WO2007148438A1 - 磁性体アンテナおよびフェライト焼結体 - Google Patents

磁性体アンテナおよびフェライト焼結体 Download PDF

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WO2007148438A1
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ferrite
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Masayuki Gonda
Shigeo Fujii
Hiroyuki Aoyama
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Hitachi Metals, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device having a communication function, in particular, a magnetic material antenna used for a communication device such as a mobile phone and a portable terminal device, and a ferrite sintered body suitable therefor.
  • Communication devices such as mobile phones and wireless LANs are required to have frequency bands ranging from several hundred MH z to several GH z, and to have broadband and high efficiency in this band. Therefore, on the premise that the antenna to be used for it also functions with high gain in the relevant band, it is required to be particularly compact and low in height from the use form. Furthermore, in digital terrestrial broadcasting started in recent years, when supporting all channels, it is necessary to cover a wide frequency band such as 47 OMH z to 77 OMH z in a television broadcasting band in Japan, as an antenna to be used. Also, as digital broadcasting, for example, in Korea, 180 MHz Hz to 210 MHz band and in Europe 470 MHz to 890 MHz band are used.
  • a small and low-profile antenna that can be used in a frequency band higher than these 18 OMH z and can be installed in communication devices such as portable terminals is desired. Also, not only antennas but also signal transmission speeds and driving frequencies in electronic devices such as personal computers and portable terminals are increasing, and various inductance elements used are also compatible with high frequencies. Needs to be
  • Patent Document 3 discloses that, particularly, a Z-type ferrite having a single magnetic domain structure for the majority of particles is effectively used at a high frequency.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10 1 45 1 2 3
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 4 9 0 4 0 6
  • Patent Document 3 International Publication No. 9 6 Z 1 5 0 7 8 Pamphlet
  • An object of the present invention is to provide a magnetic material antenna suitable for use in a high frequency band and a wide band, and a ferrite sintered body suitable for the antenna and an inductance element for high frequency applications.
  • the magnetic antenna according to the present invention is a magnetic antenna using a ferrite sintered body, and has one or more conductors on at least one of the surface and the inside of the sintered ferrite.
  • the ferrite sintered body, BaO a sintered body of Y-type full I Rye Bok which main component ⁇ 0 0 Oyobi "6 2 0 3, the full I Lai Bok sintered body containing Cu
  • the area ratio of the Co-Rich phase in the cross-section of the sintered body is 1% or less
  • the magnetic permeability is maintained to a high frequency.
  • the Co-rich phase is contained in the sintered body of Y-type ferrite. Such a Co-rich phase can contribute to the improvement of the sinterability, but if it is too much, the vacancy rate becomes too small, and the Co-rich phase becomes large as the loss factor particularly at high frequencies becomes large.
  • the Co-rich phase means a phase having a higher proportion of Co compared to the mother phase Y-type ferrite (hereinafter the same)
  • the amount of Co-rich phase is more preferably 0.6% or less More preferably, it is 0.4% or less.
  • the pores of the ferrite sintered body represented by (di i d s ) X 10 Oz d i
  • the degree P is preferably 4% or more.
  • the vacancy rate is 4% or more, the above-described configuration is suitable for antenna applications because the loss coefficient that affects the antenna gain is reduced. It is more preferable that the vacancy rate be 6% or more because the loss rapidly decreases. From the viewpoint of further reducing the loss factor and obtaining high antenna gain, the vacancy rate is more preferably 8% or more. Furthermore, the vacancy rate P is preferably 15% or less. With this configuration, it is possible to suppress the decrease in the initial permeability and the strength of the sintered body. More preferably, it is 1 2.8% or less.
  • the volume resistivity of the? -Ray sintered body is 1 x 10 4 ⁇ ⁇ m or more Is preferred.
  • one or more conductors are provided on at least one of the surface and the inside of the sintered body, sufficient insulation can be secured by using a Y-type ferrite sintered body having a high volume resistivity.
  • the initial permeability in 1 GH of the above-mentioned ferrite sintered compact is 2 or more, and the loss coefficient t an S is 0.05 or less. According to this configuration, it is possible to provide a small-sized, wide-band antenna having high gain in a band up to 1 G ⁇ .
  • the initial permeability of 1 GH ⁇ is more preferably 2.5 or more.
  • ferrite sintered body of the present invention BaO, a full I lie Bok sintered body of Y-type full I Lai Bok you mainly of CoO and F e 2 0 3, the full I Rye Bok ware
  • the Y-type ferrite sintered body containing Cu is configured to replace Co with Cu, the formation of a hetero phase, which is a heterophase, can be suppressed.
  • the substitution ratio of Cu to Co is more than 0.2, the loss coefficient at high frequencies becomes large, so X is preferably 0.2 or less.
  • the content of Cu is preferably in the above range.
  • the volume resistivity is low, and it becomes impossible to provide a conductor directly on the surface or in the inside of the ferrite sintered body.
  • X be 0.05 or more. More preferably, X is 0.1 to 0.15.
  • the Co-rich phase contained in the sintered body of the Y-type ferrite can contribute to the improvement of the sinterability, but if it is too much, the degree of vacancy becomes too small and the loss factor especially at high frequencies becomes large, so Co-rich
  • the phase is preferably in the above range. Further, the amount of the Co rich phase is more preferably 0.6 or less, and further preferably 0.4 or less.
  • the ferrite sintered compact is suitable for, for example, a magnetic antenna.
  • Another ferrite sintered body according to the present invention is a sintered body of Y-type ferrite containing BaO, CoO and Fe 2 O 3 as main components, and the above-mentioned ferrite sintered
  • the body contains 0.1 to 0.6 parts by weight in terms of 0 parts based on 100 parts by weight of the main component described above, and the area ratio of the Colitch phase in the cross section of the ferrite sintered body is 1% or less It is a ferrite sintered compact characterized by being. If the amount of Cu is too small, the effect of increasing the sinterability and decreasing the porosity can not be exhibited. On the other hand, if the content of Cu is increased, the porosity decreases and the loss factor at high frequencies increases. .
  • the volume resistivity will be low, and it will be impossible to provide a conductor directly on the surface or inside of the sintered ferrite.
  • the Co rich phase which is a heterophase, increases.
  • the Co-rich phase contained in the sintered body of Y-type ferrite can contribute to the improvement of the sinterability, but if it is too much, the degree of vacancy becomes too small and the loss factor particularly at high frequencies becomes large, so Co-Ritch phase Is preferably in the above range.
  • the Cu content is preferably in the above-mentioned range in order to make the Co-larch phase 1% or less.
  • Such a ferrite sintered body is suitable, for example, for a magnetic antenna. Furthermore, Cu affects the sinterability, but the loss factor becomes large when much of this enters the Y-type ferritic phase, so that the Cu content of the Y-type ferritic phase of the above-mentioned ferritic sintered body is The content is preferably less than the Cu content of the Co rich phase. According to this configuration, it is possible to provide a ferrite sintered body in which the vacancy rate is controlled while maintaining the low loss coefficient.
  • the porosity P is preferably 4% or more.
  • the vacancy rate is 4% or more, the loss coefficient that affects the gain of the antenna is reduced, and the above configuration is suitable for antenna applications. It is more preferable that the vacancy rate be 6% or more because the loss rapidly decreases. From the viewpoint of further reducing the loss factor and obtaining high antenna gain, more preferably, the vacancy rate is 8% or more. Furthermore, the vacancy rate P is preferably 15% or less.
  • a volume resistivity of the? Ray sintered body is 1 x 10 4 ⁇ 1 m or more.
  • a Y-type ferrite sintered body having the volume resistivity and excellent insulation is used, sufficient insulation can be obtained when one or more conductors are provided on at least one of the surface and the inside of the sintered body. It can be secured.
  • the initial permeability at 1 GH z is 2 or more, and the loss coefficient t an S is 0.05 or less in the? Hi-ray sintered body. According to the configuration, it is possible to provide an antenna having high gain in the band up to 1 GH z.
  • the initial permeability at 1 GH z is more preferably 2.5 or more.
  • a magnetic material antenna suitable for use in a high frequency band and a wide band
  • a ferrite sintered body suitable for the antenna and an inductance element for high frequency applications.
  • a Y-shaped flash sintered compact is used as the flash sintered compact according to the present invention.
  • the Y-type ferrite typically, for example, Ba, Co, as a main component F e and O, hexagonal source of the chemical formula B a 2 C o 2 F e 2 0 22 It is soft ferrite.
  • a part of Ba may be substituted with S r and a part of Co may be substituted with at least one of N i, Z n and F e.
  • the ratio of the constituent elements may be any as long as Y-type ferrite can be the main phase, for example, 20 to 23 mo I% of BaO.
  • Y-type ferrites maintain their permeability to high frequency bands above 1 GH z, so Is suitable for the antenna used.
  • the hexagonal ferrite of the present invention is preferably a Y-type single phase, but other hexagonal ferrites such as Z-type and W-type, and heterophases such as Ba Fe 2 O 4 may be formed. Therefore, in the present invention, Y-type ferrite is the main phase, but it is also possible to include these different phases.
  • having the Y-type ferrite as the main phase means that the maximum peak in the powder X-ray diffraction pattern is the peak of the Y-type ferrite phase.
  • the ferrite sintered body according to the present invention contains Cu.
  • Cu When a large amount of Cu is substituted for low-temperature sintering, or in the case of Cu 2 Y, Cu enters a large amount of ⁇ -type ferrite phase, so it is suitable for antenna applications. Absent. If a large amount of C u is contained, the vacancy rate becomes too small, the C o rich phase which is a different phase increases, and the Cu content of the ⁇ type ferrite phase also becomes large, so the loss coefficient at high frequencies becomes large. It is because. In addition, the volume resistivity becomes extremely low, and it becomes difficult to provide a conductor directly to the sintered body.
  • the magnetic antenna according to the present invention is configured using a ferrite sintered body containing Cu and containing as little as 1% or less of the Co-rich phase which is a different phase.
  • An excellent magnetic antenna is obtained by using a ferrite sintered body having improved sinterability and permeability by containing Cu, and at the same time an excellent loss factor etc. by controlling the Co-rich phase.
  • the ferrite sintered body contains the Cu in an amount of 0.1 to 1.0 parts by weight in terms of CuO.
  • the ferrite sintered compact according to the present invention can also contain other elements such as Z n, L i, M n and S i and unavoidable impurities such as P, S, B and Na.
  • the sintered ferrite according to the present invention may also contain a phase other than Y-type ferrite.
  • the Co-rich phase has the effect of improving the sinterability, so the ferrite sintered body may contain a predetermined amount of the phase.
  • the area ratio of the Co-rich phase in the ferrite sintered body cross section is 1% or less.
  • the area ratio of the Co-rich phase is obtained by mirror-polishing the fractured surface of the ferrite sintered body, observing the polished surface with a scanning electron microscope (SEM), and reading and calculating the area of the Co-rich phase in a certain observation area. .
  • the Co-rich phase contained in the sintered body of the Y-type ferrite can contribute to the improvement of the sinterability, but if it is too large, the degree of vacancy becomes too small, and the loss factor particularly at high frequencies becomes large. Also, from the viewpoint of obtaining a low loss coefficient and a high volume resistivity, the average crystal grain size of the Y-type ferrite phase in the sintered body is preferably 2 m or less.
  • the average grain size is preferably small, but in order to increase the density of the sintered body, grain growth is required at the time of sintering, and when it is too small, it is preferably 1 m or more from the viewpoint that the productivity decreases. Preferably it is 1.5 m or more.
  • the theoretical density of the sintered compact of the Y-type sintered compact of the Y-shaped compact is d sintered body density is d s , (empty represented by (di ⁇ dj X 10 OZ di).
  • the porosity P is 4 or more, where the theoretical density is the theoretical density obtained from X-ray diffraction From the viewpoint of obtaining a high initial permeability, the porosity of the ferrite sintered body is low.
  • the loss coefficient tan S be low to a high frequency, and for that purpose, it is effective to set the vacancy rate to a predetermined value or more.
  • the loss coefficient decreases, and when it is 4% or more, the loss coefficient relatively decreases, so by setting the porosity P to 4% or more, the sintered body strength is maintained, In particular, loss can be reduced by setting the vacancy rate P to more than 6%. As a result, a ferrite sintered compact suitable for magnetic antennae with a large reduction in the coefficient and a small loss coefficient can be obtained. A high gain magnetic antenna can be realized Also, in the vacancy range, the volume resistivity is high, which is advantageous for obtaining a volume resistivity of 1 ⁇ 10 4 ⁇ ⁇ m or more.
  • a volume resistivity as high as that to which a high power is applied is not required, but insulation properties, such as between wires constituting the antenna, are required.
  • the volume resistivity is preferably 5 ⁇ 10 3 ⁇ ⁇ m or more, and more preferably 1 ⁇ 10 4 ⁇ -m or more in consideration of the stability.
  • Provide a conductor directly on the surface or inside of the sintered body Furthermore, if the vacancy rate is 8% or more, for example, the loss coefficient at 1 GH z is 0 for 0. 14 when the vacancy rate is less than 4%.
