JP7224574B2 - Ｎｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末、電子部品、アンテナ及びＲＦタグ - Google Patents

Description

本発明は、Ｎｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト材料に関し、更に詳しくは、より高い周波数帯でも特性に優れたＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト材料を提供するものである。

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、パワーインダクタが高い周波数帯で作動することが想定されており、それに用いられるフェライト材料についても６０ＭＨｚなどの高い周波数帯でも所望の特性が維持できることが要求されている。

従来、高透磁率のコアに巻線した構造のインダクタンス部品において、特定組成のフェライトを用いることが記載されている（特許文献１）。

特開平９－６３８２６号公報

しかしながら、前記特許文献１記載の技術では、数～数十ＭＨｚの比較的低周波数で使用するインダクタンス部品を得ることを目的とし実施例では１２０ＭＨｚのμ”が低いフェライトが記載されているが、６０ＭＨｚの周波数帯では十分な特性が得られるものではなかった。

そこで、本発明は、６０ＭＨｚなどの周波数帯でも所望の磁気特性を有するＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末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、Ｆｅ_２Ｏ_３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを３０～４０ｍｏｌ％、ＺｎＯを１．０～１０ｍｏｌ％、ＣｕＯを９．０～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％含有し、含有するＮｉとＺｎとのモル比（Ｎｉ／Ｚｎ）が３．８～５．８であることを特徴とするＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末である（本発明１）。

また、本発明は、構成相がスピネル型フェライトとＮｉＯである本発明１に記載のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末である（本発明２）。

また、本発明は、スピネル型フェライトの結晶子サイズが２４０ｎｍ以上である本発明２に記載のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末である（本発明３）。

また、本発明は、６０ＭＨｚでのμＱ積が３５００以上である本発明１～３のいずれかに記載のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末である（本発明４）。

また、本発明は、本発明１又は２記載のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末と結合材料とを用いてシート状に成膜してなるグリーンシートである（本発明５）。

また、本発明は、Ｆｅ_２Ｏ_３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを３０～４０ｍｏｌ％、ＺｎＯを１．０～１０ｍｏｌ％、ＣｕＯを９．０～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％含有し、含有するＮｉとＺｎとのモル比（Ｎｉ／Ｚｎ）が３．８～５．８であるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト焼結体である（本発明６）。

また、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、該フェライトコアが本発明６記載の焼結体である電子部品である（本発明７）。

また、本発明は、本発明７記載の電子部品からなるアンテナである（本発明８）。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、例えば、６０ＭＨｚなどの高周波領域で優れた特性を示すので、パワーインダクタ用のフェライト粉末として好適である。
また、本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末を用いた電子部品は、μＱ積が大きいので、高周波領域で優れた特性を示すので、各種電子部品として好適である。

