WO2011149039A1 - 誘電体シート及びその製造方法、並びに、電磁波吸収体 - Google Patents

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resin
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dielectric
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和野 隆司
雅孝 多田
佑紀 福田
橋本 修
了次 田丸
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日東電工株式会社
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    • B29C39/003Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • HELECTRICITY
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    • H01Q17/004Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems using non-directional dissipative particles, e.g. ferrite powders
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    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
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    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon

Definitions

  • the present invention relates to a lightweight and thin dielectric sheet having excellent radio wave absorption capability, a method for producing the same, and a lightweight and thin electromagnetic wave absorber (radio wave absorber) using such a dielectric sheet.
  • ETC automatic toll collection system
  • ITS intelligent road traffic systems
  • Patent Document 1 discloses a radio wave absorption sheet for preventing malfunction of a device (for example, ETC (automatic fee payment system), activation frequency: 5.8 GHz) that functions in a radio frequency GHz band used in narrow area communication. Then, a paste containing anisotropic graphite having an average particle size of 20 to 100 ⁇ m and a binder is applied and dried to obtain a thin-coated absorption sheet (dielectric sheet). It has been proposed to construct a radio wave absorption sheet by alternately laminating (a direction in which the X direction is rotated by 90 degrees). Such a radio wave absorbing sheet is said to be able to realize a radio wave absorbing sheet that is light and thin, and exhibits stable radio wave absorption regardless of the incident angle of electromagnetic waves.
  • a device for example, ETC (automatic fee payment system), activation frequency: 5.8 GHz
  • a paste containing anisotropic graphite having an average particle size of 20 to 100 ⁇ m and a binder is applied and dried to obtain
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and the problem to be solved is a dielectric sheet that is thin, lightweight, and has an excellent electromagnetic wave (radio wave) absorption capability by using a relatively small amount of graphite. There is in getting.
  • a further object of the present invention is to provide a thin and lightweight electromagnetic wave (radio wave) absorber that exhibits stable electromagnetic wave (radio wave) absorption characteristics regardless of the incident angle of the electromagnetic wave (radio wave).
  • the present inventors dried a coating film coated with a coating solution containing a resin and natural graphite powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less so as to be thin.
  • the natural graphite particles are oriented in the plane (that is, the natural graphite particles (flakes) are cleaved with respect to a plane perpendicular to the thickness direction of the sheet in the sheet).
  • the state of being oriented so as to be parallel can be formed in multiple layers in the thickness direction of the sheet, and a state where the cleavage planes of the graphite particles are orderly aligned in a plane perpendicular to the thickness direction of the sheet can be easily formed.
  • the present invention has been completed by further research based on this knowledge.
  • a dielectric sheet comprising a sheet having a thickness of 5 to 30 ⁇ m formed by drying a coating film of a coating liquid containing a resin and a natural graphite powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less.
  • the coating liquid contains a resin, natural graphite powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less, and a solvent, and the content ratio of the natural graphite powder to the resin is more than 5% by volume and 20% by volume or less.
  • a dielectric sheet manufacturing method in which natural graphite powder is dispersed in a resin Natural graphite powder dispersion in which natural graphite powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less is mixed in a solvent in an amount of 10 to 30% by weight and a dispersion stabilizer is mixed in an amount of 0.5 to 1.5% by weight to disperse the natural graphite powder.
  • the natural graphite powder dispersion is mixed with a resin, the content ratio of the natural graphite powder to the resin is more than 5% by volume and 20% by volume or less, and the total content of the resin and the natural graphite powder is 10 to 55%.
  • a step of preparing a natural graphite powder dispersion coating solution Forming a coating film having a thickness of 5 to 30 ⁇ m by coating and drying the coating solution on a support subjected to a release treatment; Heating the coating film to obtain a sheet having a thickness of 5 to 30 ⁇ m in which natural graphite powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less is dispersed in the resin,
  • a method for producing a dielectric sheet comprising: (4) An electromagnetic wave absorber comprising a plurality of the dielectric sheets described in (1) or (2) above. (5) The plurality of dielectric sheets are laminated such that the flow directions of the respective dielectric sheets form a crossing angle of 90 degrees with each other between the dielectric sheets that are laminated adjacent to each other.
  • the electromagnetic wave absorber according to (4) above.
  • the present invention it is possible to obtain a thin and lightweight dielectric sheet exhibiting excellent radio wave absorption capability without blending a large amount of graphite. Further, by laminating a plurality of such dielectric sheets, it is possible to realize a thin and lightweight electromagnetic wave absorber that exhibits stable radio wave absorption regardless of the incident angle of the electromagnetic wave.
  • the dielectric sheet of the present invention is mainly composed of a sheet having a thickness of 5 to 30 ⁇ m formed by drying a coating film of a coating liquid containing a resin and natural graphite powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less. To do.
  • Graphite is a conductive material, but a mixture (composite) of graphite powder and resin in which graphite powder is dispersed in a resin functions as a dielectric.
  • a conductive path due to the connection between the graphite particles is remarkably formed, so that the ability to absorb electromagnetic waves is significantly reduced.
  • the dielectric constant of the mixture (composite) of the graphite powder and the resin is lowered, and the electromagnetic wave absorbing ability is lowered.
  • the dielectric sheet of the present invention uses a natural graphite powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less, and a natural graphite powder dispersion coating liquid in which the content ratio of the natural graphite powder to the resin exceeds 5% by volume and is 20% by volume or less. Can be formed by forming a coating film having a thickness of 5 to 30 ⁇ m after drying and drying the coating film.
  • the following phenomena (A) and (B) are found, and on the basis thereof, a relatively small amount of natural graphite powder (more than 5% by volume and not more than 20% by volume with respect to the resin) is used.
  • a dielectric sheet that is thin and lightweight and has an excellent radio wave absorption capability is realized.
  • the natural graphite powder is a coating liquid.
  • FIG. 1 is an electron micrograph (SEM photograph) of a cross section of a dielectric sheet produced in Example 2 described later.
  • SEM photograph the state in which the natural graphite particles are oriented in-plane
  • the state in which the natural graphite particles (thin pieces) are oriented so that their cleavage planes are parallel to a plane perpendicular to the thickness direction of the sheet It can be seen that multiple layers are formed in the vertical direction.
  • Natural graphite becomes flaky particles when pulverized.
  • the cleaved surface is a surface that appears as the front and back main surfaces on the surface of each flaky particle.
  • each of the cleavage planes of each particle is clearly along the same direction.
  • the dielectric sheet of the present invention has a particularly high dielectric constant for electromagnetic waves incident from a direction perpendicular to the sheet surface (the same direction as the thickness direction of the sheet).
  • the dielectric anisotropy is obtained, and the sheet surface is faced in the direction in which electromagnetic waves arrive, thereby exhibiting excellent radio wave absorption ability.
