专利名称：高介电性弹性体组合物及电介体天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及高介电性弹性体组合物及在该组合物的成型体中设置和配备电极后形成的电介体天线，特别是涉及可以在高频带中使用的电子电气部件用高介电性弹性体组合物及电介体天线。
背景技术：
近年来，伴随着便携电话、无绳电话、RFID等中使用的接线天线、射电望远镜或毫米波雷达等透镜天线等的惊人普及、卫星通信设备的显著进步，人们期待着通信信号频率的高频化及通信设备的进一步小型化。
对于通信设备而言，如果其内部组装的天线材料的比介电常数高，则可进一步谋求高频化及小型化。比介电常数是表示电介体内部极化程度的参数。因此，如果使用比介电常数高的天线材料，则可以谋求高频化并进而谋求电路的缩短及通信设备的小型化。
以往，作为高介电性弹性体，已知的是在弹性体中配入基于总重量计为5～80重量％的复合纤维来尝试达到高介电常数，所述的复合纤维是以将钛酸金属盐纤维状物质和/或该钛酸金属盐包埋在非晶质氧化钛中的形式进行复合一体化的复合纤维，且金属M和Ti的摩尔比为1.005～1.5(专利文献1)。
另外，已知的还有在100重量份过氧化物交联的乙丙橡胶等橡胶中，配入室温至90℃下的比介电常数为2000以上的钛酸钡粉末300～500重量份，使比介电常数达到10以上，优选20以上的高介电常数橡胶组合物(专利文献2)。
但是，对于在弹性体中配入复合纤维的例子(专利文献1)，由于弹性体及复合纤维等的选定困难，且纤维状填充物的方向性导致在成型体中产生各向异性，因此线膨胀或介电特性不稳定，难以获得具有高介电常数和低介电损耗角正切的材料。
另外，高介电常数橡胶组合物(专利文献2)是被配置在电缆的连接部位、末端部位等电场易变得不对称的部位、用于平缓电场的绝缘物，由于作为钛酸钡类粉末，其特性是介电损耗角正切大，因此存在着不适用于天线材料等电子部件的问题。
而且，随着通信设备使用形式的多样化，正需要从低温至高温电气特性变化小的通信设备，但是如果将以往的高介电常数弹性体组合物用于使用温度范围宽的电子部件中，则存在着电气特性发生较大变化的问题。
另外，为了对应于上述通信设备的小型化的要求，存在使用比重小且介电损失少的有利于高增益的电介体树脂材料成型天线主体，在该成型体上形成电极的电介体天线等。
以往，作为通过金属镀敷处理而具有电极的电介体天线，有将无机填料和可溶于溶剂的橡胶状弹性体与具有间同立构结构的苯乙烯类聚合物(SPS)进行混合、通过蚀刻处理使表面粗糙化来改进镀敷性，从而得到复合电介体材料，并将其用作天线的方案(专利文献3)，以及使用并用了难镀敷树脂和易镀敷树脂、使电极形成面具有易镀性的树脂作为天线材料的方案(专利文献4)等。另外，还有用铜箔图案形成电极的方案(专利文献5)。其它还有通过丝网印刷在陶瓷制天线材料上形成电极的方案(专利文献6)。
另外，在使用树脂材料作为电介体基板等天线材料的情况下，需要形成电极。作为该电极的形成方法，有金属镀敷的方式、粘贴金属箔的方式及丝网印刷的方式等。但是，其存在着通常难以进行金属镀敷处理、必须施加如专利文献3及专利文献4那样的特殊的底面处理的问题。另外，通过镀敷处理形成电极时，进行底面处理后仍与天线材料的粘合性差，因此可能会导致介电特性变差，因此是不可取的。另外，如专利文献5那样在电极上使用铜箔时，由于该电极易氧化，因此存在着使用温度上升时发生氧化而使导电率降低等问题。另外，作为丝网印刷，其主要适用于在陶瓷制天线材料上形成电极，而不适用于弹性体类天线材料。用于形成陶瓷制天线的电极的丝网印刷用糊剂中含有二氧化硅，将印刷制品在500～600℃的高温下进行烧结和玻璃化，从而固定Ag粉。在弹性体系天线材料的情况下，在500℃的高温下弹性体本身发生分解，因此不能使用上述丝网印刷法。
