專利名稱：復合磁性體及其制造方法、使用復合磁性體的電路板以及使用復合磁性體的電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高頻電路板與高頻電子部件，特別涉及適合作為上述高頻 電路板與高頻電子部件的材料的復合磁性體及其制造方法。
背景技術：
隨著信息通信設備的高速化、高密度化，強烈要求搭載在電子設備上 的電子部件和電路板小型化與低耗電化。通常已知由于在材料內傳播的電
磁波的波長Xg可以使用在真空中傳播的電磁波的波長人O與材料的相對介 電常數sr與相對磁導率iar，用下述數l式表示，所以相對介電常數sr與相對 磁導率pr越大，波長縮短率越大，從而能將電子部件和電路板小型化。 [數l]
另外，報道了下述嘗試材料的特性阻抗Zg可以使用真空的特性阻抗 Z0，用下面的數2式表示，例如，增大相對磁導率^，增加特性阻抗Zg與 終端電阻的電阻值，減小流通配線的電流，由此降低電子部件和電路板的 耗電。
徵2]<formula>formula see original document page 8</formula>
但是，在信息通信設備等所用的高頻帶中，在磁性材料的表面產生渦 電流，由于該渦電流在消除施加的磁場變化的朝向上產生磁場，所以導致 材料表觀上導磁率降低。另外，由于渦電流增大產生因焦耳熱導致的能量 損耗，所以難以用作電路板和電子部件等的材料。為了減少渦電流，減少磁性粉末的直徑使其小于下述數3式表示的表皮深度d是有效的。
徵3]
d = 1/ (n' f 'iiO ,yr 'a) 1/2
此處，f為信號頻率，a為磁性粉末的導電率，)aO為真空的導磁率。
近年，隨著納米技術的進步，磁性粒子微細化發(fā)展，報導了幾個抑制 高頻下材料的相對磁導率F降低的事例。
專利文獻l中公開了通過在樹脂中分散扁平狀納米結晶磁性體粉末， 升高將用復磁導率表示導磁率時的作為磁損耗項的虛數部導磁率W，由此 可以形成具有優(yōu)異的電波吸收特性的電磁波吸收體。
另外，專利文獻2中，通過使用用螺桿攪拌與超聲波攪拌進行的分散 混合方法，將多種粒徑的磁性體粒子分散到樹脂中，提供在300MHz左右 以下損耗少的復合磁性體。
另外，在日本專利申請2007-12092號中，本發(fā)明人使用用分散介質的 自轉公轉式混合將球狀磁性粉末或扁平狀磁性粉末理想地混合分散在樹 脂中，由此提供在500MHz lGHz下相對磁導率(ir大于l、且介質損耗角正 切tan5為0.1以下的復合磁性體。
專利文獻l:日本特開平ll-354973號公報
專利文獻2:日本特開2006-269134號公報

發(fā)明內容
專利文獻l中公開了通過將扁平狀納米結晶磁性體粉末與樹脂復合， 可以形成在寬廣頻帶中具有優(yōu)異的電波吸收特性的電磁波吸收體。但是， 專利文獻1中，對于磁性粒子的分散方法并沒有具體描述，并且為了隔離、 吸收電磁波，提出了在使用頻率下作為磁損耗項的虛數部導磁率f較大的 材料。
但是，磁損耗較大的材料不適用于電路板或電子部件等之類要求磁損 耗小的用途中。
另一方面，專利文獻2中公開了低耗電、可以抑制交叉串擾及放射噪 音、適合電路板和電子部件的復合磁性體。但是，如專利文獻2所示，使用球狀的磁性體粉末時，由于各個磁性體粒子的反磁場系數增大，所以導
致相對磁導率F降低。此時，為了提高相對磁導率(ir，必須增加混合濃度，
增大混合濃度時，具有難以得到均勻的分散性等產生制造上困難的傾向。 另外，微小磁性微粒除施加電雙層的相互作用與范德華力的引力能量 之外，還施加磁的相互作用，所以引起凝集，容易形成凝集體。復合磁性 體中的微小磁性微粒的凝集體作為一個較大的磁性粒子運動，所以容易在 高頻下產生渦電流，導致磁特性降低，所以進行螺桿攪拌、超聲波分散等， 以不產生磁性體粒子凝集的方式制造復合磁性體。
但是，明確了專利文獻2所示的混合方法中，由于從外部對凝集體施
加的能量比形成凝集體的能量小，所以并沒有在絕緣材料中均勻分散，在
數百MHz 數GHz頻帶中，可以充分降低磁損耗。即，專利文獻2所示的 混合方法中，對于破碎凝集體是不充分的。
另外，由于含有具有多種粒徑的磁性體粒子，所以不僅必須篩選磁性 粉末，也必須篩選磁性粉末的粒徑，具有導致制造工序變復雜的缺點。
此處，磁性粉末為金屬磁性粉末時，具有高飽和磁化與導磁率，但由 于電阻率低(10" l(T^cm)，所以如上所述，在高頻區(qū)域中渦電流損耗增 大，導致磁特性劣化，所以必須在復合磁性體中均勻分散磁性粉末。另外， 通過使用鐵系金屬磁性粉末，與鎳或鈷系金屬磁性粉末相比，可以以工業(yè) 規(guī)模低制造成本安全且有效地制造。另一方面，為金屬氧化物磁性粉末時， 與金屬磁性材料相比，電阻率高(l l()SQcm)，所以在高頻區(qū)域中渦電流 損耗小，磁特性劣化少。但是，由于飽和磁束密度為金屬磁性材料的1/3 1/2，所以必須在復合磁性體中高密度含有磁性粉末。
進而，在日本專利申請2007-12092號中，本發(fā)明人發(fā)現通過理想地實 施磁性粉末的分散，即使在500MHz lGHz的頻率帶中，也能減少損耗。 但是，形成復合磁性體的78-透磁合金(78Ni-22Fe合金)由于塑性變形性能 小，所以無法充分除去反磁場的影響，并且由于結晶取向性小，所以難以 使高頻磁場與易磁化軸一致，阻礙進一步高導磁率化。
為此，本發(fā)明的第l目的在于提供一種復合磁性體，其是將磁性粉末 分散在絕緣性材料中而構成的復合磁性體，其中，所述磁性粉末的形狀為球狀或扁平狀，在1GHZ的頻率下，相對磁導率^大于1，并且介質損耗角
