JP2007009172A - Highly dielectric composite-molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は高誘電性複合成形体に関する。さらに詳しくは、特に成形性、加工性、寸法安定性、耐熱性に優れ、かつ高い誘電率と低い誘電正接を併せ持つ高誘電性複合成形体に関する。本発明の高誘電性複合成形体は、アンテナまたはキャパシタの材料として最適である。 The present invention relates to a high dielectric composite molded body. More specifically, the present invention relates to a high dielectric composite molded body that is particularly excellent in moldability, workability, dimensional stability, and heat resistance and has both a high dielectric constant and a low dielectric loss tangent. The high dielectric composite molded body of the present invention is optimal as a material for an antenna or a capacitor.
近年、移動体における通信システム、例えば携帯電話システム、無線LAN(Local Area Network)システム、GPS(Global Positioning System)、ETC(Electronic Toll Collection System)等の高周波通信システムの利用が進みつつある。 In recent years, communication systems such as mobile phone systems, wireless LAN (Local Area Network) systems, GPS (Global Positioning System), ETC (Electronic Toll Collection System), and the like have been increasingly used.
このような通信システムは、機器の小型化が望まれ、電子回路等においては種々の電子回路形成技術により小型化が進められている。 Such a communication system is desired to be downsized, and electronic circuits and the like are being downsized by various electronic circuit formation techniques.
一方、アンテナ回路は、誘電体に電極を形成した、方形のいわゆるパッチアンテナが用いられる。このアンテナ回路において、共振周波数fとアンテナに用いられる基板材料の比誘電率ε、電極の辺の長さdには、次のような関係がある。
[数1]
d=c/(2f・ε1/2)
On the other hand, a rectangular so-called patch antenna in which an electrode is formed on a dielectric is used for the antenna circuit. In this antenna circuit, the resonance frequency f, the relative dielectric constant ε of the substrate material used for the antenna, and the side length d of the electrode have the following relationship.
[Equation 1]
d = c / (2f · ε1 / 2)
ここで、cは光速度である。すなわち、アンテナ電極の大きさは、特定の共振周波数を有するように設計するためには、基板の比誘電率に依存する。このことから、アンテナ回路を小型化するためには、基板の比誘電率を大きくする必要があることが明らかである。さらに、基板の比誘電率を大きくしすぎると帯域幅が狭くなることも知られていることから、基板の比誘電率は、好ましくは5〜15、より好ましくは10前後である。 Here, c is the speed of light. That is, the size of the antenna electrode depends on the relative dielectric constant of the substrate in order to design the antenna electrode to have a specific resonance frequency. From this, it is clear that in order to reduce the size of the antenna circuit, it is necessary to increase the relative dielectric constant of the substrate. Furthermore, it is known that if the relative dielectric constant of the substrate is too large, the bandwidth is narrowed. Therefore, the relative dielectric constant of the substrate is preferably 5 to 15, more preferably around 10.
また、材料には固有の誘電正接(tanδ)が存在する。信号の損失は、誘電正接と比誘電率の積に比例して起こることが知られており、特にアンテナ基板のような高誘電率材料においては、誘電正接の低い材料を用いない限り、十分な利得は得られない。 In addition, the material has an inherent dielectric loss tangent (tan δ). It is known that signal loss occurs in proportion to the product of dielectric loss tangent and relative dielectric constant. Especially in a high dielectric constant material such as an antenna substrate, sufficient loss is obtained unless a material with low dielectric loss tangent is used. There is no gain.
また、キャパシタにおいても、誘電率の高さがそのまま容量に比例し、かつ、誘電正接は同様に信号損失につながる。 Also in a capacitor, the dielectric constant is directly proportional to the capacitance, and the dielectric loss tangent leads to signal loss as well.
したがって、パッチアンテナまたはキャパシタ用材料には、高い誘電率と低い誘電正接を有する材料が強く求められている。 Therefore, a material having a high dielectric constant and a low dielectric loss tangent is strongly demanded for a patch antenna or capacitor material.
このような高い誘電率と低い誘電正接を併せ持つ材料として、セラミックスの焼結体がある。例えば、代表例としてアルミナ(Al2O3)においては、比誘電率は10前後でかつ、誘電正接は0.0002〜0.0008程度であり、十分に高い比誘電率と低い誘電正接を併せ持つ。 As a material having such a high dielectric constant and a low dielectric loss tangent, there is a ceramic sintered body. For example, as a typical example, alumina (Al 2 O 3 ) has a dielectric constant of about 10 and a dielectric loss tangent of about 0.0002 to 0.0008, and has both a sufficiently high dielectric constant and a low dielectric loss tangent. .
しかしながら、アルミナ等のセラミックス焼結体は高強度材料であるが、反面、きわめて脆く、例えば電極を設置するためのピンをアンテナ基板状に配置するための穿孔の際に、割れや欠けが起こるという問題を有している。 However, a ceramic sintered body such as alumina is a high-strength material, but on the other hand, it is extremely fragile and, for example, cracking or chipping occurs when drilling holes for placing pins on an antenna substrate. Have a problem.
また、セラミックスは、焼結の際、収縮が起こり、寸法精度の良い基板を成形することが困難である。そして、設計寸法と製造寸法が異なった場合、好ましい共振帯域からのずれが発生するという問題も有している。 Further, ceramics shrink during sintering, and it is difficult to form a substrate with good dimensional accuracy. And when a design dimension and a manufacture dimension differ, there also exists a problem that the shift | offset | difference from a preferable resonance band generate | occur | produces.
これらの問題を克服するため、有機高分子に高誘電性材料(たとえばセラミックス粉体)を複合する方法が検討されている。
例えば、特許文献1〜4には、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂と高誘電性無機物の複合体が開示されている。熱可塑性樹脂のなかでも、ポリオレフィンは誘電正接が比較的低く、高誘電性無機物との組み合わせにより、成形が比較的容易で寸法安定性も良く、加工も容易になる。
In order to overcome these problems, a method of combining a high dielectric material (for example, ceramic powder) with an organic polymer has been studied.
For example, Patent Documents 1 to 4 disclose a composite of a thermoplastic resin such as polyolefin and a highly dielectric inorganic substance. Among thermoplastic resins, polyolefin has a relatively low dielectric loss tangent, and by combination with a high dielectric inorganic substance, molding is relatively easy, dimensional stability is good, and processing is easy.
しかしながら、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂は、通常、200℃以下の溶融点を有するため、電極の導通をとるためにハンダ付け等の工程を要する場合には形状の崩れ等を発生する可能性があり好ましくない。
また、ポリオレフィンを用いる場合は、ポリオレフィンと無機物の接着性はあまり良くないため、成形後冷却時に繊膨張係数の違いにより基板中に空孔が発生する可能性がある。空孔が発生した場合、基板の誘電率が小さくなるため、設計誘電率との差異が生じ、好ましい共振帯域からのずれが発生する可能性がある。
However, since thermoplastic resins such as polyolefin usually have a melting point of 200 ° C. or lower, there is a possibility that the shape may be deformed when a step such as soldering is required to conduct the electrodes. It is not preferable.
