專利名稱：天線元器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方式涉及天線元器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著通信信息的急劇增加，正謀求電子通信設(shè)備的小型化和輕量化，因此，迫切需要使裝載在電子通信設(shè)備上的電子元器件小型化和輕量化。目前的移動通信終端在信息傳輸中所使用的電波的頻帶為IOOMHz以上的高頻區(qū)域。在便攜式移動通信或衛(wèi)星通信中，使用GHz頻帶的高頻帶的電波。因此，對在高頻區(qū)域有用的電子元器件有需求。
為了應(yīng)對高頻帶的電波，要求電子元器件能量損耗和傳輸損耗較小，能有效縮短電特性長度。在移動通信終端中不可或缺的天線器件中，在接收過程中會因?qū)w和材料而產(chǎn)生損耗。該損耗成為接收靈敏度下降的原因。另一方面，隨著對電子元器件的小型化和輕量化要求的高漲，也要求天線器件在抑制損耗而維持接收靈敏度的情況下實現(xiàn)小型化。例如，在地面數(shù)字廣播那樣的使用IOOMHz IGHz頻帶的信息通信中，對小型、接收靈敏度優(yōu)異的天線有需求。作為地面數(shù)字廣播用的線圈天線，已知有將繞線卷繞在由長方體所構(gòu)成的電介質(zhì)(或磁性體)上的線圈天線。作為電波時鐘用天線，已知有利用熱收縮管子對長方體的磁性體周圍進(jìn)行絕緣、然后在熱收縮管子上卷繞繞線而成的線圈天線；以及將線圈卷繞在用樹脂使磁性體粉末凝固后所成的長方體磁心周圍而成的天線。關(guān)于天線用軟磁性體粉末，已知使用平均粒徑例如為Ium以下的細(xì)微的軟磁性體粉末。用樹脂使軟磁性體粉末凝固而成的磁性體盡管可以期待作為高頻帶下低損耗的天線的磁心材料，但在確保磁心材料的形狀的維持性、線圈向磁心材料周圍的卷繞性、及磁心材料與線圈之間的絕緣性等方面存在困難?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本專利特開2008-259039號公報專利文獻(xiàn)2 日本專利特開2005-269234號公報專利文獻(xiàn)3 :日本專利特開2007-060138_號公報專利文獻(xiàn)4 :日本專利特開2008-258601號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供在高頻帶下?lián)p耗較低、且能提高磁心材料的形狀的維持性和線圈向磁心材料周圍的卷繞性等的天線元器件及其制造方法。實施方式的天線元器件包括中空元器件，該中空元器件具有內(nèi)側(cè)的尺寸為R2的筒狀部、設(shè)于筒狀部的一個端部的間隔壁部、以及設(shè)于筒狀部的另一個端部的開放部；磁心材料，該磁心材料被插入中空元器件內(nèi)并具有軟磁性；以及線圈，該線圈卷繞在中空元器件的外周上。在間隔壁部設(shè)有孔，該孔具有滿足0. 05mm彡Rl彡0. 5mm、Rl < R2的尺寸Rl。


圖I是表示實施方式的天線元器件的立體圖。圖2是表示實施方式的天線元器件中的插入有磁心材料的中空元器件的第一例的剖視圖。圖3是表示實施方式的天線元器件中的插入有磁心材料的中空元器件的第二例的剖視圖。圖4是表示實施方式的天線元器件中的插入有磁心材料的中空元器件的第三例的剖視圖。圖5是表示實施方式的天線元器件中的插入有磁心材料的中空元器件的第四例的剖視圖。
圖6是表示實施方式的天線元器件中的插入有磁心材料的中空元器件的第五例的剖視圖。圖7是表示實施方式I的天線元器件的制造工序的剖視圖。圖8是表示實施方式2的天線元器件的制造工序的剖視圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對實施方式的天線元器件及其制造方法進(jìn)行說明。圖I是表示實施方式的天線元器件的立體圖。圖2至圖6是表示實施方式的天線元器件中的插入有磁心材料的中空元器件的剖視圖。在這些圖中，I是天線元器件，2是磁心材料，3是中空元器件，4是線圈。天線元器件I具有插入中空元器件3內(nèi)的磁心材料2。磁心材料2通過使軟磁性體粉末與樹脂的混合物固化而成。在插入有磁心材料2的中空元器件3的外周卷繞有線圈4。天線元器件I由這些構(gòu)件所構(gòu)成。構(gòu)成磁心材料2的軟磁性體粉末優(yōu)選由在高頻帶下磁導(dǎo)率較大的磁性材料所構(gòu)成。軟磁性體粉末優(yōu)選為由從鐵硅鋁合金(鋁硅鐵粉)、鐵鎳合金(坡莫合金)、鐵鎳鑰合金(鑰坡莫合金)、鐵鈷合金、鐵硅鈷合金、鐵硅釩合金、鈷鐵硼合金、鈷基非晶態(tài)合金、鐵基非晶態(tài)合金、擬基鐵、擬基鎮(zhèn)、擬基鉆、鐵、鎮(zhèn)、及鉆中選出的至少一種所構(gòu)成。軟磁性體粉末也可以具有用被膜對粉末表面進(jìn)行覆蓋的核殼結(jié)構(gòu)。被膜優(yōu)選由從氮化物、碳化物、及氧化物中選出的至少一種所構(gòu)成。作為被膜的結(jié)構(gòu)材料，可以列舉包含從Al、Si、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Hf、Zn、Mn、及稀土類元素中選出的至少一種金屬的氧化物；A1N ；Si3N4 ;及SiC等?？梢酝ㄟ^對軟磁性體粉末的表面進(jìn)行直接氮化處理、碳化處理、或氧化處理來形成被膜。