(57)【要約】【課題】射出成形などにより容易に成形できる高誘電率、かつ低誘電正接であって、温度環境変化に対して誘電率が変化しにくい高誘電体複合材料を提供することを目的とする。【解決手段】熱可塑性樹脂に対し、広い粒度分布をもつｘＢａＯ・ｙＴｉＯ2・ｚＮｄ2Ｏ3系で示される元素で構成された破砕状の誘電体セラミックス粉体を４０〜６０容量％配合したものとして、高誘電率、かつ低誘電正接であって、温度環境変化に対して誘電率が変化しにくいものとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂に対し、ｘＢａＯ・ｙＴｉＯ2・ｚＮｄ2Ｏ3系で示される元素で構成され、そのモル比が４≦ｘ≦６、５０≦ｙ≦６０、３４≦ｚ≦４６である誘電体セラミックス粉体を４０〜６０容量％配合した高誘電体複合材料。
【請求項２】
誘電体セラミックス粉体が、粒子径（メジアン径）Ｄ５０が３μｍ以下の破砕状粒子で、その粒度において、Ｄ９０（累計９０％粒子径）とＤ１０（累計１０％粒子径）で１≦｜（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０｜である広い幅の粒度分布を有する請求項１記載の高誘電体複合材料。
【請求項３】
熱可塑性樹脂として、３００℃において溶融粘度が１００〜５００ポイズのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を粉砕して用いるようにした請求項１記載の高誘電体複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用等の移動体通信アンテナに使用され、誘電体セラミックス粉体が高分子樹脂に混練された高誘電体複合材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等に取り付けられるナビゲーション・システムのグローバル・ポジショニング・システム（以下ＧＰＳと称す）などの移動体通信機器が普及している。
【０００３】
そして、それらに用いられるアンテナとしても、セラミックスのみからなる誘電体材料等で形成するものに対し、Ｂｉを含有する誘電体セラミックス粉体を高分子樹脂中に混練した誘電体複合材料等も数多く提案され、種々の形状の移動体通信アンテナが上記誘電体複合材料を用いて製造されるようになってきた。特に、その誘電体複合材料の中でも射出成形等が可能なものは、上記セラミックスのみからなる誘電体材料に比べて加工性やコストでのメリットが大きいため、好まれて使用されるようになってきた。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開平８−６９７１２号公報
【特許文献２】特開平９−１４７６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のＢｉを含有する誘電体セラミックス粉体を用いた誘電体複合材料は、そのＢｉを配合させたことにより、誘電率（以下εｒと称す）が大きく、高周波の受信が可能な小型アンテナを容易に形成することができ、また、その誘電正接（以下ｔａｎδと称す）も小さいため、受信感度がよいものにできるという利点を有する。
【０００６】
しかしながら、配合されているＢｉの影響により、εｒの温度依存性が高くなってしまうという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、誘電体セラミックス粉体にＢｉを含有させずに、高εｒおよび低ｔａｎδで、車載用途での要望の高い使用温度環境（−４０℃〜８５℃）内においてもεｒの変化が著しく低減できる射出成形に適合可能な高誘電体複合材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、熱可塑性樹脂に対し、ｘＢａＯ・ｙＴｉＯ2・ｚＮｄ2Ｏ3系で示される元素で構成され、そのモル比が４≦ｘ≦６、５０≦ｙ≦６０、３４≦ｚ≦４６である誘電体セラミックス粉体を４０〜６０容量％配合した高誘電体複合材料としたものである。当該仕様であれば、Ｂｉを含有しない誘電体セラミックス粉体を用いて、εｒが大きく、ｔａｎδが小さい射出成形に適合可能な加工性にも優れたものにできる。また、Ｂｉを含有しないものを用いたため、εｒの温度依存性が極めて小さく且つ安定したものにでき、自動車用等の移動体アンテナの小形化ならびに低コスト化などを容易に実現し得るという作用を有する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、誘電体セラミックス粉体が、粒子径（メジアン径）Ｄ５０が３μｍ以下の破砕状粒子で、その粒度において、Ｄ９０（累計９０％粒子径）とＤ１０（累計１０％粒子径）で１≦｜（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０｜である広い幅の粒度分布を有するものであり、粉砕等の手段または、同成分系の違うメジアン径を有した同成分系粒子を混合した上記範囲の誘電体セラミックス粉体であれば、誘電体セラミックス粉体として大径のものから小径のものまでの様々な粒子径が混在するものとなるため、当該誘電体セラミックス粉体が樹脂中へ密な状態に充填され、高充填状態のものが容易に得られる。