专利文献1日本专利申请公开平09-031244号公报专利文献2日本专利申请公开2003-138067号公报专利文献3日本专利申请公开2001-143531号公报专利文献4日本专利申请公开2003-078322号公报专利文献5日本专利申请公开平07-066620号公报专利文献6日本专利申请公开平06-029727号公报发明内容发明所要解决的问题本发明的目的是提供在从低温到高温的广阔的温度范围内，显示出高比介电常数，且具有低介电损耗角正切的电介体天线。另一目的在于提供用于制造这种电介体天线的高介电性弹性体组合物。
解决问题的手段本发明的高介电性弹性体组合物的特征在于，通过在弹性体中配入高介电性陶瓷粉末而形成，且上述高介电性陶瓷粉末在-40℃～100℃的范围内的以25℃为基准的比介电常数温度系数α(单位1/℃)为(-200～100)×10-6。
在本发明中，比介电常数的温度系数α(单位1/℃)是用α＝(εr(t)-εr(25))/[(εr(25))(t-25)]定义的值。此处的εr(t)表示-40℃～100℃范围内的任意温度t℃时的比介电常数，εr(25)表示25℃时的比介电常数。
另外，高介电性弹性体组合物的特征在于，在频率1GHz及温度25℃下，该组合物的比介电常数为7以上，介电损耗角正切为0.01以下。对于该高介电性弹性体组合物，高介电性陶瓷粉末是钛酸钡·钕类陶瓷粉末，另外，上述弹性体构成单元中含有非极性烯烃单元。其特征尤其在于，上述弹性体为乙丙橡胶。
本发明的电介体天线具备上述高介电性弹性体组合物的成型体和设置于该成型体上的电极。其特征尤其在于，上述电极由经过镀敷处理的铜箔形成。
另外，其特征还在于，上述电极是使用导电糊通过丝网印刷而形成的。
发明效果作为本发明的高介电性弹性体组合物，在弹性体中配入在-40℃～100℃的范围内的比介电常数温度系数α(单位1/℃)为(-200～100)×10-6的高介电性陶瓷粉末。另外，特别使用钛酸钡·钕类陶瓷粉末。由此，可以获得与以往的高介电性弹性体组合物相比，比介电常数的温度依赖性更小的弹性体组合物。结果，就可以获得可以在高频通信设备的天线等高频带及广阔的温度范围下使用的电子电气部件。
本发明的电介体天线是以上述高介电性弹性体组合物的成型体为天线主体，通过在其上粘接施加了镀敷处理的铜箔作为电极，或在其上用导电糊进行丝网印刷而形成。结果，就可以达到天线的小型化，另外，由于比介电常数高，还可谋求内部组装了天线的通信设备的高频化及小型化。
实施发明的最佳方式在使用高介电性弹性体组合物作为天线材料的情况下，伴随着使用温度的变化，弹性体组合物的比介电常数会发生变化。结果，天线的谐振频率产生偏移。例如，已知当弹性体组合物的比介电常数随温度上升而下降时，天线的谐振频率偏移到高频一侧。该偏移量可以参考以下所示的式(1)～(6)进行计算。
在接线天线的情况下，如果将使用的波长作为λ，则收发信号部分的图案长度A可用下述式(1)表示。
A＝(1/2)×λ……(1)如果将天线材料的比介电常数作为εr，则由于波长的缩短效应，通过天线材料内部的波长λ0可用下述式(2)表示。
λ0＝(εr)(-1/2)×λ……(2)
因此，使用上述天线材料时，收发信号部分的图案长度A可用下述式(3)表示。
A＝(εr)(-1/2)×(1/2)×λ……(3)另一方面，当V为300×106m/s时，频率f可用下述式(4)表示。
f＝V/λ……(4)在参考基本式(1)～(4)来设计接线天线的情况下，当将使用的频率作为f1、将室温下的比介电常数作为ε1、将温度发生ΔT变化后的比介电常数作为ε2时，天线的谐振频率f2可用下述式(5)表示。
f2＝(ε1/ε2)(1/2)×f1……(5)如果将温度变化作为ΔT，则谐振频率的偏移Δf可以下述式(6)表示。
Δf＝f2-f1……(6)由式(5)及式(6)可知，在比介电常数相对温度变化大时，谐振频率的偏移Δf也大，因此在实用上是不可取的。谐振频率相对于所使用的频率发生±10％的变化时，作为天线的特性大幅度变差，因此是不可取的。
如上所述，作为天线材料的高介电性弹性体组合物优选是比介电常数的温度系数α小的材料。
