JPWO2004045265A1 - Ｅｍｉ対策部品およびｅｍｉ対策方法 - Google Patents

Abstract

ＥＭＩ対策部品は、結合剤に磁石粉末が分散された複合磁石層を、軟磁性粉末を有機結合剤中に分散してなる複合磁性体層の少なくとも一部に配置している。前記複合磁石体層は前記複合磁性体層にバイアス磁界を印加する。

Description

技術分野
本発明は、パーソナルコンピュータを代表とするようなＣＰＵやＭＰＵを有し入出力装置との間でデータの授受を行うような情報処理装置又は機器においてデータの受け渡しを行うバスラインに対するＥＭＩ（電磁干渉）対策のための部品とＥＭＩ対策方法に関する。
背景技術
一般に、ノイズを伝播経路によって分類すると放射ノイズと伝導ノイズとに分けられる。放射ノイズに対しては、金属シールドを用いることによってＥＭＩ対策が採られている。伝導ノイズは更にノーマルモードとコモンモードに分けられる。ノーマルモードノイズに対しては、インダクタやコンデンサ、ＥＭＩフィルタを信号ラインに挿入するなどの対策が採られてきた。
コモンモードノイズは、グランド系を通して伝播し、インターフェイスケーブルをアンテナ代わりにして空中に放射される。近年の信号の高速デジタル化、高周波化によってこのコモンモードノイズに対する対策が非常に重要となってきている。
従来、コモンモードノイズに対しては、通常、対策を施してない。対策が必要な時には、ライン中にノイズを除去するための各種フィルタ等を挿入している。しかしながら、ライン中にフィルタを挿入する場合、一度、設置した信号ラインを切断してフィルタの挿入スペースを作り接続するものであるが、これは非常に大変な作業である。特に、信号ラインは、回路基板上に形成された導体パターンである場合が多い。したがって、一度切り離した導体パターンを再接続することは困難である。このため、最近では、ノイズが発生することを前提として、事前にフィルタを挿入するスペースやラインを確保することか行われている。しかしながら、情報処理装置等でのデータの授受を行うバスラインにおいてはラインが密集している。このため、これらの対策は困難を極めている。
一般に、ＥＭＩ対策を行う場合、ノイズ対策の専門知識や経験が必要とされ、対策には多くの時間が必要とされる。更に、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がある場合が多いこと、フィルタの実装作業が容易でないこと、装置全体の所要工数が多くなり生産コストが上昇すること等、多くの問題がある。特に、ノイズが発生してもしなくても事前にスペースを確保したり、ラインを敷設しておくことは、非常に無駄な作業であるとも言える。
近年あらゆる機器で小型・薄型化が要求されていることを考慮すると、従来のノイズ対策方法を用いて、充分なノイズ対策を施し、且つ小型化した電子機器を実現することは非常に困難であるといわざるを得ない。
そこで、本発明の一目的は、予めノイズ対策用の処置を施すことなく、必要デバイスを実装して回路を構成した後に、ノイズの発生が発見された場合でも、デッドスペースを利用して充分な対策が可能なＥＭＩ対策部品、およびＥＭＩ対策方法を提供することにある。
発明の開示
本発明は、特に対策を必要とされているのが、インターフェイスケーブル等をアンテナとして放射されるコモンモードノイズであること、及び近年の信号の高周波化によって発生するノイズが比較的高い周波数であることに着目し、本発明者が先に提案したＥＭＩ抑制用の複合磁性体にバイアス磁界を印加することによって、さらに、効率を高めたＥＭＩ対策部品を提供し、これをＥＭＩ対策方法に適用したものである。
即ち、本発明によれば、軟磁性粉末を有機結合剤層中に分散してなる複合磁性体層と、外複合姿勢体操に少なくとも一部上に配置された結合剤に磁石粉末が分散された複合磁石層とを備え、前記複合磁石層は前記複合磁性体層にバイアス磁界を印加することを特徴とするＥＭＩ対策部品が得られる。
また、本発明によれば、情報処理装置のバスラインの少なくとも一部を、軟磁性粉末を有機結合剤層中に分散してなる複合磁性体層で覆うとともに、該複合磁性体層にバイアス磁界を印加えることを特徴とするＥＭＩ対策方法が得られる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例によるＥＭＩ対策部品１１をＣＰＵ５のバスライン６上に配置してＥＭＩ対策を施した状態を示す斜視図である。ＥＭＩ対策部品１１は一部を切り欠いて示してある。バスライン６は、ＣＰＵ５と図示しない外部回路とをつなぐものである。
第１の実施例において、電磁干渉抑制を行う装置であるＥＭＩ対策部品１１は、シート状の複合磁性体１を有している。複合磁性体１は、有機結合剤と、該有機結合剤中に分散された表面に酸化皮膜を有する金属磁性体粉末とからなるシート形状を備えており、周波数帯域上で異なる２つの磁気共鳴を有している。この複合磁性体１の一面には、複合磁石層２を備えている。この複合磁石層２は、有機結合剤の層中にＳｍＣｏ_５永久磁石粉末を分散して固化したものである。また、複合磁石層２の他の面には、粘着層３が設けられている。この粘着層３は、ポリビニルアルコールを主成分としている。
電磁干渉抑制装置１１は、ＣＰＵ５と外部回路とをつなぐバスライン６を、粘着層３を介して、複合磁石層２をライン側にして、覆ったものである。
本発明の第１の実施例について、更に、具体的に説明する。
下記表１に、複合磁性体に使用した軟磁性体粉末及び有機結合剤を示す。軟磁性体粉末は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金粉末からなり、酸素分圧２０％の窒素−酸素混合ガス雰囲気中で気相酸化した。これにより、粉末粒子表面に酸化皮膜が形成されていることが確認された。
複合磁石層２としては、結合剤としてポリプロピレンポリマー中にＳｍＣｏ_５型永久磁石粉末を分散させてシート状に形成した。
この複合磁石体シート２上に次のようにして前記複合磁性体層１を形成した。下記表１の材料を混合してペースト状としたものをこの複合磁石シート２上にスキージを用いて塗布し、充分に乾燥した後プレスして、複合磁石シート２上に複合磁性体層を形成した。この複合磁性体層の一層の厚みは０．１ｍｍであった。この複合磁性体層の上に、更に、上記のペーストを塗布・乾燥・プレスする工程を繰り返して、複合磁性体層を積層形成し、全体の厚みが１ｍｍとなったところで、７０℃、４８時間で加熱硬化させ、複合磁石体シートの上に複合磁性体層を形成した。かくして、複合磁石体層の上に複合磁石層を備えたＥＭＩ対策部品シートを得た。この複合磁性体層の表面抵抗を測定したところ、１×１０^７Ωであった。
複合磁石シートの他側の面にはポリビニルアルコールを主成分とする粘着剤を塗布して粘着層３を形成した。

