JP3921246B2 - ノイズフィルタ用薄膜 - Google Patents
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ノイズフィルタ用薄膜に関し、特に、高周波帯域で高損失な特性を有するノイズフィルタ用薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信の分野では、膨大な情報をデジタル信号で伝送するデジタル伝送方式が普及している。ところが、このデジタル信号は、多くの高調波成分を含んでおり、この高調波成分が他の伝送線路に洩れ込み、情報の品質を劣化させる。このため、デジタル伝送システムの普及に伴って、ＥＭＩ（Electromagnetic Interference）対策が急務になっている。
【０００３】
一般的なＥＭＩ対策として、フェライトコアを伝送線路に取り付ける方法がある。しかし、フェライトコアは、伝送線路の径の数倍の大きさを必要とし、原理的に小型化の限界がある。このため、フェライトコアは、伝送線路や通信装置の大型化及び重量の増加を招くという欠点がある。
【０００４】
そこで、最近では、小型軽量で可撓性を有するノイズフィルタ用薄膜が提案され、実用化のための検討がなされている。このノイズフィルタ用薄膜は、高分子フィルム等の可撓性の基体上に、金属磁性膜を形成した構造で、ノイズ低減を行おうとする場所に巻き付けて使用する。
【０００５】
ノイズフィルタ用薄膜は、主として、金属磁性膜の渦電流損失によってノイズの低減を図るものである。その渦電流損失の大きさは、金属磁性膜の膜厚に依存することが知られている。詳述すると、金属磁性膜の膜厚が、任意の周波数における渦電流の表皮の深さと等しいとき、損失は最大になる。
【０００６】
ここで、渦電流の表皮の深さσは、数式１に示されるように、その周波数ｆと、金属磁性膜の透磁率μ及び抵抗率ρによって決まる。
【０００７】
【数１】
【０００８】
数式１から明らかなように、渦電流の表皮の深さは、金属磁性膜の透磁率が高ければ高いほど、抵抗率が低ければ低いほど浅い。即ち、金属磁性膜の膜厚は、その透磁率高ければ高いほど、抵抗率が低ければ低い程、薄くすることができる。従って、高透磁率、低抵抗率の金属磁性膜を、除去しようとする周波数帯域についての表皮の深さσと同じ厚さとなるように形成することにより、小型で、高性能なノイズフィルタ用薄膜を作製することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、高透磁率、低抵抗率の金属磁性膜を用いると非常に薄いノイズフィルタを得ることができるが、一般に、高透磁率の金属磁性膜は、その抵抗率も高い（５０μΩcm以上）ことが多い。また、高熱処理を施さない限り比透磁率も１０００以上になるものは少ない。つまり、高透磁率の金属磁性膜を使用してもある程度の膜厚が必要となる。例えば、フェライトコアが多用されている３０〜１０００ＭＨｚの周波数帯域のノイズフィルタとして、金属磁性膜を利用するときには、計算上数μｍの膜厚が必要となる。
【００１０】
一方、金属磁性膜の透磁率は、膜厚に依存して変化し、一定ではない。例えば、ＲＦスパッタ法を用い、磁気ヘッドや、磁気シールドに多用されているパーマロイの透磁率と膜厚との関係を調べると、図３に示す様になる。即ち、膜厚０．１〜０．３μｍで最大透磁率を示し、それより膜厚が薄いと透磁率は急激に低下する。また、膜厚が０．３μｍより厚いときも透磁率が低下する。
【００１１】
金属磁性膜の透磁率と膜厚との関係は、金属磁性材料の種類、作製方法、及び作製条件等の違いにより多少は異なる。しかしながら、どの金属磁性膜においても透磁率と膜厚との関係は、ほぼ図３の様になる。即ち、膜厚数nmから数十nmまでは、透磁率は非常に小さいが、膜厚が数十nmを越えると、膜厚の増加に伴い透磁率も増加し、膜厚数百nmで最大になる。そして、さらに膜厚を厚くすると、透磁率は低下するという特徴を示す。
【００１２】
つまり、最大透磁率を用いて金属磁性膜の膜厚を計算すると数μｍとなるが、実際には、金属磁性膜の膜厚が数μｍのとき透磁率は最大透磁率よりもかなり小さい。したがって、所望のノイズフィルタ特性を得るためには、より膜厚を厚くしなければならない。ところが、膜厚を厚くすると更に透磁率が低下してしまう。このため、従来のノイズフィルタ用薄膜では、ノイズフィルタとして十分な効果を得ることができないという問題点がある。
【００１３】
本発明は、十分なノイズ除去効果が得られる金属磁性膜を有するノイズフィルタ用薄膜を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、可撓性基体上にパーマロイからなる金属磁性膜と該金属磁性膜に生じる渦電流を妨げることのない導電膜とを交互に積層してなり、少なくとも２層の前記金属磁性膜を有するノイズフィルタ用薄膜であって、前記金属磁性膜の単層の厚さを０．１〜１μｍとし、前記金属磁性膜の合計の膜厚が所定の値となるようにしたことを特徴とするノイズフィルタ用薄膜が得られる。
【００１５】
【作用】
