CN110785892B - 线圈装置及天线 - Google Patents

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Abstract

一种线圈装置包括线圈和布置在所述线圈的中空部分中的铁氧体磁芯以及覆盖它们的树脂；所述铁氧体磁芯是Ni铁氧体磁芯，其具有的在100kHz的频率和20℃的温度下的起始磁导率μi为450以上，和平均晶粒尺寸为5至9μm，温度依赖性电感变化率TLa和TLb以及应力依赖性电感变化率PLa和PLb都为‑0.6％至+0.6％，并且TLa与PLa的和以及TLb与PLb的和都大于‑1.0％且小于+1.0％；以及一种包括所述线圈装置的天线。

Description

线圈装置及天线
发明领域
本发明涉及树脂成型的线圈装置以及包括其的天线，例如，涉及在汽车用的使用电子钥匙的无钥匙进入系统、电子防盗设备(停止器)和胎压监测系统(TPMS)中使用的线圈装置，以及天线。
发明背景
在更高的便利性和安全性的要求下，无钥匙进入系统、TPMS(胎压监测系统)等已经广泛用于智能化汽车。在TPMS中，例如，将用于测量气压的传感器单元附接至安装至车辆的每个轮胎，以在车辆中的控制单元和气压传感器单元中的天线之间进行车辆识别信息以及传感器单元的驱动/停止控制信息等的无线通信。无线通信例如使用频率为125kHz的LF波作为载波来进行。天线可以具有传送用于驱动电路的电力的功能。
图2示出了在这样的系统中使用的天线电路的结构的一个实例。该天线电路具有并联谐振电路10，其包括并联连接的天线1和电容器20，由天线1的电感和电容器20的电容决定的谐振频率被设置为等于LF波信号的通信频率。天线1连接至控制电路30。例如，气压传感器单元接收来自车辆中的控制单元的信号，控制电路30判断所接收的信号是否是用于操作传感器单元的信号，并且根据该判断开始传感器单元的操作。
图1示出了在天线电路中使用的LF天线的结构的一个实例。天线1是被称为树脂成型天线的线圈装置，其包括线圈5、布置在线圈5的中空部分中的铁氧体磁芯7以及至少部分地覆盖线圈5和铁氧体磁芯7的外部部分(外装部，exterior portion)8(由虚线示出)。从耐热性、绝缘性、成型性等的观点出发，成型树脂为热固性树脂如环氧树脂等，或热塑性树脂如液晶聚合物等。
因为形成铁氧体磁芯的铁氧体材料具有随着温度和应力可变的磁导率，所以树脂成型天线的电感可能由于环境温度变化而改变，造成并联谐振电路的谐振频率和通信频率之间的差异，从而导致通信故障或通信距离缩短。
作为用于避免由于铁氧体材料的温度特性所致的谐振频率差异的措施，有利用组合电容器的电容的温度依赖性变化的方法。例如，JP S57-17110 A公开了一种这样的方法，其将磁导率随着温度升高而降低的Ni铁氧体材料用于电子调谐器如车载收音机等的铁氧体磁芯；并且将构成并联谐振电路的电容器与电容随着温度升高而降低的可变电容二极管进行组合。
尽管JP S57-17110 A公开了一种应对谐振频率差异的方法，但是其完全没有考虑引起电感变化的铁氧体材料的应力特性。另外，依赖于温度的铁氧体磁芯的磁导率变化和电容器的电容变化可能不是线性的，需要从市场中可用的那些电容器中选择具有适用于使用目的并且适合于铁氧体材料的温度特性的性能和特性的电容器。然而，即便上述组合可能也不是足够的措施，无法充分抑制谐振频率差异。
JP H6-140229 A公开了一种树脂成型的电感器，其中由铁氧体磁芯和树脂之间产生的应力引起的磁导率变化通过使用由a(Ni1-xCuX)O·bZnO·cFe2O3(其中x＝0.1-0.8，a+b+c＝100，b＝0-35(包括0)，并且c＝32-48.5)表示的具有负磁导率温度系数的铁氧体材料来校正，以减少由于温度变化造成的电感变化。
JP H6-140229 A通过Ni铁氧体材料的温度特性来校正应力引起的磁导率变化。然而，因为应力对磁导率的影响依赖于铁氧体材料而变化，所以温度特性的调整改变了应力特性。因此，简单使用具有负磁导率温度系数的铁氧体材料可能无法减少由于温度变化造成的电感变化。
发明概述
在这样的情况下完成的本发明的一个目的是提供一种至少部分地树脂涂覆的线圈装置，其具有被抑制的温度依赖性电感变化和应力依赖性电感变化，并且在宽的温度范围内具有较少的电感变化，以及提供一种包括这样的线圈装置的天线。
