CN103377790A

CN103377790A - 电波吸收片

Info

Publication number: CN103377790A
Application number: CN2013101506162A
Authority: CN
Inventors: 藏前雅规; 小野敬
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-10-30
Also published as: JP2013232530A

Abstract

本发明涉及一种适于吸收高频噪声电波的电波吸收片。该电波吸收片含有树脂材料和磁性金属颗粒，该磁性金属颗粒为含有铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的磁性金属颗粒，其中，相对于铁（Fe）、钴（Co）的原子数总和，钴（Co）原子数的比例在20%以上、60%以下，相对于铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的原子数总和，钒（V）原子数的比例在1.5%以上、2.5%以下。

Description

电波吸收片

技术领域

本发明涉及含有树脂材料和磁性金属颗粒的电波吸收片。

背景技术

随着近年以通信设备为代表的电子设备的小型化的推进，电子设备内的电子电路的设置密度、安装在电子电路中的部件的组装密度增加。在这种状况下，在电子电路彼此之间或者部件彼此之间，从一个电子电路或者部件发出的噪声电波将会对另一个电子电路或者部件的功能产生影响，容易导致另一个电子电路或者部件产生误动作的问题。为了减少上述噪声电波的影响，在最近的电子设备中，大多安装有电波吸收片，从而通过将入射的噪声电波的能量转换成热能来吸收噪声电波。

电波吸收片的厚度非常薄，为0.1mm～2.0mm，因此能够插在电子部件或电子电路附近，是非常适合电子设备小型化趋势的部件。此外，如上所述，由于其厚度较薄，因此在设置有电波吸收片的情况下，对电子设备整体重量的影响非常小，还能够满足电子设备轻量化的要求。而且，由于电波吸收片易加工、且能够自由改变形状，因此还具有工作性能高的优点。由于具有上述各种优点，所以在以通信设备为代表的电子设备领域，今后，电波吸收片有望被越来越多地采用。

电波吸收片被加工成扁平状，含有软磁性金属粉末和树脂材料（例如参照专利文献1），通过将入射到该软磁性金属的噪声电波的能量用作软磁性金属产生磁共振时的损失能量，将噪声电波的能量转换成热量。

一般而言，磁共振时的损失能量的大小较大取决于将金属的磁导率以复数表达时的虚部的磁导率，具有虚部的磁导率越大、损失能量也越大的性质。在此，虚部的磁导率的大小基于从外界入射到金属的电波频率而变化。

图1是金属的虚部磁导率相对于入射电波的频率的变化的曲线图。

在图1中，实线曲线表示复数化的磁导率μ的虚部磁导率μ〞随着入射电波频率的变化而变化的状况。在此，复数化的磁导率μ使用实部磁导率μˊ和虚部磁导率μ〞表达为μ=μˊ－jμ〞（j为复数）。在图1中，为了参考，还用虚线曲线表示了实部磁导率μˊ随着电波频率的变化而变化的状况。

如该图1所示，在电波频率较低的范围内，即使电波频率增大，虚部磁导率μ〞也几乎没有变化，直到电波频率达到fs（Hz）才开始增加。然后，当电波频率达到fr（Hz）时，虚部磁导率μ〞达到峰值，当电波频率进一步增加至大于fr（Hz）时，虚部磁导率μ〞反而减少，此后，即使电波频率增大也不发生变化。在此，虚部磁导率μ〞开始增加的频率fs（Hz）是上升沿频率，虚部磁导率μ〞为峰值时的频率fr（Hz）是共振频率。

在此，虚部磁导率的频率特性基于金属的组成和金属的形状而变化。例如，使用软磁性金属能够实现比使用其它强磁性材料时更高的共振频率，而且，通过将软磁性金属加工成扁平状，能够实现比使用球形的软磁性金属时更高的共振频率。在专利文献1中，通过将作为软磁性金属之一的FeCoV合金的粉末加工成长径比为10以上的扁平状，并将其用作电波吸收片的电波吸收材料，能够实现共振频率为数百MHz的电波吸收片（专利文献1的实施例中的试样3）。

在先技术文献

专利文献1：日本特开平10-106814号公报

发明内容

发明要解决的课题

最近，随着电子设备高性能化的推进，能够显著看出电子设备所采用的频率越来越高的趋势。例如，在计算机的CPU中，出现了大量驱动频率达到GHz频域的制品。此外，在通信设备领域中，随着被处理的数字内容的容量的增加，作为通信中所采用的频率，GHz频域的频率逐渐成为中心。进而，如数字TV广播或道路交通信息系统等借助卫星通信的信息通信也急速发展，可以预见，高频率化趋势今后还会加强。

