7105220 複合磁性体シート及び複合磁性体シートの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-13

(45)【発行日】2022-07-22

(54)【発明の名称】複合磁性体シート及び複合磁性体シートの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/26 20060101AFI20220714BHJP

   B22F 3/00 20210101ALI20220714BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20220714BHJP

   B22F 3/02 20060101ALI20220714BHJP

   C08J 5/18 20060101ALI20220714BHJP

【ＦＩ】

H01F1/26

B22F3/00 A

B22F1/00 Y

B22F3/02 M

C08J5/18 CFC

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019236776

(22)【出願日】2019-12-26

(65)【公開番号】P2021106215

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-01-25

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）総務省委託研究「電波資源拡大のための研究開発のうち”不要電波の高分解能計測・解析技術を活用したノイズ抑制技術の研究開発”」成果に係る特許出願

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000134257

【氏名又は名称】株式会社トーキン

(74)【代理人】

【識別番号】100117341

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 拓哉

(74)【代理人】

【識別番号】100148840

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 健志

(74)【代理人】

【識別番号】100191673

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 久典

(72)【発明者】

【氏名】丹野 慶太朗

(72)【発明者】

【氏名】御子柴 駿

(72)【発明者】

【氏名】茶谷 健一

【審査官】秋山 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－００６１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０８５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４９５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７５０４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ １／２６

Ｂ２２Ｆ ３／００

Ｂ２２Ｆ １／００

Ｂ２２Ｆ ３／０２

Ｃ０８Ｊ ５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複合磁性体シートの製造方法であって、
扁平状の軟磁性粉末と、固形成分の減量分が２２０℃で４．０％以下である第１樹脂と、固形成分の減量分が２２０℃で５．０％以上である第２樹脂とを少なくとも混合して磁性スラリーを作製するステップと、
前記磁性スラリーからシート状の中間体を作製するステップと、
前記中間体を２２０℃以上かつ４００℃以下の熱処理温度で熱処理するステップと、
を備える
製造方法。

【請求項2】

請求項１記載の製造方法であって、
前記磁性スラリーにおいて、前記軟磁性粉末に対する前記第１樹脂の比率は、２重量％以上かつ１５重量％以下であり、前記第１樹脂に対する前記第２樹脂の比率は、２０重量％以上かつ１５０重量％以下である
製造方法。

【請求項3】

請求項１又は請求項２記載の製造方法であって、
前記第１樹脂は、エポキシ樹脂であり、
前記第２樹脂は、ポリアクリル酸エステルである
製造方法。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれかに記載の製造方法であって、
前記熱処理温度は、２６０℃以上である
製造方法。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれかに記載の製造方法であって、
前記第２樹脂は、前記第１樹脂に対して非相溶性である
製造方法。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれかに記載の製造方法であって、
前記熱処理するステップは、前記中間体を前記熱処理温度で熱プレスするステップを備える
製造方法。

【請求項7】

請求項１から請求項５までのいずれかに記載の製造方法であって、
前記熱処理するステップは、前記中間体を２００℃以下の温度で熱プレスするステップと、熱プレスした後の前記中間体を前記熱処理温度に加熱するステップとを備える
製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、扁平状の軟磁性粉末と、軟磁性粉末を結着するバインダとを備える複合磁性体シートに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、このタイプの複合磁性体シートが開示されている。

【0003】

特許文献１に開示された軟磁性フィルム（複合磁性体シート）は、扁平状の軟磁性粒子と、軟磁性粒子を結着する樹脂成分とを備えている。複合磁性体シートは、例えば、デジタイザの回路基板に内蔵して使用される。

【0004】

特許文献１によれば、複合磁性体シートを作製する際、複合磁性体シートの内部に空隙（空孔）が生じる。複合磁性体シートに対する空孔の体積比（以下、「空孔率」という。）が高くなると、複合磁性体シートを内蔵した回路基板にリフロー処理を施す際、空孔が膨張し、これにより、複合磁性体シートが回路基板から剥離する等の問題が生じる。特許文献１によれば、空孔率を２．５％以下とすることで上述の問題を解決できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６５２６４７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

リフロー処理の際、空孔率が小さい場合でも、複合磁性体シートが膨張し、これにより良好な回路基板が得られない場合がある。

【0007】

そこで、本発明は、リフロー処理の際の膨張を抑制可能な複合磁性体シートを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の研究者は、リフロー処理の際に複合磁性体シートが膨張する理由について研究した。この研究において、以下のようにして複合磁性体シートを作製した。まず、軟磁性粉末と、軟磁性粉末を結着するための樹脂（バインダ樹脂）と、樹脂からなる増粘剤とを含む磁性スラリーを作製した。磁性スラリーを、基体上に塗付して乾燥し、これによりシート状の中間体を得た。得られた中間体に熱処理を施して複合磁性体シートを得た。

【0009】

本発明の研究者は、様々な種類のバインダ樹脂及び増粘剤を使用して複合磁性体シートを作製し、リフロー処理によって問題が生じた複合磁性体シートと、使用した樹脂との間の関係について研究した。その結果、以下に説明するように、使用した樹脂の熱重量特性（ＴＧ特性：thermo-gravimetric characteristics）と熱処理における温度とが、問題の発生に関係していることを突き止めた。