  • the loss coefficient is not less than 1 and not less than 0.4.An antenna used in a band of several hundreds MHz by using a ferrite sintered body having such characteristics for the antenna.
  • the vacancy rate is 15% or less, preferably 12.8 or less. If the vacancy rate becomes too large, not only the initial permeability decreases but also the strength of the sintered body also decreases significantly. That is In the ferrite sintered body for an antenna, the balance between the loss coefficient and the initial permeability is important, and for that purpose, it is preferable to control the vacancy rate P within the above range.
  • the porosity is more preferably 9 to 11%.
  • the ferrite sintered body according to the present invention can be manufactured by a conventional soft ferrite manufacturing process, and the porosity can be controlled by calcination temperature, sintering temperature, composition, additives, etc. it can.
  • the inclusion of Cu in the above-mentioned ferrite sintered body changes the sinterability, so that the porosity can be controlled by the addition of Cu.
  • the magnetic permeability be high for downsizing and broadbandization of the antenna.
  • the loss factor at 1 GH z is preferably 0.05 or less.
  • the loss factor should be low in the frequency band to be used, if the loss factor of the ferrite sintered body is, for example, less than or equal to 0.05 at 770 MHz, the digital terrestrial broadcasting using the band of 470 to 77 OMHz It can be used for an antenna.
  • the loss factor of the ferrite sintered body at 470 MHz is 0.05 or less, it can be used for a digital terrestrial broadcasting antenna using a band of 47 OMH z or less. More preferably, the loss factor is 0.03 or less in 47 OMH z, more preferably 77 OMH z, particularly preferably 1 G H z.
  • the hexagonal ferrite of the present invention can be produced by the powder metallurgical method conventionally applied to the production of soft potato.
  • the mixing method is not particularly limited, but wet mixing (for example, 4 to 20 hours) using pure water as a medium, for example, using a pole mill or the like.
  • the obtained mixed powder is calcined at a predetermined temperature using an electric furnace, a rotary kiln or the like to obtain a calcined powder.
  • the calcination temperature and the holding time are preferably 900 to 1300 ° C. and 1 to 3 hours, respectively.
  • the calcination atmosphere is preferably in the presence of oxygen, such as in the air or in oxygen.
  • the obtained calcined powder is wet-pulverized using an attritor, a pole mill or the like, a binder such as PVA is added, and granulated using a spray dryer or the like to obtain regranulated powder.
  • the average particle size of the pulverized powder is preferably 0.5 to 5 m.
  • the obtained granulated powder is molded by a press, and then, using an electric furnace or the like, for example, at a temperature of 110 ° C. to 130 ° C.
  • Firing is performed to obtain a ferrite sintered body. If the temperature is less than 100 ° C., sintering does not proceed sufficiently and a high sintered body density can not be obtained. If the temperature exceeds 130 ° C., over-sintering occurs such as generation of coarse particles. Moreover, since sintering will not fully advance if this is short and on the contrary it will become easy to be over-sintered if it is long, it is desirable to set it as 1-5 hours.
  • extrusion molding may be used. Extrusion is performed, for example, as follows.
  • the raw material after calcination and grinding is mixed with a binder, a plasticizer, a lubricant and water.
  • the mixture obtained is extruded by means of a screw.
  • the mixture is formed into a predetermined shape by a mold having a diameter reduced in the extrusion direction.
  • the extruded molded body is cut and cut into a predetermined length.
  • the Co rich phase of the sintered body obtained by firing decreases. According to this method, it is possible to make the Co rich phase less than 0.5% even by the method of adding CuO to the main component composition. Therefore, from the viewpoint of reducing the Co rich phase, it is preferable to apply extrusion.
  • a rod-like compact such as a rectangular column or a cylinder obtained by extrusion molding is sintered and a conductor such as an electrode pattern or a winding is formed on the sintered body, a magnetic antenna having a small Co-torch phase is obtained. Is obtained.
  • a configuration and manufacturing method can be widely applied to inductance components as well as to magnetic antennas.
  • the obtained sintered body is subjected to processing such as cutting if necessary.
  • firing is preferably performed in the presence of oxygen in order to obtain good sintered body density and magnetic properties, from this viewpoint It is considered preferable to carry out in oxygen.
  • firing in the atmosphere is preferred Yes.
  • a mixing step of mixing powder for mixing raw materials a step of calcining the mixed powder to obtain a calcined powder, a step of pulverizing the calcined powder to obtain a pulverized powder, and
  • Cu in the mixing step or the grinding step The firing atmosphere can be made air by adding Cu to make the ferrite sintered body contain Cu. This makes it possible to maintain good sinterability even in an atmosphere with low oxygen concentration, for example, in the air, which contributes to improved production.
  • the content of Cu in this case, which improves the sinterability in a low oxygen atmosphere is preferably 0.1 to 1.5 wt% in terms of CuO.
  • the ferrite sintered compact according to the present invention is suitable for an antenna.
  • An antenna element can be configured of the ferrite sintered body.
  • the ferrite sintered body according to the present invention is suitable not only for an antenna but also for an inductance element for high frequency applications such as an inductor or a communication transformer. Alternatively, it is also suitable as a delay circuit board on which wiring is formed.
  • the antenna is a magnetic antenna using a ferrite sintered body, but the structure is not particularly limited. For example, it may be a chip antenna using a cuboid or cylindrical ferrite sintered body, or a microstrip antenna using a flat ferrite sintered body.
  • substrate which comprises a magnetic substance antenna.
  • the dimensions may be determined by the conditions of use. For example, for portable devices, one having a length of 50 mm or less in the longitudinal direction, and 3 O mm or less as a smaller one may be used.
  • a magnetic substrate and the ferrite sintered body according to the present invention are suitable as an antenna for digital terrestrial broadcasting using a frequency band of 4 70 to 7 7 OMH z. Therefore, taking the antenna as an example, the magnetic antenna according to the present invention will be described.
  • the shape of the magnetic substrate is not particularly limited, but may be a rectangular parallelepiped, a cylinder or the like.
  • the shape of a rectangular parallelepiped is preferable in order to realize stable mounting.
  • the length of the magnetic base is 25 to 3 0 mm, width 3 to 5 mm, height 3 to 5 mm are more preferable. If the size of the base exceeds the above range, the size of the surface-mounted antenna becomes large.
  • the Q factor is expressed by (CZ L) 1/2 if the inductance is C and the capacitance is C. Need to lower.
  • CZ L dielectric
  • the inductance L can be increased by the permeability regardless of the increase in the number of windings, so that the increase in inter-wire capacitance due to the increase in the number of windings can be avoided.
  • the value can be lowered, and the antenna can be broadened.
  • a Y-type ferrite having a permeability that extends to the GHz band it is possible to broaden the band of an antenna used in several hundred MHz band or more.
  • the electrode can be, for example, a helical electrode provided on the surface of the base, with the winding direction as the longitudinal direction of the base, and a large inductance can be formed with this configuration.
  • winding is performed with a predetermined pitch and electrode width to form one electrode.
  • the pitch and the electrode width are appropriately determined in accordance with the required antenna characteristics, but in order to suppress the increase in line capacitance, it is considered in consideration of the increase in size of the base. It is preferable to set the distance between the electrodes sufficiently apart.
  • the distance between electrodes is preferably 0.4 to 1 mm, and the width of the electrodes is preferably 0.4 to 1 mm.
  • two helicoidal electrodes may be formed for a dual band antenna, and electrodes for grounding and fixing may be formed. It may be provided separately.
  • the flat type antenna may be configured by forming an electrode with the base interposed therebetween.
  • a magnetic base 1 composed of a ferrite sintered body is a linear conductor 2 May be configured to penetrate.
  • the antenna can be mounted on a substrate and used.
  • an antenna having a configuration in which an electrode is formed on the surface of a base as shown in FIG. 1 an antenna having a configuration in which a conductor penetrating a magnetic base protrudes from the magnetic base may be called a chip antenna. (A) in FIG.
  • a linear conductor penetrates the magnetic base along the longitudinal direction of the magnetic base.
  • the linear conductor 2 is straight. That is, the linear conductor is extended along the outer surface of the base positioned to surround the conductor, such as the side surface of the rectangular parallelepiped or the outer peripheral surface of the cylinder, and penetrates between the longitudinal end faces of the magnetic base. ing. In the configuration of FIG. 2, both ends of the conductor, that is, one end 3 and the other end 4 of the conductor protrude from the magnetic base 1.
  • One end 3 of the conductor constitutes an open end, and the other end 4 is connected to a control circuit (not shown) such as a feeding circuit to constitute an antenna device.
  • a control circuit such as a feeding circuit to constitute an antenna device. Since only a straight solid solid conductor 2 is present as a conductor portion inside the magnetic base 1, the resistance component is small and the structure is ideal for reducing the capacitance component.
  • the magnetic field can be used effectively because of the closed magnetic circuit structure. Therefore, according to the structure, the tolerance of the loss factor of the ferrite sintered body to be used is wide with respect to the desired Q. Due to the structure in which one linear conductor functioning as a radiation conductor penetrates, the conductor substantially corresponds to an opposing portion inside the substrate. Because it does not have a minute, it is particularly effective in reducing the capacity component.
  • the linear conductor preferably penetrates the base while maintaining a constant distance from the outer surface of the base positioned to surround the conductor, such as the side surface of a rectangular solid or the outer peripheral surface of a cylinder. In the configuration shown in FIG.
  • the conductor 2 penetrates in the longitudinal direction of the magnetic base 1 at the center of the magnetic base. That is, in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the magnetic base 1, the conductor 2 is located at the center.
  • a linear conductor penetrates the magnetic base along the longitudinal direction of the magnetic base, it is not limited to a rectangular solid, and may be in an arc shape (arch shape).
  • the conductor preferably has no bend in the longitudinal direction.
  • One end 3 and the other end 4 of the conductor may be bent at a portion separated from the magnetic base 1 and fixed to the fixed electrode and the feeding electrode (not shown) on the substrate.
  • the average gain of the antenna device is preferably _ 7 d B i or more, more preferably one 5 d B i or more.
  • the ferrite sintered compact according to the present invention is suitable for realizing such an average gain.
  • the direction in which the linear conductor circulates is the magnetic path direction. Therefore, even if the magnetic base portion is divided into a plurality of parts, it is configured in one.
  • An antenna with the same characteristics as in the case can be constructed. Since the linear conductors of each antenna are connected in series, they can be bent at the connection and their arrangement can be changed according to the mounting space. Therefore, the antenna can be mounted on communication equipment etc. efficiently in space.
  • the antenna is divided into multiple antennas As a result, the individual antenna elements can be shortened relative to the length of the magnetic base necessary for the antenna characteristics, so that the impact resistance can be enhanced.
  • a linear or plate conductor may be further connected to the linear conductor having the configuration shown in FIG. 2 to construct an antenna in which the radiation gain of the electromagnetic wave is enhanced.
  • the magnetic substrate having the through holes of the magnetic antenna shown in FIG. 2 has a method of forming the through holes in a sintered body by machining, a through hole by a compression molding method or an extrusion method. It may be produced by a method of forming a molded body and sintering it.
  • the antenna may be housed in a resin case.
  • the antenna can be configured by dividing the magnetic base in a longitudinal direction (axial direction of the through hole) due to the structure thereof. Therefore, the impact resistance can be enhanced by shortening the longitudinal direction. In this case, the length in the longitudinal direction may be 15 mm or less.
  • one end 3 of the conductor constitutes an open end, and the other end 4 is connected to a control circuit such as a feed circuit to constitute an antenna device.
  • the antenna 10, the fixing electrode 5, the ground electrode 9 and the feeding electrode 6 are arranged in a mouth shape.
  • the antenna according to the present embodiment has a structure in which the capacitive component is significantly suppressed. However, when the capacitive component is insufficient for the desired antenna characteristic, adjustment of the antenna characteristic is performed by adding the capacitive component by the above method. Do the adjustment.
  • the above method can adjust the capacity component more easily than the method of adjusting the capacity component of the antenna itself.
  • adjust the resonant frequency of the antenna by connecting and switching at least one capacitor and switch between the fixing electrode 5 and the ground electrode 9, or connecting a variable capacity diode (varactor, diode), It is possible to use a method of adjusting up to a predetermined resonance frequency while changing the capacitance by this applied voltage.
  • a matching circuit 22 for adjusting the resonant frequency of the antenna device is provided between the antenna and the feeding circuit. The resonant frequency of the antenna device may be moved by switching the matching circuit 22 to change the operating band.
  • the matching circuit for impedance matching has the function of adjusting the resonant frequency of the antenna device.
  • the matching circuit 22 uses, for example, one as shown in FIG. 4 (a).
  • a matching circuit is configured by connecting the inductor L2 between the capacitor C1 whose one end is grounded and the other end of the inductor L1. Connect the conductor of the antenna to the other end of capacitor C1, and connect the feed circuit to the other end of inductor L2.
