JP3925835B2 - Electromagnetic wave absorber, its production method and various uses using it - Google Patents

Electromagnetic wave absorber, its production method and various uses using it Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な電磁波吸収材とその製造方法及び複合部材並びにその用途に係り、磁性金属粒子とセラミックス、特に非磁性あるいは軟磁性の金属酸化物，炭化物，窒化物の少なくとも１種類を含む微細結晶粒からなる複合磁性粒子を有する電磁波吸収材とその製造法及び複合部材並びにそれを用いた半導体集積回路、電子回路、電子機器筐体、光送信・受信モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高速処理化が加速的に進んでおり、ＬＳＩやマイクロプロセッサなどのＩＣの動作周波数は急速に上昇しており、不要ノイズが放射し易くなっている。
【０００３】
更に、通信分野では、次世代マルチメディア移動通信(2GHz)、無線LAN(2〜30GHz)、ITS(Intelligent Transport Sysyem)の分野ではETS（自動料金収受システム）における5.8GHz、AHS（走行支援道路システム）における76GHzなどが利用されており、今後、高周波利用範囲は更に急速に拡大してゆくことが予想される。
【０００４】
ところで、電波の周波数が上昇すれば、ノイズとして放射し易くなる反面、最近の電子機器の低消費電力化によるノイズマージン低下により、デジタル回路のアナログ化によるイミュニティ（ノイズ耐性）低下および電子機器の小型化、高密度化の流れにより、機器内部のノイズ環境が悪化し、EMI(Electro-Magnetic Interference)による誤動作が問題になってきている。
【０００５】
そこで、電子機器内部でのEMIを低減させるために、電子機器内部に電波吸収体を配置するなどの対策がとられている。従来、GHz帯用電波吸収体としては、ゴムや樹脂などの電気的絶縁性有機物と軟磁性金属酸化物材料や軟磁性金属材料などの磁性損失材料とを複合化してシート状にしたものが主に使用されている。
【０００６】
一般に電子情報通信機器用の電波吸収体に求められる特性として、▲１▼反射減衰量が大きい（反射係数が小さい）、▲２▼電波を吸収できる帯域が広い、▲３▼薄い、が挙げられる。しかしながら、これらの特性を全て満足するような電波吸収体は実現されていない。
【０００７】
ここで、（１）を達成するためには、吸収体表面での電波反射量を小さくする必要があり、これには、物体の特性インピーダンス値√（μｒ／εｒ）を自由空間のそれ√（μ０／ε０）に近づけることである。しかし、μｒ（=μｒ'＋ｊμｒ''Ｃ）：複素比透磁率、εｒ（=εｒ'＋ｊεｒ''）：複素比誘電率であり、μ０、ε０は自由空間の透磁率および誘電率である。（２）を達成させるためには、特に磁性損失材料の場合は、μｒ'とμｒ''が一定の関係を保ちながら周波数に対して、緩やかに単調減少することが条件である。（３）の吸収体の薄型化を達成するためには、物体内における電波の減衰量を大きくする必要があり、これには、物体の伝播定数（γ=２πｆ（μｒ・εｒ）０．５）の実数部が大きいこと、すなわち所望の周波数における複素比透磁率及び複素比誘電率の値を大きくすることである。但し、複素比誘電率の値が大きくなるほど、自由空間とのインピーダンス整合はとりにくくなる。
【０００８】
電磁波吸収材料として実績のあるスピネル結晶構造の軟磁性金属酸化物材料は、電気抵抗率が軟磁性金属材料と比較して著しく高いため、渦電流による反射は小さいものの、GHz帯では透磁率が急激に減少するために、電磁波を良好に吸収するためにはかなりの厚さが必要となってくる。
【０００９】
一方、軟磁性金属材料については、比透磁率が極めて高いので、薄型電波吸収体を実現できる可能性があるが、電気抵抗率が低いため、高周波数領域では渦電流損による比透磁率の著しい低下および複素比誘電率虚数部の著しい上昇に伴い、反射が大きくなり、電波吸収体として成立しなくなる。
【００１０】
このような問題点を解決するために、特開平9-181476において、強磁性超微結晶金属相を金属酸化物相中に分散した形態のヘテログラニュラー構造の超微結晶磁性膜を高周波数領域での電波吸収体として利用することが提案されている。このような磁性膜の特徴としては、強磁性超微結晶による軟磁性と金属酸化物相による高電気抵抗率とを実現し、これによって渦電流損失を低減して高周波数領域での高透磁率化を実現できる。
【００１１】
しかし、電気抵抗率の点では500〜1000μΩ・ｃｍ程度であり、必ずしも十分高いとは言えず、ＧＨｚ領域では、渦電流損による透磁率低下は避けられない。又、複素比誘電率に関しては電気抵抗率が十分高くないため、実数部に比して虚数部が大きくなってしまいインピーダンス整合がとり難いことが予測される。
【００１２】
しかし、この電波吸収体の製造方法としては、軟磁性金属及び酸素、窒素、炭素とこれらに対し親和性の高い金属酸化物相構成元素とを同時にスパッタして、これら元素を含むアモルファス膜を有機フイルムなどの基板上に成膜し、この膜を熱処理することで金属酸化物相中に強磁性超微結晶を生成させて、２相構造とするものである。しかし、大掛かりな成膜装置が必要であるため、コスト的な問題、さらには、薄膜構造であるため、適用個所にも制限がある。
【００１３】
特開平７−２１２０７９号公報及び特開平１１−３５４９７３号公報は、扁平形状の軟磁性金属粒子と有機結合剤からなる電磁波干渉抑制体或いは電磁波吸収体を開示する。軟磁性金属粒子を表皮深さ以下の厚みの扁平形状として、渦電流を抑制し、さらに、形状磁気異方性の効果による磁気共鳴周波数の向上、及び形状に起因する反磁界の低減による透磁率向上を達成し、数ＭＨｚ〜１ＧＨｚで優れた電磁波吸収能を得ている。しかし、電子機器内部或いは高周波数域対応の電磁波吸収体としては、厚さ、吸収能とも不十分である。
【００１４】
また、特開平9-111421において、高透磁率アモルファス合金をその結晶化温度以上で酸素ガス、窒素ガスおよびアンモニアガスのうち少なくとも一種を含有する雰囲気中で熱処理することにより、高透磁率合金よりなる結晶粒と結晶粒の周囲に酸化物あるいは窒化物を形成させることにより高周波領域で高電気抵抗化を図った線輪部品用磁性材料が提案されている。
【００１５】
更に、特開平11-16727において、強磁性を有する鉄と磁性を有するニッケルフェライトからなり、強磁性相中に磁性相または磁性中に強磁性相の分散あるいは強磁性相と磁性相が多層に積層された構造からなる高周波磁気素子用の磁性薄膜が提案されている。しかし、これらの電波吸収体として利用することは提案されていない。
【００１６】
又、特開平９-74298号公報にはセラミックスと磁性粒子とを窒化珪素ボールを用いてボールミル混合後焼結した電磁波シールド材が提案されている。しかし、この公報には電波吸収体は提案されていない。
【００１７】
更に、光送信モジュールにおいては、特開平11-196055号公報にモジュール内部での光送信部と受信部との間でのノイズの授受による内部干渉防止策が示されている。
【００１８】
又、自動料金所においては、ノンストップでの自動支払いが一部設けられており、電磁波吸収体としてパネル型が用いられている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高周波数領域における電波吸収特性に優れ、生産工程の少ない電磁波吸収材とその製造法及び複合部材並びにそれを用いた各種用途を提供することにる。
【００２０】
本発明の他の目的は、施工性に優れ、伝送速度が2.4Gbps以上でも電磁波吸収特性が劣化しない電磁波吸収材を用いることにより、前記ノイズを抑制し、高感度化を可能にする光送信モジュール、光受信モジュール、光送受信モジュールを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の磁性金属粒子がセラミックスによって囲まれて一体となった複合磁性粒子を有し、好ましくは磁性金属粒子と体積比で１０％以上、より好ましくは２０％以上のセラミックスとが一体となった粒径１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下の複合磁性粒子を有し、前記複合磁性粒子が樹脂に分散しており、前記磁性金属粒子の平均結晶粒径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする電磁波吸収材にある。
【００２３】
即ち、本発明は、好ましくは粒径０．１μｍ以下、より好ましくは５０nｍの微細な多数の磁性金属粒子、及び１０体積％以上、好ましくは２０〜７０体積％のセラミックスとが一体となった複合磁性粒子を有することを特徴とする電磁波吸収材にある。特に、磁性金属とセラミックスとは、一つの粒子内で互いに層状に形成されており、磁性金属は粒径の大半が１００ｎｍ以下の複雑な形状の粒子となっており、その周りをセラミックスが囲む様子を有するものである。その複雑な形状の粒子は粒径が２０ｎｍ以下の微細な粒子が集合して出来たものである。又、セラミックスはほとんどが磁性粒子を囲むように形成され、棒状に少量形成されている。
【００２４】
前記磁性金属が鉄、コバルト及びニッケルの少なくとも一つの金属又は合金であること、前記セラミックスが鉄、コバルト、ニッケル、チタン、バリウム、マンガン、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、シリコンまたは銅の酸化物、窒化物及び炭化物のうちの少なくとも一つであること、前記セラミックス粒子が前記複合磁性粒子表面に一体に結合し、又、前記セラミックス粒子が前記磁性金属粒子の結晶粒内及び粒界に存在することが好ましい。前記磁性金属は軟磁性金属が好ましい。
【００２５】
又、本発明は、金属酸化物等のセラミックス粒子が軟磁性超微細結晶の磁性金属粒子内にnmオーダで微細に一体に埋め込まれて混在する複合磁性粒子であり、軟磁性金属を微細結晶粒化することによる高透磁率化、及び超微細なセラミックス粒子を分散させることによる高電気抵抗率化を同時に実現させることにより、高周波数領域においても高透磁率化を維持させると共に、優れた吸収特性を有するものである。
【００２６】
複合磁性粒子を高い電気抵抗率を有するセラミックスが超微細磁性金属結晶粒の周りを取り囲む構造とすることにより、一般に使用されている単相金属磁性粒子に比べ、ＧＨｚ領域において、電気抵抗率が向上するだけでなく、複素比透磁率が向上する。
【００２７】
更に、複合磁性粒子は、軟磁性金属相と金属酸化物相が交互に積層化された形態をとるため、軟磁性金属相幅が表皮深さ以下となり、実質、表皮深さ以下の厚みの軟磁性金属粉を分散させたのと同じ効果があるため、渦電流が低減され、電波を効率良く取り込むことができる。
【００２８】
ここで、複合磁性粒子を構成する磁性金属の結晶粒径が、５０nｍを越えると、金属結晶粒間での交換相互作用が弱くなり、軟磁性特性が劣化するために、透磁率が低下し、電気抵抗率が上昇してしまう。従って、磁性金属の結晶粒径は５０nｍ以下、より好ましくは２０nｍ以下である。
【００２９】
なお、添加するセラミック粒子の混合割合であるが、軟磁性金属粒子に対するセラミックスの体積混合割合が１0体積％未満では、電気抵抗率が十分向上しない。また、特に非磁性セラミックスの体積混合割合が80体積％以上では、複合磁性粒子の透磁率が低下しすぎて、電波吸収特性が劣化する。これらより、軟磁性金属粒子に対するセラミックスの体積混合割合は、３０〜６０体積％が好ましい。
【００３０】
上述に記載の複合磁性粒子は、複合磁性粒子よりも高電気抵抗率を有する樹脂に分散していることを特徴とする電磁波吸収材にある。高電気抵抗率を有する材料として、絶縁性高分子樹脂、セラミックスが用いられ、互いの混合粉末、複合磁性粒子が樹脂、セラミックス内に取り込まれた粉末、又は有機溶剤、無機バインダーによって液状にして用いられる。
【００３１】
本発明は、磁性金属粉末とセラミックス粉末とをメカニカルアロイング法により互いに超微細な状態に混合して一体化するものであり、複数の磁性金属粒子を好ましくは体積比で１０％以上のセラミックスによって囲んで一体となった複合磁性粒子を形成すると共に、前記磁性金属粒子の平均結晶粒径を５０ｎｍ以下とすること、又磁性金属粉末とセラミックス粉末とを有する複合粉末を、前記金属粉末の粒径より大きく、前記複合粉末の量より多い量、好ましくは重量で複合粉末１に対して５０〜１００の割合の金属製ボール又はセラミックス製ボールを容器に入れて、高速で回転する、好ましくは１５００〜３０００ｒｐｍで回転する方法による強力なエネルギーを粉末に与えることによって互いに超微細な状態に混合して一体化するいわゆる一般に言われているメカニカルアロイング法によるものであり、微細な磁性金属粒子をセラミックスによって囲んで一体となった複合磁性粒子を形成すると共に、複合磁性粒子を樹脂に分散させることを特徴とする電磁波吸収材の製造法にある。
【００３２】
即ち、本発明は、磁性金属粉末とセラミックス粉末とを有する複合粉末を一般に言われているメカニカルアロイング法により互いに超微細な状態に混合して一体化するものであり、一般に合金化と言われるものであり、超微細な磁性金属粒子をセラミックス粒子によって囲んで一体となった複合磁性粒子を形成することにより、高電気抵抗率を有するので、高周波領域で良好な磁気特性が得られ、高い電波吸収性が得られるものである。
【００３３】
本発明は、前述のいずれかに記載の複合磁性粒子がそれよりも高電気抵抗率を有する材料として、樹脂に、好ましくは２０〜７０重量％が分散していることを特徴とする電磁波吸収材にある。ここで、複合磁性粒子をそれよりも高電気抵抗率を有する材料に分散させる理由は、複合磁性粒子単独の電気抵抗率が電波吸収体として成立するのには十分小さくないためであること、更には、複合磁性粒子の混合割合を変化させることにより、電波吸収体の設計自由度が増すためである。このような観点から、複合磁性材が薄膜形状よりも粒子形状で有る方が好ましいと言える。
【００３４】
以上より、これらの複合磁性粒子からなる本発明の電磁波吸収材は、樹脂封止型半導体パッケージの封止樹脂中に混合して、半導体素子レベルでの輻射ノイズを抑止したり、樹脂製電子回路基板や金属酸化物よりなるセラミックス製電子回路基板中に混合することによって基板自体で発生する電磁波を吸収すること、あるいは樹脂製電子機器筐体に混合したり、金属製電子機器筐体内面に絶縁塗料とともに塗布することによって内部干渉を抑止するなど幅広い用途に用いることが出来る。
【００３９】
そして、前記複合磁性粒子中のセラミックスが１０〜８０体積％で、磁性金属粒子中に分散した海島（グラニュラー）構造であることが好ましい。又、本発明は、平均粒径５０ｎｍ以下、更に好ましくは２０ｎｍ以下の磁性金属からなる微結晶、好ましくは１５〜７０体積％のセラミックスとが一体となった複合磁性粒子と該複合磁性粒子よ前記複合磁性粒子の平均結晶粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましい。更に、磁性金属粒子及びセラミックスの材質は前述の通りである。
【００４０】
前記複合磁性粒子の形状がアスペクト比で２以上の扁平形状であること、扁平形状の複合磁性粒子が、該扁平形状の複合磁性粒子より高電気抵抗率を有する樹脂中で配向していることが好ましい。
このように、複合磁性粒子を高電気抵抗率を有するセラミックス相が超微細磁性金属結晶粒の周りを取り囲む構造とすることにより、一般に使用されている単相金属磁性粒子に比べ、ＧＨｚ領域において、電気抵抗率が向上するだけでなく、複素比透磁率が向上する。
ここで、複合磁性粒子を構成する磁性金属の結晶粒径が、５０ｎｍを超えると、金属結晶粒間での交換相互作用が弱くなり、軟磁性特性が劣化するために、透磁率が低下し、電気抵抗率も上昇する。
これより、本発明における複合磁性粒子を構成する磁性金属の結晶粒径は、５０ｎｍ以下、更に好ましくは２０ｎｍ以下が良い。
【００４１】
