JP2004349412A

JP2004349412A - 複合磁性シート

Info

Publication number: JP2004349412A
Application number: JP2003143778A
Authority: JP
Inventors: Haruo Koyama; 治雄小山; Kiyoshi Suzuki; 喜代志鈴木; Shinichiro Yahagi; 慎一郎矢萩
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】複合磁性シートへの電流の分流が確実に防止される複合磁性シートを提供する。
【解決手段】Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ系合金粉末、またはＦｅ−Ｃｒ系合金粉末からなる軟磁性粉末１と、アクリル系樹脂からなる有機結合剤２とからなる複合シートＳであって、その面積抵抗率が１０^７Ω以上とされているものである。ここで、前記軟磁性粉末１は、偏平度が１０以上とされその含有率が２０体積％以上とされるとともに、その表面に粉末と硼酸とマグネシアとを含有する燐酸混合物との化合物からなる皮膜１ａが形成されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複合磁性シートに関する。さらに詳しくは、電子機器における放射ノイズ、伝導ノイズ、発振電波の乱反射を抑制できる複合磁性シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器は、近年、デジタル電子機器に代表されるように高クロック化が進展し、高い周波数を使用するものが多くなり、それにともなって外部への放射ノイズが増大してきている。この放射ノイズは広範囲の周波数成分を含むため、周辺機器への悪影響を与えるという事態が生じている。とりわけ、筐体の隙間や短い配線などからは、電子機器における高周波数化および実装の高密度化の進展にともないノイズが放射される頻度が高まってきている。
【０００３】
そこで、電子機器における放射ノイズ、伝導ノイズ、発振電波の乱反射を抑制するために種々の対策が講じられてきている。
【０００４】
例えば、筐体内側に導電性塗料を塗布したり、導体を蒸着してり、金属めっきをしたりすることがなされている。しかしながら、筐体内側に導電性塗料を塗布したり、導体を蒸着してり、金属めっきをしたりしただけでは、筐体内に発生したノイズを反射させるだけで除去したことにはならないので、発生したノイズが導電性を付与された筐体内で反射して発生源に舞い戻り、それがために当該電子機器の誤作動を生ずるおそれがあるという問題がある。
【０００５】
発生したノイズを反射するという現象は、金属板、金属箔、金属繊維を編んだシート状のものにおいてもみられ、同様に、発生源を構成する回路系に自ら発生した電磁波による誤作動が生ずるおそれがあるという問題がある。
【０００６】
その上、前述した導電性材料による電磁波遮蔽は、その導電性材料がアースされていないとそれ自身がアンテナとなって電磁波を再放射し、かえってノイズ障害を助長するという問題がある。
【０００７】
これらの問題に対し、軟磁性粉末を結合材に適量混合させた複合磁性シートを適用することが提案され、かつ、実施されてその効果が確認されている。この効果は、複合磁性シートが準マイクロ波帯において高い透磁率を示すことにより得られる。そのため、複合磁性シートの透磁率の向上を図るために種々の対策がなされている。
【０００８】
例えば、複合磁性シートに含有されている軟磁性粉末の粒径を大きくしたり、軟磁性粉末内の酸素含有量を低減したり、軟磁性粉末を高密度に充填するということがなされている。
【０００９】
しかしながら、複合磁性シートに含有されている軟磁性粉末の粒径を大きくした場合には、軟磁性粉末同士が接触しやすくなるため、複合磁性シートの電気抵抗が低くなって複合磁性シートに電流が分流しやすくなり、クロストークが生じたりショートしたりするという問題を生ずる。また、軟磁性粉末内の酸素含有量を低減した場合には、軟磁性粉末自体の電気抵抗が低いため、同様に、複合磁性シートの電気抵抗が低くなって複合磁性シートに電流が分流しやすくなり、クロストークが生じたりショートしたりするという問題を生ずる。また、軟磁性粉末を高密度に充填した場合には、軟磁性粉末同士が接触しやすくなるため、同様に、複合磁性シートの電気抵抗が低くなって複合磁性シートに電流が分流しやすくなり、クロストークが生じたりショートしたりするという問題を生ずる。
