特許 7567615 電磁波吸収材料、電磁波吸収体、並びに前記電磁波吸収体を備えた電子素子、電子部品又は電子機器

(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】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】電磁波吸収材料、電磁波吸収体、並びに前記電磁波吸収体を備えた電子素子、電子部品又は電子機器

(51)【国際特許分類】

   H05K 9/00 20060101AFI20241008BHJP

   B22F 1/00 20220101ALI20241008BHJP

   B22F 9/00 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H05K9/00 M

B22F1/00 K

B22F1/00 L

B22F9/00 B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021053512

(22)【出願日】2021-03-26

(65)【公開番号】P2022150764

(43)【公開日】2022-10-07

【審査請求日】2023-12-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】柏谷 智

(72)【発明者】

【氏名】植田 貴広

(72)【発明者】

【氏名】半澤 和樹

(72)【発明者】

【氏名】小沢 誠

【審査官】板澤 敏明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０８７３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１８／１１６９７４（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０３１６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０９３２８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ９／００

Ｂ２２Ｆ １／００

Ｂ２２Ｆ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気絶縁性マトリックスと、前記電気絶縁性マトリックス中に分散する非磁性金属粉と、を含む、電磁波吸収材料であって、
前記非磁性金属粉の含有割合が５５体積％以上であり、
前記非磁性金属粉の平均アスペクト比が５．０以下であり、
前記電磁波吸収材料は０．１ＧＨｚ以上１３ＧＨｚ以下の周波数帯域において、誘電正接（ｔａｎδ_Ｅ）のピークをもち、前記ピークにおける誘電正接（ｔａｎδ_Ｅ）の値が０．０５以上である、材料。

【請求項2】

前記非磁性金属粉の含有割合が６０体積％以上である、請求項１に記載の電磁波吸収材料。

【請求項3】

前記非磁性金属粉が、銅（Ｃｕ）粉、銅（Ｃｕ）合金粉、銀（Ａｇ）粉、及び銀（Ａｇ）合金粉からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項１又は２に記載の電磁波吸収材料。

【請求項4】

前記非磁性金属粉は、体積平均粒径（Ｄ５０）が２．０μｍ以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載の電磁波吸収材料。

【請求項5】

前記非磁性金属粉は、体積平均粒径（Ｄ５０）の異なる金属粉の混合粉である、請求項１～４のいずれか一項に記載の電磁波吸収材料。

【請求項6】

前記電気絶縁性マトリックスは、基油、ワックス及びロジンの少なくとも一つを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の電磁波吸収材料。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載される電磁波吸収材料の成形体を備えた、電磁波吸収体。

【請求項8】

前記電磁波吸収体は、電磁波入射方向における厚さが０．５ｍｍ以上である、請求項７に記載の電磁波吸収体。

【請求項9】

前記電磁波吸収体は、０．１ＧＨｚ以上１３ＧＨｚ以下の周波数帯域において、１ｍｍ厚での伝送減衰率が１０ｄＢ以上となる領域を有する、請求項７又は８に記載の電磁波吸収体。

【請求項10】

請求項７～９のいずれか一項に記載の電磁波吸収体を備えた電子素子、電子部品又は電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁波吸収材料、電磁波吸収体、並びに前記電磁波吸収体を備えた電子素子、電子部品又は電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の電子情報通信技術の急速な発展に伴い、電磁波（電波）の利用が急速に増えるとともに、使用される電磁波の高周波化及び広帯域化が進んでいる。具体的には、携帯電話（１．５ＧＨｚ、２．０ＧＨｚ）や無線ＬＡＮ（２．４５ＧＨｚ）に代表される準マイクロ波帯域におけるシステムに加えて、高速無線ＬＡＮ（６５ＧＨｚ）や衝突防止用レーダ（７６．５ＧＨｚ）などのミリ波帯域における電波を利用した新しいシステムの導入が進められている。

【0003】

電磁波の利用拡大及び高周波化が進むにつれて、電磁ノイズによる電子機器の誤作動といった電磁干渉や人体への悪影響といった電磁障害の問題がクローズアップされ、ＥＭＣ対策への要望が高まっている。ＥＭＣ対策の一手段として、電磁波吸収体（電波吸収体）を用いて不要な電磁波を吸収し、その侵入を防ぐ手法が知られている。

【0004】

電磁波吸収体の基本的構成の一例を、断面模式図を用いて図１に示す。電磁波吸収体（１）は、吸収体本体（２）と、この吸収体本体（２）を裏打ちする金属膜（３）と、で構成されている。吸収体本体（２）は電磁波吸収材料で構成されている。吸収体本体（２）に入射する入射波（４）は、その一部が吸収体表面で反射（５）され、残りが吸収体内部に侵入する。侵入した電磁波は金属膜（３）で反射され、その一部が反射波（６）として吸収体外部へ放射される。

【0005】

電磁波減衰メカニズムは、吸収体表面からの反射波（５）と吸収体裏面からの反射波（６）との干渉による減衰（干渉減衰）と吸収体本体（２）の内部での吸収による減衰（吸収減衰）の２つに分類される。干渉減衰では、吸収体本体（２）の厚さ（ｄ）と入射電磁波の波長（λ）とが特定の関係にあるときに吸収体表面からの反射波（５）と吸収体裏面からの反射波（６）が打ち消しあう現象を利用する。干渉現象では吸収体本体（２）の厚さを厳密に制御する必要があり、また電磁波の入射角度に応じて吸収特性が低下するという問題がある。さらに吸収帯域が狭いという問題もある。これに対して、吸収減衰では、入射した電磁波のエネルギー（電磁波エネルギー）を吸収体本体（２）が吸収し、これを熱エネルギーに変換して放射する現象を利用する。吸収現象では、吸収体本体（２）の厚さをある程度自由に制御でき、かつ吸収帯域を広くできるメリットがある。

