JPWO2006064839A1 - 六方晶フェライト並びにそれを用いたアンテナ及び通信機器 - Google Patents

Abstract

[課題]焼結体密度が高く、損失の小さいＹ型六方晶フェライトおよびアンテナを提供する。[解決手段]Ｙ型フェライトを主相とする六方晶フェライトであって、前記六方晶フェライトはＭ１Ｏ（Ｍ１はＢａ、Ｓｒのうちの少なくとも一種）、Ｍ２Ｏ（Ｍ２はＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎのうちの少なくとも一種）およびＦｅ２Ｏ３を主成分とし、損失係数が０.１５以下であり、かつ焼結体密度が４.６×１０３ｋｇ／ｍ３以上であることを特徴とする。さらに、前記六方晶フェライトを用いてアンテナ、通信機器を構成する。[選択図]図１

Description

本発明は、高周波デバイスに適した磁性材料、特に数百ＭＨｚから数ＧＨｚにいたる高周波帯域での使用に適した六方晶フェライトおよび携帯電話、無線ＬＡＮ、デジタル放送等の通信機器に用いられるアンテナ、通信機器に関するものである。

近年、電子機器の小型化、高速・高周波化に伴い、これらの機器に用いられる回路部品にも数百ＭＨｚから数ＧＨｚ帯で使用可能な特性が求められている。例えば、ノイズ対策用のインピーダンス素子には、上記高周波帯域において、高インピーダンスが維持されることが要求される。また、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器はその使用周波数帯域は数百ＭＨｚから数ＧＨｚに及び該帯域で広帯域・高効率であることが求められ、それに使用されるアンテナも当該帯域で高利得で機能することを前提としたうえで、その使用形態から特に小型・低背であることが要求される。さらに、近年開始された地上波デジタル放送では、全チャンネルに対応する場合、使用するアンテナは４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚといった広帯域の周波数帯域をカバーする必要がある。尚、本願において、「ａ〜ｂ」の記載は、「ａ以上、かつｂ以下」を意味するものである。

従来、上記携帯電話等の通信機器に適した小型・低背のアンテナとして、誘電体を用いた所謂チップ型アンテナが供されてきた（特許文献１）。周波数を一定とすれば、より誘電率の高い誘電体を用いることにより、チップ型アンテナの小型化を図ることができる。また、誘電率の他、透磁率の大きい磁性体を用いて小型化を図ったチップ型アンテナも提案されている（特許文献２）。

チップ型アンテナに磁性体を用いる場合、例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライト等のスピネル系フェライトでは、いわゆるスネークの限界があり、高周波領域で用いるには限界があった。これに対して、六方晶系フェライトはｃ軸に対して垂直な面内に磁化容易軸を持つため、スピネル系フェライトの周波数限界（スネークの限界）を超えた周波数帯まで所定の透磁率を維持することから、チップ型アンテナ用の磁性体の一つとして提案されている（特許文献３）。特許文献３では、特に粒子の大部分が単磁区構造を有するＺ型フェライトが高周波で有効に使用される旨が開示されている。

また、特にチップ型アンテナ用途に限定したものではないが、高周波回路部品用途のものとして、特許文献４には、高電気抵抗率・低誘電率を目的としたＹ型六方晶フェライトで８０％以上占有されてなる磁性酸化物焼結体であって、主成分として酸化コバルト、酸化銅、酸化鉄、残部をＡＯ（ＡＯは、ＢａＯまたはＳｒＯの少なくとも１種）として含み、副成分として硼珪酸ガラス等を含有する磁性酸化物焼結体が開示されている。

特開２００１−３５８５１６号公報 特開昭４９−４００４６号公報 国際公開第９６／１５０７８号パンフレット 特開２００２−２６０９１２号公報

小型・低背化を可能とする上記誘電体チップ型アンテナであっても、ヘリカル型放射電極の場合、巻線数が多くなると線間容量が増加し、Ｑ値が高くなる。その結果帯域幅が狭くなってしまい、広帯域幅が要求される地上波デジタル放送等の用途には適用するのが困難となる。これに対して、誘電体の代わりに磁性体を用いることで、巻線数の増加を回避し、誘電体を用いる場合に比べて帯域幅を広く取れる可能性がある。しかし、磁性体としてＺ型フェライトを用いる場合では、損失が大きく、透磁率は数百ＭＨｚで低下し始めるので数百ＭＨｚ以上の周波数領域で高いアンテナ特性を実現することは困難であった。また、磁性体としてＹ型フェライトを用いる場合、損失が小さく、数ＧＨｚ以上の領域であっても透磁率は低下しないものの以下のような問題があった。一般に高周波用電子部品としてのソフトフェライトには、高体積抵抗率が要求されるが、携帯機器等の通信機器に用いられる場合などのように落下等の衝撃が加わる可能性もあるため、さらに高強度も要求される。また、焼結体密度が低いと加工する際チッピングが生じやすいため、高焼結体密度も要求される。しかし、Ｙ型フェライトでは、損失の増加を抑えつつ、高強度に繋がる高焼結体密度を得ることが困難であった。例えば焼結温度等によって単純に焼結体密度を上げようとすると異常粒成長を生じ、磁気特性は劣化してしまう。また例えば特許文献４の磁性酸化物焼結体は、損失の問題を解決するものとは言い難く、誘電率も大きいため、アンテナ用途に直ちに適応するのは困難であった。また、損失の増加を抑えつつ、高い焼結体密度を得ることが困難であるという点は、チップ型アンテナに限らず高周波で用いられる他の電子機器においても、Ｙ型フェライトの適用を困難なものとしていた。したがって、これらの用途の要求に応えうる性能を具備する六方晶フェライトが望まれていた。

そこで本発明では、例えば携帯機器等の通信機器に好適な、損失の増加を抑えつつ、焼結体密度が高められた六方晶フェライトを提供することを目的とする。さらには、広帯域・高利得のアンテナ、通信装置を提供することを目的とする。

本発明は、Ｙ型フェライトを主相とする六方晶フェライトであって、前記六方晶フェライトはＭ１Ｏ（Ｍ１はＢａ、Ｓｒのうちの少なくとも一種）、Ｍ２Ｏ（Ｍ２はＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎのうちの少なくとも一種）およびＦｅ_２Ｏ_３を主成分とし、周波数１ＧＨｚにおける損失係数が０.１５以下であり、かつ焼結体密度が４.６×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上であることを特徴とする六方晶フェライトである。Ｙ型フェライトを主相とし、低損失と高焼結体密度を併せ持つことにより、広帯域で高利得で機能し、かつ強度に優れ、携帯機器などの高周波用通信機器に用いられるアンテナに好適な六方晶フェライトを実現する。なお、本発明における損失係数（ｔａｎδ）は、交流磁界を印加したときの損失係数を表し、また特にことわりのない限り透磁率（μ）、損失係数は１ＧＨｚでの値とした（以下同じ）。

