近场用电波吸收片材及其制造方法
【专利摘要】提供可以在遍及包括GHz波段的更宽的波段上得到虚数部磁导率μ”的分布的近场用电波吸收片材及其制造方法。本发明的近场用电波吸收片材的特征在于：含有扁平状的软磁性金属粉末、铁氧体粉末以及树脂，所述扁平状的软磁性金属粉末水平取向，该近场用电波吸收片材具有所述铁氧体分散于所述扁平状的软磁性金属粉末之间的结构。
【专利说明】近场用电波吸收片材及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及为了抑制电子设备或者通信设备中的多余的辐射电波而被使用的近场用电波吸收片材以及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着电子设备和通信设备的小型化、轻量化，被安装于电子电路上的部件的安装密度也在提高。因此，起因于从电子部件辐射的电波，在电子部件彼此之间或者电子电路彼此之间产生电波干涉，由此引起的电子设备等的误动作成为问题。
[0003]为了防止该问题，将多余的辐射电波转换为热的近场用的电波吸收片材已经被安装于电子设备等中。该电波吸收片材的厚度为0.1mm?2_，因而能够插入至电子部件或者电子电路附近，加工容易且形状自由度也高。因此，电波吸收片材能够适应于电子设备等的小型化、轻量化，作为电子设备等的防抗噪声部件，正在被广泛地应用。
[0004]典型的电波吸收片材是由被加工成扁平状的软磁性金属粉末和树脂组成，利用软磁性金属粉末的磁损将电波转换为热的构造。所以，电波吸收片材的电波吸收性能依赖于软磁性金属粉末的磁导率。一般而言，磁导率使用实部磁导率μ ’和虚数部磁导率μ ”而由复数磁导率μ = μ ’ _j.μ ”来表示，但在如电波吸收片材这样的利用磁损的情况下，虚数部磁导率μ ”变为重要。即，在遍及于想要吸收的电波噪声的频带上，分布虚数部磁导率μ ”是重要的。以下，在本说明书中，将虚数部磁导率μ ”相对于频率的分布称为“μ ”分散”。
[0005]磁损由磁滞损耗、涡流损耗以及剩余损耗三种组成，而想要通过电波吸收片材抑制的这种电波噪声处于IMHz?IGHz左右的高频波段上，在该波段上的磁损中，涡流损耗和剩余损耗变为主导。另外，作为剩余损耗，主要是磁共振重要。
[0006]在专利文献I中，记载有如下的技术:由被加工成扁平状的单一组分的软磁性金属粉末和树脂组成，通过将软磁性金属粉末的比表面积以成为规定值以上的方式进行加工，在高频侧出现新的磁共振，即使是单一组分，也可以在较宽的波段上得到μ ”分散。
[0007]作为专利文献2，也已知使用了作为氧化物软磁性材料的六方晶系铁氧体的电波吸收片材。在六方晶系铁氧体中，很多是在GHz波段上显示磁共振的材料，由于通过用其它元素来置换构成元素的一部分而能够控制共振频率，因而适合作为吸收GHz波段的电波的电波吸收体。
[0008]作为为了在宽波段上得到μ ”分散而组合了多种磁性材料的电波吸收片材，已知混合了多种软磁性金属粉末的片材(专利文献3)、混合了多种六方晶系铁氧体的片材(专利文献4)、由铁氧体层涂布了软磁性金属粉末的表面的片材(专利文献5)。
[0009]近年来，电子设备等的高性能化正在快速地推进，所使用的频率具有越来越高的倾向。例如，在个人电脑中，要求进一步的高速化，CPU的驱动频率就要达到GHz带。一方面进行这种电子设备等的多功能化和融合，而另一方面，从电子设备等辐射的多余的电波的频率也变高，由该辐射电波所引起的功能干涉和误动作也比以前增加而让人担心。另外，在电子电路上，各种电子部件被高密度地安装，各种频率的多余的电波被辐射，因而如果是在狭窄的频带上起作用的电波吸收片材，则就不能够应对。因此，一直希望开发可以在包括GHz波段的更宽的波段上得到μ ”分散的电波吸收片材。
[0010]然而，在专利文献I的技术中，使用单一组分的软磁性金属粉末，虽然可以说是在比较宽的波段上得到μ ”分散，但尤其是在GHz波段上的μ ”分散还是不足。
