JP6969692B2 - 磁性ペースト - Google Patents
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Description
[1] (A)平均粒径が1μm以上である磁性粉体、
(B)エポキシ樹脂、
(C)反応性希釈剤、
(D)硬化剤、及び
(E)平均粒径が1μm未満であるフィラー、を含む磁性ペースト。
[2] (E)成分の平均粒径が、0.01μm以上である、[1]に記載の磁性ペースト。
[3] (A)成分が、酸化鉄粉及び鉄合金系金属粉から選ばれる少なくとも1種である、[1]又は[2]に記載の磁性ペースト。
[4] (A)成分の平均粒径が、10μm以下である、[1]〜[3]のいずれかに記載の磁性ペースト。
[5] (A)成分の含有量が、磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%とした場合、65質量%以上95質量%以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の磁性ペースト。
[6] (E)成分の含有量が、磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%とした場合、1質量%以上25質量%以下である、[1]〜[5]のいずれかに記載の磁性ペースト。
[7] (C)成分の含有量が、磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%とした場合、1質量%以上15質量%以下である、[1]〜[6]のいずれかに記載の磁性ペースト。
[8] (E)成分が、磁性を有さない無機フィラー及び有機フィラーから選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[7]のいずれかに記載の磁性ペースト。
[9] (E)成分が、磁性を有さない無機フィラーを含み、無機フィラーの含有量が、磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%とした場合、0.1質量%以上5質量%以下である、[8]に記載の磁性ペースト。
[10] スルーホール充填用である、[1]〜[9]のいずれかに記載の磁性ペースト。
[11] [1]〜[10]のいずれかに記載の磁性ペーストの硬化物によりスルーホールが充填されている基板を含む、回路基板。
[12] [11]に記載の回路基板を含むインダクタ部品。
[13] [1]〜[10]のいずれかに記載の磁性ペーストの製造方法であって、
(A)平均粒径が1μm以上である磁性粉体、
(B)エポキシ樹脂、
(C)反応性希釈剤、
(D)硬化剤、及び
(E)平均粒径が1μm未満であるフィラー、を混合することを含む、磁性ペーストの製造方法。
本発明の磁性ペーストは、(A)平均粒径が1μm以上である磁性粉体、(B)エポキシ樹脂、(C)反応性希釈剤、(D)硬化剤、及び(E)平均粒径が1μm未満であるフィラーを含む。
磁性ペーストは、(A)平均粒径が1μm以上である磁性粉体を含有する。磁性粉体とは、比透磁率が1より大きい無機フィラーを表す。(A)成分の平均粒径は、磁性ペーストの粘度を低下させる観点から、1μm以上であり、好ましくは1.2μm以上、より好ましくは1.5μm以上である。(A)成分の平均粒径の上限値は、好ましくは10μm以下、より好ましくは9μm以下、さらに好ましくは8μm以下である。
なお、本発明において、磁性ペースト中の各成分の含有量は、別途明示のない限り、磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%としたときの値である。
磁性ペーストは、(B)エポキシ樹脂を含有する。但し、(B)成分は(C)反応性希釈剤に該当するものは除く。
磁性ペーストは、(C)反応性希釈剤を含有する。一般に多量の(A)成分を磁性ペーストに含有させると粘度が上昇する。しかし、(C)反応性希釈剤を磁性ペーストに含有させることにより、磁性ペーストの粘度を低下させることが可能となる。
磁性ペーストは、(D)硬化剤を含有する。(D)硬化剤には、(B)エポキシ樹脂を硬化する機能を有するエポキシ樹脂硬化剤と、(B)エポキシ樹脂の硬化速度を促進させる機能を有する硬化促進剤とがある。磁性ペーストは、(D)硬化剤として、エポキシ樹脂硬化剤及び硬化促進剤のいずれかを含むことが好ましく、硬化促進剤を含むことがより好ましい。
エポキシ樹脂硬化剤としては、例えば、酸無水物系エポキシ樹脂硬化剤、フェノール系エポキシ樹脂硬化剤、ナフトール系エポキシ樹脂硬化剤、活性エステル系エポキシ樹脂硬化剤、ベンゾオキサジン系エポキシ樹脂硬化剤、及びシアネートエステル系エポキシ樹脂硬化剤、アミン系エポキシ樹脂硬化剤が挙げられる。エポキシ樹脂硬化剤としては、磁性ペーストの粘度を低下させる観点から、酸無水物系エポキシ樹脂硬化剤が好ましい。エポキシ樹脂硬化剤は1種単独で用いてもよく、又は2種以上を併用してもよい。
