型化、高效化、高频化的需求提高。
例如,随着以RFID为主的无线通信技术的发展,节省空间且保持优异的通讯特性的天线的需要正在增加。平面环形天线因为薄,所以被用于非接触IC卡等。然而,这种平面状的天线需要大面积配置,且当金属物接近时,在金属物上会形成图像,与天线成为逆相位,因此,产生丧失天线的灵敏度的问题。
使用磁性体收发电磁波的天线是在由磁性体形成的磁芯上卷绕导线形成线圈,使来自外部的磁场分量贯通于磁性体并与线圈感应而变换为电压(或电流)的天线,在小型无线电或TV中被广泛应用。另外,还应用于近年来普及的被称为RF标签的非接触型的物体识别装置。
作为使用磁性体的天线,已知有一种磁性体天线,其以磁性层为中心在磁性层上呈线圈状形成有导电材料,在形成了线圈状的导电材料的一个或两个外侧面形成有绝缘层,在上述绝缘层的一个或两个外侧面设置有导电层(专利文献1)。该磁性体天线是即使在与金属物接触的情况下,也能够维持作为天线的功能的天线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-19891号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是,作为RF标签使用的天线因为其用途扩展,所以要求进一步的小型化,但天线通常小型化时通讯灵敏度降低。因此,仅利用上述专利文献1所述的方法,在需要更长的通讯距离的情况下,小型化和通讯灵敏度的兼得是不充分的。
因此,本发明的目的在于,通过将天线的磁芯设为具有规定的组成的铁氧体磁芯,得到天线的通讯灵敏度提高、实现了更小型化的天线。
用于解决技术问题的技术方案
上述技术问题能够通过如下的本发明实现。
即,本发明为一种电子器件,其由铁氧体磁芯和线圈构成,该电子器件的特征在于,构成该铁氧体磁芯的铁氧体是尖晶石结构,作为构成金属元素含有Fe、Ni、Zn、Cu和Co,在将构成金属元素分别换算为Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO时,以Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO的合计为基准,含有46~50mol%的Fe2O3、20~27mol%的NiO、15~22mol%的ZnO、9~11mol%的CuO和0.01~1.0mol%的CoO(本发明1)。
另外,本发明为本发明1所述的电子器件,其中,构成上述铁氧体磁芯的铁氧体所含有的Zn和Ni的摩尔比(Zn/Ni)为0.58~1.0(本发明2)。
另外,本发明为本发明1或2所述的电子器件,其中,构成上述铁氧体磁芯的铁氧体所含有的Ni和Cu的摩尔比(Ni/Cu)为2.00~2.50(本发明3)。
另外,本发明为一种天线,其包括本发明1~3中任一项所述的电子器件(本发明4)。
另外,本发明为本发明4所述的天线,其中,构成上述铁氧体磁芯的铁氧体在13.56MHz时的复数磁导率的实数部μ’与虚数部μ”的比即铁氧体磁芯的Q(μ’/μ”)为50~170(本发明5)。
另外,本发明为本发明4或5所述的天线,其中,构成上述铁氧体磁芯的铁氧体在13.56MHz时的μQ积为9000以上(本发明6)。
另外,本发明为一种RF标签,其是在本发明4~6中任一项所述的天线安装IC而成的(本发明7)。
另外,本发明为本发明7所述的RF标签,其中,其被树脂包覆(本发明8)。
发明效果
本发明的电子器件在高频区域显示优异的特性。特别是适合作为在13.56MHz频段使用的天线。
本发明的天线是通讯灵敏度进一步提高的天线,因此,能够进行相对于天线占有的面积、体积而言相对长距离的通讯。另外,即使使天线更小型,也具有充分的通讯距离,因此,适合作为13.56MHz的RFID用途等的天线。
本发明的天线即使为小型,也具有高的通讯灵敏度,因此,即使在天线的附近存在金属而通讯灵敏度降低的状况下,也能够具有足够的通讯距离,还能够没有利用空间的限制地用于各种移动设备、容器、金属部件、基板、金属制工具、模具等各种用途。
附图说明
图1是本发明的电子器件的线圈部分的结构图。
图2是表示本发明的电子器件的层叠结构的概念图。
图3是表示本发明的电子器件的层叠结构的其他方式的概念图。
具体实施方式
对本发明的电子器件进行说明。
