TWI784010B - 線圈零件及天線 - Google Patents

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Abstract

本發明是一種線圈零件及使用該線圈零件而得之天線，該線圈零件是由線圈、通過前述線圈的空心部之鐵氧體磁芯及覆蓋該等之樹脂所構成，作為前述鐵氧體磁芯，使用鎳系鐵氧體磁芯，該鎳系鐵氧體磁芯在頻率為100kHz且溫度為20℃時的初始磁導率μi為450以上，平均晶體粒徑為5～9μm，相對於溫度變化的電感變化率TLa和TLb以及相對於應力變化的電感變化率PLa和PLb皆為－0.6%～＋0.6%，並且，TLa與PLa的總計及TLb與PLb的總計皆超過－1.0%且小於＋1.0%。

Description

線圈零件及天線
本發明有關一種線圈零件及使用該線圈零件而得之天線，該線圈零件是利用樹脂來模製而得，本發明有關一種線圈零件及天線，該等用於例如汽車用的基於電子鑰匙的免鑰匙進入系統(keyless entry system)或電子防盜裝置(Immobilizer)、胎壓偵測系統(TPMS)。
在提升便利性或安全性的要求下，伴隨汽車的智能化，變得廣泛採用免鑰匙進入系統或胎壓偵測系統(Tire Pressure Monitoring System，TPMS)等。例如，在TPMS中，安裝於車輛上的各個輪胎上配置有能夠測定氣壓的氣壓感測器單元，且在與設置於車輛側的控制單元之間，藉由前述氣壓感測器單元中包含的天線來將車輛識別資訊和感測器單元的運作/停止控制等資訊作無線通訊。無線通訊，例如是以頻率為125kHz的低頻(LF)波作為載波來實行。前述天線，有時亦承擔電路驅動用的電力輸送的功能。
用於這種系統的天線電路的構成，例如第2圖所示。天線電路，包含並聯共振電路10，該並聯共振電路10是電容器20與天線1並聯連接而成，並且，將由天線1的電感與電容器20的電容所決定的共振頻率，設定成與低頻波訊號的通訊頻率一致。天線1，與控制電路30連接。例如，在氣壓感測器單元中，接收來自車輛側的控制單元的訊號，並利用控制電路30來判斷該訊號是否為使感測器單元啟動的訊號，然後根據其結果而開始運作。
天線電路中所使用的低頻波用的天線的構成例，如第1圖所示。天線1，是一種線圈零件，且被稱為樹脂模製型天線，其包含：線圈5；鐵氧體磁芯7，其通過該線圈5的空心部；及，外殼部8(由虛線表示)，其覆蓋前述線圈5和鐵氧體磁芯7的至少一部分。從耐熱性、絕緣性、成形性等觀點而言，模製用的樹脂，能夠使用環氧樹脂等熱硬化性樹脂、或液晶聚合物等熱塑性樹脂。
構成鐵氧體磁芯的鐵氧體材料，具有磁導率的溫度特性和應力特性等，因此樹脂模製型天線的電感會隨著環境溫度的變化而變動。由此，有時會產生下述問題：並聯共振電路的共振頻率與通訊頻率之間產生偏差而無法實行通訊、或通訊距離變短。
作為由鐵氧體材料的溫度特性所引起的共振頻率偏差的對策，有下述方法：利用所組合的電容器的電容的溫度變化。例如，日本特開昭57-17110號揭示下述方法：將相對於溫度上升而磁導率減少的鎳系鐵氧體材料用於汽車收音機等電子調諧器用的鐵氧體磁芯，並將相對於溫度上升而電容增加的可變電容二極體組合至構成並聯共振電路的電容器中。
雖然日本特開昭57-17110號揭示對於共振頻率的偏差的應對方法，但是完全未考慮到電感變動的主要原因也就是鐵氧體材料的應力特性。又，鐵氧體磁芯相對於溫度的磁導率變化、和電容器的電容變化，大多不是線性，而需要從供給至市場的電容器中選定具有適合於使用目的之性能、特性且適合於鐵氧體材料的溫度特性這樣的電容器，有時即便加以組合，仍無法抑制共振頻率的偏差，而無法採取充分的對策。
日本特開6-140229號揭示了下述方法：在樹脂模製型的電感器中，為了減少由溫度變化所導致的電感變動，當以a(Ni(1-x) Cux )O・bZnO・cFe2 O3 來表示鐵氧體材料時，設為x＝0.1～0.8、a＋b＋c＝100、b＝0～35(亦包括0)、c＝32～48.5，並將其磁導率的溫度係數設為負值，藉此修正磁導率的變化，該磁導率的變化與在鐵氧體磁芯和樹脂之間產生的應力有關。
日本特開6-140229號是根據鎳系鐵氧體材料的溫度特性，來修正由應力所導致的磁導率變化。然而，應力對磁導率造成的影響亦是由鐵氧體材料所引起，因此如果要以修正應力特性的方式來調整溫度特性，則應力特性會伴隨溫度特性而變化。因此，只是單純將鐵氧體材料的磁導率的溫度係數設為負值，有時無法減少由溫度變化所導致的電感變動。