【００１０】
ところで、軟磁性粉末内の酸素含有量を低減しかつその粒径を大きくした場合には、軟磁性粉末が酸化しやすいため、複合磁性シートに発錆が多く複合磁性シートの透磁率が低下するという新たな問題が生ずる。また、発錆が生じた場合、その脱落により電子機器にショートなどが生ずるというおそれもある。
【００１１】
この点を改善すべく、特開平１０−７４６１１号公報には、軟磁性粉末の表面に酸化物層を形成して複合磁性シートの面積抵抗を増大させることが提案されているが、得られる面積抵抗は充分とは言い難い。
【００１２】
なお、透磁率を維持しながら誘電率の向上を図る技術については、特開２００２−３０５３９５号公報に提案がなされている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、複合磁性シートへの電流の分流が確実に防止される複合磁性シートを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合磁性シートは軟磁性粉末と有機結合剤とからなる複合シートであって、その面積抵抗率が１０^７Ω以上であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の複合磁性シートにおいては前記軟磁性粉末の偏平度が１０以上とされ、かつその含有率が２０体積％以上とされるのが好ましい。
【００１６】
また、本発明の複合磁性シートにおいては前記軟磁性粉末に該粉末と燐酸混合物との化合物からなる皮膜が形成されてなるのが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明の複合磁性シートにおいては前記燐酸混合物が硼酸とマグネシアとを含有し、前記燐酸混合物における燐酸と硼酸とマグネシアとの混合割合が０．２５重量％以上２．５重量％以下であるのが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明の複合磁性シートにおいては前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｓｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ系合金粉末、またはＦｅ−Ｃｒ系合金粉末とされてなるのが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明の複合磁性シートにおいては前記有機結合剤がアクリル系樹脂とされてなるのが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明の複合磁性シートは前記複合磁性シートが電磁波の吸収・遮蔽部品、チョークコイルなどのノイズ対策部品または電気・電子機器内における磁気回路の一部品に適用され、その対象となる周波数が１ＧＨｚ以下であるのが好ましい。
【００２１】
【作用】
本発明の複合磁性シートは、前記のごとく構成されているので、高透磁率でしかも面積抵抗率が高い。そのため、低周波数の電磁ノイズを効率的に吸収できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２３】
本発明の一実施形態に係る複合磁性シートの断面を図１に模式図で示す。
【００２４】
複合磁性シートＳは、図１に示すように、軟磁性粉末１を有機結合剤２により結合してなるものとされる。
【００２５】
軟磁性粉末（以下、単に粉末という）１は、図２に示すように、偏平状とされてその表面に燐酸混合物との化学反応により形成された皮膜１ａを有してなるものとされる。粉末１の偏平度、つまり長手方向の長さと厚みとの比は１０以上とされるのが、所望の透磁率を得る点から好ましい。また、粉末１は、具体的には、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ系合金粉末、またはＦｅ−Ｃｒ系合金粉末とされる。
【００２６】