更に、複合磁性粒子におけるセラミックスの体積比率をコントロールすることにより、電磁波吸収特性に関わるパラメータである複素比透磁率、複素比誘電率を比較的自由に制御できるため、目的の周波数帯域で良好な電磁波吸収特性を得ることができる。なお、磁性金属に対するセラミックスの体積混合割合が１０体積％未満では、電気抵抗率が十分向上しないため、低周波数側での複素比透磁率は高くなるが、ＧＨｚ領域においては、渦電流損失により、複素比透磁率は急激に減少してしまう。さらに、複素比誘電率の虚数部は大きくなりすぎてしまい、十分な電磁波吸収特性が得られない。また、セラミックス相が特に非磁性である場合、セラミックスの体積混合割合が８０体積％を超えると、電気抵抗率はかなり向上するものの、複合磁性粒子の複素比透磁率及び複素比誘電率の実数部が低下しすぎてしまい、十分な電磁波吸収特性を得るためには、かなりの厚みが必要である。これらより、軟磁性金属粒子に対するセラミックスの混合体積割合は、１５〜７０体積％が好ましい。
【００４３】
本発明において、複合磁性粒子を高電気抵抗率を有するセラミックス相が磁性金属からなる微結晶の周りを取り囲む構造とすることにより、一般に使用されている単相金属磁性粒子に比べ、ＧＨｚ領域において、電気抵抗率が向上するだけでなく、複素比透磁率が向上することが可能となる。
【００４４】
更に、複合磁性粒子におけるセラミックス相の体積比率をコントロールすることにより、電磁波吸収特性に関わるパラメータである複素比透磁率、複素比誘電率を比較的自由に制御できるため、目的の周波数帯域で良好な電磁波吸収特性を得ることができる。なお、磁性金属相に対するセラミックス相の体積混合割合が１０体積％未満では、電気抵抗率が十分向上しない。また、特に非磁性セラミックスの体積混合割合が８０体積％以上では、複合磁性粒子の透磁率が低下しすぎて、薄型化を実現できない。これらより、軟磁性金属粒子に対するセラミックスの混合体積割合は、より２０〜７０体積％が好ましい。
【００４５】
複合磁性粒子をそれよりも高電気抵抗率を有する樹脂に１０〜８０体積％分散させる理由は、（１）複合磁性粒子単独の電気抵抗率が電磁波吸収体としては十分大きくない、（２）複合磁性粒子を電極とするマイクロコンデンサーが構成されるため、複素比誘電率の実数部を大きくできる、（３）複合磁性粒子形状及び分散形態をコントロールして、複素比透磁率、複素比誘電率の周波数特性を制御できる、（４）絶縁性樹脂に対する複合磁性粒子の体積混合比率をコントロールして、複素比透磁率、複素比誘電率の周波数特性を制御できる、ためである。
【００４６】
本発明において、複合磁性粒子をそれよりも高電気抵抗率を有する絶縁性材料と複合化を図り、磁性金属相、高電気抵抗セラミックス相、絶縁性材料の三相構造とすることが、磁性金属単相粒子と絶縁性樹脂との複合体や磁性金属粒子とセラミックスとの複合体のような二層構造よりも好ましい。
【００４７】
ここで、電磁波吸収特性を更に向上させるためには、前記複合磁性粒子の形状をアスペクト比で２以上かつ厚さを表皮深さ以下にした扁平形状とし、これらを高電気抵抗率を有する材料中で配向させるのがより好ましい。つまり、渦電流による急激な複素比透磁率低下の抑制、粒子形状に起因する反磁界の影響を低減させることによる高透磁率化及び形状磁気異方性による磁気共鳴周波数の高周波化、更にはコンデンサー電極面積の増大による複素比誘電率実数部向上が図れるため、更なる吸収特性向上及び薄型化が実現できる。
【００４８】
本発明において、磁性金属からなる微結晶粒子（磁性金属粒子という）とセラミックス粒子の複合化手法としては、メカニカルアロイング手法或いは、例えば、磁性金属とそれよりも酸素、窒素、炭素との親和性が高い元素からなり、更に、これらガス元素のいずれかの含有量が高い合金粉末をアトマイズ法などにより製造し、その後、熱処理をすることにより、軟磁性金属相とセラミックス相をそれぞれ生成させる手法、更に、磁性金属とそれよりも酸素、窒素、炭素との親和性が高い元素からなる合金粉末をアトマイズ法などにより製造し、酸素、窒素、炭素のいずれかを含有するガス雰囲気中で熱処理する手法、軟磁性金属相とセラミックス相をそれぞれ生成させる手法、金属アルコキシドを利用したゾル・ゲル法等も適用できる。このゾル・ゲル法では、セラミックス相の中に微細な磁性金属粒子が分散した複合磁性粒子が形成される。最終的に磁性金属相と高電気抵抗セラミックス相とから構成される複合磁性粒子が得られる製造法であれば、上記手法に限定されるものではない。
【００４９】
なお、複合磁性粒子自体の電気抵抗率を向上させるために、大気中、酸素雰囲気中あるいは窒素雰囲気中でアニールすることにより、複合磁性粒子表面に酸化物層あるいは窒化物層等の電気抵抗率の高い皮膜を同時形成させることも可能である。
【００５０】
また、機械的複合法、好ましくはせん断型ミルの一つであるメカノフュージョン法により複合磁性粒子表面をより高電気抵抗率の材料でコーティングすることも可能である。
【００５１】
これら複合磁性粒子を絶縁性高分子材料に対して、体積比にして２０〜８０％を混練した。絶縁性高分子材料としては、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルプチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、あるいはこれらの共重合体、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、ナイロン、アクリル、合成ゴム等を用いることができる。エポキシ樹脂が好ましい。樹脂に対する複合磁性粒子の充填率が５０体積％以上となる場合は、複合磁性粒子同士の接触により、樹脂複合体の電気抵抗率が低下するために、複合磁性粒子表面を絶縁コーティングする目的で、シラン系、アルシキレート系あるいはチタネート系のカップリング処理剤もしくはリン酸ホウ酸マグネシア絶縁処理材などを同時に添加する必要がある。
【００５２】
このように、表面酸化法、機械的複合法あるいは化学的表面処理法を単独もしくは組み合わせて、複合磁性粒子表面をより高電気抵抗率の材料でコーティングすることにより、樹脂に対する複合磁性粒子の混合割合を高めても、電気抵抗率を保持させたまま、複素比透磁率および、複素比誘電率実数部の向上を図ることができ、電磁波吸収率の向上を図ることが可能となる。
【００５３】
本発明の電磁波吸収材の適用形態としては、次のようなものが考えられる。
（１）樹脂封止型の電子素子を有する電子装置の例として、半導体素子を有する樹脂封止型半導体集積装置において、封止樹脂中に複合磁性粒子を混合して、半導体素子レベルでの輻射ノイズを抑制する。
（２）プリント配線基板において、配線回路形成面及び配線回路を有しない絶縁基板の裏面の一部又は全面に、本発明の電磁波吸収材から構成される塗料を直接塗布するか、あるいはそれらをシート状に成形したフイルム等を設けることにより、電磁波吸収層を形成させ、プリント配線回路から発生する電磁波によるクロストーク現象などのノイズ発生を抑制することができる。特に、半導体基板の少なくとも片側主面に１層目の配線層が形成され、該１層目の配線層の表面に絶縁膜が形成され、該絶縁膜上に導通穴を介して前記１層目の配線層と電気的に接続した２層目の配線層が繰り返し積層されてなる多層配線回路基板の高密度化、高集積度化を高い信頼性で達成できる。
（３）ノイズ発生源となる半導体素子を包み込むように、プリント配線基板上に複合磁性粒子とそれよりも高電気抵抗率材料とで構成されるキャップを実装することにより、半導体素子から放射される電磁波を効率よく吸収でき、電磁波内部干渉を抑制することができる。
（４）金属製電子機器筐体内面に複合磁性粒子を混合した絶縁塗料を塗布したり、複合磁性粒子と樹脂で構成される電子機器筐体を用いることにより、電子機器内部干渉を抑制することができる。
【００５４】
更に、本発明は、プリント配線基板上に搭載された半導体素子が電磁波吸収材を含む樹脂によって封止された半導体装置、又、前記樹脂が前記素子側が前記電磁波吸収材フリーである樹脂によって被われていること、又、絶縁基板上に配線回路を有し、該回路が絶縁層によって被われたプリント配線基板の前記絶縁基板の前記配線回路形成面とその反対面側の少なくとも一方に電磁吸収材を有する層が形成されていることを特徴とする。
【００５５】
又、本発明は、プリント配線基板上に搭載された電子素子が電磁波吸収材によって内周面が形成された金属製キャップによって被われていること、又、プリント配線基板上に搭載された電子素子が電磁波吸収材を有するキャップによって被われていること、又、プリント配線基板と、該基板上に搭載された電子素子とが電磁波吸収材を有する筐体によって被われていること、又、プリント配線基板と、該基板上に搭載された電子素子とが電磁波吸収材によって内周面が形成された金属製筐体によって被われている電子装置のいずれかにある。いずれの本発明に用いられる電磁波吸収材には前述の材料を用いるのが好ましい。上述の電子素子は半導体素子である半導体装置が好ましい。
【００５６】
本発明は、開口部を有する金属製筐体の内周面に電磁波吸収材が形成されていることを特徴とする電子装置用筐体にある。
【００５７】
本発明は、高速通信網に使用される電気−光変換器を有する光送信又は受信モジュールにおいて、前述の電磁波吸収材によって光送信素子又は受信素子、それらの回路を覆うことにより、モジュール外への放射ノイズおよびモジュール内でのノイズ干渉を抑制することができる。
【００５８】
本発明により、光ファイバを用いた高速通信網において使用される光送信モジュール、光受信モジュール、又は、光送信モジュールと光受信モジュールが一体となった光送受信モジュールが得られ、モジュール外への放射ノイズおよびモジュール内でのノイズ干渉を抑制し、小型・軽量化、高速化、高感度化を可能にするものである。
【００５９】
本発明においては、ゲート屋根が設けられた料金所と、該料金所を通行する車両に対して進入側に設けられた進入部アンテナと、前記車両に対して出路側に設けられた出路部アンテナと、路側通信装置と前記車両に搭載されている車載機との間で情報の授受を行う自動料金収受システムとを備えた自動料金所において、該料金所とその近傍の電磁波を反射する部材の表面に電磁波吸収材が形成されていること、前記ゲート屋根の車両走行側表面と、進入部アンテナ及び出路部アンテナを支える支柱の表面に磁性金属粒とセラミックスとを有する電磁波吸収材が形成されていることが好ましい。
【００６０】
本発明に用いる電磁波吸収材は、前述と同様である。
【００６１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
粒径1-5μmのFe粉５０vol％と平均粒径0.3μmのSiO2粒子５０vol％の混合粉末とSUS410製ボール（粒径：9.5mm）を重量比にして粉末：ボール＝1:80でSUS製の容器に一緒に入れ、アルゴンガスを封入して、回転数：200rpmで100時間 、MA（メカニカルアロイング）処理を行った。MA後の複合粒子の形状は複雑な形状を有する不定形であり、平均粒径は数十μmであった。
【００６２】
図１は複合磁性粒子をTEM観察したＴＥＭ組織写真である。写真の黒い部分のFeの結晶粒径は約10nm程度であり、その複合磁性粒子は複雑な形状を有し、粒径１００ｎｍ以下のＦｅ粒子を囲む様に白い部分のSi酸化物が網目状に形成していた。そのＦｅ粒子は粒径が２０ｎｍ以下の微細なものが独立又、複雑な形状のＦｅ粒子となってその粒径より大きく形成されているものはそれらが集合して形成されているものである。又、Ｓｉ酸化物がＦｅ結晶粒界に分散しており、Ｆｅ粒子とＳｉ酸化物とが互いに層状に形成されていた。更に、Ｓｉ酸化物は棒状にも形成され、直径０．０５μｍ以下、長さ０．１〜０．５μｍのものが１μm平方当たり１０〜２０個程度形成されていた。
【００６３】
また、MA後、この複合粒子を真空中(真空度：10-6Torr以上)で温度500℃、1時間のアニールを施した。その後、この複合粒子をエポキシ樹脂に対して、体積比にして50%を混練し、室温でタブレット状に加圧成形し、さらに、そのタブレットを180℃、210kgfで一軸加圧し、硬化させた。その後、機械加工、研磨により、外形：7-0.05mm、内径：3.04+0.06mm、厚さ：2mm、4mmのトロイダル形状に仕上げた。
【００６４】
ネットワークアナライザー（HP製8720C）と同軸エアラインから構成される測定系により、試料の複素比誘電率、複素比透磁率を測定する場合には、自由空間の透磁率、誘電率が1となるように校正した後、同軸エアラインに試料を挿入し、２つのポートを使用してS11、S21の2つのパラメータを測定し、それから計算により複素比誘電率、複素比透磁率を求めた。
【００６５】
また、試料の反射特性は、自由空間の反射係数が０になるように校正した後、試料を同軸エアラインに挿入し、試料の終端を金属面で短絡し、S11を測定し、反射係数を計算した。なお、測定周波数は50MHz〜20GHzである。
【００６６】
軟磁性金属粒子内に絶縁性金属酸化物粒子を分散した複合磁性粒子の効果をみるために、本発明の方法により製造したFe-50vol%SiO2複合磁性粒子及び、Fe粉とSiO2粉を別々に前記MA処理と同条件でメカニカルミリング処理後、アニールした各粉末を単にVミキサーにより混合したものをエポキシ樹脂と複合化したものの複素比透磁率、複素比誘電率および反射係数の周波数特性を測定し、比較した結果を図２〜図４に示す。
【００６７】
図２より、高周波領域では、単にFe粉とSiO2粉とをＶミキサーにより混合した場合よりも複合化した方が、複素比透磁率の実数部および虚数部ともに上昇しているのがわかる。
【００６８】
図３より、複素比誘電率の実数部および虚数部ともに、複合化により若干低下しており、自由空間とのインピーダンス整合がとりやすくなっているのがわかる。
【００６９】
図４は試料厚さ1.8mmの場合の反射係数の周波数特性であり、反射係数は複合粒子の方が小さく、また中心周波数（最も反射係数が小さくなる周波数）は複合粒子の方が低周波数側にある。さらに、反射係数-10dB以下を満足する周波数帯域幅は、複合粒子の方が広くなっている。
【００７０】
これらの結果より、軟磁性金属粉と絶縁性金属酸化物をナノスケールで複合化した方が、単に２種類の粉末を混合した場合に比べ、電波吸収特性は向上しているのがわかる。
【００７１】
（実施例２）
粒径1〜5μmのFe粉と平均粒径0.7μmの(Ni-Zn-Cu)Fe2O4又は(Mn-Zn)Fe2O4などの軟磁性金属酸化物粉との混合粉末（体積比で50:50）とSUS410製ボール（粒径9 5mm）を重量比にして粉末：ボール＝1:80でSUS製のポットに一緒に入れ、アルゴンガスを封入して、回転数：200rpmで100時間、MA（メカニカルアロイング）処理を行った。MA後の複合磁性粒子の形状は不定形であり、平均粒径は数10μmであった。また、この複合磁性粒子をTEM観察した結果実施例１と同様であり、Feの結晶粒径は約10nm程度であり、その結晶粒界に軟磁性金属酸化物の成分を含む酸化物が網目状に微細分散していた。この複合粒子を真空中(真空度：10-6Torr以上)で温度500℃、1時間のアニールを施した。複合磁性粒子は実施例１と同様の組織を示していた。
【００７２】
軟磁性金属粉と軟磁性金属酸化物粉を複合化した効果をみるために、本発明の複合粒子及び、Fe粉と軟磁性金属酸化物粉を別々に前述のMA処理と同条件でメカニカルミリング処理後、アニールした各粉末を単にVミキサーにより混合したものをエポキシ樹脂と複合化したものの各特性の各特性を測定し、比較した結果、実施例１と同様な効果が認められた。
【００７３】
（実施例３）
粒径1〜5μmのFe粉と平均粒径1.0μmのSi粉とを体積比にして50:50で混合した粉末に前述と同じステンレス製ボールを重量比にして1:80でステンレス製のポットに一緒に入れ、酸素ガス（Ar：O2＝4：1）を封入して、回転数：200rpmで100時間、メカニカルアロイング(MA)処理を行った。MA後の複合粉末の形状は不定形であり、平均粒径は5.0μmであった。また、この複合磁性粒子をTEM観察した結果、Feの結晶粒径は約10nm程度であり、その結晶粒界にはSi酸化物が網目状に微細分散し、更に棒状のＳｉ酸化物が分散していた。さらに、X線回折の結果、Fe酸化物（Ｆｅ2Ｏ3，Ｆｅ3Ｏ4）の存在も確認された。前記方法と同様にこの複合粒子をエポキシ樹脂に混合したものの各種特性を測定した結果、実施例１の方法で製造した複合磁性粒子とほぼ同様な組織及び特性が得られた。