本発明に係る電子部品のコイル部分の構成図である。 本発明に係る電子部品の積層構造を示す概念図である。 本発明に係る電子部品の積層構造の別の態様を示す概念図である。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末について述べる。なお、以下で説明する本発明のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末とは、粉末全体を定義するものであり、必ずしも粉末を構成するフェライトそのもののみを定義するものではない。Ｎｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、Ｎｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライトを主たる構成成分とするものであり、以下で説明するように、Ｎｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライトと他の成分との混合物であってもよい。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、構成金属元素としてＦｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｕ及びＣｏを含有する。構成金属元素それぞれを、Ｆｅ_２Ｏ_３，ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＣｕＯ及びＣｏＯに換算したときに、Ｆｅ_２Ｏ_３，ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＣｕＯ及びＣｏＯの合計（１００％）を基準として、Ｆｅ_２Ｏ_３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを３０～４０ｍｏｌ％、ＺｎＯを１．０～１０ｍｏｌ％、ＣｕＯを９．０～１１ｍｏｌ％及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％含有する。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末のＦｅ含有量は、Ｆｅ_２Ｏ_３換算で４６～５０ｍｏｌ％である。Ｆｅ含有量が４６ｍｏｌ％未満の場合、μ’が小さくなり、Ｆｅ含有量が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。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末のＮｉ含有量は、ＮｉＯ換算で３０～４０ｍｏｌ％である。Ｎｉ含有量が３０ｍｏｌ％未満の場合、６０ＭＨｚなどの高周波領域でμ”が高くなり、μＱ積が低下するため好ましくない。Ｎｉ含有量が４０ｍｏｌ％を超える場合は、μ’が低下するため好ましくない。Ｎｉ含有量は好ましくは３０．５～３９．５ｍｏｌ％、より好ましくは３１～３９ｍｏｌ％である。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末のＺｎ含有量は、ＺｎＯ換算で１．０～１０ｍｏｌ％である。Ｚｎ含有量が１．０ｍｏｌ％未満の場合、μ’が低下するため好ましくない。Ｚｎ含有量が１０ｍｏｌ％を超える場合は、μ”が大きくなる。Ｚｎ含有量は好ましくは１．５～９．５ｍｏｌ％、より好ましくは２～９ｍｏｌ％である。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末のＣｕ含有量は、ＣｕＯ換算で９．０～１１ｍｏｌ％である。Ｃｕ含有量が９．０ｍｏｌ％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含有量が１１ｍｏｌ％を超える場合は、μ’が低下するため好ましくない。Ｃｕの含有量は好ましくは９．１～１０．９ｍｏｌ％、より好ましくは９．２～１０．８ｍｏｌ％である。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末のＣｏ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”）を向上させることが出来る。ただし、Ｃｏ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含有量は好ましくは０．０５～０．９５ｍｏｌ％、より好ましくは０．１０～０．９０ｍｏｌ％である。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、含有するＮｉとＺｎとのモル比（Ｎｉ／Ｚｎ）は３．８～５．８である。ＮｉとＺｎとのモル比をこの範囲に調整することにより、６０ＭＨｚなどの高周波領域で高いμＱ積を得ることができる。好ましくはＺｎとＮｉのモル比が３．７５～５．７５、より好ましくは３．７３～５．７３、さらにより好ましくは３．７０～５．７０である。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、含有するＮｉとＣｕとのモル比（Ｎｉ／Ｃｕ）は３．０～３．４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、６０ＭＨｚなどの高周波領域で高いμＱ積を得ることができる。より好ましくはＮｉとＣｕとのモル比が３．０５～３．３５、さらにより好ましくは３．１０～３．３０である。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、含有するＣｕとＺｎとのモル比（Ｃｕ／Ｚｎ）は１．０～１．５であることが好ましい。ＣｕとＺｎのモル比をこの範囲に調整することにより、６０ＭＨｚなどの高周波領域で高いμＱ積を得ることができる。より好ましくはＣｕとＺｎとのモル比が１．０５～１．４５、さらにより好ましくは１．１～１．４０である。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、その特性に影響を及ぼさない範囲で前記元素のほかに不純物レベルの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添加は好ましくなく、０ｐｐｍであることが好ましい。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、不可避的な不純物としてＳｉをＳｉＯ_２換算で３００ｐｐｍを上限として含有してもよい。Ｓｎなどは含有しないことが好ましい（０ｐｐｍ）。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、その構成相が実質的にスピネル型フェライトとＮｉＯのみであることが好ましい。すなわち、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｕ及びＣｏそれぞれが１体化して形成されたスピネル型フェライトと、１体化して形成されたスピネル型フェライト以外に存在するＮｉＯとの混合物であることが好ましい。本発明における組成において、構成相がスピネル型フェライトだけのものを得ることは６０ＭＨｚなどの高周波領域でμ”が高くなり、μＱ積が低下するため好ましくない。また、スピネル型フェライトとＮｉＯ以外の相、例えば、ヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）が存在する場合には６０ＭＨｚなどの高周波領域でμＱ積が低下するため好ましくない（すなわち、ヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）が存在しないことが好ましい）。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末を構成するスピネル型フェライトとＮｉＯのうち、スピネル型フェライトを９０ｗｔ％以上含有する（ＮｉＯを１０ｗｔ％以下で、０ｗｔ％を超えて含有する）ことが好ましい。スピネル型フェライトの含有量が９０ｗｔ％未満では、所望の透磁率を得ることが困難となる。構成相の同定及び含有割合の確認はＸ線回折に基づいて後述する方法で算出した。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、その構成相のうち、スピネル型フェライトについて測定した結晶子サイズが２４０ｎｍ以上が好ましい。本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末の結晶子サイズを前記範囲内に制御することによってμ’を高くすることができる。結晶子サイズは２４２～３００ｎｍであることがより好ましい。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、その構成相のうち、スピネル型フェライトについて格子定数が８．３６５Å以上であることが好ましい。本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末の格子定数を前記範囲に制御することによってμ’を高くすることができる。格子定数は８．３６６Å以上がより好ましい。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、その構成相のうち、スピネル型フェライトについて歪が０．３２５～０．４００であることが好ましい。本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末の歪を前記範囲に制御することによってμ’を高くすることができる。歪は０．３２６～０．３９０であることがより好ましい。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、１３．５６ＭＨｚでのμ’は２０～５０が好ましく、μ”は０．１～０．５が好ましく、Ｑ値は１００～３００が好ましく、μＱ積が４５００～１００００であることが好ましい。
また、６０ＭＨｚでのμ’は２０～６０が好ましく、μ”は０．１～０．５が好ましく、Ｑ値は４０～２００が好ましく、μＱ積が３５００以上、より好ましくは３８００～１００００であることが好ましい。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末は、常法により、フェライトを構成する各元素の酸化物、炭酸塩、水酸化物、シュウ酸塩等の原料を所定の組成割合で混合して得られた原料混合物、又は、水溶液中で各元素を沈殿させて得られた共沈物を、大気中において６５０～９５０℃の温度範囲で１～２０時間仮焼成した後、粉砕することにより得ることができる。

