專利名稱：電磁波吸收體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁波吸收體及其制造方法，更加詳細(xì)的是涉及為了在所選的5-6GHz的高頻帶內(nèi)能發(fā)揮穩(wěn)定的電磁波吸收特性而設(shè)計(jì)的電磁波吸收體及其制造方法。
背景技術(shù)：
對橡膠或各種的樹脂類的基體和軟磁性粉末的混練物進(jìn)行輥壓成形為片狀的材料實(shí)際上可用作電磁波吸收體。將該電磁波吸收體裝入各種電氣及電子設(shè)備中，可吸收這些設(shè)備所產(chǎn)生的或其他設(shè)備等傳播來的電磁波干擾，防止設(shè)備的誤動作等。
最近趨勢是對電氣及電子設(shè)備及其系統(tǒng)的驅(qū)動不向使用信號的高頻化方向發(fā)展。例如，在設(shè)置室內(nèi)無線LAN時，人們探討使用5GHz頻帶的高頻波，另外，在ETC系統(tǒng)或DSRC(窄帶通信)的領(lǐng)域內(nèi)，現(xiàn)在采用5.8GHz頻帶。
由此，即使對于裝入上述系統(tǒng)內(nèi)的電磁波吸收體，人們也要求其能在高頻帶發(fā)揮很好的電磁波吸收特性。
為了解決上述問題，例如在日本特許公開公報(bào)2003-60383號中作為能用于高頻帶的電磁波吸收體公開了一種填充了25-40體積％的例如平均粒徑在3μm以下的軟磁性粉末到基體是聚丙烯中而形成的電磁波吸收片。
但是，電磁波就頻率來說，可用于非常領(lǐng)域。所以對于電磁波吸收體也要求其能對應(yīng)于使用領(lǐng)域的利用頻率，發(fā)揮優(yōu)異的吸收特性。即，作為電磁波吸收體來說，不一定必須是在全部頻帶中發(fā)揮優(yōu)異的吸收特性，而通過在所選擇的某特定的頻帶內(nèi)具有優(yōu)異的吸收特性，作為利用該頻帶的系統(tǒng)來說，該電磁波吸收體就是有用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造電磁波吸收體及其制造方法，該電磁波吸收體是設(shè)計(jì)為對于5-6GHz頻帶的高頻具有優(yōu)異的吸收特性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明中提供一種如下構(gòu)成的吸收5-6GHz頻帶高頻的電磁波吸收體，該電磁波吸收體由基體和填充在上述基體中的、至少表層部分具有導(dǎo)電性并且粒徑D50值所示的粒徑為3-20μm的粉末構(gòu)成，填充在基體中的粉末的填充體積比被設(shè)定，以使由該電磁波吸收體需要吸收的頻帶頻率的復(fù)數(shù)相對磁導(dǎo)率(μ”)除以該填充體積比(V)的值表示的標(biāo)準(zhǔn)值成為所用粉末的D50值所示的上述粒徑范圍內(nèi)的某個值。


圖1是顯示電磁波吸收體的厚度(δ)、粉末的填充體積比(V)和標(biāo)準(zhǔn)值(P)的相互關(guān)系的圖。
圖2是顯示粉末的D50的值和采用該粉末而制得的電磁波吸收體在頻率為5GHz、6GHz時的損耗效果的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明者著重于如下的實(shí)際獲得的經(jīng)驗(yàn)將基體和軟磁性粉末的混練物成形而得的電磁波吸收體的吸收特性與頻率的關(guān)系主要取決于分散填充在基體中的軟磁性粉末的粒徑及其填充體積比，還受到電磁波吸收體的厚度等因素的影響。
因此，針對這些因素對吸收特性的影響進(jìn)行了研究，其結(jié)果明確了如下所述的事實(shí)首先，若軟磁性粉末填充到基體中的填充體積比相同、并且所制得的電磁波吸收體的厚度也相同時，可知使用粒徑小的軟磁性粉末，粉末引起的損耗特性的峰往高頻帶一側(cè)移動。
若所用的粉末的粒徑相同時，粉末的填充體積比大的電磁波吸收體具有高頻帶的粉末引起的損耗特性下降的趨勢。
另外，若將電磁波吸收體的厚度減薄的話，可明確具有其吸收特性的峰向高頻帶一側(cè)移動的趨勢。
還明確了成形后的電磁波吸收體的厚度受粉末的填充體積比的影響。