When polyolefin is used, the adhesion between the polyolefin and the inorganic substance is not so good, and thus there is a possibility that pores are generated in the substrate due to the difference in the coefficient of expansion during cooling after molding. When holes are generated, the dielectric constant of the substrate becomes small, so that there is a difference from the design dielectric constant, which may cause a deviation from a preferable resonance band.
一方、特許文献5には、熱硬化性樹脂に高誘電性無機物を複合する材料について言及している。熱硬化性樹脂は、熱可塑性樹脂とは異なり、明確な融点を持たないため、ハンダ付けが必要な材料としても好適に用いることが出来る。 On the other hand, Patent Document 5 refers to a material in which a high dielectric inorganic substance is combined with a thermosetting resin. Unlike a thermoplastic resin, a thermosetting resin does not have a clear melting point, and therefore can be suitably used as a material that requires soldering.
しかしながら、例えばエポキシ樹脂の誘電正接が0.01以上であるように、熱硬化性樹脂は誘電正接が高い場合が多く、その結果、信号損失が大きくなると言う欠点がある。
また、十分に誘電率を上げるために、熱硬化性樹脂に高誘電性無機物を多量に配合すると、複合体が脆くなり、加工性が低下するという問題もある。
However, for example, the thermosetting resin often has a high dielectric loss tangent such that the dielectric loss tangent of the epoxy resin is 0.01 or more. As a result, there is a drawback that the signal loss increases.
Further, when a large amount of a high dielectric inorganic substance is added to the thermosetting resin in order to sufficiently increase the dielectric constant, there is a problem that the composite becomes brittle and the workability is lowered.
また、特許文献6には、液晶ポリマーと高誘電性無機物との複合が開示されている。しかし、無機物を複合させたことにより液晶ポリマーの性能が低下する可能性がある。 Patent Document 6 discloses a composite of a liquid crystal polymer and a highly dielectric inorganic substance. However, there is a possibility that the performance of the liquid crystal polymer is lowered by combining the inorganic substances.
これらに対して、熱硬化性樹脂にベンゾオキサジン樹脂を用いる方法がある。ベンゾオキサジンは、例えば下記式(4)で表される構造を有する化合物であり、フェノール類、1級アミン類、アルデヒド類から容易に合成でき、安価かつ大量に入手することが出来る。
しかしながら、ベンゾオキサジン樹脂は一般的にもろく、十分な加工性が得られない場合が多い。 However, benzoxazine resins are generally brittle and often do not provide sufficient processability.
これに対して、特許文献7及び8には、あらかじめベンゾオキサジン構造を多官能フェノール中に導入した方法を用いている。この方法は、原料として高分子量化したベンゾオキサジン材料を用いるため、脆さはある程度改良される。一方、水酸基が過剰になる傾向があり、その結果吸水性が高くなって、誘電率が湿度によって変動したり、誘電正接の上昇につながる可能性がある。 On the other hand, Patent Documents 7 and 8 use a method in which a benzoxazine structure is introduced into a polyfunctional phenol in advance. Since this method uses a high molecular weight benzoxazine material as a raw material, the brittleness is improved to some extent. On the other hand, the hydroxyl group tends to be excessive, and as a result, the water absorption becomes high, and the dielectric constant may fluctuate depending on the humidity or lead to an increase in dielectric loss tangent.
以上のように、従来の技術では、成形性、寸法安定性、加工性、構造安定性に優れ、かつ、十分に高い誘電率と低い誘電正接を併せ持つ高誘電性成形体を提供することは不可能であった。したがって、高周波通信用アンテナ、基板埋め込み型キャパシタ等を成型するために十分に適した材料は提供できていない状態にあった。
本発明の目的は、従来の高誘電性成形体における上記課題を解決し、成形性、寸法安定性、加工性、構造安定性に優れ、かつ、十分に高い誘電率と低い誘電正接を併せ持つ高誘電性成形体を提供することである。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in conventional high-dielectric molded products, which are excellent in moldability, dimensional stability, workability, and structural stability, and have both a sufficiently high dielectric constant and a low dielectric loss tangent. It is to provide a dielectric molded body.
本発明者らは、上記課題に鑑み、種々な高誘電性成形体について鋭意研究を重ねた結果、特定構造のベンゾオキサジン樹脂と高誘電性充填剤とを含む複合材料からなる成形体が、成形性、寸法安定性、加工性、構造安定性に優れ、かつ、十分に高い誘電率と低い誘電正接を併せ持つ高誘電性成形体となることを見出し、本発明を完成するに至った。 In view of the above problems, the present inventors have conducted extensive research on various high dielectric molded products, and as a result, molded products made of a composite material containing a benzoxazine resin having a specific structure and a high dielectric filler are molded. The present invention has been completed by finding that it has a high dielectric property, dimensional stability, workability, and structural stability, and has a sufficiently high dielectric constant and a low dielectric loss tangent.
すなわち、本発明は、樹脂と高誘電性充填剤とを含む高誘電性複合成形体において、前記樹脂が下記式(1)で表されるベンゾオキサジン樹脂であることを特徴とする高誘電性複合成形体を提供するものである。
また、本発明は、前記式(1)中のRが、炭素原子数2以上の直鎖状アルキレン基又はその水素がアルキル置換された分岐状アルキレン基、又は脂環式構造を含むアルキレン基であることを特徴とする上記の高誘電性複合成形体を提供するものである。 In the present invention, R in the formula (1) is a linear alkylene group having 2 or more carbon atoms, a branched alkylene group in which hydrogen is alkyl-substituted, or an alkylene group containing an alicyclic structure. It is another object of the present invention to provide the above-mentioned high dielectric composite molded article.
さらに、本発明は、前記式(1)中のRが、下記式(2)で表されることを特徴とする上記の高誘電性複合成形体を提供するものである。
[化6]
−(CH2)n− (2)
nは2以上30以下の整数を表す。
Furthermore, the present invention provides the high dielectric composite molded article, wherein R in the formula (1) is represented by the following formula (2).
[Chemical 6]
- (CH 2) n- (2 )
n represents an integer of 2 or more and 30 or less.
また、本発明は、前記脂環式構造を含むアルキレン基が、縮環型脂環式構造を含むアルキレン基であることを特徴とする上記の高誘電性複合成形体を提供するものである。 The present invention also provides the high dielectric composite molded article, wherein the alkylene group containing an alicyclic structure is an alkylene group containing a condensed ring type alicyclic structure.
