KR20070107654A

KR20070107654A - 육방정 페라이트 및 그것을 이용한 안테나 및 통신 기기

Info

Publication number: KR20070107654A
Application number: KR1020077005393A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 곤다; 히로유키 아오야마
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-11-07
Also published as: KR101210772B1; JP5256612B2; EP1798210A1; US20080036671A1; WO2006064839A1; CN101014548B; JPWO2006064839A1; EP1798210A4; US7651626B2; CN101014548A

Abstract

(과제)소결체 밀도가 높고, 손실이 작은 Y형 육방정 페라이트 및 안테나를 제공한다.

(해결수단)Y형 페라이트를 주상으로 하는 육방정 페라이트로서, 상기 육방정 페라이트는 M1O(M1은 Ba, Sr 중 적어도 일종), M2O(M2는 Co, Ni, Cu, Zn, Mn 중 적어도 일종) 및 Fe₂O₃를 주성분으로 하고, 손실계수가 0.15 이하이며, 또한 소결체 밀도가 4.6×10³㎏/m³ 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 육방정 페라이트를 이용하여 안테나, 통신기기를 구성한다.

Description

육방정 페라이트 및 그것을 이용한 안테나 및 통신 기기{HEXAGONAL FERRITE, AND ANTENNA AND COMMUNICATION EQUIPMENT USING THE SAME}

본 발명은, 고주파 디바이스에 적절한 자성 재료, 특히 수백 ㎒에서 수 ㎓에 이르는 고주파 대역에서의 사용에 적절한 육방정 페라이트 및 휴대 전화, 무선 LAN, 디지털 방송 등의 통신 기기에 이용되는 안테나, 통신 기기에 관한 것이다.

최근, 전자기기의 소형화, 고속·고주파화에 수반하여, 이들 기기에 이용되는 회로 부품에도 수백 ㎒ 내지 수 ㎓대에서 사용 가능한 특성이 요구되고 있다. 예를 들면, 노이즈 대책용의 임피던스 소자에는, 상기 고주파 대역에 있어서, 고임피던스가 유지되는 것이 요구된다. 또, 예를 들면, 휴대 전화나 무선 LAN 등의 통신 기기는 그 사용 주파수대역은 수백 ㎒에서 수 ㎓에 미치고, 이 대역에서 광대역·고효율인 것이 요구되고, 거기에 사용되는 안테나도 이 대역에서 고이득으로 기능하는 것을 전제로 하고, 또한, 그 사용 형태로부터 특히 소형·저배(低背)인 것이 요구된다. 또한, 최근 개시된 지상파 디지털 방송에서는, 전채널에 대응하는 경우, 사용하는 안테나는 470㎒∼770㎒라고 하는 광대역의 주파수대역을 커버할 필요가 있다. 또한, 본원에 있어서, 「a∼b」의 기재는, 「a 이상, 또한 b 이하」를 의미하는 것이다.

종래, 상기 휴대 전화 등의 통신 기기에 적절한 소형·저배의 안테나로서, 유전체를 이용한 소위 칩형 안테나가 제공되어 왔다(특허 문헌 1). 주파수를 일정하게 하면, 보다 유전율이 높은 유전체를 이용함으로써, 칩형 안테나의 소형화를 도모할 수 있다. 또, 유전율 외에, 투자율(透磁率)이 큰 자성체를 이용하여 소형화를 도모한 칩형 안테나도 제안되어 있다(특허 문헌 2).

칩형 안테나에 자성체를 이용하는 경우, 예를 들면 Ni-Zn계 페라이트 등의 스피넬계 페라이트에서는, 이른바 스네이크의 한계가 있고, 고주파 영역에서 이용하기에는 한계가 있었다. 이에 대해서, 육방정계 페라이트는 c축에 대해 수직인 면내에 자화용이축을 갖기 때문에, 스피넬계 페라이트의 주파수 한계(스네이크의 한계)를 넘은 주파수대까지 소정의 투자율을 유지함으로써, 칩형 안테나용의 자성체의 하나로서 제안되어 있다(특허 문헌 3). 특허 문헌 3에서는, 특히 입자의 대부분이 단자구(單磁區) 구조를 갖는 Z형 페라이트가 고주파에서 유효하게 사용되는 취지가 개시되어 있다.

또, 특히 칩형 안테나 용도로 한정한 것은 아니지만, 고주파 회로 부품 용도의 것으로서, 특허 문헌 4에는, 고전기저항율·저유전율을 목적으로 한 Y형 육방정 페라이트로 80% 이상 점유되어 이루어지는 자성 산화물 소결체로서, 주성분으로서 산화 코발트, 산화구리, 산화철, 잔부를 AO(AO는, BaO 또는 SrO 중 적어도 1종)로서 함유하고, 부성분으로서 붕규산 유리 등을 함유하는 자성 산화물 소결체가 개시되어 있다.

특허 문헌 1:일본국 특허공개2001-358516호 공보

특허 문헌 2:일본국 특허공개소49-40046호 공보

특허 문헌 3:국제공개 제96/15078호 팜플렛

특허 문헌 4:일본국 특허공개2002-260912호 공보

소형·저배화를 가능하게 하는 상기 유전체 칩형 안테나라도, 헬리컬형 방사 전극의 경우, 코일수가 많아지면 선간 용량이 증가하고, Q값이 높아진다. 그 결과 대역폭이 좁아져 버리고, 광대역폭이 요구되는 지상파 디지털 방송 등의 용도에는 적용하는 것이 곤란해진다. 이에 대해서, 유전체 대신에 자성체를 이용함으로써, 코일수의 증가를 회피하고, 유전체를 이용하는 경우에 비해 대역폭이 넓게 잡힐 가능성이 있다. 그러나, 자성체로서 Z형 페라이트를 이용하는 경우에서는, 손실이 크고, 투자율은 수백 ㎒로 저하하기 시작하므로 수백 ㎒ 이상의 주파수 영역에서 높은 안테나 특성을 실현하는 것은 곤란했다. 또, 자성체로서 Y형 페라이트를 이용하는 경우, 손실이 작고, 수 ㎓ 이상의 영역이라도 투자율은 저하하지 않지만 이하와 같은 문제가 있었다. 일반적으로 고주파용 전자 부품으로서의 소프트 페라이트에는, 고 체적 저항율이 요구되지만, 휴대 기기 등의 통신 기기에 이용되는 경우 등과 같이 낙하 등의 충격이 더해질 가능성도 있기 때문에, 고강도도 더 요구된다. 또, 소결체 밀도가 낮으면 가공할 때 칩핑이 생기기 쉽기 때문에, 고소결체 밀도도 요구된다. 그러나, Y형 페라이트에서는, 손실의 증가를 억제하면서, 고강도로 연결되는 고 소결체 밀도를 얻는 것이 곤란했다. 예를 들면 소결 온도 등에 의해서 단순하게 소결체 밀도를 올리려고 하면 이상입자 성장을 일으키고, 자기 특성은 열화 해버린다. 또 예를 들면 특허 문헌 4의 자성 산화물 소결체는, 손실의 문제를 해결하는 것이라고는 말하기 어렵고, 유전율도 크기 때문에, 안테나 용도에 즉시 적응하는 것은 곤란했다. 또, 손실의 증가를 억제하면서, 높은 소결체 밀도를 얻는 것이 곤란하다는 점은, 칩형 안테나에 한정되지 않고 고주파로 이용되는 다른 전자기기에 있어서도, Y형 페라이트의 적용을 곤란한 것으로 하고 있었다. 따라서, 이러한 용도의 요구에 응할 수 있는 성능을 구비하는 육방정 페라이트가 요구되고 있었다.

그래서 본 발명에서는, 예를 들면 휴대 기기 등의 통신 기기에 매우 적합한, 손실의 증가를 억제하면서, 소결체 밀도가 높여진 육방정 페라이트를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 광대역·고이득의 안테나, 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, Y형 페라이트를 주상(主相)으로 하는 육방정 페라이트로서, 상기 육방정 페라이트는 M1O(M1는 Ba, Sr 중 적어도 일종), M2O(M2는 Co, Ni, Cu, Zn, Mn 중 적어도 일종) 및 Fe₂O₃을 주성분으로 하고, 주파수 1㎓에 있어서의 손실 계수가 0.15 이하이며, 또한 소결체 밀도가 4.6×10³㎏/m³ 이상인 것을 특징으로 하는 육방정 페라이트이다. Y형 페라이트를 주상으로 하고, 저손실과 고 소결체 밀도를 겸비함으로써, 광대역에서 고이득으로 기능하고, 또한 강도가 뛰어나고, 휴대 기기 등의 고주파용 통신 기기에 이용되는 안테나에 매우 적합한 육방정 페라이트를 실현한다. 또한, 본 발명에 있어서의 손실 계수(tanδ)는, 교류 자계를 인가했을 때의 손실 계수를 나타내고, 또 특별한 이유가 없는 한 투자율(μ), 손실 계수는 1㎓에서의 값으로 했다(이하 동일).