【００７４】
（実施例４）
実施例１〜３によって得た複合磁性粒子の粒子表面に電気抵抗率の高い非磁性又は磁性酸化物をコーテングした。コーテング法として表面酸化法又は機械的複合法により行った。
【００７５】
表面酸化法として、複合粒子の製造工程におけるアニール時の雰囲気を大気又は酸素とすることにより、主に粒子表面にＦｅ3Ｏ4などの酸化物が生成しているのが、Ｘ線回折により確認された。
【００７６】
又、機械的複合法として、せん断型ミルの一つであるメカノフュージョン法を採用した。具体的には、ホスト粒子として複合磁性粒子（平均粒径：１０μｍ）、ゲスト粒子としてＳｉＯ2（平均粒径：０．０１６μｍ）又は（Ｎｉ−Ｚｎ―Ｃｕ）Ｆｅ2Ｏ4（平均粒径：０．５μｍ）をもちいた。これらのホスト粒子とゲスト粒子を体積比で２：３で混合し、メカノフュージョン装置に投入した。メカノフュージョン条件として、真空中、回転数：１０００ｒｐｍ、処理時間：３時間とした。その結果、複合磁性粒子表面にはゲスト粒子で構成される厚さ約１．０μｍの比較的緻密な酸化物層がコーテングされているのが、ＳＥＭ観察により確認された。
【００７７】
（実施例５）
粒径１−５μｍのＦｅ粉７０ｖｏｌ％と平均粒径０．３μｍのＳｉＯ2粒子３０ｖｏｌ％の混合粉末とＳＵＳ製ボールをＳＵＳ製容器に一緒に入れ、アルゴンガスを封入して、メカニカルアロイング（機械的合金化）処理を行った。メカニカルアロイング後の複合磁性粒子の形状は不定形であり、平均粒径は数１０μｍであった。次いで、この複合磁性粒子に真空中（真空度：１０-6Ｔｏｒｒ以上）で５００℃、１時間の熱処理を施した。
【００７８】
磁性金属からなる微結晶粒子（磁性金属粒子という）とセラミックス粒子の複合化手法としては、メカニカルアロイング手法に限らず、前述の方法によって得ることができる。具体的には、ホスト粒子としてメカニカルアローイング処理後の複合磁性粒子（平均粒径：１０μｍ）、ゲスト粒子としてＳｉＯ2（平均粒径：０．０１６μｍ）又は（Ｎｉ−Ｚｎ―Ｃｕ）Ｆｅ2Ｏ4（平均粒径：０．５μｍ）を用いた。これらのホスト粒子とゲスト粒子を体積比で２：３で混合し、メカノフュージョン装置に投入（好ましくは、真空中、回転数１００〜１００００ｒｐｍ、処理時間１〜１０時間）した。メカノフュージョン条件として、真空中、回転数：１０００ｒｐｍ、処理時間：３時間とした。その結果、複合磁性粒子表面にはゲスト粒子で構成される厚さ約１．０μｍの緻密な酸化物層がコーテングされているのが、ＳＥＭ観察により確認された。
【００７９】
図５はメカニカルアローイング処理後、真空中でアニールした複合磁性粒子のＴＥＭ組織写真である。写真の黒い部分はＦｅの微細結晶粒であり、結晶粒径は１０〜２０ｎｍ程度であった。また、Ｆｅの微細結晶粒を取り囲むように非晶質Ｓｉ酸化物が存在していた。
【００８０】
その後、これらを乾燥、粉砕処理後、室温でタブレット状に加圧成形した。さらに、そのタブレットを１８０℃、２１０ｋｇｆで一軸加圧し、硬化させた。なお、その他の樹脂複合体の製造法としては，射出成形法やトランスファーモールド法等が挙げられる。また、シート状の樹脂複合体を製造する場合には、ドクターブレード法、スピンコート法、カレンダーロール法等が適用可能である。
【００８１】
特性評価用試料として、これら樹脂複合体を機械加工、研磨により、外形：７−０．０２ｍｍ、内径：３．０４＋０．０２ｍｍ、厚さ：０．５〜２ｍｍのトロイダル形状に仕上げた。次に、特性評価法であるが、ネットワークアナライザー（ＨＰ製８７２０Ｃ）と同軸導波管から構成される測定系により、試料の複素比誘電率、複素比透磁率を測定する場合には、自由空間の透磁率、誘電率が１となるように校正した後、同軸導波管に試料を挿入し、２つのポートを使用してＳ１１、Ｓ２１の２つのパラメータを測定し、Ｎｉｃｏｌｓｏｎ−Ｒｏｓｓ，Ｗｅｉｒ法により複素比誘電率、複素比透磁率を求めた。
【００８２】
試料の反射特性は、空気の反射係数が０になるように校正した後、試料を同軸エアラインに挿入し、試料の終端を金属面で短絡し、Ｓ１１を測定し、反射係数を計算した。なお、測定周波数は０．１〜１８ＧＨｚである。
【００８３】
また、単相のＦｅ粒子との特性を比較するために、粒径１−５μｍのＦｅ粉と平均粒径０．３μｍのＳｉＯ2粉を別々に前記メカニカルアローイング処理と同条件でメカニカルミリング処理後、Ｆｅ粉とＳｉＯ2粉を体積比で７０：３０の割合で配合し、これらをＶミキサーにより十分混合し、前記同条件でアニールしたものを前記同様の手法によりエポキシ樹脂と複合化し、複素比透磁率、複素比誘電率及び反射係数の周波数特性を測定した。
【００８４】
図６〜図８に複合磁性粒子と単相Ｆｅ粒子との複素比透磁率、複素比誘電率、反射係数の周波数特性比較を示す。図６より、高周波領域では、Ｆｅ粉とＳｉＯ2粉との単純混合粉よりも複合磁性粒子の方が、複素比透磁率の実数部および虚数部ともに上昇しているのがわかる。図７より、複素比誘電率の実数部に関しては、複合磁性粒子の方が、大きくなっているが、同時に虚数部も僅かに大きくなっている。図８（ａ）は、電磁波吸収材の片面に金属板がある場合の反射係数の周波数特性であり、反射係数は複合磁性粒子の方が小さくなっている。また、図８（ｂ）は、電磁波吸収材そのものの電磁波吸収量を測定した結果であり、複合磁性粒子の方が、吸収率は大きくなっている。
【００８５】
これらの結果より、軟磁性金属粒相と高電気抵抗セラミックス相をナノスケールで複合化することにより、電磁波吸収特性を向上させることができる。
【００８６】
（実施例６）
実施例５において、Ｆｅの代わりに、Ｎｉ、Ｃｏあるいはそれら強磁性金属のうち少なくとも１つを含む合金、例えばＦｅ−Ｎｉ系のパーマロイ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系のセンダスト、Ｆｅ−Ｓｉ合金系、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金系等を用いた場合、及びＳｉＯ2の代わりに、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、磁性酸化物としてスピネル系のＭｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、更にはプレーナー型六方晶系フェライト、マグネトプランバイト型フェライトなどを用いた場合にも同様の結果が得られた。
【００８７】
（実施例７）
実施例５又は６におけるメカニカルアローイング処理後の複合磁性粒子形状を偏平化する目的で、遊星ボールミル装置（又はアトライター）等の粉砕機を用いて、エタノール等の有機溶剤と複合磁性粒子を一緒に入れて湿式処理することにより、アスペクト比が２以上の偏平状複合磁性粒子を得た。この偏平状複合磁性粒子を熱処理した後、液状樹脂に混合しペースト状にした後、複合磁性粒子にせん断力が加えられるドクターブレード法でシート状にした後、ホットプレスで加圧成形した。このシート断面をＳＥＭで観察した結果、図９のように、偏平状複合磁性粒子がシート表面に対して平行に配向していた。
【００８８】
また、偏平状複合磁性粒子と樹脂との複合コンパウンドを予め作製しておき、それを射出成形機により金型に射出した。この成形品の断面をＳＥＭ観察した結果、図９と同様に、射出方向に偏平状複合磁性粒子が高配向していた。これら偏平状複合磁性粒子を樹脂中に高配向させた場合、実施例５及び６に比べ、複素比透磁率及び複素比誘電率実数部の向上が認められ、電磁波吸収率が大幅に向上した。
【００８９】
（実施例８）
図１０は、実施例１〜７に記載の複合磁性粒子を混合した樹脂で封止した半導体集積装置の断面図を示す。図１０に示すように、マイクロプロセッサやシステムＬＳＩ等の製造工程において、複合磁性粒子を混合した封止樹脂でトランスファーモールド法によってパッケージ成型することにより、これら半導体集積素子を構成するＩＣ及びインナーリードから発生する電磁波を吸収し、内部干渉を抑制できる。なお、複合磁性粒子を混合した封止樹脂の半導体素子側には複合磁性粒子フリーの樹脂によって覆うことによりリードとの電気的接触を避ける事が出来る。ＩＣと外部との電気的接続は半田ボール７によってプリント配線基板９を介して行われる。リード８はＡｕ，Ｃｕ，Ａｌ線のいずれかが用いられる。複合磁性粒子フリーの樹脂には、球径、角型シリカ等の無機充填剤を６０〜９５重量％有する樹脂が用いられ、トランスファーモールド法によって形成される。
【００９０】
（実施例９）
図１１は、実施例１〜７に記載の電磁波吸収材から構成される電磁波吸収層を具備したプリント配線基板の断面図を示す。絶縁基板上に配線回路１３が形成されたプリント配線回路９の、配線回路１３を形成した面の絶縁層１０上及び配線回路を形成していない絶縁基板から成るプリント配線回路９の裏面のそれぞれの一部又は全面に複合磁性粒子とそれよりも高電気抵抗の材料から構成される塗料を直接塗布するか、あるいはそれらをシート状に成形したものを配置して、電磁波吸収層を形成させて、プリント配線回路から発生する電磁波によるクロストーク現象によるノイズの発生を抑制できる。また、各電磁波吸収層の外側に導体層を配置して、電磁波吸収効率を向上でき、かつ外部からの電磁波に対するシールド効果も向上できる。
【００９１】
（実施例１０）
図１２は、ノイズ発生源となる半導体素子を包み込むように、プリント配線基板上に配置された半導体用電磁波吸収キャップの断面を示す。マイクロプロセッサやシステムＬＳＩ等のノイズ発生源となる半導体素子を包み込むように、プリント配線基板上に本発明に係わる電磁波吸収キャップを配置した構成である。図１２（ａ）は、金属製キャップの内面に本発明の電磁波吸収層を配置した場合であり、外部からの電磁波に対するシールド、内部から放射される電磁波を吸収できる。図１２（ｂ）は、本発明の電磁波吸収材を射出成形で成形したキャップを用いた場合である。この実装により、半導体素子から放射される電磁波を効率よく吸収でき、内部干渉を抑制できる。
【００９２】
（実施例１１）
図１３は、プリント配線基板９に搭載した集積回路ＩＣ６を本発明の電磁波吸収材から構成される電子機器筐体によって封止された断面図である。図１３（ａ）は、金属製電子機器筐体内面に本発明の電磁波吸収層を塗布あるいは射出成形などで形成した場合である。図１３（ｂ）は、本発明の電磁波吸収材を射出成形で成形した電子機器筐体である。このように、電子機器筐体に電磁波吸収機能を付与することにより、電子機器内部での電磁波干渉を抑制できる。
【００９３】
（実施例１２）
図１４は、本発明の光送信モジュールの構成を示す断面図である。光送信モジュール２１は、光ファイバ２５、光導波路２９、ＬＤ２６、送信回路２７、回路基板２８等から構成される。送信回路２７は、レーザ発光ダイオードであるＬＤ２６を駆動するＬＤドライバ、レーザ出力制御部、フリップフロップ回路等から構成される。実際には、リードフレームやワイヤがついているが、これらの図示を略している。伝送速度が大きくなるにつれて、光伝送モジュール内では、ＬＤ２６を励起する電気信号のクロック周波数が高くなるため、高周波の電磁波が発生し、これらの電磁波は、他の要素、部品等に悪影響を及ぼすノイズの原因となる。本実施例では、光送信モジュールを型に入れ、前記複合磁性粒子を含有した樹脂混合物を流し込んで固化させることで、完全封止し、さらにその外側を金属筐体３０で覆うことにより、各素子や基板を水や気体から保護するだけでなく、電磁波を吸収、シールドすることができ、送信モジュール内でのノイズ干渉を抑制し、かつモジュール外部へのノイズの放射を完全に防止することができる。
【００９４】
又、金属筐体３０は必ずしも必要ではなく、図１５のように、樹脂混合物のみで封止した構造とすることが出来、電磁波吸収、シールド効果は金属筐体で覆った場合よりも若干劣るが、廉価できるメリットがある。
【００９５】
又、複合磁性粒子表面を絶縁コーティングすることによって、配線間の短絡を防止することができる。絶縁性コーティング法としては、雰囲気中、熱処理により、複合磁性粒子表面に酸化物層あるいは窒化物層等の電気抵抗率の高い皮膜を形成させる方法、または、シラン系、アルシキレート系あるいはチタネート系のカップリング処理剤もしくはリン酸ホウ酸マグネシア絶縁処理液等を用いた化学的形成法、あるいは、せん断型ミルの一つであるメカノフュージョン法により複合磁性粒子表面を高電気抵抗率の材料でコーティングする機械的形成法などが挙げられる。
【００９６】
また、配線間の短絡防止法としてより確実なのは、図１６のように、配線部のみを複合磁性粒子を含有していない絶縁性樹脂で封止し、さらにその上に複合磁性粒子を含有した樹脂混合物で封止する２層構造とすることである。
【００９７】
なお、複合磁性粒子の粒径は、複合磁性粒子組成により異なるが、樹脂混合物の流動性等を考慮すると、40μm以下が好ましい。また、粒形状は球状あるいは扁平状でも良く、特に限定されない。また、複合磁性粒子の樹脂に対する充填量は、樹脂混合物の流動性確保の点から60vol%以下であるのが好ましい。さらに、樹脂としては、通常電子回路部の封止樹脂として使用されるエポキシ系の他に、絶縁性高分子材料であれば前述したものを用いることができる。
【００９８】
本実施例では、ＬＤ２６、送信回路２７について示したが、これらを受光及び受信回路に変えることによって光受信モジュールを同様に構成することができる。
【００９９】
（実施例１３）
図１７は、回路基板２８上に光送信モジュールと光受信モジュールとが形成された光送受信モジュールの平面図である。光送受信モジュール２３は、前記の光送信モジュールと光受信モジュールを併せ備えた機能を有する。光送信部は、光ファイバ２５、光導波路２９、ＬＤ２６、送信回路２７、回路基板２８等から構成される。送信回路は、レーザを駆動するＬＤドライバ、レーザ出力制御部、フリップフロップ回路等から構成される。光受信部は、光ファイバ２５、光導波路２９、PD３５、受信回路３６、回路基板２８等から構成される。受信回路は、前置増幅機能を有するPRE IC、クロック抽出部および等価増幅部からなるCDR LSI、狭帯域フィルタのSAW、APDバイアス制御回路等から構成される。実際には、リードフレームやワイヤがついているが、これらの図示を略している。
【０１００】
このように、送信モジュールと受信モジュールが一体となった送受信モジュールでは、前記したように、特に、光送信部と光受信部との間でのノイズ授受による内部ノイズ干渉が問題となる。
【０１０１】
本実施例においても、電磁波吸収材の配置を実施例１２と同様に図１４〜図１６のように構成することができる。
従来の光送受信モジュールでは、光送信部と光受信部の間に、金属製のシールド板を配置したり、各モジュールを金属パッケージに封入し、独立の送信モジュール、受信モジュールとしてノイズ干渉を防止していたが、このような構造とすることで、モジュール全体が大型化し、重くなるばかりではなく高価な金属パッケージを使用することで、廉価にできないといった問題があり、本発明のような構造とすることで、モジュール内でのノイズ干渉を防止できるばかりでなく、小型・軽量化、低価格化を実現できる。
【０１０２】
又、本実施例によれば、高速通信網において使用に耐える、内部ノイズ干渉、外部へのノイズ放射を抑制し、小型・軽量化、高速化、高感度化を可能にする光送信モジュール、光受信モジュール、あるいは、光送信部および光受信部を併せ持つ光送受信モジュールを提供することができる。
【０１０３】
（実験例１）
図１８は、料金所を通行する車両が、路側通信装置と通行車両に搭載されている車載機との間で情報の授受ができる自動料金収受システム（以下、ETC）が適用されている料金所の基本構成を示した断面図である。
【０１０４】
図１８に示すように、進入部アンテナ４０、出路部アンテナ４１、車載機４２との間で、周波数5.8GHzの電波を使用し、料金収受に必要な情報を交換する。ところで、出路側アンテナ４１からの送信による電波（直接波４６）の広がりが、路面４３とゲート屋根４４の天井面あるいは支柱４５等との電磁波多重反射現象により大きくなる。それによって、図１８に示すように、出路部アンテナ４１から送信された電波（直接波４６）が、車両Ａ４８の車載機に送信される以外に、路面４３で反射された反射波４７が、後続の車両Ｂ４８の車載機４２に送信されてしまうという車間区分の問題や隣接レーンの車両への干渉問題等の電波障害による誤動作が予測されるため、ゲート屋根４４の天井面、支柱等の電磁波を反射する部材の表面に複合磁性粒子を含有した絶縁性高分子樹脂組成物を溶剤によって液状にして塗付又はその組成物をシートにしたものを接着剤によって貼り付けることにより、反射波４７を吸収し、前記問題を解決することができる。
