JPWO2007032252A1 - 軟磁性フィルムとそれを用いた電磁波対策部品および電子機器 - Google Patents

Abstract

軟磁性フィルム１は、複数の凹凸部を繰り返し設けた折り曲げ形状を有する基材フィルム３と、この基材フィルム３の少なくとも凸部４の頂面および凹部５の底面に形成された軟磁性薄膜２とを具備する。軟磁性薄膜２は透磁率μ′と膜厚Ｔとの積が不連続な部分を有する。軟磁性フィルム１は電磁波対策部品として用いられる。

Description

本発明は軟磁性フィルムとそれを用いた電磁波対策部品および電子機器に関する。

近年、携帯型通信機器の発展には目覚ましいものがあり、とりわけ携帯電話機の小型軽量化や薄型化が急速に進められている。これらに伴って、携帯電話機等におけるアンテナの設置位置は、より人体頭部や他のノイズに弱い電子機器に接近するようになってきている。このため、アンテナと人体頭部や他の電子機器との相互作用が問題となっている。

携帯電話機において、アンテナから放射された電波はその一部が最も近接する人体頭部に吸収され、残りが空間に放射される。人体頭部による電磁エネルギーの吸収に基づいて、アンテナの放射効率や通信特性が低下する。さらに、携帯電話機の使用時にはアンテナが頭部に近接するため、頭部が局所的に強い電磁界に曝されることになり、電力局所吸収量の増加による人体への影響が懸念されている。このため、携帯電話機を対象とした電波の局所吸収指針（単位体重当りの電力局所吸収量：ＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｅ））が米国、欧州、日本で相次いで設定されている。

こうした背景から、携帯電話機に代表される携帯型通信機器においては、人体による電磁エネルギーの吸収量（例えば人体頭部の電磁エネルギー被爆量）を低減することが望まれている。さらに、携帯型通信機器の多機能化に伴って、送受信信号の複数周波数化や多方式化が進められている。このため、複数のアンテナで同時に送受信を行う場合が生じている。複数のアンテナを同時に使用する場合には、隣接するアンテナ間の干渉が問題となる。さらに、携帯型通信機器の分野に限らず、電磁波吸収体の必要性が各種の分野で高まっている（例えば特許文献１参照）。

アンテナ近傍で生じる電磁界レベルを低減する技術としては、携帯電話機のアンテナ基部等に軟磁性体粉末と有機結合剤とを含む複合磁性体を配置することが知られている（例えば特許文献２，３参照）。ここでは、複合磁性体の透磁率μ″（複素透磁率μの虚数成分）が使用周波数近傍で急瞬に立上ることを利用して、電磁波を熱ロスとして消費している。しかし、この場合にはアンテナ近傍の電磁界レベル自体が低下するため、発信信号の信号強度まで低下してしまうという問題がある。

このような点に対して、高周波領域における複素透磁率μの実数成分μ′を大きくした軟磁性膜によれば、発信信号強度の低下を抑制しつつ、放射される電磁波の不要方向への電磁界強度を効果的に低減することができる。高周波領域で大きなμ′を実現するためには、例えば軟磁性膜の材料固有の異方性に形状異方性を加えることによって、強磁性共鳴周波数を高周波化することが有効である。軟磁性膜に形状異方性を付与する方法としては、凹部と凸部を設けた基台上に軟磁性膜を形成する方法が知られている。また、高分子フィルムにスリット状の溝を設け、その上に軟磁性膜を形成することによって、軟磁性膜の磁区を制御する方法が知られている（特許文献４参照）。

しかしながら、凹部と凸部を有する基台を用いる方法は、形状自由度が低くかつある程度の体積を有する基台が必須となるため、携帯電話機のような小型の機器内に自由に設置することが可能な電磁波対策部品を得ることはできない。スリット状の溝を有する高分子フィルムを用いる方法は、溝で磁性体を平面的に分離しているため、磁性体間に隙間が生じて電磁波の漏洩が起こる。これでは電磁波対策部品として効果的に使用することができない。さらに、高分子フィルムに溝加工する際に、エッジ部分に欠けやチッピングが生じやすいという問題がある。これらは磁区の制御性を低下させる要因となる。

真空蒸着法やスパッタリング法等の気相成長法で形成した磁性薄膜を、所定の寸法並びに形状に打ち抜いたり、あるいはエッチングする方法も知られている。しかしながら、打ち抜き加工を適用した場合にはひずみ組織が残留し、またエッチング法では腐食組織が残留する。これらによって、磁性薄膜内部に組織の乱れが生じ、軟磁気特性が低下するという問題がある。さらに、磁性膜と絶縁膜の積層膜の場合、成膜後に加工を施すと膜断面が露出し、磁性膜の酸化や劣化が発生して磁区に乱れが生じやすいという問題がある。
特開２００２−０７６６８１公報 特開２００２−１５８４８４公報 特開２００１−２００３０５公報 特開２００４−０１５０３８公報

本発明の目的は、形状自由度の低下や体積の増加、さらには平面的な磁性体の分離等を招くことなく、軟磁性薄膜に形状異方性を有効に付与することを可能にした軟磁性フィルムとそれを用いた電磁波対策部品および電子機器を提供することにある。

本発明の一態様に係る軟磁性フィルムは、複数の凹凸部を繰り返し設けた折り曲げ形状を有する基材フィルムと、少なくとも前記基材フィルムの凸部頂面および凹部底面に形成された軟磁性薄膜であって、透磁率μ′と膜厚Ｔとの積が不連続な部分を有する軟磁性薄膜とを具備することを特徴としている。

本発明の他の態様に係る電磁波対策部品は、本発明の態様に係る軟磁性フィルムを具備することを特徴としている。本発明のさらに他の態様に係る電子機器は、電磁波送信部を有する電子機器本体と、本発明の態様に係る軟磁性フィルムを備える電磁波対策部品であって、前記電磁波送信部から放射される電磁波の不要方向に対する電磁界強度を選択的に低減するように配置された電磁波対策部品とを具備することを特徴としている。