또, 상기 육방정 페라이트에 있어서, 상기 주성분 100 중량부에 대해, Li를 Li₂CO₃ 환산으로 0.1 중량부∼0.8 중량부 함유하는 것이 바람직하다. Li는 소결체의 고소결체 밀도화의 효과가 있다. 또, 상기 범위의 Li를 함유시킴으로써 저손실을 유지하면서, 투자율을 증가시킬 수 있고, 고소결체 밀도, 저손실, 고투자율을 겸비한 육방정 페라이트를 실현한다. Li가 Li₂CO₃ 환산으로 0.1 중량부 미만이 되면 소결체 밀도 향상의 효과를 충분히 얻지 못하고 4.6×10³㎏/m³ 이상의 소결체 밀도를 얻는 것이 곤란해진다. 또, 0.8 중량부를 넘으면 반대로 투자율의 감소가 커지고, Li를 함유하지 않는 경우를 밑돌게 된다. Li의 함유량은 보다 바람직하게는 Li₂CO₃환산으로 0.4∼0.6 중량부이며, 이러한 범위로 함으로써 소결체 밀도가 4.6×10³㎏/m³이상, 손실 계수가 0.15 이하, 투자율이 2.5 이상의 한층 더 뛰어난 육방정 페라이트를 얻는 것이 가능해진다.

또, 상기 육방정 페라이트에 있어서, 상기 M2는 Co, Ni, Mn 중 적어도 일종이며, 상기 주성분 100 중량부에 대해, Li를 Li₂CO₃ 환산으로 0.2 중량부∼0.4 중량부 함유하고, CuO 환산으로 0.4 중량부∼1.3 중량부의 Cu 또는 ZnO 환산으로 0.2 중량부∼2.3 중량부의 Zn을 함유시켜도 된다. Cu나 Zn은 손실 계수를 크게 해치는 일 없이, 소결체 밀도나 투자율을 향상시키는 효과가 있다. Li와 Cu 또는 Zn을 복합으로 함유시킴으로써, 고소결체 밀도, 저손실, 고투자율을 겸비한 육방정 페라이트를 얻을 수 있다. 예를 들면, 4.8×10³㎏/m³ 이상의 소결체밀도, 0.08 이하의 손실 계수, 2.5 이상의 투자율을 실현하는 것이 가능해진다.

또, 상기 육방정 페라이트에 있어서, 상기 주성분 100 중량부에 대해, SiO₂ 환산으로 0.1 중량부∼0.4 중량부의 Si를 함유하고, 또한 Na₂CO₃ 환산으로 0.1 중량부∼0.8 중량부의 Na 및 Li₂CO₃ 환산으로 0.1 중량부∼0.8 중량부의 Li 중 적어도 일종을 함유시켜도 된다. 이 구성은, 특히 고투자율이 요구되는 경우에 매우 적합하다. Si는 소결체 밀도 향상과 투자율 향상의 효과가 있다. 또, 상기 범위의 Na 또는 Li를 함유시킴으로써, 특히 손실을 저감하고, 투자율을 향상시키는 Si의 효과와 함께, 소결체 밀도, 손실, 투자율이 뛰어난 육방정 페라이트를 제공할 수 있다. Na가 Na₂CO₃ 환산으로 0.1 중량부 미만 또는 Li가 Li₂CO₃환산으로 0.1 중량부 미만이 되면 손실 저감의 효과를 충분히 얻지 못하고 손실 계수 0.15 이하를 얻는 것이 곤란해진다. 또, 0.8 중량부를 넘으면 투자율의 저하가 커져 2.5 이상의 투자율을 얻는 것이 곤란해진다. 저손실, 고투자율의 관점에서는 Na를 Na₂CO₃ 환산으로 0.3 중량부∼0.6 중량부 또는, Li를 Li₂CO₃ 환산으로 0.3 중량부∼0.6 중량부로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 범위로 함으로써 손실 계수가 0.1 이하의 저손실의 육방정 페라이트를 제공할 수 있다. 또, Si는 SiO₂ 환산으로 0.1 중량부 미만이 되면 투자율 향상의 효과가 충분히 발휘되지 않고, 0.4 중량부를 넘으면 Na, Li를 복합으로 함유하는 경우에 있어서도 손실이 커지므로 바람직하지 않다. 따라서, Na, Li와의 복합으로 0.15 이하의 손실 계수와 2.5 이상의 투자율을 실현하기 위해서는, Si는 SiO₂ 환산으로 0.1 중량부∼0.4 중량부로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 안테나는, 상기 육방정 페라이트를 이용한 기체와, 이 기체 표면 및 내부 중 적어도 한쪽에 형성된 적어도 1개의 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다. 안테나의 기체로서 상기 육방정 페라이트를 이용함으로써, 광대역·고이득의 안테나를 실현할 수 있다.

또한 상기 안테나에 있어서, 상기 육방정 페라이트의 주파수 1㎓에 있어서의 투자율이 2.5 이상이며, 유전율이 6 이하인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 기체에 유전체를 이용한 경우에 비해, 광대역, 고강도의 안테나를 제공할 수 있다. 또, 안테나의 소형화에 기여한다. 또한 유전율(ε)은, 1㎓에서의 유전율을 이용했다(이하 동일).

또한 본 발명의 통신 기기는, 상기 안테나를 이용한 것을 특징으로 한다. 상기 안테나를 이용함으로써 광대역·고효율의 통신 장치를 제공할 수 있다.

또, 상기 육방정 페라이트에 있어서, 상기 주성분 100 중량부에 대해, Cu를 산화물 환산으로 0.1 중량부∼1.5 중량부 함유하고, 주파수 1㎓에 있어서의 손실 계수가 0.05 이하인 것이 바람직하다. Y형 페라이트를 주상으로 하는 육방정 페라이트에 있어서, Cu를 산화물 환산, 즉 CuO 환산으로 상기 범위에서 함유시킴으로써, 1㎓의 고주파에 있어서 손실 계수를 0.05 이하로 하면서, 높은 소결체 밀도를 실현할 수 있다. 이 구성은, 특히, 저손실이 요구되는 경우에 매우 적합한 구성이다. 따라서, 특히 수백 ㎒ 이상의 고주파 대역에 있어서 유효하게 기능하는 육방정 페라이트를 제공할 수 있다. CuO가 0.1 중량부 미만이 되면 소결체 밀도 향상의 효과를 충분히 얻지 못하고, 또 CuO가 1.5 중량부를 넘으면 손실 계수가 커지는 것과 동시에, 체적 저항율이 저하해 버린다. Cu의 함유량은 보다 바람직하게는 CuO 환산으로 0.1 중량부∼0.6 중량부이다. 이러한 범위로 함으로써, 손실, 소결체 밀도, 투자율이 한층 더 뛰어나고, 고체적 저항율을 가진 육방정 페라이트를 얻는 것이 가능해진다.

또, 상기 육방정 페라이트에 있어서, 상기 주성분 100 중량부에 대해, Zn을 산화물 환산으로 0.1 중량부∼1.0 중량부 함유하고, 주파수 1㎓에 있어서의 손실 계수가 0.05 이하인 것이 바람직하다. Y형 페라이트를 주상으로 하는 육방정 페라이트에 있어서, Zn을 산화물 환산, 즉 ZnO 환산으로 상기 범위에서 함유시킴으로써, 1㎓의 고주파에 있어서 손실 계수를 0.05 이하로 하면서, 높은 소결체 밀도를 실현할 수 있다. 이 구성도, 특히, 저손실이 요구되는 경우에 매우 적합한 구성이다. 따라서, 특히 수백 ㎒ 이상의 고주파 대역에 있어서 유효하게 기능하는 육방정 페라이트를 제공할 수 있다. ZnO가 0.1 중량부 미만이 되면 소결체 밀도 향상의 효과를 충분히 얻지 못하고, 또 ZnO가 1.0 중량부를 넘으면 손실 계수가 커지는 것과 동시에, 체적 저항율이 저하해 버린다. Zn의 함유량은 보다 바람직하게는 ZnO 환산으로 0.1∼0.6 중량부이다. 이러한 범위로 함으로써, 손실, 소결체 밀도, 투자율이 한층 더 뛰어나고, 고체적 저항율을 가진 육방정 페라이트를 얻는 것이 가능해진다.