在电子设备所采用的频率如上所述高频化的同时，电子设备内的噪声电波的频率也存在高频化的趋势。可以预见，与MHz频域的噪声电波相比，GHz频域的噪声电波今后将成为主流。在该状况下，相对于MHz频域的噪声电波，对GHz频域的噪声电波的吸收更有效的电波吸收片就变得更有必要。然而，在现有的电波吸收片中，扁平状的软磁性金属的虚部磁导率的上升沿频率至多为数十MHz（例如参照专利文献1的图2），尚未实现适于吸收上升沿频率达到GHz级别的GHz频域噪声电波的电波吸收片。

本发明即是鉴于上述情况而做出，其目的在于提供一种适于吸收高频的噪声电波的电波吸收片。

用于解决课题的手段

用于实现上述目的的本发明的电波吸收片含有树脂材料和磁性金属颗粒，其特征在于，上述磁性金属颗粒为含有铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的磁性金属颗粒，其中，相对于铁（Fe）、钴（Co）的原子数总和的钴（Co）原子数的比例在20%以上、60%以下，相对于铁（Fe）、钴（Co）和钒（V）的原子数总和的钒（V）的原子数的比例在1.5%以上、2.5%以下。

含有铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的金属是一种可实现较高磁导率的软磁性金属，使用这种软磁性金属制成的磁性金属颗粒适于用作电波吸收片中的电波吸收材料。在这种磁性金属颗粒中，当钴（Co）原子数相对于铁（Fe）、钴（Co）的原子数总和的比例增大时，饱和磁化逐渐增加，直至达到某一Co原子数比例；而一旦超过该Co原子数比例，饱和磁化则会逐渐减少。这表明共振频率具有依赖于饱和磁化的趋势，相对于钴（Co）原子数的比例的变化，显示出与饱和磁化同样的变化。在此，钴（Co）原子数相对于铁（Fe）和钴（Co）的原子数总和的比例在20%以上、60%以下的区域包括达到饱和磁化峰值的上述Co原子数的比例，是实现共振频率足够高的状态的区域。

另一个对共振频率有贡献的要素是磁性金属颗粒的形状，扁平度越高的磁性金属颗粒，能实现越高的共振频率。含有铁（Fe）和钴（Co）的金属在实现高磁导率这一方面很优异，但存在着加工性能较差的缺点。通过在含有铁（Fe）、钴（Co）的金属中进一步添加钒（V），能够提高加工性，进而实现高扁平度的磁性金属颗粒。其中，当钒（V）原子数相对于铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的原子数总和的比例小于1.5%时，加工性提升不足，不易实现高扁平度的磁性金属颗粒。另一方面，当钒（V）原子数相对于铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的原子数总和的比例大于2.5%时，担负磁性金属颗粒的磁特性的铁（Fe）、钴（Co）的比例减少，难以得到较高的共振频率。因此，当钒（V）原子数相对于铁（Fe）、钴（Co）和钒（V）的原子数总和的比例在1.5%以上、2.5%以下时，能够以良好平衡同时实现高扁平度的加工性以及铁（Fe）和钴（Co）优异的磁特性这两方面性能。

在此，共振频率越高，则上升沿频率也越高（与图1中虚部磁导率μ〞曲线向图中右侧移动相对应）。因此，在本发明中，通过采用钴（Co）原子数相对于铁（Fe）和钴（Co）的原子数总和的比例在20%以上、60%以下，且钒（V）原子数相对于铁（Fe）、钴（Co）和钒（V）的原子数总和的比例在1.5%以上、2.5%以下的磁性金属颗粒作为电波吸收片中的磁性金属颗粒，能够提高磁性金属颗粒的上升沿频率，实现适于吸收高频率的噪声电波的电波吸收片。

发明的效果

根据本发明，能够实现适于吸收高频率的噪声电波的电波吸收片。

附图说明

图1是金属的虚部磁导率相对于入射电波的频率的变化曲线图。

图2是本发明一个实施方式的电波吸收片的剖面图。

图3是实施例1～实施例9和比较例1～比较例16的上升沿频率的示意图。

符号说明

1 电波吸收片

2 磁性金属颗粒

21 FeCoV颗粒

22 绝缘被膜

3 树脂材料

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图2是本发明的一个实施方式的电波吸收片的剖面图。

电波吸收片1含有树脂材料3和磁性金属颗粒2。其中，磁性金属颗粒2含有包含铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的FeCoV颗粒21。在该磁性金属颗粒2中，钴（Co）原子数相对于铁（Fe）和钴（Co）的原子数总和的比例在20%以上、60%以下，钒（V）原子数相对于铁（Fe）、钴（Co）和钒（V）的原子数总和的比例在1.5%以上、2.5%以下。

