JP2003163486A

JP2003163486A - プレス加工用複合磁性薄帯およびその製造方法、ならびにそれを用いた電磁シールド部材

Info

Publication number: JP2003163486A
Application number: JP2001361231A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Bizen; 嘉雄備前
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、プレス加工性に優れた複合
磁性薄帯とその製造方法および各種電子機器から発生す
る電磁ノイズを抑制する電磁シールド部材を提供するこ
とである。【解決手段】本発明者は、表面に樹脂層を形成したナ
ノ結晶軟磁性合金薄帯が優れたプレス加工性を有するこ
とを見出し本発明に想到した。すなわち、本発明は、ナ
ノ結晶軟磁性合金薄帯の表面の一方もしくは両方に樹脂
層を有するプレス加工用複合磁性薄帯である。前記樹脂
層はラミネート層であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプレス加工性に優れ
た複合磁性薄帯とその製造方法および各種電子機器から
発生する電磁ノイズを抑制する電磁シールド部材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】信号のデジタル化、信号処理の高速化、
高密度実装化等の技術革新によりパーソナルコンピュー
タや携帯電話等の電子機器が急速に普及拡大している。
最近では特に数100kHz以下の低周波の電磁ノイズに対し
て有効な対策製品の要求が高まっている。これらを対策
するための電磁シールド部材としては、パーマロイ(Ni-
Fe合金)、珪素鋼(Fe-Si合金)、Fe基あるいはCo基のアモ
ルファス合金、最近ではFe基のナノ結晶軟磁性合金等の
磁性合金薄帯が知られている。

【０００３】近年、電子機器の小型・薄型化、軽量化が
急速に進展し、ノイズ対策部材にも薄型、軽量化の要求
が強くなってきており、これらの要求を満足する材料と
して、100μm以下の薄板が比較的容易に製造できるアモ
ルファス合金薄帯やナノ結晶軟磁性合金薄帯が注目され
てきている。電磁シールド部材としては、軟磁性に優れ
るCo基アモルファス合金薄帯が通常使用されるが、アモ
ルファス合金であるため経時劣化の懸念がある、あるい
は高価なCoを原料とするため工業材料として経済的に不
利である等の問題がある。一方、ナノ結晶軟磁性合金薄
帯は実質的に結晶材であるため、熱安定性や経時安定性
が高く、加えて、高飽和磁束密と高透磁率を兼備する優
れた軟磁性材料である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電磁シールド部材とし
て使用する場合、磁性合金薄帯は所定寸法に加工される
が、加工方法としては、金型を用いたプレス機による打
ち抜き加工が一般的である。なお、本発明におけるプレ
ス加工には単純な切断加工も含むこととする。市販され
ているFe基あるいはCo基のアモルファス磁性合金薄帯
は、一般に軟磁気特性を得るために熱処理して使用され
ている。しかし、プレス加工して使用する場合には、加
工時の割れ発生を避けるために、熱処理を行わないで使
用される。なぜならば、最も優れた軟磁気特性を得るた
めに最適な温度範囲で熱処理したアモルファス合金薄帯
は通常脆くなるからである。逆に、加工に支障の無い範
囲内で比較的低い温度で熱処理した場合には、脆化しな
いため加工は可能であるが、アモルファス磁性合金本来
の優れた軟磁性が得られない。したがって、アモルファ
ス磁性合金を用いた場合、アモルファス磁性合金が本来
有する軟磁気特性が充分に引きだされた電磁シールド部
材は実現することは困難であった。

【０００５】さて、ナノ結晶軟磁性合金薄帯は通常、前
記の熱処理後のアモルファス磁性合金よりも優れた軟磁
気特性を示すが、熱処理後のアモルファス磁性合金以上
に脆く、薄帯単独の状態ではプレス加工等の機械加工が
実質不可能であることが知られている。一般に、ナノ結
晶軟磁性合金薄帯は単ロール法等により一旦アモルファ
ス状態の合金薄帯を得た後、結晶化温度以上で熱処理す
ることにより製造される。ナノ結晶化前のアモルファス
状態の合金薄帯は加工可能な粘さを有しているため、ア
モルファス状態の合金薄帯を所定形状に加工した後、熱
処理してナノ結晶材とすることも可能である。

