JP2021136389A - Magnetic shield sheet - Google Patents

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利英 井手
Toshihide Ide
利英 井手
幹夫 大森
Mikio Omori
幹夫 大森
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Abstract

To provide a magnetic shield sheet that exerts an electromagnetic wave suppression effect even at high frequencies from MHz to GHz in order to prevent leakage electromagnetic fields from a component that generates electromagnetic waves such as a coil in an electronic circuit, wiring, or the like.SOLUTION: A magnetic shield sheet according to an embodiment of the present invention for reducing the electromagnetic field leaking from a solenoid coil in a wireless power transmission circuit has a flat plate shape having a surface that is close to at least one of two end faces that are substantially perpendicular to the length direction of the solenoid coil, or close to a side surface that is substantially parallel to the length direction of the solenoid coil, and faces the end face or side surface, and includes a magnetic material in which a real component μ' of the relative permeability (complex relative permeability μr=μ'-jμ") in a high frequency band over a range of one digit or more from 1 MHz to 30 GHz is 1 or more, and the imaginary component μ" is 0.2 or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、防磁シートに関し、より具体的には、電気・電子回路中において磁場を発生させる素子の近傍に設置することで素子から放射される磁場を減少させるための防磁シートに関する。 The present invention relates to a magnetic shield sheet, and more specifically, to a magnetic shield sheet for reducing a magnetic field radiated from an element by installing it in the vicinity of an element that generates a magnetic field in an electric / electronic circuit.

最近、モバイル型情報通信機器であるパーソナルコンピュータ(PC)や携帯電話、デジタルカメラなどの各種情報通信機器の小型多機能化や演算処理速度の高速化に伴って駆動周波数の高周波化が富に進展しており、高周波を利用した機器の普及は拡大の一途を辿っている。マイクロ波帯域の電磁波を利用する衛星通信、移動体通信、カーナビゲーションなどの機器は近年大幅に需要を伸ばし、自動車料金収集システム(ETC)、無線LANなどの近距離無線通信、衝突防止レーダなどの車載用ミリ波レーダ、などの普及も始まっている。以上のような高周波の利用の流れが進む中で、高い周波数の電磁場変化にも損失無く追随する磁性材料が強く求められている。 Recently, as mobile information and communication devices such as personal computers (PCs), mobile phones, and digital cameras have become smaller and more multifunctional, and the calculation processing speed has increased, the drive frequency has become more and more high-frequency. The spread of high-frequency equipment is steadily expanding. Demand for devices such as satellite communications, mobile communications, and car navigation systems that use electromagnetic waves in the microwave band has increased significantly in recent years, such as automobile toll collection systems (ETC), short-range wireless communications such as wireless LAN, and collision prevention radar. In-vehicle millimeter-wave radar and the like have also begun to spread. With the progress of the use of high frequencies as described above, there is a strong demand for magnetic materials that can follow changes in electromagnetic fields at high frequencies without loss.

その一方で、これらの高周波機器が外界に放出する電磁波による電磁環境悪化が問題視されており、現在、公的機関や国際機関による法規制、自主規制の動きが活発化している。しかしながら、個々の機器においては有用な信号でも、他の機器や生体にとっては障害になるという背反する因果関係にあるため、非常に対応が難しい問題である。特に近年ではワイヤレス電力伝送技術の利用が始まったために、従来よりも高周波かつ高出力の電磁波を発生する機器が登場しているため、これらの電磁波により他の制御機器などへの悪影響が問題化していきている。 On the other hand, the deterioration of the electromagnetic environment due to the electromagnetic waves emitted by these high-frequency devices to the outside world has been regarded as a problem, and the movement of legal regulations and self-regulation by public institutions and international organizations is currently becoming active. However, it is a very difficult problem to deal with because there is a contradictory causal relationship that even a signal that is useful in each device becomes an obstacle for other devices and living organisms. Especially in recent years, since the use of wireless power transmission technology has begun, devices that generate electromagnetic waves with higher frequencies and higher output than before have appeared, and these electromagnetic waves have become a problem of adverse effects on other control devices. living.

また、電子回路に設置される各電子素子の集積密度が非常に高まっている影響でオンボード電源など小規模ICや小規模回路においても発生する電磁界が隣接回路や配線へノイズとして与える影響が問題化していきている。この問題を解決するためには、機器の特性として、不要電磁波を放出せず、外来ノイズに強い耐性を持つこと、すなわち、電磁波の発生(EMI)と被害(EMS)の両面を視野に入れた電磁両立性(EMC;Electro-Magnetic Compatibility)の確立が重要になる。 In addition, due to the extremely high integration density of each electronic element installed in the electronic circuit, the electromagnetic field generated in small-scale ICs and small-scale circuits such as on-board power supplies has an effect as noise on adjacent circuits and wiring. It is becoming a problem. In order to solve this problem, as a characteristic of the equipment, it does not emit unnecessary electromagnetic waves and has strong resistance to external noise, that is, both generation of electromagnetic waves (EMI) and damage (EMS) are taken into consideration. It is important to establish electromagnetic compatibility (EMC).

上記EMC対策の一例として、従来から電子機器によく用いられている電磁ノイズ吸収材料は、電磁ノイズ発生源の近傍において、電磁波を外界に放出するのを抑制する働きをもつ材料である。数MHz以上の高周波数領域では、Ni−Znフェライトなどの自然共鳴を利用して線路を伝わる高調波などの高周波の電磁ノイズを吸収し、熱エネルギーに変換してノイズを抑制するシート状の電磁ノイズ吸収材料(防磁シート)がよく用いられている。要求される磁気特性としては、磁性材料の比透磁率が高いことと、自然共鳴周波数が高いことの2点である。フェライトは電気抵抗率が高いため、渦電流損失による性能劣化が小さく、高周波領域では好ましい材料とされてきた。 As an example of the above EMC countermeasures, an electromagnetic noise absorbing material that has been often used in electronic devices has a function of suppressing the emission of electromagnetic waves to the outside world in the vicinity of an electromagnetic noise generation source. In the high frequency region of several MHz or higher, sheet-like electromagnetic waves that absorb high-frequency electromagnetic noise such as harmonics transmitted through the line using natural resonance such as Ni-Zn ferrite and convert it into thermal energy to suppress the noise. Noise absorbing materials (magnetic shield sheets) are often used. The required magnetic properties are two points: a high relative permeability of the magnetic material and a high natural resonance frequency. Since ferrite has a high electrical resistivity, performance deterioration due to eddy current loss is small, and it has been regarded as a preferable material in the high frequency region.

