TW201711281A - 磁性體天線及天線裝置 - Google Patents
磁性體天線及天線裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201711281A TW201711281A TW105128514A TW105128514A TW201711281A TW 201711281 A TW201711281 A TW 201711281A TW 105128514 A TW105128514 A TW 105128514A TW 105128514 A TW105128514 A TW 105128514A TW 201711281 A TW201711281 A TW 201711281A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- magnetic
- core
- antenna
- coil conductor
- ferrite
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 89
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 68
- 229910007565 Zn—Cu Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 41
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 16
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- -1 respectively Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
- H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
- H01Q7/08—Ferrite rod or like elongated core
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
本發明之磁性體天線10具備由Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體構成之具有長方體形狀之磁心12、及捲繞於磁心12之線圈導體14。線圈導體14之捲繞軸P與磁心12之長度方向正交。Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體於13.56 MHz下之磁導率之實數部分為30以上，虛數部分為未達1。
Description
本揭示係關於一種磁性體天線及天線裝置。
作為進行無線通信之天線裝置，已知使用有磁性體天線者。磁性體天線係藉由磁性耦合進行通信者，通常其具備磁性體芯與線圈導體。 於專利文獻1中，提出將天線裝置小型化而用於NFC(Near Field Communication，近場通信)及Felica等中之通信終端裝置以及小型收音機等。於專利文獻1中，提出將以在與第1線圈導體相同方向捲繞之方式形成之第2線圈導體之至少一部分形成於磁性體芯之內部。 於專利文獻2中，提出將天線與SIM(Subscriber Identity Module，用戶識別模組)或μSD等分離型模組一體模組化，且直接與外部之線圈進行通信之元件方式。該方式中，分離型模組具有不受移動終端等之制約之終端功能、及經由網路之伺服器存取功能。藉此，能夠自僅具有通信功能之移動終端將儲存關於存取方式或安全之固有資訊的模組作為心臟部而分離並更換。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2013-247436號公報 [專利文獻2]日本專利特開2013-182481號公報
[發明所欲解決之問題] 作為資料載體，活用各種無線通信技術。例如，於NFC中，接近之線圈導體彼此磁性耦合進行通信。2個線圈導體之磁性耦合強度以互感M表示。互感M可根據下式求出。 [數1]上式中，LA及LB表示相互接近之各個線圈導體之電感。又，k表示耦合係數(0≦k≦1)。為了加長線圈導體間之通信距離，考慮增加線圈導體之圏數。 另一方面，在將磁性體天線與例如微型SIM及微型SD等分離型之記憶模組一體化之情形時，必須使磁性體天線小型化。且說，若使線圈導體小型化則互感M變小。又，若欲增加線圈導體之圏數，則磁性體天線之尺寸變大，從而難以響應小型化之要求。因此，要求一種能夠以較高之水準充分地滿足小型化與通信距離該兩者之磁性體天線及具備其之天線裝置。 本發明之一態樣中，目的在於提供一種能夠小型化、且能夠加長通信距離之磁性體天線。