JP7351967B2 - 電磁波吸収シート - Google Patents

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Description

本開示は、電磁波を吸収する電磁波吸収シートに関し、特に、磁気共鳴によって電磁波を吸収する電磁波吸収材料を有してミリ波帯域以上の高い周波数の電磁波を吸収し、面内方向に伸びる弾性を有した電磁波吸収シートに関する。
電気回路などから外部へと放出される漏洩電磁波や、不所望に反射した電磁波の影響を回避するために、電磁波を吸収する電磁波吸収シートが用いられている。
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３００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磁波として、１テラヘルツ（ＴＨｚ）の周波数を有する電磁波を利用する技術の研究も進んでいる。
このようなより高い周波数の電磁波を利用する技術トレンドに対応して、不要な電磁波を吸収する電磁波吸収体やシート状に形成された電磁波吸収シートにおいても、ギガヘルツ帯域からテラヘルツ帯域の電磁波を吸収可能とするものへの要望が高まっている。
ミリ波帯以上の高い周波数帯域の電磁波を吸収する電磁波吸収体として、２５～１００ギガヘルツの範囲で電磁波吸収性能を発揮するイプシロン酸化鉄（ε－Ｆｅ2Ｏ3）結晶を磁性相に持つ粒子の充填構造を有する電磁波吸収体が提案されている(特許文献１参照)。また、イプシロン酸化鉄の微細粒子をバインダーとともに混練し、バインダーの乾燥硬化時に外部から磁界を印加してイプシロン酸化鉄粒子の磁場配向性を高めた、シート状の配向体についての提案がなされている（特許文献２参照）。
さらに、弾性を有する電磁波吸収シートとして、シリコーンゴムにカーボンナノチューブを分散させたセンチメートル波を吸収可能な電磁波吸収シートが提案されている（特許文献３参照）。
また、７５～７７ＧＨｚの周波数帯の電磁波を吸収することができ民生用途としての採算性を備えた低コストの電磁波吸収シートとして、金属体の表面に炭化ケイ素の粉末をゴム製のマトリクス樹脂中に分散させたものが提案されている（特許文献４参照）。さらに、フレキシブルプリント配線板に接着されて外部からの電磁波をシールドする接着シートとして、導電性微粒子が含まれた導電層と絶縁層とが積層されたシートの反発力を所定範囲に保つことで、フレキシブルプリント配線板とともに屈曲可能な耐屈曲性と耐熱性とを備えたものが提案されている（特許文献５参照）。
特開２００８－ ６０４８４号公報 特開２０１６－１３５７３７号公報 特開２０１１－２３３８３４号公報 特開２００５－ ５７０９３号公報 特開２０１３－ ４８５４号公報
電磁波を発生する発生源からの漏洩電磁波を遮蔽する場合、対象となる回路部品を覆う筐体などに電磁波吸収材を配置する必要があるが、特に、配置場所の形状が平面形状ではない場合には、固形体である電磁波吸収体を用いるよりも、可撓性や面内方向に伸びる弾性を備えた電磁波吸収シートを用いる方が、利便性が高く好ましい。
しかし、例えば特許文献３に記載された電磁波吸収シートはミリ波帯域である数十ギガヘルツ以上の周波数の電磁波を吸収することができない。また、特許文献４に記載の電磁波吸収シートは伸縮性のない金属体に積層されたものであり、特許文献５に記載の接着シートはフレキシブルプリント配線板に熱圧着するものであるから、いずれも弾性を有するものではない。
このように、ミリ波帯域である数十ギガヘルツ以上の周波数の電磁波を吸収することができる電磁波吸収部材として、弾性を有したシート状の電磁波吸収シートは実現されていない。
本開示は、従来の課題を解決するために、ミリ波帯域以上の高い周波数の電磁波を良好に吸収することができ、かつ、面内方向に伸びる弾性を有した電磁波吸収シート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磁波吸収シートは、ミリ波帯域以上の周波数帯域で磁気共鳴する電磁波吸収材料である磁性酸化鉄とゴム製バインダーとを含む電磁波吸収層と反射層を有する反射型の電磁波吸収シートであって、前記電磁波吸収シートの面内の一方向における弾性域の最大伸び率が２０％～２００％であり、前記電磁波吸収層が弾性域の範囲内で引き延ばされた際の入力インピーダンス値が３６０Ω～４５０Ωである、電磁波吸収シート。
本願で開示する電磁波吸収シートは、電磁波吸収層にミリ波帯域以上の高周波数帯域で磁気共鳴する磁性酸化鉄を電磁波吸収材料として備えるため、数十ギガヘルツ以上の高い周波数帯域の電磁波を熱に変換して吸収することができる。また、ゴム製のバインダーを備え、面内方向への弾性域での最大伸び率が２０～２００％であるため、所望する部分への配置が容易となり、さらに、可動部分を覆うことも可能な電磁波吸収シートを実現することができる。
第１の実施形態にかかる電磁波吸収シートの構成を説明する断面図である。 Ｆｅサイトの一部を置換したイプシロン酸化鉄の電磁波吸収特性を説明する図である。 ゴム製のバインダーを含む電磁波吸収層を備えた電磁波吸収シートが、外部から引張応力が加えられた場合の伸びについて説明する図である。図３（ａ）は、最大伸び率を超えると破断を引き起こす電磁波吸収シートの伸び率の変化を示す。図３（ｂ）は、最大伸び率を超えると塑性変形を引き起こす電磁波吸収シートの伸び率の変化を示す。 実施例の電磁波吸収シートにおける、外部から印加された引張応力と伸び率との関係を示す図である。 第１の実施形態にかかる電磁波吸収シートの伸びによる電磁波吸収特性の変化を示す図である。 第１の実施形態にかかる電磁波吸収シートの厚さと電磁波吸収量との関係を示す図である。 第２の実施形態にかかる電磁波吸収シートの構成を説明する断面図である。 第２の実施形態にかかる電磁波吸収シートにおける、電磁波吸収シートの伸び率が変化した際の電磁波吸収特性の変化を示す図である。 第２の実施形態にかかる電磁波吸収シートの厚みと電磁波減衰量との関係を示す図である。
本願で開示する電磁波吸収シートは、ミリ波帯域以上の周波数帯域で磁気共鳴する電磁波吸収材料である磁性酸化鉄とゴム製バインダーとを含む電磁波吸収層を有する電磁波吸収シートであって、面内の一方向における弾性域の最大伸び率が２０％～２００％である。
このようにすることで、本願で開示する電磁波吸収シートは、電磁波吸収材料である磁性酸化鉄の磁気共鳴によってミリ波帯域である３０ギガヘルツ以上の高周波帯域の電磁波を吸収することができる。また、電磁波吸収材料とゴム製バインダーを用いて、面内方向での最大伸び率が２０～２００％という高い伸縮性を有する電磁波吸収シートを実現することができる。このため、シールド対象となる電子回路が収容されている筐体などに電磁波吸収シートを配置する場合に、電磁波吸収シートの取り扱いの容易性が向上し、特に、複雑に湾曲した面に電磁波吸収シートを配置することが容易となる。さらに、アーム部材の関節部分など、形状が変化する部材の可動部分を覆って不所望な電磁波の放射や進入を防止することができる。
本願で開示する電磁波吸収シートにおいて、前記磁性酸化鉄がイプシロン酸化鉄であることが好ましい。３０ギガヘルツより高い周波数の電磁波を吸収するイプシロン酸化鉄を電磁波吸収材料として用いることで、高周波数の電磁波を吸収する電磁波吸収シートを実現することができる。
この場合において、前記イプシロン酸化鉄のＦｅサイトの一部が３価の金属原子で置換されていることが好ましい。このようにすることで、Ｆｅサイトを置換する材料によって磁気共鳴周波数が異なるイプシロン酸化鉄の特性を活かして、所望の周波数帯域の電磁波を吸収する電磁波吸収シートを実現することができる。
