高周波用磁性材料、アンテナ、携帯電話および高周波用磁性材料の製造方法
【課題】高周波域において、透磁率実部μ’と透磁率虚部μ”の比（μ”／μ’）が小さく、かつ厚膜である、優れた高周波用磁性材料、この高周波用磁性材料の製造方法、アンテナ、携帯電話を提供する。
【解決手段】 基板と、基板上の第１の磁性体層と、第１の磁性体層上の第１の磁性体層と異なる材料の中間層と、中間層上の第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層とを有し、磁性体層は、長手方向が基板の表面に対して垂直方向を向いた複数の柱状体を形成する非晶質の磁性相と、柱状体の間隙を充填する絶縁体相とから成る複合磁性膜であり、基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍの面内一軸異方性を有することを特徴とする高周波用磁性材料、この高周波用磁性材料の製造方法、アンテナ装置および携帯電話。
【解決手段】 基板と、基板上の第１の磁性体層と、第１の磁性体層上の第１の磁性体層と異なる材料の中間層と、中間層上の第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層とを有し、磁性体層は、長手方向が基板の表面に対して垂直方向を向いた複数の柱状体を形成する非晶質の磁性相と、柱状体の間隙を充填する絶縁体相とから成る複合磁性膜であり、基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍの面内一軸異方性を有することを特徴とする高周波用磁性材料、この高周波用磁性材料の製造方法、アンテナ装置および携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波用磁性材料、アンテナ、携帯電話および高周波用磁性材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の携帯機器で使用される電波の周波数帯域は、ＧＨｚ帯にまで高周波化している。しかし、例えば、携帯機器のアンテナが電磁波を放射する際、金属がアンテナ近傍に存在すると、金属内に生じる誘導電流により電磁波の放射が妨げられてしまう。そこで、アンテナ近傍に高周波用磁性材料（高周波域において、高い透磁率を示す材料）を配置することで、不要な誘導電流の発生を抑制し、高周波域の電波通信を安定化できると考えられている。
【０００３】
通常の高透磁率部材としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどを主成分とする金属、合金、その酸化物が用いられる。金属もしくは合金の高透磁率部材は、電波の周波数が高くなると渦電流により電波の伝送損失が顕著になるため、高周波用磁性材料としては適さない。
【０００４】
一方、フェライトに代表される酸化物の磁性体は、高抵抗であるため渦電流による伝送損失は抑えられるが、共鳴周波数が数百ＭＨｚであるため、それ以上の高周波域では共鳴による伝送損失が顕著になり、やはり高周波用磁性材料としては適さない。
【０００５】
このため、ＧＨｚ帯域までの高周波域で磁気特性の優れた高周波用磁性材料の開発が求められている。優れた高周波用磁性材料とは、高周波域において、高抵抗で、透磁率実部μ’が大きく、透磁率の損失成分を示す透磁率虚部μ”が小さい、すなわちμ”／μ’が小さい材料である。
【０００６】
このような高周波用磁性材料を作製する試みとして、スパッタリング法などの薄膜技術を用いてグラニュラー構造を有する高透磁率ナノグラニュラー材料が作製されている。ここで、グラニュラー構造とは、絶縁体マトリクスの中に、磁性金属微粒子が分散している構造で、高周波域においても優れた特性を示すことが確認されている（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら、グラニュラー構造では、磁性金属微粒子の高周波用磁性材料中の体積百分率を向上させ、さらなる高透磁率化を図ることが困難である。
【０００７】
また、グラニュラー構造からさらに磁性金属の高周波用磁性材料中の体積百分率を向上させた材料として、柱状構造から成る高透磁率材料が作製されている。これは、絶縁体マトリクスの中に、柱状体の磁性金属が分散している構造で、高周波域においてグラニュラー構造よりも高い透磁率を示すことが確認されている（例えば、非特許文献２）。
【０００８】
アンテナ近傍に高周波用磁性材料を配置し、高周波域の電波通信を安定化するためには、高周波用磁性材料をできるだけ厚くすることが求められている。しかし柱状構造を有する材料では、膜厚を厚くすると柱同士が合体してしまうなど柱状構造の乱れが生じやすくなり、透磁率の損失成分μ”が大きくなり、μ”／μ’が増大するという問題点があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｓ．Ｏｈｎｕｍａ ｅｔ ａｌ．， “Ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｍｅｔａｌ−ｎｏｎｍｅｔａｌ ｇｒａｎｕｌａｒ ｆｉｌｍｓ”， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ７９（８） ｐｐ．５１３０−５１３５（１９９６）
【非特許文献２】Ｎ．Ｈａｙａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．， “Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｎｉ８１Ｆｅ１９／（Ｆｅ７０Ｃｏ３０）９９（Ａｌ２Ｏ３）１） Ｆｉｌｍｓ Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｂｙ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ”， Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ ２９[４] ｐｐ．１６１１−１６１４（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、高周波域において、透磁率実部μ’と透磁率虚部μ”の比（μ”／μ’）が小さく、かつ厚膜である、優れた高周波用磁性材料、これを用いたアンテナ、携帯電話および高周波用磁性材料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様の高周波用磁性材料は、基板と、前記基板上の第１の磁性体層と、前記第１の磁性体層上の前記第１の磁性体層と異なる材料の中間層と、前記中間層上の前記第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層とを有し、前記磁性体層は、長手方向が前記基板の表面に対して垂直方向を向いた複数の柱状体を形成する非晶質の磁性相と、前記柱状体の間隙を充填する絶縁体相とから成る複合磁性膜であり、前記基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍの面内一軸異方性を有することが望ましい。
【００１２】
上記高周波用磁性材料において、前記中間層が絶縁体膜と金属膜との積層構造を有することが望ましい。
【００１３】
上記高周波用磁性材料において、前記金属膜の膜厚をｂ１、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることが望ましい。
【００１４】
上記高周波用磁性材料において、前記中間層が金属膜であり、前記金属膜の膜厚をｂ１、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ１）であることが望ましい。
【００１５】
上記高周波用磁性材料において、前記金属膜が、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕであることが望ましい。
【００１６】
上記高周波用磁性材料において、前記中間層が絶縁体膜であり、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．７≦ａ／（ａ＋ｂ２）であることが望ましい。
【００１７】
上記高周波用磁性材料において、前記絶縁体膜が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ２、Ｆｅ酸化物、またはＣｏ酸化物であることが望ましい。
【００１８】
本発明の一態様のアンテナは、給電端子と、一端に前記給電端子が接続されるアンテナエレメントと、前記アンテナエレメントから放射される電磁波の伝送損失を抑制するための高周波用磁性材料を具備するアンテナであって、前記高周波用磁性材料が、上記態様の高周波用磁性材料であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の一態様の携帯電話は、上記態様のアンテナを具備することを特徴とする。
【００２０】
本発明の一態様の高周波用磁性材料の製造方法は、基板上に前記基板を回転させながら第１の磁性体層を堆積し、前記第１の磁性体層上に絶縁体膜を堆積し、前記絶縁体膜上に金属膜を堆積し、前記基板を回転させながら前記金属膜上に前記第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層を堆積することを特徴とする。
【００２１】
上記高周波用磁性材料の製造方法において、前記金属膜の膜厚をｂ１、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高周波域において、透磁率実部μ’と透磁率虚部μ”の比（μ”／μ’）が小さな、かつ膜厚の厚い、優れた高周波用磁性材料、これを用いたアンテナ、携帯電話および高周波用磁性材料の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態の高周波用磁性材料の断面図。
【図２】第１の実施の形態の高周波用磁性材料の斜視図および上面図。
【図３】印加磁場に対する磁化曲線。
【図４】第２の実施の形態の高周波用磁性材料の断面図。
【図５】第３の実施の形態の高周波用磁性材料の断面図。
【図６】第４の実施形態のアンテナの斜視図。
【図７】第４の実施形態のアンテナの断面図。
【図８】第５の実施の形態の携帯電話の斜視図。
【図９】実施例１における、高周波用磁性材料表面のＸ線回折パターン。
【図１０】実施例１における、高周波用磁性材料表面のＴＥＭ観察画像。
【図１１】実施例１における、ＶＳＭ測定結果。
【図１２】実施例１における、高周波特性測定結果。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
発明者らは、柱状構造を有する磁性体層において、磁性体層と異なる材料からなる中間層を介して磁性体層を積層することで、高周波域において、高い透磁率を保ちながら、柱状構造の乱れを抑制し、中間層を介さず磁性体層を厚膜化した場合よりも、透磁率の損失成分を低減できることを見出した。本発明は、発明者らによって見出された上記知見に基づき完成されたものである。
【００２６】
なお、本明細書中、非晶質とは、Ｘ線回折におけるＦｅの最強ピークの半値幅が、３．０°以上の状態をいう。また、本明細書中、中間層が磁性体層と異なる材料を有するとは、それぞれの層を全体として比較した場合に異なる組成・構造を有することを意味する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の高周波用磁性材料は、基板と、基板上の第１の磁性体層と、第１の磁性体層上の第１の磁性体層と異なる材料の中間層と、中間層上の第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層とを有する。そして、磁性体層は、長手方向が基板の表面に対して垂直方向を向いた複数の柱状体を形成する非晶質の磁性相と、柱状体の間隙を充填する絶縁体相とから成る複合磁性膜であり、基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍの面内一軸異方性を有する。
【００２８】
そして、本実施の形態においては、中間層が金属膜で形成されていることを特徴とする。
【００２９】
図１は、本実施の形態の高周波用磁性材料の断面図である。図１に示すように本実施の形態の高周波用磁性材料１０は、基板１２と、基板１２上の第１の磁性体層１４と、第１の磁性体層１４上に積層され、第１の磁性体層１４と異なる材料の金属膜の中間層１６と、中間層１６上に積層される第１の磁性体層１４と同じ材料の第２の磁性体層１８とで形成されている。
【００３０】
本実施の形態の基板１２は、例えばポリイミドのようなプラスチック、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｓｉ、ガラスのような無機材料を用いることができるが、これらに限定されるわけではない。
【００３１】
図２は、本実施の形態の高周波用磁性材料１０の第１の磁性体層１４の構造を示す図である。図２（ａ）が斜視図、図２（ｂ）が上面図である。
【００３２】
