特許 7058001 電波吸収体及び電波吸収用品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-13

(45)【発行日】2022-04-21

(54)【発明の名称】電波吸収体及び電波吸収用品

(51)【国際特許分類】

   H05K 9/00 20060101AFI20220414BHJP

   C08J 9/04 20060101ALI20220414BHJP

【ＦＩ】

H05K9/00 M

C08J9/04 CEQ

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2017236928

(22)【出願日】2017-12-11

(65)【公開番号】P2019106421

(43)【公開日】2019-06-27

【審査請求日】2020-05-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000242231

【氏名又は名称】北川工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】317012868

【氏名又は名称】合同会社Ｆ－Ｐｌａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 啓介

(72)【発明者】

【氏名】近藤 康雄

(72)【発明者】

【氏名】山田 一輝

(72)【発明者】

【氏名】山本 憲吾

(72)【発明者】

【氏名】石原 太一

(72)【発明者】

【氏名】郭 辰

【審査官】柴垣 俊男

(56)【参考文献】

【文献】特公平０２－００９４７７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１７－１３５１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０８６７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１８４９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２０８１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０５６０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１４６２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ９／００

Ｃ０８Ｊ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発泡体を含む電波吸収体であって、
前記発泡体は、
エラストマーを含む母材と、
前記発泡体中に分散したナノカーボンと、
を備え、
前記ナノカーボンの含有量は、１００質量部の前記母材に対し、５～４５質量部であり、
前記エラストマーはシリコーンゴムであり、
前記ナノカーボンは、繊維長が１μｍ～５００μｍの気相成長炭素繊維であり、
圧縮率が２０％であるときの前記電波吸収体の吸収ピーク周波数は、圧縮率が０％であるときの前記吸収ピーク周波数よりも、０．５ＧＨｚ以上３．７ＧＨｚ以下高周波側に移行している電波吸収体。

【請求項2】

請求項１に記載の電波吸収体であって、
前記気相成長炭素繊維は、直径が０．０１μｍ～０．２μｍであり、アスペクト比が１０～５００であるものである電波吸収体。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の電波吸収体と、
前記電波吸収体の少なくとも一部を圧縮する圧縮ユニットと、
を備える電波吸収用品。

【請求項4】

請求項３に記載の電波吸収用品であって、
前記圧縮ユニットは、前記電波吸収体を圧縮する程度を変更可能に構成された電波吸収用品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は電波吸収体及び電波吸収用品に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器の小型化、効率化に伴い、電子部品から放出される電波による誤動作が問題になっている。その対策として、電波吸収体を電子機器に取り付けることが行われる。電波吸収体は、特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２００５－５２１７８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電波吸収体によって吸収する必要がある電波の周波数は、電波吸収体の用途に応じて異なる。しかしながら、従来の電波吸収体において、電波を吸収する効果が高い周波数帯域（以下では電波吸収帯域とする）は、固定された周波数帯域であった。そのため、従来は、用途ごとに異なる電波吸収体を用意しなければならなかった。

【0005】

本開示の一局面は、電波吸収帯域を変化させることができる電波吸収体及び電波吸収用品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面は、発泡体を含む電波吸収体であって、前記発泡体は、エラストマーを含む母材と、前記発泡体中に分散したナノカーボンと、を備え、前記ナノカーボンの含有量は、１００質量部の前記母材に対し、５～４５質量部である電波吸収体である。

【0007】

本開示の一局面である電波吸収体は、それを圧縮することで、電波吸収帯域を変化させることができる。また、本開示の一局面である電波吸収体は、それを圧縮した場合、電波吸収帯域が高周波側に変化するとともに、厚みが減少する。そのため、本開示の一局面である電波吸収体によれば、厚みが薄く、電波吸収帯域が高周波側にある電波吸収体を実現できる。