【０１０５】
従来のETC用電波吸収体は、一体パネル型であり、厚さも数十ｃｍ以上もあり、かなり厚い。そのため、複雑形状部分には取付が困難である等の取付作業上の問題があり、塗料タイプあるいは柔軟シートタイプで薄型の電波吸収体が求められている。本発明の電波吸収体４９は複合磁性粒子を含有した絶縁性高分子樹脂との混合物からなり、樹脂の選択により、塗料タイプあるいは柔軟シートタイプにすることが可能であり、また、複合磁性粒子は従来の軟磁性金属粒子よりも特に5GHz以上での高周波数領域で電磁気特性に優れているため、これらの問題を解決することができる。絶縁性高分子樹脂には前述した材料が用いられる。
【０１０６】
複合磁性粒子を含有した樹脂混合物を用いた電波吸収体４９としては、単層又は、図１９に示すように斜入射特性を向上させるために、電波入射面側から完全反射体である金属層方向に、入射電波５０に対する電波吸収体のインピーダンスが徐々に減少する多層構造にするのが有効である。具体的には、電波入射面側から金属層５１方向に複素比透磁率および複素比誘電率を徐々に増加させれば良く、そのためには、同一組成の複合磁性粒子の樹脂に対する充填量を変化させるか、あるいは、各層中の複合磁性粒子組成を変化させる等の方法がある。なお、取付面が金属である場合には、金属層は不要である。図１９では電波吸収体４９を３層とした。
【０１０７】
また、複合磁性粒子の粒径は、複合磁性粒子組成により異なるが、樹脂混合物の流動性等を考慮すると、40μｍ以下が好ましい。また、粒形状は球状あるいは扁平状でも良く、特に限定されない。また、各層の複合磁性粒子の樹脂に対する充填量は、樹脂混合物の流動性確保の点から最高でも60vol%以下であるのが好ましい。
以上、本実験例によれば、車両間での電波障害による誤動作が防止される自動料金所が提供できる。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明によれば、磁性金属と非磁性あるいは磁性セラミックスとが各々超微細に分散して一体に形成させた複合磁性粒子から構成される電波吸収体は、単なる混合粉から構成される電波吸収体に比らべ、優れた電波吸収特性を有する顕著な効果が得られる。
【０１０９】
更に、本発明によれば、高周波数領域特にＧＨｚ領域における電磁波吸収特性に優れ、薄型の電磁波吸収材によって電子機器内部での電磁波干渉を効率的に抑制できるので、高速通信網での使用に耐え、内部ノイズ干渉、外部へのノイズ放射を抑制し、小型・軽量化、高速化、高感度化を可能にする半導体装置、光送信モジュール、光受信モジュール、光送受信モジュールが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のFe-SiO2磁性複合粒子の断面の顕微鏡写真（TEM写真）。
【図２】 本発明の磁性複合粒子と比較の混合粉のものの透磁率の周波数特性測定結果を示す線図。
【図３】 本発明の磁性複合粒子と比較の混合粉のものの誘電率の周波数特性測定結果を示す線図。
【図４】 本発明の磁性複合粒子と比較の混合粉のものの反射係数の周波数特性測定結果を示す線図。
【図５】 本発明の複合磁性粒子の断面の高分解能透過電子顕微鏡写真。
【図６】 磁性金属相とセラミックス相とをナノレベルで複合化したことによる複素比透磁率の周波数特性を示すグラフ。
【図７】 磁性金属相とセラミックス相とをナノレベルで複合化したことによる複素比誘電率の周波数特性を示す線図。
【図８】 磁性金属相とセラミックス相とをナノレベルで複合化したことによる電磁波吸収特性を示す線図。
【図９】 扁平状複合磁性粒子を樹脂中で配向させた電磁波吸収材の断面図。
【図１０】 複合磁性粒子を混合した封止樹脂でパッケージ成型した半導体集積素子の断面図。
【図１１】 本発明の電磁波吸収材から構成される電磁波吸収層を具備したプリント配線基板の断面図。
【図１２】 ノイズ発生源となる半導体素子を包み込むように、プリント配線基板上に配置された電磁波吸収キャップの断面図。
【図１３】 本発明の電磁波吸収材から構成される電子機器筐体の断面図。
【図１４】 複合磁性粒子を含有した樹脂混合物で、完全封止し、さらにその外側を金属筐体で覆った光送信モジュールの断面図。
【図１５】 金属筐体を取外した光送信モジュールの断面図。
【図１６】 配線部のみを複合磁性粒子を含有していない絶縁性樹脂で封止し、その上に複合磁性粒子を含有した樹脂混合物で封止した２層構造の光送信モジュールの断面図。
【図１７】 光送受信モジュールの第一の形態である光送受信モジュールの平面図。
【図１８】 実験例の電磁波吸収材をゲート屋根天井面及び支柱に配置した自動料金収受システム（ETC）による自動料金所の断面構成図。
【図１９】 実験例の多層構造を有する電波吸収体の断面図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a novel electromagnetic wave absorbing material, a method for producing the same, a composite member, and a use thereof, and relates to a magnetic metal particle and ceramic, in particular, a fine material containing at least one kind of nonmagnetic or soft magnetic metal oxide, carbide, and nitride. Electromagnetic wave absorber having composite magnetic particles made of crystal grains, manufacturing method thereof, composite member, semiconductor integrated circuit, electronic circuit, electronic equipment casing, optical transmission / reception module using the sameLeRelated.
[0002]
[Prior art]
In recent years, high-speed processing of electronic devices has been accelerated, and the operating frequency of ICs such as LSIs and microprocessors has rapidly increased, and unwanted noise is easily radiated.
[0003]
Furthermore, in the field of communications, next generation multimedia mobile communications (2GHz), wireless LAN (2-30GHz), ITS (Intelligent Transport Sysyem) 5.8GHz in ETS (automatic toll collection system), AHS (driving support road system) ) Is used, and it is expected that the range of high-frequency use will expand further in the future.
[0004]
By the way, if the frequency of radio waves rises, it will be easier to radiate as noise, but the noise margin will decrease due to the recent reduction in power consumption of electronic devices, resulting in lower immunity (noise resistance) due to analogization of digital circuits and smaller electronic devices. Due to the trend toward higher density and higher density, the noise environment inside equipment has deteriorated, and malfunction due to EMI (Electro-Magnetic Interference) has become a problem.
[0005]
Therefore, in order to reduce EMI inside the electronic equipment, measures such as arranging a radio wave absorber inside the electronic equipment are taken. Conventionally, a radio wave absorber for GHz band is mainly a sheet-like composite of an electrically insulating organic material such as rubber or resin and a magnetic loss material such as a soft magnetic metal oxide material or soft magnetic metal material. Is used.
[0006]
In general, the characteristics required of a radio wave absorber for electronic information communication equipment include (1) a large amount of return loss (low reflection coefficient), (2) a wide band capable of absorbing radio waves, and (3) thin. . However, a radio wave absorber that satisfies all these characteristics has not been realized.
[0007]
  Here, in order to achieve (1), it is necessary to reduce the amount of radio wave reflection on the surface of the absorber, which includes the characteristic impedance value √ (μr/ Εr) That in free space √ (μ0/ Ε0). But μr(= Μr'+ Jμr'' C): Complex relative permeability, εr(= Εr'+ Jεr''): Complex relative permittivity, μ0, Ε0Is the permeability and permittivity of free space. In order to achieve (2), especially in the case of magnetic loss materials, μr'And μr''ButThe condition is that the frequency gradually and monotonously decreases while maintaining a certain relationship. In order to achieve the thinning of the absorber of (3), it is necessary to increase the attenuation of the radio wave in the object, and this includes the propagation constant of the object (γ = 2πf (μr・ Εr)0.5) Is large, that is, the values of the complex relative permeability and the complex relative permittivity at a desired frequency are increased. However, as the value of the complex relative permittivity increases, impedance matching with free space becomes difficult.
[0008]
Soft magnetic metal oxide materials with spinel crystal structure, which have a proven track record as electromagnetic wave absorbing materials, have a remarkably high electrical resistivity compared to soft magnetic metal materials. Therefore, a considerable thickness is required to absorb electromagnetic waves satisfactorily.
[0009]
On the other hand, the soft magnetic metal material has an extremely high relative magnetic permeability, so that a thin wave absorber may be realized. However, since the electrical resistivity is low, the relative magnetic permeability due to eddy current loss is significant in the high frequency region. As the reduction and the imaginary part of the complex relative permittivity increase remarkably, the reflection increases and the radio wave absorber is not established.
[0010]
In order to solve such problems, in JP-A-9-181476, an ultrafine crystal magnetic film having a heterogranular structure in which a ferromagnetic ultrafine crystal metal phase is dispersed in a metal oxide phase is formed in a high frequency region. It has been proposed to be used as a radio wave absorber. Such magnetic films are characterized by soft magnetism due to ferromagnetic ultrafine crystals and high electrical resistivity due to the metal oxide phase, thereby reducing eddy current loss and high permeability in the high frequency range. Can be realized.
