JP2606971B2 - 電磁気シールド用材料 - Google Patents
電磁気シールド用材料Info
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- JP2606971B2 JP2606971B2 JP3026492A JP2649291A JP2606971B2 JP 2606971 B2 JP2606971 B2 JP 2606971B2 JP 3026492 A JP3026492 A JP 3026492A JP 2649291 A JP2649291 A JP 2649291A JP 2606971 B2 JP2606971 B2 JP 2606971B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気機器、電子機器等に
関連して用いられる電磁気を遮蔽するシールド容器やシ
ールドルーム等のシールド材料に関する。
関連して用いられる電磁気を遮蔽するシールド容器やシ
ールドルーム等のシールド材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気、電子機器の高性能化と急激な利用
拡大に伴って、これらの機器使用磁界は大きくまた高密
度になる一方、操作室や試験室または人体等を磁界から
保護したり、電子機器相互の磁気による障害を防ぐ為、
機器からでる磁界を遮蔽する能動遮蔽や、機器に侵入し
てくる磁界を遮蔽する受動遮蔽が行われ、磁気遮蔽材が
使用されている。例えば核磁気共鳴（ＮＭＲ）を用いた
イメージング装置においては、超電導磁石等による高磁
界を必要とするので、測定領域外への漏れ磁束が大きく
なる。そこで環境への漏れ磁界を少なくするため、磁気
シールドが行われる。また、ＳＱＵＩＤ等による生体磁
気研究のためには、微弱磁気環境が必要で、外部からの
磁気雑音を遮蔽するための磁気シールドが行われる。こ
のような磁気環境は、直流磁界だけではなく、実質交流
磁界シールドが重要である。
拡大に伴って、これらの機器使用磁界は大きくまた高密
度になる一方、操作室や試験室または人体等を磁界から
保護したり、電子機器相互の磁気による障害を防ぐ為、
機器からでる磁界を遮蔽する能動遮蔽や、機器に侵入し
てくる磁界を遮蔽する受動遮蔽が行われ、磁気遮蔽材が
使用されている。例えば核磁気共鳴（ＮＭＲ）を用いた
イメージング装置においては、超電導磁石等による高磁
界を必要とするので、測定領域外への漏れ磁束が大きく
なる。そこで環境への漏れ磁界を少なくするため、磁気
シールドが行われる。また、ＳＱＵＩＤ等による生体磁
気研究のためには、微弱磁気環境が必要で、外部からの
磁気雑音を遮蔽するための磁気シールドが行われる。こ
のような磁気環境は、直流磁界だけではなく、実質交流
磁界シールドが重要である。
【０００３】このような磁気妨害を回避する為には、シ
ールド材として鉄をはじめとする軟質磁性材料が用いら
れている。例えば、核磁気共鳴（ＮＭＲ）を利用した厚
板鉄板等で磁気シールドを行う。また、部屋をシールド
する場合は、小型、軽量化の要請を受けて、最近では電
磁鋼板やパーマロイ、アモルファス等の磁性薄帯も使用
されるようになって来ている。磁気シールドには、一般
に透磁率の高い材料が使用される。しかし、実際にはシ
ールドされるべき磁場の種類、強さによって、適切な材
料の選択が必要とされる。磁気シールドは一般に直流磁
界を効果的にシールドする磁性材料が使用され、電磁波
シールドには導電性材料を用いて、渦電流により効果的
にシールドを行うとされている。しかし導電性材料によ
る電磁波シールドが有効なのは、少なくとも数十kHz 以
上の交流磁界で、直流から数十kHz での交流磁界には、
従来余り考慮されておらず、強磁性材料が直流磁界シー
ルドと同じ考えで使用されている。
ールド材として鉄をはじめとする軟質磁性材料が用いら
れている。例えば、核磁気共鳴（ＮＭＲ）を利用した厚
板鉄板等で磁気シールドを行う。また、部屋をシールド
する場合は、小型、軽量化の要請を受けて、最近では電
磁鋼板やパーマロイ、アモルファス等の磁性薄帯も使用
されるようになって来ている。磁気シールドには、一般
に透磁率の高い材料が使用される。しかし、実際にはシ
ールドされるべき磁場の種類、強さによって、適切な材
料の選択が必要とされる。磁気シールドは一般に直流磁
界を効果的にシールドする磁性材料が使用され、電磁波
シールドには導電性材料を用いて、渦電流により効果的
にシールドを行うとされている。しかし導電性材料によ
る電磁波シールドが有効なのは、少なくとも数十kHz 以
上の交流磁界で、直流から数十kHz での交流磁界には、
従来余り考慮されておらず、強磁性材料が直流磁界シー
