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JP2008127222A - Oxide magnetic material, antenna element and impedance element using the same - Google Patents

Oxide magnetic material, antenna element and impedance element using the same Download PDF

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JP2008127222A
JP2008127222A JP2006311172A JP2006311172A JP2008127222A JP 2008127222 A JP2008127222 A JP 2008127222A JP 2006311172 A JP2006311172 A JP 2006311172A JP 2006311172 A JP2006311172 A JP 2006311172A JP 2008127222 A JP2008127222 A JP 2008127222A
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JP
Japan
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oxide
magnetic material
mol
antenna element
oxide magnetic
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Application number
JP2006311172A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Inuzuka
敦 犬塚
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】損失成分(μ”)が急激に増大する周波数(Fc)が1GHz以上を有する酸化物磁性材料を実現するとともに、その酸化物磁性材料を用いた1GHz以上の周波数帯域での使用が可能なアンテナ素子およびインピーダンス素子を提供することを目的とする。
【解決手段】酸化鉄と酸化コバルトと酸化ゲルマニウムとを主成分とし、GHz帯域で優れた電磁気的性能を有する酸化物磁性材料であり、この酸化物磁性材料を磁芯とすることにより高周波特性に優れた磁性素子を実現することができる。
【選択図】図1
[PROBLEMS] To realize an oxide magnetic material having a frequency (Fc) at which the loss component (μ ″) increases rapidly and having a frequency of 1 GHz or more, and to be able to be used in a frequency band of 1 GHz or more using the oxide magnetic material. An object is to provide an antenna element and an impedance element.
An oxide magnetic material mainly composed of iron oxide, cobalt oxide, and germanium oxide and having excellent electromagnetic performance in the GHz band. By using the oxide magnetic material as a magnetic core, high-frequency characteristics are achieved. An excellent magnetic element can be realized.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は各種電子機器に用いられる酸化物磁性材料およびそれを用いたアンテナ素子およびインピーダンス素子に関するものである。   The present invention relates to an oxide magnetic material used in various electronic devices, and an antenna element and an impedance element using the oxide magnetic material.

従来、酸化物磁性材料は酸化鉄、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化マグネシウムを主成分としたスピネル型フェライト、すなわちMn−Znフェライト、Ni−Znフェライト、Mgフェライトを基本に主成分の配合比率や副成分の添加量の調整を行なうことにより低周波回路から200MHz前後までの電子回路に用いられている。これらの電子回路に用いられる磁性素子は磁芯に用いられる酸化物磁性材料の複素透磁率μ=μ’−μ”×i(μ’:透磁率、μ”:損失成分)を利用してさまざまな特性を実現している。   Conventionally, oxide magnetic materials are spinel-type ferrites mainly composed of iron oxide, zinc oxide, nickel oxide, manganese oxide, and magnesium oxide, that is, based on Mn-Zn ferrite, Ni-Zn ferrite, and Mg ferrite. It is used in electronic circuits from low frequency circuits to around 200 MHz by adjusting the ratio and amount of subcomponents added. The magnetic elements used in these electronic circuits are various by utilizing the complex permeability μ = μ′−μ ″ × i (μ ′: permeability, μ ″: loss component) of the oxide magnetic material used for the magnetic core. It has realized the characteristic.

さらに、最近では200MHzを超える周波数帯域の電子回路には酸化鉄、酸化バリウム、酸化ストロンチウムを主成分とした六方晶フェライトが用いられている(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−36517号公報
Furthermore, recently, hexagonal ferrites mainly composed of iron oxide, barium oxide, and strontium oxide have been used for electronic circuits in a frequency band exceeding 200 MHz (for example, see Patent Document 1).
JP-A-5-36517

しかしながら、前記従来の酸化物磁性材料は損失成分(μ”)が急激に増大する周波数(Fc)が1GHz未満であることから、従来の酸化物磁性材料を磁芯に用いた磁性素子は1GHzまでの使用が限界である。   However, since the conventional oxide magnetic material has a frequency (Fc) at which the loss component (μ ″) rapidly increases is less than 1 GHz, the magnetic element using the conventional oxide magnetic material as a magnetic core can be up to 1 GHz. The use of is the limit.

一方、これらの磁性素子を用いる電子機器のデジタル化に伴う高周波化技術の進展は著しく進化している。これらの高速大容量の信号を処理するためにはより高周波化(GHz帯域)に対応できる部品の実現が不可欠である。   On the other hand, the progress of high frequency technology accompanying the digitization of electronic equipment using these magnetic elements has been remarkably advanced. In order to process these high-speed and large-capacity signals, it is indispensable to realize components that can cope with higher frequencies (GHz band).

本発明は前記従来の課題を解決するものであり、損失成分(μ”)が急激に増大する周波数(Fc)が1GHz以上を有する酸化物磁性材料を実現するとともに、その酸化物磁性材料を用いた1GHz以上の周波数での使用が可能な各種磁性素子を提供することを目的とするものである。   The present invention solves the above-described conventional problems, and realizes an oxide magnetic material having a frequency (Fc) at which the loss component (μ ″) increases rapidly and having a frequency of 1 GHz or more, and uses the oxide magnetic material. An object of the present invention is to provide various magnetic elements that can be used at a frequency of 1 GHz or higher.