本发明的线圈装置包括线圈和布置在该线圈的磁路中的铁氧体磁芯，所述线圈装置的至少一部分用树脂涂覆；
所述铁氧体磁芯是平均晶粒尺寸为5-9μm的Ni铁氧体磁芯；并且
所述Ni铁氧体磁芯具有的
(a)在100kHz的频率和20℃的温度下的起始磁导率μi为450以上，
(b)温度依赖性电感变化率TLa和TLb为-0.6％至+0.6％，其中TLa由式1：TLa＝[(LT2-LT1)/LT1]x 100(％)表示，并且TLb由式2：TLb＝[(LT3-LT1)/LT1]x 100(％)表示，其中LT1是在100kHz的频率和20℃下在无压缩状态(非压缩状态，compression-free state)的电感，LT2是在100kHz的频率和-40℃下在无压缩状态的电感，并且LT3是在100kHz的频率和80℃下在无压缩状态的电感，和
(c)应力依赖性电感变化率PLa和PLb为-0.6％至+0.6％，其中PLa由式3：PLa＝[(LP2-LP1)/LP1]x 100(％)表示，并且PLb由式4：PLb＝[(LT1-LP1)/LP1]x 100(％)表示，其中LP1是在100kHz的频率和20℃下在以10MPa的表面压力单轴方向(单轴或单向，monoaxially)压缩时的电感，LP2是在100kHz的频率和20℃下在以20MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感，并且LT1是在100kHz的频率和20℃下在无压缩状态的电感，
(d)TLa与PLa的和以及TLb与PLb的和都大于-1.0％且小于+1.0％。
所述Ni铁氧体磁芯优选地具有包含以下各项的组成：47.5-48.4摩尔％的Fe2O3，25.0-30.5摩尔％的ZnO和6.0-11.5摩尔％的CuO，余量为NiO和不可避免的杂质。
本发明的天线包括上述的线圈装置。
发明效果
本发明可以提供这样的线圈装置，其具有被抑制的温度依赖性电感变化和应力依赖性电感变化，并且在宽的温度范围内，甚至在应力下，也具有较少的电感变化。
附图简述
图1是示出了本发明的线圈装置的一个实例的透视图。
图2是示出了一种包括线圈装置的LF天线电路的示图。
图3是示出了在实施例1以及比较例1、3和6中的应力依赖性电感变化率的曲线图。
图4是示出了在实施例3和8以及比较例5和6中的应力依赖性电感变化率的曲线图。
图5是示出了实施例1以及比较例1、3和6中的温度依赖性电感变化率的曲线图。
图6是示出了在实施例3和8以及比较例5和6中的温度依赖性电感变化率的曲线图。
图7是示出了一种用于测量压缩应力依赖性电感变化率的方法的示意图。
图8是用于了用于解释Ni铁氧体材料的磁导率的应力特性的示意图。
图9是示出了施加至树脂密封的铁氧体磁芯的应力和温度之间的关系的示意图。
优选实施方案描述
下文将作为根据本发明一个实施方案的线圈装置具体解释树脂成型天线，但是本发明不限于此。可以在其技术构思范围内进行适当改变。在一部分或全部的附图中，为了便于理解本发明的要点，主要示出了重要的部分，而省略了它们的细节。
因为树脂成型天线具有与图1所示相同的结构，并且因为包括这样的天线的天线电路具有与图2所示相同的结构，所以使用它们进行说明。
树脂成型天线包括铁氧体磁芯7、线圈5和覆盖并且密封它们的外部部分8。铁氧体磁芯7由Ni铁氧体材料制成，该Ni铁氧体材料具有的在100kHz的频率和20℃的温度下的起始磁导率为450以上，和平均晶粒尺寸为5-9μm，由式1和2表示的温度依赖性电感变化率TLa和TLb以及由式3和4表示的应力依赖性电感变化率PLa和PLb都为-0.6％至+0.6％，并且TLa与PLa的和以及TLb与PLb的和都大于-1.0％且小于+1.0％。
式1：TLa＝[(LT2-LT1)/LT1]x 100(％)，
式2：TLb＝[(LT3-LT1)/LT1]x 100(％)，
式3：PLa＝[(LP2-LP1)/LP1]x 100(％)，以及
式4：PLb＝[(LT1-LP1)/LP1]x 100(％)。
LT1是在100kHz的频率和20℃下在无压缩状态的电感，LT2是在100kHz的频率和-40℃下在无压缩状态的电感，并且LT3是在100kHz的频率和80℃下在无压缩状态的电感，LP1是在100kHz的频率和20℃下在以10MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感，并且LP2是在100kHz的频率和20℃下在以20MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感。
