JP6812886B2 - High frequency electronic components - Google Patents

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本発明は、複合磁性体を含む高周波電子部品に関する。 The present invention relates to high frequency electronic components including composite magnetic materials.

無線通信機器の小型化、薄型化あるいは低コスト化の要求が高まる中で、これらに搭載される高周波電子部品に対しても、小型化、薄型化あるいは低コスト化の要求が高まっている。 As the demand for miniaturization, thinning, or cost reduction of wireless communication equipment increases, the demand for miniaturization, thinning, or cost reduction of high-frequency electronic components mounted on these equipment is also increasing.

近年では、たとえば携帯電話機で700MHz帯のメガヘルツ帯あるいは2.4GHz帯のギガヘルツ帯が使用されるなど、携帯電話機あるいは無線LAN通信機器等の無線通信機器に搭載される高周波電子部品の使用周波数帯は、メガヘルツ帯からギガヘルツ帯にまで及んでいる。このようなメガヘルツ帯で用いられる高周波電子部品としては、たとえばコイルを含むインダクタ、インダクタを含む無線通信機器用アンテナ、あるいはインダクタとキャパシタを含む高周波ノイズ対策用フィルタなどが挙げられ、これらの高周波電子部品に対しても、小型化、薄型化あるいは低コスト化の要求が高まっている。 In recent years, for example, the 700 MHz band megahertz band or the 2.4 GHz band gigahertz band is used in mobile phones, and the frequency band used by high-frequency electronic components mounted on wireless communication devices such as mobile phones or wireless LAN communication devices has changed. , From the megahertz band to the gigahertz band. Examples of high-frequency electronic components used in such a megahertz band include inductors including coils, antennas for wireless communication devices including inductors, and filters for high-frequency noise countermeasures including inductors and capacitors, and these high-frequency electronic components However, there is an increasing demand for miniaturization, thinning, or cost reduction.

特に、これらの高周波電子部品は、無線通信機器の内部の狭い空間内に複数収容されることもあり、高インダクタンス、低挿入損失、高キャパシタンスあるいは高電磁シールド性能などの性能を具備した高性能な高周波電子部品が必要とされている。 In particular, a plurality of these high-frequency electronic components may be housed in a narrow space inside a wireless communication device, and have high performance such as high inductance, low insertion loss, high capacitance, or high electromagnetic shielding performance. High frequency electronic components are needed.

しかしながら、たとえばインダクタを含む高周波電子部品を小型低背化する場合、コイルの径が小さくならざるを得ず、Q値やインダクタンス値が低下して、高周波電子部品の高性能化が難しくなる。そのため、これらの高周波電子部品には、コイルの磁心材料として、高透磁率かつ低磁気損失な磁性材料を用いる必要がある。 However, for example, when a high-frequency electronic component including an inductor is made smaller and shorter, the diameter of the coil must be reduced, and the Q value and the inductance value are lowered, which makes it difficult to improve the performance of the high-frequency electronic component. Therefore, for these high-frequency electronic components, it is necessary to use a magnetic material having high magnetic permeability and low magnetic loss as the magnetic core material of the coil.

特許文献1には、メガヘルツ帯からギガヘルツ帯の高周波領域において、高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性材料として、六方晶フェライトを主相とする磁性酸化物を樹脂中に分散して複合化した複合磁性材料が記載されている。特許文献1の複合磁性材料は、電気抵抗の高い磁性酸化物を含んでいるため、渦電流損失を低減できる。そのため、2GHzにおける磁気損失係数tanδμが0.01と小さく、ギガヘルツ帯における磁気損失係数tanδμを小さくすることができる。しかしながら、2GHzにおける複素透磁率の実部μ’は1.4と小さく、ギガヘルツ帯における複素透磁率の実部μ’を大きくすることができない。すなわち、特許文献1に記載の複合磁性材料では、高透磁率と低磁気損失を両立させることができない。 In Patent Document 1, a magnetic oxide having hexagonal ferrite as a main phase is dispersed and composited in a resin as a composite magnetic material having high magnetic permeability and low magnetic loss in a high frequency region from the megahertz band to the gigahertz band. Composite magnetic materials are described. Since the composite magnetic material of Patent Document 1 contains a magnetic oxide having high electrical resistance, eddy current loss can be reduced. Therefore, the magnetic loss coefficient tan δμ at 2 GHz is as small as 0.01, and the magnetic loss coefficient tan δμ in the gigahertz band can be reduced. However, the real part μ'of the complex magnetic permeability at 2 GHz is as small as 1.4, and the real part μ'of the complex magnetic permeability in the gigahertz band cannot be increased. That is, the composite magnetic material described in Patent Document 1 cannot achieve both high magnetic permeability and low magnetic loss.

また、特許文献2では、アスペクト比(長軸長/短軸長)が1.5〜20の針状である磁性金属粒子を誘電体材料中に分散された磁性体複合材料が記載されている。特許文献2の磁性体複合材料では、3GHzにおける損失正接tanδが0.014と小さいサンプルでは、透磁率μ’が1.37と小さく、ギガヘルツ帯における透磁率μ’を大きくすることができない。その一方で、透磁率μ’が1.98と大きいサンプルでは、損失正接tanδが0.096と大きく、ギガヘルツ帯における損失正接tanδを小さくすることができない。すなわち、特許文献2に記載の磁性体複合材料では、高透磁率と低磁気損失を両立させることができない。これは、特許文献2では、磁性金属粒子をポリエチレンなどの誘電体材料に分散させてプレス成型していることから、磁性粒子比率が30%と低く、しかも磁性金属粒子間を十分に絶縁することができないためであると考えられる。 Further, Patent Document 2 describes a magnetic composite material in which needle-shaped magnetic metal particles having an aspect ratio (major axis length / minor axis length) of 1.5 to 20 are dispersed in a dielectric material. .. In the magnetic composite material of Patent Document 2, the magnetic permeability μ'is as small as 1.37 in the sample having a loss tangent tan δ as small as 0.014 at 3 GHz, and the magnetic permeability μ'in the gigahertz band cannot be increased. On the other hand, in the sample having a large magnetic permeability μ'of 1.98, the loss tangent tan δ is as large as 0.096, and the loss tangent tan δ in the gigahertz band cannot be reduced. That is, the magnetic composite material described in Patent Document 2 cannot achieve both high magnetic permeability and low magnetic loss. This is because, in Patent Document 2, since the magnetic metal particles are dispersed in a dielectric material such as polyethylene and press-molded, the ratio of the magnetic particles is as low as 30%, and the magnetic metal particles are sufficiently insulated. It is thought that this is because it cannot be done.

特開2010−238748号公報JP-A-2010-238748 特開2014−116332号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-116332

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的はメガヘルツ帯からギガヘルツ帯、特にメガヘルツ帯の高周波領域において高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体、およびそれを用いた小型で低挿入損失な高周波電子部品を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a composite magnetic material having high magnetic permeability and low magnetic loss in the high frequency region from the megahertz band to the gigahertz band, particularly in the megahertz band, and a small size using the same. It is to provide high frequency electronic components with low insertion loss.

本発明者らは、メガヘルツ帯の高周波領域において高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体について鋭意検討した結果、互いに交わらないように整列した複数の磁性ナノワイヤを複合磁性体に含めることにより、従来よりも、高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。また、本発明者らは、複合磁性体あるいは複合磁性体を含む磁性基板を高周波電子部品に含めることにより、従来よりも、小型で低挿入損失な高周波電子部品が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies on a composite magnetic material having high magnetic permeability and low magnetic loss in the high frequency region of the megahertz band, the present inventors have conventionally included a plurality of magnetic nanowires aligned so as not to intersect with each other in the composite magnetic material. Therefore, they have found that a composite magnetic material having a high magnetic permeability and a low magnetic loss can be obtained, and have completed the present invention. Further, the present inventors have found that by including a composite magnetic material or a magnetic substrate containing the composite magnetic material in the high-frequency electronic component, a high-frequency electronic component that is smaller and has a lower insertion loss than the conventional one can be obtained. Has been completed.

すなわち、本発明の高周波電子部品は、
コイルと、互いに交わらないように整列した複数の磁性ナノワイヤと、前記複数の磁性ナノワイヤ間を電気的に絶縁する絶縁体とを備える複合磁性体を含み、前記コイルの内部を挿通する磁心中足部とを有し、前記磁心中足部に含まれる前記磁性ナノワイヤが、コイルの巻回軸方向に略平行に整列している。
That is, the high frequency electronic component of the present invention is
A magnetic core midfoot portion that includes a coil, a plurality of magnetic nanowires aligned so as not to intersect each other, and a composite magnetic material including an insulator that electrically insulates the plurality of magnetic nanowires, and inserts the inside of the coil. The magnetic nanowires contained in the magnetic core midfoot portion are aligned substantially parallel to the winding axis direction of the coil.

本発明にかかる複合磁性体によれば、メガヘルツ帯およびギガヘルツ帯の高周波領域のうち、特にメガヘルツ帯の高周波領域において、高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体を提供することができる。このような効果が奏される作用機構について未だ明らかにはなっていないが、下記のような作用機構が考えられる。 According to the composite magnetic material according to the present invention, it is possible to provide a composite magnetic material having high magnetic permeability and low magnetic loss in the high frequency region of the megahertz band and the gigahertz band, particularly in the high frequency region of the megahertz band. Although the mechanism of action in which such an effect is produced has not yet been clarified, the following mechanism of action can be considered.

すなわち、本発明にかかる複合磁性体では、複数の磁性ナノワイヤが互いに交わらないように整列しているため、複合磁性体における磁性ナノワイヤの体積比率を容易に高めることが可能となり、メガヘルツ帯における複合磁性体の透磁率を高めることができる。また、複数の磁性ナノワイヤ間は、絶縁体によって電気的に絶縁されているため、渦電流損失が低減することが可能となり、メガヘルツ帯における磁気損失を小さくすることができる。 That is, in the composite magnetic material according to the present invention, since a plurality of magnetic nanowires are aligned so as not to intersect each other, it is possible to easily increase the volume ratio of the magnetic nanowires in the composite magnetic material, and the composite magnetism in the megahertz band. The magnetic permeability of the body can be increased. Further, since the plurality of magnetic nanowires are electrically insulated by an insulator, the eddy current loss can be reduced, and the magnetic loss in the megahertz band can be reduced.

特に、本発明にかかる複合磁性体では、磁心中足部に含まれる磁性ナノワイヤが、コイルの巻回軸方向に略平行に整列しているため、磁芯中足部を通過する磁束の方向と、磁性ナノワイヤの磁化容易方向(磁性ナノワイヤの長手方向)とが一致する。そのため、特にメガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品の挿入損失を低減することができる。また、高周波電子部品に含まれるコイルのサイズを小さくすることができる。 In particular, in the composite magnetic material according to the present invention, since the magnetic nanowires contained in the magnetic core midfoot are aligned substantially parallel to the coil winding axis direction, the direction of the magnetic flux passing through the magnetic core midfoot , The direction in which the magnetic nanowire is easily magnetized (the longitudinal direction of the magnetic nanowire) coincides with that. Therefore, the eddy current loss is reduced especially in the megahertz band, the magnetic loss is reduced, and the insertion loss of high-frequency electronic components can be reduced. In addition, the size of the coil included in the high-frequency electronic component can be reduced.

