(57)【要約】【課題】大型で強い磁場を有する磁石等を用いることなしに、簡単かつ容易に磁性を有する平板状粒子を高分子材料中に配向分散させることができる複合磁性体の製造方法を提供する。【解決手段】平板状粒子と高分子材料と溶媒とを含む混合物を成形用型に流し込み、次いで、この成形用型内の混合物の表面上を、その表面内の一方向に沿ってブレードを移動させることにより混合物に応力を加え、平板状粒子を表面内の一方向に沿って配向させる方法であり、平板状粒子は、厚みが０．１μｍ以上かつ１μｍ以下、長さが０．３μｍ以上かつ１０μｍ以下、かつアスペクト比（長さ／厚み）が２以上、混合物の粘度は０．１Ｐａ・ｓ以上かつ１×１０６Ｐａ・ｓ以下、ブレードの移動速度は０．０１ｍ／秒以上かつ０．５ｍ／秒以下であることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性を有する平板状粒子と高分子材料とを含む複合磁性体の製造方法であって、
前記平板状粒子と前記高分子材料と溶媒とを含む混合物を成形用型に流し込み、次いで、この成形用型内の混合物の表面上を、その表面内の一方向に沿ってブレードを移動させることにより前記混合物に応力を加え、前記平板状粒子を前記表面内の一方向に沿って配向させることを特徴とする複合磁性体の製造方法。
【請求項２】
前記平板状粒子は、厚みが０．１μｍ以上かつ１μｍ以下、長さが０．３μｍ以上かつ１０μｍ以下、かつアスペクト比（長さ／厚み）が２以上であることを特徴とする請求項１記載の複合磁性体の製造方法。
【請求項３】
前記混合物中の前記平板状粒子の含有率は、１０体積％以上かつ７５体積％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の複合磁性体の製造方法。
【請求項４】
前記混合物の粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以上かつ１×１０６Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の複合磁性体の製造方法。
【請求項５】
前記ブレードの移動速度は、０．０１ｍ／秒以上かつ０．５ｍ／秒以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の複合磁性体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合磁性体の製造方法に関し、特に詳しくは、高周波回路基板、高周波電子部品等に用いられる磁性材料を作製する際に好適に用いられ、磁性を有する平板状粒子を高分子材料中にて配向させる複合磁性体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報通信機器の高速化、高密度化に伴い、電子機器に搭載される電子部品や回路基板の小型化及び低消費電力化が強く求められている。一般に、物質内を伝播する電磁波の波長λｇは、真空中を伝播する電磁波の波長λｏと物質の比誘電率εｒ及び比透磁率μｒを用いて、
λｇ＝λｏ／（εｒ・μｒ）１／２……（１）
と表すことができる。この式（１）によれば、比誘電率εｒ及び比透磁率μｒが大きいほど波長λｇの短縮率が大きくなる。したがって、電子部品や回路基板を構成する材料の比誘電率εｒ及び比透磁率μｒを大きくすることで、電子部品や回路基板の小型化が可能になる。
【０００３】
波長短縮率を大きくした材料としては、電子部品や回路基板を構成する絶縁材料に磁性体粒子を混合分散した複合磁性体が提案されている。この複合磁性体では、透磁率を増加させることで、波長短縮率を大きくしている（特許文献１）。
ところで、磁性体粒子として球状の磁性体粒子を用いた場合、磁性体粒子個々における反磁界係数が大きくなることから、複合磁性体の透磁率を大きくすることが難しいという問題が生じることが一般に知られている。
そこで、このような用途に用いられる磁性体粒子として、厚みが１μｍ以下の平板形状の磁性体粒子が求められており、扁平状、鱗片状、フレーク状等、様々な形状の磁性体粒子が提案されている（例えば、特許文献２、３等参照）。
【０００４】
このような平板形状の磁性体粒子を製造する場合、ボールミルやアトライター等の機械的な粉砕が広く用いられており、例えば、湿式のボールミルを用い、ハロゲン化炭化水素を粉砕助剤として鱗片状粒子を製造する方法（特許文献２）、連続式のアトライターにより大量に扁平状粒子を製造する方法（特許文献３）等が提案されている。
このような平板形状の磁性体粒子では、最も反磁界係数の低い平面方向、即ち長軸方向が高透磁率が得られる。また、厚みが１μｍ以下であることから、表皮効果により交流電流を透過させることができ、渦電流による損失を低減することができる。
【０００５】
