WO2024042787A1 - 電磁波干渉吸収体、誘電体層、及び誘電体層用組成物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electromagnetic interference absorber, a dielectric layer, and a composition for a dielectric layer.
- Non-Patent Document 1 As electromagnetic interference absorbers, single-layer electromagnetic interference absorbers and electromagnetic interference absorbers having a multilayer structure have been reported (for example, see Non-Patent Document 1).
- a single-layer electromagnetic interference absorber called the 1/4 ⁇ type the dielectric tangent and magnetic tangent are determined by a physical law called the no-reflection conditional equation when the relative dielectric constant and relative magnetic permeability are constant.
- the DIP frequency is determined by the relative dielectric constant, relative magnetic permeability, and thickness of the dielectric layer, and there are restrictions on widening the DIP band.
- there are restrictions on the required dielectric properties, and the degree of freedom in designing the materials and compounding ratios contained in the dielectric layer is low, making it difficult to design physical properties other than dielectric properties. There's a problem.
- An object of the present invention is to solve the problems in the conventional art and achieve the following objects. That is, an object of the present invention is to provide an electromagnetic interference absorber having a wide DIP band and low thermal conductivity.
- the dielectric layer includes a dielectric layer containing a resin in which a high loss material and a low dielectric material are dispersed, and an electromagnetic wave reflecting layer.
- an electromagnetic interference absorber with a relative dielectric constant of 15 or less, a relative magnetic permeability of 1 or less, a dielectric loss tangent of 0.1 or less, and a magnetic tangent of 2 or less can widen the DIP band and reduce thermal conductivity. We have discovered that this can be done, and have completed the present invention.
- the electromagnetic interference absorber is characterized in that the dielectric layer has a relative dielectric constant of 15 or less, a relative magnetic permeability of 1 or less, a dielectric loss tangent of 0.1 or less, and a magnetic tangent of 2 or less.
- the content of the high loss material in the dielectric layer is 10% by volume to 40% by volume
- the electromagnetic interference absorber according to ⁇ 1> above, wherein the content of the low dielectric material in the dielectric layer is 10% by volume to 40% by volume.
- ⁇ 3> The electromagnetic interference absorber according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 2>, wherein the dielectric layer has a dielectric constant of 6 to 8.
- ⁇ 4> The electromagnetic interference absorber according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the high-loss material is carbonyl iron powder.
- ⁇ 5> The electromagnetic interference absorber according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the low dielectric material is at least one of silica, hollow glass, and hollow silica.
- the resin is silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, ethylene vinyl acetate copolymer, vinyl chloride resin, urethane resin, acrylic urethane resin, polyolefin, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyester, polystyrene, polyimide, polycarbonate. , polyamide, polysulfone, polyethersulfone, polyisoprene rubber, polystyrene-butadiene rubber, polybutadiene rubber, chloroprene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butyl rubber, acrylic rubber, ethylene-propylene rubber, and silicone rubber.
- the electromagnetic interference absorber according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>.
- ⁇ 7> The electromagnetic interference absorber according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the dielectric layer has a thermal conductivity of 1 W/mK or less.
- ⁇ 8> The electromagnetic interference absorber according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, which has an absorption performance of 20 dB or more and a DIP band of 2.5 GHz or more.
- ⁇ 9> The electromagnetic interference absorber according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, having a frequency band of 23 GHz to 33 GHz.
- ⁇ 10> Contains a resin in which a high loss material and a low dielectric material are dispersed, The dielectric layer is characterized by having a relative dielectric constant of 15 or less, a relative magnetic permeability of 1 or less, a dielectric loss tangent of 0.1 or less, and a magnetic loss tangent of 2 or less.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the electromagnetic interference absorber of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a single-layer electromagnetic interference absorber.
- FIG. 3 is a graph showing the electromagnetic interference absorption characteristics of a single-layer electromagnetic interference absorber.
- FIG. 4 is a graph showing the relationship among the relative permittivity, relative magnetic permeability, and magnetic tangent according to the no-reflection conditional expression when the dielectric tangent is 0.01 or less in a single-layer electromagnetic interference absorber.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a measuring device for measuring the thermal conductivity of a dielectric layer.
- FIG. 6 is a graph showing the electromagnetic interference absorption characteristics of the electromagnetic interference absorber of Example 1.
- FIG. 7 is a graph showing the electromagnetic interference absorption characteristics of the electromagnetic interference absorber of Example 2.
- the electromagnetic interference absorber of the present invention includes an electromagnetic wave reflecting layer 1 and a 1/4 ⁇ type dielectric layer. It has a body layer 2.
- the dielectric layer contains a high loss material, a low dielectric material, and a resin, and further contains other components as necessary.
- the dielectric layer includes a high loss material, a low dielectric material, and a resin in which other components are dispersed as necessary.
- the dielectric layer has a relative dielectric constant of 15 or less, a relative magnetic permeability of 1 or less, a dielectric loss tangent of 0.1 or less, and a magnetic loss tangent of 2 or less.
- FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a single-layer electromagnetic interference absorber 10 in order to explain the electromagnetic interference absorption mechanism of the electromagnetic interference absorber.
- the electromagnetic interference absorber 10 is a single-layer electromagnetic interference absorber called a 1/4 ⁇ type, and includes an electromagnetic wave reflection layer 1 and a 1/4 ⁇ type dielectric layer 2.
- an electromagnetic wave incident electromagnetic wave E i
- the electromagnetic wave E r1 is reflected on the surface, passes through the inside of the electromagnetic interference absorber (dielectric layer), is reflected by the electromagnetic wave reflection layer, and becomes an electromagnetic wave. It is divided into electromagnetic waves E r2 radiated from the interference absorber. If the electromagnetic wave E r2 reflected by the electromagnetic wave reflection layer has the same level of electromagnetic wave intensity as the electromagnetic wave E r1 reflected by the surface with its phase reversed, the two cancel each other out, and the reflected electromagnetic wave is reduced.
- the Dip frequency and Dip band are determined by the relative dielectric constant, relative magnetic permeability, dielectric loss tangent, and magnetic tangent of the material of the dielectric layer, and the thickness of the dielectric layer.
- FIG. 3 schematically shows the electromagnetic interference absorption characteristics of a single-layer electromagnetic interference absorber.
- the vertical axis of the graph represents S11 [dB]
- the horizontal axis represents frequency [GHz].
- S11 means a signal reflected at the terminal 1 when a signal is input to the terminal 1, and represents a reflection coefficient.
- the "frequency band” means the frequency band of electromagnetic waves that are the target of interference absorption
- the "Dip frequency” means the center frequency of the electromagnetic waves that are the target of interference absorption.
- “Dip band” means a frequency bandwidth of electromagnetic waves whose interference is absorbed with a predetermined absorption performance, and examples of the absorption performance include 10 dB or more, 20 dB or more, and the like.
- “Dip depth” indicates the maximum absorption performance in the Dip band.
- the "relative permittivity” is the ratio ⁇ / ⁇ 0 (unitless) of the permittivity ⁇ of a certain dielectric material to the permittivity ⁇ 0 of vacuum (air).
- Magnetic constant is the ratio ⁇ / ⁇ 0 (unitless) of the permittivity ⁇ of a certain dielectric material to the magnetic permeability ⁇ 0 of vacuum (air).
- the dielectric loss tangent and magnetic tangent that satisfy the no-reflection conditional expression are uniquely determined.
- the relationship among the relative permittivity, relative magnetic permeability, and magnetic tangent according to the non-reflection conditional equation is shown in the graph shown in Figure 4. It will be as follows.
- the Dip frequency is determined by the dielectric constant and thickness of the dielectric layer.
- the Dip depth is determined by the magnetic tangent at that time. When the frequency deviates from the Dip frequency, interference decreases, and for example, a Dip band with an absorption performance of 20 dB or more (-20 dB or less) is determined.
- a high magnetic tangent is required in a region that satisfies the non-reflection condition and has a low dielectric constant.
- one type of material that has a low dielectric constant and a high magnetic tangent is not currently available, and it is difficult to achieve a non-reflection condition in such a region.
- the dielectric constant of silicone resin is about 2.7, so it is difficult to lower the dielectric constant, and if a metal filler is added to increase the magnetic tangent, the dielectric constant increases. .
- the electromagnetic interference absorber of the present invention solves the problems of the prior art, namely, in a single layer electromagnetic interference absorber, the maximum value of the Dip band is determined by the physical law depending on the thickness and relative dielectric constant. Based on the knowledge that there are restrictions on broadband expansion, and that it is difficult to design physical properties other than dielectric properties due to the low degree of freedom in designing the materials and compounding ratios contained in the dielectric layer. It is something.
- the present inventors have made extensive studies and found that by blending a high loss material and a low dielectric material, it is possible to satisfy the non-reflection condition at a low dielectric constant of 15 or less, and Dip It has been found that the band can be widened and the thermal conductivity can be reduced.
- an electromagnetic wave interference absorber of the present invention which has a dielectric layer containing a resin in which a high loss material and a low dielectric material are dispersed, and an electromagnetic wave reflective layer,
- An electromagnetic interference absorber whose dielectric layer has a relative dielectric constant of 15 or less, a relative magnetic permeability of 1 or less, a dielectric loss tangent of 0.1 or less, and a magnetic tangent of 2 or less can widen the DIP band and improve heat conduction.
- the present invention was completed based on the discovery that the ratio can be reduced.
- the dielectric layer of the present invention contains a high loss material, a low dielectric material, and a resin, and further contains other components as necessary.
- the dielectric layer includes a high loss material, a low dielectric material, and a resin in which other components are dispersed as necessary.
- the dielectric layer has a relative dielectric constant of 15 or less, a relative magnetic permeability of 1 or less, a dielectric loss tangent of 0.1 or less, and a magnetic loss tangent of 2 or less.
- the dielectric layer is a 1/4 ⁇ type dielectric layer, and can be suitably used as the dielectric layer in the electromagnetic interference absorber of the present invention.
- the composition for a dielectric layer of the present invention includes a high loss material, a low dielectric material, and at least one of a resin and a resin precursor, and further includes other components as necessary.
- the dielectric layer composition can be suitably used as a composition for forming the dielectric layer. Below, common matters regarding the electromagnetic interference absorber, dielectric layer, and composition for dielectric layer of the present invention will be explained.
- the electromagnetic interference absorber of the present invention will be explained in detail below.
- the "Dip band” means the frequency bandwidth of electromagnetic waves in which interference is absorbed with a predetermined absorption performance, and the absorption performance includes, for example, 10 dB or more, 15 dB or more, 20 dB or more. Among these, 20 dB or more is preferable because it has higher absorption performance.
