CN106601429A - 高磁导率磁性薄膜及其制备方法 - Google Patents

高磁导率磁性薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高磁导率磁性薄膜及其制备方法，其包括重量比为90～99.5％的磁性颗粒及0.5～10％的聚合物。本发明通过使用液态聚合物与磁性颗粒及添加剂，经混合均匀后使用流延机流延烘干制成生带，所得的生带再经多次加热保温与辊压过程，最终制成磁性薄膜产品，以此方法制成的磁性薄膜可以直接制成柔性覆铜板，或以其他方式制作成柔性电路板，同时由于材料本身具有高的磁导率及良好的屏蔽性能，降低了电子产品的整机厚度，同时降低了成本。

Description

高磁导率磁性薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种磁性材料技术领域，尤其是涉及一种高磁导率磁性薄膜及其制备方法。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，人们对消费电子产品轻、薄、短、小的要求越来越高。而柔性电路板(FPC)技术作为一种特殊的电子互联技术，在这一方面有着显著的优越性，除可静态弯曲外，还能作动态弯曲、卷曲和折叠，其市场需求呈逐年增加的趋势。
而在柔性电路板使用的过程中不可避免的出现的电磁干扰现象也越来越严重，为了抑制这种电磁干扰，保护电子电路中的其他电子元器件，有必要对柔性电路板产生的EMI进行吸收及屏蔽。同时在多种应用场景下，平面电感及各种天线电路开始越来越多的出现在柔性电路板中，在此种情况下，又要求有一磁性材料来提高其平面线圈的电感，增大电子产品的感应距离，同时需要避免平面电感及天线电路本身产生的电磁干扰对电子设备中其他电子元器件的干扰。
以上两种情况都需要电磁屏蔽吸收材料，传统做法为在柔性电路板之外加一电磁屏蔽层，但此方法无疑增加了电子产品的整机厚度，同时增加了生产工序和成本，不利于产品小型化及低成本的要求。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术的不足，提供一种有效降低电子产品厚度，有良好屏蔽性能的高磁导率磁性薄膜及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高磁导率磁性薄膜，包括重量比为90～99.5％的磁性颗粒及0.5～10％的聚合物，所述磁性颗粒为羟基金粉、铁基纳米晶合金粉、钴基非晶合金粉、钴基纳米晶合金粉、铁镍基非晶合金粉、铁镍基纳米晶合金粉、锰锌铁氧体颗粒、镍锌铁氧体颗粒、铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁硅铬合金粉、铁镍合金粉、铁钴合金粉、铁基非晶合金中的一种或多种组成，所述聚合物为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、柔性环氧树脂、聚氨酯聚酯树脂、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
一种高磁导率磁性薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、混合：按重量比称取定量的液态聚合物、磁性颗粒及添加剂混合至均匀，制得浆料；其中，液态聚合物为聚合物结合有机溶剂的混合溶液，所述聚合物为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、柔性环氧树脂、聚氨酯聚酯树脂、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种，所述磁性颗粒为羟基金粉、铁基纳米晶合金粉、钴基非晶合金粉、钴基纳米晶合金粉、铁镍基非晶合金粉、铁镍基纳米晶合金粉、锰锌铁氧体颗粒、镍锌铁氧体颗粒、铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁硅铬合金粉、铁镍合金粉、铁钴合金粉、铁基非晶合金中的一种或多种组成，所述添加剂为润湿剂、分散剂、消泡剂、触变剂、增稠剂重的一种或几种；
(2)、流延：将所得浆料倒入至流延机料斗内，控制流延机刮刀与钢带之间的距离进行流延烘干，制得生带；
(3)、压制：将所得生带导入到流延机的第一加热辊压通道内加热固化成膜片，将膜片放入到第一加热辊压通道的第一双辊压片机构内，调整第一双辊压片机构的第一双辊距离进行初次压制得到半成品薄膜；
(4)、成品：将半成品薄膜导入到流延机的第二加热辊压通道的第二双辊压片机构内，调整第二双辊压片机构的第二双辊距离进行再压制得到成品薄膜。
