JP2006278433A - 複合電磁波ノイズ抑制シート - Google Patents

Abstract

【課題】複数の周波数帯域で比透磁率特性の良好な、軟磁性体粉末と樹脂材料を混合してなる電磁波ノイズ抑制シートを提供する。
【解決手段】複合電磁波ノイズ抑制シートであって、軟磁性体粉末と樹脂材料からなるカレンダーロール２により圧延された電磁波ノイズ抑制シート１０を２枚以上重ねて積層体とし、前記積層体をさらにカレンダーロール２により一体化する。前記電磁波ノイズ抑制シート１０に混合された軟磁性体粉末は、各電磁波ノイズ抑制シート１０で、組成、粒径、アスペクト比のうち少なくとも１つが異なるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は主に、電子機器などで発生する輻射性電磁波ノイズによる、電子部品間の誤動作、あるいは各種ＥＭＣ規制への対策に用いる、電磁波ノイズ抑制シートに関する。

近年、パソコンや携帯電話等に代表される電子機器類は急速に発達、普及しており、これらの機器が発生する不要な輻射性電磁波ノイズによる電磁環境問題が深刻化している。また、これらの機器は小型化の傾向にあり、それに伴って機器内部における輻射性電磁波ノイズの相互干渉による電子部品の誤動作等も問題となっている。

こうした問題の対策として、種々の電磁波シールドが行われているが、その中でも、軟磁性体粉末とゴム、プラスチック等の樹脂バインダーを混合し、シート状とした、電磁波ノイズ抑制シートが汎用的に使用されている。これらは、ゴム、プラスチック等の樹脂バインダーを使用することから可撓性に優れ、また電気抵抗も低いため、電子機器内の様々な場所に貼り付けることができ、また回路上に直接実装されるものではないため、電子機器の設計後に後付けの部品として簡便に使用することができることから、広く使用されているものである。

また、前記電磁波ノイズ抑制シートに用いられる軟磁性体粉末の材料としては、フェライト、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系、ステンレス系合金などが多数提案されている。例えば特許文献１では、組織がナノサイズの微細なナノ結晶粒を主体とするナノ結晶軟磁性体合金粉末を使用したものを提案している。

電子機器は、総じて年々小型化、軽量化が進み、その中に搭載される電子部品もその数を増す傾向にある。そのため、１台の電子機器から多数の周波数の輻射性電磁波ノイズが発生している。そのため電磁波ノイズ抑制シートに対しても、より広範な周波数帯域で高い電磁波ノイズ抑制特性が求められている。

軟磁性体粉末とゴム、プラスチック等の樹脂バインダーを混合し、シート状とした電磁波ノイズ抑制シートにおいて、電磁波ノイズ抑制特性を決定する主要な要素は、下記の（数１）であらわされる、複素比透磁率特性である。これには「Ｓｎｏｅｋの限界」があり、磁性体により決まったある周波数に近づくにつれμｒ’’は急激に増大し最大となり、それ以上の周波数ではゆっくりと減少する。すなわち、単一の軟磁性体粉末を用いて作製された電磁波ノイズ抑制シートでは、特定の狭い周波数帯域でしか良好な電磁波ノイズ抑制特性を得ることはできない。

この問題を解決するための方法として、特許文献２では、組成、粒径、粒子形状の少なくとも一つが異なる磁性材料を使用している。μｒ’が最大値をとる周波数を違えた複数の軟磁性体粉末を同時に樹脂バインダーと混合し、シート状とする提案がなされている。

一方、非特許文献１に記載されているように、電子機器向けではなく、電波暗室や屋外用途のものであるが、複数の異なる電磁波ノイズ抑制特性の電波吸収層を２層以上重ね合わせて、多層の複合型とする提案もなされている。これによるとたとえば、カーボン含有量の異なるカーボン含有発泡ポリエチレンを２層に構成したもので、高速道路のETC（自動料金収受システム）で利用されている例などが紹介されている。
特開平１１−２９８１８７号公報（（００１０）〜（００１１）） 特開２００４−１１１９５６号公報（（００５５）〜（００５８）） "次世代電波吸収体の技術と応用展開"、２００３年３月、ｐ．１９〜２９

しかしながら、上述の複合型については、電子機器向けの電磁波ノイズ抑制シートでは実用になっていないのが現状である。これは、複合型は層を重ねるごとに厚さが増すため、より薄い電磁波ノイズ抑制シートが要求される電子機器用途には不向きであることが主たる要因である。また、電子機器では多種の形状の電磁波ノイズ抑制シートを大量に使用することから、電磁波ノイズ抑制シートのメーカーから電子機器メーカーに対しては、一定の幅で長さが数ｍから数十ｍのロール状の形態で販売し、電子機器メーカーで所望の形状に切り取って使用することが多い。複合型でこのような長尺の製品を作製するのは困難であることも要因の一つである。

