(57)【要約】一態様の磁性粒子は、コアと、コアを少なくとも部分的に取り囲むシェルとを備え、コアは、鉄と第２の金属とを含み、第２の金属は、コバルト、ニッケル、またはそれらの組み合わせを含み、鉄と第２の金属とのコア原子比は５０：５０〜７５：２５であり、シェルは、酸化鉄、窒化鉄、またはそれらの組み合わせと、第２の金属とを備える。別の態様では、磁気誘電材料は、ポリマーマトリックスと複数の前記磁性粒子とを備える。磁気誘電材料の磁気損失正接は、１ＧＨｚで０．０７以下である。
2021510927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと前記コアを少なくとも部分的に取り囲むシェルとを備える磁性粒子であって、
前記コアが、
鉄と、
コバルト、ニッケル、またはそれらの組み合わせを備える第２の金属とを備え、
前記鉄と前記第２の金属とのコア原子比は５０：５０〜７５：２５であり、
前記シェルが、
酸化鉄、窒化鉄、またはそれらの組み合わせと、
前記第２の金属とを備える、
磁性粒子。
【請求項２】
前記シェルが、
前記コアよりも高い抵抗率、または
１ＧＨｚで測定されたときの透磁率が１以上であるか、または５以上、
のうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載の磁性粒子。
【請求項３】
前記コアおよび前記シェルの少なくとも１つは、Ｃｒ、Ｂａ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｐｔ、Ｂｉ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎ、Ｃまたはそれらの組み合わせをさらに備え、好ましくは、前記コアおよび前記シェルは、Ｃｒ、Ｂａ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｐｔ、Ｂｉ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎ、Ｃまたはそれらの組み合わせのうちの同じものを１つ以上をさらに備える、請求項１または２に記載の磁性粒子。
【請求項４】
前記鉄と前記第２の金属とのコア原子比が、６０：４０〜７０：３０であるか、または６５：３５〜７０：３０である、請求項１〜３の一つ以上に記載の磁性粒子。
【請求項５】
前記シェル中の前記鉄と前記シェル中の前記第２の金属とのシェル原子比が、５０：５０〜７５：２５である、請求項１〜４の一つ以上に記載の磁性粒子。
【請求項６】
前記シェルが窒化鉄を備える、請求項１〜５の一つ以上に記載の磁性粒子。
【請求項７】
前記酸化鉄がマグネタイト、式ＭｘＦｅｙＯｚを有する金属酸化鉄、またはそれらの組み合わせを備え、ＭがＣｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｖ、Ｍｎ、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを備える、請求項１〜６の一つ以上に記載の磁性粒子。
【請求項８】
前記シェルは前記酸化鉄を備え、
前記酸化鉄は、式ＭＦｅ２Ｏ４、ＭＦｅ１２Ｏ１９、Ｆｅ３Ｏ４、ＭＦｅ２４Ｏ４１、またはそれらの組み合わせの金属酸化鉄を備え、Ｍは、ニッケル、コバルト、またはそれらの組み合わせを備える、請求項１〜７の一つ以上に記載の磁性粒子。
【請求項９】
前記磁性粒子が、不規則形状粒子、球形粒子、長円形粒子、棒状粒子、フレーク、繊維、またはそれらの組み合わせを備える、請求項１〜８の少なくとも一項に記載の磁性粒子。
【請求項１０】
複数の前記磁性粒子は、
前記コアの平均最短寸法が、１０ｎｍ〜５ｍｍであるか、または１０ｎｍ〜１ｍｍであるか、または１０ｎｍ〜１マイクロメートルであるか、または１００〜６００ｎｍであるか、
平均シェル厚が、１マイクロメートル以下であるか、１ｎｍ〜５００マイクロメートルであるか、または５〜５０ｎｍであるか、または５〜１０ナノメートルであるか、
のうちの少なくとも１つを有する、請求項１〜９の一つ以上に記載の磁性粒子。
【請求項１１】
前記コアを酸化剤で酸化して前記シェルを形成することを備え、好ましくは、前記酸化剤は、酸素、ＫＭｎＯ３、Ｈ２Ｏ２、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７、ＨＮＯ３、またはそれらの組み合わせを備える、請求項１〜１０の一つ以上に記載の磁性粒子を形成する方法。
【請求項１２】
ポリマーマトリックスと、請求項１〜１１の１つ以上に記載の複数の前記磁性粒子とを備え、１ＧＨｚで０．０７以下の磁気損失正接を有する磁気誘電材料。
【請求項１３】
前記磁気誘電材料は、前記磁気誘電材料の総体積を基準にして５〜６０体積％の複数の前記磁性粒子を備える、請求項１２に記載の磁気誘電材料。
【請求項１４】
前記磁気誘電材料は、誘電性フィラー、難燃剤、またはそれらの組み合わせをさらに備える、請求項１２〜１３の一つ以上に記載の磁気誘電材料。
【請求項１５】
前記磁気誘電材料は層の形態であり、前記層の表面に配置された導電層をさらに備える、請求項１２〜１４の１つ以上に記載の磁気誘電材料。
【請求項１６】
前記ポリマーマトリックスが、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリエチレン、シリコーン、ポリエーテル、ポリ（フェニレンスルフィド）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ノルボルネンポリマー、またはそれらの組み合わせを備える、請求項１２〜１５の１つ以上に記載の磁気誘電材料。
【請求項１７】
前記ポリマーマトリックスは熱可塑性ポリマーを備え、
前記ポリマーと前記複数の磁性粒子とを射出成形することを備える、請求項１２〜１６の１つ以上に記載の磁気誘電材料を製造する方法。
【請求項１８】
前記ポリマーマトリックスは熱硬化性ポリマーを備え、
ポリマー前駆体組成物と前記複数の磁性粒子とを反応射出成形することを備える、請求項１２〜１６の１つ以上に記載の磁気誘電材料を製造する方法。
【請求項１９】
請求項１２〜１８の１つ以上に記載の磁気誘電材料を備える物品。
【請求項２０】
前記物品が、アンテナ、変圧器、反電磁インターフェース材料、またはインダクターである、請求項１９に記載の物品。
【請求項２１】
前記物品がマイクロ波デバイスである、請求項１９に記載の物品。
【請求項２２】
前記磁気誘電材料と、
前記誘電材料の総体積を基準にして０〜２体積％の前記磁性粒子を備える誘電材料と
を備える、請求項１９〜２１の１つ以上に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してコアシェル粒子、磁気誘電材料（ｍａｇｎｅｔｏ−ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、およびそれらの製造方法と使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品は、より新しい設計と製造技術によりますます小寸法化が進んでおり、例えば、電子集積回路チップ、電子回路、電子パッケージ、モジュール、ハウジング、およびアンテナ上のインダクターなどの部品である。電子部品を小型化する１つの手法は、磁気誘電材料を基板として使用することである。特に、フェライト、強誘電体、マルチフェロイック物質は、マイクロ波特性を高めた機能性材料として広く研究されている。しかしながら、これらの材料では、所望の帯域幅が得られないことがあり、ギガヘルツ範囲などの高周波で高い磁気損失を示すことがあるという点で、完全には満足できるものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本技術分野では、ギガヘルツ範囲の磁気損失が低い磁気誘電材料が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書には、コアと前記コアを少なくとも部分的に取り囲むシェルとを備える磁性粒子であって、前記コアが、鉄と、コバルト、ニッケル、またはそれらの組み合わせを含む第２の金属とを備え、前記鉄と前記第２の金属とのコア原子比は５０：５０〜７５：２５であり、前記シェルが、酸化鉄、窒化鉄、またはそれらの組み合わせと、前記第２の金属とを備える、磁性粒子が開示される。
【０００５】
