TW202413086A - 電磁波干擾吸收體、介電體層和介電體層用組合物 - Google Patents
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Abstract
一種電磁波干擾吸收體,包括:介電體層,包含分散有高損耗材料和低介電材料的樹脂;以及電磁波反射層,前述介電體層具有15以下的相對介電常數、1以下的相對磁導率、0.1以下的介電正切和2以下的磁正切。優選前述介電體層中的前述高損耗材料的含量為10體積%~40體積%,前述介電體層中的前述低介電材料的含量為10體積%~40體積%的形態。
Description
本發明係關於一種電磁波干擾吸收體、介電體層和介電體層用組合物。
近年來,行動電話和智慧型電話等便攜通信設備的普及迅速發展,並且在汽車等中搭載了很多電子設備。在這樣的小型電子設備中,在小的殼體內配置有複數個通信天線模組,從通信天線模組產生的電磁波被金屬殼體等反射,有可能對通信模組或其它電子部件帶來不良影響,或產生因電磁波和雜訊引起的電磁波障礙。為了防止這種誤動作、電磁波障礙等,正在研究各種電磁波干擾吸收體。
作為電磁波干擾吸收體,迄今報告了一層電磁波干擾吸收體、具有多層結構的電磁波干擾吸收體(例如,參照非專利文獻1)。
在被稱為1/4λ型的一層式電磁波干擾吸收體中,存在下述問題:根據被稱為無反射條件式的物理定律,在恒定的相對介電常數和相對磁導率的情況下,介電正切和磁正切確定,Dip頻率由相對介電常數、相對磁導率以及介電體層的厚度確定,Dip頻帶寬頻化受到限制。
又,還存在下述問題:由於像這樣所需的介電特性受到限制,介電體層中所含的材料及配合量比的設計自由度低,因此難以設計介電特性以外的物性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
非專利文獻1:“無線電波吸收技術的基礎”,橋本修,青山學院大學理工學院,MWE 2007基礎課程(2005年 https://www.apmc-mwe.org/mwe2007/05tutorial.html)
[發明所欲解決之問題]
本發明的目的在於解決上述傳統技術中的各種問題並實現以下目的。即,本發明的目的在於提供一種Dip頻帶被寬頻化且熱傳導率低的電磁波干擾吸收體。
[解決問題之技術手段]
本發明人等為了達成上述目的而進行了深入研究,結果發現,具有包含分散有高損耗材料和低介電材料的樹脂的介電體層和電磁波反射層且上述介電體層具有15以下的相對介電常數、1以下的相對磁導率、0.1以下的介電正切和2以下的磁正切的電磁波干擾吸收體,能夠使Dip頻帶寬頻化並能夠降低熱傳導率,從而完成了本發明。
本發明基於本發明人等的上述見解,作為用於解決上述問題的方法,如下所述。即,
<1>一種電磁波干擾吸收體,其中,
前述電磁波干擾吸收體包括:
介電體層,包含分散有高損耗材料和低介電材料的樹脂;以及
電磁波反射層,
前述介電體層具有15以下的相對介電常數、1以下的相對磁導率、0.1以下的介電正切和2以下的磁正切。
<2>如前述<1>之電磁波干擾吸收體,其中,
前述介電體層中的前述高損耗材料的含量為10體積%~40體積%,
前述介電體層中的前述低介電材料的含量為10體積%~40體積%。
<3>如前述<1>至<2>中任一項之電磁波干擾吸收體,其中,
前述介電體層的相對介電常數為6~8。
<4>如前述<1>至<3>中任一項之電磁波干擾吸收體,其中,
前述高損耗材料為羰基鐵粉
<5>如前述<1>至<4>中任一項之電磁波干擾吸收體,其中,
前述低介電材料為二氧化矽、中空玻璃以及中空二氧化矽中的至少任一種。
<6>如前述<1>至<5>中任一項之電磁波干擾吸收體,其中,
前述樹脂是矽酮樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸聚氨酯樹脂、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚苯乙烯、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚醯胺、聚碸、聚醚碸、聚異戊二烯橡膠、聚苯乙烯-丁二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、丁基橡膠、丙烯酸橡膠、乙烯-丙烯橡膠和矽橡膠中的至少任一種。
