JP7110989B2 - 電子部品、アンテナ及びｒｆタグ - Google Patents
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Description
本発明は、高周波化の進む電子部品に関するものであり、また、磁界成分を利用して情報を交信するためのアンテナに関するものであり、該アンテナは、小型化と交信感度の向上を両立させたアンテナである。
近年、家庭用及び産業用等の電子機器の小型・軽量化が進んでおり、それに伴い、前述の各種電子機器に用いられる電子部品の小型化、高効率化、高周波数化のニーズが高まっている。
例えば、ＲＦＩＤをはじめとする無線通信技術の発展により、省スペースで優れた交信特性を持つアンテナの需要が伸びている。平面ループアンテナは、その薄さから、非接触ＩＣカード等に用いられている。ところが、このような平面状のアンテナは、配置に大きな面積が必要となるうえ、金属物が接近すると、金属物にイメージができて、アンテナと逆位相になるために、アンテナの感度が失われるという問題が生じる。
磁性体を使用し電磁波を送受信するアンテナは、磁性体で形成したコアに導線を巻回してコイルを形成し、外部から飛来する磁界成分を磁性体に貫通させコイルに誘導させて電圧（または電流）に変換するアンテナであり、小型ラジオやＴＶには広く利用されてきた。また、近年、普及してきたＲＦタグと呼ばれる非接触型の物体識別装置にも利用されている。
磁性体を使用するアンテナとして、磁性層を中心として磁性層に導電材料がコイル状に形成され、コイル状の導電材料を形成した一方又は両方の外側面に絶縁層を形成し、前記絶縁層の一方又は両方の外側面に導電層を設けた磁性体アンテナが知られている（特許文献１）。該磁性体アンテナは、金属物に接触した場合であっても、アンテナとしての機能が維持されるものである。
しかしながら、ＲＦタグとして用いられるアンテナは、その用途の広がりから、さらなる小型化が求められているが、アンテナは一般に小型化すると交信感度が低下してしまう。そのため、前記特許文献１記載の方法のみでは、さらに長い交信距離を必要とされる場合に、小型化と交信感度の両立が不十分であった。
そこで、本発明は、アンテナのコアを所定の組成を持つフェライトコアとすることで、アンテナの交信感度が向上し、更なる小型化を実現したアンテナを得ることを目的とする。
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。
すなわち、本発明は、フェライトコアとコイルとで構成される電子部品であって、該フェライトコアを構成するフェライトは、スピネル構造であって構成金属元素としてＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＣｏを含有し、構成金属元素それぞれを、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯに換算したときに、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯの合計を基準として、Ｆｅ２Ｏ３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０～２７ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５～２２ｍｏｌ％、ＣｕＯを９～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％含有することを特徴とする電子部品である（本発明１）。
また、本発明は、前記フェライトコアを構成するフェライトが含有するＺｎとＮｉのモル比（Ｚｎ／Ｎｉ）が０．５８～１．０である本発明１に記載の電子部品である（本発明２）。
また、本発明は、前記フェライトコアを構成するフェライトが含有するＮｉとＣｕのモル比（Ｎｉ／Ｃｕ）が２．００～２．５０である本発明１又は２に記載の電子部品である（本発明３）。
また、本発明は、本発明１～３のいずれかに記載の電子部品からなるアンテナである（本発明４）。
また、本発明は、前記フェライトコアを構成するフェライトの１３．５６ＭＨｚにおける複素透磁率の虚数部μ’’に対する実数部μ’の比であるフェライトコアのＱ（μ’／μ’’）が、５０～１７０である本発明４に記載のアンテナである（本発明５）。
また、本発明は、前記フェライトコアを構成するフェライトの１３．５６ＭＨｚにおけるμＱ積が、９０００以上である本発明４又は５に記載のアンテナである（本発明６）。
また、本発明は、本発明４～６のいずれかに記載のアンテナにＩＣを実装したＲＦタグである（本発明７）。
また、本発明は、樹脂によって被覆された本発明７に記載のＲＦタグである（本発明８）。
本発明に係る電子部品は、高周波領域で優れた特性を示す。特に１３．５６ＭＨｚ帯で使用するアンテナとして好適である。
本発明におけるアンテナは、より交信感度が向上したアンテナであるために、アンテナが専有する面積、体積に対して相対的に長い距離での交信が可能である。また、アンテナをより小型にしても充分な交信距離を持つために、１３．５６ＭＨｚのＲＦＩＤ用途などのアンテナとして好適である。
