JP2005012204A - 電磁波吸収体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電波入射側から、導電性パターン12を有するパターン層5と、電磁波吸収層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4は、フェライトなどの磁性損失材料と、合成樹脂またはゴムとを含む。パターン形状以外に電磁波吸収体4および誘電体層3を構成する材料の複素比誘電率(ε’、ε”)および複素比透磁率(μ’、μ”)を用いて設計し、とくに複素比透磁率(μ’、μ”)を有する材料を導電性パターン12に近接させることで、電磁波吸収層4を薄くし、斜入射特性を改善させる。また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
Rate)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。
一つめは、薄型、軽量でありながら斜入射特性を含む高い電磁波吸収性能を有する電磁波吸収体を提供することである。マイクロ波帯でも、無線LANの周波数を始めとする低周波数帯域(1〜6GHz)では薄型、軽量、および高電磁波吸収性能を満たすことが難しくなる。これらの仕様を満たすことが本発明の電磁波吸収体の発明である。
磁性損失材でありかつ誘電損失材である材料から成る電磁波吸収層4と、
誘電損失材から成る誘電体層3と、
導電性反射層2とを積層して構成され、
導電性パターンを備えるとともに、複素比誘電率(ε’、ε”)および複素比透磁率(μ’、μ”)を有することを特徴とする電磁波吸収体1である。
本発明に従えば、上記のようにパターンは導電性が必要であるので、そのためには導電性金属を使用することが最も好ましく、その所望の電磁波吸収体を実現することができる。導電性パターンは、金属(導電性反射層2)と同程度の導電性を持てば、どのような構成であってもよい。たとえば導電性が不足する場合や、経時による性能低下の問題からインピーダンスが初期設計時から変わってしまうことがあるが、導電性インクでも使用可能である。
本発明に従えば、無線LAN(ローカルエリアネットワーク)で用いられる周波数の電磁波を効率良く吸収することができる。無線LANで用いられる周波数は、たとえば、2.4GHz、5.2GHz、またはその両方、さらにはより高周波数での無線LAN利用可能な帯域(19GHz帯)であり、これらの周波数帯の電磁波を効率良く吸収することが可能となる。
電磁波吸収層4と、
誘電体層3と、
導電性反射層2とを、積層して構成され、
2以上の周波数に対し整合性を与えることを特徴とする電磁波吸収体1である。
Testing and Materials) D3037‐93)が100〜1000m2/g、DBP吸油量(ASTM D2414‐96)が100〜400ml/100gであるカーボンブラック、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などを使用するのが好ましい。DBP吸油量というのは、可塑剤の一種であるDBP(dibutyl phthalateの略)の吸収量(単位cm3/100g)である。窒素吸着比表面積が100m2/g未満の場合は充分な複素比誘電率が得られず、1000m2/gを超える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100cm3/100g未満の場合は充分な複素比誘電率が得られず、400cm3/100gを超える場合は加工性が著しく悪くなる。
本発明に従えば、電磁波吸収体は、難燃性、準不燃性または不燃性が付与されている。難燃性としてはUL94V0の評価を得ることが目安であり、難燃剤および難燃助剤が好適量配合される。以上によって建物内装材として好適に用いることができる。電磁波吸収体1に難燃性、準不燃性、または不燃性を付与するにあたっては、たとえば難燃剤または難燃助剤が、電磁波吸収層4、誘電体層3などに添加される。
前記導電性反射層を除く残余の各層が積層されて構成されることを特徴とする。
本発明に従えば、前述のように優れた電磁波吸収体1を用いることによって、好適に電磁波を吸収することができる。