[發明所欲解決的問題] 本發明是有鑑於這樣的實際情況而完成，其目的在於提供一種線圈零件及使用前述線圈零件而得之天線，該線圈零件的至少一部分被樹脂覆蓋，且該線圈零件能夠抑制相對於溫度的電感變化、以及相對於應力的電感變化，並且能夠在廣泛的溫度範圍內減少電感變動。 [解決問題的技術手段]
本發明的線圈零件，其包含線圈、及配置於前述線圈的磁路徑上的鐵氧體磁芯，且該線圈零件的至少一部分被樹脂覆蓋，其中， 前述鐵氧體磁芯是平均晶體粒徑為5～9μm的鎳系鐵氧體磁芯， 前述鎳系鐵氧體磁芯具有下述特性： (a)在頻率為100kHz且溫度為20℃時的初始磁導率μi為450以上； (b)由[式1]:TLa＝[(LT2 －LT1 )／LT1 ]×100(%)和[式2]： TLb＝[(LT3 －LT1 )／LT1 ]×100(%)所規定的相對於溫度變化的電感變化率TLa和TLb皆為－0.6%～＋0.6%，其中，LT1 是在頻率為100kHz且20℃時的非壓縮狀態下的電感，LT2 是在頻率為100kHz且－40℃時的非壓縮狀態下的電感，並且LT3 是在頻率為100kHz且80℃時的非壓縮狀態下的電感； (c)由[式3]：PLa＝[(LP2 －LP1 )／LP1 ]×100(%)和[式4]：PLb＝[(LT1 －LP1 )／LP1 ]×100(%)所規定的相對於應力變化的電感變化率PLa和PLb皆為－0.6%～＋0.6%，其中，LP1 是在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以10MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感，LP2 是在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以20MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感，並且LT1 是在頻率為100kHz且20℃時的非壓縮狀態下的電感； (d)TLa與PLa的總計及TLb與PLb的總計皆超過－1.0%且小於＋1.0%。
前述鎳系鐵氧體磁芯的成分組成，較佳是表示為47.5～48.4 mol%的Fe2 O3 、25.0～30.5 mol%的ZnO、6.0～11.5 mol%的CuO、及剩餘部分為NiO和不可避免的雜質。
本發明的天線，是使用前述線圈零件而得之天線。 [發明的功效]
根據本發明，能夠提供一種線圈零件，其能夠抑制相對於溫度的電感變化、以及相對於應力的電感變化，並且即便在應力環境下，亦能夠在廣泛的溫度範圍內減少電感變動。
以下，作為本發明的一實施形態的線圈零件，具體地說明樹脂模製型天線。但是，本發明不限定於此實施形態。在本發明的技術思想的範圍內能夠進行適當變更。再者，在部分或全部的圖式中，用於說明的圖式是以易於理解本發明的主旨的方式，來主要地記載重要部分，關於細節部分則是適當地省略。
樹脂模製型天線的構成，與第1圖相同，是使用天線來構成。天線電路與第2圖相同，因此使用該等來實行說明。
樹脂模製型天線，包含鐵氧體磁芯7、線圈5、及外殼部8，該外殼部8覆蓋該等並加以密封。鐵氧體磁芯7，是由鎳系鐵氧體材料所構成，在頻率為100kHz且溫度為20℃時的初始磁導率為450以上，平均晶體粒徑為5～9μm，由以下的[式1]和[式2]所規定的相對於溫度變化的電感變化率TLa和TLb、以及由以下的[式3]和[式4]所規定的相對於應力變化的電感變化率PLa和PLb皆為－0.6%～＋0.6%，並且，TLa與PLa的總計及TLb與PLb的總計皆超過－1.0%且小於＋1.0%。
[式1]：TLa＝[(LT2 －LT1 )／LT1 ]×100(%)、 [式2]：TLb＝[(LT3 －LT1 )／LT1 ]×100(%)、 [式3]：PLa＝[(LP2 －LP1 )／LP1 ]×100(%)、及 [式4]：PLb＝[(LT1 －LP1 )／LP1 ]×100(%)， 其中，LT1 是在頻率為100kHz且20℃時的非壓縮狀態下的電感，LT2 是在頻率為100kHz且－40℃時的非壓縮狀態下的電感，並且LT3 是在頻率為100kHz且80℃時的非壓縮狀態下的電感；LP1 是在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以10MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感，並且LP2 是在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以20MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感。
