JPS6312198A

JPS6312198A - 電波吸収電磁シ−ルド材料

Info

Publication number: JPS6312198A
Application number: JP15515886A
Authority: JP
Inventors: 石野　健; 康雄橋本; 謙一市原
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1988-01-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電波吸収電磁シールド材料に関するものであ
る。

（従来の技術）近時、情報化社会はますます多様化、高度化する傾向に
あり、それに伴ない情報・通信システムの発達が促され
ている。情報・通信にもかかわる電子技術には、緻密、
高性能、高集積および高品質化が要求されており、不要
反射防止、電磁シールド等の問題はもちろんのこと、電
波公害を含めて電波公害に対するクリーンな品質および
信頼性が重要な問題となっている。

具体的には、マイクロ波、ミリ波中継による多重通信を
はじめ、船舶、航空機および自動車にまで適用されてい
る電波誘導にいたるまで、不要電磁波による障害、特に
建造物、架橋等による偽像の問題、レーダの信頼性の低
下等が社会問題として取上げられ、従来からの電波昭至
に用いる電波吸収体とは異なり、野外に使用される耐候
性に優れた薄型電波吸収体が見直されている。またエレ
クトロニクス化の最先端をいく近代兵器においてもその
高性能化を求め、この種の電波吸収体がクローズアップ
されている。

また、電子計算機、電気通信、自動制御等の分野でデジ
タル化やＩＣ化に伴ない、その電子回路が発生する放射
ノイズによる回路内の相互干渉おるいは他の電子機器へ
の影響が大きな問題となっている。さらに機器のプラス
チック化の要求に対処するため、複合材料で電磁シール
ド材の開発が開始されている。

従来、電波吸収体としては、（ａ）軟質フェライト粉末
、鉄カルボニル粉末、パーマロイ粉末等の強磁性体粉末
の単独または２種以上を絶縁物であるバインダに配合し
たもの、（ｂ）銅、ニッケル、アルミニウム、黄銅等の
金属、カーボン、前記ニッケルでメッキ処理したマイカ
等の導電性材料の粉末、フレーク状物または繊維状物の
少なくとも１種をバインダに配合したもの、（Ｃ）前記
（ａ）の強磁性体粉末の少なくとも１種および前記（ｂ
）の導電性材料粉末の少なくとも１種をバインダに配合
したものが知られている［化学と工業第２８巻（１９７
５）第９＠第６６８〜６７２頁およびセラミックス　−
１４（１９７９）　Ｎｏ、　３第２０２〜２０９頁１゜また、電磁シールド材としては、（ｄ）前記（ｂ）の導
電性材料の少なくとも１種を絶↑ス物であるバインダに
配合してなるものが知られている［日本ゴム協会誌第５
７巻第７号（１９８４）第２１８〜２２８およびセラミ
ックス　１４　（１９７９）　Ｎα３第２０２〜２０９
頁］。

（発明が解決しようとする問題点）電波吸収体、例えば薄型電波吸収体においては、一般に
電磁波が到来して電磁波の吸収が起るということは電磁
波の反射がないということである。

このためには、通常透磁率という磁気的定数および誘電
率という電気的定数を持つことが必要である。透磁率は
高周波を対象としているので、つぎの式■で表現される
複素数式である。

μ、＝μ、−ｊμ、　　　　　　　（Ｉ）また、誘電率
も同様に高周波特性かつぎの式ＩＩで表現される複素数
式である。

岬＝ε、−ｊε、　　　　　　（ＩＩ　）これらの式に
おいて、ε　およびμ、は電磁波を受けてそのエネルギ
ーを吸収するという担い手となる損失項である。ざらに
吸収体の厚みｄと波長のλＯとの組合わせで反射条件（
＃、、Ａ、、ｄおよびλＯ）が見出され、これにより電
波吸収体が設計される。なあ、この場合、通常背面に金
属（反射体）が配設される。しかるに、従来の技術では
、鴫の値に限界がめった。例えば、極薄型の電波吸収体
を設計する場合、大きな侍を必要とし、ざらに適切なＱ
、も必要となる。しかるに、従来の複合材料においては
、ε、　４０位が限界であった。　　　　　　　１一方、電磁シールド材は、電磁波を反射してもよいが、
遮蔽すべき部位側に電磁波が透過しないことが必要であ
る。このためには、電磁シールド材の導電率をいかに大
きくするかが問題となる。