図２に示すように、第１の磁性体層１４は、長手方向が基板１２の表面に対して垂直方向を向いた複数の柱状体を形成する非晶質の磁性相２２と、柱状体の間隙を充填する絶縁体相２４とから成る複合磁性膜である。そして、基板１２の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍの面内一軸異方性を有する。
【００３３】
なお、本明細書中では、Ｈｋ（Ｈｋ１およびＨｋ２）は、図３に示すように、印加磁場に対する磁化の変化量が最も大きい磁場（≧０）下での接線と、最も変化量が小さい磁場下での接線との、磁化曲線の第一象限（磁化＞０、印加磁場＞０）における交点の磁場と定義する。
【００３４】
図２に示す磁性体層１４は、基板１２上に、長手方向が基板１２の表面に対して垂直方向に向いた複数の柱状体を形成する磁性相２２を備える。図２には、磁性相２２の柱状体の長手方向に対して垂直な断面が、楕円形状を有する楕円柱体を例示するが、楕円柱体の他に、円柱体、四角柱体、六角柱体、八角柱体などの形態をとることができる。
【００３５】
本実施の形態の磁性相２２は、図２に示すように、長手方向が基板１２の表面に対して垂直方向を向いた柱状体の構造を成す。ただし、柱状体の一部においてその垂直方向の垂線に対する角度が±３０°、好ましくは±１０°に傾斜することを許容する。
【００３６】
磁性相２２としては、例えば、Ｆｅに、Ｂ、Ｐ、Ｃのうち少なくとも一つの元素を含有する材料が適用可能である。
【００３７】
そして、この磁性相２２は非晶質である。磁性相２２を非晶質とすることにより、高周波域において、高い透磁率を保ちながら、磁気的な異方性分散を抑制し、結晶質の柱状構造を有する複合磁性膜よりも、透磁率の損失成分を低減することが可能となる。
【００３８】
磁性相２２の柱状体が非晶質であることは、Ｘ線回折パターンや、電子線回折パターンから判断できる。Ｘ線回折パターンでは、結晶の場合のようなシャープな強いピークではなく、ブロードな弱いピークが現れる。電子線回折パターンでは、明瞭なスポットではなく、ハローリングが現れる。本明細中における非晶質とは、Ｘ線回折におけるＦｅの最強ピークの半値幅が、３．０°以上の状態とすることは上述したとおりである。
【００３９】
結晶質の柱状体の場合、結晶配向の乱れがある（すなわち多結晶である）と、磁気的な異方性分散が大きく、透磁率の損失成分（透磁率虚部μ”）が増大してしまうが、非晶質の柱状体の場合、結晶配向の乱れが無いため、磁気的な異方性分散が極めて小さく、μ”も小さくすることができる。
【００４０】
また、金属を非晶質化すると、結晶の金属よりも電気抵抗を大きくすることができる。つまり、磁性相を非晶質の柱状体とすることで、高周波域で高透磁率、低損失、高抵抗を示す、優れた高周波用磁性材料を作製することができる。
【００４１】
そして、柱状体から成る磁性相２２は、少なくともＦｅとＢ（ホウ素）とを含むことが望ましい。ＦｅにＢを添加することで、Ｆｅの柱状体を、非晶質化することが容易になる。
【００４２】
磁性相２２に含まれるＢの割合ｙは、１０ａｔ％≦ｙ≦２５ａｔ％であることが好ましい。Ｂが１０ａｔ％より少ないと、Ｆｅの柱状体の非晶質化が困難になり、２５ａｔ％より多いと、Ｆｅの割合が減り、透磁率が低くなってしまう。
【００４３】
透磁率をより高くするには、ＦｅとＣｏを混合することが好ましく、ＦｅＣｏ中のＣｏの割合が２０ａｔ％以上４０ａｔ％以下であることが好ましい。
【００４４】
本実施の形態の絶縁体相２４は、図２に示すように、磁性相２４の柱状体の間隙を充填している。この絶縁体相２４の材料は、渦電流による伝送損失を抑える観点から、室温で１×１０２Ω・ｃｍ以上の電気抵抗を有することが望ましい。
【００４５】
このような絶縁体相２４として、例えばＭｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｈｆ、および希土類元素（Ｙを含む）から選ばれる金属の酸化物、窒化物、炭化物およびフッ化物などが挙げられる。成膜の容易さ、コストの面などから、特に酸化物、中でもシリコン酸化物またはアルミニウム酸化物、マグネシウム酸化物であることが好ましい。
【００４６】
絶縁体相２４は、磁性金属元素を３０ｍｏｌ％以下含むことを許容する。磁性金属元素の量が３０ｍｏｌ％を超えると、絶縁体相２４の電気抵抗率が低下し、磁性体層１４の磁気特性が低下するおそれがある。
【００４７】
磁性相２２の柱状体の底面の直径の平均値をＤ、柱状体同士の間隔の平均値をＳ（図２（ｂ））とすると、５ｎｍ≦Ｄ≦２０ｎｍ、Ｄ／Ｓ≧４であることが好ましい。ここで、高周波用磁性材料の、基板に平行な表面の任意の２ヶ所を、透過型電子顕微鏡を用いて（倍率４０万倍で）観察する。そして、各観察写真の中心部１００ｎｍ四方に相当する範囲に含まれる、すべての柱状体の底面について、各底面における最長径と最短径を測定し、それらすべての値の平均値をＤとする。なお、明らかに複数の柱状体が合体したものが存在する場合は、この合体した柱状体は測定から除外するものとする。また、上述した２ヶ所の観察写真の中心部１００ｎｍ四方から、それぞれ１０個、計２０個の柱状体をランダムに選出し、各柱状体と、それと隣接する柱状体との間隔を測定し、それらすべての値の平均値をＳとする。
【００４８】
Ｄが５ｎｍより小さいと、柱状体を形成しにくくなり、磁性相２２の高周波用磁性材料中の体積百分率が低下し、透磁率が低下するおそれがある。また、Ｄが２０ｎｍより大きいと、保磁力が大きくなり、透磁率の損失が増大するおそれがある。そして、Ｄ／Ｓが４より小さいと、磁性相２２の体積百分率が下がって透磁率が低下するおそれがある。
【００４９】
また、柱状体の高さと直径の比（アスペクト比）は、５以上であることが好ましい。なお、ここで直径とは、柱状体の底面の直径の平均値Ｄをいう。また、高周波用磁性材料の、基板に垂直な任意の２ヶ所を、透過型電子顕微鏡を用いて（倍率４０万倍で）観察する。そして、各観察写真中、高さ（長さ）の長いほうからそれぞれ１０個、計２０個の柱状体を抽出し、その高さの平均値を柱状体の高さと定義するものとする。
【００５０】
アスペクト比が５より小さいと、柱と柱の底面間にも絶縁体相２４が存在することとなり、磁性相２２の体積百分率が下がって透磁率が低下するおそれがある。図２（ａ）では、基板１２表面と垂直方向には、ひとつの柱状体しか図示していない。しかし、実際には、基板１２表面と垂直方向に複数の柱状体が、柱状体の長手方向に絶縁体相２４を挟んで配列している場合もある。
【００５１】
第１および第２の磁性体層１４、１８において、基板１２の表面に平行な面内で、磁性相２２の占める面積の割合Ｐが、７５％≦Ｐ≦９５％であることが好ましい。Ｐが７５％より少ないと、磁性相２２の体積百分率が下がって透磁率が低下するおそれがある。また、Ｐが９５％より多いと、柱状体同士が凝集してＤが２０ｎｍより大きくなり、前記のように透磁率の損失が増大するおそれがある。
【００５２】
磁性相２２をＭ、絶縁体相２４をＩ、磁性体層１４、１８をＭｘＩ（１−ｘ）とすると、０．８０≦ｘ≦０．９５であること、すなわち、磁性体層１４、１８中に占める磁性相２２の割合が、８０ｍｏｌ％以上９５ｍｏｌ％以下が好ましい。磁性相２２が８０ｍｏｌ％より少ないと、磁性相２２の体積百分率が下がってグラニュラー構造となり、透磁率が低下するおそれがある。磁性相２２が９５ｍｏｌ％より大きいと、柱状体同士が凝集してＤが２０ｎｍより大きくなり、上述のように透磁率の損失が増大するおそれがある。
【００５３】
また、高周波磁性材料１０の第１の磁性体層１４は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍ（＝５０Ｏｅ）の面内一軸異方性を有する。磁性体層１４は、上記範囲の面内一軸異方性を備えることにより、高周波域における透磁率の損失成分を低減することが可能となる。
【００５４】
面内一軸異方性を有することにより、高周波域において、透磁率の損失成分の低減が可能となるのは、以下のように考えられる。すなわち、最大異方性磁界と、透磁率の共鳴周波数は比例関係にあり、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍとすることで、１ＧＨｚ以上の共鳴周波数が達成できる。そして、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍを得るには、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３を満たす面内一軸異方性を付与することが有効である。このように、面内一軸異方性を有することにより、磁気特性が等方的な場合よりも、最大異方性磁界を大きくすることができ、結果的に、高周波域でのμ”／μ’を小さくすることが可能となるのである。
【００５５】
このように、磁性相２２を非晶質とし、かつ、基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍとなる面内一軸異方性を備えることにより、従来の磁性材料と比較して、高周波域における透磁率の損失成分を大幅に低減することが可能となる。
【００５６】
このような磁気的な異方性は、例えば第１および第２の磁性体層１４、１８の表面において、柱状体の異方性磁界Ｈｋ１に対応する方向の径を長く、異方性磁界Ｈｋ２に対応する方向の径を短くすることにより実現することが可能である。
【００５７】
また、磁気的な異方性は、絶縁体相２４中の磁性元素量の変化により付与することもできる。例えば、磁性体層１４、１８の表面での異方性磁界Ｈｋ２に対応する方向と異方性磁界Ｈｋ１に対応する方向の柱状体間で、絶縁体相２４中の磁性元素量を、前者に比べて後者を多くすることにより実現可能である。
【００５８】
また、磁性体層１４、１８の表面での異方性磁界Ｈｋ１に対応する方向でのＦｅの原子間距離を、異方性磁界Ｈｋ２に対応する方向でのＦｅの原子間距離より長くすることで、磁気的な異方性を付与することも可能である。
【００５９】
第１の磁性体層１４は、上述のように柱状構造を有している。そのため、第１の磁性体層１４の単層膜厚を厚くすると、傾いた柱同士が合体するなど、柱状構造の乱れが生じやすくなり、透磁率の損失成分μ”が増大し、μ”／μ’が増大してしまう。
【００６０】
そこで、本実施の形態においては、図１に示すように、中間層１６を介して第１の磁性体層１４と第２の磁性体層１８を積層する。このことで、磁性体層を一層で厚膜にした場合よりも、柱状構造の乱れによるμ”の増大を抑制できる。したがって、安定した構造を保ちつつ磁性体層の全体の膜厚を厚くすることが可能となる。
【００６１】
特に、本実施の形態では、中間層１６が金属膜である。金属は拡散係数が大きいことから、磁性体層表面よりも中間層表面の平滑性は高くなる。したがって、本実施の形態の高周波用磁性材料は、中間層１６の上に形成される第２の磁性体層１８の柱状構造の乱れをより効果的に抑制することが可能である。
【００６２】
中間層１６の金属膜の膜厚をｂ１、磁性体層一層の膜厚、すなわち第１の磁性体層１４または第２の磁性体層１８の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ１）であることが望ましい。
【００６３】
膜厚ｂ１が１ｎｍより小さいと、中間層を形成しづらくなり、５００ｎｍより大きいと、電磁波の送受信にともない中間層内に渦電流が発生し、透磁率の損失が増大するおそれがある。さらに、ｂ１が５００ｎｍより大きい場合や、ａ／（ａ＋ｂ１）が０．１より小さい場合、磁性体層の全体の膜厚が小さくなり、高周波用磁性材料全体の透磁率が低下し、磁性体による、電磁波の放射効率の向上効果が得にくくなるおそれがある。
【００６４】
中間層１６に用いる金属は、遷移金属が好ましい。その中でも酸化しづらく、金属の持つ磁化の小さいＣｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕが好ましい。酸化されやすいと、表面の平滑性が劣化するおそれがある。金属の持つ磁化が大きいと、第１の磁性体層と第２の磁性体層が、磁気的に結合し、反磁界の影響が大きくなることにより、透磁率の低下をまねくおそれがあるからである。
【００６５】
図１では、一層の中間層１６を介して、第１の磁性体層１４、第２の磁性体層１８の２層が積層された構造を記載している。しかし、磁性体による、電磁波の放射効率の向上効果を得やすくするには、複数の中間層を介して、磁性体層を３層以上積層し、磁性体層の全体の膜厚をできるだけ厚くすることが好ましい。
【００６６】
本実施の形態の高周波用磁性材料の製造方法は、基板上に基板を回転させながら第１の磁性体層を堆積し、第１の磁性体層上に金属膜を堆積し、基板を回転させながら金属膜上に第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層を堆積することを特徴とする。
【００６７】
具体的には、例えば、基板１２（図１）上に、基板１２を回転させながら第１の磁性体層１４である複合磁性膜をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。成膜時に基板を回転させ、成膜条件を制御することにより、基板１２上に形成された複合磁性膜に、基板１２の表面と平行な面内における磁気的な面内一軸異方性を効果的に付与することが可能となる。複合磁性膜をスパッタリング法で成膜する際は、チャンバ内をＡｒ雰囲気とし、圧力を０．４０Ｐａ〜１．２０Ｐａに設定することが、異方性を付与する観点から望ましい。
