JP2013212642A - Soft magnetic material manufacturing member, soft magnetic material, copper-clad laminated plate, print wiring plate, and inductor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軟磁性材を作製するために用いられるシート材、前記シート材を用いて作製される軟磁性材、前記軟磁性材を備える銅張積層板、前記軟磁性材を備えるプリント配線板、及び前記軟磁性材を備えるインダクタに関する。 The present invention relates to a sheet material used for producing a soft magnetic material, a soft magnetic material produced using the sheet material, a copper-clad laminate comprising the soft magnetic material, and a printed wiring board comprising the soft magnetic material. And an inductor comprising the soft magnetic material.
近年、電子機器の小型高機能化、高周波化要求に伴い、インダクタの小型化、薄型化、省電力化も、求められている。インダクタは、例えばコアと、コアに巻き付けられているコイル部とで構成されている。また、インダクタの薄型化のニーズに対応するため、プリント配線技術を利用して作製されるプリントコイルも提供されている。 In recent years, along with demands for electronic devices that are smaller and more functional and have higher frequencies, it is also required to reduce the size, thickness, and power of inductors. For example, the inductor includes a core and a coil portion wound around the core. In order to meet the need for thinner inductors, printed coils manufactured using printed wiring technology are also provided.
従来、インダクタが通電される際の電気エネルギーの損失（銅損）を抑制するために、コアの透磁率を向上することが、求められている。インダクタの使用時にコアに多くの磁力を通すことでインダクタンスを向上するためには、コアの飽和磁束密度が高いことも、求められる。 Conventionally, in order to suppress loss of electrical energy (copper loss) when an inductor is energized, it is required to improve the magnetic permeability of the core. In order to improve inductance by passing a large amount of magnetic force through the core when using the inductor, it is also required that the core has a high saturation magnetic flux density.
しかし、コアの材料として一般的に用いられているフェライトでは、高い透磁率と高い飽和磁束密度とを両立させることは困難であった。 However, with ferrite generally used as a core material, it is difficult to achieve both high magnetic permeability and high saturation magnetic flux density.
そこで、高い透磁率と高い飽和磁束密度とを両立し得る材料が求められる。例えば、軟磁性金属は、フェライトと比べると、高い透磁率と高い飽和磁束密度とを両立し得る点で、優れている。 Therefore, a material that can achieve both high magnetic permeability and high saturation magnetic flux density is required. For example, soft magnetic metals are superior in that they can achieve both high magnetic permeability and high saturation magnetic flux density compared to ferrite.
しかし、軟磁性金属は電気抵抗が低いため、軟磁性金属から形成されるコアを用いると、鉄損（渦電流損）が生じやすくなる。このため、特に高周波領域では、インダクタの機能が損なわれてしまうという問題がある。 However, since soft magnetic metal has low electrical resistance, iron loss (eddy current loss) is likely to occur when a core made of soft magnetic metal is used. For this reason, there exists a problem that the function of an inductor will be impaired especially in a high frequency area | region.
また、特許文献１に示されるように、軟磁性粉末、アクリル樹脂等の成形用樹脂等を含有する組成物を成形し、更に必要に応じて加熱するなどして得られる圧粉磁心を用いることも、おこなわれている。
Moreover, as shown in
しかし、圧粉磁心は、成形用樹脂を含有するため、透磁率及び飽和磁束密度を充分に向上することは困難であり、また鉄損を充分に下げることも困難であった。 However, since the dust core contains a molding resin, it is difficult to sufficiently improve the magnetic permeability and the saturation magnetic flux density, and it is difficult to sufficiently reduce the iron loss.
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い透磁率と高い飽和磁束密度とを両立することができ、磁性体層の厚みを薄くでき、電気抵抗が高いことから渦電流損失を下げることができ鉄損を著しく下げることができることが可能な軟磁性材を、簡便な方法で作製するための軟磁性材製造用部材、前記軟磁性材製造用部材を用いて作製される軟磁性材、前記軟磁性材を備える銅張積層板、前記軟磁性材を備えるプリント配線板、及び前記軟磁性材を備えるインダクタを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its object is to achieve both high magnetic permeability and high saturation magnetic flux density, to reduce the thickness of the magnetic layer, and to have high electrical resistance. Therefore, a soft magnetic material production member for producing a soft magnetic material capable of reducing eddy current loss and remarkably reducing iron loss by a simple method, and using the soft magnetic material production member An object of the present invention is to provide a soft magnetic material, a copper-clad laminate including the soft magnetic material, a printed wiring board including the soft magnetic material, and an inductor including the soft magnetic material.
本発明に係る軟磁性材製造用部材は、支持基材と、前記支持基材上に積層されているシート材とを備え、
前記シート材が、エポキシ樹脂組成物から形成されている未硬化状態又は半硬化状態の樹脂層からなり、
前記エポキシ樹脂組成物が、エポキシ樹脂、硬化剤、及び鉄を含有する軟磁性金属粉を含有し、前記軟磁性金属粉の割合が、前記エポキシ樹脂組成物の固形分全量に対して５５体積％以上８５体積％以下の範囲であり、
前記シート材の厚みが１０μｍ以上５００μｍ以下の範囲である軟磁性材製造用部材である。
The member for producing a soft magnetic material according to the present invention includes a support base material, and a sheet material laminated on the support base material,
The sheet material comprises an uncured or semi-cured resin layer formed from an epoxy resin composition,
The epoxy resin composition contains a soft magnetic metal powder containing an epoxy resin, a curing agent, and iron, and the proportion of the soft magnetic metal powder is 55% by volume with respect to the total solid content of the epoxy resin composition. Is in the range of 85% by volume or more,
The sheet material is a member for producing a soft magnetic material having a thickness of 10 μm or more and 500 μm or less.
