(57)【要約】 【課題】  電磁干渉抑制体の厚さを薄くしても、同等もしくは同等以上の電磁ノイズ抑制効果を維持できる複素透磁率が高い電磁干渉抑制体を提供すること。【解決手段】  軟磁性粉末のアスペクト比を２０以上から１００以下とし、軟磁性粉末の長径の平均値を２５μｍ以上から１００μｍ以下とし、そのときの結合剤の配合を、結合剤と軟磁性体の全体を１００ｗｔ％として、７ｗｔ％以上から２５ｗｔ％以下とし、複素透磁率特性の虚数項は周波数１０ＭＨｚで１０以上にすること。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性粉末が結合剤中に分散された、軟磁性粉末と結合剤との複合体である電磁干渉抑制体において、前記軟磁性粉末の長径Ｄと短径ｔとの比で定義されるアスペクト比（Ｄ／ｔ）を、２０以上から１００以下の範囲とし、かつ、前記軟磁性粉末の長径の平均値を、２５μｍ以上から１００μｍ以下にしたことを特徴とする電磁干渉抑制体。
【請求項２】
前記結合剤の配合を、結合剤と軟磁性体の全体を１００ｗｔ％として、７ｗｔ％（重量％）以上から、２５ｗｔ％（重量％）以下にしたことを特徴とする電磁干渉抑制体。
【請求項３】
前記軟磁性粉末が、カップリング剤で表面処理されたことを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の電磁干渉抑制体。
【請求項４】
前記電磁干渉抑制体は、周波数１０ＭＨｚで、複素透磁率の虚数項を、１０以上にしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の電磁干渉抑制体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結合剤に軟磁性粉末を分散させた電磁干渉抑制体に関し、特に、高周波数帯域を用いた電子機器、電子回路、電子装置における電磁ノイズの放射ノイズの増大による障害、ノイズ干渉による信号劣化や誤動作の抑制に好適な電磁干渉抑制体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータをはじめとするデジタル機器の高速化に伴い、電磁ノイズの放射ノイズレベルの増大による障害、ノイズ干渉による信号劣化や誤動作の発生頻度が増加している。そこで、これらの電磁ノイズの発生源や近傍および高周波電流の流れる箇所に電磁干渉抑制体を配置することで電磁ノイズ対策を行う手法がとられるようになってきた。電磁干渉抑制体の電磁ノイズ対策に対する効果である電磁ノイズ抑制効果は、電磁干渉抑制体の複素透磁率に依存する。よって、電磁干渉抑制体の複素透磁率が高いほど、電磁ノイズ対策に大きな効果を発揮できる。
【０００３】
従来の電磁干渉抑制体の複素透磁率は、実数部が８から２０程度のものが開発され、種々の技術改善が施され、６０程度のものが市販されるようになった。
【０００４】
電磁干渉抑制体は、軟磁性粉末が結合剤中に分散された結合剤−軟磁性粉末複合体から構成される。電磁干渉抑制体を構成する結合剤には、粉末充填性に優れ、かつ柔軟性を有する塩素化ポリエチレン、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリルゴム等が用いられる。電磁干渉抑制体を構成する軟磁性粉末には、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金や金属酸化物が用いられる。特に、磁化が大きい金属合金が、透磁率特性を向上させるために使用される。
【０００５】
電磁干渉抑制体は、結合剤に磁性粉末を混練する工程と得られた混練物を任意の形状に成形する工程とから作製される。電磁干渉抑制体の作製方法は、乾式製法と湿式製法の二つの方法がある。乾式製法は、結合剤に熱を加えて軟化させ、そこに軟磁性粉末を添加して混練し、分散させることで混練物である電磁干渉抑制体を得る方法である。一方の湿式製法は、溶剤を用いて結合剤を溶解するか、液状の結合剤に軟磁性粉末を添加してスラリー状の混練物を作製し、任意の形状に成形し、溶剤を除去するか結合剤を反応硬化させて電磁干渉抑制体を得る方法である。
【０００６】
近年、デジタル機器をはじめとする多くの電子機器で使用される半導体素子のクロック周波数の向上に伴い、出力が増加し、電磁ノイズの強度が強くなる問題が顕著になり、より電磁ノイズ抑制効果の高い電磁干渉抑制体が強く要望されるようになった。
【０００７】
また、デジタル機器の小型化、薄型化さらにはカメラ付き携帯電話に代表される機能複合化が進み、電子機器の筐体内の狭い空間での電磁ノイズ対策を抑制できる電磁干渉抑制体への要望が一段と高くなってきた。
【０００８】
電磁干渉抑制体は、その厚みを薄くして小型薄型化された電子機器の内部に設置できるようにしている。電磁ノイズ抑制効果は、電磁干渉抑制体の体積 [（電磁干渉抑制体の体積）= (電磁干渉抑制体の表面積)  ×（電磁干渉抑制体の厚み）]と電磁干渉抑制体の透磁率の積に依存するので、電磁干渉抑制体の厚みが薄くなるとノイズ抑制効果が低下するという問題点があった。
