JP2023132076A - 電波吸収体 - Google Patents

Abstract

【課題】電波干渉型の電波吸収体において、広い周波数帯域の電波を良好に吸収することができる電波吸収体を実現する。【解決手段】電波１入射面側から第１誘電体層１１と抵抗層１２と第２誘電体層１３と反射層１４とが順次積層された電波干渉型の電波吸収体であって、前記抵抗層の抵抗値が１１０Ω／ｓｑ以上１５０Ω／ｓｑ以下である。【選択図】図１

Description

本開示は、不所望な電波を吸収する電波吸収体に関し、特に、いわゆる電波干渉型の電波吸収体であり、吸収される電波の周波数帯域を広く設定することが可能な電波吸収体に関する。

電気回路などから外部へと放出される漏洩電波や、不所望に反射した電波の影響を回避するために、電波を吸収する電波吸収体が用いられている。

近年は、携帯電話などの移動体通信や無線ＬＡＮ、料金自動収受システム（ＥＴＣ）などで、数ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波数帯域を持つセンチメートル波、さらには、３０ギガヘルツから１００ギガヘルツの周波数を有するミリ波帯、ミリ波帯域を超えた高い周波数帯域の電波としてテラヘルツ（ＴＨｚ、１００ＧＨｚ～）帯域の周波数を有する電波を利用する技術の研究も進んでいる。

このような高い周波数の電波を利用する技術トレンドに対応して、不要な電波を吸収する電波吸収体に対しても、ミリ波帯域からそれ以上の高い周波数帯域の電波を吸収可能とするものへの要望がより強くなることが考えられる。

不要な電波の反射を抑えて吸収する電波吸収体としては、誘電体層の電波入射側表面に抵抗皮膜が設けられ、反対側の裏面には電波を反射する反射層が設けられて、反射層で反射して外部に放射される電波の位相を抵抗皮膜の表面で反射する電波の位相から１／２波長分ずらすことで、電波吸収体から反射する電波を打ち消しあって吸収するいわゆる電波干渉型（反射型とも言う）のものが知られている。電波干渉型の電波吸収体は、磁性体粒子によって磁気的に電波を吸収するタイプの電波吸収体と比べて軽量であり、容易に製造することができるため低コスト化が可能という利点を有している。

発明者らは、薄型に形成された電波干渉型の電波吸収体である電波吸収シートとして、誘電体層の表面に形成される抵抗皮膜に導電性有機高分子膜を採用することで、所望する周波数帯域の電波を良好に吸収することができるとともに高い可撓性を備えた、取り扱いの容易な電波吸収シートを提案している（特許文献１参照）。

国際公開番号ＷＯ２０１８／０８８４９２号公報

一般に、電波吸収体や電波吸収シートでは、その使用環境や目的に応じて当該電波吸収体や電波吸収シートに吸収させる電波の周波数（吸収周波数）が設定される。電波干渉型の電波吸収シートの場合は、電波吸収の原理から誘電率がεの誘電体層の厚さｄを、吸収させる電波の誘電体内での伝搬時の波長λ（＝１／周波数）に応じてｄ＝λ／４＝πｃ／（２ω√ε）として作製されるが、このようにして作製された電波吸収体の電波吸収特性、すなわち、入射する電波の周波数が変化した場合の電波吸収量の変化を示す反射減衰量特性は極めて急峻な変化を示し、吸収周波数とは異なる周波数の電波の吸収特性は大きく低減してしまう。

本開示は、上記従来の電波吸収シートの課題を解決し、電波干渉型の電波吸収体において、広い周波数帯域の電波を良好に吸収することができる電波吸収体を実現することを目的とする。

上記課題を解決するため本願で開示する電波吸収体は、電波入射面側から第１誘電体層と抵抗層と第２誘電体層と反射層とが順次積層された電波干渉型の電波吸収体であって、前記抵抗層の抵抗値が１１０Ω／ｓｑ以上１５０Ω／ｓｑ以下であることを特徴とする。

本願で開示する電波吸収体は、第１誘電体層、抵抗層、第２誘電体層、反射層が順次積層された構成とすることで、２つの誘電体層による所定の周波数の電波を吸収するキャンセル効果が複合されることとなる。この結果、電波吸収体に吸収される電波の周波数特性を、より広い周波数帯域に対して高い吸収特性を有するブロードなものとすることができる。

本実施形態にかかる電波吸収シートの構成を説明する部分断面図である。 本実施形態にかかる電波吸収シートにおける電波吸収特性を確認するためのモデル図とシミュレーションに用いられる等価回路図である。図２（ａ）が本実施形態にかかる電波吸収シートの構成のもの、図２（ｂ）が従来の電波吸収シートの構成のものをそれぞれ示す。 シミュレーションに用いる電波吸収シートのモデルと実際に作製した電波吸収シートの構成を説明するモデル図である。 実際に作製した電波吸収シートの反射減衰特性を、シミュレーション結果と比較する図である。 抵抗層の抵抗値を変化させた場合の、反射減衰特性の変化を示す図である。

