JP2001024417A - 平面アンテナ用基板 - Google Patents

平面アンテナ用基板

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JP2001024417A
JP2001024417A JP11190656A JP19065699A JP2001024417A JP 2001024417 A JP2001024417 A JP 2001024417A JP 11190656 A JP11190656 A JP 11190656A JP 19065699 A JP19065699 A JP 19065699A JP 2001024417 A JP2001024417 A JP 2001024417A
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JP
Japan
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substrate
planar antenna
soft magnetic
magnetic powder
antenna substrate
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JP11190656A
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English (en)
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Naoki Fuse
直紀 布施
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタを付加的に設けることなく、高周波
ノイズを抑制できる平面アンテナ用基板を提供する。 【解決手段】 平面アンテナ用基板11を実質的に偏平
状の軟磁性粉末11aを含有する焼結セラミックスで成
形した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は平面アンテナ用基板
に関する。さらに詳しくは、高周波ノイズを抑制できる
平面アンテナ用基板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、基板表面に送受信用の半導体
素子を備える平面アンテナが、携帯電話やPHSなどの
各種の家庭用または産業用無線機に広く使用されてい
る。この平面アンテナ用基板としては、アルミナセラミ
ックス、テフロン、ガラスエポキシ、ガラスコンポジッ
トなどから成形されたものが一般的に使用されている
(特開平5−22029号公報、特開平6−22463
0号公報、特開平9−83239号公報、特開平9−1
48832号公報および特開平9−148833号公報
参照)。
【0003】そして、かかる平面アンテナにおいては、
それを構成する半導体素子から誘導性ノイズ、いわゆる
高周波ノイズが発生し、これによりかかる平面アンテナ
を組込んだ無線機器に通信障害を生じることが知られて
いる。このことは、平面アンテナの小型化および薄型化
のため、基板上に実装される半導体素子が高密度化して
きていることや、通信速度の高速化が求められているた
め、電圧や電流が急激に変化することにより助長されて
いる。そのため、これらの従来技術では、前記高周波ノ
イズを取り除くためのフィルタを平面アンテナに付加的
に設けている。
【0004】しかしながら、これら従来技術では、フィ
ルタを付加的に設ける必要があるため、近年求められて
いる平面アンテナの小型化および薄型化、さらにはアン
テナ前段/後段の発信器/受信器の小型化に充分応える
ことができないという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、フィルタを付加
的に設けることなく、高周波ノイズを抑制できる平面ア
ンテナ用基板を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の平面アンテナ用
基板は、送受信用の半導体素子を備える平面アンテナ用
の基板であって、偏平状の軟磁性粉末を含有する焼結セ
ラミックスから成形されてなることを特徴とする。
【0007】本発明の平面アンテナ用基板に含有される
軟磁性粉末は、成分組成が重量%で、0.5%≦Cr≦
20%、0.001%≦Si<3.0%、0.01%≦