또한 상기 육방정 페라이트에 있어서, 체적 저항율이 1×10⁵Ω·m 이상인 것이 바람직하다. 이러한 범위의 체적 저항율을 가짐으로써, 전자 부품을 구성할 때의 절연성을 확보할 수 있다. 상기 관점에서는 1×10⁶Ω·m 이상인 것이 보다 바람직하다.

또, 본 발명의 안테나는, 상기 육방정 페라이트를 이용한 기체와, 이 기체 표면 및 내부 중 적어도 한쪽에 형성된 적어도 1개의 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다. 안테나의 기체로서, 상기 육방정 페라이트를 이용함으로써, 광대역·고이득의 안테나를 실현할 수 있다.

또한 상기 안테나에 있어서, 상기 육방정 페라이트의 유전율이 6 이하, 소결체 밀도가 4.8×10³㎏/m³ 이상인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 기체에 유전체를 이용한 경우에 비해, 광대역, 고강도의 안테나를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 통신 기기는, 상기 안테나를 이용한 것을 특징으로 한다. 상기 안테나를 이용함으로써 광대역·고효율의 통신 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 특히 수백 ㎒ 이상의 고주파 대역에서 손실 계수, 소결체밀도 모두 뛰어난 육방정 페라이트 재료를 제공할 수 있고, 수백 ㎒로부터 수 ㎓까지의 고주파 대역에 있어서 사용되는 안테나, 초크 코일, 노이즈 제거 소자 등의 전자 부품의 제조가 가능하게 된다. 특히, 본 발명의 육방정 페라이트를 이용한 안테나는, 고소결체 밀도, 저손실의 자성체를 기체로서 구성할 수 있으므로, 고강도, 고이득, 광대역의 안테나를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 안테나의 실시 형태를 나타내는 칩형 안테나의 외관을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 육방정 페라이트의 실시 형태의 소결체 밀도와 소결체강도와의 관계를 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 통신 기기의 실시 형태를 나타내는 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 페라이트 기체 2: 전극

3: 칩형 안테나 4: 기판

5: 무선 모듈 6: 휴대 전화

6A: 조작 유니트 6B: 표시 유니트

이하 본 발명의 실시 형태에 대해 더 설명한다. 본 실시 형태의 육방정 페라이트는, Y형 페라이트를 주상으로 한다. Y형 페라이트란, 대표적으로는 예를 들면 Ba₂Co₂Fe₁₂O₂₂의 화학식으로 나타나는 육방정계의 소프트 페라이트이다. 본 실시 형태에서는, M1O(M1는 Ba, Sr 중 적어도 일종), M2O(M2는 Co, Ni, Cu, Zn, Mn 중 적어도 일종), Fe₂O₃를 주성분으로 하고 있고, 본 실시 형태의 Y형 페라이트에는, 상기 화학식의 Ba를 Sr로 치환한 것, Co를 Ni, Cu, Zn, Mn, Fe로 치환한 것도 포함된다. 이것들은 모두 고주파 대역까지 투자율을 유지한다. 이들 비율은, Y형 페라이트를 주상으로 할 수 있는 것이면 되지만, 예를 들면 BaO는 20㏖%∼23㏖%, CoO는 17㏖%∼21㏖%, 잔부 Fe₂O₃인 것이 바람직하고, BaO는 20㏖%∼20.5㏖%, CoO는 20mol%∼20.5㏖%, 잔부 Fe₂O₃인 것이 더 바람직하다. 또한 저손실 계수를 얻기 위해서는, Cu, Zn의 비율은 적은 것이 바람직하고, 예를 들면, 0.1 이하의 손실 계수를 얻기 위해서는, 그것들은 5㏖% 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태의 육방정 페라이트는 Y형 단상(單相)인 것이 바람직하지만, Z형, W형 등 다른 육방정 페라이트나 BaFe₂O₄ 등의 이상이 생성되는 경우가 있다. 따라서, 본 실시형태에서는 Y형 페라이트를 주상으로 하지만, 이러한 이상을 포함하는 것도 허용한다. 단, 투자율을 고주파까지 유지하는 것, 저손실인 것을 실현하기 위해서는 Y형 페라이트의 비율은 85% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 92% 이상이다. 여기서 Y형 페라이트의 비율이란, 본 실시 형태의 페라이트를 구성하는 각 상의 X선회절(回折)에 있어서의 메인피크(가장 피크 강도가 높은 피크)의 강도의 합에 대한 Y형 페라이트의 메인 피크 강도의 비율이다.

본 실시 형태는, 이 Y형 육방정 페라이트를 주상으로 한다. 스피넬계 페라이트의 스네이크의 한계를 넘는 육방정 페라이트로서는, 그 밖에 투자율이 높은 Z형 페라이트가 알려져 있지만, 이것은 수백 ㎒에서 투자율이 저하하기 시작하는 것 외, 손실 계수도 크다.

이에 대해서 Y형 페라이트는, 10㎓ 이상의 주파수 영역까지 투자율이 거의 저하하지 않는 등 고주파 특성이 뛰어난다. 그리고, 이 Y형 페라이트에 관해서, 그 손실 계수를 0.15 이하의 범위로 하고, 소결체 밀도를 4.6×10³㎏/m³이상의 범위로 하는 것으로, 휴대 기기 등의 통신 기기에 이용되는 칩형 안테나에 매우 적합한 것이 되는 것이다. 소결체 밀도를 4.6×10³㎏/m³ 이상으로 함으로써, 고강도의 칩형 안테나를 제공할 수 있다. 이러한 칩형 안테나는, 충격이 가해지기 쉬운 휴대 기기에 매우 적합하다. 소결체 밀도가 4.6×10³㎏/m³ 미만이 되면, 소결체 강도의 저하가 커져 버린다. 이러한 관점에서는, 소결체 밀도는 보다 바람직하게는 4.8×10³㎏/m³ 이상이다. 자성체 칩형 안테나를 구성하는 경우, 칩형 안테나의 소형화·광대역화를 위해서는, 투자율이 높은 것이 바람직하지만, 고이득 등, 칩형 안테나로서 충분한 성능을 발휘하기 위해서는, 특히 손실 계수가 작은 것이 필요하다는 것이 분명해진 것이다. 이러한 관점에서는, 수백 ㎒ 이상의 고주파에서 사용하는 칩형 안테나의 경우, 1㎓에서도 손실 계수는 0.15 이하가 바람직하고, 바람직하게는 0.1 이하이다. 보다 바람직하게는 0.08 이하, 더 바람직하게는 0.05 이하, 특히 바람직하게는 0.03 이하이다.

또한, 소정의 수준의 손실 계수와 소결체 밀도를 전제로 하면서, (1) Li를 함유시키는 것, 또 거기에 더하여 Cu, Zn을 더하는 것, Si와 거기에 더하여 Na, Li 중 적어도 한쪽을 함유시킴으로써, 특히 고투자율화를 도모하는 구성이나, (2) Cu, Zn을 함유시킴으로써, 특히 저손실화를 도모하는 구성을 채용할 수도 있다. 그리고 이것들은 특히 고주파용 칩형 안테나의 고성능화를 가능하게 한다. 또한, 본 실시 형태의 육방정 페라이트는, 고투자율, 저손실을 겸비하므로, 칩형 안테나 용도에 한정하지 않고 인덕턴스 소자 등 다른 전자 부품에 적용할 수 있는 것은 말할 것도 없다. 또, 본 실시 형태의 육방정 페라이트는, 전체를 페라이트로 구성한 벌크체로서 이용할 수 있으므로, 피막으로서 이용하는 경우에 비해 고체적 저항율, 고절연성, 저와전류 손실로 할 수 있다.