上記の磁性粒子を製造する方法は、前記コアを酸化剤で酸化して前記シェルを形成することを備え、好ましくは、前記酸化剤は、酸素、ＫＭｎＯ３、Ｈ２Ｏ２、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７、ＨＮＯ３、またはそれらの組み合わせを備える。
【０００６】
本明細書には、ポリマーマトリックスと複数の前記磁性粒子とを備え、１ギガヘルツ（ＧＨｚ）で０．０７以下の磁気損失正接（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｌｏｓｓ  ｔａｎｇｅｎｔ）を有する磁気誘電材料が開示される。
【０００７】
上記の磁気誘電材料を製造する方法は、ポリマーと複数の前記磁性粒子とを射出成形することを備える。
上記の磁気誘電材料を製造する別の方法は、ポリマー前駆体組成物と複数の前記磁性粒子とを反応射出成形することを備える。
【０００８】
前記磁気誘電材料および複合材料を備える物品も記載されており、それには、アンテナ、変圧器、反電磁インターフェース材料、またはインダクターが含まれる。
上記および他の特徴は、以下の図、詳細な説明、および特許請求の範囲によって例示される。
【０００９】
以下の図は例示的な態様であり、同様の要素には同様の番号が付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一態様のコアシェル粒子の断面の説明図である。
【図２】図２は、一態様の磁気誘電材料の態様の説明図である。
【図３】図３は、一態様の磁気誘電材料上に配置された導電層の説明図である。
【図４】図４は、一態様の磁気誘電材料上に配置されたパターン化された導電層の説明図である。
【図５】図５は、一態様の二重周波数磁気誘電材料の説明図である。
【図６】図６は、一態様の磁気誘電材料の調製の説明図である。
【図７】図７は、実施例２の磁性粒子の走査型電子顕微鏡画像の図である。
【図８】図８は、実施例５の磁性粒子の走査型電子顕微鏡画像の図である。
【図９】図９は、実施例２、５、６の周波数−透磁率グラフの図である。
【図１０】図１０は、実施例７の磁性粒子の走査型電子顕微鏡画像の図である。
【図１１】図１１は、実施例８の磁性粒子の走査型電子顕微鏡画像の図である。
【図１２】図１２は、実施例７、８の周波数−透磁率グラフの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
例えば５００メガヘルツ（ＭＨｚ）以上や１ＧＨｚ以上といった高周波では、一般に導電電流は導体表面の近くに集中し、導体の深さが増加しその表面から遠ざかるとともに電流密度は減少する。電流密度のこの減少を定義するためにしばしば表皮深さが使用され、ここでは、表皮深さは、電流密度が導体の表面での電流密度からｅ（約２．７８）倍減少した表面下深さとして定義される。具体的には、表皮深さδｓは、式（１）で求められる。
【００１２】
【数１】
2021510927.tif 000003
式（１）において、ρはオームメートル（Ｏｈｍ−ｍ）単位のバルク抵抗率、ｆはヘルツ単位の周波数、μ０は４π×１０−７ヘンリー／メートルの透磁率定数、μｒは比透磁率（ｒｅｌａｔｉｖｉｔｙ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）である。
【００１３】
式（１）は、或るバルク抵抗率と或る比透磁率とを有する所与の材料の場合、周波数が増加すると、表皮深さが減少することを示す。磁性材料の場合、比透磁率の増加によって一般に表皮深さはさらに減少し、そのような材料は高周波での使用に不適切になる。
【００１４】
驚くべきことに、磁気コアの周りに酸化したシェルを設けることにより、表皮深さが増加した磁性粒子を形成できることが発見された。具体的には、磁性粒子のコアは鉄を含み、さらにニッケル、コバルト、またはそれらの組み合わせを備える。そして、磁性粒子のシェルは、酸化鉄、窒化鉄、またはそれらの組み合わせを備える。電気抵抗性のシェルの存在は、高い透磁率と高い抵抗率を維持しながら、磁気損失の低減を可能にする。例えば、シェルは、１ＧＨｚの周波数でまたは１〜１０ＧＨｚの周波数で５以上の透磁率を有することができる。シェルは、１０５オームメートル以上の抵抗率を有することができる。理論に縛られないが、シェルの表皮深さは５ミリメートル（ｍｍ）以上であると考えられ、その結果、コアシェル磁性粒子は全体として、ミリメートル範囲の例えば５ｍｍ以上の表皮深さを有することができる。コアシェル磁性粒子の表皮深さは、わずか数マイクロメートルであり得るコアの表皮深さだけ低減することができる。したがって、コアシェル構造は、コア材料の表皮深さよりも大きい粒子を使用できる点で有利であり得る。特に、表皮深さより小さいサイズ（サブ表皮深さサイズ）の強磁性金属粒子は、ポリマー組成物中への組み込みが困難なことがあり、例えば、可燃性などの危険性があったり、複合材料の製造をより困難にしたり使用に危険がともなうことがある。さらに、ポリマーマトリックスと複数のコアシェル磁性粒子とを備える磁気誘電材料に使用した場合、磁気誘電材料は、１ＧＨｚまたは１〜１０ＧＨｚでの磁気損失正接が０．０７以下であり得ることが見出された。そのような低磁気損失の磁気誘電材料は、アンテナ用途などの高周波用途で有利に使用することができる。
【００１５】
磁性粒子はコアシェル構造を有する。磁性粒子のコアは鉄を備え、更に、ニッケル、コバルト、またはそれらの組み合わせを含む第２の金属を備える。コアは、更に、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｐｔ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎ、Ｃ、またはそれらの組み合わせをさらに備えることができる。コアはＢａを備えることができる。コアは、炭素および窒素などの非磁性金属を０．００１〜２０原子パーセント、または０．００１〜５原子パーセント備えることができる。
【００１６】
コアは鉄と第２金属とを備えることができ、第２金属にはニッケルとコバルトの一方または両方が含まれる。鉄と第２金属との原子比は、５０：５０〜７５：２５であるか、または６０：４０〜７０：３０であるか、または６５：３５〜７０：３０であり得る。
【００１７】
磁性粒子のシェルは、少なくとも部分的にコアを取り囲む。例えば、シェルは、コア材料の総表面積の５〜１００％、または１０〜８０％、または１０〜５０％を覆うことができる。磁性粒子のシェルは、酸化鉄、窒化鉄、またはそれらの組み合わせを備え、第２の金属も備え、第２の金属にはコバルト、ニッケル、またはそれらの組み合わせが含まれる。シェルはさらに、Ｃｒ、Ｂａ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｐｔ、Ｂｉ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎ、Ｃ、またはそれらの組み合わせを備えることができる。一態様では、前述したものの１つ以上がコアに存在する場合には、それはシェルにも存在する。シェルは窒化鉄を備えることができる。シェルは、酸化鉄や窒化鉄の形態ではない鉄を備えることができる。酸化鉄はマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を備えることができる。酸化鉄は、例えば式ＭｘＦｅｙＯｚを有する金属酸化鉄（ｍｅｔａｌ  ｉｒｏｎ  ｏｘｉｄｅ）を備えることができ、ここでＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｖ、Ｍｎまたはそれらの組み合わせの少なくとも１つを備える。具体的には、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉまたはそれらの組み合わせを備えることができる。金属酸化鉄は、式ＭＦｅ２Ｏ４、ＭＦｅ１２Ｏ１９、Ｆｅ３Ｏ４、ＭＦｅ２４Ｏ４１、またはそれらの組み合わせを有することができる。具体的には、金属酸化鉄は、式ＭＦｅ２Ｏ４の金属酸化鉄を備えることができ、Ｍは、ニッケル、コバルト、またはそれらの組み合わせを備える。
【００１８】
シェルは、コアと同じまたは異なる材料の酸化物を備えることができる。具体的には、シェルはコアと同じ材料の酸化物を備えることができる。例えば、シェルおよびコアは鉄と第２の金属とを備えることができ、鉄と第２の金属との比率は同じであることができ、例えば、コアとシェルとの比率は互いに１％以内であることができる。
【００１９】
