TW201214866A - Dielectric antenna - Google Patents

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201214866 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於介電質天線者，尤其係關於介電質天線所 具備之介電質塊之材料上之改良者。 【先前技術】 近年來，手機有日益小型化且輕量化之傾向，因此對於 搭載於手機上之天線亦要求小型化且輕量化。手機中，作 為天線，通常使用主體部份由介電質塊構成之介電質天 線，但為對應於上述小型化且輕量化，作為使用於介電質 塊之介電質材料，高介電率且低比重者較佳。 另一方面，由手機之設計性之觀點而言，天線内建型手 機成為主流。天線内建型亦有助於手機之小型化。根據其 而要求介電質天線係可靈活改變其介電質塊之形狀之加工 佳優良者’以亦可配置於手機之框體與框體内部之配線基 板之間隙之狹小空間内。 如此背景下，作為介電質塊之材料，係較佳使用含介電 質陶究之填料與樹脂之複合材料。其理由係利用如此複合 材枓時，介電質陶究提高介電質塊之介電率…果，可 使介電質天線小型化…樹脂可使介電質塊輕量化，且 可使介電質塊造型為自由形狀。 如上述之複合材料，作為對於本發明有趣味者，例如有 二特開2__6316號公報（專利文獻！）所記載者。專利文 有含介Μ無機填料與有機高分子材料之複 電質材料’作為有機高分子材料，揭示有使用聚丙 I53454.doc 201214866 烯。 但，專利文獻1所記載之複合材料中，作為有機高分子 材料，由於使用聚丙稀，因此耐熱性不優良，安裝具備由 其構成之介電質塊之介電質天線時，例如可能會遇到無法 適用焊料迴流步驟之問題。 因此’構成介電質塊之複合材料中，作為樹脂，亦提案 有使用耐熱性優良之液晶聚合物。但，使用液晶聚合物之 清形中’介電質塊射出成形時會導致拉絲，因此會遇到阻 礙連續成形之問題。 為解決耐熱性之問題，且解決上述拉絲問題，例如根據 曰本特開2009-197209號公報（專利文獻2)，提案有在複合 材料中，使用從固體相向液體相進行相轉移之吸熱峰值溫 度成滿足lOOOPa . s以下之熔融粘度之溫度差不同之2種液 晶聚合物。 但，使用專利文獻2所記載之材料，連續實施介電質塊 之射出成形時，可知會導致成形模具上附著殘留成形材料 之一部份之問題。其阻礙介電質塊之連續成形，使介電質 天線製造之成品率下降，其結果，會導致介電質天線之成 本上升。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開20〇4-63 16號公報 [專利文獻2]日本特開2009-197209號公報 【發明内容】 153454.doc •4· 201214866 [發明所欲解決之問題] 因此’本發明之目的係欲提供一種具備由可解決如上問 題之成形材料構成之介電質塊之介電質天線。 [解決問題之技術手段] 本發明係介電質天線，其具備介電質塊、設於介電質塊 上之放射電極、分別電性連接於放射電極上之供電端子及 接地端子’介電質塊包含有機高分子材料。 為解決上述技術性問題，本發明之特徵在於：上述有機 高分子材料包含液晶聚合物與聚四氟乙烯，聚四氟乙稀之 添加量相對於介電質塊之體積為2〜15體積0/〇。 本發明中，液晶聚合物其流動開始溫度為3丨〇艽以上且 335°C以下較佳。此處，所謂流動開始溫度，係使用流動 ”式驗儀（直徑1 mmx長度1〇 mm之分裂模具），將2名液晶聚 合物之粉末放入圓筒内，於9·8 MPa之荷重下以4<t/分之速 度升皿，擠出物之粘土達到48〇〇pa · s之時點下之溫度。 