JPH04161461A

JPH04161461A - 誘電体起電流型アンテナ用複合材料

Info

Publication number: JPH04161461A
Application number: JP2288127A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Harada; 淳原田; Shunjiro Imagawa; 今川　俊次郎; Hiroshi Nagakubo; 博長久保; Kazuya Kawabata; 一也川端; Hideaki Yamada; 秀章山田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1992-06-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、誘電体起電流型アンテナを構成するための材
料に関し、特に、セラミックスと高分子材料との混合材
料からなる誘電体起電流型アンテナ用複合材料に関する
。

〔従来の技術〕

従来より、誘電体アンテナを構成するための材料として
、フッ素樹脂等の合成樹脂材料やポリエチレン、ポリス
チレン等の発泡樹脂、あるいはこれらの樹脂材料に補強
材としてガラスファイバを添加してなる複合材料が公知
である。

しかしながら、上記のような合成樹脂材料は、誘電率が
比較的小さく、従ってアンテナのサイズが大きくなりが
ちであるという問題があった。のみならず、これらの合
成樹脂材料の誘電率は温度変化に伴ってかなり変化する
ものが多い。他方、アンテナ装置は、通常、屋外に設置
されるものであるため、施設や環境等によりかなりの温
度変化を受ける。従って、合成樹脂材料からなる誘電体
アンテナでは、温度の変化に伴って誘電率が変化するた
め、安定なアンテナ特性を得ることができないという問
題があった。

他方、誘電体アンテナを構成する材料として、セラミッ
クスが公知である。誘電体セラミックスは、温度変化に
伴う比誘電率の変化の小さいものが容易に得られるとい
う長所を有する。しかしながら、誘電体アンテナを構成
する場合、通常、比誘電率εｒは２〜２５程度の範囲で
謂整することが必要であるが、誘電体セラミックスの場
合、このような比誘電率範囲内において任意の比誘電率
に謂整することが困難であるという問題があった。

また、複雑な形状に加工することが難しく、さらに複雑
な形状に加工し得たとしても、割れたり欠けたりし易い
という問題もあった。

他方、未だ公知ではないが、特願平１−１０９８７３号
には、誘電体セラミックスと合成樹脂材料とを混合する
ことにより、誘電率温度特性を平坦化させた誘電体アン
テナ用材料が開示されている。すなわち、前述した合成
樹脂材料及び誘電体セラミックスのそれぞれの長所を活
かして、誘電率温度特性が安定化された誘電体アンテナ
用材料が提案されている。

しかしながら、上述した誘電体セラミックスと合成樹脂
との混合材料からなる誘電体アンテナ用材料を用いて誘
電体アンテナを構成した場合であっても、なお誘電率温
度特性を正確に制御することは難しく、誘電率温度特性
がかなりの範囲でばらつきがちであった。

よって、本発明の目的は、比誘電率温度変化が小さく、
しかも比誘電率温度変化のばらつきを小さくすることが
でき、従って安定なアンテナ特性を実現することができ
、かつ複雑な形状のアンテナを構成し得る誘電体起電流
型アンテナ用複合材料を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の誘電体起電流型アンテナ用複合材料は、比誘電
率の温度変化特性が正の誘電体セラミックスと、比誘電
率の温度変化特性が負の誘電体セラミックスと、高分子
材料とを、全体の比誘電率の温度変化が±５０　ｐ　ｐ
　ｍ／℃となるように混合してなることを特徴とする。

すなわち、本発明の誘電体起電流型アンテナ用複合材料
は、比誘電率の温度変化特性が正及び負の２種の誘電体
セラミックスと、高分子材料とを混合したことに特徴を
有する。

本発明において用い得る比誘電率の温度変化特性が正ま
たは負の誘電体セラミックスとしては、特に限定される
ものではないが、例えば、ＢａＴｉ０＊　、ＴｉＣＬ　
、５ｒＴｉＯｉ　、ＣａＴｉ０＊、ＣｏＴ　ｉ　Ｏｓ　
、ＺｎＴ　ｉ　Ｏｘ及びＭｇＴ　ｉ　Ｏ３等の誘電体セ
ラミックスを用いることができる。

また、上述した誘電体セラミックスと混合される高分子
材料についても特に限定されず、種々の熱硬化性樹脂、
あるいは熱可塑性樹脂が用いられる。上記熱硬化性樹脂
としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂また
はフェノール樹脂等が挙げられ、また熱可塑性樹脂とし
ては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリスチレン等が挙げられる。もっとも
、誘電損失を少なくするためには、上記の中でも、ポリ
プロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンを用いるこ
とが望ましい。