ところで、平板形状の磁性体粒子を絶縁材料中に混合分散した複合磁性体を電子部品や回路基板を構成する材料として利用する場合、平板形状の磁性体粒子の反磁界係数の効果を有効に利用するためには、平板形状の磁性体粒子が絶縁材料中で一方向に配向している必要がある。
平板形状の磁性体粒子を配向させる方法としては、すでに様々な方法が提案され、実用に供されている（特許文献４〜１０）。これらの方法は、大別して、圧延ロール等の機械的な応力を利用した方法と、磁力を利用した方法とに分けられ、磁力を利用した方法としては、直流磁界を印加する方法と、交流磁界を印加する方法とに分けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０８７６２７号公報
【特許文献２】特開昭６３−３５７０１号公報
【特許文献３】特開平１−１８８６０６号公報
【特許文献４】特開昭５７−１２７９３１号公報
【特許文献５】特開昭５７−２０５８２７号公報
【特許文献６】特開昭５７−２１２６２６号公報
【特許文献７】特開昭５８−１２１３０号公報
【特許文献８】特開昭５８−１２１３５号公報
【特許文献９】特開昭５８−１２１３６号公報
【特許文献１０】特開昭５８−１２１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の直流磁界を利用する方法では、磁性体粒子に磁界を作用させるために、この磁性体粒子を磁石の間に配置する必要があり、そこで、磁石は非常に大型で強い磁場を有するものになる。このように、非常に大型で強い磁場を有する磁石を用いた場合には、磁力線の発散による磁界のばらつきが大きく、また、強い磁場による周辺の電気機器への影響等、様々な問題点があり、工業的生産は非常に難しい。
また、平板形状の磁性体粒子と高分子材料とを含む複合磁性体を配向させる場合、平板形状の磁性体粒子と高分子材料とを含む未乾燥の塗膜に磁界を印加して平板形状の磁性体粒子を配向させ、この磁性体粒子が配向した状態で塗膜を乾燥させないと、高い配向が得られないという問題点があった。
【０００８】
また、従来の交流磁界を利用する方法では、交流磁界自体の配向させる力が弱く、したがって、高い配向が求められる複合磁性体には適用できないという問題点があった。そこで、交流磁界を利用する場合、補助的な手段として利用するか、あるいは非常に配向し易い塗料組成に限って利用することとなり、利用目的が限定されてしまうという問題点がある。
【０００９】
さらに、圧延ロールによる機械的な応力を利用する方法では、複合磁性体自体が圧延加工可能な変形性や柔軟性を有していることが必要であり、そのために複合磁性体に含まれる高分子材料の分子構造中に比較的自由に位置関係を換えることができる結合や官能基を有していることが必要である。このような高分子材料を絶縁材料として使用した場合、電子部品や回路基板を流れる高周波信号と共振し、誘電損失と称される損失を生じることとなり、したがって、適用範囲が限定されるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、大型で強い磁場を有する磁石等を用いることなしに、簡単かつ容易に磁性を有する平板状粒子を高分子材料中に配向分散させることができる複合磁性体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、平板状粒子と高分子材料と溶媒との混合物を成形用型に流し込んだ場合に、この成形用型内の混合物の表面上を、その表面内の一方向に沿ってブレードを移動させることにより混合物に応力を加え、平板状粒子を表面内の一方向に沿って配向させることとすれば、簡単かつ容易に磁性を有する平板状粒子を高分子材料中に配向分散させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の複合磁性体の製造方法は、磁性を有する平板状粒子と高分子材料とを含む複合磁性体の製造方法であって、前記平板状粒子と前記高分子材料と溶媒とを含む混合物を成形用型に流し込み、次いで、この成形用型内の混合物の表面上を、その表面内の一方向に沿ってブレードを移動させることにより前記混合物に応力を加え、前記平板状粒子を前記表面内の一方向に沿って配向させることを特徴とする。
【００１３】
前記平板状粒子は、厚みが０．１μｍ以上かつ１μｍ以下、長さが０．３μｍ以上かつ１０μｍ以下、かつアスペクト比（長さ／厚み）が２以上であることが好ましい。
前記混合物中の前記平板状粒子の含有率は、１０体積％以上かつ７５体積％以下であることが好ましい。
前記混合物の粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以上かつ１×１０６Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