鐵氧體磁芯7，具備：圓柱狀或方形柱狀的捲取軸，其用以進行捲線；凸緣(flange)，其設置於該捲取軸的兩端。由於是由鎳系鐵氧體材料所構成且受到安裝天線的空間的限制，大多構成為：外形的全長為7～16 mm，捲取軸的截面為1.2 mm×0.6 mm～2.8 mm×2.5 mm。對此鐵氧體磁芯7捲繞900圈左右的導線，並以填埋凸緣之間的空間的方式來設置線圈5。導線是使用聚胺酯性覆蓋線或聚醯亞胺性覆蓋線。然後，以環氧系樹脂等樹脂來覆蓋鐵氧體磁芯7與線圈5並加以密封，來形成外殼部8，而製成樹脂模製型天線。線圈的端部並未圖示，可從外殼部8直接拉出，亦可利用焊接、導電性黏著劑、熔接等連接手段來固定於未圖示的內部端子上，該內部端子設置於鐵氧體磁芯上。可進一步利用導線架將未圖示的外部端子設置於外殼部上，並與前述內部端子連接，來使其能夠進行表面安裝。
捲繞於鐵氧體磁芯上的導線的圈數，是以能夠獲得所希望的電感的方式來適當設定。例如，若是用於TPMS，則是以在125KHz時成為1mH～8mH的電感的方式來設定。如果初始磁導率小於450，則為了獲得所希望的電感而增加導線的圈數，從而天線的外形因此而大型化。又，因圈數增加而導致發生於導線之間的雜散電容(stray capacitance)亦增加，從而自共振頻率(self-resonant frequency)下降。隨著自共振頻率接近通訊頻率，線圈的自感(self‐inductance)增加，且天線的Q值下降，因此有時會發生通訊距離下降等的作為天線的功能受損。又，有時在通訊的頻率區段中發生電感的偏差，而無法獲得穩定的共振頻率。
鐵氧體磁芯，是由鎳系鐵氧體材料所構成之多晶體，如果其平均晶體粒徑小於5μm，則有時無法獲得所希望的初始磁導率，並且，亦有時成為空位(vacancy)較多之晶體組織，從而強度下降。如果超過9μm，則相對於溫度的初始磁導率變化容易變大，有時無法獲得所希望的變化率。
樹脂模製型天線中，對於鐵氧體磁芯，是使用具有下述特性的鎳系鐵氧體磁芯：相對於溫度變化的電感變化率TLa和TLb、以及相對於應力變化的電感變化率PLa和PLb皆為－0.6%～＋0.6%，並且，TLa與PLa的總計及TLb與PLb的總計皆超過－1.0%且小於＋1.0%。此處，TLa、TLb、PLa及PLb能夠根據前述[式1]～[式4]來計算。
第8圖中表示作用於鐵氧體磁芯上的壓縮應力與初始磁導率的關係。如鎳系鐵氧體材料這種磁致伸縮常數(magnetostriction constant)為負值的鐵氧體材料，已知一般會顯示下述應力特性：初始磁導率相對應於壓縮應力而增加，並經過最大值而減少。圖中，將下述範圍表示為區域A：比初始磁導率顯示最大值的壓縮應力更低壓側，且初始磁導率隨著壓縮應力增加而增加的範圍；將下述範圍表示為區域B：高壓側且初始磁導率隨著壓縮應力增加而增加的範圍。
周圍溫度為常溫且處於穩定狀態(steady state)的樹脂模製型天線，被認為成為下述狀態：第8圖所示的區域A～區域B中的任一區域的應力作用於鐵氧體磁芯上。當作用於鐵氧體磁芯上的應力位於區域A內時(a點，σa)，伴隨壓縮應力增加，鐵氧體材料的初始磁導率亦比μia更增加。當位於區域B內時(b點，σb)，伴隨壓縮應力增加，鐵氧體材料的初始磁導率亦比μib更下降。又，當在初始磁導率顯示最大值的壓縮應力附近時(c點，σc)，初始磁導率隨著壓縮應力增加/下降而比μic更下降。
通常，樹脂模製型天線中所使用的樹脂的線膨脹係數，比鐵氧體材料更大，且作用於鐵氧體磁芯上的應力會隨著溫度而變化。第9圖中表示溫度與作用於鐵氧體磁芯上的應力的關係的一例。例如，如果在穩定狀態T1下，σT1的應力作用於鐵氧體磁芯上，則當樹脂模製型天線暴露於高溫的溫度環境T2中時(溫度＋)，作用於鐵氧體磁芯上的應力隨著前述線膨脹係數差異而減少(應力－)，從而成為σT2；當暴露於低溫的溫度環境T3中時(溫度－)，作用於鐵氧體磁芯上的應力(應力＋)增加至σT3。
即便是這樣因線膨脹係數差異而引起的應力變化，鐵氧體材料的初始磁導率亦會變動。
如果不考慮鐵氧體材料的磁導率的溫度特性，亦即如果在即便溫度變化而磁導率仍不會變化的理想條件的情況下，則鐵氧材料的初始磁導率會隨著因溫度變化引起的應力變化而以下述方式變動。
例如，在使用樹脂模製型天線的溫度環境下，鐵氧體磁芯處於-40℃至80℃的溫度範圍內，當作用於鐵氧體磁芯上的應力位於區域A內時(a點)，是以下述方式變化：隨著溫度從穩定狀態上升(溫度+)，如前所述，所作用的應力減少(應力-)，因此初始磁導率減少(初始磁導率-)；隨著溫度下降(溫度-)，所作用的應力增加(應力+)，因此初始磁導率增加(初始磁導率+)。
