JP3940188B2 - シート状の複合磁性体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，有機結合剤中に軟磁性体粉末を混練・分散させた複合磁性体に関し，詳しくは，高周波電子回路／装置において問題となる電磁干渉の抑制に有効である複素透磁率特性の優れた複合磁性体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年普及の著しいデジタル電子機器として，ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），リードオンリメモリ（ＲＯＭ），マイクロプロセッサ（ＭＰＵ），中央演算処理装置（ＣＰＵ）又は画像プロセッサ算術論理演算装置（ＩＰＡＬＵ）等の論理回路及び論理素子等がある。これらの論理回路及び論理素子は，能動素子である多数の半導体素子で構成されたＬＳＩ及びＩＣから構成され，プリント配線基板上に実装されている。これらの論理回路及び論理素子においては，演算速度の高速化，信号処理速度の高速化が図られており，その周波数は，準マイクロ波に及びつつある。このような論理回路等において高速に変化する信号は電圧，電流の急激な変化を伴うために，能動素子は誘導性ノイズを発生し高周波ノイズ発生の原因ともなっている。この高周波ノイズは，クロストークノイズやインピーダンスの不整合によるノイズと相乗的に作用する。また，高周波ノイズは，能動素子の発生した誘導性ノイズによることが多い。この誘導性ノイズによって配線基板の素子実装面と同一面及び反対面には高周波磁界が誘導される。
【０００３】
また，電子機器や電子装置の軽量化，薄型化，及び小型化も急速に進んでいる。
【０００４】
それに伴い，プリント配線基板への電子部品実装密度も飛躍的に高くなってきており，過密に実装された電子部品類や信号線等のプリント配線，あるいは，モジュール間配線等が互いに極めて接近することになり，更には前述のように，信号処理速度の高速化も図られているため，前述の誘導された高周波磁界によって配線基板において電磁結合による線間結合が増大するばかりでなく放射ノイズによる干渉などが生じる。
【０００５】
さらに，放射ノイズが発生すると，外部接続端子を経て外部に放射され，他の機器に悪影響を及ぼすことがある。このような，電磁波による電子機器の誤動作及び他の機器への悪影響は一般に電磁障害と呼ばれる。
【０００６】
このような電磁障害に対して従来，電子機器において誘導性ノイズを発生する回路にフィルタを接続することや，問題となる回路（誘導性ノイズを発生する回路）を影響を受ける回路から遠ざけることや，シールディングを行うことや，グラウンディングを行うこと等の対策が一般に採られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで，能動素子を含む電子部品が高密度実装されたプリント配線基板等において，上述の電磁障害を効率的に処置しようとする場合，従来の対策（ノイズ抑制方法）では，ノイズ対策の専門的知識と経験を必要とすることや，対策に時間を要するという欠点を有した。
【０００８】
特に，上記フィルタ実装においては，使用するフィルタが高価であること，フィルタを実装するスペースに制約のあることが多いこと，フィルタの実装作業に困難性を伴うこと，フィルタ等を用いるので電子装置を組み立てるための所要工程数が多くなり，コストアップとなってしまうという欠点を有した。
【０００９】
また，従来の方法では，同一回路内の電子部品間で発生する信号線間の電磁誘導及び不要電磁波による相互干渉の抑制効果は充分でない。
【００１０】
さらに，電子装置の小型軽量化を図るには，上記問題となる回路を分離する方法は不都合であるとともに，フィルタ及びその実装スペースの排除を行う必要がある。
【００１１】
また，電子装置に使用される一般的なプリント配線基板は，取り扱う信号が低周波の場合には基板内部から発生する電磁誘導等の信号線間の電磁結合が比較的小さく問題とならないが，動作周波数が高周波になるにつれて信号線間の電磁結合が密となるため前記したような問題点を生じる。
【００１２】
また，上記シールディングのうちで，導体シールドは空間とのインピーダンス不整合に起因する電磁波の反射を利用する電磁障害対策であるために，遮蔽効果は得られても不要輻射源からの反射による電磁結合が助長され，その結果二次的な電磁障害を引き起こす場合が少なからず生じている。
【００１３】
この二次的な電磁障害対策として，磁性体の磁気損失を利用した不要輻射の抑制が有効である。即ち，前記シールド体と不要輻射源の間に磁気損失の大きい磁性体を配設する事で不要輻射を抑制することが出来る。ここで，磁性体の厚さｄは，μ″＞μ′なる関係を満足する周波数帯域にてμ″に反比例するので，前記した電子機器の小型化及び軽量化要求に迎合する薄い電磁干渉抑制体，即ち，シールド体と磁性体からなる複合体を得るためには，虚数部透磁率μ″の大きな磁性体が必要となる。また，前記した不要輻射は，多くの場合その成分が広い周波数範囲にわたっており，電磁障害に係る周波数成分の特定も困難な場合が少なくない。従って，前記電磁干渉抑制体についてもより広い周波数の不要輻射に対応できるものが望まれている。