- the Dip band has been made wider means that the Dip band with a predetermined absorption performance (for example, absorption performance of 20 dB or more) has been made wider.
- the DIP band with absorption performance of 20 dB or more means a frequency bandwidth in which electromagnetic waves of 20 dB or more are interfered and absorbed, and is preferably 2.5 GHz or more, more preferably 3.5 GHz or more, and even more preferably 4.0 GHz or more.
- the above-mentioned absorption performance is specifically determined by measuring S-parameters using a network analyzer (equipment name: N5227B, manufactured by KEYSIGHT) and a free space type with opposing antennas (equipment name: DPS-24, manufactured by KEYCOM).
- the waveguide WR34 (21.7GHz to 33GHz) or the waveguide WR28 (26.5GHz to 40GHz) can be used for measurement.
- the electromagnetic interference absorber is arranged vertically between opposing antennas so that electromagnetic waves are perpendicularly incident on the surface of the dielectric layer of the electromagnetic interference absorber. Note that by changing the angle of the antenna, it is also possible to measure electromagnetic waves having an incident angle.
- the frequency band is not particularly limited and can be selected as appropriate depending on the frequency of the intended electromagnetic wave, but mainly 8 GHz is a frequency range that includes 27 GHz to 29.5 GHz, which is the Japanese standard for mobile 5G. ⁇ 48 GHz is preferred, and 23 GHz ⁇ 33 GHz is more preferred.
- the thermal conductivity of the dielectric layer is preferably 2 W/mK or less, more preferably 1.5 W/mK or less, and even more preferably 1 W/mK or less.
- the thermal conductivity is a physical property value indicating the ease with which heat flows within a substance, and as shown in FIG. 5, it can be measured using a thermal resistance measuring device compliant with ASTM-D5470. Specifically, only a dielectric layer (for example, a dielectric layer with a thickness of 0.4 mm and a dielectric layer with a thickness of 1 mm) is used as the sample (S), and a heater (11) having a thermocouple and a cooling sink (12) are used.
- the thermal conductivity (W/m ⁇ K) can be determined based on the obtained thermal resistance value. Note that when measuring the thermal conductivity of the dielectric layer in the electromagnetic interference absorber, for example, the thermal conductivity can be measured using the dielectric layer peeled from the electromagnetic interference absorber.
- Conventional electromagnetic wave absorbers contain many materials having high relative magnetic permeability and high magnetic tangent, absorb noise (electromagnetic waves) by the magnetic tangent, and have high thermal conductivity.
- Examples of the material having high relative magnetic permeability and high magnetic tangent include magnetic powder.
- the noise suppression heat conductive sheet (trade name: E8000K, manufactured by Dexerials Co., Ltd., Comparative Example 1 shown in the Examples of this application), which is a conventional electromagnetic wave absorber, has a dielectric layer made of silicone resin and magnetic powder. It has a high thermal conductivity of 2.5 W/mK. Therefore, it is suitable for use as a noise-suppressing thermal conductive sheet that suppresses electromagnetic noise at the GHz band level and has high thermal conductivity.
- the electromagnetic interference absorber of the present invention can reduce thermal conductivity by combining the dielectric layer material (particularly low dielectric material), has excellent heat insulation performance, and has a wide DIP band in the GHz band. level of electromagnetic noise suppression can be achieved. Therefore, the electromagnetic interference absorber of the present invention can be suitably used in applications requiring heat insulation.
- the material for the electromagnetic wave reflecting layer is not particularly limited, and any known material that can function as an electromagnetic wave reflecting layer can be selected as appropriate depending on the purpose.
- a metal plate or foil made of metal Metal layer included; a thin film of the above-mentioned metal formed on a polymer film by vacuum evaporation or plating; conductive material such as carbon fiber, and the like.
- These may be reinforced with a base material such as resin.
- the metal include aluminum, copper, iron, silver, gold, chromium, nickel, molybdenum, gallium, zinc, tin, niobium, and indium. These may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the metal in the metal layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and even more preferably 80% by mass or more. Particularly preferred is 90% by mass or more.
- the average thickness of the electromagnetic wave reflecting layer is not particularly limited as long as electromagnetic waves can be totally reflected, and can be appropriately selected depending on the purpose.
- the thickness and average thickness of the electromagnetic wave reflecting layer can be measured and calculated in the same manner as the dielectric layer described later.
- the dielectric layer includes a high loss material, a low dielectric material, and a resin, and further includes other materials as necessary.
- the resin is made by dispersing a high loss material, a low dielectric material, and other materials as necessary.
- the dielectric layer has a relative dielectric constant of 15 or less, a relative magnetic permeability of 1 or less, a dielectric loss tangent of 0.1 or less, and a magnetic loss tangent of 2 or less.
- the dielectric constant of the dielectric layer can be appropriately selected depending on the purpose as long as it is 15 or less, but it is preferably 6 to 15, and more preferably 6 to 8. If the relative magnetic permeability of the dielectric layer is 1 or less, the blending ratio of the high-loss material and the low-permittivity material may be adjusted depending on the desired non-reflection condition and the thickness of the dielectric layer. Accordingly, it can be selected as appropriate. If the dielectric loss tangent of the dielectric layer is 0.1 or less, the blending ratio of the high-loss material and the low-dielectric material is adjusted depending on the desired non-reflection condition and the thickness of the dielectric layer. This allows the selection to be made appropriately.
- the mixing ratio of the high loss material and the low dielectric material may be adjusted depending on the desired non-reflection condition and the thickness of the dielectric layer. , can be selected as appropriate.
- the relative permittivity, relative magnetic permeability, dielectric loss tangent, and magnetic tangent of the dielectric layer are determined by, for example, a closed system S-parameter method using a waveguide using a network analyzer (device name: N5227B, manufactured by KEYSIGHT). Measure using waveguide type S-parameter method transmission method program (device name: DMP-07, manufactured by KEYCOM) using wave tube WR28 (26.5 GHz to 40 GHz, device name: CM-28TB+R, manufactured by KEYCOM). be able to.
- the relative permittivity, relative magnetic permeability, dielectric loss tangent, and magnetic loss tangent of the dielectric layer are determined by the amount or blending ratio of the resin, high loss material, and low dielectric material added to the resin, and other components as necessary. It can be adjusted appropriately by adjusting the amount of addition.
- the relative dielectric constant, relative magnetic permeability, and magnetic tangent can be adjusted by adjusting the amount or ratio of the high-loss material. Furthermore, by increasing the amount or ratio of the low dielectric material, the dielectric constant can be lowered. On the other hand, low dielectric materials have little effect on relative magnetic permeability and magnetic tangent.
- a combination of materials for the dielectric layer is determined, a plurality of electromagnetic interference absorbers with different mixing ratios are produced, and each physical property value of the dielectric layer is measured.
- an approximate formula between the blending ratio and the physical property value is obtained, and the approximate formula and the non-reflection condition (for example, the curved surface represented by the three-dimensional graph in FIG. 4) are calculated. By finding the intersection, it is possible to find the blending ratio of the materials of the dielectric layer that have physical property values that satisfy the non-reflection condition.
- the resin is made by dispersing a high loss material, a low dielectric material, and other materials as necessary.
- the resin include silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), vinyl chloride resin, urethane resin, acrylic urethane resin, polyolefin, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyester, polystyrene, Synthetic resins such as polyimide, polycarbonate, polyamide, polysulfone, polyethersulfone; polyisoprene rubber, polystyrene/butadiene rubber, polybutadiene rubber, chloroprene rubber, acrylonitrile/butadiene rubber, butyl rubber, acrylic rubber, ethylene/propylene rubber, silicone rubber, etc. Synthetic rubber materials; etc. These may be used alone or in combination of two or more.
- the resin precursor that can be used in the dielectric layer composition is not particularly limited as long as it is a precursor of the resin, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, monomers constituting the resin , oligomers, mixtures thereof, and the like.
- the high-loss material has a relative dielectric constant of 12 or less, a dielectric loss tangent of 0.1 or less, and a magnetic loss tangent of 0.2 or more when measured under conditions of 30% by volume of the high-loss material and the remainder being resin.
- the material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but iron powder, magnetic powder, etc. are preferable.
- the iron powder include reduced iron powder, atomized iron powder, electrolytic iron powder, and carbonyl iron powder. Among these, carbonyl iron powder is more preferred.
- iron powders and magnetic powders examples include AW (amorphous powder/nanocrystalline powder, manufactured by Epson Atomics Corporation), KUAMET (amorphous powder/nanocrystalline powder, manufactured by Epson Atomics Corporation), etc. It will be done.
- the carbonyl iron powder is a pure iron powder with a perfectly spherical particle size distribution and a homogeneous particle size distribution (for example, an average particle size of 1 to 8 ⁇ m), such as carbonyl iron powder hard grade EW, hard grade EW-1, hard grade ES, and Examples include hard grade ER (all manufactured by BASF).
- the low dielectric material is not particularly limited as long as it has a relative dielectric constant of 4 or less when measured under the conditions of 30% by volume of low dielectric material and the remainder being resin, and is appropriately selected depending on the purpose.
- at least one of silica (SiO 2 ), hollow glass, and hollow silica is preferable.
- Examples of the silica include SO-C2 (particle size: 0.4 to 0.6 ⁇ m, specific surface area: 4 to 7 m 2 /g), SO-C1 (particle size: 0.2 to 0.4 ⁇ m, specific surface area) (10 to 20 m 2 /g), SO-C4 (particle size: 0.9 to 1.2 ⁇ m, specific surface area: 3 to 6 m 2 /g) (all manufactured by Admatex Co., Ltd.).
- Examples of the hollow glass include hollow glass beads Sphericel TM 25P45 (average particle size: 45 ⁇ m, density: 0.25 g/cm 3 ), Sphericel TM 60P18 (average particle size: 18 ⁇ m, density: 0.60 g/cm 3 ). (all manufactured by Potters-Ballotini).
- Examples of the hollow silica include HOLLOWY-N15 (manufactured by JGC Catalysts & Chemicals Co., Ltd.).
- the content of the high loss material in the dielectric layer is preferably 10% by volume to 40% by volume.
- the content of the low dielectric material in the dielectric layer is preferably 10% by volume to 40% by volume.
- the content and compounding ratio of the high-loss material and the low-permittivity material are determined depending on the material combination of the dielectric layer. , dielectric loss tangent, and magnetic loss tangent) can be appropriately set.
- the other materials include fillers other than the high loss material and the low dielectric material, such as metal powder, metal oxide, ceramic powder, alloy powder, carbon powder, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the other materials in the resin is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the desired dielectric constant.
- the metal powder include Cu, Al, Ag, Mo, Zn, Ni, Ti, Co, and Cr.