當作用於鐵氧體磁芯上的應力位於區域B內時(b點)，隨著溫度從穩定狀態上升(溫度+)，如前所述，所作用的應力減少(應力-)，因此初始磁導率增加(初始磁導率+)；隨著溫度下降(溫度-)，所作用的應力增加(應力+)，因此初始磁導率下降(初始磁導率-)。
當作用於鐵氧體磁芯上的應力在初始磁導率顯示最大值的應力附近時(c點)，不論溫度從穩定狀態上升(溫度+)而應力減少(應力-)，還是溫度下降(溫度-)而應力增加(應力+)，初始磁導率都下降(初始磁導率-)。
這樣的理想狀態下的初始磁導率變化，如果加進鐵氧體材料的溫度特性，則會成為不同的狀態。繼而，說明將磁導率的溫度係數為負值的鎳系鐵氧體材料用於鐵氧體磁芯的情況，如日本特開平6-140229號所記載，相對於溫度上升(溫度＋)，該鎳系鐵氧體材料的初始磁導率減少(初始磁導率－)。
當作用於鐵氧體磁芯上的應力位於區域A內時(a點)，隨著溫度從穩定狀態上升(溫度＋)，應力減少(應力－)，且與初始磁導率的溫度特性相加乘，而初始磁導率進一步減少(初始磁導率－)。又，隨著溫度下降(溫度－)，作用的應力增加(應力＋)，因此初始磁導率進一步增加(初始磁導率＋)，從而相對於溫度的初始磁導率變化變大。
另一方面，當作用於鐵氧體磁芯上的應力位於區域B內時(b點)，由應力所導致的初始磁導率變化被抵銷，從而不論在溫度從穩定狀態上升的情況下，還是在溫度下降的情況下，初始磁導率的變化變得比前述理想狀態進一步更小，該理想狀態是設為即便溫度變化而初始磁導率仍不會變化(不考慮鐵氧體材料的磁導率的溫度特性)。
又，當作用於鐵氧體磁芯上的應力在初始磁導率顯示最大值的壓縮應力附近時(c點)，隨著溫度從穩定狀態上升(溫度＋)，應力減少(應力－)，且與初始磁導率的溫度特性相加乘，而初始磁導率進一步減少(初始磁導率－)，因而變化變大。另一方面，隨著溫度下降(溫度－)，所作用的應力增加(應力＋)，因此由應力所導致的初始磁導率變化被抵銷，從而初始磁導率的變化變得比理想狀態更小。
這樣的初始磁導率的變動，與鐵氧體磁芯的電感的變動一致。也就是說，可知日本特開平6-140229號所記載的方法中，電感的變動的抑制是限於在穩定狀態下作用於鐵氧體磁芯上的應力位於區域B內的情況，因而是限定的。
本發明人具有下述知識見解：要抑制相對於溫度的電感變動，需要縮小相對於溫度從穩定狀態的變化的電感變化率(TLa、TLb)、及相對於應力變化的電感變化率(PLa、PLb)，並且亦縮小比穩定狀態更低溫側的電感變化率TLa與比穩定狀態更高壓側的電感變化率PLa的總計、及比穩定狀態更高溫側的電感變化率TLb與比穩定狀態更低壓側的電感變化率PLb的總計。
進一步，本發明人專心研究的過程中，發現一種樹脂模製型天線，能夠抑制相對於溫度的電感變動，該樹脂模製型天線使用了鎳系鐵氧體磁芯，該鎳系鐵氧體磁芯的TLa、TLb、PLa及PLb皆為－0.6%～＋0.6%，並且TLa與PLa的總計及TLb與PLb的總計皆超過－1.0%且小於＋1.0%。
在樹脂模製型天線中，如果PLa和PLb小於－0.6%或超過＋0.6%，則容易受到所密封的樹脂的厚度或線膨脹係數的影響，並且，如果TLa＋Pla和TLb＋PLb為－1.0%以下或＋1.0%以上，則有時難以抑制樹脂模製型天線的相對於溫度的電感變動。
用以求得電感的溫度特性也就是TLa和TLb、以及電感的應力特性也就是PLa和PLb之電感LT1 、LT2 、LT3 、LP1 及LP2 的測定，較佳是：根據鐵氧體磁芯的用以進行捲線的捲取軸的形狀尺寸，將1.0 mm×0.5 mm方形～2.8 mm×2.5 mm方形且長度為6 mm～15 mm的棒狀鐵氧體磁芯作為試料來實行。圈數較佳是設為50匝(turn)以上。第7圖中表示用於測定的試料的透視圖。在線圈繞線管205的中空部中配置鐵氧體磁芯200，來構成測定試料，該線圈繞線管205捲繞有60匝的導線300。
20℃時的非壓縮狀態下的電感(LT1 )，是在20℃的溫度環境下，以頻率為100kHz且1mA的電流來進行測定而求得的電感。電感的測定，是使用電感電容阻抗測試儀(LCR meter，例如安捷倫科技股份有限公司製造的4284A(型號))來實行。－40℃時的非壓縮狀態下的電感(LT2 )和80℃時的非壓縮狀態下的電感(LT3 )，是將測定試料分別配置於－40℃和80℃的電子恆溫槽中，此外則以相同方式進行來測得的電感。又，亦能夠藉由相同的方法來測定－40℃～80℃時的電感的溫度依存性。