<7>如前述<1>至<6>中任一項之電磁波干擾吸收體,其中,
前述介電體層的熱傳導率為1W/mK以下。
<8>如前述<1>至<7>中任一項之電磁波干擾吸收體,其中,
吸收性能20dB以上的Dip頻帶為2.5GHz以上。
<9>如前述<1>至<8>中任一項之電磁波干擾吸收體,其中,
頻帶為23GHz~33GHz。
<10>一種介電體層,其中,
前述介電體層包含分散有高損耗材料和低介電材料的樹脂,
前述介電體層具有15以下的相對介電常數、1以下的相對磁導率、0.1以下的介電正切和2以下的磁正切。
<11>一種介電體層用組合物,其中,
前述介電體層用組合物包含高損耗材料、低介電材料、樹脂及樹脂前驅體中的至少任一種。
[發明之效果]
根據本發明,能夠解決以往的上述諸問題而實現上述目的,能夠提供一種Dip頻帶被寬頻化且熱傳導率低的電磁波干擾吸收體。
(電磁波干擾吸收體)
如圖1中作為本發明的電磁波干擾吸收體的一例的電磁波干擾吸收體10的示意性剖面圖所示,本發明的電磁波干擾吸收體包括電磁波反射層1和1/4λ型的介電體層2。
上述介電體層包含高損耗材料、低介電材料和樹脂,並且根據需要還包含其它成分。上述介電體層包含分散有高損耗材料、低介電材料、以及根據需要的其它成分的樹脂。
上述介電體層具有15以下的相對介電常數、1以下的相對磁導率、0.1以下的介電正切和2以下的磁正切。
在圖2中,為了說明電磁波干擾吸收體的電磁波干擾吸收機理,示出了一層式電磁波干擾吸收體10的示意性剖面圖。電磁波干擾吸收體10是被稱為1/4λ型的一層式電磁波干擾吸收體,具有電磁波反射層1和1/4λ型的介電體層2。
當電磁波(入射電磁波E
i)被發射到電磁波干擾吸收體10上時,被分成在表面反射的電磁波E
r1和電磁波E
r2,電磁波E
r2藉由電磁波干擾吸收體內部(介電體層)被電磁波反射層反射並被電磁波干擾吸收體發射。如果由電磁波反射層反射的電磁波E
r2相對於由表面反射的電磁波E
r1在相位反轉的狀況下為相同水準的電磁波強度,則兩者相互抵消,反射的電磁波被降低。
該關係被稱為無反射條件式,由下式(1)表示。
[數1]
另外,tanh表示雙曲線正切函數,j表示虛數單位。
在無反射條件式中,根據介電體層的材料的相對介電常數、相對磁導率、介電正切和磁正切、以及介電體層的厚度,確定Dip頻率和Dip頻帶。圖3示意性地表示一層式電磁波干擾吸收體的電磁波干擾吸收特性。
在圖3中,圖表的縱軸表示S11[dB],橫軸表示頻率[GHz]。另外,S參數“S11”意指在向端子1輸入了信號時在端子1反射的信號,表示反射係數。
這裡,“頻帶”意指成為干擾吸收對象的電磁波的頻帶,“Dip頻率”意指成為干擾吸收物件的電磁波的中心頻率。
“Dip頻帶”意指以規定的吸收性能被干涉吸收的電磁波的頻帶寬度,作為上述吸收性能,例如可以舉出10dB以上、20dB以上等。
又,“Dip深度”意指Dip頻帶中的最大吸收性能。
“介電常數”是用D=εE表示電通量密度D與電場強度E之間的關係時的比例常數ε(單位[F/m],物質固有的常數),“相對介電常數”是某介電體的介電常數ε與真空(空氣)的介電常數ε
0的比率ε/ε
0(無單位)。
“磁導率”是用B=μH表示磁場(磁場)的強度H和磁通密度B之間的關係時的比例常數μ(單位:[H/m]),“相對磁導率”是某介電體的介電常數μ與真空(空氣)的磁導率μ
0的比率μ/μ
0(無單位)。
在恒定的相對介電常數和相對磁導率的情況下,滿足無反射條件式的介電正切和磁正切被唯一確定。具體而言,在一層式電磁波干擾吸收體中,介電正切為0.01以下的情況下,基於無反射條件式的相對介電常數、相對磁導率及磁正切的關係如圖4所示的圖表所示。
並且,Dip頻率由介電體層的相對介電常數和厚度確定。Dip深度藉此時的磁切線確定。
當偏離Dip頻率時,干擾減少,例如,吸收性能為20dB以上(-20dB以下)的Dip頻帶確定。