次に、本発明に係るグリーンシートについて述べる。

グリーンシートとは、上記Ｎｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末を結合材料、可塑剤及び溶剤等と混合することによって塗料とし、該塗料をドクターブレード式コーター等で数μｍから数百μｍの厚さに成膜した後、乾燥してなるシートである。このシートを重ねた後、加圧することで積層体とし、該積層体を所定の温度で焼結させることでインダクタンス素子を得ることができる。

本発明に係るグリーンシートは、本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末を１００重量部に対して結合材料を２～２０重量部、可塑剤を０．５～１５重量部含有する。好ましくは、結合材料を４～１５重量部、可塑剤を１～１０重量部含有する。また、成膜後の乾燥が不十分なことにより溶剤が残留していても良い。更に、必要に応じて粘度調整剤等の公知の添加剤を添加しても良い。

結合材料の種類は、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸エステル、ポリメチルメタクリレート、塩化ビニル、ポリメタクリル酸エステル、エチレンセルロース、アビエチン酸レジン等である。好ましい結合材料は、ポリビニルブチラールである。

結合材料が２重量部未満の場合はグリーンシートが脆くなり、また、強度を持たす為には２０重量部を越える含有量は必要ない。

可塑剤の種類は、フタル酸ベンジル－ｎ－ブチル、ブチルフタリルグリコール酸ブチル、ジブチルフタレート、ジメチルフタレート、ポリエチレングリコール、フタル酸エステル、ブチルステアレート、メチルアジテート等である。

可塑剤が０．５重量部未満の場合はグリーンシートが固くなり、ひび割れが生じやすくなる。可塑剤が１５重量部を越える場合はグリーンシートが軟らかくなり、扱いにくくなる。

本発明に係るグリーンシートの製造においては、Ｎｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末１００重量部に対して１５～１５０重量部の溶剤を使用する。溶剤が上記範囲外である場合は、均一なグリーンシートが得られないので、これを焼結して得られるインダクタンス素子は特性にバラツキのあるものとなりやすい。

溶剤の種類は、アセトン、ベンゼン、ブタノール、エタノール、メチルエチルケトン、トルエン、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、酢酸ｎ－ブチル、３メチル－３メトキシ－１ブタノール等である。

積層圧力は、０．２×１０^４～０．６×１０^４ｔ／ｍ^２が好ましい。

次に、本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト焼結体について述べる。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト焼結体は、本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末を金型を用いて、０．３～３．０×１０^４ｔ／ｍ^２の圧力で加圧する、所謂、粉末加圧成型法により得られた成型体、又は、本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末を含有するグリーンシートを積層する、所謂、グリーンシート法により得られた積層体を８５０～１０５０℃で１～２０時間、好ましくは１～１０時間焼結することによって得ることができる。成型方法としては、公知の方法を使用できるが、上記粉末加圧成型法やグリーンシート法が好ましい。

焼結温度が８５０℃未満であると、焼結密度が低下する為、焼結体の機械的強度が低くなる。焼結温度が１０５０℃を越える場合には、焼結体に変形が生じやすくなる為、所望の形状の焼結体を得ることが困難になる。より好ましい焼結温度は８８０～１０２０℃である。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト焼結体は、所定の形状とすることによって、インダクタンス素子用の磁性材料として用いることができる。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト焼結体は、板状にして用いることができる。