  • a plurality of matching circuits with different inductance values of inductor L2 should be provided so that they can be switched.
  • FIG. 9 shows the results of evaluating the loss factor tan S dependency of the internal loss of the antenna when the initial permeability is changed, using the antenna device having the configuration shown in FIG.
  • the antenna internal loss is a value obtained by converting the sum of the material loss of the base and the conductor loss as an antenna gain.
  • the dimensions of the magnetic substrate 1 are 3 O mm in length, 3 mm in width, 3 mm in height, and the conductor penetrating the center of the magnetic substrate 1 is 0.5 mm square copper. Further, the distance between the magnetic base 1 and the ground electrode 9 is 11 mm.
  • the matching circuit shown in Fig. 4 (b) is used.
  • the capacitor C1 is 0.5 pF
  • the inductor L1 is 56 n H
  • the inductor L 3 is 15 n H.
  • the antenna internal loss tends to increase as the initial permeability increases. However, if the initial permeability is in the range of 2 to 3, the antenna internal loss is 0.5 dB or less if the loss coefficient tan S is 0.05 or less.
  • Can be The internal antenna loss of 0.5 dB corresponds to about 10% of the transmission power, which is an acceptable level for the loss of the substrate alone.
  • the antenna internal loss can be 0.5 dB or less up to the initial permeability 4 or less, and if the loss coefficient is 0.03 or less, the antenna internal loss can be 0.5 up to the initial permeability 5 or less. It is also possible to use d B or less. In order to obtain an average gain of 1 7 d B i or more as an antenna, the loss coefficient is preferably 0.05 or less. I'm sorry. An antenna with particularly high gain can be obtained by reducing the loss factor to less than 0.03.
  • An antenna using the ferrite sintered body and the antenna device configured using the same are used for communication devices.
  • the antenna and the antenna device can be used for communication devices such as mobile phones, wireless LANs, personal computers, terrestrial digital broadcast related devices, etc., and contributes to wide bandwidth in communication using these devices. Since digital terrestrial broadcasting uses a wide frequency band, a communication device using the antenna device according to the present invention is suitable for the application.
  • a communication device using the antenna device according to the present invention is suitable for a portable telephone, a portable terminal, and the like that transmit and receive terrestrial digital broadcasting.
  • Figure 5 shows an example using a mobile phone as the communication device.
  • Fig. 5 (b) shows the appearance of the mobile phone in the open state.
  • the mobile phone 25 has the antenna 10 attached to the substrate 27 and connected to the wireless module 26.
  • the arrangement of the antenna 10 is not limited to the form shown in FIG.
  • the antenna 10 may be disposed on the opposite end side of the operation unit 24 or may be disposed on the display unit 23.
  • Is a major component F e 2 0 3, B a O ( using B a C0 3), CoO ( Co 3 0 4 using) a 60mo l%, 20mo l%, and 2 Omo I% molar ratio of the 0.6 parts by weight of CuO was added to 100 parts by weight of the main component, and the mixture was mixed with water as a medium in a wet pole mill for 16 hours.
  • the constituent phase with the largest main peak intensity is a Y-type ferrite, and the Y-type ferrite is a main phase.
  • the porosity P represented by (di _ d J x 1 0 OZd i is calculated, and the porosity P, the loss coefficient tan S, and the initial permeability // i it is the result of evaluation of the relationship.
  • the composition shown in FIGS. 6 and 7 X-ray theoretical density di is 5.4 X 1 0 3 k gZm 3 . as shown in FIG.
  • the loss factor vacancy rate P In particular, when the vacancy rate P is 4% or more, the decrease of the loss coefficient is large, and when it exceeds 60/0, it decreases rapidly, and particularly when it is 80/0 or more, the loss coefficient is 0.
  • the loss factor is an extremely low value of 0.05 or less when P is 9% or more
  • the initial permeability decreases as the porosity increases. In particular, when the vacancy rate exceeds 15%, the initial permeability decreases to 2.0 When the vacancy rate is 11% or less, the initial permeability becomes 2.2 or more, It maintains a high value 1 0% or more from a small value.
  • the main components Fe 2 O 3 , BaO (using BaCO 3 ), and CoO (using Co 2 O 4 ) have a molar ratio of 60 mol%, 20 mol%, 2 Omo I%, CuO in an amount shown in Table 1 was added to 100 parts by weight of the main component (No 1 to 5), and the mixture was mixed with water as a medium in a wet pole mill for 16 hours.
  • the comparative Z-type ferrite material (N o 6), 70.6 as main components Fe 2 O 3 , B a O (using B a CO 3), CoO (using Co 3 O 4 ) mo I%, 1 7.6 mo
  • the molar ratio of I 1% to 1 1.8 mo I% was mixed with water as a medium in a wet pole mill for 16 hours.
  • the mixed powder After drying the mixed powder, it was calcined at 1 000 ° C. in the atmosphere for 2 hours, and for a comparative material at 1100 ° C. in the atmosphere for 2 hours.
  • the calcined powder was pulverized for 18 hours in a water-based wet pole mill.
  • 1% of binder (PVA) was added to the obtained ground powder, and granulated. After granulation, they were compression molded into a ring shape and a rectangular solid shape, and then sintered in an oxygen atmosphere at 1 200 ° C. for 3 hours, and for comparative materials in an oxygen atmosphere at 1 300 ° C. for 3 hours.
  • the sintered body density, initial permeability // i, and loss coefficient t an S were measured.
  • the results are shown in Tables 1 and 2.
  • a volume resistivity was obtained by forming a CrZCu film on the upper and lower surfaces of a disk-shaped sintered body having a diameter of 13 mm and a thickness of 2 mm using a sputtering apparatus, and using an insulation resistance meter. Further, the sintered body was mirror-polished, and the polished surface was observed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 3500 to calculate the area ratio of the Co-rich phase. These results are shown in Table 1 together.
  • Table 1 also shows the average grain size of the Y-type ferritic phase obtained from the SEM observation image and the average grain sizes of the Co-rich phase and the pores.
  • the average grain size and the average grain size were determined by averaging the maximum diameters of the grains of each phase in the observation image at 3500 times.
  • the average particle diameter of the pores decreases as the amount of C uO added increases, and the amount of C uO added becomes 1 m or less at 0.2 parts by weight or more.
  • Both sintered body N o. 1 to 4 exhibited a 0.5 X 1 0 4 ⁇ ⁇ m or more volume resistivity.
  • the ferrite sintered body of No 2 to 4 exhibited a volume resistivity of 1 ⁇ 10 4 ⁇ ⁇ m or more, while the sintered ferrite of the No 5 was 0.5 ⁇ 10 4 ⁇ was less than m.
  • An SEM image of the sintered body of No 3 ferrite is shown in FIG. 8.
  • Co-rich phase 105 can be confirmed in the Y-type ferritic phase 103 in addition to the holes 104.
  • the phase is B-poor and Co-rich phase significantly.
  • the ratio of Co is at least twice that of the Y-type ferrite phase.
  • the Cu content of the Y-type ferritic phase is smaller than the Cu content of the Co-rich phase.
  • the Co-rich phase was a cubic crystal as a result of analysis by a transmission electron microscope (TEM). All materials with a porosity of 8% or more have a loss factor of 0.1 or less.
  • a loss factor of 0.05 is obtained when the amount of C u O added is 1.0 part by weight or less, but when the amount of C u O is 1.0 part by weight, the average crystal grain size is larger than 2 m, and the area of Co rich phase The rate is also above 1%.
  • the content of CuO is 0.6 parts by weight or less, the average crystal grain size is 2 m or less, the area ratio of the Co second phase is 1% or less, and the loss factor is 0.04 or less.
  • the loss factor is particularly large.
  • the volume resistivity of each of a sintered body of No 12 with a C u O substitution amount of 0.75 and a sintered body of No 13 with 1.00 is 0.4 ⁇ 10 4 ⁇ ⁇ ⁇ , 0.2, respectively. As it decreased to X 1 0 4 ⁇ ⁇ m, other evaluations were omitted
  • the substitution amount X of C u O increases, the vacancy rate decreases and the permeability increases.
  • the substitution amount of Li is 0.12 or more, the vacancy rate is 11 or less, and the strength of the sintered body is also improved.
  • the vacancy rate increases to 6%, the loss coefficient drops sharply below 0.05.
  • CuO The loss factor is 0.04 or less when the substitution amount X is less than 0.15. This is different from Example 2 in which CuO 2 is added to the main component in that the area ratio of the Co rich phase is not significantly increased even if the amount of CuO increases. It turns out that the substitution amount X of Cu0O is 0.20 or less from the viewpoint of porosity and loss factor.
  • the main components are the molar ratio of 60 mol%, 20 mol% and 20 mo I% of the main components F e 2 0 3 , B a O (using Ba 3 C 0 3 ) and CoO (using Co 3 0 4 ) 0.6 parts by weight of CuO was added to 100 parts by weight, and water was used as a medium and mixed in a wet pole mill. Next, this mixed powder was dried and then calcined at 1100 ° C. for 1.5 hours in the atmosphere. The calcined powder was ground for 10 hours in a water-based wet pole mill. Water, a binder, a lubricant and a plasticizer were added to the obtained pulverized powder, and extrusion was performed.
  • a comparative sintered body using compression molding was produced as follows. In the case of extrusion molding, the calcined powder of the same composition was pulverized for 18 hours in a wet pole mill using water as a medium. 1% of a binder (PVA) was added to the obtained pulverized powder and granulated. After granulation, compression molding was carried out, followed by sintering at 1 200 ° C. for 3 hours in an oxygen atmosphere to obtain a rectangular solid sintered body of 1 O mm ⁇ 3 mm ⁇ 3 mm.
  • PVA binder
  • the area ratio of the hetero phase Co rich phase was evaluated. While the area ratio of the Co-rich phase of the sintered body obtained using compression molding was 0.8%, the area ratio of the Co-rich phase of the sintered body obtained using extrusion molding was 0.4 %Met. By using extrusion molding, the Co second phase was reduced to 1 Z2.
  • Example 5 Using the above-mentioned No. 3 and No. 6 ferrite sintered bodies, a magnetic antenna having the structure shown in FIG. 1 was produced and the antenna characteristics were evaluated. First, the sintered body was processed into 15 ⁇ 3 ⁇ 3 mm. An Ag_Pt paste was printed on the surface and then printed to form an antenna having a helical structure of 0.8 electrode width, 0.5 electrode spacing, and 8 turns. These antennas were mounted on a substrate, one end of the helical electrode was connected to the feed electrode, and the antenna characteristics (antenna gain, resonant frequency) were evaluated using an antenna gain evaluation system using a network analyzer.
  • a sintered body of No. 3 Y-type ferrous sintered ferrite containing 0.6 parts by weight of Li, a porosity P of 8.8%, and a loss factor of 0.05 or less The magnetic antenna using the antenna has a maximum gain of more than 1 7 d B i and exhibits excellent antenna characteristics.
  • the maximum gain of the antenna using the Z-type ferrite sintered body with a loss factor of 0.90 was significantly lower than _ 7 dBi, and was as low as _ 1 8.5 dBi.
  • the magnetic material antenna shown in FIG. 2 was produced as follows using the above-mentioned No. 3 Y-type ferrite sintered body of ferrite. 30 x 3 x by machining from sintered body 1. Obtained 25 mm and 30 x 3 x 1. 75 mm rectangular magnetic members. In the magnetic member of 30 ⁇ 3 ⁇ 1.75 mm, a groove with a width of 0.5 mm and a depth of 0.5 mm was formed longitudinally at the center in the width direction of the surface of 30 ⁇ 3 mm.
  • a 30 ⁇ 3 ⁇ 3 mm rectangular parallelepiped member was obtained by machining from a sintered body of a dielectric having a dielectric constant of 21.
  • An Ag-Pt paste was printed and baked on the surface to form a helical structure electrode having a width of 0.8 mm and a winding number of 15.75, thereby producing an antenna (Antenna 2).
  • the antennas 1 and 2 were mounted on the substrate on which the feed electrode was formed, and one end of the electrode was connected to the feed electrode to constitute an antenna device (each of the antenna devices 1 and 2).
  • the antenna device 1 is an antenna device configured as shown in FIG. That is, on the printed circuit board, the feed electrode, the ground electrode, and the fixed electrode are formed apart from the ground electrode.
  • the fixed electrode had a width of 4 mm and a length of 13 mm.
  • the gap between the longitudinal end of the fixed electrode and the ground electrode is 1 mm.
  • the ground electrode was formed to face the entire antenna, and the distance between the chip antenna and the antenna was 11 mm.
  • a matching circuit with the same configuration as that shown in Fig. 4 (a) is provided.
  • C 1 was 1 p F
  • L 1 was 12 n H
  • L 2 was 18 n H.
  • the above antenna device is located 3 m away from the measurement antenna (installed on the right side of the antenna device in Figure 3 (not shown)) and connected to the antenna gain evaluation device using a network analyzer via a 5 ⁇ coaxial cable.
