JP4596154B2 - Composite porous body and method for producing composite porous body - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂が充填された多孔体と導電金属基体とを備えた複合多孔体及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a composite porous body comprising a porous body filled with a resin and a conductive metal substrate, and a method for producing the same.
近年、デジタル電子機器をはじめとする高周波を利用する電子機器の普及が進んでおり、特に準マイクロ波帯を利用する移動体通信機器の普及がめざましく、例えば携帯電話などでは、小型化・軽量化の要求が強い。それにともない電子部品も高密度実装化の方向での開発が進められている。しかし、このような高密度実装下においては、部品間・配線間における電磁結合などが、機器の正常な動作を妨げていることが少なくない。パソコン等では、高クロック化により、輻射ノイズが発生し易くなっており、このようなノイズは、周辺部品・周辺機器に対して悪影響をおよぼしやすく、対応が必要な状況にある。 In recent years, electronic devices using high frequencies such as digital electronic devices have been widely used. In particular, mobile communication devices using a quasi-microwave band have been widely used. For example, mobile phones and the like have become smaller and lighter. The demand for is strong. As a result, electronic components are being developed in the direction of high-density mounting. However, under such high-density mounting, electromagnetic coupling between components and wiring often prevents normal operation of the device. In a personal computer or the like, radiation noise is likely to be generated due to the increase in the clock, and such noise is likely to have an adverse effect on peripheral parts and peripheral devices and needs to be dealt with.
これらの問題に対応するために磁性粉末をゴムや樹脂に分散・混合した複合磁性シートが電波吸収体として実用化されている。これらの複合磁性シートは電波吸収性能を高く得るために、いかに透磁率を高くするかがポイントであることが知られている。
これら複合磁性シートに使われる磁性材料としては、金属磁性粉末を扁平化したものがよく使われる。扁平化した磁性フィラーを使う理由としては、一定方向にフィラーを配列することにより、その方向での反磁界係数を小さくできるため透磁率を高くすることが可能になると考えられているためであり、実際そのような結果を示しているからである。金属磁性粉末である理由としては、アトライタやボールミル等により扁平処理ができることにある。フェライトのようなセラミックス粉末では、粒子が粉々に粉砕されてしまい扁平化ができない。
In order to cope with these problems, a composite magnetic sheet in which magnetic powder is dispersed and mixed in rubber or resin has been put to practical use as a radio wave absorber. These composite magnetic sheets are known to have a high magnetic permeability in order to obtain high radio wave absorption performance.
As a magnetic material used for these composite magnetic sheets, a flattened metal magnetic powder is often used. The reason for using the flattened magnetic filler is that by arranging the fillers in a certain direction, it is considered that the magnetic permeability can be increased because the demagnetizing field coefficient in that direction can be reduced, This is because such a result is actually shown. The reason for the metal magnetic powder is that it can be flattened by an attritor or a ball mill. With ceramic powders such as ferrite, the particles are shattered and cannot be flattened.
上述のような電波吸収体においても、磁性体を用いたものやカーボンを複合化した誘電体を用いたものなどがある。電波吸収体においては、透磁率と共に誘電率が電磁境界面の反射係数と吸収体内部での波長に影響するため、所望の特性を得る目的のためフェライトの誘電率を下げることが必要になる場合がある。そのような状況で比較的透磁率を下げることなく、見かけの誘電率を下げる方法として、多孔質化させた磁性材料を使用し、あるいは強度等の改善のため樹脂やガラスを含浸された材料が提案されている(例えば、特許文献1)。特許文献1は、磁性体原料と、バインダと、球状又は粉粒体状で、バインダに対する接着性を有する焼失材とを配合した磁性焼結体用の配合磁性体原料を形成し、この成形体を焼成して10〜80vol%の空孔を含む磁性焼結体を形成した後、磁性焼結体の空孔に樹脂又はガラスを充填することにより、低誘電率を実現するとともに、吸水性を低く抑え、かつ、機械的強度を確保している。
Among the above-mentioned radio wave absorbers, there are those using a magnetic material and those using a dielectric compounded with carbon. In radio wave absorbers, the permittivity as well as the permeability affects the reflection coefficient of the electromagnetic interface and the wavelength inside the absorber, so it is necessary to lower the dielectric constant of ferrite for the purpose of obtaining desired characteristics There is. In such a situation, as a method of lowering the apparent dielectric constant without relatively lowering the magnetic permeability, a porous magnetic material is used, or a material impregnated with resin or glass is used to improve strength. It has been proposed (for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示された複合磁性体は、電波吸収体を専ら想定しており、ドクターブレード法により作製された厚さ100μm程度のセラミックスグリーンシートを積層して2mm程度の厚さとした後に焼成している。この程度の厚さであれば十分に焼成することができるが、例えば100μm以下と厚さの薄い複合磁性体の要求があり、この程度の厚さになると健全な多孔体を得ることが容易でない。また、仮に焼成できたとしても、可撓性が不足してハンドリングが容易でない。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、厚さが薄く、かつ樹脂が含浸された多孔体からなる可撓性に優れた複合多孔体を容易に製造する手法を提供することを目的とする。
The composite magnetic material disclosed in
The present invention has been made based on such a technical problem, and provides a technique for easily producing a composite porous body having a thin thickness and excellent in flexibility composed of a porous body impregnated with a resin. The purpose is to do.
本発明者等は、上記目的を達成するために、金属箔上で多孔体を形成することを検討した。金属箔が、支持体となり多孔体を得ることが容易となると考えたためである。特に、金属箔上に多孔体が接合していれば、金属箔の可撓性によって、金属箔と多孔体の複合体としての可撓性を確保することができるからである。ところが、多孔体を構成するフェライト粒子と金属箔とを接合することが困難であり、多孔体が金属箔から容易に剥離することが確認された。そこで、フェライト粒子と金属箔の接合を可能とすべく、金属箔を酸化させたところ、多孔体を得るための焼成工程を経ることにより、金属箔と多孔体の接合を確保することができた。本発明は以上の知見に基づくものであり、第1の導電金属基体と、酸化物粒子群から構成され、かつ外部に連通する空孔を有する酸化物粒子構造体と、を備え、酸化物粒子構造体は、第1の導電金属基体の表面に形成された酸化膜を介して第1の導電金属基体と接合されていることを特徴とする複合多孔体である。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors examined the formation of a porous body on a metal foil. This is because the metal foil becomes a support and it is easy to obtain a porous body. In particular, if the porous body is bonded onto the metal foil, the flexibility of the metal foil and the porous body can be ensured by the flexibility of the metal foil. However, it was difficult to join the ferrite particles constituting the porous body and the metal foil, and it was confirmed that the porous body was easily peeled from the metal foil. Therefore, when the metal foil was oxidized so as to enable the joining of the ferrite particles and the metal foil, the metal foil and the porous body could be secured by undergoing a firing step for obtaining the porous body. . The present invention is based on the above findings, and includes a first conductive metal substrate and an oxide particle structure including a group of oxide particles and having pores communicating with the outside. The structure is a composite porous body that is bonded to the first conductive metal substrate through an oxide film formed on the surface of the first conductive metal substrate.
本発明の複合多孔体は、酸化物粒子構造体の空孔に樹脂が充填されていることが好ましい。複合多孔体の可撓性を向上するためである。
また本発明の複合多孔体において、酸化物粒子構造体の空孔率が20〜80%であることが好ましい。酸化物粒子構造体として所定の特性を具備し、かつ複合多孔体としての可撓性を具備するためである。
In the composite porous body of the present invention, the pores of the oxide particle structure are preferably filled with a resin. This is for improving the flexibility of the composite porous body.
Moreover, in the composite porous body of the present invention, the oxide particle structure preferably has a porosity of 20 to 80%. This is because the oxide particle structure has predetermined characteristics and has flexibility as a composite porous body.
本発明の複合多孔体において、酸化物粒子としては種々の材料を用いることができ、磁性体のみならず誘電体を用いることができる。
本発明の複合多孔体において、第1の導電金属基体が接合された酸化物粒子構造体の裏面側に、第2の導電金属基体を接合することができる。なお、第1の導電金属基体及び/又は第2の導電金属基体として、Ni、Cu等の卑金属から構成することができる。卑金属は箔の形態を用いることが好ましい。本発明の複合多孔体は、厚さを0.2mm以下にすることが好ましく、このような薄い複合多孔体を作製するのに箔を用いることが好ましい。
In the composite porous body of the present invention, various materials can be used as the oxide particles, and not only a magnetic material but also a dielectric material can be used.
In the composite porous body of the present invention, the second conductive metal substrate can be bonded to the back side of the oxide particle structure to which the first conductive metal substrate is bonded. The first conductive metal substrate and / or the second conductive metal substrate can be composed of a base metal such as Ni or Cu. The base metal is preferably in the form of a foil. The composite porous body of the present invention preferably has a thickness of 0.2 mm or less, and a foil is preferably used for producing such a thin composite porous body.