本発明の実施形態による軟磁性フィルムの構成を示す断面図である。 図１に示す軟磁性フィルムの基材フィルムの構成例を示す斜視図である。 本発明の実施形態による軟磁性フィルムに適用する軟磁性薄膜の構成例を示す断面図である。 図１に示す軟磁性フィルムの変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態による軟磁性フィルムの作製に適用されるコリメーションスパッタを説明するための図である。 コリメーションスパッタを適用して形成した軟磁性薄膜の構成例を示す断面図である。 図１に示す軟磁性フィルムのさらに他の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態による携帯電話機の概略構成を示す正面図である。 図７に示す携帯電話機の裏面図である。

符号の説明

１…軟磁性フィルム、２…軟磁性薄膜、３…基材フィルム、４…凸部、５…凹部、１０…携帯電話機、１６…アンテナ、１８…電磁波対策部品。

発明を実施するための形態

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による軟磁性フィルムの構成を示す断面図である。同図に示す軟磁性フィルム１は、軟磁性薄膜２の形成基材となる基材フィルム３を有している。この基材フィルム３は図２に示すように、複数の凹凸部を繰り返し設けた折り曲げ形状を有している。例えば、基材フィルム３を一方の面（Ａ面／図中上面）側から見た場合、凸部４Ａと凹部５Ａとが順に繰り返して形成されるように、平板状の樹脂フィルムを折り曲げた形状を有している。

基材フィルム３は軟磁性薄膜２の形成基材として用いられるものである。軟磁性薄膜２の形成面は、基材フィルム３の両面（Ａ面（図中上面）およびＢ面（図中下面））としてもよいし、またいずれか一方の面（Ａ面またはＢ面）のみとしてもよい。軟磁性薄膜２を基材フィルム３の両面に形成する場合、基材フィルム３の他方の面（Ｂ面／図中下面）側にも、Ａ面側の凸部４Ａおよび凹部５Ａとは逆となるように、凸部４Ｂと凹部５Ｂとが順に繰り返して形成されている。

基材フィルム３に付与する凹凸部の形状については、凹凸部の段差ｄ（凸部４Ａ、４Ｂの高さおよび凹部５Ａ、５Ｂの深さ）を１μｍ以上とすることが好ましい。凹凸部の段差ｄが１μｍ未満であると、基材フィルム３上に形成する軟磁性薄膜２の形状異方性を十分に高めることができない。凹凸部の段差ｄは３μｍ以上とすることがより好ましい。ただし、凹凸部の段差ｄを高くしすぎても軟磁性薄膜２の形成性等が低下するため、凹凸部の段差ｄは１００μｍ以下とすることが好ましい。

凹凸部の繰り返し周期ｐは１０００μｍ以下とすることが好ましい。凸部４Ａ、４Ｂの頂面の幅ｗ１および凹部５Ａ、５Ｂの底面の幅ｗ２はそれぞれ５００μｍ以下とすることが好ましい。幅ｗ１、ｗ２は同じでなければならないものではなく、部分的に幅ｗ１、ｗ２が異なっていてもよい。凹凸部の繰り返し周期ｐが１０００μｍを超えると、軟磁性薄膜２の形状異方性を十分に高めることができない。幅ｗ１、ｗ２が５００μｍを超える場合も同様である。ただし、凹凸部の繰り返し周期ｐが小さすぎると軟磁性薄膜２の形成性が低下するため、凹凸部の繰り返し周期ｐは５μｍ以上とすることが好ましい。幅ｗ１、ｗ２は２μｍ以上とすることが好ましい。

このような折り曲げ形状を有する基材フィルム３は、例えば熱可塑性の樹脂フィルムを所望の凹凸部に応じた形状を有する上下一対の型で挟み込み、加熱圧縮成形することにより得ることができる。基材フィルム３には、機械的強度や耐熱性に優れる熱可塑性樹脂フィルムを適用することが好ましい。このような樹脂フィルムとしては、熱可塑性のポリイミド系樹脂（例えばポリアミドイミド樹脂やポリエーテルイミド樹脂等）、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネード樹脂等が挙げられる。

基材フィルム３に適用する樹脂フィルムの厚さは、例えば加熱圧縮成形で所望の凹凸部を形成することができ、かつ軟磁性薄膜２の形成に耐え得る強度を維持することが可能であればよい。具体的には、平均厚さが７〜２００μｍの樹脂フィルムを使用することが好ましい。樹脂フィルムの厚さが７μｍ未満であると、材料強度にもよるが軟磁性薄膜２の形成時に変形しやすくなり、軟磁性薄膜２の形状が不安定になる。一方、樹脂フィルムの厚さが２００μｍを超えると、軟磁性フィルム１としての厚さが増大し、設置体積の増大や形状自由度の低下を招きやすくなる。樹脂フィルムの加熱圧縮成形性も低下する。

軟磁性薄膜２は折り曲げ形状を有する基材フィルム３の両面（もしくは片面）に形成されている。軟磁性薄膜２としては、ＣｏＺｒＮｂ系アモルファス合金膜、ＣｏＺｒＮｂＴａ系アモルファス合金膜、ＦｅＢＮ系へテロアモルファス膜、ＣｏＦｅＢ−ＳｉＯ系高電気抵抗膜、ＣｏＦｅＡｌＯ系ナノグラニュラー膜、ＣｏＡｌＰｄＯ系高電気抵抗膜、ＣｏＦｅＭｎ系微結晶膜、ＣｏＦｅＮ系軟磁性膜、ＦｅＮｉ系軟磁性膜等、各種のＣｏ基もしくはＦｅ基軟磁性合金膜を使用することができる。軟磁性膜の微構造は特に限定されるものではなく、アモルファス構造、ヘテロアモルファス構造、グラニュラー構造、微結晶構造、結晶構造等のいずれであってもよい。