また、前記電磁波吸収層における前記磁性酸化鉄の体積含率が３０％以上であることが好ましい。このようにすることで、電磁波吸収層の透磁率虚部（μ''）の値を大きくすることができ、高い電磁波吸収特性を備えた電磁波吸収シートを実現することができる。
さらに、前記ゴム製バインダーとして、アクリルゴムまたはシリコーンゴムのいずれかを用いることが好ましい。耐熱性の高いゴム材料を用いることで、信頼性の高い電磁波吸収シートを実現することができる。
さらに、前記電磁波吸収層は、弾性域の最大伸び率の５～７５％引き延ばされた状態での入力インピーダンス値が空気中のインピーダンス値と整合することが好ましい。このようにすることで、電磁波吸収シートの伸び率の広い領域に渡って、入力インピーダンス値を空気中のインピーダンス値に近い値とすることができ、高い電磁波吸収特性を維持することができる。
また、前記電磁波吸収層が弾性域の範囲内で引き延ばされた際の入力インピーダンス値が３６０Ω～４５０Ωであることが好ましい。このようにすることで、電磁波吸収シートがその弾性領域内で伸び縮みした場合でも、入力インピーダンス値が空気中のインピーダンス値と大きく隔たってしまうことを回避して、一定以上の電磁波吸収特性を発揮することができる。
さらにまた、本願で開示する電磁波吸収シートにおいて、前記電磁波吸収層の一方の面に接して前記電磁波吸収層を透過した電磁波を反射する反射層が形成されていることが好ましい。このようにすることで、ミリ波帯域以上の高い周波数帯域の電磁波の遮蔽と吸収とを確実に行うことができる、いわゆる反射型の電磁波吸収シートを実現することができる。
また、前記電磁波吸収シートを貼着可能とする接着層をさらに備えたことが好ましい。このようにすることで、高い電磁波吸収特性を備えるとともに、所望する場所に容易に配置することができる取り扱い容易性に優れた電磁波吸収シートを実現することができる。
本願で開示する第２の電磁波吸収シートは、電磁波吸収材料とゴム製バインダーとを含む電磁波吸収層と、前記電磁波吸収層の一方の面に接して前記電磁波吸収層を透過した電磁波を反射する反射層とを備え、前記電磁波吸収材料が所定の周波数の電磁波に対して磁気共鳴する磁性酸化鉄であり、前記電磁波吸収層が面内の一方向に引き延ばされた状態での入力インピーダンス値が空気中のインピーダンス値と整合する。
本願で開示する第２の電磁波吸収シートは、このような構成とすることで、実使用時には電磁波吸収シートがある程度引き延ばされた状態となることを前提として、伸び率の広い領域で空気中のインピーダンス値と入力インピーダンス値の整合を行うことができ、弾性を有する電磁波吸収シートにおける実使用状態での電磁波吸収特性を向上させることができる。
以下、本願で開示する電磁波吸収シートについて、図面を参照して説明する。
なお、「電波」は、より広義には電磁波の一種として把握することができるため、本明細書では、電波吸収体を電磁波吸収体と称するなど「電磁波」という用語を用いることとする。
（第１の実施の形態）
まず、本願で開示する電磁波吸収シートの第１の実施の形態として、電磁波吸収シートに入射した電磁波を反射する反射層を備えていない、いわゆる透過型の電磁波吸収シートについて説明する。
［シート構成］
図１は、本願の第１の実施形態にかかる電磁波吸収シートの構成を示す断面図である。
なお、図１は、本実施形態にかかる電磁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や厚みについて現実に即して表されたものではない。
本実施形態で例示する電磁波吸収シートは、粒子状の電磁波吸収材料である磁性酸化鉄１ａとゴム製のバインダー１ｂとを含む電磁波吸収層１を備えている。なお、図１に示す電磁波吸収シートは、電磁波吸収層１の背面側（図１における下方側）に、電磁波吸収シートを電子機器の筐体の内表面、または、外表面などの所定の場所に貼着可能とするための接着層２が形成されている。
本実施形態にかかる電磁波吸収シートは、電磁波吸収層１に含まれる磁性酸化鉄１ａが磁気共鳴を起こすことで、磁気損失によって電磁波を熱エネルギーに変換して吸収するものであるため、電磁波吸収層１の一方の表面に反射層を設けずに、電磁波吸収層１を透過する電磁波を吸収するいわゆる透過型の電磁波吸収シートとして使用することができる。
また、本実施形態の電磁波吸収シートは、電磁波吸収層１を構成するバインダー１ｂとして、各種のゴム材料が利用される。このため、特に、電磁波吸収シートの面内方向において、容易に伸び縮みする電磁波吸収シートを得ることができる。なお、本実施形態にかかる電磁波吸収シートは、ゴム製のバインダー１ｂに磁性酸化鉄１ａが含まれて電磁波吸収層が形成されているため、弾性が高い電磁波吸収シートであると同時に可撓性も高く、電磁波吸収シートの取り扱い時に電磁波吸収シートを丸めることができ、また、電磁波吸収シートを湾曲面に沿って容易に配置することができる。
さらに、本実施形態の電磁波吸収シートは、高周波電磁波の発生源の周囲に配置された部材の表面などの所望する場所に貼着し易いように、電磁波吸収層１の一方の表面に接着層２が積層されている。なお、接着層２を有することは、本実施形態にかかる電磁波吸収シートにおいて、必須の要件ではない。
［電磁波吸収材料］
本実施形態にかかる電磁波吸収シートでは、電磁波吸収材料として、イプシロン酸化鉄磁性粉、バリウムフェライト磁性粉、ストロンチウムフェライト磁性粉などの磁性酸化鉄の粉体を使用することができる。これらの中でもイプシロン酸化鉄は、鉄原子の電子がスピン運動する時の歳差運動の周波数が高く、ミリ波帯域である３０～３００ギガヘルツ、またはそれ以上の高周波数の電磁波を吸収する効果が高いため、電磁波吸収材料として特に好適である。
イプシロン酸化鉄（ε－Ｆｅ2Ｏ3）は、酸化第二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）において、アルファ相（α－Ｆｅ2Ｏ3）とガンマ相（γ－Ｆｅ2Ｏ3）との間に現れる相であり、逆ミセル法とゾルーゲル法とを組み合わせたナノ微粒子合成方法によって単相の状態で得られるようになった磁性材料である。
イプシロン酸化鉄は、数ｎｍから数十ｎｍの微細粒子でありながら常温で約２０ｋＯｅという金属酸化物として最大の保磁力を備え、さらに、歳差運動に基づくジャイロ磁気効果による自然磁気共鳴が数十ギガヘルツ以上のいわゆるミリ波帯の周波数帯域で生じる。
さらに、イプシロン酸化鉄は、結晶のＦｅサイトの一部をアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、ロジウム（Ｒｈ）、インジウム（Ｉｎ）などの３価の金属元素と置換された結晶とすることで、磁気共鳴周波数、すなわち、電磁波吸収材料として用いられる場合に吸収する電磁波の周波数を異ならせることができる。
図２は、Ｆｅサイトと置換する金属元素を異ならせた場合の、イプシロン酸化鉄の保磁力Ｈｃと自然共鳴周波数ｆとの関係を示している。なお、自然共鳴周波数ｆは、吸収する電磁波の周波数と一致する。
図２から、Ｆｅサイトの一部が置換されたイプシロン酸化鉄は、置換された金属元素の種類と置換された量によって、自然共鳴周波数が異なる。また、自然共鳴周波数の値が高くなるほど、当該イプシロン酸化鉄の保磁力が大きくなっていることがわかる。