우선, 상기 (1)의 특히 고투자율화를 도모하는 구성에 대해 설명한다. Li의 첨가는, 그것 단독의 첨가에서도 소결체 밀도를 향상시키는 효과도 나타내며, 기계적 강도의 향상에도 기여할 수 있다. 또, Li의 첨가는, 그것 단독의 첨가에서도 저손실을 실현하면서, 투자율을 향상시키는 효과를 나타낸다. 또, Na 및 Li 중 적어도 한쪽을 Si와 함께 함유시키는 것은, 본 실시 형태의 특징의 하나이다. 상술한 바와 같이 Na, Li를 함유시키는 것은 특히 손실 저감에 현저한 효과를 나타내고, 그 함유량을 본 실시 형태의 범위로 함으로써, 고소결체 밀도, 저손실, 고투자율을 실현한다. 이 중, Na는, Si와의 복합 첨가로 효과를 발휘한다. Na 단독 첨가에서는, 소결체 밀도가 충분히 오르지 않고, 투자율도 낮은 것이 되지만, 이러한 점은 Si와의 복합 첨가로 해소되고, 고소결체 밀도, 저손실, 고투자율이 실현되는 것이다. Si를 함유시키는 것은, 소결체 밀도의 향상의 효과를 발휘한다. 또, Si를 함유시키는 것은, 투자율을 향상시키는 효과도 겸비한다. 따라서, 특히 고강도가 요구되는 칩형 안테나 등의 용도에 사용하는 경우에 매우 적합하게 이용된다. Si의 함유량은 주성분 100 중량부에 대해, SiO₂ 환산으로 0.1 중량부 이상 함유시킴으로써 투자율 향상의 효과를 발휘한다. 또, 이러한 양 함유시킴으로써, 소결체 밀도는 무첨가에 비해, 5% 이상 향상할 수 있다. Si를 단독으로 함유시킨 경우는 4.8×10³㎏/m³ 이상, Si와 Na를 복합으로 함유시킨 경우에서도 4.6×10³㎏/m³이상의 소결체 밀도를 얻는 것이 가능하다. 단, Si의 함유량의 상한은 0.4 중량부 이하로 한다. Na, Li를 본 실시 형태의 범위에서 함유하는 경우는, Na, Li에 의한 손실 저감의 효과가 크기 때문에, 보다 많은 Si를 함유시키는 것이 가능하지만, Si의 함유량이 너무 많으면 손실 계수의 증대가 현저하게 되기 때문이다. 또한 0.1 이하의 손실 계수를 유지하는 관점에서는, SiO₂의 질량에 대해서 3/4 이상의 질량의 Na₂CO₃ 또는 Li₂CO₃를 함유하는 것이 바람직하다.

또, Na, Li의 함유는 이상의 생성의 억제에도 효과가 있다. 예를 들면, X선회절에 있어서의 메인 피크 강도비로부터 구한 이상의 비율을 0.1 중량부의 Na 등의 함유로 25%, 0.2중량부의 함유로 50% 저감하는 것이 가능하다. 또, Na, Li에 더하여 K 등의 알칼리 금속 원소를 함유시킬 수도 있다.

Li에 더하여 Cu, Zn을 함유시켜도 된다. Li를 Li₂CO₃ 환산으로 0.2 중량부∼0.4 중량부 함유하고, CuO 환산으로 0.4 중량부∼1.3 중량부의 Cu 또는 ZnO 환산으로 0.2 중량부∼2.3 중량부의 Zn을 함유시킴으로써, 소결체 밀도, 저손실, 고투자율을 겸비한 육방정 페라이트를 얻을 수 있다. Cu나 Zn은 손실 계수를 크게 해치 는 일 없이, 소결체 밀도나 투자율을 향상시키는 효과가 있다. 예를 들면, 4.8×10³㎏/m³ 이상의 소결체 밀도, 0.08 이하의 손실 계수, 2.5 이상의 투자율을 실현하는 것이 가능해진다. 이 경우, Li의 함유량이 Li₂CO₃ 환산으로 0.2 중량부 미만에서는 투자율 향상의 효과가 발휘되지 않게 되고, 0.4 중량부 초과에서는, 손실 계수의 증가나 투자율의 저하를 부르게 된다. 또, Li와 복합으로 함유시키는 Cu 또는 Zn의 양이 상기 범위 미만이면 소결체 밀도 향상의 효과가 충분히 발휘되지 않고, 한편 상기 범위를 넘으면 투자율이 저하한다.

다음에, 상기 (2)의 특히 저손실화를 도모하는 구성에 대해 설명한다. 이 구성은, Y형 육방정 페라이트를 주상으로 하고, 또한 Cu, Zn을 미량으로 함유하는 것이다. 종래부터, Y형 페라이트로서 Co 대신에 Cu나 Zn을 이용한 Cu₂Y, Zn₂Y 등이 알려져 있다. 이 Cu, Zn의 치환은 주로 Ag와의 동시소성을 목적으로 한 저온 소결화, 투자율의 향상을 목적으로 하는 것이지만, Co에 대한 Cu 또는 Zn의 치환량은 수십% 이상으로 많고, 이 경우 체적 저항율이 낮아지고, 또 손실 계수, 유전율도 커지기 쉽다. 이에 대해서, 본 실시 형태에서는, Cu, Zn을 미량으로 함유시킨다. Cu, Zn을 미량으로 함유시킴으로써, 손실 계수를 낮게 억제하고, 또 체적 저항율을 높게 유지하면서, 소결체 밀도를 향상시킬 수 있다. 또, Cu, Zn의 미량 첨가에 의해서, 투자율도 향상한다. Cu의 함유량을 CuO 환산으로 0.1 중량부∼1.5 중량부, Zn의 함유량을 ZnO 환산으로 0.1 중량부∼1.0중량부로 함으로써, 4.8×10³㎏/m³ 이 상의 소결체밀도를 얻을 수 있다. 특히 Cu, Zn의 함유량을 상기 미량의 범위로 함으로써, 주파수 1㎓에 있어서의 손실 계수를 0.05 이하로 하고, 또 체적 저항율을 1×10⁵Ω·m 이상을 확보하는 일도 가능해진다. Cu, Zn의 함유량은 보다 바람직하게는 산화물 환산으로 0.1 중량부∼0.6 중량부이며, 이 범위로 함으로써, 체적 저항율을 1×10⁶Ω·m 이상으로 할 수 있다. 또, 0.03 이하의 손실 계수를 확보하는 것도 가능하다. 상기와 같이 Cu, Zn을 첨가하는 경우, 저손실 계수를 얻는 관점에서는, 주성분을 구성하는 M2는 Co, Ni 및 Mn 중 적어도 일종인 것이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 M2는 Co이다. 본 실시 형태의 육방정 페라이트는 소결체 강도의 향상으로 연결되는 고소결체 밀도를 가짐으로써, 휴대 전화 등의 통신 기기에 이용되는 칩형 안테나용으로 매우 적합하다고 말할 수 있다. 또, 주파수 1㎓에 있어서의 손실 계수가 0.05 이하인 것은, 예를 들면, 자성체 칩형 안테나를 구성한 경우에, 칩형 안테나의 광대역화에 기여하기 때문에, 이러한 점으로부터도 상기 특성을 갖는 육방정 페라이트는 칩형 안테나에 매우 적합하다. 또, 상기 고 체적 저항율은, 전극간의 절연성 확보·고주파 손실의 관점으로부터, 칩형 안테나에 한정되지 않고 고주파용 전자 부품에 요구되는 특성이며, Cu, Zn을 미량으로 함유하는 본 실시 형태는, 이러한 요구도 동시에 만족할 수 있는 것이다. 또, 칩형 안테나를 구성하는 경우, 체적 저항율이, 1×10⁵Ω·m 미만이 되면 칩형 안테나 이득의 저하에의 영향이 생기기 때문에, 1×10⁵Ω·m 이상인 것이 바람직하고, 특히 바람직하 게는 1×10⁶Ω·m 이상이다. 또한 이들 Cu와 Zn은 복합으로 함유해도 된다.