本願で開示する電波吸収体は、電波入射面側から第１誘電体層と抵抗層と第２誘電体層と反射層とが順次積層された電波干渉型の電波吸収体であって、前記抵抗層の抵抗値が１１０Ω／ｓｑ以上１５０Ω／ｓｑ以下である。

このような構成とすることで、抵抗層が入射した電波の一部を反射するとともに他を透過させるため、第１誘電体層による電波吸収効果と第２誘電体層による電波吸収効果とが複合して、広い周波数帯域にわたって高い反射減衰量が得られるブロードな電波吸収特性を実現することができる。

上記電波吸収体において、前記第１誘電体層の表面インピーダンスが３７７Ωであることが好ましい。このようにすることで、電波吸収体の表面が空気中のインピーダンス値と一致するいわゆるインピーダンスマッチングが実現され、より多くの電波が第１誘電体層に入射するため、より高い電波吸収特性を備えた電波吸収体を実現することができる。

また、吸収する電波の中心周波数が１００ＧＨｚ以上であり、かつ、電波減衰量が－１０ｄＢ以上となる周波数帯域幅が１００ＧＨｚ以上であることが好ましい。このようにすることで、今後の利用増が期待できる高周波数帯域における広帯域の電波吸収特性が実現される。

さらに、前記第２誘電体層が粘着性を有することが好ましい。このようにすることで、抵抗層と第２誘電体層と反射層とを、第２誘電体層自体が備える粘着性で接着することができ、各層を接着するための接着剤が不要となるため、電波吸収体を低コストで製造することができる。

さらにまた、前記抵抗層が、導電性有機高分子膜、金属膜、スパッタ膜、蒸着膜のいずれかで形成されていることが好ましい。

また、本願で開示する電波吸収体は、前記第１誘電体層、前記抵抗層、前記第２誘電体層、前記反射層がいずれも薄膜状に作製され、全体として可撓性を有するシート状に形成されていることが好ましい。電波吸収体において可撓性を有するシート状とすることで、所望する場所に配置する場合などに取扱いが容易な電波吸収体を実現することができる。

以下、本願で開示する電波吸収体について、図面を参照して説明する。

ここでは、本願で開示する電波吸収体として、主面積に対して厚さが十分に小さくシートとして把握できる電波吸収シートを例示して説明する。このように、本願で開示する電波吸収体とは、その表面積と厚さとの関係でシートとして捉えられる電波吸収シートと、相対的に厚さが厚く全体がブロック形状として把握される電波吸収ブロックとの両方を含む概念である。

なお、後述するように、電波干渉型の電波吸収体の誘電体層の厚さは基本的に吸収する電波の周波数の逆数に比例することから、吸収する電波の周波数がミリ波帯域以上の高い周波数の電波吸収体では誘電体層の厚さはそれほど厚くはならない。また、例えば、ノイズ源となる電子機器の表面に隙間無く配置する場合や、外殻を構成する筐体の内部に配置された電子機器を不所望な外部電波から保護する場合などの用途の場合、電波吸収体が一定以上の表面積を有していることが実用上有効である。このため、本願で開示する電波吸収体は、一定の表面積を有し厚さが小さいシート状の形態を採ることがより一般的であると考えられる。

（実施の形態）
図１は、本実施形態にかかる電波吸収シート（電波吸収体）の構成を示す一部断面斜視図である。

なお、図１は、本実施形態にかかる電波吸収シートの構成を理解しやすくするために記載された図であり、図中に示された部材の大きさ、特に各層の厚さに関しては必ずしも現実に即して表されたものではない。

［電波吸収シートの全体構成］
本実施形態で例示する電波吸収シート１０は、吸収される電波１の入射面側から、表面誘電体層１１ａ、樹脂製基材１１ｂ、抵抗層１２、第２誘電体層１３，反射層１４が順次積層されて構成されている。

なお、図１に例示する電波吸収シート１０では、表面誘電体層１１ａの背面側（入射側表面とは反対の側）に、導電性高分子膜で構成された抵抗層１２を塗布する基材としての樹脂製基材１１ｂが配置されていて、表面誘電体層１１ａと樹脂製基材１１ｂとで第１誘電体層１１が構成されている。

本実施形態にかかる電波吸収シート１０は、基本的には電波干渉型（λ／４型、反射型とも称される）であり、表面誘電体層１１ａに入射した電波１は、一部が抵抗層１２で反射され残りは抵抗層１２を透過する。抵抗層１２を透過した電波１は、第２誘電体層１３を透過した後に反射層１４で反射される。また、表面誘電体層１１ａの電波１が入射する側の表面抵抗値は、その比誘電率を考慮して３７７Ω／ｓｑとなるように設定されていて、より多くの電波１が電波吸収シート１０の内部に侵入することができるように、いわゆるインピーダンスマッチングがとられている。

本実施形態にかかる電波吸収シートでは、表面誘電体層１１ａの表面で表面反射された電波と、抵抗層１２で反射された電波および反射層１４で反射された電波との位相を逆転させて打ち消し合うことによって、電波吸収シート１０からの反射波を減衰させて見かけ上電波１を吸収することができる。