這里的填充體積比由如下所述定義。即，將制得的電磁波吸收體的體積定為1的話，該填充體積比表示軟磁性粉末占該電磁波吸收體中的體積。
現(xiàn)在將該填充體積比表示為V的話，V值是比1小的值，采用的基體體積和該V值之和事實(shí)上具有成為1的關(guān)系。
這里的“事實(shí)上”是指在成形的電磁波吸收體中還存在基體和粉末進(jìn)行混煉時所混入的因大氣等引起的氣泡，而實(shí)際上這些氣泡所占有體積非常小，小到可被忽略的程度。
從上述發(fā)現(xiàn)可知采用一定粒徑的粉末作為軟磁性粉末制造電磁波吸收體時，其吸收特性主要由粉末的填充體積比來決定。
另外，在電磁波吸收體的情況下，入射電磁波在填充的軟磁性粉末的表面上引起渦流流動。該粉末產(chǎn)生電阻發(fā)熱。即，入射電磁波的一部分能量被粉末作為渦流損耗吸收，轉(zhuǎn)化為熱能消耗。換個角度考慮的話，入射電磁波的能量因存在有渦流流動的粉末而損耗。
因此，該損耗越大的電磁波吸收體意味著其對入射電磁波的吸收特性越優(yōu)異。
而且，通常吸收特性的優(yōu)劣由電磁波吸收體的復(fù)數(shù)相對磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分(μr”)的大小來判定。
因此，本發(fā)明者又對表示電磁波吸收體的上述損耗的效果的指標(biāo)進(jìn)行探討。將該電磁波吸收體的復(fù)數(shù)相對磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分(μr”)除以填充了的軟磁性粉末的填充體積比(V)而得的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，可通過填充體積比(V)對電磁波吸收體的復(fù)數(shù)相對磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分(μr”)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
因此產(chǎn)生一個想法，就是是否可通過控制該標(biāo)準(zhǔn)值來使吸收特性的峰位于使用目標(biāo)的高頻帶內(nèi)。
還對粉末粒徑進(jìn)行了探討。
即，求出各種以某個體積比將粒徑不同的軟磁性粉末和基體進(jìn)行混練后所形成的具有某厚度的電磁波吸收體的5-6GHz的頻帶內(nèi)的上述標(biāo)準(zhǔn)值(μ”/V)。
其結(jié)果發(fā)現(xiàn)如下事實(shí)在各種電磁波吸收體的厚度和填充體積比相同的情況下，若只要將粉末的粒徑控制在D50值在3-20μm的范圍內(nèi)的話，即使粒徑在該范圍內(nèi)怎樣地變化，5-6GHz的頻帶內(nèi)的上述標(biāo)準(zhǔn)值也為恒定值并且該值恒定在3-20的范圍內(nèi)。
這里的D50值指的是粉末的粒度分布曲線的相對累積頻率達(dá)到50％時的粒徑，單位為μm。
上述標(biāo)準(zhǔn)值(μr”/V)涉及將電磁波射向某個電磁波吸收體時的該電磁波吸收體的吸收特性的優(yōu)劣(電磁波吸收能力的優(yōu)劣)，是表示每單位體積的填充在吸收體內(nèi)的粉末的貢獻(xiàn)度，即，意味著填充粉末對損耗大小的效果，所以以后，還可將該標(biāo)準(zhǔn)值稱為損耗效果。
另一方面，在上述研究過程中還發(fā)現(xiàn)即使采用材質(zhì)不同的各種粉末，只要其粒徑的D50值在3-20μm的話，則不局限于軟磁性材料，即使是非磁性的導(dǎo)電性材料，只要滿足上述標(biāo)準(zhǔn)值的話，也可使采用該材料制得的電磁波吸收體的吸收特性的峰位于5-6GHz的頻帶內(nèi)。
本發(fā)明的電磁波吸收體為基于上述發(fā)現(xiàn)而開發(fā)出來的產(chǎn)品，用于吸收體的粉末是至少表層部分具有導(dǎo)電性并且D50值為3-20μm的粉末。將該粉末填充在基體中而制得的電磁波吸收體，其復(fù)數(shù)相對磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分(μr”)除以上述粉末的填充體積比(V)的值為3-20。