軟磁性薄膜２の膜厚Ｔは３μｍ以下とすることが好ましい。軟磁性薄膜２の膜厚Ｔが３μｍを超えると凹凸部の段差ｄにもよるが、形状異方性を良好に付与することができないおそれがあり、また高周波磁気特性も低下する。軟磁性薄膜２は単層膜に限らず、例えば図３に示すような積層膜であってもよい。図３に示す軟磁性薄膜２は非磁性絶縁層６を介して複数の磁性層７を積層した積層膜を有している。積層型の軟磁性薄膜２によれば、高周波磁気特性の向上を図ることができる。積層構造を適用した場合、各磁性層７の単層としての膜厚Ｔは０．１〜１μｍの範囲とすることが望ましい。

軟磁性薄膜２をスパッタ法や蒸着法等の指向性を有する成膜方法を適用して形成すると、基材フィルム３の凸部４の頂面と凹部５底面に形成された部分の膜厚と凸部４と凹部５とを繋ぐ壁面上に形成された部分の膜厚との間に差が生じる。このため、軟磁性薄膜２は膜形状としては連続していたとしても、磁気的には不連続になる。具体的には、軟磁性薄膜２はその透磁率μ′（複素透磁率μの実数成分）と膜厚Ｔとの積（Ｐ値）が不連続な部分を有することになる。なお、軟磁性薄膜２の形成方法はスパッタ法や蒸着法等の気相成長法（ＰＶＤ法）に限らず、膜厚に差を生じさせることが可能な成膜法であればよい。軟磁性薄膜２はＣＶＤ法、溶射法、メッキ法等を適用して形成してもよい。

上述したように、軟磁性薄膜２は基材フィルム３の凸部４の頂面に形成された部分と凹部５の底面に形成された部分とが磁気的に分断された状態となる。このような軟磁性薄膜２によれば、凸部４の頂面と凹部５の底面に軟磁性薄膜を個々に形成した場合と同様な形状異方性を得ることが可能となる。従って、軟磁性薄膜２に形状異方性を有効に付与することができる。ここで、図１および図２では凹凸部を形成するための折り曲げ角θを約９０°（例えば８５°以上９５°以下）とした基材フィルム３を示したが、折り曲げ角θはこれに限られるものではない。

基材フィルム３の凹凸部の折り曲げ角θは、例えば図４に示すように鋭角としてもよい。この場合の折り曲げ角θは１０°以上９０°未満とすることが好ましく、さらに好ましくは３０°以上７０°以下である。折り曲げ角θが１０°未満であると、凹部５の底面に対する軟磁性薄膜２の形成性が低下し、軟磁性薄膜２の平面的な連続性が低下するおそれがある。また、基材フィルム３の形状安定性等も低下する。凹凸部の折り曲げ角θが鋭角の基材フィルム３は、折り曲げ角θを約９０°として形成したフィルムを凹凸部の繰り返し方向に圧縮することにより得ることができる。

折り曲げ角θを鋭角とした基材フィルム３によれば、軟磁性薄膜２をスパッタ法等で形成する際に成膜粒子の飛来方向に対して影ができるため、軟磁性薄膜２の凸部頂面に形成された部分と凹部底面に形成された部分との分離性が高まる。これによって、軟磁性薄膜２の形状異方性が大きくなる。図４に示すように、軟磁性薄膜２は基材フィルム３の少なくとも凸部４の頂面と凹部５の底面に形成されていればよく、凸部４と凹部５との間は分離されていてもよい。すなわち、凸部４と凹部５とを繋ぐ壁面上には、軟磁性薄膜２が連続した膜として堆積していなくてもよい。

軟磁性薄膜２の凸部４の頂面に形成された部分と凹部５の底面に形成された部分とが分離されていても、平面的に見た場合にはおおよそ一様な膜となる。従って、電磁波対策部品として有効に機能させることができる。なお、図４では軟磁性薄膜２を基材フィルムの一方の面のみに形成した場合を示しているが、両面に形成した場合の軟磁性薄膜２の形状、それに基づく作用・効果等は同様である。以下に示す図６および図７も同様である。

上述したように、凹凸部の折り曲げ角θを鋭角とした基材フィルム３は、軟磁性薄膜２の凸部４の頂面に形成された部分と凹部５の底面に形成された部分とを分離させる上で有効である。ただし、軟磁性フィルム１を電磁波対策部品として使用するにあたって、基材フィルム３の形状安定性等を考慮して、折り曲げ角θを約９０°（例えば８５°以上９５°以下）とすることが好ましい場合がある。このような点に対しては、スパッタターゲットと被成膜材料（ここでは基材フィルム３）との間にスリット（ソーラースリット）を配置したコリメーションスパッタを適用することが有効である。

図５はコリメーションスパッタを適用した軟磁性薄膜２の形成状態を模式的に示している。図５において、Ｔはスパッタターゲット、Ｍは被成膜材料（基材フィルム３）、ＣはスパッタターゲットＴと被成膜材料Ｍとの間に配置したコリメータである。コリメータＣはスパッタターゲットＴからスパッタされたスパッタ粒子の飛翔方向に対して平行に配置された複数のスリットＳを有している。スパッタ粒子は飛翔角度がコリメータＣで制限されるため、被成膜材料Ｍに対してより垂直に近い状態で飛翔して堆積することになる。すなわち、スパッタ粒子の直進性を高めることができる。

