JP6089661B2 - 磁性体 - Google Patents
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前記スクリーン印刷法は、メタルマスクを用いて導電性金属ペーストを塗布した後に加熱硬化させることで、所望の回路パターンをプリント配線基板上に形成する方法であり、インクジェット方式による描画法は、噴射する微小な液滴状の金属ペーストを噴射装置で噴射して直接描画する方法である。
すなわち、上記課題は、本発明の、下記(1)〜(9)によって解決される。
(1)「磁性微粒子を用いた磁性体であって、基材上に第1のインク層、撥水層、第2のインク層が順に積層され、前記第1のインク層はエッジ付近が厚く中央部が薄いものであり、前記第2のインク層は中央部が厚く、かつ磁性微粒子を含有するものであることを特徴とする磁性体。」
(2)「前記撥水層は、低温硬化型フッ素樹脂であることを特徴とする前記第(1)項に記載の磁性体。」
(3)「第1のインク層及び/または第2のインク層は、インクジェットで形成され、硬化したものであることを特徴とする前記第(1)項または第(2)項に記載の磁性体。」
(4)「第2のインク層は、磁性微粒子と導電性金属酸化物微粒子とを含有することを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の磁性体。」
(5)「前記導電性金属酸化物は、常磁性であり、Cr、Si、Ta、またはTiを含む酸化物であることを特徴とする前記第(4)項に記載の磁性体。」
(6)「前記第1のインク層が、磁性微粒子を含有するものであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載の磁性体。
(7)「第1のインク層と第2のインク層の磁化方向が異なることを特徴とする前記第(6)項に記載の磁性体。」
(8)「第1のインク層と第2のインク層の保磁力が異なることを特徴とする前記第(6)項または第(7)項に記載の磁性体。」
(9)「前記撥水層と前記第2のインク層との間に、さらにCrまたはCr酸化物を含む密着層を有することを特徴とする前記第(1)項乃至第(8)項のいずれかに記載の磁性体。」
本発明の磁性体は、基材上に第1のインク層、撥水層、第2のインク層が順に積層されたものであり、前記第2のインク層は、磁性インクにより形成される。
本発明の磁性体は、図2に示すように、磁性体粒子を含む第2のインク層は、第1のインク層の中央部分が薄くエッジ付近が厚い断面形状と、撥水層とにより、乾燥し体積が減少しても中央部に集まり、中央部が厚い断面形状となるため、磁性体粒子が配向し易く、磁気モーメントを大きくできる。
なお、磁性微粒子の平均一次粒径は、レーザ回折・散乱法をもちいた島津製作所のSALD-7100Hにより測定できる。
板状比が10を超える場合には、粒子間のスタッキングが多くなり、磁性インクの製造時におけるビヒクル中への分散性が低下すると共に、粘度が増加する場合がある。
5重量%未満では磁気モーメントが低くなることがあり、40重量%を超えると磁気インクの粘度が高くなり、インクジェット方式による描画が困難になることがある。
前記結着剤の磁気インク中の含有量は、20重量%以上80重量%以下であることが好ましい。
導電性金属酸化物粒子としては、常磁性でかつ熱伝導率が高いものであれば特に制限はないが、磁気モーメントを大きくできるCr、Si、Ta、またはTiを含む酸化物であることが好ましく、導電性金属酸化物粒子の平均一次粒径は、5nm以上100nm以下であることが好ましい。
前記導電性金属酸化物粒子の磁気インク中の含有量は、0重量%以上5重量%以下であることが好ましい。
前記アニオン性、カチオン性、非イオン性又は両性界面活性剤は、分子中に、疎水性及び親水性部分を含むものであり、例えば、ポリエチレングリコール−400(PEG)、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、セチル−トリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)又はビス(2−エチルヘキシル)スルホコハク酸ナトリウム塩である。
極性有機溶剤としては、メチル−エチルケトン、アセチルアセトン、ジメチルケトン、ジエチルケトン、ジアセトン−アルコール並びにそれらの混合物及び/又は組み合わせのような有機ケトン化合物が好ましい。
保護コロイドとしては、ポリエチレンオキシド(PEO)及びポリビニル−ピロリドン(PVP)のような水溶性ポリマーである。
安定剤としては、炭水化物、トラガンスゴム、ブドウ糖、アラビアゴム、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ゼラチン並びにそれらの混合物及び組み合わせからなる群から選択された多糖類である。
撥水層と形成する樹脂としては、撥水性を有するものであれば使用することができ、フッ素樹脂、シリコン樹脂等を使用できるが、100℃以下、好ましくは60℃〜80℃程度で硬化する低温硬化型のフッ素樹脂であることが好ましい。
前記撥水層の膜厚は、0.2μm以上5μm以下であることが好ましい。
具体的には、前記磁気インクをインクジェットプリンタ等で用いられるようなインクジェットヘッドのインクカートリッジに充填し、磁気インクの粒径に対応させたインクジェットヘッドに磁気インクを供給し、基材上の所望の位置に所望の形状や大きさに磁性インクを噴射、塗布し、磁化配向させることで形成する。
磁場配向としては図3に示した(a)のNSの垂直配向、(b)のNN並行配向とあるが図4の様に配向できれば、どちらでもよく、また、第1のインク層と第2のインク層は磁化方向、保磁力が異なっていても構わない。
(磁性インク1の作製)
磁性微粒子1(γ−Fe2O3:戸田工業製、粒子サイズ約50nm、350エルステッド)2g、ポリエステルウレタン樹脂(バイロンUR8200)5g、溶媒(MEKとトルエンが1:1)3gを混合し、超音波分散機で60分間分散して[磁性インク1]を得た。
磁性微粒子1を磁性微粒子2(γ−Fe2O3:戸田工業製、粒子サイズ約30nm、500エルステッド)に代えるほかは[磁性インク1]と同様にして[磁性インク2]を得た。
その後、低温硬化型フッ素樹脂(ファインケミカル社、フッソプラコート FC-115)を、厚さ0.2μmになるようにスプレー塗工し、ヤマト科学のプラズマリアクターを用いて1分間プラズマ処理して、撥水層を形成した。
さらに、前記インクジェット記録装置を用いて[磁性インク2]を塗布して第2のインク層を形成し、東洋磁気工業の電磁石を用い、700mTの磁場をかけ、NN配向の電磁石の磁場が水平よりも傾いているセンターポールの端付近に10分間固定し磁場配向させ、乾燥して[磁性体1]を得た。
また、[磁性体1]は、描画した領域がNdFeBの磁石に簡単につき、導電性を有するものであることを確認した。
磁性微粒子1を、粒径50nm、保持力300エルステッドの磁性粒子3に代える他は実施例1と同様にして[磁性体2]を得た。
[磁性体2]の断面を観察したところ、図2に示す構成であった。