正切tanS為0.1以下。
另外，本發(fā)明的第2目的在于提供一種復合磁性體，其是在合金粒子 中添加金屬元素，受機械應力時容易相對于特定的結晶方向(此處為易磁化 軸方向)發(fā)生塑性變形的包含磁性粉末及絕緣性材料的復合磁性體，所述扁 平狀磁性粉末的長軸方向與易磁化軸的方向一致，在1.2GHz以下的頻率 下，相對磁導率p大于lO,并且介質損耗角正切tanS為0.3以下。
另外，本發(fā)明的第3目的在于提供一種復合磁性體，其中，即使使用 金屬磁性粉末與金屬氧化物磁性粉末中的任意一種材料，也可以在數百 MHz 數GHz頻帶中賦予足夠小的磁損耗。
另外，本發(fā)明的第4目的在于提供一種制造所述任意一種復合磁性體 的方法。
本發(fā)明的第5目的在于提供使用上述任意一種復合磁性體的電路板、 電子部件及電子設備等。
本發(fā)明人進行了潛心研究，結果發(fā)現通過適當地實施磁性粉末的分 散，即使在數百MHz 數GHz的頻率帶中，也能降低損耗，進而，通過適 當地實施扁平狀磁性粉末的分散與取向，在1.2GHz以下的頻率帶中，能進 一步提高導磁率。
艮口，根據本發(fā)明的第l方案，能得到一種復合磁性體，其是在將磁性 粉末分散在絕緣性材料中而構成的復合磁性體，所述磁性粉末為球狀或扁 平狀，所述復合磁性體具有下述(a) (c)中的任意一種特性。
(a) 在lGHz或500MHz的頻率下，相對磁導率pr大于l，并且介質損耗 角正切tan5為0.1以下；
(b) 在1.2GHz以下的頻率下的復導磁率的實部F'大于10，并且介質損 耗角正切tan5為0.3以下；以及
(c) 復導磁率的實部(^，在4GHz以下的頻率下大于l，且在lGHz以下的 頻率下，介質損耗角正切tanS為O.l以下。
此處，在本發(fā)明的上述方案中，所述復合磁性體優(yōu)選在lGHz以下的 頻率下的復介電常數的實部sr，為10以上，或在lGHz以下的頻率下的復介電常數的實部sr'為10以下。
另外，根據本發(fā)明的第2方案，能得到一種復合磁性體的制造方法，
其特征在于，包括下述工序使絕緣性材料及球狀或扁平狀磁性粉末分散 在溶劑中，進行混合，制造漿料的工序；將所述漿料進行涂布、干燥、燒
成的工序，所述漿料的制造工序包括制造在溶劑中添加有表面活性劑的分 散溶劑的工序，和在該分散溶劑中混合所述磁性粉末的工序，其中，混合 所述磁性粉末的工序包括添加分散介質的工序，和進行自轉公轉式混合的 工序。
此處，在本發(fā)明的上述方案中，所述自轉公轉式混合優(yōu)選在公轉速度
為100rpm以上、自轉速度為100rpm以上進行，更優(yōu)選在公轉速度為500rpm 以上、自轉速度為200rpm以上進行。
另外，根據本發(fā)明的第3方案，能得到一種電路板，其特征在于，其 具有所述至少一種復合磁性體，另外，能得到一種電子設備，其特征在于 至少具有上述電路板。
根據本發(fā)明的第4方案，能得到一種電子部件，其特征在于，其至少 具有所述任意一種復合磁性體。
另外，根據本發(fā)明的第5方案，能得到一種電子設備，其特征在于， 其至少具有所述電子部件。
另外，根據本發(fā)明的第6方案，能得到一種電路板，其特征在于，其 至少具有由上述任意一種制造方法制得的復合磁性體。
根據本發(fā)明的第7方案，能得到一種電子設備，其特征在于，其至少 具有所述電路板。
根據本發(fā)明的第8方案，能得到一種電子部件，其特征在于，其至少 具有由所述任意一種制造方法制得的復合磁性體。
進而，根據本發(fā)明的第9方案，能得到一種電子設備，其特征在于， 其至少具有所述電子部件。
根據本發(fā)明，可以提供一種復合磁性體，其特征在于，通過適當地將 球狀磁性粉末或扁平狀磁性粉末混合分散在絕緣性材料中，在lGHz的頻 率下，相對磁導率pr大于l，并且介質損耗角正切tanS為O.l以下。通過將本發(fā)明的復合磁性體用作電路板及/或電子部件的材料，能實現僅利用電介體
的電路板或電子部件難以實現的在數百MHz lMHz頻帶中的信息通信設
備小型化、低耗電化。
另外，根據本發(fā)明，可以提供一種復合磁性體和使用該復合磁性體的 電子設備，其特征在于，在合金粒子中添加金屬元素，受機械應力時容易 相對特定的結晶方向(例如易磁化軸方向)發(fā)生塑性變形的包含磁性粉末和 絕緣性材料的復合磁性體，所述扁平狀磁性粉末的長度方向與易磁化軸方
向一致，在1.2GHz以下的頻率下相對磁導率iar大于10，并且介質損耗角正 切tanS為0.3以下。通過將具有本發(fā)明的高導磁率的復合磁性體適用作電路 板及/或電子部件的材料，能實現數百MHz lGHz頻帶中的信息通信設備 的進一步小型化、低耗電化。
進而，根據本發(fā)明，可以提供一種復合磁性體，其特征在于，通過將 作為磁性粉末的鐵系金屬磁性粉末或金屬氧化物磁性粉末適當地混合分 散在絕緣性材料中，在4GHz以下的頻率下相對磁導率^大于l并且在lGHz 以下的頻率下介質損耗角正切tan5為0.1以下。通過將該復合磁性體用作電 路板與電子部件的材料，可以實現僅利用電介體的電子部件難以實現的數 十 數百MHz頻帶中的信息通信設備的小型化、低耗電化。


是相對于頻率示出由本發(fā)明的實施例l得到的復合磁性體的磁特 性的值的圖。是本發(fā)明的實施例1得到的復合磁性體的掃描型電子顯微鏡照片。是相對于頻率示出本發(fā)明的實施例2得到的復合磁性體的磁特性 的值的圖。是本發(fā)明的實施例2得到的復合磁性體的掃描型電子顯微鏡照片。是相對于頻率示出用現有方法得到的復合磁性體的磁特性的值 的圖。[圖6]是用現有方法得到的復合磁性體的掃描型電子顯微鏡照片。 [圖7]是表示本發(fā)明的實施例3的高頻電路板構成的簡圖。是相對于頻率示出圖7所示的高頻電路板的傳輸特性與反射特性
