JP2012033764A

JP2012033764A - 電磁シールドシートとその製造方法

Info

Publication number: JP2012033764A
Application number: JP2010172732A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yamada; 啓壽山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-16

Abstract

【課題】薄型化しても磁界シールド特性に優れた電磁シールドシートとその製造方法を提供する。
【解決手段】第１の強磁性体層２と第２の強磁性体層３を複数積層し、前記積層された強磁性体層を導電層１、１により挟んで構成された電磁シールドシートＳ１であって、第１及び第２の強磁性体層２，３は、導電性を有し、磁気異方性を持つ強磁性体であり、第１の強磁性体層２の容易軸方向と第２の強磁性体層３の容易軸方向が直交するように積層している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電磁ノイズをシールドする電磁シールドシートとその製造方法に関する。

従来、携帯電話やノートブック型パーソナルコンピュータなどのモバイル機器では、高い周波数で動作する電子部品から発生される電磁ノイズをシールドするために、電子部品を覆うように成形された板金シールドを用いてきた。しかし、板金シールドを用いた場合、板金シールドの高さが高くなってしまうので、モバイル機器の薄型化の障害となってきた。そこで、モバイル機器の薄型化に対応するため、電磁シールドシートが用いられるようになってきた。

例えば、従来の電磁シールドシートは、扁平状金属粉末を含む磁性層上に、銅（Ｃｕ）やアルミ（Ａｌ）、銀（Ａｇ）などの金属を蒸着した金属蒸着層が設けられている。

特開２０００−３４８９１６号

しかし、従来の電磁シールドシートでは、板金シールドより磁界シールド効果が小さくなるため、導電シートの厚さをある程度厚くする必要がある。その結果、柔軟性に劣り、電子部品を完全に密閉することが困難になるので、大きなシールド効果を得ることができないという問題がある。

本発明の課題は、薄型化しても磁界シールド特性に優れた電磁シールドシートとその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、実施形態の電磁シールドシートは、強磁性体層を複数積層し、導体層により挟んで構成された電磁シールドシートであって、強磁性体層は磁気異方性を有し、容易軸方向が異なるように積層していることを特徴としている。

本実施形態に係る電磁シールドシートの斜視図。本実施形態に係る電磁シールドシートのシュミレーションモデルの構成を示す斜視図。本実施形態に係る解析に用いた強磁性体の比透磁率の周波数特性を示す図。本実施形態に係る電磁シールドシートのシュミレーションモデルの構成を示す程断面図。本実施形態に係る電磁シールドシートのシュミレーションモデルの構成を示す程断面図。本実施形態に係る電磁シールドシートのシュミレーションモデルの構成を示す程断面図。本実施形態に係る電磁シールドシートのシュミレーションモデルの構成を示す程断面図。本実施形態に係る周波数とＹ方向の磁界シールド量との関係を示す図。他の実施形態に係る電磁シールドシートの断面図。

以下、本発明の実施形態に係る電磁シールドシートを、図面を参照して詳細に説明する。

本発明の電磁シールドシートＳ１は、図１に示すように、第１及び第２の強磁性体層２，３を積層し、導体層１により挟んで構成されている。

導体層１は、例えば銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などといった導電性の金属、又は銀ペーストなどの導電性ペーストから構成されている。このような導体層１を設けることにより、磁界だけではなく電界もシールド可能な電磁シールドシートＳ１になる。

第１及び第２の強磁性体層２，３は、導電性を有し、磁気異方性を持つ強磁性体であり、第１の強磁性体層２の容易軸方向がＹ方向、第２の強磁性体層３の容易軸方向がＸ方向になるように設けられている。すなわち、第１の強磁性体層２の容易軸方向と第２の強磁性体層３の容易軸方向が直交するように設けられている。

そして、第１及び第２の強磁性体層２，３は、同一材料から形成されており、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）の単体、あるいは、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）を含む化合物からなる軟磁性体から構成されている。化合物としては、例えば、Ｃｏ_８５Ｎｂ_１２Ｚｒ_３、Ｎｉ_８０Ｆｅ_２０、Ｃｏ_６７Ｚｒ_８Ｏ_２５を例示することができる。