硬化促進剤としては、例えば、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、リン系硬化促進剤、グアニジン系硬化促進剤、金属系硬化促進剤等が挙げられる。硬化促進剤は、磁性ペーストの粘度を低下させる観点から、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤が好ましく、イミダゾール系硬化剤がより好ましい。硬化促進剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
磁性ペーストは、(E)平均粒径が1μm未満であるフィラーを含有する。(E)成分は、平均粒径が小さいことから比表面積が大きい。比表面積の大きい(E)成分を磁性ペーストに含有させると、磁性ペーストの流動時の粘度を大きくすることなく、磁性ペーストの静止時の粘度のみが大きくなる。これにより、磁性ペーストの樹脂ダレ性を抑制することができる。
平均粒径が1μm未満の磁性フィラー(以下、単に「磁性フィラー」ということがある。)の材料及びアスペクト比は、<(A)平均粒径が1μm以上である磁性粉体>欄にて説明したとおりである。
平均粒径が1μm未満の磁性を有さない無機フィラー(以下、単に「無機フィラー」ということがある。)は、比透磁率が1以下である。無機フィラーの材料は特に限定されないが、例えば、シリカ、アルミナ、ガラス、コーディエライト、シリコン酸化物、硫酸バリウム、炭酸バリウム、タルク、クレー、雲母粉、酸化亜鉛、ハイドロタルサイト、ベーマイト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化マンガン、ホウ酸アルミニウム、炭酸ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ビスマス、酸化チタン、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、リン酸ジルコニウム、及びリン酸タングステン酸ジルコニウム等が挙げられる。これらの中でもシリカが特に好適である。シリカとしては、例えば、ヒュームドシリカ、無定形シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ、中空シリカ等が挙げられ、ヒュームドシリカが好ましい。またシリカとしては球状シリカが好ましい。
平均粒径が1μm未満の磁性を有さない有機フィラー(以下、単に「有機フィラー」ということがある。)の例としては、ゴム粒子が挙げられる。有機フィラーであるゴム粒子としては、例えば、(B)成分〜(D)成分などとも相溶しないゴム粒子が使用される。
磁性ペーストは、任意の成分として、さらに(F)分散剤を含んでいてもよい。
磁性ペーストは、さらに必要に応じて、(G)その他の添加剤を含んでいてもよい。斯かるその他の添加剤としては、例えば、ホウ酸トリエチル等の硬化遅延剤、熱可塑性樹脂、難燃剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、密着性付与剤、及び着色剤等の樹脂添加剤等が挙げられる。
磁性ペーストは、例えば、(A)〜(E)成分を用意する工程と、(A)〜(E)成分を混合する工程とを含む方法により製造できる。
図1は、コア基板10に形成されたスルーホールに充填された磁性ペースト200を硬化する際、コア基板10を縦置きにした時の一例を模式的に示す図である。図1に示すように、コア基板10に形成されたスルーホールに充填された磁性ペースト200は、硬化する際にスルーホールから磁性ペーストを構成する成分の一部が液ダレし、樹脂ダレ部210が形成されることがある。上述した磁性ペーストを用いた場合、この液ダレを抑制することができ、磁性ペーストの液ダレの流動距離L(樹脂ダレ部210の長さ)を短くすることができる。即ち、樹脂ダレ性が抑制される。例えば、印刷評価基板を縦置きし、スルーホールから磁性ペーストの成分の一部が流れ出た流動距離Lのうち最大距離が、好ましくは15mm未満、より好ましくは10mm以下、さらに好ましくは8mm以下、特に好ましくは7mm以下である。また、下限は0.01mm以上等とし得る。ここで、縦置きとは、印刷評価基板に設けられたスルーホールの開口面を設置面に対して垂直となるように置くことをいう。
回路基板は、本発明の磁性ペーストの硬化物によりスルーホールが充填されている基板を含む。回路基板は、本発明の磁性ペーストを用いるので、樹脂ダレ性を抑制することができ、所望の形状の磁性層を得ることが可能となる。また、本発明の磁性ペーストは、適度な粘度を有することから、スルーホールへの充填性に優れる。
(1)スルーホールに磁性ペーストを充填し、該磁性ペーストを熱硬化させ、硬化物を得る工程。
(2)硬化物の表面を研磨する工程。
(3)硬化物を研磨した面に導体層を形成する工程。
インダクタ部品は、本発明の回路基板を含む。このようなインダクタ部品は、前記の磁性ペーストの硬化物の周囲の少なくとも一部に導体によって形成されたインダクタパターンを有する。このようなインダクタ部品は、例えば特開2016−197624号公報に記載のものを適用できる。
エポキシ樹脂(「ZX−1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品、日鉄ケミカル&マテリアル社製)17質量部、反応性希釈剤(「ZX−1658」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)5質量部、分散剤(「RS−710」、リン酸エステル系分散剤、東邦化学社製)1質量部、硬化剤(「2MZA−PW」、イミダゾール系硬化促進剤、四国化成社製)1質量部、磁性粉体(「M05S」、Fe−Mn系フェライト、平均粒径3μm、パウダーテック社製)150質量部、シリカ(「RY−200」、フュームドシリカ、平均粒径0.012μm、日本アエロジル社製)2質量部を混合し、3本ロールで均一に分散して、磁性ペースト1を調製した。
エポキシ樹脂(「ZX−1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品、日鉄ケミカル&マテリアル社製)3質量部、反応性希釈剤(「EX−201」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)2.5質量部、分散剤(「RS−710」、リン酸エステル系分散剤、東邦化学社製)1質量部、硬化剤(「2MZA−PW」、イミダゾール系硬化促進剤、四国化成社製)1質量部、磁性粉体(「M05S」、Fe−Mn系フェライト、平均粒径3μm、パウダーテック社製)120質量部、コアシェル分散エポキシ樹脂(「MX−153」、有機フィラーの含有量33質量%、平均粒径0.2μm、カネカ社製)30質量部を混合し、3本ロールで均一に分散して、磁性ペースト2を調製した。
エポキシ樹脂(「ZX−1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品、日鉄ケミカル&マテリアル社製)5質量部、反応性希釈剤(「ZX−1658」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)4質量部、反応性希釈剤(「EX−201」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)9質量部、分散剤(「RS−710」、リン酸エステル系分散剤、東邦化学社製)1質量部、硬化剤(「2MZA−PW」、イミダゾール系硬化促進剤、四国化成社製)1質量部、(A)成分としての磁性粉体(「M05S」、Fe−Mn系フェライト、平均粒径3μm、パウダーテック社製)100質量部、(E)成分としての磁性粉体(「M001」、Fe−Mn系フェライト、平均粒径0.2μm、パウダーテック社製)20質量部を混合し、3本ロールで均一に分散して、磁性ペースト3を調製した。
エポキシ樹脂(「ZX−1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品、日鉄ケミカル&マテリアル社製)3質量部、反応性希釈剤(「ZX−1658」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)5質量部、反応性希釈剤(「EX−201」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)10質量部、分散剤(「RS−710」、リン酸エステル系分散剤、東邦化学社製)1質量部、硬化剤(「2MZA−PW」、イミダゾール系硬化促進剤、四国化成社製)1質量部、(A)成分としての磁性粉体(「M05S」、Fe−Mn系フェライト、平均粒径3μm、パウダーテック社製)100質量部、(E)成分としての磁性粉体(「M001」、Fe−Mn系フェライト、平均粒径0.2μm、パウダーテック社製)30質量部を混合し、3本ロールで均一に分散して、磁性ペースト4を調製した。
エポキシ樹脂(「ZX−1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品、日鉄ケミカル&マテリアル社製)10質量部、反応性希釈剤(「ZX−1658」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)4質量部、反応性希釈剤(「EX−201」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)6質量部、硬化剤(「2MZA−PW」、イミダゾール系硬化促進剤、四国化成社製)1質量部、磁性粉体(「AW2−08PF3F」、Fe−Cr−Si系合金(アモルファス)、平均粒径3μm、エプソンアトミックス社製)290質量部、シリカ(「RY−200」、フュームドシリカ、平均粒径0.012μm、日本アエロジル社製)3.5質量部を混合し、3本ロールで均一に分散して、磁性ペースト5を調製した。