本发明的电子器件将由铁氧体磁芯和线圈构成设为基本结构。
构成上述铁氧体磁芯的铁氧体为如下的磁性体,其具有尖晶石结构,且含有Fe、Ni、Zn、Cu和Co作为构成金属元素,在将构成金属元素分别换算为Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO时,以Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO的合计(100%)为基准,含有46~50mol%的Fe2O3、20~27mol%的NiO、15~22mol%的ZnO、9~11mol%的CuO和0.01~1.0mol%的CoO。本发明中以包含Co作为构成金属元素为特征,其是由Fe、Ni、Zn、Cu和Co一体形成的铁氧体,并不是通常使用在由Fe、Ni、Zn和Cu形成的铁氧体中混合CoO等Co成分而成的产物,本发明并不包括该产物。此外,铁氧体的晶体结构能够用X射线衍射进行确认。
构成本发明的铁氧体磁芯的铁氧体的Fe的含量以Fe2O3换算为46~50mol%。在Fe的含量低于46mol%的情况下,μ’变小,在超过50mol%的情况下,不能烧结。Fe的含量优选为46.5~49.5mol%,更优选为47.0~49.0mol%。
构成本发明的铁氧体磁芯的铁氧体的Ni的含量以NiO换算为20~27mol%。在Ni的含量低于20mol%的情况下,μ”变大,在超过27mol%的情况下,μ’变小。Ni的含量优选为20.5~26.5mol%,更优选为21.0~26.0mol%。
构成本发明的铁氧体磁芯的铁氧体的Zn的含量以ZnO换算为15~22mol%。在Zn的含量低于15mol%的情况下,μ’变小,在超过22mol%的情况下,μ”变大。Zn的含量优选为15.5~21.5mol%,更优选为15.8~21.0mol%。
构成本发明的铁氧体磁芯的铁氧体的Cu的含量以CuO换算为9~11mol%。在Cu的含量低于9mol%的情况下,烧结性降低,难以在低温下制造烧结体。在Cu的含量超过11mol%的情况下,μ’变小。Cu的含量优选为9.5~10.9mol%,更优选为10.0~10.8mol%,进一步优选为10.2~10.7mol%。
构成本发明的铁氧体磁芯的铁氧体的Co的含量以CoO换算为0.01~1.0mol%。在本发明中,通过铁氧体含有Co,Snoek极限线位移到高频侧,因此,能够提高作为高频区域(例如13.56MHz)中复数磁导率的实数部μ’与虚数部μ”的比即铁氧体磁芯的Q(μ’/μ”)。但当Co的含量以CoO换算超过1.0mol%时,具有磁导率降低、铁氧体磁芯的Q也降低的趋势。Co的含量优选以CoO换算为0.05~0.95mol%,更优选为0.10~0.90mol%。
构成本发明的铁氧体磁芯的铁氧体在对其特性不造成影响的范围内也可以包含除上述元素以外的各种元素。通常,已知添加Bi具有铁氧体的烧结温度的低温化的效果。但是,对于本发明的低温化或晶体组织的控制,通过Zn与Ni的摩尔比(Zn/Ni)和Cu的含量进行调整,因此,通过添加,能够期待烧结温度的进一步低温化的效果,但晶体组织的微细化也被进一步促进,引起μ’的降低或μQ积的降低的可能性高,故而不优选积极地添加Bi(优选不包含Bi)。作为构成金属元素优选仅由Fe、Ni、Zn、Cu和Co构成,但该情况下,也可以具有不可避免地含有的金属元素。
在铁氧体磁芯中,可以选择在使用的频段中作为材料的磁导率高、磁损耗低的铁氧体组成。但是,设为必要以上高的磁导率的材料时,因为磁损耗增加,所以不适于天线。
构成本发明的铁氧体磁芯的铁氧体所含有的Zn和Ni的摩尔比(Zn/Ni)优选为0.58~1.0。通过将Zn和Ni的摩尔比调节为该范围,能够将铁氧体磁芯的磁导率管理在适当的范围,且能够降低磁损耗。Zn和Ni的摩尔比更优选为0.59~0.95,进一步优选为0.60~0.90。
构成本发明的铁氧体磁芯的铁氧体所含有的Ni和Cu的摩尔比(Ni/Cu)优选为2.00~2.50。通过将Ni和Cu的摩尔比调节为该范围,能够在维持低温下的铁氧体磁芯的良好的烧结性的状态下,将磁导率管理在适当的范围。Ni和Cu的摩尔比更优选为2.05~2.45,进一步优选为2.10~2.40。
