(57)【要約】【課題】  スプレーによる簡便な塗布により、扁平状軟磁性金属粉が乾燥塗膜面内に平行配列することで高い電磁波吸収性能を発現する、電磁波吸収樹脂組成物を提供することを目的とする。【解決手段】  合成樹脂エマルジョン中に、平均粒径５〜８０μｍ、扁平度５〜３０の扁平状軟磁性金属粉を樹脂固形分１００重量部に対し３００〜６００重量部配合することで、前記軟磁性金属粉が電磁波吸収成型品中において配向、配列させることができる電磁波吸収樹脂組成物を得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟磁性金属粉が、合成樹脂エマルジョン中に分散されてなることを特徴とする電磁波吸収樹脂組成物。
【請求項２】
該軟磁性金属粉がＣｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｏ及びＣｏからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含有するＦｅ系合金からなる金属粉であることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収樹脂組成物。
【請求項３】
該軟磁性金属粉が扁平形状であり、平均粒径が３〜８０μm、扁平度が５〜６０であることを特徴とする請求項１又は２記載の電磁波吸収樹脂組成物。
【請求項４】
該電磁波吸収樹脂組成物がスプレー塗布されてなることを特徴とする電磁波吸収成型品。
【請求項５】
該電磁波吸収樹脂組成物の乾燥塗膜中に前記軟磁性金属粉が、乾燥塗膜面内方向に配向、配列されていることを特徴とする請求項４記載の電磁波吸収成型品。
【請求項６】
該電磁波吸収樹脂組成物の乾燥塗膜の算術平均粗さが３μm以下であることを特徴とする請求項４又は５記載の電磁波吸収成型品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子機器に対し誤動作等の悪影響を与える電磁波ノイズの不要輻射を低減することを目的とした電磁波吸収樹脂組成物及び電磁波吸収成型品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高機能化により電子部品の動作周波数は高周波化が進んでいる。更にこれらの電子機器は従来にも増して小型化が進んでおり、使用される電子部品も小型化、薄型化することが求められている。このような高周波化に伴って、プリント配線基板の配線パターンや半導体パッケージのリード線等からの不要輻射ノイズの抑制が問題となっている。この対策として、金属製のシールド板を設置する方法や、コイルやコンデンサなどの受動部品を用いて形成したローパスフィルタ回路を挿入する方法が知られている。
【０００３】
また、電磁波吸収を目的としてフェライトや金属磁性体の粉末を樹脂中に分散させた樹脂組成物の硬化膜を直接またはソルダーレジスト層を介してプリント配線基板に形成したり、前述の樹脂組成物をシート状に成型して、配線パターンの表面に貼り付ける方法等も知られている（特許文献１参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、金属製のシールド板を設置する方法では、近年の高密度化した電子機器の内部に適切に設置することが困難であり、また、金属板を使用することで機器の重量が増加してしまうため、特に小型化の進む携帯機器では好ましくない。さらに、金属板特有の共振現象が発生し、不要な電磁波ノイズが増幅されてしまう懸念もある。
【０００５】
また、受動部品を用いてローパスフィルタ回路を形成する方法では、部品点数が増加するため、部品搭載面積が増加し、機器の小型化の要求に応えることが困難であるのみならず、ＧＨzを超える周波数域で、このような集中定数回路によるノイズ低減は、原理的に不可能である。
【０００６】
更に、有機材料と無機磁性材料が混合されてなる複合磁性材料では１０６Ωｃｍ以上の非常に高い電気抵抗率を有するＮｉ−ＺｎフェライトやＣｏフェライトなどが幅広く用いられてきたが、フェライトはフェリ磁性を示す酸化物磁性体であることから、その飽和磁化の値は通常０．３〜０．５Ｔ程度と小さく、電磁波吸収材料として用いる場合には大きな体積が必要であるというデメリットがある。
【０００７】
近年の電子機器の小型化に伴い、小さな体積で高磁束密度が得られるセンダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｎｉ合金）やパーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ合金）などの軟磁性金属が好まれて用いられる。特に軟磁性金属粉を用いて成形された複合磁性材料において、粉末形状として球形状よりも扁平形状の方が電磁波吸収性能が高い。扁平形状は粒子形状の磁性粉末と比較し、形状異方性から扁平粉末の面内方向に磁化容易軸を有しており、また面内方向における反磁界の影響を小さくすることが可能なためである。
【０００８】
