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JP2023005603A - Electromagnetic wave absorption material, electromagnetic wave absorber, and electronic element, electronic component or electronic apparatus including the electromagnetic wave absorber - Google Patents

Electromagnetic wave absorption material, electromagnetic wave absorber, and electronic element, electronic component or electronic apparatus including the electromagnetic wave absorber Download PDF

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JP2023005603A
JP2023005603A JP2021107623A JP2021107623A JP2023005603A JP 2023005603 A JP2023005603 A JP 2023005603A JP 2021107623 A JP2021107623 A JP 2021107623A JP 2021107623 A JP2021107623 A JP 2021107623A JP 2023005603 A JP2023005603 A JP 2023005603A
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electromagnetic wave
metal powder
wave absorber
absorbing material
absorber
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JP2021107623A
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Japanese (ja)
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智 柏谷
Satoshi Kashiwatani
貴広 植田
Takahiro Ueda
和樹 半澤
Kazuki Hanzawa
誠 小沢
Makoto Ozawa
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

【課題】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提供すること。【解決手段】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強磁性金属粉と、を含む、電磁波吸収材料であって、前記強磁性金属粉の含有割合が50体積%以上であり、前記強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18GHz以下の周波数帯域において、誘電正接(tanδE)のピークをもち、前記ピークにおける誘電正接(tanδE)の値が0.05以上である、材料。【選択図】図7An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave absorbing material and an electromagnetic wave absorber that utilize dielectric loss and can be put to practical use in a high frequency band. An electromagnetic wave absorbing material comprising an electrically insulating matrix and ferromagnetic metal powder dispersed in the electrically insulating matrix, wherein the content of the ferromagnetic metal powder is 50% by volume or more. , the ferromagnetic metal powder has an average aspect ratio of 5.0 or less, and the electromagnetic wave absorbing material has a dielectric loss tangent (tan δE) peak in a frequency band of 0.1 GHz to 18 GHz, and A material having a tan δE) value of 0.05 or more. [Selection drawing] Fig. 7

Description

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。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electromagnetic wave absorbing material, an electromagnetic wave absorber, and an electronic element, electronic component, or electronic device provided with the electromagnetic wave absorber.

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。 2. Description of the Related Art With the rapid development of electronic information communication technology in recent years, the use of electromagnetic waves (radio waves) is rapidly increasing, and the electromagnetic waves used are becoming higher in frequency and wider in bandwidth. Specifically, in addition to systems in the quasi-microwave band represented by mobile phones (1.5 GHz, 2.0 GHz) and wireless LANs (2.45 GHz), high-speed wireless LANs (65 GHz) and anti-collision radars ( Introduction of new systems using radio waves in the millimeter wave band such as 76.5 GHz) is underway.

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身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。 2. Description of the Related Art As the use of electromagnetic waves expands and increases in frequency, problems such as electromagnetic interference such as malfunction of electronic devices due to electromagnetic noise and electromagnetic interference such as adverse effects on the human body have come to the fore, and the demand for EMC measures is increasing. As one means of EMC countermeasures, there is known a technique of using an electromagnetic wave absorber (radio wave absorber) to absorb unnecessary electromagnetic waves and prevent their intrusion.

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。 An example of the basic configuration of an electromagnetic wave absorber is shown in FIG. 1 using a schematic cross-sectional view. An electromagnetic wave absorber (1) is composed of an absorber body (2) and a metal film (3) that lines the absorber body (2). The absorber main body (2) is made of an electromagnetic wave absorbing material. An incident wave (4) incident on the absorber main body (2) is partly reflected (5) on the absorber surface and the rest penetrates inside the absorber. The intruding electromagnetic wave is reflected by the metal film (3), and part of it is radiated to the outside of the absorber as a reflected wave (6).

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)の干渉による減衰(干渉減衰)、及び吸収体本体(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。 The electromagnetic wave attenuation mechanism is attenuation (interference attenuation) due to interference between the reflected wave (5) from the absorber surface and the reflected wave (6) from the absorber back surface, and attenuation due to absorption inside the absorber body (2) ( absorption attenuation). In the interference attenuation, when the thickness (d) of the absorber main body (2) and the wavelength (λ) of the electromagnetic wave have a specific relationship, the reflected wave (5) from the absorber surface and the reflected wave from the absorber back surface The phenomenon that (6) cancels each other is used. In the interference phenomenon, it is necessary to strictly control the thickness of the absorber body (2), and there is a problem that the absorption characteristics deteriorate according to the incident angle of the electromagnetic waves. Another problem is that the absorption band is narrow. On the other hand, the absorption attenuation utilizes the phenomenon that the absorber main body (2) absorbs the energy of an incident electromagnetic wave (electromagnetic wave energy), converts it into heat energy, and radiates it. The absorption phenomenon has the advantage that the thickness of the absorbent body (2) can be freely controlled to some extent and the absorption band can be widened.

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以上であることが実用上は望まれる。 In order to effectively utilize absorption attenuation, it is important to use absorbers (absorbent materials) that exhibit excellent absorption characteristics. Specifically, it is practically desired that the transmission attenuation factor of the absorber is 10 dB or more in the absorption band.

ところで、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。 Magnetic loss, dielectric loss, or resistance loss of the material constituting the absorber is used for electromagnetic wave absorption. called electromagnetic wave absorber. Of these, magnetic electromagnetic wave absorbers are widely used because they exhibit excellent absorption characteristics.

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、高周波領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変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。 A magnetic electromagnetic wave absorber utilizes the loss that occurs based on the magnetic resonance of a ferromagnetic material. That is, a ferromagnetic material has a magnetic moment mainly based on spin angular momentum of electrons (3d electrons) bound to atoms of magnetic elements (Fe, Ni, Co, etc.). Spontaneous magnetization occurs as a result of aligning the directions of the magnetic moments through the action of exchange interaction and the like. When a magnetic material is irradiated with electromagnetic waves, the direction of magnetization changes (magnetization oscillation) due to domain wall motion in a low frequency range and due to magnetization rotation in a high frequency range. As the frequency increases, magnetization fluctuations interfere with electromagnetic waves at a specific frequency, resulting in a phenomenon in which magnetization resonates, that is, magnetic resonance. At the frequency at which magnetic resonance occurs, the imaginary part (μ″) of magnetic permeability has a peak and the loss is maximum. Loss based on magnetic resonance is called magnetic loss.

磁性電磁波吸収体の材料として、軟磁性金属やフェライト(鉄系酸化物)が従来から知られている。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])。 Soft magnetic metals and ferrites (iron-based oxides) are conventionally known as materials for magnetic electromagnetic wave absorbers. Among them, soft magnetic metals have the advantage of being higher in saturation magnetization and magnetic permeability than ferrite, and are often used as absorber materials. For example, Patent Document 1 discloses a high-frequency electromagnetic wave absorber characterized by dispersing flat soft magnetic powder having a powder thickness of 3 μm or less in an insulating base material (Patent Document 1 claim 1). Further, in Patent Document 1, as the powder thickness is reduced, the peak frequency fr of μ″ (loss term of complex permeability) shifts to the high frequency side, and μ″ exceeds the limit line (S; snake line). It is described that high-frequency electromagnetic waves of 2 GHz or higher, which conventionally could not be absorbed, can be well absorbed ([0012] and [0014] of Patent Document 1).

また、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)。 Further, in Patent Document 2, a flat powder for an electromagnetic wave absorber characterized by comprising, in mass%, Si: 9 to 12%, Al: 1 to 5%, Cr: 1 to 5%, and the balance Fe and impurities and an electromagnetic wave absorber characterized by dispersing and kneading the flat powder in a flexible insulating material (claims 1 to 3 of Patent Document 2).

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])。 On the other hand, dielectric electromagnetic wave absorbers using dielectric loss are also known. For example, Patent Document 3 discloses applying a dielectric loss material containing a conductive material and an insulating material such as boron carbide, conductive carbon powder, and silicon carbide to an electromagnetic wave absorber (Patent Document Claims 1 to 10 of 3). Further, Patent Document 3 describes that the electromagnetic wave absorber is lightweight and exhibits excellent electromagnetic wave absorption characteristics with a wide absorption frequency band in the high frequency region ([0007] of Patent Document 3).

