(57)【要約】【課題】ギガヘルツ帯の高周波領域において高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体、およびそれを用いた小型で低挿入損失な高周波電子部品を提供すること。【解決手段】互いに交わらないように整列した複数の磁性ナノワイヤ３６１〜３６３と、複数の磁性ナノワイヤ３６１〜３６３間を電気的に絶縁する絶縁体３６５〜３６７とを備える複合磁性体である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交わらないように整列した複数の磁性ナノワイヤと、前記複数の磁性ナノワイヤ間を電気的に絶縁する絶縁体とを備える複合磁性体。
【請求項２】
前記磁性ナノワイヤは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくとも１つの金属を含む請求項１に記載の複合磁性体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の複合磁性体を含む基板。
【請求項４】
請求項１または２に記載の複合磁性体を含む高周波電子部品。
【請求項５】
請求項３に記載の基板を含む高周波電子部品。
【請求項６】
前記複合磁性体は磁心に含まれる請求項４または５に記載の高周波電子部品。
【請求項７】
前記磁心はコイルの内部を挿通する磁心中足部を含み、
前記磁心中足部に含まれる前記磁性ナノワイヤが、コイルの巻回軸方向に略垂直に整列している請求項６に記載の高周波電子部品。
【請求項８】
前記基板は、前記コイルの上方に配置される磁心上部基板および前記コイルの下方に配置される磁心下部基板の少なくとも一方を含み、
前記磁心上部基板および前記磁心下部基板の少なくとも一方に含まれる前記磁性ナノワイヤは、コイルの巻回軸方向に略平行に整列している請求項６または７に記載の高周波電子部品。
【請求項９】
前記磁心は、前記コイルの周縁に配置される磁心外足部を含み、
前記磁心外足部に含まれる前記磁性ナノワイヤは、コイルの巻回軸方向に略垂直に整列している請求項６〜８のいずれかに記載の高周波電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合磁性体、複合磁性体を含む基板、およびこれらを含む高周波電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信機器の小型化、薄型化あるいは低コスト化の要求が高まる中で、これらに搭載される高周波電子部品に対しても、小型化、薄型化あるいは低コスト化の要求が高まっている。
【０００３】
近年では、たとえば無線ＬＡＮで２．４ＧＨｚ帯のギガヘルツ帯が使用されるなど、携帯電話機あるいは無線ＬＡＮ通信機器等の無線通信機器に搭載される高周波電子部品の使用周波数帯は、ギガヘルツ帯にまで及んでいる。このようなギガヘルツ帯で用いられる高周波電子部品としては、たとえばコイルを含むインダクタ、インダクタを含む無線通信機器用アンテナ、あるいはインダクタとキャパシタを含む高周波ノイズ対策用フィルタなどが挙げられ、これらの高周波電子部品に対しても、小型化、薄型化あるいは低コスト化の要求が高まっている。
【０００４】
特に、これらの高周波電子部品は、無線通信機器の内部の狭い空間内に複数収容されることもあり、高インダクタンス、低挿入損失、高キャパシタンスあるいは高電磁シールド性能などの性能を具備した高性能な高周波電子部品が必要とされている。
【０００５】
しかしながら、たとえばインダクタを含む高周波電子部品を小型低背化する場合、コイルの径が小さくならざるを得ず、Ｑ値やインダクタンス値が低下して、高周波電子部品の高性能化が難しくなる。そのため、これらの高周波電子部品には、コイルの磁心材料として、高透磁率かつ低磁気損失な磁性材料を用いる必要がある。
【０００６】
特許文献１には、ギガヘルツ帯の高周波領域において、高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性材料として、六方晶フェライトを主相とする磁性酸化物を樹脂中に分散して複合化した複合磁性材料が記載されている。特許文献１の複合磁性材料は、電気抵抗の高い磁性酸化物を含んでいるため、渦電流損失を低減できる。そのため、２ＧＨｚにおける磁気損失係数ｔａｎδμが０．０１と小さく、ギガヘルツ帯における磁気損失係数ｔａｎδμを小さくすることができる。しかしながら、２ＧＨｚにおける複素透磁率の実部μ’は１．４と小さく、ギガヘルツ帯における複素透磁率の実部μ’を大きくすることができない。すなわち、特許文献１に記載の複合磁性材料では、高透磁率と低磁気損失を両立させることができない。
【０００７】
また、特許文献２では、アスペクト比（長軸長／短軸長）が１．５〜２０の針状である磁性金属粒子を誘電体材料中に分散された磁性体複合材料が記載されている。特許文献２の磁性体複合材料では、３ＧＨｚにおける損失正接ｔａｎδが０．０１４と小さいサンプルでは、透磁率μ’が１．３７と小さく、ギガヘルツ帯における透磁率μ’を大きくすることができない。その一方で、透磁率μ’が１．９８と大きいサンプルでは、損失正接ｔａｎδが０．０９６と大きく、ギガヘルツ帯における損失正接ｔａｎδを小さくすることができない。すなわち、特許文献２に記載の磁性体複合材料では、高透磁率と低磁気損失を両立させることができない。