【０００６】しかしながら、ナノ結晶化前のアモルファ
ス状態の合金薄帯は加工可能な粘さを有するが、極めて
硬度が高いため、プレス加工用の金型には高価な超硬合
金を使用しなければならないことに加え、超硬製の金型
を使用しても損耗が早く寿命が短いため、トータルの加
工費用が高くなるという経済的な問題があった。また、
例えアモルファス状態で加工できたとしても、その後熱
処理された部材は脆く、取り扱いが非常に困難であるた
め、結局、プレス加工を施された電磁シールド部材とし
ては実用化には至っていなかった。

【０００７】本発明の目的は、ナノ結晶軟磁性合金を用
いたプレス加工性に優れた複合磁性薄帯とその製造方法
および各種電子機器から発生する電磁ノイズを抑制する
電磁シールド部材を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題点
を鋭意検討し、表面に樹脂層を形成したナノ結晶軟磁性
合金薄帯が優れたプレス加工性を有することを見出し本
発明に想到した。すなわち本発明は、ナノ結晶軟磁性合
金薄帯の表面の一方もしくは両方に樹脂層を有するプレ
ス加工用複合磁性薄帯である。前記樹脂層はラミネート
層であることが好ましい。

【０００９】また、本発明はナノ結晶軟磁性合金薄帯の
表面の一方もしくは両方にラミネート加工により樹脂層
を形成するプレス加工用複合磁性薄帯の製造方法であ
る。

【００１０】さらに、上記プレス加工用複合磁性薄帯は
プレス加工後に電磁シールド部材として使用することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のプレス加工用複合磁性薄
帯の重要な特徴のひとつは、ナノ結晶軟磁性合金薄帯の
表面に樹脂層が形成されていることであり、ナノ結晶軟
磁性合金薄帯特有の著しい脆性と、樹脂層の有する弾性
との相互作用により従来にない優れたプレス加工性を有
することである。

【００１２】本発明においてプレス加工性とは、プレス
加工の容易さの程度を示し、被プレス加工材が破断する
割れを生じることなくプレス加工できる場合をプレス加
工性に優れると言う。

【００１３】本発明のプレス加工用複合磁性薄帯におい
て、ナノ結晶軟磁性合金薄帯表面の一方もしくは両方に
樹脂層を有するとしたのは、熱処理により脆化している
ナノ結晶軟磁性合金薄帯に、ハンドリング等に必要な強
度を付与すると共に、プレス加工時の剪断部から磁性薄
帯内に割れが伝播することを抑制できるからである。樹
脂層を有するナノ結晶軟磁性合金薄帯が上記の優れたプ
レス加工性を有する理由は定かではないが、以下のよう
に推論される。

【００１４】一般にプレス加工を行うにおいて、加工対
象が脆すぎることはプレス加工性を低下させる原因と考
えられるが、本発明ではナノ結晶軟磁性合金の脆さを逆
に利用することにより優れたプレス加工性を達成でき
る。すなわち、図2に示すようにナノ結晶軟磁性合金薄
帯7より薄帯片6をプレス加工により打ち抜く場合、ナノ
結晶軟磁性合金薄帯は脆さの程度が極めて著しいことに
加え、全体が一様に脆いという性質を有することが利点
となり、加工により剪断部には極めて微細なクラックが
生じるが、このクラックは内部に伝播し難く、さらに薄
帯表面の弾性を有する樹脂が緩衝材となり応力を吸収す
るため、薄帯片の内部には割れの伝播が抑制されると考
えられる。

【００１５】上記の利点に加え、本発明の樹脂層を有す
るプレス加工用複合磁性薄帯の加工では、従来、アモル
ファス合金薄帯の加工で一般的に用いられている超硬金
型が不要であり、工具鋼等からなるトムソン型等の簡易
型でプレス加工が可能であるため、型製作費用の低減、
型寿命の向上による加工コストの圧縮に寄与する。

【００１６】本発明のプレス加工用複合磁性薄帯に用い
るナノ結晶軟磁性合金薄帯の板厚としては10〜50μmが
望ましい。板厚が50μmを越えるとプレス加工性が劣化
し、板厚が10μm未満の極薄のナノ結晶軟磁性合金薄帯
は、単ロール法等による製造が困難になるからである。

