本發(fā)明涉及軟磁性樹脂組合物及由其得到的軟磁性薄膜。
背景技術(shù):
近年來,在計(jì)算機(jī)、智能電話等電子設(shè)備中,無線通信、無線電力傳送的搭載迅速地普及。而且,在電子設(shè)備中,為了擴(kuò)大其無線通信距離、高效率化、小型化,在電子設(shè)備所具備的天線、線圈等的周邊會(huì)配置使磁通量匯聚的軟磁性薄膜(例如參見專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1中公開了將扁平狀的軟磁性粉末和結(jié)合劑配混而形成的具有柔軟性的磁性薄膜。
然而,為了改良磁通量的匯聚效率,重要的是提高相對(duì)磁導(dǎo)率(特別是復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部μ′)等磁特性。通常,若使磁性薄膜的膜厚增厚,則磁場(chǎng)的屏蔽效果會(huì)提高。但是,由于也要求磁性薄膜的薄膜化、進(jìn)而電子設(shè)備的小型化,因此上述的方法難以應(yīng)對(duì)該薄膜化的要求。
因此,已知有提高磁性薄膜中的軟磁性顆粒的含有比率的方法(高填充化)(例如參見專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)2中公開了一種電磁干擾抑制體,其是將使用包含si元素的表面處理劑實(shí)施了表面處理的軟磁性粉末分散于結(jié)合劑而構(gòu)成的。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-39947號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-310952號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問題
然而,若使軟磁性顆粒在磁性薄膜中高填充,則會(huì)產(chǎn)生軟磁性顆粒彼此的排斥、由樹脂彈性而導(dǎo)致排斥的現(xiàn)象(回彈)。其結(jié)果,在軟磁性薄膜中產(chǎn)生空隙(void)。這樣,在回流焊處理等高溫處理時(shí),有空隙膨脹、導(dǎo)致軟磁性薄膜的剝離、外觀不良的擔(dān)心。
但是,即使是專利文獻(xiàn)2中記載的電磁干擾抑制體,也會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生很多空隙,因此回彈的抑制不充分。
另外,即使在抑制回彈、以高比率含有軟磁性顆粒的情況下,也會(huì)產(chǎn)生得不到期望的磁特性的情況。
本發(fā)明的目的在于,提供一種磁特性優(yōu)異、能夠抑制空隙產(chǎn)生的軟磁性樹脂組合物及由其得到的軟磁性薄膜。
用于解決問題的方案
本發(fā)明[1]包括一種軟磁性樹脂組合物,其含有扁平狀的軟磁性顆粒和樹脂成分,所述樹脂成分含有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂以及丙烯酸類樹脂,前述環(huán)氧樹脂僅包含具有3個(gè)以上官能團(tuán)的環(huán)氧樹脂,前述酚醛樹脂僅包含具有3個(gè)以上官能團(tuán)的酚醛樹脂,前述樹脂成分中的前述丙烯酸類樹脂的含有比率為25質(zhì)量%以上。
本發(fā)明[2]包括根據(jù)[1]所述的軟磁性樹脂組合物,其中,相對(duì)于不包括前述軟磁性顆粒在內(nèi)的除軟磁性顆粒以外的成分100質(zhì)量份,前述環(huán)氧樹脂及前述酚醛樹脂的總含量為20質(zhì)量份以上且99質(zhì)量份以下。
本發(fā)明[3]包括根據(jù)[1]或[2]所述的軟磁性樹脂組合物,其中,前述環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量為230g/eq.以下,前述酚醛樹脂的羥基當(dāng)量為230g/eq.以下。
本發(fā)明[4]包括根據(jù)[1]~[3]中的任一項(xiàng)所述的軟磁性樹脂組合物,其中,前述具有3個(gè)以上官能團(tuán)的環(huán)氧樹脂為三羥基苯基甲烷型環(huán)氧樹脂,前述具有3個(gè)以上官能團(tuán)的酚醛樹脂為苯酚酚醛清漆樹脂。
本發(fā)明[5]包括根據(jù)[1]~[3]中的任一項(xiàng)所述的軟磁性樹脂組合物,其中,前述具有3個(gè)以上官能團(tuán)的環(huán)氧樹脂為甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂,前述具有3個(gè)以上官能團(tuán)的酚醛樹脂為苯酚亞聯(lián)苯基樹脂。
本發(fā)明[6]包括根據(jù)[1]~[5]中的任一項(xiàng)所述的軟磁性樹脂組合物,其中,前述軟磁性顆粒的含有比率為40體積%以上。
本發(fā)明[7]包括一種軟磁性薄膜,其是通過將[1]~[6]中的任一項(xiàng)所述的軟磁性樹脂組合物加熱固化而得到的。
發(fā)明的效果
根據(jù)由本發(fā)明的軟磁性樹脂組合物得到的本發(fā)明的軟磁性薄膜,磁特性優(yōu)異。另外,能夠抑制軟磁性薄膜內(nèi)部的空隙的產(chǎn)生。
附圖說明
圖1表示具備本發(fā)明的軟磁性薄膜的一個(gè)實(shí)施方式的軟磁性層疊電路基板的截面圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的軟磁性樹脂組合物含有扁平狀的軟磁性顆粒及樹脂成分。
作為構(gòu)成軟磁性顆粒的軟磁性材料,例如可列舉出:磁性不銹鋼(fe-cr-al-si合金)、鐵硅鋁合金(fe-si-a1合金)、坡莫合金(fe-ni合金)、硅銅(fe-cu-si合金)、fe-si合金、fe-si-b(-cu-nb)合金、fe-si-cr-ni合金、fe-si-cr合金、fe-si-al-ni-cr合金、鐵氧體等。這些當(dāng)中,從磁特性的方面出發(fā),可優(yōu)選列舉出鐵硅鋁合金(fe-si-al合金)。