  • the antenna characteristics were evaluated. Note that the longitudinal direction of the antenna in Fig. 3 is X, the direction perpendicular to it is ⁇ , and the direction perpendicular to them, ie, the direction perpendicular to the surface of the substrate, is Z.
  • Table 4 shows the measurement results for vertical polarization in the ZX plane (H plane). The average gain bandwidth and the maximum gain bandwidth are respectively the average gain And a frequency bandwidth in which the maximum gain is equal to or greater than a predetermined value. Table 4 shows bandwidths of 7 d B i or more and bandwidths of 1 5 d B i or more.
  • the dielectric constant is 14 and the initial permeability at 1 GH z is 2 or more, and the loss coefficient is 0.05 or more, as compared with the antenna device 2 using a dielectric having a dielectric constant of more than 20.
  • the bandwidth of the antenna device 1 using the Y-type Ferai sintered compact of Y type is greatly improved, and it is possible to confirm the effect of using such a ferrite sintered compact for an antenna.
  • the bandwidth of the average gain of _ 7 dB i or more of the antenna device 1 is 260 MHz or more.
  • Table 4 shows the evaluation results for 470 to 77 OMH z
  • the domain of 7 7 dB i or more and ⁇ 5 dB i or more extend to the region of less than 47 OMh z, actually The bandwidth of W is wider than the bandwidth shown in Table 4.
  • the main components Fe 2 O 3 , BaO (using Ba 3 C 0 3 ), CoO (using Co 3 0 4 ), 60 mo I%, 2 Omo I The molar ratio was 2% and 2% Omo I, and the mixture was mixed with water as a medium in a wet pole mill for 16 hours. Next, this mixed powder was dried and then calcined at 1 000 ° C. in the atmosphere for 2 hours. The calcined powder was pulverized for 18 hours in a water-based wet pole mill. . 1% of a binder (PVA) was added to the obtained pulverized powder and granulated.
  • PVA binder
  • this mixed powder was calcined at 1 000 ° C. in the atmosphere for 2 hours.
  • the calcined powder was pulverized for 18 hours by a wet pole mill using water as a medium.
  • 1% of a binder (PVA) was added to the obtained pulverized powder and granulated.
  • compression molding was performed, and the obtained molded body was sintered at 1 200 ° C. in oxygen or in the atmosphere for 3 hours to obtain a ring-shaped sintered body having an outer diameter of 7 mm, an inner diameter of 3 mm, and a thickness of 3 mm. .
  • FIG. 1 is a view showing a magnetic antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a magnetic antenna according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing an antenna apparatus using a magnetic material antenna according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing an example of a matching circuit used in the embodiment of the antenna device.
  • FIG. 5 is a view showing a mobile phone as an example of a communication device using a magnetic material antenna according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing the relationship between vacancy rate P and loss coefficient t an S.
  • FIG. 7 It is a figure which shows the relationship between vacancy degree P and initial permeability // i.
  • FIG. 8 is an SEM observation image of the sintered ferrite of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the antenna internal loss and the loss coefficient t an S.
  • Magnetic base 2 Conductor 3: End of conductor 4: Other end of conductor

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Abstract

[課題]高周波帯域、広帯域における使用に好適なアンテナ用フェライト焼結体および磁性体アンテナを提供する。 [解決手段]フェライト焼結体を用いた磁性体アンテナであって、前記フェライト焼結体の表面および内部のうち少なくとも一方に一以上の導体を有し、前記フェライト焼結体は、BaO、CoOおよびFe2O3を主成分するY型フェライトの焼結体であり、前記フェライト焼結体はCuを含有するとともに、焼結体断面におけるCoリッチ相の面積率が1%以下であることを特徴とする。

Description

明 細 書
磁性体アンテナおよびフェライト焼結体
技術分野
[0001] 本発明は、 通信機能を備えた電子機器、 特に携帯電話、 携帯端末装置など の通信機器に用いる磁性体ァンテナおよびそれに好適なフェライ卜焼結体に 関する。
背景技術
[0002] 携帯電話や無線 L A N等の通信機器はその使用周波数帯域は数百 M H zか ら数 GH zに及び、 該帯域で広帯域かつ高効率であることが求められている 。 したがって、 それに使用されるアンテナも当該帯域において高利得で機能 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かつ低背であるこ 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、 使用するアンテナとして例えば日本国内のテレビ放送 帯域における 47 OMH z〜77 OMH zといった広い周波数帯域をカバー する必要がある。 また、 デジタル放送としては、 例えば、 韓国では 1 80M H z〜 2 1 0MH z帯、 欧州では 470MH z〜890MH z帯を使用する 。 したがって、 これら 1 8 OMH z以上の周波数帯域において使用可能で、 かつ携帯端末等の通信機器に搭載可能な小型かつ低背のアンテナが望まれる 。 また、 アンテナに限らず、 パーソナルコンピュータや携帯端末等の電子機 器における信号伝送速度の高速化や駆動周波数の高周波化も進んでおリ、 使 用される各種ィンダクタンス素子も高周波に対応したものであることが必要 とされている。
[0003] 従来、 移動体通信用に適した小型のアンテナとして、 誘電体セラミックス を用いたチップアンテナが供されてきた (例えば特許文献 1参照) 。 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、 チップアン テナの小型化を図ることができる。 特許文献 1では、 ミアンダ電極を設ける ことで波長短縮を図っている。 また、 比誘電率 e rの他、 比透磁率// rの大 きい磁性体を用いて、 1 Z ( r ■ r ) 1 /2倍に波長短縮することによリ小 型化を図ったアンテナも提案されている (特許文献 2参照) 。
[0004] アンテナやインダクタンス素子に磁性体を用いる場合、 例えば N i - Z n 系フェライ卜等のスピネル系フェライ卜では、 いわゆるスネークの限界があ リ、 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 ィ卜は c軸に対して垂直な面内に磁化容易方向を持っため、 スピネル系フエ ライ卜の周波数限界 (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、 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 3参照) 。 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型フェライ卜が高周波で有効に使用される旨が開示されている。
[0005] 特許文献 1 :特開平 1 0—1 4 5 1 2 3号公報
特許文献 2:特開昭 4 9— 4 0 0 4 6号公報
特許文献 3:国際公開第 9 6 Z 1 5 0 7 8号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 小型■低背化を可能とする上記誘電体チップアンテナであっても、 ヘリ力 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、 帯域幅が狭くなつてしまい、 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 変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 エライトを用いる場合では、 透磁率は数百 M H zで低下し始め、 また損失も 大きいので数百 M H z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。
[0007] そこで、 本発明は、 高周波帯域、 広帯域における使用に好適な磁性体アン テナおよび該アンテナや高周波用途のインダクタンス素子に好適なフェライ 卜焼結体を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 [0008] 本発明の磁性体アンテナは、 フ Iライト焼結体を用いた磁性体アンテナで あって、 前記フェライ卜焼結体の表面および内部のうち少なくとも一方に一 以上の導体を有し、 前記フェライト焼結体は、 BaO、 〇00ぉょび「620 3を主成分する Y型フ Iライ卜の焼結体であり、 前記フ Iライ卜焼結体は Cu を含有するとともに、 焼結体断面における Coリツチ相の面積率が 1 %以下 であることを特徴とする。 Y型フェライ卜を用いることにより高周波まで透 磁率が維持される。 したがって、 インダクタンスを利用することにより、 必 要以上に容量が形成されることを防ぎ、 アンテナの小型化■広帯域化に寄与 する。 また、 Cuを含有することにより、 焼結体の密度を高め、 透磁率の向 上を図ることができる。 また、 Cuを含有することにより、 酸素濃度の低い 雰囲気、 例えば、 大気中でも良好な焼結性を維持することが可能となり、 生 産性が向上する。 さらに、 Cuを含有すると、 Y型フェライトの焼結体中に Coリッチ相が生成するようになる。 かかる Coリッチ相は焼結性向上に寄 与しうるが、 これが多すぎると空孔度が小さくなりすぎ、 特に高周波におけ る損失係数が大きくなるので Coリッチ相は前記範囲が好ましい。 ここで C oリツチ相とは母相である Y型フェライ卜に比べて Co量の比率が高い相を いう (以下、 同じ) 。 Coリッチ相の量はより好ましくは 0.6%以下、 さら に好ましくは 0.4%以下である。