さらに、本発明は、前記縮環型脂環式構造を含むアルキレン基が、3(4),8(9),−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5,2,1,02,6]デカンのアミノ基の残基であることを特徴とする上記の高誘電性複合成形体を提供するものである。 Furthermore, the present invention is an alkylene group containing the condensed ring alicyclic structure, 3 (4), 8 (9), - bis (aminomethyl) tricyclo [5,2,1,0 2,6] decane The above-mentioned high dielectric composite molded article is characterized in that it is a residue of the amino group.
さらに、本発明は、前記高誘電性充填剤が、少なくとも下記式(3)で表される無機物を含むことを特徴とする上記の高誘電性複合成形体を提供するものである。
[化7]
MO・TiO2 (3)
Mは、Ba,Sr,Ca,Mg,Co,Pd,Zn,Be,Cd,Ndから選ばれる一種または二種以上の金属原子を示す。
Furthermore, the present invention provides the high dielectric composite molded article, wherein the high dielectric filler contains an inorganic substance represented by at least the following formula (3).
[Chemical 7]
MO ・ TiO 2 (3)
M represents one or more metal atoms selected from Ba, Sr, Ca, Mg, Co, Pd, Zn, Be, Cd, and Nd.
また、本発明は、前記高誘電性充填剤が、粒径10nm以上100μm以下の粒子状物であることを特徴とする上記の高誘電性複合成形体を提供するものである。 The present invention also provides the above-mentioned high dielectric composite molded article, wherein the high dielectric filler is a particulate material having a particle size of 10 nm to 100 μm.
また、本発明は、前記高誘電性複合成形体に含まれるベンゾオキサジン樹脂と高誘電性充填剤との比率が、ベンゾオキサジン樹脂100重量部に対し、高誘電性充填剤が50重量部から500重量部であることを特徴とする上記の高誘電性複合成形体を提供するものである。 Further, according to the present invention, the ratio of the benzoxazine resin and the high dielectric filler contained in the high dielectric composite molded product is from 50 parts by weight to 500 parts by weight of the high dielectric filler with respect to 100 parts by weight of the benzoxazine resin. The present invention provides the above-mentioned highly dielectric composite molded article characterized by being parts by weight.
本発明の高誘電性成形体は、成形性、寸法安定性、加工性、構造安定性に優れ、かつ、十分に高い誘電率と低い誘電正接を併せ持つものである。これらの優れた特性によって、成型体の製造が容易であり、さらには製造時に割れや欠損がほとんど見られず、設計通りの周波数特性を示す高誘電性成形体を提供することが出来る。本発明の高誘電性成形体を用いることにより、アンテナ、キャパシタを安価かつ安定した性能で提供することが可能となる。 The high dielectric molded article of the present invention is excellent in moldability, dimensional stability, workability, and structural stability, and has both a sufficiently high dielectric constant and a low dielectric loss tangent. Due to these excellent characteristics, it is easy to produce a molded body, and furthermore, it is possible to provide a high dielectric molded body exhibiting frequency characteristics as designed with almost no cracks or defects during the production. By using the high dielectric molded body of the present invention, it becomes possible to provide an antenna and a capacitor with low cost and stable performance.
本発明を好適例を用いて以下に詳細に説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention is described in detail below using preferred examples. The present invention is not limited to these.
1.ベンゾオキサジンの特徴
本発明の高誘電性成形体は、特定のベンゾオキサジン樹脂を用いるものである。本発明に用いるベンゾオキサジン樹脂とは、式(1)に示す特定構造の化合物が開環重合して得られた硬化体を意味する。
1. Characteristics of benzoxazine The high dielectric shaped product of the present invention uses a specific benzoxazine resin. The benzoxazine resin used in the present invention means a cured product obtained by ring-opening polymerization of a compound having a specific structure represented by the formula (1).
前述したように、ベンゾオキサジンとは、式(4)で表される基本構造を有するものであり、安価かつ大量に入手することが出来る。
これに対して、本発明で用いるベンゾオキサジンは、式(1)に示す特定構造の化合物である。
式(1)のベンゾオキサジンは、上記式(4)のベンゾオキサジンと同様、加熱による開環重合によって硬化して、ベンゾオキサジン樹脂となる。この際、ベンゾオキサジン樹脂は置換基Rで橋かけされた硬化体となるため、もろさを改善することが出来る。 The benzoxazine of the formula (1) is cured by ring-opening polymerization by heating in the same manner as the benzoxazine of the formula (4) to become a benzoxazine resin. At this time, since the benzoxazine resin becomes a cured product crosslinked with the substituent R, brittleness can be improved.
式(1)において、置換基Rは2価の有機基であれば特に限定はないが、炭素原子数が2以上の構造であることが好ましい。これは、炭素原子数が2未満だともろさの改善が不十分となる可能性があるためである。また、炭素原子数の上限は特にないが、好ましくは50以下、より好ましくは30以下である。これは、炭素原子数が極端に多くなると、加工性向上やもろさの改善はより顕著になるが、耐熱性が期待できなくなるためである。 In the formula (1), the substituent R is not particularly limited as long as it is a divalent organic group, but preferably has a structure having 2 or more carbon atoms. This is because the brittleness improvement may be insufficient even if the number of carbon atoms is less than 2. The upper limit of the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 50 or less, more preferably 30 or less. This is because when the number of carbon atoms is extremely increased, the workability and brittleness become more remarkable, but heat resistance cannot be expected.
置換基Rの構造は、炭化水素基である。炭化水素基には、ケトン、エーテル、スルホン、スルフィド等の置換基を有していても良い。具体的な構造としては、炭化水素基の場合、炭素原子数2〜30のメチレン鎖及びその分岐構造体、2価の環状シクロアルキル(例えば1,4−シクロヘキシル基、1,3−アダマンチル基、3,9−ジシクロペンタジエン基、3,9−ジメチリデンジシクロペンタジエン基)、2価の芳香族(例えば1,4−フェニル基、4,4'−ビフェニル基、3,9−ナフチル基、ビスフェノールA型構造、ビスフェノールF型構造)等が挙げられる。ケトンを含む場合は、4,4'−ベンゾフェノン基、1,5−ペンタン−3−オン基等、エーテルを含む場合は、4,4'−ジフェニルエーテル基等が挙げられる。スルホン基を含む場合はビスフェノールS型構造等が挙げられる。スルフィドの場合は、4,4'−ジフェニルチオエーテル等が挙げられる。ただし、これらの具体例に限定されるものではなく、炭素原子数2以上の2価の置換基が窒素原子間に存在すれば特に限定されない。さらに、これらの水素の一部が有機基あるいはハロゲンにより置換されていても良く、また、シロキサンを含む構造等も有用である。 The structure of the substituent R is a hydrocarbon group. The hydrocarbon group may have a substituent such as ketone, ether, sulfone or sulfide. As a specific structure, in the case of a hydrocarbon group, a methylene chain having 2 to 30 carbon atoms and a branched structure thereof, a divalent cyclic cycloalkyl (for example, 1,4-cyclohexyl group, 1,3-adamantyl group, 3,9-dicyclopentadiene group, 3,9-dimethylidene dicyclopentadiene group), divalent aromatic (for example, 1,4-phenyl group, 4,4′-biphenyl group, 3,9-naphthyl group, Bisphenol A type structure, bisphenol F type structure) and the like. When it contains a ketone, 4,4′-benzophenone group, 1,5-pentan-3-one group and the like, and when it contains ether, 4,4′-diphenyl ether group and the like can be mentioned. When a sulfone group is included, a bisphenol S-type structure and the like can be mentioned. In the case of sulfide, 4,4′-diphenylthioether and the like can be mentioned. However, it is not limited to these specific examples, and is not particularly limited as long as a divalent substituent having 2 or more carbon atoms exists between nitrogen atoms. Furthermore, a part of these hydrogens may be substituted with an organic group or halogen, and a structure containing siloxane is also useful.