図６に示すように、折り曲げ角θを約９０°（例えば８５°以上９５°以下）とした基材フィルム３を用いた場合においても、コリメーションスパッタを適用して軟磁性薄膜２を形成することによって、凸部４の頂面に形成された部分と凹部５の底面に形成された部分とを分離することができる。すなわち、凸部４と凹部５とを繋ぐ壁面上に軟磁性薄膜２を連続した膜として堆積させないようにすることができる。このような軟磁性薄膜２によれば、よりきれいに形状異方性を高めることが可能となる。軟磁性薄膜２の分離性はスリットＳの形状（スリット長さＤに対するスリット幅ｓの比）で制御することができる。

基材フィルム３の凹凸部の折り曲げ角θは、例えば図７に示すように鈍角であってもよい。この場合の折り曲げ角θは９０°を超えて１３５°未満とすることが好ましい。折り曲げ角θが１３５°を超えると、軟磁性薄膜２の連続性が強くなって形状異方性が低下する。このような基材フィルム３は、折り曲げ角θを約９０°として形成したフィルムを凹凸部の繰り返し方向に拡張したり、あるいはフィルム成形時やフィルム加工時の型の角度を鈍角にすることで得ることができる。

折り曲げ角θを鈍角とした基材フィルム３上に軟磁性薄膜２を形成した場合においても、軟磁性薄膜２の凸部４の頂面と凹部５の底面に形成された部分の膜厚は、凸部４と凹部５とを繋ぐ壁面上に形成された部分より厚くなるため、磁気的に不連続な軟磁性薄膜２を得ることができる。さらに、軟磁性薄膜２の膜形状としての連続性は向上するため、軟磁性薄膜２の磁気特性の劣化等を抑制することができる。

ただし、凹凸部の折り曲げ角θが大きすぎると軟磁性薄膜２の磁気的な連続性が強くなって形状異方性が低下する。軟磁性薄膜２の磁気的な不連続性に基づく形状異方性を得るためには、軟磁性薄膜２の凸部４の頂面に形成された部分の透磁率μ′と膜厚Ｔとの積（Ｐ１値）に対する凸部４と凹部５とを繋ぐ壁面上に形成された部分の透磁率μ′と膜厚Ｔとの積（Ｐ２値）の比（Ｐ２／Ｐ１）が０．７以下となるように、凹凸部の折り曲げ角θを設定することが好ましい。軟磁性薄膜２のＰ２／Ｐ１比が０．７を超えると磁気的な連続性が強まり、軟磁性薄膜２の形状異方性が低下する。

軟磁性薄膜２のＰ２／Ｐ１比は、凹凸部の折り曲げ角θを鈍角にした場合に限らず、折り曲げ角θを約９０°（例えば８５°以上９５°以下）とした場合や鋭角（例えば１０°以上９０°未満）とした場合にも当て嵌まる。従って、凹凸部の折り曲げ角θによらずに、軟磁性薄膜２の凸部４の頂面に形成された部分の透磁率μ′と膜厚Ｔとの積（Ｐ１値）に対する凸部４と凹部５とを繋ぐ壁面上に形成された部分の透磁率μ′と膜厚Ｔとの積（Ｐ２値）は０．７以下とすることが好ましく、さらに好ましくは０．５以下である。

上述したように、基材フィルム３の凹凸部の折り曲げ角θは、典型的には約９０°（例えば８５°以上９５°以下）とされる。折り曲げ角θは９０°に限らず、鋭角であっても鈍角であってもよい。基材フィルム３の折り曲げ角θは、具体的には１０°以上１３５°以下の範囲とすることが好ましい。折り曲げ角θは３０°以上１２０°以下の範囲とすることがさらに好ましい。

複数の凹凸部を繰り返し設けた折り曲げ形状を有する基材フィルム３を用いることによって、軟磁性薄膜２を平面的に見た場合に隙間を生じさせることなく、形状異方性を付与した軟磁性薄膜２を有する軟磁性フィルム１を得ることが可能となる。さらに、軟磁性薄膜２の端部の加工やそれに基づく組織、磁区の乱れ等を生じさせることない。このような軟磁性フィルム１は、電磁波対策部品として有効に使用することができる。

この実施形態の軟磁性フィルム１においては、軟磁性薄膜２の凸部４の頂面と凹部５の底面に形成された部分で形状異方性を得ているため、平面的に見た場合には軟磁性薄膜２に隙間が生じさせることがない。従って、電磁波の漏洩を抑制することができる。さらに、軟磁性薄膜２の端部形状や加工状態等に基づく軟磁気特性の低下を招くこともない。すなわち、健全な軟磁性薄膜２に対して形状異方性を有効に付与することが可能となる。軟磁性フィルム１自体は柔軟でかつ薄型化が可能であるため、設置自由度の向上や設置体積の低減を図ることができる。軟磁性フィルム１を具備する電磁波対策部品によれば、放射される電磁波の不要方向への電磁界強度を効果的に低減することが可能となる。

電磁波対策部品による不要方向への電磁界強度の低減効果について詳述する。この実施形態の軟磁性薄膜２によれば、その材料固有の異方性に加えて、複数の凹凸部を有する基材フィルム３に基づいて形状異方性を付与している。これら軟磁性薄膜２の材料固有の異方性と形状異方性とに基づいて強磁性共鳴周波数ｆｒを高めることができる。

ここで、強磁性共鳴周波数ｆｒは次式で表される。
ｆｒ＝ｒ／２π（Ｈ_ｋｅｆｆ・Ｎ_ｄｚ・Ｍ_ｓ／μ₀）^1/2
Ｈ_ｋｅｆｆ＝Ｈ_ｋｍａｔ＋Ｈ_ｅｘｔ．＋（Ｎ_ｄｙ−Ｎ_ｄｘ）・Ｍ_ｓ／μ₀
（式中、ｒはジャイロ磁気定数（＝μ・ｅ／２・ｍｅ）、Ｎ_ｄｚは試料厚さ方向の反磁界係数、Ｎ_ｄｘは試料長手方向の反磁界係数、Ｎ_ｄｙは試料幅方向の反磁界係数、Ｈ_ｋｍａｔは材料組成および残留応力に依存する異方性、Ｈ_ｅｘｔ．は試料に印加される外部磁界、μ₀＝４π×１０^-7、ｍｅ＝９．１０９１×１０^-31［ｋｇ］、ｅ＝１．６０２１０×１０^-19［Ｃ］である）

