JP2008172099A - アンテナ用コアおよびアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】
小型で高感度のコイルアンテナに用いる、高性能で形状加工が容易なアンテナ用コアを、効率良く生産し、安価に提供する。
【解決手段】
コイルアンテナに用いる、軟磁性金属粉末を結着材として樹脂を用いて成形するアンテナ用コアであって、軟磁性金属粉末自体に絶縁処理を施さず、軟磁性金属粉末同士が電気的に導通する程度にまで軟磁性金属粉末の充填率を高める。その結果、渦電流による損失以上にアンテナ用コアの実効的な透磁率が向上し、少ないコイルの巻き数にて高いＬ値が実現した。軟磁性金属粉末に絶縁処理を施す必要が無いため、高性能で形状加工が容易なアンテナ用コアを安価に提供できる。
【選択図】 なし

Description

本発明は小型のコイルアンテナに用いるアンテナ用コアに関する。更に詳しくは、長波（ＬＦ）帯と呼ばれる３０〜２００ｋＨｚの範囲の周波数の電波に対して特に好適に用いられる、アンテナ用コア、及び該アンテナ用コアに導線を巻回してなるコイルアンテナに関する。

形状加工が容易であることから、樹脂を結着材として用いて軟磁性金属粉末を成形したアンテナ用コアが知られている。
一般に、アンテナ用コアの特性を向上させるためにはコアを形成する軟磁性金属粉末の充填率を高くすることが効果的である。しかし軟磁性金属粉末同士が接触して電気的に導通した状態になると渦電流がコア全体に発生して損失が大きくなるため、表面を酸化したり樹脂をコーティングしたり等して軟磁性金属粉末に絶縁処理を施すことが広く行われている。

特開２００１−３３７１８１号公報（特許文献１）には電波時計用アンテナに関する発明が開示されている。
特許文献１の第１複合材を棒状芯材として用いる第１の態様については、請求項１で非導電性であるという限定がされており、発明の詳細な説明の（００２２）には、”この第１の複合材は、・・・、フェライト又は金属の粉末又はフレークが９５ｗｔ％以上であると導電性を有するおそれがあり、得られた第１フランジに設けられた一対の接続ピンが導通して標準電波を確実に受信できなくなる。”との記載がある。これはアンテナ用コアとして用いる棒状芯材に、アンテナコイルとして巻回する導線の両端を固定する一対の接続ピンを直接設けるため、アンテナコイルとして巻回する導線の両端の絶縁を確保する必要があることを述べている。ここでアンテナ用コアとして用いられる棒状芯材に直接一対の接続ピンを設けた場合でも、アンテナコイルとして巻回する導線の両端が絶縁される程度の非導電性が確保されていれば、アンテナ用コアを形成する軟磁性金属粉末相互の絶縁も確保されており、渦電流がアンテナ用コア全体に広がる状況は生じない。
棒状芯材が中空に形成され、該中空部に第２複合材を挿入する請求項８に係る態様については、発明の詳細な説明の（００１１）に、”磁性部材は電波時計の周波数で著しい渦電流が生じない程度の非導電性であれば良い。”と記載されている。

特開２００５−３１７６７４号公報（特許文献２）には、コイルアンテナに用いられるアンテナ用コアであって、軟磁性体粉末と有機結合剤とを有する絶縁性軟磁性体から構成されるアンテナ用コアが開示されている。特許文献２においてアンテナ用コアに用いる軟磁性体を絶縁性にする目的については、発明の詳細な説明の（００３２）に”渦電流損をおさえるため、”と記載されている。
特開２００５−３３３５１６号公報（特許文献３）には、コアに巻線してなるコイルアンテナにおいて、軟磁性体粉末と有機結合剤とを含んでなる絶縁性軟磁性体からなるコアを用いたコイルアンテナが開示されている。特許文献３においてコイルアンテナに用いるコアを絶縁性軟磁性体とする目的については、発明の詳細な説明の（００２３）に、”また鉄アルミ珪素合金（センダスト）のような導電性の粉末にはその表面に酸化被膜を形成して、渦電流を防止する。カーボニル鉄などの場合も有機結合剤による絶縁コーティングを施して用いると渦電流を防止できる。”と記載されている。