【０００９】
したがって、電磁環境や電子機器の設計において複素透磁率を向上させた電磁干渉抑制体が強く望まれ、電磁干渉抑制体の厚さを薄くしても、電磁ノイズ抑制効果の減少が極力少なく、同等もしくは同等以上の効果を維持できる複素透磁率が高い電磁干渉抑制体が望まれる。
【００１０】
電磁干渉抑制体の厚みを薄くして、電磁ノイズ抑制効果を従来と同等もしくは同等以上にするために電磁干渉抑制体の複素透磁率を向上させる方法がある。この方法は、混練工程で混練時間を延長したり、混練回数を増やしたり、混練温度を高く調整することで、混練の応力や剪断力を高め、混練物の分散性を向上させることで電磁干渉抑制体の複素透磁率を向上させる方法である。この方法は、電磁干渉抑制体の複素透磁率の向上に限界があり、長時間の加工工程を必要とし、加工費が増加するという問題点があった。
【００１１】
電磁干渉抑制体の軟磁性粉末と液状シリコーンゴムの配合比を最適化することで、複素透磁率を向上させる方法が、特許文献１に開示されている。また、軟磁性粉末の平均アスペクト比を、１以上で１５以下にして、粉末の酸化被膜の厚さを最適化することで、複素透磁率を向上させる方法が、特許文献２に開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２９４９７７号公報
【特許文献２】特開２００５−２０９７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した特許文献１は、柔軟性に富むシリコーンゴムを用い、混合分散の際に希釈剤として有機溶媒を使用することで軟磁性粉末の分散性を高め、優れた難燃性及び電磁抑制効果を両立させる技術なので、電磁干渉抑制体の厚みを薄くして、電磁ノイズ抑制効果を従来と同等もしくは同等以上にする技術には十分な効果が得られないという問題点があった。
【００１４】
また、上述した特許文献１では、軟磁性粉末の平均アスペクト比を、１以上で１５以下に限定して、粉末の酸化被膜の厚さを最適化することで、複素透磁率を向上させる方法は、酸化被膜の厚さに磁気特性が大きく依存し、軟磁性粉末の平均アスペクト比が、１以上で１５以下に限定されるという問題点があった。
【００１５】
本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたもので、その技術課題は、電磁干渉抑制体の厚さを薄くしても、同等もしくは同等以上の電磁ノイズ抑制効果を維持できる複素透磁率が高い電磁干渉抑制体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するための第１の発明は、軟磁性粉末が結合剤中に分散された、軟磁性粉末と結合剤との複合体である電磁干渉抑制体において、前記軟磁性粉末の長径Ｄと短径ｔとの比で定義されるアスペクト比（Ｄ／ｔ）を、２０以上から１００以下の範囲とし、かつ、前記軟磁性粉末の長径の平均値を、２５μｍ以上から１００μｍ以下にした電磁干渉抑制体である。
【００１７】
上記目的を達成するための第２の発明は、前記結合剤の配合を、結合剤と軟磁性体の全体を１００ｗｔ％として、７ｗｔ％（重量％）以上から２５ｗｔ％（重量％）以下にした電磁干渉抑制体である。
【００１８】
上記目的を達成するための第３の発明は、前記軟磁性粉末が、カップリング剤で表面処理された電磁干渉抑制体である。
【００１９】
上記目的を達成するための第４の発明は、前記電磁干渉抑制体は、周波数１０ＭＨｚで、複素透磁率の虚数項を、１０以上にした電磁干渉抑制体である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、軟磁性粉末のアスペクト比を２０以上から１００以下とし、軟磁性粉末の長径の平均値を２５μｍ以上から１００μｍ以下とし、そのときの結合剤の配合を７ｗｔ％以上から２５ｗｔ％以下にし、周波数１０ＭＨｚで複素透磁率の虚数項を１０以上にすることで、軟磁性粉末の結合剤への分散性の改善すると共に軟磁性粉末を結合剤に高充填でき、高い柔軟性を有するより厚みの薄い、電磁ノイズ抑制効果に優れた電磁干渉抑制体が得られる。
【００２１】
また、軟磁性粉末をカップリング剤で表面処理することで、軟磁性粉末の結合剤への分散性が改善し、最大で複素透磁率が１５％向上した電磁干渉抑制体が得られる。
【００２２】
その結果、電磁干渉抑制体の厚さを薄くしても、同等もしくは同等以上の電磁ノイズ抑制効果を維持できる複素透磁率が高い電磁干渉抑制体の提供が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態に係る電磁干渉抑制体およびその作製方法を以下に実施の形態例および図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明における電磁干渉抑制体の複素透磁率の実数項および虚数項の周波数依存性を実施例で比較したグラフである。図２は、軟磁性粉末のアスペクト比とその軟磁性粉末を用いて作製した電磁干渉抑制体の周波数３ＭＨｚにおける複素透磁率の実数項との相関を示すグラフである。図３は、軟磁性粉末の長径の平均値とその軟磁性粉末を用いて作製した電磁干渉抑制体の周波数３ＭＨｚにおける複素透磁率の実数項との相関を示すグラフである。図４は、結合剤配合比とその配合比で作製した電磁干渉抑制体の周波数３ＭＨｚにおける複素透磁率の実数項との相関を示すグラフである。図５は、本発明のカップリング剤で表面処理した本発明例と表面処理しない実施の形態例との複素透磁率の実数項および虚数項の周波数依存性の比較を示すグラフである。