Al≦20%、残部がFeおよび不可避不純物からなる
合金粉末であるのが好ましい。
【0008】また、本発明の平面アンテナ用基板1にお
いては、前記軟磁性粉末を50〜95重量%含有する焼
結セラミックスから成形されてなるのが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
【0010】本発明の一実施形態に係る平面アンテナ用
基板を図1に示す。この平面アンテナ用基板1は、送受
信用の半導体素子を実装するためのものであって、図1
に示すように、軟磁性粉末1aを含有する焼結セラミッ
クスを平板状部材としてなるものである。また、この含
有されている軟磁性粉末1aは偏平状とされている。こ
こで、偏平状とは、完全な偏平を含む概念であり、好ま
しくはアスペクト比が10以上で平均粒径が100μm
以下、平均短径が60μm以下、平均厚さが3μm以下
の偏平形状がよい。
【0011】平面アンテナ用基板1は、その形状や構造
は任意であり、例えば正方形状や長方形状でもよく、ま
た円形状や楕円形状のものでもよく、さらにその表面に
窪みを設けたり、あるいは表面から裏面に貫通している
スルーホールを設けてもよく、さらにまた多層構造とし
てもよい。そして、この平面アンテナ用基板1上に実装
される半導体素子はマイクロストリップラインやコプレ
ーナライン等の分布定数回路または集中定数回路として
設計される。
【0012】焼結セラミックスは、例えば、酸化物系セ
ラミックス(Al23)、窒化物系セラミックス(Si
34)、あるいは炭化物系セラミックス(SiC)等か
ら選ばれるものとされる。
【0013】軟磁性粉末1a自体は公知のもので、例え
ば各種のアモルファス合金粉末、パーマロイ合金粉末、
モリブデンパーマロイ合金粉末、センダスト合金粉末な
どの軟磁性粉末(特開平3−295206号公報、特開
平10−97911号公報、特開平10−261516
号公報参照)でもよいが、好ましい組成は、いずれも重
量%で、0.5%≦Cr≦20%、0.001%≦Si
<3.0%、0.01%≦Al≦20%、残部がFeお
よび不可避不純物からなる合金粉末である。というの
は、その偏平化が容易でありかつ透磁率の高いものが得
られるからである。そして、それらを偏平化したものが
焼結セラミックスに含有される。この含有させる軟磁性
粉末1aの量は、後述するようなノイズ抑制の観点か
ら、その組成、成形した平面アンテナ用基板1の形状や
構造、平面アンテナ用基板1に支持する電子回路などに
より変るが、通常は50〜95体積%とされる。
【0014】かかる軟磁性粉末1aを含有する焼結セラ
ミックスは、公知の製造方法により以下のようにして得
られる。例えば、平均粒子径1μmに調整されたAl2
3粉末と、前記合金成分からなる偏平形状の軟磁性粉
末とを、ノイズ抑制の観点から所望される体積比となる
ように秤量配合したものに、有機バインダを加えて、有
機溶剤とともにボールミルにて混合し、スラリーとす
る。このようにして得たスラリーをドクターブレード法
にて、所定の厚みに成形して、シート状の焼結前のいわ
ゆるグリーンシートを得、ついでこのグリーンシートを
平面アンテナ用基板1とするため所定の形状に打ち抜
く。このようにして所定の形状に成形された、所定の配
合成分からなるセラミック成形体を、焼成炉にて焼成す
ることにより、軟磁性粉末1aを含有するアルミナ材質
のセラミック焼結体が得られる。
【0015】また、ここで有機バインダには、例えばP
VB(ポリビニルブチラール)にDOP(ヂオクチルフ
タレート)等の可塑剤を添加したものが用いられ、有機
溶剤には、トルエンおよびエタノールからなる混合溶剤
等の前記有機バインダに適した有機溶剤が用いられる。
セラミック成形体の焼成は、選ばれたセラミックスの種
類により適宜選択された条件でなされるものであり、例
えば、アルミナセラミックスの場合、窒素と水素からな
る還元雰囲気中にて、1300℃〜1500℃の温度に
て2時間保持して行われる。
【0016】また、このようにして得られた焼結セラミ
ックスの緻密化のために、HIP(熱間静水圧プレス)
処理を追加してもよい。さらにグリーンシートを得る方
法として、押し出し成形法あるいはロール成形法を採用
してもよく、所定形状のセラミック成形体を射出成形法
で得てもよい。
【0017】しかして、かかる焼結セラミックスを用い
て構成された平面アンテナ用基板1においては、その内