上述した強磁性共鳴周波数ｆｒを高めることによって、低周波領域における大きな透磁率μ′（複素透磁率μの実数成分）を高周波領域まで維持することができる。すなわち、高周波領域で大きなμ′を得ることが可能となる。一方、複素透磁率μの虚数成分μ″は高周波領域においても極めて小さくなる。軟磁性薄膜２の強磁性共鳴周波数ｆｒは送信帯周波数の１．５倍以上、さらには２倍以上であることが好ましい。このような軟磁性薄膜２を電磁波対策部品として使用することによって、放射された電磁波を軟磁性薄膜２による磁気回路を介して所望方向に導くことができる。これによって、放射される電磁波の不要方向への電磁界強度を効果的に低減することが可能となる。

ここで、携帯電話機等の周波数帯域は多岐にわたっているが、人体に吸収される電磁波強度（ＳＡＲ）で特に問題となる送信帯は８２４ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚの範囲である。このような高周波領域（２ＧＨｚまでの領域）において、従来の電磁波吸収体は十分なμ′を有していないのに対して、この実施形態の軟磁性フィルム１は軟磁性薄膜２の形状異方性を大きくして強磁性共鳴周波数ｆｒを高めているため、低周波領域における大きなμ′を高周波領域においても実現することができる。従って、電磁波を軟磁性薄膜２による磁気回路で所望方向に導くことができる。

さらに、軟磁性薄膜２の強磁性共鳴周波数ｆｒを高めることによって、高周波領域におけるμ″が小さくなる。従って、電磁波の熱ロスによる損失を低減することができる。従来の電磁波吸収体は、高周波領域における大きなμ″に基づいて電磁波を熱ロスとして消費している。この実施形態の軟磁性フィルム１は、電磁波の熱ロスによる損失を低減しているため、例えば電磁波の信号強度自体の低下等を抑制することが可能となる。

上述した実施形態の軟磁性フィルム１は、例えば電磁波対策部品として有効に利用されるものである。本発明の実施形態による電磁波対策部品は、上述した実施形態の軟磁性フィルム１を具備している。このような電磁波対策部品を適用した電子機器の実施形態について、図８および図９を参照して説明する。図８は本発明の電子機器を携帯電話機に適用した実施形態の構成を示す正面図、図９はその裏面図である。これらの図に示す折り畳みタイプの携帯電話機１０は、下筐体１１と上筐体１２とがヒンジ部１３を介して回転自在に連結された構造を有している。

下筐体１１は送信回路、受信回路、切替回路、制御回路等が搭載された回路基板１４を収納しており、その表面には入力用のキーパッド１５が配置されている。さらに、下筐体１１は電磁波送信部としてアンテナ１６を備えており、このアンテナ１６から音声データ、文字データ、画像データ等の各種データを含む無線信号（電磁波）が送受信される。アンテナ１６は回路基板１４に設けられたアンテナ配線等を介して送信回路と受信回路に接続されている。上筐体１２は液晶表示装置等による表示部１７を有している。

電磁波送信部としてのアンテナ１６の近傍には、軟磁性フィルム１からなる電磁波対策部品１８が配置されている。具体的には、回路基板１４によるアンテナ配線と下筐体１１の人体側に向けられる表面（キーパッド１５等を有する表面）との間に電磁波対策部品１８が配置されている。すなわち、人体頭部とアンテナ１６並びにその近傍のアンテナ配線との間には、下筐体１１に配置された電磁波対策部品１８が介在される。電磁波対策部品１８は前述した実施形態の軟磁性フィルム１で構成されている。

この実施形態における電磁波対策部品１８は、軟磁性薄膜２の強磁性共鳴周波数ｆｒが高く（例えば送信帯周波数の１．５倍以上）、これにより携帯電話機１０の送信帯周波数における透磁率μ′が大きい。このような軟磁性薄膜２を有する電磁波対策部品１８によれば、アンテナ１６やアンテナ配線から人体頭部側に放射される電磁波を、軟磁性薄膜２による磁気回路を介して上方もしくは下方に導くことができる。すなわち、人体頭部が配置される空間の電磁界強度が低減される。基材フィルム３の凹凸部の繰り返し周期ｐは使用周波数と軟磁性薄膜２の材料固有の異方性とに基づいて設定することが好ましい。

このように、携帯電話機１０の周波数帯域（例えば２ＧＨｚまでの領域）で大きなμ′を示す軟磁性薄膜２を具備する電磁波対策部品１８を使用することによって、人体頭部側に放射される不要な電磁波の強度を低減することが可能となる。さらに、軟磁性薄膜２の強磁性共鳴周波数ｆｒを高めることで高周波領域におけるμ″が小さくなるため、熱ロスによる損失を低減することができる。これらによって、携帯電話機１０から送信される信号強度の低下を抑制しつつ、不要な方向に放射される電磁波の強度、言い換えると人体頭部等が配置される空間の電磁界強度を効果的に低減することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、本発明の電子機器を携帯電話機に適用した例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、各種の携帯型通信機器に適用可能である。さらに、電磁界強度を低減する空間は人体頭部が配置される空間に限られるものではない。本発明の電磁波対策部品は、ノイズに弱い他の電子機器（例えば携帯電話機であればカメラ部品等）が配置される空間の電磁界強度の低減、送受信信号の周波数や方式が異なる複数のアンテナ間の干渉抑制等に対しても有効に機能する。従って、本発明は電磁波送信機能を有する各種の電子機器に適用可能である。