또, Cu, Zn에 더하여 Si, Na, Mn 등을 함유시킬 수도 있다. Si는 소결체 밀도·투자율 향상의 효과를 가져오지만, SiO₂ 환산으로 0.1 중량부 미만에서는 실질적인 효과가 발휘되지 않고, 그 함유량이 많아지면 손실 계수가 커져 버리기 때문에, 0.1 중량부∼0.4 중량부인 것이 바람직하다. 또, Na는 손실 계수 저하의 효과를 나타내지만, Na₂CO₃ 환산으로 0.1 중량부 미만에서는, 실질적 효과가 발휘되지 않고, 0.4 중량부 초과에서는 체적 저항율이 저하한다. 따라서, Na₂CO₃환산으로 0.1 중량부∼0.4 중량부인 것이 바람직하다. 또한 Mn는, 손실 계수의 저하에 효과가 있지만, 0.1 미만에서는 실질적인 효과가 발휘되지 않고, 1.0 중량부 초과에서는 체적 저항율이 저하한다. 따라서, Mn₃O₄ 환산으로 0.1 중량부∼1.0 중량부인 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 육방정 페라이트는, 종래부터 소프트 페라이트의 제조에 적용되고 있는 분말야금적 수법으로 제조할 수 있다. 목적으로 하는 비율이 되도록 칭량된 BaCO₃, Co₃O₄, Fe₂O₃ 등의 소원료 및 Na₂CO₃, Li₂CO₃, SiO₂, CuO, ZnO 등의 미량 성분을 혼합한다. 혼합 방법은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면 볼 밀 등을 이용하여, 순수를 매체로 하여 습식 혼합(예를 들면 4시간∼20시간)한다. 얻어진 혼합가루을 전기로, 로터리 킬른 등을 이용하여 소정의 온도로 가소(假燒)함으로써 가소가루을 얻는다. 가소온도, 유지 시간은, 각각 900℃∼1300℃, 1시간 ∼3시간이 바람직하다. 가소온도, 유지 시간이 그것들을 밑돌면 반응의 진행이 충분하지 않고, 반대로 그것들을 웃돌면 분쇄 효율이 떨어진다. 가소분위기는, 대기중 또는 산소중 등의 산소 존재하인 것이 바람직하다. 얻어진 가소가루는 어트리터, 볼 밀 등을 이용하여 습식 분쇄하고, PVA 등의 바인더를 첨가한 후, 스프레이드라이어 등에 의해서 조립(造粒)함으로써 조립가루를 얻는다. 분쇄가루의 평균 입경은 0.5㎛∼5㎛가 바람직하다. 얻어진 조립가루를 프레스기에 의해 성형하고 나서, 전기로 등을 이용하여 예를 들면 1200℃의 온도에서 산소 분위기중에서 1시간∼5시간 소성을 행하고 육방정 페라이트를 얻는다. 소성온도는 1100℃∼1300℃가 바람직하다. 1100℃ 미만이면 소결이 충분히 진행하지 않고 높은 소결체 밀도를 얻지 못하고, 1300℃를 넘으면 조대입자(exaggerated grains)가 발생하는 등 과소결이 된다. 또, 소결은, 이것이 짧으면 소결이 충분히 진행하지 않고, 반대로 길면 과소결이 되기 쉽기 때문에 1시간∼5시간으로 하는 것이 바람직하다. 또, 소결은 높은 소결체 밀도를 얻기 위해서는 산소 존재하에서 행하는 것이 바람직하고, 산소 중에서 행하는 것이 보다 바람직하다. 얻어진 소결체는, 필요에 따라서 절단 등의 가공을 실시한다.

상기 육방정 페라이트를 이용하여 칩형 안테나를 구성함으로써, 칩형 안테나의 광대역화를 도모할 수 있다. 광대역화를 위해서는 칩형 안테나의 Q값을 내리는 것이 필요하지만, Q값은 인덕턴스를 L, 용량을 C로 하면 (C/L)^1/2로 나타나기 때문에, L을 올리는 한편, C를 내릴 필요가 있다. 기체(基體)로서 유전체를 이용한 경 우, 인덕턴스(L)를 올리기 위해서는 코일수를 늘릴 필요가 있지만, 코일수의 증가는 선간 용량의 증가를 부르기 때문에 칩형 안테나의 Q값을 효과적으로 내릴 수 없다. 이에 대해서, 자성체를 이용한 경우는, 코일수의 증가에 의하지 않고 투자율로 인덕턴스(L)를 올릴 수 있기 때문에, 코일수의 증가에 의한 선간 용량의 증가를 회피하고, Q값을 내릴 수 있고, 칩형 안테나의 광대역화를 도모할 수 있다. 특히, ㎓대까지 투자율이 연장되는 Y형 페라이트를 이용함으로써, 수백 ㎒대 이상으로 이용하는 칩형 안테나의 광대역화를 도모할 수 있게 된다. 따라서, 본 실시 형태의 육방정 페라이트는, 고주파측에서 우위의 특성을 발휘하고, 400㎒ 이상, 또 1㎓를 넘는 사용 대역의 칩형 안테나에도 매우 적합하게 이용할 수 있다.

상술한 바와 같이 고이득 등, 칩형 안테나로서 충분한 성능을 발휘하기 위해서는, 특히 손실 계수가 작은 것이 필요하다. 이러한 관점에서는, 수백 ㎒ 이상의 고주파에서 사용하는 칩형 안테나의 경우, 사용하는 육방정 페라이트의 손실 계수는 1㎓에서도 0.15 이하, 또한 0.1 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.08 이하, 더 바람직하게는 0.05 이하, 특히 바람직하게는 0.03 이하로 하는 것으로 더 이득이 뛰어난 칩형 안테나를 얻을 수 있다. 또, 유전체 칩형 안테나에서는, 유전율이 10 정도 또는 그 이상의 유전체 재료가 이용되는 것에 대해서, 기체로서 본 실시 형태에 관한 육방정 페라이트를 이용함으로써, 0.15 이하의 저손실 계수를 유지하면서, 1㎓에서의 유전율을 6 이하, 더 바람직하게는 5 이하로 할 수 있고, 칩형 안테나, 통신 기기의 고이득, 광대역화에 기여하게 된다. 유전율이 6을 넘으면 칩형 안테나를 구성한 경우의 선간 용량이 늘어나기 때문에 바람직하지는 않다. 6 이하의 유전율과 상술의 4.6×10³㎏/m³ 이상의 고소결체 밀도를 갖는 육방정 페라이트를 기체로서 이용함으로써, 유전체를 기체에 이용한 경우에 비해, 광대역·고강도의 칩형 안테나를 제공할 수 있다. 또, 2.5 이상의 고투자율을 나타내는 본 실시 형태의 육방정 페라이트는, 칩형 안테나의 소형화·광대역화에 매우 적합하다. 예를 들면, 육방정 페라이트의 기체와 코일에서의 헬리컬 안테나를 구성하는 경우, 그 코일수를 줄일 수 있다. 또한 공진 주파수를 보다 저주파 측으로 조정하기 쉽다는 이점도 갖는다. 한편, 소결체 밀도가 4.8×10³㎏/m³ 이상의 본 실시 형태의 육방정 페라이트는 특히 고강도의 칩형 안테나의 제공에 매우 적합하다.

기체의 형상은, 실장할 때의 안정성 등의 관점으로부터 직방체인 것이 바람직하다. 기체의 길이는 30㎜ 이하, 폭은 10㎜ 이하, 높이는 5㎜ 이하가 바람직하다. 기체의 치수가 상기 범위를 넘으면 표면 실장형 칩형 안테나로서는 대형화해 버린다. 전극은 예를 들면 코일 방향을 기체의 길이방향으로 하고, 기체 표면에 설치한 헬리컬 전극으로 할 수 있고, 이 구성으로 큰 인덕턴스를 형성할 수 있다. 반대로, 같은 인덕턴스이면, 선간 용량의 큰 증가를 수반하지 않고, 소형화할 수 있다. 이 경우, 소정의 피치·전극폭으로 코일을 감고, 하나의 전극을 구성한다. 피치나 전극폭은, 필요로 되는 안테나 특성에 따라 적당히 결정되지만, 선간 용량의 증가를 억제하기 위해서는, 기체가 대형화하지 않도록 고려한 다음 전극간 거리가 충분히 떨어지도록 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전극간 거리는 0.4㎜∼1㎜, 전극폭은 0.4㎜∼1㎜로 하는 것이 바람직하다. 또한, 하나의 헬리컬 전 극에 있어서, 전극간 거리를 변화시킴으로써, 보다 광대역화를 도모할 수도 있다. 또, 전극으로서는, 상기의 헬리컬 전극과 같이 하나의 전극을 형성한 것 외에, 듀얼 밴드 안테나용으로 헬리컬 전극을 두 개 형성해도 되고, 또, 접지용·고정용의 전극을 별도 설치해도 된다. 또, 기체를 사이에 두어 전극을 구성하고, 평판형의 안테나를 구성해도 된다. 또, 적층 프로세스를 이용하여 전극을 기체 내부에 설치해도 된다. 안테나 장치로서는, 예를 들면, 이하와 같이 구성한다. 상기 헬리컬 전극을 형성한 칩형 안테나를 회로 기판에 고정하고, 헬리컬 전극의 일단은 개방으로 하고, 다른 일단은 회로 기판의 급전용 전극에 접속한다. 그리고 이 급전전극에 고주파 전원을 접속하고, 안테나 장치를 구성한다.

상기 칩형 안테나는, 예를 들면 상술과 같은 안테나 장치를 구성하고, 통신 기기에 이용된다. 예를 들면, 상기 칩형 안테나는, 휴대 전화, 무선 LAN, 지상파 디지털 방송 등의 통신 기기에 이용할 수 있고, 이러한 기기의 광대역·고효율의 요구에 응할 수 있다. 도 3은 통신 기기로서 휴대 전화를 이용한 예를 나타내고 있다. 열린 상태의 휴대 전화의 외관을 나타내는 도 3(B)에서는, 내장된 칩형 안테나의 위치를 점선으로 나타내고 있다. 도 3(A)의 단면도에 나타내는 바와 같이, 휴대 전화(6)는, 칩형 안테나(3)가 기판(4)에 설치되고, 무선 모듈(5)에 접속되어 있다. 또한, 칩형 안테나(3)의 배치는 도 3의 형태에 한정되는 것은 아니다. 또, 칩형 안테나(3)는, 조작 유닛(6A)의 역단부측에 배치해도 되고, 표시 유닛(6B)에 배치해도 된다.