【００１４】
また，特に携帯電話装置においては，薄型軽量化とともに，機械的強度も要求されている。
【００１５】
そこで，本発明の技術的課題は，優れた磁気特性と機械的強度に富んだシート状の複合磁性体を製造する方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは，水アトマイズ法により作製されたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金（センダスト）粉末を出発原料として，これをアトライターと呼ばれるメディア撹拌型の摩砕装置を用いて，炭化水素系溶媒中にて摩砕処理し，扁平な形状を有するＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末を得，ここで得られた扁平状の粉末と出発原料である水アトマイズ粉末の各々について，有機結合剤と共に混練し，磁性スラリーを得る手法を検討した。その結果，磁性粉とともに，混練する有機結合剤として，水酸基，カルボキシル基，エポキシ基等の極性基を持つ有機結合剤を用いた場合には，前記した２種類の磁性粉の分散性に大きな違いが見出された。
【００１７】
即ち，水アトマイズＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金では，前記極性基をもつ結合剤と良好な親和性を示し，磁性粒子が良く分散された安定な磁性スラリーが得られるが，炭化水素系溶媒中で摩砕処理された扁平なＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金では，結合剤との親和性がなく，磁性粉の沈降が短時間で生じてしまうことが判った。この現象を解明する為に，前記２種類の磁性粉について，その表面の化学的状態を調べたところ，扁平状の粉末の表面は，炭化水素系溶媒の残基等によって汚染されており，親水性が低下していることを見出し，本発明を為すに至ったものである。
【００１８】
即ち，扁平状の軟磁性粉末と，有機溶剤とからなる複合磁性体を得るための磁性スラリーを作製する際に，予め親水性の表面を有する水アトマイズ粉と有機結合剤とを混合して，安定性の良い磁性スラリーを作製し，この状態で摩砕処理することにより，扁平な磁性粉末と結合剤からなる磁性スラリーが得られる。
【００１９】
本発明によれば、実質的に扁平状の軟磁性粉末と、この軟磁性粉末を結着する有機結合剤とからなるシート状の複合磁性体を製造する方法において、前記軟磁性粉末は、出発磁性粉末として水アトマイズ造粒された軟磁性粉末と有機結合剤と共に混合することにより得られる磁性スラリーを機械摩砕することにより扁平化されたものであり、前記複合磁性体は、粉末扁平化後に前記磁性スラリーをシート化したものであることを特徴とするシート状の複合磁性体の製造方法が得られる。
【００２０】
ここで，本発明において用いることができる有機結合剤として，例えば，ポリエステル系樹脂，ポリ塩化ビニル系樹脂，ポリビニルブチラール樹脂，ポリウレタン樹脂，セルロース系樹脂，ニトリル−ブタジエン系ゴム，スチレンブタジエン系ゴム等の熱可塑性樹脂あるいはそれらの共重合体，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，アミド系樹脂，イミド系樹脂等の熱硬化性樹脂をあげることができるが，勿論，これらに限定されるものではない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
（試料１）
下記表１に示される組成の混合物を，一般にディゾルバーと呼ばれる撹拌装置にて１５分間攪拌処理し，磁性スラリーを得た後，これを更に一般にアトライタと呼ばれる高速摩砕処埋装置に投入して２０時間摩砕処理を施し扁平な形状を有する軟磁性粉末と有機結合剤の混合物を得た。得られた磁性混合物をドクターブレード法にてシート化し，本発明の検証用磁性シート１を得た。
【００２３】
【表１】
【００２４】
（試料２）
下記表２に示される組成の混合物を，一般にディゾルバーと呼ばれる撹拌装置にて１５分間撹拌処埋し，磁性スラリーを得た。得られた磁性スラリーをドクターブレード法にてシート化し，比較用磁性シート２を得た。
【００２５】
なお，下記表２中の扁平状Ｆｅ−Ｓｉ−Ａ１粉末は，略球状の水アトマィズＦｅ−Ｓｉ−Ａ１粉末を，炭化水素系溶媒中で２０時聞摩砕処理することにより作製されたものである。
【００２６】
【表２】
【００２７】
（試料３）
下記表３に示される組成の混合物を，一般にディゾルバーと呼ばれる撹拌装置にて１５分間撹拌処理し，磁性スラリーを得た。得られた磁性スラリーをドクターブレード法にてシート化し，比較用磁性シート２を得た。
【００２８】
【表３】
【００２９】