特開平11-087117号公報JP-A-11-087117 特開2008-050644号公報JP 2008-050644 A 特開2007-019287号公報JP 2007-019287 A

このように軟磁性金属の磁性損失を利用した電磁波吸収体(磁性電磁波吸収体)など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。 Although such electromagnetic wave absorbers (magnetic electromagnetic wave absorbers) utilizing the magnetic loss of soft magnetic metals have been conventionally proposed, there is still room for improvement in terms of improving the electromagnetic wave absorption characteristics. That is, a theory called Snoek's limit is known for magnetism, and according to this theory, there is a relationship between the upper limit of the magnetic permeability of a magnetic material and the resonance frequency. For example, in materials with small magnetic anisotropy, the product of the upper limit of the magnetic permeability and the resonance frequency is constant. Therefore, the resonance frequency cannot be increased while maintaining a high magnetic permeability.

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。 In Patent Documents 1 and 2, flat soft magnetic powder is used, and magnetic anisotropy caused by shape anisotropy is utilized to improve absorption characteristics. However, it is still difficult to break through Snake's limit and significantly improve the absorption characteristics at high frequencies. In addition, since the flat powder has poor packing properties, it is difficult to produce an absorber containing magnetic powder at a high packing rate. Therefore, there is a limit in improving the absorption characteristics and increasing the frequency. Although Patent Document 3 aims at a dielectric electromagnetic wave absorber, it is necessary to prepare a conductive ceramic material such as boron carbide. These ceramic materials require special techniques such as high-temperature, high-pressure synthesis for their production, which tends to lead to increased costs.

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強磁性金属粉とを含む材料において、強磁性金属粉の形状や含有割合を制御することで、磁気損失とは異なる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。 The inventors of the present invention have made intensive studies in view of such conventional circumstances. As a result, it was found that dielectric loss, which is different from magnetic loss, has a maximum value by controlling the shape and content of ferromagnetic metal powder in a material containing an electrically insulating matrix and ferromagnetic metal powder. Then, the inventors have found that by utilizing this dielectric loss, it is possible to obtain an electromagnetic wave absorbing material and an electromagnetic wave absorber that can be practically used in a high frequency band.

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。 The present invention has been completed based on such findings, and aims to provide an electromagnetic wave absorbing material and an electromagnetic wave absorber that utilize dielectric loss and can be put to practical use in a high frequency band.

本発明は、下記(1)~(9)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。 The present invention includes the following aspects (1) to (9). In the present specification, the expression "-" includes both numerical values. That is, "X to Y" is synonymous with "X or more and Y or less".

(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強磁性金属粉と、を含む、電磁波吸収材料であって、
前記強磁性金属粉の含有割合が50体積%以上であり、
前記強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18GHz以下の周波数帯域において、誘電正接(tanδ)のピークをもち、前記ピークにおける誘電正接(tanδ)の値が0.05以上である、材料。
(1) An electromagnetic wave absorbing material comprising an electrically insulating matrix and ferromagnetic metal powder dispersed in the electrically insulating matrix,
The content ratio of the ferromagnetic metal powder is 50% by volume or more,
The ferromagnetic metal powder has an average aspect ratio of 5.0 or less,
The electromagnetic wave absorbing material has a dielectric loss tangent (tan δ E ) peak in a frequency band of 0.1 GHz to 18 GHz, and a dielectric loss tangent (tan δ E ) value at the peak is 0.05 or more.

(2)前記強磁性金属粉が鉄(Fe)粉、鉄(Fe)合金粉、ニッケル(Ni)粉、及びニッケル(Ni)合金粉からなる群から選択される少なくも一種である、上記(1)の電磁波吸収材料。 (2) The above ( 1) electromagnetic wave absorbing material.

(3)前記強磁性金属粉の平均アスペクト比が3.0以下である、上記(1)又は(2)の電磁波吸収材料。 (3) The electromagnetic wave absorbing material according to (1) or (2) above, wherein the ferromagnetic metal powder has an average aspect ratio of 3.0 or less.

(4)前記強磁性金属粉は、その体積平均粒径(D50)が1.5μm以上である、上記(1)~(3)のいずれに記載の電磁波吸収材料。 (4) The electromagnetic wave absorbing material according to any one of (1) to (3) above, wherein the ferromagnetic metal powder has a volume average particle diameter (D50) of 1.5 μm or more.

(5)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)~(4)のいずれかの電磁波吸収材料。 (5) The electromagnetic wave absorbing material according to any one of (1) to (4) above, wherein the electrically insulating matrix contains at least one of base oil, wax and rosin.

(6)上記(1)~(5)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。 (6) An electromagnetic wave absorber comprising a molded body of the electromagnetic wave absorbing material according to any one of (1) to (5) above.

(7)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(6)の電磁波吸収体。 (7) The electromagnetic wave absorber according to (6) above, wherein the electromagnetic wave absorber has a thickness of 0.5 mm or more in the direction of incidence of the electromagnetic wave.

(8)前記電磁波吸収体は、0.1GHz以上18GHz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(6)又は(7)の電磁波吸収体。 (8) The electromagnetic wave absorber according to (6) or (7) above, wherein the electromagnetic wave absorber has a region with a transmission attenuation rate of 10 dB or more at a thickness of 1 mm in a frequency band of 0.1 GHz or more and 18 GHz or less.

(9)上記(6)~(8)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。 (9) An electronic element, electronic component, or electronic device comprising the electromagnetic wave absorber according to any one of (6) to (8) above.

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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, an electromagnetic wave absorbing material and an electromagnetic wave absorber that utilize dielectric loss and can be put to practical use in a high frequency band are provided.

電磁波吸収体の概念図である。It is a conceptual diagram of an electromagnetic wave absorber. 電磁波吸収体(例1~例4)の伝送減衰率を示す。The transmission attenuation rate of electromagnetic wave absorbers (Examples 1 to 4) is shown. フィラーの粒度分布を示す。Figure 2 shows the particle size distribution of fillers; 電磁波吸収体(例5~例8)の伝送減衰率を示す。The transmission attenuation rate of electromagnetic wave absorbers (Examples 5 to 8) is shown. 電磁波吸収体(例9~例12)の伝送減衰率を示す。The transmission attenuation rate of electromagnetic wave absorbers (Examples 9 to 12) is shown. 電磁波吸収体(例13~例17)の伝送減衰率を示す。The transmission attenuation rate of electromagnetic wave absorbers (Examples 13 to 17) is shown. 電磁波吸収体(例6)の伝送減衰率を示す。The transmission attenuation rate of the electromagnetic wave absorber (Example 6) is shown. 電磁波吸収体(例6)の複素比誘電率(実部、虚部)と複素比透磁率(実部、虚部)を示す。The complex relative permittivity (real part, imaginary part) and the complex relative permeability (real part, imaginary part) of the electromagnetic wave absorber (Example 6) are shown. 電磁波吸収体(例18)の伝送減衰率を示す。The transmission attenuation rate of the electromagnetic wave absorber (Example 18) is shown.

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。 A specific embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "this embodiment") will be described. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications are possible within the scope of the present invention.

<<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強磁性金属粉と、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。例えば、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。
<<1. Electromagnetic wave absorption material >>
The electromagnetic wave absorbing material (hereinafter sometimes referred to as "material") of this embodiment includes an electrically insulating matrix and ferromagnetic metal powder dispersed in the electrically insulating matrix. Here, the electromagnetic wave absorbing material is a precursor for forming an electromagnetic wave absorber by molding it. For example, by molding an electromagnetic wave absorbing material, an electromagnetic wave absorber having a shape such as a sheet can be produced. In this specification, powder means an aggregate of a plurality of independent particles. A plurality of particles can also be said to constitute a powder.

<強磁性金属粉>
強磁性金属粉(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く、一部の粒子同士が接触してもよい。
<Ferromagnetic metal powder>
Ferromagnetic metal powder (hereinafter sometimes referred to as "metal powder") is dispersed and contained in an electrically insulating matrix. That is, the particles forming the metal powder are separated from each other via the component forming the matrix (matrix component). However, not all particles need to be spaced apart, and some particles may be in contact with each other.