特開２００１−３３７１８１号公報 特開２００５−３１７６７４号公報 特開２００５−３３３５１６号公報

この様に、軟磁性金属粉末を結着材として樹脂を用いて成形するアンテナ用コアについては、従来その特性を向上させるために軟磁性金属粉末の充填率を高くすると共に、渦電流損を抑制するために、軟磁性金属粉末の表面を酸化させたり樹脂による絶縁コーティングを付与したりする等の対策が取られていた。
しかし、このような絶縁処理は工程を増やし、コストがかかるという問題がある。また、絶縁処理を施した軟磁性金属粉末を用いた場合でも、軟磁性金属粉末の充填率が高く、かつアンテナ用コアの成形時に圧力を印加する成形法を用いる場合には、軟磁性金属粉末同士が電気的に導通してしまうことがあった。
本発明は、高性能で形状加工が容易なアンテナ用コアを、軟磁性金属粉末に絶縁処理を施すことなく、効率良く生産することで、安価に提供することを課題とする。

本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、アンテナ用コアに用いる軟磁性金属粉末の充填率を高めることで、軟磁性金属粉末同士に電気的な導通が発生し、アンテナ用コア全体に渦電流が発生した場合でも、驚くべきことに、使用する周波数が２００ｋＨｚ程度以下の比較的低い中波の場合では、磁性金属粉末の充填率を高めることで実効的な透磁率を向上させ、渦電流による損失を補い、さらに性能を向上させることが出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明のアンテナ用コアは、軟磁性金属粉末自体に絶縁処理を施さず、軟磁性金属粉末同士が電気的に導通する程度にまで軟磁性金属粉末の充填率を高めているため、渦電流がコア全体に発生するものの、アンテナ用コアの実効的な透磁率が向上するので、少ないコイルの巻き数にて高いＬ値を実現することが可能となった。

本発明の効果は、軟磁性金属粉末の充填率を高めたことで実効的な透磁率を向上させ、渦電流による損失を差し引いた後のアンテナの受信感度を向上させるものである。このため従来技術に比べ高感度のアンテナ用コアを提供することができる。また、軟磁性金属粉末に対して絶縁処理を施す必要が無いため、安価にアンテナ用コアを提供することができる。さらに、軟磁性金属粉末同士を導通させるので、加圧しながら成形を行う成形手段を採用することができるという利点を有する。
本発明のアンテナ用コアに導線を巻回してなるアンテナは、送信感度、受信感度、送受信感度に優れ、かつ安価である。
本発明のアンテナを用いることで、自動車用キーレスエントリーシステム・イモビライザー、タイヤ空気圧モニタリングシステム、電波時計、ＲＦＩＤシステム、電子式物品監視システム等を、小型で安価なものとして提供することが可能となった。

本発明の効果が発現する機構については必ずしも明らかでは無いが、アンテナの受信感度はL値とQ値の積L×Q値に比例する。本発明はコアの実効的な透磁率を高めることで、渦電流に起因する損失以上にL値を向上させることで高いアンテナ感度が発現していると考えられる。
また、Q値はω×L／Rで表され、ここでωは用いる周波数をｆとして２×π×ｆであり、Rはコイルとして巻回される導線の抵抗とコアの磁気的な損失の和である。コアの磁気的な損失は主にヒステリシス損失と渦電流による損失の和である。本発明は渦電流による損失は大きくなるものの、渦電流によるQ値の低下以上にL値が向上することから性能が向上していると考えられる。
本発明のアンテナ用コアは、同じ巻き数で高いL値が得られることから、アンテナ特性が向上する。一方、同じＬ値に設定する場合には、従来の絶縁性を維持する程度のアンテナ用コアに比べ、巻き線の長さを著しく短くできることから、導線の抵抗を著しく低くすることができ、Ｑ値を向上することができる。あるいは、同じ巻き線スペースを使える場合、巻き数が少ないことから、導線の線径を太くでき、さらに巻き線抵抗Ｒが低下するので、Ｑ値をさらに向上させることができる。