前記従来の課題を解決するために、本発明は、酸化鉄と、酸化コバルトと酸化ゲルマニウムとを主成分とする酸化物磁性材料とするものであり、酸化鉄:酸化コバルト:酸化ゲルマニウムの配合比がFe23、CoO、GeO2換算で41:51:8mol%、36:56:8mol%、41:47:12mol%、36:50:14mol%で囲まれる組成範囲内とするものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the present invention is an oxide magnetic material mainly composed of iron oxide, cobalt oxide, and germanium oxide, and the mixing ratio of iron oxide: cobalt oxide: germanium oxide Is within the composition range surrounded by 41: 51: 8 mol%, 36: 56: 8 mol%, 41:47:12 mol%, and 36:50:14 mol% in terms of Fe 2 O 3 , CoO, and GeO 2. .

本発明の酸化物磁性材料およびそれを用いたアンテナ素子およびインピーダンス素子は、損失成分(μ”)が急激に増大する周波数(Fc)が1GHz以上の電磁気特性を有する酸化物磁性材料を実現するとともに、その酸化物磁性材料を用いた1GHz以上の周波数帯域における利用可能な磁性素子を実現することができる。   The oxide magnetic material of the present invention and the antenna element and impedance element using the same realize an oxide magnetic material having an electromagnetic characteristic with a frequency (Fc) at which the loss component (μ ″) increases sharply of 1 GHz or more. A magnetic element that can be used in a frequency band of 1 GHz or higher using the oxide magnetic material can be realized.

(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における酸化物磁性材料について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the oxide magnetic material according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態1における酸化物磁性材料の電磁気特性を示す特性図である。   FIG. 1 is a characteristic diagram showing the electromagnetic characteristics of the oxide magnetic material according to Embodiment 1 of the present invention.

本実施の形態1における酸化物磁性材料の出発原料である市販の酸化鉄粉、酸化ゲルマニウム、および酸化コバルト粉をFe23:GeO2:CoO=38:10:52mol%の組成比となるように秤量配合し、これに純水を適量加えてボールミルを用いて混合した後に120℃で乾燥して出発原料の混合粉を得た。 Commercial iron oxide powder, germanium oxide, and cobalt oxide powder, which are starting materials for the oxide magnetic material in the first embodiment, have a composition ratio of Fe 2 O 3 : GeO 2 : CoO = 38: 10: 52 mol%. The mixture was weighed and mixed, and an appropriate amount of pure water was added thereto, mixed using a ball mill, and then dried at 120 ° C. to obtain a mixed powder of starting materials.

次に、この混合粉を900℃で仮焼した後、ディスクミルを用いて最大粒径が100μm以下になるまで粉砕してフェライト仮焼粉を得た。このフェライト仮焼粉に樹脂バインダーとしてアクリル樹脂と溶剤を適量加えて、ボールミルで平均粒子径が0.6μm以下になるまで粉砕・分散してフェライトスラリーを得た。この得られたフェライトスラリーとグリーンシート成形機を用いて、厚みが100μmのフェライトグリーンシートを作製した。その後、このフェライトグリーンシートを所定の枚数を用いて圧着積層し、この圧着積層したフェライトグリーンシートをリング状に打ち抜いた後に1200℃で焼成し、内径:3mm、外形:7mm、厚み:1mmのトロイダルコアを得た(実施例1)。線径:0.6mmφの銅線を用いて巻き線数:10ターンのコイルを作製した。   Next, this mixed powder was calcined at 900 ° C. and then pulverized using a disk mill until the maximum particle size became 100 μm or less to obtain a calcined ferrite powder. Appropriate amounts of an acrylic resin and a solvent as a resin binder were added to the calcined ferrite powder and pulverized and dispersed with a ball mill until the average particle size became 0.6 μm or less to obtain a ferrite slurry. Using the obtained ferrite slurry and a green sheet molding machine, a ferrite green sheet having a thickness of 100 μm was produced. Thereafter, this ferrite green sheet is pressure-bonded and laminated using a predetermined number of sheets, and the pressure-laminated ferrite green sheet is punched into a ring shape and fired at 1200 ° C. A core was obtained (Example 1). A coil having a winding number of 10 turns was produced using a copper wire having a wire diameter of 0.6 mmφ.

次に、比較例として600MHzにおける透磁率がほぼ等しい六方晶フェライトを用いて前記と同形状のトロイダルコアを作製した(比較例1)。得られたそれぞれのトロイダルコアの電磁気特性を比較した特性図を図1に示す。   Next, as a comparative example, a toroidal core having the same shape as described above was fabricated using hexagonal ferrite having substantially the same permeability at 600 MHz (Comparative Example 1). A characteristic diagram comparing the electromagnetic characteristics of the obtained toroidal cores is shown in FIG.