ところで、電磁波が作用している場合など交流磁場中での材料の比透磁率は、複素数表示で、μ=μ’−jμ”と表される。複素比透磁率μは実数部と虚数部に分かれており、それぞれをμ‘、μ“である。ここでjは虚数単位である。一般に比透磁率の実数部が大きいほど磁束密度の増幅作用が強く、虚数部が大きいほど磁場が熱などへ変換される損失作用が強い。この複素比透磁率の実部および虚部はそれぞれ周波数依存性を持っているため、磁場の周波数によって比透磁率は異なる値となる。 By the way, the relative magnetic permeability of a material in an AC magnetic field, such as when an electromagnetic wave is acting, is expressed as μ r = μ'−jμ ”in complex number representation. The complex relative magnetic permeability μ r is a real part and an imaginary number. It is divided into parts, which are μ'and μ', respectively. Here, j is an imaginary unit. Generally, the larger the real part of the relative permeability, the stronger the amplification effect of the magnetic flux density, and the larger the imaginary part, the stronger the loss effect of converting the magnetic field into heat or the like. Since the real part and the imaginary part of this complex relative magnetic permeability have frequency dependence, the relative magnetic permeability has different values depending on the frequency of the magnetic field.

例えば上記のフェライトなどは他の磁性材料の多くは、MHz以上の周波数になると比透磁率が下がってくるのに対して、GHz付近まで高い比透磁率を維持できるため、高周波磁性材料として優れているといえるのである。 For example, most of the other magnetic materials such as ferrite mentioned above are excellent as high-frequency magnetic materials because the relative magnetic permeability decreases at frequencies above MHz, while the high relative magnetic permeability can be maintained up to around GHz. It can be said that there is.

これまでの防磁シートは、高周波特性に優れた磁性材では比透磁率の虚数成分が高周波数領域で大きいことを利用しており、主に有機物材料の中に高周波特性に優れた磁性材料を粉体などにして混入させることにより、電磁波を熱に変換することで電磁波強度を下げることで各電子部品の間や電子機器の間の相互干渉や誤動作、さらには人体などへの影響をも抑制してきた(例えば、特許文献1)。この防磁シートの技術は、導体板で囲う構造にする防磁シールドよりも小型かつ軽量で済み、さらに絶縁性も高いため電子回路の中でも特に高密度集積回路で用いる際に優位性があった。 Conventional magnetic shield sheets utilize the fact that magnetic materials with excellent high-frequency characteristics have a large imaginary component of relative permeability in the high-frequency region, and mainly organic materials are powdered with magnetic materials with excellent high-frequency characteristics. By mixing it in the body etc., it converts electromagnetic waves into heat and lowers the electromagnetic wave intensity to suppress mutual interference and malfunction between each electronic component and electronic devices, and also to suppress the influence on the human body etc. (For example, Patent Document 1). This magnetic shield sheet technology is smaller and lighter than the magnetic shield shield having a structure surrounded by a conductor plate, and has high insulation properties, so that it has an advantage especially when used in a high-density integrated circuit among electronic circuits.

電子回路の部品にはコンデンサ、コイル、トランスなどの受動部品が多く含まれているが、この中でも磁場と作用して電子回路の電圧・電流特性を制御するコイルやトランスは電磁場が局所的に集中し、さらにそこから電磁場が漏れ出るために周辺部品との干渉や回路誤動作の原因となる場合がある。最近では電子回路の高密度化が進む一方、回路の動作周波数が向上しているため従来の防磁シートでは電磁波を防ぐ機能が不十分であった。そのため、部品間の距離や方向などの配置レイアウトに制約がかかり回路の集積化を充分に実施できないケースがあった。 Many passive components such as capacitors, coils, and transformers are included in electronic circuit components. Among them, electromagnetic fields are locally concentrated in coils and transformers that act on magnetic fields to control the voltage and current characteristics of electronic circuits. In addition, the electromagnetic field leaks from it, which may cause interference with peripheral parts and circuit malfunction. Recently, while the density of electronic circuits has been increasing, the operating frequency of circuits has been improved, so that the conventional magnetic shield sheet has insufficient function to prevent electromagnetic waves. Therefore, there are cases where the arrangement layout such as the distance and direction between the parts is restricted and the circuit cannot be sufficiently integrated.

従来は電子回路のコイル、トランス等の電磁波を漏洩・放射させる部品に対する防磁シートとして、フェライト等の自然共振周波数がGHz以下の材料をmmサイズ以下の粉体にして有機物へ混入させたものが主に用いられてきた。複素比透磁率μ“が特定の周波数領域でピーク値をもつ特性を利用して、所望の周波数領域で電磁波を熱へ変換させることによりシートを透過していく電磁波の強度を抑制させていた。 Conventionally, as a magnetic shield sheet for parts that leak and radiate electromagnetic waves such as coils and transformers of electronic circuits, materials such as ferrite with a natural resonance frequency of GHz or less are mainly made into powder of mm size or less and mixed with organic substances. Has been used in. Utilizing the characteristic that the complex relative magnetic permeability μ "has a peak value in a specific frequency region, the intensity of the electromagnetic wave transmitted through the sheet is suppressed by converting the electromagnetic wave into heat in a desired frequency region.

