JP2012038807A - Electromagnetic shield sheet - Google Patents
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Abstract
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に関する。 Embodiments described herein relate generally to an electromagnetic shield sheet that shields electromagnetic noise.
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といったモバイル機器では、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金属板からなる板金シールドが用いられている。 In mobile devices such as mobile phones and notebook personal computers, a sheet metal shield made of a metal plate shaped to cover electronic components is used to shield electromagnetic noise generated from electronic components operating at high frequencies. It has been.
しかしながら、板金シールドは、シールドケースの高さが高くなるので、モバイル機器の薄型化の障害となっている。 However, the sheet metal shield is an obstacle to making the mobile device thinner because the height of the shield case is increased.
モバイル機器の薄型化を実現するために、板金シールドの代わりに、銅(Cu)や銀(Ag)などからなる薄型の導電シートで電子部品を覆うことにより、電磁ノイズをシールドすることが考えられる。 In order to reduce the thickness of mobile devices, it is conceivable to shield electromagnetic noise by covering electronic components with a thin conductive sheet made of copper (Cu) or silver (Ag) instead of a sheet metal shield. .
しかしながら、薄い導電シートを用いた場合、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。 However, when a thin conductive sheet is used, the magnetic field shielding effect is reduced, so the thickness of the conductive sheet needs to be increased to some extent. As a result, the flexibility is inferior and it becomes difficult to completely seal the electronic component, and thus there is a problem that a large shielding effect cannot be obtained.
本発明が解決しようとする課題は、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を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide an electromagnetic shielding sheet having excellent magnetic field shielding characteristics even if it is thinned.
上記課題を解決するために、実施形態に係る電磁シールドシートは、2層以上の強磁性体層の各々を挟むように導体層が積層された積層膜からなり、前記2層以上の強磁性体層は、互いに異なる2種類以上の強磁性体からなることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electromagnetic shield sheet according to an embodiment includes a laminated film in which a conductor layer is laminated so as to sandwich each of two or more ferromagnetic layers, and the two or more layers of the ferromagnetic material. The layer is characterized by comprising two or more different ferromagnetic materials.
以下、実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る電磁シールドシートの構成を示す断面図である。この電磁シールドシートは、基材4、導体層1、強磁性体層2、導体層1、強磁性体層3および導体層1が順次に積層された5層からなる積層膜によって構成されている。強磁性体層2、強磁性体層3は、導電性を有する強磁性体で構成するのが好ましい。強磁性体層2、強磁性体層3は、互いに異なる2種類の強磁性体からなる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an electromagnetic shield sheet according to the first embodiment. This electromagnetic shield sheet is constituted by a laminated film composed of five layers in which a base material 4, a
導体層と強磁性体層を積層した電磁シールドシートは、強磁性体の強磁性共鳴周波数で磁界シールド効果が高くなる。従って、図2に示すような、強磁性体を一種類のみ用いた電磁シールドシートでは、その強磁性共鳴周波数において、特に高い磁界シールド効果が得られるが、広帯域に高い磁界シールド効果を得ることができなかった。 An electromagnetic shield sheet in which a conductor layer and a ferromagnetic layer are laminated has a high magnetic field shielding effect at the ferromagnetic resonance frequency of the ferromagnetic material. Therefore, an electromagnetic shield sheet using only one type of ferromagnetic material as shown in FIG. 2 can obtain a particularly high magnetic field shielding effect at the ferromagnetic resonance frequency, but can obtain a high magnetic field shielding effect in a wide band. could not.
