JP5455258B2 - ノイズ抑制シート - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器から放出される不要な電磁波の外部への漏洩や内部回路での干渉、または外部からの不要な電磁波の干渉によって生じる電磁障害の抑制が可能なノイズ抑制シートに関する。
近年、携帯電話やパーソナルコンピュータなどの電子機器の普及が著しく、これら電子機器の利用周波数帯域が高周波化してきている。例えば、携帯電話や無線ＬＡＮなどでは数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚ帯の周波数が用いられるようになってきた。
この高周波化に加えて、さらに、電子機器の小型化や薄型化、高性能化によって、電子機器内での電磁干渉による機能劣化や機器外部への放射ノイズ障害が問題となってきている。そのため、国際無線障害特別委員会（ＣＩＳＰＲ）の規格では１〜６ＧＨｚのノイズを規制している。
従来技術としては、センダスト（登録商標）や珪素鋼などの結晶材料を用いた軟磁性粉末と樹脂を含んだ複合磁性体からなる電磁波吸収体が知られており、例えば特許文献１には電磁波吸収体に用いる扁平粉末が開示されている。
電磁波吸収体の電磁波吸収は、複素透磁率の虚部透磁率μ″による磁気損失が利用されている。そのため、使用周波数帯域に対応する複素透磁率の虚部透磁率μ″が大きな値を示すものほど、電磁波吸収体のノイズ抑制効果は優れている。
しかしながら、従来の電磁波吸収体は、ＧＨｚ帯の周波数において虚部透磁率μ″が小さく、十分なノイズ抑制効果が得られないという課題がある。
そこで、本発明は、ＧＨｚ帯の周波数において磁気損失成分である虚部透磁率μ″が大きく、優れたノイズ抑制効果を有するノイズ抑制シートを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明のノイズ抑制シートは、Ｆｅ基非晶質合金粉末からなり、Ｆｅの非晶質相と結晶相の２相を備え、飽和磁歪が１２．１×１０−６以上、３０．６×１０−６以下であり、平均粒径（Ｄ５０）が５０μｍ以上、１２７μｍ以下である扁平状の磁性粉末と、有機結合剤とを備えており、前記Ｆｅ基非晶質合金粉末は、Ｆｅ―Ｐ―Ｂ―Ｎｂ―Ｃｒ非晶質合金粉末、Ｆｅ―Ｓｉ―Ｂ―Ｐ非晶質合金粉末のいずれかであることを特徴とする。
本発明によれば、ＧＨｚ帯の周波数において磁気損失成分である虚部透磁率μ″が大きく、優れたノイズ抑制効果を有するノイズ抑制シートが得られる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態によるノイズ抑制シートは、扁平状の磁性粉末と有機結合剤とを供えた複合磁性体からなり、磁性粉末は飽和磁歪λｓが１２．０×１０−６以上、３８．０×１０−６以下である。
第１の実施の形態によるノイズ抑制シートは、扁平状の磁性粉末と有機結合剤とを供えた複合磁性体からなり、磁性粉末は飽和磁歪λｓが１２．０×１０−６以上、３８．０×１０−６以下である。
磁性粉末を扁平状に加工する方法の一例として、溶媒中で摩砕処理する方法が挙げられる。具体的にはボールミル、アトライタ（登録商標）、ピンミルのようなメディア攪拌型ミルを用いることができる。
有機結合剤の材料としては、アクリルラバー、塩素化ポリエチレンラバー、ポリブタジエンラバー、ポリイソプロピレンラバー、エチレンプロピレンラバー、エチレンプロピレンジエンラバー、スチレンブタジエンラバー、ニトリルラバー、エピクロルヒドリンラバー、ネオプレンラバー、ブチルラバー、ポリサルファイド、ウレタンラバー等のエラストマー・ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ナイロン、ウレタン、ポリブチレンテレフタレート・ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）等の熱可塑性樹脂、メラミン、フェノール、エポキシ、ウレタン、ポリイミド、ジアリルフタネート、不飽和ポリエステル、フラン等の熱硬化性樹脂などを用いることができる。しかし、有機結合剤の材料は上記に記載された材料に限定されるものではなく、製造するノイズ抑制シートの用途や製造装置などによって最適な材料を選択可能である。