利用被膜覆蓋軟磁性體粉末的表面，能抑制氧化等引起的特性劣變。在使用后述的納米金屬粒子的情況下，優(yōu)選能穩(wěn)定地發(fā)揮納米金屬粒子的特性，而且能利用被膜覆蓋各個粒子來抑制氧化等。也可以應(yīng)用樹脂被膜或Ni鍍膜等耐腐蝕性優(yōu)異的金屬被膜來替代由氮化物、碳化物、氧化物等所構(gòu)成的被膜。樹脂被膜優(yōu)選由聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯、纖維素類樹脂、丁腈橡膠、丁苯橡膠、環(huán)氧樹脂、酚醛樹月旨、ABS樹脂、酰胺類樹脂、酰亞胺類樹脂、或它們的異分子聚合物所構(gòu)成。使用任意材料的被膜的情況下，被膜的厚度均優(yōu)選為Inm以上、IOOnm以下的范圍。在軟磁性體粉末的平均粒徑是IOnm以上、且小于IOOnm的微粉時，被膜的厚度優(yōu)選為較薄，具體而言，優(yōu)選為Inm以上、7nm以下的范圍。將帶被膜的軟磁性體粉末稱為核殼型軟磁性體粉末。對軟磁性體粉末的平均粒徑?jīng)]有特別的限定，優(yōu)選為IOnm以上、Iym以下的范圍。平均粒徑小于IOnm的軟磁性體粉末較難調(diào)制。若軟磁性體粉末的平均粒徑超過I U m,則天線的高頻特性下降。在將天線元器件I用作IOOMHz以上的無線信號天線的情況下，軟磁性體粉末的平均粒徑優(yōu)選為IOOnm以下。在將天線元器件I用作IGHz以上的無線信號天線的情況下，軟磁性體粉末的平均粒徑優(yōu)選為小于50nm。此處，將平均粒徑為IOOnm以下的軟磁性體粉末稱為納米金屬粒子。為了獲得高頻下低損耗的天線特性，抑制渦電流損耗是不可或缺的。從這點來說，平均粒徑為Ium以下的軟磁性體粉末、進(jìn)一步來說平均粒徑為IOOnm以下的納米金屬粒子是有效的。即，通過將細(xì)微的軟磁性體粉末用作磁心的結(jié)構(gòu)材料，能抑制渦電流損耗。因此，軟磁性體粉末優(yōu)選為平均粒徑為IOOnm以下的納米金屬粒子。通過應(yīng)用包含這樣的軟磁性體粉末的磁心材料2,能降低天線元器件I在高頻帶下的損耗。 作為納米金屬粒子可以列舉例如對將鎳、鈷、鐵的溴酸鹽等有機(jī)酸鹽進(jìn)行熱分解而得到的細(xì)微的氧化物利用氫進(jìn)行低溫還原而得到的鎳粉、鈷粉、鐵粉等；以及將硫酸亞鐵溶液進(jìn)行中和所得到的細(xì)微的鐵粉等。作為其他方法，可以列舉以下的方法將鎳、鈷、鐵等金屬利用減壓法來加熱蒸發(fā)，以氣相進(jìn)行凝固而得到鎳粉、鈷粉、鐵粉等。這些方法并不限于鎳、鈷、鐵等的微粉，也可以適用于它們的合金，還可以適用于添加了 Al、Si等的氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能較小的金屬的合金。納米金屬粒子也可以是在溶液中還原的微粉，例如，可以列舉將包含鎳、鈷的氨絡(luò) 離子的溶液在高溫、高壓中進(jìn)行氫還原而得到的鎳粉、鈷粉等。而且，也可以是將羰基鎳(Ni(C0)4)、羰基鐵(Fe (CO)5)進(jìn)行熱分解而得到的羰基鎳粉、羰基鐵粉等。由于平均粒徑小于IOOnm的粉末極其細(xì)微，因此，優(yōu)選將上述被膜設(shè)置為保護(hù)層來防止軟磁性體粉末因氧化等引起的劣變。對用作軟磁性體粉末的粘合劑的樹脂沒有特別的限定，但可以列舉聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯、纖維素類樹脂、丁腈橡膠、丁苯橡膠、或它們的異分子聚合物等熱塑性樹脂；環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、酰胺類樹脂、酰亞胺類樹脂等熱固性樹脂；或作為有機(jī)類難燃劑的鹵化物、溴化聚合物等。對于上述材料，既可以使用其中的一種，也可以將兩種以上混合起來進(jìn)行使用。作為使軟磁性體粉末粘結(jié)的樹脂，更優(yōu)選為阻氧性較高的環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺樹脂等。如圖2至圖6所示，中空元器件3具有內(nèi)側(cè)的尺寸為R2的筒狀部5 ;設(shè)于筒狀部5的一個端部的間隔壁部6 ；以及設(shè)于筒狀部5的另一個端部的開放部7。在圖2至圖6中，省略了線圈4的圖示。對中空元器件3的筒狀部5的形狀沒有特別的限定，可以是圓筒狀(包含橢圓)及方筒柱狀中的任一種。中空元器件3的筒狀部5優(yōu)選為具有圓筒形狀。若是圓筒狀的中空元器件3，則在其外周上卷繞線圈4時，能使中空元器件3與線圈4的距離保持恒定，因此，能提高天線特性。在中空元器件3具有圓筒形狀的情況下，筒狀部5的內(nèi)側(cè)尺寸R2表示圓筒形狀的內(nèi)徑(直徑)。此外，在中空元器件3具有方筒形狀的情況下，筒狀部5的內(nèi)側(cè)尺寸R2表示方筒形狀的最小內(nèi)側(cè)尺寸。例如，在方筒狀的筒狀部5的截面為四邊形的情況下，表示四邊形截面的最小邊的長度。在筒狀部5具有多邊形狀的截面的情況下，也同樣表示內(nèi)側(cè)的最小距離。筒狀部5的尺寸R2相當(dāng)于作為磁心材料2的插入口的開放部7的內(nèi)尺寸(圓筒狀的筒狀部5的內(nèi)徑等)。