(57)【要約】［課題］高周波帯域、広帯域における使用に好適なアンテナ用フェライト焼結体および磁性体アンテナを提供する。［解決手段］フェライト焼結体を用いた磁性体アンテナであって、前記フェライト焼結体の表面および内部のうち少なくとも一方に一以上の導体を有し、前記フェライト焼結体は、ＢａＯ、ＣｏＯおよびＦｅ２Ｏ３を主成分するＹ型フェライトの焼結体であり、前記フェライト焼結体はＣｕを含有するとともに、焼結体断面におけるＣｏリッチ相の面積率が１％以下であることを特徴とする。［選択図］図６
2007148438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト焼結体を用いた磁性体アンテナであって、
前記フェライト焼結体の表面および内部のうち少なくとも一方に一以上の導体を有し、
前記フェライト焼結体は、ＢａＯ、ＣｏＯおよびＦｅ２Ｏ３を主成分するＹ型フェライトの焼結体であり、
前記フェライト焼結体はＣｕを含有するとともに、焼結体断面におけるＣｏリッチ相の面積率が１％以下であることを特徴とする磁性体アンテナ。
【請求項２】
理論密度をｄｉ、焼結体密度をｄｓとしたときに、（ｄｉ−ｄｓ）×１００／ｄｉで表される前記フェライト焼結体の空孔度Ｐが４％以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁性体アンテナ。
【請求項３】
前記フェライト焼結体の体積抵抗率が１×１０４Ω・ｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁性体アンテナ。
【請求項４】
前記フェライト焼結体の１ＧＨｚにおける初透磁率が２以上、損失係数ｔａｎδが０.０５以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁性体アンテナ。
【請求項５】
ＢａＯ、ＣｏＯおよびＦｅ２Ｏ３を主成分するＹ型フェライトのフェライト焼結体であって、
前記フェライト焼結体はＣｕを含有し、前記フェライト焼結体に含まれるＢａ、Ｃｏ、ＣｕおよびＦｅは、Ｂａ２Ｃｏ２―ｘＣｕｘＦｅ１２Ｏ２２（ｘ＝０.０５〜０.２）の組成式を満たし、
前記フェライト焼結体の断面におけるＣｏリッチ相の面積率が１％以下であることを特徴とするフェライト焼結体。
【請求項６】
ＢａＯ、ＣｏＯおよびＦｅ２Ｏ３を主成分するＹ型フェライトの焼結体であって、
前記フェライト焼結体は前記主成分１００重量部に対してＣｕをＣｕＯ換算で０.１〜０.６重量部含有し、
前記フェライト焼結体の断面におけるＣｏリッチ相の面積率が１％以下であることを特徴とするフェライト焼結体。
【請求項７】
前記フェライト焼結体が有するＹ型フェライト相のＣｕ含有量が、前記Ｃｏリッチ相のＣｕ含有量よりも少ないことを特徴とする請求項６に記載のフェライト焼結体。
【請求項８】
理論密度をｄｉ、焼結体密度をｄｓとしたときに、（ｄｉ−ｄｓ）×１００／ｄｉで表される前記フェライト焼結体の空孔度Ｐが４％以上であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のフェライト焼結体
【請求項９】
前記フェライト焼結体の体積抵抗率が１×１０４Ω・ｍ以上であることを特徴とする請求項５〜８に記載のフェライト焼結体。
【請求項１０】
１ＧＨｚにおける初透磁率が２以上、損失係数ｔａｎδが０.０５以下であることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載のフェライト焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機能を備えた電子機器、特に携帯電話、携帯端末装置などの通信機器に用いる磁性体アンテナおよびそれに好適なフェライト焼結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や無線ＬＡＮ等の通信機器はその使用周波数帯域は数百ＭＨｚから数ＧＨｚに及び、該帯域で広帯域かつ高効率であることが求められている。したがって、それに使用されるアンテナも当該帯域において高利得で機能することを前提としたうえで、その使用形態から特に小型かつ低背であることが要求される。さらに、近年開始された地上デジタル放送では、全チャンネルに対応する場合、使用するアンテナとして例えば日本国内のテレビ放送帯域における４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚといった広い周波数帯域をカバーする必要がある。また、デジタル放送としては、例えば、韓国では１８０ＭＨｚ〜２１０ＭＨｚ帯、欧州では４７０ＭＨｚ〜８９０ＭＨｚ帯を使用する。したがって、これら１８０ＭＨｚ以上の周波数帯域において使用可能で、かつ携帯端末等の通信機器に搭載可能な小型かつ低背のアンテナが望まれる。また、アンテナに限らず、パーソナルコンピュータや携帯端末等の電子機器における信号伝送速度の高速化や駆動周波数の高周波化も進んでおり、使用される各種インダクタンス素子も高周波に対応したものであることが必要とされている。【０００３】
従来、移動体通信用に適した小型のアンテナとして、誘電体セラミックスを用いたチップアンテナが供されてきた（例えば特許文献１参照）。周波数を一定とすれば、より誘電率の高い誘電体を用いることにより、チップアンテナの小型化を図ることができる。特許文献１では、ミアンダ電極を設けることで波長短縮を図っている。また、比誘電率εｒの他、比透磁率μｒの大きい磁性体を用いて、１／（εｒ・μｒ）１／２倍に波長短縮することにより小型化を図ったアンテナも提案されている（特許文献２参照）。【０００４】
アンテナやインダクタンス素子に磁性体を用いる場合、例えばＮｉ−Ｚｎ系フェライト等のスピネル系フェライトでは、いわゆるスネークの限界があり、高周波領域で用いるには限界があった。これに対して、六方晶系フェライトはｃ軸に対して垂直な面内に磁化容易方向を持つため、スピネル系フェライトの周波数限界（スネークの限界）を超えた周波数帯まで所定の透磁率を維持することから、アンテナ用の磁性体の一つとして提案されている（特許文献３参照）。特許文献３では、特に粒子の大部分が単磁区構造を有するＺ型フェライトが高周波で有効に使用される旨が開示されている。【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４５１２３号公報
【特許文献２】特開昭４９−４００４６号公報
【特許文献３】国際公開第９６／１５０７８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
小型・低背化を可能とする上記誘電体チップアンテナであっても、ヘリカル型放射電極の場合、巻線数が多くなると線間容量が増加し、Ｑ値が高くなる。その結果、帯域幅が狭くなってしまい、広帯域幅が要求される地上波デジタル放送等の用途には適用するのが困難となる。これに対して、誘電体の変わりに磁性体を用いることで、巻線数の増加を回避し、誘電体を用いる場合に比べて帯域幅を広く取れる可能性がある。しかし、磁性体としてＺ型フェライトを用いる場合では、透磁率は数百ＭＨｚで低下し始め、また損失も大きいので数百ＭＨｚ以上の周波数領域で高いアンテナ特性を実現することは困難であった。【０００７】
そこで、本発明は、高周波帯域、広帯域における使用に好適な磁性体アンテナおよび該アンテナや高周波用途のインダクタンス素子に好適なフェライト焼結体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁性体アンテナは、フェライト焼結体を用いた磁性体アンテナであって、前記フェライト焼結体の表面および内部のうち少なくとも一方に一以上の導体を有し、前記フェライト焼結体は、ＢａＯ、ＣｏＯおよびＦｅ２Ｏ３を主成分するＹ型フェライトの焼結体であり、前記フェライト焼結体はＣｕを含有するとともに、焼結体断面におけるＣｏリッチ相の面積率が１％以下であることを特徴とする。Ｙ型フェライトを用いることにより高周波まで透磁率が維持される。したがって、インダクタンスを利用することにより、必要以上に容量が形成されることを防ぎ、アンテナの小型化・広帯域化に寄与する。また、Ｃｕを含有することにより、焼結体の密度を高め、透磁率の向上を図ることができる。また、Ｃｕを含有することにより、酸素濃度の低い雰囲気、例えば、大気中でも良好な焼結性を維持することが可能となり、生産性が向上する。さらに、Ｃｕを含有すると、Ｙ型フェライトの焼結体中にＣｏリッチ相が生成するようになる。かかるＣｏリッチ相は焼結性向上に寄与しうるが、これが多すぎると空孔度が小さくなりすぎ、特に高周波における損失係数が大きくなるのでＣｏリッチ相は前記範囲が好ましい。ここでＣｏリッチ相とは母相であるＹ型フェライトに比べてＣｏ量の比率が高い相をいう（以下、同じ）。Ｃｏリッチ相の量はより好ましくは０.６％以下、さらに好ましくは０.４％以下である。【０００９】
