JP2004356325A

JP2004356325A - 電磁波吸収体

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Publication number: JP2004356325A
Application number: JP2003151351A
Authority: JP
Inventors: Kijun Toyokawa; 貴淳豊川; Takahiko Yoshida; 隆彦吉田; Yoshiharu Kiyohara; 好晴清原; Shinichi Sato; 真一佐藤; Haruhide Go; 東英呉
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】所望の複数周波数において電磁波吸収する薄形電磁波吸収体を実現する。
【解決手段】電波入射側から、第１導電性パターンを有する外パターン層６と、電磁波吸収層５と、第２導電性パターンを有する中間パターン層４と、誘電体層３と、導電性反射層２の順序で積層して構成される。電磁波吸収層５は、カーボンと、フェライトと、合成樹脂とを含む。外パターン層６および中間パターン層４のパターン形状１３，１９の相関関係および上記構成要素のパターン形状１３，１９、材料特性を電子計算機の設計支援により最適化される。このことによって電磁波吸収層５を薄くし、２以上の整合周波数に対して、飛躍的な吸収特性を達成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばオフィスなどの空間の電磁波環境を改善する電磁波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、コンピューターネットワークのＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）構築においてマイクロ波を利用した無線ＬＡＮなどが利用され、よりフレキシブルでモバイル性の高い通信システムが発達している。また、ＷＰＡＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＰｅｒｓｏｎａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）の代表とされるＢｌｕｅｔｏｏｔｈと呼ばれる近距離無線技術が有線ケーブルの代替品として利用されている。これらの技術を相互に多数使用する環境では、同じ帯域の電波を使用する結果生じる電磁波干渉の問題、および反射波などによる伝送の誤りの問題（マルチパスの問題）が生じる。具体的には、上記の無線技術を搭載した機器間の伝送速度の低下、ＢＥＲ（ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ）の劣化であり、最悪の事態では、機器の誤動作が生じるおそれがある。
【０００３】
これらの問題を解決するために、従来から、電磁波吸収材料としてフェライトに代表される磁性損失材料やカーボンブラックに代表される誘電損失材料等が用いられてきた。これらの電磁波吸収材料を供するために所定の複素誘電率、複素透磁率を有している電磁波吸収体が開発されている。この先行技術では、たとえば無線ＬＡＮ等の２．４５ＧＨｚ帯において、フェライトを構成材料として電磁波吸収体を実現する場合、スネークの限界による制約を受け、通常４ｍｍ以下の薄さに電磁波吸収材料の厚みを薄くできないという問題がある。
【０００４】
他の先行技術として、特許文献１および特許文献２には、パターン層を含む多層型電磁波吸収体、特許文献３および特許文献４には、導電性ループ構造によるパターン層を有する電磁波吸収体が開示されている。さらに、特許文献５には複数の共振型周波数選択性電磁波遮断性面状体に関する記載がある。
【０００５】
特許文献１，２では、吸収周波数域としては、広帯域を示すものもあるが、基本的に単一周波数であって、技術的には１つのパターン層で、２つ以上の吸収周波数を各別に制御するものではない。この場合、吸収周波数を特定選択し、ある周波数域は使用せずに透過させるといった特定周波数の選択吸収性を付与することはできないことになる。さらにパターン層の作用効果は、波動干渉または波動エネルギの打ち消し合いによる薄型化および軽量化を実現するとしており、後述する本発明の原理とは根本的に異なっている。
【０００６】
特許文献３，４では、これらの吸収する周波数帯域は、単一周波数である。したがって、無線ＬＡＮのように複数の周波数帯域を持つ環境下では（たとえば、２．４５ＧＨｚと５．２ＧＨｚ）、一方の周波数においては吸収効果を発揮できない。
【０００７】
特許文献５では、異なる周波数の複数の電磁波を同時に遮断するとしたものである。ここではパターンのみでインダクタおよび容量を調整したものであり、これ以外にはスペーサ（誘電体）の厚さによる調整機構がある。構成として、１つの共振周波数選択性電磁波遮断性面状体が１つの共振周波数を有する結果、対象共振周波数の数に対応して、その面状体数が増加することになる。つまり１つのパターン層で複数の吸収周波数を制御するものではない。さらにここで用いる電磁波吸収体には、磁性成分が用いられていないので、パターンによる整合が取りにくく、薄型化の効果が充分発現しないといえる。また吸収範囲も狭くなり、狭帯域の電磁波吸収体になる。さらにスペーサ間隔に依存するため、電磁波の入射角度によりスペーサの厚さが変わってしまうと、斜入射特性に劣ることになる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２４４５８３