実施形態1に係る図1に示す電磁シールドシートによれば、強磁性体層2と強磁性体層3との強磁性体を2種類用いているので、異なる強磁性共鳴周波数及び異なる強磁性共鳴周波数の間の周波数帯域で、高い磁界シールド効果を得ることができる。
According to the electromagnetic shield sheet shown in FIG. 1 according to the first embodiment, since two types of ferromagnetic materials of the
なお、図1に示す例では、強磁性体層2、強磁性体層3とこれらを挟むように形成された3層の導体層1とから構成されているが、強磁性体層を導体層で挟む構造であれば、導体層1および強磁性体層2、強磁性体層3の層数は上記に限定されない。強磁性体層2、および強磁性体層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。
In the example shown in FIG. 1, the
導体層1は、例えば銀(Ag)、銅(Cu)またはアルミニウム(Al)などといった非磁性体(導体)から構成されている。また、高周波では比透磁率が10以下になるようなニッケル(Ni)またはコバルト(Co)の単体、またはその化合物からなる強磁性体も導体層1の構成物として考えられる。
The
強磁性体層2、および強磁性体層3は、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、Ni80Fe20、Co85Nb12Zr3、Co67Zr8O25を例示することができる。
The
基材4は、絶縁体、導体、または半導体からなり、PETフィルム、ポリイミドシート等、柔軟性があるものでも、ガラスエポキシ基板、ガラス基板等、柔軟性がないものでもよい。また基材4は、シリコン、GaAs、SiC、GaN等の半導体でもよい。 The base material 4 is made of an insulator, a conductor, or a semiconductor, and may be a flexible material such as a PET film or a polyimide sheet, or a non-flexible material such as a glass epoxy substrate or a glass substrate. The substrate 4 may be a semiconductor such as silicon, GaAs, SiC, or GaN.
導体層1、および強磁性体層2、強磁性体層3は、スパッタ、蒸着、めっき、スプレー等の方法で成膜される。
The
また、この磁界シールドシートは、導体層1を含むので、電界もシールドすることができ、磁界だけではなく電界もシールドする電磁シールドシートになる。
Moreover, since this magnetic field shield sheet contains the
次に、上記のように構成される電磁シールドシート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、その結果を説明する。 Next, since the shielding effect of electromagnetic noise of the electromagnetic shielding sheet configured as described above was confirmed by simulation, the result will be described.
図3は、実施形態1に係る電磁シールドシートのシミュレーションモデルの構成を示す斜視図であり、図4は、その断面図である。このシミュレーションモデルは、シリコン4b内の配線10をノイズ源としており、電磁シールドシートで電磁界を遮断する。シリコン4b内の配線10の幅は0.033mmであり、エポキシ樹脂4aの厚さは0.1mm、シリコン4bの厚さは0.5mm、PETシート5の厚さは0.1mmである。磁界シールド効果は磁界強度測定面Aでy方向の磁界強度を面積分した値の差分から算出した。磁界強度測定面Aは配線10から0.622um離れた直上に配置し、大きさは0.1mm角とした。
FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration of a simulation model of the electromagnetic shield sheet according to the first embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view thereof. In this simulation model, the
電磁シールドシートは、導体層1、強磁性体層2、導体層1、強磁性体層3および導体層1が順次に積層された5層の積層膜からなり、導体層1の厚さは0.66um、強磁性体層2、および強磁性体層3の厚さは0.2umであり、電磁シールドシートの合計の膜厚は2.0umである。
The electromagnetic shield sheet is composed of a laminated film of five layers in which the
導体層1の導電率は10uΩcmである。強磁性体層2はNi80Fe20であり、図5に示す比透磁率の周波数特性とした。強磁性体層3はCo85Nb12Zr3あり、図6に示す比透磁率の周波数特性とした。強磁性共鳴周波数は890MHzである。この電磁シールドシートの断面図を図7に示す。
The conductivity of the
比較のために、強磁性体を2種類用いた電磁シールドシートのシミュレーションモデルの他に、図8に示す導体のみの電磁シールドシート、および図9に示すNi80Fe20を1層用いた電磁シールドシート、図10に示すようなCo85Nb12Zr3を1層用いた電磁シールドシートのシミュレーションも行った。電磁シールドシートの合計の膜厚は全て2umとした。 For comparison, in addition to a simulation model of an electromagnetic shield sheet using two types of ferromagnetic materials, an electromagnetic shield sheet having only a conductor shown in FIG. 8 and an electromagnetic shield using one layer of Ni 80 Fe 20 shown in FIG. A simulation of an electromagnetic shielding sheet using one sheet of Co 85 Nb 12 Zr 3 as shown in FIG. 10 was also performed. The total film thickness of the electromagnetic shield sheet was 2 um.