本發(fā)明的用于電磁波吸收體的粉末是粒徑的D50值為3-20μm的粉末，并且該粉末的至少表層部分具有導(dǎo)電性。
在用D50值大于20μm的粉末時，采用該粉末而制得的電磁波吸收體的吸收特性的峰值出現(xiàn)在低于5GHz的低頻帶一側(cè)，若采用小于3μm的粉末時，吸收特性的峰值則出現(xiàn)在高于6GHz的高頻帶一側(cè)，無論哪一種，在使用目標(biāo)的頻帶即5-6GHz頻帶內(nèi)，吸收特性下降。
粉末的至少表層部分必須具有導(dǎo)電性。若至少表層部分不具有導(dǎo)電性的話，則入射高頻時，粉末表面不流過渦流，因此不能吸收電磁波。此時的導(dǎo)電性程度，以電阻率計(jì)，只要在10000μΩ·cm以下就足夠了。
作為這樣的粉末材料，可用以往所用的各種軟磁性材料。但不限定于這樣的軟磁性材料，只要是至少表層部分具有導(dǎo)電性的材料，則哪一種都可以。例如，可用Al粉、Cu粉、碳粉之類的非磁性材料的粉末。
該粉末可以是實(shí)芯的，也可以是氣球狀的中空的。也可以是芯體例如為陶瓷或絕緣材料、但將其表面鍍上導(dǎo)電性材料而使表面具有導(dǎo)電性的粉末。
該粉末，在材質(zhì)例如為軟磁性材料時，可利用噴射法制得。在利用水噴射法制造時，通過適當(dāng)選定噴咀的口徑、溶液的噴出流速、水渦流噴射的壓力等來形成粉體，然后對其進(jìn)行分級而制得。另外，利用水噴射法制得的粉末還可以用アトライタ進(jìn)行粉碎后，進(jìn)行分級后制得。
本發(fā)明的電磁波吸收體如下所述進(jìn)行制造工序1預(yù)先準(zhǔn)備電磁波吸收體的厚度(δ)、所用的粉末填充在基體中的填充體積比(V)、此時的標(biāo)準(zhǔn)值(μ”/V)的相互關(guān)系的圖。
具體地說，對分別以厚度δ1，δ2……δx，填充體積比V1，V2……Vy進(jìn)行組合而預(yù)先制得的各種電磁波吸收體在5-6GHz頻帶的復(fù)數(shù)相對磁導(dǎo)率進(jìn)行測定，求出標(biāo)準(zhǔn)值Pxy，制成如圖1所示的相互關(guān)系圖。
工序2決定所制得的電磁波吸收體的厚度和所用的粉末的D50值，將D50值定在3-20的范圍內(nèi)。
工序3根據(jù)如圖1所示相互關(guān)系圖，求出對應(yīng)于工序2中所定的δ值的標(biāo)準(zhǔn)值(Pxy)，決定對應(yīng)于該P(yáng)xy值的填充體積比(V)。
工序4最后以工序3所定的填充體積比將工序2所定的粉末和基體進(jìn)行混煉后，以工序2所定的厚度成形該混練物。
作為基體，可用橡膠或聚氯乙烯、環(huán)氧、聚苯硫、尼龍之類的樹脂。
此時，通過調(diào)整粉末的量和基體的量，使得到的成形片狀體的μr”/V為3-20。
實(shí)施例用水噴射法制得Fe-Cr-Si類粉末，將其分級，準(zhǔn)備D50值在1-20μm的范圍內(nèi)的7種粉末。
采用聚氯乙烯作為基體，將其和上述各種粉末進(jìn)行混煉，以使其填充體積比(V)為0.3。
將所得的混練物成形為片狀，而制得電磁波吸收體。
對上述的電磁波吸收體測量頻率為5GHz和6GHz時的復(fù)數(shù)相對磁導(dǎo)率，分別算出虛數(shù)部分(μr”)，求出損耗效果(μr”/V)。
入射各頻率的電磁波時的μr”/V和D50值的關(guān)系如圖2所示。
圖2中，○符號是頻率為5GHz時的結(jié)果，●符號是頻率為6GHz時的結(jié)果。
從圖2可知采用了D50值在3-17μm的范圍內(nèi)的粉末制得的電磁波吸收體，無論在頻率為5GHz、6GHz中的任何一種情況，損耗效果都比4.4大。
在Fe-Cr類、Fe-Cr-Al類、Fe-Si-Al類的粉末時，也得到相同的結(jié)果。
如上所述，本發(fā)明的粉末是用于制造可使用在5-6GHz頻帶的電磁波吸收體的有效的粉末。
這是因?yàn)?，用于電磁波吸收體的粉末是至少表層部分具有導(dǎo)電性且D50值為3-20μm的粉末，而且電磁波吸收體被設(shè)計(jì)為上述粉末的填充體積比(V)和復(fù)數(shù)相對磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分(μr”)之間存在μr”/V為3-20的關(guān)系。