本発明におけるアンテナは、小型であっても、高い交信感度を有するので、アンテナの近傍に金属があって交信感度が低下する状況であっても充分な交信距離を持たせることができ、各種携帯機器、容器、金属部品、基板、金属製工具、金型等の各種用途にも利用スペースの制限なく用いることができる。
本発明に係る電子部品について述べる。
本発明に係る電子部品は、フェライトコアとコイルとで構成されることを基本構造とする。
前記フェライトコアを構成するフェライトは、スピネル構造を有し、構成金属元素としてＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＣｏを含有し、構成金属元素それぞれを、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯに換算したときに、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯの合計（１００％）を基準として、Ｆｅ２Ｏ３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０～２７ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５～２２ｍｏｌ％、ＣｕＯを９～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％含有する磁性体である。本発明において構成金属元素としてＣｏを含むことが特徴であるが、これはＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＣｏ一体から成るフェライトであり、通常使用されるＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＣｕから成るフェライトにＣｏＯ等のＣｏ成分を混合させたものではなく除かれる。なお、フェライトの結晶構造はＸ線回折で確認できる。
本発明におけるフェライトコアを構成するフェライトのＦｅの含有量は、Ｆｅ２Ｏ３換算で４６～５０ｍｏｌ％である。Ｆｅの含有量が４６ｍｏｌ％未満の場合、μ’が小さくなり、５０ｍｏｌ％を超える場合は、焼結できなくなる。Ｆｅの含有量は好ましくは、４６．５～４９．５ｍｏｌ％、より好ましくは４７．０～４９．０ｍｏｌ％である。
本発明におけるフェライトコアを構成するフェライトのＮｉの含有量は、ＮｉＯ換算で２０～２７ｍｏｌ％である。Ｎｉの含有量が２０ｍｏｌ％未満の場合、μ’’が大きくなり、２７ｍｏｌ％を超える場合は、μ’が小さくなる。Ｎｉの含有量は好ましくは、２０．５～２６．５ｍｏｌ％、より好ましくは２１．０～２６．０ｍｏｌ％である。
本発明におけるフェライトコアを構成するフェライトのＺｎの含有量は、ＺｎＯ換算で１５～２２ｍｏｌ％である。Ｚｎの含有量が１５ｍｏｌ％未満の場合、μ’が小さくなり、２２ｍｏｌ％を超える場合は、μ’’が大きくなる。Ｚｎの含有量は好ましくは、１５．５～２１．５ｍｏｌ％、より好ましくは１５．８～２１．０ｍｏｌ％である。
本発明におけるフェライトコアを構成するフェライトのＣｕの含有量は、ＣｕＯ換算で９～１１ｍｏｌ％である。Ｃｕの含有量が９ｍｏｌ％未満の場合、焼結性が低下し、低温で焼結体を製造することが困難になる。Ｃｕの含有量が１１ｍｏｌ％を超える場合は、μ’が小さくなる。Ｃｕの含有量は好ましくは、９．５～１０．９ｍｏｌ％、より好ましくは１０．０～１０．８ｍｏｌ％、さらにより好ましくは１０．２～１０．７ｍｏｌ％である。
本発明におけるフェライトコアを構成するフェライトのＣｏの含有量は、ＣｏＯ換算で０．０１～１．０ｍｏｌ％である。本発明においては、フェライトがＣｏを含有することによって、スネークの限界線が高周波数側にシフトするため、高周波数域（例えば１３．５６ＭＨｚ）における複素透磁率の虚数部μ’’に対する実数部μ’の比であるフェライトコアのＱ（μ’／μ’’）を向上させる事が出来る。ただし、Ｃｏの含有量が、ＣｏＯ換算で１．０ｍｏｌ％を超えると、透磁率が低下し、フェライトコアのＱも低下する傾向がある。Ｃｏの含有量は、ＣｏＯ換算で０．０５～０．９５ｍｏｌ％であることが好ましく、０．１０～０．９０ｍｏｌ％であることがより好ましい。
本発明におけるフェライトコアを構成するフェライトは、その特性に影響を及ぼさない範囲で前記元素のほかに種々の元素を含んでいてもよい。一般的に、Ｂｉを添加することはフェライトの焼結温度の低温化の効果があると知られている。しかし、本発明における低温化や結晶組織の制御についてはＺｎとＮｉのモル比（Ｚｎ／Ｎｉ）とＣｕの含有量により調整しているため、添加によって焼結温度のさらなる低温化の効果が期待できるが、結晶組織の微細化もさらに促進され、μ’の低下あるいは、μＱ積の低下が起こる可能性が高く、積極的なＢｉ添加は好ましくない（Ｂｉを含まないことが好ましい）。構成金属元素としてはＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＣｏのみから成ることが好ましいが、この場合、不可避的に含まれる金属元素があってもよい。
フェライトコアには、使用する周波数帯で材料としての透磁率が高く、磁性損失が低くなるようなフェライト組成を選択すると良い。ただし、必要以上に高い透磁率の材料にすると磁性損失が増えるのでアンテナに適さなくなる。