これら4つ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図11に示す。図9、図10に示した電磁シールドシートでは、それぞれNi80Fe20の強磁性共鳴周波数は500MHzであり、Co85Nb12Zr3の強磁性共鳴周波数は890MHzで磁界シールド効果が最大値をとる。これらは、図8で示した導体のみの電磁シールドシートよりも10〜8000MHzで高い磁界シールド効果を有している。 The simulation result of the magnetic field shielding effect of these four electromagnetic shielding sheets is shown in FIG. In the electromagnetic shield sheets shown in FIGS. 9 and 10, the magnetic resonance effect of Ni 80 Fe 20 is 500 MHz, and the magnetic resonance effect of Co 85 Nb 12 Zr 3 is 890 MHz. . These have a higher magnetic field shielding effect at 10 to 8000 MHz than the conductor-only electromagnetic shield sheet shown in FIG.
これらと比較して、図7に示した電磁シールドシートでは、Ni80Fe20の強磁性共鳴周波数は500MHz以上で、Co85Nb12Zr3の強磁性共鳴周波数は890MHz以下で60dB以上の磁界シールド効果を有しており、広帯域に高い磁界シールド効果が得られている。 Compared with these, in the electromagnetic shielding sheet shown in FIG. 7, the magnetic resonance shield of Ni 80 Fe 20 has a ferromagnetic resonance frequency of 500 MHz or more, and the magnetic resonance frequency of Co 85 Nb 12 Zr 3 has a ferromagnetic resonance frequency of 890 MHz or less and 60 dB or more. And has a high magnetic field shielding effect over a wide band.
以上のことから、図7のように異なる強磁性共鳴周波数を有する2種類の軟磁性体を用いた電磁シールドシートでは、それらの強磁性共鳴周波数、およびその間の帯域で高い磁界シールド効果が得られる。 From the above, in the electromagnetic shield sheet using two kinds of soft magnetic materials having different ferromagnetic resonance frequencies as shown in FIG. 7, a high magnetic field shielding effect can be obtained at the ferromagnetic resonance frequencies and the band between them. .
また、異なる層で磁気異方性を2方向に誘導し、直交する2方向に磁界シールド効果を上昇させることもできる。図12は磁気異方性の容易軸方向を異なる層で、直交させた例である。磁気異方性は磁界を印加しながら成膜する等の方法で誘導する。 In addition, magnetic anisotropy can be induced in two directions in different layers, and the magnetic field shielding effect can be increased in two orthogonal directions. FIG. 12 shows an example in which the easy axis directions of magnetic anisotropy are orthogonal to each other in different layers. Magnetic anisotropy is induced by a method such as forming a film while applying a magnetic field.
またシールドの最上層に、酸化、吸湿を防止する目的で、Tiやポリミド等の保護膜を形成することもある。 In addition, a protective film such as Ti or polyimide may be formed on the uppermost layer of the shield for the purpose of preventing oxidation and moisture absorption.
なお、3点の周波数で磁界シールド効果の極大値を持ち、より広帯域な磁界シールド効果を有する電磁シールドシートを実現するためには、3種類の強磁性体を用いれば良い。3種類の強磁性体は、NiFe、CoNbZrに加え、2.6GHzに強磁性共鳴周波数を持つCo67Zr8O25等を用いれば良い。 In order to realize an electromagnetic shield sheet having the maximum value of the magnetic field shielding effect at three frequencies and having a broader magnetic field shielding effect, three types of ferromagnetic materials may be used. As the three types of ferromagnetic materials, in addition to NiFe and CoNbZr, Co 67 Zr 8 O 25 having a ferromagnetic resonance frequency at 2.6 GHz may be used.