包括本发明的电子器件的天线例如用于RFID标签用途,铁氧体磁芯在13.56MHz时的复数磁导率的实数部μ’优选为80以上。当低于80时,不能得到期望的Q和μQ积,在天线中不能得到优异的通讯特性。μ’更优选为100以上,μ’进一步优选为110以上。
另外,期望本发明的天线的铁氧体磁芯在13.56MHz时的复数磁导率的虚数部μ”为2以下。在超过2的情况下,由于轻微的频率的偏差,使μ”急剧增加,因此,Q降低,在天线中不能得到优异的通讯特性。μ”更优选为1.5以下,进一步优选为1.0以下。
本发明的天线的铁氧体磁芯在13.56MHz时的复数磁导率的实数部μ’与虚数部μ”的比即铁氧体磁芯的Q(μ’/μ”)优选为50~170。在铁氧体磁芯的Q(μ’/μ”)低于50的情况下,天线的通讯距离变短,不适合于天线。铁氧体磁芯在13.56MHz的Q(μ’/μ”)更优选为70~165,进一步优选为80~160。
本发明的天线的铁氧体磁芯在13.56MHz时的复数磁导率的实数部μ’与铁氧体磁芯的Q的积即μQ积优选为9000以上。μQ积低于9000时不能得到优异的通讯特性。μQ积更优选为10000以上,进一步优选为12000以上。
本发明的电子器件在铁氧体磁芯的外侧具有卷绕铁氧体磁芯的包含导体的线圈。该线圈为了抑制电感等电气特性的偏差,或者从生产率的观点考虑,优选成为铁氧体磁芯的铁氧体基材和成为线圈的导电材料一体烧成而导体密合于铁氧体磁芯的外侧。即,本发明的电子器件优选包含具有铁氧体磁芯和线圈的烧结体。
构成线圈的导体能够使用Ag或Ag系合金、铜或铜系合金等金属,优选为Ag或Ag系合金。
本发明的电子器件优选在铁氧体磁芯的外侧具有包含导体的线圈的一个或两个外侧面包括绝缘层。通过设置绝缘层,可以得到线圈被保护且稳定工作的品质均匀的电子器件。
本发明的电子器件能够使用Zn系铁氧体等非磁性铁氧体、硼硅酸系玻璃、锌基玻璃或铅基玻璃等玻璃基陶瓷、或适量混合非磁性铁氧体和玻璃基陶瓷而成的材料等作为绝缘层。
在绝缘层中作为非磁性铁氧体使用的铁氧体可以选择烧结体的体积电阻率成为108Ωcm以上的Zn系铁氧体组成。例如,优选Fe2O3为45.0~49.5mol%、ZnO为17.0~45.0mol%、CuO为4.5~15.0mol%的组成。
在绝缘层为玻璃基陶瓷的情况下,使用的玻璃基陶瓷可以选择线膨胀系数与使用的磁性体的线膨胀系数相差不大的组成。具体而言,与作为磁性体使用的磁性铁氧体的线膨胀系数的差在±5ppm/℃以内的组成。
本发明的电子器件也可以在铁氧体磁芯上的线圈的外侧隔着绝缘层具有导电层。通过设置导电层,即使金属物靠近天线,也能够减小天线的共振频率的变化,得到稳定工作的品质均匀的天线。
本发明的电子器件能够设置金属层作为导电层,优选利用电阻低的Ag或Ag系合金得到的金属的薄层。
本发明的电子器件优选为上述的绝缘层或导电层与成为铁氧体磁芯的铁氧体基材和成为导体的导电材料一起被一体烧制而密合于铁氧体磁芯的烧结体。
期望由本发明得到的小型且高灵敏度的天线应用于可穿戴设备,该情况下,期望天线的大小为20mm见方以下、高度20mm以下,更优选为10mm见方以下且高度10mm以下,进一步优选为8mm见方以下、高度8mm以下。
本发明的RF标签是将IC芯片与上述天线连接而成的标签。本发明的RF标签即使被树脂包覆也不损害特性,也可以得到天线和连接的IC芯片被保护、稳定工作的品质的RF标签。
对本发明的电子器件的制造方法进行说明。
本发明的电子器件可以通过能够将线圈以卷绕铁氧体磁芯的方式设置的各种方法进行制造。在此,对将片状的铁氧体基材和导电材料层叠成期望的结构后一体烧制进行制作的利用LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics、低温共烧陶瓷)技术的天线的制造方法进行说明。
以图1和图2所示的天线的层叠结构为例进行说明。
首先,将混合了磁性粉末和粘合剂的混合物制成片状,形成铁氧体基材。
就磁性粉末而言,能够使用如下的铁氧体预烧粉末,其作为构成金属元素含有Fe、Ni、Zn、Cu和Co,将构成金属元素分别换算为Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO时,以Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO的合计为基准,含有46~50mol%的Fe2O3、20~27mol%的NiO、15~22mol%的ZnO、9~11mol%的CuO和0.01~1.0mol%的CoO。