これは、特許文献２では、磁性金属粒子をポリエチレンなどの誘電体材料に分散させてプレス成型していることから、磁性粒子比率が３０％と低く、しかも磁性金属粒子間を十分に絶縁することができないためであると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２３８７４８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１６３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的はギガヘルツ帯の高周波領域において高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体、およびそれを用いた小型で低挿入損失な高周波電子部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、ギガヘルツ帯の高周波領域において高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体について鋭意検討した結果、互いに交わらないように整列した複数の磁性ナノワイヤを複合磁性体に含めることにより、従来よりも、高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。また、本発明者らは、複合磁性体あるいは複合磁性体を含む磁性基板を高周波電子部品に含めることにより、従来よりも、小型で低挿入損失な高周波電子部品が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の複合磁性体は、
互いに交わらないように整列した複数の磁性ナノワイヤと、前記複数の磁性ナノワイヤ間を電気的に絶縁する絶縁体とを備える。
【００１２】
本発明にかかる複合磁性体によれば、メガヘルツ帯およびギガヘルツ帯の高周波領域のうち、特にギガヘルツ帯の高周波領域において、高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体を提供することができる。このような効果が奏される作用機構について未だ明らかにはなっていないが、下記のような作用機構が考えられる。
【００１３】
すなわち、本発明にかかる複合磁性体では、複数の磁性ナノワイヤが互いに交わらないように整列しているため、複合磁性体における磁性ナノワイヤの体積比率を容易に高めることが可能となり、ギガヘルツ帯における複合磁性体の透磁率を高めることができる。また、複数の磁性ナノワイヤ間は、絶縁体によって電気的に絶縁されているため、渦電流損失が低減することが可能となり、ギガヘルツ帯における磁気損失を小さくすることができる。
【００１４】
好ましくは、前記磁性ナノワイヤは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくとも１つの金属を含む。
【００１５】
好ましくは、磁性基板が複合磁性体を含んでいる。
【００１６】
また、本発明にかかる高周波電子部品は、複合磁性体あるいは複合磁性体を含む磁性基板を含んでいる。このような構成とすることにより、インダクタ損失による特性の劣化が小さく、特にギガヘルツ帯において、挿入損失を小さくすることができる。したがって、メガヘルツ帯およびギガヘルツ帯の高周波領域のうち、特にギガヘルツ帯の高周波領域において、小型かつ薄型で、低挿入損失な高周波電子部品を提供することができる。
【００１７】
好ましくは、前記複合磁性体は磁心に含まれる。このような構成とすることにより、特にギガヘルツ帯において挿入損失を効果的に低減することができる。
【００１８】
好ましくは、前記磁心はコイルの内部を挿通する磁心中足部を含み、前記磁心中足部に含まれる前記磁性ナノワイヤが、コイルの巻回軸方向に略垂直に整列する。このような構成とすることにより、磁心中足部を通過する磁束が、磁性ナノワイヤに対して、その磁化容易方向（磁性ナノワイヤの長手方向）と略直交するように交わる。そのため、特にギガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品の挿入損失を低減することができる。
【００１９】
好ましくは、前記基板は、前記コイルの上方に配置される磁心上部基板および前記コイルの下方に配置される磁心下部基板の少なくとも一方を含み、前記磁心上部基板および前記磁心下部基板の少なくとも一方に含まれる前記磁性ナノワイヤは、コイルの巻回軸方向に略平行に整列している。このような構成とすることにより、磁心上部基板および磁心下部基板の少なくとも一方を通過する磁束が、磁性ナノワイヤに対して、その磁化容易方向（磁性ナノワイヤの長手方向）と略直交するように交わる。そのため、特にギガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品の挿入損失を低減することができる。
【００２０】
好ましくは、前記磁心は、前記コイルの周縁に配置される磁心外足部を含み、前記磁心外足部に含まれる前記磁性ナノワイヤは、コイルの巻回軸方向に略垂直に整列している。このような構成とすることにより、磁心外足部を通過する磁束が、磁性ナノワイヤに対して、その磁化容易方向（磁性ナノワイヤの長手方向）と略直交するように交わる。そのため、特にギガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品の挿入損失をさらに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る複合磁性体を有する高周波電子部品の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は図１に示す高周波電子部品のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図３は図１に示す高周波電子部品の回路構成を示す回路図である。
【図４】図４は図２に示す断面図の一部拡大図である。
【図５】図５は本発明の他の実施形態に係る複合磁性体を有する高周波電子部品の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００２３】
第１実施形態
図１に示す高周波電子部品１は、たとえば携帯電話機や無線ＬＡＮ通信機器等の無線通信機器に用いられる。高周波電子部品１は、インダクタ１１，１２，１７と、キャパシタ１３〜１６と、磁心中足部２３，２４と、磁心上部基板２１および磁心下部基板２２とを備える。高周波電子部品１は、図３に示すようなローパスフィルタとしての機能を有する。図１に示すように、高周波電子部品１の各部は、キャパシタ１６の長手方向（Ｙ軸方向）に平行な軸を対称軸として、線対称となるように形成されている。