[0011]专利文献2的六方晶系铁氧体与合金磁性体不同，电阻非常地高，因而由涡流所产生的磁损几乎无法预计。因此，使用了六方晶系铁氧体的电波吸收片材的μ”分散是仅由磁共振而产生的，因而虽然可以说是GHz带，但仍然成为比较窄的波段。
[0012]专利文献3即使混合了多种软磁性金属粉末，在GHz波段上的μ ”分散还是不足，这一点与专利文献I同样。专利文献4即使混合了多种六方晶系铁氧体，由于起因于每一种材料的μ ”分散的波峰是狭窄的，因而为了在宽广的频带上得到μ ”分散，就必须组合共振频率不同的多数材料，不是有效率的。
[0013]专利文献5是在软磁性金属粉末的表面上通过镀层法使铁氧体层生长，由于量产技术尚未被确立，因而只能够少量合成。另外，六方晶系铁氧体的磁共振频率虽然能够通过部分的元素置换来控制，但是在这种电镀法中对元素置换进行控制这样的技术尚未被确立。
[0014]如以上那样，在现有的技术中，可以在包括GHz波段的更宽的波段上得到μ ”分散的电波吸收片材在实用上尚不能够得到。
[0015]现有技术文献
[0016]专利文献
[0017]专利文献1:日本专利特开2001-210510号公报
[0018]专利文献2:日本专利特开2006-137653号公报
[0019]专利文献3:日本专利特开2004-111956号公报
[0020]专利文献4:日本专利特开平11-354972号公报
[0021]专利文献5:日本专利特开2001-060791号公报
【发明内容】
[0022]发明拟解决的课题
[0023]本发明鉴于上述课题，其目的在于提供可以在遍及包括GHz波段的更宽的波段上，得到虚数部磁导率μ ”的分布的近场用电波吸收片材及其制造方法。
[0024]用于解决课题的手段
[0025]为了达到上述目的，本发明人进行了专心研究，其结果发现:如果采用具有在能够在比较宽的波段上得到μ ”分散的扁平状的软磁性金属粉末之间，分布有以比该软磁性金属粉末的磁共振高的GHz波段的频率显示出磁共振的铁氧体粉末的结构的电波吸收片材，则就能够在遍及包括GHz波段的更宽的波段上得到μ ”分散，进而完成了本发明。
[0026]即，本发明的近场用电波吸收片材，其特征在于，含有扁平状的软磁性金属粉末、铁氧体粉末以及树脂，所述扁平状的软磁性金属粉末水平取向，具有所述铁氧体粉末分散于所述扁平状的软磁性金属粉末之间的结构。
[0027]在该近场用电波吸收片材中，优选地，所述铁氧体粉末是氧化铅铁淦氧磁体(magnetoplumbite)型或者六角晶格铁涂氧(ferroxplana)型的六方晶系铁氧体粉末。另夕卜，优选地，所述扁平状的软磁性金属粉末不具有将该粉末间的绝缘作为目的的自氧化覆膜。
[0028]本发明的近场用电波吸收片材的制造方法，其特征在于，包括:将扁平状的软磁性金属粉末、铁氧体粉末、树脂以及有机溶剂混合而制作浆体的工序；通过刮板法将该浆体加工成片状的成型体的工序；以及在所述树脂的软化点以上的温度下压制该成型体的工序。
[0029]在该制造方法中，优选，所述铁氧体粉末是氧化铅铁淦氧磁体型或者六角晶格铁淦氧型的六方晶系铁氧体粉末。另外，优选，所述扁平状的软磁性金属粉末是尚未被实施以该粉末间的绝缘作为目的的氧化处理的金属粉末。
[0030]发明的效果
[0031]本发明的近场用电波吸收片材可以在遍及包括GHz波段的更宽的波段上，得到虚数部磁导率μ”的分布。另外，根据本发明的近场用电波吸收片材的制造方法，能够制造在遍及包括GHz波段的更宽的波段上可以得到虚数部磁导率μ ”的分布的近场用电波吸收片材。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是示出在实施例2中制作的、本发明的一实施方式所涉及的近场用电波吸收片材的截面结构的SEM照片。
[0033]图2是示出在比较例I中制作的近场用电波吸收片材的截面结构的SEM照片。
[0034]图3是示出比较例1、实施例1?3中的虚数部磁导率特性的曲线图。