次に、電磁シールドシートＳ１の製造方法を説明する。まず、導体層１として銀ナノペーストを、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やエポキシ樹脂などの絶縁体から形成された基材上に、インクジェット法により印刷して形成する。なお、導体層１の成膜方法はこれに限定されることはなく、例えばエアロゾル法、ジェットディスペンス法、転写法などの印刷法、スプレー、スパッタ法、蒸着法、電界めっき法、無電解めっき法などでもよい。

そして、第１の強磁性体層２を成膜するために、Ｃｏ_８５Ｎｂ_１２Ｚｒ_３を磁界中スパッタ法により導体層１上に成膜する。この際、第１の強磁性体層２の磁気異方性の容易軸方向へと磁界を印加しながらスパッタをおこなう必要がある。なお、本実施形態では銀ナノペーストを加熱せずに第１の強磁性体層２を成膜しているが、材質により必要な場合もあるため、適宜必要に応じて加熱すればよい。また、第１の強磁性体層２の成膜方法はこれに限られることはなく、例えば磁界中で蒸着させる方法など、どの様な方法で成膜をおこなってもよい。

その後、第２の強磁性体層３を成膜する。その際には、導体層１と第１の強磁性体層２の積層体を、第１の強磁性体層２を成膜した際に印加した磁界の方向と異なる方向にするために９０度回転させてから、再び磁界を印加しながらＣｏ_８５Ｎｂ_１２Ｚｒ_３をスパッタにより成膜する。これにより、第１の強磁性体層２と第２の強磁性体層３の磁気異方性の容易軸方向を直交させることができる。なお、第１の強磁性体層２と同様に成膜方法はこれに限られることはなく、例えば磁界中で蒸着させる方法など、どの様な方法で成膜をおこなってもよい。

そして最後に、再び導体層１として銀ナノペーストをインクジェット法により印刷して形成する。なお、導体層１の成膜方法はこれに限定されることはなく、例えばエアロゾル法、ジェットディスペンス法、転写法などの印刷法、スプレー、スパッタ法、蒸着法、電界めっき法、無電解めっき法などでもよい。また、本実施形態では銀ナノペーストを加熱せずに第２の強磁性体層３上に成膜しているが、材質により必要な場合もあるため、適宜必要に応じて加熱すればよい。

次に、上記のように構成される電磁シールドシートＳ１の電磁ノイズのシールド効果をシミュレーションにより確認したので、その結果を図２乃至図８を参照して説明する。

まず、シミュレーションモデルの構成について説明する。図２は、シミュレーションモデル（モデル１）の構成を示す斜視図であり、電磁シールドシートＳ１の第１及び第２の強磁性体層２，３の異方性とシールド効果の関係を解析するために使用される。

モデル１の構成は、ノイズ発生部材４と、電磁シールドシートＳ１と、第１非導電体層５を順次積層し、更に第１非導電体層５上に一定の間隔をあけて測定面６を配置して構成されている。

ノイズ発生部材４は、基材７と、基材７上に設けられノイズの発生源である信号線８と、信号線８を覆うように基材７上に設けられている第２非導電体層９とが順に積層したものであり、電磁シールドシートＳ１側と第２非導電体層９が接するように設けられている。

基材７は、０．１ｍｍの厚さであり、本実施形態ではエポキシ樹脂から形成されているが、絶縁性物質から形成されていればどのような材質でもよい。

また、信号線８は、Ｙ方向に０．０３３ｍｍ、Ｘ方向に１ｍｍ、厚さ０．０１８ｍｍのものを用いており、基材７の略中央に設けられている。材質としては本実施形態では例えば銅（Ｃｕ）を用いているが、この他にアルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）ペースト等の導電性材料を用いても良い。

