JP2009026988A - 電磁干渉抑制体 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱伝導性を向上させた電磁干渉抑制体を提供する。
【解決手段】 電磁干渉抑制体は、表面をシラン原子、チタン原子或いはアルミニウム原子を含む化合物４が含まれる燃焼ガスの火炎で吹き付け処理することで表面を粗面化し、粘着剤の少ない、薄い両面テープでも充分な接着性を確保すると同時に、熱伝導性を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器において発生する不要電磁波の干渉によって生じる電磁障害を抑制する為に用いられる複合磁性体からなる電磁干渉抑制体に関するものである。

近年、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の小型・軽量化、高速化要求に伴い、特にいわゆる近傍界における電磁ノイズ障害、及び部品発熱の問題が顕著となっている。そこで、この高周波電磁障害の対策手段として、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕの１種以上からなる金属、１種以上の酸化物もしくは窒化物から成る軟磁性体粉末と有機結合剤を含む複合磁性材料から成る電磁干渉抑制体が商品化されてきている。

従来の電磁干渉抑制体は、熱伝導・放熱性と電磁干渉抑制効果を併せ持った、シリコーン樹脂製シートで、ＩＣ電子部品とヒートシンク間に挿入・配置させて使用することで、ＩＣ電子部品から発生する熱と電磁波ノイズを対策する、すなわち熱を伝導・放散させてＩＣ電子部品の破壊・劣化を防止すると同時に、電磁ノイズを吸収・抑制し、周辺部品への悪影響や機器の誤動作を防止することができる。また、該ヒートシンクは、通常、熱伝導性が高いアルミ等からなる金属製のため、電気絶縁性の確保と耐環境性への適応のためにもシリコーン樹脂製シートが用いられている。前述の電磁干渉抑制体は、例えば特許文献１、特許文献２に開示されている。

特開平１０−９２９８８号公報 特開２００１−１１９１８９号公報

しかしながら、前述のシリコーン樹脂を結合剤として用い、放熱機能を有する電磁干渉抑制体は、熱伝導率が１．０〜１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、電磁干渉抑制効果を有さない、一般的なシリコーン樹脂製の放熱シートの熱伝導率より低い。従って、前述のヒートシンクとＩＣ間のように高い熱伝導性および放熱性が要求される場合は充分に機能しないことも予想される。

通常、熱伝導率を向上させる方策としては、軟磁性体粉末の充填率を上げたり、高い熱伝導性を有する磁性体粉末、結合剤、添加剤を採用したり、また設置状態に関しては厚さの薄い両面テープを採用する等の方法が挙げられる。

しかし、軟磁性体粉末の充填率を上げると、混合樹脂の比率が低下して粘性が維持できなくり、シート強度の低下を招くため、この方法による熱伝導性の向上には限界が有る。

また、高い熱伝導性を有する原材料を採用するには、磁性体粉末や結合剤が限定されたり、窒化アルミ等の高価な添加材が必要となったりして、コスト面で問題となる。

更に、薄い両面テープの採用に関しては、アクリル系粘着剤を使用すると、総厚１０μｍ程度の薄い両面テープが入手可能であるが、シリコーンゴムに対しての接着性が弱い為、作業上剥がれ落ちる危険性がある。従って、接着性を改善する為に、シリコーン系粘着剤を用いた両面テープを使用するのが望ましいが、総厚１００μｍ程度のものが主流であり、厚くなることで熱伝導率の悪化を招いている。

昨今の、小型化が進む電子機器や高速電算処理が求められるパーソナルコンピュータ市場では、部品の放熱対策が不可欠であるため高い熱伝導性と、ノイズ抑制効果を同時に可能にする電磁干渉抑制体が強く求められている。

従って、本発明は、熱伝導性を向上させた電磁干渉抑制体の提供を目的とする。

本発明は前記技術的課題を解決するために、前記複合磁性体の表面に対しシラン原子、チタン原子或いはアルミニウム原子を含む化合物が含まれる燃焼ガスの火炎を吹き付けることで、複合磁性体の表面を粗面化する。その結果、薄いアクリル系粘着剤の両面テープの使用が可能となり、電磁干渉抑制体の熱伝導性を向上させることが可能となる。
また、軟磁性体粉末自身をカップリング剤で表面処理することで、結合剤との親和性が向上する。その結果、シート強度を低下させずに軟磁性体粉末の充填率を上げることができ、熱伝導性を向上させることが可能となる。

