JP2009184872A - Ferrite sintered product and production method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、良好な通信機能を確保するために利用され、リーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナを有する携帯端末に搭載されるフェライト焼成体及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a ferrite fired body that is used to ensure a good communication function and is mounted on a portable terminal having a reader / writer exchange spiral antenna, and a method for manufacturing the same.
リーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナよりなる１３．５６ＭＨｚ帯ＲＦＩＤシステム（ＩＣタグ、ＩＣカードによる無線通信）は、ＩＣタグを薄い樹脂製カードに組み込んだ構造体としてコンビニエンスストア仕様電子マネーカード等に適用されている。そして、次の展開として近年爆発的に普及した携帯端末に１３．５６ＭＨｚ帯ＲＦＩＤシステムを搭載する取り組みが本格化してきた。 A 13.56 MHz band RFID system (IC tag, wireless communication using an IC card) consisting of a reader / writer communication spiral antenna is applied to a convenience store specification electronic money card as a structure in which an IC tag is incorporated into a thin resin card. ing. As a next development, efforts to mount a 13.56 MHz band RFID system on mobile terminals that have become explosively popular in recent years have become full-scale.
１３．５６ＭＨｚ帯ＲＦＩＤシステムは、リーダ／ライタと無線タグの双方に備えられたスパイラルアンテナ間に生じる電磁誘導で電力供給と交信を行っている。 The 13.56 MHz band RFID system performs power supply and communication by electromagnetic induction generated between spiral antennas provided in both the reader / writer and the wireless tag.
しかしながら、当該１３．５６ＭＨｚ帯ＲＦＩＤシステムを携帯端末に搭載するべく多方面において検討が成されていたが、薄い樹脂製カードに組み込む場合と異なり、携帯端末の交信用スパイラルアンテナの近傍に位置する筐体セルの金属面により、その通信機能が著しく損なわれていた。すなわち、スパイラルアンテナに発生した磁束が金属面を貫通すると、ファラデーの法則により磁束を軸とした渦電流が金属面に流れるが、その回転方向はスパイラルアンテナを流れる電流の向きと反対の向きに流れる。つまり、スパイラルアンテナに発生した磁束が金属面に発生した渦電流による反対方向の磁束により打ち消されるためＲＦＩＤシステムの通信機能が大きく減衰してしいた。そこで、このような事態を未然防止するためにフェライト等の透磁率を有する磁性材料が適用されている。すなわち、スパイラルアンテナと筐体セルの金属面との間に透磁率を有する磁性材料を挿入することにより、スパイラルアンテナに発生した磁束が金属面を貫通する前に当該磁性材料により磁束を集束させて金属面での渦電流の発生を抑制するものである。 However, various studies have been made to mount the 13.56 MHz band RFID system on a mobile terminal, but unlike a case where it is incorporated into a thin resin card, a housing located near the communication spiral antenna of the mobile terminal. The communication function was significantly impaired by the metal surface of the body cell. That is, when the magnetic flux generated in the spiral antenna penetrates the metal surface, eddy current centering on the magnetic flux flows through the metal surface according to Faraday's law, but the direction of rotation flows in the direction opposite to the direction of the current flowing through the spiral antenna. . That is, since the magnetic flux generated in the spiral antenna is canceled by the magnetic flux in the opposite direction due to the eddy current generated on the metal surface, the communication function of the RFID system is greatly attenuated. Therefore, in order to prevent such a situation, a magnetic material having permeability such as ferrite is applied. That is, by inserting a magnetic material having a magnetic permeability between the spiral antenna and the metal surface of the housing cell, the magnetic material focuses the magnetic flux before the magnetic flux generated in the spiral antenna penetrates the metal surface. This suppresses the generation of eddy currents on the metal surface.
例えば、（特許文献１）にはリーダ／ライタと金属面との間にフレキシブル状の磁性体を配した比接触型ＩＣカードリーダ／ライタが開示されている。これによると、金属面による上記不具合を抑制するためにフレキシブル状の磁性体を適用してＩＣカードリーダ／ライタの安定した読み取りと書き込みを確保している。 For example, Patent Document 1 discloses a specific contact type IC card reader / writer in which a flexible magnetic material is disposed between a reader / writer and a metal surface. According to this, in order to suppress the above problems caused by the metal surface, a flexible magnetic material is applied to ensure stable reading and writing of the IC card reader / writer.
また、（特許文献２）には、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、及びＺｎＯからなるＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末においてＳｉＯ２を含有したフェライト粉末が開示されており、当該フェライト粉末を１１００〜１３００℃で焼成したフェライト焼成体をインダクタンス素子へ適用する例が記載されている。
しかしながら、上記した従来の磁性体を適用したＲＦＩＤシステムは、磁性体の製造条件やその組織及び微細構造により通信機能が大きく変動していた。 However, in the RFID system using the above-described conventional magnetic material, the communication function greatly fluctuates depending on the manufacturing conditions of the magnetic material, its structure, and the fine structure.