好ましくは、前記磁性ナノワイヤは、Fe、Co、Niの少なくとも1つの金属を含む。 Preferably, the magnetic nanowires contain at least one metal, Fe, Co, Ni.

好ましくは、前記コイルの上方に配置される磁心上部基板および前記コイルの下方に配置される磁心下部基板の少なくとも一方を含み、前記磁心上部基板および前記磁心下部基板の少なくとも一方に含まれる前記磁性ナノワイヤは、コイルの巻回軸方向に略垂直に整列している。このような構成とすることにより、インダクタ損失による特性の劣化が小さく、特にメガヘルツ帯において、挿入損失を小さくすることができる。したがって、メガヘルツ帯およびギガヘルツ帯の高周波領域のうち、特にメガヘルツ帯の高周波領域において、小型かつ薄型で、低挿入損失な高周波電子部品を提供することができる。 Preferably, the magnetic nanowires include at least one of a magnetic core upper substrate arranged above the coil and a magnetic core lower substrate arranged below the coil, and are included in at least one of the magnetic core upper substrate and the magnetic core lower substrate. Are aligned substantially perpendicular to the coil winding axis direction. With such a configuration, deterioration of characteristics due to inductor loss is small, and insertion loss can be reduced particularly in the megahertz band. Therefore, among the high frequency regions of the megahertz band and the gigahertz band, particularly in the high frequency region of the megahertz band, it is possible to provide a high frequency electronic component which is small and thin and has low insertion loss.

また、このような構成とすることにより、磁心上部基板および磁心下部基板の少なくとも一方を通過する磁束の方向と、磁性ナノワイヤの磁化容易方向(磁性ナノワイヤの長手方向)とが一致する。そのため、特にメガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品の挿入損失を低減することができる。また、高周波電子部品に含まれるコイルのサイズを小さくすることができる。 Further, with such a configuration, the direction of the magnetic flux passing through at least one of the magnetic core upper substrate and the magnetic core lower substrate coincides with the direction in which the magnetic nanowire is easily magnetized (the longitudinal direction of the magnetic nanowire). Therefore, the eddy current loss is reduced especially in the megahertz band, the magnetic loss is reduced, and the insertion loss of high-frequency electronic components can be reduced. In addition, the size of the coil included in the high-frequency electronic component can be reduced.

好ましくは、前記コイルの周縁に配置される磁心外足部を含み、前記磁心外足部に含まれる前記磁性ナノワイヤは、コイルの巻回軸方向に略平行に整列している。このような構成とすることにより、磁心外足部を通過する磁束の方向と、磁性ナノワイヤの磁化容易方向(磁性ナノワイヤの長手方向)とが一致する。そのため、特にメガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品の挿入損失をさらに低減することができる。また、高周波電子部品に含まれるコイルのサイズを小さくすることができる。 Preferably, the magnetic nanowires including the magnetic core outer foot portion arranged on the peripheral edge of the coil and included in the magnetic core outer foot portion are aligned substantially parallel to the winding axis direction of the coil. With such a configuration, the direction of the magnetic flux passing through the outer foot of the magnetic core coincides with the direction in which the magnetic nanowire is easily magnetized (the longitudinal direction of the magnetic nanowire). Therefore, the eddy current loss is reduced especially in the megahertz band, the magnetic loss is reduced, and the insertion loss of the high-frequency electronic component can be further reduced. In addition, the size of the coil included in the high-frequency electronic component can be reduced.

図1は本発明の一実施形態に係る複合磁性体を有する高周波電子部品の構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a high-frequency electronic component having a composite magnetic material according to an embodiment of the present invention. 図2は図1に示す高周波電子部品のII−II線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the high-frequency electronic component shown in FIG. 図3は図1に示す高周波電子部品の回路構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the high-frequency electronic component shown in FIG. 図4は図2に示す断面図の一部拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of the cross-sectional view shown in FIG. 図5は本発明の他の実施形態に係る複合磁性体を有する高周波電子部品の構成を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of a high-frequency electronic component having a composite magnetic material according to another embodiment of the present invention.

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.

第1実施形態
図1に示す高周波電子部品1は、たとえば携帯電話機や無線LAN通信機器等の無線通信機器に用いられる。高周波電子部品1は、インダクタ11,12,17と、キャパシタ13〜16と、磁心中足部23,24と、磁心上部基板21および磁心下部基板22とを備える。高周波電子部品1は、図3に示すようなローパスフィルタとしての機能を有する。図1に示すように、高周波電子部品1の各部は、キャパシタ16の長手方向(Y軸方向)に平行な軸を対称軸として、線対称となるように形成されている。
The high-frequency electronic component 1 shown in the first embodiment is used for a wireless communication device such as a mobile phone or a wireless LAN communication device. The high-frequency electronic component 1 includes inductors 11, 12, and 17, capacitors 13 to 16, magnetic core midfoot portions 23, 24, a magnetic core upper substrate 21, and a magnetic core lower substrate 22. The high-frequency electronic component 1 has a function as a low-pass filter as shown in FIG. As shown in FIG. 1, each part of the high-frequency electronic component 1 is formed so as to be axisymmetric with an axis parallel to the longitudinal direction (Y-axis direction) of the capacitor 16 as an axis of symmetry.

インダクタ11,12,17およびキャパシタ13〜16は、グランド層、絶縁層および導体層からなる多層基板を図1に示すような形状に形成することにより構成される。より詳細には、図1および図2に示すように、インダクタ11は、絶縁層341を含み、反時計回りに巻回してある四角リング状の導体層311を複数積層して各々をコイル状に接続したコイル部110からなる。インダクタ12は、絶縁層342を含み、時計回りに巻回してある四角リング状の導体層312を複数積層して各々をコイル状に接続したコイル部120からなる。 The inductors 11, 12, 17 and the capacitors 13 to 16 are formed by forming a multilayer substrate composed of a ground layer, an insulating layer and a conductor layer into a shape as shown in FIG. More specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the inductor 11 includes an insulating layer 341, and a plurality of square ring-shaped conductor layers 311 wound counterclockwise are laminated to form a coil. It is composed of a connected coil portion 110. The inductor 12 includes an insulating layer 342, and is composed of a coil portion 120 in which a plurality of square ring-shaped conductor layers 312 wound clockwise are laminated and each is connected in a coil shape.

図1に示すように、インダクタ11を構成する四角リング状の導体層の一端は、キャパシタ13を構成する四角形の導体層の一端に接続されている。インダクタ12を構成する四角リング状の導体層の一端は、キャパシタ14を構成する四角形の導体層の一端に接続されている。キャパシタ13および14の他端は互いに連結されて一体化してあり、この一体化した導体層のX軸方向中間部には、キャパシタ16を構成する長方形の導体層の一端が接続されている。キャパシタ16の他端には、四角リング状の導体層を有するインダクタ17が接続されており、インダクタ17の一部はグランド層に接続されている。なお、図2に示すように、キャパシタ16は、絶縁層336と、導体層316とを交互に複数積層して構成される。図1に示すキャパシタ13〜15も、図2に示すキャパシタ16と同様の構成を有する。 As shown in FIG. 1, one end of the quadrangular ring-shaped conductor layer constituting the inductor 11 is connected to one end of the quadrangular conductor layer constituting the capacitor 13. One end of the quadrangular ring-shaped conductor layer constituting the inductor 12 is connected to one end of the quadrangular conductor layer constituting the capacitor 14. The other ends of the capacitors 13 and 14 are connected to each other and integrated, and one end of the rectangular conductor layer constituting the capacitor 16 is connected to the intermediate portion in the X-axis direction of the integrated conductor layer. An inductor 17 having a square ring-shaped conductor layer is connected to the other end of the capacitor 16, and a part of the inductor 17 is connected to the ground layer. As shown in FIG. 2, the capacitor 16 is configured by alternately stacking a plurality of insulating layers 336 and conductor layers 316. The capacitors 13 to 15 shown in FIG. 1 have the same configuration as the capacitors 16 shown in FIG.

磁心中足部23,24は、それぞれ同一形状からなる磁心(コア)であり、インダクタ11,12のインダクタンスを高める機能を有する。磁心中足部23は、コイル部110の内部に挿通されている。磁心中足部24は、コイル部120の内部に挿通されている。磁心下部基板22は、高周波電子部品1の底面部を構成する。磁心上部基板21は、高周波電子部品1の上面部を構成する。 The magnetic core midfoot portions 23 and 24 are magnetic cores (cores) having the same shape, respectively, and have a function of increasing the inductance of the inductors 11 and 12. The magnetic core midfoot portion 23 is inserted inside the coil portion 110. The magnetic core midfoot portion 24 is inserted inside the coil portion 120. The magnetic core lower substrate 22 constitutes a bottom surface portion of the high-frequency electronic component 1. The magnetic core upper substrate 21 constitutes the upper surface portion of the high frequency electronic component 1.

磁心上部基板21および磁心下部基板22は、磁性基板であり、インダクタ11,12,17のインダクタンスを高める機能を有する。図2に示すように、磁心上部基板21および磁心下部基板22は、インダクタ11,12,17およびキャパシタ13〜16を間に挟むように、各々対向してコイル11,12の上方および下方に配置されている。磁心上部基板21のZ軸方向(インダクタ11,12の巻回軸方向)の厚みT1は、好ましくは100nm〜1cm、さらに好ましくは10〜1000μm、特に好ましくは50〜500μmである。厚みT1は、後述する磁芯上部基板21に含まれる磁性ナノワイヤ362の長さに応じて決定されてもよい。磁心下部基板22のZ軸方向の厚みT2は、図4に示すように磁心上部基板21のZ軸方向の厚みT1と同じになっていてもよいし、図2に示すようにT1と異なっていてもよい。磁心中足部23のZ軸方向の厚みT3は、磁心上部基板21のZ軸方向の厚みT1と同じでも異なっていてもよい。 The magnetic core upper substrate 21 and the magnetic core lower substrate 22 are magnetic substrates and have a function of increasing the inductance of the inductors 11, 12, and 17. As shown in FIG. 2, the magnetic core upper substrate 21 and the magnetic core lower substrate 22 are arranged above and below the coils 11, 12 so as to sandwich the inductors 11, 12, 17 and the capacitors 13 to 16, respectively. Has been done. The thickness T1 of the magnetic core upper substrate 21 in the Z-axis direction (winding axis direction of the inductors 11 and 12) is preferably 100 nm to 1 cm, more preferably 10 to 1000 μm, and particularly preferably 50 to 500 μm. The thickness T1 may be determined according to the length of the magnetic nanowires 362 included in the magnetic core upper substrate 21 described later. The thickness T2 of the magnetic core lower substrate 22 in the Z-axis direction may be the same as the thickness T1 of the magnetic core upper substrate 21 in the Z-axis direction as shown in FIG. 4, or is different from T1 as shown in FIG. You may. The thickness T3 of the magnetic core midfoot portion 23 in the Z-axis direction may be the same as or different from the thickness T1 of the magnetic core upper substrate 21 in the Z-axis direction.

