CN100358402C - Emi应对部件和emi应对方法 - Google Patents

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Abstract

一种EMI应对部件，将在结合剂中分散了磁铁粉末的复合磁铁层配置于在有机结合剂中分散软磁性粉末而构成的复合磁性体层的至少一部分上。上述复合磁铁体层对上述复合磁性体层外加偏磁场。

Description

EMI应对部件和EMI应对方法
技术领域
本发明涉及在以个人计算机为代表的具有CPU或MPU、并在与输入输出装置之间进行数据授受的信息处理装置或机器中，针对进行数据的接收发送的总线的应对EMI(电磁干扰)的部件和EMI应对方法。
背景技术
一般地，根据传播路径将噪声分为辐射噪声和传导噪声。对于辐射噪声，通过使用金属屏蔽罩来采取EMI应对。传导噪声进一步分为常态噪声和共态噪声。对于常态噪声，采取在信号线中插入电感器或电容器、EMI滤波器等的应对措施。
共态噪声通过接地系统传播，用连接电缆代替天线，在空中辐射。由于近年的信号高速数字化、高频化，针对这种共态噪声的应对措施变得非常重要。
过去，对于共态噪声，通常不实施应对措施。在需要应对措施时，在线路中插入用于去除噪声的各种滤波器等。可是，在线路中插入滤波器的情况下，一度要切断设置的信号线路，创造滤波器的插入空间并连接，这是非常麻烦的作业。特别是，信号线路多数情况是在电路基板上形成的导体图形。因此，将一度切离的导体图形再次连接是困难的。为此，最近，以发生噪声为前提，在事前确保插入滤波器的空间和线路。可是，信息处理装置等进行数据的接收发送的总线中，线路密集。因此，采取这些应对措施极为困难。
一般在进行EMI应对时，需要应对噪声的专业知识和经验，在应对措施上需要较多的时间。而且，有下述较多的问题：使用的滤波器昂贵；大多情况下安装滤波器的空间有制约；滤波器的安装作业不容易；装置整体所需工数多，生产成本上升等等。特别是无论发生还是不发生噪声，都在事前确保空间，或铺设好线路也可以说是非常浪费的作业。
近年，若考虑所有的机器要求小型·薄型化，则使用过去的噪声应对方法，实施充分的噪声应对措施，并且实现小型化的电子设备不能不说是非常困难的。
于是，本发明的一个目的在于，提供在不预先实施噪声应对用的处置的情况下安装必要设备构成电路后，即使发现噪声发生的场合也能够利用静区采取充分的应对措施的EMI应对部件、以及EMI应对方法。
发明内容
本发明尤其需要着眼于以连接电缆等作为天线而辐射的共态噪声、以及因近年的信号的高频化而发生的噪声为比较高的频率，通过在本发明人先前提出的抑制EMI用的复合磁性体上外加偏磁场，从而提供进一步提高效率的EMI应对部件，并将该部件适用于EMI应对方法。
即，根据本发明得到一种EMI应对部件，其特征在于，具备：在有机结合剂层中分散软磁性粉末而成的复合磁性体层、和在该复合磁性体层的至少一部分上配置的在结合剂中分散了磁铁粉末的复合磁铁层，其中，上述复合磁铁层对上述复合磁性体层外加偏磁场。
另外，根据本发明，得到一种EMI应对方法，其特征在于，采用在有机结合剂层中分散软磁性粉末而成的复合磁性体层覆盖信息处理装置的总线的至少一部分，同时，对该复合磁性体层外加偏磁场。
具体而言，本发明涉及以下内容：
1.一种EMI应对部件，其特征在于，具备：在有机结合剂中分散软磁性金属粉末而成的复合磁性体层、和在上述复合磁性体层的至少一部分上配置的在结合剂中分散磁铁粉末而成的复合磁铁体层，上述复合磁铁体层对上述复合磁性体层外加偏磁场。
2.根据1所述的EMI应对部件，其特征在于，它覆盖信息处理装置的总线的至少一部分。
3.根据1所述的EMI应对部件，其特征在于，上述磁铁粉末是SmCo系永久磁铁粉末。