【００６８】
次に、第１の磁性体層１４上に、金属膜の中間層１６をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００６９】
その後、基板１２を回転させながら、金属膜の中間層１６上に、第１の磁性体層１４と同じ材料の第２の磁性体層１８である複合磁性膜をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００７０】
このようにして、本実施の形態の高周波用磁性材料１０が製造される。さらに、厚膜化するためには、第２の磁性体層１８の上に中間層、磁性体層を繰り返し積層させればよい。
【００７１】
そこで、本実施の形態の製造方法においては、中間層１６を介して第１の磁性体層１４と第２の磁性体層１８を積層する。このことで、磁性体層を一層で厚膜にした場合よりも、柱状構造の乱れによるμ”の増大を抑制できる。したがって、安定した構造を保ちつつ磁性体層の全体の膜厚を厚くすることが可能となる。
【００７２】
特に、本実施の形態の製造方法では、中間層１６が金属膜である。金属は拡散係数が大きいことから、磁性体層表面よりも中間層表面の平滑性は高くなる。したがって、本実施の形態の高周波用磁性材料は、中間層１６の上に形成される第２の磁性体層１８の柱状構造の乱れをより効果的に抑制することが可能である。
【００７３】
この製造方法において、中間層１６が金属膜であり、金属膜の膜厚をｂ１、磁性体層１４、１８一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ１）であることが望ましい
【００７４】
また、高周波用磁性材料１０は、高周波域において、渦電流による伝送損失を抑制するために、高抵抗であることが望ましい。高周波用磁性材料を高抵抗化するには、材料を細分化することが有効であり、最小異方性磁界Ｈｋ１方向が、１０μｍ≦ｃ≦１ｍｍの間隔ｃで細分化され、最大異方性磁界Ｈｋ２方向が、１≦ｄ／ｃ≦１００となるような間隔ｄで細分化されていることが好ましい。
【００７５】
ｃを１０μｍより小さくすることは技術的に容易ではなく、ｃが１ｍｍより大きいと、渦電流による伝送損失が増大するおそれがある。また、ｄ／ｃが１より小さくなるように細分化することは高周波用磁性材料の体積を不必要に減少させ、ｄ／ｃが１００より大きいと、Ｈｋ２方向に磁化しやすくなる形状磁気異方性が生じてしまい、Ｈｋ２が減少し、大きな一軸異方性が得られないおそれがある。
【００７６】
材料の細分化は、レーザー加工、ダイシング加工、レジスト加工、イオンミリング加工、スタンパ加工などにて実施できる。しかし、これらの方法に限定されるわけではない。
【００７７】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の高周波用磁性材料は、第１の実施の形態において中間層が金属膜であるのに対し、中間層が絶縁体膜である点で異なっている。中間層以外の構成については第１の実施の形態と同様であるので、重複する内容の記載を省略する。
【００７８】
図４は、本実施の形態の高周波用磁性材料の断面図である。図１に示すように本実施の形態の高周波用磁性材料２０は、基板１２と、基板１２上の第１の磁性体層１４と、第１の磁性体層１４上に積層され、第１の磁性体層１４と異なる材料であり絶縁体膜で形成される中間層２６と、中間層２６上に積層される第１の磁性体層１４と同じ材料の第２の磁性体層１８とで形成されている。
【００７９】
本実施の形態においては、図４に示すように、中間層２６を介して第１の磁性体層１４と第２の磁性体層１８を積層する。このことで、第１の実施の形態同様、磁性体層を一層で厚膜にした場合よりも、柱状構造の乱れによるμ”の増大を抑制できる。したがって、安定した構造を保ちつつ磁性体層の全体の膜厚を厚くすることが可能となる。
【００８０】
さらに、本実施の形態のように中間層２６に絶縁体膜を用いると、磁性体層１４を一層で厚膜にした場合に生じる反磁界の影響を低減し、高周波用磁性材料全体の磁気特性の向上を図ることが可能になる。
【００８１】
中間層２６に絶縁体膜を用いたとき、絶縁体膜の膜厚をｂ２、磁性体層１４一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．７≦ａ／（ａ＋ｂ２）であることが望ましい。また、１ｎｍ≦ｂ２≦５ｎｍ、であることがより望ましい。
【００８２】
膜厚ｂ２が１ｎｍより小さいと、中間層を形成しづらくなり、また、ｂ２が１００ｎｍより大きい場合、特に５ｎｍより大きい場合や、ａ／（ａ＋ｂ２）が０．７より小さい場合、磁性体層の全体の膜厚が小さくなり、高周波用磁性材料全体の透磁率が誘電率を下回り、磁性体による、電磁波の放射効率の向上効果が得にくくなるおそれがある。
【００８３】
中間層２６に用いる絶縁体膜は、薄膜の形成しやすさ、材料の安定性から、酸化物が好ましく、中でもＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｆｅ酸化物、Ｃｏ酸化物から作られることが好ましい。
【００８４】
本実施の形態の高周波用磁性材料の製造方法は、基板上に基板を回転させながら第１の磁性体層を堆積し、第１の磁性体層上に絶縁体膜を堆積し、基板を回転させながら絶縁体膜上に第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層を堆積することを特徴とする。
【００８５】
具体的には、第１の実施の形態の製造方法において、第１の磁性体層１４上に、金属膜の中間層１６を形成するのに変えて、絶縁体膜の中間層２６をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００８６】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の高周波用磁性材料は、第１の実施の形態において中間層が金属膜であるのに対し、中間層が絶縁体膜と金属膜の積層構造である点で異なっている。中間層以外の構成については第１の実施の形態と同様であるので、重複する内容の記載を省略する。
【００８７】
図５は、本実施の形態の高周波用磁性材料の断面図である。図５に示すように本実施の形態の高周波用磁性材料３０は、基板１２と、基板１２上の第１の磁性体層１４と、第１の磁性体層１４上に積層され、第１の磁性体層１４と異なる材料で形成される中間層３６と、中間層３６上に積層される第１の磁性体層１４と同じ材料の第２の磁性体層１８とで形成されている。そして、中間層３６が絶縁体膜３２と金属膜３４の積層構造である
【００８８】
磁性体層１４を、絶縁体膜３２からなる中間層を介して積層すると、磁性体層１４内に生じる反磁界の影響を低減できる。そして、金属膜３４からなる中間層を介して積層すると、中間層の上に形成される磁性体層１４の柱状構造の乱れが抑制され透磁率の損失成分を低減できる。
【００８９】
このため、本実施の形態のように、磁性体層１４と、絶縁体膜３２と、金属膜３４とを順に積層した積層構造とすると、特に磁気特性の優れた高周波用磁性材料を製造することができる。
【００９０】
なお、図５では、一層の中間層３６を介して、第１の磁性体層１４、第２の磁性体層１８の２層が積層された構造を記載している。しかし、磁性体による、電磁波の放射効率の向上効果を得やすくするには、複数の中間層を介して、磁性体層を３層以上積層し、磁性体層の全体の膜厚をできるだけ厚くすることが好ましい。
【００９１】
このとき、上述したと同様の理由から、金属膜３４の膜厚をｂ１、絶縁体膜３２の膜厚をｂ２、磁性体層１４一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることが望ましい。また、１ｎｍ≦ｂ２≦５ｎｍ、であることがより望ましい。
【００９２】
ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）が０．１より小さいと、磁性体層の全体の膜厚が小さくなり、高周波用磁性材料３０全体の透磁率が誘電率を下回り、磁性体による、電磁波の放射効率の向上効果が得にくくなるおそれがある。
【００９３】
本実施の形態の高周波用磁性材料の製造方法は、基板上に基板を回転させながら第１の磁性体層を堆積し、第１の磁性体層上に絶縁体膜を堆積し、絶縁体膜上に金属膜を堆積し、基板を回転させながら金属膜上に第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層を堆積することを特徴とする。
【００９４】
具体的には、例えば、基板１２（図５）上に、基板１２を回転させながら第１の磁性体層１４である複合磁性膜をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。成膜時に基板を回転させ、成膜条件を制御することにより、基板１２上に形成された複合磁性膜に、基板１２の表面と平行な面内における磁気的な面内一軸異方性を効果的に付与することが可能となる。
【００９５】
次に、第１の磁性体層１４上に、絶縁体膜３２をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００９６】
次に、絶縁体膜３２上に、金属膜３４を同様にスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００９７】
その後、基板１２を回転させながら、金属膜３４の上に、第１の磁性体層１４と同じ材料の第２の磁性体層１８である複合磁性膜をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００９８】
このようにして、本実施の形態の高周波用磁性材料３０が製造される。さらに、厚膜化するためには、第２の磁性体層１８の上に絶縁体膜と金属膜の積層構造の中間層と、磁性体層とを繰り返し積層させればよい。
【００９９】
上述のように、本実施の形態の製造方法のように、磁性体層１４と、絶縁体膜３２と、金属膜３４とを順に積層した積層構造とすると、特に磁気特性の優れた高周波用磁性材料を製造することができる。
【０１００】
この製造方法において、金属膜３４の膜厚をｂ１、絶縁体膜３２の膜厚をｂ２、磁性体層１４一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることが望ましい
【０１０１】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態のアンテナは、給電端子と、一端に給電端子が接続されるアンテナエレメントと、このアンテナエレメントから放射される電磁波の伝送損失を抑制するための高周波用磁性材料を備えている。そして、この高周波用磁性材料が第１ないし第３の実施の形態に記載した高周波用磁性材料であることを特徴とする。したがって、以下、第１ないし第３の実施の形態で記載した高周波用電極材料に関する内容については重複するため省略する。
【０１０２】
図６は本実施の形態のアンテナの斜視図、図７は断面図である。高周波用磁性材料４０が、給電端子４２が一端に接続されるアンテナエレメント４４と、配線基板４６との間に設けられている。この配線基板４６は、例えば、携帯機器の配線基板であり、例えば、金属の筐体で囲まれている。
【０１０３】
携帯機器のアンテナが電磁波を放射する際、アンテナと、携帯機器の筐体などの金属とが、一定以上に近接すると、金属内に生じる誘導電流により電磁波の放射が妨げられてしまう。しかし、本実施の形態のようにアンテナ近傍に高周波特性の優れた高周波用磁性材料４０を配置することで、アンテナと、筐体などの金属とを近接させても、誘導電流が発生せず、電波通信を安定化でき、携帯機器を小型化しうる。
【０１０４】
アンテナの放射効率を上げるためには、アンテナエレメント４４に対して、高周波磁性材料４０の上記定義によるＨｋ１、Ｈｋ２方向を、図６に示すような配置とすることが望ましい。
【０１０５】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態の携帯電話は、第４の実施の形態のアンテナを具備している。図８は本実施の形態の携帯電話の斜視図である。携帯電話５０は、アンテナエレメント４４の近傍に高周波用磁性材料４０を具備する。
【０１０６】
図８において、配線基板の記載は省略したが、配線基板は、高周波磁性材料４０を挟んで、アンテナエレメント４４と反対側に存在するものとする。このように、携帯電話のアンテナに高周波用磁性材料４０を配置することで、上述したように、電磁波の高い放射効率を維持しながら、携帯電話を小型化することができる。
【０１０７】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、高周波用磁性材料、これを用いたアンテナおよび携帯電話、高周波用磁性材料の製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる高周波用磁性材料、高周波用磁性材料の製造方法、アンテナおよび携帯電話等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【０１０８】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての高周波用磁性材料、これを用いたアンテナおよび携帯電話、高周波用磁性材料の製造方法が、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【実施例】