電感的應力依存性，能夠以規定的應力作用在鐵氧體磁芯200的長度方向上的方式，將測定試料配置於加壓簡易治具上來進行測定。例如，利用平台與測力計的板狀前端部來夾持鐵氧體磁芯，並使前述平台上升、下降，然後在與鐵氧體磁芯內部產生的磁通(magnetic flux)方向相同的方向上施加規定的荷重的狀態下，與電感(LT1 )同樣地進行，於20℃以頻率為100kHz且1mA的電流來測量電感。於單軸方向上以10MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感(LP1 )和於單軸方向上以20MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感(LP2 )，分別為在表面壓力成為10MPa和20MPa的條件下測得的值。
在樹脂模製型天線中，較佳是前述鎳系鐵氧體磁芯的成分組成表示為47.5～48.4 mol%的Fe2 O3 、25.0～30.5 mol%的ZnO、6.0～11.5 mol%的CuO、及剩餘部分為NiO和不可避免的雜質。
Fe2 O3 低於47.5 mol%時，有時無法獲得所希望的初始磁導率，另一方面，Fe2 O3 超過48.4 mol%時，相對於溫度的初始磁導率變化容易變大。Fe2 O3 的含量，較佳是47.6 mol%以上，更佳是47.8 mol%以上。又，較佳是48.3 mol%以下，更佳是48.2 mol%以下。
ZnO低於25.0 mol%時，初始磁導率下降，從而不易獲得所希望的初始磁導率。另一方面，如果ZnO過多，則居禮溫度(Tc)下降，因此要獲得130℃以上的居禮溫度，較佳是30.5 mol%以下。ZnO的含量，較佳是25.1 mol%以上，更佳是25.3 mol%以上。又，較佳是30.4 mol%以下，更佳是30.2 mol%以下。
CuO低於6.0 mol%時，緻密化不足，從而不易獲得所希望的初始磁導率，且變得難以維持平均粒徑為5～9μm的晶體結構。另一方面，如果超過11.5 mol%，則因剩餘的CuO導致燒結增加而難以維持相同的晶體結構，並且相對於溫度的初始磁導率變化容易變大。CuO的含量，較佳是6.5 mol%以上，更佳是7.0 mo%以上，最佳是7.5 mol%以上。又，較佳是11.0 mol%以下，更佳是10.5 mol%以下，最佳是10.0 mol%以下。
剩餘部分，是NiO與不可避免的雜質。
作為不可避免的雜質，只要相對於Fe2 O3 、ZnO、CuO及NiO的總量100質量份為1質量份以下，可包含其他成分。例如，可含有以CaO換算為0.1質量份以下的鈣(Ca)、及以SiO2 換算為0.1質量份以下的矽(Si)。又，鈉(Na)、硫(S)、氯(Cl)、磷(P)、錳(Mn)、鉻(Cr)、硼(B)等，較佳是盡可能少量，工業上可接受範圍是合計為0.05質量份以下。
如第2圖所示，天線電路是使用由本發明的線圈零件所構成之樹脂模製型天線來構成，該天線電路的電容器20與樹脂模製型天線1並聯連接，且樹脂模製型天線1與控制電路30連接。由樹脂模製型天線1的電感與電容器20的電容所決定的共振頻率，能夠配合通訊頻率來設定。根據本發明，相對於溫度變化的電感變動受到抑制，因此共振頻率穩定，從而不會損害作為天線的通訊功能。又，可不考慮相對於溫度變化的電感變動，因此電容器的選擇自由度提升。 [實施例]
藉由以下實施例來進一步詳細地說明本發明的線圈零件，但是本發明不限定於這些實施例。
(1)實施例1～8及比較例1～6的製作 以燒結後的組成依Fe、Zn、Cu及Ni的氧化物換算成為表1所示的組成的方式來秤量，並進行濕式混合後，進行乾燥，並以900℃進行煅燒1小時。將所獲得的煅燒粉與離子交換水一併投入球磨機中，並進行粉碎直到平均粉碎粒徑成為1.6μm為止。對煅燒粉加入聚乙烯醇，並藉由噴霧乾燥法來使其顆粒化後，進行成形，並以表1所示的溫度在大氣中進行燒結，來製作環狀鐵氧體磁芯(外徑為25 mm、內徑為15 mm及厚度為5 mm的樣品)及方形柱狀鐵氧體磁芯(截面為2.0 mm×2.0 mm方形及長度為10 mm的樣品、以及截面為1.8 mm×0.8 mm方形及長度為11 mm的樣品)。
對於截面為1.8 mm×0.8 mm方形及長度為11 mm的方形柱狀鐵氧體磁芯捲繞850匝的線徑為φ0.2 mm的電磁線，並以液晶聚合物加以密封，來製作截面為4.0 mm×3.0 mm方形及長度為12 mm的線圈零件。再者，關於比較例1和2，僅實行鐵氧體磁芯的特性的測定，並未實行線圈零件的製作。
(2)鐵氧體磁芯的特性 使用環狀鐵氧體磁芯的樣品來測定或計算燒結密度、平均晶體粒徑、初始磁導率μi、初始磁導率μi的相對溫度係數αμir，測定結果如表1和表2所示。測定和評價是依據日本工業標準(JIS) C 2560-2，鐵氧體磁芯的組成分析是藉由螢光X射線分析來實行。
