(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体粒子と樹脂材料、セラミクス材料または低融点金属材料との混合体からなり、前記磁性体粒子は、六方晶フェライトの表面に飽和磁化が１．０Ｔ以上の磁性材料をコーティングしたものである電波吸収体。
【請求項２】
前記混合体をペースト状に形成した請求項１に記載の電波吸収体。
【請求項３】
前記混合体をシート状に形成した請求項１に記載の電波吸収体。
【請求項４】
電波吸収すべき対象物を覆って前記混合体を設けるとともにこの混合体の外面に電波反射板を設けた請求項１に記載の電波吸収体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電波吸収体に関する。より詳しくは、磁性体粒子と樹脂材料、セラミクス材料との混合体からなる電波吸収体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器あるいは通信装置等において、外乱となる外部からの電波や内部から漏洩する電波等を吸収してノイズや電波障害を防止し安定した機能を図るために電波吸収体が用いられている。このような電波吸収体として、従来、スピネル型フェライト焼結体あるいは六方晶系フェライト焼結体、あるいはフレーク状の金属軟磁性体を粒子とし、この粒子を樹脂と混合して複合体とした電波吸収体が実用化されている。従来この電波吸収体は数ＭＨｚから数ＧＨｚ帯域の電波を吸収する。
【０００３】
このような電波吸収体における特性に関与する材料パラメータは、高周波数における複素誘電率εと複素透磁率μである。このうち、磁性材料を用いた電波吸収体では、複素透磁率μ（＝μ’−ｊμ”）の虚数成分であるμ”が電波吸収特性に関与する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スピネル型フェライトでは、図６に示すような複素透磁率μ＝μ’−ｊμ”を有する。図は３種類のフェライト材ａ〜ｃのそれぞれの実数成分μ’および虚数成分μ”を示す。図示したように、ある周波数以上では透磁率の実数成分μ’が低下し、それより少し高い周波数にある共鳴周波数ｆｒにおいてμ”が極大値をとる。このときのμ”が高ければ高い程、エネルギー損失が大きいため良好な吸収を示す。
【０００５】
しかしながら、スピネル型フェライトでは、高い透磁率を示す材料ほど、低い周波数で共鳴を起こすため、ＧＨｚ帯域のような高周波数で用いることができなかった（スネークの限界）。これは、共鳴周波数と透磁率の積が一定である以下の式（１）で表わされる。
【０００６】
【数１】
0004281162.tif 000002
【０００７】
ただし、ｆｒ；共鳴周波数、μ’；透磁率の実部、γ；ジャイロ磁気定数、
μ0 ；真空の透磁率、Ｉｓ；飽和磁化である。
【０００８】
このように高周波数での吸収が低いというスピネル型フェライトの問題を解決するために、六方晶系に属し、面内磁気異方性を有するＹおよびＺ型フェライトが実用化されている。これは、六方晶系のフェライトは面内の磁気異方性が小さいため透磁率が大きく、面直方向に磁化を向けるのには異方性エネルギーが大きいためスピネル型フェライトよりも高い周波数で共鳴が起こることを利用している。
【０００９】
しかしながら、このような六方晶フェライトにおいても数ＧＨｚが限界であった。この場合の共鳴周波数ｆｒと透磁率μ’の積は、以下の式（２）で表わされる。
【００１０】
【数２】
0004281162.tif 000003
【００１１】
ただし、ＨA1；面内での異方性、ＨA2；面内から面に直交するＣ軸方向への異方性である。
【００１２】
式（１）と式（２）を比較すると、式（２）では平方根の項が付加されている。六方晶フェライトでは、通常この平方根は以下の式（３）のように１以上である。
【００１３】
【数３】
0004281162.tif 000004
【００１４】
このため、六方晶フェライトではスピネル型フェライトよりも高周波数側まで高い透磁率を維持することができる。しかしながら、このような六方晶フェライトにおいても、その飽和磁化が約０．５Ｔであるため、数ＧＨｚ以上の帯域まで使用できる高い透磁率の材料は見出されていない。したがって、電波吸収体としても使用される帯域が数ＧＨｚまでに限られていた。
【００１５】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、高い周波数帯域で高い透磁率を示す磁性材料を具現化し、これを用いて良好な電波吸収特性を示す電波吸収体の提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、磁性体粒子と樹脂材料、セラミクス材料または低融点金属材料との混合体からなり、前記磁性体粒子は、六方晶フェライトの表面に飽和磁化が１Ｔ以上の磁性材料をコーティングしたものである電波吸収体を提供する。
【００１７】
この構成によれば、面内磁気異方性を有する磁性材料である六方晶フェライトと、飽和磁化が１Ｔ以上の高飽和磁性材料を組合せることにより、面内磁気異方性による高い周波数特性と、高飽和磁化による高い透磁率を同時に兼ね備えて、周波数限界を数ＧＨｚ以上の高周波帯域まで高めることができ、高い周波数で高い透磁率特性の電波吸収体が得られる。