軟磁性顆??梢愿鶕?jù)頻率選擇例如面向低頻的軟磁性顆粒、面向高頻的軟磁性顆粒等材料。面向低頻的軟磁性顆粒是例如在頻率不足2mhz(特別是1mhz)時(shí),磁通量匯聚高,磁通損失低(即,復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部μ′高,復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部μ″低)的軟磁性顆粒。作為這樣的面向低頻的軟磁性顆粒,例如,可列舉出易磁化方向的矯頑力不足3(oe)的軟磁性顆粒。另一方面,面向高頻的軟磁性顆粒是例如在頻率為2mhz以上(特別是10mhz)時(shí)磁通損失特別低(即復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部μ″低)的軟磁性顆粒。作為這樣的面向高頻的軟磁性顆粒,例如可列舉出易磁化方向的矯頑力為3(oe)以上的軟磁性顆粒。
軟磁性顆粒形成為具有扁平狀(板形狀)的形狀、即厚度薄且面寬的形狀。軟磁性顆粒的扁平率(扁平度)例如為8以上、優(yōu)選為15以上,并且,例如為500以下、優(yōu)選為450以下。扁平率例如以將軟磁性顆粒的平均粒徑(平均長(zhǎng)度)除以軟磁性顆粒的平均厚度而得到的長(zhǎng)徑比的形式來算出。
軟磁性顆粒的平均粒徑(平均長(zhǎng)度)例如為3.5μm以上、優(yōu)選為10μm以上,并且,例如為200μm以下、優(yōu)選為150μm以下。
平均厚度例如為0.1μm以上、優(yōu)選為0.2μm以上,并且,例如為3.0μm以下、優(yōu)選為2.5μm以下。通過調(diào)整軟磁性顆粒的扁平率、平均粒徑、平均厚度等,能夠減小由軟磁性顆粒帶來的反磁場(chǎng)的影響,其結(jié)果,能夠使軟磁性顆粒的磁導(dǎo)率(復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部μ′)增加。需要說明的是,為了使軟磁性顆粒的大小均勻,根據(jù)需要可以使用利用篩等進(jìn)行了分級(jí)的軟磁性顆粒。
軟磁性顆粒的比重例如為5.0以上且8.5以下。
軟磁性樹脂組合物中的軟磁性顆粒的質(zhì)量比率以固體成分換算計(jì)例如為80質(zhì)量%以上、優(yōu)選為83質(zhì)量%以上、更優(yōu)選為85質(zhì)量%以上,并且,例如為98質(zhì)量%以下、優(yōu)選為95質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為90質(zhì)量%以下。另外,軟磁性樹脂組合物中的軟磁性顆粒的體積比率以固體成分換算計(jì)例如為40體積%以上、優(yōu)選為45體積%以上、更優(yōu)選為48體積%以上、進(jìn)一步優(yōu)選為60體積%以上,例如為90體積%以下、優(yōu)選為85體積%以下、更優(yōu)選為80體積%以下。通過將軟磁性顆粒的含有比率設(shè)為上述下限以上,軟磁性薄膜的磁特性優(yōu)異。另一方面,通過設(shè)為上述上限以下,軟磁性樹脂組合物的成膜性優(yōu)異。
需要說明的是,軟磁性顆粒等各成分的體積比率是基于將各成分的質(zhì)量除以該成分的比重而得到的理論體積而算出的。各成分的比重通過目錄值或公知的測(cè)定方法(例如后述的比重測(cè)定法)得到。
樹脂成分含有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂以及丙烯酸類樹脂。
環(huán)氧樹脂為熱固化性樹脂,為分子中具有3個(gè)以上官能團(tuán)的環(huán)氧樹脂(多官能環(huán)氧樹脂)。作為官能團(tuán),可優(yōu)選列舉出縮水甘油基。
作為多官能環(huán)氧樹脂,具體而言,可列舉出:苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、三羥基苯基甲烷型環(huán)氧樹脂、四羥苯基乙烷型環(huán)氧樹脂等。這些可以單獨(dú)使用或組合使用2種以上。
可優(yōu)選列舉出:甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、三羥基苯基甲烷型環(huán)氧樹脂。
作為甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂的具體例,可列舉出下述通式(1)所示的化合物等,作為三羥基苯基甲烷型環(huán)氧樹脂的具體例,可列舉出下述通式(2)所示的化合物等。
需要說明的是,n各自獨(dú)立地表示單體的聚合度。
環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量例如為230g/eq.以下、優(yōu)選為210g/eq.以下,并且,例如為10g/eq.以上、優(yōu)選為50g/eq.以上。
環(huán)氧樹脂的粘度(150℃)例如為1.0pa·s以下、優(yōu)選為0.2pa·s以下,并且為0.01pa·s以上。粘度通過ici粘度計(jì)來測(cè)定。
環(huán)氧樹脂的比重例如為1.0以上且1.5以下。
在本發(fā)明中,環(huán)氧樹脂僅包含具有3個(gè)以上官能團(tuán)的環(huán)氧樹脂。換言之,樹脂成分中的環(huán)氧樹脂實(shí)質(zhì)上不含有具有2個(gè)官能團(tuán)的環(huán)氧樹脂。