【０１０９】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
高周波用磁性材料の作製には、マグネトロンスパッタ成膜装置を用いた。ターゲットには、Ｆｅ５３．８Ｃｏ２３．０Ｎｂ３．２Ｂ２０−ＳｉＯ２（磁性相中のＢの割合ｙは２０ａｔ％、磁性相となるＦｅＣｏＮｂＢが９３ｍｏｌ％すなわちｘ＝０．９３）を用いた。チャンバ内に公転型のホルダを配置し、ホルダ上にＳｉＯ２基板を固定し、基板を１５ｒｐｍの速度で公転させながら、チャンバ内をＡｒ雰囲気中、０．６７Ｐａ（５×１０−３ｔｏｒｒ）の圧力下でターゲットからのスパッタ粒子を基板表面に堆積して、厚さ５００ｎｍの複合磁性膜を成膜し、これを磁性体層とした。
【０１１０】
さらに、マグネトロンスパッタ成膜装置を用い、前記磁性体層を１５ｒｐｍの速度で公転させながら、チャンバ内をＡｒ雰囲気中、０．６７Ｐａ（５×１０−３ｔｏｒｒ）の圧力下でＳｉＯ２ターゲットからのスパッタ粒子を磁性体層に堆積して、磁性体層上に、厚さ５ｎｍのＳｉＯ２層を成膜し、中間層とした。
【０１１１】
さらに、ＳｉＯ２層の上に、前記磁性体層と同様の膜を成膜することで、基板上に、５００ｎｍ磁性体層、５ｎｍ中間層（絶縁体）、５００ｎｍ磁性体層の積層構造を有する、高周波磁性用材料を作製した。
【０１１２】
この高周波用磁性材料の表面について、ＣｕＫα線Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）をおこなった。測定結果を図９に示す。２θ＝４５°付近の、Ｆｅの（１１０）ピークの半値幅Ｆは、５．０４°であり、非晶質であることがわかる。
【０１１３】
この高周波用磁性材料について、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で、基板の表面に平行な面内を２視野（２写真）観察した。１視野を図１０に示す。この観察写真について、各観察写真の中心部１００ｎｍ四方に相当する範囲に含まれる、すべての柱状体の底面の、最長径と最短径を測定し、それらすべての値の平均値を計算したところ、Ｄは１０ｎｍであった。また、各観察写真の中心部１００ｎｍ四方から、それぞれ１０個、計２０個の柱状体をランダムに選出し、各柱状体と、それと隣接する柱状体との間隔を測定し、それらすべての値の平均値を計算したところ、Ｓは１．２ｎｍであった。また、磁性相が占める面積の割合Ｐは９０％であった。
【０１１４】
この高周波用磁性材料について、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて、成膜時の基板回転と平行方向、および、基板回転と垂直方向について磁気特性（印加磁場に対する磁化の大きさ）を測定した。その結果を図１１に示す。基板回転と平行方向において最小異方性磁界Ｈｋ１が０．５６１×１０３Ａ／ｍ、基板回転と垂直方向において最大異方性磁界Ｈｋ２が２５．０×１０３Ａ／ｍであった。
【０１１５】
この高周波用磁性材料について、凌和電子製超高周波透磁率測定装置ＰＭＭ−９Ｇ１を用い、１ＭＨｚから９ＧＨｚの範囲で、最大異方性磁界の方向に励磁して測定を行った。その結果を図１２に示す。１ＧＨｚにおける透磁率実部μ’は４２．６であり、１ＧＨｚにおける透磁率の損失成分を示す透磁率虚部μ”は０．７６７であり、磁気特性を示すμ”／μ’は、１ＧＨｚにおいて０．０１８０であった。以上の測定結果をまとめて表１に示す。
【０１１６】
（実施例２）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｃｕを５ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１１７】
（実施例３）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｃｕを１００ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１１８】
（実施例４）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｐｔを５ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１１９】
（実施例５）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｐｔを１００ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２０】
（実施例６）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｆｅ酸化物１ｎｍを形成し、その上にＣｕを５ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２１】
（実施例７）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｆｅ酸化物１ｎｍを形成し、その上にＣｕを１００ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２２】
（実施例８）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｆｅ酸化物１ｎｍを形成し、その上にＰｔを５ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２３】
（実施例９）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｆｅ酸化物１ｎｍを形成し、その上にＰｔ１００ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２４】
（比較例１）
中間層を設けず、磁性体層の膜厚を１０００ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２５】
（比較例２）
ｘ＝０．７５にしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。磁性体層は柱状構造ではなく、グラニュラー構造となった。測定結果を表１に示す。
【０１２６】
（比較例３）
ｘ＝０．７５にし、中間層を設けず、磁性体層の膜厚を１０００ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。磁性相は柱状構造ではなく、グラニュラー構造となった。測定結果を表１に示す。
【０１２７】
（比較例４）
成膜時、チャンバ内をＡｒ雰囲気中、０．２７Ｐａ（２×１０−３ｔｏｒｒ）の圧力下にしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定をおこなった。その結果を表１に示す。
【０１２８】
（比較例５）
成膜時、チャンバ内をＡｒ雰囲気中、０．２７Ｐａ（２×１０−３ｔｏｒｒ）の圧力下にし、中間層を設けず、磁性体層の膜厚を１０００ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定をおこなった。その結果を表１に示す。
【０１２９】
【表１】
【０１３０】
実施例１の高周波用磁性材料は、磁性相が非晶質で面内一軸異方性の柱状構造を有する膜厚５００ｎｍの磁性体層と、絶縁体からなる中間層の積層構造を有し、磁性体層の合計膜厚は１０００ｎｍであるが、表１から明らかなように、磁性体層の単層膜厚を１０００ｎｍにした比較例１に比べ、１ＧＨｚにおける透磁率実部と透磁率虚部の比（μ”／μ’）が小さく、高周波域において優れた磁気特性を有することがわかる。
【０１３１】
また、実施例２〜５の高周波用磁性材料は、磁性相が非晶質で面内一軸異方性の柱状構造を有する膜厚５００ｎｍの磁性体層と、金属からなる中間層の積層構造を有し、磁性体層の合計膜厚は１０００ｎｍである。表１から明らかなように、磁性体層の単層膜厚を１０００ｎｍにした比較例１に比べ、１ＧＨｚにおける透磁率実部と透磁率虚部の比（μ”／μ’）が小さく、高周波域において優れた磁気特性を有することがわかる。
【０１３２】
また、実施例６〜９の高周波用磁性材料は、磁性相が非晶質で面内一軸異方性の柱状構造を有する膜厚５００ｎｍの磁性体層と、絶縁体と金属の積層構造からなる中間層を有し、磁性体層の合計膜厚は１０００ｎｍである。表１から明らかなように、磁性体層の単層膜厚を１０００ｎｍにした比較例１に比べ、１ＧＨｚにおける透磁率実部と透磁率虚部の比（μ”／μ’）が小さく、高周波域において優れた磁気特性を有することがわかる。また、絶縁体または金属単層の中間層を有する実施例１〜５よりも優れた磁気特性を示す。
【０１３３】
また、比較例２、３の高周波用磁性材料は、磁性体層がグラニュラー構造であり、中間層を介して膜厚５００ｎｍの磁性体層を積層し、磁性体層の全体の膜厚を１０００ｎｍにした比較例２と、中間層を介さず磁性体層の単層膜厚を１０００ｎｍにした比較例３とで、１ＧＨｚにおける透磁率実部と透磁率虚部の比（μ”／μ’）が同程度である。
【０１３４】
比較例４、５の高周波用磁性材料は、磁気特性が、面内等方的である柱状構造を有しており、中間層を介して膜厚５００ｎｍの磁性体層を積層し、磁性体層の全体の膜厚を１０００ｎｍにした比較例４と、中間層を介さず磁性体層の単層膜厚を１０００ｎｍにした比較例５とで、１ＧＨｚにおける透磁率実部と透磁率虚部の比（μ”／μ’）が同程度である。
【０１３５】
以上から、磁性体層と中間層を積層し磁気特性を向上させる効果は、面内一軸異方性の柱状構造を有する高周波用磁性材料にて顕著であることがわかる。
【０１３６】
このように、本実施例により本発明の効果が確認された。
【符号の説明】
【０１３７】
１０ 高周波用磁性材料
１２ 基板
１４ 第１の磁性体層
１６ 中間層
１８ 第２の磁性体層
２０ 高周波用磁性材料
２２ 磁性相
２４ 絶縁体相
２６ 中間層
３０ 高周波用磁性材料
３２ 絶縁体膜
３４ 金属膜
３６ 中間層
４０ アンテナ
４２ 給電端子
４４ アンテナエレメント
４６ 配線基板
５０ 携帯電話
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波用磁性材料、アンテナ、携帯電話および高周波用磁性材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の携帯機器で使用される電波の周波数帯域は、ＧＨｚ帯にまで高周波化している。しかし、例えば、携帯機器のアンテナが電磁波を放射する際、金属がアンテナ近傍に存在すると、金属内に生じる誘導電流により電磁波の放射が妨げられてしまう。そこで、アンテナ近傍に高周波用磁性材料（高周波域において、高い透磁率を示す材料）を配置することで、不要な誘導電流の発生を抑制し、高周波域の電波通信を安定化できると考えられている。
【０００３】
通常の高透磁率部材としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどを主成分とする金属、合金、その酸化物が用いられる。金属もしくは合金の高透磁率部材は、電波の周波数が高くなると渦電流により電波の伝送損失が顕著になるため、高周波用磁性材料としては適さない。
【０００４】
一方、フェライトに代表される酸化物の磁性体は、高抵抗であるため渦電流による伝送損失は抑えられるが、共鳴周波数が数百ＭＨｚであるため、それ以上の高周波域では共鳴による伝送損失が顕著になり、やはり高周波用磁性材料としては適さない。
【０００５】
このため、ＧＨｚ帯域までの高周波域で磁気特性の優れた高周波用磁性材料の開発が求められている。優れた高周波用磁性材料とは、高周波域において、高抵抗で、透磁率実部μ’が大きく、透磁率の損失成分を示す透磁率虚部μ”が小さい、すなわちμ”／μ’が小さい材料である。
【０００６】
このような高周波用磁性材料を作製する試みとして、スパッタリング法などの薄膜技術を用いてグラニュラー構造を有する高透磁率ナノグラニュラー材料が作製されている。ここで、グラニュラー構造とは、絶縁体マトリクスの中に、磁性金属微粒子が分散している構造で、高周波域においても優れた特性を示すことが確認されている（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら、グラニュラー構造では、磁性金属微粒子の高周波用磁性材料中の体積百分率を向上させ、さらなる高透磁率化を図ることが困難である。
【０００７】
また、グラニュラー構造からさらに磁性金属の高周波用磁性材料中の体積百分率を向上させた材料として、柱状構造から成る高透磁率材料が作製されている。これは、絶縁体マトリクスの中に、柱状体の磁性金属が分散している構造で、高周波域においてグラニュラー構造よりも高い透磁率を示すことが確認されている（例えば、非特許文献２）。
