JP2001291981A - 高周波電流抑制型放熱板 - Google Patents

高周波電流抑制型放熱板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品が高周波数で使用されても高周波電
流を十分に抑制して電磁干渉の発生を防止できる高周波
電流抑制型放熱板を提供すること。 【解決手段】 この放熱板1は、一主面側を取り付け面
とする基底板1b上に所定の間隔で複数の翼部1aが起
立して一体的に設けられ、且つ基底板1bにおける取り
付け面に放熱板1自体に流れる数十MHz〜数GHz帯
域の高周波電流を減衰させる高周波電流抑制体2が設け
られた高周波電流抑制型のもので、半導体集積回路素子
(IC)5を配設したプリント配線回路基板4に実装す
る際、放熱板1の取り付け面に設けられた高周波電流抑
制体2がプリント配線回路基板4上のIC5周囲に予め
成膜形成された別の同等な高周波電流抑制体3との間で
当接されることにより、IC5の表面全体を高周波電流
抑制体2,3で覆った状態で放熱板1が付設される構成
となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として高速動作
のために数十MHz〜数GHz帯域の高周波数で使用さ
れる半導体集積回路素子(IC),半導体大規模集積回
路素子(LSI),論理回路素子等の半導体能動素子に
代表される電子部品自体か、或いは電子部品が実装され
る回路基板又は筐体の所定箇所に付設される放熱板であ
って、詳しくは使用時に放熱板自体に流れる高周波電流
を減衰させる機能を備えた高周波電流抑制型放熱板に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の放熱板は、電源供給によ
り発熱する電子部品での温度上昇を放熱により防止する
ため、一般に電子部品自体や電子部品が実装される回路
基板又は筐体の所定箇所に付設されている。
【0003】ところで、近年において電子情報通信分野
での電子機器や情報処理装置等に搭載されると共に、導
電性パターンが配備されたプリント配線回路基板に実装
される電子部品には、例えばランダムアクセスメモリ
(RAM)やリードオンリーメモリ(ROM)等に代表
される半導体記憶装置、或いはマイクロプロセッサ(M
PU),中央演算処理装置(CPU),画像プロセッサ
算術論理演算装置(IPALU)等に代表される論理回
路素子を含む多種多用な半導体能動素子が用いられてい
る。
【0004】これらの半導体能動素子は、製品化に際し
て一般に高い周波数で使用して高速動作を行わせるため
に回路レイアウトに従って大規模な集積化を行って信号
処理用に供される所定数の端子(通常リードフレームと
呼ばれる)を持たせた上で半導体集積回路素子(IC)
や半導体大規模集積回路素子(LSI)のチップとして
構成されている。
【0005】こうした半導体能動素子では、演算速度や
信号処理速度が日進月歩の勢いで高速化されており、一
層高集積化した上で高速動作を行わせるために規格上に
おいて数十MHz〜数GHz帯域の高い周波数で使用さ
れている。これに伴って、半導体能動素子に付設される
放熱板にも、一層優れた放熱効率を有することが要求さ
れている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した半導体能動素
子に代表される電子部品に付設される放熱板の場合、半
導体能動素子側で高速動作を行わせるために数十MHz
〜数GHz帯域の高い周波数で使用すると、半導体能動
素子の端子や放熱板自体に高周波(高調波)電流が流
れ、この高周波電流が部品間,端子を含む信号経路間,
或いは電気・電子部品が搭載される機器・装置間に伝導
することがある。こうした高周波電流は、部品(回路素
子)内での動作処理に悪影響を及ぼして誤動作を起こし
たり、或いは基本性能を劣化させる等、電磁干渉の要因
となるため、除去される必要があるが、現状では電子部
品及び放熱板において高周波電流対策が十分に配慮され
ていないため、高周波電流が原因となる電磁干渉の発生
を防止することができないという問題がある。
【0007】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、電子部品が数十M
Hz〜数GHz帯域の高い周波数で使用されても高周波
電流を十分に抑制して電磁干渉の発生を防止できる高周
波電流抑制型放熱板を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電源供
給により発熱する電子部品自体か、或いは該電子部品が
実装される回路基板又は筐体の所定箇所に付設されると
共に、一主面側を取り付け面とする放熱板において、取
り付け面には、放熱板自体に流れる数十MHz〜数GH
z帯域の高周波電流を減衰させる高周波電流抑制体が設
けられた高周波電流抑制型放熱板が得られる。
【0009】この高周波電流抑制型放熱板において、放
熱板は、基底板上に所定の間隔で複数の翼部が起立して
一体的に設けられて成ることは好ましい。又、これらの
高周波電流抑制型放熱板において、高周波電流抑制体
は、スパッタリング法により基底板における取り付け面
に成膜されたこと、或いは高周波電流抑制体は、蒸着法
により基底板における取り付け面に成膜されたことは好
ましい。
【0010】更に、本発明によれば、上記何れか一つの
高周波電流抑制型放熱板において、電子部品は、高い周
波数帯域で使用されて高速動作する半導体能動素子であ
ると共に、半導体集積回路素子,半導体大規模集積回路
素子,及び論理回路素子の何れか一つを含む高周波電流
抑制型放熱板が得られる。
【0011】この高周波電流抑制型放熱板において、高
周波電流抑制体の表面上には、熱伝導性の良い熱伝性シ
ートが配備されたこと、或いは高周波電流抑制体の表面
上には、電気的な絶縁性の良い絶縁シートが配備された
ことは好ましい。
【0012】更に、本発明によれば、上記何れか一つの
高周波電流抑制型放熱板において、高周波電流抑制体,
熱伝性シート,及び絶縁シートの何れか一つの表面側に
は、接着用に供される両面粘着テープが配備された高周
波電流抑制型放熱板が得られる。
【0013】これらの何れか一つの高周波電流抑制型放
熱板において、高周波電流抑制体は、厚さが0.3〜2
0(μm)の範囲にあることや薄膜磁性体であることは
好ましい。
【0014】一方、本発明によれば、上記何れか一つの
高周波電流抑制型放熱板において、高周波電流抑制体
は、組成分M(但し、MはFe,Co,Niの少なくと
も一種とする),Y(但し、YはF,N,Oの少なくと
も一種とする),及びX(但し、XはM及びYに含まれ
る元素以外の元素の少なくとも一種とする)の混在物に
よるM−X−Y系の磁気損失材料であって、透磁率特性
における実数部μ′に対する虚数部μ″を周波数との関
係で示した複素透磁率特性上で該虚数部μ″の最大値
μ″max が周波数100MHz〜10GHzの帯域範囲
に存在し、且つ該虚数部μ″にあっての該最大値μ″
max に対して50%以上となる周波数帯域を該周波数帯
域の中心周波数で規格化した半幅分相当の半幅値μ″50
が200%以内である挟帯域磁気損失材料から成る高周
波電流抑制型放熱板が得られる。
【0015】この高周波電流抑制型放熱板において、挟
帯域磁気損失材料は、飽和磁化の大きさが組成分Mのみ
からなる金属磁性体の飽和磁化の80〜60(%)の範
囲にあること、更に挟帯域磁気損失材料は、直流電気抵
抗率が100〜700(μΩ・cm)の範囲にあること
はそれぞれ好ましい。
【0016】他方、本発明によれば、上記何れか一つの
高周波電流抑制型放熱板において、高周波電流抑制体
は、組成分M(但し、MはFe,Co,Niの少なくと
も一種とする),Y(但し、YはF,N,Oの少なくと
も一種とする),及びX(但し、XはM及びYに含まれ
る元素以外の元素の少なくとも一種とする)の混在物に