金属磁性膜は、導体膜により所定の膜厚となるように分割されているので、各金属磁性膜は高い透磁率を保持することができる。各金属磁性膜は他の金属磁性膜との相互作用により、単体で有する透磁率よりも高い透磁率を有する。また、導体膜は、渦電流の流れを妨げないので、ノイズを除去することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１に本発明の一実施例の断面図を示す。図１に示すように、本実施例のノイズフィルタ用薄膜は、基体１１、金属磁性膜１２、及び導電膜１３を有している。金属磁性膜１２と導電膜１３とは交互に積層されており、金属磁性膜１２の膜厚の総計が、金属磁性膜の最大透磁率を用いて計算した値（約５μｍ）となるように、各層の厚さ及び層数は決定されている。また、導電膜１３の膜厚は、金属磁性膜１２を互いに分離できる厚さであればよく、通常、連続膜として形成され始める数nm以上とする。さらにまた、導電膜１３の電気抵抗率は、膜厚方向に流れる渦電流を妨げないように、金属磁性膜１２の電気抵抗率に比べて同程度以下とする。
【００１７】
以下、基体１１として長尺のポリイミドフィルムを、金属磁性膜１２としてＣｕＭｏパーマロイを、導電膜１３としてＴｉ膜を用いた表１に示す様な試料を作製して、その特性を調べた結果を示す。なお、各試料において、ＣｕＭｏパーマロイは、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、スパッタ圧力０．１Ｐａ、ＲＦパワー１ｋｗで形成した。また、Ｔｉ膜は、スパッタ圧力０．１Ｐａ、ＲＦパワー５０ｗで形成した。また、試料４は、比較のための従来と同じ構造のノイズフィルタ用薄膜である。
【００１８】
【表１】
【００１９】
表１に示す各試料について、各金属磁性膜１２の透磁率を測定した結果を、表２に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】
表２に示すように、本実施例のノイズフィルタ用薄膜では、金属磁性膜１２の膜厚が１μｍであっても、その透磁率はあまり変化しない。これは、金属磁性膜間の磁気的相互作用によるものと思われる。
【００２２】
次に、各試料を１０mm×１００mmの短冊状に切り出し、直径４mmの円筒状に巻いて、図２に示すように（一部切断して示す）伝送線路２１に装着した。伝送線路２１には、コモンモードノイズ２２が流れており、このコモンモードノイズの変化によって、磁力線２３が発生変化する。そして、この磁力線２３の変化によって、試料には渦電流２４が発生する。
【００２３】
試料の装着によるコモンモードノイズの低減効果を測定した。その結果を、表３に示す。
【００２４】
【表３】
【００２５】
表３に示すように、本実施例のノイズフィルタ用薄膜は、従来のものに比べ、その損失特性が５倍以上向上している。
【００２６】
なお、上記実施例では、金属磁性膜１２としてＣｕＭｏパーマロイを用いた例について説明したが、他の材料の金属磁性膜であっても同様の効果が得られる。また、異なる種類の金属磁性膜を積層するようにしてもよい。
【００２７】
また、導体膜１３として、Ｔｉ膜を用いたが、金属磁性膜を互いに分離でき、渦電流２４の流れを妨げるものでなければよく、これに限定されるものではない。また、異なる種類の導電膜を積層するようにしてもよい。
【００２８】
さらにまた、本実施例では、ＲＦマグネトロンスパッタ法を用いて各膜を形成したが、他の形成方法を用いてもよい。また、その作製条件も上記実施例に限定されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、金属磁性膜と導体膜とを交互に積層するようにしたことで、可撓性を有する、小型軽量な高性能ノイズフィルタが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】図１のノイズフィルタ用薄膜を伝送線路に取り付けたところを示す図である。
【図３】金属磁性膜の膜厚と透磁率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１ 基体
１２ 金属磁性膜
１３ 導電膜
２１ 伝送線路
２２ コモンモードノイズ
２３ 磁力線
２４ 渦電流
【産業上の利用分野】
本発明は、ノイズフィルタ用薄膜に関し、特に、高周波帯域で高損失な特性を有するノイズフィルタ用薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信の分野では、膨大な情報をデジタル信号で伝送するデジタル伝送方式が普及している。ところが、このデジタル信号は、多くの高調波成分を含んでおり、この高調波成分が他の伝送線路に洩れ込み、情報の品質を劣化させる。このため、デジタル伝送システムの普及に伴って、ＥＭＩ（Electromagnetic Interference）対策が急務になっている。
【０００３】
一般的なＥＭＩ対策として、フェライトコアを伝送線路に取り付ける方法がある。しかし、フェライトコアは、伝送線路の径の数倍の大きさを必要とし、原理的に小型化の限界がある。このため、フェライトコアは、伝送線路や通信装置の大型化及び重量の増加を招くという欠点がある。
【０００４】
そこで、最近では、小型軽量で可撓性を有するノイズフィルタ用薄膜が提案され、実用化のための検討がなされている。このノイズフィルタ用薄膜は、高分子フィルム等の可撓性の基体上に、金属磁性膜を形成した構造で、ノイズ低減を行おうとする場所に巻き付けて使用する。
【０００５】