第２図は、本発明の第２の実施例によるＥＭＩ対策部品１２をバスライン７に近接して配置した状態を示す断面図である。電磁干渉抑制装置であるＥＭＩ対策部品１２はバスライン７側に複合磁性体層１、その上に複合磁石層２が配置された２層構造である。複合磁性体層１及び複合磁石層２は、第１の実施例で用いたものと同様に作製され、複合磁性体層１をライン側に配置して使用したものである。
第３図は、本発明の第３の実施例によるＥＭＩ対策部品１３をバスライン７に近接して配置した状態を示す断面図である。このＥＭＩ対策部品１３は、複合磁石層２を支持体として両面に複合磁性体層１が設けられている。
次に、本発明の実施例によるＥＭＩ対策部品を評価するために、次のような装置を用いた。
第４図は、本発明のＥＭＩ対策部品を評価するためのテスト用の装置の図である。第４図を参照すると、測定されるべき試料として、永久磁石層が形成されていない２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．５ｍｍのシート状ＥＭＩ対策部品２０（即ち、複合磁性体層のみからなるシート）を、マイクロストリップライン２１上に、このラインを覆うように設置し、試料である複合磁性体シートに塗布された粘着層３によって、ライン２１に貼り付けた。マイクロストリップライン２１の入力３１の側端子及び出力３２の側端子は夫々リード線２２及び２３を介してマイクロアナライザイー２４に接続されている。また、０〜１ｋＯｅ（０〜７９．６ｋＡ／ｍに相当）のバイアス磁界をマイクロストリップライン２１の入出力方向（Ｈｚ方向）に印加できるように、２点鎖線で示されるヘルムホルツコイル２８内に配置した。
このテスト用試料２０を用いて、周波数１ＭＨｚ〜３ＧＨｚにおいて、伝送特性及び電力損失を測定した。
第５図は、バイアス磁界が０の場合の、周波数変化に対する試料の反射伝送特性（Ｓ１１）及び透過伝送特性（Ｓ２１）と、入力電力（Ｐ（ｉｎ））に対する電力損失（Ｐ（ｌｏｓｓ））の比である電力損失特性（Ｐ（ｌｏｓｓ）／Ｐ（ｉｎ））を夫々示している。但し、Ｓ１１＝２０ｌｏｇ｜Γ｜（Γ：反射係数）、Ｓ２１＝２０ｌｏｇ｜Ｔ｜（Ｔ：透過係数）である。
電力損失特性は、入力に対する試料の吸収量を意味し、この例では、周波数が上昇するにつれてなだらかに上昇していることが認められた。
第６図は、同じ試料についてバイアス磁界を印加したときの電力損失特性を示す図である。第６図に示すように、Ｈｚ方向にバイアス磁界０、１００、５００、１０００Ｏｅ（夫々０、７．９６、３９．５、７９．６ｋＡ／ｍに相当）を印加すると曲線４２、４１、４３、４４に示すように、周波数の上昇と共に、曲線の立ち上がりが急峻となるとともに、ピークが明確に現れることが理解できる。
また、ピーク値の半分の値となる上下２周波数点間の周波数幅である半値幅は、表２に示す様に、次第に小さくなることが確認された。