例えば、（特許文献１）に開示されているフレキシブルシート状の磁性体は、軟磁性体粉末を有機結合材で練り固めたものをシート状にしたフェライトコンポジットであるが、この場合有機結合材のマトリックス中に軟磁性体粉末が分散された微細構造となるため、高い透磁率が得られず、当該フレキシブルシート状の磁性体を携帯端末用ＲＦＩＤシステムに適用した場合、スパイラルアンテナに発生した磁束の集束効果が十分ではなく、良好な通信機能が取得できない懸念があった。 For example, a flexible sheet-like magnetic body disclosed in (Patent Document 1) is a ferrite composite in which a soft magnetic powder is kneaded with an organic binder to form a sheet. Since the magnetic structure becomes a fine structure in which soft magnetic powder is dispersed in the matrix, high magnetic permeability cannot be obtained. When the flexible sheet-like magnetic material is applied to an RFID system for a mobile terminal, the magnetic flux generated in the spiral antenna is reduced. There was a concern that the focusing effect was not sufficient and a good communication function could not be obtained.
また、（特許文献２）に開示されているフェライト焼成体は、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、及びＺｎＯからなるＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末にＳｉＯ2を含有させたものをグリーンシートにした後、１１００〜１３００℃で焼成したものであり、ＳｉＯ2添加と高い焼成温度により焼結が進行して結晶粒子が大きく成長した緻密質な微細構造を有する高透磁率の焼成体となり、当該焼成体を携帯端末用ＲＦＩＤシステムに適用した場合、過度に成長した結晶粒子による緻密質微細構造のため高い透磁率が取得されるものの、１３．５６ＭＨｚの高周波帯域において導電率が高くなり、スパイラルアンテナに発生した磁束の集束効果が発揮されず、上記同様十分な通信機能が取得できない恐れがあった。 Moreover, the ferrite fired body disclosed in (Patent Document 2) is obtained by converting a Ni—Zn ferrite powder made of Fe 2 O 3 , NiO, and ZnO into SiO 2 and then forming a green sheet. It is fired at ˜1300 ° C., and becomes a high permeability fired body having a dense microstructure in which the crystal grains are greatly grown by the progress of sintering due to the addition of SiO 2 and a high firing temperature. When applied to an RFID system for terminals, high magnetic permeability is obtained due to a dense fine structure due to excessively grown crystal particles, but the conductivity increases in the high frequency band of 13.56 MHz, and the magnetic flux generated in the spiral antenna. As a result, there is a possibility that a sufficient communication function cannot be obtained.
この様に従来の技術は、フェライト焼成体及びフェライトコンポジットを携帯端末用ＲＦＩＤシステムに適用する上において、焼成体やコンポジットの微細構造や製造条件と通信機能との関連が詳細に把握されていなかった。すなわち、スパイラルアンテナと携帯端末筐体セルの金属面との間にフェライト焼成体を挿入して構成されるＲＦＩＤシステムにおいて、最大の通信機能が発現されるフェライト焼成体の微細構造及びその製造条件が確立されていなかった。 As described above, in the conventional technology, when the ferrite sintered body and the ferrite composite are applied to the RFID system for the portable terminal, the relationship between the fine structure of the sintered body and the composite, the manufacturing conditions, and the communication function has not been grasped in detail. . That is, in an RFID system configured by inserting a ferrite sintered body between the spiral antenna and the metal surface of the mobile terminal housing cell, the microstructure of the ferrite sintered body that exhibits the maximum communication function and the manufacturing conditions thereof It was not established.
そこで、本発明は以上のような課題を解決するものであり、リーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナと携帯端末筐体セルの金属面との間にフェライト焼成体を挿入した携帯端末用ＲＦＩＤシステムにおいて、良好な通信機能が発現されるフェライト焼成体及びその製造方法を提供することを目的とする。 Then, this invention solves the above subjects, In the RFID system for portable terminals which inserted the ferrite sintered body between the reader / writer exchange spiral antenna and the metal surface of the portable terminal housing cell, An object of the present invention is to provide a ferrite fired body that exhibits a good communication function and a method for producing the same.