本発明の複合多孔体を製造する好適な方法は、酸化物粒子とバインダ樹脂とを含む原料組成物を導電金属基体上に積層して積層体を作製する工程(a)と、バインダ樹脂を除去するために酸化性雰囲気中で積層体を加熱処理する工程(b)と、加熱することにより酸化物粒子同士を接合して、外部に連通する空孔を有する酸化物粒子構造体を得る工程(c)と、酸化物粒子構造体の空孔に樹脂を充填する工程(d)と、を備えることを特徴とする。 A preferred method for producing the composite porous body of the present invention includes a step (a) of laminating a raw material composition containing oxide particles and a binder resin on a conductive metal substrate to produce a laminate, and removing the binder resin. A step (b) of heat-treating the laminate in an oxidizing atmosphere, and a step of joining oxide particles by heating to obtain an oxide particle structure having pores communicating with the outside ( c) and a step (d) of filling the pores of the oxide particle structure with a resin.
本発明の原料組成物には、空孔を形成するのに有効な樹脂粉体を含ことが好ましい。この樹脂粉体は、工程(b)において除去される。
本発明において、工程(b)は300〜600℃に、工程(c)は600〜1200℃に加熱保持することが好ましい。
また、工程(d)において、酸化物粒子構造体に樹脂体を接触させた状態で、加熱しつつ加圧することにより、酸化物粒子構造体の空孔に樹脂を充填することができる。
The raw material composition of the present invention preferably contains a resin powder effective for forming pores. This resin powder is removed in the step (b).
In the present invention, the step (b) is preferably heated and maintained at 300 to 600 ° C, and the step (c) is preferably heated and maintained at 600 to 1200 ° C.
In step (d), the pores of the oxide particle structure can be filled with the resin by applying pressure while heating the resin particle structure in contact with the resin body.
本発明によれば、厚さが薄く、かつ樹脂が含浸された多孔体からなる可撓性に優れた複合多孔体を容易に製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composite porous body excellent in flexibility which consists of a porous body with thin thickness and impregnated with resin can be manufactured easily.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
<複合多孔体の構成>
図1は、本実施の形態における複合多孔体10の概略構成を示す断面図である。
図1に示すように、複合多孔体10は、金属箔4と多孔体本体1とが積層した構造を有している。多孔体本体1は、酸化物粒子構造体2と樹脂相3とから構成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<Composition of composite porous body>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a composite porous body 10 in the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the composite porous body 10 has a structure in which a
酸化物粒子構造体2は、複数の酸化物粒子OPが相互に接合した構造を有している。つまり、酸化物粒子構造体2は、酸化物粒子OPが連続した経路を有している。詳しくは後述するが、酸化物粒子OP同士の接合は、所定温度に加熱保持することにより得ることができる。この加熱保持は、当該酸化物粒子OPから緻密な焼結体を得る焼成に比べて軽微な条件で行われる。軽微な条件とは、加熱温度が低いか、又は保持時間が短い場合を含む。また、酸化物粒子構造体2は、外部と連通する開空孔(open pore)を有する多孔体である。ただし、微視的に見た場合、閉空孔(closed pore)の存在を否定するものではない。酸化物粒子構造体2の空孔率は、20〜80vol%(体積%)であることが好ましい。空孔率が20vol%未満では空孔に充填される樹脂の量が不足して、複合多孔体10に十分な可撓性を付与することが困難になる。また、空孔率が80vol%を超えると酸化物粒子OPの量が不足して、所望する物理的特性を得ることが困難になる。より好ましい空孔率は25〜70vol%、さらに好ましい空孔率は30〜65vol%である。
The
樹脂相3は、酸化物粒子構造体2の空孔に充填された樹脂材料によって構成される。樹脂材料は、酸化物粒子構造体2の空孔に含浸によって充填することができる。酸化物粒子構造体2の空孔は開空孔であるから、そこに充填される樹脂材料は酸化物粒子構造体2内において連続した経路をなしている。
The resin phase 3 is composed of a resin material filled in the pores of the
ところで、可撓性のある複合材料として、例えば樹脂中に高透磁率の酸化物磁性粒子(フィラー)を分散させたものが知られている。この複合材料は、樹脂中に酸化物磁性粒子が分散し、ほとんどの酸化物磁性粒子間に非磁性材料である樹脂が存在してしまうため酸化物磁性粒子の透磁率が生かせず、複合材料としては、透磁率の低いものとなってしまう。このことは、高誘電体である酸化物粒子OPを樹脂中に分散させた複合材料についても同様である。反磁界係数を小さくするためには、高透磁率の金属磁性粒子を使用することが考えられるが、複合材料中における絶縁性を低下させてしまい、実用上使いにくいものとなってしまう。また、酸化物磁性粒子の充填量を増やすことにより、複合材料としての透磁率を向上させることも考えられるが、材料自体が脆くなり、割れ欠け等で工程中に不具合を生じてしまう。したがって、充填量を増やすことにも限界がある。 By the way, as a composite material having flexibility, for example, a material in which high magnetic permeability oxide magnetic particles (filler) are dispersed in a resin is known. In this composite material, the magnetic oxide particles are dispersed in the resin, and the non-magnetic material resin is present between most of the oxide magnetic particles, so the magnetic permeability of the oxide magnetic particles cannot be utilized. Will have a low magnetic permeability. The same applies to a composite material in which oxide particles OP, which is a high dielectric material, are dispersed in a resin. In order to reduce the demagnetizing factor, it is conceivable to use metal magnetic particles having a high magnetic permeability, but the insulation in the composite material is lowered, which makes it difficult to use practically. Further, it is conceivable to increase the permeability of the composite material by increasing the filling amount of the oxide magnetic particles. However, the material itself becomes fragile, causing defects during the process due to cracks and the like. Therefore, there is a limit to increasing the filling amount.
以上に対して、本実施の形態による複合多孔体10は、酸化物粒子OPが接合し、連続した経路を有する酸化物粒子構造体2を備えていることから、反磁界係数を低減して高透磁率化を図ることができる。
また、酸化物粒子構造体2のみでは可撓性を出すことが困難であるが、その空孔内に樹脂を充填することにより、所定の可撓性を持たせることができる。可撓性、特に製造工程中に要求される可撓性については、第1の導電金属基体としての金属箔4上で多孔体本体1を形成することも寄与している。この点については、後述する複合多孔体10の製造方法の説明においてさらに言及する。
On the other hand, the composite porous body 10 according to the present embodiment includes the
In addition, it is difficult to achieve flexibility only with the
(酸化物粒子OP)
酸化物粒子OPは、磁性体又は誘電体から構成することができる。
磁性体としては、Ni−Zn系、Mg−Zn系、Mn−Zn系、Cu−Zn系、Cu−Zn−Mg系、Mn−Mg系、Mn−Mg−Zn系、Ni−Cu−Zn系フェライトや高周波での使用に適した六方晶系フェライト等、公知のフェライト材料から構成することができる。
また、誘電体としては、Al2O3、SiO2、MgO、MgO・SiO2、2MgO・SiO2、TiO2、BaTiO3、BaxSr1−xTiO3、SrTiO3、CaTiO3、PbZrxTi1−x、Pb1−xLayZrTi1−xO3、SrBi2TaO3等のペロブスカイト構造を持つ複合酸化物やその他の強誘電体材料を用いることができる。また、MgTiO3、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3、Ba(Zn1/3Ta2/3)O3、Ba(Ni1/3Ta2/3)、Ba(Co1/3Ta2/3)、BaNd2Ti4O12、Ba2Ti9O20、LaAlO3、PrAlO3、SmAlO3、YAlO3、GdAlO3、DyAlO3、ErAlO3、Sr(Zn1/3Ta2/3)O3、Sr(Ni1/3Ta2/3)O3、Sr(Co1/3Ta2/3)O3、Sr(Mg1/3Ta2/3)O3、Sr(Ca1/3Ta2/3)O3、Ba2Ti9O20、Ba(Co1/3Nb2/3)O3などを主成分とする材料から構成することができる。
以上の酸化物粒子OPは、その粒径が0.1〜10μmの範囲内にあることが好ましく、0.3〜3μmの範囲内にあることがさらに好ましい。また、酸化物粒子OPの含有量は、後述する充填樹脂と酸化物粒子OPの合計を100vol%としたとき、20〜80vol%の範囲とすることが好ましく、30〜75vol%とすることがより好ましく、35〜70vol%とすることがさらに好ましい。
(Oxide particles OP)
The oxide particles OP can be composed of a magnetic material or a dielectric material.
Magnetic materials include Ni—Zn, Mg—Zn, Mn—Zn, Cu—Zn, Cu—Zn—Mg, Mn—Mg, Mn—Mg—Zn, and Ni—Cu—Zn. It can be made of a known ferrite material such as ferrite or hexagonal ferrite suitable for use at high frequencies.