本発明におけるフェライトコアを構成するフェライトが含有するＺｎとＮｉのモル比（Ｚｎ/Ｎｉ）は、０．５８～１．０であることが好ましい。ＺｎとＮｉのモル比をこの範囲に調整することにより、フェライトコアの透磁率を適切な範囲に管理でき、磁性損失を低減することができる。より好ましくはＺｎとＮｉのモル比が０．５９～０．９５、さらにより好ましくは０．６０～０．９０である。
本発明におけるフェライトコアを構成するフェライトが含有するＮｉとＣｕのモル比（Ｎｉ/Ｃｕ）は、２．００～２．５０であることが好ましい。ＮｉとＣｕのモル比をこの範囲に調整することにより、低温におけるフェライトコアの良好な焼結性を維持したまま、透磁率を適切な範囲に管理できる。より好ましくはＮｉとＣｕのモル比が２．０５～２．４５、さらにより好ましくは２．１０～２．４０である。
本発明に係る電子部品からなるアンテナは、例えば、ＲＦＩＤタグ用途に用いられ、フェライトコアの１３．５６ＭＨｚにおける複素透磁率の実数部μ’が、８０以上であることが好ましい。８０を下回ると、所望のＱ及びμＱ積が得られず、アンテナにおいて優れた交信特性が得られない。より好ましくは１００以上であり、さらにより好ましくは１１０以上である。
また本発明におけるアンテナは、フェライトコアの１３．５６ＭＨｚにおける複素透磁率の虚数部μ’’が、２以下である事が望ましい。２を超える場合では、僅かな周波数のずれによりμ’’が急激に増加するため、Ｑが低下し、アンテナにおいて優れた交信特性が得られない。より好ましくは１．５以下であり、さらにより好ましくは１．０以下である。
本発明におけるアンテナは、フェライトコアの１３．５６ＭＨｚにおける複素透磁率の虚数部μ’’に対する実数部μ’の比であるフェライトコアのＱ（μ’／μ’’）が５０～１７０であることが好ましい。フェライトコアのＱ（μ’／μ’’）が５０を下回る場合、アンテナの交信距離が短くなり、アンテナに適さなくなる。フェライトコアの１３．５６ＭＨｚにおけるＱ（μ’／μ’’）は、より好ましくは７０～１６５であり、さらにより好ましくは８０～１６０である。
本発明におけるアンテナは、フェライトコアの１３．５６ＭＨｚにおける複素透磁率の実数部μ’とフェライトコアのＱの積であるμＱ積が、９０００以上であることが好ましい。９０００未満では、優れた交信特性を得られない。μＱ積はより好ましくは１００００以上であり、さらにより好ましくは１２０００以上である。
本発明に係る電子部品は、フェライトコアの外側に、フェライトコアを巻回する導体からなるコイルを備えている。該コイルは、インダクタンスなどの電気特性のバラつきを抑えるため、あるいは生産性の観点からフェライトコアとなるフェライト基材とコイルとなる導電材料とが一体焼成されて導体がフェライトコアの外側に密着していることが好ましい。すなわち、本発明に係る電子部品はフェライトコアとコイルとを有する焼結体からなることが好ましい。
コイルを構成する導体は、ＡｇまたはＡｇ系合金、銅または銅系合金等の金属を用いることができ、ＡｇまたはＡｇ系合金であることが好ましい。
本発明に係る電子部品は、フェライトコアの外側に導体からなるコイルを備えている一方又は両方の外側面に絶縁層を備えていることが好ましい。絶縁層を設けることによってコイルが保護されて安定に動作する品質の均質な電子部品が得られる。
本発明に係る電子部品は、絶縁層として、Ｚｎ系フェライトなどの非磁性フェライト、ホウケイ酸系ガラス、亜鉛系ガラス又は鉛系ガラス等のガラス系セラミック、あるいは非磁性フェライトとガラス系セラミックを適量混合したものなどを用いることができる。
絶縁層に非磁性フェライトとして使用するフェライトには、焼結体の体積固有抵抗が１０８Ωｃｍ以上になるようなＺｎ系フェライト組成を選択するとよい。例えば、Ｆｅ２Ｏ３が４５．０～４９．５ｍｏｌ％、ＺｎＯが１７．０～４５．０ｍｏｌ％、ＣｕＯが４．５～１５．０ｍｏｌ％である組成が好ましい。
絶縁層がガラス系セラミックである場合、使用するガラス系セラミックには、線膨張係数が使用する磁性体の線膨張係数と大きく異ならない組成を選択するとよい。具体的には磁性体として用いる磁性フェライトの線膨張係数との差が±５ｐｐｍ／℃以内の組成である。
本発明に係る電子部品は、フェライトコア上のコイルの外側に絶縁層を介して導電層を備えていてもよい。導電層を設けることによってアンテナに金属物が近づいてもアンテナの共振周波数の変化が小さくなり、安定に動作する品質の均質なアンテナが得られる。
本発明に係る電子部品は、導電層として、金属層を設けることができ、抵抗の低いＡｇまたはＡｇ系合金による金属の薄層であることが好ましい。
本発明に係る電子部品は、前記の絶縁層や導電層が、フェライトコアとなるフェライト基材と導体となる導電材料と共に一体焼成されてフェライトコアに密着した焼結体であることが好ましい。
本発明によって得られるような、小型で高感度のアンテナは、ウェアラブル機器への適用が望まれており、その場合、アンテナのサイズは２０ｍｍ角以下であって、高さ２０ｍｍ以下が望ましく、より好ましくは１０ｍｍ角以下且つ高さ１０ｍｍ以下、さらに好ましくは８ｍｍ角以下であって、高さ８ｍｍ以下である。
本発明におけるＲＦタグは、前記アンテナにＩＣチップを接続したものである。本発明におけるＲＦタグは、樹脂によって被覆されていても特性を損なうことなく、アンテナ及び接続されたＩＣチップが保護されて、安定に動作する品質のＲＦタグが得られる。
本発明に係る電子部品の製造方法について述べる。
