JP2006156609A

JP2006156609A - 電波吸収筐体及びその製造方法

Info

Publication number: JP2006156609A
Application number: JP2004343334A
Authority: JP
Inventors: Eiji Hirose; 英治廣瀬; Masato Tadokoro; 眞人田所; Satoru So; 宗　　哲
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】加工性、生産性に優れ、安価に製造することが出来ると共に、ホットメルトに比べて強度が高く、筐体化も可能な電波吸収筐体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】外殻１は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを５〜６０重量部配合した樹脂組成物を射出成形により一体的に成形したものである。樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂としては、上記のポリブチレンテレフタレート他、ポリエチレン、ポリプロピレン等ポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート等、ポリエステル樹脂等、またはこれらの混合物が使用される。外殻１の外表面には、収納している電磁波発信部品Ｄａ及びＤｂが外部からの電磁波Ｑの影響を受けないように所定厚さの反射層Ｘが形成してあり、この反射層Ｘとしては、金属板、導電性塗料、または金属メッキのいずれか一つを選択して使用するものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、電波吸収筐体及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、電磁波発信部品を内部に配設した電波吸収筐体内の電磁界における電磁波障害を防止するための電波吸収筐体及びその製造方法に関するものである。

近年のマイクロ波帯やミリ波帯における電子機器の実用化に伴い、電波吸収筐体内に配置されたＩＣ等の電磁波発信部品間での電磁結合や、これらから放射された電磁波が電波吸収筐体内で共振現象を起こすことにより、他の電磁波発信部品に悪影響を及ぼすことが指摘されるようになってきた。

この対策として出願人は、自らの開発した平面波用の電波吸収体の組成物（特願２０００−１６４９３１号）が、電波吸収体の厚さを調整することにより近傍電磁界における電波吸収構造体としても有効であることを見出した（例えば、特許文献１参照）。そして、図８に例示するように、かかる電波吸収組成物Ｒを電波吸収筐体Ｐを構成する基板Ｂ上に設置された電磁波発信部品Ｄａ、Ｄｂを覆い、かつ収納する金属ケースＳの内面に塗布又はシート貼りすることにより初期の目的を達成してきた。
然しながら、このような方法には以下に述べるような種々の課題が残されていた。即ち、（１）．電波吸収筐体として、金属等の導電性の構造体（金属ケース）の使用が前提となるため、形態上の自由度が少なく、生産性が悪い。
（２）．電波吸収体の組成物の塗布時の塗布厚さ、または電波吸収体の組成物のシート貼り時のシート厚さの制御を必要とし、特に、塗布厚さの制御が難しい。
（３）．電波吸収体の組成物の塗布時、または電波吸収体の組成物のシート貼り時の作業性が悪く、作業や乾燥に多くの時間を要する。
（４）．電波吸収筐体内に外部と受発信する電磁波発信部品を備える場合には金属ケースに電磁波の通過孔を形成する必要がある、等の問題であった。

そこで、本願出願人は、成形可能な電波吸収体として、ホットメルトを基材とした「電波吸収筐体及びその製造方法」を出願している（特願2003-176812 号) 。ホットメルトを基材とした場合、成形性と言う面では簡易な金型、簡易な成形機にて加工することが出来る点では利点があるが、実際に使用すると、更に次のような課題があることが判った。即ち、
（ａ）耐熱性が低い、
（ｂ）筐体としては、剛性が低い、
（ｃ）ホットメルトの成形機を保有している会社が少ない、
等である。
特開２００２−１５１８８４号公報

この発明はかかる従来の問題点に着目し、加工性、生産性に優れ、安価に製造することが出来ると共に、ホットメルトに比べて強度が高く、筐体化も可能な電波吸収筐体及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

この発明は上記目的を達成するため、この発明の電波吸収筐体は、外殻を、熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを５〜６０重量部配合した樹脂組成物により一体的に形成したことを要旨とするものである。

ここで、前記熱可塑性樹脂が、ポリブチレンテレフタレートであり、外殻を射出成形により一体的に成形するものである。また、金属板、導電性塗料、または金属メッキのいずれか一つを選択して反射層とし、この反射層により前記外殻の外壁面を被覆することも可能である。