作為中空元器件3的形成材料，優(yōu)選使用液晶聚合物(LCP)或ABS樹脂等絕緣樹脂(工業(yè)塑料)。中空元器件3的壁厚優(yōu)選為0.05 0.85mm的范圍。若中空元器件3的壁厚小于0.05_，則容易引起中空元器件3的強(qiáng)度不足。若中空元器件3的壁厚超過0.85_，則磁心材料2與線圈4的距離分開過大，因此，天線特性有可能下降。中空元器件3的壁厚更優(yōu)選為0. I 0. 5mm的范圍。中空元器件3用于維持插入其內(nèi)部的磁心材料2的形狀和 保護(hù)磁心材料2，起到磁心材料2的殼體(繞線管)的作用。在設(shè)于中空元器件3的筒狀部5的一個端部的間隔壁部6上形成有孔8，該孔8具有比中空元器件的尺寸R2要小的尺寸Rl (R1<R2)。對孔8的形狀沒有特別的限定，可以列舉圓形、橢圓形、多邊形等?？?的尺寸Rl具體為0. 05mm ^ Rl ^ 0. 5mm的范圍。孔
8的尺寸Rl更優(yōu)選為0. Imm彡R2彡0. 35mm的范圍?？?的尺寸Rl在其形狀為圓形的情況下表示直徑，在橢圓形的情況下表示短徑，在多邊形的情況下表示最小內(nèi)側(cè)尺寸。若將軟磁性體粉末與樹脂的混合物(固化之前的混合物)填充到具有未開設(shè)孔的間隔壁部的中空元器件內(nèi)，則由于混合物的粘性較高等原因，難以將混合物填充到中空元器件內(nèi)而不留縫隙。而且，在將混合物填充到中空元器件內(nèi)時，將中空元器件內(nèi)的空氣卷入而在中空元器件內(nèi)產(chǎn)生較大空隙的可能性較大。若中空元器件內(nèi)產(chǎn)生較大的空隙，則磁心材料與線圈之間的距離擴(kuò)大、距離不均勻，因此，成為天線特性下降的因素。針對這樣的問題，通過預(yù)先在中空元器件3的間隔壁部6上形成孔8，在將軟磁性體粉末與樹脂的混合物從中空元器件3的開放部7進(jìn)行填充時，存在于中空元器件3內(nèi)部的空氣從間隔壁部6的孔8排出。因此，在中空元器件3的內(nèi)部不易形成空隙。因此，能將軟磁性體粉末與樹脂的混合物填充到中空元器件3的內(nèi)部而不留縫隙。若孔8的尺寸Rl小于0. 05_，則無法高效地排出中空元器件3內(nèi)的空氣。另一方面，若孔8的尺寸Rl超過0. 5mm,則混合物從孔8流出而容易產(chǎn)生外觀不良。對磁心材料2的尺寸沒有特別的限定，但在例如具有圓柱形狀的情況下，優(yōu)選直徑為I 5mm的范圍，長度為10 IOOmm的范圍。磁心材料2也可以與中空元器件3的筒狀部5的形狀對應(yīng)而具有方柱形狀。在此情況下的尺寸以圓柱形狀的磁心材料2的尺寸為準(zhǔn)。即，對于具有四棱柱形狀的磁心材料2的形狀，優(yōu)選一邊的長度(長方形的情況下為短邊)為I 5mm的范圍，長度為10 IOOmm的范圍。將中空元器件3的形狀與這樣的磁心材料2的形狀相對應(yīng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。在中空元器件3的形狀為較長時或較細(xì)時，在注入混合物時，空氣有可能無法充分從間隔壁部6的孔8排出。在此情況下，如圖3所示，除了在間隔壁部6設(shè)有的第一孔8以外，優(yōu)選在中空元器件3的側(cè)壁部(筒狀部5)設(shè)置第二孔9。第二孔9的形狀與第一孔8相同。第二孔9的尺寸R3與第一孔8的尺寸Rl相同，優(yōu)選為0. 05mm彡R3彡0. 5mm的范圍，更優(yōu)選為0. Imm彡R3彡0. 35mm的范圍。第二孔9的尺寸R3具有與第一孔8的尺寸Rl相同的含義。圖3表示了在筒狀部5上設(shè)有一個孔9的示例，也可以根據(jù)需要在筒狀部5上設(shè)置多個孔9。
這樣，通過預(yù)先在中空元器件3的間隔壁部6上設(shè)置孔8，能一邊使存在于中空元器件3內(nèi)部的空氣從孔8排出，一邊注入軟磁性體粉末與樹脂的混合物。因此，能抑制在中空元器件3的內(nèi)部產(chǎn)生空隙。而且，通過預(yù)先在筒狀部5上也設(shè)置孔9，能更可靠地抑制在中空元器件3的內(nèi)部產(chǎn)生空隙。由此，在天線元器件I的任意截面上，能使磁心材料2與中空元器件3的內(nèi)表面相接觸的區(qū)域為中空元器件3的內(nèi)周(圓筒狀的筒狀部5的內(nèi)表面的圓周等)的50%以上。磁心材料2與中空元器件3的內(nèi)表面相接觸的區(qū)域的測定方法如下將插入有磁心材料2的中空元器件3任意進(jìn)行剖切，觀察在其截面上中空元器件3的內(nèi)表面與磁心材料2是否接觸。測定將中空元器件3的內(nèi)表面的圓周(筒狀部5為圓筒狀的情況)作為100%時的磁心材料2的接觸區(qū)域的比例。另外，在中空元器件3為多邊形的情況下，表示與內(nèi)表面的內(nèi)周接觸的區(qū)域。通過將磁心材料2與中空元器件3的內(nèi)表面相接觸的區(qū)域設(shè)為中空元器件3的內(nèi)周的50%以上，能使中空元器件3內(nèi)部的軟磁性體粉末的存在量均勻化，進(jìn)而能提高天線 特性。磁心材料2與中空元器件3的內(nèi)表面相接觸的區(qū)域更優(yōu)選為中空元器件3的內(nèi)周的70 %以上、100 %以下。根據(jù)本實施方式的天線元器件I，能重復(fù)性良好地獲得這樣的磁心材料2向中空元器件3的填充狀態(tài)。