JP2013194241A

JP2013194241A - ポリマー厚膜フェライト含有遮蔽組成物

Info

Publication number: JP2013194241A
Application number: JP2013056376A
Authority: JP
Inventors: Jay R Dorfman; ロバートドーフマンジェイ; John Graeme Pepin; グレームピピンジョン
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-09-30
Also published as: US20130245176A1; CN103319939A; DE102013004706A1

Abstract

【課題】ポリマー厚膜フェライト含有遮蔽組成物を提供する。
【解決手段】本発明は、「軟質」フェライト粉末と、有機溶剤中に溶解された熱可塑性樹脂を含む有機媒体とを含むポリマー厚膜遮蔽組成物に関する。
【選択図】なし

Description

本発明はポリマー厚膜遮蔽組成物に関する。より具体的には、ポリマー厚膜（ｐｏｌｙｍｅｒｔｈｉｃｋｆｉｌｍ：ＰＴＦ）遮蔽組成物は、高周波識別（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：ＲＦＩＤ）回路が他の金属表面から遮蔽される必要がある用途において使用される場合がある。組成物をポリエステルまたは他の基材上にスクリーン印刷して乾燥させてもよい。

ＰＴＦ遮蔽回路は、電気素子として長い間使用されている。それらは多くの異なるタイプの用途において長年使用されているが、遮蔽用途においてＰＴＦ「軟質」フェライト含有材料の使用は一般的ではない。これは、ＲＦＩＤチップが金属表面から遮蔽されなければならない回路において特に重要である。

本発明は、
（ａ）４０〜９５重量％の軟質フェライト粉末を、
（ｂ）５０〜９０重量％の有機溶剤中に溶解された１０〜５０重量％の熱可塑性樹脂を含む５〜６０重量％の有機媒体中に分散されて含むポリマー厚膜遮蔽組成物に関し、そこにおいて軟質フェライト粉末および有機媒体の重量％が遮蔽組成物の全重量に基づいており、熱可塑性樹脂および有機溶剤の重量パーセントが前記有機媒体の全重量に基づいている。

本発明はさらに、ＰＴＦ遮蔽組成物を使用して、導電性電気回路を金属表面から遮蔽する、特に、ＲＦＩＤチップを金属表面から遮蔽する遮蔽回路を形成することに関する。

本発明は、電気回路、特に、ＲＦＩＤ回路に使用するためのポリマー厚膜フェライト含有遮蔽組成物に関する。機能性遮蔽回路素子を製造するためにＰＴＦ遮蔽組成物の層が基材上にスクリーン印刷されて乾燥される。

ポリマー厚膜遮蔽組成物は、（ｉ）「軟質」フェライト粉末と、それが分散された（ｉｉ）有機溶剤中に溶解されたポリマー樹脂を含む有機媒体とからなる。さらに、他の粉末および印刷補助剤を添加して組成物を改良してもよい。

Ａ．「軟質」フェライト粉末
フェライトは、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ_２Ｏ_３）をそれらの主成分として有するセラミック材料からなる化合物である。それらの多くは磁性材料であり、それらは永久磁石、変圧器のためのフェライトコアを製造するために、そして様々な他の用途において使用される。フェライトは通常、ヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）またはマグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）などの酸化鉄ならびに他の金属の酸化物から得られた不導性のフェリ磁性セラミック化合物である。フェライトは、大抵の他のセラミックのように、硬質で脆い。それらの磁性の観点からいえば、異なったフェライトはしばしば「軟質」または「硬質」として分類され、それらの低いまたは高い磁気保磁力を指す。変圧器または電磁コアにおいて使用されるフェライトは、亜鉛、ニッケル、および／またはマンガンを含有する。それらは低い保磁力を有し、軟質フェライトと呼ばれ、ここにおいて使用されたフェライトが軟質フェライトと呼ばれるのはこの意味においてである。低い保磁力は、材料の磁化が多くのエネルギーを散逸させずに（ヒステリシス損失）容易に方向を逆にすることができ、材料の高い抵抗率がコアの渦電流、すなわちエネルギー損失の別の原因を防ぐことを意味する。高い周波数においてのそれらの比較的低い損失のために、それらはＲＦ変圧器のコアおよびスイッチモード電源などの用途においてのインダクタにおいて広く使用される。