より具体的には、ガリウム置換のイプシロン酸化鉄、すなわちε－ＧａxＦｅ2-xＯ3の場合には、置換量「ｘ」を調整することで３０ギガヘルツから１５０ギガヘルツ程度までの周波数帯域で吸収のピークを有し、アルミニウム置換のイプシロン酸化鉄、すなわちε－ＡｌxＦｅ2-xＯ3の場合には、置換量「ｘ」を調整することで１００ギガヘルツから１９０ギガヘルツ程度の周波数帯域で吸収のピークを有する。このため、電磁波吸収シートで吸収したい周波数の自然共鳴周波数となるように、イプシロン酸化鉄のＦｅサイトと置換する元素の種類を決め、さらに、Ｆｅとの置換量を調整することで、吸収される電磁波の周波数を所望の値とすることができる。さらに、置換する金属をロジウムとしたイプシロン酸化鉄、すなわちε－ＲｈxＦｅ2-xＯ3の場合には、１８０ギガヘルツからそれ以上と、吸収する電磁波の周波数帯域をより高い方向にシフトすることが可能である。
イプシロン酸化鉄は、一部のＦｅサイトが金属置換されたものを含めて市販されているため容易に入手することができる。なお、イプシロン酸化鉄粉の好ましい粒径は、平均粒径として５ｎｍ～５０ｎｍで、略球形または短いロッド形状（棒状）をしている。
バリウムフェライト（ＢａＦｅ12Ｏ19）、ストロンチウムフェライト（ＳｒＦｅ12Ｏ19）は、いずれも六方晶フェライトであり、磁気異方性が大きいことから大きな保磁力を有する。
バリウムフェライト、または、ストロンチウムフェライトの粉体は、鉄（Ｆｅ）とバリウムまたはストロンチウムの塩化物（ＢａＣｌ2、ＳｒＣｌ2）、必要に応じてさらにＢａ、Ｓｒを含む金属酸化物を原料として配合し、混合、造粒したのちこれを焼成することで合成し、焼成体を粉砕して所定の粒度を有する粉体として製造することができる。なお、焼成条件は、一例として温度が１２００～１３００℃、焼成雰囲気は大気、焼成時間は１～８ｈ程度とすることができる。
作製される粉体の大きさは、粉砕時に加えられる負荷の大きさによって調整することができ、比較的大きな粉体を得る場合には、焼成体をハンマーミルによる衝撃粉砕と湿式粉砕（アトライター、遊星ボールミル等）に供する方法などが利用できる。また、ハンマーミルによる衝撃粉砕のみによって粒度調整することも可能である。バリウムフェライト、または、ストロンチウムフェライトの粉体の好ましい粒径は、メジアン径（Ｄ５０）で１μｍ～５μｍである。
［電磁波吸収層］
電磁波吸収層１を構成するゴム製のバインダー１ｂには、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロブレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＲ）、ウレタンゴム（ＰＵＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレン・酢酸ビニルゴム（ＥＶＡ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ）、多硫化ゴム（Ｔ）など、各種のゴム材料を利用することができる。
これらのゴム材料の中では、耐熱性が高いことから、アクリルゴム、シリコーンゴムを好適に用いることができる。アクリルゴムの場合、高温環境下におかれても耐油性が優れるとともに、比較的廉価でコストパフォーマンスにも優れている。また、シリコーンゴムの場合は、耐熱性に加え耐寒性も高い。さらに、物理的特性の温度に対する依存性が、合成ゴム中で一番少なく、耐溶剤性、耐オゾン性、耐候性にも優れている。さらに、電気絶縁性にもすぐれ、広い温度範囲、および、周波数領域にわたって物質的に安定している。
本実施形態にかかる電磁波吸収シートの電磁波吸収層１では、電磁波吸収材料１ａとして例えばイプシロン酸化鉄粉を用いた場合、イプシロン酸化鉄粉は上述のように粒径が数ｎｍから数十ｎｍの微細なナノ粒子であるため、電磁波吸収層１の形成時に、バインダー１ｂ内にイプシロン酸化鉄粉を良好に分散させることが重要となる。このため、本実施形態にかかる電磁波吸収シートでは、電磁波吸収層１に、フェニルフォスホン酸、フェニルフォスホン酸ジクロリド等のアリールスルホン酸、メチルフォスホン酸、エチルフォスホン酸、オクチルフォスホン酸、プロピルフォスホン酸などのアルキルフォスホン酸、あるいは、ヒドロキシエタンジフォスホン酸、ニトロトリスメチレンフォスホン酸などの多官能フォスホン酸などのリン酸化合物を含んでいる。これらのリン酸化合物は、難燃性を有するとともに、微細な磁性酸化鉄粉の分散剤として機能するため、バインダー内のイプシロン酸化鉄粒子を、良好に分散させることができる。
より具体的には、分散剤としては、和光純薬工業株式会社製、または、日産化学工業株式会社製のフェニルフォスホン酸（ＰＰＡ）、城北化学工業株式会社製の酸化リン酸エステル「ＪＰ－５０２」（製品名）などを使用することができる。
ただし、熱硬化性付加型のシリコーンゴムでは、リン酸化合物の添加により加硫阻害を起こす場合がある。その際には、リン酸化合物以外の高分子分散剤、シラン、シランカップリング剤を用いることが好ましい。例えば、デシルシリメトキシシラン「ＫＢＭ－３１０３」（商品名：信越化学株式会社製）などを好適に用いることができる。
なお、電磁波吸収層１の組成としては、一例として、イプシロン酸化鉄粉（磁性酸化鉄）１００部に対して、ゴム製バインダーが２～５０部、リン酸化合物の含有量が０．１～１５部とすることができる。ゴム製バインダーが２部より少ないと、磁性酸化鉄を良好に分散させることができない。また電磁波吸収シートとしての形状を維持できなくなるとともに、電磁波吸収シートの伸びが得られ難くなる。５０部より多いと、電磁波吸収シートの伸びは得られるが、電磁波吸収シートの中で磁性酸化鉄の体積含率が小さくなり、透磁率が低くなるため電磁波吸収効果が小さくなる。
リン酸化合物の含有量が０．１部より少ないと、ゴム製バインダーを用いて磁性酸化鉄を良好に分散させることができない。１５部より多いと、磁性酸化鉄を良好に分散させる効果が飽和する。電磁波吸収シートの中で磁性酸化鉄の体積含率が小さくなり、透磁率が低くなるため電磁波吸収の効果が小さくなる。
［電磁波吸収層の製造方法］
ここで、本実施形態にかかる電磁波吸収シートの電磁波吸収層１の製造方法について説明する。本実施形態の電磁波吸収シートでは、少なくとも磁性酸化鉄粉とゴム製バインダーとを含んだ磁性塗料を作製して、これを所定の厚さで塗布し、乾燥させた後にカレンダ処理することによって電磁波吸収層１を形成する。カレンダ処理は必須ではないが、電磁波吸収シート中の空隙を少なくして磁性酸化鉄粉の充填度合いを向上させることができるため、カレンダ処理を行うことが好ましい。
先ず、磁性塗料を作製する。
磁性塗料は、磁性酸化物としてのイプシロン酸化鉄粉と分散剤であるリン酸化合物、ゴム製バインダーの混練物を得て、これを溶剤で希釈し、さらに分散した後に、フィルタで濾過することによって得ることができる。混練物は、一例として、加圧式の回分式ニーダで混練することにより得られる。また、混練物の分散は、一例としてジルコニアなどのビーズを充填したサンドミルを用いて分散液として得ることができる。なお、このとき、必要に応じて架橋剤を配合することができる。
得られた磁性塗料を、剥離性を有する支持体、一例としてシリコーンコートにより剥離処理された厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシート上に、テーブルコータやバーコータなどを用いて塗布する。
その後、ｗｅｔ状態の磁性塗料を８０℃で乾燥し、さらにカレンダ装置を用いて所定温度と圧力でカレンダ処理を行って、支持体上に電磁波吸収層を形成できる。
一例として、支持体上に塗布したｗｅｔ状態での磁性塗料の厚さを１ｍｍとすることで、乾燥後の厚さを４００μｍ、カレンダ処理後の電磁波吸収層の厚さを３００μｍとすることができる。
このようにして、電磁波吸収材料１ａとして用いたｎｍオーダーの微細なイプシロン酸化鉄粉がゴム製バインダー１ｂ内に良好に分散された状態の電磁波吸収層１を形成することができる。
