CN110169218B - 电磁波吸收片 - Google Patents
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Abstract
本发明实现一种电磁波吸收片,其为电磁波干涉型的电磁波吸收片,能够良好地吸收所期望频带的电磁波而且具备高可挠性和透光性,操作容易。一种具有可挠性和透光性的电磁波吸收片,由均具有透光性的电阻皮膜1、电介质层2和电磁波屏蔽层3层叠而形成,所述电阻皮膜由导电性有机高分子形成,所述电磁波屏蔽层的开口率为35%以上85%以下。
Description
技术领域
本公开涉及具有可挠性和透光性、吸收从几十千兆赫兹(GHz)到几百千兆赫兹(GHz)的所谓毫米波频带以上的电磁波的电磁波吸收片。
背景技术
为了避免从电路等释放到外部的泄漏电磁波、不期望反射的电磁波的影响,使用吸收电磁波的电磁波吸收片。
近年来,在手机等移动通信、无线LAN、自动收费系统(ETC)等中,作为具有几千兆赫兹(GHz)的频带的厘米波,进一步具有从30千兆赫到300千兆赫频率的毫米波段、超过毫米波频带的高频频带的电磁波,也正在进行利用具有1太赫兹(THz)频率的电磁波的技术研究。
认为:与利用这种更高频率的电磁波的技术趋势相对应,即使在作为吸收不需要的电磁波的电磁波吸收体、提高了用户便利性的片状电磁波吸收体的电磁波吸收片中,对能够吸收从毫米波频带到其以上频带的电磁波的期望也进一步提高。
作为这样的电磁波吸收片,已知所谓的电磁波干涉型(λ/4型)的电磁波吸收片,即:在电介质层的一侧表面形成电阻皮膜,在另一侧表面形成反射电磁波的电磁波屏蔽层,使反射波的相位相对于入射波偏移约1/2波长,从而使电磁波吸收片上的入射波和反射波相互抵消而吸收电磁波。电磁波干涉型的电磁波吸收片与通过比重大的磁性体粒子来吸收磁性电磁波的电磁波吸收片等相比轻量,且能够容易地制造,因此具有能够低成本化这样的优点。
以往,在所谓的电磁波干涉型的电磁波吸收片(电磁波吸收体)中,作为形成于电介质层表面的电阻皮膜,已知将氧化铟锡(ITO)、氧化铟、氧化锡、氧化锌等金属氧化物、金属氮化物或它们的混合物通过离子镀法、蒸镀法、溅射法等所形成的膜(参照专利文献1、专利文献2)。
另外,作为电磁波干涉型的电磁波吸收体,提出了一种具有阻燃性和透光性的电磁波吸收体,该电磁波吸收体具备:氧化铟锡(ITO)膜等透明导电体的电阻层;玻璃、丙烯酸树脂等透明的电介质层;以及形成于该电介质层的由银、金、铜、铝等金属构成的反射膜(参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平06-120689号公报
专利文献2:日本特开平09-232787号公报
专利文献3:日本特开2006-86446号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述以往的电磁波吸收片和电磁波吸收体中,形成于电介质层表面的电阻皮膜实现如下功能:进行阻抗匹配使得电磁波吸收片表面的阻抗与空气中的阻抗相适合,使电磁波容易入射到电磁波吸收片的内部。因此,电阻皮膜的表面电阻值要求保持为真空中的介电常数即377Ω/sq(面电阻值)附近的值。
另一方面,在电磁波干涉型的电磁波吸收片中,由于随着所吸收的电磁波成为高频而电介质层的厚度变薄,因此具有更高的可挠性。更薄而能够容易地弯曲的电磁波吸收片虽然能够粘贴的部位扩大、使用者的便利性提高,但被使用者剧烈弯曲的机会增加。在这样的电磁波吸收片中,由通过溅射法等形成的金属氧化膜等制成的电阻皮膜容易因剧烈弯曲而产生裂纹,如果电阻皮膜产生裂纹,则其表面电阻值会变大而导致阻抗匹配遭到破坏,存在电磁波吸收特性降低这样的问题。
另外,具备透过光的透光性、且具备可挠性的电磁波吸收片以往并未实现。
本公开解决了上述以往的课题,其目的在于实现一种电磁波吸收片,其为所谓的电磁波干涉型的电磁波吸收片,能够良好地吸收所期望频带的电磁波,而且具备高可挠性和透光性,操作容易。
解决课题的方法
为了解决上述课题,本申请中公开的电磁波吸收片为具有可挠性和透光性的电磁波吸收片,其特征在于,由均具有透光性的电阻皮膜、电介质层和电磁波屏蔽层依次层叠而形成,上述电阻皮膜由导电性有机高分子形成,上述电磁波屏蔽层的开口率为35%以上85%以下。
发明效果
关于本申请中公开的电磁波吸收片,由于电阻皮膜由导电性有机高分子形成,因此即使在片材被剧烈弯曲的情况下,电阻皮膜也不产生开裂等,能够维持阻抗匹配而持续保持高的电磁波吸收特性。另外,由于电阻皮膜、电介质层和电磁波屏蔽层均具备透光性,因此作为电磁波吸收片具有透光性。因此,能够实现一种尽管低成本但具有高可挠性和透光性、且具备良好的电磁波吸收特性的电磁波吸收片。
附图说明
图1是说明本实施方式涉及的电磁波吸收片的构成的截面图。
图2是表示电阻皮膜的表面电阻值不同的电磁波吸收片的电磁波吸收特性的图。
图3是表示电磁波屏蔽层不同的电磁波吸收片的电磁波吸收特性的图。
图4是说明用于研究开口率的电磁波吸收层的形状的模型图。
具体实施方式
本申请中公开的电磁波吸收片为具有可挠性和透光性的电磁波吸收片,由均具有透光性的电阻皮膜、电介质层和电磁波屏蔽层层叠而形成,上述电阻皮膜由导电性有机高分子形成,上述电磁波屏蔽层的开口率为35%以上85%以下。