図3に示すように、キャパシタ15の入力側端子は入力端子2に接続されており、出力側端子は出力端子3に接続されている。キャパシタ15には、各々直列接続されたインダクタ11,12と、各々直列接続されたキャパシタ13,14とが、それぞれ並列接続されている。キャパシタ13の出力側端子には、キャパシタ14の入力側端子の他、インダクタ11の出力側端子と、インダクタ12の入力側端子と、キャパシタ16の入力側端子とが接続されている。キャパシタ16の出力側端子とグランドとの間には、インダクタ17が介挿されている。 As shown in FIG. 3, the input side terminal of the capacitor 15 is connected to the input terminal 2, and the output side terminal is connected to the output terminal 3. Inductors 11 and 12, which are connected in series, and capacitors 13 and 14, which are connected in series, are connected in parallel to the capacitor 15, respectively. In addition to the input side terminal of the capacitor 14, the output side terminal of the inductor 11, the input side terminal of the inductor 12, and the input side terminal of the capacitor 16 are connected to the output side terminal of the capacitor 13. An inductor 17 is inserted between the output side terminal of the capacitor 16 and the ground.

本実施形態では、磁心中足部23,24は複合磁性体を含む。複合磁性体からなる磁心中足部23は、互いに交わらないように整列した複数の直線状の磁性ナノワイヤ361と、これら複数の磁性ナノワイヤ361間を電気的に絶縁する絶縁体365とを備える。図4に示すように、複数の磁性ナノワイヤ361は、インダクタ11の巻回軸(巻回軸c)方向に略平行に整列している。すなわち、複数の磁性ナノワイヤ361は、磁芯中足部23をZ軸方向に通過する磁束の向きに対して略平行に整列している。なお、インダクタ11,12の巻回軸方向に略平行な方向とは、コイル部110,120の巻回方向に略垂直な方向、あるいはコイル部110,120を含むXY平面に略垂直な方向に対応する。 In the present embodiment, the magnetic core midfoot portions 23 and 24 include a composite magnetic material. The magnetic core midfoot portion 23 made of a composite magnetic material includes a plurality of linear magnetic nanowires 361 arranged so as not to intersect each other, and an insulator 365 that electrically insulates between the plurality of magnetic nanowires 361. As shown in FIG. 4, the plurality of magnetic nanowires 361 are aligned substantially parallel to the winding axis (winding axis c) direction of the inductor 11. That is, the plurality of magnetic nanowires 361 are aligned substantially parallel to the direction of the magnetic flux passing through the magnetic core midfoot portion 23 in the Z-axis direction. The direction substantially parallel to the winding axis direction of the inductors 11 and 12 is a direction substantially perpendicular to the winding direction of the coil portions 110 and 120, or a direction substantially perpendicular to the XY plane including the coil portions 110 and 120. Correspond.

図示は省略するが、複合磁性体からなる磁心中足部24も同様に、互いに交わらないように整列した複数の直線状の磁性ナノワイヤ361と、これら複数の磁性ナノワイヤ361間を電気的に絶縁する絶縁体365とを備える。また、磁心中足部24に含まれる複数の磁性ナノワイヤ361は、インダクタ12の巻回軸(巻回軸c)方向に略平行に整列している。すなわち、複数の磁性ナノワイヤ361は、磁芯中足部24をZ軸方向に通過する磁束の向きに対して略平行に整列している。 Although not shown, the magnetic core midfoot portion 24 made of a composite magnetic material also electrically insulates a plurality of linear magnetic nanowires 361 arranged so as not to intersect each other and these plurality of magnetic nanowires 361. It includes an insulator 365. Further, the plurality of magnetic nanowires 361 included in the magnetic core midfoot portion 24 are aligned substantially parallel to the winding axis (winding axis c) direction of the inductor 12. That is, the plurality of magnetic nanowires 361 are aligned substantially parallel to the direction of the magnetic flux passing through the magnetic core midfoot portion 24 in the Z-axis direction.

磁性ナノワイヤ361は、Fe、Co、Niの少なくとも1つの金属を含む。より詳細には、磁性ナノワイヤ361は、金属単体としては、たとえばFe、Co、Niを含み、これらの金属の合金としては、たとえばFeCo合金、FeNi合金、CoNi合金、FeCoNi合金を含む。また、磁性ナノワイヤ361は、上記の金属または合金に他の元素を含めたFeSi合金、FeSiCr合金を含んでいてもよい。また、磁性ナノワイヤ361は、任意の添加元素として、あるいは不可避不純物として、たとえば、Cr、Mo、Mn、Cu、Sn、Zn、Al、P、B,Vなどを含んでいてもよい。これらの金属あるいは合金からなる磁性ナノワイヤ361は軟磁性を示す。 The magnetic nanowire 361 contains at least one metal of Fe, Co and Ni. More specifically, the magnetic nanowire 361 includes, for example, Fe, Co, and Ni as a simple substance of metal, and an alloy of these metals includes, for example, FeCo alloy, FeNi alloy, CoNi alloy, and FeCoNi alloy. Further, the magnetic nanowire 361 may contain a FeSi alloy or a FeSiCr alloy containing other elements in the above metal or alloy. Further, the magnetic nanowire 361 may contain, for example, Cr, Mo, Mn, Cu, Sn, Zn, Al, P, B, V and the like as an arbitrary additive element or as an unavoidable impurity. Magnetic nanowires 361 made of these metals or alloys exhibit soft magnetism.

複合磁性体における磁性ナノワイヤ361の体積比率は、好ましくは45%以上、90%以下である。体積比率を上記範囲内とすることにより、体積比率の小さ過ぎによる複合磁性体の透磁率の実部μ’の低下を防止することが可能となり、また体積比率の大き過ぎによる磁性ナノワイヤ361間の絶縁性の低下を防止することが可能となる。 The volume ratio of the magnetic nanowires 361 in the composite magnetic material is preferably 45% or more and 90% or less. By setting the volume ratio within the above range, it is possible to prevent a decrease in the real part μ'of the magnetic permeability of the composite magnetic material due to the volume ratio being too small, and between the magnetic nanowires 361 due to the volume ratio being too large. It is possible to prevent a decrease in insulation.

磁性ナノワイヤ361の直径は、好ましくは5nm以上、500nmである。磁性ナノワイヤ361の直径を上記範囲内とすることにより、直径の小さ過ぎによる磁性ナノワイヤ361の強度不足に伴う破損を防止することが可能となり、また直径の大き過ぎによる複合磁性体の磁気損失tanδμの増大を防止することが可能となる。 The diameter of the magnetic nanowires 361 is preferably 5 nm or more and 500 nm. By setting the diameter of the magnetic nanowire 361 within the above range, it is possible to prevent damage due to insufficient strength of the magnetic nanowire 361 due to the diameter being too small, and the magnetic loss tan δμ of the composite magnetic material due to the diameter being too large. It is possible to prevent the increase.

磁性ナノワイヤ361の長手方向の長さは特に限定されないが、磁性ワイヤ361の製造方法の制約上、1cm程度が長さの上限であると考えられる。これは、後述する製造方法では、磁性ナノワイヤ361は、絶縁体365に形成された孔内に電析されるところ、この孔の長さの上限が1cm程度であるからである。 The length of the magnetic nanowire 361 in the longitudinal direction is not particularly limited, but it is considered that the upper limit of the length is about 1 cm due to the limitation of the manufacturing method of the magnetic wire 361. This is because, in the manufacturing method described later, when the magnetic nanowires 361 are electrodeposited in the holes formed in the insulator 365, the upper limit of the length of the holes is about 1 cm.

磁性ナノワイヤ361を形成する際には、アスペクト比が大きくなるように形成する必要がある。これは、メガヘルツ帯では、磁性ナノワイヤ361の形状磁気異方性を大きくすることによって、複合磁性体の磁気損失tanδμを小さくすることができるからである。 When forming the magnetic nanowires 361, it is necessary to form them so that the aspect ratio becomes large. This is because in the megahertz band, the magnetic loss tan δμ of the composite magnetic material can be reduced by increasing the shape magnetic anisotropy of the magnetic nanowires 361.

本発明者らが分析したところ、磁性ナノワイヤ361のアスペクト比の下限は、好ましくは20であり、さらに好ましくは100であり、特に好ましくは1000である。また、磁性ナノワイヤ361のアスペクト比の上限は、2×10であり、たとえば直径が5nm、長さが1cmの磁性ナノワイヤ361に相当する。 As analyzed by the present inventors, the lower limit of the aspect ratio of the magnetic nanowires 361 is preferably 20, more preferably 100, and particularly preferably 1000. The upper limit of the aspect ratio of the magnetic nanowires 361 are 2 × 10 6, for example a diameter 5 nm, corresponds to the magnetic nanowire 361 of 1cm length.

本実施形態では、磁性ナノワイヤ361のアスペクト比が高いため、特許文献2とは異なり、磁性金属粒子と樹脂とを均質に混合するための成形工程は行われない。なぜなら、樹脂と磁性金属粒子とを均質に混合するためには、磁性金属粒子が、球状かそれに準ずる形状の粒子、あるいはアスペクト比の低い針状粒子でなければならないからである。なお、特許文献2のように、磁性金属粒子と樹脂を混合する方法では、磁性粒子の体積比率を45%以上にすることは事実上困難であるところ、本実施形態では、このような方法を採用してはおらず、複合磁性体における磁性ナノワイヤ361の体積比率を容易に高めることができる。 In this embodiment, since the magnetic nanowire 361 has a high aspect ratio, unlike Patent Document 2, a molding step for uniformly mixing the magnetic metal particles and the resin is not performed. This is because, in order to uniformly mix the resin and the magnetic metal particles, the magnetic metal particles must be spherical or similar shaped particles, or needle-shaped particles having a low aspect ratio. In the method of mixing the magnetic metal particles and the resin as in Patent Document 2, it is practically difficult to make the volume ratio of the magnetic particles 45% or more. However, in the present embodiment, such a method is used. It is not adopted, and the volume ratio of the magnetic nanowires 361 in the composite magnetic material can be easily increased.

