DE102006013211A1

DE102006013211A1 - Antennenvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE102006013211A1
Application number: DE102006013211A
Authority: DE
Inventors: Koichi Harada; Tomohiro Suetsuna; Seiichi Suenaga
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2006-10-19
Also published as: KR100765587B1; KR20060102283A; US20060214855A1; CN1838345A

Abstract

Die Erfindung stellt eine kompakte und dünne Antennenvorrichtung zur Verfügung, die äußerst wirkungsvoll senden und empfangen kann. Die Antennenvorrichtung weist ein Antennensubstrat (10) und eine Antenne (30) auf, die direkt auf der Hauptoberfläche des Antennensubstrats (10) oder in deren Nähe angeordnet ist. Das Antennensubstrat (10) weist mehrere isolierende Schichten (11), (12) auf, die übereinander geschichtet und verbunden sind, und mehrere magnetische Teilchen (13), die in verbundenen Grenzflächen der isolierenden Schichten (11), (12) angeordnet sind und in beide isolierende Schichten (11), (12) der verbundenen Grenzflächen eingebettet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Antennenvorrichtung.
Zusammen mit einem starken Anstieg von Kommunikationsinformation werden seit einiger Zeit elektronische Kommunikationsgeräte kompakt und leicht. Daher sollen Elektronikteile kompakt und leicht sein. Vorhandene Mobilkommunikationsendgeräte übertragen Information hauptsächlich zum Senden und Empfangen von Funkwellen. Der Frequenzbereich der zu verwendenden Funkwellen ist ein Hochfrequenzbereich von 100 MHz oder höher. Daher haben Elektronikteile und Substrate, die in diesem Hochfrequenzbereich einsetzbar sind, Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Weiterhin wurden Funkwellen im Hochfrequenzbereich entsprechend dem Gigahertzband für die Mobilfunkkommunikation und Satellitenkommunikation eingesetzt.
Bei derartigen Funkwellen im Hochfrequenzbereich ist es für Elektronikteile erforderlich, dass sie niedrige Energieverluste und Übertragungsverluste aufweisen. Beispielsweise wird in Bezug auf eine Antennenvorrichtung, die für die Mobilkommunikationsendgeräte unverzichtbar ist, ein Übertragungsverlust der Funkwellen, die von einer Antenne erzeugt werden, während der Übertragung hervorgerufen. Der Übertragungsverlust wird in Form von Wärmeenergie in Elektronikteilen und Substraten verbraucht, so dass Wärme in den Elektronikteilen erzeugt wird. Weiterhin löscht der Übertragungsverlust Funkwellen aus, die nach außen gesendet werden sollen. Daher ist es erforderlich, intensive Funkwellen zu übertragen, was entsprechend eine wirksame Nutzung elektrischer Energie behindert. Daher ist es erwünscht, Kommunikation mit Funkwellen durchzuführen, die so schwach wie möglich sind.

Angesichts dringender Bedürfnisse in Bezug auf Verkleinerung und geringes Gewicht neigen die jeweiligen Elektronikteile dazu, klein und raumsparend ausgebildet zu sein. Allerdings ist es bei einer Antennenvorrichtung unbedingt erforderlich, eine Entfernung zu Elektronikteilen und Substraten beizubehalten, um Übertragungsverluste zu unterdrücken, infolge der voranstehend geschilderten Gründe. Daher kann ungenutzter Raum nicht vermieden werden, was zu Schwierigkeiten in der Raumersparnis führt.

Zu diesem Zweck wurde eine Antennenvorrichtung entwickelt, die ein isolierendes Substrat (ein Antennensubstrat) aus einer dielektrischen Keramik aufweist, auf welchem eine Antenne vorgesehen ist. Die Antennenvorrichtung kann kompakt und raumsparend ausgebildet sein. Die dielektrische Keramik weist jedoch dielektrische Verluste auf, so dass die Übertragungsverluste erhöht werden. Dies führt dazu, dass eine hohe Sende- und Empfangsempfindlichkeit nicht erzielt werden können, und daher wird die Antennenvorrichtung momentan als Hilfsantenne eingesetzt, und ist eingeschränkt in Bezug auf ihre Energieeinspareigenschaften.

Eine Antennenvorrichtung, die ein isolierendes Substrat mit hoher Permeabilität als ein Antennensubstrat aufweist, kann Funkwellen von der Antenne in dem Antennensubstrat abziehen, so dass die Funkwellen gesendet und empfangen werden können, ohne die Elektronikteile und Elektronikleiterplatten in Kommunikationsgeräten zu erreichen, so dass eine Energieeinsparung ermöglicht wird. Ein übliches, eine hohe Permeabilität aufweisendes Material ist ein Metall wie Fe oder Co, oder deren Legierungen und Oxide. Im Falle eines derartigen Materials mit hoher Permeabilität wie beispielsweise Fe oder Co werden die Übertragungsverluste infolge von Wirbelströmen signifikant, wenn die Frequenz der Funkwellen hoch wird, so dass es schwierig ist, ein derartiges Material als ein Antennensubstrat einzusetzen. Andererseits kann in jenem Fall, in welchem ein magnetisches Material aus einem isolierenden Oxid, repräsentiert durch Ferrite, als Antennensubstrat eingesetzt wird, der Übertragungsverlust infolge von Wirbelströmen unterdrückt werden, da das magnetische Material einen hohen Widerstand aufweist. Da die Resonanzfrequenz des Materials in einem Bereich hoher Frequenzen von einigen Hundert Hz liegen kann, werden jedoch die Übertragungsverluste infolge von Resonanz signifikant, so dass das Material nur schwer als ein Antennensubstrat genutzt werden kann. Daher ist es für ein Material für ein Antennensubstrat wünschenswert, ein isolierendes Material mit hoher Permeabilität zur Verfügung zu stellen, das so weit wie möglich Übertragungsverluste unterdrücken kann, und nutzbar für Funkwellen hoher Frequenz ist.

Als Versuch zur Erzeugung eines derartigen Materials mit hoher Permeabilität wird ein Nanokornmaterial mit hoher Permeabilität unter Einsatz eines Dünnfilmverfahrens hergestellt, beispielsweise eines Sputterverfahrens. Um dieses Verfahren auszuführen ist jedoch eine große Einrichtung erforderlich. Weiterhin muss die Filmdicke des Materials mit hoher Permeabilität exakt gesteuert werden, und ist das Verfahren unpraktisch in Bezug auf die Kosten und die Ausbeute. Weiterhin werden, wenn das Material mit hoher Permeabilität über lange Zeit eingesetzt wird, Agglomeration und Kornwachstum magnetischer Teilchen gefördert, was zur Beeinträchtigung der thermischen Stabilität führt.

Die japanische Patentanmeldung KOKAI-Veröffentlichung Nr. 2004-281846 beschreibt ein Material mit hoher Permeabilität, das aus einem gesinterten Körper in Form eines Pulvers hergestellt ist, oder mit einer polykristallinen Struktur, die ein schwer reduzierbares Metalloxid und Metallteilchen aus einer oder mehreren Substanzen enthält, die unter Fe, Co und ihren Legierungen ausgewählt sind.

Das in der Veröffentlichung beschriebene Material mit hoher Permeabilität weist jedoch eine isotrope Struktur mit einer niedrigen magnetischen Formanisotropie und einer relativ hohen Resonanzfrequenz auf, und daher wird die Permeabilität im Bereich einiger Gigahertz verringert. Da das Material mit hoher Permeabilität ein gesinterter Körper aus einem Pulver oder eine polykristalline Struktur ist, können möglicherweise eine Agglomeration und ein Kornwachstum magnetischer Teilchen im Langzeiteinsatz gefördert werden, oder Oxidation durch übermäßige Erwärmung, ebenso wie bei dem Nanokornmaterial mit hoher Permeabilität.

Weiterhin beschreibt die Veröffentlichung Nr.: US 2004/0058138 eine gedruckte Leiterplatte, die ein Substrat aufweist, eine Haftschicht aus einem Metalloxid, die auf der Oberfläche des Substrats vorgesehen ist, und eine elektromagnetische Wellen absorbierende Schicht, die auf der Haftschicht vorgesehen ist, wobei die elektromagnetische Wellen absorbierende Schicht eine Mehrschichtstruktur aufweist, die aus zumindest zwei Schichten aus (a) einer magnetischen Schicht, die mehrere magnetische Teilchen enthält, die voneinander durch ein elektrisch isolierendes Material getrennt sind, und einen mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 150 nm aufweisen und (b) einer elektrisch isolierenden Schicht besteht.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antennenvorrichtung zur Verfügung gestellt, bei welcher vorgesehen sind:
ein Antennensubstrat, das mehrere isolierende Schichten aufweist, die gegenseitig geschichtet und verbunden sind, und mehrere magnetische Teilchen, die in verbundenen Grenzflächen der isolierenden Schichten angeordnet sind, und in beide isolierende Schichten der verbundenen Grenzflächen eingebettet sind und
eine Antenne, welche direkt in der Oberfläche des Antennensubstrats oder in deren Nähe angeordnet ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Antennenvorrichtung zur Verfügung gestellt, welches umfasst:
Ausbilden erster und zweiter Keramikplatten, die voneinander unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, wobei sowohl die erste als auch die zweite Keramikplatte eine Zusammensetzung zumindest eines Metalls aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y) besteht, und zumindest eine der ersten und zweiten Keramikplattenrohlinge einer Zusammensetzung aus einem magnetischen Material enthält;
gegenseitiges Zusammenlaminieren mehrerer erster und zweiter Keramikplattenrohlinge;
Hartbrennen der laminierten ersten und zweiten Keramikplattenrohlinge zur Erzeugung erster und zweiter Keramikschichten; und
Ablagern des magnetischen Metalls in den Grenzflächen der ersten und zweiten Keramikschichten von der Keramikschicht, welche das Oxid des magnetischen Metalls enthält, unter den ersten und zweiten Keramikschichten, mittels Durchführung einer reduzierenden Behandlung bei den ersten und zweiten Keramikschichten.

KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN DARSTELLUNGEN DER ZEICHNUNG
1 ist eine Aufsicht auf eine Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Vorderansicht der Antennenvorrichtung von 1;
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Antennensubstrats von 1;
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Antennensubstrats einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Antennensubstrats einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Antennensubstrats einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Antennensubstrats einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Antennensubstrats einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
9 ist eine Querschnittsansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
10 ist eine Querschnittsansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
11 ist eine Querschnittsansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
12A, 12B, 12C, 12D und 12E sind Querschnittsansichten eines Prozesses zur Herstellung einer Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
13 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Hauptabschnitten, wobei ein Zustand gezeigt ist, in welchem magnetische Teilchen in einer isolierenden Schicht abgelagert werden, die eine poröse Struktur aufweist;
14 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Hauptabschnitten, wobei ein Zustand gezeigt ist, in welchem ein organisches Harz in die isolierende Schicht eingespritzt wird, die eine poröse Struktur aufweist, nach dem Ablagern magnetischer Teilchen;
15 ist eine Vorderansicht einer Elektronikleiterplatte, in welche eine Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingebaut wurde;
16 ist eine Perspektivansicht eines Mobiltelefons, in welches eine Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wurde;
17 ist eine Vorderansicht von 16;
18 ist eine Seitenansicht von 16; und
19 ist eine Perspektivansicht eines Personalcomputers, in welchen eine Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird eine Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Einzelnen beschrieben.
Die Antennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform weist ein Antennensubstrat auf, das mehrere isolierende Schichten aufweist, die gegenseitig geschichtet und verbunden sind, und mehrere magnetische Teilchen, die in verbundenen Grenzflächen der isolierenden Schichten angeordnet sind, und in beide isolierende Schichten der verbundenen Grenzflächen eingebettet sind. Eine Antenne ist direkt in der Hauptoberfläche des Antennensubstrats angeordnet, oder in der Nähe der Hauptoberfläche des Antennensubstrats.
Das Antennensubstrat einer derartigen Antennenvorrichtung weist eine hohe Permeabilität auf, während die Übertragungsverluste von Funkwellen hoher Frequenz von 100 MHz bis einigen GHz unterdrückt werden, welche die Antenne sendet oder empfängt. Die Funkwellen, die von der Antenne gesendet oder empfangen werden sollen, die in dem Antennensubstrat vorgesehen ist, werden daher in das voranstehend geschilderte Antennensubstrat mit der hohen Permeabilität hineingezogen. In einem Fall, in welchem eine elektronische Leiterplatte zusammen mit der Antennenvorrichtung in einem Kommunikationsgerät angebracht ist, wird daher eine Absorption der Funkwellen in der elektronischen Leiterplatte unterdrückt oder verhindert, und es wird ermöglicht, äußerst effizient das Senden und Empfangen durchzuführen.
Die isolierende Schicht besteht vorzugsweise aus einem isolierenden Material mit einem Isolationswiderstand von 1 × 10² Ω·cm bei Zimmertemperatur. Beispiele für das isolierende Material umfassen Keramiken wie beispielsweise Oxid oder Nitrid, organisches Harz wie beispielsweise Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat (PET), und Epoxyharz oder Glas. Insbesondere ist zumindest eine Schicht unter den mehreren isolierenden Schichten vorzugsweise eine Keramikschicht, die ein Oxid zumindest eines Metalls (M1) enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y) besteht. Weiterhin ist zumindest eine Schicht der mehreren isolierenden Schichten vorzugsweise eine Keramikschicht, die ein Oxid zumindest eines Metalls (M1) enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y) besteht, und ein Oxid eines magnetischen Metalls (M2). In der letztgenannten Keramikschicht darf die Schicht 0,01 bis 0,25 Atom-% zumindest eines Metallzusatzes (M3) enthalten, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Al, Cr, Sc, Si, Mn und B besteht. Der Metallzusatz (M3) ist so ausgewählt, dass er ein anderes Metall als das Metall (M1) ist.
Zumindest eine Schicht der mehreren isolierenden Schichten kann eine Schicht aus einem organischen Harz sein. Die Schicht aus einem organischen Harz kann eine solche Morphologie aufweisen, in welcher Teilchen aus einem inorganischen Material dispergiert und enthalten sind, oder eine poröse Morphologie, in welcher Hohlräume (Blasen) verteilt vorgesehen sind.
Die magnetischen Teilchen bestehen vorzugsweise aus zumindest einem magnetischen Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Fe, Ni und Co besteht, oder einer Legierung, welche diese magnetischen Metalle enthält.
Die Antenne besteht beispielsweise aus Edelstahl, Ag, Ni, Cu oder Au.
Als nächstes wird die Antennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform konkreter unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Aufsicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt, 2 ist eine Vorderansicht von 1, und 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von 1.
Die Antennenvorrichtung 1 weist einen solchen Aufbau auf, dass ein Antennensubstrat 10 und eine Antenne 30 auf dem Substrat vorgesehen sind, wie in den 1 und 2 gezeigt.
Wie aus 3 hervorgeht, weist das Antennensubstrat 10 einen Schichtkörper 14 auf, der durch gegenseitiges Schichten und Verbinden einer ersten isolierenden Schicht 11 und einer zweiten isolierenden Schicht 12 mit einer anderen Zusammensetzung als jener der ersten isolierenden Schicht 11 gebildet wird, wobei mehrere magnetische Teilchen 13 in den verbundenen Grenzflächen der isolierenden Schichten 11 und 12 so angeordnet sind, dass die Teilchen sowohl in die erste als auch in die zweite isolierende Schicht 11 bzw. 12 eingebettet sind.
Die erste und zweite Isolierschicht 11 bzw. 12 sind Keramikschichten, die jeweils ein Oxid zumindest eines Metalls (M1) aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y) besteht, und weisen voneinander verschiedene Zusammensetzungen auf. Zumindest eine Schicht der Keramikschichten, die als die ersten und zweiten isolierenden Schichten 11 und 12 eingesetzt werden sollen, kann ein Oxid eines magnetischen Metalls (M2) enthalten.
Die Schichtkombinationen der ersten und zweiten isolierenden Schichten 11 und 12 werden beispielhaft folgendermaßen angegeben.