【００１８】
従来の磁性材料は、スネークの限界を越えることができなかった。しかし、これを越える手段としてＹおよびＺ型フェライトがPHILIPS社から商品化されている。これは、スピネル型フェライトと異なり、面内磁気異方性を有するためである。
【００１９】
このようなＹおよびＺ型フェライト材料より高い周波数でかつ高い透磁率を得るためには、前記式（２）に示されている項において、飽和磁化Ｉｓを高めればよいことが分る。通常フェライトの飽和磁化は、０．３〜０．５Ｔである。これに対して、金属磁性材料は、純鉄で２．２Ｔ、鉄コバルト合金（パーメンジュール）では２．４Ｔ、窒化鉄化合物においては、２．８Ｔに達する。
【００２０】
本発明では、これらの高飽和磁化を有する磁性材料に着目して、面内磁気異方性による高い周波数特性と、高飽和磁化による高い透磁率を併せもつ磁性材料を提供するものである。
【００２１】
本発明の原理について説明する。
図１は、本発明に係る磁性体粒子の構造を示す。この磁性体粒子１は、中心材２とその表面をコーティングする表面材３からなる。中心材２として、面内磁気異方性を有する六方晶フェライトからなるＹあるいはＺフェロックスプレナ型フェライトを用い、これを覆う表面材３として飽和磁化が１．０Ｔ以上の磁性材料を薄く（ほぼナノメートルオーダーの厚さで）コーティングする。
【００２２】
このような構成により、表面材３の磁気モーメントは、中心材２の磁気モーメントに引張られ、中心材２と同様の挙動を示し、面内磁気異方性を有するようになる。このため、表面層においては高い共鳴周波数と同時に高い飽和磁化が得られる。
【００２３】
図２はこのような周波数限界を、スピネル型フェライト（スネークの限界）、ＹおよびＺ型フェライト（六方晶フェライト）および本発明の表面コーティング磁性体について示す。図示したように、本発明の磁性体を用いることにより、周波数限界を六方晶フェライトよりさらに高周波数側に高めることができる。
【００２４】
この場合、本発明のコーティング磁性体の表面膜厚や材質あるいは吸収体の混合組成等を変えることにより、図３のコーティング磁性体ｉおよびｉｉに示すように、透磁率特性を変えることができる。いずれの場合でも周波数限界は従来の六方晶フェライトよりも高い周波数であり、高い透磁率を高周波数まで維持している。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について説明する。
前述の図１に示したコーティング磁性体粒子１の製造方法としては、まず、六方晶フェライト材料を用いて、例えば、固相反応法または化学的析出法により中心材２となる微粒子を作成する。化学的析出法は、金属塩を還元して金属の微粒子を析出するものである。その他、固相反応法により作製した六方晶フェライト材の焼結体を適宜な手段で粉末微粒子化することにより中心材２を作成することができる。この中心材２の形状はほぼ六角円板状であり、大きさは数百ｎｍから数十μｍ程度である。
【００２６】
次に、このような中心材２に対し、蒸着やスパッタリングあるいはＣＶＤ等の薄膜形成方法により、又はメッキにより、厚さ数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の表面材３をコーティングする。
【００２７】
このようにして形成した表面コーティング磁性体粒子１を、樹脂、セラミクス又は低融点金属材料と混合してこの混合体を電波吸収体として用いる。このような混合体を形成するのは、磁性体粒子を適当に分散させるため、及びペースト状あるいはシート状等その他電波吸収体として実際に使用しやすい形態とするためである。
【００２８】
樹脂材料としては、エポキシ樹脂やフェノール樹脂あるいはゴム系の樹脂その他使用する目的や対象物等に応じて適宜選定することができる。樹脂の選定や形成条件および混合条件等により、磁性体粒子１との混合体をペースト状あるいはシート状の電波吸収体として形成することができる。
【００２９】
また、セラミクスと混合することにより、硬質のセラミクスの形状保持作用により磁性体粒子１が安定して結合保持され磁性体粒子１を含む安定した形状の混合体が得られる。このようなセラミクスとの混合体は、予め電波吸収体として用いる形状や大きさに合わせて形成し、使用場所にそのまま電波吸収体として装着するように形成することができる。
【００３０】
本発明のコーティング磁性体の透磁率の周波数依存特性は、前述の図３に示したように、従来の六方晶フィライトに比べ、周波数限界が高周波数側に伸び、高い透磁率を高い周波数まで維持している。
【００３１】
これは、スピネル型フェライトの飽和磁化が約０．５Ｔであるのに対し、本発明で例えば純鉄を用いた場合、純鉄は、２．２Ｔの飽和磁化を示すためである。すなわち、同一周波数で比較すると、約４倍の透磁率を有し、同一の値の透磁率で比較すると、約４倍の高周波数まで値を維持する。
【００３２】
通常、電波吸収体のエネルギー吸収能は、その透磁率μの虚部μ”を用いて以下の式（４）で表わされる。
【００３３】
【数４】
0004281162.tif 000005
【００３４】
ただし、Ｐ；電波吸収エネルギー、ω；角周波数、Ｈ；磁界強度である。
