CN1205107A - 复合磁体和电磁干扰抑制体 - Google Patents

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Abstract

一种对微波频带的电磁干扰抑制的有效薄厚的电磁干扰抑制剂。用有机粘结剂粘结由半硬磁性材料构成的粉末,作为电磁干扰抑制体材料,提供在微波频带具有高的磁性损耗的复合磁体。作为半硬磁材料可以使用Fe－Co－Mo合金、Co－Fe－Nb合金、Fe－Co－V合金等的金属磁体,γ－Fe2O3、Co－Ti置换的Ba铁氧体等的氧化物磁体。而且,作为有机粘结剂的一例可以列举聚胺酯树脂。

Description

复合磁体和电磁干扰抑制体
本发明涉及用于高频范围特别是微波的电磁干扰抑制体，特别是涉及其所用的复合磁性材料。
近年来，以数字电子仪器为代表的利用高频的电子仪器类得以进一步普及，其中使用准微波频带或者微波频带的移动通信机的普及惊人。这种以移动电话为代表的移动通信仪器，对小型化、轻型化的要求显著，这样电子部件的高密度安装化成为最大的技术课题。因此，过密地安装的电子部件和印刷布线或者模块之间布线等变得相互极为接近，再有为了实现信号处理速度的高速化，产生了因静电结合和／或电磁结合导致的线间结合的增大化和放射躁声导致的干扰，产生很多妨碍仪器正常工作的状况。
对于这种所谓的高频电磁故障，通常可采取的对策主要是使用导体屏蔽。
但是，导体屏蔽，由于作为利用因与空间阻抗不匹配引起的电磁波反射的电磁故障对策，即使获得屏蔽效果也存在助长因来自不需要的辐射源的反射引起的电磁结合的缺点。为了解决这些问题，作为二次电磁故障对策，可以考虑利用磁性体的磁性损耗、即虚数部导磁率μ”来有效地抑制不需要的辐射。
这里，不需要的辐射的吸收效率，在μ”＞μ’的频率范围内，已知μ”的大小的平衡程度高。因此，为了在微波频带获得大的磁性损耗，实数部导磁率必须在VHF频带(30MHz～300MHz)、准微波频带(300MHz～3GHz)、乃至微波频带的低频侧(3GHz～10GHz)通过磁共振实现衰减特性。
因此，本发明的目的在于提供一种在VHF频带乃至微波频带呈现磁共振、结果在微波频带的磁性损耗大(亦即虚数部导磁率μ”大)的复合磁体。而且，本发明的目的还在于提供采用这种复合磁体的电磁干扰抑制体。
根据本发明，获得一种复合磁体，其特征在于，由有机粘结剂粘结半硬磁粉末构成，在VHF频带乃至微波频带具有磁共振。
所述半硬磁体粉末的特征在于顽磁力Hc是10～300Oe。
所述半硬磁体粉末的特征在于具有扁平状乃至针状的形状，在所述复合磁体中取向、配置。
作为所述半硬磁体粉末的具体材料，可列举出Fe-Co-Mo合金、Co-Fe-Nb合金、Fe-Co-V合金等的磁性金属合金。
而且，作为所述半硬磁体粉末的其它材料，可列举γ-Fe2O3(磁赤铁矿)、Co-Ti置换的Ba铁氧体等的氧化物磁体。
根据本发明，以上述复合磁体为材料，获得在微波频带的磁性损耗大的电磁干扰抑制体。
图1是以模型方式展示本发明的复合磁体的剖面图。
图2是表示本发明的复合磁体的样品1和样品4的μ-f特性的图。
图3是在采用本发明的复合磁体样品的电磁干扰抑制体的特性评价中使用的评价系统的概略图。