  • natural graphite powder having an average particle diameter of 10 ⁇ m or less preferably natural graphite powder having an average particle diameter of 8 ⁇ m or less is used.
  • the natural graphite powder is in-plane oriented in the coating film obtained by applying a natural graphite powder dispersion coating liquid containing resin and natural graphite powder. This is because it is difficult to form a dispersed state.
  • the average particle diameter of the natural graphite powder is preferably 3 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more.
  • the “average particle diameter of natural graphite powder” in the present invention is a median diameter (d50) in a volume-based particle size distribution (cumulative distribution) measured by a laser diffraction scattering method.
  • the average particle diameter is measured using Microtrack MT3000II manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
  • Natural graphite includes ⁇ -graphite and ⁇ -graphite, depending on the degree of overlap of the graphite layer structure.
  • any graphite powder can be used as natural graphite powder, but generally, alpha graphite powder, which is general natural graphite, is used.
  • the natural graphite powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less is obtained by pulverizing natural graphite with an appropriate pulverizing apparatus such as a collision mill such as a jet mill or a ball mill, and classifying as necessary.
  • an appropriate pulverizing apparatus such as a collision mill such as a jet mill or a ball mill
  • the natural graphite powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less preferably does not contain coarse particles having a particle size exceeding 30 ⁇ m, and preferably does not contain ultrafine particles having a particle size of less than 1 ⁇ m. By not including such coarse particles or ultrafine particles, a dispersed state in which the natural graphite powder is in-plane oriented is more easily formed in the coating film by the natural graphite powder dispersion coating solution.
  • the resin (binder component) used in the dielectric sheet of the present invention is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent used in the natural graphite powder dispersion coating solution, and various resins are used.
  • a fluorine-based material such as polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of vinylidene fluoride (VDF) and hexafluoropropylene (HFP) (P (VDF-HFP)), etc.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • VDF copolymer of vinylidene fluoride
  • HFP hexafluoropropylene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVDF), and polyvinyl butyral (PVB) are more preferable, and polymethyl methacrylate (PMMA) is particularly preferable. preferable.
  • Solvents used in the natural graphite powder dispersion coating solution include toluene, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylsulfuramide, tetramethyl Organic solvents such as urea, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), and propylene glycol monomethyl ether (PGM) can be used. Any one of them can be used alone, or two or more can be used in combination.
  • the natural graphite powder dispersion coating liquid it is preferable that the natural graphite powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less is more uniformly dispersed.
  • natural graphite powder 10 to 30% by weight (preferably 15 to 20% by weight) and dispersion stabilizer 0.5 to 1.5% by weight (preferably 1 to 1.2% by weight) are blended in the solvent.
  • a natural graphite powder dispersion liquid in which natural graphite powder is dispersed is prepared, and a resin (preferably a resin solution in which a resin is dissolved in a solvent) is mixed with the natural graphite powder dispersion liquid. It is preferable to prepare a working solution.
  • dispersant examples include aromatic ether type, carboxylic acid ester type, acrylic acid ester type, phosphoric acid ester type, sulfonic acid ester type, fatty acid ester type, urethane type, fluorine type, aminoamide type, and acrylic amide type.
  • Nonionic surfactants, cationic surfactants such as phosphonium-containing polymers, anionic surfactants such as carboxylic acid type, phosphoric acid type, sulfonic acid type, hydroxy fatty acid type, and fatty acid amide type are exemplified. .
  • phosphate ester type surfactants are preferable.
  • the natural graphite powder dispersion is preferably prepared using a disperser (wet pulverizer).
  • a disperser for example, a disperser, a colloid mill, a roll mill, a ball mill, a sand mill, a homogenizer type disperser, a rotation / revolution type planetary mixer, etc. Can be mentioned.
  • the resin preferably with stirring with a high-speed stirrer (disper)
  • the resin preferably with stirring with a high-speed stirrer (disper)
  • the resin preferably with stirring with a high-speed stirrer (disper)
  • a resin solution obtained by dissolving a resin in a solvent preferably a resin solution obtained by dissolving a resin in a solvent.
  • the natural graphite powder-dispersed coating liquid has a natural graphite powder content of more than 5% by volume and not more than 20% by volume (preferably 7 to 15% by volume, more preferably 9 to 11% by volume). And the total content of the resin and the natural graphite powder is preferably 10 to 55% by weight (preferably 30 to 50% by weight, more preferably 40 to 50% by weight).
  • the content ratio of the natural graphite powder to the resin in the coating solution is 5% by volume or less, the dielectric properties (radio wave absorption ability) of the resin sheet obtained by coating and drying tends to decrease, and the content exceeds 20% by volume.
  • the total content of the resin and the natural graphite powder in the coating liquid is less than 10% by weight, it is difficult to obtain a sufficiently thick coating film, and it is difficult to obtain a state in which the natural graphite particles are oriented in the plane. become.
  • the dielectric sheet of the present invention is obtained by applying a natural graphite powder-dispersed coating solution onto a release-treated support (for example, a polyethylene terephthalate (PET) film or the like peel-treated with a release agent such as silicone). Then, after forming the coating film so that the thickness after drying becomes 5 to 30 ⁇ m, the coating film is dried by heating.
  • the heating temperature in the heat drying of the coating film varies depending on the resin used, but is generally preferably about 80 to 150 ° C.
  • the heating time is generally about 1 to 5 minutes.
  • the support is peeled off from the dielectric sheet.
  • the volume resistivity of the dielectric sheet of the present invention is preferably 1 ⁇ 10 9 to 1 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm, more preferably 1 ⁇ 10 9 to 1 ⁇ 10 11 ⁇ ⁇ cm.
  • the in-plane oriented state in the sheet is formed in multiple in the thickness direction of the sheet, and a dielectric sheet exhibiting a desired dielectric property can be realized.
  • the electromagnetic wave absorber of the present invention can be obtained as follows by using a plurality of dielectric sheets prepared as described above; Based on the sheet flow direction (Machine Direction, MD) or the vertical direction (Transverse Direction, TD) perpendicular to the flow direction in the plane of the sheet, each of the two sheets stacked above and below each other. Laminate about 2 to 100 sheets so that the flow directions of the sheets (or both vertical directions) make a 90 degree crossing angle, and The thus laminated sheet is subjected to heating and pressure treatment under conditions of a temperature of 100 to 150 ° C. and a pressure of 0.1 to 5 MPa.
  • the sheet flow direction (MD) refers to the coating direction when the coating liquid is applied onto the support during sheet formation, and the vertical direction (TD) is orthogonal to the coating direction of the coating liquid. Point in direction.