よるM−X−Y系の磁気損失材料であって、透磁率特性
における実数部μ′に対する虚数部μ″を周波数との関
係で示した複素透磁率特性上で該虚数部μ″の最大値
μ″max が周波数100MHz〜10GHzの帯域範囲
に存在し、且つ該虚数部μ″にあっての該最大値μ″
max に対して50%以上となる周波数帯域を該周波数帯
域の中心周波数で規格化した半幅分相当の半幅値μ″50
が150%以上である広帯域磁気損失材料から成る高周
波電流抑制型放熱板が得られる。
【0017】この高周波電流抑制型放熱板において、広
帯域磁気損失材料は、飽和磁化の大きさが組成分Mのみ
からなる金属磁性体の飽和磁化の60〜35(%)の範
囲にあること、更に広帯域磁気損失材料は、直流電気抵
抗率が500μΩ・cmよりも大きい値であることはそ
れぞれ好ましい。
【0018】加えて、本発明によれば、上記何れか一つ
の高周波電流抑制型放熱板において、挟帯域磁気損失材
料又は広帯域磁気損失材料は、組成分XがC,B,S
i,Al,Mg,Ti,Zn,Hf,Sr,Nb,T
a,及び希土類元素の少なくとも一種である高周波電流
抑制型放熱板か、或いは挟帯域磁気損失材料又は広帯域
磁気損失材料は、組成分Mが組成分X及び組成分Yによ
る化合物のマトリックス中に分散されたグラニュラー状
の形態で存在する高周波電流抑制型放熱板が得られる。
後者の高周波電流抑制型放熱板において、挟帯域磁気損
失材料又は広帯域磁気損失材料は、グラニュラー状の形
態を有する粒子の平均粒子径が1〜40(nm)の範囲
にあることは好ましい。
【0019】又、本発明によれば、上記何れか一つの高
周波電流抑制型放熱板において、挟帯域磁気損失材料又
は広帯域磁気損失材料は、異方性磁界が47400A/
m以下である高周波電流抑制型放熱板が得られる。
【0020】更に、本発明によれば、上記何れか一つの
高周波電流抑制型放熱板において、M−X−Y系はFe
−Al−O系である高周波電流抑制型放熱板か、或いは
M−X−Y系はFe−Si−O系である高周波電流抑制
型放熱板が得られる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の高
周波電流抑制型放熱板について、図面を参照して詳細に
説明する。
【0022】図1は、本発明の一実施例に係る電子部品
用高周波電流抑制型の放熱板1の基本構成を示した側面
図であり、同図(a)はプリント配線回路基板4に対す
る実装前状態に関するもの,同図(b)はプリント配線
基板4に対する実装後状態に関するものである。
【0023】図1(a)を参照すれば、この放熱板1
は、一主面側を取り付け面とする基底板1b上に所定の
間隔で複数の翼部1aが起立して一体的に設けられ、且
つ基底板1bにおける取り付け面に放熱板1自体に流れ
る数十MHz〜数GHz帯域の高周波電流を減衰させる
高周波電流抑制体2が設けられることで高周波電流抑制
型として構成されている。
【0024】図1(b)を参照すれば、このような高周
波電流抑制型の放熱板1を電子部品として半導体集積回
路素子(IC)5を配設したプリント配線回路基板4に
実装する際、放熱板1の取り付け面に設けられた高周波
電流抑制体2がプリント配線回路基板4上の半導体集積
回路素子5周囲に予め成膜形成された別の同等な数十M
Hz〜数GHz帯域の高周波電流を減衰させる高周波電
流抑制体3との間で当接されることにより、半導体集積
回路素子5の表面全体を高周波電流抑制体2,3で覆っ
た状態で放熱板1が付設される構成となっている。但
し、ここでの高周波電流抑制体2と半導体集積回路素子
5及び高周波電流抑制体3との当接は、部材間を接着剤
を用いて接着接合するか、或いは接着用に供される両面
粘着テープを用いて接着接合することにより得られるも
のである。又、ここでの高周波電流抑制体2,3は、何
れも薄膜磁性体であって、数十MHz未満の使用周波数
帯域で導電性を示すものとなっている。
【0025】このような高周波電流抑制型の放熱板1を
備えた半導体集積回路素子5では、その周囲のプリント
配線回路基板4上に成膜された高周波電流抑制体3が半
導体集積回路素子5の側面に接触しており、しかも放熱
板1自体の取り付け面に設けられた高周波電流抑制体2
が半導体集積回路素子5の上面及び高周波電流抑制体3
に当接する形態であるため、半導体集積回路素子5を数
十MHz〜数GHz帯域の高い周波数で使用しても、高
周波電流抑制体2,3が半導体集積回路素子5の端子や
放熱板1自体を流れる高周波電流を未然に十分に減衰さ
せた上、電磁干渉の発生を防止してその悪影響を除去す
ることができる。
【0026】ところで、この放熱板1における半導体集
積回路素子5に対する当接部分の形状を変えることで放
熱板1の取り付け面に設けられる高周波電流抑制体2の
形態を変え、例えば図2に示されるような他の実施例に
係る高周波電流抑制型の放熱板1′のように異なる構成
にすることもできる。
【0027】即ち、この放熱板1′の場合、翼部1aの
構成は放熱板1と同じであるが、ここでは基底板1b′
が半導体集積回路素子5を収納できるように切り欠かれ
ており、その切り欠き部を含む取り付け面上に高周波電
流抑制体2′が成膜されており、これによって一実施例
のものの構成と比べ、予めプリント配線回路基板4上の
半導体集積回路素子5周囲に高周波電流抑制体3を成膜
形成しておく必要が無いように構成した点が相違してい
る。但し、ここでの高周波電流抑制体2′と半導体集積
回路素子5及びプリント配線回路基板4との当接も、部
材間を接着剤を用いて接着接合するか、或いは接着用に
供される両面粘着テープを用いて接着接合することによ
り得られるものであり、高周波電流抑制体2′は数十M
Hz未満の使用周波数帯域で導電性を示す薄膜磁性体と
なっている。
【0028】このような高周波電流抑制型の放熱板1′
を備えた半導体集積回路素子5においても、一実施例の
場合と同様に、半導体集積回路素子5の表面全体が高周
波電流抑制体2′で覆われた構成であるため、半導体集
積回路素子5を数十MHz〜数GHz帯域の高い周波数
で使用しても、高周波電流抑制体2′が半導体集積回路
素子5の端子や放熱板1自体を流れる高周波電流を未然
に十分に減衰させた上、電磁干渉の発生を防止してその
悪影響を除去することができる。
【0029】何れにしても、高周波電流抑制体2,
2′,3は、厚さが0.3〜20(μm)の範囲にあ
り、且つ全体が数十MHz未満の使用周波数帯域で導電
性を示す薄膜磁性体として放熱板1,1′の基底板1
b,1b′における取り付け面やプリント配線回路基板
4上の半導体集積回路素子5周囲にスパッタリング法や
蒸着法により成膜されて一体的に設けられている。これ
らの高周波電流抑制体2,2′,3の成膜に際しては、
上述したスパッタリング法や蒸着法の他、化学蒸着(C
VD)法,イオンビーム蒸着法,ガス・デポジション
法,転写法等を適用することができる。
【0030】ところで、高周波電流抑制体2,2′,3
として適用可能な材料の一つは、組成分M(但し、Mは
Fe,Co,Niの少なくとも一種とする),Y(但
し、YはF,N,Oの少なくとも一種とする),及びX
(但し、XはM及びYに含まれる元素以外の元素の少な
くとも一種とする)の混在物によるM−X−Y系の磁気
損失材料であって、透磁率特性における実数部μ′に対
する虚数部μ″を周波数との関係で示した複素透磁率特
性上で虚数部μ″(磁気損失項とも呼ばれる)の最大値
μ″max が周波数100MHz〜10GHzの帯域範囲
に存在し、且つ虚数部μ″にあっての最大値μ″max
対して50%以上となる周波数帯域をその周波数帯域の
中心周波数で規格化した半幅分相当の半幅値μ″50が2
00%以内の挟帯域磁気損失材料である。但し、この場
合の挟帯域磁気損失材料では、飽和磁化の大きさが組成
分Mのみからなる金属磁性体の飽和磁化の80〜60
(%)の範囲にあり、直流電気抵抗率が100〜700