前記軟磁性金属粉が、アトマイズ法により製造されたものであり、且つ前記軟磁性金属粉の平均粒径が、０．１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることが、好ましい。 It is preferable that the soft magnetic metal powder is manufactured by an atomizing method, and the average particle diameter of the soft magnetic metal powder is in a range of 0.1 μm or more and 20 μm or less.
前記軟磁性金属粉が、電気絶縁性の被覆層によって被覆されていることが、好ましい。 It is preferable that the soft magnetic metal powder is covered with an electrically insulating coating layer.
前記エポキシ樹脂が、液状エポキシ樹脂を含有することが、好ましい。 It is preferable that the epoxy resin contains a liquid epoxy resin.
前記エポキシ樹脂が、軟化点８０℃以下の固形エポキシ樹脂を含有することも、好ましい。 It is also preferable that the epoxy resin contains a solid epoxy resin having a softening point of 80 ° C. or lower.
前記硬化剤が、軟化点８０℃以下のフェノールノボラック樹脂、軟化点８０℃以下のアミノトリアジンノボラック樹脂、及び液状フェノールノボラック樹脂から選ばれる、少なくとも一種を含有することが、好ましい。 It is preferable that the curing agent contains at least one selected from a phenol novolak resin having a softening point of 80 ° C. or less, an aminotriazine novolac resin having a softening point of 80 ° C. or less, and a liquid phenol novolac resin.
前記硬化剤が、ジシアンジアミドを含有することも、好ましい。 It is also preferable that the curing agent contains dicyandiamide.
本発明に係る軟磁性材は、前記軟磁性材製造用部材における前記シート材の硬化物から成る。 The soft magnetic material according to the present invention comprises a cured product of the sheet material in the soft magnetic material manufacturing member.
前記軟磁性材の比透磁率が５以上３０以下の範囲であることが、好ましい。 The relative magnetic permeability of the soft magnetic material is preferably in the range of 5 to 30.
本発明に係る銅張積層板は、前記軟磁性材から成る絶縁層を備える。 The copper clad laminate according to the present invention includes an insulating layer made of the soft magnetic material.
本発明に係るプリント配線板は、前記軟磁性材から成る絶縁層を備える。 The printed wiring board according to the present invention includes an insulating layer made of the soft magnetic material.
本発明に係るインダクタは、前記軟磁性材から成るコアを備える。 The inductor according to the present invention includes a core made of the soft magnetic material.
本発明によれば、軟磁性材製造用部材におけるシート材を硬化させることで軟磁性材を得ることができ、この軟磁性材の高い透磁率と高い飽和磁束密度とを両立することができ、且つ軟磁性材の電気抵抗を向上することで渦電流損失を低減して鉄損を抑制することができ、更にこの軟磁性材の薄型化が容易となる。 According to the present invention, the soft magnetic material can be obtained by curing the sheet material in the soft magnetic material manufacturing member, and both the high magnetic permeability and the high saturation magnetic flux density of the soft magnetic material can be achieved. In addition, by improving the electric resistance of the soft magnetic material, eddy current loss can be reduced and iron loss can be suppressed, and the soft magnetic material can be easily made thinner.
また、この軟磁性材製造用部材を用いることで、プリント配線技術を利用する簡便な方法でインダクタを製造することができる。これにより、インダクタにおけるコアの薄膜化、多層化が容易となる。更に、高周波領域においても、透磁率が高いコアの備え、磁束密度が高く、且つ鉄損が低い、高性能なインダクタを、容易に得ることが可能となる。 Further, by using this soft magnetic material manufacturing member, an inductor can be manufactured by a simple method using a printed wiring technique. This facilitates thinning and multilayering of the core in the inductor. Further, even in a high-frequency region, it is possible to easily obtain a high-performance inductor provided with a core having a high magnetic permeability, a high magnetic flux density, and a low iron loss.
この軟磁性材をコアに適用することで、エネルギー損失が少なく、インダクタンスが高く、且つ高周波領域においても充分に機能を発揮し、更に小型化、薄型化が容易なインダクタを得ることができる。 By applying this soft magnetic material to the core, it is possible to obtain an inductor that has low energy loss, high inductance, and exhibits a sufficient function even in a high frequency region, and can be easily reduced in size and thickness.
また、本発明に係る銅張積層板を用いると、軟磁性材から成る絶縁層をコアとして利用することで、前記のような優れた特性を有するインダクタ、優れた特性を有するインダクタを内蔵するプリント配線板等を、得ることができる。 In addition, when the copper-clad laminate according to the present invention is used, an insulating layer made of a soft magnetic material is used as a core, so that an inductor having the above-described excellent characteristics and a print incorporating an inductor having excellent characteristics are incorporated. A wiring board or the like can be obtained.