如圖4所示，也可以將中空元器件3的間隔壁部6偏移到筒狀部5的最端部的內(nèi)偵儀中空元器件3的開放部7 —側(cè))進(jìn)行配置。在此情況下，在中空元器件3的配置有間隔壁部6的端部側(cè)形成有將筒狀部5朝外側(cè)延長的延長部10。在圖4中，LI是中空元器件3的長度方向的長度，L2是延長部10的相同方向的長度。圖4所示的中空元器件3具有將間隔壁部6設(shè)置在靠內(nèi)側(cè)的相當(dāng)于延長部10的長度L2之處的結(jié)構(gòu)。在將軟磁性體粉末與樹脂的混合物注入中空元器件3內(nèi)時，存在于中空元器件3內(nèi)部的空氣從孔8排出。此時，根據(jù)混合物的粘度和注入壓力等的不同，混合物有時會從孔8溢出。若混合物溢出較大，則外觀不良，需要去除所溢出的混合物這樣的多余的工序。通過將間隔壁部6設(shè)置在內(nèi)側(cè)而形成延長部10，即使混合物從孔8溢出，只要量少就不會溢出到中空元器件3的外表面。如果混合物不溢出到中空元器件3的外表面，就不會引起外觀不良，能容易進(jìn)行制造工序的管理。對延長部10的長度L2沒有特別的限定，但優(yōu)選為0. I 3mm的范圍。若延長部10的長度L2超過3mm,則未填充有磁心材料2的區(qū)域增加,會造成天線元器件I的特性下降，或使天線元器件I變得過大。在延長部10的長度L2小于0. Imm的情況下，無法充分獲得設(shè)置延長部10的效果。在將軟磁性體粉末與樹脂的混合物填充到中空元器件3內(nèi)時，作為防止混合物從間隔壁部6的孔8過度泄漏而造成外觀不良的方法，可以列舉將延長部10的形狀設(shè)為厚壁。圖5表示具有厚壁的延長部10的中空元器件3。通過將延長部10設(shè)為厚壁，即使在混合物從間隔壁部6的孔8漏出的情況下，混合物也立即與延長部10的內(nèi)側(cè)接觸，混合物泄漏至中空元器件3的外側(cè)的可能性降低。即，能抑制混合物向中空元器件3的外表面溢出而引起的外觀不良、由此引起的工序的增加和成品合格率的下降。為了防止軟磁性體粉末與樹脂的混合物從孔8漏出，也可以將混合物預(yù)先成形并進(jìn)一步固化成與中空元器件3的形狀相對應(yīng)的形狀，然后將其插入中空元器件3內(nèi)。在中空元器件3的形狀為圓筒狀的情況下，將混合物成形和固化成圓柱狀。在中空元器件3的形狀為方筒狀的情況下，將混合物成形和固化成方柱狀(四棱柱等)。其中，若混合物的固化體的形狀比中空元器件3的形狀要大，則需要根據(jù)中空元器件3的形狀進(jìn)行加工。若對固化體進(jìn)行加工，則會因開裂或缺口等而容易造成成品合格率下降。此外，若將固化體的形狀設(shè)為與中空元器件3的形狀(開放部7的形狀)相同，則存在難以將固化體插入中空元器件3內(nèi)的可能性。由此，在使用軟磁性體粉末與樹脂的混合物的固化體的情況下，優(yōu)選將其形狀設(shè)為比中空元器件3的形狀稍小。其中，若固化體過小，則磁心材料2的量不足而造成天線特性下降。因此，固化體的尺寸優(yōu)選為比中空元器件3的尺寸R2小0. I 0.3mm的范圍。而且，在中空元器件3的內(nèi)表面與磁心材料2之間產(chǎn)生間隙的情況下，優(yōu)選將樹脂填充到間隙內(nèi)。并不限于在使用固化體的情況下才將樹脂填充到間隙內(nèi)。圖6表示中空元器件3，該中空元器件3內(nèi)插入有預(yù)先將軟磁性體粉末與樹脂的
混合物進(jìn)行成形和固化而成的磁心材料(成形體)2，且中空元器件3與磁心材料2之間的間隙內(nèi)填充有樹脂11。圖6所示的中空元器件3具有延長部10，當(dāng)然也可以是不具有延長部10的中空元器件3。圖6表示的是將樹脂11也填充到中空元器件3的開放部7 —側(cè)的間隙內(nèi)的狀態(tài)，但也可以將樹脂11僅填充到筒狀部5的內(nèi)表面與磁心材料2之間的間隙內(nèi)。對于填充到磁心材料2與中空元器件3之間的間隙內(nèi)的樹脂11，與構(gòu)成磁心材料2的樹脂相同，可以列舉聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯、纖維素類樹脂、丁腈橡膠、丁苯橡膠、或它們的異分子聚合物等熱塑性樹脂；環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、酰胺類樹脂、酰亞胺類樹脂等熱固性樹脂；或作為有機(jī)類難燃劑的鹵化物、溴化聚合物等。這些材料可以使用其中的一種，或使用兩種以上的混合物。作為樹脂11，優(yōu)選為阻氧性較高的環(huán)氧樹脂或聚酰亞胺樹脂等。在插入有磁心材料2的中空元器件3的外周卷繞有線圈4。線圈4使用金屬線、金屬箔、金屬膜等。線圈4也可以在其表面具有絕緣被膜。作為線圈4的繞線的尺寸可以是任意的，但優(yōu)選為直徑在1_以下的金屬線，或?qū)挾仍谝韵?、厚度?. 5mm以下的金屬箔。作為金屬膜，使用通過鍍敷、濺射、CVD等成膜方法所形成的金屬膜。金屬膜的寬度優(yōu)選為2mm以下，而且，厚度優(yōu)選為Imm以下。若作為線圈4的繞線的尺寸超過上述范圍，則在將繞線卷繞在中空元器件3上時，繞線的回彈增大，難以將中空元器件3與線圈4的距離保持恒定。在這樣的情況下，對卷繞的線圈4的表面施加樹脂涂覆是有效的。金屬線的直徑優(yōu)選為0. Imm以上。金屬箔的寬度優(yōu)選為0. 2mm以上，厚度優(yōu)選為0. 