例如,在圖4所示的無反射條件(圖4所示的曲面上的各點)中,在滿足無反射條件且相對介電常數低的區域中,需要高的磁正切。但是,相對介電常數低且磁正切高這樣一類材料目前不能利用,在這樣的區域難以實現無反射條件。
又,介電體層的厚度越厚,Dip頻帶越寬。相對介電常數越低,Dip頻帶越寬。在增大介電體層的厚度的情況下,為了滿足無反射條件,需要減小相對介電常數,增大電介電正切和磁正切中的至少一個。然而,這種設計目前很困難。例如,在使用有機矽酮樹脂等作為介電體層的情況下,由於有機矽酮樹脂的相對介電常數為2.7左右,因此難以低介電化,如果為了提高磁正切而加入金屬填料,則相對介電常數上升。
因此,本發明的電磁波干擾吸收體是基於發現了傳統技術的問題點,即,由於在一層電磁波干擾吸收體中,Dip頻帶的最大值藉由物理定律由厚度和相對介電常數確定,Dip頻帶的寬頻化存在限制這一問題,介電體層中含有的材料和配合量比的設計自由度低,因此難以設計介電特性以外的物性。
本發明人等為了達成上述目的而進行了深入研究,結果發現,藉由配合高損耗材料和低介電材料,能夠在15以下的低介電常數下滿足無反射條件,能夠使Dip頻帶寬頻化,並且能夠降低熱傳導率。
根據以上的見解,本發明人等發現,本發明的電磁波干擾吸收體,即,具有包含分散有高損耗材料和低介電材料的樹脂的介電體層和電磁波反射層且上述介電體層具有15以下的相對介電常數、1以下的相對磁導率、0.1以下的介電正切和2以下的磁正切的電磁波干擾吸收體,能夠使Dip頻帶寬頻化並能夠降低熱傳導率,從而完成了本發明。
(介電體層和介電體層用組合物)
本發明的介電體層包含高損耗材料、低介電材料和樹脂,並且根據需要還包含其它成分。上述介電體層包含分散有高損耗材料、低介電材料、以及根據需要的其它成分的樹脂。上述介電體層具有15以下的相對介電常數、1以下的相對磁導率、0.1以下的介電正切和2以下的磁正切。
上述介電體層是1/4λ型的介電體層,可以適於用作本發明的電磁波干擾吸收體中的上述介電體層。
又,本發明的介電體層用組合物包含高損耗材料、低介電材料、樹脂和樹脂前驅體中的至少任一種,並且根據需要還包含其它成分。
上述介電體層用組合物可以適於用作用於形成上述介電體層的組合物。
以下,對本發明的電磁波干擾吸收體、介電體層及介電體層用組合物的共同事項進行說明。
[特性]
以下詳細說明本發明的電磁波干擾吸收體。
如上所述,“Dip頻帶”意指以規定的吸收性能被干擾吸收的電磁波的頻帶寬度,作為上述吸收性能,例如可以舉出10dB以上、15dB以上、20dB以上等。其中,優選吸收性能更高的20dB以上。
“Dip頻帶被寬頻化”意指規定的吸收性能(例如,吸收性能為20dB以上)的Dip頻帶被寬頻化。
吸收性能20dB以上的Dip頻帶意指20dB以上的電磁波被干擾吸收的頻帶寬度,優選2.5GHz以上,更優選3.5GHz以上,更優選4.0GHz以上。
這裡,具體而言,對於上述吸收性能,可以使用網路分析儀(設備名稱:N5227B,KEYSIGHT公司製造)、具有相對置的天線的自由空間型(設備名稱:DPS-24,KEYCOM公司製造)、波導管WR34(21.7GHz~33GHz)或波導管WR28(26.5GHz~40GHz),來測量S參數。電磁波干擾吸收體垂直地配置在相對置的天線之間,使得電磁波垂直於電磁波干擾吸收體的介電體層的表面進入。另外,藉由改變天線的角度,也能夠測量具有入射角的電磁波。
作為上述頻帶,沒有特別限制,可以根據作為目的的電磁波的頻率適當選擇,但作為主要包含作為可擕式5G的日本標準的27GHz~29.5GHz的頻率範圍,優選8GHz~48GHz,更優選23GHz~33GHz。
[熱傳導率]
作為上述介電體層的熱傳導率,優選為2W/mK以下,更優選為1.5W/mK以下,進一步更優選為1W/mK以下。
這裡,上述熱傳導率是表示物質內的熱的流動容易度的物性值,如圖5所示,可以使用基於ASTM-D5470的熱阻測量裝置進行測量。具體而言,僅使用介電體層(例如,厚度為0.4mm的介電體層和厚度為1mm的介電體層)作為試樣(S),在具有熱電偶的加熱器(11)和冷卻水槽(12)中的試樣夾持面夾持介電體層,在試樣面積:1.24cm