【0006】

吸収減衰を効果的に利用するためには、優れた吸収特性を示す吸収体（吸収材料）を用いることが重要である。具体的には、吸収体の伝送減衰率が吸収帯域において１０ｄＢ以上あることが実用上は望まれる。

【0007】

電磁波吸収には、吸収体を構成する材料の磁性損失、誘電損失、または抵抗損失が利用され、これらの損失を利用する吸収体をそれぞれ磁性電磁波吸収体、誘電性電磁波吸収体、及び抵抗性電磁波吸収体とよぶ。このうち磁性電磁波吸収体が、優れた吸収特性を示すことから広く利用されている。

【0008】

磁性電磁波吸収体は、強磁性体の磁気共鳴に基づき発現する損失を利用している。すなわち強磁性体は、主として磁性元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等）の原子に束縛される電子（３ｄ電子）のスピン角運動量に基づく磁気モーメントを有している。そして交換相互作用などの作用を通じて磁気モーメントの向きが揃う結果、自発磁化が生じている。磁性体に電磁波を照射すると、低周波領域では磁壁移動により、高周波帯域では磁化回転により、磁化の向きが変動（磁化振動）する。周波数が高くなると、特定の周波数で、磁化振動が電磁波と干渉し合う結果、磁化が共鳴する現象、すなわち磁気共鳴が生じる。磁気共鳴が生じる周波数では、透磁率の虚部（μ’’）がピークをもち、損失が最大となる。磁気共鳴に基づく損失を磁気損失とよぶ。

【0009】

磁性電磁波吸収体の材料として、従来から軟磁性金属やフェライト（鉄系酸化物）が知られている。このうち、軟磁性金属は、飽和磁化及び透磁率がフェライトに比べて高いという利点があり、吸収体材料として多用されている。例えば、特許文献１には、絶縁性の基材中に粉末厚みが３μｍ以下の厚みの軟磁性扁平粉末を分散させて成ることを特徴とする高周波電磁波吸収体が開示されている（特許文献１の請求項１）。また特許文献１には、粉末厚みを薄くするにつれ、μ’’（複素透磁率の損失項）のピーク周波数ｆｒが高周波数側にシフトし、限界線（Ｓ；スネークライン）を超えるμ’’特性が得られること、従来吸収できなかった２ＧＨｚ以上の高周波数の電磁波を良好に吸収できることが記載されている（特許文献１の［００１２］及び［００１４］）。

【0010】

特許文献２には、質量％で、Ｓｉ：９～１２％、Ａｌ：１～５％、Ｃｒ：１～５％、残部Ｆｅおよび不純物からなることを特徴とする電磁波吸収体用扁平粉末、及び該扁平粉末を柔軟な絶縁材中に分散させて混練してなることを特徴とする電磁波吸収体が開示されている（特許文献２の請求項１～３）。

【0011】

一方で誘電損失を利用する誘電性電磁波吸収体も知られている。例えば特許文献３には、炭化ホウ素、導電性カーボン粉末、及び炭化ケイ素などの導電性材料と絶縁性材料とを含有する誘電損失材料を電磁波吸収体に適用することが開示されている（特許文献３の請求項１～１０）。また特許文献３には、当該電磁波吸収体が、軽量で、高周波域で吸収周波数帯の広い優れた電磁波吸収特性を示すことが記載されている（特許文献３の［０００７］）。

【0012】

【文献】特開平１１－０８７１１７号公報

【文献】特開２００８－０５０６４４号公報

【文献】特開２００７－０１９２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

このように磁性損失や誘電損失を利用した電磁波吸収体（磁性電磁波吸収体、誘電性電磁波吸収体）が従来から提案されるものの、電磁波吸収特性の改善を図る上で改良の余地がある。すなわち磁性に関してスネーク（Ｓｎｏｅｋ）の限界と呼ばれる理論が知られており、この理論によれば、磁性体の透磁率の上限と共鳴周波数との間に関係があるとされている。例えば、磁気異方性の小さい材料では、透磁率の上限と共鳴周波数の積が一定になる。そのため高い透磁率を維持した状態で共鳴周波数を高くすることができない。

【0014】

特許文献１や２では、扁平軟磁性粉末を用い、形状異方性により生じる磁気異方性を利用して高周波での吸収特性改善を目論んでいる。しかしながら、それでもスネークの限界を打ち破って高周波での吸収特性を大幅に改善することは困難である。また扁平粉末は充填性が悪いため、磁性粉末を高い充填率で含む吸収体を作製することが困難である。そのため吸収特性の向上及び高周波化を図る上で限界があった。また特許文献３は誘電性電磁波吸収体を目的とするものの、炭化ホウ素などの導電性セラミック材料を準備する必要がある。これらのセラミック材料は、これを製造するために高温・高圧合成などの特殊な手法が必要であり、コスト増につながりやすいという問題があった。