02mm以上。金屬膜的寬度優(yōu)選為0. Imm以上，厚度優(yōu)選為0. Olmm以上。比這樣的尺寸要小的繞線較難制造，反而有可能成為制造成本增加的因素。本實施方式的天線元器件I由于其天線特性優(yōu)異、尤其是能期待其縮短電特性長度的效果，因此，適用于IOOMHz以上的無線信號天線。頻率上限會因磁心材料2的特性的不同而不同，但如果軟磁性體粉末的磁導(dǎo)率有效，則為3GHz左右。作為磁導(dǎo)率到3GHz左右為止有效的磁性體，可以列舉上述的鐵硅鋁合金、鐵鎳合金、鐵鎳鑰合金、鐵鈷合金、鐵硅鈷合金、鐵娃鑰;合金、鈷鐵硼合金、鈷基非晶態(tài)合金、鐵類非晶態(tài)合金、羰基鐵、鑰坡莫合金、純鐵粉等。這樣的天線元器件I適用于具有各種通信功能的電子設(shè)備。而且，能實現(xiàn)天線的小型化/薄型化，還能提高天線特性。由于天線元器件I在IOOMHz以上的高頻區(qū)域是有效的，因此通過將其應(yīng)用于無線LAN用電子設(shè)備、地面數(shù)字播放用電子設(shè)備、移動電話等移動通信用電子設(shè)備，能提高接收特性，進(jìn)一步提高電子設(shè)備的特性。天線元器件I對使用IOOMHz 3GHz、進(jìn)一步為IOOMHz IGHz的范圍的頻帶的電波的通信設(shè)備是有效的。接下來，參照圖7及圖8對實施方式的天線元器件I的制造方法進(jìn)行說明。圖7是表示實施方式I的天線元器件的制造工序的剖視圖，圖8是表示實施方式2的天線元器件的制造工序的剖視圖。另外，制造天線元器件I的方法并不限于此處所示的制造方法。此處，對高效地制造天線元器件I的方法進(jìn)行說明。實施方式I的天線元器件的制造方法包括準(zhǔn)備中空元器件的工序，該中空元器件具有內(nèi)側(cè)的尺寸為R2的筒狀部、設(shè)于筒狀部的一個端部的間隔壁部、設(shè)于筒狀部的另一個端部的開放部；將軟磁性體粉末與樹脂的混合物從開放部填充到中空元器件內(nèi)的工序；使填充到中空元器件內(nèi)的混合物中的樹脂固化的工序；以及將線圈卷繞在中空元器件的外周的工序。如上所述，在間隔壁部設(shè)有孔，該孔具有滿足0. 05mm ^ Rl ^ 0. 5mm,Rl < R2的尺寸Rl。 首先，將軟磁性體粉末與樹脂進(jìn)行混合。對于軟磁性體粉末的結(jié)構(gòu)如前面所述。此夕卜，樹脂的種類等也如前面所述。此處，樹脂的粘度優(yōu)選在室溫下為0. 5 3Pa *s的范圍。若樹脂的粘度小于0. 5Pa *s，則粘度過小，混合物容易從設(shè)于中空元器件3的間隔壁部6的孔8流出。另一方面，若樹脂的粘度超過3Pa s，則粘度過高，難以填充到中空元器件3的內(nèi)部。此外，還會產(chǎn)生與軟磁性體粉末的均勻混合花費(fèi)時間等問題。優(yōu)選將軟磁性體粉末與樹脂一邊進(jìn)行真空脫泡處理一邊進(jìn)行混合。通過在真空中進(jìn)行混合，能抑制軟磁性體粉末與樹脂的混合物中混入空氣。接下來，準(zhǔn)備具有形成有孔8的間隔壁部6的中空元器件3。中空元器件3的形狀的詳細(xì)情況如前面所述。如圖7所示，將軟磁性體粉末與樹脂的混合物12從中空元器件3的開放部7進(jìn)行填充。此時，若樹脂的粘度為0. 5 3Pa s的范圍，則能在提高混合物向中空元器件3的填充效率的同時，防止混合物從形成于間隔壁部6的孔8過度地流出。樹脂的粘度更優(yōu)選在室溫下為0. 5 2Pa *s的范圍。而且，若使中空元器件3的開放部7朝上，將混合物12逐漸填充到中空元器件3內(nèi)，則空氣容易從間隔壁部6的孔8排出。此外，在中空元器件3具有延長部10的情況下，即使混合物從間隔壁部6的孔8有少量漏出也不會造成外觀不良。此外，為了不讓多余的空氣進(jìn)入，優(yōu)選將混合物進(jìn)行真空浸潰。而且，通過在中空元器件3的側(cè)壁部(筒狀部)也預(yù)先設(shè)置孔，能將存在于中空元器件3內(nèi)部的空氣高效地排出。其結(jié)果是，能將混合物12填充到中空元器件3的內(nèi)部而不留空隙。接下來，使混合物12中的樹脂固化。固化工序是根據(jù)樹脂來實施的。例如，在使用熱固性樹脂的情況下，進(jìn)行加熱來使樹脂固化。在使用紫外線固化樹脂的情況下，照射紫外線來使樹脂固化。此后，將線圈4卷繞在中空元器件3的外周。對于構(gòu)成線圈4的繞線如前面所述。將線圈4進(jìn)行卷繞之后，也可以對其表面施加樹脂涂覆來確保絕緣性。實施方式2的天線元器件的制造方法包括準(zhǔn)備中空元器件的工序，該中空元器件具有內(nèi)側(cè)的尺寸為R2的筒狀部、設(shè)于筒狀部的一個端部的間隔壁部、設(shè)于筒狀部的另一個端部的開放部；將軟磁性體粉末與第一樹脂的混合物進(jìn)行成形和固化而獲得磁性體的工序；將成形體從開放部插入中空元器件內(nèi)的工序；將第二樹脂填充到中空元器件與成形體之間的間隙內(nèi)的工序；使第二樹脂固化的工序；以及將線圈卷繞在中空元器件的外周的工序。在間隔壁部設(shè)有孔，該孔具有滿足0. 05mm彡Rl彡0. 5mm、Rl < R2的尺寸Rl。 首先，將軟磁性體粉末與樹脂進(jìn)行混合。對于軟磁性體粉末的結(jié)構(gòu)如前面所述。此夕卜，對于樹脂的種類等也如前面所述。將軟磁性體粉末與樹脂的混合物成形為所需的形狀，然后使其固化而成為成形體。