また、最近ではフェライト以外にも高い周波数領域で比透磁率をもつ新たな磁性材料が開発されている。それらの新磁性材料はμm、またはnmの大きさをもつ磁性粉末として用いられるもので、代表的な材料としては、希土類-鉄-窒化物系磁性材料(例えば、Nd-Fe-N等)が挙げられる(例えば、特許文献2)。これらの磁性粉末の透磁率は粉体のサイズによって透磁率の周波数帯域を調整することができる。それにより数MHzから数GHzの範囲で所望とする周波数域に比透磁率を調整して吸収特性を変化させた防磁シートを製作することが可能となった。 Recently, in addition to ferrite, new magnetic materials having relative permeability in the high frequency range have been developed. These new magnetic materials are used as magnetic powders having a size of μm or nm, and typical materials include rare earth-iron-nitride magnetic materials (for example, Nd-Fe-N). (For example, Patent Document 2). The magnetic permeability of these magnetic powders can be adjusted in the frequency band of the magnetic permeability according to the size of the powder. As a result, it has become possible to manufacture a magnetic shield sheet in which the relative magnetic permeability is adjusted in a desired frequency range in the range of several MHz to several GHz to change the absorption characteristics.

しかし、比透磁率の虚数部μ“が大きな値をとることができる周波数帯域は、実部μ‘が大きな値をとれる周波数領域と比べると非常に狭い。さらにMHzを超える高周波での磁性材料はいずれも元のμがkHz以下の周波数での材料と比べて格段に小さかったためμ“も十分な大きさが取れなかった。よって従来のMHz以上の周波数で用いる防磁シートにおいて、周波数領域を拡げることが困難だった。 However, the frequency band in which the imaginary part μ "of the relative permeability can take a large value is very narrow compared to the frequency range in which the real part μ'can take a large value. Furthermore, magnetic materials at high frequencies exceeding MHz In both cases, the original μ r was much smaller than that of the material at frequencies below kHz, so μ “could not be sufficiently large. Therefore, it has been difficult to expand the frequency range in the conventional magnetic shield sheet used at a frequency of MHz or higher.

特開2008−210861Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-210861 特許第5669389号Patent No. 5669389

本発明の目的は、電子回路内のコイル等の電磁波を発生する部品や配線等からの漏洩電磁場を防ぐため、MHzからGHzの高周波においても電磁波の抑制効果を発揮する防磁シートを提供することである。 An object of the present invention is to provide a magnetic shield sheet that exhibits an electromagnetic wave suppression effect even at high frequencies from MHz to GHz in order to prevent leakage electromagnetic fields from parts that generate electromagnetic waves such as coils in electronic circuits and wiring. be.

本発明の一態様の無線電力伝送回路内のソレノイドコイルから漏洩する電磁場を低減するための防磁シートは、ソレノイドコイルの長さ方向に略垂直な2つの端面の少なくとも一方に近接し、またはソレノイドコイルの長さ方向に略平行な側面に近接し、当該端面または側面に対向する表面を有する平板形状を有し、1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って高周波数帯域での比透磁率(複素比透磁率μ=μ’−jμ”)の実数成分μ’が1以上であって虚数成分μ”が0.2以下である磁性材料を含む。 The magnetic shield sheet for reducing the electromagnetic field leaking from the solenoid coil in the wireless power transmission circuit of one aspect of the present invention is close to at least one of two end faces substantially perpendicular to the length direction of the solenoid coil, or the solenoid coil. It has a flat plate shape that is close to a side surface that is substantially parallel to the length direction of the solenoid and has a surface that faces the end surface or the side surface, and has a relative permeability in a high frequency band over a range of one digit or more from 1 MHz to 30 GHz. Includes a magnetic material in which the real component μ'of (complex relative magnetic permeability μ r = μ'-jμ ") is 1 or more and the imaginary component μ" is 0.2 or less.

本発明の一態様の電子回路内のトランスから漏洩する電磁場を低減するための防磁シートは、トランスの端面に近接し、当該端面に対向する表面を有する平板形状を有し、1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って高周波数帯域での比透磁率(複素比透磁率μ=μ’−jμ”)の実数成分μ’が1以上であって虚数成分μ”が0.2以下である磁性材料を含む。 The magnetic shield sheet for reducing the electromagnetic field leaking from the transformer in the electronic circuit of one aspect of the present invention has a flat plate shape having a surface close to the end face of the transformer and facing the end face, and has a flat plate shape of 1 MHz to 30 GHz. The real component μ'of the relative permeability (complex relative permeability μ r = μ'−jμ ”) in the high frequency band over a range of one digit or more is 1 or more and the imaginary component μ ”is 0.2 or less. Includes magnetic materials that are.

本発明の一態様の電子回路内の電子部品、配線、または電子部品間から漏洩する電磁場を低減するための防磁シートは、電子部品、配線、または電子部品間の表面に近接し、当該表面に対向する表面を有する平板形状を有し、1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って高周波数帯域での比透磁率(複素比透磁率μ=μ’−jμ”)の実数成分μ’が1以上であって虚数成分μ”が0.2以下である磁性材料を含む。 The magnetic shield sheet for reducing the electromagnetic field leaking from the electronic components, wirings, or between the electronic components in the electronic circuit of one aspect of the present invention is close to the surface between the electronic components, the wiring, or the electronic components, and is on the surface. It has a flat plate shape with facing surfaces, and is a real component μ of the relative permeability (complex relative permeability μ r = μ'−jμ ”) in the high frequency band over a range of one digit or more from 1 MHz to 30 GHz. Includes magnetic materials in which'is 1 or more and the imaginary component μ'is 0.2 or less.

本発明の一態様のアンテナから漏洩する電磁場を低減するための防磁シートは、アンテナの送信用の電磁界を放射する側と反対側の端部に近接し、当該端部に対向する表面を有する平板形状を有し、1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って高周波数帯域での比透磁率(複素比透磁率μ=μ’−jμ”)の実数成分μ’が1以上であって虚数成分μ”が0.2以下である磁性材料を含む。 The magnetic shield sheet for reducing the electromagnetic field leaking from the antenna of one aspect of the present invention has a surface that is close to the end portion on the side opposite to the side that emits the electromagnetic field for transmission of the antenna and faces the end portion. It has a flat plate shape, and the real component μ'of the relative permeability (complex relative permeability μ r = μ'-jμ ") in the high frequency band over a range of one digit or more from 1 MHz to 30 GHz is 1 or more. It contains a magnetic material having an imaginary component μ "of 0.2 or less.