結着材として用いる樹脂に対する軟磁性金属粉末の充填率は、５５〜９５重量％が好ましい。さらに好ましくは６０〜９５重量％の範囲が用いられる。
軟磁性金属粉末の充填率が低い場合には、磁気性能が低くアンテナ特性が低い問題がある。軟磁性金属粉末の充填率が低く、成形したアンテナ用コアの体積抵抗率が１０Ω・ｍより大きくなると、良好なアンテナ特性が得られない。
一方で、９５重量％以上に高充填とした場合には結着材の充填量が少なくなり、アンテナ用コアの強度が低下するため、落下強度が低下し、工程内での歩留まりが悪化する等の問題が発生する。本発明のアンテナ用コアの体積抵抗率の下限については、用いる軟磁性金属粉末のバルクの体積抵抗率が下限となるが、必要なアンテナ用コアの強度を確保するために樹脂である結着材を５％程度用いた場合は、概ね１０^−４Ω・ｍ程度以上の体積抵抗率を示す。

軟磁性金属粉末の充填率を高めることで軟磁性金属粉末間が電気的に導通した状態になると、渦電流損が発生し、損失が増加する。一方で、高充填率化により、磁性体としての実効的な透磁率が向上し、アンテナ用コアに巻回する導線の巻き数を減らせる。この巻き数減少による損失の低減により、実効的にアンテナ感度を向上させることができる。
本発明において、コアが導電性であるとは、コア全体が導通しており、渦電流がコア全体に生じる状態を言う。
渦電流による損失は周波数の２乗に比例して増大する。２００ｋHz以上では渦電流による損失が著しく増大するのでアンテナの特性が急激に悪化する。
そこで、使用する周波数帯を２００ｋHz以下、好ましくは１５０ｋHz以下、さらに好ましくは、１００ｋHz以下とすることで良好なアンテナ特性が得られる。

本発明に用いられる軟磁性金属粉末は、ナノ結晶を含むアモルファス合金、鉄系アモルファス合金、コバルト系アモルファス合金を好適に用いることが出来る。また、鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パーマロイ）、鉄コバルト合金、鉄コバルトシリコン合金、鉄シリコンバナジウム合金、鉄コバルトボロン合金、カーボニル鉄、モリブデンパーマロイ、純鉄圧粉等を用いても構わない。これらは単独で用いても良いし、複数の軟磁性金属粉末を混合して用いても良い。

好適に用いられるナノ結晶を含むアモルファス合金又は鉄系アモルファス合金について更に詳述すれば、一般式（Ｆｅ_１−ｘＭ_ｘ）_{１００−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}Ｓｉ_ａＡｌ_ｂＢ_ｃＭ’_ｄで表され、ここで式中、ＭはＣｏ及び／またはＮｉ、Ｍ’はＮｂ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｙ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃ、Ｐ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂから選ばれる１種類以上の元素であり、ｘは原子比を、ａ、ｂ、ｃ、ｄは原子％を示し、それぞれ０≦ｘ≦０．５、０≦ａ≦２４、０≦ｂ≦２０、１≦ｃ≦３０、０≦ｄ≦１０を満たすアモルファス合金粉末を熱処理した結晶子径が１００ｎｍ以下のナノ結晶を含んでいる軟磁性金属粉末であることが好ましい。
あるいは、一般式（Ｆｅ_１−ｘＣｏ_ｘＮｉ_ｙ）_{１００−ａ−ｂ−ｃ}Ｓｉ_ａＢ_ｂＭ_ｃで表され、ここで式中、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｙ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃ、Ｐ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂから選ばれる１種類以上の元素であり、ｘ、ｙは原子比を、ａ、ｂ、ｃは原子％を示し、それぞれ０≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．５、０≦ｘ＋ｙ≦１．０、０≦ａ≦２４、１≦ｂ≦３０、０≦ｃ≦３０を満たすアモルファス合金粉末、またはナノ結晶を含んでいるアモルファス合金粉末を挙げることが出来る。