強磁性金属粉は強磁性金属から構成される。ここで強磁性金属とは、強磁性を示す金属、すなわち室温で自発磁化を有する金属である。また強磁性金属は導電性を示す。より具体的には、強磁性金属は、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、ガドリニウム(Gd)、正方晶ルテニウム(Ru)、及びこれらの金属を含む合金である。 The ferromagnetic metal powder is composed of ferromagnetic metal. Here, the ferromagnetic metal is a metal exhibiting ferromagnetism, that is, a metal having spontaneous magnetization at room temperature. Ferromagnetic metals also exhibit electrical conductivity. More specifically, ferromagnetic metals are iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), gadolinium (Gd), tetragonal ruthenium (Ru), and alloys containing these metals.

強磁性金属から構成される限り、強磁性金属粉の材質は限定されない。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。また強磁性金属粉は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た状態で含んでもよい。また非共振時の導体損を低減する観点から、強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、強磁性金属粉の体積抵抗率は10-5Ωm以下である。 The material of the ferromagnetic metal powder is not limited as long as it is composed of ferromagnetic metal. The metal powder may consist of a single metal or may consist of an alloy. Here, the alloy is a concept that includes not only solid solutions but also intermetallic compounds. The ferromagnetic metal powder may be composed of only one kind of metal powder, or may contain a mixture of a plurality of kinds of metal powders. From the viewpoint of reducing conductor loss during non-resonance, the ferromagnetic metal powder preferably has a smaller electrical resistance. Preferably, the ferromagnetic metal powder has a volume resistivity of 10 −5 Ωm or less.

強磁性金属粉(軟磁性金属粉)の材質として、Fe-Ni合金(パーマロイ)、Fe-Ni-Mo合金(スーパーパーマロイ)、Fe-Co合金、Fe-Co-Ni合金、Fe-Cr合金、Fe-Cr-Al合金、Fe-Cr-Si合金、Fe-Si合金、Fe-Si-Al合金(センダスト)、Fe-Si-Cr合金、Fe-Si-Cr-Ni合金、Fe基アモルファス合金、またはCo基アモルファス合金が挙げられる。好ましくは、強磁性金属粉は、鉄(Fe)粉、鉄(Fe)合金粉、ニッケル(Ni)粉、及びニッケル(Ni)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。これらの金属粉は入手が容易であるとともに、安価であり、さらに透磁率が高い。そのため、後述するように、磁気的性質を効果的に利用することができる。 Materials for the ferromagnetic metal powder (soft magnetic metal powder) include Fe—Ni alloy (permalloy), Fe—Ni—Mo alloy (super permalloy), Fe—Co alloy, Fe—Co—Ni alloy, Fe—Cr alloy, Fe--Cr--Al alloy, Fe--Cr--Si alloy, Fe--Si alloy, Fe--Si--Al alloy (sendust), Fe--Si--Cr alloy, Fe--Si--Cr--Ni alloy, Fe-based amorphous alloy, Alternatively, a Co-based amorphous alloy may be used. Preferably, the ferromagnetic metal powder is at least one selected from the group consisting of iron (Fe) powder, iron (Fe) alloy powder, nickel (Ni) powder, and nickel (Ni) alloy powder. These metal powders are readily available, inexpensive, and have high magnetic permeability. Therefore, as will be described later, magnetic properties can be effectively utilized.

本実施形態の電磁波吸収材料において、強磁性金属粉の含有割合は50体積%以上である。このように強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、その周波数での吸収特性が最大になる。 In the electromagnetic wave absorbing material of this embodiment, the content of the ferromagnetic metal powder is 50% by volume or more. By including the ferromagnetic metal powder in the absorbing material at a high filling rate in this way, it is possible to impart electromagnetic wave absorbing properties based on dielectric loss to the material. Specifically, the imaginary part (ε″) of the dielectric constant becomes maximum at a specific frequency (dielectric loss peak frequency), and the absorption characteristic at that frequency becomes maximum.

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、次のように推測している。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起こすことで、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50体積未満であると、容量成分が小さくなり、その結果、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。 The detailed reason why the electromagnetic wave absorbing material of the present embodiment develops electromagnetic wave absorbing properties based on dielectric loss is unknown. Although it should not be limitedly interpreted based on a specific theory, it is speculated as follows. That is, each particle constituting the metal powder is separated from each other via the matrix component. In other words, the matrix component intervenes between the particles. Since the matrix component has electrical insulation, a capacitance is generated in the matrix component interposed between the particles. Also, the higher the filling rate of the metal powder, the smaller the average distance between adjacent particles, that is, the thickness of the matrix component intervening between the particles. Therefore, the capacitance is increased, and as a result, the effective dielectric constant of the material as a whole is increased. A specific frequency is generated by the matrix exhibiting a dielectric relaxation phenomenon, or by causing a resonance phenomenon when the capacitance component (C component) of the matrix interacts with the resistance component (R component) and/or the inductive component (L component) of the metal powder. It is thought that the dielectric loss will increase in On the other hand, if the content of the metal powder is less than 50 volumes, the capacitive component will be small, and as a result, it is speculated that the electromagnetic wave absorption characteristics will be insufficient.

電磁波吸収特性を高める上で、強磁性金属粉の含有割合は高いほど好ましい。含有割合は55体積%以上、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。そのため、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。 In order to improve the electromagnetic wave absorption characteristics, the higher the content of the ferromagnetic metal powder, the better. The content may be 55% by volume or more, 60% by volume or more, 65% by volume or more, 70% by volume or more, 75% by volume or more, or 80% by volume or more. On the other hand, if the content is excessively high, the probability that the particles forming the metal powder will come into contact with each other increases. When the particles come into contact with each other, the capacitive component of the matrix disappears. As a result, there is a risk that the electromagnetic wave absorption characteristics will rather deteriorate. The content may be 95% by volume or less, 90% by volume or less, or 85% by volume or less.

本実施形態の電磁波吸収材料において、強磁性金属粉の平均アスペクト比は5.0以下である。ここで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、走査電子顕微鏡(SEM)観察により求めることができる。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。粒子の球形度が高いと、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。平均アスペクト比の小さい粉末は、これを構成する各粒子の球形度が高いため好ましい。アスペクト比の小さな金属粉を用いると、金属粉粒子間に働くフリクションが小さく、材料製造時に金属粉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、2.5以下、2.0以下、または1.5以下であってもよい。 In the electromagnetic wave absorbing material of this embodiment, the ferromagnetic metal powder has an average aspect ratio of 5.0 or less. Here, the average aspect ratio is the average value of the aspect ratios of multiple particles forming the metal powder, and can be obtained by observation with a scanning electron microscope (SEM). The aspect ratio is the ratio of the major axis diameter to the minor axis diameter of each particle (major axis diameter/minor axis diameter). Higher sphericity of the particles allows for better electromagnetic wave absorption properties. A powder with a small average aspect ratio is preferable because each particle constituting the powder has a high degree of sphericity. When metal powder with a small aspect ratio is used, the friction acting between metal powder particles is small, and the metal powder is densely packed during material production. Therefore, an electromagnetic wave absorbing material with a high metal powder filling rate can be obtained. In contrast, flat powders with large magnetic anisotropy are used in conventional magnetic electromagnetic wave absorbing materials. Such flat powder has a large aspect ratio, and it is difficult to increase the filling rate. Since the electromagnetic wave absorbing material of the present embodiment utilizes electromagnetic wave absorbing properties based on dielectric loss, it is possible to use metal powders with good filling properties and a small aspect ratio. The average aspect ratio may be 4.0 or less, 3.0 or less, 2.5 or less, 2.0 or less, or 1.5 or less.