第７図は、第４図の磁界印加用コイルであるヘルムホルツコイル２８を使用せず、代わりに永久磁石３５を試料上に配置した状態を示す図である。即ち、同図に示すように、永久磁石３５としては、１ｃｍ^３（１０^−６ｍ^３）の大きさで、ｘ、ｙ、およびｚ方向のバイアス磁界の強度Ｈｘ、Ｈｙ、及び、Ｈｚが、夫々、３ｋＯｅ、１．５ｋＯｅ、１．５ｋＯｅ（２３９、１１９、１１９ｋＡ／ｍに相当）となるように用いた。
第８図は、第４図の測定用装置を用い、第７図の試料における電力損失特性を測定した結果を示す図である。同図において、曲線５１は、複合磁性体及び永久磁石の両方を使用しない場合のマイクロストリップラインのみの場合の特性であり、曲線５５は永久磁石を使用しない場合（複合磁性体は使用している）の特性で、曲線５２〜５４は、複合磁性体と永久磁石を使用し、永久磁石によるバイアス磁界の方向をｘ、ｚ、ｙ方向とした場合の特性である。曲線５５に比べて、曲線５２のＨｘが１．５ｋＯｅ（１１９．４ｋＡ／ｍ）、曲線５４のＨｙが３ｋＯｅ（２３９ｋＡ／ｍ）、曲線５３のＨｚが１．５ｋＯｅ（１１９ｋＡ／ｍ）の場合の方が、２ＧＨｚ付近において、明らかに立ち上がりが急峻となっていることが判明した。また、曲線５１では、逆に立ち上がりが遅くなっていることがわかる。
第９図及び第１０図は、複合磁性体のバイアス磁界の強度を０〜４００Ｏｅの範囲で変えて測定した、実数部透磁率μ′、虚数部透磁率μ″の周波数特性を示す図である。第９図に示すように、周波数の上昇に伴って、実数部透磁率μ′は緩やかに上昇するが、１ＧＨｚ付近から、周波数の上昇と共に、低下する。一方、第１０図に示すように、虚数部透磁率μ″は、周波数が０．５ＧＨｚ付近から上昇すると共に急激に増加することが認められた。
なお、第１１図は、複合磁性体のみの比実数部透磁率μ′、比虚数部透磁率μ″の周波数変化を示す図である。
第９図、第１０図、第１１図の比較から、複合磁性体にバイアス磁界を与えることによって、電磁干渉抑制に寄与するμ″の立ち上がりが急峻となり、更に効率良く特定（例えば、２ＧＨｚ以上）の周波数に関して効率を高めることができる。
第１２図は、本発明の第４の実施例によるＥＭＩ対策部品を用いた対策方法を説明するための装置の一部を切り欠いた斜視図である。第１２図に示すように、第４の実施例による電磁干渉抑制装置であるＥＭＩ対策部品１５をバスライン６上に設置することによって成されている。電磁干渉抑制装置１５は、略コの字型に成形された複合磁性体成形体１′を備えている。複合磁性体成形体１′は、表面に酸化皮膜を有する金属磁性体粉末を有機結合剤中に分散させてなり、周波数上で２つの磁気共鳴をする。また、電磁干渉抑制装置１５は、複合磁性体成形体１′の外側に当たる面に、複合磁石体層２が形成されている。
下記表３に、電磁干渉抑制装置１５の複合磁性体成形体１′に使用したＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金の金属磁性体粉末である軟磁性体粉末及び有機結合剤を夫々示している。下記表３において、軟磁性体粉末は、酸素分圧２０％の窒素−酸素混合ガス雰囲気中で気相酸化し、表面に酸化皮膜が形成されている。
本発明のこの第４の実施例では、複合磁性成形体１′は、下記のとおり、乾式法で製造した。下記表３に示される材料を加熱混練し、押し出し成形によって、厚みが１ｍｍの略コの字型に成形することによって、複合磁性体成形体を製造した。この複合磁性体成形体１′の表面抵抗を測定したところ、１×１０^６Ωであった。さらに、この複合磁性体の表面上に、ＳｍＣｏ_５永久磁石粉末を結合剤中に分散してなる複合磁石体層２を形成した。この複合磁石体層２によって、前述したものと同様に複合磁性体成形体１′にバイアス磁界を与えることができ、同様の作用効果を得ることができる。