As dielectrics, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, MgO · SiO 2 , 2MgO · SiO 2 , TiO 2 , BaTiO 3 , Ba x Sr 1-x TiO 3 , SrTiO 3 , CaTiO 3 , PbZr x A composite oxide having a perovskite structure such as Ti 1-x , Pb 1-x La y ZrTi 1-x O 3 , SrBi 2 TaO 3 , or other ferroelectric materials can be used. Further, MgTiO 3 , Ba (Mg 1/3 Ta 2/3 ) O 3 , Ba (Zn 1/3 Ta 2/3 ) O 3 , Ba (Ni 1/3 Ta 2/3 ), Ba (Co 1 / 3 Ta 2/3), BaNd 2 Ti 4 O 12,
The above oxide particles OP preferably have a particle size in the range of 0.1 to 10 μm, and more preferably in the range of 0.3 to 3 μm. The content of the oxide particles OP is preferably in the range of 20 to 80 vol%, more preferably 30 to 75 vol%, when the total of the filler resin and the oxide particles OP described later is 100 vol%. Preferably, it is 35 to 70 vol%.
(充填樹脂)
酸化物粒子構造体2の空孔内に充填される樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の双方が利用可能であり、具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルベンジルエーテル化合物樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネートエステル系樹脂、ポリイミド、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル、ポリフェニレンオキサイド、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等があり、それら単独もしくは少なくとも1種類以上含まれたものであればよい。また、複合多孔体10の形態として、シートやフィルムを構成する場合には、上記の材料が使用可能なことは言うまでもないが、それ以外にアクリルゴム、エチレンアクリルゴム等のゴム材料もしくはゴム成分を一部含むような樹脂材料であっても良い。また、充填する樹脂は、必ずしも液状のものである必要が無く、加熱により溶融するものであれば使用可能である。スーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれるような高耐熱樹脂のように溶剤に溶解しにくい樹脂も使用することができる。このように本発明によれば、充填する樹脂の選択肢が広いため、耐熱性の向上等の種々の特性に対応することができる。
(Filling resin)
As the resin filled in the pores of the
(金属箔4)
第1の導電金属基体としての金属箔4には、銅箔、ニッケル箔、アルミ箔、金箔、これら金属元素を複数含んだ合金箔、及びこれらと他の金属とのクラッド箔を用いることができる。ここで、クラッド箔とは、異材質金属を貼り合わせた箔であり、例えば、銅箔にニッケルを貼り合わせたものがある。このクラッド箔の組み合わせ相手は貼り合わせ可能な金属であれば何でもよい。本発明は金のような貴金属からなる箔を用いることもできるが、コストの点では卑金属を用いることが好ましい。箔は、電解によって作製されたものであっても圧延により作製されたものであっても差し支えない。金属箔4の厚さは、一般に500μm以下の厚さを有するが、100μm以下、特に50μm以下とすることが薄い複合多孔体10を得る上で好ましい。本実施の形態による金属箔4は、その表面に酸化膜が形成されている。この酸化膜の存在により、酸化物から構成される多孔体本体1との接合力を確保することができる。この金属箔4は、複合多孔体10が、電子部品として使用される場合に、導電経路として機能することができる。
(Metal foil 4)
As the
複合多孔体10において、金属箔4が配設されていない酸化物粒子構造体2の面に第2の導電金属基体を配設することができる。この第2の導電金属基体は、金属箔4を貼り付けてもよいし、めっき、スパッタリング、蒸着等の薄膜形成プロセスによる金属膜としてもよい。金属膜としては、金属箔4と同様のものを用いることができる。金属膜としては、めっき、スパッタ、蒸着、CVD、金属ナノペーストによる焼成などにより形成される金属膜が用いられる。めっきにより形成される金属膜としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、錫等及びそれらを含んだ合金がある。スパッタにより形成される金属膜としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、アルミニウム、タングステン、モリブデン、クロム、チタン、錫等及びそれらを含んだ合金がある。蒸着により形成される金属膜としては、例えば、銅、ニッケル、金、銀、アルミニウム、タングステン、モリブデン、クロム、チタン、錫等がある。CVDにより形成される金属膜としては、例えば、銅、ニッケル、金等及びそれらを含んだ合金がある。金属ナノペーストによる焼成により形成される金属膜としては、例えば、銀、銅、金等がある。なお、この焼成は、活性度の高いナノ粒子を低温で含浸した樹脂が分解しない温度(例えば、200℃程度)で焼成することが好ましい。
In the composite porous body 10, the second conductive metal substrate can be disposed on the surface of the
<複合多孔体10の製造方法>
次に、以上のように構成された複合多孔体10の製造方法について説明する。図2は、複合多孔体10の製造工程を示す図である。
(塗料作製)
まず、酸化物粒子構造体2、バインダ樹脂及び樹脂粉体を溶媒中へ溶解及び分散させ、塗料を作製する。ここで、樹脂粉体は、後述するように、酸化物粒子構造体2に空孔を形成するためのものであり、作製すべき空孔率によって添加量、粒径が適宜決められる。ただし、本発明において樹脂粉体は必須の要素ではなく、適宜加熱条件をコントロールすることにより、樹脂粉体がなくても酸化物粒子構造体2に空孔を形成することが可能である。なお、塗料中に、分散剤、可塑剤等を添加しても差し支えない。
<Method for producing composite porous body 10>
Next, the manufacturing method of the composite porous body 10 comprised as mentioned above is demonstrated. FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of the composite porous body 10.
(Paint preparation)
First, the
ここで、樹脂粉体は、後述する焼成時に分解可能なものであればよく、例えば、架橋ポリスチレン、架橋アクリル、架橋メタクリル酸メチル、ナイロン等から構成されている。また、樹脂粉体は、酸化物粒子OP及びバインダ樹脂を含む塗料原料中において、使用溶剤に溶解しない程度の耐溶剤性を有するものであればよい。このような樹脂粉体は中空であってもよい。
塗料の作製方法としては、一般的なセラミックス基板を作製する場合に用いるグリーンシート作製用の塗料を作る場合と同じ方法であり、塗料作製装置を使って塗料化する。塗料作製装置としては、ボールミル、ビーズミルといった一般的なものを用いることができる。
Here, the resin powder only needs to be decomposable at the time of firing described later, and is composed of, for example, crosslinked polystyrene, crosslinked acryl, crosslinked methyl methacrylate, nylon or the like. Moreover, the resin powder should just have solvent resistance of the grade which does not melt | dissolve in the solvent to be used in the coating-material raw material containing oxide particle OP and binder resin. Such resin powder may be hollow.
The method for producing the paint is the same as that for producing a paint for producing a green sheet used for producing a general ceramic substrate. The paint is produced using a paint producing apparatus. As the coating material preparation device, a general device such as a ball mill or a bead mill can be used.