본 실시 형태의 육방정 페라이트를 이용한 칩형 안테나는 예를 들면 이하와 같이 하여 제조할 수 있다. 기체로서 소정 형상·소정 치수로 한 육방정 페라이트 소결체를 이용한다. 예를 들면, 직방체로 한 기체에 도전성 재료를 이용하여 소정의 패턴의 전극을 형성한다. 전극의 형성 방법은 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 도전성 테이프·와이어의 감음, 도전성 페이스트 재료의 인쇄·인화, 도금, 증착·스퍼터 등에 의한 성막 방법 등을 이용할 수 있다. 또, 시트 성형체를 적층하는 등 하여 벌크체로 함으로써, 기체를 구성할 수도 있다. 그때에 시트 성형체에 전극을 인쇄하여 전극을 벌크체 내부에 형성할 수도 있다. 예를 들면, 육방정 페라이트 분말과 바인더를 함유하는 시트 성형체에, 소정의 전극 패턴이나 비어 홀을 형성하고, 이 시트를 적층하고, 일체 소성함으로써, 기체 내부에 헬리컬 전극을 설치한 안테나를 실현할 수 있다. 도전성 재료는, Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, Cu, Au, Ni 등을 이용할 수 있다. 전극 패턴은 요구되는 사양에 의해서 적당히 선택된다.

이하, 본 실시 형태를 실시예에 의해서 구체적으로 설명하지만, 본 실시 형태는 이러한 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 1∼4는 상기 (1)의 특히 고투자율화를 도모하는 구성의 예를 나타내고, 실시예 5∼7은 상기 (2)의 특히 저손실화를 도모하는 구성의 예를 나타낸다.

(비교예)

먼저, 산화물 자성 재료가 표 1에 나타내는 소정의 조성이 되도록, Fe₂O₃, BaCO₃, Co₃O₄를 칭량하고, 이 주성분 100 중량부에 대해서 표 1에 나타내는 양이 되 도록 SiO₂를 첨가하고, 물을 매체로 하여 습식 볼밀에서 16시간 혼합했다.

다음에, 이 혼합가루를 건조 후, No.1∼5의 시료에 대해서는 대기중 1000℃에서 2시간, No.6의 시료에 대해서는 대기중 1100℃에서 2시간, 가소했다. 이 가소가루를, 물을 매체로 한 습식 볼밀에서 18시간 분쇄했다. 얻어진 분쇄가루에 바인더(PVA)를 1% 첨가하고, 조립했다. 조립 후 링형상으로 압축 성형하고, 그 후, No.1∼5의 시료에 대해서는 산소 분위기 중에서 1200℃에서 3시간, No.6의 시료에 대해서는 산소 분위기 중에서 1300℃에서 3시간 소결했다. 얻어진 외경 7.0㎜, 내경 3.5㎜, 높이 3.0㎜의 링형상 소결체의 소결체 밀도와 25℃에 있어서의 투자율(μ) 및 손실 계수(tanδ)를 측정했다. 또, 유전율(ε)의 측정도 행했다.

소결체 밀도, 주파수 1㎓에서의 투자율(μ), 손실 계수(tanδ), 유전율(ε)의 평가 결과를 나타낸다. 또한, 밀도 측정은, 수중 치환법에 의해 측정하고, 투자율(μ) 및 손실 계수(tanδ)는, 임피던스·게인페이즈·애널라이저(Yokogawa·Hewlett·Packard사제 4291B)를 이용하여 측정했다. 또, 유전율(ε)은 네트워크 애널라이저(Agilent Technologies사제 E8364A)를 사용하여 측정했다.

X선회절을 행한 결과 No.1∼5의 시료는, 구성 상 메인 피크 강도의 합에 대한 Y형 페라이트의 피크 강도의 비율이 90%∼100%이며, Y형 페라이트가 주상이었다. 한편, 시료 No.6은 구성 상 메인 피크 강도의 합에 대한 Z형 페라이트의 피크 강도의 비율이 98%가 되고, Z상이 주상이었다. 표 1에 나타내는 바와 같이, SiO₂를 첨가하지 않은 No.3의 시료에서는, 소결체 밀도가 4.52×10³㎏/m³, 투자율(μ)도 2.1로 낮고, 기계적 강도와 고주파 재료 특성은 불충분한 것이 되었다. Y형 페라이트에 SiO₂를 첨가함으로써, 소결체 밀도가 향상하는 것과 동시에 투자율(μ)이 향상했다. 주성분 100 중량부에 대한 SiO₂량을 본 실시예의 0.1 중량부 이상, 또한 0.5 중량부 미만의 범위로 함으로써, 1㎓에서의 투자율(μ) 2.5 이상, 손실 계수(tanδ) 0.2 이하가 얻어지고, Z형 페라이트에 비해 큰 폭으로 저손실화가 도모됨과 함께, SiO₂를 첨가하지 않은 No.3의 Y형 페라이트에 비해도 투자율(μ)이 크게 향상하는 것을 알 수 있다. 단, 손실 계수(tanδ)는 0.15를 넘는 것이었다. SiO₂량이 0.2 중량부, 0.4 중량부, 0.6 중량부의 소결체 시료에 대해서, 그 파면을 SEM 관찰한 바, 최대지름이 20㎛ 이상의 결정입자가 100㎛×100㎛의 면적당 각각 3개, 8개, 6개 관찰되었다.

(실시예 1)

산화물 자성 재료가 표 2에 나타내는 소정의 조성이 되도록, Fe₂O₃, BaCO₃, SrCO₃, Co₃O₄, NiO를 칭량하고, 이 주성분 100 중량부에 대해서 표 2에 나타내는 양이 되도록 SiO₂, Na₂CO₃, Li₂CO₃, Mn₃O₄를 첨가하고, 물을 매체로 하여 습식 볼밀에서 16시간 혼합했다.

다음에, 이 혼합가루를 건조 후, 대기중 1000℃에서 2시간 가소했다. 이 가소가루를 물을 매체로 하여 습식 볼밀에서 18시간 분쇄했다. 제작한 분쇄가루에 바인더(PVA)를 1% 첨가하고, 조립했다. 조립 후 링형상으로 압축 성형하고, 그 후, 산소 분위기 중에서 1200℃에서 3시간 소결했다. 얻어진 외경 7.0㎜, 내경 3.5㎜, 높이 3.0㎜의 링형상 소결체의 소결체 밀도와 25℃에 있어서의 투자율(μ) 및 손실 계수(tanδ)를 측정했다. 또, 유전율(ε)의 측정도 행했다. 또, 체적 저항율은, 직경 13㎜, 두께 2㎜의 원반형상 소결체의 상하면에 스퍼터 장치로 Cr/Cu막을 성막하고, 절연 저항계에 의해 구했다.

표 3에 소결체 밀도, 체적 저항율, 주파수 1㎓에서의 투자율(μ), 손실 계수 (tanδ), 유전율(ε)의 평가 결과를 나타낸다. 또한, 밀도 측정은, 수중 치환법에 의해 측정하고, 투자율(μ) 및 손실 계수(tanδ)는, 임피던스·게인페이즈·애널라이저를 이용하여 측정했다. 또, 유전율(ε)은 네트워크 애널라이저를 사용하여 측정했다.