本發明之另一態樣中，目的在於提供一種能夠小型化、且能夠加長通信距離之天線裝置。 [解決問題之技術手段] 本發明之一態樣中，提供一種磁性體天線，其具備由Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體構成之具有長方體形狀之磁心、及捲繞於磁心之線圈導體，線圈導體之捲繞軸與磁心之長度方向正交，Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體於13.56 MHz下之磁導率之實數部分為30以上，虛數部分為未達1。 上述磁性體天線中，以使線圈導體之捲繞軸與長方體形狀之磁心之長度方向正交之方式，將線圈導體捲繞於磁心。因此，與線圈導體之捲繞軸與磁心之長度方向平行之情形相比，可加大線圈導體之環圏之剖面積。而且，磁心係由磁導率之實數部分(μ' )較大且虛數部分(μ" )充分小之Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體而構成。因此，即便為了使磁性體天線小型化而減少線圈導體之圏數，亦可加大線圈導體之電感及耦合係數k，從而加大互感M。 上述磁性體天線中，將線圈導體與磁心設為特定之位置關係，並且由具有上述特性且可降低磁損耗之Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體而構成磁心。藉此，能夠實現磁性體天線之小型化並且可加長通信距離。 構成磁心之Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體由含有作為構成元素之Co之鐵氧體而構成，將Co換算為CoO而含有0.05～1.0質量%。若為此種鐵氧體燒結體，則可進一步降低通信頻率13.56 MHz下之磁損耗。藉此，磁心之磁導率之虛數部分(μ")充分地變小，品質因子Q成為30以上。因此，可進一步減小線圈之電流損耗。品質因子Q根據下式而計算。 Q＝磁導率實數部分(μr')/磁導率虛數部分(μr") 上述Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體係由含有作為構成元素之Fe、Ni、Zn、Cu、Co及O之鐵氧體而構成，將Fe、Ni、Zn及Cu分別換算為Fe2
O3
、NiO、ZnO及CuO時，以Fe2
O3
、NiO、ZnO及CuO之合計為基準，含有Fe2
O3
為46～50 mol%、NiO為20～27 mol%、ZnO為15～22 mol%、及CuO為9～11 mol%。藉此，可進一步降低磁損耗，加大品質因子Q，故可進一步加長磁性體天線之通信距離。 上述磁性體天線之若干實施形態中，捲繞軸之軸方向之磁心之長度Lb
相對於長度方向之磁心之長度La
之比(Lb
/La
)為0.2～0.6。藉此，可使長度La
加長而使線圈導體之環圏之剖面積增大，從而可使線圈導體之電感及耦合係數k加大。又，可減小長度Lb
而進一步小型化。即，可謀求進一步小型化，並且可進一步加長通信距離。 上述磁性體天線中，於磁心之至少一面上隔著絕緣層而具備導體層，線圈導體被夾在磁心與絕緣層之間。藉此，即便為安裝於電子機器且有導電性構件接近之狀態，亦可充分地確保較長之通信距離。 本發明之另一態樣中，提供一種具備上述磁性體天線、及與磁性體天線電性連接之電子零件之天線裝置。由於該天線裝置具備上述磁性體天線，故能夠小型化，並且可充分地加長通信距離。 [發明之效果] 本發明之一態樣中，可提供一種能夠小型化、並且能夠加長通信距離之磁性體天線。本發明之另一態樣中，可提供一種能夠小型化、並且能夠加長通信距離之天線裝置。
以下，視情形，參照圖式對本發明之若干實施形態進行說明。但是，以下之若干實施形態係用以說明本發明之例示，其宗旨並非將本發明限定於以下內容。於說明中，對相同要素或具有相同功能之要素使用相同符號，且視情形而省略重複之說明。又，上下左右等位置關係只要事先未特別說明，則基於圖式所示之位置關係。進而，圖式之尺寸比率並不限於圖示之比率。 圖1係作為一實施形態之磁性體天線10之立體圖。磁性體天線10具備具有長方體形狀之磁心12、及捲繞於磁心12之線圈導體14。磁性體天線10亦具有大致長方體形狀。線圈導體14繞捲繞軸P捲繞。於線圈導體14之兩端，形成有端子14a、14b。端子14a、14b為通孔電極，且以於磁心12之一對對向面之各者露出之方式而設置。端子14a、14b可連接於外部電路。圖1中，線圈導體14之圏數為4圏，但並不限定於此。亦可增加線圈導體14之圏數而加大耦合係數k。 線圈導體14係以使捲繞軸P與磁心12之長度方向正交之方式捲繞於磁心12。藉此，可加大線圈導體14之環圏之剖面積，從而加大電感及耦合係數k。線圈導體14之材質可舉出銅、銀、或包含該等之至少一者之合金。 線圈導體14較佳為密接於磁心12。如此，藉由以使線圈導體14與磁心12之間不產生間隙之方式使線圈導體14密接於磁心12，可使磁性體天線10進一步小型化。又，可容易地搭載於記憶模組等之內部。 圖2係圖1之磁性體天線10之II-II線剖視圖。本說明書中之線圈導體14之環圏之剖面積係指於如圖2所示之剖面觀察時之環圏之剖面積。即，本說明書中之線圈導體14之環圏之剖面積係指自捲繞軸P之軸方向觀察時，由線圈導體14形成之環圏之內側之面積。 線圈導體14係設置於作為磁性體之磁心12之表面。因此，與埋設於磁性體之內部之情形相比，可加大線圈導體14之環圏之剖面積。又，可抑制將放射磁場引入至磁性體，且可加大通信距離。 圖1中，捲繞軸P之軸方向之磁心12之長度Lb