ノイズフィルタ用薄膜は、主として、金属磁性膜の渦電流損失によってノイズの低減を図るものである。その渦電流損失の大きさは、金属磁性膜の膜厚に依存することが知られている。詳述すると、金属磁性膜の膜厚が、任意の周波数における渦電流の表皮の深さと等しいとき、損失は最大になる。
【０００６】
ここで、渦電流の表皮の深さσは、数式１に示されるように、その周波数ｆと、金属磁性膜の透磁率μ及び抵抗率ρによって決まる。
【０００７】
【数１】
数式１から明らかなように、渦電流の表皮の深さは、金属磁性膜の透磁率が高ければ高いほど、抵抗率が低ければ低いほど浅い。即ち、金属磁性膜の膜厚は、その透磁率高ければ高いほど、抵抗率が低ければ低い程、薄くすることができる。従って、高透磁率、低抵抗率の金属磁性膜を、除去しようとする周波数帯域についての表皮の深さσと同じ厚さとなるように形成することにより、小型で、高性能なノイズフィルタ用薄膜を作製することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、高透磁率、低抵抗率の金属磁性膜を用いると非常に薄いノイズフィルタを得ることができるが、一般に、高透磁率の金属磁性膜は、その抵抗率も高い（５０μΩcm以上）ことが多い。また、高熱処理を施さない限り比透磁率も１０００以上になるものは少ない。つまり、高透磁率の金属磁性膜を使用してもある程度の膜厚が必要となる。例えば、フェライトコアが多用されている３０〜１０００ＭＨｚの周波数帯域のノイズフィルタとして、金属磁性膜を利用するときには、計算上数μｍの膜厚が必要となる。
【００１０】
一方、金属磁性膜の透磁率は、膜厚に依存して変化し、一定ではない。例えば、ＲＦスパッタ法を用い、磁気ヘッドや、磁気シールドに多用されているパーマロイの透磁率と膜厚との関係を調べると、図３に示す様になる。即ち、膜厚０．１〜０．３μｍで最大透磁率を示し、それより膜厚が薄いと透磁率は急激に低下する。また、膜厚が０．３μｍより厚いときも透磁率が低下する。
【００１１】
金属磁性膜の透磁率と膜厚との関係は、金属磁性材料の種類、作製方法、及び作製条件等の違いにより多少は異なる。しかしながら、どの金属磁性膜においても透磁率と膜厚との関係は、ほぼ図３の様になる。即ち、膜厚数nmから数十nmまでは、透磁率は非常に小さいが、膜厚が数十nmを越えると、膜厚の増加に伴い透磁率も増加し、膜厚数百nmで最大になる。そして、さらに膜厚を厚くすると、透磁率は低下するという特徴を示す。
【００１２】
つまり、最大透磁率を用いて金属磁性膜の膜厚を計算すると数μｍとなるが、実際には、金属磁性膜の膜厚が数μｍのとき透磁率は最大透磁率よりもかなり小さい。したがって、所望のノイズフィルタ特性を得るためには、より膜厚を厚くしなければならない。ところが、膜厚を厚くすると更に透磁率が低下してしまう。このため、従来のノイズフィルタ用薄膜では、ノイズフィルタとして十分な効果を得ることができないという問題点がある。
【００１３】
本発明は、十分なノイズ除去効果が得られる金属磁性膜を有するノイズフィルタ用薄膜を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、可撓性基体上にパーマロイからなる金属磁性膜と該金属磁性膜に生じる渦電流を妨げることのない導電膜とを交互に積層してなり、少なくとも２層の前記金属磁性膜を有するノイズフィルタ用薄膜であって、前記金属磁性膜の単層の厚さを０．１〜１μｍとし、前記金属磁性膜の合計の膜厚が所定の値となるようにしたことを特徴とするノイズフィルタ用薄膜が得られる。
【００１５】
【作用】
金属磁性膜は、導体膜により所定の膜厚となるように分割されているので、各金属磁性膜は高い透磁率を保持することができる。各金属磁性膜は他の金属磁性膜との相互作用により、単体で有する透磁率よりも高い透磁率を有する。また、導体膜は、渦電流の流れを妨げないので、ノイズを除去することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１に本発明の一実施例の断面図を示す。図１に示すように、本実施例のノイズフィルタ用薄膜は、基体１１、金属磁性膜１２、及び導電膜１３を有している。金属磁性膜１２と導電膜１３とは交互に積層されており、金属磁性膜１２の膜厚の総計が、金属磁性膜の最大透磁率を用いて計算した値（約５μｍ）となるように、各層の厚さ及び層数は決定されている。また、導電膜１３の膜厚は、金属磁性膜１２を互いに分離できる厚さであればよく、通常、連続膜として形成され始める数nm以上とする。さらにまた、導電膜１３の電気抵抗率は、膜厚方向に流れる渦電流を妨げないように、金属磁性膜１２の電気抵抗率に比べて同程度以下とする。
【００１７】
以下、基体１１として長尺のポリイミドフィルムを、金属磁性膜１２としてＣｕＭｏパーマロイを、導電膜１３としてＴｉ膜を用いた表１に示す様な試料を作製して、その特性を調べた結果を示す。なお、各試料において、ＣｕＭｏパーマロイは、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、スパッタ圧力０．１Ｐａ、ＲＦパワー１ｋｗで形成した。また、Ｔｉ膜は、スパッタ圧力０．１Ｐａ、ＲＦパワー５０ｗで形成した。また、試料４は、比較のための従来と同じ構造のノイズフィルタ用薄膜である。
【００１８】
【表１】
表１に示す各試料について、各金属磁性膜１２の透磁率を測定した結果を、表２に示す。