接着,将包含铁氧体基材的磁性层(5)以整体的厚度成为期望的厚度的方式进行层叠。如图1所示,在磁性层(5)的层叠体上开设期望数量的通孔(1)。将导电材料浇注于各个上述通孔(1)。另外,在与磁性层(5)的层叠体的通孔(1)成为直角的两面,以与通孔(1)连接而成为线圈状(绕线状)的方式形成电极层(2)。由浇注于通孔(1)的导电材料和电极层(2)以磁性层(5)的层叠体成为长方体的磁芯的方式形成线圈(4)。此时,形成线圈(4)的磁性层的两端成为在磁路上开放的结构。
作为浇注于通孔(1)或形成电极层(2)的导电材料,能够使用金属系导电性糊剂,适合为Ag糊剂或Ag系合金糊剂。
能够通过以得到的片状的层叠体成为期望的形状的方式,在包含通孔(1)的面和线圈开放端面(4-2)切断并一体烧制、或在一体烧制后在包含通孔(1)的面和线圈开放端面(4-2)切断,来制造包含具有铁氧体磁芯(3)和线圈(4)的烧结体的本发明的天线。
上述层叠体的烧制温度为800℃~1000℃,优选为850℃~920℃。在温度比上述的范围低的情况下,难以在μ’、Q等方面得到期望的特性,另外,在温度高的情况下,难以一体烧制。
另外,在本发明中,能够在形成了电极层(2)的磁性层(5)的上下表面形成绝缘层(6)。将形成了绝缘层(6)的天线的概略图示于图2。
另外,本发明的天线在绝缘层(6)的表面由导电材料形成线圈引线端子和IC芯片连接端子,也可以安装IC。
形成了上述IC芯片连接端子的天线能够如下得到:在形成于形成有电极层(2)的磁性层(5)的至少一面的绝缘层(6)设置通孔,将导电材料浇注于该通孔,与线圈(4)的两端连接,在该绝缘层(6)的表面由导电材料以能够并联或串联地连接的方式形成线圈引线端子和IC芯片连接端子并一体烧制。
另外,本发明中的天线也可以如图3所示在绝缘层(6)的外侧设置导电层(7)。天线在形成线圈(4)的磁性层(5)上隔着绝缘层(6)具有导电层(7),由此,即使贴附于金属面,共振频率的变化也少,线圈不直接与金属面接触,由此,能够得到稳定工作的品质均匀的天线。
另外,本发明中的天线也可以如图3所示在导电层(7)的外侧面进一步设置绝缘层(6)。进而也可以在该绝缘层(6)的外侧面、磁性层(5)或磁性层(5)及其外侧面设置绝缘层(6)。由此,即使金属物接近天线,也能够进一步减小天线的特性变化,进一步减少共振频率的变化。
导电层(7)也可以通过任何方法形成,但例如优选利用糊状的导电材料通过印刷、刷毛涂敷等通常的方法形成在绝缘层(6)上。或者,将金属板贴附于绝缘层(6)的外侧也能够给予同样的效果。
作为形成导电层(7)的糊状的导电材料,能够使用金属系导电性糊剂,适合为Ag糊剂或Ag系合金糊剂。
在将导电层(7)形成于绝缘层的外侧的情况下,导电层(7)的膜厚在制造上优选为烧制后的膜厚为0.001~0.1mm。
另外,本发明的天线也可以在夹着线圈(4)的上下表面的绝缘层(6)的一个或两个外侧面配置电容器电极。
此外,天线也可以将形成于绝缘层(6)的上表面的电容器通过印刷平行电极或梳型电极而制成电容器,还可以将该电容器和线圈引线端子并联或串联连接。
另外,本发明的天线也可以在绝缘层(6)上表面形成设置可变电容器的端子,并将线圈引线端子和线圈引线端子并联或串联连接。
另外,可以在绝缘层(6)上表面配置有电容器电极的外侧面进一步设置绝缘层(6),在该绝缘层(6)的外侧面形成兼作为IC芯片连接端子的电极层并以夹着该绝缘层(6)的方式形成电容器,与IC芯片连接端子并联或串联连接。
本发明的天线也可以在线圈(4)的下表面的绝缘层(6)设置通孔(1),将导电材料浇注于该通孔,与线圈(4)的两端连接,并在其下表面由导电材料形成基板连接端子并一体烧制。该情况下,能够容易地与陶瓷、树脂等的基板接合。
IC芯片可以在绝缘层上形成IC芯片连接端子进行连接,也可以以与天线的下表面的基板连接端子连接的方式在基板内形成配线,经由基板内配线进行连接。通过连接IC芯片,能够利用本发明的天线作为RF标签。