2,測量環境:23°C±5°C、60%±20%RH,設定加熱器功率:在8W下,藉由加壓氣缸(13),在介電體層的厚度方向(圖5中箭頭所示的方向)上施加負荷2kgf/cm
2,測量加熱器(11)側的試樣表面溫度T1和冷卻水槽(12)側的試樣表面溫度T2,藉此,藉由基於ASTM-D5470的溫度傾斜法測量介電體層的熱電阻值(cm
2·K/W)。然後,根據得到的熱電阻值,可以藉由計算熱傳導率(W/m·K)來求出。
另外,在電磁波干擾吸收體中,在測量介電體層的熱傳導率的情況下,例如可以使用從電磁波干擾吸收體剝離的介電體層來測量熱傳導率。
傳統技術的電磁波吸收體多配合具有高相對磁導率和高磁正切的材料,藉由磁正切吸收雜訊(電磁波),熱傳導率高。作為具有高相對磁導率和高磁正切的材料,可以列舉例如磁粉等。
具體而言,作為傳統的電磁波吸收體的雜訊抑制導熱片(商品名:E8000K,德克賽利斯株式會社製造,本申請實施例所示的比較例1)的介電體層包含有機矽酮樹脂和磁粉,熱傳導率高達2.5W/mK。因此,適合作為兼具GHz頻帶電平的電磁雜訊抑制和高熱傳導率的雜訊抑制導熱片的用途。
另一方面,本發明的電磁波干擾吸收體能夠藉由配合介電體層的材料(特別是低介電材料)來降低熱傳導率,能夠實現絕熱性能優異且Dip頻帶被寬頻化的GHz頻帶電平的電磁雜訊抑制。因此,本發明的電磁波干擾吸收體可以適用於要求絕熱性的用途。
<電磁波反射層>
作為上述電磁波反射層的材料,沒有特別限制,可以根據目的適當選擇能夠作為電磁波的反射層發揮作用的公知的材料,例如:由金屬構成的金屬板或箔;包含該金屬的金屬層;藉由真空蒸鍍法或電鍍法在高分子膜上形成上述金屬的薄膜;碳纖維等導電材料;等等。這些可以用樹脂等基材來增強。
作為上述金屬,例如可以舉出鋁、銅、鐵、銀、金、鉻、鎳、鉬、鎵、鋅、錫、鈮、銦等。這些可以單獨使用一種,也可以同時使用兩種以上。
作為上述金屬層中的上述金屬的含量,沒有特別限制,可以根據目的適當選擇,但優選為30品質%以上,更優選為50品質%以上,進一步更優選為80品質%以上,特別優選為90品質%以上。
作為上述電磁波反射層的平均厚度,只要能夠全反射電磁波,就沒有特別限制,可以根據目的適當選擇。
上述電磁波反射層的厚度和平均厚度可以與後述的介電體層同樣地進行測量和計算。
<介電體層>
上述介電體層包含高損耗材料、低介電材料和樹脂,並且根據需要還包含其它材料。上述樹脂藉由分散高損耗材料、低介電材料以及根據需要的其它材料而成。
上述介電體層具有15以下的相對介電常數、1以下的相對磁導率、0.1以下的介電正切和2以下的磁正切。
作為上述介電體層的相對介電常數,如果為15以下,則可以根據目的適當選擇,優選為6~15,更優選為6~8。
作為上述介電體層的相對磁導率,如果為1以下,則可以根據所希望的無反射條件和介電體層的厚度等目的,藉由調整高損耗材料和低介電材料的配合比等來適當選擇。
作為上述介電體層的介電正切,如果為0.1以下,則可以根據所希望的無反射條件及介電體層的厚度等目的,藉由調整高損耗材料和低介電材料的配合比等來適當選擇。
作為上述介電體層的磁正切,如果為2以下,則可以根據所希望的無反射條件和介電體層的厚度等目的,藉由調整高損耗材料和低介電材料的配合比等來適當選擇。
上述介電體層的相對介電常數、相對磁導率、介電正切和磁正切,例如可以藉由使用網路分析儀(設備名稱:N5227B,KEYSIGHT公司製造)的基於波導管的封閉系統S參數方式,使用波導管WR28(26.5GHz~40GHz,設備名稱:CM-28TB+R,KEYCOM公司製造),在波導管型S參數法透射法程式(設備名稱:DMP-07,KEYCOM公司製造)中測量。
作為上述介電體層的相對介電常數、相對磁導率、介電正切和磁正切,可以藉由調整樹脂、配合到樹脂中的高損耗材料和低介電材料的配合量或配合比,根據需要調整其它成分的添加量來適當調整。
根據高損耗材料的配合量或配合比,可以調整相對介電常數、相對磁導率和磁正切。又,當增加低介電材料的配合量或配合比時,可以降低相對介電常數。而低介電材料對相對磁導率和磁正切幾乎不產生影響。
