JP2018133358A - 印刷用磁性体ペースト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バインダー樹脂の含有量が少ない場合であっても磁性ナノ粒子及び磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子の分散性が高く、磁性粒子の凝集が抑制された磁性体膜を得ることが可能な印刷用磁性体ペーストを提供する。【解決手段】平均粒径１ｎｍ以上１μｍ未満の磁性ナノ粒子及び平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子と、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールと、前記磁性粒子１００質量部に対して０．１質量部以上１０質量部以下のバインダー樹脂と、を含有する。【選択図】なし

Description

本発明は、印刷用磁性体ペースト及びその製造方法に関し、より詳しくは、磁性ナノ粒子と磁性マイクロ粒子とを含有する印刷用磁性体ペースト及びその製造方法に関する。

インダクタやトランスのコア材や電磁ノイズ吸収体等には、磁性粒子をバインダー樹脂に分散させた磁性体膜が用いられている（例えば、特開２０１２−２２７４０６号公報（特許文献１）及び特開２０１４−１４６６９８号公報（特許文献２））。このような磁性体膜においては、平均粒径が異なる磁性粒子を混合して充填密度を高めることによって透磁率が向上すると考えられており、ナノメートルオーダーの磁性粒子（磁性ナノ粒子）とマイクロメートルオーダーの磁性粒子（磁性マイクロ粒子）とをバインダー樹脂に分散させた磁性体膜は特に高い透磁率を有する磁性体膜として期待されている。また、バインダー樹脂の含有量を低減することによって、磁性粒子同士が近接するため、透磁率が更に向上すると考えられている。

また、このような磁性体膜は、溶媒に、磁性粒子を溶解させ、バインダー樹脂を分散させた磁性体ペーストを、塗布や印刷（例えば、スクリーン印刷）等によって製膜した後、乾燥等により溶媒を除去することによって形成することができる（例えば、特開２０１２−２２７４０６号公報（特許文献１））。しかしながら、磁性ナノ粒子と磁性マイクロ粒子とを含有する磁性体ペーストにおいては、磁性マイクロ粒子を核とした凝集体が生成しやすいため、磁性体膜には凝集粒子が存在し、透磁率が十分に向上しないという問題があった。

また、磁性ナノ粒子と磁性マイクロ粒子とを含有する磁性材料として、特開２０１５−６９９９５号公報（特許文献３）には、平均粒子径１５〜７０μｍの強磁性粒子５０〜９０質量％と粒子径３０ｎｍ以下の磁性微粒子０．９〜９質量％の割合で含む分散粒子と、残部として低揮発性の難燃性溶媒からなる分散媒とを含有する高粘性変化性磁気粘性流体が記載されている。この磁気粘性流体においては、粒子径が極端に異なる２種の磁性粒子を用いることによって、粒子の凝集沈降を抑制している。しかしながら、前記磁気粘性流体では、分散媒として低揮発性の難燃性溶媒が用いられており、乾燥時に、溶媒の除去が困難であり、また、磁性粒子が凝集しやすいため、印刷等に用いる磁性体ペーストとして使用することは困難であった。

特開２０１２−２２７４０６号公報 特開２０１４−１４６６９８号公報 特開２０１５−６９９９５号公報

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、バインダー樹脂の含有量が少ない場合であっても磁性ナノ粒子及び磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子の分散性が高い印刷用磁性体ペーストであって、磁性粒子の凝集が抑制された磁性体膜を得ることが可能な印刷用磁性体ペースト及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、磁性ナノ粒子及び磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子とバインダー樹脂と溶媒とを含有する印刷用磁性体ペーストにおいて、溶媒として炭素数３以上のアルコキシ基を有するアルコールを用いた場合には、バインダー樹脂の含有量が少なくなると、磁性体膜中に凝集した磁性粒子が生成するのに対して、溶媒として炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールを用いることによって、バインダー樹脂の含有量が少ない場合であっても磁性粒子の分散性が高く、磁性粒子の凝集が抑制された磁性体膜を得ることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の印刷用磁性体ペーストは、平均粒径１ｎｍ以上１μｍ未満の磁性ナノ粒子及び平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子と、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールと、前記磁性粒子１００質量部に対して０．１質量部以上１０質量部以下のバインダー樹脂と、を含有することを特徴とするものである。