本発明は、上述の現状に鑑みて、複合型でも薄く、電子機器に適用できる広い周波数帯域で高い電磁波ノイズ抑制特性を持つ、複合電磁波ノイズ抑制シートを提供することを目的とする。

発明者らは鋭意検討の結果、カレンダーロールによって圧着、成形した電磁波ノイズ抑制シートを、複数枚重ねた状態でさらにカレンダーロールによって圧着し一体化することによって、簡便に長尺帯状の複合電磁波ノイズ抑制シートが得られることを見出し、本発明に至った。つまり、本発明は、複合電磁波ノイズ抑制シートであって、軟磁性体粉末と樹脂材料からなるカレンダーロールにより圧延された電磁波ノイズ抑制シートを２枚以上重ねて積層体とし、前記積層体をさらにカレンダーロールにより一体化したことを特徴とするものである。

さらに本発明では、複数枚の電磁波ノイズ抑制シートを重ね合わせる際、各電磁波ノイズ抑制シートに使用する軟磁性体粉末の組成、粒径、アスペクト比のうち少なくとも１つが異なる性状を持つようにすることで、異なる電磁波ノイズ抑制特性を持たせ、一体化した際に広範な周波数帯域で高い電磁波ノイズ抑制特性を持つ複合電磁波ノイズ抑制シートを得ることができる。

また、一体化前における各電磁波ノイズ抑制シートの軟磁性体粉末と樹脂バインダーとの混合比率ないしは、樹脂バインダー材料を異ならせることによっても、一体化した際に広範な周波数帯域で高い電磁波ノイズ抑制特性を持つ複合電磁波ノイズ抑制シートを得ることができる。

また、一体化前における各電磁波ノイズ抑制シートは、それぞれの厚さを異なるものとすることが好ましい。さらに樹脂バインダー材料にハロゲン元素を含まないものを使用することが好ましい。

また、カレンダーロールによる圧着によって、一体化した際の厚さは１ｍｍ以下であることが好ましい。また、カレンダーロールによる圧着によって一体化した後、加熱処理を行い成形時に生じた応力を開放することによって、実使用における寸法および特性の安定性を向上させた複合電磁波ノイズ抑制シートとすることが好ましい。また、Ｓパラメータ法による１００ＭＨｚにおける複素比透磁率の実数項μr’が３０以上、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下における複素比透磁率の虚数項μｒ’’が１０以上であることが好ましい。また、電子機器などとともに使用される際に必要とされる、耐熱性、可撓性、信頼性を具備していることが好ましい。

本発明によれば、広範な周波数帯域で高い電磁波ノイズ抑制特性を持つ複合電磁波ノイズ抑制シートを得ることができ、しかも、特定の周波数帯域での電磁波ノイズ抑制特性を高めたり、目的に応じて調整したりすることができる。また、１層の電磁波ノイズ抑制シートを得る場合に比べて追加の設備を必要とせず、生産性の向上も期待できる。

１層の電磁波ノイズ抑制シート１０の製造方法を説明する。まず、軟磁性体粉末と樹脂バインダーを混合することにより、軟磁性体組成物１１を用意する。軟磁性体粉末は特に限定される必要はなく、フェライト、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系、ステンレス系合金など各種が使用できるが、Ｆｅ−Ｃｕ−Ｃｒ−Ｎｂ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｎｂ−Ｓｉ−Ｂ系あるいはＦｅ−Ｚｒ−Ｃｕ−Ｂ系の組成を持ち、その組織が粒径５０ｎｍ以下の微細なナノ結晶粒を主体とした、ナノ結晶軟磁性体合金粉末が特に好ましい。このナノ結晶軟磁性体合金粉末は、アトマイズ法やキャビテーション法などにより、アモルファス合金粉末をあらかじめ作製し、熱処理によりナノ結晶化させて製造することができる。また、溶湯急冷法により厚さ２５μｍ以下のアモルファス合金の薄帯を作製した後、これを粉砕し結晶化のための熱処理を施すことでも製造することができる。

樹脂バインダーは特に限定される必要はなく、塩素化ポリエチレン（ＣＰＥ）、クロロプレン（ＣＲ）など各種が使用できるが、エチレン−メチルアクリレート共重合体とエチルアクリレート共重合体を混合したアクリル系樹脂バインダーとすることが好ましい。これらはハロゲン元素を含まず、エチレン−メチルアクリレート共重合体が持つ、非加硫時の形状保持性に優れる特徴と、エチルアクリレート共重合体が持つ、軟磁性体粉末などの無機フィラーの充填性に優れる特徴を併せ持つことが可能である。