図1に示すように、比較例1では損失成分(μ”)が急激に増大する周波数(Fc)が0.8GHz付近であるのに対して、実施例1では1.8GHz付近の高周波側にシフトしている。さらに、透磁率(μ’)は6GHz付近まで約2.5を維持していることから1GHz以上の帯域で用いる酸化物磁性材料として利用できる電磁気特性を有していることが分かる。ここで、透磁率(μ’)は高い周波数帯域まで高い透磁率を有しているほど小型化および設計上の観点から高周波用磁性材料として有利である。   As shown in FIG. 1, the frequency (Fc) at which the loss component (μ ″) increases sharply in Comparative Example 1 is around 0.8 GHz, whereas in Example 1, it is on the high frequency side near 1.8 GHz. Furthermore, since the magnetic permeability (μ ′) is maintained at about 2.5 up to around 6 GHz, it has electromagnetic characteristics that can be used as an oxide magnetic material used in a band of 1 GHz or higher. Here, as the magnetic permeability (μ ′) has a high magnetic permeability up to a high frequency band, it is more advantageous as a magnetic material for high frequency from the viewpoint of miniaturization and design.

次に、図2は本発明の実施の形態1における酸化物磁性材料の組成範囲を説明するための組成図である。   Next, FIG. 2 is a composition diagram for explaining the composition range of the oxide magnetic material according to Embodiment 1 of the present invention.

これらの組成図に示す酸化物磁性材料は前記と同様の製造プロセスを用いて、酸化鉄、酸化ゲルマニウムおよび酸化コバルトを(表1)に示す主成分の組成比となるようにそれぞれ配合し、それぞれの材料組成を有する前記と同形状のトロイダルコアを複数作製した。このようにして作製して得られた各種トロイダルコアの電磁気特性を比較して(表1)に示す。   The oxide magnetic materials shown in these composition diagrams are blended so that the composition ratios of the main components shown in (Table 1) are obtained by using iron oxide, germanium oxide, and cobalt oxide, respectively, using the same manufacturing process as above. A plurality of toroidal cores having the same material composition as the above were produced. The electromagnetic characteristics of the various toroidal cores thus obtained are compared (Table 1).

Figure 2008127222
Figure 2008127222

(表1)の結果より、実施例1〜実施例6は比較例2〜比較例8に比べて透磁率(μ’)が2以上であるとともに、同時にFcが1GHz以上であることから、図2の斜線で示した組成範囲内において、1GHz以上の帯域で優れた電磁気特性を有する酸化物磁性材料が得られることが分かった。   From the results of (Table 1), Examples 1 to 6 have a magnetic permeability (μ ′) of 2 or more as compared with Comparative Examples 2 to 8, and at the same time, Fc is 1 GHz or more. It was found that an oxide magnetic material having excellent electromagnetic characteristics in a band of 1 GHz or higher can be obtained within the composition range indicated by the oblique line 2.

(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2における酸化物磁性材料について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the oxide magnetic material according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3は本発明の実施の形態2における酸化物磁性材料の電気特性を示す特性図である。   FIG. 3 is a characteristic diagram showing electrical characteristics of the oxide magnetic material according to Embodiment 2 of the present invention.

本実施の形態2における酸化物磁性材料として、市販の酸化鉄粉、酸化ゲルマニウム粉、酸化コバルト粉および酸化銅粉をFe23:GeO2:CoO:CuO=38:10:40:12mol%の組成比となるように秤量配合し、これに純水を適量加えてボールミルを用いて混合した後に120℃で乾燥して混合粉を得た。この混合粉を750℃で仮焼した後、ディスクミルを用いて最大粒径が100μm以下になるまで粉砕してフェライト仮焼粉を得た。このフェライト仮焼粉に樹脂バンインダとしてアクリル樹脂と溶剤を適量加えて、ボールミルで平均粒子径が0.6μm以下になるまで粉砕・分散してフェライトスラリーを得た。得られたフェライトスラリーからフェライトグリーンシートを作製し、リング状に打ち抜いた後に900℃で焼成して、トロイダルコアを得た(実施例7)。得られたトロイダルコアの寸法形状は実施の形態1と同形状とした。 As the oxide magnetic material in Embodiment 2, commercially available iron oxide powder, germanium oxide powder, cobalt oxide powder and copper oxide powder are Fe 2 O 3 : GeO 2 : CoO: CuO = 38: 10: 40: 12 mol%. The mixture was weighed and blended so as to have the composition ratio, and an appropriate amount of pure water was added thereto and mixed using a ball mill, followed by drying at 120 ° C. to obtain a mixed powder. This mixed powder was calcined at 750 ° C. and then pulverized using a disk mill until the maximum particle size became 100 μm or less to obtain a ferrite calcined powder. Appropriate amounts of an acrylic resin and a solvent were added to the calcined ferrite powder as a resin van binder, and a ferrite slurry was obtained by grinding and dispersing with a ball mill until the average particle size became 0.6 μm or less. A ferrite green sheet was prepared from the obtained ferrite slurry, punched into a ring shape, and then fired at 900 ° C. to obtain a toroidal core (Example 7). The dimensional shape of the obtained toroidal core was the same as that of the first embodiment.

