JP5448663B2 - コイルアンテナおよびそれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、無線信号の送受信に使用されるコイルアンテナおよびそれを用いた電子機器に関する。

電波の波長を短縮化するために用いられる磁性体や誘電体材料は，透磁率や誘電率が高いほど効果的である。誘電体セラミック（非磁性）を用いた波長短縮は従来から試みられているが，帯域が狭くなる等の事により充分な感度を保ちつつ小型化する事が実現されていない。例えば，地上デジタル放送の様に１００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ周波数帯を使用するデ−タ通信においては外付けアンテナが必要であった。 そこで，この周波数帯の波長を短縮するために，透磁率が高い磁性材料の周りにコイルエレメントを巻回し、電波特性長の短縮効果により小型でかつ受信感度に優れたアンテナが求められていた。
また、近年、通信情報の急増に伴い電子通信機器の小型化、軽量化が図られ、これに伴ってこの機器に搭載される電子部品の小型化、軽量化が望まれている。現在の携帯通信端末で情報伝播に用いられている電波の周波数帯域は１００ＭＨｚ以上の高周波領域である。また、携帯移動体通信、衛生通信においてはＧＨｚ帯の高周波域の電波が使用されている。このため、この高周波領域において有用な電子部品が注目されている。
このような高周波域の電波に対応するためには、電子部品においてエネルギ−損失や伝送損失が小さく、有効に電気特性長の短縮が実現されることが必要である。例えば、携帯通信端末に不可欠なアンテナデバイスでは、受信過程において導体ならびに材料で損失が生じる。この損失は、受信感度を落とす原因となる。

一方、小型化、軽量化への要望の高まりに伴って各電子部品が小型になり省スペ−ス化を図っているものの、アンテナデバイスは損失を抑え、受信感度を保持したまま小型化を要求されている。このため、誘電体セラミックスや磁性体を用いたアンテナデバイスが開発され、小型化・省スペ−ス化を可能としている。
例えば、地上デジタル放送用のコイルアンテナとしては、特開２００８−２５９０３９号公報（特許文献１）には直方体からなる誘電体（または磁性体）に巻線を施したものが開示されている。また、電波時計用アンテナとしては、特開２００５−２６９２３４号公報（特許文献２）には直方体の磁性体を熱収縮チュ−ブで絶縁し、その上に巻線を施したコイルアンテナが開示されている。また、特開２００７−６０１３８号公報（特許文献３）には磁性体粉末と樹脂を固めた直方体にコイルを巻回したアンテナが開示されている。
また、アンテナ用磁性体粉末としては特開２００８−２５８６０１号公報（特許文献４）では平均粒径１μｍ以下の微細磁性粉末を使うことにより高周波での透磁率を制御している。

特開２００８−２５９０３９号公報 特開２００５−２６９２３４号公報 特開２００７−６０１３８号公報 特開２００８−２５８６０１号公報

しかしながら、誘電体セラミックスを用いたアンテナは帯域が狭くなる等の事により必要な帯域内で充分な感度を保てず、補助的なアンテナデバイスとして用いられているのが現状である。また、軟磁性粉末と有機結合材で固めた磁性体を用いたアンテナデバイスは磁性体の磁気特性から高周波帯域での損失を低減することが不十分であり、磁性体が直方体でありその上にコイルを巻回していたため、コイルの直角に曲がった箇所に不連続により高周波電流が集中し、また磁性体とコイルの距離が一定とならず、受信感度特性が十分ではなかった。
このため、広帯域での受信感度を向上させたコイルアンテナが求められていた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、広帯域での受信感度を向上させたコイルアンテナを提供することを目的とする。
本発明のコイルアンテナは、軟磁性体粉末と有機結合剤の混成物からなる円柱状磁性体を絶縁体で覆った円柱状構造体に巻線を施してなるコイルアンテナにおいて、円柱状コイル巻線構造体の少なくとも一方の端部には平面部が設けられており、平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周の３／４以下であることを特徴とするものである。
また、前記絶縁体は円柱状ボビンと平面部が一体に設けられたものであることが好ましい。また、巻線が幅広の帯状体であることが好ましい。
また、平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周の１／４以下であり、巻線ピッチをｐ、巻線幅をｗ、円柱状構造体の直径をＬとしたとき、
９Ｌ^２ｐ^２／１６ｗ^２＞（ｐ／２）^２＋Ｌ^２、
を満たすことが好ましい。
また、平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周の２／４以下であり、巻線ピッチをｐ、巻線幅をｗ、円柱状構造体の直径をＬとしたとき、
Ｌ^２ｐ^２／４ｗ^２＞（ｐ／２）^２＋Ｌ^２、
を満たすことが好ましい。
また、平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周の３／４以下であり、巻線ピッチをｐ、巻線幅をｗ、円柱状構造体の直径をＬとしたとき、
Ｌ^２ｐ^２／１６ｗ^２＞（ｐ／２）^２＋Ｌ^２、
を満たすことが好ましい。
また、 前記軟磁性体粉末は、鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パ−マロイ）、鉄コバルト合金、鉄コバルトアルミニウム合金、鉄コバルトシリコン合金、鉄シリコンバナジュ−ム合金、鉄コバルトボロン合金、コバルト系アモルフアス合金、鉄系アモルフアス合金、カ−ボニル鉄、モリブデンパ−マロイ、純鉄から選ばれる１種以上からなることが好ましい。また、前記軟磁性体粉末の表面に窒化物、炭化物、酸化物の少なくとも１種からなる被膜を設けたことが好ましい。また、 前記磁性体粉末の平均粒径が１０ｎｍ以上、１μｍ以下であることを特徴とすることが好ましい。
また、前記絶縁体の厚さが０．０５ｍｍ以上あることを特徴とすることが好ましい。また、前記絶縁体の厚さが０．８５ｍｍ以下あることが好ましい。
また、以上のようなコイルアンテナは、各種電子機器に好適である。