この目的を達成するために、本発明のフェライト焼成体の製造方法は、所定の合成温度Ｔ１で製造されたＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を樹脂、可塑剤及び有機溶剤と共に混合してスラリーを作製する工程と、スラリーをフィルム上に塗工して生シートを作製する工程と、生シートを積層して積層体を作製する工程と、積層体を所定の寸法に切断した後所定の焼成温度Ｔ２で焼成してフェライト焼成体を作製する工程とを順次行い、Ｔ１＜Ｔ２、且つ１０≦｜Ｔ２−Ｔ１｜≦５０の関係にあることを特徴とする。 In order to achieve this object, the method for producing a sintered ferrite body of the present invention mixes Ni—Zn ferrite powder produced at a predetermined synthesis temperature T1 with a resin, a plasticizer and an organic solvent to produce a slurry. A step of coating a slurry on a film to produce a green sheet, a step of laminating the raw sheets to produce a laminate, and cutting the laminate to a predetermined size, followed by a predetermined firing temperature T2. The step of sequentially firing and producing a ferrite sintered body is performed, and T1 <T2 and 10 ≦ | T2−T1 | ≦ 50 are satisfied.
以上の様に本発明によれば、磁束の集束効果が高いフェライト焼成体及びその製造方法を提供するものであり、当該フェライト焼成体をリーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナと携帯端末筐体セルの金属面との間に挿入することにより良好な通信機能を有する携帯端末用ＲＦＩＤシステムを実現することができる。 As described above, according to the present invention, a ferrite fired body having a high magnetic flux focusing effect and a method for manufacturing the same are provided. The ferrite fired body is used as a metal for a reader / writer communication spiral antenna and a mobile terminal housing cell. An RFID system for a portable terminal having a good communication function can be realized by inserting it between the two surfaces.
請求項１記載の発明によれば、所定の合成温度Ｔ１で製造されたＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を樹脂、可塑剤及び有機溶剤と共に混合してスラリーを作製する工程と、スラリーをフィルム上に塗工して生シートを作製する工程と、生シートを積層して積層体を作製する工程と、積層体を所定の寸法に切断した後所定の焼成温度Ｔ２で焼成してフェライト焼成体を作製する工程とを順次行い、Ｔ１＜Ｔ２、且つ１０≦｜Ｔ２−Ｔ１｜≦５０の関係にあることにより、良好な通信機能を有する携帯端末用ＲＦＩＤシステムを実現することができる。 According to the first aspect of the present invention, a step of mixing a Ni—Zn ferrite powder produced at a predetermined synthesis temperature T1 together with a resin, a plasticizer and an organic solvent to produce a slurry, and coating the slurry on the film. A step of fabricating a raw sheet by laminating, a step of stacking the raw sheets to prepare a laminate, and cutting the laminate into predetermined dimensions and then firing at a predetermined firing temperature T2 to produce a ferrite fired body. Steps are sequentially performed and T1 <T2 and 10 ≦ | T2−T1 | ≦ 50 are established, whereby a portable terminal RFID system having a good communication function can be realized.
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載のフェライト焼成体の製造方法であって、所定の合成温度Ｔ１は８８０℃であることにより、良好な通信機能を有する携帯端末用ＲＦＩＤシステムを実現することができる。 According to the second aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a ferrite fired body according to the first aspect, wherein the predetermined synthesis temperature T1 is 880 ° C. Can be realized.
請求項３記載の発明によれば、リーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナを有する携帯端末において、リーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナと携帯端末筐体セルの金属面との間に挿入するフェライト焼成体であって、１〜５μｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト結晶粒子がネック部を介して３次元的に連結した微細構造を有することにより、良好な通信機能を有する携帯端末用ＲＦＩＤシステムを実現することができる。 According to the third aspect of the present invention, in the portable terminal having the reader / writer exchange spiral antenna, the ferrite fired body inserted between the reader / writer exchange spiral antenna and the metal surface of the portable terminal housing cell. Thus, an RFID system for mobile terminals having a good communication function can be realized by having a fine structure in which 1 to 5 μm Ni—Zn ferrite crystal particles are three-dimensionally connected via a neck portion.
（実施例１）
以下、本発明の実施例について具体例を上げながら図面を用いて説明する。
(Example 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings with specific examples.