一方、比較のために600MHzにおける透磁率が殆ど等しい六方晶フェライトを用いてトロイダルコアを作製した(比較例1)。得られたそれぞれのトロイダルコアの電気特性を比較したものを図3に示す。図3に示すように、比較例1では損失成分(μ”)が急激に増大する周波数(Fc)が0.8GHz付近であるのに対して、本実施例7では1.3GHz付近の高周波側にシフトしており、また透磁率(μ’)は6GHz付近まで約2.4を維持していることが分かる。   On the other hand, for comparison, a toroidal core was manufactured using hexagonal ferrite having almost the same permeability at 600 MHz (Comparative Example 1). FIG. 3 shows a comparison of the electrical characteristics of the obtained toroidal cores. As shown in FIG. 3, in Comparative Example 1, the frequency (Fc) at which the loss component (μ ″) increases rapidly is around 0.8 GHz, whereas in Example 7, the high frequency side around 1.3 GHz is used. It can be seen that the magnetic permeability (μ ′) is maintained at about 2.4 up to around 6 GHz.

また、この材料組成はCuOを含有していることから、低温焼結が可能としており、例えば融点が900℃前後のAg、Cuなどの導電性に優れた導体材料と同時焼結可能な酸化物磁性材料を実現することができる。   In addition, since this material composition contains CuO, low temperature sintering is possible. For example, an oxide that can be simultaneously sintered with a conductive material such as Ag or Cu having a melting point of about 900 ° C. and excellent in conductivity. A magnetic material can be realized.

このように、900℃前後の焼成温度で焼成することが可能であるとともに、1GHz以上の帯域で用いることができる電磁気特性を有する酸化物磁性材料はAg、Cuなどの内層電極を有する積層デバイスなどに用いることができる。   As described above, an oxide magnetic material having an electromagnetic property that can be fired at a firing temperature of about 900 ° C. and can be used in a band of 1 GHz or more is a laminated device having an inner layer electrode such as Ag or Cu. Can be used.

次に、前記酸化物磁性材料の材料組成について説明する。   Next, the material composition of the oxide magnetic material will be described.

前記と同様に、市販の酸化鉄粉、酸化ゲルマニウム粉および酸化コバルト粉をFe23:GeO2:CoO=38:10:52mol%の組成比に対して、CoOをCuOで6,8,10,12,14,16,18mol%の割合で置換した材料組成を有する酸化物磁性材料を用いて前記と同様の寸法形状を有するトロイダルコアを作製した。これらのトロイダルコアの焼成密度と電磁気特性を(表2)に示す。 Like the above, commercial iron oxide powder, a germanium oxide powder and cobalt oxide powder Fe 2 O 3: GeO 2: CoO = 38: 10: against 52 mol% composition ratio, the CoO in CuO 6, 8, A toroidal core having the same size and shape as described above was produced using an oxide magnetic material having a material composition substituted at a ratio of 10, 12, 14, 16, 18 mol%. The firing density and electromagnetic properties of these toroidal cores are shown in Table 2.

Figure 2008127222
Figure 2008127222

(表2)の結果より、CuOの置換量が6mol%では十分な焼成密度が得られず、透磁率も2以下であった。また、8mol%以上で十分な焼成密度が得られているが、18mol%では損失成分(μ”)が急激に立ち上がる周波数(Fc)が1GHz以下であり、過剰のCuOの置換が周波数特性を劣化させている。従って、CuOの最適な置換量は、8〜16mol%が望ましい。   From the results of (Table 2), when the substitution amount of CuO was 6 mol%, a sufficient firing density was not obtained and the magnetic permeability was 2 or less. Further, a sufficient firing density is obtained at 8 mol% or more, but at 18 mol%, the frequency (Fc) at which the loss component (μ ″) rises rapidly is 1 GHz or less, and the substitution of excess CuO deteriorates the frequency characteristics. Therefore, the optimal substitution amount of CuO is desirably 8 to 16 mol%.

また、実施の形態1の組成範囲に対して、同様にCoOをCuOに置換しても同様の結果を得ることができた。   Moreover, the same result was able to be obtained even if it replaced CoO with CuO similarly to the composition range of Embodiment 1.

なお、主成分の原料となる酸化物や添加した副成分が価数の異なる酸化物もしくは炭酸物、例えばCoO,Co23,Co34またはCoCO3のいずれであっても同様な効果が得られることを確認している。 The same effect can be obtained regardless of whether the oxide as the main component material or the added subcomponent is an oxide or carbonate having a different valence, such as CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O 4, or CoCO 3. Is confirmed to be obtained.

(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3における磁性素子の一つであるアンテナ素子について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, an antenna element which is one of the magnetic elements according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図4は本発明の実施の形態3における磁性素子の一つであるアンテナ素子に用いるフェライトコアの斜視図であり、図5はそのフェライトコアを用いたアンテナ素子の構造を説明するための一部切り欠き斜視図である。   FIG. 4 is a perspective view of a ferrite core used for an antenna element which is one of magnetic elements according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 5 is a part for explaining the structure of the antenna element using the ferrite core. It is a notch perspective view.