【0008】

本開示の別の局面は、本開示の一局面である電波吸収体と、前記電波吸収体の少なくとも一部を圧縮する圧縮ユニットと、を備える電波吸収用品である。本開示の別の局面である電波吸収用品は、圧縮ユニットにより、電波吸収体の少なくとも一部を圧縮することができる。そのため、本開示の別の局面である電波吸収用品によれば、電波吸収体の電波吸収帯域を変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１Ａは、電波吸収用品１の構成を表す斜視図であり、図１Ｂは、電波吸収体３を圧縮していない状態における電波吸収用品１の構成を表す側面図であり、図１Ｃは、電波吸収体３を圧縮している状態における電波吸収用品１の構成を表す側面図である。

【図2】図２Ａは、電波吸収体３及び金属板５を除く電波吸収用品１０１の構成を表す斜視図であり、図２Ｂは、電波吸収用品１０１の構成を表す斜視図である。

【図3】実施例Ａ１の反射損失の測定結果を表すグラフである。

【図4】実施例Ａ２の反射損失の測定結果を表すグラフである。

【図5】実施例Ａ３の反射損失の測定結果を表すグラフである。

【図6】実施例Ａ４の反射損失の測定結果を表すグラフである。

【図7】比較例ａ１の反射損失の測定結果を表すグラフである。

【図8】実施例Ｂ１の反射損失の測定結果を表すグラフである。

【図9】実施例Ｂ１の反射損失の測定結果を表すグラフである。

【図10】圧縮率と吸収バンドとの関係を表すグラフである。

【図11】圧縮率と吸収バンドとの関係を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の実施形態を説明する。
１．電波吸収体
本開示の電波吸収体は発泡体を含む。電波吸収体の全体が発泡体であってもよいし、電波吸収体の一部が発泡体であってもよい。発泡体は母材を備える。母材はエラストマーを含む。エラストマーとして、例えば、スチレン系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、アクリル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、合成ゴム等が挙げられる。スチレン系エラストマーとして、例えば、スチレンエチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）、スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレンブタジエンスチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレンエチレンプロピレンブロック共重合体（ＳＥＰ）、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、スチレンゴム等が挙げられる。

【0011】

シリコーン系エラストマーとして、例えば、シリコーンゴム等が挙げられる。エラストマーとして、上記の例のうちの一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。

【0012】

母材は、例えば、軟化剤をさらに含む。母材がスチレン系エラストマーを含む場合、軟化剤をさらに含むことが好ましい。軟化剤として、例えば、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル等の炭化水素系プロセスオイルが挙げられる。炭化水素系プロセスオイルとして、パラフィン系プロセスオイル、又はナフテン系プロセスオイルを単独で用いてもよいし、それらを混合して用いてもよい。母材は、軟化剤以外の添加物（ただし、発泡剤、ナノカーボンを除く）をさらに含んでいてもよい。

【0013】

発泡体として、独立気泡を有する発泡体が好ましい。独立気泡を有する発泡体である場合、吸湿性が低くなり、吸湿に伴う特性変化を抑制できる。発泡体を形成する方法として、母材と、発泡剤とを配合し、発泡させる方法が挙げられる。発泡剤の配合量は、例えば、母材１００質量部に対し、１～２０質量部とすることができる。発泡剤の配合量が１質量部以上である場合、母材は発泡構造を形成する。発泡剤の配合量が２０質量部以下である場合、発泡体は安定した形状が得られ、電波吸収帯域を変化させることが出来る。

【0014】

母材がスチレン系エラストマーを主成分とする場合、発泡剤の配合量は、母材１００質量部に対し、１～１０質量部とすることが好ましい。発泡体の発泡における発泡倍率は、例えば、１．４５～３．６倍である。

【0015】

本開示の電波吸収体はナノカーボンを備える。ナノカーボンは、発泡体の中に分散している。ナノカーボンの含有量は、母材１００質量部に対し、５～４５質量部である。ナノカーボンの含有量が、母材１００質量部に対し、５質量部以上であることにより、絶縁体の母材の抵抗値を半導体から導体の範囲に調整できることから、電波吸収帯域の設計が可能になり、電波を吸収できる様になる。

【0016】

ナノカーボンの含有量が、母材１００質量部に対し、４５質量部以下であることにより、母材とナノカーボンとを含む原料の混練が可能になる。母材がシリコーン系エラストマーを主成分とする場合、ナノカーボンの含有量は、母材１００質量部に対し、５～２５質量部であることが好ましい。