(塗工)
次に、ドクターブレード法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等の公知の方法を用いて、作製した塗料を金属箔4上に塗工・乾燥させて、金属箔4上に塗膜5を成膜する。
(Coating)
Next, using a known method such as a doctor blade method, a gravure printing method, a screen printing method or the like, the prepared paint is applied and dried on the
(脱バインダ)
続いて、金属箔4上に塗膜5が作製されたシートに脱バインダ処理を施す。脱バインダは、塗膜5中に含まれるバインダ樹脂及び樹脂粉体を除去するために行う。本実施の形態では、この脱バインダ処理を、酸化性雰囲気で行い、金属箔4を酸化する点に特徴がある。次工程である粒子接合処理において、金属箔4と酸化物粒子構造体2との接合を促進するためである。ただし、この酸化性雰囲気は金属箔4の表層部が酸化する程度のものとするのが好ましい。金属箔4が導電層として使用されるものだからである。酸化性雰囲気としては、大気、所定分圧の酸素を含む不活性ガス等が掲げられる。脱バインダは、300〜600℃程度の温度に所定時間保持すればよい。なお、脱バインダは、次工程である粒子接合処理の昇温過程で実施することが好ましい。また、バインダ樹脂及び樹脂粉体が除去されることにより、酸化物粒子OP間に空孔(開空孔)が形成される。
(Binder removal)
Subsequently, a binder removal process is performed on the sheet on which the
(粒子接合処理)
脱バインダの後に、酸化物粒子OPを接合する処理(粒子接合処理)を行う。この粒子接合処理の温度、雰囲気は、接合すべき材料に適した条件で行う。一般的な処理温度としては、600〜1200℃である。粒子接合処理の雰囲気は、金属箔4が酸化されない雰囲気とすることが好ましい。例えば、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気とすればよい。
この粒子接合処理は、酸化物粒子OPが互いにその接触領域において反応することにより、酸化物粒子構造体2が金属箔4上に形成される。この酸化物粒子構造体2は、脱バインダによって酸化物粒子OP間に形成された空孔が残存している。
(Particle bonding process)
After the binder removal, a process for bonding the oxide particles OP (particle bonding process) is performed. The temperature and atmosphere of the particle bonding process are performed under conditions suitable for the materials to be bonded. A general processing temperature is 600 to 1200 ° C. The atmosphere for the particle bonding treatment is preferably an atmosphere in which the
In this particle bonding process, the
粒子接合処理条件としては、酸化物粒子OP同士が完全に拡散、反応するような条件とすることは避けるべきであり、酸化物粒子OPが連続体を形成できる程度の反応が生じればよい。すなわち、酸化物粒子OP間のネックの成長が開始した程度の条件でよい。なお、粒子接合処理を促進するためにガラス成分を添加しても良いことは言うまでもない。ガラス成分を用いることにより、粒子接合処理の温度を低くできるか、処理時間を短縮できる。ガラス成分としては、結晶化ガラスでも非晶質ガラスでも一般的なガラスであれば使用可能である。例えば、SiO2、Al2O3、RO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba)を含むものが挙げられ、具体的には、SiO2−BaO系、SiO2−Al2O3−BaO系、SiO2−Al2O3−BaO−B2O3系、SiO2−Al2O3−BaO−ZnO−B2O3系のガラスやBi系のガラス及びそれらを主成分とするガラスなどが利用可能である。 As the particle bonding treatment conditions, it should be avoided that the oxide particles OP completely diffuse and react with each other, and it is sufficient that the reaction is such that the oxide particles OP can form a continuum. That is, the condition may be such that the growth of the neck between the oxide particles OP is started. Needless to say, a glass component may be added to promote the particle bonding process. By using the glass component, the temperature of the particle bonding process can be lowered or the processing time can be shortened. As the glass component, either a crystallized glass or an amorphous glass can be used as long as it is a general glass. Examples thereof include those containing SiO 2 , Al 2 O 3 , RO (R is Mg, Ca, Sr, Ba), specifically, SiO 2 —BaO series, SiO 2 —Al 2 O 3 —BaO. , SiO 2 —Al 2 O 3 —BaO—B 2 O 3 system, SiO 2 —Al 2 O 3 —BaO—ZnO—B 2 O 3 system glass, Bi glass, and glass containing them as a main component Etc. are available.
ところで、本実施の形態では、金属箔4上で粒子接合処理を行う。この粒子接合処理の際の酸化物粒子OPの挙動について、図3に基づいて説明する。
図3は、粒子接合処理前(上段)及び後(下段)の金属箔4近傍の状態を模式的に示している。金属箔4上には、多数の酸化物粒子OPが存在している。金属箔4の上面(表面)には、脱バインダ処理により形成された酸化膜OLが存在しており、最下層の酸化物粒子OPは、酸化膜OLを介して金属箔4と接触している。この状態で粒子接合処理、つまり所定温度で加熱保持すると、酸化物粒子OP同士が反応するために、その占有体積は減少する。所謂、収縮である。通常の焼成では、この収縮は等方的である。しかし、本実施の形態の場合には、金属箔4に垂直な方向(図中、矢印Z)の収縮に比べて金属箔4に平行な方向(図中、矢印X)の収縮は小さい。これは、金属箔4と接触している酸化物粒子OPは、所定温度での加熱保持によって、金属箔4の表面に存在する酸化膜OLと接合し、金属箔4に平行な方向への収縮が制限されるためである。加熱保持の温度を高くすると、金属箔4に平行な方向へ収縮が進行するため、酸化物粒子構造体2には、クラックが入ってしまう。このクラックを防止するためにも、前述したように、粒子接合処理における加熱条件は軽微なものとする。加熱の保持時間によっても変動するが、1つの基準として、緻密な焼結体を得るための保持温度をT1(℃)、粒子接合処理における保持温度をT2(℃)とすると、T2=(0.7〜0.9)T1とすることが好ましい。さらに好ましい粒子接合処理における保持温度T2は、T2=(0.75〜0.85)T1である。
By the way, in this Embodiment, a particle joining process is performed on the
FIG. 3 schematically shows the state in the vicinity of the
本実施の形態は、以上のように、粒子接合処理工程を経ることにより、酸化物粒子構造体2と金属箔4とが、金属箔4の表面に形成された酸化膜OLを介して接合される。したがって、以後の製造工程における酸化物粒子構造体2の可撓性を向上し、そのハンドリング性を確保することができる。また、一般に焼成過程でクラックが入ることが多いため、薄い多孔体を焼成により作製することは困難である。しかし、本実施の形態では、金属箔4を支持体として酸化物粒子構造体2を形成し、しかも通常の焼成よりも軽微な条件で酸化物粒子OPの接合を行うために、0.2mm以下、特には0.1mm以下といった薄い複合多孔体10を作製することができる。
In the present embodiment, as described above, the
(樹脂フィルム積層)
次に、酸化物粒子構造体2へ樹脂フィルム6を積層する。この樹脂フィルム6は、酸化物粒子構造体2の空孔に含浸可能な樹脂から構成されていればよく、例えば、Bステージ状態(半硬化状態)の熱硬化性樹脂、又は、加熱溶融可能な熱可塑性樹脂を用いる。また、樹脂フィルム6は、少量の熱可塑性樹脂を熱硬化性樹脂に混合した樹脂であってもよく、これらの樹脂に種々の分散剤、可塑剤、難燃剤、添加剤等を配合したものであってもよい。
(Resin film lamination)
Next, the
(樹脂含浸)
樹脂フィルム6を酸化物粒子構造体2に積層した状態で、樹脂フィルム6を加熱しながら加圧する。この処理により、樹脂フィルム6は溶融し、かつ酸化物粒子構造体2の空孔内に溶融した樹脂が含浸される。この処理は、例えば、加熱プレス、加熱ラミネートにより行うことができる。また、この処理は、大気中で行うことも可能ではあるが、酸化物粒子構造体2に樹脂を含浸させやすくするために真空中で行うことが好ましい。加熱条件としては、樹脂フィルム6が硬化もしくは溶融する温度で行う。樹脂フィルム6が硬化もしくは溶融する温度としては、100〜400℃程度の条件が考えられる。
(Resin impregnation)
In a state where the
以上のような工程を経ることにより、図1に示す複合多孔体10を作製できる。このように作製された複合多孔体10は、酸化物粒子OPが連続するので、酸化物粒子OP間に低透磁率又は低誘電率材料である樹脂が存在しなくなり、高透磁率化又は高誘電率化を図ることができる。 The composite porous body 10 shown in FIG. 1 can be produced through the above steps. In the composite porous body 10 manufactured in this manner, since the oxide particles OP are continuous, there is no resin having a low magnetic permeability or a low dielectric constant between the oxide particles OP, and the magnetic permeability is increased or the dielectric is increased. Increase in efficiency.
複合多孔体10の製造方法は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の方法を適用することができる。例えば、上記の実施の形態では、酸化物粒子OP、バインダ樹脂及び樹脂粉体を溶媒中へ溶解及び分散させ、塗料を作製したが、樹脂粉体を加えなくてもよい。 The manufacturing method of the composite porous body 10 is not limited to the above embodiment, and various methods can be applied. For example, in the above-described embodiment, the oxide particles OP, the binder resin, and the resin powder are dissolved and dispersed in a solvent to prepare a paint, but the resin powder may not be added.