部に発生する電磁気的損失効果により高周波ノイズが抑
制される。すなわち、偏平状の軟磁性粉末を焼結セラミ
ックスに含有させると、高い誘電率或いは高い透磁率が
得られる。この誘電率および透磁率には実数項と虚数項
が含まれ、これらのうちで虚数項は電磁気的損失を与え
る。そのため、この電磁気的損失を利用することによ
り、平面アンテナ用基板1自体でノイズを抑制できるよ
うになる。そのため、アンテナ前段/後段の発信器/受
信器に通常実装されるフィルタを省略することができ、
それだけ平面アンテナの小型化および薄型化を図ること
ができる。また、平面アンテナの目的とする周波数帯域
の波長は、誘電率εとの関係でほぼ1/√εとなるた
め、平面アンテナ用基板1の誘電率εを高めると、波長
を短縮できるので、平面アンテナ用基板1の寸法を小型
化することができる。
【0018】平面アンテナ用基板1が有する誘電率およ
び透磁率の各虚数項(損失項)は、その平面アンテナ用
基板1の形状や構造にもよるが、それを構成する焼結セ
ラミックスに含まれる偏平状の軟磁性粉末1aの組成や
含有量などにより変わる。そこで、平面アンテナ用基板
1に実装される半導体素子に応じて、平面アンテナ用基
板1を構成する焼結セラミックスに含まれる偏平状の軟
磁性粉末1aの組成および含有量を適宜調整することに
より、個々のアンテナに応じたノイズを抑制できる。例
えば、平面アンテナ用基板1の損失周波数帯域を、平面
アンテナ用基板1に実装される半導体素子の伝送信号周
波数帯域よりも若干高く設定することにより、高周波ノ
イズがその半導体素子上を伝送されるのを抑制でき、ま
たその半導体素子から高周波ノイズが輻射されるのを抑
制できる。
【0019】このように、この実施形態によれば、平面
アンテナ用基板1自体で高周波ノイズを抑制できるよう
になる。したがって、アンテナ前段/後段の発信器/受
信器にフィルタを付加的に設ける必要がなく、それだけ
平面アンテナの小型化および薄型化を図ることができ
る。さらに前述した高い誘電率を利用すると、目的とす
る周波数帯域の波長がほぼ1/√εになって波長が短縮
される。そのため、波長が短縮された分だけ平面アンテ
ナ用基板1の寸法を小型化することができる。さらに、
平面アンテナの目的とする周波数帯域の波長は誘電率
(ε)との関係でおよそ1/√εとなることから、平面
アンテナ用基板1の誘電率(ε)を高めると、波長が短
縮できるので平面アンテナ用基板1の寸法を小型化する
ことができる。
【0020】なお、ノイズの周波数帯域が送受信信号周
波数帯域よりも低い場合、あるいは特定バンド幅の周波
数帯域のみを送受信したい場合、さらには特定バンド幅
の周波数帯域のみを除去したい場合などには、平面アン
テナ用基板1上に電極パターンに応じた各種フィルタを
設けることができるのはいうまでもない。
【0021】
【実施例】以下、より具体的な実施例に基づいて本発明
を具体的に説明する。なお、以下の説明における表面お
よび裏面という用語は、平面アンテナ用基板の2面を区
別するために、便宜的に付した名称である。
【0022】実施例1 図2は実施例1に係る平面アンテナ用基板を用いてなる
平面アンテナの概略縦断面図である。この図2に示す平
面アンテナは、平面アンテナ用基板11表面に分布定数
回路であるマイクロストリップラインとして設計された
電子回路パターン21を形成してなるものである。ま
た、平面アンテナ用基板11にはスルーホール12が設
けられており、スルーホール12にはライン22が通さ
れていて、ライン22の一端は電子回路パターン21に
接続され、他端は交流電源に接続されている。さらに、
平面アンテナ用基板11の裏面にはアース導体31が設
けられている。
【0023】平面アンテナ用基板11は、偏平状の軟磁
性粉末11aを55体積%含有させたアルミナ(Al2
3)材質の焼結セラミックスからなり、またこの軟磁
性粉末11aは、いずれも重量%で、3.2%のCr、
0.1%のSi、0.1%のAl、残部がFeおよび不
可避不純物からなる成分とする、平均粒径10μm、平
均短径1μm、平均厚さ1μm、アスペクト比20の偏
平形状の合金粉末である。
【0024】しかして、かかる構成とされている実施例
1の平面アンテナにより、800MHz〜4GHzの周
波数帯域において送信を行ったところ、1.6GHz以
上の帯域における放射電界は著しく低減された。したが
って、この実施例1の平面アンテナ用基板11を用いて
平面アンテナを構成することにより、平面アンテナの小
