电磁波噪声抑制体、具有电磁波噪声抑制功能的物品及其制造方法

文档序号:6843090阅读:193来源:国知局
专利名称:电磁波噪声抑制体、具有电磁波噪声抑制功能的物品及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电磁波噪声抑制体、具有电磁波噪声抑制功能的物品及其制造方法。
背景技术
近年来,随着因特网利用的普及,个人计算机、信息家电、无线电LAN、蓝牙、光学模块、手机、携带信息终端、高度道路信息系统等、具有准微波波段(0.3~10GHz)的高时钟频率的CPU或利用高频率总线的电子机器、以及利用电波的信息通信设备也逐渐普及,迎来了利用高速数字化和低电压驱动化的装置需要高性能化的社会。但是,随着这些机器的普及,这些机器辐射的电磁波带来的对自身或其他电子机器的误操作、对人体的影响等电磁波干扰的问题也随之产生。因此,为了不对自身或其他电子机器、以及人体给予影响,要求这些机器尽量不放射无用的电磁波、以及即使受到外部的电磁波也不进行误操作。作为防止这种电磁波干扰的方法,包括利用电磁波屏蔽材料即反射电磁波的电磁波屏蔽材料、或者吸收电磁波的电磁波吸收材料的方法。
为防止电磁波干扰,在电子机器间采取了如下措施在电子机器的外壳表面或电子机器间设置电磁波屏蔽材料来屏蔽电磁波(inter-system EMC)。另外,在电子机器内,为抑制电子器件或线路间相互影响而引起误操作,或抑制处理速度缓慢和信号波形混乱,所以采取了用电磁波屏蔽材料来覆盖电子器件和线路的措施(inter-system EMC)。
另外,最近还提出了以下方案在电子机器内部这种附近范围的环境中,对作为电磁波噪声发生源的电子器件本身施加电磁波噪声抑制体,以控制电磁波噪声的产生;或者控制信号间的干涉,以提高传输特性(微型EMC)。
特别在最近,电子机器、电子器件尤其要求高性能化、小型化、轻量化,用于这些中的电磁波噪声抑制体也同样,要求准微波波段这种高频率波段中的电磁波噪声抑制效果良好、小型化且轻量化、以及对策的作业简便且易于进行。
在一直以来所采用的导体屏蔽中,由来自无用辐射源的反射所产生的电磁耦合被增大。由此,磁体的磁损失、即利用虚数部透磁率μ”的无用辐射的抑制比较有效。并且,日本特开平9-93034号公报中公开了一种软磁体扁平粉的厚度比表皮深度薄、具有充足的长宽(aspect)比、将磁体表面形成非导体化的磁体粉末约95质量%添加到有机粘合剂中而成的电磁波吸收体。该电磁波吸收体具有高效的电磁波吸收特性,且具有柔软性。在该实施例中,在评价时使用了用铜板补强的电磁波吸收体,该电磁波吸收体的厚度以测定用铜板嵌入为2mm。
但是,该电磁波吸收体其厚度以铜板嵌入为2mm,除去铜板的电磁波吸收体本身的板厚度为1mm以上,并且电磁波吸收体本身的95质量%由铁等强磁体构成,所以较重,谈不上实现轻量化。并且,因为有机粘合剂的量少,所以坚固性、柔软性也不充分。另外,软磁体粉末的扁平化或表面的非导体化很费事,因此软磁体扁平粉末价格太高,却需要大量使用这些,所以,电磁波吸收体的价格也太高,不能满足产业上的需要。
另外,日本特开平9-93034号公报中公开了下述电磁波吸收体将强磁性元素及陶瓷元素用磁控管喷涂在基板上制膜,然后以低温退火,由此在高电阻的陶瓷相中析出由强磁体构成的超微晶体,从而形成绝缘。该电磁波吸收体在100MHz~10GHz的高频率频段内电阻很大,由涡流引起的电磁波的反射得到控制,虚数部透磁率大,所以具有优良的电磁波吸收特性。
在该电磁波吸收体中,为了在陶瓷相中上生成强磁性超微晶体,需要进行高温热处理。在该实施例中,在滑动玻璃上用RF磁控管喷涂法制膜由陶瓷及强磁性元素构成的膜,在200~350℃下进行热处理,形成强磁性超微晶体。在该电磁波吸收体中,考虑到在有机薄膜上制作陶瓷相及强磁性超微晶体相,但是,作为有机薄膜不得不使用高耐热有机薄膜。高耐热有机薄膜价格昂贵,因而使用这个的电磁波吸收体价格也较高。另外,即使在高耐热有机薄膜上形成这种强磁性超微晶体相,因为有机薄膜和生成的陶瓷之间的热膨胀率相差较大,容易产生裂纹,柔软性、坚固性并不高。
另外,还公开了一种利用铁氧体电镀技术的电磁波噪声抑制体,作为电磁波噪声抑制体,在准微波波段内,薄型的抑制体效果良好(阿部正纪等,“第131次研究会资料”,日本应用磁学会,2003年7月4日,P25~31)。
该利用铁氧体电镀技术的电磁波噪声抑制体是将铁、镍及亚铅的氯化物的反应液、与由硝酸钠及乙酸氨构成氧化液在搭载于旋转基板上的聚酰亚胺板上用旋转喷涂法进行电镀,从而形成3μm厚的铁氧体化合物。该电磁波噪声抑制体与现有技术的将金属板微粒分散于有机粘合剂中的50μm厚的板型电磁波噪声抑制体相比,尽管厚度薄,但显示出相同的吸收特性,有利于应用到小型电子机器中。
但是,该电磁波噪声抑制体的强磁体厚度为3~11um,该电磁波噪声抑制体的1GHz内的功率损耗值即使在较厚的上也为0.2左右,准微波波段的低频率部分的电磁波噪声控制效果并不好。另外,当强磁体的厚度大时,在聚酰亚胺板上形成的铁氧体硬,不含有有机粘合剂,所以坚固性、柔软性谈不上充分。另外,因为用湿法加工,所以需要洗净和干燥杂质,比较麻烦,所以无法满足产业上的需要。
另外,还公开了一种含有铝陶瓷相、铁或钴的强磁性超微晶体相的由超微晶体磁膜构成的电磁波噪声抑制体(大沼繁弘等,“第131次研究会资料”,日本应用磁学会,2003年7月4日,P17~24)。该方案涉及一种将强磁性元素和陶瓷元素用高频率磁控管喷涂法在基板上制膜,在低温下退火,从而在高电阻的陶瓷相中析出由强磁体构成的超微晶体,还形成狭缝以提高膜电阻,且分割而成的1um厚的电磁波抑制体,具有优良的噪声控制效果。
但是,该电磁波抑制体显示出与现有技术的将金属板微粒分散于有机粘合剂中的50um厚的板型电磁波噪声抑制体同样的吸收特性,1GHz中的功率损耗值为0.2左右,在有效的频率频带中谈不上具有电磁波噪声抑制效果。另外,为了陶瓷相中生成强磁性超微晶体,所以需要热处理,而磁性薄膜的电阻大,所以必须用光刻法或模刻法形成狭缝,非常费事。并且,因为是薄膜陶瓷,所以容易产生裂纹,柔软性和坚固性并不高。
另外,电气、电子机器在安全性方面特别要求阻燃性(相当于UL94 V-0、V-1或相当于VTM-0、VTM-1),用于这些的电磁波噪声抑制体也同样要求阻燃性(相当于UL94 V-0、V-1或相当于VTM-0、VTM-1)。在此,所谓UL是美国Underweiters LaboratoriesInc公司制定、认可的电器相关的安全性规格,UL94微阻燃性规格。以下仅将相当于U94 V-0、V-1、VTM-0、VTM-1的阻燃性记为“阻燃性”。
作为具有阻燃性的电磁波吸收体,日本特开平2000-196281号公报提出了将含有高分子粘合剂、软磁体粉末和磷系阻燃剂的涂料涂布到支承体上形成电磁波吸收层的方案。
但是,作为电磁波吸收材料使用软磁体粉末时,为了发挥出充分的电磁波吸收性,需要大量使用,具体来说,该量相对于5~12质量份的高分子粘合剂为100质量份。并且,作为电磁波吸收材料使用软磁体粉末时,为了发挥出充分的电磁波吸收性,必须较厚地形成电磁波吸收层。因此,电磁波吸收层较厚且比重高,所以存在电磁波吸收体变重的问题。另外,为了将电磁波吸收层设置到支承体上,还存在电磁波吸收体变厚导致难以实现小型化的问题。另外,因为软磁性粉末为金属粉末,所以容易产生热、着火。因此,为了电磁波吸收体发挥充分的阻燃性,还存在必须大量添加阻燃剂的问题。另外,因为软磁体粉末为大部分,高分子粘合剂仅有少量,所以,存在失去柔软性、变脆的问题。
另外,作为具有阻燃性的电磁波吸收体,日本特开平2002-84091号公报公开了一种将铁氧体粉末或软磁性金属粉末混合到树脂中的电磁波吸收体、和将具有阻燃性的阻燃材料层压而成的电磁波吸收体板。
但是,作为电磁波吸收材料使用铁氧体粉末或软磁性金属粉末时,为了发挥出充分的电磁波吸收性,必须大量使用,该量通常为电磁波吸收体的90质量%左右。并且,作为电磁波吸收材料使用铁氧体粉末或软磁性金属粉末时,为了发挥出充分的电磁波吸收性,必须厚厚地形成电磁波吸收体。因此,电磁波吸收体太厚且比重变大,存以存在变重的问题。另外,因为电磁波吸收体厚,所以还存在难以实现小型化的问题。另外,铁氧体粉末或软磁性金属粉末容易产生热、着火,所以仅仅粘合具有阻燃性的阻燃材料时,也有时不能发挥充分的阻燃性。另外,铁氧体粉末或软磁性金属粉末为大部分,树脂仅一点点,所以,存在柔软性失去、变脆的问题。
另外,作为抑制电磁干扰的电磁波干扰抑制体,日本特开平7-212097号公报公开了一种电磁波干扰抑制体,其包括导电性支承体和设于该导电性支承体的至少一面的绝缘性软磁体层,该绝缘性软磁体层包括软磁体粉末和有机粘合剂。
但是,在该电磁波干扰抑制体中,电磁波干扰抑制体本身的厚度大,并且在绝缘性磁体层的整个范围上含有大量的磁体,所以太重,谈不上实现轻量化。另外,因为有机粘合剂的量少,所以坚固性、柔软性也谈不上充分,在实现高密度组装化方面也并不能满足。

发明内容
本发明的目的在于提供准微波波段内的电磁波噪声抑制效果优良、节省空间且轻质的电磁波噪声抑制体;抑制电磁波噪声的电子装置(器件)、印刷电路板等物品;以及可简单地制造上述产品的制造方法。
此外,本发明的又一目的在于提供一种具有柔软性、强度高的电磁波噪声抑制体。
此外,本发明的又一目的在于提供一种具有充足的阻燃性的电磁波噪声抑制体。
此外,本发明的又一目的在于提供一种兼备电磁波屏蔽性能的电磁波噪声抑制体。
根据本发明的电磁波噪声抑制体,其特征在于包括含有粘合剂的基体、以及所述基体的部分粘合剂与磁体一体形成的复合层。这种电磁波噪声抑制体在准微波波段内的电磁波噪声抑制效果优良,节省空间且质量轻。
在此,所述复合层优选将磁体物理蒸镀到所述基体表面上而形成的层。这种复合层的磁体在粘合剂分散,粘合剂和磁体一体化,从而构成了电磁波噪声抑制效果高的复合层。并且,不存在杂质离子,所以发生杂质离子损坏电子线路。
本发明的电磁波噪声抑制体的复合层平均厚度的最大透射衰减量优选-0.5~-500dB/μm。在这种电磁波噪声抑制体的复合层中,磁体分散在粘合剂中,且粘合剂和磁体一体化,所以电磁波噪声抑制效果更加优良。
并且,本发明的电磁波噪声抑制体的最大透射衰减量优选-10~-50dB。这种电磁波噪声抑制体的电磁波噪声抑制效果更加优良。
另外,本发明的电磁波噪声抑制体的表示电磁波最大透射衰减量的频率中的最大反射衰减量优选-6~-50dB。这种电磁波噪声抑制体的电磁波噪声抑制效果更加优良。
本发明的电磁波噪声抑制体的1GHz内的功率损耗值优选0.3~0.65。这种电磁波噪声抑制体的电磁波噪声抑制效果更加优良。
所述复合层的厚度为0.005~20μm,优选0.005~3μm,更优选0.005~1μm,最优选0.005~0.3μm。这种电磁波噪声抑制体的电磁波噪声抑制效果更加优良,并且可实现小型化、轻量化。
本发明的电磁波噪声抑制体的比重优选0.9~1.5。对于这种电磁波噪声抑制体,其复合层非常薄,而且在复合层中,磁体分散于粘合剂中,且粘合剂与磁体一体化,所以电磁波噪声抑制效果更加优良。
本发明的电磁波噪声抑制体也可以层压有多个电磁波噪声抑制体。这种电磁波噪声抑制体的磁体总量增加了,因而电磁波噪声抑制效果更加优良。
所述粘合剂优选树脂或橡胶。通过以树脂或橡胶作为粘合剂,可得到具有柔软性、强度高的电磁波噪声抑制体。
或者,所述粘合剂优选硬化性树脂。如果粘合剂是硬化性树脂,磁体就可以更加均匀地分散于未硬化的粘合剂中,并且粘合剂硬化后,磁体不会在结晶化微粒中成长,从而可形成粘合剂和磁体以原子状态一体化的复合层。
所述粘合剂的切变模量优选1×104~1×1010Pa,更优选1×104~5×107Pa。通过将粘合剂的切变模量设在该范围内,可得到磁体分散于粘合剂中、粘合剂和磁体一体化、电磁波噪声抑制效果高的复合层。
本发明的电磁波噪声抑制体优选还包括含有热传导性填料的热传导层。这种电磁波噪声抑制体的散热性优良。
本发明的电磁波噪声抑制体优选还包括支承层。这种电磁波噪声抑制体即使将形成复合层的基体削薄,柔软性也良好,强度也较高,且易于操作。
所述基体优选含有非卤素系且为非锑系的阻燃剂(以下记为非卤非锑系阻燃剂)。具有这种基体的电磁波噪声抑制体具有充足的阻燃性。
或者,本发明的电磁波噪声抑制体优选还具有阻燃性树脂层。这种电磁波噪声抑制体具有充足的阻燃性。
另外,所述基体优选含有导电性填料。具有这种基体的电磁波噪声抑制体兼备电磁波屏蔽功能,使由电磁波的反射引起的电磁耦合不会增大。
在此,所述导电性填料最好是选自金属粉末、金属纤维、金属包覆微粒、碳微粒以及碳钠米纤维管中的至少一种导电性微粉末。含有这种导电性微粉末的基体的电磁波屏蔽性能更加优良。
或者,本发明的电磁波噪声抑制体优选还具有导电层。这种电磁波噪声抑制体同时具有电磁波屏蔽性能,从而由电磁波的反射引起的电磁耦合不会增大。
在此,所述导电层优选金属箔、金属纤维布、导电纤维布、金属线交织体、导电纤维交织体、分散有导电性填料的有机高分子层、以及导电薄膜中的至少一种。具有这种导电层的电磁波噪声抑制体的电磁波屏蔽性能更加优良。
另外,所述导电薄膜优选由支承薄膜、和在该支承薄膜上物理蒸镀金属而成的厚度为5~500nm的金属层构成。具有这种导电薄膜的电磁波噪声抑制体的柔软性优良,并且可实现小型化、轻量化。
另外,所述金属层优选由对向靶磁控溅射法形成。对向靶磁控溅射法在环境保护和生产性方面非常有利。
另外,所述基体优选含有电介质粉末。对于具有这种基体的电磁波噪声抑制体,可以实现与空间的阻抗匹配,因此,难以引起电磁波的无用辐射的反射。
在此,所述电介质粉末优选钛酸钡系陶瓷、钛酸锆系陶瓷、铅钙钛矿系陶瓷中的至少一种。含有这种电介质粉末的基体在抑制无用辐射的反射上效果更加优良。
本发明的电磁波噪声抑制体的制造方法特征在于包括蒸镀步骤,在该步骤中,将磁体物理蒸镀到含有粘合剂的基体表面上,从而在基体表面上形成复合层。根据该制造方法,可以很容易地制造具有一体形成粘合剂和磁体的复合层的、本发明的电磁波抑制体。
在本发明的电磁波噪声抑制体的制造方法中,优选利用对向靶磁控溅射法将磁体物理蒸镀到含有粘合剂的基体表面上。根据这种制造方法,通过将磁体分散于粘合剂中,且粘合剂和磁体一体化,从而可以很容易地制造电磁波噪声抑制效果更加优良的电磁波噪声印制体。
