JPH08288685A

JPH08288685A - 電磁遮蔽材

Info

Publication number: JPH08288685A
Application number: JP7085833A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hatakeyama; 賢一畠山; Hitoshi Togawa; 斉戸川
Original assignee: NEC Corp; Tokin Corp
Current assignee: NEC Corp; Tokin Corp
Priority date: 1995-04-12
Filing date: 1995-04-12
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】低い周波数帯域から数ＧＨｚ以上の周波数帯
域において良好な遮蔽効果が得られる電磁遮蔽材の提
供。【構成】金属板５１，５２間に導電性ガスケット５０
と電波吸収材１とを連結して挟み込む。数ＧＨｚ以上の
高い周波数帯域ではガスケット５０の遮蔽特性が低下
し、このガスケット５０を電磁波が透過するようになる
が、この周波数帯域では電波吸収材１の吸収率が上昇す
るためガスケット５０を透過した電磁波をこの電波吸収
材１にほとんど吸収させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁遮蔽材に関し、特に
電子機器筐体の金属板の隙間から漏洩する電磁波を遮蔽
する電磁遮蔽材に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５は従来の電磁遮蔽材を金属板間に
挟み込んだ場合の模式構成図である。同図に示すよう
に、従来はゴム或いはスポンジ等の弾力性に富む材料の
周囲に金属網を被覆した構造のガスケット、或いはカー
ボン粒子を充填した導電性のよいゴムのガスケットで導
電性ガスケット５０を構成し、この導電性ガスケット５
０を２枚の金属板５１，５２間に挟み込み、２枚の金属
板５１，５２間の電気的導通をとることで遮蔽を行って
いた。

【０００３】また、この導電性ガスケット５０は集中定
数形遮蔽材であり、図１６の導電性ガスケットの等価回
路図に示すように、導電性ガスケット５０は集中定数の
コンダクタンスＧで表される。すなわち、２枚の金属板
５１，５２を電気的に短絡させることにより遮蔽を得る
ものであり、Ｇの値が大きいほど遮蔽は大きくなる。ま
た、Ｇはガスケット５０のもつ抵抗とガスケット５０と
金属板５１，５２との接触抵抗の和の逆数である。

【０００４】また、電磁遮蔽材の先行技術として（１）
特開平４−２７７２４２号公報にコンクリート壁の内側
に電波反射材、外側に電波吸収材を設けた電磁波シール
ド壁が開示され、（２）特開平４−３１５３０２号公報
に傘部の表面に電磁波反射体、裏面に電磁波吸収体を設
けた電磁シールド効果測定用アンテナが開示され、
（３）特願平１−１７１２９７号公報にガラスに電磁波
遮蔽膜を二重に組み込んで形成した電磁波遮蔽透明体が
形成され、（４）特願昭６３−５９５５８号公報に導電
性繊維のまわりに複合フェライト繊維を巻きつけた電磁
シールド材が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ガスケットの
コンダクタンスＧは周波数が高くなると低下するという
欠点があった。この原因は、ガスケット、金属板ともに
実際に電流が流れるのは表面の薄い層のみであり、この
層厚みが高周波数になるほど薄くなるので、実効的な抵
抗が増加し、Ｇが低下するという、いわゆる表皮効果で
説明される。

【０００６】図１７はガスケットの周波数対遮蔽量の概
略特性図である。同図に示すように、ガスケットの遮蔽
量は周波数が数ＧＨｚを超えるあたりから表皮効果の影
響が大きくなるためＧが小さくなりはじめ、この結果ガ
スケットの遮蔽量ＳＧは数ＧＨｚ以上では小さくなる。

【０００７】一方、先行技術（１）〜（４）には金属板
間に導電性ガスケットを設け、このガスケットを透過す
る数ＧＨｚ以上の電磁波を減衰させる構成については開
示されていない。