前記ブレードの移動速度は、０．０１ｍ／秒以上かつ０．５ｍ／秒以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の複合磁性体の製造方法によれば、平板状粒子と高分子材料と溶媒との混合物を成形用型に流し込み、次いで、この成形用型内の混合物の表面上を、その表面内の一方向に沿ってブレードを移動させることにより混合物に応力を加え、平板状粒子を表面内の一方向に沿って配向させるので、ブレードを混合物の表面内の一方向に沿って移動させるという簡単な操作で、磁性を有する平板状粒子を高分子材料中に配向分散させることができる。
したがって、磁性を有する平板状粒子の高分子材料中における配向分散性に優れた複合磁性体を、容易に作製することができ、しかも安価である。
【００１５】
さらに、このようにして得られた複合磁性体を高周波回路基板、高周波電子部品等の磁性材料に適用することにより、回路基板や電子部品等の小型化及び低消費電力化を実現することができ、その結果、情報通信機器のさらなる小型化及び低消費電力化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１の複合磁性体の透磁率μ’、μ”及び磁気損失ｔａｎδの周波数依存性を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の複合磁性体の構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【図３】比較例３の複合磁性体の透磁率μ’、μ”及び磁気損失ｔａｎδの周波数依存性を示す図である。
【図４】比較例３の複合磁性体の構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の複合磁性体の製造方法を実施するための形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１８】
本実施形態の複合磁性体の製造方法は、磁性を有する平板状粒子と高分子材料とを含む複合磁性体の製造方法であり、前記平板状粒子と前記高分子材料と溶媒とを含む混合物を成形用型に流し込み、次いで、この成形用型内の混合物の表面上を、その表面内の一方向に沿ってブレードを移動させることにより前記混合物に応力を加え、前記平板状粒子を前記表面内の一方向に沿って配向させる方法である。
【００１９】
次に、本実施形態の複合磁性体の製造方法について、詳細に説明する。
まず、磁性を有する平板状粒子と、高分子材料と、溶媒とを混合し、成形用材料である混合物を作製する。
磁性を有する平板状粒子としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）の群から選択される１種または２種以上を含有する磁性材料であることが好ましく、これらのなかでも、比較的安定性があり、かつ平板状に加工し易いことから、  ニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）合金、ニッケル−鉄−亜鉛（Ｎｉ−Ｆｅ−Ｚｎ）合金等のＮｉ系合金（パーマロイ）が好ましい。
また、その他の合金として、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金等を用いてもよい。
【００２０】
この平板状粒子は、厚みが０．１μｍ以上かつ１μｍ以下、長さが０．３μｍ以上かつ１０μｍ以下、かつアスペクト比（長さ／厚み）が２以上であることが好ましい。
ここで、平板状粒子の厚みを０．１μｍ未満とすることは、製造上困難であり、取り扱いも難しくなるので、好ましくなく、一方、平板状粒子の厚みが１μｍを超えると、高周波を印加した場合に渦電流が生じ、高周波における磁気特性が低下するので好ましくない。
また、平板状粒子のアスペクト比（長さ／厚み）が２未満では、粒子の反磁界係数が大きくなり、複合磁性体としての比透磁率μｒが低下するので好ましくない。
【００２１】
高分子材料としては、溶媒に溶解可能で、成形用型に流し込む際に流れ易い材料であればよく、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シクロオレフィン樹脂等が挙げられる。
【００２２】
溶媒としては、上記の高分子材料を溶解させることができるものであればよく、特に限定されないが、例えば、有機溶媒、液状の樹脂モノマー、液状の樹脂オリゴマーの群から選択される１種または２種以上が好適に用いられる。
上記の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、２−プロパノール、ブタノール、オクタノール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングリコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）、エチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルセロソルブ）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド類が好適に用いられ、これらの溶媒は、１種のみ単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２３】