そして、第２非導電体層９は、０．５ｍｍの厚さであり、本実施形態ではシリコンから形成されているが、これに限られることはなく、半導体、或いは絶縁性物質であればどのような材質でも良い。

電磁シールドシートＳ１は、導体層１、磁気異方性の容易軸方向がＹ方向である第１の強磁性体層２、磁気異方性の容易軸方向がＸ方向である第２の強磁性体層３および導体層１が順次に積層されたものを用いている。

導体層１は、抵抗率が１０μΩｃｍの銀ペーストからなる導電性ペーストを用いており、０．２μｍの厚さである。

第１及び第２の強磁性体層２，３は、Ｃｏ_８５Ｎｂ_１２Ｚｒ_３から形成され、０．２μｍの厚さである。また、第１及び第２の強磁性体層２,３の比透磁率の実部μ’と虚部μ”の周波数特性としては図３に示すような特性を与え、比透磁率の実部μ’が０、虚部が最大となる周波数（強磁性共鳴周波数）が、８９０ＭＨｚのものを用いている。

第１非導電体層５は、０．０４ｍｍの厚さであり、本実施形態ではポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の樹脂から形成されているが、絶縁性物質であればどのような材質でも良い。

また、測定面６は、磁界強度を測定するためのものであり、Ｙ方向の磁界強度を測定している。測定面６の大きさは０．１ｍｍ^２であり、信号線８から０．６ｍｍ離れたところに設けられている。

また、モデル１の電磁シールドシートＳ１と比較するため、図４に示すように導体層１のみの電磁シールドシートＳ２を用いたモデル（モデル２）と、図５に示すように容易軸方向がＹ方向である第１の強磁性体層２を導体層１で挟んだ電磁シールドシートＳ３を用いたモデル（モデル３）と、図６に示すように容易軸方向がＸ方向であり、第１の強磁性体層２をＸＹ平面において９０度回転させた関係である第２の強磁性体層３を導体層１で挟んだ電磁シールドシートＳ４を用いたモデル（モデル４）と、図７に示すように導体層１、第２の強磁性体層３、第１の強磁性体層２、導体層１の順に積層した電磁シールドシートＳ５を用いたモデル（モデル５）の、４種類のモデルを解析に使用している。

４種類のモデルの導体層１は、モデル１と同様の材質のものを用いており、厚みはモデル２では２μｍの厚さであり、モデル３，４，５では、０．８μｍの厚さである。そして、導体層１の製造法方は電磁シールドシートＳ１の製造方法と同様の方法で形成されている。

また、第１及び第２の強磁性体層２,３は、モデル１と同様の材質のものを用いており、厚みはモデル３,４ではそれぞれ０．４μｍの厚さであり、モデル１，５ではそれぞれ０．２μｍの厚さである。そして、第１及び第２の強磁性体層２，３の製造方法は電磁シールドシートＳ１の製造方法と同様の方法で形成されている。

次に、５種類の電磁シールドシートの磁界シールド効果のシミュレーション結果を説明する。図８は、Ｙ方向の磁界シールド量の周波数特性の解析結果を示したものである。なお、磁界シールド効果は、磁界シールドを設ける前の磁界強度から磁界シールドを設けた磁界強度の差を算出して求めたものである。また、磁界シールド効果の算出に用いた磁界強度は、測定面６の磁界強度を面積分して算出したものである。

第２の強磁性体層３を導体層１で挟んだモデル４では、１０〜８０００ＭＨｚにおいて、導体層１のみのモデル２よりも磁界シールド効果が高いが、第２の強磁性体層３をＸＹ平面において９０度回転させた第１の強磁性体層２を導体層１で挟んだモデル３は、４００ＭＨｚ〜１００００ＭＨｚにおいて、導体層１のみのモデル２よりも磁界シールド効果が低い。

従って、磁気異方性の第１及び第２の強磁性体層２，３のどちらか一方を用いた電磁シールドシートＳ３，Ｓ４では、信号線８の方向により、磁界シールド効果が高い場合と低い場合があることが分かる。