【特許文献２】
特開平６−２５２５８２
【特許文献３】
特開平９−１４８７８２
【特許文献４】
特開平１０−２２４０７５
【特許文献５】
特開平１１−２０４９８４
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、２以上の周波数の電磁波吸収特性を付与し、斜入射特性にも優れた薄型化を実現することができる電磁波吸収体、電磁波吸収方法および電磁波吸収体の製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電波入射側から、第１導電性パターンを有する外パターン層６と、電磁波吸収層５と、第２導電性パターンを有する中間パターン層４と、誘電体層３と、導電性反射層２とが、この順序で積層して構成され、
外パターン層６の第１導電性パターンおよび中間パターン層４の第２導電性パターンの相関関係を最適化することによって電磁波吸収層５を薄くし、２以上の周波数に対して整合することを特徴とする電磁波吸収体１である。
【００１１】
また本発明は、電波入射側から、第１導電性パターンを有する外パターン層６と、電磁波吸収層５と、第２導電性パターンを有する中間パターン層４と、誘電体層３の順序で積層して構成される電磁波吸収体１であって、
この電磁波吸収体１は、誘電体層３の電波入射側とは反対側で、電磁波遮蔽性能を有する面上に設置され、
外パターン層６の第１導電性パターンおよび中間パターン層４の第２導電性パターンの相関関係を最適化することによって電磁波吸収層５を薄くし、２以上の周波数に対して整合することを特徴とする電磁波吸収体１である。
【００１２】
従来のゴムフェライト系電磁波吸収層と導電性反射層からなる電磁波吸収体においては、電磁波吸収層を薄くすると前述のスネークの限界による制約を受け、通常４ｍｍ以下の厚さでは充分な電磁波吸収ができないという問題がある。ここでいう、入射電波に対して整合を制御するとは、電波入射側から見込む電磁波吸収体の入力アドミッタンスを、スミスチャートの中心部（整合領域）に移動させることである。たとえば、スミスチャート上では、電磁波吸収体を電波入射側から見込んだ入力アドミッタンスは、スミスチャート上の中心から程遠く、誘導性領域にあり非整合状態にある。
【００１３】
２ｍｍ厚のフェライトゴムを用いた本発明の実施の一形態を示す後述の図１の電磁波吸収体１の全体構成において、外パターン層６の第１導電性パターンの形状寸法を増加させるか、あるいはその第１導電性パターンを構成するたとえば行列状に配置された複数の各形状の相互の隣接間隔を減少させれば、入力アドミッタンスのサセプタンス値が増加し、スミスチャート上の中心部、つまり整合領域に近づく傾向を示す。つまり電磁波吸収層５に外パターン層６を付与するだけでも、薄形化の効果は発現する。
【００１４】
入力アドミッタンス値をさらに１に近づけ、充分な整合特性を得るには、コンダクタンスの調節が必要となる。このために、形状寸法を最適化した第２導電性パターンを有する中間パターン層４を電磁波吸収層５の背面に設ける手段で、コンダクタンス値を調節している。
【００１５】
このように外パターン層６の第１導電性パターンで入力アドミッタンスのサセプタンス部を、また中間パターン層４の第２導電性パターンの寸法や形状を調整して、コンダクタンス部を制御する第１の重要な手段が、本発明の「外パターン層の第１導電性パターンおよび中間パターン層の第２導電性パターンの相関関係を最適化する」という記述の意味するところである。この結果、電磁波吸収性能を維持したまま、電磁波吸収層５のより薄層化が達成される。この調整のためには中間パターン層４は、絶縁層、たとえば接着層を介することにより、複数積層したものであってもよいし、電磁波吸収層５と中間パターン層４とから成る組合せ層を繰り返し単位として厚み方向に複数、重ねて存在してもよい。
【００１６】
このとき、外パターン層６の第１導電性パターンの形状、寸法と中間パターン層４の第２導電性パターンの形状、寸法とは、必然的に相関性を有し、相互の組合せに関しては、何であってもよいというものではない。たとえば、図１〜図６の本発明の実施の形態のように外パターン層６として＋字状の複数のパターン形状から成る第１導電性パターンを用い、中間パターン層４に正方形状の複数のパターン形状から成る第２導電性パターンを用い、第１および第２の各導電性パターンのパターン形状が異なっている場合、各パターン形状のそれぞれの外形寸法が同一となることが良好な整合特性を得るための必要条件である。第１および第２導電性パターンを構成するパターン形状の外形寸法が同一である、というのは、第１および第２導電性パターンのいずれか一方のパターン形状、たとえば＋字状パターン形状を、厚み方向に投影した投影形状は、いずれか他方のパターン形状、たとえば正方形パターン形状の領域以内に存在することをいう。上述のように、本電磁波吸収体１の整合特性を制御する中心的な手段が本発明の意味するところである。