【００２４】
インダクタ１１，１２，１７およびキャパシタ１３〜１６は、グランド層、絶縁層および導体層からなる多層基板を図１に示すような形状に形成することにより構成される。より詳細には、図１および図２に示すように、インダクタ１１は、絶縁層３４１を含み、反時計回りに巻回してある四角リング状の導体層３１１を複数積層して各々をコイル状に接続したコイル部１１０からなる。インダクタ１２は、絶縁層３４２を含み、時計回りに巻回してある四角リング状の導体層３１２を複数積層して各々をコイル状に接続したコイル部１２０からなる。
【００２５】
図１に示すように、インダクタ１１を構成する四角リング状の導体層の一端は、キャパシタ１３を構成する四角形の導体層の一端に接続されている。インダクタ１２を構成する四角リング状の導体層の一端は、キャパシタ１４を構成する四角形の導体層の一端に接続されている。キャパシタ１３および１４の他端は互いに連結されて一体化してあり、この一体化した導体層のＸ軸方向中間部には、キャパシタ１６を構成する長方形の導体層の一端が接続されている。キャパシタ１６の他端には、四角リング状の導体層を有するインダクタ１７が接続されており、インダクタ１７の一部はグランド層に接続されている。なお、図２に示すように、キャパシタ１６は、絶縁層３３６と、導体層３１６とを交互に複数積層して構成される。図１に示すキャパシタ１３〜１５も、図２に示すキャパシタ１６と同様の構成を有する。
【００２６】
磁心中足部２３，２４は、それぞれ同一形状からなる磁心（コア）であり、インダクタ１１，１２のインダクタンスを高める機能を有する。磁心中足部２３は、コイル部１１０の内部に挿通されている。磁心中足部２４は、コイル部１２０の内部に挿通されている。磁心下部基板２２は、高周波電子部品１の底面部を構成する。磁心上部基板２１は、高周波電子部品１の上面部を構成する。
【００２７】
磁心上部基板２１および磁心下部基板２２は、磁性基板であり、インダクタ１１，１２，１７のインダクタンスを高める機能を有する。図２に示すように、磁心上部基板２１および磁心下部基板２２は、インダクタ１１，１２，１７およびキャパシタ１３〜１６を間に挟むように、各々対向してコイル１１，１２の上方および下方に配置されている。磁心上部基板２１のＺ軸方向（インダクタ１１，１２の巻回軸方向）の厚みＴ１は、好ましくは１００ｎｍ〜１ｃｍ、さらに好ましくは１０〜１０００μｍ、特に好ましくは５０〜５００μｍである。厚みＴ１は、後述する磁芯上部基板２１に含まれる磁性ナノワイヤ３６２の長さに応じて決定されてもよい。磁心下部基板２２のＺ軸方向の厚みＴ２は、図４に示すように磁心上部基板２１のＺ軸方向の厚みＴ１と同じになっていてもよいし、図２に示すようにＴ１と異なっていてもよい。磁心中足部２３のＺ軸方向の厚みＴ３は、磁心上部基板２１のＺ軸方向の厚みＴ１と同じでも異なっていてもよい。
【００２８】
図３に示すように、キャパシタ１５の入力側端子は入力端子２に接続されており、出力側端子は出力端子３に接続されている。キャパシタ１５には、各々直列接続されたインダクタ１１，１２と、各々直列接続されたキャパシタ１３，１４とが、それぞれ並列接続されている。キャパシタ１３の出力側端子には、キャパシタ１４の入力側端子の他、インダクタ１１の出力側端子と、インダクタ１２の入力側端子と、キャパシタ１６の入力側端子とが接続されている。キャパシタ１６の出力側端子とグランドとの間には、インダクタ１７が介挿されている。
【００２９】
本実施形態では、磁心中足部２３，２４は複合磁性体を含む。複合磁性体からなる磁心中足部２３は、互いに交わらないように整列した複数の直線状の磁性ナノワイヤ３６１と、これら複数の磁性ナノワイヤ３６１間を電気的に絶縁する絶縁体３６５とを備える。図４に示すように、複数の磁性ナノワイヤ３６１は、インダクタ１１の巻回軸（巻回軸ｃ）方向に略垂直に整列している。すなわち、複数の磁性ナノワイヤ３６１は、磁芯中足部２３をＺ軸方向に通過する磁束の向きに対して略垂直に整列している。なお、インダクタ１１，１２の巻回軸方向に略垂直な方向とは、コイル部１１０，１２０の巻回方向に略平行な方向、あるいはコイル部１１０，１２０を含むＸＹ平面に略平行な方向に対応する。
【００３０】
図示は省略するが、複合磁性体からなる磁心中足部２４も同様に、互いに交わらないように整列した複数の直線状の磁性ナノワイヤ３６１と、これら複数の磁性ナノワイヤ３６１間を電気的に絶縁する絶縁体３６５とを備える。また、磁心中足部２４に含まれる複数の磁性ナノワイヤ３６１は、インダクタ１２の巻回軸（巻回軸ｃ）方向に略垂直に整列している。すなわち、複数の磁性ナノワイヤ３６１は、磁芯中足部２４をＺ軸方向に通過する磁束の向きに対して略垂直に整列している。
【００３１】
磁性ナノワイヤ３６１は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくとも１つの金属を含む。より詳細には、磁性ナノワイヤ３６１は、金属単体としては、たとえばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉを含み、これらの金属の合金としては、たとえばＦｅＣｏ合金、ＦｅＮｉ合金、ＣｏＮｉ合金、ＦｅＣｏＮｉ合金を含む。また、磁性ナノワイヤ３６１は、上記の金属または合金に他の元素を含めたＦｅＳｉ合金、ＦｅＳｉＣｒ合金を含んでいてもよい。また、磁性ナノワイヤ３６１は、任意の添加元素として、あるいは不可避不純物として、たとえば、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｂ，Ｖなどを含んでいてもよい。これらの金属あるいは合金からなる磁性ナノワイヤ３６１は軟磁性を示す。
【００３２】
