JP4036300B2

JP4036300B2 - 磁気損失体及びその製造方法

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Publication number: JP4036300B2
Application number: JP2003306277A
Authority: JP
Inventors: 栄▲吉▼ ▲吉▼田; 慎輔安藤; 裕司小野
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP2004111956A

Description

本発明は、高周波での磁気損失特性に優れた磁気損失体及びその製造方法に関する。

近年、高速動作する高集積な半導体素子の普及が著しい。その例として、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、中央演算処理素子（ＣＰＵ）又は画像プロセッサ算術論理演算素子（ＩＰＡＬＵ）等の論理回路素子又は能動素子がある。これらの能動素子においては、演算速度や信号処理速度が日進月歩の勢いで高速化されている。その場合、電子回路を伝播する電気信号は、電圧、電流の大きな変動を伴うため、誘導性の高周波輻射ノイズを不要輻射として発生し易い。

一方、電子部品や電子機器の軽量化、薄型化、小型化も急速に進行している。それに伴い、半導体素子の集積度や、プリント配線基板への電子部品実装密度も極めて高くなっている。従って、過密に集積あるいは実装された電子素子や信号線が、互いに極めて接近することになり、前述した信号処理速度の高速化と併せて、高周波輻射ノイズが、より誘発されやすくなってきている。

近年、このような電子集積素子あるいは配線基板においては、伝送ラインにデカップリングコンデンサ等の集中定数部品を挿入する等の対策がなされている。しかしながら、高速化された電子集積素子あるいは配線基板においては、発生するノイズが高調波成分を含むために、信号の経路が分布定数的な振る舞いをするようになり、従来の集中定数回路を前提にしたノイズ対策が効を奏しない状況が生じている。

最近、本発明者は高周波での大きな磁気損失を示す磁気損失体の使用を可能にした。その磁気損失体を不要輻射源の近傍に配置する事で、ノイズ発生源と輻射源との間の伝導ノイズを抑制し、半導体素子や電子回路などから発生する不要輻射を効果的に抑制することが可能である。このような磁気損失を利用した不要輻射減衰の作用機構については、最近の研究から、不要輻射源となっている電子回路に対して等価的な抵抗成分が付与されることによることが分かっている。ここで、等価的な抵抗成分の大きさは、虚部透磁率μ″の大きさに依存し、ノイズ抑制効果が現われる周波数領域は、虚部透磁率μ″の周波数分散に依存する。したがって、より大きな不要輻射の減衰を得るためには、大きなμ″と不要輻射の周波数に見合ったμ″の周波数分散が必要になってくる。

しかし、実際に種々の電子回路にて発生している不要輻射の周波数分布は、殆どの場合、広い範囲に及んでいるため、通常の磁性体にみられる磁気共鳴による急峻なμ″の周波数分散では充分にカバーしきれず、また渦電流損失により発現する緩やかな透磁率分散では、μ″の大きさが十分ではなく大きなノイズ抑制効果が望めない。

それ故に本発明の目的は、高速動作する能動素子や電子回路などの不要輻射の対策に有効な磁気損失体を提供することにある。

本発明の他の目的は、広い周波数範囲に及ぶ不要輻射に対して簡便且つ効果的に対処できる磁気損失体を提供することにある。

本発明の他の目的は、信号成分に影響を与えることなくノイズ成分を効果的に抑制することを可能にする磁気損失体を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、上述した磁気損失体を製造する製造方法を提供することにある。

本発明者らは、磁気損失をもつ磁性体を伝送線路の直近に配設したときに、線路に抵抗成分が付加される現象を定量的に詳しく考察した結果、伝導ノイズに対する抑制効果の大きさが、虚部透磁率μ″と磁化深さδとの積である虚数部パーミアンス（μ″・δ）及び周波数ｆにほぼ比例することを見出した。したがって、虚部透磁率μ″の周波数分散が急峻に立ち上がり、その後、緩やかに減少する、若しくは、広い帯域に渡って分散する特性を得られれば、特定のカットオフ周波数で急峻な等価抵抗変化をもたらす損失性の低域通過フィルタ特性や帯域阻止フィルタ特性が実現できると考え、本発明をなすに至った。