相對於磁心12之長度方向之長度La
之比(Lb
/La
)例如可為0.2～0.6，亦可為0.2～0.5。藉由將上述比(Lb
/La
)設為上述範圍，可加大線圈導體14之環圏之剖面積，並且可增多線圈導體14之圏數。藉此，可謀求磁性體天線10之進一步小型化，並且可進一步加長通信距離。 磁心12之厚度Lc
並未特別限制，縱長La
相對於厚度Lc
之比(La
/Lc
)例如可為5～50，亦可為10～40。若為此種磁心12，則可兼而抑制將積層體燒結而獲得磁心時之變形、同時可減少積層體之積層數。 磁心12之尺寸例如為縱長La
：5～15 mm，橫長Lb
：3～5 mm，厚度Lc
：0.3～0.5 mm。藉由設為此種尺寸，能夠充分地搭載於微型SD卡或SIM卡等。磁性體天線10亦具有相同之尺寸。 磁心12係將積層有複數個鐵氧體成形片材之積層體燒成而形成。如圖2所示，磁心12可由複數個磁性層12a、12b、12c之積層體而構成，亦可藉由燒成將複數個鐵氧體成形片材一體化從而由一個磁性層構成。又，亦可將一個鐵氧體成形片材燒成而形成。 構成磁心12之Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體係由含有作為構成元素之Fe、Ni、Zn、Cu、Co及O之鐵氧體而構成。作為為了獲得Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體而用作原料之氧化物，可舉出Fe2
O3
、NiO、ZnO、CuO及CoO。 Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體中，將Co換算為CoO而可含有0.05～1.0質量%，亦可含有0.1～0.5質量%。藉由於此種範圍含有Co，可充分地降低通信頻率13.56 MHz下之磁損耗。因此，可特佳地用作NFC通信用之磁性體天線。 Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體係由含有作為構成元素之Fe、Ni、Zn、Cu、Co及O之鐵氧體而構成。Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體中，將Fe、Ni、Zn及Cu分別換算為Fe2
O3
、NiO、ZnO及CuO時，以Fe2
O3
、NiO、ZnO及CuO之合計為基準而含有Fe2
O3
為46～50 mol%、NiO為20～27 mol%、ZnO為15～22 mol%、及CuO為9～11 mol%。 Fe2
O3
之含量相對於上述合計亦可為47～49 mol%。NiO之含量相對於上述合計亦可為24～26 mol%。ZnO之含量相對於上述合計亦可為15.5～16.5 mol%。CuO之含量相對於上述合計亦可為9.4～11 mol%。各金屬成分之含量係可藉由將由螢光X射線分析、或ICP(inductively coupled plasma，感應耦合電漿)發射光譜分析求出之各金屬元素之含量換算為氧化物而求出。 具有上述組成之Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體之磁導率之虛數部分(μ")充分小。磁性體天線10之磁心12係由較高地維持磁導率之實數部分(μ')並且磁導率之虛數部分(μ")充分降低之Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體而構成，故可充分地加長通信距離。磁性層12a、12b、12c之組成可相同，亦可不同。 Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體之磁導率之虛數部分(μ")未達1，較佳為0.5以下。上述磁導率之實數部分(μ')為30以上，較佳為50以上，更佳為60～150。本說明書中之磁導率係使用外徑20 mm、內徑10 mm、厚度1 mm之平板環狀之樣本，且藉由市售之阻抗/材料分析儀於13.56 MHz之頻率下測定出之值。 圖3係示意性表示記憶模組100之內部構造之圖。