如圖8 (a)所示，將成形體13從中空元器件3的開放部7插入。對于成形體13的尺寸，考慮到向中空元器件3的插入，優(yōu)選為比中空元器件3的尺寸R2小0. I 0. 3mm的范圍。如圖8 (b)所示，將樹脂14填充到成形體13與中空元器件3之間的間隙內(nèi)。通過將樹脂14填充到成形體13與中空元器件3之間的間隙內(nèi)，能將中空元器件3內(nèi)部的空氣排出，還能防止樹脂14從孔8泄漏而引起外觀不良。為了使填充到間隙內(nèi)的樹脂14與成形體13相互適應(yīng)，優(yōu)選樹脂14與構(gòu)成混合物的樹脂為相同的材料。此外，為了使中空元器件3內(nèi)不易產(chǎn)生空隙，樹脂的粘度優(yōu)選在室溫下為0. 05 3Pa *s的范圍，更 優(yōu)選為在0. 5 2Pa s的范圍。接下來，使填充到成形體13與中空元器件3之間的間隙內(nèi)的樹脂14固化。固化工序是根據(jù)樹脂來實施的。具體的固化工序與實施方式I相同。此后，將線圈4卷繞在中空元器件3的外周。對于構(gòu)成線圈4的繞線如前面所述。將線圈4進(jìn)行卷繞之后，也可以施加樹脂涂覆來確保絕緣性。[實施例]接下來，對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行敘述。(實施例I)將氬作為等離子體產(chǎn)生用氣體以40L /分鐘導(dǎo)入高頻感應(yīng)熱等離子體裝置的室內(nèi)來產(chǎn)生等離子體。將平均粒徑為10 y m的Fe粉末和平均粒徑為3 y m的Al粉末按照Fe與Al的質(zhì)量比為20 :1的比率與気(載氣)一起以3L /分鐘向該室內(nèi)的等尚子體進(jìn)行噴射。同時，將作為碳被覆的原料的乙炔氣與載氣一起導(dǎo)入室內(nèi)。由此，獲得用碳被覆了 FeAl合金粒子的納米粒子。將被碳被覆后的FeAl合金的納米粒子在500mL /分鐘的氫流和600°C下進(jìn)行還原處理，冷卻至室溫之后，取出至包含0. I體積％的氧的氬氣氛中進(jìn)行氧化，從而制造出核殼型軟磁性體粉末。所獲得的核殼型軟磁性體粉末具有以下的結(jié)構(gòu)作為核的軟磁性體粉末的平均粒徑為15nm，氧化物被膜的厚度為3nm。接下來，將所獲得的核殼型軟磁性體粉末與在室溫下的粘度為2. 5Pa.s的環(huán)氧樹脂在真空中進(jìn)行混合。將軟磁性體粉末的比率設(shè)為40體積％。將該混合物填充到液晶聚合物制的中空元器件內(nèi)。中空元器件具有圓筒形狀，各部分的形狀如下筒狀部(開放部)的內(nèi)徑R2為2mm，長度LI為30. 5mm,間隔壁部的孔的直徑Rl為0. 3mm，壁厚為0. 1mm。該中空元器件不具有延長部。在中空元器件的開放部朝上的狀態(tài)下使混合物自然落下來實施混合物的填充。此后，進(jìn)行加熱，使環(huán)氧樹脂固化。將直徑為0.3mm的聚氨酯被覆線卷繞(直繞/ 15匝)在這樣的中空元器件上來形成線圈。由此，制作出實施例I的天線元器件。(實施例2、3)如表I及表2所示，除了改變間隔壁部的孔的直徑R1、延長部的有無和長度L2、樹脂的粘度以外，與實施例I相同地制作出天線元器件。(實施例4)利用與實施例I相同的制造方法，制造出了作為核的軟磁性體粉末的平均粒徑為IOnm的核殼型軟磁性體粉末。將核殼型軟磁性體粉末與環(huán)氧樹脂一邊進(jìn)行真空脫泡處理一邊進(jìn)行混合，以使核殼型軟磁性體粉末的比率為35體積％。接下來，將所得到的混合物成形為縱2. 25mmX橫2. 25mmX長25mm的四棱柱形狀，進(jìn)一步使樹脂固化而成為成形體。接下來，準(zhǔn)備方筒狀的中空元器件。中空元器件具有開放部的形狀為
2.3mmX2. 3mm (R2 = 2. 3mm)的四邊形、長度LI為26_的方筒形狀。中空元器件用壁厚為0.1mm的液晶聚合物形成。間隔壁部的孔的直徑Rl為0.4mm，沒有延長部。將四棱柱形狀的成形體(混合物的成形及固化體)插入方筒狀的中空元器件內(nèi)，然后，將粘度(常溫)為
0.IPa s的環(huán)氧樹脂真空浸潰到間隙內(nèi)。進(jìn)行加熱使填充到間隙內(nèi)的樹脂固化，然后，將 直徑為0.3_的聚氨酯被覆線卷繞在(直繞/ 15匝)中空元器件的外周上來形成線圈。由此，制作出實施例4的天線元器件。(實施例5)如表I及表2所示，除了將中空元器件的間隔壁部的孔的直徑Rl設(shè)為0. 05mm、將延長部的長度L2設(shè)為0. 2mm以外，與實施例4相同地制作出天線元器件。真空浸潰在中空元器件與成形體之間的間隙內(nèi)的樹脂是粘度(常溫)為IPa s的環(huán)氧樹脂(實施例6)如表I及表2所示，除了使用將間隔壁部的孔的直徑Rl設(shè)為0. 5mm、將延長部的長度L2設(shè)為0. 3_、還在側(cè)壁部(筒狀部)設(shè)有一個直徑R3為0. Imm的孔的中空元器件以外，與實施例4相同地制作出天線元器件。筒狀部的孔設(shè)置在長度LI的I / 2處。真空浸潰在中空元器件與成形體之間的間隙內(nèi)的樹脂是粘度(常溫)為0. SPa s的環(huán)氧樹脂。(實施例7)利用與實施例I相同的制造方法，制造出作為核的軟磁性體粉末的平均粒徑為IOnm的核殼型軟磁性體粉末。