伝導ノイズ抑制効果を検証するためには、後に詳述するが、ロス特性Ｐ.. lossを考えると理解し易い。ロス特性は高周波になるにつれて、虚部透磁率μ″の減少に対して緩慢に減少する。したがって、本発明の目的を達成するには虚部透磁率μ″の周波数分散が急峻に立ち上がることが必要であるが、その後、緩やかに減少するプロファイルであってもロスを高いレベルで維持できるため、優れた低域通過フィルタを構成できる。また、立ち上がりが急峻で、その後、急激に減少するプロファイルにおいては、広い帯域に渡って分散する特性を持つように設計することによって優れた低域通過フィルタや帯域阻止フィルタを構成することができる。

虚部透磁率μ″の分散が、急峻に立ち上がり、その後、緩やかに減少するプロファイルとなるためには、分散の拡がりを非対称性、すなわち低周波側の分散が小さく、高周波側の分散を大きくする必要があるが、ひとつの透磁率緩和機構でこれを実現するのは非常に困難である。例えば周波数軸上で非対称性を示す分散を示す事例として、一枚の磁性薄膜について見ると、はじめに（すなわち低周波側で）渦電流の環流による緩やかな分散が現われ、その後（すなわち高周波側で）に磁気共鳴による急峻な分散が現われ、その結果としてμ″の立ち上がりが緩やかで急激に減少するプロファイルを示すことがわかっている。

このように通常観察されることのある渦電流と磁気共鳴の双方が関与し、渦電流の環流による分散が低周波数側、磁気共鳴による分散が高周波側に位置する虚部透磁率のプロファイルは、本発明の目的とする急峻に立ち上がり、その後、緩やかに減少する、または、広い帯域に渡って分散するプロファイルとは要求性能を異にするものであり、信号成分とノイズ成分が接近した状況で、信号成分に影響を与えることなくノイズ成分を効果的に抑制することを目的としたノイズ対策においては、好ましくない特性である。

上述に鑑み、本発明では、磁気損失体に互いに周波数領域の異なる２つの磁気損失をもたせることで、急峻に立ち上がり、緩やかに減少するまたは、広い帯域に渡って分散する虚部透磁率の分散プロファイルを得るようにしている。

すなわち、本発明は、磁気損失体に互いに周波数領域の異なる２つの磁気損失をもたせることで、急峻に立ち上がり緩やかに減少する虚部透磁率の分散プロファイルを得る手段、若しくは、急峻に立ち上がり広帯域で大きな虚部透磁率を維持する虚部透磁率の分散プロファイルを得る手段を提供するものである。

本発明の一態様によれば、軟磁性体粉末と結合剤からなり、虚部透磁率μ″の周波数分散が、分散周波数領域の異なる少なくとも２つの分散要素からなり、高周波側の分散Ｄ１と低周波側の分散Ｄ２の各々の最大値μ″_ｍａｘ（Ｄ１）及びμ″_ｍａｘ（Ｄ２）の関係が、μ_ｍａｘ（Ｄ２）≧μ″_ｍａｘ（Ｄ１）であることを特徴とする磁気損失体が得られる。

虚部透磁率μ″の周波数分散が、分散周波数領域の異なる２つの分散Ｄ１，Ｄ２を有し、低周波側の分散Ｄ２が磁気共鳴による分散であってもよい。

高周波側の分散Ｄ１が渦電流による分散であってもよい。

前記虚部透磁率μ″の分散Ｄ１とＤ２の各々が最大値をとる周波数ｆｒ″_ｍａｘ（Ｄ１）及びｆｒ″_ｍａｘ（Ｄ２）の差Δｆｒ″が、前記分散Ｄ１の半値幅Ｄ１_５０及び前記分散Ｄ２の半値幅Ｄ２_５０に対して、Δｆｒ″≦Ｄ１_５０及びΔｆｒ″≦Ｄ２_５０のいずれか一方が成り立つ関係にあってもよい。

前記軟磁性体粉末が、組成、粒径、及び粒子形状のいずれかが異なる第１から第（ｎ＋１）の粉末を混ぜ合わせたものからなり（但しｎは正の整数）、第１の粉末の虚部透磁率μ″が最大値μ″_ｍａｘ１を与える周波数ｆｒ１と第（ｎ＋１）の粉末の虚部透磁率μ″が最大値μ″_ｍａｘ（ｎ＋１）を与える周波数ｆｒ（ｎ＋１）の関係がｆｒ１＞ｆｒ（ｎ＋１）であり、なおかつμ″_ｍａｘ１＜μ″_ｍａｘ（ｎ＋１）の関係にある複数の粉末を選択してもよい。