  • the thickness of the laminated sheet is not particularly limited as long as the radio wave absorption characteristics can be stabilized regardless of the radio wave incident direction, but for example, the absorption region is 5.8 GHz. In this case, the range of 0.8 to 2 mm is preferable, and when the absorption region is 76 GHz, the range of 0.1 to 0.3 mm is preferable.
  • Example 1 As a dispersant in toluene, a phosphate ester surfactant and natural graphite powder (average particle size: 5 ⁇ m) are blended, and dispersed with an apex mill (a ball mill manufactured by Kotobuki Giken Engineering Co., Ltd.) (bead diameter: 500 ⁇ m, A peripheral speed of 10 m / sec and a treatment time of 4 hours were applied to prepare a natural graphite powder dispersion (dispersant content: 1 wt%, natural graphite powder content: 30 wt%).
  • a phosphate ester surfactant and natural graphite powder average particle size: 5 ⁇ m
  • an apex mill a ball mill manufactured by Kotobuki Giken Engineering Co., Ltd.
  • a peripheral speed of 10 m / sec and a treatment time of 4 hours were applied to prepare a natural graphite powder dispersion (dispersant content: 1 wt%, natural graphite powder content: 30 wt%).
  • a resin solution having a PMMA content of 25% by weight in which PMMA (“Delpet” manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) was dissolved in toluene was prepared. While stirring the natural graphite powder dispersion with a disper (rotation speed: 200 rpm) for 2 hours, the resin solution was added to the natural graphite powder dispersion and the content ratio of the natural graphite powder to PMMA was 10% by volume.
  • a natural graphite powder dispersion coating solution having a total content of PMMA and natural graphite powder of 50% by weight was prepared. On the PET film peeled with silicone, the above coating solution was applied by a comma direct coating method so that the thickness after drying was 10 ⁇ m. Dried for minutes. The dried film was peeled from the PET film to obtain a PMMA-natural graphite composite sheet (dielectric sheet) having a thickness of 10 ⁇ m.
  • Example 2 PMMA having a thickness of 20 ⁇ m—natural, except that the coating thickness of the natural graphite powder-dispersed coating solution on the PET film was changed so that the thickness after drying was 20 ⁇ m. A graphite composite sheet was obtained.
  • Example 3 PMMA-Natural having a thickness of 30 ⁇ m in the same manner as in Example 1 except that the coating thickness of the natural graphite powder dispersion coating solution on the PET film was changed so that the thickness after drying was 30 ⁇ m. A graphite composite sheet was obtained.
  • Example 3 A PMMA-natural graphite composite sheet having a thickness of 10 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1 except that the content ratio of the natural graphite powder to PMMA was changed to 5% by volume.
  • Comparative Example 4 15% by volume of natural graphite powder (average particle size: 5 ⁇ m) was mixed in PMMA used in the examples for 10 minutes at 200 ° C., and a PMMA-natural graphite composite sheet having a thickness of 2000 ⁇ m was obtained by press molding. It was.
  • FIG. 2 is a diagram plotting the real part and imaginary part of the dielectric constant of the PMMA-graphite composite sheets obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, together with a non-reflection curve with a frequency of 5.8 GHz. is there.
  • the volume resistivity of the sheets of Examples 1 to 3 was 4 ⁇ 10 11 ⁇ ⁇ cm, 2.1 ⁇ 10 9 ⁇ ⁇ cm, and 1.0 ⁇ 10 9 ⁇ ⁇ cm, respectively.
  • the volume resistivity of the sheets of Comparative Examples 1 and 4 was 3 ⁇ 10 8 ⁇ ⁇ cm and 2.1 ⁇ 10 15 ⁇ ⁇ cm, respectively.
  • resin-graphite composite sheets (Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2) obtained by coating and drying a natural graphite powder dispersion coating solution having the same graphite content (10% by volume) relative to the resin. ) Shows that both the real part and the imaginary part of the dielectric constant increase as the thickness increases.
  • the dielectric constants (real part and imaginary part) of the sheets of Examples 1 to 3 having a thickness of 10 to 30 ⁇ m are in the vicinity of a non-reflection curve with a frequency of 5.8 GHz, with respect to the frequency of 5.8 GHz. It can be seen that it has an ideal absorption performance.
  • the dielectric constant (real part, imaginary part) of the sheet having a thickness of 35 ⁇ m (Comparative Example 2) is separated from the vicinity of the non-reflection curve having a frequency of 5.8 GHz, and the sheet having a thickness of 70 ⁇ m (Comparative Example 1). It can be seen that the dielectric constant (real part, imaginary part) is far away from the 5.8 GHz frequency non-reflective curve and good absorption performance cannot be obtained for the frequency of 5.8 GHz.
  • the resin-graphite composite sheet obtained by applying and drying the natural graphite powder dispersion coating solution of Comparative Example 3 has an imaginary dielectric constant. It can be seen that the portion is close to zero and it is difficult to obtain sufficient dielectric properties.
  • the resin-graphite composite sheet obtained by molding a kneaded product obtained by kneading natural graphite powder in a resin of Comparative Example 4 has zero imaginary part of dielectric constant. Thus, it can be seen that the function as an electromagnetic wave absorber does not appear.
  • Examples 4 to 6, Comparative Examples 5 and 6 For each of the PMMA-graphite composite sheets (dielectric sheets) obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the flow direction (MD) of each sheet is mutually different between the two sheets stacked one above the other. A plurality of sheets are laminated so as to form an intersection angle of 90 degrees, and the laminated sheet is subjected to hot pressing under the conditions of a temperature of 120 ° C. and a pressure of 2 MPa, and a laminated sheet having a thickness of 2 mm (a radio wave absorber).
  • a radio wave absorber a radio wave absorber
  • Example 4 210 sheets of Example 1 are laminated
  • Example 5 105 sheets of Example 2 are laminated
  • Example 6 70 sheets of Example 3 are laminated
  • Comparative Example 5 30 sheets of Comparative Example 1 are laminated Sheet lamination Comparative Example 6: Comparative Example 2 60 sheets laminated
  • Radio wave absorption measurement A radio wave in the range of 0 to 18 GHz was radiated to the sample for evaluation using a network analyzer in a six-sided anechoic chamber, and the reflected wave received by the antenna was analyzed by the time domain method.
  • the laminated sheet obtained by laminating the dielectric sheets of the present invention (laminated sheets of Examples 4 to 6) can realize an electromagnetic wave absorber exhibiting high radio wave absorbency despite being thin. I understand.
  • dielectric constant of the laminated sheet of Example 2 was measured by the same method as described above.
  • Dielectric constant measurement is Condition 1: When electromagnetic waves are detailed from the direction perpendicular to the main surface toward the main surface of the laminated sheet (uppermost PMMA-graphite composite sheet), and Condition 2: It carried out on 2 conditions at the time of irradiating electromagnetic waves from the direction orthogonal to the said side surface with respect to the side surface of a lamination sheet. Under each condition, the frequency was changed by 0.02 GHz between 8 GHz and 12 GHz, and measurement was performed 200 times. The result of plotting the measured values is shown in FIG. In the figure, ⁇ ′ represents the real part of the dielectric constant, and ⁇ ′′ represents the imaginary part of the dielectric constant.