作為記憶模組100，可舉出微型SD、SIM、及USB等。於記憶模組100之殼體50內，內置有天線裝置60。天線裝置60具備印刷配線板40、及位於印刷配線板40之主面上之磁性體天線10及電子零件30。電子零件30例如為IC(Inductively Coupled，感應耦合)晶片。電子零件30並不限定於IC晶片，例如亦可為電容器或整合電路。於其他若干實施形態中，天線裝置60亦可具備複數個電子零件30。 圖4係記憶模組100之方塊圖。磁性體天線10與電子零件30藉由印刷配線板40之配線(未圖示)而電性連接。印刷配線板40與內置於記憶模組100中之介面部82電性連接。天線裝置60例如具有於13.56 MHz頻率下共振、且與讀寫器等進行通信之功能。具備磁性體天線10之天線裝置60為小型且通信距離充分長，故可較佳地搭載於記憶模組100。 記憶模組100之內部除具備天線裝置60之外，還具備控制部80、記憶部84、及介面部82等。控制部80亦可具有對經由介面部82而自電子零件30發送之信號進行處理、並且將自該信號獲得之資料寫入至記憶部84之功能。控制部80亦可具有自記憶部84讀出資料、並且將對該資料進行處理所獲得之信號經由介面部82發送至電子零件30之功能。控制部80例如具有CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)。記憶部84例如具有ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)或RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)。再者，記憶模組100並不限定於上述構成。 記憶模組100藉由具備磁性體天線10而具有通信功能。記憶模組100具有不受移動終端等之制約之終端功能與經由網路之伺服器存取功能。例如，亦能夠將記憶模組100安裝於移動終端且使用該移動終端而連接於網路，其後，將記憶模組100安裝於另一移動終端且使用該另一移動終端而連接於網路。 圖5係表示設置於記憶模組100之殼體50內之磁性體天線10(天線裝置60)、與成為磁性體天線10之通信對象之讀寫器200的無線通信之一例之圖。記憶模組內置於移動終端150。 讀寫器200具備以於圖5之上下方向形成環圏之方式捲繞而成之線圈狀之天線210。於讀寫器200上，設置有未圖示之基板、及搭載於該基板之上之電子電路及電源等。天線210與電子電路及電源等電性連接。讀寫器200例如亦可為智慧型手機等移動終端。 天線210中流動有電流，產生有磁場。圖5中，以單點鏈線描繪有自下向上貫通天線210之環圏的磁力線。磁性體天線10與讀寫器200磁性耦合。於此種狀態下，若使磁性體天線10靠近讀寫器200，則於磁性體天線10之磁心12之內部，貫通線圈導體14之方向(捲繞軸方向)之磁束產生變化。藉此，線圈導體之端子14a、14b間之電磁感應電動勢E產生變化。藉此，圖3及圖4所示之電子零件30作動，從而可進行記憶於記憶模組100之記憶部84中之資料之讀取、及向記憶部84中之資料之寫入。如此般，記憶模組100與讀寫器200可進行通信。 圖6係天線裝置61與讀寫器200之電路圖。圖7係天線裝置61與讀寫器200磁性耦合時之等效電路模型。天線裝置61具備磁性體天線10與作為電子零件之電容器C2。LA表示讀寫器200之天線210之電感，LB表示天線裝置61之磁性體天線10之電感。R1表示天線210之繞線電阻，R2表示磁性體天線10之繞線電阻與磁性體之磁導率之虛數部分(μr")磁損耗之合計。Rg表示輸出電阻，RI表示負載電阻。 磁性體天線10與天線210之磁性耦合強度為互感M(圖7)。互感M係由下式表示。 [數2]上式中，k表示耦合係數(0≦k≦1)。耦合係數k依存於線圈導體之環圏(天線)之剖面積與天線間之距離。線圈電感LA及LB依存於線圈導體之圏數、線圈導體之環圏之剖面積、及磁性體(磁心12)之磁導率之積。本實施形態之磁性體天線10即便小型化亦可加大線圈導體之環圏之剖面積。又，構成磁性體天線10之磁心12的Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體維持磁導率之實數部分並且降低虛數部分。藉由該等之協同作用而可加大線圈電感LA及LB從而加大互感M。藉此，可加長通信距離。 其次，以下對磁性體天線10之製造方法之一例進行說明。首先，製備具有特定之組成之Ni-Zn-Cu系鐵氧體之燒成粉。該燒成粉包含特定量之氧化鈷。於燒成粉中調配溶劑、可塑劑、及樹脂成分等，製備漿料。漿料例如相對於Ni-Zn-Cu系鐵氧體之燒成粉1000質量份可以如下比例調配而製備：聚乙烯醇樹脂70～120質量份、作為可塑劑之鄰苯二甲酸二丁酯15～25質量份、及溶劑400～600質量份。