通过如此操作,从而本申请中公开的电磁波吸收片作为由电阻皮膜、电介质层和电磁波屏蔽层层叠而形成的电磁波干涉型的电磁波吸收片,即使在剧烈弯曲的情况下,电阻皮膜也不易产生开裂等,能够维持阻抗匹配而发挥高的电磁波吸收特性。另外,由于电阻皮膜、电介质层、电磁波屏蔽层均具有透光性,电磁波屏蔽层具有作为电磁波反射层的充分的表面电阻值,因此电磁波吸收片整体上具有透光性,能够实现不遮挡视野的电磁波吸收片。
在本申请中公开的电磁波吸收片中,上述电磁波屏蔽层优选由导电网构成。通过如此操作,能够实现具有作为电磁波反射层的充分的表面电阻值和雾度小的透光性的电磁波吸收片。
另外,上述电磁波屏蔽层的表面电阻值优选为0.3Ω/sq以下。
进一步,作为本申请中公开的电磁波吸收片,上述电阻皮膜中优选包含聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT)。通过如此操作,能够容易地得到具备所期望的表面电阻值的表面被膜。
在这种情况下,上述电阻皮膜中优选进一步包含聚苯乙烯磺酸(PSS)、聚偏氟乙烯(PVDF)。聚苯乙烯磺酸能够发挥聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)的抗衡阴离子的作用而提高电阻被膜的电阻值的稳定性,能够更容易地调节电阻皮膜的表面电阻值。
进一步,上述电阻皮膜中优选包含水溶性聚酯。通过如此操作,能够提高电阻皮膜本身的耐候性,实现表面电阻值稳定且可靠性高的电磁波吸收片。
另外,上述电阻皮膜的表面电阻值优选相对于真空阻抗值(377Ω)为-15%至+20%的范围。通过如此操作,能够得到实现了可得到实用上充分的电磁波吸收特性的阻抗匹配的电磁波吸收片。
进一步,在本申请中公开的电磁波吸收片中,上述电介质层优选设定为能够吸收毫米波频带以上的高频频带的电磁波的层厚。通过如此操作,能够实现具备高可挠性和透光性、能够吸收毫米波频带以上的电磁波的电磁波吸收片。
以下,对于本申请中公开的电磁波吸收片,参照附图进行说明。
需要说明的是,由于“电波”更广义而言可以理解为电磁波的一种,因此本说明书中,统一使用将电波吸收体称为电磁波吸收体等的“电磁波”这样的用语。
(实施方式)
首先,对本实施方式涉及的电磁波吸收片的整体构成进行说明。
图1是表示本实施方式涉及的电磁波吸收片的构成的截面图。
需要说明的是,图1是为了容易理解本实施方式涉及的电磁波吸收片的构成而记载的图,对于图中所示的构件的大小、厚度,并非按照实际来表示。
本实施方式中例示的电磁波吸收片由电阻皮膜1、电介质层2、电磁波屏蔽层3层叠而形成。需要说明的是,在图1所示的电磁波吸收片中,在电磁波屏蔽层3的背面侧、即在电磁波屏蔽层3的与配置有电介质层2的侧相反一侧的表面,层叠形成有粘接层4。另外,在电阻皮膜1的前面侧、即在电阻皮膜1的与配置有电介质层2的侧相反一侧的表面,层叠形成有保护层5。
关于本实施方式涉及的电磁波吸收片,入射至电介质层2的电磁波11在配置于电介质层2的背面侧的电磁波屏蔽层3与电介质层2的界面处被反射,作为反射波12再次释放到外部。这时,通过将电介质层2的厚度d设为所入射的电磁波的波长的1/4(d=λ/4),从而入射波11的相位11a与反射波12的相位12a相互抵消而吸收入射至电磁波吸收片的电磁波。
需要说明的是,d=λ/4的情况是使用空气(介电常数ε=1)作为电介质层2的情况,在电介质层2所使用的电介质的介电常数为εr的情况下,d=1/(4√εr),能够使电介质层2的厚度d仅减薄1/(4√εr)。通过较薄地形成电介质层2,能够实现电磁波吸收片整体的薄型化,能够实现可挠性更优异的电磁波吸收片。
层叠形成于电介质层2的背面侧的电磁波屏蔽层3是在与电介质层2的边界面即电介质层2侧的表面将所入射的电磁波反射的层。
根据本实施方式涉及的电磁波干涉型的电磁波吸收片的电磁波吸收的原理,电磁波屏蔽层3必须作为反射电磁波的反射层发挥功能。另外,作为电磁波屏蔽层必须具备可挠性和透光性。作为能够与这样的要求相对应的电磁波屏蔽层3,可以使用由导电性纤维构成的导电性网、由极细线的金属等导电性电线构成的导电性栅格。
电阻皮膜1形成于电介质层2的前面侧,即电介质层2的与层叠有电磁波屏蔽层3的一侧相反的一侧、吸收的电磁波入射的一侧,并进行电磁波吸收片与空气之间的阻抗匹配。
在空气中传播的电磁波入射至电磁波吸收片时,重要的是通过使电磁波吸收片的输入阻抗值接近空气中的阻抗值(实际上是真空阻抗值)即377Ω来防止电磁波入射至电磁波吸收片时产生电磁波的反射·散射而使电磁波吸收特性降低。在本实施方式的电磁波吸收片中,通过以导电性有机高分子膜的形式形成电阻皮膜1,能够确保作为电磁波吸收片的可挠性,而且即使在电磁波吸收片被剧烈弯曲的情况下也不产生电阻皮膜1的开裂等,能够在表面电阻值不变化的情况下维持良好的阻抗匹配。
粘接层4是为了能够将电磁波吸收片容易地粘贴于预定位置而形成于电磁波屏蔽层3的背面侧的层。粘接层4可以通过涂布粘着性的树脂糊而容易地形成。
需要说明的是,粘接层4并非本实施方式涉及的电磁波吸收片的必须构件。在将电磁波吸收片配置于预定位置时,可以在粘贴电磁波吸收片的构件侧配置有用于粘接的构件,另外,在将电磁波吸收片配置于预定位置时,可以采用在磁波吸收片与配置位置之间供给粘接剂、或者使用双面胶带等的粘接方法。