本發明中，較佳為介電質塊進而含有介電質無機填 料°亥介電質無機填料之添加量相對於介電質塊之體積為 45體積％以下。 上述介電質無機填料含有碳酸鈣更佳。 [發明之效果] 根據本發明，介電質塊中所含之有機高分子材料含有液 聚口物與聚四氟乙烯，該等液晶聚合物及聚四氟乙烯兩 方都具有耐熱性，因此首先可對介電f天線例如賦予可承 党焊料迴流之耐熱性。 153454.doc 201214866 又，聚四氟乙烯藉由相對於介電質塊之體積添加2〜15體 積％，可不阻礙成形性，以提高有機高分子材料之脫模性 之方式作用〇其結果，連續實施介電質塊之射出成形時， 可有利地避免成形模具上附著殘留成形材料之一部份之問 題。再者，與液晶聚合物不相溶之聚四氟乙烯於介電質塊 之材料中作為有機填料而起作用’熔融張力下降，因此可 抑制射出成形時拉絲之產生。由此，可有效地進行介電質 塊之連續成形’可提高介電質天線製造之成品率，及可期 待由此之介電質天線之成本下降。 另’如上述，有機高分子材料除液晶聚合物外亦含聚四 氟乙烯時，可知例如由於焊料迴流步驟之成形後之溫度上 升而招致於介電質塊易產生起泡之狀況。此時，作為液晶 聚合物’若使用其流動開始溫度為31〇»C以上且335〇c以下 者’則本發明者發現可抑制上述起泡。即，本發明中，作 為液晶聚合物，若使用其流動開始溫度為3丨〇<>c以上且 33 5°C以下者’則可有效抑制介電質塊中起泡之產生。 又’本發明中，若介電質塊以45體積％以下之添加量進 而含有介電質無機填料，則可不阻礙成形性地提高介電質 塊之介電率，其結杲’可謀求介電質天線之小型化。 上述介電質無機填料含碳酸鈣之情形時，可提高介電質 塊之Q ’提高天線效率，但可知如此碳酸鈣之含有更易產 生起泡》由此’此時使用具有如前述之特定流動開始溫度 之液晶聚合物係成為更有效者。 【實施方式】 153454.doc 201214866 參照圖1，首先針對本發明之一實施形態之介電質天線i 之結構進行說明。 介電質天線1具備構成其主體部份之例如長方體形狀之 介電質塊2。 於介電質塊2上設有放射電極3。放射電極3具有於介電 質塊2之主面上延伸之主要部4、從主要部4拉出且於介電 質塊2之側面上延伸之第1及第2拉出部5及6。 於放射電極3上電性連接有供電端子7及接地端子8。更 詳細言之，供電端子7與前述第丨拉出部5連接，接地端子8 與前述第2拉出部6連接》 上述放射電極3、供電端子7及接地端子8例如由將該等 一體成形之金屬板構成。作為金屬板，例如係使用含填青 銅者’於必要時實施鍍金、銀或銅。 又，為製造介電質天線1，介電質塊2係藉由使用後述之 成形材料之射出成形而獲得，但該射出成形時，較佳為應 用將形成上述放電電極3、供電端子7及接地端子8之金屬 板插入模具内之狀態下實施成形之插入成形。又，該插入 成形中，上述金屬板之至少一部份亦可同時成形。另，亦 可取代插入成形而應用注塑成形。 又，如上述，放射電極3不僅由金屬板連同供電端子7及 接地端子8—體構成’亦可將介電質塊2成形為特定形狀 後，應用鍍敷、濺鍍、蒸鍍等方法，於介電質塊2上形成 放射電極3，另外準備之供電端子7及接地端子8亦可分別 與放射電極3之第1及第2拉出部5及6連接。 153454.doc 201214866 如此之介電質天線1中，從供電端子7經由第1拉出部5向 放射電極3供給高頻電流’藉此產生高頻電磁場，發送電 波。另一方面，接收電波時，放射電極3中引發高頻電 流’從第2拉出部6經由接地端子8向外部之RF電路傳遞。 另，介電質天線1之形狀及結構不限於圖示者。 例如放射電極3、供電電極7及接地電極8亦可設置複數 組。