JP3935190B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
この発明は、無線装置に設けられるアンテナ装置に係わり、特に移動通信端末や無線ＩＣカード等のように薄型化が要求される無線装置に設けられるアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device provided in a wireless device, and more particularly to an antenna device provided in a wireless device that is required to be thin, such as a mobile communication terminal and a wireless IC card.
近年、電子通信機器の小型軽量化に伴い、電子部品の小型軽量化が望まれている。移動通信端末は、情報伝播の多くを電波の送受信にて行っている。現在用いられている電波の周波数帯域は１００ＭＨｚ以上の高周波帯域である。そこで、この高周波帯域において有用な電子部品及び印刷配線基板に注目が集まっている。また、移動体通信分野においては、Ｇ（ギガ）Ｈｚ帯のさらに高周波帯域の電波が使用されるようになっている。 In recent years, with the reduction in size and weight of electronic communication devices, it has been desired to reduce the size and weight of electronic components. Mobile communication terminals perform most of information propagation by transmitting and receiving radio waves. The frequency band of the radio wave currently used is a high frequency band of 100 MHz or more. Thus, attention is focused on electronic components and printed wiring boards useful in this high frequency band. In the field of mobile communication, radio waves in a higher frequency band of G (giga) Hz band are used.
このような高周波帯域の電波に対応するためには、電子部品におけるエネルギ損失や伝送損失が小さいことが必要である。例えば、移動通信端末に使用されるアンテナ装置では、アンテナエレメントから放射された電波は伝播過程において伝送損失が生じる。この伝送損失は、熱エネルギとして電子部品及び印刷配線基板内で消費されて電子部品における発熱の原因となり、これにより外部に送信すべき電波が打ち消される。そのため、必要以上の強力な電波を送信する必要があり、電力の有効利用という点で問題がある。 In order to cope with radio waves in such a high frequency band, it is necessary that energy loss and transmission loss in electronic components be small. For example, in an antenna device used in a mobile communication terminal, a radio wave radiated from an antenna element causes a transmission loss in the propagation process. This transmission loss is consumed as heat energy in the electronic component and the printed wiring board and causes heat generation in the electronic component, thereby canceling the radio wave to be transmitted to the outside. Therefore, it is necessary to transmit more powerful radio waves than necessary, and there is a problem in terms of effective use of power.
そこで、移動通信端末で使用される従来のアンテナ装置では、一般にアンテナエレメントと電子部品及び印刷配線基板との間の距離を大きく設定し、これによりアンテナエレメントによる電波の放射特性が電子部品及び印刷配線基板により大きな影響を受けないようにしている。 Therefore, in a conventional antenna device used in a mobile communication terminal, generally, the distance between the antenna element, the electronic component, and the printed wiring board is set to be large so that the radiation characteristics of the radio wave by the antenna element can be reduced. The substrate is not greatly affected.
また、別の対策として、例えば印刷配線基板のアンテナが設置されている側とは反対側に磁性体板を配置するものが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
ところが、アンテナエレメントと電子部品及び印刷配線基板との間の距離を大きく設定するとアンテナ装置が大型化し、その結果移動通信端末の筐体内におけるアンテナ装置の収容スペースが大きくなって、端末の大型化が避けられなくなる。また、印刷配線基板のアンテナが設置されている側とは反対側に磁性体板を配置しても、アンテナ放射特性は何ら改善されない。このため、上記したようにアンテナエレメントと電子部品及び印刷配線基板との間の距離を大きく設定せざるを得ない。 However, if the distance between the antenna element, the electronic component, and the printed wiring board is set large, the antenna device becomes large. As a result, the space for accommodating the antenna device in the housing of the mobile communication terminal becomes large, and the size of the terminal increases. Inevitable. Further, even if a magnetic plate is disposed on the side of the printed wiring board opposite to the side where the antenna is installed, the antenna radiation characteristics are not improved at all. For this reason, as described above, the distance between the antenna element, the electronic component, and the printed wiring board must be set large.
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、アンテナ放射効率の向上と小型化の両立を可能にしたアンテナ装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an antenna device that enables both improvement of antenna radiation efficiency and miniaturization.
上記目的を達成するためにこの発明は、ダイポール又はモノポール型のアンテナエレメントと、当該アンテナエレメントに対し接地電位を与える金属面が形成された印刷配線基板との間に、絶縁マトリクス基材に強磁性を有するほぼ球形をなす磁性ナノ粒子をほぼ均一に分散して配置した磁性部材を介在配置したものである。
したがってこの発明によれば、前記磁性部材によりアンテナエレメントと印刷配線基板との間のインピーダンスを高めることが可能となり、これにより印刷配線基板の金属面におけるイメージ電流の発生を抑制してアンテナ放射特性を高めることが可能となる。また、高インピーダンスを維持するためにアンテナエレメントと印刷配線基板との間の間隔を大きく設定する必要がなくなり、これによりアンテナ装置の小型化（薄型化）が可能となる。
In order to achieve the above object, the present invention provides an insulating matrix base material between a dipole or monopole antenna element and a printed wiring board on which a metal surface that provides a ground potential to the antenna element is formed. A magnetic member in which magnetic nanoparticles having a substantially spherical shape having magnetism are dispersed almost uniformly is disposed.
Therefore, according to the present invention, the magnetic member can increase the impedance between the antenna element and the printed wiring board, thereby suppressing the generation of image current on the metal surface of the printed wiring board and improving the antenna radiation characteristics. It becomes possible to raise. Further, it is not necessary to set a large distance between the antenna element and the printed wiring board in order to maintain a high impedance, and thus the antenna device can be downsized (thinned).
要するにこの発明によれば、アンテナ放射効率の向上と小型化の両立を可能にしたアンテナ装置を提供することができる。 In short, according to the present invention, it is possible to provide an antenna device that can achieve both improvement in antenna radiation efficiency and miniaturization.
以下、図面を参照してこの発明に係わるアンテナ装置の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
この発明に係わるアンテナ装置の第１の実施形態は、ダイポールアンテナのエレメントと印刷配線基板との間に磁性部材を介在配置し、かつ上記ダイポールアンテナのエレメントと磁性部材との間に空気層又は誘電体層を介在させたものである。
Embodiments of an antenna device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
In a first embodiment of an antenna device according to the present invention, a magnetic member is interposed between an element of a dipole antenna and a printed wiring board, and an air layer or dielectric is interposed between the element of the dipole antenna and the magnetic member. The body layer is interposed.
図１はこの発明の第１の実施形態におけるアンテナ装置の構成を示す斜視図、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。これらの図において、８はダイポールアンテナのエレメント（以後アンテナエレメントと称する）、７は印刷配線基板をそれぞれ示している。アンテナエレメント８は、ダイポールアンテナなどの線状アンテナからなり、例えば図示しない移動通信端末の筐体の裏面に固定保持される。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an antenna device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In these drawings, 8 indicates an element of a dipole antenna (hereinafter referred to as an antenna element), and 7 indicates a printed wiring board. The
印刷配線基板７は例えば多層基板により構成される。これらの基板層のうちの表面層にはＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）、端子等の各種電子部品が実装されている。これらの電子部品は移動通信端末を動作させるための回路を構成する。例えば、上記ＬＳＩの一つは無線回路を構成し、この無線回路から出力された無線送信信号は信号線パターンを介して上記アンテナエレメント８の給電端子９に供給される。また、上記各基板層のうちの一層には接地パターンとなる金属面が形成されている。この金属面は、上記各電子部品及びアンテナエレメント８に対し接地電位を与える。
The printed
ところで、上記印刷配線基板７上の上記アンテナエレメント８と対向する位置には、磁性部材１が介在して配置されている。磁性部材１は、絶縁マトリクス基材に磁性ナノ粒子を三次元状に分散して配置したナノグラニュラ（nanogranular）構造で、板状に成型されている。
Incidentally, the
絶縁マトリクス基材としては、例えばゴムや絶縁性樹脂、絶縁性セラミックが使用される。磁性ナノ粒子としては強磁性を有する金属粒子が使用される。強磁性とは外部磁場が無くても磁気モーメントが規則的に配列して自発的に磁化を形成する性質のことであり、この性質を有する金属粒子には例えばＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉがある。このような構造を有する磁性部材１は、透磁率μが高くかつ低損失でしかも厚膜化が容易であるという特徴を有する。
また、上記磁性部材１と上記アンテナエレメント８との間には、図２に示すように空気層又は誘電体層が介在して設けられている。
As the insulating matrix substrate, for example, rubber, insulating resin, or insulating ceramic is used. As the magnetic nanoparticles, metal particles having ferromagnetism are used. Ferromagnetism is a property in which magnetic moments are regularly arranged even in the absence of an external magnetic field to spontaneously form magnetization, and examples of metal particles having this property include Co, Fe, and Ni. The
Further, an air layer or a dielectric layer is interposed between the
このように第１の実施形態であれば、アンテナエレメント８と印刷配線基板７の接地金属面との間では高透磁率の磁性部材１が介在配置され、さらに磁性部材１とアンテナエレメント８との間に空気層又は誘電体層が介在することにより、インピーダンスを高く保持することができる。
As described above, in the first embodiment, the
例えば、いま図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、磁性部材１の縦横寸法を５０×２０ｍｍ、厚さを０．５ｍｍ、透磁率μ＝４０とすると共に、アンテナエレメント８として２０ｍｍ長からなる２本の線を１ｍｍ間隔で配置したものを使用し、さらに磁性部材１とアンテナエレメント８との間に０．５ｍｍの空気層又は誘電体層を介在させた場合を仮定する。そして、この条件の下で１ＧＨｚ〜４ＧＨｚの範囲で無線周波数を変化させてインピーダンスを解析すると、図４の一点鎖線に示すインピーダンス特性が得られる。この特性から明らかなように、インピーダンスは共振周波数においても例えば１７Ωと高い値を保持することができる。ちなみに、０．１ｍｍ厚の磁性材料を使用した場合には図４の破線に示すインピーダンス特性が得られ、また磁性部材１を介在配置しない場合には図４の実線に示すインピーダンス特性が得られる。これらの特性の比較から明らかなように、この発明に係わる磁性部材１を使用することでインピーダンスを高く保持することができる。
For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the vertical and horizontal dimensions of the
したがって、印刷配線基板７の接地金属面においては、イメージ電流（図５に示すようにアンテナエレメント８に流れるアンテナ電流ＩA と同振幅で逆位相の電流）は流れ難くなる。また、印刷配線基板７上で電子部品等から発生される雑音がアンテナエレメント８のアンテナ電流に重畳される不具合も低減される。
Therefore, the image current (current having the same amplitude and opposite phase as the antenna current IA flowing through the
すなわち、この発明に係わる磁性部材１により、アンテナエレメント８と印刷配線基板７の接地金属面との間では高いアイソレーション効果を発揮することが可能となり、これによりアンテナ放射特性を高めることが可能となる。図６は、図５に示したアンテナ装置による磁界の強度分布を模式的に示したもので、濃度が高いほど磁界が強いことを示している。なお、図６はアンテナエレメント８の長手方向から見たものである。
That is, the
ちなみに、図７に示すように磁性部材１を介在配置せずに印刷配線基板７とアンテナエレメント８とを対向は位置させた構造では、印刷配線基板７の接地金属面にイメージ電流ＩB が流れ、この電流がアンテナ電流ＩA を打ち消すように作用する。このため、アンテナの放射特性を表す磁界の強度分布は図８に示すように全体的に弱いものとなり、この結果アンテナ放射効率は低下する。
Incidentally, in the structure in which the printed
また、アンテナエレメント８と印刷配線基板７の接地金属面との間のインピーダンスを高く設定できることから、アンテナエレメント８と印刷配線基板７との間の対向間隔を小さくすることが可能となる。このため、アンテナ装置を薄型化することができ、これにより移動通信端末の筐体内におけるアンテナ装置の収容スペースを減らしてその分移動通信端末の小型化を図ることができる。
In addition, since the impedance between the
（第２の実施形態）
この発明に係わるアンテナ装置の第２の実施形態は、ダイポールアンテナのエレメントと印刷配線基板との間に磁性部材を介在配置し、かつ磁性部材と印刷配線基板との間に空気層又は誘電体層を介在させたものである。
(Second Embodiment)
In a second embodiment of the antenna device according to the present invention, a magnetic member is disposed between a dipole antenna element and a printed wiring board, and an air layer or a dielectric layer is interposed between the magnetic member and the printed wiring board. Is interposed.
図９は、この発明の第２の実施形態に係わるアンテナ装置の構造を示す断面図である。印刷配線板７の接地金属面とダイポールアンテナのエレメント８との間には、当該アンテナエレメント８と接する状態に磁性部材１が介在配置されている。また、磁性部材１と印刷配線基板７との間には空気層又は誘電体層が介在させてある。なお、アンテナエレメント８、印刷配線基板７及び磁性部材１それぞれの構成は、第１の実施形態で述べた構成と同一なので、ここでの説明は省略する。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the antenna device according to the second embodiment of the present invention. Between the ground metal surface of the printed
したがって第２の実施形態によれば、アンテナエレメント８と印刷配線基板７の接地金属面との間では高透磁率の磁性部材１が介在配置され、さらに磁性部材１と印刷配線基板７との間に空気層又は誘電体層が介在することにより、インピーダンスを高く保持することができる。例えば、磁性部材１の透磁率μを４０とすると共に厚さを０．５ｍｍとし、さらに磁性部材１と印刷配線基板７との間に０．５ｍｍの空気層又は誘電体層を介在させた構成において、１ＧＨｚ〜４ＧＨｚの範囲で無線周波数を変化させてインピーダンスを解析すると、図１０の破線に示すインピーダンス特性が得られる。この特性から明らかなように、この実施形態の構成においてもインピーダンスを高い値に設定することができる。
Therefore, according to the second embodiment, the
したがって、前記第１の実施形態と同様に、印刷配線基板７の接地金属面におけるイメージ電流は小さく抑えられ、また印刷配線基板７上で電子部品等から発生される雑音がアンテナエレメント８のアンテナ電流に重畳される不具合も低減される。さらに、アンテナエレメント８と印刷配線基板７の接地金属面との間のインピーダンスを高く設定できることから、アンテナエレメント８と印刷配線基板７との間の対向間隔を小さくすることが可能となる。このため、アンテナ装置を薄型化することができ、これにより移動通信端末の筐体内におけるアンテナ装置の収容スペースを減らしてその分移動通信端末の小型化を図ることができる。
Therefore, as in the first embodiment, the image current on the ground metal surface of the printed
（第３の実施形態）
この発明に係わるアンテナ装置の第３の実施形態は、ダイポールアンテナのエレメントと印刷配線基板との間に磁性部材を介在配置し、かつ磁性部材と印刷配線基板との間及び磁性部材とアンテナエレメントとの間にそれぞれ空気層又は誘電体層を介在させたものである。
(Third embodiment)
In a third embodiment of the antenna device according to the present invention, a magnetic member is disposed between a dipole antenna element and a printed wiring board, and between the magnetic member and the printed wiring board, and between the magnetic member and the antenna element. An air layer or a dielectric layer is interposed between the layers.
図１１は、この発明の第３の実施形態に係わるアンテナ装置の構造を示す断面図である。印刷配線板７の接地金属面とダイポールアンテナのエレメント８との間には、磁性部材１が介在配置されている。また、この磁性部材１と印刷配線基板７との間及び磁性部材１とアンテナエレメント８との間にはそれぞれ空気層又は誘電体層が介在させてある。なお、アンテナエレメント８、印刷配線基板７及び磁性部材１それぞれの構成は、第１の実施形態で述べた構成と同一なので、ここでの説明は省略する。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of an antenna device according to the third embodiment of the present invention. The
したがって第３の実施形態によれば、アンテナエレメント８と印刷配線基板７の接地金属面との間には高透磁率の磁性部材１が介在配置され、さらに磁性部材１と印刷配線基板７との間及び磁性部材１とアンテナエレメント８との間にはそれぞれに空気層又は誘電体層が介在することにより、インピーダンスを高く保持することができる。例えば、前記第１及び第２の実施形態と同様に、磁性部材１の透磁率μを４０とすると共に厚さを０．５ｍｍとし、さらに磁性部材１と印刷配線基板７との間及び磁性部材１とアンテナエレメント８との間にそれぞれ０．５ｍｍの空気層又は誘電体層を介在させた場合のインピーダンス特性は図１２の破線に示すようになる。この特性から明らかなように、この実施形態においてもインピーダンスを高い値に設定することができる。
Therefore, according to the third embodiment, the
（第４の実施形態）
この発明の第４の実施形態は、印刷配線基板の接地金属面とダイポールアンテナのエレメントとの間に磁性部材を介在配置する際に、磁性部材を上記アンテナエレメントの両先端部を除く給電部及び中間部に対向するように配置したものである。
(Fourth embodiment)
According to a fourth embodiment of the present invention, when a magnetic member is interposed between a ground metal surface of a printed wiring board and an element of a dipole antenna, the magnetic member includes a power feeding unit excluding both ends of the antenna element, and It is arranged so as to face the intermediate part.