複合磁性体における磁性ナノワイヤ３６１の体積比率は、好ましくは４５％以上、９０％以下である。体積比率を上記範囲内とすることにより、体積比率の小さ過ぎによる複合磁性体の透磁率の実部μ’の低下を防止することが可能となり、また体積比率の大き過ぎによる磁性ナノワイヤ３６１間の絶縁性の低下を防止することが可能となる。
【００３３】
磁性ナノワイヤ３６１の直径は、好ましくは５ｎｍ以上、５００ｎｍである。磁性ナノワイヤ３６１の直径を上記範囲内とすることにより、直径の小さ過ぎによる磁性ナノワイヤ３６１の強度不足に伴う破損を防止することが可能となり、また直径の大き過ぎによる複合磁性体の磁気損失ｔａｎδμの増大を防止することが可能となる。
【００３４】
磁性ナノワイヤ３６１の長手方向の長さは特に限定されないが、磁性ワイヤ３６１の製造方法の制約上、１ｃｍ程度が長さの上限であると考えられる。これは、後述する製造方法では、磁性ナノワイヤ３６１は、絶縁体３６５に形成された孔内に電析されるところ、この孔の長さの上限が１ｃｍ程度であるからである。
【００３５】
磁性ナノワイヤ３６１を形成する際には、アスペクト比が大きくなるように形成する必要がある。これは、ギガヘルツ帯では、磁性ナノワイヤ３６１の形状磁気異方性を大きくすることによって、複合磁性体の磁気損失ｔａｎδμを小さくすることができるからである。
【００３６】
本発明者らが分析したところ、磁性ナノワイヤ３６１のアスペクト比の下限は、好ましくは２０であり、さらに好ましくは１００であり、特に好ましくは１０００である。また、磁性ナノワイヤ３６１のアスペクト比の上限は、２×１０６であり、たとえば直径が５ｎｍ、長さが１ｃｍの磁性ナノワイヤ３６１に相当する。
【００３７】
本実施形態では、磁性ナノワイヤ３６１のアスペクト比が高いため、特許文献２とは異なり、磁性金属粒子と樹脂とを均質に混合するための成形工程は行われない。なぜなら、樹脂と磁性金属粒子とを均質に混合するためには、磁性金属粒子が、球状かそれに準ずる形状の粒子、あるいはアスペクト比の低い針状粒子でなければならないからである。なお、特許文献２のように、磁性金属粒子と樹脂を混合する方法では、磁性粒子の体積比率を４５％以上にすることは事実上困難であるところ、本実施形態では、このような方法を採用してはおらず、複合磁性体における磁性ナノワイヤ３６１の体積比率を容易に高めることができる。
【００３８】
絶縁体３６５の材料としては、酸化物あるいは樹脂であることが好ましい。酸化物としては、たとえば、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｔａ酸化物、Ｎｂ酸化物などが挙げられる。Ａｌ酸化物としては、特に、Ａｌの陽極酸化によって形成される多孔アノード酸化物が好ましい。この種の多孔アノード酸化物は、自己組織的にナノレベルの直径の周期的なワイヤ状空洞を有する周期的多孔Ａｌ酸化物を形成するからである。
【００３９】
樹脂としては、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシドメチルエーテル、ポリメタクレート、ポリメタクリル酸エステル、ポリイソプレン、ポリＮイソプロピルアクリルアミド、ポリブチルメタクリル酸、ポリビニルピリジン、ポリフェロセニルジメチルシラン、ポリフェロセニルエチルメチルシラン、ポリジメチルシラン、ポリエチレンプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラブチルメタクレート、ポリメチルスチレン、ポリヒドロキシスチレン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂などが挙げられる。
【００４０】
好ましくは、これらの樹脂を組み合わせてブロック共重合体をつくり、自己組織的に棒状ミセルが六方晶配列した二次元周期構造を形成し、その後、棒状ミセル部分を除去する。これにより、ナノレベルの直径からなる周期的なワイヤ状空洞を有する絶縁体３６５が形成される。また、必要に応じてカップリング剤、分散剤等の表面処理剤、熱安定剤、可塑剤等の添加剤等を添加してもよい。
【００４１】
本実施形態では、磁心上部基板２１および磁心下部基板２２は複合磁性体を含む。磁心上部基板２１は、互いに交わらないように整列した複数の直線状の磁性ナノワイヤ３６２と、これら複数の磁性ナノワイヤ３６２間を電気的に絶縁する絶縁体３６６とを備える。また、磁心下部基板２２は、互いに交わらないように整列した複数の直線状の磁性ナノワイヤ３６３と、これら複数の磁性ナノワイヤ３６３間を電気的に絶縁する絶縁体３６７とを備える。
【００４２】
図４に示すように、磁性ナノワイヤ３６２は、インダクタ１１の巻回軸方向に略平行に整列している。すなわち、磁性ナノワイヤ３６２は、磁心上部基板２１をＸ軸方向に通過する磁束の向きに対して略垂直に整列している。また、磁性ナノワイヤ３６３は、インダクタ１１の巻回軸方向に略平行に整列している。すなわち、磁性ナノワイヤ３６３は、磁心下部基板２２をＸ軸方向に通過する磁束の向きに対して略垂直に整列している。なお、磁性ナノワイヤ３６２，３６３の構成は、上述した磁性ナノワイヤ３６１と同様である。
【００４３】
次に、高周波電子部品１の製造方法について説明する。まず、互いに交わらないように整列した複数の孔を有する周期的多孔構造からなる絶縁体（たとえば、前述した周期的多孔Ａｌ酸化物）を作製し、これらの孔の内部に磁性ナノワイヤを電析させて複合磁性体を作製する。そして、この複合磁性体を所定の形状および大きさに加工して、磁心上部基板２１、磁心下部基板２２および磁心中足部２３を作製する。あるいは、予め上記絶縁体を所定の形状および大きさに加工しておき、この絶縁体の孔の内部に磁性ナノワイヤを電析させて複合磁性体（磁心上部基板２１、磁心下部基板２２および磁心中足部２３）を作製する。
【００４４】
また、図１に示すインダクタ１１，１２，１７およびキャパシタ１３〜１６が作り込まれた回路パターン基板を作製する。たとえば、インダクタ１１は、図２に示す四角リング状の導体層３１１を複数積層して各々をコイル状に接続することにより作製される。また、インダクタ１２についても同様に作製される。詳細な図示は省略するが、図１に示すインダクタ１７およびキャパシタ１３〜１６についても導電層と絶縁層とを複数積層することにより作製される。そして、これらを一体化して、図３に示すローパスフィルタが作り込まれた回路パターン基板（図２参照）を作製する。