本発明に好ましい置換基Rの構造は、炭素原子数2以上の直鎖アルキレン基又はその水素がアルキル置換された分岐状アルキレン基、又は脂環式構造を含むアルキレン基である。直鎖及び分枝のアルキレン基は適度なフレキシビリティを有しており、加工性向上、もろさの低減には有効である。分岐構造を入れると耐熱性等が向上するが、分岐構造が極端に多くなると、加工性向上、もろさ低減が阻害される場合があるので、最終物性を見ながら置換基Rを適宜調整しても良い。脂環式構造は直鎖アルキレン基や分岐アルキレン基に比べればもろさ改善の効果は小さいが、一方で電気特性(誘電正接の小ささ)や耐熱性向上が期待できる。 The structure of the substituent R preferable in the present invention is a linear alkylene group having 2 or more carbon atoms, a branched alkylene group in which hydrogen is alkyl-substituted, or an alkylene group containing an alicyclic structure. Linear and branched alkylene groups have moderate flexibility and are effective in improving processability and reducing brittleness. When a branched structure is added, heat resistance and the like are improved. However, if the branched structure is excessively increased, workability improvement and brittleness reduction may be hindered. good. The alicyclic structure is less effective in improving brittleness than straight chain alkylene groups and branched alkylene groups, but it can be expected to improve electrical properties (small dielectric loss tangent) and heat resistance.
加工性向上、もろさ低減の面から考えると、置換基Rの最も好ましい構造は、適度なフレキシビリティを有する式(2)で示されるメチレン鎖である。
[化10]
−(CH2)n− (2)
nは2以上30以下の整数を表す。
From the viewpoint of improving processability and reducing brittleness, the most preferable structure of the substituent R is a methylene chain represented by the formula (2) having moderate flexibility.
[Chemical Formula 10]
- (CH 2) n- (2 )
n represents an integer of 2 or more and 30 or less.
ここで、nが1の場合は十分な加工性向上、もろさ低減の効果が得られず、一方、31以上のものは十分な耐熱性を得ることが困難である。炭素原子数nの好ましい値としては、2〜30であるが、より好ましくは4〜12、さらに好ましくは6〜10である。 Here, when n is 1, sufficient workability improvement and brittleness reduction effects cannot be obtained, while those with 31 or more are difficult to obtain sufficient heat resistance. A preferable value of the number of carbon atoms n is 2 to 30, more preferably 4 to 12, and further preferably 6 to 10.
一方、加工性の改善効果は小さいが、電気特性(誘電正接の小ささ)と耐熱性を両立できる置換基しては、Rが脂環式構造であることが好ましい。その中でも、縮環構造を有する環状シクロアルカンが上記特性のバランスがよく好適に用いられる。
具体的には、Rが、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、3(4),8(9),−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5,2,1,02,6]デカン、1−アミノ−1−メチル−4−(1−アミノ−1−メチルエチル)シクロヘキサン等のアミノ基の残基であることが好ましい。特に好ましくは、3(4),8(9),−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5,2,1,02,6]デカンのアミノ基の残基である。
On the other hand, although the effect of improving workability is small, R is preferably an alicyclic structure as a substituent capable of achieving both electrical properties (small dielectric loss tangent) and heat resistance. Among them, a cyclic cycloalkane having a condensed ring structure is preferably used because of the good balance of the above characteristics.
Specifically, R is 1,2-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl). ) methane, bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane, 3 (4), 8 (9), - bis (aminomethyl) tricyclo [5,2,1,0 2,6] decane, 1-amino It is preferably an amino group residue such as -1-methyl-4- (1-amino-1-methylethyl) cyclohexane. Particularly preferably, 3 (4), 8 (9), - bis (aminomethyl) tricyclo [5,2,1,0 2,6] residues of the amino groups of decane.
これらのベンゾオキサジンは、対応するフェノール系原料、ホルムアルデヒド、ジアミン系原料から合成できる。合成方法は特に限定されない。例えば米国特許第5,543,516号公報等の方法に準じて合成することが出来る。
なお、樹脂成分として、本発明の効果を落とさない範囲で、他の熱可塑性樹脂、例えばスチレン等をブレンドしても良いし、他の熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂等をブレンドしても良い。
また、ベンゾオキサジンの硬化の際、触媒を用いても良く、触媒はカルボン酸等のブレンステッド酸、塩化アルミニウム等のルイス酸、更に、助触媒としてフェノール性化合物、アミン系化合物、ベンゾオキサジンオリゴマー等を加えても良い。さらに、硬化剤として、フェノール系化合物、アミン系化合物、酸無水物などを用いることができる。
These benzoxazines can be synthesized from the corresponding phenolic raw materials, formaldehyde, and diamine based raw materials. The synthesis method is not particularly limited. For example, it can be synthesized according to the method of US Pat. No. 5,543,516.
In addition, as a resin component, other thermoplastic resins such as styrene may be blended within a range not deteriorating the effect of the present invention, or other thermosetting resins such as epoxy resin may be blended. .
Further, when curing benzoxazine, a catalyst may be used. The catalyst is a Bronsted acid such as carboxylic acid, a Lewis acid such as aluminum chloride, and a phenolic compound, an amine compound, a benzoxazine oligomer, etc. as a co-catalyst. May be added. Furthermore, phenolic compounds, amine compounds, acid anhydrides, and the like can be used as curing agents.
2.高誘電性充填剤の特徴
本発明に用いる高誘電性充填剤は特に限定されないが、誘電率が10以上、特に20以上のものが好ましい。誘電率が10未満であると樹脂との混合により十分な誘電率が発現できない場合がある。上限は特にないが、帯域をある程度確保することを考えると、1000以下のものを好ましく用いることが出来る。また、高誘電性充填剤は固体であることが好ましく、さらに導電性を有しないことが好ましい。
2. Characteristics of High Dielectric Filler The high dielectric filler used in the present invention is not particularly limited, but those having a dielectric constant of 10 or more, particularly 20 or more are preferable. If the dielectric constant is less than 10, sufficient dielectric constant may not be expressed due to mixing with the resin. Although there is no upper limit in particular, a thing of 1000 or less can be preferably used in consideration of securing a certain band. Further, the high dielectric filler is preferably a solid, and more preferably not conductive.