(1) Die erste isolierende Schicht 11: eine Keramikschicht, die ein Oxid des Metalls (M1) enthält, und die zweite isolierende Schicht 12: eine Keramikschicht, die ein Oxid des Metalls (M1) enthält, das von dem Oxid der ersten isolierenden Schicht 11 verschieden ist.
(2) Die erste isolierende Schicht 11: eine Keramikschicht, die ein Oxid aus dem Metall (ml) enthält, und die zweite isolierende Schicht 12: eine Keramikschicht, die ein Oxid des Metalls (M1) und ein Oxid des magnetischen Metalls (M2) enthält; bei dieser Anordnung ist das Oxid des Metalls (M1), das in der zweiten isolierenden Schicht 12 enthalten ist, vorzugsweise verschieden von dem Oxid des Metalls (M1), das in der ersten isolierenden Schicht 11 enthalten ist.
(3) Die erste isolierende Schicht 11: eine Keramikschicht, die ein Oxid des Metalls (M1) und ein Oxid des magnetischen Metalls (M2) enthält, und die zweite isolierende Schicht 12: eine Keramikschicht, die ein Oxid des Metalls (M1) enthält; bei dieser Anordnung ist das Oxid des Metalls (M1), das in der zweiten isolierenden Schicht 12 enthalten ist, vorzugsweise verschieden von dem Oxid des Metalls (M1), das in der ersten isolierenden Schicht 11 enthalten ist.
(4) Die erste isolierende Schicht 11: eine Keramikschicht, die ein Oxid des Metalls (M1) und ein Oxid des magnetischen Metalls (M2) enthält, und die zweite isolierende Schicht 12: eine Keramikschicht, die ein Oxid des Metalls (M1) enthält, das sich von dem Oxid der ersten isolierenden Schicht 11 unterscheidet, und ein Oxid des magnetischen Metalls (M2).