【０００８】
アンテナ近傍に高周波用磁性材料を配置し、高周波域の電波通信を安定化するためには、高周波用磁性材料をできるだけ厚くすることが求められている。しかし柱状構造を有する材料では、膜厚を厚くすると柱同士が合体してしまうなど柱状構造の乱れが生じやすくなり、透磁率の損失成分μ”が大きくなり、μ”／μ’が増大するという問題点があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｓ．Ｏｈｎｕｍａ ｅｔ ａｌ．， “Ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｍｅｔａｌ−ｎｏｎｍｅｔａｌ ｇｒａｎｕｌａｒ ｆｉｌｍｓ”， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ７９（８） ｐｐ．５１３０−５１３５（１９９６）
【非特許文献２】Ｎ．Ｈａｙａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．， “Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｎｉ８１Ｆｅ１９／（Ｆｅ７０Ｃｏ３０）９９（Ａｌ２Ｏ３）１） Ｆｉｌｍｓ Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｂｙ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ”， Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ ２９[４] ｐｐ．１６１１−１６１４（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、高周波域において、透磁率実部μ’と透磁率虚部μ”の比（μ”／μ’）が小さく、かつ厚膜である、優れた高周波用磁性材料、これを用いたアンテナ、携帯電話および高周波用磁性材料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様の高周波用磁性材料は、基板と、前記基板上の第１の磁性体層と、前記第１の磁性体層上の前記第１の磁性体層と異なる材料の中間層と、前記中間層上の前記第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層とを有し、前記磁性体層は、長手方向が前記基板の表面に対して垂直方向を向いた複数の柱状体を形成する非晶質の磁性相と、前記柱状体の間隙を充填する絶縁体相とから成る複合磁性膜であり、前記基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍの面内一軸異方性を有することが望ましい。
【００１２】
上記高周波用磁性材料において、前記中間層が絶縁体膜と金属膜との積層構造を有することが望ましい。
【００１３】
上記高周波用磁性材料において、前記金属膜の膜厚をｂ１、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることが望ましい。
【００１４】
上記高周波用磁性材料において、前記中間層が金属膜であり、前記金属膜の膜厚をｂ１、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ１）であることが望ましい。
【００１５】
上記高周波用磁性材料において、前記金属膜が、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕであることが望ましい。
【００１６】
上記高周波用磁性材料において、前記中間層が絶縁体膜であり、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．７≦ａ／（ａ＋ｂ２）であることが望ましい。
【００１７】
上記高周波用磁性材料において、前記絶縁体膜が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ２、Ｆｅ酸化物、またはＣｏ酸化物であることが望ましい。
【００１８】
本発明の一態様のアンテナは、給電端子と、一端に前記給電端子が接続されるアンテナエレメントと、前記アンテナエレメントから放射される電磁波の伝送損失を抑制するための高周波用磁性材料を具備するアンテナであって、前記高周波用磁性材料が、上記態様の高周波用磁性材料であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の一態様の携帯電話は、上記態様のアンテナを具備することを特徴とする。
【００２０】
本発明の一態様の高周波用磁性材料の製造方法は、基板上に前記基板を回転させながら第１の磁性体層を堆積し、前記第１の磁性体層上に絶縁体膜を堆積し、前記絶縁体膜上に金属膜を堆積し、前記基板を回転させながら前記金属膜上に前記第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層を堆積することを特徴とする。
【００２１】
上記高周波用磁性材料の製造方法において、前記金属膜の膜厚をｂ１、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高周波域において、透磁率実部μ’と透磁率虚部μ”の比（μ”／μ’）が小さな、かつ膜厚の厚い、優れた高周波用磁性材料、これを用いたアンテナ、携帯電話および高周波用磁性材料の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態の高周波用磁性材料の断面図。
【図２】第１の実施の形態の高周波用磁性材料の斜視図および上面図。
【図３】印加磁場に対する磁化曲線。
【図４】第２の実施の形態の高周波用磁性材料の断面図。
【図５】第３の実施の形態の高周波用磁性材料の断面図。
【図６】第４の実施形態のアンテナの斜視図。
【図７】第４の実施形態のアンテナの断面図。
【図８】第５の実施の形態の携帯電話の斜視図。
【図９】実施例１における、高周波用磁性材料表面のＸ線回折パターン。
【図１０】実施例１における、高周波用磁性材料表面のＴＥＭ観察画像。
【図１１】実施例１における、ＶＳＭ測定結果。
【図１２】実施例１における、高周波特性測定結果。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
発明者らは、柱状構造を有する磁性体層において、磁性体層と異なる材料からなる中間層を介して磁性体層を積層することで、高周波域において、高い透磁率を保ちながら、柱状構造の乱れを抑制し、中間層を介さず磁性体層を厚膜化した場合よりも、透磁率の損失成分を低減できることを見出した。本発明は、発明者らによって見出された上記知見に基づき完成されたものである。
【００２６】
なお、本明細書中、非晶質とは、Ｘ線回折におけるＦｅの最強ピークの半値幅が、３．０°以上の状態をいう。また、本明細書中、中間層が磁性体層と異なる材料を有するとは、それぞれの層を全体として比較した場合に異なる組成・構造を有することを意味する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の高周波用磁性材料は、基板と、基板上の第１の磁性体層と、第１の磁性体層上の第１の磁性体層と異なる材料の中間層と、中間層上の第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層とを有する。そして、磁性体層は、長手方向が基板の表面に対して垂直方向を向いた複数の柱状体を形成する非晶質の磁性相と、柱状体の間隙を充填する絶縁体相とから成る複合磁性膜であり、基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍの面内一軸異方性を有する。
【００２８】
そして、本実施の形態においては、中間層が金属膜で形成されていることを特徴とする。
【００２９】
図１は、本実施の形態の高周波用磁性材料の断面図である。図１に示すように本実施の形態の高周波用磁性材料１０は、基板１２と、基板１２上の第１の磁性体層１４と、第１の磁性体層１４上に積層され、第１の磁性体層１４と異なる材料の金属膜の中間層１６と、中間層１６上に積層される第１の磁性体層１４と同じ材料の第２の磁性体層１８とで形成されている。
【００３０】
本実施の形態の基板１２は、例えばポリイミドのようなプラスチック、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｓｉ、ガラスのような無機材料を用いることができるが、これらに限定されるわけではない。
【００３１】
図２は、本実施の形態の高周波用磁性材料１０の第１の磁性体層１４の構造を示す図である。図２（ａ）が斜視図、図２（ｂ）が上面図である。
【００３２】
図２に示すように、第１の磁性体層１４は、長手方向が基板１２の表面に対して垂直方向を向いた複数の柱状体を形成する非晶質の磁性相２２と、柱状体の間隙を充填する絶縁体相２４とから成る複合磁性膜である。そして、基板１２の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍの面内一軸異方性を有する。
【００３３】
なお、本明細書中では、Ｈｋ（Ｈｋ１およびＨｋ２）は、図３に示すように、印加磁場に対する磁化の変化量が最も大きい磁場（≧０）下での接線と、最も変化量が小さい磁場下での接線との、磁化曲線の第一象限（磁化＞０、印加磁場＞０）における交点の磁場と定義する。
【００３４】
図２に示す磁性体層１４は、基板１２上に、長手方向が基板１２の表面に対して垂直方向に向いた複数の柱状体を形成する磁性相２２を備える。図２には、磁性相２２の柱状体の長手方向に対して垂直な断面が、楕円形状を有する楕円柱体を例示するが、楕円柱体の他に、円柱体、四角柱体、六角柱体、八角柱体などの形態をとることができる。
【００３５】
本実施の形態の磁性相２２は、図２に示すように、長手方向が基板１２の表面に対して垂直方向を向いた柱状体の構造を成す。ただし、柱状体の一部においてその垂直方向の垂線に対する角度が±３０°、好ましくは±１０°に傾斜することを許容する。
【００３６】
磁性相２２としては、例えば、Ｆｅに、Ｂ、Ｐ、Ｃのうち少なくとも一つの元素を含有する材料が適用可能である。
【００３７】
そして、この磁性相２２は非晶質である。磁性相２２を非晶質とすることにより、高周波域において、高い透磁率を保ちながら、磁気的な異方性分散を抑制し、結晶質の柱状構造を有する複合磁性膜よりも、透磁率の損失成分を低減することが可能となる。
【００３８】
磁性相２２の柱状体が非晶質であることは、Ｘ線回折パターンや、電子線回折パターンから判断できる。Ｘ線回折パターンでは、結晶の場合のようなシャープな強いピークではなく、ブロードな弱いピークが現れる。電子線回折パターンでは、明瞭なスポットではなく、ハローリングが現れる。本明細中における非晶質とは、Ｘ線回折におけるＦｅの最強ピークの半値幅が、３．０°以上の状態とすることは上述したとおりである。
【００３９】
結晶質の柱状体の場合、結晶配向の乱れがある（すなわち多結晶である）と、磁気的な異方性分散が大きく、透磁率の損失成分（透磁率虚部μ”）が増大してしまうが、非晶質の柱状体の場合、結晶配向の乱れが無いため、磁気的な異方性分散が極めて小さく、μ”も小さくすることができる。
【００４０】
また、金属を非晶質化すると、結晶の金属よりも電気抵抗を大きくすることができる。つまり、磁性相を非晶質の柱状体とすることで、高周波域で高透磁率、低損失、高抵抗を示す、優れた高周波用磁性材料を作製することができる。
【００４１】
そして、柱状体から成る磁性相２２は、少なくともＦｅとＢ（ホウ素）とを含むことが望ましい。ＦｅにＢを添加することで、Ｆｅの柱状体を、非晶質化することが容易になる。
【００４２】
磁性相２２に含まれるＢの割合ｙは、１０ａｔ％≦ｙ≦２５ａｔ％であることが好ましい。Ｂが１０ａｔ％より少ないと、Ｆｅの柱状体の非晶質化が困難になり、２５ａｔ％より多いと、Ｆｅの割合が減り、透磁率が低くなってしまう。
【００４３】
透磁率をより高くするには、ＦｅとＣｏを混合することが好ましく、ＦｅＣｏ中のＣｏの割合が２０ａｔ％以上４０ａｔ％以下であることが好ましい。
【００４４】
本実施の形態の絶縁体相２４は、図２に示すように、磁性相２４の柱状体の間隙を充填している。この絶縁体相２４の材料は、渦電流による伝送損失を抑える観点から、室温で１×１０２Ω・ｃｍ以上の電気抵抗を有することが望ましい。
【００４５】
このような絶縁体相２４として、例えばＭｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｈｆ、および希土類元素（Ｙを含む）から選ばれる金属の酸化物、窒化物、炭化物およびフッ化物などが挙げられる。成膜の容易さ、コストの面などから、特に酸化物、中でもシリコン酸化物またはアルミニウム酸化物、マグネシウム酸化物であることが好ましい。
【００４６】
絶縁体相２４は、磁性金属元素を３０ｍｏｌ％以下含むことを許容する。磁性金属元素の量が３０ｍｏｌ％を超えると、絶縁体相２４の電気抵抗率が低下し、磁性体層１４の磁気特性が低下するおそれがある。
【００４７】
