JP2006164911A - Dielectric antenna - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric antenna showing a high specific dielectric constant in a range from low temperature to high temperature, having a low dielectric tangent. <P>SOLUTION: The dielectric antenna is composed of a molded body of high dielectric elastomer composition formed by combining high dielectric ceramic powder in an elastomer, and an electrode arranged on the molded body. The specific dielectric constant of the ceramic powder is 7 or higher at 1 GHz and 25°C, and the dielectric tangent thereof is 0.01 or lower. The electrode is formed by a copper foil on which a nickel or silver plating is applied. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、めっき処理銅箔で電極を形成したエラストマー系誘電体アンテナに関し、特に 100MHz 以上の高周波帯で使用される誘電体アンテナに関する。   The present invention relates to an elastomeric dielectric antenna having electrodes formed of plated copper foil, and more particularly to a dielectric antenna used in a high frequency band of 100 MHz or higher.

近年、携帯電話、コードレスフォン、RFID等に用いるパッチアンテナ、電波望遠鏡やミリ波レーダ等のレンズアンテナ等の目覚しい普及、衛星通信機器の著しい発達に伴い、通信信号の周波数の高周波化および通信機器の一層の小型化が望まれている。
上記小型化の要求に対応するため、比重が小さく、かつ、誘電損失が少なく高利得化に有利な誘電体樹脂材料を用いてアンテナ本体を成形し、該成形体に電極を形成したものなどがある。このような誘電体アンテナを図1を参照して説明する。図1は、誘電体アンテナ(パッチアンテナ)の斜視図である。誘電体アンテナ1は、誘電体基板2の上面中央部に放射素子である電極3が形成されており、該電極3の所定箇所に給電ピン5が取り付けられている。電極3の形成方法としては、金属めっき処理、金属箔の接着などがある。
また、誘電体基板2の下面には接地導体4が形成されている。給電ピン5は増幅回路や発信回路等(図示省略)と電気的に接続されており、該給電ピン5を介して電極3に高周波信号が給電される。なお、給電ピン5を用いず、電極3から延設した給電ライン等を利用する構造もある。
In recent years, with the remarkable spread of patch antennas used for mobile phones, cordless phones, RFID, etc., lens antennas such as radio telescopes and millimeter wave radars, and the remarkable development of satellite communication equipment, the frequency of communication signals has been increased and the frequency of communication equipment has increased. Further downsizing is desired.
In order to meet the demands for downsizing, there are those in which an antenna body is molded using a dielectric resin material having a small specific gravity and low dielectric loss and advantageous for high gain, and electrodes are formed on the molded body. is there. Such a dielectric antenna will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view of a dielectric antenna (patch antenna). In the dielectric antenna 1, an electrode 3, which is a radiating element, is formed at the center of the upper surface of a dielectric substrate 2, and a feed pin 5 is attached to a predetermined portion of the electrode 3. Examples of the method for forming the electrode 3 include metal plating treatment and adhesion of metal foil.
A ground conductor 4 is formed on the lower surface of the dielectric substrate 2. The power supply pin 5 is electrically connected to an amplifier circuit, a transmission circuit, etc. (not shown), and a high frequency signal is supplied to the electrode 3 through the power supply pin 5. In addition, there is a structure in which a power supply line or the like extending from the electrode 3 is used without using the power supply pin 5.

従来、金属めっき処理による樹脂系アンテナ部材への電極形成方式として、シンジオタクチック構造を有するスチレン系重合体(SPS)に無機充填材と溶剤に可溶なゴム状弾性体とを混合し、エッチング処理により表面を荒くしてめっき性を改良した複合誘電体材料をアンテナとして使用したもの(特許文献1参照)や、難めっき性の樹脂と易めっき性の樹脂を併用し、電極形成面には易めっき性の樹脂をアンテナ部材として使用するもの(特許文献2参照)などがある。また、電極を銅箔パターンで形成したもの(特許文献3参照)がある。   Conventionally, as a method of forming electrodes on resin-based antenna members by metal plating treatment, a styrenic polymer (SPS) having a syndiotactic structure is mixed with an inorganic filler and a rubber-like elastic material soluble in a solvent, and then etched. A composite dielectric material whose surface is roughened by treatment to improve plating properties is used as an antenna (see Patent Document 1), or a hard-plating resin and an easy-plating resin are used in combination. There are those using an easily plating resin as an antenna member (see Patent Document 2). Moreover, there exists what formed the electrode with the copper foil pattern (refer patent document 3).

