DE60201850T2

DE60201850T2 - Elektromagnetischer Wellenabsorber und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE60201850T2
Application number: DE60201850T
Authority: DE
Inventors: Akihisa Konohana-ku Hosoe; Koji Konohana-ku Nitta; Shinji Konohana-ku Inazawa; Katsumi Shinagawa-ku Okayama; Junichi Shinagawa-ku Toyoda
Original assignee: Sony Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sony Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2022-02-16
Also published as: DE60201850D1; CN1283025C; EP1233472A1; US6773800B2; US20030010408A1; EP1233472B1; CN1371241A; JP2002319787A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Wellenabsorber, bei dem magnetische Pulver in einem isolierenden Harz als ein Bindemittel dispergiert ist, und auf ein Verfahren zum Herstellen von magnetischen Pulvern für den elektromagnetischen Wellenabsorber.
Um Funktionen einer elektronischen Anlage oder eines Kommunikationsgeräts stabil zu gestalten, wird ein elektromagnetischer Wellenabsorber verwendet, um elektrische Wellen, die eine externe Störung außerhalb der Vorrichtung sind, oder elektrische Wellen, die von dem Inneren davon austreten, zu absorbieren, um Rauschen zu verhindern, oder um die elektrischen Wellen zu behindern.
Elektromagnetische Wellenabsorber nach dem Stand der Technik umfassen unregelmäßige, magnetische Pulver, wie beispielsweise Spinell oder gesinterte Substanzen aus hexagonalem Ferrit, die in einem isolierenden Harz als ein Bindemittel dispergiert sind.
Hauptanwendungen für den elektromagnetischen Wellenabsorber umfassen mobile Kommunikationsgeräte und andere Vorrichtungen, die ein Frequenzband von Paramikrowellen bis zu Mikrowellen verwenden, wie beispielsweise tragbare Telefone oder PHS (personal handy-phone system), oder Gehäuse von Geräten.
In dem elektromagnetischen Wellenabsorber besitzen Materialparameter basierend auf den Eigenschaften des elektromagnetischen Wellenabsorbers eine komplexe, dielektrische Konstante und eine komplexe Permeabilität bei einer hohen Frequenz, und in dem elektromagnetischen Wellenabsorber, der die magnetischen Pulver verwendet, spielt ein magnetischer Verlustanteil μ'', der eine Komponente einer imaginären Zahl der komplexen Permeabilität μ = μ' – jμ'' ist, eine Rolle bei den Eigenschaften des elektromagnetischen Wellenabsorbers.
Das auf Spinell-Ferrit basierende Material besitzt allgemein die komplexe Permeabilität, wie dies in 4A dargestellt ist. Das bedeutet, dass, wenn sich eine Frequenz f um einen bestimmten Wert erhöht, eine reale Zahl μ' der Permeabilität μ, die nahezu kon stant zu diesem Zeitpunkt gewesen ist, schnell abnimmt, und μ'' einen maximalen Wert bei einer Resonanzfrequenz fr, die eine Zone höherer Frequenz als μ' ist, annimmt. Je größer der maximale Wert dieses μ'' ist, um so größer ist der Energieverlust, der erzeugt wird, und die guten, elektromagnetischen, absorbierenden Eigenschaften zeigen sich.
Allerdings ist, wie in 4B zu sehen ist, je höher die Resonanzfrequenz (Ferrit A < Ferrit B < Ferrit G) des auf Spinell-Ferrit basierenden Materials ist, ein um so kleinerer, maximaler Wert μ'' vorhanden. Deshalb kann eine hohe Permeabilität nicht bei der hohen Frequenz, insbesondere bei einer solchen wie die GHz-Zone, erhalten werden, und deshalb kann ein guter, eine elektromagnetische Welle absorbierender Effekt nicht erwartet werden.
Dies wird als „Snoek'sche kritische Linie", dargestellt mit einer zwei-punktierten Linie, bezeichnet, und ein Produkt der Resonanzfrequenz und der Permeabilität ist in einer Formel (1) konstant. Formel 1
(In der Formel ist fr eine Resonanzfrequenz, μ' ist eine reale Zahl, γ ist eine gyromagnetische Konstante, μ₀ ist eine Permeabilität des Vakuums, und Is ist eine Sättigungsmagnetisierung.)
Im Gegensatz dazu ist, da die gesinterte Substanz aus hexagonalem Ferrit eine kleine, magnetische Anisotropie in einer In-Ebene besitzt, die Permeabilität groß. Weiterhin ist die anisotrope Energie zu einer direkten Magnetisierung in einer ebenenorthogonalen Richtung groß. Deshalb tritt die Resonanz bei einer höheren Frequenz als diejenige der gesinterten Substanz aus Spinell-Ferrit auf.
In der gesinterten Substanz aus hexagonalem Ferrit wird nämlich das Produkt der Resonanzfrequenz und der Permeabilität mit einer Formel (2) ausgedrückt. Formel 2
(In der Formel ist fr eine Resonanzfrequenz, μ' ist eine reale Zahl, γ ist eine gyromagnetische Konstante, μ₀ ist eine Permeabilität von Vakuum, Is ist die Sättigungsmagnetisierung, HA ist die magnetische Anisotropie zum Ausrichten des magnetischen Moments in der In-Ebene-Richtung und HA ist die magnetische Anisotropie zum Richten des magnetischen Moments in der ebenen-orthogonalen Richtung.) Da HA₂/HA₁ in der Formel den Wert 1 oder mehr hat, kann die hohe Permeabilität beibehalten werden, bis ein Hochfrequenzband die „Snoek'sche, kritische Linie" übersteigt.
Allerdings beträgt die Sättigungsmagnetisierung des hexagonalen Ferrits ungefähr 0,5T, und so ist der vorstehend erwähnte Effekt begrenzt worden.
Deshalb sind die magnetischen Pulver, die ein metallisches, weich-magnetisches Material aufweisen, mit einer Dicke etwa einer „Hauttiefe" und mit einer flachen Form mit einem Aspekt-Verhältnis (Durchmesser/Dicke), das 10 oder höher ist, als ein Material erkannt worden, das einen großen, magnetischen Verlustanteil μ'' besitzt, was eine gute, Absorption für elektromagnetische Wellen zeigt.
Die Dicke der „Hauttiefe" wird mit einer Formel (3) ausgedrückt. Formel 3
(ρ: elektrische Widerstandsfähigkeit, μ: magnetische Permeabilität, f: Frequenz.)
Allerdings wird, gerade dann, wenn flache, magnetische Pulver verwendet werden, der elektromagnetische Wellenabsorber, der einen ausreichenden Absorptionseffekt besitzt, nicht immer in der vorliegenden Situation erhalten.
Deshalb ist, in dem in Bezug stehenden Stand der Technik, die Forderung nach dem hohen absorbierenden Effekt für elektromagnetische Wellen durch Erhöhen der Rate der magnetischen Pulver in dem elektromagnetischen Wellenabsorber erfüllt worden. Allerdings entspricht der bekannte elektromagnetische Wellenabsorber nicht den derzeitigen Anforderungen nach einer intensiveren Absorption der elektromagnetischen Wellen in spezifischen Frequenzbändern in Abhängigkeit von einer fortschreitenden höheren Leistung der Geräte.
Wenn das Verhältnis der magnetischen Pulver in dem elektromagnetischen Wellenabsorber erhöht wird, ist das Verhältnis des Harzes als das Bindemittel relativ gering. Der elektromagnetische Wellenabsorber verringert die Festigkeit oder die Formbarkeit aufgrund der relativen Abnahme des Verhältnisses des Harzes. Deshalb ist das Erhöhungsverfahren für die Rate der magnetischen Pulver begrenzt worden.
Zum Lösen der vorstehenden Probleme führten die Erfinder Analysen in Bezug auf Formen und Struktur des magnetischen Pulvers durch und fanden die folgenden Fakten.