本発明の印刷用磁性体ペーストにおいて、前記アルコールとしては、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール、及び２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エタノールからなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。また、前記バインダー樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ピロリドン樹脂、セルロース樹脂、及びゼラチンからなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。さらに、前記磁性粒子としては、フェライト粒子、鉄粒子、ニッケル粒子、鉄合金粒子、ニッケル合金粒子、及び鉄ニッケル合金粒子からなる群から選択される少なくとも１種の金属粒子が好ましい。

また、本発明の印刷用磁性体ペーストにおいて、前記磁性ナノ粒子の含有量としては、全磁性粒子の含有量に対して１質量％以上５０質量％以下が好ましく、また、前記磁性マイクロ粒子の含有量としては、全磁性粒子の含有量に対して５０質量％以上９９質量％以下が好ましい。

本発明の印刷用磁性体ペーストの製造方法は、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコール中に平均粒径１ｎｍ以上１μｍ未満の磁性ナノ粒子が分散しているスラリーを調製する工程と、得られる印刷用磁性体ペースト中の全磁性粒子１００質量部に対する含有量が０．１質量部以上１０質量部以下となるように、バインダー樹脂を前記スラリーに添加する工程と、前記バインダー樹脂を含有するスラリーに平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の磁性マイクロ粒子を添加する工程と、を含むことを特徴とする方法である。

本発明の印刷用磁性体ペーストの製造方法においては、前記磁性ナノ粒子をイソプロパノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ジエチルエーテル、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトンからなる群から選択される少なくとも１種の分散媒に分散させた後、該分散媒を前記アルコールで置換することによって、前記アルコール中に前記磁性ナノ粒子が分散している前記スラリーを調製することが好ましい。

また、本発明の印刷用磁性体ペーストの製造方法においては、得られる印刷用磁性体ペースト中の全磁性粒子に対する前記磁性ナノ粒子の含有量が１質量％以上５０質量％以下となり、前記磁性マイクロ粒子の含有量が５０質量％以上９９質量％以下となるように、前記バインダー樹脂を含有するスラリーに磁性マイクロ粒子を添加することが好ましい。

なお、本発明の印刷用磁性体ペーストにおいて、磁性粒子の凝集が抑制される理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、磁性ナノ粒子及び磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子とバインダー樹脂と溶媒とを含有する磁性体ペーストにおいては、磁性マイクロ粒子が有する弱い残留磁化により、磁性ナノ粒子が磁性マイクロ粒子に引付けられ、磁性マイクロ粒子を核とする凝集体が形成される。このような磁性粒子の凝集を抑制するために、従来は、溶媒として磁性粒子との親和性が高いグリコールエーテル系溶媒が使用されていた。その理由は、磁性粒子とグリコールエーテル系溶媒とを混合すると、グリコールエーテル系溶媒中の水酸基が磁性粒子と結合して前記水酸基の反対側にあるアルキル鎖が外側に向くことにより逆ミセル構造体が形成され、この逆ミセル構造体が溶媒による分散力によってグリコールエーテル系溶媒中で高度に分散するため、磁性粒子の凝集が抑制されると考えられていたからである。

しかしながら、前記グリコールエーテル系溶媒として水酸基の反対側にあるアルキル鎖が長いもの（例えば、２−ブトキシエタノールや２−ヘキシルオキシエタノール）を使用すると、バインダー樹脂の含有量が多い場合には磁性粒子の凝集は抑制されるが、少ない場合には磁性粒子は凝集する。この理由は、グリコールエーテル系溶媒中の前記アルキル鎖が長くなると、前記アルキル鎖間の相互作用が強くなるため、逆ミセル構造体が凝集すると推察される。バインダー樹脂の含有量が多い場合には、この逆ミセル構造体の凝集力と弱い残留磁化による磁性粒子の凝集力との和に比べて、溶媒による分散力とバインダー樹脂による凝集阻害力との和が大きいため、磁性粒子の凝集が抑制されると推察される。一方、バインダー樹脂の含有量が少なくなると、バインダー樹脂による凝集阻害力が小さくなるため、逆ミセル構造体の凝集力と弱い残留磁化による磁性粒子の凝集力との和に比べて、溶媒による分散力とバインダー樹脂による凝集阻害力との和が小さくなり、磁性粒子が凝集すると推察される。