[0035]图4是示出比较例2、实施例4?6中的虚数部磁导率特性的曲线图。
【具体实施方式】
[0036]以下，将说明有关本发明的近场用电波吸收片材以及其制造方法的实施方式。
[0037]本发明的一种实施方式所涉及的近场用电波吸收片材(以下，仅称为“电波吸收片材”)含有扁平状的软磁性金属粉末、铁氧体粉末以及树脂。而且，本实施方式的特征在于扁平状的软磁性金属粉末水平取向，具有铁氧体粉末分散于该扁平状的软磁性金属粉末之间的结构。
[0038]在图1中示出了这种结构的例子。在图1中可知，向左右延伸的扁平状的物质是软磁性金属粉末，相互地水平取向。另外，分散于该软磁性金属之间的物质是铁氧体粉末。
[0039]扁平状的软磁性金属粉末使μ”分散产生在比较宽的波段上。另一方面，铁氧体粉末以比该软磁性金属粉末的磁共振高的GHz波段的频率显示出磁共振。所以，通过复合这些材料，就能够在遍及包括GHz波段的更宽的波段上得到μ ”分散。
[0040]此外，如果如专利文献5那样在软磁性金属粉末上涂布铁氧体，则在进行电波吸收片材的折叠等时，铁氧体很可能分裂。另外，铁氧体的饱和磁化强度在软磁性金属粉末的二分之一以下，如果由铁氧体包覆软磁性金属粉末，则每单位体积的软磁性金属粉末的比例就会相对地下降，与此同时，电波吸收片材的平均的饱和磁化强度即辐射电波的遮蔽比例就会下降。另一方面，如本发明那样，在比扁平状的软磁性金属粉末小的铁氧体粉末分布于扁平状的软磁性金属粉末的附近时，就会产生软磁性金属粉末与铁氧体粉末的局部磁耦合，而这使得产生μ ”的频率分散。
[0041]将与制造方法的说明一起示出本实施方式的电波吸收片材的优选的方式。
[0042]作为本实施方式的电波吸收片材的制造方法，首先，将扁平状的软磁性金属粉末、铁氧体粉末、树脂以及有机溶剂混合而制作浆体。
[0043]扁平状的软磁性金属粉末的组成没有特别限定，能够使用Fe - Si系、Fe — Al —Si系、Fe — Ni系、Fe — Co系、Fe基无定形系、Co基无定形系等软磁性金属。作为扁平状的软磁性金属粉末产生的μ ”分散，可以列举出以MHz波段为中心延伸至GHz波段的一部分的情况和主要位于GHz波段的情况。作为这种材料的选定基准，选定饱和磁化强度尽可能高的材料，这是关键。
[0044]扁平状的粉末能够通过对接近于球形的原料粉末进行机械加工而制造。原料粉末优选为球形，能够通过作为一般的粉末合成方法的气体雾化或者水雾化而得到。原料粉末的平均粒径优选为ΙΟμπι?100 μ m。这是因为，为了能够忽略扁平状的粉末面内的反磁场的影响，扁平状的粉末的纵横比优选为10以上，而在原料粉末的平均粒径不到10 μ m时，难以得到纵横比大的扁平状的粉末，在原料粉末的平均粒径超过100 μ m时，由于扁平加工需要较长时间，因而就变得没有效率。虽然扁平状的粉末的纵横比越大越优选，但如果为10以上，粉末面内的反磁场减少效果就会饱和。关于扁平加工，能够以球磨机、磨碎机(attritor)、捣碎机等的机械加工进行。
[0045]此外，在本说明书中，“平均粒径”是指通过激光衍射散射法求出的粒度分布上的累计值50%的粒径(50%累积粒径:D50)。另外，“纵横比”是指用SEM观察时的、对视野中的10个粉末将扁平状的软磁性金属粉末的长度/厚度的比值平均后的值。在本实施方式中，用SEM观察时的视野中的10个扁平状的软磁性金属粉末的长度平均值为30 μ m?70 μ m左右，厚度平均值为Iym?2μπι左右。由于软磁性金属粉末的电阻低，因而如果考虑到在GHz波段上的扫描深度(电波的侵入深度)，则软磁性金属粉末的厚度优选形成为2 μ m以下。此外，由于通过扁平加工而在粉末上产生残留应力，因而为了防止由此引起的磁导率的下降，优选，在扁平加工之后，对软磁性金属粉末在惰性气氛中进行退火处理。退火条件能够为例如300°C?700°C、1?5个小时。