【0010】

回路基板に半田付けを行う場合、近年では鉛フリーのリフロー処理が施される。鉛フリーのリフロー処理は、一般的に２２０℃以上の比較的高温のリフロー温度下で行われる。一般的に、樹脂を高温に加熱すると、樹脂に含まれる揮発性成分（気体に化学変化する成分）や高温下で樹脂から生成される化合物等の成分からガスが発生する（以下、樹脂の「分解」という。）。複合磁性体シートの増粘剤は、上述のリフロー温度において大きく分解して熱減量する。一方、複合磁性体シートを作製する際の熱処理は、通常２００℃程度の温度下で行われる。複合磁性体シートの増粘剤は、この２００℃程度の温度下において十分に分解せず、複合磁性体シートを回路基板に内蔵した後のリフロー処理において大きく分解すると考えられる。リフロー処理における増粘剤の分解によって複合磁性体シートの内部にガスが生じ、これにより、複合磁性体シートが膨張すると考えられる。

【0011】

本発明の研究者は、以上の考察に基づき、複合磁性体シートを作製する際の熱処理をリフロー温度以上で行い、これにより、リフロー処理における増粘剤の分解に伴う複合磁性体シートの膨張を抑制することに着想した。

【0012】

本発明は、以上の着想に基づいて具現化したものである。本発明によれば、複合磁性体シートを作製する際の熱処理は、一般的なリフロー温度以上で行う。また、磁性スラリーのバインダ樹脂として、リフロー温度において殆ど分解しないようなＴＧ特性を有する第１樹脂を使用し、これにより、リフロー処理の際のバインダ樹脂の分解を抑制する。一方、磁性スラリーの増粘剤として、リフロー温度において大きく分解するようなＴＧ特性を有する第２樹脂を使用する。増粘剤は、熱処理において予め充分に分解するため、リフロー処理の際の増粘剤の分解によるガスの発生を抑制できる。具体的には、本発明によれば、以下に記載した複合磁性体シートの製造方法、及び、複合磁性体シートが得られる。

【0013】

本発明によれば、複合磁性体シートの第１の製造方法として、
複合磁性体シートの製造方法であって、
扁平状の軟磁性粉末と、固形成分の減量分が２２０℃で４．０％以下である第１樹脂と、固形成分の減量分が２２０℃で５．０％以上である第２樹脂とを少なくとも混合して磁性スラリーを作製するステップと、
前記磁性スラリーからシート状の中間体を作製するステップと、
前記中間体を２２０℃以上かつ４００℃以下の熱処理温度で熱処理するステップと、
を備える
製造方法が得られる。

【0014】

また、本発明によれば、複合磁性体シートの第２の製造方法として、第１の製造方法であって、
前記磁性スラリーにおいて、前記軟磁性粉末に対する前記第１樹脂の比率は、２重量％以上かつ１５重量％以下であり、前記第１樹脂に対する前記第２樹脂の比率は、２０重量％以上かつ１５０重量％以下である
製造方法が得られる。

【0015】

また、本発明によれば、複合磁性体シートの第３の製造方法として、第１又は第２の製造方法であって、
前記第１樹脂は、エポキシ樹脂であり、
前記第２樹脂は、ポリアクリル酸エステルである
製造方法が得られる。

【0016】

また、本発明によれば、複合磁性体シートの第４の製造方法として、第１から第２までのいずれかの製造方法であって、
前記熱処理温度は、２６０℃以上である
製造方法が得られる。

【0017】

また、本発明によれば、複合磁性体シートの第５の製造方法として、第１から第４までのいずれかの製造方法であって、
前記第２樹脂は、前記第１樹脂に対して非相溶性である
製造方法が得られる。

【0018】

また、本発明によれば、複合磁性体シートの第６の製造方法として、第１から第５までのいずれかの製造方法であって、
前記熱処理するステップは、前記中間体を前記熱処理温度で熱プレスするステップを備える
製造方法が得られる。

【0019】

また、本発明によれば、複合磁性体シートの第７の製造方法として、第１から第５までのいずれかの製造方法であって、
前記熱処理するステップは、前記中間体を２００℃以下の温度で熱プレスするステップと、熱プレスした後の前記中間体を前記熱処理温度に加熱するステップとを備える
製造方法が得られる。

【0020】

また、本発明によれば、第１の複合磁性体シートとして、
扁平状の軟磁性粉末と、軟磁性粉末を結着するバインダとを備える複合磁性体シートであって、
２２０℃以上の温度での保持時間が６０秒であって、２４０～２５０℃の温度での保持時間が１０秒以下であり、ピーク温度が２６０℃であるような温度条件で所定試験を行った場合に、重量の減量分が０．２５％以下である
複合磁性体シートが得られる。

【0021】

また、本発明によれば、第２の複合磁性体シートとして、第１の複合磁性体シートであって、
前記所定試験を行った場合に、厚さの増加が３％以下である
複合磁性体シートが得られる。

【0022】

また、本発明によれば、第３の複合磁性体シートとして、第１又は第２の複合磁性体シートであって、
前記複合磁性体シート全体に対する前記軟磁性粉末の比率は、９０重量％以上である
複合磁性体シートが得られる。