絶縁体365の材料としては、酸化物あるいは樹脂であることが好ましい。酸化物としては、たとえば、Al酸化物、Si酸化物、Cr酸化物、Ta酸化物、Nb酸化物などが挙げられる。Al酸化物としては、特に、Alの陽極酸化によって形成される多孔アノード酸化物が好ましい。この種の多孔アノード酸化物は、自己組織的にナノレベルの直径の周期的なワイヤ状空洞を有する周期的多孔Al酸化物を形成するからである。 The material of the insulator 365 is preferably an oxide or a resin. Examples of the oxide include Al oxide, Si oxide, Cr oxide, Ta oxide, Nb oxide and the like. As the Al oxide, a porous anodic oxide formed by anodizing Al is particularly preferable. This type of porous anode oxide self-organizes to form a periodic porous Al oxide with periodic wire-like cavities with nano-level diameters.

樹脂としては、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシドメチルエーテル、ポリメタクレート、ポリメタクリル酸エステル、ポリイソプレン、ポリNイソプロピルアクリルアミド、ポリブチルメタクリル酸、ポリビニルピリジン、ポリフェロセニルジメチルシラン、ポリフェロセニルエチルメチルシラン、ポリジメチルシラン、ポリエチレンプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラブチルメタクレート、ポリメチルスチレン、ポリヒドロキシスチレン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂などが挙げられる。 Resins include polystyrene, polybutadiene, polyethylene oxide, polyethylene oxide methyl ether, polymethacrate, polymethacrylic acid ester, polyisoprene, polyNisopropylacrylamide, polybutylmethacrylic acid, polyvinylpyridine, polyferrocenyldimethylsilane, and polyferrocenyl. Ethylmethylsilane, polydimethylsilane, polyethylenepropylene, polyethylene, polytetrabutylmethacrate, polymethylstyrene, polyhydroxystyrene, epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, polyamide resin, phenol resin, silicone resin and other resins. Be done.

好ましくは、これらの樹脂を組み合わせてブロック共重合体をつくり、自己組織的に棒状ミセルが六方晶配列した二次元周期構造を形成し、その後、棒状ミセル部分を除去する。これにより、ナノレベルの直径からなる周期的なワイヤ状空洞を有する絶縁体365が形成される。また、必要に応じてカップリング剤、分散剤等の表面処理剤、熱安定剤、可塑剤等の添加剤等を添加してもよい。 Preferably, these resins are combined to form a block copolymer, self-organizing to form a two-dimensional periodic structure in which rod-shaped micelles are hexagonally arranged, and then the rod-shaped micelle portion is removed. This forms an insulator 365 with periodic wire-like cavities of nano-level diameter. Further, if necessary, a surface treatment agent such as a coupling agent or a dispersant, an additive such as a heat stabilizer or a plasticizer may be added.

本実施形態では、磁心上部基板21および磁心下部基板22は複合磁性体を含む。磁心上部基板21は、互いに交わらないように整列した複数の直線状の磁性ナノワイヤ362と、これら複数の磁性ナノワイヤ362間を電気的に絶縁する絶縁体366とを備える。また、磁心下部基板22は、互いに交わらないように整列した複数の直線状の磁性ナノワイヤ363と、これら複数の磁性ナノワイヤ363間を電気的に絶縁する絶縁体367とを備える。 In the present embodiment, the magnetic core upper substrate 21 and the magnetic core lower substrate 22 include a composite magnetic material. The magnetic core upper substrate 21 includes a plurality of linear magnetic nanowires 362 aligned so as not to intersect each other, and an insulator 366 that electrically insulates between the plurality of magnetic nanowires 362. Further, the magnetic core lower substrate 22 includes a plurality of linear magnetic nanowires 363 arranged so as not to intersect each other, and an insulator 367 that electrically insulates between the plurality of magnetic nanowires 363.

図4に示すように、磁性ナノワイヤ362は、インダクタ11の巻回軸方向に略垂直に整列している。すなわち、磁性ナノワイヤ362は、磁心上部基板21をX軸方向に通過する磁束の向きに対して略平行に整列している。また、磁性ナノワイヤ363は、インダクタ11の巻回軸方向に略垂直に整列している。すなわち、磁性ナノワイヤ363は、磁心下部基板22をX軸方向に通過する磁束の向きに対して略平行に整列している。なお、磁性ナノワイヤ362,363の構成は、上述した磁性ナノワイヤ361と同様である。 As shown in FIG. 4, the magnetic nanowires 362 are aligned substantially perpendicular to the winding axis direction of the inductor 11. That is, the magnetic nanowires 362 are aligned substantially parallel to the direction of the magnetic flux passing through the magnetic core upper substrate 21 in the X-axis direction. Further, the magnetic nanowires 363 are aligned substantially perpendicular to the winding axis direction of the inductor 11. That is, the magnetic nanowires 363 are aligned substantially parallel to the direction of the magnetic flux passing through the magnetic core lower substrate 22 in the X-axis direction. The configuration of the magnetic nanowires 362 and 363 is the same as that of the magnetic nanowires 361 described above.

次に、高周波電子部品1の製造方法について説明する。まず、互いに交わらないように整列した複数の孔を有する周期的多孔構造からなる絶縁体(たとえば、前述した周期的多孔Al酸化物)を作製し、これらの孔の内部に磁性ナノワイヤを電析させて複合磁性体を作製する。そして、この複合磁性体を所定の形状および大きさに加工して、磁心上部基板21、磁心下部基板22および磁心中足部23を作製する。あるいは、予め上記絶縁体を所定の形状および大きさに加工しておき、この絶縁体の孔の内部に磁性ナノワイヤを電析させて複合磁性体(磁心上部基板21、磁心下部基板22および磁心中足部23)を作製する。 Next, a method of manufacturing the high-frequency electronic component 1 will be described. First, an insulator having a periodic porous structure having a plurality of pores arranged so as not to intersect each other (for example, the above-mentioned periodic porous Al oxide) is prepared, and magnetic nanowires are electrodeposited inside these pores. To produce a composite magnetic material. Then, this composite magnetic material is processed into a predetermined shape and size to produce the magnetic core upper substrate 21, the magnetic core lower substrate 22, and the magnetic core midfoot portion 23. Alternatively, the insulator is processed into a predetermined shape and size in advance, and magnetic nanowires are electrodeposited inside the holes of the insulator to form a composite magnetic material (magnetic core upper substrate 21, magnetic core lower substrate 22 and magnetic core). The foot portion 23) is manufactured.

また、図1に示すインダクタ11,12,17およびキャパシタ13〜16が作り込まれた回路パターン基板を作製する。たとえば、インダクタ11は、図2に示す四角リング状の導体層311を複数積層して各々をコイル状に接続することにより作製される。また、インダクタ12についても同様に作製される。詳細な図示は省略するが、図1に示すインダクタ17およびキャパシタ13〜16についても導電層と絶縁層とを複数積層することにより作製される。そして、これらを一体化して、図3に示すローパスフィルタが作り込まれた回路パターン基板(図2参照)を作製する。 Further, a circuit pattern substrate in which the inductors 11, 12, 17 and the capacitors 13 to 16 shown in FIG. 1 are incorporated is manufactured. For example, the inductor 11 is manufactured by stacking a plurality of square ring-shaped conductor layers 311 shown in FIG. 2 and connecting each of them in a coil shape. Further, the inductor 12 is also manufactured in the same manner. Although detailed illustration is omitted, the inductor 17 and the capacitors 13 to 16 shown in FIG. 1 are also manufactured by laminating a plurality of conductive layers and insulating layers. Then, these are integrated to produce a circuit pattern substrate (see FIG. 2) in which the low-pass filter shown in FIG. 3 is built.

次に、この回路パターン基板を磁芯下部基板22の上面に設置し、図4に示すコイル部110の内側にある開口部111に磁芯中足部23を挿通し、磁芯下部基板22の上面に磁芯中足部23を設置する。図1に示す磁芯中足部24についても同様に、磁芯下部基板22の上面に設置する。そして、この回路パターンの上から磁心上部基板21を被せ、各部を接合して、高周波電子部品1を得る。なお、磁心上部基板21と、磁芯下部基板22と、磁芯中足部23,24と、回路パターン基板とは、接着材により接合してもよい。 Next, this circuit pattern substrate is installed on the upper surface of the magnetic core lower substrate 22, the magnetic core middle foot portion 23 is inserted into the opening 111 inside the coil portion 110 shown in FIG. 4, and the magnetic core lower substrate 22 The magnetic core midfoot portion 23 is installed on the upper surface. Similarly, the magnetic core midfoot portion 24 shown in FIG. 1 is also installed on the upper surface of the magnetic core lower substrate 22. Then, the magnetic core upper substrate 21 is put on the circuit pattern and the respective parts are joined to obtain the high frequency electronic component 1. The magnetic core upper substrate 21, the magnetic core lower substrate 22, the magnetic core midfoot portions 23, 24, and the circuit pattern substrate may be joined by an adhesive.

本実施形態にかかる複合磁性体によれば、メガヘルツ帯およびギガヘルツ帯の高周波領域のうち、特にメガヘルツ帯の高周波領域において、高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体を提供することができる。このような効果が奏される作用機構について未だ明らかにはなっていないが、下記のような作用機構が考えられる。 According to the composite magnetic material according to the present embodiment, it is possible to provide a composite magnetic material having high magnetic permeability and low magnetic loss in the high frequency region of the megahertz band and the gigahertz band, particularly in the high frequency region of the megahertz band. Although the mechanism of action in which such an effect is produced has not yet been clarified, the following mechanism of action can be considered.

すなわち、本実施形態にかかる複合磁性体では、複数の磁性ナノワイヤ361,362,363が互いに交わらないように整列しているため、複合磁性体における磁性ナノワイヤ361,362,363の体積比率を容易に高めることが可能となり、メガヘルツ帯における複合磁性体の透磁率を高めることができる。また、複数の磁性ナノワイヤ361,362,363間は、絶縁体365,366,367によって電気的に絶縁されているため、渦電流損失が低減することが可能となり、メガヘルツ帯における磁気損失を小さくすることができる。 That is, in the composite magnetic material according to the present embodiment, since the plurality of magnetic nanowires 361, 362, 363 are aligned so as not to intersect each other, the volume ratio of the magnetic nanowires 361, 362, 363 in the composite magnetic material can be easily set. It becomes possible to increase the magnetic permeability of the composite magnetic material in the megahertz band. Further, since the plurality of magnetic nanowires 361, 362, 363 are electrically insulated by the insulators 365, 366, 367, the eddy current loss can be reduced, and the magnetic loss in the megahertz band is reduced. be able to.

特に、本実施形態にかかる複合磁性体では、磁心中足部23,24に含まれる磁性ナノワイヤ361が、インダクタ11,12の巻回軸方向に略平行に整列しているため、磁芯中足部23,24を通過する磁束の方向と、磁性ナノワイヤ361の磁化容易方向(磁性ナノワイヤ361の長手方向)とが一致する。そのため、特にメガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品1の挿入損失を低減することができる。また、高周波電子部品1に含まれるインダクタ11,12のサイズを小さくすることができる。 In particular, in the composite magnetic material according to the present embodiment, the magnetic nanowires 361 included in the magnetic core midfoot portions 23 and 24 are aligned substantially parallel to the winding axis direction of the inductors 11 and 12, so that the magnetic core midfoot The direction of the magnetic flux passing through the portions 23 and 24 coincides with the easy magnetization direction of the magnetic nanowire 361 (longitudinal direction of the magnetic nanowire 361). Therefore, the eddy current loss is reduced especially in the megahertz band, the magnetic loss is reduced, and the insertion loss of the high-frequency electronic component 1 can be reduced. Further, the size of the inductors 11 and 12 included in the high frequency electronic component 1 can be reduced.