図１は、焼成温度に対するフェライト焼成体の微細構造図である。なお、本実施例のフェライト焼成体の製造に使用したフェライト粉末は、８８０℃の温度で合成したＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末である。図１において、本発明のフェライト焼成体の微細構造は、８９０〜９３０℃の焼成温度で焼成したものであり、１〜５μｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト結晶粒子がネック部を介して３次元的に連結した微細構造を有していた。一方、焼成温度が８９０℃に満たない８８０℃で焼成したフェライト焼成体は、フェライト結晶粒子同士にネック部の形成と粒成長が見られず、ほとんど焼結が進行していない微細構造を有していた。本微細構造を有するフェライト焼成体は、透磁率が低く、且つ機械的強度の小さいものとなる。従って、ＲＦ−ＩＤシステムにおいて十分な通信機能が得られないことや、製造の組み立て工程においてフェライト焼成体に割れやカケ等の不具合が発生する。一方、焼成温度が９４０℃以上になると、図１の微細構造より明らかなように、液相生成と同時にフェライト結晶粒子ネック部及びフェライト結晶粒子の成長が進行した微細構造を有しており、特に１０００℃で焼成した焼成体において異常粒成長が見られた。このような微細構造を有するフェライト焼成体は、高透磁率を有するものの高周波帯での導電率が増加するため十分な磁束の集束効果が得られず、ＲＦ−ＩＤシステムにおける通信機能に不具合が発生することが予測された。すなわち、ＲＦ−ＩＤシステムにおいて最良の通信機能が得られる微細構造は、図１における８９０〜９３０℃の焼成体である。 FIG. 1 is a microstructure diagram of a sintered ferrite body with respect to the firing temperature. In addition, the ferrite powder used for manufacture of the ferrite sintered body of a present Example is the Ni-Zn type ferrite powder synthesize | combined at the temperature of 880 degreeC. In FIG. 1, the microstructure of the sintered ferrite body of the present invention is fired at a firing temperature of 890 to 930 ° C., and 1 to 5 μm Ni—Zn-based ferrite crystal particles are three-dimensionally arranged through the neck portion. It had a connected microstructure. On the other hand, the sintered ferrite body fired at 880 ° C. whose firing temperature is less than 890 ° C. has a fine structure in which neck formation and grain growth are not observed between the ferrite crystal particles, and sintering is hardly progressed. It was. The sintered ferrite body having this microstructure has a low magnetic permeability and a low mechanical strength. Therefore, a sufficient communication function cannot be obtained in the RF-ID system, and defects such as cracks and chipping occur in the sintered ferrite body in the manufacturing assembly process. On the other hand, when the firing temperature is 940 ° C. or more, as is apparent from the microstructure of FIG. 1, it has a microstructure in which the growth of the ferrite crystal particle neck and ferrite crystal particles proceeds simultaneously with the generation of the liquid phase, Abnormal grain growth was observed in the fired body fired at 1000 ° C. Although the ferrite sintered body having such a fine structure has high permeability, the conductivity in the high frequency band is increased, so that a sufficient magnetic flux focusing effect cannot be obtained, and the communication function in the RF-ID system is defective. Predicted to do. That is, the fine structure that can obtain the best communication function in the RF-ID system is a sintered body of 890 to 930 ° C. in FIG.
図２は、本発明のフェライト焼成体の微細構造の模式図である。図２に示すように粒子径平均粒子径が１〜５μｍのＮｉ―Ｚｎ系フェライ結晶粒子２１がそれぞれ、ネック部２２を介して連結した構造になっている。 FIG. 2 is a schematic diagram of the fine structure of the sintered ferrite body of the present invention. As shown in FIG. 2, the Ni—Zn-based ferrite crystal particles 21 having a particle diameter average particle diameter of 1 to 5 μm are connected via a neck portion 22.
図３は、フェライト焼成体の製造工程図であり、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＺｎＯ及びＣｕＯよりなる組成物を所定の合成温度Ｔ１で加熱して合成したＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を樹脂、可塑剤及び有機溶剤と共に混合してスラリーを作製する工程と、当該スラリーをＰＥＴフィルム上に製膜してグリーンシートを作製する工程と、当該グリーンシートを積層して積層体を作製する工程と、当該積層体を所定の寸法に切断した後所定の焼成温度Ｔ２で焼成してフェライト焼成体を作製する工程とを順次行うものである。なお、本発明のフェライト焼成体の微細構造は、Ｔ１とＴ２の関係において、Ｔ１＜Ｔ２、且つ１０≦｜Ｔ２−Ｔ１｜≦５０の関係を満足することにより得られるものである。 FIG. 3 is a manufacturing process diagram of a sintered ferrite body. A Ni—Zn ferrite powder synthesized by heating a composition composed of Fe 2 O 3 , NiO, ZnO and CuO at a predetermined synthesis temperature T1 is used as a resin, plastic Mixing with an agent and an organic solvent to produce a slurry, forming the slurry on a PET film to produce a green sheet, laminating the green sheet to produce a laminate, The laminated body is cut into predetermined dimensions and then fired at a predetermined firing temperature T2 to sequentially produce a ferrite fired body. The fine structure of the sintered ferrite body of the present invention is obtained by satisfying the relationship of T1 <T2 and 10 ≦ | T2−T1 | ≦ 50 in the relationship between T1 and T2.
次に、本発明のフェライト焼成体の具体的な製造方法について述べる。 Next, a specific method for producing the sintered ferrite body of the present invention will be described.