【0015】

本発明者らは、このような従来の実情に鑑みて鋭意検討を行った。その結果、電気絶縁性マトリックスと非磁性金属粉とを含む材料において、非磁性金属粉の形状や含有割合を制御することで、誘電損失が極大値をもつことを見出した。そして、この誘電損失を利用することで、高周波帯域で実用に供し得る電磁波吸収材料、及び電磁波吸収体を得ることができるとの知見を得た。

【0016】

本発明は、このような知見に基づき完成されたものであり、誘電損失を利用した、高周波帯域で実用に供し得る電磁波吸収材料及び電磁波吸収体の提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明は、下記（１）～（１０）の態様を包含する。なお本明細書において「～」なる表現は、その両端の数値を含む。すなわち「Ｘ～Ｙ」は「Ｘ以上Ｙ以下」と同義である。

【0018】

（１）電気絶縁性マトリックスと、前記電気絶縁性マトリックス中に分散する非磁性金属粉と、を含む、電磁波吸収材料であって、
前記非磁性金属粉の含有割合が５５体積％以上であり、
前記非磁性金属粉の平均アスペクト比が５．０以下であり、
前記電磁波吸収材料は０．１ＧＨｚ以上１３ＧＨｚ以下の周波数帯域において、誘電正接（ｔａｎδ_Ｅ）のピークをもち、前記ピークにおける誘電正接（ｔａｎδ_Ｅ）の値が０．０５以上である、材料。

【0019】

（２）前記非磁性金属粉の含有割合が６０体積％以上である、上記（１）の電磁波吸収材料。

【0020】

（３）前記非磁性金属粉が、銅（Ｃｕ）粉、銅（Ｃｕ）合金粉、銀（Ａｇ）粉、及び銀（Ａｇ）合金粉からなる群から選択される少なくとも一種である、上記（１）又は（２）の電磁波吸収材料。

【0021】

（４）前記非磁性金属粉は、体積平均粒径（Ｄ５０）が２．０μｍ以上である、上記（１）～（３）のいずれかの電磁波吸収材料。

【0022】

（５）前記非磁性金属粉は、体積平均粒径（Ｄ５０）の異なる金属粉の混合粉である、上記（１）～（４）のいずれかの電磁波吸収材料。

【0023】

（６）前記電気絶縁性マトリックスは、基油、ワックス及びロジンの少なくとも一つを含む、上記（１）～（５）のいずれかの電磁波吸収材料。

【0024】

（７）上記（１）～（６）のいずれかの電磁波吸収材料の成形体を備えた、電磁波吸収体。

【0025】

（８）前記電磁波吸収体は、電磁波入射方向における厚さが０．５ｍｍ以上である、上記（７）の電磁波吸収体。

【0026】

（９）前記電磁波吸収体は、０．１ＧＨｚ以上１３ＧＨｚ以下の周波数帯域において、１ｍｍ厚での伝送減衰率が１０ｄＢ以上となる領域を有する、上記（７）又は（８）の電磁波吸収体。

【0027】

（１０）上記（７）～（９）のいずれかの電磁波吸収体を備えた電子素子、電子部品又は電子機器。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、誘電損失を利用した、高周波帯域で実用に供し得る電磁波吸収材料及び電磁波吸収体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】電磁波吸収体の一例を示す概念図である。

【図2】電磁波吸収体の伝送減衰率を示すグラフである。

【図3】電磁波吸収体の伝送減衰率を示すグラフである。

【図4】電磁波吸収体の複素比誘電率（実部、虚部）を示すグラフである。

【図5】電磁波吸収体の複素比透磁率（実部、虚部）を示すグラフである。

【図6】電磁波吸収体の伝送減衰率を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明の具体的実施形態（以下、「本実施形態」という）について説明する。なお本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変更が可能である。

【0031】

＜＜１．電磁波吸収材料＞＞
本実施形態の電磁波吸収材料（以下、「材料」と称する場合がある）は、電気絶縁性マトリックスと、この電気絶縁性マトリックス中に分散する非磁性金属粉と、を含む。ここで電磁波吸収材料は、これを成形して電磁波吸収体を作製するための前駆体となるものである。すなわち電磁波吸収材料を成形することで、シートなどの形状を有する電磁波吸収体を作製することができる。なお、本明細書において、粉とは、独立する複数の粒子の集合体を意味する。複数の粒子が粉を構成すると言うこともできる。

【0032】

（１）非磁性金属粉
非磁性金属粉（以下、「金属粉」と称する場合がある）は、電気絶縁性マトリックス中に分散して含まれる。すなわち金属粉を構成する各粒子は、マトリックスを構成する成分（マトリックス成分）を介して互いに離間している。しかしながら全ての粒子が離間している必要はない。電磁波吸収特性を損なわない限り、一部の粒子同士が接触してもよい。

【0033】

非磁性金属粉は非磁性金属から構成される。ここで非磁性金属とは、強磁性金属以外の金属、すなわち室温で自発磁化をもたない金属である。より具体的には、非磁性金属は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ガドリニウム（Ｇｄ）及び正方晶ルテニウム（Ｒｕ）といった強磁性金属以外の金属である。非磁性金属粉は、不純物量を超えた強磁性金属を含まない。

