JP4399768B2 - 磁気シールドパネル及びそれを用いた磁気シールドルーム - Google Patents

Description

本発明は、医療分野、精密物理計測分野、超ＬＳＩの製造分野等において、外部からの磁気を遮断するための磁気シールドルームに関する。

磁気シールドルームは、内部と外部の空間を磁気的に遮蔽するための部屋である。一般に、パーマロイ、アモルファス金属、珪素鋼板、純鉄等の高透磁率材料でシールドしたい空間を囲み、外部磁界を内部に侵入させないようにしている。磁気シールド性能を向上させるためには、高透磁率の材料を用いたり、材料の板厚を増やす、あるいは２重、３重などの多重構造とする方法などが取られている。透磁率の高い磁性材料としては、パーマロイが一般的である。パーマロイは、透磁率も高く、板厚も厚いものを製作できることから、高性能の磁気シールドルーム用の磁性材料としてよく用いられてきた。しかしながら、パーマロイは材料の変形・歪などにより磁気特性が劣化するという欠点があり、特性を引き出すためには、熱処理が必要となり、熱処理後の施工などの取り扱い時に十分な注意が必要となってくる。最近では、アモルファス金属やナノ結晶合金といった材料が注目されている。これらの材料の透磁率は、パーマロイとほぼ同等でありながら、変形・歪などに対しても磁気特性の劣化が小さいことから、パーマロイに比べて取り扱いが容易であるという利点をもつ。一方で、これらの原材料は、その製法上、超急冷法が必須のため、その形状がフレーク状又は薄帯状であり、厚さも５〜５０μｍが技術的限界となっている。そこで、複数本の薄帯状の原材料を平行に並べ、端部の一部が重ね合わさる構成として、樹脂により一体化された磁気シールドシートが提供されている。
特開平１１−０２６９８１号公報 特開平１１−０８７９８９号公報 特開平１１−２８４３８８号公報 特開２０００−４０９４号公報

これらの材料を用いて磁気シールドルームを組み立てる際、組立てに使用する磁気シールドパネルのサイズは、取り扱い可能な範囲内でできるだけ大きい方が、組立て工数を減らすことができ、有利である。磁気シールドパネルは、図３に示す四角形の磁気シールドシートを図４に示すように各磁気シールドシート同士を突き当てで継ぎ足して大面積磁気シールドシートとし、このシートを剛性のある板状部材で支持して作製していた。また、磁気シールドシート単層でシールド率が足りない場合は、シールド率を上げるために磁気シールドシートを積層して磁性体層の厚みを増やす必要がある。これまでの積層方法では、図６に示すように大面積磁気シールドシートを各層の継ぎ目が重ならないようにずらして積層を行っていた。各層の磁気シールドシートの継ぎ目の位置を一致させるとそこだけ磁気抵抗が大きくなってしまうからである。しかし、突き当て継ぎ目では磁気シールドシートの端面どうしを高精度に密着させることは困難であり隙間を生じやすい。隙間では磁気抵抗が大きいため突き当て継ぎ目部付近の磁気の流れは図６に示すように継ぎ目を回避して隣接する大面積磁気シールドシートに流れることとなり、複数層重ねているにも関わらず、そのうち１層は実質的に磁気的に非常に流れにくくなっている。このため、所定の磁気シールドの性能を得るために、さらに磁性体層を厚くする必要が出てくる。

また、別の積層の方法としては、図１３に示すように各層の継ぎ目の位置を一致させることもできる。この場合には、別途、磁性体の当て板である磁気シールド接合板５によって磁気接続を行っていた。しかしながら、この場合、磁気接続は良好なものとなるが、磁気シールドパネルを形成した際に接合板の厚さＨにより凹凸ができ外観上の見栄えが良くない、又はパネルが厚くなるなどの欠点がある。

よって、本発明の目的は、このような大面積磁気シールドシート製作の不具合点を改善して磁気の流れ難い箇所を無くすことにより、磁性体層の厚さを抑制し磁性材料の使用量を低減できる磁気シールドパネルを提供することである。本発明の別の目的は、磁気接続部の凹凸を抑制した磁気シールドパネルを提供することである。