これに対して、本発明の印刷用磁性体ペーストにおいては、溶媒として水酸基の反対側にあるアルキル鎖が短いアルコール（例えば、２−メトキシエタノールや２−エトキシエタノール）を使用しているため、前記アルキル鎖間の相互作用が抑制され、逆ミセル構造体の凝集が抑制されると推察される。その結果、バインダー樹脂の含有量が少なく、バインダー樹脂による凝集阻害力が低下した場合でも、逆ミセル構造体の凝集力と弱い残留磁化による磁性粒子の凝集力との和に比べて、溶媒による分散力とバインダー樹脂による凝集阻害力との和が大きいため、磁性粒子の凝集が抑制されると推察される。

本発明によれば、バインダー樹脂の含有量が少ない場合であっても磁性ナノ粒子及び磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子の分散性が高い印刷用磁性体ペーストを得ることができ、さらに、磁性粒子の凝集が抑制された磁性体膜を形成することが可能となる。

実施例１で得られた磁性体ペーストを用いて作製した磁性体膜の表面を示す光学顕微鏡写真である。 比較例１で得られた磁性体ペーストを用いて作製した磁性体膜の表面を示す光学顕微鏡写真である。

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。

先ず、本発明の印刷用磁性体ペーストについて説明する。本発明の印刷用磁性体ペーストは、磁性ナノ粒子及び磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子と、溶媒として炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールと、所定量のバインダー樹脂とを含有するものである。溶媒として炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールを含有する本発明の印刷用磁性体ペーストにおいては、バインダー樹脂の含有量が少ない場合であっても、前記磁性粒子が高度に分散しており、このような本発明の印刷用磁性体ペーストを用いて作製した磁性体膜においては、均一に分散している磁性マイクロ粒子の間の空隙が磁性ナノ粒子で充填されているため、磁性粒子の充填率が高く、高い透磁率が得られる。一方、溶媒として炭素数３以上のアルコキシ基を有するアルコールを用いた場合には、バインダー樹脂の含有量が少なくなると、磁性体ペースト中の磁性粒子の分散性が低下し、磁性体膜において磁性粒子が凝集し、透磁率が低下する。

本発明に用いられる磁性ナノ粒子は平均粒径が１ｎｍ以上１μｍ未満の金属ナノ粒子及び金属酸化物ナノ粒子からなる群から選択される少なくとも１種のナノ粒子である。磁性ナノ粒子の平均粒径が前記下限未満になると、粒子表面の影響が大きくなり、粒子自体の磁気特性が低下する。また、磁性ナノ粒子の平均粒径の下限としては、粒子自体の磁気特性を十分に確保するという観点から、１０ｎｍ以上が好ましい。一方、磁性ナノ粒子の平均粒径の上限としては、磁性マイクロ粒子の間の空隙が磁性ナノ粒子で高密度に充填され、磁性体膜における磁性粒子の充填率が向上し、透磁率が高くなるという観点から、３００ｎｍ以下が好ましい。

また、本発明に用いられる磁性マイクロ粒子は平均粒径が１μｍ以上１００μｍ以下の金属マイクロ粒子及び金属酸化物マイクロ粒子からなる群から選択される少なくとも１種のマイクロ粒子である。磁性マイクロ粒子の平均粒径が前記上限を超えると、印刷時に目詰まりやスキージによる引き摺り痕の発生等により印刷性が著しく低下する。また、磁性マイクロ粒子の平均粒径の上限としては、高分散性や高充填密度の確保という観点から、３０μｍ以下が好ましい。一方、磁性マイクロ粒子の平均粒径の下限としては、磁性ナノ粒子との粒径差を確保して高充填化を図るという観点から、２μｍ以上が好ましい。

本発明に用いられる磁性粒子（磁性ナノ粒子及び磁性マイクロ粒子）としては特に制限はないが、フェライト粒子（例えば、ＭｎＺｎフェライト粒子、ＮｉＺｎフェライト粒子、ＮｉＣｕＺｎフェライト粒子）、鉄（Ｆｅ）粒子、ニッケル（Ｎｉ）粒子、鉄及びニッケルのうちの少なくとも一方を含有する合金粒子（例えば、ＦｅＳｉ合金粒子、ＦｅＣｏ合金粒子、ＦｅＮｉ合金粒子、ＦｅＳｉＡｌ合金粒子、ＦｅＳｉＢ合金粒子、ＦｅＣｕＮｂＳｉＢ合金粒子等の公知の磁性粒子が挙げられる。これらの磁性粒子は１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。また、これらの磁性粒子の中でも、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールに対して高い親和性を有し、磁性粒子が高度に分散した磁性体ペーストが得られ、磁性体膜において磁性粒子の凝集がより抑制されるという観点から、前記フェライト粒子が好ましい。