アモルファス合金は、所望の組成となる様に配合された金属材料を高周波溶解炉等を用いて高温で溶融して均一な溶湯としこれを急冷して得ることが出来る。回転する冷却ロールに溶湯を吹きつけることで薄帯状のアモルファス合金が得られる。これを粉砕するなどしてアモルファス合金粉末を得ることも出来るが、粉砕時の応力によりしばしば磁気特性が低下することがあるので応力が加わらない粉砕方法を用いることが好ましい。
具体的には、溶融を水に直接投入する水アトマイズ法や、大量のガスを吹き付けて冷却するガスアトマイズ法を用いることで、応力の加わらないアモルファス合金粉末を得ることが出来る。更にガスアトマイズ法を用いる際に、ガスにて微粉化された粒子を円錐状の回転冷却体に衝突させることで後述する偏平状のアモルファス合金粉末を得ることが出来る。

ナノ結晶を含むアモルファス合金粉末は、上述したアモルファス合金粉末に適当な熱処理を加えることで作成することが出来る。熱処理の条件は合金の組成や発現させたい磁気特性等に依存するが、結晶化温度よりも高い温度で、概ね３００〜７００℃の温度で数十秒から数時間処理することでアモルファス合金粉末中にナノ結晶を析出させることが可能である。この熱処理は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。またナノ結晶の生成状況は粉末Ｘ線回折を測定することで評価できる。粉末Ｘ線回折の回折ピークの半値幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式で算出される結晶子径が１００ｎｍ以下のナノ結晶を含むアモルファス合金粉末を好ましく用いることが出来る。

本発明で用いる軟磁性金属粉末は、球状、針状や不定形であっても良いが、円盤状や楕円状等のように偏平な形状であることが好ましい。偏平であれば不定形であっても良い。特に厚みが１０μｍ以下の偏平な形状を有していることが好ましく、更に厚みが５μｍ以下で粒径が３００μｍ以下の偏平な粉末が好ましく、より好ましくは厚みが５μｍ以下で粒径が２００μｍ以下の偏平な粉末が好ましい。
本発明で用いる軟磁性金属粉末は、実質的に同一の形状を有する粉末であっても良いが、本発明の効果が発揮される範囲内において異なる形状の粉末を混合して用いても何ら差し支えは無い。
また本発明で用いられる軟磁性金属粉末は、予めカップリング剤等を用いて表面処理を行った軟磁性金属粉末を用いても良い。

本発明で結着材として用いる樹脂は、高充填率で充填した際に磁性金属粉末を結着することが出来る樹脂であればよく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を広く用いることが出来る。これらの樹脂は通常樹脂単独では絶縁性である。
熱硬化性樹脂を例示すれば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等を好適に用いることができる。
熱可塑性樹脂を例示すれば、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリ乳酸、ポリエチレン、ポリプロピレン等を好適に用いることが出来る。
熱可塑性樹脂であればそのまま用いることができ、また複数の熱可塑性樹脂を混合して用いても良い。また熱硬化性樹脂であれば、通常、主剤と硬化剤の２種類の樹脂を配合して用いる。熱硬化性樹脂でも複数の樹脂を混合して用いても良い。また必要に応じてハロゲン化物等の難燃剤を配合して用いても良い。
これらの樹脂のうち、成形後の寸法安定性に優れることから、熱硬化性樹脂であればエポキシ樹脂またはフェノール樹脂が、熱可塑性樹脂であればポリエーテルサルホンが、特に好適に用いられる。
熱硬化性樹脂の中では、硬化速度が速く、射出成型やトランスファー成型等に用いることが可能なグレードのものが好ましい。

結着材として用いる熱硬化性樹脂の粉末と軟磁性金属粉末との混合は、次の様にして行うことができる。すなわち、熱硬化性樹脂となる主剤と硬化剤のそれぞれの粉末を混合する。この際の混合には従来公知の種々の混合機、ミキサー等を使用することができる。主剤と硬化剤とを混合する際に、必要に応じて硬化促進剤や離型剤等を配合しても構わない。
次いで、主剤と硬化剤とが混合された熱硬化性樹脂粉末と、軟磁性金属粉末とを混合する。熱硬化性樹脂の主剤と硬化剤との混合に比べ、主剤と硬化剤とが混合された熱硬化性樹脂粉末と軟磁性金属粉末との混合は、比重の差が大きいので、十分均一な混合がなされる様に、混合時間などの混合条件を設定する必要がある。
熱可塑性樹脂を用いる場合は、単独の熱可塑性樹脂を用いる時は熱可塑性樹脂の粉末と軟磁性金属粉末とを、十分均一になるように混合すればよい。複数の熱可塑性樹脂を混合して用いる場合は、予め複数の熱可塑性樹脂を混合し、次いで軟磁性金属粉末と十分均一になるよう混合する。また離型剤等の添加剤を配合しても良い。
本発明で用いる軟磁性金属粉末は、予めカップリング剤等を用いて表面処理されたものを用いても構わない。