本願第１の発明は、磁気シールドシートの一端を隣接する磁気シールドシートの端部と重ね合わせ、対向する他端を前記重ね合わせ面の裏面で隣接する磁気シールドシートの端部と重ね合わせてなる大面積磁気シールドシートを積層してなる磁気シールドパネルであって、第１の大面積磁気シールドシートの重ね合わせ部の位置と第２の大面積磁気シールドシートの重ね合わせ部の位置とを磁気シールドシートの重ね合わせの幅分順次ずらして積層し、互いに隣接する大面積磁気シールドシートの磁気シールドシートの端部どうしが対向することを特徴とする磁気シールドパネルである。重ね合わせ面では隙間を生じることなく密着できるため磁気抵抗を小さくでき、各磁気シールドシートを通る磁路の形成が容易となる。本発明により凹凸の発生を抑え、厚さの薄い磁気シールドパネルを得ることができる。加えて磁気シールドパネルにおける磁性材料の占積率が高まり磁気抵抗が低減するので好ましい。本発明において、四辺形の磁気シールドシートを二方向に重ね合わせて大面積化するときは磁気シールドシートの角部を重ね合わせの幅と略同一、もしくはそれより大きい幅を面取りすることにより重ね合わせたときの角部の厚さの増加を抑制することができる。４枚の磁気シールド材料の重なり合う角部の厚みを最大で２層分とすることができ、磁気接続が良好で凹凸の少ない大面積磁気シールドシートを提供することができる。

前記の大面積磁気シールドシートに用いた磁性材料は、薄帯状の軟磁性材料を平行に並べ、端部の一部が重ね合わさる構成として、樹脂により一体化された構造であるためにエアーギャップが存在することから、重ね合わせ部の幅が狭い場合、良好な磁気接続ができないことから、良好な磁気接続のために１０ｍｍ以上の重ね合わせ幅を設け、面取り部の大きさは重ね合わせ幅と同等もしくは、これよりも大きくすることで、４枚の磁気シールド材料が重なり合わないようにすることが好ましい。

本願第２の発明は、複数の磁気シールドシートの端部を階段状に順次ずらして積層してなる磁気シールドパネルをその端面どうしがギャップを介して対向するように配置し、ギャップの形状に対応する形状の磁気シールド接合板を用いて磁気シールドパネルどうしを磁気的に接合する磁気接合構造であって、磁気シールド接合板は磁気シールドパネルと同数の複数の磁気シールドシートを積層してなり、磁気シールドパネルの互いに対向する各層の磁気シールドシートの平面と磁気シールド接合板の各層の磁気シールドシートの平面とをそれぞれ接触させることを特徴とする磁気接合構造である。本発明により接合部における磁気抵抗を高めることなく磁気シールドパネルどうしを磁気的に接合することができる。また、本発明により接合部における厚さを増大させることなく磁気シールドパネルどうしを磁気的に接合することができる。

本願第３の発明は、本願第１の発明の磁気シールドパネルを壁部材として用いたことを特徴とする磁気シールドルームである。

この発明では、磁気シールドシートの磁気接続が良好な状態で大面積化することができ、磁気シールドシートの面内の凹凸を抑えた積層構成をとることにより、磁気シールド性能が高く、大面積化及び積層化が容易な構造の磁気シールドシートを得ることができる。また、磁気シールドシートのユニット数を減らすことができるため施工の工数減の効果が得られる。

次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものではない。

図１に本発明の磁気シールドパネルを形成するのに用いる大面積磁気シールドシートに用いる単一の磁気シールドシートの形状を示す。その形状は、平板の４隅が面取りされた８角形の形状をしており、その面取り幅は、継ぎ合わせる磁気シールドシートとほぼ同等もしくは、組立て公差を考慮して若干大きめの幅となる。またその幅の大きさは、継ぎ合わせ部分の磁気抵抗が十分に低くするために、できるだけ幅を広くしたい。とくに、本発明で用いた磁気シールドシートは、複数の薄帯状の磁性体を樹脂層で固定した構造であり、継ぎ合わせる磁性体間には、この樹脂層によるエアーギャップが存在する。そのため、磁性体同士の直接接合に比べて、より幅の広い継ぎ合わせ幅が必要となってくる。