ルドと同じ考えで使用されている。
【０００４】近年、電子機器の高密度化、高精度化によ
って、磁気雑音とよばれる交流磁界が問題となって来て
おり、直流磁界シールドの場合も、交流磁界が重畳して
いる場合が多く、この交流磁界を有効に遮蔽する必要が
ある。しかし、通常の直流磁界シールド用強磁性材料で
は、この磁気雑音を有効に遮蔽するのが難しい。直流磁
気シールドは一般に透磁率の高い材料が用いられる。ア
モルファス磁性材料は透磁率が高く、且つ薄帯で手に入
るため、円筒やボックスの形のシールド体の製造がし易
く、鋳造ままの状態で使用されている。しかし、このよ
うなシールド体を数十kHz 以下の交流磁界環境において
シールドを行っても、効果的にシールドができないこと
がある。即ち、通常磁気測定される透磁率特性とは、シ
ールド性能が対応しない場合が出てくる。
って、磁気雑音とよばれる交流磁界が問題となって来て
おり、直流磁界シールドの場合も、交流磁界が重畳して
いる場合が多く、この交流磁界を有効に遮蔽する必要が
ある。しかし、通常の直流磁界シールド用強磁性材料で
は、この磁気雑音を有効に遮蔽するのが難しい。直流磁
気シールドは一般に透磁率の高い材料が用いられる。ア
モルファス磁性材料は透磁率が高く、且つ薄帯で手に入
るため、円筒やボックスの形のシールド体の製造がし易
く、鋳造ままの状態で使用されている。しかし、このよ
うなシールド体を数十kHz 以下の交流磁界環境において
シールドを行っても、効果的にシールドができないこと
がある。即ち、通常磁気測定される透磁率特性とは、シ
ールド性能が対応しない場合が出てくる。
【０００５】交流磁気シールドは一般に数kHz 以上で磁
界強さも数百mG以下の外部磁界を遮蔽する目的で行われ
る。従って、このような弱磁界でのシールドには磁束密
度が低くても透磁率が高いパーマロイが考えられる。し
かし、パーマロイは歪みに対して敏感であり透磁率が著
しく低下し、また、加工後の焼鈍も特殊雰囲気で非常に
高温長時間に渡り厳密で難しく、且つ焼鈍後の変形も考
慮せねばならない。また、パーマロイやアモルファスは
飽和磁束密度が低く、強磁界の直流磁気シールド性が悪
く、シールド材料として使用範囲が限定されて来る。も
し、強磁界のシールドにこれらの飽和磁束密度の低い材
料を用いれば、板厚が非常に大きくなり、膨大な費用が
かかる。一方、高い飽和磁束密度の磁性材料は、強磁界
の直流磁気シールドを効果的に行うことができるが、１
Ｇ以下の磁気雑音すなわち交流磁気シールドは非常に困
難になる。
界強さも数百mG以下の外部磁界を遮蔽する目的で行われ
る。従って、このような弱磁界でのシールドには磁束密
度が低くても透磁率が高いパーマロイが考えられる。し
かし、パーマロイは歪みに対して敏感であり透磁率が著
しく低下し、また、加工後の焼鈍も特殊雰囲気で非常に
高温長時間に渡り厳密で難しく、且つ焼鈍後の変形も考
慮せねばならない。また、パーマロイやアモルファスは
飽和磁束密度が低く、強磁界の直流磁気シールド性が悪
く、シールド材料として使用範囲が限定されて来る。も
し、強磁界のシールドにこれらの飽和磁束密度の低い材
料を用いれば、板厚が非常に大きくなり、膨大な費用が
かかる。一方、高い飽和磁束密度の磁性材料は、強磁界
の直流磁気シールドを効果的に行うことができるが、１
Ｇ以下の磁気雑音すなわち交流磁気シールドは非常に困
難になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、強直
流磁界および磁気雑音等の交番磁界に対して良好な遮蔽
効果を示し、軽量で取扱いに優れ、安価な遮蔽材料を提
供することにある。
流磁界および磁気雑音等の交番磁界に対して良好な遮蔽
効果を示し、軽量で取扱いに優れ、安価な遮蔽材料を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はアモルファス磁
性薄帯を２枚以上積層し、該アモルファス積層薄帯の少
なくとも片面に高飽和磁束密度を有する強磁性体シート
を積層して複合シートとしたものであって、前記アモル
ファス磁性薄帯の結晶化温度以下の温度域かつ無磁場で
焼鈍された電磁気シールド用材料である。このように、
高磁束密度材料とアモルファスを組み合わせ、強静磁界
下の磁気シールド性と交流磁界特に数kHz 以上の変動磁
界シールド性の優れた材料を提供する。
性薄帯を２枚以上積層し、該アモルファス積層薄帯の少
なくとも片面に高飽和磁束密度を有する強磁性体シート
を積層して複合シートとしたものであって、前記アモル
ファス磁性薄帯の結晶化温度以下の温度域かつ無磁場で
焼鈍された電磁気シールド用材料である。このように、
高磁束密度材料とアモルファスを組み合わせ、強静磁界