複合多孔体10は、酸化物粒子構造体2の一方の面側にのみ金属箔4が配設された形態を有しているが、図4に示すように、酸化物粒子構造体2の表裏量面に第1の導電金属基体としての金属箔4、第2の導電金属基体としての金属箔71を配設した複合多孔体20とすることもできる。この複合多孔体20は、図2に示した樹脂フィルム6の代わりに、金属箔71に樹脂フィルム72が接合された樹脂フィルム接合金属箔7を、酸化物粒子構造体2に積層して、上記と同様に加熱、加圧を施す樹脂含浸処理を行うことにより得ることができる。
The composite porous body 10 has a form in which the
また、図5に示すように、図2に示す金属箔4上に酸化物粒子構造体2が作製されたシートを2枚準備し、酸化物粒子構造体2が対向するように配置するとともに、両者の間に、Bステージ状態あるいは含浸可能な完全硬化前の樹脂フィルム6を配置し、加熱しながら加圧してもよい。この場合、図5に示すように、2層分の厚さを有する酸化物粒子構造体2が配置された複合多孔体30を作製できる。
In addition, as shown in FIG. 5, two sheets prepared with the
複合多孔体10の酸化物粒子OPが、磁性フェライトから構成される場合、酸化物粒子構造体2の空孔を樹脂で充填しているため、誘電率を下げることができる。また、その樹脂中に高誘電体からなる粒子を分散させることによって、誘電率を上げることも可能なものとなっており、充填樹脂の設計により、誘電特性を制御することができる。含浸樹脂中に添加する誘電体フィラーとしては、孔の形状以下の粒子サイズであれば良く、所望する誘電特性に沿って選ばれるものである。例えば、誘電率を高くする場合には、誘電率が高く、誘電率が100以上となるようなTiO2、BaTiO3、BaxSr1−xTiO3、SrTiO3、CaTiO3を単独又は主成分とする複合酸化物が挙げられる。また、カーボンを分散混合させたものを含浸して、誘電率コントロールこともできる。
When the oxide particles OP of the composite porous body 10 are made of magnetic ferrite, the dielectric constant can be lowered because the pores of the
以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
<第1実施例>
(実施例1)
ポリビニール樹脂(積水化学工業(株):BH−S)、架橋アクリル粉体(綜研化学(株)製:MX−150,平均粒径1.5μm)、磁性フェライト粒子(Fe2O3=52.6mol%、MnO=40.6mol%、ZnO=6.8mol%)及びガラス粉末(旭硝子(株)製:LS−5、上記磁性フェライト粒子100重量部に対して2重量部)を用意した。そして、架橋アクリル粉体と、磁性フェライト粒子及びガラス粉末の合計との体積比が50:50(樹脂粉体量:50vol%)となるように秤量、混合し、エタノール、トルエン及びDBP(フタル酸ジブチル)、オレイン酸を添加して酸化物粒子構造体の原料となる塗料を作製した。この際に用いる磁性フェライト粒子は、特許第3542319号に開示された噴霧熱分解法により作製した平均粒径1.5μmの粒子を使用した。さらに、この時の分散方法としてはボールミルを使用し約24時間分散し塗料とした。
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.
<First embodiment>
Example 1
Polyvinyl resin (Sekisui Chemical Co., Ltd .: BH-S), cross-linked acrylic powder (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd .: MX-150, average particle size 1.5 μm), magnetic ferrite particles (Fe 2 O 3 = 52) 0.6 mol%, MnO = 40.6 mol%, ZnO = 6.8 mol%) and glass powder (Asahi Glass Co., Ltd. product: LS-5, 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic ferrite particles) were prepared. And it weighs and mixes so that the volume ratio of the crosslinked acrylic powder and the total of the magnetic ferrite particles and the glass powder is 50:50 (resin powder amount: 50 vol%), ethanol, toluene and DBP (phthalic acid). Dibutyl) and oleic acid were added to prepare a coating material as a raw material for the oxide particle structure. The magnetic ferrite particles used at this time were particles having an average particle diameter of 1.5 μm prepared by the spray pyrolysis method disclosed in Japanese Patent No. 3542319. Further, as a dispersion method at this time, a ball mill was used for dispersion for about 24 hours to obtain a paint.
以上で得られた塗料を、電解ニッケル箔(福田金属箔粉工業(株)製)上へ約30μmの厚さで塗工・乾燥した後、10cm角のシートに切り出した。このシートを大気中、400℃で2時間保持する脱バインダ処理を行った。なお、この大気中における脱バインダ処理により、電解ニッケル箔の表面が酸化される。その後、雰囲気を窒素雰囲気に切り替え、さらに200℃/hの速度で1050℃まで昇温し、1時間保持する粒子接合処理を行った。図6に、粒子接合処理を行って得られた磁性フェライト粒子構造体の走査型電子顕微鏡による像を示す。図6に示すように、磁性フェライト粒子構造体は、磁性フェライト粒子が相互に接合し、かつ磁性フェライト粒子が連続した経路を有していることが確認された。なお、電解ニッケル箔と磁性フェライト粒子構造体との剥離は観察されなかった(剥離:○)。 The coating material obtained above was applied and dried on an electrolytic nickel foil (Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) with a thickness of about 30 μm, and then cut into a 10 cm square sheet. The binder was removed from the sheet at 400 ° C. for 2 hours in the atmosphere. The surface of the electrolytic nickel foil is oxidized by the binder removal treatment in the atmosphere. Thereafter, the atmosphere was switched to a nitrogen atmosphere, and further a particle bonding treatment was performed by raising the temperature to 1050 ° C. at a rate of 200 ° C./h and holding for 1 hour. In FIG. 6, the image by the scanning electron microscope of the magnetic ferrite particle structure obtained by performing a particle joining process is shown. As shown in FIG. 6, it was confirmed that the magnetic ferrite particle structure has a path in which the magnetic ferrite particles are joined to each other and the magnetic ferrite particles are continuous. In addition, peeling between the electrolytic nickel foil and the magnetic ferrite particle structure was not observed (peeling: ◯).
粒子接合処理の保持温度を、1150℃、1200℃としたときの磁性フェライト粒子構造体の走査型電子顕微鏡による像を、図7及び図8に示す。図7(a)及び図8(a)に示すように、保持温度が高くなると、磁性フェライト粒子構造体にクラックが発生することがわかる。これは、前述したように、磁性フェライト粒子の収縮が電解ニッケル箔の平面方向に拘束されているにも関わらず保持温度を上げたために、電解ニッケル箔の平面から離間した位置では磁性フェライト粒子の収縮が進行して歪が生じたためと解される。また、図6(b)、図7(b)及び図8(b)を比較すればわかるように、保持温度が高くなるにつれて、磁性フェライト粒子同士の反応が進み、焼結の状態となる。 FIGS. 7 and 8 show images of the magnetic ferrite particle structure with a scanning electron microscope when the holding temperature of the particle bonding treatment is 1150 ° C. and 1200 ° C. FIG. As shown in FIG. 7A and FIG. 8A, it can be seen that cracks occur in the magnetic ferrite particle structure when the holding temperature increases. This is because, as described above, since the retention temperature was raised despite the contraction of the magnetic ferrite particles being constrained in the plane direction of the electrolytic nickel foil, the magnetic ferrite particles were separated from the plane of the electrolytic nickel foil. It is understood that the shrinkage progressed and the distortion occurred. Further, as can be seen by comparing FIG. 6B, FIG. 7B, and FIG. 8B, as the holding temperature increases, the reaction between the magnetic ferrite particles proceeds and the sintered state is obtained.
Bステージ状態のビニルベンジル樹脂膜(昭和高分子(株)製:ARS−068)が電解銅箔(古河サーキットフォイル(株)製:F2−WS(厚さ18μm))上に、厚さ20μmで形成された樹脂膜形成金属箔を用意した。この樹脂膜形成金属箔を、ニッケル箔上に形成された磁性フェライト粒子構造体にビニルベンジル樹脂膜が対向する様にして積層した。次いで、真空プレス機によりに加熱プレス成形した。プレス条件は、圧力:3MPa、温度:195℃、加圧時間:3時間である。この加熱プレスにより、樹脂の磁性フェライト粒子構造体への含浸及び硬化が同時に行われる。得られた複合多孔体から、外形7mm、内径3mmのトロイダル形状の試料を打抜き、金属箔をエッチングにて除去した後同軸管法にて比透磁率μr(10MHz)を測定した。結果を表1に示す。この試料中の磁性フェライト粒子の占有体積を測定したところ38vol%であった。このことは、磁性フェライト粒子構造体の空孔率が62vol%であることを示唆している。また、この試料の一端を固定し、たわみ量2mmとなるように他方端をたわませることにより可撓性の評価を行ったが、破損することはなかった(可撓性:○)。 B-stage vinylbenzyl resin membrane (Showa Polymer Co., Ltd .: ARS-068) is placed on an electrolytic copper foil (Furukawa Circuit Foil Co., Ltd .: F2-WS (thickness 18 μm)) with a thickness of 20 μm. A formed resin film-formed metal foil was prepared. This resin film-forming metal foil was laminated with the vinyl benzyl resin film facing the magnetic ferrite particle structure formed on the nickel foil. Subsequently, it heat-press-molded with the vacuum press machine. The pressing conditions are: pressure: 3 MPa, temperature: 195 ° C., pressurization time: 3 hours. By this heating press, the resin is impregnated into the magnetic ferrite particle structure and cured simultaneously. From the obtained composite porous body, a toroidal sample having an outer diameter of 7 mm and an inner diameter of 3 mm was punched, and after removing the metal foil by etching, the relative permeability μr (10 MHz) was measured by the coaxial tube method. The results are shown in Table 1. The volume occupied by the magnetic ferrite particles in this sample was measured and found to be 38 vol%. This suggests that the porosity of the magnetic ferrite particle structure is 62 vol%. Moreover, although flexibility was evaluated by fixing one end of the sample and bending the other end so that the deflection amount was 2 mm, the sample was not damaged (flexibility: ◯).