図１３はその構成を示す平面図である。同図に示すように、印刷配線基板７の接地金属面上には、ダイポールアンテナのエレメント８の両先端部を除く給電部及び中間部に対向するように幅の広い磁性部材１ａが配置されている。なお、上記アンテナエレメント８、印刷配線基板７及び磁性部材１ａそれぞれの構成は、第１の実施形態で述べた構成と同一である。
FIG. 13 is a plan view showing the configuration. As shown in the figure, a wide
このような構成であるから、アンテナエレメント８の両先端部を除く給電部及び中間部と印刷配線基板７の接地金属面との間に介在配置された高透磁率の磁性部材１ａの作用により、インピーダンスを高く保持することができる。例えば、磁性部材１ａの透磁率μを４０とすると共に厚さを０．５ｍｍとし、幅長を２９ｍｍとした場合のインピーダンス特性は、図１４の破線に示すようになる。この特性から明らかなように、この実施形態においてもインピーダンスを高い値に設定することができる。
Because of such a configuration, due to the action of the
（第５の実施形態）
この発明の第５の実施形態は、印刷配線基板の接地金属面とダイポールアンテナのエレメントとの間に磁性部材を介在配置する際に、磁性部材をアンテナエレメントの給電部を含むその近傍のみに対向するように配置したものである。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment of the present invention, when a magnetic member is disposed between the ground metal surface of the printed wiring board and the element of the dipole antenna, the magnetic member is opposed only to the vicinity including the feeding portion of the antenna element. It is arranged to do.
図１５はその構成を示す平面図である。同図に示すように、印刷配線基板７の接地金属面上には、アンテナエレメント８の給電部９を含むその近傍と対向するように磁性部材１ｂが配置されている。なお、アンテナエレメント８、印刷配線基板７及び磁性部材１ｂそれぞれの構成は、第１の実施形態で述べた構成と同一である。
FIG. 15 is a plan view showing the configuration. As shown in the figure, a
このような構成であるから、アンテナエレメント８の給電部９を含むその近傍と印刷配線基板７の接地金属面との間に介在配置された高透磁率の磁性部材１ｂの作用により、インピーダンスを高く保持することができる。例えば、磁性部材１ｂの透磁率μを４０とすると共に厚さを０．５ｍｍとし、かつ幅長を１１ｍｍとした場合のインピーダンス特性は、図１６の破線に示すようになる。このインピーダンス特性から明らかなように、磁性部材１ｂは少なくともアンテナエレメント８の給電部９を含むその近傍付近に対向配置すればよいことになる。このようにすると、磁性部材１ｂのサイズを小型化することができ、これによりコストダウンを図ることができる。
Because of such a configuration, the impedance is increased by the action of the high permeability
（第６の実施形態）
この発明の第６の実施形態は、印刷配線基板の接地金属面とダイポールアンテナのエレメントとの間に磁性部材を介在配置する際に、磁性部材をアンテナエレメントの給電部付近のみに限定して対向配置したものである。
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment of the present invention, when a magnetic member is disposed between the ground metal surface of the printed wiring board and the element of the dipole antenna, the magnetic member is limited to the vicinity of the power feeding portion of the antenna element. It is arranged.
図１７はその構成を示す平面図である。同図に示すように、印刷配線基板７の接地金属面上には、アンテナエレメント８の給電部９付近のみに限定して対向するように帯状の磁性部材１ｃが配置されている。なお、アンテナエレメント８、印刷配線基板７及び磁性部材１ｃそれぞれの構成は、第１の実施形態で述べた構成と同一である。
FIG. 17 is a plan view showing the configuration. As shown in the figure, on the ground metal surface of the printed
このような構成においても、磁性部材を使用しない従来に比べてインピーダンスを高く設定することができる。例えば、磁性部材１ｃの透磁率μを４０とすると共に厚さを０．５ｍｍとし、かつ幅長を３ｍｍとした場合のインピーダンス特性は、図１８の破線に示すようになる。この特性に示すように第６の実施形態では、前記第５の実施形態に比べインピーダンスの値は低下するものの、磁性部材を介在配置しない場合（図４の実線）に比べれば明らかに改善される。すなわち、第６の実施形態によれば、サイズがきわめて小さい磁性部材１ｃを設けるだけで、インピーダンス特性を改善することができる。
Even in such a configuration, the impedance can be set higher than in the conventional case where no magnetic member is used. For example, the impedance characteristic when the
（第７の実施形態）
この発明の第７の実施形態は、印刷配線基板の接地金属面とダイポールアンテナのエレメントとの間に磁性部材を介在配置する際に、磁性部材を上記ダイポールアンテナを構成する一対のエレメントの中間部のみと対向するようにそれぞれ配置したものである。
(Seventh embodiment)
According to a seventh embodiment of the present invention, when a magnetic member is interposed between a ground metal surface of a printed wiring board and an element of a dipole antenna, the magnetic member is an intermediate portion of a pair of elements constituting the dipole antenna. Are arranged so as to face each other only.
図１９はその構成を示す平面図である。同図に示すように、印刷配線基板７の接地金属面上には、ダイポールアンテナを構成する一対のエレメント８，８の中間部のみと対向するように磁性部材１ｄ，１ｄがそれぞれ配置されている。なお、アンテナエレメント８，８、印刷配線基板７及び磁性部材１ｄ，１ｄそれぞれの構成は、第１の実施形態で述べた構成と同一である。
FIG. 19 is a plan view showing the configuration. As shown in the figure,
このように給電部９を除いて磁性部材１ｄ，１ｄを設けた場合でも、インピーダンスを十分に高く保持することができる。例えば、透磁率μを４０とすると共に厚さを０．５ｍｍとし、かつ幅長を４ｍｍとした磁性部材１ｄ，１ｄを３ｍｍの間隔を隔てて配置した場合のインピーダンス特性は、図２０の破線に示すようになる。すなわち、アンテナエレメント８の給電部９を含む範囲に磁性部材を対向配置する代わりに、ダイポールアンテナを構成する一対のエレメント８，８の中間部のみに磁性部材１ｄ，１ｄを対向配置することによっても、同等の作用効果を奏することができる。
Thus, even when the
（第８の実施形態）
この発明の第８の実施形態は、印刷配線基板の接地金属面とダイポールアンテナのエレメントとの間に磁性部材を介在配置する際に、幅が狭い帯状の磁性部材を、上記ダイポールアンテナを構成する一対のエレメントの各中間部分のうち先端部に近い部位と対向するようにそれぞれ配置したものである。
(Eighth embodiment)
In an eighth embodiment of the present invention, when a magnetic member is interposed between a ground metal surface of a printed wiring board and an element of a dipole antenna, a strip-shaped magnetic member having a narrow width constitutes the dipole antenna. Each of the intermediate portions of the pair of elements is disposed so as to face a portion near the tip.
図２１はその構成を示す平面図である。同図に示すように、印刷配線基板７の接地金属面上には、ダイポールアンテナを構成する一対のエレメント８，８の中間部分のうち先端部に近い部分と対向するように、幅が狭い帯状の磁性部材１ｅ，１ｅがそれぞれ配置されている。なお、アンテナエレメント８，８、印刷配線基板７及び磁性部材１ｅ，１ｅそれぞれの構成は、第１の実施形態で述べた構成と同一である。
FIG. 21 is a plan view showing the configuration. As shown in the figure, on the ground metal surface of the printed
このような磁性部材１ｅ，１ｅを設けた場合でも、前述した第７の実施形態に比べると若干低下するものの、必要十分なインピーダンスを保持することができる。例えば、透磁率μを４０とすると共に厚さを０．５ｍｍとし、かつ幅長を３ｍｍとした磁性部材１ｅ，１ｅを１１ｍｍの間隔を隔てて配置した場合のインピーダンス特性は、図２２の破線に示すようになる。すなわち、磁性部材１ｅ，１ｅをアンテナエレメント８，８に対向配置させることで、その配置位置に関係なくインピーダンスの改善効果が得られる。
Even when such
（第９の実施形態）
この発明の第９の実施形態は、印刷配線基板の接地金属面とダイポールアンテナのエレメントとの間に磁性部材を介在配置する際に、幅が狭い帯状の磁性部材を、ダイポールアンテナを構成する一対のエレメントの中間部分のうち給電部に近い部位と対向するようにそれぞれ配置したものである。
(Ninth embodiment)
According to a ninth embodiment of the present invention, when a magnetic member is interposed between a ground metal surface of a printed wiring board and an element of a dipole antenna, a pair of narrow magnetic members are used to form a dipole antenna. Are arranged so as to face a portion close to the power feeding portion in the intermediate portion of each element.
図２３はその構成を示す平面図である。同図に示すように、印刷配線基板７の接地金属面上には、ダイポールアンテナを構成する一対のエレメント８，８の中間部分のうち給電部９に近い部分と対向するように、幅が狭いストライプ状の磁性部材１ｆ，１ｆがそれぞれ配置されている。なお、アンテナエレメント８，８、印刷配線基板７及び磁性部材１ｆ，１ｆそれぞれの構成は、第１の実施形態で述べた構成と同一である。
FIG. 23 is a plan view showing the configuration. As shown in the figure, on the ground metal surface of the printed
このような磁性部材１ｆ，１ｆを設けた場合でも、磁性部材を設けない場合に比べてインピーダンスを高く設定することができる。例えば、透磁率μを４０とすると共に厚さを０．５ｍｍとし、かつ幅長を２ｍｍとした磁性部材１ｆ，１ｆを３ｍｍの間隔を隔てて配置した場合のインピーダンス特性は、図２４の破線に示すようになる。すなわち、前記第８の実施形態と同様に、対向位置及び幅長に関係なく磁性部材１ｆ，１ｆをアンテナエレメント８，８に対向配置させることで、インピーダンスの改善効果が得られる。
Even when such magnetic members 1f and 1f are provided, the impedance can be set higher than when no magnetic member is provided. For example, the impedance characteristics when the magnetic members 1f and 1f having a permeability μ of 40, a thickness of 0.5 mm, and a width of 2 mm are arranged with an interval of 3 mm are shown by broken lines in FIG. As shown. That is, as in the eighth embodiment, the impedance improvement effect can be obtained by arranging the magnetic members 1f and 1f to face the
（第１０の実施形態）
この発明の第１０の実施形態は、磁性部材を、複数の磁性体板を誘電体層を介して積層した構造とし、この磁性部材を印刷配線基板とダイポールアンテナのエレメントとの間に介在配置したものである。また、上記複数の磁性体板はアンテナエレメントの給電部を含む中間部分のみに対向するサイズに設定している。
(Tenth embodiment)
In a tenth embodiment of the present invention, a magnetic member has a structure in which a plurality of magnetic plates are laminated via a dielectric layer, and the magnetic member is disposed between a printed wiring board and an element of a dipole antenna. Is. The plurality of magnetic plates are set to a size that faces only an intermediate portion including the feeding portion of the antenna element.
図２５はその構成を示す断面図である。同図に示すように、印刷配線基板７とダイポールアンテナのエレメント８との間には磁性部材１Ａが介在配置してある。この磁性部材１Ａは、アンテナエレメント８の給電部９を含む中間部分のみに対向するサイズを有する複数の磁性体板１ｇ，１ｇ，…を、誘電体層１ｈを介して相互に平行に積層したものである。なお、磁性体板１ｇ，１ｇ，…は、図２７に示すように複数の板材を個別に製作してもよいが、その他に図２８に示すように１枚の磁性体板１ｉを蛇腹状に折曲することにより製作してもよい。また、誘電体層１ｈの代わりに所定の厚さの空気層を介挿させるようにしてもよい。
FIG. 25 is a sectional view showing the configuration. As shown in the figure, a
このような構造の磁性部材１Ａを使用することによって、インピーダンスを高く設定することができ、これにより印刷配線基板７の接地金属面におけるイメージ電流を低減してアンテナの放射効率を高めることができる。また、厚さの薄い磁性体板１ｇ，１ｇ，…を使用することができるので、磁性部材を簡単かつ安価に製作することが可能となる。
By using the
なお、この実施形態ではダイポールアンテナを例にとって説明した。しかしそれに限らず、モノポールアンテナのエレメントと印刷配線基板との間に複数層の磁性体板を介在配置するようにしてもよい。また、この場合においても複数層の磁性体板間には誘電体層（空気層も含む）が介挿される。 In this embodiment, the dipole antenna is described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and a plurality of layers of magnetic plates may be disposed between the element of the monopole antenna and the printed wiring board. Also in this case, a dielectric layer (including an air layer) is interposed between the plurality of magnetic plates.
（第１１の実施形態）
この発明の第１１の実施形態は、上記第１０の実施形態と同様に、複数の磁性体板を誘電体層を介して積層した磁性部材を製作し、この磁性部材を印刷配線基板とダイポールアンテナのエレメントとの間に介在配置したものである。上記複数の磁性体板のサイズは、アンテナエレメントの全体よりも大きいサイズに設定されている。
(Eleventh embodiment)
In the eleventh embodiment of the present invention, a magnetic member in which a plurality of magnetic plates are laminated via a dielectric layer is manufactured as in the tenth embodiment, and this magnetic member is used as a printed wiring board and a dipole antenna. Between the two elements. The size of the plurality of magnetic plates is set to be larger than the whole antenna element.
図２６はその構成を示す断面図である。同図に示すように、印刷配線基板７とダイポールアンテナのエレメント８との間には磁性部材１Ｂが介在配置されている。この磁性部材１Ｂは、アンテナエレメント８の全長より長い複数の磁性体板１ｉ，１ｉ，…を、誘電体層１ｊ，１ｊを介して相互に平行に積層したものである。なお、この実施形態においても、磁性体板１ｉ，１ｉ，…は、図２７に示すように複数の個別の板材により構成してもよい、また図２８に示すように１枚の磁性体板１ｉを蛇腹状に折曲することにより製作してもよい。さらに、誘電体層１ｊの代わりに所定の厚さの空気層を介挿させるようにしてもよい。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing the configuration. As shown in the figure, a
このような構造の磁性部材１Ｂを使用することにより、上記第１０の実施形態と同様にインピーダンスを高く設定することができ、これにより印刷配線基板７の接地金属面におけるイメージ電流を低減してアンテナの放射効率を高めることができる。また、厚さの薄い磁性体板１ｉ，１ｉ，…を使用することができるので、磁性部材を簡単かつ安価に製作することが可能となる。図４８（ａ），（ｂ）はそれぞれ０．１mm厚の磁性体板を３枚積層して介在配置した場合のスミスチャート及びインピーダンスの周波数特性を表す図である。同図に示すように、０．１mm厚の磁性体板を３枚積層すると、先に図４に示した０．５mm厚の磁性体を１枚配置する場合と同程度のインピーダンス特性を得ることができる。
By using the
なお、この実施形態ではダイポールアンテナを例にとって説明した。しかし、それに限らず、モノポールアンテナのエレメントと印刷配線基板との間に複数層の磁性体板を介在配置するようにしてもよい。また、この場合においても複数層の磁性体板間には誘電体層（空気層も含む）が介挿される。 In this embodiment, the dipole antenna is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of layers of magnetic plates may be interposed between the element of the monopole antenna and the printed wiring board. Also in this case, a dielectric layer (including an air layer) is interposed between the plurality of magnetic plates.
（第１２の実施形態）
この発明の第１２の実施形態は、モノポールアンテナと、このモノポールアンテナに対し接地電位を与える金属面を有する印刷配線基板との間に、磁性部材を介在配置したものである。
(Twelfth embodiment)
In a twelfth embodiment of the present invention, a magnetic member is interposed between a monopole antenna and a printed wiring board having a metal surface that applies a ground potential to the monopole antenna.
図２９はこの第１２の実施形態に係わるアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。接地金属面を有する印刷配線基板とモノポールアンテナ８Ａとの間には磁性部材１Ｃが介在配置されている。磁性部材１Ｃは、前記各実施形態で述べた磁性部材と同様に、絶縁マトリクス基材に磁性ナノ粒子を三次元状に分散して配置したナノグラニュラ（nanogranular）構造からなる。
このように構成されたアンテナ装置であれば、モノポールアンテナ１Ｃの接地金属面上の電流分布を磁性部材１Ｃにより制御することが可能となる。
FIG. 29 is a sectional view showing a schematic configuration of the antenna apparatus according to the twelfth embodiment. A magnetic member 1C is interposed between the printed wiring board having the ground metal surface and the
With the antenna device configured as described above, the current distribution on the ground metal surface of the monopole antenna 1C can be controlled by the magnetic member 1C.
（第１３の実施形態）
この発明の第１３の実施形態は、モノポールアンテナのエレメントと印刷配線基板との間に磁性部材を介在設置する際に、上記モノポールアンテナのエレメントの給電端側に磁性部材を配置し、かつ上記モノポールアンテナのエレメントの先端側には誘電部材を配置したものである。
(13th Embodiment)
In a thirteenth embodiment of the present invention, when the magnetic member is interposed between the monopole antenna element and the printed wiring board, the magnetic member is disposed on the feeding end side of the monopole antenna element, and A dielectric member is disposed on the tip side of the element of the monopole antenna.