  • FIG. 3 shows that the electromagnetic wave absorbing sheet in which the resin sheets (dielectric sheets) of the present invention are laminated has dielectric anisotropy that shows different values of the dielectric constant depending on the incident direction of the electromagnetic waves on the sheet. Therefore, the electromagnetic wave absorbing sheet of the present invention exhibits dielectric anisotropy that provides a particularly high dielectric constant with respect to electromagnetic waves incident from a direction perpendicular to the sheet surface (the same direction as the sheet thickness direction). By facing in the direction in which the wave arrives, it is possible to demonstrate excellent radio wave absorption capability.
  • the dielectric sheet of the present invention can be used as an IC (integrated circuit) package, module substrate, formation of a high dielectric constant layer integrated with an electronic component, in particular, as an inner layer capacitor layer of a multilayer wiring board, and the like. .

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Abstract

 本発明の誘電体シートは、樹脂と平均粒径10μm以下の天然黒鉛粉末とを含む塗工液の塗膜を乾燥させて形成された厚さが5~30μmのシートからなる。好ましくは、樹脂、平均粒径が10μm以下の天然黒鉛粉末及び溶媒を含み、樹脂に対する天然黒鉛粉末の含有割合が5体積%を超え、20体積%以下であり、樹脂と天然黒鉛粉末の総含有量が10~55重量%である塗工液から形成される。

Description

誘電体シート及びその製造方法、並びに、電磁波吸収体
 本発明は、軽量かつ薄い、優れた電波吸収能力を有する誘電体シート及びその製造方法、並びに、かかる誘電体シートを用いた、軽量かつ薄い電磁波吸収体(電波吸収体)に関する。
 近年、半導体、エレクトロニクスの分野において、コンピューターや民生用電子機器、さらには携帯電話等のいわゆる情報家電に使用される電磁波の高周波化が顕著に進展し、1秒間に10億回以上振動するギガヘルツ(GHz)帯域の電磁波も頻繁に使用されるようになってきた。
 また、道路交通の利便性や安全性を増進するために、高度道路交通システム(ITS)と総称される、GHz帯域の電磁波を用いた高速道路における自動料金収受システム(ETC)や車載レーダー装置を用いた安全運転支援システムが開発されている。
 例えば、特許文献1には、狭域通信で使用される電波周波数GHz帯で機能する装置(例えば、ETC(自動料金支払いシステム)、起動周波数:5.8GHz)の誤作動防止用電波吸収シートとして、平均粒径が20~100μmの異方性黒鉛とバインダーを含むペーストを塗工し乾燥させて、薄肉の塗工吸収シート(誘電体シート)を得、かかる誘電体シートをX方向とY方向(X方向を90度回転させた方向)とに交互に積層して、電波吸収シートを構成することが提案されている。かかる電波吸収シートによれば軽量かつ薄く、電磁波の入射角度に係らず、安定した電波吸収性を示す電波吸収シートを実現できると謳われている。
特開2006-80352号公報
 しかしながら、本発明者等が特許文献1に記載の誘電体シート(塗工吸収シート)を、該文献に記載の方法に沿って作製したところ、次の問題が存在することがわかった:
 (a)異方性黒鉛とバインダーを含むペースト中での黒鉛粉末の分散性が十分でなく、安定した電波吸収性を得るためには比較的多量の黒鉛粉末を添加することが必要になるために、誘電体シートを積層して作製される電波吸収性シートを十分に軽量化できない、
 (b)誘電体シートが脆弱であるため、電波吸収性シートの強度が小さい、そして、
 (c)1枚の誘電体シート(塗工吸収シート)の厚さが200μm以上であることから、電波吸収性シートの薄型化を進めると、誘電体シート(塗工吸収シート)の積層数が制限され、安定した電波吸収特性を得ることが必ずしも容易でない。
 本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、その解決しようとする課題は、比較的少量の黒鉛の使用によって、薄くかつ軽量で優れた電磁波(電波)吸収能力を有する誘電体シートを得ることにある。
 また、本発明のさらなる課題は、電磁波(電波)の入射角度に関係なく、安定した電磁波(電波)吸収特性を示す、薄くかつ軽量の電磁波(電波)吸収体を提供することにある。
 本発明者等は上記の課題を解決するために鋭意研究をした結果、樹脂と平均粒径10μm以下の天然黒鉛粉末とを含む塗工液を薄肉となるように塗工した塗膜を乾燥させて得られる樹脂シートにおいては、天然黒鉛粒子が面内に配向した状態(すなわち、天然黒鉛の粒子(薄片)が、シート内のシートの厚さ方向と直交する平面に対して、そのへき開面が平行となるように配向した状態)がシートの厚さ方向に多重に形成されて、シートの厚さ方向と直交する平面内に黒鉛粒子のへき開面が整然と整列した状態が容易に形成され得ることを見出した。そして、かかる知見に基づいてさらに研究を進めることにより、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、次の特徴を有するものである。
(1)樹脂と平均粒径10μm以下の天然黒鉛粉末とを含む塗工液の塗膜を乾燥させて形成された厚さ5~30μmのシートからなることを特徴とする誘電体シート。
(2)上記塗工液が、樹脂と、平均粒径10μm以下の天然黒鉛粉末と、溶媒とを含み、樹脂に対する天然黒鉛粉末の含有割合が、5体積%を超え、20体積%以下であり、樹脂と天然黒鉛粉末の総含有量が10~55重量%である、上記(1)記載の誘電体シート。
(3)樹脂中に天然黒鉛粉末が分散してなる誘電体シートの製造方法であって、