具体的には、金属酸化物セラミックス、及びその複合物が好ましく用いられる。金属酸化物としては、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化鉛、酸化マグネシウム、酸化コバルト、酸化鉄、酸化ビスマス、酸化ベリリウム、酸化銅、酸化クロム、酸化マンガン等が例示されるが、これらに限定されない。 Specifically, metal oxide ceramics and composites thereof are preferably used. Metal oxides include alumina, titanium oxide, zinc oxide, chromium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, tin oxide, antimony oxide, lead oxide, magnesium oxide, cobalt oxide, iron oxide, bismuth oxide, beryllium oxide, copper oxide, Although chromium oxide, manganese oxide, etc. are illustrated, it is not limited to these.
また、複合セラミックスとしては、チタン酸バリウムに代表される酸化チタン系複合セラミックスを好ましく用いることが出来る。酸化チタン系複合セラミックスとは、式(3)に示される化合物である。
[化11]
MO・TiO2 (3)
Mは、Ba,Sr,Ca,Mg,Co,Pd,Zn,Be,Cd,Ndから選ばれる一種または二種以上の金属原子を示す。
なお、式(3)にて、Mが2種以上の金属原子の場合とは、具体的には、BaO・SrO・TiO2、BaO・Nd2O3TiO2などの酸化チタン系複合セラミックスを意味している。
これらの化合物の中でも、チタン酸バリウム(BaTiO3)は、安定的に高い誘電率を示す材料として本発明に特に好ましく用いることが出来る。
As the composite ceramic, a titanium oxide composite ceramic represented by barium titanate can be preferably used. The titanium oxide composite ceramic is a compound represented by the formula (3).
[Chemical 11]
MO ・ TiO 2 (3)
M represents one or more metal atoms selected from Ba, Sr, Ca, Mg, Co, Pd, Zn, Be, Cd, and Nd.
Incidentally, in equation (3), and when M is 2 or more metal atoms, specifically, titanium oxide-based composite ceramics such as BaO · SrO · TiO 2, BaO · Nd 2 O 3 TiO 2 I mean.
Among these compounds, barium titanate (BaTiO 3 ) can be particularly preferably used in the present invention as a material that stably exhibits a high dielectric constant.
これらの高誘電性充填剤は、複数を混合して用いても良い。また、必要に応じて、機械物性等の改善の目的で無機または有機の充填剤を用いても良い。 These high dielectric fillers may be used in combination. Moreover, you may use an inorganic or organic filler for the purpose of improvement of a mechanical physical property etc. as needed.
本発明に用いる高誘電性充填剤は粒子状であることが好ましい。粒子の形態は特に限定されない。球形、方形等だけではなく、不規則な形状であっても良い。粒径も特に限定されない。粒径が小さければ、ベンゾオキサジン中に均一な分散が行いやすい。一方、一般に粒径が小さいほど誘電率は小さくなる傾向が知られており、十分な誘電率が得られない可能性がある。また、粒径が大きすぎると成形体内での性能不均一の原因になる。したがって、本発明に好ましい粒径は10nm〜100μm、より好ましくは30nm〜1μmである。また、2種類以上の粒子形状、粒径の材料を混合して用いても良い。
また、これら高誘電性充填剤は、あらかじめシランカップリング剤などにより表面処理を行っていても良い。
The high dielectric filler used in the present invention is preferably in the form of particles. The form of the particles is not particularly limited. The shape may be not only spherical, square, etc., but also irregular. The particle size is not particularly limited. If the particle size is small, uniform dispersion is easily performed in benzoxazine. On the other hand, it is generally known that the smaller the particle size, the smaller the dielectric constant tends to be, and there is a possibility that a sufficient dielectric constant cannot be obtained. On the other hand, if the particle size is too large, it may cause uneven performance in the molded body. Therefore, the preferred particle size for the present invention is 10 nm to 100 μm, more preferably 30 nm to 1 μm. Moreover, you may use it, mixing the material of 2 or more types of particle shape and a particle size.
These high dielectric fillers may be surface-treated with a silane coupling agent or the like in advance.
3.高誘電性複合成形体の製造
高誘電性複合成形体は、式(1)で表されるベンゾオキサジンと高誘電性充填剤とをブレンドした後、硬化させたものである。
ベンゾオキサジンと高誘電性充填剤の比率は特に限定されないが、ベンゾオキサジン100重量部に対して高誘電性充填剤が50重量部から500重量部の範囲であることが好ましい。高誘電性充填剤が50重量部未満の場合、十分な誘電率が得られない可能性がある。また、500重量部をこえる場合は、高誘電性充填剤が過剰となり、十分な加工性を得ることが困難となる。実際の高誘電性充填剤の配合量は、最終的に得られる高誘電性複合成形体の誘電率と加工性を鑑みて決定される。
ベンゾオキサジン以外のその他の樹脂成分を含む場合には、ベンゾオキサジンとその他の樹脂成分の合計100重量部に対して、高誘電性充填剤が50重量部から500重量部の範囲であることが好ましい。
3. Production of High Dielectric Composite Molded Body The high dielectric composite molded body is obtained by blending a benzoxazine represented by the formula (1) and a high dielectric filler and then curing them.
The ratio of the benzoxazine and the high dielectric filler is not particularly limited, but the high dielectric filler is preferably in the range of 50 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the benzoxazine. When the high dielectric filler is less than 50 parts by weight, a sufficient dielectric constant may not be obtained. On the other hand, when the amount exceeds 500 parts by weight, the high dielectric filler becomes excessive, and it becomes difficult to obtain sufficient processability. The actual blending amount of the high dielectric filler is determined in view of the dielectric constant and workability of the finally obtained high dielectric composite molded body.
When other resin components other than benzoxazine are included, the high dielectric filler is preferably in the range of 50 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total of benzoxazine and other resin components. .
ブレンドの方法は特に限定されないが、粉体混練、溶融混練、溶媒等を用いた溶解分散等、公知の方法を用いることが出来る。特に、本発明に使用するベンゾオキサジン樹脂は常温(15℃)で固体であり、加熱することにより粘度の低い溶融体となるので、溶融した後、高誘電性充填剤を導入し、ホモジナイザーやボールミルなど、公知の方法で分散させることが出来る。溶媒を用いる際には、ベンゾオキサジン化合物が溶解するものであれば特に限定されないが、トルエン、キシレン等の芳香族溶媒、クロロホルム等のハロゲン系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒、アセトン、2−ブタノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル系溶媒、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の炭酸エステル系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒など一般的な溶媒を用いることが出来る。 The method of blending is not particularly limited, but a known method such as powder kneading, melt kneading, dissolution and dispersion using a solvent or the like can be used. In particular, the benzoxazine resin used in the present invention is a solid at room temperature (15 ° C.) and becomes a melt having a low viscosity when heated. Therefore, after melting, a high dielectric filler is introduced, and a homogenizer or ball mill is introduced. Etc., and can be dispersed by a known method. When the solvent is used, it is not particularly limited as long as the benzoxazine compound can be dissolved, but an aromatic solvent such as toluene and xylene, a halogen solvent such as chloroform, and an alcohol solvent such as methanol, ethanol, propanol and butanol. General solvents such as ketone solvents such as acetone and 2-butanone, ester solvents such as ethyl acetate and ethyl lactate, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and hydrocarbon solvents such as hexane and cyclohexane Can be used.