將核殼型軟磁性體粉末與環(huán)氧樹脂一邊進(jìn)行真空脫泡處理一邊進(jìn)行混合，以使核殼型軟磁性體粉末的比率為45體積％。接下來，將所得到的混合物成形為直徑2_X長度35_的圓柱形狀，進(jìn)一步使樹脂固化而成為成形體。接下來，準(zhǔn)備圓筒形狀的中空元器件。中空元器件具有開放部的直徑R2為2. 2_、長度LI為36. 5mm的圓筒形狀。中空元器件用壁厚為0. Imm的液晶聚合物形成。間隔壁部的孔的直徑Rl為0.1mm，沒有延長部。中空元器件具有設(shè)于筒狀部的三個孔?？椎闹睆絉3為0. 05mm。筒狀部的孔在LI的30%及70%處各形成一個，進(jìn)一步在相反一側(cè)的LI的50%(LI的I / 2)處形成一個。將圓柱形狀的成形體(混合物的成形及固化體)插入上述的圓筒形狀的中空元器件內(nèi)，然后，將粘度(常溫)為0. 08Pa-S的環(huán)氧樹脂真空浸潰到間隙內(nèi)。進(jìn)行加熱使填充到間隙內(nèi)的樹脂固化，然后，將直徑為0. 3mm的聚氨酯被覆線卷繞在(直繞/ 17匝)中空元器件的外周上來形成線圈。由此，制作出實施例7的天線元器件。(實施例8)如表I及表2所示，除了將中空元器件的筒狀部的孔的直徑R3設(shè)為0. 3mm、將延長部的長度L2設(shè)為0. 7mm、且將延長部的壁厚加厚到0. 2mm以外，與實施例7相同地制作出天線元器件。真空浸潰在中空元器件與成形體之間的間隙內(nèi)的樹脂是粘度(常溫)為0. 4Pa .S的環(huán)氧樹脂。(實施例9)如表I及表2所示，除了將中空元器件的筒狀部的孔的直徑R3設(shè)為0. 5mm、將延長部的長度L2設(shè)為I. 2mm、且將延長部的壁厚加厚到0. 2mm以外，與實施例7相同地制作出天線元器件。真空浸潰在中空元器件與成形體之間的間隙內(nèi)的樹脂是粘度(常溫)為IPa s的環(huán)氧樹脂。
(比較例I)除了使用在間隔壁部未形成有孔的中空元器件以外，與實施例I相同地制作出天線元器件。(比較例2)除了使用將間隔壁部的孔的直徑Rl設(shè)為較大的0.7_的中空元器件以外，與實施例I相同地制作出天線元器件。分別制作了 100個實施例I 9及比較例I 2的天線元器件。對各天線元器件檢查了外觀不良的比例、樹脂的填充比例、及天線特性。表2示出其結(jié)果。對于外觀不良的比例，對軟磁性體粉末與樹脂的混合物，或填充到間隙內(nèi)的樹脂從設(shè)于間隔壁部的孔以及在側(cè)壁部設(shè)有孔的情況下從側(cè)壁部的的孔泄漏0. Imm以上的元器件的比例進(jìn)行了調(diào)查。將沒有泄漏0. Imm以上的情況表示為合格品(〇),將有0. Imm以上泄漏的情況表示為不合格(X )。對于樹脂的填充比例，剖切天線元器件的任意截面，檢查了在將中空元器件的內(nèi)周作為100%時中空元器件的內(nèi)表面與樹脂(軟磁性體粉末與樹脂的混合物)相接觸的區(qū)域的比例。對于天線特性，測定了振動試驗之后的發(fā)射效率的下降率。首先，在XYZ方向(三個方向)的每個方向?qū)Ω魈炀€元器件各施加三個小時的加速度為43. 2m / s2、頻率為33. 3Hz的振動，檢查振動負(fù)荷前后天線的發(fā)射效率是否下降一 2dB以上，或是否產(chǎn)生磁心材料(使軟磁性體粉末與樹脂的混合物固化而成)的固定不良。將發(fā)射效率下降一 2dB以上的產(chǎn)品或產(chǎn)生固定不良的產(chǎn)品表不為不合格(X ),將發(fā)射效率未下降一 2dB以上的產(chǎn)品或未產(chǎn)生固定不良的廣品表不為合格品(O)。對于發(fā)射效率的下降，作為與偶極子天線相比較的值進(jìn)行了測定。作為偶極子天線，使用分別用長度為15cm的銅線(直徑2mm)引出同軸電纜的中心線(中心導(dǎo)體)和網(wǎng)線(外部導(dǎo)體)、使全長成為30cm的長度的天線。將引出的銅線稱為天線元件(要素)。若空間中存在電場，則在天線元件的兩端產(chǎn)生電位差，電波在同軸電纜中流過。將天線元件設(shè)為15cmX2根、使全長為30cm的理由在于，將需接收的電波設(shè)定為500MHz，基于波長500MHz的一半(X / 2)的值進(jìn)行了設(shè)定。天線元件的全長可以利用下式求得，S卩，天線全長=入/
2= 300 / FREQ / 2[m]、其中，F(xiàn)REQ :頻率[MHz]。首先，將偶極子天線(標(biāo)準(zhǔn)天線)與地面數(shù)字調(diào)諧器等電子設(shè)備相連接，以測定全方位角的接收強(qiáng)度。此時，與標(biāo)準(zhǔn)天線相對的天線用于測定水平偏振波和垂直偏振波。接下來，用需進(jìn)行測定的天線(實施例及比較例)替換標(biāo)準(zhǔn)天線，對全方位角的接收強(qiáng)度進(jìn)行測定。然后，將各例的天線的發(fā)射功率與標(biāo)準(zhǔn)天線的發(fā)射功率之比作為發(fā)射效率。利用這樣的方法，對500MHz的頻率進(jìn)行了發(fā)射效率的測定。表2示出其結(jié)果。
[表 I]
屮^兀器件的形狀
Li L2(mm) LI (mm)L2(mm)RU mm)R 2 (mm)R3(mm)
文施例 I 30 30.506 0.3<; 2—
2__30__80.70.2￠0.
