CN107377960A - 近场用噪声抑制片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种近场用噪声抑制片，其虚部导磁率μ”的分布从GHz带域上升，且即使噪声抑制片的厚度较薄也具有对于抑制GHz带域下的噪声而言充分的大小的虚部导磁率μ”值。本发明的近场用噪声抑制片的特征在于，包括由有机物构成的基材和担载于所述基材中的扁平状的FeMn合金粉末，所述FeMn合金粉末中的Mn的浓度为2质量％以上且20质量％以下。
Description
技术领域
本发明涉及为了抑制电子设备或通信设备的多余的放射电磁波(噪声)而使用的近场用噪声抑制片。
背景技术
近年来，伴随着电子设备或通信设备的小型化、轻量化，装配于电子电路的部件的安装密度也升高。因此，以从电子部件放射的电磁波噪声为起因，在电子部件彼此间或电子电路彼此间产生电磁波干涉而引起的电子设备或通信设备的误动作成为问题。
为了防止该问题，在设备等上安装将多余的放射电磁波(噪声)转换成热量的近场用噪声抑制片。该噪声抑制片的厚度为0.1mm～2mm，因此能够插入于电子部件或电子电路附近，加工容易且形状自由度也高。因此，噪声抑制片能够适应于电子设备或通信设备的小型化、轻量化，广泛地使用作为电子设备或通信设备的噪声应对部件。
典型性的噪声抑制片由加工成扁平状的软磁性合金粉末和有机结合剂构成，通过由软磁性合金粉末的磁共振引起的磁损失将噪声转换成热量。由此，噪声抑制片的噪声抑制性能依赖于噪声抑制片包含的软磁性合金粉末的导磁率。通常，导磁率使用实部导磁率μ’和虚部导磁率μ”而由复数导磁率μ＝μ’-j·μ”表示，但是在噪声抑制片那样利用磁损失的情况下，虚部导磁率μ”变得重要。即，虚部导磁率μ”遍及要吸收的电磁波噪声的频带进行分布的情况至关重要。以下，在本说明书中，将虚部导磁率μ”相对于频率的分布称为“μ”分散”。
专利文献1记载了在包含树脂和扁平状的软磁性金属粉末的近场用电磁波吸收片中，使用FeCo合金粉末、FeNi合金粉末或FeCoNi合金粉末作为软磁性金属粉末的情况。而且，记载了也可以使用将这3种合金粉末和Fe单体的粉末这总计4种粉末中的至少2种以上混合而成的混合粉末作为软磁性金属粉末的情况。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利第5700869号
发明内容
【发明要解决的课题】
近年来，电子设备或通信设备的高性能化急速发展，使用的频率处于日益升高的倾向。例如，在个人计算机中要求进一步的高速化，CPU的驱动频率要达到GHz带。而且，在无线LAN等通信设备中处理的数字内容的容量增大，通信频率也是GHz带逐渐成为主导。此外，数字TV广播或道路交通信息系统等卫星通信也急速扩大，泛在网络时代正在逐步实现。这样的信息通信设备的多功能化、融合不断推进，另一方面，从电子设备或通信设备放射的多余的电磁波噪声的频率也升高，该电磁波噪声引起的功能干涉或误动作也比以往增加而令人担心。因此，为了能够有效地吸收GHz带域的电磁波噪声，需要使噪声抑制片的μ”分散从GHz带域上升。
另外，噪声抑制效果依赖于噪声抑制片的厚度，噪声抑制片的厚度越厚，则噪声抑制效果越高。另一方面，近年来的电子设备或通信设备的轻薄短小化加速，关于手机或平板终端等的噪声应对所使用的噪声抑制片也要求薄壁化。因此，为了即使噪声抑制片的厚度较薄而在GHz带域也能够发挥优异的噪声抑制效果，需要尽可能地增大噪声抑制片的GHz带域的导磁率，尤其是GHz带域的虚部导磁率μ”的值(以下，称为“μ”值”。)。