(燒結密度) 使用環狀樣品，並藉由水中置換法來進行計算。再者，試料形狀並無特別限定，可以是方形柱狀或圓柱狀等。
(平均晶體粒徑) 利用掃描式電子顯微鏡以3000倍對環狀樣品的斷裂面拍攝相片，並畫出長度L1的任意直線，該直線橫越相當於實際32μm×42μm的長方形區域，然後測量存在於此直線上的粒子數N1，並對於4條直線求出長度L1除以粒子數N1而得的值L1/N1且加以平均，然後將平均而得的值設為平均晶體粒徑。再者，試料形狀不限定於環狀樣品，亦可以是方形柱狀或圓柱狀等。
(初始磁導率μi) 對於環狀樣品捲繞導線，並利用電感電容阻抗測試儀(安捷倫科技股份有限公司製造的4284A(型號))，在20℃以頻率為100kHz且1mA的電流來進行測定，然後由所測得的電感根據以下公式來求得初始磁導率。 初始磁導率μi＝(le×L)／(μ0 ×Ae×N2 ) 其中，le：磁路徑(m)；L：試料的電感(H)；μ0 ：真空磁導率＝4π×10－ 7 (H/m)；Ae：磁芯的截面積(m2 )；及，N：導線的圈數。
(相對溫度係數αμir) 相對溫度係數αμir是由下述式定義： αμir＝[(μi2 －μi1 )／μi1 2 ]／(T2 －T1 ) 其中，T1 和T2 是測定溫度，μi1 是溫度T1 時的初始磁導率，μi2 是溫度T2 時的初始磁導率。
例如，在－40℃～＋20℃的相對溫度係數αμir的情況下，T1 ＝＋20℃，T2 ＝－40℃，μi1 是＋20℃時的初始磁導率，μi2 是－40℃時的初始磁導率。又，在＋20℃～＋80℃的相對溫度係數αμir的情況下，T1 ＝＋20℃，T2 ＝＋80℃，μi1 是＋20℃時的初始磁導率，μi2 是＋80℃時的初始磁導率。
(電感的溫度依存性和應力依存性) 使用方形柱狀鐵氧體磁芯(截面為2.0 mm×2.0 mm方形及長度為10 mm的樣品)，並以下述方式進行，來計算相對於應力的電感變化率PLa和PLb、及相對於溫度的電感變化率TLa和TLb。結果如表3所示。第3圖和第4圖中表示以無負載狀態作為基準來觀察的由應力所導致的電感變化率。第5圖和第6圖中表示以20℃的狀態作為基準來觀察的由溫度所導致的電感變化率。
再者，TLa、TLb、PLa及PLb是根據以下[式1]～[式4]來計算。 [式1]：TLa＝[(LT2 －LT1 )／LT1 ]×100(%)、 [式2]：TLb＝[(LT3 －LT1 )／LT1 ]×100(%)、 [式3]：PLa＝[(LP2 －LP1 )／LP1 ]×100(%)、及 [式4]：PLb＝[(LT1 －LP1 )／LP1 ]×100(%)， 其中，LT1 是在頻率為100kHz且20℃時的非壓縮狀態下的電感，LT2 是在頻率為100kHz且－40℃時的非壓縮狀態下的電感，並且LT3 是在頻率為100kHz且80℃時的非壓縮狀態下的電感，LP1 是在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以10MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感，並且LP2 是在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以20MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感。
各式中所使用的在頻率為100kHz且20℃時的非壓縮狀態下的電感(LT1 )、在頻率為100kHz且－40℃時的非壓縮狀態下的電感(LT2 )、在頻率為100kHz且80℃時的非壓縮狀態下的電感(LT3 )、在頻率為100kHz且20℃時單軸方向上以10MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感(LP1 )、在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以20MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感(LP2 )，分別是以下述方式求得。
