JPS6091699A - 電磁シ−ルド材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は電磁シールド材に関し、特に低周波領域（１０
〜　１０００　ＭＨｚ：　）の電波を良好にシールド゛
する電磁シールド材に関する。

（背景技術） ゛市子計９機、電気通信、自動制御などの分野ではデジ
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Ｉ／）は他の電子機器
への影響が大きな問題となって（、％る。さらに４１１
器のプラスチック化の要求に対処するため、複合材料で
電磁シールド材の開発が開始されている。

その多くは、導電性材料を樹脂に混合分散した複合材料
により構成され、金属に近い特性のものが各方面で検討
されている。導電性材料の場合、電磁波の一部はオーム
損失によって吸収されるものの、そのほとんどの部分が
反射されることによって、電磁波の透過を防止している
。従って、不要電磁波は機器内部にとじ込められ、その
強度は増大する。このことは、機器内部における回路間
の干渉が起き易くなるだけでなく、シールドが充分でな
いコネクターやケーブルからノイズの漏出を招く。

従来の電磁シールド材のこの様な問題点に対して、単に
反射によってのみで電磁波の透過防止をするのではなく
、電磁波を吸収することにより反射波をも減衰すること
のできる電磁シールド材が望まれている。

これを実現するためには磁性材料の磁気損失を使用する
ことが良く、フェライト粉と樹脂と複合化したタイプの
電磁シールド材が研究されている。磁気損失は高周波に
おける複素比透磁＋ｇ　ｒ　−ｊＬ’ｒ　−ｇ７ｒのう
ち匹″ｒの存在によって−と 生じ、磁気モーメントの自然共鳴周波数付近で、ｒｇｒ
か極大１１ス１を持つ。従って自然共鳴周波数が“電磁
シールド材の使用１？４波数範囲（１０〜ＩＱＯＯＭＩ
−１２）にあることが望まれる。ところが通常のフェラ
イト粉末は、この自然共鳴周波数がＩＧ）１２以上にあ
るためイＪ効ではない。この様な連索のフェライト粉は
、水溶液法あるいは固体反応−粉砕法によりイ１１られ
る。ここで、これらの製造方法について、３ｚＦｅう−
Ｘ０４のＸ＝Ｏの場合、すなわちマグネタイト　（Ｆｅ
３Ｏ３）を例として１１９単に説明する。

（イ）オ溶！合法 Ｊｌ、比法とも＋−ｉわれ、黒色顔料のマグネタイトは
この方法で作られる。１分子：２分子の割合のＦｅＣ１
７とＦｅＣｌ３の水溶液にＮａＯＨ水溶液を加えると、
Ｆｅ３４が沈殿物として得られる。

反応式は次の通りである。

ＦｅＣ１７＋２ＦｅＣＩ３　＋　８ＮａＯＨ＋Ｎａ（Ｏ
Ｈ）２　＋　Ｆｅ（ＯＨ）３　＋８ＮａＣＩＦｅ（ＯＨ
）７　＋２Ｆｅ（ＯＨ）３−＋　Ｆｅ０４　＋　４８２
ＭｚＦ　ｅ　３−　ｘ０３を得るためには、ＭＣ１２（
例えばＮＨＣｌ２　）（ロ）固体反応−粉砕法 原料であるα−Ｆｅ２０３　（弁柄）の粉末を焼成時間
３時間、温度１４００℃の窒素雰囲気中で反応させ、Ｆ
Ｅ！３Ｑ４を得る。反応式は次の通りである。

３Ｆｅａ０３＋　２Ｆｅ３Ｑ４　＋　−０２ＭＩＦｅ３
−ｃ０３を得る場合は、ａ−Ｆｅ２Ｑ３にＭＯ（例えば
Ｎ１０）を所定Ｍ混合して反応させる。この様にして得
たフェライトを、ボールミル等の粉砕装置で平均粒子径
０．５〜１（ｌｐｍの間の粒子に粉砕して、目標物を得
る。