また、本実施形態にかかる高周波電子部品1は、インダクタ11,12の上方に配置される磁心上部基板21およびインダクタ11,12の下方に配置される磁心下部基板22を含み、磁心上部基板21および磁心下部基板22に含まれる磁性ナノワイヤ362,363が、インダクタ11,12の巻回軸方向に略垂直に整列している。そのため、インダクタ損失による特性の劣化が小さく、特にメガヘルツ帯において、挿入損失を小さくすることができる。したがって、メガヘルツ帯およびギガヘルツ帯の高周波領域のうち、特にメガヘルツ帯の高周波領域において、小型かつ薄型で、低挿入損失な高周波電子部品1を提供することができる。 Further, the high-frequency electronic component 1 according to the present embodiment includes a magnetic core upper substrate 21 arranged above the inductors 11 and 12 and a magnetic core lower substrate 22 arranged below the inductors 11 and 12, and includes the magnetic core upper substrate 21 and the magnetic core upper substrate 22. The magnetic nanowires 362 and 363 included in the magnetic core lower substrate 22 are aligned substantially perpendicular to the winding axis direction of the inductors 11 and 12. Therefore, the deterioration of the characteristics due to the inductor loss is small, and the insertion loss can be reduced especially in the megahertz band. Therefore, among the high frequency regions of the megahertz band and the gigahertz band, particularly in the high frequency region of the megahertz band, it is possible to provide the high frequency electronic component 1 which is small and thin and has low insertion loss.

また、このような構成とすることにより、磁心上部基板21および磁心下部基板22を通過する磁束の方向と、磁性ナノワイヤ362,363の磁化容易方向(磁性ナノワイヤ362,363の長手方向)とが一致する。そのため、特にメガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品1の挿入損失を低減することができる。また、高周波電子部品1に含まれるインダクタ11,12のサイズを小さくすることができる。 Further, with such a configuration, the direction of the magnetic flux passing through the magnetic core upper substrate 21 and the magnetic core lower substrate 22 and the direction in which the magnetic nanowires 362 and 363 are easily magnetized (the longitudinal direction of the magnetic nanowires 362 and 363) coincide with each other. To do. Therefore, the eddy current loss is reduced especially in the megahertz band, the magnetic loss is reduced, and the insertion loss of the high-frequency electronic component 1 can be reduced. Further, the size of the inductors 11 and 12 included in the high frequency electronic component 1 can be reduced.

また、本実施形態にかかる高周波電子部品1は、インダクタ11,12の周縁に配置される磁心外足部24,25を含み、磁心外足部24,25に含まれる磁性ナノワイヤ364,365は、インダクタ11,12の巻回軸方向に略平行に整列している。そのため、磁心外足部24,25を通過する磁束の方向と、磁性ナノワイヤ364,365の磁化容易方向(磁性ナノワイヤ364,365の長手方向)とが一致する。そのため、特にメガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品1の挿入損失をさらに低減することができる。また、高周波電子部品1に含まれるインダクタ11,12のサイズを小さくすることができる。 Further, the high-frequency electronic component 1 according to the present embodiment includes the magnetic core outer foot portions 24 and 25 arranged on the peripheral edges of the inductors 11 and 12, and the magnetic nanowires 364 and 365 included in the magnetic core outer foot portions 24 and 25 are The inductors 11 and 12 are aligned substantially parallel to the winding axis direction. Therefore, the direction of the magnetic flux passing through the magnetic core outer foot portions 24 and 25 coincides with the easy magnetization direction of the magnetic nanowires 364 and 365 (longitudinal direction of the magnetic nanowires 364 and 365). Therefore, the eddy current loss is reduced especially in the megahertz band, the magnetic loss is reduced, and the insertion loss of the high-frequency electronic component 1 can be further reduced. Further, the size of the inductors 11 and 12 included in the high frequency electronic component 1 can be reduced.

第2実施形態
図5に示す本実施形態の複合磁性体を有する高周波電子部品1Aは、以下に示す点以外は、上述した第1実施形態と同様な構成と作用効果を有し、共通する部分の説明は省略し、図面では、共通する部材には共通する部材符号を付してある。図5に示すように、高周波電子部品1Aは、磁心外足部25,26をさらに有するという点において、高周波電子部品1と異なる。
Second Embodiment The high-frequency electronic component 1A having the composite magnetic material of the present embodiment shown in FIG. 5 has the same configuration and operation effect as those of the first embodiment described above except for the points shown below, and is a common portion. In the drawings, common members are designated by common member codes. As shown in FIG. 5, the high-frequency electronic component 1A differs from the high-frequency electronic component 1 in that it further has magnetic core outer foot portions 25 and 26.

磁心外足部25,26は、それぞれ同一形状からなる磁心(コア)であり、インダクタ11,12のインダクタンスを高める機能を有する。磁心外足部25,26は、直方形状からなり、コイル11,12の周縁に配置される。 The magnetic core outer foot portions 25 and 26 are magnetic cores (cores) having the same shape, respectively, and have a function of increasing the inductance of the inductors 11 and 12. The magnetic core outer foot portions 25 and 26 have a rectangular shape and are arranged on the peripheral edges of the coils 11 and 12.

本実施形態では、磁心外足部25,26は複合磁性体を含む。複合磁性体からなる磁心外足部25,26は、互いに交わらないように整列した複数の直線状の磁性ナノワイヤ364と、これら複数の磁性ナノワイヤ364間を電気的に絶縁する絶縁体368とを備える。図5に示すように、複数の磁性ナノワイヤ364は、インダクタ11の巻回軸(巻回軸c)方向に略平行(図中に示す領域CをZ軸方向に通過する磁束の向きに対して略平行)に整列している。なお、磁性ナノワイヤ364の構成は、上述した磁性ナノワイヤ361と同様である。 In the present embodiment, the magnetic core outer foot portions 25 and 26 include a composite magnetic material. The magnetic core outer legs 25 and 26 made of a composite magnetic material include a plurality of linear magnetic nanowires 364 arranged so as not to intersect each other, and an insulator 368 that electrically insulates between the plurality of magnetic nanowires 364. .. As shown in FIG. 5, the plurality of magnetic nanowires 364 are substantially parallel to the winding axis (winding axis c) direction of the inductor 11 (with respect to the direction of the magnetic flux passing through the region C shown in the drawing in the Z axis direction). (Approximately parallel). The configuration of the magnetic nanowires 364 is the same as that of the magnetic nanowires 361 described above.

磁芯外足部25,26は、第1実施形態において説明した製造方法で作製した複合磁性体を所定の大きさおよび形状に加工することにより作製することができる。また、上記製造方法に、磁芯外足部25,26を、図5に示す磁心下部基板22の上面のコイル部110の外側に設置する工程を加えることにより、高周波電子部品1Aを製造することができる。 The magnetic core outer foot portions 25 and 26 can be manufactured by processing the composite magnetic material manufactured by the manufacturing method described in the first embodiment into a predetermined size and shape. Further, the high frequency electronic component 1A is manufactured by adding the steps of installing the magnetic core outer legs 25 and 26 to the outside of the coil portion 110 on the upper surface of the magnetic core lower substrate 22 shown in FIG. 5 to the above manufacturing method. Can be done.

本実施形態においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では、磁心外足部25,26に含まれる磁性ナノワイヤ364が、コイル11,12の巻回軸方向に略平行に整列している。そのため、磁心外足部25,26を通過する磁束の方向と、磁性ナノワイヤ364の磁化容易方向(磁性ナノワイヤ361の長手方向)とが一致する。したがって、特にメガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品1の挿入損失をさらに低減することができる。 Also in this embodiment, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. In addition, in the present embodiment, the magnetic nanowires 364 included in the magnetic core outer foot portions 25 and 26 are aligned substantially parallel to the winding axis direction of the coils 11 and 12. Therefore, the direction of the magnetic flux passing through the magnetic core outer foot portions 25 and 26 coincides with the easy magnetization direction of the magnetic nanowire 364 (longitudinal direction of the magnetic nanowire 361). Therefore, the eddy current loss is reduced especially in the megahertz band, the magnetic loss is reduced, and the insertion loss of the high-frequency electronic component 1 can be further reduced.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.

上記実施形態では、磁心上部基板21、磁心下部基板22、磁心中足部23,24および磁心外足部25,26の各々の全体を複合磁性体で構成したが、磁心上部基板21、磁心下部基板22、磁心中足部23,24および磁心外足部25,26の各々の一部のみを複合磁性体で構成してもよい。 In the above embodiment, the magnetic core upper substrate 21, the magnetic core lower substrate 22, the magnetic core middle foot portions 23, 24, and the magnetic core outer foot portions 25, 26 are all composed of a composite magnetic material, but the magnetic core upper substrate 21 and the magnetic core lower portion are formed. Only a part of each of the substrate 22, the magnetic core middle foot portions 23 and 24, and the magnetic core outer foot portions 25 and 26 may be made of a composite magnetic material.

上記実施形態では、高周波電子部品1の製造時において、予め作製しておいたインダクタ11,12,17およびキャパシタ13〜16の回路パターンを磁芯下部基板22の上面に設置する例について示したが、高周波電子部品1の製造方法は、これに限定されるものではない。たとえば、磁芯下部基板22の上面に導電ペーストと絶縁ペーストを複数積層し、各々をコイル状に接続することによりコイル部110を形成してもよい。また、インダクタ12,17およびキャパシタ13〜16についても同様に、磁芯下部基板22の上面に導電ペーストと絶縁ペーストを複数積層して形成してもよい。 In the above embodiment, an example in which the circuit patterns of the inductors 11, 12, 17 and the capacitors 13 to 16 prepared in advance at the time of manufacturing the high-frequency electronic component 1 are installed on the upper surface of the magnetic core lower substrate 22 has been shown. The manufacturing method of the high-frequency electronic component 1 is not limited to this. For example, the coil portion 110 may be formed by laminating a plurality of conductive pastes and insulating pastes on the upper surface of the magnetic core lower substrate 22 and connecting each of them in a coil shape. Similarly, the inductors 12 and 17 and the capacitors 13 to 16 may be formed by laminating a plurality of conductive pastes and insulating pastes on the upper surface of the magnetic core lower substrate 22.