以上説明した通り、本発明によれば、非常に容易に、無駄なスペースをとることなくバスラインの効果的なＥＭＩ対策が可能である。特に近年の信号周波数の高周波数化に対応し、高周波・広帯域で２次放射を引き起こすことなく放射ノイズを低減できるＥＭＩ対策部品とＥＭＩ対策方法を提供することができる。
また、本発明によれば、用いた電磁干渉抑制装置は、インダクタンス（Ｌ）素子としての機能も期待できることから、１つの対策で性質の異なった複数のノイズを取り除くことが出来、非常に効率の良いＥＭＩ対策部品とＥＭＩ対策方法を提供することができる。
さらに、本発明によれば、事前対策を要さず、対策に時間や専門知識を使わずに済み、特別なスペースが無くても対策が可能で、部品そのものもフィルタ等に較べ安価である等、多くの長所を有し、結果として電子機器の小型化、低価格化に寄与するＥＭＩ対策部品とＥＭＩ対策方法とを提供することができる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明に係るＥＭＩ対策部品およびＥＭＩ対策方法は、電子機器や電気機器の電磁ノイズ等の抑制する電磁干渉抑制対策に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例によるＥＭＩ対策部品を、ＣＰＵのバスライン上に配置してＥＭＩ対策を施した状態を示す斜視図であり、ＥＭＩ対策部品ハ一部を切り欠いて示してある。
第２図は本発明の第２の実施例によるＥＭＩ対策部品をバスラインに近接して配置した状態を示す断面図である。
第３図は本発明の第３の実施例によるＥＭＩ対策部品をバスラインに近接して配置した状態を示す断面図である。
第４図は本発明のＥＭＩ対策部品を評価するためのテスト用装置とその作用を示す概略図である。
第５図は、バイアス磁界が０の場合の試料の反射伝送特性（Ｓ１１）及び透過伝送特性（Ｓ２１）と、入力電力に対する損失の比である電力損失特性（Ｐ（ｌｏｓｓ）／Ｐ（ｉｎ））を夫々示す図である。
第６図は、異なるバイアス磁界を印加したときの電力損失特性を示す図である。
第７図は、第４図の磁界印加用のヘルムホルツコイルに代えて、試料上に永久磁石を配置した状態を示す図である。
第８図は、第７図の試料における電力損失特性の測定結果を示す図である。
第９図及び第１０図は、種々のバイアス磁界における試料の実数部透磁率μ′、虚数部透磁率μ″の周波数特性を、それぞれ、示す図である。
第１１図はバイアス磁界が無いときの同じ試料の比実数部透磁率μ′、比虚数透磁率μ″のそれぞれの周波数数特性を示す図である。
第１２図は本発明の第４の実施例によるＥＭＩ対策部品をＣＰＵのバスライン上に配置してＥＭＩ対策を施した状態を示す斜視図であり、ＥＭＩ対策部品ハ一部を切り欠いて示してある。