下の磁気シールド性と交流磁界特に数kHz 以上の変動磁
界シールド性の優れた材料を提供する。
【０００８】アモルファス薄帯シールド体は、２層以上
の積層帯からなる。通常、２〜２５枚の積層体として用
いる。１層だけでは、シールド性能の向上はほとんど期
待できない。シールド体は円筒のように加工しても良
く、またパネルのように平面状で使用してもよい。積層
体は、ただ重ねるだけでもよいが、取り扱い易いよう
に、部分的又は全体に接合してもよい。ただし接合する
場合、歪みをできるだけ少なくすることが肝要である。
また、広幅のシールド体を必要とする場合は、公知の方
法で接合してもよいし、ただ、重ね置くだけでもよい。
の積層帯からなる。通常、２〜２５枚の積層体として用
いる。１層だけでは、シールド性能の向上はほとんど期
待できない。シールド体は円筒のように加工しても良
く、またパネルのように平面状で使用してもよい。積層
体は、ただ重ねるだけでもよいが、取り扱い易いよう
に、部分的又は全体に接合してもよい。ただし接合する
場合、歪みをできるだけ少なくすることが肝要である。
また、広幅のシールド体を必要とする場合は、公知の方
法で接合してもよいし、ただ、重ね置くだけでもよい。
【０００９】本発明のシールド材の特徴は、交流磁界を
有効に遮蔽するため、複合シートの焼鈍を無磁場中で行
うことで、アモルファスの透磁率を向上させるため、通
常行われる磁場中で焼鈍を行わないことである。焼鈍条
件は、アモルファス材が結晶化しない条件で、通常３０
０℃〜４００℃の温度を選ぶ。雰囲気は非酸化性が望ま
しいが、短時間焼鈍であれば大気中でも十分である。
有効に遮蔽するため、複合シートの焼鈍を無磁場中で行
うことで、アモルファスの透磁率を向上させるため、通
常行われる磁場中で焼鈍を行わないことである。焼鈍条
件は、アモルファス材が結晶化しない条件で、通常３０
０℃〜４００℃の温度を選ぶ。雰囲気は非酸化性が望ま
しいが、短時間焼鈍であれば大気中でも十分である。
【００１０】本発明で用いるアモルファス合金材料は、
通常Ｆｅａ−Ｘｂ−Ｍｃで表示されるＦｅ系合金であ
る。Ｘは３ｄ，４ｄ元素の１種又は２種以上を示し、そ
の含有量は０〜４０at％、Ｍはメタロイド元素で、Ｂ，
Ｓｉ，Ｃ，Ｐ，Ｇｅの少なくとも１種を示す。その含有
量は１０〜３０at％の範囲にある。残部はＦｅ及び不可
避的不純物である。Ｃｏ系アモルファスを用いてもよい
が、非常に高価であり、大面積のシールド体には適さな
い。
通常Ｆｅａ−Ｘｂ−Ｍｃで表示されるＦｅ系合金であ
る。Ｘは３ｄ，４ｄ元素の１種又は２種以上を示し、そ
の含有量は０〜４０at％、Ｍはメタロイド元素で、Ｂ，
Ｓｉ，Ｃ，Ｐ，Ｇｅの少なくとも１種を示す。その含有
量は１０〜３０at％の範囲にある。残部はＦｅ及び不可
避的不純物である。Ｃｏ系アモルファスを用いてもよい
が、非常に高価であり、大面積のシールド体には適さな
い。
【００１１】磁気シールドを行う場合、シールド材料の
選択は、透磁率の高い材料が求められる。磁気シールド
性は材料の透磁率と関係し、例えば無限円筒シールド体
の場合は、シールド性Ｓは透磁率μと板厚ｔの積を円筒
径で割った値になり、透磁率が大きくなればシールド性
Ｓも大きくなる。ここでシールド性Ｓは、シールドすべ
き磁界強さＨｅをシールドした磁界強さＨｉで割った値
である。
選択は、透磁率の高い材料が求められる。磁気シールド
性は材料の透磁率と関係し、例えば無限円筒シールド体
の場合は、シールド性Ｓは透磁率μと板厚ｔの積を円筒
径で割った値になり、透磁率が大きくなればシールド性
Ｓも大きくなる。ここでシールド性Ｓは、シールドすべ
き磁界強さＨｅをシールドした磁界強さＨｉで割った値
である。
【００１２】そこで、透磁率を向上させるため、磁界中
で焼鈍を行う。しかしこのようにして透磁率を向上させ
たシールド体では、交流磁界下のシールド性能は透磁率
の向上に対応して良くならないことを発明者らは見出し
た。すなわち、交流磁界下においては、透磁率よりも磁
性体のミクロな磁気的構造が重要であることを明らかに
し、無磁場中焼鈍することによりシールド体のシールド
性能を飛躍的に向上させ得る方法を開発するに至った。
で焼鈍を行う。しかしこのようにして透磁率を向上させ
たシールド体では、交流磁界下のシールド性能は透磁率
の向上に対応して良くならないことを発明者らは見出し
た。すなわち、交流磁界下においては、透磁率よりも磁
性体のミクロな磁気的構造が重要であることを明らかに
し、無磁場中焼鈍することによりシールド体のシールド
性能を飛躍的に向上させ得る方法を開発するに至った。
【００１３】本発明で用いる高飽和磁束密度の強磁性体
シートとして、純鉄、軟鋼、珪素鋼、コバルト鉄合金の
少なくとも１種を層状にして用いる。これらは２種以上