本発明によれば、軟磁性体粉末と有機結合剤を含む複合磁性体から成る、いわゆる近傍界における、例えば電子部品間の伝導ノイズなどの不要電磁波の干渉によって生じる電磁障害を抑制する電磁干渉抑制体であって、前記電磁干渉抑制体の表面の全体または一部に、シラン原子、チタン原子或いはアルミニウム原子を含む化合物が含まれる燃焼ガスの火炎を吹き付け処理してなることを特徴とする電磁干渉抑制体が得られる。

本発明によれば、前記軟磁性体粉末は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕの、１種以上からなる金属、１種以上の酸化物もしくは窒化物であり、前記有機結合剤は固形のシリコーンゴムであることを特徴とする電磁干渉抑制体が得られる。

本発明によれば、前記軟磁性体粉末は、ＳＰ値が６〜１０の範囲であるカップリング剤により表面処理が施されたＦｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕの１種以上からなる金属、１種以上の酸化物もしくは窒化物であり、前記有機結合剤は液状の反応硬化型のシリコーンゴムであることを特徴とする電磁干渉抑制体が得られる。

本発明により、複合磁性体の表面に対してシラン原子、チタン原子或いはアルミニウム原子を含む化合物が含まれる燃焼ガスによる火炎の吹き付け処理を行い、複合磁性体の表面を粗面化することにより、シリコーンゴムに対する接着性が向上し、薄いアクリル系粘着剤の両面テープの使用が可能となり、熱伝導性を向上させることが可能となる。
また、軟磁性体粉末自身をカップリング剤で表面処理することで、結合剤との親和性が向上する。その結果、シート強度を低下させずに軟磁性体粉末の充填率を上げることができ、熱伝導性を向上させることが可能となる。
上記構成の複合磁性体を得ることにより、熱伝導性を向上させた電磁干渉抑制体の提供が可能となる。
また、結合剤としてシリコーンゴムを用いることで、ハロゲン系樹脂やハロゲン系難燃剤を用いずに難燃対策を施すことができ、焼却条件によってはダイオキシン等の発生が懸念されるハロゲン系材料を含有しない環境配慮型の電磁干渉抑制体の提供も可能となる。

以下に、本発明の実施の形態について図面及び実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の複合磁性体の構造を示す断面図である。図１に示すように、複合磁性体１は、例えば偏平状でその平面が揃うように配向した軟磁性体粉末２とシリコーンゴムから成る結合剤３とを備えている。軟磁性体粉末２と結合剤３との混合比率は、１０〜９０ｗｔ％の範囲内が望ましい。

複合磁性体１の表面には、シラン原子、チタン原子或いはアルミニウム原子を含む、例えば、低沸点のアルキシシラン化合物、アルキシチタン化合物、アルキシアルミニウム化合物や、高沸点のアルコキシシラン化合物、アルコキシチタン化合物、アルコキシアルミニウム化合物などから選択した、少なくとも１つの化合物と空気の混合ガスを吹きつけ処理し、化合物４を形成する。

前記吹きつけ処理する化合物は任意の１種類を選択してもよいが、沸点の異なる化合物同士を適宜混合比率を調整して混合するのが好ましい。沸点が低いものほどガス化し易いが、低すぎると取り扱いが困難となるためである。また、沸点が１００℃を超えると混合ガスの混合性が悪化し、不完全燃焼となり処理面が不均一になるという性質からも、沸点の異なる化合物を適宜選択混合して用いるのが好ましい。

図２は本発明の複合磁性体の表面状態を示す断面摸式図である。図２に示すように、混合ガス吹きつけ処理により、複合磁性体１の表面の粒子状の化合物４は、活性化状態で、かつ表面に埋め込まれた状態で付着する。その結果、複合磁性体１の表面積が大きくなると共に表面が活性化するために少量のアクリル系粘着剤でもシリコーンゴムから成る結合剤との接着性が高まる。

なお、前記吹きつけ処理する化合物は、粒子状の化合物４の粒径が１００〜５００ｎｍ程度となるよう調整するのが好ましく、また粒子状の化合物が重ならないように吹きつけ時間・回数、吹きつけ速度、吹きつけ距離等の諸条件を調整して吹きつけるのがより好ましい。

