JP5605766B2

JP5605766B2 - 電波抑制体とこの電波抑制体を具備した電子機器及び電波抑制用部品

Info

Publication number: JP5605766B2
Application number: JP2011214897A
Authority: JP
Inventors: 宏敏石川
Original assignee: シヤチハタ株式会社
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: JP2013077592A

Description

本発明は、低周波数のマイクロ波に対し優れた電波吸収性能及び電波遮断性能を発揮する電波抑制体とこの電波抑制体を具備した電子機器及び電波抑制用部品に関するものである。

近年、比較的低周波数のマイクロ波を利用したパソコン、携帯電話、携帯情報端末、道路情報システム、無線ＬＡＮ等の電子機器が広く普及してきているが、これらの電子機器の普及に伴って、電子機器から放射される電磁波がもたらす他の電子機器への誤動作や、人体への影響が問題とされてきている。
そのため、他の電子機器や人体に影響を与えないように、電磁波をできるだけ放出しないこと、また外部から電磁波を受けても誤作動しないことが求められており、電子機器に対し電波吸収性能及び電波遮断性能（以下、電波シールド性能という）を付与することができる電波抑制シートの開発が多数行われている。

例えば、特許文献１に示されるように、ポリオレフィン系樹脂などの有機高分子や、ゴムからなる有機高分子からなる基体表層に鉄合金やフェライト等の強磁性体を蒸着した電波抑制シートや、特許文献２に示されるように、樹脂とナノサイズ炭素原料を含んだ電波抑制シートなどが提案されている。

また、最近では前記電子機器が更に小型化、高密度化してきており、貼り合わせ等して使用する電波抑制シートとしては、より薄いものが要求されるようになってきた。しかしながら、シート厚みを薄くしていくと電波シールド性能は低下する傾向があるため、フィルム状のシートはまだ実用化されていないのが現状である。

一方、電波シールド性能の評価のひとつに、マイクロストリップライン法による伝送減衰率（Ｒｔｐ）がある。この伝送減衰率（Ｒｔｐ）が２０ｄＢでは９９％、３０ｄＢでは９９．９％、４０ｄＢでは９９．９９％の電波を吸収するのに相当すると言われており、従来の電子機器の電波吸収目標値は２０ｄＢとされてきた。
しかし、電子機器の使用頻度や使用時間は増加する傾向にあって、電子機器の誤動作や人体への影響が少ない電波吸収能力のより高い電波抑制シートの開発が求められるようになってきている。特に、携帯電話や電子レンジや無線ＬＡＮや各種リモコン等の電子機器は周波数が５ＧＨｚ以下の比較的に低周波数のマイクロ波を使用しているが、従来の電波抑制シートでは、周波数が５ＧＨｚ以下のマイクロ波を９９．９９％の割合で吸収することができるもの（伝送減衰率が４０ｄＢを超えるもの）はなかった。そのため、周波数が５ＧＨｚ以下の比較的に低周波数のマイクロ波も確実に吸収することができる電波抑制シートの開発が強く望まれるようになってきた。

特開２００５−１０１４７４号公報特開２００３−１５８３９５号公報

本発明は上記のような問題点を解決して、周波数が５ＧＨｚ以下の比較的に低周波数のマイクロ波を高い吸収能力で遮断して電子機器の誤動作や人体への影響を少なくすることができ、しかもフィルム状の電波抑制体であって軽くて嵩張らないため電子機器の更なる小型化、高密度化にも対応することができる電波抑制体とこの電波抑制体を具備した電子機器及び電波抑制用部品を提供することを目的として完成されたものである。

上記課題を解決するためになされた本発明の電波抑制体は、シリコーンゴムにカーボンナノチューブを分散させて、厚みが３００μｍ以下のフィルム状に成形してある電波抑制シートに、フィルム基材の両面に粘着剤を付着させたシート材を積層一体化させたことを特徴とするものである。

前記電波抑制シート内のカーボンナノチューブの含有量が、１５質量％以上であることが好ましく、これを請求項２に係る発明とする。

また、周波数が５．０ＧＨｚ以下のマイクロ波に対するマイクロストリップライン法による伝送減衰率が、４０ｄＢ以上の部分を有していることが好ましく、これを請求項３に係る発明とする。

更に、請求項１〜３のいずれかに記載の電波抑制体を具備したことを特徴とする電子機器を請求項４に係る発明とし、請求項１〜３のいずれかに記載の電波抑制体を具備したことを特徴とする電波抑制用部品を請求項５に係る発明とする。