しかしながら、誘電体基板等のアンテナ部材として樹脂材料を用いる場合、一般的に金属めっき処理が困難であり、特許文献1および特許文献2のような特殊な下地処理を施す必要があるという問題がある。また、めっき処理で電極を形成した場合、下地処理後もアンテナ部材との密着性が悪いので、誘電特性の劣化に繋がるおそれがあり好ましくない。また、特許文献3のように電極に銅箔を使用した場合では、該電極が酸化し易いので、使用温度が上昇すると酸化して導電率が低下するなどの問題がある。
特開2001−143531号公報 特開2003−78322号公報 特開平7−66620号公報
However, in the case where a resin material is used as an antenna member such as a dielectric substrate, it is generally difficult to perform metal plating, and there is a problem that it is necessary to perform special ground treatment as in Patent Document 1 and Patent Document 2. . In addition, when the electrode is formed by plating, the adhesion to the antenna member is poor even after the base treatment, which may lead to deterioration of dielectric characteristics, which is not preferable. Further, when a copper foil is used for the electrode as in Patent Document 3, the electrode is easily oxidized, and therefore, there is a problem that the conductivity is lowered when the operating temperature is increased.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-143531 JP 2003-78322 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-66620

本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、低温から高温度まで広い温度範囲にわたって、高い比誘電率を示し、かつ低誘電正接を有する誘電体アンテナを提供することを目的とする。   The present invention has been made to cope with such problems, and an object thereof is to provide a dielectric antenna that exhibits a high relative dielectric constant and has a low dielectric loss tangent over a wide temperature range from a low temperature to a high temperature. To do.

本発明の誘電体アンテナは、エラストマーに高誘電性セラミックス粉末を配合してなる高誘電性エラストマー組成物の成形体と、該成形体に設けられる電極とを備えてなる誘電体アンテナであって、上記高誘電性セラミックス粉末は、周波数 1 GHzおよび温度 25℃において、比誘電率が 7 以上、誘電正接が 0.01 以下であり、上記電極は、めっき処理を施した銅箔で形成されることを特徴とする。
また、上記めっき処理が、ニッケルめっきであることを特徴とする。また、上記めっき処理が銀めっきであることを特徴とする。
The dielectric antenna of the present invention is a dielectric antenna comprising a molded body of a high dielectric elastomer composition obtained by blending a high dielectric ceramic powder into an elastomer, and an electrode provided on the molded body, The high dielectric ceramic powder has a relative dielectric constant of 7 or more and a dielectric loss tangent of 0.01 or less at a frequency of 1 GHz and a temperature of 25 ° C., and the electrode is formed of a plated copper foil. And
Further, the plating process is nickel plating. The plating treatment is silver plating.

上記エラストマーが構成単位として非極性オレフィン単位を含むことを特徴とする。特に、上記エラストマーがエチレンプロピレンゴムであることを特徴とする。   The elastomer includes a nonpolar olefin unit as a structural unit. In particular, the elastomer is ethylene propylene rubber.

上記誘電体アンテナは、100 MHz 以上の周波数帯で使用されることを特徴とする。   The dielectric antenna is used in a frequency band of 100 MHz or more.

本発明の誘電体アンテナは、誘電性セラミック粉末を混合したエラストマー成形体にめっき処理を施した銅箔を接着してアンテナ電極を形成することで、低温から高温度まで広い温度範囲にわたって、高い比誘電率を示し、かつ低誘電正接を有し、さらに耐エージング性にも優れる。   The dielectric antenna of the present invention has a high ratio over a wide temperature range from a low temperature to a high temperature by forming an antenna electrode by adhering a plated copper foil to an elastomer molded body mixed with a dielectric ceramic powder. It exhibits a dielectric constant, has a low dielectric loss tangent, and is excellent in aging resistance.

本発明の誘電体アンテナは、エラストマーに高誘電性セラミック粉末を配合した高誘電性エラストマー組成物の成形体をアンテナ本体とし、これに電極としてめっき処理を施した銅箔を接着することで得られる。   The dielectric antenna of the present invention can be obtained by using a molded body of a high dielectric elastomer composition in which a high dielectric ceramic powder is blended in an elastomer as an antenna body, and bonding a plated copper foil as an electrode thereto. .

銅箔の上に処理するめっき材料は、アンテナとして機能する導電性を保持できれば特に限定されないが、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)などがある。その中で、耐酸化性、導電性などに優れることから、Ni、Agが好ましい。コストが低いことからNiが特に好ましい。めっきの厚みは、0.1〜5μm が好ましく、さらに好ましくは0.5〜3μmである。めっき厚が 0.1μm未満では、耐酸化性の向上が少なく、5μmより大きい場合、めっき厚が不均一となったり、めっき材料の必要量が増えるので好ましくない。   The plating material to be processed on the copper foil is not particularly limited as long as it can maintain conductivity that functions as an antenna, but gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), nickel (Ni), tin (Sn), etc. There is. Among them, Ni and Ag are preferable because of excellent oxidation resistance and conductivity. Ni is particularly preferred because of its low cost. The thickness of the plating is preferably from 0.1 to 5 μm, more preferably from 0.5 to 3 μm. If the plating thickness is less than 0.1 μm, the improvement in oxidation resistance is small, and if it is more than 5 μm, the plating thickness is not uniform or the required amount of plating material increases, which is not preferable.