又’為調整頻率’放射電極3、供電電極7及接地電極 8之各個形狀及配置可任意改變。 又’介電質塊2亦可為長方體形狀以外之形狀，例如圓 板形狀，又’亦可為在設有放射電極3之主面之相反側之 主面設有孔之形狀。 又，介電質塊2亦可具有積層有複數之介電質層之積層 結構。 具有如此構成之介電質天線1中，介電質塊2由含液晶聚 合物及聚四氟1乙稀之有機高分子材料，與介電質無機填料 之複合材料構成。有機高分子材料中所含之液晶聚合物及 聚四氟乙稀兩方都具有对熱性，因此首先可對介電質天線 1賦予例如可承受焊料迴流之耐熱性（例如在迴流步驟中使 用無鉛焊料之情形時，最高溫度265乞之耐熱性）。另，介 電質無機填料係用以提高介電質塊2之介電率而添加者， 但有時亦根據介電質天線之結構而不添加。 作為液晶聚合物，係有效地使用以2-羥基_6_萘甲酸、對 苯二酚、2,6_萘二羧酸、及對笨二曱酸成為構成單體者。 該等構成單體之組成比率無特別限制，但例如係含以下式 153454.doc 201214866 (I)、（II)、（III)及（IV)表示之重複結構單元，相對於該等 (I)〜(IV)之重複結構單元之合計，（I)之重複結構單元為 40〜74.8莫耳％，（II)之重複結構單元為12.5〜30莫耳％， (III)之重複結構單元為12.5〜30莫耳％，及（IV)之重複結構 單元為0.2〜15莫耳％，且（III)及（IV)所表示之重複結構單元 之莫耳比滿足（III)/{(III) + (IV)} 2 0.5之關係。 [化1] 〇

(π) Ο-Ar,-Ο Ο ο ο ο αν)

-〇-Αγ2-C (此處，（II)及（IV)中之An&Ar2係分別獨立地選自1,4-伸 153454.doc 201214866 苯基’或以對位連接之伸苯基數2以上之二價殘基之基）。 聚四氟乙烯以提高含有機高分子材料之成形材料之脫模 性’又消除拉絲問題之方式作用。因此，連續實施介電質 塊2之射出成形時，可有效避免成形模具上附著殘留成形 材料之一部份之問題。該聚四氟乙烯之添加量選擇成相對 於介電質塊2之體積為2〜15體積❶不滿2體積％之情形 時’無法發揮充分之脫模性，另一方面，超過15體積％ 時’會導致成形材料之流動性下降，例如導致產生填充不 足之成形性之下降。 另’於有機高分子材料不含聚四氟乙烯之情形雖無問 題，但有機高分子材料除液晶聚合物外亦含聚四氟乙烯 時’如前述，可知例如由於焊料迴流步驟之成形後之溫度 上升’而招致於介電質塊2易產生起泡之狀況。可推測到 此係因液晶聚合物與聚四氟乙烯不相溶，而於該等間之界 面之密接性變弱之故》 為解決該問題’本案發明者經反複研究，結果著眼於液 晶聚合物之分子量或流動開始溫度是否有關聯。並且發 現，使用其流動開始溫度為31〇〇c以上335<>c以下者時可 抑制上述起泡。由此，本發明中，作為液晶聚合物，使用 其流動開始溫度為31(TC以上335。(：以下者較佳。 另’作為液晶聚合物，使用流動開始溫度不滿3 1〇<t者 時’由於液晶聚合物之低分子量成份之揮發，而易產生起 泡另一方面’右流動開始溫度超過3 3 5 **〇，則成形時成 形材料無法顯示出充分之流動性，因此會對成形物產生填 153454.doc -10· 201214866 充不足。 液晶聚合物例如藉由改變對其帶來之熱處理溫度，而使 分子量大小產生變化’伴隨於此，亦可使流動開始溫度變 化"即，若分子量增加，則流動開始溫度亦上升。 更具體說明，係為獲得液晶聚合物，而每特定量地稱量 2-羥基-6-萘甲酸、對苯二酚、2,心萘二羧酸、及對苯二甲 酸，將該等混合，且添加作為觸媒之卜甲基咪唑，於室溫 下攪拌15刀釦後，一面攪拌一面升溫。然後，從内溫變成 145°C後，保持相同溫度攪拌1小時。 