Die vorliegenden, flachen magnetischen Pulver werden allgemein durch Unterwerfen sphärischer Rohpulver, hergestellt durch, zum Beispiel, einem Zerstäubungsvorgang bis zu einem mechanischen Brechen, Dehn- und Zerreißvorgängen mit einer Kugelmühle. Bei diesem Verfahren treten, gerade wenn sphärische Ausgangspulver nahezu in einer gleichförmigen Form eingestellt werden, große Dispersionen in den Größen oder Formen der hergestellten, magnetischen Pulver auf, da die Kräfte, die auf die Ausgangspulver in den darauf folgenden Brech-, Dehnungs- und Zerreißvorgängen aufgebracht werden, für jedes der Pulver unterschiedlich ist. Deshalb besitzen die magnetischen Pulver besonders große Dispersionen der ebenen Formen und der Dicke in Bezug auf die jeweiligen magnetischen Pulver. Weiterhin sind, sogar obwohl die Größen der magnetischen Pulver in einem bestimmten Bereich klassifiziert und reguliert werden, Dispersionen der ebenen Form und der Dicke groß und die Dicke irgendeines Anteils der magnetischen Pulver ist unregelmäßig. Deshalb werden die Frequenz-Eigenschaften zwischen den magnetischen Pulvern standardisiert, wenn die Dispersionen groß sind. Mit anderen Worten besitzt die Frequenz-Eigenschaft keinen exakten Peak einer spezifischen Frequenz, sondern besitzt eine breite Verteilung über ein weites Frequenzband. Deshalb wird der Absorptions-Effekt der magnetischen Pulver in der spezifischen Frequenz verringert. Weiterhin tritt, wenn die magnetischen Pulver in das Harz dispergiert werden, eine Verschwendung eines Raumes aufgrund deren Unregelmäßigkeit in der Form auf. Deshalb können die bekannten, magnetischen Pulver nicht einen hohen absorbierenden Effekt für elektromagnetische Wellen erreichen.
Wenn die Struktur der magnetischen Pulver betrachtet wird, zeigt eine Ni-Fe-Legierung eine sehr ausgezeichnete weich-magnetische Eigenschaft unter metallischen, weich-magnetischen Materialien. Diese Legierung zeigt die höchste, weich-magnetische Eigenschaft, wenn sie in Form einer festen Lösung unter einem Nicht-Gleichgewichts-Zustands bei Raumtemperaturen vorliegt. Allerdings befindet sich, bei einer Ni-Fe-Legierung, eine intermetallische Verbindung Ni₃Fe, die eine niedrige, weich-magnetische Eigenschaft besitzt, unter einem Gleichgewichts-Zustand bei Raumtemperaturen, und der in Bezug stehende Stand der Technik des flachen, magnetischen Pulvers, unterworfen Auflösungs- und Kühlprozessen, besitzt eine Struktur, die die intermetallische Verbindung umfasst. Deshalb kann von dieser Struktur der hohe, absorbierende Effekt für elektromagnetische Wellen nicht erreicht werden.
Andererseits ist, zum Lösen der vorstehend erwähnten Probleme, in der JP-A-2001-60790, entsprechend zu der EP 1077507 , die nur ein Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ ist, vorgeschlagen worden, scheibenähnliche, magnetische Pulver zu verwenden, die kreisförmige Ebenen und eine gleichförmige Dicke haben. Eine detaillierte Theorie ist in der Veröffentlichung beschrieben, allerdings ist allgemein bei dem scheibenähnlichen, magnetischen Pulver, das ein metallisches, weich-magnetisches Material aufweist, das Verhältnis von HA₂/HA₁ größer als in den existierenden Fällen, wo HA₁ die magnetische Anisotropie zum Ausrichten des magnetischen Moments in der In-Ebenen-Richtung ist, und HA₁ die magnetische Anisotropie zum Ausrichten des magnetischen Moments in der ebenen-orthogonalen Richtung ist. Daneben ist die Sättigungs-Magnetisierung des metallischen, weich-magnetischen Materials beträchtlich höher als diejenige des hexagonalen Ferrits. Dementsprechend ist erforderlich, dass das scheibenähnliche, magnetische Pulver eine höhere Permeabilitäts-Frequenzzone als das derzeitige zeigt.
Allerdings werden, wie in der Publikation beschrieben ist, kugelähnliche Ausgangspulver, gebildet durch einen Wasserzerstäubungsvorgang, mechanischen Brech-, Dehnungs- und Zerreißvorgängen zu den magnetischen Pulvern in einer flachen Form mittels einer Kugelmühle unterworfen, und obwohl die kugelähnlichen Ausgangs-Pulver nahezu gleichförmig in der Pulver-Größe eingestellt sind, treten, da die Festigkeit, die auf die Ausgangs-Pulver beim den darauf folgenden Brech-, dem Dehnungs- und Zerreißvorgängen aufgebracht werden, unterschiedlich für jedes der Ausgangs-Pulver ist, große Dispersionen in den Größen oder Formen der hergestellten, magnetischen Pulver auf.
So besitzen, trotz eines Klassifizierens und Einstellens der Größen in bestimmten Bereichen, die magnetischen Pulver besonders große Dispersionen von ebenen Formen und Dicken in Bezug auf die jeweiligen Pulver, und daneben sind sie unregelmäßig sogar innerhalb derselben Pulver. Falls Dispersionen groß sind, werden Frequenz-Eigenschaften zwischen oder unter Pulvern standardisiert. Die Frequenz-Eigenschaft besitzt nämlich keinen spitzen Peak in Bezug auf spezifische Frequenzen, sondern besitzt eine Breite verteilt über eine weite Frequenzzone, und der Absorptions-Effekt wird in Bezug auf die spezifischen Frequenzen herabgesetzt. Weiterhin ist, aufgrund der Unregelmäßigkeit in der Form, wenn die magnetischen Pulver in ein Harz dispergiert werden, deren Verwendung fraglich im Hinblick auf Raum-Betrachtungen. Deshalb können die bekannten, flachen, magnetischen Pulver keinen hohen Absorptions-Effekt für elektromagnetische Wellen erreichen.
Im Hinblick auf die Struktur der magnetischen Pulver zeigt eine Ni-Fe-Legierung, bezeichnet als Permalloy, die beste, weich-magnetische Eigenschaft unter metallischen, weich-magnetischen Materialien. Diese Legierung zeigt eine höchste Eigenschaft dann, wenn sie von einer festen Lösung unter einem Nicht-Gleichgewichts-Zustand bei Raumtemperaturen vorliegt. Allerdings besitzt, da eine intermetailische Verbindung, die die weich-magnetische Eigenschaft besitzt, die Ni₃Fe ist, unter einem Gleichgewichts-Zustand bei Raumtemperaturen vorhanden ist, das herkömmliche, magnetische Pulver, das durch eine Auflösung und eine Kühlung hindurchgelaufen ist, eine Struktur, die eine solche intermetallische Verbindung umfasst. Deshalb kann, unter Berücksichtigung der Struktur, der hohe absorbierende Effekt für elektromagnetische Wellen nicht erreicht werden.
In der vorstehenden Publikation sind Studien in Bezug auf ein Verfahren zum Stanzen und Ätzen eines magnetischen Films, gebildet zu den erwünschten Dimensionen oder Formen durch einen Dampfphasen-Wachstums-Prozess, wie beispielsweise einem Vakuumverdampfungs- oder Sputter-Prozess, vorgenommen worden. In Abhängigkeit von dem Verfahren wird angenommen, dass das magnetische Pulver, das die ebene Form, reguliert zwischen jeweiligen Pulvern, besitzt, und die gleichförmige Dicke zwischen jeweiligen, magnetischen Pulvern und innerhalb eines magnetischen Pulvers besitzt, hergestellt werden kann.
Allerdings verbleibt, unter Betrachtung des magnetischen Pulvers von der Struktur her, eine bearbeitete Struktur in dem magnetischen Pulver, falls das magnetische Pulver gestanzt wird. Eine Korrosionsstruktur verbleibt in dem magnetischen Pulver, falls das magnetische Pulver geätzt wird. Hierdurch wird die Struktur innerhalb der magnetischen Pulver zerstört und die weich-magnetische Eigenschaft fällt ab. Deshalb kann der hohe absorbierende Effekt für elektromagnetische Wellen nicht erhalten werden.