如第7圖所示，將2.0 mm×2.0 mm及長度為10 mm的方形柱狀鐵氧體磁芯200配置於線圈繞線管205的中空部中，來構成測定試料，該線圈繞線管205捲繞有60匝的導線300。利用電感電容阻抗測試儀(安捷倫科技股份有限公司製造的4284A)，在20℃的溫度環境下，以頻率為100kHz且1mA的電流來測定電感，而獲得非壓縮狀態下的電感(LT1 )。進一步將測定試料配置於電子恆溫槽中，並測定－40℃和＋80℃時的電感，而獲得－40℃時的非壓縮狀態下的電感(LT2 )和80℃時的非壓縮狀態下的電感(LT3 )。由所獲得的結果，根據前述[式1]和[式2]來計算TLa和TLb。再者，第5圖和第6圖所示的變化率，是藉由相同方法來獲得－40℃～＋80℃時的電感並加以計算而得的結果。
壓縮狀態下的電感，是使用同樣構成的測定試料，並在使規定的應力作用在鐵氧體磁芯200的長度方向上的狀態下進行測定。利用平台與測力計的板狀前端部來夾持鐵氧體磁芯，並使前述平台上升、下降，然後在與鐵氧體磁芯內部產生的磁通方向相同的方向上施加規定的荷重(參照第7圖)，並在表面壓力成為10MPa和20MPa的條件下，於20℃測定頻率為100kHz且1mA的電流下的電感，而分別獲得於單軸方向上以10MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感(LP1 )和於單軸方向上以20MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感(LP2 )。由所獲得的電感，根據[式3]和[式4]來計算PLa和PLb。再者，第3圖和第4圖所示的變化率，是藉由相同方法來獲得0 MPa～29 MPa時的電感並加以計算而得的結果。
[表1]
Figure 107120143-A0304-0001
[表2]
Figure 107120143-A0304-0002
 註(1)：相對溫度係數αμir＝[(μi2 －μi1 )／μi1 2 ]／(T2 －T1 )，其中，T1 和T2 是測定溫度，μi1 是溫度T1 時的初始磁導率，μi2 是溫度T2 時的初始磁導率。
[表3]
Figure 107120143-A0304-0003
 註(1)：TLa＝[(LT2 －LT1 )／LT1 ]×100(%)、TLb＝[(LT3 －LT1 )／LT1 ]×100(%)、PLa＝[(LP2 －LP1 )／LP1 ]×100(%)、及PLb＝[(LT1 －LP1 )／LP1 ]×100(%)，其中，LT1 是在頻率為100kHz且20℃時的非壓縮狀態下的電感，LT2 是在頻率為100kHz且－40℃時的非壓縮狀態下的電感，並且LT3 是在頻率為100kHz且80℃時的非壓縮狀態下的電感，LP1 是在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以10MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感，並且LP2 是在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以20MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感。
實施例1～8的鐵氧體磁芯，其磁導率皆為450以上，相對於溫度變化的電感變化率TLa和TLb以及相對於應力變化的電感變化率PLa和PLb皆為－0.6%～＋0.6%，並且，TLa與PLa的總計及TLb與PLb的總計皆超過－1.0%且小於＋1.0%。TLa皆成為負的變化率。又，如第3圖和第4圖所示，電感變化率達到最大的應力是10MPa以下。
另一方面，比較例1中，電感變化率較小，但Cu量為6.0mol%而較少，因此煅燒溫度為1000℃時，晶粒的緻密化不會進展，平均晶體粒徑變得小於5μm，且初始磁導率為333而較低。比較例2亦與比較例1同樣，燒結密度較低，且初始磁導率為417而較低。CuO超過11.5mol%的比較例3～5，雖然初始磁導率為450以上，但是平均晶體粒徑為9μm以上，相對於溫度變化的電感變化率TLa低於－0.6%，且與相對於應力變化的電感PLa的總計(TLa＋PLa)亦為－1.0%以下。比較例6，其Fe2 O3 少於47.5mol%，初始磁導率低於450，相對於應力變化的電感變化率也就是PLb低於－0.6%，且與相對於溫度變化的電感變化率TLb的總計(TLb＋PLb)亦為－1.0%以下。又，如第3圖和第4圖所示，電感變化率達到最大的應力是位於15MPa附近。又，如第5圖和第6圖所示，以20℃作為基準的相對於溫度的變化率變成負。
(3)線圈零件的評估 利用電感電容阻抗測試儀(安捷倫科技股份有限公司製造的4284A)，在－40℃、＋20℃、＋80℃的溫度環境下，以頻率為100kHz且1mA的電流來測定實施例1～8及比較例3～6的線圈零件的電感。
