JP4317276B2

JP4317276B2 - 電波吸収体

Info

Publication number: JP4317276B2
Application number: JP26724398A
Authority: JP
Inventors: 琢村瀬; 政嗣森田; 直義佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2018-09-04
Also published as: JPH11163582A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波暗室、電波吸収壁等に使用するマグネシウム−亜鉛系フェライトからなる電波吸収体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信技術の発達、あるいは、多様な電気機器の普及に伴い、不要な電磁ノイズが精密機器関連装置に及ぼす影響が問題となっている。この電磁ノイズの測定には、電磁波の反射のない電波暗室（電波無響室）が使用され、このような電波暗室の内壁には電波吸収体が使用されている。また、テレビジョンの電波が高層建築物等で反射されて生じる受信障害を防止するために、建築物等の外壁に電波吸収体が使用されている。
【０００３】
従来の電波吸収体としては、例えば、４０ＭＨｚ〜４５０ＭＨｚの周波数帯域において反射減衰量が２０ｄＢ以上の特性を有する電波吸収体が使用されている。このような電波吸収体として、例えば、ニッケル−亜鉛系フェライト材を燒結した電波吸収体（特開平３−２００３０３号、特開平５−１２９１２３号、特開平５−２４３０２３号、特開平６−８４６２２号等）、マグネシウム−亜鉛系フェライト材を燒結した電波吸収体（特開昭６４−７２９２５号、特開平１−３０１５２４号等）が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ニッケル−亜鉛系フェライト材を燒結した従来の電波吸収体は、原料となるニッケルが高価であるという問題があった。
【０００５】
一方、マグネシウム−亜鉛系フェライト材は燒結温度が１２５０〜１３００℃付近であり、ニッケル−亜鉛系フェライト材の燒結温度１１００℃程度に比べて高く、このため、マグネシウム−亜鉛系フェライト材を燒結して電波吸収体を工業的に製造するためには、ニッケル−亜鉛系フェライト材用の燒結炉とは別に、高温用の燒結炉が必要になるという問題があった。
【０００６】
さらに、電波吸収体においては、進行してきた電波をすべて吸収し反射を生じない整合厚みが重要であるが、従来のマグネシウム−亜鉛系フェライト材を燒結した電波吸収体の整合厚みは８ｍｍ以上であり、ニッケル−亜鉛系フェライト材を燒結した電波吸収体（整合厚みが７ｍｍ以下）に比べて厚くなるという問題があった。この整合厚みの１ｍｍ程度の差は、電波暗室の内壁や建築物等の外壁に使用する電波吸収体の総重量に顕著に影響するものであり、整合厚みの低減は電波吸収体に常に要求されるものである。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、整合厚みが８ｍｍ未満であり、かつ、比較的低い燒結温度で燒結して得ることができる電波吸収体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の電波吸収体は、マグネシウム−亜鉛系フェライト材を燒結した電波吸収材であって、酸化鉄４５〜５０モル％、酸化マグネシウム７〜１９．７モル％、酸化亜鉛２４〜２８．５モル％、酸化銅４〜１６モル％、酸化マンガン０．１〜６モル％からなるマグネシウム−亜鉛系フェライトを主成分とし、整合厚みが８ｍｍ未満であるような構成とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
本発明の電波吸収体は、マグネシウム−亜鉛系フェライト材を燒結したものであって、主成分として酸化鉄を４５〜５０モル％、酸化マグネシウムを７〜１９．７モル％、酸化亜鉛を２４〜２８．５モル％、酸化銅を４〜１６モル％、酸化マンガンを０．１〜６モル％の範囲で含有するものである。
【００１１】
上記の範囲を外れた組成領域では、電波吸収体の整合厚みが８ｍｍ以上となったり、低周波数帯における電波吸収特性に必要とされるμ´（複素比透磁率の実数部）が低下したり、さらに、電波吸収特性に必要とされるμ″（複素比透磁率の虚数部）の周波数に対するピーク幅が狭くなり、少なくとも周波数帯域９０ＭＨｚ〜３５０ＭＨｚにおける反射減衰量を２０ｄＢ以上とすることが困難となり、また、整合厚みの増大を来すことになる。
【００１２】