[0046]铁氧体粉末的结晶系和组成没有特别地限定，能够使用尖晶石型铁氧体、六方晶系铁氧体、石榴石铁氧体等。如果考虑在GHz波段上的μ ”分散的宽波段化，优选使用在GHz波段上显示磁共振的六方晶系铁氧体粉末。
[0047]六方晶系铁氧体大致可分为氧化铅铁淦氧磁体型或者六角晶格铁淦氧型，在本实施方式中，哪一种类型的六方晶系铁氧体都能够使用。氧化铅铁淦氧磁体型由MFe12O19 (Μ=Ba、Sr、Pb)的组成式表示。通过由Co、T1、Mn等元素置换Fe位的一部分而在GHz波段上出现磁共振，这一点已经为人所知，其共振频率由置换元素、置换量控制。六角晶格铁淦氧型一般分为W、X、Y、Z以及U型，而如果从合成的容易性考虑，则优选Y型和Z型。Y型由Ba2Me2Fe12O22表示,如果从Zn、Co、Mn等选择Me,则就会在GHz波段上发现磁共振。另外，Z型由Ba3Me2Fe24O41表示,如果从Co、Cu、Zn等选择Me,则就会在GHz波段上发现磁共振。
[0048]如以上所述，铁氧体如果考虑结晶系或者组成，则可以考虑多数的组合，而在本实施方式中，并不是特别限定结晶型和组成，能够使用可以得到作为目标的共振频率的任意的铁氧体。
[0049]铁氧体粉末的制作方法为以下这样:以成为所希望的组成的方式称量原料，通过湿式球磨机进行混合。接下来，通过对干燥后的球磨机粉末进行单轴压制成型而进行素坯体(green body)的制作,在大气中，在900°C?1300°C的温度范围内进行I?10个小时的烧成。通过球磨机或者喷磨机加工，将所得到的铁氧体烧结体粉碎为平均粒径0.Ιμπι?3μπι。平均粒径的定义为如上所述那样。
[0050]此外，铁氧体粉末的平均粒径虽然考虑到现实上能够制造的粉碎最小粒径，将
0.Ιμπι作为下限，但如果能够通过其它量产的方法比0.Ιμπι更微细地进行粉碎，则也可以是不足0.1 μ m。另一方面，铁氧体粉末的平均粒径最大优选为3 μ m，更优选为I μ m。如果铁氧体粉末的平均粒径超过3 μ m，则在制作与扁平状的软磁性金属粉末的复合片材时，就会产生能够填充至复合片材中的软磁性金属扁平粉末的比例减少、扁平状的软磁性金属粉末的取向度下降这些不良。
[0051 ] 此外，虽然在上述中说明了有关无定形的六方晶系铁氧体粉末的合成方法，但也能够使用采用其它的水热合成法等制作的龟壳状的六方晶系铁氧体粉末。
[0052]树脂具有结合剂、赋予可塑性以及软磁性粉末彼此的绝缘隔离这些功能。作为树月旨，可以列举出:环氧基树脂、酚醛树脂、纤维素树脂、聚乙烯树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树月旨、聚丁醛树脂等，关于树脂材料的选定，可以根据目的不同适当地选定。另外，作为有机溶剂，没有特别地限定，能够使用甲苯、醋酸丁酯、醋酸乙酯等。有机溶剂在后续的工序中蒸发，在电波吸收片材中不含有。
[0053]作为构成本实施方式的电波吸收片材的材料的比例，就体积比而言，优选扁平状的软磁性金属粉末为30%?70%、铁氧体粉末为10%?50%、树脂为10%?30%。在扁平状的软磁性金属粉末的混合比少时，起因于其磁损的μ ”分散不能够充分地得到；如果混合比增多，则就不能够得到起因于六方晶系铁氧体粉末的磁损的μ”分散。另外，在树脂的混合比少时，电波吸收片材的可塑性就会被丧失。在树脂的混合比多时，在电波吸收片材成型时，扁平状的软磁性金属粉末就不会沿水平取向，除此以外，还不能够满足作为电波吸收片材而起作用所需要的μ ”值。
[0054]接下来，通过刮板法将浆体成型为片状并干燥，制作成型体。通过此时的剪切应力，能够得到扁平状的软磁性金属扁平粉末相互地沿水平方向取向且铁氧体粉末分散于扁平状的软磁性金属粉末之间的结构。
[0055]片状的成型体为了提高扁平状的软磁性金属粉末的取向性而优选在加热至树脂的软化点以上(例如50°C?100°C左右)的状态下实施压制。所得到的电波吸收片材的厚度能够形成为0.05mm?2mm左右。