 溶媒に、平均粒径10μm以下の天然黒鉛粉末を10~30重量%、及び分散安定剤を0.5~1.5重量%配合して、前記天然黒鉛粉末を分散せしめた天然黒鉛粉末分散液とし、該天然黒鉛粉末分散液に樹脂を混合して、樹脂に対する天然黒鉛粉末の含有割合が5体積%を超え、20体積%以下であり、樹脂と天然黒鉛粉末の総含有量が10~55重量%である天然黒鉛粉末分散塗工液を調製する工程と、
 該塗工液を剥離処理した支持体上に塗工し乾燥させて厚さが5~30μmとなる塗膜を形成する工程と、
 該塗膜を加熱乾燥させ、それによって、樹脂中に平均粒径が10μm以下の天然黒鉛粉末が分散した厚さが5~30μmのシートを得る工程とを、
有することを特徴とする、誘電体シートの製造方法。
(4)上記(1)又は(2)記載の誘電体シートが複数枚積層されてなることを特徴とする電磁波吸収体。
(5)互いに隣り合って積層された関係にある誘電体シート同士の間ではそれぞれの誘電体シートの流れ方向が互いに90度の交差角をなすように、上記複数枚の誘電体シートが積層されている、上記(4)記載の電磁波吸収体。
 本発明によれば、黒鉛を多量に配合することなく、優れた電波吸収能力を示す、薄くかつ軽量の誘電体シートを得ることができる。
 また、かかる誘電体シートを複数枚積層することで、電磁波の入射角度に係らず、安定した電波吸収性を示す、薄くかつ軽量の電磁波吸収体を実現することができる。
本発明の一実施例による誘電体シートを厚さ方向に切断した断面のSEM写真である。 本発明の実施例と比較例による誘電体シートの、複素誘電率の実部と虚部を、無反射曲線(5.8GHz)とともに示した図である。 本発明の電磁波吸収体の誘電率測定方向における、測定値の変動を示す図である。
 以下、本発明をその好適な実施形態に即して説明する。
 本発明の誘電体シートは、樹脂と、平均粒径10μm以下の天然黒鉛粉末とを含む塗工液の塗膜を乾燥させて形成された厚さ5~30μmのシートからなることを主たる特徴とする。
 黒鉛は導電材料であるが、黒鉛粉末が樹脂中に分散してなる、黒鉛粉末と樹脂との混合物(複合物)は誘電体として機能する。しかし、黒鉛粉末の樹脂中への充填量が多くなると、黒鉛粒子同士の繋がりによる導電パスが顕著に形成されるため、電磁波を吸収する能力が著しく低下する。一方、黒鉛粉末の充填量が少ない場合、黒鉛粉末と樹脂との混合物(複合物)の誘電率が低くなり、電磁波吸収能力が低下してしまう。
 本発明の誘電体シートは、平均粒径が10μm以下の天然黒鉛粉末を使用し、樹脂に対する天然黒鉛粉末の含有割合が5体積%を超え、20体積%以下である天然黒鉛粉末分散塗工液により、乾燥後の厚さが5~30μmとなる塗膜を形成し、該塗膜を乾燥させることによって形成することができる。
 すなわち、本発明では、次の(A)、(B)の現象を見出し、それに基いて、比較的少量の天然黒鉛粉末(樹脂に対して5体積%を超え、20体積%以下)を使用することによって、薄くかつ軽量で、優れた電波吸収能力を有する誘電体シートを実現している。
 (A)平均粒径が10μm以下の小粒径の天然黒鉛粉末を分散させた樹脂溶液(天然黒鉛粉末分散塗工液)を塗工して得られる塗膜では、天然黒鉛粉末が塗工液の塗工方向に配向して、面内配向しやすいこと(すなわち、天然黒鉛の粒子(薄片)がそのへき開面が水平面と平行となるように配向しやすいこと)、さらに、
 (B)塗工厚さを大きくして得られる塗膜では、該塗膜の乾燥時に黒鉛の配向が乱れて、面内配向した天然黒鉛粉末の分散状態が維持されないが、塗工厚さを乾燥後の厚さが30μm以下となるような薄厚に形成した塗膜では、天然黒鉛粉末の塗工方向への配向がより顕著に現れて天然黒鉛粉末が面内配向し、しかも、塗膜の乾燥時にも天然黒鉛粉末の面内配向した分散状態が維持されること。
 図1は、後述の実施例2で作製した誘電体シートの横断面の電子顕微鏡写真(SEM写真)である。図1のとおり、天然黒鉛粒子が面内に配向した状態(天然黒鉛粒子(薄片)がそのへき開面がシートの厚さ方向と直交する平面と平行となるように配向した状態)がシートの厚さ方向に多重に形成されていることが分かる。
 天然黒鉛は、粉砕されると薄片状の粒子となる。前記のへき開面は、個々の薄片状の粒子の表面に表裏の主面として現れた面である。図1の写真に示されるとおり、各粒子のそれぞれのへき開面は、どれも、明らかに同じ様な方向に沿っている。
 よって、かかる天然黒鉛粒子の特異な分散状態により、本発明の誘電体シートは、シート表面に対して垂直な方向(シートの厚さ方向と同方向)から入射する電磁波に対して特に高い誘電率が得られる誘電異方性を示し、シート表面を電磁波が到来する方向に対面させることで、優れた電波吸収能力を発揮する。
 本発明の誘電体シートでは、平均粒径が10μm以下の天然黒鉛粉末、好ましくは平均粒径が8μm以下の天然黒鉛粉末を使用する。これは、平均粒径が10μmを超える天然黒鉛粉末を使用すると、樹脂と天然黒鉛粉末を含む天然黒鉛粉末分散塗工液を塗工して得られる塗膜内において、天然黒鉛粉末が面内配向した分散状態が形成されにくくなるからである。一方、天然黒鉛粉末の平均粒径が小さすぎる場合、得られるシートの誘電率が低下する傾向になる。このため、天然黒鉛粉末の平均粒径は3μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましい。
 なお、人造黒鉛は、導電性が良好で導電パスを形成しやすく、また、層状構造が発達していないために面内配向した状態に分散させることが困難であることから、本発明の誘電体シートには不向きである。
 なお、本発明でいう「天然黒鉛粉末の平均粒径」とは、レーザー回折散乱法にて測定される体積基準の粒度分布(累積分布)でのメジアン径(d50)である。本発明の実施例では、該平均粒径は、日機装株式会社製マイクロトラックMT3000IIを使用して測定したものである。
 また、天然黒鉛には、黒鉛の層構造の重なり具合の違いにより、α黒鉛とβ黒鉛がある。本発明では、いずれの黒鉛の粉末も天然黒鉛粉末として使用できるが、通常は、一般的な天然黒鉛であるα黒鉛の粉末が使用される。
 平均粒径が10μm以下の天然黒鉛粉末は、天然黒鉛をジェットミル、ボールミルなどの衝突式粉砕機等の適当な粉砕装置で粉砕し、必要に応じて分級することによって得られる。
 なお、平均粒径が10μm以下の天然黒鉛粉末は、粒径が30μmを超える粗大粒子を含まないことが好ましく、また、粒径が1μm未満の極微小粒子を含まないことが好ましい。このような粗大粒子や極微小粒子を含まないことにより、天然黒鉛粉末分散塗工液による塗膜中で天然黒鉛粉末が面内配向した分散状態がより形成されやすくなる。
 本発明の誘電体シートに使用する樹脂(バインダー成分)としては、天然黒鉛粉末分散塗工液に使用する溶媒に対して安定な材料であれば特に限定されることなく、種々の樹脂を用いることができるが、耐候性等の点から、好ましくは、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデン(VDF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)の共重合体(P(VDF-HFP))などのフッ素系樹脂;ポリビニルアルコール(PVA);ポリビニルブチラール(PVB);ポリメチルメタクリレート(PMMA)等が挙げられる。これらの中でも、塗工液の安定性、塗工作業性の点から、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルブチラール(PVB)がより好ましく、ポリメチルメタクリレート(PMMA)が特に好ましい。