めっき処理は、無電解めっき法、電気めっき法、あるいはこれらの併用がある。特に無電解めっき法が簡便であり、めっき層の厚さが均一になるので好ましい。
無電解めっき法は、次亜燐酸塩などの還元浴に硫酸ニッケル、醋化剤、安定剤、PH緩衝剤、外観調整剤、分散助剤などを分散させて得られるめっき液を約 80℃以上に加熱して、このめっき液に金属板を浸漬することによりめっき層を形成する方法である。なお、無電解めっきは、金属板のめっき形成部分を脱脂、酸洗いした後にめっき処理する。
The plating process includes an electroless plating method, an electroplating method, or a combination thereof. In particular, the electroless plating method is simple and preferable because the thickness of the plating layer becomes uniform.
The electroless plating method uses a plating solution obtained by dispersing nickel sulfate, phosphatizing agent, stabilizer, pH buffering agent, appearance modifier, dispersion aid, etc. in a reducing bath such as hypophosphite. And a plating layer is formed by immersing a metal plate in this plating solution. In electroless plating, the plating forming portion of the metal plate is degreased and pickled, and then plated.

銅箔とエラストマー成形体との接着には、エポキシ系、ウレタン系などの接着用フィルムや液状接着剤を使用することができる。接着層の厚さは 1〜100 μm程度が好ましい。接着層の厚さが 1μm 以下では、接着層が局所的に存在できなくなり、接着面積が減少するため好ましくない。100μmより大きい場合、誘電特性(特に誘電正接)が悪化するので好ましくない。より実用的な範囲は、20〜50μmである。
また、エラストマーを成形する際に、金型内に銅箔を挿入して、成形時の圧力で加硫接着することも可能である。
以上のようにエラストマー系誘電体アンテナの電極として、めっき処理銅箔を用いることにより、密着性が良好であり、耐酸化性に優れる。
For adhesion between the copper foil and the elastomer molded body, an epoxy or urethane adhesive film or a liquid adhesive can be used. The thickness of the adhesive layer is preferably about 1 to 100 μm. If the thickness of the adhesive layer is 1 μm or less, the adhesive layer cannot be locally present and the adhesive area is reduced, which is not preferable. If it is larger than 100 μm, the dielectric properties (particularly, dielectric loss tangent) deteriorate, which is not preferable. A more practical range is 20-50 μm.
Further, when molding the elastomer, it is also possible to insert a copper foil into the mold and vulcanize and bond with the pressure during molding.
As described above, by using the plated copper foil as the electrode of the elastomeric dielectric antenna, the adhesion is good and the oxidation resistance is excellent.

本発明に使用できる高誘電性セラミックス粉末としては、チタン酸金属塩で、ネオジム(Nd)、ランタン(La)等の希土類を少なくとも1種類以上と、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、亜鉛(Zn)、ベリリウム(Be)、カドミウム(Cd)、ビスマス(Bi)等から選ばれた1種または2種以上の金属元素を配合したセラミックス粉末が好ましい。Nd、La等の希土類は、比誘電率の温度変化を小さくする温度特性の改善に寄与し、Ba、Sr等の金属元素は誘電率を高め、誘電正接を小さくするなど、誘電特性の向上に寄与する。好適な高誘電性セラミックス粉末としては、Ti−Ba−Nd−Bi系のチタン酸バリウム・ネオジム系セラミック粉末である。   The high dielectric ceramic powder that can be used in the present invention includes a metal titanate, at least one rare earth such as neodymium (Nd) and lanthanum (La), barium (Ba), strontium (Sr), calcium ( One or more metals selected from Ca), magnesium (Mg), cobalt (Co), palladium (Pd), zinc (Zn), beryllium (Be), cadmium (Cd), bismuth (Bi), etc. Ceramic powders containing elements are preferred. Rare earths such as Nd and La contribute to the improvement of the temperature characteristics that reduce the temperature change of the relative dielectric constant, and metal elements such as Ba and Sr increase the dielectric constant and reduce the dielectric loss tangent. Contribute. A preferable high dielectric ceramic powder is a Ti—Ba—Nd—Bi-based barium titanate-neodymium ceramic powder.

高誘電率かつ低誘電正接セラミック粉末の粒子径は 0.01μm〜100μm程度が好ましい。0.01μmより小さい場合、秤量時に飛散するなど、その取り扱いが困難であり好ましくない。100μmより大きい場合、成形体内での誘電特性のばらつきを引き起こすおそれがあるので好ましくない。より実用的な範囲は、0.1μm〜20μm程度である。
また、高周波域に使用される本発明の誘電体アンテナは高誘電率かつ低誘電正接が求められており、周波数 1 GHzおよび温度 25℃において、比誘電率 7 以上、誘電正接 0.01以下の高誘電性エラストマー組成物を材料とすることが好ましい。
該高誘電性エラストマー組成物の比誘電率が 7 よりも小さい場合、複合材内を伝播する波長の短縮効果が少ないため、製品の小型化ができないので好ましくない。誘電正接が 0.01 よりも大きい場合、複合材内の損失が大きくなるので好ましくない。この複合材を 100MHz 以上の高周波帯で使用する。
The particle diameter of the high dielectric constant and low dielectric loss tangent ceramic powder is preferably about 0.01 μm to 100 μm. When it is smaller than 0.01 μm, it is not preferable because it is difficult to handle such as scattering during weighing. If it is larger than 100 μm, it is not preferable because it may cause variations in dielectric properties in the molded body. A more practical range is about 0.1 μm to 20 μm.
In addition, the dielectric antenna of the present invention used in a high frequency region is required to have a high dielectric constant and a low dielectric loss tangent. A high dielectric constant having a relative dielectric constant of 7 or more and a dielectric loss tangent of 0.01 or less at a frequency of 1 GHz and a temperature of 25 ° C. It is preferable to use a porous elastomer composition as a material.
When the relative dielectric constant of the highly dielectric elastomer composition is smaller than 7, it is not preferable because the effect of shortening the wavelength propagating in the composite material is small and the product cannot be miniaturized. When the dielectric loss tangent is larger than 0.01, the loss in the composite material is increased, which is not preferable. This composite material is used in the high frequency band of 100MHz or higher.