【００４５】
次に、この回路パターン基板を磁芯下部基板２２の上面に設置し、図４に示すコイル部１１０の内側にある開口部１１１に磁芯中足部２３を挿通し、磁芯下部基板２２の上面に磁芯中足部２３を設置する。図１に示す磁芯中足部２４についても同様に、磁芯下部基板２２の上面に設置する。そして、この回路パターンの上から磁心上部基板２１を被せ、各部を接合して、高周波電子部品１を得る。なお、磁心上部基板２１と、磁芯下部基板２２と、磁芯中足部２３，２４と、回路パターン基板とは、接着材により接合してもよい。
【００４６】
本実施形態にかかる複合磁性体（磁心上部基板２１、磁心下部基板２２、磁心中足部２３）によれば、メガヘルツ帯およびギガヘルツ帯の高周波領域のうち、特にギガヘルツ帯の高周波領域において、高透磁率かつ低磁気損失な複合磁性体を提供することができる。このような効果が奏される作用機構について未だ明らかにはなっていないが、下記のような作用機構が考えられる。
【００４７】
すなわち、本実施形態にかかる複合磁性体では、複数の磁性ナノワイヤ３６１，３６２，３６３が互いに交わらないように整列しているため、複合磁性体における磁性ナノワイヤ３６１，３６２，３６３の体積比率を容易に高めることが可能となり、ギガヘルツ帯における複合磁性体の透磁率を高めることができる。また、複数の磁性ナノワイヤ３６１，３６２，３６３間は、絶縁体３６５，３６６，３６７によって電気的に絶縁されているため、渦電流損失が低減することが可能となり、ギガヘルツ帯における磁気損失を小さくすることができる。
【００４８】
また、本実施形態にかかる高周波電子部品１は、複合磁性体を含む磁心上部基板２１および磁心下部基板２２を含んでいる。そのため、インダクタ損失による特性の劣化が小さく、特にギガヘルツ帯において、挿入損失を小さくすることができる。したがって、メガヘルツ帯およびギガヘルツ帯の高周波領域のうち、特にギガヘルツ帯の高周波領域において、小型かつ薄型で、低挿入損失な高周波電子部品を提供することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、複合磁性体がインダクタ１１，１２の内部を挿通する磁心中足部２３，２４に含まれている。そのため、特にギガヘルツ帯において挿入損失を効果的に低減することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、磁心中足部２３，２４に含まれる磁性ナノワイヤ３６１が、インダクタ１１，１２の巻回軸方向に略垂直に整列する。そのため、磁芯中足部２３，２４を通過する磁束が、磁性ナノワイヤ３６１に対して、その磁化容易方向（磁性ナノワイヤ３６１の長手方向）と略直交するように交わる。そのため、特にギガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品１の挿入損失を低減することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、磁心上部基板２１および磁心下部基板２２に含まれる磁性ナノワイヤ３６２，３６３は、インダクタ１１，１２の巻回軸方向に略平行に整列している。そのため、磁心上部基板２１および磁心下部基板２２を通過する磁束が、磁性ナノワイヤ３６２，３６３に対して、その磁化容易方向（磁性ナノワイヤ３６１の長手方向）と略直交するように交わる。そのため、特にギガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品１の挿入損失を低減することができる。
【００５２】
第２実施形態
図５に示す本実施形態の複合磁性体を有する高周波電子部品１Ａは、以下に示す点以外は、上述した第１実施形態と同様な構成と作用効果を有し、共通する部分の説明は省略し、図面では、共通する部材には共通する部材符号を付してある。図５に示すように、高周波電子部品１Ａは、磁心外足部２５，２６をさらに有するという点において、高周波電子部品１と異なる。
【００５３】
磁心外足部２５，２６は、それぞれ同一形状からなる磁心（コア）であり、インダクタ１１，１２のインダクタンスを高める機能を有する。磁心外足部２５，２６は、直方形状からなり、コイル１１，１２の周縁に配置される。
【００５４】
本実施形態では、磁心外足部２５，２６は複合磁性体を含む。複合磁性体からなる磁心外足部２５，２６は、互いに交わらないように整列した複数の直線状の磁性ナノワイヤ３６４と、これら複数の磁性ナノワイヤ３６４間を電気的に絶縁する絶縁体３６８とを備える。図５に示すように、複数の磁性ナノワイヤ３６４は、インダクタ１１の巻回軸（巻回軸ｃ）方向に略垂直（図中に示す領域ＣをＺ軸方向に通過する磁束の向きに対して略垂直）に整列している。なお、磁性ナノワイヤ３６４の構成は、上述した磁性ナノワイヤ３６１と同様である。
【００５５】
磁芯外足部２５，２６は、第１実施形態において説明した製造方法で作製した複合磁性体を所定の大きさおよび形状に加工することにより作製することができる。また、上記製造方法に、磁芯外足部２５，２６を、図５に示す磁心下部基板２２の上面のコイル部１１０の外側に設置する工程を加えることにより、高周波電子部品１Ａを製造することができる。
【００５６】
本実施形態においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では、磁心外足部２５，２６に含まれる磁性ナノワイヤ３６４が、コイル１１，１２の巻回軸方向に略垂直に整列している。そのため、磁心外足部２５，２６を通過する磁束が、磁性ナノワイヤ３６４に対して、その磁化容易方向（磁性ナノワイヤ３６１の長手方向）と略直交するように交わる。したがって、特にギガヘルツ帯における渦電流損失が低減されて、磁気損失が小さくなり、高周波電子部品１の挿入損失をさらに低減することができる。
