JP6973080B2 - 電磁波吸収積層体、筐体および電磁波吸収積層体の使用方法 - Google Patents
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Description
熱硬化性樹脂と、導電材とを含む第2の樹脂材料により形成された導電材層と、を有し、
前記磁性材層の電磁波反射量をRaとし、前記導電材層の電磁波反射量をRbとした時、Ra≦Rbの関係を満たす電磁波吸収積層体が提供される。
前記電磁波吸収積層体により電子装置の表面を覆う工程と、
を含む、電磁波吸収積層体の使用方法が提供される。
図1は、本実施形態に係る電磁波吸収積層体の一例を模式的に示す断面図である。図2(a)および(b)は、本実施形態に係る電磁波吸収積層体の使用方法を説明するための図である。図3(a)および(b)は、本実施形態に係る電磁波吸収積層体の使用方法を説明するための図である。図4は、本実施形態に係る抄造体の一例を模式的に示す斜視図である。また、図5は、本実施形態に係る電磁波吸収積層体の一例を模式的に示す断面図である。
ここで、磁性金属とは、磁性および導電性の両方の観点において電磁波を吸収できる金属材料のことを指す。
図4においては、抄造体のうちの点線で示される領域の拡大図が示されている。本実施形態に係る抄造体10は、バインダー樹脂Aと、繊維材料(フィラー)Bと、を含む。また、繊維材料Bは、当該抄造体10の電磁波遮蔽特性を向上させる観点から、図4に示すように、抄造体10の平面方向に配向されていることが好ましい。言い換えれば、繊維材料(フィラー)Bは、抄造体10の面内方向から見た際に、ランダムに配向しており、一方、抄造体10の厚み方向から見た際に、抄造体10の平面方向に配向されていることが好ましい。なお、本明細書において、繊維材料Bが抄造体10の平面方向に配向しているとは、繊維材料Bの大多数が抄造体10の平面方向に配向していればよく、全ての繊維材料Bが抄造体10の平面方向に配向していなくてもよい。例えば、繊維材料Bの90%以上が抄造体10の平面方向に配向していればよい。なお、本明細書中において「繊維材料」には、繊維状をなす材料以外に、扁平状、針状等の非球状の材料も含む。繊維材料Bとして、扁平状の材料(扁平状フィラー)を用いた場合には、扁平状フィラーは、その厚肉方向が抄造体10の平面方向と略平行となるようにして配向する。
(特徴A)抄造体10の表面の平面視において(抄造体10の面内方向において)、繊維材料がランダムに配向している。
(特徴B)抄造体10の厚み方向の断面視において、繊維材料の配向状態が高度に制御されており、繊維材料が特定方向に配向している。言い換えれば、抄造体10の厚み方向において、繊維材料は積層した状態である。
(特徴C)繊維材料同士がバインダー樹脂で結着している。
上述したように、繊維材料(フィラー)Bは、抄造体10内において抄造体10の平面方向に配向されている。これにより、特に抄造体10の厚み方向における抄造体10の電磁波遮蔽性を向上させることができる。図4に示される抄造体10の厚さ方向の断面拡大図では、繊維材料(フィラー)B(図4中においてB)が抄造体10の平面方向に配向されており、繊維材料(フィラー)Bの間にバインダー樹脂A(図4中においてA)が介在している場合が例示されている。この場合、繊維材料(フィラー)B同士は、例えばバインダー樹脂Aによって互いに結着される。繊維材料Bが抄造体10の平面方向に配向することにより、繊維材料Bのネットワーク構造が形成され、導電パスがつながり易くなる。これにより、抄造体10の電磁波遮蔽性をより向上させることができる。また、抄造体10では、繊維材料Bが抄造体10の平面方向に配向するため、繊維材料Bの含有量が少ない場合でも、繊維材料Bのネットワーク構造を確実に形成して、抄造体10の電磁波遮蔽性を向上させることができる。すなわち、抄造体10を用いることにより、抄造法以外の方法により導電材層等を成形する場合に比べて、繊維材料Bの含有量を減らしつつ、高い電磁波遮蔽性を有する導電材層または磁性材層を形成することできる。
図6(a)〜(c)は、本実施形態に係る抄造体10の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。
抄造体10は、例えば、湿式抄造法を用いて製造される。本実施形態に係る抄造体10の製造方法は、例えば、抄造法を用いて、バインダー樹脂Aと、繊維材料(フィラー)Bとを含む材料組成物を調製する工程を含む。そのため、後述においては、熱硬化性樹脂Aと、フィラーBとを含む材料組成物を抄造する場合を例に挙げて説明する。
磁性材層100を形成する樹脂材料(第1の樹脂材料)は、上述した通り、熱硬化性樹脂と、磁性金属で構成された粒子および/または繊維とを含む。ここで、磁性材層100が抄造体を成形してなる層である場合、上記熱硬化性樹脂は、図4に示したバインダー樹脂Aとして機能する。また、上記磁性金属で構成された粒子および/または繊維は、図4に示したフィラーBとして機能する。