このほかに、難燃性を向上させる目的で、金属水酸化物や赤燐などの、ハロゲン元素を含まない難燃剤を複合添加することができる。また、保存性を向上させるためにアミン系などの酸化防止剤や、加工性を向上させるための滑剤を添加しても良い。

これらを混合、調製して軟磁性体組成物１１を得る。混合の方法は特に限定する必要はなく、たとえばヘンシェルミキサー、単軸又は二軸押出機、バンバリーミキサーやロールなどが使用できる。

図１に示すように、軟磁性体組成物１１をカレンダーロール２によって圧延することにより、１層の電磁波ノイズ抑制シート１０を得る。

次いで、図２に示すように、上記の電磁波ノイズ抑制シート１０を複数枚重ね合わせ、さらにカレンダーロールによって圧着することによって、複合電磁波ノイズ抑制シートを得る。図２では電磁波ノイズ抑制シート１０１、１０２、１０３の３枚を重ね合わせて複合ノイズ抑制シート１を得るが、重ね合わせる電磁波ノイズ抑制シートは３枚に限らず、２枚又は４枚以上としても良い。

また、重ね合わせる複数枚の電磁波ノイズ抑制シートは同一のものを使用する必要はなく、軟磁性体粉末の組成、粒径、アスペクト比のうち少なくとも１つ、あるいは樹脂バインダーの材料が異なるものであっても良い。これらによって電磁波ノイズ抑制特性が異なる周波数特性を持つ電磁波ノイズ抑制シートを重ね合わせることで、広範な周波数帯域で高い電磁波ノイズ抑制特性を持つ、複合電磁波ノイズ抑制シートを得ることができる。

また、重ね合わせる電磁波ノイズ抑制シートの厚さを異ならせておくことにより、重ね合わせた際に特定の周波数帯域でより電磁波ノイズ抑制特性が高く、それ以外の周波数帯域でも一定の電磁波ノイズ抑制特性を持つ、複合型電磁波ノイズ抑制シートとすることができる。

この複合電磁波ノイズ抑制シートは、厚さを１ｍｍ以下とすることが好ましい。電子機器において電磁波ノイズ抑制シートが設置できる空間は限られており、１ｍｍ以上の厚さでは電子機器に実装することが極めて困難である。

さらに、カレンダーロールによる圧着後に加熱処理を行い、圧着時に生じた応力を緩和することで、実使用における寸法及び特性の安定性を向上させることが好ましい。

本発明による複合電磁波ノイズ抑制シートにおける、上記数１であらわされる複素比透磁率特性は、１００ＭＨｚにおける複素比透磁率の実数項μr’が３０以上、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下における複素比透磁率の虚数項μｒ’’が１０以上であることが好ましい。電子機器で電磁波ノイズが発生する周波数帯域は１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ未満であることが多く、上記の特性を満たすことで、良好な電磁波ノイズ抑制効果を得ることができる。

（実施例１）
以下、本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
Ｆｅbal−１Ｃｕ−１２．５Ｓｉ−３Ｎｂ−１Ｃｒ−１２Ｂ（ａｔ％）合金を水アトマイズ法により平均粒径２０μｍの粉末を得た。これをアトリューションミルにて扁平化し、平均粒径が３５μｍ、アスペクト比１５のアモルファスフレーク粉末を作製した。その後、５５０℃で２時間、窒素雰囲気中で熱処理を行うことにより、平均粒径２０ｎｍの組織からなる、扁平状のナノ結晶軟磁性体粉末Ａを作製した。エチレン−メチルアクリレート共重合体とエチルアクリレート共重合体が重量比３０：７０で混合された樹脂バインダー１００重量部に対し、ナノ結晶軟磁性体粉末Ａを９００重量部、水酸化マグネシウム１５０重量部、赤燐５重量部、アミン系酸化防止剤３重量部、滑剤３重量部を混合し、ニーダーにより１６０℃〜１８０℃で十分に混練し、軟磁性体組成物Ａ’を調製した。
一方、Ｆｅbal−０．９Ｃｕ−１５．５Ｓｉ−２．9Ｎｂ−６．7Ｎｂ（ａｔ％）合金から溶湯急冷法により厚さ１８μｍの合金薄帯を作製し、これを粉砕して平均粒径３０μｍのアモルファスフレーク粉末とした。これをアトリューションミルにて扁平化し、平均粒径が４５μｍ、アスペクト比が２０のアモルファスフレーク粉末を作製した。その後、５３０℃で２時間、窒素雰囲気中で熱処理を行うことにより、平均粒径２０ｎｍの組織からなる、扁平状のナノ結晶軟磁性体粉末Ｂを作製した。エチレン−メチルアクリレート共重合体とエチルアクリレート共重合体が重量比３５：６５で混合された樹脂バインダー１００重量部に対し、ナノ結晶軟磁性体粉末Ａを１０００重量部、水酸化マグネシウム１５０重量部、赤燐５重量部、アミン系酸化防止剤３重量部、滑剤３重量部を混合した後、ニーダーにより１６０℃〜１８０℃で十分に混練し、軟磁性体組成物Ｂ’を調製した。軟磁性体組成物Ａ’、Ｂ’をそれぞれカレンダーロールを用いて、厚さ０．２５ｍｍの電磁波ノイズ抑制シートＡ’’、Ｂ’’を作製した。次いで、電磁波ノイズ抑制シートＡ’’、Ｂ’’を重ね合わせた状態で、カレンダーロールを用いて圧着した後、加熱処理により残留応力を緩和させ厚さ０．４５ｍｍの複合電磁波ノイズ抑制シートＣを作製した。Ａ’’、Ｂ’’、Ｃの複素比透磁率特性を測定した。その結果を図３に示す。