また、その誘電体セラミックス粉体として粉砕状粒子を用いたため、樹脂へのヌレ性が向上し、樹脂中にむらなく均一分散して誘電特性の安定した高誘電体複合材料にできるという作用を有する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、熱可塑性樹脂として、３００℃において溶融粘度が１００〜５００ポイズのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を粉砕して用いるようにしたものであり、誘電体セラミックス粉体が凝集塊になり難く、むらなくＰＰＳに混練でき、安定した高充填状態の均一分散されたものにできる上、混練作業などの短縮化も図れるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、熱可塑性樹脂に混練する誘電体セラミックス粉体の組成や配合率などを特定することにより、高εｒおよび低ｔａｎδで、車載用途での要望の高い使用温度環境（−４０℃〜８５℃）内においてもεｒの変化の少ない射出成形にも適合可能な高誘電体複合材料が実現できるという有利な効果が得られる。そして、この材料を用いて形成した自動車用等の移動体アンテナは、外形を小型化した場合でも、感度よく高周波の受発信が可能で、その使用温度環境（−４０℃〜８５℃）内においても電波の受発信状態が安定したものとして安価に構成できるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
（実施の形態）
まず当該実施の形態における高誘電体複合材料として、３００℃での溶融粘度が３００ポイズの粉砕したＰＰＳ樹脂６０容量％と、ｘＢａＯ・ｙＴｉＯ2・ｚＮｄ2Ｏ3系で示される元素で構成され、そのモル比がｘ：５、ｙ：５５、ｚ：４０である複合酸化物のチタン酸ネオジウムバリウムからなる誘電体セラミックス粉体４０容量％を混ぜ、二軸押出機で樹脂温度ｍａｘ３１０℃で可塑化混練を行い、複合材料のペレットを得る。
【００１５】
なお、上記のように誘電体セラミックス粉体を高充填する際、流動性が低くなって成形が困難になる場合があるため、上記複合材料に金属石けん系（例えばステアリン酸カルシウムなど）の滑性助材を添加して分散性を向上させてもよい。その際の添加量としては、上記複合材料の誘電特性を劣化させない程度で設定すればよい。
【００１６】
そして、上記ペレットを用いて射出成形し、１．８×１．８×８０ｍｍの高誘電体複合材料の成形品を製作して実施試料１とした。
【００１７】
また、実施試料１と同様に、実施試料１に対して誘電体セラミックス粉末であるｘＢａＯ・ｙＴｉＯ2・ｚＮｄ2Ｏ3の配合容量比率（容量％）を変えて製作した高誘電体複合材料を実施試料２〜４とした。実施試料２は、誘電体セラミックス粉体の配合比率を３５容量％と少なくしたもの、実施試料３及び４は、誘電体セラミックス粉体の配合比率を６０及び６５容量％と多くしたものである。
【００１８】
更に、構成元素モル比が上記実施試料１〜４のものとは異なる誘電体セラミックス粉体を用いて同様に実施試料５及び６として準備した。その実施試料５及び６のものの誘電体セラミックス粉体の配合比率は、実施試料１と同じく４０容量％の配合とした。そして、実施試料５のものの誘電体セラミックス粉体の構成元素モル比は、ｘ：１０、ｙ：６０、ｚ：３０、実施試料６のものの誘電体セラミックス粉体の構成元素モル比は、ｘ：１５、ｙ：２５、ｚ：６０であるものを用いた。
【００１９】
そして、上記実施試料１〜６に対し、周波数８００ＭＨｚで誘電率（εｒ）と誘電正接（ｔａｎδ）を測定した。なお、εｒの測定は、常温、−４０℃放置、８５℃放置の各々で測定した。
【００２０】
以上の各実施試料１〜６の組成および、各々の測定結果を（表１）にまとめて示す。
【００２１】
【表１】
2006019198.tif 000002
【００２２】
上記（表１）の測定結果によれば、実施試料１のものは、εｒが常温で１０．９と高く、しかもｔａｎδが０．００１０と低いものであった。また、実施試料３のものも、同様にεｒが常温で１２．８と高く、ｔａｎδが０．００１１と低いものであった。そして、上記実施試料１および３のいずれのものも、εｒの温度依存性が少なく、−４０℃および８５℃放置でのεｒの変化は０．１に留まるものであった。
【００２３】