- the metal oxide include Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZnO, aluminum-doped zinc oxide (AZO), and indium tin oxide (ITO).
- Examples of the ceramic powder include MoSi 2 , ZrB 2 , TiN, TiC, FeCo, and BaTiO 3 .
- Examples of the alloy powder include magnetic materials, non-magnetic materials, SUS-based materials, Fe-based materials, Co-based materials, Ni-based materials, and the like.
- Examples of the carbon powder include graphene, graphite, graphene oxide, carbon nanotubes, and graphite.
- the thickness of the dielectric layer is determined by the following formula (2) based on the target DIP frequency and the dielectric constant of the dielectric layer.
- the thickness of the dielectric layer is preferably 0.5 mm or more, more preferably 0.9 mm or more when the DIP frequency is 28 GHz (wavelength in vacuum 10.707 mm) and the dielectric constant is 6 to 15.
- the thickness of the dielectric layer can be measured, for example, with an ABS Digimatic Indicator (device name: ID-C112X, manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.).
- the average thickness can be determined by calculating the average value of thicknesses at three or more arbitrary points.
- the method for producing the dielectric layer composition is not particularly limited, and any known method can be appropriately selected depending on the purpose. At least one of the methods includes a method of mixing and dispersing the high loss material, the low dielectric material, and, if necessary, the other materials.
- the method for producing the dielectric layer is not particularly limited, and any known method can be appropriately selected depending on the purpose.
- Method for forming a dielectric layer Examples include a method in which the dielectric layer composition is applied onto a base material to form a dielectric layer.
- the coating method is not particularly limited, and any known method may be selected depending on the purpose, and examples thereof include press working, bar coating, and the like.
- the base material is not particularly limited as long as it can be peeled off from the dielectric layer, and can be appropriately selected depending on the purpose, such as a release film.
- the dielectric layer may be protected by covering both sides with a base material, or the dielectric layer having a base material on one side may be formed into a roll and the surface opposite to the one side may be protected.
- the method for producing the electromagnetic interference absorber is not particularly limited, and any known method can be appropriately selected depending on the purpose. , a method of forming a dielectric layer on an electromagnetic wave reflective layer; a method of attaching the dielectric layer on a base material to an electromagnetic wave reflective layer and then peeling off the base material.
- the electromagnetic wave reflecting layer can be appropriately selected from those that can function as an electromagnetic wave reflecting layer depending on the purpose.
- the dielectric layer may be provided on.
- Example 1 As the electromagnetic wave reflection layer, aluminum foil (trade name: Aluminum Sheet, manufactured by As One Co., Ltd., average thickness 15 ⁇ m, size: 200 mm ⁇ 200 mm) was used. Carbonyl iron powder (hard grade EW, manufactured by BASF) as a high loss material and hollow glass (hollow glass beads Sphericel TM 25P45; average particle size: 45 ⁇ m, density: 0.25 g/cm 3 , Potters as a low dielectric material) - Ballotini Co., Ltd.) was dispersed in a silicone resin (TSE3033, Momentive Japan Co., Ltd.) as a resin, to prepare a dielectric layer composition having the blending ratio shown below.
- a silicone resin TSE3033, Momentive Japan Co., Ltd.
- a dielectric layer was formed by coating a dielectric layer composition on a base material (trade name: T157, manufactured by Lintec Corporation) to produce a dielectric layer of Example 1. Further, a dielectric layer was laminated on the electromagnetic wave reflecting layer to produce the electromagnetic interference absorber of Example 1. -Composition ratio of coating liquid for dielectric layer- Carbonyl iron powder 21.0% by volume Hollow glass 39.0% by volume Silicone resin 40.0% by volume
- the characteristics of the dielectric layer described below satisfy the non-reflection condition expressed by the following formula (1). Such characteristics can be achieved by blending a low dielectric material with a high loss material at a blending ratio that satisfies the no-reflection condition.
- the mixing ratio of the materials of the dielectric layer was determined by the following method. Specifically, two or more electromagnetic interference absorber samples (average thickness of about 1.0 mm) were prepared with a constant blending ratio of silicone resin (40.0% by volume) and varying blending ratios of carbonyl iron powder and hollow glass. were prepared, and the characteristics of the dielectric layer in each sample were measured.
- the thickness of the dielectric layer was determined based on the dielectric constant of the obtained dielectric layer and the desired DIP frequency based on the following formula (2).
- the thickness of the dielectric layer was measured using an ABS digimatic indicator (equipment name: ID-C112X, manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.), and the average thickness of the dielectric layer was determined by calculating the average value of the thickness at any three points.
- Ta The relative permittivity, relative magnetic permeability, dielectric loss tangent, and magnetic tangent of the dielectric layer were measured using a closed system S-parameter method using a waveguide using a network analyzer (equipment name: N5227B, manufactured by KEYSIGHT) using a waveguide WR28. (26.5 GHz to 40 GHz, device name: CM-28TB+R, manufactured by KEYCOM) using a waveguide type S-parameter method transmission method program (device name: DMP-07, manufactured by KEYCOM).
- the S-parameters were measured using a network analyzer (equipment name: N5227B, manufactured by KEYSIGHT), a free space type with opposing antennas (equipment name: DPS-24, manufactured by KEYCOM), and a waveguide WR34 (21.7 GHz to 33 GHz) or Measurements were made using a waveguide WR28 (26.5 GHz to 40 GHz).
- the electromagnetic interference absorber was arranged vertically between opposing antennas so that electromagnetic waves were perpendicularly incident on the surface of the dielectric layer of the electromagnetic interference absorber.
- the thermal conductivity of the dielectric layer was measured using a thermal resistance measuring device compliant with ASTM-D5470, as shown in FIG. Specifically, a dielectric layer with a thickness of 0.4 mm and a dielectric layer with a thickness of 1 mm were used as the sample S, and the dielectric layer was placed on the sample holding surface of a heater (11) having a thermocouple and a cooling sink (12). Holding, sample area: 1.24 cm 2 , measurement environment: 23°C ⁇ 5°C, 60% ⁇ 20% RH, set heater power: 8W, the pressure cylinder (13) was used to measure the dielectric layer in the thickness direction (Fig.
- ASTM-D5470 was applied by applying a load of 2 kgf/cm 2 in the direction shown by the arrow in 5 and measuring the sample surface temperature T1 on the heater (11) side and the sample surface temperature T2 on the cooling sink (12) side.
- the thermal resistance value (cm 2 ⁇ K/W) of the dielectric layer was measured by the temperature gradient method based on .
- Thermal conductivity (W/m ⁇ K) was calculated based on the obtained thermal resistance value.
- FIG. 6 shows the electromagnetic interference absorption characteristics of the electromagnetic interference absorber of Example 1.
- the solid line indicates the measured value of the electromagnetic interference absorber of Example 1, and the broken line indicates the absorption performance of 20 dB.
- the evaluation results of the electromagnetic interference absorption characteristics and thermal conductivity of the electromagnetic interference absorber are shown below.
- -Characteristics of electromagnetic interference absorber- Dip frequency 28.2 [GHz] Dip depth -47.0 [dB] Dip band (-20dB or more) 4.4 [GHz]
- Example 2 In Example 1, the hollow glass as the low dielectric material was replaced with silica (SO-C2, particle size: 0.4 to 0.6 ⁇ m, specific surface area: 4 to 7 m 2 /g, manufactured by Admatex Co., Ltd.),
- the dielectric layer composition, dielectric layer, and electromagnetic interference absorber of Example 2 were produced in the same manner as in Example 1, except that the following compounding ratios were used, and the electromagnetic interference absorption characteristics and thermal conductivity were determined. The rate was evaluated. -Blending ratio of composition for dielectric layer- Carbonyl iron powder 23.7% by volume Silica 26.3% by volume Silicone resin 50.0% by volume
- the compounding ratio of the materials of the dielectric layer satisfying the non-reflection condition expressed by the formula (1) was determined by the same method as in Example 1. Specifically, two or more electromagnetic interference absorber samples (average thickness of about 1.0 mm) were prepared with a constant blending ratio of silicone resin (50.0% by volume) and varying blending ratios of carbonyl iron powder and silica. The characteristics of the dielectric layer in each sample were measured. Next, from the characteristics obtained in samples with different mixing ratios, an approximate expression was obtained for the relationship among the relative dielectric constant, relative magnetic permeability, and magnetic tangent when the dielectric loss tangent was 0.04.
- the blending ratio of the above dielectric layer coating liquid that can form a dielectric layer that satisfies the no-reflection condition can be determined.
- FIG. 7 shows the electromagnetic interference absorption characteristics of the electromagnetic interference absorber of Example 2.
- the solid line indicates the measured value of the electromagnetic interference absorber of Example 2, and the broken line indicates the absorption performance of 20 dB.
- the evaluation results of the electromagnetic interference absorption characteristics of the electromagnetic interference absorber and the thermal conductivity of the dielectric layer are shown below.
- Example 1 Evaluation was performed in the same manner as in Example 1, except that a noise suppressing thermal conductive sheet (trade name: E8000K, manufactured by Dexerials Co., Ltd.) was used as Comparative Example 1 instead of the electromagnetic interference absorber in Example 1. .
- the noise suppression thermal conductive sheet (E8000K, manufactured by Dexerials Co., Ltd.) had a dielectric layer containing silicone resin and magnetic powder, and a thermal conductivity of 2.5 W/mK.