另外,在本发明的电磁波噪声抑制体的制造方法中,优选在粒子能为5~1000eV下将磁体物理蒸镀到含有粘合剂的基体表面上。根据这种制造方法,通过将磁体分散于粘合剂中,且粘合剂和磁体一体化,从而可以很容易地制造电磁波噪声抑制效果更加优良的电磁波噪声抑制体。
另外,在本发明的电磁波噪声抑制体的制造方法中,磁体的蒸镀质量以磁体单品的膜厚换算值来表示优选0.5~200nm。根据这种制造方法,通过将磁体分散于粘合剂中,且粘合剂和磁体一体化,从而可以很容易地制造电磁波噪声抑制效果更加优良的电磁波噪声抑制体。
根据本发明的另一电磁波噪声抑制体的制造方法,其特征在于包括层压体制造步骤,在含有粘合剂的基体上层压其他层以制造层压体;以及蒸镀步骤,在基体表面上进行物理蒸镀,以在基体表面形成复合层。根据该制造方法,可以很容易地制造具有粘合剂和磁体一体化的复合层以及其他层的、本发明的电磁波抑制体。
根据本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征为物品表面的至少部分由本发明的电磁波噪声抑制体所包覆。这种具有电磁波噪声抑制功能的物品在噪声发生源的附近配置小型的电磁波噪声抑制体,从而可以有效地抑制准微波波段的电磁波噪声。
根据本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品的制造方法,包括用粘合剂涂覆物品表面的至少部分的涂覆步骤;以及将磁体物理蒸镀到粘合剂上,以在粘合剂表面形成复合层的蒸镀步骤。根据该制造方法,可以很容易地制造可有效抑制准微波波段的电磁波噪声的、具有电磁波噪声抑制功能的物品。


图1是本发明的电磁波噪声抑制体中的复合层的高分解能透射型电子显微镜图像;图2是复合层附近的一个模式图;图3是磁体物理蒸镀后的基体剖面状态的SEM图像;图4是磁体物理蒸镀后的基体表面状态的激光显微镜图像(俯视图,一边为73.5um);图5是测量磁体物理蒸镀后的基体剖面形状的激光显微镜图像;图6是磁体物理蒸镀前的基体表面状态的激光显微镜图像(俯视图,一边为73.5um);图7是测量磁体物理蒸镀前的基体截面形状的激光显微镜图像;图8是示出本发明的电磁波噪声抑制体的一例的截面示意图;
图9是示出本发明的电磁波噪声抑制体的其他例的截面示意图;图10是示出本发明的电磁波噪声抑制体的其他例的截面示意图;图11是示出本发明的电磁波噪声抑制体的其他例的截面示意图;图12是示出本发明的电磁波噪声抑制体的其他例的截面示意图;图13是示出本发明的电磁波噪声抑制体的其他例的截面示意图;图14是示出本发明的电磁波噪声抑制体的其他例的截面示意图;图15是示出本发明的电磁波噪声抑制体的其他例的截面示意图;图16是示出本发明的电磁波噪声抑制体的其他例的截面示意图;图17是示出作为本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品的一例的照相机模块的立体图;图18是示出作为本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品的一例的照相机模块的截面图;图19是示出安装有作为本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品的一例的电子装置的印刷电路板的截面图;
图20是示出电磁波噪声抑制特性的测定装置的示意图;图21是示出将入射电磁波量作为基准(0)的实施例5的频率范围0.05~3GHz的电磁波噪声抑制体的透射衰减量以及反射衰减量的曲线图;图22是示出将入射电磁波量作为基准(0)的实施例6的频率范围0.05~18GHz的电磁波噪声抑制体的透射衰减量以及反射衰减量的曲线图;图23是示出将入射电磁波量作为基准(0)的实施例7的频率范围0.05~18GHz的电磁波噪声抑制体的透射衰减量以及反射衰减量的曲线图;图24是示出将入射电磁波量作为基准(0)的比较例2的频率范围0.05~3GHz的电磁波噪声抑制体的透射衰减量以及反射衰减量的曲线图;图25是示出将入射电磁波量作为基准(0)的比较例3的频率范围0.05~18GHz的电磁波噪声抑制体的透射衰减量以及反射衰减量的曲线图;图26是示出将入射电磁波量作为基准(0)的比较例4的频率范围0.05~3GHz的电磁波噪声抑制体的透射衰减量以及反射衰减量的曲线图;图27是示出实施例8的频率范围0.05~3GHz的电磁波噪声抑制体的功率消耗特性的曲线图;图28是示出实施例9的频率范围0.05~3GHz的电磁波噪声抑制体的功率消耗特性的曲线图;
图29是示出实施例10的频率范围0.05~3GHz的电磁波噪声抑制体的功率消耗特性的曲线图;图30是示出比较例5的频率范围0.05~3GHz的电磁波噪声抑制体的功率消耗特性的曲线图;图31是示出比较例6的频率范围0.05~3GHz的电磁波噪声抑制体的功率消耗特性的曲线图;图32是示出比较例7的频率范围0.05~3GHz的电磁波噪声抑制体的功率消耗特性的曲线图;图33是示出实施例17的电磁波噪声抑制体的传导噪声的反射衰减量的频率特性的曲线图;图34是示出实施例17的电磁波噪声抑制体的传导噪声的功率消耗值的频率特性的曲线图;图35是示出实施例18的电磁波噪声抑制体的传导噪声的反射衰减量的频率特性的曲线图;图36是示出实施例18的电磁波噪声抑制体的传导噪声的功率消耗值的频率特性的曲线图;图37是示出实施例19的电磁波噪声抑制体的传导噪声的反射衰减量的频率特性的曲线图;图38是示出实施例19的电磁波噪声抑制体的传导噪声的功率消耗值的频率特性的曲线图;图39是示出实施例20的电磁波噪声抑制体的传导噪声的反射衰减量的频率特性的曲线图;
图40是示出实施例20的电磁波噪声抑制体的传导噪声的功率消耗值的频率特性的曲线图;图41是示出比较例11的传导噪声的反射衰减量的频率特性的曲线图;图42是示出比较例11的传导噪声的功率消耗值的频率特性的曲线图;图43是示出将实施例17、18、19、20以及比较例11、12的电磁波噪声抑制体用微斜率法测定的放射噪声的内部去耦率的水平的曲线;图44是示出将实施例17、18、19、20以及比较例11、12的电磁波噪声抑制体用微斜率法测定的放射噪声的相互去耦率的水平的曲线图。
具体实施例方式
下面对本发明进行详细说明。
本发明的电磁波噪声抑制体包括含有粘合剂的基体以及所述基体的一部分粘合剂与磁体整体化而形成的复合层。
图1是用高分辨率透射型电子显微镜拍摄的照片,图2是电子显微镜照片的示意图。更具体的,如图1和图2所示,电磁波噪声抑制体1由含有粘合剂的基体2以及复合层3形成,该复合层3成为磁体呈原子状并与基体2的一部分粘合剂的分子相混合的状态。
<复合层>
复合层3是例如将磁体物理蒸镀到基体2的表面而形成的层,被物理蒸镀了的磁体没有形成均质膜,以原子状态分散在粘合剂中并与其整体化。
如图2所示,复合层3是由以下三部分构成可以观察到作为非常小的结晶排列着数间隔的磁体原子的结晶格4的部分,可以观察到在很小的范围内不存在磁体只有粘合剂6的部分以及可以观察到磁体原子5并未结晶化而是分散在粘合剂中的部分。即,没有观察到表示磁体作为具有清晰的结晶结构的微粒子存在的晶界,可以认为该复合层具有磁体与粘合剂以纳米级整体化所形成的复杂的异质结构(非均质·不齐的结构)。
复合层3的厚度,就是磁体原子浸入基体2表层的深度,其依赖于磁体的蒸镀质量、粘合剂的材质以及物理蒸镀的条件等,大约是磁体的蒸镀厚度的1.5~3倍。这里,磁体的蒸镀厚度是指在磁体原子未浸入的硬基体上物理蒸镀磁体原子时的膜厚。
此外,复合层3的厚度可以通过截面的透射型电子显微镜像或扫描电子显微镜(SEM)像计算出来,图3示出物理蒸镀了磁体的基体的截面状态的SEM像。该SEM像是对基础部分的截面进行观察获得的图像,该基础部分不包括后述的表面突起状部。通过在包括约45质量%的湿式二氧化硅等无机填料的弹性体上,蒸镀换算膜厚为30nm磁体,从而在表层形成厚度为40nm(0.04μm)的复合层(中央的白色横线)。
通过使复合层3的厚度成为0.005μm以上,能够使磁体原子分散在粘合剂中并与其整体化,可以具有在来自于形状各向异性的高频率区域中的大的损耗特性,从而可以使其充分发挥电磁波噪声抑制作用。另一方面,如果复合层的厚度超过了20μm,那么就会形成清晰的结晶结构从而形成均质的磁体膜,恢复为块状的磁体,减少了形状各向异性,电磁波噪声抑制效果也减小,实际效果不是很好。因此,复合层3的厚度优选为3μm以下,更优选为1μm以下,最优选为0.3μm以下。
如果为了形成均质膜而蒸镀磁体,那么,因为磁体的固有电阻小,所以会发生涡流,磁体的电磁波噪声抑制效果消失,而且还产生了反射功能,因此,对电子电路或电子装置发出的电磁波噪声不但无法抑制,还会反射回去,反而会对电子电路等产生影响。因此,在基体2上物理蒸镀磁体时,最好不要形成均质的磁体膜。优选复合层3的表面电阻(直流电阻)约为1×101~1×1010Ω。
<基体>
(粘合剂)对作为基体2的主成分的粘合剂并未进行特别的限定,例如,聚烯烃系树脂、聚苯胺系树脂、聚酯系树脂、聚醚系树脂、聚酮系树脂、聚亚氨系树脂、聚亚胺脂系树脂、聚硅氧烷系树脂、苯酚系树脂、环氧系树脂、丙烯基系树脂、聚丙烯酸酯系树脂等树脂,或者天然橡胶、异戊间二烯橡胶、聚丁橡胶、苯已烯丁二烯橡胶等二烯系橡胶,以及丁基橡胶、乙烯-丙烯橡胶、聚氨酯橡胶、硅酮橡胶等非二烯系橡胶等有机物都可以作为粘合剂。这些可以是热塑性物质,也可以是热硬化性物质,还可以是这些物质的非硬化物。此外,还可以是上述树脂、橡胶的变性物、混合物、共聚物。
此外,粘合剂可以是后述的具有低切变模量的无机物,如果是空隙部较大、具有能够捕获超微粒子的硬度的气凝胶、多孔二氧化硅等,就可以用作粘合剂。此外,还可以是与上述有机物的合成物。
其中,考虑到磁体原子要易于进入粘合剂的问题,在后述的物理蒸镀磁体时,作为粘合剂优选采用切变模量低的粘合剂,具体地说,优选使用切变模量为1×104~1×1010Pa的粘合剂,更优选使用切变模量为1×104~5×107Pa的粘合剂。为了使其达到期望的切变模量,可以根据需要,例如可以将粘合剂加热至100~300℃,但是加热温度必须不至于引起分解或蒸发。在常温下进行物理蒸镀时,粘合剂优选采用橡胶硬度约为80°(JIS-A)以下的弹性体。
如果粘合剂的切变模量较低,在对基体2进行磁体的物理蒸镀时,因为磁体原子侵入基体2内,或者通过磁体原子的碰撞产生了粘合剂的变形或流动,所以,磁体原子容易在基体表层分散。
图4是示出蒸镀了磁体的基体表面状态的激光显微镜图像,可以看到表面上有凹凸。图5中对其截面形状进行了测量,其突起的高度为6μm。另一方面,图6是示出蒸镀前基体表面状态的激光显微镜图像,蒸镀前的表面是平坦的。图7中对其截面形状进行了测量,表面的平均粗度为0.05μm。从图4~图7中可以了解通过蒸镀引起基体发生变形或流动的情况。
此外,从维持上述非均质结构的角度出发,在磁体物理蒸镀之后,作为粘合剂优选采用切变模量高的粘合剂。通过在磁体物理蒸镀之后提高粘合剂的切变模量,可以有效防止纳米级的磁体原子或原子群凝集并结晶化、从而形成为微粒子。具体地说,在可以使用电磁波噪声抑制体的温度范围内,优选采用切变模量为1×107Pa以上的粘合剂。为达到期望的切变模量,优选在磁体物理蒸镀后将粘合剂交联。
对于这一点,由于在蒸镀时为低模量,在蒸镀之后可以通过交联提高其模量,因此,作为粘合剂优选采用热硬化性树脂、能量线(紫外线、电子线)硬化性树脂。
此外,可以采用气体透射度作为表示磁体原子易于进入的分子间空隙宽度的指标。原来,优选通过和磁体原子的大小相同的氩气、隐酮气的透射度确认粘合剂的分子间空隙,但是,因为这些气体一般不用于气体透射度的测定,所以可以用例如碳酸气的透射度数据代替。作为常温下碳酸气透射度较大的树脂,例如有碳酸气透射度是1×10-9[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]以上的聚亚苯基氧化物、聚甲戊烯、尼龙11、高冲击聚苯乙烯等橡胶成分和其他成分的混合物或共聚物,碳酸气透射度是1×10-8[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]以上的聚丁二烯、聚异戊二烯、丁苯橡胶、硅橡胶等。其中,从切变模量的角度考虑,特别优选硅(氧)橡胶等橡胶类物质。
此外,从防止磁体原子氧化的角度考虑,作为粘合剂优选氧透射度低的树脂,例如,氧透射度是1×10-10[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]以下的聚乙烯、聚三氟一氯乙烯、聚甲异丁烯酸盐等,或者氧气透射度是1×10-12[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]以下的聚对苯二甲酸乙酯、聚丙烯腈等都可以作为粘合剂。
而且,为了使等离子化或离子化的磁体原子和粘合剂的一部分发生反应,实现稳定化,可以在粘合剂中混合硅烷耦合剂、钛酸盐耦合剂、非离子型表面活性剂、极性树脂低聚物。通过混合这样的添加剂,除了可以防止氧化,还可以防止由于原子的凝集而形成均质膜,并可以防止由均质膜造成的电磁波的反射,改善吸收特性。
此外,可以在基体2表面进行物理凹凸的附加加工。其平均表面粗度Ra优选约为0.5~10μm。对该凹凸附加加工的加工方法并未进行特别的限定,但是,可以有例如通过喷砂、蚀刻等,或者粗糙面的复制而形成凹凸的方法。
而且,因为泡沫体内部有空隙,所以适合于作为基体。作为泡沫体,优选的是通过细微的单元(cell)形成连续的气泡,表面没有表层的泡沫体。优选细胞直径约为100μm以下,最好是50μm以下的泡沫体。并且,空孔率优选为5~50%。
(非卤素非锑系阻燃剂)为了使本发明的电磁波噪声抑制体具有阻燃性,可以使基体2中含有非卤素非锑系阻燃剂。
阻燃剂必须是不含卤元素及锑元素的物质。含有卤元素及锑元素的化合物存在被视为环境污染物质的问题,近年来,能够兼顾到环境的卤素/锑产品已经必不可缺。