（実施例２）
前述の軟磁性体組成物Ａ’を、カレンダーロールを用いて厚さ０．１５ｍｍの電磁波ノイズ抑制シートＡ’’’を作製した。また軟磁性体組成物Ｂ’を、カレンダーロールを用いて０．３５ｍｍの電磁波ノイズ抑制シートＢ’’’を作製した。次いで、電磁波ノイズ抑制シートＡ’’’、Ｂ’’’を重ね合わせた状態で、カレンダーロールにより厚さ０．４５ｍｍの複合電磁波ノイズ抑制シートＤを作製した。Ａ’’’、Ｂ’’’、Ｄの複素比透磁率特性を測定した。その結果を図４に示す。

この実施例における複合電磁波ノイズ抑制シートＣ、Ｄについて、表１に示す条件で信頼性試験を行ったところ、複素比透磁率（μｒ’、μｒ’’）の変化はいずれも１０％以内、寸法の変化は５％以内を示し、極めて安定であった。

また、複合電磁波ノイズ抑制シートＣ、Ｄを、ＵＬ９４規格によるプラスチック材料の垂直燃焼試験に基づき、難燃性の評価を行ったところ、いずれもＶ−０相当の評価が得られた。

カレンダーロールによる、1層の電磁波ノイズ抑制シートの製造方法を説明する図である。 カレンダーロールによる、３層の複合電磁波ノイズ抑制シートの製造方法を説明する図である。 実施例１における、複素比透磁率の周波数特性を示す図である。 実施例２における、複素比透磁率の周波数特性を示す図である。

符号の説明

１・・・複合電磁波ノイズ抑制シート、１０、１０１、１０２、１０３・・・電磁波ノイズ抑制シート、１１・・・（軟磁性体粉末と樹脂バインダーとを混合した）軟磁性体組成物、２・・・カレンダーロール

Claims (8)

1. 複合電磁波ノイズ抑制シートであって、軟磁性体粉末と樹脂材料からなるカレンダーロールにより圧延された電磁波ノイズ抑制シートを２枚以上重ねて積層体とし、前記積層体をさらにカレンダーロールにより一体化したことを特徴とする複合電磁波ノイズ抑制シート。
2. 前記電磁波ノイズ抑制シートに混合された軟磁性体粉末は、各電磁波ノイズ抑制シートで、組成、粒径、アスペクト比のうち少なくとも１つが異なることを特徴とする請求項１に記載の複合電磁波ノイズ抑制シート。
3. 前記軟磁性体粉末と樹脂材料は、各電磁波ノイズ抑制シートで混合比率がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１乃至２に記載の複合電磁波ノイズ抑制シート。
4. 前記樹脂材料が、各電磁波ノイズ抑制シートでそれぞれ異なる材料であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の複合電磁波ノイズ抑制シート。
5. 前記電磁波ノイズ抑制シートの厚さがそれぞれ異なる厚さであることを特徴とする、請求項１乃至４に記載の複合電磁波ノイズ抑制シート。
6. 厚さが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５に記載の複合電磁波ノイズ抑制シート。
7. 前記電磁波ノイズ抑制シートをカレンダーロールにより一体化した後に加熱処理を行うことを特徴とする請求項１乃至６に記載の複合電磁波ノイズ抑制シート。
8. Ｓパラメータ法による、１００ＭＨｚにおける複素比透磁率の実数項μr’が３０以上、１００ＭＨｚ以上１ＧＨｚ以下における複素比透磁率の虚数項μｒ’’が１０以上であることを特徴とする請求項１乃至７に記載の複合電磁波ノイズ抑制シート。

Images