なお、磁性塗料を作製する他の方法として、磁性塗料成分として、少なくとも磁性酸化鉄粉と、分散剤であるリン酸化合物と、ゴム製バインダーとを高速攪拌機で高速混合して混合物を調製し、その後、得られた混合物をサンドミルで分散処理することでも磁性塗料を得ることができる。
［接着層］
図１に示すように、本実施形態にかかる電磁波吸収シートは、電磁波吸収層１の背面に接着層２が形成されている。
接着層２を設けることで、電磁波吸収層１を、電気回路を収納する筐体の内面や、電気機器の内面または外面の所望の位置に貼着することができる。特に、本実施形態の電磁波吸収シートは、電磁波吸収層１が弾性を有するものであるため、接着層２によって湾曲した曲面上にも容易に貼着することができ、電磁波吸収シートの取り扱い容易性が向上する。なお、接着層２の材料、形成厚み、形成状態などを工夫して、接着層２が、電磁波吸収層１の弾性変形による伸びを妨げないように、例えばガラス点温度（Ｔｇ）が低いアクリル系粘着剤やシリコーン系粘着剤、ゴム系の粘着剤などを用いることが好ましい。
接着層２としては、粘着テープなどの接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。特にゴム製バインダーとしてシリコーンゴムを用いた場合は、電磁波吸収層と接着層との密着力を低下させないために、接着層の材料としてシリコーン系粘着剤を用いることが好ましい。
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もできる。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、電磁波吸収シート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、電磁波吸収シートを被着体から剥離しにくくなる。
また接着層２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、電磁波吸収シート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、電磁波吸収シート全体の厚さが厚くなるため、可撓性が小さくなってしまう畏れがある。また、接着層２が厚いと電磁波吸収シートを被着体から剥離しにくくなる。また接着層２の凝集力が小さい場合は、電磁波吸収シートを剥離した場合、被着体に糊残りが生じる場合がある。
なお、本願明細書において接着層２とは、剥離不可能に貼着する接着層２であるとともに、剥離可能な貼着を行う接着層２であってもよい。
また、電磁波吸収シートを所定の面に貼着するにあたって、電磁波吸収シートが接着層２を備えていなくても、電磁波吸収シートが配置される部材の側の表面に接着性を備えさせて電磁波吸収層１のみで形成された電磁波吸収シートを貼り付けるようにすることができる。また、両面テープや接着剤を用いることで、所定の部位に電磁波吸収シートを貼着することができる。この点において、接着層２は、本実施形態に示す電磁波吸収シートにおける必須の構成要件でないが、電磁波吸収シートが接着層２を備える構成は、両面テープや接着剤を用いることなく所定の部位に電磁波吸収シートを貼着することができるため好ましい。
［電磁波吸収シートの伸び］
次に、本実施形態にかかる電磁波吸収シートの面内方向での伸びについて説明する。
図３は、本実施形態にかかる電磁波吸収シートにおいて、面内方向に加えた応力（引張応力）と電磁波吸収シート伸び率との関係を示す図である。図３（ａ）が、最大伸び率を超えると破断する電磁波吸収シートにおける応力と伸び率との関係を示す。また、図３（ｂ）が、最大伸び率を超えたときに塑性変形を起こす電磁波吸収シートにおける応力と伸び率との関係を、それぞれ示している。
ここで「伸び率」とは、一方向に応力を加えたことにより伸びた電磁波吸収シートの伸び量を、もともとの長さで割った数値を％で示したものである。すなわち、応力０の時の長さをＬ１、所定の応力を印加したときの長さをＬ２とすると、この所定の応力が加わったときの「伸び率」は、（Ｌ２－Ｌ１）／Ｌ１×１００、として表される。なお、この「伸び率」は、「歪（ひずみ）」とも称される。
図３（ａ）に示すように、最大伸び率を超えたときに破断する電磁波吸収シートでは、最大伸び率である１７０％に到達するまでは、外部から加えられる応力が大きくなると、ほほ直線状に電磁波吸収シートの伸び率が増加する（符号１１の部分）。その後、最大伸び率である１７０％を超えて応力が加わると電磁波吸収シートが破断してしまい、伸び率の値は、最大伸び率である１７０％から大きくならない（符号１２の部分）。
一方、図３（ｂ）に示す、最大伸び率を超えたときに塑性変形を起こす電磁波吸収シートでは、最大応力を示す伸び率である伸び率３０％に到達するまでは、加わる応力が大きくなると比較的緩やかに伸び率が上昇する（符号１３の部分）。その後、最大応力を示す伸び率３０％に到達した後にさらに電磁波吸収シートを引っ張ると、塑性変形を起こして伸び率が２３０％に到達するまで電磁波吸収シートが伸びてしまう（符号１４の部分）。このため、応力は徐々に低下する。なお、塑性変形を引き起こしているため、符号１４で示す状態の電磁波吸収シートは弾性を失っていて、電磁波吸収シートを引っ張る力を解除してもシートの長さは短くならない。
なお、バインダー１ｂとして用いられるゴム材料の弾性変形領域は、適宜選択した加硫剤を用いることで調整することができる。また、使用用途などの関係から、破断してはならない電磁波吸収シートが求められている場合には、破断せずに塑性変形する形態とすることも有効であると考えられる。
また、電磁波吸収シートの伸びの大きさの範囲としては、入力インピーダンス値が空気中のインピーダンス値から大きくずれてしまい、インピーダンス整合が取れなくなるため電磁波吸収能力が低下する範囲として、上限は２００％とする。また、電磁波吸収シートの伸びが大きすぎると、電磁波吸収シートの厚さが薄くなって電磁波吸収材料の密度が低下するため、電磁波吸収能力も低下する。さらに、電磁波吸収シートの伸びが２００％を超える状態では、電磁波吸収シートの可撓性や屈曲性が低下する。
一方、電磁波吸収シートの伸びが２０％より小さいと、曲面状の被着体に貼着する際に十分引き延ばせなくなって、作業性が低下してしまう。また、形状が変化する可動部への貼着に対応できなくなり、弾性を有するという本実施形態にかかる電磁波吸収シートの特徴を活かすことができなくなる。
ここで、本実施形態にかかる電磁波吸収シートについて、磁性酸化鉄とゴム製バインダーの種類が異なるものを実際に作製して、外部からの引張応力と電磁波吸収シートの伸び率との関係を測定した。
第１の電磁波吸収シート（実施例１）は、磁性酸化鉄としてイプシロン酸化鉄を用い、ゴム製バインダーとしてアクリルゴムを用いた。表１に、第１の電磁波吸収シートの作製に用いた材料とその割合を示す。
第２の電磁波吸収シート（実施例２）は、磁性酸化鉄として第１の電磁波吸収シートと同様にイプシロン酸化鉄を用い、ゴム製バインダーとしてシリコーンゴムを用いた。表２に、第２の電磁波吸収シートの作製に用いた材料とその割合を示す。
第３の電磁波吸収シート（実施例３）は、磁性酸化鉄としてストロンチウムフェライトを用い、ゴム製バインダーとして第２の電磁波吸収シートと同様にシリコーンゴムを用いた。表３に、第３の電磁波吸収シートの作製に用いた材料とその割合を示す。
表１～表３に示したそれぞれの組成の材料を加圧式の回分式ニーダで混練し、得られた混練物をメチルエチルケトン１７０部で希釈した後、ジルコニアビーズを充填したサンドミルを用いて分散液を作製した。