【０００８】そこで本発明の目的は、低い周波数帯域か
ら数ＧＨｚ以上の周波数帯域、特にミリ波帯域において
も良好な遮蔽効果が得られる電磁遮蔽材を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、金属板間を通過する電磁波を遮蔽する電磁
遮蔽材であって、導電性のガスケットと電波吸収材とを
１個ずつまたは複数個連結させて前記金属板間に設け、
少なくとも前記導電性のガスケットを前記金属板と電気
的に導通させたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】数ＧＨｚ以上の周波数帯域で遮蔽効果が低下す
る導電性ガスケットと数ＧＨｚ以上の周波数帯域で遮蔽
効果が上昇する電波吸収材とを連結させたため、低い周
波数帯から数ＧＨｚ以上の高い周波数帯まで良好な遮蔽
効果が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。なお、以下の図面において従来例
と同様の構成部分については同一番号を付し、その説明
を省略する。

【００１２】図１は本発明に係る電磁遮蔽材の第１実施
例の模式構成図である。本発明の基本的な構成は同図に
示すように集中定数形のガスケット５０と透過減衰形の
電波吸収体１とを連結させた構造である。

【００１３】集中定数形のガスケット５０とはゴム或い
はスポンジ等の弾力性に富む材料の周囲に金属網を被覆
した構造のガスケット、或いは導電性ゴムなどの弾力性
に富むガスケットであり、その電気的特性は集中定数の
コンダクタンスＧで表される。また、透過減衰形の電波
吸収材１とは、磁気的、或いは電気的な損失材であっ
て、電磁波が透過する際に損失材中に電磁波エネルギー
が失われ、透過量が少なくなるものをいう。

【００１４】いま、ガスケット５０の遮蔽効果をＳＧ
（ｄＢ）、透過減衰形電波吸収材１の遮蔽効果をＳＴ
（ｄＢ）とすると総合の遮蔽ＳはＳＧ＋ＳＴ（ｄＢ）と
なる。そして、ＳＧの周波数特性は従来例にて図１７を
用いて説明したのと同様である。

【００１５】次に、ＳＴの遮蔽を見積もる方法について
説明する。図２は電波吸収材の模式説明図である。同図
に示すように２枚の金属板５１，５２間に挿入した電波
吸収材１の遮蔽効果ＳＴは、同図の左側から入射する電
磁波Ｗ１の振幅と右側に透過する電磁波Ｗ２の振幅の比
であり、次式で与えられる。

【００１６】ＳＴ（ｄＢ）＝20log ｛（１−Γ²）Ｔ｝／｛１−Ｔ²Γ²｝ …（１）ただし、 Γ＝√｛[ １−（εｒ／μｒ）] ／[ １＋（εｒ／μｒ）] ｝ …（２）Ｔ＝exp ｛−ｊωｄ√（εｒ／μｒ）／ｃ｝ …（３）である。ここでεｒは電波吸収材の比誘電率、μｒは電
波吸収材の比透磁率、ωは（２π×周波数）、ｄは電波
吸収材の厚み、ｃは光速であり、εｒ、μｒは複素量で
ある。電気的損失材料、磁気的損失材料では各々εｒ、
μｒの虚数部は０でない値を持つ。

【００１７】図３は電波吸収材の周波数対遮蔽量の概略
特性図である。εｒ、μｒの虚数部が０でない値を仮定
し、これらの値は周波数によって変化しないと仮定し、
（１）式によりＳＴを計算すると同図に示すように、周
波数が高くなるほど遮蔽量ＳＴは大きい値を持つ。すな
わち、透過減衰形材料は、原理的には高い周波数で大き
い遮蔽が得られる可能性を有している。通常の材料では
εｒ、μｒは周波数によって異なる値を持つので、各電
波吸収材はＳＴが大きくなる固有の周波数帯がある。実
際にはこれを考慮して組み合わせる材料を選択しなけれ
ばならない。透過減衰形の遮蔽特性を生かし、集中定数
形ガスケット５０と組み合わせれば、広い周波数帯域に
亘って遮蔽を大きくすることができる、或いはある特定
の周波数帯で遮蔽を大きくできるというのが本発明に至
った着眼点である。