4.根据1所述的EMI应对部件，其特征在于，上述软磁性金属粉末包括在表面具有氧化被膜的金属磁性体粒子，并且上述复合磁性体层的表面电阻至少为103Ω以上。
5.根据1-4中的任1项所述的EMI应对部件，其特征在于，上述复合磁性体具有至少2个由相互不同的大小的各向异性磁场带来的磁共振。
6.根据1所述的EMI应对部件，其特征在于，上述复合磁性体还进一步具有以树胶、糊精和聚乙烯醇之中的任一种为主成分的粘合层。
7.根据1所述的EMI应对部件，其特征在于，上述复合磁性体为片状。
8.根据1所述的EMI应对部件，其特征在于，上述复合磁性体是成形为大致コ字型的成形体。
9.根据8所述的EMI应对部件，其特征在于，设置上述复合磁铁体层，使之覆盖上述复合磁性体成形体的外表面。
10.一种EMI应对方法，其特征在于，用在有机结合剂中分散软磁性金属粉末而成的复合磁性体层覆盖信息处理装置的总线的至少一部分，同时，对上述复合磁性体层外加偏磁场。
11.根据10所述的EMI应对方法，其特征在于，上述偏磁场通过设置在上述复合磁性体层的一部分上的在结合剂中分散磁铁粉末而成的复合磁铁体层实现。
12.根据11所述的EMI应对方法，其特征在于，上述磁铁粉末是SmCo系永久磁铁粉末。
13.根据10所述的EMI应对方法，其特征在于，上述软磁性金属粉末包括在表面具有氧化被膜的金属磁性体粒子，并且上述复合磁性体层的表面电阻至少为103Ω以上。
14.根据10-13中的任1项所述的EMI应对方法，其特征在于，上述复合磁性体层具有至少2个由相互不同的大小的各向异性磁场带来的磁共振。
15.根据10所述的EMI应对方法，其特征在于，上述复合磁性体层还进一步具有以树胶、糊精和聚乙烯醇之中的任一种为主成分的粘合层。
16.根据11所述的EMI应对方法，其特征在于，上述复合磁性体层和复合磁铁体层为叠层的片状。
17.根据10所述的EMI应对方法，其特征在于，上述复合磁性体层是成形为大致コ字型的成形体。
18.根据17所述的EMI应对方法，其特征在于，设置在结合剂中分散磁铁粉末而成的复合磁铁体层，使之覆盖上述复合磁性体的成形体的外表面。
附图说明
图1是表示将本发明的第1实施例的EMI应对部件配置在CPU的总线上，实施EMI应对措施的状态的斜视图，EMI应对部件切割一部分进行显示。
图2是表示将本发明的第2实施例的EMI应对部件接近于总线进行配置的状态的截面图。
图3是表示将本发明的第3实施例的EMI应对部件接近于总线进行配置的状态的截面图。
图4是表示用于评价本发明的EMI应对部件的测试用装置及其作用的概略图。
图5是分别表示偏磁场为0时的试样的反射传输特性(S11)以及透射传输特性(S21)、和作为损耗相对于输入电力之比的电力损耗特性(P(loss)/P(in))的图。
图6是表示外加了不同的偏磁场时的电力损耗特性的图。
图7是表示代替图4的外加磁场用的赫尔姆霍茨线圈，在试样上配置永久磁铁的状态的图。
图8是表示图7的试样的电力损耗特性的测定结果的图。
图9和图10是分别是表示各种偏磁场的试样的实数部导磁率μ’、虚数部导磁率μ”的频率特性的图。
图11是表示没有偏磁场时的相同试样的比实数部导磁率μ’、比虚数部导磁率μ”各自的频率特性的图。
图12是表示将本发明的第4实施例的EMI应对部件配置在CPU的总线上，实施EMI应对措施的状态的斜视图，EMI应对部件切割一部分进行显示。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。
图1是表示将本发明的第1实施例的EMI应对部件11配置在CPU5的总线6上，实施EMI应对措施的状态的斜视图，EMI应对部件11切割一部分进行显示。总线6连接CPU5和未图示出的外部电路。