【００２５】
本発明を実施するための最良の形態に係る電磁干渉抑制体の作製では、結合剤として塩素化ポリエチレン樹脂を使用し、軟磁性粉末としては軟磁性合金粉末であるＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末を使用する。
【００２６】
なお、本発明の結合剤は、ゴム、熱可塑性エラストマー、樹脂のいずれでもよいが、好ましくは塩素化ポリエチレン、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリルゴムなどの高充填可能な結合剤が好適である。
【００２７】
また、本発明を実施するための最良の形態における軟磁性粉末には、磁化が高いＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末を用いる。本発明のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金以外の軟磁性粉末には、磁化が高い純鉄、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｍｏ−Ｎｉ−Ｆｅやアモルファス合金が使用できる。
【００２８】
（実施の形態１）  
軟磁性粉末のアスペクト比が１０、１５、２０、２５、５０、７０、１００のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末を使用した。なお、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末は粉末の表面に数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度の酸化被膜を有する。結合剤は、塩素化ポリエチレンを用い、９０ｗｔ％のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末と１０ｗｔ％の結合剤とを配合した。結合剤と粉末を二軸混練機で混合し、混練して均一に分散させ電磁干渉抑制体の混練物を得る。その後、電磁干渉抑制体の混練物を加熱プレス成形機で厚み１ｍｍのシート状に加工し、電磁干渉抑制体を得た。
【００２９】
その後、インピーダンスマテリアルアナライザーで得られた電磁干渉抑制体の複素透磁率特性を測定した。また、アルキメデス法により電磁干渉抑制体の比重測定を行った。図１に示されるように、複素透磁率の実数項および虚数項が、それぞれの軟磁性粉末のアスペクト比に対応して変化した。図１の例Ａは、本発明で、そのアスペクト比は５０で、周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は１３０であった。図１の例Ｂは、本発明で、そのアスペクト比は７０で、周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は１００であった。また、図１の例Ｃは、本発明で、そのアスペクト比は２０で、周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は６０であった。
【００３０】
軟磁性粉末のアスペクト比が１０以下では、周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は、２５以下になり、軟磁性粉末のアスペクト比が１００以上では、周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は、６０以下になることが図２に示されている。
【００３１】
また、軟磁性粉末のアスペクト比が５０の電磁干渉抑制体の比重は、３．５〜４．０であるのに対して、軟磁性粉末のアスペクト比が１００の電磁干渉抑制体の比重は、２．０〜３．０に低下した。また、軟磁性粉末のアスペクト比が２５の場合の周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は８０であった。以上の結果より、軟磁性粉末のアスペクトが２０以上で１００以下の範囲において周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項の透磁率特性が高いことがわかる。
【００３２】
また、本実施の形態１では、軟磁性粉末のアスペクト比が２０以上から１００以下の範囲のものを用いた。
【００３３】
なお、本実施の形態１では、結合剤に塩素化ポリエチレンを用いたが、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリルゴムにおいても同様な結果が得られた。