また、前記磁性体アンテナにおいて、理論密度をｄｉ、焼結体密度をｄｓとしたときに、（ｄｉ−ｄｓ）×１００／ｄｉで表される前記フェライト焼結体の空孔度Ｐが４％以上であることが好ましい。空孔度を４％以上とすると、アンテナの利得に影響を与える損失係数が減少するため、前記構成はアンテナ用途に好適なものとなる。空孔度は６％超とすると損失が急激に減少するため、より好ましい。損失係数をさらに低減し、高いアンテナ利得を得る観点からは、より好ましくは、空孔度は８％以上である。さらに、前記空孔度Ｐが１５％以下であることが好ましい。該構成とすることで初透磁率や焼結体強度の低下を抑えられる。より好ましくは１２.８％以下である。【００１０】
さらに、前記フェライト焼結体の体積抵抗率が１×１０４Ω・ｍ以上であることが好ましい。高い体積抵抗率を有するＹ型フェライト焼結体を用いれば、焼結体の表面および内部のうち少なくとも一方に一以上の導体を設ける場合に、十分な絶縁性を確保することができる。【００１１】
さらに、前記フェライト焼結体の１ＧＨｚにおける初透磁率が２以上、損失係数ｔａｎδが０.０５以下であることが好ましい。該構成によれば、１ＧＨｚまでの帯域において高い利得を有し、小型、広帯域のアンテナを提供することができる。１ＧＨｚにおける初透磁率はより好ましくは２.５以上である。【００１２】
本発明のフェライト焼結体は、ＢａＯ、ＣｏＯおよびＦｅ２Ｏ３を主成分するＹ型フェライトのフェライト焼結体であって、前記フェライト焼結体はＣｕを含有し、前記フェライト焼結体に含まれるＢａ、Ｃｏ、ＣｕおよびＦｅは、Ｂａ２Ｃｏ２―ｘＣｕｘＦｅ１２Ｏ２２（ｘ＝０.０５〜０.２）の組成式を満たし、前記フェライト焼結体の断面におけるＣｏリッチ相の面積率が１％以下であることを特徴とするフェライト焼結体である。Ｃｕを含有するＹ型フェライト焼結体を、ＣｏをＣｕで置換する構成とすると、異相であるＣｏリッチ相の生成を抑制することができる。Ｃｏに対するＣｕの置換割合ｘが０.２を超えると高周波における損失係数が大きくなるため、ｘは０.２以下であることが好ましい。１ＧＨｚにおいて損失係数ｔａｎδを０.０５以下とするためには含有されるＣｕは前記範囲が好ましい。また、Ｃｕを多量に含有すると体積抵抗率が低くなり、フェライト焼結体の表面または内部に直接導体を設けることができなくなる。一方、焼結体密度向上、透磁率向上の効果を十分発揮させるためにはｘは０.０５以上であることが好ましい。より好ましくは、ｘは０.１１〜０.１５である。Ｙ型フェライトの焼結体中に含まれるＣｏリッチ相は焼結性向上に寄与しうるが、これが多すぎると空孔度が小さくなりすぎ、特に高周波における損失係数が大きくなるのでＣｏリッチ相は前記範囲が好ましい。また、Ｃｏリッチ相の量はより好ましくは０.６以下、さらに好ましくは０.４以下である。前記フェライト焼結体は、例えば、磁性体アンテナに好適である。【００１３】
また、本発明の他のフェライト焼結体は、ＢａＯ、ＣｏＯおよびＦｅ２Ｏ３を主成分するＹ型フェライトの焼結体であって、前記フェライト焼結体は前記主成分１００重量部に対してＣｕをＣｕＯ換算で０.１〜０.６重量部含有し、前記フェライト焼結体の断面におけるＣｏリッチ相の面積率が１％以下であることを特徴とするフェライト焼結体である。Ｃｕが少なすぎると焼結性を上げて空孔度を減少させる効果が発揮されず、一方、Ｃｕの含有量が増えると、空孔度が小さくなり、高周波での損失係数が大きくなる。さらに、Ｃｕを多量に含有しすぎると体積抵抗率が低くなり、フェライト焼結体の表面または内部に直接導体を設けることができなくなる。また、ＣｕＯを多量に含有すると、異相であるＣｏリッチ相が増える。Ｙ型フェライトの焼結体中に含まれるＣｏリッチ相は焼結性向上に寄与しうるが、これが多すぎると空孔度が小さくなりすぎ、特に高周波における損失係数が大きくなるのでＣｏリッチ相は前記範囲が好ましい。Ｃｏリッチ相を１％以下とするためには、Ｃｕは前記範囲が好ましい。かかるフェライト焼結体は、例えば、磁性体アンテナに好適である。さらに、Ｃｕは焼結性に影響を与えるが、これがＹ型フェライト相に多く入ると損失係数が大きくなるため、前記フェライト焼結体が有するＹ型フェライト相のＣｕ含有量が、前記Ｃｏリッチ相のＣｕ含有量よりも少ないことが好ましい。かかる構成によれば、低損失係数を維持しつつ、空孔度を制御したフェライト焼結体を提供することができる。【００１４】
さらに、前記フェライト焼結体において、理論密度をｄｉ、焼結体密度をｄｓとしたときに、（ｄｉ−ｄｓ）×１００／ｄｉで表される前記フェライト焼結体の空孔度Ｐが４％以上であることが好ましい。空孔度を４％以上とすると、アンテナの利得に影響を与える損失係数が減少するため、前記構成はアンテナ用途に好適なものとなる。空孔度は６％超とすると損失は急激に減少するためより好ましい。損失係数をさらに低減し、高いアンテナ利得を得る観点からは、より好ましくは、空孔度は８％以上である。さらに、前記空孔度Ｐが１５％以下であることが好ましい。該構成とすることで初透磁率や焼結体強度の低下を抑えられる。より好ましくは、１２.８％以下である。【００１５】
さらに、前記フェライト焼結体において、前記フェライト焼結体の体積抵抗率が１×１０４Ω・ｍ以上であることが好ましい。該体積抵抗率を有し、絶縁性に優れるＹ型フェライト焼結体を用いれば、焼結体の表面および内部のうち少なくとも一方に一以上の導体を設ける場合に、十分な絶縁性を確保することができる。【００１６】
さらに、前記フェライト焼結体において、１ＧＨｚにおける初透磁率が２以上、損失係数ｔａｎδが０.０５以下であることが好ましい。該構成によれば、１ＧＨｚまでの帯域において高い利得を有するアンテナを提供することが可能である。１ＧＨｚにおける初透磁率はより好ましくは２.５以上である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高周波帯域、広帯域での使用に好適な磁性体アンテナおよび該アンテナや高周波用途のインダクタンス素子に好適なフェライト焼結体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明について具体的な実施形態を示しつつ説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。なお、同一部材については同一の符号を付してある。【００１９】
本発明に係るフェライト焼結体は、Ｙ型フェライトのフェライト焼結体を用いる。Ｙ型フェライトとは、代表的には、例えば、Ｂａ、Ｃｏ、ＦｅおよびＯを主成分とし、Ｂａ２Ｃｏ２Ｆｅ１２Ｏ２２の化学式で表される六方晶系のソフトフェライトである。Ｂａの一部は、Ｓｒで置換してもよく、Ｃｏの一部はＮｉ、Ｚｎ、Ｆｅのうち少なくとも一種で置換してもよい。構成元素の比率は、Ｙ型フェライトを主相とできるものであればよいが、例えばＢａＯは２０〜２３ｍｏｌ％、ＣｏＯは１７〜２１ｍｏｌ％、残部Ｆｅ２Ｏ３であることが好ましく、ＢａＯは２０〜２０．５ｍｏｌ％、ＣｏＯは２０〜２０．５ｍｏｌ％、残部Ｆｅ２Ｏ３であることがさらに望ましい。Ｙ型フェライトは１ＧＨｚ以上の高周波帯域まで透磁率を維持するため、数百ＭＨｚの帯域において使用されるアンテナに好適である。本発明の六方晶フェライトはＹ型単相であることが好ましいが、Ｚ型、Ｗ型など他の六方晶フェライトやＢａＦｅ２Ｏ４等の異相が生成する場合がある。したがって、本発明ではＹ型フェライトを主相とするが、これらの異相を含むことも許容する。焼結工程で少量の異相が生成しても、複合材の場合と異なり、高い焼結体強度が維持される。なお、Ｙ型フェライトを主相とするとは、粉末Ｘ線回折パターンにおける最大ピークがＹ型フェライト相のピークであることを意味する。【００２０】