しかして、複合材料において導電率を大きくするために
は、できるだけ多量の導電性材料を、できるだけ均一に
バインダ中に配合すればよい。

・　しかしながら、バインダ中に多量の導電性材料を配
合するということは、バインダに対しての異物を多量配
合するということになるから、得られる複合材料の機械
的強度が低下し、塗料、その他の形態にした場合、信頼
性および特性を劣化させることになる。したがって、導
電性材料の配合量には限界があり、このため導電率の向
上にも限界があった。また、導電性材料の分散性をよく
するために長時間撹拌混合を行なうということは、導電
性材料間の連続性を損ないかえって導電率が低下すると
いう欠点があった。さらに、繊維状の導電性材料を使用
する場合には、該材料が粉状物と比較して嵩高であるた
めに最密充填状とならず、このため粉状物よりもはるか
に配合量に限界があった。また、繊維状導電性材料の場
合、アスペクト比Ｃ／ｄが大きいほど導電性はよくなる
が分散性をよくするために混合を充分性なうと、混合時
の剪断力のために繊維状物が折損して、かえって導電性
が低下するという問題がめった。

他方、電波吸収材は、電磁シールド性はもちろんのこと
、電磁波を反射させてはならないので設計条件に制約が
ある。すなわち、電磁シールド材としては５０〜６０ｄ
Ｂの遮蔽効果が必要であるのに対して、電波吸収材とし
ては遮蔽効果は２０〜３０ｄＢ程度で充分であるが、電
磁波を反射しないことが理想である。したがって、電波
吸収材により電波吸収電磁シールド材を構成することが
理想であるが、現存する材料では、５０〜６０ｄＢの遮
蔽効果を有する吸収材は存在しない。

したがって、本発明の目的は、新規な超薄型電波吸収材
料を提供することにおる。本発明の他の目的は、電波吸
収性を有し電磁遮蔽効果の優れた電波吸収電磁シールド
材料を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）これらの諸目的は、粒径０．５μｍ〜１ｍｍの強磁性体
粉末の表面を１０°２〜１０２Ω・ｃｍの導電率を有す
る導電性材料で被覆してなる一次粒子ないし粒子群を絶
縁性バインダに均一に分散配合してなる電波吸収電磁シ
ールド材料により達成される。

また、これらの諸目的は、粒径０．５μｍ〜１ｍｍの強
磁性体粉末の表面を１０−２〜１０２Ω・ｃｍの導電率
を有する導電性材料で被覆してなる一次粒子ないし粒子
群および導電性材料の粉末、フレーク状物ないし繊維状
物を絶縁性バインダに均一に分散配合してなる電波吸収
電磁シールド材料によっても達成される。

（作用）本発明で使用される強磁性体粉末とは、磁心材料として
使用される、通常ソフトフェライトと呼ばれＭ”Ｏ・Ｆ
ｅ２０３　　（ＭはＭｇ、Ｍｎ、ＡＱ、Ｎｉ、Ｚｎ、ｌ
ｉ等である。）の一般式で示されるフェライトで、結晶
構造は天然スピネルと同じ立方晶系に属する。同様にマ
グネットブランバイト型穴方晶系のフエロツクスプラ＋
−（Ｗ型、Ｙ型、２型）も使用できる。スピネル型フェ
ライトとしては、Ｍｇ系フェライト（例えばＭｃ＋−Ｍ
ｎフェライト、ＭＣＪ−Ｍｎ−ＡΩフェライト等）、Ｎ
ｉ系フェライト（例えばＮｉ−２ｎフエライト、Ｎｉ−
Ａ１１ｌフエライト等〉、Ｌｉ系フェライト（Ｌｉフェ
ライト等）、Ｚｎ系フェライト（例えばｚｎ−Ｍｎフェ
ライト等）等がある。また、Ｒ３Ｆ　ｅ　５０１２　（
ＲはＹ、Ｇｄ等の希土類である。）で表わされる立方晶
系のガーネット型フェライトも使用できる。ガーネット
型フェライトとしては、例えばＡΩ置換ガーネット、Ｇ
ｄ置換ガーネット、Ｃａｖ置換ガーネット、ＹＩＧ単結
晶等がある。

ざらにパーマロイ、センダスト、ニッケル合金、鉄、ア
モルファス金属等の強磁性体も使用できる。

しかして、これらの強磁性体粉末は、いずれも粒径が０
．５μｍ〜１ｍｍであることが必要であり、好ましくは
１μｍ”ｏ、　２ｍｍである。

これらの強磁性体粉末の表面に被覆される導電性材料は
、その導電性が１０−２〜１０２Ω・ｃｍでおることが
必要であるが、好ましくは１０−１〜１０１Ω・ｃｍで
ある。このような導電性材料としては、例えば、銅、ニ
ッケル、コバルト、アルミニウム、亜鉛、マンガン、マ
グネシウム、黄銅等の金属、該金属でメッキ処理された
マイカ、カーボン等がある。