铁氧体磁芯7包括围绕其卷绕线圈的圆柱形或四棱柱形卷绕杆(线轴)和在其两端的凸缘。由Ni铁氧体材料制成并且受其中安装天线的空间的限制，天线的线轴部分通常具有7-16mm的长度和1.2mm x 0.6mm至2.8mm x 2.5mm的横截面。导线围绕此铁氧体磁芯7卷绕约900圈以形成填充凸缘之间的空间的线圈5。导线可以是聚氨酯涂覆的或聚酰亚胺涂覆的线。铁氧体磁芯7和线圈5用密封用树脂如环氧树脂等涂覆，以形成构成树脂成型天线的外部部分8。尽管未示出，但是线圈的端部可以直接从外部部分8延伸，或者可以连接至通过焊合、导电粘合剂、焊接等附接至铁氧体磁芯的内部端子(未示出)。另外，附接至外部部分的引线框架的外部端子(未示出)可以连接至上述内部端子以用于表面安装。
适当地设置围绕铁氧体磁芯卷绕的导线的圈数以获得所需的电感。例如，对于TPMS，将其设置为在125KHz下具有的电感为1mH至8mH。在起始磁导率小于450的情况下，导线的圈数大以获得所需的电感，从而产生大的天线。另外，圈数增加导致在导线之间产生的寄生电容增大，从而产生低的自谐振频率。当自谐振频率接近通信频率时，线圈的自感增大，并且天线的Q因子减小，可能导致天线功能劣化，如通信距离缩短等。另外，电感在通信频率下可能变得不均匀，从而无法得到稳定的谐振频率。
铁氧体磁芯为Ni铁氧体材料的多结晶体。当铁氧体磁芯的平均晶粒尺寸小于5μm时，其可能无法具有所需的起始磁导率，并且倾向于具有强度低的富含孔隙的晶体结构。大于9μm的平均晶粒尺寸可能提供大的温度依赖性起始磁导率变化，无法获得所需的变化率。
在树脂成型天线中使用的铁氧体磁芯是具有如下特性的Ni铁氧体磁芯：温度依赖性电感变化率TLa和TLb以及应力依赖性电感变化率PLa和PLb全部都为-0.6％至+0.6％，并且TLa与PLa的和以及TLb与PLb的和都大于-1.0％且小于+1.0％。TLa、TLb、PLa和PLb由上述式1-4表示。
图8示出了施加至铁氧体磁芯的压缩应力和铁氧体磁芯的起始磁导率之间的关系。已知的是，具有负磁致伸缩常数的铁氧体材料如Ni铁氧体通常具有如下的应力特性：随着压缩应力增加，其起始磁导率增大，然后经过最大值而减小。该图示出了在与提供最大起始磁导率相比较低的压缩应力下的区域A，在其中起始磁导率随着压缩应力增加而增大，以及在较高压缩应力侧的区域B，在其中起始磁导率随着压缩应力增加而减小。
据认为，在保持为室温的稳定环境温度的树脂成型天线中，使铁氧体磁芯经历在图8中所示的区域A和B的任一个中的应力。当施加至铁氧体磁芯的应力为在区域A中的a点处的σa时，铁氧体材料的起始磁导率随着应力增加而变得大于μia。当应力为在区域B中的b点处的σb时，起始磁导率随着应力增加而变得低于μib。当应力为在提供最大起始磁导率的压缩应力附近的c点处的σc时，起始磁导率随着压缩应力增加或减少而变得低于μic。
在树脂成型天线中使用的树脂的线性热膨胀系数通常大于铁氧体材料的线性热膨胀系数，使得施加至铁氧体磁芯的应力通过温度变化而变化。图9示出了温度和施加至铁氧体磁芯的应力之间的关系的一个实例。例如，由于上述线性热膨胀系数差异，施加至处于稳定状态T1的铁氧体磁芯的应力σT1在树脂成型天线暴露于高温环境T2(温度+)时减少至σT2(应力-)，并且在树脂成型天线暴露于低温环境T3(温度-)时增加至σT3(应力+)。
铁氧体材料的起始磁导率也随着由于这样的线性热膨胀系数差异造成的应力变化而变化。
在其中不需要考虑铁氧体材料的磁导率的温度特性的理想状态下，即起始磁导率不随着温度变化而变化，铁氧体材料的起始磁导率根据由温度变化所引起的应力变化如下变化：
例如，当树脂成型天线在铁氧体磁芯在区域A中的应力下(a点)在-40℃至+80℃的温度范围内的温度环境中使用时，应力随着温度从如上所述的稳定状态升高(温度+)而减少(应力-)，从而减小了起始磁导率(起始磁导率-)，而应力随着温度降低(温度-)而增加(应力+)，从而增大了起始磁导率(起始磁导率+)。
当施加至铁氧体磁芯的应力在区域B中时(b点)，应力随着温度从如上所述的稳定状态升高(温度+)而减少(应力-)，从而增大了起始磁导率(起始磁导率+)，而应力随着温度降低(温度-)而增加(应力+)，从而减小了起始磁导率(起始磁导率-)。