型化および薄型化を図ることができる。
【0025】実施例2 実施例2は、実施例1を改変したものであって、窒化物
系セラミックス(Si 34)からなる焼結セラミックス
を用いて、実施例1と同様の平面アンテナ用基板11を
得たものである。すなわち、実施例2に係る平面アンテ
ナ用基板11は、偏平状の軟磁性粉末を55体積%含有
させたチッ化珪素(Si34)質の焼結セラミックスか
らなり、またこの軟磁性粉末は、いずれも重量%で、7
%のCr、1%のSi、0.1%のAl、残部がFeお
よび不可避不純物からなる成分とする、平均粒径10μ
m、平均短径1μm、平均厚さ1μm、アスペクト比2
0の偏平形状の合金粉末である。
【0026】しかして、このようにして得られた実施例
2に係る平面アンテナ用基板11を用いてなる平面アン
テナにより、800MHz〜4GHzの周波数帯域にお
いて送信を行ったところ、1.6GHz以上の帯域にお
ける放射電界は著しく低減された。したがって、この実
施例2の平面アンテナ用基板11を用いて平面アンテナ
を構成することにより、実施例1と同様に、平面アンテ
ナの小型化および薄型化を図ることができる。
【0027】以上、本発明を実施形態および実施例1、
2に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態
および実施例1、2に限定されるものではなく、種々改
変が可能である。例えば、実施例1、2においてはマイ
クロストリップラインを例に取り説明されているが、形
成できる回路は前記に限定されるものではなく、他の回
路構成とすることもできる。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
平面アンテナ用基板自体で高周波ノイズを抑制できると
いう優れた効果が得られる。したがって、従来のように
フィルタを付加的に設ける必要がないため、近年求めら
れている平面アンテナの小型化および薄型化、さらには
アンテナ前段/後段の発信器/受信器の小型化に充分応
えることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る平面アンテナ用基板
の長手方向縦断面図である。
【図2】本発明の実施例1の平面アンテナ用基板を用い
た平面アンテナの概略縦断面図である。
【符号の説明】
1 平面アンテナ用基板 1a 軟磁性粉末 11 平面アンテナ用基板 11a 軟磁性粉末 12 スルーホール 21 電子回路パターン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送受信用の半導体素子を備える平面アン
    テナ用の基板であって、偏平状の軟磁性粉末を含有する
    焼結セラミックスから成形されてなることを特徴とする
    平面アンテナ用基板。
  2. 【請求項2】 軟磁性粉末が重量%で、0.5%≦Cr
    ≦20%、0.001%≦Si<3.0%、0.01%
    ≦Al≦20%、残部がFeおよび不可避不純物からな
    る合金粉末であることを特徴とする請求項1記載の平面
    アンテナ用基板。
  3. 【請求項3】 軟磁性粉末を50〜95体積%含有す
    る、焼結セラミックスから成形されてなることを特徴と
    する請求項1または2記載の平面アンテナ用基板。
JP11190656A 1999-07-05 1999-07-05 平面アンテナ用基板 Withdrawn JP2001024417A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7995001B2 (en) 2003-02-18 2011-08-09 Tadahiro Ohmi Antenna for portable terminal and portable terminal using same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7995001B2 (en) 2003-02-18 2011-08-09 Tadahiro Ohmi Antenna for portable terminal and portable terminal using same

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Effective date: 20060905