【００１７】
電磁波吸収体１の電磁波入射側には、化粧版、防水コート層等のため表面材が表面誘電体層７として敷設されてもよい。当該表面材も、樹脂又は繊維等より成ってもよく、固有の複素誘電率を有しているため、図１の電波入射側の表面誘電体層７となる。このため本発明の電磁波吸収体では、構成要素２〜６を有する電磁波吸収体の吸収周波数の整合に加え、さらに電波入射側の表面誘電体層７の複素誘電率、あるいはその厚さの制御で、電磁波吸収体１の整合特性を低周波領域に変更させることができ、このことによって、より薄い電磁波吸収層５を用いた電磁波吸収特性を実現することができる。
【００１８】
また本発明は、外パターン層６の電波入射側に、もう１つの表面誘電体層７を積層することを特徴とする。
【００１９】
整合特性は、さらに電波入射側に表面誘電体層７が存在すれば、その複素誘電率およびその厚さ、外パターン層６、中間パターン層４のそれぞれの形状および位置関係の効果、誘電体層３の複素誘電率とその厚さ、各層２〜６間を接着する場合の接着剤層の複素誘電率とその厚さに加え、電磁波吸収層５の材料定数とその厚さによって変化する。これらが電磁波吸収体１の設計における第２の重要な手段としての制御要素であるが、これら材料定数、寸法のうち、一旦選択した各材料定数をできるだけ変更することなく、外パターン層６と中間パターン層４の第１および第２パターンの寸法形状の調節と各部の厚さ、つまり各構成寸法の調節だけで、薄層化および所望の整合特性を得ることが、本発明の大きな特徴である。
【００２０】
各構成材料の材料定数をコンピュータ解析で定めたとしても、実際にこれらの材料定数を実現することは極めて困難である。このため上述のように外パターン層６と中間パターン層４の第１および第２導電性パターンの相互の寸法を主として制御して整合をとり、特性を実現するという第１の手段が、本発明の外パターン層６および中間パターン層４の相関関係を最適化するという意味である。したがって、外パターン層６、中間パターン層４の寸法を同時にパラメータにとって、マクスウェル方程式に基づいた電磁波解析により所望の整合周波数に対する整合特性の最適値を算出している。
【００２１】
また、中間パターン層４と積層される誘電体層３の複素誘電率を大きくすること、あるいはそれらを厚くすることによって、低周波側への整合特性の制御を行い、電磁波吸収層５の薄型化および全体としての軽量化を促進している。
【００２２】
外パターン層６と中間パターン層４は、相互で相乗的な効果を発現するものであるが、本電磁波吸収体の全構成材料および整合周波数によっては、中間パターン層４の第２導電性パターンが必ずしも必要でない場合が起こり得る。このため、用途およびコスト等に合わせて変動可能なパラメータである。本発明の実施のさらに他の形態では、中間パターン層４は、省略されてもよい。
【００２３】
以上のように、本発明の電磁波吸収体１は、入射電磁波に対する入力アドミッタンスを中心手段である外パターン層６と中間パターン層４の相関関係を調整するという第１の手段で制御して、整合を取ることで、薄型、軽量の電磁波吸収体１を設計するものである。つまり、物理的には、所望の整合周波数域における低周波数域では、外パターン層６の第１導電性パターンが主として容量的（キャパシタンス）に振る舞い、高周波数域ではこの導電性パターンが主として誘導的（インダクタンス）に振る舞うことによって、共振周波数が変化し、双峰整合特性あるいは多峰特性が得られている。
【００２４】
以上の原理に基づき、電磁波吸収体１の各制御要素を考慮した数値計算の結果、第１および第２パターンの形状を選択し、外パターン層６と中間パターン層４の相関関係を最適化することで、実験的にも２つの整合周波数を持つ電磁波吸収特性が得られ、本発明の優れた効果が本件発明者によって確認された。
【００２５】
また本発明は、第１および第２導電性パターンは、
単一種類の幾何学模様のパターン形状から成り、
複数種類の幾何学模様のパターン形状の組合せから成り、または
単一種類もしくは複数種類の幾何学模様の各パターン形状を複数枚重ねることで形成されることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、第１および第２導電性パターンは、複数のパターン形状が行列状にかつ相互に間隔をあけて、隣接して配置され、
第１導電性パターンのパターン形状と第２導電性パターンのパターン形状とは、相互に異なっており、
第１および第２導電性パターンのいずれか一方のパターン形状を、厚み方向に投影した投影形状は、いずれか他方のパターン形状の領域以内に存在することを特徴とする。
【００２７】
本発明は、電磁波吸収層５をサンドイッチする外パターン層６および中間パターン層４は、×字状（図９）または＋字状（図２、図３）または閉ループ状（図７、図８）、または面状（図４、図５）等の幾何学模様が、１種類または複数の形状を組合せ、あるいは複数枚重ねることで形成されることを特徴とする。これらの形状に限定される訳ではないが、外パターン層６の第１導電性パターンとして図２、図３の＋字状が、中間パターン層４の第２導電性パターンとしては図４、図５の正方形などの４角形状が、より有効である。