しかし一方で、このような扁平形状の軟磁性金属粉を用いて複合磁性材料を形成した場合、高い電磁波吸収性能を発現させるためには、扁平粉を複合磁性材料面内方向に配向、配列させる必要がある。従来、熱プレスや圧延ロールを用いることで軟磁性金属粉を配向、配列させた電磁波吸収シートが知られている（特許文献２、３参照）。
【特許文献１】特開平４−３５２４９８号公報
【特許文献２】特開２００１−２１０５１０号公報
【特許文献３】特開２００４−２７３７５１号公報  本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、スプレーによる簡便な塗布により、扁平状軟磁性金属粉が乾燥塗膜面内に平行配列することで高い電磁波吸収性能を発現する、電磁波吸収樹脂組成物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】
【０００９】
すなわち本発明は、軟磁性金属粉が、合成樹脂エマルジョン中に分散されてなることを特徴とする電磁波吸収樹脂組成物を要旨とし、好ましい配合は、該合成樹脂エマルジョンの固形分１００重量部に対し、該軟磁性金属粉が３００〜６００重量部である。前記軟磁性金属粉が３００重量部未満であると、電磁波吸収樹脂組成物固形分中に含まれる前記軟磁性金属粉が十分でなく、透磁率が低下する。前記軟磁性金属粉が６００重量部を超えると、前記軟磁性金属粉が過剰となり、軟磁性金属粉同士が配向、配列を阻害し透磁率が低下する。また電磁波吸収樹脂組成物の乾燥塗膜である電磁波吸収成型品の塗膜強度が著しく低下する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明で用いる合成樹脂エマルジョンは親油性基を持つモノマーと、親水基を有するモノマーとが乳化重合された合成樹脂エマルジョンである。この合成樹脂エマルジョンとしては、ウレタン樹脂系エマルジョン、アクリル樹脂系エマルジョン、スチレン・酢酸ビニル共重合樹脂系エマルジョン、酢酸ビニル樹脂系エマルジョン、酢酸ビニル・アクリル共重合樹脂系エマルジョン、酢酸ビニル・ペオバ共重合樹脂系エマルジョン、酢酸ビニル・エチレン共重合樹脂系エマルジョン等を用いることができる。合成樹脂エマルジョンは、モノマーの総量と、これとほぼ等しい重量の水とを公知の乳化重合により調製する。この場合、モノマー及び水の合計重量１００重量％に対し、０．５〜２０重量％の保護コロイド、または、界面活性剤を添加した状態で行うとよい。
【００１１】
親油性基を持つモノマーにはシクロヘキシル（メタ）アクリレート、メチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ベンジルなどの炭素数１〜１２程度のアルキル基を持つ（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリロニトリル、スチレン、α−スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニルなどのモノマーが１種若しくは２種以上が使用される。
【００１２】
親水性基にはカルボキシル基、アルコキシシリル基、アミノ基、水酸基などがあり、これらを持つモノマーが１種若しくは２種以上が選定して使用することができる。
【００１３】
カルボキシル基を含有するモノマーには、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、２−アクリロイルエチル琥珀酸などが挙げられる。
【００１４】
アルコキシシリル基を含有するモノマーには、γ−トリメトキシシリルプロピル（メタ）アクリレート、γ−メチルジメトキシシリルプロピル（メタ）アクリレート、γ−トリエトキシシリルプロピル（メタ）アクリレート、ビニルメトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどが挙げられる。
なお、アルコキシシリル基は加水分解性があり、現れた水酸基の状態としても親水性が得られる。
【００１５】
アミノ基を含有するモノマーにはジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチルアミノエチル（メタ）アクリレート、モノメチルアミノエチル（メタ）アクリレートのほか、（メタ）アクリル酸アミド、イタコン酸アミド、Ｎ−メトキシメチルアクリルアミド、Ｎ−エトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メトキシメチル（メタ）クリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミドなどが挙げられる。
【００１６】
水酸基を含有するモノマーには、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、シクロヘキサンシメタノールモノ（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルなどが挙げられる。
【００１７】
