JP2006093416A - 電磁波ノイズ抑制シート、その製造方法および使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 結合剤2およびアスペクト比が5以下の電磁波吸収性粒子3を含有する基体5と;結合剤2の一部と磁性体とが一体化してなる複合層6とを有する電磁波ノイズ抑制シート1;結合剤2およびアスペクト比が5以下の電磁波吸収性粒子3を含有する電磁波吸収性組成物を成形して、電磁波吸収性粒子が存在していないスキン層4を表面に有する基体5を製造する基体製造工程と;物理的蒸着法により基体5のスキン層4に磁性体を分散させて、基体5表面に複合層6を形成する蒸着工程とを有する電磁波ノイズ抑制シートの製造方法。
【選択図】 図1
Description
(1)の方法は、電子機器外部への放射ノイズの漏洩には効果があるものの、電子機器内部には、このシールド材により反射、散乱した放射ノイズが充満して電磁波干渉を助長してしまう問題、電子機器内部に設置された複数のプリント配線基板間で電磁干渉が起こってしまう問題がある。
ここで、基体が、その表面に電磁波吸収性粒子が存在しないスキン層を有し;複合層が、物理的蒸着法により、スキン層に磁性体を分散させてなる層であることが望ましい。
複合層の厚さは、0.005〜0.3μmであることが望ましい。
結合剤は、樹脂またはゴムであることが望ましい。
また、1GHzにおける相互減結合率が−1dB以上であり、かつ1GHzにおける内部減結合率が−1dB以上であることが望ましい。
ここで、電磁波吸収性組成物を押出成形法またはカレンダー成形法にて成形することが望ましい。
ここで、基体側を電磁波ノイズの発生源に向けて電磁波ノイズ抑制シートを配設することが望ましい。
ここで、基体が、その表面に電磁波吸収性粒子を含有しないスキン層を有し、複合層が物理的蒸着法により、スキン層に磁性体を分散させてなる層であれば、電磁波干渉を抑え、伝導ノイズ抑制効率がさらに向上し、さらに薄型化、軽量化を図ることができる。
また、複合層の厚さが0.005〜0.3μmであれば、伝導ノイズ抑制効率がさらに向上し、薄型化、軽量化を図ることができる。
さらに、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シートとすることができ、また、電子部品等への密着性、追従性に優れる。
また、電磁波吸収性組成物を押出成形法またはカレンダー成形法にて成形すれば、電磁波ノイズ抑制シートの連続成形、薄肉化が容易となる。
さらに、基体側を電磁波ノイズ発生源上に向けることにより、磁性体と電磁波吸収性粒子との相乗効果により内部減結合率が増大するため、放射ノイズ抑制機能に対しては効果的である。
<電磁波ノイズ抑制シート>
本発明の電磁波ノイズ抑制シートは、結合剤およびアスペクト比が5以下の電磁波吸収性粒子を含有する基体と;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。
ロス電力比は、伝導ノイズ抑制機能の反射・透過特性の総合的な指標であって、次式で求められ、0〜1の値をとる。ロス電力比は、伝送特性のS11(反射減衰量)とS21(透過減衰量)の変化から次式で求められる。
ロス電力比(Ploss/Pin)=1−(|Γ|2+|T|2)
ここで、S11=20log|Γ|であり、S21=20log|T|であり、Γは反射係数であり、Tは透過係数である。
この電磁波ノイズ抑制シートのロス電力比を0.3〜0.95にするためには、例えば、電磁波ノイズ抑制シートの作製にあたって、高エネルギーでの物理蒸着を行うことにより、ナノメーターレベルで結合剤と磁性体原子とを一体化させることを基本とし、物理的蒸着条件、磁性体蒸着量を適宜選択することにより達成できる。
相互減結合率とは、二つのプリント基板間もしくはデバイス間での結合が電磁波ノイズ抑制シートを装着することによりどれくらい減衰するかという量であり、内部減結合率とは伝送ライン間や同じプリント回路基板内での結合が電磁波ノイズ抑制シートを装着することによりどれくらい減衰するかという量である(武田茂、「ノイズ抑制シートのIEC規格化の現状」、第131回研究会資料、社団法人日本応用磁気学会、2003年7月4日、p.33−36)。
複合層6は、例えば、図4の高分解能透過型電子顕微鏡像、および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、電磁波吸収性粒子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、電磁波吸収性粒子3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、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、塩化ビニル系樹脂、塩素化ポリエチレンなどの樹脂や、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、共重合体であってもよい。