(実施形態2)
図13(a)に示す電磁シールドシートは、基材4の上に、強磁性体層2、導体層1、強磁性体層2および導体層1が順次に積層された4層からなる積層膜によって構成されている。図13(b)に示す電磁シールドシートは、基材4の上に、導体層1、強磁性体層2、導体層1および強磁性体層2が順次に積層された4層からなる積層膜によって構成されている。
(Embodiment 2)
The electromagnetic shield sheet shown in FIG. 13A is a laminated film composed of four layers in which a
また、図14に示す電磁シールドシートは、基材4の上に、強磁性体層2、導体層1、および強磁性体層2が順次に積層された3層からなる積層膜によって構成されている。図13、および図14に示す電磁シールドシートは導体のみからなる電磁シールドシートよりも高い磁界シールド効果を得ることができる。
Further, the electromagnetic shielding sheet shown in FIG. 14 is constituted by a laminated film composed of three layers in which a
なお、図13に示す例では、強磁性体層2と導体層1が2層ずつ、順次積層されているが、基材4に隣接する層が強磁性体層2で最上層が導体層1、もしくは基材4に隣接する層が導体層1で最上層が強磁性体層2であれば、導体層1および強磁性体層2の層数は上記に限定されない。
In the example shown in FIG. 13, two layers of the
また、図14に示す例では、導体層1とこれらを挟むように形成された2層の強磁性体層2から構成されているが、導体層1を強磁性体層2で挟む構造であれば、強磁性体層2、および導体層1の層数は上記に限定されない。
Further, in the example shown in FIG. 14, the
導体層1は、例えば銀(Ag)、銅(Cu)またはアルミニウム(Al)などといった非磁性体(導体)から構成されている。また、高周波では比透磁率が10以下になるようなニッケル(Ni)またはコバルト(Co)の単体、またはその化合物からなる強磁性体も導体層1の構成物として考えられる。
The
強磁性体層2は、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、Ni80Fe20、Co85Nb12Zr3、CoZrOを例示することができる。
The
基材4は、絶縁体、または半導体からなり、PETフィルム、ポリイミドシート、銅シート等、柔軟性があるものでも、ガラスエポキシ基板、ガラス基板等、銅板等、柔軟性がないものでもよい。また基材4は、シリコン、GaAs、SiC、GaN等の半導体でもよい。 The base material 4 is made of an insulator or a semiconductor, and may be a flexible material such as a PET film, a polyimide sheet, or a copper sheet, or a non-flexible material such as a glass epoxy substrate, a glass substrate, or the like. The substrate 4 may be a semiconductor such as silicon, GaAs, SiC, or GaN.
導体層1、および強磁性体層2は、スパッタ、蒸着、めっき、スプレー等の方法で成膜される。また、この磁界シールドシートは、導体層1を含むので、電界もシールドすることができ、磁界だけではなく電界もシールドする電磁シールドシートになる。
The
次に、上記のように構成される電磁シールドシート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、その結果を説明する。 Next, since the shielding effect of electromagnetic noise of the electromagnetic shielding sheet configured as described above was confirmed by simulation, the result will be described.