通过在弹性体中配入比介电常数的温度依赖性小的高介电性陶瓷粉末，可以减小高介电性弹性体组合物的比介电常数的温度系数α。
在本发明中，通过使用处于-200×10-6≤α≤100×10-6的范围内，优选处于-100×10-6≤α≤30×10-6的范围内，更优选处于-50×10-6≤α≤30×10-6的范围内的高介电性陶瓷粉末，可以使高介电性弹性体组合物的比介电常数温度系数α为-1500×10-6＜α＜100×10-6，优选为-1200×10-6＜α＜50×10-6。
如果高介电性陶瓷粉末的α小于-200×10-6，则用作天线材料时，谐振频率的偏移相对于所使用的频率大于±10％，因此是不可取的。
在本发明的高介电性弹性体组合物中，作为弹性体，可以使用天然橡胶类弹性体和/或合成橡胶类弹性体。
作为天然橡胶类弹性体，可以列举天然橡胶、氯化橡胶、盐酸橡胶、环化橡胶、马来酸化橡胶、氢化橡胶、在天然橡胶的双键上接枝甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、甲基丙烯酸酯等乙烯基单体而形成的接枝改性橡胶、在氮气气流中于单体的存在下对天然橡胶进行粗炼而形成的嵌段聚合物等。除了以天然橡胶为原料的弹性体外，弹性体还可以列举以合成顺式1，4-聚异戊二烯为原料的弹性体。
作为合成橡胶类弹性体，可以列举异丁烯橡胶、乙丙橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、乙烯丙烯三元共聚物、氯磺化聚乙烯橡胶等聚烯烃类弹性体；苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)等苯乙烯类弹性体；异戊二烯橡胶、聚氨酯橡胶、表氯醇橡胶、有机硅橡胶、尼龙12、丁基橡胶、丁二烯橡胶、聚降冰片烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶等。
这些弹性体可以使用1种或混合使用2种以上。另外，还可以在不损害弹性体具有的弹性的范围内配合使用1种或2种热塑性树脂。当使用选自天然橡胶类弹性体和/或合成的非极性弹性体中的1种或2种以上作为本发明的弹性体时，可以得到电绝缘性优异的高介电性弹性体，因此在特别需要绝缘性的用途上是优选使用的。作为合成的非极性弹性体，可以列举乙丙橡胶(以下称为EPDM)，乙烯丙烯二烯橡胶、异丁烯橡胶、异戊二烯橡胶、有机硅橡胶等。特别是EPDM、乙烯丙烯二烯橡胶，由于其介电损耗角正切极低，可以优选用于天线等电子部件或传感器用途。
作为可用于本发明的高介电性陶瓷粉末，优选在钛酸金属盐中配入至少一种钕(Nd)、镧(La)等稀土类和选自钡(Ba)、锶(Sr)、钙(Ca)、镁(Mg)、钴(Co)、钯(Pd)、锌(Zn)、铍(Be)、镉(Cd)、铋(Bi)等中的1种或2种以上的金属元素而形成的陶瓷粉末。Nd、La等稀土类元素减小了比介电常数随温度的变化，改善了温度特性，Ba、Sr等金属元素的介电常数高，可使介电损耗角正切减小等，提高了介电特性。作为适宜的高介电性陶瓷粉末，有Ti-Ba-Nd-Bi类的钛酸钡·钕类陶瓷粉末。
优选具有高介电常数和低介电损耗角正切的陶瓷粉末的粒径为0.01～100μm左右。如果平均粒径小于0.01μm，则称量时发生飞散等，操作困难，是不可取的。大于100μm时，由于可能引起成型体内介电特性的偏差，因而是不可取的。更实用的范围是0.1μm～20μm左右。
另外，作为陶瓷粉末的特性，优选比介电常数为7以上，介电损耗角正切为0.01以下。
优选在频率1GHz及温度25℃下，高介电性弹性体组合物的比介电常数为7以上，介电损耗角正切为0.01以下。当高介电性弹性体组合物的比介电常数小于7时，对电子部件材料所传播波长的缩短效果小，不能达到制品的小型化，因此是不可取的。当介电常数也大于0.01时，电子部件材料中的损失变大，因而是不可取的。该电子部件材料可在100MHz以上的高频带中使用。