(1)JIS K7113に規定されている引張応力と歪との関係から引張り弾性率を求め、これをもとに下記式から剪断弾性率を求める。
剪断弾性率=引張り弾性率/(2×(1+ポアソン比))
ここで2×(1+ポアソン比)の値は、剛直な高分子からゴム状の弾性体まで、おおよそ2.6〜3.0である。
(2)温度特性を把握できる粘弾性率測定装置を用い、試験モードを剪断モードにして剪断弾性率を測定する。
(3)粘弾性率測定装置を用い、試験モード引張りモードにして貯蔵弾性率G’および損失弾性率G”を測定し、下記式から複素弾性率G* を求め、複素弾性率を引張り弾性率として、上記式から剪断弾性率を求める。
G* =√((G’)2 +(G”)2)
本発明における剪断弾性率は、粘弾性率測定装置として、レオメトリック・サイエンティフィック社製ソリッドアナライザーRSA−IIを用い、剪断モードにて、測定周波数1Hzの条件で測定した値とする。
結合剤2に、補強フィラー、難燃剤、難燃助剤、老化防止剤、酸化防止剤、着色剤、可塑剤、滑剤、耐熱向上剤などを適宜添加しても構わない。このほか、磁性体を蒸着後、さらに酸化ケイ素や窒化ケイ素の蒸着を施して、対環境特性を改善することも可能である。
電磁波吸収性粒子3は、そのアスペクト比が5以下である必要がある。アスペクト比が5より大きい電磁波吸収性粒子を使用した場合は、結合剤2へ電磁波吸収性粒子を高充填した電磁波吸収性組成物の張力あるいは可撓性が失われるため、基体の薄肉成形の際、または成形後の基体を巻き取る際に、基体にクラックまたは割れが発生し、巻き取りが行えないという問題が発生する。また、得られる電磁波抑制シートが肉厚となるばかりか、このような電磁波抑制シートは、機械的強度が低く、柔軟性がない。
アスペクト比は、電磁波吸収性粒子の走査型電子顕微鏡写真をもとに、各粒子の長径および短径を測定して(長径)/(短径)を求め、これらを平均した値である。
電磁波吸収性粒子3には、電磁波吸収性粒子3同士の凝集の防止、結合剤2中への電磁波吸収性粒子3の分散性の向上、または結合剤2との親和性の向上をさせるために、必要に応じて本発明の目的を損なわない程度にシランカップリング剤、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、ノニオン系界面活性剤、極性樹脂オリゴマーなどで処理を行っても構わない。
以下、電磁波ノイズ抑制シート1の製造方法について説明する。
電磁波ノイズ抑制シート1の製造方法は、結合剤2および電磁波吸収性粒子3を含有する電磁波吸収性組成物を成形して、電磁波吸収性粒子3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;物理的蒸着法により基体のスキン層に磁性体を分散させて、基体5の表面に複合層6を形成する蒸着工程とを有する方法である。
電磁波吸収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に電磁波吸収性粒子3を添加してミキシングロール、ニーダー、バンバリーミキサー、プラネタリーミキサー等で混合、分散させることにより電磁波吸収性組成物が得られる。電磁波吸収性組成物の調製は、加熱しながら行ってもよい。
押出成形法による基体5の製造は、単軸押出機または二軸押出機にTダイスまたは丸ダイスを取り付けた成形設備で電磁波吸収組成物を押出し、次いで引き取りロールにより基体5をシート化することにより行うことができる。
カレンダー成形法による基体5の製造は、逆L型、L型、直立3本型、直立2本型、傾斜2本型、Z型、傾斜Z型等のカレンダー装置を使用し、電磁波吸収性組成物をカレンダーロールにより圧延し、シート化することにより行うことができる。
基体5の製造は、場合によっては加熱して行っても構わない。
押出成形法の場合、電磁波吸収性組成物を単軸押出機または二軸押出機で混練し、結合剤2の粘度を低下させ、結合剤2に流動性を持たせ、離型性の良いダイスより吐出し、シート化する。結合剤2の流動により電磁波吸収性粒子3も移動するが、ダイスの面には結合剤2が接することにより基体5にスキン層4が形成される。
カレンダー成形法の場合、電磁波吸収性組成物を離型性の良いカレンダーロールにより混練・圧延し、結合剤2の粘度を低下させ、結合剤2に流動性を持たせ、シート化する。場合によっては加熱して電磁波吸収性組成物をシート化しても構わない。ここで、電磁波吸収性粒子3が基体5の表面から露出しないように成形することが肝要である。
まず、物理的蒸着法(PVD)の一般的な説明を行う。
物理的蒸着法は、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板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、蒸発系とスパッタリング系に分けられる。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、スパッタリング系としては、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リングなどが挙げられる。