本実施形態の電磁波吸収材料において、好ましくは、強磁性金属粉は軟磁性金属粉である。このように強磁性金属粉(軟磁性金属粉)を用いることには、様々な利点がある。例えば、電磁波吸収体表面での反射波を抑えることができ、電磁波吸収を効率的に行うことが可能になる。すなわち図1に示すように、吸収体本体(2)に入射した入射波(4)は、その一部が吸収体表面で反射され、残りは吸収体内部に侵入する。吸収体表面の反射波(5)は吸収体内部での吸収に寄与しない。したがって反射波(5)を抑えることが吸収特性改善を図る上で有効である。 In the electromagnetic wave absorbing material of this embodiment, the ferromagnetic metal powder is preferably soft magnetic metal powder. Using ferromagnetic metal powder (soft magnetic metal powder) in this way has various advantages. For example, reflected waves on the surface of the electromagnetic wave absorber can be suppressed, and electromagnetic wave absorption can be performed efficiently. That is, as shown in FIG. 1, an incident wave (4) incident on the absorber main body (2) is partly reflected by the absorber surface and the rest penetrates into the absorber. Reflected waves (5) on the surface of the absorber do not contribute to absorption inside the absorber. Therefore, suppressing the reflected wave (5) is effective in improving the absorption characteristics.

この点、電磁波吸収体の特性インピーダンスを外部環境の特性インピーダンスと整合させることで、反射波を抑えることができる。電磁波吸収体の特性インピーダンスZと外部環境の特性インピーダンスZは、下記(1)及び(2)式に示すように、電磁波吸収体及び外部環境(空気)の誘電率及び透磁率の関数で表される。なお下記(1)及び(2)式において、μ及びεはそれぞれ電磁波吸収体の透磁率と誘電率であり、またμ及びεはそれぞれ外部環境(空気)の透磁率(1.256×10-6H/m)と誘電率(8.854×10-12F/m)である。 In this respect, the reflected wave can be suppressed by matching the characteristic impedance of the electromagnetic wave absorber with the characteristic impedance of the external environment. The characteristic impedance Z of the electromagnetic wave absorber and the characteristic impedance Z0 of the external environment are expressed as functions of the dielectric constant and magnetic permeability of the electromagnetic wave absorber and the external environment (air), as shown in the following equations (1) and (2). be done. In the following equations (1) and (2), μ and ε are the magnetic permeability and dielectric constant of the electromagnetic wave absorber, respectively, and μ 0 and ε 0 are the magnetic permeability of the external environment (air) (1.256× 10 −6 H/m) and dielectric constant (8.854×10 −12 F/m).

Figure 2023005603000002
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Figure 2023005603000003
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強磁性金属粉は、一般に磁化が高く且つ保磁力が小さい。そのため透磁率(μ)が高い。強磁性金属粉を用いることで、マトリックス成分が有する高い誘電率(ε)が相殺され、その結果、電磁波吸収体の特性インピーダンスZが外部環境の特性インピーダンスZと整合しやすくなる。すなわち、吸収体表面での反射が抑えられる。 Ferromagnetic metal powder generally has high magnetization and low coercive force. Therefore, the magnetic permeability (μ) is high. By using the ferromagnetic metal powder, the high dielectric constant (ε) of the matrix component is offset, and as a result, the characteristic impedance Z of the electromagnetic wave absorber can be easily matched with the characteristic impedance Z0 of the external environment. That is, reflection on the absorber surface is suppressed.

また、強磁性金属粉(軟磁性金属粉)を用いることで、誘電損失のみならず、強磁性金属粉が本質的に有する磁気損失を電磁波吸収に利用することができる。すなわち強磁性金属粉は強磁性的性質を有しているため、特定の周波数で透磁率虚部(μ’’)の極大値をもつ。この周波数を磁気共鳴周波数又は磁気損失ピーク周波数と呼ぶ。磁気損失ピーク周波数で磁気損失が最大になり、その結果、磁気損失に基づく電磁波吸収特性が発現する。磁気損失ピーク周波数を誘電損失ピーク周波数に揃えることで、同一周波数域で誘電損失及び磁気損失の両方を利用することができる。そのため、電磁波吸収特性をさらに向上させることが可能である。あるいは磁気損失ピーク周波数を誘電損失ピーク周波数とずらすことで、吸収域を広帯域化することが可能になる。特に本実施形態の電磁波吸収材料は、強磁性性金属粉の充填率が高い。そのため強磁性金属粉に基づく磁気損失の効果を有効的に活用することができる。 Further, by using ferromagnetic metal powder (soft magnetic metal powder), not only the dielectric loss but also the magnetic loss inherent in the ferromagnetic metal powder can be utilized for electromagnetic wave absorption. In other words, since ferromagnetic metal powder has ferromagnetic properties, it has a maximum value of the imaginary part (μ″) of magnetic permeability at a specific frequency. This frequency is called magnetic resonance frequency or magnetic loss peak frequency. The magnetic loss is maximized at the magnetic loss peak frequency, and as a result, electromagnetic wave absorption characteristics based on the magnetic loss appear. By aligning the magnetic loss peak frequency with the dielectric loss peak frequency, both dielectric loss and magnetic loss can be utilized in the same frequency range. Therefore, it is possible to further improve the electromagnetic wave absorption characteristics. Alternatively, by shifting the magnetic loss peak frequency from the dielectric loss peak frequency, it is possible to widen the absorption band. In particular, the electromagnetic wave absorbing material of this embodiment has a high filling rate of the ferromagnetic metal powder. Therefore, the magnetic loss effect based on the ferromagnetic metal powder can be effectively utilized.

強磁性金属粉は、好ましくは、その体積平均粒径(D50)が1.5μm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、5.0μm以上がさらに好ましく、8.0μm以上が特に好ましい。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、グリスまたは塗料といった組成物に電磁波吸収材料を適用する際に均質な組成物にならない恐れがある。D50は20.0μm以下が好ましく、15.0μm以下がより好ましい。なお体積平均粒径(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。 The ferromagnetic metal powder preferably has a volume average particle size (D50) of 1.5 μm or more. By increasing the particle size, the electromagnetic wave absorption characteristics can be enhanced. Although the detailed reason is unknown, it is speculated that it may be caused by the skin effect. D50 is more preferably 2.0 μm or more, still more preferably 5.0 μm or more, and particularly preferably 8.0 μm or more. The upper limit of D50 is not limited. However, if the D50 is too large, there is a risk that a homogeneous composition will not be obtained when applying the electromagnetic wave absorbing material to a composition such as a sheet, grease or paint. D50 is preferably 20.0 μm or less, more preferably 15.0 μm or less. The volume average particle diameter (D50) can be calculated as a 50% cumulative diameter in the particle size distribution obtained by obtaining the volume particle size distribution by a method such as a laser diffraction scattering method.

強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、充填率が同じであれば、単峰性の粒度分布を示す金属粉を用いた方が、多峰性粒度分布を示す金属粉を用いた場合に比べて高い電磁波吸収特性を得ることができる。その詳細な理由は不明であるが、粒子同士の接触による渦電流の発生による損失と関係があるのではないかと推測している。また多峰性粒度分布では粒子同士の接触確率が高く、マトリックス中の容量成分が消失しやすいのではないかとも推測している。単峰性の粒度分布を示す金属粉は、粒度分布の揃った一種類の金属粉を用いることで得ることができる。 The particle size distribution of ferromagnetic metal powder is not limited. For example, it may exhibit a multimodal particle size distribution, or it may exhibit a unimodal particle size distribution. However, if the filling rate is the same, it is possible to obtain higher electromagnetic wave absorption characteristics by using a metal powder exhibiting a unimodal particle size distribution than by using a metal powder exhibiting a multimodal particle size distribution. can. Although the detailed reason is unknown, it is speculated that it may be related to the loss due to the generation of eddy current due to contact between particles. In addition, it is speculated that the probability of contact between particles is high in a multimodal particle size distribution, and that the capacitive component in the matrix is likely to disappear. A metal powder exhibiting a unimodal particle size distribution can be obtained by using a single type of metal powder with a uniform particle size distribution.

<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、ゲル及びこ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10Ωcm以上の材料を指す。
<Electrically insulating matrix>
An electrically insulating matrix (hereinafter sometimes referred to as "matrix") serves as a base material (substrate) of an electromagnetic wave absorbing material. The material of the matrix is not limited as long as it has electrical insulation. It may be composed of any of solids, liquids, gels and mixtures thereof. Examples include insulating materials such as organic compounds, resins, rubbers, glass, and ceramics. In this specification, an electrically insulating material refers to a material having a volume resistance (specific resistance) of 10 5 Ωcm or more.

