(57)【要約】【課題】  ＧＨｚ帯の高周波領域の電磁波に対しても優れた吸収効果を有し、さらに高い耐熱性も有することが可能な電磁波吸収体及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  樹脂２に偏平形状金属軟磁性粉末３が含有され、偏平形状金属軟磁性粉末が、樹脂内で互いに一定方向に揃って配列され、さらに、樹脂にグラフェン４が添加されている。また、樹脂が、ポリイミド樹脂である。さらに、膜状又はシート状であり、平面方向に偏平形状金属軟磁性粉末及びグラフェンが揃って配列されている。【選択図】図１
2020072209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂に偏平形状金属軟磁性粉末が含有され、
前記偏平形状金属軟磁性粉末が、前記樹脂内で互いに一定方向に揃って配列され、
さらに、前記樹脂にグラフェンが添加されていることを特徴とする電磁波吸収体。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁波吸収体において、
前記樹脂が、ポリイミド樹脂であることを特徴とする電磁波吸収体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電磁波吸収体において、
膜状又はシート状であり、
平面方向に前記偏平形状金属軟磁性粉末及び前記グラフェンが揃って配列されていることを特徴とする電磁波吸収体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁波吸収体において、
前記グラフェンが、０．１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下で含有されていることを特徴とする電磁波吸収体。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁波吸収体において、
前記グラフェンが、炭素原子の単層以上で９層以下の層構造を有することを特徴とする電磁波吸収体。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁波吸収体の製造方法であって、
樹脂を含有したワニスに偏平形状金属軟磁性粉末を混合して混合ワニスとする混合工程と、
前記混合ワニスを基材上に形成する形成工程と、
前記形成工程後に前記混合ワニスを加熱し乾燥させて膜状又はシート状の電磁波吸収体を形成する加熱乾燥工程とを有し、
前記混合工程で、さらに前記樹脂にグラフェンを添加して混合することを特徴とする電磁波吸収体の製造方法。
【請求項７】
請求項６の電磁波吸収体の製造方法において、
前記形成工程が、真空濾過法により前記混合ワニスを形成することを特徴とする電磁波吸収体の製造方法。
【請求項８】
請求項６の電磁波吸収体の製造方法において、
前記形成工程が、スピンコート法により前記混合ワニスを塗布することを特徴とする電磁波吸収体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の電子部品や電子機器から放射される電磁波ノイズを吸収する電磁波吸収体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワー半導体等の電子部品，コンピュータや移動体通信機器等の電子機器の電磁波ノイズ対策（ＥＭＣ（electromagnetic compatibility）対策）として、偏平形状金属軟磁性粉末を樹脂やゴム中に配向させて含有した電磁波ノイズ吸収シートが知られている。
例えば、特許文献１では、偏平形状金属軟磁性粉末の他に、グラファイトを樹脂中に混合させた電磁波吸収体が記載されている。この電磁波吸収体では、グラファイトの混合により、特に３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの準マイクロ波帯で電磁波吸収性に優れていると共に難燃性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３２９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記偏平形状金属軟磁性粉末及びグラファイトを樹脂中で配向させた電磁波吸収体では、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの準マイクロ波帯で電磁波吸収性に優れているが、近年、より高周波化される種々の電子機器に対応して、特にＧＨｚ帯の高周波領域において優れた電磁波吸収性を有した電磁波吸収体が要望されている。