另外,本发明中的RF标签也可以被聚苯乙烯、丙烯腈苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、丙烯酸、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、氯乙烯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚等树脂包覆。
<作用>
本发明的天线由于铁氧体磁芯由如下的铁氧体构成,因此能够提高天线的通讯灵敏度。该铁氧体为将Fe、Ni、Zn、Cu和Co分别换算为Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO时,以Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO的合计为基准,含有46~50mol%的Fe2O3、20~27mol%的NiO、15~22mol%的ZnO、9~11mol%的CuO和0.01~1.0mol%的CoO的磁性体,且铁氧体磁芯的Q(μ’/μ”)具有50~170。
本发明的天线中,通过调节成为铁氧体磁芯的磁性粉末的组成,能够使铁氧体在低温烧结而得到烧结体,因此,能够利用LTCC技术将磁芯和导电材料一体烧制。
另外,将包括铁氧体磁芯和由导电材料形成的线圈的层叠体一体烧制而成的天线可以得到较高的μQ积,因此,即使小型也能够提高通讯灵敏度。
实施例
以下,参照图2基于发明的实施方式对本发明进行详细说明。
[实施例1]
利用球磨机混合Ni-Zn-Cu铁氧体预烧粉末(48.59mol%的Fe2O3、24.82mol%的NiO、15.95mol%的ZnO、10.37mol%的CuO和0.27mol%的CoO)100重量份、丁醛树脂8重量份、增塑剂5重量份、溶剂80重量份,制造浆料。将做好的浆料通过刮刀在PET膜上以150mm见方、烧结时的厚度成为0.1mm的方式进行片成型,作为磁性层(5)用生片。使用该生片,在烧制温度900℃烧结得到铁氧体磁芯,关于所得到的铁氧体磁芯的磁特性记载于表1。
另外,利用球磨机混合Zn-Cu铁氧体预烧粉末(46.5mol%的Fe2O3、42.0mol%的ZnO、11.5mol%的CuO)100重量份、丁醛树脂8重量份、增塑剂5重量份、溶剂80重量份,制造浆料。将做好的浆料通过刮刀在PET膜上以与磁性层(5)用生片同样的大小和厚度进行片成型,作为绝缘层(6)用生片。
接着,在10片磁性层(5)用生片的规定的位置开设通孔(1),并在其中填充Ag糊剂,在设置电极层(2)的面上使用Ag糊剂来印刷电极的图案。层叠这10片生片,形成导电材料在层叠的生片的外侧形成为线圈状的层叠体。在印刷有成为层叠体的电极层的导电材料的面上层叠绝缘层(6)用生片。
使层叠的生片一起加压粘接,在分割通孔(1)的面和线圈开放端面(4-2)切断,在900℃一体烧制2小时,制成由宽10mm×长3mm×高2mm的大小的线圈卷绕数23匝的、具有铁氧体磁芯和线圈的烧结体构成的天线。(图2中为了简化附图,线圈卷绕数表示为7匝。另外,为了简化附图,磁性层(5)的层叠片数表示为3层。以下其它的附图也同样。)
[铁氧体组成的测定]
上述的铁氧体磁芯用的铁氧体预烧粉末的组成使用多元素同时X射线荧光分析仪Simultix14((株)Rigaku)测定。
[铁氧体磁芯的磁特性的测定]
将混合了上述的铁氧体磁芯用的铁氧体预烧粉末15g和6.5%稀释的PVA水溶液1.5mL得到的粉末投入外径内径的模具中,通过压制机以1ton/cm2进行压缩,在与制造天线时同样的条件即900℃下烧制2小时,得到用于测定起始磁导率、Q、μQ积的铁氧体的环形磁芯。
环形磁芯的起始磁导率、Q、μQ积使用阻抗/材料分析仪E4991A(安捷伦科技株式会社(Agilent Technologies,Inc.)制)在13.56MHz的频率测定。
[实施例2]
除将用于磁性层的Ni-Zn-Cu铁氧体预烧粉末的组成设为Fe2O3为48.31mol%、NiO为21.93mol%、ZnO为19.18mol%、CuO为10.29mol%和CoO为0.29mol%以外,与实施例1同样地制造天线。
[实施例3]