当施加至铁氧体磁芯的应力在提供最大起始磁导率的应力附近时(c点)，无论应力由于从稳定状态的温度升高(温度+)而减少(应力-)或是由于温度降低(温度-)而增加(应力+)，起始磁导率都减小(起始磁导率-)。
在这样的理想状态下的起始磁导率变化与在考虑了铁氧体材料的温度特性时的情况不同。然后将对由具有负磁导率温度系数的Ni铁氧体材料制成的铁氧体磁芯进行说明，通过该负磁导率温度系数，起始磁导率随着温度升高(温度+)而减小(起始磁导率-)，如JP H6-140229 A中所述。
当施加至铁氧体磁芯的应力在区域A内时(a点)，应力随着温度从稳定状态升高(温度+)而减少(应力-)，由于起始磁导率的温度特性而进一步减小了起始磁导率(起始磁导率-)。另一方面，随着温度降低(温度-)，应力增加(应力+)，进一步增大了起始磁导率(起始磁导率+)，导致相对于温度变化的大的起始磁导率变化。
当施加至铁氧体磁芯的应力在区域B内时(b点)，由于应力变化所致的起始磁导率变化减少，使得与在上述其中起始磁导率不随着温度变化而变化(不需要考虑铁氧体材料的磁导率的温度特性)的理想状态下相比，起始磁导率变化都进一步更小，而与温度是否从稳定状态升高或降低无关。
当施加至铁氧体磁芯的应力在提供最大起始磁导率的压缩应力附近时(a点)，应力随着温度从稳定状态升高(温度+)而减少(应力-)，由于起始磁导率的温度特性而大幅减小了起始磁导率(起始磁导率-)。另一方面，由于温度降低(温度-)所致的应力增加(应力+)使应力依赖性起始磁导率变化与在理想状态下相比更小。
这样的起始磁导率的变化与铁氧体磁芯的电感变化一致。因此，JP H6-140229 A的方法提供了有限的电感变化抑制，其仅在施加至铁氧体磁芯的应力在处于稳定状态的区域B内时获得。
本发明的发明人已经发现，为了抑制温度依赖性电感变化，温度依赖性电感变化率TLa、TLb和应力依赖性电感变化率PLa、PLb应从处于稳定状态的那些减小；并且在比稳定状态更低的温度下的电感变化率TLa和在比稳定状态更高的应力下的电感变化率PLa的和，以及在比稳定状态更高的温度下的电感变化率TLb和在比稳定状态更低的应力下的电感变化率PLb的和也应减小。
本发明的发明人已进一步研究发现，当将具有的TLa、TLb、PLa和PLb全部都在-0.6％至+0.6％的范围内、TLa与PLa的和以及TLb与PLb的和都大于-1.0％且小于+1.0％的Ni铁氧体磁芯用于树脂成型天线时，可以抑制由于温度变化所致的电感变化。
当在树脂成型天线中PLa和PLb小于-0.6％或大于+0.6％时，电感变化更多地受密封树脂的厚度和线性热膨胀系数影响。另外，当TLa+PLa和TLb+PLb为-1.0％以下或+1.0％以上时，倾向于难以抑制树脂成型天线的温度依赖性电感变化。
优选地使用具有1.0mm x 0.5mm至2.8mm x 2.5mm的矩形横截面和6mm to 15mm的长度(取决于围绕其卷绕线圈的铁氧体磁芯线轴部分的尺寸)的棒状铁氧体磁芯样品来进行用于确定电感的温度特性TLa和TLb以及电感的应力特性PLa和PLb的电感LT1、LT2、LT3、LP1和LP2的测量。卷绕圈数优选为50圈以上。图7是示出了用于测量的样品的透视图。通过将铁氧体磁芯200布置在围绕其卷绕了60圈导线300的线圈线轴205的中空部分中来构成测量样品。
在20℃下在无压缩状态的电感LT1通过在20℃的温度环境中在100kHz的频率和1mA的电流的情况下进行测量来确定。电感的测量使用LCR计(例如，可从AgilentTechnologies获得的4284A)。除了将测量样品放入在-40℃和+80℃的电子恒温室中外，以相同方式测量在-40℃下在无压缩状态的电感LT2和在80℃下在无压缩状态的电感LT3。也可以通过相同方法在-40℃至+80℃下测量电感的温度依赖性。
可以对布置在简单压缩夹具(具有纵向施加至铁氧体磁芯200的预定应力)中的样品测量电感的应力依赖性。例如，将铁氧体磁芯通过板和测力计的板状尖端部分夹持，并且上下移动该板以在与铁氧体磁芯中产生的磁通量的方向相同的方向上将预定负荷施加至铁氧体磁芯，从而测量在20℃下在100kHz的频率和1mA的电流的情况下的电感，例如电感LT1。分别在10MPa和20MPa的表面压力下，测量在以10MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感LP1和在以20MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感LP2。