具體而言,確定介電體層的材料的組合,製作改變了其配合比的複數個電磁波干擾吸收體,並測量介電體層的各物性值。接著,根據得到的各配合比的各物性值,得到配合比和物性值的近似式,藉由求出近似式與無反射條件(例如,圖4的三維圖表所表示的曲面)的交點,可以求出具有滿足無反射條件的各物性值的介電體層的材料的配合比。
-樹脂-
上述樹脂藉由分散高損耗材料、低介電材料以及根據需要的其它材料而成。
作為上述樹脂,例如可以舉出:有機矽酮樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、氯乙烯樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸聚氨酯樹脂、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚苯乙烯、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚醯胺、聚碸、聚醚碸等合成樹脂;聚異戊二烯橡膠、聚苯乙烯-丁二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、丁基橡膠、丙烯酸橡膠、乙烯-丙烯橡膠和矽橡膠等合成橡膠材料;等等。這些可以單獨使用一種,也可以同時使用兩種以上。
-樹脂前驅體-
作為可以在上述介電體層用組合物中使用的上述樹脂前驅體,只要是上述樹脂的前驅體即可,沒有特別限制,可以根據目的適當選擇,例如可以舉出構成上述樹脂的單體、低聚物、這些的混合物等。
-高損耗材料-
作為上述高損耗材料,只要是在以高損耗材料為30體積%、剩餘部分為樹脂的條件下測量時的相對介電常數為12以下、介電正切為0.1以下、磁正切為0.2以上的材料即可,沒有特別限制,可以根據目的適當選擇,但優選鐵粉、磁粉等。
作為上述鐵粉,例如可以舉出還原鐵粉、霧化鐵粉、電解鐵粉、羰基鐵粉等。其中,更優選羰基鐵粉。
作為上述鐵粉、磁粉的市售品,例如可以舉出AW(非晶粉/納米晶粉末,愛普生Atmix株式會社製造)、KUAMET(非晶粉/納米晶粉末,愛普生Atmix株式會社製造)等。
上述羰基鐵粉是圓球狀的細微性分佈均勻的純鐵粉(例如,平均粒徑1~8μm),例如可以舉出羰基鐵粉硬級EW、硬級EW-1、硬級ES及硬級ER(均為BASF公司製造)等。
-低介電材料-
作為上述低介電材料,只要是在低介電材料為30體積%、剩餘部分為樹脂的條件下測量時的相對介電常數為4以下的材料即可,沒有特別限制,可以根據目的適當選擇,但優選二氧化矽(SiO
2)、中空玻璃及中空二氧化矽中的至少任一種。
作為上述二氧化矽,例如可以舉出SO-C2(粒徑:0.4~0.6μm,比表面積:4~7m
2/g)、SO-C1(粒徑:0.2~0.4μm,比表面積:10~20m
2/g)、SO-C4(粒徑:0.9~1.2μm,比表面積:3~6m
2/g)(均由株式會社Admatechs製造)等。
作為上述中空玻璃,例如可以舉出中空玻璃珠Sphericel
TM25P45(平均粒徑:45μm,密度:0.25g/cm
3)和Sphericel
TM60P18(平均粒徑:18μm,密度:0.60g/cm
3)(均由Potters-Ballotini公司製造)。
作為上述中空二氧化矽,例如可以舉出HOLLOWY-N15(日揮觸媒化成株式會社製造)等。
作為上述介電體層中的上述高損耗材料的含量,優選為10體積%~40體積%。
作為上述介電體層中的上述低介電材料的含量,優選為10體積%~40體積%。
關於上述高損耗材料和上述低介電材料的含量以及配合比,如上所述,根據介電體層的材料的組合,可以適當設定成為具有滿足無反射條件的各物性值(相對介電常數、相對磁導率、介電正切和磁正切)的介電體層的含量以及配合比。
-其它材料-
作為上述其它材料,除了上述高損耗材料和上述低介電材料以外,例如可以舉出金屬粉、金屬氧化物、陶瓷粉、合金粉、碳粉等填料等。這些可以單獨使用一種,也可以同時使用兩種以上。
作為上述樹脂中的上述其它材料的含量,沒有特別限制,可以根據作為目的的介電常數適當選擇。
作為上述金屬粉,例如可以舉出Cu、Al、Ag、Mo、Zn、Ni、Ti、Co、Cr等。
作為上述金屬氧化物,例如可以舉出Fe
2O
3、Al
2O
