JP2000013083A - 高性能電磁波吸収シート - Google Patents

高性能電磁波吸収シート

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JP2000013083A
JP2000013083A JP17632498A JP17632498A JP2000013083A JP 2000013083 A JP2000013083 A JP 2000013083A JP 17632498 A JP17632498 A JP 17632498A JP 17632498 A JP17632498 A JP 17632498A JP 2000013083 A JP2000013083 A JP 2000013083A
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wave absorbing
electromagnetic wave
absorbing sheet
electromagnetic
sheets
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JP17632498A
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Akihiko Saito
章彦 斎藤
Shinichiro Yahagi
慎一郎 矢萩
Kazuhisa Tsutsui
和久 筒井
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 第一の目的は、高性能の電磁波吸収シート、
とくに、厚さを実質上増すことなくシールド効果を高め
た電磁波吸収シートを提供すること。 第二の目的は、
表面における電磁波の反射が少なく、良好な電磁波吸収
能を示す電磁波吸収シートを提供すること。 【解決手段】 第一の課題に対しては、軟磁性金属の粉
末であって、粒径が0.01〜10μmの、球状の、ま
たは偏平な粉末(1)を、ゴムまたは合成樹脂のマトリ
クス(2)中に混合したものを板状に成形して製造した
単位電磁波吸収シート(41,42)を複数枚、間に僅
少の間隙(3)を確保した状態で重ねる。 第二の課題
に対しては、それぞれの特性インピーダンスが異なる単
位電磁波吸収シートを複数枚、特性インピーダンスの順
に重ねて使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高性能の電磁波吸
収シート、とくに1〜10GHz近辺の周波数領域にお
いて高い吸収能を示す電磁波吸収シートに関する。
【0002】
【従来の技術】現今の電子機器は、数百MHzからGH
zに及ぶ周波数領域において作動するものが多くなり、
それに伴って、こうした高周波領域における電磁波のシ
ールドを効果的に行なうシールド材料が要求されてい
る。
【0003】このような要求にかんがみ、発明者らは、
電磁波吸収能の高いシールド材料を提供することを意図
して研究し、改良した材料をいくつか発明して開示し
た。その代表的なもの(特願平9−61352)は、パ
ーマロイ、センダスト、Fe−Al−Cr合金および電
磁ステンレスからえらんだ軟磁性金属のフレーク状粉末
であって、粒径が0.01〜10μm、アスペクト比
(長径または短径/厚さ)が2以上であるものを、ゴム
または軟質の合成樹脂からなるマトリクス中に、フレー
ク状粉末がシートの面方向に並行になるように分散させ
て成形し、軟磁性金属のフレーク状粉末がシートの30
容量%以上存在し、ただし比抵抗を1010Ω・cm以上に
確保したのものである。
【0004】その後、上記のシールド用シートと、軟磁
性金属の箔とを積層したものを提案した(特願平9−1
77341)。 この積層材料を用いて電子機器を包む
ような形でシールドを行なうと、外部からの電磁波の影
響を遮断し、外部に電磁波を漏洩させず、かつ内部にお
いて電磁波の散乱を防ぐことができる。
【0005】さらに研究を重ねたところ、前述のシール
ド用シートは、同じシールド厚さであっても、1枚より
は薄いものを2枚以上重ねて使用した方が、シールド効
果が高く得られること、および、重ねたときにシート間