本発明によれば、軟磁性体粉末と有機結合剤の混成物を円柱状磁性体とし、その上に絶縁チュ−ブを施した円柱状構造体にコイルを巻回しているため、磁性体とコイルとの間に安定した距離を保ったアンテナ構造を形成出来ることから、損失の小さい高感度アンテナを提供することができる。また、円柱状構造体の端部に平面部を設けることにより、幅広の帯状体の巻線を使ったときに、巻線のを平面部で固定できるので、巻線の固定不良が起きず量産性が向上する。
そのため、本発明のアンテナを搭載した電子機器は信頼性を向上させることができる。

本発明のコイルアンテナの一例を示す図。 本発明のコイルアンテナの他の一例を示す図。 本発明のコイルアンテナの他の一例を示す図。 本発明のコイルアンテナの他の一例を示す図。 本発明の巻線構造の一例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の第一のコイルアンテナは、軟磁性体粉末と有機結合剤の混成物からなる円柱状磁性体を絶縁体で覆った円柱状構造体に巻線を施してなることを特徴とするものである。図１にコイルアンテナの一例を示した。図中、１はコイルアンテナ、２は円柱状構造体、３は巻線、４は平面部、ｐは巻線の間隔（ピッチ）、ｗは巻線の幅である。
まず、軟磁性体粉末としては、高周波における透磁率の大きな材料が好ましく、鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パ−マロイ）、鉄コバルト合金、鉄コバルトアルミニウム合金、鉄コバルトシリコン合金、鉄シリコンバナジュ−ム合金、鉄コバルトボロン合金、コバルト系アモルフアス合金、鉄系アモルフアス合金、カ−ボニル鉄、モリブデンパ−マロイ、純鉄粉などが挙げられる。

また、各軟磁性体粉末の表面を被膜で覆ったコアシェル構造を有するものであってもよい。被膜としては、窒化物、炭化物、酸化物の少なくとも１種からなる被膜が好ましい。これら被膜としては、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｍｎ，希土類元素、ＢａおよびＳｒからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含む酸化物、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ等を挙げることができる。また、窒化物膜、炭化物膜、酸化物膜としては前述の軟磁性体粉末の表面を直接、窒化処理、炭化処理、酸化処理する方法で設けた膜であってもよい。
被膜を設けることにより軟磁性体粉末が劣化するのを防ぐことができる。また、前記被膜の代わりに、樹脂被膜やＮｉメッキ等の耐食性のよい被膜を設けてもよい。樹脂被膜としてはポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルブチラ−ル樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロ−ス系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ニトリル−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、或いはそれらの共重合体が好ましい。
いずれの被膜を用いる場合であっても膜厚は１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。特に軟磁性体粉末の平均粒径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満と微粉末のときは、膜厚１ｎｍ以上７ｎｍ以下と薄い方が好ましい。また、被膜付きの軟磁性体粉末をコアシェル型軟磁性体粉末と呼ぶ。

