JPH1097913A - 複合磁性体及びその製造方法ならびに電磁干渉抑制体 - Google Patents
複合磁性体及びその製造方法ならびに電磁干渉抑制体Info
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Abstract
に反磁界を減少させることによって高い実部透磁率特性
を有する複合磁性体を提供すること。 【解決手段】 第1、第2の軟磁性体粉末11、12
と、有機結合剤13とから成り、前記第1の軟磁性体粉
末は扁平形状を有し、前記第2の軟磁性体粉末は任意の
形状を有し、かつその大きさが前記第1の軟磁性体粉末
より十分に小さく、前記第1の軟磁性体粉末の単位体積
当たりの総体積が、前記第2の軟磁性体粉末の単位体積
当たりの総体積に比べて十分に大きいことを特徴とする
複合磁性体。
Description
て優れた複素透磁率特性を有する複合磁性材料と、その
一応用例である電波吸収体に関し、詳しくは、高周波電
子回路/装置に於いて問題となる電磁干渉の抑制に有効
な、複素透磁率特性の優れた複合磁性体及びその製造方
法ならびに電磁干渉抑制体に関する。
を利用する電子機器類の普及が進み、中でも準マイクロ
波帯域を使用する移動通信機器類の普及がめざましい。
それに伴い、インダクタンス部品や電波吸収体に用いら
れる軟磁性体材料にも高周波化への対応が求められてい
る。
一つは、渦電流損失であり、その低減手段として、表皮
深さを考慮した薄膜化及び高電気抵抗化が挙げられ、前
者の例としては、磁性体層と誘電体層を交互に積層製膜
したものが挙げられ、また後者の代表としては、高電気
抵抗のNi−Zn系フェライトを挙げることができる。
は、前述のインダクタンス部品及び電波吸収体が主であ
り、インダクタンス部品には実部透磁率μ’が用いら
れ、電波吸収体には、虚数部透磁率μ”が用いられる。
しかしながら、インダクタンス部品には高いQ値が要求
される場合が多いものの、準マイクロ波帯域では必要な
インダクタンスが極めて小さな値となる為に、磁心材料
としての用途は限られている。
体としての用途は、高周波機器類の普及と共に拡大しつ
つある。例えば、携帯電話に代表される移動体通信機器
には、とりわけ小型化・軽量化の要求が顕著であり、電
子部品の高密度実装化が最大の技術課題となっている。
従って、過密に実装された電子部品類やプリント配線あ
るいはモジュール間配線等が互いに極めて接近すること
になり、更には、信号処理速度の高速化も図られている
為、静電結合及び/又は電磁結合による線間結合の増大
化や放射ノイズによる干渉などが生じ、機器の正常な動
作を妨げる事態が少なからず生じている。
来は、主に導体シールドを施す事による対策がなされて
きた。
ールドは、空間とのインピーダンス不整合に起因する電
磁波の反射を利用する電磁障害対策である為に、遮蔽効
果は得られても不要輻射源からの反射による電磁結合が
助長され、その結果二次的な電磁障害を引き起こす場合
が少なからず生じている。その対策として、磁性体の磁
気損失、即ち虚数部透磁率μ”を利用した不要輻射の抑
制が有効である。即ち、前記導体シールドと不要輻射源
の間に磁気損失の大きい磁性体を配設する事で不要輻射
を抑制することが出来る。
μ”>μ’なる関係を満足する周波数帯域にてμ”に反
比例するので、前述した電子機器の小型化・軽量化の要
求に迎合する薄い電磁干渉抑制体即ち、シールド体と吸
収体からなる複合体を得るためには、虚数部透磁率μ”