しかしながら、このような製造方法によるフェライト粒
子を用いた従来の電磁シールド材は、次のような問題点
を有する。すなわち、上記（イ）の方法で得られるフェ
ライト粒子は平均粒子径でＱ、５　ｐ、ｍを越えること
はなくかつ単磁区構造であることから、軸の回転共鳴周
波数を下げることはできず、シールドで要求される周波
数領域（１０〜１００１００Ｏ）では十分なル“を得る
ことはできない。

また（口）の方法では焼結を伴うため、更に粉砕ること
から、軸の回転共鳴周波数を下げることはできず、シー
ルドで要求される周波数領域（１０〜１０１００Ｏ，！
　）では上方なシを得ることはできない。

また（口）の方法では焼結を伴うため、更に粉砕条ヂ１
を選択することにより０．３〜１００ｇｍの広い【（電
量のフェライト粒子−を得ることができるが、粒１′−
径か等方的に破砕粒子状であり、アスペクト比が小さい
。このため、（イ）の方法に比較すると自然共鳴周波数
を低周波領域に移行できるものの、大きな改りとはなら
ない。

（発明の目的） 本発明の１」的は、このような従来の問題点を解決し、
シールドで要求される周波数領域の電波を良好にシール
ドし、更灸こフェライトの配合比が従来のものより少な
くて済む電磁シールド材を提供することにあり、その特
徴は、マトリックス中に２０〜６５体積％の板状フェラ
イト粒子を混合分散してなる電磁シールド材にある。

以下５本発明を図面を用いて説明する。

（発明の構成及び作用） はじめに、板状フェライト粒子について説明する。板状
フェライト粒子は、文字通りフェライト粒子か板状に形
成されている。第１図および第２図は後述する製造方法
により得られた板状フェライ　１・　才＋Ｌ（−（Ｎｉ
Ｏ：　ＺｎＯ：　Ｆｅ　３　＝　２２．５　：　２２．
５　：４９．０　）の電子顕微鏡写真であり、倍率はそ
れぞれ１５５０倍及び３９０θ倍である。これらの電子
顕微鏡写真かられかるように、フェライト粒子は板状（
＃１片状）に形成されている。

第３図に、前述した従来の電磁シールドに用いられるフ
ェライト粒子と、本発明に用いられる板状フェライＩ・
粒子との周波数と複素比透磁率μｒ（＝ｐ−’ｒ　−川
“ｒ）との関係を示す。同図において、曲線Ａ、　Ａ’
はそれぞれ従来の電磁シールドに用いられるフェライト
粒子のｐ／ｒ及びｇｒであり、曲線Ｂ、Ｂ’はそれぞれ
本発明に用いられる板状フェライト粒子のｇｒ、及びル
ｖｒである。同図かられかるように１通常のフェライト
粒子の自然共鳴周波数はほぼ２〜３ＧＨｚであり、板状
フェライト粒子の自然共鳴周波数はほぼ５００ＭＨ２で
あり、ＩＬ：′ｒは従来のものに比べてかなり大きな値
をとる。

従って、シールドで要求される周波数領域（１０〜１０
００１００Ｏでは、板状フェライトが極めて有効である
ことがわかる。尚、第３図に２１ベシたいずれの場合も
、エポキシ樹脂６０体積％にフェライト粉末を４０体積
％混合分故したものである。

ここで、板状フェライト粒子の製造方法について説明す
る。板状フェライト粒子は天然又は合成で１１）られる
板状ヘンマタイトを原料とし、フラックス法と呼ばれる
方法を用いる。フラックス法とは、フェライ！・の原才
４となるＦ　ｅ　２０３とＭＯ（Ｍ　＝Ｎｉ、　Ｇｏ、
　Ｍｎ、　Ｃｕ、　Ｍｇ、　Ｚｎ等）の粉末をフラック
スである硫酸塩、窒化物、ハロゲン化物等に混合し、所
）Ｃの温度で反応させることによりフェライトを得る方
法である。この方法で板状ヘンマタイトを使用すると、
板状のフェライトが得られる。