次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。

（実施例１）
まず、厚さ２５μｍのポリイミド樹脂フィルムを用意し、これを型に挟み込んで加熱圧縮成形（例えばアイトリックス社製のナノインプリント装置を使用）することによって、図２に示したような折り曲げ形状を有する基材フィルムを作製した。基材フィルムの凹凸部の長手方向に平行な長さＬは２０ｍｍとした。また、基材フィルムの凹凸部の形状は、凸部頂面の幅ｗ１および凹部底面の幅ｗ２がそれぞれ１００μｍ、凹凸部の繰り返し周期pが２００μｍ、段差ｄが４μｍとした。凹凸部の折り曲げ角度θは９０°とした。

上述したポリイミド樹脂製の基材フィルムをアセトン洗浄した後に、以下にようにして基材フィルムの両面に積層型軟磁性薄膜を形成した。まず、基材フィルム上に厚さ０．０３μｍのＳｉＯ₂膜と厚さ０．０１μｍのＴｉ膜をＲＦスパッタおよびＤＣスパッタで順に成膜した。このような下地膜上に厚さ０．５μｍのＦｅＣｏＺｒＳｉＯ膜と厚さ０．０５μｍのＳｉＯ₂膜とを交互に積層することによって、基材フィルムの両面に積層型軟磁性薄膜を形成した。これらの積層数は両面とも４回とした。

ＦｅＣｏＺｒＳｉＯ膜の成膜には、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を使用した。スパッタターゲットとしては、Ｆｅ₆₈Ｃｏ₁₇Ｚｒ₁₅組成（原子％）を有する直径１２５ｍｍ×厚さ３ｍｍの円板状合金ターゲットのエロージョンパターン上に、２０個のＳｉＯ₂チップ（１０ｍｍ×１０ｍｍ×２．３ｍｍ）を均等に載置したターゲットを用いた。このようなスパッタターゲットを用いて、４層のＦｅＣｏＺｒＳｉＯ膜（厚さ０．５μｍ）をＳｉＯ₂膜（厚さ０．０５μｍ）を介して順に積層した。軟磁性膜の成膜時の投入電力は３．３Ｗ／ｃｍ²、ターゲット−基板間距離は７５ｍｍ、アルゴン圧は３．２Ｐａ（５００ＳＣＣＭ）とした。成膜時に凹凸部の長手方向に１．６×１０³Ａ／ｍの磁界が印加されるように永久磁石を配置した。

このようにして、複数の凹凸部を有する基材フィルムの両面に積層型軟磁性薄膜を形成して軟磁性フィルムを作製した。軟磁性フィルムの構成は、［（ＳｉＯ₂膜（０．０５μｍ）／ＦｅＣｏＺｒＳｉＯ膜（０．５μｍ））_４／Ｔｉ膜（０．０１μｍ）／ＳｉＯ₂膜（０．０３μｍ）／／ポリイミド樹脂製基材フィルム（２５μｍ）／／ＳｉＯ₂膜（０．０３μｍ）／Ｔｉ膜（０．０１μｍ）／（ＦｅＣｏＺｒＳｉＯ膜（０．５μｍ）ＳｉＯ₂膜（０．０５μｍ））_４］である。

この軟磁性フィルムの磁気特性を測定したところ、強磁性共鳴周波数ｆｒは３ＧＨｚ以上であった。２ＧＨｚにおけるμ′／μ″は十分に大きく、高周波領域で良好な特性を示すことが確認された。なお、軟磁性薄膜の凸部の頂面に形成された部分のμ′・Ｔ（Ｐ１値）に対する凸部と凹部とを繋ぐ壁面上に形成された部分のμ′・Ｔ（Ｐ２値）の比（Ｐ２／Ｐ１）は０．０９であった。

（実施例２〜９）
上述した実施例１において、基材フィルムの凹凸部の形状や軟磁性薄膜の積層数等を変える以外は、それぞれ実施例１と同様にして軟磁性フィルムを作製した。各軟磁性フィルムの詳細条件は表１に示す通りである。表中の参考例は凹凸部の形状等を本発明の好ましい範囲外に設定したものである。これらの軟磁性フィルムについても、実施例１と同様にして磁気特性を測定した。それらの結果を表２に示す。

表２において、ｆｒは５．５ＧＨｚ以上の場合をＡ、３．５ＧＨｚ以上の場合をＢ、３．５ＧＨｚ未満の場合をＣとして示した。μ′／μ″は２ＧＨｚにおける値が３以上である場合をＡ、３未満である場合をＣとして示した。総合評価はｆｒ、２ＧＨｚにおけるμ′／μ″に基づくものであり、両項目がＡである場合をＡ、いずれかの項目がＢである場合をＢ、いずれかの項目がＣである場合をＣとして示した。

表２から明らかなように、実施例２〜９による軟磁性フィルムはいずれも強磁性共鳴周波数ｆｒが高く、良好に形状異方性が付与されていることが分かる。さらに、軟磁性フィルムの強磁性共鳴周波数ｆｒを再現性よく高めるためには、基材フィルムの凹凸部の段差ｄを１μｍ以上、繰り返し周期ｐを１０００μｍ以下、軟磁性薄膜の膜厚Ｔを３μｍ以下とすることが好ましいことが分かる。

（実施例１０）
実施例１と同一素材および同一形状の基材フィルムを用意し、この基材フィルムの両面に積層型軟磁性薄膜を以下のようにして形成した。まず、基材フィルムをアセトン洗浄した後に、厚さ０．０３μｍのＳｉＯ₂膜と厚さ０．０１μｍのＴｉ膜をＲＦスパッタおよびＤＣスパッタで順に成膜した。この下地膜上に厚さ０．５μｍのＦｅＣｏＢＳｉＯ膜と厚さ０．０５μｍのＳｉＯ₂膜とを交互に積層することによって、基材フィルムの両面に積層型軟磁性薄膜を形成した。これらの積層数は両面とも４回とした。

