CN109479388A - 电磁波吸收体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在毫米波段以上的高频段良好地吸收频率不同的多种电磁波的电磁波吸收体。该电磁波吸收体中，将含有在毫米波段以上的高频率进行磁共振的磁性氧化铁(1a1)、(1b1)的磁性体层(1a～1e)多层层合以构成电磁波吸收层(1)，至少1层所述磁性体层中含有的所述磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值，与其他1层磁性体层所含有的所述磁性氧化铁的各向异性磁场的值不同。

Description

电磁波吸收体
技术领域
本发明涉及吸收电磁波的电磁波吸收体，具体地，涉及可以吸收从被称作为毫米波段的几十千兆赫兹(GHz)至几百千兆赫兹(GHz)的频段、进而直至3太拉赫兹(THz)的高频段内的不同的多个频率电磁波的电磁波吸收体。
背景技术
手机等移动通信或无线LAN、自动收费系统(ETC)等，使用具有几千兆赫兹(GHz)的频段的被称作厘米波的电磁波。
作为吸收这样的厘米波的电磁波吸收片材，提出了将橡胶状电磁波吸收片材与硬纸板等纸状片材进行层合得到的层合板(参考专利文献1)。另外，提出了将含有各向异性石墨与粘合剂的薄板进行交互层合并调节其厚度，从而得到与电磁波入射方向无关的、电磁波吸收特性稳定的电磁波吸收片材(参考专利文献2)。
进一步，出于能够吸收更高频段的电磁波的目的，还提出了使得偏平状的软磁颗粒的长度方向与片材的表面方向一致，从而可以吸收20千兆赫兹以上的频段电磁波的电磁波吸收片材(参考专利文献3)。
另外，已知具有在磁性相中具有ε-氧化铁(ε-Fe2O3)结晶的粒子的填充结构的电磁波吸收体，在25～100千兆赫兹范围内能够发挥电磁波吸收性能(参考专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-233834号公报
专利文献2：日本特开2006-80352号公报
专利文献3：日本特开2015-198163号公报
专利文献4：日本特开2008-60484号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年来，为了使得发送的数据能够更大容量化，规划使用60千兆赫兹频率的无线通信，另外，作为灵活适用极窄指向性的车载雷达设备，具有几十千兆赫兹以上的被称作毫米波段(30～300千兆赫兹)频率的毫米波激光的利用得以发展。进一步，作为超过毫米波段的高频段的电磁波，具有太拉赫兹(THz)规模的频率的电磁波的利用的技术研究也在进展。
但是，作为电磁波利用技术之一，用于防电磁波泄露等不可或缺的电磁波吸收体，还未能实现能够吸收从30千兆赫兹至300千兆赫兹的毫米波段全体、进而直至3太拉赫兹的更高频段电磁波的电磁波吸收体。尤其是，现有的电磁波吸收体，各自能够吸收的电磁波的频率范围有限，未能实现可以吸收不同的多种频率电磁波的电磁波吸收体。
本发明的目的在于解决上述现有的课题，实现在毫米波段以上的高频段实现能够良好地吸收频率不同的多种电磁波的电磁波吸收体。
解决课题的方法
为了解决上述课题，本申请公开的电磁波吸收体，是将磁性体层(其含有在毫米波段以上的高频段进行磁共振的磁性氧化铁)多层层合来构成电磁波吸收层的电磁波吸收体，特征在于，至少1层上述磁性体层中含有的所述磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值，与另一层所述磁性体层所含有的所述磁性氧化铁的各向异性磁场的值不同。
发明效果
本申请公开的电磁波吸收体，通过层合而构成电磁波吸收层的磁性体层中所含有的磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值，至少1个磁性体层中与其他磁性体层不同。因此，在几十千兆赫兹以上的高频段，能够吸收多种频率的电磁波。
附图说明
图1是说明根据本实施方式的片状电磁波吸收体的构成的截面图。
图2是用于说明磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值的、对于外部磁化的磁特性的图。
图3是说明置换了Fe位置的一部分的ε-氧化铁的电磁波吸收特性的图。
图4是对根据本实施方式的电磁波吸收体中的阻抗匹配进行说明的图。
图5是用于说明测定电磁波吸收体的电磁波吸收特性的自由空间法的模拟图。
图6是显示由于旋磁共振产生的磁性氧化铁的透磁率的频率特性的图。图6(a)示出了透磁率实部的频率特性。图6(b)示出了透磁率虚部的频率特性。
图7是显示通过磁性氧化铁的体积含量求取透磁率的变化的模拟中所使用的磁性体粒子的模型的图。
图8是对根据本实施方式的电磁波吸收体的电磁波吸收层中，层合的磁性体层中的电磁波吸收与阻抗匹配进行说明的图。
图9是根据本实施方式的电磁波吸收体的电磁波吸收层中，层合的磁性体层的等效电路图。
图10是显示对于根据本实施方式的电磁波吸收体的电磁波吸收特性的模拟结果的图。
具体实施方式
本申请所公开的电磁波吸收体，是含有在毫米波段以上的高频段下进行磁共振的磁性氧化铁的磁性体层，通过多层层合从而构成电磁波吸收层的电磁波吸收体，至少一个所述磁性体层中含有的所述磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值，与其他1层所述磁性体层中含有的所述磁性氧化铁的各向异性磁场的值不同。