シェルは、環境による劣化からコアを隔離することができる。シェルはコアよりも高い抵抗率を有することができる。シェルは、摂氏２３度（℃）の温度で１０５オームメートル以上の抵抗率を有することができる。
【００２０】
前記磁性粒子が、不規則形状粒子、球形粒子、長円形粒子、棒状粒子、フレーク、繊維、またはそれらの組み合わせを備えることができる。磁性粒子は、最短寸法（例えば、繊維長と繊維直径）に対する最長寸法を指すアスペクト比が１以上、または１０以上であり得る。磁性粒子は中実であってよくまたは中空であってよい。
【００２１】
磁性粒子は中空粒子を備えることができ、その粒子はコア内に中空の空間を有する。動作理論を説明する必要はないし、そのような理論に関する説明によって添付の特許請求の範囲は限定されるべきではないが、中空粒子の利点としては、磁性粒子内の表皮深さの１〜２倍よりも深いこと、渦電流のための追加の経路が磁気誘電材料の透磁率を増加させることなく作成されて最終的に電気的利点をもたらすことである。中空粒子は、塩化鉄などの金属を、例えばポリスチレン粒子などのテンプレート材料にコーティングし、そのテンプレート材料を、例えば、テンプレート材料の分解温度より高い温度に加熱することにより除去することによって形成することができる。あるいは、中空粒子は、ゾル−ゲル法によって形成することができる。
【００２２】
酸化前の磁性粒子の平均最短寸法は、６ｍｍ以下であってよく、５ｍｍ以下であってよく、または０．０１マイクロメートル〜２ｍｍであってよく、または０．０１〜０．９マイクロメートルであってよく、または０．０５〜０．９マイクロメートルであってよい。本明細書で使用する場合、平均最短寸法は、所望の寸法に対して測定され得る最短長さ尺度の平均を指す。例えば、球状粒子の平均最短寸法は球状粒子の平均直径を指し、繊維の平均最短寸法は、繊維の断面の平均直径を指す。図１は、コア１２およびシェル１４を有するコアシェル粒子（例えば、球体または繊維）の断面を示す。コアシェル粒子のコア１２の平均最短寸法は直径Ｄであり、シェル厚さは厚さｔである。コアシェル粒子は、コアとシェルとの間に画然たる境界を備えることができ（例えば、図１に示されているように）、またはコアとシェルとの間に散開した境界が存在することができる。その散開した境界は、酸化鉄の濃度が、散開した境界のある位置から、粒子中心からの距離が増加するにつれて増加し、粒子中心から粒子の表面までの距離がさらに増加して当該濃度が任意のプラトーになるまである距離にわたって、粒子の中心から粒子の表面までの距離がさらに増加して当該濃度が任意のプラトーになるまでの範囲である。
【００２３】
シェルの相対的な厚さは、式（１）を参照して決定できる。式（１）は、シェルの厚さが薄すぎると、シェルの所望の抵抗率が得られず、さらには粒子が凝集しやすくなるかまたは量子トンネリングの増加が生じることがあることを示す。シェルが厚すぎると、例えばコアシェル磁性粒子の表皮深さ以上であると、コアが磁性粒子の複合体透磁率（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）に寄与しないことがある。したがって、シェルの厚さは、表皮深さ以下で、望ましい抵抗率を提供するのに十分な厚さになるように選択される。
【００２４】
いくつかの態様では、理論に縛られるものではないが、シェルの相対厚さｔは、式（１）を参照して決定できる。シェルの厚さの下限は、損失の主要因子となることがあるため望ましい効果ではない量子トンネル効果によって定義される。したがって、シェルは、隣接コア粒子からの電子の量子トンネリングを回避するのに十分な厚さにするのがよい。数ナノメートル（ｎｍ）の厚さが、量子トンネル長についての妥当な想定値である。ほとんどの金属の量子トンネル長は、１〜４ナノメートル、より一般的には２〜３ナノメートルである。上限については、表皮深さ内の電磁界（ＥＭ）とそれらの発生源に対する望ましくない変化を避けるために、シェルの厚さの妥当な上限は、表皮深さ（δ）の約０．２５倍未満のシェルの厚さである。本明細書で開示される一態様では、約２２ｍｍ程度の表皮深さを有し、約５ｍｍ程度のシェル厚さとなる。したがって、シェルの厚さは１〜５ｎｍ、または２〜３ｎｍ、または１〜２２ｍｍ、または１〜１０ｍｍ、または１〜５ｍｍにすることができる。本明細書に開示される所望の特性を有するコアシェル粒子を提供するために、シェルの厚さｔは、コアの平均最短寸法Ｄ未満であり、Ｄは表皮深さの０．２５倍未満であることが望ましい。したがって、上で述べたように量子トンネル効果によって定義される妥当な下限と併せて、シェルの厚さｔの妥当な上限は、ｔ≦Ｄ≦δ／４である。複数の磁性粒子のコアの平均最短寸法Ｄは、調整された結果を得るために、上記の範囲内で変更され得る。
【００２５】
シェルは、１ＧＨｚのまたは１〜１０ＧＨｚの周波数で、１以上または５以上の透磁率を有することができる。
磁気誘電材料は、磁気誘電材料の総体積を基準にして、５〜６０体積パーセント（ｖｏｌ％）、または１０〜５０ｖｏｌ％、または１５〜４５ｖｏｌ％の磁性粒子を備えることができる。
【００２６】
磁気誘電材料の一態様が図２および図３に示されている。図２は、磁気誘電材料１０が、ポリマーマトリックス１６と、コア１２およびシェル１４を備える複数のコアシェル磁性粒子とを備えることを示す。図３は、磁気誘電材料が導電層２０をさらに備え得ることを示す。図４は、磁気誘電材料がパターン化された導電層２０をさらに備え得ることを示す。
【００２７】
磁気誘電材料は、誘電性フィラーを備え得る。誘電性フィラーは、例えば、二酸化チタン（ルチルおよびアナターゼを含む）、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、シリカ（溶融アモルファスシリカを含む）、コランダム、ウォラストナイト、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０、中実ガラス球、合成ガラス中空球またはセラミック中空球、石英、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ベリリア、アルミナ、アルミナ三水和物、マグネシア、マイカ、タルク、ナノクレイ、水酸化マグネシウム、またはそれらの組み合わせを備え得る。
【００２８】
誘電性フィラーは、シリコン含有コーティング、例えば、有機官能性アルコキシシランカップリング剤で表面処理され得る。ジルコン酸塩またはチタン酸塩のカップリング剤を使用することができる。このようなカップリング剤は、ポリマーマトリックス中のフィラーの分散を改善し、仕上げ後の複合回路基板の吸水を低減することができる。フィラー成分は、フィラーの重量を基準にして二次フィラーとして３０〜７０ｖｏｌ％の溶融アモルファスシリカを備えることができる。
【００２９】
磁気誘電材料は、磁気誘電材料の総体積を基準にして、５〜６０体積％、または１０〜５０体積％、または１５〜４５体積％の誘電性フィラーを備えることができる。
磁気誘電材料は難燃剤を備えることができる。難燃剤はハロゲン化されていてもよく、されていなくてもよい。難燃剤は、磁気誘電材料中に、磁気誘電材料の体積を基準にして０〜３０体積％の量で存在することができる。
【００３０】
難燃剤は、無機物であることができ、粒子の形態で存在することができる。無機難燃剤は、例えば、１〜５００ｎｍ、または１〜２００ｎｍ、または５〜２００ｎｍ、または１０〜２００ｎｍの体積平均粒子径を有する金属水和物を備えることができ、あるいは、体積平均粒子径は、５００ｎｍ〜１５マイクロメートル、例えば、１〜５マイクロメートルであり得る。金属水和物は、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｃｕ、Ｎｉ、またはそれらの組み合わせなどの金属の水和物を備えることができる。Ｍｇ水和物、Ａｌ水和物、またはＣａ水和物を使用できる。水和物の例には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化鉄、水酸化亜鉛、水酸化銅、および水酸化ニッケル；アルミン酸カルシウム、石膏二水和物、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウムの水和物が含まれる。これらの水和物の複合物、例えば、Ｍｇと、Ｃａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｃｕ、およびＮｉの少なくとも１つとを含有する水和物を使用することができる。複合金属水和物は、式ＭｇＭｘ（ＯＨ）ｙを有することができる。ここで、ＭはＣａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｂａ、Ｃｕ、またはＮｉであり、ｘは０．１〜１０であり、ｙは２〜３２である。難燃性粒子は、分散およびその他の特性を改善するためにコーティングされるかまたはその他の処理がされてよい。