在此，为了使噪声抑制片的μ”分散从GHz带域上升，需要通过使用扁平状的软磁性合金粉末来提高噪声抑制片的磁各向异性。然而，通常处于磁各向异性越高则μ”值越小的倾向，因此现状是无法得到虚部导磁率μ”的分布从GHz带域上升、且即使噪声抑制片的厚度较薄也具有对于抑制GHz带域的噪声而言充分的大小的虚部导磁率μ”值的噪声抑制片。在专利文献1记载的技术中，虽然μ”分散也从GHz带域上升，但是为了即使噪声抑制片的厚度较薄也能发挥优异的噪声抑制效果，而要求GHz带域的μ”值的进一步提高。
因此，本发明鉴于上述课题，目的在于提供一种虚部导磁率μ”的分布从GHz带域上升，且即使噪声抑制片的厚度较薄也具有对于抑制GHz带域的噪声而言充分的大小的虚部导磁率μ”值的近场用噪声抑制片。
【用于解决课题的方案】
本发明人为了解决上述课题而进行了仔细研讨后，认识到如果使用Mn的浓度为2质量％以上且20质量％以下的FeMn合金粉末作为近场用噪声抑制片使用的软磁性合金粉末，则能够使μ”分散从GHz带域上升，且即使噪声抑制片的厚度较薄也能得到对于抑制GHz带域的噪声而言充分的大小的虚部导磁率μ”值，从而完成了本发明。
本发明基于上述见解而完成，其主旨结构如以下所述。
(1)一种近场用噪声抑制片，其特征在于，
所述近场用噪声抑制片包括由有机物构成的基材和担载于所述基材中的扁平状的FeMn合金粉末，
所述FeMn合金粉末中的Mn的浓度为2质量％以上且20质量％以下。
(2)根据上述(1)记载的近场用噪声抑制片，其中，
在所述FeMn合金粉末中，利用20质量％以下的从Co及Ni中选择的一种以上的元素置换所述Fe。
(3)根据上述(1)或(2)记载的近场用噪声抑制片，其中，
在所述FeMn合金粉末中，利用10质量％以下的从Si及Al中选择的一种以上的元素置换所述Fe。
(4)根据上述(1)～(3)中任一记载的近场用噪声抑制片，其中，
所述合金粉末的厚度的平均值为0.1μm以上且1.5μm以下。
(5)根据上述(1)～(4)中任一记载的近场用噪声抑制片，其中，
所述合金粉末的长径比的平均值为10以上且100以下。
【发明效果】
根据本发明，能够提供一种虚部导磁率μ”的分布从GHz带域上升，且即使噪声抑制片的厚度较薄也具有对于抑制GHz带域下的噪声而言充分的大小的虚部导磁率μ”值的近场用噪声抑制片。
具体实施方式
以下，说明本发明的近场用噪声抑制片的实施方式。
本发明的一实施方式的近场用噪声抑制片(以下，简称为“噪声抑制片”)的特征在于，包括由有机物构成的基材和担载于所述基材中的扁平状的FeMn合金粉末，所述FeMn合金粉末中的Mn的浓度(x)为2质量％以上且20质量％以下，Fe的浓度为(100-x)质量％。这样，将Fe的一部分由Mn置换，而且使Mn的质量％为2质量％以上且20质量％以下，由此，虚部导磁率μ”的分布从GHz带域上升，且即使在噪声抑制片的厚度为例如0.1mm以下那样比以往的噪声抑制片薄的情况下，也能够得到对于抑制GHz带域的噪声而言充分的大小的虚部导磁率μ”值。而且，Mn比Co或Ni廉价，因此能够抑制噪声抑制片的制造成本。需要说明的是，从进一步提高高频下的噪声抑制效果的观点出发，优选使Mn的质量％为5质量％以上且15质量％以下。