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。
蒸着工程において用いられる基体5の厚さは、特に限定しないが、コンパクトな電磁波ノイズ抑制シートとするには薄いことが好ましい。
図6は、半導体パッケージ32、チップ部品33および配線回路34を搭載したプリント基板31に、電磁波ノイズ抑制シート1を配設した一例を示す図である。電磁波ノイズ抑制シート1を半導体パッケージ32、チップ部品33および配線回路34に密着させることにより、半導体パッケージ32、チップ部品33および配線回路34から発生する伝導ノイズおよび放射ノイズを抑制する。
以上説明した電磁波ノイズ抑制シート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と磁性体と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、そのナノメーターレベル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、伝導ノイズ抑制効果を発揮することができる。
また、複合層6の磁性体と電磁波吸収性粒子3との相乗効果により、内部減結合率が増大し、放射ノイズ抑制効果が向上する。
(評価)
断面観察:
(株)日立製作所製、透過型電子顕微鏡H9000NARを用いた。
剪断弾性率:
剪断弾性率は、粘弾性率測定装置として、レオメトリック・サイエンティフィック社製ソリッドアナライザーRSA−IIを用い、剪断モードにて、測定周波数1Hzの条件で測定した。
製膜性を目視により評価した。
○:製膜が可能であり、基体の製造が可能であった場合。
×:製膜が不可能であり、基体の製造が不可能であった場合。
基体の巻き取り加工性:
基体を3インチ紙巻に巻き取り、基体中のクラックの発生または割れの発生を目視により確認した。
○:クラックまたは割れの発生が認められなかった場合。
×:クラックあるいは割れの発生が認められた場合。
キーコム(株)製、近傍界用電磁波吸収材料測定装置を用いて、Sパラメーター法によるS11(反射減衰量)およびS21(透過減衰量)を測定した。また、ロス電力比を評価した。ネットワークアナライザーとしては、アンリツ(株)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(株)製、TF−3Aを用いた。
図7に示すように、電磁波発信用マイクロループアンテナ41(キーコム(株)製、直径5mmのマイクロループアンテナ)および電磁波受信用マイクロループアンテナ42(日本電気真空硝子社製、磁界プローブCP−2S)を、スペクトラムアナライザ43((株)アドバンテスト製、商品名:R3132)に接続し、電磁波ノイズ抑制シートのテストシート44を挟むようにして、電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42をアンテナ間の最小間隔が2mmとなるように配置し、電磁波ノイズ抑制シートの相互減結合率を測定した。
(電磁波吸収性組成物の製造)
熱可塑性ポリウレタン樹脂およびFe−Al−Si系軟磁性金属(形状:球状、アスペクト比:1、平均粒子径:14.1μm)を表1に示す割合で混合し、温度200℃に加熱した加圧ニーダーで10分間溶融混練した。この混練物を室温まで冷却後、φ5mmのパンチングメタルを取り付けた粉砕機で粉砕し、電磁波吸収性組成物のペレット状成形物を得た。
得られたペレット状成形物を、L/D=32、圧縮比3のフルフライトスクリューを取り付けたφ40mm汎用一軸押出機に供給し、シリンダー温度185℃〜205℃で溶融混練した。そして、温度210℃に加熱した幅500mmのTダイスより吐出し、20℃に温度調節した引き取りロールでシート化し、シート端部をスリットし、シート幅450mm、長さ100m、シート厚80μm、スキン層の平均厚さ0.57μmの電磁波ノイズ抑制シートの基体を製造した。3インチ紙巻に巻き取った基体には、クラックまたは割れの発生は認められなかった。
基体(スキン層の25℃における剪断弾性率:5.3×106 Pa)のスキン層に膜厚換算値で20nmのNi系軟磁性体金属を対向ターゲット型マグネトロンスパッタリング法により窒素ガス(流量:25sccm)を流通させながら物理的蒸着させ、複合層を形成し、電磁波ノイズ抑制シートを作製した。この際、基体の温度を25℃に保ち、蒸発粒子が8eVの粒子エネルギーを持つようにわずかに負の電圧を印加し、スパッタリングを行った。
得られた電磁波ノイズ抑制シートの複合層の一部をミクロトーム薄片にし、断面にイオンビームポリッシャーを施し、高分解能透過型電子顕微鏡により複合層の断面を観察した。複合層の膜厚は35nm(0.035μm)であった。