本発明の印刷用磁性体ペーストにおいて、前記磁性ナノ粒子と前記磁性マイクロ粒子の含有量としては特に制限はないが、全磁性粒子の含有量に対して、前記磁性ナノ粒子の含有量が１質量％以上５０質量％以下であり、前記磁性マイクロ粒子の含有量が５０質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、前記磁性ナノ粒子の含有量が５質量％以上３０質量％以下であり、前記磁性マイクロ粒子の含有量が７０質量％以上９５質量％以下であることがより好ましい。前記磁性ナノ粒子の含有量が前記下限未満になると（前記磁性マイクロ粒子の含有量が前記上限を超えると）、磁性マイクロ粒子の間の空隙が磁性ナノ粒子で十分に充填されず、磁性体膜における磁性粒子の充填率が低下し、透磁率が低くなる傾向にある。他方、前記磁性ナノ粒子の含有量が前記上限を超えると（前記磁性マイクロ粒子の含有量が前記下限未満になると）、磁性ナノ粒子の充填率は高くなるものの、磁性マイクロ粒子の充填率が著しく低くなり、磁性体膜における磁性粒子全体の充填率が低下し、透磁率が低くなる傾向にある。

また、本発明の印刷用磁性体ペーストにおいて、磁性粒子の含有量（磁性ナノ粒子と磁性マイクロ粒子の合計量）としては特に制限はないが、磁性体ペースト全量に対して、６４〜９８質量％が好ましく、６９〜９５質量％がより好ましい。磁性粒子の含有量が前記下限未満になると、磁性体ペーストの粘度が低くなり、印刷時ににじみが発生したり、クラックが発生しやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、磁性体ペーストの粘度が高くなり、印刷により磁性体膜を形成することが困難となる傾向にある。

本発明に用いられるアルコールとしては、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するものであれば特に制限はないが、磁性粒子との濡れ性が良好であり、また、低コストであるという観点から、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エタノールが好ましい。このような炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールは１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。

また、本発明の印刷用磁性体ペーストにおいて、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールの含有量としては特に制限はないが、磁性体ペースト全量に対して、１〜３５質量％が好ましく、４〜３０質量％がより好ましい。炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールの含有量が前記下限未満になると、磁性体ペーストの粘度が高くなり、印刷により磁性体膜を形成することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、磁性体ペーストの粘度が低くなり、印刷により磁性体膜を形成することが困難となるとともに、製膜後にアルコールを除去するための乾燥時間が長くなる傾向にある。

本発明に用いられるバインダー樹脂としては特に制限はなく、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ピロリドン樹脂、セルロース樹脂、ゼラチンが挙げられる。これらのバインダー樹脂は１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。

また、本発明の印刷用磁性体ペーストにおいて、前記バインダー樹脂の種類や添加量は、所望の印刷方法において、磁性体ペーストの粘度やレオロジー特性が最適となるように適宜設定することが可能であるが、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールを用いることによって磁性粒子の凝集を抑制するという効果を発揮させるためには、バインダー樹脂の含有量は、前記磁性粒子１００質量部に対して０．１質量部以上１０質量部以下であることが必要である（好ましくは、１質量部以上１０質量部以下）。また、バインダー樹脂の含有量が前記下限未満になると、磁性体膜の強度が低下して容易に剥離する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、樹脂成分が多くなりすぎて磁性体膜の磁性特性が低下する傾向にある。

本発明の印刷用磁性体ペーストの粘度としては、印刷により磁性体膜が形成できる粘度であれば特に制限はないが、印刷により容易に磁性体膜を形成できるという観点から、１〜１０００Ｐａ・ｓ（２５℃）が好ましく、１０〜３００Ｐａ・ｓ（２５℃）がより好ましい。