作為溶劑，可使用二醇醚系、MEK(丁酮，Methyl Ethyl Ketone)、甲苯、甲醇、乙醇、及正丁醇等。 其次，將所製備之漿料塗佈於樹脂製之膜。塗佈方法並未特別限定，可使用輥式塗佈或刮刀。可在將漿料以所需之厚度塗佈於膜上之後，以80～130℃使其乾燥30～60分鐘而獲得板狀之鐵氧體成形片材。 繼而，於若干鐵氧體成形片材上形成通孔，且填充導電性膏。作為導電性膏，可使用Ag膏或Ag系合金膏等金屬系導電性膏。於若干鐵氧體成形片材之主面上，藉由印刷或毛刷塗裝等方法而塗佈導電性膏。此時，以通過通孔之方式塗佈導電性膏。如此般，形成成為線圈導體14之導電圖案，且作為鐵氧體成形片材。 將形成有導電圖案且包含Ni-Zn-Cu系鐵氧體之鐵氧體成形片材，沿通過通孔之中心之特定之直線而切斷。將切斷所得之鐵氧體成形片材13a、13b、13c如圖8所示積層、加壓而密接，獲得積層體13。此時，導電圖案15形成環圏，並且其兩端以可形成通孔電極之方式進行位置對準。圖8係表示鐵氧體成形片材之積層狀態之分解立體圖。 其後，例如以800～1000℃進行燒成。藉此，鐵氧體成形片材成為磁心12，且導電圖案15成為線圈導體14。如此，將具有特定之導電圖案15之鐵氧體成形片材13a、13b、13c之積層體13燒成而製造磁性體天線10。如此般，獲得如圖1所示之具備長方體形狀之磁心12、及捲繞於磁心12之線圈導體14之磁性體天線10。藉由將磁性體天線10與電子零件30電性連接而獲得天線裝置。 磁性體天線10與電子零件30例如可藉由搭載於印刷配線板40之上而電性連接，亦可於磁性體天線10之磁心12之上設置電子零件30，將磁性體天線之端子14a、14b與電子零件30直接連接或經由配線而連接。積層體13之鐵氧體成形片材13a、13b、13c之積層數並未特別限定，亦可使用一片鐵氧體成形片材而形成磁心12。 以上，對若干實施形態進行了說明，但本發明絲毫不限定於上述實施形態。圖9係表示作為另一實施形態之磁性體天線11之立體圖。 與圖1所示之磁性體天線10同樣地，圖9所示之磁性體天線11具備磁心12、及捲繞於磁心12之線圈導體14。磁性體天線11於磁心12之一面上隔著絕緣層71而具備導體層72，該點與磁性體天線10不同。絕緣層71具有接著功能，例如包含樹脂。導體層72例如包含金屬。藉由如此隔著絕緣層71而具備導體層72，即便為於磁性體天線11之導體層72側有導電性構件接近之狀態，亦可抑制導電性構件之影響，可充分地確保較長之通信距離。絕緣層71及導體層72可如圖9所示僅設置於磁心12之一面上，亦可於設置電子零件等之後設置於與一面對向之另一面之上。即，亦可以覆蓋磁心12之一面及另一面之整體之方式而設置絕緣層71及導體層72。 [實施例] 參照實施例及比較例而更詳細地說明本發明之內容，但本發明並不限定於下述實施例。 (實施例1) [磁性體天線之製作] 稱量氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、氧化銅及氧化鈷。各原料之調配比率如下。 ∙Fe2
O3
：48.5 mol% ∙NiO：25.1 mol% ∙ZnO：16 mol% ∙CuO：10.4 mol% ∙CoO：0.3 wt% Fe2
O3
、NiO、ZnO、CuO係以上述比率而調配。CoO之質量比率相對於Fe2
O3
、NiO、ZnO、CuO及CoO之合計以上述質量比率而調配。使用球磨機將調配所得之原料進行濕式混合20小時。其後，依序進行乾燥、臨時燒成、及粉碎而獲得鐵氧體燒成粉。對該鐵氧體燒成粉100質量份調配溶劑80質量份、丁醛樹脂8質量份、及可塑劑5質量份，使用球磨機進行20小時濕式混合。 將所獲得之混合漿料藉由刮刀法而塗佈於PET膜上且使其乾燥，製備鐵氧體成形片材。於鐵氧體成形片材上形成通孔，填充Ag膏。又，於鐵氧體成形片材之主面上印刷Ag膏，形成特定之導電圖案。 將形成有導電圖案之鐵氧體成形片材沿通過通孔之中心之直線切斷，分割成複數個鐵氧體成形片材。將所分割之鐵氧體成形片材積層4片且加壓，使於積層方向相鄰之鐵氧體成形片材彼此密接。將所積層之鐵氧體成形片材以900℃、2小時之加熱條件於大氣中燒成，製作具有如圖1所示之構造之磁性體天線。 再者，為了測定作為磁心而設於磁性體天線中之Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體之磁導率，另外製作上述鐵氧體成形片材。將鐵氧體成形片材積層10片，製作具有1 mm厚度之環形狀之積層體，且以與製作磁性體天線之磁心時相同之條件而燒成。將如此般獲得之Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體用於磁導率之測定。 磁心之尺寸、及線圈導體之圏數如表2所示。線圈導體之捲繞軸之軸方向與磁心之長度方向正交。即，La
＝9.8 mm，Lb
＝3.3 mm，Lc