含有铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的金属是一种实现高磁导率的软磁性金属，一般而言，使用这样的软磁性金属制成的磁性金属颗粒是适于作为电波吸收片中的电波吸收材料的材料。在这种磁性金属颗粒中，当钴（Co）原子数相对于铁（Fe）和钴（Co）的原子数总和的比例增大时，饱和磁化逐渐增加，直至达到某一Co原子数比例；而一旦超过该Co原子数比例，饱和磁化则会逐渐减少。这表明共振频率具有依赖于饱和磁化的趋势，相对于钴（Co）原子数的比例的变化，显示出与饱和磁化同样的变化。在此，钴（Co）原子数相对于铁（Fe）和钴（Co）的原子数总和的比例在20%以上、60%以下的区域包括达到饱和磁化峰值的上述Co原子数的比例，是实现共振频率足够高的状态的区域。

此外，另一个对共振频率有贡献的要素是磁性金属颗粒的形状，一般而言，扁平度越高的磁性金属颗粒，能实现越高的共振频率。含有铁（Fe）和钴（Co）的金属在实现高磁导率这一方面很优异，但存在着加工性能较差的缺点。通过在含有铁（Fe）和钴（Co）的金属中进一步添加钒（V），能够提高加工性，进而实现高扁平度的磁性金属颗粒。其中，当钒（V）原子数相对于铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的原子数总和的比例小于1.5%时，加工性提升不足，不易实现高扁平度的磁性金属颗粒。另一方面，当钒（V）原子数相对于铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的原子数总和的比例大于2.5%时，担负磁性金属颗粒的磁特性的铁（Fe）和钴（Co）的比例减少，难以得到较高的共振频率。因此，当钒（V）原子数相对于铁（Fe）、钴（Co）和钒（V）的原子数总和的比例在1.5%以上、2.5%以下时，能够以良好平衡同时实现高扁平度的加工性以及铁（Fe）和钴（Co）优异的磁特性这两方面性能。

一般而言，由于存在着共振频率越高、上升沿频率也越高的趋势，因此，在图2的电波吸收片1中，通过采用钴（Co）原子数的比例属于上述范围（20%以上、60%以下）、且钒（V）原子数的比例属于上述范围（1.5%以上、2.5%以下）的磁性金属粒子2，形成磁性金属颗粒的上升沿频率高、适于吸收高频率的噪声电波的电波吸收片。

在该电波吸收片1中，磁性金属颗粒2呈扁平状，其扁平表面呈大致平行于电波吸收片1的表面（二维扩展的平坦面）的状态。图2表示了该扁平形状的当量圆直径d和厚度t，优选为当量圆直径d除以厚度t所得的长径比为10以上。磁性金属颗粒2的扁平度能够由该长径比定量表示。此外，作为磁性金属颗粒2的扁平面的形状，能够采用圆形、椭圆形、多边形等各种形状。

这里，能够实现10以上的较高的长径比的理由是因为磁性金属颗粒2中存在钒（V）而使得加工性提升，在该长径比较高的磁性金属颗粒2中，能够基本忽略磁性金属颗粒2的扁平面内的退磁磁场对磁共振施加的影响，有助于较高共振频率的实现。

通过采用钴（Co）原子数的比例和钒（V）原子数的比例为上述范围、且具有10以上的较高长径比的磁性金属颗粒2，使得磁性金属颗粒的虚部磁导率的上升沿频率达到GHz级别。此外，关于这一点，将引用后文的实施例中的上升沿频率的具体测定结果而再次提及。

在此，在电波吸收片1中，在以电波吸收片1的磁性金属颗粒2为100重量份的情况下，树脂材料优选为8重量份以上、15重量份以下。树脂材料3具有作为磁性金属颗粒2的结合剂、赋予电波吸收片1可塑性、以及磁性金属颗粒2彼此的绝缘隔离的功能。只要在上述树脂材料的范围内，则不会妨碍作为噪声电波的吸收材料的磁性金属颗粒2的功能，充分发挥上述树脂材料3的功能。作为树脂材料3，例如可采用环氧树脂、酚醛树脂、纤维素树脂、聚乙烯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚缩丁醛树脂（polybutyral resin）中的1种树脂，或者上述树脂中的几种树脂的组合。磁性金属颗粒2相对于整个电波吸收片1的优选量为，按照体积比为50～65%。