【0023】

また、本発明によれば、第４の複合磁性体シートとして、第１から第３までのいずれかの複合磁性体シートであって、
前記複合磁性体シート全体に対する空孔の比率は、２．５体積％以上である
複合磁性体シートが得られる。

【0024】

また、本発明によれば、第５の複合磁性体シートとして、第１から第３までのいずれかの複合磁性体シートであって、
前記複合磁性体シート全体に対する空孔の比率は、２．５体積％未満である
複合磁性体シートが得られる。

【0025】

また、本発明によれば、第６の複合磁性体シートとして、第４又は第５の複合磁性体シートであって、
前記空孔に樹脂を少なくとも部分的に含侵させた
複合磁性体シートが得られる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の複合磁性体シートは、第１樹脂と第２樹脂とを含む磁性スラリーから作製する。一般的なリフロー温度において、第１樹脂は、僅かに分解する一方、第２樹脂は、第１樹脂に比べて大きく分解する。また、複合磁性体シートを作製する際の熱処理を一般的なリフロー温度以上で行う。この製造方法によれば、第１樹脂は、熱処理において、僅かに分解しつつ複合磁性体シートのバインダを形成する。形成されたバインダは、リフロー処理の際にも殆ど分解しない。一方、第２樹脂は、熱処理において、予め充分に分解するため、リフロー処理の際の第２樹脂の分解によるガスの発生を抑制できる。即ち、本発明によれば、リフロー処理の際の膨張を抑制可能な複合磁性体シートを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施の形態による複合磁性体シートを模式的に示す斜視図である。複合磁性体シートの断面の一部（破線で囲んだ部分）を部分的に拡大して模式的に描画している。

【図2】図１の断面の一部を示す画像である。

【図3】図１の複合磁性体シートの製造方法を示す図である。

【図4】図３の製造方法の変形例を示す図である。

【図5】図３及び図４の磁性スラリー作製ステップで作製する磁性スラリーの第１樹脂の固形成分及び第２樹脂の固形成分のＴＧ特性を示す図である。図示したＴＧ特性は、大気中において１０℃／ｍｉｎの昇温速度で測定した測定値に基づいている。

【図6】図３及び図４の中間体ステップにおいて作製した中間体の断面を模式的に示す図である。図示した断面は、図１の断面と対応している。

【図7】本発明の実施例１～３及び比較例１～３の複合磁性体シートに対して所定試験を行った際の重量の減量分を示す図である。

【図8】実施例１～３及び比較例１～３に対して所定試験を行った際の厚さの増加を示す図である。

【図9】複合磁性体シートの強度の測定方法を示す図である。

【図10】図９の測定方法によって測定した実施例３及び比較例３の応力－歪み曲線を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１を参照すると、本発明の実施の形態による複合磁性体シート１０は、上下方向（Ｚ方向）に薄いシート形状又は平板形状を有している。複合磁性体シート１０は、例えば０．４ｍｍ程度の厚さＴｃ（Ｚ方向におけるサイズ）を有している。また、複合磁性体シート１０は、Ｚ方向と直交する水平面（ＸＹ平面）において矩形形状を有している。本発明の実施の形態の複合磁性体シート１０は、上述の形状を有しており、回路基板（図示せず）に内蔵して使用するのに適している。但し、本発明による複合磁性体シートは、これに限られず、様々な用途に使用可能である。複合磁性体シート１０の厚さＴｃ、ＸＹ平面における形状及びサイズは、用途に応じていればよく、特に限定されない。

【0029】

図１及び図２を参照すると、複合磁性体シート１０は、扁平形状を有する軟磁性粉末２０をバインダ（結着体）３０によって結着させたものである。バインダ３０には、部分的に空孔５０が形成されている。即ち、複合磁性体シート１０は、扁平状の軟磁性粉末２０と、軟磁性粉末２０を結着するバインダ３０と、内部に形成された空孔５０とを備えている。

【0030】

図３を参照すると、本実施の形態の複合磁性体シート１０は、軟磁性粉末作製ステップ（ＳＴＥＰ１）、磁性スラリー作製ステップ（ＳＴＥＰ２）、中間体作製ステップ（ＳＴＥＰ３）、及び、熱処理ステップ（ＳＴＥＰ４）を経て製造される。中間体作製ステップにおいて、塗布及び乾燥ステップ（ＳＴＥＰ３－１）と成型ステップ（ＳＴＥＰ３－２）とが行われる。熱処理ステップにおいて、高温熱プレスステップ（ＳＴＥＰ４－１）が行われる。但し、本発明による複合磁性体シート１０の製造方法は、本実施の形態に限られず、様々に変形可能である。以下、図３に示した複合磁性体シート１０の製造方法について、上述したステップの順に説明する。

【0031】

図３を図６と併せて参照すると、まず、軟磁性粉末作製ステップにおいて、扁平形状の軟磁性粉末２０を作製する。軟磁性粉末２０は、例えば、Ｆｅ系合金からなる粒子状の軟磁性金属粉末（材料粉末）を、ボールミルを使用して扁平化することで作製できる。材料粉末は、１種類の軟磁性金属からなる粒子のみを含んでいてもよいし、互いに異なる２種類以上の軟磁性金属からなる粒子を含んでいてもよい。

