JP4368737B2 - 電磁波ノイズ抑制体およびその製造方法 - Google Patents
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また、本発明の他の目的は、電子部品等への密着性、追従性に優れ、薄型化、軽量化された電磁波ノイズ抑制体を提供することにある。
ここで、複合層の厚さは、0.005〜0.3μmであることが望ましい。
さらに、基体の熱伝導率は、0.5W/m・K以上であることが望ましい。
また、結合剤が、樹脂またはゴムであれば、可撓性があり、強度の高い電磁波ノイズ抑制体とすることができ、また、電子部品等への密着性、追従性に優れる。
<電磁波ノイズ抑制体>
本発明の電磁波ノイズ抑制体は、結合剤および熱伝導性粉体を含有する基体と;基体の結合剤の一部と磁性体とが一体化してなる複合層とを有するものである。
複合層6は、図4の高分解能透過型電子顕微鏡像や、電子顕微鏡像の模式図である図5に示すように、基体5表面のスキン層4に磁性体を物理的蒸着させてなる層であり、物理的に蒸着された磁性体が均質膜を形成することなく、原子状態で結合剤2中に分散一体化してなるものである。
本発明におけるスキン層4とは、熱伝導性粉体3を含有した基体5において、基体5の表面に形成される、熱伝導性粉体が存在しない、結合剤2のみからなる層である。
結合剤2は、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリケトン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリシロキサン、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアクリレートなどの樹脂や、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのジエン系ゴム、ブチル系ゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどの非ジエン系ゴム等の有機物が挙げられる。これらは熱可塑性であっても、熱硬化性であってもよく、その未硬化物であってもよい。また、上記の樹脂、ゴムなどの変性物、混合物、共重合物であってもよい。
熱伝導性粉体3としては、高い熱伝導率を有する材料が好ましい。例えば、シリカ、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸アルミニウム、炭酸マグネシウム、金、銀、銅、アルミニウム、白金、銅タングステン、アルミニウムシリコンカーバイドなどが挙げられる。これらは、単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用してもよい。中でも、熱伝導性が優れたシリカ、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素がより好ましい。
さらに、熱伝導性粉体3は、カップリング剤等で表面処理が施されていてもよい。カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、 アルミネート系カップリング剤などが挙げられる。
以下、電磁波ノイズ抑制体1の製造方法について説明する。
電磁波ノイズ抑制体1の製造方法は、結合剤2および熱伝導性粉体3を含有する熱伝導性組成物を成形し、熱伝導性粉体が存在しないスキン層4を表面に有する基体5を製造する基体製造工程と;基体5のスキン層4に磁性体を物理的蒸着させて、基体5表面に複合層6を形成する蒸着工程とを有する方法である。
熱伝導性組成物の調製には、一般的な混練方法を用いることができる。例えば、結合剤2に熱伝導性粉体3を添加してミキシングロール、ニーダー等で混合、分散させる方法や、結合剤2が溶剤に可溶であれば、溶剤に溶解した結合剤2溶液中に熱伝導性粉体3を添加して、プロペラ攪拌器にて混合、分散し、乾燥させる方法等がある。
まず、物理蒸着法(PVD)の一般的な説明を行う。
物理蒸着法は、一般に、真空にした容器の中で蒸発材料を何らかの方法で気化させ、気化した蒸発材料を近傍に置いた基体上に堆積させて薄膜を形成する方法であり、蒸発物質の気化方法の違いで蒸発系とスパッタ系に分けられる。蒸発系としては、EB蒸着、イオンプレーティングなどが挙げられ、スパッタ系としては、高周波スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、対向ターゲット型マグネトロンスパッタなどが挙げられる。