図４９はこの第１３の実施形態に係わるアンテナ装置の概略構成を示す斜視図、図５０はその平面図、図５１は図４９のＢ−Ｂ矢視断面図である。
同図において、印刷配線基板７とモノポールアンテナ８Ａのエレメントとの間において、モノポールアンテナ８Ａのエレメントの給電部９Ａ側には磁性体部材１Ｄが介在配置され、またモノポールアンテナ８Ａのエレメントの先端部側には誘電体部材１Ｋが介在配置される。磁性体部材１Ｃは、前記各実施形態で述べた磁性体部材と同様に、絶縁マトリクス基材に磁性ナノ粒子を三次元状に分散して配置したナノグラニュラ（nanogranular）構造からなり、これを板状に成形したものである。また、誘電体部材１Ｋは樹脂等の絶縁部材からなる。
49 is a perspective view showing a schematic configuration of the antenna device according to the thirteenth embodiment, FIG. 50 is a plan view thereof, and FIG. 51 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
In the figure, a
なお、上記磁性体部材１Ｄ及び誘電体部材１Ｋは、印刷配線基板７とモノポールアンテナ８Ａのエレメントとの間において、これらの両方に同時に当接するように厚さ寸法及び形状が定められており、これによりモノポールアンテナ８Ａのエレメントを印刷配線基板７上に構造的に安定に保持するアンテナ保持部材としても機能するようになっている。
The
このような構成であるから、モノポールアンテナ８Ａのエレメントと印刷配線基板７との間に磁性体部材１Ｄを介在設置したことにより、モノポールアンテナ８Ａのエレメントと印刷配線基板７の接地面との間隔を狭くしても、共振周波数を低く設定できると共にインピーダンスを高く保持することができる。この結果、アンテナ装置の薄型化と小型化が可能となって、移動通信端末の筐体内におけるアンテナ装置の収容スペースを減らしてその分移動通信端末の小型化を図ることができる。
With such a configuration, the
しかも、モノポールアンテナ８Ａのエレメントの、電流値が大きく電圧値が低い給電部９Ａ側に磁性体部材１Ｄが配置され、一方電圧値が高く電流値の小さい先端側に誘電体部材１Ｋが配置される。したがって、モノポールアンテナ８Ａのインピーダンスの低下を効果的に抑えつつ、磁性体部材１Ｄの設置面積を減らすことができる。
In addition, the
さらに、上記磁性体部材１Ｄ及び誘電体部材１Ｋの厚さ寸法を、印刷配線基板７とモノポールアンテナ８Ａのエレメントとの間の間隔と等しくなるように予め定めたことにより、モノポールアンテナ８Ａのエレメントを印刷配線基板７上に構造的に安定に保持することができる。
Further, the thickness of the
（第１４の実施形態）
この発明の第１４の実施形態は、ダイポールアンテナのエレメントと印刷配線基板との間に磁性部材を介在設置する際に、上記ダイポールアンテナのエレメントの給電部を中心とするアンテナ中央部分に磁性体部材を配置し、かつ上記ダイポールアンテナのエレメントの両先端部にはそれぞれ誘電体部材を配置したものである。
(Fourteenth embodiment)
In the fourteenth embodiment of the present invention, when a magnetic member is interposed between the element of the dipole antenna and the printed wiring board, the magnetic member is provided at the antenna central portion centering on the feeding portion of the element of the dipole antenna. And dielectric members are arranged at both ends of the dipole antenna element, respectively.
図５２はこの第１４の実施形態に係わるアンテナ装置の概略構成を示す斜視図、図５３はその平面図、図５４は図５２のＣ−Ｃ矢視断面図である。
同図において、印刷配線基板７とダイポールアンテナ８のエレメントとの間において、ダイポールアンテナ８のエレメントの給電部９を含むアンテナ中央部分と対向する部位には磁性体部材１Ｅが介在配置され、またダイポールアンテナ８のエレメントの両先端部側にはそれぞれ誘電体部材１Ｌ，１Ｌが介在配置される。磁性体部材１Ｅは、前記各実施形態で述べた磁性体部材と同様に、絶縁マトリクス基材に磁性ナノ粒子を三次元状に分散して配置したナノグラニュラ（nanogranular）構造で、これを板状に成形したものである。一方、誘電体部材１Ｌ，１Ｌは樹脂等の絶縁部材からなる。
52 is a perspective view showing a schematic configuration of the antenna device according to the fourteenth embodiment, FIG. 53 is a plan view thereof, and FIG. 54 is a sectional view taken along the line CC of FIG.
In the figure, a
なお、上記磁性体部材１Ｅ及び誘電体部材１Ｌ，１Ｌは、印刷配線基板７とダイポールアンテナ８のエレメントとの間において、これらの両方に同時に当接するように厚さ寸法及び形状が定められており、これによりダイポールアンテナ８のエレメントを印刷配線基板７上に構造的に安定に保持するアンテナ保持部材としても機能するようになっている。
The
このような構成であるから、ダイポールアンテナ８のエレメントと印刷配線基板７との間に磁性体部材１Ｅを介在設置したことにより、ダイポールアンテナ８のエレメントと印刷配線基板７の接地面との間隔を狭くしても、共振周波数を低く設定できると共にインピーダンスを高く保持することができる。この結果、アンテナ放射特性を維持した上で、アンテナ装置の薄型化及び小型化が可能となり、これにより移動通信端末の筐体内におけるアンテナ装置の収容スペースを減らしてその分移動通信端末の小型化を図ることができる。
With this configuration, the
また、ダイポールアンテナ８のエレメントの、電流値が大きく電圧値が低い給電部９を含むアンテナ中央部位に磁性体部材１Ｅが配置され、一方電圧値が高く電流値の小さい両先端部側には誘電体部材１Ｌ，１Ｌが配置される。したがって、ダイポールアンテナ８のインピーダンスの低下を効果的に抑えつつ、磁性体部材１Ｅの設置面積を減らすことができる。
In addition, a
さらに、上記磁性体部材１Ｅ及び誘電体部材１Ｌ，１Ｌの厚さ寸法を、印刷配線基板７とダイポールアンテナ８のエレメントとの間の間隔と等しくなるように予め定めたことにより、ダイポールアンテナ８のエレメントを印刷配線基板７上に構造的に安定に保持することができる。
Further, the thickness of the
なお、上記第１３及び第１４の各実施形態において、磁性体材料１Ｄ，１Ｅの設置面積（サイズ）をそれぞれ、例えば図５５及び図５６の磁性体材料１Ｄ′，１Ｅ′に示すように誘電体材料１Ｋ，１Ｌの設置面積より大きく設定するとよい。このようにすると、インピーダンスをより高く保持することができ、これによりアンテナ装置のさらなる薄型化及び移動通信端末の小型化が可能となる。
In each of the thirteenth and fourteenth embodiments, the installation areas (sizes) of the
また、上記磁性体材料１Ｄ，１Ｅは１層に限らず、例えば図２５に示したように複数層を積層したものとしてもよい。このようにすると、厚膜構造の磁性体材料１Ｄ，１Ｅを用いることなく厚膜構造の磁性体材料を用いた場合と同等のインピーダンス抑圧効果を得ることができる。
Further, the
さらに、磁性体材料は、例えば図２７及び図５８に示すように複数枚の磁性体板１Ｆ，１Ｆ，…、１Ｇ，１Ｇ，…を所定の間隔で印刷配線基板７上に立設したものとしてもよい。また、上記磁性体板１Ｆ，１Ｆ，…、１Ｇ，１Ｇ，…間にはそれぞれ、例えば図５９及び図６０に示すように誘電体材料１Ｍ，１Ｍ，…、１Ｎ，１Ｎ，…を介在させるようにしてもよい。このようにすると、磁性体板１Ｆ，１Ｆ，…、１Ｇ，１Ｇ，…を誘電体材料１Ｍ，１Ｍ，…、１Ｎ，１Ｎ，…と一体化することができ、これにより製作の簡単化と構造の安定化を図ることができる。
Further, for example, as shown in FIG. 27 and FIG. 58, the magnetic material is formed by standing a plurality of
（第１５の実施形態）
この発明の第１５の実施形態は、印刷配線基板上に設置される折り返しアンテナの給電端に、高透磁率を有する磁性部材を設置したものである。
図６１はこの第１５の実施形態に係わるアンテナ装置の概略構成を示す斜視図、図６２は図６１のＤ−Ｄ矢視断面図である。同図において、印刷配線基板７上には、Ｕ型に折曲形成された折り返しアンテナ８Ｂが配置される。そして、この折り返しアンテナ８Ｂの給電端は印刷配線基板７に実装された給電回路（図示せず）に接続され、短絡端は印刷配線基板７の接地端に接続される。
(Fifteenth embodiment)
In the fifteenth embodiment of the present invention, a magnetic member having a high magnetic permeability is installed at the feeding end of a folded antenna installed on a printed wiring board.
61 is a perspective view showing a schematic configuration of the antenna apparatus according to the fifteenth embodiment, and FIG. 62 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. In the figure, a folded
また、折り返しアンテナ８Ｂの上記給電端部には、磁性体部材１Ｈが設けられる。この磁性体部材１Ｈは立方体の一つの対向面に貫通孔を設けたもので、この貫通孔に上記折り返しアンテナ８Ｂの給電端部が挿入される。上記磁性体部材１Ｈのサイズは、折り返しアンテナ８Ｂの径が２mmのとき、例えば３mm×３mm×３mmに設定される。すなわち、折り返しアンテナ８Ｂの上記給電端部は、その周面を厚さ１mmの磁性体部材１Ｈで包囲された状態に設定される。
A
このような構成であるから、折り返しアンテナ８Ｂの給電端部にその周面を包囲するように磁性体部材１Ｈを設けたことによって、折り返しアンテナ８Ｂを印刷配線基板７に近接させて配置した場合でも、アンテナの共振周波数を低くしかつ共振周波数におけるアンテナのインピーダンスを高く保持することができる。この結果、アンテナ装置の薄型化及び小型化が可能となって、移動通信端末の筐体内におけるアンテナ装置の収容スペースを減らしてその分移動通信端末の小型化を図ることができる。
Even if the folded
図６３（ａ），（ｂ）はそれぞれ、折り返しアンテナ８Ｂの給電端部周面に厚さが１mmの磁性体部材１Ｈを長さ３mmにわたって設けた場合のスミスチャート及びインピーダンスの周波数特性を表す図である。同図から明らかなように、共振周波数は低く設定され、かつこの共振周波数におけるインピーダンスＺ(f) は高く保持される。ちなみに、上記図６１に示したアンテナと同一構造の折り返しアンテナ８Ｂにおいて磁性体部材１Ｈを設けない場合には、インピーダンス特性及び周波数特性はそれぞれ図６４（ａ），（ｂ）に示すようになる。すなわち、共振周波数は高くなり、かつインピーダンスは低くなる。
FIGS. 63A and 63B are diagrams showing Smith charts and impedance frequency characteristics when a
また、この実施形態によれば、折り返しアンテナ８Ｂの、給電端部のみに磁性体部材１Ｈを配置するようにしているので、アンテナエレメント全体に磁性体部材を配置する場合に比べ、アンテナ８ＢのインピーダンスＺ(f) の低下を効果的に抑えつつ、磁性体部材１Ｈの設置面積を減らすことができる。
Further, according to this embodiment, since the
なお、以上述べた第１５の実施形態では、折り返しアンテナ８Ｂの給電端部周面に磁性体部材１Ｈを設けた場合を例にとって説明したが、折り返しアンテナ８Ｂの短絡端部周面に磁性体部材１Ｈを設けるようにしてもよい。このように構成しても、アンテナの共振周波数を低くしてアンテナの小型化が可能となる。また、短絡端部のみに磁性体部材を配置することで、アンテナエレメント全体に磁性体部材を配置する場合に比べ、磁性体部材１Ｈの使用量を減らすことができる。
In the fifteenth embodiment described above, the case where the
また、折り返しアンテナ８Ｂの給電端部周面に設ける磁性体部材１Ｈの厚さは、１mmに限らずそれより厚くしても或いは薄くしてもよく、また長さについても３mmより長くても或いは短くてもよい。図６５（ａ），（ｂ）に、磁性体部材１Ｈの厚さを変化させたときの共振周波数及びインピーダンスの変化の一例を示す。同図から明らかなように、磁性体部材１Ｈの厚さを厚くすればするほど共振周波数は低くなり、またインピーダンスは高くなる。なお、誘電体を使用した場合には、共振周波数及びインピーダンスに変化はない。
Further, the thickness of the
さらに、アンテナ８Ｂの給電端部周面に対する磁性体部材１Ｈの設置方法については、立方体からなる磁性体部材の貫通孔にアンテナ８Ｂの給電端部を挿入する以外に、アンテナ８Ｂの給電端部周面に磁性体材料を塗布又は蒸着などの手段により形成する方法を採用してもよい。
Further, regarding the installation method of the
次に、以上述べた各実施形態で使用する磁性部材の構造とその製造方法を詳細に説明する。但し、図面は模式的なものであり、各材料層の厚みや磁性粒子の粒径などの比率などは現実のものとは異なる。 Next, the structure of the magnetic member used in each embodiment described above and the manufacturing method thereof will be described in detail. However, the drawings are schematic, and the ratio of the thickness of each material layer and the particle size of magnetic particles is different from the actual one.
先ず、本発明に用いられる構造の具体例１について説明する。この発明に係る磁性部材は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の磁性金属（軟磁性金属）又はこれら磁性金属の合金などでなる複数の磁性粒子が、絶縁体層の表面で部分的に埋まるように析出された構造を有し、かつ磁性粒子の少なくとも一部（例えば、層表面で露出した表面領域）が、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣの少なくとも一種を含有する保護膜で被覆された構造を有する。 First, a specific example 1 of the structure used in the present invention will be described. In the magnetic member according to the present invention, a plurality of magnetic particles made of at least one magnetic metal (soft magnetic metal) selected from Fe, Ni, and Co or an alloy of these magnetic metals are partially formed on the surface of the insulator layer. At least a part of the magnetic particles (for example, the surface region exposed on the surface of the layer) having a structure deposited so as to be buried is at least one of Al 2 O 3 , AlN, SiO 2 , Si 3 N 4 , and SiC. It has a structure coated with a protective film containing.
なお、上記の絶縁体層は、複数層でも単層でもよい。絶縁体層の絶縁抵抗の値としては、室温で１×１０２［Ω・ｃｍ］以上で、より好ましくは１×１０８［Ω・ｃｍ］以上であいることが好ましい。絶縁体層の材料としては、酸化物、窒化物などのセラミックスや、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチルテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ系樹脂などの合成樹脂や、ガラスなどを用いることができるが、難還元性金属酸化物が含まれるセラミックス材料を用いることが望ましい。酸化物としては、組成の自由度から考慮すると、複合酸化物の固溶体が好ましく、特に全率固溶体が好ましい。また、難還元性金属酸化物を２種以上用いた場合、複合酸化物も２種以上形成されていてもよい。 The insulator layer may be a plurality of layers or a single layer. The insulation resistance value of the insulator layer is preferably 1 × 10 2 [Ω · cm] or more at room temperature, more preferably 1 × 10 8 [Ω · cm] or more. As the material for the insulator layer, ceramics such as oxides and nitrides, synthetic resins such as polystyrene, polyethylene, polyethyl terephthalate (PET), and epoxy resins, and glass can be used. It is desirable to use a ceramic material containing a metal oxide. As the oxide, a solid solution of a complex oxide is preferable from the viewpoint of the degree of freedom in composition, and a solid solution of a whole rate is particularly preferable. In addition, when two or more kinds of hardly-reducible metal oxides are used, two or more kinds of composite oxides may be formed.
上記の難還元性金属酸化物とは、室温から１５００℃の水素雰囲気下で、金属へ還元され難い金属酸化物を云う。このような金属酸化物は、水素雰囲気下に２時間放置したとしても金属が析出しない。具体的な難還元性金属酸化物としては、例えば、Ｃａ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｈｆ、希土類元素、Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｎなどの酸化物を挙げることができる。本発明では、難還元性金属酸化物としては、上記の酸化物１種のみであってもよいし、これらの複数種を用いてもよい。 The above difficult-to-reduced metal oxide refers to a metal oxide that is difficult to be reduced to a metal in a hydrogen atmosphere at room temperature to 1500 ° C. Even if such a metal oxide is left in a hydrogen atmosphere for 2 hours, no metal is deposited. Specific examples of the hardly-reducible metal oxide include oxides such as Ca, Al, Si, Mg, Zr, Ti, Hf, rare earth elements, Ba, Sr, and Zn. In the present invention, as the hardly-reducible metal oxide, only one kind of the above oxide may be used, or a plurality of these kinds may be used.
また、磁性粒子が埋没する少なくとも一層の絶縁体層は、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｈｆ、及び希土類元素から選ばれる少なくとも一種の、［ａ］難還元性金属酸化物を構成する［Ａ］金属元素と、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の［Ｂ］磁性金属元素と、を構成元素として組み合わせた金属酸化物でなることが好ましい。加えて、磁性粒子が埋没する少なくとも一層の絶縁体層は、［Ａ］金属元素及び［Ｂ］磁性金属元素以外にＡｌ，Ｃｒ，Ｓｃ，Ｓｉから選ばれる少なくとも一種の［Ｃ］添加金属元素を、原子量比で０．０１〜０．２５％含有していることが好ましい。なお、［Ａ］金属元素と［Ｃ］添加金属元素との組み合わせで選ばれる元素は互いに異なるものとする。 Further, at least one insulator layer in which the magnetic particles are buried is at least one selected from Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf, and rare earth elements, [ a] It may be composed of a metal oxide in which the [A] metal element constituting the hardly-reducible metal oxide and at least one [B] magnetic metal element selected from Fe, Ni, Co are combined as constituent elements. preferable. In addition, at least one insulator layer in which the magnetic particles are buried contains at least one [C] additive metal element selected from Al, Cr, Sc, and Si in addition to the [A] metal element and the [B] magnetic metal element. It is preferable to contain 0.01 to 0.25% by atomic weight ratio. Note that the elements selected by the combination of the [A] metal element and the [C] additive metal element are different from each other.