由此，本申请的电磁波吸收体，由于各磁性体层中所含有的磁性氧化铁的磁共振，能够吸收毫米波段的30千兆赫兹以上的高频段的电磁波。由于各磁性体层中所含有的磁性氧化铁的磁共振频率与该磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值成比例，因此通过含有各向异性磁场的值不同的磁性氧化铁的磁性体层，能够将不同频率的电磁波转换为热而进行吸收。因此，能够提供与毫米波雷达、几十千兆赫兹以上的高频率通信等与此后的高频电磁波利用相对应的、能够吸收频率不同的多种电磁波的电磁波吸收体。
需要说明的是，在将含有各向异性磁场(HA)值相同的磁性氧化铁的磁性体层进行多层层合的情况下，可以将这些多层综合算作1层磁性体层。
本申请所公开的电磁波吸收体中，所述电磁波吸收体所吸收的电磁波的频率特性为具有多个峰，所述频率特性的所述峰的个数，优选与层合的所述磁性体层的层数相等。由此，能够实现将可以吸收多种频率电磁波的电磁波吸收体，控制在所层合的磁性体层的层数为最小限。
另外，本申请所公开的电磁波吸收体中，优选地，所述磁性体层的输入阻抗与相邻的其他所述磁性体层的输入阻抗相匹配，同时，配置在电磁波的入射面侧的最外表层的所述磁性体层的输入阻抗与真空中的阻抗相匹配。由此，在电磁波向着电磁波吸收体的入射阶段，电磁波在不同磁性体层的交界部分行进时，电磁波不会发生不期望的反射散射，各磁性体层的电磁波吸收特性能够最大限发挥。
进一步，优选地，从电磁波的入射面侧沿着电磁波前进方向，所述磁性体层的输入阻抗的值依次增加。由此，电磁波能够入射至从入射面侧的磁性体层开始的依次层合的磁性体层，能够实现具有高电磁波吸收特性的电磁波吸收体。
另外，优选地，所述磁性体层含有粒子状的所述磁性氧化铁与树脂制粘合剂，形成为具有可挠性的片材。由此，能够实现易于操作的片状的电磁波吸收体。
进一步，优选地，所述磁性氧化铁为ε-氧化铁。由此，使用具有高磁共振频率的ε-氧化铁能够实现吸收高频率电磁波的电磁波吸收体。
另外，优选地，在所述电磁波吸收层的非电磁波入射面侧的表面，层合有由金属板、金属箔或者金属蒸镀膜形成的反射层。由此，能够实现确实可以遮蔽、吸收毫米波段以上的频段电磁波的电磁波吸收体。
在此情况下，优选地，在树脂制的基材上依次层合所述反射层与所述电磁波吸收层，在所述基材的与配置有所述电磁波吸收层一侧的相反一侧表面层合有粘结层。由此，能够实现易于操作的电磁波吸收体。
以下，对于本申请所公开的电磁波吸收体，参考附图进行说明。
需要说明的是，“无线电波”广义而言可以认为是电磁波的一种，因此在本说明书中，使用“电磁波”术语并将无线电波吸收体称作电磁波吸收体。
(第一实施方式)
作为本申请所公开的电磁波吸收体的第一实施方式，以磁性体层含有粒子状的磁性氧化铁与树脂制粘合剂并形成为片状，作为整体形成为具有可挠性电磁波吸收片材的电磁波吸收体为例进行说明。
[片材结构]
图1是显示作为本实施方式所说明的电磁波吸收体的电磁波吸收片材的结构的截面图。
需要说明的是，图1是为了便于理解根据本实施方式的电磁波吸收片材的结构而记载的图，图中所示部件的大小、厚度，并非表示现实中如此。
本实施方式所例示的电磁波吸收片材具有将含有磁性氧化铁的磁性体层1a、1b、1c、1d、1e进行5层层合而形成的电磁波吸收层1。构成电磁波吸收层1的各磁性体层1a、1b、1c、1d、1e，在图1中示出了磁性体层1a与1b的部分放大图，粒子状的磁性氧化铁1a1、1b1配置为在树脂制粘合剂1a2、1b2中分散的状态。
图1所示的根据本实施方式的电磁波吸收片材中，构成电磁波吸收层1的5层磁性体层中含有的磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值，都为不同值。由此，本实施方式的电磁波吸收片材中，5层磁性体层能够分别吸收预定频率的电磁波，作为电磁波吸收片材整体的电磁波吸收特性，能够形成5种不同频率的电磁波吸收峰。需要说明的是，根据本实施方式的电磁波吸收片材中，形成电磁波吸收层1的多层磁性体层中所含有的磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值都不同，这并非是本申请所公开的电磁波吸收体所必须的条件。至少1层磁性体层中所含有的磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)值与其他1层磁性体层中所含有的磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)值不同，也就是说，通过对含有至少具有2种不同的各向异性磁场(HA)值的磁性氧化铁的磁性体层进行层合，能够实现具有包括多个频率的峰的电磁波吸收特性的电磁波吸收片材。
需要说明的是，作为多层层合而得到的电磁波吸收层，各层可以直接层合，也可以各层之间介隔着粘结剂层进行层合，所述粘结剂层将各层进行粘结。各磁性体层间介隔着粘结层的情况下，粘结层的厚度优选为20～100μm左右。粘结层的厚度薄于20μm时，则各层的粘结力变小，容易剥离、偏离。粘结层的厚度大于100μm时，则由于多层磁性体层整体的厚度增加，存在电磁波吸收片材整体的可挠性降低的倾向。通过使得粘结层的厚度在20～100μm范围内，能够实现多层磁性体层良好地粘结且具有可挠性电磁波吸收片材。
此处，作为粘结层，可以使用用于作为胶带等的粘结层的公知的材料的丙烯酸粘合剂、橡胶粘合剂、有机硅粘结剂等。优选粘结力为5N/10mm～12N/10mm。当粘结力小于5N/10mm时，则各层易于剥离、偏离。另外，当粘结力大于12N/10mm时，在将各层进行剥离时，难以剥离。