Falls der Film des magnetischen Materials im voraus gemustert durch einen Dampfphasen-Wachstums-Prozess unter Verwendung eines Maskenmusters gebildet wird, wird das Problem der Unordnung in der Struktur gelöst.
Allerdings zeigt der so als Muster gebildete Film eine Tendenz dahingehend, größer in der Dicke zu sein, wenn man zu einer Mitte hin geht, und kleiner zu sein, wenn man sich dem Umfang nahe des Maskenmusters nähert. Deshalb ist die Dicke unregelmäßig in den jeweiligen, magnetischen Pulvern, und der absorbierende Effekt für elektromagnetische Wellen fällt ab.
Weiterhin ist der Film, der über den Dampfphasen-Wachstums-Vorgang gebildet ist, schwierig von der Form zu trennen. Deshalb wird der Film leicht deformiert oder beschädigt aufgrund einer Dehnung bzw. Spannung, wenn er getrennt wird. Weiterhin verringert sich, falls Staub durch Deformation oder Beschädigung, was Dispersionen in der Frequenz-Eigenschaft verursacht, in das Pulver hineingemischt wird, der absorbierende Effekt für elektromagnetische Wellen der spezifischen Frequenz weiter.
Weiterhin beträgt ein Ertrag des hergestellten, magnetischen Pulvers ungefähr 30% des verwendeten Ausgangsmaterials in allen Fällen, wenn der Film, gebildet über dem Dampfphasen-Wachstums-Prozess, gestanzt oder geätzt wird oder wenn ein Muster unter Verwendung des Maskenmusters gebildet wird. Weiterhin sind die Anfangskosten einer Vorrichtung, verwendet in dem Dampfphasen-Wachstums-Prozess, sehr teuer. Deshalb ist ein Problem dahingehend vorhanden, dass die Produktionskosten, einschließlich der Anfangskosten, hoch sind.
Ein weiterer Stand der Technik ist in der EP 0 859 378 offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen elektromagnetischen Wellenabsorber, wie er im Anspruch 1 angegeben ist, zu schaffen, der magnetische Pulver umfasst, die eine hohe Permeabilität in dem Hochfrequenzband, wie beispielsweise die GHz-Zone, zeigen, einen ausgezeichneten Effekt in der Selektivität besitzen, effektiv und intensiv eine elektromagnetische Welle in spezifischen Frequenzbändern absorbieren, und ein Verfahren zum Herstellen von magnetischen Pulvern in den elektromagnetischen Wellenabsorber, wie es im Anspruch 13 angegeben ist, zu schaffen.
Das magnetische Pulver wird durch Präparieren einer Platiertorm, mit einem Elektrodenbereich entsprechend zu der Form des magnetischen Pulvers, und einem isolierenden Bereich, der den Umfang des Elektrodenbereichs umgibt, Niederschlagen eines magnetischen Films, der eine ebene Form entsprechend zu der Form des magnetischen Pulvers besitzt, selektiv in dem Elektrodenbereich über ein Elektroplatieren mit einer Platierform, während der Elektrodenbereich als eine Kathode dient, und durch Ablösen des Films von der Platierform gemustert.
Das magnetische Pulver, das in dem elektromagnetischen Wellenabsorber gemäß der Erfindung verwendet ist, ist regelmäßig in der ebenen Form zwischen Pulvern in einer solchen Art und Weise gestaltet, dass das magnetische Pulver in der ebenen Form in Abhängigkeit von der Form des Elektrodenbereichs der Platierform mittels des Elektroplatierens, wie dies vorstehend erwähnt ist, gebildet ist. Der Bereich der ebenen Form wird in einem Bereich von ±10% einer Dispersion zwischen Pulvern eingestellt. Die ebene Form des magnetischen Pulvers ist nicht auf eine spezifische Form eingeschränkt. Vorzugsweise sind die Formen entsprechend einem Kreis oder einer Ellipse, ohne dass sie Ecken haben, da diese Formen Einflüsse eines Diamagnetismus durch eine Magnetisierungs-Verteilung auf ein Minimum beschränken, und eine Dispersion der magnetischen Resonanzfrequenz durch eine Form-Anisotropie begrenzen.
Weiterhin wird, in Abhängigkeit von dem Elektroplatieren, der Film aus magnetischem Material auf dem Elektrodenbereich in einer nahezu gleichförmigen Dicke niedergeschlagen. Weiterhin kann, beim Elektroplatieren, die Dicke des Films des magnetischen Materials streng auf eine vorbestimmte Dicke durch Einstellen der Zustände, wie beispielsweise eine Durchgangszeit des elektrischen Stroms, eine Stromdichte, und andere Zustände, kontrolliert werden. Deshalb ist es möglich, die Dicke irgendeines Bereichs jedes der magnetischen Pulver innerhalb eines Bereichs von ±10% der vorbestimmten Dicke einzustellen. Diese Einstellung wird durch den Elektroplatier-Vorgang, der durch die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, möglich gemacht.
Der Film, der durch das Elektroplatieren gebildet ist, kann einfach von der Platierform im Vergleich zu dem Dampfphasen-Wachstums-Prozess abgelöst werden. Deshalb ist es schwieriger, den Film zu deformieren und zu beschädigen. Hiermit kann das magnetische Pulver die Frequenz-Eigenschaft haben, die einen spitzen Peak der spezifischen Frequenz besitzt, und wenn das magnetische Pulver in das Harz dispergiert wird, tritt keine Verschwendung von Raum auf.
Andererseits stellt, von der Struktur aus gesehen, der Film des magnetischen Materials, gebildet durch das Elektroplatieren, einen Zustand der festen Lösung dar, die die höchste, weich-magnetische Eigenschaft besitzt, wie dies vorstehend erwähnt ist, falls sie eine Ni-Fe-Legierung ist. Daneben wird, wenn die Struktur zuvor durch ein Muster gebildet ist, die Struktur nicht durch Stanzen oder Ätzen gestört.
Dementsprechend besitzt der elektromagnetische Wellenabsorber der Erfindung, der das magnetische Pulver besitzt, verglichen mit dem Stand der Technik, einen ausgezeichneten Effekt in der Selektivität, der Effektivität und der Intensität des Absorbierens von elektromagnetischen Wellen in einem spezifischen Frequenzband.
Um die Permeabilität der Ni-Fe-Legierung zu erhöhen, sind Ni und Fe die beste Lösung in der Ni-Fe-Legierung. Weiterhin ist aufzuzählen, dass die metallische Struktur keinen Gitterdeffekt, wie beispielsweise eine interne Spannung bzw. Dehnung, besitzt.
Deshalb hat der Erfinder Studien in Bezug auf thermische Behandlungen der magnetischen Pulver, hergestellt durch ein Elektroplatieren, zum Verringern des Gittereffekts und zum Erreichen einer höheren Permeabilität vorgenommen. Aufgrund der Vornahme von Experimenten durch Variieren von Temperatur-Bedingungen der thermischen Behandlungen hat sich als Ergebnis allerdings, im Gegensatz zu der Annahme, herausgestellt, dass, je höher die Temperaturen der thermischen Behandlungen sind, desto niedriger die Permeabilität in dem Hochfrequenzband wird.
Es ist herausgefunden worden, dass dann, wenn die thermische Behandlung bei 300°C oder höher vorgenommen wird, Kristallkörner so wachsen, dass sie grob sind. Das bedeutet, dass der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser des metallischen, weichmagnetischen Materials, das das magnetische Pulver bildet, 100 nm oder kleiner ist, ohne dass die thermische Behandlung vorgenommen wird. Wenn das metallische, weichmagnetische Material bei 300°C für 60 Minuten erwärmt wird, wird das Kristallkorn gröber, bis ungefähr 300 nm. Wenn das metallische, weich-magnetische Material bei 600°C für 60 Minuten erwärmt wird, wird das Kristallkorn gröber bis ungefähr 2800 nm.