そして、複数の磁性粒子同士は、絶縁体層の表面に沿って、所定の間隔で分散配置されている。これら磁性粒子を互いに挟み込んで接合する一対の絶縁体層の熱膨張係数は等しいことが望ましいが、一対の絶縁体層の一方を第１の絶縁体層とし、その熱膨張係数α１と、他方の第２の絶縁体層の熱膨張係数α２とが、８０℃〜１５００℃の範囲で、０．５＜α１／α２＜２の条件を満たすことが好ましい。 The plurality of magnetic particles are dispersedly arranged at predetermined intervals along the surface of the insulator layer. The thermal expansion coefficients of the pair of insulator layers that sandwich and bond these magnetic particles are preferably equal, but one of the pair of insulator layers is a first insulator layer, and the thermal expansion coefficient α1 and the other The thermal expansion coefficient α2 of the second insulator layer preferably satisfies the condition of 0.5 <α1 / α2 <2 in the range of 80 ° C. to 1500 ° C.
また、上記した第１の絶縁体層と第２の絶縁体層との間に、熱膨張率のギャップを緩和するバッファ層としての第３の絶縁体層が形成されていることが好ましい。 In addition, it is preferable that a third insulator layer as a buffer layer that relaxes the gap of the thermal expansion coefficient is formed between the first insulator layer and the second insulator layer.
さらに、上記した第１の絶縁体層の比誘電率と第２の絶縁体層の比誘電率とが異なることが好ましい。そして、第１の絶縁体層及び第２の絶縁体層のうち少なくとも一層は、セラミックス層であることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the relative dielectric constant of the first insulator layer and the relative dielectric constant of the second insulator layer are different. In addition, at least one of the first insulator layer and the second insulator layer is preferably a ceramic layer.
このセラミックス層は、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｈｆ、及び希土類元素から選ばれる少なくとも一種の［Ａ］金属元素の［ａ］難還元性金属酸化物、及びＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の［Ｂ］磁性金属元素の［ｂ］磁性金属酸化物から選ばれる少なくとも一種からなることが好ましい。加えて、このセラミックス層は、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５の中から選ばれる少なくとも一種からなる［Ｄ］金属酸化物を含むことが好ましい。そして、このセラミックス層は、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｈｆ、及び希土類元素から選ばれる少なくとも一種の［Ａ］金属元素の［ａ］難還元性金属酸化物を主成分とし、この［ａ］難還元性金属酸化物の価数よりも大きな価数を有する金属酸化物が添加されていることが好ましい。 This ceramic layer is [a] non-reducing property of at least one [A] metal element selected from Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf, and rare earth elements. It is preferable that the metal oxide and at least one selected from [b] magnetic metal oxides of at least one [B] magnetic metal element selected from Fe, Ni, and Co. In addition, the ceramic layer preferably contains a [D] metal oxide composed of at least one selected from Al 2 O 3, Sc 2 O 3, Cr 2 O 3, and V 2 O 5 . And this ceramic layer is [a] difficulty of [a] metal element of at least 1 type selected from Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf, and rare earth elements. It is preferable that a metal oxide having a reducible metal oxide as a main component and having a valence larger than that of the [a] hardly reducible metal oxide is added.
また、積層された複数の絶縁体層のうち少なくとも一層が、有機物層でなる構成を採用することもできる。この有機物層には、無機部材が混入されていたり、多孔質構造であってもよく、絶縁体層の特性をこのような構造により調整してもよい。 In addition, a configuration in which at least one of the plurality of stacked insulating layers is an organic material layer may be employed. This organic layer may be mixed with an inorganic member or may have a porous structure, and the characteristics of the insulator layer may be adjusted by such a structure.
この発明の磁性部材では、磁性粒子が互いの絶縁状態を維持しながら、絶縁体層の表面に沿って多数が均等に分散配置された状態で形成された異方構造を有している。 The magnetic member of the present invention has an anisotropic structure in which a large number of magnetic particles are uniformly distributed along the surface of the insulator layer while maintaining the mutual insulating state.
〔磁性部材の第１の実施例：複数の絶縁体層が積層された構造〕
この発明の第１の実施例に係る磁性部材について、図３０及び図３１を用いて説明する。図３０は第１の実施例に係る磁性部材の概略断面図、図３１は磁性部材の要部拡大断面図である。本実施例では、絶縁体層が複数層の場合であり、例示的に４層の構造として説明する。
[First embodiment of magnetic member: structure in which a plurality of insulator layers are laminated]
A magnetic member according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 30 and 31. FIG. 30 is a schematic cross-sectional view of the magnetic member according to the first embodiment, and FIG. 31 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the magnetic member. In this embodiment, there are a plurality of insulator layers, and a four-layer structure will be described as an example.
（磁性部材の概略構成）
図３０に示すように、磁性部材１は、複数層（例えば、本実施例では４層）の絶縁体層２，３，４，５が積層された構造を有する。絶縁体層２と絶縁体層３との積層界面、絶縁体層３と絶縁体層４との積層界面、及び絶縁体層４と絶縁体層５との積層界面のそれぞれには、複数の微細な磁性粒子６が均等に分散した配置されている。磁性粒子６は、これを挟む両方の絶縁体層（２，３，４，５）に共に埋没するように配置されている。図３１に示すように、各磁性粒子６は、その表面が酸化物でなる保護膜６Ａで被覆された構造となっている。なお、本実施例に係る磁性部材１は、製造過程では絶縁体層２，５の外側表面に磁性粒子６が存在するが、その後磁性粒子６が除去されたものである。
(Schematic configuration of magnetic member)
As shown in FIG. 30, the
（磁性粒子の成分）
磁性粒子６は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の磁性金属（軟磁性金属）、若しくはこれら磁性金属の合金からなる粒子である。具体的には、この磁性粒子６は、Ｆｅ粒子，Ｎｉ粒子，Ｆｅ−Ｃｏ粒子，Ｆｅ−Ｎｉ粒子，Ｃｏ−Ｎｉ粒子，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ粒子のいずれかを基本として、第二成分としてＡｌもしくはＳｉを含有する。なお、この磁性粒子６は、後述する還元処理により析出したものである。
(Components of magnetic particles)
The
特に、高い透磁率を実現するためには飽和磁化をできる限り上げる必要があるため、最も飽和磁化の高いＦｅ−Ｃｏ粒子を基本として、耐酸化性を付与するために他の元素、例えばＮｉなどを微量加えることが好ましい。第二成分として加えるＡｌ，Ｓｉは、原子量比で５０％以下の割合で含有し、かつ固溶することが望ましい。固溶する系としては、Ｆｅ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｓｉ，Ｎｉ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｓｉのいずれかを選択することができる。固溶するＡｌ，Ｓｉの量としては粒子の飽和磁化をできる限り大きくするために少ない方がよいが、被覆される保護膜６Ａとの密着性を良くするためには多い方がよい。すなわち、固溶するＡｌ，Ｓｉの量は飽和磁化と保護膜６Ａとの密着性のバランスによって決まり、原子量比で５〜１０％の範囲が最も好ましい。また、透磁率の高周波特性を向上させるために、第三成分として、Ｍｎ，Ｃｕなどの他の成分を微量含有してもよい。
In particular, since it is necessary to increase the saturation magnetization as much as possible in order to achieve a high magnetic permeability, other elements such as Ni are used to provide oxidation resistance based on Fe-Co particles having the highest saturation magnetization. It is preferable to add a trace amount of. It is desirable that Al and Si added as the second component are contained in a proportion of 50% or less in terms of atomic weight ratio and are dissolved. Examples of the solid solution system include Fe-Al, Fe-Si, Co-Si, Ni-Si, Fe-Co-Al, Fe-Co-Si, Fe-Ni-Al, Fe-Ni-Si, and Co-Ni. One of -Si, Fe-Co-Ni-Al, and Fe-Co-Ni-Si can be selected. The amount of dissolved Al and Si is preferably small in order to increase the saturation magnetization of the particles as much as possible, but is preferably large in order to improve the adhesion with the
なお、磁性粒子としては、Ｆｅ粒子，Ｃｏ粒子，Ｆｅ−Ｃｏ合金粒子，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金粒子，Ｆｅ基合金粒子，Ｃｏ基合金粒子の少なくとも一種が存在していればよく、これに他の非磁性金属元素が合金化していてもよいが、多過ぎると飽和磁化が下がり過ぎるため、高周波特性を考慮すると他の非磁性金属元素（Ｆｅ，Ｃｏ以外の還元性金属）による合金化は１０ａｔ％以下であることが好ましい。また、非磁性金属が組織中に単独で分散していてもよいが、その量は体積比で２０％以下であることが好ましい。析出した微細結晶の耐酸化性の観点から、Ｆｅ基合金粒子はＣｏあるいはＮｉが一部含まれている方が好ましく、特に飽和磁化の観点からＦｅ−Ｃｏ基粒子が好ましい。 As the magnetic particles, at least one of Fe particles, Co particles, Fe—Co alloy particles, Fe—Co—Ni alloy particles, Fe-based alloy particles, and Co-based alloy particles may be present. The non-magnetic metal element may be alloyed, but if it is too much, the saturation magnetization is too low. Therefore, considering high-frequency characteristics, alloying with other non-magnetic metal elements (reducing metals other than Fe and Co) is 10 at. % Or less is preferable. The nonmagnetic metal may be dispersed alone in the structure, but the amount is preferably 20% or less by volume. From the viewpoint of the oxidation resistance of the precipitated fine crystals, the Fe-based alloy particles preferably contain part of Co or Ni, and particularly Fe-Co-based particles are preferable from the viewpoint of saturation magnetization.
（磁性粒子の粒径）
また、磁性粒子は高周波磁性部材を構成する結晶粒子の結晶粒子内又は結晶粒界の少なくとも一方に存在していることが好ましい。高周波磁性特性を向上させるためには、結晶粒子内及び結晶粒界の両方に磁性粒子を存在させることが好ましい。例えば、１ＧＨｚ以上と周波数が高くなると磁性部材（磁性部品）には表皮効果（skin effect）の影響が大きくなるため、平均粒径の最大値は２０００ｎｍ以下の磁性粒子が高周波の用途には好ましい。
(Magnetic particle size)
The magnetic particles are preferably present in at least one of the crystal grains of the crystal grains constituting the high-frequency magnetic member or in the crystal grain boundaries. In order to improve the high-frequency magnetic properties, it is preferable that magnetic particles exist both in the crystal grains and in the crystal grain boundaries. For example, when the frequency is increased to 1 GHz or higher, the magnetic member (magnetic component) is more affected by the skin effect, so that the magnetic particles having a maximum average particle size of 2000 nm or less are preferable for high frequency applications.
このような観点から、保護膜６Ａで被覆された磁性粒子６の粒径は、１〜２０００ｎｍの範囲が好ましく、さらにアンテナ基板などの電子通信機器などに用いる場合には、１〜１００ｎｍの範囲にすることが好ましい。電子通信機器などに用いる場合に特に好ましい粒径の上限を１００ｎｍとする理由は、粒径が大き過ぎると渦電流損が発生するため、磁性部材としての特性を確保するには少なくとも１００ｎｍ以下にする必要があるからである。加えて、粒径が大きいと単磁区構造よりも多磁区構造をとった方がエネルギ的に安定となるが、多磁区構造の透磁率の高周波特性は、単磁区構造の透磁率の高周波特性よりも悪くなってしまう。よって、磁性部材をアンテナ装置などのような高周波用磁性部品として使用する場合は、軟磁性金属粒子又は軟磁性金属の合金粒子を単磁区粒子として存在させることが重要である。単磁区構造を保つ限界粒径は、〜５０ｎｍ程度であるため、粒径は５０ｎｍ以下にする方がより望ましい。一方、粒径が小さ過ぎると、超常磁性が生じたりして飽和磁束密度が小さくなってしまう。以上のことを勘案すると、磁性粒子６の粒径を、１〜１００ｎｍ、その中でも特に１０〜５０ｎｍの範囲とすることが望ましい。
From such a viewpoint, the particle size of the
（磁性粒子の結晶方位）
図３０に示す磁性部材では、磁性粒子６の結晶方位は、これを挟み込んだ一対の、絶縁体層２と絶縁体層３、絶縁体層３と絶縁体層４、絶縁体層４と絶縁体層５のそれぞれの組の少なくとも一方の絶縁体層の結晶方位に対して、少なくとも２軸以上で揃っていることが好ましい。このように、少なくとも一方の絶縁体層の結晶方位に少なくとも２軸以上で揃っていることで、磁性粒子６が熱的に極めて安定な状態で層界面に存在することになり、後述するアンテナ装置に代表される高周波用磁性部品として適用した場合にも長時間使用することが可能となる。このため、磁性粒子６は全てが層界面において、絶縁体層２，３，４，５と格子の整合がとれ、かつ等しく配向した状態で存在することが望ましい。なお、磁性粒子６の埋没状態とは、単に磁性粒子６が絶縁体層の表面の窪みに配置されたものとは決定的に違い、ＴＥＭ、回折像などで違いを判別することができる。
(Crystal orientation of magnetic particles)
In the magnetic member shown in FIG. 30, the crystal orientation of the
（磁性粒子の分散状態）
磁性粒子６の分散状態は、絶縁体層同士の界面における場合と、絶縁体層の表面に磁性粒子が配置されている場合とにおいても、磁性粒子６同士が０〜５ｎｍの間隔で離れて分散した状態であることが望ましい。その理由は、上述した保護膜６Ａの膜厚範囲を規定した理由と同様に、磁性部材１の高抵抗を維持し、かつ磁性金属もしくは磁性金属合金の体積百分率の割合をできるだけ上げ、飽和磁束密度を上げるのに最適な粒子間隔が０〜５ｎｍの範囲にあるためである。
(Dispersion state of magnetic particles)
The dispersion state of the
（保護膜の成分）
保護膜６Ａの元素成分は、酸素（Ｏ）を除く元素の中でＡｌとＳｉの元素合計量が原子量比で５０％以上の組成であり、１００％のＡｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣのいずれかで構成されていることが最も好ましい。しかしながら、保護膜６Ａは、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ２Ｏ３やＦｅＡｌ２Ｏ４、ＣｏＡｌ２Ｏ４、ＦｅＡｌＯ３などの化合物で構成されていてもよい。
(Protective film components)
The element component of the
（保護膜の膜厚）
保護膜６Ａの膜厚は、磁性粒子６の粒径に拘わらず、１〜５ｎｍであることが望ましい。その理由は、磁性部材１の高抵抗を維持し、かつ磁性粒子６の磁性部材１全体に対する体積百分率の割合をできるだけ上げ、飽和磁束密度を上げるのに最適な厚さが１〜５ｎｍの範囲にあるためである。しかしながら、酸化によって形成された保護膜は、その厚みは理想的には原子数層程度であるが、磁性が失われない限りにおいて、保護膜の厚みは特に限定されるものではない。
(Protective film thickness)
The film thickness of the
（絶縁体層の成分）
本実施例おいて、絶縁体層２，３，４，５は、［ａ］難還元性金属酸化物の［Ａ］金属元素から選ばれる少なくとも一種の元素と、鉄（Ｆｅ），ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ）から選ばれる少なくとも一種の［Ｂ］磁性金属（軟磁性金属）元素を組み合わせた酸化物絶縁体で形成されている。
(Insulator layer components)
In this embodiment, the insulator layers 2, 3, 4, and 5 are formed of [a] at least one element selected from the [A] metal elements of the hardly-reducible metal oxide, iron (Fe), nickel (Ni ), Cobalt (Co), and an oxide insulator in which at least one [B] magnetic metal (soft magnetic metal) element is combined.
［ａ］難還元性金属酸化物とは、上述したように、室温から１５００℃の水素雰囲気下で、還元され難い金属酸化物のことを意味する。この難還元性金属酸化物を構成する［Ａ］金属元素としては、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｈｆ、及び希土類元素などが挙げられ、一種で使用してもよいし、複数種で使用してもよい。難還元性金属酸化物の金属元素と磁性金属又はそれらの合金の組み合わせとしては、多数の組み合わせが考えられるが、その中でも、固溶体を形成する系と化合物相を形成する系の二つが望ましい。 [A] The hardly-reducible metal oxide means a metal oxide that is not easily reduced in a hydrogen atmosphere at room temperature to 1500 ° C. as described above. Examples of [A] metal elements constituting this hardly-reducible metal oxide include Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf, and rare earth elements. You may use by 1 type and may use by multiple types. As a combination of the metal element of the hardly-reducible metal oxide and the magnetic metal, or an alloy thereof, many combinations are conceivable. Among them, a system that forms a solid solution and a system that forms a compound phase are preferable.
固溶体を形成する系としては、組成の自由度から考えると、特に全率固溶系が望ましい。この全率固溶系としは、ＦｅＯ−ＭｇＯ，ＣｏＯ−ＭｇＯ，ＮｉＯ−ＭｇＯ，Ｆｅ２Ｏ３−Ｃｒ２Ｏ３などが考えられる。
一方、化合物相としては、ＦｅＡｌ２Ｏ４，Ｆｅ２ＳｉＯ４，ＦｅＴｉＯ３，Ｍｇフェライト，Ｚｎフェライト，Ｍｎフェライト，Ｃａフェライト，Ｓｒフェライト，希土類フェライトなど多数の存在が考えられる。
As a system for forming a solid solution, a total solid solution system is particularly desirable in view of the degree of freedom of composition. As the total solid solution system, FeO—MgO, CoO—MgO, NiO—MgO, Fe 2 O 3 —Cr 2 O 3 and the like can be considered.