在树脂成型天线中，Ni铁氧体磁芯的成分组成优选地包含47.5-48.4摩尔％的Fe2O3、25.0-30.5摩尔％的ZnO和6.0-11.5摩尔％的CuO，余量为NiO和不可避免的杂质。
当Fe2O3小于47.5摩尔％时，可能不会获得所需的起始磁导率。另一方面，当Fe2O3大于48.4摩尔％时，由温度变化导致的起始磁导率变化可能较大。Fe2O3的量优选为47.6摩尔％以上，更优选47.8摩尔％以上。其还优选为48.3摩尔％以下，更优选48.2摩尔％以下。
小于25.0摩尔％的ZnO提供低的起始磁导率，无法获得所需的起始磁导率。另一方面，更多的ZnO使居里温度(Curie temperature)(Tc)降低。为了达到130℃以上的居里温度，ZnO优选为30.5摩尔％以下。ZnO的量优选为25.1摩尔％以上，更优选25.3摩尔％以上。其还优选为30.4摩尔％以下，更优选30.2摩尔％以下。
小于6.0摩尔％的CuO提供的致密化不足，使得难以获得所需的起始磁导率并且难以保持平均粒度为5-9μm的晶体结构。另一方面，当CuO大于11.5摩尔％时，过量的CuO加速烧结，使得难以保持上述晶体结构，并且倾向于提供大的温度依赖性起始磁导率变化。CuO的量优选为6.5摩尔％以上，更优选7.0摩尔％以上，最优选7.5摩尔％以上。其还优选为11.0摩尔％以下，更优选10.5摩尔％以下，最优选10.0摩尔％以下。
余量为NiO和不可避免的杂质。
相对于总计100质量份的Fe2O3、ZnO、CuO和NiO，可以含有1质量份以下的作为不可避免的杂质的其他成分。例如，可以含有0.1质量份以下的作为CaO计算的Ca和0.1质量份以下的作为SiO2计算的Si。Na、S、Cl、P、Mn、Cr、B等的量优选地尽可能少，并且它们的工业上可接受总量为0.05质量份以下。
如图2所示，具有包括本发明的线圈装置的树脂成型天线的天线电路包括与树脂成型天线1并联连接的电容器20，该树脂成型天线1连接至控制电路30。将通过树脂成型天线1的电感和电容器20的电容确定的谐振频率设置用于通信频率。因为温度依赖性电感变化通过本发明被抑制，所以谐振频率是稳定的，从而不使天线的通信功能劣化。另外，因为不需要考虑温度依赖性电感变化，所以电容器具有改善的选择自由度。
实施例
将参照以下实施例进一步详细说明本发明的线圈装置，同时不意图将本发明限于这些实施例。
(1)实施例1-8和比较例1-6的制备
在进行称量和干混以提供表1中所示的作为氧化物计算的Fe、Zn、Cu和Ni的烧结后组成之后，进行干燥和在900℃煅烧1小时。将所得煅烧粉末中的每一个与离子交换水一起装填到球磨机中，并且粉碎至1.6μm的平均粒度。将与聚乙烯醇混合的煅烧粉末通过喷雾干燥法粒化，成型，然后在空气中在表1所示的温度下烧结，以制备外径为25mm、内径为15mm且厚度为5mm的环形铁氧体磁芯样品、横截面为2.0mm x 2.0mm且长度为10mm的四棱柱形铁氧体磁芯样品以及横截面为1.8mm x 0.8mm且长度为11mm的四棱柱形铁氧体磁芯样品。
将0.2-mm直径的线围绕各个横截面为1.8mm x 0.8mm且长度为11mm的四棱柱形铁氧体磁芯卷绕850圈，并且用液晶聚合物密封以形成横截面为4.0mm x 3.0mm且长度为12mm的线圈装置。在比较例1和2中，仅测量铁氧体磁芯的特性，而没有形成线圈装置。
(2)铁氧体磁芯的特性
测量或计算环形铁氧体磁芯样品的烧结密度、平均晶粒尺寸、起始磁导率μi以及起始磁导率μi的相对温度系数αμir。测量结果在表1和2中示出。根据JIS C 2560-2进行测量和评价，并且通过X射线荧光来分析铁氧体磁芯的组成。
烧结密度
通过水置换法来测量和计算环形样品的烧结密度。对样品的形状没有特别限制，而且可以是四棱柱或实心圆柱形等。
平均晶粒尺寸
通过扫描电子显微镜(3000倍)拍摄环形样品的断裂横截面的照片，并且由照片获取与32μm x 42μm的实际尺寸对应的矩形区域。在该矩形区域上画四条任意直线(traversing line)，每条线具有长度L1，并且对每条线上的颗粒数量N1计数，并用其除以长度L1以得到L1/N1，将L1/N1对于四条线进行平均以确定平均晶粒尺寸。另外，样品不限于环形，而且可以是四棱柱或实心圆柱形等。