また、各軟磁性体粉末の粒径は特に限定されるものではないが、平均粒径１０ｎｍ以上、１μｍ以下のものが好ましい。平均粒径が１０ｎｍ未満では粉末の調整が難しく、１μｍを超えるとアンテナの高周波特性が低下する。８００ＭＨｚ以下で使用する場合は１００μｍ以下、１ＧＨｚ以上で使用される場合は５０ｎｍ未満が好ましい。
微粉末状磁性体粉末は、例えば、ニッケル、コバルト又は鉄などの金属の蓚酸等の有機酸塩を熱分解して得た微細な酸化物等を水素で低温還元して得られたニッケル粉、コバルト粉又は鉄粉や、硫酸第一鉄溶液を中和酸化して得た微細な鉄粉などがある。

また、他の方法では、 ニッケル、コバルト又は鉄などの金属を減圧化で加熱蒸発させ、気相で凝固させて得られたニッケル粉、コバルト粉又は鉄粉などがある。あるいはニッケル、コバルト、鉄などの１種類あるいは数種類の合金およびさらに該合金にＡｌ、Ｓｉなどの酸化物の標準生成ギブスエネルギ−が小さい金属との合金にも適用可能である。
また、他の方法としては、溶液中で還元した粉末で、例えば、ニッケル又はコバルトのアンモニア錯イオンを含む溶液を高温、高圧で水素還元して得られたニッケル粉、コバルト粉などがある。
また、他の方法としては、カ−ボニルニッケル粉、カ−ボニル鉄粉で、ニッケルカ−ボニル（Ｎｉ(ＣＯ)_４）、鉄カ−ボニル（Ｆｅ(ＣＯ)_５）を熱分解して得られたカ−ボニルニッケル粉、カ−ボニル鉄粉などが挙げられる。
平均粒径１００ｎｍ未満の粉末は極めて微細であるため、前述の被膜を保護層として設けて酸化などの劣化を防止することが好ましい。
また、軟磁性体粉末を結合する有機結合材は、特に限定されるものではないが、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルプチラ−ル樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロ−ス系樹脂、ニトリル−プタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム等の熱可塑性樹脂、或いはそれらの共重合体、エポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは有機系難燃剤であるハロゲン化物、臭素化ポリマ−などがある。これらを１種または２種以上混合して用いてもよい。

また、磁性体を保護するための絶縁チュ−ブにはポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン樹脂、フッ素エラストマ−、ノンハロゲン樹脂、塩化ビニル、フッ素樹脂、シリコ−ンゴム、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリエチレン、ポリエステルなどがある。また、絶縁性および耐候性に優れた材料であればよい。また、絶縁チュ−ブは後述するコイル（巻線）を施す部分に用いるものとする。
本発明では、前述のような軟磁性体粉体と有機結合材との混合物を円柱状磁性体に成形する。円柱状磁性体は、硬化した状態でもよいし、柔軟性のある状態でもよい。例えば、有機結合材として熱硬化性樹脂を使った場合、円柱状に成形後熱処理を施すことにより硬化した成形体にできる。一方、ゴム系の材質を使えば、柔軟性のある円柱状磁性体を成形することができる。また、円柱状は、真円体が好ましいが、楕円体でもよい。
次に円柱状磁性体を絶縁体で覆い円柱状構造物を形成する。絶縁体は、絶縁性ボビン、絶縁性チューブ、絶縁性樹脂などが挙げられる。また、絶縁性樹脂は熱収縮チューブや熱収縮樹脂等の熱収縮性のものが好ましい。また、絶縁性樹脂で覆ったものを絶縁性ボビンに入れてもよい。
また、ボビンは液晶ポリマ−（ＬＣＰ）やＡＢＳ等の工業用プラスチックで形成されることが好ましく、その肉厚は０．０５〜０．８５ｍｍであることが好ましい。肉厚が０．０５ｍｍ未満ではボビンの強度が不十分になりやすく、０．８５ｍｍを超えると磁性体と巻線の距離が離れすぎてしまうため好ましくない。好ましくは０．１〜０．５ｍｍである。
また、絶縁チュ−ブは、少なくとも１部に熱収縮性樹脂または熱収縮チュ−ブを用いていることが好ましい。絶縁チュ−ブとしては、そのすべてが熱収縮性樹脂または熱収縮チュ−ブで形成されていることが、絶縁層を一定の厚さにできるので好ましい。
また、熱収縮チュ−ブとしては、ポリテトラフルオロエチレン、 ペルフルオロ(エチレン−プロピレン)プラスチック、ペルフルオロ(エチレン−プロピレン)プラスチック、ポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンエラストマ−、シリコ−ン系ゴムなどのいずれか又はそれらの組み合わせを挙げることができる。また、温度６０〜１８０℃熱収縮するものが好ましい。温度が６０℃未満で熱収縮してしまうと、取扱性が難しく、１８０℃を超えた温度が必要であると有機結合材や軟磁性体粉末への悪影響がある恐れがある。
また、熱収縮性樹脂を用いる場合は、円柱状磁性体の表面に塗布し、熱処理することにより熱収縮させる。また、熱収縮チュ−ブを用いる場合は、チュ−ブ（管）状の熱収縮チュ−ブに円柱状磁性体を挿入した後、熱処理することにより熱収縮させる。