バインダー樹脂Aは、その名の通り、抄造体内において、フィラーBを結着するためのバインダーとして作用する。それ故、かかるバインダー樹脂Aは、フィラーBを結着し得る樹脂であればよい。このバインダー樹脂A、つまり熱硬化性樹脂としては、例えば、非加熱状態にある常温(25℃)において固形状の形態にある樹脂を使用することが、抄造体10を安定的に作製する観点から好ましい。
本実施形態に係る抄造体Xは、フィラーBとして、磁性金属で構成された粒子または繊維を含む。ここで、磁性金属で構成された繊維は、単独の金属元素で構成される金属繊維であっても、複数の金属で構成される合金繊維であってもよい。かかる金属繊維は、例えばアルミニウム、銀、銅、マグネシウム、鉄、クロム、ニッケル、チタン、亜鉛、錫、モリブデンおよびタングステンからなる群から選択される1種または2種以上の金属元素を含むことが好ましい。なお、本実施形態における磁性金属で構成された繊維としては、例えば日本精線(株)やベカルトジャパン(株)製のステンレス繊維、虹技(株)製の銅繊維、アルミニウム繊維、黄銅繊維、鋼繊維、チタン繊維、リン青銅繊維等が市販品として入手可能であるが、これらに限定されない。これらの磁性金属からなる繊維は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
抄造体Xは、例えばパルプCを含むことができる。パルプCは、フィブリル構造を有する繊維材料であり、例えば機械的または化学的に繊維材料をフィブリル化することによって得ることができる。上述した抄造法を用いた抄造体の製造方法においては、熱硬化性樹脂、フィラーBとともにパルプCを抄造することによって、熱硬化性樹脂をより効果的に凝集させることができる。これにより、より安定的な抄造体Xの製造を実現することが可能となる。
抄造体Xは、例えば凝集剤Dを含むことができる。凝集剤Dは、上述した抄造法を用いた抄造体Xの製造方法において、熱硬化性樹脂、繊維材料をフロック状に凝集させる機能を有する。このため、より安定的な樹脂シートの製造を実現することができる。
導電材層200を形成する樹脂材料(第2の樹脂材料)は、上述した通り、熱硬化性樹脂と、導電材とを含む。ここで、上記熱硬化性樹脂は、導電材層200が抄造体を成形してなる層である場合、図4に示したバインダー樹脂Aとして機能する。次いで、上記導電材は、導電材層200が抄造体を成形してなる層である場合、図4に示したフィラーBとして機能する。
本実施形態に係る抄造体YにはフィラーBとして、導電材を含有させる。かかる導電材としては、導電性を帯びることが可能な材料により形成された繊維や粒子等が挙げられる。かかる繊維としては、金属繊維や炭素繊維等が挙げられる。そして、上述した金属繊維を構成する金属材料の具体例としては、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル、チタン、タングステン、錫、鉛、鉄、銀、クロム、炭素或いはこれらの合金等が挙げられる。中でも、鉄およびアルミニウムを含む合金粒子であることが好ましい。また、上記導電材が粒子である場合、その形状としては、扁平状、粒状、板状および針状等が挙げられる。
各実施例について、次のようにして電磁波吸収積層体を形成するための樹脂シートを製造した。
表1に示す配合量の、アトマイザー粉砕機で平均粒径45μm(質量基準の50%粒子径)に粉砕したバインダー樹脂Aと、フィラーBと、パルプCとからなる構成材料を、溶媒である水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌して混合物を得た。ここでは、構成材料(バインダー樹脂A、フィラーBおよびパルプC)の合計100重量部を10000重量部の水に添加した。次いで、あらかじめ水に溶解させた凝集剤Dを、上述した構成材料と、かかる凝集剤Dとの合計量に対して1重量%添加し、構成材料をフロック状に凝集させた。次に、得られた凝集物を30メッシュの金属網で水と分離した。その後、分離後の凝集物を、磁性材層を形成するために用いる素形体として用いた。なお、最終生成物である電磁波吸収積層体において、磁性材層と導電材層との接合界面にジャギー構造を形成する場合、得られた素形体において、後述する導電材層を形成するために用いる素形体と接合させる側の面に、所望のジャギー構造が得られるように表面加工を施した。
各比較例について、次のようにして電磁波吸収積層体を形成するための樹脂シートを製造した。
表1に示す配合量の、アトマイザー粉砕機で平均粒径45μm(質量基準の50%粒子径)に粉砕したバインダー樹脂Aと、フィラーBと、パルプCとからなる構成材料を、溶媒である水に添加して、ディスパーザーで30分撹拌して混合物を得た。ここでは、構成材料(バインダー樹脂A、フィラーBおよびパルプC)の合計100重量部を10000重量部の水に添加した。次いで、あらかじめ水に溶解させた凝集剤Dを、上述した構成材料と、かかる凝集剤Dとの合計量に対して1重量%添加し、構成材料をフロック状に凝集させた。次に、得られた凝集物を30メッシュの金属網で水と分離した。その後、分離後の凝集物を脱水プレスし、さらに50℃の乾燥器に5時間入れて乾燥させて、複合樹脂組成物により構成される形成するための樹脂シートを得た。収率は97%であった。