“實(shí)質(zhì)上不含有2官能的環(huán)氧樹脂”是指全部環(huán)氧樹脂中的具有2個(gè)官能團(tuán)的環(huán)氧樹脂的含有比率例如為1.0重量%以下、優(yōu)選為0.5質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為0質(zhì)量%。
酚醛樹脂是成為環(huán)氧樹脂的固化劑的熱固化性樹脂,是分子中具有3個(gè)以上官能團(tuán)的酚醛樹脂(多官能酚醛樹脂)。作為官能團(tuán),可優(yōu)選列舉出羥基。
作為多官能酚醛樹脂,例如可列舉出:苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、苯酚芳烷基樹脂、苯酚亞聯(lián)苯基樹脂、二環(huán)戊二烯型酚醛樹脂、甲階酚醛樹脂等。這些可以單獨(dú)使用或組合使用2種以上。
可優(yōu)選列舉出:苯酚酚醛清漆樹脂、苯酚亞聯(lián)苯基樹脂。
作為苯酚酚醛清漆樹脂的具體例,可列舉出下述通式(3)所示的化合物等,作為苯酚亞聯(lián)苯基樹脂的具體例,可列舉出下述通式(4)所示的化合物等。
需要說明的是,n各自獨(dú)立地表示單體的聚合度。
酚醛樹脂的羥基當(dāng)量例如為230g/eq.以下、優(yōu)選為210g/eq.以下,并且,例如為10g/eq.以上、優(yōu)選為50g/eq.以上。
酚醛樹脂的粘度(150℃)例如為0.10pa·s以下、優(yōu)選為0.04pa·s以下,并且為0.01pa·s以上。
酚醛樹脂的比重例如為1.0以上且1.5以下。
在本發(fā)明中,酚醛樹脂僅包含具有3個(gè)以上官能團(tuán)的酚醛樹脂。換言之,樹脂成分中的酚醛樹脂實(shí)質(zhì)上不含有具有2個(gè)官能團(tuán)的酚醛樹脂。
“實(shí)質(zhì)上不含有2官能的酚醛樹脂”是指全部酚醛樹脂中的具有2個(gè)官能團(tuán)的酚醛樹脂的含有比率例如為1.0重量%以下、優(yōu)選為0.5質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為0質(zhì)量%。
在本發(fā)明中,作為環(huán)氧樹脂及酚醛樹脂的組合,從空隙抑制及磁特性的觀點(diǎn)出發(fā),可優(yōu)選列舉出(1)三羥基苯基甲烷型環(huán)氧樹脂及苯酚酚醛清漆樹脂的組合、(2)甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂及苯酚亞聯(lián)苯基樹脂的組合。更優(yōu)選列舉出(1)的組合。
本發(fā)明的軟磁性樹脂組合物含有多官能環(huán)氧樹脂及多官能酚醛樹脂作為固化性樹脂。因此,多官能環(huán)氧樹脂與多官能酚醛樹脂彼此能夠以高密度交聯(lián),形成高強(qiáng)度的固化樹脂。因此,將以高比率含有軟磁性顆粒的軟磁性樹脂組合物壓縮、制作高填充率的軟磁性薄膜時(shí),能夠抑制因軟磁性顆粒彼此的排斥力、樹脂彈性而導(dǎo)致的固化樹脂的龜裂的產(chǎn)生進(jìn)而空隙的產(chǎn)生(回彈)。
另外,本發(fā)明的軟磁性樹脂組合物僅包含多官能環(huán)氧樹脂及多官能酚醛樹脂作為固化性樹脂。即,不含有2官能環(huán)氧樹脂、2官能酚醛樹脂。因此,不含有以低密度交聯(lián)的樹脂區(qū)域(即脆弱的樹脂區(qū)域)。因此,本發(fā)明能夠形成均勻并且堅(jiān)固的固化樹脂。因此,使用本發(fā)明的軟磁性樹脂組合物時(shí),還能夠抑制微米級(jí)(1~1000μm)的小的空隙的產(chǎn)生。
作為丙烯酸類樹脂,例如可列舉出通過以1種或2種以上具有直鏈或支鏈的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯作為單體成分、使該單體成分聚合而得到的丙烯酸系聚合物等。需要說明的是,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸和/或甲基丙烯酸”。
作為烷基,例如可列舉出:甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、異丁基、戊基、異戊基、己基、庚基、環(huán)己基、2-乙基己基、辛基、異辛基、壬基、異壬基、癸基、異癸基、十一烷基、月桂基、十三烷基、十四烷基、硬脂基、十八烷基、十二烷基等碳數(shù)1~20的烷基??蓛?yōu)選列舉出碳數(shù)1~6的烷基。
丙烯酸系聚合物也可以是(甲基)丙烯酸烷基酯與其他單體的共聚物。
作為其他單體,可列舉出:例如丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等含縮水甘油基單體,例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羧乙酯、丙烯酸羧戊酯、衣康酸、馬來酸、富馬酸、巴豆酸等含羧基單體,例如馬來酸酐、衣康酸酐等酸酐單體,例如(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羥丁酯、(甲基)丙烯酸-6-羥己酯、(甲基)丙烯酸-8-羥辛酯、(甲基)丙烯酸-10-羥癸酯、(甲基)丙烯酸-12-羥月桂酯或丙烯酸(4-羥甲基環(huán)己基)-甲酯等含羥基單體,例如苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺基丙酯、(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等含磺酸基單體,2-羥乙基丙烯?;姿狨サ群姿峄鶈误w,例如苯乙烯單體,例如丙烯腈等。這些可以單獨(dú)使用或組合使用2種以上。這些當(dāng)中,可優(yōu)選列舉出丙烯腈。
另外,丙烯酸類樹脂優(yōu)選具有羧基及羥基中的至少1種基團(tuán)。更優(yōu)選組合使用羧基及羥基。由此,能夠更確實(shí)地抑制空隙的產(chǎn)生并且提高磁特性。