保护层5形成于电阻皮膜1的表面、即电磁波吸收片中的电磁波入射一侧的最表面,是保护电阻皮膜1的构件。
形成本实施方式的电磁波吸收片的电阻皮膜1的导电性有机高分子有时会由于空气中的湿度的影响而导致其表面电阻值发生变化。另外,由于是树脂制的膜,因此在表面与尖锐的构件接触时、用硬材质进行摩擦时,可能会造成损伤。因此,优选用保护层5覆盖电阻皮膜1的表面来保护电阻皮膜1。
需要说明的是,保护层5并非本实施方式涉及的电磁波吸收片的必须构成要件,根据导电性有机高分子的材料,在对伴随水分附着于表面而产生的表面电阻值变化、电阻皮膜1的表面损伤的担心少的情况下,可以选择没有保护层5的电磁波吸收片的构成。
另外,作为保护层5,如后所述可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯等树脂材料。用作保护层5的树脂材料具有一定的电阻值,但通过将保护层5的膜厚设定为较薄,能够使保护层5的有无对电磁波吸收片的表面电阻值的影响成为实用上没有问题的水平。
接着,对构成本实施方式涉及的电磁波吸收片的各构件进行详细描述。
[电阻皮膜]
本实施方式涉及的电磁波吸收片中,电阻皮膜1由导电性有机高分子构成。
作为导电性有机高分子,使用共轭导电性有机高分子,优选使用聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物。
作为适合用于本实施方式涉及的电磁波吸收片的电阻皮膜1的聚噻吩系导电性高分子的具体例子,可列举聚(噻吩)、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-乙基噻吩)、聚(3-丙基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚(3-己基噻吩)、聚(3-庚基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)、聚(3-十二烷基噻吩)、聚(3-十八烷基噻吩)、聚(3-溴噻吩)、聚(3-氯噻吩)、聚(3-碘噻吩)、聚(3-氰基噻吩)、聚(3-苯基噻吩)、聚(3,4-二甲基噻吩)、聚(3,4-二丁基噻吩)、聚(3-羟基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3-乙氧基噻吩)、聚(3-丁氧基噻吩)、聚(3-己氧基噻吩)、聚(3-庚氧基噻吩)、聚(3-辛氧基噻吩)、聚(3-癸氧基噻吩)、聚(3-十二烷氧基噻吩)、聚(3-十八烷氧基噻吩)、聚(3,4-二羟基噻吩)、聚(3,4-二甲氧基噻吩)、聚(3,4-二乙氧基噻吩)、聚(3,4-二丙氧基噻吩)、聚(3,4-二丁氧基噻吩)、聚(3,4-二己氧基噻吩)、聚(3,4-二庚氧基噻吩)、聚(3,4-二辛氧基噻吩)、聚(3,4-二癸氧基噻吩)、聚(3,4-双十二烷氧基噻吩)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)、聚(3,4-亚丙二氧基噻吩)、聚(3,4-亚丁二氧基噻吩)、聚(3-甲基-4-甲氧基噻吩)、聚(3-甲基-4-乙氧基噻吩)、聚(3-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基乙基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基丁基噻吩)等。
另外,作为适合用于电阻皮膜1的聚吡咯系导电性高分子的具体例子,可列举聚吡咯、聚(N-甲基吡咯)、聚(3-甲基吡咯)、聚(3-乙基吡咯)、聚(3-正丙基吡咯)、聚(3-丁基吡咯)、聚(3-辛基吡咯)、聚(3-癸基吡咯)、聚(3-十二烷基吡咯)、聚(3,4-二甲基吡咯)、聚(3,4-二丁基吡咯)、聚(3-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基乙基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基丁基吡咯)、聚(3-羟基吡咯)、聚(3-甲氧基吡咯)、聚(3-乙氧基吡咯)、聚(3-丁氧基吡咯)、聚(3-己氧基吡咯)、聚(3-甲基-4-己氧基吡咯)、聚(3-甲基-4-己氧基吡咯)等。
除此以外,作为电阻皮膜1,也可以使用主链由π共轭系构成的有机高分子,可以使用聚乙炔系导电性高分子、聚亚苯基系导电性高分子、聚亚苯基亚乙烯基系导电性高分子、聚苯胺系导电性高分子、聚并苯系导电性高分子、聚噻吩亚乙烯基系导电性高分子、和它们的共聚物等。
需要说明的是,作为用于电阻皮膜的导电性有机高分子,可以将聚阴离子用作抗衡阴离子。作为聚阴离子,没有特别限制,但优选在用于上述电阻皮膜的共轭导电性有机高分子中含有能够产生化学氧化掺杂的阴离子基团。作为这样的阴离子基团,例如可列举通式-O-SO3X、-O-PO(OX)2、-COOX、-SO3X所表示的基团等(各式中,X表示氢原子或碱金属原子。),其中,从对共轭导电性有机高分子的掺杂效果优异的方面出发,特别优选-SO3X和-O-SO3X所表示的基团。