Bei den Kombinationen (1) bis (4), unter der Annahme, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient der ersten isolierenden Schicht 11 mit α1 bezeichnet ist, und der Wärmeausdehnungskoeffizient der zweiten isolierenden Schicht 12 mit α2 bezeichnet ist, ist es vorzuziehen, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten folgender Ungleichung genügen: 0,5 < α1/α2 < 2, im Temperaturbereich von 80 bis 150°C.
Bei den Kombinationen (1) bis (4) ist es vorzuziehen, dass die erste isolierende Schicht 11 und die zweite isolierende Schicht 12 voneinander verschiedene Dielektrizitätskonstanten aufweisen, so dass es vorzuziehen ist, dass beide Schichten einen Unterschied der Dielektrizitätskonstanten aufweisen. Speziell ist die erste isolierende Schicht 11, welche die Antenne 30 der Antennenvorrichtung 1 berührt, aus einer Keramikschicht hergestellt, welche Magnesiumoxid (MgO) enthält, und ist die zweite isolierende Schicht 12 unter der Schicht 11 aus einer Keramikschicht hergestellt, die Aluminiumoxid (Al₂O₃) enthält, so dass ein Unterschied der Dielektrizitätskonstanten vorhanden ist. Eine Antennenvorrichtung, die einen höheren Sende- und Empfangswirkungsgrad für Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHz bis einigen GHz aufweist, kann dadurch erzielt werden, dass ein derartiger Unterschied der Dielektrizitätskonstanten zwischen der ersten und zweiten isolierenden Schicht 11 bzw. 12 vorhanden ist.
Bei den Kombinationen (2) bis (4) ist es vorzuziehen, dass die Keramikschicht, die das Oxid des magnetischen Metalls (M2) zusätzlich zu dem Oxid des Metalls (M1) enthält, ein Mischoxid ist, bei welchem das Metall (M1) und das magnetische Metall (M2) eine Feststofflösung bilden. Speziell ist in jenem Fall, in welchem MgO als das Oxid des Metalls (M1) verwendet wird, und FeO als das Oxid des magnetischen Metalls (M2) verwendet wird, die Keramikschicht vorzugsweise ein Mischoxid des Typs Fe-Mg-O. Weiterhin ist in jenem Fall, in welchem Al₂O₃ als das Oxid des Metalls (M1) verwendet wird, und Fe₂O₃ als das Oxid des magnetischen Metalls (M2) verwendet wird, die Keramikschicht vorzugsweise ein Mischoxid des Typs Fe-Al-O.
Bei den Kombinationen (2) bis (4) besteht zumindest eine der ersten und zweiten isolierenden Schichten 11, 12 aus der Keramikschicht, welche das Oxid des magnetischen Metalls (M2) zusätzlich zu dem Oxid des Metalls (M1) enthält, wodurch das Oxid des magnetischen Metalls (M2) unter den mehreren magnetischen Teilchen 13 vorhanden sein kann, die in den verbundenen Grenzflächen der ersten und zweiten Isolierschicht 11, 12 angeordnet sind. Daher können die magnetischen Kopplungseigenschaften unter den magnetischen Teilchen 13 verbessert werden. Dies führt dazu, dass selbst dann, wenn die Abstände der magnetischen Teilchen 13 groß sind, eine Antennenvorrichtung 1 erreicht werden kann, welche das Antennensubstrat 10 aufweist, und einen höheren Sende- und Empfangswirkungsgrad für Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHz bis einigen GHz aufweist.
Bei den Kombinationen (2) bis (4) kann die Keramikschicht, welche das Oxid des Metalls (M1) und das Oxid des magnetischen Metalls (M2) enthält, zumindest einen Metallzusatz (M3) enthalten, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Al, Cr, Sc und Si besteht, in einer Menge von 0,01 bis 0,25 Atom-%. Ein von dem Metall (M1) verschiedenes Metall wird als der Metallzusatz (M3) ausgewählt.
Die magnetischen Teilchen 13 sind vorzugsweise aus zumindest einem magnetischen Metall hergestellt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Fe, Ni und Co besteht, oder aus einer Legierung, welche diese magnetischen Metalle enthält. Beispiele für die magnetischen Teilchen 13 umfassen Teilchen aus Fe, Co, Ni, Fe-Co, Fe-Ni, Co-Ni, und Fe-Co-Ni. Weiterhin können die magnetischen Teilchen 13 mit einem anderen, unmagnetischen Metall legiert sein. Wenn zuviel unmagnetisches Metall vorhanden ist, wird jedoch die Sättigungsmagnetisierung zu stark verringert, und daher ist es vorzuziehen, dass das Legieren mit einem anderen unmagnetischen Metall 10 Atom-% oder weniger angesichts der Hochfrequenzeigenschaften beträgt. Weiterhin kann zwar das unmagnetische Material allein in der Struktur verteilt sein, jedoch ist der Anteil vorzugsweise 20 Volumen-% oder weniger. Angesichts der Sättigungsmagnetisierung sind die magnetischen Teilchen vorzugsweise Teilchen auf Fe-Co-Grundlage. Die voranstehend geschilderten magnetischen Teilchen 3 können eine Feststofflösung mit Al oder Si als Sekundärkomponente in einem Verhältnis von 50 Atom-% oder weniger bilden.
Die magnetischen Teilchen 13 weisen vorzugsweise einen Teilchendurchmesser von 1 bis 100 nm auf. Wenn der Teilchendurchmesser der magnetischen Teilchen 13 kleiner ist als 1 nm, kann möglicherweise ein Superparamagnetismus hervorgerufen werden, was zu einer Verringerung der Sättigungsmagnetflussdichte führt. Wenn andererseits der Teilchendurchmesser der magnetischen Teilchen 13 100 nm überschreitet, werden Wirbelstromverluste hervorgerufen, was es schwierig macht, die Eigenschaften als das Antennensubstrat 10 aufrechtzuerhalten. Wenn der Teilchendurchmesser 100 nm überschreitet, tritt darüber hinaus eine Neigung zur Ausbildung einer Struktur mit mehreren magnetischen Domänen auf, aus Energiestabilitätsgründen. Die Hochfrequenzeigenschaften der Permeabilität der Struktur mit mehreren magnetischen Domänen können möglicherweise stärker beeinträchtigt werden als die Hochfrequenzeigenschaften der Permeabilität einer Struktur mit einer einzigen magnetischen Domäne. Speziell beträgt angesichts der Beibehaltung der Struktur mit einer magnetischen Domäne die Obergrenze für den Teilchendurchmesser der magnetischen Teilchen 13 bevorzugter 50 nm. Noch bevorzugter weisen die magnetischen Teilchen 13 einen Teilchendurchmesser von 10 bis 50 nm auf.
Bei der Form, bei welcher die mehreren magnetischen Teilchen 13, die einen Teilchendurchmesser innerhalb des voranstehend geschilderten Bereiches aufweisen, in den verbundenen Grenzflächen der ersten und zweiten isolierenden Schicht 11 bzw. 12 angeordnet sind, beträgt die Dicke der ersten und zweiten isolierenden Schicht 11 bzw. 12 vorzugsweise 0,05 bis 100 μm, bevorzugter 0,05 bis 1 μm, unter der Annahme, dass die Dicke zumindest doppelt so groß ist wie der Durchmesser der magnetischen Teilchen. Das Antennensubstrat 10, das derartig dünne erste und zweite Isolierschichten 11, 12 aufweist, weist einen höheren Sende- und Empfangswirkungsgrad für Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHz bis einigen GHz in Bezug auf den Teilchendurchmesser der magnetischen Teilchen 13 auf. Die erste und zweite Isolierschicht 11, 12 mit einer derartigen Dicke sind vorzugsweise schichtartig in 100 oder mehr Schichten angeordnet, bevorzugter in 500 bis 2000 Schichten.
Bei der Form, bei welcher die mehreren magnetischen Teilchen 13, die einen Teilchendurchmesser in dem voranstehend geschilderten Bereich aufweisen, in den verbundenen Grenzflächen der ersten und zweiten Isolierschicht 11, 12 angeordnet sind, ist die Entfernung zwischen den magnetischen Teilchen 13 vorzugsweise 10 nm oder geringer. Die Anordnung der mehreren magnetischen Teilchen 13 in den verbundenen Grenzflächen der ersten und zweiten Isolierschichten 11, 12 in einer Entfernung von 10 nm oder weniger verbessert die magnetischen Kopplungseigenschaften zwischen den magnetischen Teilchen 13, und ermöglicht, eine Antennenvorrichtung 1 zu erzielen, die das Antennensubstrat 10 aufweist, das einen höheren Sende- und Empfangswirkungsgrad für Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHz bis einigen GHz aufweist. Die Entfernung zwischen den magnetischen Teilchen 13 ist noch bevorzugter gleich 5 nm oder weniger. In jenem Fall, in welchem zumindest eine der ersten und zweiten Isolierschichten 11, 12 das Oxid des magnetischen Metalls (M2) enthält, können die magnetischen Kopplungseigenschaften unter den magnetischen Teilchen 13 ausreichend verbessert werden, selbst wenn die Entfernung zwischen den magnetischen Teilchen 13 so eingestellt ist, dass sie etwa 50 nm beträgt.
Die mehreren magnetischen Teilchen 13 sind vorzugsweise kristallin, wie ein Einkristall, oder polykristallin, und die Kristallorientierung der magnetischen Teilchen 13 ist vorzugsweise parallel in zwei oder mehr Achsen zur Kristallorientierung von Teilchen, welche zumindest eine isolierende Schicht unter den ersten und zweiten isolierenden Schicht 11 und 12 bilden. Eine derartige Orientierung (Gitterübereinstimmung) wird einfach dadurch erzielt, dass die Keramikschicht, welche das Oxid des Metalls (M1) für die erste und zweite Isolierschicht 11, 12 ausgebildet wird. Die magnetischen Teilchen 13 können in der Grenzfläche zwischen der ersten und zweiten isolierenden Schicht 11, 12 in einem weiter thermisch stabilisierten Zustand vorhanden sein, durch Bereitstellung einer vorbestimmten Gitterübereinstimmung zwischen den mehreren magnetischen Teilchen 13 und zumindest einer Schicht unter den ersten und zweiten isolierenden Schichten 11, 12. Daher kann eine Antennenvorrichtung 1, die das Antennensubstrat 10 aufweist, und länger eingesetzt werden kann, zur Verfügung gestellt werden.
Die voranstehend erwähnten, orientierten magnetischen Teilchen können nicht nur in der Grenzfläche der Isolierschicht vorhanden sein, sondern auch im Inneren der isolierenden Schicht, sowohl in einem Fall, in welchem einzelne Teilchen, welche die isolierende Schicht bilden, orientiert sind, als auch in einem Fall, in welchem die isolierende Schicht ein Einkristall ist. In einem derartigen Zustand können die Kristallorientierungsrichtungen von Gruppen der orientierten, magnetischen Teilchen noch weiter angeglichen werden.
Die isolierende Schicht ist vorzugsweise vollständig parallel zur isolierenden Schicht und in derselben Richtung orientiert. Weiterhin weisen die abgelagerten magnetischen Teilchen auch Anisotropie in der Ebene parallel zur isolierenden Schicht auf. Daher ist es vorzuziehen, für die isolierenden Schichten, dass die Achsen der Einfachmagnetisierung der magnetischen Teilchen, die abgelagert werden sollen, so orientiert sind, dass sie parallel zur Richtung der Schicht verlaufen.
In der Praxis sind in jenem Fall, in welchem die magnetischen Teilchen kubische Ni-Teilchen sind, die Ni-Teilchen vorzugsweise in der Richtung [111] parallel zu der isolierenden Schicht orientiert. In jenem Fall, in welchem die magnetischen Teilchen hexagonale Co-Teilchen sind, sind die Co-Teilchen vorzugsweise in der Richtung [001] orientiert. In jenem Fall, in welchem die magnetischen Teilchen Fe-Teilchen sind, sind die Fe-Teilchen vorzugsweise in der Richtung [100] orientiert.
Wenn beispielsweise Ni-Teilchen, die magnetische Teilchen sind, in einer Feststofflösung des Typs MgO (einer isolierenden Schicht) abgelagert werden sollen, wird ermöglicht, die Ni-Teilchen auch in derselben Richtung zu orientieren und abzulagern, durch Orientieren der MgO-Feststofflösung in der Richtung [111]. Auch in jenem Fall, in welchem Co in einer Feststofflösung des Typs MgO (einer isolierenden Schicht) abgelagert werden soll, wird ermöglicht, Co auch in derselben Richtung zu orientieren und abzulagern, durch Orientieren der MgO-Feststofflösung in der Richtung [111]. In diesem Fall kann in Bezug auf Co das flächenzentrierte, kubische Co, das eine Phase höherer Temperatur darstellt, dadurch abgelagert werden, dass die Reduziertemperatur und die Abkühlgeschwindigkeit ausgewählt werden. In diesem Fall wird die Gitterübereinstimmung von Co-Teilchen in Bezug auf MgO-Feststofflösung hervorragend durch das hexagonale Co.
Um die voranstehend geschilderte isolierende Schicht zu orientieren, kann ein Verfahren zur Herstellung einer Platte unter Verwendung von Isolatorteilchen eingesetzt werden, die eine gleichmäßige Formanisotropie und Kristallanisotropie aufweisen. Als Beispiele für Messverfahren für die Anisotropie lassen sich Röntgenstrahl-Beugungsmessung und Elektronenstrahl-Beugungsmessung unter Verwendung eines Transmissions-Elektronenmikroskops angeben. Im Falle der Röntgenstrahl-Beugungsmessung wird die Messung für die isolierende Schicht in Vertikalrichtung (der Schichtungsrichtung) und in paralleler Richtung durchgeführt, um die Anisotropie zu bestimmen, auf Grundlage des Intensitätsverhältnisses des orientierten Peaks und anderer Peaks. So kann beispielsweise in der Richtung [111] von Ni die Anisotropie durch das Verhältnis (I_[111](I_[111] + I_anders) der Intensität (I_[111]) und einer anderen Intensität (I_anders) in der Ebene (111) ausgedrückt werden. Das Verhältnis ist besser, wenn der Wert höher ist, und es ist vorzuziehen, dass das Intensitätsverhältnis 80% oder höher ist.
Weiterhin wird die orientierte Ablagerung der magnetischen Teilchen durch Verwendung einer isolierenden Schicht aus einem Einkristall erleichtert. Die isolierende Schicht aus einem Einkristall ermöglicht es, eine dort darauf auszubildende, isolierende Schicht kristallin auszubilden, durch Verwendung des Einkristalls als Impfkristall, wenn die isolierende Schicht aus einem Einkristall als die unterste Schicht verwendet wird.
Durch eine derartige Konstruktion wird die Dichte der magnetischen Teilchen in dem Antennensubstrat erhöht, und kann die Magnetisierung pro Volumeneinheit erhöht werden, so dass es ermöglicht wird, das Antennensubstrat dünn auszubilden.
Die Ausbildung, bei welcher die mehreren magnetischen Teilchen 13 mit der vorbestimmten Orientierung in die Grenzfläche zwischen der ersten und zweiten isolierenden Schicht 11, 12 eingebettet sind, unterscheidet sich von jener, bei welcher die magnetischen Teilchen einfach in Vertiefungen auf der Oberfläche der isolierenden Schichten eingebettet sind, und kann auf Grundlage eines Unterschieds bezüglich TEM, Beugungsbild und dergleichen unterschieden werden.
Die Antenne 30 ist beispielsweise aus At, Ni, Cu, Au oder dergleichen hergestellt, und kann eine Dicke von 15 bis 100 μm aufweisen.
Wie voranstehend geschildert, wird bei dem Antennensubstrat, das die erste und die zweite isolierende Schicht 11, 12 aufweist, die aus Keramikschichten mit voneinander unterschiedlichen Zusammensetzungen bestehen, die jeweils zumindest ein Oxid des Metalls (M1) enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y), wie in den 1 bis 3 gezeigt, ermöglicht, dass die magnetischen Teilchen 13 im thermisch stabilisierten Zustand in der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten isolierenden Schicht 11 bzw. 12 vorhanden sind. In jenem Fall, in welchem eine elektronische Leiterplatte zusammen mit der Antennenvorrichtung in dem voranstehend beschriebenen Kommunikationsgerät angeordnet ist, kann daher die Funkwellenabsorption in der elektronischen Leiterplatte unterdrückt oder verhindert werden, über lange Zeiträume, und wird ermöglicht, die Antennenvorrichtung 1 zur Verfügung zu stellen, welche das Antennensubstrat 10 aufweist, die ein äußerst effizientes Senden und Empfangen stabiler durchführen kann.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Hauptabschnitten eines Antennensubstrats einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. In 4 werden die gleichen Bezugszeichen bei den Teilen wie in 3 verwendet, und auf deren Erläuterung wird verzichtet.