図9に、得られた複合多孔体の積層構造(断面)を走査型電子顕微鏡により観察した像を示す。図9に示すように、複合多孔体において、電解ニッケル箔と磁性フェライト粒子構造体の界面、及び電解銅箔と磁性フェライト粒子構造体の界面ともに同様の構造をなしている。このように、粒子結合処理前に接合された電解ニッケル箔と磁性フェライト粒子構造体の界面と、粒子結合処理後の樹脂含浸時に接合された電解ニッケル箔と磁性フェライト粒子構造体の界面は、ともに同等レベルの密着性が得られていることが確認された。 FIG. 9 shows an image obtained by observing the laminated structure (cross section) of the obtained composite porous body with a scanning electron microscope. As shown in FIG. 9, in the composite porous body, the interface between the electrolytic nickel foil and the magnetic ferrite particle structure and the interface between the electrolytic copper foil and the magnetic ferrite particle structure have the same structure. Thus, the interface between the electrolytic nickel foil and the magnetic ferrite particle structure bonded before the particle bonding treatment and the interface between the electrolytic nickel foil and the magnetic ferrite particle structure bonded during the resin impregnation after the particle bonding treatment are both It was confirmed that the same level of adhesion was obtained.
(実施例2)
架橋アクリル粉体と、磁性フェライト粒子及びガラス粉末の合計との体積比を30:70(樹脂粉体量:30vol%)とした以外は、実施例1と同様にして試料を作製し、試料の比透磁率を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。また、実施例1と同様に電解ニッケル箔と磁性フェライト粒子構造体との剥離、可撓性の評価を行った。その結果も表1に示す。
(Example 2)
A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the volume ratio of the crosslinked acrylic powder and the total of the magnetic ferrite particles and the glass powder was 30:70 (resin powder amount: 30 vol%). The relative magnetic permeability was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, peeling between the electrolytic nickel foil and the magnetic ferrite particle structure and evaluation of flexibility were performed. The results are also shown in Table 1.
(実施例3)
樹脂膜形成金属箔に形成される樹脂をベンゾオキサジン樹脂(四国化成(株)製:F−a型)とした以外は、実施例2と同様にして試料を作製し、試料の比透磁率を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。また、実施例1と同様に電解ニッケル箔と磁性フェライト粒子構造体との剥離、可撓性の評価を行った。その結果も表1に示す。
(Example 3)
A sample was prepared in the same manner as in Example 2 except that the resin formed on the resin film-forming metal foil was a benzoxazine resin (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd .: Fa type). Measurement was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, peeling between the electrolytic nickel foil and the magnetic ferrite particle structure and evaluation of flexibility were performed. The results are also shown in Table 1.
(実施例4)
磁性フェライト粒子の組成を、Fe2O3=48.7mol%、MnO=30.3mol%、ZnO=20mol%、TiO2=1mol%とし、ガラス粒子を添加することなく、架橋アクリル粉体と磁性フェライト粒子の体積比を30:70(樹脂粉体量:30vol%)とした以外は、実施例1と同様にして試料を作製し、試料の比透磁率を実施例1と同様に測定した。結果を表1に示す。また、実施例1と同様に電解ニッケル箔と磁性フェライト粒子構造体との剥離、可撓性の評価を行った。その結果も表1に示す。さらに、図10に、粒子接合処理を行って得られた磁性フェライト粒子構造体の走査型電子顕微鏡による像を示す。図10に示すように、磁性フェライト粒子構造体は、磁性フェライト粒子が相互に接合し、かつ磁性フェライト粒子が連続した経路を有していることが確認された。
Example 4
The composition of the magnetic ferrite particles is Fe 2 O 3 = 48.7 mol%, MnO = 30.3 mol%, ZnO = 20 mol%, TiO 2 = 1 mol%, and the cross-linked acrylic powder and magnetic properties are added without adding glass particles. A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the volume ratio of the ferrite particles was 30:70 (resin powder amount: 30 vol%), and the relative permeability of the sample was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. Further, in the same manner as in Example 1, peeling between the electrolytic nickel foil and the magnetic ferrite particle structure and evaluation of flexibility were performed. The results are also shown in Table 1. Furthermore, the image by the scanning electron microscope of the magnetic ferrite particle structure obtained by performing a particle joining process in FIG. 10 is shown. As shown in FIG. 10, it was confirmed that the magnetic ferrite particle structure has a path in which the magnetic ferrite particles are joined to each other and the magnetic ferrite particles are continuous.
(比較例1)
ビニルベンジル樹脂(昭和高分子(株)製:ARS−068)に、実施例1に使用した磁性フェライト粒子(Fe2O3=52.6mol%、MnO=40.6mol%、ZnO=6.8mol%)からなるフィラーの体積が実施例1における磁性フェライト粒子の占有体積と同程度の38vol%になるように配合したスラリ溶液を作製した。このスラリ溶液をボールミルにて48時間混合、分散した。このスラリを、実施例1で用いた銅箔上に厚さ約30μmに塗工、乾燥した。得られた銅箔付きシートを、銅箔の粗化面を対向するように積層し、真空プレス機により実施例1と同様の条件で加熱プレスした。得られた複合体より、実施例1と同様に試料を作製し、比透磁率μr(10MHz)を測定した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
The magnetic ferrite particles (Fe 2 O 3 = 52.6 mol%, MnO = 40.6 mol%, ZnO = 6.8 mol) used in Example 1 were added to vinyl benzyl resin (manufactured by Showa Polymer Co., Ltd .: ARS-068). %) Was prepared so that the volume of the filler consisting of 38% by volume was the same as the volume occupied by the magnetic ferrite particles in Example 1. This slurry solution was mixed and dispersed in a ball mill for 48 hours. This slurry was applied on the copper foil used in Example 1 to a thickness of about 30 μm and dried. The obtained sheet with copper foil was laminated so that the roughened surfaces of the copper foil faced, and heated and pressed under the same conditions as in Example 1 with a vacuum press. From the obtained composite, a sample was prepared in the same manner as in Example 1, and the relative permeability μr (10 MHz) was measured. The results are shown in Table 1.
(比較例2)
脱バインダを窒素雰囲気中で行った以外は実施例2と同様にして、粒子接合処理まで行った。金属箔と磁性フェライト粒子構造体と銅箔との剥離を観察した。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
The particle bonding process was performed in the same manner as in Example 2 except that the binder removal was performed in a nitrogen atmosphere. Separation of the metal foil, magnetic ferrite particle structure, and copper foil was observed. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、磁性フェライト粒子の占有体積が同等であっても、本発明による実施例1の方が比較例1よりも高い透磁率を有している。また、脱バインダを窒素雰囲気中で行うと、電解ニッケル箔表面に酸化膜が形成されないために、磁性フェライト粒子構造体を電解ニッケル箔に十分に接合することができず、剥離が生じてしまう。また、本発明による実施例1〜4の複合多孔体は、焼結体以上の可撓性を有している。 As shown in Table 1, Example 1 according to the present invention has higher magnetic permeability than Comparative Example 1 even if the occupied volume of magnetic ferrite particles is equal. Further, when the binder is removed in a nitrogen atmosphere, an oxide film is not formed on the surface of the electrolytic nickel foil, so that the magnetic ferrite particle structure cannot be sufficiently bonded to the electrolytic nickel foil, and peeling occurs. Moreover, the composite porous body of Examples 1-4 by this invention has the flexibility more than a sintered compact.
<第2実施例>
(実施例5)
ポリビニール樹脂(積水化学工業(株)製:BH−S)と架橋アクリル粉体(綜研化学(株)製:MX−150)、誘電体粒子(共立マテリアル(株)製:Y5V−F3、誘電体粒子A)を、樹脂粉体と誘電体粒子の体積比が60:40(樹脂粉体量:60vol%)となるように秤量し、エタノール、トルエン、DBP(フタル酸ジブチル)及びオレイン酸を添加して酸化物粒子構造体の原料となる塗料を作製した。この時の分散方法としては、ボールミルを使用し、約24時間分散し塗料とした。
<Second embodiment>
(Example 5)
Polyvinyl resin (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd .: BH-S) and cross-linked acrylic powder (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd .: MX-150), dielectric particles (manufactured by Kyoritsu Material Co., Ltd .: Y5V-F3, dielectric) The body particles A) are weighed so that the volume ratio of the resin powder to the dielectric particles is 60:40 (resin powder amount: 60 vol%), and ethanol, toluene, DBP (dibutyl phthalate) and oleic acid are added. A coating material was added to be a raw material for the oxide particle structure. As a dispersion method at this time, a ball mill was used and dispersed for about 24 hours to obtain a paint.
