計測自動制御学会東北支部 第 279 回研究集会 (2013.3.4)
資料番号 279-11

塗布型磁性粉シートの高周波材料定数特性の実験的検討
Experimental Study on Material Constants of Paint Type Magnetic
Sheet at High Frequency○杣澤光二*, 岡 英夫*,三浦健司*,久保田賢二*,○Koji Somazawa*, Hideo Oka*, Kenji Miura*, Kenji Kubota*,
*

岩手大学,

*Iwate University,

キーワード： 磁性粉 (Magnetic powder), 塗布型 (Paint type), 高周波 (High frequency),
材料定数 (Material Constants), 電波吸収特性 (Electro-magnetic Wave Absorption
Characteristics)
連絡先： 〒020-8551 岩手県盛岡市上田 4-3-5 岩手大学 工学部 電気電子・情報システム工学科
岡研究室 岡英夫, Tel.＆Fax.: 019-621-6389, E-mail: hoka@iwate-u.ac.jp

1. 序論
磁性粉とバインダを混合し、塗布・乾燥してった。また、塗布型磁性粉シートの磁性粉濃度ならびにシート厚さに対する電波吸収性能評価を行った。

作製する塗布型磁性シートは、低コストで作製が可能であり加工容易性を有することから磁気記録テープや電波吸収体など幅広い分野で２．塗布型磁性シートの作製応用されてきた[1][2]。しかし、塗布型磁性シー作製されたシートの作製方法を以下に示す。

トが有する高周波帯域における複素誘電率及①目標とする磁性層厚さ及び磁性粉濃度に応び複素透磁率の相互関係や磁性粉濃度によるじた磁性粉及びクリヤラッカーの質量を算出

複素誘電率の決定要因等については十分に明する。今回の実験においては目標厚さを 1.5らかにされていない。

mm とした。

本研究では磁性粉をセンダストならびに②磁性粉とクリヤラッカーを攪拌機で混合す

Mn-Zn フェライトとし、磁性粉濃度を 21Vol%、 る。ベーク板（縦 100 mm, 横 100 mm, 厚さ30Vol%、41Vol%、46Vol%、54Vol%とした塗1.02 mm）の上に磁性粉とｸﾘﾔﾗｯｶｰの混合液を布型磁性シートを作製し、磁性粉濃度が流し込み 48 時間以上乾燥させた後、磁性層部MHz~GHz 帯域における複素誘電率及び複素分を剥離し塗布型磁性層とした。

透磁率に与える影響を明らかにし、高周波帯に本実験では磁性粉として粒径 45 m 以下のおける複素誘電率決定要因について検討を行

Mn-Zn フェライト(PC40:TDK 社製)、センダス

ト（SENDUST ALLOY T:エプソンアトミックス社製）の２種類を、バインダはクリヤラッカー(シントーファミリー社製)を使用した。

3.2測定結果

Fig. 1-2 に Mn-Zn フェライトの磁性粉濃度による材料定数周波数特性測定結果を示す。複素誘電率は磁性粉濃度の増加に伴い、複素誘電率実部ε’、複素誘電率虚部ε”ともにほぼ比例

３．材料定数の測定3.1した増加傾向を示した。複素透磁率も同様に磁測定方法

性粉濃度の増加に伴い複素透磁率μ’、複素透作製した塗布型磁性シートにおいて、ネット磁率虚部μ”ともに増加傾向を示した。

ワークアナライザ HP8720D （ヒューレット

Fig. 3-4 にセンダストの磁性粉濃度によるパッカード社製）を用いて同軸管 S パラメー

材料定数周波数特性測定結果を示す。Mn-Zn

タ法及びニコルソン・ロス法で複素誘電率及びフェライトの測定結果と比較するとセンダス複素透磁率を算出した。ネットワークアナライ

トの複素誘電率実部では磁性粉濃度に比例しザにおいて複素誘電率及び複素透磁率を測定た増加傾向が得られていない。これは Mn-Znするために内径 3.00 mm、外径 7.00 mm の環フェライトよりもセンダストの方が密度が大状試料を作製した。磁性層厚さはすべて 1.5

きく粒子が沈降しやすいため磁性粉シートのmm であり、測定周波数は 50MHz~10GHz と内部構造に影響を与えていることが要因であした。

ると考えられる。
302021Vol%
30Vol%
41Vol%
46Vol%
54Vol%

ε'ε"2021Vol%
30Vol%
41Vol%
46Vol%
54Vol%

101000246800102Frequency [GHz]46810Frequency [GHz](a) real parts(b)imaginary parts

Fig. 1 Mn-Zn フェライト試料の複素誘電率
Complex permittivity of Mn-Zn ferrite material samples
101021Vol%
30Vol%
41Vol%
46Vol%
54Vol%

886μ'μ"621Vol%30Vol%
41Vol%
46Vol%
54Vol%

442200246810002468Frequency [GHz]Frequency [GHz](a) real parts(b)imaginary partsFig. 2 Mn-Zn フェライト試料の複素透磁率
Complex permeability of Mn-Zn ferrite material samples