前記軟磁性体粉末が、扁平形状を有する鉄−アルミニウム−珪素系合金粉末であり、比表面積が０．５〜２．０ｍ^２／ｇの範囲にあり、５００℃以上の温度において熱処理を施されていてもよい。

前記軟磁性体粉末が、扁平形状を有する鉄―ニッケル系合金粉末であり、比表面積が０．３〜０．４ｍ^２／ｇの範囲にあってもよい。

前記軟磁性体粉末が、不定形状を有する金属酸化物粉末であり、比表面積が１．５ｍ^２／ｇ以上の範囲にあってもよい。

前記軟磁性体粉末は粉末粒子を含有した第１及び第２の粒子群を含み、前記第１の粒子群の粉末粒子は前記軟磁性体粉末の表皮深さよりも大きな第１の寸法を有し、前記第２の粒子群の粉末粒子は前記表皮深さよりも小さな第２の寸法を有してもよい。

前記粉末粒子は不定形状のものを有し、前記第１及び第２の寸法は前記不定形状のものの径であってもよい。

前記粉末粒子は扁平形状のものを有し、前記第１及び第２の寸法は前記扁平形状のものの厚みであってもよい。

前記第１及び第２の粒子群の各々は、前記表皮深さよりも大きな厚さ又は径を有する不定形状の出発原料粉末を摩砕することにより得られたものであってもよい。

前記第１の粒子群による虚部透磁率μ″の最大値を与える周波数ｆｒ１と、前記第２の粒子群による虚部透磁率μ″の最大値を与える周波数ｆｒ２との間に、ｆｒ１＞ｆｒ２なる関係を有してもよい。

本発明の他の態様によれば、虚部透磁率μ″の周波数分散が、分散周波数領域の異なる２つの分散Ｄ１，Ｄ２を有し、低周波側の分散Ｄ２が磁気共鳴による分散である磁気損失体の製造方法であって、表皮深さよりも大きな厚さ又は径を有する不定形状の軟磁性体粉末を用意する工程と、前記軟磁性体粉末に磨砕加工を施すことにより、前記表皮深さよりも大きな厚さ又は径を有する不定形状ないし扁平形状の第１の粒子群と前記表皮深さよりも小さな厚さ又は径を有する不定形状ないし扁平形状の第２の粒子群からなる軟磁性体粉末を得る工程と、前記磨砕加工を施した軟磁性体粉末に高分子化合物を含む結合剤を混合して混和物とする工程と、前記混和物を成形する工程とを含むことを特徴とする、磁気損失体の製造方法が得られる。

上述した磁気損失体は、急峻に立ち上がり緩やかに減少する虚部透磁率μ″の周波数分散または急峻に立ち上がり広帯域で大きな虚部透磁率μ″を維持する、虚部透磁率μ″の周波数分散を有し、伝導ノイズ抑制効果の指標であるＰ_ｌｏｓｓが急峻に立ち上がり、その後の減衰が少ない周波数特性が得られているので、この磁気損失体により、信号に悪影響を与えることなくノイズ成分を効果的に減衰できる。したがって、この磁気損失体は、不要電磁波の輻射抑制な抑制に効果の高い材料であり、電子部品、特に高速動作する能動素子や、高密度実装されたプリント配線基板等におけるノイズ防止に極めて有効である。

以下図面を参照して、本発明の実施例に係る磁気損失体及びそれの製造方法について説明する。

図１に示すように、電磁ノイズすなわち不要な高周波電流の流れる線路２０の直近に磁気損失体２１をテストシートとして配置すると、線路２０と磁気損失体２１とが誘導的に結合し、その結果、線路２０に周波数選択性をもつ等価抵抗が付与され、図２Ａに示す線路の等価回路が図２Ｂのように変化する。ここで、磁気損失体によって線路に付与される等価抵抗の大きさは、磁気損失体２１の虚部透磁率μ″と周波数ｆとの積（＝μ″・ｆ）に依存する。

図３Ａに示すように、信号周波数領域（信号）では線路に付与される抵抗Ｒがほぼ零であり、ノイズ周波数領域（雑音）では線路に付与される抵抗Ｒが大きいことが好ましい。

本発明の目的を達成するには虚部透磁率μ″の周波数分散が急峻に立ち上がることが必要である。ロス特性は高周波になるにつれて、虚部透磁率μ″の減少に対して緩慢に減少する。したがって、虚部透磁率μ″の周波数の分散が急峻に立ち上がった後に緩やかに減少すると、ロスを高いレベルで維持できるため、優れた低域通過フィルタを構成できる。また、立ち上がりが急峻で、その後、急激に減少するプロファイルにおいては、広い帯域に渡って分散する特性を持つように設計することによって優れた低域通過フィルタや帯域阻止フィルタを構成することができる。