また、本発明に係るプリント配線板は、軟磁性材から成る絶縁層をコアとして利用することで、前記のような優れた特性を有するインダクタを内蔵し得る。 The printed wiring board according to the present invention can incorporate an inductor having the above-described excellent characteristics by using an insulating layer made of a soft magnetic material as a core.
また、本発明に係るインダクタは、インダクタンスが高く、且つ高周波領域においても充分に機能を発揮し、更に小型化、薄型化が容易である。 In addition, the inductor according to the present invention has a high inductance, exhibits a sufficient function even in a high frequency region, and can be easily reduced in size and thickness.
以下、本発明の実施形態について、説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
図１に示すように、本実施形態に係る軟磁性材製造用部材１は、支持基材２と、この支持基材２上に積層されているシート材３とを備える。
As shown in FIG. 1, the
支持基材２としては、例えば高分子フィルム、金属フィルム等が用いられる。高分子フィルムの材質としては、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、ポリカーボネート、アセチルセルロース、テトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド等が、挙げられる。また、金属フィルムとしては、銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔等の金属箔が挙げられる。金属箔としては銅箔が最も好ましい。この場合、プリント配線技術を利用したプリント回路基板の回路形成プロセスを、インダクタ、インダクタを内蔵するプリント配線板等を製造するために利用することができる。また、高分子フィルムとしては、入手が容易であり、且つ耐熱性が高いことから、ポリエステルフィルムが用いられることが好ましく、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが用いられることが好ましい。支持基材２の厚みとしては、特に制限されないが、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲であることが好ましい。
As the
支持基材２における、シート材３が積層される面には、離型処理が施されていてもよい。離型処理は、必要に応じて、支持基材２の片面又は両面に施される。離型処理は、例えば、オルガノポリシロキサン、変性オルガノポリシロキサン、フッ素系ポリマー等によって支持基材２がコートされることで施される。
A release treatment may be applied to the surface of the
シート材３は、エポキシ樹脂組成物から形成されている樹脂層から成る。この樹脂層は、未硬化状態又は半硬化状態にある。シート材３を形成するためのエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、及び軟磁性金属粉を含有する。
The
軟磁性金属粉は、鉄を含有する。この軟磁性金属粉の材質の具体例としては、電磁軟鉄（Ｆｅ）、ケイ素鋼（Ｆｅ−３Ｓｉ）、鉄−アルミ（Ｆｅ−３．５Ａｌ）、アルパーム（Ｆｅ−１６Ａｌ）、パーメンジュール（Ｆｅ−５０Ｃｏ−２Ｖ）、センダスト（Ｆｅ−９．５Ｓｉ−５．５Ａｌ）、４５パーマロイ（Ｆｅ−４５Ｎｉ）、７８パーマロイ（Ｆｅ−７８．５Ｎｉ）、スーパーマロイ（Ｆｅ−９５Ｎｉ−５Ｍｏ）、ミューメタル（Ｆｅ−７７Ｎｉ−２Ｃｒ−５Ｃｕ）、ハードパーム（Ｆｅ−７９Ｎｉ−９Ｎｂ）、鉄基アモルファス（Ｆｅ−５Ｓｉ−３Ｂ）、Ｃｏ基アモルファス（Ｃｏ81.8−Ｆｅ4.2−Ｎｉ4.2−Ｓｉ10−Ｂ20）等が、挙げられる。これらのうち、一種のみが用いられても、二種以上が併用されてもよい。 The soft magnetic metal powder contains iron. Specific examples of the material of the soft magnetic metal powder include electromagnetic soft iron (Fe), silicon steel (Fe-3Si), iron-aluminum (Fe-3.5Al), alpalm (Fe-16Al), permendur (Fe -50Co-2V), Sendust (Fe-9.5Si-5.5Al), 45 Permalloy (Fe-45Ni), 78 Permalloy (Fe-78.5Ni), Supermalloy (Fe-95Ni-5Mo), Mumetal ( Fe-77Ni-2Cr-5Cu) , hard palm (Fe-79Ni-9Nb), iron-based amorphous (Fe-5Si-3B), Co -based amorphous (Co 81.8 -Fe 4.2 -Ni 4.2 -Si 10 -B 20) , etc. Is mentioned. Among these, only 1 type may be used or 2 or more types may be used together.