図1、図10、図11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2.45GHzにおける複素比誘電率の実部=3.1、同の虚部=0、厚みは2mmである。電磁波吸収層4は、PVC樹脂100重量部と、誘電損失材料としてカーボンブラック(昭和キャボット製商品名IP1000)が50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340重量部とを混練し、シート状(1mm厚)に押出成形して用いる。同軸管法(Sパラメータ法)により求められた電磁波吸収層4の2.45GHzにおける複素比誘電率の実部は11.6、同の虚部は2.0、複素比透磁率の実部は1.4、同の虚部は0.4である。電磁波吸収層4を押し出す際の加熱された状態で誘電体層3と貼り合わせ、パターン層5と電磁波吸収層4との間、誘電体層3と導電性反射層2の間は接着剤により積層した。
電磁波吸収層4の厚みを0.5mmとし、配合は、SBS樹脂100重量部と、誘電損失材料としてカーボンブラック(昭和キャボット製商品名IP1000)25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150重量部とを混練し、シート状(0.5mm厚)に押出成形して用いる。同軸管法(Sパラメータ法)により求められた電磁波吸収層4の2.45GHzにおける複素比誘電率の実部は14.6、同の虚部は1.1、複素比透磁率の実部は1.4、同の虚部は0.6である。誘電体層3をPVC樹脂(複素誘電率の実部=3.9)の厚みを3mmと用いて、パターン層5の導電性パターン12の形状を方形状(一辺21mmの正方形でパターン間隔1.5mm)とした以外は実施例1と同じである。フリースペース法の測定結果を表1および表2ならびに図13に示す。斜入射特性に優れた薄型の電磁波吸収体1が得られている。
電磁波吸収体1を、図11のように表面層6、パターン層5、電磁波吸収層4、誘電体層3、および導電性反射層2の積層体とした。表面層6としてメラミン化粧板(2.45GHzにおける複素比誘電率の実部=3.9、同の虚部=0.35)の厚みを0.8mmとして用い、電磁波吸収層4の配合および厚みは実施例2と同じで、誘電体層3をSBS樹脂(2.45GHzにおける複素比誘電率の実部=3.4、同の虚部=0.1)の2.5mm厚とした、また導電性反射層2としてアルミ箔をガラスクロスで補強したものを使用した、さらにパターン形状12を実施例1の形状を導電性インクによるスクリーン印刷にてパターンを作製した。以外は実施例1と同じである。ノンハロゲン系からなる構成としている。フリースペース法の結果を表1および表2ならびに図14に示す。ノンハロ系ポリマーによる構成で、斜入射特性に優れた薄型の電磁波吸収体1が得られている。
電磁波吸収体1を、図11のように表面層6、パターン層5、電磁波吸収層4、誘電体層3、および導電性反射層2の積層体とし、表面層6として発泡ポリエチレン樹脂(2.45GHzにおける複素比誘電率の実部=1.3、同の虚部=0)の厚みを1.5mmとして用い、誘電体層3をPET樹脂(2.45GHzにおける複素比誘電率の実部=3.1、同の虚部=0)の3.0mm厚、パターン層5のサイズは、各導線部の長さが等しい×字状で、幅b1=a2=3.5mm、および電磁波吸収層4の配合を変更した以外は実施例1と同じである。電磁波吸収層4は、クロロプレンゴム100重量部と、誘電損失材料としてグラファイト(日本黒鉛工業製商品名CB−100、粒径80μm)20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105重量部を混練し、シート状(1mm厚)に加硫成型している。この電磁波吸収層4の2.45GHzにおける複素比誘電率の実部は14.0、同の虚部は2.2、複素比透磁率の実部は1.4、同の虚部は0.5である。フリースペース法の結果を表1および表2ならびに図15に示す。電磁波吸収層4の複素比誘電率の実部を上げることにより、双峰の吸収ピークが同時に同方向に動くのではなく、吸収ピークが接近するような傾向を示していた。
電磁波吸収体1を、図1のようにパターン層5、電磁波吸収層4、誘電体層3、および導電性反射層2の積層体とし、誘電体層3を発泡ポリエチレン樹脂(2.45GHzにおける複素比誘電率の実部=1.3、同の虚部=0)の4.0mm厚、パターン層5の導電性パターンのサイズは、各導線部の長さが等しい×字状で、幅b1=a2=3.5mm、および電磁波吸収層4の配合を変更した以外は実施例1と同じである。電磁波吸収層4は、クロロプレンゴム100重量部と、誘電損失材料ケッチェンブラックEC(ライオン・アクゾ製)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重量部を混練し、シート状(1.3mm厚)に加硫成型している。この電磁波吸収層4の2.45GHzにおける複素比誘電率の実部は14.0、同の虚部は2、複素比透磁率の実部は1.4、同の虚部は0.5である。フリースペース法の結果を表1および表2ならびに図16に示す。軽量性を有しながら、双峰の吸収ピーク(2.5GHzと5.7GHz)が現れ、10°入射では高い吸収特性を示した。