一方、誘電体セラミックス粉体の配合比率が３５容量％と少ないものである実施試料２では、ｔａｎδは０．００１１と低いものの、εｒも８．８と低くなった。また、配合比率が６５容量％と多いものである実施試料４では、誘電体セラミックス粉体量が多いため、成形後の表面が凹凸状になって粗さが目立ち、特性を評価するための形状形成が難しかった。
【００２４】
更に、誘電体セラミックス粉体のｘＢａＯ・ｙＴｉＯ2・ｚＮｄ2Ｏ3系の構成元素モル比を変えた実施試料５及び６では、常温でのεｒは１１．１及び１２．６と高くなるが、ｔａｎδが０．００１９及び０．００２１と高くなってしまった。また、εｒの温度依存性も大きく、実施試料５では、−４０℃放置でのεｒが１０．９、８５℃放置でのεｒが１３．２と大きく変化してしまうものであった。また、同様に実施試料６では、−４０℃放置でのεｒが１２．３、８５℃放置でのεｒが１４．５と変化するものであった。
【００２５】
上記結果からすると、誘電体セラミックス粉体のｘＢａＯ・ｙＴｉＯ2・ｚＮｄ2Ｏ3系の構成元素モル比として、例えば実施試料１と３のｘ：５、ｙ：５５、ｚ：４０のもののように最適化を図り、その配合比率を４０〜６０容量％とすると、成形性も良好で、高εｒかつ低ｔａｎδで、しかもεｒの温度依存性も低減されたものにできることが判った。なお、その構成元素モル比の適する範囲としては、同様に検討等を行った結果、上記モル比が４≦ｘ≦６、５０≦ｙ≦６０、３４≦ｚ≦４６であれば、上記と同様の効果が得られると推察できた。
【００２６】
以上のように、上記本発明による高誘電体複合材料の仕様とすれば、Ｂｉを含有させていない誘電体セラミックス粉体を用いて高εｒで低ｔａｎδ、しかも−４０℃〜８５℃内においてεｒの変化が少ない射出成形に対応可能なものにできる。
【００２７】
そして、これを用いて自動車用等の移動体アンテナを形成すると、高εｒで低ｔａｎδという材料特性に応じて、外形が小型であっても、感度よく高周波の受発信が可能で、また、使用温度環境（−４０℃〜８５℃）内におけるεｒの変化が少ないという材料特性に応じて、その使用温度環境などに拘わらず電波の受発信状態が安定した信頼性の高いものを、射出成形を用いて容易かつ安価に構成することができる。
【００２８】
なお、本発明の実施試料に用いた誘電体セラミックス粉体は、通常は６０容量％も配合すると成形性は悪くなるが、その粒度分布が広い幅をもつ場合は、誘電体セラミックス粉体が最密に充填されやすくなるため、容易に高充填しやすくなる。このとき、粒子径（メジアン径）Ｄ５０が平均粒子径で３μｍ以下の破砕状粒子のもので、その粒度分布が、Ｄ９０（累計９０％粒子径）とＤ１０（累計１０％粒子径）で１≦｜（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０｜のものであれば、大径のものから小径のものまで様々な粒子径が混在しているため、当該誘電体セラミックス粉体が樹脂中に密な状態で充填され、高充填状態に容易にできる。また、その誘電体セラミックス粉体として粉砕状粒子を用いたため、樹脂へのヌレ性が向上し、樹脂中にむらなく均一分散して誘電特性の安定したものにでき好ましい。
【００２９】
また、上述したように、可塑化混練時の樹脂として、３００℃での溶融粘度が３００ポイズのＰＰＳ樹脂を粉砕して用いたことも、細かく砕かれた熱可塑性樹脂に対し誘電体セラミックス粉体がむらなく混練するようになることから、溶融流れ性が良好になり、誘電体セラミックス粉体が凝集塊になりにくく安定した高充填状態の均一分散されたものにできる上、混練作業などの短縮化も図れる。例えば、上記実施試料１を製作する際の混練作業としては、従来の１／３〜１／２の混練時間で製作できた。なお、ＰＰＳ樹脂においては、３００℃での溶融粘度が１００〜５００ポイズのものを粉砕して用いるようにしても同様な効果が期待できる。
【００３０】
そして、本発明に用いることができる有機高分子樹脂としては、上記に説明したＰＰＳ樹脂以外であってもよく、成形性がよく、ｔａｎδが低く、εｒの温度依存性が小さい樹脂が好ましく、例えばポリスチレン（ＰＳ）なども好適である。
【００３１】
そして、誘電体セラミックス粉体としても、最も好適である上記モル比の設定としたチタン酸ネオジウムバリスタ以外のものも適用可能であり、高い誘電性を備えた複合酸化物、例えばチタン酸ネオジウムやチタン酸カルシウムストロンチウム等の複合酸化物も適用可能である。なお、その場合でも、樹脂にむらなく高充填できるように、粉砕等の手段により破砕状で粒度分布が広い幅をもつもの、または同成分系の違うメジアン径を有した同成分系粒子を混合した粒度分布が広い幅をもつものを用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明による高誘電体複合材料は、高εｒおよび低ｔａｎδで、車載用途での要望の高い使用温度環境（−４０℃〜８５℃）内においてもεｒの変化の少ない射出成形にも適合可能なものにできるため、自動車用等の移動体通信アンテナを構成する際等に有用である。