【0032】

次に、磁性スラリー作製ステップにおいて、溶媒と、バインダ樹脂（加熱によって硬化して軟磁性粉末２０を結着する樹脂）と、増粘剤とを準備する。溶媒は、６０℃程度の低い温度下で容易に揮発する液体であればよい。溶媒としては、例えばグリコールが使用できる。図５を参照すると、バインダ樹脂及び増粘剤としては、互いに異なる熱重量特性（ＴＧ特性：thermo-gravimetric characteristics）を有する第１樹脂３２及び第２樹脂４２を夫々使用する。

【0033】

図５に示されるように、第２樹脂４２は、第１樹脂３２に比べて、低い温度で分解して重量が減少する。詳しくは、第１樹脂３２及び第２樹脂４２の夫々は、加熱によって少なくとも部分的に分解してガスを生じる固形成分を含んでいる。特に、本実施の形態の第１樹脂３２及び第２樹脂４２の夫々は、意図せずに混入した僅かな不純物を除き、固形成分のみからなる。第１樹脂３２の固形成分は、３００℃以下の温度範囲において、温度が上昇しても分解が進まず、これにより、重量の減量分が低いレベルに維持される。第１樹脂３２の固形成分の減量分は、２２０℃で４．０％以下である。一方、第２樹脂４２の固形成分は、２００℃以上の温度範囲において、温度が上昇するにつれて分解が急激に進み、これにより、重量の減量分が急激に大きくなる。第２樹脂４２の固形成分の減量分は、２２０℃で５．０％以上である。

【0034】

本実施の形態において、第１樹脂３２は、エポキシ樹脂であり、第２樹脂４２は、ポリアクリル酸エステルである。但し、本発明は、これに限定されない。第１樹脂３２は、固形成分の減量分が２２０℃で４．０％以下であるというＴＧ特性を有する有機樹脂である限り、どのような樹脂であってもよい。第２樹脂４２は、固形成分の減量分が２２０℃で５．０％以上であるというＴＧ特性を有する有機樹脂である限り、どのような樹脂であってもよい。

【0035】

図３を図６と併せて参照すると、磁性スラリー作製ステップにおいて、上述した材料（軟磁性粉末２０、溶媒、バインダ樹脂及び増粘剤）を混合して混合物を作製する。このとき、材料の量を、混合物が基体上に均一に塗布できる程度の流動性及び粘性を有するように調整する。

【0036】

上述のように作製した混合物は、軟磁性粉末２０、溶媒、バインダ樹脂及び増粘剤のみを含んでいる。バインダ樹脂は、１種類の第１樹脂３２からなり、増粘剤は、１種類の第２樹脂４２からなる。但し、本発明は、これに限られない。例えば、混合物は、上述した材料に加えて、更に他の材料を含んでいてもよい。例えば、混合物は、第１樹脂３２及び第２樹脂４２と異なるＴＧ特性を有する第３樹脂を含んでいてもよい。第３樹脂は、第１樹脂３２と共にバインダ樹脂として機能してもよい。即ち、バインダ樹脂は、第１樹脂３２と第３樹脂とを含んでいてもよい。この場合、第３樹脂は、フェノール樹脂であってもよい。

【0037】

図３を参照すると、磁性スラリー作製ステップにおいて、上述のように作製した混合物を容器に投入する。容器中の混合物を撹拌し、これにより、磁性スラリーを得る。本実施の形態の第２樹脂４２（ポリアクリル酸エステルからなる増粘剤）は、第１樹脂３２（エポキシ樹脂からなるバインダ樹脂）に対して非相溶性である。この非相溶性により、混合物を攪拌しても、第２樹脂４２は、第１樹脂３２と完全には均質に混合しない。詳しくは、第２樹脂４２は、第１樹脂３２に対して部分的に混じり合いつつ、部分的に偏析する。即ち、混合物の内部に第２樹脂４２の偏析部が形成される。

【0038】

図６を参照しつつ以上の説明を纏めると、本実施の形態において、複合磁性体シート１０（図１参照）の製造方法は、扁平状の軟磁性粉末２０と、固形成分の減量分が２２０℃で４．０％以下である第１樹脂３２と、固形成分の減量分が２２０℃で５．０％以上である第２樹脂４２とを少なくとも混合して磁性スラリーを作製する磁性スラリー作製ステップ（図３参照）を備えている。

【0039】

図３を図６と併せて参照すると、中間体作製ステップの塗布及び乾燥ステップにおいて、磁性スラリーを基体上に塗布する。基体は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムである。基体上に塗布した磁性スラリーを６０℃程度の温度に加熱して磁性スラリー中の溶媒（低温揮発成分）を揮発させ、これにより、予備成型体を作製する。予備成型体は、薄いシート形状を有している。予備成型体は、柔軟性を有する材料から形成されており、加圧成型可能である。