Aus diesen Tatsachen ist herausgefunden worden, dass in dem flachen, magnetischen Pulver, je kleiner die durchschnittlichen Kristallkorn-Durchmesser des metallischen, weich-magnetischen Materials sind, desto größer der magnetische Verlustbereich μ'' gemacht werden könnte.
Deshalb hat der Erfinder die folgenden Betrachtungen vorgenommen. Wie in der JP-A-2001-60790 dargestellt ist, wird, falls HA₂/HA₁ einen großen Wert besitzt, μ'' in dem Hochfrequenzband hoch.
Da HA aufgrund einer Form des magnetischen Pulver bestimmt wird, ist es, um μ'' derselben Form in dem Hochfrequenzband wie in dem vorliegenden Zustand mehr zu er höhen, ausreichend, die magnetische Anisotropie HA₁ klein zu machen, wenn ein magnetisches Moment in der In-Ebene ausgerichtet wird.
In dem Fall des flachen, magnetischen Pulvers, das das metallische, weichmagnetische Material aufweist, wird das Kristallkorn fein gemacht, um den Kristallkorn-Durchmesser zu verringern, um HA₁, d. h. die magnetische Anisotropie des Kristalls, klein zu machen.
Falls das Kristallkorn fein gemacht wird, ist der volumetrische Prozentsatz der Korngrenze, die in der Kristall-Anordnung gestört ist, hoch.
Deshalb wird die magnetische Anisotropie des Kristalls insgesamt klein, und HA₂/HA₁ besitzt den größeren Wert als der vorliegende, um dadurch μ'' hoch in dem Frequenzband zu machen.
Der Erfinder hat weiterhin den Bereich des durchschnittlichen Kristallkorn-Durchmessers studiert, und hat, als Ergebnis, herausgefunden, dass der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser ausreichend 100 μm oder niedriger ist.
Demzufolge umfasst der elektromagnetische Wellenabsorber der vorliegenden Erfindung ein isolierendes Material als ein Bindemittel und magnetische Pulver, die stark in das isolierende Harz hinein dispergiert sind. Die magnetischen Pulver besitzen einen durchschnittlichen Kristallkorn-Durchmesser von 100 nm oder kleiner.
Falls vorgesehen ist, die Wärme-Historiken der magnetischen Pulver zu ändern, zum Beispiel dann, wenn das magnetische Pulver und Harze unter Wärme zum Herstellen des elektromagnetischen Wellenabsorbers geschmolzen und gemischt werden, und wenn der hergestellte, elektromagnetische Wellenabsorber zu erwünschten Formen über das Wellenformen geformt wird, wird ein durchschnittlicher Wert der Kristallkorn-Durchmesser als der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser unmittelbar nach Herstellen des elektromagnetischen, Wellen absorbierenden Mittels, dispergiert mit dem magnetischen Pulver in das Harz hinein, definiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A bis 1F zeigen Querschnittsansichten jeweils, die Prozesse zum Herstellen der Platierform und zum Herstellen des magnetischen Pulvers gemäß der Erfindung unter Verwendung der Platierform darstellen;
2 zeigt eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Frequenz und dem Magnetismus-Verlustanteil μ'' in dem elektromagnetischen Wellenabsorber, hergestellt in einem Beispiel und in Vergleichsbeispielen, darstellt;
3 zeigt eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Frequenz und dem Magnetismus-Verlustanteil μ'' in den Platten, hergestellt aus dem elektromagnetischen Wellenabsorber-Material, hergestellt in einem Beispiel und in Vergleichsbeispielen 3, darstellt;
4A zeigt eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Frequenz und der komplexen Permeabilität μ in dem herkömmlichen, auf Ferrit basierenden Material vom Spinell-Typ darstellt; und
4B zeigt eine grafische Darstellung, die Änderungen in der Eigenschaft des elektromagnetischen Wellenabsorbers des auf Ferrit basierenden Materials vom Spinell-Typ darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
Magnetisches Pulver
Das magnetische Pulver, das in den Ausführungsformen verwendet wird, wird durch Niederschlagen eines magnetischen Films selektiv in einen Elektrodenbereich über ein Elektroplatieren unter Verwendung einer Platierform und durch Ablösen des Films aus magnetischem Material von der Platierform hergestellt. Die Platierform wird mit dem Elektrodenbereich entsprechend zu der ebenen Form des magnetischen Pulvers, und dem isolierenden Bereich den Umfang des Elektrodenbereichs umgebend, gemustert. Demzufolge ist das magnetische Pulver in der ebenen Form zwischen jeweiligen magnetischen Pulvern regelmäßig und ist regelmäßig in der Dicke zwischen jeweiligen magnetischen Pulvern und innerhalb eines Pulvers. Das magnetische Pulver besitzt auch die ausgezeichnete Eigenschaft in der Struktur, wie dies vorstehend erwähnt ist.
Als das magnetische Material zum Bilden des magnetischen Pulvers sind verschiedene, metallische, weich-magnetische Materialien vorhanden, die zum Bilden des Films über das Elektroplatieren geeignet sind.
Eine Ni-Fe-Legierung zeigt eine ausgezeichnete, weich-magnetische Eigenschaft unter metallischen, weich-magnetischen Materialien, und wird bevorzugt in der vorliegenden Erfindung verwendet. Insbesondere wird eine Ni-Fe-Legierung aus Fe, die 15 bis 55 Gew.-% besitzt, bevorzugt in der vorliegenden Erfindung verwendet. Weiterhin ist eine Ni-Fe-Legierung aus Fe, mit 17 bis 23 Gew.-%, die insbesondere eine Konstante für den anisotropen Magnetismus des Kristalls verringern kann, noch wünschenswerter. Ein Gehalt an Fe in der Ni-Fe-Legierung kann durch Einstellen eines Ionenverhältnisses von Ni und Fe in einer Platierlösung beim Elektroplatieren eingestellt werden. In Abhängigkeit von diesem Einstellverfahren ist es, falls in verschiedener Weise eine Legierungszusammensetzung geändert wird, möglich, die Konstante K für den anisotropen Magnetismus des Kristalls auf einen optimalen Wert zu bringen. Deshalb kann die Frequenz der elektromagnetischen Welle, die auf die Absorption zielt, auch auf einen erwünschten Wert geändert werden.
Eine ebene Form, eine Dicke und ein Seitenverhältnis des magnetischen Pulvers können auch geeignet in Abhängigkeit der Frequenz der elektromagnetischen Welle als ein Sollwert für die Absorption bestimmt werden. Allerdings ist die ebene Form des magnetischen Pulvers vorzugsweise kreisförmig oder elliptisch in der Form ohne Ecken, oder eine regelmäßige Polygonalform, um die Einflüsse eines diamagnetischen Felds durch eine Magnetisierungs-Verteilung um das Minimum einzustellen und um eine Dispersion der magnetischen Resonanzfrequenz durch eine Form-Anisotropie zu begrenzen. Weiterhin ist die ebene Form insbesondere vorzugsweise kreisförmig in der Form.
Die Dicke des magnetischen Pulvers liegt wünschenswerter Weise unterhalb einer Hauttiefe in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit, der Permeabilität und der Frequenz. Im Hinblick auf einen Raum ist die Dicke oberhalb der Hauttiefe nicht zum Absorbieren der elektromagnetischen Wellen nützlich. Die Hauttiefe steht im Verhältnis zu ρ/(μ·f) (in der Formel ist ρ die elektrische Widerstandsfähigkeit, μ ist die Permeabilität und f ist die Frequenz). Unter Bezugnahme auf die Formel (3) wird, wenn f gleich zu 1 [GHz] ist, die Dicke der „Hauttiefe" („skin depth") der vorliegenden Erfindung 1 μm (ρ = 1 × 10^–7 [Ωm], μ_r = 30).
„μ_r" ist eine relative, magnetische Permeabilität, die mit einer Formel (4) ausgedrückt wird.