本発明に係る電子部品は、フェライトコアを巻回するようにコイルを設けることができる種々の方法によって製造することができる。ここでは、シート状のフェライト基材と導電材料とを所望の構成となるように積層した後に一体焼成して作る、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ-ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ、低温共焼成セラミックス）技術によるアンテナの製造方法について説明する。
図１及び図２に示すようなアンテナの積層構成を例に説明する。
まず、磁性粉末及びバインダーを混合した混合物をシート状にしたフェライト基材を形成する。
磁性粉末としては、構成金属元素としてＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＣｏを含有し、構成金属元素それぞれを、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯに換算したときに、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯの合計を基準として、Ｆｅ２Ｏ３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０～２７ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５～２２ｍｏｌ％、ＣｕＯを９～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％含有するフェライト仮焼粉を用いることができる。
次に、フェライト基材からなる磁性層（５）を全体の厚みが所望の厚さとなるように積層する。図１に示すように、磁性層（５）の積層体に所望の数のスルーホール（１）を開ける。前記スルーホール（１）のそれぞれに導電材料を流し込む。また、磁性層（５）の積層体のスルーホール（１）と直角になる両面に、スルーホール（１）と接続してコイル状（巻き線状）となるように電極層（２）を形成する。スルーホール（１）に流し込んだ導電材料と電極層（２）によって、磁性層（５）の積層体が直方体のコアとなるようにコイル（４）を形成する。このとき、コイル（４）を形成する磁性層の両端が磁性回路上開放となる構成となる。
スルーホール（１）に流し込む、又は電極層（２）を形成する導電材料としては、金属系導電性ペーストを使用することができ、ＡｇペーストやＡｇ系合金ペーストが適している。
得られたシート状の積層体を、所望の形状となるように、スルーホール（１）を含む面とコイル開放端面（４－２）で切断して一体焼成する、又は一体焼成後にスルーホール（１）を含む面とコイル開放端面（４－２）で切断することによってフェライトコア（３）とコイル（４）とを有する焼結体からなる本発明のアンテナを製造することができる。
前記積層体の焼成温度は８００℃～１０００℃であり、好ましくは８５０℃～９２０℃である。前述の範囲より温度が低い場合は、μ’やＱなどにおいて望ましい特性が得られにくくなり、また高い温度の場合は、一体焼成が困難になる。
また、本発明においては電極層（２）を形成した磁性層（５）の上下面に絶縁層（６）を形成することができる。絶縁層（６）を形成したアンテナの概略図を図２に示す。
また、本発明におけるアンテナは、絶縁層（６）の表面に導電材料でコイルリード端子とＩＣチップ接続端子を形成し、ＩＣを実装してもよい。
前記ＩＣチップ接続端子を形成したアンテナは、電極層（２）を形成した磁性層（５）の少なくとも一方の面に形成された絶縁層（６）にスルーホールを設け、このスルーホールに導電材料を流し込み、コイル（４）の両端と接続し、該絶縁層（６）の表面に導電材料でコイルリード端子とＩＣチップ接続端子を並列若しくは直列に接続できるよう形成して一体焼成して得ることができる。
また、本発明におけるアンテナは、図３に示すように絶縁層（６）の外側に導電層（７）を設けてもよい。アンテナがコイル（４）を形成する磁性層（５）に絶縁層（６）を介して導電層（７）を備えることによって、金属面に貼り付けても共振周波数の変化が少なく、コイルが直接金属面に触れないことによって、安定に動作する品質の均質なアンテナが得られる。
また、本発明におけるアンテナは、図３に示すように導電層（７）の外側面にさらに絶縁層（６）を設けてもよい。さらに、当該絶縁層（６）の外側面に、磁性層（５）又は磁性層（５）とその外側面に絶縁層（６）を設けてもよい。これによって、アンテナに金属物が近づいてもアンテナの特性変化がより小さくなり、共振周波数の変化をより小さくすることができる。
導電層（７）はどのような手段で形成されても良いが、例えば、ペースト状の導電材料によって絶縁層（６）上に印刷、刷毛塗り等の通常の方法で形成することが好ましい。あるいは、金属板を絶縁層（６）の外側に貼り付けて同様の効果を付与することも出来る。
導電層（７）を形成するペースト状の導電材料としては、金属系導電性ペーストを使用することができ、ＡｇペーストやＡｇ系合金ペーストが適している。
導電層（７）を絶縁層の外側に形成する場合、導電層（７）の膜厚は焼成後の膜厚で０．００１～０．１ｍｍが製造上好ましい。
また、本発明におけるアンテナは、コイル（４）の上下面を挟み込んだ絶縁層（６）の一方あるいは両方の外側面にコンデンサー電極を配置してもよい。