また、0.05〜3.0GHzのS11(反射減衰量)およびS21(透過減衰量)の測定結果を図9に、0.05〜3.0GHzのロス電力比を図10に、100kHz〜2.0GHzの相互減結合率の測定結果を図11に、100kHz〜2.0GHzの内部減結合率の測定結果を図12に示す。
図10において、○は基体側から評価したロス電力比を、◇は複合層側から評価したロス電力比を示す。
図11において、○は基体側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41を配置して測定した相互減結合率を、◇は複合層側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41を配置して測定した相互減結合率を、□は銅箔を挟むようにして、電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した相互減結合率を示す。
図12において、○は基体側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した内部減結合率を、◇は複合層側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した内部減結合率を、□は電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を銅箔の表面の同じ側に配置して測定した内部減結合率を示す。
(電磁波吸収性組成物の製造)
シリコーンゴム(ビニル基含有ジメチルポリシロキサン)およびFe−Al−Si系軟磁性金属(形状:扁平状、アスペクト比:2.7、平均粒子径:33.5μm)を表1に示す割合で混合し、加圧ニーダーで10分間室温中で分散混合し、続いてミキシングロールを使用してシリコーンゴム100質量部に対してオルガノハイドロジェンポリシロキサン1.2質量部、アセチレンアルコール系反応制御剤0.1質量部を添加し、さらに白金族系触媒を2質量%アルコール溶液として0.2質量部を添加し、電磁波吸収性組成物を得た。
得られた電磁波吸収性組成物を、L/D=12、圧縮比3のフルフライスクリューを取り付けたφ50mm単軸押出機で混練し、幅210mmのスリットダイス吐出し、このシート状成形物を温度350℃の加熱された長さ2mの縦型加熱炉を5m/分の速度で通過させ加硫し、幅200mm、厚さ100μm、長さ100m、スキン層の平均厚さ0.71μmの電磁波ノイズ抑制シートの基体を製造した。3インチ紙巻に巻き取った基体には、クラックまたは割れの発生は認められなかった。
基体(スキン層の25℃における剪断弾性率:2.3×104 Pa)のスキン層に膜厚換算値で30nmのFe−Ni系軟磁性体金属を対向ターゲット型マグネトロンスパッタリング法により窒素ガス(流量:50sccm)を流通させながら物理的蒸着させ、複合層を形成し、電磁波ノイズ抑制シートを作製した。この際、基体の温度を25℃に保ち、蒸発粒子が8eVの粒子エネルギーを持つようにわずかに負の電圧を印加し、スパッタリングを行った。
得られた電磁波ノイズ抑制シートの複合層の一部をミクロトーム薄片にし、断面にイオンビームポリッシャーを施し、高分解能透過型電子顕微鏡により複合層の断面を観察した。複合層の膜厚は70nm(0.070μm)であった。
また、0.05〜3.0GHzのS11(反射減衰量)およびS21(透過減衰量)の測定結果を図13に、0.05〜3.0GHzのロス電力比を図14に、100kHz〜2.0GHzの相互減結合率の測定結果を図15に、100kHz〜2.0GHzの内部減結合率の測定結果を図16に示す。
図14において、○は基体側から評価したロス電力比を、◇は複合層側から評価したロス電力比を示す。
図15において、○は基体側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41を配置して測定した相互減結合率を、◇は複合層側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41を配置して測定した相互減結合率を、□は銅箔を挟むようにして、電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した相互減結合率を示す。
図16において、○は基体側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した内部減結合率を、◇は複合層側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した内部減結合率を、□は電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を銅箔の表面の同じ側に配置して測定した内部減結合率を示す。
(電磁波吸収性組成物の製造)