軟磁性金属粉が、アトマイズ法により製造されたものであることが、好ましい。この場合、シート材３中に軟磁性金属粉が高い割合で充填されやすくなる。また、エポキシ樹脂組成物の流動性が向上することで、シート材３が形成される際のエポキシ樹脂の成形性が高くなる。
It is preferable that the soft magnetic metal powder is produced by an atomizing method. In this case, the soft magnetic metal powder is easily filled in the
また、軟磁性金属粉の平均粒径は、０．１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることが好ましい。この場合、シート材３中に軟磁性金属粉が高い割合で充填されやすくなる。また、エポキシ樹脂組成物の流動性が向上することで、シート材３が形成される際のエポキシ樹脂の成形性が高くなる。尚、平均粒径は、レーザー回折・散乱法により測定される。
The average particle size of the soft magnetic metal powder is preferably in the range of 0.1 μm to 20 μm. In this case, the soft magnetic metal powder is easily filled in the
エポキシ樹脂組成物は、軟磁性金属粉を、エポキシ樹脂組成物の固形分全量に対して５５体積％以上８５体積％以下の範囲で含有する。すなわち、シート材３は、軟磁性金属粉を、シート材３の固形分全量に対して５５体積％以上８５体積％以下の範囲で含有する。熱硬化性の樹脂組成物であるエポキシ樹脂組成物には、軟磁性金属粉が、高い割合で容易に含有される。このため、エポキシ樹脂組成物及びシート材３には、前記のように軟磁性金属粉が、固形分全量に対して５５体積％以上８５体積％以下という高い割合で含有されることも可能である。尚、固形分とは、エポキシ樹脂組成物及びシート材３中における、硬化物（軟磁性材）を構成する有効成分のことである。この軟磁性金属粉の割合が５５体積％以上であることで、シート材３の硬化物から成る軟磁性材が、所望の機能を発揮する。また、この軟磁性材の寸法安定性が高くなる。また、この軟磁性金属粉の割合が８５体積％以下であることで、シート材３の可撓性が、向上する。また、エポキシ樹脂組成物の流動性が向上することで、シート材３が形成される際のエポキシ樹脂の成形性が高くなる。また、支持基材２とシート材３との密着性が高くなる。
The epoxy resin composition contains soft magnetic metal powder in a range of 55% by volume to 85% by volume with respect to the total solid content of the epoxy resin composition. That is, the
軟磁性金属粉は、電気絶縁性の被覆層によって被覆されていることが好ましい。被覆層の材質は、電気絶縁性の無機材料と電気絶縁性の有機材料のうち、いずれでもよい。被覆層が無機材料から形成される場合、被覆層は、メカノフュージョン法やゾルゲル法などの適宜の方法で形成される。また、軟磁性金属粉がシロキサンで被覆されることで、シロキサンから成る被覆層が形成されてもよい。また、軟磁性金属粉の表面がリン酸などの強酸で処理されることで、軟磁性金属粉の表層が酸化されることにより、無機酸化物から成る被覆層が形成されてもよい。このように軟磁性金属粉が被覆層によって被覆されていると、シート材３の硬化物から成る軟磁性材の体積抵抗が増大する。このため、軟磁性材がインダクタのコアに適用される場合に、渦電流損が更に低減する。また、軟磁性材の体積抵抗が増大することで、軟磁性材の絶縁信頼性が高くなり、このため、軟磁性材が、プリント配線板の絶縁層としても適用され得るようになる。
The soft magnetic metal powder is preferably covered with an electrically insulating coating layer. The material of the covering layer may be either an electrically insulating inorganic material or an electrically insulating organic material. When the coating layer is formed from an inorganic material, the coating layer is formed by an appropriate method such as a mechanofusion method or a sol-gel method. Further, a coating layer made of siloxane may be formed by coating the soft magnetic metal powder with siloxane. Further, the surface of the soft magnetic metal powder may be treated with a strong acid such as phosphoric acid to oxidize the surface layer of the soft magnetic metal powder, thereby forming a coating layer made of an inorganic oxide. When the soft magnetic metal powder is covered with the coating layer as described above, the volume resistance of the soft magnetic material made of the cured product of the
エポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのうち、一種のみが用いられても複数種が併用されてもよい。 Examples of epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, alkylphenol novolac type epoxy resin, aralkyl type epoxy resin, biphenol type epoxy resin, naphthalene type epoxy. Examples thereof include resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, epoxidized products of condensates of phenols and aromatic aldehydes having a phenolic hydroxyl group, triglycidyl isocyanurate, and alicyclic epoxy resins. Among these, only 1 type may be used or multiple types may be used together.
本実施形態では、熱硬化性樹脂として、特にエポキシ樹脂が用いられるため、軟磁性材に高い耐熱性と、高い絶縁信頼性とが、付与される。 In this embodiment, since an epoxy resin is particularly used as the thermosetting resin, high heat resistance and high insulation reliability are imparted to the soft magnetic material.
特に、エポキシ樹脂が、液状エポキシ樹脂を含有することが、好ましい。この場合、シート材３中に軟磁性金属粉が高い割合で充填されやすくなる。また、エポキシ樹脂組成物の流動性が向上することで、シート材３が形成される際のエポキシ樹脂の成形性が高くなる。また、シート材３の可撓性が高くなる。
In particular, it is preferable that the epoxy resin contains a liquid epoxy resin. In this case, the soft magnetic metal powder is easily filled in the
また、エポキシ樹脂が、軟化点８０℃以下の固形エポキシ樹脂を含有することも好ましい。この場合も、シート材３中に軟磁性金属粉が高い割合で充填されやすくなる。また、エポキシ樹脂組成物の流動性が向上することで、シート材３が形成される際のエポキシ樹脂の成形性が高くなる。また、シート材３の可撓性が高くなる。
It is also preferable that the epoxy resin contains a solid epoxy resin having a softening point of 80 ° C. or lower. Also in this case, the soft magnetic metal powder is easily filled in the
また、エポキシ樹脂が、液状エポキシ樹脂と軟化点８０℃以下の固形エポキシ樹脂とを含有してもよい。 The epoxy resin may contain a liquid epoxy resin and a solid epoxy resin having a softening point of 80 ° C. or lower.