【００５７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００５８】
上記実施形態では、磁心上部基板２１、磁心下部基板２２、磁心中足部２３，２４および磁心外足部２５，２６の各々の全体を複合磁性体で構成したが、磁心上部基板２１、磁心下部基板２２、磁心中足部２３，２４および磁心外足部２５，２６の各々の一部のみを複合磁性体で構成してもよい。
【００５９】
上記実施形態では、高周波電子部品１の製造時において、予め作製しておいたインダクタ１１，１２，１７およびキャパシタ１３〜１６の回路パターンを磁芯下部基板２２の上面に設置する例について示したが、高周波電子部品１の製造方法は、これに限定されるものではない。たとえば、磁芯下部基板２２の上面に導電ペーストと絶縁ペーストを複数積層し、各々をコイル状に接続することによりコイル部１１０を形成してもよい。また、インダクタ１２，１７およびキャパシタ１３〜１６についても同様に、磁芯下部基板２２の上面に導電ペーストと絶縁ペーストを複数積層して形成してもよい。
【００６０】
上記実施形態において、磁性ナノワイヤ３６２，３６３の長さをアスペクト比が小さくなり過ぎない範囲で短くし、これらを多層化して磁心上部基板２１および磁心下部基板２２に含めてもよい。同様に、磁性ナノワイヤ３６１，３６４の長さをアスペクト比が小さくなり過ぎない範囲で短くし、これらを磁心中足部２３，２４および磁心外足部２５，２６に含めてもよい。
【００６１】
図４および５において、磁心上部基板２１および磁心下部基板２２のＺ軸方向の厚みを増やし、これらの内部に、磁性ナノワイヤ３６２，３６３を多層化して含めてもよい。また、磁心中足部２３，２４および磁心外足部２５，２６のＺ軸方向の厚みを増やし、これらの内部に、磁性ナノワイヤ３６１，３６４をさらに多層化して含めてもよい。
【００６２】
図４および図５に示す例では、複数の磁性ナノワイヤ３６１〜３６４は、互いに交わらないように整然と整列していたが、互いに交わらない程度であれば、多少ランダムに整列していてもよい。また、図４および図５に示す例では、複数の磁性ナノワイヤ３６１〜３６４の各々の長さは略等しくなっていたが、多少異なっていてもよい。
【００６３】
また、磁性ナノワイヤ３６１〜３６４は、実質的に直線状であればよく、互いに交わることなく絶縁されていれば、多少歪み（曲がり）があってもよい。また、磁性ナノワイヤ３６１，３６４は、実質的にインダクタ１１の巻回軸ｃ（Ｚ軸）に対して略垂直に整列していればよく、互いに交わることなく絶縁されていれば、巻回軸ｃの垂直線に対して多少傾斜していてもよい。すなわち、磁性ナノワイヤ３６１，３６４は、好ましくは±４５度の範囲内で巻回軸ｃ（Ｚ軸）の垂直線に対して傾斜していてもよく、さらに好ましくは±３０度の範囲内で巻回軸ｃ（Ｚ軸）の垂直線に対して傾斜していてもよく、特に好ましくは±１５度の範囲内で巻回軸ｃ（Ｚ軸）の垂直線に対して傾斜していてもよい。
【００６４】
また、磁性ナノワイヤ３６２，３６３は、実質的にインダクタ１１の巻回軸ｃ（Ｚ軸）に対して略平行に整列していればよく、互いに交わることなく絶縁されていれば、巻回軸ｃ（Ｚ軸）に対して多少傾斜していてもよい。すなわち、磁性ナノワイヤ３６２，３６３は、巻回軸ｃ（Ｚ軸）に対して、好ましくは±４５の範囲内で傾斜していてもよく、さらに好ましくは±３０度の範囲内で傾斜していてもよく、特に好ましくは±１５度の範囲内で巻回軸ｃ（Ｚ軸）の垂直線に対して傾斜していてもよい。このような傾斜角度で磁性ナノワイヤ３６１〜３６４を傾斜させることにより、複合磁性体に高い次元の強度と透磁率を付与することができる。
【００６５】
上記実施形態では、本発明のローパスフィルタへの適用例について示したが、本発明を他の高周波電子部品に適用してもよい。他の高周波電子部品としては、メガヘルツ帯あるいはギガヘルツ帯の高周波領域で使用可能なインダクタ、フィルタあるいはアンテナなどが挙げられる。より詳細には、チップインダクタ、ＳＡＷフィルタ、ＢＡＷフィルタ、ＥＭＩフィルタ、ＬＴＣＣ、薄膜フィルタ、デュプレクサ、バンドパスフィルタ、バラン、ダイプレクサ、ＲＦフロントエンド、カプラ、ワイヤレス接続や電源管理用の高集積モジュールなどに本発明を適用してもよい。
【実施例】
【００６６】
以下、具体的実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００６７】
（実施例１）
高周波電子部品１の作製
Ａｌ箔を０．３Ｍシュウ酸溶液中で電圧４０Ｖにてアノード酸化させ、厚さが６０μｍ、孔径が１００ｎｍの周期的多孔Ａｌ酸化物を作製した。陰極を多孔Ａｌ酸化物に接続するＡｌ箔とし、陽極をＦｅとし、５０度に保った１Ｍ硫酸第二鉄と、０．７Ｍホウ酸と、１ｍＭアスコルビン酸ナトリウムとで構成される電解液中で、５００Ｈｚの交流電解によりＦｅ磁性ナノワイヤ３６１〜３６３を周期多孔Ａｌ酸化物の孔内に電析させた。磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の長手方向の長さは２１μｍであり、磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の直径は９８ｎｍであった。絶縁体３６５〜３６７としての周期多孔Ａｌ酸化物の空孔率から求めた磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の体積比率は５１％であった。このようにして、Ｆｅ磁性ナノワイヤ３６１〜３６３とＡｌ酸化物絶縁体３６５〜３６７とで構成される実施例１の複合磁性体を得た。
【００６８】
複合磁性体を磁心上部基板２１、磁心下部基板２２および磁心中足部２３，２４として用いたときに所望のインダクタンスが得られるインダクタ１１の長さＬをシミュレーションした。そして、そのシミュレーション結果に基づいて磁心上部基板２１、磁心下部基板２２および磁心中足部２３，２４を設計し、これらを作製した。