표 3에 나타내는 바와 같이, SiO₂를 단독으로 함유하는 경우(표 1)에 비해, Na₂CO₃를 복합으로 함유시키고, 그 양을 증가시킴으로써, 손실 계수(tanδ)가 현저하게 감소한다. 즉 Na₂CO₃의 첨가가 손실 저감에 특히 효과가 있는 것을 알 수 있다. 그러나, Na₂CO₃ 단독의 첨가(No.25)에서는 투자율(μ)은 2.3 정도이지만, 소결체 밀도가 낮고, 기계적 강도도 충분하지 않다. 이에 대해서 본 실시예의 범위에서 SiO₂를 복합 첨가한 것은, 소결체 밀도가 높고, 2.5 이상의 투자율(μ)을 확보하면서, 0.15 이하의 저손실이 얻어졌다. 또, Ba를 Sr로 치환한 육방정 페라이트 재료(No.12∼14), Co와 Ni를 혼합한 육방정 페라이트 재료(No.15, 16)에 있어서도, 투자율(μ)이 2.5 이상, 손실 계수(tanδ)도 0.1 이하가 되고, 고투자율, 저손실이 실현되고 있는 것을 알 수 있다. 특히, M1원소를 Ba로 하고, SiO₂와 복합으로 0.4∼0.6 중량부의 범위의 Na₂CO₃를 함유하는 No.9, 10, 15의 시료에서는, 손실 계수(tanδ)가 0.05 이하가 되고, 대폭적인 저손실화를 실현될 수 있었다. 또한 M2원소를 Co로 하고, 0.4 중량부∼0.6 중량부의 범위의 Li₂CO₃를 단독으로 함유하는 No.18, 19의 시료에서는 3.0 이상의 고투자율과 0.1 이하의 저손실 계수가 얻어지고 있다. 한편, SiO₂와 복합으로 0.4 중량부∼0.6 중량부의 범위의 Li₂CO₃를 함유하는 것은, 5.0×10³㎏/m³ 이상의 높은 소결체 밀도와 2.7 이상의 고투자율을 나타냈다. 또, 유전율(ε)은 4.1∼5.2이며, 6 이하의 낮은 수준을 나타냈다. 또한 모두 10⁴Ω·m 이상의 체적 저항율을 나타냈다. 또한 얻어진 소결체 시료의 파면을 SEM으로 관찰했지만, 최대지름이 20㎛ 이상의 결정입자는 100㎛×100㎛의 면적당 1개 미만이었다. 즉 소결체 밀도가 높은 소결체라도, 조대입자의 발생이 억제되어 있었다.

(실시예 2)

주성분인 Fe₂O₃, BaO(BaCO₃를 사용), CoO(Co₃O₄를 사용)를 60㏖%, 20㏖%, 20㏖%의 몰비로 하고, 이 주성분 100 중량부에 대해서 표 4에 나타내는 양의 Li₂Co₃, CuO, ZnO를 함유시킨 이외는, 실시예 1과 같이 하여 소결체를 제작했다. 또, 실시예 1과 같이 하여 소결체 밀도, 체적 저항율, 투자율(μ) 및 손실 계수(tanδ), 및 유전율(ε)의 측정을 행한 결과를 표 4에 나타낸다.

X선회절을 행한 결과 No.37∼50의 시료에 있어서는, 메인 피크 강도가 가장 큰 구성 상은 Y형 페라이트이며, Y형 페라이트가 주상이었다. 표 4에 나타내는 바와 같이, Li₂CO₃, CuO, ZnO를, 각각 0.2 중량부∼0.4 중량부, 0.4 중량부∼1.3 중량부, 0.2 중량부∼2.3 중량부 함유시킴으로써, 2.5 이상의 투자율(μ), 4.8×10³㎏/m³의 소결체 밀도, 0.08 이하의 손실 계수(tanδ)가 얻어지고 있다. 또한, 모두 10⁴Ω·m 이상의 체적 저항율을 나타냈다. 또한 얻어진 소결체 시료의 파면을 SEM으로 관찰했지만, 최대지름이 20㎛ 이상의 결정립은 100㎛×100㎛의 면적당 1개 미만이었다. 즉 소결체 밀도가 높은 소결체라도, 조대입자의 발생이 억제되고 있었다.

(실시예 3)

상기 실시예 1 및 2 중 일부의 재료에 대해 블록의 소결체를 제작하고, 15㎜×3㎜×3㎜로 가공했다. 그 표면에 Ag-Pt페이스트를 인쇄 후, 인화하고, 전극폭 0.8㎜, 전극 간격 0.5㎜, 권수 8회의 헬리컬 구조의 전극을 형성한 칩형 안테나를 제작했다. 제작한 칩형 안테나의 외관을 도 1에 나타냈다. 이러한 칩형 안테나를 기판에 실장하고, 헬리컬 전극의 일단은 급전전극에 접속하고, 네트워크 애널라이저를 이용한 안테나 이득 평가 장치를 이용하여 안테나 특성(안테나 이득, 공진 주파수)을 평가했다. 평가 결과를 표 5에 나타낸다. 표 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 육방정 페라이트를 이용한 칩형 안테나는, 모두 ―10dB 이상의 최대 이득이 얻어지고 있다. 손실 계수(tanδ)가 작은 본 실시예의 육방정 페라이트를 이용한 칩형 안테나는 최대 이득이 뛰어난 것을 알 수 있다. 이것은, 본 실시예의 칩형 안테나는 수백 ㎒ 이상의 주파수 대역에서 칩형 안테나로서 기능하고, 또한 기체를 고투자율·저유전율의 자성체로 구성한 칩형 안테나인 것으로부터, 광대역화를 도모할 수 있는 것을 의미한다. 특히, 손실 계수(tanδ)가 0.03 이하인 No.10의 시료에서는, 최대 이득은 ―4.0dB를 넘고, 양호한 안테나 특성을 나타내고 있다. 한편, SiO₂를 단독으로 함유하고, 조대입자가 많고, 손실 계수(tanδ)가 큰 비교예 5의 소결체를 이용한 칩형 안테나는, 최대 이득에 뒤떨어진다. 이것으로부터 조대입자의 존재가 최대 이득에 영향을 주고 있고, 본 실시예의 육방정 페라이트는 조대입자의 발생이 억제되어 있기 때문에, 뛰어난 안테나 특성의 발휘에 기여하고 있는 것으로 추측된다.

(실시예 4)

상기 실시예 1 및 2 중 일부의 재료에 대해 블록의 소결체를 제작하고, 30㎜×3㎜×3㎜로 가공한 후, 전극의 권수를 표 6에 나타내는 것으로 한 이외는 실시예 3과 같이 칩형 안테나를 제작했다. 또, 유전율(ε) 21의 유전체를 마찬가지로 30×3×3㎜로 가공한 후, 전극의 권수를 표 6에 나타내는 것으로 한 이외는 실시예 3과 마찬가지로 칩형 안테나를 제작했다(No.51). 또한, 공진 주파수를 합하기 위해서, 상기 칩형 안테나의 전극의 권수를 조정했다. 안테나 특성(공진 주파수, 이득 반값폭 등)을 실시예 3과 마찬가지로 평가했다. 평가 결과를 표 6에 나타낸다. 표 6에 나타내는 바와 같이, 고투자율, 저손실 계수, 저유전율의 본 실시예의 육방정 페라이트를 이용한 칩형 안테나는, 고최대이득을 유지하면서, 유전체를 이용한 칩형 안테나에 비해, 전극의 권수가 줄어듬과 동시에, 주파수대역의 광대역화가 도모되는 것을 알 수 있다.

(실시예 5)

우선, No.52∼62의 시료에 대해서는, 주성분인 Fe₂O₃, BaO(BaCO₃를 사용), CoO(Co₃O₄를 사용)를 60㏖%, 20㏖%, 20㏖%의 몰비로 하고, 이 주성분 100 중량부에 대해서 표 7에 나타내는 양의 CuO, ZnO를 첨가하고, 물을 매체로 하여 습식 볼밀에서 16시간 혼합했다.

다음에, 이 혼합가루를 건조 후, No.52∼62의 시료에 대해서는 대기중 1000℃에서 2시간 가소했다. 이 가소가루를, 물을 매체로 한 습식 볼밀에서 18시간 분쇄했다. 얻어진 분쇄가루에 바인더(PVA)를 1% 첨가하고, 조립했다. 조립 후 링형상으로 압축 성형하고, 그 후, 산소 분위기 중에서 1200℃에서 3시간 소결했다. 얻어진 외경 7.0㎜, 내경 3.5㎜, 높이 3.0㎜의 링형상 소결체의 소결체 밀도와 25℃에 있어서의 투자율(μ)및 손실 계수(tanδ)를 측정했다. 또, 유전율(ε)의 측정도 행했다. 또, 체적 저항율은 직경 13㎜, 두께 2㎜의 원반형상 소결체의 상하면에 스퍼터 장치로 Cr/Cu막을 성막하고, 절연 저항계에 의해 구했다.

소결체 밀도, 체적 저항율, 주파수 1㎓에서의 투자율(μ), 손실 계수(tanδ), 유전율(ε)의 평가 결과를 표 7에 나타낸다. 또한, 밀도 측정은, 수중 치환법에 의해 측정하고, 투자율(μ) 및 손실 계수(tanδ)는, 임피던스·게인페이즈·애널라이저(Yokogawa·Hewlett·Packard사제 4291B)를 이용하여 측정했다. 또, 유전율(ε)은 네트워크 애널라이저(Agilent Technologies사제 E8364A)를 사용하여 측정했다.