(μΩ・cm)の範囲にあるものとする。
【0031】又、高周波電流抑制体2,2′,3として
適用可能な材料のもう一つは、組成分M(但し、MはF
e,Co,Niの少なくとも一種とする),Y(但し、
YはF,N,Oの少なくとも一種とする),及びX(但
し、XはM及びYに含まれる元素以外の元素の少なくと
も一種とする)の混在物によるM−X−Y系の磁気損失
材料であって、透磁率特性における実数部μ′に対する
虚数部μ″を周波数との関係で示した複素透磁率特性上
で虚数部μ″の最大値μ″max が周波数100MHz〜
10GHzの帯域範囲に存在し、且つ虚数部μ″にあっ
ての最大値μ″ max に対して50%以上となる周波数帯
域をその周波数帯域の中心周波数で規格化した半幅分相
当の半幅値μ″50が150%以上の広帯域磁気損失材料
である。但し、この場合の広帯域磁気損失材料では、飽
和磁化の大きさが組成分Mのみからなる金属磁性体の飽
和磁化の60〜35(%)の範囲にあり、直流電気抵抗
率が500μΩ・cmよりも大きい値のものとする。
【0032】これらの高周波電流抑制体2,2′,3と
して適用される挟帯域磁気損失材料や広帯域磁気損失材
料は、何れも組成分XがC,B,Si,Al,Mg,T
i,Zn,Hf,Sr,Nb,Ta,及び希土類元素の
少なくとも一種であり、組成分Mが組成分X及び組成分
Yによる化合物のマトリックス中に分散されたグラニュ
ラー状の形態で存在し、グラニュラー状の形態を有する
粒子の平均粒子径が1〜40(nm)の範囲にあって、
異方性磁界が47400A/m以下のものとする。尚、
挟帯域磁気損失材料や広帯域磁気損失材料のM−X−Y
系を具体的に限定すればFe−Al−O系であるか、或
いはFe−Si−O系であることが好ましい。
【0033】因みに、上述した各実施例では、電子部品
として半導体集積回路素子(IC)5を用いた場合を説
明したが、これに代えて半導体大規模集積回路素子(L
SI)やマイクロプロセッサ(MPU),中央演算処理
装置(CPU),画像プロセッサ算術論理演算装置(I
PALU)等に代表される論理回路素子を含む半導体能
動素子を適用しても同様に有効である。又、上述した各
実施例では、放熱板1,1′を電源供給により発熱する
電子部品自体に付設する構成を説明したが、これに代え
て電子部品が実装されるプリント配線回路基板4の所定
箇所や或いは筐体の所定箇所に付設する構成に適用して
も同等に有効である。更に、こうした場合、例えば図1
(a)に示した電子部品用高周波電流抑制型の放熱板1
を図3に示されるように高周波電流抑制体2の表面上に
熱伝導性の良い熱伝性シート6を配備したり、或いは図
4に示されるように高周波電流抑制体2の表面上に電気
的な絶縁性の良いポリイミドフィルム(PI)等の絶縁
性シート7を配備した構成とした上、部材間を接着剤を
用いて接着接合するか、或いは接着用に供される両面粘
着テープを用いて接着接合することも有効である。加え
て、上述した各実施例では、放熱板1,1′が基底板1
b,1b′上に所定の間隔で複数の翼部1aが起立して
一体的に設けられて成る汎用型のものとして説明した
が、放熱板の構成は一主面側を取り付け面とする形態で
あればこれに限定されない。
【0034】何れにしても、各実施例で説明した高周波
電流抑制体2,2′,3には、体積の小さな薄膜磁性体
であって、効果的な不要輻射対策を可能にした複素透磁
率特性における虚数部(以下、磁気損失項とする)μ″
の大きな磁気損失材料が用いられている。
【0035】そこで、以下はこうした磁気損失材料が研
究開発されるまでの技術的背景を説明する。本発明者等
は、本願出願以前に高周波帯域で磁気損失の大きな特性
の複合磁性体を提案し、これを不要輻射源の近傍に配置
することにより、半導体能動素子に代表される電子部品
から発生する不要輻射を効果的に抑制する方法を見い出
している。
【0036】このような磁性体の磁気損失を利用した不
要輻射減衰の作用については、最近の研究から不要輻射
源となっている電子部品の電子回路に対して等価的な抵
抗成分が付与されるためであることが判っている。ここ
で、等価的な抵抗成分の大きさは、磁性体の磁気損失項
μ″の大きさに依存している。詳述すれば、電子回路に
等価的に挿入される抵抗成分の大きさは、磁性体の面積
が一定の場合には磁気損失項μ″と磁性体の厚さとに略
比例する。従って、一層小さな,或いは薄い磁性体で所
望の不要輻射減衰を得るためには、一層大きな磁気損失
項μ″が必要になる。例えば半導体集積回路素子のモー
ルド内部のような微小領域で磁気損失体を用いて不要輻
射対策を行うためには、磁気損失項μ″が極めて大きな
値である必要があり、従来の磁気損失材料に比べて格段
に大きな磁気損失項μ″を有する磁性体が求められる。
【0037】本発明者等はスパッタリング法,或いは蒸
着法による軟磁性体の成膜研究過程において、微小な磁
性金属粒子がセラミックスのような非磁性体中に均質に
分散されて成るグラニュラー磁性体の優れた透磁率特性
に着目し、磁性金属粒子及びそれを囲う非磁性体の微細
構造を研究した結果、グラニュラー磁性体中に占める磁
性金属粒子の濃度が特定の範囲にある場合に高周波領域
において優れた磁気損失特性が得られることを見い出し
た。
【0038】図5は、M−X−Y系のグラニュラー磁性
体の基本構造を模式的に示したものである。M−X−Y
系(但し、ここでの組成分MはFe,Co,Niの少な
くとも一種、組成分YはF,N,Oの少なくとも一種、
組成分Xは組成分M及び組成分Yに含まれる元素以外の
元素の少なくとも一種とする)の組成を有するグラニュ
ラー磁性体については、これまでに多くの研究がなさ
れ、低損失で大きな飽和磁化を有することが知られてい
る。このM−X−Y系のグラニュラー磁性体において、
飽和磁化の大きさは、組成分M11の占める体積率に依
存するので、大きな飽和磁化を得るためには、組成分M
11の比率を高くする必要がある。このため、高周波イ
ンダクタ素子,或いはトランス等の磁芯として用いるよ
うな一般的な用途の場合、M−X−Y系のグラニュラー
磁性体中の組成分M11の割合は、組成分M11のみか
らなるバルク金属磁性体の飽和磁化の概ね80%以上の
飽和磁化が得られる範囲に限られていた。
【0039】そこで、本発明者等はM−X−Y系のグラ
ニュラー磁性体において、組成分M11の占める割合を
広い範囲で検討した結果、何れの場合であっても磁性金
属が特定濃度の範囲にあるときに高周波領域で大きな磁
気損失を示すことを見い出した。
【0040】一般に、組成分M11の比率が組成分M1
1のみからなるバルク金属磁性体の飽和磁化に対して8
0%以上の飽和磁化を示すような最も高い領域は、従来
より盛んに研究されている高飽和磁化において低損失な
M−X−Y系のグラニュラー磁性体の領域である。この
領域にあるグラニュラー磁性体材料は、透磁率特性にお
ける実数部μ′並びに飽和磁化の値が大きいため、上述
したように高周波インダクタのような高周波マイクロ磁
気デバイスに用いられるが、電気抵抗を左右する組成分
X−Y12の占める割合が少ないので、電気抵抗率が小
さい。このため、膜厚が厚くなると高周波領域での渦電
流損失の発生に伴って高周波での透磁率μが劣化するの
で、ノイズ対策に用いるような比較的厚い磁性膜には不
向きとなっている。
【0041】これに対し、組成分M11の比率が、組成
分M11のみからなるバルク金属磁性体の飽和磁化の8
0%以下で60%以上となる飽和磁化を示す領域は、電
気抵抗率が概ね100μΩ・cm以上と比較的大きいた
め、磁性体材料の厚さが数μm程度あっても渦電流によ
る損失が少なく、磁気損失は殆ど自然共鳴による損失と
なる。このため、磁気損失項μ″の周波数分散幅が狭く
なるので、挟帯域な周波数範囲でのノイズ対策(高周波
電流抑制)に適している。組成分M11の比率が組成分
M11のみからなるバルク金属磁性体の飽和磁化の60
%以下で35%以上の飽和磁化を示す領域は、電気抵抗