また、複合磁性体に難燃性を付与したり、複合磁性体の難燃性を向上させるため、２００℃以上の温度で吸熱作用のある水酸化マグネシウムやメラミンシアヌレートなどの非磁性微粒子や、２００℃以上の温度で不燃膜を形成する赤燐などの非磁性微粒子が、有機結合剤中に含まれていても良い。
図１は磁性材料毎の飽和磁歪λｓと虚部透磁率μ″との関係を示すグラフである。表１に示す磁性材料の飽和磁歪λｓと、この磁性材料を含んだ複合磁性体の２．４５ＧＨｚでの複素透磁率の虚部透磁率μ″との関係を示すグラフである。図１から明らかなように、磁性粉末の飽和磁歪λｓがおよそ２２．５×１０−６以下である間は、飽和磁歪λｓが大きくなるにつれて虚部透磁率μ″が高くなっていることがわかる。しかし、飽和磁歪λｓをおよそ２２．５×１０−６以上に大きくしすぎると虚部透磁率μ″が次第に小さくなっていくため、特定の範囲内の飽和磁歪である場合にのみ、虚部透磁率μ″の値が大きくなることがわかる。
直流磁界Ｈ０と交流磁界Ｈの関係は数１で表される。この交流磁界Ｈ中に置かれた磁性体では、磁化の反転や磁壁移動、磁化回転に起因する位相遅れや慣性を伴い、磁化Ｉは数２で表される。よって、磁性材料の複素透磁率μは数３で表される。ここで、ｊは虚数単位を表す。
ノイズ抑制効果の大きさは、虚部透磁率μ″と吸収体の体積に依存するため、小さい体積あるいは薄い形状のノイズ抑制シートを実現するためにはμ″は大きいほど望ましい。
扁平状の磁性粉末と結合剤である樹脂を含む複合磁性体を交流磁界中におくと、周波数に対して数十ＭＨｚと数百ＭＨｚに磁気共鳴が現れ、これらの磁気共鳴に起因して低周波と高周波にμ″の分散が現れる。この２つのμ″分散のうち、１ＧＨｚ以上の周波数域で極大をとる高周波側のμ″分散は、磁性体の弾性歪σと磁性体の飽和磁歪λｓで表される磁気弾性効果σ・λｓと密接に関係している。
磁性材料の飽和磁歪λｓが大きければ、磁性体周辺の結合剤から少なからず応力を受け、磁性体に僅かに弾性歪σを与える。この弾性歪σが大きくなれば磁気弾性効果σ・λｓも大きくなり、磁気共鳴周波数よりも低い周波数域のμ′（＝μ（δ＝０の時））を超えるμ″を得る事が出来ないため、飽和磁歪λｓが大きすぎる磁性材料はμ″が小さくなる。
このため、飽和磁歪λｓが１２．０×１０−６以上、３８．０×１０−６以下の範囲内の場合に、虚部透磁率μ″の値が大きくなる。
また、２．４５ＧＨｚ帯でより高い虚部透磁率μ″を得るため、磁性粉末の飽和磁歪λｓは１２．１×１０−６以上、３０．６×１０−６以下であることが望ましい。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態によるノイズ抑制シートは、扁平状の磁性粉末と有機結合剤とからなる複合磁性体からなる。また、磁性粉末は熱処理を加えることでＦｅの非晶質相と結晶相の２相を備えたＦｅ基非晶質合金粉末であり、飽和磁歪λｓが１２．０×１０−６以上、３８．０×１０−６以下である。
第２の実施の形態によるノイズ抑制シートは、扁平状の磁性粉末と有機結合剤とからなる複合磁性体からなる。また、磁性粉末は熱処理を加えることでＦｅの非晶質相と結晶相の２相を備えたＦｅ基非晶質合金粉末であり、飽和磁歪λｓが１２．０×１０−６以上、３８．０×１０−６以下である。
熱処理方法としては、特に制限はなく、不活性雰囲気中、または、還元雰囲気中等、公知の技術で行えばよい。しかし、窒素雰囲気中で熱処理を行うことにより、扁平粉の表面に良質な酸化膜を形成でき、この酸化膜によって、複合磁性体の電気抵抗を高めることが可能となる。その結果、ノイズが複合磁性体に吸収されやすくなり、より大きなノイズを複合磁性体中で損失させることができる。
