シート状成形体
【課題】セラミック粉末と樹脂からなるシート状成形体であって、比誘電率または透磁率が調整可能なものであり、加工性の良好な高絶縁材料として好適な特性を示すシート成形体を提供することを目的とする。
【解決手段】絶縁性を有するセラミック粉末１１とオレフィン系の樹脂からなるシート状成形体１０であって、樹脂中にセラミック粉末１１が分散していることにより、比誘電率または透磁率が調整可能なものとなり、加工性の良好な高絶縁材料としてのシート状成形体１０とすることができる。
【解決手段】絶縁性を有するセラミック粉末１１とオレフィン系の樹脂からなるシート状成形体１０であって、樹脂中にセラミック粉末１１が分散していることにより、比誘電率または透磁率が調整可能なものとなり、加工性の良好な高絶縁材料としてのシート状成形体１０とすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック粉末と樹脂からなるシート状成形体であって、特に比誘電率または透磁率が調整可能なものであり、加工性の良好な高絶縁材料として好適な特性を示すシート状成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年電子機器の機能の向上、高機能化が急速に進行する一方、電子機器の小型化、軽量化、薄型化が急速に進んできた。また衛星通信機器の著しい発達に伴い通信信号の周波数の高周波化が進んでいる。
【０００３】
一般に、電子機器の小型化、軽量化に使用されるシート状成形体には、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂からなるプリント基板等のシート状成形体、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板からなるシート状成形体、樹脂とセラミックからなる複合誘電体基板がある。
【０００４】
ここで、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂からなるプリント基板は、高周波領域で使用するには、誘電正接が大きく望ましくない。また、誘電正接の小さいポリエチレンや、ポリプロピレンは、比誘電率が小さく所望の形状が得られない等の問題がある。
【０００５】
アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板は、加工性がプリント基板よりも悪く、実際には、利用することが困難であった。
【０００６】
そこで、無機フィラーと樹脂材料とからなる誘電体、プリント配線板が提案されている
（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
また、他の無機フィラーと樹脂材料とからなる誘電体の基体もあった（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
また、軟磁性金属粉と樹脂材料とからなる磁性部材もあった（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１８０６３号公報
【特許文献２】特開２００６−４２２３１号公報
【特許文献３】特開２０００−３１１８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、（特許文献１）に示される誘電体、プリント配線板は、無機フィラーが導電膜に覆われているので絶縁性が得られないという問題点がある。
【００１０】
（特許文献２）に示される誘電体の基体は、誘電率が７以上にするために無機フィラーを樹脂材料に対して３００％以上の配合、混合を必要とし十分に溶融混合するには、加工助剤を添加する必要があり、これら加工助剤は、誘電特性を悪化させる傾向にあるので加工助剤の添加は好ましくない。
【００１１】
（特許文献３）に示される磁性部材は、金属系磁性粉体のセンダストや、パーマロイ等を使用するために、十分な形状に加工できる加工性を確保するためには、十分な量の樹脂材料を混合させる必要があり、結果として磁界強化が不十分となる。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑み、セラミック粉末と樹脂からなるシート状成形体であって、比誘電率または透磁率が調整可能なものであり、加工性の良好な高絶縁材料として好適な特性を示すシート成形体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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明のシート状成形体は、絶縁性を有するセラミック粉末とオレフィン系の樹脂からなるシート状成形体であって、前記樹脂中に前記セラミック粉末が分散していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、比誘電率または透磁率が調整可能なもので、加工性の良好な高絶縁材料として好適な特性を示すシート成形体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁性を有するセラミック粉末とオレフィン系の樹脂からなるシート状成形体であって、前記樹脂中に前記セラミック粉末が分散していることを特徴とするシート状成形体である。
【００１６】
この構成によれば、比誘電率または透磁率が調整可能なもので、加工性の良好な高絶縁材料として好適な特性を示すシート成形体を提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記セラミック粉末は、誘電体であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００１８】
この構成によれば、高周波体であるＵＨＦ帯用のシートとして利用できる。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末が、チタン酸金属塩からなることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体である。
【００２０】
この構成によれば、比誘電率の調整が容易にでき、加工性の良好な高絶縁を有するシート状成形体を容易に構成することができる。
【００２１】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記セラミック粉末がフェライト粉末であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００２２】
この構成によれば、高絶縁性の磁気特性が安定した高機能のシート状成形体を構成できる。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明は、前記フェライト粉末がＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末であることを特徴とする請求項４記載のシート状成形体である。
【００２４】
この構成によれば、Ｌ値の大きいシート状成形体を構成できる。
【００２５】
本発明の請求項６に記載の発明は、前記セラミック粉末が、球状粉末であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００２６】
この構成によれば、セラミック粉末の流動性が良好となるので、比誘電率または透磁率の調整を容易にしながら、樹脂との混合を容易とし、高品質のシート状成形体を構成でき、また、セラミック粉末同士が絡み合わないため、シート状に形成した後の加工性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の請求項７に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末が、スプレードライした粉末を焼成したセラミック粉末からなることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００２８】
この構成によれば、低コストで均一なセラミック粉末が作製できるので、高品質のシート状成形体を構成できる。
【００２９】
本発明の請求項８に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末が１０ｗｔ％から９６ｗｔ％含まれていることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００３０】
この構成によれば、比誘電率が連続的に調整可能な、加工性の良好な高絶縁性のシート状成形体を構成できる。
【００３１】
本発明の請求項９に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末が５ｖｏｌ％から８５ｖｏｌ％含まれていることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００３２】
この構成によれば、比誘電率が連続的に調整可能な、加工性の良好な高絶縁性のシート状成形体を構成できる。
【００３３】
本発明の請求項１０に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末が、粒子径が０．１μｍから１５０μｍの範囲内にある粒子径からなることを特徴とする請求項６記載のシート状成形体である。
【００３４】
この構成によれば、樹脂との混合を容易とするので、比較的厚みのある高機能のシート状成形体を構成できる。
【００３５】
本発明の請求項１１に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末は、チタン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸マグネシウム系を１種以上含むことを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００３６】