また、ボビンと熱収縮チューブまたは熱収縮樹脂の組合せを使うときであっても、その合計の厚さは０．０５ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下が好ましい。
また、熱収縮チューブまたは熱収縮樹脂等の被覆したものをボビンに搭載するときは、絶縁チュ−ブの内径と円柱状磁性体の外径のサイズを合わせる必要がある。必要に応じて、隙間に樹脂を充填する方法も有効である。仮に、ボビンとの隙間に樹脂を充填するのであれば、絶縁樹脂としては熱収縮性能を持たないものでも適用可能である。

また、円柱状構造体のサイズは特に限定されるものではないが、直径１〜５ｍｍ、長さ１０〜１００ｍｍ程度が好ましい。このサイズより小さいとアンテナ特性が不十分となるおそれがあり、これより大きいとアンテナが大きすぎて小型化・薄型化に適さない。
円柱状構造体とすることにより、磁性体の巻線を施す部分が円柱状であるため磁性体と巻線の距離を略一定の距離とすることができる。従来のように磁性体が直方体であると直方体の角部と平面部で磁性体と巻線の距離に違いができ、コイル部分において電磁界集中が発生し渦電流による損失の結果、アンテナ特性を低下させていた。本発明のように円柱状磁性体および円柱状構造体を用いることにより磁性体と巻線の距離を略一定に保つことができるのでコイル部分での渦電流の発生を抑制できる。この結果、磁性体と巻線の距離を最大値−最小値を０．２５ｍｍ以下の範囲に収めることができる。

本発明では、このような円柱状構造体の少なくとも一方の端部に平面部を設けたことを特徴とするものである。図１には一方のみに平面部を設けた例を示したが、両端に設けてもよい。
平面部を設けることにより、巻線を端部で固定することができる。平面に巻線を固定するので、実装が容易となる。巻線端部の固定は接着剤、固定テープなどによって固定する。また、固定面が円形よりは平面部とすることにより巻線のスプリングバック応力を緩和し、巻線?れの起き難い構造とすることができる。
平面部は、円柱状構造体の長さの１０％以下となるように形成するものとする。

次に、このような円柱状構造体に巻線を施す。巻線は、金属線、金属箔等を用いることができ、その表面に絶縁被膜が設けられているものを用いてもよい。巻線のサイズは任意であるが、直径０．３ｍｍ以下の金属線、又は幅２ｍｍ以下かつ厚さ０．３ｍｍ以下の金属箔が好ましい。巻線がこのサイズを超えると円柱状構造体に巻回するときに巻線のスプリングバックが大きくなり円柱状磁性体と巻線の距離を一定に保ち難くなる。このようなケ−スでは巻線後にその表面に樹脂コ−ティングを施すことが有効である。
また、巻線として金属箔を用いる場合は、幅広の帯状体であることが好ましい。巻線として金属線（断面が円形）のものよりも、幅広の帯状体（幅ｗ＞厚さ）であることが好ましい。幅広の帯状体である方がアンテナ特性が向上する。これは、巻線のうち、最も電流が集中するのは、最短距離で抵抗の小さい巻線内周部分である。断面が円形の線材に比べ幅広の帯状体の線材のほうが内周部分の断面積が大きい為である。