【0017】

ナノカーボンは特に限定されず、適宜選択して用いることができる。ナノカーボンとして、気相成長炭素繊維が好ましい。ナノカーボンが気相成長炭素繊維である場合、電波吸収体を圧縮したときにおける電波吸収帯域の変化量が一層大きくなる。

【0018】

気相成長炭素繊維の直径は、０．０１μｍ～０．２μｍが好ましい。気相成長炭素繊維の繊維長は１μｍ～５００μｍが好ましい。気相成長炭素繊維のアスペクト比は１０～５００が好ましい。気相成長炭素繊維の直径、繊維長、及びアスペクト比が上記の範囲内である場合、電波吸収体を圧縮したときにおける電波吸収帯域の変化量が一層大きくなる。

【0019】

電波吸収体の形態は特に限定されず、例えば、板状、円柱状、角柱状、球状、不規則形状等が挙げられる。
２．電波吸収用品
電波吸収用品は、本開示の電波吸収体と、前記電波吸収体の少なくとも一部を圧縮する圧縮ユニットとを備える。圧縮ユニットは、電波吸収体を圧縮する程度を変更可能に構成されることが好ましい。

【0020】

図１Ａ～図１Ｃに、本開示の一形態である電波吸収用品１を示す。電波吸収用品１は、板状の電波吸収体３と、金属板５と、一対の押圧板７、９と、ビス１１と、ナット１３と、を備える。

【0021】

電波吸収体３と金属板５とは重ねられている。一対の押圧板７、９は、電波吸収体３及び金属板５を両側から挟む。押圧板７、９の外周側には、それぞれ、複数の貫通孔１５が形成されている。ビス１１は、押圧板７の方から、押圧板７、９の貫通孔１５に差し通されている。ナット１３は、押圧板９の貫通孔１５から飛び出したビス１１に取り付けられている。押圧板９は、金属製の反射板で兼用できる。押圧板９が金属性の反射板の場合、押圧板７は入射側とし、電波を透過する絶縁性の樹脂やガラスで構成する。

【0022】

ナット１３を締め込むことにより、押圧板７と押圧板９との間隔Ｄを小さくすることができる。ナット１３を緩めると、間隔Ｄは広がる。
図１Ｃに示す状態は、図１Ｂに示す状態よりも、間隔Ｄが小さくなった状態である。図１Ｃに示すように、間隔Ｄを小さくすることで、電波吸収体３は圧縮される。間隔Ｄを小さくするほど、電波吸収体３の圧縮の程度は著しくなる。電波吸収用品１は、ナット１３の締め込み量を変化させることにより、電波吸収体３を圧縮する程度を変更可能である。

【0023】

電波吸収体３が圧縮されると、電波吸収体３の電波吸収帯域が変化する。電波吸収体３の圧縮の程度が大きいほど、電波吸収帯域の変化量は大きい。電波吸収体３を一旦圧縮した後、ナット１３を緩め、間隔Ｄを広げると、電波吸収体３は元の形態に復帰する。

【0024】

図２Ａ、図２Ｂに、本開示の別の形態である電波吸収用品１０１を示す。電波吸収用品１０１は、一対の押圧板７、９と、間隔調整治具１７と、を備える。押圧板７、９の一方の端部付近には、それぞれ、１つの貫通孔１５が形成されている。間隔調整治具１７は、棒状の本体部１９と、本体部１９の一端に設けられたレバー２１と、を備える。本体部１９は、押圧板７の方から、押圧板７、９の貫通孔１５に差し通されている。間隔調整治具１７は、レバー２１を一方に回転させると、押圧板７と押圧板９との間隔Ｄを小さくし、レバー２１を反対の方向に回転させると、間隔Ｄを広げる機能を有する。

【0025】

一対の押圧板７、９は、電波吸収体３及び金属板５を両側から挟む。レバー２１を一方に回転させ、間隔Ｄを小さくすることで、電波吸収体３は圧縮される。間隔Ｄを小さくするほど、電波吸収体３の圧縮の程度は著しくなる。電波吸収用品１０１は、レバー２１の回転量を変化させることにより、電波吸収体３を圧縮する程度を変更可能である。