高介电性陶瓷粉末的配合比例为以下量，即，该量可以确保高介电性弹性体组合物的比介电常数为7以上、介电损耗角正切为0.01以下，且可使高介电性弹性体组合物的比介电常数的温度系数α处于-1500×10-6＜α＜100×10-6的范围内，且可以保持能形成天线等电子部件的成型性。
例如，相对于弹性体100重量份(phr)，可以配入300～1200重量份(phr)的高介电性陶瓷粉末。
在本发明使用的高介电性弹性体组合物中，除了上述必需成分外，还可以在不妨碍本发明效果的范围内分别配入(1)用于提高弹性体和陶瓷粉末界面的亲和性或粘接性、改进机械强度的硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸锆类偶联剂等偶联剂；(2)用于改进形成电极时的镀敷性的滑石粉、焦磷酸钙等微粒性填料；(3)用于进一步改善热稳定性的抗氧剂；(4)用于改进耐光性的紫外线吸收剂等光稳定剂；(5)用于进一步改善阻燃性的卤类或磷类等阻燃剂；(6)用于改进耐冲击性的耐冲击性赋予剂；(7)用于进行着色的染料、颜料等着色剂；(8)用于调节物性的增塑剂、硫或过氧化物等交联剂；(9)用于促进硫化的硫化促进剂。
另外，在本发明的高介电性弹性体组合物中，还可以在不损害本发明目的的范围内并用玻璃纤维、钛酸钾晶须等钛酸碱金属纤维、氧化钛纤维、硼酸镁晶须或硼酸铝晶须等硼酸金属盐类纤维、硅酸锌晶须或硅酸镁晶须等硅酸金属类纤维、碳纤维、氧化铝纤维、芳纶纤维等各种有机或无机填料。
作为本发明的高介电性弹性体组合物的制造方法，没有特别的限制，可以使用各种混合成型方法。例如，适宜使用通过双螺杆挤出机混炼而进行制造的方法等。可以直接通过注射成型或挤出成型等制成成型品，也可以制成颗粒或棒状、板状物等成型用材料。
对于使用上述高介电性弹性体组合物作为材料来制造本发明的电介体天线的方法，也没有特别的限定，可以使用如上所述的各种混合成型方法。另外，为了提高天线部件与经过镀敷处理的铜箔部分或导电糊粘接层的粘合性，还可以通过砂纸、喷砂处理等使天线部件的表面粗糙化，或通过溶剂蚀刻、UV蚀刻、等离子体蚀刻、涂布底漆等施以表面处理。
本发明的电介体天线是以上述高介电性弹性体组合物的成型体为天线主体，通过在其上粘接作为电极的经过镀敷处理的铜箔，或通过丝网印刷粘接导电糊而形成的。
参照
图1对这种电介体天线进行说明。图1是电介体天线(接线天线)的斜视图。电介体天线1是在电介体基板2的上表面的中央部位预先形成作为发射元件的电极3，并在该电极3的规定部位安装供电插针5。作为电极3的形成方法，有金属镀敷处理、金属箔粘接等。
另外，电介体基板2的下表面形成了接地导体4。供电插针5与放大电路或发射电路等(图示中省略)进行电连接，通过该供电插针5向电极3提供高频信号。还有，有时不使用供电插针，而是采用由电极3延伸出的供电线路等。
在通过粘接经过镀敷处理的铜箔来形成电极的情况下，作为在铜箔上进行处理的镀敷材料，没有特别的限定，只要能够确保达到天线功能的导电性即可，有金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、镍(Ni)、锡(Sn)等。其中优选Ni、Ag，因为其耐氧化性、导电性等优良。特别优选Ni，因为其成本低。镀敷厚度优选为0.1～5μm，更优选为0.5～3μm。如果镀敷厚度不足0.1μm，则耐酸性的提高少，大于5μm时，镀敷厚度不均匀、镀敷材料的需要量增多，因此是不可取的。
镀敷处理有无电解镀敷法、电镀法或它们的并用。特别是无电解镀敷法，由于其简便、镀层厚度均匀，因此是优选的。
无电解镀敷法是如下方法，即，在次亚磷酸盐等还原浴中分散硫酸镍、乙酰化剂、稳定剂、PH缓冲剂、外观调节剂、分散助剂等形成镀敷液，将该镀敷液加热到约80℃以上，把金属板浸渍于该镀敷液中，从而形成镀层。还有，无电解镀敷是对金属板的镀敷形成部位进行脱脂、酸洗后进行镀敷处理。