また、パワー半導体等の高温になるデバイスに対しては、より高い耐熱性を有した電磁波吸収体も要求されている。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ＧＨｚ帯の高周波領域の電磁波に対しても優れた吸収効果を有し、さらに高い耐熱性も有することが可能な電磁波吸収体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る電磁波吸収体は、樹脂に偏平形状金属軟磁性粉末が含有され、前記偏平形状金属軟磁性粉末が、前記樹脂内で互いに一定方向に揃って配列され、さらに、前記樹脂にグラフェンが添加されていることを特徴とする。
【０００７】
この電磁波吸収体では、樹脂に偏平形状金属軟磁性粉末だけでなくグラフェンが添加されているので、偏平形状金属軟磁性粉末だけが含有されている場合に比べて、樹脂中に分散したグラフェンによって電磁波吸収率が高まり、優れたノイズ抑制効果を得ることができる。特に、１ＧＨｚ以上の高周波帯域での電磁波吸収率が向上する。また、表面積が非常に大きいグラフェンによって高い熱伝導性が得られる。さらに、樹脂内で偏平形状金属軟磁性粉末とグラフェンとが互いに偏平形状であるため、互いに配列方向が揃い易く、偏平形状金属軟磁性粉末の隙間にグラフェンが入ることで、高い電磁波吸収効果及び熱伝導性効果を得ることができる。なお、グラフェンではなく単なる炭素粉末（グラファイト）を添加した場合、偏平形状金属軟磁性粉末の配列を乱してしまい、グラフェンのような電磁波吸収の高い向上効果を得ることができない。
【０００８】
第２の発明に係る電磁波吸収体は、第１の発明において、前記樹脂が、ポリイミド樹脂であることを特徴とする。
すなわち、この電磁波吸収体では、樹脂が、ポリイミド樹脂であるので、３００℃の高温で常用しても熱劣化せず、高い耐熱性を得ることができる。
【０００９】
第３の発明に係る電磁波吸収体は、第１又は第２の発明において、膜状又はシート状であり、平面方向に前記偏平形状金属軟磁性粉末及び前記グラフェンが揃って配列されていることを特徴とする。
すなわち、この電磁波吸収体では、膜状又はシート状の平面方向に偏平形状金属軟磁性粉末及びグラフェンが揃って配列されているので、平面方向に垂直な方向から入射される電磁波に対して特に高い電磁波吸収効果を得ることができる。
【００１０】
第４の発明に係る電磁波吸収体は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記グラフェンが、０．１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下で含有されていることを特徴とする。
すなわち、この電磁波吸収体では、グラフェンが、０．１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下で含有されているので、良好な放熱性が得られると共に、母材である樹脂の機械特性に影響を与え難い。
なお、グラフェンが、０．１ｖｏｌ％未満であると、放熱性の向上効果が十分に得られず、グラフェンが、１０ｖｏｌ％を超えると、母材としての樹脂の構造連続性に影響があり、機械特性に問題が生じる。例えば、シート状とした場合で貼り直したりした際、使用後に対象物から剥離するときに小片に分割してしまうおそれがある。
【００１１】
第５の発明に係る電磁波吸収体は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記グラフェンが、炭素原子の単層以上で９層以下の層構造を有することを特徴とする。
すなわち、この電磁波吸収体では、グラフェンが、炭素原子の単層以上で９層以下の層構造を有するので、少ない添加量でも高い熱伝導性と電磁波吸収の向上効果とを得ることができる。特に、グラフェンが炭素原子の単層の場合、複数層のグラフェンよりも表面積が大きく、１ｖｏｌ％以下の添加量でも樹脂内でグラフェン同士が接触し易いため、熱伝導性や電磁波吸収性がより向上する。
なお、グラフェンが、炭素原子の１０層以上の層構造であると、例えば添加量を１０ｖｏｌ％に増やしても、単層のグラフェンを１ｖｏｌ％添加した場合と同等の熱伝導性効果しか得られないと共に、母材である樹脂の機械特性に影響を与えてしまう場合がある。
【００１２】
第６の発明に係る電磁波吸収体は、第１から第５の発明のいずれかの電磁波吸収体の製造方法であって、樹脂を含有したワニスに偏平形状金属軟磁性粉末を混合して混合ワニスとする混合工程と、前記混合ワニスを基材上に形成する形成工程と、前記形成工程後に前記混合ワニスを加熱し乾燥させて膜状又はシート状の電磁波吸収体を形成する加熱乾燥工程とを有し、前記混合工程で、さらに前記樹脂にグラフェンを添加して混合することを特徴とする。
