JP2000239515A - アンテナ用樹脂組成物 - Google Patents

アンテナ用樹脂組成物

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JP2000239515A
JP2000239515A JP3840599A JP3840599A JP2000239515A JP 2000239515 A JP2000239515 A JP 2000239515A JP 3840599 A JP3840599 A JP 3840599A JP 3840599 A JP3840599 A JP 3840599A JP 2000239515 A JP2000239515 A JP 2000239515A
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JP
Japan
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antenna
resin
dielectric loss
resin composition
based resin
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English (en)
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Kaoru Toyouchi
薫 豊内
Shigeki Katayama
茂樹 片山
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 誘電特性に優れたアンテナ用樹脂組成
物。 【効果】 比誘電率が高く、誘電正接が小さい金属酸化
物を添加したポリフェニレンエーテル樹脂組成物はアン
テナサイズを小さくでき、且つ誘電特性に優れ、耐熱
性、機械特性、加工性(デザインの自由性)に優れるの
で高周波用のアンテナ用材料として非常に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電損失特性が要
求される、アンテナ用の樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】情報通信網の発達に伴い、アンテナの需
要が急増している。特に、情報の高密度化に伴い、GH
zレベルの高周波を用いた情報通信分野の伸びが著し
い。衛星テレビ放送、携帯電話通信等の衛星通信市場の
急成長には目を見張るものがある。 これに伴い、面状
アンテナ(平面、曲面、筒等の形状をしたアンテナ)の
需要も拡大している。
【0003】アンテナに要求される重要な材料特性は誘
電損失特性である。低誘電損失が小さい材料が受信性能
に優れる。誘電損失の値は周波数と比誘電率の平方根と
誘電正接の積に比例するので、周波数が高くなるほど誘
電損失が大きくなる。そのため、周波数が高くなれば高
くなるほど、誘電損失の低減の観点から、アンテナに使
用する材料の比誘電率と誘電正接の値が重要となる。一
方、アンテナのサイズの観点からは、アンテナサイズは
比誘電率の平方根に反比例するため、比誘電率の値が高
いほどアンテナサイズを小さくできる。従って、小型化
して、且つ性能のよいアンテナを得るには、比誘電率が
高くて誘電正接が非常に低い材料がよい。
【0004】現在、面状アンテナとして最も性能が良く
て工業的に使用されている材料はセラミックス(酸化ア
ルミニウム)である。酸化アルミニウムは比誘電率は高
いが、誘電正接が非常に低いため、アンテナを小型化、
低誘電損失化できる優れた材料である。樹脂材料として
は、ガラス繊維入りPTFE(テトラフルオロエチレ
ン)シートが最も性能が良く、一部工業的に使用されて
いる。ガラス繊維入りPTFEシートは、難加工性材料
のため、ガラスクロス(ガラス繊維織物)等にPTFE
ディスパージョンを含浸させ、乾燥してシート状に焼結
加工して製造されている。更にシートの表面に銅箔を貼
り合わせ、片面、もしくは両面をパッチパターニングを
した後、所望のサイズに切断、切削等機械加工して、面
状アンテナとして使用されている。
【0005】現在、面状アンテナ用材料として最も性能
の良い材料は、セラミックスであるが、セラミックスは
焼結加工して使用されるため、大きい形状の製品が得ら
れない、製品形状が限定される等の形状上の課題、製造
コストが高い等の製造上の課題、固いが脆い等の物性上
の課題を抱えている。一方、ガラス繊維入りPTFEに
於いては、PTFEのガラス転移点が25℃近傍にあ
り、その温度を境に比誘電率が変化するため、周波数シ
フト(設計周波数からピークが外れる)発生する性能上
の問題や焼結加工して使用されるため、製品形状が限定
される、製造コストが高い等加工性についてセラミック
スと同様の問題を抱えている。
【0006】上述したように、未だ、加工性(形状の自
由性)に優れ、且つアンテナに要求される特性に優れた
面状アンテナ用樹脂材料は未だ提供されていないのが現
状である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アンテナ材
料に適した比誘電率と低誘電特性特性を有し、且つ加工
性に優れる樹脂組成物を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、アンテナ
材料に適した樹脂組成物を鋭意検討した結果、ポリフェ
ニレンエーテル系樹脂、及び/またはポリフェニレンエ
ーエル系樹脂とポリスチレンを主成分とする樹脂組成物