在铜箔与弹性体成型体的粘接中，可以使用环氧类、聚氨酯类等粘接膜或液态粘接剂。粘接层的厚度优选为1～100μm左右。如果粘接层的厚度为1μm以下，则局部不存在粘接层，粘接面积减少，因此是不可取的。当大于100μm时，介电特性(特别是介电损耗角正切)变差，因此是不可取的。更实用的范围是20～50μm。
另外，对弹性体进行成型时，也可以在模具中插入铜箔，通过成型时的压力进行硫化粘接。
作为以上这种弹性体类电介体天线的电极，通过使用经过镀敷处理的铜箔，可使其粘合性良好、耐氧化性优异。
另外，对于通过丝网印刷导电糊来形成电极情况下的实施方式，同时通过图2、图3进行说明。作为该电介体天线1，是以在弹性体中配入高介电性陶瓷粉末而形成的组合物为材料来形成电介体基板2，然后在该电介体基板2上，用导电糊6进行丝网印刷来形成电极3。使上述组合物的比介电常数为7以上，介电损耗角正切为0.01以下。对于电极3，分别在电介体基板2的前后面上设置接地侧及发射侧装置，该电介体天线1就成为了接线天线。
如图2所示，上述丝网印刷是在用版框10使周围补强的丝网7与作为被印刷体的电介体基板2进行叠置的状态下，从丝网7的内面用涂刷器11涂布导电糊6。丝网7由形成选择透过部分8a的遮蔽板8和全面配置在该遮蔽板8内面侧的网孔材料9构成，由涂刷器11涂布的导电糊6透过遮蔽板8的透过部分8a而被选择印刷于电介体基板2的表面上，从而形成了电极3。
所使用的导电糊中含有的导电材料没有特别的限定，只要可确保达到天线功能的导电性即可，例如有Au、Pt、Ag、Ni、Sn等。其中特别优选Ag，因为其耐氧化性、导电性等优异。特别优选Ni，因为其成本低。所配入的导电材料的粒径优选为0.05～30μm，更优选为1～10μm。不足0.05μm的微粉操作困难，超过30μm时，电极厚度变大，所使用的导电材料量增加，因此是不可取的。另外，层厚的丝网印刷还易于引起厚度不均、体积电阻发生变化，因此是不可取的。
导电糊中所含的导电材料的配合量优选为50～97重量％。此时，粘结剂的配合量为3～50重量％。更优选导电材料的配合量为70～90重量％。余量为粘结剂。导电材料的配合量不足50重量％时，不能确保电极所必需的导电性，因而是不可取的。导电材料的配合量超过97重量％时，粘结剂树脂的配合量少，烧结后天线材料的粘合性下降，电极中可能产生开裂，因此是不可取的。
在使用Ag作为导电材料的导电糊的情况下，所使用的粘结剂没有特别的限定，只要是环氧树脂、丁缩醛树脂、聚酯树脂等通常使用的粘结剂即可，其中特别优选环氧改性树脂，因为其与天线材料的粘合性好。电极的体积电阻率没有特别的限定，只要处于不损害天线功能的范围内即可，优选小于10-2Ω·cm。10-2Ω·cm以上时，电极的导电性显著下降，天线的谐振频率出现大幅度波动，或VSWR(电压驻波比)变差，因此是不可取的。更优选小于10-3Ω·cm。
实施例对于由各实施例及比较例获得的高介电性弹性体组合物的成型体，用以下方法测定比介电常数、介电损耗角正切及比介电常数的温度系数α。
试验法125℃下的比介电常数及介电损耗角正切的测定由将高介电性弹性体组合物进行热压成型而获得的成型体，加工成1.5mm×1.5mm×80mm的长方形试验片，采用空腔谐振器法(1998年7月，Electronic Monthly杂志，16～19页)测定1GHz带、25℃下的比介电常数及介电损耗角正切。
试验法2各种温度下的比介电常数及比介电常数的温度系数α的测定将高介电性弹性体组合物的上述成型体加工成25mm×t1.5mm的试验形状，采用容量法测定-40℃、25℃、100℃下的比介电常数及其温度系数α。容量法中使用的测定装置为RF impedance/materialanalyzer HP4291B(アジレント·テクノロジ-社制造)，电极使用HP16453A(アジレント·テクノロジ-社制造)。