On the other hand, as the compound phase, there are many existences such as FeAl2O4, Fe2SiO4, FeTiO3, Mg ferrite, Zn ferrite, Mn ferrite, Ca ferrite, Sr ferrite, rare earth ferrite.
後述する製造方法で説明するように、これらの酸化物でなる絶縁体層を還元処理することにより、還元されやすい磁性金属（還元性磁性金属）又はそれらの合金の粒子でなる磁性粒子６が絶縁体層の表面（界面）に選択的に分散して析出し、かつ絶縁体層に部分的に埋め込まれた構造を得ることができる。このとき、磁性粒子６は、主に、絶縁体層の表面、絶縁体層同士の界面、並びに粒界に析出して、粒内にはほとんど析出しない。このため、磁性部材１は、絶縁体層の表面や界面に分散して析出した多数の磁性粒子６が単層状に広がる異方構造となる。
As will be described later in the manufacturing method, by reducing the insulator layer made of these oxides, the
また、化合物相に元素置換を施したり、複数の固溶体を用いたりすることによって、絶縁体層中における磁性粒子の析出サイトを制御することができ、磁性粒子同士の間隔を自由自在に制御することができる。すなわち、磁性金属やその合金でなる磁性粒子６の絶縁体層２，３，４，５の界面や、単層の絶縁体層の場合はその表面への分散析出を、粒径１〜１００ｎｍの範囲、粒子間隔１〜１０ｎｍの範囲の中で制御することが可能となる。
Also, by subjecting the compound phase to element substitution or using a plurality of solid solutions, the precipitation sites of the magnetic particles in the insulator layer can be controlled, and the spacing between the magnetic particles can be freely controlled. Can do. That is, in the case of a single insulator layer, the dispersion precipitation on the surface of the insulator layers 2, 3, 4, and 5 of the
さらに、絶縁体層は、［ａ］難還元性金属酸化物を構成する［Ａ］金属元素及び［Ｂ］磁性金属元素以外に、Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｃ，Ｓｉから選ばれる少なくとも一種の［Ｃ］添加金属元素を原子量比で０．０１〜０．２５％含有してもよい。しかし、この組成において、［ａ］難還元性金属酸化物を構成する［Ａ］金属元素と、［Ｃ］添加金属元素から選ばれる元素同士は同一の元素が組み合わせることはない。すなわち、元素同士が異なる組み合わせとなることが好ましい。このように［Ｃ］添加金属元素を含有させることは、固溶体を形成する系において行うことが望ましく、例えば、２価の酸化物固溶系において３価以上の酸化物を固溶させることによって、原子価効果により、［ｂ］磁性金属酸化物又は磁性合金酸化物の還元速度を大きくすることができる。すなわち、添加物を加えることにより、［ｂ］磁性金属酸化物又は磁性合金酸化物の還元が促進され、微細な磁性粒子を高密度で析出させることが可能となる。なお、この還元処理工程については、後述する製造方法の説明の中で述べる。 Further, the insulator layer includes [a] at least one [C] selected from Al, Cr, Sc, and Si in addition to [A] metal element and [B] magnetic metal element constituting the non-reducible metal oxide. You may contain 0.01-0.25% of addition metal elements by atomic weight ratio. However, in this composition, the elements selected from [A] [A] metal element constituting the hardly-reducible metal oxide and [C] added metal element are not combined with each other. That is, it is preferable that the elements have different combinations. The inclusion of the [C] added metal element in this way is preferably performed in a system that forms a solid solution. For example, by dissolving a trivalent or higher oxide in a divalent oxide solid solution system, Due to the valence effect, the reduction rate of [b] magnetic metal oxide or magnetic alloy oxide can be increased. That is, by adding an additive, [b] reduction of the magnetic metal oxide or magnetic alloy oxide is promoted, and fine magnetic particles can be precipitated at a high density. This reduction treatment step will be described in the description of the manufacturing method described later.
（磁性部材の特性及び用途）
上述のように、本実施例に係る磁性部材１は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の磁性金属又は磁性合金の磁性粒子６が、接合する絶縁体層同士の界面に共に埋没し、かつ磁性粒子６の表面全体を、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣの少なくとも一種を含有する保護膜６Ａで被覆された構造を有する。そして、上述のように、磁性粒子６の分散状態や保護膜６Ａの膜厚などの条件を設定したことにより、磁性部材１は１００ＭＨｚから数ＧＨｚ、さらには１０ＧＨｚの高周波域においても優れた特性を有する。そのため、この磁性部材１は、例えば、アンテナ用基板、トランス用磁芯、磁気ヘッドコア、インダクタ、チョークコイル、フィルタや電波吸収体などの１００ＭＨｚ、さらには１ＧＨｚ以上の高周波域で使用される高周波用磁性部品の優れた部材として用いることができる。
(Characteristics and uses of magnetic members)
As described above, in the
例えば、アンテナ装置のアンテナ基板にこの磁性部材１を適用する場合は、積層された絶縁体層の材料の誘電率が傾斜していることが好ましい。本実施例においては、４層の絶縁体層２，３，４，５のうち絶縁体層５の露出した側の表面上にアンテナを形成する場合は、例えば絶縁体層５をマグネシア（ＭｇＯ）で形成し、その下層の絶縁体層４をアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で形成して誘電率を傾斜させることができる。このように絶縁体層の誘電率を傾斜させる理由は、アンテナを搭載する電子通信機器に特有の最適値があり、誘電率に傾斜をつけることでアンテナ特性の向上を期待できるからである。
For example, when the
（第１の実施例の変形）
なお、本実施例に係る磁性部材１は、磁性粒子６の表面に保護膜６Ａが形成された構造であるが、保護膜６Ａが形成されていない状態の構造の磁性部材、すなわち、ＡｌとＳｉとのうち少なくともいずれかの元素が固溶した複数の磁性粒子が絶縁体層の層表面より部分的に埋まるように配置された構造の磁性部材（磁性部材前駆体）、を高周波用磁性部品に適用することも可能である。しかしながら、後述する製造方法で説明するように、酸化処理を施すことにより、固溶しているＡｌやＳｉが磁性粒子の表面で酸化されたＡｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣなどの保護膜６Ａを備える構造であることが好ましい。
(Modification of the first embodiment)
The
（磁性部材前駆体）
ここで、磁性部材の製造工程において前段階で作製される磁性部材前駆体の構成について図３２〜図３４を用いて説明する。上述の第１の実施例では、絶縁体層が４層である場合を例示したが、ここでは説明を簡略化するため、２層構造の場合と単層構造の場合に分けて説明する。なお、磁性部材前駆体は、作製する磁性部材に要求される性能、寸法などに応じて適宜の層数とするものであり、上述した第１の実施例に係る磁性部材（４層構造）のように、３層以上の絶縁体層を積層した構造としても勿論よい。
(Magnetic member precursor)
Here, the structure of the magnetic member precursor produced in the previous stage in the manufacturing process of the magnetic member will be described with reference to FIGS. In the first embodiment described above, the case where there are four insulator layers has been illustrated, but here, in order to simplify the description, the case of a two-layer structure and the case of a single-layer structure will be described separately. The magnetic member precursor has an appropriate number of layers according to the performance, dimensions, and the like required for the magnetic member to be manufactured. The magnetic member precursor (four-layer structure) according to the first embodiment described above is used. Of course, a structure in which three or more insulator layers are stacked may be used.
図３２は２層構造の磁性部材前駆体の斜視図、図３３は図３２に示した磁性部材前駆体を厚さ方向に切断した状態を示す断面図である。 32 is a perspective view of a magnetic member precursor having a two-layer structure, and FIG. 33 is a cross-sectional view showing a state in which the magnetic member precursor shown in FIG. 32 is cut in the thickness direction.
この磁性部材前駆体１０は、２層の絶縁体層１１，１２が接合し、これら絶縁体層１１，１２の積層界面に、磁性粒子１３が両方の絶縁体層１１，１２に共に埋没するように配置されている。
In this
磁性粒子１３は、上述した第１の実施例に係る磁性部材１の磁性粒子６と同様の構成である。すなわち、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の磁性金属若しくはこれら磁性金属の合金でなる。磁性粒子１３は、還元処理により析出したものである。
The
この磁性粒子１３は、酸化処理することにより形成される酸化物でなる保護膜の構成元素となる、Ａｌ，Ｓｉが固溶している。この固溶した元素の原子量比は、５０％以下の割合である。固溶する系としては、Ｆｅ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｓｉ，Ｎｉ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｓｉのいずれかを選択することができる。固溶するＡｌ，Ｓｉの量としては粒子の飽和磁化をできる限り大きくするために少ない方がよいが、被覆される保護膜６Ａとの密着性を良くするためには多い方がよい。すなわち、固溶するＡｌ，Ｓｉの量は飽和磁化と、酸化処理により形成される予定の保護膜との密着性のバランスによって決まり、原子量比で５〜１０％の範囲が最も好ましい。また、透磁率の高周波特性を向上させるために、第三成分として、Ｍｎ，Ｃｕなどの他の成分を微量含有してもよい。
The
また、この磁性部材前駆体１０においても、上述した第１の実施例の場合と同様に、磁性粒子１３の結晶格子の結晶方位は、これを挟み込んだ一対の、絶縁体層１１，１２の少なくとも一方の絶縁体層の結晶方位に対して、少なくとも２軸以上で揃っている状態であることが好ましい。このように結晶方位を揃えることで、磁性粒子６が熱的に極めて安定な状態で層界面に存在することになる。このため、後工程で酸化処理、熱処理された場合にも磁性粒子１３が安定に存在し、しかも、前述したアンテナ装置に代表される高周波用磁性部品として適用した場合にも長時間使用することが可能となる。
Also in this
なお、上述の第１の実施例で説明したように、磁性部材の磁性粒子の粒径が１ｎｍ以上でかつ１００ｎｍ以下にすることが好ましいため、酸化処理によって形成される保護膜の膜厚を考慮して、磁性部材前駆体１０を作製する際に析出する磁性粒子１３の粒径を制御すればよい。
As described in the first embodiment, the particle size of the magnetic particles of the magnetic member is preferably 1 nm or more and 100 nm or less. Therefore, the thickness of the protective film formed by the oxidation treatment is considered. Then, the particle diameter of the
磁性部材前駆体１０の磁性粒子１３の分散状態も、上述の第１の実施例の磁性部材１の磁性粒子の分散状態と同様である。すなわち、磁性粒子１３同士が０〜５ｎｍの間隔で離れて分散した状態であることが望ましい。
The dispersion state of the
そして、磁性部材前駆体１０は、酸化処理を施すことにより磁性部材となるものであるため、磁性部材前駆体１０の構成成分は、上述した第１の実施例に係わる磁性部材１を構成する絶縁体層２，３，４，５の構成成分と同様である。すなわち、絶縁体層１１，１２は、［ａ］難還元性金属酸化物の［Ａ］金属元素から選ばれる少なくとも一種の元素と、鉄（Ｆｅ），ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ）から選ばれる少なくとも一種の［Ｂ］磁性金属（軟磁性金属）元素とを組み合わせた酸化物絶縁体により構成される。また、絶縁体層は、［ａ］難還元性金属酸化物を構成する［Ａ］金属元素及び［Ｂ］磁性金属元素以外に、Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｃ，Ｓｉから選ばれる少なくとも一種の［Ｃ］添加金属元素を原子量比で０．０１〜０．２５％含有してなる。しかし、この組成において、［ａ］難還元性金属酸化物を構成する［Ａ］金属元素と、［Ｃ］添加金属元素から選ばれる元素同士は同一の元素が組み合わせることはない、すなわち、元素同士が異なる組み合わせとなることが好ましい。
And since the
そして、この磁性部材前駆体１０は、多結晶体であることが好ましい。多結晶体であるということは、焼結法により作製可能なことを意味するものであり、低コストでの作製が可能となる。このような多結晶体であれば、粒界、特に絶縁体層の表面に、磁性粒子が析出し易くなるという利点がある。なお、還元処理により析出した磁性粒子１３は、単結晶であってもよい。
The
図３４は、絶縁体層が単層である場合の磁性部材前駆体２０の断面図である。この磁性部材前駆体２０は、１層の絶縁体層２１と、この絶縁体層２１の一方の層表面で部分的に埋没するように配置された複数の磁性粒子２２と、から構成されている。
FIG. 34 is a cross-sectional view of the
単層の場合の絶縁体層２１や磁性粒子２２は、上述した２層の場合と同様の材料で構成されている。また、図３４に示すように、単層構造の磁性部材前駆体２０の場合、磁性粒子２２の埋没深さＤは、磁性粒子２２が絶縁体層２１の表面より、粒径（深さ方向の粒径）Ｌの４０％〜８０％の範囲であることが好ましい。なお、このような磁性粒子の埋没深さＤは、磁性部材前駆体２０を製造する際に制御することができる。
The
〔磁性部材の第２の実施例：単層構造例１〕
図３５は、本発明の第２の実施例に係る磁性部材３０を示している。この磁性部材３０は、絶縁体層３１と、この絶縁体層３１の一方の表面に埋没するように配置された磁性粒子３２と、この磁性粒子３２が絶縁体層３１から露出する表面を被覆する保護膜３２Ａと、からなる。
[Second Example of Magnetic Member: Single Layer Structure Example 1]
FIG. 35 shows a
この磁性部材３０は、上述の磁性部材前駆体２０と同様の構成の磁性部材前駆体を酸化処理して得られるものである。この磁性部材３０においても、保護膜３２Ａを含めた磁性粒子３２の埋没深さＤが、絶縁体層３１の表面より、粒径（深さ方向の粒径）Ｌの４０％〜８０％の範囲であることが好ましい。なお、本実施例に係る磁性部材３０における、絶縁体層３１、磁性粒子３２、及び保護膜３２Ａの構成などは、上記した第１の実施例に係る磁性部材１と同様であるため、その説明を省略する。
The
図３５に示す本実施例に係る磁性部材３０では、磁性粒子３２が絶縁体層３１から露出した表面のみに保護膜３２Ａが形成された構造であり、熱処理条件を制御することによりこのような構造の形成が可能となる。
The
〔磁性部材の第３の実施例：単層構造例２〕
図３６は、本発明の第３の実施例に係る磁性部材４０を示している。図３６に示すように、この磁性部材４０は、絶縁体層４１に部分的に埋没するように配置された磁性粒子４２の全表面に保護膜４２Ａが形成されている点が、図３５に示した第２の実施例に係る磁性部材３０との相違点である。
[Third embodiment of magnetic member: Single layer structure example 2]
FIG. 36 shows a
この磁性部材４０のよう構造は、絶縁体層４１や磁性粒子４２の成分や、析出した磁性粒子４２の熱処理条件などを制御することにより作製可能となる。このように磁性粒子４２と絶縁体層４１との界面に、酸化物でなる保護膜４２Ａが形成されていることにより、磁性粒子４２と絶縁体層４１との密着性を向上することが可能となる。
The structure like the
なお、本実施例に係る磁性部材４０における、絶縁体層４１、磁性粒子４２、及び保護膜４２Ａの構成などは、上記した第１の実施例に係る磁性部材１と同様であるため、その説明を省略する。
In addition, since the structure of the
〔磁性部材の第４の実施例：単層構造例３〕
図３７は、本発明の第４の実施例に係る磁性部材５０を示している。図３７に示すように、この磁性部材５０は、絶縁体層５１に部分的に埋没するように配置された磁性粒子５２の全表面に保護膜５２Ａが形成され、さらに、磁性粒子５２が埋没した構造の絶縁体層５１の表面全体にも絶縁保護膜５３を形成した構造である。なお、この絶縁保護膜５３は、磁性粒子５２の熱処理条件をコントロールする方法でも良いし、ＰＶＤ技術やＣＶＤ技術を用いても成膜可能である。
[Fourth Example of Magnetic Member: Single Layer Structure Example 3]
FIG. 37 shows a
なお、本実施例に係る磁性部材５０における、絶縁体層５１、磁性粒子５２、及び保護膜５２Ａの構成などは、上記した第１の実施例に係る磁性部材１と同様であるため、その説明を省略する。
In addition, since the structure of the
〔磁性部材の第５の実施例：２層構造例１〕
図３８は、本発明の第５の実施例に係る磁性部材６０を示している。図３８に示すように、この磁性部材６０は、絶縁体層６１と、多数の磁性粒子６２と、保護膜６２Ａと、絶縁保護膜６３と、絶縁体層６４を備えてなる。磁性粒子６２は、絶縁体層６１に部分的に埋没するように設けられている。また、磁性粒子６２の絶縁体層６１から露出した表面のみに保護膜６２Ａが形成されている。磁性粒子６２が埋没した構造の絶縁体層６１の表面全体には、絶縁保護膜６３が形成されている。さらに、これらの構造の表面上に合成樹脂でなる絶縁体層６４が積層されている。絶縁体層６１、磁性粒子６２、保護膜６２Ａなどの構成成分などは、上記した第１の実施例に係る磁性部材１と同様であるため、その説明を省略する。
[Fifth embodiment of magnetic member: two-layer structure example 1]
FIG. 38 shows a
本実施例に係る磁性部材６０においては、絶縁体層６４が、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチルテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ系樹脂などの合成樹脂で形成されている。このため、磁性部材６０においては、セラミックス材料でなる絶縁体層６１と、合成樹脂でなる絶縁体層６４との間で誘電率を傾斜させることができるため、アンテナを配置固定するアンテナ装置などの電子通信機器の部材として適している。また、絶縁体層６４が合成樹脂でなるため、振動などの物理的負荷に対して耐久性を向上させることが可能となる。
In the
〔磁性部材の第６の実施例：２層構造例２〕
図３９は、本発明の第６の実施例に係る磁性部材７０を示している。この磁性部材７０は、図３９に示すように、絶縁体層７１と、多数の磁性粒子７２と、磁性粒子７２の絶縁体層７１から露出した表面のみに形成された保護膜７２Ａと、磁性粒子７２を挟み込むように絶縁体層７１に接合された合成樹脂でなる絶縁体層７４と、を備えてなる。そして、絶縁体層７４には、例えば、セラミックスなどでなる無機材料粒子７３が混合、配置されている。なお、絶縁体層７１、磁性粒子７２、保護膜７２Ａなどの構成成分などは、上記した第１の実施例に係る磁性部材１と同様であるため、その説明を省略する。また、絶縁体層７４の成分は、第５の実施例と同様に、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチルテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ系樹脂などの合成樹脂である。
[Sixth embodiment of magnetic member: two-layer structure example 2]
FIG. 39 shows a
本実施例の磁性部材７０では、合成樹脂でなる絶縁体層７４内に無機材料粒子７３を混入させたことにより、無機材料粒子７３の量を調整することにより絶縁体層７４の誘電率の制御を図ることが可能となるだけでなく切断などの加工性を向上することができる。
In the
〔磁性部材の第７の実施例：２層構造例３〕
図４０は、本発明の第７の実施例に係る磁性部材８０を示している。この磁性部材８０は、図４０に示すように、絶縁体層８１と、多数の磁性粒子８２と、磁性粒子８２の絶縁体層８１から露出した表面のみに形成された保護膜８２Ａと、磁性粒子８２を挟み込むように絶縁体層８１に接合された合成樹脂でなる絶縁体層８３と、を備えてなる。そして、絶縁体層８４内には、空洞（気泡）８４が分散して形成されている。なお、絶縁体層８１、磁性粒子８２、保護膜８２Ａなどの構成成分などは、上記した第１の実施例に係る磁性部材１と同様であるため、その説明を省略する。また、絶縁体層８３の成分は、第５の実施例と同様に、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチルテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ系樹脂などの合成樹脂である。
[Seventh embodiment of magnetic member: two-layer structure example 3]
FIG. 40 shows a
本実施例の磁性部材８０では、合成樹脂でなる絶縁体層８３内に空洞（気泡）８３が形成されているため、空洞８４の大きさなどを調整することにより絶縁体層８３の誘電率の制御を図ることが可能となる。また、絶縁体層８３に空洞８４を形成することにより、磁性部材８０全体をさらに軽量化することが可能となる。
In the
〔磁性部材の製造方法〕
次に、本発明に係る磁性部材の製造方法について説明する。本発明に係る磁性部材の製造方法は、上述のような構成を具備していれば、その製造方法については特に限定されるものではないが、好ましい製造方法としては以下に説明するような複数の製造方法がある。
[Method of manufacturing magnetic member]
Next, a method for manufacturing a magnetic member according to the present invention will be described. The manufacturing method of the magnetic member according to the present invention is not particularly limited as long as it has the above-described configuration, but a preferable manufacturing method includes a plurality of methods described below. There is a manufacturing method.