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Abstract
高損失材料、及び低誘電材料を分散した樹脂を含む誘電体層と、電磁波反射層と、を有し、前記誘電体層が、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有する電磁波干渉吸収体である。前記誘電体層における前記高損失材料の含有量が、10体積%~40体積%であり、前記誘電体層における前記低誘電材料の含有量が、10体積%~40体積%である態様が好ましい。
Description
本発明は、電磁波干渉吸収体、誘電体層、及び誘電体層用組成物に関する。
近年、携帯電話やスマートフォン等の携帯通信機器の普及が急速に進んでおり、また自動車等において多くの電子機器が搭載されるようになった。このような小型の電子機器では、通信アンテナモジュールが小さい筐体内に複数配置されており、通信アンテナモジュールから発生する電磁波が金属筐体などで反射し、通信モジュールや他の電子部品に悪影響を及ぼす可能性や、電磁波及びノイズを原因とする電磁波障害が生じる恐れがある。このような誤動作、電磁波障害等を防止するために、各種の電磁波干渉吸収体が検討されている。
電磁波干渉吸収体として、これまでに、1層の電磁波干渉吸収体、多層構造を有する電磁波干渉吸収体が報告されている(例えば、非特許文献1参照)。
1/4λ型と呼ばれる1層式の電磁波干渉吸収体では、無反射条件式と称される物理法則により、一定の比誘電率、及び比透磁率のときに、誘電正接と磁気正接とが決まり、比誘電率、比透磁率、及び誘電体層の厚みによってDip周波数が定まり、Dip帯域の広帯域化に制約があるという問題がある。
また、このように必要とされる誘電特性に制約があり、誘電体層に含有される材料及び配合量比の設計自由度が低いため、誘電特性以外の物性を設計することが困難であるという問題がある。
1/4λ型と呼ばれる1層式の電磁波干渉吸収体では、無反射条件式と称される物理法則により、一定の比誘電率、及び比透磁率のときに、誘電正接と磁気正接とが決まり、比誘電率、比透磁率、及び誘電体層の厚みによってDip周波数が定まり、Dip帯域の広帯域化に制約があるという問題がある。
また、このように必要とされる誘電特性に制約があり、誘電体層に含有される材料及び配合量比の設計自由度が低いため、誘電特性以外の物性を設計することが困難であるという問題がある。
「電波吸収技術の基礎」、橋本修、青山学院大学 理工学部、MWE 2007 基礎講座(2005年、https://www.apmc-mwe.org/mwe2007/05tutorial.html)
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、Dip帯域が広帯域化され、熱伝導率が低い電磁波干渉吸収体を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記目的を解決すべく、鋭意検討した結果、高損失材料、及び低誘電材料を分散した樹脂を含む誘電体層と、電磁波反射層と、を有し、前記誘電体層が、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有する電磁波干渉吸収体が、Dip帯域を広帯域化でき、熱伝導率を低減できることを見出し、本発明の完成に至った。
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 高損失材料、及び低誘電材料を分散した樹脂を含む誘電体層と、
電磁波反射層と、を有し、
前記誘電体層が、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有することを特徴とする電磁波干渉吸収体である。
<2> 前記誘電体層における前記高損失材料の含有量が、10体積%~40体積%であり、
前記誘電体層における前記低誘電材料の含有量が、10体積%~40体積%である前記<1>に記載の電磁波干渉吸収体である。
<3> 前記誘電体層の比誘電率が6~8である前記<1>から<2>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<4> 前記高損失材料が、カルボニル鉄粉である前記<1>から<3>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<5> 前記低誘電材料が、シリカ、中空ガラス、及び中空シリカの少なくともいずれかである前記<1>から<4>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<6> 前記樹脂が、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリイソプレンゴム、ポリスチレン・ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン・プロピレンゴム、及びシリコーンゴムの少なくともいずれかである前記<1>から<5>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<7> 前記誘電体層の熱伝導率が1W/mK以下である前記<1>から<6>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<8> 吸収性能20dB以上のDip帯域が2.5GHz以上である前記<1>から<7>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<9> 周波数帯域が23GHz~33GHzである前記<1>から<8>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<10> 高損失材料、及び低誘電材料を分散した樹脂を含み、
15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有することを特徴とする誘電体層である。
<11> 高損失材料と、低誘電材料と、樹脂及び樹脂前駆体の少なくともいずれかと、を含むことを特徴とする誘電体層用組成物である。
<1> 高損失材料、及び低誘電材料を分散した樹脂を含む誘電体層と、
電磁波反射層と、を有し、
前記誘電体層が、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有することを特徴とする電磁波干渉吸収体である。
<2> 前記誘電体層における前記高損失材料の含有量が、10体積%~40体積%であり、
前記誘電体層における前記低誘電材料の含有量が、10体積%~40体積%である前記<1>に記載の電磁波干渉吸収体である。
<3> 前記誘電体層の比誘電率が6~8である前記<1>から<2>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<4> 前記高損失材料が、カルボニル鉄粉である前記<1>から<3>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<5> 前記低誘電材料が、シリカ、中空ガラス、及び中空シリカの少なくともいずれかである前記<1>から<4>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<6> 前記樹脂が、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリイソプレンゴム、ポリスチレン・ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン・プロピレンゴム、及びシリコーンゴムの少なくともいずれかである前記<1>から<5>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<7> 前記誘電体層の熱伝導率が1W/mK以下である前記<1>から<6>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<8> 吸収性能20dB以上のDip帯域が2.5GHz以上である前記<1>から<7>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<9> 周波数帯域が23GHz~33GHzである前記<1>から<8>のいずれかに記載の電磁波干渉吸収体である。
<10> 高損失材料、及び低誘電材料を分散した樹脂を含み、
15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有することを特徴とする誘電体層である。
<11> 高損失材料と、低誘電材料と、樹脂及び樹脂前駆体の少なくともいずれかと、を含むことを特徴とする誘電体層用組成物である。
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、Dip帯域が広帯域化され、熱伝導率が低い電磁波干渉吸収体を提供することができる。
(電磁波干渉吸収体)
本発明の電磁波干渉吸収体は、図1において、本発明の電磁波干渉吸収体の一例としての電磁波干渉吸収体10の概略断面図に示すように、電磁波反射層1と、1/4λ型の誘電体層2とを有する。
前記誘電体層は、高損失材料、低誘電材料、及び樹脂を含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。前記誘電体層は、高損失材料、低誘電材料、及び必要に応じてその他の成分を分散した樹脂を含む。
前記誘電体層は、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有する。
本発明の電磁波干渉吸収体は、図1において、本発明の電磁波干渉吸収体の一例としての電磁波干渉吸収体10の概略断面図に示すように、電磁波反射層1と、1/4λ型の誘電体層2とを有する。
前記誘電体層は、高損失材料、低誘電材料、及び樹脂を含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。前記誘電体層は、高損失材料、低誘電材料、及び必要に応じてその他の成分を分散した樹脂を含む。
前記誘電体層は、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有する。
図2に、電磁波干渉吸収体の電磁波干渉吸収メカニズムを説明するため、1層式の電磁波干渉吸収体10の概略断面図を示す。電磁波干渉吸収体10は、1/4λ型と呼ばれる1層式の電磁波干渉吸収体であり、電磁波反射層1と、1/4λ型の誘電体層2とを有する。
電磁波干渉吸収体10に電磁波(入射電磁波Ei)が放射されると、表面で反射する電磁波Er1と、電磁波干渉吸収体内部(誘電体層)を通り、電磁波反射層により反射されて、電磁波干渉吸収体より放射される電磁波Er2とに分かれる。電磁波反射層で反射した電磁波Er2が、表面で反射する電磁波Er1に対し、位相が反転した状況で同レベルの電磁波強度であれば、両者は互いに打ち消し合い、反射する電磁波が低減される。
電磁波干渉吸収体10に電磁波(入射電磁波Ei)が放射されると、表面で反射する電磁波Er1と、電磁波干渉吸収体内部(誘電体層)を通り、電磁波反射層により反射されて、電磁波干渉吸収体より放射される電磁波Er2とに分かれる。電磁波反射層で反射した電磁波Er2が、表面で反射する電磁波Er1に対し、位相が反転した状況で同レベルの電磁波強度であれば、両者は互いに打ち消し合い、反射する電磁波が低減される。
この関係は、無反射条件式と呼ばれ、下記式(1)で表される。
なお、tanhは、双曲線正接関数を示し、jは、虚数単位を示す。
無反射条件式において、誘電体層の材料の比誘電率、比透磁率、誘電正接、及び磁気正接、並びに誘電体層の厚みにより、Dip周波数とDip帯域が定まる。図3に、1層式の電磁波干渉吸収体の電磁波干渉吸収特性を模式的に示す。
図3において、グラフの縦軸は、S11[dB]、横軸は、周波数[GHz]を示す。なお、Sパラメータである「S11」は、端子1に信号を入力したときに、端子1に反射する信号を意味し、反射係数を表す。