また、前記六方晶フェライトにおいて、前記主成分１００重量部に対し、ＬｉをＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部〜０.８重量部含有することが好ましい。Ｌｉは焼結体の高焼結体密度化の効果がある。また、前記範囲のＬｉを含有させることによって低損失を維持しつつ、透磁率を増加させることができ、高焼結体密度、低損失、高透磁率を併せ持った六方晶フェライトを実現する。ＬｉがＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部未満となると焼結体密度向上の効果が十分に得られず４.６×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上の焼結体密度を得ることが困難となる。また、０.８重量部を超えると逆に透磁率の減少が大きくなり、Ｌｉを含有しない場合を下回るようになる。Ｌｉの含有量はより好ましくはＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.４〜０.６重量部であり、かかる範囲とすることで焼結体密度が４.６×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上、損失係数が０.１５以下、透磁率が２.５以上のいっそう優れた六方晶フェライトを得ることが可能となる。

また、前記六方晶フェライトにおいて、前記Ｍ２はＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち少なくとも一種であり、前記主成分１００重量部に対し、ＬｉをＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.２重量部〜０.４重量部含有し、ＣｕＯ換算で０.４重量部〜１.３重量部のＣｕまたはＺｎＯ換算で０.２重量部〜２.３重量部のＺｎを含有させてもよい。ＣｕやＺｎは損失係数を大きく損ねることなく、焼結体密度や透磁率を向上させる効果がある。Ｌｉと、ＣｕまたはＺｎとを複合で含有させることにより、高焼結体密度、低損失、高透磁率を併せ持った六方晶フェライトが得られる。例えば、４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上の焼結体密度、０.０８以下の損失係数、２.５以上の透磁率を実現することが可能となる。

また、前記六方晶フェライトにおいて、前記主成分１００重量部に対し、ＳｉＯ_２換算で０.１重量部〜０.４重量部のＳｉを含有し、かつＮａ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部〜０.８重量部のＮａおよびＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部〜０.８重量部のＬｉのうち少なくとも一種を含有させてもよい。該構成は、特に高透磁率が要求される場合に好適である。Ｓｉは焼結体密度向上と透磁率向上の効果がある。また、前記範囲のＮａ或いはＬｉを含有させることによって、特に損失を低減し、透磁率を向上させるＳｉの効果とあいまって、焼結体密度、損失、透磁率に優れた六方晶フェライトを提供することができる。ＮａがＮａ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部未満或いはＬｉがＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部未満となると損失低減の効果が十分に得られず損失係数０.１５以下を得ることが困難となる。また、０.８重量部を超えると透磁率の低下が大きくなり２.５以上の透磁率を得ることが困難となる。低損失、高透磁率の観点からはＮａをＮａ_２ＣＯ_３換算で０.３重量部〜０.６重量部或いは、ＬｉをＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.３重量部〜０.６重量部とすることがより好ましい。該範囲とすることで損失係数が０.１以下の低損失の六方晶フェライトを提供することができる。また、ＳｉはＳｉＯ_２換算で０.１重量部未満となると透磁率向上の効果が十分発揮されず、０.４重量部を超えるとＮａ、Ｌｉを複合で含有する場合においても損失が大きくなるので好ましくない。したがって、Ｎａ、Ｌｉとの複合で０.１５以下の損失係数と２.５以上の透磁率を実現するためには、ＳｉはＳｉＯ_２換算で０.１重量部〜０.４重量部とすることが望ましい。

また、本発明のアンテナは、前記六方晶フェライトを用いた基体と、該基体表面および内部のうち少なくとも一方に形成された少なくとも１つの電極を備えることを特徴とする。アンテナの基体として、前記六方晶フェライトを用いることにより、広帯域・高利得のアンテナを実現することができる。

さらに前記アンテナにおいて、前記六方晶フェライトの周波数１ＧＨｚにおける透磁率が２.５以上であり、誘電率が６以下であることが好ましい。かかる構成によれば、基体に誘電体を用いた場合に比べて、広帯域、高強度のアンテナを提供することができる。また、アンテナの小型化に寄与する。なお、誘電率（ε）は、１ＧＨｚでの誘電率を用いた（以下同じ）。

さらに本発明の通信機器は、前記アンテナを用いたことを特徴とする。前記アンテナを用いることによって広帯域・高効率の通信装置を提供することができる。

また、前記六方晶フェライトにおいて、前記主成分１００重量部に対し、Ｃｕを酸化物換算で０.１重量部〜１.５重量部含有し、周波数１ＧＨｚにおける損失係数が０.０５以下であることが好ましい。Ｙ型フェライトを主相とする六方晶フェライトにおいて、Ｃｕを酸化物換算、すなわちＣｕＯ換算で上記範囲で含有させることにより、１ＧＨｚの高周波において損失係数を０.０５以下としつつ、高い焼結体密度を実現することができる。該構成は、特に、低損失が要求される場合に好適な構成である。したがって、特に数百ＭＨｚ以上の高周波帯域において有効に機能する六方晶フェライトを提供することができる。ＣｕＯが０.１重量部未満となると焼結体密度向上の効果が十分に得られず、またＣｕＯが１.５重量部超となると損失係数が大きくなるとともに、体積抵抗率が低下してしまう。Ｃｕの含有量はより好ましくはＣｕＯ換算で０.１重量部〜０.６重量部である。かかる範囲とすることで、損失、焼結体密度、透磁率にいっそう優れ、高体積抵抗率を有した六方晶フェライトを得ることが可能となる。

また、前記六方晶フェライトにおいて、前記主成分１００重量部に対し、Ｚｎを酸化物換算で０.１重量部〜１.０重量部含有し、周波数１ＧＨｚにおける損失係数が０.０５以下であることが好ましい。Ｙ型フェライトを主相とする六方晶フェライトにおいて、Ｚｎを酸化物換算、すなわちＺｎＯ換算で上記範囲で含有させることにより、１ＧＨｚの高周波において損失係数を０.０５以下としつつ、高い焼結体密度を実現することができる。該構成も、特に、低損失が要求される場合に好適な構成である。したがって、特に数百ＭＨｚ以上の高周波帯域において有効に機能する六方晶フェライトを提供することができる。ＺｎＯが０.１重量部未満となると焼結体密度向上の効果が十分に得られず、またＺｎＯが１.０重量部超となると損失係数が大きくなるとともに、体積抵抗率が低下してしまう。Ｚｎの含有量はより好ましくはＺｎＯ換算で０.１〜０.６重量部である。かかる範囲とすることで、損失、焼結体密度、透磁率にいっそう優れ、高体積抵抗率を有した六方晶フェライトを得ることが可能となる。

さらに、前記六方晶フェライトにおいて、体積抵抗率が１×１０^５Ω・ｍ以上であることが好ましい。かかる範囲の体積抵抗率を有することによって、電子部品を構成する際の絶縁性を確保することができる。前記観点からは１×１０⁶Ω・ｍ以上であることがより好ましい。

また、本発明のアンテナは、前記六方晶フェライトを用いた基体と、該基体表面および内部のうち少なくとも一方に形成された少なくとも１つの電極を備えることを特徴とする。アンテナの基体として、前記六方晶フェライトを用いることにより、広帯域・高利得のアンテナを実現することができる。

さらに、前記アンテナにおいて、前記六方晶フェライトの誘電率が６以下、焼結体密度が４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましい。かかる構成によれば、基体に誘電体を用いた場合に比べて、広帯域、高強度のアンテナを提供することができる。