４６．０〜５０．０モル％のＦｅ2Ｏ3、１８．０〜２２．０モル％のＮｉＯ、１８．０〜２２．０モル％のＺｎＯ及び８．０〜１２．０モル％のＣｕＯよりなる組成物をロータリーキルンにより８８０℃の温度で加熱処理した後、乾式ロッドミル及び湿式アトラクションミルで粉砕することにより０．５〜１．５μｍの平均粒子径を有するＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を合成した。合成したＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末の粉末特性として、窒素ガス吸着法による比表面積値を測定したところ３．０００〜５．５００ｍ2／ｇの値を有していた。 46.0 to 50.0 mol% of Fe 2 O 3, 18.0~22.0 mol% of NiO, from 18.0 to 22.0 mol% of CuO of ZnO and 8.0 to 12.0 mol% The composition was heat-treated with a rotary kiln at a temperature of 880 ° C., and then pulverized with a dry rod mill and a wet attraction mill to synthesize a Ni—Zn ferrite powder having an average particle size of 0.5 to 1.5 μm. . As a powder characteristic of the synthesized Ni—Zn-based ferrite powder, a specific surface area value measured by a nitrogen gas adsorption method was found to be 3.000 to 5.500 m 2 / g.
次のスラリー作製工程において、当該Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末の平均粒子径及び比表面積値に適合したスラリーを作製した。すなわち、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末１００重量部に対して、ポリビニルブチラール系樹脂を４．０〜６．５重量部、フタル酸エステル系の可塑剤を３．５〜６．０重量部及び有機溶剤を４０〜６０重量部の割合で配合した後、専用のミルで混合してＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を含むスラリーを作製した。作製したスラリーの粘度は２０℃で１５００〜２０００Ｐａ・ｓｅｃであり、シート成形用として適切な粘度を有していた。 In the next slurry preparation step, a slurry suitable for the average particle diameter and specific surface area value of the Ni-Zn ferrite powder was prepared. That is, 4.0 to 6.5 parts by weight of polyvinyl butyral resin, 3.5 to 6.0 parts by weight of phthalate ester plasticizer, and organic solvent with respect to 100 parts by weight of Ni—Zn ferrite powder. Was mixed at a ratio of 40 to 60 parts by weight, and then mixed with a dedicated mill to prepare a slurry containing Ni-Zn ferrite powder. The viscosity of the produced slurry was 1500 to 2000 Pa · sec at 20 ° C., and had an appropriate viscosity for sheet molding.
次のグリーンシート作製工程において、スラリーをＰＥＴフィルム上に製膜して所定の厚みを有するＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を含むグリーンシートを作製した。すなわち、粘度が調整されたスラリーを塗工機に供給しながらギャップとライン速度を調整してＰＥＴフィルム上に製膜、乾燥した後、巻き上げてグリーンシートを作製した。作製されたグリーンシートの厚みは５０〜２００μｍの範囲内で制御した。また、グリーンシートの積層密着性に影響を及ぼす乾燥温度は、７０〜９０℃に調整した。ライン速度は作製するグリーンシートの厚みにより調整する必要があり、０．５〜２．０ｍ／ｍｉｎの範囲内で制御した。 In the next green sheet production process, the slurry was formed on a PET film to produce a green sheet containing Ni-Zn ferrite powder having a predetermined thickness. That is, while supplying the slurry with adjusted viscosity to the coating machine, the gap and line speed were adjusted to form a film on a PET film, dried, and then rolled up to produce a green sheet. The thickness of the produced green sheet was controlled within a range of 50 to 200 μm. Moreover, the drying temperature which affects the lamination | stacking adhesiveness of a green sheet was adjusted to 70-90 degreeC. The line speed needs to be adjusted according to the thickness of the green sheet to be produced, and was controlled within the range of 0.5 to 2.0 m / min.
次の積層体作製工程において、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトを含むグリーンシートをラミネート機を使用して所定の層数に積層した。すなわち、ＰＥＴフィルム上に製膜したグリーンシートをラミネート機の加温ローラー圧着により２〜６層に積層して所定の厚みを有する積層体を作製した。加温ローラーの表面温度は、ポリビニルブチラール系樹脂のガラス転移温度よりも高い１００〜１２０℃に制御して、良好な積層密着性を確保した。 In the next laminate manufacturing step, green sheets containing Ni—Zn ferrite were laminated in a predetermined number of layers using a laminator. That is, the green sheet formed on the PET film was laminated in 2 to 6 layers by heating roller pressure bonding of a laminating machine to produce a laminate having a predetermined thickness. The surface temperature of the heating roller was controlled to 100 to 120 ° C., which is higher than the glass transition temperature of the polyvinyl butyral resin, to ensure good lamination adhesion.