【0040】

中間体作製ステップの成型ステップにおいて、予備成型体を必要な形状に打抜いてシートを作製する。シートを、必要な厚さの複合磁性体シート１０（図１参照）が得られるような枚数だけ積層し、これにより、シート形状又は平板形状を有する中間体１４を作製する。積層するシートの枚数（積層枚数）は、複合磁性体シート１０の用途に応じて設定すればよい。例えば、１枚のシートによって必要な複合磁性体シート１０が得られる場合、シートを積層する必要はない。換言すれば、積層枚数は、１枚であってもよい。一方、積層枚数は、例えば１５枚程度であってもよい。積層したシートは、成型圧力により圧縮してもよい。この場合、成型圧力は、２ＭＰａ程度の高圧であってもよい。

【0041】

図６を参照すると、中間体１４において、磁性スラリーに含まれていた低温揮発成分は、殆ど完全に揮発しており残留していない。即ち、中間体１４は、実質的に、軟磁性粉末２０と、第１樹脂３２の固形成分（以下、単に「第１樹脂３２」という。）と、第２樹脂４２の固形成分（以下、単に「第２樹脂４２」という。）のみを成分として含んでいる。軟磁性粉末２０は、成型圧力によって僅かに押しつぶされつつ、概ね水平面上に配向される。第１樹脂３２は、軟磁性粉末２０を互いに繋いでいる。第２樹脂４２は、第１樹脂３２に偏析しつつ混合されている。即ち、中間体１４は、第２樹脂４２の偏析部を含んでいる。中間体１４は、僅かな空孔５０を含んでいる。空孔５０は、主として、磁性スラリーを作製する過程で磁性スラリーの内部に閉じ込められた空気を含んでいる。

【0042】

以上の説明を纏めると、本実施の形態において、複合磁性体シート１０（図１参照）の製造方法は、磁性スラリーからシート状の中間体１４を作製する中間体作製ステップ（図３参照）を備えている。

【0043】

図３を参照すると、熱処理ステップの高温熱プレスステップにおいて、まず、中間体１４（図６参照）を離形シートによって保護する。次に、このように保護された中間体１４に２５ｋｇｆ／ｃｍ^２程度以上の高い圧力を加えつつ、中間体１４を加熱して２２０℃以上かつ４００℃以下の熱処理温度に所定時間だけ保持する。

【0044】

図１及び図６を参照すると、高温での熱処理により、第１樹脂３２は、最終的に硬化してバインダ３０になり、軟磁性粉末２０を互いに結着する。但し、第１樹脂３２は、最終的に硬化する前に流動相を形成する。第２樹脂４２は、流動相の中で分解してガスを生じる。このとき、第２樹脂４２のうち第１樹脂３２と混じり合った部分が分解すると共に、第２樹脂４２の偏析部が分解して空孔５０が形成される。偏析部から形成された空孔５０は、互いに繋がり、中間体１４の深層から表層に亘って延びる排出経路を形成する。第２樹脂４２の分解によって生じたガスは、中間体１４に加えられた高圧により、空孔５０に閉じ込められていた空気と共に、排出経路を通って中間体１４の外部に排出される。

【0045】

上述したガス及び空気の排出により、排出経路は更に広がり、中間体１４の表面の様々な箇所において外部に開口した開孔が形成される。加えて、ガス及び空気の排出により、中間体１４の金属充填率、即ち、中間体１４における軟磁性粉末２０の体積比率が向上する。中間体１４の金属充填率は、例えば、５％以上向上する。

【0046】

図３を参照しつつ以上の説明を纏めると、本実施の形態において、複合磁性体シート１０（図１参照）の製造方法は、中間体１４（図６参照）を２２０℃以上かつ４００℃以下の熱処理温度で熱処理する熱処理ステップを備えている。特に、本実施の形態の熱処理ステップは、中間体１４を２２０℃以上かつ４００℃以下の熱処理温度で熱プレスする高温熱プレスステップを備えている。

【0047】

図１及び図６を参照すると、本実施の形態の複合磁性体シート１０は、上述した熱処理ステップ（図３参照）を施した中間体１４である。前述したように、本実施の形態の複合磁性体シート１０は、回路基板（図示せず）に内蔵して使用される。通常、回路基板には、様々な電子部品（図示せず）が搭載される。これらの電子部品を回路基板に固定及び接続するために、半田付けを行う必要がある。回路基板に半田付けを行う場合、近年では鉛フリーのリフロー処理が施される。

【0048】

一般的に鉛フリーのリフロー処理は、２２０℃以上の比較的高温のリフロー温度下で行われる。従来の複合磁性体シートの増粘剤は、このリフロー温度において大きく熱減量する。一方、従来の複合磁性体シートを作製する際の熱処理は、通常２００℃程度の温度下で行われる。複合磁性体シートの増粘剤は、この２００℃程度の温度下において十分に分解せず、複合磁性体シートを回路基板に内蔵した後のリフロー処理において大きく分解する。リフロー処理における増粘剤の分解によって複合磁性体シートの内部にガスが生じ、これにより、複合磁性体シートが膨張するおそれがある。

【0049】

一方、本実施の形態の複合磁性体シート１０は、第１樹脂３２と第２樹脂４２とを含む磁性スラリーから作製する。一般的なリフロー温度において、第１樹脂３２は、僅かに分解する一方、第２樹脂４２は、第１樹脂３２に比べて大きく分解する。また、複合磁性体シート１０を作製する際の熱処理を一般的なリフロー温度以上で行う。本実施の形態の製造方法によれば、第１樹脂３２は、熱処理において、僅かに分解しつつ複合磁性体シート１０のバインダ３０を形成する。形成されたバインダ３０は、リフロー処理の際にも殆ど分解しない。一方、第２樹脂４２は、熱処理において、予め充分に分解するため、リフロー処理の際の第２樹脂４２の分解によるガスの発生を抑制できる。即ち、本実施の形態によれば、リフロー処理の際の膨張を抑制可能な複合磁性体シート１０を提供できる。