請求項１に係る電波抑制体の発明では、シリコーンゴムにカーボンナノチューブを分散させて、厚みが３００μｍ以下のフィルム状に成形してある電波抑制シートに、フィルム基材の両面に粘着剤を付着させたシート材を積層一体化してあるので、カーボンナノチューブが高い電波シールド性能を発揮することとなり、またカーボンナノチューブは微細で均一に分散できるので厚みが３００μｍ以下のフィルム状に成形しても高い電波シールド性能を発揮することが可能となる。

また、請求項２に係る発明では、電波抑制シート内のカーボンナノチューブの含有量を１５質量％以上としたので、高い電波シールド性能を発揮することができる。

また、請求項３に係る発明では、周波数が５．０ＧＨｚ以下のマイクロ波に対するマイクロストリップライン法による伝送減衰率が、４０ｄＢ以上の部分を有しているので、比較的に低周波数のマイクロ波も高い能力で吸収することができ、電子機器の誤動作や人体への影響を極力少なくすることができる。

また、請求項４及び請求項５に係る発明では、電子機器及び電波抑制用部品として高い電波シールド性能を発揮することができる。

実施例１における周波数（ＧＨｚ）と伝送減衰率（ｄＢ）の関係を示すグラフである。実施例２における周波数（ＧＨｚ）と伝送減衰率（ｄＢ）の関係を示すグラフである。実施例３における周波数（ＧＨｚ）と伝送減衰率（ｄＢ）の関係を示すグラフである。比較例における周波数（ＧＨｚ）と伝送減衰率（ｄＢ）の関係を示すグラフである。本発明のイメージ図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を示す。
本発明の電波抑制体は、シリコーンゴムにカーボンナノチューブを分散させて、厚みが３００μｍ以下のフィルム状に成形してある電波抑制シートに、フィルム基材の両面に粘着剤を付着させたシート材を積層一体化してある点を特徴としている。
本発明の電波抑制シートでは、シートを形成する母材としてシリコーンゴムを用いている。従来、シート母材としては天然ゴム、エチレン−プロピレンゴムやポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂系材料を使用するのが普通であった。しかしながら、本発明者の研究によれば、従来の樹脂系材料では電磁波吸収材料を分散させて厚みが３００μｍ以下の薄いフィルム状に成形することが難しいことを確認し、薄いフィルム状に成形するにはシリコーンゴムが最適であることを見出した。
本発明の電波抑制シートは、厚みが３００μｍ以下のフィルム状とする。従来の樹脂系材料からなるシートの場合は、プレス成形により厚みが６００μｍ以上のシート体として成形されていたのに対し、電波抑制シートは押出インフレーション法などにより厚みが３００μｍ以下の薄膜状フィルムとして成形されている。下限についての規制はないが、フィルム成形技術を考えると１０μｍ以上である。

また本発明では、電磁波吸収材料として、従来の炭素繊維とカーボンブラックとの混合物に替えてカーボンナノチューブを使用している。
このカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブまたは多層カーボンナノチューブからなり、直径が１〜１００ｎｍで長さが３０μｍ以下で、従来の炭素繊維やカーボンブラックと比べて微細な材料である。また、シリコーンゴム中への分散性も優れており、かつ高い電波シールド性能を発揮するものである。

本発明の電波抑制体では、前記電波抑制シートにシート材を図４のように積層一体化する。本発明のシート材としては、不織布・和紙・ポリエステル・ポリエチレンテレフタレート・ポリオレフィン・ポリオレフィン発泡体・ブチルゴムなどのフィルム基材の両面に粘着剤を付着させたものが用いられる。前記粘着剤としては、公知のアクリル系粘着剤やシリコーン系粘着剤が用いられるが、電波抑制シートとの密着性を向上させる為、少なくとも電波抑制シートとの接着面側はシリコーン系粘着剤が好ましく用いられる。また、フィルム基材と粘着剤とからなる本発明のシート材は、厚みが３００μｍ以下とすることが好ましい。シート材の厚みが３００μｍを超過すると電波抑制体全体の総厚が６００μｍを超過することも想定され、本発明の目的とする薄型の電波抑制体を得られないからである。また、シート材の厚みの下限についての規制はないが、フィルム成形技術を考えると１０μｍ以上である。

前記電波抑制シート中における前記カーボンナノチューブの含有量は１５質量％以上であることが好ましい。１５質量％未満の場合は、希望する電波シールド性能が得られないおそれがあるからである。上限については薄膜フィルムの成形及び成形コストを考慮すると４０質量％以下、好ましくは質量３０％以下の範囲である。