また、本発明の通信機器は、前記アンテナを用いたことを特徴とする。前記アンテナを用いることによって広帯域・高効率の通信装置を提供することができる。

本発明によれば、特に数百ＭＨｚ以上の高周波帯域で損失係数、焼結体密度共に優れた六方晶フェライト材料を提供することができ、数百ＭＨｚから数ＧＨｚまでの高周波帯域において使用されるアンテナ、チョークコイル、ノイズ除去素子などの電子部品の製造が可能になる。特に、本発明の六方晶フェライトを用いたアンテナは、高焼結体密度、低損失の磁性体を基体として構成することができるので、高強度、高利得、広帯域のアンテナを実現できる。

以下本発明の実施形態についてさらに説明する。本実施形態の六方晶フェライトは、Ｙ型フェライトを主相とする。Ｙ型フェライトとは、代表的には例えばＢａ_２Ｃｏ_２Ｆｅ_１２Ｏ_２２の化学式で表される六方晶系のソフトフェライトである。本実施形態では、Ｍ１Ｏ（Ｍ１はＢａ、Ｓｒのうちの少なくとも一種）、Ｍ２Ｏ（Ｍ２はＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎのうちの少なくとも一種）、Ｆｅ_２Ｏ_３を主成分としており、本実施形態のＹ型フェライトには、前記化学式のＢａをＳｒで置換したもの、ＣｏをＮｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅで置換したものも含まれる。これらはいずれも高周波帯域まで透磁率を維持する。これらの比率は、Ｙ型フェライトを主相とできるものであればよいが、例えばＢａＯは２０ｍｏｌ％〜２３ｍｏｌ％、ＣｏＯは１７ｍｏｌ％〜２１ｍｏｌ％、残部Ｆｅ_２Ｏ_３であることが好ましく、ＢａＯは２０ｍｏｌ％〜２０．５ｍｏｌ％、ＣｏＯは２０ｍｏｌ％〜２０．５ｍｏｌ％、残部Ｆｅ_２Ｏ_３であることがさらに望ましい。なお、低損失係数を得るためには、Ｃｕ、Ｚｎの割合は少ない方が好ましく、例えば、０.１以下の損失係数を得るためには、それらは５ｍｏｌ％以下であることが好ましい。本実施形態の六方晶フェライトはＹ型単相であることが好ましいが、Ｚ型、Ｗ型など他の六方晶フェライトやＢａＦｅ_２Ｏ_４等の異相が生成する場合がある。したがって、本実施形態ではＹ型フェライトを主相とするが、これらの異相を含むことも許容する。ただし、透磁率を高周波まで維持すること、低損失であることを実現するためにはＹ型フェライトの比率は８５％以上であることが好ましく、より好ましくは９２％以上である。ここでＹ型フェライトの比率とは、本実施形態のフェライトを構成する各相のＸ線回折におけるメインピーク（最もピーク強度の高いピーク）の強度の和に対するＹ型フェライトのメインピ−ク強度の割合である。

本実施形態は、このＹ型六方晶フェライトを主相とする。スピネル系フェライトのスネークの限界を超える六方晶フェライトとしては、他に透磁率の高いＺ型フェライトが知られているが、これは数百ＭＨｚで透磁率が低下し始める他、損失係数も大きい。

これに対してＹ型フェライトは、１０ＧＨｚ以上の周波数領域まで透磁率がほとんど低下しないなど高周波特性に優れる。そして、該Ｙ型フェライトに関して、その損失係数を０.１５以下の範囲とし、焼結体密度を４.６×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上の範囲とすることで、携帯機器等の通信機器に用いられるチップ型アンテナに好適なものとなるのである。焼結体密度を４.６×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上とすることで、高強度のチップ型アンテナを提供することができる。かかるチップ型アンテナは、衝撃が加わりやすい携帯機器に好適である。焼結体密度が４.６×１０^３ｋｇ／ｍ^３未満となると、焼結体強度の低下が大きくなってしまう。かかる観点からは、焼結体密度はより好ましくは４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上である。磁性体チップ型アンテナを構成する場合、チップ型アンテナの小型化・広帯域化のためには、透磁率が高いことが好ましいが、高利得等、チップ型アンテナとして十分な性能を発揮するためには、特に損失係数が小さいことが必要であることが明らかとなったのである。かかる観点からは、数百ＭＨｚ以上の高周波で使用するチップ型アンテナの場合、１ＧＨｚでも損失係数は０.１５以下が好ましく、好ましくは０.１以下である。より好ましくは０.０８以下、さらに好ましくは０.０５以下、特に好ましくは０.０３以下である。

さらに、所定の水準の損失係数と焼結体密度を前提としつつ、（１）Ｌｉを含有させること、さらにはそれに加えてＣｕ、Ｚｎを加えること、Ｓｉとそれに加えてＮａ、Ｌｉのうち少なくとも一方を含有させることによって、特に高透磁率化を図る構成や、（２）Ｃｕ、Ｚｎを含有させることよって、特に低損失化を図る構成を採用することもできる。そしてこれらは特に高周波用チップ型アンテナの高性能化を可能とする。なお、本実施形態の六方晶フェライトは、高透磁率、低損失を併せ持つので、チップ型アンテナ用途に限らずインダクタンス素子等他の電子部品に適用できるのは言うまでもない。また、本実施形態の六方晶フェライトは、全体をフェライトで構成したバルク体として利用できるので、被膜として利用する場合に比べて高体積抵抗率、高絶縁性、低渦電流損失とすることができる。

まず、前記（１）の特に高透磁率化を図る構成について説明する。Ｌｉの添加は、それ単独の添加でも焼結体密度を向上させる効果も示し、機械的強度の向上にも寄与しうる。また、Ｌｉの添加は、それ単独の添加でも低損失を実現しつつ、透磁率を向上させる効果を示す。また、ＮａおよびＬｉのうち少なくとも一方をＳｉとともに含有させることは、本実施形態の特徴の一つである。上述のようにＮａ、Ｌｉを含有させることは特に損失低減に顕著な効果を示し、その含有量を本実施形態の範囲とすることで、高焼結体密度、低損失、高透磁率を実現する。このうち、Ｎａは、Ｓｉとの複合添加で効果を発揮する。Ｎａ単独添加では、焼結体密度が十分上がらず、透磁率も低いものとなるが、かかる点はＳｉとの複合添加で解消され、高焼結体密度、低損失、高透磁率が実現されるのである。Ｓｉを含有させることは、焼結体密度の向上の効果を発揮する。また、Ｓｉを含有させることは、透磁率を向上させる効果も併せ持つ。したがって、特に高強度が要求されるチップ型アンテナ等の用途に使用する場合に好適に用いられる。Ｓｉの含有量は主成分１００重量部に対し、ＳｉＯ_２換算で０.１重量部以上含有させることによって透磁率向上の効果を発揮する。また、かかる量含有させることによって、焼結体密度は無添加に比して、５％以上向上しうる。Ｓｉを単独で含有させた場合は４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上、ＳｉとＮａを複合で含有させた場合でも４.６×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上の焼結体密度を得ることが可能である。但し、Ｓｉの含有量の上限は０.４重量部以下とする。Ｎａ、Ｌｉを本実施形態の範囲で含有する場合は、Ｎａ、Ｌｉによる損失低減の効果が大きいため、より多くのＳｉを含有させることが可能であるが、Ｓｉの含有量が多すぎると損失係数の増大が顕著になるからである。さらに、０.１以下の損失係数を維持する観点からは、ＳｉＯ_２の質量に対して３／４以上の質量のＮａ_２ＣＯ_３或いはＬｉ_２ＣＯ_３を含有することが好ましい。