此外,虽然是非卤素材料,也并不是说绝对不含有卤元素。这是因为在自然环境中存在氯,而且,在材料的合成过程中使用卤素系化合物,例如环氧树脂中使用了氯甲代氧丙环,所以,即使是将材料进行提纯也会有作为杂质的卤元素的残留,将这些残留控制为零是非常困难的。因此,在本发明中,将JPCA标准的无卤素铜张层压板实验方法(JPCA-ES-01)规定的氯含量、溴含量都是0.09%以下的物质定义为“不含卤元素”(无卤素)。
作为非卤素非锑系阻燃剂可以使用现有技术中的物质,液体状及固体状的物质都可以。根据作为粘合剂的树脂、橡胶等的种类对非卤素非锑系阻燃剂进行适当的选择。例如有磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、金属氢氧化物、金属氧化物、硅酮系阻燃剂、铂化合物等非卤素非锑系阻燃剂。
作为磷系阻燃剂,例如有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三甲苯酚、磷酸三乙基、磷酸甲苯基苯基、磷酸三甲苯酚二苯基、磷酸甲苯基(二2,6-甲苯酚)、磷酸2-乙基己基二苯基、磷酸二甲基甲基、赤磷、黄磷等。
作为氮系阻燃剂,例如有氨基磺酸胍、磷酸胍等胍系阻燃剂;磷酸脒基脲等脒基脲;硫酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺等三聚氰胺系阻燃剂。
另外,也可以用将磷和氮作为构成元素的具有双键的化合物,即磷酸原系阻燃剂。作为磷酸原系阻燃剂,例如有丙氧基磷酸原、苯氧基磷酸原、氨基磷酸原等磷酸原化合物。
作为金属氢氧化物,例如有氢氧化铝、氢氧化镁、白云石、——、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锆、氧化锡的水化物等。除此之外的无机系阻燃剂有例如铝、铁、钛、锰、亚铅、钼、钴、铋、铬、镍、铜、钨、锡等的金属粉;硅、氧化铝、氧化铁、氧化钛、氧化锰、氧化镁、氧化锆、氧化亚铅、氧化钼、氧化钴、氧化铋、氧化铬、氧化镍、氧化铜、氧化钨等金属氧化物;硼酸亚铅、偏硼酸亚铅、偏硼酸钡、碳酸亚铅、碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡等。
作为硅系阻燃剂,例如可以举出具有环氧基或甲基丙烯基的硅粉等。
作为铂化合物,例如有六氯铂(IV)酸、二硝基二胺铂(II)、四胺二氯铂(II)等。
此外,作为阻燃剂不仅可以采用只是在粘合剂中进行添加也就是所谓的添加型阻燃剂,也可以采用反应型阻燃剂,其与粘合剂的骨架发生分子反应,在粘合剂中导入包含阻燃元素例如氮或磷的化合物。
阻燃剂有对燃烧发生效果的类型,以及对发热发生效果的类型,根据需要将多个种类的阻燃剂并用则更加有效。此外,阻燃剂在赋予电磁波噪声抑制体阻燃性的同时,也会降低电磁波噪声抑制体的其他特性,因此,考虑到特性的平衡,有必要对阻燃剂的种类和添加量进行适当的设定。
非卤非锑系阻燃剂的添加量根据粘合剂的种类、阻燃剂的种类而不同。例如在磷系阻燃剂的情况下,相对于粘合剂100质量份优选为0.5~20质量份;在金属氢氧化物的情况下,相对于粘合剂100质量份优选为50~300质量份;在铂化合物的情况下,相对于粘合剂100质量份优选为0.01~1质量份。如果非卤非锑系阻燃剂的添加量过少,则存在电磁波噪声抑制体的阻燃性不充足的担忧,而如果非卤非锑系阻燃剂的添加量过多,则无法获得期望的粘合剂的切变模量,或者降低粘合剂自身的机械强度,例如拉裂强度、拉伸强度。
基体2中包括非卤非锑系阻燃剂的电磁波噪声抑制体可以发挥充足的阻燃性。而且,因为在复合层3中磁体以原子状态与粘合剂整体化,所以,可以抑制现有技术的使磁体粉末分散在粘合剂中的电磁波噪声抑制体中存在的由于磁体粉末而提高触媒作用或热传导性、从而促进燃烧性、降低自身灭火性的现象。因此,与现有技术中的电磁波噪声抑制体相比,可以大幅减少非卤非锑系阻燃剂的使用量。
(导电性填料)为了使本发明的电磁波噪声抑制体发挥电磁波噪声的反射效果,即屏蔽特性,可以使基体2含有导电性填料。如图8所示,电磁波噪声抑制体10是由支承体层8和层压在支承体层8上的基体2以及复合层3构成,其中复合层3为磁体以原子状与基体2的一部分混合的状态。在基体2中,电介质粉末11及导电性填料12分散在粘合剂6中。
导电性填料12是从金属粉、金属纤维、金属覆盖微粒子、碳微粒子、碳纳米管中选择出的至少一种导电性微粉末,因此,有助于进一步提高屏蔽特性。
导电性填料12的形状根据材料的种类而不同,可以是金属粒子的不规则形状、或如碳纳米管等的针状形状、以及形成组织(structure)结构的球状碳,如果是通过分散添加发挥出导电性则没有特别的限定。如果是粒子状或不规则形状的物质,导电性填料12的大小优选其粒子直径为10μm以下,如果是纤维形状的物质则优选其纤维直径为5μm以下。如果超过了这些尺寸基体2的厚度就会增大,不利于薄型化。
导电性填料12的分散添加量,在基体2(100voL%(体积%))中优选为10~50voL%。如果是小于10voL%则难以稳定地显示出导电性,如果超过了50voL%基体的切变模量则会增大,难以通过和磁体的整体化形成复合层3。
包含导电性填料12的基体2的固有体积电阻率(有时称“固有电阻值)(JIS K7194)优选为500Ωcm以下。更优选为50Ωcm以下。
图8所示的电磁波噪声抑制体中,复合层3是电子装置,抑制由电路自身产生的传导噪声,分散添加在基体2中的导电性填料12遮蔽来自于电子装置外部的基板等的放射噪声,抑制由于无用辐射的反射而产生的电磁耦合的增大化。
(电介质粉末)为了抑制电磁波无用辐射的反射,可以使基体2含有电介质粉末11。
优选在高频率区域中的介电率大,且介电率的频率特性比较温和的电介质粉末11。通过电介质粉末11的分散添加,可以实现与空间之间的阻抗匹配,因此,就难以引起电磁波的无用辐射的反射。
采用从钛酸钡系陶瓷、钛酸锆系陶瓷、铅钙钛矿系陶瓷中选择出的至少一种电介质粉末作为电介质粉末11,有利于抑制无用辐射的性能的提高。
电介质粉末11的粒子形状没有特别的限定,但是,优选基本呈球状的粒子。此外,电介质粉末11的粒子直径优选为5μm以下。如果超过5μm,则无法确保在基体中的分散添加量,同时也不利于薄型化。更优选为1μm以下。
电介质粉末11的分散添加量,优选在基体2(100voL%)中为5~50voL%,如果小于5voL%则无法显示高频率区域中介电损耗的效果,如果超过50voL%则基体2的切变模量增大,难以形成和磁体整体化了的复合层3。
此外,将电介质粉末11和导电性填料12并用进行分散添加时,添加量最好是能够分别显示出其各自的效果的量,但是,电介质粉末11和导电性填料12的合计的分散添加量,优选在基体2(100voL%)中为50voL%以下。如果超过了50voL%贝基体2的切变模量增大,难以形成和磁体整体化了的复合层3。
(其他添加剂)此外,还可以在粘合剂中适当添加强化填料、分散剂、抗老化剂、抗氧化剂、着色剂、触变剂、增塑剂、润滑剂、防带电剂、耐热增强剂、紫外线吸收剂等,但是,如果混合硬质的物质,磁体原子就会与其发生碰撞,不会进行充分的分散,因此需要注意。此外,在蒸镀磁体之后,还可以实施氧化硅或氮化硅的蒸镀,从而可以改善耐环境特性。
(支承体层)在单独使用基体2而比较薄,或者因为使用温度区域的切变模量小而难以处理的情况下,如图9所示,可以设置支承体层8。支承体层8既可以是和基体2相同的物质,也可以是金属箔或具有柔软性的陶瓷箔。此外,支承体层8优选是与构成基体2的粘合剂相比刚性高,而且切变模量高的物质。支承体层8优选比较薄,其厚度优选为50μm以下,最优选为25μm以下。
(热传导层)为了使本发明的电磁波噪声抑制体具有放热性,可以设置热传导层。
热传导层是例如含有热传导性填料的薄片。作为热传导性填料可以采用铜、铝等金属;铝或铟等的低熔点合金;氧化铝、二氧化硅、氧化镁、铁丹、氧化铍、二氧化钛等金属氧化物;氮化铝、氮化硅、氮化硼等金属氮化物;或者碳化硅等。但是,并不只限定于这些物质。
热传导性填料的平均粒子直径优选为0.1-100μm,更优选为1-50μm。在平均粒子直径小于0.1μm的情况下,粒子的比表面积就会变得过大从而难以实现高填充化。在平均粒子直径超过100μm的情况下,热传导层的表面就会出现微小的凹凸,存在热接触电阻变大的担忧。
热传导性填料的含有量根据填料的种类而有所不同,但是优选为10-85vol%。如果小于10vol%则会存在无法获得需要的热传导性的情况,如果超过了85vol%则会存在薄片变脆的担忧。
对构成热传导层的薄片材质,并没有进行特别地限定,但是,从耐热性、耐侯性等角度考虑优选采用硅(氧)橡胶、聚氨酯橡胶等。具有热传导层的电磁波噪声抑制体对功率晶体管或半导体开关元件等发热性半导体的散热用途特别有效。
<阻燃性树脂层>
为了使本发明的电磁波噪声抑制体具有阻燃性,可以设置阻燃性树脂层。
作为具有阻燃性树脂层的电磁波噪声抑制体,例如有如图10所示的电磁波噪声抑制体20,该电磁波噪声抑制体20由阻燃性树脂层7和层压在其表面的基体2以及磁体以原子状与基体2的一部分粘合剂呈混合状态的复合层3构成。另外,还可以是如图11所示的电磁波噪声抑制体21,该电磁波噪声抑制体21由基体2、磁体以原子状与基体2的一部分粘合剂呈混合状态的复合层3以及设置在复合层3表面的阻燃性树脂层7构成;如图12所示的电磁波噪声抑制体22,该电磁波噪声抑制体22由阻燃性树脂层7和层压在其表面的基体2、磁体以原子状与基体2的一部分粘合剂呈混合状态的复合层3、以及设置在复合层3表面上的阻燃性树脂层7构成。
阻燃性树脂层7是由阻燃性树脂形成的层。这里,所谓阻燃性树脂是指难以着火,或者具有即使是着火也会在短时间内灭火的性质的树脂。
作为阻燃性树脂有树脂自身具有阻燃性的树脂,即分解温度较高,树脂在分解时产生的可燃物较少的树脂;以及临界氧气指数高的树脂,具体的有氟树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚醚-砜树脂、聚醚-酮醚树脂、聚醚-酰亚胺树脂、聚亚苯基硫化物树脂、液晶聚合物等。特别是优选具有相当于UL94 VTM-0、VTM-1,或者相当于UL94 V-0、V-1的阻燃性的阻燃性树脂。
此外,即使是缺乏阻燃性的树脂,只要是通过添加阻燃剂或者和阻燃性树脂进行复合,具有了相当于UL94 VTM-0、VTM-1,或者相当于UL94 V-0、V-1的阻燃性的树脂,就可以作为本发明的阻燃性树脂使用。但是,最好不使用环境污染物质卤素系、锑系阻燃剂。
可以在阻燃性树脂中适当添加强化填料、阻燃剂、阻燃助剂、抗老化剂、抗氧化剂、着色剂、增塑剂、润滑剂、耐热增强剂等。
对阻燃性树脂层7的厚度并没有特别的限定,但是,为了电磁波噪声抑制体更加轻薄、紧凑,优选比较薄的阻燃性树脂层7。具体地说,优选其厚度为50μm以下,最优选为25μm以下。
因为在复合层3中磁体以原子状态和粘合剂整体化,所以本发明的电磁波噪声抑制体可以抑制现有技术的使磁体粉末分散在粘合剂中的电磁波噪声抑制体中的由于磁体粉末而引起的提高触媒作用或热传导性而促进燃烧性、降低自身灭火性的现象。因此,本发明的电磁波噪声抑制体只通过具有阻燃性树脂层7,就可以发挥充分的阻燃性。
<导电体层>
为了使本发明的电磁波噪声抑制体发挥作为电磁波噪声的反射效果的屏蔽特性,可以设置导电体层。
图13所示的电磁波噪声抑制体30包括导电体层9和层压在该导电体层9表面的在粘合剂6中分散有电介质粉末11的基体2以及磁体以原子状与基体2的一部分粘合剂呈混合状态的复合层3构成。在这个例子中,导电体层9由支承膜13和金属层14形成的导电薄膜构成,该金属层14是在支承膜13上物理蒸镀了金属形成的。
在如图14所示的电磁波噪声抑制体31中,导电体层9的两面分别设置了电介质粉末11分散在粘合剂6中的基体2,在这些基体2的表面又分别设置了复合层3,其中,导电体层9是由具有支承膜13以及金属层14的导电膜形成的。
在如图15所示的电磁波噪声抑制体32中,导电体层9的单面上分别设置了多个电介质粉末11分散在粘合剂6中的基体2和复合层3,其中,导电体层9是由具有支承膜13以及金属层14的导电膜形成的。
即,图13所示的电磁波噪声抑制体30中,在导电体层9的一个面上,隔着基体2设置了一个复合层3,但是,本发明的电磁波噪声抑制体中,例如可以如图14所示,在导电体层9的两面隔着基体2设置复合层3,也可以如图15所示,在导电体层9的一个面上隔着基体2设置多个复合层3。如图13、15所示,金属层14既可以设置在导电体层9中与基体2相反的一侧,也可以设置在基体2侧。在实际安装时,考虑到保护薄膜的金属层14,优选将金属层14设置在基体2侧。
图16所示的电磁波噪声抑制体33是将导电体层9作为金属交织体,并在其表面设置电介质粉末11分散在粘合剂6中的基体2、以及该基体2表面的一部分和磁体整体化形成的复合层3。
导电体层9的固有体积电阻率(JIS K 7194)优选为500Ωcm以下。而且,更优选为50Ωcm以下。
导电体层9优选从分散有金属箔、金属纤维布、导电纤维布、金属线交织体、导电纤维交织体、导电性填料的有机高分子层以及导电薄膜中进行选择。
作为金属箔,例如有铝、镍、锡、铜、磷青铜、镍银、黄铜、以及其他铜合金等的箔。作为金属纤维布,例如有镍或不锈钢等纤维的无纺织物。作为导电纤维布,例如有在碳纤维或聚酯纤维上实施了铜以及镍的两层镀金的导电纤维等无纺织物。作为金属线交织体,例如有由镍、锡、铜、磷青铜、镍银、黄铜、以及其他铜合金等形成的网状物。作为导电纤维交织体,例如有实施了铜、镍、以及其他金属的镀金处理的纤维的网状物。
此外,导电体层9也可以是分散有导电性填料的有机高分子层,即、有机高分子和分散在其中的导电性填料形成的有机高分子层。对有机高分子没有特别的限定,但是,也可以是绝缘性有机高分子。作为导电体层所采用的有机高分子,例如有聚烯烃系、聚酯系、聚醚系、聚酮系、聚氨基甲酸乙酯等树脂;聚硅酮、异戊二烯、丁二烯、苯乙烯-丁二烯、尿烷、乙烯-丁二烯等弹性体。作为导电体层所采用的导电性填料,例如有金属粒子、碳纤维、碳纳米管、碳微粉末等。
作为导电膜,例如有支承膜13和金属层14形成的导电膜。作为导电体层9,如图13所示,当采用支承膜13和金属层14形成的导电膜时,金属层的厚度优选为5~500nm。如果不足5nm,则作为金属层其导电性不稳定,从而难以发挥电磁波屏蔽效果,如果超过500nm,则不利于降低成本。厚度在5~150nm,有助于实现电磁波噪声抑制体30的轻量化、薄型化、以及柔软性。