【００２８】
ここで中間パターン層４を複数層で構成してもよいことは、先に述べたとおりである。この場合、外パターン層６と複数の各中間パターン層４とが相俟って相乗的な効果を発現することになる。
【００２９】
また本発明は、電磁波吸収層５は、カーボンまたはグラファイトと、フェライトと、合成樹脂またはゴムとを含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明の構成材料のうち、電磁波吸収層５に充填される誘電損失材料としては、たとえばファーネスブラックやチャンネルブラックなどのカーボンブラック、ステンレス鋼や銅やアルミニウム等の導電粒子、グラファイト、カーボン繊維、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム等を用いている。本発明で好ましく使用する誘電損失材料は、カーボンブラックであり、特に窒素吸着比表面積（ＡＳＴＭ（ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＴｅｓｔｉｎｇａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ）Ｄ３０３７‐９３）が１００〜１０００ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量（ＡＳＴＭＤ２４１４‐９６）が１００〜４００ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックが好適である。
ＤＢＰ吸油量というのは、可塑剤の一種であるＤＢＰ（ｄｉｂｕｔｙｌｐｈｔｈａｌａｔｅの略）の吸収量（単位ｃｍ^３／１００ｇ）である。たとえば昭和キャボット社製の商品名ＩＰ１０００およびライオン・アクゾ社製商品名ケッチェンブラックＥＣなどを使用している。窒素吸着比表面積が１００ｍ^２／ｇ以下の場合は充分な複素誘電率が得られず、１０００ｍ^２／ｇ以上の場合は誘電損失材料の分散性が著しく悪くなる。ＤＢＰ吸油量が１００ｃｍ^３／１００ｇ以下の場合は充分な複素誘電率が得られず、４００ｃｍ^３／１００ｇ以上の場合は加工性が著しく悪くなる。
【００３１】
電磁波吸収層５に充填される磁性損失材料としては、たとえばフェライト、鉄合金、純鉄などの強磁性材料の粒子が挙げられる。本発明で好ましく用いるフェライトとしては、低コストで複素透磁率の高いソフトフェライト系材料であるＭｎ−Ｚｎフェライト（比重＝５）である。フェライトの寸法としては、０．１〜１００μｍの平均粒径のものが好適であり、より好ましくは１〜１０μｍである。平均粒径が０．１μｍ未満であるものは分散性に劣り、１００μｍを超すと加工性が悪くなる。
【００３２】
本発明においては、上述の磁性損失材料を用いたが、これに限定されることはなく、他の種類および形状の磁性損失材料を用いることも、または併用することも可能である。
【００３３】
本発明の電磁波吸収層５に複素透磁率を付与するために、磁性損失材料を用いることを条件としているが、磁性損失材料は重く、多量に配合すると電磁波吸収体の重量を著しく増加することになる。そこで本発明の実施の他の形態では、外パターン層６および中間パターン層４の第１および第２導電性パターンにより吸収に対する整合調整するという手段を用いることから、磁性損失材料の添加量を最小限とし、整合に必要な適宜の量の誘電損失材料を併用するという配合を用いてもよい。具体的には、本発明ではカーボンブラックとＭｎ−Ｚｎフェライトの併用、そしてグラファイトとＭｎ−Ｚｎフェライトの併用を用いている。
【００３４】
電磁波吸収層５に使用されるポリマー材料（ビヒクル）としては、合成樹脂、ゴム、および熱可塑性エラストマーを使用している。たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、およびこれらの共重合体、ポリブタジエンおよびこれらの共重合体等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、エポキシ樹脂、などの熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂やビチュメン等が挙げられる。
【００３５】
前記ゴムとしては、たとえば天然ゴムのほか、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、塩素化ポリエチレンゴム、水素添加ニトリルゴム、シリコンゴムなどの各種合成ゴム単独、もしくはこれらのゴムを各種変性処理にて改質したものが使用できる。
【００３６】
熱可塑性エラストマーとしては、たとえば塩素化ポリエチレン、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系などの各種熱可塑性エラストマーを用いることができる。
【００３７】
これらのポリマーは単独で使用するほか、複数をブレンドして用いることができる。樹脂および熱可塑性エラストマー材料には、必要に応じて可塑剤、さらには、安定剤、補強用充填剤、流動性改良剤、難燃剤などを適宜添加した樹脂組成物として使用することができる。ゴム材料には、加硫剤のほか、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、着色剤、難燃剤などを配合することができる。