率が概ね500μΩ・cm以上と更に大きいために、渦
電流による損失は極めて小さく、組成分M11間の磁気
的な相互作用が小さくなることでスピンの熱擾乱が大き
くなり、自然共鳴の生じる周波数に揺らぎが生じ、その
結果として磁気損失項μ″は広い範囲で大きな値を示す
ようになる。従って、こうした適性な組成領域であれば
広帯域な高周波電流の抑制に有効となる。因みに、組成
分M11の比率が適性な組成領域よりも更に小さな領域
は、組成分M11間の磁気的相互作用が殆ど生じなくな
るので超常磁性となる。
【0042】ところで、磁気損失材料を電子回路の直近
に配設して高周波電流を抑制する際の材料設計の目安
は、磁気損失項μ″と磁気損失材料の厚さδとの積μ″
・δで与えられ、数100MHzの周波数の高周波電流
に対して効果的な抑制を得るには、概ねμ″・δ≧10
00(μm)が必要となる。従って、μ″=1000の
磁気損失材料では1μm以上の厚さが必要になり、渦電
流損失の生じ易い低電気抵抗な材料は好ましくなく、電
気抵抗率が100μΩ・cm以上となるような上述した
適性な組成領域(組成分M11の比率が組成分M11の
みからなるバルク金属磁性体の飽和磁化の80%以下と
なる飽和磁化を示し、且つ超常磁性の発現しない領域で
あり、組成分M11のみからなるバルク金属磁性体の飽
和磁化に対して35%以上の飽和磁化を示す領域)が適
している。
【0043】以下は、上述した各実施例の高周波電流抑
制体2,2′,3の材料であるグラニュラー状の磁気損
失材料をスパッタリング法により異なる条件で幾つかの
試料として製造する工程を具体的に説明する。但し、各
試料の作製に際しては、図6(a)に示されるようなス
パッタリング法適用型試料作製装置を用いている。この
スパッタリング法適用型試料作製装置は、ガス供給装置
22及び真空ポンプ27が結合された真空容器(チャン
バ)18内にシャッタ21を挟んで基板23と組成分X
−Y,或いは組成分Xから成るチップ24を所定の間隔
で配備された組成分Mから成るターゲット25とが対向
して配備され、チップ24及びターゲット25の支持部
側に接地接続された高周波電源装置(RF)26が接続
されて成っている。
【0044】(試料1)ここでは、ガス供給装置22に
より真空容器18内へArガスを供給すると共に、真空
ポンプ27で真空容器18内を真空度約1.33×10
-4Paとなるように保ったArガス雰囲気中でターゲッ
ト25となる直径φ=100mmのFe製円板上にチッ
プ24となる寸法=縦5mm×横5mm×厚さ2mmの
総計120個のAl2 3 チップを配備した上で高周波
電源装置26により高周波電源を供給した条件下におい
て、スパッタリング法により基板23となるガラス基板
上に磁性薄膜を成膜した後、これにより得られた磁性薄
膜を温度条件300℃の真空磁場中で2時間熱処理を施
すことによって上述したグラニュラー磁性薄膜による試
料1を得た。
【0045】この試料1を蛍光X線分析したところ、F
72Al1117の組成を有し、膜厚は2.0μm、直流
抵抗率は530μΩ・cm、異方性磁界Hk は1422
A/mであり、飽和磁化Ms は1.68T(テスラ)、
複素透磁率特性上で磁気損失項μ″にあっての最大値
μ″max に対して50%以上となる周波数帯域をその中
心周波数で規格化した半幅分相当の半幅値μ″50(以下
も同様であるとする)は148%であり、その飽和磁化
s (M−X−Y)と組成分Mのみから成る金属磁性体
の飽和磁化Ms (M)との比率値{Ms (M−X−Y)
/Ms (M)}×100%(以下も同様であるとする)
は72.2%であった。
【0046】又、試料1の磁気損失特性を検証するため
に周波数fに対する透磁率μ特性を短冊状に加工した検
出コイルに試料1を挿入してバイアス磁場を印加しなが
らインピーダンスを測定することにより行い、この結果
に基づいて周波数fに対する磁気損失項μ″特性(複素
透磁率特性)を得た。
【0047】図7は、この試料1の周波数f(MHz)
に対する磁気損失項μ″特性(複素透磁率特性)を示し
たものである。図6からは、試料1の磁気損失項μ″の
場合、分散がやや急峻でピーク値が非常に大きくなって
おり、共鳴周波数も700MHz付近と高くなっている
ことが判る。
【0048】(試料2)ここでは、上述した試料1を作
製した場合と比べてAl2 3 チップの数を150個に
代えた以外は全く同様な条件並びに手順でグラニュラー
磁性薄膜による試料2を得た。
【0049】この試料2を蛍光X線分析したところ、F
44Al2234の組成を有し、膜厚は1.2μm、直流
抵抗率は2400μΩ・cm、異方性磁界Hk は948
0A/mであり、飽和磁化Ms は0.96T、半幅値
μ″50は181%であり、比率値{Ms (M−X−Y)
/Ms (M)}×100%は44.5%であった。
【0050】図8は、試料2の周波数f(MHz)に対
する磁気損失項μ″特性(複素透磁率特性)を示したも
のである。図8からは、試料2の磁気損失項μ″の場
合、熱擾乱のために分散がなだらかになって広帯域に拡
がり、試料1の場合と同様にピーク値が大きな値となっ
ているが、試料1の場合と比べて直流抵抗率の値が非常
に大きくなっており、共鳴周波数も1GHz付近にピー
クがあって優れた高周波数特性を示していることが判
る。
【0051】(試料3)ここでは、上述した試料1を作
製した場合と比べてAl2 3 チップの数を90個に代
えた以外は全く同様な条件並びに手順でグラニュラー磁
性薄膜による第1の比較試料となる試料3を得た。
【0052】この試料3を蛍光X線分析したところ、F
86Al6 8 の組成を有し、膜厚は1.2μm、直流
抵抗率は74μΩ・cm、異方性磁界Hk は1738A
/mであり、飽和磁化Ms は1.88T、比率値{Ms
(M−X−Y)/Ms (M)}×100%は85.7%
であった。
【0053】図9は、試料3(第1の比較試料)の周波
数f(MHz)に対する磁気損失項μ″特性(複素透磁
率特性)を示したものである。図9からは、第1の比較
試料(試料3)の磁気損失項μ″の場合、飽和磁化が大
きいことを反映してピークが大きな値を示しているが、
抵抗値が低いために周波数の増加に伴って渦電流損失が
発生し、これにより低周波数領域から磁気損失特性の劣
化を生じており、試料1,2と比べて高周波での特性が
悪くなっていることが判る。
【0054】(試料4)ここでは、上述した試料1を作
製した場合と比べてAl2 3 チップの数を200個に
代えた以外は全く同様な条件並びに手順でグラニュラー
磁性薄膜による第2の比較試料となる試料4を得た。
【0055】この試料4を蛍光X線分析したところ、F
19Al3447の組成を有し、膜厚は1.3μm、直流
抵抗率は10500μΩ・cm、磁気特性は超常磁性的
な振る舞いを示した。
【0056】この試料4(第2の比較試料)において
も、周波数fに対する磁気損失項μ″特性(複素透磁率
特性)を得ようと試みたが、試料4の場合には酸化物層
の割合が大きいために抵抗値が非常に大きくなっている
反面、磁性を担う相が少なくて磁性粒子間の磁気的相互
作用も極めて小さくなっているため、結果として超常磁
性的な振る舞いを示し、観測できないことが判った。
【0057】これらの結果より、試料1,2のグラニュ
ラー磁性薄膜による磁性体は、高周波領域のみの狭帯域
において非常に大きな磁気損失特性を示し、高周波電流
抑制体として極めて有効であることが判る。
【0058】(試料5)ここでは、ガス供給装置22に
より真空容器18内へAr+N2 ガスを供給すると共
に、真空ポンプ27で真空容器18内を真空度約1.3
3×10-4Paとなるように保ったAr+N2 ガス雰囲
気中でターゲット25となる直径φ=100mmのFe
製円板上にチップ24となる寸法=縦5mm×横5mm
×厚さ2mmの総計120個のAlチップを配備した上
で高周波電源装置26により高周波電源を供給した条件