一方、第１の強磁性体層２、第２の強磁性体層３の順で積層したモデル１と、第２の強磁性体層３、第１の強磁性体層２の順で積層したモデル５は、１０ＭＨｚ〜５６００ＭＨｚで磁界シールド効果が高く、強磁性共鳴周波数の８９０ＭＨｚでは、導体層１のみのモデル２より約２０ｄＢほど磁界シールド効果が高かった。

従って、積層する第１及び第２の強磁性体層２，３を用いた電磁シールドシートＳ１，Ｓ５は、信号線８の方向によらず磁界シールド効果が高いことが分かる。

以上、本実施形態によれば、容易軸方向が異なる第１及び第２の強磁性体層２，３を積層し、これを挟むように非磁性体からなる導体層１を積層することで、信号線８の方向によらずに高い磁界シールド効果を得ることが可能となる。これにより、薄型化しても磁界シールド特性に優れた電磁シールドシートを提供することが可能となる。

なお、図１に示す例では、容易軸方向が異なる第１及び第２の強磁性体層２，３を積層し、これを挟むように導体層１を設けて構成しているが、図９（ａ）に示すように容易軸方向が異なる４層を積層した第１及び第２の強磁性体層２，３を導体層１で挟む構造や、図９（ｂ）に示すように導体層３層に対し、積層する第１及び第２の強磁性体層２，３の組み合わせを交互に２つ設けた構造でも良く、容易軸方向が異なる２層以上の強磁性体層を導体層１により挟んで設けることが可能であれば、どの様な構成でもよい。また、積層する第１及び第２の強磁性体層２，３の層数を増やすことにより磁界シールド効果を高めることができる。

また、本実施形態ではＣｏ_８５Ｎｂ_１２Ｚｒ_３のみを成膜しているが、これに限られることはなく、例えばＮｉ_８０Ｆｅ_２０やＣｏ_６７Ｚｒ_８Ｏ_２５などの異なる材質の磁性体を含んだ第１及び第２の強磁性体層２，３を成膜してもよい。その際には、例えば磁界中スパッタ法で行う場合には、２種類以上の強磁性体を同時にスパッタするなどにより製造することが出来る。そして、このような材質にすることにより幅広い電磁ノイズをシールドすることが可能となる。

更に、本実施形態では第１及び第２の強磁性体層２，３は導体層１と直接接触するように挟んで設けられているが、これに限られることはなく、例えば第１及び第２の強磁性体層２，３がシート状の材質であった場合、接着剤などの非導電性部材を介して導体層１を貼り合わせる構造であってもよい。

１…導体層
２…第１の磁性体層
３…第２の磁性体層
４…ノイズ発生部材
５…第１非導電体層
６…測定面
７…基材
８…信号線
９…第２非導電体層
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４,Ｓ５…電磁シールドシート

Claims

強磁性体層を複数積層し、導体層により挟んで構成された電磁シールドシートであって、
前記強磁性体層は磁気異方性を有し、容易軸方向が異なるように積層していることを特徴とする電磁シールドシート。
前記強磁性体層は、導電性であることを特徴とする請求項１記載の電磁シールドシート。
前記強磁性体層は、前記容易軸方向が直交するように積層していることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の電磁シールドシート。
強磁性体層を複数積層し、導体層により挟んで構成された電磁シールドシートであって、
前記導体層を成膜する工程と、
前記導体層上に、磁気異方性の容易軸方向へと磁界を印加しながら第１の強磁性体層を成膜する工程と、
前記第１の強磁性体層上に、前記第１の強磁性体層の容易軸方向と異なる方向に磁界を印加し、第２の強磁性体層を成膜する工程と、
を含むことを特徴とする電磁シールドシートの製造方法。
前記強磁性体層は導電性であることを特徴とする請求項４記載の電磁シールドシートの製造方法。
前記強磁性体層は、前記容易軸方向が直交するように積層していることを特徴とする請求項４及び請求項５に記載の電磁シールドシートの製造方法。