本発明の第一のコイルアンテナでは、平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周の１／４以下であり、巻線ピッチをｐ、巻線幅をｗ、円柱状構造体の直径をＬとしたとき、
９Ｌ^２ｐ^２／１６ｗ^２＞（ｐ／２）^２＋Ｌ^２ …（式１）
を満たすことを特徴とするものである。
図２に平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周の１／４である円柱状構造体の一例を示した。図中、４は平面部、Ｍは平面部が設けられた領域を示す。平面部が設けられた領域Ｍは、円柱状構造体の円周をＮ（＝Ｌ×３．１４）としたとき、Ｎ上に設けられた平面部の領域を示し、Ｍ／Ｎ≦１／４、であることを示す。
上記（式１）を満たすことにより、巻線を巻いた時に、巻線端部がきちんと平面部に来るようになる。つまり、巻線幅ｗを所定の間隔ｐで巻いたとき、巻線端部が巻線幅ｗすべての部分が平面部に接触することになり、巻線端部を折り曲げたり、幅ｗの一部を切断加工することなく平面部に固定することができる。
言い換えれば、アンテナ形状により設けられる平面部サイズが制限されるとき、上記（式１）に基づいて巻線幅ｗ、ピッチｐを制御するものとする。

本発明の第二のコイルアンテナは、平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周の２／４以下であり、巻線ピッチをｐ、巻線幅をｗ、円柱状構造体の直径をＬとしたとき、
Ｌ^２ｐ^２／４ｗ^２＞（ｐ／２）^２＋Ｌ^２、…（式２）
を満たすことを特徴とするものである。
図３に平面部が設けられた領域は円柱状構造の円周の２／４である円柱状構造体の一例を示した。図中、４は平面部、Ｍは平面部が設けられた領域を示す。平面部が設けられた領域Ｍは、円柱状磁心の円周をＮ（＝Ｌ×３．１４）としたとき、Ｎ上に設けられた平面部の領域を示し、Ｍ／Ｎ≦２／４、であることを示す。
第二のコイルアンテナは、第一のコイルアンテナ同様に（式２）を満たすことにより、巻線幅ｗを所定の間隔ｐで巻いたとき、巻線端部が巻線幅ｗすべての部分が平面部に接触することになり、巻線端部を折り曲げたり、幅ｗの一部を切断加工することなく平面部に固定することができる。
言い換えれば、アンテナ形状により設けられる平面部サイズが制限されるとき、上記（式２）に基づいて巻線幅ｗ、ピッチｐを制御するものとする。

本発明の第三のアンテナコイルは、平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周の３／４以下であり、巻線ピッチをｐ、巻線幅をｗ、円柱状構造体の直径をＬとしたとき、
Ｌ^２ｐ^２／１６ｗ^２＞（ｐ／２）^２＋Ｌ^２…（式３）
を満たすことを特徴とするものである。
図４に平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周の３／４である円柱状構造体の一例を示した。図中、４は平面部、Ｍは平面部が設けられた領域を示す。平面部が設けられた領域Ｍは、円柱状構造体の円周をＮ（＝Ｌ×３．１４）としたとき、Ｎ上に設けられた平面部の領域を示し、Ｍ／Ｎ≦３／４、であることを示す。
第三のコイルアンテナは、第一のコイルアンテナ同様に（式２）を満たすことにより、巻線幅ｗを所定の間隔ｐで巻いたとき、巻線端部が巻線幅ｗすべての部分が平面部に接触することになり、巻線端部を折り曲げたり、幅ｗの一部を切断加工することなく平面部に固定することができる。
言い換えれば、アンテナ形状により設けられる平面部サイズが制限されるとき、上記（式３）に基づいて巻線幅ｗ、ピッチｐを制御するものとする。