作为这样的聚阴离子的具体例子,可列举聚苯乙烯磺酸、聚乙烯基磺酸、聚烯丙基磺酸、聚丙烯酸磺酸、聚甲基丙烯酸磺酸、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸)、聚异戊二烯磺酸、聚甲基丙烯酸磺基乙酯、聚(甲基丙烯酸4-磺基丁酯)、聚甲基丙烯酰氧基苯磺酸等具有磺酸基的高分子、聚乙烯基羧酸、聚苯乙烯羧酸、聚烯丙基羧酸、聚丙烯酰基羧酸、聚甲基丙烯酰基羧酸、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷羧酸)、聚异戊二烯羧酸、聚丙烯酸等具有羧酸基的高分子。可以为它们的均聚物,也可以为两种以上的共聚物。聚阴离子可以单独使用一种,也可以并用两种以上。在这些聚阴离子中,优选为具有磺酸基的高分子,更优选为聚苯乙烯磺酸。
上述导电性有机高分子可以单独使用一种也可以并用两种以上。在上述例示的材料中,从透光性和导电性进一步提高的方面出发,优选为由选自聚吡咯、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)、聚(2-苯胺磺酸)、聚(3-苯胺磺酸)中的一种或两种构成的聚合物。
特别是作为共轭系的导电性有机高分子与聚阴离子的组合,优选使用聚(3,4-亚乙二氧基噻吩:PEDOT)与聚苯乙烯磺酸(PSS)。
另外,在本实施方式涉及的电阻皮膜1中,为了控制导电性有机高分子的导电率,使电磁波吸收片的输入阻抗与空气中的阻抗值匹配,可以并用掺杂剂。作为掺杂剂,可以使用碘、氯等卤素类、BF3、PF5等路易斯酸类、硝酸、硫酸等质子酸类、过渡金属、碱金属、氨基酸、核酸、表面活性剂、色素、氯醌、四氰基乙烯、TCNQ等。更具体地说,优选将电阻皮膜1的表面电阻值设为相对于377Ω为正/负几%程度的值,这时,作为一例,导电性有机高分子与掺杂剂的配合比例可以设为以质量比计导电性高分子:掺杂剂=1:2~1:4。
进一步,作为形成电阻皮膜1的材料,优选还包含聚偏氟乙烯。
聚偏氟乙烯通过在涂布导电性有机高分子时加入组合物中,从而在导电性有机高分子膜中发挥作为粘合剂的功能,能够提高成膜性而且提高与基材的密合性。
另外,进一步,优选在电阻被膜1中包含水溶性聚酯。由于水溶性聚酯与导电性高分子的相溶性高,因此通过在形成电阻皮膜1的导电性有机高分子的涂布组合物中加入水溶性聚酯,能够在电阻皮膜1内使导电性高分子固定化,形成更均质的皮膜。其结果,通过使用水溶性聚酯,从而即使在被置于更严苛的高温高湿环境下时,表面电阻值的变化也变小,能够维持与空气中的阻抗值进行了阻抗匹配的状态。
通过在电阻皮膜1中包含聚偏氟乙烯、水溶性聚酯,从而电阻皮膜1的耐候性提高,因此能够抑制电阻皮膜1的表面电阻值的经时变化,实现能够维持稳定的电磁波吸收特性的可靠性高的电磁波吸收片。
电阻皮膜1中的导电性有机高分子的含量相对于电阻皮膜1组合物所含的固体成分的总质量优选为10质量%以上35质量%以下。如果含量低于10质量%,则存在电阻皮膜1的导电性降低的倾向。因此,为了获得阻抗匹配而将电阻皮膜1的表面电阻值设为预定的范围,结果由于电阻皮膜1的膜厚变大,导致存在电磁波吸收片整体变厚、透光性等光学特性降低的倾向。另一方面,如果含量超过35质量%,则由于导电性有机高分子的结构而使涂布电阻皮膜1时的涂布适应性降低,难以形成良好的电阻皮膜1,电阻皮膜1的雾度上升,仍然存在光学特性降低的倾向。
需要说明的是,电阻皮膜1可以通过如上所述将作为电阻皮膜的形成用涂料的涂布组合物涂布于基材上并干燥来形成。
作为将电阻皮膜形成用涂料涂布于基材上的方法,例如可以使用棒涂法、反转法、凹版涂布法、微凹版涂布法、模涂法、浸渍法、旋涂法、狭缝涂布法、喷涂法等涂布方法。涂布后的干燥只要是电阻皮膜形成用涂料的溶剂成分蒸发的条件即可,优选在100~150℃进行5~60分钟。如果溶剂残留于电阻皮膜1中,则存在强度变差的倾向。作为干燥方法,例如可以通过热风干燥法、加热干燥法、真空干燥法、自然干燥等来进行。另外,根据需要,也可以对涂膜照射UV光(紫外线)、EB(电子射线)使涂膜固化,从而形成电阻皮膜1。
需要说明的是,作为用于形成电阻皮膜1的基材,没有特别限制,优选具有透光性的透明基材。作为这样的透明基材的材质,例如可以使用树脂、橡胶、玻璃、陶瓷等各种材质。
在本实施方式涉及的电磁波吸收片中,通过使用上述导电性有机高分子来构成表面电阻值为377Ω/sq的电阻皮膜1,从而能够使入射至电磁波吸收片的电磁波与空气中的阻抗匹配,能够降低电磁波在电磁波吸收片表面的反射、散射,得到更良好的电磁波吸收特性。
[电介质层]
本实施方式涉及的电磁波吸收片的电介质层2可以由聚偏氟乙烯、聚酯树脂、玻璃、透明的有机硅橡胶、透明的OCA、OCR等电介质形成。需要说明的是,电介质层2可以由一种材料以1层构成的形式形成,另外,也可以制成将同种、不同种材料层叠2层以上的构成。关于电介质层2的形成,可以使用涂布法、压制成型法、挤出成型法等。
如上所述,本实施方式涉及的电磁波吸收片是一种电磁波干涉型(λ/4型)的电磁波吸收片,即:通过将入射至电磁波吸收片的电磁波与被电磁波屏蔽层反射的反射波的相位偏移1/2波长,从而使入射波与反射波相互抵消而吸收电磁波。因此,电介质层的厚度(图1中的d)根据要吸收的电磁波的波长来确定。