接著，一面將蒸餾之副生乙酸及未反應之無水乙酸分餾 出，一面於145°C下經3小時30分鐘升溫至31〇。(：後，於相 同溫度下保溫3小時而獲得液晶聚合物。將所得之液晶聚 合物冷卻至室溫，以粉碎機粉碎，獲得液晶聚合物之粉 末。 將如此所得之粉末從乃它經丨小時升溫至25〇t後從該 相同溫度經3小時升溫至特定溫度（以下稱作「二次升溫溫 度」），接著於相同溫度下保溫3小時並固相聚合，其後， 將固相聚合後之粉末冷卻。 確認如此所得之冷卻後之粉末（液晶聚合物） 二次升溫溫度為295t時，顯示3Hrc之流動開始溫度。 二次升溫溫度為3051時，顯示32(rc之流動開始溫度。 二次升溫溫度為315。〇夺，顯示33〇t之流動開始溫度。 一次升溫溫度為32〇t日寺’顯示3351之流動開始溫度。 為獲传期望之流動開始溫度，如±述，除控制二次升溫 153454.doc 201214866 去外亦有控制賦予二次升溫溫度之時間之方 法0 t本發月中’為規定液晶聚合物，使用非分子量而係 稱作流動開始溫度之因冑，其理由係液晶聚合物之对溶劑 優良S此'合解於一般分子量測定（GPC)所使用之溶液 (氮β夫南等）中較困難，無法高精度地測定分子量。 為提网介電質塊2之介電率，構成介電質塊2之成形材料 3介電質無機填料之情形中，其添加量係以相對於介電 質塊2之體積成45體積％以下之方式即以含有成形材料 之45體積％以下之量之方式選擇。藉此，可防止阻礙介電 質塊2之成形性。 、作為介電質無機填料，較佳為使用欽酸㈣末及碳_ 粕末。考慮到欽酸辦主要係更有助於介電率之提高，碳酸 辦主要係更有助於Q之提升之點，而選擇該等之添加量或 添加比率°另’碳酸弼之添加比率相對於介電質無機填料 總體為5 0重量％以下較佳。 可知上述介電質無機填料之添加又助長起泡之產生。尤 其使用碳酸㈣為介電質無機填料之情形中，魏妈之驗 點量比鈦酸鈣低，因此介電質無機填料與液晶聚合物之密 著力變弱’導致更易產生起泡。由此，如前述，作為用以 抑制起泡產生之方法，規定液晶聚合物之流動開始溫度， 在添加介電質無機填料尤其碳酸鈣之情形中，成為更^效 且有意義者。 > 接著，針對用以求得本發明之範圍或較佳範圍所實施之 I53454.doc 12 201214866 實驗例進行說明。 [實驗例1] 實驗例1中，針對聚四氟乙烯之添加量與脫模性及成形 性之關係進行說明。 首先’作為應成介電質無機填料之陶瓷粉末，準備平均 粒徑1.6 μιη之欽酸鈣粉末（鹼點量：〇 〇19 mm〇i/g)，及平 均粒徑1〇.〇 μιη之碳酸鈣粉末（鹼點量：〇 〇13mm〇i/g)。 又，作為有機高分子材料，準備聚四氟乙烯且準備液晶 聚合物。此處，作為液晶聚合物，係使用如下製作者。 以2-羥基-6-萘甲酸成55.〇莫耳％，對苯二酚成22 5莫耳 /〇 2,6-萘一羧酸成17,5莫耳〇/。及對苯二曱酸成5 〇莫耳％之 方式’稱里該等液晶聚合物之構成單體’混合該等並添加 作為觸媒之微量之i•甲基_。坐，於室溫下_15分㈣， 一面授拌一面升溫。㈣，内溫變成145t後，保持相同 溫度攪拌1小時。 接著，—面將㈣之副生乙酸及未反應之無水乙酸分德 ^ —面從145t經3小時分鐘升溫至，於相同 皿度下保,皿3小時而獲得液晶聚合物。將所得之液晶聚合 物冷^至室溫’以粉碎機粉碎，獲得液晶聚合物之粉末。 ,“將如此所得之粉末從25°C、經1小時升溫至25〇〇c 後/相同溫度經3小時升溫至3阶，接著於相同溫度下 保溫3小時使之固相綮人 ,、 & ，、後’將固相聚合後之粉末冷 卻。 