＝0.4 mm。線圈導體之線寬為0.5 mm，相鄰之線圈導體之間隔(線間隔)為0.5 mm。構成磁心之Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體之組成與原料之調配比率相同。 [磁導率之測定] 使用市售之阻抗/材料分析儀測定13.56 MHz頻率下之磁導率之實數部分及虛數部分。將測定結果示於表1。 [磁性體天線之評估] 使用阻抗分析儀(安捷倫科技公司，裝置名：4294A)測定頻率13.56 MHz下之磁性體天線之電感(L)及電阻(Rs)。將測定結果示於表2之「無負載線圈特性」之欄。 將磁性體天線之線圈導體、IC(AMS公司製造，商品名：AS3922，RF-front-end)、另一IC(AMS公司製造，商品名：AS3953，數位處理用)、及電容器連接，製作將共振頻率調整為13.56 MHz之天線裝置。使用上述阻抗分析儀測定該天線裝置之阻抗特性。將測定結果示於表3之「整合後之阻抗」之欄。又，測定所製作之天線裝置、與移動終端(Google公司製造，商品名：Nexas-S Ver4.0.4)之通信距離。將測定結果示於表3。 (實施例2～5) 如表2及表4所示，變更磁性體天線之線圈導體之圏數、及根據該圏數而變更線圈導體之線寬及線間隔，除此之外，以與實施例1相同之方式製作磁導率測定用之Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體及磁性體天線。繼而，以與實施例1相同之方式進行評估。將評估結果示於表1～3。 (比較例1) 代替實施例1之磁心，準備具有與該磁心相同尺寸之紙。將銅線捲繞於該紙上而作為比較例1之天線。紙之尺寸(參照表2之「磁心」之欄)、及線圈導體之圏數如表2所示。線圈導體之捲繞軸之軸方向與紙之長度方向正交。再者，線圈導體之線寬為0.5 mm，相鄰之線圈導體之間隔為0.5 mm。繼而，以與實施例1相同之方式進行評估。將評估結果示於表2及表3。 (比較例2) 使線圈導體之捲繞軸之軸方向與磁心之長度方向平行，除此之外以與實施例1相同之方式製作磁性體天線。磁心之尺寸、線圈導體之線寬及線間隔如表2及表4所示。繼而，以與實施例1相同之方式進行評估。將評估結果示於表2及表3。 (比較例3) 稱量氧化鐵、氧化錳及氧化鋅。各原料之調配比率如下。 ∙Fe2
O3
：54 mol% ∙MnO：33 mol% ∙ZnO：15 mol% 使用上述混合原料作為構成磁心之鐵氧體燒結體之原料，且以1200℃進行燒成，除此之外，以與實施例3相同之方式製作磁導率測定用之鐵氧體燒結體及磁性體天線。繼而，以與實施例3相同之方式進行評估。將評估結果示於表1～3。 (比較例4) 稱量氧化鐵、氧化鎳、氧化鋅、及氧化銅。各原料之調配比率如下。 ∙Fe2
O3
：48.5 mol% ∙NiO：25.1 mol% ∙ZnO：16 mol% ∙CuO：10.4 mol% 使用上述混合原料作為構成磁心之鐵氧體燒結體之原料，除此之外，以與實施例1相同之方式製作磁導率測定用之鐵氧體燒結體及磁性體天線。繼而，以與實施例3相同之方式進行評估。將評估結果示於表1～3。 (實施例6) 以覆蓋實施例2之天線裝置之磁心之一面整體之方式，自該一面側起積層絕緣層及金屬導體層，調整阻抗。作為絕緣層，使用雙面膠帶(Tesa Tape股份有限公司製造，商品編號：8851，厚度：30 μm)，作為金屬導體層，使用銅箔(厚度：20 μm)。線圈導體於上述一面，被夾在磁心與絕緣層之間。使金屬導體層與鋁板(縱×橫×厚度＝5 cm×5 cm×1 mm)對向，從而以於鋁板之上配置有天線裝置之狀態進行評估。將評估結果示於表1～3。 (實施例7) 於實施例2之天線裝置之磁心之另一面上，將磁性體天線評估用之IC及電容器連接之後，以不僅覆蓋磁心之一面而且亦覆蓋另一面之整體之方式，自該另一面側起積層絕緣層及金屬導體層，除此之外，以與實施例6相同之方式製作天線裝置。線圈導體於上述一面及上述另一面，被夾在磁心與絕緣層之間。使金屬導體層與鋁板(縱×橫×厚度＝5 cm×5 cm×1 mm)對向，且以於一對鋁板之間配置有天線裝置之狀態進行評估。將評估結果示於表1～3。 [表1]
[表2]
[表3]
將各實施例及各比較例中使用之線圈導體之每種圏數之線圈導體之線寬、及線間隔示於表4。 [表4]
如表3所示，於實施例1～4之天線裝置中，可充分地加長通信距離。於任一實施例中，均為NFC論壇中規定之通信距離之下限值(25 mm)以上。另一方面，於比較例1中，表3所示之電感L較低，通信距離較短。比較例2、3中，與圏數為相同之實施例3相比，電阻值Rs較高。因此，認為通信距離較短。實施例6、7中，在設置於鋁板之上之狀態下亦可充分地加長通信距離。實施例7中，在被夾於鋁板之狀態下亦可充分地加長通信距離。根據該等結果，該等天線裝置即便在安裝於電子機器且有導電性構件接近之狀態下，其影響亦較輕微，故可確保充分之通信距離。 [產業上之可利用性] 根據本揭示，可提供一種能夠小型化並且能夠加長通信距離之磁性體天線。又，可提供一種能夠小型化並且能夠加長通信距離之天線裝置。