磁性相２２の柱状体の底面の直径の平均値をＤ、柱状体同士の間隔の平均値をＳ（図２（ｂ））とすると、５ｎｍ≦Ｄ≦２０ｎｍ、Ｄ／Ｓ≧４であることが好ましい。ここで、高周波用磁性材料の、基板に平行な表面の任意の２ヶ所を、透過型電子顕微鏡を用いて（倍率４０万倍で）観察する。そして、各観察写真の中心部１００ｎｍ四方に相当する範囲に含まれる、すべての柱状体の底面について、各底面における最長径と最短径を測定し、それらすべての値の平均値をＤとする。なお、明らかに複数の柱状体が合体したものが存在する場合は、この合体した柱状体は測定から除外するものとする。また、上述した２ヶ所の観察写真の中心部１００ｎｍ四方から、それぞれ１０個、計２０個の柱状体をランダムに選出し、各柱状体と、それと隣接する柱状体との間隔を測定し、それらすべての値の平均値をＳとする。
【００４８】
Ｄが５ｎｍより小さいと、柱状体を形成しにくくなり、磁性相２２の高周波用磁性材料中の体積百分率が低下し、透磁率が低下するおそれがある。また、Ｄが２０ｎｍより大きいと、保磁力が大きくなり、透磁率の損失が増大するおそれがある。そして、Ｄ／Ｓが４より小さいと、磁性相２２の体積百分率が下がって透磁率が低下するおそれがある。
【００４９】
また、柱状体の高さと直径の比（アスペクト比）は、５以上であることが好ましい。なお、ここで直径とは、柱状体の底面の直径の平均値Ｄをいう。また、高周波用磁性材料の、基板に垂直な任意の２ヶ所を、透過型電子顕微鏡を用いて（倍率４０万倍で）観察する。そして、各観察写真中、高さ（長さ）の長いほうからそれぞれ１０個、計２０個の柱状体を抽出し、その高さの平均値を柱状体の高さと定義するものとする。
【００５０】
アスペクト比が５より小さいと、柱と柱の底面間にも絶縁体相２４が存在することとなり、磁性相２２の体積百分率が下がって透磁率が低下するおそれがある。図２（ａ）では、基板１２表面と垂直方向には、ひとつの柱状体しか図示していない。しかし、実際には、基板１２表面と垂直方向に複数の柱状体が、柱状体の長手方向に絶縁体相２４を挟んで配列している場合もある。
【００５１】
第１および第２の磁性体層１４、１８において、基板１２の表面に平行な面内で、磁性相２２の占める面積の割合Ｐが、７５％≦Ｐ≦９５％であることが好ましい。Ｐが７５％より少ないと、磁性相２２の体積百分率が下がって透磁率が低下するおそれがある。また、Ｐが９５％より多いと、柱状体同士が凝集してＤが２０ｎｍより大きくなり、前記のように透磁率の損失が増大するおそれがある。
【００５２】
磁性相２２をＭ、絶縁体相２４をＩ、磁性体層１４、１８をＭｘＩ（１−ｘ）とすると、０．８０≦ｘ≦０．９５であること、すなわち、磁性体層１４、１８中に占める磁性相２２の割合が、８０ｍｏｌ％以上９５ｍｏｌ％以下が好ましい。磁性相２２が８０ｍｏｌ％より少ないと、磁性相２２の体積百分率が下がってグラニュラー構造となり、透磁率が低下するおそれがある。磁性相２２が９５ｍｏｌ％より大きいと、柱状体同士が凝集してＤが２０ｎｍより大きくなり、上述のように透磁率の損失が増大するおそれがある。
【００５３】
また、高周波磁性材料１０の第１の磁性体層１４は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍ（＝５０Ｏｅ）の面内一軸異方性を有する。磁性体層１４は、上記範囲の面内一軸異方性を備えることにより、高周波域における透磁率の損失成分を低減することが可能となる。
【００５４】
面内一軸異方性を有することにより、高周波域において、透磁率の損失成分の低減が可能となるのは、以下のように考えられる。すなわち、最大異方性磁界と、透磁率の共鳴周波数は比例関係にあり、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍとすることで、１ＧＨｚ以上の共鳴周波数が達成できる。そして、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍを得るには、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３を満たす面内一軸異方性を付与することが有効である。このように、面内一軸異方性を有することにより、磁気特性が等方的な場合よりも、最大異方性磁界を大きくすることができ、結果的に、高周波域でのμ”／μ’を小さくすることが可能となるのである。
【００５５】
このように、磁性相２２を非晶質とし、かつ、基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍとなる面内一軸異方性を備えることにより、従来の磁性材料と比較して、高周波域における透磁率の損失成分を大幅に低減することが可能となる。
【００５６】
このような磁気的な異方性は、例えば第１および第２の磁性体層１４、１８の表面において、柱状体の異方性磁界Ｈｋ１に対応する方向の径を長く、異方性磁界Ｈｋ２に対応する方向の径を短くすることにより実現することが可能である。
【００５７】
また、磁気的な異方性は、絶縁体相２４中の磁性元素量の変化により付与することもできる。例えば、磁性体層１４、１８の表面での異方性磁界Ｈｋ２に対応する方向と異方性磁界Ｈｋ１に対応する方向の柱状体間で、絶縁体相２４中の磁性元素量を、前者に比べて後者を多くすることにより実現可能である。
【００５８】
また、磁性体層１４、１８の表面での異方性磁界Ｈｋ１に対応する方向でのＦｅの原子間距離を、異方性磁界Ｈｋ２に対応する方向でのＦｅの原子間距離より長くすることで、磁気的な異方性を付与することも可能である。
【００５９】
第１の磁性体層１４は、上述のように柱状構造を有している。そのため、第１の磁性体層１４の単層膜厚を厚くすると、傾いた柱同士が合体するなど、柱状構造の乱れが生じやすくなり、透磁率の損失成分μ”が増大し、μ”／μ’が増大してしまう。
【００６０】
そこで、本実施の形態においては、図１に示すように、中間層１６を介して第１の磁性体層１４と第２の磁性体層１８を積層する。このことで、磁性体層を一層で厚膜にした場合よりも、柱状構造の乱れによるμ”の増大を抑制できる。したがって、安定した構造を保ちつつ磁性体層の全体の膜厚を厚くすることが可能となる。
【００６１】
特に、本実施の形態では、中間層１６が金属膜である。金属は拡散係数が大きいことから、磁性体層表面よりも中間層表面の平滑性は高くなる。したがって、本実施の形態の高周波用磁性材料は、中間層１６の上に形成される第２の磁性体層１８の柱状構造の乱れをより効果的に抑制することが可能である。
【００６２】
中間層１６の金属膜の膜厚をｂ１、磁性体層一層の膜厚、すなわち第１の磁性体層１４または第２の磁性体層１８の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ１）であることが望ましい。
【００６３】
膜厚ｂ１が１ｎｍより小さいと、中間層を形成しづらくなり、５００ｎｍより大きいと、電磁波の送受信にともない中間層内に渦電流が発生し、透磁率の損失が増大するおそれがある。さらに、ｂ１が５００ｎｍより大きい場合や、ａ／（ａ＋ｂ１）が０．１より小さい場合、磁性体層の全体の膜厚が小さくなり、高周波用磁性材料全体の透磁率が低下し、磁性体による、電磁波の放射効率の向上効果が得にくくなるおそれがある。
【００６４】
中間層１６に用いる金属は、遷移金属が好ましい。その中でも酸化しづらく、金属の持つ磁化の小さいＣｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕが好ましい。酸化されやすいと、表面の平滑性が劣化するおそれがある。金属の持つ磁化が大きいと、第１の磁性体層と第２の磁性体層が、磁気的に結合し、反磁界の影響が大きくなることにより、透磁率の低下をまねくおそれがあるからである。
【００６５】
図１では、一層の中間層１６を介して、第１の磁性体層１４、第２の磁性体層１８の２層が積層された構造を記載している。しかし、磁性体による、電磁波の放射効率の向上効果を得やすくするには、複数の中間層を介して、磁性体層を３層以上積層し、磁性体層の全体の膜厚をできるだけ厚くすることが好ましい。
【００６６】
本実施の形態の高周波用磁性材料の製造方法は、基板上に基板を回転させながら第１の磁性体層を堆積し、第１の磁性体層上に金属膜を堆積し、基板を回転させながら金属膜上に第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層を堆積することを特徴とする。
【００６７】
具体的には、例えば、基板１２（図１）上に、基板１２を回転させながら第１の磁性体層１４である複合磁性膜をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。成膜時に基板を回転させ、成膜条件を制御することにより、基板１２上に形成された複合磁性膜に、基板１２の表面と平行な面内における磁気的な面内一軸異方性を効果的に付与することが可能となる。複合磁性膜をスパッタリング法で成膜する際は、チャンバ内をＡｒ雰囲気とし、圧力を０．４０Ｐａ〜１．２０Ｐａに設定することが、異方性を付与する観点から望ましい。
【００６８】
次に、第１の磁性体層１４上に、金属膜の中間層１６をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００６９】
その後、基板１２を回転させながら、金属膜の中間層１６上に、第１の磁性体層１４と同じ材料の第２の磁性体層１８である複合磁性膜をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００７０】
このようにして、本実施の形態の高周波用磁性材料１０が製造される。さらに、厚膜化するためには、第２の磁性体層１８の上に中間層、磁性体層を繰り返し積層させればよい。
【００７１】
そこで、本実施の形態の製造方法においては、中間層１６を介して第１の磁性体層１４と第２の磁性体層１８を積層する。このことで、磁性体層を一層で厚膜にした場合よりも、柱状構造の乱れによるμ”の増大を抑制できる。したがって、安定した構造を保ちつつ磁性体層の全体の膜厚を厚くすることが可能となる。
【００７２】
特に、本実施の形態の製造方法では、中間層１６が金属膜である。金属は拡散係数が大きいことから、磁性体層表面よりも中間層表面の平滑性は高くなる。したがって、本実施の形態の高周波用磁性材料は、中間層１６の上に形成される第２の磁性体層１８の柱状構造の乱れをより効果的に抑制することが可能である。
【００７３】
この製造方法において、中間層１６が金属膜であり、金属膜の膜厚をｂ１、磁性体層１４、１８一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ１）であることが望ましい
【００７４】
また、高周波用磁性材料１０は、高周波域において、渦電流による伝送損失を抑制するために、高抵抗であることが望ましい。高周波用磁性材料を高抵抗化するには、材料を細分化することが有効であり、最小異方性磁界Ｈｋ１方向が、１０μｍ≦ｃ≦１ｍｍの間隔ｃで細分化され、最大異方性磁界Ｈｋ２方向が、１≦ｄ／ｃ≦１００となるような間隔ｄで細分化されていることが好ましい。
【００７５】
ｃを１０μｍより小さくすることは技術的に容易ではなく、ｃが１ｍｍより大きいと、渦電流による伝送損失が増大するおそれがある。また、ｄ／ｃが１より小さくなるように細分化することは高周波用磁性材料の体積を不必要に減少させ、ｄ／ｃが１００より大きいと、Ｈｋ２方向に磁化しやすくなる形状磁気異方性が生じてしまい、Ｈｋ２が減少し、大きな一軸異方性が得られないおそれがある。
【００７６】
材料の細分化は、レーザー加工、ダイシング加工、レジスト加工、イオンミリング加工、スタンパ加工などにて実施できる。しかし、これらの方法に限定されるわけではない。
【００７７】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の高周波用磁性材料は、第１の実施の形態において中間層が金属膜であるのに対し、中間層が絶縁体膜である点で異なっている。中間層以外の構成については第１の実施の形態と同様であるので、重複する内容の記載を省略する。
【００７８】
図４は、本実施の形態の高周波用磁性材料の断面図である。図１に示すように本実施の形態の高周波用磁性材料２０は、基板１２と、基板１２上の第１の磁性体層１４と、第１の磁性体層１４上に積層され、第１の磁性体層１４と異なる材料であり絶縁体膜で形成される中間層２６と、中間層２６上に積層される第１の磁性体層１４と同じ材料の第２の磁性体層１８とで形成されている。
【００７９】
本実施の形態においては、図４に示すように、中間層２６を介して第１の磁性体層１４と第２の磁性体層１８を積層する。このことで、第１の実施の形態同様、磁性体層を一層で厚膜にした場合よりも、柱状構造の乱れによるμ”の増大を抑制できる。したがって、安定した構造を保ちつつ磁性体層の全体の膜厚を厚くすることが可能となる。
【００８０】
さらに、本実施の形態のように中間層２６に絶縁体膜を用いると、磁性体層１４を一層で厚膜にした場合に生じる反磁界の影響を低減し、高周波用磁性材料全体の磁気特性の向上を図ることが可能になる。
【００８１】