【００２０】
【表２】
表２に示すように、本実施例のノイズフィルタ用薄膜では、金属磁性膜１２の膜厚が１μｍであっても、その透磁率はあまり変化しない。これは、金属磁性膜間の磁気的相互作用によるものと思われる。
【００２２】
次に、各試料を１０mm×１００mmの短冊状に切り出し、直径４mmの円筒状に巻いて、図２に示すように（一部切断して示す）伝送線路２１に装着した。伝送線路２１には、コモンモードノイズ２２が流れており、このコモンモードノイズの変化によって、磁力線２３が発生変化する。そして、この磁力線２３の変化によって、試料には渦電流２４が発生する。
【００２３】
試料の装着によるコモンモードノイズの低減効果を測定した。その結果を、表３に示す。
【００２４】
【表３】
表３に示すように、本実施例のノイズフィルタ用薄膜は、従来のものに比べ、その損失特性が５倍以上向上している。
【００２６】
なお、上記実施例では、金属磁性膜１２としてＣｕＭｏパーマロイを用いた例について説明したが、他の材料の金属磁性膜であっても同様の効果が得られる。また、異なる種類の金属磁性膜を積層するようにしてもよい。
【００２７】
また、導体膜１３として、Ｔｉ膜を用いたが、金属磁性膜を互いに分離でき、渦電流２４の流れを妨げるものでなければよく、これに限定されるものではない。また、異なる種類の導電膜を積層するようにしてもよい。
【００２８】
さらにまた、本実施例では、ＲＦマグネトロンスパッタ法を用いて各膜を形成したが、他の形成方法を用いてもよい。また、その作製条件も上記実施例に限定されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、金属磁性膜と導体膜とを交互に積層するようにしたことで、可撓性を有する、小型軽量な高性能ノイズフィルタが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】図１のノイズフィルタ用薄膜を伝送線路に取り付けたところを示す図である。
【図３】金属磁性膜の膜厚と透磁率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１ 基体
１２ 金属磁性膜
１３ 導電膜
２１ 伝送線路
２２ コモンモードノイズ
２３ 磁力線
２４ 渦電流
Claims (1)
- 可撓性基体上にパーマロイからなる金属磁性膜と該金属磁性膜に生じる渦電流を妨げることのない導電膜とを交互に積層してなり、少なくとも２層の前記金属磁性膜を有するノイズフィルタ用薄膜であって、前記金属磁性膜の単層の厚さを０．１〜１μｍとし、前記金属磁性膜の合計の膜厚が所定の値となるようにしたことを特徴とするノイズフィルタ用薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32044094A JP3921246B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | ノイズフィルタ用薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32044094A JP3921246B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | ノイズフィルタ用薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181017A JPH08181017A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3921246B2 true JP3921246B2 (ja) | 2007-05-30 |
Family
ID=18121478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32044094A Expired - Fee Related JP3921246B2 (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | ノイズフィルタ用薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3921246B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2886465B1 (fr) * | 2005-05-27 | 2007-07-13 | Commissariat Energie Atomique | Composant microelectronique integre pour filtrage du bruit electromagnetique et circuit de transmission radiofrequence le comprenant |
-
1994
- 1994-12-22 JP JP32044094A patent/JP3921246B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08181017A (ja) | 1996-07-12 |
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