的值的圖。是表示本發(fā)明實施例4的天線構成的簡圖。 [圖10]是相對于頻率示出圖9所示的天線的輸入反射特性的圖。 [圖11]是相對于頻率示出本發(fā)明實施例5得到的復合磁性體的磁特性 的值。是本發(fā)明實施例5得到的復合磁性體的掃描型電子顯微鏡照片。 [圖13]是表示本發(fā)明實施例5得到的復合磁性體的X射線衍射結果的圖。是相對于頻率示出由現有方法得到的復合磁性體的磁特性的值。是用現有方法得到的復合磁性體的掃描型電子顯微鏡照片。 [圖16]是表示用現有方法得到的復合磁性體的X射線衍射結果的圖。 [圖17]是表示本發(fā)明的實施例6的天線構成的簡圖。 [圖18]是相對于頻率表示天線的輸入反射特性的圖。 [圖19]是相對于頻率示出本發(fā)明的實施例7得到的復合磁性體的磁特 性的值的圖。是本發(fā)明實施例7得到的復合磁性體的掃描型電子顯微鏡像。 [圖21]是相對于頻率示出本發(fā)明實施例8得到的復合磁性體的磁特性 的值。是本發(fā)明實施例8得到的復合磁性體的掃描型電子顯微鏡像。
符號說明
IO復合磁性體基板
12導體線路
14饋電口
16復合磁性體天線20復合磁性體 22帶狀導體
24導體地板 ' 26饋電點
具體實施例方式
首先，說明構成本發(fā)明實施方案的復合磁性體的磁性粉末。 作為所述磁性粉末的材質，可以舉出鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)中的至少 一種金屬或合金或化合物，優(yōu)選在具有高飽和磁化的鐵或鐵系合金鐵(Fe)、 透磁合金(Fe-Ni合金)、超高導磁率合金(Fe-Ni-Mo合金)、鐵硅鋁(Fe-Si-Al 合金)、Fe-Si合金、Fe-Co系合金、Fe-Cr合金、Fe-Cr-Si合金、鐵(Fe)-氮(N) 系合金、鐵(Fe)-碳(C)系合金、鐵(Fe)-硼(B)系合金、鐵(Fe)-磷(P)系合金、 鐵(Fe)-鋁(Al)等中添加鈦(Ti)、鋁(A1)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、銅(Cu)、 鋅(Zn)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、釩(V)、銦(In)、錫(Sn)等金屬元素中的至少一種 以上金屬元素的鐵或鐵系合金。將上述金屬元素添加在鐵或鐵系合金中得 到的磁性粉末由于變軟、塑性變形性提高，所以受機械應力時容易塑性變 形，從而容易得到具有高縱橫尺寸比的扁平狀磁性粉末。另外，由于該扁 平狀磁性粉末的長度方向與易磁化結晶的軸一致，所以能提高復合磁性體 的導磁率。
所述金屬元素的添加量優(yōu)選處于0.1重量％以上且90重量％以下的范 圍。其原因在于，金屬元素的添加量小于0.1重量％時，所述軟磁性粉末得 不到充分的塑性變形性能，另一方面，由于所述金屬元素本身的磁矩小， 所以添加量超過90重量％時，所述磁性粉末的飽和磁化減小。
另外，也優(yōu)選具有高電阻率的磁鐵礦(Fe304)、錳(Mn)-鋅(Zn)鐵氧體、 鎳(Ni)-鋅(Zn)鐵氧體、鈷(Co)鐵氧體、錳(Mn)鐵氧體、鎳(Ni)鐵氧體、銅(Cu) 鐵氧體、鋅(Zn)鐵氧體、鎂(Mg)鐵氧體、鋰(Li)鐵氧體、錳(Mn)-鎂(Mg)鐵 氧體、銅(Cu)-鋅(Zn)鐵氧體、錳(Mn)-鋅(Zn)鐵氧體之類的鐵氧體化合物。
所述復合磁性體中所含的所述磁性粉末含量優(yōu)選為10vol。/。以上且 95voP/。以下，優(yōu)選為10vol。/。以上，特別優(yōu)選為10vol。/。以上90voP/。以下的范圍。原因在于，為10vol。/。以下時，所述磁性粉末的含量過少，得不到高 相對磁導率F，另一方面，隨著磁性粉末的含量增多，復合磁性體的涂布 變困難，特別是超過95vol。/。時，在所述復合磁性體中所述磁性粉末的比例 變得過多，在所述絕緣材料中無法均勻地涂布，形成凝集體，介質損耗角
正切tanS增大。
作為上述材質的磁性粉末，可以使用球狀或扁平形狀的粉末，但所述 磁性粉末的粒徑優(yōu)選為0.01(im以上且10^im以下。優(yōu)選0.01pm以上且10(im 以下的原因在于，所述磁性粉末的粒徑與飽和磁化密接相關，粒徑較小時， 個數增加，導致每個粒子的體積減少、總表面積增加等變化。較之于體積， 總表面積增加，導致與表面相關的特性被粒子支配。通常，表面層具有與 內部不同的組成，結構，所以粒子減小時，有利于磁性的原子相對減少，飽 和磁化減小。因此，必須具有至少0.01pm以上的平均粒徑。另外，粒徑增 加過大時，由于在高頻中也產生渦電流，所以平均粒徑的上限值為10jLim。
另外，在分散溶劑中混合磁性粉末的工序中，通過分散介質的剪切應 力使球狀磁性粉末機械地變形為扁平狀，優(yōu)選扁平狀磁性粉末具有0.1 lpm的厚度。難以制造厚度小于0.1pm的扁平狀磁性粉末，并且操作也困 難。另外，扁平狀磁性粉末的厚度超過l(im時，產生渦電流，導致在高頻 下的磁特性降低，所以不優(yōu)選。另外，所述扁平狀磁性粉末的縱橫尺寸比 (長度/厚度)小于2時，粉末的反磁場系數增加，復合磁性體的相對磁導率^ 降低，所以不優(yōu)選。
下面，說明構成復合磁性體的絕緣性材料。