【0034】

非磁性金属から構成される限り、非磁性金属粉の材質は限定されない。非磁性金属として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）などが例示される。金属粉は、単一金属で構成されてもよく、あるいは合金で構成されてもよい。ここで合金とは固溶体のみならず金属間化合物を含む概念である。また非磁性金属粉は１種類の金属粉のみから構成されてもよく、あるいは複数種の金属粉を混合して含んでもよい。また非共振時の導体損を低減する観点から、非磁性金属粉の電気抵抗は小さいほど好ましい。好ましくは、非磁性金属粉の体積抵抗率は１０^－５Ωｍ以下である。

【0035】

好ましくは、非磁性金属粉は、銅（Ｃｕ）粉、銅（Ｃｕ）合金粉、銀（Ａｇ）粉、及び銀（Ａｇ）合金粉からなる群から選択される少なくとも一種である。これらの粉末は、入手が容易であるとともに、電気抵抗が小さい。そのため吸収帯域以外の周波数領域での導体損を小さくすることができる。さらに金（Ａｕ）に比べて安価であるとともに、アルミニウム（Ａｌ）や亜鉛（Ｚｎ）に比べて酸化の影響が小さい。したがって、電磁波吸収特性に優れた吸収体を低コストで製造することが可能になる。

【0036】

本実施形態の電磁波吸収材料において、非磁性金属粉の含有割合は５５体積％以上である。このように非磁性金属粉を高充填率で吸収材料に含ませることで、誘電損失に基づく電磁波吸収特性を材料に付与することが可能になる。具体的には特定の周波数（誘電損失ピーク周波数）で誘電率の虚部（ε’’）が極大となり、その周波数近傍での吸収特性が最大になる。

【0037】

本実施形態の電磁波吸収材料が誘電損失に基づく電磁波吸収特性を発現する、その詳細な理由は不明である。特定の理論に基づき限定的に解釈されるべきではないが、次のように推察している。すなわち金属粉を構成する各粒子はマトリックス成分を介して互いに離間している。言い換えれば、粒子間にはマトリックス成分が介在する。マトリックス成分は電気絶縁性を有しているため、粒子間に介在するマトリックス成分中に静電容量が生じる。また金属粉の充填率が高いほど、隣接粒子間の平均間隔、すなわち粒子間に介在するマトリックス成分の厚さが小さくなる。そのため静電容量が大きくなり、その結果、材料全体として示す実効的な誘電率が大きくなる。マトリックスが誘電緩和現象を示す、あるいはマトリックスの容量成分（Ｃ成分）が金属粉の抵抗成分（Ｒ成分）及び／又は誘導成分（Ｌ成分）と作用して共振現象を示すことで、特定の周波数で誘電損失が増大するのではないかと考えている。これに対して金属粉の含有割合が５５体積％未満であると、容量成分が小さくなり過ぎてしまう結果、電磁波吸収特性が不十分になるのではないかと推測している。

【0038】

電磁波吸収特性を高める上で、非磁性金属粉の含有割合は高いほど好ましい。含有割合は６０体積％以上、６５体積％以上、７０体積％以上、７５体積％以上、または８０体積％以上であってもよい。一方で含有割合が過度に高いと、金属粉を構成する粒子同士が接触する確率が高くなる。粒子同士が接触すると、マトリックスの容量成分が消失するため、却って電磁波吸収特性が劣化する恐れがある。含有割合は９５体積％以下、９０体積％以下、または８５体積％以下であってもよい。

【0039】

本実施形態の電磁波吸収材料において、非磁性金属粉の平均アスペクト比は５．０以下である。平均アスペクト比は、金属粉を構成する複数粒子のアスペクト比の平均値であり、またアスペクト比は各粒子の短軸径に対する長軸径の比（長軸径／短軸径）である。平均アスペクト比の小さい粉末を用いることで、電磁波吸収特性をより優れたものにすることが可能になる。すなわち、平均アスペクト比の小さい粉末では、これを構成する各粒子の球形度が高い。そのため粒子間に働くフリクションが小さく、材料製造時に粒子の充填が密に行われる。したがって金属粉充填率の高い電磁波吸収材料を得ることができる。これに対して、従来の磁性電磁波吸収材料では、磁気異方性の大きい扁平粉が用いられている。このような扁平粉はアスペクト比が大きく、充填率を高めることが困難である。本実施形態の電磁波吸収材料では、誘電損失に基づく電磁波吸収特性を利用しているため、充填性のよいアスペクト比の小さい金属粉の使用が可能である。平均アスペクト比は４．０以下、３．０以下、または２．０以下であってもよい。

【0040】

非磁性金属粉は、好ましくは、その体積平均粒径（Ｄ５０）が２．０μｍ以上である。粒径を大きくすることで、電磁波吸収特性を高めることができる。その詳細な理由は不明であるが、表皮効果に起因するのではないかと推測している。Ｄ５０は２．０μｍ以上がより好ましく、８．０μｍ以上がさらに好ましい。Ｄ５０の上限は限定されない。しかしながらＤ５０が過度に大きいと、シートやグリスや塗料といった組成物にした際に均質なシートや塗膜にできない恐れがある。Ｄ５０は２０．０μｍ以下が好ましく、１５．０μｍ以下がより好ましい。体積平均粒径（Ｄ５０）は、レーザー回折散乱法などの手法で体積粒度分布を求め、その粒度分布における５０％累積径として算出することができる。

