JP2005268463A

JP2005268463A - 電波吸収体の製造方法

Info

Publication number: JP2005268463A
Application number: JP2004077502A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Uchida; 勝之内田; Masami Sugitani; 昌美杉谷
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】使用周波数帯における比透磁率が高い場合にも反射を抑制できる電波吸収体の製造方法を提供する。
【解決手段】磁性体原料粉末を含有する成形体を成型する。成形体は、第１焼成工程において焼失する焼失材を含有している。次に、この成形体を焼成して焼結体を形成する（第１焼成工程）。焼失材が在った部分に空孔が形成される。次に、焼結体に、誘電体材料粉末を含有するセラミックスラリーを含浸させる。セラミックスラリーはガラスを含有している。次に、焼結体を焼成する（第２焼成工程）。第２焼成工程における焼成温度は、第１焼成工程における焼成温度より低く設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波の放射ノイズなどを吸収する電波吸収体の製造方法に関する。

従来より、電波吸収体として、特許文献１に記載のものが知られている。この電波吸収体は、フェライト焼結体中に空孔が５〜３０体積％の割合でほぼ均一に存在し、多孔質化している。これにより、フェライト焼結体の透磁率を高く維持しながら誘電率を低下させ、電波を吸収する周波数帯域を拡大している。この広帯域電波吸収体は、主にノイズ評価用電波暗室などに用いられるものである。

しかし、フェライト焼結体が高透磁率かつ低誘電率であると、電波吸収体の特性インピーダンスは、低周波領域において、空気の特性インピーダンスに比べて非常に高い値となってしまう。このため、空気と電波吸収体との界面でのインピーダンスマッチングが悪い状態になり、反射が生じ、吸収効果が低下する。なお、特許文献１のように、電波暗室の外から侵入する電磁波を防ぐために、この電波吸収体を用いるのであれば、反射が大きくても問題とならない。

また、樹脂に磁性体粉末を混合した材料や、フェライトとガラスを混合した材料を用いて、電波吸収体を作製した場合には、低周波領域において透磁率の虚数部が急激に低下し、透磁率の損失成分も殆ど発現せず、電波吸収効果が低いという問題がある。
特開平５−５５７８０号公報

そこで、本発明の目的は、使用周波数帯における比透磁率が高い場合にも反射を抑制できる電波吸収体の製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る電波吸収体の製造方法は、
（ａ）磁性体原料粉末を含有する成形体を成型する成型工程と、
（ｂ）成形体を焼成して焼結体を形成する第１焼成工程と、
（ｃ）焼結体に、誘電体材料粉末を含有するセラミックスラリーを含浸させる含浸工程と、
（ｄ）焼結体を焼成する第２焼成工程と、
を備えたことを特徴とする。

成形体は、第１焼成工程において焼失する焼失材を含有している。これにより、焼失材が在った部分に空孔が形成され、焼結体にセラミックスラリーを含浸させる作業が容易になる。

また、第２焼成工程における焼成温度を、第１焼成工程における焼成温度より低く設定することにより、第２焼成工程の焼成温度によって磁性焼結体の特性が変化するのを防止する。

また、誘電体材料粉末を含有するセラミックスラリーが、ガラスを含有していることを特徴とする。これにより、低温焼成可能な誘電体材料が得られる。

本発明によれば、電波吸収体の空孔内に高誘電率の誘電体材料を充填することによって、高い透磁率を維持したまま、誘電率を上昇させることができ、比透磁率と比誘電率の値を近づけられる。この結果、表面での反射が少なく、低周波領域から電波吸収効果の大きい電波吸収体が得られる。

以下、本発明に係る電波吸収体の製造方法の一実施例について添付の図面を参照して説明する。

図１は電波吸収体のフローチャートである。磁性体原料粉末には、比透磁率４００のＮｉＺｎＣｕフェライト材料を用いた。この磁性体原料粉末は以下のようにして製作される。ＮｉＺｎＣｕフェライト原料と所定量の酸化物原料とを混合して８００℃の温度で１時間仮焼する。得られた仮焼粉末をボールミルにて湿式粉砕した後、乾燥してから解砕し、平均粒径が約２μｍのフェライトセラミック粉末を得る。