高誘電性充填剤を分散させたベンゾオキサジンを含む組成物は、加熱して硬化させることにより高誘電性複合成形体を製造することが出来る。望みの形状に成形する方法は特に限定されない。例えば、金型への注型を行っても良いし、プレス、射出等により成形しても良い。また、半硬化状態にした後、形状を成形し、その後に完全硬化させても良い。
硬化条件は原料の構造や高誘電性充填剤の配合量により異なるため、一概には言えない。代表的な硬化条件としては、120〜220℃の範囲の温度で30分〜5時間である。硬化の際、一旦100〜160℃で半硬化させ、その後完全硬化のため、160〜220℃で硬化させる2段階硬化を行っても良い。
A composition containing benzoxazine in which a high dielectric filler is dispersed can be produced by heating and curing to produce a high dielectric composite molded body. The method for forming the desired shape is not particularly limited. For example, casting into a mold may be performed, or molding may be performed by pressing, injection, or the like. Moreover, after making it into a semi-hardened state, a shape may be shape | molded and it may be made to harden completely after that.
Since the curing conditions vary depending on the structure of the raw material and the blending amount of the high dielectric filler, it cannot be said unconditionally. Typical curing conditions are 30 minutes to 5 hours at a temperature in the range of 120 to 220 ° C. At the time of curing, two-stage curing may be performed in which the resin is semi-cured at 100 to 160 ° C. and then cured at 160 to 220 ° C. for complete curing.
本発明の高誘電性複合成形体は、実質的に、式(1)で表されるベンゾオキサジン樹脂と高誘電性充填剤とが複合した成形体である。なお、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐候剤、滑剤、相溶化剤、着色剤等が添加されてもよい。 The high dielectric composite molded body of the present invention is a molded body in which a benzoxazine resin represented by the formula (1) and a high dielectric filler are combined. In addition, an antioxidant, a heat stabilizer, a light stabilizer, a UV absorber, a weathering agent, a lubricant, a compatibilizer, a colorant, and the like may be added as necessary without departing from the effects of the present invention. Good.
以上説明したように、本発明の高誘電性複合成形体を製造することが出来る。本発明の高誘電性複合成形体は、成形性、寸法安定性、加工性、構造安定性に優れ、かつ、十分に高い誘電率と低い誘電正接を併せ持つ材料となる。したがって、特にパッチアンテナまたはキャパシタ用材料として最適である。 As described above, the high dielectric composite molded body of the present invention can be manufactured. The high dielectric composite molded article of the present invention is excellent in moldability, dimensional stability, workability, and structural stability, and is a material having both a sufficiently high dielectric constant and a low dielectric loss tangent. Therefore, it is particularly suitable as a material for patch antennas or capacitors.
以下、本発明を実施例及び比較例に基づき説明する。本発明は、これにより限定されるものではない。なお、実施例や比較例で使用する化合物、溶媒等は、全て市販品を用いた。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples and comparative examples. The present invention is not limited thereby. In addition, all the compounds and solvents used in Examples and Comparative Examples were commercially available products.
[評価法]
(1)誘電率及び誘電正接
高誘電性複合成形体を厚み500μmのシート状に成形し、得られたシート状成形体を15mm×15mmに切断し、誘電率測定装置(HEWLETT PAKARD社製、品番「HP4291B」)に供給して23℃で測定し、100MHzにおける誘電率及び誘電正接を読み取った。
(2)加工性
高誘電性複合成形体を厚み500μmのシート状に成形し、得られたシート状成形体をボール盤で3mmの穿孔を行った際の割れ、穿孔部分の欠けを観察し、下記により評価した。
○:割れ又は欠けがない。
×:割れ又は欠けがある。
[Evaluation method]
(1) Dielectric constant and dielectric loss tangent A high dielectric composite molded body was formed into a sheet having a thickness of 500 μm, and the obtained sheet-shaped molded body was cut into 15 mm × 15 mm, and a dielectric constant measuring apparatus (manufactured by HEWLETT PAKARD, product number “HP4291B”) and measured at 23 ° C., and the dielectric constant and dielectric loss tangent at 100 MHz were read.
(2) Workability A high dielectric composite molded body was formed into a sheet having a thickness of 500 μm, and the obtained sheet-shaped molded body was observed for cracking and chipping of the punched portion when drilled 3 mm with a drilling machine. It was evaluated by.
○: There is no crack or chipping.
X: There is a crack or chip.
「ベンゾオキサジンの合成」
(1)
1,2−ジアミノエタン1モル、フェノール2モル及びホルムアルデヒド4モルを混合し、100℃に加熱した。混合物が均一な透明な液体になった後、攪拌しながら120℃に昇温し、30分間反応し、一般式(1)におけるRがエチレン基である2官能ベンゾオキサジン(以下、「ベンゾオキサジン化合物(C2)」という)を得た。
(2)
1,6−ジアミノヘキサン1モル、フェノール2モル及びホルムアルデヒド4モルを混合し、100℃に加熱した。混合物が均一な透明な液体になった後、攪拌しながら120℃に昇温し、30分間反応し、一般式(1)におけるRがヘキシレン基である2官能ベンゾオキサジン(以下、「ベンゾオキサジン化合物(C6)」という)を得た。
(3)
3(4),8(9),−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5,2,1,02,6]デカン1モル、フェノール2モル及びパラホルムアルデヒド4モル及びクロロホルム1500gを混合し、攪拌下60℃で二時間反応を行った。反応終了後、反応混合物を1規定水酸化ナトリウム水溶液により洗浄し、その後イオン交換水により水洗した。次いで、クロロホルム相を無水硫酸ナトリウムにより乾燥した後、ロータリーエバポレーターによりクロロホルムを留去し、式(1)におけるRが3(4),8(9),−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5,2,1,02,6]デカンのアミノ基の残基である2官能ジヒドロベンゾキサジン(以下、「ベンゾオキサジン(TCD)という」)を得た。
"Synthesis of benzoxazine"
(1)
1 mol of 1,2-diaminoethane, 2 mol of phenol and 4 mol of formaldehyde were mixed and heated to 100 ° C. After the mixture becomes a uniform transparent liquid, the temperature is raised to 120 ° C. with stirring, the reaction is performed for 30 minutes, and a bifunctional benzoxazine in which R in the general formula (1) is an ethylene group (hereinafter referred to as “benzoxazine compound”). (C2) ”).