本発明で使用できる高誘電性エラストマー組成物には、天然ゴム系エラストマーおよび合成ゴム系エラストマーを使用できる。
天然ゴム系エラストマーとしては、天然ゴム、塩化ゴム、塩酸ゴム、環化ゴム、マレイン酸化ゴム、水素化ゴム、天然ゴムの二重結合にメタクリル酸メチル、アクリロニトリル、メタクリル酸エステル等のビニルモノマーをグラフトさせてなるグラフト変性ゴム、窒素気流中でモノマー存在下に天然ゴムを粗練してなるブロックコポリマー等を挙げることができる。これらは、天然ゴムを原料とするものの他、合成cis−1,4−ポリイソプレンを原料としたエラストマーを含む。
Natural rubber elastomers and synthetic rubber elastomers can be used for the high dielectric elastomer composition that can be used in the present invention.
Natural rubber-based elastomers include natural rubber, chlorinated rubber, hydrochloric acid rubber, cyclized rubber, maleated rubber, hydrogenated rubber, and vinyl monomers such as methyl methacrylate, acrylonitrile, and methacrylic acid ester grafted onto the double bond of natural rubber. Examples thereof include a graft-modified rubber and a block copolymer obtained by coarsely kneading natural rubber in the presence of a monomer in a nitrogen stream. These include elastomers made from synthetic cis-1,4-polyisoprene as well as those made from natural rubber.

合成ゴム系エラストマーとしては、イソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、エチレンプロピレンターポリマー、クロロスルホン化ポリエチレンゴム等のポリオレフィン系エラストマー、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー(SIS)、スチレン−ブタジエン−スチレンコポリマー(SBS)、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー(SEBS)等のスチレン系エラストマー、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム、ナイロン12、ブチルゴム、ブタジエンゴム、ポリノルボルネンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等を挙げることができる。   Synthetic rubber elastomers include polyolefin elastomers such as isobutylene rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene rubber, ethylene propylene terpolymer, chlorosulfonated polyethylene rubber, styrene-isoprene-styrene block copolymer (SIS), styrene-butadiene- Styrene elastomers such as styrene copolymer (SBS), styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS), isoprene rubber, urethane rubber, epichlorohydrin rubber, silicone rubber, nylon 12, butyl rubber, butadiene rubber, polynorbornene rubber, acrylonitrile- Examples thereof include butadiene rubber.

これらのエラストマーは、1種類または2種類以上混合して用いることができる。また、エラストマーの持つ弾力性を損なわない範囲内で熱可塑性樹脂の1種または2種を配合して用いることができる。本発明のエラストマーとして天然ゴム系エラストマーおよび/または合成非極性エラストマーの中から選ばれる1種または2種以上を用いた場合には電気絶縁性に優れた高誘電性エラストマーを得ることができるので、特に絶縁性の要求される用途に好ましく用いることができる。合成非極性のエラストマーとしては、エチレンプロピレンゴム(以下、EPDMと記す)、エチレンプロピレンジエンゴム、イソブチレンゴム、イソプレンゴム、シリコーンゴム等を挙げることができる。とくにEPDM、エチレンプロピレンジエンゴムは誘電正接が極めて低いので、アンテナ部材として好ましく用いることができる。   These elastomers can be used alone or in combination of two or more. Further, one or two thermoplastic resins can be blended and used within a range that does not impair the elasticity of the elastomer. When one or more kinds selected from natural rubber elastomers and / or synthetic nonpolar elastomers are used as the elastomer of the present invention, a highly dielectric elastomer having excellent electrical insulation can be obtained. In particular, it can be preferably used for applications requiring insulation. Examples of synthetic nonpolar elastomers include ethylene propylene rubber (hereinafter referred to as EPDM), ethylene propylene diene rubber, isobutylene rubber, isoprene rubber, silicone rubber, and the like. In particular, EPDM and ethylene propylene diene rubber have a very low dielectric loss tangent and can be preferably used as an antenna member.