［各部材の詳細について］
次に、本実施形態にかかる電波吸収シート１０を構成する各部材について説明する。

＜誘電体層＞
本実施形態にかかる電波吸収シートの第１誘電体層１１（表面誘電体層１１ａ＋樹脂製基材１１ｂ）、第２誘電体層１３は、いずれも、酸化チタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエステル樹脂、ガラス、シリコーンゴムなどの各種誘電体で形成することができる。

なお、第１誘電体層１１、第２誘電体層１３は、いずれも１種の材料で形成された１層構成のものとして形成することができる。また、同種、異種の材料を２層以上積層した構成とすることもできる。図１に示す本実施形態の電波吸収シート１０では、上述したように抵抗層１２を形成するための樹脂製基材１１ｂとしてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシートが用いられていて、第１誘電体層１１は、表面誘電体層１１ａと樹脂製基材１１ｂとの２層によって構成されていることになる。

なお、抵抗層１２を、電波１が入射する側の表面に配置された誘電体層の背面に直接形成した場合や、抵抗層１２を形成する際に基材が不要な場合には、電波吸収シート１０の表面に配置された誘電体層が単独で第１誘電体層１１を構成することとなる。

また、第１誘電体層１１と第２誘電体層１３とは同じ誘電体材料を用いて形成することができ、また、その層構成数を含めて異なる誘電体材料を用いて構成することも可能である。

第１誘電体層１１、および、第２誘電体層１３の厚さは、電波吸収シート１０によって吸収したい電波１の周波数である吸収周波数に応じて、それぞれの誘電体層を構成する誘電性部材の誘電率を勘案して適宜求めることができる。一例として、電波吸収シート１０で吸収される電波１の中心周波数が１００ＧＨｚから４００ＧＨｚまでの場合には、第１誘電体層１１、第２誘電体層１２を比誘電率が２～３程度の一般的な誘電材料を用いて、その厚さを８０μｍから２５０μｍとすることが好ましい。比誘電率が２～３程度の誘電体層の場合に、その厚みが８０μｍよりも薄いと電波吸収シートで吸収される電波の中心波長が４００ＧＨｚよりも高くなる。一方、誘電体層の厚みが２５０μｍよりも厚い場合には、電波吸収シートで吸収される電波の中心波長が１００ＧＨｚよりも低くなる。

図１に示す本実施形態にかかる電波吸収シート１０では、表面誘電体層１１ａと第２誘電体層１３とを、いずれも透光性があり粘着性を有するアクリル系のＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）で構成している。表面誘電体層１１ａまたは第１誘電体層１１と、第２誘電体層１３とに、粘着性を有する樹脂材料を用いることで、第１誘電体層１１と必要な基材を含む抵抗層１２、さらに、抵抗層１２と第２誘電体層１３と反射層１４とを誘電体層が有する接着力によって接着することができるため、電波吸収シート１０の構成を簡易なものとして製造時の作業性の向上や材料低減ができるため、電波吸収シート１０を作製するコストを低減することができる。ＯＣＡとしては、上記したアクリル系ＯＣＡ以外に、シリコーン系ＯＣＡ、ウレタン系ＯＣＡなどを用いることができる。

もちろん、各層を接着するために両面粘着シートなどの粘着材料を用いることができ、各層を接着する面に接着剤を塗布して電波吸収シート１０としての積層体を構成することもできる。

また、図１に実施の形態として例示した電波吸収シート１０の表面誘電体層１１ａや第２誘電体層１３のように、透明または一定以上の透光性を有する材料で形成された層を用い、さらに、抵抗層１２と反射層１４とを透光性を有する材料で構成した場合には、全体として一定以上の全光線透過率を有する透光性を備えた電波吸収シート１０を実現することができる。電波吸収シート１０の全光線透過率は６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。

＜抵抗層＞
本実施形態に示す電波吸収シート１０の抵抗層１２は、第１誘電体層１１と第２誘電体層１３との間に配置され、第１誘電体層１１を透過した電波１の一部を反射し、残りを透過させる機能を果たす。

抵抗層１２における電波１を反射する割合は、抵抗層１２の抵抗値によって定まり、抵抗値が３７７Ωと相違が大きくなればなるほど反射する電波の割合が低下し透過する電波の割合が増える。また、入射する電波の周波数によっても抵抗層１２を透過する電波の割合が変化し、同じ抵抗値の抵抗層１２である場合、電波１の周波数が高くなるほど抵抗層１２を透過する割合が増える。

本実施形態として示す電波吸収シート１０の場合は、吸収する電波１の中心周波数を３００ＧＨｚと設定していて、抵抗層１２の抵抗値は１３０Ω／ｓｑとしている。なお、電波吸収シート１０で吸収する電波１の中心周波数を３００ＧＨｚとする場合には、広帯域幅の周波数を良好に吸収するために、抵抗層１２の抵抗値は１１０Ω／ｓｑ以上１５０Ω／ｓｑ以下とすることが好ましい。抵抗層１２の抵抗値が１１０Ω／ｓｑより小さいと、電波吸収シート１０に入射した電波１の多くが抵抗層１２で反射されてしまい、第２誘電体層１３による電波吸収作用が小さくなる。一方、抵抗層１２の抵抗値が１５０Ω／ｓｑより大きい場合は、電波吸収シート１０に入射した電波１の多くが抵抗層１２を透過してしまうため、第１誘電体層１１のみによる電波吸収作用が小さくなる。本実施形態の電波吸収シート１０では、抵抗層１２で反射される電波１と反射層１４で反射される電波１とのバランスを良くして、表面誘電体層１１ａの表面で表面反射された電波１との干渉作用を適度に複合させることで、広い周波数帯域の電波を良好に吸収することができるようになるため、抵抗層１２の抵抗値の値をその中心周波数に応じた所定の範囲の値とすることが重要となる。