此外，在本实施方式的磁性金属颗粒2中，如图2所示，优选FeCoV颗粒21的表面由绝缘被膜22覆盖。由此，能够避免FeCoV颗粒21与外界之间的电力学相互作用，抑制因与外界的电力学相互作用而导致的FeCoV颗粒21改性。这里，绝缘被膜22既可以是FeCoV颗粒21表面氧化而成的自氧化膜，也可以是从外部涂敷被膜材料形成的外部处理被膜。

下面，对该实施方式的电波吸收片1的制作方法进行说明。

（磁性金属颗粒的制作）

图2的电波吸收片1的磁性金属颗粒2所含有的FeCoV颗粒21是由FeCoV扁平粉末得到的颗粒。该FeCoV扁平粉末通过对近似球形的FeCoV原料粉末进行机械加工制作。

FeCoV原料粉末优选为球形，能够通过作为一般的粉末合成方法的喷气雾化法或喷水雾化法得到。作为FeCoV原料粉末，优选使用粒径为10μm以上、70μm以下的原料粉末进行机械加工，以使长径比至少在10以上。在该粒径范围内，不仅能够增大长径比，而且能够高效进行加工。在此，如果用化学式的形式表示FeCoV原料粉末的组成，则为：以Fe_100－xCo_x（X=20～60）表示的合金的原子数中的1.5～2.5%由V置换而成的组成。

关于扁平加工，能够使用球磨机、磨碎机、捣磨机等机械加工，优选加工至FeCoV扁平粉末的厚度约为2μm以下、长径比为10以上。

进而，为了赋予FeCoV扁平粉末绝缘性，优选在其表面上形成自氧化被膜或外部处理被膜。对被膜形成的方法和材质等没有限制，只要能够保持绝缘性即可。此外，自氧化被膜和外部处理被膜的厚度优选为20nm以上、100nm以下。作为基于自氧化的被膜形成方法，大气中的加热处理或烃系有机溶剂中的加热处理是代表性方法。此外，作为基于外部处理的外部处理被膜的形成方法，能够举出浸涂法、CVD等气相法。

通过如上所述在FeCoV扁平粉末的表面上形成绝缘被膜，制作图2所示的磁性金属颗粒2。

（电波吸收片的制作）

将实施了绝缘处理的上述FeCoV扁平粉末与树脂材料以及有机溶剂混合制作浆料。在此，作为树脂材料，可以举出环氧树脂、酚醛树脂、纤维素树脂、聚乙烯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚缩丁醛树脂等，根据各树脂的特性，可适当选择其中的一种树脂或者其中的几种树脂。

用刮涂法将所制浆料成型为片状并干燥。此时，优选为使干燥后的厚度（参照图2的厚度T）为0.1mm以上、2.0mm以下。基于此时的树脂的剪切应力，绝缘处理后的FeCoV扁平粉末的扁平表面以平行于片材表面（二维扩展的平坦面）的状态进行取向。此外，作为片材的成型方法，通常采用刮涂法，但也可采用其它方法。

此时，关于树脂材料的配比，在以绝缘处理后的FeCoV扁平粉末为100重量份的情况下，优选树脂材料为8重量份以上、15重量份以下。在该重量份的范围内，不仅树脂材料能够充分发挥其功能，且绝缘处理后的FeCoV扁平粉末也能够充分发挥其作为噪声电波的吸收材料的功能。

此外，为提高FeCoV扁平粉末的取向性，优选将通过刮涂法成型后的片材加热到树脂材料的软化点以上，并在该状态下施压。

经过上述过程，最终制作出图2所示的电波吸收片1。

下面，为了验证图2所示的电波吸收片1对高频的噪声电波的电波吸收特性，使用更具体的实施例和比较例进行说明。

（实施例和比较例）

将以化学式形式表示组成为{Fe_1－xCo_x}_100－YV_Y的平均粒径40～50μm的气雾化粉末作为上述“磁性金属颗粒的制作”部分中所述的原料粉末，以厚度0.5μm、长径比为10以上为基准，用磨碎机进行扁平加工，再于150℃下进行氧化处理。接着，调制成含有氧化处理后的FeCoV扁平粉末100重量份、聚缩丁醛树脂15重量份、和醋酸丁酯90重量份的浆料，用刮涂法使其成型为片状并干燥。再于85℃下对成型后的片材进行冲压。