このフェライトセラミック粉末に、平均粒径が約１５μｍの球状ポリマーを５６体積％添加し、溶媒、バインダー（結合材）、分散材を加えてボールミルで所望の時間混合を行う。ここに、球状ポリマーは、後述の第１焼成工程において焼失する焼失材である。得られたフェライトセラミックスラリーをドクターブレード法などを用いて、厚さが約１００μｍのフェライトセラミックグリーンシートを作製する。

次に、こうして得られたフェライトセラミックグリーンシートを積み重ねた後、プレス機にて圧着して、例えば、１００×１００ｍｍで厚さが２ｍｍの板状フェライト成形体を成型する（工程１）。

次に、工程２において、フェライト成形体を４００℃の温度で脱バインダー処理を３時間行った後、９５０℃の温度で２時間焼成してフェライト焼結体を形成する（第１焼成工程）。このとき、フェライト成形体に含まれている球状ポリマーが焼失して、球状ポリマーが在った部分に空孔が形成される。

次に、工程３において、フェライト焼結体に、比誘電率が１００の低温焼成誘電体材料粉末を含有するセラミックスラリーを含浸させる（含浸工程）。これにより、フェライト焼結体に形成されている空孔内に、低温焼成誘電体材料粉末を含有するセラミックスラリーが充填される。

次に、工程４において、フェライト焼結体を、第１焼成工程での焼成温度よりも低い焼成温度（本実施例の場合は９００℃）で焼成し、低温焼成誘電体材料粉末を含有するセラミックスラリーを焼結する（第２焼成工程）。第２焼成工程の焼成温度を第１焼成工程の焼成温度より低くしているのは、第２焼成工程の焼成温度によってフェライト焼結体の特性が変化するのを防止するためである。従って、セラミックスラリーの誘電体材料には、磁性体原料より低い温度で焼結するものを採用することが好ましい。しかし、一般的に誘電体材料の焼結温度は１０００℃を超えており、磁性体原料より高い。そこで、本実施例では、誘電体材料粉末（ＢａＯ−ＴｉＯ₂−ＮｄＯ_2/3系のセラミックス）にガラスを添加させることにより、低温焼成可能な誘電体材料としたものを用いている。こうして、電波吸収体が完成する。

上記と同様の材料及び製造方法でリング状のフェライト成形体（電波吸収体１０、図２参照）を作成して比透磁率及び比誘電率を測定した。表１は測定した結果を示すものである（実施例参照）。表１には、比較例１として磁性体原料粉末に球状ポリマーを混練しないで電波吸収体を作製したもの（すなわち、通常のフェライト焼結体でできたもの）、並びに、比較例２としてフェライト焼結体に誘電体材料粉末を含有するセラミックスラリーを含浸しなかったものについての測定結果も記載している。

また、図３の実線μ’，μ”はそれぞれ、リング状フェライト成形体の透磁率の実数部と虚数部の周波数特性を示すグラフである。図３には、比較のために、比較例１の電波吸収体の透磁率の実数部と虚数部の周波数特性を示すグラフも併せて記載している（点線μ’，μ”参照）。

ここで、一般に電波は、電波吸収体の透磁率の虚数部の数値が大きい程、損失が大きくなり、電波吸収体において熱として消費・吸収され易くなる。従って、低い周波数から大きな虚数部が得られることが好ましい。

フェライト焼結体の内部に空孔が形成されている電波吸収体１０は、空孔が形成されていない電波吸収体に比べて透磁率は低下するものの、フェライト焼結体が本来有している特徴を維持した特性を有する。すなわち、透磁率の実数部および虚数部のそれぞれの数値は、フェライト焼結体の透磁率が同比率で低下したものとなる。このため、透磁率の虚数部は、低周波領域から増加する（図３の実線μ”参照）。