ＦｅＣｏＢＳｉＯ膜の成膜には、ＲＦマグネトロンスパッタ装置を使用した。スパッタターゲットとしては、（Ｆｅ_0.80Ｃｏ_0.20）₈₅Ｂ₁₅組成（原子％）を有する直径１２５ｍｍ×厚さ３ｍｍの円板状合金ターゲットとＳｉＯ₂ターゲットを用いた。これらのスパッタターゲットを用いて、４層のＦｅＣｏＢＳｉＯ膜（厚さ０．５μｍ）をＳｉＯ₂膜（厚さ０．０５μｍ）を介して順に積層した。軟磁性膜の成膜時の投入電力は３．３Ｗ／ｃｍ²、ターゲット−基板間距離は７５ｍｍ、アルゴン圧は１．６Ｐａ（５００ＳＣＣＭ）とした。

このようにして、複数の凹凸部を有する基材フィルムの両面に積層型軟磁性薄膜を形成して軟磁性フィルムを作製した。軟磁性フィルムの構成は、［（ＳｉＯ₂膜（０．０５μｍ）／ＦｅＣｏＢＳｉＯ膜（０．５μｍ））_４／Ｔｉ膜（０．０１μｍ）／ＳｉＯ₂膜（０．０３μｍ）／／ポリイミド樹脂製基材フィルム（２５μｍ）／／ＳｉＯ₂膜（０．０３μｍ）／Ｔｉ膜（０．０１μｍ）／（ＦｅＣｏＢＳｉＯ膜（０．５μｍ）／ＳｉＯ₂膜（０．０５μｍ））_４］である。

この軟磁性フィルムの磁気特性を測定したところ、強磁性共鳴周波数ｆｒは３ＧＨｚ以上であった。μ′およびμ″の周波数依存性を測定したところ、軟磁性薄膜のμ′は低周波領域のみならず高周波領域まで大きく、かつ高周波領域においてもμ″の値が小さいことが確認された。２ＧＨｚにおけるμ′／μ″は十分に大きく、高周波領域で良好な特性を示すことが確認された。なお、軟磁性薄膜の凸部の頂面に形成された部分のμ′・Ｔ（Ｐ１値）に対する凸部と凹部とを繋ぐ壁面上に形成された部分のμ′・Ｔ（Ｐ２値）の比（Ｐ２／Ｐ１）は０．１０であった。

（実施例１１）
上述した実施例１０において、樹脂フィルムを凹凸部の繰り返し方向に圧縮することによって、凹凸部の折り曲げ角θを７０°とした基材フィルムを使用する以外は、実施例１０と同様にして軟磁性フィルムを作製した。軟磁性フィルムの詳細条件は表３に示す通りである。この軟磁性フィルムについても、実施例１０と同様にして磁気特性を測定した。それらの結果を表４に示す。

（実施例１２）
上述した実施例１０において、樹脂フィルムを凹凸部の繰り返し方向に拡張することによって、凹凸部の折り曲げ角θを１１０°とした基材フィルムを使用する以外は、実施例１０と同様にして軟磁性フィルムを作製した。軟磁性フィルムの詳細条件は表３に示す通りである。なお、表中の参考例４は凹凸部の折り曲げ角θを１５０°としたものである。これらの軟磁性フィルムについても、実施例１０と同様にして磁気特性を測定した。それらの結果を表４に示す。

表４から明らかなように、実施例１０〜１２による軟磁性フィルムはいずれも強磁性共鳴周波数ｆｒが高く、良好に形状異方性が付与されていることが分かる。軟磁性薄膜のＰ２／Ｐ１比が大きくなりすぎると強磁性共鳴周波数ｆｒが低下するため、Ｐ２／Ｐ１比は０．７以下とすることが好ましいことが分かる。

（実施例１３〜１５）
軟磁性薄膜の成膜に図５に示したようなコリメーションスパッタを適用する以外は、実施例１と同様にして軟磁性フィルムを作製した。コリメーションスパッタ時のスリットの形状（スリット長さＤに対するスリット幅ｓの比（ｓ／Ｄ比））は、実施例１３では１、実施例１４では０．２、実施例１５では０．１とした。軟磁性フィルムの詳細条件は表５に示す通りである。これらの軟磁性フィルムについても、実施例１と同様にして磁気特性を測定した。それらの結果を表６に示す。なお、表５における側面膜厚は、凸部と凹部とを繋ぐ壁面上の軟磁性薄膜の１層あたりの膜厚である。

表５および表６から明らかなように、コリメーションスパッタを適用することでＰ２／Ｐ１比を低減することができる。このことは軟磁性薄膜の形状異方性をよりきれいに高めることが可能であることを意味する。さらに、コリメーションスパッタにおけるスリットのｓ／Ｄ比を小さくすることによって、凸部と凹部とを繋ぐ壁面上おける軟磁性薄膜の堆積量を減少させることができる。スリットのｓ／Ｄ比を0.1とした実施例１５においては、ＳＥＭ観察（５万倍）したときに凸部と凹部とを繋ぐ壁面（側面）上に軟磁性薄膜を連続した膜として観察することができなかった。

（実施例１６）
実施例１の軟磁性フィルムを用いた電磁波対策部品１８を、２０ｍｍ×５ｍｍの形状と４０ｍｍ×５ｍｍの形状に切断した。これらを図８および図９に示したように携帯電話機１０のアンテナ１６近傍のアンテナ配線上に、軟磁性薄膜の磁化容易軸方向が基板配線パターンと平行となるように貼り付けた。このような携帯電話機１０について、ＳＡＭファントムを用いた均一模擬組織モデル内部に励起される電界強度分布を、電界プローブを用いて測定した。