由所測得的結果，根據以下公式來求得－40℃與＋80℃相對於＋20℃的電感變化率。 ΔL(T2 )＝〔(L2 -L1 )／L1 〕／(T2 －T1 )×100(%) 其中，T1 是＋20℃，T2 是－40℃或＋80℃，L1 是溫度T1 時的電感，L2 是溫度T2 時的電感。
實施例1的線圈零件，在T2 為－40℃的情況下的電感變化率ΔL(－40)為－0.72%，在T2 為＋80℃的情況下的電感變化率ΔL(＋80)為－0.65%，因而皆在－1.0%～＋1.0%的範圍內。又，實施例2～8的線圈零件，其在T2 為－40℃的情況下的電感變化率ΔL(－40)、在T2 為＋80℃的情況下的電感變化率ΔL(＋80)皆在－1.0%～＋1.0%的範圍內，因而相對於溫度的電感變化受到抑制。
比較例6的線圈零件，在T2 為－40℃的情況下的電感變化率ΔL(－40)為＋0.65%，在T2 為＋80℃的情況下的電感變化率ΔL(＋80)為－1.95%。又，比較例3～5的線圈零件，其在T2 為－40℃的情況下的電感變化率ΔL(－40)、在T2 為＋80℃的情況下的電感變化率ΔL(＋80)皆在－1.0%～＋1.0%的範圍外，因而相對於溫度的電感變化變大。
1‧‧‧天線5‧‧‧線圈7‧‧‧鐵氧體磁芯8‧‧‧外殼部10‧‧‧並聯共振電路20‧‧‧電容器30‧‧‧控制電路200‧‧‧鐵氧體磁芯205‧‧‧線圈繞線管300‧‧‧導線
第1圖是表示本發明的線圈零件的一例的透視圖。 第2圖是將線圈零件作為低頻波用天線來使用而構成之天線電路圖。 第3圖是表示關於實施例1、比較例1、3及6的由應力所導致的電感變化率的圖表。 第4圖是表示關於實施例3、8、比較例5及6的由應力所導致的電感變化率的圖表。 第5圖是表示關於實施例1、比較例1、3及6的由溫度所導致的電感變化率的圖表。 第6圖是表示關於實施例3、8、比較例5及6的由溫度所導致的電感變化率的圖表。 第7圖是表示用以測定由壓縮應力所導致的電感變化率的方法的示意圖。 第8圖是用以說明鎳系鐵氧體材料的磁導率的應力特性的示意圖。 第9圖是用以說明作用於經樹脂密封後的鐵氧體磁芯上的應力與溫度之關係的示意圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
1‧‧‧天線
5‧‧‧線圈
7‧‧‧鐵氧體磁芯
8‧‧‧外殼部

Claims (3)

  1. 一種線圈零件，其包含線圈、及配置於前述線圈的磁路徑上的鐵氧體磁芯，且該線圈零件的至少一部分被樹脂覆蓋，其中，前述鐵氧體磁芯是平均晶體粒徑為5.9~9μm的鎳系鐵氧體磁芯，前述鎳系鐵氧體磁芯的成分組成表示為47.5~48.4mol%的Fe2O3、25.0~30.5mol%的ZnO、6.0~11.5mol%的CuO、及剩餘部分為NiO和不可避免的雜質，前述鎳系鐵氧體磁芯具有下述特性：(a)在頻率為100kHz且溫度為20℃時的初始磁導率μi為450以上；(b)由[式1]：TLa=[(LT2-LT1)/LT1]×100(%)和[式2]：TLb=[(LT3-LT1)/LT1]×100(%)所規定的相對於溫度變化的電感變化率TLa和TLb皆為-0.6%~+0.6%，其中，LT1是在頻率為100kHz且20℃時的非壓縮狀態下的電感，LT2是在頻率為100kHz且-40℃時的非壓縮狀態下的電感，並且LT3是在頻率為100kHz且80℃時的非壓縮狀態下的電感；(c)由[式3]：PLa=[(LP2-LP1)/LP1]×100(%)和[式4]：PLb=[(LT1-LP1)/LP1]×100(%)所規定 的相對於應力變化的電感變化率PLa和PLb皆為-0.6%~+0.6%，其中，LP1是在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以10MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感，LP2是在頻率為100kHz且20℃時於單軸方向上以20MPa的表面壓力進行壓縮的情況下的電感，並且LT1是在頻率為100kHz且20℃時的非壓縮狀態下的電感；(d)TLa與PLa的總計及TLb與PLb的總計皆超過-1.0%且小於+1.0%。
  2. 如請求項1所述之線圈零件，其中，前述鎳系鐵氧體磁芯在頻率為100kHz且溫度為20℃時的初始磁導率μi為561以上。
  3. 一種天線，其是使用請求項1所述之線圈零件而得。
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