本发明中，作为原材料，使用Fe-Co-Mo合金、Co-Fe-Nb合金、Fe-Co-V合金等金属磁性体乃至γ-Fe2O3、Co-Ti置换的Ba铁氧体等氧化物磁体这样的顽磁力Hc在10～300Oe的半硬磁体材料。
这里，当原材料是金属磁体时，采用砂磨机等湿磨装置使通过机械粉碎法或者雾化法等获得粗粉末扁平化，通过用有机粘结剂粘结这些粉末获得复合磁体。而且，当原材料是氧化物磁体时，利用水热合成法等的结晶化手段直接制备扁平状乃至针状的细微粉末，通过用有机粘结剂粘结这些粉末获得复合磁体。
为了在上述复合磁体中获得大的虚数部导磁率μ”，使磁粉成为扁平化乃至针状化，其厚度为趋肤深度同等以下，同时为了使反磁场系数Nd大约接近1，扁平化乃至针状化的软磁材料的高宽比大约在10以上，同时把磁粉在复合磁体中取向、排列。这里，趋肤深度δ由下式给出。
δ=(ρ／πμf)1／2
在上式中，ρ是电阻率，μ是导磁率，f是频率。根据目的频率这些值各不相同，但是为了获得期望的趋肤深度和高宽比，在使用金属磁体的情况下，使初始粗原料粉末的平均粒径成为特定值是最简便的手段之一。
在金属磁性材料的扁平化中使用的可以作为代表性的磨碎手段，可以列举球磨机、砂磨机、喷丸研磨(ピンミル)等，只要能获得满足上述条件的磁性粉末的厚度和长宽比即可，对磨碎手段无特别限制。
而且，为了确保复合磁体中的每个磁性粉末彼此电气绝缘，即使在磁粉的高填充状态下也能在复合磁体中起电气绝缘材料的作用，希望在合金材料的磁性粉末表面形成电介质层。通过使金属磁性粉末表面氧化，作为构成合金的金属元素的氧化物层，可以实现此电介质层。作为使金属粉末表面氧化的手段之一例，特别是对于粉未的大小比较小、活性度高的粉末，通过在碳氢化合物系有机溶剂中或者惰性气氛中，导入氧分压受控制的氮-氧混合气体的液相缓慢氧化法或者汽相缓慢氧化法，进行氧化处理，在控制的容易性、稳定性和安全性方面较好。
作为磁性粉末使用氧化物磁性粉末时，由于其本身的电阻高，所以不必进行上述的表面氧化处理。
作为本发明的复合磁体的一构成要素而使用的有机粘结剂，可以列举出聚酯系树脂、聚乙烯系树脂、聚氯乙烯系树脂、聚乙烯醇缩丁醛系树脂、聚氨酯树脂、纤维素系树脂、ABS树脂、硝基丁二烯系橡胶、苯乙烯丁二烯系树脂、环氧树脂、苯酚树脂、酰胺系树脂、酰亚胺系树脂或者它们的共聚合体。
对半硬磁体粉末和有机粘结剂进行混合、分散从而获得复合磁体的手段并不特别限于以上所述的，也可以选择以所用粘结剂的性质和工序的容易程度为标准评价好的方法。
作为使此混合、分散的磁性体混合物中的磁性颗粒取向、排列的手段，有剪切应力的方法和磁场取向的方法，哪种方法均可采用。
为了说明本发明的复合磁体的构造，在图1以模型方式展示了其剖面。参照该图，复合磁体1是在有机粘结剂3的层中分散粘结扁平状半硬磁性体颗粒2而构成。而且，4是在操纵上强度很必要的情况下、或者在作为电磁干扰抑制体除了高频磁性损耗特性之外屏蔽特性很必要的情况下设置的支承体，在以改善机械强度为目的的情况下，4也可以是绝缘板，但是在屏蔽特性很必要的情况下，必须考虑电气特性选择导电性良好的材料。再有，下述的图3中的铜板也可以作为导电性高的屏蔽材料使用。
以下说明更具体的实施例。
首先，准备多种Fe-Cu-Mo合金、Co-Fe-Nb合金和Fe-Co-V合金的铸坯，利用捣碎机对其粗粉碎之后，采用砂磨机在各种条件下进行磨碎加工，在碳氢化合物系有机溶剂中，一边导入氧分压35％的氮-氧混合气体，一边搅拌8小时进行液相缓慢氧化处理之后，进行分级处理，获得顽磁力Hc不同的多种扁平状磁性粉末样品。对由此获得的粉末做表面分析的结果，明确证实了金属氧化物的生成，证实了在样品粉末表面的氧化物被膜的存在。