Formel 4

μr = μ/(4π·10–7) (4)

Das Seitenverhältnis (Durchmesser/Dicke) des magnetischen Pulvers liegt vorzugsweise bei 10 bis 200. Falls das Seitenverhältnis geringer als 10 ist, wird ein Effekt durch Erhöhen von HA₂ wahrscheinlich unzureichend. Falls es mehr als 200 beträgt, ist der Durchmesser des magnetischen Pulvers groß, so dass ein niedriger, elektrischer Widerstand als eine Eigenart des Metalls folgt und dadurch einfach eine Reflexion der elektromagnetischen Welle erfolgt. Deshalb geht eine Absorbier-Effektivität der elektromagnetischen Welle wahrscheinlich nach unten.
Der „Durchmesser", auf den hier Bezug genommen wird, ist als Durchmesser eines Kreises in dem Fall eines scheibenähnlichen, magnetischen Pulvers, das in der Ebene kreisförmig ist, definiert, und in dem Fall des magnetischen Pulvers, das eine unterschiedliche Ebene zu einem Kreis hat, wie beispielsweise die elliptische, regelmäßig polygonale Ebene, ist der Durchmesser als ein Durchmesser des Kreises definiert, der denselben Bereich entsprechend zu einem Bereich, der von der ebenen Form gefordert ist, besitzt.
Der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser des magnetischen Pulvers beträgt vorzugsweise 100 nm oder kleiner; aus den Gründen, wie sie vorstehend erwähnt sind.
Herstellung des magnetischen Pulvers
Für die Herstellung des magnetischen Pulvers durch das Elektroplatieren wird zuerst die Platierform durch einen fotolithografischen Prozess über die folgenden Abläufe hergestellt. Die Platierform wird mit einem Elektrodenbereich entsprechend zu der ebenen Form des magnetischen Pulvers mit einem isolierenden Bereich, der den Umfang des Elektrodenbereichs umgibt, gemustert.
Zuerst wird, wie in 1A dargestellt ist, eine Resist-Schicht 2 auf der Oberfläche eines Metallsubstrats 1 gebildet. Ein Resist-Material, das die Resist-Schicht 2 wird, umfasst ein Resist-Material vom positiven und negativen Typ, und jedes davon kann eingesetzt werden. Ein Bereich des positiven Resist-Materials wird mit einem ultravioletten Strahl bestrahlt, wird durch einen Entwickler aufgelöst, und der verbleibende Bereich wird nicht aufgelöst. Umgekehrt wird ein Bereich, von dem das negative Resist-Material mit dem ultravioletten Strahl bestrahlt ist, gehärtet und wird nicht durch den Entwickler aufgelöst, und der verbleibende Bereich wird aufgelöst. In dem vorliegenden Beispiel wird das positive Resist-Material verwendet.
Als nächstes wird, wie in 1B dargestellt ist, eine Fotomaske 3, die Muster entsprechend zu dem vorstehend erwähnten Elektrodenbereich und dem isolierenden Bereich besitzt, auf der Resist-Schicht 2 in einer solchen Art und Weise angeordnet, dass sie mit einem vorbestimmten Bereich der Resist-Schicht 2 überlappt. Dann wird ein Strahl hν, wie beispielsweise der ultraviolette Strahl, auf die Resist-Schicht 2 durch die Fotomaske 3 gestrahlt. In dem Fall dieses Beispiels wird, da die Resist-Schicht 2 mit dem positiven Resist-Material gebildet ist, eine solche Fotomaske 3 verwendet, bei der der Bereich entsprechend zu dem Elektrodenbereich eine Lichttransparenz besitzt und ein anderer Bereich entsprechend zu dem isolierenden Bereich dort herum eine Lichtabschirm-Eigenschaft besitzt. Weiterhin wird, um zu vermeiden, dass Muster aufgrund einer Lichtstreuung blenden, ein paralleler Strahl für den Strahl hν verwendet.
Falls die Resist-Schicht 2 durch den Entwickler für das Resist-Material entwickelt wird, wird, in Abhängigkeit der Form der Fotomaske 3, der Bereich der Resist-Schicht 2, der selektiv mit dem Strahl bestrahlt wird, aufgelöst und durch den Entwickler entfernt. Deshalb wird die Oberfläche des Metallsubstrats 1, die dem Bereich der Resist-Schicht 2, selektiv bestrahlt mit dem Strahl, entspricht, belichtet. Wie in 1C dargestellt ist, wird der belichtete Bereich des Metallsubstrats 1 der Elektrodenbereich 10 entsprechend zu der ebenen Form des magnetischen Pulvers (die Form ist kreisförmig in der Zeichnung). Die Oberfläche der Resist-Schicht 2, die nicht aufgelöst ist, verbleibt so, dass sie der isolierende Bereich 20 ist, der den Umfang des Elektrodenbereichs 10 umgibt. Deshalb wird die Platierform M hergestellt.
In der Platierform M ist die Form des Elektrodenbereichs 10 mit einer sehr hohen Präzision durch den Fotolithografie-Prozess, wie dies vorstehend erwähnt ist, spezifiziert. Dementsprechend kann die ebene Form des magnetischen Pulvers, das hergestellt werden soll, mit einer sehr hohen Präzision eingestellt werden.
Das Metallsubstrat 1 der Platierform M kann mit verschiedenen Arten von Metallen gebildet werden. Es ist bevorzugt, das Metallsubstrat 1 mit den Metallen zu bilden, die stabil sind, und zu verhindern, dass sich der gebildete Film leicht ablöst und der Elektrodenbereich 10 durch die Platierlösung korrodiert wird, und zwar in Abhängigkeit von der Art des magnetischen Materials, das auf dem Elektrodenbereich 10 elektroplatiert werden soll, und der Zusammensetzung der Platierlösung. Falls möglich, wird das Metallsubstrat vorzugsweise mit den Metallen gebildet, die kleiner in der Ionisations-Tendenz als Elemente des magnetischen Platiermaterials sind.
Auf der Oberfläche des Metallsubstrats 1 kann eine Form-Löse-Schicht zum einfachen Ablösen des Films aus der Form gebildet sein. Die Form-Löse-Schicht umfasst, zum Beispiel, einen oxidierten Film, einen Metall-Compound-Film oder einen mit Graphitpulver beschichteten Film. Weiterhin kann ein passiver Film, der dann gebildet wird, wenn ein Metall gewalzt und wärmebehandelt wird, auch als eine Form-Löse-Schicht verwendet werden. Falls benötigt, wird der passive Film chemisch oder elektrochemisch gebildet, um eine Form-Löse-Schicht zu werden. Als ein Beispiel des passiven Films wird ein Film aus einer auf Thiazol basierenden Verbindung als eine Maßnahme für Elektroschmelzen verwendet.
Das Metallsubstrat 1 der Platierform M ist mit einer Kathode (nicht dargestellt) einer Pulverquelle verbunden und eine Gegenelektrode (nicht dargestellt) ist mit einer Anode der Pulverquelle verbunden. Die Platierform M und die Gegenelektrode werden in der Platierlösung, präpariert zum Bilden des vorstehend erwähnten Films aus dem magnetischen Material, eingetaucht, und das Elektroplatieren wird durchgeführt.
Dann wird, wie in 1D dargestellt ist, das magnetische Material der Ni-Fe-Legierung selektiv in dem Elektrodenbereich 10 ... der Platierform M niedergeschlagen und feine Filme 40 ... werden zahlreich in Abhängigkeit von der Form des Elektrodenbereichs 10 gebildet.
Wie in 1E zu sehen ist, wird die Resist-Schicht 2 entfernt. Ätznatron, Aceton, oder dergleichen, können zum Entfernen der Resist-Schicht verwendet werden, allerdings hängt dies von den Typen des Resist-Materials ab.
Wie in 1E zu sehen ist, wird die Resist-Schicht 2 entfernt Ätznatron, Aceton, oder dergleichen, können zum Entfernen der Resist-Schicht verwendet werden, allerdings hängt dies von den Typen des Resist-Materials ab.