【0041】

非磁性金属粉の粒度分布は限定されない。例えば、多峰性の粒度分布を示してもよく、あるいは単峰性の粒度分布を示してもよい。しかしながら多峰性の粒度分布を示すことが好ましい。粗粉の間隙に微粉が充填される結果、金属粉の充填率が高くなり易いからである。多峰性粒度分布を示す金属粉として、体積平均粒径（Ｄ５０）の異なる金属粉の混合粉が挙げられる。具体的には、体積平均粒径（Ｄ５０）が０．１μｍ以上１．５μｍ未満の範囲内にある微粉と、Ｄ５０が１．５μｍ以上５μｍ未満の範囲内にある中粒粉と、Ｄ５０が５μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にある粗粉と、の混合粉が挙げられる。この場合、各粉の割合は、微粉：５体積％以上３０体積％以下、中粒粉：５体積％以上３０体積％以下、及び粗粉：３０体積％以上７０体積％以下とすることができる。ここで微粉と中粒粉と粗粉の合計は１００体積％またはそれ以下である。

【0042】

（２）電気絶縁性マトリックス
電気絶縁性マトリクス（以下、「マトリックス」と称する場合がある）は、電磁波吸収材料の母材（基材）となるものである。電気絶縁性を有する限りマトリックスの材質は限定されない。固体、液体、ゲル及びそれらの混合物のいずれから構成されていてもよい。例えば、有機化合物、樹脂、ゴム、ガラス、セラミックなどの絶縁性材料が挙げられる。なお本明細書において、電気絶縁性を有する材料とは、その体積抵抗（比抵抗）が１０^５Ωｃｍ以上の材料を指す。

【0043】

電気絶縁性マトリックスの含有割合は、好ましくは５．０体積％以上４５体積％以下である。金属粉末の含有割合が５５体積％以上に限定されるため、電気絶縁性マトリックスの含有割合は４５体積％以下に限定される。

【0044】

電気絶縁性マトリックスは、好ましくは基油、ワックス及びロジンの少なくとも一つを含む。すなわち基油、ワックス及びロジンのいずれか一つを含んでもよく、あるいは複数を組み合わせて含んでもよい。基油、ワックス及びロジンの全てを含んでもよい。

【0045】

電気絶縁性マトリックスは基油を含んでもよい。基油は、金属粒子に対する濡れ性が高いとともに、電気絶縁性に優れるという特徴がある。そのため、基油を用いて薄い電気絶縁性被膜を粒子表面に設けることができる。また基油は、適度な粘性を有するが故に、粒子表面に形成された被膜が破壊されにくいという特徴がある。そのため、金属粉末の充填率を高めても、粒子同士の直接接触を防ぐことが可能となる。

【0046】

基油の種類は限定されない。鉱物油、合成油、植物油、及び動物油のいずれであってもよい。鉱油はパラフィン系及びナフテン系のいずれであってもよい。また合成油として、炭化水素系、エステル系、エーテル系、シリコーン系、フッ素系などを用いることができる。好ましくはエステル系、特に好ましくはポリエーテルエステルである。

【0047】

基油は他の成分と共に電気絶縁性マトリックスを構成することができる。吸収材料に含まれる基油の含有割合は、８．０体積％以上４０．０体積％以下が好ましく、１０．０体積％以上３５．０体積％以下がより好ましい。含有割合を上述の範囲内にすることで、金属粉末を構成する粒子同士の直接接触をより効果的に防ぐことが可能となる。

【0048】

電気絶縁性マトリックスはワックスを含んでもよい。ワックスは、潤滑性付与の効果があるとともにバインダーとして機能する。すなわちワックスを用いることで、金属粒子の滑りがよくなり、充填性が向上する。また吸収材料成形後にワックスは常温で固化するため、金属粒子同士を結着して保形性を高める効果がある。金属粉の分散性向上を図る観点から、ワックスは、その酸価の高いものが好ましい。ワックスの酸価は２０ｍｇ／ｇ以上が好ましく、４０ｍｇ／ｇ以上がより好ましい。またワックスの種類は、限定されるものではないが、合成ワックス、植物ワックス、及び／又は石油ワックスが好ましい。

【0049】

ワックスは他の成分と共に電気絶縁性マトリックスを構成することができる。吸収材料に含まれるワックスの含有割合は２．０体積％以上１５．０体積％以下が好ましく、４．０体積％以上１０．０体積％以下がより好ましい。含有割合を上述の範囲内にすることで、適度な潤滑性及び保形性を吸収材料に付与することができる。

【0050】

電気絶縁性マトリックスはロジンを含んでもよい。ロジンは、粘性付与の効果があるとともに、バインダーとして機能する。すなわちロジンを用いることで、吸収材料の粘性が適度になるともに、保形性を高める効果がある。金属粉の分散性向上を図る観点から、ロジンは、その酸価の高いものが好ましい。ロジンの酸価は１００ｍｇ／ｇ以上が好ましく、１２０ｍｇ／ｇ以上がより好ましい。またロジンの種類は、限定されるものではないが、トールロジン、ガムロジン、及び／又はウッドロジンが好ましい。

【0051】

ロジンは他の成分と共に電気絶縁性マトリックスを構成することができる。吸収材料に含まれるロジンの含有割合は５．０体積％以上２０．０体積％以下が好ましく、８．０体積％以上１５．０体積％以下がより好ましい。含有割合を上述の範囲内にすることで、適度な粘性及び保形性を吸収材料に付与することができる。