【００１７】本発明に係わる樹脂層は液状の樹脂を塗布
したのち硬化する方法、シート状の樹脂を粘着剤あるい
は接着剤により接着する方法等により形成することがで
きる。これらの方法のうち、ナノ結晶軟磁性合金薄帯は
その製法上の理由から、通常数千m以上の非常に長い薄
帯であることから、連続的でかつ短時間に樹脂層を形成
することが可能なシート状の樹脂を接着する方法、すな
わちラミネート加工によりラミネート層を形成する方法
が好ましい。

【００１８】シート状の樹脂であるラミネート材として
はポリエチレンテレフタレート(PET)等が適している。
厚さは5〜500μmが望ましく、粘着剤あるいはホットメ
ルト型接着剤によりナノ結晶軟磁性合金薄帯表面に貼り
付けられる。具体的には、図1(a)に示すようにナノ結晶
軟磁性合金薄帯3の両方の面、または片方の面のみに樹
脂層1を接着剤2等により貼り付ける。図1(a)のような構
成を1単位として、これを接着層を介して複数単位積層
した構造を有するようにラミネート加工することもでき
る。また、図1(b)に示すように、片面に樹脂層を形成
し、もう一方の面に剥離紙5付きの両面粘着テープ4をラ
ミネート加工することにより、ナノ結晶軟磁性合金薄帯
を任意の場所に簡単に貼り付け固定できる。

【００１９】本発明に係わるナノ結晶軟磁性合金として
は特許１８４１２８４号に開示のFe-Cu-Nb-Si-B系合金
の他、Fe-M-B(M=Nb or Zr)系、Fe-Cu-M-B(M=Nb or
Zr)系、Fe-Nb-Al-Si-B系等を使用することができる。具
体的には、例えば次式 Fe-A-M-Si-B A：Cu、Au、Agから選ばれる元素のうち少なくとも一種
以上M：4a族（Ti、Zr、Hf）、5a族（V、Nb、Ta）、6a族
（Cr、Mo、W）、Mnから選ばれる元素のうち少なくとも
一種以上で表される組成の合金であって、この組成の合
金をナノ結晶生成温度まで加熱して、少なくとも一部に
粒径50nm以下のナノ結晶を生成させたナノ結晶軟磁性合
金を用いる。

【００２０】これらの組成の合金のナノ結晶化には400
〜700℃の範囲で熱処理を施すと良い。熱処理温度が400
℃を下回ると、ナノ結晶の生成に時間を要し、700℃を
上回ると粗大な結晶粒の生成により透磁率が低下する恐
れがある。ナノ結晶軟磁性層の結晶粒径を50nm以下と規
定したのは、50nmを超えると、結晶磁気異方性の影響が
大きくなり軟磁気特性が低下するためである。尚、粒径
は上記の熱処理により制御可能である

【００２１】本発明に係わるナノ結晶軟磁性合金薄帯
は、完全打ち抜き加工、ハーフカット加工、リム加工等
各種加工によって電磁シールド部材とすることができ
る。例えば、粘着テープを貼り付けたシールド部材は携
帯電話、パーソナルコンピュータ等内部の電磁ノイズ源
近傍に貼り付けることにより電磁ノイズを抑制する。

【００２２】

【実施例】(実施例１)Fe₇₃Cu₁Nb₃Si₁₆B₇(at%)の組成を
有する幅40mm、板厚18μmのアモルファス合金薄帯を単
ロール法により製造した。次いで、アモルファス合金薄
帯を550℃、1時間、窒素ガス雰囲気中で熱処理して、平
均粒径20nmのbcc-Fe固溶体を主相とするナノ結晶軟磁性
合金薄帯を得た。ナノ結晶軟磁性合金薄帯の両面にホッ
トメルト型接着剤(厚さ20μm)付きのPETテープ(厚さ12
μm)を熱圧着によりラミネートした試料を作製した。ま
た、比較例としてラミネート加工を施さない試料も同時
に準備した。

【００２３】加工形状は30mm×30mmで、プレス機に金型
をセットした後、各試料とも20回打ち抜き加工し、加工
後の割れ発生数を調査した。割れ発生回数は、打ち抜い
た後に目視で認識可能な大きさの割れが観察された薄帯
片の個数で評価した。