図4および図5において、13は酸化物磁性材料からなるフェライトコアである。このフェライトコア13の表面には銅もしくは銀などからなる導体コイル14を形成し、この導体コイル14の表面には樹脂などからなる絶縁体層15を形成してアンテナ素子を構成しているものである。以上のように構成されたアンテナ素子について、以下にその製造方法を説明する。   4 and 5, reference numeral 13 denotes a ferrite core made of an oxide magnetic material. A conductor coil 14 made of copper or silver is formed on the surface of the ferrite core 13, and an insulator layer 15 made of resin or the like is formed on the surface of the conductor coil 14 to constitute an antenna element. is there. The manufacturing method of the antenna element configured as described above will be described below.

実施の形態1における組成の酸化物磁性材料を棒状のフェライトコアとして成形した後に1200〜1300℃で焼成する。その後、図4に示す形状に切削加工をすることによって直径:8mm、高さ:10〜12mmの形状を有するアンテナ素子のフェライトコア13を得た。   The oxide magnetic material having the composition in the first embodiment is formed as a rod-shaped ferrite core and then fired at 1200 to 1300 ° C. Then, the ferrite core 13 of the antenna element which has a shape of diameter: 8mm and height: 10-12mm was obtained by cutting into the shape shown in FIG.

次に、このフェライトコア13の全表面を銅あるいは銀などの低抵抗を有する金属をめっき法などにより形成した後、らせん状にレーザーカットを施して巻き数が2〜3ターンの導体コイル14を形成した。   Next, a metal having a low resistance such as copper or silver is formed on the entire surface of the ferrite core 13 by a plating method or the like, and then a laser cut is performed in a spiral shape to form a conductor coil 14 having two to three turns. Formed.

その後、この導体コイル14を形成したフェライトコア13を樹脂モールド成形して絶縁体層15を形成し、図5に示すアンテナ素子を完成した(実施例12)。   Thereafter, the ferrite core 13 on which the conductor coil 14 was formed was resin-molded to form an insulator layer 15, thereby completing the antenna element shown in FIG. 5 (Example 12).

比較のために、アンテナ素子の共振周波数を合わせるために相似形状の樹脂コアを作製し、前記と同様の方法でアンテナ素子(比較例12)を作製した。   For comparison, a resin core having a similar shape was produced in order to match the resonance frequency of the antenna element, and an antenna element (Comparative Example 12) was produced by the same method as described above.

さらに、六方晶フェライトを同形状のフェライトコア13として用いたアンテナ素子(比較例13)を作製した。   Further, an antenna element (Comparative Example 13) using hexagonal ferrite as the ferrite core 13 having the same shape was produced.

得られたそれぞれのアンテナ素子の共振周波数と放射特性を測定した。この測定には放射電力を測定する。この放射電力の測定は以下の方法で測定を行った。電波暗室にて、シグナルジェネレータから評価サンプルへ電力を供給し、放射された電波を全方位にわたり規定のアンテナで受信しながらスペクトラムアナライザにて解析を行い、この測定値を標準ダイポールアンテナと比較することによって放射効率を測定した。測定の結果、放射損失は実施例12では−1.7dBであり、2GHz帯で実際に使用できる性能であることが確認できた。   The resonance frequency and radiation characteristics of each obtained antenna element were measured. For this measurement, radiated power is measured. This radiated power was measured by the following method. In the anechoic chamber, power is supplied from the signal generator to the evaluation sample, and the radiated radio wave is received by the specified antenna in all directions while being analyzed by the spectrum analyzer, and the measured value is compared with the standard dipole antenna. The radiation efficiency was measured by As a result of the measurement, the radiation loss was -1.7 dB in Example 12, and it was confirmed that the performance was actually usable in the 2 GHz band.

以上の結果より、GHz以上の帯域に共振周波数を有するとともに、放射損失を満足させるためには、比較例12のアンテナ素子のサイズを100としたとき、実施例12を用いたアンテナ素子は体積比で85%のサイズに小型化することができることから、GHz帯域で用いるアンテナ素子の小型化に有効であることが分かった。   From the above results, in order to have a resonance frequency in a band of GHz or higher and satisfy the radiation loss, when the size of the antenna element of Comparative Example 12 is 100, the antenna element using Example 12 has a volume ratio. Therefore, it was found that the antenna element used in the GHz band is effective for downsizing.

また、六方晶フェライトをフェライトコア13としたアンテナ素子は放射損失が大きく、GHz帯域で用いるアンテナ素子のサイズを正確に設計することができなかった。   Further, the antenna element having hexagonal ferrite as the ferrite core 13 has a large radiation loss, and the size of the antenna element used in the GHz band cannot be designed accurately.

なお、フェライトコアの組成は、実施の形態2の組成範囲においても同様な効果が得られることを確認している。   It has been confirmed that the same effect can be obtained in the composition range of the second embodiment of the ferrite core.

また、このアンテナ素子の電気回路への接続は、はんだ付け、または、かしめでも良いが、接続部分をネジ形状にすることによって、接続強度を確保することができるので、より好ましい。このネジ形状は切削工法以外にも分割金型を用いた粉体プレス工法でも良い。   Further, the antenna element may be connected to the electric circuit by soldering or caulking, but it is more preferable because the connection strength can be ensured by making the connecting portion into a screw shape. In addition to the cutting method, this screw shape may be a powder press method using a split mold.