シリコーンコートにより剥離処理をした厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート上に、上記表１に示した分散液を枚葉式のコーターで塗布した。
また、非シリコーン系剥離剤により剥離処理をした厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート上に、上記表２と表３に示した分散液を枚葉式のコーターで塗布した。
ｗｅｔ状態の塗料を８０℃で乾燥し、カレンダ処理によってカレンダ後の厚さが５００μｍとなるように、電磁波吸収層を形成した。
このようにして作製された厚さ５００μｍの電磁波吸収層を、５枚重ねてカレンダ装置によって熱圧縮しつつ２５００μｍの単膜の電磁波吸収層を作製した。なお、接着層は形成せずに、電磁波吸収層のみからなる電磁波吸収シートとした。
作製したそれぞれの電磁波吸収シートに対して、引張試験機を用いて伸び率を測定した。具体的には、ミネベア株式会社製のＴＧＥ－１ｋＮ型試験機（製品名）、ロードセルとしてＴＴ３Ｅ－２００Ｎを用いて、２０ｍｍ×５０ｍｍとしたシートを引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で延伸させたときの伸び率を測定した。尚、伸び率測定は、温度２３℃、湿度５０％Ｒｈの環境下で行った。
このようにして測定した、３つの電磁波吸収シートの伸び率を図４に示す。
図４において、第１の電磁波吸収シートの伸び率を実線（符号１５）で、第２の電磁波吸収シートの伸び率を点線（符号１６）で、第３の電磁波吸収シートの伸び率を二点鎖線（符号１７）で、それぞれ示す。
図４に示すように、実施例として作製した３つの電磁波吸収シートは、いずれも、図３（ａ）として示した最大伸び率を超えたときに破断するタイプの電磁波吸収シートとなっていて、最大伸び率は１９５％～２００％となった。上述のように、本実施形態にかかる電磁波吸収シートにおいて、最大伸びは２００％とすることが好ましく、作製した３つの電磁波吸収シートは、電磁波吸収特性、可撓性、屈曲性において、好ましい範囲のものである。
３つの電磁波吸収シートを比較すると、同じ伸び率となるために必要な応力は、第１の電磁波吸収シート１５が最も大きく、第３の電磁波吸収シート１７が最も小さくなった。これは、使用したアクリルゴムがシリコーンゴムよりも硬度が高く、また、第２の電磁波吸収シートに用いたシリコーンゴムの硬度が第３の電磁波吸収シートに用いたシリコーンゴムの硬度よりも高いからであると考えられる。また、第１の電磁波吸収シートにおいて磁性酸化鉄として用いたイプシロン酸化鉄と比較して、第３の電磁波吸収シートに磁性酸化鉄として用いたストロンチウムフェライトの粒子径が大きいため、比表面積が小さくなって分散性が高くなり、電磁波吸収シートの硬度を抑えることができたからであると考えられる。
次に、本実施形態にかかる電磁波吸収シートについて、シートに応力を印加して伸ばした際の電磁波吸収特性の変化を測定した。
測定は、上述の第１の電磁波吸収シートに対し、フリースペース法を用いて電磁波吸収量（電磁波減衰量）を測定した。具体的には、アンリツアジレント・テクノロジー株式会社製のミリ波ネットワークアナライザーＭＥ７８３８ＡＮ５２５０Ｃ（製品名）を用いて、送信アンテナから誘電体レンズを介して電磁波吸収シートに所定周波数の入力波（ミリ波）を照射し、電磁波吸収シートの裏側に配置された受信アンテナで透過する電磁波を計測した。照射される電磁波の強度と透過した電磁波の強度とをそれぞれ電圧値として把握し、その強度差から電磁波減衰量をｄＢで求めた。
図５は、本実施形態にかかる第１の電磁波吸収シートにおいて、電磁波吸収シートに張力が加わっていない状態での電磁波吸収特性と、電磁波吸収シートに張力が印加されて、電磁波吸収シートに延びが生じるとともに、その厚みが減少している状態での電磁波吸収特性を示す図である。
図５において、符号２１として示す実線が電磁波吸収シートに張力が加わっていない状態、すなわち、伸び率が０％の状態の電磁波吸収特性である。なお、このときの電磁波吸収シートの厚みは、作製時の２５００μｍであった。
図５に示すように、第１の電磁波吸収シートは、電磁波吸収物質であるイプシロン酸化鉄の共鳴周波数である７５．５ＧＨｚにおいて、電磁波吸収量（背面側へ透過する電磁波の入射波からの減衰量）が２６ｄＢという高い電磁波吸収特性を示した。
これに対し、電磁波吸収シートに張力を加えて、伸び率７５％となるように引き延ばした際の電磁波吸収特性は、図５において符号２２として示す点線のようになる。なお、この場合の電磁波吸収シートの厚みは、１９５０μｍであった。
図５に符号２２として点線で示すように、伸び率が７５％の状態の電磁波吸収シートでは７５．５ＧＨｚでの電磁波吸収量が約１９ｄＢであり、伸び率が０％の場合（符号２１）と比較すると電磁波吸収特性が低下していることが分かる。これは、電磁波吸収シートがその面内方向に引っ張られたことで厚さが薄くなり、電磁波吸収シート内で電磁波が透過する方向での電磁波吸収物質の含有量が実質的に低下したことに起因するものと考えられる。
すなわち、第１の電磁波吸収シートのような透過型の電磁波吸収シートの場合は、電磁波吸収シートがその面内方向に引っ張られることで、電磁波吸収特性が低下することが分かった。
そこで、発明者らは、電磁波吸収シートの伸び率をさらに大きくした際の電磁波吸収特性を測定して、面内方向に引っ張られることで厚さが薄くなった電磁波吸収シートにおける、電磁波吸収シートの厚さと電磁波吸収量との関係を測定した。測定結果を、図６に示す。
図６は、上述した第１の電磁波吸収シートと第３の電磁波吸収シートとについて、電磁波吸収シートを面内の一方向に引っ張った際のシート厚みとその状態における周波数７５．５ＧＨｚの電磁波吸収量（透過する電磁波の減衰量：透過減衰量）との関係を示したものである。
図６において、黒丸と実線３１とで示すのが第１の電磁波吸収シートの電磁波吸収量の変化、黒四角と点線３２とで示すのが第３の電磁波吸収シートの電磁波吸収量の変化である。
図６に示すように、第１の電磁波吸収シートと第３の電磁波吸収シートにおいて、周波数が７５．５ＧＨｚの電磁波の吸収量（３１、３２）は、いずれも電磁波吸収シートの厚みにほぼ比例し、電磁波吸収シートがより強く引っ張られてその厚みが薄くなるほど電磁波吸収特性が低下することが確認できた。
このように、本実施形態の電磁波吸収シートでは、シートに引張力が加わって伸びた際には、その際の伸び率の大きさに応じて電磁波吸収特性が直線的に低下する。このことから、所望される電磁波吸収量が得られる範囲内であり、かつ、電磁波吸収シートの最大伸び率の範囲内であって弾性領域にある限りにおいて、電磁波吸収シートを引っ張って使用することができるということができる。
（第２の実施の形態）
［反射型の電磁波吸収シート］
次に、本願で開示する電磁波吸収シートの第２の構成例である電磁波吸収層の背面に反射層が形成されたいわゆる反射型の電磁波吸収シートについて、具体的な実施形態を示しながら説明する。
図７に、第２の実施形態の電磁波吸収シートの断面構成を示す。
なお、図７は、第１の実施形態にかかる電磁波吸収シートの構成を説明した図１と同様に、そ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や厚みについて現実に即して表されたものではない。また、図１に示す第１の実施形態にかかる電磁波吸収シートを構成するものと同じ部材には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