丙烯酸類樹脂的重均分子量例如為1×105以上、優(yōu)選為3×105以上,另外,例如為1×106以下。需要說明的是,重均分子量通過凝膠滲透色譜法(gpc)、基于標(biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯換算值來測(cè)定。
丙烯酸類樹脂的比重例如為0.6以上且1.2以下。
樹脂成分也可以含有除環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂以及丙烯酸類樹脂以外的其它樹脂,優(yōu)選僅包含環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂以及丙烯酸類樹脂。
軟磁性樹脂組合物中的樹脂成分的質(zhì)量比率以固體成分換算計(jì)例如為2質(zhì)量%以上、優(yōu)選為5質(zhì)量%以上、更優(yōu)選為10質(zhì)量%以上,并且,例如為20質(zhì)量%以下、優(yōu)選為17質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為15質(zhì)量%以下。另外,軟磁性樹脂組合物中的樹脂成分的體積比率以固體成分換算計(jì)例如為10體積%以上、優(yōu)選為15體積%以上、更優(yōu)選為20體積%以上,并且,例如為60體積%以下、優(yōu)選為55體積%以下、更優(yōu)選為52體積%以下、進(jìn)一步優(yōu)選為40體積%以下。通過使樹脂成分的含有比率為上述范圍內(nèi),軟磁性薄膜的成膜性、磁特性優(yōu)異。
環(huán)氧樹脂及酚醛樹脂(即固化性樹脂)的總含量相對(duì)于從軟磁性熱固化性組合物中去除了軟磁性顆粒的除軟磁性顆粒以外的成分100質(zhì)量份例如為20質(zhì)量份以上、優(yōu)選為30質(zhì)量份以上、更優(yōu)選為40質(zhì)量份以上,并且,例如為99質(zhì)量份以下、優(yōu)選為90質(zhì)量份以下、更優(yōu)選為80質(zhì)量份以下、進(jìn)一步優(yōu)選為60質(zhì)量份以下。
通過將環(huán)氧樹脂及酚醛樹脂的總含量設(shè)為上述范圍,可以在軟磁性薄膜中以高比率含有軟磁性顆粒,并且抑制回彈。
需要說明的是,除軟磁性顆粒以外的成分更具體而言為包含樹脂成分、熱固化催化劑及根據(jù)需要添加的添加劑(后述)的成分(固體成分),不包含軟磁性顆粒及溶劑。
樹脂成分中的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比率例如為5質(zhì)量%以上、優(yōu)選為10質(zhì)量%以上、更優(yōu)選為25質(zhì)量%以上,并且,例如為50質(zhì)量%以下、優(yōu)選為40質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為35質(zhì)量%以下。另外,樹脂成分中的環(huán)氧樹脂的體積比率例如為5體積%以上、優(yōu)選為10體積%以上、更優(yōu)選為25體積%以上,并且,例如為50體積%以下、優(yōu)選為40體積%以下、更優(yōu)選為35體積%以下。
樹脂成分中的酚醛樹脂的質(zhì)量比率例如為5質(zhì)量%以上、優(yōu)選為10質(zhì)量%以上、更優(yōu)選為25質(zhì)量%以上,并且,例如為50質(zhì)量%以下、優(yōu)選為40質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為35質(zhì)量%以下。另外,樹脂成分中的酚醛樹脂的體積比率例如為5體積%以上、優(yōu)選為10體積%以上、更優(yōu)選為25體積%以上,并且,例如為50體積%以下、優(yōu)選為40體積%以下、更優(yōu)選為35體積%以下。
樹脂成分中的丙烯酸類樹脂的質(zhì)量比率為25質(zhì)量%以上。優(yōu)選為30質(zhì)量%以上、更優(yōu)選為35質(zhì)量%以上,并且,例如為80質(zhì)量%以下、優(yōu)選為70質(zhì)量%以下、更優(yōu)選為60質(zhì)量%以下。樹脂成分中的丙烯酸類樹脂的體積比率例如為25體積%以上、優(yōu)選為30體積%以上、更優(yōu)選為35體積%以上,并且,例如為80體積%以下、優(yōu)選為70體積%以下、更優(yōu)選為60體積%以下。丙烯酸類樹脂的含有比率為上述范圍內(nèi)時(shí),能夠抑制軟磁性薄膜的回彈。另外,能夠使軟磁性樹脂組合物的粘度良好,提高成膜性。進(jìn)而能夠提高成膜后的樹脂內(nèi)部的軟磁性顆粒的取向性。其結(jié)果,能夠提高磁特性。
軟磁性樹脂組合物優(yōu)選含有熱固化催化劑。
作為熱固化催化劑,只要是通過加熱來促進(jìn)樹脂成分的固化的催化劑就沒有限定,例如可列舉出:咪唑系化合物、三苯基膦系化合物、三苯基硼烷系化合物、含氨基化合物等。優(yōu)選為咪唑系化合物。
作為咪唑系化合物,例如可列舉出:2-苯基咪唑(商品名:2pz)、2-乙基-4-甲基咪唑(商品名:2e4mz)、2-甲基咪唑(商品名:2mz)、2-十一烷基咪唑(商品名:c11z)、2-苯基-1h-咪唑-4,5-二甲醇(商品名:2phz-pw)、2,4-二氨基-6-(2’-甲基咪唑基(1)’)乙基均三嗪·異氰脲酸加成物(商品名:2maok-pw)等(上述商品名均為四國(guó)化成株式會(huì)社制造)。
這些可以單獨(dú)使用或組合使用2種以上。
熱固化催化劑的比重例如為0.9以上且1.5以下。