【００６９】
なお、磁心中足部２３，２４は、磁性ナノワイヤ３６１がインダクタ１１，１２の巻回軸方向に略垂直に整列するように形成した。また、磁心上部基板２１および磁心下部基板２２は、磁性ナノワイヤ３６２，３６３がインダクタ１１，１２の巻回軸方向に略平行に整列するように形成した。
【００７０】
また、図１に示すインダクタ１１，１２，１７およびキャパシタ１３〜１６が組み込まれた回路パターン基板を作製した。たとえば、インダクタ１１は、図４に示すように、四角リング状の導体層３１１を複数積層して各々をコイル状に接続することにより作製した。また、インダクタ１２についても同様に作製した。詳細な図示は省略するが、インダクタ１７およびキャパシタ１３〜１６についても導電層と絶縁層とを複数積層することにより作製した。そして、これらを一体化して、図３に示すローパスフィルタが作り込まれた回路パターン基板を作製した。
【００７１】
次に、この回路パターン基板を磁芯下部基板２２の上面に設置し、図４に示すコイル部１１０の内側にある開口部１１１に磁芯中足部２３を挿通し、磁芯下部基板２２の上面に磁芯中足部２３を設置した。磁芯中足部２４についても同様に、磁芯下部基板２２の上面に設置した。そして、この回路パターンの上から磁心上部基板２１を被せ、各部を樹脂で接着して、高周波電子部品１を得た。
【００７２】
評価
＜磁性ナノワイヤ形状、組成、および体積比率＞
複合磁性体の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（（株）日立ハイテクノロジーズ製、ＳＵ８０００）で観察して、磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の幅および長さを計測し、付属するＥＤＸにて磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の組成を測定した。磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の体積比率は、多孔絶縁体の単位面積の重量と磁性ナノワイヤの電析後の重量と、絶縁体３６５〜３６７および磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の比重から体積比率を求めた。
【００７３】
＜複素透磁率の実部μ’および磁気損失ｔａｎδμ＞
１ｍｍ×１ｍｍ×８０ｍｍの棒状に加工した試験片を使用し、ネットワークアナライザ（アジレント・テクノロジー（株）製、ＨＰ８７５３Ｄ）と空洞共振器（（株）関東電子応用開発製）を用いて、複合磁性体の２．４ＧＨｚにおける複素透磁率の実部μ’および磁気損失ｔａｎδμを摂動法により測定した。
【００７４】
＜インダクタの長さＬおよび高周波電子部品１の挿入損失ＩＬ＞
高周波電子部品１の２．４ＧＨｚにおける挿入損失ＩＬを測定した。表１に複合磁性体の２．４ＧＨｚにおける複素透磁率の実部μ’および磁気損失ｔａｎδμと、インダクタ１１，１２の長さＬと、高周波電子部品１の挿入損失ＩＬとを示す。
【００７５】
（実施例２）
複合磁性体を実施例１と異なる製法で、以下のように作製した以外は実施例１と同様にして、実施例２の複合磁性体および高周波電子部品１を作製し、同様な実験を行った。
【００７６】
Ａｌ箔を０．３Ｍ過塩素酸溶液中で電圧４０Ｖにてアノード酸化させた後、Ａｌ箔とＡｌ箔に接するアノード酸化膜を水酸化ナトリウム溶液で溶解させ、厚さが７０μｍ、孔径が２０ｎｍの周期的多孔Ａｌ酸化物を作製した。この周期的多孔Ａｌ酸化物の片面にＡｌスパッタ蒸着層を形成して陰極とした。陽極にはＣｏを用い、５０度に保った０．７Ｍ硫酸第二鉄と、０．３Ｍ硫酸コバルトと、０．７Ｍホウ酸と、１ｍＭアスコルビン酸ナトリウムとで構成される電解液中で、周期多孔Ａｌ酸化物の孔内にＦｅＣｏ合金磁性ナノワイヤ３６１〜３６３を直流電析させた。その後、水酸化ナトリウム溶液でＡｌスパッタ蒸着層を除去した。ここで、磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の直径は１９ｎｍであり、磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の長さは６０μｍであった。また、ＥＤＸにより組成評価を行ったところ、磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の組成は、Ｆｅが６４％、Ｃｏが３６％であった。絶縁体３６５〜３６７としての周期多孔Ａｌ酸化物の空孔率から求めた磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の体積比率は７４％であった。このようにＦｅＣｏ合金磁性ナノワイヤ３６１〜３６３とＡｌ酸化物絶縁体３６５〜３６７とで構成される実施例２の複合磁性体、および当該複合磁性体を含む高周波電子部品１を得た。
【００７７】
（実施例３）
複合磁性体を実施例１と異なる製法で、以下のように作製した以外は実施例１と同様にして、実施例３の複合磁性体および高周波電子部品１を作製し、同様な実験を行った。
【００７８】
ポリ（エチレンオキシド）メチルエーテル（分子量５０００）を親水性ブロックとし、重合度が５０〜１５０のポリメタクリレートを疎水性ブロックとするブロック共重合体を、銅錯体を触媒とする原子移動ラジカル重合法により合成した。得られたブロック共重合体は一般式（化１）で示された。
【００７９】
【化１】
2020095993.tif 000003
【００８０】
ここで、ｍは８０〜１２０であり、ｎは５０〜８０であり、Ｒはアルキル基である。
【００８１】
得られた０．０２ｇブロック共重合体を、０．０１ｇポリエチレンオキシド（分子量４００、重合度７) と混合し、これをクロロホルムに溶解させて、１０ｗｔ％の溶液を得た。この溶液を用いてイソプロパノールで超音波洗浄したＡｌ箔上に厚み１μｍとなるようバーコートした。その後、１４０℃で１時間の熱処理を行い、ｐＨ６．９の０．３Ｍリン酸−リン酸水素二ナトリウム水溶液にて親水性ブロックを除去することにより、Ａｌ箔上に厚さ１μｍ、孔径１０ｎｍの周期的多孔共重合体膜を作製した。