需要说明的是,关于d的值,在电阻皮膜1与电磁波屏蔽层3之间存在空间的情况下,即在电介质层2由空气形成的情况下,d=λ/4成立,但在由介电常数εr的材料形成电介质层2的情况下,由于d=λ/(4(√εr)),因此通过使用材料本身所具有的介电常数大的材料作为构成电介质层2的材料,能够将电介质层2的厚度d的值减小1/√εr,能够降低电磁波吸收片整体的厚度。由于本实施方式涉及的电磁波吸收片具有可挠性,因此构成电磁波吸收片的电介质层2、电磁波吸收片本身的厚度越小越能够容易地弯曲,从而更优选。另外,如果考虑到本实施方式涉及的电磁波吸收片大多通过后述的粘接层4等而粘附于想要防止电磁波泄漏的构件来使用,则优选:电磁波吸收片的厚度薄且容易沿着粘附部分的形状,另外片材更轻量化。
需要说明的是,和将电阻皮膜1配置于与电磁波屏蔽层3相距λ/4的位置的情况相比,在电磁波屏蔽层3与电阻皮膜1之间使用具有介电常数εr的电介质层2时,能够将厚度d设为d=λ/(4(√εr)),能够将电介质层2的厚度减薄。如此,通过调节介电常数εr的值、电介质层2的厚度,能够控制通过具备该电介质层2的电磁波吸收片所吸收的电磁波的波长。
[电磁波屏蔽层]
本实施方式涉及的电磁波吸收片的电磁波屏蔽层3是隔着电介质层2配置于电磁波吸收片的相反一侧的、使从表面皮膜1入射的电磁波反射的构件。
同时,电磁波屏蔽层3必须至少具有在电阻皮膜1和电介质层2弯曲时追随着弯曲的可挠性、和透光性。
作为能够应对这样的要求的电磁波屏蔽层3,可以采用由导电性纤维构成的导电性网。作为一例,导电性网可以通过使金属附着于由聚酯单丝编织成的网并使其具有导电性而构成。作为金属,可以使用导电性高的铜、银等。另外,为了减少由覆盖网的表面的金属膜引起的反射,在金属膜的更外侧赋予黑色的防反射层所得的导电性网也已产品化。
另外,作为电磁波屏蔽层3,还可以使用将直径为从几十至几百μm的细铜线等金属线纵横配置而成的导电性栅格。
需要说明的是,为了确保可挠性和透光性,由上述网、导电性栅格形成的电磁波屏蔽层3在能够实现作为电磁波屏蔽层所要求的表面电阻值的范围内具有最低限度的厚度来构成。另外,在导电性网的纤维、导电性栅格的电线遭到损伤、或切断的情况下,难以实现所期望的表面电阻值。因此,可以在导电性栅格的更背面侧形成由具有透光性的树脂形成的增强层和保护层,使用包含由导电性的材料形成的电磁波反射部分与树脂制的膜构成部分的层叠体的电磁波屏蔽层3。
[粘接层]
在本实施方式涉及的电磁波吸收片中,通过设置粘接层4,能够将作为电阻皮膜1、电介质层2与电磁波屏蔽层3的层叠体的电磁波吸收片粘附于收纳电路的外壳的内表面、电气设备的内表面或外表面等期望的位置。特别是本实施方式的电磁波吸收片由于具有可挠性,因此也能够容易地粘附于弯曲的曲面上,通过在背面设置粘接层4,从而电磁波吸收片的操作容易性提高。
作为粘接层4,可以使用作为粘着胶带等的粘着层利用的公知材料、丙烯酸系粘着剂、橡胶系粘着剂、有机硅系粘着剂等。另外为了调节相对于被粘接材的粘着力,减少残胶,也可以使用增粘剂、交联剂。相对于被粘接材的粘着力优选为5N/10mm~12N/10mm。如果粘着力小于5N/10mm,则有时电磁波吸收片容易从被粘接材剥离、或偏离。另外,如果粘着力大于12N/10mm,则难以将电磁波吸收片从被粘接材剥离。
另外,粘接层4的厚度优选为20μm~100μm。如果粘接层4的厚度比20μm薄,则粘着力变小,有时电磁波吸收片容易从被粘接材剥离、或偏离。如果粘接层4的厚度大于100μm,则难以将电磁波吸收片从被粘接材剥离。另外,在粘接层的凝聚力小的情况下,在剥离电磁波吸收片时,有时在被粘接材上产生残胶。另外,会成为使作为电磁波吸收片整体的可挠性降低的主要原因。
需要说明的是,作为在本实施方式涉及的电磁波吸收片中使用的粘接层4,可以设为将电磁波吸收片不可剥离地粘附于被粘接物体的粘接层4,并且也可以设为进行能够剥离的粘附的粘接层4。另外,如上所述,在本实施方式涉及的电磁波吸收片中,设为具备粘接层4的构成不是必须的要件,可以使用以往通常的各种粘接方法将电磁波吸收片粘接于期望的构件。
[保护层]
在本实施方式涉及的电磁波吸收片中,可以在电阻皮膜1的表面即电磁波的入射面侧设置保护层5。
在本实施方式涉及的电磁波吸收片中,用作电阻皮膜1的导电性有机高分子有时受到空气中的湿度的影响而导致其表面电阻值变化。因此,通过在电阻皮膜1的表面设置保护层5,能够减小湿度的影响,有效地抑制由阻抗匹配引起的电磁波的吸收特性降低。
作为本实施方式的电磁波吸收片中的保护层5,作为一例,可以使用厚度25μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯,可以使用树脂材料的粘接剂将其粘贴于电阻皮膜1的表面来构成。
需要说明的是,通过将保护层5设为覆盖电阻皮膜1的整个表面的膜,从而能够防止空气中的湿度对电阻皮膜1的影响。认为:以树脂制膜的形式形成的保护层5的表面电阻值的成分相对于层叠的电阻皮膜1的表面电阻值的成分以并列连接的方式产生影响。因此认为,如果保护层5的厚度不过厚,则对电磁波吸收片的输入阻抗产生的影响极小。另外,作为电磁波吸收片的输入阻抗,考虑到保护层5的表面电阻值的影响,也可以将电阻皮膜1的表面电阻值设定为更合适的数值。
作为保护层5的厚度,优选在能够保护电阻皮膜1的范围内更薄。具体地说,保护层5的厚度优选为150μm以下,如果为100μm以下则更优选。如果保护层的厚度超过150μm,则有时电磁波的吸收性能降低而使电磁波吸收量低于20dB。另外,由于电磁波吸收片整体的厚度变大,因此可挠性降低。
实施例