起始磁导率μi
在围绕环形样品卷绕导线的情况下，通过LCR计(可从Agilent Technologies获得的4284A)在20℃在100kHz的频率和1mA的电流的情况下测量电感。起始磁导率μi通过下式由所测得的电感确定：
起始磁导率μi＝(le x L)/(μ0x Ae x N2)，
其中le为磁路的长度(m)，L为样品的电感H，μ0为真空中的磁导率＝4πx 10-7(H/m)，Ae为磁芯的横截面积(m2)，并且N为导线的卷绕数。
相对温度系数αμir
相对温度系数αμir通过式：αμir＝[(μi2-μi1)/μi1 2]/(T2-T1)定义，其中T1和T2为测量温度，μi1为在温度T1的起始磁导率，并且μi2为在温度T2的起始磁导率。
例如，在相对温度系数αμir在-40℃至+20℃的温度范围内的情况下，T1为+20℃，T2为-40℃，μi1为在+20℃的起始磁导率，并且μi2为在-40℃的起始磁导率。另外，在相对温度系数αμir在+20℃至+80℃的温度范围内的情况下，T1为+20℃，T2为+80℃，μi1为在+20℃的起始磁导率，并且μi2为在+80℃的起始磁导率。
电感对温度和应力的依赖性
使用横截面为2.0mm x 2.0mm且长度为10mm的四棱柱形铁氧体磁芯样品，如下计算应力依赖性电感变化率PLa和PLb以及温度依赖性电感变化率TLa和TLb：结果在表3中示出。图3和4示出了在无负荷状态作为参照的情况下的应力依赖性电感变化率。图5和6示出了在参照温度为20℃的情况下的温度依赖性电感变化率。
TLa、TLb、PLa和PLb通过以下式1-4计算：
式1：TLa＝[(LT2-LT1)/LT1]x 100(％)，
式2：TLb＝[(LT3-LT1)/LT1]x 100(％)，
式3：PLa＝[(LP2-LP1P1)/LP1]x 100(％)，和
式4：PLb＝[(LT1-LP1P1)/LP1]x 100(％)，
其中LT1为在100kHz的频率和20℃下在无压缩状态的电感，LT2为在100kHz的频率和-40℃下在无压缩状态的电感，LT3为在100kHz的频率和80℃下在无压缩状态的电感，LP1为在100kHz的频率和20℃下在以10MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感，并且LP2为在100kHz的频率和20℃下在以20MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感。
如下确定在各式中使用的在100kHz的频率和20℃下在无压缩状态的电感LT1、在100kHz的频率和-40℃下在无压缩状态的电感LT2、在100kHz的频率和80℃下在无压缩状态的电感LT3、在100kHz的频率和20℃下在以10MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感LP1和在100kHz的频率和20℃下在以20MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感LP2。
通过将2.0mm x 2.0mm且长度为10mm的四棱柱形铁氧体磁芯200设置在围绕其卷绕了60圈导线300的线圈线轴205的中空部分中来构建测量样品，如图7所示。在无压缩状态的电感LT1通过LCR计(可从Agilent Technologies获得的4284A)在20℃的温度环境在100kHz的频率和1mA的电流的情况下进行测量。然后将测量样品放到电子恒温室中以测量在-40℃和+80℃的电感，从而确定在-40℃下在无压缩状态的电感LT2和在80℃下在无压缩状态的电感LT3。根据所获得的结果，通过上述式1和2计算TLa和TLb。由通过相同方法在-40℃至+80℃测量的电感来确定图5和6中所示的变化率。