權(quán)利要求
1.一種天線元器件，其特征在于，包括 中空元器件，該中空元器件具有內(nèi)側(cè)的尺寸為R2的筒狀部、設(shè)于所述筒狀部的一個端部的間隔壁部、以及設(shè)于所述筒狀部的另一個端部的開放部； 磁心材料,該磁心材料被插入所述中空元器件內(nèi)并具有軟磁性；以及 線圈，該線圈卷繞在所述中空元器件的外周， 在所述間隔壁部上設(shè)有孔，該孔具有滿足0. 05mm ^ Rl ^ 0. 5mm、Rl < R2的尺寸Rl。
2.如權(quán)利要求I所述的天線元器件，其特征在于， 所述磁心材料由軟磁性體粉末與樹脂的混合物的固化體所構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的天線元器件，其特征在于， 所述軟磁性體粉末具有平均粒徑為IOOnm以下的納米金屬粒子。
4.如權(quán)利要求I所述的天線元器件，其特征在于， 所述孔的尺寸Rl在0. Imm ^ Rl ^ 0. 35mm的范圍。
5.如權(quán)利要求I所述的天線元器件，其特征在于， 在所述中空元器件的側(cè)面設(shè)有孔，該孔具有0. 05mm ^ R3 ^ 0. 5mm的范圍的尺寸R3。
6.如權(quán)利要求I所述的天線元器件，其特征在于， 在所述天線元器件的任意截面上，所述中空元器件的內(nèi)表面與所述磁心材料相接觸的區(qū)域是所述中空元器件的內(nèi)周的50 %以上。
7.如權(quán)利要求I所述的天線元器件，其特征在于， 所述間隔壁部設(shè)置在所述筒狀部的最端部的內(nèi)側(cè)。
8.如權(quán)利要求I所述的天線元器件，其特征在于， 將樹脂填充到所述中空元器件與所述磁心材料之間的間隙內(nèi)。
9.如權(quán)利要求I所述的天線元器件，其特征在于， 所述中空元器件的所述筒狀部具有圓筒形狀，所述筒狀部的所述尺寸R2是所述圓筒形狀的內(nèi)徑。
10.如權(quán)利要求I所述的天線元器件，其特征在于， 所述孔是近似圓形或近似橢圓形，所述尺寸Rl是所述近似圓形的直徑或所述近似橢圓形的短徑。
11.一種天線元器件的制造方法，其特征在于，包括 準(zhǔn)備中空元器件的工序，該中空元器件具有內(nèi)側(cè)的尺寸為R2的筒狀部、設(shè)于所述筒狀部的一個端部的間隔壁部、以及設(shè)于所述筒狀部的另一個端部的開放部； 將軟磁性體粉末與樹脂的混合物從所述開放部填充到所述中空元器件內(nèi)的工序； 使填充到所述中空元器件內(nèi)的所述混合物中的所述樹脂固化的工序；以及 將線圈卷繞在所述中空元器件的外周的工序， 在所述間隔壁部設(shè)有孔，該孔具有滿足0. 05mm ^ Rl ^ 0. 5mm、Rl < R2的尺寸Rl。
12.如權(quán)利要求11所述的天線元器件的制造方法，其特征在于， 所述軟磁性體粉末具有平均粒徑為IOOnm以下的納米金屬粒子。
13.如權(quán)利要求11所述的天線元器件的制造方法，其特征在于， 在所述中空元器件的側(cè)面設(shè)有孔，該孔具有0. 05mm ^ R3 ^ 0. 5mm的范圍的尺寸R3。
14.如權(quán)利要求11所述的天線元器件的制造方法，其特征在于，所述樹脂的粘度在室溫下為0. 05Pa s以上、3Pa s以下。
15.如權(quán)利要求11所述的天線元器件的制造方法，其特征在于， 所述中空元器件的所述筒狀部具有圓筒形狀，所述筒狀部的所述尺寸R2是所述圓筒形狀的內(nèi)徑， 所述孔是近似圓形或近似橢圓形，所述尺寸Rl是所述近似圓形的直徑或所述近似橢圓形的短徑。
16.一種天線元器件的制造方法，其特征在于，包括 準(zhǔn)備中空元器件的工序，該中空元器件具有內(nèi)側(cè)的尺寸為R2的筒狀部、設(shè)于所述筒狀部的一個端部的間隔壁部、以及設(shè)于所述筒狀部的另一個端部的開放部； 將軟磁性體粉末與第一樹脂的混合物進(jìn)行成形和固化而得到成形體的工序； 將所述成形體從所述開放部插入所述中空元器件內(nèi)的工序； 將第二樹脂填充到所述中空元器件與所述成形體之間的間隙內(nèi)的工序； 使所述第二樹脂固化的工序；以及 將線圈卷繞在所述中空元器件的外周的工序， 在所述間隔壁部設(shè)有孔，該孔具有滿足0. 05mm ^ Rl ^ 0. 5mm、Rl < R2的尺寸Rl。
17.如權(quán)利要求16所述的天線元器件的制造方法，其特征在于， 所述軟磁性體粉末具有平均粒徑為IOOnm以下的納米金屬粒子。
18.如權(quán)利要求16所述的天線元器件的制造方法，其特征在于， 在所述中空元器件的側(cè)面設(shè)有孔，該孔具有0. 05mm ^ R3 ^ 0. 5mm的范圍的尺寸R3。
19.如權(quán)利要求16所述的天線元器件的制造方法，其特征在于， 所述第二樹脂的粘度在室溫下為0. 05Pa s以上、3Pa s以下。
20.如權(quán)利要求16所述的天線元器件的制造方法，其特征在于， 所述中空元器件的所述筒狀部具有圓筒形狀，所述筒狀部的所述尺寸R2是所述圓筒形狀的內(nèi)徑， 所述孔是近似圓形或近似橢圓形，所述尺寸Rl是所述近似圓形的直徑或所述近似橢圓形的短徑。
全文摘要
根據(jù)實施方式，能提供一種天線元器件(1)，具有中空元器件(3)、插入中空元器件(3)內(nèi)的磁心材料(2)、及卷繞在中空元器件(3)的外周的線圈。中空元器件(3)具有內(nèi)側(cè)的尺寸為R2的筒狀部(5)；設(shè)于筒狀部(5)的一個端部的間隔壁部(6)；以及設(shè)于筒狀部(5)的另一個端部的開放部(7)。在間隔壁部(6)設(shè)有孔(8)，該孔(8)具有滿足0.05mm≤R1≤0.5mm、R1﹤R2的尺寸R1。
文檔編號H01F41/02GK102742076SQ20118000759
公開日2012年10月17日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者井上哲夫 申請人:東芝高新材料公司, 株式會社東芝