【００３１】
無機難燃剤の代わりにまたはそれに加えて有機難燃剤を使用することができる。有機難燃剤の例には、シアヌル酸メラミン、微粒子サイズのポリリン酸メラミン、例えば芳香族ホスフィン酸塩、ジホスフィン酸塩、ホスホン酸塩、リン酸塩などのさまざまなリン含有化合物、ポリシルセスキオキサン、シロキサン、例えばヘキサクロロエンドメチレンテトラヒドロフタル酸（ＨＥＴ酸）、テトラブロモフタル酸、およびジブロモネオペンチルグリコールなどのハロゲン化化合物が含まれる。難燃剤（臭素含有難燃剤など）は、樹脂の総重量を基準にして２０ｐｈｒ（樹脂１００部あたりの部）〜６０ｐｈｒ、または３０〜４５ｐｈｒの量で存在することができる。臭素系難燃剤の例には、ＳａｙｔｅｘＢＴ９３Ｗ（エチレンビステトラブロモフタルイミド）、Ｓａｙｔｅｘ１２０（テトラデカブロモジフェノキシベンゼン）、およびＳａｙｔｅｘ１０２（デカブロモジフェニルオキシド）が含まれる。
【００３２】
難燃剤は、共力剤（ｓｙｎｅｒｇｉｓｔ）と組み合わせて使用することができ、例えば、ハロゲン化難燃剤は、三酸化アンチモンなどの共力剤と組み合わせて使用でき、リン含有難燃剤は、メラミンなどの窒素含有化合物と組み合わせて使用できる。
【００３３】
磁性粒子それ自体が磁気誘電材料の難燃性を高めることができる。例えば、磁気誘電材料は、磁性粒子を含まない同じ材料と比較して、改善された難燃性を有し得る。
磁気誘電材料は可燃性を改善することができる。例えば、磁気誘電材料は、１．６ｍｍでＵＬ９４Ｖ１規格またはＶ０規格を有することができる。
【００３４】
磁気誘電材料は、０．５〜１０ＧＨｚ、または１〜５ＧＨｚ、または１〜１０ＧＨｚ、または１ＧＨｚ以上の高い動作周波数で動作することができる。
磁気誘電材料は、１ＧＨｚでまたは１〜１０ＧＨｚで測定される場合、１〜５または１〜３の透磁率を有することができる。磁気誘電材料は、１ＧＨｚで測定された場合には、０．０７以下、または０．０１〜０．０７、または０．０３以下、または０．０１以下の、１〜１０ＧＨｚで測定された場合には、０．０８以下、または０．０１〜０．０８の低い磁気損失正接を有することができる。
【００３５】
磁気誘電材料は、１ＧＨｚでまたは１〜１０ＧＨｚで測定された場合、３５以下、または１５以下、または５〜３０以下の低誘電率を有することができる。
磁気誘電材料は、１ＧＨｚでまたは１〜１０ＧＨｚで測定された場合、０．００５以下、または０．００１以下の低誘電損失正接（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌｏｓｓ  ｔａｎｇｅｎｔ）を有することができる。
【００３６】
コアシェル磁性粒子（本明細書では単に磁性粒子とも呼称される）は、複数の非酸化物磁性粒子の外層を酸化して金属酸化物シェル層を形成することによって調製することができる。
酸化は、複数の非酸化物磁性粒子を酸素（Ｏ２）などの酸化剤に導入することを備えることができる。
【００３７】
酸化は、複数の非酸化物磁性粒子を、ＫＭｎＯ３、Ｈ２Ｏ２、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７、ＨＮＯ３などの、またはそれらの組み合わせなどの酸化剤に導入することを備えることができる。
【００３８】
コアの酸化は、５０〜３００℃で２時間〜１４日間にわたって実施し得る。酸化後に、コアシェル粒子は酸化剤から分離され、必要に応じて洗浄、乾燥され、必要に応じて粒径範囲のより分けのためにふるいにかけられてよい。
【００３９】
コアシェル磁性粒子は、コア磁性粒子を炭素でコーティングし、コア磁性粒子を還元条件下で加熱して炭素を炭化水素に変換し、コア磁性粒子を酸化してコアシェル磁性粒子を形成することによって調製できる。
【００４０】
ポリマーマトリックスは、熱硬化性ポリマーまたは熱可塑性ポリマーを備えることができ、それには液晶ポリマーが含まれる。ポリマーは、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド（例えば、ポリエーテルイミド）、ポリブタジエン、ポリアクリロニトリル、ポリ（Ｃ１−１２アルキル）メタクリレート（例えば、ポリメチルメタクリレートＰＭＭＡ）、ポリエステル（例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、またはポリチオエステル）、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレンＰＰ、高密度ポリエチレンＨＤＰＥ、低密度ポリエチレンＬＤＰＥ、またはリニア低密度ポリエチレンＬＬＤＰＥ）、ポリアミド（例えば、ポリアミドイミド）、ポリアリレート、ポリスルホン（例えば、ポリアリールスルホンまたはポリスルホンアミド）、ポリ（フェニレンスルフィド）、ポリ（フェニレンオキシド）、ポリエーテル（例えば、ポリ（エーテルケトン）ＰＥＫ、ポリ（エーテルエーテルケトン）ＰＥＥＫ、ポリエーテルスルホンＰＥＳ）、ポリアクリル、ポリアセタール、ポリベンゾオキサゾール（例えば、ポリベンゾチアゾールまたはポリベンゾチアジノフェノチアジン）、ポリオキサジアゾール、ポリピラジノキノキサリン、ポリピロメリットイミド、ポリキノキサリン、ポリベンゾイミダゾール、ポリオキシンドール、ポリオキソイソインドリン（例えば、ポリジオキソイソインドリン）、ポリトリアジン、ポリピリダジン、ポリピペラジン、ポリピリジン、ポリピペリジン、ポリトリアゾール、ポリピラゾール、ポリピロリジン、ポリカルボラン、ポリオキサビシクロノナン、ポリジベンゾフラン、ポリフタリド、ポリアセタール、ポリ無水物、ビニルポリマー（例えば、ポリ（ビニルエーテル）、ポリ（ビニルチオエーテル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルケトン）、ポリ塩化ビニルなどのポリ（ハロゲン化ビニル）、ポリ（ビニルニトリル）、またはポリ（ビニルエステル））、ポリスルホネート、ポリスルフィド、ポリ尿素、ポリホスファゼン、ポリシラザン、ポリシロキサン、フルオロポリマー（例えば、ポリ（フッ化ビニル）ＰＶＦ、ポリ（フッ化ビニリデン）ＰＶＤＦ、フッ化エチレンプロピレンＦＥＰ、ポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥ、またはポリエチレンテトラフルオロエチレンＰＥＴＦＥ）、またはそれらの組み合わせを備えることができる。ポリマーは、ポリ（エーテルエーテルケトン）、ポリ（フェニレンオキシド）、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、スチレンブタジエン共重合体、スチレンエチレンプロピレン共重合体、ナイロン、またはそれらの組み合わせを備えることができる。ポリマーは、高温ナイロンを備えることができる。ポリマーは、ポリエチレン（高密度ポリエチレンなど）を備えることができる。ポリマーマトリックスは、ポリオレフィン、ポリウレタン、（ポリテトラフルオロエチレンなどの）ポリエチレン、（ポリジメチルシロキサンなどの）シリコーン、（ポリ（エーテルケトン）およびポリ（エーテルエーテルケトン）などの）ポリエーテル、ポリ（フェニレンスルフィド）、またはそれらの組み合わせを備えることができる。
【００４１】
