电磁波吸收体及其制造方法.pdf

本发明提供一种5－6GHz频带的电磁波的吸收特性优异的电磁波吸收体，该电磁波吸收体由基体和填充在上述基体中的、至少表层部分具有导电性并且粒径D50值所示的粒径为3－20μm的粉末构成，填充在基体中的粉末的填充体积比被设定，以使由该吸收体需要吸收的频带频率的复数相对磁导率(μ”)除以该填充体积比(V)的值表示的标准值成为所用粉末的D50值所示的上述粒径范围内的某个值。

1.  电磁波吸收体，其特征在于，它是如下构成的吸收5-6GHz频带高频的电磁波吸收体，由基体和填充在上述基体中的、至少表层部分具有导电性并且D₅₀值所示的粒径为3-20μm的粉末构成，填充在基体中的粉末的填充体积比被设定，以使由该电磁波吸收体需要吸收的频带频率的复数相对磁导率(μ”)除以该填充体积比(V)的值表示的标准值成为所用粉末的D₅₀值所示的上述粒径范围内的值。

2.  根据权利要求1所述的电磁波吸收体，其特征在于，上述标准值与所用的粉末的种类无关，对应于电磁波吸收体的厚度和填充在基体中的粉末的填充体积比，被设定为在3-20范围内的值。

3.  根据权利要求1所述的电磁波吸收体，其特征在于，上述粉末由软磁性粉末构成。

4.  根据权利要求2所述的电磁波吸收体，其特征在于，上述软磁性粉末是选自Fe-Cr-Si类、Fe-Cr类、Fe-Cr-Al类或Fe-Si-Al类中的任意一种或2种以上。

5.  根据权利要求1-4中任一项所述的电磁波吸收体，其特征在于，上述粉末的电阻率在10000μΩ·cm以下。

6.  电磁波吸收体的制造方法，其特征在于，它是如下构成的吸收5-6GHz频带高频的电磁波吸收体的制造方法：预先准备电磁波吸收体的厚度、填充在基体中的粉末的填充体积比以及标准值(该标准值由电磁波吸收体需要吸收的5-6GHz频带频率的复数相对磁导率(μ”)除以填充体积比(V)的值表示)的相互关系图；从上述相互关系图中决定目标的标准值和对应于决定了电磁波吸收体的厚度的填充体积比(V)；将基体材料和上述决定了填充体积比(V)的粉末进行混炼；以及成形所得的混练物。

7.  根据权利要求6所述的电磁波吸收体的制造方法，其特征在于，上述标准值和所用的粉末的种类无关，对应于电磁波吸收体的厚度和填充在基体中的粉末的填充体积比(V)，被设定在3-20范围内的某个值。

8.  根据权利要求6所述的电磁波吸收体的制造方法，其特征在于，上述粉末由软磁性粉末构成。

9.  根据权利要求8所述的电磁波吸收体的制造方法，其特征在于，上述软磁性粉末是选自Fe-Cr-Si类、Fe-Cr类、Fe-Cr-Al类或Fe-Si-Al类中的任意一种或2种以上。