このようにして得られた板状フェライトの例を小す・ 配合比４　Ｆｅ２Ｏ３；　４９　ｌｌ１ｏｌｄ、　Ｎｉ
Ｏ；　２５．５　ｍｏ１％。

ＺｎＣ１；　２５．５　ｍｏ１％ フラックス　：　Ｌｉ２ＳＯ４−Ｎａ２５Ｏ＊熱処理条
件：８００°Ｃで１時間 電子顕微鏡写真：第１図及び第２図、直径１〜４ルｍ、
厚さ約０．５ｇｍ このような板状フェライト粒子をマトリックス中に２０
〜６５体積％で混合分散する。ここで、板状フェライト
粒子の平均の直径と厚さの比は、平均の厚さに対して平
均の直径が３倍以七であることが好ましい。具体的には
０．５〜５００　＃ｉ、ｍ程度である。これは、第３図
に示す様に、板状フェライトの直径と厚さの比が大きい
程実効透磁率が高くなり、それに従い自然共鳴周波数が
低周波に移行し電磁シールド材の適用周波数であるｌＯ
〜１０００１００Ｏ，の領域に、、：、のピークをもた
せ、磁気損失の効果を増大させることができるという理
由による。また粒子に磁壁が生じると、磁区の回転共鳴
だけでなく磁壁の移動による共鳴が起りより有効である
が、Ｑ、５　ｇｍ以下では磁壁が生じない領域だからで
ある。尚、板状フェライト粒子をマトリックス中に２０
〜６５体積％で混合分散するの（１）２層タイプ（磁性
層と導電性層からなる２層タイプ） （２）多成分単層タイプ（樹脂にフェライトと導電性フ
ィラーを分散した中層タイプ） （３）中成分中層タイプ はじめに、２層タイプについて説明する。磁性層はエポ
キシ樹脂、シリコン樹脂等の各種樹脂もしくは各種ゴム
の１種もしくは２粁以上を組合せた７トす、クス（母材
）に板状ツーライト粒子−を２θ〜６５体積％で混合分
散したものである。

厚みは１〜５ＩｏＯ＋である。導電性層は、膜の場合そ
の面抵抗が１０Ω／口以下、厚みがある層の場合は０．
３〜２ｆｆｌＩＢの厚みで１０Ω−Ｃ１ｌｌ以下の体積
抵抗率を持つことが必要である。

多成り）単層タイプは、板状フェライト粉末と導゛１［
性物質とを組合せたフィラーをマトリックス中にｊ１１
合分散させるものである。この場合、板状フェライト粉
末及び導電性物質は、それぞれ２０〜６０体積％及び１
〜２０体枝％であることが好ましい。また、導電性物質
としては、金属もしくはカーボンの様な導電性の高い物
質で、形状は粒状、鱗片状あるいは短＃＆維状であるこ
とが好ましい。

更に単成分単層タイプについて説明すると、前述した板
状フェライト粒子は磁性のみを有していたが、更に導電
性を有していればより良好な特性が得られる。導電性を
有する板状フェライトとしては、板状マグネタイトが代
表的である。ここで、導電性フェライトとは、化学式に
χＦｅ５−ｘＯｔ＋と表現され（Ｍ　＝　Ｎｉ、　ＧＯ
，Ｋｎ、　Ｃｕ、　Ｚｎ、　Ｍｇ　；　”ｌニー＝　０
〜０．５　）、比抵抗はｔｏ−’　−ｔｏ−３Ω−ｃｍ
である。

また他の実施例として、板状フェライト粒子を一定方向
に揃えてもよい。これは成形時に磁場をかけることや、
圧延することにより得られる。板状フェライト粒子が゛
電波が到来する面に平行に揃っていれば、良好なシール
ド特性が得られる。

