JPH0750645B2

JPH0750645B2 - 電磁シ−ルド材

Info

Publication number: JPH0750645B2
Application number: JP61128830A
Authority: JP
Inventors: 信治岩塚; 義和成宮
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: JPS6290909A

Description

【発明の詳細な説明】Ｉ発明の背景技術分野本発明は、ギャップを伴う部分に適用される電磁シール
ド材に関する。

先行技術とその問題点近年、電子機器の発達が目ざましいが、それらのデジタ
ル化、IC化に伴い、その電子回路が発生する放射ノイズ
による回路内の相互干渉あるいは他の電子機器への影響
が大きな問題となっている。

最近、衛星放送が開始されたが、この場合、電子レンジ
の高調波成分、特に第５高調波（12.25GHz）が放射ノイ
ズとなることが判明し、問題化している。

実際、CISPR規格でも１〜18GHzは規制対象周波数となっ
ており、各国ともこの帯域の規制を開始する動きが出て
いる。

しかし、従来、電子レンジではドアのまわりのシールド
材は基本波（2.45GHz）に対して配慮された設計となっ
ているにすぎない。そして、電子レンジのドア部分に
は、数分の1mmないし数mmの空隙ないしギャップを設け
ざるをえない。

このような電磁シールド材としては立方晶であるスピネ
ルフェライトの粉末を樹脂またはゴムと複合化したもの
が用いられる。

電磁波の減衰は、ギャップを伴わない場合は電気伝導度
と透磁率に依存し、これらが高い程大きくなる。従っ
て、この場合、鉄板等の金属が最適なシールド材とな
る。

ところが、ギャップを伴う場合は電磁波の吸収性が必要
となり、電磁シールド材の表面における反射を抑え、な
おかつ吸収特性の大きい材料が必要となる。

このためには、誘電率を低く、しかも適当な範囲に制御
し、主に磁気損失により電磁波を吸収する方法が最適で
ある。磁気損失は高周波における複素比透磁率μｒ＝μ
ｒ′−ｊμｒ″のうちμｒ″の存在によって生じ、磁気
モーメントの自然共鳴周波数付近でμｒ″が極大値を持
つ。従って、自然共鳴周波数が電磁シールド材の使用周
波数範囲であることが望まれる。しかし、前述のスピネ
ルフェライトでは、基本波の周波数付近では優れた減衰
特性が得られるが、高調波では高い減衰量を得ることが
できない。

従って、高周波領域で優れた減衰特性を示す電磁シール
ド材の開発が望まれている。

II発明の目的本発明の目的は、ギャップを有する部分に配置され、高
周波、特に電子レンジのギャップのシールドに使用し
て、その第５高調波において高い減衰量を示す電磁シー
ルド材を提供することにある。

III発明の開示このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、下記式（Ｉ）または（II）で示さ
れる組成のフェライトの少なくとも１種をモル比で総計
10/12以上含むフェライト粉体を含むことを特徴とする
電磁シールド材である。

式（Ｉ）CoxMe_2-xBaFe₁₆O₂₇ 式（II）CoyMe_2-yBa₂Fe₁₂O₂₂ ［上記式（Ｉ）および（II）において、Meは２価の金属
イオンであるNi²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺およびFe³⁺
_0.5＋Li⁺ _0.5となりうる金属原子のなかから選ばれた１
種もしくは２種以上の組み合わせを表わし、 0.8≦ｘ≦1.5、 0.5≦ｙ≦1.5 である。］ IV発明の具体的構成以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明の電磁シールド材は、下記式（Ｉ）または（II）
で示される組成のフェライトの少なくとも１種をモル比
で総計10/12以上含むフェライト粉体を含むことを特徴
とする電磁シールド材である。

式（Ｉ）CoxMe_2-xBaFe₁₆O₂₇ 式（II）CoyMe_2-yBa₂Fe₁₂O₂₂ ［上記式（Ｉ）および（II）において、Meは２価の金属
イオンであるNi²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺およびFe³⁺
_0.5＋Li⁺ _0.5となりうる金属原子のなかから選ばれた１
種もしくは２種以上の組み合わせを表わし、 0.8≦ｘ≦1.5、 0.5≦ｙ≦1.5 である。］このような組成範囲とするのは、この範囲外では高周波
において低い透過減衰量しか示さないからである。

以下、式（Ｉ）で示される組成を有するフェライトをＷ
型と呼び、BaFe₁₆O₂₇をＷと略す。また、式（II）で示
されるものはＹ型と呼び、Ba₂Fe₁₂O₂₂をＹと略す。