【0026】

電波吸収体３が圧縮されると、電波吸収体３の電波吸収帯域が変化する。電波吸収体３の圧縮の程度が大きいほど、電波吸収帯域の変化量は大きい。電波吸収体３を一旦圧縮した後、レバー２１を反対の方向に回転させ、間隔Ｄを広げると、電波吸収体３は元の形態に復帰する。

【0027】

電波吸収用品１、１０１は、例えば、ビルの壁面、橋の橋脚等に取り付けることができる。電波吸収用品１、１０１は、それらを取り付けた後でも、間隔Ｄを変化させることにより、電波吸収体３の電波吸収帯域を変化させることができる。間隔Ｄを調整する機構は、様々な公知技術を利用できる。また、金属板５を使用せずに、押圧板７、９のどちらかを金属製の反射板で兼用できる。その場合、他方は入射側とし、電波を透過する絶縁性の樹脂やガラスで構成する。

【0028】

３．実施例
（３－１）実施例Ａ１～Ａ４、比較例ａ１の電波吸収体の製造
以下のようにして、実施例Ａ１～Ａ４、比較例ａ１の電波吸収体を製造した。下記の表１に示す様な配合比で、母材を構成するシリコーンゴムと、ナノカーボンと、発泡剤とを配合した。

【0029】

【表1】

上記表１中のナノカーボンは気相成長炭素繊維である。上記表１中のナノカーボンは、昭和電工株式会社製の市販品（品名：VGCF（登録商標）-H、平均繊維径150 nm、繊維長10μm）である。実施例Ａ１～Ａ３における発泡剤は、大日精化工業株式会社製の市販品（品名：ダイフォームH850D）である。実施例Ａ４における発泡剤は、大日精化工業株式会社製の市販品（品名：ダイフォームH750D）である。

【0030】

上記の原料を、まず、脱泡ミキサーを用い、常温下で１０分間撹拌混合した。次に、攪拌混合後の原料を所望の高さの型枠に流し込み、型枠ごと１１０℃の恒温槽内で５分間加熱した。このとき、シリコーンゴムの硬化が促進され、ゴム状に硬化した硬化体が得られた。次に、この硬化体を型枠から取り出して１７０℃の恒温槽に移し、１０分間加熱した。この加熱により発泡剤の発泡が開始され、発泡構造体となった。

【0031】

以上の工程により、実施例Ａ１～Ａ４、比較例ａ１の電波吸収体が得られた。実施例Ａ１～Ａ４の電波吸収体は発泡体を含む。発泡体は、シリコーンゴムを含む母材と、発泡体中に分散したナノカーボンとを備える。実施例Ａ１～Ａ４、比較例ａ１の電波吸収体における発泡倍率及び密度は上記表１に示すとおりである。

【0032】

（３－２）実施例Ｂ１の電波吸収体の製造
以下のようにして、実施例Ｂ１の電波吸収体を製造した。下記の表２に示す様な配合比で、母材を構成するスチレン系エラストマー及び軟化剤と、ナノカーボンと、発泡剤とを配合した。

【0033】

【表2】

上記表２中のナノカーボンは気相成長炭素繊維である。上記表２中のナノカーボンは、昭和電工株式会社製の市販品（品名：VGCF（登録商標）-H、平均繊維径150 nm、繊維長10μm）である。発泡剤は、大日精化工業株式会社製の市販品（品名：ダイフォームH850D）である。

【0034】

上記の原料を、二軸押出機に投入し、混錬して押し出すことで、シート状の電波吸収体を得た。電波吸収体は発泡体である。二軸押出機は、Ｔダイ（シートダイ）を備える。Ｔダイ寸法は、幅１６０ｍｍ、厚み２ｍｍである。Ｔダイ温度は１４０℃である。

【0035】

以上の工程により、実施例Ｂ１の電波吸収体が得られた。実施例Ｂ１の電波吸収体は、発泡体を含む。発泡体は、母材と、ナノカーボンとを備える。母材は、スチレン系エラストマー及び軟化剤を含む。ナノカーボンは発泡体中に分散している。実施例Ｂ１の電波吸収体における発泡倍率及び密度は上記表２に示すとおりである。