なお、図１に示す本実施形態にかかる電波吸収シート１０に用いられる抵抗層１２としては、抵抗値が上述した１１０Ω／ｓｑ以上１５０Ω／ｓｑとなるものであれば特に制限はない。具体的には、導電性有機高分子膜、スパッタ膜、蒸着膜などを良好に用いることができる。また、上述の導電性有機高分子膜、スパッタ膜、蒸着膜は、膜厚や形成密度によって抵抗値を制御することが可能であるため、所望の抵抗値を有する抵抗層１２を容易に形成することができる点で好ましい。

抵抗層１２として用いられる導電性有機高分子としては、共役導電性有機高分子が用いられ、ポリチオフェンやその誘導体、ポリピロールやその誘導体を用いることが好ましい。

また、抵抗層１２としては、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子を使用することができ、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子、ポリフェニレンビニレン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセン系導電性高分子、ポリチオフェンビニレン系導電性高分子、および、これらの共重合体等を用いることができる。

なお、抵抗層１２に用いられる導電性有機高分子として、ポリアニオンをカウンターアニオンとして用いることができる。ポリアニオンとしては特に限定されないが、上述した抵抗皮膜１に用いられる共役導電性有機高分子に、化学酸化ドープを生じさせることができるアニオン基を含有するものが好ましい。このようなアニオン基としては、例えば、一般式－Ｏ－ＳＯ₃Ｘ、－Ｏ－ＰＯ（ＯＸ）₂、－ＣＯＯＸ、－ＳＯ₃Ｘで表される基等（各式中、Ｘは水素原子またはアルカリ金属原子を示す。）が挙げられ、中でも、共役導電性有機高分子へのドープ効果に優れることから、－ＳＯ₃Ｘ、および、－Ｏ－ＳＯ₃Ｘで表される基が特に好ましい。

上記導電性有機高分子は、１種を単独で使用してもよいし２種以上を併用してもよい。上記例示した材料の中でも、透明性と導電性とがより高くなることから、ポリピロール、ポリ（３－メトキシチオフェン）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（２－アニリンスルホン酸）、ポリ（３－アニリンスルホン酸）から選ばれる１種または２種からなる重合体が好ましい。

特に、共役系の導電性有機高分子とポリアニオンの組み合わせとしては、ポリ（３、４－エチレンジオキシチオフェン：ＰＥＤＯＴ）と、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を用いることが好ましい。

また、本実施形態にかかる電波吸収シート１０の抵抗層１２においては、導電性有機高分子の電気伝導度を制御して、所定の抵抗値を得るために、ドーパントを併用することができる。ドーパントとしては、ヨウ素、塩素等のハロゲン類、ＢＦ₃、ＰＦ₅等のルイス酸類、硝酸、硫酸等のプロトン酸類や、遷移金属、アルカリ金属、アミノ酸、核酸、界面活性剤、色素、クロラニル、テトラシアノエチレン、ＴＣＮＱ等が使用できる。

抵抗層１２における導電性有機高分子の含有量は、抵抗層１２組成物に含まれる固形分の全質量に対して、１０質量％以上３５質量％以下であることが好ましい。含有量が１０質量％を下回ると、抵抗層１２の導電性が低下する傾向にある。このため、インピーダンス整合をとるために抵抗層１２の表面電気抵抗値を所定の範囲とした結果、抵抗層１２の膜厚が大きくなることによって、電波吸収シート全体が厚くなったり、透光性を備える場合では光学特性が低下したりする傾向がある。一方、含有量が３５質量％を超えると、導電性有機高分子の構造に起因して抵抗層１２をコーティングする際の塗布適正が低下して、良好な抵抗層１２を形成しづらくなり、透光性を有する場合には、抵抗層１２のヘイズが上昇してやはり光学特性が低下する傾向にある。

また抵抗層１２がカーボンマイクロコイル、カーボンナノチューブ、グラフェン等のカーボン材料を含む構成でも良い。

カーボンマイクロコイルは、主としてアセチレンの触媒活性化熱分解法によって得られる一種の気相成長カーボンファイバーであり、コイル径がミクロンオーダーの３Ｄ－ヘリカル／らせん構造をなしている材料である。コイル径は１～１０μｍであり、該コイルを形成するカーボンファイバー径は０．１～１μｍであり、コイルの長さは１～１０ｍｍであることが好ましい。