[0011]
However, in terms of electrical resistivity, it is about 500 to 1000 μΩ · cm, which is not necessarily high enough. In the GHz region, a decrease in permeability due to eddy current loss is inevitable. Further, regarding the complex relative permittivity, since the electric resistivity is not sufficiently high, it is predicted that the imaginary part becomes larger than the real part and impedance matching is difficult to be achieved.
[0012]
However, as a method of manufacturing this radio wave absorber, a soft magnetic metal and oxygen, nitrogen, carbon and a metal oxide phase constituent element having high affinity for them are simultaneously sputtered, and an amorphous film containing these elements is organically formed. A two-phase structure is formed by forming a film on a substrate such as a film and heat-treating the film to form ferromagnetic ultrafine crystals in the metal oxide phase. However, since a large-scale film forming apparatus is necessary, there is a cost problem. Further, since the structure is a thin film structure, there are limitations on the application location.
[0013]
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-212079 and 11-354773 disclose an electromagnetic wave interference suppressor or electromagnetic wave absorber made of flat soft magnetic metal particles and an organic binder. Soft magnetic metal particles have a flat shape with a thickness less than the skin depth, suppresses eddy currents, improves magnetic resonance frequency due to the effect of shape magnetic anisotropy, and reduces the demagnetizing field due to the shape. Improvement has been achieved, and excellent electromagnetic wave absorption ability has been obtained at several MHz to 1 GHz. However, the thickness and the absorption capacity are insufficient as an electromagnetic wave absorber corresponding to the inside of an electronic device or a high frequency range.
[0014]
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-111421, a high permeability amorphous alloy is heat-treated in an atmosphere containing at least one of oxygen gas, nitrogen gas and ammonia gas at a temperature higher than its crystallization temperature, thereby comprising a high permeability alloy. There has been proposed a magnetic material for a wire ring component in which high electrical resistance is achieved in a high frequency region by forming crystal grains and oxides or nitrides around the crystal grains.
[0015]
Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-16727, it is composed of iron having ferromagnetism and nickel ferrite having magnetism, and the magnetic phase is dispersed in the ferromagnetic phase or the ferromagnetic phase is dispersed in the magnetic phase or the ferromagnetic phase and the magnetic phase are laminated in multiple layers. A magnetic thin film for a high-frequency magnetic element having the above structure has been proposed. However, utilization as these electromagnetic wave absorbers has not been proposed.
[0016]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-74298 proposes an electromagnetic wave shielding material in which ceramics and magnetic particles are mixed by ball milling using silicon nitride balls and then sintered. However, no radio wave absorber is proposed in this publication.
[0017]
Further, regarding an optical transmission module, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-196055 discloses a measure for preventing internal interference by transferring noise between an optical transmission unit and a reception unit inside the module.
[0018]
In addition, automatic toll gates are provided with a part of non-stop automatic payment, and a panel type is used as an electromagnetic wave absorber.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave absorbing material that is excellent in radio wave absorption characteristics in a high frequency region and has few production processes, a manufacturing method thereof, a composite member, and various uses using the same.
[0020]
Another object of the present invention is to provide an optical transmission module that has excellent workability and suppresses the noise by using an electromagnetic wave absorbing material that does not deteriorate the electromagnetic wave absorption characteristics even when the transmission speed is 2.4 Gbps or higher, thereby enabling high sensitivity. An optical receiver module and an optical transceiver module are provided.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention provides a plurality ofMagnetismHaving a composite magnetic particle surrounded by ceramics and preferably integrated with ceramics, and preferably a particle size of 10 μm in which magnetic metal particles and ceramics having a volume ratio of 10% or more, more preferably 20% or more are integrated. Or less, more preferably 5 μm or less of the composite magnetic particles, the composite magnetic particles dispersed in the resinThe magnetic metal particles have an average crystal grain size of 50 nm or less.It is in the electromagnetic wave absorber characterized by this.
[0023]
That is, the present invention is preferably a composite in which a large number of fine magnetic metal particles having a particle diameter of 0.1 μm or less, more preferably 50 nm, and ceramics of 10% by volume or more, preferably 20 to 70% by volume, are integrated. An electromagnetic wave absorbing material characterized by having magnetic particles. In particular, magnetic metal and ceramics are formed in layers within one particle, and the magnetic metal is a particle with a complicated shape with a particle size of 100 nm or less, and the surroundings of the ceramic surround it. It is what has. The complicatedly shaped particles are formed by collecting fine particles having a particle size of 20 nm or less. Further, most ceramics are formed so as to surround the magnetic particles, and are formed in a small amount in a rod shape.
[0024]
  The magnetic metal is at least one metal or alloy of iron, cobalt and nickel, and the ceramic is an oxide, nitride of iron, cobalt, nickel, titanium, barium, manganese, zinc, magnesium, aluminum, silicon or copper And at least one of carbides, the ceramic particles are integrally bonded to the surface of the composite magnetic particles.,or,Ceramic grainsChildPresent in the crystal grains and grain boundaries of the magnetic metal particlesRukoAnd are preferred. The magnetic metal is preferably a soft magnetic metal.
[0025]
Further, the present invention is a composite magnetic particle in which ceramic particles such as metal oxide are embedded in a soft magnetic ultrafine crystal magnetic metal particle in a monolithically fine order of nm order, and the soft magnetic metal is finely crystallized. High magnetic permeability and high electrical resistivity by dispersing ultrafine ceramic particles can be realized at the same time, maintaining high permeability even in high frequency range and excellent absorption characteristics It is what has.
[0026]
By making the composite magnetic particles have a structure in which ceramics with high electrical resistivity surround the ultrafine magnetic metal crystal grains, the electrical resistivity is improved in the GHz range compared to the commonly used single-phase metal magnetic particles. In addition, the complex relative permeability is improved.
[0027]
Furthermore, since the composite magnetic particles take a form in which a soft magnetic metal phase and a metal oxide phase are alternately laminated, the soft magnetic metal phase width is not more than the skin depth and is substantially soft with a thickness not more than the skin depth. Since it has the same effect as dispersing magnetic metal powder, eddy current is reduced and radio waves can be taken in efficiently.
[0028]
Here, when the crystal particle size of the magnetic metal constituting the composite magnetic particle exceeds 50 nm, the exchange interaction between the metal crystal particles becomes weak and the soft magnetic properties deteriorate, so the magnetic permeability decreases, The electrical resistivity will increase. Therefore, the crystal grain size of the magnetic metal is 50 nm or less, more preferably 20 nm or less.
[0029]
The mixing ratio of the ceramic particles to be added is not sufficiently improved when the volume mixing ratio of the ceramic to the soft magnetic metal particles is less than 10% by volume. In particular, when the volume mixing ratio of the nonmagnetic ceramic is 80% by volume or more, the magnetic permeability of the composite magnetic particles is too low, and the radio wave absorption characteristics are deteriorated. Accordingly, the volume mixing ratio of the ceramic to the soft magnetic metal particles is preferably 30 to 60% by volume.
[0030]
  The composite magnetic particles described above have a higher electrical resistivity than the composite magnetic particles.resinThe electromagnetic wave absorber is characterized by being dispersed. Insulating polymer resins and ceramics are used as materials having high electrical resistivity, and mixed powders and composite magnetic particles are used as resins, powders incorporated in ceramics, or liquefied with organic solvents and inorganic binders. It is done.
[0031]
  In the present invention, magnetic metal powder and ceramic powder are mixed and integrated in a superfine state by mechanical alloying method.MagnetismThe composite magnetic particles are formed by surrounding the conductive metal particles with a ceramic preferably having a volume ratio of 10% or more.In addition, the average crystal grain size of the magnetic metal particles is 50 nm or lessIn addition, the composite powder having the magnetic metal powder and the ceramic powder is larger than the particle size of the metal powder and larger than the amount of the composite powder, preferably 50 to 100 by weight relative to the composite powder 1 A metal ball or ceramic ball is placed in a container, and is mixed at an ultrafine state by applying powerful energy to the powder by rotating at a high speed, preferably at a speed of 1500 to 3000 rpm. It is based on a so-called mechanical alloying method, which is generally called, characterized in that fine magnetic metal particles are surrounded by ceramics to form a composite magnetic particle, and the composite magnetic particle is dispersed in a resin. It is in the manufacturing method of an electromagnetic wave absorber.
[0032]
  That is, in the present invention, a composite powder having a magnetic metal powder and a ceramic powder is mixed and integrated into an ultrafine state by a generally-known mechanical alloying method, and generally called alloying. And ultra-fine magnetic metal particlesTheCeramic particlesSurrounded by and unitedForming composite magnetic particlesAndFurthermore, since it has a high electrical resistivity, good magnetic properties can be obtained in a high frequency region, and high radio wave absorption can be obtained.
[0033]
  The present invention provides a material in which any of the above-described composite magnetic particles has a higher electrical resistivity.AsTo resinGoodPreferably, the electromagnetic wave absorbing material is characterized in that 20 to 70% by weight is dispersed. Here, the reason why the composite magnetic particles are dispersed in a material having a higher electrical resistivity is that the electrical resistivity of the composite magnetic particles alone is not small enough to be established as a radio wave absorber, This is because the degree of freedom in designing the radio wave absorber is increased by changing the mixing ratio of the composite magnetic particles. From such a viewpoint, it can be said that it is preferable that the composite magnetic material has a particle shape rather than a thin film shape.
[0034]
As described above, the electromagnetic wave absorbing material of the present invention composed of these composite magnetic particles is mixed in the sealing resin of the resin-encapsulated semiconductor package to suppress radiation noise at the semiconductor element level, or to be an electronic circuit made of resin. Absorbs electromagnetic waves generated by the substrate itself by mixing it into a ceramic electronic circuit board made of a substrate or metal oxide, or mixes with a resin electronic device casing or insulates the inner surface of a metal electronic device casing It can be used for a wide range of applications, such as deterring internal interference by applying with paint.
[0039]
And it is preferable that the ceramic in the said composite magnetic particle is 10-80 volume%, and is a sea island (granular) structure disperse | distributed in the magnetic metal particle. The present invention also provides a composite magnetic particle in which fine crystals made of a magnetic metal having an average particle size of 50 nm or less, more preferably 20 nm or less, preferably 15 to 70% by volume, and a composite magnetic particle are integrated. The average crystal grain size of the composite magnetic particles is preferably 50 nm or less. Furthermore, the materials of the magnetic metal particles and the ceramic are as described above.
[0040]
  in frontThe shape of the composite magnetic particle is a flat shape with an aspect ratio of 2 or more, FlatThe flat composite magnetic particles have a higher electrical resistivity than the flat composite magnetic particles.resinOriented inIs preferred.
  Thus, by making the composite magnetic particles have a structure in which the ceramic phase having high electrical resistivity surrounds the ultrafine magnetic metal crystal grains, in comparison with single-phase metal magnetic particles that are generally used, Not only the electrical resistivity is improved, but also the complex relative permeability is improved.
  Here, when the crystal grain size of the magnetic metal constituting the composite magnetic particle exceeds 50 nm, the exchange interaction between the metal crystal grains is weakened, and the soft magnetic properties are deteriorated. The electrical resistivity also increases.
  Accordingly, the crystal grain size of the magnetic metal constituting the composite magnetic particle in the present invention is 50 nm or less, more preferably 20 nm or less.
[0041]
Furthermore, by controlling the volume ratio of ceramics in the composite magnetic particles, the complex relative permeability and complex relative permittivity, which are parameters related to electromagnetic wave absorption characteristics, can be controlled relatively freely. Absorption characteristics can be obtained. When the volume mixing ratio of the ceramic to the magnetic metal is less than 10% by volume, the electrical resistivity is not sufficiently improved, so that the complex relative permeability on the low frequency side is high, but in the GHz region, due to eddy current loss, The complex relative permeability decreases rapidly. Furthermore, the imaginary part of the complex relative dielectric constant becomes too large, and sufficient electromagnetic wave absorption characteristics cannot be obtained. Also, when the ceramic phase is particularly non-magnetic, the electrical resistivity is considerably improved when the volume mixing ratio of the ceramic exceeds 80 volume%, but the real part of the complex relative permeability and complex relative permittivity of the composite magnetic particles. In order to obtain sufficient electromagnetic wave absorption characteristics, a considerable thickness is required. Accordingly, the mixing volume ratio of the ceramic to the soft magnetic metal particles is preferably 15 to 70% by volume.
[0043]
In the present invention, the composite magnetic particle has a structure in which a ceramic phase having a high electrical resistivity surrounds a microcrystal made of a magnetic metal, so that in a GHz region, compared to a generally used single-phase metal magnetic particle, Not only the electrical resistivity can be improved, but also the complex relative permeability can be improved.
[0044]
Furthermore, by controlling the volume ratio of the ceramic phase in the composite magnetic particles, the complex relative permeability and complex relative permittivity, which are parameters related to electromagnetic wave absorption characteristics, can be controlled relatively freely, so that it is good in the target frequency band. Electromagnetic wave absorption characteristics can be obtained. If the volume mixing ratio of the ceramic phase to the magnetic metal phase is less than 10% by volume, the electrical resistivity is not sufficiently improved. In particular, when the volume mixing ratio of the nonmagnetic ceramic is 80% by volume or more, the magnetic permeability of the composite magnetic particles is excessively lowered, so that the thinning cannot be realized. Accordingly, the mixing volume ratio of the ceramic to the soft magnetic metal particles is more preferably 20 to 70% by volume.
[0045]
  Composite magnetic particles have higher electrical resistivity than thatresin(1) The electrical resistivity of the composite magnetic particles alone is not sufficiently large as an electromagnetic wave absorber, and (2) a microcapacitor using the composite magnetic particles as an electrode is configured. The real part of the complex relative permittivity can be increased. (3) The complex magnetic permeability and frequency characteristics of the complex relative permittivity can be controlled by controlling the shape and dispersion form of the composite magnetic particles. (4) The composite for insulating resin. This is because the frequency characteristics of the complex relative permeability and the complex relative permittivity can be controlled by controlling the volume mixing ratio of the magnetic particles.
[0046]
In the present invention, the composite magnetic particles are compounded with an insulating material having a higher electrical resistivity to form a three-phase structure of a magnetic metal phase, a high electrical resistance ceramic phase, and an insulating material. It is more preferable than a two-layer structure such as a composite of single-phase particles and insulating resin or a composite of magnetic metal particles and ceramics.
[0047]
Here, in order to further improve the electromagnetic wave absorption characteristics, the shape of the composite magnetic particles is a flat shape with an aspect ratio of 2 or more and a thickness of skin depth or less, and these are in a material having high electrical resistivity. More preferably, the orientation is performed. In other words, suppression of a sudden decrease in complex relative magnetic permeability due to eddy currents, an increase in magnetic permeability by reducing the influence of the demagnetizing field due to the particle shape, an increase in magnetic resonance frequency due to shape magnetic anisotropy, and a capacitor Since the real part of the complex relative permittivity can be improved by increasing the electrode area, further improvement in absorption characteristics and reduction in thickness can be realized.