このようなＷ型、Ｙ型のフェライトを組成では、高周波
における減衰特性が特に良好である。

このような組成範囲は次のようにして決定した。

まず、例えばコバルト−亜鉛（CoxZn_2-x;0≦ｘ≦２）系
のＷ型、Ｙ型のフェライトについて、透過減衰量と、Co
およびZnの組成比の指標となるｘとの関係を調べる。こ
の場合、試料は長さ20mm、厚み3mmのものを用い、ギャ
ップを1mmとし、周波数は2.45GHzの第５高調波（12.25G
Hz）を用いる。

また、比較のために、Ｚ型｛CoxZn_2-xZ（ＺはBa₃Fe₂₄O
₄₂）｝のフェライトについても調べる。

この結果を第１図（Ｗ型）、第２図（Ｙ型）および第３
図（Ｚ型）に示す。

これらの図から、Ｗ型、Ｙ型においてCo量を本発明範囲
内とすることにより、Ｚ型をはるかに上回る透過減衰量
が得られることがわかる。

また、Zn²⁺を上記の他の２価イオンにかえても上記の特
性は変化がないことが確認されている。ただし、Meとし
てFe²⁺を導入すると特性が悪化する。

以上の結果に基づき Co²⁺は強い異方性を有するため、自然共鳴周波数に寄
与して特性を決定する因子となること、 Fe²⁺は誘電率に寄与して特性を悪化させる因子となる
こと、 Zn²⁺やその他の２価イオン、Ni²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺、C
u²⁺、Fe³⁺ _0.5＋Li⁺ _0.5は特性にあまり寄与しないことが
確認された。

このようなフェライト粉末は、六方晶のものである。そ
して、通常、平均粒径１〜50μｍ程度である。そして、
これらの晶粒体ないし破砕片として含有される。

なお、本発明において、上記のＷ型、Ｙ型のフェライト
のうちの１種以上を用いることが好ましいが、上記した
Ｚ型や、α−Fe₂O₃,BaFe₁₂O₁₉（Ｍと略す）、BaFe₂O
₄（Ｆと略す）、CoFe₂O₄（Ｓと略す）等が含まれていて
もよい。α−Fe₂O₃、BaFe₂O₄等は非磁性体であり、ま
た、Ｚ型やBaFe₁₂O₁₉、CoFe₂O₄等も特性を劣化させるの
で、これらの含有量は少ない方が望ましいが、具体的に
はＷ型、Ｙ型のフェライト総計１モルあたり0.2モル程
度含まれていても特性を決定的に悪化させることはな
い。

したがって、本発明では、上記組成のＷ型フェライトお
よび／またはＹ型フェライトをモル比で総計10/12以上
含むフェライト粉体を用いる。

本発明の電磁シールド材は高分子マトリックスを含むこ
とが好ましい。

高分子マトリックスとしては、ゴムまたは樹脂が用いら
れる。これらのものとしては、特に制限はなく、エポキ
シ樹脂、シリコン樹脂等の各種樹脂、または各種ゴムの
１種もしくは２種以上を組み合せて用いればよい。

本発明において、フェライト粉末は高分子マトリックス
に対して30〜70体積％、好ましくは40〜60体積％の割合
で混合する。

このような割合とするのは、30体積％未満では本発明の
実効がなく、70体積％をこえると成形性、強度などが低
下するからである。

なお、高分子マトリックス中には、さらに別の導電性材
料や磁性材料のパウダー、フレーク、ファイバー等が含
まれていてもよい。

そして、前記フェライトは、通常、このような高分子マ
トリックスと複合化されたシートとされ、1/10〜10mm程
度の空隙を有する部分に配置される。

あるいは、塗料として塗設されてもよい。さらには、ケ
ースの一部を構成してもよい。

この場合、空隙中にて本発明のシールド材が占積する割
合は、空隙の60％以上あればよく、また、電磁波進行方
向の厚さは、12GHz付近では10〜30mm程度であればよ
い。

本発明の電磁シールド材の製造方法について述べる。

まず、フェライト粉末は通常、所定の原料を混合し、焼
成し、粉砕して得られる。

この場合の焼成温度としては、100〜500℃/hr.の割合で
昇温し、1000〜1400℃で所定時間保ち、100〜500℃/hr.
の割合で冷却する。また、焼成雰囲気としては、空気中
または窒素等の不活性ガス雰囲気を用いる。