比誘電率の温度変化特性が正及び負の誘電体セラミック
ス並びに高分子材料の混合割合は、用いる誘電体セラミ
ックスの比誘電率温度特性によっても異なるが、通常、
正及び負の比誘電率温度変化特性を示す誘電体セラミッ
クスの合計が全体の３〜７０容量％の範囲で、高分子材
料が全体の３０〜９７容量％の範囲で配合される。

誘電体セラミックスの混合割合が３容量％未満の場合に
は、アンテナとして使用するのに必要な誘電率を得るこ
とができず、かつ誘電率の温度特性を±５０ｐｐｍ／”
Ｃ以内にすることが困難となるからである。他方、比誘
電率の温度変化特性が正または負の誘電体セラミックス
の混合割合が、合計で７０容量％を超えると、混線性が
低下し、均一な複合材料を得ることができず、かつ成形
性の低下により複雑な形状のものを成形し得なくなるか
らである。

なお、本発明の誘電体起電流型アンテナ用複合材料にお
いては、上述した比誘電率の温度変化は正または負の比
誘電率温度変化特性の誘電体セラミックス並びに高分子
材料の他に、以下のような添加物を加えてもよい。すな
わち、成形加工品の機械的強度を高めるために、補強材
として、ガラス繊維、ポリアミド繊維またはカーボン繊
維等を加えてもよく、流動性及び離型性を高めるために
ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛もしくはカルナバワッ
クス等を加えてもよ（、さらに、成形品の加工性及び耐
酸化性を高めるために、ヒンダードフェノール系、ヒド
ラジン系または燐系等の酸化防止剤を加えてもよい。も
っとも、これらの添加剤の配合量は、上述した誘電体セ
ラミックスの配合割合に含まれるように選択される。

また、本発明において用いる比誘電率の温度変化が正ま
たは負の誘電体セラミックスとしては、好ましくは、平
均粒径が１μｍ以上、１００μｍ以下のものが用いられ
る。平均粒径が１μｍ未満の場合には、混合して複合材
料を構成するに際し、粘度上昇が著しく、混練作業に支
障をきたすからである。他方、平均粒径が１００μｍを
超えると、高分子材料と誘電体セラミックス材料との比
重が大きく異なるため、粗混合・混練時にセラミックス
が沈降し、均一に分散させることが困難となるからであ
る。

本発明の誘電体起電流型アンテナ用複合材料は、比誘電
率の温度変化が正及び負の誘電体セラミックスと、高分
子材料とを混合することにより得られるか、混合方法と
しては、ロール、ニーダ、押出機、ブラストグラフ、ま
たは各種ミキサー等の一般的な混合装置を用いて常法に
従って行われ得る。

〔発明の作用及び効果〕

本発明においては、比誘電率の温度変化が正の誘電体セ
ラミックスと、負の誘電体セラミックスの２種の誘電体
セラミックスが混合されて、複合材料の誘電率温度特性
がまず平坦化され、さらに高分子材料を加えることによ
り、複合材料の全体の誘電率の温度変化が±５０ｐｐｍ
／”Ｃ以内となるように調整されている。すなわち、２
種の誘電体セラミックスにより誘電率の温度特性が贋整
されるため、誘電率の温度特性を高精度に制御すること
ができる。すなわち、１種類の誘電体セラミックスと高
分子材料とを混合することにより複合材料を構成して誘
電率温度特性を平坦化した場合には、誘電率温度特性の
ばらつきが非常に大きいのに対し、本発明のように誘電
率の温度変化特性の方向が異なる２種の誘電体セラミッ
クスを混合し、さらに高分子材料を混合すれば、誘電率
の温度変化を平坦にし得るたけでなく、そのばらつきを
効果灼に低減することができ、よって、周囲の環境等に
関わらず、安定なアンテナ特性を発揮し得る誘電体起電
流型アンテナを提供することが可能となる。

また、本発明の誘電体起電流型アンテナ用複合材料では
、２種の誘電体セラミックスに加えて高分子材料が混合
されているため、成形性に優れており、従って複雑な形
状のアンテナを製作することも容易である。また、電極
材料との一体成形が可能であるため、成形後にめっきや
溶射等のメタライズ処理を省略することができる。また
、射出、圧縮またはトランスファー等の各種成形方法を
利用することができるため、成形サイクルを短縮するこ
とも可能となる。