図２は非晶質相のみと、Ｆｅの非晶質相および結晶相の２相を備えたＦｅ基非晶質合金の虚部透磁率μ″を示すグラフである。非晶質構造を有する軟磁性合金に対して熱処理を施して組織の一部を結晶化させ、微細なα−Ｆｅ結晶相を析出させることで、α−Ｆｅ相とＦｅ基非晶質相を有する金属軟磁性粉末が得られる。
そこで、飽和磁歪λｓが１２．１×１０−６のＦｅ―Ｓｉ―Ｂ―Ｎｂ―Ｃｒ非晶質合金粉末と、飽和磁歪λｓが１７．０×１０−６のＦｅ―Ｐ―Ｂ―Ｎｂ―Ｃｒ非晶質合金粉末と、飽和磁歪λｓが２８．１×１０−６のＦｅ―Ｓｉ―Ｂ―Ｐ非晶質合金粉末を用い、熱処理を加えてＦｅの非晶質相と結晶相の２相を析出させた。
図２は、上記組成式のＦｅ基非晶質合金粉末に熱処理を加えず、非晶質単相である粉末と、上記組成式のＦｅ基非晶質合金粉末に熱処理を加えて、Ｆｅの非晶質相と結晶相の２相である粉末とを、それぞれ含んだ複合磁性体の２．４５ＧＨｚでの複素透磁率の虚部透磁率μ″を示している。
図２から明らかなように、本発明において、Ｆｅ基非晶質合金粉末に熱処理を加え、Ｆｅの非晶質相と結晶相の２相を析出させることで、虚部透磁率μ″が高くなることがわかる。
また、虚部透磁率μ″をより高くするために、磁性粉末の平均粒径（Ｄ５０）は５０μｍ以上、１２７μｍ以下であることが望ましい。
（実施例２〜４、６〜８、参考例１、５）
実施例２〜４、６〜８、参考例１、５の磁性粉末として、飽和磁歪λｓが２８．１×１０−６のＦｅ―Ｓｉ―Ｂ―Ｐ非晶質合金粉末を用いた。このＦｅ基非晶質合金粉末はアトマイズ法で作製し、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により非晶質相であることを確認した。
実施例２〜４、６〜８、参考例１、５の磁性粉末として、飽和磁歪λｓが２８．１×１０−６のＦｅ―Ｓｉ―Ｂ―Ｐ非晶質合金粉末を用いた。このＦｅ基非晶質合金粉末はアトマイズ法で作製し、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により非晶質相であることを確認した。
次に、スラリー循環式メディア攪拌型ミルによる摩砕処理で、表２の実施例２〜４、６〜８、参考例１、５に示す平均粒径（Ｄ５０）２６μｍ、５０μｍ、８６μｍ、１２７μｍの扁平粉を得た後、再度、ＸＲＤにより扁平粉の構造を調べた結果、非晶質相のみで構成されていることを確認した。
この扁平状のＦｅ基非晶質合金粉末を、表２の実施例２〜４、６〜８、参考例１、５に示す温度３５０℃、４５０℃の窒素雰囲気中で２時間熱処理を行い、炉冷した。その後、再度、ＸＲＤにより扁平粉の構造を調べた結果、非晶質相とα−Ｆｅ相の２相のみが存在していることを確認した。なお、熱処理を行うことにより微細結晶が析出する相変化が発生する温度を結晶化開始温度とし、実施例２〜４、６〜８、参考例１、５の結晶化開始温度は５２８℃である。
次に、この扁平粉を９０ｗｔ％、アクリルゴムの結合材を１０ｗｔ％の配合比で混錬し、磁性塗液を作製した。その後、ドクターブレード法により磁性塗液をシート状に形成して、厚さ２０μｍのグリーンシートを得た。作製したグリーンシートを６枚積層して、扁平粉での熱処理温度以下の熱が加わるように、２７０℃、３０ｋｇｆ／ｃｍ２の熱間成形を行い、厚さ２００μｍ程度で密度２．４ｇ／ｃｍ３のノイズ抑制シートを得た。
（実施例１０〜１２、１５〜１７、参考例９、１３、１４、１８）
実施例１０〜１２、１５〜１７、参考例９、１３、１４、１８の磁性粉末として、飽和磁歪λｓが１７．０×１０−６のＦｅ―Ｐ―Ｂ―Ｎｂ―Ｃｒ非晶質合金粉末を用いた。このＦｅ基非晶質合金粉末はアトマイズ法で作製し、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により非晶質相であることを確認した。