除了将用于磁性层的Ni-Zn-Cu铁氧体预烧粉末的组成设为Fe2O3为48.65mol%、NiO为24.76mol%、ZnO为16.10mol%、CuO为10.35mol%和CoO为0.14mol%以外,与实施例1同样地制造天线。
[实施例4]
除将用于磁性层的Ni-Zn-Cu铁氧体预烧粉末的组成设为Fe2O3为48.66mol%、NiO为24.80mol%、ZnO为16.08mol%、CuO为10.37mol%和CoO为0.09mol%以外,与实施例1同样地制造天线。
[实施例5]
除将用于磁性层的Ni-Zn-Cu铁氧体预烧粉末的组成设为Fe2O3为48.23mol%、NiO为24.73mol%、ZnO为15.91mol%、CuO为10.52mol%和CoO为0.61mol%以外,与实施例1同样地制造天线。
[实施例6]
除将用于磁性层的Ni-Zn-Cu铁氧体预烧粉末的组成设为Fe2O3为48.30mol%、NiO为24.64mol%、ZnO为15.88mol%、CuO为10.35mol%和CoO为0.83mol%以外,与实施例1同样地制造天线。
[比较例1]
除将用于磁性层的Ni-Zn-Cu铁氧体预烧粉末的组成设为Fe2O3为48.22mol%、NiO为26.54mol%、ZnO为14.73mol%、CuO为10.51mol%以外,与实施例1同样地制造天线。
[比较例2]
除将用于磁性层的Ni-Zn-Cu铁氧体预烧粉末的组成设为Fe2O3为48.61mol%、NiO为27.39mol%、ZnO为13.57mol%、CuO为10.43mol%以外,与实施例1同样地制造天线。
表1
[天线的共振频率和Q的测定]
该天线的共振频率和Q使用安捷伦科技株式会社制阻抗分析仪4991A和同轴探头测定。将探头与该天线的线圈两端连接,测定天线的共振频率和Q。以ωL/R(ω:角频率、L:线圈的自感、R:线圈的损耗电阻)求出天线的Q。测定结果示于表2。
[通讯距离的测定]
将RF标签用IC与该天线的线圈两端连接,进一步将电容器与IC并联连接,以通讯距离成为最大的方式调节共振频率,制作RF标签,将输出功率100mW的读/写(株式会社Takaya制、产品名TR3-A201/TR3-D002A)的天线水平地固定,使RF标签的天线的线圈的中心轴以垂直地朝向读/写天线的中心上的方式位于读/写天线的中心上,将能够进行通讯的最高的位置时的读/写的天线与RF标签之间的距离作为最长通讯距离。
以由比较例1制造的天线的最长通讯距离为基准,以百分率计算其它例子的天线的最长通讯距离的相对值,并示于表2。
[表2]
在本发明的实施例和比较例中,对具有相同大小和结构的天线的铁氧体磁芯的组成进行各种变更,结果发现,在本发明中规定组成时,通讯灵敏度提高。
确认了本发明的天线是铁氧体磁芯中使用的铁氧体磁芯的Q(μ’/μ”)高且兼得小型化和通讯灵敏度的提高的天线。
符号说明
1 通孔
2 电极层(线圈电极)
3 磁芯(磁性体)
4 线圈
5 磁性层
6 绝缘层
7 导电层
Claims (6)
1.一种天线,其包含由铁氧体磁芯和线圈构成的电子器件,该天线的特征在于:
构成该铁氧体磁芯的铁氧体为尖晶石结构且由作为构成金属元素的Fe、Ni、Zn、Cu和Co构成,在将构成金属元素分别换算为Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO时,以Fe2O3、NiO、ZnO、CuO和CoO的合计为基准,含有46~50mol%的Fe2O3、20~27mol%的NiO、15~22mol%的ZnO、9~11mol%的CuO和0.01~1.0mol%的CoO,构成该铁氧体磁芯的所述铁氧体并不是在由Fe、Ni、Zn和Cu形成的铁氧体中混合Co成分而成的产物,
构成所述铁氧体磁芯的铁氧体在13.56MHz时的μQ积为9000以上。
2.根据权利要求1所述的天线,其特征在于:
构成所述铁氧体磁芯的铁氧体所含有的Zn和Ni的摩尔比Zn/Ni为0.58~1.0。
3.根据权利要求1或2所述的天线,其特征在于:
构成所述铁氧体磁芯的铁氧体所含有的Ni和Cu的摩尔比Ni/Cu为2.00~2.50。
4.根据权利要求1或2所述的天线,其特征在于:
构成所述铁氧体磁芯的铁氧体在13.56MHz时的复数磁导率的实数部μ’与虚数部μ”的比即铁氧体磁芯的Q(μ’/μ”)为50~170。
5.一种RF标签,其特征在于:
其是在权利要求1~4中任一项所述的天线安装IC而成的。
6.根据权利要求5所述的RF标签,其特征在于:
其被树脂包覆。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017-015132 | 2017-01-31 | ||
JP2017015132 | 2017-01-31 | ||
PCT/JP2018/002660 WO2018143114A1 (ja) | 2017-01-31 | 2018-01-29 | 電子部品、アンテナ及びrfタグ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110214396A CN110214396A (zh) | 2019-09-06 |
CN110214396B true CN110214396B (zh) | 2022-04-01 |
Family
ID=63040562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201880008232.8A Active CN110214396B (zh) | 2017-01-31 | 2018-01-29 | 电子器件、天线和rf标签 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11228106B2 (zh) |
JP (1) | JP7110989B2 (zh) |
CN (1) | CN110214396B (zh) |
TW (1) | TWI776846B (zh) |
WO (1) | WO2018143114A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6919641B2 (ja) | 2018-10-05 | 2021-08-18 | 株式会社村田製作所 | 積層型電子部品 |
JP2020061410A (ja) | 2018-10-05 | 2020-04-16 | 株式会社村田製作所 | 積層型電子部品 |
JPWO2020158519A1 (ja) * | 2019-01-29 | 2021-12-02 | パウダーテック株式会社 | フェライト複合粉末、フェライト成型体の製造方法、フェライト焼結体の製造方法、成型体、及び焼結体 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1965444A (zh) * | 2004-04-27 | 2007-05-16 | 索尼株式会社 | 天线模块用磁芯部件、天线模块及相应的便携式信息终端 |
CN102017302A (zh) * | 2008-04-25 | 2011-04-13 | 户田工业株式会社 | 磁性体天线、安装有该磁性体天线的基板和rf标签 |
CN102226952A (zh) * | 2011-03-10 | 2011-10-26 | 陈松 | 一种新型rfid标签天线和天线磁芯 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3245049B2 (ja) | 1996-03-29 | 2002-01-07 | 太陽誘電株式会社 | フェライト材料及びフェライト |
JP2003272914A (ja) | 2002-03-12 | 2003-09-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 酸化物磁性材料とその製造方法および積層チップインダクタ |
JP2005340759A (ja) | 2004-04-27 | 2005-12-08 | Sony Corp | アンテナモジュール用磁芯部材、アンテナモジュールおよびこれを備えた携帯情報端末 |
JP4821965B2 (ja) | 2005-07-07 | 2011-11-24 | 戸田工業株式会社 | 磁性体アンテナ |
JP5429649B2 (ja) | 2011-09-20 | 2014-02-26 | 日立金属株式会社 | インダクタ内蔵部品及びこれを用いたdc−dcコンバータ |