本願で開示する電磁波吸収シートは、電磁波吸収材料としてゴム製のバインダーとともに電磁波吸収層を形成する、イプシロン酸化鉄やバリウムフェライト、ストロンチウムフェライトなどの磁性酸化鉄の磁気共鳴によって電磁波を吸収するものである。このため、第１の実施形態として示した反射層を備えない透過型の電磁波吸収シートとして構成する他に、電磁波吸収層の電磁波が入射する側とは反対側の表面に電磁波を反射する反射層を備えた、反射型の電磁波吸収シートとしての構成を採用することができる。
第２の実施形態で示す電磁波吸収シートは、電磁波吸収材料である磁性酸化鉄１ａとゴム製のバインダー１ｂとを含む電磁波吸収層１の背面側（図７における下方側）に、電磁波吸収層１の表面に接して反射層３が形成されている。
なお、図７に示す第２の実施形態の電磁波吸収シートでは、反射層３のさらに背面側に電磁波吸収シートを所定の場所に貼着することを可能とする接着層２が形成されている。上述の第１の実施形態にかかる電磁波吸収シートの場合と同様に、第２の実施形態にかかる電磁波吸収シートにおいても接着層２は必須の構成要件ではなく、接着層２を備えない電磁波吸収シートを形成することも可能であるが、電磁波吸収シートが接着層２を備える構成とすることで、両面テープや接着剤を用いることなく所定の部位に電磁波吸収シートを貼着することができるため好ましい。
反射層３は、電磁波吸収層１の背面に密着して形成された金属層であればよい。ただし、本実施形態の電磁波吸収シートでは、ゴム製のバインダー１ｂを用いることで電磁波吸収シートが弾性を有するため、反射層３としては、メッシュ状の導電体や、銀ナノワイヤー（Ａｇ－ＮＷ）、導電性高分子膜などを用いて、電磁波吸収層１が伸びた場合でもその表面抵抗値が上昇せずに、１Ω／□程度の抵抗値を維持できるようにする。
電磁波吸収層１の背面に反射層を形成する方法としては、銀ナノワイヤー、または、導電性高分子を、電磁波吸収シートの背面側に吹き付ける方法、または、塗布する方法を採用できる。また、反射層と同様のゴム製バインダーに、銀ナノワイヤーや導電性高分子を分散した反射層３を作製して、弾性を有する反射層３を電磁波吸収層に熱圧着する方法、さらには、弾性を有する反射層３に、電磁波吸収層１を作製するための塗料を塗布して、反射層３上に電磁波吸収層１を形成する方法を採用できる。
なお、反射層３を構成する金属の種類には特に限定はなく、ナノワイヤーとして用いた銀の他にも、アルミニウムや銅、クロムなど、電気抵抗ができるだけ小さく、耐食性の高い金属を用いることができる。
図７に示した、第２の実施形態にかかる電磁波吸収シートでは、電磁波吸収層１の背面に反射層３を設けることで、電磁波が電磁波吸収シートを貫通する事態を確実に回避することができる。このため、特に高周波で駆動される電気回路部品などから外部へと放出される電磁波の漏洩を防止する電磁波吸収シートとして、好適に使用することができる。
［反射型の電磁波吸収シートの伸び］
第２の実施形態にかかる反射型の電磁波吸収シートにおいても、第１の実施形態の電磁波吸収シート同様に、電磁波吸収層１が引っ張られて伸びた場合に、電磁波吸収層１の厚みが変化することによる入力インピーダンス値の変化によって生じる、インピーダンス整合のミスマッチングによる電磁波吸収特性の変化と、電磁波吸収層１の電磁波が通過する部分の電磁波吸収物質の量が少なくなることによる電磁波吸収特性の変化が生じる。
さらに、反射型の電磁波吸収シートの場合は、電磁波吸収シートの入力インピーダンス値を空気中のインピーダンス値に整合させる必要があるという課題が存在する。電磁波吸収シートの入力インピーダンス値が、空気中のインピーダンス値である３７７Ω（厳密には真空中のインピーダンス値）から大きく異なっていると、電磁波吸収シートに電磁波が入射する際に反射や散乱が生じるため、反射型の電磁波吸収シートとしての電磁波吸収特性、すなわち、入射した電磁波の反射波を低減させるという特性を損なう結果となるからである。
ここで、電磁波吸収材料として磁性酸化鉄を備えた電磁波吸収シートにおける、電磁波吸収層１のインピーダンスＺinは、下記の数式（１）として表される。
上記の式（１）において、μrは電磁波吸収層１の複素透磁率、εrは電磁波吸収層１の複素誘電率、λは入射する電磁波の波長、ｄは電磁波吸収層１の厚さである。このため、電磁波吸収シートが伸びた場合に、電磁波吸収層１の厚みｄが小さくなり、電磁波吸収材料である磁性酸化鉄の含有量が低下することで、電磁波吸収層１の透磁率と誘電率とがともに変化する。この結果、電磁波吸収シートの入力インピーダンス値（Ｚｉｎ）は電磁波吸収層１を形成するバインダー１ｂの厚みに左右されることとなり、電磁波吸収シートの伸び縮みに伴ってその厚みが変動すると電磁波吸収シートの入力インピーダンス値（Ｚｉｎ）が変動することを意味する。
このことを踏まえ本願発明の発明者らは、電磁波吸収シートの定常状態、すなわち、外部からの力が加わらずに電磁波吸収シートの伸び率が０％の状態、ではなく、電磁波吸収シートがある程度の伸び率で伸びている状態で、電磁波吸収シートの入力インピーダンス値を空気中の入力インピーダンス値と整合させることで、実用状態において、より広範囲の条件で入射する電磁波を好適に吸収する電磁波シートを実現できることに思い至った。
そこで、実際に反射型の電磁波吸収シートを作製して、一定の伸び率で伸びている状態で電磁波吸収シートの入力インピーダンス値を空気中のインピーダンス値と整合させることについての効果を検証した。
先ず、第４の電磁波吸収シート（実施例４）として、反射型の電磁波吸収シートを作製した。
第４の電磁波吸収シートである反射型の電磁波吸収シートは、上述の第１の電磁波吸収シートと同様に、表１に示した組成の混合材料を加圧式の回分式ニーダで混練し、得られた混練物をメチルエチルケトン１７０部で希釈した後、ジルコニアビーズを充填したサンドミルを用いて分散液を作製した。
シリコーンコートにより剥離処理をした厚さ３８μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート上に、上記の分散液を枚葉式のコーターで塗布した。
ｗｅｔ状態の塗料を８０℃で乾燥し、カレンダ処理によってカレンダ後の厚さが４１０μｍとなるようにして、電磁波吸収層を形成した。
続いて、電磁波吸収層の背面に、反射層を形成した。
反射層の形成は、銀ナノワイヤーを電磁波吸収層の背面側に塗布することで行った。
第４の電磁波吸収シートの電磁波吸収特性の測定は、上記透過型の電磁波吸収シートにおける電磁波吸収測定と同様にフリースペース法を用いて行った。ただし、反射型の電磁波吸収シートの特性を測定するために、電磁波吸収シートに入射する電磁波の出力と、電磁波吸収シートから放出される反射波の出力とを、送信アンテナと受信アンテナとを電磁波吸収シートの前面側に配置して測定した。
なお、第４の電磁波吸収シートとして作製された、バインダーとしてアクリルゴムを主成分とする電磁波吸収層を備えた電磁波吸収シートは、図３（ｂ）として示した、所定の最大伸び率が決まっていて（具体的に第４の電磁波吸収シートの場合は３０％）、これを超えた場合に塑性変形を引き起こす電磁波吸収シートであった。
また、第４の電磁波吸収シートでは、伸び率が１１％の時に厚みが３７０μｍとなり、この厚さ３７０μの状態での電磁波吸収シートの入力インピーダンス値が空気中のインピーダンス値と整合する３７７Ωとなる。
図８は、第４の電磁波吸収シートにおいて、伸び率を変えた状態での電磁波吸収特性の変化を示している。