[0009] また、 前記磁性体アンテナにおいて、 理論密度を d i、 焼結体密度を dsと したときに、 (d i_ds) X 1 0 OZd iで表される前記フェライト焼結体の 空孔度 Pが 4%以上であることが好ましい。 空孔度を 4%以上とすると、 ァ ンテナの利得に影響を与える損失係数が減少するため、 前記構成はアンテナ 用途に好適なものとなる。 空孔度は 6%超とすると損失が急激に減少するた め、 より好ましい。 損失係数をさらに低減し、 高いアンテナ利得を得る観点 からは、 より好ましくは、 空孔度は 8%以上である。 さらに、 前記空孔度 P が 1 5%以下であることが好ましい。 該構成とすることで初透磁率や焼結体 強度の低下を抑えられる。 より好ましくは 1 2.8%以下である。
[0010] さらに、 前記フ Iライ卜焼結体の体積抵抗率が 1 X 1 04Ω ■ m以上である ことが好ましい。 高い体積抵抗率を有する Y型フェライ卜焼結体を用いれば 、 焼結体の表面および内部のうち少なくとも一方に一以上の導体を設ける場 合に、 十分な絶縁性を確保することができる。
[0011] さらに、 前記フェライ卜焼結体の 1 GH ζにおける初透磁率が 2以上、 損 失係数 t a n Sが 0.05以下であることが好ましい。 該構成によれば、 1 G Η ζまでの帯域において高い利得を有し、 小型、 広帯域のアンテナを提供す ることができる。 1 GH ζにおける初透磁率はより好ましくは 2.5以上であ る。
[0012] 本発明のフェライト焼結体は、 BaO、 CoOおよび F e 203を主成分す る Y型フ Iライ卜のフ Iライ卜焼結体であって、 前記フ Iライ卜焼結体は C uを含有し、 前記フェライト焼結体に含まれる B a、 Co、 Cuおよび F e は、 Ba2Co2xCuxF e12022 (x = 0.05〜0.2) の組成式を満た し、 前記フェライ卜焼結体の断面における Coリツチ相の面積率が 1 %以下 であることを特徴とするフェライ卜焼結体である。 Cuを含有する Y型フエ ライト焼結体を、 Coを Cuで置換する構成とすると、 異相である Coリツ チ相の生成を抑制することができる。 Coに対する Cuの置換割合 Xが 0.2 を超えると高周波における損失係数が大きくなるため、 Xは 0.2以下である ことが好ましい。 1 GH zにおいて損失係数 t a n Sを 0.05以下とするた めには含有される Cuは前記範囲が好ましい。 また、 Cuを多量に含有する と体積抵抗率が低くなリ、 フェライ卜焼結体の表面または内部に直接導体を 設けることができなくなる。 一方、 焼結体密度向上、 透磁率向上の効果を十 分発揮させるためには Xは 0.05以上であることが好ましい。 より好ましく は、 Xは 0. 1 1〜0. 1 5である。 Y型フェライ卜の焼結体中に含まれる C oリツチ相は焼結性向上に寄与しうるが、 これが多すぎると空孔度が小さく なりすぎ、 特に高周波における損失係数が大きくなるので Coリッチ相は前 記範囲が好ましい。 また、 Coリッチ相の量はより好ましくは 0.6以下、 さ らに好ましくは 0.4以下である。 前記フェライ卜焼結体は、 例えば、 磁性体 アンテナに好適である。 [0013] また、 本発明の他のフェライト焼結体は、 BaO、 CoOおよび F e203 を主成分する Y型フ Iライ卜の焼結体であって、 前記フ Iライ卜焼結体は前 記主成分 1 00重量部に対して〇リを〇リ0換算で0. 1〜0.6重量部含有 し、 前記フェライ卜焼結体の断面における Coリツチ相の面積率が 1 %以下 であることを特徴とするフェライ卜焼結体である。 Cuが少なすぎると焼結 性を上げて空孔度を減少させる効果が発揮されず、 一方、 Cuの含有量が増 えると、 空孔度が小さくなリ、 高周波での損失係数が大きくなる。 さらに、 Cuを多量に含有しすぎると体積抵抗率が低くなリ、 フェライ卜焼結体の表 面または内部に直接導体を設けることができなくなる。 また、 CuOを多量 に含有すると、 異相である Coリッチ相が増える。 Y型フェライトの焼結体 中に含まれる Coリッチ相は焼結性向上に寄与しうるが、 これが多すぎると 空孔度が小さくなりすぎ、 特に高周波における損失係数が大きくなるので C oリツチ相は前記範囲が好ましい。 Coリツチ相を 1 %以下とするためには 、 Cuは前記範囲が好ましい。 かかるフェライ卜焼結体は、 例えば、 磁性体 アンテナに好適である。 さらに、 Cuは焼結性に影響を与えるが、 これが Y 型フェライ卜相に多く入ると損失係数が大きくなるため、 前記フェライ卜焼 結体が有する Y型フェライ卜相の Cu含有量が、 前記 Coリッチ相の Cu含 有量よりも少ないことが好ましい。 かかる構成によれば、 低損失係数を維持 しつつ、 空孔度を制御したフェライ卜焼結体を提供することができる。
[0014] さらに、 前記フェライ卜焼結体において、 理論密度を d i、 焼結体密度を d sとしたときに、 (d i _d s) X 1 0 OZd iで表される前記フェライト焼結 体の空孔度 Pが 4%以上であることが好ましい。 空孔度を 4%以上とすると 、 アンテナの利得に影響を与える損失係数が減少するため、 前記構成はアン テナ用途に好適なものとなる。 空孔度は 6%超とすると損失は急激に減少す るためより好ましい。 損失係数をさらに低減し、 高いアンテナ利得を得る観 点からは、 より好ましくは、 空孔度は 8%以上である。 さらに、 前記空孔度 Pが 1 5%以下であることが好ましい。 該構成とすることで初透磁率や焼結 体強度の低下を抑えられる。 より好ましくは、 1 2.8%以下である。 [0015] さらに、 前記フ Iライ卜焼結体において、 前記フ Iライ卜焼結体の体積抵 抗率が 1 X 1 04Ω ■ m以上であることが好ましい。 該体積抵抗率を有し、 絶 縁性に優れる Y型フェライ卜焼結体を用いれば、 焼結体の表面および内部の うち少なくとも一方に一以上の導体を設ける場合に、 十分な絶縁性を確保す ることができる。
[0016] さらに、 前記フ Iライ卜焼結体において、 1 GH zにおける初透磁率が 2 以上、 損失係数 t a n Sが 0.05以下であることが好ましい。 該構成によれ ば、 1 GH zまでの帯域において高い利得を有するアンテナを提供すること が可能である。 1 GH zにおける初透磁率はより好ましくは 2.5以上である 発明の効果
[0017] 本発明によれば、 高周波帯域、 広帯域での使用に好適な磁性体アンテナおよ び該アンテナや高周波用途のインダクタンス素子に好適なフェライ卜焼結体 を提供することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、 本発明について具体的な実施形態を示しつつ説明するが、 本発明は これらの実施形態に限定されるものではない。 なお、 同一部材については同 一の符号を付してある。
[0019] 本発明に係るフ Iライ卜焼結体は、 Y型フ Iライ卜のフ Iライ卜焼結体を 用いる。 Y型フェライトとは、 代表的には、 例えば、 Ba、 Co、 F eおよ び Oを主成分とし、 B a 2C o 2 F e 2022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。 Baの一部は、 S rで置換してもよく、 Coの一部 は N i、 Z n、 F eのうち少なくとも一種で置換してもよい。 構成元素の比 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 20〜23mo I %、 〇。0は1 7〜21 mo I %、 残部 F e 203であるこ とが好ましく、 BaC i20〜20. 5mo I %、 〇。0は20〜20. 5 mo I %、 残部 F e 203であることがさらに望ましい。 Y型フェライトは 1 GH z以上の高周波帯域まで透磁率を維持するため、 数百 MH zの帯域にお いて使用されるアンテナに好適である。 本発明の六方晶フェライ卜は 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卜や Ba F e 204等の異相が生成する場合がある。 したがって、 本発明では 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。 焼結工程で少量 の異相が生成しても、 複合材の場合と異なり、 高い焼結体強度が維持される 。 なお、 Y型フェライトを主相とするとは、 粉末 X線回折パターンにおける 最大ピークが Y型フェライ卜相のピークであることを意味する。
本発明に係るフェライト焼結体は、 Cuを含有する。 低温焼結化のために 従来から行われている C uを多量に置換する場合や C u 2Yのような場合は、 C uは Υ型フェライト相に多量に入るため、 アンテナ用途には適さない。 C uを多量に含有すると、 空孔度が小さくなりすぎるとともに、 異相である C οリッチ相が増加し、 Υ型フェライト相の Cu含有量も大きくなるため、 高 周波での損失係数が大きなつてしまうからである。 また、 体積抵抗率が著し く低くなつてしまい、 焼結体に直に導体を設けることが困難となる。 本発明 に係る磁性体アンテナは、 Cuを含有しつつ、 異相である Coリッチ相が 1 %以下と少ないフェライ卜焼結体を用いて構成する。 Cuを含有することに より焼結性および透磁率が改善され、 同時に、 Coリッチ相を制御すること で優れた損失係数等を具備したフェライ卜焼結体を用いることにより、 優れ た磁性体アンテナが提供される。 高い体積抵抗率を必要とするアンテナ用に は、 フェライ卜焼結体は、 前記 Cuを CuO換算で 0. 1〜1.0重量部含有 することが好ましい。 Cuの含有範囲を前記範囲とすることで、 空孔度を 6 %超としつつ、 1 GH zおいて損失係数 t a η δを 0.05以下とすることも 可能となる。 異相である Coリッチ相を 1 %以下にして、 損失係数をいっそ う低減するためには、 〇リ0は0. 1〜0.6重量部とすることが好ましい。
Y型フェライ卜のフェライ卜焼結体に C uが少量添加されている場合は、 Y 型フェライ卜相の Cu含有量が、 前記 Coリッチ相の Cu含有量よりも少な くなる。 Coリッチ相に Cuが優先的に含有されることによって、 より低温 で焼結反応が進むようになる一方、 Y型フェライ卜相の Cu含有量が少ない ため高周波数における損失係数は低いまま維持される。 なお、 本発明に係る フェライ卜焼結体には、 Z n、 L i、 M n、 S i等の他の元素や P、 S、 B 、 N aなどの不可避不純物も含有することができる。
[0021] また、 Cuは以下のように Coを置換することで加えてもよい。 この場合 Y型フェライ卜の焼結体の組成が B a2Co2_xCuxF e12022 (x = 0.0 5〜0.2) で表されることが好ましい。 C uを加える方法のうち C oを C u で置換する方法は、 主成分に CuOを添加する場合に比べて、 異相である C oリッチ相の生成しにくし、。 Coを Cuで置換する方法では、 Cu量が増え ても Coリッチ相は生成しにくいが、 〇0に対する〇リの置換割合 が0.2 を超えると高周波における損失係数が大きくなリ、 1 GH zでの損失係数が 0.05を超えるようになる。 また、 Co置換量が多くなりすぎると、 体積抵 抗率が低下する。 一方、 Xが 0.05未満であると焼結性向上や透磁率向上の 効果が十分発揮されなくなる。
[0022] 上述のように、 本発明に係るフェライ卜焼結体には Y型フェライ卜以外の 相を含むことも許容する。 このうち Coリッチ相は焼結性を向上させる効果 があるため、 フェライト焼結体は該相を所定量含んでもよい。 この場合、 前 記 Coリッチ相の比率が大きくなると、 損失係数が大きくなリ、 特に該比率 が大きくなりすぎると初透磁率の周波数特性も低下する。 したがって、 フエ ライ卜焼結体断面における Coリツチ相の面積率は 1 %以下であることが好 ましい。 かかる Coリッチ相の面積率は、 フェライト焼結体の破断面を鏡面 研磨し、 該研磨面を SEM (走査型電子顕微鏡) で観察し、 一定の観察面積 における Coリッチ相の面積を読み取り算出する。 Y型フェライ卜の焼結体 中に含まれる Coリッチ相は焼結性向上に寄与しうるが、 これが多すぎると 空孔度が小さくなりすぎ、 特に高周波における損失係数が大きくなる。 また 、 低損失係数、 高体積抵抗率を得る観点からは焼結体中の Y型フェライ卜相 の平均結晶粒径は、 2 m以下であることが好ましい。 平均結晶粒径は小さ いことが好ましいが、 焼結体密度を上げるためには焼結時に粒成長が必要な 点、 小さすぎるものは生成性が低下する点から、 好ましくは 1 m以上、 よ リ好ましくは 1 . 5 m以上である。
本発明では、 前記 Y型フ Iライ卜のフ Iライ卜焼結体の理論密度を d 焼 結体密度を d sとしたときに、 (d i— d j X 1 0 O Z d iで表される空孔度 Pを 4以上とする。 ここで、 理論密度とは、 X線回折から得られる理論密度 である。 高い初透磁率を得る観点からはフェライ卜焼結体の空孔度は低いこ とが好ましい。 しかし、 磁性体アンテナを構成する場合、 特に損失係数 t a n Sが高周波まで低いことが重要であり、 そのためには空孔度は所定の値以 上とすることが効果的である。 空孔度 Pが増加すると損失係数が減少し、 4 %以上となると損失係数が相対的に低下する。 したがって、 空孔度 Pを 4 % 以上とすることによって、 焼結体強度を維持しながら、 効率的に損失係数の 低減を図ることができる。 特に、 前記空孔度 Pを 6 %超とすることで、 損失 係数が大きく減少し、 損失係数の小さい、 磁性体アンテナ用として好適なフ ェライ卜焼結体が得られる。 空孔度が大きく、 損失係数の小さいフェライ卜 焼結体を用いることによって、 広帯域、 高利得の磁性体アンテナが実現でき る。 また、 該空孔度の範囲では、 体積抵抗率も高くなリ、 1 X 1 0 4 Ω■ m以 上の体積抵抗率を得るうえで有利である。 アンテナ用のフェライ卜焼結体の 場合、 大電力が加わるトランスほど高い体積抵抗率は要求されないが、 アン テナを構成する配線間等の絶縁性は必要とされる。 該絶縁性のためには、 体 積抵抗率は 5 X 1 0 3 Ω■ m以上が好ましく、 安定性を考慮すれば 1 X 1 0 4 Ω - m以上がより好ましい。 高い体積抵抗率を有することによって、 フェラ ィ卜焼結体の表面または内部に直に導体を設けて磁性体アンテナを構成する ことができる。 さらに空孔度を 8 %以上とすれば、 例えば 1 G H zにおける 損失係数は、 空孔度が 4 %未満の場合の 0. 1 4に対して、 0. 1以下となり 、 0. 0 4以上の損失係数の低減を図ることが可能である。 該特性を有するフ ェライ卜焼結体をアンテナに用いることで数百 M H zの帯域において使用さ れるアンテナの利得向上に寄与する。 また、 前記空孔度は、 1 5 %以下であ るが、 好ましくは 1 2. 8以下である。 空孔度が大きくなりすぎると初透磁率 が低下するほか、 焼結体強度も大きく低下してしまうからである。 すなわち 、 アンテナ用のフェライ卜焼結体においては損失係数と初透磁率とのバラン スが重要であり、 そのためには空孔度 Pは前記範囲に制御することが好まし い。 空孔度はより好ましくは 9〜1 1 %である。 本発明に係るフェライト焼 結体は通常のソフトフ Iライ卜の製造工程によって製造することができ、 前 記空孔度は、 仮焼温度、 焼結温度、 組成、 添加物等によって制御することが できる。 例えば前記フェライ卜焼結体に Cuを含有させると焼結性が変化す るため、 C uの添加によって空孔度を制御することができる。