【００３８】
電磁波吸収層５は、前記ポリマー以外の、石膏材、セメント材等から成ってもよく、充填材を配合することが可能な材料を適宜選択することもできる。
【００３９】
磁性損失材料および誘電損失材料のポリマー材料への配合量は、パターン層を付与した構成で、所望の特定周波数帯域において高い吸収性能が得られるように決定すればよい。すなわち、磁性損失材料および誘電損失材料の配合量が適正量よりも少ない場合は、材料の複素誘電率および複素透磁率が実部、虚部共に低くなりすぎて、各パターン層６，４によっても、対象とする電磁波の周波数に整合できなくなり、逆に、磁性損失材料および誘電損失材料の配合量が適正量よりも多い場合は、材料の複素誘電率および複素透磁率が実部、虚部ともに高くなりすぎて、対象とする電磁波の周波数に整合できなくなる。これらの配合量を調節して、広帯域にわたり電磁波を吸収できる電磁波吸収体１を実現することによって、要求される高い厚み精度の問題を回避し、より容易に電磁波吸収体１を製造することができる。
【００４０】
導電性反射層２は、金、白金、銀、ニッケル、クロム、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛、タングステン、鉄などの金属であってもよく、樹脂に上記金属の粉末、導電性カーボンブラックの混入された樹脂混合物、あるいは導電性樹脂のフィルム等であってもよい。上記金属等が、板、シート、フィルム、不織布等に加工されたものであってもよい。あるいはまた合成樹脂性フィルム上に、膜厚たとえば６００Åの金属層が形成された構成を有してもよい。また、導電インク（たとえば体積固有抵抗値１０Ωｃｍ以下０．５Ωｃｍ以上）を基板上に塗布した構成であってもよい。
【００４１】
上述の導電反射層２の構成材料を用いて、外パターン層６および中間パターン層４の第１および第２導電性パターンを形成することができる。第１および第２導電性パターンは、フィルム上にアルミニウムなどの蒸着、エッチング処理もしくはスクリーン印刷等の方法で形成されてもよい。しかしこれらに限定されることはなく、たとえば第１および第２導電性パターンの各模様のみを電磁波吸収層５もしくは誘電体層３に直接転写させ、基材となるフィルムを用いずに、利用することも可能である。
【００４２】
本発明は、誘電体層３は、複素誘電率の実部が、１．０５〜５．０の誘電性材料から成ることを特徴としている。この誘電体層３は、電波入射側である電磁波吸収層５のもつ複素誘電率よりも低い材料であることが望ましい。
【００４３】
誘電体層３の材料として、たとえば発泡ゴム、発泡ウレタン、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂シート（非発泡体）などであってもよい。また上述の材料に限定されることなく、そのほかの合成樹脂、ゴムなどの材料であってもよい。厚みについては、０．１〜１０ｍｍの範囲が好ましい。電磁波吸収体１全体の薄層化のために、より好ましいのは０．１〜４ｍｍである。０．１ｍｍ未満では、誘電体層３を用いる効果が乏しく、１０ｍｍ超の厚さでは、電磁波吸収体１の薄層化の意味がなくなってしまう。
【００４４】
また本発明は、前述の電磁波吸収体１を用いることによる電磁波吸収方法である。
【００４５】
また本発明は、電波入射側から、第１導電性パターンを有する外パターン層６と、電磁波吸収層５と、第２導電性パターンを有する中間パターン層４と、誘電体層３と、導電性反射層２の順序で積層し、
外パターン層６の第１導電性パターンおよび中間パターン層４の第２導電性パターンの相関関係を最適化することによって、２以上の整合周波数に対して電磁波吸収特性を得ることを特徴とする電磁波吸収体１の製造方法である。
【００４６】
本発明の電磁波吸収体１の具体的な用途としては、オフィスなどの電磁波環境空間の形成する床材、壁材、天井材として、あるいは家具や事務機器の金属面の被覆材として、あるいは衝立等として、本発明に従う電磁波吸収体１を配置することにより、電磁波環境の改善を行う。具体的には、空間中に存在する電子機器の誤動作防止、無線ＬＡＮ等の伝送遅延対策である。また電磁波環境については、オフィスだけではなく、家庭内、病院、コンサートホール、工場、研究施設、駅舎、展示場、道路側壁等の屋外施設等でも利用できる。それぞれ想定できる環境での壁、床、天井等において、必要とされる箇所ごとに利用できる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の電磁波吸収体１の断面図である。この電磁波吸収体１は、図１の上方である電波入射側から、外パターン層６と、電磁波吸収層５と、中間パターン層４と、誘電体層３と、導電性反射層２とが、この順序で積層した構成される。外パターン層６は、第１導電性パターンを有する。中間パターン層４は、第２導電性パターンを有する。第１および第２導電性パターンの相間関係を最適化することによって、電磁波吸収層５を薄くし、２以上の周波数に対して整合することができる。外パターン層６の電波入射側（図１の上方）には、前述のようにさらに表面誘電体層７が形成されてもよい。