本発明によれば、この強磁性体粉末は、その表面を前記
導電性材料で被覆することにより、バインダ中に強磁性
体粉末と導電性材料との混合物を単に混合分散させた場
合に比し、少ない導電性材料によって該導電性材料同士
の接触、連続化をはかるだけでなく、該導電性材料の核
には強磁性材料が存在するので、優れた磁気特性を有し
かつ誘電率の高い複合粒子（ｙＪ末）が得られる。

しかして、強磁性体粉末に対する導電性材料の被覆方法
としては、つぎの方法がある。

（１）導電率の高い塗料（例えば導電性材料含有塗料）
を強磁性体粉末に表面に被覆する。

（２）導電率の高い塗料と強磁性体粉末とを混合して乾
燥したのち粉砕する。

（３）マイクロカプセル化法（導電性材料による強磁性
体粉末をマイクロカプセル化する）。

（４）強磁性体粉末の表面に導電性材料をメッキする。

（５）強磁性体粉末の表面に導電性材料を蒸着する。

（６）強磁性体粉末の表面に導電性材料を焼付ける。

（７）有機物で強磁性体粉末の表面で被覆し、高温還元
雰囲気中で焼成して表面にカーボン被膜を形成させる。

このようにして形成させる粉体粒子は、模式的には、例
えば第１図に示すように強磁性体粉末粒子１の表面に導
電性材料被膜２が被覆されて独立の粒子（−次粒子）と
なっているものや、第２図に示すように複数個の強磁性
体粉末粒子１の群が導電性材料被膜２で被覆されている
ものあるいはこれらの混合物の形となっている。

このように導電性材料で被覆された強磁性体粉末におい
ては、複合材料にしたのちも、導電性材料被膜をある程
度透過して電磁波が強磁性体粉末に到達する必要がある
ので、該被膜の厚みは適当なものに選択することが望ま
しい。この厚みは、電磁波の周波数により異なるが、例
えば周波数１０ＧＨｚの場合を基準にすると、電界強度
が１／ｅ（ただし、ｅ−約２．７自然対数値）になる厚
みであるスキンデプスの理論値は、次式よりつぎのとあ
りである。

ただし、　ｆ：周波数 μ：透ｖｉｉ率 ρ：導電率 μｒ：比透磁率 λＯ：自由空間波長導電性材料が導電率、０＝１０”Ω−ｃｍのとき、δ＝１６０／、？ｍρ＝
１００Ω−ｃｍのとき、δ＝５００μｍρ＝１０１Ω−
ｃｍのとき、δ＝１．５ｍｍしたがって、電磁波が導電
性材料をある程度通過し、強磁性体へ有効に働くために
スキンデプスδの１／３寸法以下を考慮とすると、 ρ＝１０−１Ω・ｃｍのとき厚みは約５０μｍ以下、ρ
＝１０°Ω・ｃｍのとき厚みは約２００μｍ以下、ρ＝
１０１Ω・ｃｍのとき厚みは約５００μｍ以下でおるこ
とが望ましい。また、必要な導電率を（ｑるため、かつ
製造方法による厚みの限界はいずれの場合もほぼ５μｍ
以上であることが望ましい。

被覆磁性体粉末は、絶縁物であるバインダと混合して該
バインダ中に均一に分散させることにより電波吸収電磁
シールド材料が得られる。該材料にあける被覆強磁性体
粉末とバインダとの体積比率は、２：８〜７：３、好ま
しくは４：６〜６：４である。すなわち、被覆強磁性体
粉末の比率が２未満では所望の電気特性ならびに磁気特
性を得ることが困難であり、一方被覆強磁性体粉末の比
率が７を越えると機械的強度が不充分で破損しやすく、
所望の物性を維持することが困難となるからである。

本発明による電波吸収電磁シールド材料中には、ざらに
導電性材料の粉末、フレーク状物ないし繊維状物を分散
配合することにより、さらに優れた電気特性ならびに磁
気特性の優れた電波吸収電磁シールド材料が得られる。

このような導電性材料としては、成分的には前記のよう
に強磁性体粉末の表面被覆に使用されたものと同様であ
るが、形態的には、粉末、フレーク状物、繊維状物等が
用いられる。その使用量は、前記被覆強磁性体粉１００
＠量部当り１〜３０容量部、好ましくは５〜１５容量部
である。

本発明による電波吸収電磁シールド材料は、溶剤型塗料
、エマルジョン型塗料、ラテックス等の塗料、プラスチ
ック成形材料、ゴム成形材料等の形態を取ることができ
、塗料の場合には金属板、その他必要個所にスプレー塗
装、はけ塗り、ロールコート等により塗布することによ
り所定の膜厚の電波吸収電磁シールド被膜が得られる。

また、プラスチック成形材料やゴム成形材料の場合には
、鋳込成形法、押出成形法、圧縮成形法等により成形す
ることにより板状、シート状等の任意の形状の電波吸収
電磁シールド体が得られる。