したがって、図３Ｂに示すように、周波数の上昇に対して急峻に立ち上がり、その後緩やかに減少する分散を示すものが虚部透磁率μ″の理想的な分散プロファイルであるといえる。また、特に図示しないが、前述のように立ち上がりが急峻で、その後、急激に減少するプロファイルにおいては、広い帯域に渡って分散する特性のまた、優れたプロファイルであるといえる。

上述に鑑み、本発明では、磁気損失体の周波数特性に互いに周波数領域の異なる２つの分散Ｄ１，Ｄ２をもたせ、これにより急峻に立ち上がり緩やかに減少する虚部透磁率の分散プロファイルを得る。磁気損失体の虚部透磁率の周波数特性に２つの分散を得るには、以下に述べるように、いくつかの方法がある。これらの方法の原理は、特開平９−３５９２７号公報及び特開２００１−２１５１０号公報などにも開示されている。

第一の方法は、周波数分散領域の異なる２つの磁性粉末群を混合する方法である。第二の方法は、一つの出発原料から機械的な加工などによって周波数分散領域の異なる２つの磁性粉末群を得る方法である。第三の方法は、一つの粉末で２つの周波数分散を得る方法である。

これらの方法をにさらに改善を加え、虚部透磁率の周波数特性に２つの分散をもち、尚且つ理想的な分散プロファイルを実現するための第一の方法について述べる。磁性体に磁気損失をもたらす機構には、渦電流の環流による機構と、磁気共鳴（強磁性共鳴又は自然共鳴とも呼ばれる）による機構がある。磁性体に発生する渦電流の程度は、磁性体の厚さ、電気抵抗、透磁率及び周波数に依存する。一方、磁気共鳴は磁性体の異方性磁界Ｈｋに強く依存し、磁気共鳴による虚部透磁率の分散は、一般に渦電流による分散に比べて急峻な虚部透磁率変化を与える。

したがって、周波数の増加と共に急峻に立ち上がり、その後、緩やかに減少する虚部透磁率の分散を得るためには、比較的低い周波数で磁気共鳴を与える磁性体（磁性粉末）と、比較的高い周波数で渦電流による透磁率の緩和が生じるような磁性体（磁性粉末）を適当な割合で混合することで実現することが出来る。

さらに、周波数の増加と共に急峻に立ち上がり、広い帯域で維持する虚部透磁率の分散を得るためには、所望の帯域幅だけ離れたところに磁気共鳴による分散を持つ磁性体（磁性粉末）同士を適宜混ぜ合わせればよい。

次に、第二の方法について述べる。先に述べた磁気共鳴が生じるためには、磁気共鳴のはじまる周波数までは渦電流が殆ど流れないことが前提になる。したがって、同一組成で粒度分布の広い粉末において、渦電流環流の目安を与える表皮深さ（δｓ）が、磁気共鳴が予測される周波数よりも低い周波数領域で粒度分布の範囲内に存在するような場合には、粒子の大きさが表皮深さよりも大きい粉末群では磁気共鳴が現われるよりも低い周波数で渦電流による透磁率の緩和が生じる。

この磁性粉末の大きさと表皮深さの関係を利用することで、単一な組成をもつ粉末で、急峻に立ち上がり、緩やかに減少する虚部透磁率の分散を得ることが可能になる。特に、出発原料粉末が比較的脆い金属磁性粉末である場合には、ボールミルのようなメディア攪拌型の粉砕機に投入すると比較的大きな粉末の一部が欠けて、それが細かい粉末となり、この細かい粉末にメディアのせん断応力が加わる事によって偏平化され、その結果として微細な粉末が更に肉薄化されるので、粉末の厚さ分布が広がると共に、その分布が２つの厚さ群の分布に分かれる場合がある。