另一方面，利用水热合成法制备γ-Fe2O3粉末和Co-Ti置换的Ba铁氧体粉末，用这些粉末制造氧化物磁性粉末样品。
采用这些粉末制造以下所述的复合磁体样品，研究μ-f特性。
在μ-f特性的测试中，采用加工成圆环形状的复合磁体样品。把这些复合磁体插入形成1匝线圈的测试夹具中，通过测量阻抗，求得μ’和μ”。
(样品1)
按以下组成调配半硬磁性体浆料，采用刮刀法对其制膜，经过热压后在85℃进行24小时的固化，获得样品1。
而且，采用扫描型电子显微镜分析所获得的样品1，发现颗粒排列方向为样品膜面内方向。
扁平状半硬磁性体(Fe-Cu-Mo合金)微粉末A·95重量份
平均粒径：φ20μm×0．3μmt
顽磁力Hc：25Oe
聚氨基甲酸乙酯              …8重量份
固化剂(异氰酸盐化合物)      …2重量份
溶剂(环己酮和甲苯的混合物)  …40重量份
(样品2)
按以下组成调配半硬磁性体浆料，采用刮刀法对其制膜，经过热压后在85℃进行24小时的固化，获得样品2。
而且，采用扫描型电子显微镜分析所获得的样品2，发现颗粒排列方向为样品膜面内方向。
扁平状半硬磁性体(Co-Fe-Nb合金)微粉末B·95重量份
平均粒径：φ20μm×0．3μmt
顽磁力Hc：32Oe
聚氨基甲酸乙酯                …8重量份
固化剂(异氰酸盐化合物)        …2重量份
溶剂(环己酮和甲苯的混合物)    …40重量份
(样品3)
按以下组成调配半硬磁性体浆料，采用刮刀法对其制膜，经过热压后在85℃进行24小时的固化，获得样品3。
而且，采用扫描型电子显微镜分析所获得的样品3，发现颗粒排列方向是样品膜面内方向。
扁平状半硬磁性体(Fe-Co-V合金)微粉末C…95重量份
平均粒径：φ20μm×0．4μmt
顽磁力Hc：130Oe
聚氨基甲酸乙酯                …8重量份
固化剂(异氰酸盐化合物)        …2重量份
溶剂(环己酮和甲苯的混合物)    …40重量份
(样品4)
按以下组成调配半硬磁性体浆料，采用刮刀法对其制膜，在样品膜面内方向的磁场中干燥后，经过热压，在85℃进行24小时的固化，获得样品4。
而且，采用振动型磁强计分析所获得的样品4，发现易磁化轴方向为样品膜面内方向。
针状半硬磁性体(γ-Fe2O3)微粉D…95重量份
平均粒径：φ0．1×0．8μmt
顽磁力Hc：270Oe
聚氨基甲酸乙酯                …8重量份
固化剂(异氰酸盐化合物)        …2重量份
溶剂(环己酮和甲苯的混合物)    …40重量份
(样品5)
按以下组成调配半硬磁性体浆料，采用刮刀法对其制膜，在样品面内方向的磁场中干燥后，经过热压，在85℃进行24小时的固化，获得样品5。
而且，采用扫描型电子显微镜分析所获得的样品5，发现颗粒排列方向为与样品面内垂直的方向，采用振动型磁强计分析时，发现易磁化轴为样品面内方向。
扁平状半硬磁性体(Co-Ti置换的Ba铁氧体)微粉末E…95重量份
平均粒径：φ1μm ×0．3μmt
顽磁力Hc：295Oe