本発明に係るフェライト焼結体は、Ｃｕを含有する。低温焼結化のために従来から行われているＣｕを多量に置換する場合やＣｕ２Ｙのような場合は、ＣｕはＹ型フェライト相に多量に入るため、アンテナ用途には適さない。Ｃｕを多量に含有すると、空孔度が小さくなりすぎるとともに、異相であるＣｏリッチ相が増加し、Ｙ型フェライト相のＣｕ含有量も大きくなるため、高周波での損失係数が大きなってしまうからである。また、体積抵抗率が著しく低くなってしまい、焼結体に直に導体を設けることが困難となる。本発明に係る磁性体アンテナは、Ｃｕを含有しつつ、異相であるＣｏリッチ相が１％以下と少ないフェライト焼結体を用いて構成する。Ｃｕを含有することにより焼結性および透磁率が改善され、同時に、Ｃｏリッチ相を制御することで優れた損失係数等を具備したフェライト焼結体を用いることにより、優れた磁性体アンテナが提供される。高い体積抵抗率を必要とするアンテナ用には、フェライト焼結体は、前記ＣｕをＣｕＯ換算で０.１〜１.０重量部含有することが好ましい。Ｃｕの含有範囲を前記範囲とすることで、空孔度を６％超としつつ、１ＧＨｚおいて損失係数ｔａｎδを０.０５以下とすることも可能となる。異相であるＣｏリッチ相を１％以下にして、損失係数をいっそう低減するためには、ＣｕＯは０.１〜０.６重量部とすることが好ましい。Ｙ型フェライトのフェライト焼結体にＣｕが少量添加されている場合は、Ｙ型フェライト相のＣｕ含有量が、前記Ｃｏリッチ相のＣｕ含有量よりも少なくなる。Ｃｏリッチ相にＣｕが優先的に含有されることによって、より低温で焼結反応が進むようになる一方、Ｙ型フェライト相のＣｕ含有量が少ないため高周波数における損失係数は低いまま維持される。なお、本発明に係るフェライト焼結体には、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｓｉ等の他の元素やＰ、Ｓ、Ｂ、Ｎａなどの不可避不純物も含有することができる。【００２１】
また、Ｃｕは以下のようにＣｏを置換することで加えてもよい。この場合Ｙ型フェライトの焼結体の組成がＢａ２Ｃｏ２―ｘＣｕｘＦｅ１２Ｏ２２（ｘ＝０.０５〜０.２）で表されることが好ましい。Ｃｕを加える方法のうちＣｏをＣｕで置換する方法は、主成分にＣｕＯを添加する場合に比べて、異相であるＣｏリッチ相の生成しにくい。ＣｏをＣｕで置換する方法では、Ｃｕ量が増えてもＣｏリッチ相は生成しにくいが、Ｃｏに対するＣｕの置換割合ｘが０.２を超えると高周波における損失係数が大きくなり、１ＧＨｚでの損失係数が０.０５を超えるようになる。また、Ｃｏ置換量が多くなりすぎると、体積抵抗率が低下する。一方、ｘが０.０５未満であると焼結性向上や透磁率向上の効果が十分発揮されなくなる。【００２２】
上述のように、本発明に係るフェライト焼結体にはＹ型フェライト以外の相を含むことも許容する。このうちＣｏリッチ相は焼結性を向上させる効果があるため、フェライト焼結体は該相を所定量含んでもよい。この場合、前記Ｃｏリッチ相の比率が大きくなると、損失係数が大きくなり、特に該比率が大きくなりすぎると初透磁率の周波数特性も低下する。したがって、フェライト焼結体断面におけるＣｏリッチ相の面積率は１％以下であることが好ましい。かかるＣｏリッチ相の面積率は、フェライト焼結体の破断面を鏡面研磨し、該研磨面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察し、一定の観察面積におけるＣｏリッチ相の面積を読み取り算出する。Ｙ型フェライトの焼結体中に含まれるＣｏリッチ相は焼結性向上に寄与しうるが、これが多すぎると空孔度が小さくなりすぎ、特に高周波における損失係数が大きくなる。また、低損失係数、高体積抵抗率を得る観点からは焼結体中のＹ型フェライト相の平均結晶粒径は、２μｍ以下であることが好ましい。平均結晶粒径は小さいことが好ましいが、焼結体密度を上げるためには焼結時に粒成長が必要な点、小さすぎるものは生成性が低下する点から、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは１.５μｍ以上である。【００２３】
本発明では、前記Ｙ型フェライトのフェライト焼結体の理論密度をｄｉ、焼結体密度をｄｓとしたときに、（ｄｉ−ｄｓ）×１００／ｄｉで表される空孔度Ｐを４以上とする。ここで、理論密度とは、Ｘ線回折から得られる理論密度である。高い初透磁率を得る観点からはフェライト焼結体の空孔度は低いことが好ましい。しかし、磁性体アンテナを構成する場合、特に損失係数ｔａｎδが高周波まで低いことが重要であり、そのためには空孔度は所定の値以上とすることが効果的である。空孔度Ｐが増加すると損失係数が減少し、４％以上となると損失係数が相対的に低下する。したがって、空孔度Ｐを４％以上とすることによって、焼結体強度を維持しながら、効率的に損失係数の低減を図ることができる。特に、前記空孔度Ｐを６％超とすることで、損失係数が大きく減少し、損失係数の小さい、磁性体アンテナ用として好適なフェライト焼結体が得られる。空孔度が大きく、損失係数の小さいフェライト焼結体を用いることによって、広帯域、高利得の磁性体アンテナが実現できる。また、該空孔度の範囲では、体積抵抗率も高くなり、１×１０４Ω・ｍ以上の体積抵抗率を得るうえで有利である。アンテナ用のフェライト焼結体の場合、大電力が加わるトランスほど高い体積抵抗率は要求されないが、アンテナを構成する配線間等の絶縁性は必要とされる。該絶縁性のためには、体積抵抗率は５×１０３Ω・ｍ以上が好ましく、安定性を考慮すれば１×１０４Ω・ｍ以上がより好ましい。高い体積抵抗率を有することによって、フェライト焼結体の表面または内部に直に導体を設けて磁性体アンテナを構成することができる。さらに空孔度を８％以上とすれば、例えば１ＧＨｚにおける損失係数は、空孔度が４％未満の場合の０.１４に対して、０.１以下となり、０.０４以上の損失係数の低減を図ることが可能である。該特性を有するフェライト焼結体をアンテナに用いることで数百ＭＨｚの帯域において使用されるアンテナの利得向上に寄与する。また、前記空孔度は、１５％以下であるが、好ましくは１２.８以下である。空孔度が大きくなりすぎると初透磁率が低下するほか、焼結体強度も大きく低下してしまうからである。すなわち、アンテナ用のフェライト焼結体においては損失係数と初透磁率とのバランスが重要であり、そのためには空孔度Ｐは前記範囲に制御することが好ましい。空孔度はより好ましくは９〜１１％である。本発明に係るフェライト焼結体は通常のソフトフェライトの製造工程によって製造することができ、前記空孔度は、仮焼温度、焼結温度、組成、添加物等によって制御することができる。例えば前記フェライト焼結体にＣｕを含有させると焼結性が変化するため、Ｃｕの添加によって空孔度を制御することができる。【００２４】
磁性体アンテナを構成する場合、アンテナの小型化・広帯域化のためには、透磁率が高いことが好ましいが、高利得等、アンテナとして十分な性能を発揮するためには、特に損失係数が小さいことが必要である。かかる観点からは、数百ＭＨｚ以上の高周波で使用するアンテナの場合、１ＧＨｚでの損失係数は０.０５以下が好ましい。但し、損失係数は使用する周波数帯域で低ければよいので、フェライト焼結体の損失係数が例えば７７０ＭＨｚで０.０５以下であれば、４７０〜７７０ＭＨｚの帯域を使用する地上デジタル放送のアンテナ用として用いることができる。同様に、４７０ＭＨｚでのフェライト焼結体の損失係数が０.０５以下であれば、４７０ＭＨｚ以下の帯域を使用する地上デジタル放送のアンテナ用として用いることができる。より好ましくは４７０ＭＨｚ、さらに好ましくは７７０ＭＨｚ、特に好ましくは１ＧＨｚにおいて損失係数は０.０３以下である。【００２５】