なお、結合剤2に磁性体を蒸着させる際には、磁性体はプラズマ中あるいはイオン化された磁性体原子として結合剤2中に入り込むので、結合剤2中に微分散された磁性体の組成は、蒸着材料として用いた磁性体の組成比と必ずしも同一であるとは限らない。また、結合剤2の一部と反応し、強磁性体が常磁性体や反強磁性体になるなどの変化が生じる場合もある。
ここで、蒸着質量は、ガラス、シリコン等の硬質基板上に同条件で磁性体を蒸着し、堆積した厚さを測定することによって求められる。
図6は、CPU31とヒートシンク32との間に、電磁波ノイズ抑制体1を配置した一例を示す図である。これにより、CPU31等の電子部品から発生する電磁波ノイズを効率よく抑制すると同時に、CPU31等の電子部品から発生する熱も放熱することが可能となる。
以上説明した電磁波ノイズ抑制体1にあっては、理論的には完全に明らかになっていないが、結合剤2と磁性体が一体化された複合層6が形成されているので、少ない磁性体であっても、そのナノオーダーのヘテロ構造に由来する量子効果や、材料固有の磁気異方性、形状磁気異方性、あるいは外部磁界による異方性などの影響で、高い共鳴周波数体を持つ。これにより、優れた磁気特性を発揮し、少ない磁性体であっても、高い周波数帯域において、電磁波ノイズ抑制効果を発揮できているものと考えられる。
(評価)
断面観察:
日立製作所製、透過型電子顕微鏡H9000NARを用いた。
熱伝導率:
京都電子工業製、熱物性測定装置TPA−501を用いた。
キーコム製近傍界用電磁波吸収材料測定装置を用い、Sパラメータ法によるS11(反射減衰量)とS21(透過減衰量)とを測定した。ネットワークアナライザーとしてはアンリツ社製ベクトルネットワークアナライザー37247Cを用い、50Ωのインピーダンスを持つマイクロストリップラインのテストフィクチャーとしては、キーコム社製TF−3Aを用いた。また、電磁波ノイズ抑制効果(Ploss/Pin)は、伝送特性のS11とS21の変化から次式で求められる。
Ploss/Pin=1−(|S11|2+|S21|2)
シリコーンゴム(2液型)(加硫前の常温のせん断弾性率1.0×104 Pa、加硫後の常温のせん断弾性率3.4×106 Pa)100質量部に、シラン系カップリング剤で表面処理を施した平均粒子径5μmの球状アルミナ粒子200質量部および平均粒子径1μmの球状アルミナ粒子100質量部を加え、ミキシングロールで分散、混練し、熱伝導性組成物を得た。熱伝導性組成物をプレスにより1.0mm厚となるようにシート状に成形した後、150℃で1時間、シリコーンゴムを加硫させて、表面に平均厚さ0.59μmのスキン層を有する基体を得た。この加硫後の基体に膜厚換算で15nmのFe−Ni系磁性体金属を、対向ターゲット型マグネトロンスパッタ法により物理的に蒸着させ、複合層を形成し、電磁波ノイズ抑制体を得た。この際、基体の温度を常温に保ち、蒸発粒子が8eVの粒子エネルギーを持つようわずかに負の電圧を印加し、スパッタを行った。
また、得られた電磁波ノイズ抑制体について、1GHzでの電磁波吸収特性および熱伝導率を測定した。結果を表1に示す。
湿式シリカ含有シリコーンゴム(2液型)(加硫前の常温のせん断弾性率6.5×105 Pa、加硫後の常温のせん断弾性率1.5×107 Pa)100質量部に、シラン系カップリング剤で表面処理を施した平均粒子径18μm、平均粒子厚み1μmの窒化ホウ素300質量部を加え、ミキシングロールで分散、混練し、熱伝導性組成物を得た。この熱伝導性組成物を、1.0mm厚となるようにシート状にプレス形成し、表面に平均厚さ0.67μmのスキン層を有する未加硫の状態の基体を得た。この未加硫の基体に膜厚換算で15nmのFe−Ni系磁性体金属を、対向ターゲット型マグネトロンスパッタ法により、物理的に蒸着させ、複合層を形成した。この際、基体の温度を常温に保ち、蒸発粒子が8eVの粒子エネルギーを持つようわずかに負の電圧を印加し、スパッタを行った。ついで、150℃1時間でシリコーンゴムを加硫し、電磁波ノイズ抑制体を得た。
また、得られた電磁波ノイズ抑制体について、1GHzでの電磁波吸収特性および熱伝導率を測定した。結果を表1に示す。