另外，在将磁性体层中所含的所述磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值相同的磁性体层进行直接或介隔着粘结层而层合的情况下，由于该层合体吸收1种频率的电磁波，可以视作1层磁性体层。
图2示出了磁性氧化铁的磁化曲线。
描画显示从外部施加强度变化的磁场时在磁性氧化铁中残留的磁化强度的磁化曲线21，为如图2所示的所谓磁滞回线。在毫米波段，即波长为mm单位的电磁波为数十至几百千兆赫兹的所谓高频段，进而在此之上的直至3太拉赫兹的更高频段引起磁共振的磁性氧化铁，是旋磁(ジャイロ磁気)共振型磁性体，因此，磁性氧化铁的磁滞回线变成倾斜的形状。此时，当难磁化轴方向(困難軸方向)的磁化曲线中到达饱和磁场，图2中箭头22所示的施加此磁场的值为磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值，该值表示自旋统一向一个方向时的施加磁场的强度。34
各向异性磁场(HA)的值与磁性体的固有磁共振频率fr之间，具有如下述式(1)所示的关系。
fr＝ν/2π＊HA (1)
此处，ν表示旋磁常数，是由磁性体的种类所确定的值。
如此，对于旋磁共振型的磁性体，由于各向异性磁场(HA)的值与固有磁共振频率fr之间具有比例关系，本实施方式的电磁波吸收层1中，具有不同的各向异性磁场(HA)值的各磁性体层1a、1b、1c、1d、1e分别在不同频率产生磁共振，将该频率的电磁波转换为热而衰减。其结果是，根据本实施方式的电磁波吸收片材，可以通过各磁性体层吸收预定频率的电磁波，通过将磁性体层层合，能够吸收多种频率的电磁波。
需要说明的是，如图1所示的根据本实施方式的电磁波吸收片材为下述反射型电磁波吸收片材：在电磁波吸收层1的背面侧(图1中的下方侧)形成有由金属材料形成的反射层2，电磁波吸收层1与反射层2的层合体配置在作为树脂制基材的基膜3上。另外，在与基膜3的配置有电磁波吸收层1的一侧(图1中的上方侧)与相反侧(图1中的下方侧)，形成有粘结层4。
根据本实施方式的电磁波吸收片材，如上所述，电磁波吸收层1中所含有的磁性氧化铁引起磁共振，作为电磁波的电磁波通过磁损耗转化为热量并吸收，因此仅仅通过电磁波吸收层1即可进行电磁波的吸收。因此，作为仅包括电磁波吸收层1的电磁波吸收片材，也可以是吸收透过的电磁波的方式的透过型电磁波吸收片材。另一方面，根据本实施方式的电磁波吸收片材，从电磁波吸收层1的一侧入射电磁波，在电磁波吸收层1的另一侧，即与电磁波的入射侧相对的背面侧设置金属层的反射层2，由此确实地遮蔽入射至电磁波吸收层1的电磁波，同时能够降低通过电磁波吸收层1吸收电磁波而作为反射波射出的电磁波的强度。
另外，如后所述，本实施方式的电磁波吸收片材，基于所吸收的电磁波的频率来进行调节电磁波吸收层1的厚度的阻抗匹配，从而调整成通过电磁波吸收层1确实低吸收不同频率的电磁波，例如在吸收75千兆赫兹电磁波的电磁波吸收片材的情况下，磁性体层为厚度1mm以下的薄片状。因此，即使将这样的薄膜状的磁性体层多层层合，电磁波吸收层的厚度也可以保持薄，不是将电磁波吸收层或者电磁波吸收层与反射层的层合体直接用作电磁波吸收片材，而是层合在具有预定厚度的树脂制基材的基膜3上，由此，能够提高作为电磁波吸收片材的操作性。
进而，根据本实施方式的电磁波吸收片材，多是贴付在高频电磁波的发生源的周围的部件表面来使用，通过在基膜3上层合粘结层4，能够进一步提高电磁波吸收片材的操作便利性。
[磁性氧化铁]
根据本实施方式的电磁波吸收片材，作为粒子状的磁性氧化铁，使用ε-氧化铁。
ε-氧化铁(ε-Fe2O3)是在三氧化二铁(Fe2O3)中，出现在α相(α-Fe2O3)与γ相(γ-Fe2O3)之间的相，通过将反胶束法和溶胶-凝胶法相结合的纳米微粒子合成方法得到单相状态的磁性材料。
ε-氧化铁是数nm至数十nm的微粒子，同时具有在常温下约20kOe的作为金属氧化物的最大矫顽力，进一步，基于旋进运动(歳差運動)的旋磁效应所产生的固有共振产生几十千兆赫兹以上的所谓毫米波段的频段，因此能够用作吸收毫米波段电磁波的电磁波吸收材料。
进一步，ε-氧化铁通过成为结晶的Fe位置的一部分被铝(Al)、镓(Ga)、铑(Rh)、铟(In)等3价金属元素置换的结晶，能够使得磁共振频率，也就是用作电磁波吸收材料时吸收的电磁波的频率不同。
图3示出了与Fe位置进行置换的金属元素不同的情况下的ε-氧化铁的矫顽力Hc与固有共振频率f之间的关系。需要说明的是，固有共振频率f与所吸收的电磁波的频率一致。
从图3可知，Fe位置的一部分被置换的ε-氧化铁，根据所置换的金属元素的种类与置换量的不同，固有共振频率不同。另外可知，固有共振频率的值越高，则该ε-氧化铁的矫顽力越大。
更具体而言，镓置换的ε-氧化铁，也就是说ε-GaxFe2-xO3的情况下，通过调节置换量“x”而具有从30千兆赫兹至150千兆赫兹左右的频段处的吸收峰，铝置换的ε-氧化铁，也就是说ε-AlxFe2-xO3的情况下，通过调节置换量“x”而具有从100千兆赫兹至190千兆赫兹左右的频段处的吸收峰。因此可以根据电磁波吸收片材所期望吸收的频率的固有共振频率，来确定与ε-氧化铁的Fe位置进行置换的元素的种类，通过调节与Fe的置换量，能够使得所吸收的电磁波的频率达到预定值。进一步，在进行置换的金属为铑时的ε-氧化铁，即ε-RhxFe2-xO3的情况下，可以将所吸收的电磁波的频段向着更高方向推移，以达到180千兆赫兹乃至以上。