ポリマーマトリックス組成物のポリマーは、熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレンを備えることができる。本明細書で使用する場合、「熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレン」という用語は、ブタジエン、イソプレン、またはそれらの混合物に由来する単位を備えるホモポリマーおよびコポリマーを含む。他の共重合可能モノマーに由来する単位も、例えばグラフトの形態で、ポリマー中に存在することができる。共重合可能モノマーには、限定ではないが、ビニル芳香族モノマーが含まれ、これには、スチレン、３−メチルスチレン、３，５−ジエチルスチレン、４−ｎ−プロピルスチレン、α−メチルスチレン、α−メチルビニルトルエン、パラヒドロキシスチレン、パラメトキシスチレン、α−クロロスチレン、α−ブロモスチレン、ジクロロスチレン、ジブロモスチレン、テトラクロロスチレンなどの置換モノビニル芳香族モノマーおよび非置換モノビニル芳香族モノマーや、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエンなどの置換ジビニル芳香族モノマーおよび非置換ジビニル芳香族モノマーが含まれる。共重合可能モノマーの組み合わせを使用することもできる。熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレンには、限定ではないが、ブタジエンホモポリマー、イソプレンホモポリマー、ブタジエンスチレンなどのブタジエンビニル芳香族コポリマー、イソプレンスチレンコポリマーなどのイソプレンビニル芳香族コポリマーなどが含まれる。
【００４２】
熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーは修飾されたものでもよい。例えば、ポリマーは、ヒドロキシル末端化されたもの、メタクリレート末端化されたもの、カルボキシレート末端化されたものなどであり得る。ブタジエンまたはイソプレンポリマーのエポキシ修飾、無水マレイン酸修飾、またはウレタン修飾したポリマーなどの後反応ポリマー（ｐｏｓｔ−ｒｅａｃｔｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ）を使用できる。
【００４３】
ポリマーはまた、ジビニルベンゼンで架橋されたポリブタジエンスチレンなどの、例えばジビニルベンゼンのようなジビニル芳香族化合物によって架橋されたものであり得る。ポリマーは、例えば日本国東京都所在の日本曹達やペンシルバニア州エクストン所在のクレイバレーハイドロカーボンスペシャリティケミカルズなどの製造元によって「ポリブタジエン」として広く分類されている。ポリマーの混合物、例えば、ポリブタジエンホモポリマーとポリ（ブタジエン−イソプレン）コポリマーの混合物も使用できる。シンジオタクチックポリブタジエンを備える組み合わせも有用であり得る。
【００４４】
熱硬化性ポリブタジエンまたはポリイソプレン組成物の硬化、硬化反応の促進に、硬化剤を使用することができる。硬化剤は、有機過酸化物、例えば、過酸化ジクミル、過安息香酸ｔ−ブチル、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、α、α−ジ−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン−３、またはそれらの組み合わせを備えることができる。炭素−炭素開始剤、例えば、２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタンを使用することができる。硬化剤または開始剤は、単独でまたは組み合わせて使用することができる。硬化剤の量は、ポリマーマトリックス中のポリマーの総重量を基準にして１．５〜１０重量パーセント（ｗｔ％）であり得る。
【００４５】
ポリマーマトリックスは、ノルボルネンモノマー、ノルボルネンタイプのモノマー、またはそれらの組み合わせを備えるモノマー組成物から誘導されたノルボルネンポリマーを備えることができる。
【００４６】
ポリノルボルネンマトリックスは、ノルボルネンモノマーおよびノルボルネンタイプのモノマーの一方または両方、ならびに他の任意のコモノマーを備えるモノマー組成物から誘導することができる。ノルボルネンに由来する繰返し単位を式（Ｉ）に以下に示す。
【００４７】
【化１】
2021510927.tif 000004
ノルボルネンタイプのモノマーには、三環式モノマー（ジシクロペンタジエンおよびジヒドロジシクロペンタジエンなど）、四環式モノマー（テトラシクロドデセンなど）、五環系モノマー（トリシクロペンタジエンなど）、七環系モノマー（テトラシクロペンタジエンなど）が含まれる。これらを組み合わせて使用することができる。前述のモノマーの１つを使用してホモポリマーを得ることができ、または２つ以上を組み合わせてコポリマーを得ることができる。
【００４８】
ノルボルネンタイプのモノマーは、ジシクロペンタジエンを備えることができ、この場合、ポリノルボルネンマトリックスが以下の式（ＩＩ）に示されるようなジシクロペンタジエンから誘導される繰返し単位を備えることができる。
【００４９】
【化２】
2021510927.tif 000005
ポリノルボルネンマトリックスは、ポリノルボルネンマトリックスの総重量を基準にしてジシクロペンタジエンから誘導された繰返し単位を５０〜１００重量％、または７５〜１００重量％、または９５〜１００重量％備えることができる。
【００５０】
ノルボルネンタイプのモノマーは、アルキル基（例えば、メチル、エチル、プロピル、またはブチル）、アルキリデン基（例えば、エチリデン）、アリール基（例えば、フェニル、トリル、またはナフチル）、極性基（例えば、エステル、エーテル、ニトリル、またはハロゲン）などの官能基またはそれらの組み合わせを備えることができる。エチリデン官能基を有するノルボルネンタイプのモノマーの例は、以下の式（ＩＩＩ）に示されるように、エチリデンノルボルネンである。
【００５１】
【化３】
2021510927.tif 000006
官能化繰返し単位は、ポリノルボルネンマトリックスの総重量を基準にして５〜３０重量％、または１５〜２８重量％、または２０〜２５重量％の量でポリノルボルネンマトリックス中に存在することができる。
【００５２】
ポリノルボルネンマトリックスは、ポリノルボルネンマトリックスの総重量を基準にして、共重合可能モノマーに由来する繰返し単位の少なくとも１つを２０重量％以下で含有できる。共重合可能モノマーは、モノシクロオレフィン、ビシクロオレフィン、またはそれらの組み合わせを備えることができる。モノシクロオレフィンおよびビシクロオレフィンは、それぞれ独立して、４〜１６個の炭素原子、または４〜８個の、または８〜１２個の炭素原子を備えることができる。ビシクロオレフィンは、１〜４個の二重結合、または２〜３個の二重結合を備えることができる。共重合可能モノマーは、ノルボルナジエン、２−ノルボルネン、５−メチル−２−ノルボルネン、５−ヘキシル−２−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、ビニルノルボルネン、５−フェニル−２−ノルボルネン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロオクタジエン、シクロデセン、シクロドデセン、シクロドデカジエン、シクロドデカトリエン、ノルボルナジエン、または少なくとも前述のものの組み合わせを備えることができる。
【００５３】
ポリノルボルネンマトリックスは、メタセシス触媒および活性化剤を備える触媒系の存在下でモノマーの開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）によって形成することができる。触媒系は、任意で、調節剤（ｍｏｄｅｒａｔｏｒ，）、フッ素化化合物、キレート剤、溶媒、またはそれらの組み合わせを備えることができる。
【００５４】
磁気誘電材料は、射出成形、反応射出成形、押し出し、圧縮成形、圧延技術などによって形成することができる。例えば、コーティングまたはシーラントとして使用するために、磁気誘電材料のペースト、グリース、またはスラリーを調製することができる。等方性の磁気誘電材料の場合、その磁気誘電材料は外部磁場がなくても形成できる。逆に、異方性磁気誘電材料の場合、その磁気誘電材料は外部磁場の存在下で形成することができる。外部磁場は１〜２０キロエルステッド（ｋＯｅ）である。
【００５５】
磁気誘電材料は、ポリマーおよび磁性粒子を備える溶融磁性組成物を射出成形することを備える射出成形プロセスを使用して形成することができる。磁気誘電材料を形成する方法は、ポリマーおよび磁性粒子を備える組成物を形成し、その組成物を混合することを備えることができる。ポリマーは、混合前にまたは混合後に溶融され得る。
【００５６】