・フェノール樹脂:レゾール樹脂(PR−51723、住友ベークライト(株)製)
・アラミド繊維:繊維長3mm、繊維幅12μm
・ステンレス鋼繊維(SUS繊維):繊維長5mm、繊維幅10μm
・ケイ素鋼球状粉末(磁性球形粉末):山陽特殊製鋼社製、FM79DF6H、平均粒径50μm
・ケイ素鋼扁平粉末(磁性扁平粉末):山陽特殊製鋼社製、FME3DH、長辺100μm、厚み約3μm
・アラミドパルプ:ケブラーパルプ1F303(東レ・デュポン(株)製)
・合成スメクタイト:スメクトン(クニミネ工業社製)
上述した方法で得られた樹脂シートを、圧力300kg/cm2、温度180℃の条件で10分間熱処理することにより、各実施例および比較例に係る電磁波吸収体を作製した。なお、比較例に係る電磁波吸収体は、導電材層と磁性材層とを備える積層体ではなく、導電材と磁性材とを同一層に含む単層で構成されていた。なお、以下の表1には、かかる単層のことを、混合層と称して比較例に係る結果を示す。
また、実施例の電磁波吸収体における導電材層と磁性材層との厚みは、それぞれ1mmであった。一方、比較例の電磁波吸収体の厚みは2mmであった。
Claims (13)
- 熱硬化性樹脂と、磁性金属で構成された粒子および/または繊維とを含む第1の樹脂材料により形成された磁性材層と、
熱硬化性樹脂と、導電材とを含む第2の樹脂材料により形成された導電材層と、を有し、
前記磁性材層および前記導電材層が、前記第1の樹脂材料および前記第2の樹脂材料をそれぞれシート成形して得られた樹脂シートを積層して、加圧しながら熱処理を行って得られる、前記第1の樹脂材料の硬化物および前記第2の樹脂材料の硬化物であり、
前記第1の樹脂材料および前記第2の樹脂材料を、それぞれ単独でシート成形し、圧力300kg/cm2、温度180℃の条件で10分間熱処理することにより、前記第1の樹脂材料の前記硬化物および前記第2の樹脂材料の前記硬化物を準備し、周波数5〜18GHzの所定の周波数の電磁波における、IEC62333規格に準拠した同軸管法で測定した前記第1の樹脂材料の前記硬化物の電磁波反射量をRa、前記第2の樹脂材料の前記硬化物の電磁波反射量をRbとした時、Ra<Rbの関係を満たすことを特徴とする電磁波吸収積層体。 - 前記導電材は、鉄およびアルミニウムを含む合金粒子である、請求項1に記載の電磁波吸収積層体。
- 前記導電材は、扁平形状に加工された磁性粒子である、請求項1または2に記載の電磁波吸収積層体。
- 前記磁性金属で構成された粒子は、鉄およびアルミニウムを含む合金粒子である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電磁波吸収積層体。
- 前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂およびポリウレタンからなる群より選択される1種又は2種以上を含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電磁波吸収積層体。
- 前記磁性材層と、前記導電材層とが接合してなる、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電磁波吸収積層体。
- 前記磁性材層と前記導電材層との間に、前記第1の樹脂材料と、前記第2の樹脂材料とが混在した中間層をさらに有する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電磁波吸収積層体。
- 前記磁性材層は、前記第1の樹脂材料を含む抄造体で構成されている、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電磁波吸収積層体。
- 前記導電材層は、前記第2の樹脂材料を含む抄造体で構成されている、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の電磁波吸収積層体。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電磁波吸収積層体で構成された筐体。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電磁波吸収積層体を準備する工程と、
前記電磁波吸収積層体により電子装置の表面を覆う工程と、
を含む、電磁波吸収積層体の使用方法。 - 前記電子装置の表面を覆う工程は、前記電磁波吸収積層体を、前記磁性材層が前記電子装置の表面と対向するように配置する工程を含む、請求項11に記載の電磁波吸収積層体の使用方法。
- 前記電子装置の表面を覆う工程は、前記電磁波吸収積層体を、前記導電材層が、前記電子装置の表面と対向するように配置する工程を含む、請求項11に記載の電磁波吸収積層体の使用方法。
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