ここで、「周波数帯域」とは、干渉吸収対象となる電磁波の周波数帯域を意味し、「Dip周波数」とは、干渉吸収対象となる電磁波の中心周波数を意味する。
「Dip帯域」とは、所定の吸収性能で干渉吸収される電磁波の周波数帯域幅を意味し、前記吸収性能としては、例えば、10dB以上、20dB以上などが挙げられる。
また、「Dip深さ」とは、Dip帯域における最大の吸収性能を示す。
「誘電率」は、電束密度をD、電場の強度をEとの間の関係をD=εEで表した時の比例定数ε(単位[F/m]、物質固有の定数)であり、「比誘電率」は、真空(空気)の誘電率ε0に対するある誘電体の誘電率εの比率ε/ε0(無単位)である。
「透磁率」は、磁場(磁界)の強さHと磁束密度Bとの間の関係をB=μHで表した時の比例定数μ(単位:[H/m])であり、「比透磁率」は、真空(空気)の透磁率μ0に対するある誘電体の誘電率μの比率μ/μ0(無単位)である。
図3において、グラフの縦軸は、S11[dB]、横軸は、周波数[GHz]を示す。なお、Sパラメータである「S11」は、端子1に信号を入力したときに、端子1に反射する信号を意味し、反射係数を表す。
ここで、「周波数帯域」とは、干渉吸収対象となる電磁波の周波数帯域を意味し、「Dip周波数」とは、干渉吸収対象となる電磁波の中心周波数を意味する。
「Dip帯域」とは、所定の吸収性能で干渉吸収される電磁波の周波数帯域幅を意味し、前記吸収性能としては、例えば、10dB以上、20dB以上などが挙げられる。
また、「Dip深さ」とは、Dip帯域における最大の吸収性能を示す。
「誘電率」は、電束密度をD、電場の強度をEとの間の関係をD=εEで表した時の比例定数ε(単位[F/m]、物質固有の定数)であり、「比誘電率」は、真空(空気)の誘電率ε0に対するある誘電体の誘電率εの比率ε/ε0(無単位)である。
「透磁率」は、磁場(磁界)の強さHと磁束密度Bとの間の関係をB=μHで表した時の比例定数μ(単位:[H/m])であり、「比透磁率」は、真空(空気)の透磁率μ0に対するある誘電体の誘電率μの比率μ/μ0(無単位)である。
一定の比誘電率、及び比透磁率のときに、無反射条件式を満たす誘電正接、及び磁気正接が一義的に決定される。具体的には、1層式の電磁波干渉吸収体において、誘電正接が0.01以下の場合の無反射条件式による比誘電率、比透磁率、及び磁気正接の関係は、図4に示すグラフの通りとなる。
そして、誘電体層における比誘電率、及び厚みによりDip周波数が定まる。そのときの磁気正接によって、Dip深さが定まる。
Dip周波数から外れると干渉が減り、例えば、吸収性能20dB以上(-20dB以下)のDip帯域が定まる。
そして、誘電体層における比誘電率、及び厚みによりDip周波数が定まる。そのときの磁気正接によって、Dip深さが定まる。
Dip周波数から外れると干渉が減り、例えば、吸収性能20dB以上(-20dB以下)のDip帯域が定まる。
例えば、図4に示す無反射条件(図4に示す曲面上の各点)において、無反射条件を満たし、かつ比誘電率が低い領域では、高い磁気正接が必要とされる。しかしながら、比誘電率が低く、かつ磁気正接が高いような1種類の材料が現状利用可能ではなく、そのような領域で、無反射条件を実現することは困難である。
また、誘電体層の厚みが厚い程、Dip帯域が広帯域となる。比誘電率は低い程、Dip帯域が広帯域となる。誘電体層の厚みを厚くする場合、無反射条件を満たすために、比誘電率を小さくし、誘電正接と磁気正接の少なくともいずれかを大きくする必要がある。しかしながら、そのような設計は現状では困難である。例えば、誘電体層としてシリコーン樹脂等を用いる場合、シリコーン樹脂の比誘電率は2.7程度であるため低誘電化は難しく、磁気正接を上げるために金属フィラーを入れると比誘電率が上昇する。
したがって、本発明の電磁波干渉吸収体は、従来技術の問題点、即ち、1層の電磁波干渉吸収体では、厚みと比誘電率によってDip帯域の最大値が物理法則で定まっており、Dip帯域の広帯域化に制約があるという問題、誘電体層に含有される材料及び配合量比の設計自由度が低いため、誘電特性以外の物性を設計することが困難であるという問題を知見したことに基づくものである。
本発明者らは、前記目的を解決すべく、鋭意検討した結果、高損失材料、及び低誘電材料を配合することにより、15以下の低い比誘電率において無反射条件を満たすことができ、Dip帯域を広帯域化でき、熱伝導率を低減できることを見出した。
本発明者らは、前記目的を解決すべく、鋭意検討した結果、高損失材料、及び低誘電材料を配合することにより、15以下の低い比誘電率において無反射条件を満たすことができ、Dip帯域を広帯域化でき、熱伝導率を低減できることを見出した。
以上の知見から、本発明者らは、本発明の電磁波干渉吸収体、即ち、高損失材料、及び低誘電材料を分散した樹脂を含む誘電体層と、電磁波反射層と、を有し、前記誘電体層が、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有する電磁波干渉吸収体が、Dip帯域を広帯域化でき、熱伝導率を低減できることを見出し、本発明を完成させるに至ったものである。
(誘電体層、及び誘電体層用組成物)
本発明の誘電体層は、高損失材料、低誘電材料、及び樹脂を含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。前記誘電体層は、高損失材料、低誘電材料、及び必要に応じてその他の成分を分散した樹脂を含む。前記誘電体層は、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有する。
前記誘電体層は、1/4λ型の誘電体層であり、本発明の電磁波干渉吸収体における前記誘電体層として好適に用いることができる。
また、本発明の誘電体層用組成物は、高損失材料と、低誘電材料と、樹脂及び樹脂前駆体の少なくともいずれかと、を含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。
前記誘電体層用組成物は、前記誘電体層を形成するための組成物として好適に用いることができる。
以下に、本発明の電磁波干渉吸収体、誘電体層、及び誘電体層用組成物について、共通する事項について説明する。
本発明の誘電体層は、高損失材料、低誘電材料、及び樹脂を含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。前記誘電体層は、高損失材料、低誘電材料、及び必要に応じてその他の成分を分散した樹脂を含む。前記誘電体層は、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有する。
前記誘電体層は、1/4λ型の誘電体層であり、本発明の電磁波干渉吸収体における前記誘電体層として好適に用いることができる。
また、本発明の誘電体層用組成物は、高損失材料と、低誘電材料と、樹脂及び樹脂前駆体の少なくともいずれかと、を含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。
前記誘電体層用組成物は、前記誘電体層を形成するための組成物として好適に用いることができる。
以下に、本発明の電磁波干渉吸収体、誘電体層、及び誘電体層用組成物について、共通する事項について説明する。
[特性]
本発明の電磁波干渉吸収体について、以下に詳細に説明する。
「Dip帯域」とは、前述の通り、所定の吸収性能で干渉吸収される電磁波の周波数帯域幅を意味し、前記吸収性能としては、例えば、10dB以上、15dB以上、20dB以上などが挙げられる。これらの中でも、より吸収性能が高い20dB以上が好ましい。
「Dip帯域が広帯域化」されたとは、所定の吸収性能(例えば、吸収性能20dB以上)のDip帯域が広帯域化されたことを意味する。
吸収性能20dB以上のDip帯域とは、20dB以上の電磁波が干渉吸収される周波数帯域幅を意味し、2.5GHz以上が好ましく、3.5GHz以上がより好ましく、4.0GHz以上が更に好ましい。
本発明の電磁波干渉吸収体について、以下に詳細に説明する。
「Dip帯域」とは、前述の通り、所定の吸収性能で干渉吸収される電磁波の周波数帯域幅を意味し、前記吸収性能としては、例えば、10dB以上、15dB以上、20dB以上などが挙げられる。これらの中でも、より吸収性能が高い20dB以上が好ましい。
「Dip帯域が広帯域化」されたとは、所定の吸収性能(例えば、吸収性能20dB以上)のDip帯域が広帯域化されたことを意味する。
吸収性能20dB以上のDip帯域とは、20dB以上の電磁波が干渉吸収される周波数帯域幅を意味し、2.5GHz以上が好ましく、3.5GHz以上がより好ましく、4.0GHz以上が更に好ましい。
ここで、前記吸収性能は、具体的には、Sパラメータをネットワークアナライザ(装置名:N5227B、KEYSIGHT社製)と、対向するアンテナのあるフリースペースタイプ(装置名:DPS-24、KEYCOM社製)と、導波管WR34(21.7GHz~33GHz)又は導波管WR28(26.5GHz~40GHz)を用いて、測定することができる。電磁波干渉吸収体の誘電体層の表面に対して垂直に電磁波が入射するように、対抗するアンテナの間に電磁波干渉吸収体を垂直に配置する。なお、アンテナの角度を変えることにより、入射角を有する電磁波の測定も可能である。
前記周波数帯域としては、特に制限はなく、目的とする電磁波の周波数に応じて適宜選択することができるが、主に、携帯5Gの日本規格である27GHz~29.5GHzを含む周波数範囲として、8GHz~48GHzが好ましく、23GHz~33GHzがより好ましい。
[熱伝導率]
前記誘電体層の熱伝導率としては、2W/mK以下が好ましく、1.5W/mK以下がより好ましく、1W/mK以下が更に好ましい。
ここで、前記熱伝導率は、物質内の熱の流れやすさを示す物性値であり、図5に示すように、ASTM-D5470に準拠した熱抵抗測定装置を用いて測定することができる。具体的には、試料(S)として誘電体層のみ(例えば、厚み0.4mmの誘電体層、及び厚み1mmの誘電体層)を用い、熱電対を有するヒーター(11)及び冷却シンク(12)における試料挟持面で誘電体層を挟持し、試料面積:1.24cm2、測定環境:23℃±5℃、60%±20%RH、設定ヒーター電力:8Wにおいて、加圧シリンダー(13)により、誘電体層の厚み方向(図5中、矢印で示す方向)に荷重2kgf/cm2をかけて、ヒーター(11)側の試料表面温度T1と冷却シンク(12)側の試料表面温度T2とを測定することにより、ASTM-D5470に準拠した温度傾斜法により誘電体層の熱抵抗値(cm2・K/W)を測定する。次いで、得られた熱抵抗値に基づき、熱伝導率(W/m・K)を算出することで求めることができる。
なお、電磁波干渉吸収体において、誘電体層の熱伝導率を測定する場合には、例えば、電磁波干渉吸収体から剥離した誘電体層を用いて熱伝導率を測定することができる。
前記誘電体層の熱伝導率としては、2W/mK以下が好ましく、1.5W/mK以下がより好ましく、1W/mK以下が更に好ましい。
ここで、前記熱伝導率は、物質内の熱の流れやすさを示す物性値であり、図5に示すように、ASTM-D5470に準拠した熱抵抗測定装置を用いて測定することができる。具体的には、試料(S)として誘電体層のみ(例えば、厚み0.4mmの誘電体層、及び厚み1mmの誘電体層)を用い、熱電対を有するヒーター(11)及び冷却シンク(12)における試料挟持面で誘電体層を挟持し、試料面積:1.24cm2、測定環境:23℃±5℃、60%±20%RH、設定ヒーター電力:8Wにおいて、加圧シリンダー(13)により、誘電体層の厚み方向(図5中、矢印で示す方向)に荷重2kgf/cm2をかけて、ヒーター(11)側の試料表面温度T1と冷却シンク(12)側の試料表面温度T2とを測定することにより、ASTM-D5470に準拠した温度傾斜法により誘電体層の熱抵抗値(cm2・K/W)を測定する。次いで、得られた熱抵抗値に基づき、熱伝導率(W/m・K)を算出することで求めることができる。
なお、電磁波干渉吸収体において、誘電体層の熱伝導率を測定する場合には、例えば、電磁波干渉吸収体から剥離した誘電体層を用いて熱伝導率を測定することができる。