对于ε-氧化铁，可以购入Fe位置的一部分被金属置换的物质。对于ε-氧化铁，可以购买平均粒径为约30nm左右的大致球形或者短杆状(棒状)的粒子。
[磁性体层]
在根据本实施方式的电磁波吸收片材中，对于构成电磁波吸收层1的各磁性体层，上述磁性氧化铁粒子通过树脂制粘合剂而被分散，由此具备作为片材的可挠性。
作为用于磁性体层的树脂制粘合剂，可以使用环氧系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂、丙烯酸系树脂、酚醛系树脂、三聚氰胺系树脂、橡胶系树脂等树脂材料。
更具体而言，作为环氧系树脂，可以使用将双酚A的两端的羟基进行环氧化得到的化合物。另外，作为聚氨酯系树脂，可以使用聚酯系聚氨酯树脂、聚醚系聚氨酯树脂、聚碳酸酯系聚氨酯树脂、环氧系聚氨酯树脂等。作为丙烯酸系树脂，可以使用以甲基丙烯酸树脂为例，与烷基的碳原子数为2～18范围内的丙烯酸烷基酯及/或甲基丙烯酸烷基酯、含有官能基的单体以及根据需要的可以与这些进行共聚的其他改性用单体进行共聚得到的含有官能基的甲基丙烯酸聚合物等。
另外，作为橡胶系树脂，可以将作为苯乙烯系类热塑性弹性体的SIS(苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物)、SBS(苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)、作为石油系合成橡胶的EPDM(乙烯-丙烯-二烯橡胶)、其他丙烯酸橡胶或硅橡胶等橡胶类材料用作粘合剂。
需要说明的是，从考虑环境的观点出发，作为粘合剂而使用的树脂，优选使用不含有卤素的无卤素材料。这样的树脂材料作为树脂片材的粘合剂材料是常规材料，能够易于购买。
需要说明的是，本说明书中搞所谓“具有可挠性”是指，磁性体层以及由磁性体层层合构成的电磁波吸收层，处于能够一定程度弯曲的状态，也就是说，将片材弯曲再回到原来状态时不发生断裂等塑性变形，恢复为平面状的片材状态。
根据本实施方式的电磁波吸收片材的各磁性体层，作为电磁波吸收材料使用ε-氧化铁，由于ε-氧化铁如上所述是粒径为数nm至数十nm的微小的纳米颗粒，因此在形成磁性体层时在粘合剂内良好地分散尤为重要。为此，在构成电磁波吸收层的各磁性体层中，含有苯基膦酸、苯基膦酰二氯等芳基膦酸，甲基膦酸、乙基膦酸、辛基膦酸、丙基膦酸等烷基膦酸，或羟基亚乙基二膦酸、硝基三亚甲基膦酸等多功能膦酸等磷酸化合物。这些磷酸化合物，不仅具有阻燃性，还作为微小的磁性氧化铁粉的分散剂而发挥作用，能够使粘合剂内的ε-氧化铁颗粒良好地分散。
更具体而言，作为分散剂，可以使用和光纯药工业株式会社制备的、或者日产化学工业株式会社制备的苯基膦酸(PPA)、城北化学工业株式会社制备的氧化磷酸酯“JP-502”(制品名)等。
需要说明的是，作为磁性体层的组成的一例，可以为：相对于ε-氧化铁粉100份，树脂制粘合剂为2～50份，磷酸化合物的含量为0.1～15份。当树脂制粘合剂少于2份，则不能使磁性氧化铁良好地分散。另外，不能维持作为磁性体层的片状形状。当多于50份，则磁性体层中的磁性氧化铁的体积含量减小，透磁率降低，因此电磁波吸收效果减小。
当磷酸化合物的含量小于0.1份，则不能使用树脂制粘合剂将磁性氧化铁良好地分散。当多于15份，则使得磁性氧化铁良好分散的效果达到饱和。磁性体层之中，磁性氧化铁的体积含量减小，则透磁率降低，因此电磁波吸收的效果降低。
磁性体层可以通过如下方式形成：制备至少含有磁性氧化铁粉与树脂制粘合剂的磁性涂料并将其涂布至预定厚度，干燥后经过砑光处理来形成。另外，可以通过如下方法得到磁性涂料，即：作为磁性涂料成分，将至少包括磁性氧化铁粉、作为分散剂的磷酸化合物以及粘合剂树脂通过高速搅拌机进行高速混合以调制混合物，此后，将得到的混合物通过砂磨机进行分散处理。
如此，例如通过如下方法，即在其表面实施有机硅涂层等并在进行干燥、砑光处理后的磁性体层可以容易地剥离的离型膜之上，分别制备构成电磁波吸收层的各磁性体层，将其从离型膜剥离来进行层合等的方法，能够形成将含有希望的磁性氧化铁的磁性体层层合，从而得到的电磁波吸收层。另外，在使用模压涂布机、辊涂机、台式涂布机等将各磁性体层依次层合后，对于磁性体层的层合体统一实施砑光处理，由此能够提高层合磁性体层而得到的电磁波吸收层的生产性。
需要说明的是，根据本实施方式的电磁波吸收片材中，构成电磁波吸收层的各磁性体层的厚度是决定电磁波吸收特性的重要原因。对于磁性体层的厚度，后面详细描述。
[反射层]
本实施方式的电磁波吸收片材中，如图1所示，在磁层合性体层而形成的电磁波吸收层1的背面侧，即与电磁波入射侧相反侧的面，形成有反射层2。
反射层2只要是在电磁波吸收层1的背面(图1中的下侧一面)密合形成的金属层即可。具体而言，反射层2可以构成为在构成电磁波吸收层1的磁性体层之中距离电磁波入射侧最远位置处形成的磁性体层的表面密合配置的金属板。另外，反射层也可以构成为使用金属箔来代替金属板。进一步，反射层2可以作为在距离电磁波的入射侧最远位置形成的磁性体层的表面蒸镀形成的金属蒸镀膜，或者，作为在距离电磁波的入射侧最远位置形成的磁性体层的表面所配置的、在非金属制片材或板状部件的电磁波吸收层1侧的表面所形成的金属蒸镀膜来实现。
构成反射层2的金属的种类没有特殊的限制，以铝、铜、铬等电子部件等常用的金属材料为首，可以使用各种金属材料。需要说明的是，作为所使用的金属材料，优选电阻尽可能小且耐蚀性高的材料。
根据本实施方式的电磁波吸收片材，通过在电磁波吸收层1的背面设置反射层2，能够确实地避免电磁波穿过电磁波吸收片材的情况，尤其是，能够实现防止从高频驱动的电路部件等向外部发出的电磁波的泄露的电磁波吸收片材。