本発明の印刷用磁性体ペーストには、本発明の効果を損なわない範囲において、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤、分散剤、湿潤剤等の各種添加剤が含まれていてもよい。

次に、本発明の印刷用磁性体ペーストの製造方法について説明する。本発明の印刷用磁性体ペーストの製造方法は、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコール中に平均粒径１ｎｍ以上１μｍ未満の磁性ナノ粒子が分散しているスラリーを調製する工程〔スラリー調製工程〕と、バインダー樹脂を前記スラリーに添加する工程〔バインダー樹脂添加工程〕と、前記バインダー樹脂を含有するスラリーに平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の磁性マイクロ粒子を添加する工程〔磁性マイクロ粒子添加工程〕と、を含む方法である。

〔スラリー調製工程〕
本発明の印刷用磁性体ペーストの製造方法においては、先ず、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコール中に前記磁性ナノ粒子が分散しているスラリーを調製する。スラリーの調製方法としては、前記アルコールに前記磁性ナノ粒子を分散させる方法であれば特に制限はなく、例えば、前記アルコールに前記磁性ナノ粒子を添加した後、超音波処理等の公知の分散処理を施す方法が挙げられるが、磁性ナノ粒子は凝集しやすく、前記磁性ナノ粒子が高度に分散したスラリーを得るためには、例えば、先ず、前記磁性ナノ粒子を、高分散させることが可能な溶媒（以下、「高分散用溶媒」という。）に添加して分散液を調製し、その後、前記高分散用溶媒を炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールで置換する方法が好ましい。特に、磁性ナノ粒子は凝集体を形成しやすく、そのまま使用すると、前記磁性ナノ粒子が高度に分散したスラリーが得られないため、前記分散液を調製する際には、前記磁性ナノ粒子の凝集体（粉末）を解砕することが好ましい。

前記磁性ナノ粒子を高分散させることが可能な溶媒（高分散用溶媒）としては、例えば、イソプロパノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ジエチルエーテル、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトンが挙げられる。また、前記磁性ナノ粒子の凝集体（粉末）を解砕する方法としては、前記磁性ナノ粒子の凝集体（粉末）を所定の平均粒径に解砕できる方法であれば特に制限はなく、例えば、ボールミル、ジェットミル、又は超音波等を用いる方法が挙げられる。

また、前記高分散用溶媒を炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールで置換する方法としては特に制限はなく、例えば、前記磁性ナノ粒子が前記高分散用溶媒に分散している分散液に、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールを添加した後、ロータリーエバポレーターを用いて前記高分散用溶媒を留去する方法が挙げられる。このとき、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールが残存し、前記高分散用溶媒が除去されるように、操作条件（温度、圧力等）を設定する。

〔バインダー樹脂添加工程〕
次に、このようにして調製したスラリーに、前記バインダー樹脂を添加し、溶解させる。このとき、得られる磁性体ペースト中の全磁性粒子１００質量部に対するバインダー樹脂の含有量が０．１質量部以上１０質量部以下となるように、バインダー樹脂の添加量を設定する。これにより、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールを用いることによって磁性粒子の凝集が抑制されるという効果が発揮される。また、バインダー樹脂の含有量が前記下限未満になると、磁性体膜の強度が低下して容易に剥離する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、樹脂成分が多くなりすぎて磁性体膜の磁性特性が低下する傾向にある。

〔磁性マイクロ粒子添加工程〕
次に、このようにして調製した前記バインダー樹脂を含有するスラリーに、前記磁性マイクロ粒子を添加する。このとき、得られる磁性体ペースト中の全磁性粒子の含有量に対する前記磁性ナノ粒子の含有量が１質量％以上５０質量％以下（より好ましくは、５質量％以上３０質量％以下）となり、前記磁性マイクロ粒子の含有量が５０質量％以上９９質量％以下（より好ましくは、７０質量％以上９５質量％以下）となるように、前記磁性マイクロ粒子の添加量を設定することが好ましい。これにより、磁性マイクロ粒子の間の空隙が磁性ナノ粒子で高密度に充填され、磁性粒子の充填率が高く、高透磁率の磁性体膜を得ることが可能となる。