また、Ｎａ、Ｌｉの含有は異相の生成の抑制にも効果がある。例えば、Ｘ線回折におけるメインピーク強度比から求めた異相の割合を０.１重量部のＮａ等の含有で２５％、０.２重量部の含有で５０％低減することが可能である。また、Ｎａ、Ｌｉに加えてＫなどのアルカリ金属元素を含有させることもできる。

Ｌｉに加えてＣｕ、Ｚｎを含有させてもよい。ＬｉをＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.２重量部〜０.４重量部含有し、ＣｕＯ換算で０.４重量部〜１.３重量部のＣｕまたはＺｎＯ換算で０.２重量部〜２.３重量部のＺｎを含有させることによって、焼結体密度、低損失、高透磁率を併せ持った六方晶フェライトが得られる。ＣｕやＺｎは損失係数を大きく損ねることなく、焼結体密度や透磁率を向上させる効果がある。例えば、４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上の焼結体密度、０.０８以下の損失係数、２.５以上の透磁率を実現することが可能となる。この場合、Ｌｉの含有量がＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.２重量部未満では透磁率向上の効果が発揮されなくなり、０.４重量部超では、損失係数の増加や透磁率の低下を招くようになる。また、Ｌｉと複合で含有させるＣｕまたはＺｎの量が前記範囲未満であると焼結体密度向上の効果が十分に発揮されず、一方前記範囲を超えると透磁率が低下する。

次に、前記（２）の特に低損失化を図る構成について説明する。該構成は、Ｙ型六方晶フェライトを主相とし、さらにＣｕ、Ｚｎを微量に含有するものである。従来から、Ｙ型フェライトとしてＣｏの代わりにＣｕやＺｎを用いたＣｕ_２Ｙ、Ｚｎ_２Ｙなどが知られている。このＣｕ、Ｚｎの置換は主としてＡｇとの同時焼成を目的とした低温焼結化、透磁率の向上を目的とするものであるが、Ｃｏに対するＣｕ或いはＺｎの置換量は数十％以上と多く、この場合体積抵抗率が低くなり、また損失係数、誘電率も大きくなりやすい。これに対して、本実施形態では、Ｃｕ、Ｚｎを微量に含有させる。Ｃｕ、Ｚｎを微量に含有させることによって、損失係数を低く抑え、また体積抵抗率を高く維持しつつ、焼結体密度を向上させることができる。また、Ｃｕ、Ｚｎの微量添加によって、透磁率も向上する。Ｃｕの含有量をＣｕＯ換算で０.１重量部〜１.５重量部、Ｚｎの含有量をＺｎＯ換算で０.１重量部〜１.０重量部とすることで、４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上の焼結体密度を得ることができる。特にＣｕ、Ｚｎの含有量を前記微量の範囲とすることで、周波数１ＧＨｚにおける損失係数を０.０５以下とし、さらには体積抵抗率を１×１０⁵Ω・ｍ以上を確保することも可能となる。Ｃｕ、Ｚｎの含有量はより好ましくは酸化物換算で０.１重量部〜０.６重量部であり、該範囲とすることで、体積抵抗率を１×１０⁶Ω・ｍ以上とすることができる。また、０.０３以下の損失係数を確保することも可能である。上記のようにＣｕ、Ｚｎを添加する場合、低損失係数を得る観点からは、主成分を構成するＭ２はＣｏ、ＮｉおよびＭｎのうちの少なくとも一種であることがより好ましく、さらに好ましくはＭ２はＣｏである。本実施形態の六方晶フェライトは焼結体強度の向上につながる高焼結体密度を有することから、携帯電話等の通信機器に用いられるチップ型アンテナ用に好適であると言える。また、周波数１ＧＨｚにおける損失係数が０.０５以下であることは、例えば磁性体チップ型アンテナを構成した場合に、チップ型アンテナの広帯域化に寄与するため、かかる点からも前記特性を有する六方晶フェライトはチップ型アンテナに好適である。また、前記高体積抵抗率は、電極間の絶縁性確保・高周波損失の観点から、チップ型アンテナに限らず高周波用電子部品に要求される特性であり、Ｃｕ、Ｚｎを微量に含有する本実施形態は、かかる要求も同時に満足しうるのである。また、チップ型アンテナを構成する場合、体積抵抗率が、１×１０^５Ω・ｍ未満となるとチップ型アンテナ利得の低下への影響が出てくるため、１×１０^５Ω・ｍ以上であることが好ましく、特に好ましくは１×１０⁶Ω・ｍ以上である。なお、これらＣｕとＺｎは複合で含有してもよい。

また、Ｃｕ、Ｚｎに加えてＳｉ、Ｎａ、Ｍｎ等を含有させることもできる。Ｓｉは焼結体密度・透磁率向上の効果をもたらすが、ＳｉＯ_２換算で０.１重量部未満では実質的な効果が発揮されず、その含有量が多くなると損失係数が大きくなってしまうため、０.１重量部〜０.４重量部であることが好ましい。また、Ｎａは損失係数低下の効果を示すが、Ｎａ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部未満では、実質的効果が発揮されず、０.４重量部超では体積抵抗率が低下する。したがって、Ｎａ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部〜０.４重量部であることが好ましい。さらに、Ｍｎは、損失係数の低下に効果があるが、０.１未満では実質的な効果を発揮されず、１.０重量部超では体積抵抗率が低下する。したがって、Ｍｎ_３Ｏ_４換算で０.１重量部〜１.０重量部であることが好ましい。

本実施形態の六方晶フェライトは、従来からソフトフェライトの製造に適用されている粉末冶金的手法で製造することができる。目的とする割合となるように秤量されたＢａＣＯ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、Ｆｅ_２Ｏ_３などの素原料およびＮａ_２ＣＯ_３、Ｌｉ_２ＣＯ_３、ＳｉＯ_２、ＣｕＯ、ＺｎＯなどの微量成分を混合する。混合方法は、特に限定するものではないが、例えばボールミル等を用いて、純水を媒体として湿式混合（例えば４時間〜２０時間）する。得られた混合紛を電気炉、ロータリーキルンなどを用いて所定の温度で仮焼することにより仮焼粉を得る。仮焼温度、保持時間は、それぞれ９００℃〜１３００℃、１時間〜３時間が好ましい。仮焼温度、保持時間がそれらを下回ると反応の進行が十分でなく、逆にそれらを上回ると粉砕効率が落ちる。仮焼雰囲気は、大気中または酸素中などの酸素存在下であることが好ましい。得られた仮焼粉はアトアライタ、ボールミルなどを用いて湿式粉砕し、ＰＶＡなどのバインダーを添加した後、スプレイドライヤ等によって造粒することにより造粒紛を得る。粉砕粉の平均粒径は０.５μｍ〜５μｍが好ましい。得られた造粒粉をプレス機により成形してから、電気炉などを用いて例えば１２００℃の温度にて酸素雰囲気中で１時間〜５時間焼成を行い六方晶フェライトを得る。焼成温度は１１００℃〜１３００℃が好ましい。１１００℃未満であると焼結が十分に進行せず高い焼結体密度が得られず、１３００℃を超えると粗大粒が発生するなど過焼結となる。また、焼結は、これが短いと焼結が十分進行せず、逆に長いと過焼結となりやすいので１時間〜５時間とすることが望ましい。また、焼結は高い焼結体密度を得るためには酸素存在下で行なうことが好ましく、酸素中で行なうことがより好ましい。得られた焼結体は、必要に応じて切断等の加工を施す。