この電磁波吸収樹脂組成物は、さらに、水溶性溶剤、アルコール、防腐剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、充填材、粘度調整剤、及び、垂れ止め剤などの配合材料を添加し、より使いやすいものとすることができ、これらは、電磁波吸収樹脂組成物に求められる性状に対応させて、適宜選択すればよい。水溶性溶剤やアルコールは粘度調整、コスト調整、塗膜乾燥性の調整などのために使用される。具体的には、グリコール、エチルセロソルブ、グリコールエステル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、N−メチル−2−ピロリドンなど、アルコールとしてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノールなどが使用される。
【００１８】
請求項２の発明は、該軟磁性金属粉がＣｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｏ及びＣｏからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含有するＦｅ系合金からなる金属粉であることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収樹脂組成物であり、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ合金、Ｆｅ基又はＣｏ基を有するアモルファス合金などが挙げられ、１種単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせても良い。特にはＦｅ元素を３０質量％以上含むものが好ましい。これらの軟磁性金属粉は材料固有の透磁率が大きく、良好な電磁波吸収性能を有している。
【００１９】
請求項３の発明は、該軟磁性金属粉が扁平形状であり、平均粒径が３〜８０μm、扁平度が５〜６０であることを特徴とする請求項１又は２記載の電磁波吸収樹脂であり、軟磁性金属粉の扁平化には、ボールミル、アトライター、振動ミル等による粉砕処理の他、軟磁性金属箔や軟磁性金属リボンを原料としてこれを必要に応じて切断する方法も考えられる。
【００２０】
扁平度は平均粒径／平均厚さで定義される。平均粒径はレーザー回折式粒度分布測定器による粒度分布Ｄ（５０％）で定義され、平均粒径が３μｍ未満の場合は粒子同士が凝集しやすくなり、電磁波吸収樹脂組成物中における分散状態が悪化する。また８０μmを超えても電磁波吸収樹脂組成物への均一分散が困難になる。
【００２１】
平均厚さは、軟磁性粉末を樹脂に埋め込んで研磨し、２０個の粒子の厚さ方向を走査型電子顕微鏡で観察し、それぞれの粒子断面について、（最大厚さ＋最小厚さ）／２で厚さを求め、２０個の粒子の平均値を求めることで算出する。扁平度が５未満であると前記軟磁性金属粉が球状に近づき、形状異方性が低下することで反磁界が増加、その結果、透磁率が低下する。扁平度が６０を超えると電磁波吸収樹脂組成物中への分散が困難になる他、製造工程において、前記軟磁性金属粉が粉砕されやすくなり、複素比透磁率の減少を引き起こす。複素比透磁率は電磁波吸収性に関する値であり、磁化し易さを表し、値が高いものほど物質中に磁束が通り易いため、電磁波吸収の特性が大きくなる。
【００２２】
請求項４記載の発明は、該電磁波吸収樹脂組成物がスプレー塗布されてなることを特徴とする電磁波吸収成型品である。従来は扁平軟磁性金属粉を配向、配列させるために、熱プレスや圧延ロール等の大がかりな設備を使用し、シート状に成形することで扁平軟磁性金属粉の配向、配列を実現してきた。本発明による電磁波吸収樹脂組成物はスプレーという非常に簡便な塗布により前記軟磁性金属粉の乾燥塗膜面内での配向、配列を促すことが可能であり、電磁波の磁界成分を効率的に遮断、吸収する。従って、従来電磁波吸収シートでは困難であった、複雑形状への電磁波吸収成型品の形成が可能となる。尚、刷毛、手塗りローラーで塗布すると軟磁性金属粉の面内の配向、配列が雑になり、電磁波吸収特性が低下する。
【００２３】
請求項５記載の発明は、該電磁波吸収樹脂組成物の乾燥塗膜中に前記軟磁性金属粉が、乾燥塗膜面内方向に配向、配列されていることを特徴とする請求項４に記載の電磁波吸収成型品であり、磁界成分を効率的に遮断、吸収できる。
請求項６記載の発明は、該電磁波吸収樹脂組成物の乾燥塗膜の算術平均粗さが３μm以下であることを特徴とする請求項４又は５記載の電磁波吸収樹脂組成物である。算術平均粗さは表面粗さ輪郭形状統合測定機により測定し、ＪＩＳ−Ｂ０６０１に基づいて算出する。算術平均粗さが３μｍを超えると、前記軟磁性金属粉が乾燥塗膜面内に配向、配列しておらず、電磁波の磁界成分を効率的に遮断、吸収することが不可能となる。
【実施例１】
【００２４】