この場合、前述のように、Ｗ型、Ｙ型のフェライトを単
相あるいは混在した組成で生成させることが好ましい
が、α−Fe₂O₃、BaFe₂O₄、Ｚ型、BaFe₁₂O₁₉、CoFe₂O₄等
の相がＷ相およびＹ相の総計１モルに対し0.2モル以下
含まれていてもよい。

また、これらのうち、組成の異なる２種以上の粒子を用
いることもできる。この場合にも全体としてＷ相および
Ｙ相の総計１モルに対し、他の相が0.2モル以下である
ことが好ましい。

その後、フェライト粉末を高分子マトリックスに30〜70
体積％、好ましくは40〜60体積％の割合で混練し、熱プ
レスした後、加工する。

Ｖ発明の具体的作用効果このような本発明の電磁シールド材は電子レンジのドア
まわりなど、特に1/10〜10mm程度の空隙を有する部分に
配置される。

そして、高周波、特に電子レンジの第５高周波において
高い減衰量を示す。

VI発明の具体的実施例以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳
細に説明する。

実施例電磁シールド材（試料ａ〜ｋおよび試料１〜６）の製造
方法について述べる。

（１）スピネルフェライト（Mn-Zn系）を含む試料（比
較）試料フェライト組成 a （MnO）₃₄（ZnO）₁₃（Fe₂O₃）₅₃ b （MnO）₁₀（ZnO）₁₅（Fe₂O₃）₇₅ 上記のような組成を有するフェライトとなるように所定
の原料を秤量し、ボールミルで湿式混合し乾燥後、焼成
した。焼成温度としては300℃/hrの割合で昇温し、1350
℃で２時間保ち、その後300℃/hrの割合で冷却した。焼
成雰囲気はN₂中とした。

これをボールミルにて湿式で平均粒径５μｍに粉砕し、
乾燥した。

この粉末をゴムロールで、クロロプレンゴムと混練し、
熱プレスして加硫した後、切断、研磨して加工した。な
お、フェライト粉末はゴムに対して50体積％の割合で混
合した。

（２）スピネルフェライト（Ni-Zn系平均粒径３μｍ）
を含む試料（比較）試料フェライト組成 c （NiO）₃₁（ZnO）₂₀（Fe₂O₃）₄₉ （１）の場合と同様にして作製した。ただし、焼成の際
温度を1000℃とし、焼成雰囲気は空気中とした。

（３）試料Ｉ（Ｗ型、Ｙ型、Ｚ型）試料フェライト組成 d （BaO）（CoO）_1.5（ZnO）_0.5（Fe₂O₃）_８（Co_1.5Zn_0.5Ｗ） e （BaO）_２（CoO）_0.6（ZnO）_1.4（Fe₂O₃）_６（Co_0.6Zn_1.4Ｙ） f （BaO）_２（CoO）_0.8（ZnO）_1.2（Fe₂O₃）_６（Co_0.8Zn_1.2Ｙ） g （BaO）_２（CoO）_1.0（ZnO）_1.0（Fe₂O₃）_６（Co_1.0Zn_1.0Ｙ）ｈ（比較）（BaO）_３（CoO）_２（Fe₂O₃）₁₂ （Co₂Z） i （BaO）（CoO）_0.5（ZnO）_1.0（MgO）_0.5（F
e₂O₃）_６（Co_0.5Zn_1.0Mg_0.5Ｙ）（１）の場合と同様にして作製した。ただし、試料ｄの
場合は、焼成の際温度を1350℃で６時間保ち、またその
他の場合は、温度を1200℃で12時間保ち、焼成雰囲気は
空気中とした。

試料フェライト組成ｊ（比較）（BaO）（CoO）_0.5（ZnO）_0.5（FeO）
_1.0（Fe₂O₃）_６（Co_0.5Zn_0.5Fe_1.0Ｙ）ｋ（比較）（BaO）（CoO）_0.5（ZnO）_1.0（FeO）
_0.5（Fe₂O₃）_６（Co_0.5Zn_1.0Fe_0.5Ｙ）（１）の場合と同様に作製した。ただし、焼成の際温度
を1200℃で12時間保ち、焼成雰囲気は窒素中とした。

これらｄ〜ｋは平均粒径５μｍとした。

（４）試料II 試料フェライト組成 1 （比較）（BaO）₁₄（CoO）_７（ZnO）_７（Fe₂O₃）
₇₂ 2 （BaO）₁₉（CoO）_７（ZnO）_７（Fe₂O₃）₆₇ 3 （BaO）₁₄（CoO）_9.5（ZnO）_9.5（Fe₂O₃）
₆₇ 4 （比較）（BaO）₁₆（CoO）_８（ZnO）_８（Fe₂O₃）
₆₈ （１）の場合と同様に作製した。ただし、焼成の際、温
度を1200℃で12時間保ち、焼成雰囲気は空気中とした。