以下,对实际制作本实施方式涉及的电磁波吸收片,并测定各种特性的结果进行说明。
<电阻皮膜的耐候性>
使制作电阻皮膜的电阻皮膜液的成分不同,将以下两种电磁波吸收片分别制作5张。
(片材1)
添加以下成分并混合而调制电阻皮膜液:
(1)导电性高分子分散体36.7份
贺利氏公司制导电性高分子(PEDOT-PSS):PH-100(产品名)、
固体成分浓度1.2质量%
(2)PVDF分散液5.6份
阿科玛公司制:LATEX32(商品名)、
固体成分浓度20质量%、溶剂水
(3)水溶性聚酯水溶液0.6份
互应化学工业公司制:PLAS COAT Z561(商品名)
固体成分浓度25质量%
(4)有机溶剂(二甲基亚砜)9.9份
(5)水溶性溶剂(乙醇)30.0份
(6)水17.2份。
(片材2)
添加以下成分并混合而调制电阻皮膜液:
(1)导电性高分子分散体33.7份
贺利氏公司制导电性高分子(PEDOT-PSS):PH-1000(产品名)、
固体成分浓度1.2质量%
(2)PVDF分散液5.1份
阿科玛公司制:LATEX32(商品名)、
固体成分浓度20质量%、溶剂水
(3)有机溶剂(二甲基亚砜)9.5份
(4)水溶性溶剂(正丙醇)36.0份
(5)水15.7份。
关于电阻皮膜,通过棒涂法以干燥后的厚度成为约120nm的量将由上述各组成制作的电阻皮膜液涂布于作为基材的聚对苯二甲酸乙二醇酯制片材(25μm厚)上,然后在150℃加热5分钟而将电阻皮膜成膜。此时的电阻皮膜的表面电阻均为377Ω/sq。
使用厚度400μm的聚氨酯橡胶作为电介质层,使用厚度15μm的铝箔作为电磁波屏蔽层,使电阻被膜、电介质层、铝箔层叠密合并使用粘接剂进行粘接。
(试验条件)
对于上述制作的片材1(n=5)和片材2(n=5),分别测定初期的表面电阻值。接着,将全部的电磁波吸收片放入恒温高湿槽中,在60℃、相对湿度90%的条件下保存500小时。接着,测定保存后的各电磁波吸收片的电阻皮膜的表面电阻值。然后,将表面电阻值的变化率设为n=5的电磁波吸收片的平均值,基于表面电阻值的变化率(%)=[(保存后的表面电阻值-初期的表面电阻值)/初期的表面电阻值]×100的算式来算出。
上述测定的结果为,各n=5张的电磁波吸收片的表面电阻值的变化率的平均,片材1为8%、片材2为18%。片材1的表面电阻值的变化率的数值8%相对于377Ω相当于约30Ω,如果考虑严苛的耐候性试验的条件,则可以判断为在实用上具有高稳定性的数值。另外,片材2的表面电阻值的变化率的数值18%相对于377Ω相当于约68Ω,因此可以判断为在实用上具有充分的稳定性的数值。
由使用上述的片材1和片材2的耐候性试验的结果可知:通过在电阻皮膜中加入水溶性聚酯水溶液,能够使电阻皮膜的吸湿性降低,能够实现表面电阻值的变化更少且具有稳定的电磁波吸收特性的电磁波吸收片。
<阻抗匹配的效果>
接着,关于因本实施方式涉及的电磁波吸收片中的电阻皮膜的表面电阻值差异引起的电磁波吸收特性的变化,制作实际上具备不同表面电阻值的电阻皮膜的电磁波吸收片(片材3~片材6)并进行了研究。
(片材的制作)
关于电磁波吸收片,均通过棒涂法以改变涂布厚度的方式将上述片材1中使用的电阻皮膜液涂布于作为基材的厚度300μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯上,然后在150℃加热5分钟,制作电阻皮膜。然后,用粘接剂将厚度250μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯片贴合于基材的聚对苯二甲酸乙二醇酯的与涂布有电阻皮膜层的一侧相反侧的面。作为结果,形成了厚度550μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯的电介质层2。另外,电磁波屏蔽层3使用厚度15μm的铝箔。如此操作而制作的各电磁波吸收片所吸收的电磁波的中心频率为76GHz。
各电磁波吸收片干燥后的电阻皮膜层的厚度和表面电阻值如下所述。
(片材3)电阻皮膜层厚度:140nm表面电阻值:320Ω/sq
(片材4)电阻皮膜层厚度:92nm表面电阻值:452Ω/sq
(片材5)电阻皮膜层厚度:15nm表面电阻值:302Ω/sq
(片材6)电阻皮膜层厚度:88nm表面电阻值:471Ω/sq。
(电磁波吸收特性的测定)
除了上述制作的片材3~片材6以外,也将电阻皮膜的表面电阻值与空气的阻抗相同的377Ω/sq的电磁波吸收片即上述的片材1作为测定对象,通过自由空间(free space)法测定电磁波吸收特性。具体地说,使用KEYCOM株式会社制的自由空间测定装置和安立株式会社制的矢量网络分析仪MS4647B(商品名),将对各电磁波吸收片照射电磁波时的入射波和反射波的强度比分别以电压值的形式获得。
将如此操作而测定的各电磁波吸收片的电磁波吸收特性示于图2中。在图2中,用dB表示反射波的强度相对于入射波的强度的衰减量。
在图2中,符号21表示片材1的电磁波吸收特性,符号22表示片材3的电磁波吸收特性,符号23表示片材4的电磁波吸收特性,符号24表示片材5的电磁波吸收特性,符号25表示片材6的电磁波吸收特性。
由图2可知,电阻皮膜的表面电阻值为377Ω/sq、与空气中(真空)的阻抗值一致而取得了极良好的阻抗匹配的片材1中,相对于76GHz的电磁波的衰减量极高,为约42dB。