電気絶縁性マトリックスの含有割合は、好ましくは5体積%以上50体積%以下である。金属粉の含有割合が50体積%以上であるため、マトリックスの含有割合は50体積%以下に限定される。マトリックスの含有割合は、45体積%以下、40体積%以下、35体積%以下、30体積%以下、25体積%以下、または20体積%以下であってもよい。 The content of the electrically insulating matrix is preferably 5% by volume or more and 50% by volume or less. Since the content of the metal powder is 50% by volume or more, the content of the matrix is limited to 50% by volume or less. The content of the matrix may be 45% by volume or less, 40% by volume or less, 35% by volume or less, 30% by volume or less, 25% by volume or less, or 20% by volume or less.

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。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。 The electrically insulating matrix preferably comprises at least one of base oil, wax and rosin. Any one of base oil, wax, and rosin may be included, or a plurality thereof may be included in combination. It may contain all of base oil, wax and rosin.

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。したがって、基油を用いることで、金属粉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。 The electrically insulating matrix may contain a base oil. The base oil is characterized by high wettability with respect to metal particles and excellent electrical insulation. Therefore, the base oil can be used to provide a thin electrically insulating coating on the particle surface. Moreover, the base oil has a characteristic that the film formed on the surface of the particles is difficult to break because of its moderate viscosity. Therefore, by using the base oil, it is possible to prevent direct contact between the particles even if the filling rate of the metal powder is increased.

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。 The type of base oil is not limited. Any of mineral oil, synthetic oil, vegetable oil and animal oil may be used. Mineral oils may be both paraffinic and naphthenic. As the synthetic oil, hydrocarbon-based, ester-based, ether-based, silicone-based, fluorine-based, and the like can be used. Ester-based materials are preferred, and polyether esters are particularly preferred.

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になる。 The base oil can form an electrically insulating matrix with other ingredients. The content of the base oil contained in the absorbent material is preferably 8.0% by volume or more and 40.0% by volume or less, more preferably 10.0% by volume or more and 35.0% by volume or less. By setting the content ratio within the above range, it becomes possible to more effectively prevent direct contact between particles constituting the metal powder.

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、金属粉の滑りがよくなり、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、金属粉の結着力が高まり、それにより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。 The electrically insulating matrix may contain wax. Wax has the effect of imparting lubricity and functions as a binder. That is, by using wax, the metal powder slides well, and the filling properties are improved. In addition, since the wax solidifies at room temperature after molding the absorbent material, the binding force of the metal powder is increased, which has the effect of improving the shape retention. From the viewpoint of improving the dispersibility of the metal powder, the wax preferably has a high acid value. The acid value of the wax is preferably 20 mg/g or more, more preferably 40 mg/g or more. Although the type of wax is not limited, synthetic wax, vegetable wax, and/or petroleum wax are preferred.

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。 Waxes can form an electrically insulating matrix with other ingredients. The wax content in the absorbent material is preferably 2.0% by volume or more and 15.0% by volume or less, more preferably 4.0% by volume or more and 10.0% by volume or less. By setting the content ratio within the above range, appropriate lubricity and shape retention can be imparted to the absorbent material.

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。 The electrically insulating matrix may comprise rosin. Rosin has the effect of imparting viscosity and functions as a binder. That is, the use of rosin has the effect of making the viscosity of the absorbent material moderate and improving the shape retention. From the viewpoint of improving the dispersibility of the metal powder, the rosin preferably has a high acid value. The acid value of rosin is preferably 100 mg/g or more, more preferably 120 mg/g or more. Although the type of rosin is not limited, tall rosin, gum rosin, and/or wood rosin are preferred.

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。 Rosin can form an electrically insulating matrix with other ingredients. The content of rosin contained in the absorbent material is preferably 5.0% by volume or more and 20.0% by volume or less, more preferably 8.0% by volume or more and 15.0% by volume or less. By setting the content ratio within the above range, appropriate viscosity and shape retention can be imparted to the absorbent material.

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、金属粉中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。 The electrically insulating matrix may optionally contain a dispersant. A dispersant has the effect of increasing the affinity between the metal powder and the base oil. Therefore, by adding a dispersant, the dispersibility of the metal powder can be improved. Specifically, even when the filling rate of the metal powder is high, the base oil permeates narrow gaps in the metal powder, which has the effect of suppressing direct contact between particles.

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。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。 The dispersant may be appropriately selected according to the surface conditions of the acid groups and bases of the powder. Metal powders often have a basic surface, and the dispersant used therefor preferably has a high acid value. When a dispersant having a high acid value is used, the effect of improving the dispersibility of the metal powder becomes even more pronounced. The acid value of the dispersant is preferably 5.0 mg/g or more, more preferably 20.0 mg/g or more. Although the type of dispersant is not limited, polyether carboxylic acid, polyether phosphate, and/or higher fatty acid polyester are preferred. The content of the dispersant contained in the absorbent material is preferably 0.1% by volume or more and 3.0% by volume or less, more preferably 0.5% by volume or more and 2.0% by volume or less. By setting the content ratio within the above range, it is possible to sufficiently exhibit the effect of improving the dispersibility.

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。 The electrically insulating matrix may contain other ingredients besides base oils, waxes, rosins, and dispersants. Other ingredients include rust inhibitors, metal deactivators, rheology control agents and/or antioxidants. Other components may be appropriately selected depending on the application.

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18GHzの周波数帯域において、誘電正接(tanδ)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)の値(極大値)を0.05以上、0.10以上、0.15以上、0.20以上、0.25以上、または0.30以上に高めることが可能である。 The electromagnetic wave absorbing material of this embodiment has a maximum value of dielectric loss in a high frequency band. For example, the dielectric loss is maximized in the frequency bands of ultra-high frequency (30 MHz-300 MHz), ultra-high frequency (300 MHz-1 GHz), sub-microwave (1 GHz-3 GHz), and/or microwave (3 GHz and above). More specifically, the electromagnetic wave absorbing material can have a dielectric loss tangent (tan δ E ) peak in the frequency band of 0.1 GHz to 18 GHz. In addition, the dielectric loss tangent (tan δ E ) value (maximum value) at this peak is increased to 0.05 or more, 0.10 or more, 0.15 or more, 0.20 or more, 0.25 or more, or 0.30 or more is possible.

<<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強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。
<<2. Manufacture of electromagnetic wave absorbing material>>
As long as the electromagnetic wave absorbing material of this embodiment satisfies the requirements described above, the manufacturing method is not limited. For example, it can be produced by kneading a matrix-constituting component or its precursor with ferromagnetic metal powder. Kneading may be performed using a known device such as a planetary mill, a revolutionary mixer, and/or three rolls.

<<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。
<<3. Electromagnetic wave absorber>>
The electromagnetic wave absorber of this embodiment includes a molded body of the electromagnetic wave absorbing material described above. That is, it is produced by molding an electromagnetic wave absorber. A molding method is not limited. For example, the electromagnetic wave absorbing material may be formed into a sheet by rolling, a doctor blade method, or the like. Alternatively, a technique of coating an electromagnetic wave absorbing material on a substrate to form a coating film may be used. The technique is not limited as long as a molded article can be obtained.

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。 The electromagnetic wave absorber exhibits better absorption characteristics as its thickness increases. The thickness in the electromagnetic wave incidence direction is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1.0 mm or more, and even more preferably 1.5 mm or more. The thickness in the electromagnetic wave incident direction is the thickness between the front and back sides of the electromagnetic wave absorber (electromagnetic wave absorbing material molded body), and the front and back sides refer to the plane facing the direction of incidence of the electromagnetic wave and the opposite side thereof. It is about the aspect to do.

電磁波吸収体は、電磁波吸収材料の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。 The electromagnetic wave absorber may be provided with a member other than the molded body of the electromagnetic wave absorbing material. For example, an impedance matching layer or a surface protective layer may be provided on the surface. Also, a reflecting member may be provided on the back surface. As an impedance matching layer, a layer in which magnetic powder or dielectric powder is dispersed in resin is exemplified. As the surface protective layer, a layer made of resin or glass is exemplified. A film-like, foil-like, or net-like metal member can be used as the reflecting member.