この粉末の内部を環流する渦電流の発生が、このような二極化した広い厚さ分布をもつ粉末の分布の中に存在するような場合には、大きな粉末が渦電流による緩やかな透磁率分散をもたらすと共に、薄く偏平な形状をもつ粉末が磁気共鳴による急峻な透磁率分散をもたらす。したがって、単一組成をもつ一つの出発原料粉末により、高周波側の分散Ｄ１が渦電流による分散でかつ低周波側の分散Ｄ２が磁気共鳴による分散である虚部透磁率が得られる。

次に、第三の方法について述べる。粉末の組成が、ほぼ均一で、単調な粒度分布をもつ粉末においても２つの磁気共鳴が出現する場合がある。この現象は、磁歪定数が零でない磁性粉末、例えばＦｅ_３Ｏ_４（マグネタイト）や、ボールミルでせん断応力を加える事などで組成ずれが生じ、その結果、磁歪定数が零で無くなった微細な偏平状金属粉末などにおいても、粉末の表面積がある程度の大きさになると現われてくる表面磁気異方性によるものであると考えられ、本発明者らによってその詳細が示されている（特開２００１−２１０５１０号公報参照）。

この表面磁気異方性に起因すると考えられる２つの磁気共鳴の発現については、粉末単位重量あたりの表面積の大きさが支配的な要因であるが、表面磁気異方性をもたらす他の要因、例えば磁気弾性効果の大きさ、即ち、磁歪定数の大きさや、粉末に残留する歪みの大きさによっても２つの共鳴が発現する表面積が異なってくるので、その値を特定して示すのは困難である。

このことについて、発明者らは概ね０．３ｍ^２／ｇ以上の比表面積を有する軟磁性体粉末で２つの共鳴が発現する傾向を掴んだが、低周波側で緩やかな分散、高周波側で急峻な分散のプロファイルのものを得るに留まるものであった。しかしながら、ごく最近の検討により、低周波側で急峻な分散プロファイルを持つものが、極限られた比表面積範囲や粉末の熱処理などによって得られることを見出した。これを用いることで本発明の目的を達成できる。

なお、周波数の増加に対して虚部透磁率が急峻に立ち上がり、その後、緩やかに減少する分散または急峻に立ち上がり、広い帯域で維持する虚部透磁率の分散を得るための３つの方法を述べたが、原料として用いる軟磁性体粉末の性状や目的とする虚部透磁率の分散周波数領域に応じて、それらに最適な方法を用いれば良い。

第一、第二、及び第三の方法のいずれによる場合であっても、虚部透磁率μ″の第１の分散Ｄ１と第２の分散Ｄ２の各々の最大値μ″_ｍａｘ（Ｄ１）及びμ″_ｍａｘ（Ｄ２）の関係が、μ″_ｍａｘ（Ｄ２）≧μ″_ｍａｘ（Ｄ１）であることが必要である。さらに、周波数ｆｒ″_ｍａｘ（Ｄ１）及びｆｒ″_ｍａｘ（Ｄ２）の差をΔｆｒ″とすると、Δｆｒ″≦Ｄ１_５０及びΔｆｒ″≦Ｄ２_５０のいずれか一方が成り立つ関係にあることが好ましい。ここで、ｆｒ″_ｍａｘ（Ｄ１）は虚部透磁率μ″が第１の最大値μ″_ｍａｘ（Ｄ１）であるときの周波数を表し、ｆｒ″_ｍａｘ（Ｄ２）は虚部透磁率μ″が第２の最大値μ″_ｍａｘ（Ｄ２）であるときの周波数を表し、Ｄ１_５０は第１の分散Ｄ１の半値幅を表し、Ｄ２_５０は第２の分散Ｄ２の半値幅を表す。

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明する。

実施例において、第１から第（ｎ＋１）の粉末（ここでｎは正の整数とする）を含む軟磁性粉末を使用する。第１から第（ｎ＋１）の粉末は、その組成又は粒径又は粒子形状が互いに異なるものであり、且つ軟磁性粉末中に混入されている。

ここで、第二の方法による実施例について説明する。出発原料粉末として、鉄−アルミニウム−珪素合金インゴット（１０ｗｔ％Ｓｉ−６ｗｔ％Ａｌ−残部Ｆｅ）を用意し、これをスタンプ粉砕して平均粒径が４０μｍの不定形状をもつ粗粉末を得た。得られた不定形状を有する鉄アルミ珪素粗粉末をｎ−ヘキサンと共にサンドグラインドミルに投入して１５時間摩砕し、粉末試料ｅを得た。得られた粉末ｅの電子顕微鏡写真を図４に示す。この粉末ｅを用いて表１に示す配合で実施例による試料としての磁気損失体を得た。