シリコーンゴム(ビニル基含有ジメチルポリシロキサン)およびカルボニル鉄(形状:球状、アスペクト比:1、平均粒子径:4.1μm)を表1に示す割合で混合し、加圧ニーダーで10分間室温中で分散混合し、続いてミキシングロールを使用してシリコーンゴム100質量部に対してオルガノハイドロジェンポリシロキサン1.2質量部、アセチレンアルコール系反応制御剤0.1質量部を添加し、さらに白金族系触媒を2質量%アルコール溶液として0.2質量部を添加し、電磁波吸収性組成物を得た。
電磁波吸収性組成物を、逆L型4本ロールのカレンダー成形機を用いて、カレンダーロール温度20℃でシート状に圧延加工し、ポリエチレンテレフタレートフィルム(フィルム厚:50μm)上にシート状に製膜し、温度150℃に加熱された長さ10mの横型加熱炉中を2m/分の速度で通過させ、加硫し、幅200mmの基体を長さ100m、3インチ紙巻に巻き取った。得られた基体の厚さは200μm、スキン層の平均厚さは0.97μmであった。3インチ紙巻に巻き取った基体には、クラックまたは割れの発生は認められなかった。
基体(スキン層の25℃における剪断弾性率:2.3×104 Pa)のスキン層に膜厚換算値で50nmのFe系軟磁性体金属を対向ターゲット型マグネトロンスパッタリング法により物理的蒸着させ、複合層を形成し、電磁波ノイズ抑制シートを作製した。この際、基体の温度を25℃に保ち、蒸発粒子が8eVの粒子エネルギーを持つようにわずかに負の電圧を印加し、スパッタリングを行った。
得られた電磁波ノイズ抑制シートの複合層の一部をミクロトーム薄片にし、断面にイオンビームポリッシャーを施し、高分解能透過型電子顕微鏡により複合層の断面を観察した。複合層の膜厚は90nm(0.090μm)であった。
また、0.05〜3.0GHzのS11(反射減衰量)およびS21(透過減衰量)の測定結果を図17に、0.05〜3.0GHzのロス電力比を図18に、100kHz〜2.0GHzの相互減結合率の測定結果を図19に、100kHz〜2.0GHzの内部減結合率の測定結果を図20に示す。
図18において、○は基体側から評価したロス電力比を、◇は複合層側から評価したロス電力比を示す。
図19において、○は基体側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41を配置して測定した相互減結合率を、◇は複合層側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41を配置して測定した相互減結合率を、□は銅箔を挟むようにして、電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した相互減結合率を示す。
図20において、○は基体側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した内部減結合率を、◇は複合層側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した内部減結合率を、□は電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を銅箔の表面の同じ側に配置して測定した内部減結合率を示す。
(電磁波吸収性組成物の製造)
シリコーンゴム(2液型)およびシランカップリング剤で表面処理を施したFe−Al−Si系軟磁性金属(形状:扁平状、アスペクト比:4.1、平均粒子径:15.3μm)を表2に示す割合で混合し、加圧ニーダーで10分間室温中で分散混合し、電磁波吸収性組成物を得た。
電磁波吸収性組成物を、逆L型4本ロールのカレンダー成形機を用いて、カレンダーロール温度20℃でシート状に圧延加工し、ポリエチレンテレフタレートフィルム(フィルム厚:50μm)上にシート状に製膜し、温度150℃に加熱された長さ10mの横型加熱炉中を2.5m/分の速度で通過させ、加硫し、幅200mmの基体を長さ100m、3インチ紙巻に巻き取った。得られた基体は、表面に平均厚さ0.87μmのスキン層を有する厚さ200μmのものであった。3インチ紙巻に巻き取った基体には、クラックまたは割れの発生は認められなかった。
基体(スキン層の25℃における剪断弾性率:1.10×104 Pa)のスキン層に膜厚換算値で50nmのNi系軟磁性体金属を対向ターゲット型マグネトロンスパッタリング法により物理的蒸着させ、複合層を形成し、電磁波ノイズ抑制シートを作製した。この際、基体の温度を25℃に保ち、蒸発粒子が8eVの粒子エネルギーを持つようにわずかに負の電圧を印加し、スパッタリングを行った。
得られた電磁波ノイズ抑制シートの複合層の一部をミクロトーム薄片にし、断面にイオンビームポリッシャーを施し、高分解能透過型伝顕微鏡により複合層の断面を観察した。
複合層の膜厚は110nm(0.11μm)であった。
また、0.05〜3.0GHzのS11(反射減衰量)およびS21(透過減衰量)の測定結果を図21に、0.05〜3.0GHzのロス電力比を図22に、100kHz〜2.0GHzの相互減結合率の測定結果を図23に、100kHz〜2.0GHzの内部減結合率の測定結果を図24に示す。