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。 The use of the electromagnetic wave absorber is not limited, and it may be applied to known uses. For example, it can be applied to electronic elements, electronic parts, or electronic equipment that have an electromagnetic wave absorber. It may also be applied to construction members such as outer walls and inner walls of buildings. The mode of use is not limited, either, and a known mode may be used. For example, a sheet-like or coated electromagnetic wave absorber may be attached to the outer surface or inner surface of the electronic device housing. Alternatively, it may be provided on the outer surface of the package of the electronic component. Furthermore, an embodiment in which an electromagnetic wave absorber is provided inside the electronic element or electronic component may be adopted.

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0.1GHz以上18GHz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。 The electromagnetic wave absorber of this embodiment exhibits electromagnetic wave absorption characteristics based on dielectric loss in a high frequency band. For example, in the frequency bands of ultra-short waves (30 MHz-300 MHz), ultra-short waves (300 MHz-1 GHz), quasi-microwaves (1 GHz-3 GHz), and/or microwaves (3 GHz or more), it exhibits electromagnetic wave absorption characteristics that can be put to practical use. More specifically, the electromagnetic wave absorber has a transmission attenuation rate of 10 dB or more, 15 dB or more, 20 dB or more, 25 dB or more, or 30 dB or more in a frequency band of 0.1 GHz or more and 18 GHz or less. can have

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のみ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。 According to this embodiment, it is possible to obtain an electromagnetic wave absorbing material and an electromagnetic wave absorber that utilize dielectric loss and can be put to practical use in a high frequency band. Such electromagnetic wave absorbing materials and electromagnetic wave absorbers have not been known in the past. For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 propose obtaining absorption characteristics exceeding Snake's limit by flattening the soft magnetic powder contained in the electromagnetic wave absorber. However, the electromagnetic wave absorbers disclosed in these documents utilize only the magnetic loss generated by ferromagnetic soft magnetic powder, and the electromagnetic wave absorber of the present embodiment utilizing dielectric loss does not absorb electromagnetic waves. Mechanism is different. In addition, the soft magnetic flat powder has a large friction between particles, making it difficult to achieve high filling.

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)。 Although Patent Document 3 proposes applying a dielectric loss material to an electromagnetic wave absorber, conductive materials such as boron carbide are used as the dielectric loss material, and these are not metal powders. In fact, Patent Document 3 discloses a comparative example sample (Comparative Example 2) containing 45% by volume of aluminum powder, which is a metal powder, but it is said that Comparative Example 2 does not exhibit absorption characteristics ( Table 2 of Patent Document 3).

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。 The present invention will be described in more detail using the following examples and comparative examples. However, the invention is not limited to the following examples.

[実験例A]
実験例Aでは、FeSiCr合金粉をフィラー(強磁性金属粉)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。
[Experimental example A]
In Experimental Example A, FeSiCr alloy powder was used as a filler (ferromagnetic metal powder), and electromagnetic wave absorbers containing fillers in various proportions were produced. Then, the effect of the filler content was investigated.

(1)電磁波吸収体の作製
[例1~例4]
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FeSiCr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。
(1) Preparation of electromagnetic wave absorber [Examples 1 to 4]
Filler, base oil, dispersant, wax, and rosin were provided as raw materials. FeSiCr powder A (D50: 8.0 μm) shown in Table 1 below was used as the filler. As raw materials (base oil, dispersant, wax, and rosin) other than fillers, those shown in Table 2 below were used.

なお下記表1に示す粒度分布は、レーザー回折散乱法(JIS R 1629:1997に準拠)で測定した。また平均アスペクト比は、金属粉をSEM観察し、複数視野内の50個の粒子のそれぞれについて短軸径及び長軸径を測定してアスペクト比を求め、その個数平均を算出して求めた。さらにタップ密度は、振とう比重測定器(蔵持科学器械製作所 KRS-409)を用い、ストローク3cmのタッピングを300回行って測定した。 The particle size distribution shown in Table 1 below was measured by a laser diffraction scattering method (according to JIS R 1629:1997). The average aspect ratio was obtained by observing the metal powder with an SEM, measuring the minor axis diameter and major axis diameter of each of 50 particles in a plurality of fields of view to determine the aspect ratio, and calculating the number average. Furthermore, the tap density was measured by performing tapping 300 times with a stroke of 3 cm using a shaking specific gravity meter (Kuramochi Scientific Instruments Seisakusho KRS-409).

次いで、準備した原料(フィラー、基油、分散剤、ワックス、ロジン)を秤量し、さらに自公転ミキサー(株式会社シンキ―、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。 Next, the prepared raw materials (filler, base oil, dispersant, wax, rosin) are weighed, and kneaded using a rotation and revolution mixer (Thinky Co., Ltd., Awatori Mixer, model ART-930 Twin). and obtained a kneaded product. Thus, an electromagnetic wave absorbing material was produced. Weighing was carried out so as to obtain the composition shown in Table 3 below. The kneading treatment was performed for 4 minutes at a rotational speed of 1350 rpm.

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。得られたシートは、その厚みが1mmであった。このシートを電磁波吸収体として評価に用いた。 After that, the obtained kneaded material was sandwiched between films and rolled by using hot rolling rolls (Model IMC-1A04, Imoto Seisakusho Co., Ltd.) so that the film thickness became a predetermined value to obtain a sheet. Hot rolling was performed at a temperature of 100°C. The obtained sheet had a thickness of 1 mm. This sheet was used for evaluation as an electromagnetic wave absorber.

Figure 2023005603000004
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Figure 2023005603000005
Figure 2023005603000005

Figure 2023005603000006
Figure 2023005603000006

(2)評価
例1~例4のサンプルについて、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(3)式にしたがって伝送減衰率RTPを求めた。
(2) Evaluation The electromagnetic wave absorption characteristics of the samples of Examples 1 to 4 were evaluated by transmission attenuation measurement using a microstrip line. Specifically, a sheet-shaped electromagnetic wave absorber was cut into a size of 10 cm×5 cm to prepare a measurement sample. Next, the measurement sample was placed on a microstrip line (Keycom Co., Model TF-6C), and a load (500 g) was applied thereon. A high-frequency signal from a network analyzer was applied to the microstrip line under load, and the reflection characteristics were measured. Then, using the S parameters (S11, S21), the transmission attenuation factor RTP was obtained according to the following equation (3).

Figure 2023005603000007
Figure 2023005603000007

(3)評価結果
FeSiCr合金粉をフィラーに用いた例1~例4で得られたサンプルの伝送減衰率を図2に示す。例1~例4では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。またフィラー割合が高いほど減衰率が大きいことが分かった。例えば、フィラー割合50体積%以上の例1~例3では最大減衰率が20dB以上であった。特にフィラー割合65体積%以上の例1及び例2では最大減衰率が50dB以上と極めて高かった。一方でフィラー割合30体積%の例4では最大減衰率が5dB程度と低かった。このことから、フィラー割合を50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。
(3) Evaluation Results FIG. 2 shows the transmission attenuation factors of the samples obtained in Examples 1 to 4 using the FeSiCr alloy powder as the filler. In Examples 1 to 4, an increase in the transmission attenuation rate was observed in the frequency range near 6 GHz. Therefore, it was found that it exhibits electromagnetic wave absorption characteristics in this frequency band. It was also found that the higher the filler ratio, the greater the attenuation rate. For example, in Examples 1 to 3 with a filler ratio of 50% by volume or more, the maximum attenuation rate was 20 dB or more. In particular, in Examples 1 and 2, in which the filler ratio was 65% by volume or more, the maximum attenuation rate was as high as 50 dB or more. On the other hand, in Example 4 with a filler ratio of 30% by volume, the maximum attenuation rate was as low as about 5 dB. From this, it was found that a practical electromagnetic wave absorber can be realized by increasing the filler ratio to 50% by volume or more.