（第１の製造方法）
この第１の製造方法は、以下のような４つの工程１〜４を備えており、磁性部材の形状、構造を特定しない基本的な製造方法である。
工程１：［ａ］難還元性金属酸化物の粉末と、［ｂ］磁性金属酸化物の粉末と、微量添加物用酸化物（必要に応じて）と、から複合酸化物、例えば固溶体を作製する。
工程２：上記工程１で作製した複合酸化物を還元して複合酸化物の表面に、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどの磁性金属、又はこれらの磁性金属を基とする合金の少なくとも一種からなる微細な磁性粒子を析出させる。
工程３：酸化処理を施すことにより、上記工程２で析出させた磁性粒子の表面に酸化物でなる保護膜を形成する。
工程４：上記工程３の後に、磁性粒子が析出している複合酸化物の表面に、他の絶縁体層を形成する。
この製造方法では、焼結法を用いることができるため、歩留まりがよく、低コストで製造することができるという利点がある。
(First manufacturing method)
This first manufacturing method includes the following four
Step 1: A composite oxide such as a solid solution is prepared from [a] a powder of a hardly-reducible metal oxide, [b] a powder of a magnetic metal oxide, and an oxide for a trace additive (if necessary). To do.
Step 2: The composite oxide produced in the
Step 3: An oxidation treatment is performed to form a protective film made of an oxide on the surface of the magnetic particles deposited in
Step 4: After the
In this manufacturing method, since a sintering method can be used, there is an advantage that the yield is good and the manufacturing can be performed at low cost.
まず、上記工程１について詳細に説明する。この工程１は、［ａ］難還元性金属酸化物の粉末と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも一種を含む［ｂ］磁性金属酸化物の粉末と、微量添加物用酸化物（必要に応じて）と、からなり、［ａ］難還元性金属酸化物と［ｂ］磁性金属酸化物の比がｍｏｌ比で、ａ：ｂ＝１０：９０から９０：１０の範囲からなる複合酸化物、例えば固溶体を作製する工程である。
First, the
上述のＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも一種を含む［ｂ］磁性金属酸化物の粉末としては、一酸化鉄（ＦｅＯ），酸化コバルト（ＣｏＯ）などが好ましい。例えば、酸化鉄としては、ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４など様々な形態（化学量論）があるが、一酸化鉄（ＦｅＯ）は、難還元性金属酸化物と広い組成範囲で複合酸化物を形成し易い。例えば、［ａ］難還元性金属酸化物としてＭｇＯを用いた場合、ＦｅＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯは全率固溶体となるので特に好ましい。全率固溶体の場合は、上記工程２のように磁性粒子を表面に析出させるための還元処理工程において、結晶粒内に微細な金属粒を任意の割合で析出させることができる。なお、酸化鉄としては、一酸化鉄（ＦｅＯ）の以外に、他の価数の酸化鉄が含まれていてもよい。また、Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ系化合物の固溶体を形成する場合はＦｅ２Ｏ３を用いることが好ましい。
As the powder of [b] magnetic metal oxide containing at least one of Fe, Co, and Ni described above, iron monoxide (FeO), cobalt oxide (CoO), and the like are preferable. For example, as iron oxide, there are various forms (stoichiometry) such as FeO, Fe 2 O 3 , and Fe 3 O 4 , but iron monoxide (FeO) has a wide composition range with a non-reducible metal oxide. It is easy to form a complex oxide. For example, when MgO is used as the [a] hardly-reducible metal oxide, FeO, CoO, and NiO are particularly preferable because they are all solid solutions. In the case of the full solid solution, in the reduction treatment step for precipitating the magnetic particles on the surface as in the
また、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどの［Ｂ］磁性金属を含む［ｂ］磁性金属酸化物としては、Ｃｕ，Ｍｎが加わった複合金属酸化物でもよい。ここで、Ｎｉを選んだ場合、［ｂ］磁性金属酸化物に含まれるＮｉの量は、ＣｏあるいはＦｅに対して５０ｍｏｌ％以下の含有率であることが好ましい。また、Ｃｕ又はＭｎを［ｂ］磁性金属酸化物に含有させる場合は、１０ｍｏｌ％以下の含有率にすることが好ましい。上記工程１で述べた複合金属酸化物としては、ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４のような複合金属酸化物でもよいし、酸化ニッケル，酸化銅，酸化マンガンやこの他の不純物を添加したものでもよい。［ｂ］磁性金属酸化物は、２００〜１５００℃の水素雰囲気下で、金属へ還元され得る金属酸化物であるため、上記工程２において磁性粒子を析出させることができる。このため、［ｂ］磁性金属酸化物は、還元性金属酸化物と呼ぶこともできる。
Further, the [b] magnetic metal oxide containing [B] magnetic metal such as Fe, Co, and Ni may be a composite metal oxide to which Cu and Mn are added. Here, when Ni is selected, the amount of Ni contained in [b] magnetic metal oxide is preferably 50 mol% or less with respect to Co or Fe. When Cu or Mn is contained in the [b] magnetic metal oxide, the content is preferably 10 mol% or less. The composite metal oxide described in the
上述した［ａ］難還元性金属酸化物と［ｂ］磁性金属酸化物のｍｏｌ比では、ａ：ｂ＝９０：１０より［ａ］難還元性金属酸化物が多くなると、すなわち９０を越えると［ｂ］磁性金属酸化物の割合が少なくなるため、粒子間の磁気的相互作用が小さくなり、場合によっては超常磁性が発生して特性が劣化する。一方、ａ：ｂ＝１０：９０より［ｂ］磁性金属酸化物の割合が大きくなると、還元工程により析出した磁性粒子の結晶粒が大きくなり、高周波での特性が低下してアンテナ基板、高周波用磁芯、電磁波吸収体などに必要な磁気特性が低下してしまう。 In the molar ratio of [a] refractory metal oxide and [b] magnetic metal oxide described above, if [a] refractory metal oxide is larger than a: b = 90: 10, that is, exceeds 90. [B] Since the ratio of the magnetic metal oxide is reduced, the magnetic interaction between the particles is reduced, and superparamagnetism is generated in some cases and the characteristics are deteriorated. On the other hand, when the ratio of [b] magnetic metal oxide becomes larger than a: b = 10: 90, the crystal grains of the magnetic particles deposited by the reduction process increase, and the characteristics at high frequency deteriorate, and the antenna substrate and high frequency The magnetic properties required for the magnetic core, electromagnetic wave absorber, etc. will deteriorate.
［ａ］難還元性金属酸化物と［ｂ］磁性金属酸化物を用いて固溶体複合酸化物を作製する場合のｍｏｌ比の適当な例をＭｇＯとＦｅＯと用いた場合で説明すると、［ａ］難還元性金属酸化物であるＭｇＯ粉末と、［ｂ］磁性金属酸化物であるＦｅＯ粉末とをｍｏｌ比で２：１となるように混合することが好ましい。このように２：１の比で［ａ］難還元性金属酸化物と［ｂ］磁性金属酸化物とを混合することで、還元による磁性粒子の金属量を適量に抑えることができ、磁性粒子同士の合体や粒成長を抑制することができる。 A suitable example of the molar ratio in the case of producing a solid solution composite oxide using [a] a hardly reducible metal oxide and [b] a magnetic metal oxide will be described using MgO and FeO. [A] It is preferable to mix MgO powder, which is a hardly-reducible metal oxide, and [b] FeO powder, which is a magnetic metal oxide, in a molar ratio of 2: 1. Thus, by mixing [a] a hardly-reducible metal oxide and [b] a magnetic metal oxide in a ratio of 2: 1, the amount of metal of the magnetic particles due to reduction can be suppressed to an appropriate amount, and the magnetic particles Coalescence and grain growth between each other can be suppressed.
以下、上記工程１で行う操作を具体的に説明する。まず、所定のｍｏｌ比になるように［ａ］難還元性金属酸化物と［ｂ］磁性金属酸化物と微量添加物用酸化物（必要に応じて）とを計り取り、ボールミルなどで混合して原料粉末を調製する原料粉末調製工程を行う。なお、いずれの酸化物も、酸化物の形で混合させることが好ましいが、それに限定されず、水酸化物や炭酸化合物などのいかなる態様で混合されても構わない。また、混合の際、混入が起こらないように、ボールやポットの材質は、例えばナイロンなどの樹脂製のものなどを用いることが望ましい。さらに、湿式及び乾式のいずれの方法で混合してもよいが、より均一な混合を行うには湿式混合が好ましく、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などのバインダーを加えてもよい。
Hereinafter, the operation performed in the
次に、原料粉末を所定温度に加熱して反応を行わせる。反応させるための加熱温度などの諸条件は、原料粉末や目的とする部材性能に応じて適宜設定すればよい。例えば、加熱条件として、原料粉末をプレス成形した後、酸化雰囲気中、あるいは真空中、もしくはアルゴン（Ａｒ）などの不活性雰囲気中で、１０００℃以上の温度に加熱して焼結させてもよい。酸化雰囲気とは、大気、酸素を含有する不活性ガス雰囲気などが挙げられるが、酸素量を変動させないためには、不活性雰囲気あるいは真空中で焼結することが好ましい。例えば、ＦｅＯ−ＭｇＯ固溶体複合酸化物を作製する場合は、真空中もしくはＡｒ雰囲気中で焼結させることが好ましい。なお、原料粉末としては、化学反応による沈殿物を用いることにより、より細かな原料粉が得られ、種々のプロセスを経たあとの結晶粒の微細化に反映できる。 Next, the raw material powder is heated to a predetermined temperature to cause the reaction. Various conditions such as the heating temperature for the reaction may be appropriately set according to the raw material powder and the intended member performance. For example, as a heating condition, after raw material powder is press-molded, it may be sintered by heating to a temperature of 1000 ° C. or higher in an oxidizing atmosphere, in a vacuum, or in an inert atmosphere such as argon (Ar). . Examples of the oxidizing atmosphere include air, an inert gas atmosphere containing oxygen, and the like. In order not to change the amount of oxygen, it is preferable to sinter in an inert atmosphere or vacuum. For example, when producing a FeO-MgO solid solution composite oxide, it is preferable to sinter in vacuum or Ar atmosphere. In addition, as raw material powder, finer raw material powder is obtained by using the deposit by a chemical reaction, and it can reflect in refinement | miniaturization of the crystal grain after passing through various processes.
上記工程１によって得られる複合酸化物は、粉末、バルクなど形状は特に限定されない。また、粉末やバルクのいずれの形態であっても焼結法（粉末冶金法）により作製されたものは多結晶体となる。
The composite oxide obtained by the
次に、上記工程２について具体的に説明する。上記工程１で得られた複合酸化物を還元してＦｅ，Ｃｏ又はそれらを基とする合金の少なくとも一種を析出させる上記工程２を行う。得られた複合酸化物に対して水素還元処理を行うことにより、多数の磁性粒子を複合酸化物（絶縁体層）の表面に部分的に埋まった状態で均一に分散して析出させることができる。すなわち、磁性粒子が複合酸化物の表面に沿って分散した状態で平面的に広がって配置、形成されるため、磁性部材全体としては異方構造となる。
Next, the
また、このような製造方法においては、上述したように、磁性粒子が複合酸化物（絶縁体層）の表面に部分的に埋まった構造となる。具体的には、磁性粒子の埋没深さＤは、磁性粒子が絶縁体層の表面より、粒径（深さ方向の粒径）Ｌの４０％〜８０％の範囲となるように制御することができる。 Further, such a manufacturing method has a structure in which the magnetic particles are partially embedded in the surface of the composite oxide (insulator layer) as described above. Specifically, the buried depth D of the magnetic particles is controlled so that the magnetic particles are in the range of 40% to 80% of the particle size (particle size in the depth direction) L from the surface of the insulator layer. Can do.
このように析出した磁性粒子は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の磁性金属（軟磁性金属）、若しくはこれら磁性金属の合金からなる粒子である。具体的には、この磁性粒子は、Ｆｅ粒子，Ｎｉ粒子，Ｆｅ−Ｃｏ粒子，Ｆｅ−Ｎｉ粒子，Ｃｏ−Ｎｉ粒子，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ粒子のいずれかを基本として、第二成分としてＡｌもしくはＳｉを固溶している。 The magnetic particles thus precipitated are particles made of at least one magnetic metal (soft magnetic metal) selected from Fe, Ni, and Co, or an alloy of these magnetic metals. Specifically, the magnetic particles are based on any one of Fe particles, Ni particles, Fe—Co particles, Fe—Ni particles, Co—Ni particles, and Fe—Co—Ni particles, and the second component is Al or Si is dissolved.
特に、高い透磁率を実現するためには飽和磁化をできる限り上げる必要があるため、最も飽和磁化の高いＦｅ−Ｃｏ粒子を基本として、耐酸化性を付与するために他の元素、例えばＮｉなどを微量加えることが好ましい。上記した第二成分としてのＡｌ，Ｓｉは、原子量比で５０％以下の割合で含有し、かつ固溶するように制御することが好ましい。固溶する系としては、Ｆｅ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｓｉ，Ｎｉ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｓｉのいずれかを選択することができる。固溶するＡｌ，Ｓｉの量としては粒子の飽和磁化をできる限り大きくするために少ない方がよいが、上記工程３で形成する保護膜との密着性を良くするためには多い方がよい。すなわち、固溶するＡｌ，Ｓｉの量は飽和磁化と保護膜との密着性のバランスによって決まり、原子量比で５〜１０％の範囲で制御することが最も好ましい。
In particular, since it is necessary to increase the saturation magnetization as much as possible in order to achieve a high magnetic permeability, other elements such as Ni are used to provide oxidation resistance based on Fe-Co particles having the highest saturation magnetization. It is preferable to add a trace amount of. It is preferable to control Al and Si as the above-mentioned second component so as to be contained in a proportion of 50% or less in terms of atomic weight ratio and to be dissolved. Examples of the solid solution system include Fe-Al, Fe-Si, Co-Si, Ni-Si, Fe-Co-Al, Fe-Co-Si, Fe-Ni-Al, Fe-Ni-Si, and Co-Ni. One of -Si, Fe-Co-Ni-Al, and Fe-Co-Ni-Si can be selected. The amount of Al and Si that dissolves is preferably as small as possible in order to increase the saturation magnetization of the particles as much as possible, but as much as possible in order to improve the adhesion with the protective film formed in
なお、磁性粒子としては、Ｆｅ粒子，Ｃｏ粒子，Ｆｅ−Ｃｏ合金粒子，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金粒子，Ｆｅ基合金粒子，Ｃｏ基合金粒子の少なくとも一種が存在していればよく、これに他の非磁性金属元素が合金化していてもよいが、多すぎると飽和磁化が下がりすぎるため、高周波特性を考慮すると他の非磁性金属元素（Ｆｅ，Ｃｏ以外の還元性金属）による合金化は１０ａｔ％以下となるように制御することが好ましい。また、非磁性金属が組織中に単独で分散していてもよいが、その量は体積比で２０％以下であることが好ましい。析出した微細結晶の耐酸化性の観点から、Ｆｅ基合金粒子はＣｏあるいはＮｉが一部含まれている方が好ましく、特に飽和磁化の観点からＦｅ−Ｃｏ基粒子が好ましい。 As the magnetic particles, at least one of Fe particles, Co particles, Fe—Co alloy particles, Fe—Co—Ni alloy particles, Fe-based alloy particles, and Co-based alloy particles may be present. The non-magnetic metal element may be alloyed, but if it is too much, the saturation magnetization is too low. Therefore, considering high-frequency characteristics, alloying with other non-magnetic metal elements (reducible metals other than Fe and Co) is 10 at. It is preferable to control so that it may become% or less. The nonmagnetic metal may be dispersed alone in the structure, but the amount is preferably 20% or less by volume. From the viewpoint of the oxidation resistance of the precipitated fine crystals, the Fe-based alloy particles preferably contain part of Co or Ni, and particularly Fe-Co-based particles are preferable from the viewpoint of saturation magnetization.