カーボンナノチューブは、具体的には例えばアーク放電法、レーザー蒸発法、熱分解法等の気相成長法によって得ることができる。本実施形態にかかる電波吸収シート１０の抵抗層１２として用いられるカーボンナノチューブとしては、単層および多層のいずれであってもよい。

グラフェンは、例えば剥離転写法、ＳｉＣ熱分解法、化学気相成長法、カーボンナナノチューブを切開する方法等によって得ることができる。本実施形態にかかる電波吸収シート１０の抵抗層１２として用いられるグラフェンとしては、所望するアスペクト比を容易に得られること、および、電波吸収シート１０における配向性の観点から、鱗片形状の紛体状グラフェンを用いることが好ましい。

なお、上記したカーボン材料を分散させる樹脂としては、水溶性ポリエステル樹脂を用いることができる。

なお、抵抗層１２は、上述のように抵抗層１２の形成用塗料としてのコーティング組成物を樹脂製の基材の上に塗布して乾燥することにより形成することができる。

抵抗層形成用塗料を基材の上に塗布する方法としては、例えば、バーコート法、リバース法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ダイコート法、ディッピング法、スピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法等の塗布方法を用いることができる。塗布後の乾燥は、抵抗層形成用塗料の溶媒成分が蒸発する条件であればよく、１００～１５０℃で５～６０分間行うことが好ましい。また、必要に応じて、塗膜にＵＶ光（紫外線）やＥＢ（電子線）を照射して塗膜を硬化させることで抵抗層１２を形成してもよい。

なお、抵抗層１２を形成するために用いられる基材としては特に限定されないが、透明性を有する透明基材が好ましい。このような透明基材の材質としては、例えば、樹脂、ゴム、ガラス、セラミックス等の種々のものが使用でき、上述したように本実施形態で例示する電波吸収シート１０では厚さが５０μｍのＰＥＴ膜を用いている。

＜反射層＞
反射層１４は、第２誘電体層１３を透過した電波１を反射する層である。反射層１２では、抵抗層１２とは異なり電波１を透過させる必要は無い。このため、なるべく低い抵抗値であることが好ましく、抵抗値が０Ω／ｓｑであることが最も好ましい。このような反射層１４としては、金属箔や金属板を良好に使用できる。

電波吸収シート１０として可撓性を有するようにするためには、反射層１４を構成する材料としては金属箔がより好ましく、銅箔、アルミ箔、金箔などの各種の金属箔を用いることができる。これらの中でも、コストと空気中での酸化の影響を考慮すると、反射層１４としてアルミ箔を用いることが特に好ましい。反射層１４を形成するアルミ箔などの金属箔は、金属材料を圧延することで容易に実現できる。また、非金属製材料の表面に金属を蒸着した蒸着膜で反射層１４を形成する場合には、従来各種蒸着膜の形成に用いられている蒸着方法を、蒸着する金属材料と基材となる樹脂などの非金属性材料の耐熱温度などとを考慮して適宜選択することが好ましい。

反射層１４の厚さは、可撓性を有する電波吸収シート１０とする場合としてアルミ箔を用いた場合には、１μｍ～２０μｍであることが好ましい。

また、図１に示す本実施形態にかかる電波吸収シート１０において、第２誘電体層１３の抵抗層１２が形成されている側とは反対側の表面に直接金属材料の蒸着膜を形成することで、反射層１４を金属などの導電性材料の蒸着膜のみで形成することができる。第２誘電体層１３の背面側に金属蒸着膜を形成した場合には、第２誘電体層１３と反射層１４とを別々に形成してこれを密着配置させる場合と比較して、第２誘電体層１３と反射層１４との間に間隙が生じない。このため、第２誘電体層１３を透過した電波１を第２誘電体層１３の背面側表面の位置で反射させることができ、所望する電波吸収量の周波数特性を有する電波吸収シート１０を実現することが容易となる。

一方で、反射層１４に金属箔を用いる場合と比較して、蒸着膜を用いる場合には、蒸着膜における導電性材料の密度を均一に、かつ十分に形成する必要がある。発明者らの検討結果によれば、反射層の抵抗値は１Ω／ｓｑ以下となるようにすることが好ましく、金属蒸着膜の厚さを十分に制御して抵抗値を所望する値以下とすることが好ましい。

また、電波吸収シート１０として可撓性とともに透光性を有するようにするためには、反射層１４として、導電性の繊維により構成された導電性メッシュが採用できる。導電性メッシュは、一例としてポリエステルモノフィラメントで織ったメッシュに金属を付着させて導電性とすることで構成できる。金属としては、導電性の高い銅、銀などを用いることができる。また、メッシュの表面を覆う金属膜による反射を低減するために、金属膜のさらに外側に黒色の反射防止層を付与したものも製品化されている。

反射層１４としては、他にも、直径が数十から数百μｍの細い銅線などの金属線が、縦横に配置された導電性金属格子を用いることができる。

なお、上述のメッシュや導電性金属格子により反射層１４を構成した場合には、可撓性と透光性とを確保するために、反射層１４として求められる抵抗値を実現できる限りにおいて、最低限の厚さを有するように構成されることとなる。