の大きな磁性体が必要となる。
性に優れ、所望の周波数範囲にて磁気損失体として機能
する磁性体、即ち、低周波数領域にて、μ’の値が大き
く、更に、μ”>μ’なる周波数領域に於いて、μ”が
大きな値を示す磁性体の検討を行った。
な磁気損失を得るためには、磁気共鳴が生じるよりも低
い周波数において渦電流による透磁率の劣化が生じない
様な対策を講じつつ、複合磁性体の反磁界を更に減少さ
せることが必要である。
と誘電体層を交互に積層する様に製膜した積層構造化が
提案され、一部実用化されている。この積層構造を有す
る複合磁性体の特徴は、磁性体層の厚さが電気抵抗、透
磁率及び周波数にて定まる表皮深さと同等もしくはそれ
以下の厚さとなっている点である。
電体層を介して変位電流が流れるために透磁率特性が劣
化するという問題がある。ここで、変位電流は、積層構
造磁性体のサイズ(即ち、積層方向と直交する向きの大
きさ)に依存するので、積層構造磁性体を細分化しカラ
ム構造とすることで、その影響を排除することが可能と
なる。このような積層構造磁性体をスパッタリング等
の、いわゆる薄膜製膜プロセスにて実現するのは容易で
はないが、前記磁性体層に軟磁性体粉末を当てはめるこ
とで実用化が容易となる。
は、その厚みが前記表皮深さよりも薄い扁平状とするこ
と、軟磁性体粉末は、粉末の反磁界係数Nd をほぼ1に
するために十分なアスペクト比を有するものとするこ
と、誘電体層に相当するものとして、軟磁性体粉末の表
面を酸化させることにより得られる誘電体層を設けるこ
と、により渦電流損失の極めて小さい複合磁性体を得る
ことができると期待した。
は、前記扁平状軟磁性体粉末の反磁界係数Ndと、前記
扁平状軟磁性体粉末の前記複合磁性体中での配列のされ
かた、および前記軟磁性体粉末の充填量等により決定さ
れ、前記扁平状軟磁性体粉末を前記複合磁性体の面内方
向に高い配向度で配列させることにより減少する。
その形状や大きさに分布を有する為に、前記配向度の改
善は、粉末の立体障害や有機結合剤との親和性の不十分
さ等により極めて困難であった。実際、扁平状の軟磁性
体粉末と有機結合剤からなる複合磁性体の磁化容易軸に
直交する方向の断面を電子顕微鏡で観察すると、前記扁
平状軟磁性体粉末同士の間隙には、有機結合剤の存在し
ない領域(空気層)があり、その領域は磁気的にも機械
的にも機能しない無駄な空間であることが確認できた。
し、前記扁平状軟磁性体粉末よりも十分に小さな大きさ
の軟磁性体粉末を該空間ないしその近傍の有機結合剤中
に充填させることにより、複合磁性体の反磁界が更に減
少することを期待し、更に、軟磁性体粉末の厚さを特定
し、その軟磁性体粉末の表面に誘電体層を設けること
で、渦電流損失が少なく、かつ空間とのインピーダンス
不整合の生じにくい非良導性の複合磁性体を提供できる
ことを見い出し本発明に至った。
末と、有機結合剤から成る複合磁性体であって、前記第
1の軟磁性体粉末は扁平形状を有し、前記第2の軟磁性
体粉末は任意の形状を有し、その大きさが前記第1の軟
磁性体粉末より十分に小さく、かつ、前記第1の軟磁性
体粉末の前記複合磁性体単位体積当たりの総体積が、前
記第2の軟磁性体粉末の単位体積当たりの総体積に比べ
て十分に大きい複合磁性体が得られる。
体粉末は、BET比表面積が0.1〜3m2 /gであ
り、前記第2の軟磁性体粉末は、BET比表面積が5m
2 /g以上である複合磁性体が得られる。
体粉末の平均厚さが、該複合磁性体の使用周波数におけ