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)ソレノイドコイル、トランス、電子回路内の電子部品、配線、電子部品間、あるいはアンテナから漏洩する電磁場を抑制し、周辺の他の機器等への悪影響を低減することができる。
(2)その漏洩電磁場の抑制(低減)は特にMHzからGHzの高周波帯域においても有効である。
(3)電子回路上の部品や配線などの電磁干渉やノイズが抑制され、部品間の距離や方向などの配置レイアウト上の制約が緩和されるので、電子回路の集積密度をさらに高めることが可能となる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) It is possible to suppress an electromagnetic field leaking between solenoid coils, transformers, electronic components in electronic circuits, wiring, between electronic components, or from an antenna, and reduce adverse effects on other peripheral devices.
(2) The suppression (reduction) of the leaked electromagnetic field is particularly effective in the high frequency band from MHz to GHz.
(3) Electromagnetic interference and noise of parts and wiring on electronic circuits are suppressed, and restrictions on layout layout such as distance and direction between parts are relaxed, so it is possible to further increase the integration density of electronic circuits. It becomes.

本発明の一実施形態(コイル)の防磁シートを示す図である。It is a figure which shows the magnetic shield sheet of one Embodiment (coil) of this invention. 本発明の一実施形態(コイル)の防磁シートの磁場抑制効果を示す図である。It is a figure which shows the magnetic field suppression effect of the magnetic field shielding sheet of one Embodiment (coil) of this invention. 本発明の一実施形態(コイル)の防磁シートの磁場抑制効果を示す図である。It is a figure which shows the magnetic field suppression effect of the magnetic field shielding sheet of one Embodiment (coil) of this invention. 本発明の他の一実施形態(ワイヤレス給電)の防磁シートを示す図である。It is a figure which shows the magnetic shield sheet of another embodiment (wireless power supply) of this invention. 本発明の他の一実施形態(トランス)の防磁シートを示す図である。It is a figure which shows the magnetic shield sheet of another embodiment (transformer) of this invention. 本発明の他の一実施形態(電子部品)の防磁シートを示す図である。It is a figure which shows the magnetic shield sheet of another embodiment (electronic component) of this invention. 本発明の他の一実施形態(電子回路)の防磁シートを示す図である。It is a figure which shows the magnetic shield sheet of another embodiment (electronic circuit) of this invention. 本発明の他の一実施形態(アンテナ)の防磁シートを示す図である。It is a figure which shows the magnetic shield sheet of another embodiment (antenna) of this invention. 本発明の他の一実施形態(配線)の防磁シートを示す図である。It is a figure which shows the magnetic shield sheet of another embodiment (wiring) of this invention. 本発明の他の一実施形態(電子部品間)の防磁シートを示す図である。It is a figure which shows the magnetic shield sheet of another embodiment (between electronic parts) of this invention.

図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態(コイル)の防磁シートを示す図である。図1の例では、ソレノイドコイル(空芯コイル)1の両側に防磁シート2、3を配置している。防磁シート2、3は、ソレノイドコイル1の長さ方向に略垂直な2つの端面(断面)の少なくとも一方に近接して配置されていればよい。また、防磁シートは、端面の防磁シート2、3の代わりに、あるいは追加して、図1のソレノイドコイル1の長さ方向に略平行な側面に沿って配置することができる。防磁シート2、3は、例えばその端面または側面(以下、単に端面と記す)に接合あるいは端面から約数mm〜1cm程度の位置に配置される。防磁シート2、3は、ソレノイドコイル1の端面に対向する表面を有する平板形状を有している。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a magnetic shield sheet according to an embodiment (coil) of the present invention. In the example of FIG. 1, magnetic shield sheets 2 and 3 are arranged on both sides of the solenoid coil (air core coil) 1. The magnetic shield sheets 2 and 3 may be arranged close to at least one of two end faces (cross sections) substantially perpendicular to the length direction of the solenoid coil 1. Further, the magnetic shield sheet can be arranged along the side surface substantially parallel to the length direction of the solenoid coil 1 of FIG. 1 in place of or in addition to the magnetic shield sheets 2 and 3 on the end faces. The magnetic shield sheets 2 and 3 are joined to, for example, their end face or side surface (hereinafter, simply referred to as an end face) or arranged at a position of about several mm to 1 cm from the end face. The magnetic shield sheets 2 and 3 have a flat plate shape having a surface facing the end face of the solenoid coil 1.

図1では、円板状の形状の防磁シートを示しているが、円板状に限定されず方形(正方形や長方形)であってもよい。ソレノイドコイル1の側面に沿って配置する場合は、方形(長方形)の方が好ましい。その大きさ(サイズ)は、ソレノイドコイル1の端面の少なくとも一部または全部を覆う大きさの表面があればよい。その厚さは、加工が可能な例えば数十μmから1cm程度の範囲にあればよい。防磁シートは両面テープなどでソレノイドコイル1の端面に接着してもよい。 Although FIG. 1 shows a magnetic shield sheet having a disk shape, it is not limited to the disk shape and may be a square (square or rectangle). When arranged along the side surface of the solenoid coil 1, a rectangular shape is preferable. The size (size) may be such that there is a surface having a size that covers at least a part or all of the end face of the solenoid coil 1. The thickness may be in the range of, for example, several tens of μm to 1 cm, which can be processed. The magnetic shield sheet may be adhered to the end face of the solenoid coil 1 with double-sided tape or the like.