シリコーンゴム(2液型)(加硫前の常温のせん断弾性率1.0×104 Pa、加硫後の常温のせん断弾性率3.4×106 Pa)80質量部に、シラン系カップリング剤で表面処理を施した平均粒子径5μmの球状アルミナ粒子200質量部、平均粒子径1μmの球状アルミナ粒子100質量部、およびシリコーンオイル20質量部を加え、ミキシングロールで分散、混練し、熱伝導性組成物を得た。熱伝導性組成物をプレスにより、1.0mm厚となるようにシート状に成形した後、150℃で1時間、シリコーンゴムを加硫させて、表面に平均厚さ0.62μmのスキン層を有する基体を得た。この基体に膜厚換算で15nmのFe−Ni系磁性体金属を、対向ターゲット型マグネトロンスパッタ法により物理的に蒸着させ、複合層を形成し、電磁波ノイズ抑制体を得た。この際、シリコーン面の温度を常温に保ち、蒸発粒子が8eVの粒子エネルギーを持つようわずかに負の電圧を印加し、スパッタを行った。
また、得られた電磁波ノイズ抑制体について、1GHzでの電磁波吸収特性および熱伝導率を測定した。結果を表1に示す。
シリコーンゴム(2液型)(加硫前の常温のせん断弾性率1.0×104 Pa、加硫後の常温のせん断弾性率3.4×106 Pa)100質量部に、表面を酸化させて形成された不導体膜を有する扁平状のFe−Ni系軟磁性金属粉(平均粒径15μm、アスペクト比65)300質量部、およびシラン系カップリング剤で表面処理を施した平均粒子径5μmの球状アルミナ粒子50質量部を添加し、ミキシングロールで混練し、熱伝導性組成物を得た。この熱伝導性組成物をプレスにより、1.0mm厚となるようにシート状に成形した後、150℃で1時間、シリコーンゴムを加硫させて電磁波ノイズ抑制体を得た。
得られた電磁波ノイズ抑制体について、1GHzでの電磁波吸収特性および熱伝導率を測定した。結果を表1に示す。
シリコーンゴム(2液型)(加硫前の常温のせん断弾性率1.0×104 Pa、加硫後の常温のせん断弾性率3.4×106 Pa)100質量部に、シラン系カップリング剤で表面処理を施した平均粒子径5μmの球状アルミナ粒子200質量部および平均粒子径1μmの球状アルミナ粒子100質量部を加え、ミキシングロールで分散、混練し、熱伝導性組成物を得た。熱伝導性組成物をプレスにより、1.0mm厚となるようにシート状に成形した後、150℃で1時間、シリコーンゴムを加硫させて基体を得た。この基体とは別に、離型処理ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに、Fe−Ni系磁性体金属を対向ターゲット型マグネトロンスパッタ法により物理的に蒸着させて厚さ50nmの金属層(金属薄膜)を設け、金属蒸着PETフィルムを作製した。基体の片面に金属蒸着PETフィルムの金属面を貼り合わせた後、離型処理PETフィルムを剥離して、基体表面に金属層を設けた積層体を得た。
得られた積層体について、1GHzでの電磁波吸収特性および熱伝導率を測定した。結果を表1に示す。
2 結合剤
3 熱伝導性粉体
4 スキン層
5 基体
6 複合層
10 電磁波ノイズ抑制体
20 電磁波ノイズ抑制体
Claims (5)
- 結合剤および熱伝導性粉体を含有する基体と、
基体の結合剤の一部と磁性体とが一体化してなる複合層と
を有する電磁波ノイズ抑制体であって、
基体が、その表面に熱伝導性粉体が存在しない平均厚さ0.1〜300μmのスキン層を有し、
複合層が、スキン層の表面に磁性体を物理的に蒸着させてなる層であることを特徴とする電磁波ノイズ抑制体。 - 複合層の厚さが、0.005〜0.3μmであることを特徴とする請求項1記載の電磁波ノイズ抑制体。
- 結合剤が、樹脂またはゴムであることを特徴とする請求項1または2に記載の電磁波ノイズ抑制体。
- 基体の熱伝導率が、0.5W/m・K以上であることを特徴とする請求項1ないし3いずれか一項に記載の電磁波ノイズ抑制体。
- 結合剤および熱伝導性粉体を含有する熱伝導性組成物を成形し、熱伝導性粉体が存在しないスキン層を表面に有する基体を製造する基体製造工程と、
基体のスキン層に磁性体を物理的蒸着させて、基体表面に複合層を形成する蒸着工程と
を有することを特徴とする電磁波ノイズ抑制体の製造方法。
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