その結果、２ＧＨｚの送信周波数においてＳＡＭファントム内部の電磁波強度は２．３ｄＢ低減されていた。同様に電界プローブを用いて空間の電磁強度を測定した結果、ＳＡＭファントム以外の空間において、アンテナ効率が２ｄＢ向上していた。この測定結果から、強磁性共鳴周波数ｆｒが高い軟磁性薄膜を具備する電磁波対策部品を使用することによって、携帯電話機１０から送信される信号強度の低下を抑制しつつ、人体頭部等が配置される空間の電磁界強度を効果的に低減できることが分かる。

電磁波対策部品として使用する軟磁性薄膜（軟磁性フィルム）は、高周波領域でμ′が大きければそれ以外の例えば直流磁界測定で得られる保磁力等の特性にはあまり影響されない。従って、（Ｃｏ_35.6Ｆｅ₅₀Ｂ_14.4）と（ＳｉＯ₂）の２元スパッタによる磁性膜、（Ｃｏ₂₀Ｆｅ₈₀）と（ＳｉＯ₂）の２元スパッタによる軟磁性膜等を適用してもよく、これらの軟磁性膜によっても同様の効果を得ることができる。さらに、軟磁性膜はスパッタ法に限らず蒸着法等を適用して成膜してもよい。

本発明の態様に係る軟磁性フィルムは、形状自由度の低下や体積の増加、さらには平面的な磁性体の分離を招くことなく、軟磁性薄膜に形状異方性を有効に付与したものである。従って、そのような軟磁性フィルムは電磁波対策部品に有効に利用される。さらに、本発明の態様に係る電磁波対策部品によれば、発信信号強度の低下を抑制しつつ、放射される電磁波の不要方向に対する電磁界強度を低減することができる。そのような電磁波対策部品を用いた電子機器によれば、電磁波による通信特性等を良好に保った上で、例えば人体や他の電子部品や電子機器に対する電磁波の影響を低減することが可能となる。

Claims (20)

1. 複数の凹凸部を繰り返し設けた折り曲げ形状を有する基材フィルムと、
   少なくとも前記基材フィルムの前記凸部の頂面および前記凹部の底面に形成された軟磁性薄膜であって、透磁率μ′と膜厚Ｔとの積が不連続な部分を有する軟磁性薄膜と
   を具備することを特徴とする軟磁性フィルム。
2. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
   前記基材フィルムは前記凹凸部の段差が１μｍ以上であることを特徴とする軟磁性フィルム。
3. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
   前記基材フィルムは前記凹凸部の段差が３μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする軟磁性フィルム。
4. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
   前記基材フィルムは前記凹凸部の繰り返し周期が１０００μｍ以下であることを特徴とする軟磁性フィルム。
5. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
   前記基材フィルムは前記凸部頂面の幅および前記凹部底面の幅がそれぞれ５００μｍ以下であることを特徴とする軟磁性フィルム。
6. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
   前記基材フィルムは平均厚さが２００μｍ以下の樹脂フィルムを備えることを特徴とする軟磁性フィルム。
7. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
   前記軟磁性薄膜は膜厚Ｔが３μｍ以下であることを特徴とする軟磁性フィルム。
8. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
   前記軟磁性薄膜は非磁性絶縁層を介して複数の磁性層を積層した積層膜を有することを特徴とする軟磁性フィルム。
9. 請求項８記載の軟磁性フィルムにおいて、
   前記複数の磁性層の単層としての膜厚はそれぞれ１μｍ以下であることを特徴とする電子機器。
10. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
    前記軟磁性薄膜は前記基材フィルムの両面に形成されていることを特徴とする軟磁性フィルム。
11. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
    前記基材フィルムは前記凹凸部の折り曲げ角が１０°以上１３５°以下の範囲である折り曲げ形状を有することを特徴とする軟磁性フィルム。
12. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
    前記基材フィルムは前記凹凸部の折り曲げ角が８５°以上９５°以下の範囲である折り曲げ形状を有することを特徴とする軟磁性フィルム。
13. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
    前記基材フィルムは前記凹凸部の折り曲げ角が鋭角となる折り曲げ形状を有することを特徴とする軟磁性フィルム。
14. 請求項１３記載の軟磁性フィルムにおいて、
    前記凹凸部の折り曲げ角が１０°以上９０°未満の範囲であることを特徴とする軟磁性フィルム。
15. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
    前記凸部の頂面に形成された前記軟磁性薄膜の前記透磁率μ′と膜厚Ｔとの積（Ｐ１値）に対する前記凸部と前記凹部とを繋ぐ壁面上に形成された前記軟磁性薄膜の前記透磁率μ′と膜厚Ｔとの積（Ｐ２値）の比（Ｐ２／Ｐ１）が０．７以下であることを特徴とする軟磁性フィルム。
16. 請求項１記載の軟磁性フィルムにおいて、
    前記軟磁性薄膜は前記凸部の頂面に形成された部分と前記凹部の底面に形成された部分とが分離されていることを特徴とする軟磁性フィルム。
17. 請求項１記載の軟磁性フィルムを具備することを特徴とする電磁波対策部品。
18. 電磁波送信部を有する電子機器本体と、
    請求項１記載の軟磁性フィルムを備える電磁波対策部品であって、前記電磁波送信部から放射される電磁波の不要方向に対する電磁界強度を選択的に低減するように配置された電磁波対策部品と
    を具備することを特徴とする電子機器。
19. 請求項１８記載の電子機器において、
    前記軟磁性フィルムにおける軟磁性薄膜は前記電子機器本体の送信帯周波数の１．５倍以上の強磁性共鳴周波数を有することを特徴とする電子機器。
20. 請求項１８記載の電子機器において、
    前記電子機器は携帯型通信機器であることを特徴とする電子機器。
    
    

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