分别由X=0.1、0.2、0.4、0.6、0.7等5个值与Y=1、1.5、2、2.5、3等5个值组合构成的5×5=25个（X，Y）组合，制成上述电波吸收片。在此，X值表示Co原子数相对于（Fe＋Co）总原子数的比率（即Co原子数相对于（Fe＋Co）总原子数的比例（单位为%）除以100所得值），Y值表示V原子数相对于（Fe＋Co＋V）总原子数的比例（单位为%）。这25个（X，Y）组合中，9个用于实施例1～实施例9，31个用于比较例1～比较例31。下述表1示出了实施例1～实施例9的具体组成（原子比率），下述表2、3示出了比较例1～比较例31的具体组成（原子比率）。

[表1]

[表2]

[表3]

关于上述实施例1～实施例9和比较例1～比较例31的电波吸收片，通过使用了网络分析仪的S参数法，研究虚部磁导率基于频率的变化（即求取实施例1～实施例9和比较例1～比较例31的电波吸收片的图1的实线曲线），求出各例的上升沿频率（单位GHz）。在上述表1中，示出了实施例1～实施例9的上升沿频率；在上述表2、3中，示出了比较例1～比较例31的上升沿频率。

图3是实施例1～实施例9和比较例1～比较例16的上升沿频率相对组成的变化的曲线图。

在图3中，在纵轴设为上升沿频率、横轴设为V原子数相对于（Fe＋Co＋V）总原子数的比例（单位%）的二维坐标内，以Co原子数分别相对于（Fe＋Co）总原子数的比例（单位%）的5个值（10%、20%、40%、60%和70%）所对应的5条折线，表示了上升沿频率相对于实施例1～实施例9和比较例1～比较例16的组成的结果。其中，在图3中，对应于实施例1～实施例9的坐标点分别由带○字符1～9的数字表示，对应于比较例1～比较例16的坐标点分别带□字符1～16的数字表示。

如图3所示，在5条折线中，Co原子数比例为10%的曲线和70%的曲线中的曲线上的任一点，上升沿频率均不到1GHz，与此相对，Co原子数比例分别为20%、40%、60%的3条曲线中，在V原子数比例（单位%）为1.5%以上、2.5%以下的范围内，上升沿频率均超过1GHz。此外，在Co原子数比例分别为20%、40%、60%的3条曲线中，在V原子数比例（单位%）不到1.5%的范围和超过2.5%的范围内，上升沿频率均超过1GHz。

基于上述情况，能够得出如下结论：只要钴（Co）原子数相对于铁（Fe）和钴（Co）的原子数总和的比例在20%以上、60%以下，钒（V）原子数相对于铁（Fe）、钴（Co）和钒（V）的原子数总和的比例在1.5%以上、2.5%以下的数值范围内，就可实现上升沿频率为数GHz的电波吸收片。即，只要是在该数值范围内的电波吸收片，就能确认是适于吸收GHz频域的高频噪声电波的电波吸收片。

Claims

1.一种电波吸收片，所述电波吸收片含有树脂材料和磁性金属颗粒，其特征在于，

所述磁性金属颗粒为含有铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的磁性金属颗粒，其中，相对于铁（Fe）、钴（Co）的原子数总和，钴（Co）原子数的比例在20%以上、60%以下，相对于铁（Fe）、钴（Co）、钒（V）的原子数总和，钒（V）原子数的比例在1.5%以上、2.5%以下。

2.如权利要求1所述的电波吸收片，其特征在于，

所述磁性金属颗粒为当量圆直径除以厚度所得的长径比在10以上的扁平的形状。

3.如权利要求2所述的电波吸收片，其特征在于，

所述磁性金属颗粒的厚度在2μm以下。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电波吸收片，其特征在于，

在以所述磁性金属颗粒的含量为100重量份的情况下，所述树脂材料的含量为8～15重量份。

5.如权利要求1～3中任一项所述的电波吸收片，其特征在于，

所述树脂材料选自环氧树脂、酚醛树脂、纤维素树脂、聚乙烯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚缩丁醛树脂中的至少1种树脂。

6.如权利要求1～3中任一项所述的电波吸收片，其特征在于，

所述磁性金属颗粒的表面由绝缘被膜覆盖。

7.如权利要求1～3中任一项所述的电波吸收片，其特征在于，

所述电波吸收片的厚度为0.1mm～2.0mm。