また、第一のコイルアンテナはＭ／Ｎ≦１／４、第二のコイルアンテナはＭ／Ｎ≦２／４、第三のコイルアンテナはＭ／Ｎ≦３／４、とそれぞれ共通する範囲を含んでいる。例えば、Ｍ／Ｎ＝１／４のときは、（式１）、（式２）、（式３）それぞれ満足するものになる。また、Ｍ／Ｎ＝２／４であれば（式１）は満たさない場合もあるが、（式２）と（式３）は満足するものになる。
なお、平面部の円柱状構造体の長軸方向の長さの最小値は、
ｐ／４＋（ｗ／Ｌ）［（ｐ／２）^２＋Ｌ^２］^１／２以上 …（式４）
を満たすことが好ましい。
上記式（１）〜（３）を理論は次の通りである。図５に本発明の巻線構造の一例を示した。図中、２は円柱状構造体、３は巻線である。図５においては幅広の帯状体である巻線を巻いた例を示した。
△ＡＢＣと△ＤＦＥは相似なので、ＡＢ（Ｌ_３）：ＡＣ（Ｗ）＝ＤＥ：ＤＦ（Ｌ_２）となる。この結果、Ｌ_３：Ｗ＝（（ｐ／２）^２＋Ｌ_２ ^２）^１／２：Ｌ_２、となり、Ｌ_３＝Ｗ／［Ｌ_２×（（ｐ／２）^２＋Ｌ_２ ^２）^１／２）]の式が導き出される。
平坦部ＧＨＩＪの長手方向長さＬ１は最小で「Ｌ３＋ｐ／４」以上になる。この状態でＢが左に位置する（つまり、円柱状構造体に設けられた平面部に接触しない）には、ＢＫ（ｐ）＞ＪＫ（Ｌ１）であることが必要である。
このことから、
ｐ＞Ｌ_３＋ｐ／４、
ｐ＞Ｗ／［Ｌ_２×（（ｐ／２）^２＋Ｌ_２ ^２）^１／２）]＋ｐ／４、
（３／４）×（ｐ×Ｌ_２／Ｗ）＞（ｐ／２）^２＋Ｌ_２ ^２）^１／２、
ここから式（１）が導き出される。
同様に式（２）は、Ｌ_１＝Ｌ_３＋ｐ／２なので、ｐ＞Ｌ_３＋ｐ２、式（３）はＬ_１＝Ｌ_３＋３ｐ／４なので、ｐ＞Ｌ_３＋３ｐ／４となる。この結果、本発明で規定の式が導き出される。
このような形状とすることにより、円柱状磁心の磁性体と巻線の距離を一定に保ち、さらに帯状体巻線を用いたときに、巻線端部を平面部に位置合わせが可能となり、巻線の固定が強固なものとすることができる。そのため、アンテナ特性向上と、巻線?れといった不良の発生を抑制できる双方の効果を両立することができる。

以上のようなコイルアンテナであれば、アンテナ特性、特に電気特性長短縮効果が望めるため１００ＭＨｚ以上の無線信号アンテナに適用可能である。また、周波数の上限は磁性体の特性にもよるが、磁性体の透磁率が有効であれば３ＧＨｚ程度まで有効である。なお、透磁率が３ＧＨｚ程度まで有効な磁性体としては前述の鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パ−マロイ）、鉄コバルト合金、鉄コバルトアルミニウム合金、鉄コバルトシリコン合金、鉄シリコンバナジュ−ム合金、鉄コバルトボロン合金、コバルト系アモルフアス合金、鉄系アモルフアス合金、カ−ボニル鉄、モリブデンパ−マロイ、純鉄粉などが挙げられる。
このようなアンテナは、様々な通信機能を有する電子機器に適用でき、アンテナの小型化・薄型化を達成でき、さらにアンテナ特性を向上させることができる。特に１００ＭＨｚ以上の高周波領域で有効なため、無線ＬＡＮ用電子機器、地上デジタル放送用電子機器、携帯電話等の携帯通信用電子機器に用いれば受信特性を向上させることができるため電子機器の特性をも向上させることができる。

また、磁性体粉末と有機結合剤の混合物をベ−スとしているため、柔軟性のあるコイルアンテナを提供することができる。このため、各種電子機器でアンテナを折り曲げて内蔵しなければならないような場合であっても破損が少ない。また、折り曲げた場合であっても磁性体と巻線の距離が大きく変わらないのでアンテナ特性を良好に保つことができる。

次に、本発明のコイルアンテナの製造方法について説明する。本発明のコイルアンテナの製造方法は特に限定されるものではないが効率よく得るための方法として次の方法が示される。
まず、磁性体粉末を用意する。磁性体粉末の材質、粒径は求める特性に応じて適宜選択するものとする。この磁性体粉末を有機結合剤と混合する。磁性体粉末と有機結合剤の割合は体積比で［磁性体粉末／（磁性体粉末＋有機結合剤）］×１００％＝３０〜７０％であると、磁性体粉末の磁気特性を生かし、強度の強い取扱性のよい成形体を作ることができる。
次に、磁性体粉末と有機結合剤の混合物を円柱状に成形して円柱状磁性体を調製する。成形方法は金型成形または押出成形が生産性がよい。押出成形の場合は、成形体を必要なサイズに切断する。また、有機結合剤が熱硬化性樹脂であれば熱処理（キュア）して成形体を固化する。いずれの有機結合剤の場合も十分に固化させてから次の工程に移る。
また、必要に応じ、円柱状磁性体の表面を樹脂被覆を施して、円柱状磁性体の強度を向上させてもよい。
次に絶縁体により、円柱状磁性体を絶縁する。円柱状磁性体を絶縁したものが円柱状構造体となる。絶縁体として熱収縮チュ−ブを用いる場合は、予め所定の長さに切断した熱収縮チュ−ブを用意しておき、チュ−ブ中に円柱状磁性体を挿入する。その後、熱処理を施して熱収縮させ、円柱状磁心を調製する。また、熱収縮チュ−ブは熱収縮後に円柱状磁性体の先端部が剥き出しにならないよう十分な長さを確保するものとする。