バインダとしては、所望の材料の形態によって種々のも
のがあるが、例えば塗料の場合には、エポキシ樹脂系、
ポリエステル系、アクリル系、メラミン系、ベンゾグア
ナミン系、ポリウレタン系、アルラド樹脂系、塩化ビニ
ル樹脂系塩化ゴム系等がある。またプラスチック成形材
料の場合には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリス
チレン、ナイロン、ポリアセタール、ＡＢＳ樹脂、塩化
ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂およびエポキシ樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂がある。

さらにゴム成形材料の場合には、天然ゴム、タロロプレ
ン、ＳＢＲ，ＮＢＲ，ＥＰＤＭ、ハイパロン等がある。

　　　　　　　　　　（実施例）つぎに、実施例を挙げ
て本発明をざらに詳細に説明する。

実施例１平均粒径的３μｍの鉄粉末の表面に銅を蒸着して、約０
．０２μｍの膜厚で被覆した。この被覆強磁性体粉末５
容量部をアクリル系塗料の固形分として５容量部混合し
て分散し、電波吸収体を得た。この塗料を厚さ１ｍｍの
銅板にはけ塗り法によりＩ布して１ａｌｌの塗膜を得た
。この塗膜について電波吸収性および電磁反射減衰量を
測定したところ性を試験したところ、第３図の結果が得
られた。

実施例２平均粒径的５００μｍのＭ　ｎ　ｏ、５Ｚ　ｎ　□、５
Ｆ　ｅ２０４粉末の表面に銅を蒸着して、約２００μｍ
の膜厚で被覆した。この被覆強磁性体粉末４．５容量部
およびカーボン繊維（直径１８μｍ、長さ０．４ｍｍ＞
５容量部をタロロプレンゴムの固形分として５容量部混
合して分散し、電磁シールドシートを得た。このシート
について電磁シールド特性を測定したところ、第４図の
結果が得られた。

（発明の効果）以上述べたように、本発明による電波吸収電磁シールド
材料は、粒径０．５μｍ〜１ｍｍの強磁性体粉末の表面
を１０°２〜１０２Ω・ｃｍの導電率を有する導電性材
料で被覆してなる一次粒子ないし粒子群を絶縁性バイン
ダに均一に分散配合してなるものであるから、バインダ
中に強磁性体粉末と導電性材料との混合物を単に混合分
散させた場合に比し、少ない導電性材料によって該導電
性材料同士の接触、連続化をはかることができるだけで
なく、該導電性材料の核には強磁性材料が存在するので
、優れた磁気特性および高い誘電率を有する複合粒子（
粉末）が被覆強磁性体粉末として得られ、このような複
合粒子を使用するので、電波吸収能および電磁シールド
能が伴に優れた材料が得られる。

また、本発明による電波吸収電磁シールド材料は、粒径
０．５μｍ〜１ｍｍの強磁性体粉末の表面を１０−２〜
１０２Ω・ｃｍの導電率を有する導電性材料で被覆して
なる一次粒子ないし粒子群および導電性材料の粉末、フ
レーク状物ないし繊維状物を絶縁性バインダに均一に分
散配合してなるものであるから、導電性材料で被覆した
強磁性粉末の間にざらに粉末、フレーク状物ないし繊維
状の導電性材料が存在することになり、このため、導電
性材料同士の接触連続化がざらに良好となり、より優れ
た磁気特性および高い誘導率を発揮することになり、電
波吸収能および電磁シールド能がざらに共に優れた材料
が得れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用される被覆強磁性体粉末の一次粒
子の模式的断面図、第２図は被覆強磁性体粉末の粒子群
の模式的断面図、第３図は本発明による材料の周波数と
反射減衰量との関係を示すグラフであり、また第４図は
本発明による材料の周波数と反射量および透過量との関
係を示すグラフである。１・・・強磁性体粉末、　２・・・導電性材料。特許出願人　　ティーディーケイ株式会社第３因同道数（ＧＨｚ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粒径０．５μｍ〜１ｍｍの強磁性体粉末の表面を
１０＾−＾２〜１０＾２Ω・ｃｍの導電率を有する導電
性材料で被覆してなる一次粒子ないし粒子群を絶縁性バ
インダに均一に分散配合してなる電波吸収電磁シールド
材料。
（２）粒径０．５μｍ〜１ｍｍの強磁性体粉末の表面を
１０＾−＾２〜１０＾２Ω・ｃｍの導電率を有する導電
性材料で被覆してなる一次粒子ないし粒子群および導電
性材料の粉末、フレーク状物ないし繊維状物を絶縁性バ
インダに均一に分散配合してなる電波吸収電磁シールド
材料。