10‧‧‧磁性體天線
11‧‧‧磁性體天線
12‧‧‧磁心
12a‧‧‧磁性層
12b‧‧‧磁性層
12c‧‧‧磁性層
13‧‧‧積層體
13a‧‧‧鐵氧體成形片材
13b‧‧‧鐵氧體成形片材
13c‧‧‧鐵氧體成形片材
14‧‧‧線圈導體
14a‧‧‧端子
14b‧‧‧端子
30‧‧‧電子零件
40‧‧‧印刷配線板
50‧‧‧殼體
60‧‧‧天線裝置
61‧‧‧天線裝置
71‧‧‧絕緣層
72‧‧‧導體層
80‧‧‧控制部
82‧‧‧介面部
84‧‧‧記憶部
100‧‧‧記憶模組
150‧‧‧移動終端
200‧‧‧讀寫器
210‧‧‧天線
C2‧‧‧電容器
La‧‧‧縱長
Lb‧‧‧橫長
Lc‧‧‧厚度
LA‧‧‧電感
LB‧‧‧電感
M‧‧‧互感
P‧‧‧捲繞軸
R1‧‧‧繞線電阻
R2‧‧‧磁損耗之合計
Rg‧‧‧輸出電阻
RI‧‧‧負載電阻
11‧‧‧磁性體天線
12‧‧‧磁心
12a‧‧‧磁性層
12b‧‧‧磁性層
12c‧‧‧磁性層
13‧‧‧積層體
13a‧‧‧鐵氧體成形片材
13b‧‧‧鐵氧體成形片材
13c‧‧‧鐵氧體成形片材
14‧‧‧線圈導體
14a‧‧‧端子
14b‧‧‧端子
30‧‧‧電子零件
40‧‧‧印刷配線板
50‧‧‧殼體
60‧‧‧天線裝置
61‧‧‧天線裝置
71‧‧‧絕緣層
72‧‧‧導體層
80‧‧‧控制部
82‧‧‧介面部
84‧‧‧記憶部
100‧‧‧記憶模組
150‧‧‧移動終端
200‧‧‧讀寫器
210‧‧‧天線
C2‧‧‧電容器
La‧‧‧縱長
Lb‧‧‧橫長
Lc‧‧‧厚度
LA‧‧‧電感
LB‧‧‧電感
M‧‧‧互感
P‧‧‧捲繞軸
R1‧‧‧繞線電阻
R2‧‧‧磁損耗之合計
Rg‧‧‧輸出電阻
RI‧‧‧負載電阻
圖1係表示一實施形態之磁性體天線之立體圖。 圖2係圖1之磁性體天線之II-II線剖視圖。 圖3係示意性表示記憶模組之內部構造之圖。 圖4係記憶模組之方塊圖。 圖5係用以說明天線裝置之通信方法之圖。 圖6係磁性體天線與讀寫器之電路圖。 圖7係磁性體天線與讀寫器磁性耦合時之等效電路模型。 圖8係表示鐵氧體成形片材之積層狀態之分解立體圖。 圖9係表示另一實施形態之磁性體天線之立體圖。
10‧‧‧磁性體天線
12‧‧‧磁心
14‧‧‧線圈導體
14a‧‧‧端子
14b‧‧‧端子
La‧‧‧縱長
Lb‧‧‧橫長
Lc‧‧‧厚度
P‧‧‧捲繞軸
Claims (6)
- 一種磁性體天線，其具備： 由Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體構成之具有長方體形狀之磁心、及 捲繞於上述磁心之線圈導體， 上述線圈導體之捲繞軸與上述磁心之長度方向正交， 上述Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體於13.56 MHz下之磁導率之實數部分為30以上，虛數部分為未達1。
- 如請求項1之磁性體天線，其中上述Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體係由含有作為構成元素之Co之鐵氧體而構成，將Co換算為CoO而含有0.05～1.0質量%。
- 如請求項1或2之磁性體天線，其中上述Ni-Zn-Cu系鐵氧體燒結體係由含有作為構成元素之Fe、Ni、Zn、Cu、Co及O之鐵氧體而構成， 將Fe、Ni、Zn及Cu分別換算為Fe2 O3 、NiO、ZnO及CuO時，以Fe2 O3 、NiO、ZnO及CuO之合計為基準， 含有Fe2 O3 為46～50 mol%、 NiO為20～27 mol%、 ZnO為15～22 mol%、及 CuO為9～11 mol%。
- 如請求項1至3中任一項之磁性體天線，其中上述捲繞軸之軸方向之上述磁心之長度Lb 相對於上述長度方向之上述磁心之長度La 之比為0.2～0.6。
- 如請求項1至4中任一項之磁性體天線，其中於上述磁心之至少一面上隔著絕緣層而具備導體層， 上述線圈導體被夾在上述磁心與上述絕緣層之間。
- 一種天線裝置，其具備如請求項1至5中任一項之磁性體天線、及與上述磁性體天線電性連接之電子零件。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015173098 | 2015-09-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201711281A true TW201711281A (zh) | 2017-03-16 |
Family