このように、先ず、前記磁性ナノ粒子を炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールに分散させ、これに前記バインダー樹脂を添加し、その後、前記磁性マイクロ粒子を添加することによって、前記磁性ナノ粒子と前記磁性マイクロ粒子とが高度に分散した本発明の印刷用磁性体ペーストを得ることができる。

一方、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールに、前記磁性ナノ粒子と前記磁性マイクロ粒子とを同時に混合させると、炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールによる効果が発現する前に、前記磁性ナノ粒子と前記磁性マイクロ粒子とが凝集する。一旦凝集した磁性ナノ粒子と性マイクロ粒子は解砕が困難であるため、前記磁性ナノ粒子と前記磁性マイクロ粒子とが高度に分散した磁性体ペーストを得ることはできない。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
Ｎｉ_０．４Ｚｎ_０．６Ｆｅ_２Ｏ_４磁性ナノ粒子（平均粒径：３００ｎｍ）の粉末（戸田工業株式会社製）３０ｇをイソプロパノール１７０ｇ中でボールミルを用いて解砕した。得られた分散液に２−メトキシエタノール４０ｇを添加し、ロータリーエバポレーターを用いて４０℃、５０ｍＴｏｒｒ（６．７Ｐａ）の条件でイソプロパノールを留去し、２−メトキシエタノール中に前記Ｎｉ_０．４Ｚｎ_０．６Ｆｅ_２Ｏ_４磁性ナノ粒子が分散したスラリーを得た。このスラリーにポリビニルピロリドン（ＰＶＰ、東京化成工業株式会社製、Ｋ９０グレード、重量平均分子量Ｍｗ：３６００００）６ｇを添加し、６０℃で２時間加熱した後、自転・公転ミキサー（株式会社シンキー製「あわとり練太郎ＡＲ−１００）を用いて撹拌してＰＶＰを完全に溶解した。その後、Ｎｉ_０．４Ｚｎ_０．６Ｆｅ_２Ｏ_４磁性マイクロ粒子（戸田工業株式会社製、平均粒径：７μｍ）９０ｇを添加し、前記自転・公転ミキサーを用いて撹拌して磁性体ペーストを得た。

（実施例２）
ポリビニルピロリドンの添加量を１２ｇに変更した以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（比較例１）
２−メトキシエタノールの代わりに２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール４０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（比較例２）
ポリビニルピロリドンの添加量を１２ｇに変更した以外は比較例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（参考例１）
ポリビニルピロリドンの添加量を１５ｇに変更した以外は比較例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

＜磁性体膜表面の観察＞
実施例１〜２、比較例１〜２及び参考例１で得られた磁性体ペーストをそれぞれスクリーン印刷法によりシリコン基板上に塗布し、７０℃で乾燥して溶媒を除去した後、２００℃で加熱して磁性体膜を得た。この磁性体膜の表面を、光学顕微鏡を用いて観察し、凝集粒子の有無を確認した。その結果、溶媒として２−メトキシエタノールを含有し、全磁性粒子１００質量部に対して１０質量部以下のポリビニルピロリドンを含有する磁性体ペースト（実施例１〜２）においては、磁性体膜の表面に凝集粒子は見られなかった。図１には、その一例として、実施例１で得られた磁性体ペーストを用いて作製した磁性体膜表面の光学顕微鏡写真を示す。一方、溶媒として２−（２−ブトキシエトキシ）エタノールを含有する磁性体ペースト（比較例１〜２及び参考例１）においては、全磁性粒子１００質量部に対して１２．５質量部のポリビニルピロリドンを添加した場合（参考例１）には、磁性体膜の表面に凝集粒子は見られなかったが、全磁性粒子１００質量部に対して１０質量部以下のポリビニルピロリドンを添加した場合（比較例１〜２）には、磁性体膜の表面に凝集粒子が見られた。図２には、その一例として、比較例１で得られた磁性体ペーストを用いて作製した磁性体膜表面の光学顕微鏡写真を示す。

以上の結果から、ポリビニルピロリドンの含有量が全磁性粒子１００質量部に対して１０質量部以下の磁性体ペーストにおいては、溶媒として２−（２−ブトキシエトキシ）エタノールを用いても磁性粒子の凝集は抑制されないが、溶媒として２−メトキシエタノールを用いることによって磁性粒子の凝集が抑制されることが確認された。