使用所述復合磁性體作為電路板的材料時，從提高特性阻抗的觀點考 慮，優(yōu)選介電常數較低者，作為所述絕緣性材料，優(yōu)選選擇聚酰亞胺樹脂、 聚苯并噁唑樹脂、聚亞苯基樹脂、聚苯并環(huán)丁烯樹脂、聚亞芳基醚樹脂、 聚硅氧烷樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、氟樹脂、聚烯烴樹脂、聚環(huán)烯烴樹 脂、氰酸酯樹脂、聚亞苯基醚樹脂、聚苯乙烯樹脂等低介電常數的合成樹 脂。
電容器或天線元件等要求高介電常數性時，可以適當使用Al203、Si02、
Ti02、 2MgOSi02、 MgTi03、 CaTi03、 SrTi03、 BaTi03等陶瓷或上述無機物與有機物的混合物等。
以下，說明本實施方案的復合磁性體的具體制作方法。
首先，為了比較評價，檢驗了本發(fā)明人公開的專利文獻2中列舉的方
法作為現有方法。通過自轉公轉攪拌和超聲波照射攪拌混合lg平均粒徑為
0.15(im的78-透磁合金磁性粉末(Ni:78。/。-Fe:22。/。合金)禾卩下述的分散液，所 述分散液是在二甲苯與環(huán)戊酮4:l的混合液10g中溶解含氮的接枝聚合物作 為表面活性劑而得到的，制作漿料液。通過自轉公轉攪拌與超聲波照射攪 拌混合該漿料液和0.5g下述的樹脂清漆，所述樹脂清漆是將聚環(huán)烯烴樹脂 以固態(tài)成分比率為40%稀釋得到的，由此得到糊料，通過將該糊料實施濃 縮、涂布、干燥、熱處理與加壓成形來形成復合磁性體。該復合磁性體的 復磁導率通過平行線法來測定，結果可知在lGHz的頻率下，相對磁導率 pr=4、磁損耗tan 5=0.3，雖然磁特性在2 300MHz左右的頻率下顯示良好 的值，但是在300MHz以上的頻率下磁損耗增加(參見圖5)。另外，用掃描 型電子顯微鏡確認磁性粉末在該復合磁性體片中的分散性時，可知球狀粒 子凝集，形成大于liam的凝集體(參見圖6)。
為此，本發(fā)明人鑒于上述內容進行反復潛心研究，結果通過使用以下 的制造方法進行混合，可以得到在lGHz以下的頻率下相對磁導率^大于l、 且介質損耗角正切tanS為O.l以下的復合磁性體。
本發(fā)明的制造工序的最大特征在于，在溶劑中將具有高飽和磁化的鐵 或鐵系合金或具有高電阻率的鐵氧體化合物與絕緣材料進行混合攪拌時， 在混合容器中投入分散介質，在混合容器中投入分散介質，以高速(公轉速 度為100rpm以上、自轉速度為100rpm以上，優(yōu)選公轉速度為500rpm以上， 自轉速度為200rpm以上)進行自轉公轉攪拌，在分散介質所產生的強剪切 應力的作用下，磁性粒子被扁平化或者凝集粒子被破碎，分散性得到了提 高，從而可以將所述磁性粉末均勻且高濃度地配置在所述復合磁性體中。
具體說明如下，本發(fā)明的制造方法在使磁性粉末或添加有金屬元素的 磁性粉末分散在溶劑中進行混合來制造漿料的工序中包括下述工序制造 在溶劑中添加有表面活性劑的分散溶劑的工序和在分散溶劑中混合磁性 粉末的混合工序，將該磁性粉末混合于分散溶劑中時，添加分散介質，在添加分散介質的狀態(tài)下，進行自轉公轉式混合，在分散介質的機械應力的 作用下，將在某特定的結晶面方向發(fā)生塑性變形的磁性粉末扁平化，然后， 向其中添加、混合絕緣性材料。
如上所述，生成包含溶劑、表面活性劑、磁性粉末、分散介質及絕緣 性材料的混合體的漿料，結束自轉公轉式混合時，進行由該混合體分離分 散介質的工序。需要說明的是，分離分散介質的工序可以在絕緣性材料的 添加々昆合前進行。分離分散介質的工序可以為靜置混合體直至分散介質從 其他溶劑等分離為止的工序，還可以為通過對混合體實施離心分離來從混 合體中分離分散介質的工序。
作為能用于混合溶劑、表面活性劑、磁性粉末、分散介質及絕緣性材 料的上述混合工序的裝置，有捏合機、輥磨機、銷棒粉碎機、砂磨機、球 磨機、行星球磨機等，但為了使用本發(fā)明的分散介質，適合砂磨機、球磨 機、行星球磨機等。
另外，作為分散介質，可以舉出鋁、鋼、鉛等金屬類或金屬氧化物類、 氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、二氧化鈦等氧化物燒結體、氮化硅等氮化物 燒結體、碳化硅等硅化物燒結、鈉玻璃、鉛玻璃、高比重玻璃等玻璃類等， 但作為本發(fā)明的分散介質，從混合效率的觀點來看優(yōu)選比重為6以上的氧 化鋯、鋼、不銹鋼等。該分散介質的特征在于硬度比磁性粉末大。
另外，由于上述混合通過分散介質的沖擊來進行，所以沖擊次數增加 時，分散性也提高。因此，分散介質的平均粒徑越小，填充在每單位體積 中的個數增加，沖擊次數增加，分散性也優(yōu)化，但另一方面，粒徑過小時，
難以從漿料中分離。因此，必須具有至少為0.1mm以上的平均粒徑。另外， 分散介質的粒徑過大時，上述沖擊次數減少，分散性能降低，所以平均粒 徑的上限值為3.0mm。
另外，混合攪拌時間過短時，球狀磁性粒子未被充分扁平化，另外， 過長時，扁平化的磁性粒子被進一步磨碎，不能保持適當的縱橫尺寸比(長 度/厚度)，所以在高頻中磁特性變差。因此，混合攪拌時間優(yōu)選為30分鐘 左右，但這需要通過原材料的初始投入量、攪拌的自轉公轉速度來適當調下面，說明所得漿料的涂布方法。涂布方法可以使用公知的成形方法、 例如加壓法、刮刀法、噴射成形法將漿料成型為任意的片材形狀，制作干 式膜。上述方法中，為了形成復合磁性體的層疊體，優(yōu)選通過刮刀法成型 為片狀。為了調整適合上述涂布方法的粘度，使溶劑揮發(fā)，在濃縮后進行 涂布。如果有需要，可以在漿料涂布后、干燥前進行取向處理，即根據磁 場的取向使扁平狀磁性粉末取向為與片材平行的方向。此時，所述扁平狀 粒子取向為與片材面平行的方向。此時，由于所述扁平狀粒子內的易磁化 軸朝向扁平狀粉末的長軸方向，所以形狀各向異性與結晶各向異性同時被 取向。