高誘電性セラミックス粉末の配合割合は、高誘電性エラストマー組成物の比誘電率を 7 以上、誘電正接を 0.01 以下に維持でき、かつ、本発明の誘電体アンテナを成形できる成形性を保持できる量である。
例えば、エラストマー 100 重量部( phr )に対して、高誘電性セラミックス粉末が 300〜1000 重量部( phr )配合される。
The blending ratio of the high dielectric ceramic powder is such that the dielectric constant of the high dielectric elastomer composition can be maintained at 7 or more, the dielectric loss tangent can be maintained at 0.01 or less, and the moldability capable of forming the dielectric antenna of the present invention can be maintained. It is.
For example, 300 to 1000 parts by weight (phr) of high dielectric ceramic powder is blended with 100 parts by weight (phr) of elastomer.

本発明で使用できる高誘電性エラストマー組成物は、上記の必須成分に加えて本発明の効果を妨げない範囲で(1)エラストマーとセラミックス粉末の界面の親和性や接合性を向上させ、機械的強度を改良するために、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、ジルコニアアルミネート系カップリング剤等のカップリング剤を、(2)電極形成のためのメッキ性を改良するために、タルク、ピロリン酸カルシウムなどの微粒子性充填剤を、(3)熱安定性を一層改善するために酸化防止剤を、(4)耐光性を改良するために紫外線吸収剤等の光安定剤を、(5)難燃性を一層改善するためにハロゲン系もしくはリン系などの難燃剤、およびアンチモン系化合物、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、酸化ジルコニウムなどの難燃助剤を、(6)耐衝撃性を改良するために耐衝撃性付与剤を、(7)着色するために染料、顔料などの着色剤を、(8)物性を調整するために可塑剤、硫黄やパーオキサイドなどの架橋剤を、(9)加硫を進めるための加硫促進剤をそれぞれ配合することができる。   In addition to the above essential components, the high dielectric elastomer composition that can be used in the present invention (1) improves the affinity and bondability of the interface between the elastomer and the ceramic powder within the range that does not hinder the effects of the present invention, In order to improve the strength, coupling agents such as silane coupling agents, titanate coupling agents, zirconia aluminate coupling agents, etc. are used. (2) In order to improve plating properties for electrode formation, talc Particulate fillers such as calcium pyrophosphate, (3) antioxidants to further improve thermal stability, (4) light stabilizers such as UV absorbers to improve light resistance, (5 ) In order to further improve the flame retardancy, flame retardants such as halogen or phosphorus, and flame retardants such as antimony compounds, zinc borate, barium metaborate, zirconium oxide (6) Impact modifier for improving impact resistance, (7) Colorants such as dyes and pigments for coloring, (8) Plasticizer, sulfur for adjusting physical properties (9) A vulcanization accelerator for proceeding with vulcanization can be blended with each other.

また、本発明で使用できる高誘電性エラストマー組成物には、本発明の目的を損なわない範囲内でガラスファイバー、チタン酸カリウムウィスカ等のチタン酸アルカリ金属繊維、酸化チタン繊維、ホウ酸マグネシウムウィスカやホウ酸アルミニウウムウィスカ等のホウ酸金属塩系繊維、ケイ酸亜鉛ウィスカやケイ酸マグネシウムウィスカ等のケイ酸金属系繊維、カーボンファイバ、アルミナ繊維、アラミド繊維等の各種有機または無機の充填剤を併用できる。   Further, the high dielectric elastomer composition that can be used in the present invention includes glass fiber, alkali metal titanate fibers such as potassium titanate whisker, titanium oxide fiber, magnesium borate whisker, and the like within the range not impairing the object of the present invention. Combined with various organic or inorganic fillers such as metal borate salts such as aluminum borate whisker, metal silicate fibers such as zinc silicate whisker and magnesium silicate whisker, carbon fiber, alumina fiber and aramid fiber it can.

上記高誘電性エラストマー組成物を材料として本発明の誘電体アンテナを製造する方法としては、特に制限がなく、各種の混合成形方法を用いることができる。例えば、二軸押し出し機で混練して製造する方法などが好適に用いられる。直ちに射出成形や押し出し成形などにより成形品としてもよいし、ペレットや棒状物、板状物などの成形用材料としてもよい。また、アンテナ部材と接着層との密着性を向上させるため、アンテナ部材の表面をサンドペーパー、ブラスト処理などで粗くしたり、溶剤によるエッチング、UVエッチング、プラズマエッチング、プライマーの塗布などの表面処理を施してもよい。   A method for producing the dielectric antenna of the present invention using the high dielectric elastomer composition as a material is not particularly limited, and various mixed molding methods can be used. For example, a method of kneading and manufacturing with a twin screw extruder is preferably used. Immediately, a molded product may be obtained by injection molding, extrusion molding, or the like, or a molding material such as a pellet, bar, or plate. In order to improve the adhesion between the antenna member and the adhesive layer, the surface of the antenna member is roughened by sandpaper, blasting, etc., or surface treatment such as solvent etching, UV etching, plasma etching, primer application, etc. You may give it.