需要说明的是，作为电磁波吸收片材，除了在电磁波吸收层1的背面形成反射层2，确实地防止电磁波的透过的上述方式之外，还可以考虑例如作为使电磁波衰减并使一部分穿过为前提的隔离器而使用电磁波吸收片材等使用方式。包括这样的使用方式的情况，在根据本实施方式的电磁波吸收片材中，在电磁波吸收层1的背面侧设置金属膜构成的反射层2不是必须的。
[基膜、粘结层]
如图1所示，根据本实施方式的电磁波吸收片材中，电磁波吸收层1与反射层2的层合体形成在基膜3上。
如上所述的本实施方式的电磁波吸收片材，通过调节构成电磁波吸收层1的磁性体层的厚度，能够赋予更高的电磁波吸收特性。因此存在下述情况，即仅仅从作为电磁波吸收片材的强度、操作容易性等观点，不能确定电磁波吸收层1的厚度。在层合于电磁波吸收层1设置反射层2的情况下，作为整体厚度减薄的电磁波吸收片材得不到预定的强度的情况下，如图1所示，优选地，在反射层2的背面侧层合树脂制基材的基膜3。
基膜3可以通过使用PET薄膜等各种树脂制薄膜、橡胶、和纸等纸部件来构成。基膜3的材料、厚度只要不影响根据本实施方式的电磁波吸收片材的电磁波吸收特性，从电磁波吸收片材的强度、操作容易醒等实用观点出发，可以选择使用适当的材料且具有适当厚度的基膜3。
进一步，在图1所示的根据本实施方式的电磁波吸收片材中，在基膜3的与形成有电磁波吸收层1的一侧的相反侧的表面，形成有粘结层4。
通过设置粘结层4，能够将在基膜3上层合的反射层2与电磁波吸收层1形成的层合体，贴附在容纳电路的框体的内表面或者电子器件的内表面或外表面的所希望的位置处。尤其是，由于本实施方式的电磁波吸收片材因为电磁波吸收层1具有可挠性，即使在弯曲的曲面上也能够容易地贴附，提高了电磁波吸收片材的操作容易性。
作为粘结层4可以使用用作胶带等的粘结层的常规材料、丙烯酸系粘合剂、橡胶系粘合剂、有机硅系粘结剂等。另外，为了调节对于被粘结物的粘结力，降低残胶，可以使用增粘剂、交联剂。对被粘结物的粘结力优选为5N/10mm～12N/10mm。当粘结力小于5N/10mm，则存在电磁波吸收片材可以容易地从被粘结物剥离或偏离的情况。另外，当粘结力大于12N/10mm，则难以将电磁波吸收片材从被粘结物剥离。
另外，粘结层4的厚度优选为20μm～100μm。当粘结层4的厚度薄于20μm，则粘结力变小，电磁波吸收片材易于从被粘结物剥离、发生偏离。当粘结层4的厚度大于100μm，则难以将电磁波吸收片材从被粘结物剥离。另外，粘结层4的凝集力小的情况下，在将电磁波吸收片材剥离的情况下，存在被粘结物上产生残胶的情况。
需要说明的是，本说明书中的所谓“粘结层”可以是粘结后不可以剥离的粘结层，也可以是进行可剥离粘结的粘结层。
另外，在将电磁波吸收片材贴附在指定表面上时，毋庸多言，电磁波吸收片材具备粘结层4并非必须条件，也可以是在部件的配置电磁波吸收片材一侧表面具有粘结性、使用双面胶带或粘合剂将电磁波吸收片材贴附在指定部位。就这一点而言，粘结层4并非本实施方式所示电磁波吸收片材中的必要技术特征。
进一步，根据本实施方式的电磁波吸收片材，可以仅由电磁波吸收层1或电磁波吸收层1与反射层2的层合体来实现，但是也可以采用在这些电磁波吸收片材上具备粘结层的方式。
[阻抗匹配]
根据本实施方式的电磁波吸收片材，吸收被称作毫米波段的几十千兆赫兹至几百千兆赫兹、进而直至3太拉赫兹的高频率电磁波。如此吸收高频电磁波的电磁波吸收体中，作为电磁波吸收层的各磁性体层的阻抗会产生很大影响。在阻抗不匹配的状态下，即在电磁波的前进方向上连续2层之间的阻抗的值的差较大的状态下，在电磁波越过界面进入下一个磁性体层时在磁性体层的界面会引起反射或散射。在电磁波不进入磁性体层的状况下，不能通过各磁性体层中所含有的磁性氧化铁所产生的磁共振而进行良好的电磁波吸收。由于该原因，对于本实施方式的电磁波吸收片材，当电磁波从空气中进入位于电磁波吸收层的电磁波入射侧的表面的磁性体层时，进一步，当电磁波依次进入层合的各磁性体层时，需要进行阻抗的匹配。
以下，对于阻抗匹配进行说明。
首先，作为最极端的例子，假定为电磁波吸收层由1层磁性体层形成的情况，对阻抗匹配的思考方法进行说明。
图4是对于电磁波吸收层的阻抗匹配进行说明的图。
需要说明的是，图4中记载了在电磁波吸收层1的背面具有反射层2的电磁波吸收片材。这是因为，如果是在背面具有反射层2的结构的电磁波吸收片材，则电磁波吸收层1未能吸收的电磁波由反射层所反射，从而由电磁波的入射侧的前面侧射出，因此易于进行电磁波吸收片材的电磁波吸收特性的测定。因此，在考虑阻抗匹配时，反射层2非必要结构。另外，如图1所示，本实施方式的电磁波吸收片材在反射层2的背面侧具有基膜3和粘结层4，但是这些基膜3与粘结层4，考虑阻抗匹配时是没有关系的，因此在图4中省略其记载。
如图4所示，由电磁波吸收片材所吸收的电磁波11，由空气传导而射入电磁波吸收层1。射入电磁波吸收层1的电磁波，通过图4中未图示的作为电磁波吸收层1中的电磁波吸收材料的ε-氧化铁的磁共振而被吸收，大幅度衰减的电磁波通过背面的反射层2而反射，作为反射波12射向前方。测定该反射的反射波12的强度，与入射的电磁波11的强度进行对比，由此能够掌握电磁波吸收片材的电磁波吸收程度。
此处，电磁波吸收片材的电磁波吸收层1的阻抗Zin，通过下述式(2)表示。