次に、上述した本発明による１！磁シールド材を用いた
電磁シールド材の好適例について説明する。第４．５図
は、通常用いられる粒状フェライト粒子を用いた電磁シ
ールド材と、本発明にょる板状フェライト粒Ｊ゛−を用
いた゛電磁シールド材の透過−１と反射ｈｔの周波数特
性の測定結果を示す。

第４１Ｎは２層タイプの例であり、磁性層の従来例は樹
脂中＋ニー　・１ｉＪ′Ｊ粒径２ｐ、ｔａの粒状フェラ
イトを６０体積％混合分散したものを厚さ３　ｍｍのソ
ート状に形成した電磁シールド材であり、本発明は樹１
ｎｉｉ弓こ・ＩＺ均直径４井ｍ　、ｑ７．均厚さ０．５
川ｌの板状フェライト粒５゛−を６０体積％混合分散し
たものを厚さ３　ｍｍのソート状に形成した゛電磁シー
ルド材であるが、それぞれ導電性複合材料、すなわち樹
脂中にカーボン（ケッチェンプラー・りＥＣ）体積％を
混合分散したものを０．８　ｍｍの厚さのシートにして
、磁性層の背面に形成している。この導゛屯層の比抵抗
は０．６Ω−ｃｍである。

第５図は多成分単層タイプの例であり、従来例は樹脂中
に−Ｉｉ均粒子径２１Ｌ、ｍの粒状フェライトを５０体
積％と値銅の短繊維（直径８０川膿、長さ３■履）８体
積％を混合分散したものを厚さ３ＩＩｌｌのシート状に
形成した試料であり、本発明は樹脂中に平均ＩＩ′Ｊ径
４ＩＬｍ平均厚さ０．５ｐｍの板状フェライト粒子を５
０体体積と負相の短繊維（従来例と同じ）８体積％を混
合分散したものを厚さ３ＩＩｌｌｌのシート状に形成し
た゛電磁シールド材である。尚、これらの図において、
実線は板状フェライトを使用した場合を）ｊ＼し、破線
は粒状フェイライトを使用した場合を示す。

こられの図から明らかなように、本発明は低周波領域（
ｔｏ　”　１００１１１　ＭＨｚ　）（７）電波を良好
ニシールドする電磁シールド材として極めて良好である
。

（発明の効果） 以−［二説明した様に、本発明によれば電磁シールド材
で要求される周波数領域の放射ノイズに対し、透過量を
減衰できるばかりでなく、反射量も減衰できる良好な電
磁シールド材が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ倍率が１５５０倍及び３８
００倍における板状フェライトの電子顕微鏡写真、第３
図は従来の粒状フェライトと本発明の板状フェライ！・
を樹脂に４０体積％混合分散した試料の複素比透磁率の
周波数特性を示す図、第４図は２層タイプの電磁シール
ド材の周波数に対する透過ｈ１と反射量の関係を示す図
、及び第５図は多成分単層タイプの周波数に対する透過
量と反射量の関係を示す図である。 Ａ−一一一粒状フエライトを使用した場合の終′ｒＡ’
−−−−粒状フエライトを使用した場合のｆ。 Ｂ　−−−一板状フエライトを使用した場合のｐ／ｒＢ
′−−−一板状フエライトを使用した場合の井″ｒ特許
出願人 ティーディーケイ株式会社 １１＋　ｔ＝＋　喬 ＃脣１出願代理人 弁理士　山木忠− 第４図 第５図 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和１ン８年　！Ｉ４ｊ　許　願　第１９９２０６号２
、発明の名称 電磁シールド材 ３、補正ケする者 事件との関係　特許出願人 名　称　（３０６）ティーディーケイ株式会社　（他１
６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 ７、補正の内容 明細書第１２頁第１６行ないし同頁第１８行の「第１図
・・・写真」を「第１図及び第２図はそれぞれ倍率が１
５５０倍及び３９００倍における板状フェライトの粒子
構造の電子顕微鏡写真」と補正する。 以上 名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マトリックス中に２０ないし６５体積％の板状フェライ
   トを混合分散してなることを特徴とする゛１１！、磁シ
   ールド材。