硬化剤の例としては、アミン、ジシアンジアミド、酸無水物、フェノール系硬化剤等が、挙げられる。フェノール系硬化剤としてはノボラックフェノール樹脂、アラルキルフェノール樹脂、テルペンフェノール樹脂、アミノトリアジンノボラックフェノール樹脂等が、挙げられる。これらのうち、一種のみが用いられても複数種が併用されてもよい。 Examples of curing agents include amines, dicyandiamide, acid anhydrides, phenolic curing agents and the like. Examples of phenolic curing agents include novolak phenol resins, aralkyl phenol resins, terpene phenol resins, aminotriazine novolac phenol resins, and the like. Among these, only 1 type may be used or multiple types may be used together.
特に、硬化剤が、軟化点８０℃以下のフェノールノボラック樹脂、軟化点８０℃以下のアミノトリアジンノボラック樹脂、及び液状フェノールノボラック樹脂から選ばれる、少なくとも一種を含有することが好ましい。この場合、シート材３中に軟磁性金属粉が高い割合で充填されやすくなる。また、エポキシ樹脂組成物の流動性が向上することで、シート材３が形成される際のエポキシ樹脂の成形性が高くなる。また、シート材３の可撓性が高くなる。
In particular, the curing agent preferably contains at least one selected from a phenol novolac resin having a softening point of 80 ° C. or less, an aminotriazine novolac resin having a softening point of 80 ° C. or less, and a liquid phenol novolac resin. In this case, the soft magnetic metal powder is easily filled in the
また、硬化剤が、ジシアンジアミドを含有することも、好ましい。 It is also preferred that the curing agent contains dicyandiamide.
エポキシ樹脂組成物は、更に硬化促進剤を含有してもよい。硬化促進剤としては、イミダゾール類、アミン系硬化促進剤、有機燐系硬化促進剤、オニウム塩系硬化促進剤、金属キレート系硬化促進剤、マイクロカプセル化された各種硬化促進剤などが、挙げられる。これらのうち、一種のみが用いられても、二種以上が併用されてもよい。 The epoxy resin composition may further contain a curing accelerator. Examples of the curing accelerator include imidazoles, amine-based curing accelerators, organic phosphorus-based curing accelerators, onium salt-based curing accelerators, metal chelate-based curing accelerators, and various microencapsulated curing accelerators. . Among these, only 1 type may be used or 2 or more types may be used together.
特にエポキシ樹脂組成物がイミダゾール類を含有することが好ましい。この場合、軟磁性材に高いガラス転移温度と潜在性とが付与される。また、エポキシ樹脂組成物が、イミダゾール類として、特に２−エチル−４−メチルイミダゾールを含有することが好ましい。 In particular, the epoxy resin composition preferably contains imidazoles. In this case, a high glass transition temperature and a potential are imparted to the soft magnetic material. The epoxy resin composition preferably contains 2-ethyl-4-methylimidazole as imidazoles.
エポキシ樹脂組成物及びシート材３は、軟磁性金属粉以外のフィラーを更に含有してもよい。例えばエポキシ樹脂組成物及びシート材３は、軟磁性金属粉以外の磁性フィラー（フェライト等）、チタン酸バリウムなどの高誘電率フィラー、水酸化アルミニウムなどの難燃材、アルミナなどの放熱材等を、含有してもよい。これらのフィラーの配合割合及び粒径は、軟磁性材に所望の機能を発揮させたり、フィラーの高充填化を可能としたりするために、適宜調整される。
The epoxy resin composition and the
エポキシ樹脂組成物は、軟磁性金属粉の分散性を向上したり、シート材３とこのシート材３に接着される被着体（銅箔、ＰＥＴフィルム等）との密着性を向上したりするなどの目的で、更にカップリング剤、分散剤等を含有してもよい。カップリング剤としては、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、ビニルシラン、スチリルシラン、メタクリロキシシラン、アクリロキシシラン等のシランカップリング剤；ヘキシルトリメトキシシラン、メチルメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザンなどのシロキサン：チタネート；アルミネート等が、挙げられる。分散剤としては、アルキルエーテル系分散剤、ソルビタンエステル系分散剤、アルキルポリエーテルアミン系分散剤、高分子系分散剤などが、挙げられる。
The epoxy resin composition improves the dispersibility of the soft magnetic metal powder and improves the adhesion between the
また、エポキシ樹脂組成物は、更に必要に応じて、フィラー表面処理剤、レベリング剤、低弾性化ゴム成分、低弾性ゴム粒子、密着付与剤等の適宜の添加剤を含有してもよい。 Moreover, the epoxy resin composition may further contain appropriate additives such as a filler surface treatment agent, a leveling agent, a low-elasticity rubber component, a low-elasticity rubber particle, and an adhesion-imparting agent, if necessary.
上記成分が配合され、或いは更に溶剤が配合されることで、エポキシ樹脂組成物が調整される。溶剤としては、特に制限されないが、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等が、挙げられる。 An epoxy resin composition is adjusted by mix | blending the said component or mix | blending a solvent further. Although it does not restrict | limit especially as a solvent, Methyl ethyl ketone (MEK), N, N- dimethylformamide (DMF) etc. are mentioned.