具体的には、例えば、酸化鉄量が上記範囲から外れるとμ´の低下が生じ、また、酸化亜鉛量が上記範囲未満であるとμ´の低下を来し、酸化亜鉛量が上記範囲を超えるとキュリー温度の低下、μ″の低下、および、整合厚みの増大を来す。酸化銅量が上記範囲未満であると、電波吸収体を得るための燒結を９５０〜１１５０℃程度の比較的低い温度で行うことが困難となり、さらに整合厚みの増大を来し、一方、酸化銅量が上記範囲を超えると、μ´の低下を生じ電波吸収帯域が狭くなる。また、酸化マンガンは粒成長を促進し、初透磁率を向上させ磁壁の共鳴周波数を低くし、電波吸収帯域を低周波数側に広げる効果を奏するが、上記の範囲を超えると、μ´の低下や比誘電率の増加が起こり、電波吸収特性の低下を来す。
【００１３】
本発明の電波吸収体は、上記の成分の他にＣａＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、ＳｎＯ₂ 、ＭｏＯ₃ 、ＷＯ₃ 、Ｂｉ₂ Ｏ₃ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ 、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 、Ｖ₂ Ｏ₅ 等の１種または２種以上を１重量％以下の割合で含有してもよい。
【００１４】
上述のような本発明の電波吸収体は、燒結後の組成が上記の範囲内となるようなマグネシウム−亜鉛系フェライト材を大気中で９５０〜１１５０℃程度の比較的低い温度で燒結することにより得ることができ、かつ、整合厚みが８ｍｍ未満となる。
【００１５】
【実施例】
次に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００１６】
燒結後の組成が下記の範囲内となるように各成分を秤量し、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式混合した。
【００１７】
・酸化鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）：４５〜５０モル％
・酸化マグネシウム（ＭｇＯ）：７〜１９．７モル％
・酸化亜鉛（ＺｎＯ）：２４〜２８．５モル％
・酸化銅（ＣｕＯ）：４〜１６モル％
・酸化マンガン（ＭｎＯ）：０．１〜６モル％
次に、この混合粉を大気中９００℃で２時間仮焼成し、次いで、鋼鉄製ボールミルで１５時間湿式粉砕した。こうして得られたマグネシウム−亜鉛系フェライト粉にポリビニルアルコール水溶液を１０重量％添加して造粒し、１ｔｏｎ／ｃｍ² の圧力で所望の形状に成形した。この成形体を大気中９５０〜１１５０℃の温度範囲内の所定の温度で３時間燒結して電波吸収体（実施例１〜２６）を得た。この電波吸収体（実施例１〜２６）の組成、燒結温度・保持時間を下記の表１に示した。また、電波吸収体（実施例１〜２６）の整合厚み、反射減衰量が２０ｄＢ以上となる周波数帯域を下記の方法で測定して下記の表１に示した。
【００１８】
電波吸収体の整合厚みおよび反射減衰量の測定方法
電波吸収体の電波吸収特性は、組成毎に外径１９．８ｍｍ、内径８．６ｍｍのリング形状に加工し、同軸管内に挿入した状態でネットワーク・アナライザーで反射係数を測定した。得られた測定結果から、反射減衰量および電波吸収体前面の規格化インピーダンスを算出した。規格化インピーダンスＺと反射係数Ｓの関係を以下に示す。
【００１９】
Ｚ＝（１＋Ｓ) ／（１−Ｓ）
Ｓ＝（Ｚ−１）／（Ｚ＋１）
Ｓ＝Ｓ_sample／Ｓ_metal
−２０ｌｏｇ |Ｓ| ＝ｄＢ
それぞれの厚みの規格化インピーダンスをスミスチャートにプロットし、スミスチャートの中心を通る厚みを最小自乗法により求め、その厚みを整合厚みとした。さらに、計算した整合厚みのリングを実際に作製し、上記の同軸管法により反射減衰量が２０ｄＢ以上を満足する周波数帯域を測定した。
【００２０】
また、比較として、燒結後の組成が上記の範囲から外れる電波吸収体（比較例１〜６）を上記の電波吸収体（実施例１〜２６）と同様にして作製した。尚、この電波吸収体（比較例１〜６）の組成、燒結温度・保持時間は下記の表２に示したように設定した。また、電波吸収体（比較例１〜６）の整合厚み、反射減衰量が２０ｄＢ以上となる周波数帯域を上記と同様に測定し下記の表２に示した。
【００２１】
さらに、比較として、燒結後の組成が下記の通りのニッケル−亜鉛系フェライトからなる電波吸収体（比較例７）を上記の電波吸収体（実施例１〜２６）と同様にして作製した。
【００２２】
・酸化鉄：４９．３モル％
・酸化ニッケル：１２．０モル％
・酸化亜鉛：３３．０モル％
・酸化銅：５．７モル％
尚、この電波吸収体（比較例７）の燒結温度・保持時間は下記の表２に示したように設定した。また、電波吸収体（比較例７）の整合厚み、反射減衰量が２０ｄＢ以上となる周波数帯域を上記と同様に測定し下記の表２に示した。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【表２】