与此相对,相对于真空的阻抗值(377Ω)偏离了-15%的电阻皮膜的表面电阻值为320Ω/sq的片材3中,在76GHz的电磁波衰减量为约22dB,另外,相对于真空阻抗值偏离了+20%的电阻皮膜的表面电阻值为452Ω/sq的片材4中,在76GHz的电磁波衰减量为约21dB,均超过了20dB(衰减率99%),发挥了良好的电磁波吸收特性。
另一方面,相对于真空阻抗值(377Ω)偏离了-20%的电阻皮膜的表面电阻值为302Ω/sq的片材5、和偏离了+25%的电阻皮膜的表面电阻值为471Ω/sq的片材6中,在76GHz的电磁波衰减量均为约19dB。作为电磁波吸收片的实用的电磁波吸收特性,认为以衰减量计为20dB程度以上,因此可知:通过将电阻皮膜的表面电阻值相对于真空阻抗值设为-15%至+20%的范围,能够得到具备良好的电磁波吸收特性的电磁波吸收片。
[电磁波屏蔽层]
接着,对具有可挠性和透光性的电磁波屏蔽层进行研究。
基于上述片材1的制法,制作电阻值为377Ω/sq的电阻皮膜。
均通过棒涂法将电阻皮膜液涂布于作为基材的厚度10μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯上,然后在150°加热5分钟进行制膜。然后,使用厚度550μm的透明有机硅橡胶在基材的聚对苯二甲酸乙二醇酯的与涂布有电阻皮膜层的一侧相反侧的面形成电介质层。
作为第1实施例的片材7,使用SEIREN株式会社制的导电网Su-4X-27035(商品名)来形成电磁波屏蔽层。另外,作为第2实施例的片材8,使用相同的SEIREN株式会社制的导电性网Su-4G-9027(商品名)来形成电磁波屏蔽层。
另一方面,作为比较例的片材9,形成藤森工业株式会社制的透明导电膜PURE-OPTRN3000(商品名)作为电磁波屏蔽层。
各电磁波吸收片中的电磁波屏蔽层的电气、光学特性如下所述。
(片材7)表面电阻值0.04Ω/sq全光线透过率30%
开口率38%
(片材8)表面电阻值0.11Ω/sq全光线透过率66%
开口率82%
(片材9)表面电阻值0.40Ω/sq全光线透过率77%以上。
对于如此操作而制作的三个电磁波吸收片,分别测定全光线透过率、雾度值、电磁波吸收特性。
需要说明的是,对于全光线透过率和雾度值,使用日本电色株式会社制的HazeMeterNDH2000(产品名),依据JIS K7105进行测定。光源使用Light C。
另外,关于电磁波吸收特性,通过与上述同样的自由空间法,使用KEYCOM株式会社制的自由空间测定装置和安立株式会社制的矢量网络分析仪MS4647B(商品名),将对各电磁波吸收片照射电磁波时的入射波和反射波的强度比分别以电压值的形式获得。
将如此操作而测定的各电磁波吸收片的电磁波吸收特性示于图3中。在图3中,用dB表示反射波的强度相对于入射波的强度的衰减量。
在图3中,符号31表示片材7的电磁波吸收特性,符号32表示片材8的电磁波吸收特性,符号33表示片材9的电磁波吸收特性。
另外,各电磁波吸收片的光学特性为:片材7的全光线透过率为30%、雾度值为40,片材8的全光线透过率为66%、雾度值为7,片材9的全光线透过率为77%、雾度值为8。
这里,尝试对电磁波屏蔽层的开口率与表面电阻值的关系进行验证。
图4是表示用于验证的电磁波吸收层的形状的模型图。
如图4所示,作为电磁波吸收层,假定为金属电线沿纵向和横向延伸的栅格状的金属网,计算改变金属电线的间距p时的开口率、和将形成作为导电构件的金属电线的一个栅格以环的形式理解为电感元件(线圈)的金属层的导电率。
更具体地说,假定使用了直径27μm的电线作为金属电线。这时,电磁波吸收层的开口率由间距P=电线的直径L+电线间的间隙S以下述式(1)的形式表示。
[数1]
另外,以屏蔽SE的形式用dB表示入射至板状的电磁波吸收层的电磁波的衰减量时,将金属板的输入输出阻抗设为Z0,将金属板的导电率设为σ(Ω-1·m-1),将板的厚度设为d(m),由以下的式(2)表示。
[数2]
这里,将金属网的一个一个网格视为线圈,如果将作为金属板的电阻值R=1/(σ·d)替换为jωL,则上述式(2)可以转换为以下的式(3)。
[数3]
这里,由于ω=2πL,因此电磁波的屏蔽SE可以表示为以下的式(4)。
[数4]
在使构成金属网的电线的间距P从30μm变化到500μm,求出开口率(式(1))和屏蔽SE时,在电磁波的频率60~90GHz的情况下,为了实现以屏蔽SE计相当于99.9%的衰减量的20dB,如下述的表1所示,可知金属线间隔为170μm,几乎达到上限。这时,开口率为75%,考虑了电线的弯曲的全光线透过率为60%。
另一方面,在实现具有透光性的电磁波吸收片的方面,认为电磁波吸收层必须具有30%以上的全光线透过率,为了实现这一点,电线的间距P为50μm,此时的开口率为35%,表示电磁波衰减量的屏蔽SE为45dB。
[表1]
根据以上的电磁波屏蔽层的电磁波屏蔽效果的验证结果和上述制作的片材7的电磁波屏蔽层与片材8的电磁波屏蔽层的光学特性,可以说开口率为35%以上85%以下是使用导电性网、导电性栅格时的良好条件。另外,开口率为35%以上75%以下是更良好的条件。
另外,根据片材9的结果也可以判断,为了得到作为电磁波吸收层的良好的电磁波反射特性,表面电阻值为0.3Ω/sq以下是优选的条件,更优选为0.11Ω/sq以下。