磁気誘電材料は、熱硬化性組成物を反応射出成形することによって調製することができる。反応射出成形は、熱硬化性組成物を形成するための少なくとも２つの流れを混合すること、および、熱硬化性組成物を成形型に注入することを含むことができ、第１の流れは触媒を含むことができ、第２の流れは活性化剤を含むことができる。第１の流れおよび第２の流れの一方または両方または第３の流れは、モノマーを備えることができる。第１の流れおよび第２の流れの一方または両方または第３の流れは、架橋剤、磁性粒子、および添加剤の少なくとも１つを備えることができる。熱硬化性組成物を注入する前に、磁性粒子および添加剤の一方または両方を成形型に加えることができる。
【００５７】
射出成形機のヘッドスペースで混合を行うことがある。混合はインラインミキサーで行うことができる。混合は、成形型への射出中に生じることがある。混合は、０〜２００℃以上の温度で、または１５〜１３０℃、または０〜４５℃、または２３〜４５℃で実施することができる。
【００５８】
成形型は、０〜２５０℃、または２３〜２００℃、または４５〜２５０℃、または３０〜１３０℃、または５０〜７０℃以上の温度に維持され得る。成形型の充填には０．２５〜０．５分かかることがある。その間、成形型温度が低下することがある。成形型に充填した後、熱硬化性組成物の温度は、例えば、０℃〜４５℃の第１の温度から４５℃〜２５０℃の第２の温度に上昇し得る。成形は、６５〜３５０キロパスカル（ｋＰａ）の圧力で行うことができる。成形は、５分以下、または２分以下、または２〜３０秒行われる。重合が完了した後、磁気誘電材料を、成形型温度または低下した成形型温度で取り出され得る。例えば、離型温度Ｔｒは、成形温度Ｔｍより１０℃以下低い場合がある（Ｔｒ≦Ｔｍ−１０℃）。
【００５９】
磁気誘電材料を成形型から取り出した後、後硬化することができる。後硬化は、１００〜１５０℃、または１４０〜２００℃の温度で５分以上にわたって実施される。
磁気誘電材料は、補強磁気誘電材料であってよく、例えばガラスクロスを備えたものとすることができる。補強磁気誘電材料は、ポリマーおよびコアシェル磁性粒子を備える組成物を補強媒体に含浸することによっておよび補強媒体に積層することによって形成することができる。補強媒体は、繊維状、例えば、織布または不織繊維層であり得る。補強媒体は、組成物が補強媒体を完全に含浸することを可能にする巨視的な空隙を有することができる。補強媒体はガラスクロスを備えることができる。
【００６０】
図６は、磁気誘電材料を形成する方法を示しており、ステップＩの複数の磁性粒子で開始される。ステップＩＩはコアシェル粒子の調製を示す。ステップＩＩは、コアを酸化剤で酸化してシェルを形成することを備えることができる。好ましくは、酸化剤は、酸素、ＫＭｎＯ３、Ｈ２Ｏ２、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７、ＨＮＯ３、またはそれらの組み合わせを備える。コアの酸化は、５０〜３００℃で２時間〜１４日間にわたって行われる。酸化後に、コアシェル粒子は酸化剤から分離され、必要に応じて洗浄、乾燥され、必要に応じて粒径範囲のより分けのためにふるいにかけられてよい。ステップＩＩＩは、複数のコアシェル磁性粒子をポリマーと混合して混合物を形成することを示す。ステップＩＶは、混合物を、例えば圧縮成形、射出成形、反応射出成形などによって成形して、磁気誘電材料を形成することを示す。ステップＶは、混合物をガラス布などの補強媒体に含浸および積層して、補強磁気誘電材料を形成することを示す。
【００６１】
磁気誘電材料は、物品、例えば、層の形態であることができ、導電層、例えば、銅をさらに備えることができる。導電層は、３〜２００マイクロメートルまたは９〜１８０マイクロメートルの厚さを有することができる。適切な導電層には、回路の形成に現在使用されている銅箔、例えば電着銅箔などの導電性金属の薄層が含まれる。銅箔は、２マイクロメートル以下、または０．７マイクロメートル以下の二乗平均平方根（ＲＭＳ）粗さを有することができ、粗さは白色光干渉法を使用するＶｅｅｃｏ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＷＹＣＯ光学プロファイラを使用して測定される。
【００６２】
導電層は、成形前に成形型に導電層を配置することによって、導電層を磁気誘電体材料に積層することによって、レーザー直接構造形成によって、または接着層を介して導電層を基板に接着することによって適用できる。例えば、積層基板は、導電層と磁気誘電体材料との間に配置され得る任意のポリフルオロカーボンフィルムと、ポリフルオロカーボンフィルムと導電層との間に配置され得るマイクロガラス補強フルオロカーボンポリマーの層とを備えることができる。
【００６３】
マイクロガラスで補強されたフルオロカーボンポリマーの層は、磁気誘電材料に対する導電層の接着力を高めることができる。マイクロガラスは、層の総重量を基準にして４〜３０重量％の量で存在することができる。マイクロガラスは、９００マイクロメートル以下または５０〜５００マイクロメートルの最長の長さ尺度を有することができる。マイクロガラスは、コロラド州デンバー所在のＪｏｈｎｓ−Ｍａｎｖｉｌｌｅ社から市販品のマイクロガラスであることができる。ポリフルオロカーボンフィルムは、フルオロポリマー（ＰＴＦＥなど）、フッ素化エチレン−プロピレンコポリマー（テフロン（登録商標）ＦＥＰなど）、または完全にフッ素化されたアルコキシ側鎖を備えたテトラフルオロエチレンバックボーンを有するコポリマー（テフロン（登録商標）ＰＦＡなど）を備える。
【００６４】
導電層には、レーザー直接構造形成を適用することができる。ここでは、磁気誘電材料は、レーザー直接構造形成用添加剤を備えることができ、基板の表面を照射するためにレーザーを使用し、レーザー直接構造形成用添加剤の線状跡（ｔｒａｃｋ）を形成し、その線状跡に導電性金属を付与する。レーザー直接構造形成用添加剤は、金属酸化物粒子（酸化チタンおよび酸化銅クロムなど）を備えることができる。レーザー直接構造形成用添加剤は、スピネル銅などのスピネルベースの無機金属酸化物粒子を備えることができる。金属酸化物粒子は、例えば、スズおよびアンチモンを備える組成物（例えば、コーティングの総重量を基準にして５０〜９９重量％のスズおよび１〜５０重量％のアンチモン）でコーティングすることができる。レーザー直接構造形成用添加剤は、組成物１００部を基準にして２〜２０部の添加剤を備えることができる。照射は、１０ワットの出力パワー、８０ｋＨｚの周波数、および毎秒３メートルの速度の下で１０６４ナノメートルの波長を有するＹＡＧレーザーで行うことができる。導電性金属は、例えば銅を備える無電解めっき浴でのめっきプロセスを使用して適用することができる。
【００６５】
あるいは、導電層は、導電層を接着的に塗布することによって適用することができる。一態様では、導電層は、回路（別の回路の金属化層）、例えばフレックス回路である。例えば、導電層と基板の一方または両方の間に接着層を配置することができる。接着層は、ポリ（アリーレンエーテル）と、ブタジエン、イソプレン、またはブタジエンとイソプレンの単位を備えるカルボキシ官能化ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーと、０〜５０重量％以下の共硬化可能なモノマー単位とを備えることができ、接着層の組成は、基材層の組成と同じではない。接着層は、１平方メートルあたり２〜１５グラムの量で存在することができる。ポリ（アリーレンエーテル）は、カルボキシ官能化ポリ（アリーレンエーテル）を備えることができる。ポリ（アリーレンエーテル）は、ポリ（アリーレンエーテル）と環状無水物との反応生成物、またはポリ（アリーレンエーテル）と無水マレイン酸の反応生成物であり得る。カルボキシ官能化ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーは、カルボキシ官能化ブタジエン−スチレンコポリマーであり得る。カルボキシ官能化ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーは、ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーと環状無水物の反応生成物であり得る。カルボキシ官能化ポリブタジエンまたはポリイソプレンポリマーは、マレイン化ポリブタジエンスチレンコポリマーまたはマレイン化ポリイソプレンスチレンコポリマーであり得る。当技術分野で知られている他の方法を使用して、特定の材料および回路材料の形態、例えば電着、化学蒸着、積層などが認められる場合に導電層を適用することができる。
【００６６】
導電層は、パターン化された導電層であり得る。磁気誘電材料は、磁気誘電材料の両側に配置された第１の導電層および第２の導電層を備えることができる。