上記実施形態において、磁性ナノワイヤ361,364の長さをアスペクト比が小さくなり過ぎない範囲で短くし、これらを多層化して磁心中足部23,24および磁心外足部25,26に含めてもよい。ただし、図5に示す磁性ナノワイヤ361,364については3層以上とする。同様に、磁性ナノワイヤ362,363の長さをアスペクト比が小さくなり過ぎない範囲で短くし、これらを磁心上部基板21および磁心下部基板22に含めてもよい。 In the above embodiment, the lengths of the magnetic nanowires 361 and 364 may be shortened within a range in which the aspect ratio does not become too small, and these may be multi-layered and included in the magnetic core midfoot portions 23 and 24 and the magnetic core outer foot portions 25 and 26. Good. However, the magnetic nanowires 361 and 364 shown in FIG. 5 have three or more layers. Similarly, the lengths of the magnetic nanowires 362 and 363 may be shortened within a range in which the aspect ratio does not become too small, and these may be included in the magnetic core upper substrate 21 and the magnetic core lower substrate 22.

図4および5において、磁心中足部23,24および磁心外足部25,26のZ軸方向の厚みを増やし、これらの内部に、磁性ナノワイヤ361,364を多層化して含めてもよい。ただし、図5に示す磁性ナノワイヤ361,364については3層以上とする。また、磁心上部基板21および磁心下部基板22のZ軸方向の厚みを増やし、これらの内部に、磁性ナノワイヤ362,363をさらに多層化して含めてもよい。 In FIGS. 4 and 5, the thicknesses of the magnetic core midfoot portions 23 and 24 and the magnetic core outer foot portions 25 and 26 in the Z-axis direction may be increased, and magnetic nanowires 361 and 364 may be included in layers inside them. However, the magnetic nanowires 361 and 364 shown in FIG. 5 have three or more layers. Further, the thickness of the magnetic core upper substrate 21 and the magnetic core lower substrate 22 in the Z-axis direction may be increased, and magnetic nanowires 362 and 363 may be further formed in multiple layers inside them.

図4および図5に示す例では、複数の磁性ナノワイヤ361〜364は、互いに交わらないように整然と整列していたが、互いに交わらない程度であれば、多少ランダムに整列していてもよい。また、図4および図5に示す例では、複数の磁性ナノワイヤ361〜364の各々の長さは略等しくなっていたが、多少異なっていてもよい。 In the examples shown in FIGS. 4 and 5, the plurality of magnetic nanowires 361 to 364 are arranged in an orderly manner so as not to intersect each other, but they may be arranged somewhat randomly as long as they do not intersect each other. Further, in the examples shown in FIGS. 4 and 5, the lengths of the plurality of magnetic nanowires 361 to 364 were substantially the same, but they may be slightly different.

また、磁性ナノワイヤ361〜364は、実質的に直線状であればよく、互いに交わることなく絶縁されていれば、多少歪み(曲がり)があってもよい。また、磁性ナノワイヤ362,363は、実質的にインダクタ11の巻回軸c(Z軸)に対して略垂直に整列していればよく、互いに交わることなく絶縁されていれば、巻回軸cの垂直線に対して多少傾斜していてもよい。すなわち、磁性ナノワイヤ362,363は、好ましくは±45度の範囲内で巻回軸c(Z軸)の垂直線に対して傾斜していてもよく、さらに好ましくは±30度の範囲内で巻回軸c(Z軸)の垂直線に対して傾斜していてもよく、特に好ましくは±15度の範囲内で巻回軸c(Z軸)の垂直線に対して傾斜していてもよい。 Further, the magnetic nanowires 361 to 364 may be substantially linear, and may have some distortion (bending) as long as they are insulated without intersecting each other. Further, the magnetic nanowires 362 and 363 need only be substantially aligned substantially perpendicular to the winding axis c (Z axis) of the inductor 11, and if they are insulated without intersecting each other, the winding axis c It may be slightly inclined with respect to the vertical line of. That is, the magnetic nanowires 362 and 363 may be inclined with respect to the vertical line of the winding axis c (Z axis) preferably within a range of ± 45 degrees, and more preferably wound within a range of ± 30 degrees. It may be inclined with respect to the vertical line of the rotation axis c (Z axis), and particularly preferably within a range of ± 15 degrees with respect to the vertical line of the winding axis c (Z axis). ..

また、磁性ナノワイヤ361,364は、実質的にインダクタ11の巻回軸c(Z軸)に対して略平行に整列していればよく、互いに交わることなく絶縁されていれば、巻回軸c(Z軸)に対して多少傾斜していてもよい。すなわち、磁性ナノワイヤ361,364は、巻回軸c(Z軸)に対して、好ましくは±45の範囲内で傾斜していてもよく、さらに好ましくは±30度の範囲内で傾斜していてもよく、特に好ましくは±15度の範囲内で巻回軸c(Z軸)の垂直線に対して傾斜していてもよい。このような傾斜角度で磁性ナノワイヤ361〜364を傾斜させることにより、複合磁性体に高い次元の強度と透磁率を付与することができる。 Further, the magnetic nanowires 361 and 364 need only be substantially parallel to the winding shaft c (Z axis) of the inductor 11, and if they are insulated without intersecting each other, the winding shaft c It may be slightly inclined with respect to (Z-axis). That is, the magnetic nanowires 361 and 364 may be inclined with respect to the winding axis c (Z axis) preferably within a range of ± 45, and more preferably within a range of ± 30 degrees. It may be inclined with respect to the vertical line of the winding axis c (Z axis), particularly preferably within a range of ± 15 degrees. By inclining the magnetic nanowires 361 to 64 at such an inclination angle, it is possible to impart a high level of strength and magnetic permeability to the composite magnetic material.

上記実施形態では、本発明のローパスフィルタへの適用例について示したが、本発明を他の高周波電子部品に適用してもよい。他の高周波電子部品としては、メガヘルツ帯あるいはギガヘルツ帯の高周波領域で使用可能なインダクタ、フィルタあるいはアンテナなどが挙げられる。より詳細には、チップインダクタ、SAWフィルタ、BAWフィルタ、EMIフィルタ、LTCC、薄膜フィルタ、デュプレクサ、バンドパスフィルタ、バラン、ダイプレクサ、RFフロントエンド、カプラ、ワイヤレス接続や電源管理用の高集積モジュールなどに本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, an example of application of the present invention to a low-pass filter has been shown, but the present invention may be applied to other high-frequency electronic components. Other high frequency electronic components include inductors, filters or antennas that can be used in the high frequency region of the megahertz band or gigahertz band. More specifically, for chip inductors, SAW filters, BAW filters, EMI filters, LTCCs, thin film filters, duplexers, bandpass filters, baluns, diplexers, RF front ends, couplers, highly integrated modules for wireless connectivity and power management, etc. The present invention may be applied.

以下、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
高周波電子部品1の作製
Al箔を0.3Mシュウ酸溶液中で電圧40Vにてアノード酸化させ、厚さが60μm、孔径が100nmの周期的多孔Al酸化物を作製した。陰極を多孔Al酸化物に接続するAl箔とし、陽極をFeとし、50度に保った1M硫酸第二鉄と、0.7Mホウ酸と、1mMアスコルビン酸ナトリウムとで構成される電解液中で、500Hzの交流電解によりFe磁性ナノワイヤ361〜363を周期多孔Al酸化物の孔内に電析させた。磁性ナノワイヤ361〜363の長手方向の長さは21μmであり、磁性ナノワイヤ361〜363の直径は98nmであった。絶縁体365〜367としての周期多孔Al酸化物の空孔率から求めた磁性ナノワイヤ361〜363の体積比率は51%であった。このようにして、Fe磁性ナノワイヤ361〜363とAl酸化物絶縁体365〜367とで構成される実施例1の複合磁性体を得た。
(Example 1)
Preparation of High Frequency Electronic Component 1 The Al foil was anodic oxidized in a 0.3 M oxalic acid solution at a voltage of 40 V to prepare a periodic porous Al oxide having a thickness of 60 μm and a pore diameter of 100 nm. In an electrolytic solution composed of 1 M ferric sulfate, 0.7 M boric acid, and 1 mM sodium ascorbate, the cathode is an Al foil connected to a porous Al oxide, the anode is Fe, and the temperature is maintained at 50 ° C. Fe magnetic nanowires 361-363 were electrolyzed into the pores of the periodic porous Al oxide by AC electrolysis at 500 Hz. The length of the magnetic nanowires 361 to 363 in the longitudinal direction was 21 μm, and the diameter of the magnetic nanowires 361 to 363 was 98 nm. The volume ratio of the magnetic nanowires 361 to 363 determined from the porosity of the periodic porous Al oxide as the insulator 365 to 367 was 51%. In this way, the composite magnetic material of Example 1 composed of Fe magnetic nanowires 361-363 and the Al oxide insulator 365 to 367 was obtained.

複合磁性体を磁心上部基板21、磁心下部基板22および磁心中足部23,24として用いたときに所望のインダクタンスが得られるインダクタ11の長さLをシミュレーションした。そして、そのシミュレーション結果に基づいて磁心上部基板21、磁心下部基板22および磁心中足部23,24を設計し、これらを作製した。 The length L of the inductor 11 that can obtain the desired inductance when the composite magnetic material is used as the magnetic core upper substrate 21, the magnetic core lower substrate 22, and the magnetic core midfoot portions 23 and 24 is simulated. Then, based on the simulation result, the magnetic core upper substrate 21, the magnetic core lower substrate 22, and the magnetic core midfoot portions 23 and 24 were designed and manufactured.

なお、磁心中足部23,24は、磁性ナノワイヤ361がインダクタ11,12の巻回軸方向に略平行に整列するように形成した。また、磁心上部基板21および磁心下部基板22は、磁性ナノワイヤ362,363がインダクタ11,12の巻回軸方向に略垂直に整列するように形成した。 The magnetic core midfoot portions 23 and 24 were formed so that the magnetic nanowires 361 were aligned substantially parallel to the winding axis direction of the inductors 11 and 12. Further, the magnetic core upper substrate 21 and the magnetic core lower substrate 22 are formed so that the magnetic nanowires 362 and 363 are aligned substantially perpendicular to the winding axis direction of the inductors 11 and 12.

また、図1に示すインダクタ11,12,17およびキャパシタ13〜16が組み込まれた回路パターン基板を作製した。たとえば、インダクタ11は、図4に示すように、四角リング状の導体層311を複数積層して各々をコイル状に接続することにより作製した。また、インダクタ12についても同様に作製した。詳細な図示は省略するが、インダクタ17およびキャパシタ13〜16についても導電層と絶縁層とを複数積層することにより作製した。そして、これらを一体化して、図3に示すローパスフィルタが作り込まれた回路パターン基板を作製した。 In addition, a circuit pattern substrate incorporating the inductors 11, 12, 17 and capacitors 13 to 16 shown in FIG. 1 was manufactured. For example, as shown in FIG. 4, the inductor 11 was manufactured by stacking a plurality of square ring-shaped conductor layers 311 and connecting each of them in a coil shape. The inductor 12 was also manufactured in the same manner. Although detailed illustration is omitted, the inductor 17 and the capacitors 13 to 16 are also manufactured by laminating a plurality of conductive layers and insulating layers. Then, these were integrated to produce a circuit pattern substrate in which the low-pass filter shown in FIG. 3 was built.