[0056]通过以上的工序，就能够制作本实施方式的电波吸收片材。在此，在本实施方式中，能够形成铁氧体粉末分散于扁平状的软磁性金属粉末之间的结构。该结构也具有提高软磁性金属扁平粉末的绝缘性的效果，在这一点上优选。一般而言，在电波吸收片材中，作为用于防止由软磁性金属粉末彼此的接触而引起的磁劣化的绝缘处理，在软磁性金属粉末的扁平加工之后实施氧化处理，在粉末表面上形成自氧化覆膜。因此，由于氧化而使磁性相的体积减少，因而成为使μ”值下降的主要原因。在此，铁氧体尤其是六方晶系铁氧体具有饱和磁化强度和高电阻。在本实施方式中，该铁氧体粉末分布于软磁性金属粉末之间，能够抑制扁平状的软磁性金属粉末彼此的接触。
[0057]因此，在本实施方式中，不实施上述那样的氧化处理，能够将在表面上不具有自氧化覆膜的扁平状的软磁性金属粉末作为原料来制作浆体。所以，没有由软磁性金属粉末的氧化处理引起的μ ”值的减小。
[0058]实施例
[0059](比较例I)
[0060]利用磨碎机对通过气体雾化法得到的平均粒径50 μ m的Fe-3质量％Si粉末进行扁平加工，形成为平均厚度0.5 μ m且纵横比42。其后，为了除去残余应力，在Ar气氛中进行550°C、5个小时的退火处理。接着，为了在上述粉末表面上形成自氧化覆膜，在大气中实施了 60°C、8个小时的氧化处理。混合该扁平状的粉末、聚丁醛树脂(软化点:大约70°C，以下记为“PVB”)以及醋酸丁酯而制作了浆体。扁平状的Fe-3质量％Si粉末与PVB的体积比显示在表1中。通过利用刮板法将该浆体加工成片状的成型体，再在85°C下进行压制，制作了厚度Imm的电波吸收片材。
[0061](实施例1~3)
[0062]除了不进行自氧化覆膜的形成以外，与比较例I同样地制作了扁平状的Fe-3质量％31粉末。另外，通过以下的步骤，作为六角晶格铁淦氧型的六方晶系铁氧体，制作了 Z型铁氧体Ba3Co2Fe24O41粉末(平均粒径:0.5 μ m，共振频率:4GHz)。首先，以成为上述组成的方式称量原料，通过湿式球磨机进行了混合。接下来，通过对干燥后的球磨机粉末进行单轴压制成型而进行素坯体的制作，在大气中，进行了 1300°C、5个小时的烧成。通过球磨机加工，粉碎了所得到的烧结体。
[0063]将这些两种粉末、PVB以及醋酸丁酯混合而制作了浆体。扁平状的Fe-3质量％Si粉末、Z型铁氧体Ba3Co2Fe24O41粉末以及PVB的体积比显示在表1中。通过利用刮板法将该浆体加工成片状的成型体，再在85°C下进行压制，制作了厚度Imm的电波吸收片材。
[0064]表1
【权利要求】
1.一种近场用电波吸收片材，其特征在于， 含有扁平状的软磁性金属粉末、铁氧体粉末以及树脂， 所述扁平状的软磁性金属粉末水平取向，所述近场用电波吸收片材具有所述铁氧体粉末分散于所述扁平状的软磁性金属粉末之间的结构。
2.根据权利要求1所述的近场用电波吸收片材，其特征在于，所述铁氧体粉末是氧化铅铁淦氧磁体型或者六角晶格铁淦氧型的六方晶系铁氧体粉末。
3.根据权利要求1或2所述的近场用电波吸收片材，其特征在于，所述扁平状的软磁性金属粉末不具有将该粉末间的绝缘作为目的的自氧化覆膜。
4.一种近场用电波吸收片材的制造方法，其特征在于，包括: 将扁平状的软磁性金属粉末、铁氧体粉末、树脂以及有机溶剂混合而制作浆体的工序; 通过刮板法将该浆体加工成片状的成型体的工序；以及 在所述树脂的软化点以上的温度下压制该成型体的工序。
5.根据权利要求4所述的近场用电波吸收片材的制造方法，其特征在于，所述铁氧体粉末是氧化铅铁淦氧磁体型或者六角晶格铁淦氧型的六方晶系铁氧体粉末。
6.根据权利要求4或5所述的近场用电波吸收片材的制造方法，其特征在于，所述扁平状的软磁性金属粉末未被实施将该粉末间的绝缘作为目的的氧化处理。
【文档编号】H01F1/36GK104078183SQ201310410132
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年3月27日
【发明者】藏前雅规 申请人:株式会社理研