十分均一となるよう混合された樹脂粉末と軟磁性金属粉末との混合粉末を用いて、タブレット状、柱状、顆粒状、あるいはペレット状に成形した前駆体を用いて、圧縮成型機、射出成型機、あるいはトランスファー成型機などを用いてアンテナ用コアを成形する。または十分均一となるよう混合された樹脂粉末と軟磁性金属粉末との混合粉末を直接用いて、前記成型機等を用いて、アンテナ用コアを成形しても良い。
成型条件は用いる樹脂や軟磁性金属粉末の充填率等によりそれぞれ最適の条件があるが、通常の熱硬化性樹脂を用いる場合、概ね５０〜３００℃の温度範囲で、好ましくは１００〜２００℃の温度範囲で成形される。成型時の圧力は０．１〜３００ＭＰａの圧力範囲で成形することができ、好ましくは１〜１００ＭＰａの圧力範囲で成形される。硬化時間は５秒から２時間程度の範囲で行うことができ、好ましくは３０秒から１０分の時間範囲で成形されるように、その他の成型条件を調整することが好ましい。
また、熱硬化性樹脂の硬化を完了させるために、成形後にアニール処理を施すことが好ましい。アニール条件は用いる熱硬化性樹脂により異なるが、通常圧力を開放した状態で１００〜２５０℃の温度範囲で１分から１０時間程度の時間範囲で施される。
アニールは金型内で行っても良いが、金型から取り出して行っても良い。金型から取り出してアニールを行うことで、連続した成型が可能となり、生産性を向上させることができる。

熱硬化性樹脂は液体状の熱硬化性樹脂を用いても良い。液体状の熱硬化性樹脂を用いる場合は、液体状の熱硬化性樹脂の主剤と硬化剤とを配合し、通常は更に硬化促進剤を加え、必要に応じて離型剤を加える。難燃剤を添加しても構わない。
混合した液体状の熱硬化性樹脂と軟磁性金属粉末とを予め混合したものを金型に入れ、成型機で成形する。溶媒が含まれる場合には溶媒を揮発させた後に成形する。または予め溶媒を揮発などさせて除去した後に金型に入れて成型機で成形しても良い。
これらのアンテナ用コアに導線を巻回することによって、アンテナとする。この際、巻き線を施す部分には、必要に応じて絶縁処理を行う。絶縁処理としては、絶縁性の樹脂をコーティングしても良いし、絶縁性のテープ、フィルム等を巻く等しても良い。