エポキシ樹脂(「ZX−1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品、日鉄ケミカル&マテリアル社製)8質量部、反応性希釈剤(「EX−201」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)1.2質量部、分散剤(「RS−710」、リン酸エステル系分散剤、東邦化学社製)1質量部、硬化剤(「2MZA−PW」、イミダゾール系硬化促進剤、四国化成社製)2質量部、磁性粉体(「M05S」、Fe−Mn系フェライト、平均粒径3μm、パウダーテック社製)100質量部、コアシェル分散エポキシ樹脂(「MX−153」、有機フィラーの含有量33質量%、平均粒径0.2μm、カネカ社製)10質量部を混合し、3本ロールで均一に分散して、磁性ペースト6を調製した。
エポキシ樹脂(「ZX−1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品、日鉄ケミカル&マテリアル社製)5質量部、反応性希釈剤(「ZX−1658」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)4質量部、反応性希釈剤(「EX−201」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)9質量部、分散剤(「RS−710」、リン酸エステル系分散剤、東邦化学社製)1質量部、硬化剤(「2MZA−PW」、イミダゾール系硬化促進剤、四国化成社製)1質量部、磁性粉体(「M05S」、Fe−Mn系フェライト、平均粒径3μm、パウダーテック社製)100質量部、シリカ(「RY−200」、フュームドシリカ、平均粒径0.012μm、日本アエロジル社製)6質量部を混合し、3本ロールで均一に分散して、磁性ペースト7を調製した。
エポキシ樹脂(「ZX−1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品、日鉄ケミカル&マテリアル社製)10質量部、反応性希釈剤(「ZX−1658」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)4質量部、反応性希釈剤(「EX−201」、環状脂肪族ジグリシジルエ−テル、日鉄ケミカル&マテリアル社製)6質量部、硬化剤(「MEH−8000、フェノール系硬化剤、明和化成製)15質量部、硬化剤(「2MZA−PW」、イミダゾール系硬化促進剤、四国化成社製)1質量部、磁性粉体(「AW2−08PF3F」、Fe−Cr−Si系合金(アモルファス)、平均粒径3μm、エプソンアトミックス社製)200質量部、シリカ(「RY−200」、フュームドシリカ、平均粒径0.012μm、日本アエロジル社製)3質量部を混合し、3本ロールで均一に分散して、磁性ペースト8を調製した。
実施例1において、シリカ(「RY−200」、フュームドシリカ、平均粒径0.012μm、日本アエロジル社製)2質量部を用いなかった。以上の事項以外は実施例1と同様にして磁性ペースト9を調製した。
エポキシ樹脂(「ZX−1059」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品、日鉄ケミカル&マテリアル社製)18質量部、分散剤(「RS−710」、リン酸エステル系分散剤、東邦化学社製)1質量部、硬化剤(「2MZA−PW」、イミダゾール系硬化促進剤、四国化成社製)1質量部、(A)成分としての磁性粉体(「M05S」、Fe−Mn系フェライト、平均粒径3μm、パウダーテック社製)100質量部、(E)成分としての磁性粉体(「M001」、Fe−Mn系フェライト、平均粒径0.2μm、パウダーテック社製)20質量部を混合し、3本ロールで均一に分散して、磁性ペースト10を調製した。
実施例5において、シリカ(「RY−200」、フュームドシリカ、平均粒径0.012μm、日本アエロジル社製)3質量部を、シリカ(「SO−C6」、平均粒径2.0μm、アドマテックス社製)3質量部に変えた。以上の事項以外は実施例5と同様にして磁性ペースト11を調製した。
各実施例及び各比較例で作製した磁性ペースト1〜11の温度を25±2℃に保ち、E型粘度計(東機産業社製「RE−80U」、3°×R9.7コーン、回転数は5rpm)を用いて粘度測定した。また、測定した粘度を印刷性の観点から以下の基準で評価した。
○:20Pa・s以上200Pa・s未満
×:20Pa・s未満もしくは200Pa・s以上
印刷基板として、ガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張積層板(銅箔の厚さ18μm、基板厚み0.8mm、松下電工社製R5715E)を用意した。印刷は15mm×15mmのスペースに厚さ300μmの厚みとなるよう、ドクターブレードにて各磁性ペーストを均一に塗布し、印刷評価基板を作製した。