次に、この回路パターン基板を磁芯下部基板22の上面に設置し、図4に示すコイル部110の内側にある開口部111に磁芯中足部23を挿通し、磁芯下部基板22の上面に磁芯中足部23を設置した。磁芯中足部24についても同様に、磁芯下部基板22の上面に設置した。そして、この回路パターンの上から磁心上部基板21を被せ、各部を樹脂で接着して、高周波電子部品1を得た。 Next, this circuit pattern substrate is installed on the upper surface of the magnetic core lower substrate 22, the magnetic core middle foot portion 23 is inserted into the opening 111 inside the coil portion 110 shown in FIG. 4, and the magnetic core lower substrate 22 A magnetic core midfoot portion 23 was installed on the upper surface. Similarly, the magnetic core midfoot portion 24 was installed on the upper surface of the magnetic core lower substrate 22. Then, the magnetic core upper substrate 21 was put on the circuit pattern, and each part was bonded with a resin to obtain a high-frequency electronic component 1.

評価
<磁性ナノワイヤ形状、組成、および体積比率>
複合磁性体の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)((株)日立ハイテクノロジーズ製、SU8000)で観察して、磁性ナノワイヤ361〜363の幅および長さを計測し、付属するEDXにて磁性ナノワイヤ361〜363の組成を測定した。磁性ナノワイヤ361〜363の体積比率は、多孔絶縁体の単位面積の重量と磁性ナノワイヤの電析後の重量と、絶縁体365〜367および磁性ナノワイヤ361〜363の比重から体積比率を求めた。
Evaluation <Magnetic nanowire shape, composition, and volume ratio>
Observe the cross section of the composite magnetic material with a scanning electron microscope (SEM) (SU8000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), measure the width and length of the magnetic nanowires 361-363, and use the attached EDX to measure the magnetic nanowires. The composition of 361-363 was measured. The volume ratio of the magnetic nanowires 361 to 363 was determined from the weight of the unit area of the porous insulator, the weight of the magnetic nanowire after electrodeposition, and the specific gravity of the insulator 365 to 367 and the magnetic nanowires 361 to 363.

<複素透磁率の実部μ’および磁気損失tanδμ>
1mm×1mm×80mmの棒状に加工した試験片を使用し、ネットワークアナライザ(アジレント・テクノロジー(株)製、HP8753D)と空洞共振器((株)関東電子応用開発製)を用いて、複合磁性体の2.4GHzにおける複素透磁率の実部μ’および磁気損失tanδμを摂動法により測定した。
<Real part μ'and magnetic loss tan δμ of complex magnetic permeability>
A composite magnetic material using a test piece processed into a rod shape of 1 mm x 1 mm x 80 mm, using a network analyzer (manufactured by Agilent Technologies, HP8753D) and a cavity resonator (manufactured by Kanto Electronics Applied Development Co., Ltd.). The real part μ'and the magnetic loss tan δμ of the complex magnetic permeability at 2.4 GHz were measured by the perturbation method.

<インダクタの長さLおよび高周波電子部品1の挿入損失IL>
高周波電子部品1の700MHzにおける挿入損失ILを測定した。表1に複合磁性体の700MHzにおける複素透磁率の実部μ’および磁気損失tanδμと、インダクタ11,12の長さLと、高周波電子部品1の挿入損失ILとを示す。
<Inductor length L and insertion loss IL of high-frequency electronic component 1>
The insertion loss IL of the high frequency electronic component 1 at 700 MHz was measured. Table 1 shows the real part μ'and magnetic loss tan δμ of the complex magnetic permeability at 700 MHz of the composite magnetic material, the lengths L of the inductors 11 and 12, and the insertion loss IL of the high-frequency electronic component 1.

(実施例2)
複合磁性体を実施例1と異なる製法で、以下のように作製した以外は実施例1と同様にして、実施例2の複合磁性体および高周波電子部品1を作製し、同様な実験を行った。
(Example 2)
The composite magnetic material of Example 2 and the high-frequency electronic component 1 were produced in the same manner as in Example 1 except that the composite magnetic material was produced by a method different from that of Example 1 as follows, and the same experiment was performed. ..

Al箔を0.3M過塩素酸溶液中で電圧40Vにてアノード酸化させた後、Al箔とAl箔に接するアノード酸化膜を水酸化ナトリウム溶液で溶解させ、厚さが70μm、孔径が20nmの周期的多孔Al酸化物を作製した。この周期的多孔Al酸化物の片面にAlスパッタ蒸着層を形成して陰極とした。陽極にはCoを用い、50度に保った0.7M硫酸第二鉄と、0.3M硫酸コバルトと、0.7Mホウ酸と、1mMアスコルビン酸ナトリウムとで構成される電解液中で、周期多孔Al酸化物の孔内にFeCo合金磁性ナノワイヤ361〜363を直流電析させた。その後、水酸化ナトリウム溶液でAlスパッタ蒸着層を除去した。ここで、磁性ナノワイヤ361〜363の直径は19nmであり、磁性ナノワイヤ361〜363の長さは60μmであった。また、EDXにより組成評価を行ったところ、磁性ナノワイヤ361〜363の組成は、Feが64%、Coが36%であった。絶縁体365〜367としての周期多孔Al酸化物の空孔率から求めた磁性ナノワイヤ361〜363の体積比率は74%であった。このようにFeCo合金磁性ナノワイヤ361〜363とAl酸化物絶縁体365〜367とで構成される実施例2の複合磁性体、および当該複合磁性体を含む高周波電子部品1を得た。 After anodic oxidation of the Al foil in a 0.3 M perchloric acid solution at a voltage of 40 V, the anodic oxide film in contact with the Al foil and the Al foil is dissolved in a sodium hydroxide solution to have a thickness of 70 μm and a pore diameter of 20 nm. A periodic porous Al oxide was prepared. An Al sputter-deposited layer was formed on one side of this periodic porous Al oxide to serve as a cathode. Co was used as the anode, and the period was maintained in an electrolytic solution composed of 0.7 M ferric sulfate, 0.3 M cobalt sulfate, 0.7 M boric acid, and 1 mM sodium ascorbate kept at 50 ° C. FeCo alloy magnetic nanowires 361-363 were DC electrodeposited in the pores of the porous Al oxide. Then, the Al sputter-deposited layer was removed with a sodium hydroxide solution. Here, the diameter of the magnetic nanowires 361 to 363 was 19 nm, and the length of the magnetic nanowires 361 to 363 was 60 μm. Moreover, when the composition was evaluated by EDX, the composition of the magnetic nanowires 361 to 363 was 64% Fe and 36% Co. The volume ratio of the magnetic nanowires 361 to 363 determined from the porosity of the periodic porous Al oxide as the insulator 365 to 367 was 74%. As described above, the composite magnetic material of Example 2 composed of FeCo alloy magnetic nanowires 361-363 and the Al oxide insulator 365 to 367, and the high-frequency electronic component 1 containing the composite magnetic material were obtained.

(実施例3)
複合磁性体を実施例1と異なる製法で、以下のように作製した以外は実施例1と同様にして、実施例3の複合磁性体および高周波電子部品1を作製し、同様な実験を行った。
(Example 3)
The composite magnetic material of Example 3 and the high-frequency electronic component 1 were produced in the same manner as in Example 1 except that the composite magnetic material was produced by a method different from that of Example 1 as follows, and the same experiment was performed. ..

ポリ(エチレンオキシド)メチルエーテル(分子量5000)を親水性ブロックとし、重合度が50〜150のポリメタクリレートを疎水性ブロックとするブロック共重合体を、銅錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合法により合成した。得られたブロック共重合体は一般式(化1)で示された。 A block copolymer using poly (ethylene oxide) methyl ether (molecular weight 5000) as a hydrophilic block and polymethacrylate having a degree of polymerization of 50 to 150 as a hydrophobic block is synthesized by an atomic transfer radical polymerization method using a copper complex as a catalyst. did. The obtained block copolymer was represented by the general formula (Chemical Formula 1).

Figure 0006812886
Figure 0006812886

ここで、mは80〜120であり、nは50〜80であり、Rはアルキル基である。 Here, m is 80 to 120, n is 50 to 80, and R is an alkyl group.

得られた0.02gブロック共重合体を、0.01gポリエチレンオキシド(分子量400、重合度7) と混合し、これをクロロホルムに溶解させて、10wt%の溶液を得た。この溶液を用いてイソプロパノールで超音波洗浄したAl箔上に厚み1μmとなるようバーコートした。その後、140℃で1時間の熱処理を行い、pH6.9の0.3Mリン酸−リン酸水素二ナトリウム水溶液にて親水性ブロックを除去することにより、Al箔上に厚さ1μm、孔径10nmの周期的多孔共重合体膜を作製した。 The obtained 0.02 g block copolymer was mixed with 0.01 g polyethylene oxide (molecular weight 400, degree of polymerization 7) and dissolved in chloroform to obtain a 10 wt% solution. Using this solution, an Al foil ultrasonically cleaned with isopropanol was bar-coated to a thickness of 1 μm. Then, heat treatment was performed at 140 ° C. for 1 hour, and the hydrophilic block was removed with a 0.3 M aqueous solution of phosphoric acid-disodium hydrogen phosphate having a pH of 6.9 to obtain a thickness of 1 μm and a pore size of 10 nm on the Al foil. A periodic porous copolymer film was prepared.

陽極をCoとし、50度に保った0.7M硫酸第二鉄と、0.3M硫酸コバルトと、0.7Mホウ酸と、1mMアスコルビン酸ナトリウムとで構成される電解液中で周期多孔共重合体膜の孔内にFeCo合金磁性ナノワイヤ361〜363を直流電析させた。その後、水酸化ナトリウム溶液でAl箔を除去した。ここで、磁性ナノワイヤ361〜363の直径は10nm、磁性ナノワイヤ361〜363の長さは1μmであった。EDXにより組成評価を行ったところ、磁性ナノワイヤ361〜363の組成は、Fe64%、Co36%であった。絶縁体として周期多孔共重合体膜の空孔率から求めた磁性ナノワイヤ361〜363の体積比率は74%であった。このようにして、FeCo合金磁性ナノワイヤ361〜363と周期的多孔共重合体膜絶縁体で構成される実施例3の複合磁性体、および当該複合磁性体を含む高周波電子部品1を得た。 Periodically porous copolymer in an electrolytic solution composed of 0.7 M ferric sulfate, 0.3 M cobalt sulfate, 0.7 M boric acid, and 1 mM sodium ascorbate, whose anode is Co and kept at 50 ° C. FeCo alloy magnetic nanowires 361-363 were DC electrodeposited in the pores of the coalesced film. Then, the Al foil was removed with a sodium hydroxide solution. Here, the diameter of the magnetic nanowires 361 to 363 was 10 nm, and the length of the magnetic nanowires 361 to 363 was 1 μm. When the composition was evaluated by EDX, the composition of the magnetic nanowires 361 to 363 was 64% Fe and 36% Co. The volume ratio of the magnetic nanowires 361 to 363 determined from the porosity of the periodic porous copolymer film as an insulator was 74%. In this way, the composite magnetic material of Example 3 composed of FeCo alloy magnetic nanowires 361-363 and the periodic porous copolymer film insulator, and the high-frequency electronic component 1 containing the composite magnetic material were obtained.