このように析出した磁性粒子の結晶方位は、複合酸化物（絶縁体層）の結晶方位に対して、少なくとも２軸以上で揃うように形成させることができる。このように、複合酸化物（絶縁体層）の結晶方位に少なくとも２軸以上で揃って形成されることで、磁性粒子が熱的に極めて安定な状態で複合酸化物（絶縁体層）の表面に存在できる。このように、磁性粒子６全てが複合酸化物（絶縁体層）の表面おいて、複合酸化物の結晶格子との整合がとれ、かつ等しく配向した状態で存在することで、磁性粒子は複合酸化物（絶縁体層）に強くアンカーリングされて熱的に非常に安定であり、最終的に用いられる高周波用の部材として長時間安定した高周波特性を有することが可能となる。なお、この製造方法で形成された磁性粒子の埋没状態とは、単に磁性粒子が複合酸化物の表面の窪みに載っているように配置されたものとは決定的に違い、ＴＥＭ、回折像などで違いを判別することができる。
The crystal orientation of the magnetic particles thus precipitated can be formed so as to be aligned with at least two axes with respect to the crystal orientation of the composite oxide (insulator layer). Thus, the surface of the composite oxide (insulator layer) is formed in a state in which the magnetic particles are thermally extremely stable by being formed so as to be aligned with at least two axes in the crystal orientation of the composite oxide (insulator layer). Can exist. In this way, all the
また、このような製造方法で析出した磁性粒子の分散状態は、磁性粒子同士が０〜５ｎｍの間隔で離れて分散した状態となるように制御することが望ましい。 Moreover, it is desirable to control the dispersion state of the magnetic particles deposited by such a manufacturing method so that the magnetic particles are dispersed at a distance of 0 to 5 nm.
なお、この製造方法における水素還元は、粉末、バルク（例えば、ペレット状、リング状、矩形状）、さらにはバルク状試料を粉砕した粉砕粉の状態で行ってもよい。特に、粉末（粉砕粉を含む）の場合、反応時間が短くて済むため、微細な磁性粒子が分散して析出させ易い。また、所定の磁性部品、例えばアンテナ基板などの形状にして還元処理を行えば、その後の部品化までの加工が簡単になる。 The hydrogen reduction in this production method may be performed in the form of powder, bulk (for example, pellets, rings, rectangles), or pulverized powder obtained by pulverizing a bulk sample. In particular, in the case of powder (including pulverized powder), since the reaction time is short, fine magnetic particles are easily dispersed and precipitated. Moreover, if the reduction process is performed in the shape of a predetermined magnetic component, for example, an antenna substrate, the subsequent processing up to componentization becomes easy.
なお、水素還元の温度と時間は、水素により少なくとも酸化物の一部が還元される温度であればよく、特に限定されるものではない。ただし、２００℃以下では還元反応の進みが遅すぎ、１５００℃を越えると析出した磁性粒子の成長が進みすぎて凝集してしまうため、２００〜１５００℃の範囲が好ましく、４００〜１０００℃の範囲がさらに好ましい。また、時間は還元温度との兼ね合いで決まるが、１０分から１００時間の範囲でよい。水素雰囲気は、フローが好ましく、その流量は１０ｃｃ／ｍｉｎ．以上であればよい。このように水素気流中（水素フロー中）で還元を行えば複合酸化物の全面に均一に磁性粒子を析出させ易くなる。また、その流量は常に一定である必要は無く、その温度に応じて変化させてもよい。例えば室温〜１０００℃までの還元を行う場合、室温〜５００℃までは流量を０として５００〜８００℃で１０ｃｃ／ｍｉｎ．８００−１０００℃では３ｃｃ／ｍｉｎ．としてもよい。なお、複合酸化物中のＦｅ又はＣｏを全量析出するように還元してもよいし、一部複合酸化物が残るように還元してもよい。 The temperature and time for hydrogen reduction are not particularly limited as long as at least a part of the oxide is reduced by hydrogen. However, the progress of the reduction reaction is too slow at 200 ° C. or less, and if it exceeds 1500 ° C., the growth of the precipitated magnetic particles progresses too much and agglomerates. Is more preferable. Further, the time is determined in consideration of the reduction temperature, but may be in the range of 10 minutes to 100 hours. The hydrogen atmosphere preferably has a flow rate of 10 cc / min. That is all you need. If the reduction is performed in a hydrogen stream (hydrogen flow) in this way, the magnetic particles are easily deposited uniformly on the entire surface of the composite oxide. Further, the flow rate does not always have to be constant, and may be changed according to the temperature. For example, when reduction is performed from room temperature to 1000 ° C., the flow rate is 0 from room temperature to 500 ° C. and 10 cc / min. At 800-1000 ° C., 3 cc / min. It is good. In addition, you may reduce | restore so that the whole quantity of Fe or Co in complex oxide may precipitate, and you may reduce | restore so that some complex oxide may remain.
また、還元処理に用いるガスは、水素が望ましいが、一酸化炭素やメタンなどの還元性ガスを用いてもよい。 The gas used for the reduction treatment is preferably hydrogen, but a reducing gas such as carbon monoxide or methane may be used.
上記工程３は磁性粒子を酸化する工程であるが、具体的には空気中で熱処理する方法、酸素中に放置する方法や酸性ガスや酸性溶液で酸化することができる。
The
上記工程４は酸化された磁性粒子が部分的に埋没する複合酸化物表面に他の絶縁層を形成する工程であるが、具体的にはスクリーン印刷やグラビア印刷により、生絶縁層を形成した後、熱処理を施す方法や、予め作製しておいた絶縁シートを、複合酸化物表面に圧着する方法などを採用することができる。
The
また、上記工程３及び工程４を同時に行う方法として、予め他の絶縁層に酸化剤を混入させておき、塗布と同時に磁性粒子の表面が酸化されるようにしてもよい。
Further, as a method of performing the
なお、複合酸化物（絶縁体層）の表面に析出した磁性粒子が、ＡｌもしくはＳｉを固溶していない場合は、磁性粒子にＡｌもしくはＳｉの少なくとも一種を含有する膜をコーティングし、熱処理を施すことによって、ＡｌもしくはＳｉを固溶した磁性粒子を得ることができる。磁性粒子にＡｌもしくはＳｉの少なくとも一種をコーティングする方法は、特に限定されないが、Ａｌターゲット，Ｓｉターゲット、所定の組成のＡｌ−Ｓｉターゲットを用いてスパッタ法にてコーティングする方法が望ましい。このとき、磁性粒子と、Ａｌ，Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉのいずれかが固溶する量だけコーティングし、熱処理によって固溶させる。この熱処理は磁性粒子が酸化せず、Ａｌ，Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉと固溶させることが可能な条件であれば限定されないが、Ａｒなどの不活性ガス雰囲気中で２００〜１０００℃の範囲で加熱することが好ましい。また、固溶させる量は、その後の熱処理（酸化処理）によって生じる、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣのいずれかの膜の厚さに影響を与えるために慎重に決定する必要がある。例えば、ＦｅにＡｌは原子量比で最大５３ｍｏｌ％程度まで固溶させることができるが、粒径１０ｎｍのＦｅ粒子に対して５３ｍｏｌ％のＡｌを固溶させることによって、その後の熱処理によって２ｎｍ程度のＡｌ２Ｏ３膜をＦｅ粒子表面に形成させることができる。また、粒径１００ｎｍのＦｅ粒子に対して２０％のＡｌを固溶させることによって、その後の熱処理によって７ｎｍ程度のＡｌ２Ｏ３膜をＦｅ粒子表面に形成することができる。 If the magnetic particles deposited on the surface of the composite oxide (insulator layer) do not dissolve Al or Si, the magnetic particles are coated with a film containing at least one kind of Al or Si and subjected to heat treatment. By applying, magnetic particles in which Al or Si is dissolved can be obtained. The method of coating at least one of Al or Si on the magnetic particles is not particularly limited, but a method of coating by sputtering using an Al target, an Si target, and an Al—Si target having a predetermined composition is desirable. At this time, the magnetic particles are coated in an amount so that any one of Al, Si, and Al—Si is dissolved, and are solid-dissolved by heat treatment. This heat treatment is not limited as long as the magnetic particles do not oxidize and can be dissolved in Al, Si, Al-Si, but heated in an inert gas atmosphere such as Ar in the range of 200 to 1000 ° C. It is preferable to do. In addition, the amount of the solid solution is carefully selected because it affects the thickness of any film of Al 2 O 3 , AlN, SiO 2 , Si 3 N 4 , or SiC generated by the subsequent heat treatment (oxidation treatment). It is necessary to decide. For example, Al can be dissolved in Fe up to a maximum of about 53 mol% in atomic weight ratio, but by dissolving 53 mol% of Al in Fe particles having a particle size of 10 nm, a subsequent heat treatment causes an Al of about 2 nm. A 2 O 3 film can be formed on the Fe particle surface. Further, by dissolving 20% Al in Fe particles having a particle size of 100 nm, an Al 2 O 3 film having a thickness of about 7 nm can be formed on the Fe particle surface by subsequent heat treatment.
（第２の製造方法）
次に、磁性部材の第２の製造方法について図４１に示すフローチャートを用いて説明する。図４１に示すように、第２の製造方法では、順次、原料粉末の調製工程と、成形工程と、反応工程と、粒子析出工程と、酸化膜（保護膜）形成工程と、積層工程と、を備える。
(Second manufacturing method)
Next, a second manufacturing method of the magnetic member will be described with reference to the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 41, in the second manufacturing method, a raw material powder preparation step, a molding step, a reaction step, a particle precipitation step, an oxide film (protective film) formation step, a lamination step, and Is provided.
先ず、原料粉末の調製工程とは、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｈｆ、及び希土類元素から選ばれる少なくとも一種の［Ａ］金属元素の［ａ］難還元性金属酸化物と、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の［Ｂ］磁性金属元素の［ｂ］磁性金属酸化物から選ばれる少なくとも一種とを、秤量、混合してセラミックス原料を調製する工程である（ステップＳ１）。 First, the raw material powder preparation step refers to Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf, and at least one [A] metal element selected from rare earth elements. a) Weighing and mixing a hardly-reducible metal oxide and at least one selected from [b] magnetic metal oxides of at least one [B] magnetic metal element selected from Fe, Ni, and Co to produce a ceramic raw material (Step S1).
上記成形工程とは、上記ステップＳ１で調製されたセラミックス原料を成形してセラミックス生シートを作製する工程である（ステップＳ２）。 The forming step is a step of forming a ceramic raw sheet by forming the ceramic raw material prepared in step S1 (step S2).
上記反応工程とは、上記ステップＳ２で作製したセラミックス生シートを加熱して複合酸化物シートを作製する工程である（ステップＳ３）。 The said reaction process is a process which heats the ceramic raw sheet produced at said step S2 and produces a complex oxide sheet (step S3).
上記粒子析出工程とは、上記ステップＳ３で作製した複合酸化物シートを還元処理して磁性粒子（磁性金属含有粒子）を複合酸化物シートの表面に析出させて磁性部材前駆体を作製する工程である（ステップＳ４）。 The particle deposition step is a step of producing a magnetic member precursor by reducing the composite oxide sheet prepared in step S3 to deposit magnetic particles (magnetic metal-containing particles) on the surface of the composite oxide sheet. Yes (step S4).
上記酸化膜（保護膜）形成工程とは、上記ステップＳ４で磁性粒子が析出した複合酸化物シート（磁性部材前駆体）に酸化処理をして磁性粒子の表面に酸化膜（保護膜）を形成する工程である（ステップＳ５）。 The oxide film (protective film) forming step is to form an oxide film (protective film) on the surface of the magnetic particles by oxidizing the composite oxide sheet (magnetic member precursor) on which the magnetic particles are deposited in step S4. (Step S5).
上記積層工程とは、上記ステップＳ４で作製した複合酸化物シートの上に他の絶縁シートを積層して、複合酸化物シートの表面と、絶縁シートと、を積層界面で磁性粒子を挟み込むように接合させて磁性部材を作製する工程である（ステップＳ６）。 In the lamination step, another insulating sheet is laminated on the composite oxide sheet produced in step S4, and the surface of the composite oxide sheet and the insulating sheet are sandwiched with magnetic particles at the lamination interface. It is a process of making a magnetic member by bonding (step S6).
以上、第２の製造方法について説明したが、この製造方法における材料、各種処理条件などは、上述の第１の製造方法と同様である。なお、絶縁シートとしては、各種の絶縁材料を用いることができるが、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチルテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ系樹脂などの有機材料を用いることも可能である。 Although the second manufacturing method has been described above, materials, various processing conditions, and the like in this manufacturing method are the same as those in the first manufacturing method described above. Note that various insulating materials can be used as the insulating sheet, but organic materials such as polystyrene, polyethylene, polyethyl terephthalate (PET), and epoxy resin can also be used.
（第３の製造方法）
次に、磁性部材の第３の製造方法について図４２に示すフローチャートを用いて説明する。図４２に示すように、第３の製造方法では、順次、積層工程と、反応工程と、粒子析出工程と、酸化膜形成工程と、を備えている。
(Third production method)
Next, a third manufacturing method of the magnetic member will be described with reference to the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 42, the third manufacturing method includes a stacking step, a reaction step, a particle precipitation step, and an oxide film forming step in sequence.
この製造方法では、予め、Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｈｆ、及び希土類元素から選ばれる少なくとも一種の［Ａ］金属元素の［ａ］難還元性金属酸化物と、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の［Ｂ］磁性金属元素の［ｂ］磁性金属酸化物から選ばれる少なくとも一種と、を、秤量、混合してセラミックス原料を調製する。そして、セラミックス原料を成形してセラミックス生シートを作製しておく。 In this manufacturing method, [a] difficulty of [a] metal element of at least one kind selected from Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf, and rare earth elements in advance. A ceramic raw material is prepared by weighing and mixing a reducing metal oxide and at least one selected from [b] magnetic metal oxide of [B] magnetic metal element selected from Fe, Ni and Co. To do. A ceramic raw sheet is prepared by molding a ceramic raw material.
そして、複数のセラミックス生シートを積層してセラミックス生シート積層体を作製する（ステップＳ１１）。 And a ceramic raw sheet laminated body is produced by laminating a plurality of ceramic raw sheets (step S11).
次に行う反応工程では、このセラミックス生シート積層体を焼成して複合酸化物積層体を作製する（ステップＳ１２）。 In the next reaction step, this ceramic raw sheet laminate is fired to produce a composite oxide laminate (step S12).
その後、粒子析出工程で、ステップＳ１２で作製した複合酸化物積層体を還元処理して、磁性金属もしくは磁性金属を含む合金でなる磁性粒子を複合酸化物積層体の積層界面に析出させて磁性部材前駆体を作製する（ステップＳ１３）。 Thereafter, in the particle deposition step, the composite oxide laminate produced in step S12 is subjected to a reduction treatment, and magnetic particles made of a magnetic metal or an alloy containing a magnetic metal are deposited on the laminate interface of the composite oxide laminate to form a magnetic member. A precursor is produced (step S13).
最後に、酸化膜形成工程を行って、磁性粒子が析出した複合酸化物積層体を、酸化処理して磁性粒子の表面に酸化膜でなる保護膜を形成する（ステップＳ１４）。このようにして酸化膜形成工程を行うことで、磁性部材の製造が完了する。 Finally, an oxide film forming step is performed to oxidize the composite oxide laminate on which the magnetic particles are deposited, thereby forming a protective film made of an oxide film on the surface of the magnetic particles (step S14). By performing the oxide film forming step in this manner, the manufacture of the magnetic member is completed.
なお、この第３の製造方法においても、材料、各種処理条件などは、上述の第１の製造方法と同様である。 In the third manufacturing method, materials, various processing conditions, and the like are the same as those in the first manufacturing method.