また、[磁性体2]は、描画した領域がNdFeBの磁石に簡単につき、導電性を有するものであることを確認した。
撥水層を形成しない他は、実施例1と同様にして、[比較磁性体1]を得た。
撥水層を形成しない他は、実施例2と同様にして、[比較磁性体2]を得た。
磁性微粒子1を磁性粒子4(バリウム・フェライト(BaFe2O4)、粒径50nm、保持力400エルステッド)に代え、磁性微粒子2を磁性粒子5(バリウム・フェライト(BaFe2O4)、粒径30nm、520エルステッド)に代える他は実施例1と同様にして[磁性体3]を得た。
[磁性体3]の断面を観察したところ、図2に示す構成であった。
また、[磁性体3]は、描画した領域がNdFeBの磁石に簡単につき、導電性を有するものであることを確認した。
[磁性インク2]にCr2O3(粒径20nm)を1重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体4]を得た。
[磁性インク2]にCr2O3を2重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体5]を得た。
[磁性インク2]にCr2O3を3重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体6]を得た。
[磁性インク2]にCr2O3を4重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体7]を得た。
磁性インク2]にCr2O3を5重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体8]を得た。
[磁性インク2]にSiO2(粒径15nm)を1重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体9]を得た。
[磁性インク2]にSiO2を2重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体10]を得た。
[磁性インク2]にSiO2を3重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体11]を得た。
[磁性インク2]にSiO2を4重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体12]を得た。
[磁性インク2]にSiO2を5重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体13]を得た。
[磁性インク2]にTaO5(粒径20nm)を1重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体14]を得た。
[磁性インク2]にTaO5を2重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体15]を得た。
[磁性インク2]にTaO5を3重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体16]を得た。
[磁性インク2]にTaO5を4重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体17]を得た。
[磁性インク2]にTaO5を5重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体18]を得た。
[磁性インク2]にTiO2(粒径14nm)を1重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体19]を得た。
[磁性インク2]にTiO2を2重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体20]を得た。
[磁性インク2]にTiO2を3重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体21]を得た。
[磁性インク2]にTiO2を4重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体22]を得た。
[磁性インク2]にTiO2を5重量%添加した磁性インクを用い、磁性体層2を形成した他は実施例1と同様にして[磁性体23]を得た。
また、[磁性体4〜23]は、描画した領域がNdFeBの磁石に簡単につくことを確認した。
また、4端子法で抵抗率を測定し、その逆数をとることで導電性金属酸化物の添加量に伴う電気伝導率(導電性率)の変化を測定した。測定結果を表2に示す。
撥水層を形成したのち、Crをスパッタにて厚さ0.1μmの密着層を形成した以外は実施例1と同様にして[磁性体24]を得た。
[磁性体24]の断面を観察したところ、図2に示す構成であった。
また、[磁性体24]は、描画した領域がNdFeBの磁石に簡単につき、導電性を有するものであることを確認した。
Claims (10)
- 磁性微粒子を用いた磁性体であって、基材上に第1のインク層、撥水層、及び第2のインク層が順に積層され、前記第1のインク層はエッジ付近が厚く中央部が薄いものであり、前記第2のインク層は中央部が厚く、かつ磁性微粒子を含有するものであり、
前記撥水層は低温硬化型フッ素樹脂であることを特徴とする磁性体。 - 磁性微粒子を用いた磁性体であって、基材上に第1のインク層、撥水層、及び第2のインク層が順に積層され、
前記撥水層と前記第2のインク層との間に、さらにCrまたはCr酸化物を含む密着層を有し、
前記第1のインク層はエッジ付近が厚く中央部が薄いものであり、前記第2のインク層は中央部が厚く、かつ磁性微粒子を含有するものであることを特徴とする磁性体。 - 前記撥水層は、低温硬化型フッ素樹脂であることを特徴とする請求項2に記載の磁性体。
- 前記第1のインク層及び/または前記第2のインク層は、インクジェットで形成され、硬化したものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の磁性体。
- 前記第2のインク層は、磁性微粒子と導電性金属酸化物微粒子とを含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の磁性体。
- 前記導電性金属酸化物は、常磁性であり、Cr、Si、Ta、またはTiを含む酸化物であることを特徴とする請求項5に記載の磁性体。
- 前記第1のインク層が、磁性微粒子を含有するものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の磁性体。
- 前記第1のインク層と前記第2のインク層の磁化方向が異なることを特徴とする請求項7に記載の磁性体。
- 前記第1のインク層と前記第2のインク層の保磁力が異なることを特徴とする請求項7または8に記載の磁性体。
- 前記撥水層と前記第2のインク層との間に、さらにCrまたはCr酸化物を含む密着層を有することを特徴とする請求項1に記載の磁性体。
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