(2)
1 mol of 1,6-diaminohexane, 2 mol of phenol and 4 mol of formaldehyde were mixed and heated to 100 ° C. After the mixture becomes a uniform transparent liquid, the temperature is raised to 120 ° C. with stirring, the reaction is performed for 30 minutes, and R in the general formula (1) is a bifunctional benzoxazine (hereinafter referred to as “benzoxazine compound”). (C6) ”).
(3)
3 (4), 8 (9), - bis (aminomethyl) tricyclo [5,2,1,0 2,6] decane 1 mole, mixture of 2 moles of phenol and paraformaldehyde 4 mol and chloroform 1500 g, stirring The reaction was performed at 60 ° C. for 2 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was washed with 1N aqueous sodium hydroxide solution and then with ion exchange water. Next, after the chloroform phase was dried with anhydrous sodium sulfate, chloroform was distilled off by a rotary evaporator, and R in the formula (1) was 3 (4), 8 (9),-bis (aminomethyl) tricyclo [5,2 , 1,0 2,6 ] decane amino group residue, bifunctional dihydrobenzoxazine (hereinafter referred to as “benzoxazine (TCD)”) was obtained.
「高誘電性充填剤」
チタン酸バリウム(和光純薬(株)社製、平均粒径100nm)を用いた。
"High dielectric filler"
Barium titanate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average particle size 100 nm) was used.
[実施例1]
ベンゾオキサジン化合物(C2)10gに対し、チタン酸バリウム20gを加え、粉体のまま乳鉢で十分に混合した後、133.3Paの減圧下において120℃で加熱し、1時間攪拌し、粘調な組成物を得た。得られた組成物を縦100mm、横20mm、深さ500μmの金型に供給し、140℃で1時間、次に160℃で1時間、最後に180℃で2時間加熱して硬化させ、縦100mm、横20mm、厚さ500μmのシート状成形体を得た。
得られたシート状成形体の誘電率、誘電正接を測定し、加工性評価を行った。
[Example 1]
20 g of barium titanate is added to 10 g of the benzoxazine compound (C2), and after mixing well in a mortar with powder, heated at 120 ° C. under a reduced pressure of 133.3 Pa, stirred for 1 hour, A composition was obtained. The obtained composition was supplied to a mold having a length of 100 mm, a width of 20 mm, and a depth of 500 μm, and cured by heating at 140 ° C. for 1 hour, then at 160 ° C. for 1 hour, and finally at 180 ° C. for 2 hours. A sheet-like molded body having a size of 100 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 500 μm was obtained.
The obtained sheet-like molded body was measured for dielectric constant and dielectric loss tangent, and was evaluated for workability.
[実施例2]
ベンゾオキサジン化合物(C6)10gに対し、チタン酸バリウム20gを加え、粉体のまま乳鉢で十分に混合した後、133.3Paの減圧下において100℃で加熱し、1時間攪拌し、粘調な組成物を得た。得られた組成物を縦100mm、横20mm、深さ500μmの金型に供給し、140℃で1時間、次に160℃で1時間、最後に180℃で2時間加熱して硬化させ、縦100mm、横20mm、厚さ500μmのシート状成形体を得た。
得られたシート状成形体の誘電率、誘電正接を測定し、加工性評価を行った。
[実施例3]
ベンゾオキサジン化合物(TCD)10gに対し、チタン酸バリウム20gを加え、粉体のまま乳鉢で十分に混合した後、133.3Paの減圧下において100℃で加熱し、1時間攪拌し、粘調な組成物を得た。得られた組成物を縦100mm、横20mm、深さ500μmの金型に供給し、140℃で1時間、次に160℃で1時間、最後に180℃で2時間加熱して硬化させ、縦100mm、横20mm、厚さ500μmのシート状成形体を得た。
得られたシート状成形体の誘電率、誘電正接を測定し、加工性評価を行った。
[Example 2]
20 g of barium titanate was added to 10 g of the benzoxazine compound (C6), and after mixing well in a mortar with powder, heated at 100 ° C. under a reduced pressure of 133.3 Pa, stirred for 1 hour, A composition was obtained. The obtained composition was supplied to a mold having a length of 100 mm, a width of 20 mm, and a depth of 500 μm, and cured by heating at 140 ° C. for 1 hour, then at 160 ° C. for 1 hour, and finally at 180 ° C. for 2 hours. A sheet-like molded body having a size of 100 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 500 μm was obtained.
The obtained sheet-like molded body was measured for dielectric constant and dielectric loss tangent, and was evaluated for workability.
[Example 3]
20 g of barium titanate is added to 10 g of the benzoxazine compound (TCD), and after mixing well in a mortar with powder, heated at 100 ° C. under a reduced pressure of 133.3 Pa, stirred for 1 hour, A composition was obtained. The obtained composition was supplied to a mold having a length of 100 mm, a width of 20 mm, and a depth of 500 μm, and cured by heating at 140 ° C. for 1 hour, then at 160 ° C. for 1 hour, and finally at 180 ° C. for 2 hours. A sheet-like molded body having a size of 100 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 500 μm was obtained.
The obtained sheet-like molded body was measured for dielectric constant and dielectric loss tangent, and was evaluated for workability.
[比較例1]
ベンゾオキサジン化合物として、ベンゾオキサジンP−a(四国化成工業株式会社製)を用いたこと以外は実施例1と同様にして成形体を得て、同様の評価を行った。ベンゾオキサジンP−aとは、式(4)においてRがフェニル基となったものである。
Except that benzoxazine Pa (manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) was used as the benzoxazine compound, a molded product was obtained in the same manner as in Example 1, and the same evaluation was performed. The benzoxazine Pa is a compound in which R is a phenyl group in the formula (4).
「評価結果」
実施例1、実施例2、実施例3から明らかなように、本発明の高誘電性複合成形体は、加工性に優れ、かつ、十分に高い誘電率と低い誘電正接を併せ持つ。
誘電率では、アンテナ用途としては誘電率10が好ましいとされている。これに対して、実施例1、実施例2、実施例3はそれに匹敵する誘電率を持つ。一方、実施例1〜3の誘電正接は、十分に低い値を保っている。特に実施例3は誘電正接に優れている。
さらに、加工性では、比較例1のベンゾオキサジンと比較すると、明らかに優れている。したがって、本発明の高誘電性複合成形体はその製造が容易であり、製造時に割れや欠損が見られず、設計通りの周波数特性を示す高誘電性成形体を提供することができる。
本発明の高誘電性複合成形体を用いることにより、アンテナ(特にはパッチアンテナ)、キャパシタを安価かつ安定した性能で提供することができる。
As is clear from Example 1, Example 2, and Example 3, the high dielectric composite molded article of the present invention is excellent in workability and has both a sufficiently high dielectric constant and a low dielectric loss tangent.