なお、アンテナは、絶縁層（６）の上面に形成するコンデンサーを、平行電極若しくはくし型電極を印刷してコンデンサーとしてもよく、更に、該コンデンサーとコイルリード端子とを並列もしくは直列に接続してもよい。
また、本発明におけるアンテナは、絶縁層（６）上面に可変コンデンサーを設ける端子を形成し、コイルリード端子とコイルリード端子とを並列若しくは直列に接続してもよい。
また、絶縁層（６）上面にコンデンサー電極を配置した外側面にさらに絶縁層（６）を設け、該絶縁層（６）の外側面にＩＣチップ接続端子を兼ねる電極層を形成して該絶縁層（６）を挟みこむようにコンデンサーを形成し、ＩＣチップ接続端子と並列もしくは直列に接続してもよい。
本発明におけるアンテナは、コイル（４）の下面の絶縁層（６）にスルーホール（１）を設け、そのスルーホールに導電材料を流し込み、コイル（４）の両端と接続し、その下表面に導電材料で基板接続端子を形成して一体焼成してもよい。その場合、セラミック、樹脂等の基板に容易に接合することができる。
ＩＣチップは、絶縁層上にＩＣチップ接続端子を形成して接続しても良いし、アンテナの下面の基板接続端子に接続するように基板内に配線を形成して、基板内配線を介して接続しても良い。ＩＣチップを接続することで、本発明におけるアンテナをＲＦタグとして利用することができる。
また、本発明におけるＲＦタグは、ポリスチレン、アクリルニトリルスチレン、アクリルニトリルブタジェンスチレン、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、塩化ビニール、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂によって被覆されていても良い。
＜作用＞
本発明におけるアンテナは、フェライトコアがＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＣｏを、それぞれ、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯに換算したときに、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯの合計を基準として、Ｆｅ２Ｏ３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０～２７ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５～２２ｍｏｌ％、ＣｕＯを９～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％、を含有する磁性体であって、フェライトコアのＱ（μ’／μ’’）が５０～１７０を有するフェライトから構成されるため、アンテナの交信感度を向上させる事ができる。
本発明におけるアンテナは、フェライトコアがＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＣｏを、それぞれ、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯに換算したときに、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯの合計を基準として、Ｆｅ２Ｏ３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０～２７ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５～２２ｍｏｌ％、ＣｕＯを９～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％、を含有する磁性体であって、フェライトコアのＱ（μ’／μ’’）が５０～１７０を有するフェライトから構成されるため、アンテナの交信感度を向上させる事ができる。
本発明にかかるアンテナは、フェライトコアとなる磁性粉末の組成を調整したことによりフェライトを低温で焼結させて焼結体を得ることができるため、ＬＴＣＣ技術を利用してコアと導電材料とを一体焼成できる。
また、フェライトコアと導電材料で形成したコイルからなる積層体を一体焼成したアンテナは、高いμＱ積が得られるため、小型であっても交信感度を向上させることが可能となる。
以下に図２を参照しながら、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
［実施例１］
Ｎｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３を４８．５９ｍｏｌ％、ＮｉＯを２４．８２ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５．９５ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．３７ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．２７ｍｏｌ％）１００重量部、ブチラール樹脂８重量部、可塑剤５重量部、溶剤８０重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上に１５０ｍｍ角で、焼結時の厚みが０．１ｍｍになるようにシート成型して、磁性層（５）用グリーンシートとした。このグリーンシートを用い、焼成温度９００℃で焼結して得られるフェライトコアの磁気特性については表１に記載した。
Ｎｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３を４８．５９ｍｏｌ％、ＮｉＯを２４．８２ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５．９５ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．３７ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．２７ｍｏｌ％）１００重量部、ブチラール樹脂８重量部、可塑剤５重量部、溶剤８０重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上に１５０ｍｍ角で、焼結時の厚みが０．１ｍｍになるようにシート成型して、磁性層（５）用グリーンシートとした。このグリーンシートを用い、焼成温度９００℃で焼結して得られるフェライトコアの磁気特性については表１に記載した。
また、Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉（Ｆｅ２Ｏ３ ４６．５ｍｏｌ％、ＺｎＯ ４２．０ｍｏｌ％、ＣｕＯ １１．５ｍｏｌ％）１００重量部、ブチラール樹脂８重量部、可塑剤５重量部、溶剤８０重量部をボールミルで混合しスラリーを製造した。出来たスラリーをドクターブレードでＰＥＴフィルム上に磁性層（５）用グリーンシートと同様のサイズと厚みでシート成型して、絶縁層（６）用グリーンシートとした。
次に、磁性層（５）用グリーンシート１０枚の所定の位置にスルーホール（１）を開けその中にＡｇペーストを充填し、電極層（２）を設ける面にはＡｇペーストを用いて電極のパターンを印刷した。これら１０枚のグリーンシートを積層し、導電材料が積層されたグリーンシートの外側にコイル状に形成された積層体を形成した。積層体の電極層となる導電材料が印刷された面の上に絶縁層（６）用グリーンシートを積層した。
積層したグリーンシートをまとめて加圧接着させ、スルーホール（１）を分割する面とコイル開放端面（４－２）とで切断し、９００℃で２時間一体焼成して、横１０ｍｍ×縦３ｍｍ×高さ２ｍｍのサイズのコイル巻き数２３ターンの、フェライトコアとコイルとを有する焼結体からなるアンテナを作成した。（図２ではコイル巻き数は図の簡略化のため、７ターンで表示している。また、磁性層（５）の積層枚数は図の簡略化のため３層で表している。以下の他の図についても同様である。）
［フェライト組成の測定］
上述のフェライトコア用のフェライト仮焼粉の組成は、多元素同時蛍光Ｘ線分析装置 Ｓｉｍｕｌｔｉｘ １４（（株）リガク）を用いて測定した。
上述のフェライトコア用のフェライト仮焼粉の組成は、多元素同時蛍光Ｘ線分析装置 Ｓｉｍｕｌｔｉｘ １４（（株）リガク）を用いて測定した。
［フェライトコアの磁気特性の測定］
上述のフェライトコア用のフェライト仮焼粉１５ｇ及び６．５％希釈したＰＶＡ水溶液１．５ｍＬを混合した粉末を、外径２０ｍｍφ、内径１０ｍｍφの金型に投入し、プレス機にて、１ｔｏｎ／ｃｍ２で圧縮し、アンテナを製造する場合と同様の条件である９００℃で２時間焼成する事で、初透磁率、Ｑ、μＱ積を測定するためのフェライトのリングコアを得た。
上述のフェライトコア用のフェライト仮焼粉１５ｇ及び６．５％希釈したＰＶＡ水溶液１．５ｍＬを混合した粉末を、外径２０ｍｍφ、内径１０ｍｍφの金型に投入し、プレス機にて、１ｔｏｎ／ｃｍ２で圧縮し、アンテナを製造する場合と同様の条件である９００℃で２時間焼成する事で、初透磁率、Ｑ、μＱ積を測定するためのフェライトのリングコアを得た。
リングコアの初透磁率、Ｑ、μＱ積は、インピーダンス／マテリアルアナライザーＥ４９９１Ａ（アジレント・テクノロジー（株）製）を用いて１３．５６ＭＨｚの周波数において測定した。
［実施例２］
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．３１ｍｏｌ％、ＮｉＯを２１．９３ｍｏｌ％、ＺｎＯを１９．１８ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．２９ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．２９ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．３１ｍｏｌ％、ＮｉＯを２１．９３ｍｏｌ％、ＺｎＯを１９．１８ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．２９ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．２９ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
［実施例３］