得られた検証用磁性シート１及び比較用磁性シート２乃至３について，周波数４０ＭＨｚにおける透磁率，および破断強度を測定した。
【００３０】
この結果より，以下のことが明白である。即ち，第１に本発明の検証用磁性シート１と，予め扁平化された磁性粉末を出発原料に用いた比較用磁性シート２の透磁率および破断強度を比較すれば，比較用シート２では，磁性粉末と極性の強い有機結合剤であるエボキシ樹脂との親和性が悪い為に磁性粉末が十分に分散された状態で存在出来ず，そのために透磁率，破断強度共に検証用試料１に比べて低い値となっている。第２に検証用磁性シート１と，親水性の表面を有する略球状の水アトマイズ粉末を用いた比較用磁性シート３との比較では，両試料の間に破断強度の差は殆と認められないものの，透磁率特性の比較においては，明らかに本発明の実施の形態による検証用シートが優れた値を示していることが分かる。得られた結果を下記表４に示す。
【００３１】
【表４】
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように，水アトマイズ造粒された金属磁性粉末は，表面が酸化物層で覆われ有機結合剤との結合性に富むが，本発明によれば，この表面状態を保ったまま磁性スラリー化することができるので，優れた磁気特性と機械的強度に富んだ複合磁性体が得られるシート状の複合磁性体の製造方法を提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は，有機結合剤中に軟磁性体粉末を混練・分散させた複合磁性体に関し，詳しくは，高周波電子回路／装置において問題となる電磁干渉の抑制に有効である複素透磁率特性の優れた複合磁性体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年普及の著しいデジタル電子機器として，ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），リードオンリメモリ（ＲＯＭ），マイクロプロセッサ（ＭＰＵ），中央演算処理装置（ＣＰＵ）又は画像プロセッサ算術論理演算装置（ＩＰＡＬＵ）等の論理回路及び論理素子等がある。これらの論理回路及び論理素子は，能動素子である多数の半導体素子で構成されたＬＳＩ及びＩＣから構成され，プリント配線基板上に実装されている。これらの論理回路及び論理素子においては，演算速度の高速化，信号処理速度の高速化が図られており，その周波数は，準マイクロ波に及びつつある。このような論理回路等において高速に変化する信号は電圧，電流の急激な変化を伴うために，能動素子は誘導性ノイズを発生し高周波ノイズ発生の原因ともなっている。この高周波ノイズは，クロストークノイズやインピーダンスの不整合によるノイズと相乗的に作用する。また，高周波ノイズは，能動素子の発生した誘導性ノイズによることが多い。この誘導性ノイズによって配線基板の素子実装面と同一面及び反対面には高周波磁界が誘導される。
【０００３】
また，電子機器や電子装置の軽量化，薄型化，及び小型化も急速に進んでいる。
【０００４】
それに伴い，プリント配線基板への電子部品実装密度も飛躍的に高くなってきており，過密に実装された電子部品類や信号線等のプリント配線，あるいは，モジュール間配線等が互いに極めて接近することになり，更には前述のように，信号処理速度の高速化も図られているため，前述の誘導された高周波磁界によって配線基板において電磁結合による線間結合が増大するばかりでなく放射ノイズによる干渉などが生じる。
【０００５】
さらに，放射ノイズが発生すると，外部接続端子を経て外部に放射され，他の機器に悪影響を及ぼすことがある。このような，電磁波による電子機器の誤動作及び他の機器への悪影響は一般に電磁障害と呼ばれる。
【０００６】
このような電磁障害に対して従来，電子機器において誘導性ノイズを発生する回路にフィルタを接続することや，問題となる回路（誘導性ノイズを発生する回路）を影響を受ける回路から遠ざけることや，シールディングを行うことや，グラウンディングを行うこと等の対策が一般に採られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで，能動素子を含む電子部品が高密度実装されたプリント配線基板等において，上述の電磁障害を効率的に処置しようとする場合，従来の対策（ノイズ抑制方法）では，ノイズ対策の専門的知識と経験を必要とすることや，対策に時間を要するという欠点を有した。
【０００８】
特に，上記フィルタ実装においては，使用するフィルタが高価であること，フィルタを実装するスペースに制約のあることが多いこと，フィルタの実装作業に困難性を伴うこと，フィルタ等を用いるので電子装置を組み立てるための所要工程数が多くなり，コストアップとなってしまうという欠点を有した。
【０００９】
また，従来の方法では，同一回路内の電子部品間で発生する信号線間の電磁誘導及び不要電磁波による相互干渉の抑制効果は充分でない。
【００１０】
さらに，電子装置の小型軽量化を図るには，上記問題となる回路を分離する方法は不都合であるとともに，フィルタ及びその実装スペースの排除を行う必要がある。