作为支承膜13的材料,例如有聚烯烃系、聚酯系、聚醚系、聚酮系、聚氨基甲酸乙酯等树脂;聚硅酮、异戊二烯、丁二烯、苯乙烯-丁二烯、尿烷、乙烯-丁二烯等弹性体。而且,也可以采用例如聚亚胺膜、聚酯膜等形成的柔软性薄膜。
作为金属层14的形成经过,例如有对支承膜13进行金属镀金加工、支承膜13和金属箔的层压加工,对支承膜13进行金属的物理蒸镀等。其中,通过采用对支承膜13进行金属的物理蒸镀可以稳定地获得满足上述厚度为5~500nm的条件、且均匀的金属层14。
在镀金加工中,可以采用例如镍、锡、铜、磷青铜、镍银、黄铜、其他铜合金等金属,在层压加工中,可以采用铝、铜、镍箔等。
用于获得金属层14的金属物理蒸镀,优选采用对向靶磁控溅射法。这是因为与在镀金加工法中采用镀金液的湿式加工相比,对向靶磁控溅射法是干式加工,所以不存在废液处理,既安全又利于环境保护,同时,可以容易地将金属层薄膜调整为均质并且具有稳定的膜厚,是一种非常有利于生产性的加工方法。
在具有导电体层9的电磁波噪声抑制体中,复合层3抑制电子装置、电路自身发生的传导噪声,导电体层9遮蔽电子装置外部的基板等发出的放射噪声,抑制由于无用辐射的反射而产生的电磁耦合的增大化。
<电磁波噪声抑制体>
当磁体是微米级大小时,为了获得较大的透射吸收率,虽然需要使用大量的高密度的磁体,采用厚重的电磁波噪声抑制体,但是,如果磁体以纳米级与粘合剂整体化,形成复杂的异质结构时,和微米级的粒子相比,特性就有所不同,导磁性变大,吸收波段扩大。因此,为了获得较大的透射吸收率,就没有必要如上述情况一样,使用大量的高密度的磁体,采用厚重的电磁波噪声抑制体。
虽然直接观察复合层3中的磁体状态比较困难,但是,可以通过电磁波噪声抑制体的复合层3平均厚度的电磁波最大透射衰减量(dB/μm)判断出复合层3具有磁体以纳米级与粘合剂整体化所形成的复杂的异质结构。
如果复合层3的厚度对应的电磁波最大透射衰减量是-0.5~-500dB/μm,就表示磁体以纳米级和粘合剂整体化。在本发明中,该复合层3的厚度对应的电磁波最大透射衰减量必须是-0.5~-500dB/μm。如果该指标小于-0.5dB/μm(例如-0.4dB/μm)或者大于-500dB/μm(例如-600dB/μm),则会产生电磁波噪声的抑制效率变差,或者为了发挥规定的电磁波噪声抑制效果需要加厚电磁波噪声抑制体的厚度,从而对所使用的电子设备等产生空间上的限制。
电磁波最大透射衰减量是指在希望抑制电磁波噪声的频率波段中测定的最大透射衰减量。就是指例如在10MHz~1GHz、100MHz~3GHz、1~3GHz、3~20GHz、20~50GHz、50~100GHz等波段中对一边改变频率一边透射复合层3的电磁波量进行测定,在透射衰减量最大时的频率下测定的电磁波透射衰减量。例如,电磁波最大透射衰减量在图21所示的图表中,电磁波透射衰减量(粗线)是图表上最下端的3.0GHz的-11.9dB,在图22所示的图表中,电磁波透射衰减量(粗线)是图表上最下端的18.0GHz的-30.2dB,在图23所示的图表中,电磁波透射衰减量(粗线)是图表上最下端的15.7GHz的-32.9dB。
即使是相对于复合层3的厚度电磁波透射量较小,也必须是在实际使用当中具有实效的电磁波透射量值,能够有效地发挥电磁波噪声抑制效果的透射衰减量为-6~-50dB,在峰值中为-10~-50dB。
同样,为了获得电磁波噪声抑制效果,电磁波的反射量优选小,表示最大透射衰减量的波段中的反射衰减量优选为-6~-50dB,更优选为-10~-50dB。
此外,理论上虽然不是很明确,但是,通过在基体上蒸镀质量较少的磁体,本发明的电磁波噪声抑制体因为与纳米精粒等量子效果或材料固有的磁各向异性、形状磁各向异性或者通过外部磁界产生的各向异性有关系,所以,可以将作为电磁波噪声抑制效果指标的功率损耗值设为较大的值。
这里,如图33所示,对传送特性S11(反射特性)以及S21(透射特性)的变化进行调查,根据特定频率下S11以及S21的值,通过下式得出功率损耗值。功率损耗值为0~1。
功率损耗值(Ploss/Pin)=1-(|Γ|2+|T|2)S11=20log|Γ|S21=20log|T|这里,Γ是反射系数,T是透射系数。
功率损耗值是电磁波噪声抑制功能的反射·透射特性的综合指标,需要其是反射衰减量以及透射衰减量在实际使用中具有实效的功率损耗值。因此,本发明的电磁波噪声抑制体在1GHz中的功率损耗值优选是0.3~0.65,更优选是0.4~0.65。
为了充分发挥作为电磁波噪声抑制体的功能,反射衰减量即使小也要大于透射衰减量,优选反射衰减量大于-6dB,透射衰减量大于-3dB(例如,反射衰减量是-7dB,透射衰减量是-4dB),即功率损耗值是0.3以上。如果小于该值则无法具有充分的电磁波噪声抑制功能。而且,优选反射衰减量大于-10dB,透射衰减量大于-3dB(例如,反射衰减量是-11dB,透射衰减量是-4dB),即功率损耗值是0.4以上。如果反射衰减量和透射衰减量都在-10dB以上(例如,反射衰减量是-12dB,透射衰减量是-11dB),则可以具有充分的电磁波噪声抑制效果。另一方面,功率损耗值超过0.65,从提高特性的角度考虑是非常值得期待的,但是,不论如何探讨电磁波噪声抑制体中磁体的选择或者对粘合剂蒸镀条件的选择,在现有的技术条件下都无法获得在1GHz中功率损耗值超过0.65的电磁波噪声抑制体。
为了使该电磁波噪声抑制体的功率损耗值为0.3~0.65,在制造电磁波噪声抑制体时,通过进行高能量的物理蒸镀,以在纳米水平使粘合剂与磁体原子整体化为基本条件,适当选择物理蒸镀条件、磁体蒸镀量等。
如图30~32所示,现有技术中的电磁波噪声抑制体的功率损耗特性的曲线,在1GHz附近随着频率的上升功率损耗值的上升率比较小,从超过1GHz的某个频率开始随着频率的上升功率损耗值的上升率变高,在比1GHz频率高的一侧具有曲线的倾斜发生变化的变化弯曲点,形成向下凸出的曲线。而本发明的电磁波噪声抑制体的功率损耗特性曲线,如图27~29所示,从低于1GHz的频率开始急剧上升,之后,在1.5GHzZ附近或超过2GHz之后上升率开始钝化,形成向上凸出的曲线。因此,1GHz附近的功率损耗值变大,实际效果非常好,其中,在1GHz的情况下本发明的电磁波噪声抑制体具有实效。
在本发明的电磁波噪声抑制体中,形成复合层3的磁体的量非常少。因此,电磁波噪声抑制体的比重和由粘合剂形成的单纯的基体相比,最大也只是增加约数%。因此,在粘合剂是树脂或橡胶的情况下,电磁波噪声抑制体的比重为0.9~1.5。这样,因为磁体的量与现有技术中的电磁波噪声抑制体相比相对较少,所以可以维持粘合剂的特性,保持充分的机械物性。
本发明的电磁波噪声抑制体的形状,可以是片状等的平面状,也可以是三维结构。此外,如后面所述,当将电磁波噪声抑制体用于覆盖物品表面的时候,其形状可以仿效物品形状。
此外,可以将多个复合层只有一层的电磁波噪声抑制体进行层压,从而设置多个复合层。层压电磁波噪声抑制体的整体厚度优选大约为20~200μm。因此,最好考虑包括基体厚度的层压电磁波噪声抑制体的整体厚度,从而进行适当地选择。
在层压电磁波噪声抑制体中,形成各层的电磁波噪声抑制体的复合层厚度可以相同,也可以改变各层的复合层厚度。
例如,在电磁波噪声抑制体中,产生某种程度的电磁波反射,会对放射电磁波的电子电路或电子装置产生影响,因此,层压各层的复合层厚度从靠近电子装置一侧的层开始逐渐增加,并进行倾斜配置等,可以尽量抑制反射。
<电磁波噪声抑制体的制造方法>
以下,对电磁波噪声抑制体的制造方法进行说明。
本发明的电磁波噪声抑制体的制造方法,是具有将磁体物理蒸镀到基体上,在基体表面上形成复合层的蒸镀步骤的方法。
(蒸镀步骤)首先,进行物理蒸镀法(PVD)的一般说明。
物理蒸镀法(PVD)一般是在真空容器中通过某些方法使蒸发材料气化、并使气化后的蒸发材料堆积在近旁放置的基板上而形成薄膜的方法,由于蒸发物质的气化方法的不同,从而被分为蒸发法和溅射法。蒸发法有EB蒸镀、离子镀等,溅射法有高频溅射、磁控溅射、对向靶磁控溅射等。
EB蒸镀具有以下特征,因为蒸发粒子的能量小,为lev,所以基板的损坏较少,膜容易形成气孔,具有膜的强度不足的倾向,但是,膜的固有电阻会变大。
在离子镀中,为了使氩气或蒸发粒子的离子加速冲击到基板上,能量要比BP的大,粒子能达到1KeV,可以获得附着力强的膜,但是,存在无法避免被称为液滴的微米大小的粒子的附着,会有停止放电的可能性。此外,还可以通过导入氧气等反应性气体的方法使氧化物成膜。
在磁控溅射中,虽然靶材(蒸发材料)的利用效率低,但是其具有以下特征由于磁场的影响而产生强等离子体,因此其成长速度很快,粒子能高,为数十eV。在高频溅射中,可以使用绝缘性的靶材。
磁控溅射中的对向靶磁控溅射是一种使对置的靶材之间产生等离子体,通过磁场将等离子体封起来,在对置的靶材之外设置基板,不会发生等离子体损失就可以生成所期望的薄膜的方法。因此,不用再次溅射基板上的薄膜,成长速度更快,被溅射的原子不用进行碰撞缓和,就可以生成与致密的靶材组成物成分相同的物质。
此外,因为在通常的磁控溅射中磁力线会穿过磁体靶,所以要根据靶的厚度决定溅射速率,或者,针对会变得不容易放电,对向靶磁控溅射具有以下特征将磁场垂直施加在靶的溅射面上,所以,即使是采用磁体当作靶也可以保持磁场,也能够实现与靶的厚度无关的高速溅射。
在上述物理蒸镀法中,基于下述理由,制造本发明的电磁波噪声抑制体优选采用对向靶磁控溅射。
当粘合剂由树脂(或橡胶)形成的情况下,树脂的共价键能约为4eV,具体地说,例如C-C、C-H、Si-O、Si-C的结合能分别为3.6eV、4.3eV、4.6eV、3.3eV。与此相对应,在对向靶磁控溅射法中,因为蒸发粒子具有高能量,所以切断树脂的一部分化学键,发生碰撞。
因此,在本发明中,如果由树脂(或者橡胶)形成的粘合剂的弹性模量足够小,在使磁体蒸镀时,树脂的分子进行振动、运动,在某些情况下树脂的分子被切断,发生磁体原子与树脂的局部发生混合作用,与树脂等发生相互渗透,可以形成不是均质的磁体膜,而是具有纳米级的非均质结构的复合层。
当使粒子能为5eV以上的磁体原子物理蒸镀在粘合剂上时,由于一次就可以将大量的磁体分散在粘合剂中,因此优选采用。即通过一次蒸镀就可以获得磁体的质量,因此可以容易获得电磁波噪声抑制效率大的电磁波噪声抑制体。由于与粒子速度相比粘合剂的振动或运动的速度比较慢,所以蒸镀的速度优选采用比较小的速度,以配合粘合剂的缓和时序,当然要根据磁体有所不同,但是优选约为60nm/min以下。
在蒸镀步骤中作为蒸发材料所使用的磁体,主要采用金属系软磁体及/或、氧化物系软磁体及/或、氮化物系的软磁体。这些可以单独使用其中一种,也可以将两种以上混合使用。
作为金属系软磁体,一般使用铁以及铁合金。作为铁合金,具体地说可以使用Fe-Ni、Fe-Co、Fe-Cr、Fe-Si、Fe-Al、Fe-Cr-Si、Fe-Cr-Al、Fe-Al-Si、Fe-Pt合金。这些金属系软磁体,可以单独使用其中一种,也可以将两种以上的合金组合使用。除了铁以及铁合金,还可以使用钴、镍的金属或它们的合金。在单独使用镍的情况下,因为其具有抗氧化力,所以可以优选使用。
作为氧化物系软磁体,优选使用铁氧体,具体地说,可以使用MnFe2O4、CoFe2O4、NiFe2O4、CuFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、Fe3O4、Cu-Zn-铁氧体、Ni-Zn-铁氧体、Mn-Zn-铁氧体、Ba2Co2Fe12O22、Ba2Ni2Fe12O22、Ba2Zn2Fe12O22、Ba2Mn2Fe12O22、Ba2Mg2Fe12O22、Ba2Cu2Fe12O22、Ba3Co2Fe24O41。这些铁氧体,可以单独使用其中一种,也可以将两种以上的铁氧体混合使用。
作为氮化物系的软磁体,已知的有Fe2N、Fe3N、Fe4N、Fe16N2等,因为其导磁率以及耐腐蚀性高,所以优选使用这些氮化物系的软磁体。
此外,当使磁体物理蒸镀到粘合剂上时,因为磁体是作为被等离子化或离子化的磁体原子进入粘合剂的,所以,被微分散在粘合剂中的磁体的成分,并不限定其必须和作为蒸发材料所使用的磁体的成分相同。此外,也可能与粘合剂的一部分发生反应,而发生磁体转化为常磁体或反强磁体等的变化。
一次物理蒸镀操作中的磁体的蒸镀质量,以其磁体单品的膜厚换算值优选在200nm以下。如果比这个厚,虽然根据粘合剂的切变模量而不同,粘合剂会具有包含磁体的能力,磁体就无法分散在粘合剂中而是堆积在表面上,从而生成均质的具有导通性的连续的块状膜。正因为如此,磁体的蒸镀质量优选为100nm以下,更优选为50nm以下。另一方面,从电磁波噪声抑制效果的角度考虑,磁体的蒸镀质量优选为0.5nm以上。
如果蒸镀质量变小,就会降低电磁波噪声抑制效果,因此通过层压多层复合层,可以增加磁体的总质量。该总质量虽然根据所要求的电磁波噪声的抑制水平而不同,但总磁体的膜厚换算值优选约为10~500nm。此外,可以将层压的层的一部分作为具有导通性的块状金属层,而使其具有电磁波的反射特性。还可以进行与电介质层的合成化,从而可以调整电磁波噪声抑制效果。
这里,在玻璃、硅等硬质基板上以相同条件物理蒸镀磁体,通过测定其堆积的厚度可以得出蒸镀质量。
在蒸镀步骤中所使用的粘合剂的厚度,并没有特别的限定,如果是紧凑的电磁波噪声抑制体,则优选使用厚度较薄的粘合剂。具体地说,其厚度优选为50μm以下,更优选为10μm以下。
(层压体制造步骤)此外,当本发明的电磁波噪声抑制体除了基体和复合层之外,还包括支承体层、热传导层、阻燃树脂层、导电体层等其他层时,其是通过包括层压体制造步骤和蒸镀步骤的制造方法制造而成的,其中,层压体制造步骤是制造包括含有粘合剂的基体和其他层的层压体的步骤;蒸镀步骤是使磁体物理蒸镀到基体上,在基体表面形成复合层的步骤。
层压体的制造例如可以通过以下方法进行在构成其他层的各种薄膜上挤压叠置粘合剂的方法;在各种薄膜上涂布粘合剂的方法;通过粘结剂、黏着剂将含有粘合剂的基体和各种薄膜粘在一起的方法等。
<具有电磁波噪声抑制功能的物品>