防磁シート2、3は、高周波用磁性材料、具体的には例えば、1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って高周波数帯域での比透磁率(複素比透磁率μr=μ’−jμ”)の実数成分μ’が1以上であって虚数成分μ”が0.2以下である磁性材料を含む。ここで、「1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って」とは、例えば10MHz〜100MHz、300MHz〜3GHzのように周波数が1桁以上変化する周波数範囲を意味する(以下、同様である)。これは、高周波用磁性材料の粒径に応じて周波数範囲が1桁以上変化することに起因している。 The magnetic shield sheets 2 and 3 are made of a magnetic material for high frequency, specifically, for example, the relative magnetic permeability in a high frequency band over a range of one digit or more from 1 MHz to 30 GHz (complex relative magnetic permeability μr = μ'−jμ). Includes a magnetic material in which the real component μ'of ") is 1 or more and the imaginary component μ" is 0.2 or less. Here, "over a range of one digit or more out of 1 MHz to 30 GHz" means a frequency range in which the frequency changes by one digit or more, for example, 10 MHz to 100 MHz and 300 MHz to 3 GHz (the same applies hereinafter). ). This is due to the fact that the frequency range changes by one digit or more depending on the particle size of the high-frequency magnetic material.

磁性材料は、例えばNdFe100−x−yに代表される保持力の少ない窒化物磁性材や含む。防磁シートの一形態では、NdFe17などの磁性材料の微粒子が熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂)中に混在しているものを用いることができる。磁性材料の微粒子のサイズ(粒径)は、例えば約数μm〜数十μmの範囲である。 Magnetic materials include and for example Nd x Fe 100-x-y N less nitride retentive typified y magnetic material. In one form of the magnetic shield sheet, one in which fine particles of a magnetic material such as Nd 2 Fe 17 N 3 are mixed in a thermosetting resin (for example, an epoxy resin) can be used. The size (particle size) of the fine particles of the magnetic material is, for example, in the range of about several μm to several tens of μm.

NdFe100−x−yの他にも1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って高周波数帯域での比透磁率(複素比透磁率μr=μ’−jμ”)の実数成分μ’が1以上であって虚数成分μ”が0.2以下となる磁性材料として、RFe100−x−yの組成を持ちRは、Y、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Smの中から選択される少なくとも1種である化合物材料、またはFeを主体とした磁性金属を含むアモルファスの磁性粒子であり、磁性粒子の表面がガラス相からなる酸化被膜により被覆されていることを特徴とする材料などが挙げられる。 Real Nd x Fe 100-x-y N in addition to the relative magnetic permeability in a high frequency band over a range of more than an order of magnitude of 1MHz~30GHz also of y (complex relative permeability μr = μ'-jμ ") As a magnetic material having a component μ'of 1 or more and an imaginary component μ of 0.2 or less, it has a composition of R x Fe 100-xy N y , and R is Y, Ce, Pr, Nd, Gd. , Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Lu, Sm, at least one compound material, or amorphous magnetic particles containing a magnetic metal mainly composed of Fe, and the surface of the magnetic particles is Examples thereof include materials characterized by being covered with an oxide film composed of a glass phase.

実際にソレノイドコイル1の端面に磁性シートを配置して13.56MHzおよび300MHz以上までの高調波成分の電磁界強度を下げた実験例を図2に示す。図2(a)は空芯ソレノイドコイルでの実験結果であり、(b)ソレノイドコイル1の一端面に防磁シートを張り付けた場合の実験結果である。図2(b)の場合はコイル断面形状に対して同径の磁性シートを配置した。測定領域はソレノイドコイル1の端面上部の18mm×20mmの領域である。電磁界分布を電磁界プローブの2次元スキャンにより評価したところ、(b)の防磁シートを張り付けた場合の方が図の左上側のコイル端面から遠い領域での電磁界強度がより大きく減少している(電磁界強度が弱い濃い色の領域が広い)結果が得られた。 FIG. 2 shows an experimental example in which a magnetic sheet is actually arranged on the end face of the solenoid coil 1 to reduce the electromagnetic field strength of harmonic components up to 13.56 MHz and 300 MHz or higher. FIG. 2A shows the experimental result with the air-core solenoid coil, and FIG. 2B shows the experimental result when the magnetic shield sheet is attached to one end surface of the solenoid coil 1. In the case of FIG. 2B, magnetic sheets having the same diameter with respect to the cross-sectional shape of the coil were arranged. The measurement area is an area of 18 mm × 20 mm above the end face of the solenoid coil 1. When the electromagnetic field distribution was evaluated by a two-dimensional scan of the electromagnetic field probe, the electromagnetic field strength in the region far from the coil end face on the upper left side of the figure was significantly reduced when the magnetic shield sheet of (b) was attached. The result was obtained (the dark color area where the electromagnetic field strength is weak is wide).

図3は、電磁界シミュレーションにより検証した例である。図の横軸はソレノイドコイル1の端面からの距離(mm)であり、縦軸は電磁界強度(dBμV)である。グラフAは空芯コイルであり、Bは円形の防磁シートをコイルの一端面に付けた場合であり、Cはコイルの側面に沿って縦張りの防磁シートを付けた場合である。磁性材料の正の透磁率μ’の値で言うと、A:約1、B:約2、C:約4〜5にそれぞれ相当する。図3からソレノイドコイル1の端面から離れるにつれて、B及びCの防磁シートがある場合の電磁界強度の抑制効果が大きくなることがわかる。 FIG. 3 is an example verified by electromagnetic field simulation. The horizontal axis in the figure is the distance (mm) from the end face of the solenoid coil 1, and the vertical axis is the electromagnetic field strength (dBμV). Graph A is an air-core coil, B is a case where a circular magnetic shield sheet is attached to one end surface of the coil, and C is a case where a vertically stretched magnetic shield sheet is attached along the side surface of the coil. In terms of the positive magnetic permeability μ'value of the magnetic material, it corresponds to A: about 1, B: about 2, and C: about 4 to 5, respectively. From FIG. 3, it can be seen that the effect of suppressing the electromagnetic field strength in the presence of the magnetic shield sheets B and C increases as the distance from the end face of the solenoid coil 1 increases.