中間層２６に絶縁体膜を用いたとき、絶縁体膜の膜厚をｂ２、磁性体層１４一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．７≦ａ／（ａ＋ｂ２）であることが望ましい。また、１ｎｍ≦ｂ２≦５ｎｍ、であることがより望ましい。
【００８２】
膜厚ｂ２が１ｎｍより小さいと、中間層を形成しづらくなり、また、ｂ２が１００ｎｍより大きい場合、特に５ｎｍより大きい場合や、ａ／（ａ＋ｂ２）が０．７より小さい場合、磁性体層の全体の膜厚が小さくなり、高周波用磁性材料全体の透磁率が誘電率を下回り、磁性体による、電磁波の放射効率の向上効果が得にくくなるおそれがある。
【００８３】
中間層２６に用いる絶縁体膜は、薄膜の形成しやすさ、材料の安定性から、酸化物が好ましく、中でもＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｆｅ酸化物、Ｃｏ酸化物から作られることが好ましい。
【００８４】
本実施の形態の高周波用磁性材料の製造方法は、基板上に基板を回転させながら第１の磁性体層を堆積し、第１の磁性体層上に絶縁体膜を堆積し、基板を回転させながら絶縁体膜上に第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層を堆積することを特徴とする。
【００８５】
具体的には、第１の実施の形態の製造方法において、第１の磁性体層１４上に、金属膜の中間層１６を形成するのに変えて、絶縁体膜の中間層２６をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００８６】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の高周波用磁性材料は、第１の実施の形態において中間層が金属膜であるのに対し、中間層が絶縁体膜と金属膜の積層構造である点で異なっている。中間層以外の構成については第１の実施の形態と同様であるので、重複する内容の記載を省略する。
【００８７】
図５は、本実施の形態の高周波用磁性材料の断面図である。図５に示すように本実施の形態の高周波用磁性材料３０は、基板１２と、基板１２上の第１の磁性体層１４と、第１の磁性体層１４上に積層され、第１の磁性体層１４と異なる材料で形成される中間層３６と、中間層３６上に積層される第１の磁性体層１４と同じ材料の第２の磁性体層１８とで形成されている。そして、中間層３６が絶縁体膜３２と金属膜３４の積層構造である
【００８８】
磁性体層１４を、絶縁体膜３２からなる中間層を介して積層すると、磁性体層１４内に生じる反磁界の影響を低減できる。そして、金属膜３４からなる中間層を介して積層すると、中間層の上に形成される磁性体層１４の柱状構造の乱れが抑制され透磁率の損失成分を低減できる。
【００８９】
このため、本実施の形態のように、磁性体層１４と、絶縁体膜３２と、金属膜３４とを順に積層した積層構造とすると、特に磁気特性の優れた高周波用磁性材料を製造することができる。
【００９０】
なお、図５では、一層の中間層３６を介して、第１の磁性体層１４、第２の磁性体層１８の２層が積層された構造を記載している。しかし、磁性体による、電磁波の放射効率の向上効果を得やすくするには、複数の中間層を介して、磁性体層を３層以上積層し、磁性体層の全体の膜厚をできるだけ厚くすることが好ましい。
【００９１】
このとき、上述したと同様の理由から、金属膜３４の膜厚をｂ１、絶縁体膜３２の膜厚をｂ２、磁性体層１４一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることが望ましい。また、１ｎｍ≦ｂ２≦５ｎｍ、であることがより望ましい。
【００９２】
ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）が０．１より小さいと、磁性体層の全体の膜厚が小さくなり、高周波用磁性材料３０全体の透磁率が誘電率を下回り、磁性体による、電磁波の放射効率の向上効果が得にくくなるおそれがある。
【００９３】
本実施の形態の高周波用磁性材料の製造方法は、基板上に基板を回転させながら第１の磁性体層を堆積し、第１の磁性体層上に絶縁体膜を堆積し、絶縁体膜上に金属膜を堆積し、基板を回転させながら金属膜上に第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層を堆積することを特徴とする。
【００９４】
具体的には、例えば、基板１２（図５）上に、基板１２を回転させながら第１の磁性体層１４である複合磁性膜をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。成膜時に基板を回転させ、成膜条件を制御することにより、基板１２上に形成された複合磁性膜に、基板１２の表面と平行な面内における磁気的な面内一軸異方性を効果的に付与することが可能となる。
【００９５】
次に、第１の磁性体層１４上に、絶縁体膜３２をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００９６】
次に、絶縁体膜３２上に、金属膜３４を同様にスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００９７】
その後、基板１２を回転させながら、金属膜３４の上に、第１の磁性体層１４と同じ材料の第２の磁性体層１８である複合磁性膜をスパッタリング法、電子ビーム蒸着法等で堆積し成膜する。
【００９８】
このようにして、本実施の形態の高周波用磁性材料３０が製造される。さらに、厚膜化するためには、第２の磁性体層１８の上に絶縁体膜と金属膜の積層構造の中間層と、磁性体層とを繰り返し積層させればよい。
【００９９】
上述のように、本実施の形態の製造方法のように、磁性体層１４と、絶縁体膜３２と、金属膜３４とを順に積層した積層構造とすると、特に磁気特性の優れた高周波用磁性材料を製造することができる。
【０１００】
この製造方法において、金属膜３４の膜厚をｂ１、絶縁体膜３２の膜厚をｂ２、磁性体層１４一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることが望ましい
【０１０１】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態のアンテナは、給電端子と、一端に給電端子が接続されるアンテナエレメントと、このアンテナエレメントから放射される電磁波の伝送損失を抑制するための高周波用磁性材料を備えている。そして、この高周波用磁性材料が第１ないし第３の実施の形態に記載した高周波用磁性材料であることを特徴とする。したがって、以下、第１ないし第３の実施の形態で記載した高周波用電極材料に関する内容については重複するため省略する。
【０１０２】
図６は本実施の形態のアンテナの斜視図、図７は断面図である。高周波用磁性材料４０が、給電端子４２が一端に接続されるアンテナエレメント４４と、配線基板４６との間に設けられている。この配線基板４６は、例えば、携帯機器の配線基板であり、例えば、金属の筐体で囲まれている。
【０１０３】
携帯機器のアンテナが電磁波を放射する際、アンテナと、携帯機器の筐体などの金属とが、一定以上に近接すると、金属内に生じる誘導電流により電磁波の放射が妨げられてしまう。しかし、本実施の形態のようにアンテナ近傍に高周波特性の優れた高周波用磁性材料４０を配置することで、アンテナと、筐体などの金属とを近接させても、誘導電流が発生せず、電波通信を安定化でき、携帯機器を小型化しうる。
【０１０４】
アンテナの放射効率を上げるためには、アンテナエレメント４４に対して、高周波磁性材料４０の上記定義によるＨｋ１、Ｈｋ２方向を、図６に示すような配置とすることが望ましい。
【０１０５】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態の携帯電話は、第４の実施の形態のアンテナを具備している。図８は本実施の形態の携帯電話の斜視図である。携帯電話５０は、アンテナエレメント４４の近傍に高周波用磁性材料４０を具備する。
【０１０６】
図８において、配線基板の記載は省略したが、配線基板は、高周波磁性材料４０を挟んで、アンテナエレメント４４と反対側に存在するものとする。このように、携帯電話のアンテナに高周波用磁性材料４０を配置することで、上述したように、電磁波の高い放射効率を維持しながら、携帯電話を小型化することができる。
【０１０７】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、高周波用磁性材料、これを用いたアンテナおよび携帯電話、高周波用磁性材料の製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる高周波用磁性材料、高周波用磁性材料の製造方法、アンテナおよび携帯電話等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【０１０８】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての高周波用磁性材料、これを用いたアンテナおよび携帯電話、高周波用磁性材料の製造方法が、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【実施例】
【０１０９】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
高周波用磁性材料の作製には、マグネトロンスパッタ成膜装置を用いた。ターゲットには、Ｆｅ５３．８Ｃｏ２３．０Ｎｂ３．２Ｂ２０−ＳｉＯ２（磁性相中のＢの割合ｙは２０ａｔ％、磁性相となるＦｅＣｏＮｂＢが９３ｍｏｌ％すなわちｘ＝０．９３）を用いた。チャンバ内に公転型のホルダを配置し、ホルダ上にＳｉＯ２基板を固定し、基板を１５ｒｐｍの速度で公転させながら、チャンバ内をＡｒ雰囲気中、０．６７Ｐａ（５×１０−３ｔｏｒｒ）の圧力下でターゲットからのスパッタ粒子を基板表面に堆積して、厚さ５００ｎｍの複合磁性膜を成膜し、これを磁性体層とした。
【０１１０】
さらに、マグネトロンスパッタ成膜装置を用い、前記磁性体層を１５ｒｐｍの速度で公転させながら、チャンバ内をＡｒ雰囲気中、０．６７Ｐａ（５×１０−３ｔｏｒｒ）の圧力下でＳｉＯ２ターゲットからのスパッタ粒子を磁性体層に堆積して、磁性体層上に、厚さ５ｎｍのＳｉＯ２層を成膜し、中間層とした。
【０１１１】
さらに、ＳｉＯ２層の上に、前記磁性体層と同様の膜を成膜することで、基板上に、５００ｎｍ磁性体層、５ｎｍ中間層（絶縁体）、５００ｎｍ磁性体層の積層構造を有する、高周波磁性用材料を作製した。
【０１１２】
この高周波用磁性材料の表面について、ＣｕＫα線Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）をおこなった。測定結果を図９に示す。２θ＝４５°付近の、Ｆｅの（１１０）ピークの半値幅Ｆは、５．０４°であり、非晶質であることがわかる。
【０１１３】
この高周波用磁性材料について、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で、基板の表面に平行な面内を２視野（２写真）観察した。１視野を図１０に示す。この観察写真について、各観察写真の中心部１００ｎｍ四方に相当する範囲に含まれる、すべての柱状体の底面の、最長径と最短径を測定し、それらすべての値の平均値を計算したところ、Ｄは１０ｎｍであった。また、各観察写真の中心部１００ｎｍ四方から、それぞれ１０個、計２０個の柱状体をランダムに選出し、各柱状体と、それと隣接する柱状体との間隔を測定し、それらすべての値の平均値を計算したところ、Ｓは１．２ｎｍであった。また、磁性相が占める面積の割合Ｐは９０％であった。
【０１１４】
この高周波用磁性材料について、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて、成膜時の基板回転と平行方向、および、基板回転と垂直方向について磁気特性（印加磁場に対する磁化の大きさ）を測定した。その結果を図１１に示す。基板回転と平行方向において最小異方性磁界Ｈｋ１が０．５６１×１０３Ａ／ｍ、基板回転と垂直方向において最大異方性磁界Ｈｋ２が２５．０×１０３Ａ／ｍであった。
【０１１５】
この高周波用磁性材料について、凌和電子製超高周波透磁率測定装置ＰＭＭ−９Ｇ１を用い、１ＭＨｚから９ＧＨｚの範囲で、最大異方性磁界の方向に励磁して測定を行った。その結果を図１２に示す。１ＧＨｚにおける透磁率実部μ’は４２．６であり、１ＧＨｚにおける透磁率の損失成分を示す透磁率虚部μ”は０．７６７であり、磁気特性を示すμ”／μ’は、１ＧＨｚにおいて０．０１８０であった。以上の測定結果をまとめて表１に示す。
【０１１６】
（実施例２）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｃｕを５ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１１７】
（実施例３）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｃｕを１００ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１１８】