【００１１】
また，電子装置に使用される一般的なプリント配線基板は，取り扱う信号が低周波の場合には基板内部から発生する電磁誘導等の信号線間の電磁結合が比較的小さく問題とならないが，動作周波数が高周波になるにつれて信号線間の電磁結合が密となるため前記したような問題点を生じる。
【００１２】
また，上記シールディングのうちで，導体シールドは空間とのインピーダンス不整合に起因する電磁波の反射を利用する電磁障害対策であるために，遮蔽効果は得られても不要輻射源からの反射による電磁結合が助長され，その結果二次的な電磁障害を引き起こす場合が少なからず生じている。
【００１３】
この二次的な電磁障害対策として，磁性体の磁気損失を利用した不要輻射の抑制が有効である。即ち，前記シールド体と不要輻射源の間に磁気損失の大きい磁性体を配設する事で不要輻射を抑制することが出来る。ここで，磁性体の厚さｄは，μ″＞μ′なる関係を満足する周波数帯域にてμ″に反比例するので，前記した電子機器の小型化及び軽量化要求に迎合する薄い電磁干渉抑制体，即ち，シールド体と磁性体からなる複合体を得るためには，虚数部透磁率μ″の大きな磁性体が必要となる。また，前記した不要輻射は，多くの場合その成分が広い周波数範囲にわたっており，電磁障害に係る周波数成分の特定も困難な場合が少なくない。従って，前記電磁干渉抑制体についてもより広い周波数の不要輻射に対応できるものが望まれている。
【００１４】
また，特に携帯電話装置においては，薄型軽量化とともに，機械的強度も要求されている。
【００１５】
そこで，本発明の技術的課題は，優れた磁気特性と機械的強度に富んだシート状の複合磁性体を製造する方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは，水アトマイズ法により作製されたＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金（センダスト）粉末を出発原料として，これをアトライターと呼ばれるメディア撹拌型の摩砕装置を用いて，炭化水素系溶媒中にて摩砕処理し，扁平な形状を有するＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末を得，ここで得られた扁平状の粉末と出発原料である水アトマイズ粉末の各々について，有機結合剤と共に混練し，磁性スラリーを得る手法を検討した。その結果，磁性粉とともに，混練する有機結合剤として，水酸基，カルボキシル基，エポキシ基等の極性基を持つ有機結合剤を用いた場合には，前記した２種類の磁性粉の分散性に大きな違いが見出された。
【００１７】
即ち，水アトマイズＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金では，前記極性基をもつ結合剤と良好な親和性を示し，磁性粒子が良く分散された安定な磁性スラリーが得られるが，炭化水素系溶媒中で摩砕処理された扁平なＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金では，結合剤との親和性がなく，磁性粉の沈降が短時間で生じてしまうことが判った。この現象を解明する為に，前記２種類の磁性粉について，その表面の化学的状態を調べたところ，扁平状の粉末の表面は，炭化水素系溶媒の残基等によって汚染されており，親水性が低下していることを見出し，本発明を為すに至ったものである。
【００１８】
即ち，扁平状の軟磁性粉末と，有機溶剤とからなる複合磁性体を得るための磁性スラリーを作製する際に，予め親水性の表面を有する水アトマイズ粉と有機結合剤とを混合して，安定性の良い磁性スラリーを作製し，この状態で摩砕処理することにより，扁平な磁性粉末と結合剤からなる磁性スラリーが得られる。
【００１９】
本発明によれば、実質的に扁平状の軟磁性粉末と、この軟磁性粉末を結着する有機結合剤とからなるシート状の複合磁性体を製造する方法において、前記軟磁性粉末は、出発磁性粉末として水アトマイズ造粒された軟磁性粉末と有機結合剤と共に混合することにより得られる磁性スラリーを機械摩砕することにより扁平化されたものであり、前記複合磁性体は、粉末扁平化後に前記磁性スラリーをシート化したものであることを特徴とするシート状の複合磁性体の製造方法が得られる。
【００２０】
ここで，本発明において用いることができる有機結合剤として，例えば，ポリエステル系樹脂，ポリ塩化ビニル系樹脂，ポリビニルブチラール樹脂，ポリウレタン樹脂，セルロース系樹脂，ニトリル−ブタジエン系ゴム，スチレンブタジエン系ゴム等の熱可塑性樹脂あるいはそれらの共重合体，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，アミド系樹脂，イミド系樹脂等の熱硬化性樹脂をあげることができるが，勿論，これらに限定されるものではない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