综上所述，本发明高磁导率磁性薄膜及其制备方法通过使用液态聚合物与磁性颗粒及添加剂，经混合均匀后使用流延机流延烘干制成生带，所得的生带再经多次加热保温与辊压过程，最终制成磁性薄膜产品，以此方法制成的磁性薄膜可以直接制成柔性覆铜板，或以其他方式制作成柔性电路板，同时由于材料本身具有高的磁导率及良好的屏蔽性能，降低了电子产品的整机厚度，同时降低了成本。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明高磁导率磁性薄膜包括重量比为90～99.5％的磁性颗粒及0.5～10％的聚合物，所述磁性颗粒为羟基金粉、铁基纳米晶合金粉、钴基非晶合金粉、钴基纳米晶合金粉、铁镍基非晶合金粉、铁镍基纳米晶合金粉、锰锌铁氧体颗粒、镍锌铁氧体颗粒、铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁硅铬合金粉、铁镍合金粉、铁钴合金粉、铁基非晶合金等中的一种或多种组成，所述磁性颗粒为圆柱片状构造，所述磁性颗粒厚度为1～2μm，径向宽度为10～100μm。
在其中一个实施例中，所述磁性颗粒还可为球形或椭球形，所述磁性颗粒的平均粒径为1～50μm。
所述聚合物为聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、柔性环氧树脂(EP)、聚氨酯聚酯树脂(PU)、聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述高磁导率磁性薄膜的膜厚为30～500μm，在频率为100KHz～13.56MHz时所述高磁导率磁性薄膜的初始磁导率大于200H/m，所述高磁导率磁性薄膜的表面电阻值大于30MΩ。
根据上述本发明高磁导率磁性薄膜，本发明提供一种高磁导率磁性薄膜的制备方法，该方法中涉及的高磁导率磁性薄膜可以与上述高磁导率磁性薄膜实施例阐述的技术特征相同，并能产生相同的技术效果。本发明高磁导率磁性薄膜的制备方法通过使用液态聚合物与磁性颗粒及所需要的添加剂，经混合均匀后使用流延机流延烘干制成生带，所得的生带再经多次加热保温与辊压过程，最终制成磁性薄膜产品，以此方法制成的磁性薄膜可以直接制成柔性覆铜板(FCCL)，或以其他方式制作成柔性电路板(FPC)，同时由于材料本身具有高的磁导率及良好的屏蔽性能，降低了电子产品的整机厚度，同时降低了成本。
本发明高磁导率磁性薄膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)、混合：按重量比称取定量的液态聚合物、磁性颗粒及添加剂混合至均匀，制得浆料；其中，液态聚合物为聚合物结合有机溶剂的混合溶液，所述聚合物为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、柔性环氧树脂、聚氨酯聚酯树脂、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯等中的一种或多种，所述有机溶剂为醇类、苯类、二甲胺(DMA)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等常见溶剂，所述磁性颗粒为羟基金粉、铁基纳米晶合金粉、钴基非晶合金粉、钴基纳米晶合金粉、铁镍基非晶合金粉、铁镍基纳米晶合金粉、锰锌铁氧体颗粒、镍锌铁氧体颗粒、铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁硅铬合金粉、铁镍合金粉、铁钴合金粉、铁基非晶合金等中的一种或多种组成，所述添加剂为润湿剂、分散剂、消泡剂、触变剂、增稠剂重的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述聚合物与磁性颗粒的重量比为0.5～10％：90～99.5％，所述添加剂的重量为聚合物与磁性颗粒总重量的6.5～20％，其中，所述分散剂的重量为聚合物与磁性颗粒总重量的1～2％，所述消泡剂的重量为聚合物与磁性颗粒总重量的0.5～2.5％，所述触变剂的重量为聚合物与磁性颗粒总重量的5～8％，所述增稠剂的重量为聚合物与磁性颗粒总重量的0～10％。
在其中一个实施例中，聚合物优先选择聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯，磁性颗粒形状优先选择圆柱片状结构，其横纵比为10～100，磁性颗粒优先选择铁硅铝粉、铁基非晶及铁基纳米晶粉，磁性颗粒的质量比优先选择为95～99.5％。
在其中一个实施例中，所述液态聚合物、磁性颗粒及添加剂混合时间为120～180min。
(2)、流延：将所得浆料倒入至流延机料斗内，控制流延机刮刀与钢带之间的距离进行流延烘干，制得生带，其中，流延机刮刀与钢带之间的距离设定为0.5～0.6mm，钢带的移动速度为5～6m/min，流延机内烘干温度为1 10～120℃；