に僅少のすき間を確保するとよいことを見出した。 ま
た、特性インピーダンスが異なり、従って電磁波に対す
る抵抗が異なる電磁波吸収シートを複数枚、特性インピ
ーダンスが次第に増加(または減少)するように重ねる
ことにより積層してなる電磁波吸収シートが、表面にお
ける電磁波の反射が少なく、従って全体として高い吸収
能を示すことをも見出した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、発明者らが得た上記の二つの新しい知見に基づい
て、改良された電磁波吸収シートを提供することにあ
る。 具体的にいえば、第一の局面は、厚さが薄くて
も、高い性能を発揮する電磁波吸収シートを提供するこ
とであり、第二の局面は、表面における電磁波の反射を
少なくし、それによって性能を高めた電磁波吸収シート
を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の高性能の電磁波
吸収シートの第一の局面に属するものは、図1に一例を
示すように、軟磁性金属の粉末であって、粒径が0.0
1〜50μmで、球状の、または偏平な粉末(1)を、
ゴムまたは合成樹脂のマトリクス(2)中に混合したも
のを板状に成形して製造した単位電磁波吸収シート(4
1,42)を複数枚、間に僅少の間隙(3)を確保した
状態で重ねてなる。
【0008】本発明の高性能の電磁波吸収シートの第二
の局面に属するものは、図2に示すように、それぞれの
特性インピーダンスが異なる単位電磁波吸収シート(4
1,42,43,44)を複数枚、特性インピーダンス
の順に(たとえばZ1>Z2>Z3>…と次第に減少する
ように)重ねてなる。
【0009】
【発明の実施の形態】第一の局面の電磁波吸収シートを
使用したときのシールド機構について、まず説明する。
図1に示すように、2枚の電磁波シールド用シートの
1枚目(41)に入射した電磁波は、まずその表面で一
部が反射され、残りがシート内を減衰しながら進む。
裏面に至った電磁波は、そこでまた一部が反射され、残
りが裏面から出射する。 裏面で反射された電磁波は、
減衰しながら表面に向って戻り、表面に至ってそこで一
部が反射されるとともに残りが表面から出射する。 裏
面から出射した電磁波は、2枚目の電磁波シールド用シ
ート(42)において、1枚目におけると同様に挙動を
する。 2枚のシートの間に空間があると、それらの間
における電磁波の出入が妨げられ、積層されたシートを
透過する電磁波の量は、同じ厚さの単一のシートが存在
する場合よりも小さくなる。
【0010】このすき間を安定的に確保する手段とし
て、接着剤の使用が推奨される。 多くの場合、電磁波
吸収用シートは単一葉であることが好ましいから、接着
剤の使用は、実用上好都合である。 接着剤としては、
溶剤系、硬化樹脂系など任意であって、マトリクス材料
に応じて適当なものを選択使用すればよい。
【0011】軟磁性金属の粉末としては、これまで提案
した電磁波シールド用シートにおいて使用した、パーマ
ロイ、センダスト、パーメンジュール、Fe−Al−C
r合金、電磁ステンレスなどの粉末が、本発明において
も好適に使用できる。 とくに好適なものは、Fe−A
l−Cr合金である。
【0012】マトリクスとしては、前記した塩素化ポリ
エチレンゴムのほか、クロロプレンゴムのような合成ゴ
ム、あるいは軟質ポリ塩化ビニルが適当である。 ナイ
ロンのような、射出成形、押出成形可能な熱可塑性樹脂
も使用できる。 とくに、軟磁性金属の偏平な粉末は、
こうした成形によりおのずから粉末の偏平な面が板の面
に並行に配列されるので、熱可塑性樹脂を材料として使
用し、このような成形法で板を製造することは有利な態
様である。
【0013】上記の軟磁性金属粉末のマトリクスへの混
合割合は、効果的な電磁波吸収を実現するためには、容
量で20%以上にする必要がある。
【0014】次に、本発明の第二の局面における電磁波
吸収機構について説明する。 電磁波吸収体による電磁
シールドにおいては、図1に示したように、まず入射し
た電磁波の一部は電磁波吸収体の表面で反射し、内部に
は侵入しないから、電磁波吸収体によって吸収されな
い。 この反射を抑えることによって、電磁波吸収体の