軟磁性体粉末２は、６〜１１ｗｔ％Ｓｉ、４〜７ｗｔ％Ａｌ、残りをＦｅのＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末（センダスト）が好ましいが、高周波透磁率の大きい単金属、合金、それらの酸化物や窒化物から成る磁性粉末であればどんなものでもよく、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ合金粉末（パーマロイ）、Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉末、Ｎｉ−Ｚｎフェライト粉末などを用いてもよい。

また、軟磁性体粉末２の粒径は、５〜５０μｍが好ましく、用途、要求特性に応じて適宜選定するのが望ましい。粒径が小さいと磁気特性に不利であるが粘性、強度等の機械的性能には有利となる。一方、粒径が大きいと磁気特性には有利であるが機械的性能や薄型化には不利となる。

更に軟磁性体粉末２は、粉末の表面には酸化皮膜を施して絶縁性を向上させるのが望ましい。

軟磁性体粉末２の形状は、扁平状、球状、不定形状など何れでもよい。

結合剤３は、シリコーンゴムが好ましく、材質がシリコーンゴムであればどんな形態でもよく、固形状のほか、液状のものでもよい。また、シリコーンゴムを使用することで、ハロゲン系難燃剤の含有がなくなり、耐環境性への適合も可能となる。

複合磁性体１には、アクリル系粘着剤を用いた薄い両面テープ（図示せず）を貼付して電磁干渉抑制体を構成する。両面テープは薄ければ薄いほど熱伝導性は高まるが、作業性、コストを考慮して総厚は約１０〜５０μｍ程度のものが好ましい。

本発明による複合磁性体から成る電磁干渉抑制体の実施例１について、以下に説明する。

Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末からなり、平均粒径が３２μｍの軟磁性体粉末２を２７３ｇと、固形状シリコーンゴムの結合剤３を１００ｇと、架橋剤を２ｇとをミキシングロールにて混練する事により、軟磁性粉末の混合比率が７３ｗｔ％の複合磁性物を得た。なお、混練には、ニーダー、インテンシブミキサー等の一般的な混練機を用いてもよい。

次に、得られた複合磁性物を平行に対向配置したロール間に通してシート状に圧延した。尚、圧延方法として、上記ロール法以外にも押出成形やプレス成形、射出成形等の成型方法を用いても良い。

その後、このシートを熱プレスして架橋反応をさせ、シート状の複合磁性体を得た。

更に、このシート状の複合磁性体の表面全体に燃焼ガスによる火炎の吹きつけ処理を行った。吹きつけ方法はシートと吹きつけノズルを一定距離に保ち、０．２ｓｅｃ／ｃｍ²の割合で処理を行った。なお、吹きつけする燃焼ガスは、沸点２７℃のテトラメチルシラン０．０００１モル％、沸点１２２℃のテトラメトキシシランを０．００００１モル％、残部が空気の混合ガスを用いた。吹きつけした表面には、粒径が約５００ｎｍ程度のシラン化合物粒子の一部が埋め込まれた状態の凸部がＳＥＭを用いて観察された。

次に、上記吹きつけ処理をした表面全体に、総厚２０μｍの薄いアクリル系粘着剤を用いた両面テープを気泡や異物を巻き込まない様に貼り付けて、均一な厚みの粘着層を形成した。尚、前記の両面テープを用いる方法以外に、粘着剤塗布、粘着剤吹きつけ処理等を行っても良い。

上記の方法で製造された、シート状の複合磁性体を電子機器等の内部及び周辺部に貼り付けて使用することによって、該複合磁性体は不要電磁波の干渉によって生ずる電磁障害を抑制し、放熱効果も有する電磁干渉抑制体として機能した。

本発明による複合磁性体から成る電磁干渉抑制体の実施例２について、以下に説明する。

軟磁性体粉末２は、材質、配合比率、平均粒径が共に上記実施例１と同一のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末とし、更にＳＰ値が８.６のチタネート系カップリング剤で該合金粉末を表面処理したものを用いた。ここで、ＳＰ値とは、溶解パラメータ（Solubility Parameter）と呼ばれ、物質同士の接着性の目安となる物理量で、近いＳＰ値同士の方が強固に接着する。ＳＰ値が６〜１０のカップリング剤には、主にチタネート系、アルミネート系、シラン系、フォスフェート系のものがあるが、特に前者の３種のカップリング剤においてはチタンやアルミニウムなどを含む親水性基と軟磁性体粉末の表面が化学的に結合するため、好適である。また、均一に表面処理ができるよう、カップリング剤を希釈剤で希釈して用いてもよい。また、結合剤３は二液型シリコーンゴムを用いた。