次の切断工程において、積層したグリーンシートを所定の形状に切断した。すなわち、積層したグリーンシートを交信用スパイラルアンテナに適合した所定の形状が得られるように設計された専用の金型を使用して打ち抜き切断して所定の形状と厚みを有する成形体を作製した。グリーンシートが良好な積層密着性を有しているため、当該工程において層間剥離等の不具合は発生しなかった。 In the next cutting step, the stacked green sheets were cut into a predetermined shape. That is, a green body having a predetermined shape and thickness was produced by punching and cutting the laminated green sheets using a special mold designed to obtain a predetermined shape suitable for the communication spiral antenna. Since the green sheet has good lamination adhesion, problems such as delamination did not occur in this process.
次の脱脂・焼成工程において、成形体をサヤ詰めした後、脱脂及び焼成してフェライト焼成体を作製した。すなわち、所定の厚みと形状を有する成形体をアルミナ質の薄板上にサヤ詰めした後、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト粉末の焼成前にポリビニルブチラール系樹脂及びフタル酸エステル系の可塑剤を燃焼させるための脱脂を実施した。脱脂の条件は、３５０〜５００℃であり、トンネル型焼成炉、ベルト型焼成炉及び箱型焼成炉により実施した。そして、脱脂後焼成炉により８９０〜９３０℃の範囲内で焼成してフェライト焼成体を作製した。得られたフェライト焼成体の破断面を走査型電子顕微鏡で５０００倍の倍率で観察して微細構造を撮影した。その結果、本発明のフェライト焼成体は、図１に示した８９０〜９３０℃の焼成温度域で焼成したものであり、その微細構造は模式図を図２に示した様に、平均粒子径が１〜５μｍのＮｉ―Ｚｎ系フェライ結晶粒子２１がネック部２２を介して３次元的に連結した微細構造を有するものであった。 In the next degreasing and firing step, the compact was filled with a sheath and then degreased and fired to produce a sintered ferrite body. That is, after compacting a molded body having a predetermined thickness and shape onto an alumina thin plate, before burning the Ni-Zn ferrite powder, the polyvinyl butyral resin and the phthalate ester plasticizer are burned. Degreasing was performed. The degreasing conditions were 350 to 500 ° C., and the degreasing conditions were performed using a tunnel-type firing furnace, a belt-type firing furnace, and a box-type firing furnace. And after degreasing, it baked within the range of 890-930 degreeC with the baking furnace, and produced the ferrite sintered compact. The fracture surface of the obtained ferrite fired body was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 5000 times to photograph the fine structure. As a result, the ferrite fired body of the present invention was fired at a firing temperature range of 890 to 930 ° C. shown in FIG. 1, and the fine structure had an average particle diameter as shown in the schematic diagram of FIG. 1 to 5 μm Ni—Zn ferrite crystal grains 21 had a fine structure in which they were three-dimensionally connected via the neck portion 22.
上述したフェライト焼成体は、主として携帯端末の良好な通信機能を得るために適用されるものであり、図４は、フェライト焼成体を適用した携帯端末の断面斜視図である。これによると、携帯端末筐体セル４２と交信用スパイラルアンテナ４３との間にフェライト焼成体４４が挿入された構成となる。 The ferrite fired body described above is mainly applied to obtain a good communication function of a mobile terminal, and FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of the mobile terminal to which the ferrite fired body is applied. According to this, the ferrite sintered body 44 is inserted between the portable terminal housing cell 42 and the communication spiral antenna 43.