上記の液状の樹脂モノマーとしては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等のアクリル系またはメタクリル系のモノマー、エポキシ系モノマー等が好適に用いられる。
また、上記の液状の樹脂オリゴマーとしては、ウレタンアクリレート系オリゴマー、エポキシアクリレート系オリゴマー、アクリレート系オリゴマー等が好適に用いられる。
【００２４】
この混合物中の磁性を有する平板状粒子の含有率の好ましい範囲は、混合物の１０体積％以上かつ７５体積％以下、さらに好ましくは２０体積％以上かつ６０体積％以下である。
ここで、この平板状粒子の含有率が混合物の１０体積％未満では、平板状粒子が少なすぎて複合磁性体としての磁気特性が低下してしまうので、好ましくなく、一方、この平板状粒子の含有率が混合物の７５体積％を超えると、平板状粒子が多すぎて、この平板状粒子と高分子材料と溶媒とを含む混合物の流動性が低下し、その結果、成形性が低下してしまうので、好ましくない。
【００２５】
この混合物の粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以上かつ１×１０６Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
ここで、混合物の粘度が０．１Ｐａ・ｓを下回ると、磁性を有する平板状粒子へ加わる応力が小さくなるために、この平板状粒子の配向が不十分なものとなり、その結果、所望の磁気特性が得られなくなる。一方、混合物の粘度が１×１０６Ｐａ・ｓを超えると、粘性が高すぎて流れ難くなり、その結果、表面が平坦化せず、均一な厚みのシート状に形成し難くなり、またボイド・クラック等の欠陥が生じ易くなる。
【００２６】
これら磁性を有する平板状粒子、高分子材料及び溶媒を混合する装置としては、ロールミル、自公転式ミキサー、ホモジナイザー、超音波ホモジザイザー等が挙げられる。
【００２７】
次いで、磁性を有する平板状粒子と高分子材料と溶媒とを含む混合物を成形用型に流し込む。
ここで、混合物の粘度が高く、混合物が成形用型の中に十分にゆきわたらない場合には、ブレードを移動させて混合物を成形用型の中に十分にゆきわたらせる。
ここで用いられるブレードとは、ドクターブレード法にて用いられるドクターブレード、バーコート成形法にて用いられるバーコート、スクリーン印刷法にて用いられるスキージ等を総称するものである。
【００２８】
混合物が成形用型に流し込まれただけの状態では、磁性を有する平板状粒子はそれぞれがランダムな方向を向いており、配向はしていない。
そこで、この成形用型内の混合物の表面上を、その表面内の一方向に沿ってブレードを移動させ、この混合物に一定方向の応力を加えて、平板状粒子を表面内の一方向に沿って配向させる。
【００２９】
ここでは、ブレードの移動を開始した時に、ブレードが混合物中の一部の平板状粒子に応力を加え、この一部の平板状粒子を表面内の一方向に沿って配向させる。すると、これらの平板状粒子の磁界が結合して磁場を発生し、隣接する平板状粒子を同じ方向に配向させる。この現象が連鎖的に起こり、型の中のすべての平板状粒子が配向するのである。
【００３０】
この平板状粒子の配向性を高めるためには、ブレードの移動速度を０．０１ｍ／秒以上かつ０．５ｍ／秒以下とすることが好ましい。
ここで、ブレードの移動速度が０．０１ｍ／秒を下回ると、平板状粒子へ加わる応力が小さくなり、初めの一部の平板状粒子の配向が起こらず、平板状粒子の配向が不十分となる。一方、ブレードの移動速度が０．５ｍ／秒を超えると、混合物の表面が平坦化せず、均一な膜厚が得られ難くなり、またボイド・クラック等の欠陥が生じ易くなる。
【００３１】
本実施形態の複合磁性体の製造方法によれば、磁性を有する平板状粒子と高分子材料と溶媒とを含む混合物を成形用型に流し込み、次いで、この成形用型内の混合物の表面上を、その表面内の一方向に沿ってブレードを移動させることにより前記混合物に応力を加え、平板状粒子を表面内の一方向に沿って配向させるので、ブレードを混合物の表面内の一方向に沿って移動させるという簡単な操作で、磁性を有する平板状粒子を高分子材料中に配向分散させることができる。
したがって、磁性を有する平板状粒子の高分子材料中における配向分散性に優れた複合磁性体を、工業的規模にて、低コストで、効率よく、用途に応じて幅広い形状・サイズにて製造することができる。
【００３２】