【００３４】
（実施の形態２）
長径の平均値が２５μｍ、５０μｍ、１００μｍの３種類のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金の偏平状粉末を軟磁性粉末として使用した。実施の形態例と同様に塩素化ポリエチレンを結合体として用いた。９０ｗｔ％のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末粉末と１０ｗｔ％の結合剤とを配合した。実施の形態１と同様に二軸混練機で混合し、混練して均一に分散させた。その後、混練物を加熱プレス成形機で厚み１ｍｍのシート状に加工して、電磁干渉抑制体を得た。
【００３５】
図３に示されるように、長径の平均値が２５μｍの軟磁性粉末を用いた場合の周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は、８０であり、長径の平均値が５０μｍの軟磁性粉末を用いた場合の周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は、１３０であり、長径の平均値が１００μｍの軟磁性粉末を用いた場合の周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は、７０であった。軟磁性粉末の長径の平均値が２５μｍよりも小さい場合は、周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項の透磁率特性が低くなる傾向がみられ、軟磁性粉末の長径の平均値が長径の平均値が１００より大きい場合は、周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項の透磁率特性が低下する傾向がみられた。
【００３６】
なお、本実施の形態２では、結合剤に塩素化ポリエチレンを用いたが、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリルゴムにおいても同様な結果が得られた。
【００３７】
（実施の形態３）
結合剤と軟磁性粉末の配合比を変えて電磁干渉抑制体を作製した。結合剤は、実施の形態１と同様に塩素化ポリエチレンを用いた。アスペクト比が５０のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉末を軟磁性粉末として用いた。
【００３８】
図４に示すように、５ｗｔ％の結合剤と９５ｗｔ％のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉末を配合した場合の周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は、６０であり、７ｗｔ％の結合剤と９３ｗｔ％のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉末を配合した場合の周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は、１００に向上した。また、１０ｗｔ％の結合剤と９０ｗｔ％のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉末を配合した場合の周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は、１３０に向上し、２０ｗｔ％の結合剤と８０ｗｔ％のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉末を配合した場合の周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項は、１００であった。
【００３９】
なお、結合剤を２０ｗｔ％まで増量させた場合に巻き付け可能な柔軟性のある試料を得た。従来の技術では、結合剤が少量の場合に試料の柔軟性は低下するが、本実施形態例３では、結合剤が２０ｗｔ％においても周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項の高い透磁率特性を備え、巻き付け可能な柔軟性のある試料が得られた。また、２５ｗｔ％の結合剤と７５ｗｔ％のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉末を配合した場合は、さらに巻き付け可能な柔軟性が得られたが、周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項が６０まで低下した。
【００４０】
また、本実施の形態３では、結合剤に塩素化ポリエチレンを用いたが、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリルゴムにおいても同様な結果が得られた。
【００４１】
なお、これらの電磁干渉抑制体における周波数１０ＭＨｚの複素透磁率の虚数項は、１０以上で、この特性を満足する電磁干渉抑制体は、十分な電磁ノイズ抑制効果を備えることがわかった。