下において、反応性スパッタリング法により基板23と
なるガラス基板上に磁性薄膜を成膜した後、これにより
得られた磁性薄膜を温度条件300℃の真空磁場中で2
時間熱処理を施すことによって上述した組成とは異なる
グラニュラー磁性薄膜による試料5を得た。
【0059】この試料5の寸法並びに磁気特性を調べた
ところ、膜厚は1.5μmであり、比率値{Ms (M−
X−Y)/Ms (M)}×100%は51.9%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は520であり、
その最大値μ″max =520での周波数f(μ″max
は830MHzであり、半幅値μ″50は175%である
ことが判った。
【0060】(試料6)ここでは、ガス供給装置22に
より真空容器18内へArガスを供給すると共に、真空
ポンプ27で真空容器18内を真空度約1.33×10
-4Paとなるように保ったArガス雰囲気中でターゲッ
ト25となる直径φ=100mmのFe製円板上にチッ
プ24となる寸法=縦5mm×横5mm×厚さ2mmの
総計130個のAl2 3 チップを配備した上で高周波
電源装置26により高周波電源を供給した条件下におい
て、スパッタリング法により基板23となるガラス基板
上に磁性薄膜を成膜した後、これにより得られた磁性薄
膜を温度条件300℃の真空磁場中で2時間熱処理を施
すことによってグラニュラー磁性薄膜による試料6を得
た。
【0061】この試料6の寸法並びに磁気特性を調べた
ところ、膜厚は1.1μmであり、比率値{Ms (M−
X−Y)/Ms (M)}×100%は64.7%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は850であり、
その最大値μ″max =850での周波数f(μ″max
は800MHzであり、半幅値μ″50は157%である
ことが判った。
【0062】(試料7)ここでは、ガス供給装置22に
より真空容器18内へN2 分圧を10%とするAr+N
2 ガスを供給すると共に、真空ポンプ27で真空容器1
8内を真空度約1.33×10-4Paとなるように保っ
たAr+N2 ガス雰囲気中でターゲット25となる直径
φ=100mmのCo製円板上にチップ24となる寸法
=縦5mm×横5mm×厚さ2mmの総計170個のA
lチップを配備した上で高周波電源装置26により高周
波電源を供給した条件下において、反応性スパッタリン
グ法により基板23となるガラス基板上に磁性薄膜を成
膜した後、これにより得られた磁性薄膜を温度条件30
0℃の真空磁場中で2時間熱処理を施すことによってグ
ラニュラー磁性薄膜による試料7を得た。
【0063】この試料7の寸法並びに磁気特性を調べた
ところ、膜厚は1.2μmであり、比率値{Ms (M−
X−Y)/Ms (M)}×100%は37.2%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は350であり、
その最大値μ″max =350での周波数f(μ″max
は1GHzであり、半幅値μ″50は191%であること
が判った。
【0064】(試料8)ここでは、ガス供給装置22に
より真空容器18内へArガスを供給すると共に、真空
ポンプ27で真空容器18内を真空度約1.33×10
-4Paとなるように保ったArガス雰囲気中でターゲッ
ト25となる直径φ=100mmのNi製円板上にチッ
プ24となる寸法=縦5mm×横5mm×厚さ2mmの
総計140個のAl2 3 チップを配備した上で高周波
電源装置26により高周波電源を供給した条件下におい
て、スパッタリング法により基板23となるガラス基板
上に磁性薄膜を成膜した後、これにより得られた磁性薄
膜を温度条件300℃の真空磁場中で2時間熱処理を施
すことによってグラニュラー磁性薄膜による試料8を得
た。
【0065】この試料8の寸法並びに磁気特性を調べた
ところ、膜厚は1.7μmであり、比率値{Ms (M−
X−Y)/Ms (M)}×100%は58.2%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は280であり、
その最大値μ″max =280での周波数f(μ″max
は240MHzであり、半幅値μ″50は169%である
ことが判った。
【0066】(試料9)ここでは、ガス供給装置22に
より真空容器18内へN2 分圧を10%とするAr+N
2 ガスを供給すると共に、真空ポンプ27で真空容器1
8内を真空度約1.33×10-4Paとなるように保っ
たAr+N2 ガス雰囲気中でターゲット25となる直径
φ=100mmのNi製円板上にチップ24となる寸法
=縦5mm×横5mm×厚さ2mmの総計100個のA
lチップを配備した上で高周波電源装置26により高周
波電源を供給した条件下において、反応性スパッタリン
グ法により基板23となるガラス基板上に磁性薄膜を成
膜した後、これにより得られた磁性薄膜を温度条件30
0℃の真空磁場中で2時間熱処理を施すことによってグ
ラニュラー磁性薄膜による試料9を得た。
【0067】この試料9の寸法並びに磁気特性を調べた
ところ、膜厚は1.3μmであり、比率値{Ms (M−
X−Y)/Ms (M)}×100%は76.2%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は410であり、
その最大値μ″max =410での周波数f(μ″max
は170MHzであり、半幅値μ″50は158%である
ことが判った。
【0068】(試料10)ここでは、ガス供給装置22
により真空容器18内へArガスを供給すると共に、真
空ポンプ27で真空容器18内を真空度約1.33×1
-4Paとなるように保ったArガス雰囲気中でターゲ
ット25となる直径φ=100mmのFe製円板上にチ
ップ24となる寸法=縦5mm×横5mm×厚さ2mm
の総計150個のTiO3 チップを配備した上で高周波
電源装置26により高周波電源を供給した条件下におい
て、スパッタリング法により基板23となるガラス基板
上に磁性薄膜を成膜した後、これにより得られた磁性薄
膜を温度条件300℃の真空磁場中で2時間熱処理を施
すことによってグラニュラー磁性薄膜による試料10を
得た。
【0069】この試料10の寸法並びに磁気特性を調べ
たところ、膜厚は1.4μmであり、比率値{Ms (M
−X−Y)/Ms (M)}×100%は43.6%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は920であり、
その最大値μ″max =920での周波数f(μ″max
は1.5GHzであり、半幅値μ″50は188%である
ことが判った。
【0070】(試料11)ここでは、ガス供給装置22
により真空容器18内へO2 分圧を15%とするAr+
2 ガスを供給すると共に、真空ポンプ27で真空容器
18内を真空度約1.33×10-4Paとなるように保
ったAr+O2 ガス雰囲気中でターゲット25となる直
径φ=100mmのFe製円板上にチップ24となる寸
法=縦5mm×横5mm×厚さ2mmの総計130個の
Siチップを配備した上で高周波周波数電源装置26に
より高周波電源を供給した条件下において、反応性スパ
ッタリング法により基板23となるガラス基板上に磁性
薄膜を成膜した後、これにより得られた磁性薄膜を温度
条件300℃の真空磁場中で2時間熱処理を施すことに
よってグラニュラー磁性薄膜による試料11を得た。
【0071】この試料11の寸法並びに磁気特性を調べ
たところ、膜厚は1.5μmであり、比率値{Ms (M
−X−Y)/Ms (M)}×100%は55.2%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は920であり、
その最大値μ″max =920での周波数f(μ″max