また、絶縁体として熱収縮性能を持たない樹脂チュ−ブを用いる場合は、チュ−ブに円柱状磁性体を納入する。隙間が形成される場合は、別途樹脂を充填してもよい。
また、絶縁性ボビンを用いる場合は、ボビンの形状は円柱状とし、平面部と一体になったものを使うときは、端部に平面部を一体成型したボビンを用いる。また、平面部を別途設ける場合は、ボビンに平面部を接着する。
また、絶縁性ボビンは平面部以外は円柱状のものを用いる。円柱状磁性体をボビンに入れたときに隙間が生じる場合は絶縁性樹脂を充填するものとする。
用いる巻線のサイズ、種類（線状、帯状）に応じて前述の（式１〜３）に基づき、平面部サイズを決める。逆に、平面部サイズが決まっているときには、（式１〜３）に応じて巻線サイズを決める。

円柱状磁性体を絶縁体で覆い平面部を具備する円柱状構造体を作製した後、巻線を施す。巻線の処理条件は前述の（式１〜３）に基づいたピッチｐで行う。
また、巻線の先端部（端部）を止めるときは、平面部で固定する。固定方法は接着、溶接等特に限定されるものではない。
また、巻線後、コイルアンテナ全体に樹脂被覆を施して強度を向上させてもよい。

［実施例］
（実施例１〜６）
高周波誘導熱プラズマ装置のチャンバ内にプラズマ発生用ガスとしてアルゴンを４０Ｌ／分で導入し、プラズマを発生させた。このチャンバ内のプラズマに原料である平均粒径１０μｍのＦｅ粉末と平均粒径３μｍのＡｌ粉末を重量比でＦｅ：Ａｌが２０：１になるようにアルゴン（キャリアガス）と共に３Ｌ／分で噴射した。同時に、チャンバ内に炭素被覆の原料としてアセチレンガスをキャリアガスと共に導入し、ＦｅＡｌ合金粒子を炭素で被覆されたナノ粒子を得た。この炭素被覆ＦｅＡｌナノ粒子を５００ｍＬ／分の水素フロ−下、６００℃にて還元処理し、室温まで冷却した後、酸素を０．１体積％含むアルゴンの雰囲気中にて取り出して酸化することにより、コアシェル型軟磁性体粉末を製造した。
得られたコアシェル型軟磁性体粉末は、コアの軟磁性体粉末の平均粒径が３２ｎｍ、酸化物被覆層の厚さが４ｎｍの構造を有していた。
コアシェル型軟磁性体粉末とポリビニルプチラ−ル樹脂（有機結合材）を体積比６０：４０で混合し直径２ｍｍ×４０ｍｍの円柱状磁性体を、粉体プレス成形により成形後、キュア（熱処理）することで樹脂を固化した。
この円柱状磁性体にエポキシ樹脂を塗布し、熱収縮チューブ(内径２．４１ｍｍ外径３．０１ｍｍ)に挿入固定し、１２０℃で６０分熱処理し直径３．０１ｍｍ×４０ｍｍの円筒状磁心を作製した。
次に表１に示した平面部を有する絶縁性ボビン（肉厚０．２ｍｍの液晶ポリマー製）に円筒状磁心（円柱状磁性体）を入れ、巻線を施した。巻線は幅ｗ＝２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの帯状体（リン青銅製）を用いた。また、絶縁性ボビンは平面部が一体成型されたものを用いた。
（比較例１）
縦３．０１ｍｍ×横３．０１×長さ４０ｍｍの直方体形状である以外は実施例１と同一ものを用意した。
（比較例２）
平面部を設けない以外は実施例１と同様のものを比較例２とした。