なお、本実施形態では空芯コイルについて述べたが、非磁性コアを用いたコイルや磁性コアにおいて透磁率μ’coreが防磁シートのμ‘よりも小さいものを用いている場合(μ’core < μ’sheet)も本発明の範囲に含まれる。 Although this embodiment has been described air-core coils, if the coil and the magnetic core using a magnetic core 'is core mu of a magnetic-shield sheets' permeability mu is used smaller than (mu' core <μ'sheet ) is also included in the scope of the present invention.

図4は、本発明の他の一実施形態(ワイヤレス給電)の防磁シートを示す図である。この実施形態は、電力変換器のトランスやワイヤレス給電のカプラーを想定したものである。送電側のコイル4と受電側のコイル5の両側に図1の実施形態1の防磁シート2、3と同様な防磁シート6、7を配置したものである。防磁シート6、7の形状、サイズ、及び使用する磁性材料の特性、材料例等は、基本的に上述した図1の防磁シート2、3の場合と同様であるので、ここではその記載を省略する。この構造により防磁シート6、7を配置した先(外側)の空間での電磁界強度を抑制することができる。 FIG. 4 is a diagram showing a magnetic shield sheet of another embodiment (wireless power supply) of the present invention. This embodiment assumes a transformer of a power converter or a coupler of wireless power supply. The magnetic shield sheets 6 and 7 similar to the magnetic shield sheets 2 and 3 of the first embodiment of FIG. 1 are arranged on both sides of the coil 4 on the power transmission side and the coil 5 on the power reception side. The shapes and sizes of the magnetic shield sheets 6 and 7, the characteristics of the magnetic material used, material examples, etc. are basically the same as those of the magnetic shield sheets 2 and 3 of FIG. 1 described above, so the description thereof is omitted here. do. With this structure, it is possible to suppress the electromagnetic field strength in the space ahead (outside) where the magnetic shield sheets 6 and 7 are arranged.

図5は、本発明の他の一実施形態(トランス)の防磁シートを示す図である。この実施形態は、電子回路のトランスなのでコア形状が単純な棒状ではない場合に防磁シートを用いる例である。トランス8の前面に図1の実施形態1の防磁シート2、3と同様な防磁シート9を配置したものである。防磁シート9の形状、サイズ、及び使用する磁性材料の特性、材料例等は、基本的に上述した図1の防磁シート2、3の場合と同様であるので、ここではその記載を省略する。この構造により防磁シート9を配置した先(外側)の空間での電磁界強度を抑制することができる。 FIG. 5 is a diagram showing a magnetic shield sheet of another embodiment (transformer) of the present invention. This embodiment is an example in which a magnetic shield sheet is used when the core shape is not a simple rod shape because it is a transformer of an electronic circuit. A magnetic shield sheet 9 similar to the magnetic shield sheets 2 and 3 of the first embodiment of FIG. 1 is arranged on the front surface of the transformer 8. The shape and size of the magnetic shield sheet 9, the characteristics of the magnetic material used, material examples, and the like are basically the same as those of the magnetic shield sheets 2 and 3 of FIG. 1 described above, and thus the description thereof will be omitted here. With this structure, it is possible to suppress the electromagnetic field strength in the space ahead (outside) where the magnetic shield sheet 9 is arranged.

図6は、本発明の他の一実施形態(電子部品)の防磁シートを示す図である。この実施形態は、電気回路において例えばパワートランジスタやダイオードなどの電子部品に対して防磁シートを適用した例である。電子部品10の表面上に図1の実施形態1の防磁シート2、3と同様な防磁シート11を配置したものである。防磁シート11の形状、サイズ、及び使用する磁性材料の特性、材料例等は、基本的に上述した図1の防磁シート2、3の場合と同様であるので、ここではその記載を省略する。この構造により防磁シート11を配置した先(外側)の空間での電磁界強度を抑制することができる。 FIG. 6 is a diagram showing a magnetic shield sheet of another embodiment (electronic component) of the present invention. This embodiment is an example in which a magnetic shield sheet is applied to an electronic component such as a power transistor or a diode in an electric circuit. A magnetic shield sheet 11 similar to the magnetic shield sheets 2 and 3 of the first embodiment of FIG. 1 is arranged on the surface of the electronic component 10. The shape and size of the magnetic shield sheet 11, the characteristics of the magnetic material used, material examples, and the like are basically the same as those of the magnetic shield sheets 2 and 3 of FIG. 1 described above, and thus the description thereof will be omitted here. With this structure, it is possible to suppress the electromagnetic field strength in the space ahead (outside) where the magnetic shield sheet 11 is arranged.

図7は、本発明の他の一実施形態(電子回路)の防磁シートを示す図である。この実施形態は、複数の電子部品を含む電子回路(電気回路)に対して防磁シートを適用した例である。電子回路12の表面上に図1の実施形態1の防磁シート2、3と同様な防磁シート13を配置したものである。防磁シート13の形状、サイズ、及び使用する磁性材料の特性、材料例等は、基本的に上述した図1の防磁シート2、3の場合と同様であるので、ここではその記載を省略する。この構造により防磁シート13を配置した先(外側)の空間での電磁界強度を抑制することができる。 FIG. 7 is a diagram showing a magnetic shield sheet of another embodiment (electronic circuit) of the present invention. This embodiment is an example in which a magnetic shield sheet is applied to an electronic circuit (electric circuit) including a plurality of electronic components. A magnetic shield sheet 13 similar to the magnetic shield sheets 2 and 3 of the first embodiment of FIG. 1 is arranged on the surface of the electronic circuit 12. The shape and size of the magnetic shield sheet 13, the characteristics of the magnetic material used, material examples, and the like are basically the same as those of the magnetic shield sheets 2 and 3 of FIG. 1 described above, and thus the description thereof will be omitted here. With this structure, it is possible to suppress the electromagnetic field strength in the space ahead (outside) where the magnetic shield sheet 13 is arranged.