在纵向施加预定压力的情况下，对在通过相同方法制备的测量样品中的铁氧体磁芯200测量在压缩状态的电感。将铁氧体磁芯通过板和测力计的板状尖端部分夹持，并且上下移动该板以在与铁氧体磁芯中产生的磁通量的方向相同的方向上将预定负荷施加至铁氧体磁芯(参见图7)。在10MPa和20MPa的表面压力条件下，在20℃下在100kHz的频率和1mA的电流的情况下，测量在以10MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感LP1和在以20MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感LP2。根据所获得的电感，通过上述式3和4计算PLa和PLb。根据通过相同方法在0-29MPa测量的电感来确定图3和4中所示的变化率。
表1
Figure GDA0002313535110000131
表2
Figure GDA0002313535110000141
注：(1)相对温度系数αμir＝[(μi2-μi1)/μi1 2]/(T2-T1)，其中T1和T2为测量温度，μi1为在温度T1的起始磁导率，并且μi2为在温度T2的起始磁导率。
表3
Figure GDA0002313535110000151
注：(1)TLa＝[(LT2-LT1)/LT1]x 100(％)，TLb＝[(LT3-LT1)/LT1]x 100(％)，PLa＝[(LP2-LP1)/LP1]x 100(％)，并且PLb＝[(LT1-LP1)/LP1]x 100(％)，其中LT1为在100kHz的频率和20℃下在无压缩状态的电感，LT2为在100kHz的频率和-40℃下在无压缩状态的电感，LT3为在100kHz的频率和80℃下在无压缩状态的电感，LP1为在100kHz的频率和20℃下在以10MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感，并且LP2为在100kHz的频率和20℃下在以20MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感。
实施例1-8中的任何铁氧体磁芯都具有450以上的起始磁导率，温度依赖性电感变化率TLa和TLb两者以及应力依赖性电感变化率PLa和PLb两者都为-0.6％至+0.6％，并且TLa与PLa的和以及TLb与PLb的和两者都大于-1.0％且小于+1.0％。TLa在所有实施例中都是负的。如图3和4所示，提供最大电感变化率的应力为10MPa以下。
另一方面，因为尽管比较例1中的电感变化率小，但是Cu的量低至6.0摩尔％，所以晶粒在1000℃的烧结温度未致密化，导致平均晶粒尺寸小于5μm并且起始磁导率低至333。与比较例1一样，比较例2具有低的烧结密度和低至417的起始磁导率。具有大于11.5摩尔％的CuO的比较例3-5表现出450以上的起始磁导率和9μm以上的平均晶粒尺寸，它们的温度依赖性电感变化率TLa小于-0.6％，并且TLa与应力变化依赖性电感PLa的和(TLa+PLa)为-1.0％以下。具有小于47.5摩尔％的Fe2O3的比较例6表现出小于450的起始磁导率和小于-0.6％的应力依赖性电感变化率PLb，温度依赖性电感变化率TLb与PLb的和(TLb+PLb)为-1.0％以下。如图3和4所示，提供最大电感变化率的应力在15MPa附近。另外，如图5和6所示，在参照温度为20℃的情况下，其表现出负的温度依赖性变化率。
(3)线圈装置的评价
在-40℃、+20℃和+80℃的温度下，在100kHz的频率和1mA的电流的情况下，通过LCR计(可从Agilent Technologies获得的4284A)测量实施例1-8和比较例3-6中的每个线圈装置的电感。
根据所测量的结果，通过下式计算在+20℃至-40℃和+80℃的温度范围内的电感变化率：
ΔL(T2)＝[(L2-L1)/L1]/(T2-T1)x 100(％)，
其中T1为+20℃，T2为-40℃或+80℃，L1为在温度T1的电感，并且L2为在温度T2的电感。
实施例1的线圈装置在T2＝-40℃时具有的电感变化率ΔL(-40)为-0.72％，在T2＝+80℃时的电感变化率ΔL(+80)为-0.65％，两者都在-1.0％至+1.0％的范围内。实施例2-8的任何线圈装置具有的在T2＝-40℃时的电感变化率ΔL(-40)和在T2＝+80℃时的电感变化率ΔL(+80)两者都在-1.0％至+1.0％的范围内，表现出被抑制的温度依赖性电感变化。