需要说明的是，上述式(2)中，Z0表示真空状态的阻抗值，为约377Ω，与空气中的阻抗几乎相同。因此，将Zin的值等于Z0，使得空气与电磁波吸收层1之间阻抗匹配，由空气传播而至的电磁波，不会通过电磁波吸收片材的电磁波吸收层1的表面发生反射或散射，能够直接入射进电磁波吸收层1，从而能够最大限发挥电磁波吸收层1自身所具有的电磁波吸收特性。
通过上述式(2)可知，由于Zin的值等于Z0，只要确定电磁波的波长λ的值即可使得电磁波吸收层1的厚度d的值为确定的值。也就是说，只要确定由电磁波吸收层1所吸收的电磁波的频率，则可以确定作为电磁波吸收层1的最佳厚度d。
需要说明的是，对于这样通过进行阻抗匹配而产生的电磁波吸收特性，可以通过使用电磁波吸收片材的自由空间法来进行测定。
图5示意性地示出了基于自由空间法的测定状态。
如图5所示，制备作为测定对象的电磁波吸收层1与在其背面形成反射层2的电磁波吸收片材，使用毫米波网络分析仪的一个端口，从收发天线22经由电介质镜头23向电磁波吸收片材照射预定频率的入射波11(毫米波)，测量来自电磁波吸收片材的反射波12。
将此时得到的入射波11的强度与反射波12的强度进行比较，以dB计算其衰减程度RL(Reflection Loss，回波损耗)。
需要说明的是，RL可以通过以下式(3)计算。
此时所得的反射波12的衰减程度，例如为15dB，则入射波11的99％被电磁波吸收片材所吸收，反射波12衰减至1％，可以认为获得了充分的电磁波吸收特性。
如此，在从空气入射至电磁波吸收层1阶段，与所吸收的电磁波的频率相应地选择磁性体层的厚度d，设定成输入阻抗Zin与空气阻抗Z0相匹配，由此能够获得更高的电磁波吸收特性。
[磁性体层的层合]
如图4所示并进行的说明，在电磁波前进至具有不同的阻抗的部件之间的界面部分时，如果阻抗匹配不充分，则由于在界面部分产生电磁波的散射、所不期望的电磁波的反射，电磁波吸收片材的电磁波吸收特性会降低。该现象不仅仅限于如图4所示的电磁波从真空中(空气中)入射至电磁波吸收层的情况，在电磁波吸收层为多层磁性体层层合得到的层合体的情况下，在磁性体层的各层的界面部分也同样存在问题。因此，例如，在作为5层磁性体层的层合体来形成电磁波吸收层的本实施方式所示电磁波吸收层的情况下，除了在配置在电磁波入射侧的最外表面的磁性体层与空气之间的阻抗匹配之外，优选地，在各磁性体层之间进行阻抗匹配。
以下，对于本实施方式所示的作为5层磁性体层的层合体来构成电磁波吸收层的电磁波吸收体中的电磁波吸收特性进行模拟，并对其解析内容进行说明。
首先，通过下述式(4)、式(5)示出的LLG(Landau-Lifshitz-Gilbert，朗德因子自旋弛豫)方程式计算在产生旋磁共振的磁性氧化铁中的相对于入射的电磁波频率的透磁率。
在上述式(4)与式(5)中，χs0为直流磁化率，ωs为旋磁共振角频率(2πfr)，a为阻尼常数，将ε-氧化铁的固有值分别带入上式，求得的结果示于图6。
图6(a)为通过式(4)求得的透磁率实部(μ')的频率特性，图6(b)为通过式(5)求得的透磁率虚部(μ”)的频率特性。
如图6所示，上述模拟所使用的ε-氧化铁，在70千兆赫兹具有透磁率虚部(μ”)的峰，可知其吸收波长70千兆赫兹的电磁波。
接下来，本实施方式的电磁波吸收体为将磁性氧化铁粒子分散在树脂制粘合剂内的电磁波吸收片材，与此对应，分别计算各磁性体层中的磁性氧化铁的体积含量。如上所述，例如将ε-氧化铁的微小颗粒与粘合剂材料以及分散剂进行混炼的磁性涂料涂布干燥后进行砑光处理得到的磁性体层，由于在层内含有树脂制材料，实际涂布形成的片状的磁性体层中生成有空隙等原因，有必要进行模拟来计算层内的磁性体的体积含量。
图7示出了考虑体积含量来计算磁性氧化铁的透磁率时进行模拟所使用的模型。
模拟中，对于粒状的磁性体与粘合剂树脂，如图7所示，通过厚度为δ/2的树脂层(透磁率μr＝1)包围透磁率μr为μrB的直径D的磁性体粉，以此进行计算。
此时，电磁波吸收层整体的透磁率μr，可以通过下述式(6)表示。
此时，磁性体粉的透磁率可以通过透磁率实部与透磁率虚部由式(7)表示，将其代入式(6)中则可以表示成式(8)。
μrB＝μ′+iμ" (7)
μr＝μB′+iμB" (8)
从上述式(8)，则根据本实施方式的5层磁性体层层合而得到的电磁波吸收层的合成的输入阻抗，可以通过下述式(9)来表示。
此处，ZN为第N层的材料阻抗、γN为第N层的材料的传播常数，dN为第N层的厚度，Z0为空气(真空)的阻抗。
需要说明的是，式(9)，如图8所示，以在5层的磁性体层62、63、64、65、66层合的电磁波吸收层的背面配置有金属板的反射层67的反射型电磁波吸收片材为模型。从反射电磁波的反射层67侧，依次层合有第1层(N＝1)的磁性体层66、第2层(N＝2)的磁性体层65、第3层(N＝3)的磁性体层64、第4层(N＝4)的磁性体层63和第5层(N＝5)的磁性体层62。
另外，式(9)，由于金属板67的导电性为无限大(阻抗0)，其电场和磁场可以表示为(0，H1)，穿过作为5层磁性体层的层合体的电磁波吸收层而射出的反射波61的电场和磁场表示为(E6，H6)。
如果对于由5层磁性体层合成的电磁波吸收整理为反射衰减率“Γ”，则由作为5层磁性体层的层合体的电磁波吸收层吸收电磁波的情况下的衰减率RL(Reflection Loss，回波损耗)，可以使用反射衰减率“Γ”表示为式(10)。
此处，如上所述，使得磁性体层各层的阻抗匹配很重要。
在图8所示的由N＝1至N＝5的5层磁性体层形成的电磁波吸收层各自中，只要满足下述式(11)的条件，则可以如式(12)所示N层的阻抗Zn等于空气中的阻抗Z0。
将图8所示的模型的合成阻抗作为等效电路示于图9。