ID=58188966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW105128514A TW201711281A (zh) | 2015-09-02 | 2016-09-02 | 磁性體天線及天線裝置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPWO2017038884A1 (zh) |
| TW (1) | TW201711281A (zh) |
| WO (1) | WO2017038884A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI784010B (zh) * | 2017-06-13 | 2022-11-21 | 日商日立金屬股份有限公司 | 線圈零件及天線 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109994824A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 深圳市海德门电子有限公司 | 一种铜皮外扩型绕线天线及其应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005340759A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-12-08 | Sony Corp | アンテナモジュール用磁芯部材、アンテナモジュールおよびこれを備えた携帯情報端末 |
| JP4821965B2 (ja) * | 2005-07-07 | 2011-11-24 | 戸田工業株式会社 | 磁性体アンテナ |
| JP5790702B2 (ja) * | 2013-05-10 | 2015-10-07 | Tdk株式会社 | 複合フェライト組成物および電子部品 |
-
2016
- 2016-08-31 WO PCT/JP2016/075536 patent/WO2017038884A1/ja active Application Filing
- 2016-08-31 JP JP2017538078A patent/JPWO2017038884A1/ja active Pending
- 2016-09-02 TW TW105128514A patent/TW201711281A/zh unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI784010B (zh) * | 2017-06-13 | 2022-11-21 | 日商日立金屬股份有限公司 | 線圈零件及天線 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2017038884A1 (ja) | 2018-06-21 |
| WO2017038884A1 (ja) | 2017-03-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4793584B2 (ja) | 磁性体アンテナを実装した基板 | |
| JP4821965B2 (ja) | 磁性体アンテナ | |
| JP5354188B2 (ja) | 磁性体アンテナ、該磁性体アンテナを実装した基板及びｒｆタグ | |
| KR101274354B1 (ko) | 자성체 안테나 | |
| JP5634717B2 (ja) | 磁性体アンテナ及びｒｆタグ並びに該ｒｆタグを実装した基板 | |
| JP5403279B2 (ja) | Ｒｆタグの製造方法、磁性体アンテナの製造方法及び当該ｒｆタグを実装した基板、通信システム | |
| KR101593252B1 (ko) | 복합 자성체 안테나 및 ｒｆ 태그, 상기 복합 자성체 안테나 또는 ｒｆ 태그를 설치한 금속 부품 및 금속 공구 | |
| CN110214396B (zh) | 电子器件、天线和rf标签 | |
| WO2010113751A1 (ja) | 複合ｒｆタグ、該複合ｒｆタグを設置した工具 | |
| TW201711281A (zh) | 磁性體天線及天線裝置 | |
| JP5924167B2 (ja) | 積層チップ共振器及びこれを備えたアンテナ装置 | |
| JP5975280B2 (ja) | アンテナ装置 | |
| TW201711280A (zh) | 磁性體天線及天線裝置 | |
| JP5884968B2 (ja) | 積層チップ共振器 | |
| JP2022034910A (ja) | 磁性体アンテナ、及びそれを実装した基板 |