[保护层的效果]
接着,对在电阻皮膜的表面层叠保护层的效果进行验证。
作为电磁波吸收片,使用上述片材1,将赋予了粘着层的厚度25μm聚对苯二甲酸乙二醇酯片贴合于电阻皮膜的表面作为保护层,制作片材10。
分别准备2张片材1和片材10,对于这总共4张的电磁波吸收片进行干擦滑动试验,测定表面的片材构件有无剥离和表面电阻值的变化。需要说明的是,关于干擦滑动试验,在HEIDON公司的滑动试验机上配置白色法兰绒布,在负载2000g、滑动速度4500mm/min、滑动范围25mm、滑动次数1000道次(约10分钟)的条件下进行。
确认试验后的电磁波吸收片时,在片材1和片材10中两张中的任一片材通过目测均没有观察到可确认的剥离。另一方面,关于电磁波吸收片的电阻皮膜的表面电阻值,在设有保护层的片材10中2张均没有观察到变化,但在没有形成保护层的片材1中,分别观察到16%和10%的表面电阻值的上升。这认为是因为:在没有形成保护层的电磁波吸收片中,滑动试验的结果为:电阻皮膜被削掉,其厚度变薄,表面电阻值变高。
如上所述,能够确认:如果电阻皮膜的表面电阻值变动,则阻抗匹配遭到破坏而使电磁波吸收特性降低,因此通过设置保护层,能够抑制由于电阻皮膜的机械因素引起的厚度变动,能够构成具备稳定的电磁波吸收特性的电磁波吸收片。
[可挠性的确认]
接着,在本实施方式涉及的电磁波吸收片中,对于通过使用导电性有机高分子作为电阻皮膜从而能够确保可挠性这一点进行确认。
作为比较例,制作通过对氧化铟锡(ITO)进行溅射而按照表面电阻成为370Ω/sq的方式形成了电阻皮膜的片材11。需要说明的是,在片材11中,电介质层和电磁波屏蔽层与片材1同样地构成。
对于片材1和片材11,将各片材切出5×10cm的大小,测定作为初期值的表面电阻。接着,按照电阻皮膜在表面上的方式盖在水平配置的直径10mm、8mm、6mm、4mm、2mm、0.5mm这6种粗细的铝制的圆筒型棒(心轴)上,在片材的两端施加300g的砝码并维持30秒钟,在片材的中央部分弯曲的状态下将两端向下侧拉伸。然后,再次测定各个电磁波吸收片的表面电阻。
将测定结果示于以下的表2中。
[表2]
结果为:在铝制的圆筒型棒的直径为10mm的情况下,片材1和片材11的电阻皮膜的表面电阻的值均没有发生变化,但在铝制的圆筒型棒的直径为6mm的情况下,虽然片材1的表面电阻值没有变化,但片材11的表面电阻值增加了约2倍,为750Ω/sq。进一步,在铝制的圆筒型棒的直径小至2mm、0.5mm的情况下,虽然片材1的表面电阻值没有变化,但片材11的表面电阻值变得无限大,不能用作电阻皮膜。
另外,通过显微镜观察卷绕于直径6mm的铝制圆筒型棒上的电磁波吸收片的表面状态,结果为:在片材1上没有观察到变化,但在片材11中,在表面产生了裂纹。另外,通过显微镜观察卷绕于直径0.5mm的铝制圆筒型棒上的电磁波吸收片的表面状态,结果为:虽然片材1上没有观察到变化,但在片材11中,与卷绕于直径6mm的铝制圆筒型棒上的情况相比产生了更多的裂纹。
由此能够确认:在本实施方式涉及的电磁波吸收片中,通过在电阻皮膜中使用导电性有机高分子,从而片材的可挠性提高,即使在施加负荷使片材以小的直径剧烈弯曲的情况下,也能够维持电磁波吸收特性。
如上所说明,本实施方式涉及的电磁波吸收片通过由导电性有机高分子来构成配置于所吸收的电磁波入射的一侧的表面的电阻皮膜,从而即使在剧烈弯曲电磁波吸收片的情况下也能够维持电磁波吸收特性。因此,能够实现发挥稳定的高电磁波吸收特性,且具备可挠性和透光性的电磁波吸收片。例如可以在被置于电磁波屏蔽状态的居室的窗帘等要求能够看见内部或者外部的情况且吸收不期望的电磁波并使其不透过的状况下适宜地使用。
产业上的可利用性
本申请中公开的电磁波吸收片作为能够稳定吸收毫米波频带以上的高频频带的电磁波、且具有可挠性和透光性的电磁波吸收片是有用的。
符号说明
1 电阻皮膜
2 电介质层
3 电磁波屏蔽层
4 粘接层
5 保护层。
Claims (6)
1.一种电磁波吸收片,其为具有可挠性和透光性的电磁波吸收片,其特征在于,
由均具有透光性的电阻皮膜、电介质层和电磁波屏蔽层依次层叠而形成,
所述电阻皮膜由导电性有机高分子形成,
所述电阻皮膜的表面电阻值相对于真空阻抗为-15%至+20%的范围,
所述电磁波屏蔽层的开口率为35%以上且小于75%,
具有从30千兆赫到300千兆赫频率的毫米波段、超过毫米波频带的高频频带的电磁波的屏蔽SE为20dB以上,全光线透过率为30%以上,
所述电磁波屏蔽层的表面电阻值为0.3Ω/sq以下,
在所述电阻皮膜的电磁波的入射面侧具有保护层。
2.根据权利要求1所述的电磁波吸收片,所述电磁波屏蔽层由导电网构成。
3.根据权利要求1所述的电磁波吸收片,所述电阻皮膜中包含聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)。
4.根据权利要求3所述的电磁波吸收片,所述电阻皮膜中进一步包含聚苯乙烯磺酸、聚偏氟乙烯。
5.根据权利要求3或4所述的电磁波吸收片,所述电阻皮膜中进一步包含水溶性聚酯。
6.根据权利要求1或2所述的电磁波吸收片,所述电介质层设定为能够吸收毫米波频带以上的高频频带的电磁波的层厚。
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