実施形態において、本厚膜組成物中の軟質フェライト粉末は、ドープされた酸化鉄粉末である。金属粉末の様々な粒径および形状が考えられる。実施形態において、軟質フェライト粉末は球状粒子、フレーク（棒、円錐、板）、およびそれらの混合物などの任意の形状の粉末を含有してもよい。実施形態において、フェライト粉末は不規則な形状の粒子を含有してもよい。

実施形態において、軟質フェライト粉末の粒度分布は１〜１００μｍである。さらなる実施形態において、軟質フェライト粉末の粒度分布は５〜５０μｍである。

実施形態において、フェライト粒子の表面積／重量比は０．１〜２．０ｍ^２／ｇの範囲である。

Ｂ．有機媒体
有機媒体は、有機溶剤中に溶解された熱可塑性樹脂からなる。樹脂は、下方に位置する基材に対する十分な接着性を達成しなければならない。それは、堆積および乾燥後に回路の性能に適合しなければならず、それに悪影響を与えてはならない。

１つの実施形態において、熱可塑性樹脂は有機媒体の全重量の１０〜５０重量％であり、溶剤は有機媒体の全重量の５０〜９０重量％である。別の実施形態において熱可塑性樹脂は有機媒体の全重量の１５〜４５重量％であり、溶剤は有機媒体の全重量の５５〜８５重量％である。さらに別の実施形態において熱可塑性樹脂は有機媒体の全重量の２０〜３０重量％であり、溶剤は有機媒体の全重量の７０〜８０重量％である。１つの実施形態において熱可塑性樹脂はフェノキシポリマーである。別の実施形態において熱可塑性樹脂は塩化ビニリデン／アクリロニトリル系コポリマーである。

典型的にポリマー樹脂を機械混合によって有機溶剤に添加して媒体を形成する。ポリマー厚膜組成物に使用するために適した溶剤は当業者によって認識され、例えばカルビトールアセテートおよびアルファ−またはベータ−テルピネオールなどのアセテートおよびテルペン、または例えばケロシン、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ヘキシレングリコールおよび高沸点アルコールおよびアルコールエステルなどの他の溶剤とのそれらの混合物などがある。さらに、基材上に適用後に急速な硬化を促進するための揮発性液体が含有されてもよい。本発明の多くの実施形態において、グリコールエーテル、ケトン、エステルなどの溶剤および同様な沸点（１８０℃〜２５０℃の範囲）のその他の溶剤、およびそれらの混合物を用いてもよい。これらとその他の溶剤との様々な組み合わせを配合して望ましい粘度および揮発性の要求条件を得る。使用された溶剤は、樹脂を可溶化しなければならない。

付加的な粉末
様々な粉末をＰＴＦ組成物に添加して接着性を改善し、レオロジーを改良し、低剪断粘度を増加させ、それによって印刷適性を改良することができる。

ＰＴＦ遮蔽組成物の適用
実施形態において、ＰＴＦ遮蔽組成物は、遮蔽組成物の全重量に基づいて４０〜９５重量％の軟質フェライト粉末および５〜６０重量％の有機媒体を含む。別の実施形態において、ＰＴＦ遮蔽組成物は、遮蔽組成物の全重量に基づいて７０〜９２重量％の軟質フェライト粉末および８〜３０重量％の有機媒体を含む。さらに別の実施形態において、ＰＴＦ遮蔽組成物は、遮蔽組成物の全重量に基づいて８０〜９０重量％の軟質フェライト粉末および１０〜２０重量％の有機媒体を含む。

「ペースト」とも称されるＰＴＦ遮蔽組成物は典型的に、ガスおよび湿分を通さない例えばポリエステルなどの基材上に堆積される。また、基材は、プラスチックシートとその上に堆積された任意選択の金属または誘電体層との組み合わせから構成された複合材料のシートであってもよい。

ＰＴＦ遮蔽組成物の堆積は典型的にスクリーン印刷によって行われるが、ステンシル印刷、シリンジ分配またはコーティング技術などの他の堆積技術を利用することができる。スクリーン印刷の場合、スクリーン網目の大きさが堆積された厚膜の厚さをコントロールする。

一般に、厚膜組成物は、適切な電気的機能性を組成物に与える機能相を含む。機能相は、機能相のためのキャリアとして作用する有機媒体中に分散された電気的機能性粉末を含む。一般に、組成物を焼成して有機媒体のポリマーと溶剤との両方を焼尽させ、電気的機能性を与える。しかしながら、ポリマー厚膜の場合、有機媒体のポリマー部分は、乾燥後に組成物の一体部分として残る。