電磁波吸収量をさらに向上させることができる。 理論
的には、外部と内部との特性インピーダンスを同じ値に
することにより、上記の反射を抑制することができるわ
けであるが、実際は、通常の電磁シールドの実施環境で
ある大気の特性インピーダンスが120πΩ(すなわち
377Ω)であるのに対し、良好な電磁波吸収体の特性
インピーダンスは数10Ωと低く、そのために電磁波が
反射してしまい、電磁波吸収能が発揮されない結果とな
っている。 そこで、電磁波吸収体の特性インピーダン
スを、表面は大気のそれに近いものとし、内部に向かっ
ては良好な電磁波吸収体のそれに近づけて行くという、
特性インピーダンスのマッチングをはかることにより、
外部からの電磁波を効率よく吸収できるはずである。と
ころが、実際の電磁波吸収体で、このように特性インピ
ーダンスを変化させたものを製造することは困難であっ
た。
【0015】本発明に従って、図2に示すように、特性
インピーダンスが異なる単位電磁波吸収シートを特性イ
ンピーダンスの順に重ねた構造をとることにより、これ
が可能になった。
【0016】軟磁性金属の粉末をゴムまたは合成樹脂の
マトリクスに混合した電磁波吸収シートにおいては、軟
磁性金属粉末の形状を偏平なものにする(アスペクト比
を大きくする)ほど、また粉末の混合割合を高めるほ
ど、電磁波吸収能は増し、特性インピーダンスは低下す
る。 逆に、粉末の形状を球に近いものにする(アスペ
クト比を小さくする)ほど、また粉末の混合割合を低め
るほど、特性インピーダンスが増大する。
【0017】これを利用した積層電磁波吸収シートの層
構成の一例を挙げれば、つぎのとおりである。 外側層:アスペクト比が2以下の球に近い形状の軟磁性
金属粉末を40容量%以下含有させたもの 内側層:アスペクト比が2をこえる偏平な形状の軟磁性
金属粉末を50〜60容量%下含有させたもの 中間層:上記外側層と内側層の間で、軟磁性金属粉末の
アスペクト比と配合割合を次第に変化させたもの。 2
枚以上なるべく多数であって、変化を漸進的にすること
が好ましい。
【0018】電磁波吸収能が両方向にあること、つまり
シートの両面で電磁波の反射を防ぐべき場合は、以上の
説明から容易に理解されるように、両外側の層を特性イ
ンピーダンスが高いもので構成し、内部へ向かって次第
に特性インピーダンスが低くなるものを配置すればよ
い。
【0019】図2に示した態様の積層シートは、たとえ
ば簡易な電波暗室を構成する材料として有用である。
本格的な電波暗室は、通常、楔形の電磁波吸収体を床・
壁・天井に一面に植えて構成するが、全体の容積の割に
は暗室の実効容積が小さく、また壁面は諸設備を(電磁
波を反射しないものであっても)取り付けるのに適しな
いという悩みがあった。 本発明の積層シート型の電磁
波吸収シートは、板状であって吸収体としての高さが僅
かであるから、部屋の六面に貼り付けて簡易な電波暗室
をつくれば、実効容積が大きくできるし、壁面の利用が
容易である。
【0020】本発明の第一の局面と第二の局面とを組み
合わせた態様もまた可能であって、同じ特性をもった電
磁波吸収シートを複数枚貼り合わせたものを単位電磁波
吸収シートとしてもよい。 各単位電磁波吸収シートの
厚さを、必要に応じてさまざまに変えたものを貼り合わ
せて使用してもよい。
【0021】[実施例1]Fe−9Al−7Cr合金の
粉末をアトライターに入れて粉砕し、フレーク状の粉末
(平均粒径10μm、アスペクト比10)を得た。 こ
の粉末と塩素化ポリエチレンとを、容量比にして60:
40で混練して押出し、さらにカレンダリングを行なっ
て厚さ0.25mmまたは0.50mmの板に成形し、単位
電磁波吸収用シートを得た。 比較のため、同じ材料を
用いてで厚さ1.0mmのシートも製造した。 これらの
シートの比抵抗は、2.0×1012Ω・cmであった。
【0022】このようにして用意したシートを、つぎの
ように同じ1.0mmの厚さの電磁波吸収用シートとして
使用し、そのシールド効果を、ネットワークアナライザ
ーHP8510Cを用いて測定した。 100MHzか
ら10GHzに至る周波数領域において、図3に示すよ
うなリターン・ロスが測定された。 図3において減衰
の著しい1.0GHz〜3.0GHzの部分を拡大する