この構成によれば、比誘電率を連続的に容易に調整できるシート状成形体を構成できる。
【００３７】
本発明の請求項１２に記載の発明は、前記セラミック粉末は、比誘電率が３０から５００の範囲であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体である。
【００３８】
この構成によれば、比較的少ない量のセラミック粉末で、比誘電率を連続的に容易に調整でき、安定した誘電特性を有する加工性の良好な高絶縁性のシート状成形体を構成できる。
【００３９】
本発明の請求項１３に記載の発明は、前記セラミック粉末は、チタン酸バリウム系からなり、ネオジウム、サマリウム、ビスマスを含む粉末であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体である。
【００４０】
この構成によれば、温度変化に対する誘電特性が安定し、誘電損失の小さい、高機能のシート状成形体を構成できる。
【００４１】
本発明の請求項１４に記載の発明は、前記シート状成形体が、比誘電率が３から６０、誘電正接が０．０１以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００４２】
この構成によれば、高周波領域のＵＨＦ帯において、さまざまな形状や大きさに対応できるシート状成形体を構成できる。
【００４３】
本発明の請求項１５に記載の発明は、前記シート状成形体が、比誘電率が６０から１５０、誘電正接が０．０５以下であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体である。
【００４４】
この構成によれば、より形状が小さなシート状成形体を構成できる。
【００４５】
本発明の請求項１６に記載の発明は、前記シート状成形体の絶縁抵抗値が２×１０11以上であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００４６】
この構成によれば、高絶縁性を有するセラミック粉末、熱可塑性樹脂により均一な構造体のシート状成形体から、２×１０11Ω以上の絶縁抵抗値を有するので、シート状成形体の表面に金属層が形成できる。
【００４７】
本発明の請求項１７に記載の発明は、前記シート状成形体の線膨張係数が７０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００４８】
この構成によれば、金属層を形成したアンテナ部材において、ヒートサイクル等の熱ストレスを小さく、改善できる高機能のシート状成形体を構成できる。
【００４９】
本発明の請求項１８に記載の発明は、前記シート状成形体の吸水率が０．００５％以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００５０】
この構成によれば、高温高湿（８５℃８５％）等の過酷な環境条件においても性状変化の無い高機能のシート状成形体を構成できる。
【００５１】
本発明の請求項１９に記載の発明は、前記シート状成形体の厚みが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００５２】
この構成によれば、比較的狭いスペースの少ない場所にも設置構成できる。
【００５３】
本発明の請求項２０に記載の発明は、前記シート状成形体の表面に金属層が形成していることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００５４】
この構成によれば、シート状成形体をアンテナ用基材として構成できる。
【００５５】
本発明の請求項２１に記載の発明は、前記シート状成形体の表面に形成された金属層が、熱圧着により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体である。
【００５６】
この構成によれば、金属層との界面に接着層が介在しないので、誘電特性が安定した高機能のシート状成形体を構成できる。
【００５７】
本発明の請求項２２に記載の発明は、前記シート状成形体の表面に形成された金属層は、金属メッキ法により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体である。
【００５８】
この構成によれば、金属層を比較的薄膜で形成できるので、熱ストレスに対し安定した高機能のシート状成形体を構成できる。
【００５９】
本発明の請求項２３に記載の発明は、前記シート状成形体の表面に形成された金属層は、金属蒸着、もしくはスパッタリング法により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体である。
【００６０】
この構成によれば、比較的簡便に金属薄膜を形成できるので、低コストのシート状成形体を構成できる。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００６２】
（実施例１）
図１は、本発明の実施の形態におけるシート状成形体１０の概略図である。シート状成形体１０は厚み２ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、幅３０ｍｍ嵩密度２．３５ｇ／ｃｍ3、絶縁抵抗値が３×１０12、線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃、吸水率が０．００２％を有するシート状成形体である。ここで、シート状成形体１０はチタン酸金属塩のチタン酸バリウム系からなるネオジウム、サマリウム、ビスマス化合物を含むセラミック粉末１１と、オレフィン系熱可塑性樹脂１２から構成されており、オレフィン系熱可塑性樹脂１２中にセラミック粉末１１が均一に点在している。構成比率は、セラミック粉末１１が３０ｖｏｌ％、オレフィン系熱可塑性樹脂１２が７０ｖｏｌ％である。
【００６３】
ここで図２に示すシート状成形体１０の誘電率と誘電正接をλ／２ダイポール法により測定した。このシート状成形体１０は絶縁抵抗値が３×１０12と高い絶縁性を有するので、厚み４０μｍの金属銅箔をシート状成形体１０の裏面に全面と、表面にライン状にと、２２０℃にて熱圧着して電極を形成した。シート状成形体１０は、容易に金属箔と熱圧着できるので、アンテナ用基材等にも利用できる。図２に示したλ／２ダイポール法にて誘電特性を測定した。（表１）は、測定周波数９５３ＭＨｚにおける誘電率、誘電正接の測定結果である。なお、以降に示す測定結果は数回の測定結果の平均である。
【００６４】
【表１】
【００６５】
測定周波数９５３ＭＨｚにおいて、シート状成形体１０の誘電率は５．７、誘電正接は、０．００５、Ｑ値（誘電正接の逆数）は２００であり、従来の技術の一例である比較例測定結果より、誘電正接が小さいことから、比較例よりも優れていることがわかる。
【００６６】
このシート状成形体１０のタグとしての通信距離を測定した。通常ＩＣタグを金属面に貼り合せ使用すると、金属の影響を受けアンテナユニットとの送受信の指向性や、通信距離が極端に短くなったり、通信が不安定となる。そこで、このシート状成形体１０の表面に図３に示すようにＩＣタグ３１を貼り、裏面に金属箔３２を取り付けて、アンテナユニットとの送受信の通信距離を測定した。ＲＦＩＤリーダーライター、アンテナユニットは、タグ−リーダー間通信プロトコルＥＰＣグローバル クラス１ ジェネレション２仕様のＵＨＦ帯ＲＦＩＤリーダーライター、アンテナユニットを用いた。（表２）は、通信距離の測定結果である。
【００６７】
【表２】
【００６８】
シート状成形体１０の通信距離は、２．６ｍ、比較例は、０．３ｍであることから、比較例よりも優れていることがわかる。
【００６９】
比較例であるシート状成形体は、従来の技術である有機溶剤にエポキシ樹脂を溶解したスラリーに、チタン酸ストロンチウム仮焼粉末に酸化ビスマス粉末、酸化チタン粉末、酸化マグネシウム粉末を所定量混合して、１１００℃にて４時間焼成した粉末を５５ｗｔ％添加したもので、その後、ドクターブレード法にてシートを形成し、このシートを熱硬化させて作製したシート状成形体である。５５ｗｔ％添加した粉末は、粒子径の異なる２種類の平均粒子径がそれぞれ３μｍと０．７μｍの粒子からなり、７５：２５の比率でブレンドされたものである。２種類の粒子をブレンドするために、粒子の充填性は向上するが、
誘電率の調整が実施例に比較して調整しにくいという欠点がある。
【００７０】
ここでシート状成形体１０の線膨張係数は、７０ｐｐｍ／℃以下であることが望ましい。シート状成形体１０に金属層を形成し、アンテナ基材として使用する場合に、線膨張係数は小さいほうが良い。７０ｐｐｍ／℃以上では、ヒートサイクル（−４０℃〜＋１２０℃）の環境試験において、金属層が剥離するという問題がある。
【００７１】
ここでシート状成形体１０の吸水率は、０．００５％以下であることが望ましい。高温高湿（８５℃８５％）等の過酷な環境下においても、性状変化等が無く、１ＧＨｚ近傍の高周波領域においても安定した比誘電率や誘電損失が得られる。
【００７２】
ここで、セラミック粉末１１とオレフィン系熱可塑性樹脂１２について詳しく説明する。
セラミック粉末１１は、チタン酸金属塩のチタン酸バリウム系からなるネオジウム、サマリウム、ビスマス化合物を含むセラミック粉末であり、誘電率が９５±２となるようにチタン酸バリウムに、ネオジウム、サマリウム、ビスマスを所定の比率で配合し、スプレ−ドライして作製した未焼成粉末を、１２９０℃にて４時間焼成し、粒子径が１０μｍから７０μｍとした球状形状のセラミック粉末である。
【００７３】
スプレードライでは、球状粉末を低コストで大量に作製できる。しかも粒子径を容易に調整できる。他の方法として、共沈法、ＣＶＤ法等があるが、いずれも粉末作製にコストがかかりすぎ、好ましくない。
【００７４】