最后，通過將如上所述得到的干式膜在還原性氣氛或真空中進行熱處 理及加壓成型，得到復合磁性體。
本發(fā)明的最大特征在于，構成復合磁性體的所述扁平狀磁性粉末容易 相對于特定的結晶方向(此處為易磁化軸方向)發(fā)生塑性變形，受機械應力 時容易塑性變形，具有高縱橫尺寸比，制作復合磁性體時施加外部磁化， 由此在特定方向上平行排列(取向)，所以可以降低復合磁性體的面方向的 反磁場系數，同時所述扁平狀磁性粉末的長度方向與易磁化結晶軸一致， 從而提高復合磁性體的導磁率。
在上述本發(fā)明的制造方法中，由于可以緩和復合磁性體中的局部磁性
粒子凝集，所以能同時提高高頻中的相對磁導率F與減少磁損耗tanS。
以下，通過實施例1至8具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于這些實施例。
實施例l
將lg平均粒徑為0.15(im的78-透磁合金磁性粉末(Ni:78。/。-Fe:22。/。合金) 混合于下述的分散液中，所述分散液是在二甲苯與環(huán)戊酮4:l的混合液10g 中溶解含氮的接枝聚合物作為表面活性劑而得到的，進而添加平均粒徑為
200^im的氧化鋯珠作為分散介質，在該狀態(tài)下實施行星攪拌30分鐘，將磁 性粉末制成扁平狀。在如上所述得到的漿料中添加0.5g下述的樹脂清漆， 所述樹脂清漆是將聚環(huán)烯烴樹脂以固形分比率為40%稀釋而得到的，進一 以步行星攪拌5分鐘。進而，添加氧化鋯珠作為分散介質，以行星攪拌混合5分鐘。行星攪拌時的公轉速度均為2000rpm，自轉速度均為800rpm。
然后，靜置所得的混合液，使分散介質沈降(磁性粉末的比重為7 8， 氧化鋯的比重為6 7，氧化鋯珠的粒徑為200pm，相對于此，磁性粉末的 粒徑為0.15iim，所以氧化鋯珠較重，而氧化鋯珠發(fā)生沈降)，將上清液導 入旋轉蒸發(fā)儀中，在5(TC、 2.7kPa的減壓下(由于減壓，溶劑沸點降低)使 溶劑蒸發(fā)，調制成能用刮刀涂布的濃度。將上述得到的混合液用刮刀法成 型為膜狀后，施加1.6xl()SA/m的磁場，邊使磁性粒子取向，邊在常溫下使 其干燥。將如上所述得到的干式膜通過減壓加壓裝置進行加壓燒成。加壓 條件為在常壓下經20分鐘升溫至13(TC，然后施加2MPa的壓力，保持5分 鐘，然后升溫至16(TC保持40分鐘，使樹脂固化，得到面積為30mm見方、 厚度為約60pm的復合磁性體。通過平行線法測定該復合磁性體的復磁導 率，結果在lGHz下相對磁導率^F6、磁損耗tan 5=0.08(參見圖1)。表示該 復合磁性體結構的顯微鏡照片示于圖2。可知磁性粒子被扁平化，向施加 磁場的方向取向。 實施例2
使用lg平均粒徑為0.15pm的45-透磁合金磁性粉末(Ni:45c/。-Fe:55。/。合 金)，在與上述實施例l相同的條件下制作復合磁性體，得到面積30mm見 方、厚度為60[im的復合磁性體。通過平行線法測定該復合磁性體的復磁導 率，結果在lGHz下相對磁導率(ii^5、磁損耗tan 5=0.05(參見圖3)。顯示該 復合磁性體結構的顯微鏡照片如圖4所示。
實施例3
給出將本復合磁性體應用于電路板的實施例。首先，層疊6張在實施 例l所示的過程中所得的厚度為約6(Him的復合磁性干式膜，進行加壓燒成， 由此制作厚度約為350pm的復合磁性材料。進而，將該復合磁性材料用低 介電常數樹脂膜夾持后，加熱，使樹脂固化后，對樹脂表面實施鍍銅，形 成長度為30mm、寬度為0.9mm的布線圖案(微波傳送帶線路)。圖7表示本 電路板的外觀圖。另外，雖然圖8表示本電路板的傳輸特性與反射特性， 但實際測定結果與用電磁場模擬裝置HFSS得到的計算值非常一致，可知 在高頻中能得到所希望的相對磁導率與損耗。實施例4
作為將本復合磁性體應用于電子部件的一例，給出使用復合磁性體的 移動設備用天線的事例。如圖9所示，天線元件結構如下用2張長度為
42mm、寬度為5mm、厚度為0.35mm的本復合磁性材料夾持長度為44mm、 寬度為1.5mm的導體線，將該天線元件連接在長度為80mm、寬度為35mm、 厚度為lmm的導體板，在連接點給電50Q。圖10表示該天線的輸入反射特 性，但'實際測定結果與用電磁場模擬裝置HFSS得到的計算值非常一致， 可知在高頻中能得到所希望的導磁率以及損耗。 實施例5
將2g添加有金屬元素的平均粒徑為0.25pm的透磁合金磁性粉末混合 于下述的分散液中，所述分散液是在二甲苯與環(huán)戊酮4:l的混合液10g中溶 解含氮的接枝聚合物作為表面活性劑而得到的，進而，添加平均粒徑為 200pm的氧化鋯珠作為分散介質，在該狀態(tài)下，實施50分鐘行星攪拌，將 磁性粉末制成扁平狀。在如上所述得到的漿料中添加0.5g下述的樹脂清漆， 所述樹脂清漆是將聚環(huán)烯烴樹脂稀釋成固態(tài)成分比率為40%而得到的，進 一步用行星攪拌混合5分鐘。行星攪拌時的公轉速度均為2000rpm，自轉速 度均為800rpm。