は1.2GHzであり、半幅値μ″50は182%である
ことが判った。
【0072】(試料12)ここでは、ガス供給装置22
により真空容器18内へArガスを供給すると共に、真
空ポンプ27で真空容器18内を真空度約1.33×1
-4Paとなるように保ったArガス雰囲気中でターゲ
ット25となる直径φ=100mmのFe製円板上にチ
ップ24となる寸法=縦5mm×横5mm×厚さ2mm
の総計100個のHfO3 チップを配備した上で高周波
電源装置26により高周波電源を供給した条件下におい
て、スパッタリング法により基板23となるガラス基板
上に磁性薄膜を成膜した後、これにより得られた磁性薄
膜を温度条件300℃の真空磁場中で2時間熱処理を施
すことによってグラニュラー磁性薄膜による試料12を
得た。
【0073】この試料12の寸法並びに磁気特性を調べ
たところ、膜厚は1.8μmであり、比率値{Ms (M
−X−Y)/Ms (M)}×100%は77.4%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は1800であ
り、その最大値μ″max =1800での周波数f(μ″
max )は450MHzであり、半幅値μ″50は171%
であることが判った。
【0074】(試料13)ここでは、ガス供給装置22
により真空容器18内へArガスを供給すると共に、真
空ポンプ27で真空容器18内を真空度約1.33×1
-4Paとなるように保ったArガス雰囲気中でターゲ
ット25となる直径φ=100mmのFe製円板上にチ
ップ24となる寸法=縦5mm×横5mm×厚さ2mm
の総計130個のBNチップを配備した上で高周波電源
装置26により高周波電源を供給した条件下において、
スパッタリング法により基板23となるガラス基板上に
磁性薄膜を成膜した後、これにより得られた磁性薄膜を
温度条件300℃の真空磁場中で2時間熱処理を施すこ
とによってグラニュラー磁性薄膜による試料13を得
た。
【0075】この試料13の寸法並びに磁気特性を調べ
たところ、膜厚は1.9μmであり、比率値{Ms (M
−X−Y)/Ms (M)}×100%は59.3%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は950であり、
その最大値μ″max =950での周波数f(μ″max
は680MHzであり、半幅値μ″50は185%である
ことが判った。
【0076】(試料14)ここでは、ガス供給装置22
により真空容器18内へArガスを供給すると共に、真
空ポンプ27で真空容器18内を真空度約1.33×1
-4Paとなるように保ったArガス雰囲気中でターゲ
ット25となる直径φ=100mmのFe 50Co50製円
板上にチップ24となる寸法=縦5mm×横5mm×厚
さ2mmの総計130個のAl2 3 チップを配備した
上で高周波電源装置26により高周波電源を供給した条
件下において、スパッタリング法により基板23となる
ガラス基板上に磁性薄膜を成膜した後、これにより得ら
れた磁性薄膜を温度条件300℃の真空磁場中で2時間
熱処理を施すことによってグラニュラー磁性薄膜による
試料14を得た。
【0077】この試料14の寸法並びに磁気特性を調べ
たところ、膜厚は1.6μmであり、比率値{Ms (M
−X−Y)/M(M)}×100%は59.3%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は720であり、
その最大値μ″max =720での周波数f(μ″max
は1.1GHzであり、半幅値μ″50は180%である
ことが判った。
【0078】次に、グラニュラー状の磁気損失材料を蒸
着法により試料として製造する工程を具体的に説明す
る。但し、各試料の作製に際しては、図6(b)に示さ
れるような蒸着法適用型試料作製装置を用いている。こ
の蒸着法適用型試料作製装置は、ガス供給装置22及び
真空ポンプ27が結合された真空容器(チャンバ)19
内にシャッタ21を挟んで基板23と組成分X−Yの合
金母材が充填された坩堝28とが対向して配備されて成
っている。
【0079】(試料15)ここでは、ガス供給装置22
により真空容器18内へ酸素を流量3.0sccmで供
給すると共に、真空ポンプ27で真空容器18内を真空
度約1.33×10-4Paとなるように保ちながら坩堝
28に充填されたFe70Al30合金母材が溶解されて酸
素に晒される条件下において、蒸着法により基板23と
なるガラス基板上に磁性薄膜を成膜した後、これにより
得られた磁性薄膜を温度条件300℃の真空磁場中で2
時間熱処理を施すことによってグラニュラー磁性薄膜に
よる試料15を得た。
【0080】この試料15の寸法並びに磁気特性を調べ
たところ、膜厚は1.1μmであり、比率値{Ms (M
−X−Y)/Ms (M)}×100%は41.8%であ
り、磁気損失項μ″の最大値μ″max は590であり、
その最大値μ″max =590での周波数f(μ″max
は520MHzであり、半幅値μ″50は190%である
ことが判った。
【0081】上述した各試料1〜15のうちの比較試料
とした試料3,4以外のものは、何れも電子部品におけ
る高周波電流対策に用いる材料として有効である。尚、
各試料1〜15は、スパッタリング法又は真空蒸着法に
より製造した例を示したが、上述したようにイオンビー
ム蒸着法やガス・デポジション法等の他の製法によって
も良く、磁気損失材料が均一に実現できる方法であれ
ば、製法は限定されない。又、各試料1〜15を成膜後
に真空磁場中で熱処理を施して得るものとして説明した
が、アズ・デポジションの膜で同等な性能が得られる組
成,或いは成膜法であれば成膜後処理は説明した場合に
限定されない。
【0082】次に、各試料1〜15のうちの一例とし
て、図7に示した複素数透磁率特性を有し、膜厚が2.
0μmで一辺が20mmの正方形を成した試料1(半幅
値μ″ 50=148%のもの)の場合、磁気損失項μ″の
最大値μ″max が700MHz付近で約1800であっ
たが、これに対して別な従来技術に係る比較試料として
用意した偏平状センダスト粉末及びポリマーから成る同
面積で同様な形状の複合磁性体シートによる比較試料
(半幅値μ″50=196%のもの)の場合、磁気損失項
μ″の最大値μ″max が700MHz付近で約3.0で
あった。
【0083】この結果、試料1の磁気損失項μ″は準マ
イクロ波帯に分散を示し、その大きさは700MHz付
近で最大値μ″max が約1800であり、同じ帯域に磁
気損失項μ″の分散を示す比較試料の最大値μ″max
比べて600倍程も大きくなっており、しかも半幅値
μ″50の中心周波数に対する比率が比較試料に比べて小
さく、狭帯域であることが判る。
【0084】更に、図10に示すような高周波電流抑制
効果測定装置30を用いて試料1と比較試料(複合磁性
体シート)とにおける高周波電流抑制効果を検証実験し
た。但し、高周波電流抑制効果測定装置30は、線路長
が75mmで特性インピーダンスZc=50Ωのマイク
ロストリップ線路31の長手方向の両側にマイクロスト
リップ線路31と図示されないネットワークアナライザ
(HP8753D)とを接続するための同軸線路32を
配備した上でマイクロストリップ線路31の試料配置部
31aの真上に磁性体試料33を配置することにより、
2ポート間の伝送特性(透磁率特性)を測定可能なもの
である。
【0085】この高周波電流抑制効果測定装置30の構
成のように、伝送路の直近に磁気損失材料を配置して伝
送路に等価的な抵抗成分を付与することで高周波電流を
抑制する場合において、高周波電流の抑制効果の大きさ
は磁気損失項μ″の大きさと磁性体の厚さδとの積μ″
・δにほぼ比例すると考えられるので、試料1と比較試
料(複合磁性体シート)との抑制効果の比較に際して
は、積μ″・δの値が同じオーダーとなる様に比較試料
では磁気損失項μ″を約3とし、磁性体の厚さδを1.