図8は、本発明の他の一実施形態(アンテナ)の防磁シートを示す図である。この実施形態は、アンテナに対して防磁シートを配置することで周辺の電磁界を抑制するものである。アンテナ14の一端面に近接して図1の実施形態1の防磁シート2、3と同様な防磁シート15を配置したものである。アンテナ14としては、一般的に有名な八木・宇田アンテナや棒アンテナのみならず、パッチアンテナやリング状のアンテナなどサイズの大小に限らず各種アンテナを含むことができる。 FIG. 8 is a diagram showing a magnetic shield sheet of another embodiment (antenna) of the present invention. In this embodiment, the electromagnetic field in the vicinity is suppressed by arranging the magnetic shield sheet with respect to the antenna. A magnetic shield sheet 15 similar to the magnetic shield sheets 2 and 3 of the first embodiment of FIG. 1 is arranged close to one end surface of the antenna 14. The antenna 14 can include not only generally famous Yagi-Uda antennas and bar antennas, but also various antennas such as patch antennas and ring-shaped antennas, regardless of size.

防磁シート15の形状、サイズ、及び使用する磁性材料の特性、材料例等は、基本的に上述した図1の防磁シート2、3の場合と同様であるので、ここではその記載を省略する。本構造の主な用途としては、アンテナ14から電磁界を放射する側と反対側に防磁シート15を設置することで周辺への不要な電磁界の放射を抑制する。また、放射面と反対側のみでなく、横方向も含め様々な方位に対して防磁シート適用することも可能である。 The shape and size of the magnetic shield sheet 15, the characteristics of the magnetic material used, material examples, and the like are basically the same as those of the magnetic shield sheets 2 and 3 of FIG. 1 described above, and thus the description thereof will be omitted here. The main use of this structure is to install the magnetic shield sheet 15 on the side opposite to the side that radiates the electromagnetic field from the antenna 14 to suppress the radiation of unnecessary electromagnetic fields to the periphery. Further, it is also possible to apply the magnetic shield sheet not only on the side opposite to the radial surface but also in various directions including the lateral direction.

図9は、本発明の他の一実施形態(配線)の防磁シートを示す図である。この実施形態は、電子回路および電気回路の配線から放出させる電磁界の抑制に用いた例である。電子回路基板上の配線17の表面上に図1の実施形態1の防磁シート2、3と同様な防磁シート18を配置したものである。防磁シート18の形状、サイズ、及び使用する磁性材料の特性、材料例等は、基本的に上述した図1の防磁シート2、3の場合と同様であるので、ここではその記載を省略する。電子回路16中に含まれる配線17も特に1mmを超える配線長ではインダクタンスの影響が無視できなくなる。その際に防磁シート18を設置することで、防磁シート18を設置した先(外側)の空間での電磁界強度を抑制することができる。 FIG. 9 is a diagram showing a magnetic shield sheet according to another embodiment (wiring) of the present invention. This embodiment is an example used for suppressing an electromagnetic field emitted from an electronic circuit and wiring of an electric circuit. A magnetic shield sheet 18 similar to the magnetic shield sheets 2 and 3 of the first embodiment of FIG. 1 is arranged on the surface of the wiring 17 on the electronic circuit board. The shape and size of the magnetic shield sheet 18, the characteristics of the magnetic material used, material examples, and the like are basically the same as those of the magnetic shield sheets 2 and 3 of FIG. 1 described above, and thus the description thereof will be omitted here. The influence of inductance of the wiring 17 included in the electronic circuit 16 cannot be ignored, especially when the wiring length exceeds 1 mm. By installing the magnetic shield sheet 18 at that time, it is possible to suppress the electromagnetic field strength in the space ahead (outside) where the magnetic shield sheet 18 is installed.

図10は、本発明の他の一実施形態(電子部品間)の防磁シートを示す図である。この実施形態は、電子回路や電気回路に含まれる電子部品間に防磁シートを設置することで電子部品間で発生する電磁界によるノイズや誤動作を抑制するための用途である。電子回路基板16上の2つの電子部品19、20の間の表面上に図1の実施形態1の防磁シート2、3と同様な防磁シート20を配置したものである。防磁シート20の形状、サイズ、及び使用する磁性材料の特性、材料例等は、基本的に上述した図1の防磁シート2、3の場合と同様であるので、ここではその記載を省略する。例えば電子回路基板16上の小型スイッチング電源およびその周辺回路の受動部品などは比較的強い電磁界を発生する場合がある。その際に防磁シート21を設置することで電磁界強度を低減して電子部品間の相互干渉やノイズを減少させることができる。 FIG. 10 is a diagram showing a magnetic shield sheet of another embodiment (between electronic components) of the present invention. This embodiment is an application for suppressing noise and malfunction due to an electromagnetic field generated between electronic components by installing a magnetic shield sheet between electronic components included in an electronic circuit or an electric circuit. A magnetic shield sheet 20 similar to the magnetic shield sheets 2 and 3 of the first embodiment of FIG. 1 is arranged on the surface between the two electronic components 19 and 20 on the electronic circuit board 16. The shape and size of the magnetic shield sheet 20, the characteristics of the magnetic material used, material examples, and the like are basically the same as those of the magnetic shield sheets 2 and 3 of FIG. 1 described above, and thus the description thereof will be omitted here. For example, a small switching power supply on an electronic circuit board 16 and passive components of its peripheral circuits may generate a relatively strong electromagnetic field. At that time, by installing the magnetic shield sheet 21, the electromagnetic field strength can be reduced and mutual interference and noise between electronic components can be reduced.

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明をした。しかし、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。さらに、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。 An embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments. Further, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications and modifications are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.

本発明の防磁シートは、主として動力機器や情報通信関連機器に用いられる、高周波または超高周波領域での電力伝送回路における、特に金属導体が非接触の状態でも空間中の電磁波伝搬により電力伝送をする回路において使用されるトランス、インダクタ、リアクトル、コア(磁芯)、アンテナ、マイクロ波素子において漏洩する電磁場を低減するために用いられる。 The magnetic shield sheet of the present invention transmits power by electromagnetic wave propagation in space, especially in a power transmission circuit in a high frequency or ultrahigh frequency region, which is mainly used for power equipment and information communication related equipment, even when metal conductors are not in contact with each other. It is used to reduce the electromagnetic field that leaks in transformers, inductors, reactors, cores, antennas, and microwave elements used in circuits.