10.  根据权利要求6-9中任一项所述的电磁波吸收体的制造方法，其特征在于，上述粉末的电阻率在10000μΩ·cm以下。

电磁波吸收体及其制造方法
技术领域
本发明涉及电磁波吸收体及其制造方法，更加详细的是涉及为了在所选的5-6GHz的高频带内能发挥稳定的电磁波吸收特性而设计的电磁波吸收体及其制造方法。
背景技术
对橡胶或各种的树脂类的基体和软磁性粉末的混练物进行辊压成形为片状的材料实际上可用作电磁波吸收体。将该电磁波吸收体装入各种电气及电子设备中，可吸收这些设备所产生的或其他设备等传播来的电磁波干扰，防止设备的误动作等。
最近趋势是对电气及电子设备及其系统的驱动不向使用信号的高频化方向发展。例如，在设置室内无线LAN时，人们探讨使用5GHz频带的高频波，另外，在ETC系统或DSRC(窄带通信)的领域内，现在采用5.8GHz频带。
由此，即使对于装入上述系统内的电磁波吸收体，人们也要求其能在高频带发挥很好的电磁波吸收特性。
为了解决上述问题，例如在日本特许公开公报2003-60383号中作为能用于高频带的电磁波吸收体公开了一种填充了25-40体积％的例如平均粒径在3μm以下的软磁性粉末到基体是聚丙烯中而形成的电磁波吸收片。
但是，电磁波就频率来说，可用于非常领域。所以对于电磁波吸收体也要求其能对应于使用领域的利用频率，发挥优异的吸收特性。即，作为电磁波吸收体来说，不一定必须是在全部频带中发挥优异的吸收特性，而通过在所选择的某特定的频带内具有优异的吸收特性，作为利用该频带的系统来说，该电磁波吸收体就是有用的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造电磁波吸收体及其制造方法，该电磁波吸收体是设计为对于5-6GHz频带的高频具有优异的吸收特性。
为了实现上述目的，在本发明中提供一种如下构成的吸收5-6GHz频带高频的电磁波吸收体，该电磁波吸收体由基体和填充在上述基体中的、至少表层部分具有导电性并且粒径D₅₀值所示的粒径为3-20μm的粉末构成，填充在基体中的粉末的填充体积比被设定，以使由该电磁波吸收体需要吸收的频带频率的复数相对磁导率(μ”)除以该填充体积比(V)的值表示的标准值成为所用粉末的D₅₀值所示的上述粒径范围内的某个值。
图1是显示电磁波吸收体的厚度(δ)、粉末的填充体积比(V)和标准值(P)的相互关系的图。
图2是显示粉末的D₅₀的值和采用该粉末而制得的电磁波吸收体在频率为5GHz、6GHz时的损耗效果的关系的曲线图。
本发明者着重于如下的实际获得的经验：将基体和软磁性粉末的混练物成形而得的电磁波吸收体的吸收特性与频率的关系主要取决于分散填充在基体中的软磁性粉末的粒径及其填充体积比，还受到电磁波吸收体的厚度等因素的影响。
因此，针对这些因素对吸收特性的影响进行了研究，其结果明确了如下所述的事实：
首先，若软磁性粉末填充到基体中的填充体积比相同、并且所制得的电磁波吸收体的厚度也相同时，可知使用粒径小的软磁性粉末，粉末引起的损耗特性的峰往高频带一侧移动。
若所用的粉末地粒径相同时，粉末的填充体积比大的电磁波吸收体具有高频带的粉末引起的损耗特性下降的趋势。
另外，若将电磁波吸收体的厚度减薄的话，可明确具有其吸收特性的峰向高频带一侧移动的趋势。
还明确了成形后的电磁波吸收体的厚度受粉末的填充体积比的影响。
这里的填充体积比由如下所述定义。即，将制得的电磁波吸收体的体积定为1的话，该填充体积比表示软磁性粉末占该电磁波吸收体中的体积。
现在将该填充体积比表示为V的话，V值是比1小的值，采用的基体体积和该V值之和事实上具有成为1的关系。
这里的“事实上”是指在成形的电磁波吸收体中还存在基体和粉末进行混炼时所混入的因大气等引起的气泡，而实际上这些气泡所占有体积非常小，小到可被忽略的程度。
从上述发现可知：采用一定粒径的粉末作为软磁性粉末制造电磁波吸收体时，其吸收特性主要由粉末的填充体积比来决定。
另外，在电磁波吸收体的情况下，入射电磁波在填充的软磁性粉末的表面上引起涡流流动。该粉末产生电阻发热。即，入射电磁波的一部分能量被粉末作为涡流损耗吸收，转化为热能消耗。换个角度考虑的话，入射电磁波的能量因存在有涡流流动的粉末而损耗。
因此，该损耗越大的电磁波吸收体意味着其对入射电磁波的吸收特性越优异。
而且，通常吸收特性的优劣由电磁波吸收体的复数相对磁导率的虚数部分(μ_r”)的大小来判定。
因此，本发明者又对表示电磁波吸收体的上述损耗的效果的指标进行探讨。将该电磁波吸收体的复数相对磁导率的虚数部分(μ_r”)除以填充了的软磁性粉末的填充体积比(V)而得的参数进行设定，可通过填充体积比(V)对电磁波吸收体的复数相对磁导率的虚数部分(μ_r”)进行标准化处理。
因此产生一个想法，就是是否可通过控制该标准值来使吸收特性的峰位于使用目标的高频带内。
还对粉末粒径进行了探讨。