図22において、○は基体側から評価したロス電力比を、◇は複合層側から評価したロス電力比を示す。
図23において、○は基体側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41を配置して測定した相互減結合率を、◇は複合層側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41を配置して測定した相互減結合率を、□は銅箔を挟むようにして、電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した相互減結合率を示す。
図24において、○は基体側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した内部減結合率を、◇は複合層側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した内部減結合率を、□は電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を銅箔の表面の同じ側に配置して測定した内部減結合率を示す。
実施例1〜4における、複合層を形成する前の基体について、伝導ノイズ抑制効果および放射ノイズ抑制効果を測定した。なお、比較例3、4は、ポリエチレンテレフタレートフィルムを取り除き測定した。各測定は、実施例1と同様の方法により行った。1GHzにおける伝導ノイズ抑制効果および放射ノイズ抑制効果の評価結果を表3に示す。
図25において、○は入射電磁波量を基準(0)としたときの反射減衰量を、●は透過減衰量を示す。
図27において、○は比較例1の相互減結合率を、□は銅箔の相互減結合率を示す。
図28において、○は比較例1の内部減結合率を、□は銅箔の内部減結合率を示す。
図29において、○は入射電磁波量を基準(0)としたときの反射減衰量を、●は透過減衰量を示す。
図31において、○は比較例2の相互減結合率を、□は銅箔の相互減結合率を示す。
図32において、○は比較例2の内部減結合率を、□は銅箔の内部減結合率を示す。
図33において、○は入射電磁波量を基準(0)としたときの反射減衰量を、●は透過減衰量を示す。
図35において、○は比較例3の相互減結合率を、□は銅箔の相互減結合率を示す。
図36において、○は比較例3の内部減結合率を、□は銅箔の内部減結合率を示す。
図37において、○は入射電磁波量を基準(0)としたときの反射減衰量を、●は透過減衰量を示す。
図39において、○は比較例3の相互減結合率を、□は銅箔の相互減結合率を示す。
図40において、○は比較例3の内部減結合率を、□は銅箔の内部減結合率を示す。
シリコーンゴム(ビニル基含有ジメチルポリシロキサン)100質量部に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン1.2質量部、白金族系触媒の2質量%アルコール溶液0.2質量部、アセチレンアルコール系反応制御剤0.1質量部を添加し、ミキシングロールで分散、混合し、シリコーン組成物を得た。このシリコーン組成物をトルエン溶液(濃度:20質量%)とし、ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ:50μm)上に加熱乾燥後のシリコーンゴムの厚さが20μmとなるように塗布した。120℃で、1時間加熱し、シリコーンゴム−ポリエチレンテレフタレート複層フィルム(シリコーンゴムのスキン層の平均厚さ0.63μm、シリコーンゴムの25℃における剪断弾性率:2.3×104 Pa)を得た。得られた複層フィルムのシリコーンゴム上に、膜厚換算値で20nmのNi系軟磁性体金属を、対向ターゲット型マグネトロンスパッタリング法により物理的蒸着させ複合層を形成し、電磁波ノイズ抑制シートを得た。この際、シリコーンゴムの温度を25℃に保ち、8eVのエネルギーを持つようわずかに負の電圧を印加し、スパッタリングを行った。
また、0.05〜3.0GHzのS11(反射減衰量)およびS21(透過減衰量)の測定結果を図41に、0.05〜3.0GHzの複合層側のロス電力比を図42に、100kHz〜2.0GHzの相互減結合率の測定結果を図43に、100kHz〜2.0GHz内部減結合率の測定結果を図44に示す。
図43において、◇は比較例4の複合層側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41を配置して測定した相互減結合率を、□は銅箔を挟むようにして、電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した相互減結合率を示す。
図44において、◇は比較例4の複合層側に電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を配置して測定した内部減結合率を示し、□は電磁波発信用マイクロループアンテナ41および電磁波受信用マイクロループアンテナ42を銅箔の表面の同じ側に配置して測定した内部減結合率を示す。