また、特性インピーダンスは、以下の式で表される。
Ｚ（０）＝３７７×（μｒ／εｒ）^1/2
μｒ：比透磁率
εｒ：比誘電率

空気の比透磁率と比誘電率はそれぞれ１であるから、空気の特性インピーダンスはＺ（０）＝３７７Ωである。従って、電波吸収体１０の特性インピーダンスを空気の特性インピーダンスに合わせるためには、電波吸収体１０の比透磁率と比誘電率を等しい値にする必要がある。両者の特性インピーダンスを合わせれば、空気と電波吸収体１０との界面での反射がなくなり、殆どのノイズが電波吸収体１０に入射することになる。

電波吸収体１０の空孔内に高誘電率の誘電体材料を充填することによって、高い透磁率を維持したまま、誘電率を上昇させることができ、比透磁率と比誘電率の値を近づけられる。この結果、表面での反射が少なく、低周波領域から電波吸収効果の大きい電波吸収体１０が得られる。

表１や図３より、電波吸収体１０は、３０〜１００ＭＨｚ付近で空気の特性インピーダンスに近い値となる。このため、この周波数領域では、電波が殆ど反射することなく、電波吸収体１０に入射することになる。

また、透磁率は周波数によって変化するが、誘電率は殆ど変化しないため、比透磁率と比誘電率が同一になる周波数を中心にして、電波吸収体１０は空気との界面での反射が小さくなり、電波吸収効果が大きくなる。

そして、透磁率と誘電率の調整は、空孔の体積率および空孔に含浸する誘電体の誘電率を調整することによって可能であり、吸収したいノイズの周波数に合わせて調整すればよい。

また、数十ＭＨｚから１ＧＨｚの間で、比透磁率と比誘電率が同じ数値になる周波数を設定するのであれば、空孔体積率が３０〜８０体積％、空孔に含浸させる誘電体材料の比誘電率は２０〜３０００が好ましい。このとき、フェライト焼結体の比誘電率は１５程度である。

空孔体積率が３０体積％より少ない場合、電波吸収体１０の内部の空孔へ誘電体材料が充分に含浸できないという心配がある。さらに、磁性体原料の比率が高くなり、磁性体原料の誘電率の影響により、電波吸収体１０の誘電率を高くすることができない。このため、比透磁率と比誘電率を近付けることが困難になる。逆に、空孔体積率が８０体積％を超える場合、空孔形成後のフェライト焼結体の機械的強度が低下して脆くなり、加工が困難になる。しかも、磁路が空孔によって分断され、フェライト焼結体の特性が本来の特性から大きく異なったものに変化してしまう心配がある。

また、誘電体材料の比誘電率が３０００を超えると、電波吸収体１０の比誘電率が比透磁率より大きくなってしまい、特性インピーダンスが３７７Ωから遠ざかってしまうからである。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、空孔体積率が３０〜８０体積％の範囲より低い場合や、フェライト焼結体の比透磁率がかなり高くなる周波数帯域で電波吸収体１０を使用する場合には、さらに大きい比誘電率をもつ誘電体材料を含浸させる必要がある。

本発明に係る電波吸収体の製造方法の一実施例を示すフローチャート。図１に示す製造方法で得られた電波吸収体の一実施例を示す斜視図。透磁率の周波数特性を示すグラフ。

符号の説明

１０…電波吸収体

Claims

磁性体原料粉末を含有する成形体を成型する成型工程と、
前記成形体を焼成して焼結体を形成する第１焼成工程と、
前記焼結体に、誘電体材料粉末を含有するセラミックスラリーを含浸させる含浸工程と、
前記焼結体を焼成する第２焼成工程と、
を備えたことを特徴とする電波吸収体の製造方法。
前記成形体が、第１焼成工程において焼失する焼失材を含有していることを特徴とする請求項１に記載の電波吸収体の製造方法。
前記第２焼成工程における焼成温度が、前記第１焼成工程における焼成温度より低いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電波吸収体の製造方法。
前記誘電体材料粉末を含有するセラミックスラリーが、ガラスを含有していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電波吸収体の製造方法。