図８において、符号４１で示す実線が、第４の電磁波吸収シートの定常状態、すなわち、伸び率が０％の状態の電磁波吸収量（反射する電磁波での減衰量）を示す。このとき、第４の電磁波吸収シートの厚みは４１０μｍであった。また、符号４２で示す点線が、第４の電磁波吸収シートを伸び率３％で伸ばした状態であり、このときの電磁波吸収シートの厚みは４００μｍであった。さらに、符号４３で示す一点鎖線が、第４の電磁波吸収シートを伸び率１１％で伸ばした状態であり、このときの電磁波吸収シートの厚みは３７０μｍ、符号４４で示す二点鎖線が、第４の電磁波吸収シートを伸び率２２％で伸ばした状態であり、このときの電磁波吸収シートの厚みは３３５μｍであった。
図８に示すように、第４の電磁波吸収シートでは、入力インピーダンスを整合させた状態である電磁波吸収シートが伸び率１１％で伸びている状態の電磁波吸収量が、約２３ｄＢと最も大きくなっている。これに対し、伸び率が３％の時の電磁波吸収量が約１８ｄＢ、伸び率が０％の時の電磁波吸収量が約１５ｄＢとなっていて、電磁波吸収シートが伸びることによって電磁波吸収量が低下することを示していた、第１の電磁波吸収シートでの電磁波吸収特性を示す図５、図６とは異なる結果となっている。つまり、第２の実施形態では、伸び率が高くなると電磁波吸収量が高くなると言う、第１の実施形態とは逆の結果となった。
このことは、反射型の電磁波吸収シートにおいては、電磁波吸収シートの伸びによって、電磁波吸収層の電磁波が通過する部分の電磁波吸収物質の量が少なくなることによる電磁波吸収量の低下よりも、電磁波吸収層の厚みが変化することによる入力インピーダンス値の変化によって生じる、インピーダンス整合のミスマッチングによる電磁波吸収量の低下の方がより強く影響することを示している。
したがって、反射型の電磁波吸収シートにおいては、電磁波吸収シートの伸び率の変化に伴う電磁波吸収層の入力のインピーダンス値の変化を考慮して、電磁波吸収シートの入力インピーダンス値と空気中のインピーダンス値との整合を行うことが好ましい。
図９は、第４の電磁波吸収シートにおける電磁波吸収シートの厚みと電磁波吸収量との関係を示した図であり、図８に示した、第４の電磁波吸収シートにおける電磁波吸収特性の変化を別の表現形式で示した図である。
図９において、符号５１が、伸び率が０％の状態（厚み４１０μｍ）、符号５２が、伸び率が３％の状態（厚み４００μｍ）、符号５３が、伸び率が１１％の状態（厚み３７０μｍ）、符号５４が、伸び率が２２％の状態（厚み３３５μｍ）の電磁波吸収量の値をそれぞれ示している。
図９に示すように、第４の電磁波吸収シートでは、電磁波吸収シートが伸び率１１％で伸びて厚みが３７０μｍとなった状態で入力インピーダンスの整合を行うことで、伸び率が０％の状態から延び率が２２％となった状態までの間、電磁波吸収量を実用上好ましいと考えられる１５ｄＢ以下、すなわち、電磁波吸収量として９２％以上という特性を維持できる。
このように、本実施形態にかかる電磁波吸収シートは、弾性域の最大伸び率が２０％～２００％という延伸性を有する電磁波吸収シートであり、この範囲で伸ばして使用されても電磁波吸収量を維持することができる電磁波吸収シートである。さらに、本実施形態にかかる電磁波吸収シートは、弾性域の最大伸び率が２０％～２００％で、かつ、弾性域の最大伸び率の５～７５%伸びた場合で、所定の電磁波吸収量を維持することができる電磁波吸収シートである。
上述の説明で明らかなように、磁気共鳴によって電磁波を吸収する磁性部材を電磁波吸収材料として備えた電磁波吸収シートにおいて、シートが弾性を備えていてその厚みが変化する場合には、電磁波吸収シートがある程度伸ばされた状態で電磁波吸収層の入力インピーダンス値を空気中のインピーダンス値と整合することが好ましい。
このことは、第２の実施形態として説明したような、電磁波吸収材料がミリ波以上の高い周波数帯域の電磁波に対して磁気共鳴するものには限定されない。したがって、ゴム製のバインダー中に分散された電磁波吸収材料による磁気共鳴で電磁波を吸収する、弾性を有する反射型の電磁波吸収シート全てにおいて、電磁波吸収シートがある程度伸ばされた状態で電磁波吸収層の入力インピーダンス値を空気中のインピーダンス値と整合することが好ましいということができる。
第２の実施形態において具体例を説明した第４の電磁波吸収シートでは、最大伸び率が３０％の電磁波吸収シートにおいて、伸び率が１１％、すなわち、最大伸び率との比較においては約３７％の伸び率の状態で、入力インピーダンス値の整合を行った。予め所定量の伸び率で伸びた状態でインピーダンス整合を行う基準としては、バインダーとして用いられたゴム材料の、特に最大伸び率以上に伸ばされた際の変形の種類によって左右されるが、最大伸び率に対して５～７５％伸びた状態を基準とすることで、実用上の広い範囲において、電磁波吸収シートの入力インピーダンス値と空気中のインピーダンス値との差が無くなり、電磁波吸収シートに入射する電磁波の、反射や散乱に起因する電磁波吸収特性の低下を制限することができる。
また、逆の視点で言えば、電磁波吸収シートの入力インピーダンスの値を、その弾性域の範囲で空気中のインピーダンス値である３７７Ωに近い値に維持することで、電磁波吸収シートの実用範囲において、一定以上のインピーダンス整合の項が得られ、電磁波吸収シートの電磁波吸収量の低減を回避することができる。発明者らの検討によれば、その数値範囲は３６０Ω～４５０Ωである。電磁波吸収シートの入力インピーダンスの値が、３６０Ωより小さい場合、または、４５０Ωよりも大きい場合には、電磁波吸収シートの表面である空間と電磁波吸収シートとの境界面において、電磁波吸収シートに入射する電磁波が大きく散乱、反射されてしまうため、電磁波吸収シート自体が有する電磁波吸収特性を発揮させることができない。
なお、電磁波吸収シートの入力インピーダンス値を空気中のインピーダンスと整合させる場合に、電磁波吸収シートが伸びていない伸び量０％の状態ではなく電磁波吸収シートがその最大伸び率に対して５～７５％伸びた状態を基準することによって、電磁波吸収シートの伸び量が変化した場合でも良好に電磁波を吸収できることは、第２の実施形態として説明した反射型の電磁波吸収シートに限られるものではなく、第１の実施形態として示した透過型の電磁波吸収シートにおいても同様である。
第１の実施形態で示した透過型の電磁波吸収シートでは、第２の実施形態で示した反射型の電磁波吸収シートとは異なり、電磁波が入射する側に散乱・反射される電磁波の強さが、電磁波吸収特性（電磁波減衰量）の高低には直接影響しないが、例えば、電磁波放射源となる電気回路からの電磁波の外部への漏洩を抑えるとともに、電磁波吸収シート表面での反射波が当該電気回路に悪影響を与えないようにする場合など、透過型の電磁波吸収シートの電磁波入射側での反射波を低減したい場合が考えられる。このような場合には、透過型の電磁波吸収シートであっても、伸び率が変化してもその入力インピーダンスを空気中のインピーダンスに近づけることが好ましく、電磁波吸収シートの最大伸び率に対して５～７５％伸びた状態を基準として、その入力インピーダンスを３７７Ωに設定することが好ましい。
また、図８に示したように、第４の電磁波吸収シートにおいて、伸び率が変化してその厚みが変化した場合でも、それぞれの厚みでの電磁波吸収特性において最も大きな吸収量を示す入力電磁波の周波数は７５．５ギガヘルツで変化していない。これは、第１の実施形態で説明した第１の電磁波吸収シートと同様に、本願で開示する電磁波吸収シートでは、電磁波吸収材料である磁性酸化鉄の磁気共鳴によって入射した電磁波を吸収しているため、最も大きな吸収特性を示す電磁波の周波数は、電磁波吸収材料が同じであれば電磁波吸収層の厚さに左右されないことの表れである。