Wie in 1F werden die Filme 40 ... mit, z. B., einer sich drehenden Bürste (nicht dargestellt) abgerieben oder sie werden durch Anwenden einer Reibwalze von der Oberfläche des Metallsubstrats 1 entfernt. Demzufolge wird viel und feines magnetisches Pulver 4 ... hergestellt.
In einem anderen Fall ist das magnetische Pulver, das das metallische, weichmagnetische Material umfasst, in der Form flach, wie dies vorstehend erwähnt ist. Weiterhin ist der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser davon 100 nm oder kleiner.
Der Grund, warum der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser in dem vorstehend erwähnten Bereich begrenzt ist, ist vorstehend erwähnt. Zum Erhöhen von μ'' des elektromagnetischen Wellenabsorbers in dem Hochfrequenzband liegt der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser vorzugsweise bei 50 nm oder kleiner.
Weiterhin liegt der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser vorzugsweise bei 10 nm oder größer. Falls er kleiner als dieser Bereich ist, ist das magnetische Pulver brüchig und bricht, wenn es mit Harzen gemischt wird.
Es ist erwünscht, dass das magnetische Pulver so gebildet wird, dass es flach ist, mit der ebenen Form beispielsweise kreisförmig, elliptisch oder regelmäßig polygonal. Die geeigneten Dimensionen, das bedeutet die Dicke oder das Seitenverhältnis, sind so, wie dies vorstehend erwähnt ist.
Als das metallische, weich-magnetische Material zum Bilden des magnetischen Pulvers kann, zum Beispiel, das folgende verwendet werden:

(a) irgendeine Art von Metallen von Ni, Fe oder Co; ansonsten
(b) eine Legierung von zwei oder mehr der Metalle, einschließlich mindestens einer Art der Metalle. Weiterhin kann für die Legierung verwendet werden:
(b) eine Legierung, die nur zwei Arten oder drei Arten von Ni, Fe oder Co auf, und eine Legierung, umfassend eine bis drei Arten von Ni, Fe oder Co und anderen Metallen, aufweist.

Insbesondere zeigt eine Ni-Fe-Legierung eine sehr ausgezeichnete, weichmagnetische Eigenschaft unter den metallischen, weich-magnetischen Materialien, und wird auch in wünschenswerter Weise bei der Erfindung eingesetzt.
Es ist bevorzugt, die Ni-Fe-Legierung, umfassend Fe mit 15 bis 55 Gew.-%, zu verwenden. Weiterhin werden solche Ni-Fe-Legierungen, die Fe mit 17 bis 23 Gew.-% umfassen, äußerst geeignet darunter verwendet, da es ermöglicht, die anisotrope, magnetische Kristall-Konstante K aufgrund einer metallischen Struktur zu verringern.
Herstellung des magnetischen Pulvers
Das magnetische Pulver wird vorzugsweise durch Elektroplatieren, wie dies vorstehend erwähnt ist, hergestellt.
Das magnetische Pulver wird unter Verwendung einer Platierform hergestellt, das mit einem Muster ausgebildet ist, mit einem Elektrodenbereich entsprechend zu der Form des magnetischen Pulvers und mit einem isolierenden Bereich, der den Umfang des Elektrodenbereichs umgibt, wobei Filme des magnetischen Materials selektiv in dem Elektrodenbereich über ein Elektroplatieren mit einer Kathode des Elektrodenbereichs niedergeschlagen werden und dann die Filme von der Platierform abgelöst werden.
Zu diesem Zeitpunkt ist es, falls organische Additive in eine Platierflüssigkeit zum Einstellen von Größen der Kristallkörner zugeführt werden, möglich, den durchschnittlichen Kristallkorn-Durchmesser innerhalb des vorstehend erwähnten Bereichs einzustellen.
Das bedeutet, dass die organischen Additive während einer Niederschlags-Reaktion des Films über das Elektroplatieren aufgelöst werden und an dem Kristall-Wachstums-Punkt adsorbiert werden, wodurch das organische Additiv ein weiteres Wachstum des Kristallkorns einschränkt, so dass der Kristallkorn-Durchmesser verringert werden kann.
Als solche organische Additive sind ein erster Aufheller und ein zweiter Aufheller zum Erzielen einer Aufhellung des platierten Films bei einem bekannten Platieren vorhanden.
Der erste Aufheller umfasst die organische Verbindung, die C-SO₂ in der Struktur davon besitzt, und liegt in der Form von Sulfonsäure, Sulfonat, Sulfinsäure, Sulfonamid und Sulfonimid, und insbesondere 1,5-Naphtalendisulfonsäurenatrium, 1,3,6-Naphtalentrisulfonsäurenatrium, Saccharin, (Ortobenzensuflonimid) und Paratoluensulfonamid vor, die geeignet eingesetzt werden.
Der zweite Aufheller umfasst, zum Beispiel, 2-Butyn-1,4-Diol, Propargylalkohol, Cumalin, Ethylencyanohydrin.
Diese Mittel können einzeln oder zusammen in Form von zwei Arten oder mehr verwendet werden. Ein erster und ein zweiter Aufheller werden vorzugsweise zusammen nur zum Aufhellen verwendet, allerdings können, zum Zwecke eines Kontrollierens des Kristallkorn-Durchmessers entsprechend der Erfindung, irgendeiner davon oder zwei Arten oder mehr davon verwendet werden.
Wenn die organischen Additive hinzu gegeben werden, umfasst das magnetische Pulver Elemente, die ursprünglich von den Additiven stammen, zum Beispiel P, S, C und andere. Allerdings ist dabei keine Möglichkeit vorhanden, stark die magnetische Eigenschaft zu verlieren, da die Gesamtmenge ungefähr 0,5 Gew.-% beträgt.
In dem Fall, dass das magnetische Pulver aus einer Legierung von zwei Arten oder mehr aus Metallen gebildet wird, falls die Metalle von zwei Arten oder mehr niedergeschlagen werden, kann der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser innerhalb des Bereichs eingestellt werden. Zum Beispiel ist die Ni-Fe-Legierung ein typisches Beispiel.
Weiterhin kann, für ein anderes Beispiel der Legierung, die Legierung mit nicht nur der Legierung hergestellt werden, die das Metall aus zwei oder drei Arten von Ni, Fe oder Co umfasst, wie beispielsweise die Ni-Fe-Legierung, sondern auch aus einer Legierung, die zwei bis drei Arten der Metalle von Ni, Fe oder Co oder nur andere Metalle umfasst, um die Legierung damit zu bilden. Allerdings werden, für diesen Zweck, im Hinblick auf die magnetische Eigenschaft des magnetischen Pulvers, andere Metalle, mit Ausnahme von Ni, Fe und Co, vorzugsweise ausgewählt.
Bei dem Elektroplatier-Verfahren ist es einfach, das flache, magnetische Pulver mit dem durchschnittlichen Kristallkorn-Durchmesser, der bei 100 nm oder geringer liegt, herzustellen.
Allerdings ist die Herstellung des magnetischen Pulvers nicht nur auf das Elektroplatier-Verfahren beschränkt.
Der Kristallkorn-Durchmesser, hergestellt durch ein Verfahren zum Feinen des Korns (ein Kaltwalzen oder ein schnelles Verfestigen), gewöhnlich und oft ausgeführt, beträgt ungefähr 1 μm bei der vorliegenden Situation, was sehr klein ist. Allerdings sind in den vergangenen Jahren verschiedene Techniken zum Feinen des Kristallkorns untersucht worden. Falls irgendeine dieser Techniken auf das flache, magnetische Pulver anwendbar sind, können ähnliche Effekte erwartet werden.
Der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser des magnetischen Pulvers, erreichbar durch Deformieren von kugelähnlichen Pulvern, so dass sie flach sind, über einen Wasserzerstäuber, beträgt 200 bis 500 nm. Die Größen sind nicht zu fein, allerdings kann in der Zukunft, wenn eine Technik zum Feinen von Kristallkörnern dieser Pulver entwickelt wird, eine Verbesserung der Hochfrequenz erwartet werden.