然后，靜置所得的混合液，使分散介質沈降(磁性粉末的比重為7 8， 氧化鋯的比重為6 7，氧化鋯珠的粒徑為200^im，相對于此，磁性粉末的 粒徑為0.25)im，所以氧化鋯珠較重，而氧化鋯珠沈降)，將上清液導入旋 轉蒸發(fā)儀中，在50。C、 2.7kPa的減壓下(由于減壓，溶劑沸點降低)使溶劑 蒸發(fā)，通過刮刀法成型為膜狀后，施加1.6xl()SA/m的磁場，邊使磁性粒子 取向邊在常溫下干燥。層疊6張如上所述得到的干式膜，通過減壓裝置進 行加壓燒成。加壓條件在常壓的狀態(tài)下經20分鐘升溫到13(TC，然后施加 2MPa的壓力，保持5分鐘，然后，升溫至16(TC保持40分鐘，使樹脂固化， 制作厚度為350nm的復合磁性材料。
所得的復合磁性材料中的磁性粉末最終具有下述形態(tài)在結晶的易磁 化軸方向扁平化，與易磁化軸平行的結晶面在厚度方向重疊。
通過平行線法測定該復合磁性材料的復磁導率，結果在1.2GHz下相對磁導率pFll、磁損耗tan 5=0.25(參見圖11)，通過平行平板法測定介電常 數，結果相對介電常數=12，介質損耗tan 5=0.05。
該復合磁性體的結構照片如圖12所示。磁性粒子被扁平化，向一定方 向取向。此時的扁平粒子的大小平均時，厚度約為0.03pm，長度約為lpm， 縱橫尺寸比為約33。進而，通過如圖13所示的X射線衍射結果，可知特定 的結晶面取向。作為比較，不施加直流磁場并通過現有方法制作的復合磁 性體的導磁率特性、截面照片、X線衍射結果分別示于圖14、圖15、圖16， 此時扁平粒子不在一定方向排列，并且在結晶面也未見取向性。結果可知， 相對磁導率僅得到7左右。
實施例6
作為將本復合磁性體應用于電子部件的一例，給出使用復合磁性體的 單極天線的事例。如圖17所示，天線元件結構如下使用2張長度為50mm、 寬度為5mm、厚度為0.5mm的復合磁性體20夾持長度為55mm、寬度為 1.5mm的帶狀導體22。將該天線元件連接在300mm見方的導體地板24的中 央，以連接點作為饋電點26，給電50Q。
圖18表示天線的輸入反射特性，但實際測定結果與在電磁場模擬裝置 HFSS中輸入本復合磁性體的材料常熟求得的計算值非常一致。另外，比 較裝載有復合磁性體的天線(圖18中標記為有MD)與未裝載的天線(圖18中 標記為無MD)的共振頻率時，通過裝載復合磁性體20，共振頻率從1.26GHz 轉移到0.88GHz。即，通過復合磁性體的相對磁導率及相對介電常數的效 果，能得到波長大幅縮短的效果，在本天線的情況下能小型化至30%左右。
實施例7
將lg平均粒徑為0.&m的Fe磁性粉末混合于下述的分散液中，所述分 散液是在二甲苯與環(huán)戊酮4:l的混合液10g中溶解含氮的接枝聚合物作為表 面活性劑而得到的，使用氧化鋯珠實施行星攪拌30分鐘。行星攪拌時的公 轉速度為2000rpm，自轉速度為800rpm。進一步用使用氧化鋯珠的行星攪 拌將如上所述得到的漿料與0.5g下述的樹脂清漆混合5分鐘，所述樹脂清漆 是將聚環(huán)烯烴樹脂稀釋成固形分比率為40%得到的。
然后，將所得的混合液導入旋轉蒸發(fā)儀中，在5(TC、 2.7kPa下使溶劑蒸發(fā)，用刮刀調制成可以涂布的粘度。
將上述得到的混合液用刮刀法成型為膜狀后，施加1.6xl()SA/m的磁
場，邊使磁性粒子取向，邊在常溫下干燥。將由此得到的干式膜通過減壓
加壓裝置進行加壓燒成。加壓條件在常壓的情況下經20分鐘升溫至13(TC ， 然后施加2MPa的壓力，保持5分鐘，接著升溫至160。C，保持40分鐘，使 樹脂固化，得到面積為30mm見方、厚度約為60iim的復合磁性體。通過平 行線法測定該復合磁性體的復磁導率時，在lGHz中，相對磁導率iiF5，磁 損耗加3=0.1(參見圖19)。該復合磁性體的結構照片如圖20所示。 實施例8
使用lg平均粒徑為0.1iam的磁鐵礦(Fe3O4)磁性粉末，在與上述實施例l 相同的條件下制作復合磁性體，得到面積為30mm見方、厚度為60pm的復 合磁性體。通過平行線法測定該復合磁性體的復磁導率時，在lGHz中， 相對磁導率^=5，磁損耗tan S-0.1(參見圖21)。該復合磁性體的結構照片 示于圖22。
產業(yè)上的可利用性
本發(fā)明適用于半導體裝置、電路元件、平板顯示裝置、其他高頻用電 子部件，還適用于搭載上述元件的高頻用電路板，能小型化、低耗電化。 因此，適用本發(fā)明的所有電子部件及/或搭載電路板的高頻電子設備均能小 型化、低耗電化。
進而，本發(fā)明的復合磁性體適用于天線，可以獲得該天線的小形化。
權利要求
1、一種復合磁性體，其是將磁性粉末分散在絕緣性材料中而構成的復合磁性體，其特征在于，所述磁性粉末為球狀或扁平狀，所述復合磁性體具有下述(a)～(c)中的任意一種特性(a)在1GHz或500MHz的頻率下，相對磁導率μr大于1，且介質損耗角正切tanδ為0.1以下；(b)在1.2GHz以下的頻率下的復磁導率的實部μr’大于10，且介質損耗角正切tanδ為0.3以下；以及(c)在4GHz以下的頻率下復磁導率的實部μr’大于1，且在1GHz以下的頻率下介質損耗角正切tanδ為0.1以下。
2、 如權利要求l所述的復合磁性體，其特征在于， 所述復合磁性體在lGHz以下的頻率下的復介電常數的實部sr'為10以上。
3、 如權利要求l所述的復合磁性體，其特征在于， 所述復合磁性體在lGHz以下的頻率下的復介電常數的實部sr'為10以下。
4、 如權利要求l所述的復合磁性體，其特征在于， 所述絕緣性材料中含有10 95vol。/o的所述磁性粉末。
5、 如權利要求l所述的復合磁性體，其特征在于， 所述磁性粉末在受機械應力時容易相對于易磁化軸方向發(fā)生塑性變形。
6、 如權利要求l所述的復合磁性體，其特征在于， 所述磁性粉末的粒徑為0.01 10(am。