1:ソレノイドコイル、
2、3、6、7、9、11、13、15、18、21:防磁シート、
4、5:コイル、
8:トランス
10、19、20:電子部品
12、16:電子回路(電気回路)
14:アンテナ
17:配線

1: Solenoid coil,
2, 3, 6, 7, 9, 11, 13, 15, 18, 21: Magnetic shield sheet,
4, 5: Coil,
8: Transformers 10, 19, 20: Electronic components 12, 16: Electronic circuits (electric circuits)
14: Antenna 17: Wiring

Claims (6)

無線電力伝送回路内のソレノイドコイルから漏洩する電磁場を低減するための防磁シートであって、
ソレノイドコイルの長さ方向に略垂直な2つの端面の少なくとも一方に近接し、またはソレノイドコイルの長さ方向に略平行な側面に近接し、当該端面または側面に対向する表面を有する平板形状を有し、
1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って高周波数帯域での比透磁率(複素比透磁率μ=μ’−jμ”)の実数成分μ’が1以上であって虚数成分μ”が0.2以下である磁性材料を含む、防磁シート。
A magnetic shield sheet for reducing the electromagnetic field leaking from the solenoid coil in the wireless power transmission circuit.
It has a flat plate shape that is close to at least one of two end faces that are substantially perpendicular to the length direction of the solenoid coil, or close to a side surface that is substantially parallel to the length direction of the solenoid coil, and has a surface that faces the end face or the side surface. death,
The real component μ'of the relative magnetic permeability (complex relative magnetic permeability μ r = μ'-jμ ") in the high frequency band over a range of one digit or more from 1 MHz to 30 GHz is 1 or more and the imaginary component μ" A magnetic shield sheet containing a magnetic material having a value of 0.2 or less.
電子回路内のトランスから漏洩する電磁場を低減するための防磁シートであって、
トランスの端面に近接し、当該端面に対向する表面を有する平板形状を有し、
1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って高周波数帯域での比透磁率(複素比透磁率μ=μ’−jμ”)の実数成分μ’が1以上であって虚数成分μ”が0.2以下である磁性材料を含む、防磁シート。
It is a magnetic shield sheet for reducing the electromagnetic field leaking from the transformer in the electronic circuit.
It has a flat plate shape with a surface that is close to the end face of the transformer and faces the end face.
The real component μ'of the relative magnetic permeability (complex relative magnetic permeability μ r = μ'-jμ ") in the high frequency band over a range of one digit or more from 1 MHz to 30 GHz is 1 or more and the imaginary component μ" A magnetic shield sheet containing a magnetic material having a value of 0.2 or less.
電子回路内の電子部品、配線、または電子部品間から漏洩する電磁場を低減するための防磁シートであって、
電子部品、配線、または電子部品間の表面に近接し、当該表面に対向する表面を有する平板形状を有し、
1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って高周波数帯域での比透磁率(複素比透磁率μ=μ’−jμ”)の実数成分μ’が1以上であって虚数成分μ”が0.2以下である磁性材料を含む、防磁シート。
A magnetic shield sheet for reducing electromagnetic fields leaking from electronic components, wiring, or between electronic components in an electronic circuit.
It has a flat plate shape that is close to the surface between electronic components, wiring, or electronic components and has a surface facing the surface.
The real component μ'of the relative magnetic permeability (complex relative magnetic permeability μ r = μ'-jμ ") in the high frequency band over a range of one digit or more from 1 MHz to 30 GHz is 1 or more and the imaginary component μ" A magnetic shield sheet containing a magnetic material having a value of 0.2 or less.
アンテナから漏洩する電磁場を低減するための防磁シートであって、
アンテナの送信用の電磁界を放射する側と反対側の端部に近接し、当該端部に対向する表面を有する平板形状を有し、
1MHz〜30GHzのうち一桁以上の範囲に亘って高周波数帯域での比透磁率(複素比透磁率μ=μ’−jμ”)の実数成分μ’が1以上であって虚数成分μ”が0.2以下である磁性材料を含む、防磁シート。
A magnetic shield sheet to reduce the electromagnetic field leaking from the antenna.
It has a flat plate shape that is close to the end on the side opposite to the side that radiates the electromagnetic field for transmission of the antenna and has a surface facing the end.
The real component μ'of the relative magnetic permeability (complex relative magnetic permeability μ r = μ'-jμ ") in the high frequency band over a range of one digit or more from 1 MHz to 30 GHz is 1 or more and the imaginary component μ" A magnetic shield sheet containing a magnetic material having a value of 0.2 or less.
前記磁性材料はRFe100−x−yの組成を持ちRは、Y、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu、Smの中から選択される少なくとも1種である化合物材料、またはFeを主体とした磁性金属を含むアモルファスの磁性粒子であり、磁性粒子の表面がガラス相からなる酸化被膜により被覆されていることを特徴とする材料のいずれかまたは双方を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の防磁シート。 The magnetic material has a composition of R x Fe 100-xy N y , and R is selected from Y, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Lu, and Sm. Either a compound material which is at least one kind, or an amorphous magnetic particle containing a magnetic metal mainly composed of Fe, and the surface of the magnetic particle is coated with an oxide film made of a glass phase. The magnetic shield sheet according to any one of claims 1 to 4, which comprises both. 前記RFe100−x−yおよびアモルファス磁性粒子のいずれかまたは双方を含む粒子が熱硬化性樹脂中に混在している、請求項5に記載の防磁シート。

The magnetic shield sheet according to claim 5, wherein particles containing either or both of the R x Fe 100-xy N y and amorphous magnetic particles are mixed in the thermosetting resin.

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