なお、球状形状のセラミック粉末の誘電率測定は、非常に困難であるので、スプレードライした未焼成粉末をφ１０ｍｍに乾式成形して１２９０℃にて４時間焼成して作製したセラミック焼成体をホストレゾネーター法により測定し、誘電率が９５±２となるような設計条件を使用した。
【００７５】
ここで、セラミック粉末の誘電率は３０から５００の範囲が望ましい。３０以下では、所望の誘電率を得るために大量のセラミック粉末を熱可塑性樹脂に混練する必要があり、樹脂との溶融混練に時間を要し好ましくない。５００以上では、セラミック材料の誘電損失が大きくなり、シート状成形体において所望する誘電特性が得られないという問題がある。
【００７６】
また、セラミック粉末は、球状形状が望ましい。球状粉末は、流動性が良好で、熱可塑性樹脂との溶融混練時に均一に混合される。また、溶融混練設備へのセラミック粉末の連続的な供給が安定するので、品質の安定したペレット状の混練物が作製できる。
【００７７】
さらに、球状形状のため、セラミック同士で絡み合わないため、シート成形後のパンチ等の加工の際、容易に加工することができる。
【００７８】
ここで、粒子径は０．１μｍから１５０μｍが望ましい。０．１μｍ以下では、粒子の比表面積が大きくなり、粉末が熱可塑性樹脂との溶融混練時に溶融熱の熱気流により大気中に舞うのでの取り扱いに注意を要する。１５０μｍ以上では、シート状成形体の成形性が悪くなるので好ましくない。特に０．３ｍｍ前後のシート厚みの成形体では粒子径の影響を受けやすく、シート状成形体の表面状態が粗くなり、シート品質が悪化する。
【００７９】
次に、オレフィン系熱可塑性樹脂１２について詳しく説明する。
【００８０】
オレフィン系熱可塑性樹脂１２は、比誘電率が２．２と小さく、誘電損失がエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に較べて約２桁小さい。よって、セラミック粉末により比誘電率を連続的に調整する高機能のシート状成形体には、比誘電率の影響を受けにくい、比誘電率の小さなオレフィン系熱可塑性樹脂１２の方が望ましい。オレフィン系熱可塑性樹脂は、米粒状のペレット形状であり、加熱することにより溶融する。セラミック粉末が５ｖｏｌ％から５０ｖｏｌ％と比較的少なく含まれる場合には、樹脂との混練性は、ペレット形状であっても良好であるが、５０ｖｏｌ％以上、特に７０から８５ｖｏｌ％と、かなり多く含まれる場合には、粉末形状の熱可塑性樹脂が望ましい。溶融性も向上し、セラミック粉末とのなじみも改善され、混練性がさらに良好となる。
【００８１】
ペレット状樹脂を粉末状とするには、均一な粉末形状の樹脂を大量に処理できる凍結粉砕方法が望ましい。粉砕時の加工熱も少なく、樹脂自身の特性劣化も生じにくい。
【００８２】
以上のように、本発明では、オレフィン系の樹脂を用いることにより、有機溶剤を使用することなくシートを形成できるため、従来のように有機溶剤を使用した場合と比較してシート成形体の充填率を向上させることができる。そのため、従来のように充填率を向上させるため、２種類のものを使用することなく、上述したように粒子径が１種類のもの、つまり粒子の粒度分布のピークが１つのものを使用したとしても誘電率の高いシート成形体を実現することができる。
【００８３】
さらに、１種類の粒子径のものを使用するため、２種類のものを使用する場合と比較して、容易に誘電率の調整を行うことが可能になる。
【００８４】
（実施例２）
次に図１のシート状成形体の製造方法について、詳細に説明する。
【００８５】
まず、第１の工程で、米粒状のペレット形状のオレフィン系樹脂からなる熱可塑性樹脂（日油（株）ＥＲ１４０Ｐ）５０ｖｏｌ％（１５ｗｔ％）と、スプレードライし、１２９０℃
、４時間焼成したチタン酸金属塩のチタン酸バリウム系からなるネオジウム、サマリウム、ビスマス化合物を含むセラミック粉末５０ｖｏｌ％（８５ｗｔ％）を、溶融混練機を用いて約２４０℃にて樹脂を溶融させながら連続的に混練する。連続的に溶融混練するので、セラミック粉末と樹脂が均一に混合された混練物を作製できる。
【００８６】
ここで、セラミック粉末は、１０ｗｔ％から９６ｗｔ％が望ましい。１０ｗｔ％より少ないと、溶融混練機にて安定して供給することが困難で、所望する誘電特性がばらついたり、所望する比誘電率が得られず、好ましくない。９６ｗｔ％以上では、熱可塑性樹脂に対しセラミック粉末が多くなりすぎ、十分に溶融混練できないので、不均一な混合状態となり好ましくない。
【００８７】
溶融混練した混練物は、φ４ｍｍのダイスを用い、円柱状に連続的に押し出した。
【００８８】
次に、第２の工程で、円柱状に連続的に押し出した混練物は、長さ３ｍｍに切断され、ペレット状に加工される。ペレット状に加工することで、射出成形を容易に行うことができる。
【００８９】
次に、第３の工程で、ペレット状混練物を射出成形機を用いて、シリンダー温度２２０℃、金型温度６０℃にて、幅５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み２ｍｍのシート状成形体を作製した。
【００９０】
シート状成形体は、さらに２０μｍの金属銅箔を５０ｋｇ／ｃｍ3にて２００℃で熱圧着させ、シート状成形体表面に金属層を形成させた。金属層は、熱可塑性樹脂を使用することにより熱圧着にて容易に金属層を形成できるので、誘電率、誘電正接を容量法により簡便に測定できる。
【００９１】
また、１０μｍ以下特に、５μｍ以下の薄い電極層や、曲面部、エッジ部への電極形成には、金属メッキ法が効果的である。クロム酸等でシート状成形体表面をエッチング処理することで、容易に金属薄膜層を形成できる。
【００９２】
実施例２で作製したシート状成形体の誘電率、誘電正接をホストレゾネーター法、空洞共振器法により４ＧＨｚにて測定したところ、誘電率は１３、誘電正接は０．００１と比較的大きな誘電率のシート状成形体が得られた。
【００９３】
（実施例３）
次に比誘電率が１１５のシート状成形体について、詳細に説明する。
【００９４】
まず、米粒状のペレット形状のオレフィン系樹脂からなる熱可塑性樹脂（日油（株）ＥＲ１
４０Ｐ）２５ｖｏｌ％（５ｗｔ％）と、スプレードライして１３１０℃、４時間焼成したチタン酸金属塩のチタン酸ストロンチウム系からなるバリウム、ビスマス化合物を含む比誘電率が３３０のセラミック粉末７５ｖｏｌ％（９５ｗｔ％）を溶融混練機を用いて約２４０℃にて樹脂を溶融させながら連続的に混練する。連続的に溶融混練するので、セラミック粉末と樹脂が均一に混合された混練物を作製できる。
【００９５】
ここで、セラミック粉末は、５ｖｏｌ％から８５ｖｏｌ％が望ましい。５ｖｏｌ％より少ないと、所望する誘電特性が得られず、好ましくない。８５ｖｏｌ％以上では、熱可塑性樹脂に対しセラミック粉末が多くなりすぎ、十分に溶融混練できないので、不均一な混合状態となり好ましくない。
【００９６】
溶融混練した混練物は、φ４ｍｍのダイスを用い、円柱状に連続的に押し出した。
【００９７】
円柱状に連続的に押し出した混練物は、長さ３ｍｍに切断され、ペレット状に加工される。ペレット状に加工することで、射出成形を容易に行うことができる。
【００９８】
次に、ペレット状混練物を射出成形機を用いて、シリンダー温度２２０℃、金型温度６０℃にて、幅３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み１．５ｍｍのシート状成形体を作製した。
【００９９】
シート状成形体は、さらにスパッタリング装置にて０．３μｍの金属銅薄膜を比較的簡便に形成した。さらに、電解メッキ法にて金属銅薄膜を５μｍ形成して、誘電率、誘電正接を容量法により測定した。
【０１００】
実施例３で作製したシート状成形体の誘電率、誘電正接を容量法により１ＭＨｚにて測定したところ、誘電率は１１５、誘電正接は０．０４と大きな比誘電率のシート状成形体が得られた。
【０１０１】
（実施例４）
次に図１のシート状成形体の簡便な製造方法について、詳細に説明する。
【０１０２】
まず、第１の工程で、米粒状のペレット形状のオレフィン系樹脂からなる熱可塑性樹脂（日油（株）ＥＲ１４０Ｐ）２５ｗｔ％と、スプレードライし、１０００℃、４時間焼成した
球状粉末の平均粒径５０μｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末７５ｗｔ％を、幅８０ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのシート状成形体が押し出せる約２４０℃に設定したダイスを設置した溶融混練機を用いて、幅８０ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのシート状成形体を押し出し成形した。
【０１０３】
次に、第２の工程で、シート状成形体を打ち抜きプレス機を用いて、幅６０ｍｍ×６０ｍｍの形状に打ち抜き、所定形状のシート状成形体を作製した。
【０１０４】
なお、厚めのシート状成形体を作製する場合には、０．２５ｍｍのシート状成形体を所定枚数積層して、２００℃から２３０℃にて熱プレスして作製することも可能である。
【０１０５】
ここで、本実施の形態のシート状成形体とセンダストやパーマロイなどの扁平状金属系磁性粉体を有機結合材で練り固めた従来の技術である磁性部材との柔軟性について比較した。比較方法は、各比較片を４５度に折り曲げ、その繰り返しでのシート表面状の割れ等の性状変化を調べた。（表３）は、４５度折り曲げ試験回数の比較結果である。
【０１０６】
【表３】
【０１０７】
この表から、本実施の形態にかかるシート状成形体は、比較例に比べ耐久性が優れていることがわかる。これは、溶融したオレフィン系熱可塑性樹脂と球状粉末のフェライト粒子が均一に混練されているので柔軟性が向上した結果である。よって、シート状成形体が外部応力や衝撃を受けた場合であっても、耐衝撃性や耐久性を向上させることができる。
【０１０８】
（実施例５）
次に比誘電率が大きく、誘電損失の小さなシート状成形体について、詳細に説明する。
【０１０９】