また、金属めっきはAg,Cu,Au,Al,Ni,Pt,Pdなどが用いられるが、特に導電率の大きなAg、Cuがより望ましい。   In addition, Ag, Cu, Au, Al, Ni, Pt, Pd, etc. are used for metal plating, but Ag and Cu having a particularly high conductivity are more desirable.

また、導体コイル14の形成方法はワイヤーを巻きつける方法や金属の板金を打ち抜いてコイルにする方法でも良く、同様な効果が得られる。   The conductor coil 14 may be formed by a method of winding a wire or a method of punching a metal sheet metal into a coil, and the same effect can be obtained.

また、フェライトコア13の表面と導体コイル14の間に薄く非磁性材料の膜が形成されていてもよい。   A thin nonmagnetic material film may be formed between the surface of the ferrite core 13 and the conductor coil 14.

なお、アンテナ素子は樹脂モールドあるいは樹脂成形品のキャップで覆われていてもよい。   The antenna element may be covered with a resin mold or a cap of a resin molded product.

また、透磁率(μ’)による波長短縮の効果を利用していることから、前記ヘリカルタイプのアンテナ素子以外にもパッチアンテナなどのアンテナ素子に対しても同様な効果が得られることはいうまでもない。   Further, since the wavelength shortening effect due to the magnetic permeability (μ ′) is used, it goes without saying that the same effect can be obtained not only for the helical type antenna element but also for an antenna element such as a patch antenna. Nor.

以上説明してきたように、フェライトコアと、このコアにらせん状に巻かれた導体コイルと、この導体コイルを覆う絶縁体層とからなるアンテナ素子であり、前記フェライトコアに実施の形態1および実施の形態2で説明してきた酸化物磁性材料を用いたアンテナ素子とすることによって、1〜3GHzに優れた特性を有する小型のアンテナ素子を実現することができる。   As described above, the antenna element includes a ferrite core, a conductor coil spirally wound around the core, and an insulator layer covering the conductor coil. By using the antenna element using the oxide magnetic material described in Embodiment 2, a small antenna element having excellent characteristics at 1 to 3 GHz can be realized.

(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態4における磁性素子の一つであるインピーダンス素子について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 4)
Hereinafter, an impedance element which is one of magnetic elements according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図6は本発明の実施の形態4における磁性素子の一つであるインピーダンス素子の積層構造図であり、図7はそのインピーダンス素子の斜視図である。   6 is a laminated structure diagram of an impedance element which is one of magnetic elements according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view of the impedance element.

図6および図7において、5は銀もしくは銀合金などの導体であり、この導体5を上下に挟んで酸化物磁性材料のフェライトグリーンシートなどを積層して酸化物磁性材料6を形成している。この酸化物磁性材料6は絶縁体である。この酸化物磁性材料6の両端には内部に形成された導体5の両端と接続される二つの外部電極7を形成してインピーダンス素子を構成している。このようにノイズ対策部品として用いられるインピーダンス素子は信号ラインである導体5を酸化物磁性材料6で覆うことにより実現している。この酸化物磁性材料6の損失成分(μ”)の急激に増大する周波数(Fc)をカットオフ周波数とし、それ以上の周波数でインピーダンス素子のインピーダンス値が選択的に大きくなるため、カットオフ周波数よりも高い周波数成分を持つノイズが除去される。このとき、酸化物磁性材料6の透磁率(μ’)が大きいほどインピーダンス値を大きく設計することができ、優れたインピーダンス素子である。   6 and 7, reference numeral 5 denotes a conductor such as silver or a silver alloy. The oxide magnetic material 6 is formed by laminating ferrite green sheets of an oxide magnetic material with the conductor 5 sandwiched between the upper and lower sides. . This oxide magnetic material 6 is an insulator. Two external electrodes 7 connected to both ends of the conductor 5 formed inside are formed on both ends of the oxide magnetic material 6 to constitute an impedance element. Thus, the impedance element used as a noise countermeasure component is realized by covering the conductor 5 which is a signal line with the oxide magnetic material 6. Since the frequency (Fc) at which the loss component (μ ″) of the oxide magnetic material 6 increases abruptly is set as a cutoff frequency, the impedance value of the impedance element is selectively increased at a frequency higher than the cutoff frequency. In this case, the larger the magnetic permeability (μ ′) of the oxide magnetic material 6, the larger the impedance value can be designed and the more excellent the impedance element.

以上のように構成されたインピーダンス素子について、以下にその製造方法を説明する。   A method for manufacturing the impedance element configured as described above will be described below.