図１２に重ね合わせ幅と磁気シールド率の関係を評価した結果を示す。磁気シールド率の測定方法を図１４を参照しながら説明する。磁気シールド率Ｓは、外部磁界強度をHo、シールド内部の磁界強度をHiとしたときに、次式で示される。
Ｓ＝Ho/Hi（Ｓ:シールド率、Ho:外部磁界強度、Hi:内部磁界強度）
この時の磁気シールド率の測定に用いた磁気シールド箱は、４５０ｍｍ角の立方体の各面を磁気シールドシートで覆ったものである。そして、磁気シールド箱の１面に垂直な方向からコイルを用いて一様な外部磁界を印加したときの磁気シールド箱内部の磁界を測定した。磁気シールド箱では、磁束を印加磁界に平行に配置された磁気シールドシート中を通過させることにより、内部に磁界が侵入し難くしている。このため、印加磁界に平行に配置された磁気シールドシートの中央部で重ね合わせ、その重ね合わせ幅に対する磁気シールド率を測定した。図１２に示すように重ね合わせは、重ね合わせのない状態（突き当て）に比べると５ｍｍの重ね合わせ幅でも磁気回路が形成されたことによる効果が得られている。１０ｍｍ以上の幅とすることで、十分な効果が得られ、２０ｍｍ以上でほぼ一定の効果が得られることが分かった。このことから継ぎ合わせ幅は２０ｍｍとした。

図２にこの磁気シールドシートを重ね合わせた大面積磁気シールドシートを示す。各辺同士の重ね合わせは２０ｍｍとなっている。また、これまでの磁気シールドシート同士の接続で問題となっていた隅部の板厚は、４隅の面取りを行った形状であることから、このように順次磁気シールドシートを継ぎ合わせることで、面取り部を設けない場合に発生する４枚の重なり合い厚みが４倍となることなく、２層分の厚さに抑えて良好な磁気接続を行うことができる。

また、大きな磁気シールド効果を得るためには、磁性体の厚さを増やすことが方法の一つに挙げられる。磁性体の厚さを増やすためには、前記の大面積の磁気シールドシートを積層することで可能であるが、重なり合う磁気シールドシート同士の継ぎ目部が一致するように配置してしまうと磁気シールドシートの凹凸の段差が拡大してしまうため、見栄えなどが悪くなる。そこで、図７に示すように重なり合う磁気シールドシート同士も前述の継ぎ合わせ幅の分だけずらして配置することで、大面積磁気シールドシート内の板厚は、積層数＋１層分の板厚となる大面積磁気シールドシートを製作することが可能となり、この大面積磁気シールドシートを１枚のパネルに仕上ることで施工性なども大幅に改善することができる。

このときの各層毎に磁気接続を磁気接続面で行うことにより、磁気の流れが図５のように全ての磁気シールドシートを流れるようになり、大面積で良好な磁気接続の磁気シールドパネルを得ることができた。

磁気シールドパネルの各辺は、階段状の形状となる。そこで、図８に示すようにパネル同士の磁気接続にこの形状に合わせた磁気シールド接合板５を設けることで、容易に磁気シールドパネル同士の磁気接続を良好に行なうことができる。図９は図８の磁気シールドパネルの接続部の拡大図である。複数の磁気シールドシートの端部を階段状に順次ずらして積層してなる磁気シールドパネルをその端面どうしがギャップを介して対向するように配置する。ギャップの形状に対応する形状の磁気シールド接合板５を用いて磁気シールドパネルどうしを磁気的に接合する磁気接合構造である。磁気シールド接合板５は複数の磁気シールドシートを積層してなり、磁気シールドパネルの磁気シールドシートの平面と磁気シールド接合板の磁気シールドシートの平面とを接触させる。本発明により接合部における磁気抵抗を高めることなく磁気シールドパネルどうしを磁気的に接合することができる。また、本発明により接合部における厚さを増大させることなく磁気シールドパネルどうしを磁気的に接合することができる。図１０は接続部の磁束の流れを示す。