以下に実施例を用いて更に具体的に本発明の詳細を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
Ｆｅ_６６Ｎｉ_４Ｓｉ_１４Ａｌ_４Ｂ_９Ｎｂ_３の組成を有する合金を高周波溶解炉を用いて１３００℃の溶湯とし、該溶解炉の底に取り付けたノズルを通して溶湯を流下させ、ノズルの先端に設けたガスアトマイズ部から７５ｋｇ／ｃｍ^２の高圧アルゴンガスを用いて溶湯を微粒化し、この微粒化させた溶湯をそのままロール径１９０ｍｍ、頂角８０度、回転数７２００ｒｐｍの円錐形の回転冷却体に衝突させて急冷することにより、Ｆｅ_６６Ｎｉ_４Ｓｉ_１４Ａｌ_４Ｂ_９Ｎｂ_３の組成を有する平均長径１５０μｍ、平均短径５５μｍ、平均厚み２μｍの偏平な軟磁性金属粉末を作製した。この軟磁性金属粉末に、窒素ガス雰囲気下で５５０℃で１時間熱処理を加えた。熱処理後の軟磁性金属粉末のＸ線回折を測定した結果、ややブロードな回折ピークが出現しており、その回折ピークの半値幅からＳｃｈｅｒｒｅｒの式を用いて算出した結晶子のサイズはほぼ２０ｎｍであった。
本発明の実施例１で用いる結着材は、日本化薬株式会社製のエポキシ樹脂：商品名ＥＯＣＮ−１０２Ｓを用い、これの１００重量部に対して三井化学株式会社製の硬化剤：商品名ミレックスＸＣＬ−４Ｌを６１重量部加え、更に硬化促進剤としてサンアプロ株式会社製：商品名３５０２Ｔをエポキシ樹脂に対して５重量部と、微量の離型剤を加え、ミキサーで粉砕し混合した。
先に用意した軟磁性金属粉末は絶縁処理せずそのまま用い、樹脂との接着性向上のために、シランカップリング剤で処理した。エポキシ樹脂１００重量部に対して５重量部の信越化学工業株式会社製のシランカップリング剤：商品目ＫＢＭ−４０３を秤量し、軟磁性金属粉末とシランカップリング剤とが均一となる様に十分に混合した。シランカップリング剤と混合した軟磁性金属粉末を用い、磁性粉が90重量％の割合となるように秤量して１０分間混合し、軟磁性金属粉末とエポキシ樹脂とからなる均一な混合粉末を得た。
ここまでの混合操作に使用したミキサーは全て株式会社キーエンス製のハイブリッドミキサーであり、以下の実施例及び比較例でもこのミキサーを使用した。
用意した軟磁性金属粉末とエポキシ樹脂との混合粉末を80ｍｍ×10ｍｍの金型に成形後の厚みが3.5ｍｍになるように充填し、１５０℃、５０ＭＰａの温度と圧力で加熱・加圧し、５分後に金型を開放してアンテナ用コア材を取り出し、その後１８０℃のオーブン中で２時間アニールさせた。このアンテナ用コア材から切削加工にて長さ１8ｍｍ、幅２．８ｍｍ、厚み３．５ｍｍの直方体を切り出した。そしてその中央部にコイルとなる導線が巻回される対称的な凹部を設けた。凹部の形状は、長さ１０ｍｍ、幅１．８ｍｍ 厚み１．０ｍｍである。更に突起部となった両端部の一端から長さ方向と幅方向にそれぞれ２．５ｍｍの部分をトリミングして、図１に示す形状に加工した。
またアンテナ用コアの体積抵抗率を測定するために、同一のアンテナ用コア材から長さ１０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚み３ｍｍの直方体を切り出した。 該直方体の体積抵抗率は株式会社アドバンテスト製ＴＲ６８４７マルチメータを用いて測定したところ、１．９×１０^-3Ω・ｍの値であった。なお体積抵抗率の測定は、測定対象は一様な金属材料ではないが抵抗率が金属に近い値を示すことから、試験片の測定端面に導電性のペーストを付与した後JIS H０５０５に準拠して抵抗率を算出した。体積抵抗率の値からアンテナ用コア全体で導通があり、アンテナ用コア全体にわたって渦電流が発生する状況であることを確認した。
このアンテナ用コアの中央に設けた凹部にカプトンテープを巻き、φ０．０５mmの被覆銅線を用いて２０００ターンの巻き線を行い、６０ｋＨｚの周波数でＱ値とＬ値を測定した。Ｑ値とＬ値の測定には、ヒュウレットパッカード社製ＬＣＲメータ４２８４Ａを用い、測定電圧０.１Ｖとした。
結果を表１に示す。

（実施例２）
軟磁性金属粉末の合金組成をＦｅ_４Cｏ_６６Ｎｉ_１Ｓｉ_１５Ｂ_１４とした他は実施例１と同様にして、回転冷却体に微粒化した溶湯を衝突させて急冷することにより、平均長径７０μｍ、平均短径２０μｍ、平均厚み３μｍの偏平な軟磁性金属粉末を作製した。
作製した軟磁性金属粉末を窒素気流下で４００℃の温度で１時間保持して軟磁性特性を向上させる熱処理を行った。粉末X線回折を測定したところナノ結晶相が混在しないアモルファス相であることを確認した。
三井化学株式会社製のポリエーテルサルホンのペレットを凍結粉砕し、平均粒径が１００μｍのポリエーテルサルホン樹脂粉末を作製した。軟磁性金属粉末と樹脂粉末とを、軟磁性金属粉末が８４重量％となる様に１０分間混合して軟磁性金属粉末と樹脂粉末との混合粉末を調製した。この混合粉末を実施例１で用いた金型に充填し、３５０℃に昇温し、３５０℃に保持しつつ１５ＭＰａの圧力を１０分間加え、圧力印加したまま１５０℃まで冷却してコア材を取り出した。得られたコア材を用いて実施例１と同様にアンテナコアを作製し、巻き線を行い特性を評価した。結果を表１に示す。このコア材の体積抵抗率は２．５×１０^-3Ω・ｍであり、導電性があることを確認した。