実施の形態2に記載の酸化物磁性材料のフェライト仮焼粉を作製し、このフェライト仮焼粉にブチラール樹脂と酢酸ブチルを適量加えてボールミルを用いて十分に分散させてフェライトスラリーを得た。このフェライトスラリーをドクターブレード法によりフェライトグリーンシートを得た、このフェライトグリーンシートの上にAgペーストを用いて導体5のパターンを印刷形成する。この導体5のパターンを印刷形成したフェライトグリーンシートと導体5を印刷形成していないフェライトグリーンシートを所望の厚みになるように複数枚積層し、その後個片に切断してチップ状の成形品を得た。この成形品を880〜920℃で焼成することにより、導体5を内層に形成した酸化物磁性材料の焼結体を得た。この酸化物磁性材料の焼結体の両端に導体5の両端部と接続する二つの外部電極7を形成することにより図6に示すインピーダンス素子を完成することができる(実施例13)。このインピーダンス素子は長さ:1.60mm、幅:0.80mm、高さ:0.80mmのチップ形状を有するインピーダンス素子としている。   A ferrite calcined powder of the oxide magnetic material described in the second embodiment was produced, and an appropriate amount of butyral resin and butyl acetate was added to the calcined ferrite powder and sufficiently dispersed using a ball mill to obtain a ferrite slurry. A ferrite green sheet was obtained from this ferrite slurry by a doctor blade method. A pattern of the conductor 5 was printed on the ferrite green sheet using an Ag paste. A plurality of ferrite green sheets on which the pattern of the conductor 5 is printed and a ferrite green sheet on which the conductor 5 is not printed are stacked so as to have a desired thickness, and then cut into individual pieces to form a chip-shaped molded product. Obtained. By firing this molded article at 880 to 920 ° C., a sintered body of an oxide magnetic material having the conductor 5 formed in the inner layer was obtained. An impedance element shown in FIG. 6 can be completed by forming two external electrodes 7 connected to both ends of the conductor 5 at both ends of the sintered body of the oxide magnetic material (Example 13). This impedance element is an impedance element having a chip shape of length: 1.60 mm, width: 0.80 mm, and height: 0.80 mm.

比較のために、六方晶フェライトを用いてインピーダンス素子を作製した(比較例14)。   For comparison, an impedance element was fabricated using hexagonal ferrite (Comparative Example 14).

比較例14でのカットオフ周波数(=インピーダンスが10Ωとなる周波数)が0.8GHzであり、実施例13ではより高周波側にシフトして1.5GHzとなり、GHz帯用のノイズフィルターとして用いることのできるインピーダンス素子であることがわかる。この特性比較の結果を図8に示す。   The cut-off frequency (= frequency at which the impedance becomes 10Ω) in Comparative Example 14 is 0.8 GHz, and in Example 13, it is shifted to a higher frequency side to 1.5 GHz, which can be used as a noise filter for the GHz band. It can be seen that the impedance element can be used. The result of this characteristic comparison is shown in FIG.

なお、内層部に形成する導体コイル5のAgパターンはミアンダ形状以外でもよく、ビアを通じてフェライトグリーンシートを積層することにより、らせん状にコイルを形成してもよい。その場合、らせん状の導体コイル5の端部と外部電極7間の距離が短いとインピーダンス値が低下してしまうので、この間隔を広く取ることが望ましく、この間隔を200μm以上とすることがより好ましい。   Note that the Ag pattern of the conductor coil 5 formed in the inner layer portion may be other than the meander shape, and the coil may be formed in a spiral shape by laminating ferrite green sheets through vias. In that case, if the distance between the end of the spiral conductor coil 5 and the external electrode 7 is short, the impedance value decreases, so it is desirable to make this interval wide, and it is more preferable to set this interval to 200 μm or more. preferable.

また、コモンモードノイズフィルターのようなコイルを2つ内蔵する磁性素子においても、内蔵するコイルのまわりに本発明の酸化物磁性材料を設けることによって、Fc周波数以下で損失を著しく増大させることなくインダクタンス値を大きくすることができることから、磁気結合の向上に有効である。   In addition, even in a magnetic element including two coils such as a common mode noise filter, by providing the oxide magnetic material of the present invention around the embedded coil, the inductance does not increase remarkably below the Fc frequency. Since the value can be increased, it is effective in improving the magnetic coupling.

また、導体コイル5を形成する材料はAgもしくはAg合金でもよいが、導電率を大きくするためにはAgが好ましい。   The material for forming the conductor coil 5 may be Ag or an Ag alloy, but Ag is preferable for increasing the electrical conductivity.

以上説明してきたように、磁性絶縁体と、この磁性絶縁体の内部に設けられた導体コイルと、この導体コイルに接続される二つの外部電極とからなるインピーダンス素子であり、前記磁性絶縁体に実施の形態2にて説明してきた酸化物磁性材料を用いたインピーダンス素子とすることによって、ローパスフィルターのカットオフ周波数を1GHz帯以上にできるとともに、大きなインピーダンス値を有することからノイズを効率よくカットすることができるGHz帯域で用いることができる小型のインピーダンス素子を実現することができる。   As described above, the impedance element includes a magnetic insulator, a conductor coil provided inside the magnetic insulator, and two external electrodes connected to the conductor coil. By making the impedance element using the oxide magnetic material described in the second embodiment, the cut-off frequency of the low-pass filter can be made 1 GHz band or more, and the noise is efficiently cut because it has a large impedance value. A small impedance element that can be used in a GHz band that can be realized can be realized.