(電磁波吸収性組成物の製造)
熱可塑性ポリウレタン樹脂およびFe−Al−Si系軟磁性金属(形状:扁平状、アスペクト比:7.5、平均粒子径:33.5μm)を表4に示す割合で混合し、温度200℃に加熱した加圧ニーダーで10分間溶融混練した。この混練物を室温まで冷却後、φ5mmのパンチングメタルを取り付けた粉砕機で粉砕し、電磁波吸収性組成物のペレット状成形物を製造した。
得られた電磁波吸収性組成物のペレット状成形物を、L/D=32、圧縮比3のフルフライトスクリューを取り付けたφ40mm汎用一軸押出機に供給し、シリンダー温度185℃〜205℃で溶融混練した。そして、温度210℃に加熱した幅500mmのダイスより吐出した。電磁波吸収性組成物は、張力が乏しいため、吐出直後に切れてしまい、基体を製造することができなかった。
(電磁波吸収性組成物の製造)
シリコーンゴム(ビニル基含有ジメチルポリシロキサン)およびFe―Cr系軟磁性体金属(形状:扁平状、アスペクト比:9.2、平均粒子径:16.5μm)を表4に示す割合で混合し、加圧ニーダーで10分間室温中で分散混合し、続いてミキシングロールを使用してシリコーンゴム100質量部に対してオルガノハイドロジェンポリシロキサン1.2質量部、アセチレンアルコール系反応制御剤0.1質量部添加し、さらに白金族系触媒を2質量%アルコール溶液として0.2質量部を添加し、電磁波吸収性組成物を得た。
電磁波吸収性組成物を、逆L型4本ロールのカレンダー成形機を用いて、カレンダーロール温度20℃でシート状に圧延加工し、ポリエチレンテレフタレートフィルム(フィルム厚:50μm)上にシート状に製膜し、温度150℃に加熱された長さ10mの横型加熱炉中を2m/分の速度で通過させ、加硫し、3インチ紙巻に巻き取ろうとしたが、基体は可撓性乏しいためクラックの発生し、割れてしまい巻き取ることができなかった。
銅箔(厚さ:15μm)について、放射ノイズ抑制効果の評価を行った。各測定は、実施例1と同様の方法により行った。1GHzにおける放射ノイズ抑制効果の評価結果を表4に示す。
また、比較例5は結合剤上に対向ターゲット型マグネトロンスパッタリング法でNi系軟磁性体金属を蒸着したものであり、1GHzにおけるロス電力比は0.3以上であり、良好な伝導ノイズ抑制効果を有していたが、相互減結合率が−1dB以下、内部減結合率は、銅箔と同様にプラス側であり二次放射ノイズが発生した。
2 結合剤
3 電磁波吸収性粒子
4 スキン層
5 基体
6 複合層
10 電磁波ノイズ抑制シート
20 電磁波ノイズ抑制シート
Claims (10)
- 結合剤およびアスペクト比が5以下の電磁波吸収性粒子を含有する基体と、
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
を有することを特徴とする電磁波ノイズ抑制シート。 - 基体が、その表面に電磁波吸収性粒子が存在しないスキン層を有し、
複合層が、物理的蒸着法により、スキン層に磁性体を分散させてなる層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シート。 - 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または請求項2記載の電磁波ノイズ抑制シート。
- 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ないし3いずれか一項に記載の電磁波ノイズ抑制シート。
- 1GHzにおけるロス電力比が、0.3〜0.95であることを特徴とする請求項1ないし4いずれか一項に記載の電磁波ノイズ抑制シート。
- 1GHzにおける相互減結合率が−1dB以上であり、かつ1GHzにおける内部減結合率が−1dB以上であることを特徴とする請求項1ないし5いずれか一項に記載の電磁波ノイズ抑制シート。
- 結合剤およびアスペクト比が5以下の電磁波吸収性粒子を含有する電磁波吸収性組成物を成形して、電磁波吸収性粒子が存在してい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、
物理的蒸着法により基体のスキン層に磁性体を分散させて、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シートの製造方法。 - 電磁波吸収性組成物を押出成形法またはカレンダー成形法にて成形することを特徴とする請求項7記載の電磁波ノイズ抑制シートの製造方法。
- 請求項1ないし6いずれか一項に記載の電磁波ノイズ抑制シートを電磁波ノイズの発生源上に配設することを特徴とする電磁波ノイズ抑制シートの使用方法。
- 基体側を電磁波ノイズの発生源に向けて電磁波ノイズ抑制シートを配設することを特徴とする請求項11記載の電磁波ノイズ抑制シートの使用方法。
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