本発明におけるフェライト焼結板の厚さは、０．０１～１ｍｍが好ましい。より好ましくは０．０２～１ｍｍであり、更に好ましくは０．０３～０．５ｍｍである。

本発明におけるフェライト焼結板の少なくとも一方の表面には粘着層を設けることができる。粘着層の厚みは０．００１～０．１ｍｍが好ましい。

本発明におけるフェライト焼結板の少なくとも一方の表面には保護層を設けることができる。保護層の厚みは０．００１～０．１ｍｍが好ましい。

本発明におけるフェライト焼結シートのμ’は、８０～３００が好ましい。更に好ましくは９０～２９０、更により好ましくは１１０～２８０である。

本発明におけるフェライト焼結シートのμ”は、０．０５～１５が好ましい。更に好ましくは０．０６～１０である。更に好ましくは０．０７～５．０である。

本発明における粘着層としては、両面粘着テープが挙げられる。両面粘着テープとしては、特に制限されるものではなく、公知の両面粘着テープを使用し得る。また、粘着層として、フェライト焼結板の片面に粘着層、屈曲性且つ伸縮性のフイルム又はシート、粘着層および離型シートを順次積層したものであってもよい。

本発明における保護層は、これを設けることによりフェライト焼結板を分割した場合の粉落ちに対しての信頼性及び耐久性を高めることができる。該保護層としては、フェライト焼結シートを屈曲させた場合に破断することなく伸びる樹脂であれば特に制限されるものではなく、ＰＥＴフィルム等が例示される。

本発明におけるフェライト焼結シートは、屈曲した部分に密着させて貼付する為と、使用時に割れることを防ぐ為に、予め、フェライト焼結板の少なくとも一方の表面に設けられた少なくとも１つの溝を起点としてフェライト焼結板が分割可能に構成されてもよい。前記溝は連続していても、断続的に形成されていてもよく、また、多数の微小な凹部を形成することで、溝の代用とすることもできる。溝は断面がＵ字型又はＶ字型が望ましい。

本発明におけるフェライト焼結シートは、屈曲した部分に密着させて貼付する為と、使用時に割れることを防ぐ為に、予め、フェライト焼結板を小片状に分割しておくことが好ましい。例えば、予め、フェライト焼結板の少なくとも一方の表面に設けられた少なくとも１つの溝を起点としてフェライト焼結板を分割したり、溝を形成することなくフェライト焼結板を分割して小片状とする方法のいずれでもよい。

フェライト焼結板は、溝によって任意の大きさの三角形、四辺形、多角形またはそれらの組合せに区分される。例えば、三角形、四辺形、多角形の１辺の長さは、通常１～１２ｍｍであり、被付着物の接着面が曲面の場合は、好ましくは１ｍｍ以上でその曲率半径の１／３以下、より好ましくは１ｍｍ以上で１／４以下である。溝を形成した場合、溝以外の場所で不定形に割れることなく、平面は勿論、円柱状の側曲面および多少の凹凸のある面に密着または実質的に密着することが出来る。

フェライト焼結板に形成する溝の開口部の幅は、通常２５０μｍ以下が好ましく、より好ましくは１～１５０μｍである。開口部の幅が２５０μｍを超える場合は、フェライト焼結板の透磁率の低下が大きくなり好ましくない。また、溝の深さは、フェライト焼結板の厚さの通常１／２０～３／５である。なお、厚さが０．１ｍｍ～０．２ｍｍの薄い焼結フェライト板の場合、溝の深さは、焼結フェライト板の厚さの好ましくは１／２０～１／４、より好ましくは１／２０～１／６である。

本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト焼結体は、所定の形状とすることによって、アンテナ用の磁性材料として用いることができる。

本発明に係るアンテナは、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、本発明に係るアンテナは、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以下であることが望ましい。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。

本発明に係るアンテナは、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。

本発明に係るアンテナは、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、本発明におけ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１０^８Ωｃｍ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、Ｆｅ_２Ｏ _３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１ｃｍ角以下且つ高さ１ｃｍ以下である事が望ましい。

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、Ｆｅ_２Ｏ_３，ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＣｕＯ及びＣｏＯに換算したときに、Ｆｅ_２Ｏ_３，ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＣｕＯ及びＣｏＯの合計を基準として、Ｆｅ_２Ｏ_３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、本発明に係るアンテナは、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、本発明に係るアンテナは、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、本発明に係るアンテナは、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。