上記六方晶フェライトを用いてチップ型アンテナを構成することによって、チップ型アンテナの広帯域化を図ることができる。広帯域化のためにはチップ型アンテナのQ値を下げることが必要となるが、Q値はインダクタンスをL、容量をCとすると（Ｃ／Ｌ）^１／２で表されるため、Lを上げる一方、Cを下げる必要がある。基体として誘電体を用いた場合、インダクタンスLを上げるためには巻き線数を増やす必要があるが、巻線数の増加は線間容量の増加を招くためチップ型アンテナのQ値を効果的に下げることができない。これに対して、磁性体を用いた場合は、巻線数の増加によらず透磁率でインダクタンスLを上げることができるため、巻線数の増加による線間容量の増加を回避して、Q値を下げることができ、チップ型アンテナの広帯域化を図ることができる。特に、GHz帯まで透磁率が伸びるＹ型フェライトを用いることによって、数百MHｚ帯以上で用いるチップ型アンテナの広帯域化を図ることが可能となる。したがって、本実施形態の六方晶フェライトは、高周波側で優位の特性を発揮し、４００ＭＨｚ以上、さらには１ＧＨｚを超える使用帯域のチップ型アンテナにも好適に用いることができる。

上述のように高利得等、チップ型アンテナとして十分な性能を発揮するためには、特に損失係数が小さいことが必要である。かかる観点からは、数百ＭＨｚ以上の高周波で使用するチップ型アンテナの場合、使用する六方晶フェライトの損失係数は１ＧＨｚでも０.１５以下、さらには０.１以下が好ましい。より好ましくは０.０８以下、さらに好ましくは０.０５以下、特に好ましくは０.０３以下とすることでいっそう利得に優れるチップ型アンテナを得ることができる。また、誘電体チップ型アンテナでは、誘電率が１０程度或いはそれ以上の誘電体材料が用いられるのに対して、基体として本実施形態に係る六方晶フェライトを用いることによって、０.１５以下の低損失係数を維持しつつ、１ＧＨｚでの誘電率を６以下、さらに好ましくは５以下とすることができ、チップ型アンテナ、通信機器の高利得、広帯域化に寄与することとなる。誘電率が６を超えるとチップ型アンテナを構成した場合の線間容量が増すため好ましくない。６以下の誘電率と上述の４.６×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上の高焼結体密度とを有する六方晶フェライトを基体として用いることにより、誘電体を基体に用いた場合に比べて、広帯域・高強度のチップ型アンテナを提供することができる。また、２.５以上の高透磁率を示す本実施形態の六方晶フェライトは、チップ型アンテナの小型化・広帯域化に好適である。例えば、六方晶フェライトの基体と巻線でヘリカルアンテナを構成する場合、その巻線数を減らすことができる。さらに、共振周波数をより低周波側に調整しやすいという利点も有する。一方、焼結体密度が４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上の本実施形態の六方晶フェライトは特に高強度のチップ型アンテナの提供に好適である。

基体の形状は、実装する際の安定性等の観点から直方体であることが好ましい。基体の長さは３０ｍｍ以下、幅は１０ｍｍ以下、高さは５ｍｍ以下が好ましい。基体の寸法が前記範囲を超えると表面実装型チップ型アンテナとしては大型化してしまう。電極は例えば巻線方向を基体の長手方向として、基体表面に設けたヘリカル電極とすることができ、該構成で大きなインダクタンスを形成することができる。逆に、同じインダクタンスであれば、線間容量の大きな増加を伴わず、小型化することができる。この場合、所定のピッチ・電極幅で巻線を施し、一つの電極を構成する。ピッチや電極幅は、必要とされるアンテナ特性に応じて適宜決定されるが、線間容量の増加を抑えるためには、基体が大型化しないよう考慮した上で電極間距離が十分離れるように設定することが好ましい。例えば、電極間距離は０.４ｍｍ〜１ｍｍ、電極幅は０.４ｍｍ〜１ｍｍとすることが望ましい。さらに、一つのヘリカル電極において、電極間距離を変化させることによって、より広帯域化を図ることもできる。また、電極としては、上記のヘリカル電極のように一の電極を形成したものの他、デュアルバンドアンテナ用にヘリカル電極を二つ形成してもよく、また、接地用・固定用の電極を別途設けてもよい。また、基体を挟んで電極を構成して、平板型のアンテナを構成してもよい。また、積層プロセスを用いて電極を基体内部に設けてもよい。アンテナ装置としては、例えば、以下のように構成する。上記ヘリカル電極を形成したチップ型アンテナを回路基板に固定し、ヘリカル電極の一端は開放とし、他の一端は回路基板の給電用電極に接続する。そして該給電電極に高周波電源を接続し、アンテナ装置を構成する。

前記チップ型アンテナは、例えば上述のようなアンテナ装置を構成し、通信機器に用いられる。例えば、前記チップ型アンテナは、携帯電話、無線ＬＡＮ、地上波デジタル放送等の通信機器に用いることができ、これらの機器の広帯域・高効率の要求に応えることができる。図３は通信機器として携帯電話を用いた例を示している。開いた状態の携帯電話の外観を示す図３（Ｂ）では、内臓されたチップ型アンテナの位置を点線で示している。図３（Ａ）の断面図に示すように、携帯電話６は、チップ型アンテナ３が基板４に取付けられ、無線モジュール５に接続されている。尚、チップ型アンテナ３の配置は図３の形態に限られるものではない。また、チップ型アンテナ３は、操作ユニット６Ａの逆端部側に配置してもよいし、表示ユニット６Ｂに配置してもよい。

本実施形態の六方晶フェライトを用いたチップ型アンテナは例えば以下のようにして製造することができる。基体として所定形状・所定寸法にした六方晶フェライト焼結体を用いる。例えば直方体とした基体に導電性材料を用いて所定のパターンの電極を形成する。電極の形成方法は特に限定されるものではなく、例えば、導電性テープ・ワイヤの巻設、導電性ペースト材料の印刷・焼付け、めっき、蒸着・スパッタ等による成膜方法などを用いることができる。また、シート成形体を積層するなどしてバルク体とすることによって、基体を構成することもできる。その際にシート成形体に電極を印刷して電極をバルク体内部に形成することもできる。例えば、六方晶フェライト粉末とバインダを含むシート成形体に、所定の電極パターンやビアホールを形成し、該シートを積層して、一体焼成することにより、基体内部にヘリカル電極を設けたアンテナを実現できる。導電性材料は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ等を用いることができる。電極パターンは要求される仕様によって適宜選択される。