と図4のようになる。これらのグラフにより、同じ合計
厚さであっても、1枚のものよりも厚さを2枚または4
枚に分割したものの方が吸収能が高いこと、また最も好
成績なのは、接着したものであることが認められる。
本発明の実施例において、電磁波吸収用シートは、減衰
のピークすなわち吸収能が最大になる周波数が、1枚の
ものより若干低周波側にずれているが、たとえば携帯電
話器などに実用されている周波数領域は現在800MH
zとか1.5GHzであるから、むしろ好ましい現象と
いえる。
【0023】[実施例2]実施例1の厚さ0.25mmの
単位電磁波吸収シートにおいて、混練するFe−13C
r−3Al合金粉末のアスペクト比と量とを、つぎの表
のとおり変化させて、さまざまな特性インピーダンスを
もつ電磁波吸収シートとした。
【0024】 No. アスペクト比 粉末:樹脂(容量) 特性インピーダンス(Ω) 1 1.5 30:70 350 2 1.5 60:40 200 3 10 30:70 120 4 10 60:40 60 これらをNo.1〜No.4の順で重ね、エポキシ系接着剤で
貼り合わせて、厚さ1.1mmの電磁波吸収シートとし
た。 実施例1と同様にして、ただしNo.1の側を電磁
波放射源に向けてリターン・ロスを測定し、1.6GH
zにおいて−20dBの値を得た。
【0025】
【発明の効果】本発明の第一の局面によるときは、さき
に開示した類の電磁波吸収用シートの厚さを実質上厚く
しないで、より高性能の電磁波吸収用シートを形成する
ことができる。 つまり、シールドのためシートが嵩高
になることなく、かつシートの加工性を損なうことな
く、一層効果的なシールドが可能である。
【0026】本発明の第二の局面により、特性インピー
ダンスが次第に増加(または減少)するように複数枚の
単位電磁波吸収用シートを重ね、全体としてインピーダ
ンスに勾配をもたせたシートは、一方の側から(層構成
によっては両方の側からも)来る電磁波に対してとくに
吸収能が高く、簡易な電波暗室を構成する材料として有
用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の高性能電磁波吸収シートの第一の局
面によるものの、基本的な態様を示す断面図。
【図2】 本発明の高性能電磁波吸収シートの第二の局
面の一態様を示す、図1と同様な断面図。
【図3】 図1の態様の電磁波吸収シートの実施例につ
いてシールド性能を示すデータであって、リターン・ロ
スと周波数との関係を示すグラフ。
【図4】 図3の一部の横軸を拡大して示したグラフ。
【符号の説明】
1 軟磁性金属の粉末 2 マトリクス 3 間隙 41,42,43,44,… 単位電磁波吸収シート

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軟磁性金属の粉末であって、粒径が0.
    01〜50μmの、球状の、または偏平な粉末を、ゴム
    または合成樹脂のマトリクス中に混合したものを板状に
    成形して製造した単位電磁波吸収シートを複数枚、間に
    僅少の間隙を確保した状態で重ねてなる高性能電磁波吸
    収シート。
  2. 【請求項2】 単位電磁波吸収シートを接着剤をもって
    貼り合わせることにより、それらの間に僅少の間隙を確
    保した請求項1の高性能電磁波吸収シート。
  3. 【請求項3】 軟磁性金属として、Fe−Cr−Al合
    金を使用した請求項1または2の電磁波吸収シート。
  4. 【請求項4】 マトリクス材料として、ポリ塩化ビニ
    ル、塩素化ポリエチレンまたはナイロンを使用した請求
    項1ないし3のいずれかの電磁波吸収シート。
  5. 【請求項5】 それぞれの特性インピーダンスが異なる
    単位電磁波吸収シートを複数枚、特性インピーダンスの
    順に重ねてなる請求項1ないし4のいずれかの電磁波吸
    収シート。
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Cited By (3)

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