る表皮深さδよりも小さい複合磁性体が得られる。
体粉末は、該複合磁性体中において、配向配列されてい
る複合磁性体が得られる。
体粉末は、少なくともその表面に酸化物層を有する複合
磁性体が得られる。
の表面に酸化物層を有する軟磁性体粉末は、気相中徐酸
法又は液相中徐酸法により、酸素含有混合ガスにてその
表面が酸化処理されたものである磁性複合体が得られ
る。
の軟磁性体粉末と、前記有機結合剤とからなり、かつ、
電気的に非良導性である複合磁性体が得られる。
機結合剤からなる複合磁性体の製造方法において、前記
軟磁性体粉末を扁平状に加工して第1の軟磁性体粉末と
し、前記軟磁性体粉末を前記第1の軟磁性体粉末より十
分に小さい大きさの任意の形状に加工して第2の軟磁性
体粉末とし、前記第1の軟磁性体粉末の少なくとも表面
に、気相中徐酸法又は液相中徐酸法により酸素含有ガス
にて酸化物層を形成する複合磁性体の製造方法が得られ
る。
その構成要素として有する電磁干渉抑制体であって、更
に導電性材料層を有する電磁干渉抑制体が得られる。
の大きな鉄アルミ珪素合金(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
軟磁性材料を原料素材として用いることが出来る。
は、これらの原料素材を粉砕、延伸・引裂加工等により
扁平化し、その厚みを表皮深さと同等以下にすると共
に、粉末の反磁界係数Nd をほぼ1にするために、粉末
のアスペクト比を概ね10以上とする必要がある。ここ
で、表皮深さδは次式により与えられる。
ある。従って、表皮深さδは目的の周波数によってその
値が異なってくるが、所望の表皮深さとアスペクト比を
得るには、出発粗原料粉末の平均粒径を特定するのが最
も簡便な手段の一つである。この粉砕、延伸・引裂加工
に用いることの出来る代表的な粉砕手段として、ボ−ル
ミル、アトライタ、ピンミル等を挙げることが出来、前
述した条件を満足する第1の軟磁性体粉末の厚さとアス
ペクト比が得られれば粉砕手段に制限はない。
同士の電気的な隔離、即ち複合磁性体の非良導性を磁性
粉の高充填状態においても確保出来る様、第1の軟磁性
体粉末は、その表面に誘電体層が形成されている必要が
ある。この誘電体層は、金属磁性粉末の表面を酸化させ
ることにより得られる構成元素と酸素とからなる金属酸
化物層であり、例えば、鉄アルミ珪素合金(センダス
ト)の場合には、主にAlOX 及びSiOX であると推
察される。
して、特に粉末の大きさが比較的小さく、活性度の高い
ものについては、炭化水素系有機溶媒中あるいは不活性
ガス雰囲気中にて酸素分圧の制御された窒素−酸素混合
ガスを導入する液相中徐酸法あるいは気相中徐酸法によ
り酸化処理する事が制御の容易性、安定性、及び安全性
の点で好ましい。
共に用いる第2の軟磁性体粉末については、前記第1の
軟磁性体粉末と同様の金属磁性体粉末、あるいは酸化物
磁性体粉末のいずれを用いても良いが、前記金属磁性体
粉末を用いる場合に表面酸化の為の徐酸処理を行うかど
うかは任意である。
大きさは、第1の軟磁性体粉末が第2の軟磁性体粉末に
比べて十分に大きいこと、第2の軟磁性体粉末の前記複
合磁性体単位体積当たりの総体積が、第1の軟磁性体粉
末の総体積に比べて十分に小さいことが必要となる。言
い換えれば、第2の軟磁性体粉末は、前記第1の軟磁性
体粉末の間隙、すなわち複合磁性体中の空隙を充填する
ように存在できる程度の大きさと総量であれば良い。具
体的には、第1の軟磁性体粉末はBET比表面積が0.