本発明に係るアンテナは、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＞
本発明に係るアンテナは、フェライトコアがＦｅ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｕ及びＣｏを、それぞれ、Ｆｅ_２Ｏ_３，ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＣｕＯ及びＣｏＯに換算したときに、Ｆｅ_２Ｏ_３，ＮｉＯ，ＺｎＯ，ＣｕＯ及びＣｏＯの合計を基準として、Ｆｅ_２Ｏ_３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを３０～４０ｍｏｌ％、ＺｎＯを１．０～１０ｍｏｌ％、ＣｕＯを９．０～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％含有する磁性体であって、１３．５６ＭＨｚ及び６０ＭＨｚにおけるＱ及びμＱ積が高いものである。

本発明に係るフェライト粉末を用いて作製したアンテナは、フェライト粉末が上記特性を有するので、アンテナの交信感度を向上させることができる。

以下に、本発明における実施例を示し、本発明を具体的に説明する。

［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。

［結晶相の同定・定量］
フェライトを構成する結晶相は、Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥを用いて評価した。

［結晶子サイズ、格子定数］
フェライトの結晶子サイズ及び格子定数は、前記Ｘ線回折と同様にして、Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥを用いて、ＴＯＰＡＳソフトウェアＶｅｒ．４にて評価した。

［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／ｃｍ^２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１：
Ｎｉ－Ｚｎ－Ｃｕ－Ｃｏフェライトの組成が、所定の組成になるように各酸化物原料を秤量し、湿式混合を行った後、混合スラリーを濾別・乾燥して原料混合粉末を得た。該原料混合粉末を８３０℃で２時間焼成して得られた仮焼成物を振動ミルで粉砕し、本発明に係るＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ－Ｃｏフェライト粉末を得た。

得られたＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ－Ｃｏフェライト粉末１００重量部に対して、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）１０重量部を添加混合した後、該粉末３．５ｇを秤量し、金型を用いて外径２０ｍｍ、内径１２ｍｍ、高さ５ｍｍに加圧成型（プレス圧１．０×１０^４ｔ／ｍ ^２）した。この成型体を焼結温度９００℃において、２時間焼結して得られるフェライト焼結体の磁気特性を表１に記載した。

得られたＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ－ＣｏフェライトのＸＲＤによる評価では、スピネルフェライトを主相としＮｉＯの存在も確認できた。その割合はスピネルフェライトが９６．０４％、ＮｉＯが３．９６％であった。スピネルフェライトについての結晶子サイズは２４３ｎｍ、格子定数は８．３６９１０Åであった。

実施例２～４、比較例１～６
組成範囲を種々変更した以外は実施例１と同様にしてＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ－Ｃｏフェライト粉末を得た。得られたＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ－Ｃｏフェライト粉末の諸特性を表１、２に示す。

［実施例５ アンテナの製造］
実施例３のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕフェライト仮焼粉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（Ｆｅ_２Ｏ_３ 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。）。

［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。

比較例２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た。

実施例１のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ－Ｃｏフェライト粉末を用いたアンテナでは１０３％、実施例２では１０４％、実施例３では１０９％、実施例４では１１３％であった。

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

Claims (8)

1. Ｆｅ_２Ｏ_３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを３０～４０ｍｏｌ％、ＺｎＯを１．０～１０ｍｏｌ％、ＣｕＯを９．０～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％含有し、含有するＮｉとＺｎとのモル比（Ｎｉ／Ｚｎ）が３．８～５．８であり、Ｂｉを含有しないことを特徴とするＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末。
2. 構成相がスピネル型フェライトとＮｉＯである請求項１に記載のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末。
3. スピネル型フェライトの結晶子サイズが２４０ｎｍ以上である請求項２に記載のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末。
4. ６０ＭＨｚでのμＱ積が３５００以上である請求項１～３のいずれかに記載のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末。
5. 請求項１又は２記載のＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト粉末と結合材料とを用いてシート状に成膜してなるグリーンシート。
6. Ｆｅ_２Ｏ_３を４６～５０ｍｏｌ％、ＮｉＯを３０～４０ｍｏｌ％、ＺｎＯを１．０～１０ｍｏｌ％、ＣｕＯを９．０～１１ｍｏｌ％、及びＣｏＯを０．０１～１．０ｍｏｌ％含有し、含有するＮｉとＺｎとのモル比（Ｎｉ／Ｚｎ）が３．８～５．８であるＮｉ－Ｚｎ－Ｃｕ系フェライト焼結体。
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、該フェライトコアが請求項６記載の焼結体である電子部品。
8. 請求項７記載の電子部品からなるアンテナ。

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