如图9所示，各磁性体层各自的阻抗Z1、Z2、Z3、Z4、Z5的和，为电磁波吸收片材的合成阻抗Zin。此时，只要电磁波吸收片材的反射衰减率Γ的虚部为0，则合成阻抗Zin等于空气阻抗Z0。
5层磁性体层的各层中，通过设定为满足式(11)的要件，使得各层的阻抗匹配，由此得到的电磁波吸收体的电磁波吸收特性，通过模拟求得的结果示于图10。
图10中，使用图8所示的模型，从反射层67侧的第1层(N＝1)磁性体层66的共振频率为180GHz，第2层(N＝2)磁性体层65的共振频率为150GHz，第3层(N＝3)磁性体层64的共振频率为120GHz，第4层(N＝4)磁性体层63的共振频率为90GHz，第5层(N＝5)磁性体层62的共振频率为70GHz。该第5层62是透磁率实部与透磁率虚部的频率特性示于图6的磁性体层。需要说明的是，各层的阻尼常数都为0.03，直流磁化率为0.05。另外，为了将多层磁性体层的层合模型的条件简单化，假定各层的磁性体的体积含量为100％。
此处，式(1)中ν为旋磁常数，是由磁性氧化铁的种类决定的确定值，因此可知固有磁共振频率fr与各向异性磁场HA之间具有比例关系。基于该关系，该模型中，改变第1层至第5层的固有磁共振频率fr，相当于改变各层的各向异性磁场HA。
此时，为了使各层的阻抗匹配以满足式(11)的条件，第1层66的厚度d为856μm，第2层65的厚度d为211μm，第3层64的厚度d为317μm，第4层63的厚度d为351μm，电磁波入射侧的第5层62的厚度d为452μm，使用该值，计算式(10)所示的衰减率以作为电磁波的频率特性。
图10示出了5层磁性体层层合的电磁波吸收体中衰减率的频率特性。
从上述模拟结果可知，如图10所示，5层磁性体层层合的电磁波吸收体的频率特性80，作为各层各自的吸收峰频率，分别在70GHz(标记81)、90GHz(标记82)、120.5GHz(标记83)、150.5GHz(标记84)、178GHz(标记85)具有吸收峰。另外，由于各层的阻抗相匹配，形成为各个吸收峰的衰减率超过10dB，因此可知该频率的电磁波能够很好地衰减。另外，各个衰减峰尖锐地形成，可知未作为衰减频率进行设定的中间频率的电磁波，不被吸收而良好地透过。如此可以理解，将磁性体层中含有的磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值，设定为与其他磁性体层中所含有的磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值不同，并使得层合的磁性体层的阻抗相匹配，则形成具备作为使得预定频率以外的频率的电磁波透过的滤波器的特性的电磁波吸收体。
需要说明的是，显示图10的电磁波吸收特性的电磁波吸收体，就使得各磁性体层的阻抗相匹配而言是理想状态，实际上，难易将各磁性体层的阻抗严格一致以匹配。在这种情况下，优选地设定为，从电磁波的入射侧(图8中的第5层62)沿着电磁波前进方向，向着最接近反射层67的第1层66，各层的阻抗的值渐渐增加。这是因为，对于阻抗值较大的层而言电磁波相对易于入射，在阻抗值减小的界面部分，限制了电磁波的入射。
另外，相邻的磁性体层间的阻抗值的差，作为绝对值优选为350Ω以下。当2层磁性体层之间的阻抗值差的绝对值为350Ω以上，则在该2层磁性体层的界面处电磁波被较大地散射、反射。
作为一例，以第4层63的厚度为860μm、阻抗为741.7Ω，第5层62的厚度为452μm、阻抗为376.7Ω，通过模拟计算第4层63与第5层62的相邻磁性体层间的阻抗值差为365Ω的情况下的反射衰减率，则第4层63的反射衰减率为5.59dB，反射衰减率小于6dB(1/2)。
另一方面，以第4层63的厚度为850μm、阻抗为701.6Ω，第5层62的厚度为452μm、阻抗为376.7Ω，则第4层63与第5层62之间相邻磁性体层间的阻抗值差为325Ω的情况下，得到如下模拟结果：第4层63的反射率为6.10dB，能够得到50％以上的反射衰减率。如此，层合的磁性体层间的阻抗大于350Ω的情况下，仅仅因为阻抗不匹配的原因使得电磁波吸收特性产生大幅下降，不能获得作为吸收多种频率电磁波的电磁波吸收体的特性。
需要说明的是，上述所言的350Ω值，是对于阻抗不匹配的原因导致反射衰减率低于50％的极端条件通过模拟得到的条件，不是用来直接表示阻抗匹配的有余度范围。作为电磁波吸收层，在考虑通过各磁性体层良好地吸收预定频率的电磁波的电磁波吸收体的情况下，可以认为要求各层的吸收率至少为90％以上，为了维持各磁性体层的电磁波吸收率为90％以上，即衰减率为大于15dB的值，各磁性体层间的阻抗差，其绝对值应该抑制在25Ω左右。
另外，上述实施方式中，图8的模型假设为，一层一层地设定具有预定共振频率的磁性体层，总共设定5层，为吸收5种频率的电磁波吸收体。因此，如上所述，具有如下限制：各磁性体层的阻抗值优选为沿着电磁波的前进方向为渐渐增加的阻抗值，另外，优选为相邻2层的阻抗的绝对值的差为350Ω以下。假设，具有所期望的共振频率的磁性体层，从阻抗匹配的观点不能形成为具有一定以上厚度的磁性体层的情况下，可以在其间介隔1层或多层具有其他共振频率的磁性体层，可以将具有预定共振频率的磁性体层分为多层来进行层合。
由此，不仅能够获得充分高的数值的预定的共振频率的电磁波吸收特性(电磁波吸收衰减率)，还能够获得频率特性的峰增高且尖锐的电磁波吸收体。
(第二实施方式)
接着，对于本申请所公开的电磁波吸收体的第二实施方式进行说明。