このエポキシ樹脂組成物が、支持基材２上に塗布されることで、支持基材２上に、未硬化状態（Ａステージ状態）の樹脂層からなるシート材３が、形成される。或いは、エポキシ樹脂組成物が、支持基材２上に塗布され、更にエポキシ樹脂組成物が加熱されることで、支持基材２上に半硬化状態の樹脂層からなるシート材３が、形成される。エポキシ樹脂組成物は、例えば熱風に吹きつけられることで加熱される。尚、Ａステージ状態の樹脂層とは、硬化反応が進行していないエポキシ樹脂組成物から成る層である。また、Ｂステージ状態の樹脂層とは、エポキシ樹脂組成物が加熱されることで、エポキシ樹脂組成物の硬化反応が一部進行しているが、完全には硬化していない状態となることで形成される層である。従って、Ｂステージ状態の樹脂層からなるシート材３は、加熱されると一旦溶融してから硬化する性質を有する。
By applying this epoxy resin composition onto the
シート材３中の溶剤の割合は、３質量％未満であることが好ましく、理想的には０質量％であることが好ましい。この場合、シート材３から軟磁性材が形成される際に、軟磁性材中にボイドが生じにくくなる。
The ratio of the solvent in the
シート材３の厚みは１０μｍ以上５００μｍの範囲である。この厚みが１０μｍ以上であることで、軟磁性金属粉の充填量が大きいシート材３が、エポキシ樹脂組成物から容易に形成される。またこの厚みが５００μｍ以下であることで、シート材３中にボイドが発生することが抑制される。
The thickness of the
また、このような未硬化状態又は半硬化状態の樹脂層からなる薄型のシート材３から、軟磁性材が形成されることで、軟磁性材の薄型化が容易となる。このため、この軟磁性材をコアとして用いられることで、インダクタが構成されると、渦電流損が低減される。すなわち、渦電流損は、下記の式に示される通り、コア（磁性体）の厚みを二乗した値に比例するため、コアの厚みが小さくなることで、渦電流損が大きく低減するものである。
In addition, since the soft magnetic material is formed from the
軟磁性材製造用部材１におけるシート材３が、加熱されることで硬化することで、シート材３の硬化物から成る軟磁性材が得られる。シート材３が、加圧されながら加熱されることで、軟磁性材が得られることも好ましい。シート材３は、適宜の手法によって加熱される。例えば、シート材３がプレス成形されながら加熱されたり、シート材３にロールラミネーター、真空ラミネーター等によって圧力がかけられながらシート材３が加熱されたりすることで、シート材３が硬化させられる。シート材３が加熱加圧成形される場合のシート材３にかけられる圧力は０．１〜１０ＭＰａの範囲であることが好ましい。また、この場合のシート材３の加熱温度は１５０〜２００℃の範囲であることが好ましい。また、この場合のシート材３の加熱時間は１０〜２４０分間の範囲であることが好ましい。また、シート材３が加熱加圧成形されてから、更に後硬化(ポストキュア）されることも好ましい。
When the
シート材３は、このシート材３が支持基材２に積層している状態で、硬化されてもよい。この場合、支持基材２上に軟磁性材が形成される。軟磁性材は、必要に応じて支持基材２から剥離される。また、シート材３が支持基材２から剥離されてから、シート材３が硬化されてもよい。
The
また、シート材３と銅箔等の金属箔とが重ねられた状態で、シート材３が硬化されてもよい。この場合、軟磁性材から成る絶縁層と、この絶縁層に積層している銅箔とを備える、銅張積層板が得られる。この場合のシート材３に重ねられる銅箔は、軟磁性材製造用部材１における支持部材であってもよい。すなわち、金属箔から成る支持部材が用いられる場合は、軟磁性材製造用部材１におけるシート材３を、支持部材から剥離せずに硬化することで、金属箔張積層板が得られる。また、銅箔から成る支持部材が用いられる場合に、軟磁性材製造用部材１におけるシート材３に、支持部材とは異なる銅箔を重ね、この状態でシート材３を硬化させると、両面銅張積層板が得られる。
Further, the
このようにして得られる軟磁性材の透過率は、比透磁率が５以上３０以下の範囲であることが好ましい。この軟磁性材の透過率は、エポキシ樹脂組成物中の軟磁性金属粉の割合が調整されることによって、調整される。本実施形態では、エポキシ樹脂組成物中に軟磁性金属粉を高充填することが可能であるため、軟磁性材中に軟磁性金属粉が高充填され、このため、比透磁率が５以上３０以下の範囲という高い透磁率を有する軟磁性材を得ることが、可能である。 The permeability of the soft magnetic material thus obtained is preferably in the range of 5 to 30 in terms of relative permeability. The transmittance of the soft magnetic material is adjusted by adjusting the ratio of the soft magnetic metal powder in the epoxy resin composition. In this embodiment, since it is possible to highly fill the soft magnetic metal powder in the epoxy resin composition, the soft magnetic material is highly filled with the soft magnetic metal powder. Therefore, the relative permeability is 5 or more and 30. It is possible to obtain a soft magnetic material having a high magnetic permeability in the following range.