Das Antennensubstrat 10 weist eine Schicht 15 aus einem organischen Harz auf, die auf der zweiten isolierenden Schicht 12 in der Oberfläche des Schichtkörpers 14 vorgesehen ist. Die mehreren magnetischen Teilchen 13 sind in der verbundenen Grenzfläche zwischen der zweiten isolierenden Schicht 12 und der Schicht 15 aus organischem Harz auf solche Weise angeordnet, dass die Teilchen sowohl in die zweite isolierende Schicht 12 als auch in die Schicht 15 aus organischem Harz eingebettet sind. Eine Antenne (nicht gezeigt) ist auf der Schicht 15 aus organischem Harz des Antennensubstrats 10 vorgesehen. Die magnetischen Teilchen 13, die in der verbundenen Grenzfläche zwischen der zweiten isolierenden Schicht 12 und der Schicht 15 aus organischem Harz angeordnet werden sollen, können dadurch ausgebildet werden, dass als Keramikschicht, die in der äußersten Oberfläche des Schichtkörpers 14 vorgesehen ist, eine Zusammensetzung vorgesehen wird, die das Oxid des magnetischen Teils (M2) zusätzlich zum Oxid des Metalls (M1) enthält, wobei das magnetische Metall auch von der Keramikschicht zum Zeitpunkt der reduzierenden Behandlung in einem Herstellungsverfahren abgelagert wird, welches nachstehend beschrieben wird.
Als Beispiel für das voranstehend erwähnte organische Harz lassen sich Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat (PET), Epoxyharz oder dergleichen angeben.
Das Antennensubstrat 10 mit der in 4 dargestellten Ausbildung ist mit einem Unterschied der Dielektrizitätskonstanten zwischen der zweiten isolierenden Schicht 12, die aus einer Keramikschicht besteht, die in der obersten Schicht des Schichtkörpers 14 angeordnet ist, und der Schicht 15 aus organischem Harz. Daher weist die Antennenvorrichtung, welche das voranstehend geschilderte Antennensubstrat 10 aufweist, einen höheren Sende- und Empfangswirkungsgrad für Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHz bis einigen GHz auf. Weiterhin wird ermöglicht, eine Antennenvorrichtung mit verbesserter Standfestigkeit gegenüber physikalischen Belastungen wie beispielsweise Schwingungen zu erhalten, durch Ausbildung der Schicht 15 aus organischem Harz als Oberfläche des Antennensubstrats 10, auf welcher eine Antenne vorgesehen werden soll. Weiterhin führt die Verwendung der Schicht 15 aus organischem Harz als isolierende Schicht zu einem geringen Gewicht des Antennensubstrats 10, im Vergleich zu jenem Fall, in welchem die isolierenden Schichten nur Keramikschichten sind.
Die mehreren magnetischen Teilchen 13, die in der Grenzfläche zwischen der zweiten isolierenden Schicht 12 und der Schicht 15 aus organischem Harz angeordnet sind sind vorzugsweise an der Oberfläche, die in die Schicht aus organischem Harz eingebettet werden soll, mit einem Film 16 beschichtet, der aus zumindest einem anorganischen Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Al₂O₃, AlN, SiO₂, Si₃N₄, und SiC, wie in 5 gezeigt. Bei einer derartigen Anordnung kann die Haftung der magnetischen Teilchen 13 und der Schicht 15 aus organischem Harz verbessert werden. In diesem Fall ist das Material des Films 16 so gewählt, dass es sich von einem Oxid zumindest eines Metalls (M1) unterscheidet, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y), welches die zweite isolierende Schicht 12 neben der Schicht 15 aus organischem Harz bildet.
Die Dicke des Films 16 beträgt vorzugsweise 1 bis 5 nm, unabhängig von dem Teilchendurchmesser der magnetischen Teilchen 13. Die magnetischen Teilchen 13 mit einem Film 6 mit einer derartigen Dicke führen zur Beibehaltung des hohen Widerstands des Antennensubstrats 10, zusätzlich zur Verbesserung der Haftung.
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Antennensubstrats einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform. In 6 werden die gleichen Bezugszeichen bei den gleichen Teilen wie in 3 verwendet, und auf ihre Erläuterung wird verzichtet.
Das Antennensubstrat 10 weist eine Schicht 15 aus organischem Harz auf, in der eine große Anzahl an Teilchen 17 aus anorganischem Material dispergiert ist, auf der zweiten isolierenden Schicht 12 auf der Oberseite des Schichtkörpers 14. Mehrere magnetische Teilchen 13 sind in der verbundenen Grenzfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 und der Schicht 15 aus organischem Harz so angeordnet, dass die Teilchen sowohl in die zweite isolierende Schicht 12 als auch in die Schicht 15 aus organischem Harz eingebettet sind. Eine Antenne (nicht gezeigt) ist auf der Schicht 15 aus organischem Harz des Antennensubstrats 10 vorgesehen. Die voranstehend geschilderten magnetischen Teilchen 13, die in der verbundenen Grenzfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 und der Schicht 15 aus organischem Harz angeordnet werden sollen, können durch das gleiche Verfahren wie jenes ausgebildet werden, das für das Antennensubstrat beschrieben wurde, das in 4 gezeigt ist.
Ähnlich den voranstehenden Beispielen umfassen Beispiele für das voranstehend erwähnte organische Harz Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat (PET) und Epoxyharz.
Beispiele für das anorganische Material umfassen Keramiken wie Al₂O₃, MgO, ZnO. Unter der Annahme, dass die Dicke der Schicht 15 aus organischem Harz 0,05 bis 1000 μm beträgt, weisen die Teilchen 17 aus anorganischem Material vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser von 10 bis 1000 nm auf. Die Teilchen 17 aus anorganischem Material mit einem derartigen mittleren Teilchendurchmesser sind vorzugsweise in einem Verhältnis von 20 bis 90 Volumen-% in der Schicht 15 aus organischem Harz dispergiert.
Das Antennensubstrat 10 mit der in 6 gezeigten Ausbildung ist mit einem Unterschied der Dielektrizitätskonstanten zwischen der zweiten isolierenden Schicht 12, die aus einer Keramikschicht besteht, die in der obersten Schicht des Schichtkörpers 14 angeordnet ist, und der Schicht 15 aus organischem Harz versehen. Weiterhin kann die Dielektrizitätskonstante der Schicht 15 aus organischem Harz dadurch gesteuert werden, dass das Ausmaß der Dispersion der Teilchen 17 aus anorganischem Material eingestellt wird, die in der Schicht 15 aus organischem Harz dispergiert sind. Daher weist die Antennenvorrichtung, die das Antennensubstrat 10 aufweist, einen höheren Sende- und Empfangswirkungsgrad für Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHz bis einigen GHz auf. Weiterhin wird ermöglicht, eine Antennenvorrichtung mit verbesserter Standfestigkeit gegenüber physikalischen Belastungen wie beispielsweise Schwingungen zu erhalten, durch Ausbildung der Schicht 15 aus organischem Harz als die Oberfläche des Antennensubstrats 10, auf welcher eine Antenne vorgesehen werden soll.
7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die ein Antennensubstrat einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt. In 7 bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile wie in 3, und wird auf deren Erläuterung verzichtet.
Das Antennensubstrat 10 weist eine Schicht 15 aus organischem Harz auf, die eine große Anzahl an Bläschen 18 enthält, die in ihr auf der zweiten isolierenden Schicht 12 auf der Oberfläche des Schichtkörpers 14 verteilt sind. Mehrere magnetische Teilchen 13 sind in der verbundenen Grenzfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 und der Schicht 15 aus organischem Harz auf solche Art und Weise angeordnet, dass die Teilchen sowohl in die zweite isolierende Schicht 12 als auch in die Schicht 15 aus organischem Harz eingebettet sind. Eine Antenne (nicht gezeigt) ist auf der Schicht 15 aus organischem Harz des Antennensubstrats 10 vorgesehen. Die voranstehend erwähnten magnetischen Teilchen 13, die in der verbundenen Grenzfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 und der Schicht 15 aus organischem Harz angeordnet werden sollen, können durch dasselbe Verfahren wie jenes hergestellt werden, das für das in 4 gezeigte Antennensubstrat beschrieben wurde.
Ähnlich den voranstehenden Beispielen sind Beispiele für das organische Harz Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat (PET) und Epoxyharz.
Unter der Annahme, dass die Dicke der Schicht 15 aus organischem Harz 0,05 bis 1000 μm beträgt, weisen die Bläschen 18 vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser von 10 bis 1000 nm auf. Die Bläschen 18 mit einem derartigen mittleren Teilchendurchmesser sind vorzugsweise in einem Verhältnis von 5 bis 50 Volumen-% in der Schicht 15 aus organischem Harz verteilt.
Das Antennensubstrat 10 mit der in 7 gezeigten Ausbildung ist mit einem Unterschied der Dielektrizitätskonstanten zwischen der zweiten isolierenden Schicht 12, die aus einer Keramikschicht besteht, die in der obersten Schicht des Schichtkörpers 14 angeordnet ist, und der Schicht 15 aus organischem Harz versehen. Weiterhin kann die Dielektrizitätskonstante der Schicht 15 aus organischem Harz dadurch gesteuert werden, dass das Ausmaß der Verteilung der Bläschen 18 gesteuert wird, die in der Schicht 15 aus organischem Harz verteilt sind. Daher weist die Antennenvorrichtung, die das Antennensubstrat 10 aufweist, einen höheren Sende- und Empfangswirkungsgrad für Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHz bis einigen GHz auf. Weiterhin wird ermöglicht, eine Antennenvorrichtung mit verbesserter Standfestigkeit gegenüber physikalischen Belastungen wie beispielsweise Schwingungen zu erhalten, durch Ausbildung der Schicht 15 aus organischem Harz als Oberfläche des Antennensubstrats 10, auf welcher eine Antenne vorgesehen werden soll. Weiterhin führt der Einsatz der Schicht 15 aus organischem Harz, in welcher die Bläschen 18 verteilt sind, als die isolierende Schicht, zu einem geringeren Gewicht des Antennensubstrats 10 als in jenem Fall, in welchem die isolierende Schicht nur aus einer Keramikschicht besteht.
8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Antennensubstrats einer Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform. In 8 werden die gleichen Bezugszeichen für gleiche Teile wie in 3 verwendet, und wird auf ihre Erläuterung verzichtet.
Das Antennensubstrat 10 weist eine Schicht 15 aus einem organischen Harz auf, eingeführt zwischen zwei Schichtkörper 14. Mehrere magnetische Teilchen sind in der verbundenen Grenzfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 und der Schicht 15 aus organischem Harz eines Schichtkorpers 14 sowie in der verbundenen Grenzfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 und der Schicht 15 aus organischem Harz des anderen Schichtkörpers 14 so vorgesehen, dass die Teilchen sowohl in die zweiten isolierenden Schichten 12 als auch die Schichten 15 aus organischem Harz eingebettet sind. Eine Antenne (nicht dargestellt) ist auf der Oberfläche eines Schichtkörpers 14 des Antennensubstrats 10 vorgesehen. Die magnetischen Teilchen 13, die in den jeweiligen verbundenen Grenzflächen der zweiten isolierenden Schichten 12 und der Schichten 15 aus organischem Harz der beiden Schichtkörper 14 angeordnet werden sollen, können durch das gleiche Verfahren wie jenes ausgebildet werden, das für das in 4 gezeigte Antennensubstrat beschrieben wurde.
Ähnlich wie bei den voranstehenden Beispielen umfassen Beispiele für das organische Harz Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat (PET) und Epoxyharz.
Bei dem Antennensubstrat 10 mit der in 8 gezeigten Ausbildung wird die Festigkeit verbessert, und kann die Dielektrizitätskonstante gesteuert werden, durch die Schicht 15 aus organischem Harz, die in die Mitte eingeführt ist.
Bei dem in den 4 bis 8 gezeigten Antennensubstrat 10 weisen die mehreren magnetischen Teilchen 13, die in der verbundenen Grenzfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 und der Schicht 15 aus organischem Harz angeordnet werden sollen, vorzugsweise einen Teilchendurchmesser im Bereich von 1 bis 100 nm auf, und bevorzugter in einem Bereich von 10 bis 50 nm, wie voranstehend geschildert, und ist die Entfernung zwischen den magnetischen Teilchen vorzugsweise 10 nm oder geringer. Weiterhin ist es wünschenswert, dass die mehreren magnetischen Teilchen 13 kristallin sind, etwa ein Einkristall oder polykristallin, und dass ihre Kristallorientierung parallel in zwei oder mehr Achsen zur Kristallorientierung der zweiten isolierenden Schicht 12 verläuft.
In der Schicht 15 aus organischem Harz des Antennensubstrats 10, das in 8 gezeigt ist, können Teilchen aus anorganischem Material oder Bläschen verteilt sein, wie dies in den 6 und 7 gezeigt ist.
Als nächstes wird eine Antennenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 beschrieben.
Eine in 9 gezeigte Antennenvorrichtung 1 weist einen Aufbau auf, bei welchem das in 3 gezeigte Antennensubstrat 10 vorhanden ist, in welches die Antenne 30 eingebettet ist.
Mit einer derartigen, in 9 gezeigten Anordnung kann infolge der Tatsache, dass die Antenne 30 in das Antennensubstrat 10 eingebettet ist, die Festhaltefähigkeit der Antenne 30 in Bezug zum Antennensubstrat verbessert werden.
Die Antennenvorrichtung 1, die beispielsweise in 10 gezeigt ist, weist auf: ein Antennensubstrat 10, das dadurch erhalten wird, dass die Außenumfangsoberfläche des Schichtkörpers 14 von 3 mit einer äußeren Harzschicht 19 abgedeckt wird; und eine Antenne 30, die in der äußeren Harzschicht 19 des Antennensubstrats 10 vorgesehen ist. Die äußere Harzschicht 19 besteht beispielsweise aus Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat (PET), oder Epoxyharz.
Bei der in 10 gezeigten Anordnung weist die Antennenvorrichtung das Antennensubstrat 10 auf, das mit dem Schichtkörper 14 versehen ist, der mit der äußeren Harzschicht 19 beschichtet ist, die für eine Pufferwirkung gegen Stöße sorgt. Daher weist die Vorrichtung hervorragende Standfestigkeit in Bezug auf Stöße auf, im Vergleich zu jenem Fall, in welchem das Antennensubstrat nur aus dem Schichtkörper 14 besteht, der durch Aufeinanderschichten der ersten und der zweiten Isolierschicht aus Keramik besteht, welche das Oxid des Metalls (M1) enthalten, und der relativ empfindlich auf Stöße reagiert. Da das Antennensubstrat 10 gute Absperreigenschaften gegenüber Wasser aufweist, infolge der äußeren Harzschicht 19, weist darüber hinaus die verwirklichte Antennenvorrichtung 1 Langzeitfestigkeit auf.
Eine Antennenvorrichtung 1, wie sie beispielsweise in 11 gezeigt ist, weist das in 3 gezeigte Antennensubstrat 10 auf, ein kastenförmiges Abstandsstück 20 aus organischem Harz, das auf dem Antennensubstrat 10 vorgesehen ist, und mit einer Öffnung in dem unteren Teil versehen ist, sowie die Antenne 30, die auf dem Abstandsstück 20 vorgesehen ist. Das Abstandsstück 20 aus organischem Harz besteht beispielsweise aus Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat (PET) oder Epoxyharz.