従来技術の電磁波吸収体は、高い比透磁率、及び高い磁気正接を有する材料を多く配合し、磁気正接によりノイズ(電磁波)を吸収しており、熱伝導率が高いものであった。高い比透磁率、及び高い磁気正接を有する材料としては、例えば、磁性粉などが挙げられる。
具体的には、従来の電磁波吸収体であるノイズ抑制熱伝導シート(商品名:E8000K、デクセリアルズ株式会社製、本願実施例に示す比較例1)は、誘電体層がシリコーン樹脂、及び磁性粉を含み、熱伝導率が2.5W/mKと高い。そのため、GHz帯域レベルの電磁ノイズ抑制と高い熱伝導率をあわせ持つノイズ抑制熱伝導シートとしての用途に適する。
一方、本発明の電磁波干渉吸収体は、誘電体層の材料(特に低誘電材料)の配合により熱伝導率を低減することができ、断熱性能に優れ、かつDip帯域が広帯域化されたGHz帯域レベルの電磁ノイズ抑制を実現することができる。したがって、本発明の電磁波干渉吸収体は、断熱性を要求される用途に好適に用いることができる。
具体的には、従来の電磁波吸収体であるノイズ抑制熱伝導シート(商品名:E8000K、デクセリアルズ株式会社製、本願実施例に示す比較例1)は、誘電体層がシリコーン樹脂、及び磁性粉を含み、熱伝導率が2.5W/mKと高い。そのため、GHz帯域レベルの電磁ノイズ抑制と高い熱伝導率をあわせ持つノイズ抑制熱伝導シートとしての用途に適する。
一方、本発明の電磁波干渉吸収体は、誘電体層の材料(特に低誘電材料)の配合により熱伝導率を低減することができ、断熱性能に優れ、かつDip帯域が広帯域化されたGHz帯域レベルの電磁ノイズ抑制を実現することができる。したがって、本発明の電磁波干渉吸収体は、断熱性を要求される用途に好適に用いることができる。
<電磁波反射層>
前記電磁波反射層の材料としては、特に制限はなく目的に応じて適宜、電磁波の反射層として機能し得る公知のものを選択することができ、例えば、金属からなる金属板又は箔;前記金属を含む金属層;高分子フィルムに真空蒸着法やめっき法により前記金属の薄膜を形成したもの;炭素繊維等の導電材などが挙げられる。これらは、樹脂などの基材で補強されていてもよい。
前記金属としては、例えば、アルミニウム、銅、鉄、銀、金、クロム、ニッケル、モリブデン、ガリウム、亜鉛、スズ、ニオブ、インジウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
前記金属層における前記金属の含有量としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、30質量%以上が好ましく、50質量%以上より好ましく、80質量%以上が更に好ましく、90質量%以上が特に好ましい。
前記電磁波反射層の材料としては、特に制限はなく目的に応じて適宜、電磁波の反射層として機能し得る公知のものを選択することができ、例えば、金属からなる金属板又は箔;前記金属を含む金属層;高分子フィルムに真空蒸着法やめっき法により前記金属の薄膜を形成したもの;炭素繊維等の導電材などが挙げられる。これらは、樹脂などの基材で補強されていてもよい。
前記金属としては、例えば、アルミニウム、銅、鉄、銀、金、クロム、ニッケル、モリブデン、ガリウム、亜鉛、スズ、ニオブ、インジウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
前記金属層における前記金属の含有量としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、30質量%以上が好ましく、50質量%以上より好ましく、80質量%以上が更に好ましく、90質量%以上が特に好ましい。
前記電磁波反射層の平均厚みとしては、電磁波を全反射できれば、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。
前記電磁波反射層の厚み及び平均厚みは、後述する誘電体層と同様に測定及び算出することができる。
前記電磁波反射層の厚み及び平均厚みは、後述する誘電体層と同様に測定及び算出することができる。
<誘電体層>
前記誘電体層は、高損失材料、低誘電材料、及び樹脂を含み、更に必要に応じてその他の材料を含む。前記樹脂は、高損失材料、低誘電材料、及び必要に応じてその他の材料を分散してなる。
前記誘電体層は、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有する。
前記誘電体層は、高損失材料、低誘電材料、及び樹脂を含み、更に必要に応じてその他の材料を含む。前記樹脂は、高損失材料、低誘電材料、及び必要に応じてその他の材料を分散してなる。
前記誘電体層は、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有する。
前記誘電体層の比誘電率としては、15以下であれば、目的に応じて適宜選択することができるが、6~15が好ましく、6~8がより好ましい。
前記誘電体層の比透磁率としては、1以下であれば、所望の無反射条件及び誘電体層の厚みなどの目的に応じて、高損失材料及び低誘電材料の配合比等を調整することにより、適宜選択することができる。
前記誘電体層の誘電正接としては、0.1以下であれば、所望の無反射条件及び誘電体層の厚みなどの目的に応じて、高損失材料及び低誘電材料の配合比等を調整することにより、適宜選択することができる。
前記誘電体層の磁気正接としては、2以下であれば、所望の無反射条件及び誘電体層の厚みなどの目的に応じて、高損失材料及び低誘電材料の配合比等を調整することにより、適宜選択することができる。
前記誘電体層の比透磁率としては、1以下であれば、所望の無反射条件及び誘電体層の厚みなどの目的に応じて、高損失材料及び低誘電材料の配合比等を調整することにより、適宜選択することができる。
前記誘電体層の誘電正接としては、0.1以下であれば、所望の無反射条件及び誘電体層の厚みなどの目的に応じて、高損失材料及び低誘電材料の配合比等を調整することにより、適宜選択することができる。
前記誘電体層の磁気正接としては、2以下であれば、所望の無反射条件及び誘電体層の厚みなどの目的に応じて、高損失材料及び低誘電材料の配合比等を調整することにより、適宜選択することができる。
前記誘電体層の比誘電率、比透磁率、誘電正接、及び磁気正接は、例えば、ネットワークアナライザ(装置名:N5227B、KEYSIGHT社製)を用いた導波管による閉鎖系Sパラメータ方式により、導波管WR28(26.5GHz~40GHz、装置名:CM-28TB+R、KEYCOM社製)を用いて、導波管タイプSパラメータ法透過法プログラム(装置名:DMP-07、KEYCOM社製)において測定することができる。
前記誘電体層の比誘電率、比透磁率、誘電正接、及び磁気正接としては、樹脂や、樹脂への高損失材料、及び低誘電材料の配合量乃至配合比、必要に応じてその他の成分の添加量の調整により適宜調整することができる。
高損失材料の配合量乃至配合比により、比誘電率、比透磁率、及び磁気正接を調整できる。また、低誘電材料の配合量乃至配合比を増加させると、比誘電率を下げることができる。一方、低誘電材料は、比透磁率、及び磁気正接にほとんど影響を与えない。
高損失材料の配合量乃至配合比により、比誘電率、比透磁率、及び磁気正接を調整できる。また、低誘電材料の配合量乃至配合比を増加させると、比誘電率を下げることができる。一方、低誘電材料は、比透磁率、及び磁気正接にほとんど影響を与えない。
具体的には、誘電体層の材料の組み合わせを定め、その配合比を変えた複数の電磁波干渉吸収体を作製して誘電体層の各物性値を測定する。次いで、得られた各配合比の各物性値から、配合比と物性値との近似式を得、近似式と、無反射条件(例えば、図4の3次元グラフで表される曲面)との交点を求めることにより、無反射条件を満たす各物性値を有する、誘電体層の材料の配合比を求めることができる。
-樹脂-
前記樹脂は、高損失材料、低誘電材料、及び必要に応じてその他の材料を分散してなる。
前記樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等の合成樹脂;ポリイソプレンゴム、ポリスチレン・ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン・プロピレンゴム、シリコーンゴム等の合成ゴム材料;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
前記樹脂は、高損失材料、低誘電材料、及び必要に応じてその他の材料を分散してなる。
前記樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等の合成樹脂;ポリイソプレンゴム、ポリスチレン・ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン・プロピレンゴム、シリコーンゴム等の合成ゴム材料;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
-樹脂前駆体-
前記誘電体層用組成物に使用可能な前記樹脂前駆体としては、前記樹脂の前駆体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記樹脂を構成するモノマー、オリゴマー、これらの混合物などが挙げられる。
前記誘電体層用組成物に使用可能な前記樹脂前駆体としては、前記樹脂の前駆体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記樹脂を構成するモノマー、オリゴマー、これらの混合物などが挙げられる。
-高損失材料-
前記高損失材料としては、高損失材料を30体積%、残部を樹脂とした条件で測定したときの比誘電率が12以下、誘電正接が0.1以下、磁気正接が0.2以上である材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、鉄粉、磁性粉などが好ましい。
前記鉄粉としては、例えば、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、電解鉄粉、カルボニル鉄粉などが挙げられる。これらの中でも、カルボニル鉄粉がより好ましい。
前記高損失材料としては、高損失材料を30体積%、残部を樹脂とした条件で測定したときの比誘電率が12以下、誘電正接が0.1以下、磁気正接が0.2以上である材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、鉄粉、磁性粉などが好ましい。
前記鉄粉としては、例えば、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、電解鉄粉、カルボニル鉄粉などが挙げられる。これらの中でも、カルボニル鉄粉がより好ましい。
前記鉄粉、磁性粉の市販品としては、例えば、AW(アモルファス粉末・ナノ結晶粉末、エプソンアトミックス株式会社製)、KUAMET(アモルファス粉末・ナノ結晶粉末、エプソンアトミックス株式会社製)などが挙げられる。
前記カルボニル鉄粉は、真球状の粒度分布が均質な純鉄粉(例えば、平均粒径1~8μm)であり、例えば、カルボニル鉄粉 ハードグレード EW、ハードグレード EW-1、ハードグレード ES、及びハードグレード ER(いずれも、BASF社製)などが挙げられる。
前記カルボニル鉄粉は、真球状の粒度分布が均質な純鉄粉(例えば、平均粒径1~8μm)であり、例えば、カルボニル鉄粉 ハードグレード EW、ハードグレード EW-1、ハードグレード ES、及びハードグレード ER(いずれも、BASF社製)などが挙げられる。
-低誘電材料-
前記低誘電材料としては、低誘電材料を30体積%、残部を樹脂とした条件で測定したときの比誘電率が4以下である材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、シリカ(SiO2)、中空ガラス、及び中空シリカの少なくともいずれかが好ましい。
前記低誘電材料としては、低誘電材料を30体積%、残部を樹脂とした条件で測定したときの比誘電率が4以下である材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、シリカ(SiO2)、中空ガラス、及び中空シリカの少なくともいずれかが好ましい。