同粉末の厚さ分布及び同粉末の１５時間摩砕処理後の表皮深さδｓを図５に示す。ランダムサンプリングした粉末を数点、数カ所に渡り走査型電子顕微鏡写真にて厚さを計測して分布を調べている。表皮深さδｓは次式によって求められる。

δs = √（ρ／πfμ） [μm]
μ = μ_０・μ_ｉｐ = ４π×１０^−７×１／２μ_ｅｆｆ
（ρ：電気抵抗[Ωｍ]、f：周波数[Hz]、μ_ｅｆｆ：透磁率）
（参考文献）
R. M. Bozorth: Ferromagnetism (D. Van Nostrand Co. Inc., N. Y,
1951).山口正洋、熊谷史人、荒川信一郎、荒井賢一、菊池新喜：平成４年度電気学会全国大会予稿集, 1679
(1992).
Y. Shimada, E. Sugawara and H. Fujimori: J. Appl. Phys., 76, 2395
(1994).
ｆ＝１００ＭＨｚにおける粉末ｅのμ_ｅｆｆ＝１７、ρ＝９．０×１０^−７Ω・ｍであり、この時のδｓは８．２μｍである。

図４及び図５から、粉末ｅが出発原料粗粉末の形状に近い粉末群と偏平な粉末群の２つ分布からなるとともに、粉末厚さ分布の範囲内に表皮深さδｓが存在していることがわかる。

次に、本発明の効果を従来技術と比較検証するための比較例を示す。

水アトマイズ法により作製した涙滴形状をもつ平均粒径２０μｍのニッケル−鉄（８４ｗｔ％Ｎｉ−１６ｗｔ％Ｆｅ）合金粉末ｃを用い、表９の配合で軟磁性体ペーストを調合し、比較例の試料を得た。

以上説明した本発明の実施試料について、磁気損失体としての性能を検証するにあたり、複素透磁率の周波数依存性（μ−ｆ特性）及び伝導ノイズ抑制効果を調べた。ここで、μ−ｆ特性の測定には、トロイダル形状に加工された磁気損失体試料を用いた。これを１ターンコイルを形成するテストフィクスチャに挿入し、インピーダンスを計測することにより、周波数１ＭＨｚから１０ＧＨｚまでの虚部透磁率μ″を求めた。

一方、伝導ノイズ抑制効果の検証は、図６に示されるマイクロストリップ線路２２とネットワークアナライザ２３により構成される評価系により行った。２４は同軸ケーブルである。厚さ２ｍｍで一辺の長さが２０ｍｍの磁気損失体２５をテストシートとしてマイクロストリップ線路２２の中央付近に密着配置させ、このときの伝送特性Ｓ_１１、Ｓ_２１及び伝送特性から、次式によりロス特性Ｐ_ｌｏｓｓを求めた。

Ｐ_ｌｏｓｓ＝１−［(Γ)^２＋(Τ)^２］
ここで、Ｓ_１１＝２０ｌｏｇ｜Γ｜、Ｓ_２１＝２０ｌｏｇ｜Τ｜である。

また、Γ：電圧反射係数、Τ：電圧透過係数である。

まず、本発明の実施例の試料のμ″−ｆ特性を図７に、比較例の試料のμ″−ｆ特性を図８に示す。本発明の実施例のμ−ｆ特性においては、互いに周波数領域の異なる２つの虚部透磁率分散の発現によって急峻に立ち上がり、その後、緩やかに減衰する虚部透磁率分散プロファイル、または急峻に立ち上がり広帯域で大きな虚部透磁率μ″を維持する、虚部透磁率μ″の周波数分散プロファイルが得られている。

一方、比較例の試料では、渦電流の粒子内還流によると推定される緩和型の分散が見られており、虚部透磁率の立ち上がりが緩やかな為、周波数領域分離を利用する電磁ノイズの抑制には不向きである。

以上に述べたような虚部透磁率分散を有する実施試料および比較試料を用いて、実際に伝導ノイズ抑制効果Ｐ_ｌｏｓｓの周波数依存性（周波数１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ）を調べた。実施例の試料のＰ_ｌｏｓｓの周波数依存性を、図９に、同様に、比較例の試料のＰ_ｌｏｓｓの周波数依存性を、図１０に各々示す。