本発明の六方晶フェライトは、従来からソフトフェライトの製造に適用されている粉末冶金的手法で製造することができる。目的とする割合となるように秤量されたＢａＣＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３などの素原料およびＣｕＯなどの微量成分を混合する。混合方法は、特に限定するものではないが、例えばボールミル等を用いて、純水を媒体として湿式混合（例えば４〜２０時間）する。得られた混合紛を電気炉、ロータリーキルンなどを用いて所定の温度で仮焼することにより仮焼粉を得る。仮焼温度、保持時間は、それぞれ９００℃〜１３００℃、１〜３時間が好ましい。仮焼温度、保持時間がそれらを下回ると反応の進行が十分でなく、逆にそれらを上回ると粉砕効率が落ちる。仮焼雰囲気は、大気中または酸素中などの酸素存在下であることが好ましい。得られた仮焼粉はアトライタ、ボールミルなどを用いて湿式粉砕し、ＰＶＡなどのバインダーを添加した後、スプレイドライヤ等によって造粒することにより造粒紛を得る。粉砕粉の平均粒径は０.５〜５μｍが好ましい。得られた造粒粉をプレス機により成形してから、電気炉などを用いて例えば１１００℃〜１３００℃の温度にて酸素雰囲気中または大気中で１〜５時間焼成を行いフェライト焼結体を得る。１１００℃未満であると焼結が十分に進行せず高い焼結体密度が得られず、１３００℃を超えると粗大粒が発生するなど過焼結となる。また、焼結は、これが短いと焼結が十分進行せず、逆に長いと過焼結となりやすいので、１〜５時間とすることが望ましい。なお、成形は上記圧縮成形の他、押出し成形を用いても良い。押出し成形は、例えば、以下のようにして行なう。仮焼、粉砕後の原料を、バインダー、可塑剤、潤滑剤、水と混合する。得られた混合物を、スクリューによって押出す。混合物は押出し方向に縮径したキャビティを持つ金型によって所定の形状に成形される。押出された成形体は乾燥後切断して所定の長さに切断される。押出し成形で得られた、有機物の多い成形体を用いると、焼成して得られる焼結体のＣｏリッチ相が少なくなる。かかる方法によれば、主成分組成にＣｕＯを添加する方法であっても、Ｃｏリッチ相を０.５％以下にすることが可能である。したがって、Ｃｏリッチ相を低減する観点からは、押出し成形を適用することが好ましい。すなわち、押し出し成形によって得られた角柱、円柱などの棒状の成形体を焼結し、該焼結体に、電極パターンや巻き線などの導体を形成すれば、Ｃｏリッチ相の少ない磁性体アンテナが得られる。かかる構成および製造方法は、磁性体アンテナに限らず、広くインダクタンス部品に適用できる。得られた焼結体は、必要に応じて切断等の加工を施す。【００２６】
ここで、焼成は良好な焼結体密度、磁気特性を得るためには酸素存在下で行うことが好ましく、かかる観点からは酸素中で行うことが好ましいと考えられる。しかしながら、生産性の観点からは、大気中で焼成することが好ましい。通常Ｙ型フェライトを焼結する場合、大気中で焼成すると焼成体の酸素を奪うため表面では特に酸素が不足した状態となり、焼結体密度が上がりにくい。これに対してＣｕを添加すると酸素中の焼成の場合と同様に、大気中での焼成においても充分な焼結体密度、磁気特性が得られる。したがって、素原料を混合する混合粉を得る混合工程と、該混合粉を仮焼して仮焼粉を得る工程と、該仮焼粉を粉砕して粉砕粉を得る工程と、該粉砕粉を成形して成形体を得る工程と、該成形体を焼成して焼結体を得る工程とを有するＹ型フェライトのフェライト焼結体の製造方法において、混合工程または粉砕工程においてＣｕを添加して、フェライト焼結体にＣｕを含有させるようにすると、焼成雰囲気を大気中とすることができる。酸素濃度の低い雰囲気、例えば大気中でも良好な焼結性を維持することが可能となるため生産向上に寄与する。低酸素雰囲気での焼結性を向上させる、この場合のＣｕの含有量は、ＣｕＯ換算で０.１〜１.５ｗｔ％が好ましい。【００２７】
本発明に係るフェライト焼結体は、アンテナ用として好適なものである。前記フェライト焼結体でアンテナ素子を構成することができる。なお、本発明に係るフェライト焼結体は、アンテナに限らず、インダクタや通信用トランス等高周波用途のインダクタンス素子にも好適である。あるいは配線が形成されて成る遅延回路基板としても好適である。前記アンテナはフェライト焼結体を用いた磁性体アンテナであるが、その構造は特に問わない。例えば、直方体状または円柱状のフェライト焼結体を用いたチップアンテナでもよいし、平板状のフェライト焼結体を用いたマイクロストリップアンテナ等でもよい。但し、携帯電話などの携帯機器に用いる場合は、実装面積が限られているため、実装面積の小さいアンテナに適用することが好ましい。磁性体アンテナを構成する磁性基体に適用することが好ましい。その寸法は使用条件によって決めればよい。例えば携帯機器用には、長手方向の長さが５０ｍｍ以下、より小型のものとしては３０ｍｍ以下のものを用いればよい。磁性基体また、本発明に係るフェライト焼結体は、４７０〜７７０ＭＨｚの周波数帯域を使用する地上デジタル放送のアンテナに好適である。
そこで該アンテナを例にとって、本発明に係る磁性体アンテナについて説明する。磁性基体の形状は、特に限定するものではないが直方体、円柱等をとることができる。安定な実装を実現する上では直方体の形状が好ましい。また、例えば、地上デジタル放送帯域である４７０〜７７０ＭＨｚに使用できるよう、共振周波数を５５０ＭＨｚ付近にするためには、磁性基体の長さは２５〜３０ｍｍ、幅は３〜５ｍｍ、高さは３〜５ｍｍがより好ましい。基体の寸法が前記範囲を超えると表面実装型アンテナとしては大型化してしまう。【００２８】
上記フェライト焼結体を用いてアンテナを構成することによって、アンテナの広帯域化を図ることができる。広帯域化のためにはアンテナのQ値を下げることが必要となるが、Q値はインダクタンスをL、容量をCとすると（Ｃ／Ｌ）１／２で表されるため、Lを上げる一方、Cを下げる必要がある。基体として誘電体を用いた場合、インダクタンスLを上げるためには巻き線数を増やす必要があるが、巻線数の増加は線間容量の増加を招くため、アンテナのQ値を効果的に下げることができない。これに対して、磁性体を用いた場合は、巻線数の増加によらず透磁率でインダクタンスLを上げることができるため、巻線数の増加による線間容量の増加を回避して、Q値を下げることができ、アンテナの広帯域化を図ることができる。特に、GHz帯まで透磁率が伸びるＹ型フェライトを用いることによって、数百MHｚ帯以上において用いるアンテナの広帯域化を図ることが可能となる。例えば、図１に示すようなフェライト焼結体の磁性基体１０１と巻線１０２でヘリカルアンテナを構成する場合、その巻線数を減らして広帯域化を図ることができる。電極は、例えば、巻線方向を基体の長手方向として、基体表面に設けたヘリカル電極とすることができ、該構成で大きなインダクタンスを形成することができる。逆に、同じインダクタンスであれば、線間容量の大きな増加を伴わず、小型化することができる。この場合、所定のピッチ・電極幅で巻線を施し、一つの電極を構成する。ピッチや電極幅は、必要とされるアンテナ特性に応じて適宜決定されるが、線間容量の増加を抑えるためには、基体が大型化しないよう考慮した上で電極間距離が十分離れるように設定することが好ましい。例えば、電極間距離は０.４〜１ｍｍ、電極幅は０.４〜１ｍｍとすることが望ましい。さらに、一つのヘリカル電極において、電極間距離を変化させることによって、より広帯域化を図ることもできる。また、電極としては、上記のヘリカル電極のように一の電極を形成したものの他、デュアルバンドアンテナ用にヘリカル電極を二つ形成してもよく、また、接地用・固定用の電極を別途設けてもよい。また、基体を挟んで電極を構成して、平板型のアンテナを構成してもよい。【００２９】