实施例1～实施例3分别按表1所示的配合比例混合EPDM、比介电常数的温度系数α为-100×10-6的钛酸钡·钕类陶瓷粉末(共立マテリアル社制，HF-120，比介电常数120)、硫化促进剂及加工助剂等，通过热压成型得到80mm×80mm×1.5mm的成型体。还有，硫化条件分别为170℃×30分钟，硫化促进剂及加工助剂等的内容是分别配入1重量份(phr)硬脂酸(花王社制，ルナツクS-30)、5重量份(phr)氧化锌(井上石炭工业社制，META-ZL-40)、3重量份(phr)加工助剂(花王社制，スプレンダ-R-100)、2.5重量份(phr)硫化促进剂(住友化学社制，ソクシノ-ルM)、1.5重量份(phr)硫(鹤见化学工业社制，金华印微粉硫黄)。
按上述试验法1测定所获得的成型体的比介电常数及介电损耗角正切。另外，采用上述试验法2测定各种温度下的比介电常数及比介电常数的温度系数α。测定结果分别示于表1中。
实施例4～实施例6除了用比介电常数的温度系数α为-40×10-6的钛酸钡·钕类陶瓷粉末(共立マテリアル社制，HF-100，比介电常数100)代替陶瓷粉末外，采用与实施例1相同的条件及方法获得成型体。
按与实施例1相同的条件评价所获得的成型体。测定结果示于表1中。
如实施例1～实施例3所示，成型体在25℃下的比介电常数为7以上，介电损耗角正切为0.01以下，比介电常数的温度系数为-1200×10-6。另外，如实施例4～实施例6所示，25℃下的比介电常数为7以上，介电损耗角正切为0.01以下，比介电常数的温度系数为-1067×10-6。这些值是高介电常数和低介电损耗角正切，且成型体的比介电常数的温度系数大于-1500×10-6，因此可以将作为天线材料使用时的谐振频率波动控制在所使用频率的±10％以内，是优良的天线材料。
比较例1～比较例3分别按表2所示配合比例混合EPDM、比介电常数的温度系数α为-1200×10-6的钛酸锶类陶瓷粉末(共立マテリアル社制，ST-NAS，比介电常数180)、硫化促进剂及加工助剂等，通过热压成型得到80mm×80mm×1.5mm的成型体。还有，硫化条件分别为170℃×30分钟，硫化促进剂及加工助剂等的内容与实施例1相同。
按上述试验法1测定所获得的成型体的比介电常数及介电损耗角正切。另外，采用上述试验法2测定各种温度下的比介电常数及比介电常数的温度系数α。测定结果分别示于表2中。
比较例4～比较例6
除了用比介电常数的温度系数α为-2000×10-6的钛酸钡类陶瓷粉末(富士チタン工业社制，BT-32，比介电常数4000)代替陶瓷粉末外，采用与比较例1相同的条件及方法获得成型体。
按与比较例1相同的条件评价所获得的成型体。测定结果示于表2中。
如比较例1～比较例3所示，成型体在25℃下的比介电常数为7以上，介电损耗角正切为0.01以下，但比介电常数的温度系数为-2667×10-6，小于-1500×10-6，因此不能将作为天线材料使用时的谐振频率波动控制在所使用频率的±10％以内。
另外，如比较例4～比较例6所示，25℃下的比介电常数为7以上，介电损耗角正切大于0.01，且比介电常数的温度系数为-3333×10-6，小于-1500×10-6，因此不能将作为天线材料使用时的谐振频率波动控制在所使用频率的±10％以内。
通过以下方法测试由以下所示的各实施例及比较例获得的电介体天线的天线特性。
试验法3(空腔谐振器法)25℃下的比介电常数及介电损耗角正切的测定按与上述试验法1相同的方法进行。
试验法4天线特性的测定使用获得的接线天线，通过与采用网络分析器获取谐振频率、VSWR(电压驻波比)及增益的基准天线进行比较，测定各谐振频率下的增益。在这里，当(VSWR＜2)且(增益＞2dBi)时，判定为○，除此之外的情况判定为×。
试验法5天线特性变化的测定对于所获得的接线天线，进行100℃×500小时的蚀刻，测定天线特性(谐振频率、VSWR、增益)的变化。