[0024] 磁性体アンテナを構成する場合、 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、 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 MH z以上の高周波で使用するアンテナの場合、 1 GH zでの損 失係数は 0.05以下が好ましい。 但し、 損失係数は使用する周波数帯域で低 ければよいので、 フェライ卜焼結体の損失係数が例えば 770MH zで 0.0 5以下であれば、 470〜77 OMH zの帯域を使用する地上デジタル放送 のアンテナ用として用いることができる。 同様に、 470MH zでのフェラ ィ卜焼結体の損失係数が 0.05以下であれば、 47 OMH z以下の帯域を使 用する地上デジタル放送のアンテナ用として用いることができる。 より好ま しくは 47 OMH z、 さらに好ましくは 77 OMH z、 特に好ましくは 1 G H zにおいて損失係数は 0.03以下である。
[0025] 本発明の六方晶フェライ卜は、 従来からソフ卜フェライ卜の製造に適用さ 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 B a C03、 Co304、 F e 203などの素原料および C u O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 ばポールミル等を用いて、 純水を媒体として湿式混合 (例えば 4〜20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リ仮焼粉を得る。 仮焼温度、 保持時間は、 それぞれ 9 00°C〜 1 300°C、 1〜 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ライタ、 ポールミルなどを用いて湿式粉砕し、 P V A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 ることによリ造粒紛を得る。 粉砕粉の平均粒径は 0 . 5〜5 m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 1 1 0 0 °C〜 1 3 0 0 °Cの温度にて酸素雰囲気中または大気中で 1〜5時間 焼成を行いフェライ卜焼結体を得る。 1 1 0 0 °C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、 1 3 0 0 °C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〜 5時間とすることが望ましい。 なお 、 成形は上記圧縮成形の他、 押出し成形を用いても良い。 押出し成形は、 例 えば、 以下のようにして行なう。 仮焼、 粉砕後の原料を、 バインダー、 可塑 剤、 潤滑剤、 水と混合する。 得られた混合物を、 スクリューによって押出す 。 混合物は押出し方向に縮径したキヤビティを持つ金型によつて所定の形状 に成形される。 押出された成形体は乾燥後切断して所定の長さに切断される 。 押出し成形で得られた、 有機物の多い成形体を用いると、 焼成して得られ る焼結体の C oリッチ相が少なくなる。 かかる方法によれば、 主成分組成に C u Oを添加する方法であっても、 C oリッチ相を 0 . 5 %以下にすることが 可能である。 したがって、 C oリッチ相を低減する観点からは、 押出し成形 を適用することが好ましい。 すなわち、 押し出し成形によって得られた角柱 、 円柱などの棒状の成形体を焼結し、 該焼結体に、 電極パターンや巻き線な どの導体を形成すれば、 C oリツチ相の少ない磁性体アンテナが得られる。 かかる構成および製造方法は、 磁性体アンテナに限らず、 広くインダクタン ス部品に適用できる。 得られた焼結体は、 必要に応じて切断等の加工を施す ここで、 焼成は良好な焼結体密度、 磁気特性を得るためには酸素存在下で 行うことが好ましく、 かかる観点からは酸素中で行うことが好ましいと考え られる。 しかしながら、 生産性の観点からは、 大気中で焼成することが好ま しい。 通常 Y型フェライ卜を焼結する場合、 大気中で焼成すると焼成体の酸 素を奪うため表面では特に酸素が不足した状態となリ、 焼結体密度が上がリ にくい。 これに対して C uを添加すると酸素中の焼成の場合と同様に、 大気 中での焼成においても充分な焼結体密度、 磁気特性が得られる。 したがって 、 素原料を混合する混合粉を得る混合工程と、 該混合粉を仮焼して仮焼粉を 得る工程と、 該仮焼粉を粉砕して粉砕粉を得る工程と、 該粉砕粉を成形して 成形体を得る工程と、 該成形体を焼成して焼結体を得る工程とを有する Y型 フェライ卜のフェライ卜焼結体の製造方法において、 混合工程または粉砕ェ 程において C uを添加して、 フェライ卜焼結体に C uを含有させるようにす ると、 焼成雰囲気を大気中とすることができる。 酸素濃度の低い雰囲気、 例 えば大気中でも良好な焼結性を維持することが可能となるため生産向上に寄 与する。 低酸素雰囲気での焼結性を向上させる、 この場合の C uの含有量は 、 C u O換算で 0 . 1〜 1 . 5 w t %が好ましい。
本発明に係るフェライ卜焼結体は、 アンテナ用として好適なものである。 前記フェライト焼結体でアンテナ素子を構成することができる。 なお、 本発 明に係るフェライト焼結体は、 アンテナに限らず、 インダクタや通信用トラ ンス等高周波用途のインダクタンス素子にも好適である。 あるいは配線が形 成されて成る遅延回路基板としても好適である。 前記アンテナはフェライ卜 焼結体を用いた磁性体アンテナであるが、 その構造は特に問わない。 例えば 、 直方体状または円柱状のフェライ卜焼結体を用いたチップアンテナでもよ いし、 平板状のフェライ卜焼結体を用いたマイクロストリップアンテナ等で もよい。 但し、 携帯電話などの携帯機器に用いる場合は、 実装面積が限られ ているため、 実装面積の小さいアンテナに適用することが好ましい。 磁性体 アンテナを構成する磁性基体に適用することが好ましい。 その寸法は使用条 件によって決めればよい。 例えば携帯機器用には、 長手方向の長さが 5 0 m m以下、 より小型のものとしては 3 O mm以下のものを用いればよい。 磁性 基体また、 本発明に係るフェライ卜焼結体は、 4 7 0〜7 7 O M H zの周波 数帯域を使用する地上デジタル放送のアンテナに好適である。 そこで該アンテナを例にとって、 本発明に係る磁性体アンテナについて説明 する。 磁性基体の形状は、 特に限定するものではないが直方体、 円柱等をと ることができる。 安定な実装を実現する上では直方体の形状が好ましい。 ま た、 例えば、 地上デジタル放送帯域である 4 7 0〜7 7 O M H zに使用でき るよう、 共振周波数を 5 5 0 M H z付近にするためには、 磁性基体の長さは 2 5〜3 0 mm、 幅は 3〜5 mm、 高さは 3〜 5 mmがより好ましい。 基体 の寸法が前記範囲を超えると表面実装型アンテナとしては大型化してしまう 上記フェライト焼結体を用いてアンテナを構成することによって、 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し 容量を Cとすると (CZ 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、 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、 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 ィ卜を用いることによって、 数百 MH z帯以上において用いるアンテナの広帯 域化を図ることが可能となる。 例えば、 図 1に示すようなフェライト焼結体 の磁性基体 1 0 1と巻線 1 0 2でへリカルアンテナを構成する場合、 その巻 線数を減らして広帯域化を図ることができる。 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 . 4〜 1 m m、 電極幅は 0 . 4〜 1 m m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 リ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力 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、 図 1の例と同様に、 チップ状の磁性基体を用いてアンテナを構成し た例として、 図 2に示すように、 フェライト焼結体で構成された磁性基体 1 を線状の導体 2が貫通する構成としても良い。 該アンテナは基板に実装して 用いることができる。 なお、 図 1に示すような基体の表面に電極を形成した 構成のアンテナだけでなく、 磁性基体を貫通した導体が磁性基体から突出し ている構成のアンテナもチップアンテナと呼ぶ場合がある。 図 2の (a ) は 斜視図、 (b ) は長手方向に沿って導体を含んだ断面図、 (c ) は長手方向 に垂直な方向での断面図である。 線状の導体が磁性基体の長手方向に沿って 前記磁性基体を貫通している。 図 2では、 線状の導体 2は直線状である。 す なわち、 直線状の導体は、 直方体の側面や円柱の外周面など、 導体を囲むよ うに位置する基体外側の面に沿うように延設され、 磁性基体の長手方向両端 面間を貫通している。 図 2の構成では、 前記導体の両端、 すなわち導体の一 端 3と他端 4が磁性基体 1から突出している。 前記導体の一端 3は開放端を 構成し、 他端 4は給電回路等の制御回路 (図示せず) に接続されて、 アンテ ナ装置が構成される。 磁性基体 1の内部には、 導体部分としては直線状の中 実の導体 2が存在するだけなので、 抵抗成分が小さいうえに、 容量成分の低 減に理想的な構造となる。 また、 閉磁路構造であるために磁界を有効に利用 できる。 したがって、 該構造によれば、 所望の Qに対して、 使用するフェライ 卜焼結体の損失係数の許容範囲が広い。 放射導体として機能する直線状の導 体が一本貫通している構造なので、 該導体は基体内部で実質的に対向する部 分を持たないので、 容量成分の低減に特に有効なのである。 かかる観点から は、 磁性基体を貫通する導体は一本のみが好ましい。 ただし、 間隔を十分に 取るなどして容量成分の影響が小さい場合などは、 一本の貫通導体のほかに さらに別の導体が貫通した、 または埋設された構成とすることも可能である 。 さらに、 導体 2が磁性基体 1を貫通しているので、 導体 2の両端で、 他の 回路素子や電極との電気的接続が可能であり、 設計自由度が高い。 直線状の 導体は、 直方体の側面や円柱の外周面など、 導体を囲むように位置する基体 外側の面からの距離を一定に保ちつつ基体を貫通していることが好ましい。 図 2に示した構成では、 導体 2は磁性基体 1の長手方向に、 該磁性基体の中 央で貫通している。 すなわち、 磁性基体 1の長手方向に垂直な断面において 、 導体 2は中央に位置している。 また、 線状の導体が磁性基体の長手方向に 沿って前記磁性基体を貫通しているものであれば、 直方体に限らず、 円弧状 (アーチ形状) としてもよい。 導体は長手方向に対して屈曲部を持たないこ とが好ましい。 導体の一端 3と他端 4は磁性基体 1から離間した部分で屈曲 して、 基板上の固定電極および給電電極 (図示せず) に固定すればよい。 導 体を磁性基体から離間した部分で屈曲させることで、 屈曲に伴う導体および 磁性基体の損傷を防ぐとともに、 容量成分の低減にも有利な構造となる。 ァ ンテナ装置の平均利得としては、 _ 7 d B i以上が好ましく、 より好ましく は一 5 d B i以上である。 本発明に係るフェライ卜焼結体は、 かかる平均利 得を実現するうえで好適である。