熱固化催化劑的質(zhì)量比率相對(duì)于樹脂成分100質(zhì)量份例如為0.1質(zhì)量份以上、優(yōu)選為0.3質(zhì)量份以上,并且,例如為5質(zhì)量份以下、優(yōu)選為3質(zhì)量份以下。通過將熱固化催化劑的含有比率設(shè)為上述范圍內(nèi),能夠以低溫度且短時(shí)間對(duì)軟磁性樹脂組合物進(jìn)行加熱固化,另外,能夠抑制軟磁性薄膜的空隙。
軟磁性樹脂組合物優(yōu)選含有分散劑。通過使軟磁性樹脂組合物含有分散劑,能夠使軟磁性顆粒更均勻地分散于軟磁性薄膜中。
作為分散劑,從分散性、磁特性的觀點(diǎn)出發(fā),可優(yōu)選列舉出聚醚磷酸酯等。
作為聚醚磷酸酯,具體而言可列舉出:楠本化成株式會(huì)社的hiplaad系列(“ed-152”、“ed-153”、“ed-154”、“ed-118”、“ed-174”、“ed-251”)等。
聚醚磷酸酯的酸值例如為10以上、優(yōu)選為15以上,并且,例如為200以下、優(yōu)選為150以下。酸值通過中和滴定法等來測(cè)定。
分散劑的比重例如為0.8以上且1.2以下。
分散劑的質(zhì)量比率相對(duì)于樹脂成分100質(zhì)量份為0.1質(zhì)量份以上、優(yōu)選為0.3質(zhì)量份以上。并且為5質(zhì)量份以下、優(yōu)選為3質(zhì)量份以下。
軟磁性樹脂組合物也可以含有流變控制劑。通過使軟磁性樹脂組合物含有流變控制劑,能夠使軟磁性顆粒更均勻地分散于軟磁性薄膜中。
流變控制劑是對(duì)軟磁性樹脂組合物賦予在剪切力(剪切速度)低時(shí)顯示出高粘度、在剪切力(剪切速度)高時(shí)顯示出低粘度的觸變性的化合物。
作為流變控制劑,例如可列舉出有機(jī)系流變控制劑及無機(jī)系流變控制劑。可優(yōu)選列舉出有機(jī)系流變控制劑。
作為有機(jī)系流變控制劑,例如可列舉出:改性脲、脲改性聚酰胺、脂肪酸酰胺、聚氨酯、高分子脲衍生物等??蓛?yōu)選列舉出改性脲、脲改性聚酰胺、脂肪酸酰胺,更優(yōu)選列舉出脲改性聚酰胺。
作為無機(jī)系流變控制劑,例如可列舉出:二氧化硅、碳酸鈣、蒙脫石等。
作為流變控制劑,具體而言,例如可列舉出:byk公司的“byk-410”、“byk-430”、“byk-431”、例如楠本化成株式會(huì)社的“disparlonpfa-131”、例如nipponaerosilco.,ltd.的“aerosilvpnk200”、“aerosilr976s”、“aerosilcok84”等。
這些可以單獨(dú)使用或組合使用2種以上。
流變控制劑的比重例如為0.6以上且1.0以下。
流變控制劑的質(zhì)量比例相對(duì)于樹脂成分100質(zhì)量份例如為0.1質(zhì)量份以上、優(yōu)選為0.5質(zhì)量份以上,并且,例如為10質(zhì)量份以下、優(yōu)選為5質(zhì)量份以下。
軟磁性樹脂組合物可以進(jìn)一步根據(jù)需要含有其它添加劑。作為添加劑,例如可列舉出:交聯(lián)劑、無機(jī)填充材料等市售或公知的添加劑。
軟磁性樹脂組合物通過將上述成分以上述比率混合來制備。
軟磁性薄膜通過由軟磁性樹脂組合物形成為薄膜狀(片狀)而得到,優(yōu)選將軟磁性樹脂組合物加熱固化成薄膜狀而獲得。
具體而言,軟磁性薄膜例如可以通過如下工序來制造:使軟磁性樹脂組合物溶解或分散于溶劑,由此制備軟磁性樹脂組合物溶液的制備工序;將軟磁性樹脂組合物溶液涂布在剝離基材的表面上并使其干燥,由此得到半固化狀態(tài)的軟磁性熱固化性薄膜的干燥工序;以及將多張軟磁性熱固化性薄膜層疊、進(jìn)行熱壓的熱壓工序。
首先,使軟磁性樹脂組合物溶解或分散于溶劑(制備工序)。由此,制備軟磁性樹脂組合物溶液。
作為溶劑,可列舉出:例如丙酮、甲乙酮(mek)等酮類,例如乙酸乙酯等酯類,例如丙二醇單甲基醚等醚類,例如n,n-二甲基甲酰胺等酰胺類等有機(jī)溶劑等。另外,作為溶劑,還可列舉出:例如水,例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等醇等水系溶劑。
軟磁性樹脂組合物溶液中的固體成分量例如為10質(zhì)量%以上、優(yōu)選為30質(zhì)量%以上,并且,例如為90質(zhì)量%以下、優(yōu)選為70質(zhì)量%以下。
接著,將軟磁性樹脂組合物溶液涂布在剝離基材(隔離體、芯材等)的表面上并使其干燥(干燥工序)。
作為涂布方法,沒有特別限定,例如可列舉出:刮刀法、輥涂覆、簾涂覆、照相凹版涂覆等。
作為干燥條件,干燥溫度例如為70℃以上且160℃以下,干燥時(shí)間例如為1分鐘以上且5分鐘以下。
作為隔離體,例如可列舉出:聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、紙等。它們?cè)谄浔砻嫱ㄟ^例如氟系剝離劑、丙烯酸長(zhǎng)鏈烷基酯系剝離劑、有機(jī)硅系剝離劑等進(jìn)行脫模處理。
作為芯材,例如可列舉出:塑料薄膜(例如聚酰亞胺薄膜、聚酯薄膜、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等)、金屬薄膜(例如鋁箔等)、用例如玻璃纖維、塑料制無紡布纖維等強(qiáng)化了的樹脂基板、有機(jī)硅基板、玻璃基板等。
隔離體或芯材的平均厚度例如為1μm以上且500μm以下。
由此,得到半固化狀態(tài)(b階狀態(tài))的軟磁性熱固化性薄膜。
軟磁性熱固化性薄膜的平均厚度例如為5μm以上、優(yōu)選為10μm以上,并且,例如為500μm以下、優(yōu)選為250μm以下。
接著,準(zhǔn)備多張所得的軟磁性熱固化性薄膜,通過對(duì)多張軟磁性熱固化性薄膜進(jìn)行熱壓,在厚度方向進(jìn)行熱壓(熱壓工序)。由此,半固化狀態(tài)的軟磁性熱固化性薄膜被加熱固化。另外,能夠以高比率將軟磁性顆粒填充到軟磁性薄膜內(nèi),提高磁特性。
熱壓可以使用公知的壓機(jī)實(shí)施,例如可列舉出平行平板壓制機(jī)等。