聚氨基甲酸乙酯                …8重量份
固化剂(异氰酸盐化合物)        …2重量份
溶剂(环己酮和甲苯的混合物)   …40重量份
针对以上各样品测试的磁共振频率fr和虚数部导磁率μ”如表1所示。
表1
磁共振频率 fr 虚数部导磁率μ”
样品1 80MHz 4．1
样品2 90MHz 3．5
样品3 400MHz 2．3
样品4 850MHz 1．5
样品5 1．1GHz 1．3
而且，图2展示了样品1和样品4的μ-f特性，其它样品也呈现基本在此频率范围内的特性。
由上述表1和图2所知，根据本发明获得在微波频带磁性损耗高的复合磁性材料。
而且，使用上述样品，利用图3所示的评价系统测试其电磁干扰抑制效果。
这里，在厚2mm边长为20cm的复合磁体样品1的背面贴衬铜板11，制备电磁干扰抑制体样品。从电磁场波源用发生器12通过环径为1mm的微型环状天线13，对该样品发射电磁波，通过相同尺寸的天线14接收来自电磁干扰抑制体样品的反射波，利用网络分析仪(电磁场强度测试仪)15测试反射波的强度。
其结果与表面电阻一起列于表2
表2
样品1 样品4
表面电阻(×107Ω) 5．8 4．3
信号衰减量(dB) (在8GHz) 7．9 5．7
这里，表面电阻是用ASTM-D-257法测试的值。电磁干扰抑制效果的值是以铜板为标准(0dB)时的信号衰减量。
通过上述表2可以了解以下所述的效果。
亦即，根据本发明的复合磁体，表面电阻值为107～108Ω，通过采用至少表面被氧化的磁性粉末，可以使复合磁体具有高的绝缘性，可以抑制在导体和块状金属磁体等所见的因阻抗不匹配引起的电磁波的表面反射。
而且，可以了解本发明的复合磁体在微波频带具有良好的电磁干扰抑制效果。
如上所述，根据本发明，用有机粘结剂粘结半硬磁体粉末，获得在微波频带具有高的磁性损耗、因而可以抑制微波频带的电磁波的复合磁体。所以，采用此复合磁体可以获得在微波频带有效薄厚的电磁干扰抑制体。
本发明的复合磁体和电磁干扰抑制体，从其构成要素可知，可以容易地赋予其挠性，可以满足对复杂形状和严格耐振动、冲击的要求。

Claims (9)

1．一种复合磁体，其特征在于，用有机粘结剂粘结半硬磁体粉末构成，在VHF频带乃至微波频带具有磁共振。
2．根据权利要求1的复合磁体，其特征在于，所述半硬磁体粉末的顽磁力Hc是10～300Oe。
3．根据权利要求1和2中任一项的复合磁体，其特征在于，所述半硬磁体粉末具有扁平状乃至针状的形状，在所述复合磁体中取向、排列。
4．根据权利要求2和3中任一项的复合磁体，其特征在于，所述半硬磁体粉末是Fe-Co-Mo合金粉末。
5．根据权利要求2和3中任一项的复合磁体，其特征在于，所述半硬磁体粉末是Co-Fe-Nb合金粉末。
6．根据权利要求2和3中任一项的复合磁体，其特征在于，所述半硬磁体粉末是Fe-Co-V合金粉末。
7．根据权利要求2和3中任一项的复合磁体，其特征在于，所述半硬磁体粉末是γ-Fe2O3(磁赤铁矿)粉末。
8．根据权利要求2和3中任一项的复合磁体，其特征在于，所述半硬磁体粉末是Co-Ti置换的Ba铁氧体粉末。
9．一种电磁干扰抑制体，以权利要求1-8中任一项的复合磁体为材料，在微波频带的磁性损耗大。
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