[0048]
In the present invention, as a composite method of microcrystalline particles (referred to as magnetic metal particles) made of a magnetic metal and ceramic particles, a mechanical alloying method or, for example, affinity between a magnetic metal and oxygen, nitrogen, or carbon rather than that. A method of producing a soft magnetic metal phase and a ceramic phase by producing an alloy powder having a high content of any of these gas elements by an atomizing method or the like and then performing a heat treatment, Furthermore, a method of producing an alloy powder comprising a magnetic metal and an element having a higher affinity for oxygen, nitrogen, and carbon by an atomizing method and performing a heat treatment in a gas atmosphere containing any of oxygen, nitrogen, and carbon Further, a method of generating a soft magnetic metal phase and a ceramic phase, a sol-gel method using a metal alkoxide, and the like can be applied. In this sol-gel method, composite magnetic particles in which fine magnetic metal particles are dispersed in a ceramic phase are formed. The production method is not limited to the above method as long as it is a production method that finally obtains composite magnetic particles composed of a magnetic metal phase and a high electrical resistance ceramic phase.
[0049]
In order to improve the electrical resistivity of the composite magnetic particle itself, annealing in the air, oxygen atmosphere or nitrogen atmosphere can reduce the electrical resistivity of the oxide layer or nitride layer on the surface of the composite magnetic particle. It is also possible to form a high film at the same time.
[0050]
It is also possible to coat the surface of the composite magnetic particles with a material having a higher electric resistivity by a mechanical composite method, preferably a mechano-fusion method which is one of shear type mills.
[0051]
These composite magnetic particles were kneaded in a volume ratio of 20 to 80% with respect to the insulating polymer material. Insulating polymer materials include polyester resins, polyvinyl chloride resins, polyvinyl propylar resins, polyurethane resins, cellulose resins, or copolymers thereof, epoxy resins, phenol resins, amide resins, imide resins. Nylon, acrylic, synthetic rubber, etc. can be used. Epoxy resins are preferred. In the case where the filling rate of the composite magnetic particles with respect to the resin is 50% by volume or more, the electrical resistivity of the resin composite is decreased due to the contact between the composite magnetic particles, and for the purpose of insulating coating the surface of the composite magnetic particles, It is necessary to simultaneously add a silane-based, alcichlate-based or titanate-based coupling agent, or a magnesia phosphate borate insulating material.
[0052]
In this way, by mixing the surface of the composite magnetic particles with a material having a higher electrical resistivity by combining surface oxidation method, mechanical composite method or chemical surface treatment method alone or in combination, the mixing ratio of the composite magnetic particles to the resin Even if the electrical resistivity is increased, the complex relative permeability and the real part of the complex relative permittivity can be improved while maintaining the electrical resistivity, and the electromagnetic wave absorption rate can be improved.
[0053]
The following can be considered as an application form of the electromagnetic wave absorbing material of the present invention.
(1) As an example of an electronic device having a resin-encapsulated electronic element, in a resin-encapsulated semiconductor integrated device having a semiconductor element, the composite magnetic particles are mixed in the encapsulating resin to emit radiation at the semiconductor element level. Suppresses noise.
(2) In the printed wiring board, the paint composed of the electromagnetic wave absorbing material of the present invention is directly applied to a part or the whole of the back surface of the insulating circuit board that does not have the wiring circuit forming surface and the wiring circuit, or they are sheet By providing a film or the like formed into a shape, an electromagnetic wave absorption layer can be formed, and noise generation such as a crosstalk phenomenon due to electromagnetic waves generated from the printed wiring circuit can be suppressed. In particular, a first wiring layer is formed on at least one main surface of the semiconductor substrate, an insulating film is formed on the surface of the first wiring layer, and the first layer is formed on the insulating film via a conduction hole. It is possible to achieve high density and high integration of a multilayer wiring circuit board in which a second wiring layer electrically connected to the wiring layer is repeatedly laminated with high reliability.
(3) By mounting a cap composed of composite magnetic particles and a material having a higher electrical resistivity than that on a printed wiring board so as to enclose a semiconductor element that becomes a noise generation source, the semiconductor element is radiated. Electromagnetic waves can be absorbed efficiently and internal electromagnetic interference can be suppressed.
(4) Suppressing internal interference of electronic equipment by applying an insulating paint mixed with composite magnetic particles to the inner surface of a metallic electronic equipment casing or using an electronic equipment casing composed of composite magnetic particles and resin. Can do.
[0054]
Furthermore, the present invention provides a semiconductor device in which a semiconductor element mounted on a printed wiring board is sealed with a resin containing an electromagnetic wave absorbing material, and the resin is covered with a resin in which the element side is free of the electromagnetic wave absorbing material. And an electromagnetic absorber on at least one of the wiring circuit forming surface of the insulating substrate and the opposite surface side of the printed circuit board having a wiring circuit on the insulating substrate and covered with the insulating layer. A layer having the following is formed.
[0055]
The present invention also provides that the electronic element mounted on the printed wiring board is covered with a metal cap having an inner peripheral surface formed of an electromagnetic wave absorber, and the electronic element mounted on the printed wiring board. Is covered with a cap having an electromagnetic wave absorbing material, the printed wiring board and the electronic element mounted on the substrate are covered with a casing having an electromagnetic wave absorbing material, and the printed wiring One of the electronic devices is that the substrate and the electronic element mounted on the substrate are covered with a metal casing having an inner peripheral surface formed of an electromagnetic wave absorbing material. It is preferable to use the above-mentioned materials for the electromagnetic wave absorber used in any of the present inventions. The above-described electronic element is preferably a semiconductor device that is a semiconductor element.
[0056]
The present invention provides an electronic device casing in which an electromagnetic wave absorbing material is formed on an inner peripheral surface of a metal casing having an opening.
[0057]
  The present invention relates to an optical transmission or reception module having an electro-optical converter used in a high-speed communication network.The aboveBy covering the light transmitting element or the receiving element and their circuits with the electromagnetic wave absorbing material, radiation noise to the outside of the module and noise interference in the module can be suppressed.
[0058]
According to the present invention, an optical transmission module, an optical reception module, or an optical transmission / reception module in which an optical transmission module and an optical reception module are used in a high-speed communication network using an optical fiber is obtained. It suppresses noise and noise interference in the module, and enables miniaturization, weight reduction, high speed, and high sensitivity.
[0059]
  The present inventionInIs a toll gate provided with a gate roof, an entry portion antenna provided on the entry side with respect to a vehicle passing through the toll gate, an exit portion antenna provided on the exit side with respect to the vehicle, and a road side In an automatic toll gate provided with an automatic toll collection system for exchanging information between a communication device and an in-vehicle device mounted on the vehicle, electromagnetic waves are reflected on the surface of a member that reflects electromagnetic waves in the vicinity of the toll gate and the vicinity. An absorber is formed, and an electromagnetic wave absorber having magnetic metal particles and ceramics is formed on the vehicle running side surface of the gate roof and on the surface of the column supporting the entrance antenna and the exit antenna.Is preferred.
[0060]
The electromagnetic wave absorber used in the present invention is the same as described above.
[0061]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Example 1
50 vol% Fe powder with particle size of 1-5μm and SiO with average particle size of 0.3μm2Mixed powder of 50 vol% and SUS410 balls (particle size: 9.5 mm) in a weight ratio, put together in a SUS container with powder: balls = 1:80, sealed with argon gas, rotation speed: 200 rpm Then, MA (mechanical alloying) treatment was performed for 100 hours. The shape of the composite particles after MA was an irregular shape having a complicated shape, and the average particle size was several tens of μm.
[0062]
FIG. 1 is a TEM structure photograph obtained by TEM observation of composite magnetic particles. The crystal grain size of the black part of the photograph is about 10 nm, and the composite magnetic particle has a complicated shape, and the white part of the Si oxide surrounds the Fe particle having a grain size of 100 nm or less in a mesh shape. Was forming. Fine Fe particles having a particle size of 20 nm or less are independent or complex Fe particles having a particle size larger than the particle size are formed by aggregating them. In addition, Si oxide was dispersed in the Fe crystal grain boundary, and Fe particles and Si oxide were formed in layers. Further, the Si oxide was also formed in a rod shape, and about 10 to 20 pieces having a diameter of 0.05 μm or less and a length of 0.1 to 0.5 μm were formed per 1 μm square.
[0063]
After MA, the composite particles are placed in a vacuum (degree of vacuum: 10-6And annealing at a temperature of 500 ° C. for 1 hour. Thereafter, the composite particles were kneaded in a volume ratio of 50% with respect to the epoxy resin, pressed into a tablet at room temperature, and further uniaxially pressed at 180 ° C. and 210 kgf to be cured. After that, by machining and polishing, it was finished into a toroidal shape having an outer shape of 7-0.05 mm, an inner diameter of 3.04 + 0.06 mm, a thickness of 2 mm, and 4 mm.
[0064]
When measuring complex relative permittivity and complex relative permeability of a sample using a network analyzer (HP 8720C) and a coaxial airline, the free space permeability and permittivity should be 1. After calibrating, the sample was inserted into the coaxial air line, two parameters S11 and S21 were measured using two ports, and then the complex relative permittivity and complex relative permeability were obtained by calculation.
[0065]
The reflection characteristics of the sample are calibrated so that the reflection coefficient in free space becomes zero, then the sample is inserted into the coaxial air line, the end of the sample is short-circuited with a metal surface, S11 is measured, and the reflection coefficient is calculated. Calculated. The measurement frequency is 50 MHz to 20 GHz.
[0066]
In order to see the effect of composite magnetic particles in which insulating metal oxide particles are dispersed in soft magnetic metal particles, Fe-50vol% SiO2 composite magnetic particles manufactured by the method of the present invention, and Fe powder and SiO2 powder separately After mechanical milling treatment under the same conditions as the MA treatment, the frequency characteristics of the complex relative permeability, complex relative permittivity, and reflection coefficient of each of the annealed powders simply mixed with the V mixer and combined with the epoxy resin were measured. The comparison results are shown in FIGS.
[0067]
As can be seen from FIG. 2, in the high frequency region, both the real part and the imaginary part of the complex relative permeability increase when the composite is simply mixed with Fe powder and SiO2 powder by using a V mixer.
[0068]
From FIG. 3, it can be seen that both the real part and the imaginary part of the complex relative permittivity are slightly lowered due to the combination, and impedance matching with the free space is easily achieved.
[0069]
Figure 4 shows the frequency characteristics of the reflection coefficient when the sample thickness is 1.8 mm. The reflection coefficient is smaller for the composite particles, and the center frequency (the frequency at which the reflection coefficient is the smallest) is lower for the composite particles. It is in. Furthermore, the frequency bandwidth satisfying a reflection coefficient of −10 dB or less is wider for composite particles.
[0070]
From these results, it is understood that the radio wave absorption characteristics are improved when the soft magnetic metal powder and the insulating metal oxide are combined on the nanoscale as compared with the case where the two kinds of powders are simply mixed.
[0071]
(Example 2)
Mixed powder (50:50 by volume) of Fe powder with particle size of 1-5μm and soft magnetic metal oxide powder such as (Ni-Zn-Cu) Fe2O4 or (Mn-Zn) Fe2O4 with average particle size of 0.7μm And SUS410 balls (particle diameter 95 mm) in a weight ratio, powder: balls = 1:80, put together in a SUS pot, enclose argon gas, and rotate at 200 rpm for 100 hours, MA (mechanical) Alloying) treatment. The shape of the composite magnetic particles after MA was irregular, and the average particle size was several tens of μm. Further, as a result of TEM observation of this composite magnetic particle, it is the same as in Example 1, the crystal grain size of Fe is about 10 nm, and the oxide containing the component of the soft magnetic metal oxide at the crystal grain boundary is network-like. It was finely dispersed. This composite particle is in vacuum (degree of vacuum: 10-6And annealing at a temperature of 500 ° C. for 1 hour. The composite magnetic particles showed the same structure as in Example 1.
[0072]
To see the effect of combining soft magnetic metal powder and soft magnetic metal oxide powder, mechanical milling of the composite particles of the present invention and Fe powder and soft magnetic metal oxide powder separately under the same conditions as the MA treatment described above. After the treatment, each of the annealed powders simply mixed with the V mixer and combined with the epoxy resin was measured and compared. As a result, the same effect as in Example 1 was recognized.
[0073]
(Example 3)
A stainless steel pot with a 1:80 weight ratio of the same stainless steel balls as described above to a powder mixture of Fe powder having a particle diameter of 1 to 5 μm and Si powder having an average particle diameter of 1.0 μm in a volume ratio of 50:50 And oxygen gas (Ar: O2 = 4: 1) was sealed, and mechanical alloying (MA) treatment was performed at a rotation speed of 200 rpm for 100 hours. The shape of the composite powder after MA was irregular, and the average particle size was 5.0 μm. Further, as a result of TEM observation of this composite magnetic particle, the crystal grain size of Fe is about 10 nm, Si oxide is finely dispersed in a network shape at the crystal grain boundary, and rod-like Si oxide is further dispersed. It was. Furthermore, as a result of X-ray diffraction, Fe oxide (Fe2OThree, FeThreeOFour) Was also confirmed. As a result of measuring various properties of the composite particles mixed with the epoxy resin in the same manner as in the above method, a structure and properties almost the same as those of the composite magnetic particles produced by the method of Example 1 were obtained.
[0074]
(Example 4)
A nonmagnetic or magnetic oxide having a high electrical resistivity was coated on the particle surfaces of the composite magnetic particles obtained in Examples 1 to 3. The coating method was performed by a surface oxidation method or a mechanical composite method.
[0075]
As the surface oxidation method, the atmosphere during annealing in the production process of the composite particles is set to air or oxygen, so that the surface mainly contains Fe.ThreeOFourThe formation of oxides such as was confirmed by X-ray diffraction.
[0076]
As a mechanical composite method, a mechano-fusion method, which is one of shear type mills, was adopted. Specifically, composite magnetic particles (average particle size: 10 μm) as host particles and SiO as guest particles2(Average particle size: 0.016 μm) or (Ni—Zn—Cu) Fe2OFour(Average particle diameter: 0.5 μm) was used. These host particles and guest particles were mixed at a volume ratio of 2: 3 and charged into a mechanofusion apparatus. As the mechano-fusion conditions, the number of rotations was 1000 rpm and the processing time was 3 hours in vacuum. As a result, it was confirmed by SEM observation that a relatively dense oxide layer having a thickness of about 1.0 μm composed of guest particles was coated on the surface of the composite magnetic particle.
[0077]
(Example 5)
70 vol% Fe powder with a particle size of 1-5 μm and SiO with an average particle size of 0.3 μm2A mixed powder of 30 vol% of particles and a SUS ball were put together in a SUS container, and argon gas was sealed therein to perform mechanical alloying (mechanical alloying). The shape of the composite magnetic particles after mechanical alloying was indefinite, and the average particle size was several tens of μm. Next, the composite magnetic particles were subjected to vacuum (degree of vacuum: 10-6(Torr or higher) at 500 ° C. for 1 hour.