凍結粉砕工法で粉末形状に加工し、０．５ｍｍでメッシュカットしたオレフィン系樹脂からなる熱可塑性樹脂（日本ゼオン（株）ＲＳ４２０）を６ｗｔ％と、スプレードライし、１
２９０℃ ４時間焼成したチタン酸金属塩のチタン酸バリウム系からなるネオジウム、サマリウム、ビスマス化合物を含むセラミック粉末９４ｗｔ％を溶融混練機を用いて約２８０℃にて樹脂を溶融させながら連続的に混練しながら押し出す。
【０１１０】
ここで、多量のセラミック粉末を溶融混練するためには、オレフィン系樹脂を粉末形状に加工した樹脂が望ましい。溶融混練機でのセラミック粉末と樹脂とのなじみを向上させ、混合を容易にし、比誘電率の調整を容易とすることができるので誘電率の大きな高機能のシート状成形体を構成できる。
【０１１１】
特に、粉末形状の樹脂は、凍結粉砕された粉末状の樹脂であることが望ましい。凍結粉砕された粉末状の樹脂は、形状が均一に整えやすく、大量の樹脂を短時間で処理できるので低コストのシート状成形体が製造できる。また、均一な粉末形状の樹脂によるので、さらにセラミック粉末との混合を容易にする。
【０１１２】
押し出した混練物は、粉砕機を用い、粉末状に解砕して０．１ｍｍにてメッシュカットした粉末を作製する。粉砕は、凍結粉砕装置を用いても同様の粉末が得られる。混練物を粉砕するので、セラミック粉末を多量に混練した場合でも後加工が容易となり、熱プレスを用いた異形物の成形が可能となる。
【０１１３】
さらに、図４に示すように０．３ｍｍの隙間に設定し、２５０℃に加熱したカレンダーロール４１により、混練し粉砕した粉末４２を熱プレスしながらシート状成形体４３を作製した。この方法により、連続的に所望する厚みのシート状成形体を作製できる。
【０１１４】
図５に本実施例５で作製したシート状成形体４３の表面写真を示す。シート状成形体４３の表面に粒子径１００μｍのセラミック粉末が確認できるほどに多量に混練されていることが確認できる。
【０１１５】
実施例４で作製したシート状成形体の比誘電率をホストレゾネーターにより４ＧＨｚにて測定したところ、比誘電率は３０と大きな誘電率のシート状成形体が得られた。
【０１１６】
図６に本実施例１から４に示した誘電率とセラミック粉末の混練量（ｖｏｌ％）との相関グラフを示す。このグラフより、比誘電率が連続的に調整可能であることが確認できる。
【０１１７】
（実施例６）
次にフェライト粉末を用いたシート状成形体の製造方法について、詳細に説明する。
【０１１８】
まず、第１の工程で、米粒状のペレット形状のオレフィン系樹脂からなる熱可塑性樹脂（日本ゼオン（株）ＺＥＯＮＯＲ１４３０Ｒ）７２ｖｏｌ％（３０ｗｔ％）と、スプレードラ
イし、１０００℃、２時間焼成したＮｉ−Ｚｎ系フェライトからなる銅化合物を含むフェライト粉末２８ｖｏｌ％（７０ｗｔ％）を溶融混練機を用いて約２８０℃にて樹脂を溶融させながら連続的に混練する。連続的に溶融混練するので、フェライト粉末と樹脂が均一に混合された混練物を作製できる。
【０１１９】
ここで、フェライト粉末は球状粉末が望ましい。球状粉末は、流動性が良好で、熱可塑性樹脂との溶融混練時に均一に混合される。また、溶融混練設備へのフェライト粉末の連続的な供給が安定するので、品質の安定した混練物を作製できる。
【０１２０】
溶融混練した混練物は、φ２０ｍｍのダイスを用い、顆粒状に連続的に押し出した。
【０１２１】
次に、第２の工程で、押し出した混練物を粉砕機を用い、粉末状に解砕して０．１ｍｍにてメッシュカットした粉末を作製した。粉砕は、凍結粉砕装置を用いても同様の粉末が得られる。混練物を粉砕するので、セラミック粉末を多量に混練した場合でも後加工が容易となり、熱プレスを用いた異形物の成形が可能となる。
【０１２２】
さらに、第３の工程で、図４に示すように０．３ｍｍの隙間に設定し、２６０℃に加熱したカレンダーロール４１により、混練し粉砕した粉末４２を熱プレスしながらシート状成形体４３を作製した。この方法により、連続的に所望する厚みのシート状成形体を作製できる。
【０１２３】
このシート状成形体のＬ値をインピーダンスアナライザー（商品名：４１９１ＡＲＦ、ＨＰ製）にて測定した。シート状成形体を縦２．０ｃｍ、横３．０ｃｍに加工して、周波数１３．５６ＭＨｚにおけるＬ値を測定した。（表４）は、周波数１３．５６ＭＨｚにおけるＬ値の測定結果である。
【０１２４】
【表４】
【０１２５】
上述したシート状成形体のＬ値（４９０ｎＨ）は、（表１）に示すように従来の技術の一例である比較例のＬ値（４２０ｎＨ）より大きいことから、比較例よりも優れていることがわかる。この比較例である磁性部材は、従来の技術であるこの磁性部材は、センダストやパーマロイなどの扁平状金属系磁性粉体を有機結合材で練り固めたものである。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明にかかるシート状成形体は、アンテナ装置等の電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の実施の形態におけるシート状成形体の概略図
【図２】本発明の実施の形態における電極を形成したシート状成形体の斜視図
【図３】本発明の実施の形態におけるアンテナの概略図
【図４】本発明の実施の形態における製造方法で作製したシート状成形体の概略図
【図５】本発明の実施の形態における製造方法で作製したシート状成形体の表面図
【図６】本発明の実施の形態における製造方法で作製したシート状成形体の比誘電率とセラミック粉末の混練量（ｖｏｌ％）との相関グラフ
【符号の説明】
【０１２８】
１０、４３ シート状成形体
１１ セラミック粉末
１２ オレフィン系熱可塑性樹脂
２１ 銅箔電極
３１ ＩＣタグ
３２ 金属箔
４１ カレンダーロール機
４２ 粉砕した粉末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック粉末と樹脂からなるシート状成形体であって、特に比誘電率または透磁率が調整可能なものであり、加工性の良好な高絶縁材料として好適な特性を示すシート状成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年電子機器の機能の向上、高機能化が急速に進行する一方、電子機器の小型化、軽量化、薄型化が急速に進んできた。また衛星通信機器の著しい発達に伴い通信信号の周波数の高周波化が進んでいる。
【０００３】
一般に、電子機器の小型化、軽量化に使用されるシート状成形体には、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂からなるプリント基板等のシート状成形体、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板からなるシート状成形体、樹脂とセラミックからなる複合誘電体基板がある。
【０００４】
ここで、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂からなるプリント基板は、高周波領域で使用するには、誘電正接が大きく望ましくない。また、誘電正接の小さいポリエチレンや、ポリプロピレンは、比誘電率が小さく所望の形状が得られない等の問題がある。
【０００５】
アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板は、加工性がプリント基板よりも悪く、実際には、利用することが困難であった。
【０００６】
そこで、無機フィラーと樹脂材料とからなる誘電体、プリント配線板が提案されている
（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
また、他の無機フィラーと樹脂材料とからなる誘電体の基体もあった（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
また、軟磁性金属粉と樹脂材料とからなる磁性部材もあった（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１８０６３号公報
【特許文献２】特開２００６−４２２３１号公報
【特許文献３】特開２０００−３１１８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、（特許文献１）に示される誘電体、プリント配線板は、無機フィラーが導電膜に覆われているので絶縁性が得られないという問題点がある。
【００１０】
（特許文献２）に示される誘電体の基体は、誘電率が７以上にするために無機フィラーを樹脂材料に対して３００％以上の配合、混合を必要とし十分に溶融混合するには、加工助剤を添加する必要があり、これら加工助剤は、誘電特性を悪化させる傾向にあるので加工助剤の添加は好ましくない。
【００１１】
（特許文献３）に示される磁性部材は、金属系磁性粉体のセンダストや、パーマロイ等を使用するために、十分な形状に加工できる加工性を確保するためには、十分な量の樹脂材料を混合させる必要があり、結果として磁界強化が不十分となる。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑み、セラミック粉末と樹脂からなるシート状成形体であって、比誘電率または透磁率が調整可能なものであり、加工性の良好な高絶縁材料として好適な特性を示すシート成形体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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明のシート状成形体は、絶縁性を有するセラミック粉末とオレフィン系の樹脂からなるシート状成形体であって、前記樹脂中に前記セラミック粉末が分散していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、比誘電率または透磁率が調整可能なもので、加工性の良好な高絶縁材料として好適な特性を示すシート成形体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁性を有するセラミック粉末とオレフィン系の樹脂からなるシート状成形体であって、前記樹脂中に前記セラミック粉末が分散していることを特徴とするシート状成形体である。