実施例１０〜１２、１５〜１７、参考例９、１３、１４、１８の磁性粉末として、飽和磁歪λｓが１７．０×１０−６のＦｅ―Ｐ―Ｂ―Ｎｂ―Ｃｒ非晶質合金粉末を用いた。このＦｅ基非晶質合金粉末はアトマイズ法で作製し、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により非晶質相であることを確認した。
次に、スラリー循環式メディア攪拌型ミルによる摩砕処理で、表２の実施例１０〜１２、１５〜１７、参考例９、１３、１４、１８に示す平均粒径（Ｄ５０）２８μｍ、５９μｍ、６８μｍ、１１０μｍ、１２９μｍの扁平粉を得た後、再度、ＸＲＤにより扁平粉の構造を調べた結果、非晶質相のみで構成されていることを確認した。
この扁平状のＦｅ基非晶質合金粉末を、表２の実施例１０〜１２、１５〜１７、参考例９、１３、１４、１８に示す温度の３５０℃、４５０℃の窒素雰囲気中で２時間熱処理を行い、炉冷した。その後、再度、ＸＲＤにより扁平粉の構造を調べた結果、非晶質相とα−Ｆｅ相の２相のみが存在していることを確認した。なお、実施例１０〜１２、１５〜１７、参考例９、１３、１４、１８の結晶化開始温度は４９７℃である。
次に、この扁平粉を９０ｗｔ％、アクリルゴムの結合材を１０ｗｔ％の配合比で混錬し、磁性塗液を作製した。その後、ドクターブレード法により磁性塗液をシート状に形成して、厚さ２０μｍのグリーンシートを得た。作製したグリーンシートを６枚積層して、扁平粉での熱処理温度以下の熱が加わるように、２７０℃、３０ｋｇｆ／ｃｍ２の熱間成形を行い、厚さ２００μｍ程度で密度２．４ｇ／ｃｍ３のノイズ抑制シートを得た。
（比較例１〜３）
比較例１〜３の磁性粉末として、飽和磁歪λｓが２８．１×１０−６のＦｅ―Ｓｉ―Ｂ―Ｐ非晶質合金粉末を用いた。このＦｅ基非晶質合金粉末はアトマイズ法で作製し、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により非晶質相であることを確認した。
比較例１〜３の磁性粉末として、飽和磁歪λｓが２８．１×１０−６のＦｅ―Ｓｉ―Ｂ―Ｐ非晶質合金粉末を用いた。このＦｅ基非晶質合金粉末はアトマイズ法で作製し、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により非晶質相であることを確認した。
次に、スラリー循環式メディア攪拌型ミルによる摩砕処理で、表２の比較例１〜３に示す平均粒径（Ｄ５０）５０μｍ、８６μｍ、１２７μｍの扁平粉を得た後、再度、ＸＲＤにより扁平粉の構造を調べた結果、非晶質相のみで構成されていることを確認した。
この扁平状のＦｅ基非晶質合金粉末を、温度が５００℃の窒素雰囲気中で２時間熱処理を行い、炉冷した。その後、再度、ＸＲＤにより扁平粉の構造を調べた結果、α−Ｆｅ相以外の化合物結晶相が存在していることを確認した。なお、比較例１〜３の結晶化開始温度は５２８℃である。
次に、この扁平粉を９０ｗｔ％、アクリルゴムの結合材を１０ｗｔ％の配合比で混錬し、磁性塗液を作製した。その後、ドクターブレード法により磁性塗液をシート状に形成して、厚さ２０μｍのグリーンシートを得た。作製したグリーンシートを６枚積層して、扁平粉での熱処理温度以下の熱が加わるように、２７０℃、３０ｋｇｆ／ｃｍ２の熱間成形を行い、厚さ２００μｍ程度で密度２．４ｇ／ｃｍ３のノイズ抑制シートを得た。
（比較例４〜７）
比較例４〜７の磁性粉末として、飽和磁歪λｓが１７．０×１０−６のＦｅ―Ｐ―Ｂ―Ｎｂ―Ｃｒ非晶質合金粉末を用いた。このＦｅ基非晶質合金粉末はアトマイズ法で作製し、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により非晶質相であることを確認した。