3、ZnO、鋁摻雜氧化鋅(AZO)、氧化銦錫(ITO)等。
作为上述陶瓷粉,例如可以举出MoSi
2、ZrB
2、TiN、TiC、FeCo、BaTiO
3等。
作为上述合金粉,例如可以举出磁性体、非磁性体、SUS系、Fe系、Co系、Ni系等。
作為上述碳粉,例如可以舉出石墨烯、石墨、氧化石墨烯、碳納米管、石墨等。
上述介電體層的厚度根據作為目的的Dip頻率和介電體層的相對介電常數,由下述式(2)決定。
[數2]
在Dip頻率為28GHz(真空中的波長為10.707mm)且相對介電常數為6~15的情況下,上述介電體層的厚度優選為0.5mm以上,更優選為0.9mm以上。
上述介電體層的厚度可以例如藉由ABS數顯指示器(設備名稱:ID-C112X,株式會社Mitutoyo製造)測量。
上述平均厚度可以藉由計算任意三點以上的厚度的平均值來求出。
[介電體層用組合物的製造方法]
作為上述介電體層用組合物的製造方法,沒有特別限制,可以根據目的適當選擇公知的方法,例如,可以舉出在具有流動性的狀態的上述樹脂和上述樹脂前驅體中的至少任一種中混合上述高損耗材料、上述低介電材料和根據需要的上述其它材料並進行分散的方法。
[介電體層的製造方法]
作為上述介電體層的製造方法,沒有特別限制,可以根據目的適當選擇公知的方法,例如可以舉出:將上述介電體層用組合物直接塗布在電磁波反射層上來形成介電體層的方法;將上述介電體層用組合物塗布在基材上來形成介電體層的方法;等等。
作為上述塗布方法,例如,沒有特別限制,可以根據目的適當選擇公知的方法,可以舉出衝壓加工、棒塗法等。
作為上述基材,只要能夠從介電體層剝離即可,沒有特別限制,可以根據目的適當選擇,例如可以舉出剝離薄膜等。
上述介電體層可以分別用基材覆蓋其兩面進行保護,也可以將單面具有基材的介電體層做成輥狀,來保護上述單面的相反側的面。
[電磁波干擾吸收體的製造方法]
作為上述電磁波干擾吸收體的製造方法,沒有特別限制,可以根據目的適當選擇公知的方法,例如可以舉出:將上述介電體層用組合物直接塗布在電磁波反射層上來在電磁波反射層上形成介電體層的方法;將基材上的上述介電體層粘貼在電磁波反射層上並剝離上述基材的方法;等等。
作為上述電磁波反射層,可以根據目的適當選擇能夠作為電磁波的反射層發揮功能的層,例如,也可以將所希望的電子部件等金屬框體作為電磁波反射層,在上述金屬框體上設置上述介電體層。
[實施例]
以下,根據實施例來更具體地說明本發明,但本發明不限於以下的實施例。
(實施例1)
作為電磁波反射層,使用了鋁箔(商品名:鋁片,AZONE株式會社製造,平均厚度15μm,尺寸:200mm×200mm)。
使作为高损耗材料的羰基铁粉(硬級EW,BASF公司制造)和作为低介电材料的中空玻璃(中空玻璃珠Sphericel
TM25P45;平均粒径:45μm,密度:0.25g/cm
3,Potters-Ballotini公司制造)分散在作为树脂的硅酮树脂(TSE3033,由Momentive Japan制造)中,调制出下述配合比的介电体层用组合物。
在基材(商品名:T157,Lintec株式會社製造)上塗布介電體層用組合物形成介電體層,製造實施例1的介電體層。
又,在電磁波反射層上貼合介電體層,製造實施例1的電磁波干擾吸收體。
-介電體層用塗布液的配合比-
羰基鐵粉 21.0體積%
中空玻璃 39.0體積%
矽酮樹脂 40.0體積%
又,下述介電體層的特性滿足下述式(1)表示的無反射條件。藉由在高損耗材料中以滿足無反射條件的配合比來配合低介電材料,可以實現這樣的特性。採用以下方法計算介電體層材料的配比。
具體而言,製作使有機矽酮樹脂的配合比恒定(40.0體積%)、改變了羰基鐵粉及中空玻璃的配合比的兩個以上的電磁波干擾吸收體樣品(平均厚度1.0mm左右),測量各樣品中的介電體層的特性。接著,根據在配合比不同的樣品中得到的特性,對於介電正切為0.01以下時的相對介電常數、相對磁導率及磁正切的關係,得到近似式。藉由求出得到的近似式與介電正切為0.01以下時的無反射條件(圖4的三維圖表所表示的曲面)的交點,求出能夠形成滿足無反射條件的介電體層的上述的介電體層用塗布液的配合比。
[數3]