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．６５ｍｏｌ％、ＮｉＯを２４．７６ｍｏｌ％、ＺｎＯを１６．１０ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．３５ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．１４ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．６５ｍｏｌ％、ＮｉＯを２４．７６ｍｏｌ％、ＺｎＯを１６．１０ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．３５ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．１４ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
［実施例４］
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．６６ｍｏｌ％、ＮｉＯを２４．８０ｍｏｌ％、ＺｎＯを１６．０８ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．３７ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０９ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．６６ｍｏｌ％、ＮｉＯを２４．８０ｍｏｌ％、ＺｎＯを１６．０８ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．３７ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０９ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
［実施例５］
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．２３ｍｏｌ％、ＮｉＯを２４．７３ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５．９１ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．５２ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．６１ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．２３ｍｏｌ％、ＮｉＯを２４．７３ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５．９１ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．５２ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．６１ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
［実施例６］
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．３０ｍｏｌ％、ＮｉＯを２４．６４ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５．８８ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．３５ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．８３ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．３０ｍｏｌ％、ＮｉＯを２４．６４ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５．８８ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．３５ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．８３ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
［比較例１］
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．２２ｍｏｌ％、ＮｉＯを２６．５４ｍｏｌ％、ＺｎＯを１４．７３ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．５１ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．２２ｍｏｌ％、ＮｉＯを２６．５４ｍｏｌ％、ＺｎＯを１４．７３ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．５１ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
［比較例２］