を組み合わせてもよい。また、必要に応じて有機樹脂等
を用いて積層してもよい。複合シートの積層枚数は、ア
モルファス薄帯、強磁性シート共に外部磁界条件、必要
シールド磁界、強度等に応じて選択する。シールド体
は、円筒のように加工したものでも良いし、パネルのよ
うに板状に高飽和磁束密度材は、加工後、アモルファス
と別途に歪み取りのための焼鈍を行い、その後積層複合
シートとしてもよい。
シートとして、純鉄、軟鋼、珪素鋼、コバルト鉄合金の
少なくとも１種を層状にして用いる。これらは２種以上
を組み合わせてもよい。また、必要に応じて有機樹脂等
を用いて積層してもよい。複合シートの積層枚数は、ア
モルファス薄帯、強磁性シート共に外部磁界条件、必要
シールド磁界、強度等に応じて選択する。シールド体
は、円筒のように加工したものでも良いし、パネルのよ
うに板状に高飽和磁束密度材は、加工後、アモルファス
と別途に歪み取りのための焼鈍を行い、その後積層複合
シートとしてもよい。
【００１４】
【実施例】実施例１ 一辺１００mmの２５μｍ厚のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルフ
ァス薄帯（鋳造まま）を１層、３層及び６層として０．
５mm厚３％Ｓｉ無方向性電磁鋼板上に積層し、正方形の
複合シールド材料とした。このシールド材料をそのまま
（Ａ）及び１５エルステッドの直流磁場中焼鈍（Ｂ）無
磁場焼鈍（Ｃ）を施した。焼鈍条件はいずれも３５０℃
３０分とした。しかるのち、Ａ，Ｂ，Ｃの材料で六面体
のシールド体を製作し、シールド性能測定を行った。
ァス薄帯（鋳造まま）を１層、３層及び６層として０．
５mm厚３％Ｓｉ無方向性電磁鋼板上に積層し、正方形の
複合シールド材料とした。このシールド材料をそのまま
（Ａ）及び１５エルステッドの直流磁場中焼鈍（Ｂ）無
磁場焼鈍（Ｃ）を施した。焼鈍条件はいずれも３５０℃
３０分とした。しかるのち、Ａ，Ｂ，Ｃの材料で六面体
のシールド体を製作し、シールド性能測定を行った。
【００１５】比較として、アモルファス材料のみ、およ
び０．５mm厚の無方向性電磁鋼板の単体シールド体を作
りシールド性能を測定した。シールド性能測定方法を図
１に示す。図において、１：シールド体、２：磁界セン
サー（Ｈｉ）、３：磁界計測器、４：外部磁界（Ｈｅ）
であり、Ｓｏ＝Ｈｅ／Ｈｉで表わされる。外部磁界は、
直流磁界および２０kHz までの交流磁界とした。シール
ド性能測定結果を表１に示す。表１より明らかに本発明
によるシールド体は、直流磁界および交流磁界の両方の
シールド性に優れていることが分かる。
び０．５mm厚の無方向性電磁鋼板の単体シールド体を作
りシールド性能を測定した。シールド性能測定方法を図
１に示す。図において、１：シールド体、２：磁界セン
サー（Ｈｉ）、３：磁界計測器、４：外部磁界（Ｈｅ）
であり、Ｓｏ＝Ｈｅ／Ｈｉで表わされる。外部磁界は、
直流磁界および２０kHz までの交流磁界とした。シール
ド性能測定結果を表１に示す。表１より明らかに本発明
によるシールド体は、直流磁界および交流磁界の両方の
シールド性に優れていることが分かる。
【００１６】
【表１】
【００１７】実施例２ 本発明に従いＦｅＳｉＢアモルファス薄帯６層を２％Ｓ
ｉ電磁鋼板０．５mm厚で両面を挟み、一辺５００mm長さ
の正方形複合シールド材とし、さらに一辺が５００mmの
シールド体を製造した。このシールド体を、直流磁界
０．３Ｇ、磁気雑音最大ピーク値２０ｍＧの磁界環境に
置き、内部の磁界計測を行い、シールド性能評価を行っ
た。結果は、直流磁界０．０５Ｇ以下、また磁気雑音も
１ｍＧ以下にシールドされた。同様のシールド体を、焼
鈍ずみのパーマロイ２mm厚で製作し、非シールド性能を
比較したが、本発明によるシールド体と比べシールド性
は、ほぼ同等の値になった。しかし、重量が約２倍にな
り、取扱いが困難であった。
ｉ電磁鋼板０．５mm厚で両面を挟み、一辺５００mm長さ
の正方形複合シールド材とし、さらに一辺が５００mmの
シールド体を製造した。このシールド体を、直流磁界
０．３Ｇ、磁気雑音最大ピーク値２０ｍＧの磁界環境に
置き、内部の磁界計測を行い、シールド性能評価を行っ
た。結果は、直流磁界０．０５Ｇ以下、また磁気雑音も
１ｍＧ以下にシールドされた。同様のシールド体を、焼
鈍ずみのパーマロイ２mm厚で製作し、非シールド性能を
比較したが、本発明によるシールド体と比べシールド性
は、ほぼ同等の値になった。しかし、重量が約２倍にな
り、取扱いが困難であった。
【００１８】
【発明の効果】本発明の磁気シールド材は、直流および
交流磁界環境のもとで、シールド効果を大幅に向上でき
る。これによって、低廉化、軽量化が計られ、焼鈍を含
めた加工性、取り扱い性が大幅に向上できた。