權(quán)利要求
1.電磁波吸收體，其特征在于，它是如下構(gòu)成的吸收5-6GHz頻帶高頻的電磁波吸收體，由基體和填充在上述基體中的、至少表層部分具有導(dǎo)電性并且D50值所示的粒徑為3-20μm的粉末構(gòu)成，填充在基體中的粉末的填充體積比被設(shè)定，以使由該電磁波吸收體需要吸收的頻帶頻率的復(fù)數(shù)相對磁導(dǎo)率(μ”)除以該填充體積比(V)的值表示的標(biāo)準(zhǔn)值成為所用粉末的D50值所示的上述粒徑范圍內(nèi)的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波吸收體，其特征在于，上述標(biāo)準(zhǔn)值與所用的粉末的種類無關(guān)，對應(yīng)于電磁波吸收體的厚度和填充在基體中的粉末的填充體積比，被設(shè)定為在3-20范圍內(nèi)的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波吸收體，其特征在于，上述粉末由軟磁性粉末構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁波吸收體，其特征在于，上述軟磁性粉末是選自Fe-Cr-Si類、Fe-Cr類、Fe-Cr-Al類或Fe-Si-Al類中的任意一種或2種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的電磁波吸收體，其特征在于，上述粉末的電阻率在10000μΩ·cm以下。
6.電磁波吸收體的制造方法，其特征在于，它是如下構(gòu)成的吸收5-6GHz頻帶高頻的電磁波吸收體的制造方法預(yù)先準(zhǔn)備電磁波吸收體的厚度、填充在基體中的粉末的填充體積比以及標(biāo)準(zhǔn)值(該標(biāo)準(zhǔn)值由電磁波吸收體需要吸收的5-6GHz頻帶頻率的復(fù)數(shù)相對磁導(dǎo)率(μ”)除以填充體積比(V)的值表示)的相互關(guān)系圖；從上述相互關(guān)系圖中決定目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值和對應(yīng)于決定了電磁波吸收體的厚度的填充體積比(V)；將基體材料和上述決定了填充體積比(V)的粉末進(jìn)行混煉；以及成形所得的混練物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁波吸收體的制造方法，其特征在于，上述標(biāo)準(zhǔn)值和所用的粉末的種類無關(guān)，對應(yīng)于電磁波吸收體的厚度和填充在基體中的粉末的填充體積比(V)，被設(shè)定在3-20范圍內(nèi)的某個值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁波吸收體的制造方法，其特征在于，上述粉末由軟磁性粉末構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁波吸收體的制造方法，其特征在于，上述軟磁性粉末是選自Fe-Cr-Si類、Fe-Cr類、Fe-Cr-Al類或Fe-Si-Al類中的任意一種或2種以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項(xiàng)所述的電磁波吸收體的制造方法，其特征在于，上述粉末的電阻率在10000μΩ·cm以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種5－6GHz頻帶的電磁波的吸收特性優(yōu)異的電磁波吸收體，該電磁波吸收體由基體和填充在上述基體中的、至少表層部分具有導(dǎo)電性并且粒徑D
文檔編號H05K9/00GK1577635SQ200410063239
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者齋藤章彥, 田中伸明 申請人:大同特殊鋼株式會社