在第1实施例中，作为进行电磁干扰抑制的装置的EMI应对部件11，有片状的复合磁性体1。复合磁性体1具备包括有机结合剂、和在该有机结合剂中分散的表面具有氧化被膜的金属磁性体粉末的片形状，在频带上具有不同的2个磁共振。在该复合磁性体1的一个面具备复合磁铁层2。该复合磁铁层2是在有机结合剂的层中分散SmCo5永久磁铁粉末并固化而得的。另外，在复合磁铁层2的另一面设置着粘合层3。该粘合层3以聚乙烯醇为主成分。
电磁干扰抑制装置11通过粘合层3，并使复合磁铁层2在线路侧从而覆盖连接CPU5和外部电路的总线6。
更具体地说明本发明的第1实施例。
下述表1示出了在复合磁性体中使用的软磁性体粉末和有机结合剂。软磁性体粉末由Fe-Al-Si合金粉末组成，在氧分压20％的氮-氧混合气体气氛中进行气相氧化。由此确认在粉末粒子表面形成了氧化被膜。
作为复合磁铁层2，使作为结合剂的聚丙烯聚合物中分散SmCo5型永久磁铁粉末，形成片状。
在该复合磁铁体片2上如下述那样形成上述复合磁性体层1。混合下述表1的材料并制成膏状，将膏状物使用涂刷器涂布在该复合磁铁片2上，充分地干燥后压制，在复合磁铁片2上形成复合磁性体层。该复合磁性体层的一层的厚度为0.1mm。反复进行在该复合磁性体层上进一步涂布·干燥·压制上述膏的工序，层叠形成复合磁性体层，整体的厚度为1mm，经70℃、48小时加热固化，在复合磁铁体片上形成复合磁性体层。这样，得到了在复合磁铁体层上具备复合磁铁层的EMI应对部件片。测定该复合磁性体层的表面电阻，为1×107Ω。
在复合磁铁片的另一侧的面上涂布以聚乙烯醇为主成分的粘合剂，形成粘合层3。
表1
    软磁性体粉末Fe-Al-Si合金平均粒径：10μm形状比：＞5 90重量份
    有机结合剂聚氨酯树脂异氰酸酯化合物 8重量份2重量份
    溶剂环己烷与甲苯的化合物乙基溶纤剂 40重量份65重量份
图2是表示将本发明的第2实施例的EMI应对部件12接近于总线7进行配置的状态的截面图。作为电磁干扰抑制装置的EMI应对部件12，是在总线7侧配置了复合磁性体层1、并在该层上配置了复合磁铁层2的2层结构。复合磁性体层1和复合磁铁层2与第1实施例中使用的同样制作，在线路侧配置复合磁性体层1进行使用。
图3是表示将本发明的第3实施例的EMI应对部件13接近于总线7进行配置的状态的截面图。该EMI应对部件13，以复合磁铁层2为支撑体，在两面设置复合磁性体层1。
下面，为了评价本发明实施例的EMI应对部件，使用如下装置。
图4是用于评价本发明的EMI应对部件的测试用装置的图。参照图4，作为要测定的试样，将未形成永久磁铁层的20mm×20mm×0.5mm的片状EMI应对部件20(即只由复合磁性体层构成的片)设置在带状传输线21上，使之覆盖该线路，通过涂布在作为试样的复合磁性体片上的粘合层3贴合在线路21上。带状传输线21的输入31的一侧端子和输出32的一侧端子各自通过引线22和23与微量分析器24连接。另外，在用双点点划线表示的赫尔姆霍茨线圈28内配置0-1kOe(相当于0-79.6kA/m)的偏磁场，使之可在带状传输线21的输入输出方向(Hz方向)外加。
使用该测试用试样20，在频率1MHz-3GHz下测定传输特性和电力损耗。
图5分别表示偏磁场为0时相对于频率变化的试样的反射传输特性(S11)以及透射传输特性(S21)、以及作为电力损耗(P(loss))相对于输入电力(P(in))之比的电力损耗特性(P(loss)/P(in))。其中，S11＝20log|Γ|(Γ：反射系数)、S21＝20log|T|(T：透射系数)。
电力损耗特性是指相对于输入的试样的吸收量，在该例中，确认随着频率上升而平缓地上升。
图6是表示对于相同试样，外加偏磁场时的电力损耗特性的图。如图6所示，当在Hz方向外加偏磁场0、100、500、1000Oe(各自相当于0、7.96、39.5、79.6kA/m)时，如曲线42、41、43、44所示，可知在频率上升的同时，曲线的上升变得急剧陡峭，同时明确地出现了峰。