【００１６】
この構成によれば、比誘電率または透磁率が調整可能なもので、加工性の良好な高絶縁材料として好適な特性を示すシート成形体を提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記セラミック粉末は、誘電体であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００１８】
この構成によれば、高周波体であるＵＨＦ帯用のシートとして利用できる。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末が、チタン酸金属塩からなることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体である。
【００２０】
この構成によれば、比誘電率の調整が容易にでき、加工性の良好な高絶縁を有するシート状成形体を容易に構成することができる。
【００２１】
本発明の請求項４に記載の発明は、前記セラミック粉末がフェライト粉末であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００２２】
この構成によれば、高絶縁性の磁気特性が安定した高機能のシート状成形体を構成できる。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明は、前記フェライト粉末がＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末であることを特徴とする請求項４記載のシート状成形体である。
【００２４】
この構成によれば、Ｌ値の大きいシート状成形体を構成できる。
【００２５】
本発明の請求項６に記載の発明は、前記セラミック粉末が、球状粉末であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００２６】
この構成によれば、セラミック粉末の流動性が良好となるので、比誘電率または透磁率の調整を容易にしながら、樹脂との混合を容易とし、高品質のシート状成形体を構成でき、また、セラミック粉末同士が絡み合わないため、シート状に形成した後の加工性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の請求項７に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末が、スプレードライした粉末を焼成したセラミック粉末からなることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００２８】
この構成によれば、低コストで均一なセラミック粉末が作製できるので、高品質のシート状成形体を構成できる。
【００２９】
本発明の請求項８に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末が１０ｗｔ％から９６ｗｔ％含まれていることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００３０】
この構成によれば、比誘電率が連続的に調整可能な、加工性の良好な高絶縁性のシート状成形体を構成できる。
【００３１】
本発明の請求項９に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末が５ｖｏｌ％から８５ｖｏｌ％含まれていることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００３２】
この構成によれば、比誘電率が連続的に調整可能な、加工性の良好な高絶縁性のシート状成形体を構成できる。
【００３３】
本発明の請求項１０に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末が、粒子径が０．１μｍから１５０μｍの範囲内にある粒子径からなることを特徴とする請求項６記載のシート状成形体である。
【００３４】
この構成によれば、樹脂との混合を容易とするので、比較的厚みのある高機能のシート状成形体を構成できる。
【００３５】
本発明の請求項１１に記載の発明は、前記誘電体セラミック粉末は、チタン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸マグネシウム系を１種以上含むことを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００３６】
この構成によれば、比誘電率を連続的に容易に調整できるシート状成形体を構成できる。
【００３７】
本発明の請求項１２に記載の発明は、前記セラミック粉末は、比誘電率が３０から５００の範囲であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体である。
【００３８】
この構成によれば、比較的少ない量のセラミック粉末で、比誘電率を連続的に容易に調整でき、安定した誘電特性を有する加工性の良好な高絶縁性のシート状成形体を構成できる。
【００３９】
本発明の請求項１３に記載の発明は、前記セラミック粉末は、チタン酸バリウム系からなり、ネオジウム、サマリウム、ビスマスを含む粉末であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体である。
【００４０】
この構成によれば、温度変化に対する誘電特性が安定し、誘電損失の小さい、高機能のシート状成形体を構成できる。
【００４１】
本発明の請求項１４に記載の発明は、前記シート状成形体が、比誘電率が３から６０、誘電正接が０．０１以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００４２】
この構成によれば、高周波領域のＵＨＦ帯において、さまざまな形状や大きさに対応できるシート状成形体を構成できる。
【００４３】
本発明の請求項１５に記載の発明は、前記シート状成形体が、比誘電率が６０から１５０、誘電正接が０．０５以下であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体である。
【００４４】
この構成によれば、より形状が小さなシート状成形体を構成できる。
【００４５】
本発明の請求項１６に記載の発明は、前記シート状成形体の絶縁抵抗値が２×１０11以上であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００４６】
この構成によれば、高絶縁性を有するセラミック粉末、熱可塑性樹脂により均一な構造体のシート状成形体から、２×１０11Ω以上の絶縁抵抗値を有するので、シート状成形体の表面に金属層が形成できる。
【００４７】
本発明の請求項１７に記載の発明は、前記シート状成形体の線膨張係数が７０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００４８】
この構成によれば、金属層を形成したアンテナ部材において、ヒートサイクル等の熱ストレスを小さく、改善できる高機能のシート状成形体を構成できる。
【００４９】
本発明の請求項１８に記載の発明は、前記シート状成形体の吸水率が０．００５％以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００５０】
この構成によれば、高温高湿（８５℃８５％）等の過酷な環境条件においても性状変化の無い高機能のシート状成形体を構成できる。
【００５１】
本発明の請求項１９に記載の発明は、前記シート状成形体の厚みが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００５２】
この構成によれば、比較的狭いスペースの少ない場所にも設置構成できる。
【００５３】
本発明の請求項２０に記載の発明は、前記シート状成形体の表面に金属層が形成していることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体である。
【００５４】
この構成によれば、シート状成形体をアンテナ用基材として構成できる。
【００５５】
本発明の請求項２１に記載の発明は、前記シート状成形体の表面に形成された金属層が、熱圧着により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体である。
【００５６】
この構成によれば、金属層との界面に接着層が介在しないので、誘電特性が安定した高機能のシート状成形体を構成できる。
【００５７】
本発明の請求項２２に記載の発明は、前記シート状成形体の表面に形成された金属層は、金属メッキ法により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体である。
【００５８】
この構成によれば、金属層を比較的薄膜で形成できるので、熱ストレスに対し安定した高機能のシート状成形体を構成できる。
【００５９】
本発明の請求項２３に記載の発明は、前記シート状成形体の表面に形成された金属層は、金属蒸着、もしくはスパッタリング法により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体である。
【００６０】
この構成によれば、比較的簡便に金属薄膜を形成できるので、低コストのシート状成形体を構成できる。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００６２】
（実施例１）