これらの試料１〜４は平均粒径５μｍとした。

これらの試料ｄ〜ｋおよび１〜４についてＸ線回析をし
たところ、下記の結晶相が生じていることがわかった。

試料結晶相 d ほぼＷ単相（若干Ｓ相が含まれる）。

e,f,g, Ｙ単相。

i,j,k h （比較）Ｚ相が主体であるが、Ｙ、Ｗ相も含まれ
る。

1 （比較）Ｙ相、Ｗ相、Ｚ相が混在（Ｚ相2/12モル
超）。

2 ほぼＹ単相（若干Ｍ相が含まれる）。

3 Ｙ相とＷ相とが混在（若干Ｓ相が含まれ
る）。

4 （比較）Ｙ相とＷ相とＺ相とが混在（Ｚ相2/12モル
超）。

（５）スピネルフェライト（Co-Zn系）を含む試料（比
較）試料フェライト組成 5 （CoO）₅₀（Fe₂O₃）₅₀ 6 （CoO）₃₀（ZnO）₂₀（Fe₂O₃）₅₀ （１）の場合と同様に作製した。ただし、焼成の際、温
度を1250℃で２時間保ち、焼成雰囲気は空気中とした。
これらの試料5,6は平均粒径５μｍとした。

以上のように作製した試料ａ〜ｋおよび試料１〜６につ
いて、電子レンジの基本波（2.45GHz）と第５高調波（1
2.25GHz）とにおける材料定数、すなわちμｒ′、μ
ｒ″、tanδμ，εｒ′、εｒ″、tanδεおよびfr（μ
ｒ″が極大値を持つ周波数）を求めた。

この結果を表１に示す。

また、試料ａ〜ｋおよび試料１〜６を所定の寸法（電磁
波の伝播方向の長さｌ＝20mm,厚みｔ＝3mm、巾ｗ＝導波
管の電磁波の伝播方向と垂直関係にある辺の長さ）と
し、変換器を挿入して高さを調節した導波管に挿入し
た。この場合、試料は変換器上に載せ、試料と導波管上
面とのギャップが1mmとなるようにした。

入射電力Poと透過電力Ptから次式に従って基本波と第５
高調波における減衰量Ａを求めた。

この結果を表２に示す。

なお、比較のために、Ｍ型のフェライトについても上記
と同様にして試料を作製し、減衰量を求めた。結果を表
２に試料７として示す。

表２より、本発明の試料は、高周波において高い減衰量
を示すことがわかる。そして、従来のフェライトを用い
た試料ａ〜ｃでは、低周波においては高い減衰量を示す
が、高周波においては低い減衰量しか示さないことがわ
かる。

また、Ｚ型（試料ｈ）、２価鉄を含むＹ型（試料j,
k）、Ｚ相を多量に含むもの（試料１、４）では、12.25
GHzという高周波においては十分な減衰量が得られてい
ない。

以上より、本発明の効果は明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、それぞれCoxZn_2-xW、C
oxZn_2-xYおよびCoxZn_2-xZ（０≦ｘ≦２）で示される組
成のフェライトにおいて12.25GHzの透過減衰量とｘとの
関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｋ 9/00 Ｗ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記式（Ｉ）または（II）で示される組成
のフェライトの少なくとも１種をモル比で総計10/12以
上含むフェライト粉体を含むことを特徴とする電磁シー
ルド材。式（Ｉ）CoxMe_2-xBaFe₁₆O₂₇ 式（II）CoyMe_2-yBa₂Fe₁₂O₂₂ ［上記式（Ｉ）および（II）において、Meは２価の金属
イオンであるNi²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Cu²⁺およびFe³⁺
_0.5＋Li⁺ _0.5となりうる金属原子のなかから選ばれた１
種もしくは２種以上の組み合わせを表わし、 0.8≦ｘ≦1.5、 0.5≦ｙ≦1.5 である。］
【請求項２】ギャップを有する部分に配置される特許請
求の範囲第１項に記載の電磁シールド材。
【請求項３】前記フェライトの粉末と高分子マトリック
スとが含まれる特許請求の範囲第１項または第２項に記
載の電磁シールド材。
【請求項４】高分子マトリックスが樹脂またはゴムであ
る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
の電磁シールド材。