本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品,物品表面的至少一部分被本发明的电磁波噪声抑制体覆盖。
作为物品,例如有电子装置、安装了电子装置的印刷电路板、电连接器、扁形电缆、按钮开关用键头部件、初步加工用插入片、半导体集成电路等。
以下,对本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品的具体例子进行说明。
(电子装置)本发明的电磁波噪声抑制体可以抑制各种电子设备的电子装置产生的电磁波噪声。即,将电子设备所包括的电子装置中容易因为其他装置的电磁波而引起错误工作的电子装置,或者自身产生电磁波从而引起其他电子装置错误工作的电子装置用本发明的电磁波噪声抑制体进行覆盖,可以控制电子装置产生的或者对电子装置发生影响的电磁波噪声。作为这样的电子设备,只要是发送信号、接收信号或发送接收信号的设备,任何电子设备都可以成为被覆盖对象。即,本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品,就是该电子设备所包括的电子装置或电子装置组的至少一部分被本发明的电磁波噪声抑制体所覆盖。
(印刷电路板)本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品,是本发明的电磁波噪声抑制体设置在包括印刷电路板的电子设备的至少一个印刷电路板的至少一个面的一部分或整个面上。也就是既可以覆盖印刷电路板的两面或单面的整体,也可以覆盖其两面或单面的一部分。只要印刷电路板上设置的电子装置产生的电磁波不会对配置在相同的印刷电路板上的其他电子装置产生不良影响,也可以将其整体用电磁波噪声抑制体覆盖,以吸收来自于外部的电磁波。
此外,如果是印刷电路板上设置的电子装置产生的电磁波会对配置在相同的印刷电路板上的其他电子装置产生不良影响,则可以将除了产生影响不良的电磁波的电子装置之外,都用例如屏蔽箱或者电磁波噪声抑制体进行覆盖,而且,将产生影响不良的电磁波的电子装置也单独用电磁波噪声抑制体进行覆盖。
因为本发明的电磁波噪声抑制体具有柔软性,所以即使是上述印刷电路板是挠性印刷电路板,印刷电路板由于应力而发生变形,电磁波噪声抑制体也可以容易地仿效印刷电路板的变形从而牢固地覆盖电子装置,因此,特别适合使用。
图17以及18是作为具有电磁波噪声抑制功能的物品的一个例子的照相机组件的示意图。该照相机组件大致包括如下部件印刷电路板42,其表面设置了图像传感器41;镜头43,其与图像传感器41对应;照相机支持台44,其保持着镜头43,并在印刷电路板42上包围图像传感器41;外壳45,嵌合在照相机支持台44的外侧;以及电磁波噪声抑制体1,覆盖外壳45的表面。
例如,可以用如下所述的方法在外壳45上覆盖电磁波噪声抑制体1。将通过射出成形法成形的作为树脂结构体的外壳45浸泡在作为粘合剂的环氧树脂溶液中,在其表面设置厚度为15μm的B台(stage)状环氧树脂。接着,通过物理蒸镀法将磁体蒸镀在环氧树脂上,换算膜厚为45nm,形成复合层。通过将具有该电磁波噪声抑制功能的外壳45嵌合在照相机支持台44上,实施照相机组件的噪声应对措施。
图19是作为具有电磁波噪声抑制功能的物品的其他例子的印刷电路板的示意图。该印刷电路板大致包括如下部件配线电路52,其形成在基板51上;半导体插件53及基片(chip)部件54,连接在配线电路52;以及电磁波噪声抑制体1,其覆盖包括配线电路52、半导体插件53及基片部件54的印刷电路板表面。
例如,可以用如下所述的方法在印刷电路板上覆盖电磁波噪声抑制体。在印刷电路板上涂布50μm的绝缘性粘合剂,以覆盖配线电路52、半导体插件53及基片部件54。在其上面,通过物理蒸镀法蒸镀磁体,形成复合层。因为不是湿处理,所以不用实施除去离子的清洗步骤,可以简便地赋予电磁波噪声抑制功能。
(电连接器)本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品,至少包括印刷电路板和向印刷电路传送信号的电连接器(connector),如果将本发明的电磁波噪声抑制体层压在该电连接器的至少一部分上,则可以防止波及到电连接器的信号侵入,该信号诱发通过来自于外部的电磁波从而发生错误工作。在这种情况下,也因为本发明的电磁波噪声抑制体具有柔软性,所以即使是电连接器是挠性连接器,由于外部应力挠性连接器发生了变形,电磁波噪声抑制体也可以容易地仿效其变形从而牢固地软性连接器,因此,特别适合使用。作为上述物品的例子可以列举出手机、具有照像功能的手机等。
(按钮开关用键头部件)作为本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品,可以列举出覆盖了本发明的电磁波噪声抑制体的按钮开关用键头部件。作为该按钮开关用键头部件的具体例子,可以列举出在设置了按钮部的修饰片的下面通过层压本发明的电磁波噪声抑制体而形成的按钮开关用键头部件。
作为所述修饰片的材料,可以选择聚酯、聚亚胺脂、聚碳酸脂、丙烯基、氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等热塑性树脂,但是,从印刷性或成形加工等角度考虑,优选聚酯、聚碳酸脂、丙烯基的混合物、共聚物。
该修饰片可以根据需要在薄片的规定位置印刷需要的文字、符号、图案等。可以采用现有技术中的印刷方法进行印刷,并没有特别的限定。而且,也可以采用涂布、镀金、蒸镀、火印、激光标记等方法进行修饰。
通过将所述按钮部拧入加工到修饰片上,设置了凹部,既可以在该凹部填充树脂、弹性体等,也可以在平板状的修饰片的一个面上粘结由树脂、弹性体等形成的按钮开关状的成型体。对填充在修饰片的凹部中的或者是设置在修饰片上的树脂或弹性体,并没有特别的限定。
电磁波噪声抑制体层压在设置了按钮部的修饰片的下面。当修饰片上设置的凹部中填充了树脂、弹性体等时,层压电磁波噪声抑制体,以同时覆盖填充在凹部中的树脂弹性体等的底面和具有修饰片凹部的一侧的面。当在修饰片上设置了按钮开关状的成型体时,在与设置了修饰片的面相反一侧的面上层压电磁波噪声抑制体。
此外,作为本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品,可以列举出具有以下特征的物品包括排列着棘爪(click)部件的棘爪片以及设置在棘爪片上的键头,并且在棘爪片的一个面上,具有层压了本发明的电磁波噪声抑制体而形成的按钮开关用键头部件。
此外,作为该按钮开关用键头部件的具体例子,可以列举出具有以下特征的部件棘爪部件为向上凸起的圆顶状,至少在圆顶状棘爪部件内面(棘爪片下面)的上部设置由导电性膜被形成的可动接点,当层压键头时棘爪部件发生变形,例如可以接触到配置在其下面的印刷配线基板上的固定接点。
电磁波噪声抑制体可以层压在棘爪片的键头一侧的面上,也可以层压在与键头侧相反一侧的面上。当层压在与键头侧相反一侧的面上时,电磁波噪声抑制体设置为与所述可动接点呈电绝缘状态。即、电磁波噪声抑制体可以层压在棘爪片表面除了可动接点之外的部分,也可以在棘爪片下面的整个面上层压电磁波噪声抑制体,在电磁波噪声抑制体的表面中,至少在圆顶状棘爪部件内面的上部通过绝缘膜被设置可动接点。
如果电磁波噪声抑制体与可动接点为电绝缘状态,则可以抑制在键搜索时与其他键之间发生干扰。如果电磁波噪声抑制体设置为覆盖圆顶状棘爪部件的一个面的整面时,可以防止在毫米波段的电磁波泄露。
考虑到挤压时棘爪片的变形性,以及由于挤压力解除时的反弹而产生的复原性、成型性等问题,优选使用聚对苯二甲酸乙酯、聚乙烯等的聚酯系树脂。作为构成可动接点的材料,只要是导电性材料就可以,并没有特别的限定,但是,优选采用银、铜、碳等形成的材料。
(初步加工用插入片)此外,作为本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品,有至少一面层压了本发明的电磁波噪声抑制体的初步加工用插入片。
初步加工用插入片形成于AV设备的前置面板、汽车的仪表面板、按钮等中使用的成形品的表面,具有透光性基底材料、透光性印刷层。即,可以是在透光性基底材料的一个面上具有透光性印刷层,也可以是将透光性印刷层夹在中间层压两片透光性基底材料层。本发明的初步加工用插入片作为形成于按钮开关中使用的成形品表面的部件,效果非常好。
当插入片是在透光性基底材料的一个面上具有透光性印刷层时,优选将电磁波噪声抑制体层压在与透光性印刷层不同的面上,当将透光性印刷层夹在中间层压两片透光性基底材料层时,可以将电磁波噪声抑制体层压在任何面上。
优选在与电磁波噪声抑制体的透光性基底材料相反一侧的面上设置导电层。作为导电层,例如有金属箔、金属蒸镀膜、印刷的导电软膏等。通过设置该导电层,可以实现下列效果使电磁波反射,不会泄露到外部,并且可以再吸收反射波;通过使共振的Q变小从而抑制天线效应;可以具有金属光泽层的功能,等等。
(半导体集成电路)在向半导体集成电路赋予电磁波噪声抑制功能时,在半导体晶片上通过旋涂或CVD(化学气相沉积,Chemical Vapor Deposition)设置的聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚四氟乙烯、聚烯丙基醚、聚亚二甲苯基、聚金刚烷乙醚、聚苯并噁唑、环丁烯树脂等形成的厚度为200nm~100μm的有机绝缘膜上,通过物理蒸镀,蒸镀磁体10~50nm,形成复合层。根据需要,也可以使用掩模部分地形成复合层。因为该复合层是通过干处理制成的,所以不存在离子性杂质的影响,没有必要进行清洗,非常适合应用于半导体晶片。通过在精细的集成电路旁边设置具有纳米级非均质结构的电磁波噪声抑制体,即使是非常少的磁体质量,也可以抑制数字电路的脉冲传送时的共振、以及因为阻抗的不匹配而产生的无用辐射噪声等,可以改善传送特性的质量,例如提高传送速度等。
<作用>
在以上说明的本发明的电磁波噪声抑制体中,理论上虽然不是很明确,但是,因为粘合剂和磁体通过物理蒸镀整体化而形成复合层,所以,即使是很少的磁体,也会由于来自于其纳米级的非均质结构的量子效果、以及材料固有的磁各向异性、形状磁各向异性或者基于外部磁场的各向异性等的影响,具有高共振频率。因此,可以发挥良好的磁性特性,即使是很少的磁体,也可以在高频率波段的范围内发挥电磁波噪声抑制效果。
此外,在本发明的电磁波噪声抑制体中,因为即使是很少的磁体也可以发挥电磁波噪声抑制效果,所以可以大量减少磁体的量,从而实现轻量化。
而且,在本发明的电磁波噪声抑制体中,因为复合层的厚度薄也可以发挥充分的电磁波噪声抑制效果,所以可以使电磁波噪声抑制体变薄,节省空间。
而且,所述复合层如果是使磁体物理蒸镀到基体上而形成的,那么,通过磁体以原子状态分散在粘合剂中,使粘合剂和磁体整体化,可以用少量的磁体获得具有很高的电磁波噪声抑制效果的复合层。此外,因为不存在杂质离子所以不会有由于这些杂质离子引起电子电路受损的担忧。
此外,因为可以大量减少磁体的量,所以当上述粘合剂是树脂或橡胶时,可以将由于磁体引起的树脂或橡胶的柔软性以及强度的降低控制在最小限度内。
而且,所述粘合剂如果是硬化性树脂,那么,在硬化前磁体更均匀地分散在粘合剂中,在硬化之后,即使是在高温条件下使用电磁波噪声抑制体,也可以防止磁体结晶化而形成微粒子,提高其耐环境特性。
此外,本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品(例如印刷电路板、半导体集成电路),通过在噪声产生源的近旁紧凑地配置电磁波噪声抑制体,可以有效地抑制高频波段的电磁波噪声。
实施例(评价)如图20所示,采用由50Ω的微波传输带线61形成的测试定位器62(KEYCOM制造,TF-3A)和与微波传输带线61连接的网络分析器63(ANRITSU制造,向量网络分析器37247C),在测试定位器62上隔着绝缘膜64配置了电磁波噪声抑制体的测试片65,在测定频率数为2GHz的条件下,测定实施例1~4以及比较例1的电磁波噪声抑制体的近旁的电磁波噪声抑制特性(透射衰减量以及反射衰减量)。
在作为基体的厚度为12μm的聚对苯二甲酸乙脂薄膜(以下称为PET)(切变模量为3.8×109(Pa),碳酸气透射率为1×10-11[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)],平均表面粗度为1.8μm)上,将换算膜厚为3nm的Mn-Zn系的高导磁性铁酸盐通过对向靶磁控溅射法进行溅射,形成复合层。通过直流4端子法非常注意地测定了复合层的表面电阻。此外,将该薄膜调整为所期望的大小,在十片薄膜的中间插入聚酯系黏着剂并将其层压,通过真空压制成形使其整体化,从而获得总厚度为138μm的电磁波噪声抑制体。接着,测定比重和电磁波噪声抑制特性。结果如表1所示。
在作为支承体层的厚度为25μm的PET薄膜上设置作为基体的厚度为20μm的硅(氧)橡胶(切变模量为1×107(Pa),碳酸气透射率为2.2×10-7[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]),在其上通过对向靶磁控溅射法,溅射换算膜厚为20nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层。通过直流4端子法非常注意地测定了复合层的表面电阻。此外,将该薄膜调整为所期望的大小,获得总厚度为45μm的电磁波噪声抑制体。接着,测定比重和电磁波噪声抑制特性。结果如表1所示。
在作为支承体层的厚度为25μm的PET薄膜上设置作为基体的厚度为10μm的聚氨酯凝胶(切变模量为1.7×106(Pa),碳酸气透射率为5.3×10-8[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]),在其上通过磁控溅射法(非对向靶型),溅射换算膜厚为15nm的Fe-Si-Al系的软磁性金属,形成复合层。通过直流4端子法非常注意地测定了复合层的表面电阻。而且,在复合层上涂布了2μm的聚氨酯凝胶,并进行再次溅射。通过重复该过程设置三层复合层,获得总厚度为79μm的电磁波噪声抑制体。接着,测定比重和电磁波噪声抑制特性。结果如表1所示。