皮膜１ａを形成するための燐酸混合物は、具体的には、燐酸と硼酸とマグネシアとの混合物に適量の水を添加してなるものとされる。その混合割合は、粉末の重量対比で燐酸が０．１９ｗｔ％−２．３０ｗｔ％，硼酸が０．０３ｗｔ％−０．３５ｗｔ％，マグネシアが０．０３ｗｔ％−０．３５ｗｔ％となるようにされ、かつ、それらの合計が０．２５ｗｔ％−２．５ｗｔ％となるようにされる。このような割合とするのは、燐酸、硼酸、マグネシアが、金属との化学的な反応を行い均一な絶縁皮膜が形成されるだけでなく、後工程での溶剤、結合剤とのなじみが良いことによる。
【００２７】
また、燐酸混合物全体添加量の上限を２．５ｗｔ％としたのは、それ以上添加すると粉末１表面への皮膜１ａが多くなり、皮膜１ａ全体は非磁性体であることから皮膜量の増加は等価的に磁気抵抗を増したことになるため、シート化後の透磁率が低下してしまうので、それを避けるためである。
【００２８】
有機結合剤２は、例えばアクリル系樹脂とされる。なお、有機結合剤２はアクリル系樹脂に限定されるものではなく、所望の結合度が得られる有機結合剤とすることができる。
【００２９】
次にかかる構成されている複合磁性シートＳの製造法の一例について説明する。
【００３０】
（１）粉末を高エネルギーボールミルにより偏平状粉末とする。
【００３１】
（２）粉末に燐酸と硼酸とマグネシアとを所定割合で混合してなる燐酸混合物を添加し、ついで適量の水を加えてスラリー状の状態で粉末の表面に皮膜を形成する。
【００３２】
（３）所定時間経過後、例えば０．５時間経過後、粉末を乾燥させる。乾燥時の温度は、例えば１１０度〜２５０度の範囲とされる。水が蒸発するのは１００℃以上で、温度が高すぎると表面に付着させた燐酸混合物から不純物元素が粉末に拡散するため、上限を２５０℃とした。さらに、乾燥処理は真空中で行うことが望ましい。
【００３３】
（４）適量のトルエンにアクリル系樹脂を溶解した溶液に皮膜が形成された粉末を所定量投入して充分に撹拌して粉末混合溶液とする。この場合、アクリル系樹脂の密度は１．０〜１．３ｇ／ｃｍ^３の範囲とされ、その割合は４０〜７０ｖｏｌ％の範囲とされる。一方、粉末の密度は６．０〜８．５の範囲とされ、その割合は配合時には３０〜６０ｖｏｌ％の範囲とされる。これは、実際には塗工時に空気が巻き込まれたり、気化したトルエンの残留気孔によりシート自体には多くの空間が残留するため、実効的な粉末充填割合としては２０〜３０ｖｏｌ％となる。
【００３４】
（５）粉末混合溶液を例えばドクターブレード法により、樹脂フィルム上にシート状に塗布して複合磁性シートとする。
【００３５】
（６）充分乾燥させた後に複合磁性シートを樹脂フィルムから剥離させる。
【００３６】
（７）乾燥した複合磁性シートに熱間プレスを施して複合磁性シートからトルエンが飛散して形成された空隙を押しつぶして除去する。加熱温度は８０度〜１５０℃の範囲とされ、また加熱時間は１〜１０分とされる。これは、温度が低い場合には、結合剤が軟化しておらず、プレスを施してもゴム弾性によって元の厚さに戻り、結果として圧縮されたことにはならない。一方、温度を高くして圧縮すれば永久変形させることができるため、結果として厚みは減少し、密度を高くすることができる。ただし、温度を高くしすぎると、結合剤が熱劣化してしまうので上限を１５０℃とする。
【００３７】
次に、このようにして得られた複合磁性シートの特性を調査した。
【００３８】
まず、透磁率測定法により低周波数における透磁率を測定した。測定は、複合磁性シートを外径が７ｍｍで内径が３ｍｍのリング状に加工したものを１２ターンの巻線とし、１００ｋＨｚ時におけるインピーダンスをインピーダンスアナライザー（アジレントテクノロジー製ＬＣＲメータ：型式ＨＰ４２４９Ａ）により計測し、計測されたインダンタンスから透磁率を算出することにより行った。測定された透磁率は７０以上であった。このとこから、実施形態のシートでは低周波電磁波ノイズが有効に抑制されるのがわかる。
【００３９】
ついで、ハイレジスタンスメータ（アジレントテクノロジー製ハイレジスタンスメータ：型式ＨＰ４３３９Ｂ）により面積抵抗率を測定した。測定された面積抵抗率は１０^７Ω以上であった。このことから、実施形態のシートはシート内における電流の分流が抑制されるのがわかる。
【００４０】