另外，在上述的FeMn合金粉末中，也可以利用合计20质量％以下的从Co及Ni中选择的1种以上的元素对所述Fe进行置换。以下，将这样的合金粉末称为Fe(Co、Ni)Mn合金粉末。在此，若从Co及Ni中选择的1种以上的元素的添加量合计超过20质量％，则由于Fe(Co、Ni)Mn合金粉末的饱和磁化强度下降而噪声抑制片的导磁率下降，因此将上限值合计设为20质量％。
另外，在上述的FeMn合金粉末或Fe(Co、Ni)Mn合金粉末中，也可以利用合计10质量％以下的从Si及Al中选择的1种以上的元素对所述Fe进行置换。以下，将这样的合金粉末分别称为Fe(Si、Al)Mn合金粉末、Fe(Co、Ni、Si、Al)Mn合金粉末。在此，若从Si及Al中选择的1种以上的元素的添加量合计超过10质量％，则Fe(Si、Al)Mn合金粉末或Fe(Co、Ni、Si、Al)Mn合金粉末的饱和磁化强度下降，由此噪声抑制片的导磁率下降，因此上限值合计设为10质量％。需要说明的是，通过添加Si或Al，能够促进例如后述的绝缘处理中的氧化绝缘膜的形成。由此，合金粉末的电阻增大，因此在构成电子设备等的电路与噪声抑制片之间难以产生短路。
此外，作为扁平状的合金粉末，也可以使用将上述的FeMn合金粉末、Fe(Co、Ni)Mn合金粉末、Fe(Si、Al)Mn合金粉末、Fe(Co、Ni、Si、Al)Mn合金粉末及扁平状的Fe粉末中的至少2种以上混合而成的混合粉末。设为混合粉末时的5种粉末的比率没有特别限定，但是为了使虚部导磁率μ”的分布从GHz带域上升，且即使噪声抑制片的厚度较薄也得到对于抑制GHz带域的噪声而言充分的大小的虚部导磁率μ”值，而优选4种合金粉末的合计设为50质量％以上。
以下，示出本实施方式的噪声抑制片的制造方法的一例。
在本实施方式的噪声抑制片的制造方法中，首先，将扁平状的合金粉末、有机物、有机溶剂混合来制作浆料。
原料粉末优选为球形，可以通过作为一般性的粉末合成方法的气体雾化或水雾化来得到。原料粉末的平均粒径优选设为10～70μm。这是因为，在原料粉末的平均粒径小于10μm的情况下，难以得到后述的长径比(＝直径/厚度)大的扁平状的合金粉末，而且，在原料粉末的平均粒径超过70μm的情况下，后述的扁平加工需要长时间，因此效率不高。
扁平状的合金粉末可以通过对接近于上述的球形的原料粉末进行机械加工来制作。在此，从得到为了显现GHz带域下的磁共振所需的表皮深度的观点出发，优选以使扁平状的合金粉末的厚度的平均值成为0.1μm以上且1.5μm以下的方式进行扁平加工。而且，优选以使扁平状的合金粉末的长径比的平均值成为10以上且100以下的方式进行扁平加工。通过使长径比的平均值为10以上，能够忽视扁平状的合金粉末面内的反磁场的影响。而且，通过使长径比的平均值为100以下，能够得到在成膜时扁平状的合金粉末的水平取向性变得良好，并具有平坦的表面的噪声抑制片。关于扁平加工，可以利用球磨机、磨碎机、捣碎机等公知或任意的机械加工进行。需要说明的是，因扁平加工而在合金粉末产生残余应力。为了防止以该残余应力为起因的导磁率的下降，在扁平加工后，优选对于合金粉末在氮或氩等不活泼气氛中实施退火处理。退火条件可以设为例如200～500℃的温度且0.5～5小时。
在本说明书中，“平均粒径”是指通过激光衍射·散射法而求出的粒度分布中的累计值50％处的粒径(50％累计粒径：D50)。而且，“厚度的平均值”是指将利用扫描型电子显微镜(SEM)观察时的扁平状的合金粉末的厚度的值对于视野中的10个粉末进行了平均后的值，“长径比的平均值”是指将利用SEM观察时的扁平状的合金粉末的长度/厚度的值对于视野中的10个粉末进行了平均后的值。