ここで、磁心中足部23,24は、磁性ナノワイヤ361がインダクタ11の巻回軸方向に略垂直に整列するように形成した。また、磁心上部基板21および磁心下部基板22は、磁性ナノワイヤ362,363がインダクタ11の巻回軸方向に略平行に整列するように形成した。 Here, the magnetic core midfoot portions 23 and 24 are formed so that the magnetic nanowires 361 are aligned substantially perpendicular to the winding axis direction of the inductor 11. Further, the magnetic core upper substrate 21 and the magnetic core lower substrate 22 are formed so that the magnetic nanowires 362 and 363 are aligned substantially parallel to the winding axis direction of the inductor 11.

(比較例1)
複合磁性体を実施例1と異なる製法で、以下のように作製した以外は実施例1と同様にして、比較例1の複合磁性体および高周波電子部品1を作製し、同様な実験を行った。
(Comparative Example 1)
The composite magnetic material of Comparative Example 1 and the high-frequency electronic component 1 were produced in the same manner as in Example 1 except that the composite magnetic material was produced by a method different from that of Example 1 as follows, and the same experiment was performed. ..

酸化鉄(Fe)73mol%、酸化コバルト(Co)18mol%、炭酸バリウム(BaCO)9mol%を原料とし、これらを所定の組成となるように秤量した。そして、秤量後の原料を湿式ボールミルで水を媒体として16時間配合した後、大気中において1250℃で焼成した。これによって得られた磁性酸化物を振動ミルで10分間乾式粉砕した後、湿式ボールミルで水を媒体として88時間粉砕し、粉砕後の磁性酸化物を150℃で24時間乾燥させて、平均粒径が1μm以下の磁性酸化物の粉末(磁性酸化物粉末W)を作製した。この磁性酸化物は、Co置換型W型六方晶フェライト(BaCoFe1627)を主成分とする。このようにして、比較例1の複合磁性体、および当該複合磁性体を含む高周波電子部品1を得た。 73 mol% of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 18 mol% of cobalt oxide (Co 3 O 4 ), and 9 mol% of barium carbonate (BaCO 3 ) were used as raw materials, and these were weighed so as to have a predetermined composition. Then, the raw material after weighing was blended in a wet ball mill using water as a medium for 16 hours, and then calcined in the air at 1250 ° C. The magnetic oxide thus obtained was pulverized by a vibration mill for 10 minutes, then pulverized with a wet ball mill using water as a medium for 88 hours, and the pulverized magnetic oxide was dried at 150 ° C. for 24 hours to obtain an average particle size. A magnetic oxide powder (magnetic oxide powder W) having a size of 1 μm or less was prepared. This magnetic oxide contains Co-substituted W-type hexagonal ferrite (BaCo 2 Fe 16 O 27 ) as a main component. In this way, the composite magnetic material of Comparative Example 1 and the high-frequency electronic component 1 containing the composite magnetic material were obtained.

(比較例2)
複合磁性体を比較例1と異なる製法で、以下のように作製した以外は比較例1と同様にして、比較例2の複合磁性体および高周波電子部品1を作製し、同様な実験を行った。
(Comparative Example 2)
The composite magnetic material of Comparative Example 2 and the high-frequency electronic component 1 were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that the composite magnetic material was manufactured by a method different from that of Comparative Example 1 as follows, and the same experiment was performed. ..

長軸長が45nm、アスペクト比が1.5のFe70Co30合金針状粒子と、誘電体材料としてポリエチレン樹脂とを、針状磁性粒子とポリエチレン樹脂の割合が、30vol%:70vol%となるように秤量した。上記の材料に分散剤およびカップリング剤を適宜添加して、安田精機製作所製ミキシングロール(No191−TM/WM)を用いて、混練した。混練は、原料を140℃に加温しながら針状磁性粒子がポリエチレン樹脂中に均質に混合されるまで行った。次に、得られた原料混合物を180℃に加熱した金型に投入し、35MPaのプレス圧で成形した。このようにして、比較例2の磁性体複合材料、および当該磁性体複合材料を含む高周波電子部品1を得た。
Fe 70 Co 30 alloy needle-shaped particles having a major axis length of 45 nm and an aspect ratio of 1.5, polyethylene resin as a dielectric material, and the ratio of needle-shaped magnetic particles to polyethylene resin are 30 vol%: 70 vol%. Weighed as follows. A dispersant and a coupling agent were appropriately added to the above materials, and the mixture was kneaded using a mixing roll (No191-TM / WM) manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho. Kneading was carried out while heating the raw material to 140 ° C. until the needle-shaped magnetic particles were uniformly mixed in the polyethylene resin. Next, the obtained raw material mixture was put into a mold heated to 180 ° C. and molded with a press pressure of 35 MPa. In this way, the magnetic composite material of Comparative Example 2 and the high-frequency electronic component 1 containing the magnetic composite material were obtained.

Figure 0006812886
Figure 0006812886

表1に示すように、実施例1〜3では、700MHzの複素透磁率の実部μ’が2.5以上であり、かつ磁気損失tanδμが0.02以下であることが確認された。一方、比較例1および2では、700MHzの複素透磁率の実部μ’が2.5以下であり、かつ磁気損失tanδμが0.02以上であることが確認された。すなわち、本実施例に係る複合磁性体は、メガヘルツ帯において、高い複素透磁率の実部μ’および低い磁気損失tanδμを有することが確認された。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 3, it was confirmed that the real part μ'of the complex magnetic permeability at 700 MHz was 2.5 or more, and the magnetic loss tan δμ was 0.02 or less. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, it was confirmed that the real part μ'of the complex magnetic permeability at 700 MHz was 2.5 or less and the magnetic loss tan δμ was 0.02 or more. That is, it was confirmed that the composite magnetic material according to this example has a real part μ'with a high complex magnetic permeability and a low magnetic loss tan δμ in the megahertz band.

また、実施例1〜4では、インダクタ11,12の長さLが2000μm以下であり、高周波電子部品1の挿入損失ILが0.41dB以下であることが確認された。一方、比較例1および2では、インダクタ11,12の長さLが2100μm以上であり、高周波電子部品1の挿入損失ILが1.00dB以上であることが確認された。すなわち、本実施例にかかる複合磁性体を含む高周波電子部品1では、インダクタ11,12の長さLを小さくすることができるため、高周波電子部品1自体の小型化が可能であるとともに、挿入損失ILが小さい優れた特性を有する高周波電子部品1が得られることが確認された。 Further, in Examples 1 to 4, it was confirmed that the length L of the inductors 11 and 12 was 2000 μm or less, and the insertion loss IL of the high-frequency electronic component 1 was 0.41 dB or less. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, it was confirmed that the length L of the inductors 11 and 12 was 2100 μm or more, and the insertion loss IL of the high-frequency electronic component 1 was 1.00 dB or more. That is, in the high-frequency electronic component 1 containing the composite magnetic material according to this embodiment, the length L of the inductors 11 and 12 can be reduced, so that the high-frequency electronic component 1 itself can be miniaturized and the insertion loss can be reduced. It was confirmed that a high-frequency electronic component 1 having a small IL and excellent characteristics can be obtained.

1,1A… 高周波電子部品
11,12,17… インダクタ
110,120… コイル部
111,121… 開口部
13,14,15,16… キャパシタ:
21… 磁心上部基板
22… 磁心下部基板
23,24… 磁心中足部
25,26… 磁心外足部
311,312,316… 導体層
341,342,336… 絶縁層
361,362,363,364… 磁性ナノワイヤ
365,366,367,368… 絶縁体
1,1A ... High-frequency electronic components 11,12,17 ... Inductors 110,120 ... Coil parts 111,121 ... Openings 13,14,15,16 ... Capacitors:
21 ... Magnetic core upper substrate 22 ... Magnetic core lower substrate 23, 24 ... Magnetic core middle foot 25, 26 ... Magnetic core outer foot 311, 312,316 ... Conductor layer 341, 342, 336 ... Insulation layer 361, 362, 363, 364 ... Magnetic nanowires 365, 366, 367, 368 ... Insulator

Claims (4)

コイルと、
互いに交わらないように整列した複数の磁性ナノワイヤと、周期的多孔構造からなり、前記複数の磁性ナノワイヤ間を電気的に絶縁する絶縁体とを備える複合磁性体を含み、前記コイルの内部を挿通する磁心中足部とを有し、
前記磁心中足部に含まれる前記磁性ナノワイヤが、コイルの巻回軸方向に略平行に整列しており、
前記複合磁性体における前記磁性ナノワイヤの体積比率は、45%以上90%以下である高周波電子部品。
With the coil
It contains a composite magnetic material including a plurality of magnetic nanowires arranged so as not to intersect each other and an insulator having a periodic porous structure and electrically insulating between the plurality of magnetic nanowires, and inserts the inside of the coil. It has a magnetic core midfoot and
The magnetic nanowires contained in the magnetic core midfoot portion are aligned substantially parallel to the winding axis direction of the coil .
A high-frequency electronic component in which the volume ratio of the magnetic nanowires in the composite magnetic material is 45% or more and 90% or less .
前記磁性ナノワイヤは、Fe、Co、Niの少なくとも1つの金属を含む請求項1に記載の高周波電子部品。 The high-frequency electronic component according to claim 1, wherein the magnetic nanowire contains at least one metal of Fe, Co, and Ni. 前記コイルの上方に配置される磁心上部基板および前記コイルの下方に配置される磁心下部基板の少なくとも一方を含み、
前記磁心上部基板および前記磁心下部基板の少なくとも一方に含まれる前記磁性ナノワイヤは、コイルの巻回軸方向に略垂直に整列している請求項1または2に記載の高周波電子部品。
Includes at least one of a magnetic core upper substrate located above the coil and a magnetic core lower substrate located below the coil.
The high-frequency electronic component according to claim 1 or 2, wherein the magnetic nanowires contained in at least one of the magnetic core upper substrate and the magnetic core lower substrate are aligned substantially perpendicular to the winding axis direction of the coil.
前記コイルの周縁に配置される磁心外足部を含み、
前記磁心外足部に含まれる前記磁性ナノワイヤは、コイルの巻回軸方向に略平行に整列している請求項1〜3のいずれかに記載の高周波電子部品。
Includes a magnetic core outer foot located on the periphery of the coil
The high-frequency electronic component according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic nanowires included in the magnetic core outer foot portion are aligned substantially parallel to the winding axis direction of the coil.
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