Claims (18)

1. 軟磁性粉末を有機結合剤中に分散してなる複合磁性体の層と、前記複合磁性体の層の少なくとも一部に配置された結合剤に磁石粉末を分散してなる複合磁石体層とを備え、前記複合磁石体の層は前記複合磁性体の層にバイアス磁界印加することを特徴とするＥＭＩ対策部品。
2. 請求項１記載の前記ＥＭ１対策部品は、情報処理装置のバスラインの少なくとも一部を覆うものであることを特徴とするＥＭＩ対策部品。
3. 請求項１記載のＥＭＩ対策部品において、前記磁石粉末はＳｍＣｏ系永久磁石粉末であることを特徴とするＥＭＩ対策部品。
4. 請求項１記載のＥＭＩ対策部品において、前記軟磁性粉末は、表面に酸化皮膜を有する金属磁性体粒子からなり、且つ前記複合磁性体層の表面抵抗が少なくとも１０^３Ω以上であることを特徴とするＥＭＩ対策部品。
5. 請求項１乃至４の内のいずれか一つに記載のＥＭＩ対策部品において、前記複合磁性体は、互いに異なる大きさの異方性磁界によってもたらされる磁気共鳴を少なくとも２つ有することを特徴とするＥＭＩ対策部品。
6. 請求項１乃至５の内のいずれかに記載のＥＭＩ対策部品において、前記複合磁性体は、更にゴム、デキストリン、及びポリビニルアルコールのうちの何れかを主成分とする粘着層を有することを特徴とするＥＭＩ対策部品。
7. 請求項１乃至６の内のいずれか一つに記載のＥＭＩ対策部品において、前記複合磁性体は、シート状であることを特徴とするＥＭＩ対策部品。
8. 請求項１乃至７の内のいずれか一つに記載のＥＭＩ対策部品において、前記複合磁性体は、略コの字型に成形された成形体であることを特徴とするＥＭＩ対策部品。
9. 請求項８記載のＥＭＩ対策部品において、前記複合磁性体成形体の外表面を覆うように、前記複合磁石層が設けられていることを特徴とするＥＭＩ対策部品。
10. 情報処理装置のバスラインの少なくとも一部を、軟磁性粉末を有機結合剤中に分散してなる複合磁性体層で覆うとともに、前記複合磁性体層にバイアス磁界を印加えることを特徴とするＥＭＩ対策方法。
11. 請求項１０記載のＥＭＩ対策方法において、前記バイアス磁界は、前記複合磁性体層の一部に設けられた結合剤中に磁石粉末が分散されてなる複合磁石層によってなされることを特徴とするＥＭＩ対策方法。
12. 請求項１１記載のＥＭＩ対策方法において、前記磁石粉末はＳｍＣｏ系永久磁石粉末であることを特徴とするＥＭＩ対策方法。
13. 請求項１０記載のＥＭＩ対策方法において、前記軟磁性粉末は、表面に酸化皮膜を有する金属磁性体粒子からなり、且つ前記複合磁性体層の表面抵抗が少くとも１０^３Ω以上であることを特徴とするＥＭＩ対策方法。
14. 請求項１０乃至１３のうちのいずれか一つに記載のＥＭＩ対策方法において、前記複合磁性体層は、互いに異なる大きさの異方性磁界によってもたらされる磁気共鳴を少なくとも２つ有することを特徴とするＥＭＩ対策方法。
15. 請求項１０乃至１４の内のいずれかに記載のＥＭＩ対策方法において、前記複合磁性体層は、更にゴム、デキストリン、及びポリビニルアルコールのうちの何れかを主成分とする粘着層を有することを特徴とするＥＭＩ対策方法。
16. 請求項１１記載のＥＭＩ対策方法において、前記複合磁性体層及び複合磁石体層は積層されたシート状であることを特徴とするＥＭＩ対策方法。
17. 請求項１０乃至１６の内のいずれか一つに記載のＥＭＩ対策方法において、前記複合磁性体層は、略コの字型に成形された成形体であることを特徴とするＥＭＩ対策方法。
18. 請求項１７記載のＥＭＩ対策方法において、前記複合磁性体の成形体の外表面を覆うように、前記複合磁石層が設けられていることを特徴とするＥＭＩ対策方法。

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