また、図１の例と同様に、チップ状の磁性基体を用いてアンテナを構成した例として、図２に示すように、フェライト焼結体で構成された磁性基体１を線状の導体２が貫通する構成としても良い。該アンテナは基板に実装して用いることができる。なお、図１に示すような基体の表面に電極を形成した構成のアンテナだけでなく、磁性基体を貫通した導体が磁性基体から突出している構成のアンテナもチップアンテナと呼ぶ場合がある。図２の（ａ）は斜視図、（ｂ）は長手方向に沿って導体を含んだ断面図、（ｃ）は長手方向に垂直な方向での断面図である。線状の導体が磁性基体の長手方向に沿って前記磁性基体を貫通している。図２では、線状の導体２は直線状である。すなわち、直線状の導体は、直方体の側面や円柱の外周面など、導体を囲むように位置する基体外側の面に沿うように延設され、磁性基体の長手方向両端面間を貫通している。図２の構成では、前記導体の両端、すなわち導体の一端３と他端４が磁性基体１から突出している。前記導体の一端３は開放端を構成し、他端４は給電回路等の制御回路（図示せず）に接続されて、アンテナ装置が構成される。磁性基体１の内部には、導体部分としては直線状の中実の導体２が存在するだけなので、抵抗成分が小さいうえに、容量成分の低減に理想的な構造となる。また、閉磁路構造であるために磁界を有効に利用できる。したがって、該構造によれば、所望のQに対して、使用するフェライト焼結体の損失係数の許容範囲が広い。放射導体として機能する直線状の導体が一本貫通している構造なので、該導体は基体内部で実質的に対向する部分を持たないので、容量成分の低減に特に有効なのである。かかる観点からは、磁性基体を貫通する導体は一本のみが好ましい。ただし、間隔を十分に取るなどして容量成分の影響が小さい場合などは、一本の貫通導体のほかにさらに別の導体が貫通した、または埋設された構成とすることも可能である。さらに、導体２が磁性基体１を貫通しているので、導体２の両端で、他の回路素子や電極との電気的接続が可能であり、設計自由度が高い。直線状の導体は、直方体の側面や円柱の外周面など、導体を囲むように位置する基体外側の面からの距離を一定に保ちつつ基体を貫通していることが好ましい。図２に示した構成では、導体２は磁性基体１の長手方向に、該磁性基体の中央で貫通している。すなわち、磁性基体１の長手方向に垂直な断面において、導体２は中央に位置している。また、線状の導体が磁性基体の長手方向に沿って前記磁性基体を貫通しているものであれば、直方体に限らず、円弧状（アーチ形状）としてもよい。導体は長手方向に対して屈曲部を持たないことが好ましい。導体の一端３と他端４は磁性基体１から離間した部分で屈曲して、基板上の固定電極および給電電極（図示せず）に固定すればよい。導体を磁性基体から離間した部分で屈曲させることで、屈曲に伴う導体および磁性基体の損傷を防ぐとともに、容量成分の低減にも有利な構造となる。アンテナ装置の平均利得としては、−７ｄＢｉ以上が好ましく、より好ましくは−５ｄＢｉ以上である。本発明に係るフェライト焼結体は、かかる平均利得を実現するうえで好適である。【００３０】
図２に示すアンテナを複数有し、前記複数のアンテナの直線状の導体が直列に接続されている構成も好ましい。直線状の導体が磁性基体を貫通している構成では、直線状の導体を周回する方向が磁路方向となるため、磁性基体の部分を複数に分けて構成しても、一つで構成した場合と同様の特性のアンテナを構成することができる。各アンテナの直線状の導体が直列に接続される構造であるため、接続部分で屈曲させ、実装空間に応じてその配置を変えることができる。したがって、前記アンテナは空間上効率良く通信機器等に実装することができる。さらに、アンテナを複数のアンテナに分割した構成であるため、アンテナ特性に必要な磁性基体の長さに対して、個々のアンテナ素子を短くできることから、耐衝撃性を高められる。また、図２に示す構成の線状の導体に、さらに線状または板状の導体を接続して電磁波の放射利得を高めたアンテナを構成してもよい。なお、図２に示す構成の磁性体アンテナの貫通孔を有する磁性基体は、焼結体に機械加工で貫通孔を形成する方法、圧縮成形法または押出し成形法により貫通孔を有する成形体を成形し、焼結する方法、などによって作製すればよい。また、大きな衝撃が加わる可能性がある場合、アンテナの強度を補強する必要がある場合など、アンテナを樹脂製のケースに収容してもよい。また、前記アンテナは、その構造に起因して、磁性基体を長手方向（貫通孔の軸方向）で複数に分割して構成することができる。したがって、長手方向を短くして耐衝撃性を高めることができる。この場合、長手方向の長さを１５ｍｍ以下とすることもできる。【００３１】
また、図２に示すアンテナは、例えば、前記導体の一端３は開放端を構成し、他端４は給電回路等の制御回路に接続されて、アンテナ装置が構成される。図３の実施形態では、アンテナ１０、固定用電極５、接地電極９および給電電極６が口の字状に配置されている。磁性基体１から突出した導体の一端３は固定電極５の一端側に接続され、磁性基体１から突出した導体の他端４は給電電極の一端側に接続されている。アンテナ１０の開放端側の固定用電極５の他端側を接地電極９に離間して形成した構成とすることで、これらの間に容量成分を形成する。本実施形態に係るアンテナは容量成分を大幅に抑えた構造を有するが、所望のアンテナ特性に対して容量成分が不足する場合には、前記方法により容量成分を付加することによってアンテナ特性の調整を行う。アンテナ自体の容量成分を調整する方法に比べて、上記方法は簡易に容量成分の調整を行うことができる。アンテナの共振周波数を調整する具体例として、固定用電極５と接地電極９との間に少なくとも一つのコンデンサとスイッチを接続して切り換える、あるいは可変容量ダイオード（バラクタ・ダイオード）を接続し、この印加電圧によって静電容量を変えながら所定の共振周波数まで調整するなどの方法を用いることができる。また、図３に示す例では、広い周波数帯域をカバーするために、アンテナと給電回路の間に、アンテナ装置の共振周波数を調整する整合回路２２を設けてある。該整合回路２２の切り換えによってアンテナ装置の共振周波数を移動させ、動作帯域を換えてもよい。インピーダンスマッチングのための整合回路にアンテナ装置の共振周波数の調整機能を持たせる。整合回路２２は例えば、図４（ａ）に示すようなものを用いる。図４（ａ）の例では、一端を接地したキャパシタＣ１、インダクタＬ１の他端の間にインダクタＬ２を接続して整合回路を構成している。キャパシタＣ１の他端にアンテナの導体を接続し、インダクタＬ２の他端に給電回路を接続する。インダクタＬ２のインダクタンス値が異なる複数の整合回路を設け、これらを切り換えられるようにしておく。【００３２】
図９に、図３に示す構成のアンテナ装置を用いて、初透磁率を変化させた場合のアンテナ内部損失の損失係数ｔａｎδ依存性を評価した結果を示す。ここでアンテナ内部損失とは、基体の材料損失と導体損失の合計値をアンテナ利得として換算した値である。磁性基体１の寸法は長さ３０ｍｍ、幅３ｍｍ、高さ３ｍｍとし、磁性基体１の中心を貫通する導体は０.５ｍｍ角の銅である。また、磁性基体１と接地電極９との間隔は１１ｍｍである。整合回路には図４（ｂ）に示したものを用い、キャパシタＣ１は０.５ｐＦ、インダクタＬ１は５６ｎＨ、インダクタＬ３は１５ｎＨとしている。損失係数が小さいほどアンテナ内部損失が小さくなる。また、初透磁率が大きくなるとアンテナ内部損失は大きくなる傾向を示すが、初透磁率が２〜３の範囲では、損失係数ｔａｎδを０.０５以下とすればアンテナ内部損失を０.５ｄＢ以下とすることができる。アンテナ内部損失の０.５ｄＢは、送信電力の１０％程度に相当し、基体のみの損失として許容できる十分な水準である。さらに、損失係数を０.０４以下とすれば初透磁率４以下までアンテナ内部損失を０.５ｄＢ以下とすることができ、損失係数を０.０３以下とすれば初透磁率５以下までアンテナ内部損失を０.５ｄＢ以下とすることも可能である。アンテナとして−７ｄＢｉ以上の平均利得を得るためには、損失係数は０.０５以下が好ましい。損失係数を０.０３以下と低くすることによって、特に利得の高いアンテナを得ることができる。【００３３】
前記フェライト焼結体を用いたアンテナおよびそれを用いて構成した前記アンテナ装置は、通信機器に用いられる。例えば、前記アンテナおよびアンテナ装置は、携帯電話、無線ＬＡＮ、パーソナルコンピュータ、地上デジタル放送関連機器等の通信機器に用いることができ、これらの機器を用いた通信における広帯域化に寄与する。地上デジタル放送は使用周波数帯域が広いため、本発明に係るアンテナ装置を用いた通信機器は、該用途に好適である。特に、本発明のアンテナ装置を用いることで、実装面積、実装空間の増加を抑えることができるので、地上デジタル放送を送受信する携帯電話、携帯端末等に好適である。図５はそれぞれ通信機器として携帯電話を用いた例を示している。開いた状態の携帯電話の外観を示す図５（ｂ）では、内蔵されたアンテナの位置を点線で示している。図５（ａ）の断面図に示すように、携帯電話２５は、アンテナ１０が基板２７に取付けられ、無線モジュール２６に接続されている。尚、アンテナ１０の配置は図５の形態に限られるものではない。アンテナ１０は、操作ユニット２４の逆端部側に配置してもよいし、表示ユニット２３に配置してもよい。【００３４】
