本發明涉及軟磁性樹脂組合物及軟磁性薄膜,詳細而言,涉及軟磁性樹脂組合物及由其形成的軟磁性薄膜。
背景技術:
近年來,為了抑制電子設備的噪聲,已知在電子設備上設置導磁率優異的軟磁性薄膜。在電子設備的制造工藝中,借助焊料將電子部件配置在配置有軟磁性薄膜的基板上,然后,在回流焊爐中對焊料進行加熱(回流焊焊接),由此利用焊料將基板和電子部件電連接。
作為那樣的軟磁性薄膜,例如提出了如下磁性復合體,所述磁性復合體含有樹脂組合物和軟磁性金屬粉末,所述樹脂組合物含有雙酚型環氧樹脂、合成橡膠及酚醛樹脂,軟磁性金屬粉末的含有比率相對于磁性復合體為54體積%(例如參見下述專利文獻1)。專利文獻1的磁性復合體在回流焊焊接中不易發生形態不良,因此耐回流焊性優異。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2013-26324號公報
技術實現要素:
發明要解決的問題
近年來,電子設備要求薄型化,為了確保軟磁性薄膜的平坦性,軟磁性薄膜要求在回流焊焊接的加熱中會抑制翹曲。
但是,專利文獻1記載的磁性復合體存在無法充分滿足上述要求的不良情況。
本發明的目的在于,提供一種導磁率優異、并且能夠抑制加熱中的翹曲的軟磁性薄膜及用于形成其的軟磁性樹脂組合物。
用于解決問題的方案
本發明為
[1]一種軟磁性樹脂組合物,其含有軟磁性顆粒、環氧樹脂、酚醛樹脂及丙烯酸類樹脂,前述軟磁性顆粒的含有比率相對于前述軟磁性樹脂組合物為60體積%以上,固化后的前述軟磁性樹脂組合物具有22.0ppm/℃以下的線膨脹系數;
[2]一種軟磁性薄膜,其由[1]所述的軟磁性樹脂組合物形成;
[3]根據[2]所述的軟磁性薄膜,其厚度為500μm以下。
發明的效果
本發明的軟磁性樹脂組合物及軟磁性薄膜含有軟磁性顆粒、環氧樹脂、酚醛樹脂及丙烯酸類樹脂,軟磁性顆粒的含有比率為特定值以上。
因此,軟磁性樹脂組合物及軟磁性薄膜導磁率優異、并且固化后的軟磁性樹脂組合物及軟磁性薄膜能夠具有特定值以下的線膨脹系數。
其結果,能夠抑制噪聲、并且能夠抑制由加熱導致的軟磁性薄膜的翹曲從而確保加熱后的軟磁性薄膜的平坦性。
附圖說明
圖1示出具備本發明的軟磁性薄膜的一個實施方式的軟磁性層疊電路基板的截面圖。
圖2A及圖2B為說明實施例中的翹曲的測定的圖,圖2A表示俯視圖、圖2B表示側視圖。
具體實施方式
本發明的軟磁性樹脂組合物含有軟磁性顆粒、環氧樹脂、酚醛樹脂及丙烯酸類樹脂。
作為構成軟磁性顆粒的軟磁性材料,例如可以舉出:磁性不銹鋼(Fe-Cr-Al-Si合金)、鐵硅鋁合金(Fe-Si-A1合金)、坡莫合金(Fe-Ni合金)、硅銅(Fe-Cu-Si合金)、Fe-Si合金、Fe-Si-B(-Cu-Nb)合金、Fe-Si-Cr-Ni合金、Fe-Si-Cr合金、Fe-Si-Al-Ni-Cr合金、鐵氧體等。這些當中,從磁特性的觀點出發,可優選舉出鐵硅鋁合金(Fe-Si-Al合金)。
軟磁性顆粒形成為扁平狀(片狀),即形成為厚度薄、面寬的形狀。軟磁性顆粒的扁平率(扁平度)例如為8以上、優選為15以上,并且,例如為80以下、優選為65以下。扁平率例如以軟磁性顆粒的平均粒徑(平均長度)除以軟磁性顆粒的平均厚度而得到的長徑比的形式算出。
軟磁性顆粒的平均粒徑(平均長度)例如為3.5μm以上、優選為10μm以上,并且,例如為100μm以下。平均厚度例如為0.3μm以上、優選為0.5μm以上,并且,例如為3μm以下、優選為2.5μm以下。通過對軟磁性顆粒的扁平率、平均粒徑、平均厚度等進行調節,能夠減小由軟磁性顆粒帶來的退磁場的影響,其結果,能夠使軟磁性顆粒的導磁率增加。需要說明的是,為了使軟磁性顆粒的大小均勻,根據需要,也可以使用利用篩子等進行了分級的軟磁性顆粒。
軟磁性顆粒的比重例如為5.0以上且8.0以下。
軟磁性樹脂組合物中的軟磁性顆粒的體積比率以固體成分換算計為60體積%以上、優選為65體積%以上、更優選為70體積%以上。例如為95體積%以下、優選為90體積%以下。另外,質量比率以固體成分換算計例如超過85質量%、優選為88質量%以上、更優選為90質量%以上,并且,例如為98質量%以下、優選為95質量%以下。通過將軟磁性顆粒的含有比率設為上述下限以上,軟磁性薄膜的磁特性優異。另一方面,通過設為上述上限以下,軟磁性樹脂組合物的成膜性優異。
需要說明的是,軟磁性顆粒等各成分的體積比率是基于將各成分的質量除以該成分的比重而得到的理論體積而算出的。各成分的比重通過目錄值或公知的測定方法(例如比重測定法)得到。
作為環氧樹脂,例如可以舉出:雙酚型環氧樹脂、酚型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、萘型環氧樹脂、芴型環氧樹脂、三羥苯基甲烷型環氧樹脂、四羥苯基乙烷型環氧樹脂等。另外,作為環氧樹脂,例如也可以舉出:乙內酰脲型環氧樹脂、三縮水甘油基異氰脲酸酯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂等。這些可以單獨使用或組合使用2種以上。
這些環氧樹脂之中,優選舉出三羥苯基甲烷型環氧樹脂。
三羥苯基甲烷型環氧樹脂為由具有2個以上官能團(縮水甘油基等)的多官能單體作為重復單元構成的環氧樹脂(多官能單體型環氧樹脂),具體而言,可以舉出下述通式(1)所示的三羥苯基甲烷型環氧樹脂等。
需要說明的是,n表示單體的聚合度。
三羥苯基甲烷型環氧樹脂由于是多官能單體型環氧樹脂,因此熔融溫度低,并且,能夠與酚醛樹脂緊密地交聯固化。因此,在將以高含有比率(具體而言為60體積%以上)含有軟磁性顆粒的軟磁性樹脂組合物壓縮、制作高填充率的軟磁性樹脂組合物時,能夠抑制因軟磁性顆粒彼此的排斥力而導致的樹脂組合物的龜裂進而空隙的產生(回彈),能夠更確實地制作具有低的線膨脹系數的軟磁性樹脂組合物。
環氧樹脂的環氧當量例如為10g/eq.以上、優選為100g/eq.以上,并且,例如為500g/eq.以下、優選為180g/eq.以下。
環氧樹脂的粘度(150℃)例如為1.0Pa·s以下、優選為0.2Pa·s以下,并且,為0.01Pa·s以上。粘度通過ICI粘度計來測定。
環氧樹脂的比重例如為1.0以上且1.5以下。
環氧樹脂的配混比率在后邊進行敘述。
酚醛樹脂是環氧樹脂的固化劑,可以舉出:例如苯酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、苯酚芳烷基樹脂、苯酚亞聯苯基樹脂、二環戊二烯型酚醛樹脂、甲階酚醛樹脂等。這些可以單獨使用或組合使用2種以上。
這些酚醛樹脂之中,可優選舉出苯酚酚醛清漆樹脂。苯酚酚醛清漆樹脂與環氧樹脂的反應性優異、能夠提高樹脂強度。
需要說明的是,上述環氧樹脂及酚醛樹脂構成熱固性樹脂成分。具體而言,在熱固性樹脂成分中,環氧樹脂為主劑、酚醛樹脂為固化劑。
酚醛樹脂的羥基當量例如為10g/eq.以上、優選為80g/eq.以上,并且,例如為500g/eq.以下、優選為150g/eq.以下。
酚醛樹脂的比重例如為1.0以上且1.5以下。
酚醛樹脂的配混比率在后邊進行敘述。
另外,作為環氧樹脂與酚醛樹脂的組合,從更確實地制作具有低的線膨脹系數的軟磁性樹脂組合物的觀點出發,可優選舉出三羥苯基甲烷型環氧樹脂與苯酚酚醛清漆樹脂的組合。
即,通過對重復單元中具有多個官能團的三羥苯基甲烷型環氧樹脂使用能夠縮短交聯點距離的苯酚酚醛清漆樹脂,能夠使三羥苯基甲烷型環氧樹脂與苯酚酚醛清漆樹脂相互緊密地大量交聯,能夠得到更高強度的固化樹脂。因此,能夠確實地抑制軟磁性顆粒的回彈、更確實地制作具有特別低的線膨脹系數的軟磁性樹脂組合物。
作為丙烯酸類樹脂,例如可以舉出通過以1種或2種以上具有直鏈或支鏈的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯作為單體成分、使該單體成分聚合而得到的丙烯酸系聚合物等。需要說明的是,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸和/或甲基丙烯酸”。
作為烷基,例如可以舉出:甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、異丁基、戊基、異戊基、己基、庚基、環己基、2-乙基己基、辛基、異辛基、壬基、異壬基、癸基、異癸基、十一烷基、月桂基、十三烷基、十四烷基、硬脂基、十八烷基、十二烷基等碳數1~20的烷基。可優選舉出碳數1~6的烷基。
丙烯酸系聚合物也可以是(甲基)丙烯酸烷基酯與其他單體的共聚物。
作為其他單體,可以舉出:例如丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等含縮水甘油基單體,例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羧乙酯、丙烯酸羧戊酯、衣康酸、馬來酸、富馬酸、巴豆酸等含羧基單體,例如馬來酸酐、衣康酸酐等酸酐單體,例如(甲基)丙烯酸-2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羥丁酯、(甲基)丙烯酸-6-羥己酯、(甲基)丙烯酸-8-羥辛酯、(甲基)丙烯酸-10-羥癸酯、(甲基)丙烯酸-12-羥月桂酯或(4-羥甲基環己基)-甲基丙烯酸酯等含羥基單體,例如苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2-(甲基)丙烯酸酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酸酰胺丙磺酸、(甲基)丙烯酸磺基丙酯、(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等含磺酸基單體,2-羥乙基丙烯酰基磷酸酯等含磷酸基單體,例如苯乙烯單體,例如丙烯腈等。這些可以單獨使用或組合使用2種以上。這些當中,可優選舉出丙烯腈。
另外,丙烯酸類樹脂優選具有環氧基。丙烯酸類樹脂具有環氧基時,環氧值例如為10eq./g以上、優選為100eq./g以上,并且,例如為800eq./g以下、優選為500eq./g以下。
丙烯酸類樹脂的重均分子量例如為1×105以上、優選為3×105以上,并且,例如為1×106以下。需要說明的是,重均分子量通過凝膠滲透色譜法(GPC)根據標準聚苯乙烯換算值來測定。
丙烯酸類樹脂的玻璃化轉變溫度例如為-20℃以上、優選為0℃以上、更優選為10℃以上,并且,例如為50℃以下、優選為30℃以下。通過將丙烯酸類樹脂的玻璃化轉變溫度設為上述下限以上,能夠提高樹脂成分的強度、抑制回彈、降低線膨脹系數。另外,軟磁性樹脂組合物的處理性、半固化狀態的軟磁性樹脂組合物的粘接性優異。需要說明的是,玻璃化轉變溫度通過使用動態粘彈性測定裝置(DMA)在拉伸模式(頻率1Hz、升溫速度10℃/分鐘)下測定的損耗角正切(tanδ)的極大值而得到。
丙烯酸類樹脂的比重例如為0.6以上且1.0以下。
軟磁性樹脂組合物中的樹脂成分、即環氧樹脂、酚醛樹脂及丙烯酸類樹脂的總體積比率以固體成分換算計例如為5體積%以上、優選為10體積%以上,并且,例如為35體積%以下、優選為30體積%以下。軟磁性樹脂組合物中的樹脂成分的質量比率以固體成分換算計例如為2質量%以上、優選為5質量%以上,并且,例如小于15質量%、優選為12質量%以下、更優選為10質量%以下。通過使樹脂成分的含有比率為上述范圍內,軟磁性薄膜的成膜性、磁特性優異。
環氧樹脂、酚醛樹脂及丙烯酸類樹脂(樹脂成分)中的環氧樹脂及酚醛樹脂(熱固性樹脂成分)的體積比率例如為85體積%以上、優選為92體積%以上、更優選為95體積%以上,并且,例如為99體積%以下、優選為97體積%以下。
樹脂成分中的環氧樹脂的體積比率例如為10體積%以上、優選為30體積%以上、更優選為55體積%以上、進一步優選為60體積%以上,并且,例如為90體積%以下、優選為80體積%以下、更優選為70體積%以下。樹脂成分中的環氧樹脂的質量比率例如為10質量%以上、優選為30質量%以上、優選為40質量%以上,并且,例如為90質量%以下、優選為80質量%以下、更優選為70質量%以下。
樹脂成分中的酚醛樹脂的體積比率例如為10體積%以上、優選為20體積%以上、更優選超過30體積%,并且,例如為90體積%以下、優選為70體積%以下、更優選小于50體積%、進一步優選為40體積%以下。樹脂成分中的酚醛樹脂的質量比率例如為10質量%以上、優選為20質量%以上、更優選超過30質量%,并且,例如為90質量%以下、優選為70質量%以下、更優選小于50質量%。
另外,酚醛樹脂相對于環氧樹脂100體積份的含有比率例如為10體積份以上、優選為50體積份以上,并且,例如為200體積份以下、優選小于100體積份。
樹脂成分中的丙烯酸類樹脂的體積比率例如為1.0體積%以上、優選為3.0體積%以上,并且,例如為15.0體積%以下、優選為8.0體積%以下、更優選為5.0體積%以下。樹脂成分中的丙烯酸類樹脂的質量比率例如為1.0質量%以上、優選為3.0質量%以上,并且,例如為15.0質量%以下、優選為8.0質量%以下、更優選為5.0質量%以下。丙烯酸類樹脂的含有比率為上述范圍內時,能夠進一步降低軟磁性樹脂組合物的線膨脹系數。
軟磁性樹脂組合物優選含有熱固化催化劑。
作為熱固化催化劑,只要是通過加熱來促進樹脂成分的固化的催化劑就沒有限定,例如可以舉出:咪唑系化合物、三苯基膦系化合物、三苯基硼烷系化合物、含氨基化合物等。優選為咪唑系化合物。
作為咪唑系化合物,例如可以舉出:2-苯基咪唑(商品名;2PZ)、2-乙基-4-甲基咪唑(商品名;2E4MZ)、2-甲基咪唑(商品名;2MZ)、2-十一烷基咪唑(商品名;C11Z)、2-苯基-1H-咪唑-4,5-二甲醇(商品名;2PHZ-PW)、2,4-二氨基-6-(2’-甲基咪唑基(1)’)乙基均三嗪·異氰脲酸加成物(商品名;2MAOK-PW)等(上述商品名均為四國化成株式會社制造)。這些可以單獨使用或組合使用2種以上。
熱固化催化劑的比重例如為0.9以上且1.5以下。
熱固化催化劑的含有比率相對于樹脂成分100體積份例如為0.1體積份以上、優選為0.3體積份以上,并且,例如為5體積份以下、優選為3體積份以下。熱固化催化劑的質量比率相對于樹脂成分100質量份例如為0.1質量份以上、優選為0.3質量份以上,并且,例如為5質量份以下、優選為3質量份以下。通過將熱固化催化劑的含有比率設為上述范圍內,能夠以低溫度且短時間對軟磁性樹脂組合物進行加熱固化,另外,耐回流焊性優異。
軟磁性樹脂組合物根據需要也可以含有流變控制劑和/或分散劑。通過使軟磁性樹脂組合物含有流變控制劑,能夠使軟磁性顆粒更均勻地分散在軟磁性樹脂組合物中。通過使軟磁性樹脂組合物含有分散劑,能夠使軟磁性顆粒更均勻地分散在軟磁性樹脂組合物中。
流變控制劑是給軟磁性樹脂組合物賦予在剪切力(剪切速度)低時顯示出高粘度、在剪切力(剪切速度)高時顯示出低粘度的觸變性的觸變劑。
作為流變控制劑,例如可以舉出有機系流變控制劑及無機系流變控制劑。可優選舉出有機系流變控制劑。
作為有機系流變控制劑,例如可以舉出:改性脲、脲改性聚酰胺、脂肪酸酰胺、聚氨酯、高分子脲衍生物等。可優選舉出改性脲、脲改性聚酰胺、脂肪酸酰胺,可更優選舉出脲改性聚酰胺。
作為無機系流變控制劑,例如可以舉出:二氧化硅、碳酸鈣、蒙脫石等。
作為流變控制劑,具體而言,例如可以舉出:BYK公司的“BYK-410”、“BYK-430”、“BYK-431”、例如楠本化成株式會社的“DISPARLON PFA-131”、例如NIPPON AEROSIL CO.,LTD.的“AEROSIL VP NK200”、“AEROSIL R976S”、“AEROSIL COK84”等。
這些可以單獨使用或組合使用2種以上。
流變控制劑的比重例如為0.6以上且1.0以下。
流變控制劑的體積比率相對于樹脂成分100體積份例如為0.1體積份以上、優選為1體積份以上,并且,例如為10體積份以下、優選為5體積份以下。流變控制劑的質量比率相對于樹脂成分100質量份例如為0.1質量份以上、優選為1質量份以上,并且,例如為10質量份以下、優選為5質量份以下。
作為分散劑,例如可以舉出聚醚磷酸酯等。
作為聚醚磷酸酯,具體而言,可以舉出楠本化成株式會社的HIPLAAD系列(“ED-152”、“ED-153”、“ED-154”、“ED-118”、“ED-174”、“ED-251”)等。
聚醚磷酸酯的酸值例如為10以上、優選為15以上,并且,例如為200以下、優選為150以下。酸值通過中和滴定法等來測定。
分散劑的比重例如為0.8以上且1.2以下。
分散劑的體積比率相對于樹脂成分100體積份例如為0.05體積份以上、優選為1體積份以上,并且,例如為10體積份以下、優選為5體積份以下。聚醚磷酸酯的質量比率相對于軟磁性顆粒100質量份為0.01質量份以上、優選為0.05質量份以上。另外,為5質量份以下、優選為2質量份以下。
軟磁性樹脂組合物可以以適宜的比率含有除了環氧樹脂、酚醛樹脂及丙烯酸類樹脂以外的其他樹脂、進而根據需要而添加的其他添加劑。
作為其他樹脂,例如可以舉出:天然橡膠、丁基橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁橡膠、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丁二烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、熱塑性聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂(6-尼龍、6,6-尼龍等)、苯氧基樹脂、飽和聚酯樹脂(PET、PBT等)、聚酰胺酰亞胺樹脂、氟樹脂等。這些可以單獨使用或組合使用2種以上。
作為添加劑,例如可以舉出交聯劑、無機填充材料等市售或公知的物質。
軟磁性樹脂組合物通過以上述含有比率混合上述成分來制備。
另外,例如也可以通過將上述各成分和溶劑混合,使各成分溶解和/或分散于溶劑中,從而以軟磁性樹脂組合物溶液的形式制備軟磁性樹脂組合物。
接著,對由上述軟磁性樹脂組合物形成的軟磁性薄膜進行說明。
軟磁性薄膜由上述軟磁性樹脂組合物形成為薄膜狀。
具體而言,軟磁性薄膜例如可以通過如下工序進行制造:使軟磁性樹脂組合物溶解或分散于溶劑中,由此制備軟磁性樹脂組合物溶液的制備工序;將軟磁性樹脂組合物溶液涂布在脫模基材的表面上并使其干燥,由此得到半固化狀態的軟磁性薄膜的干燥工序;及將多張軟磁性薄膜層疊、進行熱壓的熱壓工序。
首先,使軟磁性樹脂組合物溶解或分散于溶劑中(制備工序)。由此,制備軟磁性樹脂組合物溶液。
作為溶劑,可以舉出:例如丙酮、甲乙酮(MEK)等酮類,例如乙酸乙酯等酯類,例如丙二醇單甲基醚等醚類,例如N,N-二甲基甲酰胺等酰胺類等有機溶劑等。另外,作為溶劑,還可以舉出:例如水,例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等醇等水系溶劑。
軟磁性樹脂組合物溶液中的固體成分量例如為10質量%以上、優選為30質量%以上,并且,例如為90質量%以下、優選為85質量%以下
接著,將軟磁性樹脂組合物溶液涂布在脫模基材(隔離體、芯材等)的表面上并使其干燥(干燥工序)。
作為涂布方法,沒有特別限定,例如可以舉出:刮刀法、輥涂覆、簾涂覆、照相凹版涂覆等。
作為干燥條件,干燥溫度例如為70℃以上且160℃以下,干燥時間例如為1分鐘以上且5分鐘以下。
作為隔離體,例如可以舉出:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、紙等。它們在其表面通過例如氟系剝離劑、丙烯酸長鏈烷基酯系剝離劑、有機硅類剝離劑等進行了脫模處理。
作為芯材,例如可以舉出:聚酰亞胺薄膜、聚酯薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等之類的塑料薄膜、鋁箔等之類的金屬薄膜、用例如玻璃纖維、塑料制無紡布纖維等強化了的樹脂基板、硅基板、玻璃基板等。
隔離體或芯材的平均厚度例如為1μm以上且500μm以下。
由此,得到半固化狀態(B階狀態)的軟磁性薄膜。
軟磁性薄膜的平均厚度例如為5μm以上、優選為50μm以上,并且,例如為500μm以下、優選為250μm以下。
接著,準備多張所得的軟磁性薄膜,通過對多張軟磁性薄膜進行熱壓,在厚度方向進行熱壓(熱壓工序)。由此,半固化狀態的軟磁性薄膜被加熱固化。另外,能夠以高比率將軟磁性顆粒填充到軟磁性薄膜內、提高磁特性。
熱壓可以使用公知的壓制機實施,例如可以舉出平行平板壓制機等。
軟磁性薄膜的層疊張數例如為2以上,并且,例如為20以下、優選為5以下。由此,能夠調整為期望厚度的軟磁性薄膜。
加熱溫度例如為80℃以上、優選為100℃以上,并且,例如為200℃以下、優選為180℃以下。
加熱時間例如為0.1小時以上、優選為0.2小時以上,并且,例如為24小時以下、優選為2小時以下。
壓力例如為10MPa以上、優選為20MPa以上,并且,例如為500MPa以下、優選為200MPa以下。
由此,軟磁性薄膜被加熱固化,得到固化狀態(C階狀態)的軟磁性薄膜。
對于該軟磁性薄膜的厚度,作為平均厚度,例如為5μm以上、優選為50μm以上,并且,例如為500μm以下、優選為250μm以下。超過上述上限時,有時無法將軟磁性薄膜、進而具備其的電子設備薄型化。低于上述下限時,有時無法制作導磁率優異的軟磁性薄膜。
固化后(C階狀態)的軟磁性薄膜在低于玻璃化轉變溫度和玻璃化轉變溫度以上這兩個溫度范圍中具有22.0ppm/℃以下的線膨脹系數,優選具有20.5ppm/℃以下的線膨脹系數、更優選具有18.0ppm/℃以下的線膨脹系數、進一步優選具有15.0ppm/℃以下的線膨脹系數,并且,例如具有10.0ppm/℃以上的線膨脹系數。
另一方面,在固化后的軟磁性薄膜不具有上述上限以下的線膨脹系數的情況下,有時無法抑制回流焊工序的加熱中的固化后的軟磁性薄膜的翹曲。
具體而言,固化后的軟磁性薄膜在低于玻璃化轉變溫度下的線膨脹系數α1例如為18.0ppm/℃以下、優選為17.0ppm/℃以下、更優選為16.0ppm/℃以下、進一步優選為15.0ppm/℃以下,另外為10.0ppm/℃以上。
低于玻璃化轉變溫度下的線膨脹系數α1超過上述上限時,有時無法抑制回流焊工序的加熱的前期階段中的固化后的軟磁性薄膜的翹曲。
另外,固化后的軟磁性薄膜在玻璃化轉變溫度以上的線膨脹系數α2例如為22.0ppm/℃以下、優選為21.0ppm/℃以下、更優選為20.5ppm/℃以下、另外,為15.0ppm/℃以上。
玻璃化轉變溫度以上的線膨脹系數α2超過上述上限時,有時無法抑制回流焊工序的加熱的后期階段中的固化后的軟磁性薄膜的翹曲。
對于固化后的軟磁性薄膜而言,優選的是,低于玻璃化轉變溫度下的線膨脹系數α1為上述特定值以下,并且,玻璃化轉變溫度以上的線膨脹系數α2為上述特定值以下。低于玻璃化轉變溫度下的線膨脹系數α1及玻璃化轉變溫度以上的線膨脹系數α2分別為上述特定值以下時,能夠抑制回流焊工序的整個階段中的軟磁性薄膜的翹曲。
需要說明的是,軟磁性薄膜的玻璃化轉變溫度例如為40℃以上。優選為60℃以上、更優選為80℃以上,并且,例如為200℃以下、優選為180℃以下。另外,軟磁性薄膜的玻璃化轉變溫度通過使用動態粘彈性測定裝置(DMA)在拉伸模式(頻率1Hz、升溫速度10℃/分鐘)下測定的損耗角正切(tanδ)的極大值而得到。
軟磁性薄膜優選軟磁性薄膜中含有的扁平狀軟磁性顆粒沿軟磁性薄膜的2維的面內方向排列。即,扁平狀軟磁性顆粒的長度方向(與厚度方向正交的方向)沿軟磁性薄膜的面方向取向。由此,軟磁性薄膜以高比率填充軟磁性顆粒、磁特性優異。另外,實現了軟磁性薄膜的薄型化。
該軟磁性薄膜例如可以制成僅由單層軟磁性薄膜形成的單層結構、在芯材的單面或兩面層疊有軟磁性薄膜的多層結構、在軟磁性薄膜的單面或兩面層疊有隔離體的多層結構等形態。
另外,在上述的實施方式中,使軟磁性薄膜多張層疊并進行熱壓,但例如也可以對1張(單層)軟磁性薄膜實施熱壓。
該軟磁性薄膜例如用于電子設備,具體而言,可以適合用作用于層疊在天線、線圈、或在表面形成有它們的安裝有電子元件的電路基板上的軟磁性薄膜。
具體而言,該軟磁性薄膜例如可以用作如圖1所示具備電路基板2、配置于電路基板2的下表面(一個面)的粘接劑層3和配置于粘接劑層3的下表面的軟磁性薄膜4的軟磁性薄膜層疊基板1。
電路基板2例如為以電磁感應方式使用的電路基板2等,在基板5的上表面(一個面)形成有環形線圈等布線圖案6。布線圖案6通過半添加法或消減法等形成。
作為構成基板5的絕緣材料,例如可以舉出:玻璃環氧基板、玻璃基板、PET基板、特氟綸基板、陶瓷基板、聚酰亞胺基板等。
粘接劑層3使用通常使用的公知的物質作為電路基板2的粘接劑,例如通過將環氧系粘接劑、聚酰亞胺系粘接劑、丙烯酸系粘接劑等粘接劑涂布并干燥而形成。粘接劑層3的厚度例如為10~100μm。
軟磁性薄膜4為上述的軟磁性薄膜,在軟磁性樹脂組合物(具體而言為樹脂成分進行了固化的固化樹脂8)中分散有扁平狀的軟磁性顆粒7。優選軟磁性顆粒7其長度方向(與厚度方向正交的方向)沿軟磁性薄膜4的面方向取向。
這樣的軟磁性薄膜層疊基板1可以用于例如智能手機、個人電腦、位置檢測裝置等用途。
需要說明的是,在圖1的實施方式中,在電路基板2和軟磁性薄膜4之間設置有粘接劑層3,但例如,雖然未圖示,也可以以直接接觸的方式在電路基板2上設置軟磁性薄膜4。
為了將軟磁性薄膜4直接層疊于電路基板2,將半固化狀態的軟磁性薄膜直接貼付于電路基板2后將軟磁性薄膜加熱固化。
回流焊工序中的溫度例如為200℃以上、優選為250℃以上,并且,例如為500℃以下、優選為300℃以下。
回流焊保存時間例如為1秒以上、優選為5秒以上,并且,例如為10分鐘以下、優選為5分鐘以下。
回流焊工序后的軟磁性薄膜的相對導磁率μ′例如為120以上、優選為130以上、更優選為140以上,并且,例如為500以下。
并且,軟磁性樹脂組合物及該軟磁性薄膜含有軟磁性顆粒、環氧樹脂、酚醛樹脂及丙烯酸類樹脂,軟磁性顆粒相對于軟磁性樹脂組合物的體積比率以固體成分換算計為60體積%以上。
因此,軟磁性樹脂組合物及軟磁性薄膜導磁率優異、并且固化后的軟磁性樹脂組合物及軟磁性薄膜能夠具有22.0ppm/℃以下的線膨脹系數。
其結果,能夠抑制電子設備的噪聲、并且抑制由加熱導致的軟磁性薄膜的翹曲從而能夠確保加熱后的軟磁性薄膜的平坦性。因此,能夠實現具備軟磁性薄膜的電氣設備的薄型化。
需要說明的是,在本發明中,薄膜與帶或片同義。
另外,在上述說明中,由本發明的軟磁性樹脂組合物形成軟磁性薄膜,而例如雖然未圖示,但可以由軟磁性樹脂組合物形成不定形或定形的塊狀的軟磁性塊(軟磁性成形體)等,在那樣的情況下軟磁性塊也具有上述特定的線膨脹系數。
實施例
以下示出實施例及比較例,更具體地對本發明進行說明,但本發明不受任何實施例及比較例的限定。另外,以下的記載中使用的配混比率(含有比率)、物性值、參數等具體的數值可以替代為上述“具體實施方式”中記載的與它們相對應的配混比率(含有比率)、物性值、參數等該記載的上限值(被定義為“以下”、“小于”的數值)或下限值(被定義為“以上”、“超過”的數值)。
實施例1
以相對于軟磁性樹脂組合物,軟磁性顆粒的體積比率以固體成分換算成為70.0體積%的方式,將Fe-Si-Al合金500質量份、作為環氧樹脂的上述通式(1)所示的環氧樹脂(日本化藥株式會社制、EPPN-501HY)21.9質量份、作為酚醛樹脂的苯酚酚醛清漆樹脂(群榮化學工業株式會社制、Resitop LVR8210DL)13.5質量份、作為丙烯酸類樹脂的丙烯酸酯共聚物(Nagase ChemteX Corporation制、TEISAN RESIN SG-P3)8.6質量份、作為分散劑的聚醚磷酸酯(楠本化成株式會社制、ED152)0.5質量份(相對于軟磁性顆粒100質量份為0.1質量份)、作為熱固性催化劑的2-苯基-1H-咪唑-4,5-二甲醇(四國化成株式會社制造、Curesol 2PHZ-PW)0.28質量份(相對于樹脂成分100質量份為1.0質量份)以及作為流變控制劑的BYK-430(BYK Japan KK.制)3質量份混合,由此得到軟磁性樹脂組合物。
需要說明的是,將軟磁性樹脂組合物中的各成分的體積比率(固體成分的體積%)示于表1。
使該軟磁性樹脂組合物溶解于MEK,由此制備固體成分濃度85質量%的軟磁性樹脂組合物溶液。
實施例2及比較例1~2
用表1中記載的成分及配混比率將各成分混合,從而得到軟磁性樹脂組合物,除此以外,與實施例1同樣地進行處理,然后,制備軟磁性樹脂組合物溶液。
(熱膨脹系數)
將各實施例及各比較例的軟磁性樹脂組合物溶液涂布到脫模處理完的隔離體上,然后,在110℃的熱氣氛下干燥2分鐘。由此,制造半固化狀態的軟磁性薄膜(平均厚度50μm)。
接著,將3層該軟磁性薄膜層疊,制作層疊體,用真空熱壓裝置(MIKADO TECHNOS CO.,LTD.制)將該層疊體在175℃、30分鐘、40MPa的條件下進行熱壓使其加熱固化,由此制作完全固化狀態的軟磁性薄膜(平均厚度150μm)。
基于下述條件對這樣的軟磁性薄膜實施熱機械測定,求出熱膨脹系數(低于玻璃化轉變溫度下的線膨脹系數為α1、在玻璃化轉變溫度以上的線膨脹系數為α2)。
熱機械測定裝置(TMA):TMA(TA Instruments Japan Inc.制)
樣品尺寸:4mm×16mm
模式:拉伸模式
升溫速度:5℃/分鐘
測定溫度范圍:-50℃至300℃
另外,由使用動態粘彈性測定裝置(DMA)在拉伸模式(頻率1Hz、升溫速度10℃/分鐘)下測定的損耗角正切(tanδ)的極大值來得到玻璃化轉變溫度。
(翹曲測定)
將各實施例及各比較例的軟磁性樹脂組合物溶液涂布在脫模處理完的隔離體上,然后,在110℃的熱氣氛下干燥2分鐘。由此,制造半固化狀態的軟磁性薄膜(平均厚度50μm)。
接著,將3層該軟磁性薄膜層疊,如圖2A及圖2B所示,進一步將其層疊在Cu箔12上,從而制作層疊體,將該層疊體外形加工為10cm×10cm后,用真空熱壓裝置(MIKADO TECHNOS CO.,LTD.制)在175℃、30分鐘、真空下1000Pa的條件下通過熱壓進行加熱固化,由此制作與Cu箔12貼合并層疊于Cu箔12上的完全固化狀態的軟磁性薄膜4(平均厚度162μm)。
使這樣的軟磁性薄膜4及Cu箔12以5分鐘通過峰值溫度260℃的回流焊爐。
由此,軟磁性薄膜4的4個角部10相對于中央部11翹曲。具體而言,以角部10相對于Cu箔12的接觸面移動到Cu箔12側的方式,角部10發生了卷曲。
然后,將回流焊工序后的軟磁性薄膜4及Cu箔12以軟磁性薄膜4朝下的方式載置于上表面平坦的臺13上。即,使軟磁性薄膜4的中央部11與臺13的上表面接觸。這樣,軟磁性薄膜4的4個角部10各自相對于臺13隔開間隔地配置在上側(浮上)。
然后,將4個角部10各自與臺13的距離的平均值作為翹曲量求出。
(相對導磁率)
各實施例及比較例中制造的軟磁性薄膜的相對導磁率使用阻抗分析儀(Agilent公司制、商品編號“4294A”)通過測定阻抗來求出。
[表1]
表1 單位全部是體積%
表中的各成分中的數值表示固體成分。關于各實施例、各比較例及表中的各成分的簡稱,以下記載其詳細情況。
·Fe-Si-Al合金:商品名“FME3DH”、軟磁性顆粒、扁平狀、平均粒徑43μm、平均厚度1μm、比重6.8、山陽特殊制鋼株式會社制
·SG-P3:丙烯酸橡膠溶液、商品名“TEISAN RESIN SG-P3”、含環氧基的丙烯酸乙酯-丙烯酸丁酯-丙烯腈共聚物、比重0.85、重均分子量8.5×104、環氧值210eq./g、玻璃化轉變溫度12℃、橡膠含有比率15質量%、溶劑:甲乙酮、Nagase ChemteX Corporation制
·LVR8210DL:苯酚酚醛清漆樹脂:商品名“Resitop LVR8210DL”、羥基當量104g/eq.、比重1.2、群榮化學工業株式會社制
·EPPN-501HY:上述通式(1)所示的環氧樹脂、商品名“EPPN-501HY”、環氧當量169g/eq.、ICI粘度(150℃)0.1Pa·s、比重1.25、日本化藥株式會社制
·ED152:聚醚磷酸酯:商品名“HIPLAAD ED152”、聚醚磷酸酯、酸值17、比重1.03、楠本化成株式會社制
·BYK-430:商品名、流變控制劑、脲改性中極性聚酰胺、比重0.86、固體成分30質量%、異丁醇及溶劑油的混合液、BYK Japan KK.制
·2PHZ-PW:熱固化催化劑、2-苯基-1H-咪唑-4,5-二甲醇、比重1.33、商品名“Curesol 2PHZ-PW”、四國化成株式會社制造
需要說明的是,上述技術方案作為本發明的例示的實施方式提供,但其僅是例示,不應作限定性解釋。對于本技術領域的技術人員清楚的本發明的變形例包含在權利要求保護范圍中。
產業上的可利用性
本發明的軟磁性樹脂組合物及軟磁性薄膜可以應用于各種工業產品,可以適當地用于例如智能手機、平板型個人電腦等便攜式終端,例如位置檢測裝置等。
附圖標記說明
4 軟磁性薄膜
7 軟磁性顆粒