Bei einer derartigen Anordnung, wie sie in 11 gezeigt ist, kann das Ausmaß des Abziehens von Funkwellen durch das Antennensubstrat 10 entsprechend der Frequenz der Funkwellen von der Antenne 30 gesteuert werden, durch Einstellung der Höhe des Abstandsstückes 20, auf welchem die Antenne 30 vorgesehen werden soll. Daher wird in jenem Fall, in welchem eine elektronische Leiterplatte zusammen mit der Antennenvorrichtung 1 in einem Kommunikationsgerät angeordnet ist, Absorption der Funkwellen in der elektronischen Leiterplatte ordnungsgemäß verhindert, so dass das Senden und der Empfang äußerst wirkungsvoll durchgeführt werden können.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Antennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 12A bis 12E beschrieben.
(Erstes Prozess)
Zuerst werden erste und zweite Keramikplattenrohlinge ausgebildet, die einen Bestandteil aus zumindest einem Metall (M1) enthalten, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y), und die voneinander verschiedene Zusammensetzungen aufweisen, und von denen zumindest einer einen Bestandteil aus einem magnetischen Metall (M2) enthält, beispielsweise aus Fe, Co oder Ni.
Genauer gesagt, wird ein Ausgangsmaterial dadurch hergestellt, dass ein Bindemittel wie beispielsweise Polyvinylalkohol (PVA) zu dem Bestandteil aus dem Metall (M1) hinzugefügt wird, und die Mischung durch eine Kugelmühle gleichmäßig gemischt wird, die Kugeln enthält, die aus einem Harz wie beispielsweise Nylon bestehen, und einen Topf aufweist. Das Ausgangsmaterial wird zu einer Platte ausgeformt, um einen ersten Keramikplattenrohling 41 auszubilden, der den Bestandteil aus dem Metall (M1) enthält, wie dies in 12A gezeigt ist.
Weiterhin wird ein Ausgangsmaterial dadurch hergestellt, dass ein Bindemittel wie beispielsweise Polyvinylalkohol (PVA) dem Bestandteil aus dem Metall (M1) und dem Bestandteil aus dem magnetischen Metall (M2) hinzugefügt wird, und die Mischung gleichmäßig durch eine Kugelmühle gemischt wird. Das Ausgangsmaterial wird zu einer Platte ausgeformt, um einen zweiten Keramikplattenrohling 42 herzustellen, der den Bestandteil aus dem Metall (M1) und dem Bestandteil aus dem magnetischen Metall (M2) enthält, wie in 12B gezeigt ist.
(Zweiter Prozess)
Die mehreren ersten und zweiten Keramikplattenrohlinge werden aufeinander geschichtet, um einen Schichtkörper aus Keramikplattenrohlingen herzustellen. Im Einzelnen werden, wie in 12C gezeigt, die mehreren ersten und zweiten Keramikplattenrohlinge 41 und 42 so aufeinander geschichtet, dass der erste Keramikplattenrohling 41, der keinen Bestandteil des magnetischen Metalls (M2) enthält, in der obersten und der untersten Schicht vorgesehen ist, um einen Schichtkörper 43 aus Keramikplattenrohlingen herzustellen, wie in 12C gezeigt ist.
(Dritter Prozess)
Der Schichtkörper 43 aus den Keramikplattenrohlingen wird entfettet und hart gebrannt, um ein magnetisches Metall aus dem Oxid des magnetischen Metalls (M2), das in der zweiten Keramikschicht 45 enthalten ist, in der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Keramikschicht 44 bzw. 45 abzulagern. Eine derartige, reduzierende Behandlung erzeugt ein Antennensubstrat 10 eines Schichtkörpers 14, bei welchem die erste isolierende Schicht 11, die aus der ersten Keramikschicht besteht, welche das Oxid zumindest eines Metalls (M1) enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y), und die zweite isolierende Schicht 12 mit einer Zusammensetzung, die sich von jener der ersten isolierenden Schicht 11 unterscheidet, aufeinander geschichtet und verbunden sind, und mehrere magnetische Teilchen 13 in den verbundenen Grenzflächen der ersten und zweiten isolierenden Schichten 11 bzw. 12 so angeordnet sind, dass die Teilchen sowohl in die ersten als auch in die zweiten isolierenden Schichten eingebettet sind. Die Zusammensetzung der zweiten isolierenden Schicht 12 wird so geändert, dass sie einen verringerten Anteil des Oxids des magnetischen Metalls (M2) aufweist, verglichen mit der Zusammensetzung der zweiten Keramikschicht 45, entsprechend dem Ausmaß der Ablagerung des magnetischen Metalls (M2), oder kein Oxid des magnetischen Metalls (M2) enthält. Dann wird eine Antenne 30 auf der ersten isolierenden Schicht 11 in der obersten Schicht des Antennensubstrats 10 ausgebildet, um eine Antennenvorrichtung 1 auszubilden.
Bei dem voranstehend geschilderten, ersten Schritt umfassen Beispiele für die Zusammensetzung des Metalls (M1) und die Zusammensetzung des magnetischen Metalls (M2), die in den Keramikplattenrohlingen 41 und 42 enthalten sind, ein Oxid, ein Hydroxid, und ein Carbonat. Von diesen sind Oxide vorzuziehen.
Der zweite Keramikplattenrohling enthält vorzugsweise das Oxid des magnetischen Metalls (M2), welches zumindest ein Mitglied der Gruppe ist, die aus Fe, Co und Ni besteht, in Form eines Mischoxids, das in einer Feststofflösung mit dem Oxid des Metalls (M1) vorliegt. Als das Oxid des magnetischen Metalls (M2) sind Eisenoxid (FeO), Kobaltoxid (CoO) und Nickeloxid (NiO) vorzuziehen, da sie einfach eine Feststofflösung mit dem Oxid des Metalls (M1) ausbilden, um das Mischoxid zu erzeugen. Beispiele für das Eisenoxid umfassen FeO, Fe₂O₃, und Fe₃O₄, und hierbei wird Eisenoxid (FeO) vorgezogen, da es einfach eine Feststofflösung mit dem Oxid des Metalls (M1) bildet, um das Mischoxid auszubilden. Beispielsweise in jenem Fall, indem etwa MgO als das Oxid des Metalls (M1) verwendet wird, und FeO als das Oxid des magnetischen Metalls (M2) verwendet wird, reagieren MgO und FeO zur Herstellung eines Mischoxids in einem vollständigen Feststofflösungszustand (einer Feststofflösung des Typs Fe-Mg-O). Andererseits reagieren in jenem Fall, in welchem Al₂O₃ als das Oxid des Metalls (M1) verwendet wird, und Fe₂O₃ als das Oxid des magnetischen Metalls (M2) verwendet wird, Al₂O₃ und Fe₂O₃ miteinander, um ein Mischoxid in einem vollständigen Feststofflösungszustand herzustellen (Fe-Al-O). Darüber hinaus kann der zweite Keramikplattenrohling ein Eisenoxid mit einer unterschiedlichen Valenz, also ein anderes als FeO oder Fe₂O₃, als das Eisenoxid enthalten.
Wie voranstehend geschildert, macht es die Verwendung des zweiten Keramikplattenrohlings 42, der das Mischoxid enthält, einfach, magnetisches Metall in dem Mischoxid in der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Keramikschicht 44 bzw. 45 abzulagern, durch die reduzierende Behandlung in dem vierten Prozess. Weiterhin wird einfach ermöglicht, feine magnetische Teilchen 13 in der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Keramikschicht 44 bzw. 45 abzulagern. Weiterhin wird ermöglicht, die abgelagerten magnetischen Teilchen so auszubilden, dass sie eine Kristallorientierung parallel in zwei oder mehr Achsen zur Kristallorientierung der zweiten Keramikschicht 45 (der zweiten isolierenden Schicht 12) aufweisen. Weiterhin wird ermöglicht, dass die magnetischen Teilchen 13, die einen Teilchendurchmesser von 1 bis 100 nm aufweisen, in der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten isolierenden Schicht 11 bzw. 12 in einer Entfernung von 50 nm oder weniger voneinander abgelagert werden.
In jenem Fall, in welchem das Metall (M1) und das magnetische Metall (M2) in Form eines Mischoxids in dem zweiten Keramikplattenrohling 42 enthalten sind, ist es vorzuziehen, dass das Oxid des Metalls (M1) und das Oxid des magnetischen Metalls (M2) in einem Verhältnis a:b in einem Bereich von 10:90 bis 90:10 hinzugefügt werden, wobei "a" das Molverhältnis des Oxids des Metalls (M1) bezeichnet, und b das Molverhältnis des Oxids des magnetischen Metalls (M2). Wenn bei dem Mischoxid das Verhältnis des Oxids zum magnetischen Metall (M2) höher ist als a:b = 10:90, werden die Kristallteilchen der magnetischen Teilchen, die in dem reduzierenden Prozess abgelagert werden, so groß, dass möglicherweise die Hochfrequenzeigenschaften des Antennensubstrats beeinträchtigt werden. Wenn andererseits das Verhältnis des Oxids des Metalls (M1) höher ist als a:b = 90:10 in dem Mischoxid, also das Verhältnis des Oxids des magnetischen Metalls (m2) niedriger ist, wird die Anzahl an magnetischen Teilchen 13, die in dem reduzierenden Prozess abgelagert werden sollen, verringert, was möglicherweise zu einer Beeinträchtigung der magnetischen Wechselwirkung zwischen den magnetischen Teilchen führt. Weiterhin kann in einigen Fällen, da abgelagerte Teilchen einen Durchmesser von weniger als 1 nm aufweisen, Superparamagnetismus möglicherweise hervorgerufen werden, was zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften führt. Das Verhältnis a:b beträgt bevorzugter 20:80 bis 50:50.
In jenem Fall, in welchem MgO als das Oxid des Metalls (M1) und FeO als das Oxid des magnetischen Metalls (M2) in Form eines Mischoxids in dem zweiten Keramikplattenrohling 42 vorhanden sind, kann das Mischoxid in dem vollständigen Feststofflösungszustand des Typs Mg-Fe-O einfach durch Reaktion von MgO und FeO in einem Molverhältnis von beispielsweise 2:1 erzeugt werden. Die Verwendung des zweiten Keramikplattenrohlings, der ein derartiges Mischoxid enthält, ermöglicht es, ordnungsgemäß die Menge an magnetischen Teilchen 13 zu steuern, die in der Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Keramikschicht 44 bzw. 45 bei der reduzierenden Behandlung in dem vierten Prozess abgelagert werden sollen, und eine Agglomeration und ein Kornwachstum der magnetischen Teilchen 13 zu unterdrücken.
In Bezug auf das Oxid des magnetischen Metalls (M2) ist es zulässig, dass das Oxid nicht nur in Form eines einzigen Oxids vorliegt, sondern auch als Mischoxid, beispielsweise als CoFe₂O₄ und NiFe₂O₄, in dem zweiten Keramikplattenrohling. Insbesondere in jenem Fall, in welchem das Mischoxid durch Auswahl von Oxiden von Ni und zumindest entweder von Fe und Co ausgebildet wird, wird die Menge an Ni vorzugsweise auf 50 Mol-% oder weniger in Bezug auf den Anteil an Co und/oder Fe gesteuert.
Bei dem ersten Prozess ist es in Bezug auf den zweiten Keramikplattenrohling 42, der die Zusammensetzung des magnetischen Metalls (M2) enthält, vorzugsweise das Mischoxid des Metalls (M1) und des magnetischen Metalls (M2), vorzuziehen, dass er zumindest einen Metallzusatz (M3) enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Al, Cr, Sc, Si, Mn und B, um die Ablagerung der magnetischen Teilchen zum Zeitpunkt der reduzierenden Behandlung zu fördern. Der Metallzusatz (M3) wird so ausgewählt, dass er ein Metall ist, das sich von dem Metall (M1) unterscheidet. Der Metallzusatz (M3) ist vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 bis 0,25 Atom-% in der isolierenden Schicht (Oxid) nach der Behandlung zum Hartbrennen enthalten.
Bei dem ersten Prozess kann der zweite Keramikplattenrohling 42, der die Zusammensetzung aus dem magnetischen Metall (M2) enthält, weiterhin Cu oder Mn enthalten.
Bei dem zweiten Prozess ist es, abhängig von der Dicke der ersten und zweiten Keramikplattenrohlinge 41, 42 vorzuziehen, dass die Platten in etwa 100 Schichten oder mehr zusammenlaminiert werden.
Bei dem dritten Prozess ist es vorzuziehen, wenn die ersten und zweiten Keramikplattenrohlinge 41, 42 aus Ausgangsmaterialien von Oxiden hergestellt werden, das Hartbrennen bei 1000°C oder mehr in einer oxidierenden Atmosphäre durchzuführen, unter Vakuum, oder in einer Inertgasatmosphäre mit beispielsweise Argon. Andererseits ist es vorzuziehen, wenn die ersten und zweiten Keramikplattenrohlinge 41, 42 aus Ausgangsmaterialien mit Ausnahme von Oxiden hergestellt werden, das Hartbrennen bei 1000°C oder mehr in einer oxidierenden Atmosphäre durchzuführen. Mit einer oxidierenden Atmosphäre sind Atmosphärenluft und eine sauerstoffhaltige Inertgasatmosphäre gemeint. In jenem Fall, in welchem der erste und der zweite Keramikplattenrohling 41, 42 aus Ausgangsmaterialien von Oxiden hergestellt werden, ist es vorzuziehen, das Hartbrennen in einer Inertgasatmosphäre oder unter Vakuum durchzuführen. Beispielsweise im Falle der Verwendung des zweiten Keramikplattenrohlings 42, der das Mischoxid des Metalls (M1) und des magnetischen Metalls (M2) enthält, ist es vorzuziehen, dass der Hartbrennprozess unter Vakuum oder in einer Ar-Atmosphäre durchgeführt wird.
Bei dem vierten Prozess wird die reduzierende Behandlung unter Verwendung eines reduzierenden Gases wie beispielsweise Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder Methan durchgeführt, wobei Wasserstoff besonders bevorzugt wird. Für die Temperatur bei der reduzierenden Behandlung mit Wasserstoff gibt es keine spezielle Einschränkung, soweit sie dazu ausreicht, einen Teil des Oxids in der zweiten Keramikschicht 45 zu reduzieren, welche den hart gebrannten Schichtkörper 46 bildet, und sie beträgt vorzugsweise 200 bis 1500°C. Falls die Temperatur beim Reduzieren niedriger ist als 200°C, wird die reduzierende Reaktion verlangsamt, was zu einer Beeinträchtigung der Produktivität führt. Wenn andererseits die Temperatur bei der reduzierenden Behandlung 1500°C überschreitet, wachsen die abgelagerten, magnetischen Teilchen zu stark an, und kann möglicherweise eine Agglomeration der magnetischen Teilchen 13 aneinander auftreten. Die Temperatur der reduzierenden Behandlung beträgt bevorzugter 200 bis 1000°C.
In jenem Fall, in welchem Wasserstoff als das reduzierende Gas verwendet wird, ist es vorzuziehen, das Reduzieren durchzuführen, während der hart gebrannte Schichtkörper 45 einem Wasserstoffstromfluss ausgesetzt ist. Wird die Reduzierung unter einem Wasserstoffstromfluss durchgeführt, können die magnetischen Teilchen gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche der zweiten Keramikschicht 45 in dem hart gebrannten Schichtkörper 46 abgelagert werden. Die Flussrate des Wasserstoffs ist nicht besonders festgelegt, beträgt jedoch vorzugsweise beispielsweise 10 cc/min oder mehr.
Bei dem vierten Prozess wird ermöglicht, die Zufuhr eines reduzierenden Gases (beispielsweise Wasserstoff) zu den Grenzflächen der ersten und zweiten isolierenden Schichten 11 bzw. 12 zu fördern, und hierdurch die Ablagerung der magnetischen Teilchen 13 zu fördern, in dem vorgesehen wird, dass die erste isolierende Schicht 11 in der Nähe der zweiten isolierenden Schicht 12, wie in 13 gezeigt, eine poröse Struktur aufweist. Wenn die erste isolierende Schicht 11 so eingesetzt wird, dass sie eine poröse Struktur aufweist, für die Antennensubstratherstellung, kann jedoch möglicherweise die Langzeitstabilität beeinträchtigt werden, infolge des Eindringens von Wasser oder dergleichen. In einem derartigen Fall ist es vorzuziehen, ein organisches Harz 47 in die poröse, erste isolierende Schicht 11 einzubringen. Durch Füllen der porösen, ersten isolierenden Schicht 11 mit dem organischen Harz 47 können die Haftfestigkeit der porösen, ersten isolierenden Schicht 11 und der zweiten isolierenden Schicht 12 erhöht und die magnetischen Teilchen 13 daran gehindert werden, von der Oberfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 herunterzufallen.
Bei dem vierten Prozess kann die reduzierende Behandlung so durchgeführt werden, dass die gesamte Menge des magnetischen Metalls in der zweiten Keramikschicht 45 in dem hart gebrannten Schichtkörper 46 abgelagert wird, oder kann die reduzierende Behandlung so durchgeführt werden, dass ein Anteil des magnetischen Metalls in der Keramikschicht 45 verbleibt, beispielsweise in Form eines Mischoxids mit dem Metall (M1) in einem Feststoffslösungszustand.