 天然黒鉛粉末分散塗工液に使用する溶媒としては、トルエン、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルスルホルアミド、テトラメチル尿素、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)等の有機溶剤が挙げられ、いずれか1種を単独か、或いは、2種以上を混合して使用することができる。
 天然黒鉛粉末分散塗工液中では、平均粒径が10μm以下の天然黒鉛粉末はより均一に分散しているのが好ましい。そのために、溶媒に、天然黒鉛粉末10~30重量%(好ましくは15~20重量%)と分散安定剤0.5~1.5重量%(好ましくは1~1.2重量%)とを配合して、天然黒鉛粉末を分散せしめた天然黒鉛粉末分散液を調製し、該天然黒鉛粉末分散液に樹脂(好ましくは樹脂を溶媒に溶解させた樹脂溶液)を混合して、天然黒鉛粉末分散塗工液を調製するのが好ましい。
 分散剤としては、例えば、芳香族エーテル型、カルボン酸エステル型、アクリル酸エステル型、リン酸エステル型、スルホン酸エステル型、脂肪酸エステル型、ウレタン型、フッ素型、アミノアマイド型、アクリルアマイド型などの非イオン系界面活性剤、ホスホニウム含有ポリマーなどの陽イオン界面活性剤、カルボン酸型、リン酸型、スルホン酸型、ヒドロキシ脂肪酸型、脂肪酸アマイド型などの陰イオン系界面活性剤が例示される。中でも、天然黒鉛粉末の分散性(特に低粘度の塗工液中での天然黒鉛粉末の分散性が安定化)等の観点から、リン酸エステル型界面活性剤が好ましい。
 天然黒鉛粉末分散液の調製は、分散機(湿式粉砕機)を使用して行うのが好ましく、例えば、ディスパー、コロイドミル、ロールミル、ボールミル、サンドミル、ホモジナイザー型分散機、自転公転型遊星ミキサー等が挙げられる。
 また、天然黒鉛粉末分散塗工液の調製では、天然黒鉛粉末分散液に樹脂(好ましくは樹脂に溶媒に溶解させた樹脂溶液)を混合する際、高速攪拌機(ディスパー)で攪拌しながら樹脂(好ましくは樹脂を溶媒に溶解させた樹脂溶液)投入混合するのが好ましい。このようにすることで、天然黒鉛粉末が一次粒子状に分散した良好な分散状態を維持することができる。
 本発明において、天然黒鉛粉末分散塗工液は、樹脂に対する天然黒鉛粉末の含有割合が5体積%を超え、20体積%以下(好ましくは7~15体積%、より好ましくは9~11体積%)であり、かつ、樹脂と天然黒鉛粉末の総含有量が10~55重量%(好ましくは30~50重量%、より好ましくは40~50重量%)となるように調製するのが好ましい。
 塗工液中の樹脂に対する天然黒鉛粉末の含有割合が5体積%以下では、塗工、乾燥して得られる樹脂シートの誘電特性(電波吸収能力)が低下する傾向となり、20体積%を超える場合は、天然黒鉛粉末の分散不良、沈殿が起こり、性状の均一な樹脂シート(誘電体シート)が得られにくくなる。
 また、塗工液中の樹脂と天然黒鉛粉末の総含有量が50重量%を超える場合、塗工液の塗工性が安定化せず、得られる樹脂シート(誘電体シート)の表面の凹凸が大きくなり、誘電体としての特性のばらつきが生じやすい傾向となり、また、樹脂シートを積層して電磁波吸収体を形成する場合の厚さの精度を出すことが難しくなる。一方、塗工液中の樹脂と天然黒鉛粉末の総含有量が10重量%未満では、十分な厚さの塗膜が得られにくく、天然黒鉛の粒子が面内配向した状態を得ることが困難になる。
 本発明の誘電体シートは、天然黒鉛粉末分散塗工液を、剥離処理された支持体(例えばシリコーン等の離型剤で剥離処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等)の上に塗工して、乾燥後の厚さが5~30μmとなるように塗膜を形成した後、塗膜を加熱乾燥することによって形成される。塗膜の加熱乾燥における加熱温度は、使用する樹脂によっても異なるが、一般的には、80~150℃程度が好ましい。また、加熱時間は1~5分程度が一般的である。
 このようにして得られた誘電体シートは、電磁波吸収体に適用する際、該誘電体シートから支持体を剥離して使用する。
 本発明の誘電体シートの体積抵抗率は、好ましくは1×10~1×1012Ω・cm、より好ましくは、1×10~1×1011Ω・cmである。体積抵抗率がかかる好ましい範囲内にある場合、シート内に面内配向した状態がシートの厚さ方向に多重に形成されて、目的の好ましい誘電性を示す誘電体シートが実現され得る。
 本発明の電磁波吸収体は、上記のようにして作製された誘電体シートを複数枚使用して、次のようにして得ることができる;
 シートの流れ方向(Machine Direction、MD)、若しくは、シートの面内において流れ方向に直交する垂直方向(Transverse Direction、TD)を基準にして、各上下に積層される2枚のシート間でそれぞれのシートの流れ方向同士(若しくは両方の垂直方向同士)が互いに90度の交差角をなすように、2~100枚程度積層し、そして、
 このように積層されたシートに、温度が100~150℃、圧力が0.1~5MPaの条件で、加熱及び加圧処理を施す。
 なお、シートの流れ方向(MD)は、シート形成時における支持体上に塗工液を塗工する際の塗工方向を指し、垂直方向(TD)は塗工液の塗工方向と直交する方向を指す。
 積層シートは、電波入射方向に関係なく、電波吸収特性を安定させることができれば、その厚さ(加熱及び加圧処理後の厚さ)は特に制限はないが、例えば、吸収領域が5.8GHzの場合は0.8~2mmの範囲が好ましく、また吸収領域が76GHzの場合は0.1~0.3mmの範囲が好ましい。
 以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明する。
(実施例1)
 トルエンに分散剤として、リン酸エステル系界面活性剤と、天然黒鉛粉末(平均粒径:5μm)とを配合し、アペックスミル(コトブキ技研工学社製のボールミル)で分散処理(ビーズ径:500μm、周速10m/sec、処理時間:4時間)を施して、天然黒鉛粉末分散液(分散剤含有量:1重量%、天然黒鉛粉末含有量:30重量%)を調製した。
 また、これとは別にトルエンにPMMA(旭化成(株)製の「デルペット」)を溶解させた、PMMA含量が25重量%の樹脂溶液を調製した。
 天然黒鉛粉末分散液をディスパー(回転数:200rpm)で2時間攪拌しながら、前記天然黒鉛粉末分散液に前記樹脂溶液を投入混合して、PMMAに対する天然黒鉛粉末の含有割合が10体積%で、PMMAと天然黒鉛粉末の総含有量が50重量%の天然黒鉛粉末分散塗工液を調製した。
 シリコーンで剥離処理をしたPETフィルムの上に、上記塗工液をコンマダイレクト塗工方式にて、乾燥後の厚さが10μmとなるように塗工し、得られた塗膜を120℃で1分乾燥させた。PETフィルムから乾燥後の膜を剥離して、厚さが10μmのPMMA-天然黒鉛複合物シート(誘電体シート)を得た。