然後,基於下式(2),根據得到的介電體層的相對介電常數和作為目的的Dip頻率,求出介電體層的厚度。
[數4]
<評價>
對於所製作的實施例1的介電體層及電磁波干擾吸收體,如下評價介電體層的各參數、電磁波干擾吸收體的電磁波干擾吸收特性及介電體層的熱傳導率。
藉由ABS數顯指示器(設備名稱:ID-C112X,株式會社Mitsuyo製造)測量介電體層的厚度,計算任意三點的厚度的平均值,從而求出介電體層的平均厚度。
利用基於使用網路分析儀(設備名稱:N5227B,KEYSIGHT公司製造)的基於波導管的封閉系統S參數方式,使用波導管WR28(26.5GHz~40GHz,設備名稱:CM-28TB+R,KEYCOM公司製造),在波導管型S參數法透射法程式(設備名稱:DMP-07,KEYCOM公司製造)中測量介電體層的相對介電常數、相對磁導率、介電正切及磁正切。
使用網路分析儀(設備名稱:N5227B,KEYSIGHT公司製造)、具有相對置的天線的自由空間型(設備名稱:DPS-24,KEYCOM公司製造)、以及波導管WR34(21.7GHz~33GHz)或波導管WR28(26.5GHz~40GHz),來測量S參數。電磁波干擾吸收體垂直地配置在相對置的天線之間,使得電磁波垂直於電磁波干擾吸收體的介電體層的表面進入。
如圖5所示,介電體層的熱傳導率使用基於ASTM-D5470的熱阻測量裝置進行測量。具體而言,作為試樣S,使用厚度為0.4mm的介電體層和厚度為1mm的介電體層,在具有熱電偶的加熱器(11)和冷卻水槽(12)中的試樣夾持面夾持介電體層,在試樣面積:1.24cm
2,測量環境:23°C±5°C、60%±20%RH,設定加熱器功率:在8W下,藉由加壓氣缸(13),在介電體層的厚度方向(圖5中箭頭所示的方向)施加負荷2kgf/cm
2,測量加熱器(11)側的試樣表面溫度T1和冷卻水槽(12)側的試樣表面溫度T2,藉此,藉由基於ASTM-D5470的溫度傾斜法測量介電體層的熱電阻值(cm
2·K/W)。根據所得的熱電阻值計算出熱傳導率(W/m·K)。
-介電體層特性-
相對介電常數 6.6
相對磁導率 0.79
介電正切 0.01以下
磁正切 0.60
平均厚度 1.047[mm]
熱傳導率 0.58[W/mK]
圖6表示實施例1的電磁波干擾吸收體的電磁波干擾吸收特性。
在圖6中,實線表示實施例1的電磁波干擾吸收體的實測值,虛線表示吸收性能20dB。電磁波干擾吸收體的電磁波干擾吸收特性及熱傳導率的評價結果如下所示。
-電磁波干擾吸收體的特性-
Dip頻率 28.2[GHz]
Dip深度 -47.0[dB]
Dip頻帶(-20dB以上) 4.4[GHz]
(實施例2)
在實施例1中,將作為低介電材料的中空玻璃代替二氧化矽(SO-C2,粒徑:0.4~0.6μm,比表面積:4~7m
2/g,株式會社Admatechs製造),設為下述的配合比,除此以外,與實施例1同樣地製造實施例2的介電體層用組合物、介電體層和電磁波干擾吸收體,並評價電磁波干擾吸收特性和熱傳導率。
-介電體層用組合物的配合比-
羰基鐵粉 23.7體積%
二氧化矽 26.3體積%
矽酮樹脂 50.0體積%
另外,對於滿足由上述式(1)表示的無反射條件的、上述介電體層的材料的配合比,藉由與實施例1同樣的方法求出。
具體而言,將矽酮樹脂的配合比設為一定(50.0體積%),製作改變了羰基鐵粉和二氧化矽的配合比的兩個以上的電磁波干擾吸收體樣品(平均厚度1.0mm左右),測量各樣品中的介電體層的特性。接著,根據在配合比不同的樣品中得到的特性,對於介電正切為0.04時的相對介電常數、相對磁導率及磁正切的關係,得到近似式。藉由求出得到的近似式與介電正切為0.04時的無反射條件的交點,求出能夠形成滿足無反射條件的介電體層的上述的介電體層用塗布液的配合比。
-介電體層特性-
相對介電常數 7.3
相對磁導率 0.78
介電正切 0.04
磁正切 0.36
平均厚度 1.0[mm]
熱傳導率 0.82[W/mK]
圖7表示實施例2的電磁波干擾吸收體的電磁波干擾吸收特性。
在圖7中,實線表示實施例2的電磁波干擾吸收體的實測值,虛線表示吸收性能20dB。電磁波干擾吸收體的電磁波干擾吸收特性及介電體層的熱傳導率的評價結果如下所示。