【００２４】樹脂層を持たない試料では、図３に示すよ
うな目視で確認できる大きさでプレス断面から薄帯片の
内部に伝播する割れが、20回の打抜いたすべての試料に
おいて観察された。一方、本発明の樹脂層を有するナノ
結晶軟磁性合金薄帯は、プレス加工による割れの発生が
皆無であり、極めて良好なプレス加工性を示した。

【００２５】(実施例２)表１に示す組成を有する幅50m
m、板厚20μmのアモルファス合金薄帯を単ロール法によ
り製造した。次に、アモルファス合金薄帯を500〜700℃
の範囲で合金組成に最適な温度で、1時間、窒素ガス雰
囲気中で熱処理して、平均粒径10〜20nmのbccFe固溶体
を主相とするナノ結晶軟磁性合金薄帯を得た。ナノ結晶
軟磁性合金薄帯の片面に粘着剤(厚さ30μm)付きのPETテ
ープ(厚さ25μm)、もう一方の面に両面粘着テープ(粘着
剤厚さ30μm、剥離紙厚さ75μm)をラミネートした試料
を作製した。

【００２６】加工形状は50mm×50mmで、プレス機にトム
ソン型をセットした後、各試料とも20回打ち抜き加工
し、加工後の割れ発生回数を調査した。割れ発生回数
は、打ち抜いた後に目視で認識可能な大きさの割れが観
察された薄帯片の個数で評価した。

【００２７】結果、いずれの合金組成においても、本発
明の樹脂層を有するナノ結晶軟磁性合金薄帯はプレス加
工による割れの発生が皆無であり、極めて良好なプレス
加工性を示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】(実施例３)Fe₇₃Cu₁Nb₃Si₁₅B₈(at%)の組成
を有する幅40mm、板厚18μmのアモルファス合金薄帯を
単ロール法により製造した。次いで、アモルファス合金
薄帯を550℃、1時間、Arガス雰囲気中で、薄帯の長手方
向に400A/mの直流磁界を印加しながら熱処理して、平均
粒径20nmのbcc-Fe固溶体を主相とするナノ結晶軟磁性合
金薄帯を得た。ナノ結晶軟磁性合金薄帯の片面にホット
メルト型接着剤(厚さ30μm)付きのPETテープ(厚さ25μ
m)、もう一方の面に両面粘着テープ(粘着剤厚さ30μm、
剥離紙厚さ75μm)をラミネートした後、ピナクル型を用
いて30mm×50mmの電磁シールド部材を作製した。得られ
たシールド部材を携帯電話内部の磁気ノイズ発生源近傍
の筺体内壁に貼り付け、発生する磁気ノイズレベルを測
定し、シールド部材を貼り付けない場合と比較した。測
定結果を表２に示す。本発明のナノ結晶軟磁性合金から
なる電磁シールド部材を適用することにより、良好なノ
イズ抑制効果が得られる。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば優れたプレス加工性と電
磁シールド性能が得られるプレス加工用複合磁性薄帯お
よびそれを用いた電磁シールド部材を提供することがで
き、その効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプレス加工用複合磁性薄帯の断面の例
を示す概略図である。

【図２】プレス加工に供した合金薄帯および打ち抜かれ
た合金薄帯片を示す概略図である。

【図３】打ち抜かれた合金薄帯片に生じる割れの概略図
である。

【符号の説明】

１．樹脂層、２．接着剤、３．ナノ結晶軟磁性合金薄
帯、４．両面粘着テープ、５．剥離紙、６．合金薄帯
片、７．合金薄帯、８．割れ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ナノ結晶軟磁性合金薄帯の表面の一方も
しくは両方に樹脂層を有することを特徴とするプレス加
工用複合磁性薄帯。
【請求項２】前記樹脂層はラミネート層であることを
特徴とする請求項1に記載のプレス加工用複合磁性薄
帯。
【請求項３】ナノ結晶軟磁性合金薄帯の表面の一方も
しくは両方にラミネート加工により樹脂層を形成するこ
とを特徴とするプレス加工用複合磁性薄帯の製造方法。
【請求項４】請求項1または２に記載のプレス加工用
複合磁性薄帯をプレス加工してなることを特徴とする電
磁シールド部材。