[実験例B]
実験例Bでは、粒径の異なる2種類のFeSiCr合金粉をフィラー(強磁性金属粉)として用いた。そして、これら2種類のフィラーを種々の割合で含む電磁波吸収体を作製し、フィラー粒径の影響を調べた。
[Experimental example B]
In Experimental Example B, two types of FeSiCr alloy powders with different particle sizes were used as fillers (ferromagnetic metal powders). Then, electromagnetic wave absorbers containing these two types of fillers in various ratios were produced, and the effect of the particle size of the fillers was investigated.

(1)電磁波吸収体の作製
[例5~例12]
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FeSiCr合金粉A(D50:8.0μm)及びFeSiCr合金粉B(D50:1.9μm)を単独または混合して用いた。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。
(1) Production of electromagnetic wave absorber [Examples 5 to 12]
Filler, base oil, dispersant, wax, and rosin were provided as raw materials. As fillers, FeSiCr alloy powder A (D50: 8.0 μm) and FeSiCr alloy powder B (D50: 1.9 μm) shown in Table 1 were used singly or in combination. In addition, materials shown in Table 2 above were used as materials (base oil, dispersant, wax, and rosin) other than the filler.

次いで、実験例Aと同様にして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。 Next, an electromagnetic wave absorber was produced in the same manner as in Experimental Example A. Weighing was carried out so as to obtain the composition shown in Table 4 below. The film thickness of the sheet was set to 1 mm.

Figure 2023005603000008
Figure 2023005603000008

(2)評価
例5~例12で用いたフィラー(FeSiCr合金粉A+FeSiCr合金粉B)の粒度分布を、レーザー回折散乱法(JIS R 1629:1997に準拠)で測定した。また電磁波吸収特性の評価を実験例Aと同様にして行った。
(2) Evaluation The particle size distribution of the fillers (FeSiCr alloy powder A+FeSiCr alloy powder B) used in Examples 5 to 12 was measured by a laser diffraction scattering method (according to JIS R 1629:1997). In addition, the electromagnetic wave absorption characteristics were evaluated in the same manner as in Experimental Example A.

(3)評価結果
フィラーの粒度分布を図3に示す。FeSiCr合金粉AとFeSiCr合金粉Bは、いずれもほぼ単峰性粒度分布を示すものの、これらの混合粉は多峰性粒度分布を示した。
(3) Evaluation results Fig. 3 shows the particle size distribution of the filler. Both FeSiCr alloy powder A and FeSiCr alloy powder B exhibited a substantially unimodal particle size distribution, but their mixed powder exhibited a multimodal particle size distribution.

例5~例8で得られたサンプル(フィラー充填率:65.00体積%)の伝送減衰率を図4に示す。また例9~例12で得られたサンプル(フィラー充填率:68.42体積%)の伝送減衰率を図5に示す。フィラー充填率が65.00体積%及び68.42体積%のいずれの場合であっても、粒径の大きいフィラーの割合が大きいほど伝送減衰率のピーク値が高かった。 FIG. 4 shows the transmission attenuation factors of the samples obtained in Examples 5 to 8 (filler filling rate: 65.00% by volume). FIG. 5 shows the transmission attenuation factors of the samples obtained in Examples 9 to 12 (filler filling rate: 68.42% by volume). At both the filler filling rates of 65.00% by volume and 68.42% by volume, the peak value of the transmission attenuation rate was higher as the ratio of the filler with a larger particle size was larger.

[実験例C]
実験例Cでは、FeSiCr合金粉をフィラー(強磁性金属粉)として含む電磁波吸収体を種々の膜厚で作製し、膜厚(シート厚)の影響を調べた。
[Experimental example C]
In Experimental Example C, electromagnetic wave absorbers containing FeSiCr alloy powder as a filler (ferromagnetic metal powder) were produced with various film thicknesses, and the effect of the film thickness (sheet thickness) was examined.

(1)電磁波吸収体の作製
[例13~例17]
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FeSiCr合金粉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)として上記表2に示すものを用いた。
(1) Production of electromagnetic wave absorber [Examples 13 to 17]
Filler, base oil, dispersant, wax, and rosin were provided as raw materials. FeSiCr alloy powder A (D50: 8.0 μm) shown in Table 1 above was used as the filler. In addition, materials shown in Table 2 above were used as materials (base oil, dispersant, wax, and rosin) other than the filler.

次いで、実験例Aと同様にして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。また加熱圧延の条件を変えて、シート厚を0.1~1.5mmに調整した。 Next, an electromagnetic wave absorber was produced in the same manner as in Experimental Example A. Weighing was carried out so as to obtain the composition shown in Table 5 below. Also, the sheet thickness was adjusted to 0.1 to 1.5 mm by changing the hot rolling conditions.

Figure 2023005603000009
Figure 2023005603000009

(2)評価
例13~例17について、電磁波吸収特性の評価を実験例Aと同様にして行った。
(2) Evaluation For Examples 13 to 17, the electromagnetic wave absorption characteristics were evaluated in the same manner as in Experimental Example A.

(3)評価結果
例13~例17で得られたサンプル(シート厚:0.1~1.5mm)の伝送減衰率を図6に示す。シート厚を0.5mm以上にすることで、伝送減衰率のピーチ値が高くなった。
(3) Evaluation Results FIG. 6 shows the transmission attenuation factors of the samples (sheet thickness: 0.1 to 1.5 mm) obtained in Examples 13 to 17. By setting the sheet thickness to 0.5 mm or more, the peach value of the transmission attenuation rate increased.

[実験例D]
(1)評価
実験例Dでは、例6で得られたサンプル(FeSiCr合金粉、充填率65体積%)を用いて、近傍界での電磁波吸収特性を3~18GHzの周波数帯域で測定した。具体的には、ネットワークアナライザと治具を用い、IEC規格No.:IEC62333-1及びIEC62333-2で規定されるノイズ抑制シートの評価方法にしたがい測定を行った。
[Experimental example D]
(1) Evaluation In Experimental Example D, the sample obtained in Example 6 (FeSiCr alloy powder, filling rate 65% by volume) was used to measure the electromagnetic wave absorption characteristics in the near field in the frequency band of 3 to 18 GHz. Specifically, using a network analyzer and a jig, IEC standard No. : Measured according to the noise suppression sheet evaluation method specified in IEC62333-1 and IEC62333-2.

(2)評価結果
3~18GHzの周波数帯域での伝送減衰率を図7に示す。12GHz近傍に伝送減衰率のピークが見られ、またピーク値は30dB超であった。本実施形態の電磁波吸収体が10GHz以上の高周波域でも高い吸収性能を示すことが分かった。
(2) Evaluation Results FIG. 7 shows the transmission attenuation factor in the frequency band of 3 to 18 GHz. A peak of the transmission attenuation factor was observed near 12 GHz, and the peak value exceeded 30 dB. It was found that the electromagnetic wave absorber of this embodiment exhibits high absorption performance even in a high frequency range of 10 GHz or higher.

[実験例E]
(1)評価
実験例Eでは、例6で得られたサンプル(FeSiCr合金粉、充填率65体積%)について、複素比誘電率(ε=ε’-jε’’)と複素比透磁率(μ=μ’-jμ’’)の測定を行った。ここでε’とε’’はそれぞれ複素比誘電率の実部及び虚部であり、またμ’とμ’’はそれぞれ複素比透磁率の実部及び虚部である。
[Experimental example E]
(1) Evaluation In Experimental Example E, the sample obtained in Example 6 (FeSiCr alloy powder, filling rate of 65% by volume) was subjected to complex relative permittivity (εr = εr′jεr ″) and complex relative permeability . Measurements of the magnetic susceptibility (μ rr '-jμ r '') were performed. where ε r ' and ε r '' are the real and imaginary parts of the complex relative permittivity, respectively, and μ r ' and μ r '' are the real and imaginary parts of the complex relative permeability, respectively.

<誘電率>
電磁波吸収体の複素比誘電率(εr=ε’-jε’’)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’)と虚部(ε’’)を用いて下記(4)式にしたがって誘電正接(tanδ)を算出した。
<Dielectric constant>
The complex dielectric constant (εr= εr′jεr ″) of the electromagnetic wave absorber was measured by the coaxial tube S-parameter method. Specifically, a ring-shaped sample (with an inner diameter of 3.06 to 3.10 mm and an outer diameter of 6.93 to 6.96 mm) was prepared and set in a coaxial tube holder. Then, it was measured using a vector network analyzer (Anritsu Corporation, MS46122A). Also, the dielectric loss tangent (tan δ E ) was calculated according to the following equation (4) using the real part (ε r ′) and the imaginary part (ε r ″) of the dielectric constant.