（実施例３）
２−メトキシエタノールの代わりに２−エトキシエタノール４０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（実施例４）
２−メトキシエタノールの代わりに２−（２−メトキシエトキシ）エタノール４０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（実施例５）
２−メトキシエタノールの代わりに２−（２−エトキシエトキシ）エタノール４０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（実施例６）
２−メトキシエタノールの代わりに２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール４０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（実施例７）
２−メトキシエタノールの代わりに２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エタノール４０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（比較例３）
２−メトキシエタノールの代わりに２−プロポキシエタノール４０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（比較例４）
２−メトキシエタノールの代わりに２−ブトキシエタノール４０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（比較例５）
２−メトキシエタノールの代わりに１−ブタノール４０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

＜磁性体膜表面の観察＞
上記と同様にして、実施例３〜７及び比較例３〜５で得られた各磁性体ペーストを用いて磁性体膜を作製し、その表面を観察して凝集粒子の有無を確認した。その結果、溶媒として２−エトキシエタノール（実施例３）、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール（実施例４）、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール（実施例５）、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール（実施例６）、又は２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エタノール（実施例７）を用いた場合にも、２−メトキシエタノール（実施例１）を用いた場合と同様に、磁性体膜の表面には凝集粒子は見られなかった。一方、溶媒として２−プロポキシエタノール（比較例３）、２−ブトキシエタノール（比較例４）、又は１−ブタノール（比較例５）を用いた場合には、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール（比較例１）を用いた場合と同様に、磁性体膜の表面に凝集粒子が見られた。

以上の結果から、ポリビニルピロリドンの含有量が全磁性粒子１００質量部に対して１０質量部以下の磁性体ペーストにおいて、溶媒として炭素数３以上のアルコキシ基を有するアルコールを用いても磁性粒子の凝集は抑制されないが、溶媒として炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールを用いることによって磁性粒子の凝集が抑制されることが確認された。

（実施例８）
ポリビニルピロリドンの代わりにエポキシ樹脂（株式会社スリーボンド製「二液硬化型エポキシ樹脂ＴＢ２０８２Ｃ」）６ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（実施例９）
ポリビニルピロリドンの代わりにフェノール樹脂（セメダイン株式会社製「熱硬化型フェノール樹脂１１０」）６ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

＜磁性体膜表面の観察＞
上記と同様にして、実施例８〜９で得られた各磁性体ペーストを用いて磁性体膜を作製し、その表面を観察して凝集粒子の有無を確認した。その結果、バインダー樹脂としてエポキシ樹脂（実施例８）、又はフェノール樹脂（実施例９）を用いた場合にも、ポリビニルピロリドン（実施例１）を用いた場合と同様に、磁性体膜の表面には凝集粒子は見られなかった。

以上の結果から、バインダー樹脂の含有量が全磁性粒子１００質量部に対して１０質量部以下の磁性体ペーストにおいては、バインダー樹脂の種類に関わらず、溶媒として炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールを用いることによって磁性粒子の凝集が抑制されることが確認された。

（実施例１０）
Ｎｉ_０．４Ｚｎ_０．６Ｆｅ_２Ｏ_４磁性ナノ粒子粉末の代わりにＮｉ磁性ナノ粒子（平均粒径：５０ｎｍ）の粉末（大研化学工業株式会社製「Ｎｉ−６０」）３０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（実施例１１）
Ｎｉ_０．４Ｚｎ_０．６Ｆｅ_２Ｏ_４磁性ナノ粒子粉末の代わりにＭｎ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４磁性ナノ粒子（平均粒径：４０ｎｍ）の粉末（株式会社高純度化学研究所製）３０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

（実施例１２）
Ｎｉ_０．４Ｚｎ_０．６Ｆｅ_２Ｏ_４磁性マイクロ粒子粉末の代わりにＦｅ_０．５Ｎｉ_０．５磁性マイクロ粒子（エプソンアトミックス株式会社製、平均粒径：１０μｍ）９０ｇを用いた以外は実施例１と同様にして磁性体ペーストを得た。