另外，以实施绝缘处理的情况为目的，优选在扁平加工后的合金粉末的表面形成自氧化覆膜或外部处理覆膜。只要能够保持绝缘性，覆膜形成的手段或材质就不受限制。需要说明的是，氧化覆膜为20～100nm的厚度比较适当，在因自氧化而将氧化覆膜形成为必要以上的情况下，成为基材的磁性相的体积减少，因此无法得到充分的大小的μ”值。作为基于自氧化的覆膜形成方法，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的方法。而且，作为基于外部处理的覆膜形成方法，可列举拉涂法或CVD等气相法。需要说明的是，上述绝缘处理和上述退火处理的顺序没有特别限制。
作为构成基材的有机物，可列举环氧树脂、酚醛树脂、纤维素树脂、聚乙烯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚缩醛树脂等任意的树脂系材料、硅橡胶、丙烯酸橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、聚乙烯醇树脂、氯化聚乙烯树脂等任意的橡胶系材料、无纺布、聚酯纤维、丙烯酸纤维等任意的纤维系材料，关于有机物的选定，只要根据目的适当选定即可。上述的有机物具有结合性、可塑性的赋予及合金粉末彼此的绝缘隔离这样的功能。而且，为了提高噪声抑制片的柔软性，根据需要也可以添加邻苯二甲酸二辛酯等的增塑剂。而且，为了提高软磁性合金粉末与有机物的相容性，可以添加硅烷偶联剂等表面改性剂。此外，为了得到阻燃性，根据需要也可以添加氢氧化铝、氢氧化镁、红磷等阻燃剂。
关于扁平状的合金粉末与有机物的配合比，在设扁平状的合金粉末为100质量份的情况下，优选有机物为8～30质量份。如果有机物为8质量份以上，则不会失去噪声抑制片的可塑性。而且，如果有机物为30质量份以下，则在片成型时，扁平状的合金粉末容易水平地取向，因此能够得到充分大小的μ”值。
有机溶剂没有特别限定，可以使用甲苯、醋酸丁酯、醋酸乙酯等。有机溶剂在后续的工序中蒸发，因此不包含于噪声抑制片。
接下来，将由扁平状的合金粉末、有机物、有机溶剂构成的浆料利用刮板法成型、干燥为片状，制作成型体。该成型体具有将扁平状的合金粉末担载于由有机物构成的基材中的构造，而且，通过上述成型时的剪切应力而扁平状的合金粉末相互沿水平方向取向。在此，作为噪声抑制片的成型方法，除了刮板法之外，也可以使用压光辊法等公知或任意的方法，但是为了制作厚度0.1mm以下的噪声抑制片而优选使用刮板法等涂布规程。
关于片状的成型体，为了提高扁平状的合金粉末的取向性，优选以加热成有机物的软化点以上(例如60～150℃左右)的状态实施冲压。得到的噪声抑制片的厚度可以为0.05mm～0.1mm左右。
【实施例】
(实验例1)
通过气体雾化，得到了表1所示的组成的FeMn合金粉末。平均粒径为40～50μm。接下来，利用磨碎机对各种合金粉末进行扁平加工，得到了扁平状的合金粉末。扁平状的合金粉末的厚度及长径比的平均值如表1所示。需要说明的是，关于合金粉末的厚度及长径比的平均值，利用SEM观察通过后述的方法制作的各噪声抑制片的厚度方向的截面的离子磨削研磨面，根据其摄影像利用已述的方法进行了计测。接下来，为了在上述合金粉末的表面形成自氧化覆膜，在大气中进行了80℃、1小时的氧化处理之后，进行了300℃、1小时的退火处理。