物品は、磁気誘電材料を備えることができる。物品はアンテナであり得る。物品は、アンテナまたはインダクターなどのマイクロ波デバイスであり得る。物品は、変圧器、アンテナ、インダクター、または反電磁インターフェース材料であり得る。物品は、パッチアンテナ、逆Ｆアンテナ、または平面逆Ｆアンテナなどのアンテナであり得る。物品は、例えば、ワイヤレス充電用の磁性バスバー、ＮＦＣシールド材、または電子バンドギャップメタ材料であり得る。
【００６７】
磁気誘電材料は、マイクロ波吸収またはマイクロ波シールド用途で使用できる。
物品は、磁気誘電体材料と、誘電体材料の総体積を基準にして０〜２体積％の磁性粒子を備える誘電体材料とを備える多周波物品であり得る。誘電体材料は、磁気誘電体材料と同じまたは異なるポリマーと、同じまたは異なるフィラー（例えば、誘電体フィラーまたは難燃剤）とを備えることができる。
【００６８】
多周波数物品は、誘電体材料が第１の周波数範囲で動作し、磁気誘電体材料が第２の周波数範囲で動作するアンテナとして使用することができる。例えば、磁気誘電材料および誘電材料の一方は、６〜８ＧＨｚの値以上の周波数で動作することができ、他方は、その値未満の周波数で動作することができる。この具体的な値６〜８は、アンテナタイプとそのアンテナの損失の許容範囲とによって変わる。
【００６９】
図５は、多周波数磁気誘電体材料の上面図を示しており、第１の導電層２０が磁気誘電体基板１０および誘電体基板３０の上に配置されている。図５は、第１の導電層２０が、磁気誘電体基板１０および誘電体基板３０に関して非対称であり得ることを示す。逆に、第１の導電層２０は、磁気誘電体基板１０および誘電体基板３０上で対称であってよい。この導電層は、所望の周波数範囲で共振および放射するように、所望の放射周波数および基板特性に基づいて磁気誘電体基板および誘電体基板のそれぞれの上にパターン化されてよい。多周波数磁気誘電材料は、磁気誘電材料と誘電材料の一方を第１射出成形し、その後、磁気誘電材料および誘電材料の他方を第２射出成形することを備える、（例えば、熱可塑性または熱硬化性材料の反応射出成形による）ツーショット射出成形プロセスによって形成することができる。
【００７０】
以下の実施例は本開示を例示するために提供される。実施例は単に例示的なものであり、本開示に従って製造されたデバイスを、以下に記載された材料、条件、またはプロセスパラメータに限定することを意図したものではない。
【００７１】
実施例
実施例では、原料粉末であるＦｅおよびＮｉを直径３ｍｍのステンレス鋼ボールとともにポリウレタンジャー内で２〜２４時間混合することによって磁性粒子を調製した。表１に示したパラメータに従って、混合粉末を、アルゴン及び水素キャリアガスによって高周波（ＲＦ）誘導熱プラズマシステムに供給し、プラズマジェットに導入した後、アルゴンクエンチガスを使用して冷却して、複数の粒子を形成した。その粒子を収集チャンバーに収集した。
【００７２】
【表１】
2021510927.tif 000007
磁性粒子の電磁特性を測定するために、磁性粒子をパラフィンと混合し、Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ−Ｒｏｓｓ−Ｗｅｉｒ（ＮＲＷ）法の同軸線を備えたベクターネットワークアナライザー（ＶＮＡ）による電磁特性測定（透磁率と誘電率）のために、３×７×２ミリメートルのトロイドに押し込んだ。特に明記しない限り、トロイドは、４０体積パーセントの磁性粒子と６０体積パーセントのパラフィンとからなる。
【００７３】
実施例１〜４：磁性粒子の調製
プラズマチャンバーへの鉄とニッケルの粉末の供給速度の組み合わせを変化させることにより、磁性粒子の４つのサンプルを調製した。ＮｉとＦｅの混合粉末の供給速度として毎分０．５グラム（ｇ／分）、１ｇ／分、２ｇ／分、５ｇ／分の供給速度を使用して実施例１〜４の磁性粒子をそれぞれ形成し、その結果、平均粒径が５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍ、１２０ｎｍの磁性Ｆｅ６６Ｎｉ３４粒子が得られた。
【００７４】
様々な周波数及び共振周波数（ｆｒ）での、比透磁率μ’、磁気損失正接ｔａｎ（δμ）、比磁気損失正接（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｌｏｓｓ  ｔａｎｇｅｎｔ）ｔａｎ（δμ）／μ’、および比誘電率（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ）ε’の具体的な値を表２に示す。
【００７５】
【表２】
2021510927.tif 000008
実施例５および６：７０ｎｍコアシェル磁性粒子の調製
平均粒子サイズが７０ｎｍの実施例２の粒子を、アルゴン中の酸素が１体積パーセントの低酸素環境において、５００℃で３０分間アニールして、ナノ粒子上にシェルを形成した。得られたコアシェルナノ粒子は、厚さが２〜５０ナノメートルのシェルを有していた。図７および図８は、それぞれ酸素中でアニーリングする前と後の粒子の走査型電子顕微鏡画像である。
【００７６】
次に、上記した実施例２および実施例５の粒子について、コアシェル磁性粒子の電磁特性を測定した。実施例６では、実施例５と同じコアシェル磁性粒子の電磁特性を測定したが、コアシェル磁性粒子の６０体積パーセントを構成するトロイドを使用した。
【００７７】
実施例２の磁性粒子および実施例５と実施例６のコアシェル磁性粒子について、アニールされていない磁性粒子の透磁率の実数部分（μ’）および虚数部分（μ”）を図９に示す。各実施例について上側の線が実数部分（μ’）で下側の線は虚数部分（μ”）である。様々な周波数および共振周波数（ｆｒ）での比透磁率（μ’）、磁気損失正接（ｔａｎ（δμ））、および比誘電率（ε’）の具体的な値を表３に示す。なお、ＮＰはナノ粒子の略である。
【００７８】
【表３】
2021510927.tif 000009
それらの図と表３は、シェルの存在によって磁気損失が大幅に減少することを示す。
【００７９】
実施例７および８：６０ｎｍコアシェル磁性粒子の調製
実施例５に従って、平均粒子サイズが６０ｎｍのナノ粒子を調製した。得られたコアシェルナノ粒子は、２〜２５ナノメートルの厚さのシェルを有していた。図１０および図１１は、それぞれ酸素中でアニーリングする前（実施例７）と後（実施例８）の粒子の走査型電子顕微鏡画像である。
【００８０】
次に、コアシェル磁性粒子の電磁特性を測定した。磁性粒子およびコアシェル磁性粒子について、アニールされていない磁性粒子の透磁率の実数部分（μ’）（上の線）および虚数部分（μ”）（下の線）が図１２に示されている。様々な周波数および共振周波数（ｆｒ）での比透磁率（μ’）、磁気損失正接（ｔａｎ（δμ））、および比誘電率（ε’）と、共振周波数（ｆｒ）を表４に示す。
【００８１】
【表４】
2021510927.tif 000010
それらの図と表４は、シェルの存在によって磁気損失が大幅に減少することを示す。
【００８２】
本コアシェル粒子、磁気誘電材料、それらの製造方法と使用の非限定的な態様を以下に示す。
態様１：コアと前記コアを少なくとも部分的に取り囲むシェルとを備える磁性粒子であって、前記コアが、鉄と、コバルト、ニッケル、またはそれらの組み合わせを含む第２の金属とを備え、前記鉄と前記第２の金属とのコア原子比は５０：５０〜７５：２５であり、前記シェルが、酸化鉄、窒化鉄、またはそれらの組み合わせと、前記第２の金属とを備える、磁性粒子。
【００８３】
態様２：前記シェルが、前記コアよりも高い抵抗率、または１ＧＨｚで測定されたときの透磁率が１以上であるか、または５以上、のうちの少なくとも１つを有する、態様の磁性粒子。
【００８４】
態様３：前記コアおよび前記シェルの少なくとも１つは、Ｃｒ、Ｂａ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｐｔ、Ｂｉ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎ、Ｃまたはそれらの組み合わせをさらに備え、好ましくは、前記コアおよび前記シェルは、Ｃｒ、Ｂａ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｇｄ、Ｐｔ、Ｂｉ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎ、Ｃまたはそれらの組み合わせのうちの同じものを１つ以上をさらに備える、前述の一つ以上の態様の磁性粒子。