メッシュや導電性格子として形成される反射層１４の開口率は、透光性を確保する観点からはより大きい方が、反射層１４としてその表面で電波を確実に反射して電波吸収シート１０としての電波吸収特性を高くする観点からはより小さい方が好ましい。発明者らの検討によると、開口率が３５％以上８５％以下であることが好ましく、開口率が３５％以上７５％以下であることがより好ましい。

＜接着層＞
図１での図示は省略しているが、本実施形態にかかる電波吸収シート１０を所定の位置に容易に配置できるように、反射層１４の背面に接着層を形成することができる。

接着層としては、粘着テープなどの粘着層として利用される公知の材料、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤等を用いることができる。また被着体に対する粘着力の調節、糊残りの低減のために、粘着付与剤や架橋剤を用いることができる。被着体に対する粘着力は５Ｎ／１０ｍｍ～１２Ｎ／１０ｍｍが好ましい。粘着力が５Ｎ／１０ｍｍより小さいと、電波吸収シート１０が被着体から容易に剥がれてしまったり、ずれてしまったりすることがある。また、粘着力が１２Ｎ／１０ｍｍより大きいと、電波吸収シート１０を被着体から剥離しにくくなる。

また接着層の厚さは、２０μｍ～１００μｍが好ましい。接着層の厚さが２０μｍより薄いと、粘着力が小さくなり、電波吸収シート１０が被着体から容易に剥がれたり、ずれたりすることがある。接着層の厚さが１００μｍより大きいと、電波吸収シート１０を被着体から剥離しにくくなる。また接着層の凝集力が小さい場合は、電波吸収シート１０を剥離した場合、被着体に糊残りが生じる場合がある。また、電波吸収シート１０全体としての可撓性を低下させる要因となる。

なお、本実施形態にかかる電波吸収シート１０に使用可能な接着層としては、電波吸収シート１０を被着物体に剥離不可能に貼着する接着層とすることができるとともに、剥離可能な貼着を行う接着層とすることもできる。なお、本実施形態にかかる電波吸収シート１０において、接着層を備えた構成とすることは必須の要件ではなく、電波吸収シート１０を所望する部材に対して、従来一般的な各種の接着方法を用いて接着することができる。

（実施例）
以下、本実施形態にかかる電波吸収シート１０の電波吸収特性の検討を行った検討結果について説明する。

［電波吸収特性について］
発明者らは、第１誘電体層と抵抗層と第２誘電体層と反射層とが順次積層された本願で開示する電波吸収シートにおける電波吸収の原理、特に、吸収される電波の周波数特性がブロードなものとなって、一例として１００ＧＨｚ以上の広い周波数帯域にわたって、－１０ｄＢ（９０％）以上の反射減衰特性が得られる理由と、電波吸収特性をコントロールすることの可能性について、電波吸収シートのモデルを作製し、シミュレーションを行うとともにモデルに即した電波吸収シートを実際に作製して対比を行った。

図２は、発明者らが検討に用いた電波吸収体（シート）のモデルとシミュレーションの基本となる等価回路図とを示している。図２（ａ）が本願で開示する電波吸収体（シート）のモデルと透過回路図を、図２（ｂ）が表面抵抗層（抵抗被膜）と誘電体層と反射層とを備えた従来の電波吸収シートのモデルと透過回路図を示している。

まず、図２（ｂ）に示す、従来の電波干渉型（λ／４型）の電波吸収体（シート）の場合についてみると、電波吸収シートの表面には空気中のインピーダンス３７７Ωにマッチングされた抵抗値が３７７Ωの表面抵抗層（抵抗皮膜）２５が配置され、電波吸収シートで吸収される電波の波長λに対応させて厚さλ／４に設定された誘電体層２６を介して、反射層２７が配置される。図２（ｂ）に示した等価回路のように、電波吸収シートの表面であるポートＰ１は表面抵抗層と同じ電位となるため、表面抵抗層２５で反射された電波と、厚さがλ／４である誘電体層を透過して反射層で反射され誘電体層２６を透過した電波とが打ち消しあって、見かけ上電波吸収される。

このため、誘電体層２６の厚みλ／４として設定された波長λの電波は良好にキャンセルされるが、電波の波長がシフトするとそのキャンセル効果が急激に低下する電波吸収特性となる。

一方、図２（ａ）に示す本実施形態にかかる電波吸収シートのモデルは、電波が入射する表面から、第１誘電体層２１、抵抗層２２、第２誘電体層２３、反射層２４が順次積層されている。

このモデルにおける第１誘電体層２１の表面であるポートＰ１のインピーダンス値は、第１誘電体層の比誘電率を考慮して、入射する電波の波長λの４分の１の厚みにおいて空気中のインピーダンスと同じく３７７Ωに設定されている。第１誘電体層２１の背面に配置された抵抗層２２の抵抗値をＸΩとする。また、第２誘電体層２３の厚みも、第１誘電体層２１の厚みと同様に電波の波長λの４分の１とし、ポートＰ２となる反射層２４の抵抗値は０Ω（＝グランド）とする。