本実施形態において、インダクタは、軟磁性材から成るコアを備える。軟磁性材が軟磁性金属粉を含有するため、コアの透磁率が高く、且つ、このコアを用いて高い飽和磁束密度を達成することができる。このため、軟磁性材から成るコアを用いることで、インダクタにおける電気エネルギーの損失（銅損）が抑制される。しかも、軟磁性材は、樹脂硬化物中に軟磁性金属粉が分散している構造を有するため、電気抵抗が高い。このため、軟磁性材から成るコアを用いると、インダクタにおける鉄損（渦電流損及びヒステリシス損）が生じにくくなる。従って、高いインダクタンスを有し、且つ高周波領域でも有効に機能するインダクタが得られる。しかも、樹脂材料であるシート材からコアが形成されるため、コアを任意の形状に形成することが容易であり、またコアの小型化、薄型化も容易である。このためインダクタの小型化、薄型化が容易である。 In the present embodiment, the inductor includes a core made of a soft magnetic material. Since the soft magnetic material contains soft magnetic metal powder, the magnetic permeability of the core is high, and a high saturation magnetic flux density can be achieved using this core. For this reason, the loss (copper loss) of the electric energy in an inductor is suppressed by using the core which consists of a soft magnetic material. Moreover, since the soft magnetic material has a structure in which soft magnetic metal powder is dispersed in the cured resin, the electric resistance is high. For this reason, when a core made of a soft magnetic material is used, iron loss (eddy current loss and hysteresis loss) in the inductor hardly occurs. Therefore, an inductor having a high inductance and functioning effectively in a high frequency region can be obtained. Moreover, since the core is formed from a sheet material that is a resin material, it is easy to form the core in an arbitrary shape, and the core can be easily reduced in size and thickness. For this reason, it is easy to reduce the size and thickness of the inductor.
本実施形態において、インダクタは、例えば軟磁性材から成るコアと、コイル部とを備える。コイル部は、例えばコアに巻き付けられている巻き線で構成される。 In the present embodiment, the inductor includes a core made of, for example, a soft magnetic material, and a coil portion. A coil part is comprised by the winding wound around the core, for example.
また、インダクタは、軟磁性材から成るコアと、プリント配線から成るコイル部とを備えてもよい。この場合、インダクタは、プリントコイルとも呼ばれる。プリント配線から成るコイル部は、コア上に、例えばサブトラクティブ法、セミアディティブ法、アディティブ法等の公知の手法によって形成される。軟磁性材から成る絶縁層を備える銅張積層板は、プリントコイルを製造するための中間品として利用されることができる。この場合、軟磁性材から成る絶縁層を、プリントコイルにおけるコアに利用することができる。 The inductor may include a core made of a soft magnetic material and a coil portion made of printed wiring. In this case, the inductor is also called a printed coil. The coil portion formed of the printed wiring is formed on the core by a known method such as a subtractive method, a semi-additive method, or an additive method. A copper clad laminate including an insulating layer made of a soft magnetic material can be used as an intermediate product for manufacturing a printed coil. In this case, an insulating layer made of a soft magnetic material can be used for the core in the printed coil.
また、軟磁性材から成る絶縁層を備える銅張積層板は、プリント配線板を製造するための中間品としても、利用されることができる。銅張積層板に、サブトラクティブ法、セミアディティブ法等を適用することで、絶縁層上にプリント配線を形成し、これにより、プリント配線板を得ることができる。この場合、絶縁層を、プリント配線板に内蔵されるインダクタのコアに利用することができる。このため、小型、薄型のインダクタを内蔵するプリント配線板が、容易に得られる。 Moreover, the copper clad laminated board provided with the insulating layer which consists of a soft-magnetic material can be utilized also as an intermediate product for manufacturing a printed wiring board. By applying a subtractive method, a semi-additive method, or the like to the copper-clad laminate, a printed wiring is formed on the insulating layer, whereby a printed wiring board can be obtained. In this case, the insulating layer can be used for the core of the inductor built in the printed wiring board. For this reason, a printed wiring board incorporating a small and thin inductor can be easily obtained.
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
（実施例１）
エポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１８８、ＤＩＣ株式会社製、品名エピクロン８５０Ｓ）１０質量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２１０、ＤＩＣ株式会社製、品番Ｎ６６３ＥＸＰ）１５質量部、及びビフェニルアラルキル型エポキシ（エポキシ当量２７５、日本化薬株式会社製、品番ＮＣ３０００）１５質量部を用意した。
Example 1
As epoxy resin, 10 parts by mass of bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 188, manufactured by DIC Corporation, product name Epicron 850S), 15 parts by mass of cresol novolak type epoxy resin (epoxy equivalent 210, manufactured by DIC Corporation, product number N663EXP), and 15 parts by mass of a biphenyl aralkyl type epoxy (epoxy equivalent 275, Nippon Kayaku Co., Ltd., product number NC3000) was prepared.
硬化剤として、フェノールノボラック樹脂（水酸基当量１０６、明和化成株式会社製、品番ＤＬ７５）２０質量部を用意した。 As a curing agent, 20 parts by mass of a phenol novolac resin (hydroxyl equivalent 106, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., product number DL75) was prepared.