【0052】

電気絶縁性マトリックスは、必要に応じて分散剤を含んでもよい。分散剤は、金属粉と基油との親和性を高める作用がある。そのため、分散剤を加えることで、金属粉の分散性を向上させることができる。具体的には、金属粉の充填率が高い場合であっても、金属粉を構成する粒子の狭い間隙に基油が浸透し、粒子間の直接接触を抑制する効果がある。

【0053】

分散剤は、粉末の酸基と塩基の表面状態に合わせて適宜、選択すればよい。金属粉末は表面が塩基性であることが多く、それに適用する分散剤は、その酸価の高いものが好ましい。酸価の高い分散剤を用いると、金属粉の分散性向上の効果がより一層顕著になる。分散剤の酸価は５．０ｍｇ／ｇ以上が好ましく、２０．０ｍｇ／ｇ以上がより好ましい。また分散剤の種類は、限定されるものではないが、ポリエーテルカルボン酸、ポリエーテルリン酸エステル、及び／又は高級脂肪酸ポリエステルが好ましい。さらに吸収材料に含まれる分散剤の含有割合は０．１体積％以上３．０体積％以下が好ましく、０．５体積％以上２．０体積％以下がより好ましい。含有割合を上述の範囲内とすることで、分散性向上の効果を十分に発揮させることが可能になる。

【0054】

電気絶縁性マトリックスは、基油、ワックス、ロジン、及び分散剤以外の他の成分を含んでもよい。他の成分として、防錆剤、金属不活性剤、レオロジー制御剤及び／又は酸化防止剤などが挙げられる。他の成分は、用途に応じてこれを適宜、選択すればよい。

【0055】

本実施形態の電磁波吸収材料は高周波帯域で誘電損失の極大値をもつ。例えば超短波（３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚ）、極超短波（３００ＭＨｚ～１ＧＨｚ）、準マイクロ波（１ＧＨｚ～３ＧＨｚ）、及び／又はマイクロ波（３ＧＨｚ以上）の周波数帯域で誘電損失が極大になる。より具体的には電磁波吸収材料は０．１ＧＨｚ以上１３ＧＨｚの周波数帯域において、誘電正接（ｔａｎδ_Ｅ）のピークをもつことができる。またこのピークにおける誘電正接（ｔａｎδ_Ｅ）の値（極大値）を０．０５以上、０．１０以上、０．１５以上、または０．２０以上に高めることが可能である。

【0056】

＜＜２．電磁波吸収材料の製造＞＞
本実施形態の電磁波吸収材料は、上述した要件を満足する限り、その製造方法は限定されない。例えば、マトリックスを構成する成分またはその前駆体と非磁性金属粉とを混練して製造することができる。混錬は、プラネタリーミル、自公転ミキサー、及び／又は三本ロールなどの公知の装置を用いて行えばよい。

【0057】

＜＜３．電磁波吸収体＞＞
本実施形態の電磁波吸収体は、上述した電磁波吸収材料の成形体を備える。すなわち電磁波吸収体を成形して作製される。成形手法は限定されない。例えば、電磁波吸収材料を圧延ロールやドクターブレード法などの手法でシート成形してもよい。あるいは電磁波吸収材料を基体上に塗布して塗膜を成膜する手法であってもよい。成形体が得られる限り、その手法は限定されない。

【0058】

電磁波吸収体は、その厚さが大きいほど、優れた吸収特性を示す。電磁波入射方向における厚さは０．５ｍｍ以上が好ましく、１．０ｍｍ以上がより好ましく、１．５ｍｍ以上がさらに好ましい。なお電磁波入射方向における厚さとは、電磁波吸収体（電磁波吸収材料成形体）の表面と裏面との間の厚さであり、また表面及び裏面とは、電磁波が入射する方向に向かう面とそれに対向する面のことである。

【0059】

電磁波吸収体は、電磁波吸収材料成形体以外の部材を備えてもよい。例えば表面にインピーダンス整合層や表面保護層を設けてもよい。また裏面に反射部材を設けてもよい。インピーダンス整合層として、磁性粉や誘電体粉末を樹脂中に分散させた層が例示される。表面保護層として、樹脂やガラスからなる層が例示される。反射部材として、膜状、箔状、または網状の金属部材が挙げられる。

【0060】

電磁波吸収体は、その用途が限定されず、公知の用途に適用すればよい。例えば、電磁波吸収体を備えた電子素子、電子部品又は電子機器に適用できる。また建物の外壁や内壁などの建築部材に適用してもよい。使用態様も限定されるものではなく、公知の態様にすればよい。例えば、シート状又は塗膜状の電磁波吸収体を、電子機器筐体の外面又は内面に貼り付ける態様としてもよい。あるいは電子部品のパッケージ外面に設ける態様としてもよい。さらに電子素子や電子部品の内部に電磁波吸収体を設ける態様としてもよい。

【0061】

本実施形態の電磁波吸収体は、高周波帯域で誘電損失に基づく電磁波吸収特性を示す。例えば超短波（３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚ）、極超短波（３００ＭＨｚ～１ＧＨｚ）、準マイクロ波（１ＧＨｚ～３ＧＨｚ）、及び／又はマイクロ波（３ＧＨｚ以上）の周波数帯域で、実用に供し得る電磁波吸収特性を示す。より具体的には、電磁波吸収体はは０．１ＧＨｚ以上１３ＧＨｚ以下の周波数帯域において、１ｍｍ厚での伝送減衰率の値が１０ｄＢ以上、１５ｄＢ以上、２０ｄＢ以上、２５ｄＢ以上、または３０ｄＢ以上となる領域を有することができる。