另外，作为成为峰值一半的值的上下2频率点间的频率宽的半值宽，如表2所示，可以确认逐渐地变小。
表2
    H[Oe]     半值带宽[MHz]
    0     1150
    100     900
    500     350
    1000     250
图7是表示不使用图4的作为外加磁场用线圈的赫尔姆霍茨线圈28，代替它在试样上配置永久磁铁35的状态的图。即，如图7所示，作为永久磁铁35，按1cm3(10-6m3)的大小、x、y、和z方向的偏磁场的强度Hx、Hy以及Hz各自为3kOe、1.5kOe、1.5kOe(相当于239、119、119kA/m)的方式使用。
图8是表示使用图4的测定用装置，测定图7的试样的电力损耗特性的结果的图。在该图中，曲线51是不使用复合磁性体和永久磁铁这两者时只有带状传输线的场合的特性，曲线55是不使用永久磁铁的场合(使用复合磁性体)的特性，曲线52-54是使用复合磁性体和永久磁铁，将永久磁铁的偏磁场的方向作为x、z、y方向的场合的特性。与曲线55相比，可知：曲线52的Hx为1.5kOe(119.4kA/m)、曲线54的Hy为3kOe(239kA/m)、曲线53的Hz为1.5kOe(119kA/m)的场合在2GHz附近，上升明显变得急剧陡峭。另外可知在曲线51中，上升反倒变得缓慢。
图9和图10是表示在0-400Oe的范围改变复合磁性体的偏磁场强度测定的、实数部导磁率μ’、虚数部导磁率μ”的频率特性的图。如图9所示，伴随频率上升，实数部导磁率μ’平缓地上升，从1GHz附近开始，在频率上升的同时降低。另一方面，如图10所示可知，虚数部导磁率μ”在频率为0.5GHz附近开始上升，同时急剧地增加。
此外，图11是表示只有复合磁性体的比实数部导磁率μ’、比虚数部导磁率μ”的频率变化的图。
从图9、图10、图11的比较来看，通过给予复合磁性体偏磁场，有助于抑制电磁干扰的μ”的上升变得急剧陡峭，而且关于特定(例如2GHz以上)的频率，能够效率良好地提高效率。
图12是切割用于说明使用本发明第4实施例的EMI应对部件的应对方法的装置的一部分的斜视图。如图12所示，通过将作为第4实施例的电磁干扰抑制装置的EMI应对部件15设置在总线6上来完成。电磁干扰抑制装置15具备成形为大致コ字型的复合磁性体成形体1’。复合磁性体成形体1’将表面具有氧化被膜的金属磁性体粉末分散在有机结合剂中而成，在频率上进行2个磁共振。另外，电磁干扰抑制装置15，在与复合磁性体成形体1’的外侧接触的面上形成了复合磁铁体层2。
在下述表3中分别示出了在电磁干扰抑制装置15的复合磁性体成形体1’中使用的作为Fe-Al-Si合金的金属磁性体粉末的软磁性体粉末和有机结合剂。在下述表3中，软磁性体粉末在氧分压20％的氮-氧混合气体气氛中进行气相氧化，在表面形成氧化被膜。
在本发明的该第4实施例中，复合磁性成形体1’按照下述的那样采用干式法制造。加热混炼下述表3所示的材料，通过挤压成型，成形为厚度1mm的大致コ字型，由此制造复合磁性体成形体。测定该复合磁性体成形体1’的表面电阻，为1×106Ω。而且，在该复合磁性体的表面上形成在结合剂中分散SmCo5永久磁铁粉末而成的复合磁铁体层2。通过该复合磁铁体层2，与上述一样，能够给予复合磁性体成形体1’偏磁场，能够得到同样的作用效果。
表3
    软磁性体粉末Fe-Al-Si合金平均粒径：45μm形状比：＞5退火处理：Ar气氛650℃×2小时 80重量份
    有机结合剂ABS树脂 20重量份