これらの図から、本発明の効果が明白である。すなわち、本発明の実施試料では、Ｐ _ｌｏｓｓが急峻に立ち上がり、その後の減衰が少ない周波数特性を示している。

一方、比較例の試料では、Ｐ _ｌｏｓｓの変化が穏やかであり、信号とノイズを周波数領域によって分離するには不向きである。

軟磁性体粉末の生成に使用できる磁性体としては、高周波透磁率の大きな珪素鋼、鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パーマロイ）或いはアモルファス合金等の金属軟磁性材料を代表として挙げることが出来る。これらの磁性体を粉砕、延伸、引裂加工或いはアトマイズ造粒等により粉末化したもの、あるいはこれらの粉末をボールミルなどのメディア攪拌型粉砕機により偏平状に加工した粉末を磁性粉末として用いる事が出来る。さらに、これらの粉末に焼鈍処理を施したものを磁性粉末として使用してもよい。

また、他の軟磁性体としては、スピネル型フェライト、プレーナ型フェライト、ヘマタイト、マグネタイト、マグヘマイト等の酸化物軟磁性体もあり、これらの粉末を用いて所望の磁気損失体を得ることも出来る。

また、磁気損失体を得るための副材料として用いる結合剤には、電子回路近傍での利用を考慮し、優れた可撓性及び難燃性を得ることができる塩素化ポリエチレンが好適であるが、それ以外に用いる事の出来る有機結合剤としては、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン樹脂、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、ＡＢＳ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、シリコーンゴム等の熱可塑性樹脂或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、及びイミド系樹脂等の熱硬化性樹脂等を挙げることが出来る。

なお、磁性粉末と結合剤を混練、分散して磁気損失体を得る手段には特に制限はなく、用いる結合剤の性質や工程の容易さを基準に好ましい方法を選択すればよい。

不要な高周波電流の流れる伝送線路直近に磁気損失体を配置した例を示す図である。分布定数線路の等価回路で配置前を示す図である。分布定数線路の等価回路で配置後をそれぞれ示す図である。雑音分離に必要な等価抵抗成分Ｒの理想周波数特性を示す図である。磁気損失体の虚部透磁率μ″の周波数特性の理想プロファイルを示す図である。粉末試料の走査型電子顕微鏡写真である。粉末試料の厚さ分布及びその粉末試料の表皮深さδｓを示す図である。伝導ノイズ抑制効果検証のための評価系を示す図である。本発明の実施例の試料のμ"−ｆ特性図である。比較例の試料のμ"−ｆ特性図である。実施例の試料のＰ_ｌｏｓｓの周波数依存性を示す図である。比較例の試料のＰ_ｌｏｓｓの周波数依存性を示す図である。