このようにして得られた複合磁性体を高周波回路基板、高周波電子部品等の磁性材料に適用すれば、回路基板や電子部品等の小型化及び低消費電力化を実現することができ、その結果、情報通信機器のさらなる小型化及び低消費電力化を実現することができる。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３４】
［実施例１］
最も長い軸長が１．２μｍ、厚み０．３μｍの平板状磁性粒子（Ｎｉ：７５％−Ｆｅ：２０％−Ｚｎ：５％合金）と、キシレンに溶解したポリシクロオレフィン樹脂とを、このポリシクロオレフィン樹脂に対して平板状磁性粒子が４０ｖｏｌ％となるように遊星攪拌機に投入し、５分間混合してスラリー状混合物を得た。
次いで、このスラリー状混合物をロータリーエバポレーターにて、５０℃、２．７ｋＰａにてキシレンを揮発させ、混合物の粘度を１．５Ｐａ・ｓに調整した。
【００３５】
次いで、この混合物を内法が３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．１ｍｍの型に流し込み、この型内の混合物に対してドクターブレードを０．１ｍ／秒の移動速度で移動させてシート状に成形し、その後、常温（２５℃）にて乾燥させた。
このようにして得られたグリーンシートを、１３０℃まで２０分で昇温させ、その後１６０℃まで昇温させて４０分間保持し、ポリシクロオレフィン樹脂を硬化させ、面積が３０ｍｍ角、厚み約６０μｍの実施例１の複合磁性体を得た。
【００３６】
次いで、この複合磁性体の複素透磁率をパラレルライン法により測定したところ、１ＧＨｚにおける比透磁率μｒは５．４１、磁気損失（ｔａｎδ）は０．０７８であった。
図１に、この複合磁性体の透磁率μ’、μ”及び磁気損失ｔａｎδの周波数依存性を示す。
図２は、この複合磁性体の構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。図２によれば、平板状粒子は面内の一方向に配向していることが分かった。
【００３７】
［実施例２］
ドクターブレードの移動速度を０．１ｍ／秒から０．５ｍ／秒に変えた他は、実施例１に準じて実施例２の複合磁性体を得た。
この複合磁性体の複素透磁率をパラレルライン法により測定したところ、１ＧＨｚにおける比透磁率μｒは５．６８、磁気損失（ｔａｎδ）は０．０８３であった。
【００３８】
［実施例３］
ドクターブレードの移動速度を０．１ｍ／秒から０．０１ｍ／秒に変えた他は、実施例１に準じて実施例３の複合磁性体を得た。
この複合磁性体の複素透磁率をパラレルライン法により測定したところ、１ＧＨｚにおける比透磁率μｒは５．１３、磁気損失（ｔａｎδ）は０．０６９であった。
【００３９】
［比較例１］
実施例１に準じてスラリー状混合物を作製し、混合物の粘度を１．５Ｐａ・ｓに調整した。
次いで、この混合物を内法が３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．１ｍｍの型に流し込み、静置してシート状に成形し、その後、常温（２５℃）にて乾燥させた。
その後、実施例１に準じてポリシクロオレフィン樹脂を硬化させ、比較例１の複合磁性体を得た。
【００４０】
次いで、この複合磁性体の複素透磁率をパラレルライン法により測定したところ、１ＧＨｚにおける比透磁率μｒは１．９１、磁気損失（ｔａｎδ）は０．０８９であった。この複合磁性体では、平板状粒子が配向していないので、透磁率が小さかった。
【００４１】
［比較例２］
スラリー状混合物の粘度を１×１０７Ｐａ・ｓとした他は、実施例１に準じてスラリー状混合物を作製した。
このスラリー状混合物は流動性が悪く、ドクターブレードを移動させても型に充填できなかった。
【００４２】
［比較例３］
ラボプラストミルを用いて、長さ１．２μｍ、厚み０．３μｍの扁平状磁性粉体とポリフェニレンサルファイド樹脂とを、温度２００℃、ローター回転速度１５０ｒｐｍ、混合時間３０分間にて溶融混練を行った。
得られた混練物を３００℃、１０ＭＰａにて圧縮成形を行い、面積が５００ｍｍ角、厚み約１０ｍｍの比較例３の複合磁性体を得た。
【００４３】
次いで、この複合磁性体の複素透磁率をパラレルライン法により測定したところ、１ＧＨｚにおける比透磁率μｒは２．２６、磁気損失（ｔａｎδ）は０．０５７であった。
図３に、この複合磁性体の透磁率μ’、μ”及び磁気損失ｔａｎδの周波数依存性を示す。
図４は、この複合磁性体の構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。図４によれば、扁平状磁性粉体は複合磁性体内にてランダムに位置し、一方向に配向していないことが分かった。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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