ＰＴＦ遮蔽組成物は、全ての溶剤を除去するために必要な時間および温度において加工される。例えば、堆積された厚膜は、一般的に１０〜１５分間、１４０℃の熱暴露によって乾燥される。

遮蔽回路の組立て
使用された基礎基材は一般的に５ミルの厚さのポリエステルである。上に記載された条件に従って遮蔽組成物を印刷して乾燥させる。

ＰＴＦ遮蔽組成物を以下の方法で調製した。有機媒体を調製するために、２５．０重量％のＩｎＣｈｅｍＲｅｚ（商標）フェノキシ樹脂ＰＫＨＨ（ＰｈｅｎｏｘｙＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ製，ＲｏｃｋＨｉｌｌ，ＳＣ．）を６０．０重量％のカルビトールアセテート（ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌｓＣｏ．製，Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，ＴＮより入手した）有機溶剤および１５．０重量％のＤｏｗａｎｏｌ（商標）ＤＰＭグリコールエーテル（ＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ製，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）有機溶剤と混合した。樹脂の分子量は約２０，０００であった。この混合物を１〜２時間、９０℃において加熱して全ての樹脂を溶解した。樹脂および溶剤の重量％は有機媒体の全重量に基づいていた。

約３０μｍの平均粒度を有する軟質フェライト粉末ＦＡ−１００、３２５メッシュ（ＰＰＴ，Ｖａｌｐａｒａｉｓｏ，ＩＮ）８５．０重量％を有機媒体１５．０重量％に添加し、そこにおいて軟質フェライト粉末および有機媒体の重量％は遮蔽組成物の全重量に基づいていた。

この組成物をプラネタリーミキサーで３０分間混合した。

次に、遮蔽回路を以下のように製造した。５ミルの厚さのポリエステル基材上に、一連の曲がりくねった線のパターンを２００メッシュのステンレス鋼スクリーンを用いて印刷した。パターン化された線を強制空気箱形炉内で１０分間１３０℃において乾燥させた。部品が検査され、下方に位置する基材の最小のクレージングまたは歪みが見出された。１３０℃において乾燥後、遮蔽回路線は基材に十分に付着された。

Claims

（ａ）４０〜９５重量％の軟質フェライト粉末を、
（ｂ）５０〜９０重量％の有機溶剤中に溶解された１０〜５０重量％の熱可塑性樹脂を含む５〜６０重量％の有機媒体中に分散されて含むポリマー厚膜遮蔽組成物であって、
前記軟質フェライト粉末および前記有機媒体の重量％が前記遮蔽組成物の全重量に基づいており、前記熱可塑性樹脂および前記有機溶剤の重量％が前記有機媒体の全重量に基づいている、ポリマー厚膜遮蔽組成物。
前記熱可塑性樹脂がフェノキシポリマーである、請求項１に記載のポリマー厚膜遮蔽組成物。
前記熱可塑性樹脂が塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーである、請求項１に記載のポリマー厚膜遮蔽組成物。
（ａ）７０〜９２重量％の軟質フェライト粉末を、
（ｂ）５５〜８５重量％の有機溶剤中に溶解された１５〜４５重量％の熱可塑性樹脂を含む８〜３０重量％の有機媒体中に分散されて含む、請求項１に記載のポリマー厚膜遮蔽組成物。
ポリマー厚膜遮蔽組成物から形成された遮蔽回路であって、前記ポリマー厚膜遮蔽組成物が、
（ａ）４０〜９５重量％の軟質フェライト粉末を、
（ｂ）５０〜９０重量％の有機溶剤中に溶解された１０〜５０重量％の熱可塑性樹脂を含む５〜６０重量％の有機媒体中に分散されて含み、
前記軟質フェライト粉末および前記有機媒体の重量％が前記遮蔽組成物の全重量に基づいており、前記熱可塑性樹脂および前記有機溶剤の重量％が前記有機媒体の全重量に基づいている、遮蔽回路。
前記熱可塑性樹脂がフェノキシポリマーである、請求項６に記載の遮蔽回路。
前記熱可塑性樹脂が塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーである、請求項６に記載の遮蔽回路。
前記遮蔽組成物が、
（ａ）７０〜９２重量％の軟質フェライト粉末を、
（ｂ）５５〜８５重量％の有機溶剤中に溶解された１５〜４５重量％の熱可塑性樹脂を含む８〜３０重量％の有機媒体中に分散されて含む、請求項６に記載の遮蔽回路。