(3)、压制：将所得生带导入到流延机的第一加热辊压通道内加热固化成膜片，将膜片放入到第一加热辊压通道的第一双辊压片机构内，调整第一双辊压片机构的第一双辊距离进行初次压制得到半成品薄膜，其中，第一加热辊压通道内加热温度为125～190℃，第一双辊压片机构的双辊距离为0.2～0.3mm；
(4)、成品：将半成品薄膜导入到流延机的第二加热辊压通道的第二双辊压片机构内，调整第二双辊压片机构的第二双辊距离进行再压制得到成品薄膜，其中，第二加热辊压通道内加热温度为140～250℃，第二双辊压片机构的双辊距离为0.03～0.1mm；
(5)、切边：将所得成品薄膜进行切边绕卷封装得到高磁导率磁性薄膜。
实施例一
称取固含量为20％的聚酰亚胺溶液100份，称取片状铁硅铝粉380份，将铁硅铝粉用10％的磷酸溶液浸泡磷化处理2小时，水洗烘干后与聚酰亚胺溶液混合，然后按其混合总质量比加入1％的分散剂、0.5％消泡剂、5％触变剂，于搅拌机中混合120min，最后置于真空除泡机中除泡制得浆料；
将所制得的浆料倒入流延机料斗，调整流延机的刮刀与钢带的距离为0.5mm，钢带移动速度为5m/min，将流延机内的加热烘干温度调整为120℃进行流延烘干制得生带；
将加热烘干的生带导入到第一加热辊压通道的第一双辊压片机构内制得半成品薄膜，设置第一加热辊压通道内的加热温度为190℃，第一双辊压片机构的双辊间距为0.25mm；
将所得的半成品薄膜导入到第二加热辊压通道的第二双辊压片机构内制得成品薄膜，设置第二加热辊压通道内的加热温度为250℃，第二双辊压片机构的双辊间距为0.05mm；
将上述成品薄膜进行切边绕卷即得高磁导率磁性薄膜。
实施例二
称取固含量为20％的聚酰亚胺溶液100份，称取铁基纳米晶破碎粉400份与PI溶液混合，然后按其混合总质量比加入1.5％的分散剂、0.5％消泡剂、8％触变剂、10％增稠剂，于搅拌机中混合120min，最后置于真空除泡机中除泡制得浆料；
将所制得的浆料倒入流延机料斗，调整刮刀与钢带之间的距离为0.6mm，钢带移动速度为3m/min，将流延机内的加热烘干温度调整为120℃进行流延烘干制得生带；
将加热烘干的生带导入到第一加热辊压通道的第一双辊压片机构内制得半成品薄膜，设置第一加热辊压通道内的加热温度为180℃，第一双辊压片机构的双辊间距为0.3mm；
将所得的半成品薄膜导入到第二加热辊压通道的第二双辊压片机构内制得成品薄膜，设置第二加热辊压通道内的加热温度为240℃，第二双辊压片机构的双辊间距为0.1mm；
将上述成品薄膜进行切边绕卷即得高磁导率磁性薄膜。
实施例三
称取固含量为15％的柔性环氧树脂溶液100份，称取片状铁硅铝粉400份，将铁硅铝粉用10％的磷酸溶液浸泡磷化处理2小时，水洗烘干后与柔性环氧树脂溶液混合，然后按其混合总质量比加入1.5％的分散剂、2.5％消泡剂、5％触变剂、10％增稠剂，于搅拌机中混合150min，最后置于真空除泡机中除泡制得浆料；
将所制得的浆料倒入流延机料斗，调整刮刀与钢带的距离为0.5mm，钢带移动速度为6m/min，将流延机内的加热烘干温度调整为110℃进行流延烘干制得生带；
将加热烘干的生带导入到第一加热辊压通道的第一双辊压片机构内制得半成品薄膜，设置第一加热辊压通道内的加热温度为125℃，第一双辊压片机构的双辊间距为0.2mm。
将所得的半成品薄膜导入到第二加热辊压通道的第二双辊压片机构内制得成品薄膜，设置第二加热辊压通道内的加热温度为150℃，第二双辊压片机构的双辊间距为0.03mm。
将上述成品薄膜进行切边绕卷即得高磁导率磁性薄膜。
实施例四
称取固含量为16％的聚对苯二甲酸乙二醇酯溶液100份，称取片状铁硅铝粉200份，将铁硅铝粉用10％的磷酸溶液浸泡磷化处理2小时后水洗烘干，称取铁基非晶破碎粉200份，三者混合后按其混合总质量比加入2％的分散剂、0.5％消泡剂、6％触变剂、7％增稠剂，于搅拌机中混合180min，最后置于真空除泡机中除泡制得浆料；
将所制得的浆料倒入流延机料斗，调整刮刀与钢带的距离为0.5mm，钢带移动速度为5m/min，将流延机内的加热烘干温度调整为120℃进行流延烘干制得生带；
将加热烘干的生带导入到第一加热辊压通道的第一双辊压片机构内制得半成品薄膜，设置第一加热辊压通道内的加热温度为130℃，第一双辊压片机构的双辊间距为0.25mm。
将所得的半成品薄膜导入到第二加热辊压通道的第二双辊压片机构内制得成品薄膜，设置第二加热辊压通道内的加热温度为140℃，第二双辊压片机构的双辊间距为0.04mm。
将上述成品薄膜进行切边绕卷即得高磁导率磁性薄膜。