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．６１ｍｏｌ％、ＮｉＯを２７．３９ｍｏｌ％、ＺｎＯを１３．５７ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．４３ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
磁性層に用いるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉の組成を、Ｆｅ２Ｏ３を４８．６１ｍｏｌ％、ＮｉＯを２７．３９ｍｏｌ％、ＺｎＯを１３．５７ｍｏｌ％、ＣｕＯを１０．４３ｍｏｌ％とした以外は、実施例１と同様にしてアンテナを製造した。
［アンテナの共振周波数及びＱの測定］
該アンテナの共振周波数及びＱは、アジレント・テクノロジー株式会社製インピーダンスアナライザー４９９１Ａ及び同軸プローブを用いて測定した。該アンテナのコイル両端にプローブを接続してアンテナの共振周波数及びＱを測定した。アンテナのＱは、ωＬ／Ｒ（ω：角周波数、Ｌ：コイルの自己インダクタンス、Ｒ：コイルの損失抵抗）で求められる。測定結果は表２に示す。
該アンテナの共振周波数及びＱは、アジレント・テクノロジー株式会社製インピーダンスアナライザー４９９１Ａ及び同軸プローブを用いて測定した。該アンテナのコイル両端にプローブを接続してアンテナの共振周波数及びＱを測定した。アンテナのＱは、ωＬ／Ｒ（ω：角周波数、Ｌ：コイルの自己インダクタンス、Ｒ：コイルの損失抵抗）で求められる。測定結果は表２に示す。
［交信距離の測定］
該アンテナのコイル両端にＲＦタグ用ＩＣを接続してさらにＩＣと並列にコンデンサーを接続して、交信距離が最大となるように共振周波数を調整してＲＦタグを作製し、出力１００ｍＷのリーダ／ライタ（株式会社タカヤ製、製品名ＴＲ３－Ａ２０１／ＴＲ３－Ｄ００２Ａ）のアンテナを水平に固定し、ＲＦタグのアンテナのコイルの中心軸がリーダ／ライタのアンテナの中心上に垂直に向くように位置させて、交信が可能な限り高い位置の時のリーダ／ライタのアンテナとＲＦタグの間の距離を最長交信距離とした。
該アンテナのコイル両端にＲＦタグ用ＩＣを接続してさらにＩＣと並列にコンデンサーを接続して、交信距離が最大となるように共振周波数を調整してＲＦタグを作製し、出力１００ｍＷのリーダ／ライタ（株式会社タカヤ製、製品名ＴＲ３－Ａ２０１／ＴＲ３－Ｄ００２Ａ）のアンテナを水平に固定し、ＲＦタグのアンテナのコイルの中心軸がリーダ／ライタのアンテナの中心上に垂直に向くように位置させて、交信が可能な限り高い位置の時のリーダ／ライタのアンテナとＲＦタグの間の距離を最長交信距離とした。
比較例１で製造したアンテナの最長交信距離を基準に、他の例のアンテナの最長交信距離の相対値を百分率で計算し、表２に示す。
本発明の実施例及び比較例において、同じ大きさと構造を持つアンテナのフェライトコアの組成を種々変更した結果、本発明において規定する組成のとき、交信感度の向上が見られた。
本発明におけるアンテナはフェライトコアに使用するフェライトコアのＱ（μ’／μ’’）が高く、小型化と交信感度の向上を両立させたアンテナであることが確認された。
１ スルーホール
２ 電極層（コイル電極）
３ コア（磁性体）
４ コイル
５ 磁性層
６ 絶縁層
７ 導電層
２ 電極層（コイル電極）
３ コア（磁性体）
４ コイル
５ 磁性層
６ 絶縁層
７ 導電層
Claims (7)
- フェライトコアとコイルとで構成される電子部品であって、該フェライトコアを構成するフェライトは、スピネル構造であって構成金属元素としてＦｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｕ及びＣｏを含有し、ＺｎとＮｉのモル比（Ｚｎ／Ｎｉ）が０．５８～１．０であり、構成金属元素それぞれを、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯに換算したときに、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ及びＣｏＯの合計を基準として、Ｆｅ２Ｏ３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを２０～２７ｍｏｌ％、ＺｎＯを１５～２２ｍｏｌ％、ＣｕＯを９～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％含有することを特徴とする電子部品。
- 前記フェライトコアを構成するフェライトが含有するＮｉとＣｕのモル比（Ｎｉ／Ｃｕ）が２．００～２．５０である請求項１に記載の電子部品。
- 請求項１又は２に記載の電子部品からなるアンテナ。
- 前記フェライトコアを構成するフェライトの１３．５６ＭＨｚにおける複素透磁率の虚数部μ’’に対する実数部μ’の比であるフェライトコアのＱ（μ’／μ’’）が、５０～１７０である請求項３に記載のアンテナ。
- 前記フェライトコアを構成するフェライトの１３．５６ＭＨｚにおけるμＱ積が、９０００以上である請求項３又は４に記載のアンテナ。
- 請求項３～５のいずれか一項に記載のアンテナにＩＣを実装したＲＦタグ。
- 樹脂によって被覆された請求項６に記載のＲＦタグ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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