符号の説明

２０線路
２１磁気損失体
２２マイクロストリップ線路
２３ネットワークアナライザ
２４同軸ケーブル
２５磁気損失体

Claims

軟磁性体粉末と結合剤からなり、虚部透磁率μ″の周波数分散が、分散周波数領域の異なる少なくとも２つの分散要素からなり、高周波側の分散Ｄ１と低周波側の分散Ｄ２の各々の最大値μ″_ｍａｘ（Ｄ１）及びμ″_ｍａｘ（Ｄ２）の関係が、μ″_ｍａｘ（Ｄ２）≧μ″_ｍａｘ（Ｄ１）であり、前記高周波側の分散Ｄ１が渦電流による分散であり、前記低周波側の分散Ｄ２が磁気共鳴による分散である、磁気損失体。
前記虚部透磁率μ″の分散Ｄ１とＤ２の各々が最大値をとる周波数ｆｒ″_ｍａｘ（Ｄ１）及びｆｒ″_ｍａｘ（Ｄ２）の差Δｆｒ″が、前記分散Ｄ１の半値幅Ｄ１_５０及び前記分散Ｄ２の半値幅Ｄ２_５０に対して、
Δｆｒ″≦Ｄ１_５０
及び
Δｆｒ″≦Ｄ２_５０
のいずれか一方が成り立つ関係にある、請求項１記載の磁気損失体。
前記軟磁性体粉末が、組成、粒径、及び粒子形状のいずれかが異なる第１から第（ｎ＋１）の粉末を混ぜ合わせたものからなり（但しｎは正の整数）、第１の粉末の虚部透磁率μ″が最大値μ″_ｍａｘ１を与える周波数ｆｒ１と第（ｎ＋１）の粉末の虚部透磁率μ″が最大値μ″_ｍａｘ（ｎ＋１）を与える周波数ｆｒ（ｎ＋１）の関係がｆｒ１＞ｆｒ（ｎ＋１）であり、なおかつμ″_ｍａｘ１＜μ″_ｍａｘ（ｎ＋１）の関係にある複数の粉末を選択した、請求項１又は請求項２記載の磁気損失体。
前記軟磁性体粉末は粉末粒子を含有した第１及び第２の粒子群を含み、前記第１の粒子群の粉末粒子は前記軟磁性体粉末の表皮深さよりも大きな第１の寸法を有し且つ前記分散Ｄ１をもたらすものであり、前記第２の粒子群の粉末粒子は前記表皮深さよりも小さな第２の寸法を有し且つ前記分散Ｄ２をもたらすものである、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の磁気損失体。
前記粉末粒子は不定形状又は扁平形状を有し、前記第１及び前記第２の寸法は前記不定形状の径又は前記扁平形状の厚みである、請求項４に記載の磁気損失体。
前記第１及び前記第２の粒子群の各々は、前記表皮深さよりも大きな径を有する不定形状の出発原料粉末を摩砕することにより得られたものである、請求項４又は請求項５記載の磁気損失体。
虚部透磁率μ″の周波数分散が、分散周波数領域の異なる２つの分散Ｄ１，Ｄ２を有し、高周波側の分散Ｄ１と低周波側の分散Ｄ２の各々の最大値μ″ _ｍａｘ（Ｄ１）及びμ″ _ｍａｘ（Ｄ２）の関係が、μ″ _ｍａｘ（Ｄ２）≧μ″ _ｍａｘ（Ｄ１）となり、前記高周波側の分散Ｄ１が渦電流による分散であり、前記低周波側の分散Ｄ２が磁気共鳴による分散である磁気損失体の製造方法であって、
表皮深さよりも大きな厚さ又は径を有する不定形状の軟磁性体粉末を用意する工程と、
前記軟磁性体粉末に磨砕加工を施すことにより、前記表皮深さよりも大きな厚さ又は径を有する不定形状ないし扁平形状の第１の粒子群と前記表皮深さよりも小さな厚さ又は径を有する不定形状ないし扁平形状の第２の粒子群からなる軟磁性体粉末を得る工程と、
前記磨砕加工を施した軟磁性体粉末に高分子化合物を含む結合剤を混合して混和物とする工程と、
前記混和物を成形する工程とを含む
ことを特徴とする、磁気損失体の製造方法。
虚部透磁率μ″の周波数分散が、分散周波数領域の異なる少なくとも２つの分散要素からなり、高周波側の分散Ｄ１と低周波側の分散Ｄ２の各々の最大値μ″_ｍａｘ（Ｄ１）及びμ″_ｍａｘ（Ｄ２）の関係が、μ″_ｍａｘ（Ｄ２）≧μ″_ｍａｘ（Ｄ１）となり、前記高周波側の分散Ｄ１が渦電流による分散であり、前記低周波側の分散Ｄ２が磁気共鳴による分散であるように、前記軟磁性体粉末を用意し、
当該用意された軟磁性体粉末と結合剤を混合して混和物を得、
当該混和物を成形して
磁気損失体を製造する方法。
前記虚部透磁率μ″の分散Ｄ１とＤ２の各々が最大値をとる周波数ｆｒ″_ｍａｘ（Ｄ１）及びｆｒ″_ｍａｘ（Ｄ２）の差Δｆｒ″が、前記分散Ｄ１の半値幅Ｄ１_５０及び前記分散Ｄ２の半値幅Ｄ２_５０に対して、
Δｆｒ″≦Ｄ１_５０
及び
Δｆｒ″≦Ｄ２_５０
のいずれか一方が成り立つ関係にあるように、前記軟磁性体粉末を用意する、請求項８記載の方法。
前記軟磁性体粉末の表皮深さよりも大きな第１の寸法を有し且つ前記分散Ｄ１をもたらす第１の粒子群と、前記表皮深さよりも小さな第２の寸法を有し且つ前記分散Ｄ２をもたらす第２の粒子群を含むように、前記軟磁性体粉末を用意する、請求項８又は請求項９記載の方法。
前記表皮深さよりも大きな径を有する不定形状の出発原料粉末を摩砕することにより、前記第１及び前記第２の粒子群を生成する、請求項１０記載の方法。