さらに、純水に対する耐食性についても調査した。純水に１０００時間浸漬した後の発錆状況を確認したが、発錆は認められなかった（図３および図４参照）。このことから、実施形態のシートは耐食性に優れているのがわかる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明をより具体的な実施例に基づいてより具体的に説明する。
【００４２】
実施例１−５および比較例１−３
表１に示す軟磁性合金粉末をアトライターにより偏平度１２の粉末とした後に、表１に示す燐酸混合物を表１に示す割合にて添加して処理して粉末表面に燐酸混合物と化学反応による皮膜を形成した（実施例１−５）。得られた粉末（密度７．０ｇ／ｃｍ^３（実施例１−５））をアクリル系樹脂（密度１．１ｇ／ｃｍ^３）をトルエンを溶解した溶液に、アクリル系樹脂１１ｗｔ％に対し粉末８９ｗｔ％の割合で投入して粉末混合溶液とした。得られた混合溶液をドクターブレード法により複合磁性シートとした。得られた複合磁性シートの粉末充填量、ならびに前述した方法により測定した１００ｋＨｚにおける透磁率および面積抵抗率を表１に併せて示す。
【００４３】
燐酸混合物との皮膜形成処理をしなかった他は実施例１と同様にして得られた複合磁性シート（比較例１）の１００ｋＨｚにおける透磁率および面積抵抗率を表１に併せて示す。
【００４４】
燐酸混合物との皮膜形成処理をしなかった他は実施例５と同様にして得られた複合磁性シート（比較例２）の１００ｋＨｚにおける透磁率および面積抵抗率を表１に併せて示す。
【００４５】
燐酸混合物の割合を増加させた他は実施例１と同様にして得られた複合磁性シート（比較例３）の１００ｋＨｚにおける透磁率および面積抵抗率を表１に併せて示す。
【００４６】
表１より、実施例１−５のいずれもが、比較例１−２に比して面積抵抗率が著しく高いのがわかる。このことから、複合磁性シートの抵抗率を向上させることに関し、軟磁性粉末を燐酸混合物と処理して粉末表面に燐酸混合物との化学反応により皮膜を形成させることが有効であることが確認された。ただし、比較例３より燐酸混合物の添加割合を一定量を超えて増加させると、面積抵抗率は増加するものの１００ｋＨｚにおける透磁率は低下するので、燐酸混合物の添加割合には上限があるのが理解される。
【００４７】
【表１】

【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の複合磁性シートは高透磁率でしかも面積抵抗率が高いという優れた効果を奏する。そのため、低周波数の電磁ノイズを効率的に吸収するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る複合磁性シートの断面の模式図である。
【図２】同複合磁性シートの軟磁性粉末の断面の模式図である。
【図３】本実施形態の複合磁性シートの耐食性試験後の写真である。
【図４】皮膜を形成しなかった粉末を用いた複合磁性シートの耐食試験後の写真である。
【符号の説明】
１軟磁性粉末
１ａ皮膜
２有機結合剤
Ｓ複合磁性シート

Claims

軟磁性粉末と有機結合剤とからなる複合シートであって、その面積抵抗率が１０^７Ω以上であることを特徴とする複合磁性シート。
前記軟磁性粉末の偏平度が１０以上とされ、かつその含有率が２０体積％以上とされてなることを特徴とする請求項１記載の複合磁性シート。
前記軟磁性粉末に該粉末と燐酸混合物との化合物からなる皮膜が形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の複合磁性シート。
前記燐酸混合物が硼酸とマグネシアとを含有し、前記燐酸混合物における燐酸と硼酸とマグネシアとの混合割合が０．２５重量％以上２．５重量％以下であることを特徴とする請求項３記載の複合磁性シート。
前記軟磁性粉末がＦｅ−Ｓｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ系合金粉末、またはＦｅ−Ｃｒ系合金粉末とされてなることを特徴とする請求項１記載の複合磁性シート。
前記有機結合剤がアクリル系樹脂とされてなることを特徴とする請求項１記載の複合磁性シート。
前記複合磁性シートが電磁波の吸収・遮蔽部品、チョークコイルなどのノイズ対策部品または電気・電子機器内における磁気回路の一部品に適用され、その対象となる周波数が１ＧＨｚ以下であることを特徴とする請求項１記載の複合磁性シート。