7、 如權利要求1 6中任一項所述的復合磁性體，其特征在于， 所述磁性粉末的形狀為扁平狀，其厚度為0.01 l(im，長度為0.02 m，且長度/厚度的尺寸比為2以上。
8、 如權利要求7所述的復合磁性體，其特征在于， 所述扁平狀磁性粉末是在將磁性粉末混合于分散溶劑的工序中，使球狀磁性粉末機械地變形為扁平狀而得到的。
9、 如權利要求7所述的復合磁性體，其特征在于， 所述扁平狀磁性粉末在所述絕緣性材料中取向于一定方向。
10、 如權利要求7所述的復合磁性體，其特征在于， 構成所述扁平狀磁性粉末的結晶的特定結晶面取向于所述扁平狀磁性粉末的一定方向。
11、 如權利要求7所述的復合磁性體，其特征在于， 所述扁平狀磁性粉末的長軸方向與易磁化軸一致。
12、 如權利要求l所述的復合磁性體，其特征在于， 所述磁性粉末的材質是鎳(Ni)或透磁合金(Fe-Ni合金)，或者是添加有鋁(A1)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、銦 (In)、錫(Sn)中的任意一種以上的金屬元素的透磁合金(Fe-Ni合金)。
13、 如權利要求12所述的復合磁性體，其特征在于， 添加在所述磁性粉末中的金屬元素的濃度為0.1重量％ 90重量％。
14、 如權利要求l所述的復合磁性體，其特征在于， 所述磁性粉末為鐵系金屬磁性粉末或金屬氧化物磁性粉末。
15、 如權利要求14所述的復合磁性體，其特征在于， 所述鐵系金屬磁性粉末的材質為選自由鐵((Fe))、鐵(Fe)-硅(Si)系合金、鐵(Fe)-氮(N)系合金、鐵(Fe)-碳(C)系合金、鐵(Fe)-硼(B)系合金、鐵(Fe)-磷(P)系合金、鐵(Fe)-鋁(Al)系合金、鐵(Fe)-鋁(Al)-硅(Si)系合金構成的組 中的至少一種。
16、 如權利要求15所述的復合磁性體，其特征在于， 所述鐵系金屬磁性粉末的材質為添加有選自鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、銦(In)、錫(Sn)中的 任意一種以上的金屬元素的所述鐵系金屬磁性粉末。
17、 如權利要求16所述的復合磁性體，其特征在于，添加在所述磁性粉末中的金屬元素的濃度為0.1重量％ 卯重量％。
18、 如權利要求14所述的復合磁性體，其特征在于， 所述金屬氧化物磁性粉末的材質為選自由針鐵礦(FeOOH)、赤鐵礦(Fe203)、磁鐵礦(Fe304)、錳(Mn)-鋅(Zn)鐵氧體、鎳(Ni)-鋅(Zn)鐵氧體、 鈷(Co)鐵氧體、錳(Mn)鐵氧體、鎳(Ni)鐵氧體、銅(Cu)鐵氧體、鋅(Zn)鐵氧 體、鎂(Mg)鐵氧體、鋰(Li)鐵氧體、錳(Mn)-鎂(Mg)鐵氧體、銅(Cu)-鋅(Zn) 鐵氧體、錳(Mn)-鋅(Zn)鐵氧體構成的組中的至少一種。
19、 如權利要求l所述的復合磁性體，其特征在于， 所述絕緣性材料是含有選自聚酰亞胺樹脂、聚苯并噁唑樹脂、聚亞苯基樹脂、聚苯并環(huán)丁烯樹脂、聚亞芳基醚樹脂、聚硅氧垸樹脂、環(huán)氧樹脂、 聚酯樹脂、氟樹脂、聚烯烴樹脂、聚環(huán)烯烴樹脂、氰酸酯樹脂、聚亞苯基 醚樹脂以及聚苯乙烯樹脂中的至少一種的合成樹脂或液相樹脂，或者是選 自由八1203、 Si02、 Ti02、 2MgOSi02、 MgTi03、 CaTi03、 SrTi03以及BaTi03 的陶瓷構成的組中的至少一種陶瓷的原料。
20、 一種復合磁性體的制造方法，其特征在于，包括下述工序 使絕緣性材料與球狀或扁平狀磁性粉末分散在溶劑中，進行混合，制造漿料的工序，將所述漿料進行涂布、干燥、燒成的工序，其中，所述漿料的制造工序包括制造在溶劑中添加有表面活性劑的 分散溶劑的工序，和在該分散溶劑中混合所述磁性粉末的工序，混合所述磁性粉末的工序包括添加分散介質的工序和進行自轉公轉 式混合的工序。
21、 如權利要求20所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述自轉公轉式混合在公轉速度為100rpm以上、自轉速度為100rpm以上進行。
22、 如權利要求20所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述漿料的制造工序包括進一步將絕緣性材料添加在漿料中并混合的工序，和 在所述絕緣性材料的添加前或添加后從所述漿料中分離所述分散介質的工序。
23、 如權利要求22所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于，分離所述分散介質的工序包括將所述混合體進行靜置或離心分離，將所述混合體分離為含有所述分 散介質的部分和不含有所述分散介質的部分的工序。
24、 如權利要求20所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述磁性粉末的材質使用鎳(Ni)或透磁合金(Fe-Ni合金)，或者使用添加有鋁(A1)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、 銦(In)、錫(Sn)中的至少一種以上的金屬元素的透磁合金(Fe-Ni合金)。
25、 如權利要求20所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述磁性粉末使用鐵系金屬磁性粉末或金屬氧化物粉末。
26、 如權利要求25所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述鐵系金屬磁性粉末的材質為選自由鐵(Fe)、鐵(Fe)-硅(Si)系合金、鐵(Fe)-氮(N)系合金、鐵(Fe)-碳(C)系合金、鐵(Fe)-硼(B)系合金、鐵(Fe)-磷(P)系合金、鐵(Fe)-鋁(Al)系合金、鐵(Fe)-鋁(Al)-硅(Si)系合金構成的組 中的至少一種。