【００４２】
（実施の形態４）
軟磁性粉末に対して結合剤との親和性を高めれば、さらなる高透磁率化が期待できると考え、軟磁性粉末をカップリング剤で表面処理を行った。軟磁性粉末は上記実施形態例と比較するために、アスペクト比が５０のＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ粉末を用いた。ビニル系、アミノ系、メタクリロキシ系、エポキシ系およびカチオン系のシランカップリング剤をカップリング剤として使用した。
【００４３】
Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末を表面処理する方法は、乾式のミキサーでＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末を撹拌させながらカップリング剤を滴下する方法で行った。カップリング剤の添加量は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金粉末の重量に対して１％とし、滴下時間も含め３０分間撹拌させた。その後、温度１００℃で１５分間乾燥させて表面処理した軟磁性粉末を得た。
【００４４】
また、結合剤は、上記実施の形態と比較するために、塩素化ポリエチレンを使用し、表面処理した軟磁性粉末と結合剤を二軸混練機で混合し、混練して均一に分散させた。その後、混練物を加熱プレス成形機で厚さ１ｍｍのシート状に加工して、電磁干渉抑制体を得た。
【００４５】
軟磁性粉末をカップリング剤で表面処理を行った場合は、軟磁性粉末をカップリング剤で表面処理を行なわない場合に比較して複素透磁率が３％から１５％向上した。また、チタネート系のカップリング剤を使用した場合も、軟磁性粉末をカップリング剤で表面処理を行なわない場合に比較して複素透磁率が２％向上した。
【００４６】
アミノプロピルトリエトキシシランを用いて表面処理した例Ｄと表面処理しない実施例１との複素透磁率の実数項および虚数項の周波数依存性の比較が図５に示されている。例Ａでは、周波数３ＭＨｚでの複素透磁率の実数項が、１３０であったのに対して、例Ｄでは、１５０に向上し、極めて高い電磁ノイズ抑制効果を得た。また。これらの試料は、周波数１０ＭＨｚの複素透磁率の虚数項が、１０以上であり、十分な電磁ノイズ抑制効果を備えることがわかった。
【００４７】
なお、ビニル系のシランカップリング剤はビニルトリメトキシシラン、アミノ系はアミノプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシ系ではメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、エポキシ系では３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、カチオン系ではＮ−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ、Ｎ、Ｎ−トリメチルアンモニウムクロライドと、Ｎ−［２−ビニルベンジルアミノ］エチル］−３アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩およびオクタデシルジメチル［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アンモニウムクロライドを使用した。
【００４８】
また、アミノ系、メタクリロキシ系、エポキシ系、カチオン系のカップリング剤は上記以外のものでも適用できる。
【００４９】
なお、チタネート系のカップリング剤はイソプロピルトリイソステアロイルチタネートを使用したが、他のチタネートカップリング剤を用いることができる。
【００５０】
以上に示したように、本発明により電磁干渉抑制体の厚さを薄くしても、同等もしくは同等以上の電磁ノイズ抑制効果を維持できる複素透磁率が高い電磁干渉抑制体の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明における電磁干渉抑制体の複素透磁率の実数項および虚数項の周波数依存性を実施例で比較したグラフ。
【図２】軟磁性粉末のアスペクト比とその軟磁性粉末を用いて作製した電磁干渉抑制体の周波数３ＭＨｚにおける複素透磁率の実数項との相関を示すグラフ。
【図３】軟磁性粉末の長径の平均値とその軟磁性粉末を用いて作製した電磁干渉抑制体の周波数３ＭＨｚにおける複素透磁率の実数項との相関を示すグラフ。
【図４】結合剤配合比とその配合比で作製した電磁干渉抑制体の周波数３ＭＨｚにおける複素透磁率の実数項との相関を示すグラフ。
【図５】本発明のカップリング剤で表面処理した本発明例と表面処理しない実施例との複素透磁率の実数項および虚数項の周波数依存性の比較を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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