【００８２】
陽極をＣｏとし、５０度に保った０．７Ｍ硫酸第二鉄と、０．３Ｍ硫酸コバルトと、０．７Ｍホウ酸と、１ｍＭアスコルビン酸ナトリウムとで構成される電解液中で周期多孔共重合体膜の孔内にＦｅＣｏ合金磁性ナノワイヤ３６１〜３６３を直流電析させた。その後、水酸化ナトリウム溶液でＡｌ箔を除去した。ここで、磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の直径は１０ｎｍ、磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の長さは１μｍであった。ＥＤＸにより組成評価を行ったところ、磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の組成は、Ｆｅ６４％、Ｃｏ３６％であった。絶縁体として周期多孔共重合体膜の空孔率から求めた磁性ナノワイヤ３６１〜３６３の体積比率は７４％であった。このようにして、ＦｅＣｏ合金磁性ナノワイヤ３６１〜３６３と周期的多孔共重合体膜絶縁体で構成される実施例３の複合磁性体、および当該複合磁性体を含む高周波電子部品１を得た。
【００８３】
ここで、磁心中足部２３，２４は、磁性ナノワイヤ３６１がインダクタ１１の巻回軸方向に略平行に整列するように形成した。また、磁心上部基板２１および磁心下部基板２２は、磁性ナノワイヤ３６２，３６３がインダクタ１１の巻回軸方向に略垂直に整列するように形成した。
【００８４】
（比較例１）
複合磁性体を実施例１と異なる製法で、以下のように作製した以外は実施例１と同様にして、比較例１の複合磁性体および高周波電子部品１を作製し、同様な実験を行った。
【００８５】
酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）７３ｍｏｌ％、酸化コバルト（Ｃｏ３Ｏ４）１８ｍｏｌ％、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）９ｍｏｌ％を原料とし、これらを所定の組成となるように秤量した。そして、秤量後の原料を湿式ボールミルで水を媒体として１６時間配合した後、大気中において１２５０℃で焼成した。これによって得られた磁性酸化物を振動ミルで１０分間乾式粉砕した後、湿式ボールミルで水を媒体として８８時間粉砕し、粉砕後の磁性酸化物を１５０℃で２４時間乾燥させて、平均粒径が１μｍ以下の磁性酸化物の粉末（磁性酸化物粉末Ｗ）を作製した。この磁性酸化物は、Ｃｏ置換型Ｗ型六方晶フェライト（ＢａＣｏ２Ｆｅ１６Ｏ２７）を主成分とする。このようにして、比較例１の複合磁性体、および当該複合磁性体を含む高周波電子部品１を得た。
【００８６】
（比較例２）
複合磁性体を比較例１と異なる製法で、以下のように作製した以外は比較例１と同様にして、比較例２の複合磁性体および高周波電子部品１を作製し、同様な実験を行った。
【００８７】
長軸長が４５ｎｍ、アスペクト比が１．５のＦｅ７０Ｃｏ３０合金針状粒子と、誘電体材料としてポリエチレン樹脂とを、針状磁性粒子とポリエチレン樹脂の割合が、３０ｖｏｌ％：７０ｖｏｌ％となるように秤量した。上記の材料に分散剤およびカップリング剤を適宜添加して、安田精機製作所製ミキシングロール（Ｎｏ１９１−ＴＭ／ＷＭ）を用いて、混練した。混練は、原料を１４０℃に加温しながら針状磁性粒子がポリエチレン樹脂中に均質に混合されるまで行った。次に、得られた原料混合物を１８０℃に加熱した金型に投入し、３５ＭＰａのプレス圧で成形した。このようにして、比較例２の磁性体複合材料、および当該磁性体複合材料を含む高周波電子部品１を得た。
【００８８】
【表１】
2020095993.tif 000004
【００８９】
表１に示すように、実施例１〜３では、２．４ＧＨｚの複素透磁率の実部μ’が２．５以上であり、かつ磁気損失ｔａｎδμが０．０２以下であることが確認された。一方、比較例１および２では、２．４ＧＨｚの複素透磁率の実部μ’が２．５以下であり、かつ磁気損失ｔａｎδμが０．０２以上であることが確認された。すなわち、本実施例に係る複合磁性体は、ギガヘルツ帯において、高い複素透磁率の実部μ’および低い磁気損失ｔａｎδμを有することが確認された。
【００９０】
また、実施例１〜４では、インダクタ１１，１２の長さＬが２０００μｍ以下であり、高周波電子部品１の挿入損失ＩＬが１．００ｄＢ未満であることが確認された。一方、比較例１および２では、インダクタ１１，１２の長さＬが２１００μｍ以上であり、高周波電子部品１の挿入損失ＩＬが１．００ｄＢ以上であることが確認された。すなわち、本実施例にかかる複合磁性体を含む高周波電子部品１では、インダクタ１１，１２の長さＬを小さくすることができるため、高周波電子部品１自体の小型化が可能であるとともに、挿入損失ＩＬが小さい優れた特性を有する高周波電子部品１が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００９１】
１，１Ａ…  高周波電子部品
１１，１２，１７…  インダクタ
１１０，１２０…  コイル部
１１１，１２１…  開口部
１３，１４，１５，１６…  キャパシタ：
２１…  磁心上部基板
２２…  磁心下部基板
２３，２４…  磁心中足部
２５，２６…  磁心外足部
３１１，３１２，３１６…  導体層
３４１，３４２，３３６…  絶縁層
３６１，３６２，３６３，３６４…  磁性ナノワイヤ
３６５，３６６，３６７，３６８…  絶縁体
【図１】
2020095993.tif 000005
【図２】
2020095993.tif 000006
【図３】
2020095993.tif 000007
【図４】
2020095993.tif 000008
【図５】
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