図 2に示すアンテナを複数有し、 前記複数のアンテナの直線状の導体が直 列に接続されている構成も好ましい。 直線状の導体が磁性基体を貫通してい る構成では、 直線状の導体を周回する方向が磁路方向となるため、 磁性基体 の部分を複数に分けて構成しても、 一つで構成した場合と同様の特性のアン テナを構成することができる。 各アンテナの直線状の導体が直列に接続され る構造であるため、 接続部分で屈曲させ、 実装空間に応じてその配置を変え ることができる。 したがって、 前記アンテナは空間上効率良く通信機器等に 実装することができる。 さらに、 アンテナを複数のアンテナに分割した構成 であるため、 アンテナ特性に必要な磁性基体の長さに対して、 個々のアンテ ナ素子を短くできることから、 耐衝撃性を高められる。 また、 図 2に示す構 成の線状の導体に、 さらに線状または板状の導体を接続して電磁波の放射利 得を高めたアンテナを構成してもよい。 なお、 図 2に示す構成の磁性体アン テナの貫通孔を有する磁性基体は、 焼結体に機械加工で貫通孔を形成する方 法、 圧縮成形法または押出し成形法によリ貫通孔を有する成形体を成形し、 焼結する方法、 などによって作製すればよい。 また、 大きな衝撃が加わる可 能性がある場合、 アンテナの強度を補強する必要がある場合など、 アンテナ を樹脂製のケースに収容してもよい。 また、 前記アンテナは、 その構造に起 因して、 磁性基体を長手方向 (貫通孔の軸方向) で複数に分割して構成する ことができる。 したがって、 長手方向を短くして耐衝撃性を高めることがで きる。 この場合、 長手方向の長さを 1 5 m m以下とすることもできる。 また、 図 2に示すアンテナは、 例えば、 前記導体の一端 3は開放端を構成 し、 他端 4は給電回路等の制御回路に接続されて、 アンテナ装置が構成され る。 図 3の実施形態では、 アンテナ 1 0、 固定用電極 5、 接地電極 9および 給電電極 6が口の字状に配置されている。 磁性基体 1から突出した導体の一 端 3は固定電極 5の一端側に接続され、 磁性基体 1から突出した導体の他端 4は給電電極の一端側に接続されている。 アンテナ 1 0の開放端側の固定用 電極 5の他端側を接地電極 9に離間して形成した構成とすることで、 これら の間に容量成分を形成する。 本実施形態に係るアンテナは容量成分を大幅に 抑えた構造を有するが、 所望のアンテナ特性に対して容量成分が不足する場 合には、 前記方法により容量成分を付加することによってアンテナ特性の調 整を行う。 アンテナ自体の容量成分を調整する方法に比べて、 上記方法は簡 易に容量成分の調整を行うことができる。 アンテナの共振周波数を調整する 具体例として、 固定用電極 5と接地電極 9との間に少なくとも一つのコンデ ンサとスィッチを接続して切り換える、 あるいは可変容量ダイオード (バラ クタ,ダイオード) を接続し、 この印加電圧によって静電容量を変えながら 所定の共振周波数まで調整するなどの方法を用いることができる。 また、 図 3に示す例では、 広い周波数帯域をカバーするために、 アンテナと給電回路 の間に、 アンテナ装置の共振周波数を調整する整合回路 22を設けてある。 該整合回路 22の切り換えによってアンテナ装置の共振周波数を移動させ、 動作帯域を換えてもよい。 インピーダンスマッチングのための整合回路にァ ンテナ装置の共振周波数の調整機能を持たせる。 整合回路 22は例えば、 図 4 (a) に示すようなものを用いる。 図 4 (a) の例では、 一端を接地した キャパシタ C 1、 インダクタ L 1の他端の間にィンダクタ L 2を接続して整 合回路を構成している。 キャパシタ C 1の他端にアンテナの導体を接続し、 ィンダクタ L 2の他端に給電回路を接続する。 ィンダクタ L 2のィンダクタ ンス値が異なる複数の整合回路を設け、 これらを切り換えられるようにして おく。
図 9に、 図 3に示す構成のアンテナ装置を用いて、 初透磁率を変化させた 場合のアンテナ内部損失の損失係数 t a n S依存性を評価した結果を示す。 ここでアンテナ内部損失とは、 基体の材料損失と導体損失の合計値をアンテ ナ利得として換算した値である。 磁性基体 1の寸法は長さ 3 Omm、 幅 3m m、 高さ 3 mmとし、 磁性基体 1の中心を貫通する導体は 0.5 mm角の銅で ある。 また、 磁性基体 1と接地電極 9との間隔は 1 1 mmである。 整合回路 には図 4 (b) に示したものを用い、 キャパシタ C 1は 0.5 p F、 インダク タ L 1は 56 n H、 インダクタ L 3は 1 5 n Hとしている。 損失係数が小さ いほどアンテナ内部損失が小さくなる。 また、 初透磁率が大きくなるとアン テナ内部損失は大きくなる傾向を示すが、 初透磁率が 2〜 3の範囲では、 損 失係数 t a n Sを 0.05以下とすればアンテナ内部損失を 0.5 d B以下と することができる。 アンテナ内部損失の 0.5 d Bは、 送信電力の 1 0%程度 に相当し、 基体のみの損失として許容できる十分な水準である。 さらに、 損 失係数を 0.04以下とすれば初透磁率 4以下までアンテナ内部損失を 0.5 d B以下とすることができ、 損失係数を 0.03以下とすれば初透磁率 5以下 までアンテナ内部損失を 0.5 d B以下とすることも可能である。 アンテナと して一 7 d B i以上の平均利得を得るためには、 損失係数は 0.05以下が好 ましい。 損失係数を 0. 03以下と低くすることによって、 特に利得の高いァ ンテナを得ることができる。
[0033] 前記フェライ卜焼結体を用いたアンテナおよびそれを用いて構成した前記 アンテナ装置は、 通信機器に用いられる。 例えば、 前記アンテナおよびアン テナ装置は、 携帯電話、 無線 LAN、 パーソナルコンピュータ、 地上デジタ ル放送関連機器等の通信機器に用いることができ、 これらの機器を用いた通 信における広帯域化に寄与する。 地上デジタル放送は使用周波数帯域が広い ため、 本発明に係るアンテナ装置を用いた通信機器は、 該用途に好適である 。 特に、 本発明のアンテナ装置を用いることで、 実装面積、 実装空間の増加 を抑えることができるので、 地上デジタル放送を送受信する携帯電話、 携帯 端末等に好適である。 図 5はそれぞれ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 5 (b) では、 内蔵され たアンテナの位置を点線で示している。 図 5 (a) の断面図に示すように、 携帯電話 25は、 アンテナ 1 0が基板 27に取付けられ、 無線モジュール 2 6に接続されている。 尚、 アンテナ 1 0の配置は図 5の形態に限られるもの ではない。 アンテナ 1 0は、 操作ユニット 24の逆端部側に配置してもよい し、 表示ユニット 23に配置してもよい。
[0034] 以下、 本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、 本発明はこれ らの実施例によって限定されるものではない。
実施例
[0035] (実施例 1 )
主成分である F e 203、 B a O (B a C03を使用) 、 CoO (Co304を 使用) を 60mo l %、 20mo l %、 2 Omo I %のモル比とし、 この主 成分 1 00重量部に対して C u Oを 0. 6重量部添加し、 水を媒体として湿式 ポールミルにて 1 6時間混合した。
[0036] 次に、 この混合粉を乾燥後、 大気中 900〜1 200°Cで 2時間、 比較の 材料については大気中 1 1 00°Cで 2時間、 仮焼した。 この仮焼粉を、 水を 媒体とした湿式ポールミルにて 1 8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。 造粒後リング状および直方体状に 圧縮成形し、 その後大気中で 1 1 60〜1 200°C、 または酸素中雰囲気中 で 1 1 80〜1 240°Cで 3時間焼結し、 空孔度の異なる焼結体を得た。 得 られた外径 7. Omm、 内径 3.5mm、 高さ 3.0 mmのリング状焼結体の焼 結体密度と 25°C、 1 GH zの初透磁率// iおよび損失係数 t a n Sを測定し た。 なお、 密度測定は、 水中置換法により測定し、 初透磁率 iおよび損失係 数 t a n Sは、 インピーダンス■ゲインフェイズ■アナライザー (H e w I e t t ■ P a c k a r d社製 4291 B) を用いて測定した。
[0037] 上記焼結体について X線回折を行なった結果、 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。 X線 理論密度 d iと焼結体密度 d sから (d i _d J x 1 0 OZd iで表される空 孔度 Pを算出し、 空孔度 Pと損失係数 t a n Sおよび初透磁率// iの関係を評 価した結果をそれぞれ図 6および図 7に示す。 上記組成では X線理論密度 d iは 5.4 X 1 03 k gZm3である。 図 6に示すように、 損失係数は空孔度 P が増加するに従って減少する。 特に、 空孔度 Pが 4%以上となると損失係数 の減少が大きなリ、 60/0を超えると急激に減少し、 特に 80/0以上となると損 失係数は 0. 1以下となる。 空孔度 Pが 9%以上となると損失係数は 0.05 以下の極めて低い値となる。 一方、 図 7に示すように初透磁率は空孔度が増 加するにつれて減少し、 6%以上で大きく減少する。 特に空孔度が 1 5%を 超えると初透磁率は 2.0まで低下する。 空孔度が 1 1 %以下では初透磁率は 2.2以上となり、 前記最小値から 1 0%以上高い値を維持している。
[0038] (実施例 2)
次に、 主成分である F e 203、 B a O (Ba C03を使用) 、 CoO (Co s04を使用) を 60mo l %、 20mo l %、 2 Omo I %のモル比とし、 この主成分 1 00重量部に対して表 1に示す量の C u Oを添加し (N o 1〜5 ) 、 水を媒体として湿式ポールミルにて 1 6時間混合した。 なお、 比較の Z 型フェライ卜材料 (N o 6) として、 主成分である F e 203、 B a O (B a C O 3を使用) 、 CoO ( C o 3 O 4を使用) を 70.6 m o I %、 1 7.6mo I %、 1 1.8mo I %のモル比とし、 水を媒体として湿式ポールミルにて 1 6時間混合した。
[0039] 次に、 この混合粉を乾燥後、 大気中 1 000°Cで 2時間、 比較の材料につ いては大気中 1 1 00°Cで 2時間、 仮焼した。 この仮焼粉を、 水を媒体とし た湿式ポールミルにて 1 8時間粉砕した。 得られた粉砕粉にバインダー (P VA) を 1 %添加し、 造粒した。 造粒後リング状および直方体状に圧縮成形 し、 その後酸素雰囲気中 1 200°Cで 3時間、 比較の材料については酸素雰 囲気中で 1 300°Cで 3時間焼結した。 得られた焼結体に対して、 実施例 1 と同様にして焼結体密度、 初透磁率// iおよび損失係数 t a n Sを測定した。 結果を表 1および表 2に示す。 また、 体積抵抗率は、 直径 1 3mm、 厚さ 2 mmの円盤状焼結体の上下面にスパッタ装置で C rZCu膜を成膜し、 絶縁 抵抗計により求めた。 また、 焼結体を鏡面研磨し、 該研磨面を走査型電子顕 微鏡 (SEM) で 3500倍で観察して、 Coリッチ相の面積率を算出した 。 これらの結果を併せて表 1に示す。 さらに、 SEM観察像から求めた Y型 フェライ卜相の平均結晶粒径並びに Coリッチ相および空孔の平均粒径も表 1に示す。 なお、 前記平均結晶粒径および平均粒径は、 3500倍の観察像 における各相の粒の最大径を平均することで求めた。
[0040] [表 1]
Figure imgf000022_0001
[0041] X線回折を行なった結果 N o 1〜5の材料においては、 メインピーク強度 が最も大きい構成相は Y型フェライ卜であり、 Υ型フェライ卜が主相であつ た。 一方、 N o 6の材料は、 メインピーク強度が最も大きい構成相は Z型フ エライトであり、 Z型フェライトが主相であった。 表 1に示すように、 Cu oの添加量が増えるにしたがって透磁率は上昇するが、 平均結晶粒径が大き くなるとともに、 Coリッチ相の大きさ、 割合も増加し、 損失係数が増加す る。 一方、 空孔の平均粒径は C u Oの添加量が増加するにつれて減少し、 C u O添加量が 0.2重量部以上で 1 m以下となる。 N o 1〜 4の焼結体とも 0.5 X 1 04Ω ■ m以上の体積抵抗率を示した。 このうち、 N o 2〜4のフ ェライ卜焼結体は 1 X 1 04Ω ■ m以上の体積抵抗率を示したが、 N o 5のフ ェライ卜焼結体は 0.5 X 1 04Ω ■ m未満であった。 N o 3のフェライト焼 結体の S EM観察像を図 8に示すが、 Y型フェライ卜相 1 03の中に空孔 1 04の他に Coリッチ相 1 05が確認できる。 EDX (エネルギー分散型 X 線分光器) による元素分析では、 Y型フェライト相 1 03の B a 0、 CoO 、 F e 203、 C u O換算での比率は 21.8%、 1 0.2%、 67. 9%、 0. 0% (重量0 /o) であった。 一方、 C oリッチ相 1 05の B a 0、 CoO. F e 203、 C u O換算での比率は 4.2%、 26.4%、 68. 2%、 1.2% ( 重量0 /o) であり、 Y型フェライト相に比べて大幅に B aプア、 Coリッチな 相となっている。 Coの比率は Y型フェライト相の 2倍以上である。 また、 Y型フェライ卜相の Cu含有量が、 前記 Coリッチ相の Cu含有量よリも少 なくなつている。 該 Coリッチ相は透過型電子顕微鏡 (TEM) で解析した 結果、 立方晶であった。 空孔度 8%以上の材料はいずれも損失係数は 0. 1以 下である。 C u Oの添加量が 1.0重量部以下で損失係数 0.05が得られる が、 C u Oが 1.0重量部では、 平均結晶粒径が 2 mを超えて大きくなつて おり、 C oリッチ相の面積率も 1 %を超えている。 CuOの含有量が 0.6重 量部以下では平均結晶粒径は 2 m以下、 C oリツチ相の面積率は 1 %以下 となっていて、 損失係数は 0.04以下になっている。 一方、 Z相が主相であ る N o 6の材料では、 特に損失係数が大きくなつている。
(実施例 3) B a 2 C o 2_ x C u x F e 12022 (x = 0.08. 0. 1 2、 0. 1 5、 0.20 、 0.50、 0.75、 1.00) で表される組成 (N o 7〜 1 3) になるよう に秤量された F e 203、 Ba C03、 C o 304および C u Oを、 水を媒体とし て湿式ポールミルにて 1 6時間混合した。 次に、 この混合粉を乾燥後、 大気 中 1 000°Cで 2時間、 仮焼した。 この仮焼粉を、 水を媒体とした湿式ポー ルミルにて 1 8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。 造粒後リング状および直方体状に圧縮成形し、 その後 酸素雰囲気中 1 200°Cで 3時間、 焼結した。 得られた焼結体に対して、 実 施例 1および 2と同様にして空孔度、 初透磁率// i、 損失係数 t a n S、 体積 抵抗率、 C oリツチ相の面積率および C oリツチ相の平均粒径を評価した。 結果を表 2に示す。 なお、 C u O置換量 Xが 0.75の N o 1 2の焼結体およ び 1.00の N o 1 3の焼結体については、 体積抵抗率がそれぞれ 0.4 X 1 04Ω · ΓΤΊ、 0.2 X 1 04Ω ■ mまで低下したので、 その他の評価は省略した
[0043] [表 2]
Figure imgf000024_0001