0mmとした。
【0086】図11は、高周波電流抑制効果測定装置3
0により試料磁性体の高周波電流抑制効果を測定した結
果を示す周波数f(MHz)に対する伝送S21(dB)
特性を示したものであり、同図(a)は試料1に関する
もの,同図(b)は従来技術による比較試料(複合磁性
体シート)に関するものである。
【0087】図11(a),(b)からは、試料1の伝
送S21特性の場合、100MHz以上から減少し、2G
Hz近くで−10dBの極小値を示した後に増加してい
るのに対し、比較試料の伝送S21特性の場合、数100
MHzから単調に減少し、3GHzで約−10dBを示
しており、これらの結果により伝送S21特性が何れも磁
性体の磁気損失項μ″の分散に依存すると共に、抑制効
果の大きさが上述した積μ″・δに依存することが判
る。
【0088】ところで、試料1や比較試料のような磁性
体は、図12に示されるように、寸法がlであって、透
磁率μ,誘電率εの分布定数線路として構成されるもの
とみなした場合、単位長さ(Δl)当たりの等価回路定
数として直列接続された形態のインダクタンスΔL,抵
抗ΔR、並びにこれらと接地線との間に介在される静電
容量ΔC,コンダクタンスΔG(抵抗ΔRの逆数)を有
するが、これらを伝送S21特性に基づいて試料寸法lに
換算した場合、等価回路定数としてインダクタンスL,
抵抗R、並びに静電容量C,コンダクタンスG(抵抗R
の逆数)を有する等価回路として構成される。
【0089】ここでの高周波電流の抑制効果の検討のよ
うに、磁性体をマイクロストリップ線路31上に配置し
た場合、伝送S21特性の変化は等価回路において主にイ
ンダクタンスLに対して直列に付加される抵抗Rの成分
によるものであることから、抵抗Rの値を求めてその周
波数依存性を調べることができる。
【0090】図13は、図11に示した伝送S21特性に
おいて図12に示した等価回路のインダクタンスLに対
して直列に付加される抵抗Rの値に基づいて算出した周
波数fに対する抵抗値R(Ω)特性を示したもので、同
図(a)は試料1に関するもの,同図(b)は従来技術
による比較試料(複合磁性体シート)に関するものであ
る。
【0091】図13(a),(b)からは、抵抗値Rは
何れの場合も準マイクロ波帯の領域で単調に増加し、3
GHzでは数10Ωとなり、その周波数依存性は何れも
1GHz付近に極大を持った磁気損失項μ″の周波数分
散とは異なる傾向になっていることが判る。これは上述
した積μ″・δに加えて波長に対する試料寸法の比率が
単調増加することを反映している結果と考えられる。
【0092】以上の結果から、準マイクロ波帯に磁気損
失項μ″分散を示す試料は、厚さが約500倍の比較試
料(複合磁性体シート)と同等の高周波電流抑制効果を
示すため、1GHzに近い高速クロックで動作するよう
な半導体能動素子等の電子部品における高周波電流対策
へ適用することが有効であるとできる。
【0093】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の高周波電流
抑制型放熱板によれば、放熱板自体の基底板における取
り付け面に放熱板自体に流れる数十MHz〜数GHz帯
域の高周波電流を減衰させる高周波電流抑制体を設けて
いるため、電子部品を数十MHz〜数GHz帯域の高い
周波数で使用しても、高周波電流抑制体が電子部品の端
子や放熱板自体を流れる高周波電流を未然に十分に減衰
させることができることにより、結果として電磁干渉の
発生を防止してその悪影響を除去することができるよう
になる。従って、特に電子部品として一層高周波数を用
いて高速動作させる傾向がある半導体能動素子であっ
て、高集積化,実装に際しての高密度化が回避されない
半導体集積回路素子(IC)や半導体大規模集積回路素
子(LSI)、或いはマイクロプロセッサ(MPU),
中央演算処理装置(CPU),画像プロセッサ算術論理
演算装置(IPALU)等に代表される論理回路素子自
体を対象に付設すれば、有効に高周波電流抑制対策(電
磁干渉対策)を計り得るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る電子部品用高周波電流
抑制型の放熱板の基本構成を示した側面図であり、
(a)はプリント配線回路基板に対する実装前状態に関
するもの,(b)はプリント配線基板に対する実装後状
態に関するものである。
【図2】本発明の他の実施例に係る電子部品用高周波電
流抑制型の放熱板の基本構成をプリント配線回路基板に
実装した状態で示した側面図である。
【図3】図1(a)に示す放熱板を変形した他形態のも
のの基本構成を示した側面図である。
【図4】図1(a)に示す放熱板を変形した別形態のも
のの基本構成を示した側面図である。
【図5】図1〜図4に示す放熱板に用いられた高周波電
流抑制体材料であるグラニュラー磁性体の基本構造を模
式的に示したものである。
【図6】図5により説明したグラニュラー磁性体の試料
を作製するために用いられる装置の基本構成を示したも
のであり、(a)はスパッタリング法適用型試料作製装
置に関するもの,(b)は蒸着法適用型試料作製装置に
関するものである。
【図7】図6(a)に示すスパッタリング法適用型試料
作製装置を用いて作製した試料1の周波数に対する磁気
損失項特性(複素透磁率特性)を示したものである。
【図8】図6(a)に示すスパッタリング法適用型試料
作製装置を用いて作製した試料2の周波数に対する磁気
損失項特性(複素透磁率特性)を示したものである。
【図9】図6(a)に示すスパッタリング法適用型試料
作製装置を用いて作製した試料3(第1の比較試料)の
周波数に対する磁気損失項特性(複素透磁率特性)を示
したものである。
【図10】図6(a)に示すスパッタリング法適用型試
料作製装置並びに図6(b)に示す蒸着法適用型試料作
製装置を用いて作製した各試料の高周波電流抑制効果を
測定するための高周波電流抑制効果測定装置の基本構成
を示した斜視図である。
【図11】図10に示した高周波電流抑制効果測定装置
により試料磁性体の高周波電流抑制効果を測定した結果
を示す周波数に対する伝送特性を示したものであり、
(a)は試料1に関するもの,(b)は従来技術による
比較試料(複合磁性体シート)に関するものである。
【図12】図11(a)に示した試料1並びに図11
(b)に示した比較試料を含む磁性体の伝送特性を等価
回路として模式的に示したものである。
【図13】図11に示した伝送特性において図12に示
した等価回路のインダクタンスに対して直列に付加され
る抵抗に基づいて算出した周波数に対する抵抗値特性を
示したものであり、(a)は試料1に関するもの,
(b)は従来技術による比較試料(複合磁性体シート)
に関するものである。
【符号の説明】
1,1′ 放熱板 1a 翼部 1b,1b′ 基底板 2,2′,3 高周波電流抑制体端子 4 プリント配線回路基板 5 半導体集積回路(IC) 6 熱伝性シート 7 絶縁性シート 11 組成分M 12 組成分X−Y 18,19 真空容器(チャンバ) 21 シャッタ 22 ガス供給装置 23 基板 24 チップ 25 ターゲット 26 高周波電源装置(RF) 27 真空ポンプ 28 坩堝 30 高周波電流抑制効果測定装置 31 マイクロストリップ線路 31a 試料配置部 32 同軸線路 33 磁性体試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 裕司 宮城県仙台市太白区郡山六丁目7番1号 株式会社トーキン内 Fターム(参考) 5E322 AA01 AB06 EA11 FA04 FA09 5F036 AA01 BA04 BA23 BB01 BB21 BC05 BC23 BD11

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源供給により発熱する電子部品自体
    か、或いは該電子部品が実装される回路基板又は筐体の
    所定箇所に付設されると共に、一主面側を取り付け面と
    する放熱板において、前記取り付け面には、前記放熱板
    自体に流れる数十MHz〜数GHz帯域の高周波電流を
    減衰させる高周波電流抑制体が設けられたことを特徴と
    する高周波電流抑制型放熱板。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の高周波電流抑制型放熱板
    において、前記放熱板は、基底板上に所定の間隔で複数