軟磁性熱固化性薄膜的層疊張數(shù)例如為2層以上,并且,例如為20層以下、優(yōu)選為5層以下。由此,能夠調(diào)整為期望厚度的軟磁性薄膜。
加熱溫度例如為80℃以上、優(yōu)選為100℃以上,并且,例如為250℃以下、優(yōu)選為200℃以下。
加熱時(shí)間例如為1分鐘以上、優(yōu)選為2分鐘以上,并且,例如為24小時(shí)以下、優(yōu)選為2小時(shí)以下。
壓力例如為0.01mpa以上、優(yōu)選為0.1mpa以上,并且,例如為200mpa以下、優(yōu)選為100mpa以下。
由此,軟磁性熱固化性薄膜被加熱固化,得到固化狀態(tài)(c階狀態(tài))的軟磁性薄膜。
該軟磁性薄膜的平均厚度例如為5μm以上、優(yōu)選為10μm以上,并且,例如為500μm以下、優(yōu)選為250μm以下。
軟磁性薄膜的實(shí)際比重例如為3.00以上、優(yōu)選為3.50以上,并且,例如為6.00以下。
軟磁性薄膜的實(shí)際比重相對(duì)于理論比重(實(shí)際比重/理論比重)例如為0.93以上、優(yōu)選為0.95以上,另外,例如為1.00以下。
實(shí)際比重(s.g.)例如通過比重測(cè)定法來測(cè)定。即,測(cè)定在空氣中的軟磁性薄膜的重量w1(g)及在水中的軟磁性薄膜w2的重量(g)并根據(jù)下述式算出。
實(shí)際比重(s.g.)=w1/(w1-w2)
具體而言,可以使用電子比重計(jì)(alfamirageco.,ltd.制、“mds-300”)進(jìn)行測(cè)定。
理論比重例如通過如下方式得到:對(duì)于形成軟磁性薄膜的軟磁性樹脂組合物中所含的固體成分(軟磁性顆粒、樹脂成分、根據(jù)需要添加的熱固化催化劑、分散劑、流變控制劑及其它添加劑等),將各固體成分各自的比重乘以各固體成分各自的配混比率(重量)并對(duì)它們求和。需要說明的是,各固體成分的比重(例如軟磁性顆粒)可以參考目錄值等。
另外,軟磁性樹脂組合物的各固體成分之中,軟磁性顆粒及樹脂成分占主要成分的情況下,軟磁性薄膜的理論比重也可以用僅包含軟磁性顆粒及樹脂成分的軟磁性薄膜的理論比重來替代。
關(guān)于軟磁性薄膜的相對(duì)磁導(dǎo)率,1mhz下的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部μ′例如為60以上、優(yōu)選為70以上、更優(yōu)選為80以上,另外,例如為500以下。特別是作為不足2mhz的低頻用途而使用面向低頻的軟磁性顆粒時(shí),1mhz下的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部μ′進(jìn)一步優(yōu)選為150以上、特別優(yōu)選為170以上。
1mhz下的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部μ″例如為20以下、優(yōu)選為10以下。
10mhz下的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部μ′例如為60以上、優(yōu)選為70以上、更優(yōu)選為80以上,并且,例如為500以下。
10mhz下的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部μ″例如為100以下、優(yōu)選為50以下。特別是作為2mhz以上的高頻用途而使用面向高頻的軟磁性顆粒時(shí),10mhz下的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部μ″更優(yōu)選為20以下、進(jìn)一步優(yōu)選為10以下、特別優(yōu)選為5以下。
軟磁性薄膜的相對(duì)磁導(dǎo)率(復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部μ′及復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部μ″)使用阻抗分析儀(agilent公司制、“4294a”)、通過單轉(zhuǎn)法(one-turnmethod)來測(cè)定。
軟磁性薄膜優(yōu)選軟磁性薄膜中所含有的扁平狀軟磁性顆粒沿軟磁性薄膜的2維的面內(nèi)方向排列。即,扁平狀軟磁性顆粒的長(zhǎng)度方向(與厚度方向正交的方向)沿軟磁性薄膜的面方向取向。由此,軟磁性薄膜以高比率填充軟磁性顆粒、磁特性優(yōu)異。另外,實(shí)現(xiàn)了軟磁性薄膜的薄膜化。
該軟磁性薄膜例如可以制成僅由單層軟磁性薄膜形成的單層結(jié)構(gòu)、在芯材的單面或兩面層疊有軟磁性薄膜的多層結(jié)構(gòu)、在軟磁性薄膜的單面或兩面層疊有隔離體的多層結(jié)構(gòu)等形態(tài)。
另外,在上述實(shí)施方式中,使軟磁性熱固化性薄膜多張層疊并進(jìn)行熱壓,但例如也可以對(duì)1張軟磁性熱固化性薄膜(單層)實(shí)施熱壓。
另外,根據(jù)使用本發(fā)明的軟磁性樹脂組合物得到的軟磁性薄膜,以高的含有比率含有軟磁性顆粒,并且抑制了軟磁性薄膜的內(nèi)部的空隙的產(chǎn)生。因此,在回流焊工序后也能夠抑制由空隙的膨脹導(dǎo)致的軟磁性薄膜的剝離、外觀不良。另外,該軟磁性薄膜的成膜性良好、能夠提高軟磁性顆粒的取向性。因此,能夠發(fā)揮優(yōu)異的相對(duì)磁導(dǎo)率(復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部μ′)。
該軟磁性薄膜例如可以適宜地用作用于在天線、線圈、或在表面形成有它們的電路基板上層疊的軟磁性薄膜。