以上のように、本発明にかかる酸化物磁性材料およびそれを用いたアンテナ素子およびインピーダンス素子は、1GHz以上の帯域において用いる電子機器にいる電子部品として有用である。   As described above, the oxide magnetic material according to the present invention and the antenna element and impedance element using the oxide magnetic material are useful as an electronic component in an electronic device used in a band of 1 GHz or higher.

本発明の実施の形態1における酸化物磁性材料の特性図Characteristics diagram of oxide magnetic material according to Embodiment 1 of the present invention 同組成範囲を示す組成図Composition diagram showing the same composition range 本発明の実施の形態2における酸化物磁性材料の特性図Characteristic diagram of oxide magnetic material in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3におけるフェライトコアの外観図External view of ferrite core in Embodiment 3 of the present invention 同アンテナ素子の一部切り欠き斜視図Partial cutaway perspective view of the antenna element 本発明の実施の形態4におけるインピーダンス素子の積層の構造図Structure diagram of lamination of impedance elements in embodiment 4 of the present invention 同インピーダンス素子の斜視図Perspective view of the impedance element 同特性比較図Comparison chart of characteristics

符号の説明Explanation of symbols

5 導体
6 酸化物磁性材料
7 外部電極
13 フェライトコア
14 導体コイル
15 絶縁体層
5 Conductor 6 Oxide Magnetic Material 7 External Electrode 13 Ferrite Core 14 Conductor Coil 15 Insulator Layer

Claims (5)

酸化鉄と、酸化コバルトと酸化ゲルマニウムとを主成分とする酸化物磁性材料であって、酸化鉄:酸化コバルト:酸化ゲルマニウムの配合比がFe23、CoO、GeO2換算で41:51:8、36:56:8、41:47:12、36:50:14mol%で囲まれる組成範囲内とした酸化物磁性材料。 An oxide magnetic material mainly composed of iron oxide, cobalt oxide, and germanium oxide, wherein the mixing ratio of iron oxide: cobalt oxide: germanium oxide is 41:51 in terms of Fe 2 O 3 , CoO, and GeO 2. 8, 36: 56: 8, 41:47:12, oxide magnetic material in a composition range surrounded by 36:50:14 mol%. CoOをCuOで10〜16mol%置換した請求項1に記載の酸化物磁性材料。 The oxide magnetic material according to claim 1, wherein CoO is substituted with 10 to 16 mol% of CuO. フェライトコアと、このコアにらせん状に巻かれた導体コイルと、この導体コイルを覆う絶縁体層とからなるアンテナ素子であり、前記フェライトコアに酸化鉄と、酸化コバルトと酸化ゲルマニウムとを主成分とする酸化物磁性材料であって、酸化鉄:酸化コバルト:酸化ゲルマニウムの配合比がFe23、CoO、GeO2換算で41:51:8mol%、36:56:8mol%、41:47:12mol%、36:50:14mol%で囲まれる組成範囲内とした酸化物磁性材料を用いたアンテナ素子。 An antenna element comprising a ferrite core, a conductor coil spirally wound around the core, and an insulator layer covering the conductor coil. The ferrite core includes iron oxide, cobalt oxide, and germanium oxide as main components. The compounding ratio of iron oxide: cobalt oxide: germanium oxide is 41: 51: 8 mol%, 36: 56: 8 mol%, 41:47 in terms of Fe 2 O 3 , CoO, GeO 2. : An antenna element using an oxide magnetic material in a composition range surrounded by 12 mol% and 36:50:14 mol%. CoOをCuOで10〜16mol%置換した請求項3に記載のアンテナ素子。 The antenna element according to claim 3, wherein CoO is substituted with 10 to 16 mol% of CuO. 磁性絶縁体と、この磁性絶縁体の内部にミアンダ状に設けられた導体コイルと、この導体コイルに接続される二つの外部電極とからなるインピーダンス素子であり、前記磁性絶縁体として、酸化鉄と、酸化コバルトと酸化ゲルマニウムとを主成分とする酸化物磁性材料であって、酸化鉄:酸化コバルト:酸化ゲルマニウムの配合比がFe23、CoO、GeO2換算で41:51:8mol%、36:56:8mol%、41:47:12mol%、36:50:14mol%で囲まれる組成範囲内とし、CoOをCuOで10〜16mol%置換した酸化物磁性材料を用いたインピーダンス素子。 An impedance element including a magnetic insulator, a conductor coil provided in a meander shape inside the magnetic insulator, and two external electrodes connected to the conductor coil. As the magnetic insulator, iron oxide and , An oxide magnetic material mainly composed of cobalt oxide and germanium oxide, wherein the mixing ratio of iron oxide: cobalt oxide: germanium oxide is 41: 51: 8 mol% in terms of Fe 2 O 3 , CoO, GeO 2 , An impedance element using an oxide magnetic material having a composition range surrounded by 36: 56: 8 mol%, 41:47:12 mol%, and 36:50:14 mol%, in which CoO is substituted by 10 to 16 mol% with CuO.
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