に特定の金属酸化物を添加した樹脂組成物は比誘電率が
高く、誘電損失が小さく、且つ加工性(形状の自由性)
に優れることを見出し本発明に至った。
【0009】即ち、本発明は、ポリフェニレンエーテル
系樹脂、及び/またはポリフェニレンエーテル系樹脂と
スチレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物(以下、総称
して変性PPEと略す。)に、周波数1GHz、常温に
於ける比誘電率が4以上、誘電正接が0.001以下の
金属酸化物の粉体、粒子を50重量%以下添加した樹脂
組成物であり、面状アンテナ、アンテナ基板としての特
性に優れる。
【0010】本発明に用いる樹脂を変性PPEと限定し
たのは、変性PPEは誘電損失(比誘電率εの平方根と
誘電正接tanδの積が小さい。)が小さく、且つ加工
性、機械的特性、耐熱性に優れており、アンテナ用材料
として最適であるからである。特定の金属酸化物を添加
するのは、比誘電率が大きく、誘電損失が小さい樹脂組
成物を得るためで、周波数1GHz、常温に於ける比誘
電率(以下、εと略す。)が4以上、且つ誘電損失(以
下、tanδと略す。)が0.001以下の金属酸化物
が好ましい。εが大きく、誘電損失が小さい樹脂組成物
が好ましい理由は、εが大きければ、アンテナサイズを
小さくする効果があり、誘電損失が小さければ、高周波
に対しノイズの小さいアンテナを得ることができるから
である。アンテナのサイズは使用する材料のεの平方根
に反比例し、εの大きい材料はアンテナサイズを小さく
できる。
【0011】特定の金属酸化物を添加することにより、
誘電特性を損なうことなく、εの大きい樹脂組成物を得
ることができることは特に注目されるべきことである。
本発明の樹脂組成物を構成する金属酸化物の添加量は5
0重量%以下である。好ましくは10〜40重量%、更
に好ましくは15〜35重量%の範囲である。50重量
%を越える添加量では、機械的特性の低下、加工性の低
下が大きく、成形材料として実用的でない。金属酸化物
は均一な粒子のものがよく、好ましくは中心粒径が10
μ以下、更に好ましくは5μ以下がよい。金属酸化物の
具体例としてはアルミナ(Al23)、マグネシア(B
eO)、マグネシア(MgO)、ステアタイト(MgO
・SiO2)ジルコン(ZrO2・SiO2)等が挙げら
れる。この内、最も好ましいのは、アルミナで、純度の
高いアルミナは特に好ましい。
【0012】本発明で用いる変性PPEに含まれるポリ
フェニレンエーテル系樹脂は一般式(1)及び/または
一般式(2)で表される繰り返し単位を有する単独重合
体、或いは共重合体をいう。
【0013】
【化1】
【0014】
【化2】
【0015】(ここで、R1、R2、R3、R4、R
5、R6は独立に炭素1〜4のアルキル基、アリール
基、ハロゲン、水素を表す。但し、R5、R6は同時に
水素ではない。) その具体例としては、ポリ(2,6−ジメチル−1,4
−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−エチ
ル−フェニレン)エーテル、ポリ(2,6−ジエチル−
1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−エチル−6
−nプロピル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ
(2−メチル−6−nブチル−1,4−フェニレン)エ
ーテル、ポリ(2−エチル−6−イソプロピル−1、4
−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチルー6ークロ
ル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル
−6−ヒドロキシエチル−1,4−フェニレン)エーテ
ル、ポリ(2−メチル−6−クロロエチル−1,4−フ
ェニレン)エーテルなどの単独重合体、及びそれらの繰
り返し単位からなる共重合体などが挙げられ、特開昭6
3−301222号公報等に記載されている,2−(ジ
アルキルアミノメチル)−6−メチルフェニレンエーテ
ルユニットや2−(N−アルキル−N−フェニルアミノ
メチル)−6−メチルフェニレンエーテルユニット等を
部分構造として含んでいるポリフェニレンエーテルは特
に好ましい。
【0016】本発明で用いる変性PPEに含まれるスチ
レン系樹脂は、スチレン系樹脂、及び/またはスチレン
系樹脂と共重合可能な化合物をゴム質重合体存在または
非存在下に重合して得られる重合体である。スチレン系
樹脂の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレ
ン、2,4−ジメチルスチレン、モノクロロスチレン、
p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、
エチルスチレン等が挙げられる。また、スチレン系樹脂
と共重合可能な化合物としては、メチルメタクリレー
ト、エチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル;
アクリロニトリル、メタクロニトリル等の不飽和ニトリ
ル化合物類;無水マレイン酸等の酸無水物等が挙げら
れ、スチレン系樹脂とともに使用される。
【0017】ゴム質重合体としては共役ジエン系ゴム、
或いは共役ジエンと芳香族ビニル化合物との共重合体系
ゴム、或いはエチレン−プロピレン共重合体系ゴム等が
挙げられ、通常はスチレン系樹脂中に5〜15重量%使
用される。本発明で用いる変性PPEは上述のポリフェ