各実施例および各比較例に係るコイルアンテナを用いてコイル（巻線）と円柱状磁心との距離（平均距離）、最大値と最小値の差を測定した。また、巻線の接合強度を箱型筐体内に回路基板とアンテナを配置し、回路基板に設けた突出した接続端子部に圧着した状態で、振動を加えた時の利得変化幅が1dB以下かどうかで確認した。
また、アンテナ特性として放射効率を測定した。放射効率の測定方法は、ダイポ−ルアンテナと比較した値を用い、「ｄＢ」で示す。
ダイポ−ルアンテナを測定したいアンテナ（各実施例および各比較例）に置き換えて、全方位角の受信強度を測定する。そして、提案するアンテナの放射電力と標準アンテナの放射電力の比を放射効率とする。
このような方法により、５００ＭＨｚの周波数について放射効率の測定を行った。また、各測定にあたっては、各実施例および各比較例のコイルアンテナを１０個用意し、それぞれ測定して、その最小値を用いて、５００ＭＨｚで利得が−１０ｄＢ以上のものを○（良好）、−１２ｄＢ以上−１０ｄＢ未満を△（普通）、−１２ｄＢ未満を×（不満）とした。結果を、表２に示す。

表から分かる通り、本実施例に係るコイルアンテナは優れたアンテナ特性を示すことが分かった。また、巻線の固定力が強く、信頼性試験でも優れた結果が得られた。
一方、比較例１は角柱状の磁心に直接巻回しているので磁性体近傍での電磁界集中により磁性体近傍導体内で大きな損失が生じるため特性が低下した。比較例２は、平面部がないため巻線の固定力が弱く信頼性試験により端子部接触がオープンになる確率が高かった。

１…コイルアンテナ
２…円柱状構造体
３…巻線
４…平面部

Claims (12)

1. 軟磁性体粉末と有機結合剤の混成物からなる円柱状磁性体を絶縁体で覆った円柱状構造体に巻線を施してなるコイルアンテナにおいて、円柱状構造体の円周上の少なくとも一方の端部には平面部が設けられており、平面部が設けられた領域Ｍは円柱状構造体の直径Ｌ×３．１４で求められる円周Ｎに対しＭ／Ｎが３／４以下であることを特徴とするコイルアンテナ。
2. 前記絶縁体は円柱状ボビンと平面部が一体に設けられたものであることを特徴とする請求項１記載のコイルアンテナ。
3. 巻線が幅広の帯状体であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載のコイルアンテナ。
4. 平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周との比Ｍ／Ｎが１／４以下であり
   巻線ピッチをｐ、巻線幅をｗ、円柱状構造体の直径をＬとしたとき、
   ９Ｌ^２ｐ^２／１６ｗ^２＞（ｐ／２）^２＋Ｌ^２、
   を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコイルアンテナ。
5. 平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周との比Ｍ／Ｎが２／４以下であり
   巻線ピッチをｐ、巻線幅をｗ、円柱状構造体の直径をＬとしたとき、
   Ｌ^２ｐ^２／４ｗ^２＞（ｐ／２）^２＋Ｌ^２、
   を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコイルアンテナ。
6. 平面部が設けられた領域は円柱状構造体の円周との比Ｍ／Ｎが３／４以下であり
   巻線ピッチをｐ、巻線幅をｗ、円柱状構造体の直径をＬとしたとき、
   Ｌ^２ｐ^２／１６ｗ^２＞（ｐ／２）^２＋Ｌ^２、
   を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコイルアンテナ。
7. 前記軟磁性体粉末は、鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パ−マロイ）、鉄コバルト合金、鉄コバルトアルミニウム合金、鉄コバルトシリコン合金、鉄シリコンバナジュ−ム合金、鉄コバルトボロン合金、コバルト系アモルフアス合金、鉄系アモルフアス合金、カ−ボニル鉄、モリブデンパ−マロイ、純鉄から選ばれる１種以上からなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のコイルアンテナ。
8. 前記軟磁性体粉末の表面に窒化物、炭化物、酸化物の少なくとも１種からなる被膜を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のコイルアンテナ。
9. 前記磁性体粉末の平均粒径が１０ｎｍ以上、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のコイルアンテナ。
10. 前記絶縁体の厚さが０．０５ｍｍ以上あることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のコイルアンテナ。
11. 前記絶縁体の厚さが０．８５ｍｍ以下あることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のコイルアンテナ。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のコイルアンテナを搭載したことを特徴とする電子機器。

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