Weiterhin kann, in dem Dampfwachstums-Prozess, wie beispielsweise in einem Vakuumverdampfungs- und Sputter-Prozess, falls eine Verdampfung oder Abkühlung einer Basis zum Verdampfen des Dünnfilms, der von dem magnetischen Pulver ausgeht, beschleunigt wird, erwartet werden, dass sich die Kristallkörner in einem bestimmten Umfang feinen. Deshalb können, falls eine Technik zum Einstellen der Kristallkörner innerhalb der vorstehend angegebenen Bereiche eingesetzt wird, ähnliche Effekte erwartet werden.
Harz
Alle isolierenden Harze, die als Bindemittel arbeiten, sind als Harze verwendbar, die in dem elektromagnetischen Wellenabsorber-Material zusammen mit irgendeinem der vor stehend erwähnten, magnetischen Pulver eingesetzt werden. Unter Berücksichtigung der Funktion als das Bindemittel insbesondere, die Isolationseigenschaft und die Formbarkeit zum Formen der elektromagnetischen Wellenabsorber-Materialien in verschiedene Formen, in Kombination, zum Beispiel, können vorzugsweise zum Beispiel aufgezählt werden: auf Stylen basierende Harze, wie beispielsweise Acrylonitril-Stylen-Butadien-Copolymer (ABS) und Acrylonitril-Stylen-Copolymer, auf Polyester basierende Harze, wie beispielsweise Polyethylen, Terephtalatharz, auf Olefin basierende Harze, wie beispielsweise Polycarbonatharz, Polyethylen, Poylpropylen und chloriniertes Polyethylen, auf Zellulose basierendes Harz, auf Polychloridvinyl basierendes Harz und thermoplastische Harze, wie beispielsweise Polyvinylbutyralharz.
Absorber für elektromagnetische Wellen
Der elektromagnetische Wellenabsorber wird durch Dispergieren der magnetischen Pulver in die Harze hinein hergestellt.
Insbesondere werden die magnetischen Pulver und das Harz unter einem vorbestimmten Verhältnis gemischt, erwärmt, um die Harze zu erweichen oder zu schmelzen, und geknetet, um sie dadurch zu erwünschten Formen durch, z. B., einen Extruder zu formen. So wird der elektromagnetische Wellenabsorber hergestellt.
Beim Kneten und Formen ist es, um zu verhindern, dass sich die Kristallkörner durch die Erwärmungs-Historik vergrößern, erwünscht, dass die Arbeit bei niedrigen Temperaturen höher als diejenige für die Erweichung oder das Schmelzen des Harzes für eine kurze Zeitperiode ausgeführt wird. Als spezifische Bedingungen dafür ist es, da das Kristallkorn schnell durch Erwärmen auf 300°C × 60 min anwächst, bevorzugt, dass die Knettemperatur bei 200°C oder niedriger liegt und die Knetzeit bei 60 Minuten oder weniger liegt.
Weiterhin ist es, für das Extrudieren, bevorzugt, das Kneten unter den vorstehend erwähnten Bedingungen innerhalb des Extruders, gefolgt durch ein unmittelbares Vornehmen der Extrudierformation, auszuführen.
Ein Raumfaktor des magnetischen Pulvers in dem so hergestellten elektromagnetischen Wellenabsorber beträgt vorzugsweise 50 bis 50 Vol.-%.
Falls er geringer als 15 Vol.-% beträgt, wird ein ausreichender, absorbierender Effekt für elektromagnetische Wellen wahrscheinlich nicht erhalten. Umgekehrt wird, falls er mehr als 50 Vol.-% beträgt, die Rate des Harzes als das Bindemittel relativ verringert, und die Festigkeit und die Formbarkeit des elektromagnetischen Wellenabsorbers werden wahrscheinlich verringert.
Als nächstes wird die Ausführungsform gemäß der Erfindung entsprechend einem nicht einschränkenden Beispiel und entsprechend Vergleichsbeispielen erläutert.
Herstellen der Platierform
Eine Platte aus rostfreiem Stahl wurde als das Metallsubstrat 1 durch ein Herstellverfahren unter Verwendung des vorstehend erwähnten, fotolithografischen Prozesses bearbeitet, und die Platierform M, umfassend den kreisförmigen Elektrodenbereich 10, wurde hergestellt, wie dies in 1 dargestellt ist.
Das positive Resist-Material wird mit 3 μm oder mehr auf einer Oberfläche der Platte aus rostfreiem Stahl beschichtet, so dass die Resist-Schicht 2 gebildet wird. Als nächstes wurde die Resist-Schicht 2 mit dem ultravioletten Strahl durch die Fotomasken 3 bestrahlt und durch einen ausschließlichen Entwickler für das Resist-Material entwickelt.
Durch diese Entwicklung wurde die Platierform M mit Stellen des Elektrodenbereichs 10 in Abhängigkeit von der Form des magnetischen Pulvers und des isolierenden Bereichs 20, der den Elektrodenbereich 10 umgibt, hergestellt. Der Elektrodenbereich 10 war die Oberfläche des Metallsubstrats 1, freigelegt mit Kreisen von 20 μm Durchmesser. Der isolierende Bereich 20 war die Oberfläche der Resist-Schicht, die nicht entfernt wurde und verblieb.
Herstellung des magnetischen Pulvers
Die Ni-Fe-Legierungspulver, geformt zu einer Scheibe, als die magnetischen Pulver 4, wurden über den folgenden Vorgang unter Verwendung der Platierform M hergestellt.
Die Platierlösung der nachfolgend erwähnten Zusammensetzung wurde präpariert.

(Komponenten) (Dichte)

Nickelsulfathexahydrat 100 g/L

Nickelchloridhexahydrat 60 g/L

Borsäure 30 g/L

Eisen-(II)-Sulfatheptahydrat 8 g/L

Natriumglukonat 20 g/L

Saccharin 4 g/L
Die vorstehend angegebene Platierlösung wurde in das Platiergefäß eingegossen und so eingestellt, dass der pH-Wert bei 3 und die Badtemperatur bei 60°C lagen, und die Platierform M und die Gegenelektrode wurden in die Lösung eingetaucht, was bewirkte, dass sich Stickstoffgas in Blasenform bildete. Für die Gegenelektrode wurde ein aus Titan hergestelltes Anodengehäuse, gefüllt mit Nickelteilchen und Eisenteilchen, verwendet.
Das Elektroplatieren wurde unter der Stromdichte von 10 A/dm² durchgeführt und der Ni-Fe-Legierungsfilm wurde als der Film 40 aus dem magnetischen Material auf der Oberfläche des Elektrodenbereichs 10 ... der Platierform M gebildet.
Darauf folgend wurde die Platierform M aus dem Platiergefäß herausgenommen, mit Aceton gewaschen, um die Resist-Schicht 2 zu entfernen, und um dadurch den Film 40 auf dem Elektrodenbereich 10 ... zu bilden. Der Film 40 wurde abgelöst, um das Ni-Fe-Legierungspulver als das magnetische Pulver 4 zurückzugewinnen.
Die zurückgewonnenen Ni-Fe-Legierungspulver waren Scheiben mit einem Durch messer von 20 μm und einer Dicke von 0,5 μm entsprechend zu der ebenen Form des Elektrodenbereichs 10 ... und waren regelmäßig in Bezug auf die ebene Form und die Dicke. Die Legierungszusammensetzung besaß einen Gehalt an Fe, der 20 Gew.-% war, einen Gehalt an S, der 0,02 Gew.-% war, und einen Gehalt an C, der 0,01 Gew.-% war.
Elektromagnetischer Wellenabsorber
Das magnetische Pulver und chloriniertes Polyethylen als das Harz wurden gemischt, so dass der Raumfaktor des magnetischen Pulvers 35 Vol.-% war, und wurden geschmolzen und bei 150°C gemischt, gefolgt durch ein unmittelbares Extrudieren, um eine Platte mit einer Dicke von 2 mm zu bilden.