また、図５は、ＲＦ−ＩＤシステムの概略図、図６は、フェライト焼成体を搭載したＲＦ−ＩＤシステムの概略図である。図５のＲＦ−ＩＤシステムは、携帯端末筐体セル５１と交信用スパイラルアンテナ５２により構成された図５のＲＦ−ＩＤシステムにおいて、交信用スパイラルアンテナ５２に侵入する磁束５３は携帯端末筐体セル５１の金属表面に発生したうず電流による反対方向の磁束５４により打ち消されて通信機能が大きく減衰する。これに対して、図６のＲＦ−ＩＤシステムは、リーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナ６２と携帯端末筐体セル６１の金属面との間にフェライト焼成体６４が挿入されたものである。これにより、交信用スパイラルアンテナ６２に侵入する磁束６３が当該フェライト焼成体６４により集束されて携帯端末筐体セル６１の金属表面のうず電流が抑制されるものである。本発明の携帯端末用ＲＦ−ＩＤシステムは、フェライト焼成体６４の微細構造を図１の８９０〜９３０℃の焼成体の微細構造としたものであり、１〜５μｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト結晶粒子がネック部を介して３次元的に連結したものである。これにより、最良の通信機能が得られるものである。一方、フェライト焼成体６４の微細構造を図１の８８０℃の焼成体及び９４０℃以上の焼成体の微細構造としたものは、通信機能の劣化が発生する。 FIG. 5 is a schematic diagram of an RF-ID system, and FIG. 6 is a schematic diagram of an RF-ID system equipped with a sintered ferrite body. The RF-ID system of FIG. 5 includes a mobile terminal housing cell 51 and a communication spiral antenna 52. In the RF-ID system of FIG. The communication function is greatly attenuated by being canceled by the magnetic flux 54 in the opposite direction due to the eddy current generated on the metal surface 51. On the other hand, in the RF-ID system of FIG. 6, a sintered ferrite body 64 is inserted between the reader / writer communication spiral antenna 62 and the metal surface of the mobile terminal housing cell 61. As a result, the magnetic flux 63 entering the communication spiral antenna 62 is focused by the ferrite fired body 64, and the eddy current on the metal surface of the mobile terminal housing cell 61 is suppressed. The RF-ID system for a portable terminal of the present invention is obtained by changing the fine structure of the sintered ferrite body 64 to the fine structure of the sintered body of 890 to 930 ° C. in FIG. Are three-dimensionally connected via a neck portion. Thereby, the best communication function can be obtained. On the other hand, when the fine structure of the sintered ferrite body 64 is the fine structure of the sintered body at 880 ° C. and the sintered body at 940 ° C. or higher in FIG. 1, the communication function deteriorates.
次に、図４と類似の構成による通信機能の測定について述べる。すなわち、フェライト焼成体を図６に示したリーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナ６２と携帯端末筐体セル６１の金属面との間に挿入した携帯端末用ＲＦ−ＩＤシステムの通信機能を測定した。ここで、通信機能としての測定項目は、タグとリーダ／ライタ間の通信距離を設定した。 Next, measurement of the communication function with a configuration similar to that of FIG. 4 will be described. That is, the communication function of the RF-ID system for mobile terminals in which the sintered ferrite body was inserted between the reader / writer communication spiral antenna 62 shown in FIG. 6 and the metal surface of the mobile terminal housing cell 61 was measured. Here, as a measurement item as a communication function, a communication distance between the tag and the reader / writer is set.
実施例１に記載した方法に基づいて、８８０℃の温度で合成したＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を出発材料として、８８０〜１０００℃の焼成温度で焼成した各々のフェライト焼成体を作製した。作製した各々のフェライト焼成体の両面にテープを貼り付けて通信機能測定用のサンプルとした。サンプルの寸法は、３０ｍｍ×２５ｍｍで厚みが１２０μｍであった。測定用サンプルと同サイズの銅版とスパイラルアンテナとの間にフェライト焼成体のサンプルを挿入したものをタグとしてセットして、１３．５６ＭＨｚの共振周波数におけるリーダ／ライタとの通信距離を測定した。 Based on the method described in Example 1, starting from Ni—Zn-based ferrite powder synthesized at a temperature of 880 ° C., each ferrite fired body fired at a firing temperature of 880 to 1000 ° C. was produced. A tape was affixed to both sides of each of the produced ferrite fired bodies to prepare a sample for measuring communication functions. The sample dimensions were 30 mm × 25 mm and the thickness was 120 μm. A ferrite sintered body sample inserted between a copper plate of the same size as the measurement sample and a spiral antenna was set as a tag, and the communication distance with the reader / writer at a resonance frequency of 13.56 MHz was measured.
図７はフェライト焼成体を搭載したＲＦ−ＩＤシステムの通信距離図である。これによると、本発明の微細構造が得られる８９０〜９３０℃で焼成した焼成体において、共振周波数１３．５６ＭＨｚでの通信距離が最良となった。一方、８８０℃で焼成した焼成体、及び９４０℃以上で焼成した焼成体において、通信距離が低下した。これは、次のように考えることができる。 FIG. 7 is a communication distance diagram of an RF-ID system equipped with a sintered ferrite body. According to this, in the fired body fired at 890 to 930 ° C. in which the microstructure of the present invention is obtained, the communication distance at the resonance frequency of 13.56 MHz was the best. On the other hand, the communication distance decreased in the fired body fired at 880 ° C. and the fired body fired at 940 ° C. or higher. This can be considered as follows.