交流磁界環境のもとで、シールド効果を大幅に向上でき
る。これによって、低廉化、軽量化が計られ、焼鈍を含
めた加工性、取り扱い性が大幅に向上できた。
【図１】シールド性能測定方法の説明図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 アモルファス磁性薄帯を２枚以上積層
し、該アモルファス積層薄帯の少なくとも片面に高飽和
磁束密度を有する強磁性体シートを積層して複合シート
としたものであって、前記アモルファス磁性薄帯の結晶
化温度以下の温度域かつ無磁場で焼鈍された電磁気シー
ルド用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026492A JP2606971B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 電磁気シールド用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3026492A JP2606971B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 電磁気シールド用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04266092A JPH04266092A (ja) | 1992-09-22 |
| JP2606971B2 true JP2606971B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=12194999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3026492A Expired - Lifetime JP2606971B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | 電磁気シールド用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606971B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210072092A (ko) | 2019-01-15 | 2021-06-16 | 주식회사 히타치하이테크 | 전자계 차폐판, 그 제조 방법, 전자계 차폐 구조 및 반도체 제조 환경 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022895U (ja) * | 1988-06-20 | 1990-01-10 | ||
| JP2638962B2 (ja) * | 1988-07-26 | 1997-08-06 | キヤノン株式会社 | 画像露光装置 |
-
1991
- 1991-02-20 JP JP3026492A patent/JP2606971B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210072092A (ko) | 2019-01-15 | 2021-06-16 | 주식회사 히타치하이테크 | 전자계 차폐판, 그 제조 방법, 전자계 차폐 구조 및 반도체 제조 환경 |
| US20220007556A1 (en) | 2019-01-15 | 2022-01-06 | Hitachi High-Tech Corporation | Electromagnetic Field Shielding Plate, Method for Manufacturing Same, Electromagnetic Field Shielding Structure, and Semiconductor Manufacturing Environment |
| US11690208B2 (en) | 2019-01-15 | 2023-06-27 | Hitachi High-Tech Corporation | Electromagnetic field shielding plate, method for manufacturing same, electromagnetic field shielding structure, and semiconductor manufacturing environment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04266092A (ja) | 1992-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961126 |