（実施例３）
軟磁性金属粉末として日立金属株式会社製：商品名ファインメット磁性粉末ＦＰ−ＦＴ−５Ｍを用いた以外は実施例１と同様にして、アンテナ用コアを作製した。ファインメット磁性粉末の組成は明らかにされていないが、日立金属株式会社のカタログによれば、鉄を主成分にして、これにＳｉとＢおよび微量のＣｕとＮｂを添加した独自組成の高温融液を約１００万℃／秒で急冷固化したアモルファス薄帯を、結晶化温度以上で熱処理し、１０ｎｍ程度のナノ結晶が析出したアモルファス相を含む磁性粉末である。
このコア材の体積抵抗率は２．２×１０^-3Ω・ｍであり、導電性があることを確認した。
実施例１と同様にしてアンテナのＬ値とＱ値を測定した。結果を表１に示す。

（実施例４）
軟磁性金属粉末を８３重量％の割合とした以外は実施例３と同様にしてアンテナ用コアを作製した。このコア材の体積抵抗率は６．３×１０^-3Ω・ｍであり、導電性があることを確認した。実施例１と同様にしてアンテナのＬ値とＱ値を測定した。結果を表１に示す。

（実施例５）
軟磁性金属粉末を７０重量％の割合とした以外は実施例３と同様にしてアンテナ用コアを作製した。このコア材の体積抵抗率は５．４×１０^-2Ω・ｍであり、導電性があることを確認した。実施例１と同様にしてアンテナのＬ値とＱ値を測定した。結果を表１に示す。

（比較例１）
軟磁性金属粉末を５０重量％の割合とした以外は実施例３と同様にしてアンテナ用コアを作製した。このコア材の体積抵抗率は３×１０^５Ωｍ（測定限界）以上で、絶縁性であることを確認した。
このコア材は、絶縁性を確保できる範囲であるが、軟磁性金属粉末の充填量を高くできないため、実施例に比較してL値、Q値とも低くなり、アンテナ特性は低下した。

（比較例２）
実施例３と同様に、アンテナ用コアを作製した。このコア材の体積抵抗率は実施例３の２．２×１０^-3Ω・ｍであり、導電性があることを確認した。
特許文献１に開示された発明の第１の態様と同様に、このアンテナ用コアの端部にφ０．８ｍｍの穴を二箇所開け、一対の金属ピンを圧入し端子とした。実施例１と同様にアンテナ用コアに被覆銅線を２０００ターン巻いた後、被覆銅線の端部をそれぞれ金属ピンに半田付けにて接続した。
このアンテナは、巻線した被覆銅線の抵抗が約１８０Ωであるのに対して、コア材の抵抗率が２．２×１０^-3Ω・ｍと低いため、金属ピン間が短絡状態となり、アンテナとして機能しなかった。

本発明は、軟磁性金属粉末の充填率を高めることで実効的な透磁率を向上させ、渦電流による損失が生じるにもかかわらずアンテナの受信感度を向上させた。このため従来技術に比べ高感度のアンテナ用コアを提供することができる。また、軟磁性金属粉末に対して絶縁処理を施す必要が無いため、安価にアンテナ用コアを提供することができる。さらに、軟磁性金属粉末同士を導通させるので、加圧しながら成型を行う成形手段を採用することができるという利点を有する。
本発明のアンテナ用コアに導線を巻回してなるアンテナは、送信感度、受信感度、送受信感度に優れ、かつ安価である。
本発明のアンテナを用いることで、自動車用キーレスエントリーシステム・イモビライザー、タイヤ空気圧モニタリングシステム、電波時計、ＲＦＩＤシステム、電子式物品監視システム等を、小型で安価なものとして提供することが可能となった。