Figure 2023005603000010
Figure 2023005603000010

<透磁率>
電磁波吸収体の複素比透磁率(μ=μ’-jμ’’)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’)と虚部(μ’’)を用いて下記(5)式にしたがって損失係数(tanδ)を算出した。
<Permeability>
The complex relative magnetic permeability (μ rr '−jμ r '') of the electromagnetic wave absorber was measured by the S-parameter reflection method. Specifically, a measurement sample (outer diameter 6.93 to 6.96 mm, inner diameter 3.06 to 3.10 mm, film thickness 2 mm) was produced by punching out a sheet-like electromagnetic wave absorber into a doughnut-shaped disk. Next, the measurement sample was set on a jig, and frequency sweep was performed using a vector network analyzer to measure the complex relative permeability. Also, the loss factor (tan δ M ) was calculated according to the following equation (5) using the real part (μ r ') and the imaginary part (μ r '') of the relative permeability.

Figure 2023005603000011
Figure 2023005603000011

(2)結果
例6のサンプル(FeSiCr合金粉、充填率65体積%)の複素比誘電率と複素比透磁率のそれぞれを図8(a)及び(b)に示す。6GHz近傍で比誘電率実部(ε’)が低下した。またこの周波数域で比誘電率虚部(ε’’)及び誘電正接(tanδ)のピークが見られ、この周波数帯域で誘電損失が増大することが分かった。一方で透磁率虚部はより低周波側で低減していた。したがって誘電損失のピークが見られる周波数帯域(6GHz近傍)より低周波側の領域で磁気損失が生じていることが分かった。このことから、強磁性金属粉たるFeSiCr合金粉をフィラーとして用いることで、誘電損失と磁気損失の両方を吸収特性に利用できることが分かった。
(2) Results The complex relative permittivity and the complex relative permeability of the sample of Example 6 (FeSiCr alloy powder, filling rate 65% by volume) are shown in FIGS. 8(a) and 8(b), respectively. The real part of the relative permittivity (ε r ′) decreased near 6 GHz. In addition, the imaginary part of the dielectric constant (ε r ″) and the dielectric loss tangent (tan δ E ) peaked in this frequency band, indicating that the dielectric loss increases in this frequency band. On the other hand, the imaginary part of the magnetic permeability decreased on the lower frequency side. Therefore, it was found that the magnetic loss occurs in the lower frequency region than the frequency band (near 6 GHz) where the dielectric loss peak is observed. From this, it was found that by using FeSiCr alloy powder, which is a ferromagnetic metal powder, as a filler, both dielectric loss and magnetic loss can be utilized for absorption characteristics.

[実験例F]
実験例Fでは、粒径の異なる2種類のニッケル(Ni)粉の混合粉をフィラー(強磁性金属粉)として用いて電磁波吸収体を作製した。
[Experimental example F]
In Experimental Example F, an electromagnetic wave absorber was produced using a mixed powder of two types of nickel (Ni) powders with different particle sizes as a filler (ferromagnetic metal powder).

(1)電磁波吸収体の作製
[例18]
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Ni粉A(D50:4.0μm)及びNi粉B(D50:0.7μm)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。
(1) Preparation of electromagnetic wave absorber [Example 18]
Filler, base oil, dispersant, wax, and rosin were provided as raw materials. As fillers, Ni powder A (D50: 4.0 μm) and Ni powder B (D50: 0.7 μm) shown in Table 1 above were used. In addition, materials shown in Table 2 above were used as materials (base oil, dispersant, wax, and rosin) other than the filler.

次いで、実験例Aと同様にして電磁波吸収体を作製した。秤量は、下記表6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。 Next, an electromagnetic wave absorber was produced in the same manner as in Experimental Example A. Weighing was carried out so as to obtain the composition shown in Table 6 below. The film thickness of the sheet was set to 1 mm.

Figure 2023005603000012
Figure 2023005603000012

(2)評価
例18について、電磁波吸収特性の評価を実験例Aと同様にして行った。
(2) Evaluation Regarding Example 18, the electromagnetic wave absorption characteristics were evaluated in the same manner as in Experimental Example A.

(3)評価結果
例18で得られたサンプルの伝送減衰率を図9に示す。5~6GHz近傍の周波数域で伝送減衰率がピークをもち、ピーク値は40dB超であった。強磁性金属粉としてNi粉を用いた場合であっても、良好な吸収特性を得られることが分かった。
(3) Evaluation Results The transmission attenuation factors of the samples obtained in Example 18 are shown in FIG. The transmission attenuation rate had a peak in the frequency range around 5 to 6 GHz, and the peak value exceeded 40 dB. It was found that good absorption characteristics can be obtained even when Ni powder is used as the ferromagnetic metal powder.

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
REFERENCE SIGNS LIST 1 electromagnetic wave absorber 2 absorber body 3 metal film 4 incident wave 5 reflected wave 6 reflected wave

Claims (9)

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強磁性金属粉と、を含む、電磁波吸収材料であって、
前記強磁性金属粉の含有割合が50体積%以上であり、
前記強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18GHz以下の周波数帯域において、誘電正接(tanδ)のピークをもち、前記ピークにおける誘電正接(tanδ)の値が0.05以上である、材料。
An electromagnetic wave absorbing material comprising an electrically insulating matrix and ferromagnetic metal powder dispersed in the electrically insulating matrix,
The content ratio of the ferromagnetic metal powder is 50% by volume or more,
The ferromagnetic metal powder has an average aspect ratio of 5.0 or less,
The electromagnetic wave absorbing material has a dielectric loss tangent (tan δ E ) peak in a frequency band of 0.1 GHz to 18 GHz, and a dielectric loss tangent (tan δ E ) value at the peak is 0.05 or more.
前記強磁性金属粉が鉄(Fe)粉、鉄(Fe)合金粉、ニッケル(Ni)粉、及びニッケル(Ni)合金粉からなる群から選択される少なくも一種である、請求項1に記載の電磁波吸収材料。 2. The ferromagnetic metal powder according to claim 1, wherein said ferromagnetic metal powder is at least one selected from the group consisting of iron (Fe) powder, iron (Fe) alloy powder, nickel (Ni) powder, and nickel (Ni) alloy powder. of electromagnetic wave absorbing material. 前記強磁性金属粉の平均アスペクト比が3.0以下である、請求項1又は2に記載の電磁波吸収材料。 3. The electromagnetic wave absorbing material according to claim 1, wherein said ferromagnetic metal powder has an average aspect ratio of 3.0 or less. 前記強磁性金属粉は、その体積平均粒径(D50)が1.5μm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。 The electromagnetic wave absorbing material according to any one of claims 1 to 3, wherein the ferromagnetic metal powder has a volume average particle diameter (D50) of 1.5 µm or more. 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1~4のいずれか一項に記載の電磁波吸収材料。 The electromagnetic wave absorbing material according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrically insulating matrix comprises at least one of base oil, wax and rosin. 請求項1~5のいずれか一項に記載の電磁波吸収材料の成形体を備えた、電磁波吸収体。 An electromagnetic wave absorber comprising a molded body of the electromagnetic wave absorbing material according to any one of claims 1 to 5. 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6に記載の電磁波吸収体。 7. The electromagnetic wave absorber according to claim 6, wherein said electromagnetic wave absorber has a thickness of 0.5 mm or more in the electromagnetic wave incidence direction. 前記電磁波吸収体は、0.1GHz以上18GHz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6又は7に記載の電磁波吸収体。 8. The electromagnetic wave absorber according to claim 6, wherein said electromagnetic wave absorber has a region with a transmission attenuation rate of 10 dB or more at a thickness of 1 mm in a frequency band of 0.1 GHz or more and 18 GHz or less. 請求項6~8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。
An electronic element, electronic component, or electronic device comprising the electromagnetic wave absorber according to any one of claims 6 to 8.
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