In dem vierten Prozess kann die Ausbildung der Antenne 30 so durchgeführt werden, dass ein Verfahren zum Laminieren einer Metallplatte aus Edelstahl, Cu, AG, Ni, Au oder dergleichen an den Schichtkörper 14 eingesetzt wird, ein Verfahren zum Aufbringen einer Paste, die ein derartiges Metall enthält, und Trocknen der Paste, oder ein Verfahren zum Sputtern des Metalls zur Ausbildung eines Films, und mit einer Erzeugung eines Musters bei dem Film.
Wenn bei dem ersten bis vierten Prozess die erste isolierende Schicht 11 in der obersten Schicht und der untersten Schicht des Schichtkörpers 14, welche die magnetischen Teilchen 13 enthält, durch Hartbrennen des ersten Keramikplattenrohlings 41 ausgebildet wird, der keine Zusammensetzung des magnetischen Metalls (M2) enthält, wird kein magnetisches Teilchen in der Oberfläche der ersten isolierenden Schicht 11 abgelagert. In jenem Fall, in welchem der erste Keramikplattenrohling 41 so ausgebildet ist, dass er eine Zusammensetzung aufweist, welche die Zusammensetzung des magnetischen Metalls (M2) enthält, und magnetische Teilchen von der ersten isolierenden Schicht in der obersten und der untersten Schicht des Schichtkörpers abgelagert werden, tritt kein Problem auf, wenn die magnetischen Teilchen 13 vor der Herstellung der Antenne entfernt werden.
Das in den 4 bis 8 gezeigte Antennensubstrat kann durch das folgende Verfahren hergestellt werden.
(1) Verfahren zur Herstellung des in 4 gezeigten Antennensubstrats.
Zuerst werden Keramikplattenrohlinge jeweils ausgebildet, die eine Zusammensetzung des Metalls (M1) enthalten, und zweite Keramikplattenrohlinge, die eine Zusammensetzung des Metalls (M1) mit einer unterschiedlichen Zusammensetzung im Vergleich zur Zusammensetzung des Metalls (M1) der ersten Keramikplattenrohlinge und zu einer Zusammensetzung des magnetischen Metalls (M2) aufweisen. Mehrere Schichten aus diesen ersten und zweiten Keramikplattenrohlingen werden aufeinander so aufgeschichtet, dass der zweite Keramikplattenrohling sich in der obersten Schicht befindet, um einen Schichtkörper aus Keramikplattenrohlingen herzustellen, und dann wird der Schichtkörper hart gebrannt und einer reduzierenden Behandlung unterworfen. Dies führt dazu, dass ein Schichtkörper 14 hergestellt wird, bei welchem eine erste isolierende Schicht 11, die das Oxid des Metalls (M1) enthält, und eine zweite isolierende Schicht 12 mit einer Zusammensetzung, die sich von jener der ersten isolierenden Schicht unterscheidet, gegenseitig aufgeschichtet und verbunden werden; mehrere magnetische Teilchen 13 in der verbundenen Grenzfläche der ersten und der zweiten isolierenden Schicht 11 bzw. 12 angeordnet werden, wobei sie sowohl in die erste als auch in die zweite isolierende Schicht 11 bzw. 12 eingebettet sind; und mehrere magnetische Teilchen 13 in der zweiten isolierenden Schicht 12 in der obersten Schicht angeordnet sind, während sie teilweise in die zweite isolierende Schicht 12 eingebettet sind. Dann wird eine Schicht 15 aus einem organischen Harz auf der zweiten isolierenden Schicht 12 ausgebildet, welche die mehreren magnetischen Teilchen 13 in der obersten Schicht des Schichtkörpers 14 aufweist, um das in 4 gezeigte Antennensubstrat herzustellen.
2) Verfahren zur Herstellung des in 5 gezeigten Antennensubstrats.
Ein Schichtkörper 14 wird durch ein ähnliches Verfahren wie jenes, das unter 1) beschrieben wurde, hergestellt, und dann wird ein Dünnfilm aus Al oder ein Dünnfilm aus Si (nicht gezeigt) dadurch hergestellt, dass Al oder Si auf die Oberfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 gesputtert wird, welche die mehreren magnetischen Teilchen 13 in der obersten Schicht des Schichtkörpers 14 enthält. Dann wird eine erste Wärmebehandlung durchgeführt, um eine Feststofflösung des Al-Dünnfilms oder des Si-Dünnfilms mit den mehreren magnetischen Teilchen 13 auszubilden, und dann wird eine zweiten Wärmebehandlung (oxidierende Behandlung, nitrierende Behandlung, Aufkohlungsbehandlung) durchgeführt, um einen Film 16 aus Al₂O₃, AlN, SiO₂, Si₃N₄ oder SiC auf der Oberfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 auszubilden, gegenüber welcher die magnetischen Teilchen 13 vorstehen. Für die erste Wärmebehandlung gibt es keine Einschränkungen, soweit die Wärmebehandlungsbedingungen dazu geeignet sind, nicht die magnetischen Teilchen zu oxidieren, und eine Feststofflösung der Teilchen mit Al, Si oder Al-Si auszubilden, und sie wird vorzugsweise bei 200 bis 1000°C in einer Inertgasatmosphäre wie beispielsweise Ar durchgeführt. Der Anteil der Feststofflösung wird festgelegt unter Berücksichtigung der Dicke des Films aus Al₂O₃, AlN, SiO₂, Si₃N₄ oder Sic, der durch die zweite Wärmebehandlung erzeugt werden soll (oxidierende Behandlung, nitrierende Behandlung, Aufkohlungsbehandlung), die danach durchgeführt werden soll. So kann beispielsweise eine Feststofflösung von höchstens 53% Al mit magnetischen Teilchen aus Fe ausgebildet werden. Es ist möglich, einen Film aus Al₂O₃ mit einer Dicke von etwa 1 nm auf den Oberflächen der magnetischen Teilchen durch die zweite Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre auszubilden, nachdem eine Feststofflösung von 53% Al mit magnetischen Teilchen aus Fe mit einem Teilchendurchmesser von 10 nm erzeugt wurde. Es ist ebenfalls möglich, einen Film aus Al₂O₃ mit einer Dicke von etwa 5 nm auf der Oberfläche der magnetischen Teilchen aus Fe durch die zweite Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre auszubilden, nachdem eine Feststofflösung von 20% Al mit magnetischen Teilchen aus Fe mit einem Teilchendurchmesser von 10 nm ausgebildet wurde.
Als nächstes wird eine Schicht 15 aus einem organischen Harz auf der zweiten isolierenden Schicht 12 ausgebildet, gegenüber welcher die mehreren magnetischen Teilchen 13, die mit dem Film 16 der verschiedenen Bestandteile beschichtet sind, vorstehen, um das in 5 gezeigte Antennensubstrat 10 herzustellen.
3) Verfahren zur Herstellung des in 6 gezeigten Antennensubstrats.
Ein Schichtkörper 14 wird durch ein ähnliches Verfahren wie das unter 1) geschilderte Verfahren hergestellt, und eine Schicht 15 aus einem organischen Harz, in welcher eine große Anzahl an Teilchen 17 aus einem anorganischen Material dispergiert ist, wird auf der Oberfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 ausgebildet, welche die mehreren magnetischen Teilchen 13 in der obersten Schicht des Schichtkörpers 14 enthält, um das in 6 gezeigte Antennensubstrat 10 herzustellen.
4) Verfahren zur Herstellung des in 7 gezeigten Antennensubstrats.
Ein Schichtkörper 14 wird durch ein ähnliches Verfahren wie das unter 1) geschilderte Verfahren hergestellt, und eine Schicht 15 aus einem organischen Harz, die eine große Anzahl an Bläschen 18 aufweist, die darin dispergiert sind, wird auf der Oberfläche der zweiten isolierenden Schicht 12 ausgebildet, welche die mehreren magnetischen Teilchen 13 in der obersten Schicht des Schichtkörpers 14 enthält, um das in 7 gezeigte Antennensubstrat 10 herzustellen.
5) Verfahren zur Herstellung des in 8 gezeigten Antennensubstrats.
Zwei Schichtkörper 14 werden durch ein ähnliches Verfahren wie jenes hergestellt, das unter 1) beschrieben wurde, und diese Schichtkörper 14 werden so angeordnet, dass die zweiten isolierenden Schichten 12, in welche die mehreren magnetischen Teilchen 13 eingebettet sind, einander gegenüberliegend angeordnet und miteinander verbunden werden, während eine Schicht 15 aus einem organischen Harz zwischen die Schichtkörper 14 eingefügt wird, um das in 8 gezeigte Antennensubstrat 10 herzustellen.
Als nächstes wird ein typisches Anwendungsbeispiel der Antennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
15 ist eine Vorderansicht, die eine elektronische Leiterplatte zeigt, bei welcher die in den 1 bis 3 dargestellte Antennenvorrichtung vorgesehen ist. Es ist vorzuziehen, dass diese Antennenvorrichtung 1 in einer elektronischen Leiterplatte 50 so vorgesehen ist, dass eine Schicht aus den mehreren magnetischen Teilchen, die in der verbundenen Grenzfläche der ersten und zweiten isolierenden Schicht vorhanden sind, welche das Antennensubstrat 10 bilden, annähernd parallel zur Oberfläche der elektronischen Leiterplatte 50 angeordnet ist. Eine Antenne 30 in der Antennenvorrichtung 1 ist mit der elektronischen Leiterplatte 50 über eine Zuleitungsklemme (nicht gezeigt) verbunden.
Bei einer derartigen Anordnung, die in 15 gezeigt ist, kann im Falle des Sendens und Empfangens von Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHZ bis einigen GHz mit Hilfe der Antenne 30 eine Absorption der Funkwellen in der elektronischen Leiterplatte 50, die an der rückseitigen Oberfläche der Antenne 30 angeordnet ist, unterdrückt oder verhindert werden, so dass ermöglicht wird, das Senden und den Empfang mit hohem Wirkungsgrad durchzuführen.
Wenn die Antenne in der Nähe der elektronischen Leiterplatte ohne das voranstehend geschilderte Antennensubstrat angeordnet ist, werden nämlich die Funkwellen mit hoher Frequenz, die von der Antenne gesendet und empfangen werden, durch die elektronische Leiterplatte absorbiert. Infolge der Absorption der Funkwellen durch die elektronische Leiterplatte werden darüber hinaus Wirbelströme hervorgerufen, und gleicht das Magnetfeld der Wirbelströme das Magnetfeld von der Antenne aus. Daher wird die Absorption der Funkwellen durch die elektronische Leiterplatte doppelt in Bezug auf die Funkwellen verringert, die von der Antenne ausgesendet oder empfangen werden.
Das Antennensubstrat 10 gemäß der Ausführungsform, welche den Schichtkörper 14 aufweist, der durch Aufeinanderschichten der mehreren ersten und zweiten isolierende Schichten 11 und 12 ausgebildet wird, durch deren Verbindung, und das Einbetten der mehreren magnetischen Teilchen 13 in den Grenzflächen der ersten und zweiten isolierenden Schichten 11, 12, wie in den 1 bis 3 gezeigt, weist einen hohen Sende- und Empfangswirkungsgrad in Bezug auf Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHz bis zu einigen GHz auf, welche die Antenne sendet oder empfängt. Daher werden die Funkwellen mit hoher Frequenz, welche die Antenne 30 sendet oder empfängt, zum Antennensubstrat 10 gezogen, so dass verhindert oder unterdrückt wird, dass die Funkwellen die elektronische Leiterplatte 50 erreichen. Anders ausgedrückt, kann die Absorption der Funkwellen durch die elektronische Leiterplatte 50 unterdrückt oder verhindert werden. Infolge der Unterdrückung oder Verhinderung der Absorption der Funkwellen durch die elektronische Leiterplatte 50 können darüber hinaus eine Wirbelstromerzeugung in der elektronischen Leiterplatte 50 und die Erzeugung eines elektrischen Feldes durch das Magnetfeld der Wirbelströme unterdrückt oder verhindert werden. Daher kann eine Auslöschung des elektrischen Feldes in der Antenne 30 durch das elektrische Feld unterdrückt oder verhindert werden. Daher kann die Antennenvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Absorption von Funkwellen unterdrücken oder verhindern, welche die Antenne 30 über die elektronische Leiterplatte 50 sendet oder empfängt. Weiterhin kann die Antennenvorrichtung 1 auch die Auslöschung des elektrischen Feldes der Antenne 30 durch die Funkwellenabsorption durch die elektronische Leiterplatte 50 unterdrücken oder verhindern, so dass ermöglicht wird, das Senden und den Empfang mit hohem Wirkungsgrad durchzuführen.
16 ist eine Perspektivansicht, die ein Mobiltelefon zeigt, bei welchem die Antennenvorrichtung gemäß der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform angebracht ist, 17 ist eine Vorderansicht des Mobiltelefons von 16, und 18 ist eine Seitenansicht des Mobiltelefons von 16.
Das Mobiltelefon 60 weist ein Gehäuse 61 auf. Ein Flüssigkristallanzeigeteil 62 und ein Eingabeteil 63 sind an der Vorderoberflächenseite des Gehäuses 61 vorgesehen. Eine elektronische Leiterplatte 64 ist in dem Gehäuse 61 so angeordnet, dass sie sich an der hinteren Oberfläche des Flüssigkristallanzeigeteils 62 und des Eingabeteils 63 befindet. Die Antennenvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist in der Nähe der hinteren Oberfläche der elektronischen Leiterplatte 64 in dem Gehäuse 61 angeordnet.
Bei einer derartigen Ausbildung kann zum Zeitpunkt des Einsatzes des Mobiltelefons 60 eine Absorption der Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHZ bis einigen GHz, die von der Antenne 30 der Antennenvorrichtung 1 gesendet oder empfangen werden, die in dem Gehäuse 61 vorgesehen ist, infolge der elektronischen Leiterplatte 64 unterdrückt oder verhindert werden, so dass ermöglicht wird, das Senden und den Empfang mit hohem Wirkungsgrad durchzuführen.
19 ist eine Perspektivansicht eines Personalcomputers, bei welchem die Antennenvorrichtung gemäß der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform angebracht ist.
Ein Personalcomputer 70 weist ein Gehäuse 72 an einer Anzeigeseite auf, das an einem eingangsseitigen Gehäuse 71 durch einen Scharniermechanismus (nicht gezeigt) so angebracht ist, dass es geöffnet und geschlossen werden kann. Ein Eingabeteil 73 ist an dem eingabeseitigen Gehäuse 71 angeordnet. Ein Anzeigeteil 74, das eine elektronische Leiterplatte (nicht gezeigt) aufweist, ist in dem anzeigeseitigen Gehäuse 72 angeordnet. Die Antennenvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist in dem anzeigeseitigen Gehäuse 72 so angeordnet, dass sie an der Seite der rückwärtigen Oberfläche des Anzeigeteils 74 liegt. Diese Antennenvorrichtung 1 ist so angebracht, dass das Antennensubstrat (nicht gezeigt) an der Seite des Anzeigeteils 74 angeordnet ist, und die Antenne in der Oberfläche des Antennensubstrats gegenüberliegend dem Anzeigeteil 74 angeordnet ist, wobei das Antennensubstrat dazwischen angeordnet ist.
Bei dieser Anordnung können zum Zeitpunkt des Einsatzes des Personalcomputers 70 die Funkwellen mit einer hohen Frequenz von 100 MHz bis zu einigen GHz, die von der Antenne der Antennenvorrichtung 1 gesendet oder empfangen werden, die in dem anzeigeseitigen Gehäuse 72 angebracht ist, an einer Absorption durch die elektronische Leiterplatte gehindert werden, oder kann diese Absorption unterdrückt werden, wobei die Leiterplatte in dem Anzeigeteil 74 angeordnet ist, wie dies anhand von 15 beschrieben wurde. Daher kann die Auswirkung der Funkwellen auf das Anzeigeteil 74 (welches die elektronische Leiterplatte und dergleichen umfasst) unterdrückt oder verhindert werden, so dass ermöglicht wird, einen Personalcomputer 70 zu erhalten, der Senden und Empfangen mit hohem Wirkungsgrad durchführen kann.
Da Funkwellenübertragungsverluste dadurch unterdrückt werden können, dass die Antennenvorrichtung 1 der in den 15 bis 19 gezeigten Ausführungsform verwendet wird, kann wie geschildert die Antennenvorrichtung selbst raumsparend ausgebildet werden, und können die elektronischen Geräte, in welche die Antennenvorrichtung eingebaut ist, kompakt und dünn ausgebildet werden.
Nachstehend werden Beispiele der Erfindung beschrieben.
(Beispiel 1)