對該固相聚合後之 粉末如下評估流動開始溫度 使用流 153454.doc •13· 201214866 動試驗儀（直徑1 mmx長度10 mm之分裂模具），將2 g上述 樹脂粉末放入圓筒内’以280°C預熱3分鐘後，於9.8 MPa 之荷重下以4°C /分之速度升溫，測定擠出物之枯度達到 4800Pa · s時點之溫度，將其作為液晶聚合物之流動開始 溫度。其結果，該液晶聚合物之流動開始溫度為3 2 〇。〇。 接著，以使上述液晶聚合物、聚四氟乙烯、鈦酸鈣粉末 及碳酸弼粉末分別成表1所示組成比率之方式稱量，接著 使用雙轴擠出機，以33(TC之溫度將該等熔融混練。將所 得之複合材料於炫融混練時一面通過頭孔成線狀，一面由 造粒機切割成直徑2 mm X長度5 mm左右之尺寸，作為射出 成形用顆粒。 接著，使用上述射出成形用顆粒，為獲得介電質塊，一 面賦予320°C之溫度一面實施連續射出成形，如表i所示， 評估脫模性及成形性。 對於脫模性’求得進行連續成形、成形材料開始附著於 模具之注數（填充數），直至40000注為止成形材料未附著於 模具時，判定脫模性良好，於表i中以「〇」表示。另一方 面，不滿40000注而成形材料附著於模具時，判定成形性 為不良，於表1中以「X」表示。 對於成形性，未於成形物上產生填充不足時，判斷為良 好於表1中以「〇」表示。另一方面，於成形物上產生填 充不足時，判斷成形性不良，於表1中以「X」表示。 153454.doc •14· 201214866

[表i] 試料 編號 組成比率(體積％) 材料之評估結果 液晶聚合物 聚四氟乙烯 鈦酸鈣 碳酸鈣 脫模性 成形性 1 73.0 2.0 13.2 11.8 0 〇 2 70.0 5.0 13.2 11.8 〇 〇 3 65.0 10.0 13.2 11.8 〇 〇 4 60.0 15.0 13.2 11.8 〇 0 5 96.0 4.0 0 0 〇 〇 6 75.0 0 13.2 11.8 x(2000注） 〇 7 74.0 1.0 13.2 11.8 χ(8000注） 〇 8 55.0 20.0 13.2 11.8 — X 參照表1，如試料1〜5，藉由添加2體積％以上且15體積％ 以下之聚四氟乙烯’而可獲得脫模性及成形性兩方良好之 結果。關於脫模性，藉由添加2體積％以上之聚四氟乙 烯’而於成形物之表面析出聚四氟乙烯，認為係提高脫模 性。另一方面，關於成形性，由添加丨5體積％以下之聚四 敗乙稀’認為係不導致流動性下降之故。 與此相對，聚四氟乙烯之添加量不滿2體積％之試料6及 7中，脫模性不良。更詳細言之，試料6中，於2〇〇〇注產生 成形材料向模具之附著，試料7中，於8〇〇〇注產生成形材 料向模具之附著。 又，聚四氟乙烯之添加量超過15體積％之試料8中，成 形性不良。此認為係作為基質之液晶聚合物之相對量減 y，成形材料之流動性下降之故。試料8中，因成形性不 良而無法評估脫模性。 [實驗例2] 153454.doc •15· 201214866 實驗例2中，評估液晶聚合物之流動開始溫度與成形性 及有無起泡之關係。 實驗例2中，作為液晶聚合物，準備分別具有如表2所示 流：開始溫度之複數之種類者。此處’為獲得各種流動開 始溫度之液晶聚合物，而控制前述「二次升溫溫度」。 然後’除了以使液晶聚合物、聚四氟乙烯、鈦酸鈣粉末 及碳酸約粉末分職72.0體積％、3.〇體積％、132體積％及 11.8體積％之組纽率之方式稱量並熔融&練外實施與 實施例1之情形相同之操作，如表2所示，評估成形性/、 又，實驗例2中，如表2所示，評估起泡益 施最高溫度達到2阶之迴流耐熱性試驗，觀察試㈣^ 成形物，確認起泊之治·& . r. Λ;η t 有…、。未確s, «到起泡時判定為良好， 於表2中以「〇,矣千。艾 , 良，於表2中以 [表2] J 表示