接下来，将100质量份的加工成扁平状的各合金粉末、20质量份的聚缩醛树脂(软化点：约70℃)、及50质量份的醋酸丁酯混合而制作了浆料。接下来，通过刮板法，在聚对苯二甲酸乙二醇酯的膜上，将该浆料加工成片状的成型体。然后，在10MPa的压力下实施了100℃、1分钟的加热冲压，由此制作了厚度0.05mm的噪声抑制片。
关于通过各实施例·比较例制作的噪声抑制片，通过使用了网络分析仪的S参数法测定了导磁率特性。虚部导磁率μ”开始上升的频率及5GHz下的虚部导磁率μ”值的大小如表1所示。
【表1】
从表1可知，在比较例1、2中，5GHz下的μ”值小于5.0，相对于此，在实施例1～4中，5GHz下的μ”值超过了5.0。如上述的实施例所示，如果5GHz下的μ”值为5.0以上，则能够有效地抑制在轻薄短小化、高频化的近年来的电子设备等中产生的噪声。
(实验例2)
通过气体雾化，得到了表2所示的组成的Fe(Co、Ni)Mn合金粉末。平均粒径为40～50μm。接下来，利用磨碎机对各种合金粉末进行扁平加工，得到了扁平状的合金粉末。扁平状的合金粉末的厚度及长径比的平均值如表2所示。需要说明的是，关于合金粉末的厚度及长径比的平均值，通过与实验例1同样的方法进行了计测。接下来，为了在上述合金粉末的表面形成自氧化覆膜，在大气中进行了80℃、1小时的氧化处理之后，进行了300℃、1小时的退火处理。
接下来，将100质量份的加工成扁平状的各合金粉末、20质量份的丙烯酸橡胶(软化点：约70℃)、及50质量份的甲基乙基甲酮混合而制作了浆料。接下来，通过刮板法，在聚对苯二甲酸乙二醇酯的膜上，将该浆料加工成片状的成型体。然后，在10MPa的压力下实施100℃、1分钟的加热冲压，由此制作了厚度0.1mm的噪声抑制片。通过与实验例1同样的方法测定时的虚部导磁率μ”开始上升的频率及5GHz下的虚部导磁率μ”值的大小如表2所示。
【表2】
从表2可知，在比较例3～8中，5GHz下的μ”值小于5.0，相对于此，在实施例5～16中，5GHz下的μ”值超过了5.0。此外，如实施例8、12、16所示，即使利用15质量％以上的Co、Ni置换了Fe的情况下，Mn只要为2质量％以上且20质量％以内，5GHz下的μ”值就超过5.0。如上述的实施例所示，如果5GHz下的μ”值为5.0以上，则能够有效地抑制在轻薄短小化、高频化的近年来的电子设备等中产生的噪声。
(实验例3)
通过气体雾化，得到了表3所示的组成的Fe(Si、Al)Mn合金粉末。平均粒径为40～50μm。接下来，利用磨碎机对各种合金粉末进行扁平加工，得到了扁平状的合金粉末。扁平状的合金粉末的厚度及长径比的平均值如表3所示。需要说明的是，关于合金粉末的厚度及长径比的平均值，通过与实验例1同样的方法进行了计测。接下来，为了在上述合金粉末的表面形成自氧化覆膜，在大气中进行了80℃、1小时的氧化处理之后，进行了300℃、1小时的退火处理。
接下来，将100质量份的加工成扁平状的各合金粉末、20质量份的聚缩醛树脂(软化点：约70℃)及50质量份的醋酸丁酯混合而制作了浆料。接下来，通过刮板法，在聚对苯二甲酸乙二醇酯的膜上，将该浆料加工成片状的成型体。然后，在10MPa的压力下实施100℃、1分钟的加热冲压，由此制作了厚度0.1mm的噪声抑制片。通过与实验例1同样的方法测定时的虚部导磁率μ”开始上升的频率及5GHz下的虚部导磁率μ”值的大小如表3所示。
【表3】
从表3可知，在比较例9～12中，5GHz下的μ”值小于5.0，相对于此，在实施例17～27中，5GHz下的μ”值超过5.0。此外，如实施例20、24所示，即使在利用5质量％以上的Si、Al置换了Fe的情况下，只要Mn为2质量％以上且20质量％以内，5GHz下的μ”值就超过5.0。如上述的实施例所示，如果5GHz下的μ”值为5.0以上，则能够有效地抑制在轻薄短小化、高频化的近年来的电子设备等中产生的噪声。