各実施例および各比較例にて得られる高誘電性エラストマー組成物の成形体(アンテナ部材)についての比誘電率と誘電正接、および該アンテナ部材にめっき処理銅箔で電極を形成した誘電体アンテナのアンテナ特性を以下のそれぞれの方法にて行なった。
試験法1(空洞共振器法):25℃での比誘電率および誘電正接の測定
高誘電性エラストマー組成物を、加熱圧縮成形した成形体(アンテナ部材)から、1.5mm×1.5mm×80mm の短冊状試験片に加工し、空洞共振器法(1998年7月、Electronic Monthly誌、16〜19頁)により、1GHz 帯で 25℃での比誘電率および誘電正接を測定した。
試験法2:アンテナ特性の測定
得られたパッチアンテナを用いて、ネットワークアナライザにより共振周波数およびVSWR(定在波比)、利得のわかっている基準アンテナとの比較により、各共振周波数での利得を測定した。ここで、(VSWR<2) かつ (利得>2dBi)の場合、判定:○、それ以外の場合、判定:×とした。
試験法3:アンテナ特性の変化の測定
得られたパッチアンテナについて、100℃×500時間のエージングを行ない、アンテナ特性(共振周波数、VSWR、利得)の変化を測定した。
Dielectric antenna having a dielectric constant and a dielectric loss tangent of a molded body (antenna member) of a high dielectric elastomer composition obtained in each of Examples and Comparative Examples, and a dielectric antenna in which an electrode is formed of a plated copper foil on the antenna member The antenna characteristics were measured by the following methods.
Test Method 1 (Cavity Resonator Method): Measurement of relative dielectric constant and dielectric loss tangent at 25 ° C. From a molded body (antenna member) obtained by heat compression molding of a high dielectric elastomer composition, 1.5 mm × 1.5 mm × 80 mm The sample was processed into a strip-shaped test piece, and the relative dielectric constant and dielectric loss tangent at 25 ° C. were measured at 1 GHz band by the cavity resonator method (July 1998, Electronic Monthly, pages 16 to 19).
Test method 2: Measurement of antenna characteristics Using the obtained patch antenna, the resonance frequency, VSWR (standing wave ratio), and the gain of each resonance frequency are compared with a reference antenna whose gain is known. It was measured. Here, in the case of (VSWR <2) and (gain> 2 dBi), the determination was ◯, and in the other cases, the determination was ×.
Test method 3: Measurement of changes in antenna characteristics The obtained patch antenna was aged at 100 ° C for 500 hours, and changes in antenna characteristics (resonance frequency, VSWR, gain) were measured.

実施例1〜実施例3
EPDMに、チタン酸バリウム・ネオジウム系セラミック粉末(共立マテリアル社製:HF−120 比誘電率:120 )、加硫促進剤および加工助剤等の微量添加物をそれぞれ表1に示す配合割合で混合し、加熱圧縮成形にて、80mm×80mm×2mm の成形体を得た。なお、加硫条件はそれぞれ170℃×30分であり、加硫促進剤および加工助剤等の内容は、ステアリン酸(花王社製;ルナックS−30)を 1 重量部( phr )、酸化亜鉛(井上石炭工業社製;META−Z L−40)を 5 重量部( phr )、加工助剤(花王社製;スプレンダーR−100)を 3 重量部( phr )、加硫促進剤(住友化学社製;ソクシノールM)を 2.5 重量部( phr )、硫黄(鶴見化学工業社製;金華印微粉硫黄)を 1.5 重量部( phr )、それぞれ配合した。
得られた成形体(アンテナ部材)の比誘電率および誘電正接を上記試験法1にて測定した。結果を表1に示す。
また、該成形体の両面にニッケルめっき処理銅箔をエポキシ系接着フィルム(40μm)で加熱・加圧接着し、60mm×60mm×2mmのシートを成形した。このアンテナ部材を用いて2450MHz用のパッチアンテナを製作した。給電位置および放射面のアンテナ電極形状はそれぞれ材料の比誘電率に合わせて選定し、エッチングにより、不要な部分を除去した。エッチングは、電極パターンのレジストを印刷し、塩化第二鉄溶液を用いて行なった。
各アンテナの電極の種類、めっき厚さ、銅箔厚さを表1に併記する。このアンテナの特性を試験法2により測定した。結果を表2に示す。また、該アンテナ特性の変化を試験法3により測定した。結果を表2に併記する。
Examples 1 to 3
EPDM is mixed with barium titanate / neodymium ceramic powder (manufactured by Kyoritsu Materials Co., Ltd .: HF-120 relative dielectric constant: 120), trace additives such as vulcanization accelerators and processing aids in the mixing ratios shown in Table 1, respectively. Then, a compact of 80 mm × 80 mm × 2 mm was obtained by heat compression molding. The vulcanization conditions are 170 ° C. × 30 minutes, and the contents of the vulcanization accelerator and processing aid are 1 part by weight (phr) of stearic acid (manufactured by Kao Corporation; LUNAC S-30), zinc oxide. (Made by Inoue Coal Industry; META-Z L-40) 5 parts by weight (phr), processing aid (made by Kao; Splendor R-100), 3 parts by weight (phr), vulcanization accelerator (Sumitomo Chemical) 2.5 parts by weight (phr) of Soxinol M) and 1.5 parts by weight (phr) of sulfur (manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd .; Jinhua stamp fine powder sulfur) were blended.
The relative permittivity and dielectric loss tangent of the obtained molded body (antenna member) were measured by the above test method 1. The results are shown in Table 1.
Further, a nickel-plated copper foil was heated and pressure-bonded to both surfaces of the molded body with an epoxy adhesive film (40 μm) to form a 60 mm × 60 mm × 2 mm sheet. A patch antenna for 2450 MHz was fabricated using this antenna member. The feeding position and the antenna electrode shape of the radiation surface were selected according to the relative dielectric constant of the material, and unnecessary portions were removed by etching. Etching was performed using a ferric chloride solution by printing an electrode pattern resist.
Table 1 shows the types of electrodes of each antenna, the plating thickness, and the copper foil thickness. The characteristics of this antenna were measured by Test Method 2. The results are shown in Table 2. The change in the antenna characteristics was measured by Test Method 3. The results are also shown in Table 2.