すなわち、この電磁波吸収体の製造方法では、形成工程と加熱乾燥工程とによって、容易に膜状又はシート状の電磁波吸収体を形成することができる。
【００１３】
第７の発明に係る電磁波吸収体は、第６の発明において、真空濾過法により前記混合ワニスを形成することを特徴とする。
すなわち、この電磁波吸収体の製造方法では、真空濾過法により混合ワニスを濾しとるので、グラフェンの粒子の方向が揃い易く、グラフェンの配列性が高い電磁波吸収体を形成することができる。
【００１４】
第８の発明に係る電磁波吸収体は、第６の発明において、前記形成工程が、スピンコート法により前記混合ワニスを塗布することを特徴とする。
すなわち、この電磁波吸収体の製造方法では、形成工程が、スピンコート法により混合ワニスを塗布するので、グラフェンの粒子の方向が揃い易く、グラフェンの配列性が高い電磁波吸収体を形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る電磁波吸収体及びその製造方法によれば、樹脂に偏平形状金属軟磁性粉末だけでなくグラフェンが添加されるので、グラフェンによって特にＧＨｚ帯の高周波帯域で電磁波吸収率が高まり、優れたノイズ抑制効果を得ることができると共に、高い熱伝導性が得られる。
したがって、本実施形態の電磁波吸収体では、特に高周波帯域での高い電磁波吸収率が得られ、パワー半導体等の電子部品用や通信機器等の電子機器用のノイズ抑制として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る電磁波吸収体及びその製造方法の一実施形態において、電磁波吸収体を示す模式的な拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電磁波吸収体及びその製造方法における一実施形態を、図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面の一部では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。
【００１８】
本実施形態の電磁波吸収体１は、図１に示すように、樹脂２に偏平形状金属軟磁性粉末３が含有され、偏平形状金属軟磁性粉末３が、樹脂２内で互いに一定方向に揃って配列され、さらに、樹脂２にグラフェン４が添加されている。
上記樹脂２は、種々の樹脂が採用可能であるが、本実施形態ではポリイミド樹脂が採用される。
【００１９】
本実施形態の電磁波吸収体１は、膜状又はシート状であり、平面方向に偏平形状金属軟磁性粉末３及びグラフェン４が揃って配列されている。
上記グラフェン４は、０．１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下で含有されている。
また、グラフェン４は、炭素原子の単層以上で９層以下の層構造を有している。特に、グラフェン４が、炭素原子の単層であることが好ましい。
【００２０】
上記偏平形状金属軟磁性粉末３は、ＡｌまたはＳｉのうちの１種または２種を合計で１５〜３５％、Ｎｉ：０．１〜２０％、Ｃｒ：０ ．１〜１０％を含有し、残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、平均厚さｄ：０．５〜３μｍ、粒度分布計によって求められた粒径の小さい方から重量を累計して５０％になったときの粒径をＤ５０とするとＤ５０：５〜３０μｍであり、かつアスペクト比（Ｄ５０／ｄ）：２〜６０を有する偏平形状に調整されることが好ましい。
【００２１】
偏平形状金属軟磁性粉末３の充填量は、例えば６０〜９５質量％とされる。６０質量％未満では十分な電磁波吸収特性が得られないので好ましくなく、一方、偏平形状金属軟磁性粉末３が９５質量％を越えて充填すると、成形性が低下してシート状に成形することができなかったり、シート状に成形できても、得られたシート状成形体の強度および柔軟性が失われて電磁波吸収体として使用できなかったりするので好ましくない。したがって、この発明の電磁波吸収体に含まれる偏平形状金属軟磁性粉末３の充填量を６０〜９５質量％（一層好ましくは、７０〜９０質量％）に定めた。
【００２２】
偏平形状金属軟磁性粉末３の製造方法は、まず合金原料を高周波溶解して所定の成分組成の溶湯を作製し、これら溶湯を水アトマイズしてアトマイズ粉末を作製し、そのアトマイズ粉末を分級処理して粒径：４０μｍ以下のアトマイズ原料粉末を作製する。このアトマイズ原料粉末をさらにアトライターにて粉砕・偏平化し、次いでこれを熱処理炉に入れ、Ａｒガス雰囲気中、温度：４００℃で２時間保持の熱処理を行う。この熱処理した粉末を風力分級機により分級し、所定のＤ５０、ｄおよびアスペクト比（Ｄ５０／ｄ）を有する偏平形状金属軟磁性粉末３を作製する。