根据第二实施方式的电磁波吸收体的电磁波吸收层是磁性氧化铁粒子紧密填充的电磁波吸收体(块体)，这一点与将磁性氧化铁粒子分散在树脂制粘合剂内的片状的第一实施方式的电磁波吸收体不同。
构成这样的磁性氧化铁粒子紧密填充的电磁波吸收体的各磁性体层，例如可以如下来构成，即：制备与预定的平面形状以及从阻抗匹配观点确定的所期望的磁性体层的厚度相对应的壳体，在其开口部内部填充磁性氧化铁粒子。
因此，可以采用如下方式来构成，即，在被装入填充磁性氧化铁粒子时所用的壳体的状态下，将每个壳体层合。另外，可以采用如下方式，即，形成多层磁性体层，该磁性体层是注入凝固剂以使得填充在壳体内的磁性氧化铁颗粒之间固定从而被固化的磁性体层，使从壳体取出的各磁性体层层合。
另外，还可以采用如下方式，即，使得磁性氧化铁粒子与树脂熔融，将从模具挤出成型的板状成型体进行层合。
需要说明的是，为了用于根据本实施方式的电磁波吸收体，作为块体形成的各磁性体层，为了具有所期望的共振频率，例如将ε氧化铁的Fe元素通过铝等进行预定量的置换、需要使得各层的磁性体层的阻抗匹配等，与对于片状的电磁波吸收体进行说明的第一实施方式相同。
如上述说明，本申请所公开的电磁波吸收体中，电磁波吸收层形成为多层磁性体层的层合体，各磁性体层中含有的磁性氧化铁的各向异性磁场(HA)的值，至少1层与其他层不同。通过这样的构成，能够实现具有多种频率的吸收峰的电磁波吸收体。
因此，在例如由于探测条件不同而频率被切换的使用毫米波雷达等应该吸收的频率为多种的情况下，通过1个电磁波吸收体能够实现确实地吸收无用电磁波的电磁波吸收片材。
需要说明的是，上述实施方式中，作为磁性体层中所含有的磁性氧化铁，以使用ε-氧化铁为例进行了说明。如上所述，通过使用ε-氧化铁，能够形成吸收从毫米波段的30千兆赫兹至300千兆赫兹电磁波的电磁波吸收体，进一步，作为置换Fe位置的金属材料，通过使用铑等，能够实现吸收作为规定为电磁波的最高频率的数太拉赫兹电磁波的电磁波吸收体。
但是，本申请所公开的电磁波吸收体中，在磁性体层所使用的磁性氧化铁不限于ε-氧化铁。
作为铁氧体电磁吸收体的六方晶铁氧体，在76千兆赫兹频段发挥电磁波吸收特性，进一步，锶铁氧体也在几十千兆赫兹频段发挥电磁波吸收特性。因此，除了ε-氧化铁以外，使用这样的在毫米波段的30千兆赫兹至300千兆赫兹具有电磁波吸收特性的磁性氧化铁的粒子与例如树脂制粘合剂形成片状的磁性体层，将其进行层合，由此能够实现吸收毫米波段的多种频率的电磁波的电磁波吸收片材。
需要说明的是，例如，六方晶铁氧体粒子，与上述实施方式所例示的ε-氧化铁的粒子相比较，粒径为十数μm左右，变大，粒子形状也非大致球状而是板状或针状的结晶。因此优选地，在使用树脂制粘合剂形成磁性塗料时，调节分散剂的使用、与粘合剂的混炼条件，在作为磁性涂料涂布后的状态下，以在磁性体层中磁性氧化铁粉被尽可能均匀地分散的状态，并且，调节为空隙率极可能地小。
另外，上述实施方式中，对于电磁波吸收层是由5层磁性体层层合而构成的电磁波吸收片材进行了说明，但是作为电磁波吸收层的磁性体层的层数没有特殊的限制。如上所述，由于各磁性体层所吸收的电磁波的频率范围是有限制的，优选地，与想要吸收的电磁波的频段的个数相对应地来确定构成电磁波吸收层的磁性体层的层数。
工业上的可利用性
本申请所公开的电磁波吸收体，作为在毫米波段以上的高频段吸收2种以上多种频率电磁波的电磁波吸收体，是有用的。
附图标记说明
1：电磁波吸收层，
1a～1e：磁性体层，
1a1、1b：1磁性氧化铁粒子，
1a2、1b2：树脂制粘合剂，
2：反射层，
3：基膜，
4：粘结层。

Claims (8)

1.一种电磁波吸收体，是将磁性体层多层层合而构成电磁波吸收层的电磁波吸收体，所述磁性体层含有在毫米波段以上的高频率进行磁共振的磁性氧化铁，
其特征在于，至少1层所述磁性体层中含有的所述磁性氧化铁的各向异性磁场即HA的值，与其他1层所述磁性体层中含有的所述磁性氧化铁的各向异性磁场的值不同。
2.根据权利要求1所述的电磁波吸收体，其中，所述电磁波吸收体所吸收的电磁波的频率特性具有多个峰，所述频率特性的所述峰的个数与层合的所述磁性体层的层数相同。
3.根据权利要求1或2所述的电磁波吸收体，其中，所述磁性体层的输入阻抗与相邻的其他磁性体层的输入阻抗相匹配，同时，配置在电磁波的入射面侧的最外表层的所述磁性体层的输入阻抗与真空中的阻抗相匹配。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电磁波吸收体，其中，从电磁波的入射面侧沿着电磁波前进方向，所述磁性体层的输入阻抗的值依次增大。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电磁波吸收体，其中，所述磁性体层含有粒子状的所述磁性氧化铁与树脂制粘合剂，形成为具有可挠性的片材。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电磁波吸收体，其中，所述磁性氧化铁为ε-氧化铁。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电磁波吸收体，其中，在所述电磁波吸收层的非电磁波入射面侧的表面，层合有由金属板、金属箔或者金属蒸镀膜形成的反射层。
8.根据权利要求7所述的电磁波吸收体，其中，在树脂制的基材上依次层合所述反射层与所述电磁波吸收层，在所述基材的与配置有所述电磁波吸收层一侧的相反一侧的表面形成有粘结层。
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