実施例4〜実施例6
EPDMに、チタン酸ストロンチウム系セラミック粉末(共立マテリアル社製:ST−NAS 比誘電率:180 )、加硫促進剤および加工助剤などの微量添加物をそれぞれ表1に示す配合割合で混合し、加熱圧縮成形にて、80mm×80mm×2mm の成形体を得た。なお、加硫条件はそれぞれ170℃×30分であり、加硫促進剤および加工助剤等の内容は実施例1と同じである。
得られた成形体(アンテナ部材)の比誘電率および誘電正接を上記試験法1にて測定した。結果を表1に示す。
また、該成形体の両面に銀めっき処理銅箔をエポキシ系接着フィルム(40μm)で加熱・加圧接着し、60mm×60mm×2mm のシートを成形した。このアンテナ部材を用いて2450MHz用のパッチアンテナを製作した。給電位置および放射面のアンテナ電極形状はそれぞれ材料の比誘電率に合わせて選定し、エッチングにより、不要な部分を除去した。エッチングは、電極パターンのレジストを印刷し、塩化第二鉄溶液を用いて行なった。
各アンテナの電極の種類、めっき厚さ、銅箔厚さを表1に併記する。このアンテナの特性を試験法2により測定した。結果を表2に示す。また、該アンテナ特性の変化を試験法3により測定した。結果を表2に併記する。
Example 4 to Example 6
EPDM is mixed with strontium titanate-based ceramic powder (manufactured by Kyoritsu Materials Co., Ltd .: ST-NAS relative dielectric constant: 180), trace additives such as vulcanization accelerator and processing aid in the blending ratio shown in Table 1, respectively. A compact of 80 mm × 80 mm × 2 mm was obtained by heat compression molding. The vulcanization conditions were 170 ° C. × 30 minutes, and the contents of the vulcanization accelerator and processing aid were the same as in Example 1.
The relative permittivity and dielectric loss tangent of the obtained molded body (antenna member) were measured by the above test method 1. The results are shown in Table 1.
Further, a silver-plated copper foil was heated and pressure-bonded to both surfaces of the molded body with an epoxy adhesive film (40 μm) to form a 60 mm × 60 mm × 2 mm sheet. A patch antenna for 2450 MHz was fabricated using this antenna member. The feeding position and the antenna electrode shape of the radiation surface were selected according to the relative dielectric constant of the material, and unnecessary portions were removed by etching. Etching was performed using a ferric chloride solution by printing an electrode pattern resist.
Table 1 shows the types of electrodes of each antenna, the plating thickness, and the copper foil thickness. The characteristics of this antenna were measured by Test Method 2. The results are shown in Table 2. The change in the antenna characteristics was measured by Test Method 3. The results are also shown in Table 2.

Figure 2006164911
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実施例1〜実施例6のすべてのアンテナについて、エージング前、エージング後ともにアンテナ特性の判定が○であり、アンテナとして十分使用可能である。   With respect to all the antennas of the first to sixth embodiments, the determination of the antenna characteristics is “good” both before and after aging, so that the antennas can be sufficiently used.