【0050】

以上の説明から理解されるように、本実施の形態の熱処理における熱処理温度は、複合磁性体シート１０を内蔵した回路基板（図示せず）に施されるリフロー処理のリフロー温度以上であればよい。一般的なリフロー温度が２２０℃程度であることを考慮すると、熱処理温度は、２２０℃以上であればよい。また、第２樹脂４２を、熱処理（図３参照）によって、より確実に分解するという観点から、熱処理温度は、更に高くてもよい。例えば、熱処理温度は、２６０℃以上であってもよいし、３００℃以上であってもよい。但し、熱処理温度が高すぎる場合、第１樹脂３２が大きく分解し、これにより、バインダ３０が十分に形成されないおそれがある。第１樹脂３２の過度な分解を防止するという観点から、熱処理温度は、４００℃以下とする必要がある。

【0051】

また、磁性スラリーにおいて、軟磁性粉末２０に対する第１樹脂３２の量が２重量％よりも低い場合、複合磁性体シート１０のバインダ３０が不足し、これにより、必要な強度を有する複合磁性体シート１０が得られないおそれがある。一方、軟磁性粉末２０に対する第１樹脂３２の量が１５重量％よりも高い場合、複合磁性体シート１０における軟磁性粉末２０の充填率が低下し、これにより、必要な磁気特性を有する複合磁性体シート１０が得られないおそれがある。従って、磁性スラリーにおいて、軟磁性粉末２０に対する第１樹脂３２の比率は、２重量％以上かつ１５重量％以下であることが好ましい。

【0052】

磁性スラリーにおいて、第１樹脂３２に対する第２樹脂４２の量が２０重量％よりも低い場合、必要な粘性を有する磁性スラリーが得られず、これにより、均質な中間体１４が得られないおそれがある。一方、第１樹脂３２に対する第２樹脂４２の量が１５０重量％よりも高い場合、複合磁性体シート１０においてバインダ３０が軟磁性粉末２０を確実に結着できず、これにより、必要な強度を有する複合磁性体シート１０が得られないおそれがある。従って、磁性スラリーにおいて、第１樹脂３２に対する第２樹脂４２の比率は、２０重量％以上かつ１５０重量％以下であることが好ましい。

【0053】

図３及び図４を参照すると、本発明による複合磁性体シート１０（図１参照）の製造方法は、上述した製造方法に限定されず、図４に示した変形例のように変形可能である。変形例による複合磁性体シート１０の製造方法は、上述した製造方法と同じ軟磁性粉末作製ステップ（ＳＴＥＰ１）、磁性スラリー作製ステップ（ＳＴＥＰ２）及び中間体作製ステップ（ＳＴＥＰ３）を備えている一方、熱処理ステップ（ＳＴＥＰ４）と異なる熱処理ステップ（ＳＴＥＰ４Ａ）を備えている。

【0054】

図４を参照すると、変形例の熱処理ステップ（ＳＴＥＰ４Ａ）は、中間体１４（図６参照）を２００℃以下の比較的低い温度で熱プレスする低温熱プレスステップ（ＳＴＥＰ４Ａ－１）と、熱プレスした後の中間体１４を２２０℃以上かつ４００℃以下の熱処理温度に加熱する加熱ステップ（ＳＴＥＰ４Ａ－２）とを備えている。この変形例によれば、低温熱プレスステップにおいて、ある程度のガスが発生して開孔が形成され、加熱ステップによってガス及び空気が排出される。高温熱プレスステップ（図３参照）における２２０℃以上の温度に耐えられる離形シートの種類は限られている。一方、変形例の低温熱プレスステップによれば、離形シートを様々な種類から選択できる。

【0055】

図３及び図４を参照すると、本発明による複合磁性体シート１０（図１参照）の製造方法は、既に説明した実施の形態及び変形例に限定されず、以下に説明するように、更に様々に変形可能である。

【0056】

高温熱プレスステップ及び低温熱プレスステップにおいて、中間体１４（図６参照）の加熱と中間体１４の加圧とは、同時に行うこともできるし、互いに異なるタイミングで行うこともできる。但し、ガスによる中間体１４の膨張を防止するという観点から、中間体１４を加熱し始めた段階で加圧することが好ましい。

【0057】

高温熱プレスステップ及び低温熱プレスステップにおいて、中間体１４（図６参照）の上面及び下面を加圧板によって上下に挟んで加圧してもよい。この場合、加圧板は、多孔質の板であってもよい。多孔質の板を加圧板として使用することで、中間体１４の側面だけでなく上面及び下面に開いた開孔が形成でき、これにより、ガス及び空気を、より効率的に排出できる。