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＢａＯ（ＢａＣＯ３を使用）、ＣｏＯ（Ｃｏ３Ｏ４を使用）を６０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％のモル比とし、この主成分１００重量部に対してＣｕＯを０.６重量部添加し、水を媒体として湿式ボールミルにて１６時間混合した。【００３６】
次に、この混合粉を乾燥後、大気中９００〜１２００℃で２時間、比較の材料については大気中１１００℃で２時間、仮焼した。この仮焼粉を、水を媒体とした湿式ボールミルにて１８時間粉砕した。得られた粉砕粉にバインダー（ＰＶＡ）を１％添加し、造粒した。造粒後リング状および直方体状に圧縮成形し、その後大気中で１１６０〜１２００℃、または酸素中雰囲気中で１１８０〜１２４０℃で３時間焼結し、空孔度の異なる焼結体を得た。得られた外径７.０ｍｍ、内径３.５ｍｍ、高さ３.０ｍｍのリング状焼結体の焼結体密度と２５℃、１ＧＨｚの初透磁率μｉおよび損失係数ｔａｎδを測定した。なお、密度測定は、水中置換法により測定し、初透磁率μｉおよび損失係数ｔａｎδは、インピーダンス・ゲインフェイズ・アナライザー（Ｈｅｗｌｅｔｔ・Ｐａｃｋａｒｄ社製４２９１Ｂ）を用いて測定した。【００３７】
上記焼結体についてＸ線回折を行なった結果、メインピーク強度が最も大きい構成相はＹ型フェライトであり、Ｙ型フェライトが主相であった。Ｘ線理論密度ｄｉと焼結体密度ｄｓから（ｄｉ−ｄｓ）×１００／ｄｉで表される空孔度Ｐを算出し、空孔度Ｐと損失係数ｔａｎδおよび初透磁率μｉの関係を評価した結果をそれぞれ図６および図７に示す。上記組成ではＸ線理論密度ｄｉは５.４×１０３ｋｇ／ｍ３である。図６に示すように、損失係数は空孔度Ｐが増加するに従って減少する。特に、空孔度Ｐが４％以上となると損失係数の減少が大きなリ、６％を超えると急激に減少し、特に８％以上となると損失係数は０.１以下となる。空孔度Ｐが９％以上となると損失係数は０.０５以下の極めて低い値となる。一方、図７に示すように初透磁率は空孔度が増加するにつれて減少し、６％以上で大きく減少する。特に空孔度が１５％を超えると初透磁率は２.０まで低下する。空孔度が１１％以下では初透磁率は２.２以上となり、前記最小値から１０％以上高い値を維持している。【００３８】
（実施例２）
次に、主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＢａＯ（ＢａＣＯ３を使用）、ＣｏＯ（Ｃｏ３Ｏ４を使用）を６０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％のモル比とし、この主成分１００重量部に対して表1に示す量のＣｕＯを添加し（Ｎｏ１〜５）、水を媒体として湿式ボールミルにて１６時間混合した。なお、比較のＺ型フェライト材料（Ｎｏ６）として、主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＢａＯ（ＢａＣＯ３を使用）、ＣｏＯ（Ｃｏ３Ｏ４を使用）を７０.６ｍｏｌ％、１７.６ｍｏｌ％、１１.８ｍｏｌ％のモル比とし、水を媒体として湿式ボールミルにて１６時間混合した。【００３９】
次に、この混合粉を乾燥後、大気中１０００℃で２時間、比較の材料については大気中１１００℃で２時間、仮焼した。この仮焼粉を、水を媒体とした湿式ボールミルにて１８時間粉砕した。得られた粉砕粉にバインダー（ＰＶＡ）を１％添加し、造粒した。造粒後リング状および直方体状に圧縮成形し、その後酸素雰囲気中１２００℃で３時間、比較の材料については酸素雰囲気中で１３００℃で３時間焼結した。得られた焼結体に対して、実施例１と同様にして焼結体密度、初透磁率μｉおよび損失係数ｔａｎδを測定した。結果を表１および表２に示す。また、体積抵抗率は、直径１３ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状焼結体の上下面にスパッタ装置でＣｒ／Ｃｕ膜を成膜し、絶縁抵抗計により求めた。また、焼結体を鏡面研磨し、該研磨面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で３５００倍で観察して、Ｃｏリッチ相の面積率を算出した。これらの結果を併せて表１に示す。さらに、ＳＥＭ観察像から求めたＹ型フェライト相の平均結晶粒径並びにＣｏリッチ相および空孔の平均粒径も表１に示す。なお、前記平均結晶粒径および平均粒径は、３５００倍の観察像における各相の粒の最大径を平均することで求めた。【００４０】
【表１】
2007148438.tif 000003
【００４１】
Ｘ線回折を行なった結果Ｎｏ１〜５の材料においては、メインピーク強度が最も大きい構成相はＹ型フェライトであり、Ｙ型フェライトが主相であった。一方、Ｎｏ６の材料は、メインピーク強度が最も大きい構成相はＺ型フェライトであり、Ｚ型フェライトが主相であった。表１に示すように、ＣｕＯの添加量が増えるにしたがって透磁率は上昇するが、平均結晶粒径が大きくなるとともに、Ｃｏリッチ相の大きさ、割合も増加し、損失係数が増加する。一方、空孔の平均粒径はＣｕＯの添加量が増加するにつれて減少し、ＣｕＯ添加量が０.２重量部以上で１μｍ以下となる。Ｎｏ１〜４の焼結体とも０.５×１０４Ω・ｍ以上の体積抵抗率を示した。このうち、Ｎｏ２〜４のフェライト焼結体は１×１０４Ω・ｍ以上の体積抵抗率を示したが、Ｎｏ５のフェライト焼結体は０.５×１０４Ω・ｍ未満であった。Ｎｏ３のフェライト焼結体のＳＥＭ観察像を図８に示すが、Ｙ型フェライト相１０３の中に空孔１０４の他にＣｏリッチ相１０５が確認できる。ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）による元素分析では、Ｙ型フェライト相１０３のＢａＯ、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ換算での比率は２１.８％、１０.２％、６７．９％、０.０％（重量％）であった。一方、Ｃｏリッチ相１０５のＢａＯ、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ換算での比率は４.２％、２６.４％、６８．２％、１.２％（重量％）であり、Ｙ型フェライト相に比べて大幅にＢａプア、Ｃｏリッチな相となっている。Ｃｏの比率はＹ型フェライト相の２倍以上である。また、Ｙ型フェライト相のＣｕ含有量が、前記Ｃｏリッチ相のＣｕ含有量よりも少なくなっている。該Ｃｏリッチ相は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で解析した結果、立方晶であった。空孔度８％以上の材料はいずれも損失係数は０.１以下である。ＣｕＯの添加量が１.０重量部以下で損失係数０.０５が得られるが、ＣｕＯが１.０重量部では、平均結晶粒径が２μｍを超えて大きくなっており、Ｃｏリッチ相の面積率も１％を超えている。ＣｕＯの含有量が０.６重量部以下では平均結晶粒径は２μｍ以下、Ｃｏリッチ相の面積率は１％以下となっていて、損失係数は０.０４以下になっている。一方、Ｚ相が主相であるＮｏ６の材料では、特に損失係数が大きくなっている。【００４２】
（実施例３）