パターン層5の導電性パターンとして閉ループ構造を用いる。その閉ループ(正方形)のサイズは、外周部の一辺a5=b6=10mm、閉ループの導体部の線幅a6=b5=1mm、各ループの間隔c5=c6=12mmである。さらに誘電体層3としてPET樹脂(複素比誘電率の値は上記と同じ)の厚み3mmを用い、それ以外は実施例1と同じである。フリースペース法での測定結果を表1および表2ならびに図17に示す。双峰特性が見られ、また誘電体層3の複素比誘電率を向上させることで、斜入射時の吸収周波数のズレもほとんどなかった。
電磁波入射方向から抵抗被膜(約377Ω)、誘電体層、および導電性反射層から形成される、いわゆるλ/4型電磁波吸収体を作製した。2.45GHzを吸収するための誘電体層の厚みは12mm必要であった。誘電体層はベニヤ板(複素比誘電率の実部=2)で構成している。このフリースペース法による測定結果を表1および表2ならびに図18に示す。10°入射に対しては高吸収性能を示すものの、斜入射時(30°入射および45°入射)の吸収周波数のズレおよび吸収量の低下が著しいものであった。
導電性パターン12の形状を、各導線部の長さが等しい放射形状(+字形)で、幅b1=a2=2.5mm、長さa1=b2=16mm、間隔c1=c2=1mmである。この導電性パターン12から成るパターン層5に、電磁波吸収層4の2mm厚を積層し、誘電体層3を用いずに導電性反射層2を貼り合わせた。電磁波吸収層4の配合は、電磁波吸収層4は、クロロプレン100重量部と、誘電損失材料としてカーボンブラック(ライオン・アクゾ製商品名ケッチェンブラックEC)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、シート状に加硫成型して作成している。このフリースペース法による測定結果を表1および表2ならびに図19に示す。10°入射においても電磁波吸収性能が非常に低かった。
導電性パターン12の形状を、実施例6と同じ形状で、この導電性パターン12から成るパターン層5に、電磁波吸収層4の3mm厚を積層し、誘電体層3を発泡ポリエチレン(2.45GHzにおける複素比誘電率の実部=1.3、同の虚部=0)に導電性反射層2を貼り合わせた。電磁波吸収層4の配合は、電磁波吸収層4は、クロロプレン100重量部と、誘電損失材料としてカーボンブラック(ライオン・アクゾ製商品名ケッチェンブラックEC)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、シート状に加硫成型して作成している。このフリースペース法による測定結果を表1および表2ならびに図20に示す。斜入射特性が悪く、とくに吸収周波数の角度依存性が大きかった。
単層型電磁波吸収体をPVC樹脂を用いて作成した。PVC樹脂100重量部に対して誘電損失材料としてカーボンブラック(昭和キャボット製商品名IP1000)60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430重量部とを混練し、プレス成形(4mm厚)した。5.2GHzに吸収位置が来るように設計している。このフリースペース法による測定結果を表1および表2ならびに図21に示す。吸収性能は良好であるが、斜入射特性に劣ることがわかる。また重量も重く、実際の使用には耐えないものであった。
2 導電性反射層
3 誘電体層
4 電磁波吸収層
5,5a,5b パターン層
6 表面層
11,27 基材
12,28 導電性パターン
13,29 パターン形状
14,15 形状部分
Claims (20)
- 導電性パターンが互いに連結しない態様で、複数個、配列して形成されるパターン層と、
磁性損失材でありかつ誘電損失材である材料から成る電磁波吸収層と、
誘電損失材である誘電体層と、
導電性反射層とを積層して構成され、
導電性パターンを備えるとともに、複素比誘電率(ε’、ε”)および複素比透磁率(μ’、μ”)を有することを特徴とする電磁波吸収体。 - パターン層に近接して電磁波吸収層が配置され、斜入射特性に優れていることを特徴とする請求項1記載の電磁波吸収体。