Zuerst werden MgO-Pulver und FeO-Pulver abgewogen, durch einen Rührer gemischt, und bei 800°C 2 Stunden lang in Luft vorgeheizt, um ein Mischoxidpulver aus (Feo_0,6Mg_0,4)O zu erhalten, bei welchem MgO und FeO vollständig in einer Feststofflösung vorliegen. Das Mischoxidpulver wurde mit Aceton, Methylethylketon (MEK), Glycerin, Polyvinylbutyral (FVB) und Dibutylphthalat (DBP) mit einer Kugelmühle (1 Stunde lang bei 3000 Umdrehungen pro Minute) gemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Die Aufschlämmung wurde zu einer Platte ausgebildet, durch Aufbringen der Aufschlämmung auf einen Film aus Polyethylenterephthalat (PET) mit einer Dicke von 50 μm durch eine Mikrogravur-Beschichtungsvorrichtung, und wurde dann getrocknet, durch Hindurchleiten des Films durch Trocknungsbereiche, die auf 60°C und 70°C eingestellt waren, um einen zweiten Keramikplattenrohling mit einer Dicke von 1 μm zu erhalten, der 95 Gew.-% eines Pulvers aus (Fe_0,6Mg_0,4)O enthielt.
Weiterhin wurde Al₂O₃-Pulver zu einer Platte durch das gleiche Verfahren ausgeformt, um einen ersten Keramikplattenrohling mit einer Dicke von 1 μm zu erhalten, der 90 Gew.-% Al₂O₃-Pulver enthielt.
<Herstellung der Schichtkörper>
Dann wurden der erste und der zweite Keramikplattenrohling von den PET-Filmen abgetrennt, und gegenseitig geschichtet, um einen Keramikplattenrohling-Schichtkörper herzustellen, der 603 Schichten aufwies, auf solche Art und Weise, dass der erste Keramikplattenrohling (der Keramikplattenrohling, der Al₂O₃ enthielt) sich in dessen äußerster Schicht befand.
Mit dem erhaltenen Keramikplattenrohling-Schichtkörper wurde eine hydroisostatische Laminierung bei 240 kg/cm² durchgeführt, dann wurde er auf vorbestimmte Abmessungen geschnitten, und dann bei 500°C über 1 Stunde in einer Ar-Atmosphäre entfettet, und dann bei 1300°C über 1 Stunde hart gebrannt, um eine geschichtete Keramikplatte zu erhalten.
Dann wurde die geschichtete Keramikplatte in einen Wasserstoffofen eingebracht, wurde mit ihr eine reduzierende Behandlung bei 800°C über 10 Minuten in dem Zustand durchgeführt, in welchem Wasserstoffgas mit einer Reinheit von 99,9% und einer Flussrate von 200 cc/min umgewälzt wurde, und wurde dann in dem Ofen abgekühlt, um ein Antennensubstrat zu erhalten, das mehrere Nanoteilchen aus Fe aufwies, die in den Grenzflächen der ersten isolierenden Schicht aus Al₂O₃ und der zweiten isolierenden Schicht aus einem Mischoxid des Typs Fe-Mg-O abgelagert waren. Schichten des Antennensubstrats wurden abgetrennt, und die abgelagerten Fe-Teilchen wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) betrachtet. Es stellte sich heraus, dass eine große Anzahl an Fe-Teilchen mit 50 bis 100 nm so abgelagert waren, dass sie in die Oberfläche der Keramik eingebettet waren. Die Abstände der Fe-Teilchen betrugen 10 bis 30 nm.
Dann wurde eine Antenne auf der Oberfläche an einer Seite des Antennensubstrats durch ein Druckverfahren unter Verwendung einer Silberpaste ausgebildet, um eine Antennenvorrichtung herzustellen.
(Beispiel 2)
Es wurde ein Antennensubstrat hergestellt, und es wurde eine Antenne ausgebildet, um eine Antennenvorrichtung auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 auszubilden, mit Ausnahme der Tatsache, dass ein erster Keramikplattenrohling, der 90 Gew.-% Al₂O₃-Pulver enthielt, und ein zweiter Keramikplattenrohling, der 95 Gew.-% aus Pulver der Zusammensetzung (Fe_0,6Co_0,2Mg_0,2)O enthielt, verwendet wurden.
(Beispiel 3)
Es wurde ein Antennensubstrat hergestellt, und eine Antenne ausgebildet, um eine Antennenvorrichtung auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 auszubilden, mit Ausnahme der Tatsache, dass ein erster Keramikplattenrohling, der 90 Gew.-% Al₂O₃-Pulver enthielt, und ein zweiter Keramikplattenrohling, der 95 Gew.-% aus einem Pulver der Zusammensetzung (Fe_0,5Co_0,15Ni_0,05Mg_0,2)O enthielt, verwendet wurden.
(Beispiel 4)
Es wurde ein Antennensubstrat hergestellt, und es wurde eine Antenne ausgebildet, um eine Antennenvorrichtung auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 herzustellen, mit Ausnahme der Tatsache, dass ein erster Keramikplattenrohling, der 85 Gew.-% SiO₂-Pulver enthielt, und ein zweiter Keramikplattenrohling, der 95 Gew.-% eines Pulvers der Zusammensetzung (Fe_0,6Mg_0,4) 0 enthielt, eingesetzt wurden.
(Beispiel 5)
Es wurde ein Antennensubstrat hergestellt, und es wurde eine Antenne ausgebildet, um eine Antennenvorrichtung auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 herzustellen, mit Ausnahme der Tatsache, dass ein erster Keramikplattenrohling, der 95 Gew.-% eines Pulvers der Zusammensetzung (Co_0,3Al_0,7)₂O₃ enthielt, und ein zweiter Keramikplattenrohling, der 95 Gew.-% eines Pulvers der Zusammensetzung (Fe_0,6Mg_0,4)O enthielt, verwendet wurden.
(Beispiel 6)
Es wurde ein Antennensubstrat hergestellt, und es wurde eine Antenne ausgebildet, um eine Antennenvorrichtung auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 herzustellen, mit Ausnahme der Tatsache, dass ein erster Keramikplattenrohling, der 90 Gew.-% Al₂O₃-Pulver enthielt, und ein zweiter Keramikplattenrohling, der 95 Gew.-% eines Pulvers der Zusammensetzung (Fe_0,6Mg_0,4)O + 0,01 Gew.-% B₂O₃ enthielt, verwendet wurden.
(Beispiel 7)
Es wurden zwei Schichtkörper hergestellt, die mehrere Fe-Nanoteilchen aufwiesen, die in 200 Schichten der Grenzflächen der ersten und zweiten isolierenden Schichten eingebettet waren, ähnlich dem Schichtkörper gemäß Beispiel 1. Weiterhin wurde ein Schichtkörper hergestellt, der mehrere Fe-Nanoteilchen aufwies, die in 201 Schichten der Grenzflächen der ersten und zweiten isolierenden Schichten eingebettet waren, ähnlich wie dem Schichtkörper gemäß Beispiel 1. Der Schichtkörper mit 201 Schichten wies die zweite isolierende Schicht auf, bei welcher mehrere Fe-Nanoteilchen in die äußerste Schicht eingebettet waren. Dann wurden aufeinander folgend, während sandwichartig der Schichtkörper mit 201 Schichten dazwischen eingeschlossen wurde, die Schichtkörper mit 200 Schichten so angeordnet, dass die zweiten isolierenden Schichten, in welcher die Fe-Nanoteilchen abgelagert waren, der Schichtkörper mit 200 Schichten gegenüberliegend dem Schichtkörper mit 201 Schichten angeordnet wurden, und dann durch Epoxyharzschichten mit einer Dicke von 10 μm verbunden und geschichtet wurden, um ein Antennensubstrat mit 603 Schichten herzustellen. Dann wurde eine Antenne in dem Antennensubstrat auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, um eine Antennenvorrichtung auszubilden.
(Beispiel 8)
Ein Schichtkörper mit 603 Schichten, die mehrere Fe-Nanoteilchen enthielten, die in 201 Schichten der Grenzflächen der ersten und der zweiten isolierenden Schichten eingebettet waren, ähnlich wie bei dem Schichtkörper gemäß dem Beispiel 1, wurde tauchbeschichtet mit einer Urethanharzlösung, um ein Antennensubstrat herzustellen, dessen Außenumfangsoberfläche mit einer 100 μm dicken Urethanharzschicht bedeckt war. Dann wurde eine Kupferfolie (Antenne) an dem Antennensubstrat angebracht, um eine Antennenvorrichtung herzustellen.
(Beispiel 9)
Ein kastenartiges Abstandsstück aus Epoxyharz mit einer Dicke von 0,3 mm und einer Höhe von 1 mm, offen im unteren Teil, wurde an einem ähnlichen Antennensubstrat wie dem Antennensubstrat gemäß Beispiel 1 angebracht, und eine Kupferfolie (Antenne) wurde an dem Abstandsstück angebracht, um eine Antennenvorrichtung herzustellen.
Die abgelagerten Teilchen (magnetischen Teilchen) der Beispiele 2 bis 5 und 7 bis 9 unterschieden sich nicht wesentlich von jenen des Beispiels 1. Die abgelagerten Teilchen (magnetischen Teilchen) des Beispiels 6 wiesen eine Teilchengröße von 10 bis 30 nm und Teilchenabstände von 10 bis 30 nm auf.
(Beispiel 10)
Ein nadelförmiges Feststofflösungspulver (Fe_0,7Mg_0,3) mit einem mittleren Durchmesser von 100 nm und einer mittleren Menge von 1 μm, ein kugelförmiges Feststofflösungspulver (Fe_0,7Mg_0,3) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 50 nm, wurden mit Aceton, Methylethylketon MEK), Glycerin, Polyvinylbutyral (PVB) und Dibutylphthalat (DBP) in einer Kugelmühle (10 Minuten, 60 Umdrehungen pro Minute) gemischt, um eine Aufschlämmung zu erhalten. Die erhaltene Aufschlämmung wurde zu einer Platte aus einem Film aus Polyethylenterephthalat (PET) mit einer Dicke von 50 μm durch eine Mikrogravurbeschichtungsvorrichtung ausgebildet, und getrocknet, mittels Durchgang durch Trocknungsbereiche, die auf 60°C und 70°C eingestellt waren, um einen zweiten Keramikplattenrohling mit einer Dicke von 1 μm zu erhalten, der 95 Gew.-5 eines Pulvers aus (Fe_0,7Mg_0,3)O enthielt.
Weiterhin wurde auf die gleiche Art und Weise Al₂O₃-Pulver zu einer Platte ausgebildet, um einen ersten Keramikplattenrohling mit einer Dicke von 1 μm zu erhalten, der 90 Gew.-% Al₂O₃-Pulver enthielt.
<Herstellung des Schichtkörpers>
Dann wurden nach Abtrennung von den PET-Filmen die ersten und zweiten Keramikplattenrohlinge gegenseitig so beschichtet, dass der erste Keramikplattenrohling (jener Keramikplattenrohling, der Al₂O₃ enthielt) in der äußersten Schicht angeordnet war, um einen Keramikplattenrohling-Schichtkörper zu erhalten, der 603 Schichten aufwies.
Der erhaltene Keramikplattenrohling-Schichtkörper wurde hydroisostatisch laminiert bei 240 kg/cm², und in vorbestimmte Abmessungen geschnitten, und dann wurde das geschnittene Teil bei 500°C über 1 Stunde in einer Ar-Atmosphäre entfettet, und bei 1300°C über 1 Stunde hart gebrannt, um eine laminierte Keramikplatte herzustellen.
Schichten wurden von der laminierten Keramikplatte abgetrennt, und mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) betrachtet, wobei sich herausstellte, dass die zweite isolierende Schicht, die ein Mischoxid des Typs Fe-Mg-O aufwies, eine Struktur aus nadelartigen Teilchen aufwies, die in einer Richtung parallel zur Längsrichtung der Schicht orientiert waren. Weiterhin stellte sich entsprechend den Ergebnissen der Strukturanalyse durch Röntgenstrahlbeugungsmessungen heraus, dass die Längsrichtung der nadelartigen Teilchen in der Richtung [001] orientiert war. Der Orientierungsgrad wurde bewertet auf der Grundlage des Intensitätsspitzenwertverhältnisses der Ebene (001) und einer anderen Ebene, wobei sich herausstellte, dass der Orientierungsgrad 90% oder mehr betrug.
Dann wurde die geschichtete Keramikplatte in einen Wasserstoffofen eingebracht, und bei 850°C 10 Minuten lang reduziert, durch Umwälzen von Wasserstoffgas mit einer Reinheit von 99,9% bei 200 cc/min, und dann in dem Ofen abgekühlt, um ein Substrat zu erhalten, bei welchem mehrere Fe-Nanoteilchen in den Grenzflächen der ersten isolierenden Schichten aus Al₂O₃ und den zweiten isolierenden Schichten aus einem Mischoxid des Typs Fe-Mg-O und in den Schichten des Mischoxids des Typs Fe-Mg-O abgelagert waren. Die Schichten des Substrats wurden abgetrennt, und dann wurden die abgelagerten Fe-Teilchen mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) betrachtet. Es stellte sich heraus, dass eine große Anzahl an Fe-Teilchen mit einer Größe von 10 bis 20 nm in der Keramikoberfläche und im Inneren abgelagert war. Die Abstände der Fe-Teilchen einschließlich der Innenseiten der Teilchen betrugen 5 bis 10 nm.
Weiterhin wurden die Orientierungseigenschaften der Fe-Teilchen in Parallelrichtung und Vertikalrichtung zur Schicht durch Röntgenstrahlbeugung unter Einsatz der abgetrennten Probe bewertet. Es stellte sich heraus, dass die Richtung [100] der Fe-Teilchen und der Mischoxide des Typs Fe-Mg-O in Richtung vertikal zur Schicht orientiert war, und die Richtung [001] der Fe-Teilchen und der Mischoxide des Typs Fe-Mg-O in Richtung parallel zur Schicht orientiert war, so dass sich herausstellte, dass die Probe eine einachsige Anisotropie aufwies. Der Orientierungsgrad der Fe-Teilchen wurde bewertet, wobei sich herausstellte, dass der Orientierungsgrad 90° oder höher war.
Dann wurde das Antennensubstrat so angeordnet, dass die Richtung [100] sich im rechten Winkel zur Magnetfeldrichtung befand, und wurde eine Antenne ausgebildet, um eine Antennenvorrichtung zu erzeugen.
(Vergleichsbeispiel 1)
Es wurde eine Antennenvorrichtung auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der Tatsache, dass ein Keramiksubstrat aus MgO anstelle des Antennensubstrats des Beispiels 1 verwendet wurde.
(Vergleichsbeispiel 2)
Es wurde eine Antennenvorrichtung auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der Tatsache, dass ein magnetisches Teil, das feine Eisenteilchen enthielt, die in einem Epoxyharz verteilt waren, anstelle des Antennensubstrats des Beispiels 1 verwendet wurde.
(Vergleichsbeispiel 3)
Es wurde eine Antennenvorrichtung auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der Tatsache, dass ein Ferritsinterkörper aus NiZn anstelle des Antennensubstrats des Beispiels 1 verwendet wurde.
Die Antennenvorrichtungen der Beispiele 1 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden in Mobiltelefonen angebracht, wie sie in den 16 bis 18 gezeigt sind, und das elektromagnetische Strahlungsfeld wurde mit dem folgenden Verfahren gemessen.
<Messung des elektromagnetischen Strahlungsfeldes>
Der Empfangspegel einer vertikal polarisierten Welle einer Empfangsantenne, die an einem Ort 3 m entfernt von jedem Mobiltelefon angeordnet war, wurde gemessen, wenn Funkwellen in einem Funkdunkelraum gesendet wurden. In diesem Fall wurde eine Ersatzantenne an der Seite angeordnet, an welcher das Mobiltelefon zum menschlichen Körper hin angeordnet werden sollte, wurden die Koordinaten so eingestellt, dass die Ersatzantennenseite 0 bis 180° betrug, und die entgegengesetzte Seite zur Ersatzantenne 180° bis 360°, und wurde die Pegelmessung (Empfangspegel) der abgestrahlten elektromagnetischen Welle bei 1,8 GHz durchgeführt. Es wurde die Verstärkungsverbesserung bei 270° relativ zum Standard des Wertes des Vergleichsbeispiels 1 berechnet.
Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
Wie aus Tabelle 1 deutlich wird, stellte sich bei den Antennenvorrichtungen der Beispiele 1 bis 10 heraus, dass sie hohe Empfangspegel an der entgegengesetzten Seite in einem Bereich von 180° bis 360° (0°) zum menschlichen Körper aufwiesen, im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 3. Der Empfangspegel (die Verbesserung der Verstärkung) bei 270° stellte sich als 5 dB oder mehr heraus, im Falle der Antennenvorrichtungen der Beispiele 1 bis 10, gegenüber dem Standard des Pegels der Antennenvorrichtung des Vergleichsbeispiels 1. Weiterhin stellte sich bei den Antennenvorrichtungen der Beispiele 1 bis 10 heraus, dass sie verbesserte Empfangspegel von 1 dB oder mehr aufwiesen, verglichen mit jenen der Antennenvorrichtungen der Vergleichsbeispiele 2 und 3.
Weitere Vorteile und Abänderungen werden Fachleuten auf diesem Gebiet leicht auffallen. Daher ist die Erfindung in ihren weiteren Aspekten nicht auf die speziellen Einzelheiten und beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, die hier dargestellt und beschrieben wurden. Daher lassen sich verschiedene Abänderungen vornehmen, ohne vom Wesen oder Umfang des allgemeinen, erfindungsgemäßen Konzepts abzuweichen.