上記の表面処理を施した軟磁性体粉末２を２７３ｇと、二液型シリコーンゴムの主剤と硬化剤とを混合した結合剤３を１００ｇとをミキサーにて撹拌し、均一に混合した複合磁性物を射出成形機によりシート状に成形した複合磁性体を得た。尚、上記の射出成形法以外に、押出成形やプレス成形、ロール成形等、何れの成型方法を用いても良い。次に、上記実施例１と同様に、このシート状の複合磁性体の表面全体に燃焼ガス吹きつけ処理と両面テープ貼り付け処理を行い、電磁干渉抑制体を得た。

本発明による複合磁性体から成る電磁干渉抑制体の実施例３について、下記に説明する。

軟磁性体粉末２は、カップリング剤で表面処理された上記実施例２と同一のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末を用い、結合剤３は一液型シリコーンゴムを用いた。

上記の表面処理を施した軟磁性体粉末２を２７３ｇと、一液型シリコーンゴムの結合剤３を１００ｇとをミキサーにて撹拌し、上記実施例２と同様に、均一に混合した複合磁性物を射出成形機によりシート状に成形した複合磁性体を得た。尚、上記の射出成形以外に、押出成形やプレス成形、ロール成形等、所望の形状が得られる成型方法を用いても良い。次に、上記実施例１と同様に、このシート状の複合磁性体の表面全体に燃焼ガス吹きつけ処理と両面テープ貼り付け処理を行った。

上述した本発明による実施例１〜３と同一の原材料と製法による複合磁性体で、その表面に吹きつけ処理を行わないものをそれぞれ比較例１〜３として、各々の複合磁性体の原材料の組成内容を表１にまとめて示す。

また、上記の要領で作製した、本発明による実施例１〜３及びそれぞれの比較例１〜３の複合磁性体について、熱伝導率の測定結果を表２に示す。測定に際して、複合磁性体の試料は、大きさ３０×３０ｍｍ角、厚さ０．５±０．０５ｍｍのシート状で、各ｎ＝５とし、測定装置ＱＴＭ−５００と測定プローブＰＤ−１３（共に京都電子工業製）を使用した。又、測定環境は、周囲温度２１〜２４℃で、エアフローは無い状態とした。

表２より、本発明による、複合磁性体の表面を燃焼ガス火炎で吹きつけ処理を行って得た電磁干渉抑制体である実施例１〜３の熱伝導率は、各々の吹きつけ処理を行わない従来例１〜３と比較し、数％〜十数％、特性が向上している。また、本発明による電磁干渉抑制体では、従来の放熱機能を有する電磁干渉抑制体の熱伝導率（１．０〜１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度）よりも、熱伝導率が更に＋２０％以上向上している。

以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明はこれらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。

本発明の電磁干渉抑制体により、携帯電話やパーソナルコンピュータ等、電子機器の小型化・高速化によって、搭載するＩＣ・電子部品から発生する電磁ノイズと発熱の双方を同時に対策・抑制することが可能となり、今後益々、拡大・期待される小型電子機器、携帯端末市場の発展にも寄与できる。

本発明の複合磁性体の構造を示す断面図。 本発明の複合磁性体の表面状態を示す断面摸式図。

符号の説明

１ 複合磁性体
２ 軟磁性体粉末
３ 結合剤
４ 化合物

Claims (3)

1. 軟磁性体粉末と有機結合剤を含む複合磁性体から成る、電磁障害を抑制する電磁干渉抑制体であって、前記複合磁性体の表面の全体または一部に、シラン原子、チタン原子或いはアルミニウム原子を含む化合物が含まれる燃焼ガスの火炎を吹き付け処理してなることを特徴とする電磁干渉抑制体。
2. 前記軟磁性体粉末は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕの、１種以上からなる金属、１種以上の酸化物もしくは窒化物であり、前記有機結合剤は固形のシリコーンゴムであることを特徴とする請求項１記載の電磁干渉抑制体。
3. 前記軟磁性体粉末は、ＳＰ値が６〜１０の範囲であるカップリング剤により表面処理が施されたＦｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕの１種以上からなる金属、１種以上の酸化物もしくは窒化物であり、前記有機結合剤は液状の反応硬化型のシリコーンゴムであることを特徴とする請求項１記載の電磁干渉抑制体。

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