このような構成において、第１誘電体層２１においては、その厚みがλ／４に設定されることで、表面で反射された電波と背面に位置する抵抗層２２で反射された電波との位相が打ち消し合うことで、波長λの電波が見かけ上吸収される。また、第２誘電体層２３に関しては、その表面の抵抗層２２の抵抗値Ｘが３７７Ωよりも低い値（一例として１０８Ω）に設定されることで、上記説明した図２（ｂ）に示す従来の電波吸収体の構造と比較してよりオープン（開放）に近い状態となり、ポート２（Ｐ２）側の影響が抑えられる。このようにして、第１誘電体層２１による電波吸収効果と、ポート２側の影響が抑えられて電波吸収効果のピークがシフトされた第２誘電体層２３による電波吸収効果との相乗効果によって、図２（ｂ）に示した従来の電波吸収体の場合と比較して電波減衰量の周波数特性がよりブロードなものとなる。なお、第１誘電体層２１の表面で反射した電波と反射層２４で反射された電波との間にも電波吸収作用が生じるため、図２（ａ）に示した本実施形態にかかる電波減衰量の周波数特性はよりブロードなものとなる。

そこで、Ａｎｓｙｓ ＨＦＳＳシミュレーションを行って、本実施形態で示した電波吸収シートにおける電波反射減衰量の周波数特性を求めるとともに、シミュレーションのモデルとなった電波吸収シートを実際に試作して、その反射減衰量の周波数特性を実測した。

図３は、上記シミュレーションで用いた電波吸収体の具体的なモデルを示している。

上記シミュレーションでは、図１として示した本実施形態にかかる電波吸収シートの構成に併せて、比誘電率２．５５、厚さ１００μｍの表面誘電体層３１ａと、比誘電率３．２、厚さ５０μｍの樹脂製基材３１ｂとが積層された第１誘電体層３１、抵抗値が１３０Ω／ｓｑの抵抗層３２、比誘電率２．５５、厚さ１５０μｍの第２誘電体層３３、抵抗値が０Ω／ｓｑ（＝グランド）の反射層３４が積層されたものについて、周波数１５０ＧＨｚ～５００ＧＨｚにおける反射減衰量を計算した。

一方、現実の電波吸収シートは、表面誘電体層３１ａとして比誘電率が２．５５、厚さが１００μｍのアクリルＯＣＡを用い、これに積層して、比誘電率３．２、厚さ５０μｍのＰＥＴ基材３１ｂ上に抵抗値が１４０Ω／ｓｑのＰＥＤＯＴ抵抗層３２が形成されたものを配置し、さらに第２誘電体層３３として比誘電率が２．５５、厚さが１５０μｍのアクリルＯＣＡを用いて、反射層３４はアルミ箔を用いて構成した。

この電波吸収シートの周波数１５０ＧＨｚ～５００ＧＨｚにおける反射減衰量の周波数特性を、アドバンステスト社のＴＨＺ－ＴＤＳ ＴＡＳ７５００ＳＰ（製品名）を用いて測定した。電波吸収特性は、上述したシミュレーションの結果と同様に、入射波に対する反射波の減衰量を反射減衰量として求め、ｄＢで表示した。

図４に、電波吸収シートの反射減衰量の周波数特性示す。

図４において、符号４１で示す実線が実際に作製した電波吸収シートの測定結果を、符号４２で示す破線が上記したシミュレーションの結果を示している。

図４から、実際に作成したモデルの測定結果と、シミュレーション結果とがほぼ一致しており、上記シミュレーションによって、所望する電波吸収特性を備えた電波吸収シートを設計することが可能であることが確認できた。

図５は、本実施形態に示す電波吸収シートで抵抗層の抵抗値を変化させた場合の電波吸収シートの反射減衰量の変化を示す図である。

測定は図３に示したモデルを用い、上記図４で示した反射減衰量の周波数特性を測定したものと同様に、表面誘電体層３１ａとして比誘電率が２．５５、厚さが１００μｍのアクリルＯＣＡを、また、第２誘電体層３３として比誘電率が２．５５、厚さが１５０μｍのアクリルＯＣＡを、反射層３４としてアルミ箔を用いたものにおいて、比誘電率３．２、厚さ５０μｍのＰＥＴ基材３１ｂ上に形成したＰＥＤＯＴ抵抗層３２の抵抗値を１４０Ω／ｓｑ、１３０Ω／ｓｑ、１２０Ω／ｓｑ、１１０Ω／ｓｑと変化させてそれぞれ形成したものを作製した。

図５において、符号５１が抵抗層３２の抵抗値が１４０Ω／ｓｑのもの、符号５２が抵抗層３２の抵抗値が１３０Ω／ｓｑのもの、符号５３が抵抗層３２の抵抗値が１２０Ω／ｓｑのもの、符号５４が抵抗層３２の抵抗値が１１０Ω／ｓｑのものをそれぞれ示す。なお、図４に示した、抵抗層の抵抗値が１３０Ω／ｓｑの場合のシミュレーション結果を符号５５として示している。