(実施例2)
 PETフィルムの上への天然黒鉛粉末分散塗工液の塗工厚さを乾燥後の厚さが20μmとなるように変更した以外は実施例1と同様にして、厚さが20μmのPMMA-天然黒鉛複合物シートを得た。
(実施例3)
 PETフィルムの上への天然黒鉛粉末分散塗工液の塗工厚さを乾燥後の厚さが30μmとなるように変更した以外は実施例1と同様にして、厚さが30μmのPMMA-天然黒鉛複合物シートを得た。
(比較例1)
 PETフィルムの上への天然黒鉛粉末分散塗工液の塗工厚さを乾燥後の厚さが70μmとなるように変更した以外は実施例1と同様にして、厚さが70μmのPMMA-天然黒鉛複合物シートを得た。
(比較例2)
 PETフィルムの上への天然黒鉛粉末分散塗工液の塗工厚さを乾燥後の厚さが35μmとなるように変更した以外は実施例1と同様にして、厚さが35μmのPMMA-天然黒鉛複合物シートを得た。
(比較例3)
 PMMAに対する天然黒鉛粉末の含有割合を5体積%に変更した以外は実施例1と同様にして、厚さが10μmのPMMA-天然黒鉛複合物シートを得た。
(比較例4)
 実施例で使用したPMMAに15体積%の天然黒鉛粉末(平均粒径:5μm)を、200℃で、10分間時間混練し、プレス成形により厚さが2000μmのPMMA-天然黒鉛複合物シートを得た。
 実施例1~3及び比較例1~4で得たPMMA-黒鉛複合物シートの複素誘電率と抵抗率(Ω・cm)を以下の方法で測定した。
[誘電率測定]
 アジレントテクノロジー(株)製のネットワークアナライザ 8722D(発信機、検出器)、材料定数測定ソフト85071(関東電子(株)製)、Xバンド測定用冶具(WSH1-X)による導波管で、Sパラメータ法により、誘電率を測定した。
 8.2~12.4GHzにおけるS11、S21を測定し、反射係数と透過係数を算出し、そこから、誘電率の実部と虚部を算出した。
 サンプルは、22.86mm×10.16mmサイズの長方形であり、サンプルホルダーにセットした。
[抵抗率測定]
 2重リング電極法(ASTM D257)により、250Vを電極間に印加し、1分後の抵抗値(体積抵抗率)を測定した。
 図2は実施例1~3及び比較例1~4で得たPMMA-黒鉛複合物シートの誘電率の実部、虚部をプロットし、5.8GHzの周波数の無反射曲線とともに示した図である。
 なお、実施例1~3のシートの体積抵抗率は、それぞれ、4×1011Ω・cm、2.1×10Ω・cm、1.0×10Ω・cmであった。また、比較例1、4のシートの体積抵抗率は、それぞれ、3×10Ω・cm、2.1×1015Ω・cmであった。
 図2から、樹脂に対する黒鉛含有量が同じ(10体積%)の天然黒鉛粉末分散塗工液を塗工乾燥して得られる樹脂-黒鉛複合物シート(実施例1~3、比較例1、2)では、厚さが増加するに従い誘電率の実部、虚部共に大きくなることが分かる。そして、実施例1~3の、厚さが10~30μmのシートの誘電率(実部、虚部)は、5.8GHzの周波数の無反射曲線の近傍にあり、5.8GHzの周波数に対して理想的な吸収性能を有することが分かる。
 一方、厚さが35μmのシート(比較例2)の誘電率(実部、虚部)は、5.8GHzの周波数の無反射曲線の近傍から離れ、厚さが70μmのシート(比較例1)の誘電率(実部、虚部)は、5.8GHzの周波数の無反射曲線から大きく離れ、5.8GHzの周波数に対して良好な吸収性能が得られないことが分かる。
 また、比較例3の、天然黒鉛粉末分散塗工液を塗工乾燥して得られる樹脂-黒鉛複合物シート(樹脂に対する黒鉛含有量が5体積%、厚さが10μm)は、誘電率の虚部がゼロに近くなり、十分な誘電性が得られにくいことがわかる。
 また、比較例4の、樹脂に天然黒鉛粉末を混練した混練物を成形して得られた樹脂-黒鉛複合物シート(樹脂に対する黒鉛含有量が15体積%)は、誘電率の虚部がゼロであり、電磁波吸収体としての機能が発現しないことが分かる。
(実施例4~6、比較例5、6)
 実施例1~3及び比較例1、2で得たPMMA-黒鉛複合物シート(誘電体シート)毎に、上下に積層される2枚のシート間でそれぞれのシートの流れ方向(MD)が互いに90度の交差角をなすように複数枚のシートを積層して、積層シートに温度が120℃、圧力が2MPaの条件で熱プレスを行って、厚さが2mmの積層シート(電波吸収体)を作製した。
 実施例4:実施例1のシートを210枚積層
 実施例5:実施例2のシートを105枚積層
 実施例6:実施例3のシートを70枚積層
 比較例5:比較例1のシートを30枚積層
 比較例6:比較例2シートを60枚積層
 実施例4~6、比較例5、6で得られた積層シートを用い、吸収領域が5.8GHzでの電波吸収量を測定した。結果を表1に示す。
 なお、電波吸収量の測定条件は以下の通りである。
[電波吸収量測定]
 6面電波暗室内でネットワークアナライザを用いて0~18GHzの範囲での電波を評価用サンプルに放射し、アンテナで受信した反射波をタイムドメイン法にて解析を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から、本発明の誘電体シートを積層して得られる積層シート(実施例4~6の積層シート)においては、薄いにもかかわらず、高い電波吸収性を示す電磁波吸収体を実現できることが分かる。
 また、実施例2の積層シートについて、前記と同様の方法により、誘電率を測定した。
 誘電率測定は、
 条件1:積層シート(最上層のPMMA-黒鉛複合物シート)の主面へ向けて該主面に対する垂直方向から電磁波を詳細した場合、及び、
 条件2:積層シートの側面に対して当該側面と直交する方向から電磁波を照射した場合の2条件にて行った。
 なお、それぞれの条件において、8GHz~12GHzの間で周波数を0.02GHzずつ変化させて、200回測定を行った。その測定値をプロットした結果が、図3である。図中のε’は誘電率の実部、ε’’は誘電率の虚部を示す。
 図3から、本発明の樹脂シート(誘電体シート)を積層した電磁波吸収シートにおいては、シートへの電磁波の入射方向によって、その誘電率が異なる値を示す誘電異方性を有することが分かる。したがって、本発明の電磁波吸収シートは、シート表面に対する垂直方向(シートの厚さ方向と同方向)から入射する電磁波に対して特に高い誘電率が得られる誘電異方性を示し、シート表面を電磁波が到来する方向に対面させることで、優れた電波吸収能力を発揮することができる。
 本発明の誘電体シートは、IC(集積回路)パッケージ、モジュール基板、電子部品に一体化した高誘電率層の形成、特に、多層型配線基板の内層キャパシタ層等として使用することも可能である。
 本出願は、日本で出願された特願2010-122124を基礎としており、その内容は本明細書に全て包含される。

Claims (5)

  1.  樹脂と平均粒径10μm以下の天然黒鉛粉末とを含む塗工液の塗膜を乾燥させて形成された厚さ5~30μmのシートからなることを特徴とする誘電体シート。
  2.  上記塗工液が、樹脂と、平均粒径10μm以下の天然黒鉛粉末と、溶媒とを含み、樹脂に対する天然黒鉛粉末の含有割合が、5体積%を超え、20体積%以下であり、樹脂と天然黒鉛粉末の総含有量が10~55重量%である、請求項1記載の誘電体シート。