前記シリカとしては、例えば、SO-C2(粒径:0.4~0.6μm、比表面積:4~7m2/g)、SO-C1(粒径:0.2~0.4μm、比表面積:10~20m2/g)、SO-C4(粒径:0.9~1.2μm、比表面積:3~6m2/g)(いずれも、株式会社アドマテックス製)などが挙げられる。
前記中空ガラスとしては、例えば、中空ガラスビーズ SphericelTM 25P45(平均粒径:45μm、密度:0.25g/cm3)、SphericelTM 60P18(平均粒径:18μm、密度:0.60g/cm3)(いずれも、Potters-Ballotini社製)などが挙げられる。
前記中空シリカとしては、例えば、HOLLOWY-N15(日揮触媒化成株式会社製)などが挙げられる。
前記中空ガラスとしては、例えば、中空ガラスビーズ SphericelTM 25P45(平均粒径:45μm、密度:0.25g/cm3)、SphericelTM 60P18(平均粒径:18μm、密度:0.60g/cm3)(いずれも、Potters-Ballotini社製)などが挙げられる。
前記中空シリカとしては、例えば、HOLLOWY-N15(日揮触媒化成株式会社製)などが挙げられる。
前記誘電体層における前記高損失材料の含有量としては、10体積%~40体積%が好ましい。
前記誘電体層における前記低誘電材料の含有量としては、10体積%~40体積%が好ましい。
前記高損失材料及び前記低誘電材料の含有量、並びに配合比については、上述した通り、誘電体層の材料の組み合わせに応じて、無反射条件を満たす各物性値(比誘電率、比透磁率、誘電正接、及び磁気正接)を有する誘電体層となる含有量及び配合比を、適宜設定することができる。
前記誘電体層における前記低誘電材料の含有量としては、10体積%~40体積%が好ましい。
前記高損失材料及び前記低誘電材料の含有量、並びに配合比については、上述した通り、誘電体層の材料の組み合わせに応じて、無反射条件を満たす各物性値(比誘電率、比透磁率、誘電正接、及び磁気正接)を有する誘電体層となる含有量及び配合比を、適宜設定することができる。
-その他の材料-
前記その他の材料としては、前記高損失材料及び前記低誘電材料以外の、例えば、金属粉、金属酸化物、セラミック粉、合金粉、炭素粉等のフィラーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
前記樹脂における前記その他の材料の含有量としては、特に制限はなく目的とする誘電率に応じて適宜選択することができる。
前記金属粉としては、例えば、Cu、Al、Ag、Mo、Zn、Ni、Ti、Co、Crなどが挙げられる。
前記金属酸化物としては、例えば、Fe2O3、Al2O3、ZnO、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、酸化インジウムスズ(ITO)などが挙げられる。
前記セラミック粉としては、例えば、MoSi2、ZrB2、TiN、TiC、FeCo、BaTiO3などが挙げられる。
前記合金粉としては、例えば、磁性体、非磁性体、SUS系、Fe系、Co系、Ni系などが挙げられる。
前記炭素粉としては、例えば、グラフェン、グラファイト、酸化グラフェン、炭素ナノチューブ、黒鉛などが挙げられる。
前記その他の材料としては、前記高損失材料及び前記低誘電材料以外の、例えば、金属粉、金属酸化物、セラミック粉、合金粉、炭素粉等のフィラーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
前記樹脂における前記その他の材料の含有量としては、特に制限はなく目的とする誘電率に応じて適宜選択することができる。
前記金属粉としては、例えば、Cu、Al、Ag、Mo、Zn、Ni、Ti、Co、Crなどが挙げられる。
前記金属酸化物としては、例えば、Fe2O3、Al2O3、ZnO、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、酸化インジウムスズ(ITO)などが挙げられる。
前記セラミック粉としては、例えば、MoSi2、ZrB2、TiN、TiC、FeCo、BaTiO3などが挙げられる。
前記合金粉としては、例えば、磁性体、非磁性体、SUS系、Fe系、Co系、Ni系などが挙げられる。
前記炭素粉としては、例えば、グラフェン、グラファイト、酸化グラフェン、炭素ナノチューブ、黒鉛などが挙げられる。
前記誘電体層の厚みは、目的とするDip周波数と誘電体層の比誘電率により、下記式(2)により決定される。
前記誘電体層の厚みは、Dip周波数28GHz(真空中の波長10.707mm)、かつ比誘電率が6~15の場合、0.5mm以上が好ましく、0.9mm以上がより好ましい。
前記誘電体層の厚みは、例えば、ABSデジマチックインジケータ(装置名:ID-C112X、株式会社ミツトヨ製)によって測定することができる。
前記平均厚みは、任意の3点以上の厚みの平均値を算出することにより求めることができる。
前記平均厚みは、任意の3点以上の厚みの平均値を算出することにより求めることができる。
[誘電体層用組成物の製造方法]
前記誘電体層用組成物の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、例えば、流動性を有する状態の前記樹脂、及び前記樹脂前駆体の少なくともいずれかに、前記高損失材料、前記低誘電材料、及び必要に応じて前記その他の材料を混合して分散する方法が挙げられる。
前記誘電体層用組成物の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、例えば、流動性を有する状態の前記樹脂、及び前記樹脂前駆体の少なくともいずれかに、前記高損失材料、前記低誘電材料、及び必要に応じて前記その他の材料を混合して分散する方法が挙げられる。
[誘電体層の製造方法]
前記誘電体層の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、例えば、前記誘電体層用組成物を電磁波反射層上に直接塗布して、誘電体層を形成する方法;前記誘電体層用組成物を基材上に塗布して、誘電体層を形成する方法などが挙げられる。
前記塗布する方法としては、例えば、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、プレス加工、バーコート法などが挙げられる。
前記基材としては、誘電体層から剥離可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、剥離フィルムなどが挙げられる。
前記誘電体層は、その両面をそれぞれ基材で覆って保護してもよく、片面に基材を有する誘電体層をロール状にして、前記片面の反対側の面を保護してもよい。
前記誘電体層の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、例えば、前記誘電体層用組成物を電磁波反射層上に直接塗布して、誘電体層を形成する方法;前記誘電体層用組成物を基材上に塗布して、誘電体層を形成する方法などが挙げられる。
前記塗布する方法としては、例えば、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、プレス加工、バーコート法などが挙げられる。
前記基材としては、誘電体層から剥離可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、剥離フィルムなどが挙げられる。
前記誘電体層は、その両面をそれぞれ基材で覆って保護してもよく、片面に基材を有する誘電体層をロール状にして、前記片面の反対側の面を保護してもよい。
[電磁波干渉吸収体の製造方法]
前記電磁波干渉吸収体の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、例えば、前記誘電体層用組成物を電磁波反射層上に直接塗布して、電磁波反射層上に誘電体層を形成する方法;基材上の前記誘電体層を電磁波反射層に貼付して、前記基材を剥離する方法などが挙げられる。
前記電磁波反射層としては、電磁波の反射層として機能し得るものを目的に応じて適宜選択することができ、例えば、所望の電子部品等の金属筐体を電磁波反射層とし、前記金属筐体上に前記誘電体層を設けてもよい。
前記電磁波干渉吸収体の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法を適宜選択することができ、例えば、前記誘電体層用組成物を電磁波反射層上に直接塗布して、電磁波反射層上に誘電体層を形成する方法;基材上の前記誘電体層を電磁波反射層に貼付して、前記基材を剥離する方法などが挙げられる。
前記電磁波反射層としては、電磁波の反射層として機能し得るものを目的に応じて適宜選択することができ、例えば、所望の電子部品等の金属筐体を電磁波反射層とし、前記金属筐体上に前記誘電体層を設けてもよい。
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。
(実施例1)
電磁波反射層として、アルミ箔(商品名:アルミシート、アズワン株式会社製、平均厚み15μm、サイズ:200mm×200mm)を用いた。
高損失材料としてのカルボニル鉄粉(ハードグレード EW、BASF社製)、及び低誘電材料としての中空ガラス(中空ガラスビーズ SphericelTM 25P45;平均粒径:45μm、密度:0.25g/cm3、Potters-Ballotini社製)を、樹脂としてのシリコーン樹脂(TSE3033、モメンティブジャパン社製)に分散させ、下記に示す配合比の誘電体層用組成物を調製した。
基材(商品名:T157、リンテック株式会社製)上に、誘電体層用組成物を塗布して誘電体層を形成し、実施例1の誘電体層を製造した。
また、電磁波反射層上に、誘電体層を貼合し、実施例1の電磁波干渉吸収体を製造した。
-誘電体層用塗布液の配合比-
カルボニル鉄粉 21.0体積%
中空ガラス 39.0体積%
シリコーン樹脂 40.0体積%
電磁波反射層として、アルミ箔(商品名:アルミシート、アズワン株式会社製、平均厚み15μm、サイズ:200mm×200mm)を用いた。
高損失材料としてのカルボニル鉄粉(ハードグレード EW、BASF社製)、及び低誘電材料としての中空ガラス(中空ガラスビーズ SphericelTM 25P45;平均粒径:45μm、密度:0.25g/cm3、Potters-Ballotini社製)を、樹脂としてのシリコーン樹脂(TSE3033、モメンティブジャパン社製)に分散させ、下記に示す配合比の誘電体層用組成物を調製した。
基材(商品名:T157、リンテック株式会社製)上に、誘電体層用組成物を塗布して誘電体層を形成し、実施例1の誘電体層を製造した。
また、電磁波反射層上に、誘電体層を貼合し、実施例1の電磁波干渉吸収体を製造した。
-誘電体層用塗布液の配合比-
カルボニル鉄粉 21.0体積%
中空ガラス 39.0体積%
シリコーン樹脂 40.0体積%
なお、下記誘電体層の特性は、下記式(1)で表される無反射条件を満たす。高損失材料に低誘電材料を無反射条件を満たす配合比で配合することで、そのような特性を実現することができる。以下の方法により、誘電体層の材料の配合比を求めた。
具体的には、シリコーン樹脂の配合比を一定(40.0体積%)とし、カルボニル鉄粉及び中空ガラスの配合比を変えた2点以上の電磁波干渉吸収体サンプル(平均厚み1.0mm程度)を作製し、各サンプルにおける誘電体層の特性を測定した。次いで、配合比の異なるサンプルにおいて得られた特性から、誘電正接が0.01以下の場合の比誘電率、比透磁率、及び磁気正接の関係について近似式を得た。得られた近似式と、誘電正接が0.01以下の場合の無反射条件(図4の3次元グラフで表される曲面)との交点を求めることにより、無反射条件を満たす誘電体層を形成できる、上記の誘電体層用塗布液の配合比を求めた。