[0078]
The method of combining fine crystal particles made of magnetic metal (referred to as magnetic metal particles) and ceramic particles is not limited to the mechanical alloying method, and can be obtained by the method described above. Specifically, composite magnetic particles (average particle size: 10 μm) after mechanical alloying as host particles and SiO as guest particles2(Average particle size: 0.016 μm) or (Ni—Zn—Cu) Fe2OFour(Average particle diameter: 0.5 μm) was used. These host particles and guest particles were mixed at a volume ratio of 2: 3, and charged into a mechanofusion apparatus (preferably, in a vacuum, at a rotational speed of 100 to 10,000 rpm, for a treatment time of 1 to 10 hours). As the mechano-fusion conditions, the number of rotations was 1000 rpm and the processing time was 3 hours in vacuum. As a result, it was confirmed by SEM observation that a dense oxide layer having a thickness of about 1.0 μm composed of guest particles was coated on the surface of the composite magnetic particle.
[0079]
FIG. 5 is a TEM micrograph of the composite magnetic particles annealed in vacuum after the mechanical alloying process. The black part of the photograph is Fe fine crystal grains, and the crystal grain size was about 10 to 20 nm. In addition, amorphous Si oxide was present so as to surround the fine crystal grains of Fe.
[0080]
Thereafter, these were dried and pulverized, and then pressed into tablets at room temperature. Further, the tablet was uniaxially pressed at 180 ° C. and 210 kgf to be cured. Examples of other methods for producing a resin composite include an injection molding method and a transfer molding method. Moreover, when manufacturing a sheet-like resin composite, a doctor blade method, a spin coat method, a calender roll method, etc. are applicable.
[0081]
As a sample for characteristic evaluation, these resin composites were finished by machining and polishing into a toroidal shape having an outer shape of 7-0.02 mm, an inner diameter of 3.04 + 0.02 mm, and a thickness of 0.5 to 2 mm. Next, as a characteristic evaluation method, when measuring a complex relative permittivity and a complex relative permeability of a sample by a measurement system including a network analyzer (HP 8720C) and a coaxial waveguide, free space is used. After calibrating so that the magnetic permeability and dielectric constant of the sample are 1, the sample is inserted into the coaxial waveguide, and two parameters S11 and S21 are measured using two ports, and the Nicolson-Ross, Weir method Thus, the complex relative permittivity and the complex relative permeability were obtained.
[0082]
The reflection characteristic of the sample was calibrated so that the reflection coefficient of air was 0, the sample was inserted into the coaxial air line, the end of the sample was short-circuited with a metal surface, S11 was measured, and the reflection coefficient was calculated. The measurement frequency is 0.1 to 18 GHz.
[0083]
In addition, in order to compare the characteristics with single-phase Fe particles, Fe powder with a particle size of 1-5 μm and SiO particles with an average particle size of 0.3 μm2After the powder is separately mechanically milled under the same conditions as the mechanical alloying process, Fe powder and SiO2The powder is blended at a volume ratio of 70:30, and these are sufficiently mixed by a V mixer, and annealed under the same conditions are combined with an epoxy resin by the same method as described above to obtain a complex relative permeability and complex relative dielectric. The frequency characteristics of rate and reflection coefficient were measured.
[0084]
FIGS. 6 to 8 show frequency characteristic comparisons of the complex relative permeability, complex relative permittivity, and reflection coefficient between the composite magnetic particles and the single-phase Fe particles. From FIG. 6, in the high frequency region, Fe powder and SiO2It can be seen that both the real part and the imaginary part of the complex relative magnetic permeability are higher in the composite magnetic particles than in the simple mixed powder. From FIG. 7, regarding the real part of the complex relative dielectric constant, the composite magnetic particle is larger, but at the same time, the imaginary part is slightly larger. FIG. 8A shows the frequency characteristics of the reflection coefficient when a metal plate is present on one side of the electromagnetic wave absorber, and the reflection coefficient is smaller for the composite magnetic particles. FIG. 8B shows the result of measuring the electromagnetic wave absorption amount of the electromagnetic wave absorbing material itself, and the composite magnetic particles have a higher absorption rate.
[0085]
From these results, the electromagnetic wave absorption characteristics can be improved by compositing the soft magnetic metal grain phase and the high electrical resistance ceramic phase on the nanoscale.
[0086]
(Example 6)
In Example 5, instead of Fe, Ni, Co or an alloy containing at least one of these ferromagnetic metals, for example, Fe-Ni-based permalloy, Fe-Al-Si-based Sendust, Fe-Si alloy-based, When using Fe-Cr, Fe-Cr-Al alloy system, etc., and SiO2Instead of alumina (Al2OThree) Similar results were obtained when spinel Mn—Zn ferrite, Ni—Zn ferrite, planar hexagonal ferrite, magnetoplumbite ferrite, etc. were used as the magnetic oxide.
[0087]
(Example 7)
For the purpose of flattening the shape of the composite magnetic particles after mechanical alloying in Example 5 or 6, the organic magnetic solvent such as ethanol and the composite magnetic particles are combined together using a pulverizer such as a planetary ball mill (or attritor). The flat composite magnetic particles having an aspect ratio of 2 or more were obtained by performing wet processing in The flat composite magnetic particles were heat-treated, mixed with a liquid resin to form a paste, formed into a sheet by a doctor blade method in which a shear force is applied to the composite magnetic particles, and then pressed by a hot press. As a result of observing the cross section of the sheet with an SEM, the flat composite magnetic particles were oriented in parallel to the sheet surface as shown in FIG.
[0088]
Further, a composite compound of flat composite magnetic particles and a resin was prepared in advance, and this was injected into a mold by an injection molding machine. As a result of SEM observation of the cross section of this molded product, the flat composite magnetic particles were highly oriented in the injection direction, as in FIG. When these flat composite magnetic particles were highly oriented in the resin, the complex relative permeability and the real part of the complex relative permittivity were improved as compared with Examples 5 and 6, and the electromagnetic wave absorption rate was greatly improved.
[0089]
(Example 8)
FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated device sealed with a resin in which the composite magnetic particles described in Examples 1 to 7 are mixed. As shown in FIG. 10, in a manufacturing process of a microprocessor, a system LSI, and the like, by forming a package by a transfer molding method using a sealing resin mixed with composite magnetic particles, an IC and an inner lead constituting these semiconductor integrated devices are separated. Absorbs generated electromagnetic waves and suppresses internal interference. The semiconductor element side of the sealing resin mixed with the composite magnetic particles is covered with a composite magnetic particle-free resin to avoid electrical contact with the leads. The electrical connection between the IC and the outside is performed by the solder balls 7 via the printed wiring board 9. The lead 8 is made of any one of Au, Cu, and Al wires. As the composite magnetic particle-free resin, a resin having 60 to 95% by weight of an inorganic filler such as a spherical diameter or square silica is used, and is formed by a transfer molding method.
[0090]
Example 9
FIG. 11 shows a cross-sectional view of a printed wiring board provided with an electromagnetic wave absorbing layer composed of the electromagnetic wave absorbing material described in Examples 1 to 7. The printed wiring circuit 9 in which the wiring circuit 13 is formed on the insulating substrate, the insulating layer 10 on the surface on which the wiring circuit 13 is formed, and the back surface of the printed wiring circuit 9 made of the insulating substrate on which the wiring circuit is not formed. Directly applying a coating composed of composite magnetic particles and a material having higher electrical resistance than that partly or on the entire surface, or arranging those formed into a sheet shape to form an electromagnetic wave absorption layer, Generation of noise due to a crosstalk phenomenon caused by electromagnetic waves generated from the printed wiring circuit can be suppressed. Moreover, a conductor layer can be arrange | positioned on the outer side of each electromagnetic wave absorption layer, electromagnetic wave absorption efficiency can be improved, and the shielding effect with respect to the electromagnetic wave from the outside can also be improved.
[0091]
(Example 10)
FIG. 12 shows a cross section of an electromagnetic wave absorbing cap for a semiconductor arranged on a printed wiring board so as to enclose a semiconductor element that becomes a noise generation source. In this configuration, an electromagnetic wave absorption cap according to the present invention is arranged on a printed wiring board so as to wrap a semiconductor element that becomes a noise generation source such as a microprocessor or a system LSI. FIG. 12A shows a case where the electromagnetic wave absorption layer of the present invention is disposed on the inner surface of a metal cap, which can absorb a shield against external electromagnetic waves and an electromagnetic wave radiated from the inside. FIG.12 (b) is a case where the cap which shape | molded the electromagnetic wave absorber of this invention by injection molding is used. With this mounting, electromagnetic waves radiated from the semiconductor element can be efficiently absorbed, and internal interference can be suppressed.
[0092]
(Example 11)
FIG. 13 is a cross-sectional view in which the integrated circuit IC 6 mounted on the printed wiring board 9 is sealed with an electronic device casing made of the electromagnetic wave absorbing material of the present invention. FIG. 13A shows a case where the electromagnetic wave absorbing layer of the present invention is formed on the inner surface of a metal electronic device casing by coating or injection molding. FIG. 13B shows an electronic device casing in which the electromagnetic wave absorbing material of the present invention is molded by injection molding. Thus, electromagnetic wave interference inside the electronic device can be suppressed by providing the electronic device casing with an electromagnetic wave absorbing function.
[0093]
(Example 12)
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical transmission module of the present invention. The optical transmission module 21 includes an optical fiber 25, an optical waveguide 29, an LD 26, a transmission circuit 27, a circuit board 28, and the like. The transmission circuit 27 includes an LD driver that drives an LD 26 that is a laser light emitting diode, a laser output control unit, a flip-flop circuit, and the like. In practice, lead frames and wires are attached, but these are not shown. As the transmission speed increases, the clock frequency of the electrical signal that excites the LD 26 increases in the optical transmission module, and thus high-frequency electromagnetic waves are generated. These electromagnetic waves are noises that adversely affect other elements and components. Cause. In the present embodiment, the optical transmission module is put into a mold, and the resin mixture containing the composite magnetic particles is poured and solidified to be completely sealed. In addition to protecting the circuit board and water and gas, it can absorb and shield electromagnetic waves, suppress noise interference inside the transmission module, and completely prevent noise emission outside the module. .
[0094]
Further, the metal casing 30 is not necessarily required, and as shown in FIG. 15, the structure can be sealed only with the resin mixture, and the electromagnetic wave absorption and shielding effect are slightly inferior to those when covered with the metal casing. There is a merit that can be cheap.
[0095]
Moreover, short circuit between wirings can be prevented by applying an insulating coating on the surface of the composite magnetic particles. As the insulating coating method, a method of forming a film having a high electrical resistivity such as an oxide layer or a nitride layer on the surface of the composite magnetic particle by heat treatment in an atmosphere, or a silane-based, alcichlate-based or titanate-based method. The surface of the composite magnetic particles is coated with a material having a high electrical resistivity by a chemical formation method using a coupling treatment agent or a magnesia phosphate borate insulating solution, or a mechanofusion method which is one of shear type mills. Examples thereof include a mechanical forming method.
[0096]
Further, as a method for preventing a short circuit between wires, as shown in FIG. 16, only the wiring portion is sealed with an insulating resin not containing composite magnetic particles, and a resin containing composite magnetic particles thereon is further sealed. The two-layer structure is sealed with a mixture.
[0097]
The particle size of the composite magnetic particles varies depending on the composite magnetic particle composition, but is preferably 40 μm or less in consideration of the fluidity of the resin mixture. The grain shape may be spherical or flat and is not particularly limited. The filling amount of the composite magnetic particles with respect to the resin is preferably 60 vol% or less from the viewpoint of ensuring the fluidity of the resin mixture. Further, as the resin, in addition to the epoxy type that is usually used as a sealing resin for an electronic circuit portion, the above-described resins can be used as long as they are insulating polymer materials.
[0098]
In the present embodiment, the LD 26 and the transmission circuit 27 have been described. However, the optical reception module can be similarly configured by changing them to a light reception and reception circuit.
[0099]
(Example 13)
FIG. 17 is a plan view of an optical transmission / reception module in which an optical transmission module and an optical reception module are formed on a circuit board 28. The optical transceiver module 23 has a function including both the optical transmitter module and the optical receiver module. The optical transmission unit includes an optical fiber 25, an optical waveguide 29, an LD 26, a transmission circuit 27, a circuit board 28, and the like. The transmission circuit includes an LD driver that drives a laser, a laser output control unit, a flip-flop circuit, and the like. The optical receiving unit includes an optical fiber 25, an optical waveguide 29, a PD 35, a receiving circuit 36, a circuit board 28, and the like. The receiving circuit includes a PRE IC having a preamplification function, a CDR LSI including a clock extraction unit and an equivalent amplification unit, a narrowband filter SAW, an APD bias control circuit, and the like. In practice, lead frames and wires are attached, but these are not shown.
[0100]
Thus, in the transmission / reception module in which the transmission module and the reception module are integrated, as described above, internal noise interference due to noise exchange between the optical transmission unit and the optical reception unit becomes a problem.
[0101]
Also in the present embodiment, the arrangement of the electromagnetic wave absorbing material can be configured as shown in FIGS.
In conventional optical transceiver modules, a metal shield plate is placed between the optical transmitter and optical receiver, or each module is enclosed in a metal package to prevent noise interference as an independent transmitter and receiver module. However, with such a structure, there is a problem that not only the entire module becomes large and heavy, but also an expensive metal package cannot be used to reduce the cost. This not only prevents noise interference in the module, but also realizes miniaturization, weight reduction, and cost reduction.
[0102]
In addition, according to the present embodiment, an optical transmission module that can be used in a high-speed communication network, suppresses internal noise interference and external noise emission, and can be reduced in size, weight, speed, and sensitivity. It is possible to provide a receiving module or an optical transmitting / receiving module having both an optical transmitting unit and an optical receiving unit.
[0103]
  (Experimental example 1)
  FIG. 18 shows a toll gate to which an automatic toll collection system (hereinafter referred to as ETC) in which a vehicle passing through a toll gate can exchange information between a roadside communication device and an in-vehicle device mounted on the toll vehicle is applied. It is sectional drawing which showed the basic composition.
[0104]
As shown in FIG. 18, information necessary for toll collection is exchanged between the entrance antenna 40, the exit antenna 41, and the vehicle-mounted device 42 using radio waves with a frequency of 5.8 GHz. By the way, the spread of the radio wave (direct wave 46) due to the transmission from the exit side antenna 41 is increased by the electromagnetic wave multiple reflection phenomenon between the road surface 43 and the ceiling surface of the gate roof 44 or the column 45. As a result, as shown in FIG. 18, the reflected wave 47 reflected by the road surface 43 is followed by the radio wave (direct wave 46) transmitted from the exit path antenna 41 being transmitted to the vehicle-mounted device of the vehicle A 48. Because of malfunctions due to radio wave interference such as the problem of separation between vehicles and the problem of interference with vehicles in adjacent lanes that are transmitted to the vehicle-mounted device 42 of the vehicle B48 of the vehicle B48, electromagnetic waves on the ceiling surface of the gate roof 44, columns, etc. Absorbing reflected wave 47 by applying an insulating polymer resin composition containing composite magnetic particles in a liquid state with a solvent on the surface of the reflecting member or applying the composition into a sheet with an adhesive Thus, the problem can be solved.