比較例1〜比較例3
EPDMに、チタン酸バリウム・ネオジウム系セラミック粉末(共立マテリアル社製:HF−120 比誘電率:120 )、加硫促進剤および加工助剤などの微量添加物をそれぞれ表3に示す配合割合で混合し、加熱圧縮成形にて、80mm×80mm×2mm の成形体を得た。なお、加硫条件はそれぞれ170℃×30分であり、加硫促進剤および加工助剤等の内容は実施例1と同じである。
得られた成形体(アンテナ部材)の比誘電率および誘電正接を上記試験法1にて測定した。結果を表3に示す。
また、該成形体の両面にめっき処理を施していない銅箔をエポキシ系接着フィルム(40μm)で加熱・加圧接着し、60mm×60mm×2mmのシートを成形した。このアンテナ部材を用いて2450MHz用のパッチアンテナを製作した。給電位置および放射面のアンテナ電極形状はそれぞれ材料の比誘電率に合わせて選定し、エッチングにより、不要な部分を除去した。エッチングは、電極パターンのレジストを印刷し、塩化第二鉄溶液を用いて行なった。
各アンテナの電極の種類、めっき厚さ、銅箔厚さを表3に併記する。このアンテナの特性を試験法2により測定した。結果を表4に示す。また、該アンテナ特性の変化を試験法3により測定した。結果を表4に併記する。
Comparative Examples 1 to 3
EPDM is mixed with barium titanate / neodymium ceramic powder (manufactured by Kyoritsu Materials Co., Ltd .: HF-120 relative dielectric constant: 120), vulcanization accelerators and processing aids, etc., in a mixture ratio shown in Table 3, respectively. Then, a compact of 80 mm × 80 mm × 2 mm was obtained by heat compression molding. The vulcanization conditions were 170 ° C. × 30 minutes, and the contents of the vulcanization accelerator and processing aid were the same as in Example 1.
The relative permittivity and dielectric loss tangent of the obtained molded body (antenna member) were measured by the above test method 1. The results are shown in Table 3.
Further, a copper foil that was not plated on both surfaces of the molded body was heated and pressure-bonded with an epoxy adhesive film (40 μm) to form a 60 mm × 60 mm × 2 mm sheet. A patch antenna for 2450 MHz was fabricated using this antenna member. The feeding position and the antenna electrode shape of the radiation surface were selected according to the relative dielectric constant of the material, and unnecessary portions were removed by etching. Etching was performed using a ferric chloride solution by printing an electrode pattern resist.
Table 3 shows the types of electrodes of each antenna, the plating thickness, and the copper foil thickness. The characteristics of this antenna were measured by Test Method 2. The results are shown in Table 4. The change in the antenna characteristics was measured by Test Method 3. The results are also shown in Table 4.

Figure 2006164911
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比較例1〜比較例3のエージング前のアンテナは、全て判定が○であるが、エージング後には(VSWR>2)かつ(利得<2dBi)となり、アンテナ特性が著しく劣化しており、好ましくない。   The antennas before aging of Comparative Examples 1 to 3 are all judged as “good”, but after aging, (VSWR> 2) and (gain <2 dBi) are obtained, and the antenna characteristics are remarkably deteriorated.

本発明の誘電体アンテナは、誘電性セラミック粉末を混合したエラストマー成形体にめっき処理を施した銅箔を接着してアンテナ電極を形成することで、広い温度範囲にわたって、高い比誘電率を示し、かつ低誘電正接を有し、さらに耐エージング性にも優れるので、高周波通信機のアンテナとして好適に利用できる。   The dielectric antenna of the present invention shows a high dielectric constant over a wide temperature range by forming an antenna electrode by bonding a copper foil plated to an elastomer molded body mixed with a dielectric ceramic powder. In addition, since it has a low dielectric loss tangent and excellent aging resistance, it can be suitably used as an antenna for a high-frequency communication device.

誘電体アンテナ(パッチアンテナ)の斜視図である。It is a perspective view of a dielectric antenna (patch antenna).

符号の説明Explanation of symbols

1 誘電体アンテナ
2 誘電体基板
3 電極
4 接地導体
5 給電ピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dielectric antenna 2 Dielectric board 3 Electrode 4 Grounding conductor 5 Feeding pin

Claims (6)

エラストマーに高誘電性セラミックス粉末を配合してなる高誘電性エラストマー組成物の成形体と、該成形体に設けられる電極とを備えてなる誘電体アンテナであって、
前記高誘電性セラミックス粉末は、周波数 1 GHzおよび温度 25℃において、比誘電率が 7 以上、誘電正接が 0.01 以下であり、
前記電極は、めっき処理を施した銅箔で形成されることを特徴とする誘電体アンテナ。
A dielectric antenna comprising a molded body of a high dielectric elastomer composition obtained by blending a high dielectric ceramic powder with an elastomer, and an electrode provided on the molded body,
The high dielectric ceramic powder has a relative dielectric constant of 7 or more and a dielectric loss tangent of 0.01 or less at a frequency of 1 GHz and a temperature of 25 ° C.
The dielectric antenna is characterized in that the electrode is formed of a plated copper foil.
前記めっき処理が、ニッケルめっきであることを特徴とする請求項1記載の誘電体アンテナ。   The dielectric antenna according to claim 1, wherein the plating process is nickel plating. 前記めっき処理が、銀めっきであることを特徴とする請求項1記載の誘電体アンテナ。   The dielectric antenna according to claim 1, wherein the plating process is silver plating. 前記エラストマーが構成単位として非極性オレフィン単位を含むことを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の誘電体アンテナ。   4. The dielectric antenna according to claim 1, wherein the elastomer includes a nonpolar olefin unit as a constituent unit. 前記エラストマーがエチレンプロピレンゴムであることを特徴とする請求項4記載の誘電体アンテナ。   5. The dielectric antenna according to claim 4, wherein the elastomer is ethylene propylene rubber. 前記誘電体アンテナは、100 MHz 以上の周波数帯で使用されることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項記載の誘電体アンテナ。   The dielectric antenna according to any one of claims 1 to 5, wherein the dielectric antenna is used in a frequency band of 100 MHz or more.
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