図５に示すように、抵抗層３２の抵抗値が大きい値であるほど反射減衰量のピーク周波数がより高周波数となり、吸収のピーク周波数における反射減衰量値もより大きくなる傾向であることがわかる。抵抗層３２の抵抗値が小さくなることは、抵抗層３２を透過する電波の量が増えて、電波吸収シート全体の電波吸収効果における第２誘電体層による電波吸収効果の影響がより強くなることを意味している。図３に示したように、上記測定に用いた電波吸収シートでは、第１誘電体層（３１ａ＋３１ｂ）と第２誘電体層３３の厚みを同じ１５０μｍとしているため、第２誘電体層による電波吸収効果が大きくなり、また、抵抗層３２を透過する電波の量が多くなることで第１誘電体層の表面で反射する電波と反射層で反射する電波とのキャンセル効果がより強く加わることで、このような吸収周波数のピークのシフトと、反射減衰量のピーク値の増大が生じたものと考えられる。

以上説明したように、本実施形態に示す電波吸収シートでは、電波の入射面側から第１誘電体層、抵抗層、第２誘電体層、反射層が順次積層される構成とすることで、第１誘電体層、第２誘電体層、第１誘電体層および第２誘電体層をそれぞれ介することによる電波吸収効果が複合されて、従来の電波干渉型の電波吸収シートにおける電波吸収特性と比較してよりブロードな電波吸収特性を備えた電波吸収シートを実現することができる。

なお、第１誘電体層、第２誘電体層それぞれの比誘電率と厚さを変化させること、また、抵抗層の抵抗値を変化させることで、電波吸収シート全体としての電波吸収効果は変化するが、上記したシミュレーションを用いて電波吸収シート全体の電波吸収特性が算出できることが確認されているため、より好ましい電波吸収特性を備えた電波吸収シートを設計することが可能である。

また、上記実施形態では、第１誘電体層と第２誘電体層との２つの誘電体層を備えた電波吸収体（シート）の構成についてのみ説明したが、本願で開示する電波吸収体（シート）は、２つの誘電体層を備える構成に限られるものではない。

図１に示した電波吸収シートの構成において、第２誘電体層と反射層との間に第２抵抗層と第３誘電体層とがさらに積層された構成とするなど、抵抗層と誘電体層との組み合わせを２組以上備えて３層以上の誘電体層による電波吸収効果が複合された電波吸収体とすることが可能である。なお、複数以上の抵抗層が形成される場合には、入射した電波の少なくとも一部が反射層まで到達することができるように、電波の入射面側に位置する抵抗層の抵抗値がより大きく、かつ、３７７Ω／ｓｑ以下であり、最も反射層の側に位置する抵抗層の抵抗値を０Ω／ｓｑより大きい値とすることが必要となる。

また、本願で開示する電波吸収シートは、複数の誘電体層、抵抗層、反射層それぞれを、可撓性を有する材料で形成することで、電波吸収シート全体として可撓性を有するものとすることかでき、所望する場所への配置時の取り扱いが容易なものとすることができる。

なお、シート状の形態のものに限らず、表面積に対して所定の厚さを有するブロック状の電波吸収体として実現する場合でも、全体として可撓性を有することができれば、電波吸収体を所定位置に配置する際の取り扱い性が向上し、実用性の高い電波吸収体とすることができる。

さらに、複数の誘電体層、抵抗層、反射層それぞれを、透光性を有する材料で形成することで、例えば窓や透明な壁などにタイル状に並べて配置して反対側を見通せる電波吸収ブロックとすることができる。この場合においても、複数の誘電体層による電波吸収効果が複合されることで、よりブロードな反射減衰特性を備えた電波吸収体を実現することができる。

本願で開示する電波吸収体は、第１誘電体層、抵抗層、第２誘電体層、反射層が順次積層される構成とすることで、広帯域の電波に対して良好な吸収特性を有する電波吸収体を実現することができる。

１ （入射）電波
１０ 電波吸収体
１１ 第１誘電体層
１１ａ 表面誘電体層（第１誘電体層）
１１ｂ 樹脂製基材（第１誘電体層）
１２ 抵抗層
１３ 第２誘電体層
１４ 反射層

Claims (6)

1. 電波入射面側から第１誘電体層と抵抗層と第２誘電体層と反射層とが順次積層された電波干渉型の電波吸収体であって、
   前記抵抗層の抵抗値が１１０Ω／ｓｑ以上１５０Ω／ｓｑ以下であることを特徴とする、電波吸収体。
2. 前記第１誘電体層の表面インピーダンスが３７７Ωである、請求項１に記載の電波吸収体。
3. 吸収する電波の中心周波数が１００ＧＨｚ以上であり、かつ、電波減衰量が－１０ｄＢ以上となる周波数帯域幅が１００ＧＨｚ以上である、請求項１または２に記載の電波吸収体。
4. 前記第２誘電体層が粘着性を有する、請求項１～３のいずれかに記載の電波吸収体。
5. 前記抵抗層が、導電性有機高分子膜、金属膜、スパッタ膜、蒸着膜のいずれかで形成されている、請求項１～４のいずれかに記載の電波吸収体。
6. 前記第１誘電体層、前記抵抗層、前記第２誘電体層、前記反射層がいずれも薄膜状に作製され、全体として可撓性を有するシート状に形成された、請求項１～５のいずれかに記載の電波吸収体。