シミュレーションモデルは電磁シールドシートの層構成を変え、4種類解析した。図15、図16、図17、および図18は解析したシミュレーションモデルの断面図である。図15、図16、図17、および図18のシミュレーションモデルは、シリコン4b内の配線10をノイズ源としており、電磁シールドシートで電磁界を遮断する。シリコン4b内の配線10の幅は0.033mmであり、エポキシ樹脂4aの厚さは0.1mm、シリコン4bの厚さは0.5mm、PETシート5の厚さは0.1mmである。磁界シールド効果は、磁界強度測定面Aでy方向の磁界強度を面積分した値の差分から算出した。磁界強度測定面Aは配線10から0.622um離れた直上に配置し、大きさは0.1mm角とした。
The simulation model changed the layer structure of the electromagnetic shield sheet and analyzed four types. 15, FIG. 16, FIG. 17, and FIG. 18 are sectional views of the analyzed simulation models. In the simulation models of FIGS. 15, 16, 17, and 18, the
図15は導体層1のみからなる電磁シールドシートで、他の電磁シールドシートと比較するために解析した。導体層1の厚さは2umである。
FIG. 15 shows an electromagnetic shield sheet composed of only the
図16はPETシート5上に導体層1、強磁性体層2、導体層1、強磁性体層2と順次積層された電磁シールドシートである。導体層1の厚さは0.8um、強磁性体層2の厚さは0.2mmであり、合計の厚さは2umである。
FIG. 16 shows an electromagnetic shield sheet in which a
図17はPETシート5上に強磁性体層2、導体層1、強磁性体層2、導体層1と順次積層された電磁シールドシートである。導体層1の厚さは0.8um、強磁性体層2の厚さは0.2mmであり、合計の厚さは2umである。
FIG. 17 shows an electromagnetic shield sheet in which a
図18はPETシート5上に強磁性体層2、導体層1、強磁性体層2と順次積層された電磁シールドシートである。導体層1の厚さは1.6um、強磁性体層2の厚さは0.2mmであり、合計の厚さは2umである。
FIG. 18 shows an electromagnetic shield sheet in which the
導体層1は導体層1の導電率は10uΩcmである。強磁性体層2はNi80Fe20とした。Ni80Fe20の比透磁率の周波数特性は図5に示すように入力した。
The
これら4つ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図19に示す。図16、図17に示した電磁シールドシートでは、同じ2um厚の図15に示した導体のみの電磁シールドシートより10MHz〜5000MHzで磁界シールド効果が高い。 The simulation result of the magnetic field shielding effect of these four electromagnetic shielding sheets is shown in FIG. The electromagnetic shielding sheets shown in FIGS. 16 and 17 have a higher magnetic field shielding effect at 10 MHz to 5000 MHz than the electromagnetic shielding sheet having only the conductor shown in FIG.
また、図18に示した電磁シールドシートは、同じ2um厚の図15に示した導体のみの電磁シールドシートより10MHz〜900MHzで磁界シールド効果が高い。以上のことから、図16、図17、および図18に示した電磁シールドシートは、導体のみの電磁シールドシートよりも、磁界シールド効果が高い周波数の帯域があることがわかる。 Moreover, the electromagnetic shielding sheet shown in FIG. 18 has a higher magnetic field shielding effect at 10 MHz to 900 MHz than the electromagnetic shielding sheet of only the conductor shown in FIG. From the above, it can be seen that the electromagnetic shield sheets shown in FIGS. 16, 17, and 18 have a frequency band with a higher magnetic field shielding effect than the electromagnetic shield sheet having only a conductor.
また、強磁性体層1を2層以上用いる場合、異なる層で2種類以上の軟磁性体を用いることにより、広帯域に高い磁界シールド効果が得られる。加えて、強磁性体層1を2層以上用いる場合、異なる層で磁気異方性を2方向に誘導し、直交する2方向に磁界シールド効果を上昇させることもできる。
When two or more
またシールドの最上層に、酸化、吸湿を防止する目的で、Tiやポリミド等の保護膜を形成することもある。 In addition, a protective film such as Ti or polyimide may be formed on the uppermost layer of the shield for the purpose of preventing oxidation and moisture absorption.
以上説明した実施形態によれば、2種類以上の導電性の強磁性体層とそれらを挟むように非磁性体からなる導体層が積層された積層膜を構成することにより、広帯域な磁界シールド効果を有する電磁シールドシートを提供することができる。 According to the embodiment described above, a broadband magnetic field shielding effect is obtained by configuring a laminated film in which two or more kinds of conductive ferromagnetic layers and a conductor layer made of a nonmagnetic material are sandwiched therebetween. The electromagnetic shielding sheet which has can be provided.
以上のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1‥導体層、2,3‥強磁性体層、4‥基材、4a‥エポキシ樹脂、4b‥シリコン、5‥PETシート、6a,6b‥完全導体、10‥配線、A‥磁界強度測定面。
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