ニレンエーテル系樹脂、及び/または上述のポリフェニ
レンエーテル系樹脂とスチレン系樹脂を主成分とする樹
脂組成物からなり、ポリフェニレンエーテル系樹脂とス
チレン系樹脂の重量比率は10対0〜1対9で構成して
なる。
【0018】本発明に用いる酸化アルミニウムは粒子状
が好ましく、1μm以下が好ましい。本発明を構成する
樹脂組成物を混合する方法はいかなる方法でもよいが、
例えば、押出機、加熱ロール、バンバリーミキサー、ニ
ーダー等を使用することができ、これらを組み合わせて
用いることもできる。また、本発明を構成する樹脂組成
物には他の添加剤、例えば、可塑剤、安定剤、帯電防止
剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、離型剤及びガラス
繊維・チタン酸カリウィスカー・酸化亜鉛ウィスカー等
の繊維状補強剤、更にはガラスビーズ、ガラスフレー
ク、マイカ、炭酸カルシュウム、タルク等の充填剤を添
加することができる。安定剤としては、亜リン酸エステ
ル類、ヒンダードフェノール類、アルカノールアミン
類、酸アミド類、ジチオカルバミン酸金属類、無機硫化
物、金属酸化物類の中から単独または組み合わせて使用
することができる。アンテナに要求される特性により、
ポリフェニレンエーテル系樹脂とスチレン系樹脂の重量
比率、各種添加剤の添加率が決定される。
【0019】面状アンテナの賦形方法は特に限定され
ず、射出成形、シート熱成形等、通常の熱可塑性樹脂の
加工法が良好に用いられる。本発明のアンテナ用樹脂材
料の変性PPEは熱可塑性樹脂で、加工性(形状の自由
性)に優れ、且つアンテナ用樹脂材料に要求される最も
重要な特性である誘電特性に優れる。また、面状アンテ
ナにCu鍍金によるパッチパターニングもでき、耐熱性
もあるのでハンダ付けにも耐えうる。加工した際の寸法
精度の良く、面状アンテナ、アンテナ基板に要求される
特性を十分に満足するものである。変性PPEに特定の
金属酸化物を添加することにより、誘電損失、線膨張係
数を更に小さくでき、基板サイズを小さく設計可能であ
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、実施例によって本発明を具
体的に説明するが、本発明は以下に限定されるものでは
ない。 (a)機械特性の測定 曲げ強度はASTM−D790に準じて測定した。IZ
OD衝撃強度はASTM−D256に準じて6.4mm
厚さの試験片のノッチ有りで測定した。 (b)比誘電率、誘電正接の測定 両端トリプレートストリップライン共振器を構成し、ネ
ットワークアナライザーにより共振周波数、Q値を求
め、その値から比誘電率、誘電正接を求めた。
【0021】
【実施例1〜2】
【比較例1】ポリフェニレンエーテル系樹脂商標ザイロ
ンX9108(熱変形温度150℃、旭化成工業(株)
製)に純度96%のアルミナ(Al23、周波数1GH
z、常温に於ける比誘電率9.4、誘電正接0.000
4)を添加し押出機にて表1に示す樹脂組成物を作り、
射出成形にて試験片、及び厚さ2mmの150mm角の
平板を成形した。次いで試験片から各樹脂組成物の機械
特性を、平板で比誘電率、誘電正接を測定した。表1に
結果を示す。アルミナを20重量%、40重量%添加し
た実施例1、2は比較例1の中興化成製ガラスクロス入
り1.6mm厚PTFE銅箔貼り積層板(商標チューコ
ーフロー)に比べ、比誘電率が高く、誘電正接が低く、
誘電損失特性(比誘電率の平方根と誘電正接の積)も小
さくアンテナ材料として優れた電気特性を示した。アル
ミナを55重量%添加した比較例1は比誘電率、誘電損
失ともに実施例1、2に比べ優れるが、アイゾット衝撃
強度が1/3以下で、脆く実用的でなかった。
【0022】
【比較例2】中興化成製ガラスマット入り1.6mm厚
PTFE銅箔貼り積層板(商標チューコーフロー)を用
い、銅箔をはがたして比誘電率、誘電正接を評価をし
た。実施例1〜2に比べ、性能が劣った。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明の周波数1GHz、常温に於ける
比誘電率が4以上、誘電正接が0.001以下の金属酸
化物を添加した変性PPEは特に高周波用の面状アンテ
ナに有用で、誘電損失が小さく、比誘電率が比較的大き
いのでアンテナサイズが小さく設計できる。また、耐熱
性、機械的特性、加工性に優れるので、種々の形状の製
品設計が可能で、実用強度も十分である。価格的にも、
性能的にもアンテナの樹脂化ニーズに十分応えるもので
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数1GHz、常温に於ける比誘電率
    が4以上、誘電正接が0.001以下の金属酸化物を5
    0重量%以下添加したポリフェニレンエーテル系樹脂で
    構成してなるアンテナ用樹脂組成物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006082902A1 (ja) 2005-02-03 2006-08-10 Asahi Kasei Chemicals Corporation 高周波用途電子電気部品用樹脂組成物、およびその成形体
JP2008187741A (ja) * 2005-01-31 2008-08-14 Fujitsu Component Ltd アンテナ装置

Cited By (2)

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