図１は、本発明の実施の形態におけるシート状成形体１０の概略図である。シート状成形体１０は厚み２ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、幅３０ｍｍ嵩密度２．３５ｇ／ｃｍ3、絶縁抵抗値が３×１０12、線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃、吸水率が０．００２％を有するシート状成形体である。ここで、シート状成形体１０はチタン酸金属塩のチタン酸バリウム系からなるネオジウム、サマリウム、ビスマス化合物を含むセラミック粉末１１と、オレフィン系熱可塑性樹脂１２から構成されており、オレフィン系熱可塑性樹脂１２中にセラミック粉末１１が均一に点在している。構成比率は、セラミック粉末１１が３０ｖｏｌ％、オレフィン系熱可塑性樹脂１２が７０ｖｏｌ％である。
【００６３】
ここで図２に示すシート状成形体１０の誘電率と誘電正接をλ／２ダイポール法により測定した。このシート状成形体１０は絶縁抵抗値が３×１０12と高い絶縁性を有するので、厚み４０μｍの金属銅箔をシート状成形体１０の裏面に全面と、表面にライン状にと、２２０℃にて熱圧着して電極を形成した。シート状成形体１０は、容易に金属箔と熱圧着できるので、アンテナ用基材等にも利用できる。図２に示したλ／２ダイポール法にて誘電特性を測定した。（表１）は、測定周波数９５３ＭＨｚにおける誘電率、誘電正接の測定結果である。なお、以降に示す測定結果は数回の測定結果の平均である。
【００６４】
【表１】
【００６５】
測定周波数９５３ＭＨｚにおいて、シート状成形体１０の誘電率は５．７、誘電正接は、０．００５、Ｑ値（誘電正接の逆数）は２００であり、従来の技術の一例である比較例測定結果より、誘電正接が小さいことから、比較例よりも優れていることがわかる。
【００６６】
このシート状成形体１０のタグとしての通信距離を測定した。通常ＩＣタグを金属面に貼り合せ使用すると、金属の影響を受けアンテナユニットとの送受信の指向性や、通信距離が極端に短くなったり、通信が不安定となる。そこで、このシート状成形体１０の表面に図３に示すようにＩＣタグ３１を貼り、裏面に金属箔３２を取り付けて、アンテナユニットとの送受信の通信距離を測定した。ＲＦＩＤリーダーライター、アンテナユニットは、タグ−リーダー間通信プロトコルＥＰＣグローバル クラス１ ジェネレション２仕様のＵＨＦ帯ＲＦＩＤリーダーライター、アンテナユニットを用いた。（表２）は、通信距離の測定結果である。
【００６７】
【表２】
【００６８】
シート状成形体１０の通信距離は、２．６ｍ、比較例は、０．３ｍであることから、比較例よりも優れていることがわかる。
【００６９】
比較例であるシート状成形体は、従来の技術である有機溶剤にエポキシ樹脂を溶解したスラリーに、チタン酸ストロンチウム仮焼粉末に酸化ビスマス粉末、酸化チタン粉末、酸化マグネシウム粉末を所定量混合して、１１００℃にて４時間焼成した粉末を５５ｗｔ％添加したもので、その後、ドクターブレード法にてシートを形成し、このシートを熱硬化させて作製したシート状成形体である。５５ｗｔ％添加した粉末は、粒子径の異なる２種類の平均粒子径がそれぞれ３μｍと０．７μｍの粒子からなり、７５：２５の比率でブレンドされたものである。２種類の粒子をブレンドするために、粒子の充填性は向上するが、
誘電率の調整が実施例に比較して調整しにくいという欠点がある。
【００７０】
ここでシート状成形体１０の線膨張係数は、７０ｐｐｍ／℃以下であることが望ましい。シート状成形体１０に金属層を形成し、アンテナ基材として使用する場合に、線膨張係数は小さいほうが良い。７０ｐｐｍ／℃以上では、ヒートサイクル（−４０℃〜＋１２０℃）の環境試験において、金属層が剥離するという問題がある。
【００７１】
ここでシート状成形体１０の吸水率は、０．００５％以下であることが望ましい。高温高湿（８５℃８５％）等の過酷な環境下においても、性状変化等が無く、１ＧＨｚ近傍の高周波領域においても安定した比誘電率や誘電損失が得られる。
【００７２】
ここで、セラミック粉末１１とオレフィン系熱可塑性樹脂１２について詳しく説明する。
セラミック粉末１１は、チタン酸金属塩のチタン酸バリウム系からなるネオジウム、サマリウム、ビスマス化合物を含むセラミック粉末であり、誘電率が９５±２となるようにチタン酸バリウムに、ネオジウム、サマリウム、ビスマスを所定の比率で配合し、スプレ−ドライして作製した未焼成粉末を、１２９０℃にて４時間焼成し、粒子径が１０μｍから７０μｍとした球状形状のセラミック粉末である。
【００７３】
スプレードライでは、球状粉末を低コストで大量に作製できる。しかも粒子径を容易に調整できる。他の方法として、共沈法、ＣＶＤ法等があるが、いずれも粉末作製にコストがかかりすぎ、好ましくない。
【００７４】
なお、球状形状のセラミック粉末の誘電率測定は、非常に困難であるので、スプレードライした未焼成粉末をφ１０ｍｍに乾式成形して１２９０℃にて４時間焼成して作製したセラミック焼成体をホストレゾネーター法により測定し、誘電率が９５±２となるような設計条件を使用した。
【００７５】
ここで、セラミック粉末の誘電率は３０から５００の範囲が望ましい。３０以下では、所望の誘電率を得るために大量のセラミック粉末を熱可塑性樹脂に混練する必要があり、樹脂との溶融混練に時間を要し好ましくない。５００以上では、セラミック材料の誘電損失が大きくなり、シート状成形体において所望する誘電特性が得られないという問題がある。
【００７６】
また、セラミック粉末は、球状形状が望ましい。球状粉末は、流動性が良好で、熱可塑性樹脂との溶融混練時に均一に混合される。また、溶融混練設備へのセラミック粉末の連続的な供給が安定するので、品質の安定したペレット状の混練物が作製できる。
【００７７】
さらに、球状形状のため、セラミック同士で絡み合わないため、シート成形後のパンチ等の加工の際、容易に加工することができる。
【００７８】
ここで、粒子径は０．１μｍから１５０μｍが望ましい。０．１μｍ以下では、粒子の比表面積が大きくなり、粉末が熱可塑性樹脂との溶融混練時に溶融熱の熱気流により大気中に舞うのでの取り扱いに注意を要する。１５０μｍ以上では、シート状成形体の成形性が悪くなるので好ましくない。特に０．３ｍｍ前後のシート厚みの成形体では粒子径の影響を受けやすく、シート状成形体の表面状態が粗くなり、シート品質が悪化する。
【００７９】
次に、オレフィン系熱可塑性樹脂１２について詳しく説明する。
【００８０】
オレフィン系熱可塑性樹脂１２は、比誘電率が２．２と小さく、誘電損失がエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に較べて約２桁小さい。よって、セラミック粉末により比誘電率を連続的に調整する高機能のシート状成形体には、比誘電率の影響を受けにくい、比誘電率の小さなオレフィン系熱可塑性樹脂１２の方が望ましい。オレフィン系熱可塑性樹脂は、米粒状のペレット形状であり、加熱することにより溶融する。セラミック粉末が５ｖｏｌ％から５０ｖｏｌ％と比較的少なく含まれる場合には、樹脂との混練性は、ペレット形状であっても良好であるが、５０ｖｏｌ％以上、特に７０から８５ｖｏｌ％と、かなり多く含まれる場合には、粉末形状の熱可塑性樹脂が望ましい。溶融性も向上し、セラミック粉末とのなじみも改善され、混練性がさらに良好となる。
【００８１】
ペレット状樹脂を粉末状とするには、均一な粉末形状の樹脂を大量に処理できる凍結粉砕方法が望ましい。粉砕時の加工熱も少なく、樹脂自身の特性劣化も生じにくい。
【００８２】
以上のように、本発明では、オレフィン系の樹脂を用いることにより、有機溶剤を使用することなくシートを形成できるため、従来のように有機溶剤を使用した場合と比較してシート成形体の充填率を向上させることができる。そのため、従来のように充填率を向上させるため、２種類のものを使用することなく、上述したように粒子径が１種類のもの、つまり粒子の粒度分布のピークが１つのものを使用したとしても誘電率の高いシート成形体を実現することができる。
【００８３】
さらに、１種類の粒子径のものを使用するため、２種類のものを使用する場合と比較して、容易に誘電率の調整を行うことが可能になる。
【００８４】
（実施例２）
次に図１のシート状成形体の製造方法について、詳細に説明する。
【００８５】
まず、第１の工程で、米粒状のペレット形状のオレフィン系樹脂からなる熱可塑性樹脂（日油（株）ＥＲ１４０Ｐ）５０ｖｏｌ％（１５ｗｔ％）と、スプレードライし、１２９０℃
、４時間焼成したチタン酸金属塩のチタン酸バリウム系からなるネオジウム、サマリウム、ビスマス化合物を含むセラミック粉末５０ｖｏｌ％（８５ｗｔ％）を、溶融混練機を用いて約２４０℃にて樹脂を溶融させながら連続的に混練する。連続的に溶融混練するので、セラミック粉末と樹脂が均一に混合された混練物を作製できる。
【００８６】
ここで、セラミック粉末は、１０ｗｔ％から９６ｗｔ％が望ましい。１０ｗｔ％より少ないと、溶融混練機にて安定して供給することが困難で、所望する誘電特性がばらついたり、所望する比誘電率が得られず、好ましくない。９６ｗｔ％以上では、熱可塑性樹脂に対しセラミック粉末が多くなりすぎ、十分に溶融混練できないので、不均一な混合状態となり好ましくない。
【００８７】
溶融混練した混練物は、φ４ｍｍのダイスを用い、円柱状に連続的に押し出した。
【００８８】
次に、第２の工程で、円柱状に連続的に押し出した混練物は、長さ３ｍｍに切断され、ペレット状に加工される。ペレット状に加工することで、射出成形を容易に行うことができる。
【００８９】
次に、第３の工程で、ペレット状混練物を射出成形機を用いて、シリンダー温度２２０℃、金型温度６０℃にて、幅５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み２ｍｍのシート状成形体を作製した。
【００９０】
シート状成形体は、さらに２０μｍの金属銅箔を５０ｋｇ／ｃｍ3にて２００℃で熱圧着させ、シート状成形体表面に金属層を形成させた。金属層は、熱可塑性樹脂を使用することにより熱圧着にて容易に金属層を形成できるので、誘電率、誘電正接を容量法により簡便に測定できる。
【００９１】