10103021Vol%
30Vol%
41Vol%
46Vol%
54Vol%6ε'ε"2021Vol%
30Vol%
41Vol%
46Vol%
54Vol%

841020024681000246810Frequency [GHz]Frequency [GHz](a) real parts(b)imaginary parts

Fig. 3 センダスト試料の複素誘電率
Complex permittivity of sendust material samples
101021Vol%
30Vol%
41Vol%
46Vol%
54Vol%

821Vol%30Vol%
41Vol%
46Vol%
54Vol%

86μ"μ'

64422002468001024Frequency [GHz]6810Frequency [GHz](a) real parts(b)imaginary parts

Fig. 4 センダスト試料の複素透磁率(b)imaginary parts
Complex permeability of sendust material samples

40

作製した Mn-Zn フェライト及びセンダスト

30d=2d=4d=6d=8RL [dB]

5. 塗布型磁性シート電波吸収特性の磁性粉濃度 21~54Vol%の塗布型磁性シート

20において VEE プログラムを用いた電波吸収量10の評価を行った。Fig.4 にシート厚さに対する00Mn-Zn フェライトの磁性粉濃度 21Vol%の塗大反射減衰量 RLmax の関係を示す。

46810周波数 [GHz]

布型磁性シートの反射減衰量算出結果を示し、Table 1 に厚さに対する整合周波数ｆ0 及び最2Fig.5 磁性粉濃度 21Vol%の Mn-Zn フェライト
試料の反射減衰量
Reflection loss of Mn-Zn ferrite material
samples(Magnetic powder concentration=21Vol%)

Table1 Mn-Zn フェライト磁性粉濃度 21Vol%における諸特性
Measured results of absorption

における諸特性
Measured results of absorption

characterictics of sendust material samples

characterictics of Mn-Zn ferrite material(Magnetic powder concentration=21Vol%)

samples(Magnetic powder concentration=21Vol%)f0 GHzRLmax dB

d=2------------------------------------------

f0 GHzRLmax dB

d=4

3.05

13.7

d=2

-----------------------------------------------

d=61.721.4

d=46.0526.0

d=81.2532.2

d=63.437.2

d=82.330.1

磁性粉濃度 21Vol%の塗布型磁性シートではd=4 で最大反射減衰量 37.3 dB であるのに対Mn-Zn フェライトの磁性粉濃度 21Vol%の塗し、磁性粉濃度 54Vol%の塗布型磁性シートで布型磁性シートは磁性粉濃度 21~54Vol%の中は d=8 で最大反射減衰量 32.2 dB となっていで最も良好な電波吸収性能を示した。最大反射る。Fig. 7 に Mn-Zn フェライト及びセンダス

減衰量は d=4~8 の厚さ全てにおいて 20dB をトの磁性粉濃度と整合周波数の関係を示す。
10GHz 低周波側へシフトし大きな整合周波数調8整効果を有することを示した。Fig. 6 にシート厚さに対する Mn-Zn フェライトの磁性粉濃度54Vol%の塗布型磁性シートの反射減衰量算出

整合周波数 [GHz]超え、整合周波数も d=4 から d=8 にかけて 3.75d=4d=6d=8642結果を示し、Table2 に厚さに対する整合周波020数ｆ0 及び最大反射減衰量 RLmax の関係を示す。

4050磁性粉濃度 [Vol]Fig. 7 Mn-Zn フェライトの塗布型磁性シート

40d=2d=4d=6d=8における磁性粉濃度と整合周波数
Matching-Frequency and Magnetic powder

RL [dB]

30

concentration of Mn-Zn material samples

201010246810周波数 [GHz]Fig.6 磁性粉濃度 21Vol%のセンダスト試料の反射減衰量
Reflection loss of sendust material samples(Magnetic powder concentration=21Vol%)

整合周波数 [GHz]0030d=4d=6d=88642020304050

磁性粉濃度 [Vol]Fig. 8 センダストの塗布型磁性シートにおける磁性粉濃度と整合周波数
Matching-Frequency and Magnetic powder
Table2 Mn-Zn フェライト磁性粉濃度 21Vol%

concentration of sendust material samples

Mn-Zn フェライト及びセンダスト双方の塗布型磁性シートにおいて磁性粉濃度が高くなるほど整合周波数が低周波側へシフトした。

6. 結論①塗布型磁性シートの磁性粉濃度を高くするほど複素透磁率だけでなく複素誘電率の値も増加することを示した。また、高周波帯における複素誘電率は塗布型磁性シートの磁性粉濃度による内部構造の違いによって決定される。
②Mn-Zn フェライト及びセンダスト双方の塗布型磁性シートにおいて磁性粉濃度 21Vol%で最も良好な電波吸収性能を示した。また、磁性粉濃度が高くなるほど塗布型磁性シートの整合周波数は低周波側へシフトすることを確認した。
参考文献[1]阿部直人

他“塗布型磁気テープの技術動向将来展望”日本応用磁気学会誌

Vol.26,

No.11, 2002[2]鈴木圭“ミリ波帯用塗布型電波吸収体の広帯域化に関する検討”電子情報通信学会論文
誌 B Vol. J86B No7.pp1243-1245 2003 年 7月