工業用エタノール（大伸化学株式会社製ネオエタノールＩＰＥ）中に、ウレタン樹脂エマルジョン（三洋化成工業株式会社製ＵＷＳ−１４５：固形分３５%）１００重量部を攪拌混合し、次いで、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ合金（株式会社ジェムコ製ＪＥＭ−Ｈ：平均粒径１６．７μｍ、扁平度２０、Ｆｅ８４質量％）を１０５重量部（樹脂固形分１００重量部に対し、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ合金３００重量部）混合させ、所望の電磁波吸収樹脂組成物を作製した。しかる後、ＰＥＴフィルムにスプレー塗布し、８０℃、３０分間乾燥させ、乾燥膜厚８０μｍの電磁波吸収成型品を得た。
【実施例２】
【００２５】
実施例１において、軟磁性金属粉を１７５重量部（樹脂固形分１００重量部に対し、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ合金５００重量部）配合した以外は同様に実施した。
【実施例３】
【００２６】
実施例１において、軟磁性金属粉を２１０重量部（樹脂固形分１００重量部に対し、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ合金６００重量部）配合した以外は同様に実施した。
実施例４〜９
実施例２において、同一組成で粒径、扁平度の異なるＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ合金（株式会社ジェムコ製ＪＥＭ−Ｃ：平均粒径２０．５μｍ、扁平度１０．５、株式会社ジェムコ製ＪＥＭ−Ｇ：平均粒径４１．２μｍ、扁平度２１．４）を湿式ボールミルにより扁平度を促進、または粉砕させ、表１に示す平均粒径、扁平度の軟磁性金属粉を作製して用いた以外は同様に実施した。
比較例１〜３
実施例１において、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ合金（株式会社ジェムコ製ＪＥＭ−Ｈ：平均粒径１６．７μｍ、扁平度２０）を樹脂固形分１００重量部に対し、それぞれ１００、２００、８００重量部を分散させた以外は同様に実施した。
比較例４〜７
実施例２において、同一組成で粒径、扁平度の異なるＦｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｎｉ合金（株式会社ジェムコ製ＪＥＭ−Ｃ：平均粒径２０．５μｍ、扁平度１０．５、株式会社ジェムコ製ＪＥＭ−Ｇ：平均粒径４１．２μｍ、扁平度２１．４）を湿式ボールミルにより扁平度を促進、または粉砕させ、表２に示す平均粒径、扁平度の軟磁性金属粉を作製して用いた以外は同様に実施した。
比較例８
実施例２において、スプレー塗布の代わりに、バーコーティングした以外は同様に実施した。
比較例９
実施例２において、スプレー塗布の代わりに、ドクターブレードコーティングした以外は同様に実施した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
実施例１〜９の複素透磁率および近傍磁界減衰量は比較例１〜７のそれと比較し、全てにおいて上回っている。これは扁平状軟磁性金属粉が、電磁波吸収成型品中において配向、配列することで、電磁波の磁界成分を効率的に遮断、吸収しているためである。実施例１〜９の算術平均粗さが比較例１〜７のそれと比較し、小さいのは、上記扁平状軟磁性金属粉が電磁波吸収成型品中において配向、配列していることを示唆している。一例として図１、２に実施例２、比較例７の電磁波吸収樹脂組成物で形成した電磁波吸収成型品の断面ＳＥＭ像を示す。実施例２の断面像では軟磁性金属粉が配向、配列しているのに対し、比較例７の断面像では配向、配列が阻害されているのが確認できる。
試験方法は以下の通りとした。
【００３０】
複素比透磁率；アジレント・テクノロジー株式会社製、型番：インピーダンスアナライザーＥ４９９１Ａ、テストフィクスチャ１６４５４Ａを用いて測定周波数１ＭＨｚ〜１ＧＨｚで測定した。
【００３１】
近傍磁界減衰量；株式会社アドバンテスト製、型番：スペクトラムアナライザーＲ３１３１Ａ、自作ループアンテナ（ループ直径３ｍｍ、マイクロストリップ線路との距離１ｍｍ）、線路長２００ｍｍのマイクロストリップ線路（特性インピーダンス５０Ω、入力：スペクトラムアナライザー内蔵のＴＧ出力０ｄＢｍ、５０Ω終端）を用いて測定周波数１０ＭＨｚ〜１ＧＨｚで測定した。
【００３２】
算術平均粗さ；株式会社東京精密製、型番：ＳＵＲＦＣＯＭ３０００Ａ、ＪＩＳ−Ｂ０６０１：２００１により、電磁波吸収成型品表面の算術平均粗さを算出した。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例２の電磁波吸収樹脂組成物で形成した電磁波吸収成型品の断面ＳＥＭ像である。
【図２】比較例７の電磁波吸収樹脂組成物で形成した電磁波吸収成型品の断面ＳＥＭ像である。
【図１】
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【図２】
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