＜磁性体膜表面の観察＞
上記と同様にして、実施例１０〜１２で得られた各磁性体ペーストを用いて磁性体膜を作製し、その表面を観察して凝集粒子の有無を確認した。その結果、磁性ナノ粒子としてＮｉ磁性ナノ粒子（実施例１０）又はＭｎ_０．５Ｚｎ_０．５Ｆｅ_２Ｏ_４磁性ナノ粒子（実施例１１）を用いた場合にも、Ｎｉ_０．４Ｚｎ_０．６Ｆｅ_２Ｏ_４磁性ナノ粒子（実施例１）を用いた場合と同様に、磁性体膜の表面には凝集粒子は見られなかった。また、磁性マイクロ粒子としてＦｅ_０．５Ｎｉ_０．５磁性マイクロ粒子（実施例１２）を用いた場合にも、Ｎｉ_０．４Ｚｎ_０．６Ｆｅ_２Ｏ_４磁性マイクロ粒子（実施例１）を用いた場合と同様に、磁性体膜の表面には凝集粒子は見られなかった。

以上の結果から、バインダー樹脂の含有量が全磁性粒子１００質量部に対して１０質量部以下の磁性体ペーストにおいては、磁性粒子の種類に関わらず、溶媒として炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールを用いることによって磁性粒子の凝集が抑制されることが確認された。

以上説明したように、本発明によれば、バインダー樹脂の含有量が少ない場合であっても磁性ナノ粒子及び磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子の分散性が高い印刷用磁性体ペーストを得ることが可能となる。

したがって、本発明の印刷用磁性体ペーストは、バインダー樹脂の含有量が少なく、磁性ナノ粒子及び磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子の分散性に優れているため、磁性粒子の凝集が抑制され、高透磁率を有する磁性体膜を印刷により製造することが可能な磁性体ペースト材料等として有用である。また、このような磁性体膜は、印刷インダクタ、印刷トランス、印刷ノイズ吸収膜、印刷磁気センサー等に用いられる磁性体材料として有用である。

Claims (8)

1. 平均粒径１ｎｍ以上１μｍ未満の磁性ナノ粒子及び平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の磁性マイクロ粒子からなる磁性粒子と、
   炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコールと、
   前記磁性粒子１００質量部に対して０．１質量部以上１０質量部以下のバインダー樹脂と、
   を含有することを特徴とする印刷用磁性体ペースト。
2. 前記アルコールが、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−（２−メトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エタノール、及び２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エタノールからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の印刷用磁性体ペースト。
3. 前記バインダー樹脂が、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ピロリドン樹脂、セルロース樹脂、及びゼラチンからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷用磁性体ペースト。
4. 前記磁性粒子が、フェライト粒子、鉄粒子、ニッケル粒子、鉄合金粒子、ニッケル合金粒子、及び鉄ニッケル合金粒子からなる群から選択される少なくとも１種の金属粒子であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の印刷用磁性体ペースト。
5. 全磁性粒子の含有量に対して、前記磁性ナノ粒子の含有量が１質量％以上５０質量％以下であり、前記磁性マイクロ粒子の含有量が５０質量％以上９９質量％以下であることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の印刷用磁性体ペースト。
6. 炭素数１〜２のアルコキシ基を有するアルコール中に平均粒径１ｎｍ以上１μｍ未満の磁性ナノ粒子が分散しているスラリーを調製する工程と、
   得られる印刷用磁性体ペースト中の全磁性粒子１００質量部に対する含有量が０．１質量部以上１０質量部以下となるように、バインダー樹脂を前記スラリーに添加する工程と、
   前記バインダー樹脂を含有するスラリーに平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の磁性マイクロ粒子を添加する工程と、
   を含むことを特徴とする印刷用磁性体ペーストの製造方法。
7. 前記スラリーを調製する工程において、前記磁性ナノ粒子をイソプロパノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ジエチルエーテル、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトンからなる群から選択される少なくとも１種の分散媒に分散させた後、該分散媒を前記アルコールで置換することによって、前記アルコール中に前記磁性ナノ粒子が分散している前記スラリーを調製することを特徴とする請求項６に記載の印刷用磁性体ペーストの製造方法。
8. 得られる印刷用磁性体ペースト中の全磁性粒子に対する前記磁性ナノ粒子の含有量が１質量％以上５０質量％以下となり、前記磁性マイクロ粒子の含有量が５０質量％以上９９質量％以下となるように、前記バインダー樹脂を含有するスラリーに磁性マイクロ粒子を添加することを特徴とする請求項６又は７に記載の印刷用磁性体ペーストの製造方法。