また、前記電磁波発信部品が複数であり、かつ発信する電磁波の周波数が異なる場合、前記外殻を、前記各電磁波発信部品の対応する位置に、前記電磁波の周波数に対応した樹脂組成物により構成することも可能であり、更に前記電磁波発信部品が複数であり、かつ発信する電磁波の周波数が異なる場合の前記外殻を、前記電磁波発信部品が発信する電磁波の周波数に対応した厚さの樹脂組成物により構成することも可能である。

このように、外殻をポリブチレンテレフタレートから成る熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを５〜６０重量部配合した樹脂組成物を射出成形により一体的に形成することで、加工性、生産性に優れ、安価に製造することが出来るものである。

また、この発明の電波吸収筐体の製造方法は、熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを５〜６０重量部配合した樹脂組成物を射出成形により所定形状の外殻を成形し、この成形した外殻を、前記基板上の電磁波発信部品に対して所定の空間を隔てて覆うように固定するので、従来の金属ケース内面に電波吸収組成物の塗布又はシート貼りをして基板上に固定する方法に比較して生産性及び作業性に優れ、またホットメルトに比べて強度が高く、筐体化が可能である。

この発明は、上記のように構成したので以下のような優れた効果を奏するものである。(a).従来の電波吸収筐体は、セラミックに磁性粉を配合し焼結して筐体を製作しているためコストが高いが、これに比べて本願発明の電波吸収筐体は、汎用の射出成形用材料、即ち、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを５〜６０重量部配合した樹脂組成物を射出成形で一体的に成形するので安価に製造出来る。
(b).電波吸収筐体の基材として、汎用の射出成形用材料を使用しているので、汎用の射出成形機が可能であり、また電磁波損失材料として針状結晶の酸化チタンを使用しており、磁性粉（金属酸化物）に比較して金型摩耗が少なく、更に耐熱性は、セラミックより劣るが（３００°Ｃ以上）、電子部品を半田付けする条件（２６０°Ｃ、２０sec)を満足するものであり、ホットメルトの基材に比べて良好である。
(c).ホットメルトに比べて強度が高く、筐体化が可能である。

以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
なお、以下の説明において、従来例と同一構成要素は同一符号を付して説明は省略する。

図１はこの発明による電波吸収筐体の構造の第１実施形態を示す断面図であって、電波吸収筐体Ｐは、基板Ｂ上に設置された少なくとも一個以上（この実施形態では２個設置してあるが、数には限定されない）の電磁波発信部品Ｄａ及びＤｂを配設し、この電磁波発信部品Ｄａ及びＤｂを所定の空間Ｙを隔てて囲むように設置された断面箱状の外殻１により構成されている。なお、外殻１の形状は、箱状に限定されず、ドーム状に構成することも可能である。

前記外殻１は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを５〜６０重量部配合した樹脂組成物を射出成形により一体的に成形したものである。樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂としては、上記のポリブチレンテレフタレート他、ポリエチレン、ポリプロピレン等ポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート等、ポリエステル樹脂等、またはこれらの混合物が使用される。

外殻１の外表面には、収納している電磁波発信部品Ｄａ及びＤｂが外部からの電磁波Ｑの影響を受けないように所定厚さの反射層Ｘが形成してあり、この反射層Ｘとしては、金属板、導電性塗料、または金属メッキのいずれか一つを選択して使用するものである。

このように外殻１を構成することで、電磁波発信部品Ｄａ及びＤｂが発信した電磁波Ｑが周囲を取り囲む上記樹脂組成物から成る外殻１に入射し、外殻１内を通過する過程で外殻１の材料に配合された導電性酸化チタンにより吸収されて外部への放射を防いでいる。

また、外殻１の外表面に形成した反射層Ｘにより、外殻１の内部の電磁界が外部からの電磁波Ｑの影響を受けることがなくなると共に、電磁波発信部品Ｄａ及びＤｂが発信した電磁波が外殻１内を通過する過程で、吸収しきれなかった電磁波の外部への放射を防ぐことが出来るものである。

また、電波吸収筐体Ｐを構成する外殻１は、内部に配設する電磁波発信部品Ｄａ及びＤｂが発信する電磁波Ｑの波長に応じてその厚さｔを異にする多種のものが用意される。外殻１の厚さｔは電磁波発信部品Ｄａ及びＤｂが発信する電磁波Ｑの波長の０．１〜０．２倍の厚さｔになるように調整することが好ましい。このような厚さｔの範囲内にすることによって、電磁波の吸収効果がより得られるために好ましいのである。