すなわち、８８０℃で焼成した焼成体は、十分な焼結が進行していないため個々の結晶粒子が連結することなく孤立したような状態となっている。従って、磁性体としての十分な透磁率が得られず、リーダ／ライタ側から侵入してくる磁束の集束効果が十分でないために通信距離が劣化したものと考えることができる。また、９４０℃以上で焼成した焼成体の微細構造は液相生成と同時に結晶粒子間のネック部の成長と結晶粒子の異常成長が発生していた。従って、透磁率は高くなるものの、１３．５６ＭＨｚという高周波数帯での焼成体表面の導電率が増加して磁束の集束効果が低下したために、通信距離が劣化したものと考えられる。これに対して、８９０〜９３０℃で焼成した焼成体は、１〜５μｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト結晶粒子がネック部を介して３次元的に連結した微細構造を有しており、８８０℃で焼成した焼成体のような透磁率の低下はなく、また９４０℃以上で焼成した焼成体のような導電率増加による磁束の集束効果の低下もないために、最良の通信距離が取得されたものと考えられる。 That is, the fired body fired at 880 ° C. is in a state where the individual crystal particles are isolated without being connected because sufficient sintering has not progressed. Accordingly, it can be considered that the communication distance is deteriorated because sufficient magnetic permeability as a magnetic material cannot be obtained and the focusing effect of the magnetic flux entering from the reader / writer side is not sufficient. Further, in the fine structure of the fired body fired at 940 ° C. or higher, the growth of the neck portion between the crystal grains and the abnormal growth of the crystal grains occurred simultaneously with the generation of the liquid phase. Accordingly, although the magnetic permeability is increased, it is considered that the communication distance is deteriorated because the conductivity of the surface of the fired body in the high frequency band of 13.56 MHz is increased and the focusing effect of the magnetic flux is reduced. On the other hand, the fired body fired at 890 to 930 ° C. has a fine structure in which 1 to 5 μm Ni—Zn ferrite crystal particles are three-dimensionally connected via the neck portion, at 880 ° C. The best communication distance was obtained because there was no decrease in magnetic permeability as in the fired fired body, and there was no decrease in the magnetic flux focusing effect due to the increase in conductivity as in the fired body fired at 940 ° C or higher. it is conceivable that.
以上、本実施例の携帯端末用ＲＦ−ＩＤシステムは１〜５μｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト結晶粒子がネック部を介して３次元的に連結した微細構造を有することを特徴とするフェライト焼成体を適用することにより、良好な通信機能が取得されるものである。 As described above, the RF-ID system for a portable terminal of this example has a fine structure in which 1 to 5 μm Ni—Zn ferrite crystal particles are three-dimensionally connected via a neck portion. By applying, a good communication function is acquired.
以上の様に、本発明のフェライト焼成体はＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末の合成温度Ｔ１とＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末を含む成形体の焼成温度Ｔ２との関係において、Ｔ１＜Ｔ２、且つ１０≦｜Ｔ２−Ｔ１｜≦５０の関係にあることを特徴とする製造方法により作製されたものであるため、１〜５μｍのフェライト結晶粒子がネック部を介して３次元的に連結した微細構造を有するものである。これにより、本発明のフェライト焼成体をリーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナと携帯端末筐体セルの金属面との間に挿入することにより優れた通信特性を有する携帯端末用ＲＦＩＤシステムを実現できる。 As described above, the ferrite fired body of the present invention has a relationship between T1 <T2 and 10 ≦ | in the relationship between the synthesis temperature T1 of the Ni—Zn ferrite powder and the firing temperature T2 of the molded body containing the Ni—Zn ferrite powder. Since it is produced by a manufacturing method characterized by T2-T1 | ≦ 50, it has a fine structure in which 1 to 5 μm ferrite crystal particles are three-dimensionally connected via a neck portion. It is. Thereby, the RFID system for mobile terminals having excellent communication characteristics can be realized by inserting the sintered ferrite body of the present invention between the reader / writer communication spiral antenna and the metal surface of the mobile terminal housing cell.
本発明のフェライト焼成体及びその製造方法は、良好な通信距離を確保できるため、リーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナを有する通信端末、特に携帯端末に有用である。 The ferrite sintered body and the method for manufacturing the same of the present invention can be used for communication terminals having a reader / writer communication spiral antenna, particularly portable terminals, because a good communication distance can be secured.
２１ Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト結晶粒子
２２ ネック部
４１ 携帯端末
４２ 携帯端末筐体セル
４３ 交信用スパイラルアンテナ
４４，６４ フェライト焼成体
５１，６１ 携帯端末筐体セル
５２ 交信用スパイラルアンテナ
５３，６３ 交信用スパイラルアンテナに侵入する磁束
５４ うず電流による反対方向の磁束
６２ リーダ／ライタ交信用スパイラルアンテナ
21 Ni-Zn ferrite crystal particles 22 Neck portion 41 Mobile terminal 42 Mobile terminal housing cell 43 Communication spiral antenna 44, 64 Ferrite sintered body 51, 61 Mobile terminal housing cell 52 Communication spiral antenna 53, 63 Communication spiral Magnetic flux entering antenna 54 Magnetic flux in opposite direction due to eddy current 62 Reader / writer exchange spiral antenna
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