Das magnetische Pulver, umfasst in der hergestellten Platte, wurde herausgenommen und durch ein Raster-Elektronenmikroskop und ein Transmissions-Elektronenmikroskop begutachtet, und es wurde bestätigt, dass der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser 30 nm betrug.
Vergleichsbeispiel 1
Ni-Fe-Legierungspulver, umfassend Fe mit 20 Gew.-%, das durch einen Zerstäubervorgang hergestellt war, wurde mechanisch pulverisiert, gedehnt und unter Verwendung eines „Atoliter" aufgerissen, um flaches, flockenähnliches magnetisches Pulver mit einem Durchmesser, der 5 bis 100 μm betrug (durchschnittlicher Durchmesser: 20 μm), und mit einer Dicke, die 0,5 μm betrug, herzustellen.
Die Platte mit einer Dicke von 2 mm wurde durch die Extrusionsformung in derselben Art und Weise wie Beispiel 1, mit der Ausnahme der Verwendung des vorstehenden, magnetischen Pulvers, hergestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Auf einer Ni-Fe-Legierung mit einem Gehalt an Fe, der 20 Gew.-% beträgt, zielend, wurde der Ni-Fe-Legierungsfilm mit 0,5 μm auf dem Substrat gebildet. Dann wurde die Resist-Schicht auf dieser Filmoberfläche gebildet, viele Kreise mit einem Durchmesser von 20 μm wurden einem Mustern, um Masken-Muster zu bilden, unterworfen, und die nicht notwendigen Teile wurden durch Ätzen von dem Ni-Fe-Legierungsfilm entfernt. Der Film wurde von dem Substrat getrennt und die magnetischen Pulver mit einem Durchmesser von 20 μm und einer Dicke von 0,5 μm wurden hergestellt, und die Produkte waren im Durchmesser und der Dicke gleichförmig.
Die Platte mit einer Dicke von 2 mm wurde durch die Extrusionsformung in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme der Verwendung des vorstehenden, magnetischen Pulvers, hergestellt.
Beim Begutachten des magnetischen Pulvers, herausgenommen von der hergestellten Platte, durch das Raster-Elektronenmikroskop oder das Transmissions-Elektronenmikroskop, ergab sich, dass der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser 1,0 μm betrug.
Die Beziehung zwischen der Frequenz und dem magnetischen Verlustanteil μ'' der Platten, die in Beispiel 1, in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, erhalten wurden, wurde durch einen Koaxialwellenleiter-Prozess unter Verwendung eines Netzwerk-Analysierers gemessen. Die Ergebnisse sind in 2 dargestellt.
Unter Betrachtung der Zeichnung wird bestätigt, dass Beispiel 1 einen spitzen Peak der spezifischen Frequenz im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 und 2 besitzt. Deshalb besitzt Beispiel 1 einen größeren magnetischen Verlustanteil μ'' dieses Peaks und war ein guter elektromagnetischer Wellenabsorber.
Vergleichsbeispiel 3
Das magnetische Pulver, hergestellt in Beispiel 1, wurde bei 300°C für 60 Minuten wärmebehandelt, um eine Platte mit einer Dicke von 2 mm in derselben Art und Weise wie Beispiel 1 herzustellen.
Das magnetische Pulver, enthalten in der hergestellten Platte, wurde herausgenommen und wurde durch das Raster-Elektronenmikroskop und das Transmissions-Elektronenmikroskop begutachtet, und es wurde bestätigt, dass der durchschnittliche Kristallkorn-Durchmesser 320 nm betrug.
Die Beziehung zwischen der Frequenz und den magnetischen Verlustanteilen μ'' der Platten, erhalten in Beispiel 1 und in Vergleichsbeispiel 3, wurde durch einen Koaxialwellenleiter-Prozess unter Verwendung eines Netzwerk-Analysierers gemessen. Die Ergebnisse sind in 3 dargestellt.
Anhand der Zeichnung wird bestätigt, dass Beispiel 1 einen Peak von μ'' besaß, der um 1,5-mal größer als derjenige des Vergleichsbeispiels 3 in Bezug auf die spezifische Frequenz ist, und erzielte eine gute Absorption für elektromagnetische Wellen.

Claims

Elektromagnetischer Wellenabsorber, der aufweist: ein isolierendes Harz, das als ein Bindemittel dient, und eine Mehrzahl von magnetischen Pulvern, dispergiert in das isolierende Harz, wobei die magnetischen Pulver im Wesentlichen eine vorbestimmte ebene Form und eine vorbestimmte Dicke haben, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation in der Dicke irgendeines Teils jedes der Pulver innerhalb eines Bereichs von +/–10% der vorbestimmten Dicke liegt und dass die Variation des Bereichs der ebenen Form der magnetischen Pulver innerhalb eines Bereichs von +/–10% liegt.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach Anspruch 1, wobei jedes der magnetischen Pulver eine Ni-Fe-Legierung, die 15 bis 55 Gew.-% Fe enthält, aufweist.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei jedes der magnetischen Pulver eine Ni-Fe-Legierung aufweist, die 17 bis 23 Gew.-% Fe enthält.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die magnetischen Pulver ein metallisches, weich-magnetisches Material aufweisen.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ebene Form der magnetischen Pulver kreisförmig ist.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ebene Form der magnetischen Pulver elliptisch ist.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Raumfaktor der magnetischen Pulver in dem elektromagnetischen Wellenabsorber innerhalb eines Bereichs von 15 bis 40 Vol.-% liegt.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durchschnittliche Kristallkorndurchmesser der magnetischen Pulver 100 nm oder kleiner betragen.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der magnetischen Pulver in der Form flach ist.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die magnetischen Pulver mit irgendeiner Art von Metallen Ni, Fe und Co, und mindestens einer Art von P, S und C, gebildet sind.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die magnetischen Pulver mit einer Legierung von zwei Arten oder mehr von Metallen, umfassend mindestens eine Art von Ni, Fe und Co, und mindestens eine Art von P, S und C, gebildet sind.
Elektromagnetischer Wellenabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 11, wobei die magnetischen Pulver gleichzeitig mit einer Legierung von zwei Arten oder mehr von Metallen, umfassend mindestens eine Art von Ni, Fe und Co, durch das Elektroplattieren gebildet sind.
Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen Wellenabsorbers, wobei die magnetischen Pulver in ein isolierendes Harz dispergiert sind, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Präparieren eines Plattierform-(M)-Musters, gebildet aus einem Elektrodenbereich (10), entsprechend zu einer vorbestimmten, ebenen Form der magnetischen Pulver, und einem isolierenden Bereich (20), der einen Umfang des Elektrodenbereichs (10) umgibt; Niederschlagen eines Films (40) in dem Elektrodenbereich (10) über Elektroplattieren unter Verwendung der Plattierform (M), wobei der Elektrodenbereich (10) als eine Kathode wirkt; Ablösen des magnetischen Films von der Plattierform (M), um die magnetischen Pulver (4) zu erhalten, wobei eine Variation in der Dicke jedes Bereichs jedes der Pulver innerhalb eines Bereichs von +/–10% der vorbestimmten Dicke liegt, und wobei die Variation des Bereichs der ebenen Form der magnetischen Pulver innerhalb eines Bereichs von +/–10% liegt; und Dispergieren der erhaltenen, magnetischen Pulver (4) in einem isolierenden Harz.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Mischen der erhaltenen, magnetischen Pulver, dispergiert in dem isolierenden Harz; und Extrudieren des gemischten, isolierenden Harzes und der magnetischen Pulver.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt aufweist: Hinzufügen von organischen Additiven in eine Plattierflüssigkeit, verwendet durch das Elektroplattieren des magnetischen Materials, um eine Größe eines Kristallkorns in dem magnetischen Film zu kontrollieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei jedes der magnetischen Pulver metallisches, weich-magnetisches Material aufweist.