【0062】

このような本実施形態によれば、誘電損失を利用した、高周波帯域で実用に供し得る電磁波吸収材料及び電磁波吸収体を得ることができる。このような電磁波吸収材料や電磁波吸収体は、従来から知られていない。例えば、特許文献１や特許文献２は、電磁波吸収体に含まれる軟磁性粉末を扁平化することで、スネークの限界を超える吸収特性を得ることを提案している。しかしながら、これらの文献に開示される電磁波吸収体は、強磁性たる軟磁性粉により発現する磁気損失を利用したものであり、誘電損失を利用する本実施形態の電磁波吸収体とは電磁波吸収のメカニズムが異なる。また軟磁性扁平粉末は粒子間のフリクションが大きく、高充填化が困難である。

【0063】

特許文献３には誘電損失材料を電磁波吸収体に適用することが提案されるものの、誘電損失材料として用いられるのは炭化ホウ素などの導電性材料であり、これらは金属粉ではない。実際、特許文献３には、金属粉たるアルミニウム粉末を４５体積％の割合で含む比較例サンプル（比較例２）が開示されるものの、この比較例２は吸収特性を示さないとされている（特許文献３の表２）。

【実施例】

【0064】

本発明を、以下の実施例及び比較例を用いて更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0065】

［実験例Ａ］
実験例Ａでは、非磁性金属粉たる銅（Ｃｕ）粉をフィラーとして用い、フィラーを種々の割合で含む電磁波吸収体を作製した。そしてフィラー含有割合の影響を調べた。

【0066】

（１）電磁波吸収体の作製
［例１～例３］
フィラー、基油、分散剤、ワックス、及びロジンを原料として準備した。フィラーとして、下記表１に示すＣｕ粉Ａ（Ｄ５０：８．０μｍ）を用いた。またフィラー以外の原料（基油、分散剤、ワックス、及びロジン）として下記表２に示すものを用いた。

【0067】

次いで、準備した原料（フィラー、基油、分散剤、ワックス、及びロジン）を秤量し、さらに自公転ミキサー（株式会社シンキー、あわとり練太郎、型式ＡＲＴ－９３０Ｔｗｉｎ）を用いて混錬処理を施して混錬物を得た。このようにして電磁波吸収材料を作製した。秤量は、下記表３に示される配合組成が得られるように行った。また混錬処理は、１３５０ｒｐｍでの回転速度で４分間行った。

【0068】

その後、得られた混錬物をフィルム間に挟み、加熱圧延ロール（株式会社井元製作所、型式ＩＭＣ－１Ａ０４）を用いて膜厚が所定値になるように圧延してシートを得た。加熱圧延は１００℃の温度で行った。得られたシートの厚みは１ｍｍであり、このシートを電磁波吸収体として評価に用いた。

【0069】

【表1】

【0070】

【表2】

【0071】

【表3】

【0072】

（２）評価
例１～例３について、各種特性の評価を以下のとおり行った。

【0073】

＜電磁波吸収特性＞
電磁波吸収特性の評価を、マイクロストリップラインを用いた伝送減衰率測定により行った。具体的には、シート状の電磁波吸収体を１０ｃｍ×５ｃｍのサイズに切断して測定試料を作製した。次いで、マイクロストリップライン（キーコム株式会社、型式ＴＦ－６Ｃ）上に測定試料を置き、さらにその上に荷重（５００ｇ）を加えた。荷重を加えた状態でマイクロストリップラインにネットワークアナライザからの高周波信号を入射し、反射特性を測定した。そしてＳパラメータ（Ｓ１１、Ｓ２１）を用いて、下記（１）式にしたがって伝送減衰率Ｒ_ＴＰを求めた。

【0074】

【数1】

【0075】

（３）評価結果
例１～例３で得られたサンプルの伝送減衰率を図２に示す。いずれのサンプルでも６ＧＨｚ近傍の周波数域で伝送減衰率の増大が見られた。したがってこの周波数帯域で電磁波吸収特性を示すことが分かった。またフィラー含有割合が大きいほど減衰率が高いことが分かった。具体的には、フィラー割合が５０体積％以上である例３では最大減衰率が６ｄＢ程度であるのに対し、フィラー割合が５５体積％以上である例１及び例２では最大減衰率が１０ｄｂ以上であった。このことから、フィラー割合を５５体積％以上に高めることで、実用に供し得る電磁波吸収体を実現できることが分かった。

【0076】

［実験例Ｂ］
実験例Ｂでは、粒径の異なる３種類のＣｕ粉（フィラー）を混合して用いて、フィラーを種々の割合で含む電磁波吸収体を作製した。

【0077】

（１）電磁波吸収体の作製
［例４～例７］
フィラー、基油、分散剤、ワックス、及びロジンを原料として準備した。フィラーとして、上記表１に示すＣｕ粉Ａ（Ｄ５０：８．０μｍ）、Ｃｕ粉Ｂ（Ｄ５０：２．０μｍ）及びＣｕ粉Ｃ（Ｄ５０：０．４５μｍ）を用いた。またフィラー以外の原料（基油、分散剤、ワックス、及びロジン）として上記表２に示すものを用いた。