〔実施例の説明〕

以下、本発明の実施例及び比較例を説明することにより
、本発明を明らかにする。

実施例比誘電率の温度変化特性が正の誘電体セラミックスとし
て、下記の第１表に示す比誘電率及び誘電率温度特性を
有するジルコン酸鉛系誘電体セラミックスＡ（平均粒径
１０．ｃｚｍ）を用い、比誘電率温度特性特性負の誘電
体セラミックスとして、同じく下記の第１表に示す比誘
電率及びその温度特性を示すチタン酸カルシウム系誘電
体セラミックスＢ（平均粒径１０μｍ）を用い、高分子
材料としてポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を用
いた。ポリブチレンテレフタレートの比誘電率及び比誘
電率温度特性ｔを、第１表に併せて示す。

（以下、余白）第　　　１　　　表比誘電率εｒ＃８となるように、上記誘電体セラミック
スＡ及びＢを容量比で７：３の割合で混合した材料と、
ポリブチレンテレフタレートとを容量比で３：１の比で
混合し、実施例の誘電体起電流型アンテナ用複合材料を
得た。混合は、上記組成の各材料を乳鉢内で粗混合した
後、２５０　’Ｃに加熱した混練ロールにより１０分間
ミキシングすることにより行った。得られた複合材料の
比誘電率εｒ及び比誘電率の温度変化特性ｔを第２表に
示す。

また、比較のために、誘電体セラミックスＡと誘電体セ
ラミックスＢとを７：３（容量比）で混合したものの比
誘電率及び比誘電率温度変化特性を第２表に併せて示す
。

Ｃ以下、余白）第　　　２　　　表次に、得られた複合材料を金型内に入れて、２５０°Ｃ
に加熱した窒素置換オーブン内で一旦溶融させた後、圧
縮プレス機を用いて成形した。得られた成形品に、第１
図に示すように、電極を形成することによりマイクロス
トリップアンテナを作製した。第１図において、１はマ
イクロストリップアンテナを、２は複合材料により構成
された成形品を、３，４は電極を、５は給電点を示す。

このマイフロストリラスアンテナを用いてアンテナとし
て使用したところ、良好なアンテナ特性の得られること
が確かめられた。

ル較斑実施例と同様に比誘電率εｒ＝８となるように、誘電体
セラミックスＡまたは誘電体セラミックスＢのいずれか
と、ポリブチレンテレフタレートとを混合し、２種の複
合材料を得た。混合比（容量比）は、以下のとおりであ
る。

比較例】・・・誘電体セラミックスＡ：ＰＢＴ＝２６　：　７４
比較例２・・・誘電体セラミックスＢ：ＰＢＴ＝２４ニア６上記
の割合で比較例１，２の混合材料を実施例と同様にして
混合して得た。比較例１．２の混合材料の比誘電率εｒ
及び比誘電率の温度変化特性を第３表に示す。

第３表から明らかなように、１種の誘電体セラミックス
とポリブチレンテレフタレートとの混合材料では、誘電
率温度変化特性がセラミックス単独の場合に比べて平坦
化し得るものの、上述した実施例に比べてなお温度特性
に広がりのあることがわかる。

また、第２図から明らかなように、実施例の複合材料に
おいては、比誘電率温度変化特性が一４０℃〜６０°Ｃ
の範囲でほぼ一定であるのに対し、比較例１及び比較例
２の複合材料では、比誘電率温度変化特性が上記温度範
囲においてかなり変化することがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の複合材料を用いて構成され
たマイクロストリップアンテナを示す斜視図、第２図は
実施例及び比較例１．２の誘電率温度特性を示す図であ
る。図において、１はマイクロストリップアンテナ、２は成
形品、３，４は電極を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）比誘電率の温度変化特性が正の誘電体セラミック
スと、比誘電率の温度変化特性が負の誘電体セラミック
スと、高分子材料とを、全体の比誘電率の温度変化が±
５０ｐｐｍ／℃以下となるように混合してなることを特
徴とする、誘電体起電流型アンテナ用複合材料。
（２）平均粒径１〜１００μｍの前記比誘電率の温度変
化特性が正及び負の誘電体セラミックスを３〜７０容量
％、並びに高分子材料を３０〜９７容量％含有すること
を特徴とする、請求項１に記載の誘電体起電流型アンテ
ナ用複合材料。