- 略垂直入射される場合に吸収可能な電磁波の周波数と、斜入射される場合に吸収可能な電磁波の周波数との差が、1GHz以内に収ま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。
- 特定周波数の電磁波に対する電磁波吸収層の複素比透磁率の虚部μ”と、パターン層から電磁波吸収層までの厚さLとが、0.15<μ”/L<7の関係にあ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。
- 特定周波数fの電磁波に対する電磁波吸収層および誘電体層の各層における複素比誘電率の実部ε’と、電磁波吸収層の厚さと誘電体層の厚さとを合計した厚さdとが、3<Σ{ε’/(f×d)}<25の関係にある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。
- 特定周波数fの電磁波に対する電磁波吸収層および誘電体層の各層における複素比誘電率の実部ε’と、電磁波吸収層の厚さと誘電体層の厚さとを合計した厚さdと、電磁波吸収層および誘電体層の各層の比重Dとが、5<Σ{(ε’×D)/(f×d)}<70の関係にあることを特徴とする請求項1〜5のうちの1つに記載の電磁波吸収体。
- 導電性パターンが金属よりな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。
- 特定周波数の電磁波に対する誘電体層の複素比誘電率の実部ε’が、2〜5であり、誘電体層の厚さが0.1〜4mmであることを特徴とする請求項1〜7のうちの1つに記載の電磁波吸収体。
- 前記の特定周波数が無線LAN対応周波数であることを特徴とする請求項4、5、6または8記載の電磁波吸収体。
- 導電性パターンが、線状で両端部を有する構造を単位として、その両端部を除いた箇所で、2つ以上の単位が交差する構成として1つのパターン形状とし、または閉ループ形状を1つのパターン形状として形成し、そのパターン形状が互いに連結しない態様で複数個、配列して形成されるパターン層と、
電磁波吸収層と、
誘電体層と、
導電性反射層とを、積層して構成され、
2以上の周波数に対し整合性を与えることを特徴とする電磁波吸収体。 - 導電性パターンが、×字状、+字状、*状または閉ループ形状の線状を組合わせたパターン形状を、1種類または数種類配列して形成されることを特徴とする請求項10に記載の電磁波吸収体。
- 導電性パターンが、×字状、+字状、*状または閉ループ形状の線状を組合わせたパターン形状を、1種類または数種類が配列させた領域が、部分的に配置され、それ以外の領域には、前記パターン形状とは異なる他のパターン形状が配置されることで形成されることを特徴とする請求項10に記載の電磁波吸収体。
- 電磁波吸収体の電波入射側の表面に、表面層が設けられることを特徴とする請求項1〜12のうちの1つに記載の電磁波吸収体。
- 電磁波吸収層は、複素比透磁率の実部が、1.01〜10、厚さが0.01〜2.5mmであることを特徴とする請求項1〜13のうちの1つに記載の電磁波吸収体。
- 電磁波吸収層は、有機重合体100重量部に対して、磁性損失材料としてフェライト、鉄合金、鉄粒子の群から選ばれる1または複数の材料を、1〜700重量部の配合量で含むことを特徴とする請求項1〜14のうちの1つに記載の電磁波吸収体。
- 電磁波吸収層は、磁性損失材料と併用して、グラファイト、カーボンブラック、炭素繊維、グラファイト繊維の群から選ばれる1または複数の材料を誘電損失材料として、有機重合体100重量部に対して0〜50重量部の配合量で含むことを特徴とする請求項1〜15のうちの1つに記載の電磁波吸収体。
- 電磁波吸収層および誘電体層の複素比誘電率を制御することにより、2以上の吸収周波数の位置を個別に制御することを特徴とする請求項10〜16のうちの1つに記載の電磁波吸収体。
- 難燃性、準不燃性、または不燃性を有することを特徴とする請求項1〜17のうちの1つに記載の電磁波吸収体。
- 電磁波反射性能を有する面上に用いられる電磁波吸収体であって、
前記導電性反射層を除く残余の各層が積層されて構成されることを特徴とする請求項1〜18のうちの1つに記載の電磁波吸収体。 - 請求項1〜19のうちの1つに記載の電磁波吸収体を用いることによる電磁波吸収方法。
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