JP2015117172A (ja) | 2013-12-20 | 2015-06-25 | Tdk株式会社 | フェライトプレート、アンテナ素子用部材、およびアンテナ素子 |
JP6127959B2 (ja) * | 2013-12-20 | 2017-05-17 | Tdk株式会社 | フェライト組成物、フェライトプレート、アンテナ素子用部材、およびアンテナ素子 |
-
2018
- 2018-01-29 CN CN201880008232.8A patent/CN110214396B/zh active Active
- 2018-01-29 US US16/481,900 patent/US11228106B2/en active Active
- 2018-01-29 WO PCT/JP2018/002660 patent/WO2018143114A1/ja active Application Filing
- 2018-01-29 JP JP2018565522A patent/JP7110989B2/ja active Active
- 2018-01-31 TW TW107103405A patent/TWI776846B/zh active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1965444A (zh) * | 2004-04-27 | 2007-05-16 | 索尼株式会社 | 天线模块用磁芯部件、天线模块及相应的便携式信息终端 |
CN102017302A (zh) * | 2008-04-25 | 2011-04-13 | 户田工业株式会社 | 磁性体天线、安装有该磁性体天线的基板和rf标签 |
CN102226952A (zh) * | 2011-03-10 | 2011-10-26 | 陈松 | 一种新型rfid标签天线和天线磁芯 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7110989B2 (ja) | 2022-08-02 |
CN110214396A (zh) | 2019-09-06 |
TW201840511A (zh) | 2018-11-16 |
US11228106B2 (en) | 2022-01-18 |
WO2018143114A1 (ja) | 2018-08-09 |
TWI776846B (zh) | 2022-09-11 |
US20190393605A1 (en) | 2019-12-26 |
JPWO2018143114A1 (ja) | 2019-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4821965B2 (ja) | 磁性体アンテナ | |
JP5354188B2 (ja) | 磁性体アンテナ、該磁性体アンテナを実装した基板及びrfタグ | |
JP4793584B2 (ja) | 磁性体アンテナを実装した基板 | |
JP5634717B2 (ja) | 磁性体アンテナ及びrfタグ並びに該rfタグを実装した基板 | |
JP5403279B2 (ja) | Rfタグの製造方法、磁性体アンテナの製造方法及び当該rfタグを実装した基板、通信システム | |
KR101274354B1 (ko) | 자성체 안테나 | |
JP5239499B2 (ja) | 複合磁性体アンテナ及びrfタグ、該複合磁性体アンテナ又はrfタグを設置した金属部品、金属工具 | |
WO2010113751A1 (ja) | 複合rfタグ、該複合rfタグを設置した工具 | |
CN110214396B (zh) | 电子器件、天线和rf标签 | |
WO2017038884A1 (ja) | 磁性体アンテナ及びアンテナ装置 | |
JP7224574B2 (ja) | Ni-Zn-Cu系フェライト粉末、電子部品、アンテナ及びRFタグ | |
WO2017038885A1 (ja) | 磁性体アンテナ及びアンテナ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |