[發明專利]復合材料及其制造方法

無效

• 申請號: 200980111514.1
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101981631A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發明（設計）人: 大見忠弘;寺本章伸;石塚雅之;日高宣浩;白方恭
• 申請（專利權）人: 國立大學法人東北大學;住友大阪水泥股份有限公司
• 主分類號: H01B3/00
• 分類號: H01B3/00;C08K9/04;H05K1/03
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 朱丹

技術領域

本發明涉及一種用于高頻設備用基板材料的在絕緣材料中分散微粒而成的復合材料及其制造方法。

背景技術

隨著信息通信設備的高速化、高密度化，強烈要求搭載于電子設備的電子部件、電路基板的小型化以及低功耗化。通常情況下，對于在材料內傳播的電磁波的波長λ_g而言，可以用在真空中傳播的電磁波的波長λ0、材料的復數介電常數的實部εr’(以下表示為相對介電常數εr)以及復數磁導率的實部μr’(以下表示為相對磁導率μr)由下式來表示。

λg＝λ0/(εr·μr)^1/2

由此可知，相對介電常數εr以及相對磁導率μr越大，波長縮短率越大，可使電子部件、電路基板小型化。因此，近年來，不是將粉末用作單質，而是進行以將粉末和有機媒介物(Organic?vehicle)混合成的糊劑而與樹脂材料復合化而成的復合材料的形式制得高性能的電子部件、電路基板。例如，將高頻特性良好的磁性粉末混合在樹脂中、使其分散形成復合材料，使用該復合材料得到磁特性高的電子部件或電路基板。

但是，在信息通信設備等使用的高頻帶中，在磁性材料表面產生渦電流，該渦電流朝著消除施加的磁場的變化的方向產生磁場，因此，導致材料的表觀磁導率降低。另外，渦電流的增大因焦耳熱而產生能量損耗，因此難以用作電路基板或電子部件等的材料。為了減小渦電流，使磁性粉末的直徑比下式所示的表皮深度d更小的方法是有效的。

d＝1/(π·f·μ0·μr·σ)^1/2

這里，f是信號頻率、σ是磁性粉末的電導率、μ0是真空的磁導率。

這樣，分散于樹脂中的磁性粉末隨著納米技術的進步而越來越微細化。但是，微細粒子向樹脂中均勻分散技術尚未建立，會在樹脂中形成凝聚體。對于復合材料中的凝聚體，由于其作為一個大的磁性粒子運動，因此，在高頻下容易產生渦電流，從而導致相對磁導率降低和能量損耗增加。對于這樣的作為復合材料使用的粉末，不僅要求其特性良好，而且還要求其相對于樹脂材料的分散性。

另外，近年來，為了抑制磁性粉末在樹脂中的接觸，減小渦電流，報道了有關在磁性粉末上形成了絕緣性被膜的絕緣性磁性粉末的制造的事例。

作為這種絕緣性磁性粉末的制造方法，現有文獻公開了如下方法，例如：利用機械沖擊力在磁性粉末表面包覆絕緣性無機材料的方法(專利文獻1)；使磁性粉末和絕緣性無機粉末的混合體干燥制成固態混合體的方法(專利文獻2)等。

另一方面，公開了一種將無機填料分散在有機樹脂中形成的高介電常數復合材料(專利文獻3)，其中，所述無機填料是利用硅、硼、磷等的氧化物、鈦-鋇-銣系、鈦-鋇-錫系、鈦-鋇-鍶系等顯示介電性的氧化物、以及Mn-Zn系鐵氧體、Ni-Zn系鐵氧體、Mn-Mg-Zn系鐵氧體等磁性氧化物對金屬粉末進行絕緣處理以及表面處理而得到的。

另一方面，在專利文獻4中，為了減小作為磁性材料損耗的磁滯損耗，以使粒徑為45～100μm的球狀無機填料分散在樹脂中為目的，預先用環氧樹脂對無機填料表面進行表面處理，再將經過表面處理的無機填料分散在環氧樹脂中(專利文獻4)。

專利文獻1：日本特開2002-368480號公報

專利文獻2：日本特開平06-260319號公報

專利文獻3：日本特開2003-297634號公報

專利文獻4：日本特開平2-198106號公報

但是，如專利文獻1所記載，在利用機械沖擊力在無機填料表面包覆絕緣性材料的方法中，雖然可看到絕緣性提高，但是要強化無機填料和絕緣性材料的結合力是很困難的。

因此，使其與有機粘結劑分散于溶劑時，絕緣被膜會因分散時的剪切力而發生脫離，不能得到充分的絕緣性。

如專利文獻2所記載，在制作固態混合體時也有同樣的問題。另外，在使用金屬醇鹽的溶膠凝膠法中，雖然顯示出相當的絕緣性，但是絕緣被膜的致密性、厚度不能說是充分的，需要形成顯示出更高絕緣性的絕緣被膜。

另外，用專利文獻3記載的方法得到的材料是將絕緣處理以及表面處理得到的無機填料分散在有機樹脂中形成的復合材料。但是，無機填料的表面包覆物組成和有機樹脂組成不同，因此相溶性下降。

因此，為了提高作為與有機樹脂而成的復合材料的相對磁導率或者相對介電常數，必須高填充無機填料。然而，當在樹脂中高填充上述無機填料時，由于相溶性差，因此，樹脂固化時容易產生空隙。而且，由于無機微粒和樹脂的界面粘結性低，因此，容易在界面發生剝離。