【００４８】
本発明の実施の他の形態では、電磁波吸収体は、図１の実施の形態における導電性反射層２を含まず、このような導電性反射層２を含まない電磁波吸収体１が、誘電体層３の電波入射側（図１の上方）とは反対側（図１の下方）で、電磁波遮蔽性能を有する面上に設置されるように構成されてもよい。電磁波遮蔽性能を有する面は、たとえば導電性反射層２と同様な構成を有してもよく、たとえば金属板などによって実現されてもよい。
【００４９】
図２は、図１に示される本発明の実施の一形態の電磁波吸収体１を構成する外パターン層６を示す斜視図である。図３は、図１および図２に示される実施の形態における外パターン層６の一部の拡大して示す斜視図である。この外パターン層６は、板状基材１１の電波入射側の表面上に、第１導電性パターン１２が形成される。第１導電性パターン１２は、たとえばこの実施の形態では単一種類の幾何学模様の＋字状のパターン形状が、直交座標系のｘ方向およびｙ方向に間隔ｃ１，ｃ２をあけて行列状に規則正しく配置されたパターンであってもよい。＋字状のパターン形状１３は、ｘ方向に細長く延びる長方形の形状部分１４と、ｙ方向に細長く延びる長方形の形状部分１５とが、それらの各形状部分１４，１５の図心を重ねて、交差部分１６で直角に交差して形成される。各形状部分１４，１５は、交差部分１６において垂直な軸線まわりに９０度ずれており、同一形状を有する。各形状部分１４，１５は、後述のようにたとえば幅ａ２＝ｂ１＝２．５ｍｍ、長さａ１＝ｂ２＝１７ｍｍ、パターン形状１３のｘ方向およびｙ方向の相互の間隔ｃ１＝ｃ２＝１ｍｍであってもよい。
【００５０】
図４は、図１〜図３に示される実施の形態における電磁波吸収体１を構成する中間パターン層４の正面図である。図５は、図４に示される中間パターン層４の一部を拡大して示す斜視図である。中間パターン層４は、板状基材１７の電波入射側の表面に第２導電性パターン１８が形成されて、構成される。第２導電性パターン１８は、単一種類の幾何学模様のパターン形状１９が、ｘ方向およびｙ方向に間隔ｃ３，ｃ４をあけて行列状に規則正しく配置されて構成される。各形状１９のｘ方向の長さａ３とｙ方向の長さｂ３とは等しく、たとえばａ３＝ｂ３＝１７ｍｍであり、ｘ方向およびｙ方向に隣接する各形状１９の相互の間隔ｃ３＝ｃ４＝１ｍｍであってもよい。特にこの実施の形態では、前述の第１パターン１２のパターン形状１３のｘ方向の最大長さａ１は、第２導電性パターン１８のｘ方向の最大長さａ３と等しく（ａ１＝ａ３）、第１導電性パターン１２のｙ方向の最大長さｂ２と第２導電性パターン１８のｙ方向の最大長さｂ３とは等しい（ｂ２＝ｂ３）。
【００５１】
図６は、図１〜図５に示される電磁波吸収体１における図３の外パターン層６と図５の中間パターン層４が重ねられた構成を簡略化して示す正面図である。第１導電性パターン１２と第２導電性パターン１８のうち、厚み方向（図６の紙面に垂直方向）に投影した第１導電性パターン１２の＋字状のパターン形状１３は、第２導電性パターン１８のパターン形状１９の領域以内に存在する。
【００５２】
本発明の実施の他の形態では、外パターン層６は、図４および図５に示される構成を有し、中間パターン層４は図２および図３に示される構成を有してもよい。
【００５３】
図７は本発明の実施の他の形態の中間パターン層４ａの正面図であり、図８は図７に示される実施の形態における中間パターン層４ａの一部を拡大して示す斜視図である。図７および図８に示される実施の形態は、前述の実施の形態に類似する。板状基材２１の電波入射側の表面には、第２導電性パターン２２を構成する複数の各パターン形状２３がｘ方向およびｙ方向に行列状に規則正しく配置されて構成される。第２導電性パターン２２の各パターン形状２３は、閉ループ状であり、ｘ方向に延びる図８の上下に一対の形状部分２４と、ｙ方向に延びる図８の左右に一対の形状部分２５とを、有する。各形状部分２４，２５は長方形であって、４角形の各辺を構成する。形状部分２４のｘ方向の長さａ５と、形状部分２５のｙ方向の長さｂ６とは等しく、たとえばａ５＝ｂ６＝１７ｍｍであり、形状部分２４のｙ方向の幅ｂ５と形状部分２５のｘ方向の幅ａ６とは等しく、たとえばｂ５＝ａ６＝３ｍｍであってもよい。各パターン形状２３のｘ方向に隣接する間隔ｃ５およびｙ方向に隣接する間隔ｃ６は、たとえばｃ５＝ｃ６＝１ｍｍであってもよい。
【００５４】
図７および図８に示される中間パターン層４ａは、前述の図２〜図６に示される各導電性パターン１２，１８を有する外パターン層と組合されて、前述の実施の形態と同様に電磁波吸収体を構成してもよい。たとえば図７および図８に示される中間パターン層４ａと図２および図３に示される外パターン層６とが組合される電磁波吸収体では、外パターン層６のパターン形状１３の厚み方向に投影した投影形状は、図８のパターン形状２３の領域以内に存在するように、パターン形状１３のｘ方向の最大長さａ１と形状２３のｘ方向の最大長さａ５とが等しく（ａ１＝ａ５）、またｙ方向の最大長さｂ２，ｂ６が等しくなるように（ｂ２＝ｂ６）、形状寸法が選ばれる。
【００５５】
本発明の実施の他の形態では、図７および図８に示される中間パターン層４ａを、外パターン層６として用いるようにしてもよい。
【００５６】