具体的には、シリコーン樹脂の配合比を一定(40.0体積%)とし、カルボニル鉄粉及び中空ガラスの配合比を変えた2点以上の電磁波干渉吸収体サンプル(平均厚み1.0mm程度)を作製し、各サンプルにおける誘電体層の特性を測定した。次いで、配合比の異なるサンプルにおいて得られた特性から、誘電正接が0.01以下の場合の比誘電率、比透磁率、及び磁気正接の関係について近似式を得た。得られた近似式と、誘電正接が0.01以下の場合の無反射条件(図4の3次元グラフで表される曲面)との交点を求めることにより、無反射条件を満たす誘電体層を形成できる、上記の誘電体層用塗布液の配合比を求めた。
次いで、下記式(2)に基づき、得られた誘電体層の比誘電率と、目的とするDip周波数とにより、誘電体層の厚みを求めた。
<評価>
作製した実施例1の誘電体層、及び電磁波干渉吸収体について、以下のように誘電体層の各パラメータ、電磁波干渉吸収体の電磁波干渉吸収特性、及び誘電体層の熱伝導率を評価した。
作製した実施例1の誘電体層、及び電磁波干渉吸収体について、以下のように誘電体層の各パラメータ、電磁波干渉吸収体の電磁波干渉吸収特性、及び誘電体層の熱伝導率を評価した。
誘電体層の厚みを、ABSデジマチックインジケータ(装置名:ID-C112X、株式会社ミツトヨ製)によって測定し、任意の3点の厚みの平均値を算出することにより誘電体層の平均厚みを求めた。
誘電体層の比誘電率、比透磁率、誘電正接、及び磁気正接を、ネットワークアナライザ(装置名:N5227B、KEYSIGHT社製)を用いた導波管による閉鎖系Sパラメータ方式により、導波管WR28(26.5GHz~40GHz、装置名:CM-28TB+R、KEYCOM社製)を用いて、導波管タイプSパラメータ法透過法プログラム(装置名:DMP-07、KEYCOM社製)において測定した。
誘電体層の比誘電率、比透磁率、誘電正接、及び磁気正接を、ネットワークアナライザ(装置名:N5227B、KEYSIGHT社製)を用いた導波管による閉鎖系Sパラメータ方式により、導波管WR28(26.5GHz~40GHz、装置名:CM-28TB+R、KEYCOM社製)を用いて、導波管タイプSパラメータ法透過法プログラム(装置名:DMP-07、KEYCOM社製)において測定した。
Sパラメータをネットワークアナライザ(装置名:N5227B、KEYSIGHT社製)と、対向するアンテナのあるフリースペースタイプ(装置名:DPS-24、KEYCOM社製)と、導波管WR34(21.7GHz~33GHz)又は導波管WR28(26.5GHz~40GHz)を用いて、測定した。電磁波干渉吸収体の誘電体層の表面に対して垂直に電磁波が入射するように、対抗するアンテナの間に電磁波干渉吸収体を垂直に配置した。
誘電体層の熱伝導率は、図5に示すように、ASTM-D5470に準拠した熱抵抗測定装置を用いて測定した。具体的には、試料Sとして厚み0.4mmの誘電体層、及び厚み1mmの誘電体層を用い、熱電対を有するヒーター(11)及び冷却シンク(12)における試料挟持面で誘電体層を挟持し、試料面積:1.24cm2、測定環境:23℃±5℃、60%±20%RH、設定ヒーター電力:8Wにおいて、加圧シリンダー(13)により、誘電体層の厚み方向(図5中、矢印で示す方向)に荷重2kgf/cm2をかけて、ヒーター(11)側の試料表面温度T1と冷却シンク(12)側の試料表面温度T2とを測定することにより、ASTM-D5470に準拠した温度傾斜法により誘電体層の熱抵抗値(cm2・K/W)を測定した。得られた熱抵抗値に基づき、熱伝導率(W/m・K)を算出した。
-誘電体層の特性-
比誘電率 6.6
比透磁率 0.79
誘電正接 0.01以下
磁気正接 0.60
平均厚み 1.047[mm]
熱伝導率 0.58[W/mK]
比誘電率 6.6
比透磁率 0.79
誘電正接 0.01以下
磁気正接 0.60
平均厚み 1.047[mm]
熱伝導率 0.58[W/mK]
図6に、実施例1の電磁波干渉吸収体の電磁波干渉吸収特性を示す。
図6中、実線は、実施例1の電磁波干渉吸収体の実測値を示し、破線は、吸収性能20dBを示す。電磁波干渉吸収体の電磁波干渉吸収特性、及び熱伝導率の評価結果を以下に示す。
-電磁波干渉吸収体の特性-
Dip周波数 28.2[GHz]
Dip深さ -47.0[dB]
Dip帯域(-20dB以上) 4.4[GHz]
図6中、実線は、実施例1の電磁波干渉吸収体の実測値を示し、破線は、吸収性能20dBを示す。電磁波干渉吸収体の電磁波干渉吸収特性、及び熱伝導率の評価結果を以下に示す。
-電磁波干渉吸収体の特性-
Dip周波数 28.2[GHz]
Dip深さ -47.0[dB]
Dip帯域(-20dB以上) 4.4[GHz]
(実施例2)
実施例1において、低誘電材料としての中空ガラスを、シリカ(SO-C2、粒径:0.4~0.6μm、比表面積:4~7m2/g、株式会社アドマテックス製)に代え、下記の配合比としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2の誘電体層用組成物、誘電体層、及び電磁波干渉吸収体を製造し、電磁波干渉吸収特性、及び熱伝導率を評価した。
-誘電体層用組成物の配合比-
カルボニル鉄粉 23.7体積%
シリカ 26.3体積%
シリコーン樹脂 50.0体積%
実施例1において、低誘電材料としての中空ガラスを、シリカ(SO-C2、粒径:0.4~0.6μm、比表面積:4~7m2/g、株式会社アドマテックス製)に代え、下記の配合比としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2の誘電体層用組成物、誘電体層、及び電磁波干渉吸収体を製造し、電磁波干渉吸収特性、及び熱伝導率を評価した。
-誘電体層用組成物の配合比-
カルボニル鉄粉 23.7体積%
シリカ 26.3体積%
シリコーン樹脂 50.0体積%
なお、前記式(1)で表される無反射条件を満たす、前記誘電体層の材料の配合比については、実施例1と同様の方法により求めた。
具体的には、シリコーン樹脂の配合比を一定(50.0体積%)とし、カルボニル鉄粉及びシリカの配合比を変えた2点以上の電磁波干渉吸収体サンプル(平均厚み1.0mm程度)を作製し、各サンプルにおける誘電体層の特性を測定した。次いで、配合比の異なるサンプルにおいて得られた特性から、誘電正接が0.04の場合の比誘電率、比透磁率、及び磁気正接の関係について近似式を得た。得られた近似式と、誘電正接が0.04の場合の無反射条件との交点を求めることにより、無反射条件を満たす誘電体層を形成できる、上記の誘電体層用塗布液の配合比を求めた。
具体的には、シリコーン樹脂の配合比を一定(50.0体積%)とし、カルボニル鉄粉及びシリカの配合比を変えた2点以上の電磁波干渉吸収体サンプル(平均厚み1.0mm程度)を作製し、各サンプルにおける誘電体層の特性を測定した。次いで、配合比の異なるサンプルにおいて得られた特性から、誘電正接が0.04の場合の比誘電率、比透磁率、及び磁気正接の関係について近似式を得た。得られた近似式と、誘電正接が0.04の場合の無反射条件との交点を求めることにより、無反射条件を満たす誘電体層を形成できる、上記の誘電体層用塗布液の配合比を求めた。
-誘電体層の特性-
比誘電率 7.3
比透磁率 0.78
誘電正接 0.04
磁気正接 0.36
平均厚み 1.0[mm]
熱伝導率 0.82[W/mK]
比誘電率 7.3
比透磁率 0.78
誘電正接 0.04
磁気正接 0.36
平均厚み 1.0[mm]
熱伝導率 0.82[W/mK]
図7に、実施例2の電磁波干渉吸収体の電磁波干渉吸収特性を示す。
図7中、実線は、実施例2の電磁波干渉吸収体の実測値を示し、破線は、吸収性能20dBを示す。電磁波干渉吸収体の電磁波干渉吸収特性、及び誘電体層の熱伝導率の評価結果を以下に示す。
-電磁波干渉吸収体の特性-
Dip周波数 29.0[GHz]
Dip深さ -29.6[dB]
Dip帯域(-20dB以上) 4.4[GHz]
図7中、実線は、実施例2の電磁波干渉吸収体の実測値を示し、破線は、吸収性能20dBを示す。電磁波干渉吸収体の電磁波干渉吸収特性、及び誘電体層の熱伝導率の評価結果を以下に示す。
-電磁波干渉吸収体の特性-
Dip周波数 29.0[GHz]
Dip深さ -29.6[dB]
Dip帯域(-20dB以上) 4.4[GHz]
(比較例1)
実施例1の電磁波干渉吸収体に代えて、比較例1としてノイズ抑制熱伝導シート(商品名:E8000K、デクセリアルズ株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
ノイズ抑制熱伝導シート(E8000K、デクセリアルズ株式会社製)は、誘電体層がシリコーン樹脂、及び磁性粉を含み、熱伝導率が2.5W/mKであった。
実施例1の電磁波干渉吸収体に代えて、比較例1としてノイズ抑制熱伝導シート(商品名:E8000K、デクセリアルズ株式会社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして評価を行った。
ノイズ抑制熱伝導シート(E8000K、デクセリアルズ株式会社製)は、誘電体層がシリコーン樹脂、及び磁性粉を含み、熱伝導率が2.5W/mKであった。
実施例1~2の結果から、誘電体層において高損失材料に、無反射条件を満たす配合比で低誘電材料を配合することにより、誘電体層の比誘電率を低減することができ、1層型の電磁波干渉吸収体の高周波数のDip帯域を広帯域化できることが分かった。加えて、断熱性能が高い低誘電材料を多く配合することにより、比較例1(従来品)に比べて熱伝導率が低い、すなわち、断熱性能に優れる電磁波干渉吸収体を得ることができることが分かった。
本国際出願は2022年8月26日に出願した日本国特許出願2022-135300号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願2022-135300号の全内容を本国際出願に援用する。
1 電磁波反射層
2 誘電体層
10 電磁波干渉吸収体
2 誘電体層
10 電磁波干渉吸収体
Claims (11)
- 高損失材料、及び低誘電材料を分散した樹脂を含む誘電体層と、
電磁波反射層と、を有し、
前記誘電体層が、15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有することを特徴とする電磁波干渉吸収体。 - 前記誘電体層における前記高損失材料の含有量が、10体積%~40体積%であり、
前記誘電体層における前記低誘電材料の含有量が、10体積%~40体積%である請求項1に記載の電磁波干渉吸収体。 - 前記誘電体層の比誘電率が、6~8である請求項1に記載の電磁波干渉吸収体。
- 前記高損失材料が、カルボニル鉄粉である請求項1に記載の電磁波干渉吸収体。
- 前記低誘電材料が、シリカ、中空ガラス、及び中空シリカの少なくともいずれかである請求項1に記載の電磁波干渉吸収体。
- 前記樹脂が、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリイソプレンゴム、ポリスチレン・ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン・プロピレンゴム、及びシリコーンゴムの少なくともいずれかである請求項1に記載の電磁波干渉吸収体。
- 前記誘電体層の熱伝導率が1W/mK以下である請求項1に記載の電磁波干渉吸収体。
- 吸収性能20dB以上のDip帯域が2.5GHz以上である請求項1に記載の電磁波干渉吸収体。
- 周波数帯域が23GHz~33GHzである請求項1に記載の電磁波干渉吸収体。
- 高損失材料、及び低誘電材料を分散した樹脂を含み、
15以下の比誘電率、1以下の比透磁率、0.1以下の誘電正接、及び2以下の磁気正接を有することを特徴とする誘電体層。 - 高損失材料と、低誘電材料と、樹脂及び樹脂前駆体の少なくともいずれかと、を含むことを特徴とする誘電体層用組成物。
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JP2016111305A (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 磁性体複合材料およびこれを備えるアンテナ素子 |
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