27、 如權利要求26所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述鐵系金屬磁性粉末的材質為添加有鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈷(Co)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、銦(In)、錫(Sn)中的任意一種 以上的金屬元素的所述鐵系金屬磁性粉末。
28、 如權利要求25所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述金屬氧化物磁性粉末的材質為選自由針鐵礦(FeOOH)、赤鐵礦(Fe203)、磁鐵礦(Fe304)、錳(Mn)-鋅(Zn)鐵氧體、鎳(Ni)-鋅(Zn)鐵氧體、鈷 (Co)鐵氧體、錳(Mn)鐵氧體、鎳(Ni)鐵氧體、銅(Cu)鐵氧體、鋅(Zn)鐵氧體、 鎂(Mg)鐵氧體、鋰(Li)鐵氧體、錳(Mn)-鎂(Mg)鐵氧體、銅(Cu)-鋅(Zn)鐵氧 體、錳(Mn)-鋅(Zn)鐵氧體構成的組中的至少一種。
29、 如權利要求20所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述絕緣性材料是含有聚酰亞胺樹脂、聚苯并噁唑樹脂、聚亞苯基樹脂、聚苯并環(huán)丁烯樹脂、聚亞芳基醚樹脂、聚硅氧垸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、氟樹脂、聚烯烴樹脂、聚環(huán)烯烴樹脂、氰酸酯樹脂、聚亞苯基醚 樹脂以及聚苯乙烯樹脂中的至少一種的合成樹脂或液相樹脂，或者是選自由八1203、 Si02、 Ti02、 2MgO.Si02、 MgTi03、 CaTi03、 SrTi03以及BaTi03的陶瓷構成的組中的至少一種陶瓷的原料。
30、 如權利要求20所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 在將所述磁性粉末混合于分散溶劑的工序中，使球狀磁性粉末機械地變形為扁平狀。
31、 如權利要求20所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 在所述磁性體粉末的混合工序中所添加的分散介質為選自由金屬、金屬氧化物、氧化物燒結體、氮化物燒結體、硅化物燒結及玻璃構成的組中 的至少一種粒狀體。
32、 如權利要求31所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述分散介質含有鋁、鋼、鉛、鐵氧化物、氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅、二氧化鈦、氮化硅、碳化硅、鈉玻璃、鉛玻璃以及高比重玻璃中的至 少一種。
33、 如權利要求31所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述分散介質的比重為6以上。
34、 如權利要求33所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述分散介質含有氧化鋯、鋼、不銹鋼中的任意一種。
35、 如權利要求20所述的復合磁性體的制造方法，其特征在于， 所述分散介質是平均粒徑為0.1mm以上、3.0mm以下的粒狀體。
36、 一種電路板，其特征在于， 具有權利要求1 19中任一項所述的復合磁性體。
37、 一種電子設備，其特征在于， 至少具有權利要求36所述的電路板。
38、 一種電子部件，其特征在于， 至少具有權利要求1 19中任一項所述的復合磁性體。
39、 一種電子設備，其特征在于， 其至少具有權利要求38所述的電子部件。
40、 一種電路板，其特征在于，至少具有由權利要求20 35中任一項所述的制造方法制作的復合磁性體。
41、 一種電子設備，其特征在于， 至少具有權利要求40所述的電路板。
42、 一種電子部件，其特征在于，至少具有由權利要求20 35中任一項所述的制造方法制作的復合磁 性體。
43、 一種電子設備，其特征在于， 至少具有權利要求42所述的電子部件。
全文摘要
本發(fā)明提供在數百MHz～數GHz的頻率下磁損耗足夠小的復合磁性體及其制造方法。在將磁性粉末分散在絕緣性材料中而構成的復合磁性體中，所述磁性粉末為球狀或扁平狀，所述復合磁性體具有下面的(a)～(c)中的任意一種特性。(a)1GHz或500MHz的頻率下，相對磁導率μr大于1，并且介質損耗角正切tanδ為0.1以下，(b)在1.2GHz以下的頻率下的復磁導率的實部μr’大于10，且介質損耗角正切tanδ為0.3以下，以及(c)復磁導率的實部μr’在4GHz以下的頻率下大于1，且在1GHz以下的頻率下介質損耗角正切tanδ為0.1以下。
文檔編號H05K9/00GK101589443SQ200880002769
公開日2009年11月25日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權日2007年1月23日
發(fā)明者大見忠弘, 寺本章伸, 日高宣浩, 白方恭, 石塚雅之 申請人:國立大學法人東北大學;住友大阪水泥股份有限公司;株式會社友華