【0036】

（３－３）電波吸収特性（反射損失）の測定
電波吸収特性の測定システムは、ＨＶＳテクノロジーズ社（ＨＶＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）製のフリー・スペース・マイクロ波測定システム（ＨＶＳ Ｆｒｅｅ Ｓｐａｃｅ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用した。

【0037】

反射損失の測定方法は、自由空間法であって、ＪＩＳ Ｒ １６７９（垂直入射）に準拠する測定方法である。周波数の範囲は５．６ＧＨｚ～７５ＧＨｚである。
測定の手順は以下のとおりである。

【0038】

(i) ブランク値を測定するために、アルミから成る金属板のみをフリー・スペース・マイクロ波測定システムの測定サンプルホルダに設置して、Ｓ１１を測定する。
(ii)上記(i)で使用した金属板と、サンプルとを重ねてサンプルホルダに設置する。

【0039】

(iii)サンプルの圧縮率Ｒを所定の値に調整する。なお、圧縮率Ｒとは、以下の式（１）で表される値である。圧縮率Ｒは、サンプルを圧縮する程度を表す。

【0040】

【数1】

式（１）においてｄ_０は、圧縮されていないときのサンプルの厚さである。ｄは測定の時点におけるサンプルの厚さである。ｄ_０及びｄは、金属板の厚さを含まない値である。
圧縮率Ｒの単位は％である。

【0041】

(iv)Ｓ１１を測定する。
(v）上記(i)で測定したＳ１１から、上記(iv)で測定したＳ１１を差し引き、反射損失を算出する。

【0042】

上記(i)～(v)の手順を、サンプルの圧縮率Ｒを変えながら、繰り返し行った。実施例Ａ１についての測定結果を図３に示す。実施例Ａ２についての測定結果を図４に示す。実施例Ａ３についての測定結果を図５に示す。実施例Ａ４についての測定結果を図６に示す。比較例ａ１についての測定結果を図７に示す。実施例Ｂ１についての測定結果を図８及び図９に示す。

【0043】

それぞれの測定結果では、電波吸収体を圧縮しない場合と、所定の圧縮率Ｒで圧縮した場合との反射損失を示す。図９において「厚さ２倍」とは、電波吸収体を圧縮しないで、厚さを２倍にした場合の反射損失を示す。

【0044】

図３～図６、及び図８に示す様に、本実施例の電波吸収体を圧縮させると、吸収帯域が高周波側に移行することが分かる。図３と図７とから、発泡剤を添加することで、移行する吸収帯域の幅が大きくなることが分かる。図３と図４とから、発泡剤が多いほど、吸収ピーク周波数は高周波側となり、反射損失量が多くなることが分かる。図３と図５とから、ナノカーボンが多いほど、吸収ピーク周波数は低周波側となり、反射損失量が多くなることが分かる。図３と図６とから、発泡倍率を上げると、吸収ピーク周波数は高周波側となり、反射損失量が多くなることが分かる。

【0045】

図８及び図９は、JIS R 1679（垂直入射）に準拠して測定した反射損失を示す。図８から、圧縮すると、電波吸収帯域が高周波側に変化することが分かる。図９から、圧縮しないで厚さを２倍にすると、電波吸収帯域が低周波側に変化することが分かる。
実施例Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、比較例ａ１について、圧縮率を変化させて吸収帯域を測定した。その結果を表３、図１０に示す。また、実施例Ｂ１について、圧縮率を変化させて吸収帯域を測定した。その結果を表４、図１１に示す。

【表3】

【表4】

上記の試験結果から、電波吸収体を圧縮させると、吸収帯域が高周波側に移行することが分かった。
４．他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

【0046】

（１）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

【0047】

（２）上述した電波吸収体、電波吸収用品の他、当該電波吸収体を構成要素とする電子機器、電波吸収方法、電波吸収体の製造方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

【符号の説明】

【0048】

１、１０１…電波吸収用品、３…電波吸収体、５…金属板、７、９…押圧板、１１…ビス、１３…ナット、１５…貫通孔、１７…間隔調整治具、１９…本体部、２１…レバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】