これに対し、ミリ波帯域の電磁波を吸収可能であり、かつ、弾性を有するものとして現在市販されている電磁波吸収シートは、誘電体層と反射層との積層により形成されていて入射した電磁波の位相を１／２波長ずらすことで反射波の強度を減衰させる、いわゆる波長干渉型の電磁波吸収シートである。波長干渉型の電磁波吸収シートでは、誘電体層の厚さが変化すると吸収される電磁波の波長が変化するため、電磁波吸収シートが弾性を有していて所定の伸び率で伸びた際にその厚さが変化すると、吸収される電磁波のピーク周波数の値も変化してしまう。この結果、例えば車載レーダなどの特定の波長の電磁波を吸収するために配置された電磁波吸収シートが、弾性を有するが故に、却って所望する周波数の電磁波の吸収特性を低下させてしまうという問題が発生する畏れがある。
本願で開示する電磁波吸収シートの場合には、最大に吸収される電磁波の周波数は変化しないため、このような問題が生じることはない。
（その他の構成）
なお、上記第１および第２の実施形態では、電磁波吸収層に含まれる電磁波吸収材料としての磁性酸化鉄について、主としてイプシロン酸化鉄を用いたものを例示して説明した。上述のように、イプシロン酸化鉄を用いることで、ミリ波帯域である３０ギガヘルツから３００ギガヘルツの電磁波を吸収する電磁波吸収シートを形成することかできる。また、Ｆｅサイトを置換する金属材料として、ロジウムなどを用いることによって、電磁波として規定される最高周波数である１テラヘルツの電磁波を吸収する電磁波吸収シートを実現することができる。
しかし、本願で開示する電磁波吸収シートにおいて、電磁波吸収層の電磁波吸収材料として用いられる磁性酸化鉄は、イプシロン酸化鉄には限られない。
フェライト系電磁吸収体としての六方晶フェライトであるバリウムフェライトならびに一部の実施例としても示したストロンチウムフェライトは、数ギガヘルツから数十ギガヘルツ帯域の電磁波に対して良好な電磁波吸収特性を発揮する。このため、イプシロン酸化鉄以外にもこのようなミリ波帯域である３０ギガヘルツから３００ギガヘルツにおいて電磁波吸収特性を有する磁性酸化鉄の粒子と、ゴム製バインダーとを用いて電磁波吸収層を形成することで、ミリ波帯域の電磁波を吸収し弾性を有する電磁波吸収シートを実現することができる。
なお、例えば、六方晶フェライトの粒子は、上記実施形態で例示したイプシロン酸化鉄の粒子と比較して粒子径が数μｍ程度と大きく、また、粒子形状も略球状ではなく板状や針状の結晶となる。このため、ゴム製バインダーを用いて磁性塗料を形成する際に、分散剤の使用や、バインダーとの混練条件を調整して、磁性塗料として塗布した状態において、電磁波吸収層中になるべく均一に磁性酸化鉄粉が分散された状態で、なおかつ、空隙率がなるべく小さくなるように調整することが好ましい。
上記の実施形態で説明した電磁波吸収シートは、電磁波吸収層を構成するバインダーとしてゴム製のものを用いることで、弾性を備えた電磁波吸収シートを実現することができる。特に、電磁波吸収材料として、ミリ波帯域以上の高周波数帯域で磁気共鳴する磁性酸化鉄を備えることで、高い周波数の電磁波を吸収し、なおかつ、弾性を有した電磁波吸収シートを実現できる。
なお、電磁波吸収材料として、磁気共鳴によって電磁波を吸収する磁性酸化鉄を用いた電磁波吸収シートの場合には、電磁波吸収シートにおける電磁波吸収材料の体積含率を高くすることで、より大きな電磁波吸収効果を実現することができる。しかし、一方でゴム製のバインダーと電磁波吸収材料とで構成された電磁波吸収層を備えた電磁波吸収シートにおいて、バインダーを用いていることによる弾性を確保する上では、必然的に電磁波吸収材料の体積含率の上限が定まってくる。本願で開示する電磁波吸収シートでは、電磁波吸収材料である磁性酸化鉄の電磁波吸収層における体積含率を３０％以上とすることで、特に反射型の電磁波吸収シートの場合、－１５ｄＢ以上の反射減衰量を確保することができる。
また、電磁波吸収層におけるゴム製バインダーの体積含率を、４０％～７０％とすることが好ましい。ゴム製バインダーの体積含率をこの範囲とすることで、電磁波吸収シートの面内の一方向における弾性域の最大伸び率を所望する２０％～２００％の範囲に設定しやすくなる。
なお上記の説明において、電磁波吸収層を形成する方法として、磁性塗料を作製してこれを塗布、乾燥する方法について説明した。本願で開示する電磁波吸収シートの作製方法としては、上記磁性塗料を塗布する方法の他に、例えば押し出し成型法を用いることが考えられる。
より具体的には、磁性酸化鉄粉と、ゴム製バインダーと、必要に応じて分散剤などを予めブレンドし、ブレンドされたこれら材料を押出成型機の樹脂供給口から可塑性シリンダ内に供給する。なお、押出成型機としては、可塑性シリンダと、可塑性シリンダの先端に設けられたダイと、可塑性シリンダ内に回転自在に配設されたスクリューと、スクリューを駆動させる駆動機構とを備えた通常の押出成型機を用いることができる。押出成型機のバンドヒータによって可塑化された溶融材料が、スクリューの回転によって前方に送られて先端からシート状に押し出される。押し出された材料を、乾燥、加圧成形、カレンダ処理等を行うことで所定の厚さの電磁波吸収層を得ることができる。
さらに、電磁波吸収層を形成する方法としては、磁性酸化鉄粉とゴム製バインダーとを含んだ磁性コンパウンドを作製し、この磁性コンパウンドを所定の厚さでプレス成型処理する方法を採用することができる。
具体的には、まず、電磁波吸収性組成物である磁性コンパウンドを作製する。この磁性コンパウンドは、磁性酸化鉄粉と、ゴム製バインダーとを混練し、得られた混練物に架橋剤を混合して粘度を調整して得ることができる。
このようにして得られた電磁波吸収性組成物としての磁性コンパウンドを、一例として、油圧プレス機を用いて温度１７０℃でシート状に架橋・成型する。その後、恒温槽内において、例えば温度１７０℃で２次架橋処置を施して、所定形状の電磁波吸収シートとすることができる。
また、上記実施形態では、電磁波吸収層が一層で構成された電磁波吸収シートについて説明したが、電磁波吸収層として複数の層が積層したものを採用することができる。第１の実施形態として示した透過型の電磁波吸収シートの場合には、電磁波吸収層としてある程度以上の厚さを備えた方が電磁波吸収特性が向上する。また、第２の実施形態として示した反射型の電磁波吸収シートでは、電磁波吸収層の厚みを調整してその入力インピーダンス値を空気中のインピーダンス値と整合させることで電磁波吸収特性をより向上させることができる。このため、電磁波吸収層を形成する電磁波吸収材料やバインダーの特性によって、一層では所定の厚さの電磁波吸収層を形成できない場合には、電磁波吸収層を積層体として形成することが有効である。
本願で開示する電磁波吸収シートは、ミリ波帯域以上の高い周波数帯域の電磁波を吸収し、さらに、弾性を有する電磁波吸収シートとして有用である。
１ 電磁波吸収層
１ａ イプシロン酸化鉄（磁性酸化鉄）
１ｂ ゴム製バインダー
２ 接着層
３ 反射層

Claims (3)

  1. ミリ波帯域以上の周波数帯域で磁気共鳴する電磁波吸収材料である磁性酸化鉄とゴム製バインダーとを含む電磁波吸収層と反射層を有する反射型の電磁波吸収シートであって、
    前記電磁波吸収シートの面内の一方向における弾性域の最大伸び率が２０％～２００％であり、
    前記電磁波吸収層が弾性域の範囲内で引き延ばされた際の入力インピーダンス値が３６０Ω～４５０Ωである、電磁波吸収シート。
  2. 前記磁性酸化鉄がイプシロン酸化鉄である、請求項１に記載の電磁波吸収シート。
  3. 前記電磁波吸収層における前記磁性酸化鉄の体積含率が３０％以上である、請求項１に記載の電磁波吸収シート。
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