除了采用对向靶磁控溅射法取代磁控溅射法之外,和实施例3一样,溅射换算膜厚为15nm的Fe-Si-Al系的软磁性金属,设置三层复合层,获得总厚度为79μm的电磁波噪声抑制体。并进行和实施例同样的评价。结果如表1所示。
将软膏通过刮棒涂布法涂布在用于粉刷作业的支承体上形成膜,以使其干燥后的厚度为1.1mm,当其充分干燥之后,再进行真空加热压制成形,在85℃的条件下进行24小时硬化,将膜从用于粉刷作业的支承体剥离,从而获得膜厚为1mm的电磁波噪声抑制体。接着,测定比重和电磁波噪声抑制特性。结果如表1所示。其中,该软膏是在扁平状的Fe-Ni系的软磁性金属粉(平均颗粒直径为15μm,长宽比为65)94质量份中加入聚亚胺脂树脂5质量份、作为硬化剂的异氰酸盐化合物1质量份、溶剂(环已酮和甲苯的1∶1混合物)30质量份而形成的。
表1

在表1中,比重是将支承体层包含在内的值(作为基体使用PET的时候,带PET测定)。另外,不包括支承体层测定断裂强度和断裂拉伸度。
从表1可以看出,实施例1~4、以及比较例1的电磁波噪声抑制体的电磁波噪声抑制特性几乎相同。但是,比较例1的电磁波噪声抑制体是比重重,为6.1,并且脆,因此,受到冲击的时候,易受损。与此相对,实施例1的电磁波噪声抑制体,具有与作为基体的聚对苯二甲酸乙酯相同的强度和柔软性。实施例2的电磁波噪声抑制体,总厚薄,为45μm,并且轻,具有拉伸度和柔软性,因此,坚固度良好,并且,加工性良好。另外,实施例3的电磁波噪声抑制体也薄而轻,具有柔软性。另外,比较实施例3和实施例4,可以知道,对向靶磁控溅射法的磁体超微粒子的偏在性优于通常的磁控溅射法(非对向靶型)。
(评价)用如下所述的方法对实施例5~7、以及比较例2~4进行评价。
表面观察用KEYENCE制造的激光显微镜VK-9500,以4000倍的倍率,观察表面。
表面电阻用DIAINSTRUMENTS制造的MCP-T600,在测定电压100V,通过直流4端子法测定。用测定点数5点的平均值示出。
复合层的测定用日本电子制造的扫描电子显微镜(SEM)JEM-2100F,通过电磁波噪声抑制体的截面电子显微镜照片(倍率50000倍)测定。
电磁波噪声抑制特性用KEYCOM制造的近旁电磁波噪声抑制材料测定装置,通过S参数法测定S21(透射衰减量)和S11(反射衰减量)。作为网络分析器使用ANRITSU制造的向量网络分析器37247C,作为测试定位器使用KEYCOM制造的TF-3A、TF-18A。
在作为支承体层的厚度为12μm的PET薄膜(常温的切变模量为3.8×109(Pa))上设置作为基体的厚度为20μm的硅(氧)橡胶(常温的切变模量为1×107(Pa),在常温中的碳酸气透射率为2.2×10-7[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]、含有湿式二氧化硅),在其上通过对向靶磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为30nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层。此时,将基体的温度保持为常温,稍微施加负电压,以使蒸发粒子具有8eV的粒子能,进行溅射。通过直流4端子法非常注意地测定了复合层的表面电阻。调整为所期望的大小,获得总厚度为32μm的电磁波噪声抑制体。观察溅射前后的表面,接着,用切片机切片获得的电磁波噪声抑制体的一部分,在截面实施粒子束抛光,测量复合层的厚度。另外,测定电磁波噪声抑制特性。
表2示出了结果的总结。图4~图7示出了表面观察结果,图3示出了复合层的表面观察结果,图21示出了0.05~3GHz的电磁波噪声抑制特性。在图21中,粗线表示以入射电磁波量为基准(0)时的透射衰减量,细线表示反射衰减量。
在与实施例5相同的支承体层上设置作为基体的厚度为60μm的硅(氧)橡胶(常温的切变模量为5×104(Pa),在常温中的碳酸气透射率为2×10-7[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]),在其上通过偏(bias)磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为80nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层,获得总厚度为72μm的电磁波噪声抑制体。此时,将基体的温度保持为常温,调整偏压,以使蒸发粒子具有20eV的粒子能,进行溅射。接着,与实施例5相同,测定表面电阻、复合层的厚度、以及电磁波噪声抑制特性。
表2示出了结果的总结。图22示出了0.05~18GHz的电磁波噪声抑制特性。在图22中,粗线表示以入射电磁波量为基准(0)时的透射衰减量,细线表示反射衰减量。
在作为基体的厚度为100μm的聚丙烯腈薄片(常温的切变模量为1.7×109(Pa),在160℃下的切变模量为1.5×106(Pa),在常温中的碳酸气透射率为5.3×10-8[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]、在常温中的氧气透射率为2.8×10-15[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]),在其上通过对向靶磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为60nm的Ni金属,形成复合层,获得总厚度为100μm的电磁波噪声抑制体。此时,将基体的温度保持为160℃,调整偏压,以使蒸发粒子具有100eV的粒子能,进行溅射。接着,与实施例6相同,测定表面电阻、复合层的厚度、以及电磁波噪声抑制特性。
表2示出了结果的总结。图23示出了0.05~18GHz的电磁波噪声抑制特性。在图23中,粗线表示以入射电磁波量为基准(0)时的透射衰减量,细线表示反射衰减量。
将软膏通过刮棒涂布法涂布在用于粉刷作业的支承体上形成膜,以使其干燥后的厚度为1.1mm,当其充分干燥之后,再进行真空加热压制成形,在85℃的条件下进行24小时硬化,将膜从用于粉刷作业的支承体剥离,从而获得膜厚为1mm的电磁波噪声抑制体。接着,与实施例6相同,测定表面电阻、以及电磁波噪声抑制特性。其中,该软膏是在具有将表面氧化而形成的非导体膜的扁平状的Fe-Ni系的软磁性金属粉(平均颗粒直径为15μm,长宽比为65)94质量份中加入聚亚胺脂树脂5质量份、作为硬化剂的异氰酸盐化合物1质量份、溶剂(环已酮和甲苯的1∶1混合物)30质量份而形成的。
表2示出了结果的总结。图24示出了0.05~3GHz的电磁波噪声抑制特性。在图24中,粗线表示以入射电磁波量为基准(0)时的透射衰减量,细线表示反射衰减量。
除了使用平均颗粒直径为8μm,长宽比为31的Fe-Ni系的软磁性金属粉,使膜厚成为0.03mm之外,其他与比较例同样处理。与实施例6相同,测定表面电阻、以及电磁波吸收特性。
表2示出了结果的总结。图25示出了0.05~18GHz的电磁波噪声抑制特性。在图25中,粗线表示以入射电磁波量为基准(0)时的透射衰减量,细线表示反射衰减量。
除了用EB蒸镀装置进行蒸镀之外,其他与实施例6同样处理。粒子能为lev。没有形成复合层,形成80nm(0.08μm)厚的磁体的均质膜。
表2示出了结果的总结。图26示出了0.05~3GHz的电磁波噪声抑制特性。在图26中,粗线表示以入射电磁波量为基准(0)时的透射衰减量,细线表示反射衰减量。
表2

如表2以及图21~图25所示,比较例2、3的电磁波噪声抑制特性、即透射衰减量以及反射衰减量的倾向几乎相同,在低频率区域中,反射衰减量大,透射衰减量小。随着频率上升,增加透射衰减量。
在实施例5~7中,磁体量和最大透射衰减量之间有相关性,磁体量越多,示出越大的衰减量。复合层的厚度薄,具有与比较例4相当的透射衰减特性和反射衰减特性。
在比较例2中,含有磁体的层(与电磁波噪声抑制体的总厚度相同)的厚度厚,为1000μm,示出与实施例相当的透射衰减量和反射衰减量,但是,由于粘合剂的比例少,因此,受到冲击时,易受损。而且,在低频率区域中,透射衰减量的值不大,与实施例相比带域狭窄。
在比较例3中,虽然厚度薄,但与其同时吸收特性不好,因此,含有磁体的层的平均厚度的最大透射衰减量与比较例2同样小。另外,最大透射衰减量没有达到-10dB,实际上很难说具有电磁波噪声抑制能力。
在比较例4中,由于蒸镀时的粒子能小,在基体的表面形成均匀的金属薄膜,如图26所示,显示出了与金属相似的行为(特性),具有金属特有的峰,由反射赋予透射衰减。其电磁波噪声抑制效果小,作为电磁波屏蔽起作用。
实施例5~7的电磁波噪声抑制体,最大透射衰减量/复合层的厚度大,平均厚度的电磁波噪声抑制特性良好,并且,残留有粘合剂的特性,因此,薄、轻,具有拉伸度以及柔软性。
(评价)用如下所述的方法对实施例8~10、以及比较例5~7进行评价。
表面观察用KEYENCE制造的激光显微镜VK-9500,以4000倍的倍率,观察表面。
表面电阻用DIAINSTRUMENTS制造的MCP-T600,在测定电压10V,通过直流4端子法测定。用测定点数5点的平均值示出。
复合层的测定用日本电子制造的扫描电子显微镜(SEM)JEM-2100F,通过电磁波噪声抑制体的截面电子显微镜照片(倍率50000倍)测定。
电磁波噪声抑制特性用KEYCOM制造的近旁电磁波噪声抑制材料测定装置,通过S参数法测定S21(透射衰减量)和S11(反射衰减量)。作为网络分析器使用ANRITSU制造的向量网络分析器37247C,作为具有50Ω阻抗的微波传输线的测试定位器使用KEYCOM制造的TF-3A。另外,根据1GHz的S21和S11求出1GHz的功率损耗。
在作为支承体层的厚度为12μm的PET薄膜上设置作为基体的厚度为20μm的硅(氧)橡胶(常温的切变模量为1×107(Pa),在常温中的碳酸气透射率为2.2×10-7[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]、含有湿式二氧化硅),在其上通过对向靶磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为30nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层。此时,将基体的温度保持为常温,稍微施加负电压,以使蒸发粒子具有8eV的粒子能,进行溅射。通过直流4端子法非常注意地测定了复合层的表面电阻。调整为所期望的大小,获得总厚度为32μm的电磁波噪声抑制体。接着,用切片机切片获得的试样的一部分,在截面实施粒子束抛光,测量电磁波噪声抑制层的厚度。另外,测定电磁波噪声抑制特性。
表3示出了结果的总结。图27示出了0.05~3GHz的功率消耗特性。
在作为支承体层的厚度为6μm的聚亚胺薄膜(下面,称为PI)上设置作为基体的厚度为25μm的丙烯酸系粘着剂(下面,称为AC)(综研化学制造,商品名为1604N,常温的切变模量为6×104(Pa),在常温中的碳酸气透射率为2×10-8[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]),在其上通过偏(bias)磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为30nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层,获得总厚度为72μm的电磁波噪声抑制体。此时,将基体的温度保持为常温,调整偏压,以使蒸发粒子具有10eV的粒子能,进行溅射。接着,与实施例8相同,测定表面电阻、复合层的厚度、以及电磁波噪声抑制特性。
表3示出了结果的总结。图28示出了0.05~3GHz的功率消耗特性。
设置作为基体的厚度为70μm的PAN薄片(常温的切变模量为1.7×109(Pa),在160℃下的切变模量为1.5×106(Pa),在常温中的碳酸气透射率为5.3×10-8[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)],在常温中的氧气透射率为2.8×10-15[cm3(STP)cm/(cm2×s×cmHg)]),在其上通过对向靶磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为50nm的Ni金属,获得总厚度为100μm的电磁波噪声抑制体。此时,将基体的温度保持为160℃,调整偏压,以使蒸发粒子具有20eV的粒子能,进行溅射。与实施例9同样,测定表面电阻、复合层的厚度、以及电磁波噪声抑制特性。
表3示出了结果的总结。图29示出了0.05~3GHz的功率消耗特性。
将软膏通过刮棒涂布法涂布在用于粉刷作业的支承体上形成膜,以使其干燥后的厚度为0.51mm,当其充分干燥之后,再进行真空加热压制成形,在85℃的条件下进行24小时硬化,将膜从用于粉刷作业的支承体剥离,从而获得膜厚为0.5mm的电磁波噪声抑制体。接着,与实施例9同样,测定表面电阻、以及电磁波噪声抑制特性。其中,该软膏是在具有将表面氧化而形成的非导体膜的扁平状的Fe-Ni系的软磁性金属粉(平均颗粒直径为15μm,长宽比为65)94质量份中加入聚亚胺脂树脂5质量份、作为硬化剂的异氰酸盐化合物1质量份、溶剂(环已酮和甲苯的1∶1混合物)30质量份而形成的。
表3示出了结果的总结。图30示出了0.05~3GHz的功率消耗特性。
用高频率磁控溅射装置,在流入氧的条件下,利用Co-Fe-Al靶,在0.6mm厚的玻璃板上制造2.5μm的非晶形膜。接着,施加19894A/m(2500e)的磁场,加热至300℃,沉积金属结晶。
用透射型电子显微镜观察,确认了具有由金属结晶的直径为数nm的颗粒和绝缘性氧化物组成的纳诺颗粒结构。与实施例9同样,测定表面电阻、以及非结晶膜的厚度,将膜以2.5mm间隔用刻模(切片)锯(刃厚0.15mm)分割,而进行绝缘化,测定电磁波噪声抑制特性。
表3示出了结果的总结。图31示出了0.05~3GHz的功率消耗特性。