【0058】

熱処理ステップは、様々な環境下で行うことができる。例えば、熱処理ステップは、空気中で行ってもよいし、真空雰囲気中で行ってもよい。熱処理ステップを空気中で行うと、複合磁性体シート１０（図１参照）全体に対する空孔５０（図１参照）の比率（空孔率）は、２．５体積％以上になる。熱処理ステップを真空雰囲気中で行うと、空孔率は、極めてゼロに近くなる。空孔率は、例えば、２．５体積％未満になる。

【0059】

図１を参照すると、本実施の形態による複合磁性体シート１０は、上述の製造方法に起因して下記のような構造及び特性を有している。

【0060】

複合磁性体シート１０の断面は、互いに密着した軟磁性粉末２０及びバインダ３０からなり細孔のない密な部分（密集部）と空孔５０とからなる二相構造を有している。空孔５０は、開孔と、閉孔とを含んでいる。開孔は、互いに繋がった空間であり、複合磁性体シート１０の外部に開口している。閉孔は、複合磁性体シート１０の内部に閉じた小さな空間である。本実施の形態の空孔５０の殆どは、開孔である。

【0061】

バインダ３０は、加熱しても殆ど分解しない。加えて、空孔５０内の空気は、加熱によって膨張しても、複合磁性体シート１０の開口から外部に排出される。従って、複合磁性体シート１０は、リフロー温度程度の熱を加えても、殆ど変化しない。更に、複合磁性体シート１０の使用時に空孔５０内の空気が熱膨張しても、空気は開口から外部に排出される。即ち、本実施の形態によれば、リフロー処理や使用時の温度変化による複合磁性体シート１０の膨張を抑制でき、これにより、回路基板（特に、プリント配線基板）への内蔵に適した複合磁性体シート１０が得られる。

【0062】

複合磁性体シート１０が回路基板への内蔵に適しているか否かは、例えば、複合磁性体シート１０に対してリフロー試験（所定試験）を行うことで判定できる。この所定試験は、例えば、２２０℃以上の温度での保持時間が６０秒であって、２４０～２５０℃の温度での保持時間が１０秒以下であり、ピーク温度が２６０℃であるような温度条件で行えばよい。回路基板への内蔵に適した複合磁性体シート１０を得るという観点から、複合磁性体シート１０に対して所定試験を行った場合に、重量の減量分が０．２５％以下であることが好ましい。また、一般的な厚さ規格から外れないようにしつつ複合磁性体シート１０をプリント配線基板に内蔵するという観点から、上述した所定試験を行った場合に、厚さの変化が±３％以内であることが好ましく、特に、厚さの増加が３％以下であることが好ましい。

【0063】

熱処理ステップ（図３及び図４参照）を真空雰囲気中で行う場合、複合磁性体シート１０全体に対する密集部の比率は、９７．５体積％以上であり、極めて高い。また、熱処理ステップを空気中で行う場合でも、複合磁性体シート１０全体に対する密集部の比率は、８０～９７．５体積％程度と高い。この構造により、複合磁性体シート１０は、高い強度を有している。

【0064】

複合磁性体シート１０全体に対する軟磁性粉末２０の比率は、９０重量％以上である。複合磁性体シート１０は、このような高い金属充填率を有しており、回路基板（図示せず）に内蔵して使用するために必要な磁気特性を有している。但し、本発明は、これに限られず、軟磁性粉末２０、バインダ３０及び空孔５０の複合磁性体シート１０における重量比率は、複合磁性体シート１０の用途に応じていればよい。

【0065】

本実施の形態の軟磁性粉末２０は、軟磁性金属からなる複数の粒子を含んでいる。全ての粒子は、同一の軟磁性金属から作製されており、同様の形状及び特性を有している。例えば、各粒子は、軟磁性を有する同一のＦｅ系合金から形成されている。また、各粒子は、概ねＸＹ平面に沿って延びる扁平形状を有している。但し、本発明は、これに限られない。例えば、各粒子の材料は、Ｆｅ系合金に限定されない。また、軟磁性粉末２０は、互いに異なる２種類以上の軟磁性金属から作製された粒子を含んでいてもよい。

【0066】

本実施の形態のバインダ３０は、有機系樹脂からなり無機物を実質的に含まない第１樹脂３２（図６参照）を熱硬化することで形成されている。即ち、バインダ３０は、有機物を主成分としており、酸化ケイ素等の無機酸化物を実質的に含んでいない。

【0067】

複合磁性体シート１０の開孔（空孔５０）は、複合磁性体シート１０を一旦作製した後、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂によって塞がれていてもよい。即ち、空孔５０に樹脂を少なくとも部分的に含侵させてもよい。このように空孔５０を塞ぐことによって、空気中の水分の空孔５０内部への侵入を抑制でき、これにより、複合磁性体シート１０の使用時の温度変化による膨張を抑制できる。

【実施例】

【0068】

以下、本発明による複合磁性体シートの実施例及び比較例を参照しつつ、本発明について更に詳しく説明する。実施例及び比較例の複合磁性体シートは、以下のように作製して特性を測定した。