(实验例4)
通过气体雾化，得到了表4所示的组成的Fe(Co、Ni、Si、Al)Mn合金粉末。平均粒径为40～50μm。接下来，利用磨碎机对各种合金粉末进行扁平加工，得到了扁平状的合金粉末。扁平状的合金粉末的厚度及长径比的平均值如表4所示。需要说明的是，关于合金粉末的厚度及长径比的平均值，利用与实验例1同样的方法进行了计测。接下来，为了在上述合金粉末的表面形成自氧化覆膜，在大气中进行了80℃、1小时的氧化处理之后，进行了300℃、1小时的退火处理。
接下来，将100质量份的加工成扁平状的各合金粉末、20质量份的丙烯酸橡胶(软化点：约70℃)及50质量份的甲基乙基甲酮混合而制作了浆料。接下来，通过刮板法，在聚对苯二甲酸乙二醇酯的膜上，将该浆料加工成片状的成型体。然后，在10MPa的压力下实施100℃、1分钟的加热冲压，由此制作了厚度0.05mm的噪声抑制片。通过与实验例1同样的方法测定时的虚部导磁率μ”开始上升的频率及5GHz下的虚部导磁率μ”值的大小如表4所示。
【表4】
从表4可知，在比较例13～17中，5GHz下的μ”值小于5.0，相对于此，在实施例28～39中，5GHz下的μ”值超过5.0。此外，如实施例31、35、39所示，即使在利用15质量％以上的Co、Ni或5质量％以上的Si、Al置换了Fe的情况下，只要Mn为2质量％以上且20质量％以内，5GHz下的μ”值就超过5.0。如上述的实施例所示，如果5GHz下的μ”值为5.0以上，则能够有效地抑制在轻薄短小化、高频化的近年来的电子设备等中产生的噪声。
【产业上的可利用性】
根据本发明，能够提供一种虚部导磁率μ”的分布从GHz带域上升，且即使噪声抑制片的厚度较薄也具有对于抑制GHz带域下的噪声而言充分的大小的虚部导磁率μ”值的近场用噪声抑制片。
Claims (7)
1.一种近场用噪声抑制片，其特征在于，
所述近场用噪声抑制片包括由有机物构成的基材和担载于所述基材中的扁平状的FeMn合金粉末，
所述FeMn合金粉末中的Mn的浓度为2质量％以上且20质量％以下。
2.根据权利要求1所述的近场用噪声抑制片，其中，
在所述FeMn合金粉末中，利用20质量％以下的从Co及Ni中选择的一种以上的元素置换所述Fe。
3.根据权利要求1所述的近场用噪声抑制片，其中，
在所述FeMn合金粉末中，利用10质量％以下的从Si及Al中选择的一种以上的元素置换所述Fe。
4.根据权利要求2所述的近场用噪声抑制片，其中，
在所述FeMn合金粉末中，利用10质量％以下的从Si及Al中选择的一种以上的元素置换所述Fe。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的近场用噪声抑制片，其中，
所述合金粉末的厚度的平均值为0.1μm以上且1.5μm以下。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的近场用噪声抑制片，其中，
所述合金粉末的长径比的平均值为10以上且100以下。
7.根据权利要求5所述的近场用噪声抑制片，其中，
所述合金粉末的长径比的平均值为10以上且100以下。
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