将由氯化亚铁(16.6mmol/l)、氯化亚镍(15.3mmol/l)、以及氯化锌(0.18mmol/l)组成的水溶液和由硝酸钠(5mmol/l)、以及乙酸铵(65mmol/l)组成的氧化液分别以50ml/分钟的流量,在厚度为50μm的PI膜上自旋喷涂,约喷涂15小时,使镍锌铁氧体(ferrite)镀膜厚为15μm,之后,进行水洗,获得试样。使用该试样,与实施例9同样,测定表面电阻、镍锌铁氧体镀膜的厚度、以及电磁波噪声抑制特性。
表3示出了结果的总结。图32示出了0.05~3GHz的功率消耗特性。
表3

如表3所示,1GHz的功率消耗值在实施例8~10中是大于等于0.3,在比较例5~7中是小于013,特别是在比较例1中小于0.1。即,在实施例中,实际效果好,1GHz周边的准微波波带中的电磁波噪声抑制效果好。并且,在实施例中,复合层的厚度极薄,对于复合层的平均厚度的功率消耗值与比较例有显著差异,与比较例5相比,实施例约大4级。
在表示实施例的图27~29中,3GHz的功率消耗值都相同,约为0.8,但在表示比较例的图30和图31中,比上述值小,约为0.5。
另外,随着频率上升,功率消耗值的上升,在表示实施例的图27中,0.5GHz的功率消耗值约为0.2,1GHz的功率消耗值约为0.6,在图29中,0.5GHz的功率消耗值约为0.3,1GHz的功率消耗值约为0.6。即,在表示实施例的图中,显示出1GHz前后为止的功率消耗值的上升总体呈现出急剧上升的趋势。而在表示比较例的图30中,0.5GHz的功率消耗值约为0.03,1GHz的功率消耗值约为0.1,在图31中,0.5GHz的功率消耗值约为0.04,1GHz的功率消耗值约为0.1。在图32中,0.5GHz的功率消耗值约为0.1,1GHz的功率消耗值约为0.28。即,在比较例中,显示出1GHz前后为止的功率消耗值总体呈现出缓慢上升的趋势。
另外,在实施例中,是具有与支承体相同的柔软性的轻薄的电磁波噪声抑制体,而在比较例中是厚重而脆弱的电磁波噪声抑制体。
(评价)用如下所述的方法对实施例11~16、以及比较例8~10进行评价。
截面观察用日立制作所制造的透射型电子显微镜H9000NAR。
电磁波吸收特性用KEYCOM制造的近旁电磁波噪声抑制材料测定装置,通过S参数法测定S11(反射衰减量)和S21(透射衰减量)。作为网络分析器使用ANRITSU制造的向量网络分析器37247C,作为具有50Ω的微波传输带线的测试定位器采用KEYCOM制造的TF-3A。另外,根据S11和S21的变化,用下式求出电磁波噪声抑制效果(Ploss/Pin)。
Ploss/Pin=1-(|S11|2+|S21|2)燃烧试验采用垂直燃烧试验UL94VTM实施。试样的尺寸是长度为200mm、宽度为50mm、厚度为0.1mm,样品数为5。表4示出了判定基准。
表4
将PAN(常温的切变模量为1.7×107(Pa)溶解在N,N-二甲基丙烯酰胺(下面,称为DMAc)中,调制了25质量%的PAN的DMAc溶液。在该溶液400质量份中,作为阻燃剂添加芳香族缩合磷酸酯(盐)(PX-200大八化学工业社制造)20质量份,在PET上涂布、干燥,制造干燥膜厚为0.1mm的膜,获得PAN薄片。在该PAN薄片的PAN表面上,通过对向靶磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为20nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层,PET被剥离,获得了电磁波噪声抑制体。此时,将PAN薄片的温度保持为常温,稍微施加负电压,以使蒸发粒子具有8eV的粒子能,进行溅射。
用切片机切片获得的电磁波噪声抑制体的一部分,在截面实施粒子束抛光,用高分辨率透射型电子显微镜观察复合层的截面。复合层的膜厚为40nm(0.040μm)。
另外,测定1GHz的电磁波噪声抑制特性,并进行燃烧试验。表5示出了结果。
在环氧树脂(硬化前的常温切变模量为8.0×106Pa、硬化后的常温切变模量为5×109Pa)100质量份中,添加作为硬化剂的2-甲基咪唑(四国化成社制造)3质量份、作为阻燃剂的三苯磷酸酯(盐)(下面,称为TPP)(大八化学工业社制造)20质量份、氢氧化铝(下面,记为Al(OH)3)50质量份、氢氧化镁(下面,记为Mg(OH)2)50质量份之后,在PET上涂布,制造膜厚为0.1mm的膜,获得环氧树脂薄片(B台状态)。在该环氧树脂薄片的环氧树脂表面上,通过对向靶磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为15nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层。此时,将环氧树脂薄片的温度保持为常温,稍微施加负电压,以使蒸发粒子具有8eV的粒子能,进行溅射。接着,在40℃加热6小时,再在120℃加热2小时,使环氧树脂硬化,剥离PET,获得电磁波噪声抑制体。
用切片机切片获得的电磁波噪声抑制体的一部分,在截面实施粒子束抛光,用高分辨率透射型电子显微镜观察复合层的截面。复合层的膜厚为25nm(0.025μm)。
另外,测定1GHz的电磁波噪声抑制特性,并进行燃烧试验。表5示出了结果。
在含有湿式二氧化硅的硅(氧)橡胶(2液型)100质量份中,添加作为阻燃剂的二硝基二胺(II)0.2质量份、乙炔黑1.0质量份之后,在150℃硫化1小时,获得0.1mm厚的硅薄片(硫化后的常温切变模量为1.5×107Pa)。在该硅薄片的单面上,通过对向靶磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为15nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层,获得电磁波噪声抑制体。此时,将硅薄片的温度保持为常温,稍微施加负电压,以使蒸发粒子具有8eV的粒子能,进行溅射。
用切片机切片获得的电磁波噪声抑制体的一部分,在截面实施粒子束抛光,用高分辨率透射型电子显微镜观察复合层的截面。复合层的膜厚为30nm(0.030μm)。
另外,测定1 GHz的电磁波噪声抑制特性,并进行燃烧试验。表5示出了结果。
在具有表面氧化而形成的非导体膜的扁平状的Fe-Ni系的软磁性金属粉(平均颗粒直径为15μm,长宽比为65)300质量份中,加入根据如下的方法配制的含粘合剂溶液A100质量份而进行膏状化,通过刮棒涂布法涂布在用于粉刷作业的支承体上形成膜,以使其干燥后的厚度为0.1mm,当其充分干燥之后,再进行真空加热压制成形,在85℃的条件下进行24小时硬化,将膜从用于粉刷作业的支承体剥离,从而获得电磁波噪声抑制体。接着,与实施例11同样,进行评价。表5示出了结果。
溶液A的配制在溶剂(环己酮和甲苯的1∶1混合物)400质量份中,加入聚亚胺酯树脂60质量份、作为硬化剂的异氰酸盐化合物20质量份、作为阻燃剂的芳香族缩合磷酸酯(盐)(PX-200大八化学工业社制造)20质量份,配制了溶液A。
在具有表面氧化而形成的非导体膜的扁平状的Fe-Ni系的软磁性金属粉(平均颗粒直径为15μm,长宽比为65)300质量份中,加入含有湿式二氧化硅的硅(氧)橡胶(2液型)100质量份、作为阻燃剂的二硝基二胺铂(II)0.2质量份、乙炔黑1.0质量份,用混合辊混合,获得复合磁体。用双辊压延该复合磁体,使成为0.1mm厚的薄片之后,在150℃硫化1小时,获得电磁波噪声抑制体。与实施例11同样,进行评价。表5示出了结果。
表5

从表5的结果可以看出,1GHz的Ploss/Pin在实施例11~13中示出良好的数值,电磁波噪声抑制效果良好。比较例8、9由于只混合了软磁体粉和粘合剂,因此,厚度为0.1mm而薄的时候,1GHz的Ploss/Pin为0.1以下,电磁波噪声抑制效果非常低。另外,在比较例8中,0.1mm左右的薄型化也困难,没有达到阻燃性的评价标准。
关于阻燃性,在实施例11~13中,由于在粘合剂中添加足够的阻燃剂,在实施例11、12中实现VTM-1,在使用硅(氧)橡胶的实施例13中实现VTM-0,实施例11~13的电磁波噪声抑制体具有充分的阻燃性。另一方面,在比较例9中添加与实施例13相同的阻燃剂,但由于使用了软磁体粉末,因此,没有得到充分的阻燃性。
在环氧树脂(硬化前的常温切变模量为8.0×106Pa、硬化后的常温切变模量为5×109Pa)100质量份中,添加作为硬化剂的2-甲基咪唑(四国化成社制造)3质量份之后,在厚度为25μm的聚(酰)亚胺树脂薄膜(KAPTON,100EN,TORAY-DUPON社制造)上涂布,制造膜厚为15μm的膜,获得由B台状态的环氧树脂和阻燃性树脂薄膜组成的层压体。在该层压体的环氧树脂表面上,通过对向靶磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为10nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层。此时,将环氧树脂薄片的温度保持为常温,稍微施加负电压,以使蒸发粒子具有8eV的粒子能,进行溅射。接着,在40℃加热6小时,再在120℃加热2小时,使环氧树脂硬化,获得电磁波噪声抑制体。
用切片机切片获得的电磁波噪声抑制体的一部分,在截面实施粒子束抛光,用高分辨率透射型电子显微镜观察复合层的截面。复合层的膜厚为25nm(0.025μm)。
另外,测定1GHz的电磁波噪声抑制特性,并进行燃烧试验。表6示出了结果。
将含有湿式二氧化硅的硅(氧)橡胶(2液型)(硫化后的常温切变模量为1.5×107Pa),在厚度为25μm的聚醚砜树脂薄膜(SUMILITE,FS-13000,SUMITOMO BAKELITE社制造)上挤压叠层,使其厚度为20μm,在150℃硫化1小时,获得层压体。在该层压体的硅面上,通过对向靶磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为15nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层,获得电磁波噪声抑制体。此时,将硅薄片的温度保持为常温,稍微施加负电压,以使蒸发粒子具有8eV的粒子能,进行溅射。
用切片机切片获得的电磁波噪声抑制体的一部分,在截面实施粒子束抛光,用高分辨率透射型电子显微镜观察复合层的截面。复合层的膜厚为30nm(0.030μm)。
另外,测定1GHz的电磁波噪声抑制特性,并进行燃烧试验。表6示出了结果。
将PAN(常温切变模量为1.7×107Pa)溶解在DMAc中,配制了25质量%的PAN的DMAc溶液。将该溶液用刮棒涂布机涂布在50μm厚的氟树脂薄膜(AFLEX,50N-NT,旭硝子社制造)上,制造干燥PAN的膜厚为10μm的膜,获得层压体。在该层压体的PAN面上,通过对向靶磁控溅射法,物理蒸镀换算膜厚为20nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层,获得电磁波噪声抑制体。此时,将PAN薄片的温度保持为常温,稍微施加负电压,以使蒸发粒子具有8eV的粒子能,进行溅射。
用切片机切片获得的电磁波噪声抑制体的一部分,在截面实施粒子束抛光,用高分辨率透射型电子显微镜观察复合层的截面。复合层的膜厚为30nm(0.030μm)。
另外,测定1GHz的电磁波噪声抑制特性,并进行燃烧试验。表6示出了结果。
在具有表面氧化而形成的非导体膜的扁平状的Fe-Ni系的软磁性金属粉(平均颗粒直径为15μm,长宽比为65)300质量份中,加入含有湿式二氧化硅的硅(氧)橡胶(2液型)100质量份,用混合辊混合,获得复合磁体。在厚度为25μm的聚(酰)亚胺树脂薄膜(KAPTON,100EN,TORAY-DUPON社制造)上挤压叠层,使复合磁体层的厚度为20μm,在150℃硫化1小时,获得电磁波噪声抑制体。与实施例14同样,进行评价。表6示出了结果。
表6

从表6的结果可以看出,1GHz的Ploss/Pin在实施例14~16中示出良好的数值,电磁波噪声抑制效果良好。比较例10由于只混合了软磁体粉和粘合剂,因此,厚度为100μm而薄的时候,1GHz的Ploss/Pin为0.1以下,电磁波噪声抑制效果非常低。
关于阻燃性,在实施例14~16中,由于使用了具有良好的阻燃特性的树脂材料,因此,在实施例14、16中实现VTM-0,在实施例15中实现VTM-1,实施例14~16的电磁波噪声抑制体具有充分的阻燃性。在比较例10中由于使用了阻燃性树脂,而实现了VTM-1,但尽管有100μm厚度的复合磁体层,却没有电磁波噪声抑制效果,并且,由于使用多量的磁体粉末,因此重而缺乏柔软性。(表中,“综合”的项中,◎表示电磁波噪声抑制效果高,阻燃性实现VTM-0;○表示电磁波噪声抑制效果高,阻燃性实现VTM-1;×表示电磁波噪声抑制效果及/或阻燃性低。)在实施例17~20、比较例11、以及比较例12中,将基体材料作为试样使用,以JIS K6254为基准,在常温中测定基体的切变模量。
根据如下所述的条件制造图8所示的电磁波噪声抑制体。
(分散有导电性填料以及电介质粉末的基体)配制分散添加由平均颗粒直径为1μm的钛酸钡组成的电介质粉末15vol%、以及由平均颗粒直径为3.5μm的磷片状银粉组成的导电性填料30vol%的硅(氧)橡胶,将其作为基体材料(常温的切变模量为8.3×108(Pa),常温的碳酸气透射率为2.1×10-7[cm3(STP)/(cm2×sec×cmHg)],含有湿式二氧化硅)。
在成为支承体层的厚度为12μm的PET薄膜(常温的切变模量为3.8×109Pa)上,涂布上面得到的基体材料,设置厚度为10μm的基体。
(复合层)在上述基体表面上,溅射换算膜厚为20nm的Fe-Ni系的软磁性金属,形成复合层,获得电磁波噪声抑制体。溅射是通过对向靶磁控溅射法进行的,将基体温度保持为常温,稍微施加偏压,以使具有8eV的粒子能。
通过直流4端子法测定了获得的电磁波噪声抑制体的表面电阻,为2×102Ω/□,电磁波噪声抑制体的总厚度为19μm。
根据如下所述的条件制造图13所示的电磁波噪声抑制体。
(导电体层)在作为支承薄膜的厚度为9μm的PI薄膜上,通过对向靶磁控溅射法物理蒸镀厚度为45nm的Ag金属、以及厚度为80nm的Ni金属,形成金属层,制造表面电阻为0.2Ω/□(4端子法)的导电体层。