他の実施例としては、図１１に示すように磁気シールドシートは、最大長さ１００ｍのものも得られることから、磁気磁気シールドルームの所望の寸法に合わせて、長尺タイプで積層する方法がある。このような形状の磁気シールドパネルを形成することで、磁気シールドの一面は、磁気シールドパネルの接合箇所の数を最小限に抑えることができ、部品点数を抑えることができるので、より簡略化された磁気シールドパネルを作成することが可能となる。また、この磁気シールドパネルの場合、長手方向は、磁性体が連続であるが、短手方向は、磁性体が連続でないために、磁気シールド性能は、長手方向の磁気シールド率がより高くなる。このため、前述の磁気シールドシートの長手方向を９０°回転させた層を重ねることで、磁気シールド特性を等方的にすることが望ましい。

本発明は、磁気デバイスや電子デバイス、光デバイスを作製する上で必要となる金属膜の堆積方法、導体パターン形成方法に関し、特に基板上に導体パターンを容易に且つ確実に形成させる導体パターン形成方法に利用出来る。

参考例である磁気シールドシート（１枚）の平面図。 参考例である大面積磁気シールドシート（１層）の平面図と側面図。 従来の磁気シールドシート（１枚）の平面図。 従来の大面積磁気シールドシート（１層）の平面図と側面図。 本発明に係る磁気シールドパネルの一部断面図。 従来の磁気シールドパネルの一部断面図。 本発明に係る磁気シールドパネルの平面図と側面図。 本発明に係る磁気接合構造を表す平面図と側面図。 本発明に係る磁気接合部の拡大側面図（取付前）。 本発明に係る磁気接合部の拡大側面図（取付後）。 本発明に係る他の実施形体の磁気シールドパネルの平面図と側面図。 参考例である大面積磁気シールドシートの磁気接続面の幅の効果。 従来の当て板による磁気シールドパネル同士の磁気接続構造を表す断面図。 シールド率の測定方法を示す図である。

符号の説明

１：磁気シールドシート
２：大面積磁気シールドシート
３：磁気シールドシート（従来）
４：大面積磁気シールドシート（従来）
５：磁気シールド接合板

Claims (4)

1. 磁気シールドシートの一端を隣接する磁気シールドシートの端部と重ね合わせ、対向する他端を前記重ね合わせ面の裏面で隣接する磁気シールドシートの端部と重ね合わせてなる大面積磁気シールドシートを積層してなる磁気シールドパネルであって、第１の大面積磁気シールドシートの重ね合わせ部の位置と第２の大面積磁気シールドシートの重ね合わせ部の位置とを磁気シールドシートの重ね合わせの幅分順次ずらして積層し、互いに隣接する大面積磁気シールドシートの磁気シールドシートの端部どうしが対向することを特徴とする磁気シールドパネル。
2. 磁気シールドシートの角部を重ね合わせの幅と略同一、もしくはそれより大きい幅を面取りすることにより重ね合わせたときの角部の厚さの増加を抑制する請求項１記載の磁気シールドパネル。
3. 複数の磁気シールドシートの端部を階段状に順次ずらして積層してなる磁気シールドパネルをその端面どうしがギャップを介して対向するように配置し、ギャップの形状に対応する形状の磁気シールド接合板を用いて磁気シールドパネルどうしを磁気的に接合する磁気接合構造であって、磁気シールド接合板は磁気シールドパネルと同数の複数の磁気シールドシートを積層してなり、磁気シールドパネルの互いに対向する各層の磁気シールドシートの平面と磁気シールド接合板の各層の磁気シールドシートの平面とをそれぞれ接触させることを特徴とする磁気接合構造。
4. 請求項１又は２に記載の磁気シールドパネルを壁部材として用いたことを特徴とする磁気シールドルーム。

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