【００３５】
本発明によるコーティング磁性体は、透磁率が高いため、μ”も高い値を示す。したがって、式（４）の電波吸収エネルギーＰが大きくなり、吸収性能が優れた電波吸収体が得られる。
【００３６】
本発明に用いられる高飽和磁化を有する磁性材料の例を以下の表１に示す。
【００３７】
【表１】
0004281162.tif 000006
【００３８】
これらの他にも、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの強磁性元素を少なくとも１以上含み、飽和磁化が１．０Ｔ以上の磁性材料は全て用いることができる。
【００３９】
図４（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明に係る電波吸収体の使用例を示す。
図４（Ａ）は、プリント基板１０上に搭載されたＩＣ部品１１の上面に、このＩＣ部品１１の形状に合わせて切断したシート状の電波吸収体１２を貼付したものである。
図４（Ｂ）は、プリント基板１０上に搭載されたＩＣ部品１１の上側からペースト状の電波吸収体１３を塗布したものである。
図４（Ｃ）は、プリント基板１０上に形成された配線パターン１４を覆って、シート状またはペースト状の電波吸収体１５を設けたものである。
【００４０】
図４（Ｄ）は、多層プリント板を構成する各層の基板１０ａ，１０ｂ，１０ｃ同士を接合する接着材として本発明の電波吸収体１６を用いたものである。この場合、本発明のコーティング磁性体は粘着性のある樹脂と混合してこの電波吸収体１６を形成する。
【００４１】
図４（Ｅ）は、電波吸収すべき対象物の内部からの漏洩電波を吸収するために、対象物の外面側に本発明の電波吸収体１７を設け、その外面を金属の電波反射板１８で覆ったものである。これにより、矢印Ｅのように内部から外部に向かう電波が電波吸収体１７により吸収され、吸収されなかった電波は反射板１８で反射して再び電波吸収体１７に進入して吸収される。このように反射板１８と組合せることにより、漏洩電波が効果的に吸収され外部への影響が抑制される。漏洩電波を吸収すべき対象物として、本発明の電波吸収体は、ＩＣ部品や各種電子機器、あるいはテレビ、レーダー、衛星、電話等の無線通信機器およびこのような電子機器や通信機器を収容する建物等に対し適用される。
【００４２】
この場合、透磁率や誘電率の周波数依存性を利用することにより、予め吸収すべき周波数が分っている場合には、その周波数に合わせて電波吸収体１７の厚さ等を設定し、平面波に対するインピーダンス整合型電波吸収体を構成して、入射波や反射波同士の干渉等によりさらに効果的に電波を吸収させることができる。これにより、特に通信施設等の建物の電波障害を効果的に防止することが可能になる。
【００４３】
上記各使用あるいは実施形態において、本発明の電波吸収材料を格子型に設けることにより、さらに広い帯域での電波吸収作用を得ることができる。また、周波数に対する透磁率特性の異なる複数の電波吸収材料を積層して構成することにより、効率的に広い範囲の周波数にわたって高い電波吸収能力の電波吸収体を得ることができる。
【００４４】
図５は、本発明の効果を示すグラフである。図に示すように、本発明のコーティング磁性体粒子を用いた電波吸収体は、従来の電波吸収体に比べ、電波吸収量を大きく向上させることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、面内磁気異方性を有する磁性材料と、飽和磁化が１Ｔ以上の高飽和磁性材料を組合せることにより、面内磁気異方性による高い周波数特性と、高飽和磁化による高い透磁率を同時に兼ね備えて、周波数限界を数ＧＨｚ以上の高周波帯域まで高めることができ、高い周波数で高い透磁率特性の電波吸収体が得られる。
【００４６】
これにより、従来２〜３ＧＨｚでしか用いられなかった電波吸収体が、本発明により１０ＧＨｚ以上の高周波帯域まで用いることができるようになり、広い範囲にわたって電波障害等の防止を図ることができる。また、透磁率が高くなったため、電波吸収体の厚さを薄くすることができ、小型でコンパクトな形状の電波吸収体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る磁性体粒子の構造説明図。
【図２】  磁性体の周波数限界の説明図。
【図３】  本発明のコーティング磁性体の周波数限界の図。
【図４】  本発明の電波吸収体の使用例の説明図。
【図５】  本発明の効果を示すグラフ。
【図６】  従来のフェライト材の透磁率の周波数特性図。
【符号の説明】
１：磁性体粒子、２：中心材、３：表面材、
１０：プリント基板、１１：ＩＣ部品、
１２，１３，１５，１６，１７：電波吸収体、１４：配線パターン、
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ：基板、１８：反射板
【図１】
0004281162.tif 000007
【図２】
0004281162.tif 000008
【図３】
0004281162.tif 000009
【図４】
0004281162.tif 000010
【図５】
0004281162.tif 000011
【図６】
0004281162.tif 000012