また、１０μｍ以下特に、５μｍ以下の薄い電極層や、曲面部、エッジ部への電極形成には、金属メッキ法が効果的である。クロム酸等でシート状成形体表面をエッチング処理することで、容易に金属薄膜層を形成できる。
【００９２】
実施例２で作製したシート状成形体の誘電率、誘電正接をホストレゾネーター法、空洞共振器法により４ＧＨｚにて測定したところ、誘電率は１３、誘電正接は０．００１と比較的大きな誘電率のシート状成形体が得られた。
【００９３】
（実施例３）
次に比誘電率が１１５のシート状成形体について、詳細に説明する。
【００９４】
まず、米粒状のペレット形状のオレフィン系樹脂からなる熱可塑性樹脂（日油（株）ＥＲ１
４０Ｐ）２５ｖｏｌ％（５ｗｔ％）と、スプレードライして１３１０℃、４時間焼成したチタン酸金属塩のチタン酸ストロンチウム系からなるバリウム、ビスマス化合物を含む比誘電率が３３０のセラミック粉末７５ｖｏｌ％（９５ｗｔ％）を溶融混練機を用いて約２４０℃にて樹脂を溶融させながら連続的に混練する。連続的に溶融混練するので、セラミック粉末と樹脂が均一に混合された混練物を作製できる。
【００９５】
ここで、セラミック粉末は、５ｖｏｌ％から８５ｖｏｌ％が望ましい。５ｖｏｌ％より少ないと、所望する誘電特性が得られず、好ましくない。８５ｖｏｌ％以上では、熱可塑性樹脂に対しセラミック粉末が多くなりすぎ、十分に溶融混練できないので、不均一な混合状態となり好ましくない。
【００９６】
溶融混練した混練物は、φ４ｍｍのダイスを用い、円柱状に連続的に押し出した。
【００９７】
円柱状に連続的に押し出した混練物は、長さ３ｍｍに切断され、ペレット状に加工される。ペレット状に加工することで、射出成形を容易に行うことができる。
【００９８】
次に、ペレット状混練物を射出成形機を用いて、シリンダー温度２２０℃、金型温度６０℃にて、幅３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み１．５ｍｍのシート状成形体を作製した。
【００９９】
シート状成形体は、さらにスパッタリング装置にて０．３μｍの金属銅薄膜を比較的簡便に形成した。さらに、電解メッキ法にて金属銅薄膜を５μｍ形成して、誘電率、誘電正接を容量法により測定した。
【０１００】
実施例３で作製したシート状成形体の誘電率、誘電正接を容量法により１ＭＨｚにて測定したところ、誘電率は１１５、誘電正接は０．０４と大きな比誘電率のシート状成形体が得られた。
【０１０１】
（実施例４）
次に図１のシート状成形体の簡便な製造方法について、詳細に説明する。
【０１０２】
まず、第１の工程で、米粒状のペレット形状のオレフィン系樹脂からなる熱可塑性樹脂（日油（株）ＥＲ１４０Ｐ）２５ｗｔ％と、スプレードライし、１０００℃、４時間焼成した
球状粉末の平均粒径５０μｍのＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末７５ｗｔ％を、幅８０ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのシート状成形体が押し出せる約２４０℃に設定したダイスを設置した溶融混練機を用いて、幅８０ｍｍ、厚み０．２５ｍｍのシート状成形体を押し出し成形した。
【０１０３】
次に、第２の工程で、シート状成形体を打ち抜きプレス機を用いて、幅６０ｍｍ×６０ｍｍの形状に打ち抜き、所定形状のシート状成形体を作製した。
【０１０４】
なお、厚めのシート状成形体を作製する場合には、０．２５ｍｍのシート状成形体を所定枚数積層して、２００℃から２３０℃にて熱プレスして作製することも可能である。
【０１０５】
ここで、本実施の形態のシート状成形体とセンダストやパーマロイなどの扁平状金属系磁性粉体を有機結合材で練り固めた従来の技術である磁性部材との柔軟性について比較した。比較方法は、各比較片を４５度に折り曲げ、その繰り返しでのシート表面状の割れ等の性状変化を調べた。（表３）は、４５度折り曲げ試験回数の比較結果である。
【０１０６】
【表３】
【０１０７】
この表から、本実施の形態にかかるシート状成形体は、比較例に比べ耐久性が優れていることがわかる。これは、溶融したオレフィン系熱可塑性樹脂と球状粉末のフェライト粒子が均一に混練されているので柔軟性が向上した結果である。よって、シート状成形体が外部応力や衝撃を受けた場合であっても、耐衝撃性や耐久性を向上させることができる。
【０１０８】
（実施例５）
次に比誘電率が大きく、誘電損失の小さなシート状成形体について、詳細に説明する。
【０１０９】
凍結粉砕工法で粉末形状に加工し、０．５ｍｍでメッシュカットしたオレフィン系樹脂からなる熱可塑性樹脂（日本ゼオン（株）ＲＳ４２０）を６ｗｔ％と、スプレードライし、１
２９０℃ ４時間焼成したチタン酸金属塩のチタン酸バリウム系からなるネオジウム、サマリウム、ビスマス化合物を含むセラミック粉末９４ｗｔ％を溶融混練機を用いて約２８０℃にて樹脂を溶融させながら連続的に混練しながら押し出す。
【０１１０】
ここで、多量のセラミック粉末を溶融混練するためには、オレフィン系樹脂を粉末形状に加工した樹脂が望ましい。溶融混練機でのセラミック粉末と樹脂とのなじみを向上させ、混合を容易にし、比誘電率の調整を容易とすることができるので誘電率の大きな高機能のシート状成形体を構成できる。
【０１１１】
特に、粉末形状の樹脂は、凍結粉砕された粉末状の樹脂であることが望ましい。凍結粉砕された粉末状の樹脂は、形状が均一に整えやすく、大量の樹脂を短時間で処理できるので低コストのシート状成形体が製造できる。また、均一な粉末形状の樹脂によるので、さらにセラミック粉末との混合を容易にする。
【０１１２】
押し出した混練物は、粉砕機を用い、粉末状に解砕して０．１ｍｍにてメッシュカットした粉末を作製する。粉砕は、凍結粉砕装置を用いても同様の粉末が得られる。混練物を粉砕するので、セラミック粉末を多量に混練した場合でも後加工が容易となり、熱プレスを用いた異形物の成形が可能となる。
【０１１３】
さらに、図４に示すように０．３ｍｍの隙間に設定し、２５０℃に加熱したカレンダーロール４１により、混練し粉砕した粉末４２を熱プレスしながらシート状成形体４３を作製した。この方法により、連続的に所望する厚みのシート状成形体を作製できる。
【０１１４】
図５に本実施例５で作製したシート状成形体４３の表面写真を示す。シート状成形体４３の表面に粒子径１００μｍのセラミック粉末が確認できるほどに多量に混練されていることが確認できる。
【０１１５】
実施例４で作製したシート状成形体の比誘電率をホストレゾネーターにより４ＧＨｚにて測定したところ、比誘電率は３０と大きな誘電率のシート状成形体が得られた。
【０１１６】
図６に本実施例１から４に示した誘電率とセラミック粉末の混練量（ｖｏｌ％）との相関グラフを示す。このグラフより、比誘電率が連続的に調整可能であることが確認できる。
【０１１７】
（実施例６）
次にフェライト粉末を用いたシート状成形体の製造方法について、詳細に説明する。
【０１１８】
まず、第１の工程で、米粒状のペレット形状のオレフィン系樹脂からなる熱可塑性樹脂（日本ゼオン（株）ＺＥＯＮＯＲ１４３０Ｒ）７２ｖｏｌ％（３０ｗｔ％）と、スプレードラ
イし、１０００℃、２時間焼成したＮｉ−Ｚｎ系フェライトからなる銅化合物を含むフェライト粉末２８ｖｏｌ％（７０ｗｔ％）を溶融混練機を用いて約２８０℃にて樹脂を溶融させながら連続的に混練する。連続的に溶融混練するので、フェライト粉末と樹脂が均一に混合された混練物を作製できる。
【０１１９】
ここで、フェライト粉末は球状粉末が望ましい。球状粉末は、流動性が良好で、熱可塑性樹脂との溶融混練時に均一に混合される。また、溶融混練設備へのフェライト粉末の連続的な供給が安定するので、品質の安定した混練物を作製できる。
【０１２０】
溶融混練した混練物は、φ２０ｍｍのダイスを用い、顆粒状に連続的に押し出した。
【０１２１】
次に、第２の工程で、押し出した混練物を粉砕機を用い、粉末状に解砕して０．１ｍｍにてメッシュカットした粉末を作製した。粉砕は、凍結粉砕装置を用いても同様の粉末が得られる。混練物を粉砕するので、セラミック粉末を多量に混練した場合でも後加工が容易となり、熱プレスを用いた異形物の成形が可能となる。
【０１２２】
さらに、第３の工程で、図４に示すように０．３ｍｍの隙間に設定し、２６０℃に加熱したカレンダーロール４１により、混練し粉砕した粉末４２を熱プレスしながらシート状成形体４３を作製した。この方法により、連続的に所望する厚みのシート状成形体を作製できる。
【０１２３】
このシート状成形体のＬ値をインピーダンスアナライザー（商品名：４１９１ＡＲＦ、ＨＰ製）にて測定した。シート状成形体を縦２．０ｃｍ、横３．０ｃｍに加工して、周波数１３．５６ＭＨｚにおけるＬ値を測定した。（表４）は、周波数１３．５６ＭＨｚにおけるＬ値の測定結果である。
【０１２４】
【表４】
【０１２５】
上述したシート状成形体のＬ値（４９０ｎＨ）は、（表１）に示すように従来の技術の一例である比較例のＬ値（４２０ｎＨ）より大きいことから、比較例よりも優れていることがわかる。この比較例である磁性部材は、従来の技術であるこの磁性部材は、センダストやパーマロイなどの扁平状金属系磁性粉体を有機結合材で練り固めたものである。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明にかかるシート状成形体は、アンテナ装置等の電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の実施の形態におけるシート状成形体の概略図
【図２】本発明の実施の形態における電極を形成したシート状成形体の斜視図
【図３】本発明の実施の形態におけるアンテナの概略図
【図４】本発明の実施の形態における製造方法で作製したシート状成形体の概略図
【図５】本発明の実施の形態における製造方法で作製したシート状成形体の表面図
【図６】本発明の実施の形態における製造方法で作製したシート状成形体の比誘電率とセラミック粉末の混練量（ｖｏｌ％）との相関グラフ