实施例7～实施例9分别按表3所示配合比例混合EPDM、钛酸钡·钕类陶瓷粉末(共立マテリアル社制，HF-120，比介电常数120)、硫化促进剂及加工助剂等微量添加物，通过热压成型得到80mm×80mm×2mm的成型体。还有，硫化条件分别为170℃×30分钟，硫化促进剂及加工助剂等的内容是分别配入1重量份(phr)硬脂酸(花王社制，ルナツクS-30)、5重量份(phr)氧化锌(井上石炭工业社制，META-ZL-40)、3重量份(phr)加工助剂(花王社制，スプレンダ-R-100)、2.5重量份(phr)硫化促进剂(住友化学社制，ソクシノ-ルM)、1.5重量份(phr)硫(鹤见化学工业社制，金华印微粉硫黄)。
按上述试验法3测定所获得的成型体(天线材料)的比介电常数及介电损耗角正切。结果分别示于表3中。
另外，通过环氧类粘接膜(40μm)在该成型体两面上加热、加压粘接经过镀镍处理的铜箔，成型为60mm×60mm×2mm的板材。用该天线材料制备2450MHz下使用的接线天线。供电位置及发射面的天线电极形状根据各材料的比介电常数选定，利用蚀刻除去不需要的部分。蚀刻通过印刷电极图案的抗蚀剂，使用氯化铁溶液进行实施。
各天线的电极的种类、镀敷厚度、铜箔厚度同时记载于表3中。通过试验法4测定该天线的特性。结果一并示于表4中。另外，通过试验法5测定该天线特性的变化。结果示于表4中。
另外，在实施例7～9中，代替对该成型体两面进行镀镍处理，在相同的条件下施以Ag糊(福田金属箔社制，シルコ-トRF200)的丝网印刷。用规定的形状进行以上印刷后，进行80℃×30分钟的干燥，然后进行150℃×30分钟的烧结。该天线的电极厚度、体积电阻率同时记于表3中。通过试验法3测定该天线的特性。结果示于表4中。另外，通过试验法4测定该天线的特性变化。结果示于表4中。
实施例10～实施例12分别按表3所示配合比例混合EPDM、钛酸锶类陶瓷粉末(共立マテリアル社制，ST-NAS，比介电常数180)、硫化促进剂及加工助剂等微量添加物，通过热压成型得到80mm×80mm×2mm的成型体。还有，硫化条件分别为170℃×30分钟，硫化促进剂及加工助剂等的内容与按上述试验法3测定所获得的成型体(天线材料)的比介电常数及介电损耗角正切。结果示于表3中。
另外，通过环氧类粘接膜(40μm)在该成型体两面上加热、加压粘接经过镀银处理的铜箔，成型为60mm×60mm×2mm的板材。用该天线材料制备2450MHz下使用的接线天线。供电位置及发射面的天线电极形状根据各材料的比介电常数选定，利用蚀刻除去不需要的部分。蚀刻通过印刷电极图案的抗蚀剂，使用氯化铁溶液进行实施。
各天线的电极的种类、镀敷厚度、铜箔厚度同时记载于表3中。通过试验法4测定该天线的特性。结果示于表4中。另外，通过试验法5测定该天线特性的变化。结果同时记于表4中。
另外，在实施例10～12中，变为对该成型体两面进行镀银处理，在相同的条件下施以Ag糊(福田金属箔社制，シルコ-トRF200)的丝网印刷。用规定的形状进行以上印刷后，进行80℃×30分钟的干燥，然后进行150℃×30分钟的烧结。该天线的电极的厚度、体积电阻率同时记于表3中。通过试验法3测定该天线的特性。结果示于表4中。另外，通过试验法5测定该天线的特性变化。结果同时记于表4中。
作为实施例7～实施例12的所有天线，其蚀刻前、蚀刻后的天线特性均判定为○，完全可以作为天线使用。
比较例7～比较例9分别按表5所示配合比例混合EPDM、钛酸钡·钕类陶瓷粉末(共立マテリアル社制，HF-120，比介电常数120)、硫化促进剂及加工助剂等微量添加物，通过热压成型得到80mm×80mm×2mm的成型体。还有，硫化条件分别为170℃×30分钟，硫化促进剂及加工助剂等的内容与实施例7相同。
按上述试验法3测定所获得的成型体(天线材料)的比介电常数及介电损耗角正切。结果示于表5中。
另外，通过环氧类粘接膜(40μm)在该成型体两面上加热、加压粘接未经过镀敷处理的铜箔，成型为60mm×60mm×2mm的板材。用该天线材料制备2450MHz下使用的接线天线。供电位置及发射面的天线电极形状根据各材料的比介电常数选定，利用蚀刻除去不需要的部分。蚀刻通过印刷电极图案的抗蚀剂，使用氯化铁溶液进行实施。