【0069】

（軟磁性粉末の作製）
軟磁性粉末の材料としてＦｅ系合金粉末を用いた。ボールミルを用いて、粉末を扁平化した。

【0070】

（磁性スラリーの作製）
溶媒、バインダ樹脂（第１樹脂）及び増粘剤（第２樹脂）を準備した。溶媒として、グリコールを使用した。バインダ樹脂として、エポキシ樹脂を使用した。増粘剤として、ポリアクリル酸エステルを使用した。軟磁性粉末、溶媒、バインダ樹脂及び増粘剤を表１の磁性スラリーが得られるような比率で混合して実施例１～３の混合物を作製した。混合物を容器に投入した。容器内の混合物を混合して、表１に示す実施例１～３の磁性スラリーを作製した。磁性スラリーにおいて、増粘剤は、バインダ樹脂に対して部分的に偏析していた。

【0071】

【表1】

【0072】

（中間体の作製）
ダイスロット法によりＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に実施例１～３の磁性スラリーを夫々塗布した。その後、６０℃で１時間乾燥して溶媒を除去し、これにより、実施例１～３の予備成型体を作製した。実施例１～３の予備成型体を、抜型を用いてカットし、これにより、横２６～２７ｍｍ、縦１４～１５ｍｍの矩形の複数枚のシートを得た。所定枚数のシートを積層して実施例１～３の中間体を作製した。このとき、実施例１～３の夫々について、中間体を複数枚作製した。得られた中間体には、表２に示す比率の成分が含まれていた。

【0073】

【表2】

【0074】

（実施例１～３の複合磁性体シートの作製）
実施例１～３の中間体の夫々を、離形シートによって保護して金型に入れた。金型中の中間体に５０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度の高い圧力を加えつつ、中間体を加熱して３００℃の熱処理温度に１時間保持し、実施例１～３の複合磁性体シートを夫々複数枚作製した。各複合磁性体シートの厚さは、２～４ｍｍ程度だった。

【0075】

（比較例１～３の複合磁性体シートの作製）
実施例１～３の中間体の夫々を、離形シートによって保護して金型に入れた。金型中の中間体に５０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度の高い圧力を加えつつ、中間体を加熱して２００℃の熱処理温度に１時間保持し、比較例１～３の複合磁性体シートを夫々複数枚作製した。各複合磁性体シートの厚さは、２～４ｍｍ程度だった。

【0076】

（リフロー試験）
実施例１～３及び比較例１～３の複合磁性体シートの夫々に２６０℃の温度でのリフロー処理を１回だけ施して、リフロー処理による重量の変化と厚さの変化とを測定した。詳しくは、複合磁性体シートを加熱して、複合磁性体シートの温度が２６０℃になるまで昇温し続けた。この昇温過程において、複合磁性体シートを、２２０℃以上の温度に６０秒保持した後、２４０～２５０℃の温度に１０秒以下の時間だけ保持した。測定結果を、表３、図７及び図８に示す。

【0077】

【表3】

【0078】

表１、表３、図７及び図８を参照すると、３００℃で熱処理した実施例１～３の複合磁性体シートによれば、磁性スラリーにおける軟磁性粉末に対するポリアクリル酸エステルの比率によらず、重量の減量分が０．１２％以下であり、厚さの増加率が０．４％以下である。実施例１～３の複合磁性体シートは、ポリアクリル酸エステルの残存成分を実質的に含んでおらず、これにより、リフロー処理の際に殆ど変化しないと考えられる。

【0079】

一方、２００℃で熱処理した比較例１～３の複合磁性体シートによれば、磁性スラリーにおける軟磁性粉末に対するポリアクリル酸エステルの比率が高くなるにつれて、重量の減量分及び厚さの増加率が急激に高くなる。２００℃で熱処理した比較例１～３の複合磁性体シートは、ポリアクリル酸エステルの残存成分を多量に含んでいると考えられる。リフロー処理の際に、この残存成分が分解してガスが生じ、これにより、複合磁性体シートが膨張すると考えられる。

【0080】

（強度試験）
実施例３及び比較例３の複合磁性体シート１０Ｘに対して、以下のように強度試験を行った。図９を参照すると、複合磁性体シート１０Ｘを、支持台８０Ｘの２つの支点部８２Ｘによって支持した。複合磁性体シート１０Ｘの中間点を、２ｃｍ／ｍｉｎの送り速度で押しつつ応力と歪とを測定した。測定結果を、図１０に示す。

【0081】

図１０を参照すると、３００℃で熱処理した実施例３の複合磁性体シートの強度は、２００℃で熱処理した比較例３の複合磁性体シートに比べて大きく向上している。

【0082】

（特性測定）
実施例３及び比較例３の複合磁性体シートの密度及び透磁率（１ＭＨｚの周波数における複合比透磁率の実数成分μ′）を測定した。実施例３の複合磁性体シートの密度及び透磁率は、夫々、４．５０ｇ／ｃｃ及び２７０だった。比較例３の複合磁性体シートの密度及び透磁率は、夫々、４．２５ｇ／ｃｃ及び２３０だった。この測定結果によれば、３００℃の熱処理によって、複合磁性体シートの密度及び透磁率が向上している。

【符号の説明】

【0083】

１０，１０Ｘ 複合磁性体シート
１４ 中間体
２０ 軟磁性粉末
３０ バインダ（結着体）
３２ 第１樹脂
４２ 第２樹脂
５０ 空孔
８０Ｘ 支持台
８２Ｘ 支点部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】