以上で得られた塗料を、電解ニッケル箔(福田金属箔粉工業(株)製)上へ約20μmの厚さで塗工・乾燥した後、10cm角のシートに切り出した。このシートを大気中、400℃で2時間保持する脱バインダ処理を行った。なお、この大気中における脱バインダ処理により、電解ニッケル箔の表面が酸化される。その後、雰囲気を窒素雰囲気に切り替え、さらに200℃/hの速度で1100℃まで昇温し、1時間保持する粒子接合処理を行った。図11に、粒子接合処理を行って得られた誘電体粒子構造体の走査型電子顕微鏡による像を示す。図11に示すように、誘電体粒子構造体は、誘電体粒子が相互に接合し、かつ誘電体粒子が連続した経路を有していることが確認された。なお、電解ニッケル箔と誘電体粒子構造体との剥離は観察されなかった(剥離:○)。 The coating material obtained as described above was applied onto an electrolytic nickel foil (manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) with a thickness of about 20 μm, and then cut into a 10 cm square sheet. The binder was removed from the sheet at 400 ° C. for 2 hours in the atmosphere. The surface of the electrolytic nickel foil is oxidized by the binder removal treatment in the atmosphere. Thereafter, the atmosphere was switched to a nitrogen atmosphere, and further a particle bonding treatment was performed in which the temperature was raised to 1100 ° C. at a rate of 200 ° C./h and held for 1 hour. FIG. 11 shows an image of a dielectric particle structure obtained by performing the particle bonding process, using a scanning electron microscope. As shown in FIG. 11, it was confirmed that the dielectric particle structure has a path in which the dielectric particles are joined to each other and the dielectric particles are continuous. Note that peeling between the electrolytic nickel foil and the dielectric particle structure was not observed (peeling: ◯).
Bステージ状態のビニルベンジル樹脂膜(昭和高分子(株)製:ARS−068)が電解銅箔(古河サーキットフォイル(株)製:F2−WS(厚さ18μm))上に、厚さ20μmで形成された樹脂膜形成金属箔を用意した。この樹脂膜形成金属箔を、ニッケル箔上に形成された誘電体粒子構造体にビニルベンジル樹脂膜が対向する様にして積層した。次いで、真空プレス機によりに加熱プレス成形した。プレス条件は、圧力:3MPa、温度:195℃、加圧時間:3時間である。この加熱プレスにより、樹脂の誘電体粒子構造体への含浸及び硬化が同時に行われる。得られた複合多孔体から、5mm角、誘電体層厚さ約20μmの単板コンデンサを作製し、容量法により容量を測定し、厚さと面積とにより誘電率を算出した。容量測定の測定器はアジレントテクノロジー4275Aを用い、1MHzの測定周波数にて測定を行った。結果を表2に示す。この試料中の誘電体粒子の占有体積を測定したところ38vol%であった。また、この試料の一端を固定し、たわみ量2mmとなるように他方端をたわませることにより可撓性の評価を行ったが、破損することはなかった(可撓性:○)。 B-stage vinylbenzyl resin membrane (Showa Polymer Co., Ltd .: ARS-068) is placed on an electrolytic copper foil (Furukawa Circuit Foil Co., Ltd .: F2-WS (thickness 18 μm)) with a thickness of 20 μm. A formed resin film-formed metal foil was prepared. This resin film-forming metal foil was laminated so that the vinylbenzyl resin film was opposed to the dielectric particle structure formed on the nickel foil. Subsequently, it heat-press-molded with the vacuum press machine. The pressing conditions are: pressure: 3 MPa, temperature: 195 ° C., pressurization time: 3 hours. By this heating press, impregnation and curing of the resin particle structure are simultaneously performed. A single plate capacitor having a size of 5 mm square and a dielectric layer thickness of about 20 μm was prepared from the obtained composite porous body, the capacitance was measured by the capacitance method, and the dielectric constant was calculated from the thickness and area. The capacity measuring instrument was Agilent Technologies 4275A, and the measurement was performed at a measurement frequency of 1 MHz. The results are shown in Table 2. When the volume occupied by the dielectric particles in this sample was measured, it was 38 vol%. Moreover, although flexibility was evaluated by fixing one end of the sample and bending the other end so that the deflection amount was 2 mm, the sample was not damaged (flexibility: ◯).
(実施例6)
架橋アクリル粉体と誘電体粒子の体積比を40:60(樹脂粉体量:40vol%)とした以外は、実施例4と同様にして試料を作製し、誘電率を実施例5と同様に測定した。結果を表2に示す。また、実施例4と同様に電解ニッケル箔と誘電体粒子構造体との剥離、可撓性の評価を行った。その結果も表2に示す。
(Example 6)
A sample was prepared in the same manner as in Example 4 except that the volume ratio of the crosslinked acrylic powder and dielectric particles was 40:60 (resin powder amount: 40 vol%), and the dielectric constant was the same as in Example 5. It was measured. The results are shown in Table 2. Further, in the same manner as in Example 4, peeling between the electrolytic nickel foil and the dielectric particle structure and evaluation of flexibility were performed. The results are also shown in Table 2.
(実施例7)
架橋アクリル粉体と誘電体粒子の体積比を20:80(樹脂粉体量:20vol%)とした以外は、実施例5と同様にして試料を作製し、誘電率を実施例5と同様に測定した。結果を表2に示す。また、実施例5と同様に電解ニッケル箔と誘電体粒子構造体との剥離、可撓性の評価を行った。その結果も表2に示す。
(Example 7)
A sample was prepared in the same manner as in Example 5 except that the volume ratio of the crosslinked acrylic powder and dielectric particles was 20:80 (resin powder amount: 20 vol%), and the dielectric constant was the same as in Example 5. It was measured. The results are shown in Table 2. Further, in the same manner as in Example 5, peeling between the electrolytic nickel foil and the dielectric particle structure and evaluation of flexibility were performed. The results are also shown in Table 2.
(実施例8)
架橋アクリル粉体を添加しない以外は、実施例5と同様にして試料を作製し、誘電率を実施例5と同様に測定した。結果を表2に示す。また、実施例5と同様に電解ニッケル箔と誘電体粒子構造体との剥離、可撓性の評価を行った。その結果も表2に示す。
(Example 8)
A sample was prepared in the same manner as in Example 5 except that the crosslinked acrylic powder was not added, and the dielectric constant was measured in the same manner as in Example 5. The results are shown in Table 2. Further, in the same manner as in Example 5, peeling between the electrolytic nickel foil and the dielectric particle structure and evaluation of flexibility were performed. The results are also shown in Table 2.
(実施例9)
誘電体粒子を、シュウ酸塩法により作製されたチタン酸バリウム(平均粒径D50=0.97μm、誘電体粒子B)とし、樹脂粉体と誘電体粒子の体積比を50:50(樹脂粉体量:50vol%)とした以外は、実施例5と同様にして試料を作製し、誘電率を実施例5と同様に測定した。結果を表2に示す。また、実施例5と同様に電解ニッケル箔と誘電体粒子構造体との剥離、可撓性の評価を行った。その結果も表2に示す。
Example 9
The dielectric particles are barium titanate (average particle diameter D50 = 0.97 μm, dielectric particles B) prepared by the oxalate method, and the volume ratio of the resin powder to the dielectric particles is 50:50 (resin powder). A sample was prepared in the same manner as in Example 5 except that the body weight was 50 vol%), and the dielectric constant was measured in the same manner as in Example 5. The results are shown in Table 2. Further, in the same manner as in Example 5, peeling between the electrolytic nickel foil and the dielectric particle structure and evaluation of flexibility were performed. The results are also shown in Table 2.
(実施例10)
誘電体粒子を、シュウ酸塩法により作製されたチタン酸バリウム(平均粒径D50=0.97μm、誘電体粒子B)とし、樹脂粉体と誘電体粒子の体積比を30:70(樹脂粉体量:30vol%)とした以外は、実施例5と同様にして試料を作製し、誘電率を実施例5と同様に測定した。結果を表2に示す。また、実施例5と同様に電解ニッケル箔と誘電体粒子構造体との剥離、可撓性の評価を行った。その結果も表2に示す。
(Example 10)
The dielectric particles are barium titanate (average particle diameter D50 = 0.97 μm, dielectric particles B) prepared by the oxalate method, and the volume ratio of the resin powder to the dielectric particles is 30:70 (resin powder). A sample was prepared in the same manner as in Example 5 except that the body weight was set to 30 vol%, and the dielectric constant was measured in the same manner as in Example 5. The results are shown in Table 2. Further, in the same manner as in Example 5, peeling between the electrolytic nickel foil and the dielectric particle structure and evaluation of flexibility were performed. The results are also shown in Table 2.
(実施例11)
誘電体粒子を、シュウ酸塩法により作製されたチタン酸バリウム(平均粒径D50=2.64μm、誘電体粒子C)とした以外は、実施例5と同様にして試料を作製し、誘電率を実施例5と同様に測定した。結果を表2に示す。また、実施例5と同様に電解ニッケル箔と誘電体粒子構造体との剥離、可撓性の評価を行った。その結果も表2に示す。
図12に、粒子接合処理を行って得られた誘電体粒子構造体の走査型電子顕微鏡による像を示す。図12に示すように、誘電体粒子構造体は、誘電体粒子が相互に接合し、かつ誘電体粒子が連続した経路を有していることが確認された。
(Example 11)
A sample was prepared in the same manner as in Example 5 except that the dielectric particles were barium titanate (average particle diameter D50 = 2.64 μm, dielectric particles C) prepared by the oxalate method. Was measured in the same manner as in Example 5. The results are shown in Table 2. Further, in the same manner as in Example 5, peeling between the electrolytic nickel foil and the dielectric particle structure and evaluation of flexibility were performed. The results are also shown in Table 2.