[0105]
A conventional electromagnetic wave absorber for ETC is an integral panel type, and has a thickness of several tens of centimeters or more. For this reason, there is a problem in mounting work such that it is difficult to mount the complicated shape portion, and a thin wave absorber of a paint type or a flexible sheet type is required. The radio wave absorber 49 of the present invention is composed of a mixture with an insulating polymer resin containing composite magnetic particles, and can be made into a paint type or a flexible sheet type depending on the selection of the resin. These problems can be solved because the electromagnetic properties are superior to conventional soft magnetic metal particles, particularly in the high frequency region above 5 GHz. The above-described materials are used for the insulating polymer resin.
[0106]
As the radio wave absorber 49 using the resin mixture containing the composite magnetic particles, a single layer or a metal layer which is a complete reflector from the radio wave incident surface side in order to improve oblique incidence characteristics as shown in FIG. In addition, it is effective to use a multilayer structure in which the impedance of the radio wave absorber with respect to the incident radio wave 50 gradually decreases. Specifically, it is only necessary to gradually increase the complex relative permeability and the complex relative permittivity from the radio wave incident surface side toward the metal layer 51. For this purpose, the filling amount of the composite magnetic particles having the same composition to the resin is changed. Or a method of changing the composite magnetic particle composition in each layer. In addition, when the attachment surface is a metal, a metal layer is unnecessary. In FIG. 19, the radio wave absorber 49 has three layers.
[0107]
  The particle diameter of the composite magnetic particles varies depending on the composite magnetic particle composition, but is preferably 40 μm or less in consideration of the fluidity of the resin mixture. The grain shape may be spherical or flat and is not particularly limited. Further, the filling amount of the composite magnetic particles in each layer with respect to the resin is preferably 60 vol% or less at the maximum from the viewpoint of ensuring the fluidity of the resin mixture.
  As described above, according to this experimental example, it is possible to provide an automatic toll booth that prevents malfunction due to radio wave interference between vehicles.
[0108]
【The invention's effect】
According to the present invention, the radio wave absorber composed of the composite magnetic particles in which the magnetic metal and the non-magnetic or magnetic ceramic are each dispersed in an ultrafine manner is formed. Compared to the above, a remarkable effect having excellent radio wave absorption characteristics can be obtained.
[0109]
Furthermore, according to the present invention, the electromagnetic wave absorption characteristics in the high frequency region, particularly in the GHz region are excellent, and electromagnetic interference inside the electronic device can be efficiently suppressed by the thin electromagnetic wave absorbing material, so that it can be used in a high-speed communication network. In addition, it is possible to provide a semiconductor device, an optical transmission module, an optical reception module, and an optical transmission / reception module that can suppress internal noise interference and noise emission to the outside and can be reduced in size, weight, speed, and sensitivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 Fe-SiO of the present invention2A micrograph (TEM photograph) of a cross section of a magnetic composite particle.
FIG. 2 is a diagram showing the measurement results of the frequency characteristics of magnetic permeability of the mixed powder of the present invention and the mixed powder for comparison.
FIG. 3 is a diagram showing the frequency characteristics measurement result of dielectric constant of the mixed powder of the present invention and the mixed powder of comparison.
FIG. 4 is a diagram showing the frequency characteristic measurement result of the reflection coefficient of the mixed powder of the present invention and the mixed powder for comparison.
FIG. 5 is a high-resolution transmission electron micrograph of a cross section of the composite magnetic particle of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing frequency characteristics of complex relative permeability obtained by combining a magnetic metal phase and a ceramic phase at a nano level.
FIG. 7 is a diagram showing a frequency characteristic of a complex relative dielectric constant obtained by combining a magnetic metal phase and a ceramic phase at a nano level.
FIG. 8 is a diagram showing electromagnetic wave absorption characteristics obtained by combining a magnetic metal phase and a ceramic phase at the nano level.
FIG. 9 is a cross-sectional view of an electromagnetic wave absorbing material in which flat composite magnetic particles are oriented in a resin.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor integrated device package-molded with a sealing resin mixed with composite magnetic particles.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a printed wiring board provided with an electromagnetic wave absorbing layer composed of the electromagnetic wave absorbing material of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view of an electromagnetic wave absorption cap disposed on a printed wiring board so as to enclose a semiconductor element that becomes a noise generation source.
FIG. 13 is a cross-sectional view of an electronic device casing composed of the electromagnetic wave absorbing material of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view of an optical transmission module in which a resin mixture containing composite magnetic particles is completely sealed and the outside is covered with a metal casing.
FIG. 15 is a cross-sectional view of an optical transmission module with a metal casing removed.
FIG. 16 is a cross-sectional view of an optical transmission module having a two-layer structure in which only a wiring portion is sealed with an insulating resin containing no composite magnetic particles and then sealed with a resin mixture containing composite magnetic particles.
FIG. 17 is a plan view of an optical transceiver module which is a first form of the optical transceiver module.
FIG. 18Experimental exampleThe cross-sectional block diagram of an automatic toll booth by the automatic toll collection system (ETC) which arranged the electromagnetic wave absorber of the gate roof ceiling surface and the support | pillar.
FIG. 19Experimental exampleSectional drawing of the electromagnetic wave absorber which has a multilayered structure.

Claims (20)

複数の磁性金属粒子がセラミックスによって囲まれて一体となった複合磁性粒子を有し、該複合磁性粒子が樹脂に分散しており、前記磁性金属粒子はその平均結晶粒径が５０ｎｍ以下であることを特徴とする電磁波吸収材。Has a composite magnetic particles together a plurality of magnetic metal particles surrounded by ceramic, the and the composite magnetic particles are dispersed in tree butter, the magnetic metal particles in an average crystal grain size of 50nm or less electromagnetic wave absorbing material which is characterized in Rukoto Oh. 請求項１において、前記磁性金属が鉄、コバルト、ニッケルのうちの少なくとも一つの金属又は合金であり、前記セラミックスが鉄、アルミニウム、シリコン、チタン、バリウム、マンガン、亜鉛、マグネシウム、コバルトまたはニッケルの酸化物、窒化物及び炭化物のうちの少なくとも一つであることを特徴とする電磁波吸収材。2. The oxide according to claim 1, wherein the magnetic metal is at least one metal or alloy of iron, cobalt, and nickel, and the ceramic is oxidized of iron, aluminum, silicon, titanium, barium, manganese, zinc, magnesium, cobalt, or nickel. things, electric, characterized in that at least one of nitrides and carbides wave absorber. 請求項１又は２において、前記複合磁性粒子に対して前記セラミックスが１０〜７５体積％であり、前記セラミックスが前記磁性金属粒子内に埋め込まれていることを特徴とする電磁波吸収材。  3. The electromagnetic wave absorber according to claim 1, wherein the ceramic is 10 to 75% by volume with respect to the composite magnetic particle, and the ceramic is embedded in the magnetic metal particle. 請求項１〜３のいずれかにおいて、前記複合磁性粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする電磁波吸収材。  The electromagnetic wave absorbing material according to claim 1, wherein the composite magnetic particles have a particle size of 10 μm or less. 請求項１〜５のいずれかにおいて、前記複合磁性粒子のアスペクト比が２以上で、扁平形状であることを特徴とする電磁波吸収材。  6. The electromagnetic wave absorber according to claim 1, wherein the composite magnetic particle has an aspect ratio of 2 or more and a flat shape. 請求項５において、前記扁平形状の複合磁性粒子が、前記樹脂中に一方向に配向していることを特徴とする電磁波吸収材。  6. The electromagnetic wave absorber according to claim 5, wherein the flat composite magnetic particles are oriented in one direction in the resin. 磁性金属粉末とセラミックス粉末とをメカニカルアロイング法により処理し、複数の磁性金属粒子をセラミックによって囲んで一体となった複合磁性粒子を形成すると共に、該複合磁性粒子を樹脂に分散させ、前記磁性金属粒子の平均結晶粒径を５０ｎｍ以下とすることを特徴とする電磁波吸収材の製造法。A magnetic metal powder and the ceramic powder is treated by a mechanical alloying method, to form a composite magnetic particles together enclose a plurality of magnetic metal particles by the ceramic, to disperse the composite magnetic particles in a resin, the preparation of an electromagnetic wave absorber characterized by the following and to Rukoto 50nm average crystal grain size of the magnetic metal particles. 磁性金属粉末とセラミックス粉末とを有する複合粉末を、前記金属粉末の粒径より大きく、前記複合粉末の量より多い量の金属製ボール又はセラミックス製ボールを用いたメカニカルアロイング法により処理し、複数の磁性金属粒子をセラミックスによって囲んで一体となった複合磁性粒子を形成すると共に、該複合磁性粒子を樹脂に分散させ、前記磁性金属粒子の平均結晶粒径を５０ｎｍ以下とすることを特徴とする電磁波吸収材の製造法。A composite powder having a magnetic metal powder and a ceramic powder is processed by a mechanical alloying method using metal balls or ceramic balls in an amount larger than the particle size of the metal powder and larger than the composite powder. wherein magnetic metal particles to form a composite magnetic particles together enclose a ceramic, the composite magnetic particles are dispersed in a resin, the average to Rukoto and the crystal grain size 50nm or less of the magnetic metal particles A method for producing an electromagnetic wave absorbing material. プリント配線基板上に搭載された電子素子が請求項１〜６のいずれかに記載の電磁波吸収材を含む樹脂によって封止されたことを特徴とする電子装置。  An electronic device, wherein an electronic element mounted on a printed wiring board is sealed with a resin containing the electromagnetic wave absorbing material according to claim 1. プリント配線基板上に搭載された電子素子が請求項１〜６のいずれかに記載の電磁波吸収材によって封止された半導体装置であって、前記素子側が前記電磁波吸収材フリーである樹脂によって被われていることを特徴とする電子装置。  An electronic element mounted on a printed wiring board is a semiconductor device sealed with the electromagnetic wave absorbing material according to claim 1, wherein the element side is covered with a resin that is free of the electromagnetic wave absorbing material. An electronic device characterized by that. 絶縁基板上に配線回路を有し、該回路が絶縁層によって被われたプリント配線基板において、前記絶縁基板の前記配線回路形成面及びその反対面側の少なくとも一方に請求項１〜６のいずれかに記載の電磁吸収材を有する層が形成されていることを特徴とするプリント配線基板。  A printed wiring board having a wiring circuit on an insulating substrate and covered with an insulating layer, wherein at least one of the wiring circuit forming surface and the opposite surface side of the insulating substrate is any one of claims 1 to 6. A printed wiring board, wherein a layer having the electromagnetic absorbing material described in 1 is formed. プリント配線基板上に搭載された電子素子が請求項１〜６のいずれかに記載の電磁波吸収材によって内周面が形成された金属製キャップによって被われていることを特徴とする電子装置。  An electronic device, wherein an electronic device mounted on a printed wiring board is covered with a metal cap having an inner peripheral surface formed by the electromagnetic wave absorbing material according to claim 1. プリント配線基板上に搭載された電子素子が請求項１〜６のいずれかに記載の電磁波吸収材を有するキャップによって被われていることを特徴とする電子装置。  The electronic device mounted on the printed wiring board is covered with the cap which has the electromagnetic wave absorber in any one of Claims 1-6. プリント配線基板と、該基板上に搭載された電子素子とが請求項１〜６のいずれかに記載の電磁波吸収材を有する筐体によって被われていることを特徴とする電子装置。  An electronic apparatus, wherein a printed wiring board and an electronic element mounted on the board are covered with a casing having the electromagnetic wave absorbing material according to claim 1. プリント配線基板と、該基板上に搭載された電子素子とが請求項１〜６のいずれかに記載の電磁波吸収材によって内周面が形成された金属製筐体によって被われていることを特徴とする電子装置。  A printed wiring board and an electronic element mounted on the board are covered with a metal casing having an inner peripheral surface formed of the electromagnetic wave absorbing material according to any one of claims 1 to 6. An electronic device. 開口部を有する金属製筐体の内周面に請求項１〜６のいずれかに記載の電磁波吸収材が形成されていることを特徴とする筐体。  An electromagnetic wave absorber according to any one of claims 1 to 6 is formed on an inner peripheral surface of a metal casing having an opening. 絶縁基板上に配線回路を有し、該回路が絶縁層によって被われたプリント配線基板において、前記絶縁基板の前記配線回路形成面及びその反対面側の少なくとも一方に請求項１〜６のいずれかに記載の電磁吸収材を有する層が形成されていることを特徴とするプリント配線基板。  A printed wiring board having a wiring circuit on an insulating substrate and covered with an insulating layer, wherein at least one of the wiring circuit forming surface and the opposite surface side of the insulating substrate is any one of claims 1 to 6. A printed wiring board, wherein a layer having the electromagnetic absorbing material described in 1 is formed. 回路基板上に発光素子及び受光素子の少なくとも一方の素子と、送信回路及び受信回路の少なくとも一方の回路とを有し、前記基板、素子及び回路が請求項１〜６のいずれかに記載の電磁波吸収材を有する部材によって被われていることを特徴とする光送信又は受信モジュール。  An electromagnetic wave according to any one of claims 1 to 6, further comprising at least one element of a light emitting element and a light receiving element and at least one circuit of a transmission circuit and a reception circuit on a circuit board. An optical transmission or reception module covered with a member having an absorbing material. 回路基板上に発光素子及び受光素子の少なくとも一方の素子と、送信回路及び受信回路の少なくとも一方の回路とを有し、前記基板、素子及び回路が請求項１〜６のいずれかに記載の電磁波吸収材を有する部材によって被われている内周面が形成された金属製キャップによって被われていることを特徴とする光送信又は受信モジュール。  An electromagnetic wave according to any one of claims 1 to 6, further comprising at least one element of a light emitting element and a light receiving element and at least one circuit of a transmission circuit and a reception circuit on a circuit board. An optical transmission or reception module covered with a metal cap formed with an inner peripheral surface covered with a member having an absorber. 回路基板上に発光素子及び受光素子の少なくとも一方の素子と、送信回路及び受信回路の少なくとも一方の回路とを有し、前記基板、素子及び回路が請求項１〜６のいずれかに記載の電磁波吸収材を有する部材によって被われ、該部材の外周面が金属製キャップによって被われていることを特徴とする光送信又は受信モジュール。  An electromagnetic wave according to any one of claims 1 to 6, further comprising at least one element of a light emitting element and a light receiving element and at least one circuit of a transmission circuit and a reception circuit on a circuit board. An optical transmission or reception module which is covered with a member having an absorbing material, and whose outer peripheral surface is covered with a metal cap.
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