  3.  樹脂中に天然黒鉛粉末が分散してなる誘電体シートの製造方法であって、
     溶媒に、平均粒径10μm以下の天然黒鉛粉末を10~30重量%、及び分散安定剤を0.5~1.5重量%配合して、前記天然黒鉛粉末を分散せしめた天然黒鉛粉末分散液とし、該天然黒鉛粉末分散液に樹脂を混合して、樹脂に対する天然黒鉛粉末の含有割合が5体積%を超え、20体積%以下であり、樹脂と天然黒鉛粉末の総含有量が10~55重量%である天然黒鉛粉末分散塗工液を調製する工程と、
     該塗工液を剥離処理した支持体上に塗工し乾燥させて厚さが5~30μmとなる塗膜を形成する工程と、
     該塗膜を加熱乾燥させ、それによって、樹脂中に平均粒径が10μm以下の天然黒鉛粉末が分散した厚さが5~30μmのシートを得る工程とを、
    有することを特徴とする、誘電体シートの製造方法。
  4.  請求項1又は2記載の誘電体シートが複数枚積層されてなることを特徴とする電磁波吸収体。
  5.  互いに隣り合って積層された関係にある誘電体シート同士の間ではそれぞれの誘電体シートの流れ方向が互いに90度の交差角をなすように、上記複数枚の誘電体シートが積層されている、請求項4記載の電磁波吸収体。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011122346A1 (de) * 2011-12-23 2013-06-27 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Radareinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Halter für ein Radargerät und Verfahren zum Herstellen eines Absorptionselements für ein Radargerät
WO2014087883A1 (ja) 2012-12-03 2014-06-12 積水化学工業株式会社 電磁波遮蔽材及び電磁波遮蔽用積層体
WO2014103633A1 (ja) * 2012-12-26 2014-07-03 東京エレクトロン株式会社 電磁波加熱装置および電磁波加熱方法
KR102242805B1 (ko) * 2013-08-12 2021-04-21 세이지 까가와 방열 필름 및 그 제조 방법 및 장치
JP2017034000A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 ダイニック株式会社 電波吸収体用抵抗フィルム
JP7286623B2 (ja) 2018-03-30 2023-06-05 ダイキン工業株式会社 電波吸収材料および電波吸収シート
WO2021241541A1 (ja) * 2020-05-29 2021-12-02 京セラ株式会社 樹脂組成物及び電子部品
JP6821873B2 (ja) * 2020-07-28 2021-01-27 ダイニック株式会社 電波吸収体

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62111499A (ja) * 1985-11-08 1987-05-22 株式会社 アクテイア−ツ 電磁波の遮へい塗料
JPH01230299A (ja) * 1988-03-10 1989-09-13 Nec Corp 電波吸収体皮膜の形成方法および電波吸収体組成物
JP2006019399A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Denki Kagaku Kogyo Kk 電磁波吸収体
JP2006080352A (ja) 2004-09-10 2006-03-23 Hitachi Chem Co Ltd 電波吸収シート
JP2010034537A (ja) * 2008-06-24 2010-02-12 Hitachi Chem Co Ltd 電波吸収シート用組成物、それを用いてなる電波吸収シート及び電波吸収体
JP2010087372A (ja) * 2008-10-01 2010-04-15 Nippon Valqua Ind Ltd ノイズ抑制体、ノイズ抑制シート、塗装物品およびこれらの製造方法
JP2010122124A (ja) 2008-11-20 2010-06-03 Hitachi High-Technologies Corp 自動分析装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100508716C (zh) * 2006-10-20 2009-07-01 财团法人工业技术研究院 电磁波吸收材料
KR101006778B1 (ko) * 2009-03-10 2011-01-10 나오테크(주) 차량용 와이퍼 블레이드 코팅 조성물 및 차량용 와이퍼 블레이드

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62111499A (ja) * 1985-11-08 1987-05-22 株式会社 アクテイア−ツ 電磁波の遮へい塗料
JPH01230299A (ja) * 1988-03-10 1989-09-13 Nec Corp 電波吸収体皮膜の形成方法および電波吸収体組成物
JP2006019399A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Denki Kagaku Kogyo Kk 電磁波吸収体
JP2006080352A (ja) 2004-09-10 2006-03-23 Hitachi Chem Co Ltd 電波吸収シート
JP2010034537A (ja) * 2008-06-24 2010-02-12 Hitachi Chem Co Ltd 電波吸収シート用組成物、それを用いてなる電波吸収シート及び電波吸収体
JP2010087372A (ja) * 2008-10-01 2010-04-15 Nippon Valqua Ind Ltd ノイズ抑制体、ノイズ抑制シート、塗装物品およびこれらの製造方法
JP2010122124A (ja) 2008-11-20 2010-06-03 Hitachi High-Technologies Corp 自動分析装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104798453A (zh) * 2012-11-20 2015-07-22 加川清二 电磁波吸收膜及其制造方法
EP2925108A4 (en) * 2012-11-20 2016-07-13 Seiji Kagawa ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORPTION FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

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