（実施例４）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｐｔを５ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１１９】
（実施例５）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｐｔを１００ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２０】
（実施例６）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｆｅ酸化物１ｎｍを形成し、その上にＣｕを５ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２１】
（実施例７）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｆｅ酸化物１ｎｍを形成し、その上にＣｕを１００ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２２】
（実施例８）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｆｅ酸化物１ｎｍを形成し、その上にＰｔを５ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２３】
（実施例９）
中間層として、ＳｉＯ２の代わりに、Ｆｅ酸化物１ｎｍを形成し、その上にＰｔ１００ｎｍ成膜したこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２４】
（比較例１）
中間層を設けず、磁性体層の膜厚を１０００ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１２５】
（比較例２）
ｘ＝０．７５にしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。磁性体層は柱状構造ではなく、グラニュラー構造となった。測定結果を表１に示す。
【０１２６】
（比較例３）
ｘ＝０．７５にし、中間層を設けず、磁性体層の膜厚を１０００ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定を行った。磁性相は柱状構造ではなく、グラニュラー構造となった。測定結果を表１に示す。
【０１２７】
（比較例４）
成膜時、チャンバ内をＡｒ雰囲気中、０．２７Ｐａ（２×１０−３ｔｏｒｒ）の圧力下にしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定をおこなった。その結果を表１に示す。
【０１２８】
（比較例５）
成膜時、チャンバ内をＡｒ雰囲気中、０．２７Ｐａ（２×１０−３ｔｏｒｒ）の圧力下にし、中間層を設けず、磁性体層の膜厚を１０００ｎｍにしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜、測定をおこなった。その結果を表１に示す。
【０１２９】
【表１】
【０１３０】
実施例１の高周波用磁性材料は、磁性相が非晶質で面内一軸異方性の柱状構造を有する膜厚５００ｎｍの磁性体層と、絶縁体からなる中間層の積層構造を有し、磁性体層の合計膜厚は１０００ｎｍであるが、表１から明らかなように、磁性体層の単層膜厚を１０００ｎｍにした比較例１に比べ、１ＧＨｚにおける透磁率実部と透磁率虚部の比（μ”／μ’）が小さく、高周波域において優れた磁気特性を有することがわかる。
【０１３１】
また、実施例２〜５の高周波用磁性材料は、磁性相が非晶質で面内一軸異方性の柱状構造を有する膜厚５００ｎｍの磁性体層と、金属からなる中間層の積層構造を有し、磁性体層の合計膜厚は１０００ｎｍである。表１から明らかなように、磁性体層の単層膜厚を１０００ｎｍにした比較例１に比べ、１ＧＨｚにおける透磁率実部と透磁率虚部の比（μ”／μ’）が小さく、高周波域において優れた磁気特性を有することがわかる。
【０１３２】
また、実施例６〜９の高周波用磁性材料は、磁性相が非晶質で面内一軸異方性の柱状構造を有する膜厚５００ｎｍの磁性体層と、絶縁体と金属の積層構造からなる中間層を有し、磁性体層の合計膜厚は１０００ｎｍである。表１から明らかなように、磁性体層の単層膜厚を１０００ｎｍにした比較例１に比べ、１ＧＨｚにおける透磁率実部と透磁率虚部の比（μ”／μ’）が小さく、高周波域において優れた磁気特性を有することがわかる。また、絶縁体または金属単層の中間層を有する実施例１〜５よりも優れた磁気特性を示す。
【０１３３】
また、比較例２、３の高周波用磁性材料は、磁性体層がグラニュラー構造であり、中間層を介して膜厚５００ｎｍの磁性体層を積層し、磁性体層の全体の膜厚を１０００ｎｍにした比較例２と、中間層を介さず磁性体層の単層膜厚を１０００ｎｍにした比較例３とで、１ＧＨｚにおける透磁率実部と透磁率虚部の比（μ”／μ’）が同程度である。
【０１３４】
比較例４、５の高周波用磁性材料は、磁気特性が、面内等方的である柱状構造を有しており、中間層を介して膜厚５００ｎｍの磁性体層を積層し、磁性体層の全体の膜厚を１０００ｎｍにした比較例４と、中間層を介さず磁性体層の単層膜厚を１０００ｎｍにした比較例５とで、１ＧＨｚにおける透磁率実部と透磁率虚部の比（μ”／μ’）が同程度である。
【０１３５】
以上から、磁性体層と中間層を積層し磁気特性を向上させる効果は、面内一軸異方性の柱状構造を有する高周波用磁性材料にて顕著であることがわかる。
【０１３６】
このように、本実施例により本発明の効果が確認された。
【符号の説明】
【０１３７】
１０ 高周波用磁性材料
１２ 基板
１４ 第１の磁性体層
１６ 中間層
１８ 第２の磁性体層
２０ 高周波用磁性材料
２２ 磁性相
２４ 絶縁体相
２６ 中間層
３０ 高周波用磁性材料
３２ 絶縁体膜
３４ 金属膜
３６ 中間層
４０ アンテナ
４２ 給電端子
４４ アンテナエレメント
４６ 配線基板
５０ 携帯電話
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上の第１の磁性体層と、
前記第１の磁性体層上の前記第１の磁性体層と異なる材料の中間層と、
前記中間層上の前記第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層とを有し、
前記磁性体層は、長手方向が前記基板の表面に対して垂直方向を向いた複数の柱状体を形成する非晶質の磁性相と、前記柱状体の間隙を充填する絶縁体相とから成る複合磁性膜であり、
前記基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍの面内一軸異方性を有することを特徴とする高周波用磁性材料。
【請求項２】
前記中間層が絶縁体膜と金属膜との積層構造を有することを特徴とする請求項１記載の高周波用磁性材料。
【請求項３】
前記金属膜の膜厚をｂ１、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることを特徴とする請求項２記載の高周波用磁性材料。
【請求項４】
前記中間層が金属膜であり、前記金属膜の膜厚をｂ１、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ１）であることを特徴とする請求項１記載の高周波用磁性材料。
【請求項５】
前記金属膜が、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕであることを特徴とする請求項２ないし請求項４いずれか一項に記載の高周波用磁性材料。
【請求項６】
前記中間層が絶縁体膜であり、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．７≦ａ／（ａ＋ｂ２）であることを特徴とする請求項１記載の高周波用磁性材料。
【請求項７】
前記絶縁体膜が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ２、Ｆｅ酸化物、またはＣｏ酸化物であることを特徴とする請求項２、請求項３または請求項６いずれか一項に記載の高周波用磁性材料。
【請求項８】
給電端子と、
一端に前記給電端子が接続されるアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントから放射される電磁波の伝送損失を抑制するための高周波用磁性材料を具備するアンテナであって、
前記高周波用磁性材料が、請求項１ないし請求項７いずれか一項に記載の高周波用磁性材料であることを特徴とするアンテナ。
【請求項９】
請求項８記載のアンテナを具備することを特徴とする携帯電話。
【請求項１０】
基板上に前記基板を回転させながら第１の磁性体層を堆積し、
前記第１の磁性体層上に絶縁体膜を堆積し、
前記絶縁体膜上に金属膜を堆積し、
前記基板を回転させながら前記金属膜上に前記第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層を堆積することを特徴とする高周波用磁性材料の製造方法。
【請求項１１】
前記金属膜の膜厚をｂ１、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることを特徴とする請求項１０記載の高周波用磁性材料の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板上の第１の磁性体層と、
前記第１の磁性体層上の前記第１の磁性体層と異なる材料の中間層と、
前記中間層上の前記第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層とを有し、
前記磁性体層は、長手方向が前記基板の表面に対して垂直方向を向いた複数の柱状体を形成する非晶質の磁性相と、前記柱状体の間隙を充填する絶縁体相とから成る複合磁性膜であり、
前記基板の表面に平行な面内の最小異方性磁界をＨｋ１、最大異方性磁界をＨｋ２とする場合に、Ｈｋ２／Ｈｋ１≧３、Ｈｋ２≧３．９８×１０３Ａ／ｍの面内一軸異方性を有することを特徴とする高周波用磁性材料。
【請求項２】
前記中間層が絶縁体膜と金属膜との積層構造を有することを特徴とする請求項１記載の高周波用磁性材料。
【請求項３】
前記金属膜の膜厚をｂ１、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることを特徴とする請求項２記載の高周波用磁性材料。
【請求項４】
前記中間層が金属膜であり、前記金属膜の膜厚をｂ１、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ１）であることを特徴とする請求項１記載の高周波用磁性材料。
【請求項５】
前記金属膜が、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕであることを特徴とする請求項２ないし請求項４いずれか一項に記載の高周波用磁性材料。
【請求項６】
前記中間層が絶縁体膜であり、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．７≦ａ／（ａ＋ｂ２）であることを特徴とする請求項１記載の高周波用磁性材料。
【請求項７】
前記絶縁体膜が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ２、Ｆｅ酸化物、またはＣｏ酸化物であることを特徴とする請求項２、請求項３または請求項６いずれか一項に記載の高周波用磁性材料。
【請求項８】
給電端子と、
一端に前記給電端子が接続されるアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントから放射される電磁波の伝送損失を抑制するための高周波用磁性材料を具備するアンテナであって、
前記高周波用磁性材料が、請求項１ないし請求項７いずれか一項に記載の高周波用磁性材料であることを特徴とするアンテナ。
【請求項９】
請求項８記載のアンテナを具備することを特徴とする携帯電話。
【請求項１０】
基板上に前記基板を回転させながら第１の磁性体層を堆積し、
前記第１の磁性体層上に絶縁体膜を堆積し、
前記絶縁体膜上に金属膜を堆積し、
前記基板を回転させながら前記金属膜上に前記第１の磁性体層と同じ材料の第２の磁性体層を堆積することを特徴とする高周波用磁性材料の製造方法。
【請求項１１】
前記金属膜の膜厚をｂ１、前記絶縁体膜の膜厚をｂ２、前記磁性体層一層の膜厚をａとする場合に、１ｎｍ≦ｂ１≦５００ｎｍ、１ｎｍ≦ｂ２≦１００ｎｍ、０．１≦ａ／（ａ＋ｂ２＋ｂ１）であることを特徴とする請求項１０記載の高周波用磁性材料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１６５９５８（Ｐ２０１０−１６５９５８Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８４０８（Ｐ２００９−８４０８）
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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