JP7269660B2 - Mn-Mg系フェライト粉末、樹脂組成物、電磁波シールド材、電子材料および電子部品 - Google Patents
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Description
<1>
複数個のフェライト粒子を含み、
体積平均粒径が0.6μm以上10μm以下であり、
2.106μmにおける体積基準の積算分布(フルイ下)が1.5体積%以上98体積%以下であることを特徴とするMn-Mg系フェライト粉末(但し、タップ密度/真比重の値が0.65以上である磁性粉末を除く)。
<2>
BET比表面積が0.7m 2 /g以上9m 2 /g以下である<1>記載のMn-Mg系フェライト粉末。
<3>
前記フェライト粒子は、真球状または断面が6角形以上の多角形である形状を有するものである<1>または<2>に記載のMn-Mg系フェライト粉末。
<4>
Mnの含有率が13質量%以上25質量%以下、Mgの含有率が1質量%以上3.5質量%以下、Feの含有率が43質量%以上57質量%以下である<1>~<3>のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末。
<5>
Srを1.5質量%以下の含有率で含んでいる<1>~<4>のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末。
<6>
<1>~<5>のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末と、樹脂材料とを含むことを特徴とする樹脂組成物。
<7>
<1>~<5>のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末と、樹脂材料とを含む材料で構成されたことを特徴とする電磁波シールド材。
<8>
<1>~<5>のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末を含む材料で構成されていることを特徴とする電子材料。
<9>
<1>~<5>のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末を含む材料で構成されていることを特徴とする電子部品。
本発明は、上記<1>~<9>に係る発明であるが、以下、それ以外の事項(例えば、下記[1]~[9])についても記載している。
複数個のフェライト粒子を含み、
体積平均粒径が0.6μm以上10μm以下であり、
2.106μmにおける体積基準の積算分布(フルイ下)が1.5体積%以上98体積%以下であることを特徴とするMn-Mg系フェライト粉末。
BET比表面積が0.7m2/g以上9m2/g以下である[1]記載のMn-Mg系フェライト粉末。
前記フェライト粒子は、真球状または断面が6角形以上の多角形である形状を有するものである[1]または[2]に記載のMn-Mg系フェライト粉末。
Mnの含有率が13質量%以上25質量%以下、Mgの含有率が1質量%以上3.5質量%以下、Feの含有率が43質量%以上57質量%以下である[1]~[3]のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末。
Srを1.5質量%以下の含有率で含んでいる[1]~[4]のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末。
[1]~[5]のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末と、樹脂材料とを含むことを特徴とする樹脂組成物。
[1]~[5]のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末と、樹脂材料とを含む材料で構成されたことを特徴とする電磁波シールド材。
[1]~[5]のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末を含む材料で構成されていることを特徴とする電子材料。
[1]~[5]のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末を含む材料で構成されていることを特徴とする電子部品。
《Mn-Mg系フェライト粉末》
まず、本発明のMn-Mg系フェライト粉末について説明する。
また、本発明のフェライト粉末は、1GHz以下の低周波数領域の電磁波に対しても優れた遮蔽性を有する。
これに対し、上記のような条件を満たさない場合には、満足のいく特性が得られない。
すなわち、エポキシ樹脂30質量部にフェライト粉末70質量部を混合した後、内径1.8mm、長さ100mmの円柱状の金型に注入した後、加熱硬化させる。金型を室温に戻したのち、金型から丸棒状のサンプルを取り出し、透磁率測定用サンプルとする。
そして、前記サンプルを共振器にセットし、空洞共振器(例えば、関東電子応用開発社製のSバンド用およびCバンド用)とネットワークアナライザ(例えば、キーサイトテクノロジー社製E5071C)とを用いて透磁率を測定し、得られた値をフェライト粉末の透磁率の値として採用するものとする。
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
単結晶の確認方法はTEMを用いて上記粒径の粒子のみが複数の粒子が存在する視野で制限視野電子回折像を撮影し、得られた画像において斑点状のパターンが円環状のパターンと同等か同等以上に明確に出ていることにより判別することができる。(日立ハイテクノロジーズ社製HF-2100、Cold-FE-TEMを用いてVacc:200kV、100000倍で撮影した。)
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
これにより、フェライト粉末の製造時において、焼成時の均一性の調整を容易に行うことができ、また、フェライト粉末の周波数特性の微調整を容易に行うことができる。
より具体的には、フェライト粉末0.2gを秤量し、純水60mlに1Nの塩酸20mLおよび1Nの硝酸20mLを加えたものを加熱し、フェライト粉末を完全溶解させた水溶液を準備し、その後、当該水溶液について、ICP分析装置(島津製作所製ICPS-1000IV)を用いた測定を行うことにより、各金属元素の含有量を求めることができる。
球状率は、次のようにして求めるものとする。
上記の割合は、画像解析装置にて求めるものとする。
具体的には、FE-SEM(日立ハイテクノロジーズ社製SU-8020)に堀場製作所製E-MAX(EDX)を組み合わせて、EDXの粒子形状測定機能を用いて測定することができる。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
タッピング装置としては、USPタップ密度測定装置(ホソカワミクロン社製パウダテスタPT-X)等を用いるものとする。
このような条件を満足するフェライト粉末は、単位体積当たりの磁気モーメントが大きく、電磁波シールド材等のフィラーとして好適である。
これにより、樹脂組成物としたときのフェライト粉末の分散性をより確実に優れたものとすることができる。
フェライト粉末の保磁力は、25Oe以上80Oe以下であるのが好ましい。
体積抵抗の値は、以下のようにして求めた。すなわち、まず、内径22.5mmの底部に電極を有するテフロン製シリンダーに得られたフェライト粉末を高さが4mmになるように投入し、内径と同じサイズの電極を上部より差し込み、さらに上から1kgの荷重をかけた状態で底部と上部の電極を測定装置(ケースレー社製6517A型を用いた)に接続し、抵抗を測定した。当該測定により得られた抵抗値、内径および厚さを用いて体積抵抗を算出した。
これにより、例えば、フェライト粒子(フェライト粉末)の絶縁性を向上させることができる。また、例えば、フェライト粉末の樹脂等への分散性を向上させることができる。
これにより、例えば、フェライト粉末の樹脂等への分散性を高めることができる。
これにより、フェライト粉末を用いて成形された成形体(例えば、電磁波シールド材等)中においてフェライト粒子同士が接触しにくくなるので電気抵抗を高めることができる。
次に、本発明に係るフェライト粉末の製造方法について説明する。
本発明のフェライト粉末は、いかなる方法で製造してもよいが、例えば、以下に述べるような方法により、好適に製造することができる。
この方法では、フェライト原料としては、造粒物を好適に用いることができる。
すなわち、製造すべきフェライト粉末の組成に対応するように、金属元素を含む複数種の原料を秤量、混合した後、水を加えて粉砕しスラリーを作製する。作製した粉砕スラリーをスプレードライヤーで造粒して、分級して所定粒径の造粒物を調製する。
すなわち、製造すべきフェライト粉末の組成に対応するように、金属元素を含む複数種の原料を秤量、混合した後、乾式粉砕を行い、各原材料を粉砕分散させ、その混合物をグラニュレーターで造粒し、分級して所定粒径の造粒物を調製する。
溶射には、可燃性ガス燃焼炎として燃焼ガスと酸素との混合気体を用いることができる。
これにより、揮発した材料の再析出による粒径が比較的小さいフェライト粒子の形成を好適に進行させることができる。また、最終的に得られるフェライト粒子の形状(例えば、BET比表面積等)を好適に調整することができる。また、後の工程での分級等の処理を省略または簡略化することができ、フェライト粉末の生産性をさらに優れたものとすることができる。また、後の工程での分級により除去する粒子の割合をより少ないものとすることができ、フェライト粉末の収率をさらに優れたものとすることができる。
また、前記溶射は、温度1000℃以上3500℃以下で行うのが好ましく、2000℃以上3500℃以下で行うのがより好ましい。
本発明の樹脂組成物は、前述した本発明のフェライト粉末と、樹脂材料とを含むものである。
本発明の電磁波シールド材(成形体)は、本発明のフェライト粉末と、樹脂材料とを含む材料で構成されたものとすることができる。
本発明の電子材料、電子部品は、本発明のフェライト粉末と、樹脂材料とを含む材料で構成されたものとすることができる。
各実施例および各比較例のフェライト粉末を以下のようにして製造した。
まず、原料としてのFe2O3、Mn3O4、Mg(OH)2およびSrCO3を所定の割合で混合し、ヘンシェルミキサーで15分間混合した。
このようにして得られた粉砕物を、ローラコンパクターを用いてペレット化した後、大気中、900℃で5時間ロータリーキルンを用いて仮焼成を行った。
タップ密度は、タッピング装置(USPタップ密度測定装置、ホソカワミクロン社製パウダテスタPT-X)を用い、JIS Z 2512-2012に準拠した測定により求めた。タッピングは、100回/分で3分間行った。
溶射処理条件の条件を変更するとともに、バグフィルターを用いた捕集の代わりに、サイクロン回収を採用しその後分級処理を施した前記実施例1と同様にフェライト粉末を製造した。
後述する比較例1で得られたフェライト粉末と、後述する比較例2で得られたフェライト粉末とを、質量比で、5:95の割合で混合することにより、本実施例のフェライト粉末を製造した。
まず、原料としてのFe2O3、Mn3O4、Mg(OH)2およびSrCO3を所定の割合で混合し、水を加え、湿式ボールミルで6時間粉砕、混合しスラリー得た。得られたスラリーを造粒乾燥し、大気中で1135℃、6時間保持した後、粉砕し、フェライト粉末(Mn-Mg系フェライト粉末)を得た。
原料の比率、仮焼成の条件、スプレードライヤーでの造粒条件、溶射処理条件、分級条件を表1に示すように調整することにより、フェライト粉末の条件を表2に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にフェライト粉末を製造した。
より具体的には、フェライト粉末0.2gを秤量し、純水60mlに1Nの塩酸20mLおよび1Nの硝酸20mLを加えたものを加熱し、フェライト粉末を完全溶解させた水溶液を準備し、その後、当該水溶液について、ICP分析装置(島津製作所製ICPS-1000IV)を用いた測定を行うことにより、各金属元素の含有量を求めた。
フェライト粉末を構成する粒子のうち、真球状をなすものの割合は、上記のように求めた。
前記各実施例および前記各比較例のフェライト粉末70質量部とPVA水溶液(固形分10質量%)30質量部とを、自転公転型ミキサーで3分間分散混合したのち、得られた混合物の粘度をB型粘度計で測定した。粘度の測定に関しては最初の1回転目の粘度と10回転目の粘度を測定し、評価した。
前記各実施例および前記各比較例のフェライト粉末について、以下のようにして透磁率を測定した。透磁率の測定は、アジレントテクノロジー社製E4991A型RFインピーダンス/マテリアル・アナライザ 16454A磁性材料測定電極を用いて行った。まず、フェライト粉末4.5gとフッ素系粉末樹脂0.5gとを100ccのポリエチレン製容器に収容し、100rpmのボールミルで30分間撹拌して混合した。撹拌終了後、得られた混合物0.8g程度を、内径4.5mm、外径13mmのダイスに充填し、プレス機で40MPaの圧力で1分間加圧した。得られた成形体を熱風乾燥機によって温度140℃で2時間加熱硬化させることにより、測定用サンプルを得た。そして、測定用サンプルを測定装置にセットする共に、事前に測定しておいた測定用サンプルの外径、内径、高さを測定装置に入力した。測定は、振幅100mVとし、周波数1MHz~3GHzの範囲を対数スケールで掃引し、透磁率(複素透磁率の実部μ’)を測定した。
エポキシ樹脂30質量部にフェライト粉末70質量部を混合後、内径1.8mm、長さ100mmの円柱状の金型に注入した後、加熱硬化させた。金型を室温に戻したのち、金型から丸棒状のサンプルを取り出し、透磁率測定用サンプルとした。
得られたサンプルを共振器にセットし、透磁率を空洞共振器(Sバンド用およびCバンド用(いずれも関東電子応用開発社製))とネットワークアナライザ(キーサイトテクノロジー社製E5071C)とを用いて測定した。
上記の測定結果から、周波数が1GHz超12GHz以下の領域において、μ’が1以下になる周波数を求めた。
前記各実施例および各比較例のフェライト粉末について、飽和磁化、残留磁化、保磁力を求めた。
体積抵抗の値は、以下のようにして求めた。すなわち、まず、内径22.5mmの底部に電極を有するテフロン製シリンダーに得られたフェライト粉末を高さが4mmになるように投入し、内径と同じサイズの電極を上部より差し込み、さらに上から1kgの荷重をかけた状態で底部と上部の電極を測定装置(ケースレー社製6517A型を用いた)に接続し、抵抗を測定した。当該測定により得られた抵抗値、内径および厚さを用いて体積抵抗を算出した。
本出願は、2018年2月13日出願の日本特許出願(特願2018-023564)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Claims (9)
- 複数個のフェライト粒子を含み、
体積平均粒径が0.6μm以上10μm以下であり、
2.106μmにおける体積基準の積算分布(フルイ下)が1.5体積%以上98体積%以下であることを特徴とするMn-Mg系フェライト粉末(但し、タップ密度/真比重の値が0.65以上である磁性粉末を除く)。 - BET比表面積が0.7m2/g以上9m2/g以下である請求項1記載のMn-Mg系フェライト粉末。
- 前記フェライト粒子は、真球状または断面が6角形以上の多角形である形状を有するものである請求項1または2に記載のMn-Mg系フェライト粉末。
- Mnの含有率が13質量%以上25質量%以下、Mgの含有率が1質量%以上3.5質量%以下、Feの含有率が43質量%以上57質量%以下である請求項1~3のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末。
- Srを1.5質量%以下の含有率で含んでいる請求項1~4のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末と、樹脂材料とを含むことを特徴とする樹脂組成物。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末と、樹脂材料とを含む材料で構成されたことを特徴とする電磁波シールド材。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末を含む材料で構成されていることを特徴とする電子材料。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載のMn-Mg系フェライト粉末を含む材料で構成されていることを特徴とする電子部品。
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