図９は、本発明の実施の他の形態の外パターン層６ａを示す正面図である。板状基材２７の電波入射側の表面に第１導電性パターン２８が形成される。この図９に示される実施の形態は、前述の実施の各形態に類似するが、特に図９の実施の形態では、第１導電性パターン２８はｘ方向およびｙ方向に行列状に規則正しく配置されたパターン形状２９は、×字状である。このパターン形状２９は、前述の実施の形態における図３の外パターン層６を、その図３の紙面に垂直な軸線まわりに４５度角変位した構成を有する。そのほかの構成は、前述の実施の形態と同様である。このような図９に示される外パターン層６ａが、たとえば図４、図５；図７、図８に示される中間パターン層４，４ａと組合されて電磁波吸収体が構成されてもよい。
【００５７】
以下に本件発明者の実験結果を述べる。
実施例１
図１〜図６に示される電磁波吸収体１において、導電性反射層２はアルミニウム蒸着ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムである。誘電体層３は、ＰＥＴ樹脂を使用し、その複素誘電率（実部）＝３．１、厚みは３ｍｍである。電磁波吸収層５は、クロロプレンゴム１００重量部と、誘電損失材料としてケッチェンブラックＥＣ（ライオン・アクゾ製商品名）８重量部、磁性損失材料としてフェライト（戸田工業製商品名ＫＮＳ−４１５）粉末１００重量部とを混練し、シート状（２ｍｍ厚）に加硫成型して用いる。
【００５８】
この時点で、加硫ゴムシートの複素誘電率および複素透磁率を同軸管法（Ｓパラメータ法）により測定した。その結果と電磁波吸収体１の積層条件を考慮し、マクスウェル方程式に基づいた電磁波解析により整合をとるための最適値条件を求めた。この計算結果に基づいて外パターン層６および中間パターン層４のパターン形状１３，１９を決定し、それらのパターン層６，４を作成した。
【００５９】
外パターン層６は、膜厚１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム基材１１上に厚み６００Åのアルミニウムで構成され、第１パターンである外パターン１２としては各導線部の長さが等しい十字状で、サイズは幅ｂ１＝ａ２＝２．５ｍｍ、長さａ１＝ｂ２＝１７ｍｍ、間隔ｃ１＝ｃ２＝１ｍｍである。また、中間パターン層４は、正方形の第２パターンである中間パターン１８で構成され、サイズは一辺ａ３＝ｂ３＝１７ｍｍ、各パターンの間隔ｃ３＝ｃ４＝１ｍｍとしている。積層の際、外パターン１２と中間パターン１３の外形寸法が図６のように一致するように、パターン１２，１８の各パターン形状１３，１９の軸線、すなわち図心を一致させている。
【００６０】
さらに外パターン層６、電磁波吸収層５、中間パターン層４、誘電体層３（ＰＥＴ）、導電性反射層２の順に積層して電磁波吸収体１を、図１のように構成した。電磁波吸収体１の総厚みは約５ｍｍである。
【００６１】
図１２にフリースペース法による電磁波吸収特性を示す。この結果より、理論解析で計測したように、電磁波吸収層５の薄層化が達成でき、しかも十分な吸収量が得られていることが判る。また比較例１との比較より、中間パターン層４を用いて、かつ外パターン１２と中間パターン１３の位置の相関関係を制御することで、２つの吸収周波数が出現し、さらに吸収周波数を制御することができる。さらに比較例２との比較から、中間パターン層４を用いることで、２つの吸収周波数が出現していることが判る。
【００６２】
【表１】

【００６３】
比較例１
実施例１における外パターン１２と中間パターン１８の位置関係を図１０に示すようにｘ，ｙ方向にそれぞれずらして比較例１を構成し、外パターン１２および中間パターン１８の位置関係の影響を測定した。フリースペース法での測定結果を図１２に示す。高周波数側の吸収ピークが消失した。
【００６４】
比較例２
電磁波吸収体１ａは、図１１の構成として、外パターン層６の第１パターン１２として図７および図８と同様な閉ループ構造を用いた。その閉ループ（正方形）のサイズは、外周部の一辺ａ５＝ｂ６＝１０ｍｍ、閉ループの導体部である形状部分２４，２５の線幅ｂ５＝ａ６＝１ｍｍ、各ループの間隔ｃ５＝ｃ６＝１２ｍｍである。さらに電磁波吸収層５の厚みを３ｍｍ、誘電体層３として発泡ポリエチレンの厚み１．５ｍｍを用い、中間パターン層４を用いないことを以外は、実施例１と同じである。フリースペース法での測定結果を図１３に示す。単一ピークのみが観測された。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、外パターン層６のほかに中間パターン層４を設け、磁性損失材料を含んでもよい電磁波吸収層５と、誘電体層３と、導電性反射層２を設け、かつこれらのパターン形状の相関関係を最適化することによって、各構成材料の定数を厳密に制御しなくても電磁波吸収をする周波数の選択制御を制御することができ、構成手数を簡単化できるという大きな効果がある。その結果として２以上の吸収周波数を有する電磁波吸収体１を提供することができる。
【００６６】