電波吸収筐体Ｐを構成する外殻１の組成は、樹脂の種類やこれに添加する導電性酸化チタンの種類と配合量により左右される材料の複素比誘電率の変動要素を考慮すると、導電性酸化チタンの配合量を樹脂１００重量部に対して５〜６０重量部、好ましくは１０〜３５重量部とする。

導電性酸化チタンは吸収性能の広帯域化に効果があるが、その配合量が樹脂１００重量部に対して５重量部未満であると材料の複素比誘電率が実部、虚部共に低くなり過ぎてミリ波帯域の電波に整合できなくなり、６０重量部超となると逆に複素比誘電率の実部、虚部が共に高くなり過ぎてミリ波帯域の電波に整合できなくなる。

また、上述する樹脂に導電性酸化チタンに加えて導電性カ−ボンブラックを配合してもよい。導電性カ−ボンブラックは複素比誘電率の虚部を高くして電波吸収性能に影響を及ぼすことなく外殻１の厚さを薄くすることを可能にする。導電性カ−ボンブラックの配合量は樹脂１００重量部に対して４重量部以下とするとよい。このように、導電性カ−ボンブラックの配合量を４重量部以下にすることによって、材料の粘度を適度に保つ事が可能となり、良好な施工性が得られるため好ましい。

外殻１内に配設される電磁波発信部品Ｄａ及びＤｂが、上記第１実施形態の図１に示すように、複数である場合には、各々が発信する電磁波Ｑの周波数に対応した電波吸収性能を備えるために、例えば、図２に示す第２実施形態のように、電磁波発信部品Ｄａに対応する１ａの部分と電磁波発信部品Ｄｂに対応する１ｂの部分とで外殻１の組成を変化させるか、または、図３に示す第３実施形態のように、電磁波発信部品Ｄａに対応する外殻１の厚さｔａと電磁波発信部品Ｄｂに対応する外殻１の厚さｔｂを変化させることが好ましい。これにより、単一の成形体により周波数が異なる複数の電磁波Ｑの吸収を可能にすることが出来る。

また、外殻１内に配備される複数の電磁波発信部品Ｄａ及びＤｂのうち、例えば電磁波発信部品が受発信アンテナ等のように外部との受発信を行なう必要のある電磁波発信部品Ｄｘである場合には、図４に示す第４実施形態のように、外殻１の電磁波発信部品Ｄｘに対応する部分に電磁波Ｑを通過させるための透過領域１ｃを形成しておく。

そして、透過領域１ｃにおける外殻１の組成物として導電性酸化チタンを配合しない樹脂を使用し、導電性酸化チタンを配合した樹脂からなる非透過領域１ｄと組み合わせて一体的に成形するとよい。これにより、外殻１に電磁波通過孔を形成することなしに、電磁波発信部品Ｄａが透過領域１ｃを通して外部との受発信を行なうことができる。

更に、外殻１に収容されている電磁波発信部品Ｄｂが外部からの電磁波Ｑの影響を受けないように、非透過領域１ｄの外壁を所定厚さの導電性塗料または金属メッキで被覆した反射層Ｘで形成することが好ましい。
〔実施例〕
図５は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを３０重量部配合した実施例である。

この配合については、ホットメルトに配合した時の２５．８重量部よりも酸化チタンを多く配合しており、これはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）と酸化チタンとをコンパウンド化する際に酸化チタンの形状（針状結晶）が変形（折れる）ため、誘電率が下がる事を捕捉する為である。

図５から明らかなように、誘電率は、２６．５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚまで、２０ｄＢ吸収曲線上にあるので、２０ｄＢの電波吸収体が出来ることが判った。実際に上記のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から成る熱可塑性樹脂で外殻１を形成した時の電波吸収性能の結果を図７に示す。

図７から明らかなように、６０ＧＨｚにて約４０ｄＢの吸収性能を得ることが出来た。図６は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを３０重量部配合して形成した電波吸収筐体（外殻１）の電波吸収性能を測定した測定治具を示し、断面凹状に形成した電波吸収筐体（外殻１）に入射波Ｐｘと反射波Ｐｚとの導波管２ａ，２ｂを備えた金属ケース３を被せ、電波吸収筐体（外殻１）内に導波管２ａから入射波Ｐｘを入射し、導波管２ｂから反射波Ｐｚを測定して電波吸収性能を測定したものである。