○:最大距離が15mm未満
×:最大距離が15mm以上
支持体として、シリコン系離型剤処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(リンテック社製「PET501010」、厚さ50μm)を用意した。各実施例及び各比較例で作製した磁性ペースト1〜8を上記PETフィルムの離型面上に、乾燥後のペースト層の厚みが100μmとなるよう、ドクターブレードにて均一に塗布し、樹脂シートを得た。得られた樹脂シートを180℃で90分間加熱することによりペースト層を熱硬化し、支持体を剥離することによりシート状の硬化物を得た。得られた硬化物を、幅5mm、長さ18mmの試験片に切断し、評価サンプルとした。この評価サンプルを、アジレントテクノロジーズ(Agilent Technologies社製、「HP8362B」)を用いて、3ターンコイル法にて測定周波数を100MHzとし、室温23℃にて比透磁率(μ’)及び磁性損失(μ’’)を測定した。
11 支持基板
12 第1金属層
13 第2金属層
14 スルーホール
20 磁性ペースト
20A 磁性層
200 磁性ペースト
210 樹脂ダレ部
L 流動距離
Claims (13)
- (A)平均粒径が1μm以上である磁性粉体、
(B)エポキシ樹脂、
(C)反応性希釈剤、
(D)硬化剤、及び
(E)平均粒径が1μm未満であるフィラー、を含む磁性ペーストであって、
(A)成分の含有量が、磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%とした場合、65質量%以上95質量%以下であり、
磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%とした場合の(C)反応性希釈剤の含有量をC1とし、磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%とした場合の(B)エポキシ樹脂の含有量をB1としたとき、B1/C1が0.05以上4.5以下である、磁性ペースト。 - (E)成分の平均粒径が、0.01μm以上である、請求項1に記載の磁性ペースト。
- (A)成分が、酸化鉄粉及び鉄合金系金属粉から選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の磁性ペースト。
- (A)成分の平均粒径が、10μm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁性ペースト。
- (E)成分の含有量が、磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%とした場合、1質量%以上25質量%以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁性ペースト。
- (C)成分の含有量が、磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%とした場合、1質量%以上15質量%以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の磁性ペースト。
- (E)成分が、磁性を有さない無機フィラー及び有機フィラーから選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁性ペースト。
- (E)成分が、磁性を有さない無機フィラーを含み、無機フィラーの含有量が、磁性ペースト中の不揮発成分を100質量%とした場合、0.1質量%以上5質量%以下である、請求項7に記載の磁性ペースト。
- 有機溶剤の含有量が、磁性ペーストの全質量に対して1.0質量%未満である、又は有機溶剤を含有しない、請求項1〜8のいずれか1項に記載の磁性ペースト。
- スルーホール充填用である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の磁性ペースト。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の磁性ペーストの硬化物によりスルーホールが充填されている基板を含む、回路基板。
- 請求項11に記載の回路基板を含むインダクタ部品。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の磁性ペーストの製造方法であって、
(A)平均粒径が1μm以上である磁性粉体、
(B)エポキシ樹脂、
(C)反応性希釈剤、
(D)硬化剤、及び
(E)平均粒径が1μm未満であるフィラー、を混合することを含む、磁性ペーストの製造方法。
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