    の翼部が起立して一体的に設けられて成ることを特徴と
    する高周波電流抑制型放熱板。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の高周波電流抑制型
    放熱板において、前記高周波電流抑制体は、スパッタリ
    ング法により前記基底板における前記取り付け面に成膜
    されたことを特徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載の高周波電流抑制型
    放熱板において、前記高周波電流抑制体は、蒸着法によ
    り前記基底板における前記取り付け面に成膜されたこと
    を特徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4の何れか一つに記載の高周
    波電流抑制型放熱板において、前記電子部品は、高い周
    波数帯域で使用されて高速動作する半導体能動素子であ
    ると共に、半導体集積回路素子,半導体大規模集積回路
    素子,及び論理回路素子の何れか一つを含むことを特徴
    とする高周波電流抑制型放熱板。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の高周波電流抑制型放熱板
    において、前記高周波電流抑制体の表面上には、熱伝導
    性の良い熱伝性シートが配備されたことを特徴とする高
    周波電流抑制型放熱板。
  7. 【請求項7】 請求項5記載の高周波電流抑制型放熱板
    において、前記高周波電流抑制体の表面上には、電気的
    な絶縁性の良い絶縁シートが配備されたことを特徴とす
    る高周波電流抑制型放熱板。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7の何れか一つに記載の高周
    波電流抑制型放熱板において、前記高周波電流抑制体,
    前記熱伝性シート,及び前記絶縁シートの何れか一つの
    表面側には、接着用に供される両面粘着テープが配備さ
    れたことを特徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8の何れか一つに記載の高周
    波電流抑制型放熱板において、前記高周波電流抑制体
    は、厚さが0.3〜20(μm)の範囲にあることを特
    徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  10. 【請求項10】 請求項1〜9の何れか一つに記載の高
    周波電流抑制型放熱板において、前記高周波電流抑制体
    は、薄膜磁性体であることを特徴とする高周波電流抑制
    型放熱板。
  11. 【請求項11】 請求項1〜10の何れか一つに記載の
    高周波電流抑制型放熱板において、前記高周波電流抑制
    体は、組成分M(但し、MはFe,Co,Niの少なく
    とも一種とする),Y(但し、YはF,N,Oの少なく
    とも一種とする),及びX(但し、XはM及びYに含ま
    れる元素以外の元素の少なくとも一種とする)の混在物
    によるM−X−Y系の磁気損失材料であって、透磁率特
    性における実数部μ′に対する虚数部μ″を周波数との
    関係で示した複素透磁率特性上で該虚数部μ″の最大値
    μ″max が周波数100MHz〜10GHzの帯域範囲
    に存在し、且つ該虚数部μ″にあっての該最大値μ″
    max に対して50%以上となる周波数帯域を該周波数帯
    域の中心周波数で規格化した半幅分相当の半幅値μ″50
    が200%以内である挟帯域磁気損失材料から成ること
    を特徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の高周波電流抑制型放
    熱板において、前記挟帯域磁気損失材料は、飽和磁化の
    大きさが前記組成分Mのみからなる金属磁性体の飽和磁
    化の80〜60(%)の範囲にあることを特徴とする高
    周波電流抑制型放熱板。
  13. 【請求項13】 請求項11又は12記載の高周波電流
    抑制型放熱板において、前記挟帯域磁気損失材料は、直
    流電気抵抗率が100〜700(μΩ・cm)の範囲に
    あることを特徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  14. 【請求項14】 請求項1〜10の何れか一つに記載の
    高周波電流抑制型放熱板において、前記高周波電流抑制
    体は、組成分M(但し、MはFe,Co,Niの少なく
    とも一種とする),Y(但し、YはF,N,Oの少なく
    とも一種とする),及びX(但し、XはM及びYに含ま
    れる元素以外の元素の少なくとも一種とする)の混在物
    によるM−X−Y系の磁気損失材料であって、透磁率特
    性における実数部μ′に対する虚数部μ″を周波数との
    関係で示した複素透磁率特性上で該虚数部μ″の最大値
    μ″max が周波数100MHz〜10GHzの帯域範囲
    に存在し、且つ該虚数部μ″にあっての該最大値μ″
    max に対して50%以上となる周波数帯域を該周波数帯
    域の中心周波数で規格化した半幅分相当の半幅値μ″50
    が150%以上である広帯域磁気損失材料から成ること
    を特徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  15. 【請求項15】 請求項14記載の高周波電流抑制型放
    熱板において、前記広帯域磁気損失材料は、飽和磁化の
    大きさが前記組成分Mのみからなる金属磁性体の飽和磁
    化の60〜35(%)の範囲にあることを特徴とする高
    周波電流抑制型放熱板。
  16. 【請求項16】 請求項14又は15記載の高周波電流
    抑制型放熱板において、前記広帯域磁気損失材料は、直
    流電気抵抗率が500μΩ・cmよりも大きい値である
    ことを特徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  17. 【請求項17】 請求項10〜16の何れか一つに記載
    の高周波電流抑制型放熱板において、前記挟帯域磁気損
    失材料又は前記広帯域磁気損失材料は、前記組成分Xが
    C,B,Si,Al,Mg,Ti,Zn,Hf,Sr,
    Nb,Ta,及び希土類元素の少なくとも一種であるこ
    とを特徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  18. 【請求項18】 請求項10〜17の何れか一つに記載
    の高周波電流抑制型放熱板において、前記挟帯域磁気損
    失材料又は前記広帯域磁気損失材料は、前記組成分Mが
    前記組成分X及び前記組成分Yによる化合物のマトリッ
    クス中に分散されたグラニュラー状の形態で存在するこ
    とを特徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  19. 【請求項19】 請求項18記載の高周波電流抑制型放
    熱板において、前記挟帯域磁気損失材料又は前記広帯域
    磁気損失材料は、前記グラニュラー状の形態を有する粒
    子の平均粒子径が1〜40(nm)の範囲にあることを
    特徴とする高周波電流抑制型放熱板。
  20. 【請求項20】 請求項10〜19の何れか一つに記載
    の高周波電流抑制型放熱板において、前記挟帯域磁気損
    失材料又は前記広帯域磁気損失材料は、異方性磁界が4
    7400A/m以下であることを特徴とする高周波電流
    抑制型放熱板。
  21. 【請求項21】 請求項10〜20の何れか一つに記載
    の高周波電流抑制型放熱板において、前記M−X−Y系
    は、Fe−Al−O系であることを特徴とする高周波電
    流抑制型放熱板。
  22. 【請求項22】 請求項10〜20の何れか一つに記載
    の高周波電流抑制型放熱板において、前記M−X−Y系
    は、Fe−Si−O系であることを特徴とする高周波電
    流抑制型放熱板。
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