按照以上说明，根据本发明，能够非常容易地在不需要浪费的空间的前提下实现总线的有效的EMI应对措施。特别是相应于近年的信号频率的高频化，能够提供在高频·宽带下不引起2次辐射就能够降低辐射噪声的EMI应对部件和EMI应对方法。
另外，根据本发明，使用的电磁干扰抑制装置也能够期待作为电感(L)元件的功能，因此可以提供能够以1个应对措施消除性质不同的多种噪声、效率非常好的EMI应对部件和EMI应对方法。
进而，根据本发明，不需要事前应对措施，在对策上不花费时间和不使用专业知识，即使没有特别的空间也可采取应对措施，部件本身与滤波器等比较也廉价等等，具有很多的优点。作为结果，能够提供有助于电子设备的小型化、低价格化的EMI应对部件和EMI应对方法。
工业实用性
如以上说明的那样，本发明的EMI应对部件和EMI应对方法，在抑制电子设备和电气机器的电磁噪声等的电磁干扰抑制对策上是极为有用的。

Claims (18)

1.一种EMI应对部件，其特征在于，具备：在有机结合剂中分散软磁性金属粉末而成的复合磁性体层、和在上述复合磁性体层的至少一部分上配置的在结合剂中分散磁铁粉末而成的复合磁铁体层，上述复合磁铁体层对上述复合磁性体层外加偏磁场。
2.根据权利要求1所述的EMI应对部件，其特征在于，它覆盖信息处理装置的总线的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的EMI应对部件，其特征在于，上述磁铁粉末是SmCo系永久磁铁粉末。
4.根据权利要求1所述的EMI应对部件，其特征在于，上述软磁性金属粉末包括在表面具有氧化被膜的金属磁性体粒子，并且上述复合磁性体层的表面电阻至少为103Ω以上。
5.根据权利要求1-4中的任1项所述的EMI应对部件，其特征在于，上述复合磁性体具有至少2个由相互不同的大小的各向异性磁场带来的磁共振。
6.根据权利要求1所述的EMI应对部件，其特征在于，上述复合磁性体还进一步具有以树胶、糊精和聚乙烯醇之中的任一种为主成分的粘合层。
7.根据权利要求1所述的EMI应对部件，其特征在于，上述复合磁性体为片状。
8.根据权利要求1所述的EMI应对部件，其特征在于，上述复合磁性体是成形为大致コ字型的成形体。
9.根据权利要求8所述的EMI应对部件，其特征在于，设置上述复合磁铁体层，使之覆盖上述复合磁性体成形体的外表面。
10.一种EMI应对方法，其特征在于，用在有机结合剂中分散软磁性金属粉末而成的复合磁性体层覆盖信息处理装置的总线的至少一部分，同时，对上述复合磁性体层外加偏磁场。
11.根据权利要求10所述的EMI应对方法，其特征在于，上述偏磁场通过设置在上述复合磁性体层的一部分上的在结合剂中分散磁铁粉末而成的复合磁铁体层实现。
12.根据权利要求11所述的EMI应对方法，其特征在于，上述磁铁粉末是SmCo系永久磁铁粉末。
13.根据权利要求10所述的EMI应对方法，其特征在于，上述软磁性金属粉末包括在表面具有氧化被膜的金属磁性体粒子，并且上述复合磁性体层的表面电阻至少为103Ω以上。
14.根据权利要求10-13中的任1项所述的EMI应对方法，其特征在于，上述复合磁性体层具有至少2个由相互不同的大小的各向异性磁场带来的磁共振。
15.根据权利要求10所述的EMI应对方法，其特征在于，上述复合磁性体层还进一步具有以树胶、糊精和聚乙烯醇之中的任一种为主成分的粘合层。
16.根据权利要求11所述的EMI应对方法，其特征在于，上述复合磁性体层和复合磁铁体层为叠层的片状。
17.根据权利要求10所述的EMI应对方法，其特征在于，上述复合磁性体层是成形为大致コ字型的成形体。
18.根据权利要求17所述的EMI应对方法，其特征在于，设置在结合剂中分散磁铁粉末而成的复合磁铁体层，使之覆盖上述复合磁性体的成形体的外表面。
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