以下、本実施形態を実施例によって具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例によって限定されるものではない。尚、実施例１〜４は前記（１）の特に高透磁率化を図る構成の例を示し、実施例５〜７は前記（２）の特に低損失化を図る構成の例を示す。

比較例

先ず、酸化物磁性材料が表１に示す所定の組成となるよう、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＢａＣＯ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４を秤量し、この主成分１００重量部に対して表１に示す量になるようにＳｉＯ_２を添加し、水を媒体として湿式ボールミルにて１６時間混合した。

次に、この混合粉を乾燥後、Ｎｏ１〜５の試料については大気中１０００℃で２時間、Ｎｏ．６の試料については大気中１１００℃で２時間、仮焼した。この仮焼粉を、水を媒体とした湿式ボールミルにて１８時間粉砕した。得られた粉砕粉にバインダー（ＰＶＡ）を１％添加し、造粒した。造粒後リング状に圧縮成形し、その後、Ｎｏ．１〜５の試料については酸素雰囲気中で１２００℃で３時間、Ｎｏ．６の試料については酸素雰囲気中で１３００℃で３時間焼結した。得られた外径７.０ｍｍ、内径３.５ｍｍ、高さ３.０ｍｍのリング状焼結体の焼結体密度と２５℃における透磁率μおよび損失係数ｔａｎδを測定した。また、誘電率εの測定も行なった。

焼結体密度、周波数１ＧＨｚでの透磁率μ、損失係数ｔａｎδ、誘電率εの評価結果を示す。なお、密度測定は、水中置換法により測定し、透磁率μおよび損失係数ｔａｎδは、インピーダンス・ゲインフェイズ・アナライザー（Ｙｏｋｏｇａｗａ・Ｈｅｗｌｅｔｔ・Ｐａｃｋａｒｄ社製４２９１Ｂ）を用いて測定した。また、誘電率εはネットワークアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製Ｅ８３６４Ａ）を使用して測定した。

Ｘ線回折を行なった結果Ｎｏ．１〜５の試料は、構成相メインピーク強度の和に対するＹ型フェライトのピーク強度の割合が９０％〜１００％であり、Ｙ型フェライトが主相であった。一方、試料Ｎｏ．６は構成相メインピーク強度の和に対するＺ型フェライトのピーク強度の割合が９８％となり、Ｚ相が主相であった。表１に示すように、ＳｉＯ_２を添加しないＮｏ．３の試料では、焼結体密度が４.５２×１０³ｋｇ/ｍ³、透磁率μも２.１と低く、機械的強度と高周波材料特性は不十分なものとなった。Ｙ型フェライトにＳｉＯ_２を添加することによって、焼結体密度が向上するとともに透磁率μが向上した。主成分１００重量部に対するＳｉＯ_２量を本実施例の０.１重量部以上、かつ０.５重量部未満の範囲とすることで、１ＧＨｚでの透磁率μ２.５以上、損失係数ｔａｎδ０.２以下が得られ、Ｚ型フェライトに比べて大幅に低損失化が図られるとともに、ＳｉＯ_２を添加しないＮｏ．３のＹ型フェライトに比べても透磁率μが大きく向上することがわかる。但し、損失係数ｔａｎδは０.１５を超えるものであった。ＳｉＯ_２量が０.２重量部、０.４重量部、０.６重量部の焼結体試料について、その破面をＳＥＭ観察したところ、最大径が２０μｍ以上の結晶粒が１００μｍ×１００μｍの面積当りそれぞれ３個、８個、６個観察された。

酸化物磁性材料が表２に示す所定の組成となるよう、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＢａＣＯ_３、ＳｒＣＯ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＮｉＯを秤量し、この主成分１００重量部に対して表２に示す量になるようにＳｉＯ_２、Ｎａ_２ＣＯ_３、Ｌｉ_２ＣＯ_３、Ｍｎ_３Ｏ_４を添加し、水を媒体として湿式ボールミルにて１６時間混合した。

次に、この混合粉を乾燥後、大気中１０００℃で２時間仮焼した。この仮焼粉を水を媒体として湿式ボールミルにて１８時間粉砕した。作製した粉砕粉にバインダー（ＰＶＡ）を１％添加し、造粒した。造粒後リング状に圧縮成形し、その後、酸素雰囲気中で１２００℃で３時間焼結した。得られた外径７.０ｍｍ、内径３.５ｍｍ、高さ３.０ｍｍのリング状焼結体の焼結体密度と２５℃における透磁率μおよび損失係数ｔａｎδを測定した。また、誘電率εの測定も行なった。また、体積抵抗率は、直径１３ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状焼結体の上下面にスパッタ装置でＣｒ／Ｃｕ膜を成膜し、絶縁抵抗計により求めた。

表３に焼結体密度、体積抵抗率、周波数１ＧＨｚでの透磁率μ、損失係数ｔａｎδ、誘電率εの評価結果を示す。なお、密度測定は、水中置換法により測定し、透磁率μおよび損失係数ｔａｎδは、インピーダンス・ゲインフェイズ・アナライザーを用いて測定した。また、誘電率εはネットワークアナライザを使用して測定した。

表３に示すように、ＳｉＯ_２を単独で含有する場合（表１）に比べて、Ｎａ₂ＣＯ₃を複合で含有させ、その量を増加させることによって、損失係数ｔａｎδが著しく減少する。すなわちＮａ₂ＣＯ₃の添加が損失低減に特に効果があることがわかる。しかし、Ｎａ₂ＣＯ₃単独の添加（Ｎｏ．２５）では透磁率μは２.３程度であるが、焼結体密度が低く、機械的強度も十分でない。これに対して本実施例の範囲でＳｉＯ_２を複合添加したものは、焼結体密度が高く、２.５以上の透磁率μを確保しつつ、０.１５以下の低損失が得られた。また、ＢａをＳｒで置換した六方晶フェライト材料（Ｎｏ．１２〜１４）、ＣｏとＮｉを混合した六方晶フェライト材料（Ｎｏ．１５、１６）においても、透磁率μが２.５以上、損失係数ｔａｎδも０．１以下となり、高透磁率、低損失が実現できていることがわかる。特に、Ｍ１元素をＢａとし、ＳｉＯ_２と複合で０.４〜０.６重量部の範囲のＮａ₂ＣＯ₃を含有するＮｏ．９、１０、１５およびの試料では、損失係数ｔａｎδが０.０５以下となり、大幅な低損失化が実現できた。さらに、Ｍ２元素をＣｏとし、０.４重量部〜０.６重量部の範囲のＬｉ_２ＣＯ_３を単独で含有するＮｏ．１８、１９の試料では３.０以上の高透磁率と０.１以下の低損失係数が得られている。一方、ＳｉＯ_２と複合で０.４重量部〜０.６重量部の範囲のＬｉ_２ＣＯ_３を含有するものは、５.０×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上の高い焼結体密度と２.７以上の高透磁率を示した。また、誘電率εは４.１〜５.２であり、６以下の低い水準を示した。なお、いずれも１０^４Ω・ｍ以上の体積抵抗率を示した。さらに、得られた焼結体試料の破面をＳＥＭで観察したが、最大径が２０μｍ以上の結晶粒は１００μｍ×１００μｍの面積当り１個未満であった。すなわち焼結体密度の高い焼結体であっても、粗大粒の発生が抑制されていた。