【００２３】
本実施形態の電磁波吸収体１の製造方法は、樹脂２を含有したワニスに偏平形状金属軟磁性粉末３を混合して混合ワニスとする混合工程と、混合ワニスを真空濾過法で繊維シートあるいは連通孔を有する多孔質シートに濾して形成、又はスピンコート法で基材上に塗布する形成工程と、形成工程後に加熱し乾燥させて膜状又はシート状の電磁波吸収体１を形成する加熱乾燥工程とを有している。なお、真空濾過法に用いる繊維シートあるいは多孔質シートは、ポリイミド繊維シートもしくは多孔質なポリイミドシートが適している。
上記混合工程では、さらに樹脂２にグラフェン４を添加して混合する。
【００２４】
上記混合工程では、ポリイミド樹脂である樹脂２を含有したワニスに偏平形状金属軟磁性粉末３とグラフェン４とを配合し混合したのち、例えば超音波ホモジナイザーで、６０分間分散処理して混合ワニスを作製する。
【００２５】
上記形成工程では、分散処理した偏平形状金属軟磁性粉末３とグラフェン４と樹脂２とからなる混合ワニスを真空濾過法でポリイミド繊維シートあるいは連通孔を有する多孔質なポリイミドシート上に濾して形成する。あるいは、前記混合ワニスを基材上にスピンコート法によりシート状に塗布する。例えば、パワー半導体等の発熱素子を基材として、その上に、混合ワニスを塗布する。
【００２６】
さらに、上記加熱乾燥工程により、シート状に塗布された混合ワニスを乾燥させ、偏平形状金属軟磁性粉末３及びグラフェン４がシート面に平行に配列した厚み：０．５ｍｍの電磁波吸収体１が作製される。
なお、粘着層付きのポリイミドシート上に電磁波吸収体１を形成すれば、粘着層付きノイズ抑制シートとすることも可能である。
【００２７】
このように本実施形態の電磁波吸収体１では、樹脂２に偏平形状金属軟磁性粉末３だけでなくグラフェン４が添加されているので、偏平形状金属軟磁性粉末３だけが含有されている場合に比べて、樹脂２中に分散したグラフェン４によって電磁波吸収率が高まり、優れたノイズ抑制効果を得ることができる。特に、１ＧＨｚ以上の高周波帯域での電磁波吸収率が向上する。また、表面積が非常に大きいグラフェン４によって高い熱伝導性が得られる。
【００２８】
さらに、樹脂２内で偏平形状金属軟磁性粉末３とグラフェン４とが互いに偏平形状であるため、互いに配列方向が揃い易く、偏平形状金属軟磁性粉末３の隙間にグラフェン４が入ることで、高い電磁波吸収効果及び熱伝導性効果を得ることができる。
特に、膜状又はシート状とした場合、膜状又はシート状の平面方向に偏平形状金属軟磁性粉末３及びグラフェン４が揃って配列されているので、平面方向に垂直な方向から入射される電磁波に対して特に高い電磁波吸収効果を得ることができる。
なお、グラフェン４ではなく単なる炭素粉末（グラファイト）を添加した場合、偏平形状金属軟磁性粉末３の配列を乱してしまい、グラフェン４のような電磁波吸収の高い向上効果を得ることができない。
【００２９】
また、樹脂２が、ポリイミド樹脂であるので、３００℃の高温で常用しても熱劣化せず、高い耐熱性を得ることができる。
また、グラフェン４が、０．１ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下で含有されているので、良好な放熱性が得られると共に、母材である樹脂２の機械特性に影響を与え難い。
【００３０】
さらに、グラフェン４が、炭素原子の単層以上で９層以下の層構造を有するので、少ない添加量でも高い熱伝導性と電磁波吸収の向上効果とを得ることができる。特に、グラフェン４が炭素原子の単層の場合、複数層のグラフェン４よりも表面積が大きく、１ｖｏｌ％以下の添加量でも樹脂２内でグラフェン４同士が接触し易いため、熱伝導性や電磁波吸収性がより向上する。
【００３１】
本実施形態の電磁波吸収体１の製造方法では、形成工程と加熱乾燥工程とによって、容易に膜状又はシート状の電磁波吸収体を形成することができる。
特に、形成工程が、真空濾過法により混合ワニスを濾しとる場合、グラフェン４の粒子の方向が揃い易く、グラフェン４の配列性が高い電磁波吸収体１を形成することができる。
また、形成工程が、スピンコート法により混合ワニスを塗布する場合でも、グラフェン４の粒子の方向が揃い易く、グラフェン４の配列性が高い電磁波吸収体１を形成することができる。
【００３２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１…電磁波吸収体、２…樹脂、３…偏平形状金属軟磁性粉末、４…グラフェン
【図１】
2020072209.tif 000003