実施例で用いたアンテナ用コアの形状をしめす平面図である。

Claims (14)

1. 結着材として樹脂を用いて軟磁性金属粉末を成形してなる、コイルアンテナに用いるアンテナ用コアであって、コアが導電性であることを特徴とする、アンテナ用コア。
2. 請求項１に記載のアンテナ用コアであって、コアの体積抵抗率が１×１０^−４Ω・ｍ以上１０Ω・ｍ以下であることを特徴とする、アンテナ用コア。
3. 請求項１または２に記載のアンテナ用コアであって、軟磁性金属粉末がナノ結晶を含むアモルファス合金、コバルト系アモルファス合金、鉄系アモルファス合金からなる群から選ばれた少なくとも１種の軟磁性金属粉末であることを特徴とする、アンテナ用コア。
4. 請求項３に記載のアンテナ用コアであって、軟磁性金属粉末が、一般式（Ｆｅ_１−ｘＭ_ｘ）_{１００−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}Ｓｉ_ａＡｌ_ｂＢ_ｃＭ’_ｄで表され、ここで式中、ＭはＣｏ及び／またはＮｉ、Ｍ’はＮｂ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｙ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃ、Ｐ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂから選ばれる１種類以上の元素であり、ｘは原子比を、ａ、ｂ、ｃ、ｄは原子％を示し、それぞれ０≦ｘ≦０．５、０≦ａ≦２４、０≦ｂ≦２０、１≦ｃ≦３０、０≦ｄ≦１０を満たすアモルファス合金粉末を熱処理した結晶子径が１００ｎｍ以下のナノ結晶を含んでいる軟磁性金属粉末であることを特徴とする、アンテナ用コア。
5. 請求項３に記載のアンテナ用コアであって、軟磁性金属粉末が、一般式（Ｆｅ_１−ｘＣｏ_ｘＮｉ_ｙ）_{１００−ａ−ｂ−ｃ}Ｓｉ_ａＢ_ｂＭ_ｃで表され、ここで式中、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｙ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃ、Ｐ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｂから選ばれる１種類以上の元素であり、ｘ、ｙは原子比を、ａ、ｂ、ｃは原子％を示し、それぞれ０≦ｘ≦１．０、０≦ｙ≦０．５、０≦ｘ＋ｙ≦１．０、０≦ａ≦２４、１≦ｂ≦３０、０≦ｃ≦３０を満たすアモルファス合金粉末、またはナノ結晶を含んでいるアモルファス合金粉末であることを特徴とする、アンテナ用コア。
6. 請求項１乃至５に記載のアンテナ用コアであって、軟磁性金属粉末が、厚み１０μｍ以下の偏平な形状を有する軟磁性金属粉末であることを特徴とする、アンテナ用コア。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアンテナ用コアであって、結着材として用いる樹脂が、エポキシ樹脂及び／又はポリエーテルサルホン樹脂であることを特徴とする、アンテナ用コア。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のアンテナ用コアに導線を巻回してなることを特徴とするアンテナ。
9. 請求項８に記載のアンテナであって、３０〜２００ｋＨｚの長波帯の電波を送信、受信、又は送受信するためのアンテナであることを特徴とする、アンテナ。
10. 請求項９に記載のアンテナを送信アンテナ、受信アンテナ、又は送受信アンテナとして用いることを特徴とする、自動車用キーレスエントリーシステム。
11. 請求項９に記載のアンテナを送信アンテナ、受信アンテナ、又は送受信アンテナとして用いることを特徴とする、タイヤ空気圧モニタリングシステム。
12. 請求項９に記載のアンテナを受信アンテナとして用いることを特徴とする、電波時計。
13. 請求項９に記載のアンテナを送信アンテナ、受信アンテナ、又は送受信アンテナとして用いることを特徴とする、無線周波数識別システム。
14. 請求項９に記載のアンテナを送信アンテナ、受信アンテナ、又は送受信アンテナとして用いることを特徴とする、電子式物品監視システム。