具體而言,該軟磁性薄膜例如可以以如圖1所示那樣具備電路基板2、配置于電路基板2的下表面(一個(gè)面)的粘接劑層3和配置于粘接劑層3的下表面的軟磁性薄膜4的軟磁性薄膜層疊基板1的形式使用。
電路基板2例如為以電磁感應(yīng)方式使用的電路基板2等,在基板5的上表面(一個(gè)面)形成有環(huán)形線圈等布線圖案6。布線圖案6通過半添加法或消減法等形成。
作為構(gòu)成基板5的絕緣材料,例如可列舉出:玻璃環(huán)氧基板、玻璃基板、pet基板、特氟綸基板、陶瓷基板、聚酰亞胺基板等。
粘接劑層3可以使用通常用作電路基板2的粘接劑的公知的物質(zhì),例如通過將環(huán)氧系粘接劑、聚酰亞胺系粘接劑、丙烯酸系粘接劑等粘接劑涂布并干燥而形成。粘接劑層3的厚度例如為10~100μm。
軟磁性薄膜4為上述的軟磁性薄膜,在軟磁性樹脂組合物(具體而言為樹脂成分固化的固化樹脂8)中分散有扁平狀的軟磁性顆粒7。優(yōu)選軟磁性顆粒7其長(zhǎng)度方向(與厚度方向正交的方向)沿軟磁性薄膜4的面方向取向。
這樣的軟磁性薄膜層疊基板1例如可以用于智能電話、計(jì)算機(jī)、位置檢測(cè)裝置等低頻用途。另外,也可以用于使用13.56mhz或6.78mhz的高頻帶的無線通信或無線電力傳送用的線圈模塊(coilmodule)等高頻用途。
需要說明的是,在圖1的實(shí)施方式中,在電路基板2和軟磁性薄膜4之間設(shè)置有粘接劑層3,但例如雖然未圖示,也可以以直接接觸的方式在電路基板2上設(shè)置軟磁性薄膜4。
為了將軟磁性薄膜4直接層疊在電路基板2上,將半固化狀態(tài)的軟磁性熱固化性薄膜直接貼合于電路基板2后,將軟磁性熱固化性薄膜加熱固化。
根據(jù)該軟磁性薄膜層疊基板1,由于具備軟磁性薄膜4,因此能夠抑制回流焊后的軟磁性薄膜4內(nèi)的空隙、能夠抑制軟磁性薄膜4的剝離、外觀不良。另外,能夠抑制磁特性的降低。
實(shí)施例
以下示出實(shí)施例及比較例,更具體地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明,但本發(fā)明不受任何實(shí)施例及比較例的限定。以下的記載中使用的配混比率(含有比率)、物性值、參數(shù)等具體的數(shù)值可以替代為上述“具體實(shí)施方式”中記載的與它們相對(duì)應(yīng)的配混比率(含有比率)、物性值、參數(shù)等對(duì)應(yīng)記載的上限值(被定義為“以下”、“小于”的數(shù)值)或下限值(被定義為“以上”、“超過”的數(shù)值)。
實(shí)施例1
以相對(duì)于軟磁性樹脂組合物,軟磁性顆粒的體積比率成為55.0體積%的方式,將以固體成分換算計(jì)的fe-si-al合金88.5質(zhì)量份、甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂3.0質(zhì)量份、苯酚亞聯(lián)苯基樹脂3.0質(zhì)量份、丙烯酸類樹脂5.1質(zhì)量份、熱固化催化劑0.1質(zhì)量份、分散劑0.1質(zhì)量份以及流變控制劑0.2質(zhì)量份混合,由此得到實(shí)施例1的軟磁性樹脂組合物。
將該軟磁性樹脂組合物溶解于甲基乙基酮,由此制備固體成分濃度45質(zhì)量%的軟磁性樹脂組合物溶液。
將該軟磁性樹脂組合物溶液涂布在隔離體(經(jīng)有機(jī)硅脫模處理的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜)上,然后,在110℃下干燥2分鐘。由此,制造半固化狀態(tài)的軟磁性熱固化性薄膜(平均厚度45μm)。
接著,將5層該軟磁性熱固化性薄膜層疊,在175℃、30分鐘、10mpa的條件下通過熱壓使其加熱固化,由此制作完全固化狀態(tài)的實(shí)施例1的軟磁性薄膜(平均厚度150μm)。
實(shí)施例2~3
用表1中記載的材料及配混比率,得到實(shí)施例2~3的軟磁性樹脂組合物。除了使用各實(shí)施例的軟磁性樹脂組合物以外,與實(shí)施例1同樣地操作,制造實(shí)施例2~3的軟磁性薄膜(平均厚度150μm)。
實(shí)施例4~6
用表1及表2中記載的材料及配混比率,得到實(shí)施例4~6的軟磁性樹脂組合物。使用各實(shí)施例的軟磁性樹脂組合物,將熱壓條件設(shè)為175℃、30分鐘、20mpa,除此以外,與實(shí)施例1同樣地操作,制造實(shí)施例4~6的軟磁性薄膜(平均厚度150μm)。
比較例1~2
用表1中記載的材料及配混比率,得到比較例1~2的軟磁性樹脂組合物。除了使用各軟磁性樹脂組合物以外,與實(shí)施例1同樣地操作,制造比較例1~2的軟磁性薄膜(平均厚度150μm)。
比較例3~6
用表1及表2中記載的材料及配混比率,得到比較例3~6的軟磁性樹脂組合物。使用各比較例的軟磁性樹脂組合物,將熱壓條件設(shè)為175℃、30分鐘、20mpa,除此以外,與實(shí)施例1同樣地操作,制造比較例3~6的軟磁性薄膜(平均厚度150μm)。
(實(shí)際比重)
用電子比重計(jì)(alfamirageco.,ltd.制、“mds-300”)對(duì)各實(shí)施例及各比較例的軟磁性薄膜的實(shí)際比重(s.g.)進(jìn)行測(cè)定。
另外,算出各軟磁性薄膜的理論比重,求出實(shí)際比重/理論比重。
將它們的結(jié)果示于表1及表2。
(空隙的確認(rèn))
用sem(倍率:5000倍)觀察各實(shí)施例及各比較例的軟磁性薄膜的側(cè)截面是否產(chǎn)生了空隙。
將未確認(rèn)到空隙產(chǎn)生的情況評(píng)價(jià)為◎。將稍微確認(rèn)到0.1μm以上且不足1.0μm的空隙、但未確認(rèn)到1.0μm以上的空隙的產(chǎn)生的情況評(píng)價(jià)為○。將確認(rèn)到1.0μm以上且不足10μm的空隙的產(chǎn)生的情況評(píng)價(jià)為△。將確認(rèn)到10μm以上的空隙的產(chǎn)生的情況評(píng)價(jià)為×。將結(jié)果示于表1及表2。