Claims

Antennenvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: ein Antennensubstrat (10), das mehrere isolierende Schichten (11), (12) aufweist, die aufeinander geschichtet und verbunden sind, und mehrere magnetische Teilchen (13), die in verbundenen Grenzflächen der isolierenden Schichten (11), (12) angeordnet sind, und in die beiden isolierenden Schichten (11), (12) der verbundenen Grenzflächen eingebettet sind; und eine Antenne (30), die direkt an der Oberfläche des Antennensubstrats (10) oder in deren Nähe angeordnet ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren isolierenden Schichten (11), (12) Keramikschichten sind, die unterschiedliche Zusammensetzungen zwischen benachbarten Schichten aufweisen, wobei jede der Keramikschichten ein Oxid zumindest eines Metalls aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y).
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren isolierenden Schichten (11), (12) Keramikschichten sind, die unterschiedliche Zusammensetzungen zwischen benachbarten Schichten aufweisen, wobei jede der Keramikschichten ein Oxid zumindest eines Metalls aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y), sowie ein Oxid eines magnetischen Metalls.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der mehreren isolierenden Schichten (11), (12) eine Keramikschicht ist, die ein Oxid zumindest eines Metalls aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y), die übrigen Schichten Keramikschichten sind, die ein Oxid zumindest eines Metalls enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y), sowie ein Oxid eines magnetischen Metalls, und die mehreren isolierenden Schichten Keramikschichten sind, die bei benachbarten Schichten unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschichten, welche das Oxid des Metalls und das Oxid des magnetischen Metalls enthalten, in Form eines Mischoxids vorhanden sind, bei welchem das Oxid des Metalls und das Oxid des magnetischen Metalls in einer Feststofflösungsphase vorliegen.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht in der äußersten Oberfläche der mehreren isolierenden Schichten (11), (12) eine Schicht (15) aus einem organischen Harz ist, und die übrigen Schichten der mehreren isolierenden Schichten Keramikschichten sind, die zwischen benachbarten Schichten unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, wobei jede der Keramikschichten ein Oxid zumindest eines Metalls aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y).
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht in der Mitte der mehreren isolierenden Schichten (11), (12) eine Schicht (15) aus einem organischen Harz ist, und die übrigen Schichten Keramikschichten sind, die zwischen benachbarten Schichten unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, wobei jede der Keramikschichten ein Oxid zumindest eines Metalls aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y).
Antennenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schicht (15) aus organischem Harz Teilchen aus anorganischem Material oder Bläschen verteilt sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Teilchen (13), die in die Schicht aus organischem Harz eingebettet sind, mit einem Film (16) beschichtet sind, der aus zumindest einem anorganischen Material besteht, das ausgewählt ist unter Al₂O₃, AlN, SiO₂, Si₃N₄ und SiC.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung 0,5 < α1/α2 < 2 in einem Temperaturbereich von 80°C bis 150°C erfüllt ist, wobei α1 den Wärmeausdehnungskoeffizienten einer der benachbarten isolierenden Schichten der mehreren isolierenden Schichten und α2 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten der anderen isolierenden Schicht bezeichnet.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Teilchen (13) kristallin sind, und die Kristallorientierung parallel in zwei oder mehr Achsen zur Kristallorientierung von Teilchen ist, welche die zumindest eine der isolierenden Schichten bilden, in welche die magnetischen Teilchen eingebettet sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden Schichten (11), (12) durch einen orientierten polykristallinen Kristall oder einen orientierten Einkristall gebildet werden.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Grenzflächen der magnetischen Teilchen (13) und der Teilchen, welche die isolierenden Schichten (11), (12) bilden, eine Gitterübereinstimmung vorhanden ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Teilchen (13) einen Teilchendurchmesser von 1 bis 100 nm aufweisen, und in Abständen von 50 nm oder weniger voneinander in den verbundenen Grenzflächen der isolierenden Schichten angeordnet sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden Schichten (11), (12) jeweils eine erste isolierende Schicht aufweisen, die ein Oxid zumindest eines Metalls enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y), und eine zweite isolierende Schicht, die ein Oxid zumindest eines Metalls aufweist, das sich von jenem der ersten isolierenden Schicht unterscheidet, und aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y), sowie ein Oxid eines magnetischen Metalls, und die ersten und zweiten isolierenden Schichten (11), (12) gegeneinander geschichtet sind, und die mehreren magnetischen Teilchen (13), die einen Teilchendurchmesser von 1 bis 100 nm aufweisen, in den verbundenen Grenzflächen der ersten und zweiten isolierenden Schichten (11), (12) in Abständen von 50 nm oder weniger voneinander angeordnet sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antennensubstrat (10) eine Harzschicht (19) aufweist, die an der äußersten Oberfläche des Schichtkörpers vorgesehen ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Abstandsstück (20) aus einem organischen Harz zwischen dem Antennensubstrat (10) und der Antenne (30) vorgesehen ist, wobei das Abstandsstück (20) aus organischem Harz eine Öffnung zum Antennensubstrat hin aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Antennenvorrichtung, gekennzeichnet durch: Ausbildung erster und zweiter Keramikplatten, die eine voneinander verschiedene Zusammensetzung aufweisen, wobei sowohl die ersten als auch die zweiten Keramikplatten eine Zusammensetzung aus zumindest einem Metall aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf und Seltenerdmetallen (einschließlich Y), und zumindest entweder die ersten oder die zweiten Keramikplattenrohlinge eine Zusammensetzung aus einem magnetischen Metall enthalten; gegenseitiges Zusammenlaminieren mehrerer erster und zweiter Keramikplattenrohlinge; Hartbrennen der laminierten ersten und zweiten Keramikplattenrohlinge zur Erzeugung erster und zweiter Keramikschichten; und Ablagern des magnetischen Metalls in den Grenzflächen der ersten und zweiten Keramikschichten von der Keramikschicht aus, die das Oxid des magnetischen Metalls enthält, unter den ersten und den zweiten Keramikschichten, durch Einsatz einer reduzierenden Behandlung bei den ersten und zweiten Keramikschichten.
Verfahren zur Herstellung einer Antennenvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikplatte, welche die Zusammensetzung des magnetischen Metalls enthält, das Metall und das magnetische Metall in Form eines Mischoxids aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Antennenvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischoxid das Oxid des Metalls und das Oxid des magnetischen Metalls in einem Verhältnis im Bereich von 1:9 bis 9:1 bezogen auf Mol aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Antennenvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikplatte, welche die Zusammensetzung des magnetischen Metalls enthält, weiterhin 0,01 bis 0,25 Atom-% zumindest eines Metallzusatzes enthält, der unter Al, Cr, Sc, Si, Mn und B ausgewählt ist, wobei sich der Metallzusatz von dem Metall unterscheidet, das in der Platte enthalten ist.
Verfahren zur Herstellung einer Antennenvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagerung unter Bedingungen von 200 bis 1500°C in einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt wird.