即，求出各种以某个体积比将粒径不同的软磁性粉末和基体进行混练后所形成的具有某厚度的电磁波吸收体的5-6GHz的频带内的上述标准值(μ”/V)。
其结果发现如下事实：在各种电磁波吸收体的厚度和填充体积比相同的情况下，若只要将粉末的粒径控制在D₅₀值在3-20μm的范围内的话，即使粒径在该范围内怎样地变化，5-6GHz的频带内的上述标准值也为恒定值并且该值恒定在3-20的范围内。
这里的D₅₀值指的是粉末的粒度分布曲线的相对累积频率达到50％时的粒径，单位为μm。
上述标准值(μ_r”/V)涉及将电磁波射向某个电磁波吸收体时的该电磁波吸收体的吸收特性的优劣(电磁波吸收能力的优劣)，是表示每单位体积的填充在吸收体内的粉末的贡献度，即，意味着填充粉末对损耗大小的效果，所以以后，还可将该标准值称为损耗效果。
另一方面，在上述研究过程中还发现：即使采用材质不同的各种粉末，只要其粒径的D₅₀值在3-20μm的话，则不局限于软磁性材料，即使是非磁性的导电性材料，只要满足上述标准值的话，也可使采用该材料制得的电磁波吸收体的吸收特性的峰位于5-6GHz的频带内。
本发明的电磁波吸收体为基于上述发现而开发出来的产品，用于吸收体的粉末是至少表层部分具有导电性并且D₅₀值为3-20μm的粉末。将该粉末填充在基体中而制得的电磁波吸收体，其复数相对磁导率的虚数部分(μ_r”)除以上述粉末的填充体积比(V)的值为3-20。
本发明的用于电磁波吸收体的粉末是粒径的D₅₀值为3-20μm的粉末，并且该粉末的至少表层部分具有导电性。
在用D₅₀值大于20μm的粉末时，采用该粉末而制得的电磁波吸收体的吸收特性的峰值出现在低于5GHz的低频带一侧，若采用小于3μm的粉末时，吸收特性的峰值则出现在高于6GHz的高频带一侧，无论哪一种，在使用目标的频带即5-6GHz频带内，吸收特性下降。
粉末的至少表层部分必须具有导电性。若至少表层部分不具有导电性的话，则入射高频时，粉末表面不流过涡流，因此不能吸收电磁波。此时的导电性程度，以电阻率计，只要在10000μΩ·cm以下就足够了。
作为这样的粉末材料，可用以往所用的各种软磁性材料。但不限定于这样的软磁性材料，只要是至少表层部分具有导电性的材料，则哪一种都可以。例如，可用Al粉、Cu粉、碳粉之类的非磁性材料的粉末。
该粉末可以是实芯的，也可以是气球状的中空的。也可以是芯体例如为陶瓷或绝缘材料、但将其表面镀上导电性材料而使表面具有导电性的粉末。
该粉末，在材质例如为软磁性材料时，可利用喷射法制得。在利用水喷射法制造时，通过适当选定喷咀的口径、溶液的喷出流速、水涡流喷射的压力等来形成粉体，然后对其进行分级而制得。另外，利用水喷射法制得的粉末还可以用アトライタ进行粉碎后，进行分级后制得。
本发明的电磁波吸收体如下所述进行制造：
工序1：预先准备电磁波吸收体的厚度(δ)、所用的粉末填充在基体中的填充体积比(V)、此时的标准值(μ”/V)的相互关系的图。
具体地说，对分别以厚度δ₁，δ₂……δ_x，填充体积比V₁，V₂……V_y进行组合而预先制得的各种电磁波吸收体在5-6GHz频带的复数相对磁导率进行测定，求出标准值Pxy，制成如图1所示的相互关系图。
工序2：决定所制得的电磁波吸收体的厚度和所用的粉末的D₅₀值，将D₅₀值定在3-20的范围内。
工序3：根据如图1所示相互关系图，求出对应于工序2中所定的δ值的标准值(Pxy)，决定对应于该Pxy值的填充体积比(V)。
工序4：最后以工序3所定的填充体积比将工序2所定的粉末和基体进行混炼后，以工序2所定的厚度成形该混练物。
作为基体，可用橡胶或聚氯乙烯、环氧、聚苯硫、尼龙之类的树脂。
此时，通过调整粉末的量和基体的量，使得到的成形片状体的μ_r”/V为3-20。
实施例
用水喷射法制得Fe-Cr-Si类粉末，将其分级，准备D₅₀值在1-20μm的范围内的7种粉末。
采用聚氯乙烯作为基体，将其和上述各种粉末进行混炼，以使其填充体积比(V)为0.3。
将所得的混练物成形为片状，而制得电磁波吸收体。
对上述的电磁波吸收体测量频率为5GHz和6GHz时的复数相对磁导率，分别算出虚数部分(μ_r”)，求出损耗效果(μ_r”/V)。
入射各频率的电磁波时的μ_r”/V和D₅₀值的关系如图2所示。
图2中，○符号是频率为5GHz时的结果，●符号是频率为6GHz时的结果。
从图2可知：采用了D₅₀值在3-17μm的范围内的粉末制得的电磁波吸收体，无论在频率为5GHz、6GHz中的任何一种情况，损耗效果都比4.4大。
在Fe-Cr类、Fe-Cr-Al类、Fe-Si-Al类的粉末时，也得到相同的结果。
如上所述，本发明的粉末是用于制造可使用在5-6GHz频带的电磁波吸收体的有效的粉末。
这是因为，用于电磁波吸收体的粉末是至少表层部分具有导电性且D₅₀值为3-20μm的粉末，而且电磁波吸收体被设计为上述粉末的填充体积比(V)和复数相对磁导率的虚数部分(μ_r”)之间存在μ_r”/V为3-20的关系。