【００８５】
態様４：前記鉄と前記第２の金属とのコア原子比が、６０：４０〜７０：３０であるか、または６５：３５〜７０：３０である、前述の一つ以上の態様の磁性粒子。
態様５：前記シェル中の前記鉄と前記シェル中の前記第２の金属とのシェル原子比が、５０：５０〜７５：２５である、前述の一つ以上の態様の磁性粒子。
【００８６】
態様６：前記シェルが窒化鉄を備える、前述の一つ以上の態様の磁性粒子。
態様７：前記酸化鉄がマグネタイト、式ＭｘＦｅｙＯｚを有する金属酸化鉄、またはそれらの組み合わせを備え、ＭがＣｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｖ、Ｍｎ、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを備える、前述の一つ以上の態様の磁性粒子。
【００８７】
態様８：前記シェルは、式ＭＦｅ２Ｏ４、ＭＦｅ１２Ｏ１９、Ｆｅ３Ｏ４、ＭＦｅ２４Ｏ４１、またはそれらの組み合わせの金属酸化鉄を備え、Ｍは、ニッケル、コバルト、またはそれらの組み合わせを備える、前述の一つ以上の態様の磁性粒子。
【００８８】
態様９：前記磁性粒子が、不規則形状粒子、球形粒子、長円形粒子、棒状粒子、フレーク、繊維、またはそれらの組み合わせを備える、前述の態様の少なくとも１つの磁性粒子。
【００８９】
態様１０：複数の前記磁性粒子は、前記コアの平均最短寸法が、１０ｎｍ〜５  ｍｍであるか、または１０ｎｍ〜１  ｍｍであるか、または１０ｎｍ〜１マイクロメートルであるか、または１００〜６００  ｎｍであるか、平均シェル厚が、１マイクロメートル以下であるか、１  ｎｍ〜５００マイクロメートルであるか、または５〜５０  ｎｍであるか、または５〜１０ナノメートルであるか、のうちの少なくとも１つを有する、前述の態様の少なくとも１つの磁性粒子。
【００９０】
態様１１：前記コアを酸化剤で酸化して前記シェルを形成することを備え、好ましくは、前記酸化剤は、酸素、ＫＭｎＯ３、Ｈ２Ｏ２、Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７、ＨＮＯ３、またはそれらの組み合わせを備える、態様１〜１０の一つ以上に記載の磁性粒子を形成する方法。
【００９１】
態様１２：ポリマーマトリックスと、前述の一つ以上の態様の複数の前記磁性粒子とを備え、１ＧＨｚで０．０７以下の磁気損失正接を有する磁気誘電材料。
態様１３：前記磁気誘電材料は、前記磁気誘電材料の総体積を基準にして５〜６０体積％の複数の前記磁性粒子を備える、態様１２の磁気誘電材料。
【００９２】
態様１４：前記磁気誘電材料は、誘電性フィラー、難燃剤、またはそれらの組み合わせをさらに備える、態様１２〜１３の１つ以上の磁気誘電材料。
態様１５：前記磁気誘電材料は層の形態であり、前記層の表面に配置された導電層をさらに備える、態様１２〜１４の１つ以上の磁気誘電材料。
【００９３】
態様１６：前記ポリマーマトリックスが、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリエチレン、シリコーン、ポリエーテル、ポリ（フェニレンスルフィド）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ノルボルネンポリマー、またはそれらの組み合わせを備える、態様１２〜１５の１つ以上の磁気誘電材料。
【００９４】
態様１７：前記ポリマーマトリックスは熱可塑性ポリマーを備え、前記ポリマーと前記複数の磁性粒子とを射出成形することを備える、態様１２〜１６の１つ以上の磁気誘電材料を製造する方法。
【００９５】
態様１８：前記ポリマーマトリックスは熱硬化性ポリマーを備え、ポリマー前駆体組成物と前記複数の磁性粒子とを反応射出成形することを備える、態様１２〜１６の１つ以上に記載の磁気誘電材料を製造する方法。
【００９６】
態様１９：態様１２〜１８の１つ以上に記載の磁気誘電材料を備える物品。
態様２０：前記物品が、アンテナ、変圧器、反電磁インターフェース材料、またはインダクターである、態様１９の物品。
【００９７】
態様２１：物品がマイクロ波デバイスである、態様１９の物品。
態様２２：前記磁気誘電材料と、前記誘電材料の総体積を基準にして０〜２体積％の前記磁性粒子を備える誘電材料とを備える、態様１９〜２１の１つ以上の物品。
【００９８】
一般に、上記組成物、方法、および物品は、本明細書に開示される任意の成分やステップや構成要素を、代替的に、備えることができ、それらからなることができ、または本質的にそれらからなることができる。上記組成物、方法、および物品は、追加的または代替的に、現在の特許請求の範囲の機能または目的の達成に必要ではない成分、ステップ、または構成要素を欠いたり、または実質的に含まないように、処方、実施、または製造されることができる。
【００９９】
一つ（ａおよびａｎ）という用語は、数量の制限を示すのではなく、参照される項目の少なくとも１つの存在を示す。「または」という用語は、文脈によって他に明確に示されていない限り、「および／または」を意味する。同じ成分または特性に向けられたすべての範囲の端点は、端点を含み、独立して結合可能であり、すべての中間点を含む。より広い範囲に加えて、より狭い範囲またはより具体的な集合の開示は、より広い範囲またはより大きな集合を放棄するものではない。「それらの組み合わせ」は、オープンであり、名前の付いた要素の１つ以上の組み合わせ、任意で名前の付いていない１つ以上の同様の要素との一緒の組み合わせを含む。
【０１００】
他に定義されない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語は、本開示の技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。「組み合わせ」という用語は、ブレンド、混合物、合金、反応生成物などを含む。本明細書で使用される誘電率および透磁率は、２３℃の温度で測定され得る。
【０１０１】
本明細書全体を通して「態様」、「別の態様」、「いくつかの態様」などの言及は、その態様に関連して説明された特定の要素（例えば、特徴、構造、ステップ、または特性）が本明細書で説明される少なくとも１つの態様に含まれることを意味しており、他の態様において存在することもあるししないこともある。したがって、特徴の特定の組み合わせについて説明したが、これらの組み合わせは例示目的のみであり、これらの特徴の任意の組み合わせは、個別に、または他の任意の組み合わせ、または本明細書で開示される特徴の何れかとの組み合わせ、任意の組み合わせ、および一態様によるすべてとと組み合わせて、明示的または同等に使用できると理解されたい。本明細書では、そのような組み合わせのいずれもが企図されており、本開示の範囲内であると見なされる。
【０１０２】
本開示は例示的な態様を参照して説明したが、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、その要素を均等物で置き換えることが当業者にはできると理解されたい。さらに、本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を教示に適合させるために、多くの修正を行うことができる。したがって、本開示は、本発明を実施するために企図される最良または唯一の態様として開示される特定の態様に限定されず、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての態様を含むことが意図される。
【図１】
2021510927.tif 000011
【図２】
2021510927.tif 000012
【図３】
2021510927.tif 000013
【図４】
2021510927.tif 000014
【図５】
2021510927.tif 000015
【図６】
2021510927.tif 000016
【図７】
2021510927.tif 000017
【図８】
2021510927.tif 000018
【図９】
2021510927.tif 000019
【図１０】
2021510927.tif 000020
【図１１】
2021510927.tif 000021
【図１２】
2021510927.tif 000022
【国際調査報告】
2021510927.tif 000023
2021510927.tif 000024