In FIG. 12, the image by the scanning electron microscope of the dielectric material particle structure obtained by performing a particle joining process is shown. As shown in FIG. 12, it was confirmed that the dielectric particle structure has a path in which the dielectric particles are joined to each other and the dielectric particles are continuous.
(比較例3)
ビニルベンジル樹脂(昭和高分子(株)製:ARS−068)に、実施例4で使用したものと同じ誘電体粒子A(共立マテリアル(株)製:Y5V−F3)を40vol%(樹脂量60vol%)になるように配合したスラリ溶液を作製した。このスラリ溶液をボールミルにて混合(48時間)分散し、厚さ18μmの銅箔(古河サーキットフォイル(株)製:F2−WS,18μm厚)上に、塗工機を用いて分散したスラリ溶液を厚さ約20μmに塗工し、速度0.25m/m、乾燥120℃にて銅箔付きシートを作製した。
この銅箔付きシートを、銅箔(古河サーキットフォイル(株)製:F2−WS,18μm厚)の粗化面が対向するようにセットし、真空プレス機により圧力:3MPa、温度:195℃、加圧時間:3時間の条件で加熱プレスを行ない、実施例5と同様に試料を作製した。誘電率を実施例4と同様に測定した。結果を表2に示す。また、実施例5と同様に可撓性の評価を行った。その結果も表2に示す。
(Comparative Example 3)
40 vol% (resin amount 60 vol) of the same dielectric particles A (made by Kyoritsu Material Co., Ltd .: Y5V-F3) used in Example 4 on vinylbenzyl resin (Showa High Polymer Co., Ltd .: ARS-068). %) Was prepared. This slurry solution was mixed with a ball mill (48 hours) and dispersed on a 18 μm thick copper foil (Furukawa Circuit Foil Co., Ltd .: F2-WS, 18 μm thickness) using a coating machine. Was coated to a thickness of about 20 μm, and a sheet with copper foil was prepared at a speed of 0.25 m / m and at a drying temperature of 120 ° C.
This sheet with copper foil was set so that the roughened surfaces of the copper foil (Furukawa Circuit Foil Co., Ltd .: F2-WS, 18 μm thick) face each other, pressure: 3 MPa, temperature: 195 ° C. by a vacuum press. Pressurization time: Heat pressing was performed under the condition of 3 hours, and a sample was prepared in the same manner as in Example 5. The dielectric constant was measured in the same manner as in Example 4. The results are shown in Table 2. Further, flexibility was evaluated in the same manner as in Example 5. The results are also shown in Table 2.
(比較例4)
誘電体粒子の量を60vol%(樹脂量40vol%)としたこと以外は、比較例3と同様に試料を作製し、誘電率を実施例5と同様に測定した。結果を表2に示す。また、実施例5と同様に電解ニッケル箔と誘電体粒子構造体との剥離、可撓性の評価を行った。その結果も表2に示す。
(比較例5)
脱バインダ処理を窒素雰囲気中で行った以外は、実施例9と同様に試料を作製しが、表2に示すように、金属箔からの剥がれが発生したために、樹脂の含浸、誘電率の測定を行うことができなかった。
(比較例6)
脱バインダ処理を窒素雰囲気中で行った以外は、実施例10と同様に試料を作製したが、表2に示すように、金属箔からの剥がれが発生したために、樹脂の含浸、誘電率の測定を行うことができなかった。
(Comparative Example 4)
A sample was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that the amount of dielectric particles was 60 vol% (resin amount 40 vol%), and the dielectric constant was measured in the same manner as in Example 5. The results are shown in Table 2. Further, in the same manner as in Example 5, peeling between the electrolytic nickel foil and the dielectric particle structure and evaluation of flexibility were performed. The results are also shown in Table 2.
(Comparative Example 5)
A sample was prepared in the same manner as in Example 9 except that the binder removal treatment was performed in a nitrogen atmosphere. As shown in Table 2, since peeling from the metal foil occurred, measurement of the resin impregnation and dielectric constant was performed. Could not do.
(Comparative Example 6)
A sample was prepared in the same manner as in Example 10 except that the binder removal treatment was performed in a nitrogen atmosphere. As shown in Table 2, since peeling from the metal foil occurred, measurement of the resin impregnation and dielectric constant was performed. Could not do.
表2に示すように、実施例5〜実施例11のいずれの場合も、同材質の誘電体材料を樹脂中に分散させた比較例に比べ、高い誘電率が得られることが確認できた。また、実施例5〜実施例7に示すように、樹脂粉体の量を変化させることにより誘電率のコントロールが可能であることが確認できた。実施例8に示すように、樹脂粉体を用いなくとも高い誘電率が得られることが確認できた。
また、脱バインダを窒素雰囲気中で行うと、電解ニッケル箔表面に酸化膜が形成されないために、磁性フェライト粒子構造体が電解ニッケル箔に十分に接合することができず、剥離が生じてしまう。また、本発明による実施例5〜11の複合多孔体は、焼結体以上の可撓性を有している。
As shown in Table 2, it was confirmed that in any of Examples 5 to 11, a higher dielectric constant was obtained compared to the comparative example in which the same dielectric material was dispersed in the resin. Further, as shown in Examples 5 to 7, it was confirmed that the dielectric constant could be controlled by changing the amount of the resin powder. As shown in Example 8, it was confirmed that a high dielectric constant could be obtained without using resin powder.
Further, when the binder removal is performed in a nitrogen atmosphere, an oxide film is not formed on the surface of the electrolytic nickel foil, so that the magnetic ferrite particle structure cannot be sufficiently bonded to the electrolytic nickel foil, and peeling occurs. Moreover, the composite porous body of Examples 5-11 by this invention has flexibility more than a sintered compact.
図13は、実施例5〜実施例8で得られた複合多孔体の表面を透過型電子顕微鏡で観察した像を示している。図13より、樹脂粉体を添加しなくても、白色で示される酸化物粒子構造体中に樹脂を含浸、充填できることがわかる。また、図13より、樹脂粉体の量が多くなるほど、空孔率が大きくなり、充填される樹脂(灰色)の量が増えることがわかる。 FIG. 13 shows images obtained by observing the surfaces of the composite porous bodies obtained in Examples 5 to 8 with a transmission electron microscope. FIG. 13 shows that the resin can be impregnated and filled in the oxide particle structure shown in white without adding resin powder. Further, FIG. 13 shows that as the amount of resin powder increases, the porosity increases and the amount of resin (gray) to be filled increases.
1…多孔体本体、2…酸化物粒子構造体、3…樹脂相、4…金属箔、5…塗膜、6…樹脂フィルム、7…樹脂フィルム接合金属箔、10,20,30…複合多孔体、OP…酸化物粒子
DESCRIPTION OF
Claims (14)
酸化物粒子群から構成され、かつ外部に連通する空孔を有する酸化物粒子構造体と、を備え、
前記酸化物粒子構造体は、前記第1の導電金属基体の表面に形成された酸化膜を介して前記第1の導電金属基体と接合されていることを特徴とする複合多孔体。 A first conductive metal substrate;
An oxide particle structure composed of a group of oxide particles and having pores communicating with the outside,
The composite porous body, wherein the oxide particle structure is bonded to the first conductive metal substrate through an oxide film formed on the surface of the first conductive metal substrate.
前記バインダ樹脂を除去するために酸化性雰囲気中で前記積層体を加熱処理する工程(b)と、
加熱することにより前記酸化物粒子同士を接合して、外部に連通する空孔を有する酸化物粒子構造体を得る工程(c)と、
前記酸化物粒子構造体の前記空孔に樹脂を充填する工程(d)と、
を備えることを特徴とする複合多孔体の製造方法。 A step (a) of stacking a raw material composition containing oxide particles and a binder resin on a conductive metal substrate to produce a laminate;
(B) heat-treating the laminate in an oxidizing atmosphere to remove the binder resin;
(C) a step of obtaining an oxide particle structure having pores communicating with the outside by joining the oxide particles by heating;
Filling the pores of the oxide particle structure with resin (d);
A method for producing a composite porous body comprising:
前記工程(b)において、前記樹脂粉体も除去されることを特徴とする請求項10に記載の複合多孔体の製造方法。 The raw material composition includes a resin powder,
The method for producing a composite porous body according to claim 10, wherein the resin powder is also removed in the step (b).
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