（第４の製造方法）
図４３及び図４４は、第４の製造方法の特徴となる工程を示す要部拡大断面である。この第４の製造方法は、上述した第３の製造方法における磁性粒子の表面に保護膜を酸化処理により形成する工程（ステップＳ１４）までは同様である。すなわち、図４３に示すように、複合酸化物シート９１の表面に析出した磁性粒子９２の表面に保護膜（図示省略する）を形成する工程までは、上述の第３の製造方法のステップＳ１４までと同様の工程を経て製造される。
(Fourth manufacturing method)
43 and 44 are enlarged cross-sectional views showing the main parts of the process that is characteristic of the fourth manufacturing method. This fourth manufacturing method is the same up to the step (step S14) of forming a protective film on the surface of the magnetic particles in the third manufacturing method described above by oxidation treatment. That is, as shown in FIG. 43, until the step of forming a protective film (not shown) on the surface of the
この第４の製造方法では、図４３に示すように、保護膜が表面に形成された磁性粒子９２が部分的に埋没している複合酸化物シート（絶縁体層）９１と９１と組成の異なる絶縁体セラミックシート９３との界面に磁性粒子９２が形成されている。この絶縁体セラミックシート９３の構造は、図４３に示すように、粒子同士の間に隙間が形成された多結晶もしくはアモルファス構造でもよいし、連続多孔質構造であってもよい。このような構造の絶縁層を用いることで界面での析出が発生しやすくなり、多層構造でも磁性粒子の析出制御が容易になる。
In the fourth manufacturing method, as shown in FIG. 43, the composition differs from composite oxide sheets (insulator layers) 91 and 91 in which
次に、図１５に示すように、絶縁体セラミックシート９３が露出した部分から樹脂材料９５を含浸させている。この結果、図４４に示すように、絶縁体セラミックシート９３の隙間に樹脂材料９５が入り込んで、密着強度を高めると共に、磁性粒子９２が複合酸化物シート９１の表面から脱落することを防止する機能を有する。また、この樹脂材料９５の構成材料を選択することにより、誘電率を制御することができるという利点がある。
Next, as shown in FIG. 15, the
（第５の製造方法）
図４５（Ａ）〜（Ｄ）は、第５の製造方法を示している。この第５の製造方法は、複合酸化物積層体（絶縁体層の積層体）の露出する側の表面に露出する磁性粒子（保護膜を含む）を除去する工程を備えた点以外は、上述した第３の製造方法と同様である。
(Fifth manufacturing method)
45A to 45D show a fifth manufacturing method. This fifth manufacturing method is the above except that it includes a step of removing magnetic particles (including a protective film) exposed on the exposed surface of the complex oxide laminate (insulator layer laminate). This is the same as the third manufacturing method.
この製造方法では、図４５（Ａ）に示すように、シート状支持体１０１の一方の面上に、磁性部材の構成原料でなる第１のセラミックス生シート１０２を形成する。そして、この第１のセラミックス生シート１０２の上に、第２のセラミックス生シート１０３を塗布形成する。
In this manufacturing method, as shown in FIG. 45A, a first ceramic
印刷法を例にとって説明すると、
（１）第１のセラミックスペーストをシート状支持体１０１の上に印刷して乾燥し、第１のセラミックス生シート１０２を得る。
Taking the printing method as an example,
(1) A first ceramic paste is printed on the sheet-
（２）この状態で、第２のセラミックペーストを第１のセラミックス生シート１０２の上に印刷し、乾燥することで第２のセラミックス生シート１０３を形成し、図４５（Ａ）のようなシート状支持体の上に２層のセラミック生シートが形成された生セラミック複合シートＡを得る。
(2) In this state, the second ceramic paste is printed on the first ceramic
その後、シート状支持体１０１を剥離し、セラミックス生シート積層体をラミネート用容器に密閉して静水圧プレスなどでラミネート処理を行う。図４５では２層のみのラミネート例を示したが１０１、１０２、１０３の複合シートを複数用意してシート状支持体１０１を剥離した１０２及び１０３の複合シートを多層積層して後、ラミネート処理を行うことが多い。この後、所定の大きさに切り分けた後、脱脂、焼成する。なお１０２及び１０３の複合シートを作製する場合は、初めにシート状支持体１０１上に１０２を形成し、あらかじめ用意した１０３を熱圧着してもよい。
Thereafter, the sheet-
次に、セラミックスシート積層体を、水素雰囲気下で還元処理して、図４５（Ｂ）に示すように、第１のセラミックスシート１０２Ａと第２のセラミックスシート１０３Ａの外側表面、及び積層界面に磁性粒子１０４が析出する。
Next, the ceramic sheet laminate is reduced in a hydrogen atmosphere, and as shown in FIG. 45 (B), the outer surfaces of the first
そして、磁性粒子１０４が析出したセラミックスシート積層体に酸化処理を施して図４５（Ｃ）に示すように、磁性粒子１０４の表面に保護膜１０４を形成する。
Then, the ceramic sheet laminate on which the
次に、セラミックスシート積層体の外側表面に形成された磁性粒子１０４（保護膜１０４Ａを含む）を除去する工程を行って、図４５（Ｄ）に示すような磁性部材１１０を作製する。
Next, a step of removing the magnetic particles 104 (including the
なお、セラミックスシート積層体の外側表面に形成された磁性粒子１０４（保護膜１０４Ａを含む）を除去する方法としては、空気中又はガス中で酸化処理する方法や、酸、アルカリ溶液、又は溶融金属に溶解させる方法などを用いることができる。また、研磨加工することでも除去できる。このような磁性粒子１０４を除去する工程により、磁性部材１１０の外側表面（界面の端部側表面も含む）には、磁性粒子１０４が存在しない構造を得ることができる。また、積層体を難還元性セラミックで覆った後にラミネートを行い、還元処理することで同様の効果を得ることもできる。
In addition, as a method of removing the magnetic particles 104 (including the
（第６の製造方法）
図４６及び図４７は、第６の製造方法を示している。この第６の製造方法では、図４６に示すように、予め、セラミックス生シート１１１，１１２の積層界面に磁性粒子１１４（図４７参照。）の核となる無機材料の微粒子１１３を配しておく。
(Sixth manufacturing method)
46 and 47 show a sixth manufacturing method. In the sixth manufacturing method, as shown in FIG. 46,
次に、セラミックスシート積層体を脱脂、焼成した後、還元処理を施すことにより、図４７に示すような所定の粒径を有する磁性粒子１１４に成長させる。
Next, the ceramic sheet laminate is degreased and fired, and then subjected to reduction treatment to grow
その後、酸化処理を施すことにより、図４７に示すように磁性粒子１１４の表面に保護膜１１４Ａを形成する。
Thereafter, an oxidation treatment is performed to form a
この第６の製造方法では、磁性粒子の析出を、予め無機材料の微粒子１１３を配置することで制御できるという利点がある。なお、このような微粒子１１３を均一にセラミックス生シート上に散布する方法は、各種の方法を用いることができるが、例えば揮発性を有するアルコールなどに微粒子１１３を混合した液体をスプレーにより散布することにより微粒子１１３を均一にセラミックス生シート表面に配することが可能である。図４７では核となる無機材料が磁性粒子に成長している例であるが必ずしも核となる無機材料と磁性粒子の組成は一致している必要は無い。また、核を起点に磁性粒子が析出するが、それ以外の場所から析出していても良い。
The sixth manufacturing method has an advantage that the precipitation of the magnetic particles can be controlled by arranging the
また、本発明に用いられる磁性部材の具体例２について説明する。
Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の磁性金属（軟磁性金属）又はこれら磁性金属の合金などでなる複数の磁性粒子が、絶縁体層に分散した構造を有する。磁性粒子、絶縁体層に関しては上記具体例１と同様であるので以下に製造方法について具体的に説明する。
A specific example 2 of the magnetic member used in the present invention will be described.
A plurality of magnetic particles made of at least one magnetic metal (soft magnetic metal) selected from Fe, Ni, and Co or an alloy of these magnetic metals has a structure dispersed in an insulator layer. Since the magnetic particles and the insulator layer are the same as those in the first specific example, the manufacturing method will be specifically described below.
市販ＭｇＯ単結晶を厚さ４００μｍにスライスして厚み２００μｍに研磨の後、ＦｅＯ粉末に埋めて、アルゴン中で１７００℃−１８００℃にて７２ｈ保持することでＭｇＯ中にＦｅＯを拡散させる。この後、カーボンさやにてアルゴン中で１１００℃−１３００℃にて４０ｈ保持することでＭｇＯ中にＦｅナノ粒子が析出し、磁性体Ｆｅナノ粒子が分散した構造が得られる。このようにして得られた磁性体層そのまま本発明に使用しても良いし、これを誘電体層と交互に積層張り合わせることで本発明に係わる積層型の構造磁性部材が得られる。同様の構造は２元同時スパッタなどの薄膜法でも作製することが出来るが厚みが数μｍであるため積層するなどして厚みを得ることが必要である。 A commercially available MgO single crystal is sliced to a thickness of 400 μm, polished to a thickness of 200 μm, embedded in FeO powder, and held at 1700 ° C. to 1800 ° C. for 72 h in argon to diffuse FeO in MgO. Thereafter, the carbon sheath is held in argon at 1100 ° C. to 1300 ° C. for 40 hours to precipitate Fe nanoparticles in MgO, thereby obtaining a structure in which the magnetic Fe nanoparticles are dispersed. The magnetic layer thus obtained may be used as it is in the present invention, or a laminated structural magnetic member according to the present invention is obtained by alternately laminating and laminating this with a dielectric layer. A similar structure can be produced by a thin film method such as binary simultaneous sputtering, but since the thickness is several μm, it is necessary to obtain a thickness by stacking.
（その他の実施形態）
この発明に係わる磁性材料は、形状、結晶性、飽和磁化、異方性磁化等を可変することにより透磁率μを制御することが可能である。すなわち、磁性材料の透磁率μは、磁気モーメントの共鳴による損失だけとした理想的な場合を考えた場合、ｆ（周波数）×μ=Ｃ（定数）という限界関係式に従う。すなわち、透磁率μが決まると限界周波数（μが落ち始める周波数）が決まる。この限界関係式は、形状、結晶性、飽和磁化によって変えることができる。また、一つの関係式を考えた時、異方性磁界を制御することによっても、透磁率μの値を変えることができる。
(Other embodiments)
The magnetic material according to the present invention can control the permeability μ by changing the shape, crystallinity, saturation magnetization, anisotropic magnetization, and the like. That is, the magnetic permeability μ of the magnetic material follows a limit relational expression of f (frequency) × μ = C (constant), considering an ideal case where only loss due to resonance of the magnetic moment is considered. That is, when the magnetic permeability μ is determined, a limit frequency (frequency at which μ starts to decrease) is determined. This limit relational expression can be changed by the shape, crystallinity, and saturation magnetization. When one relational expression is considered, the value of the magnetic permeability μ can be changed also by controlling the anisotropic magnetic field.
したがって、材料の形状、結晶性、飽和磁化を決定することによって、限界関係式を決めることができ、さらに異方性磁界を変えることで透磁率μを決定でき、延いては限界周波数ｆ（μが落ちる周波数）を決定できる。 Therefore, the limit relational expression can be determined by determining the shape, crystallinity, and saturation magnetization of the material, and the permeability μ can be determined by changing the anisotropic magnetic field, and the limit frequency f (μ Can be determined.
すなわち、透磁率μは、材料の組成、つまり形状、結晶性、延いては飽和磁化、異方性磁化等を制御することにより制御することができる。例えば、数百ＭＨｚまでの周波数帯域については、フェライトを使って制御できることが本発明者等により確認されており、それ以上の周波数帯域についても理論的に制御可能である。 That is, the magnetic permeability μ can be controlled by controlling the material composition, that is, the shape, crystallinity, and eventually saturation magnetization, anisotropic magnetization, and the like. For example, it has been confirmed by the present inventors that a frequency band up to several hundred MHz can be controlled using ferrite, and a frequency band beyond that can be theoretically controlled.
また、印刷配線基板の接地金属面に対向して磁性部材を配置する際に、磁性部材の形状や配置位置を工夫することにより、当該印刷配線基板に形成される回路パターンや給電パターン等の信号線パターンを除いた金属面と対向する位置に磁性部材が配置されるようにするとよい。このようにすると、磁性部材により信号線パターンのインピーダンスが変化しないようにすることができる。 Also, when arranging the magnetic member facing the ground metal surface of the printed wiring board, by devising the shape and arrangement position of the magnetic member, signals such as circuit patterns and power supply patterns formed on the printed wiring board The magnetic member may be disposed at a position facing the metal surface excluding the line pattern. In this way, it is possible to prevent the impedance of the signal line pattern from being changed by the magnetic member.
さらに、前記各実施形態ではアンテナエレメントとしてダイポールアンテナを用いた場合を例にとって説明した。しかし、これに限ったものではなく、例えばモノポールアンテナや逆Ｆアンテナ、逆Ｌアンテナなどのその他の線状アンテナにもこの発明は適用できる。また、マイクロストリップアンテナやループアンテナ等の他の種類のアンテナに対してもこの発明は適用可能である。 Further, in each of the above embodiments, the case where a dipole antenna is used as an antenna element has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other linear antennas such as a monopole antenna, an inverted F antenna, and an inverted L antenna. The present invention is also applicable to other types of antennas such as a microstrip antenna and a loop antenna.
なお、この発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる複数の実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in each embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering several different embodiment.
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｄ′，１Ｅ′，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ…磁性部材、１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｎ…誘電体部材、２，３，４，５…絶縁体層、６…磁性粒子、７…印刷配線基板、８，８Ａ，８Ｂ…アンテナエレメント、９，９Ａ…給電端子、１０…磁性部材前駆体、１１，１２…絶縁体層、１３…磁性粒子、２０…磁性部材前駆体、２１…絶縁体層、２２…磁性粒子、３０…磁性部材、３１…絶縁体層、３２…磁性粒子、３２Ａ…保護膜、４０…磁性部材、４１…絶縁体層、４２…磁性粒子、４２Ａ…保護膜、５０…磁性部材、５１…絶縁体層、５２…磁性粒子、５２Ａ…保護膜、５３…絶縁保護膜、６０…磁性部材、６１…絶縁体層、６２…磁性粒子、６２Ａ…保護膜、６３…絶縁保護膜、６４…絶縁体層、７０…磁性部材、７１…絶縁体層、７２…磁性粒子、７２Ａ…保護膜、７３…無機材料粒子、７４…絶縁体層、８０…磁性部材、８１…絶縁体層、８２…磁性粒子、８２Ａ…保護膜、８３…絶縁体層、８４…空洞、８４…絶縁体層、９１…複合酸化物シート、９２…磁性粒子、９３…無機材料、９５…樹脂材料、１０２…第１のセラミックス生シート、１０２，１０３…セラミックス生シート、１０２Ａ…第１のセラミックスシート、１０３…第２のセラミックス生シート、１０３Ａ…第２のセラミックスシート、１０４…保護膜、１０４…磁性粒子、１０４Ａ…保護膜、１１０…磁性部材、１１１，１１２…セラミックス生シート、１１３…微粒子、１１４…磁性粒子、１１４Ａ…保護膜。
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1D ', 1E', 1F, 1G, 1H ... Magnetic member, 1K, 1L, 1M, 1N ... Dielectric member, 2, 3, 4, 5 ... Insulator layer , 6 ... magnetic particles, 7 ... printed wiring board, 8, 8A, 8B ... antenna element, 9, 9A ... feeding terminal, 10 ... magnetic member precursor, 11, 12 ... insulator layer, 13 ... magnetic particles, 20 ... Magnetic member precursor, 21 ... insulator layer, 22 ... magnetic particle, 30 ... magnetic member, 31 ... insulator layer, 32 ... magnetic particle, 32A ... protective film, 40 ... magnetic member, 41 ... insulator layer, 42 ... Magnetic particles, 42A ... protective film, 50 ... magnetic member, 51 ... insulator layer, 52 ... magnetic particle, 52A ... protective film, 53 ... insulating protective film, 60 ... magnetic member, 61 ... insulator layer, 62 ...
Claims (5)
前記印刷配線基板に対し離間した状態で平行に配置され、前記給電回路から給電される給電端を備えたアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントと前記印刷配線基板との間における、前記アンテナエレメントの給電端とその近傍部分を含む部位と対向する位置に限定的に介在配置され、絶縁マトリクス基材に強磁性を有するほぼ球形をなす磁性ナノ粒子をほぼ均一に分散配置してなる磁性体部材と、
前記アンテナエレメントと前記印刷配線基板との間における、前記磁性体部材が配置されていない位置で、かつ前記アンテナエレメントの先端とその近接部分を含む部位と対向する位置に介在設置された誘電体部材と
を具備することを特徴とするアンテナ装置。 A dipole or monopole antenna device installed on a printed wiring board having a ground plane and a power supply circuit,
An antenna element provided with a feeding end that is arranged in parallel to the printed wiring board in a state of being separated from the feeding circuit and is fed from the feeding circuit;
Between the antenna element and the printed wiring board, the antenna element is disposed in a limited manner at a position facing a portion including the feeding end of the antenna element and its vicinity , and the insulating matrix base material has a substantially spherical shape. A magnetic member formed by substantially uniformly dispersing and arranging magnetic nanoparticles formed ;
A dielectric member interposed between the antenna element and the printed wiring board at a position where the magnetic member is not disposed and at a position facing a portion including the tip of the antenna element and its proximity portion. An antenna device comprising:
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