各天线的电极的种类、镀敷厚度、铜箔厚度同时记载于表5中。通过试验法4测定该天线的特性。结果示于表6中。另外，通过试验法5测定该天线特性的变化。结果示于表6中。
另外，在比较例7～9中，代替对该成型体两面进行镀敷处理，在相同的条件下施以Ag糊(福田金属箔社制，シルコ-トRF200)的丝网印刷。用规定的形状进行以上印刷后，进行80℃×30分钟的干燥，然后进行150℃×30分钟的烧结。该天线的电极的厚度、体积电阻率同时记于表3中。通过试验法3测定该天线的特性。结果示于表4中。另外，通过试验法4测定该天线的特性变化。结果同时记于表4中。
比较例7～比较例9的天线虽然蚀刻前均判定为○，但蚀刻后(VSWR＞2)且(增益＜2dBi)，天线特性显著变差，是不可取的。
工业实用性通过在弹性体中配入比介电常数的温度依赖性小的介电性陶瓷粉末，可适宜用作比介电常数的温度依赖性小的高频通信设备的天线等电子部件用复合材料。另外，通过在弹性体成型体上粘接经过镀敷处理的铜箔或丝网印刷导电糊来形成天线电极，还可适合用作比介电常数的温度依赖性小、耐蚀刻性优异的高频通信设备天线。
附图简要说明[图1]为电介体天线(接线天线)的斜视图。
为电介体天线制造工序中通过丝网印刷形成电极的说明图。
为电介体天线的断面图。
符号说明1 电介体天线2 电介体基板3 电极4 接地导体5 供电插针6 导电糊7 丝网8 遮蔽板8a 透过部分9 网孔部分10 板框11 涂刷器
权利要求
1.高介电性弹性体组合物，是在弹性体中配入高介电性陶瓷粉末而形成，上述高介电性陶瓷粉末在-40℃～100℃的范围内的以25℃为基准的比介电常数的温度系数α(单位1/℃)为(-200～100)×10-6的范围。
2.权利要求1所述的高介电性弹性体组合物，其特征在于在频率1GHz及温度25℃下，上述高介电性弹性体组合物的比介电常数为7以上，介电损耗角正切为0.01以下。
3.权利要求1所述的高介电性弹性体组合物，其特征在于上述高介电性陶瓷粉末是钛酸钡·钕类陶瓷粉末。
4.权利要求1所述的高介电性弹性体组合物，其特征在于上述弹性体含有非极性烯烃单元作为构成单元。
5.权利要求4所述的高介电性弹性体组合物，其特征在于上述弹性体为乙丙橡胶。
6.权利要求1所述的高介电性弹性体组合物，其特征在于该组合物被用于处理频率在100MHz以上的电信号的电子部件材料。
7.电介体天线，具有高介电性弹性体组合物的成型体和设置于该成型体上的电极，上述组合物是权利要求1所述的高介电性弹性体组合物。
8.电介体天线，其特征在于上述组合物是在弹性体中配入高介电性陶瓷粉末而形成的，且在频率1GHz及温度25℃下，上述高介电性陶瓷粉末的比介电常数为7以上，介电损耗角正切为0.01以下。
9.权利要求8所述的电介体天线，其特征在于上述电极是由经过镀敷处理的铜箔形成。
10.权利要求9所述的电介体天线，其特征在于上述镀敷处理为镀镍处理或镀银处理。
11.权利要求8所述的电介体天线，其特征在于上述电极是使用导电糊通过丝网印刷形成的。
12.权利要求11所述的电介体天线，其特征在于上述导电糊是将50～97重量％的导电性粉末、3～50重量％的粘结剂进行混配而形成的。
13.权利要求8所述的电介体天线，其特征在于该电介体天线被用于处理频率在100MHz以上的电信号的电子部件。
全文摘要
本发明提供在从低温到高温的广阔温度范围内，显示出高比介电常数，且具有低介电损耗角正切的高弹性体组合物及使用该组合物形成的电介体天线。介电体天线具有高介电性弹性体组合物的成型体和设置于该成型体上的电极，所述高介电性弹性体组合物是在弹性体中配入高介电性陶瓷粉末而形成的，上述高介电性陶瓷粉末在－40℃～100℃的范围内的以25℃为基准的比介电常数的温度系数α(单位1/℃)为(－200～100)×10
文档编号H01B3/00GK1969016SQ20058001965
公开日2007年5月23日 申请日期2005年6月15日 优先权日2004年6月16日
发明者大平晃也 申请人:Ntn株式会社