1〜3(m2 /g)であり、第2の軟磁性体粉末のBE
T比表面積は5(m2 /g)以上であることが好まし
い。
剤としては、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹
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、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹
脂、イミド系樹脂、或いはそれらの共重合体を挙げるこ
とが出来る。
散して複合磁性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。
の軟磁性体粉末の粒子を配向・配列させる手段として
は、剪断応力による方法と磁場配向による方法があり、
いずれの方法を用いても良い。
断面図であり、有機結合剤13中で配向処理された第1
の軟磁性体粉末11間の空隙を充填するように第2の軟
磁性体粉末12が存在している複合磁性体10が得られ
る。
体の断面図であり、複合磁性体10の一面側に導電性材
料からなる導電体層14が形成されて成る電磁干渉抑制
体20が得られる。
ったので、以下に実施例として詳細に説明する。
た鉄アルミ珪素合金粉末を用意し、アトライタを用いて
摩砕加工を行い、更に、炭化水素系有機溶媒中で酸素分
圧35%の窒素−酸素混合ガスを導入しながら8時間撹
拌し液相中徐酸処理することにより第1の軟磁性体粉末
である偏平状の磁性粉末試料を得た。ここで得られた粉
末を表面分析した結果、金属酸化物の生成が明確に確認
され、試料粉末の表面に於ける酸化被膜の存在が認めら
れた。
述べる複合磁性体を作製し、μ−f特性及び電磁干渉抑
制効果を調べた。
加工された複合磁性体試料を用いた。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、μ’及びμ”を求めた。
示される評価系により行い、電磁干渉抑制体試料20と
して、銅板による導電体層14が裏打ちされた厚さ2m
mで一辺の長さが20cmの複合磁性体10を用いた。
ここで、波源用素子及び受信用素子にはループ径1.5
mmの微小ループアンテナ21,22を用い、受信用素
子に接続される信号源にはスイープジェネレータ(電磁
界波源用発振器)23を使用し、結合レベルの測定には
ネットワークアナライザ(電磁界強度測定器)24を使
用した。
性体ペーストを調合し、これをドクターブレード法によ
り製膜し、熱プレスを施した後に85℃にて24時間キ
ュアリングを行い検証用試料1を得た。
微鏡を用いて解析したところ、偏平状軟磁性体粒子の配
列方向は試料膜面内方向であった。
を調合し、これをドクターブレード法により製膜し、熱
プレスを施した後に85℃にて24時間キュアリングを
行い検証用試料2を得た。
微鏡を用いて解析したところ、偏平状軟磁性粒子の配列
方向は試料膜面内方向であった。
を調合し、これをドクターブレード法により製膜し、熱
プレスを施した後に85℃にて24時間キュアリングを
行い検証用試料3を得た。
微鏡を用いて解析したところ、偏平状軟磁性粒子の配列
方向は試料膜面内方向であった。
を調合し、これをドクターブレード法により製膜し、熱
プレスを施した後に85℃にて24時間キュアリングを
行い比較用試料4を得た。
微鏡を用いて解析したところ、ほぼ等方的な配列であっ
た。
を調合し、これをドクターブレード法により製膜し、熱
プレスを施した後に85℃にて24時間キュアリングを
行い比較用試料5を得た。
微鏡を用いて解析したところ、粒子配列方向は試料膜面
内方向であった。
rを下記表1に示す。
用試料1と比較例である比較用試料4及び5のμ−f特
性であり、実部透磁率μ’の値は本発明の実施例である
検証用試料1が最も大きな値を示している。
つの軟磁性粉末からなる検証用試料は、略球状の原料磁
性粉末を用いた比較用試料4や、偏平状の磁性粉末のみ
からなる比較用試料5に比べて実部透磁率μ’の差は歴
然である。
誘電体層を有する第1の軟磁性粉末と、任意形状で前記
第1の軟磁性粉末よりもその大きさが十分に小さい第2
の軟磁性粉末からなる複合磁性体は、高周波域において
高い透磁率特性を示す事が明白である。
て、それぞれの表面抵抗、μ”の値及び電磁干渉抑制効
果を比較した結果を下記表2に示す。
法による測定値であり、μ”の値は前記μ’同様1ター
ンコイル法による値であり、電磁干渉抑制効果の値は、
銅板を基準(0dB)としたときの信号減衰量である。
る。
共、表面抵抗の値が107 〜108Ωとなっており、少
なくとも表面が酸化された磁性粉末を用いる事によっ
て、複合磁性体を非良導性とする事が出来、導体やバル
クの金属磁性体等にみられるようなインピーダンス不整
合による電磁波の表面反射を抑制出来る。
磁干渉抑制効果を示しており、本発明によるμ”値の増
大化が電磁干渉抑制に有効である事が理解出来る。
磁性体粉末と有機結合剤からなる複合磁性体に於いて、
渦電流による透磁率特性の劣化を抑止出来る構成、並び
に反磁界が減少する構成を有しているので、高い透磁率
特性が実現出来、優れた電磁干渉抑制効果が現れてい
る。
状の第1の軟磁性体粉末の間隙に、これよりその大きさ
が十分に小さい任意形状の第2の軟磁性体粉末を存在さ
せることにより複合磁性体の反磁界が減少し、その結果