Ｂａ２Ｃｏ２―ｘＣｕｘＦｅ１２Ｏ２２（ｘ＝０.０8、０.１２、０.１５、０.２０、０.５０、０.７５、１.００）で表される組成（Ｎｏ７〜１３）になるように秤量されたＦｅ２Ｏ３、ＢａＣＯ３、Ｃｏ３Ｏ４およびＣｕＯを、水を媒体として湿式ボールミルにて１６時間混合した。次に、この混合粉を乾燥後、大気中１０００℃で２時間、仮焼した。この仮焼粉を、水を媒体とした湿式ボールミルにて１８時間粉砕した。得られた粉砕粉にバインダー（ＰＶＡ）を１％添加し、造粒した。造粒後リング状および直方体状に圧縮成形し、その後酸素雰囲気中１２００℃で３時間、焼結した。得られた焼結体に対して、実施例１および２と同様にして空孔度、初透磁率μｉ、損失係数ｔａｎδ、体積抵抗率、Ｃｏリッチ相の面積率およびＣｏリッチ相の平均粒径を評価した。結果を表２に示す。なお、ＣｕＯ置換量ｘが０.７５のＮｏ１２の焼結体および１.００のＮｏ１３の焼結体については、体積抵抗率がそれぞれ０.４×１０４Ω・ｍ、０.２×１０４Ω・ｍまで低下したので、その他の評価は省略した。【００４３】
【表２】
2007148438.tif 000004
【００４４】
表２に示すように、ＣｕＯの置換量ｘが増えるにしたがって空孔度が減少し、透磁率が増加している。ＣｕＯの置換量ｘが０.１２以上では、空孔度は１１以下となり、焼結体強度も向上している。逆に、空孔度が増加して６％超となると損失係数が急激に低くなり、０.０５以下となっている。ＣｕＯの置換量ｘが０.１５以下では、損失係数は０.０４以下である。ＣｕＯの量が増えても、Ｃｏリッチ相の面積率が大きく増加しない点が、主成分にＣｕＯを添加する実施例２の場合と異なる。ＣｕＯの置換量ｘが０.２０以下が、空孔度、損失係数の観点から好ましいことがわかる。一方、ＣｕＯの置換量ｘ０.２を超えると損失係数が増加して、ｘが０.４を超えるＮｏ１１の試料では損失係数は０.１を超えている。また、ＣｕＯ置換量ｘが０.２０以下では、３.０×１０４Ω・ｍ以上を維持しているが、ＣｕＯ置換量ｘが０.２を超えると体積抵抗率は大きく減少し、ＣｕＯ置換量ｘが０.５０以上では１.７×１０４Ω・ｍ以下になった。【００４５】
（実施例４）
主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＢａＯ（ＢａＣＯ３を使用）、ＣｏＯ（Ｃｏ３Ｏ４を使用）を６０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％のモル比とし、この主成分１００重量部に対してＣｕＯ０.６重量部を添加し、水を媒体として湿式ボールミルにて混合した。次に、この混合粉を乾燥後、大気中１１００℃で１.５時間仮焼した。この仮焼粉を、水を媒体とした湿式ボールミルにて１０時間粉砕した。得られた粉砕粉に水、バインダー、潤滑剤および可塑剤を添加して、押出し成形を行った。得られた成形体は乾燥後、大気中１１５０℃で３時間焼結し、１０ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍの直方体形状の焼結体を得た。また、圧縮成形を用いた比較の焼結体を以下のようにして作製した。押し出し成形の場合と同組成の仮焼粉を水を媒体とした湿式ボールミルにて１８時間粉砕した。得られた粉砕粉にバインダー（ＰＶＡ）を１％添加し、造粒した。造粒後圧縮成形し、その後酸素雰囲気中１２００℃で３時間焼結し、１０ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍの直方体形状の焼結体を得た。これらの焼結体について、異相であるＣｏリッチ相の面積率を評価した。圧縮成形を用いて得られた焼結体のＣｏリッチ相の面積率は０.８％であったのに対して、押し出し成形を用いて得られた焼結体のＣｏリッチ相の面積率は０.４％であった。押し出し成形を用いることによりＣｏリッチ相は１／２に低減された。【００４６】
（実施例５）
上記Ｎｏ３および６のフェライト焼結体を用いて図１に示す構造の磁性体アンテナを作製してアンテナ特性を評価した。まず、前記焼結体を１５×３×３ｍｍに加工した。その表面にＡｇ−Ｐｔペーストを印刷後、焼き付けし、電極幅０.８、電極間隔０.５、巻き数８回のヘリカル構造の電極を形成したアンテナを作製した。これらのアンテナを基板に実装し、ヘリカル電極の一端は給電電極に接続し、ネットワークアナライザーを用いたアンテナ利得評価装置を用いてアンテナ特性（アンテナ利得、共振周波数）を評価した。【００４７】
【表３】
2007148438.tif 000005
【００４８】
表３に示すように、Ｃｕを０.６重量部含有し、空孔度Ｐが８.８％で、損失係数が０.０５以下であるＮｏ３のＹ型フェライトのフェライト焼結体を用いた磁性体アンテナは、最大利得がー７ｄＢｉ以上となり、優れたアンテナ特性を示した。一方、損失係数が０.９０のＺ型フェライト焼結体を用いたアンテナの最大利得は−７ｄＢｉを大きく下回り、−１８.５ｄＢｉと低いものとなった。【００４９】
（実施例６）
上記Ｎｏ３のＹ型フェライトのフェライト焼結体を用いて図２に示す磁性体アンテナを以下のように作製した。焼結体から機械加工により３０×３×１.２５ｍｍと３０×３×１.７５ｍｍの直方体の磁性部材を得た。３０×３×１.７５ｍｍの磁性部材には、３０×３ｍｍの面の幅方向中央に、幅０.５ｍｍ、深さ０.５ｍｍの溝を長手方向に形成した。該溝に、導体として０.５ｍｍ角、長さ４０ｍｍの銅線を挿入した後、３０×３×１.２５ｍｍの磁性部材をエポキシ系接着剤（アレムコ社製アレムコボンド５７０）で接着した。接着剤は磁性部材の貼り合わせ面に塗布した。前記の磁性部材の構設によって縦０.５、横０.５ｍｍの貫通孔が形成され、接着によって得られた基体は３０×３×３ｍｍである。また、誘電体アンテナの場合と比較するため、以下のようにして誘電体アンテナを作製した。誘電率２１の誘電体の焼結体から機械加工により３０×３×３ｍｍの直方体の部材を得た。その表面にＡｇ−Ｐｔペーストの印刷、焼き付けにより、電極幅が０.８ｍｍで、巻き数１５.７５のヘリカル構造の電極を形成し、アンテナを作製した（アンテナ２）。【００５０】
給電電極を形成した基板に前記アンテナ１および２それぞれ実装し、電極の一端を給電電極に接続してアンテナ装置を構成した（それぞれアンテナ装置１および２とする）。アンテナ装置１は、図３に示す構成のアンテナ装置とした。すなわちプリント基板に、給電電極、接地電極、該接地電極に離間して固定電極を形成した。固定電極の幅は４ｍｍ、長さは１３ｍｍとした。該固定電極の長手方向端部と接地電極とのギャップは１ｍｍである。接地電極はアンテナの全体に対向するように形成し、チップアンテナのとの間隔は１１ｍｍとした。整合回路として図４（ａ）に示したものと同じ構成のものを設けた。Ｃ１を１ｐＦ、Ｌ１を１２ｎＨ、Ｌ２を１８ｎＨとした。上記アンテナ装置は測定用アンテナ（図３のアンテナ装置の右側に設置（図示せず））から３ｍ離し、５０Ωの同軸ケーブルを介してネットワークアナライザーを用いたアンテナ利得評価装置に接続して、アンテナ特性（アンテナ利得、共振周波数（利得最大を示す周波数））を評価した。なお、図３のアンテナの長手方向をＸ、それに直角な方向をＹ、それらに垂直な方向すなわち基板の面に垂直な方向をＺとした。ＺＸ面（Ｈ平面）の垂直偏波での測定結果を表４に示す。平均利得帯域幅および最大利得帯域幅は、それぞれ平均利得および最大利得が所定の値以上である周波数帯域幅である。表４には−７ｄＢｉ以上の帯域幅と−５ｄＢｉ以上の帯域幅を示した。表４に示すように、誘電率が２０を超える誘電体を用いたアンテナ装置２に比べて、誘電率が１４で、さらに１ＧＨｚにおける初透磁率が２以上、かつ損失係数が０.０５以下のＹ型フェライトのフェライト焼結体を用いたアンテナ装置１は、帯域幅が大幅に向上しており、かかるフェライト焼結体をアンテナに用いる効果が確認できる。アンテナ装置１の−７ｄＢｉ以上の平均利得の帯域幅は２６０ＭＨｚ以上を示している。なお、表４では４７０〜７７０ＭＨｚでの評価結果を示してあるが、−７ｄＢｉ以上及び−５ｄＢｉ以上の領域は４７０ＭＨｚ未満の領域にも及んでおり、実際の帯域幅は表４に示す帯域幅よりも広いものである。【００５１】
【表４】
2007148438.tif 000006
【００５２】
（実施例７）