【符号の説明】
【０１２８】
１０、４３ シート状成形体
１１ セラミック粉末
１２ オレフィン系熱可塑性樹脂
２１ 銅箔電極
３１ ＩＣタグ
３２ 金属箔
４１ カレンダーロール機
４２ 粉砕した粉末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を有するセラミック粉末とオレフィン系の樹脂からなるシート状成形体であって、前記樹脂中に前記セラミック粉末が分散していることを特徴とするシート状成形体。
【請求項２】
前記セラミック粉末は、誘電体であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項３】
前記誘電体は、チタン酸金属塩からなることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体。
【請求項４】
前記セラミック粉末がフェライト粉末であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項５】
前記フェライト粉末がＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末であることを特徴とする請求項４記載のシート状成形体。
【請求項６】
前記セラミック粉末は、球状粉末であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項７】
前記セラミック粉末は、スプレードライした粉末を焼成したセラミック粉末からなることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項８】
前記セラミック粉末が１０ｗｔ％から９６ｗｔ％含まれていることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項９】
前記セラミック粉末が５ｖｏｌ％から８５ｖｏｌ％含まれていることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１０】
前記セラミック粉末は、粒子径が０．１μｍから１５０μｍの範囲内にある粒子径からなることを特徴とする請求項６記載のシート状成形体。
【請求項１１】
前記セラミック粉末は、チタン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸マグネシウム系を１種以上含むことを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１２】
前記誘電体は、比誘電率が３０から５００の範囲であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体。
【請求項１３】
前記誘電体は、チタン酸バリウム系からなり、ネオジウム、サマリウム、ビスマスを含む粉末であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体。
【請求項１４】
前記シート状成形体は、比誘電率が３から６０、誘電正接が０．０１以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１５】
前記シート状成形体は、比誘電率が６０から１５０、誘電正接が０．０５以下であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体。
【請求項１６】
前記シート状成形体の絶縁抵抗値が２×１０11Ω以上であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１７】
前記シート状成形体の線膨張係数が７０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１８】
前記シート状成形体の吸水率が０．００５％以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１９】
前記シート状成形体の厚みが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項２０】
前記シート状成形体の表面に金属層が形成していることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項２１】
前記シート状成形体の表面に形成された金属層は、熱圧着により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体。
【請求項２２】
前記シート状成形体の表面に形成された金属層は、金属メッキ法により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体。
【請求項２３】
前記シート状成形体の表面に形成された金属層は、金属蒸着、もしくはスパッタリング法により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体。
【請求項１】
絶縁性を有するセラミック粉末とオレフィン系の樹脂からなるシート状成形体であって、前記樹脂中に前記セラミック粉末が分散していることを特徴とするシート状成形体。
【請求項２】
前記セラミック粉末は、誘電体であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項３】
前記誘電体は、チタン酸金属塩からなることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体。
【請求項４】
前記セラミック粉末がフェライト粉末であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項５】
前記フェライト粉末がＮｉ−Ｚｎ系フェライト粉末であることを特徴とする請求項４記載のシート状成形体。
【請求項６】
前記セラミック粉末は、球状粉末であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項７】
前記セラミック粉末は、スプレードライした粉末を焼成したセラミック粉末からなることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項８】
前記セラミック粉末が１０ｗｔ％から９６ｗｔ％含まれていることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項９】
前記セラミック粉末が５ｖｏｌ％から８５ｖｏｌ％含まれていることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１０】
前記セラミック粉末は、粒子径が０．１μｍから１５０μｍの範囲内にある粒子径からなることを特徴とする請求項６記載のシート状成形体。
【請求項１１】
前記セラミック粉末は、チタン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸マグネシウム系を１種以上含むことを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１２】
前記誘電体は、比誘電率が３０から５００の範囲であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体。
【請求項１３】
前記誘電体は、チタン酸バリウム系からなり、ネオジウム、サマリウム、ビスマスを含む粉末であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体。
【請求項１４】
前記シート状成形体は、比誘電率が３から６０、誘電正接が０．０１以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１５】
前記シート状成形体は、比誘電率が６０から１５０、誘電正接が０．０５以下であることを特徴とする請求項２記載のシート状成形体。
【請求項１６】
前記シート状成形体の絶縁抵抗値が２×１０11Ω以上であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１７】
前記シート状成形体の線膨張係数が７０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１８】
前記シート状成形体の吸水率が０．００５％以下であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項１９】
前記シート状成形体の厚みが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項２０】
前記シート状成形体の表面に金属層が形成していることを特徴とする請求項１記載のシート状成形体。
【請求項２１】
前記シート状成形体の表面に形成された金属層は、熱圧着により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体。
【請求項２２】
前記シート状成形体の表面に形成された金属層は、金属メッキ法により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体。
【請求項２３】
前記シート状成形体の表面に形成された金属層は、金属蒸着、もしくはスパッタリング法により形成していることを特徴とする請求項２０記載のシート状成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−４７６７６（Ｐ２０１０−４７６７６Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１２３４２（Ｐ２００８−２１２３４２）
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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