【0078】

次いで、実験例Ａと同様にして電磁波吸収材料と電磁波吸収体を作製した。秤量は、下記表４に示される配合組成が得られるように行った。またシートの膜厚は１ｍｍとした。

【0079】

【表4】

【0080】

（２）評価
例４～例７について、各種特性の評価を実験例Ａと同様にして行った。

【0081】

（３）評価結果
例４～例７で得られたサンプルの伝送減衰率を図３に示す。フィラー充填率が高くなるにつれて、吸収特性が低周波側にシフトした。すなわち４ＧＨｚ帯で吸収性が上昇する一方で、６ＧＨｚでは低下する傾向が見られた。またいずれのサンプルでも最大減衰率が２０ｄＢ以上であり、サンプルによっては３０ｄＢ以上であった。

【0082】

［実験例Ｃ］
（１）評価
実験例Ｃでは、例５で得られたサンプル（Ｃｕ粉、充填率７０体積％）につき、複素比誘電率（ε_ｒ＝ε_ｒ’－ｊε_ｒ’’）と複素比透磁率（μ_ｒ＝μ_ｒ’－ｊμ_ｒ’’）の測定を行った。なおε_ｒ’とε_ｒ’’はそれぞれ複素比誘電率の実部及び虚部であり、またμ_ｒ’とμ_ｒ’’はそれぞれ複素比透磁率の実部及び虚部である。

【0083】

＜誘電率＞
電磁波吸収体の複素比誘電率（εｒ＝ε_ｒ’－ｊε_ｒ’’）を同軸管Ｓパラメータ法で測定した。具体的には、リング状サンプル（内径３．０６～３．１０ｍｍ、外径６．９３～６．９６ｍｍ）を作製し、これを同軸管ホルダーにセットした。そして、ベクトルネットワークアナライザ（アンリツ株式会社、ＭＳ４６１２２Ａ）を用いて測定した。また比誘電率の実部（ε_ｒ’）と虚部（ε_ｒ’’）を用いて下記（２）式にしたがって誘電正接（ｔａｎδ_Ｅ）を算出した。

【0084】

【数2】

【0085】

＜透磁率＞
電磁波吸収体の複素比透磁率（μ_ｒ＝μ_ｒ’－ｊμ_ｒ’’）をＳパラメータ反射法で測定した。具体的には、シート状の電磁波吸収体をドーナツ状円板型に打ち抜いて測定試料（外径６．９３～６．９６ｍｍ、内径３．０６～３．１０ｍｍ、膜厚２ｍｍ）を作製した。次いで、測定試料を治具にセットし、ベクトルネットワークアナライザを用いて周波数掃引することで複素比透磁率を測定した。また比透磁率の実部（μ_ｒ’）と虚部（μ_ｒ’’）を用いて下記（３）式にしたがって損失係数（ｔａｎδ_Ｍ）を算出した。

【0086】

【数3】

【0087】

（２）結果
例５のサンプル（Ｃｕ粉、充填率７０体積％）の複素比誘電率と複素比透磁率をそれぞれ図４及び図５に示す。

【0088】

例５では、７ＧＨｚ近傍で誘電損失の増大が確認された（図４）。すなわちこの周波数帯域で、比誘電率実部（ε_ｒ’）が低下し、また比誘電率虚部（ε_ｒ’’）及び誘電正接（ｔａｎδ_Ｅ）のピークが見られた。一方で透磁率には明瞭な動きは見られなかった（図５）。このことから非磁性金属粉をフィラーとして用いた場合に誘電損失が発現し、この誘電損失を吸収特性に利用できることが分かった。

【0089】

［実験例Ｄ］
実験例Ｄでは、粒径の異なる３種類の銀（Ａｇ）粉（フィラー）を混合して用いて電磁波吸収体を作製した。

【0090】

（１）電磁波吸収体の作製
［例８］
フィラー、基油、分散剤、ワックス、及びロジンを原料として準備した。フィラーとして、上記表１に示すＡｇ粉Ａ（Ｄ５０：５．０μｍ）、Ａｇ粉Ｂ（Ｄ５０：１．５μｍ）及びＡｇ粉Ｃ（Ｄ５０：０．３μｍ）を用いた。またフィラー以外の原料（基油、分散剤、ワックス、及びロジン）として上記表２に示すものを用いた。

【0091】

次いで、実験例Ａと同様にして電磁波吸収材料と電磁波吸収体を作製した。秤量は、下記表５に示される配合組成が得られるように行った。またシートの膜厚は１ｍｍとした。

【0092】

【表5】

【0093】

（２）評価
例８について、各種特性の評価を実験例Ａと同様にして行った。

【0094】

（３）評価結果
例８で得られたサンプルの伝送減衰率を図６に示す。６ＧＨｚ近傍の周波数域で伝送減衰率の増大が見られた。したがってこの周波数帯域で電磁波吸収特性を示すことが分かった。また最大減衰率が２０ｄｂ以上であった。このことから、Ａｇ粉を用いても、実用に供し得る電磁波吸収体を実現できることが分かった。

【符号の説明】

【0095】

１ 電磁波吸収体
２ 吸収体本体
３ 金属膜
４ 入射波
５ 反射波
６ 反射波

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】