表１に示されるように、本発明の電波吸収体（実施例１〜２６）は、いずれも整合厚みが８ｍｍ未満であり、その燒結温度は、いずれも９５０〜１１５０℃の範囲であり、ニッケル−亜鉛系フェライト材の燒結温度と同様に比較的低い温度であることが確認された。特に、燒結後の組成が酸化鉄４７．９モル％、酸化マグネシウム１３．９モル％、酸化亜鉛２６．５モル％、酸化銅９．９モル％、酸化マンガン１．８モル％となるマグネシウム−亜鉛系フェライト電波吸収体（実施例２１）は、比較例のマグネシウム−亜鉛系フェライト電波吸収体に比べて整合厚みが薄く、従来のニッケル−亜鉛系フェライト電波吸収体（比較例７）と同様な整合厚みおよび電波吸収特性を有することが判る。
【００２５】
本発明の電波吸収体（実施例１〜２６）を更に詳細にみると、酸化銅の含有量が４〜１６モル％の範囲内で少ない場合、反射減衰量が２０ｄＢ以上であることを満足する周波数帯域の下限周波数が高くなる傾向にあり、酸化銅の含有量が増加するにしたがって反射減衰量が２０ｄＢ以上であることを満足する周波数帯域の下限周波数が低くなり、また整合厚みが薄くなる傾向にある（例えば、実施例１〜４）。酸化銅の含有量が４〜１６モル％の範囲内で更に増加すると、反射減衰量が２０ｄＢ以上であることを満足する周波数帯域の下限周波数が再び高くなる傾向にある（例えば、実施例９と実施例１０、１１、１２）。
【００２６】
また、酸化亜鉛の含有量が２４〜２８．５モル％の範囲内で少なくなるにしたがって、整合厚みは薄くなり、反射減衰量が２０ｄＢ以上であることを満足する周波数帯域の下限周波数および上限周波数が高くなる傾向にある（例えば、実施例３と実施例１３）。
【００２７】
また、酸化マンガンを、その含有量が０．１〜６モル％の範囲内となるように酸化鉄に対して置換すると、置換基の増加につれて反射減衰量が２０ｄＢ以上を満足する周波数帯域の下限周波数が低くなり、吸収帯域が広がる傾向にある（例えば、実施例４と実施例１８、２１）。
【００２８】
一方、表２に示されるように、本発明の電波吸収体と同様にマグネシウム−亜鉛系フェライトからなる電波吸収体（比較例１〜６）は、▲１▼整合厚みが８ｍｍ以上となる、▲２▼反射減衰量が２０ｄＢ以上であることを満足する周波数帯域が９０ＭＨｚ〜３５０ＭＨｚよりも狭くなる、あるいは９０ＭＨｚ〜３５０ＭＨｚから大きくはずれる、▲３▼１２００℃以上の燒結温度を必要とする、ことのいずれかに該当するものであった。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば電波吸収体は主成分として酸化鉄を４５〜５０モル％、酸化マグネシウムを７〜１９．７モル％、酸化亜鉛を２４〜２８．５モル％、酸化銅を４〜１６モル％、酸化マンガンを０．１〜６モル％の範囲で含有するものであり、燒結は９５０〜１１５０℃程度の比較的低い温度で可能であり、この燒結温度は従来のマグネシウム−亜鉛系フェライト材の燒結温度より大幅に低いものであり、ニッケル−亜鉛系フェライト材を燒結する燒結炉の使用が可能となり、また、整合厚みが８ｍｍ未満であるため、電波暗室の内壁や建築物等の外壁に使用した場合の総重量は、従来のマグネシウム−亜鉛系フェライト材を燒結した電波吸収体に比べて大幅に低減され、さらに、本発明の電波吸収体は、従来のニッケル−亜鉛系フェライト材を燒結した電波吸収体に対して製造コストの低減が可能となる。

Claims

マグネシウム−亜鉛系フェライト材を燒結した電波吸収材であって、
酸化鉄４５〜５０モル％、酸化マグネシウム７〜１９．７モル％、酸化亜鉛２４〜２８．５モル％、酸化銅４〜１６モル％、酸化マンガン０．１〜６モル％からなるマグネシウム−亜鉛系フェライトを主成分とし、整合厚みが８ｍｍ未満であることを特徴とする電波吸収体。