透磁率が向上する。因みに、磁化困難軸方向の反磁界H
ddと磁化容易軸方向の反磁界Hdeの比Dr (=Hde/H
dd)について言えば、被測定試料形状を立方体としたと
きのDrの値が従来例では5乃至6程度であるのに対
し、本発明では7程度と向上している。そして、300
MHZ での実部透磁率μ’については、従来例では16
程度であるのに対し、本発明では19程度と向上してい
る。ここで、磁気損失項である虚数部透磁率μ”につい
ても、実部透磁率μ’の増大化と共に向上していること
は言うまでもない。
じめとする高周波電子機器類内部での電磁波の干渉抑制
に有効な薄厚の電磁干渉抑制体を得ることが出来る。
体は、その構成要素から判るように容易に可撓性を付与
することが可能であり、複雑な形状への対応や、厳しい
耐振動、衝撃要求への対応が可能である。
た評価系を示す概略図である。
ある比較用試料4及び5のμ−f特性を示した図であ
る。
Claims (9)
- 【請求項1】 第1、第2の軟磁性体粉末と、有機結合
剤から成る複合磁性体であって、前記第1の軟磁性体粉
末は扁平形状を有し、前記第2の軟磁性体粉末は任意の
形状を有し、その大きさが前記第1の軟磁性体粉末より
十分に小さく、かつ、前記第1の軟磁性体粉末の前記複
合磁性体単位体積当たりの総体積が、前記第2の軟磁性
体粉末の単位体積当たりの総体積に比べて十分に大きい
ことを特徴とする複合磁性体。 - 【請求項2】 請求項1に記載の複合磁性体において、
前記第1の軟磁性体粉末は、BET比表面積が0.1〜
3m2 /gであり、前記第2の軟磁性体粉末は、BET
比表面積が5m2 /g以上であることを特徴とする複合
磁性体。 - 【請求項3】 請求項1乃至請求項2に記載のいずれか
の複合磁性体において、前記第1の軟磁性体粉末の平均
厚さは、該複合磁性体の使用周波数における表皮深さδ
よりも小さいことを特徴とする複合磁性体。 - 【請求項4】 請求項1乃至請求項3に記載のいずれか
の複合磁性体において、前記第1の軟磁性体粉末は、該
複合磁性体中において、配向配列されていることを特徴
とする複合磁性体。 - 【請求項5】 請求項1乃至請求項4に記載のいずれか
の複合磁性体において、前記第1の軟磁性体粉末は、少
なくともその表面に酸化物層を有することを特徴とする
複合磁性体。 - 【請求項6】 請求項5に記載の複合磁性体において、
前記少なくともその表面に酸化物層を有する軟磁性体粉
末は、気相中徐酸法又は液相中徐酸法により、酸素含有
混合ガスにてその表面が酸化処理されたものであること
を特徴とする磁性複合体。 - 【請求項7】 請求項5及び請求項6に記載のいずれか
の複合磁性体は、前記第1及び第2の軟磁性体粉末と、
前記有機結合剤とからなり、かつ、電気的に非良導性で
あることを特徴とする複合磁性体。 - 【請求項8】 軟磁性体粉末と有機結合剤からなる複合
磁性体の製造方法において、前記軟磁性体粉末を扁平状
に加工して第1の軟磁性体粉末とし、前記軟磁性体粉末
を前記第1の軟磁性体粉末より十分に小さい大きさの任
意の形状に加工して第2の軟磁性体粉末とし、前記第1
の軟磁性体粉末の少なくとも表面に、気相中徐酸法又は
液相中徐酸法により酸素含有ガスにて酸化物層を形成す
ることを特徴とする複合磁性体の製造方法。 - 【請求項9】 請求項1乃至請求項7に記載のいずれか
の複合磁性体を、その構成要素として有する電磁干渉抑
制体であって、更に導電性材料層を有することを特徴と
する電磁干渉抑制体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25124996A JPH1097913A (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 複合磁性体及びその製造方法ならびに電磁干渉抑制体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25124996A JPH1097913A (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 複合磁性体及びその製造方法ならびに電磁干渉抑制体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1097913A true JPH1097913A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17219964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25124996A Pending JPH1097913A (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 複合磁性体及びその製造方法ならびに電磁干渉抑制体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1097913A (ja) |
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1996
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