(基体)接着,在该导电体层的金属成膜面上涂布除了不含有导电性填料之外与实施例17相同的基体材料(常温的切变模量为6.5×107Pa,常温的碳酸气透射率为2.3×10-7[cm3(STP)/(cm2×sec×cmHg)],含有湿式二氧化硅),形成厚度为10μm的基体。
(复合层)在上述基体表面上,将由换算膜厚为50nm的Ni金属组成的强磁体,通过对向靶磁控溅射法进行溅射,施加偏压,以使具有100eV的粒子能,获得表面电阻为6×103Ω/□、总厚度为19.125μm的电磁波噪声抑制体。
用实施例17的基体材料除了导电性填料以及电介质粉末的分散添加的硅(氧)橡胶(常温的切变模量为1.2×107(Pa),常温的碳酸气透射率为2.2×10-7[cm3(STP)/(cm2×sec×cmHg)],含有湿式二氧化硅)形成基体,获得其他与实施例18同样的电磁波噪声抑制体。
(导电体层)没有设置支承薄膜,将作为金属线交织体的平织165网眼的SUS网(线径0.05mmφ、网眼0.104mm、空隙率43.9%)作为导电体层。
(基体)接着,在该导电体层的金属线交织体上,用与实施例18相同的基体材料设置10μm厚的基体。
(复合层)在上述基体表面上进行与实施例18相同的溅射,获得总厚度为110μm的电磁波噪声抑制体。
在具有将表面氧化而形成的非导体膜的扁平状的Fe-Ni系的软磁性金属粉(平均颗粒直径为15μm,长宽比为65)94质量份中加入聚亚胺脂树脂5质量份、作为硬化剂的异氰酸盐化合物1质量份、溶剂(环已酮和甲苯的1∶1混合物)30质量份而形成软膏。将该软膏通过刮棒涂布法涂布在作为金属线交织体的平织165网眼的SUS网(线径0.05mmφ、网眼0.104mm、空隙率43.9%)上形成树脂层,以使其干燥后的厚度为510μm,充分干燥。再进行真空压制成形,在85℃的条件下进行24小时硬化,获得树脂层的膜厚为500μm、总厚度为1120μm的电磁波噪声抑制体。
作为金属箔,将厚度为100μm的铜箔直接用于后述的评价中。
(评价)用如下所述的方法对实施例17~20、以及比较例11、12进行评价。
截面观察用日立制作所制造的透射型电子显微镜H9000NAR。
电磁波吸收特性用KEYCOM制造的近旁电磁波噪声抑制材料测定装置,通过微波传输带线(MSL)法测定S11(反射衰减量)和S21(透射衰减量)。并且,评价了其功率损耗值。
在此,功率损耗值是电磁波噪声抑制功能的反射·透射特性的综合指标,用下式求出,取0~1的值。如图33所示,对传送特性S11以及S21的变化进行调查,根据下式求出功率损耗值。
功率损耗值(Ploss/Pin)=1-(|Γ|2+|T|2)
S11=20log|Γ|S21=20log|T|作为网络分析器使用ANRITSU制造的向量网络分析器37247C,作为具有50Ω的微波传输带线的测试定位器采用KEYCOM制造的TF-3A。
电磁波的放射噪声特性用KEYCOM制造的φ2mm(2mm直径)的微环,通过微环天线法测定近旁用电磁波反射噪声特性,并用ADVANTEST社制造的频谱分析器R3132测定内部去耦率以及相互耦合率。
表7示出了结果的总结,图31至图42示出了通过微波传输带线(MSL)法测定传导噪声特性(S11、S21)以及功率损耗特性,图43和图44示出了通过微环天线法测定的放射噪声的衰减特性(内部去耦水平以及相互去耦水平)。
表7

(*表示基体的固有电阻值。)
实施例17~20的电磁波噪声抑制体具有基体的一部分与磁体整体化的复合层,通过微波传输带线法评价传导噪声,特别是透射衰减量为-3.93~-5.29dB(at1GHz),具有大的衰减特性。对于功率损耗值,发挥了0.45以上(at1GHz)的性能。在比较例11的结构体中,功能层即使缩需要500μm左右的厚度,透射衰减量为-2.29(at1GHz),与此相比,实施例的电磁波噪声抑制体薄而呈现特别大的衰减。
另外,通过微环天线法评价放射噪声,在比较例12的金属箔中用内部耦合水平,由天线或共振现象放射噪声被助长,显示出正侧的值,而在本发明的实施例17~20的电磁波噪声抑制体中,为-3.0~-6.5dB(at0.8GHz),说明发挥了抑制功能。
如上所述,实施例17~20的电磁波噪声抑制体,具有作为电磁屏蔽功能的遮蔽效果的同时,还具有抑制近旁电磁波的传导噪声以及放射噪声的功能。
另外,本发明的电磁波噪声抑制体,可以安装在电子设备的内部,或直接覆盖配置在电子装置或电子设备中的配线基板(基板)表面,具有柔软性,当进行薄型化而插入在配线基板之间时,也可以抑制由放射或反射的电磁耦合的增大化。
产业上的应用可能性本发明的电磁波噪声抑制体可以覆盖在电子设备、电子装置等上,在全部准微波波段内发挥优良的电磁波噪声抑制效果、可以实现电子设备、电子装置的小型化、轻量化。
权利要求
1.一种电磁波噪声抑制体,其特征在于,具有基体,其含有粘合剂;以及复合层,其由所述基体的部分粘合剂与磁体一体形成。
2.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述复合层是将磁体物理蒸镀到所述基体表面上而形成的层。
3.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述复合层平均厚度的最大透射衰减量为-0.5~-500dB/μm。
4.根据权利要求3所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,电磁波最大透射衰减量为-10~-50dB。
5.根据权利要求3所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,表示电磁波最大透射衰减量的频率的最大反射衰减量为-6~-50dB。
6.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,1GHz的功率损耗值为0.3~0.65。
7.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述复合层的厚度为0.005~20μm。
8.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述复合层的厚度为0.005~3μm。
9.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述复合层的厚度为0.005~1μm。
10.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述复合层的厚度为0.005~0.3μm。
11.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,比重为0.9~1.5。
12.一种电磁波噪声抑制体,其特征在于,层压多个根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体。
13.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述粘合剂为树脂或橡胶。
14.根据权利要求2所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述粘合剂为硬化性树脂。
15.根据权利要求2所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述粘合剂的切变模量为1×104~1×1010Pa。
16.根据权利要求2所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述粘合剂的切变模量为1×104~5×107Pa。
17.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,具有含有热传导性填料的热传导层。
18.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,具有支承体层。
19.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述基体含有非卤素系且为非锑系的阻燃剂。
20.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,具有阻燃性树脂层。
21.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述基体含有导电性填料。
22.根据权利要求21所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述导电性填料是选自金属粉末、金属纤维、金属覆盖微粒、碳微粒以及碳钠米纤维管中的至少一种导电性微粉末。
23.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于具有导电体层。
24.根据权利要求23所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述导电层是选自金属箔、金属纤维布、导电纤维布、金属线交织体、导电纤维交织体、分散有导电性填料的有机高分子层、以及导电薄膜中的至少一种。
25.根据权利要求24所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述导电薄膜由支承薄膜、以及在该支承薄膜上物理蒸镀金属而成的厚度为5~500nm的金属层构成。
26.根据权利要求24所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述金属层通过对向靶磁控溅射法形成。
27.根据权利要求1所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述基体含有电介质粉末。
28.根据权利要求27所述的电磁波噪声抑制体,其特征在于,所述电介质粉末是选自钛酸钡系陶瓷、钛酸锆系陶瓷、以及铅钙钛矿系陶瓷中的至少一种。
29.一种电磁波噪声抑制体的制造方法,其特征在于,包括将磁体物理蒸镀到含有粘合剂的基体表面上而在基体表面上形成复合层的蒸镀步骤。
30.根据权利要求29所述的电磁波噪声抑制体的制造方法,其特征在于,通过对向靶磁控溅射法将磁体物理蒸镀到含有粘合剂的基体表面上。
31.根据权利要求29所述的电磁波噪声抑制体的制造方法,其特征在于,在粒子能为5~1000eV的条件下,将磁体物理蒸镀到含有粘合剂的基体表面上。
32.根据权利要求29所述的电磁波噪声抑制体的制造方法,其特征在于,磁体的蒸镀质量以磁体单品的膜厚换算值表示为0.5~200nm。
33.一种电磁波噪声抑制体的制造方法,其特征在于,具有层压体制造步骤,在含有粘合剂的基体上层压其他层以制造层压体;以及蒸镀步骤,在基体表面上进行物理蒸镀,以在基体表面上形成复合层。
34.一种具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征在于,物品表面的至少一部分由权利要求1所述的电磁波噪声抑制体所覆盖。
35.根据权利要求34所述的具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征在于,所述物品是电子装置。
36.根据权利要求34所述的具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征在于,所述物品是安装有电子装置的印刷电路板。
37.根据权利要求36所述的具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征在于,所述印刷电路板是挠性印刷电路板。
38.根据权利要求34所述的具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征在于,所述物品是电连接器。
39.根据权利要求38所述的具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征在于,所述电连接器是挠性连接器。
40.根据权利要求34所述的具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征在于,所述物品是扁形电缆。
41.根据权利要求34所述的具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征在于,所述物品是按钮开关用键头部件。
42.根据权利要求34所述的具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征在于,所述物品是初步加工用插入薄片。
43.根据权利要求34所述的具有电磁波噪声抑制功能的物品,其特征在于,所述物品是半导体集成电路。
44.一种制造具有电磁波噪声抑制功能的物品的方法,其特征在于,具有用粘合剂覆盖物品表面的至少一部分的覆盖步骤;以及将磁体物理蒸镀到基体表面上,以在基体表面形成复合层的蒸镀步骤。
全文摘要
本发明公开了一种电磁波噪声抑制体,其具有基体(2),其含有粘合剂;以及复合层(3),其由基体(2)的一部分粘合剂与磁体一体形成。该电磁波噪声抑制体,在全部准微波波段内发挥优良的电磁波噪声抑制效果、可以实现小型化、轻量化。该电磁波噪声抑制体,通过在基体(2)的表面物理蒸镀磁体、在基体(2)的表面形成复合层(3)的方法制造。本发明的具有电磁波噪声抑制功能的物品是电子装置、印刷电路板、半导体集成电路等物品的表面的至少一部分被电磁波噪声抑制体覆盖的物质。
文档编号H01F1/00GK1723748SQ20048000201
公开日2006年1月18日 申请日期2004年3月23日 优先权日2003年3月25日
发明者川口利行, 藤木弘直, 谷口敦, 权田贵司, 田原和时 申请人:信越聚合物株式会社
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