比较例6的线圈装置在T2＝-40℃时具有的电感变化率ΔL(-40)为+0.65％，而在T2＝+80℃时的电感变化率ΔL(+80)为-1.95％。比较例3-5的任何线圈装置具有的在T2＝-40℃时的电感变化率ΔL(-40)和在T2＝+80℃时的电感变化率ΔL(+80)中的任一个都在-1.0％至+1.0％的范围之外，表现出大的温度依赖性电感变化。

Claims (3)

1.线圈装置在使用电子钥匙的无钥匙进入系统或电子防盗设备中的用途，
所述线圈装置包括线圈和布置在所述线圈的磁路中的铁氧体磁芯，所述线圈装置的至少一部分用树脂涂覆；
所述铁氧体磁芯是平均晶粒尺寸为5.9-9μm的Ni铁氧体磁芯；
所述Ni铁氧体磁芯具有的(a)在100kHz的频率和20℃的温度下的起始磁导率μi为450以上，
(b)温度依赖性电感变化率TLa和TLb为-0.6％至+0.6％，其中TLa由式1：TLa＝[(LT2-LT1)/LT1]x100(％)表示，并且TLb由式2：TLb＝[(LT3-LT1)/LT1]x100(％)表示，其中LT1是在100kHz的频率和20℃下在无压缩状态的电感，LT2是在100kHz的频率和-40℃下在无压缩状态的电感，并且LT3是在100kHz的频率和80℃下在无压缩状态的电感，和
(c)应力依赖性电感变化率PLa和PLb为-0.6％至+0.6％，其中PLa由式3：PLa＝[(LP2-LP1)/LP1]x100(％)表示，并且PLb由式4：PLb＝[(LT1-LP1)/LP1]x100(％)表示，其中LP1是在100kHz的频率和20℃下在以10MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感，LP2是在100kHz的频率和20℃下在以20MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感，并且LT1是在100kHz的频率和20℃下在无压缩状态的电感，
(d)TLa与PLa的和以及TLb与PLb的和都大于-1.0％且小于+1.0％；并且
所述Ni铁氧体磁芯具有包含以下各项的组成：47.5-48.4摩尔％的Fe2O3，25.0-30.5摩尔％的ZnO和6.0-11.5摩尔％的CuO，余量为NiO和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的线圈装置在使用电子钥匙的无钥匙进入系统或电子防盗设备中的用途，其中所述Ni铁氧体磁芯具有的在100kHz的频率和20℃的温度下的起始磁导率μi为561以上。
3.包括线圈装置的树脂成型天线在连接至控制电路的天线电路中的用途，
所述线圈装置包括线圈和布置在所述线圈的磁路中的铁氧体磁芯，所述线圈装置的至少一部分用树脂涂覆；
所述铁氧体磁芯是平均晶粒尺寸为5.9-9μm的Ni铁氧体磁芯；
所述Ni铁氧体磁芯具有的
(a)在100kHz的频率和20℃的温度下的起始磁导率μi为450以上，
(b)温度依赖性电感变化率TLa和TLb为-0.6％至+0.6％，其中TLa由式1：TLa＝[(LT2-LT1)/LT1]x100(％)表示，并且TLb由式2：TLb＝[(LT3-LT1)/LT1]x100(％)表示，其中LT1是在100kHz的频率和20℃下在无压缩状态的电感，LT2是在100kHz的频率和-40℃下在无压缩状态的电感，并且LT3是在100kHz的频率和80℃下在无压缩状态的电感，和
(c)应力依赖性电感变化率PLa和PLb为-0.6％至+0.6％，其中PLa由式3：PLa＝[(LP2-LP1)/LP1]x100(％)表示，并且PLb由式4：PLb＝[(LT1-LP1)/LP1]x100(％)表示，其中LP1是在100kHz的频率和20℃下在以10MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感，LP2是在100kHz的频率和20℃下在以20MPa的表面压力单轴方向压缩时的电感，并且LT1是在100kHz的频率和20℃下在无压缩状态的电感，
(d)TLa与PLa的和以及TLb与PLb的和都大于-1.0％且小于+1.0％；并且
所述Ni铁氧体磁芯具有包含以下各项的组成：47.5-48.4摩尔％的Fe2O3，25.0-30.5摩尔％的ZnO和6.0-11.5摩尔％的CuO，余量为NiO和不可避免的杂质。
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