前記の構成からなる本発明の電波抑制体は、周波数が５．０ＧＨｚ以下のマイクロ波に対するマイクロストリップライン法による伝送減衰率が４０ｄＢ以上の部分を有しており、利用が増大している携帯電話や無線ＬＡＮや各種リモコン等の電子機器に対して高い電波吸収性能及び電波遮断性能（電波シールド性能）を発揮することができる。
前記マイクロストリップライン法による伝送減衰率（Ｒｔｐ）は、電波抑制体のノイズ抑制を評価する方法の一つであり、伝送線路を伝わる伝導ノイズがシート装着時にどれくらい減衰するかを表すものである。測定方法を簡単に説明すると、マイクロストリップライン上に測定試料を乗せ、上から５００ｇの荷重をかけたうえで、高周波信号を入射し、測定試料（電波抑制体）によって、どれだけ信号が減衰したかを評価する。伝送減衰率（Ｒｔｐ）は、入射と反射の差をとり、その値と透過量の比で求めることができ、この値が測定試料がどれだけの信号を減衰（吸収）させたかをあらわす指標となる。

本発明の実施態様として、前記電波抑制体を具備した電子機器とすることができる。具体例としては、電子機器の筐体、回路基板、プリント配線板、電子素子、ＬＳＩ，ＩＣチップ、ケーブルなどを挙げることができ、本発明の電子機器は、前記電波抑制体を電子機器に装備・装着・貼付することで得られる。

本発明の実施態様として、前記電波抑制体を具備した電波抑制用部品とすることができる。電波抑制用部品とは、前記電子機器に装備・装着して発生した電波を抑制するために使用される基板、収納容器、蓋、包装などであって、具体例としては、回路基板、プリント配線板、電子素子、ＬＳＩ，ＩＣチップ、ケーブルといった電子機器の基板、収納容器、蓋、包装などとして用いられる。

次に、本発明の実施例について説明する。
シリコーンゴムにカーボンナノチューブを分散させて、フィルム状の電波抑制シートを成形し、ポリエステルフィルムの片側にシリコーン系粘着剤を、もう片側にアクリル系粘着剤を付着させた総厚４０μｍのシート材（商品名：ＡＳ−０２２１Ｐ１２、日東電工製）のシリコーン系粘着剤側と積層一体化した。電波抑制シートの厚みとカーボンナノチューブの含有量を以下のように実施例１〜３まで変えて、得られた電波抑制シートのマイクロストリップライン法による伝送減衰率（Ｒｔｐ）を測定した。
実施例１（電波抑制シートの厚み：１００μｍ、カーボンナノチューブ含有量：２０質量％）
実施例２（電波抑制シートの厚み：２００μｍ、カーボンナノチューブ含有量：２０質量％）
実施例３（電波抑制シートの厚み：３００μｍ、カーボンナノチューブ含有量：２０質量％）
実施例１〜３の測定結果を、図１〜３に示す。これらのグラフから、周波数が５．０ＧＨｚ以下の範囲でマイクロ波の伝送減衰率が４０ｄＢ以上（吸収率は９９．９９％以上）で吸収できる部分を有していることが確認できた。

一方、比較例として、シート材を用いず、厚みを２００μｍ、カーボンナノチューブ含有量を２０質量％とした電波抑制シートのみからなる電波抑制体を成形し、同様にマイクロストリップライン法による伝送減衰率（Ｒｔｐ）を測定した結果を図４に示す。
図４のグラフから、比較例のシートは、周波数が５．０ＧＨｚ以下のマイクロ波に対するマイクロストリップライン法による伝送減衰率が４０ｄＢ以下であり、本発明のような高い電波シールド性能を発揮することができないことが確認できた。

１電波抑制体
２電波抑制シート
３シート材
４フィルム基材
５粘着剤

Claims

シリコーンゴムにカーボンナノチューブを分散させて、厚みが３００μｍ以下のフィルム状に成形してある電波抑制シートであり、前記電波抑制シート内のカーボンナノチューブの含有量が１５質量％以上であって、前記電波抑制シートに、フィルム基材の両面に粘着剤を付着させたシート材を積層一体化させた電波抑制体のうち、周波数が５．０ＧＨｚ以下のマイクロ波に対するマイクロストリップライン法による伝送減衰率が４０ｄＢ以上の部分を有している電波抑制体。
請求項１に記載の電波抑制体を具備したことを特徴とする電子機器。
請求項１〜２のいずれかに記載の電波抑制体を具備したことを特徴とする電波抑制用部品。