參照表2，如試料1 1〜14， 3HTC〜335t之範圍時，成形性良好， 液晶聚合物之流動開始溫度為 且未產生起泡 ,，…一 ·另一方面’確認到起泡時判定為不 153454.doc • 16 · 201214866 與二相:把液晶聚合物之流動開始溫度不滿3 =低Γ產生。此認為係因液晶聚合物之流動開始 =較低’由於低分子量成份之揮發，而於密著力較弱之 ^ , 迴流耐熱性試驗 中起泡。另，雖於表2中未顯示，但試料。之組成 中=有欽酸辦及碳_等之介電質無機填料之試料 中’不易產生起泡。 又’液晶聚合物之洁叙pq i φ冰s 机動開始溫度超過335t之試料16 中，液日日聚合物之分子量增 ^ ^ 攻I材枓之粘度增加，因 ,…、充分之流動性，成形物上產生填充不足，有成 形性成不良者。試料丨6巾 之右I . "成形性不良，而未評估起泡 另，雖於表2中未顯示，但試㈣之組成中未 酸及碳_等之介電質無機填料之謝，可 獲传良好之成形性。

[實驗例3J 實驗例3中，針對介電質無 介雪圭nu , 具卄之添加篁與成形性、 4辜、Q及起泡之有無之關係進行評估。 實驗例3中，除了準備與實驗 J中使用者相同之液晶聚 。物（桃動開始溫度：32〇〇c )、聚四 磁舻止、士 既乙稀、欽酸弼粉末及 石厌馱鈣粉末，將該等以成如表3 量並熔融混練外，實 2成比率之方式稱 表3所-μ 例1之情形相同之操作，如 表3所不评估成形性。又，如 相同，評估起泡之有無。 彳不，與實驗例2之情形 再者，如表3所示，評估介電率认Q。即，製作直徑55 153454.doc •17· 201214866 mmx厚度i.3 mm之試驗片，使用網路分析儀（Agilent技術 公司製’ 「HP8510」）’利用攝動法求得3GHz下之介電率 sjQ。

[表3] 參照表3，含鈦酸鈣及碳酸鈣之介電質無機填料之魄填 充量為_積％以下之試料21〜25中’可維持成形材料充 分之流動性，顯示良好之成形性。 與此相對，介電質無機填料之總填充量超過乜體積％之 試料26中，成形材料之流動性下降，產生填充不足，成形 性變得不&。試料26中，因成形性不良而未評估㈠及 有無起泡。 又，如試料21〜23及25，藉由使介電質無機填料之總填 充量為5體積。/〇以上，而可使心為4 〇以上。與此相對:試 料24中，由於介電質無機填料之總填充量不滿5體積。二 因此h不滿4.0。 又’試料25中，作為介電質無機填料，由於不含碳酸 約，因此Q不滿700。因此，為提㈣，提高天線效率可 153454.doc -18· 201214866 知碳酸鈣之添加為有效。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示本發明之一實施形態之介電質天線1之外觀之 立體圖。 【主要元件符號說明】 1 介電質天線 2 介電質塊 3 放射電極 7 供電端子 8 接地端子 153454.doc •19·

Claims (1)

1. 201214866 七、申請專利範圍： -種介電質天線，其具備: 介電質塊； 子 設於前述介電質塊上之放射電極 分别與前述放射電極電性連接 :及 之供電端子及接地端 :述介電質塊包含有機高分子材料； =述有機高分子材料包含液晶聚合物與聚四氟乙烯； & 氟乙稀之添加量相對於前述介電質塊之體積 為2〜15體積％。 月求項1之介電質天線’其中前述液晶聚合物其流動 開始溫度為3 1 〇。(：以上且335°C以下。 3. 如請求項…之介電質天線，其中前述介電質塊進而含 有介電質無機填料，前述介電質無機填料之添加量相對 於前述介電質塊之體積為45體積％以下。 4. 如請求項3之介電質天線，其中前述介f質無機填料含 有碳酸釣。 '53454