主成分であるＦｅ_２Ｏ_３、ＢａＯ（ＢａＣＯ_３を使用）、ＣｏＯ（Ｃｏ_３Ｏ_４を使用）を６０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％のモル比とし、この主成分１００重量部に対して表４に示す量のＬｉ_２Ｃｏ_３、ＣｕＯ、ＺｎＯを含有させた以外は、実施例１と同様にして焼結体を作製した。また、実施例１と同様にして焼結体密度、体積抵抗率、透磁率μおよび損失係数ｔａｎδ、並びに誘電率εの測定を行なった結果を表４に示す。

Ｘ線回折を行なった結果Ｎｏ３７〜５０の試料においては、メインピーク強度が最も大きい構成相はＹ型フェライトであり、Ｙ型フェライトが主相であった。表４に示すように、Ｌｉ_２Ｃｏ_３、ＣｕＯ、ＺｎＯを、それぞれ０.２重量部〜０.４重量部、０.４重量部〜１.３重量部、０.２重量部〜２.３重量部含有させることによって、２.５以上の透磁率μ、４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３の焼結体密度、０.０８以下の損失係数ｔａｎδが得られている。なお、いずれも１０^４Ω・ｍ以上の体積抵抗率を示した。さらに、得られた焼結体試料の破面をＳＥＭで観察したが、最大径が２０μｍ以上の結晶粒は１００μｍ×１００μｍの面積当り１個未満であった。すなわち焼結体密度の高い焼結体であっても、粗大粒の発生が抑制されていた。

上記実施例１および２のうち一部の材料についてブロックの焼結体を作製し、１５ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍに加工した。その表面にＡｇ−Ｐｔペーストを印刷後、焼き付けし、電極幅０.８ｍｍ、電極間隔０.５ｍｍ、巻き数８回のヘリカル構造の電極を形成したチップ型アンテナを作製した。作製したチップ型アンテナの外観を図１に示した。これらのチップ型アンテナを基板に実装し、ヘリカル電極の一端は給電電極に接続し、ネットワークアナライザーを用いたアンテナ利得評価装置を用いてアンテナ特性（アンテナ利得、共振周波数）を評価した。評価結果を表５に示す。表５に示すように、本実施例の六方晶フェライトを用いたチップ型アンテナは、いずれも−１０ｄＢ以上の最大利得が得られている。損失係数ｔａｎδの小さい本実施例の六方晶フェライトを用いたチップ型アンテナは最大利得に優れることがわかる。このことは、本実施例のチップ型アンテナは数百ＭＨｚ以上の周波数帯域でチップ型アンテナとして機能し、しかも基体を高透磁率・低誘電率の磁性体で構成したチップ型アンテナであることから、広帯域化を図ることができることを意味する。特に、損失係数ｔａｎδが０.０３以下であるＮｏ．１０の試料では、最大利得は−４.０ｄＢを超え、良好なアンテナ特性を示している。一方、ＳｉＯ_２を単独で含有し、粗大粒が多く、損失係数ｔａｎδの大きな比較例５の焼結体を用いたチップ型アンテナは、最大利得に劣る。このことから粗大粒の存在が最大利得に影響を与えており、本実施例の六方晶フェライトは粗大粒の発生が抑えられているために、優れたアンテナ特性の発揮に寄与しているものと推測される。

上記実施例１および２のうち一部の材料についてブロックの焼結体を作製し、３０ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍに加工したのち、電極の巻数を表６に示すものとした以外は実施例３と同様にチップ型アンテナを作製した。また、誘電率ε２１の誘電体を同様に３０×３×３ｍｍに加工したのち、電極の巻数を表６に示すものとした以外は実施例３と同様にチップ型アンテナを作製した（Ｎｏ．５１）。なお、共振周波数を合せるために、前記チップ型アンテナの電極の巻数を調整した。アンテナ特性（共振周波数、利得半値幅等）を実施例３と同様に評価した。評価結果を表６に示す。表６に示すように、高透磁率、低損失係数、低誘電率の本実施例の六方晶フェライトを用いたチップ型アンテナは、高最大利得を維持しつつ、誘電体を用いたチップ型アンテナに比べて、電極の巻数が減るとともに、周波数帯域の広帯域化が図られることがわかる。

先ず、Ｎｏ．５２〜６２の試料については、主成分であるＦｅ_２Ｏ_３、ＢａＯ（ＢａＣＯ_３を使用）、ＣｏＯ（Ｃｏ_３Ｏ_４を使用）を６０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％のモル比とし、この主成分１００重量部に対して表７に示す量のＣｕＯ、ＺｎＯを添加し、水を媒体として湿式ボールミルにて１６時間混合した。

次に、この混合粉を乾燥後、Ｎｏ．５２〜６２の試料については大気中１０００℃で２時間仮焼した。この仮焼粉を、水を媒体とした湿式ボールミルにて１８時間粉砕した。得られた粉砕粉にバインダー（ＰＶＡ）を１％添加し、造粒した。造粒後リング状に圧縮成形し、その後、酸素雰囲気中で１２００℃で３時間焼結した。得られた外径７.０ｍｍ、内径３.５ｍｍ、高さ３.０ｍｍのリング状焼結体の焼結体密度と２５℃における透磁率μおよび損失係数ｔａｎδを測定した。また、誘電率εの測定も行なった。また、体積抵抗率は直径１３ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状焼結体の上下面にスパッタ装置でＣｒ／Ｃｕ膜を成膜し、絶縁抵抗計により求めた。

焼結体密度、体積抵抗率、周波数１ＧＨｚでの透磁率μ、損失係数ｔａｎδ、誘電率εの評価結果を表７に示す。なお、密度測定は、水中置換法により測定し、透磁率μおよび損失係数ｔａｎδは、インピーダンス・ゲインフェイズ・アナライザー（Ｙｏｋｏｇａｗａ・Ｈｅｗｌｅｔｔ・Ｐａｃｋａｒｄ社製４２９１Ｂ）を用いて測定した。また、誘電率εはネットワークアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製Ｅ８３６４Ａ）を使用して測定した。