Ｙ型のほぼ化学量論組成体を製造すべく、主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＢａＯ（ＢａＣＯ３を使用）、ＣｏＯ（Ｃｏ３Ｏ４を使用）を６０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％のモル比とし、水を媒体として湿式ボールミルにて１６時間混合した。次に、この混合粉を乾燥後、大気中１０００℃で２時間仮焼した。この仮焼粉を、水を媒体とした湿式ボールミルにて１８時間粉砕した。得られた粉砕粉にバインダー（ＰＶＡ）を１％添加し、造粒した。次に、主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＢａＯ（ＢａＣＯ３を使用）、ＣｏＯ（Ｃｏ３Ｏ４を使用）を６０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％のモル比とし、この主成分１００重量部に対してＣｕＯまたはＺｎＯを０.６重量部添加し、水を媒体として湿式ボールミルにて１６時間混合した。次に、この混合粉を乾燥後、大気中１０００℃で２時間仮焼した。この仮焼粉を、水を媒体とした湿式ボールミルにて１８時間粉砕した。得られた粉砕粉にバインダー（ＰＶＡ）を１％添加し、造粒した。上記二つの組成体は造粒後圧縮成形し、得られた成形体を、酸素中または大気中１０００℃で２時間焼成し、３０ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍの直方体形状の焼結体を得た。無添加で化学量論組成の場合は、大気中焼成では酸素欠損に起因すると考えられる密度が疎な表面状態となり、大気中焼成が困難であることがわかる。一方、Ｃｕを含有する場合は、大気中焼成でも本来酸素中の焼成と同様な表面性状となり、Ｃｕを含有することが大気中焼成を適用するうえでも優れていることがわかる。次に、主成分であるＦｅ２Ｏ３、ＢａＯ（ＢａＣＯ３を使用）、ＣｏＯ（Ｃｏ３Ｏ４を使用）を６０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％、２０ｍｏｌ％のモル比とし、この主成分１００重量部に対してＣｕＯまたはＺｎＯを０.６重量部添加し、水を媒体として湿式ボールミルにて１６時間混合した。次に、この混合粉を乾燥後、大気中１０００℃で２時間仮焼した。この仮焼粉を、水を媒体とした湿式ボールミルにて１８時間粉砕した。得られた粉砕粉にバインダー（ＰＶＡ）を１％添加し、造粒した。造粒後圧縮成形し、得られた成形体を、酸素中または大気中１２００℃で３時間焼成し、外径７ｍｍ、内径３ｍｍ、厚さ３ｍｍのリング形状の焼結体を得た。Ｚｎを含有する場合は、大気中焼成では焼結体密度は４.７１×１０３ｋｇ／ｍ３となり、大気中の焼成では密度が低めとなる。一方、Ｃｕを含有する場合は、大気中焼成でも５.２５×１０３ｋｇ／ｍ３となり、Ｃｕを含有するものの方が大気中焼成において高い焼結性が得られることがわかった。かかる点からも、特にＣｕの添加が大気中焼成を適用するうえでも優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態の磁性体アンテナを示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態の磁性体アンテナを示す図である。
【図３】本発明に係る磁性体アンテナを用いたアンテナ装置を示す図である。
【図４】アンテナ装置の実施形態に用いる整合回路の例を示す図である。
【図５】本発明に係る磁性体アンテナを用いた通信機器の例として携帯電話を示す図である。
【図６】空孔度Ｐと損失係数ｔａｎδの関係を示す図である。
【図７】空孔度Ｐと初透磁率μｉの関係を示す図である。
【図８】本発明の実施形態のフェライト焼結体のＳＥＭ観察像である。
【図９】アンテナ内部損失と損失係数ｔａｎδの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：磁性基体  ２：導体  ３：導体の一端  ４：導体の他端
５：固定電極  ６：給電電極  ７：給電回路  ８：基板  ９：接地電極
１０：アンテナ  ２２：整合回路  ２３：表示ユニット  ２４：操作ユニット  
２５：携帯電話  ２６：無線モジュール  ２７：基板  １０１：磁性基体
１０２：巻線  １０３：Ｙ型フェライト相  １０４：空孔  １０５：Ｃｏリッチ相
【図１】
2007148438.tif 000007
【図２】
2007148438.tif 000008
【図３】
2007148438.tif 000009
【図４】
2007148438.tif 000010
【図５】
2007148438.tif 000011
【図６】
2007148438.tif 000012
【図７】
2007148438.tif 000013
【図８】
2007148438.tif 000014
【図９】
2007148438.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月18日(2007.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェライト焼結体を用いた磁性体アンテナであって、
前記フェライト焼結体の表面および内部のうち少なくとも一方に一以上の導体を有し、
前記フェライト焼結体は、ＢａＯ、ＣｏＯおよびＦｅ２Ｏ３を主成分するＹ型フェライトの焼結体であり、
前記フェライト焼結体はＣｕを含有するとともに、焼結体断面において、Ｃｏ量の比率が母相であるＹ型フェライト相に比べて高い、立方晶のＣｏリッチ相の面積率が１％以下であることを特徴とする磁性体アンテナ。
【請求項２】
理論密度をｄｉ、焼結体密度をｄｓとしたときに、（ｄｉ−ｄｓ）×１００／ｄｉで表される前記フェライト焼結体の空孔度Ｐが４％以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁性体アンテナ。
【請求項３】
前記フェライト焼結体の体積抵抗率が１×１０４Ω・ｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁性体アンテナ。
【請求項４】
前記フェライト焼結体の１ＧＨｚにおける初透磁率が２以上、損失係数ｔａｎδが０．０５以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁性体アンテナ。
【請求項５】
ＢａＯ、ＣｏＯおよびＦｅ２Ｏ３を主成分するＹ型フェライトのフェライト焼結体であって、
前記フェライト焼結体はＣｕを含有し、前記フェライト焼結体に含まれるＢａ、Ｃｏ、ＣｕおよびＦｅは、Ｂａ２Ｃｏ２−ｘＣｕｘＦｅ１２Ｏ２２（ｘ＝０．０５〜０．２）の組成式を満たし、
前記フェライト焼結体の断面において、Ｃｏ量の比率が母相であるＹ型フェライト相に比べて高い、立方晶のＣｏリッチ相の面積率が１％以下であることを特徴とするフェライト焼結体。
【請求項６】
ＢａＯ、ＣｏＯおよびＦｅ２Ｏ３を主成分するＹ型フェライトの焼結体であって、
前記フェライト焼結体は前記主成分１００重量部に対してＣｕをＣｕＯ換算で０．１〜０．６重量部含有し、
前記フェライト焼結体の断面において、Ｃｏ量の比率が母相であるＹ型フェライト相に比べて高い、立方晶のＣｏリッチ相の面積率が１％以下であることを特徴とするフェライト焼結体。
【請求項７】
前記フェライト焼結体が有するＹ型フェライト相のＣｕ含有量が、前記Ｃｏリッチ相のＣｕ含有量よりも少ないことを特徴とする請求項６に記載のフェライト焼結体。
【請求項８】
理論密度をｄｉ、焼結体密度をｄｓとしたときに、（ｄｉ−ｄｓ）×１００／ｄｉで表される前記フェライト焼結体の空孔度Ｐが４％以上であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のフェライト焼結体。
【請求項９】
前記フェライト焼結体の体積抵抗率が１×１０４Ω・ｍ以上であることを特徴とする請求項５〜８に記載のフェライト焼結体。
【請求項１０】
１ＧＨｚにおける初透磁率が２以上、損失係数ｔａｎδが０．０５以下であることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載のフェライト焼結体。
【国際調査報告】
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