综上所述，本发明高磁导率磁性薄膜及其制备方法通过使用液态聚合物与磁性颗粒及添加剂，经混合均匀后使用流延机流延烘干制成生带，所得的生带再经多次加热保温与辊压过程，最终制成磁性薄膜产品，以此方法制成的磁性薄膜可以直接制成柔性覆铜板，或以其他方式制作成柔性电路板，同时由于材料本身具有高的磁导率及良好的屏蔽性能，降低了电子产品的整机厚度，同时降低了成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高磁导率磁性薄膜，其特征在于：包括重量比为90～99.5％的磁性颗粒及0.5～10％的聚合物，所述磁性颗粒为羟基金粉、铁基纳米晶合金粉、钴基非晶合金粉、钴基纳米晶合金粉、铁镍基非晶合金粉、铁镍基纳米晶合金粉、锰锌铁氧体颗粒、镍锌铁氧体颗粒、铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁硅铬合金粉、铁镍合金粉、铁钴合金粉、铁基非晶合金中的一种或多种组成，所述聚合物为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、柔性环氧树脂、聚氨酯聚酯树脂、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的高磁导率磁性薄膜，其特征在于：所述磁性颗粒为圆柱片状构造，所述磁性颗粒厚度为1～2μm，径向宽度为10～100μm。
3.根据权利要求1所述的高磁导率磁性薄膜，其特征在于：所述磁性颗粒为球形或椭球形，所述磁性颗粒的平均粒径为1～50μm。
4.根据权利要求1所述的高磁导率磁性薄膜，其特征在于：所述高磁导率磁性薄膜的膜厚为30～500μm。
5.根据权利要求1所述的高磁导率磁性薄膜，其特征在于：所述高磁导率磁性薄膜的表面电阻值大于30MΩ。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的高磁导率磁性薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、混合：按重量比称取定量的液态聚合物、磁性颗粒及添加剂混合至均匀，制得浆料；其中，液态聚合物为聚合物结合有机溶剂的混合溶液，所述聚合物为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、柔性环氧树脂、聚氨酯聚酯树脂、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种，所述磁性颗粒为羟基金粉、铁基纳米晶合金粉、钴基非晶合金粉、钴基纳米晶合金粉、铁镍基非晶合金粉、铁镍基纳米晶合金粉、锰锌铁氧体颗粒、镍锌铁氧体颗粒、铁粉、铁硅粉、铁硅铝粉、铁硅铬合金粉、铁镍合金粉、铁钴合金粉、铁基非晶合金中的一种或多种组成，所述添加剂为润湿剂、分散剂、消泡剂、触变剂、增稠剂重的一种或几种；
(2)、流延：将所得浆料倒入至流延机料斗内，控制流延机刮刀与钢带之间的距离进行流延烘干，制得生带；
(3)、压制：将所得生带导入到流延机的第一加热辊压通道内加热固化成膜片，将膜片放入到第一加热辊压通道的第一双辊压片机构内，调整第一双辊压片机构的第一双辊距离进行初次压制得到半成品薄膜；
(4)、成品：将半成品薄膜导入到流延机的第二加热辊压通道的第二双辊压片机构内，调整第二双辊压片机构的第二双辊距离进行再压制得到成品薄膜。
7.一种如权利要求6所述的高磁导率磁性薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中分散剂的重量为聚合物与磁性颗粒总重量的1～2％，所述消泡剂的重量为聚合物与磁性颗粒总重量的0.5～2.5％，所述触变剂的重量为聚合物与磁性颗粒总重量的5～8％，所述增稠剂的重量为聚合物与磁性颗粒总重量的0～10％。
8.一种如权利要求6所述的高磁导率磁性薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中流延机刮刀与钢带之间的距离设定为0.5～0.6mm，钢带的移动速度为5～6m/min，流延机内烘干温度为1 10～120℃。
9.一种如权利要求6所述的高磁导率磁性薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中第一加热辊压通道内加热温度为125～190℃，第一双辊压片机构的双辊距离为0.2～0.3mm。
10.一种如权利要求6所述的高磁导率磁性薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中第二加热辊压通道内加热温度为140～250℃，第二双辊压片机构的双辊距离为0.03～0.1mm。
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