次に、この発明の電波吸収筐体Ｐの製造方法としては、先ず外殻１を、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを３０重量部配合した樹脂組成物を射出成形により所定の形状に一体的に成形しておく。

そして、外殻１を基板Ｂ上に、電磁波発信部品Ｄａ、Ｄｂと所定の空間Ｙを隔てて覆うように固定する。これにより得られた外殻１は、必要に応じてその外表面に所定厚さの導電性塗料または金属メッキで被覆した反射層Ｘを形成する。

また、外殻１内に収容する電磁波発信部品Ｄａの中に外部との受発信を必要とする電磁波発信部品Ｄａが含まれる場合には、熱可塑性樹脂１００重量部に対して導電性酸化チタンを５〜６０重量部配合した組成物からなる非透過領域１ｄと、熱可塑性樹脂に導電性酸化チタンを配合しない樹脂組成物からなる透過領域１ｃとを射出成形により一体的に成形するとよい。

これにより得られた外殻１は、必要に応じて透過領域１ｃを除いた非透過領域１ｄの外表面に所定厚さの導電性塗料または金属メッキで被覆した反射層Ｘを形成する。

上述したこの発明による電波吸収筐体Ｐを構成する外殻１は、熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを５〜６０重量部配合した樹脂組成物を射出成形により所定形状の外殻を成形し、この成形した外殻を、前記基板上の電磁波発信部品に対して所定の空間を隔てて覆うように固定するので、従来の金属ケース内面に電波吸収組成物の塗布又はシート貼りをして基板上に固定する方法に比較して生産性及び作業性に優れ、またホットメルトに比べて強度が高く、筐体化が可能である。

この発明の電波吸収筐体の第１実施形態を示す断面図である。この発明の電波吸収筐体の第２実施形態を示す断面図である。この発明の電波吸収筐体の第３実施形態を示す断面図である。この発明の電波吸収筐体の第４実施形態を示す断面図である。この発明の電波吸収筐体の電波吸収性能を示すグラフ説明図である。電波吸収性能を測定する測定治具の説明図である。この発明の電波吸収筐体における電波吸収性能の結果を示すグラフ説明図である。従来の電波吸収筐体の構造を示す断面図である。

符号の説明

１外殻
２ａ，２ｂ導波管
Ｐｘ入射波Ｐｚ反射波
３金属ケース
Ｂ基板
Ｄ、Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｘ電磁波発信部品
Ｐ電波吸収筐体
Ｒ電波吸収組成物
Ｓ金属ケース
Ｙ空間部
Ｑ電磁波
Ｘ反射層

Claims

基板上に電磁波を発信する少なくとも１個以上の電磁波発信部品を配設し、該電磁波発信部品を所定の空間を隔てて外殻により覆うようにした電波吸収筐体において、
前記外殻を、熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを５〜６０重量部配合した樹脂組成物により一体的に形成して成る電波吸収筐体。
前記熱可塑性樹脂が、ポリブチレンテレフタレートである請求項１に記載の電波吸収筐体。
前記外殻を射出成形により一体的に成形した請求項１または２に記載の電波吸収筐体。
金属板、導電性塗料、または金属メッキのいずれか一つを選択して反射層とし、この反射層により前記外殻の外壁面を被覆した請求項１，２または３に記載の電波吸収筐体。
前記電磁波発信部品が複数であり、かつ発信する電磁波の周波数が異なる場合の前記外殻を、前記各電磁波発信部品の対応する位置に、前記電磁波の周波数に対応した樹脂組成物により構成した請求項１，２，３または４に記載の電波吸収筐体。
前記電磁波発信部品が複数であり、かつ発信する電磁波の周波数が異なる場合、前記外殻を、前記電磁波発信部品が発信する電磁波の周波数に対応した厚さの樹脂組成物により構成した請求項１，２，３，４または５に記載の電波吸収筐体。
基板上に電磁波を発信する少なくとも１個以上の電磁波発信部品を配設し、該電磁波発信部品を所定の空間を隔てて外殻により覆う電波吸収筐体の製造方法において、
熱可塑性樹脂から成る基材１００重量部に対して、導電性酸化チタンを５〜６０重量部配合した樹脂組成物を射出成形により所定形状の外殻を成形し、この成形した外殻を、前記基板上の電磁波発信部品に対して所定の空間を隔てて覆うように固定する電波吸収筐体の製造方法。