[发明专利]复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高频设备用基板材料的在绝缘材料中分散微粒而成的复合材料及其制造方法。

背景技术

随着信息通信设备的高速化、高密度化，强烈要求搭载于电子设备的电子部件、电路基板的小型化以及低功耗化。通常情况下，对于在材料内传播的电磁波的波长λ_g而言，可以用在真空中传播的电磁波的波长λ0、材料的复数介电常数的实部εr’(以下表示为相对介电常数εr)以及复数磁导率的实部μr’(以下表示为相对磁导率μr)由下式来表示。

λg＝λ0/(εr·μr)^1/2

由此可知，相对介电常数εr以及相对磁导率μr越大，波长缩短率越大，可使电子部件、电路基板小型化。因此，近年来，不是将粉末用作单质，而是进行以将粉末和有机媒介物(Organic vehicle)混合成的糊剂而与树脂材料复合化而成的复合材料的形式制得高性能的电子部件、电路基板。例如，将高频特性良好的磁性粉末混合在树脂中、使其分散形成复合材料，使用该复合材料得到磁特性高的电子部件或电路基板。

但是，在信息通信设备等使用的高频带中，在磁性材料表面产生涡电流，该涡电流朝着消除施加的磁场的变化的方向产生磁场，因此，导致材料的表观磁导率降低。另外，涡电流的增大因焦耳热而产生能量损耗，因此难以用作电路基板或电子部件等的材料。为了减小涡电流，使磁性粉末的直径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

这里，f是信号频率、σ是磁性粉末的电导率、μ0是真空的磁导率。

这样，分散于树脂中的磁性粉末随着纳米技术的进步而越来越微细化。但是，微细粒子向树脂中均匀分散技术尚未建立，会在树脂中形成凝聚体。对于复合材料中的凝聚体，由于其作为一个大的磁性粒子运动，因此，在高频下容易产生涡电流，从而导致相对磁导率降低和能量损耗增加。对于这样的作为复合材料使用的粉末，不仅要求其特性良好，而且还要求其相对于树脂材料的分散性。

另外，近年来，为了抑制磁性粉末在树脂中的接触，减小涡电流，报道了有关在磁性粉末上形成了绝缘性被膜的绝缘性磁性粉末的制造的事例。

作为这种绝缘性磁性粉末的制造方法，现有文献公开了如下方法，例如：利用机械冲击力在磁性粉末表面包覆绝缘性无机材料的方法(专利文献1)；使磁性粉末和绝缘性无机粉末的混合体干燥制成固态混合体的方法(专利文献2)等。

另一方面，公开了一种将无机填料分散在有机树脂中形成的高介电常数复合材料(专利文献3)，其中，所述无机填料是利用硅、硼、磷等的氧化物、钛-钡-铷系、钛-钡-锡系、钛-钡-锶系等显示介电性的氧化物、以及Mn-Zn系铁氧体、Ni-Zn系铁氧体、Mn-Mg-Zn系铁氧体等磁性氧化物对金属粉末进行绝缘处理以及表面处理而得到的。

另一方面，在专利文献4中，为了减小作为磁性材料损耗的磁滞损耗，以使粒径为45～100μm的球状无机填料分散在树脂中为目的，预先用环氧树脂对无机填料表面进行表面处理，再将经过表面处理的无机填料分散在环氧树脂中(专利文献4)。

专利文献1：日本特开2002-368480号公报

专利文献2：日本特开平06-260319号公报

专利文献3：日本特开2003-297634号公报

专利文献4：日本特开平2-198106号公报

但是，如专利文献1所记载，在利用机械冲击力在无机填料表面包覆绝缘性材料的方法中，虽然可看到绝缘性提高，但是要强化无机填料和绝缘性材料的结合力是很困难的。

因此，使其与有机粘结剂分散于溶剂时，绝缘被膜会因分散时的剪切力而发生脱离，不能得到充分的绝缘性。

如专利文献2所记载，在制作固态混合体时也有同样的问题。另外，在使用金属醇盐的溶胶凝胶法中，虽然显示出相当的绝缘性，但是绝缘被膜的致密性、厚度不能说是充分的，需要形成显示出更高绝缘性的绝缘被膜。

另外，用专利文献3记载的方法得到的材料是将绝缘处理以及表面处理得到的无机填料分散在有机树脂中形成的复合材料。但是，无机填料的表面包覆物组成和有机树脂组成不同，因此相溶性下降。

因此，为了提高作为与有机树脂而成的复合材料的相对磁导率或者相对介电常数，必须高填充无机填料。然而，当在树脂中高填充上述无机填料时，由于相溶性差，因此，树脂固化时容易产生空隙。而且，由于无机微粒和树脂的界面粘结性低，因此，容易在界面发生剥离。