[0044] 表 2に示すように、 C u Oの置換量 Xが増えるにしたがって空孔度が減少 し、 透磁率が増加している。 〇リ0の置換量 が0. 1 2以上では、 空孔度は 1 1以下となり、 焼結体強度も向上している。 逆に、 空孔度が増加して 6% 超となると損失係数が急激に低くなリ、 0.05以下となっている。 CuOの 置換量 Xが 0. 1 5以下では、 損失係数は 0.04以下である。 CuOの量が 増えても、 Coリッチ相の面積率が大きく増加しない点が、 主成分に CuO を添加する実施例 2の場合と異なる。 C u Oの置換量 Xが 0.20以下が、 空 孔度、 損失係数の観点から好ましいことがわかる。 一方、 CuOの置換量 X 0.2を超えると損失係数が増加して、 Xが 0.4を超える N o 1 1の試料で は損失係数は 0. 1を超えている。 また、 CuO置換量 Xが 0.20以下では 、 3.0 X 1 04Ω ■ m以上を維持しているが、 C u O置換量 Xが 0.2を超え ると体積抵抗率は大きく減少し、 C u O置換量 Xが 0.50以上では 1.7 X 1 04Ω ■ m以下になった。
[0045] (実施例 4)
主成分である F e 203、 B a O (Ba C03を使用) 、 CoO (Co304を 使用) を 60mo l %、 20mo l %、 20mo I %のモル比とし、 この主 成分 1 00重量部に対して C u O0.6重量部を添加し、 水を媒体として湿式 ポールミルにて混合した。 次に、 この混合粉を乾燥後、 大気中 1 1 00°Cで 1.5時間仮焼した。 この仮焼粉を、 水を媒体とした湿式ポールミルにて 1 0 時間粉砕した。 得られた粉砕粉に水、 バインダー、 潤滑剤および可塑剤を添 加して、 押出し成形を行った。 得られた成形体は乾燥後、 大気中 1 1 50°C で 3時間焼結し、 1 0mmX 3mmX 3 mmの直方体形状の焼結体を得た。 また、 圧縮成形を用いた比較の焼結体を以下のようにして作製した。 押し出 し成形の場合と同組成の仮焼粉を水を媒体とした湿式ポールミルにて 1 8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。 造粒後圧縮成形し、 その後酸素雰囲気中 1 200°Cで 3時間焼結し、 1 OmmX 3mmX 3 mmの直方体形状の焼結体を得た。 これらの焼結体につ いて、 異相である Coリッチ相の面積率を評価した。 圧縮成形を用いて得ら れた焼結体の Coリッチ相の面積率は 0.8%であったのに対して、 押し出し 成形を用いて得られた焼結体の Coリッチ相の面積率は 0.4%であった。 押 し出し成形を用いることにより Coリツチ相は 1 Z2に低減された。
[0046] (実施例 5) 上記 N O 3および 6のフェライ卜焼結体を用いて図 1に示す構造の磁性体 アンテナを作製してアンテナ特性を評価した。 まず、 前記焼結体を 1 5 X 3 X 3 mmに加工した。 その表面に A g_P tペーストを印刷後、 焼き付けし 、 電極幅 0.8、 電極間隔 0.5、 巻き数 8回のヘリカル構造の電極を形成し たアンテナを作製した。 これらの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、 ネッ卜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。
[0047] [表 3]
Figure imgf000026_0001
[0048] 表 3に示すように、 〇リを0.6重量部含有し、 空孔度 Pが 8.8%で、 損 失係数が 0.05以下である N o 3の Y型フェライ卜のフェライ卜焼結体を用 いた磁性体アンテナは、 最大利得が一 7 d B i以上となり、 優れたアンテナ 特性を示した。 一方、 損失係数が 0.90の Z型フェライ卜焼結体を用いたァ ンテナの最大利得は _ 7 d B iを大きく下回り、 _ 1 8.5 d B iと低いもの となった。
[0049] (実施例 6)
上記 N o 3の Y型フェライ卜のフェライ卜焼結体を用いて図 2に示す磁性 体アンテナを以下のように作製した。 焼結体から機械加工により 30 X 3 X 1. 25 mmと 30 X 3 X 1. 75 mmの直方体の磁性部材を得た。 30 X 3 X 1. 75 mmの磁性部材には、 30 X 3 mmの面の幅方向中央に、 幅 0. 5 mm、 深さ 0. 5 mmの溝を長手方向に形成した。 該溝に、 導体として 0. 5 mm角、 長さ 4 Ommの銅線を揷入した後、 30 X 3 X 1. 25 mmの磁性部 材をエポキシ系接着剤 (ァレムコ社製ァレムコポンド 570) で接着した。 接着剤は磁性部材の貼リ合わせ面に塗布した。 前記の磁性部材の構設によつ て縦 0. 5、 横 0. 5 mmの貫通孔が形成され、 接着によって得られた基体は 30 X 3 X 3mmである。 また、 誘電体アンテナの場合と比較するため、 以 下のようにして誘電体アンテナを作製した。 誘電率 2 1の誘電体の焼結体か ら機械加工によリ 30 X 3 X 3 mmの直方体の部材を得た。 その表面に A g -P tペーストの印刷、 焼き付けにより、 電極幅が 0. 8mmで、 巻き数 1 5 . 75のヘリカル構造の電極を形成し、 アンテナを作製した (アンテナ 2) 。 給電電極を形成した基板に前記アンテナ 1および 2それぞれ実装し、 電極 の一端を給電電極に接続してアンテナ装置を構成した (それぞれアンテナ装 置 1および 2とする) 。 アンテナ装置 1は、 図 3に示す構成のアンテナ装置 とした。 すなわちプリント基板に、 給電電極、 接地電極、 該接地電極に離間 して固定電極を形成した。 固定電極の幅は 4mm、 長さは 1 3 mmとした。 該固定電極の長手方向端部と接地電極とのギャップは 1 mmである。 接地電 極はァンテナの全体に対向するように形成し、 チップァンテナのとの間隔は 1 1 mmとした。 整合回路として図 4 (a) に示したものと同じ構成のもの を設けた。 C 1を 1 p F、 L 1を 1 2 n H、 L 2を 1 8 n Hとした。 上記ァ ンテナ装置は測定用アンテナ (図 3のアンテナ装置の右側に設置 (図示せず ) ) から 3m離し、 5 ΟΩの同軸ケーブルを介してネットワークアナライザ 一を用いたアンテナ利得評価装置に接続して、 アンテナ特性 (アンテナ利得 、 共振周波数 (利得最大を示す周波数) ) を評価した。 なお、 図 3のアンテ ナの長手方向を X、 それに直角な方向を丫、 それらに垂直な方向すなわち基 板の面に垂直な方向を Zとした。 ZX面 (H平面) の垂直偏波での測定結果 を表 4に示す。 平均利得帯域幅および最大利得帯域幅は、 それぞれ平均利得 および最大利得が所定の値以上である周波数帯域幅である。 表 4には— 7 d B i以上の帯域幅と一 5 d B i以上の帯域幅を示した。 表 4に示すように、 誘電率が 20を超える誘電体を用いたアンテナ装置 2に比べて、 誘電率が 1 4で、 さらに 1 GH zにおける初透磁率が 2以上、 かつ損失係数が 0.05以 下の Y型フェライ卜のフェライ卜焼結体を用いたアンテナ装置 1は、 帯域幅 が大幅に向上しており、 かかるフェライ卜焼結体をアンテナに用いる効果が 確認できる。 アンテナ装置 1の _ 7 d B i以上の平均利得の帯域幅は 260 MH z以上を示している。 なお、 表 4では 470〜77 OMH zでの評価結 果を示してあるが、 _7 d B i以上及び _ 5 d B i以上の領域は 47 OMH z未満の領域にも及んでおリ、 実際の帯域幅は表 4に示す帯域幅よリも広い ものである。
[表 4]
Figure imgf000028_0001
(実施例 7)
Y型のほぼ化学量論組成体を製造すべく、 主成分である F e 203、 BaO (Ba C03を使用) 、 CoO (Co304を使用) を 60mo I %、 2 Omo I %、 2 Omo I %のモル比とし、 水を媒体として湿式ポールミルにて 1 6 時間混合した。 次に、 この混合粉を乾燥後、 大気中 1 000°Cで 2時間仮焼 した。 この仮焼粉を、 水を媒体とした湿式ポールミルにて 1 8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。 次に、 主成分である F e 203、 B a O (Ba C03を使用) 、 CoO (Co304を使 用) を 60mo l %、 20mo l %、 2 Omo I %のモル比とし、 この主成 分 1 00重量部に対して C u Oまたは Z n Oを 0.6重量部添加し、 水を媒体 として湿式ポールミルにて 1 6時間混合した。 次に、 この混合粉を乾燥後、 大気中 1 000°Cで 2時間仮焼した。 この仮焼粉を、 水を媒体とした湿式ポ ールミルにて 1 8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。 上記二つの組成体は造粒後圧縮成形し、 得られた成 形体を、 酸素中または大気中 1 000°Cで 2時間焼成し、 30 mm X 3 mm X 3 mmの直方体形状の焼結体を得た。 無添加で化学量論組成の場合は、 大 気中焼成では酸素欠損に起因すると考えられる密度が疎な表面状態となリ、 大気中焼成が困難であることがわかる。 一方、 Cuを含有する場合は、 大気 中焼成でも本来酸素中の焼成と同様な表面性状となリ、 C uを含有すること が大気中焼成を適用するうえでも優れていることがわかる。 次に、 主成分で ある F e 203、 B a O (Ba C03を使用) 、 CoO (Co304を使用) を 6 0 m o I %、 20 m o I %、 2 Omo I %のモル比とし、 この主成分 1 00 重量部に対して CuOまたは Z ηθを 0.6重量部添加し、 水を媒体として湿 式ポールミルにて 1 6時間混合した。 次に、 この混合粉を乾燥後、 大気中 1 000°Cで 2時間仮焼した。 この仮焼粉を、 水を媒体とした湿式ポールミル にて 1 8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。 造粒後圧縮成形し、 得られた成形体を、 酸素中または大気中 1 200°Cで 3時間焼成し、 外径 7mm、 内径 3mm、 厚さ 3 mmのリング 形状の焼結体を得た。 Z nを含有する場合は、 大気中焼成では焼結体密度は 4.7 1 X 1 03 k gZm3となり、 大気中の焼成では密度が低めとなる。 一方 、 C uを含有する場合は、 大気中焼成でも 5.25 X 1 03 k gZm3となり、 C uを含有するものの方が大気中焼成において高い焼結性が得られることが わかった。 かかる点からも、 特に Cuの添加が大気中焼成を適用するうえで も優れていることがわかる。 図面の簡単な説明
[0053] [図 1]本発明の実施形態の磁性体アンテナを示す図である。
[図 2]本発明の他の実施形態の磁性体アンテナを示す図である。
[図 3]本発明に係る磁性体アンテナを用いたアンテナ装置を示す図である。
[図 4]アンテナ装置の実施形態に用いる整合回路の例を示す図である。
[図 5]本発明に係る磁性体アンテナを用いた通信機器の例として携帯電話を示 す図である。
[図 6]空孔度 Pと損失係数 t a n Sの関係を示す図である。
[図 7]空孔度 Pと初透磁率// iの関係を示す図である。
[図 8]本発明の実施形態のフェライ卜焼結体の S E M観察像である。
[図 9]アンテナ内部損失と損失係数 t a n Sの関係を示す図である。
符号の説明
[0054] 1 :磁性基体 2 :導体 3 :導体の一端 4 :導体の他端
5 :固定電極 6 :給電電極 7 :給電回路 8 :基板 9 :接地電極 1 0 :アンテナ 22 :整合回路 23 :表示ユニット 24 :操作ュニ ッ卜
25 :携帯電話 26 :無線モジュール 27 :基板 1 01 :磁性基体 1 02 :巻線 1 03 : Y型フェライト相 1 04 :空孔 1 05 : Co リツチ相

Claims

請求の範囲
[1] フェライ卜焼結体を用いた磁性体アンテナであって、
前記フェライ卜焼結体の表面および内部のうち少なくとも一方に一以上の 導体を有し、
前記フェライト焼結体は、 BaO、 CoOおよび F e 203を主成分する Y 型フェライ卜の焼結体であり、
前記フェライ卜焼結体は Cuを含有するとともに、 焼結体断面における C oリツチ相の面積率が 1 %以下であることを特徴とする磁性体アンテナ。
[2] 理論密度を d i、 焼結体密度を dsとしたときに、 (d i_ds) x l OOZ d iで表される前記フェライ卜焼結体の空孔度 Pが 4%以上であることを特徴 とする請求項 1に記載の磁性体アンテナ。
[3] 前記フェライ卜焼結体の体積抵抗率が 1 X 1 04Ω ■ m以上であることを特 徴とする請求項 1または 2に記載の磁性体アンテナ。
[4] 前記フェライ卜焼結体の 1 GH zにおける初透磁率が 2以上、 損失係数 t a n Sが 0.05以下であることを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載 の磁性体アンテナ。
[5] BaO、 C o Oおよび F e 203を主成分する Y型フェライトのフェライト 焼結体であって、
前記フェライ卜焼結体は Cuを含有し、 前記フェライ卜焼結体に含まれる Ba、 Co、 Cuおよび F eは、 B a 2 C o 2x C u x F e 2 O 22 ( x = 0.0 5〜0.2) の組成式を満たし、
前記フェライ卜焼結体の断面における Coリツチ相の面積率が 1 %以下であ ることを特徴とするフェライ卜焼結体。
[6] BaO、 CoOおよび F e 203を主成分する Y型フェライトの焼結体であ つて、
前記フェライ卜焼結体は前記主成分 1 00重量部に対して〇リを〇リ0換 算で 0. 1〜0.6重量部含有し、
前記フェライ卜焼結体の断面における Coリツチ相の面積率が 1 %以下で あることを特徴とするフェライ卜焼結体。
[7] 前記フェライ卜焼結体が有する Y型フェライ卜相の Cu含有量が、 前記 C oリツチ相の Cu含有量よりも少ないことを特徴とする請求項 6に記載のフ ェライ卜焼結体。
[8] 理論密度を d i、 焼結体密度を d sとしたときに、 (d i_ds) x l OOZ d iで表される前記フェライ卜焼結体の空孔度 Pが 4%以上であることを特徴 とする請求項 5〜7のいずれかに記載のフ Iライ卜焼結体
[9] 前記フェライ卜焼結体の体積抵抗率が 1 X 104Ω■ m以上であることを特 徴とする請求項 5〜8に記載のフェライ卜焼結体。
[10] 1 GH zにおける初透磁率が 2以上、 損失係数 t a n Sが 0.05以下であ ることを特徴とする請求項 5〜 9のいずれかに記載のフェライ卜焼結体。
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