また、硬化促進剤として、２−エチル４−メチルイミダゾール（四国化成工業株式会社製、２Ｅ４ＭＺ）１質量部を用意した。 In addition, 1 part by mass of 2-ethyl 4-methylimidazole (manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd., 2E4MZ) was prepared as a curing accelerator.
軟磁性金属粉としてＥＡ-ＳＭＰ−１０（ＰＦ−２０ＦＧ）（エプソンアトミック株式会社製）を用意した。この軟磁性金属粉はアトマイズ法によって製造されたものであり、その組成はＦｅ−４．５Ｃｒ−３．５Ｓｉであり、その平均粒径は１０μｍである。 EA-SMP-10 (PF-20FG) (manufactured by Epson Atomic Co., Ltd.) was prepared as the soft magnetic metal powder. This soft magnetic metal powder is manufactured by an atomizing method, and its composition is Fe-4.5Cr-3.5Si, and its average particle size is 10 μm.
溶剤として、メチルエチルケトンを用意した。 Methyl ethyl ketone was prepared as a solvent.
上記のエポキシ樹脂、硬化剤、及び硬化促進剤を配合し、更に軟磁性金属粉を、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び軟磁性金属粉の合計量に対する割合が６０体積％になるように配合し、これらをプラネタリーミキサーで混合することで、混合物を得た。続いて、この混合物に溶剤を加えることで、粘度を調整した。これにより、粘度３０００ｃＰのエポキシ樹脂組成物を得た。 The above epoxy resin, curing agent, and curing accelerator are blended, and the soft magnetic metal powder is further adjusted to 60% by volume with respect to the total amount of epoxy resin, curing agent, curing accelerator, and soft magnetic metal powder. The mixture was blended and mixed with a planetary mixer to obtain a mixture. Subsequently, the viscosity was adjusted by adding a solvent to the mixture. Thereby, an epoxy resin composition having a viscosity of 3000 cP was obtained.
支持基材として、厚み７５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用意した。この支持基材上にオルガノポリシロキサンを塗布することで、離型処理を施した。続いて、支持基材上にエポキシ樹脂組成物を塗布してから、エポキシ樹脂組成物を１２０℃で８分間加熱した。これにより、厚み１００μｍの、Ｂステージ状態の樹脂層からなるシート材を形成した。 A polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 75 μm was prepared as a supporting substrate. A mold release treatment was performed by applying organopolysiloxane on the support substrate. Then, after apply | coating an epoxy resin composition on a support base material, the epoxy resin composition was heated at 120 degreeC for 8 minute (s). This formed the sheet material which consists of a resin layer of a B-stage state with a thickness of 100 μm.
これにより、支持基材とシート材とを備える軟磁性材製造用部材が得られた。 Thereby, the member for soft-magnetic material manufacture provided with a support base material and a sheet material was obtained.
（実施例２）
実施例１において、硬化剤をジシアンジアミドのみに変更した。また、軟磁性金属粉をＥＡ−ＳＭＰ−１０（ＰＦ−２０Ｆ）（エプソンアトミック株式会社製）に変更した。この軟磁性金属粉はアトマイズ法によって製造されたものであり、その組成はＦｅ−４．５Ｃｒ−３．５Ｓｉであり、その平均粒径は１０μｍである。更に、溶剤をＭＥＫ、ＤＭＦ混合溶剤（質量比１：２）に変更した。
(Example 2)
In Example 1, the curing agent was changed to dicyandiamide only. The soft magnetic metal powder was changed to EA-SMP-10 (PF-20F) (manufactured by Epson Atomic Co., Ltd.). This soft magnetic metal powder is manufactured by an atomizing method, and its composition is Fe-4.5Cr-3.5Si, and its average particle size is 10 μm. Furthermore, the solvent was changed to MEK and DMF mixed solvent (mass ratio 1: 2).
それ以外は、実施例１の場合と同じ条件で、支持基材とシート材とを備える軟磁性材製造用部材を作製した。 Other than that was the same conditions as the case of Example 1, and produced the member for soft-magnetic material provision provided with the support base material and the sheet material.
１ 軟磁性材製造用部材
２ 支持基材
３ シート材
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記シート材が、エポキシ樹脂組成物から形成されている未硬化状態又は半硬化状態の樹脂層からなり、
前記エポキシ樹脂組成物が、エポキシ樹脂、硬化剤、及び鉄を含有する軟磁性金属粉を含有し、前記軟磁性金属粉の割合が、前記エポキシ樹脂組成物の固形分全量に対して５５体積％以上８５体積％以下の範囲であり、
前記シート材の厚みが１０μｍ以上５００μｍ以下の範囲である軟磁性材製造用部材。 A support base material, and a sheet material laminated on the support base material,
The sheet material comprises an uncured or semi-cured resin layer formed from an epoxy resin composition,
The epoxy resin composition contains a soft magnetic metal powder containing an epoxy resin, a curing agent, and iron, and the proportion of the soft magnetic metal powder is 55% by volume with respect to the total solid content of the epoxy resin composition. Is in the range of 85% by volume or more,
A member for producing a soft magnetic material, wherein the thickness of the sheet material is in the range of 10 µm to 500 µm.
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