-電磁波干擾吸收體的特性-
Dip頻率 29.0[GHz]
Dip深度 -29.6[dB]
Dip頻帶(-20dB以上) 4.4[GHz]
(比較例1)
除了使用雜訊抑制導熱片(商品名:E8000K,Dexerials株式會社製造)代替實施例1的電磁波干擾吸收體作為比較例1以外,與實施例1同樣地進行評價。
一種雜訊抑制導熱片(E8000K,Dexerials株式會社製造),其介電體層包含有機矽酮樹脂和磁粉,熱傳導率為2.5W/mK。
從實施例1~2的結果可知,藉由在介電體層中的高損耗材料中以滿足無反射條件的配合比配合低介電材料,能夠降低介電體層的相對介電常數,能夠使一層式電磁波干擾吸收體的高頻的Dip頻帶寬頻化。又,藉由大量配合絕熱性能高的低介電材料,可以得到與比較例1(傳統產品)相比熱傳導率低、即絕熱性能優異的電磁波干擾吸收體。
本國際申請基於2022年8月26日提交的日本專利申請2022-135300號主張優先權,將日本專利申請2022-135300號的全部內容引用於本國際申請中。
1:電磁波反射層
2:介電體層
10:電磁波干擾吸收體
圖1是表示本發明的電磁波干擾吸收體的一例的示意性剖面圖。
圖2是表示一層式電磁波干擾吸收體的一例的示意性剖面圖。
圖3是表示一層式電磁波干擾吸收體的電磁波干擾吸收特性的曲線圖。
圖4是表示在一層式電磁波干擾吸收體仲介電正切為0.01以下的情況下的無反射條件式的相對介電常數、相對磁導率及磁正切的關係的曲線圖。
圖5是表示用於測量介電體層的熱傳導率的測量裝置的一例的示意性剖面圖。
圖6是表示實施例1的電磁波干擾吸收體的電磁波干擾吸收特性的曲線圖。
圖7是表示實施例2的電磁波干擾吸收體的電磁波干擾吸收特性的曲線圖。
1:電磁波反射層
2:介電體層
10:電磁波干擾吸收體
Claims (11)
- 一種電磁波干擾吸收體,其中, 前述電磁波干擾吸收體包括: 介電體層,包含分散有高損耗材料和低介電材料的樹脂;以及 電磁波反射層, 前述介電體層具有15以下的相對介電常數、1以下的相對磁導率、0.1以下的介電正切和2以下的磁正切。
- 如請求項1之電磁波干擾吸收體,其中, 前述介電體層中的前述高損耗材料的含量為10體積%~40體積%, 前述介電體層中的前述低介電材料的含量為10體積%~40體積%。
- 如請求項1之電磁波干擾吸收體,其中, 前述介電體層的相對介電常數為6~8。
- 如請求項1之電磁波干擾吸收體,其中, 前述高損耗材料為羰基鐵粉。
- 如請求項1之電磁波干擾吸收體,其中, 前述低介電材料為二氧化矽、中空玻璃以及中空二氧化矽中的至少任一種。
- 如請求項1之電磁波干擾吸收體,其中, 前述樹脂是矽酮樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸聚氨酯樹脂、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚苯乙烯、聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚醯胺、聚碸、聚醚碸、聚異戊二烯橡膠、聚苯乙烯-丁二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、丁基橡膠、丙烯酸橡膠、乙烯-丙烯橡膠和矽橡膠中的至少任一種。
- 如請求項1之電磁波干擾吸收體,其中, 前述介電體層的熱傳導率為1W/mK以下。
- 如請求項1之電磁波干擾吸收體,其中, 吸收性能20dB以上的Dip頻帶為2.5GHz以上。
- 如請求項1之電磁波干擾吸收體,其中, 頻帶為23GHz~33GHz。
- 一種介電體層,其中, 前述介電體層包含分散有高損耗材料和低介電材料的樹脂, 前述介電體層具有15以下的相對介電常數、1以下的相對磁導率、0.1以下的介電正切和2以下的磁正切。
- 一種介電體層用組合物,其中, 前述介電體層用組合物包含高損耗材料、低介電材料、樹脂及樹脂前驅體中的至少任一種。
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