(相對(duì)磁導(dǎo)率)
使用阻抗分析儀(agilent公司制、“4291b”),通過單轉(zhuǎn)法(頻率1mhz、10mhz),對(duì)各實(shí)施例及各比較例的軟磁性薄膜的相對(duì)磁導(dǎo)率(復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部μ′及復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部μ″)進(jìn)行測(cè)定。將結(jié)果示于表1及表2。
(成膜性)
實(shí)施例及各比較例中,對(duì)將軟磁性樹脂組合物溶液涂布在隔離體上并在130℃下干燥2分鐘后的軟磁性熱固化性薄膜的表面的外觀進(jìn)行觀察。
將薄膜表面非常平滑、未觀察到針孔(pinhole)的情況評(píng)價(jià)為◎。將薄膜表面平滑、未觀察到針孔的情況評(píng)價(jià)為○。將薄膜表面凹凸、但未觀察到針孔的情況評(píng)價(jià)為△。將薄膜表面凹凸且觀察到多個(gè)針孔的情況評(píng)價(jià)為×。將結(jié)果示于表1及表2。
(考察)
由表1及表2可明確,各實(shí)施例的軟磁性樹脂組合物及由它們得到的軟磁性薄膜的磁特性優(yōu)異、能夠充分抑制空隙的產(chǎn)生。另外,成膜性也優(yōu)異。特別是對(duì)于磁特性中的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實(shí)部μ′,可知與各比較例相比,低頻(1mhz)及高頻(10mhz)的數(shù)值均更高,表示更良好的磁通量匯聚。關(guān)于復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部μ″,可知與各比較例相比,低頻(1mhz)及高頻(10mhz)均基本為相同的數(shù)值,磁通量損失未降低。即,優(yōu)異防止磁通損失、并且使磁通量匯聚良好,因此作為在電子設(shè)備所具備的天線等中使用的磁性薄膜的特性優(yōu)異。
[表1]
[表2]
表中的各成分中的數(shù)值表示固體成分。另外,只要沒有特別說明,表中的各成分中的數(shù)值表示質(zhì)量份。關(guān)于各實(shí)施例及表中的各成分,以下記載其詳細(xì)情況。
·面向低頻的軟磁性顆粒:fe-si-al系合金、扁平狀、平均粒徑43μm、平均厚度1μm、比重6.8、易磁化方向的矯頑力不足3(oe)
·面向高頻的軟磁性顆粒:fe-si-al系合金、扁平狀、易磁化方向的矯頑力3(oe)以上
·甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹脂:上述通式(1)的環(huán)氧樹脂、環(huán)氧當(dāng)量199g/eq.、ici粘度(150℃)0.4pa·s、比重1.21、商品名“ki-3000-4”、東都化成株式會(huì)社制
·三羥基苯基甲烷型環(huán)氧樹脂:上述通式(2)的環(huán)氧樹脂、環(huán)氧當(dāng)量169g/eq.、ici粘度(150℃)0.1pa·s、比重1.25、商品名“eppn-501hy”、日本化藥株式會(huì)社制
·雙酚a型環(huán)氧樹脂:環(huán)氧當(dāng)量180g/eq.、ici粘度(150℃)0.05pa·s、比重1.15、商品名“epikoteyl980”、三菱化學(xué)株式會(huì)社制
·苯酚亞聯(lián)苯基樹脂:上述通式(4)的酚醛樹脂、羥基當(dāng)量203g/eq.、ici粘度(150℃)0.05pa·s、比重1.18、商品名“meh-7851ss”、明和化成株式會(huì)社制
·苯酚酚醛清漆樹脂:上述通式(3)的酚醛樹脂、羥基當(dāng)量104g/eq.、ici粘度(150℃)0.03pa·s、比重1.2、商品名“resitoplvr8210dl”、群榮化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制
·丙烯酸類樹脂:羧基及羥基改性的丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯-丙烯腈共聚物、重均分子量900000、比重1.00、商品名“teisanresinsg-70l”(樹脂含有比率12.5質(zhì)量%)、nagasechemtexcorporation制
·熱固化催化劑:2-苯基-1h-咪唑4,5-二甲醇、比重1.33、商品名“curesol2phz-pw”、四國(guó)化成株式會(huì)社制
·分散劑:聚醚磷酸酯、酸值17、比重1.03、商品名“hiplaaded152”、楠本化成株式會(huì)社制
·流變控制劑:脲改性中極性聚酰胺、比重0.86、商品名“byk430”(固體成分30質(zhì)量%)、bykjapankk.制
需要說明的是,上述技術(shù)方案作為本發(fā)明的例示的實(shí)施方式提供,但其僅是例示,不應(yīng)作限定性解釋。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所清楚的本發(fā)明的變形例包含在后述的權(quán)利要求保護(hù)范圍中。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的軟磁性樹脂組合物及軟磁性薄膜可以應(yīng)用于各種工業(yè)制品,例如可以用于智能電話、計(jì)算機(jī)、位置檢測(cè)裝置、例如無線通信或無線電力傳送用的線圈模塊等。
附圖標(biāo)記說明
4軟磁性薄膜
7軟磁性顆粒