Ｘ線回折を行なった結果Ｎｏ．５２〜６２の試料においては、メインピーク強度が最も大きい構成相はＹ型フェライトであり、Ｙ型フェライトが主相であった。表７に示すように、ＣｕＯ、ＺｎＯを含有しないＮｏ．３（比較例）の試料では、焼結体密度が４.５２×１０^３ｋｇ／ｍ^３と低いものとなった。Ｙ型フェライトにＣｕＯ、ＺｎＯを含有させることによって、高体積抵抗率・低損失係数を維持しつつ、焼結体密度が向上するとともに透磁率μも向上した。主成分１００重量部に対してＣｕＯ量を本実施例の０.１重量部〜１.５重量部、或いはＺｎＯ量を本実施例の０.１重量部〜１.０重量部の範囲内とすることで、１ＧＨｚでの透磁率μ２.１以上、損失係数ｔａｎδ０.０５以下、体積抵抗率１×１０⁵Ω・ｍ以上、焼結体密度４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上、誘電率ε６以下が得られ、Ｚ型フェライトに比べて大幅に低損失化が図られた。特にＣｕＯ、ＺｎＯ含有量が０.２重量部〜０.６重量部の範囲内にあるＮｏ．５２〜５４、Ｎｏ．５８〜６０の試料については、損失係数ｔａｎδを０.０３以下に維持しつつ、焼結体密度を４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上にすることができることがわかる。また、体積抵抗率も１×１０^６Ω・ｍ以上が得られている。これらの結果は本実施例の六方晶フェライトは１ＧＨｚ以上の高周波用途に好適に用いられることを意味する。また、焼結体密度向上の効果は特にＺｎＯを含有する場合に顕著であり、これにより５.０×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上の焼結体密度が得られている。さらに、得られた焼結体試料の破面をＳＥＭで観察したが、最大径が２０μｍ以上の結晶粒は１００μｍ×１００μｍの面積当り１個未満であった。すなわち焼結体密度の高い焼結体であっても、粗大粒の発生が抑制されていた。

ここで、焼結体密度と焼結体強度の関係を、Ｃｕを含有する系を例として示す。焼結体密度の水準の異なる、上述のＮｏ．３、Ｎｏ．４１、Ｎｏ．５４の組成の焼結体から２ｍｍ×３ｍｍ×１５ｍｍの試料を切り出し、三点曲げによる抗折試験を行い焼結体強度を評価した。抗折試験は、７ｍｍスパンの治具を用い、０.５ｍｍ／ｍｉｎの加圧速度で測定した。焼結体強度は図２に示すような焼結体密度依存性を示した。焼結体密度が高くなると焼結体密度も向上することがわかる。図２の結果では、４.６×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上で、１５０ＭＰａ以上の焼結体強度が得られることを示している。

上記実施例５のうち一部の材料についてブロックの焼結体を作製し、１５ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍに加工した。その表面にＡｇ−Ｐｔペーストを印刷後、焼き付けし、電極幅０.８ｍｍ、電極間隔０.５ｍｍ、巻き数８回のヘリカル構造の電極を形成したチップ型アンテナを作製した。作製したチップ型アンテナの外観を図１に示すが、フェライト基体１の周りに電極２が巻回された構成である。これらのチップ型アンテナを基板に実装し、ヘリカル電極の一端は給電電極に接続し、ネットワークアナライザーを用いたアンテナ利得評価装置を用いてアンテナ特性（アンテナ利得、共振周波数）を評価した。評価結果を表８に示す。表８に示すように、損失係数ｔａｎδの小さい本実施例の六方晶フェライトを用いたチップ型アンテナは−４ｄＢを超える最大利得を示し、最大利得にも優れることがわかる。このことは、本実施例のチップ型アンテナは数百ＭＨｚ以上の周波数帯域でチップ型アンテナとして機能し、しかも基体を高透磁率・低誘電率の磁性体で構成したチップ型アンテナであることから、広帯域化を図ることができることを意味する。

上記実施例５のうち一部の材料についてブロックの焼結体を作製し、３０ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍに加工したのち、電極の巻数を表９に示すものとした以外は実施例６と同様にチップ型アンテナを作製した。アンテナ特性（共振周波数、利得半値幅等）を実施例６と同様に評価した。評価結果を表９に示す。表９に示すように、高透磁率、低損失係数、低誘電率εの本実施例の六方晶フェライトを用いたチップ型アンテナは、高最大利得を維持しつつ、誘電体を用いたチップ型アンテナに比べて、電極の巻数が減り、利得半値幅の増加すなわち周波数帯域の広帯域化が図られることがわかる。

本発明は、チップ型アンテナに限定されるものではなく、種々の形態のアンテナに対して適用できる。また、種々の回路素子としても適用できる。

本発明のアンテナの実施形態を示すチップ型アンテナの外観を示す図である。 本発明の六方晶フェライトの実施形態の焼結体密度と焼結体強度との関係を示す図である。 本発明の通信機器の実施形態を示す図である。

符号の説明

１：フェライト基体 ２：電極 ３：チップ型アンテナ ４：基板
５：無線モジュール ６：携帯電話 ６Ａ：操作ユニット ６Ｂ：表示ユニット

Claims (13)

1. Ｙ型フェライトを主相とする六方晶フェライトであって、前記六方晶フェライトはＭ１Ｏ（Ｍ１はＢａ、Ｓｒのうちの少なくとも一種）、Ｍ２Ｏ（Ｍ２はＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎのうちの少なくとも一種）およびＦｅ_２Ｏ_３を主成分とし、損失係数が０.１５以下であり、かつ焼結体密度が４.６×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上であることを特徴とする六方晶フェライト。
2. 前記主成分１００重量部に対し、ＬｉをＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部〜０.８重量部含有することを特徴とする請求項１に記載の六方晶フェライト。
3. 前記Ｍ２はＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎのうち少なくとも一種であり、前記主成分１００重量部に対し、ＬｉをＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.２重量部〜０.４重量部含有し、ＣｕＯ換算で０.４重量部〜１.３重量部のＣｕまたはＺｎＯ換算で０.２重量部〜２.３重量部のＺｎを含有することを特徴とする請求項１に記載の六方晶フェライト。
4. 前記主成分１００重量部に対し、ＳｉＯ_２換算で０.１重量部〜０.４重量部のＳｉを含有し、かつＮａ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部〜０.８重量部のＮａおよびＬｉ_２ＣＯ_３換算で０.１重量部〜０.８重量部のＬｉのうち少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項１に記載の六方晶フェライト。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の六方晶フェライトを用いた基体と、該基体表面および内部のうち少なくとも一方に形成された少なくとも１つの電極を備えることを特徴とするアンテナ。
6. 前記六方晶フェライトの周波数１ＧＨｚにおける透磁率が２.５以上であり、誘電率が６以下であることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ。
7. 請求項６に記載のアンテナを用いたことを特徴とする通信機器。
8. 前記主成分１００重量部に対し、Ｃｕを酸化物換算で０.１重量部〜１.５重量部含有し、周波数１ＧＨｚにおける損失係数が０.０５以下であることを特徴とする請求項１に記載の六方晶フェライト。
9. 前記主成分１００重量部に対し、Ｚｎを酸化物換算で０.１重量部〜１.０重量部含有し、周波数１ＧＨｚにおける損失係数が０.０５以下であることを特徴とする請求項１に記載の六方晶フェライト。
10. 体積抵抗率が１×１０^５Ω・ｍ以上であることを特徴とする請求項８または９に記載の六方晶フェライト。
11. 請求項８または９に記載の六方晶フェライトを用いた基体と、該基体表面および内部のうち少なくとも一方に形成された少なくとも１つの電極を備えることを特徴とするアンテナ。
12. 前記六方晶フェライトの誘電率が６以下、焼結体密度が４.８×１０^３ｋｇ／ｍ^３以上であることを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ。
13. 請求項１１に記載のアンテナを用いたことを特徴とする通信機器。
    

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