比較例４〜７の磁性粉末として、飽和磁歪λｓが１７．０×１０−６のＦｅ―Ｐ―Ｂ―Ｎｂ―Ｃｒ非晶質合金粉末を用いた。このＦｅ基非晶質合金粉末はアトマイズ法で作製し、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により非晶質相であることを確認した。
次に、スラリー循環式メディア攪拌型ミルによる摩砕処理で、表２の比較例４〜７に示す平均粒径（Ｄ５０）２８μｍ、５９μｍ、６８μｍ、１１０μｍの扁平粉を得た後、再度、ＸＲＤにより扁平粉の構造を調べた結果、非晶質相のみで構成されていることを確認した。
この扁平状のＦｅ基非晶質合金粉末を、温度が５００℃の窒素雰囲気中で２時間熱処理を行い、炉冷した。その後、再度、ＸＲＤにより扁平粉の構造を調べた結果、α−Ｆｅ相以外の化合物結晶相が存在していることを確認した。なお、比較例４〜７の結晶化開始温度は４９７℃である。
次に、この扁平粉を９０ｗｔ％、アクリルゴムの結合材を１０ｗｔ％の配合比で混錬し、磁性塗液を作製した。その後、ドクターブレード法により磁性塗液をシート状に形成して、厚さ２０μｍのグリーンシートを得た。作製したグリーンシートを６枚積層して、扁平粉での熱処理温度以下の熱が加わるように、２７０℃、３０ｋｇｆ／ｃｍ２の熱間成形を行い、厚さ２００μｍ程度で密度２．４ｇ／ｃｍ３のノイズ抑制シートを得た。
実施例２〜４、６〜８、１０〜１２、１５〜１７、参考例１、５、９、１３、１４、１８、比較例１〜７で得たノイズ抑制シートの２．４５ＧＨｚの複素透磁率の虚部透磁率μ″を、アジレント社製インピーダンスマテリアルアナライザＥ４９９１Ａを用いて測定した値を表２に示した。
図３は熱処理温度と虚部透磁率μ″との関係を示すグラフである。図３は、表２の実施例２〜４、６〜８、１０〜１２、１５〜１７、参考例９、１４、比較例１〜７の熱処理温度と２．４５ＧＨｚの虚部透磁率μ″との関係を示している。
図３から明らかなように、熱処理によってα−Ｆｅ相以外の化合物結晶が析出した比較例１〜７は、非晶質相とα−Ｆｅ相の２相のみが存在している実施例２〜４、６〜８、１０〜１２、１５〜１７、参考例９、１４に比べて、虚部透磁率μ″が著しく低下する。このため、熱処理温度はα−Ｆｅ相以外の化合物結晶が析出しない温度で行う事が望ましい。
図４は平均粒径（Ｄ５０）と虚部透磁率μ″との関係を示すグラフである。図４には、表２の実施例２〜４、６〜８、参考例１、５および比較例１〜３の平均粒径（Ｄ５０）と２．４５ＧＨｚの虚部透磁率μ″との関係を示している。図４から明らかなように、平均粒径（Ｄ５０）が８６μｍを境に虚部透磁率μ″が低下しているため、磁性粉末の平均粒径（Ｄ５０）は５０μｍ以上、１２７μｍ以下であることが望ましい。
以上より、ＧＨｚ帯の周波数において磁気損失成分である虚部透磁率μ″が大きく、優れたノイズ抑制効果を有するノイズ抑制シートが得られる。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の変更や修正が可能である。例えば、Ｆｅ基非晶質合金は上記に記載された組成式に限定されるものではない。製造するノイズ抑制体の用途や製造装置などによって最適な材料を選択可能である。すなわち、当業者であれば成し得るであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。
Claims (1)
- Ｆｅ基非晶質合金粉末からなり、Ｆｅの非晶質相と結晶相の２相を備え、飽和磁歪が１２．１×１０−６以上、３０．６×１０−６以下であり、平均粒径（Ｄ５０）が５０μｍ以上、１２７μｍ以下である扁平状の磁性粉末と、有機結合剤とを備えており、前記Ｆｅ基非晶質合金粉末は、Ｆｅ―Ｐ―Ｂ―Ｎｂ―Ｃｒ非晶質合金粉末、Ｆｅ―Ｓｉ―Ｂ―Ｐ非晶質合金粉末のいずれかであることを特徴とするノイズ抑制シート。
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