In terms of dielectric constant, a dielectric constant of 10 is preferred for antenna applications. On the other hand, Example 1, Example 2, and Example 3 have a dielectric constant comparable to it. On the other hand, the dielectric loss tangent of Examples 1-3 has a sufficiently low value. In particular, Example 3 is excellent in dielectric loss tangent.
Furthermore, the processability is clearly superior to that of the benzoxazine of Comparative Example 1. Therefore, the high dielectric composite molded body of the present invention can be easily produced, and a high dielectric molded body that exhibits frequency characteristics as designed can be provided without cracking or chipping during the production.
By using the high dielectric composite molded body of the present invention, an antenna (particularly a patch antenna) and a capacitor can be provided at low cost and with stable performance.
次に、本発明の高誘電性複合成形体をアンテナに使用する具体例としてアンテナの形態例を示す。下記アンテナは、誘電率が高い本発明の高誘電性複合成形体を基板として使用すると、実行波長が小さくなり、小型に構成できる。そのため、携帯電話に組み込んで使うことが好適である。 Next, as a specific example of using the high dielectric composite molded body of the present invention for an antenna, an embodiment of the antenna will be shown. When the high dielectric composite molded body of the present invention having a high dielectric constant is used as a substrate, the following antenna has a smaller effective wavelength and can be made compact. Therefore, it is preferable to use it by incorporating it in a mobile phone.
「形態例1」
図1及び図3は本発明の高誘電性複合成形体を平面アンテナ(パッチアンテナ)に利用する形態例である。この平面アンテナの誘電体112に本発明の高誘電性複合成形体を高誘電率基板として使用する。
高誘電率基板の片面には接地導体113と呼ばれる電気伝導体を設ける。前記電気伝導体は電子伝導を行う連続体であるが、電気的損失を小さくするために電導度が高い金属、特に銅が望ましい。
電磁波を放射する放射導体111を高誘電体基板112を介して接地導体113の逆面に構成する。給電用ピン124を放射導体111に電気的接続点121で接続する。給電用ピン124は、設置導体113側へ高誘電体基板112を貫通して設けられる。放射するための電力は124と接地導体113の間に給電される。前記電気伝導体は電子伝導を行う連続体であるが、電気的損失を小さくするために電導度が高い金属、特に銅が望ましい。
放射導体の一辺の長さは、使用する周波数での電磁波の実効波長の1/2の整数倍にする。このときに使用周波数での放射効率が大きくなる。前記実効波長は、使用する周波数での真空中の波長を誘電率の平方根で割った値である。
"Example 1"
FIG. 1 and FIG. 3 show an example in which the high dielectric composite molded body of the present invention is used for a planar antenna (patch antenna). The high dielectric composite molding of the present invention is used as the high dielectric constant substrate for the dielectric 112 of the planar antenna.
An electric conductor called a
A
The length of one side of the radiation conductor is an integral multiple of 1/2 of the effective wavelength of the electromagnetic wave at the frequency used. At this time, the radiation efficiency at the operating frequency increases. The effective wavelength is a value obtained by dividing the wavelength in vacuum at the frequency to be used by the square root of the dielectric constant.
「形態例2」
図2及び図4は本発明の高誘電性複合成形体を平面アンテナ(パッチアンテナ)に利用する他の形態例である。
この平面アンテナの誘電体212に本発明の高誘電性複合成形体を高誘電率基板として使用する。
高誘電率基板の片面には接地導体213と呼ばれる電気伝導体を設ける。前記電気伝導体は電子伝導を行う連続体であるが、電気的損失を小さくするために電導度が高い金属、特に銅が望ましい。
電磁波を放射する放射導体211を高誘電体基板212を介して接地導体213の逆面に構成する。給電用ピン224を放射導体211に電気的接続点221で接続する。給電用ピン224は、設置導体213側へ高誘電体基板212を貫通して設けられる。放射するための電力は224と接地導体213の間に給電される。前記電気伝導体は電子伝導を行う連続体であるが、電気的損失を小さくするために電導度が高い金属、特に銅が望ましい。
放射電極−接地導体間の短絡導体214を設けることにより、逆Fアンテナとなり、一辺の長さを、第1の形態の放射導体の縦横長さを1/2、面積として1/4とすることができる。
放射導体の一辺の長さは、使用する周波数での電磁波の実効波長の1/4の整数倍にする。このときに使用周波数での放射効率が大きくなる。前記実効波長は、使用する周波数での真空中の波長を誘電率の平方根で割った値である。
"Example 2"
2 and 4 show other embodiments in which the high dielectric composite molded body of the present invention is used for a planar antenna (patch antenna).
The high dielectric composite molding of the present invention is used as the high dielectric constant substrate for the dielectric 212 of the planar antenna.
An electric conductor called a
A
By providing the short-
The length of one side of the radiation conductor is an integral multiple of 1/4 of the effective wavelength of the electromagnetic wave at the frequency used. At this time, the radiation efficiency at the operating frequency increases. The effective wavelength is a value obtained by dividing the wavelength in vacuum at the frequency to be used by the square root of the dielectric constant.
本発明の高誘電性複合成形体は、加工性に優れ、かつ、十分に高い誘電率と低い誘電正接を併せ持つ成型体である。したがって、アンテナ(特にはパッチアンテナ)やキャパシタの成形に好ましく利用できる。 The high dielectric composite molded body of the present invention is a molded body having excellent workability and having both a sufficiently high dielectric constant and a low dielectric loss tangent. Therefore, it can be preferably used for forming an antenna (particularly a patch antenna) or a capacitor.
111、211:放射導体
112、212:高誘電体基板
113、213:接地導体
214:放射電極−接地導体間の短絡導体
121、221:電気的接続点
124、224:給電用ピン
111, 211:
Claims (8)
[化2]
−(CH2)n− (2)
nは2以上30以下の整数を表す。 R in said Formula (1) is represented by following formula (2), The high dielectric composite molded object of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
[Chemical 2]
- (CH 2) n- (2 )
n represents an integer of 2 or more and 30 or less.
[化3]
MO・TiO2 (3)
Mは、Ba,Sr,Ca,Mg,Co,Pd,Zn,Be,Cd,Ndから選ばれる一種または二種以上の金属原子を示す。 The high dielectric composite molded article according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the high dielectric filler contains at least an inorganic substance represented by the following formula (3).
[Chemical formula 3]
MO ・ TiO 2 (3)
M represents one or more metal atoms selected from Ba, Sr, Ca, Mg, Co, Pd, Zn, Be, Cd, and Nd.
The ratio of the benzoxazine resin and the high dielectric filler contained in the high dielectric composite molding is 50 parts by weight to 500 parts by weight of the high dielectric filler with respect to 100 parts by weight of the benzoxazine resin. The high dielectric composite molded article according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7.
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