（試料１）
下記表１に示される組成の混合物を，一般にディゾルバーと呼ばれる撹拌装置にて１５分間攪拌処理し，磁性スラリーを得た後，これを更に一般にアトライタと呼ばれる高速摩砕処埋装置に投入して２０時間摩砕処理を施し扁平な形状を有する軟磁性粉末と有機結合剤の混合物を得た。得られた磁性混合物をドクターブレード法にてシート化し，本発明の検証用磁性シート１を得た。
【００２３】
【表１】
（試料２）
下記表２に示される組成の混合物を，一般にディゾルバーと呼ばれる撹拌装置にて１５分間撹拌処埋し，磁性スラリーを得た。得られた磁性スラリーをドクターブレード法にてシート化し，比較用磁性シート２を得た。
【００２５】
なお，下記表２中の扁平状Ｆｅ−Ｓｉ−Ａ１粉末は，略球状の水アトマィズＦｅ−Ｓｉ−Ａ１粉末を，炭化水素系溶媒中で２０時聞摩砕処理することにより作製されたものである。
【００２６】
【表２】
（試料３）
下記表３に示される組成の混合物を，一般にディゾルバーと呼ばれる撹拌装置にて１５分間撹拌処理し，磁性スラリーを得た。得られた磁性スラリーをドクターブレード法にてシート化し，比較用磁性シート２を得た。
【００２８】
【表３】
得られた検証用磁性シート１及び比較用磁性シート２乃至３について，周波数４０ＭＨｚにおける透磁率，および破断強度を測定した。
【００３０】
この結果より，以下のことが明白である。即ち，第１に本発明の検証用磁性シート１と，予め扁平化された磁性粉末を出発原料に用いた比較用磁性シート２の透磁率および破断強度を比較すれば，比較用シート２では，磁性粉末と極性の強い有機結合剤であるエボキシ樹脂との親和性が悪い為に磁性粉末が十分に分散された状態で存在出来ず，そのために透磁率，破断強度共に検証用試料１に比べて低い値となっている。第２に検証用磁性シート１と，親水性の表面を有する略球状の水アトマイズ粉末を用いた比較用磁性シート３との比較では，両試料の間に破断強度の差は殆と認められないものの，透磁率特性の比較においては，明らかに本発明の実施の形態による検証用シートが優れた値を示していることが分かる。得られた結果を下記表４に示す。
【００３１】
【表４】
【発明の効果】
以上説明したように，水アトマイズ造粒された金属磁性粉末は，表面が酸化物層で覆われ有機結合剤との結合性に富むが，本発明によれば，この表面状態を保ったまま磁性スラリー化することができるので，優れた磁気特性と機械的強度に富んだ複合磁性体が得られるシート状の複合磁性体の製造方法を提供することができる。
Claims (1)
- 実質的に扁平状の軟磁性粉末と、この軟磁性粉末を結着する有機結合剤とからなるシート状の複合磁性体を製造する方法において、前記軟磁性粉末は、出発磁性粉末として水アトマイズ造粒された軟磁性粉末と有機結合剤と共に混合することにより得られる磁性スラリーを機械摩砕することにより扁平化されたものであり、前記複合磁性体は、粉末扁平化後に前記磁性スラリーをシート化したものであることを特徴とするシート状の複合磁性体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24181596A JP3940188B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | シート状の複合磁性体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24181596A JP3940188B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | シート状の複合磁性体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092622A JPH1092622A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3940188B2 true JP3940188B2 (ja) | 2007-07-04 |
Family
ID=17079916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24181596A Expired - Lifetime JP3940188B2 (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | シート状の複合磁性体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3940188B2 (ja) |
-
1996
- 1996-09-12 JP JP24181596A patent/JP3940188B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1092622A (ja) | 1998-04-10 |
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