本件電磁波吸収体１は、既存の電磁波吸収体よりも薄く、かつ軽くなっているため、その構成上、室内建材と組み合わせることができるという効果がある。たとえば表面層の表面誘電体層７を、ビニールクロスや合板材などの木材に置き換えることも可能であり、これによって容易に室内壁面材や床材など電磁波吸収可能な機能的な建材を構成でき、かつ複数の周波数に対して選択的な電磁波吸収性を付与できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の電磁波吸収体１の断面図である。
【図２】図１に示される本発明の実施の一形態の電磁波吸収体１を構成する外パターン層６を示す斜視図である。
【図３】図１および図２に示される実施の形態における外パターン層６の一部の拡大した斜視図である。
【図４】図１〜図３に示される実施の形態における電磁波吸収体１を構成する中間パターン層４の正面図である。
【図５】図４に示される中間パターン層４の一部を拡大して示す斜視図である。
【図６】図１〜図５に示される電磁波吸収体１における図３の外パターン層６と図５の中間パターン層４が重ねられた構成を簡略化して示す正面図である。
【図７】本発明の実施の他の形態の中間パターン層４ａの正面図である。
【図８】図７に示される実施の形態における中間パターン層４ａの一部を拡大して示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の外パターン層６ａを示す正面図である。
【図１０】本件発明者の実験による実施例１の構成を示す図６に対応する図である。
【図１１】本件発明者の実験による比較例２を示す断面図である。
【図１２】本件発明者の実験による実施例１および比較例１の電磁波吸収の周波数特性を示す図である。
【図１３】本件発明者の実験による比較例２の電磁波吸収の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ電磁波吸収体
２導電性反射層
３誘電体層
４，４ａ中間パターン層
５電磁波吸収層
６，６ａ外パターン層
７表面誘電体層
１１，１７基材
１２第１導電性パターン
１３パターン形状
１４，１５形状部分
１８第２導電性パターン
１９パターン形状
２３パターン形状
２４，２５形状部分
２７基材
２８第１導電性パターン
２９パターン形状

Claims

電波入射側から、第１導電性パターンを有する外パターン層と、電磁波吸収層と、第２導電性パターンを有する中間パターン層と、誘電体層と、導電性反射層とが、この順序で積層して構成され、
外パターン層の第１導電性パターンおよび中間パターン層の第２導電性パターンの相関関係を最適化することによって電磁波吸収層を薄くし、２以上の周波数に対して整合することを特徴とする電磁波吸収体。
電波入射側から、第１導電性パターンを有する外パターン層と、電磁波吸収層と、第２導電性パターンを有する中間パターン層と、誘電体層の順序で積層して構成される電磁波吸収体であって、
この電磁波吸収体は、誘電体層の電波入射側とは反対側で、電磁波遮蔽性能を有する面上に設置され、
外パターン層の第１導電性パターンおよび中間パターン層の第２導電性パターンの相関関係を最適化することによって電磁波吸収層を薄くし、２以上の周波数に対して整合することを特徴とする電磁波吸収体。
第１および第２導電性パターンは、
単一種類の幾何学模様のパターン形状から成り、
複数種類の幾何学模様のパターン形状の組合せから成り、または
単一種類もしくは複数種類の幾何学模様の各パターン形状を複数枚重ねることで形成されることを特徴とする請求項１または２記載の電磁波吸収体。
第１および第２導電性パターンは、複数のパターン形状が行列状にかつ相互に間隔をあけて、隣接して配置され、
第１導電性パターンのパターン形状と第２導電性パターンのパターン形状とは、相互に異なっており、
第１および第２導電性パターンのいずれか一方のパターン形状を、厚み方向に投影した投影形状は、いずれか他方のパターン形状の領域以内に存在することを特徴とする請求項１〜３のうちの１つに記載の電磁波吸収体。
電磁波吸収層は、カーボンまたはグラファイトと、フェライトと、合成樹脂またはゴムとを含むことを特徴とする請求項１〜４のうちの１つに記載の電磁波吸収体。
誘電体層は、複素誘電率（実部）が、１．０５〜５．０の誘電性材料から成ることを特徴とする請求項１または２記載の電磁波吸収体。
外パターン層の電波入射側に、もう１つの誘電体層を積層することを特徴とする請求項１〜６のうちの１つに記載の電磁波吸収体。
請求項１〜７のうちの電磁波吸収体を用いることによる電磁波吸収方法。
電波入射側から、第１導電性パターンを有する外パターン層と、電磁波吸収層と、第２導電性パターンを有する中間パターン層と、誘電体層と、導電性反射層の順序で積層し、
外パターン層の第１導電性パターンおよび中間パターン層の第２導電性パターンの相関関係を最適化することによって、２以上の整合周波数に対して電磁波吸収特性を得ることを特徴とする電磁波吸収体の製造方法。
電波入射側から、第１導電性パターンを有する外パターン層と、電磁波吸収層と、第２導電性パターンを有する中間パターン層と、誘電体層の順序で積層し、
誘電体層の電波入射側とは反対側で、電磁波遮蔽性能を有する面上に誘電体層が臨んで設置され、
外パターン層の第１導電性パターンおよび中間パターン層の第２導電性パターンの相関関係を最適化することによって、２以上の整合周波数に対して電磁波吸収特性を得ることを特徴とする電磁波吸収体の製造方法。