X선회절을 행한 결과 No.52∼62의 시료에 대해서는, 메인 피크 강도가 가장 큰 구성 상은 Y형 페라이트이며, Y형 페라이트가 주상이었다. 표 7에 나타내는 바와 같이, CuO, ZnO를 함유하지 않는 No.3(비교예)의 시료에서는, 소결체 밀도가 4.52×10³㎏/m³로 낮은 것이 되었다. Y형 페라이트에 CuO, ZnO를 함유시킴으로써, 고체적 저항율·저손실 계수를 유지하면서, 소결체 밀도가 향상하는 것과 동시에 투자율(μ)도 향상했다. 주성분 100 중량부에 대해서 CuO량을 본 실시예의 0.1 중량부∼1.5 중량부, 또는 ZnO량을 본 실시예의 0.1 중량부∼1.0 중량부의 범위 내로 함으로써, 1㎓에서의 투자율(μ) 2.1 이상, 손실 계수(tanδ) 0.05 이하, 체적 저항율 1×10⁵Ω·m 이상, 소결체 밀도 4.8×10³㎏/m³ 이상, 유전율(ε) 6 이하가 얻어지고, Z형 페라이트에 비해 큰 폭으로 저손실화가 도모되었다. 특히 CuO, ZnO 함유량이 0.2 중량부∼0.6 중량부의 범위 내에 있는 No.52∼54, No.58∼60의 시료에 대해서는, 손실 계수(tanδ)를 0.03 이하로 유지하면서, 소결체 밀도를 4.8×10³㎏/m³ 이상으로 할 수 있는 것을 알 수 있다. 또, 체적 저항율도 1×10⁶Ω·m 이상이 얻어지고 있다. 이러한 결과는 본 실시예의 육방정 페라이트는 1㎓ 이상의 고주파 용도에 매우 적합하게 이용되는 것을 의미한다. 또, 소결체 밀도 향상의 효과는 특히 ZnO를 함유하는 경우에 현저하고, 이로 인해 5.0×10³㎏/m³ 이상의 소결체 밀도가 얻어지고 있다. 또한 얻어진 소결체 시료의 파면을 SEM으로 관찰했지만, 최대지름이 20㎛ 이상의 결정입자는 100㎛×100㎛의 면적당 1개 미만이었다. 즉 소결체 밀도가 높은 소결체라도, 조대입자의 발생이 억제되고 있었다.

여기서, 소결체 밀도와 소결체 강도의 관계를, Cu를 함유하는 계를 예로서 나타낸다. 소결체 밀도의 수준이 다른, 상술의 No.3, No.41, No.54의 조성의 소결체로부터 2㎜×3㎜×15㎜의 시료를 잘라내고, 3점 굽힘에 의한 항절(抗折)시험을 행하고 소결체 강도를 평가했다. 항절시험은, 7㎜스팬의 지그를 이용하고, 0.5㎜/min의 가압 속도로 측정했다. 소결체 강도는 도 2에 나타내는 소결체 밀도 의존성을 나타냈다. 소결체 밀도가 높아지면 소결체 밀도도 향상하는 것을 알 수 있다. 도 2의 결과에서는, 4.6×10³㎏/m³ 이상으로, 150㎫ 이상의 소결체 강도가 얻어지는 것을 나타내고 있다.

(실시예 6)

상기 실시예 5 중 일부의 재료에 대해 블록의 소결체를 제작하고, 15㎜×3㎜×3㎜로 가공했다. 그 표면에 Ag-Pt페이스트를 인쇄 후, 인화하고, 전극폭 0.8㎜, 전극 간격 0.5㎜, 권수 8회의 헬리컬 구조의 전극을 형성한 칩형 안테나를 제작했다. 제작한 칩형 안테나의 외관을 도 1에 나타내지만, 페라이트 기체(1)의 주위에 전극(2)이 감겨진 구성이다. 이러한 칩형 안테나를 기판에 실장하고, 헬리컬 전극의 일단은 급전전극에 접속하고, 네트워크 애널라이저를 이용한 안테나 이득 평가 장치를 이용하여 안테나 특성(안테나 이득, 공진 주파수)을 평가했다. 평가 결과를 표 8에 나타낸다. 표 8에 나타내는 바와 같이, 손실 계수(tanδ)가 작은 본 실시예의 육방정 페라이트를 이용한 칩형 안테나는 ―4dB를 넘는 최대 이득을 나타내고, 최대 이득에도 뛰어난 것을 알 수 있다. 이것은, 본 실시예의 칩형 안테나는 수백 ㎒ 이상의 주파수대역에서 칩형 안테나로서 기능하고, 또한 기체를 고투자율·저유전율의 자성체로 구성한 칩형 안테나인 것으로부터, 광대역화를 도모할 수 있는 것을 의미한다.

(실시예 7)

상기 실시예 5 중 일부의 재료에 대해 블록의 소결체를 제작하고, 30㎜×3㎜×3㎜로 가공한 후, 전극의 권수를 표 9에 나타내는 것으로 한 이외는 실시예 6과 마찬가지로 칩형 안테나를 제작했다. 안테나 특성(공진 주파수, 이득 반값폭 등)을 실시예 6과 같이 평가했다. 평가 결과를 표 9에 나타낸다. 표 9에 나타내는 바와 같이, 고투자율, 저손실 계수, 저유전율(ε)의 본 실시예의 육방정 페라이트를 이용한 칩형 안테나는, 고최대이득을 유지하면서, 유전체를 이용한 칩형 안테나에 비해, 전극의 권수가 줄어들고, 이득 반값폭의 증가 즉 주파수대역의 광대역화가 도모되는 것을 알 수 있다.

본 발명은, 칩형 안테나로 한정되는 것이 아니고, 여러 가지 형태의 안테나에 대해서 적용할 수 있다. 또, 여러 가지 회로 소자로서도 적용할 수 있다

Claims

Y형 페라이트를 주상으로 하는 육방정 페라이트로서, 상기 육방정 페라이트는 M1O(M1는 Ba, Sr 중 적어도 일종), M2O(M2는 Co, Ni, Cu, Zn, Mn 중 적어도 일종) 및 Fe₂O₃를 주성분으로 하고, 손실 계수가 0.15 이하이며, 또한 소결체 밀도가 4.6×10³㎏/m³ 이상인 것을 특징으로 하는 육방정 페라이트.
청구항 1에 있어서, 상기 주성분 100 중량부에 대해, Li를 Li₂CO₃환산으로 0.1 중량부∼0.8 중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 육방정 페라이트.
청구항 1에 있어서, 상기 M2는 Co, Ni, Mn 중 적어도 일종이며, 상기 주성분 100 중량부에 대해, Li를 Li₂CO₃ 환산으로 0.2 중량부∼0.4 중량부 함유하고, CuO 환산으로 0.4 중량부∼1.3 중량부의 Cu 또는 ZnO 환산으로 0.2 중량부∼2.3 중량부의 Zn를 함유하는 것을 특징으로 하는 육방정 페라이트
청구항 1에 있어서, 상기 주성분 100 중량부에 대해, SiO₂ 환산으로 0.1 중량부∼0.4 중량부의 Si를 함유하고, 또한 Na₂CO₃ 환산으로 0.1 중량부∼0.8 중량부의 Na 및 Li₂CO₃ 환산으로 0.1 중량부∼0.8 중량부의 Li 중 적어도 일종을 함유하는 것을 특징으로 하는 육방정 페라이트.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 육방정 페라이트를 이용한 기체(基體)와, 이 기체 표면 및 내부 중 적어도 한쪽에 형성된 적어도 1개의 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나.
청구항 5에 있어서, 상기 육방정 페라이트의 주파수 1㎓에 있어서의 투자율이 2.5 이상이며, 유전율이 6 이하인 것을 특징으로 하는 안테나.
청구항 6에 기재된 안테나를 이용한 것을 특징으로 하는 통신 기기.
청구항 1에 있어서, 상기 주성분 100 중량부에 대해, Cu를 산화물 환산으로 0.1 중량부∼1.5 중량부 함유하고, 주파수 1㎓에 있어서의 손실 계수가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 육방정 페라이트.
청구항 1에 있어서, 상기 주성분 100중량부에 대해, Zn를 산화물 환산으로 0.1 중량부∼1.0 중량부 함유하고, 주파수 1㎓에 있어서의 손실 계수가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 육방정 페라이트.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서, 체적 저항률이 1×10⁵Ω·m 이상인 것을 특징으로 하는 육방정 페라이트.
청구항 8 또는 9에 기재된 육방정 페라이트를 이용한 기체와, 이 기체표면 및 내부 중 적어도 한쪽에 형성된 적어도 1개의 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나.
청구항 11에 있어서, 상기 육방정 페라이트의 유전율이 6 이하, 소결체 밀도가 4.8×10³㎏/m³ 이상인 것을 특징으로 하는 안테나.
청구항 11에 기재된 안테나를 이용한 것을 특징으로 하는 통신 기기.