【００１８】次に、実用的に重要と思われるいくつかの
電波吸収材のεｒ、μｒを示す。図４はNiZn系フェライ
ト焼結体の周波数対μｒ特性図である。NiZn系フェライ
ト焼結体は磁気的損失材である。同図によればμｒの実
数部（Ｒｅ．μｒ）は１ＭＨｚ程度まではほぼ１０００
を維持するが、それ以上の周波数では下降する。一方、
μｒの虚数部（Ｉｍ．μｒ）は１００ｋＨｚ付近から上
昇し始め、４ＭＨｚ付近にてピーク値ほぼ６００とな
り、それ以上の周波数ではμｒの実数部より緩やかに下
降する。

【００１９】図５はゴムフェライトの周波数対μｒ特性
図である。ゴムフェライトは、ゴムにフェライト粉を重
量比でおよそ７０％混合し、かつカーボンを混合した材
料であり、磁気的損失と電気的損失を合わせ持つ。

【００２０】同図によればμｒの実数部（Ｒｅ．μｒ）
は１０ＧＨｚ程度までは緩やかに下降するが、それ以上
の周波数ではほぼ１となる。一方、μｒの虚数部（Ｉ
ｍ．μｒ）は２０ＧＨｚ付近まで緩やかに下降し、それ
以上の周波数ではほぼ０となる。

【００２１】このゴムフェライトはマグネタイト粉（Ｆ
ｅ3 Ｏ4 ）を混合したものであるが、NiZn系フェライト
粉を混合してもほぼ同様のμｒが得られるので、この２
種のフェライト粉のどちらか一方、あるいは両方を混合
して用いる。μｒの虚数部を大きくする観点からはでき
る限りフェライト混合量を多くするのが望ましい。しか
しあまり多すぎるとゴムとしての弾力性を失う。フェラ
イト混合量は重量部で概ね５０％以上であることが望ま
しい。μｒの虚数部（Ｉｍ．μｒ）は２０ＧＨｚを越え
ると殆ど０になる。従って、磁気的損失を持つのは２０
ＧＨｚ以下である。εｒはこの周波数範囲では殆ど変化
しない。

【００２２】図６はゴム／フェライト／カーボン配合比
に対するεｒの値を示す図である。同図に示すようにε
ｒはカーボン混合量によって変化する。電磁遮蔽用とし
て用いるにはεｒの虚数部が大きいほどよく、カーボン
を４％以上混合することが望ましい。

【００２３】図７は金属繊維入りゴムフェライトの周波
数対εｒ特性図である。金属繊維入りゴムフェライトは
特に電気的損失が大きいという特性を有する。同図
（Ａ）は実数部（Ｒｅ．εｒ）の特性図、同図（Ｂ）は
虚数部（Ｉｍ．εｒ）の特性図である。

【００２４】また、繊維長は１、２、３、４ｍｍ、繊維
の太さはおよそ０．１ｍｍであり、これを重量比で２．
５％混合してある。金属繊維を混合する母材となるゴム
にフェライト（マグネタイト）をおよそ７０％混合した
材料である。金属繊維はその長さが媒質内波長のおよそ
１／２となる周波数でダイポールアンテナとして共振
し、この周波数でεｒの虚数部が最大となる。従って、
繊維長を変えることによりεｒの虚数部が最大となる周
波数を調整することが可能であり、同図に示すように繊
維長が長くなるほど虚数部（Ｉｍ．εｒ）の最大値は低
周波側へ移動する。電気的損失となるεｒの虚数部は繊
維の共振によって生ずるものであるから、金属繊維を混
合する母材はゴムフェライトでなくともよく、通常の樹
脂が使用可能である。媒質内波長はλ0 ／√εｒ（λ
0 は自由空間波長）で与えられるので、本発明で対象と
する周波数の上限を１００ＧＨｚ程度（λ0 は３ｍｍ）
とし、母材のεｒは２以上であることを考慮すると、媒
質内波長の１／２はおよそ１ｍｍであり、従って繊維長
は１ｍｍ以上であればよい。また、繊維の太さはその長
さの１／１０程度以下であることが必要である。

【００２５】図８はカーボン含浸発泡ウレタンの周波数
対εｒ特性図である。図中の０．５ｇ、１．０ｇ，２．
０ｇは発泡ウレタンの体積１０００立方センチメートル
あたりのカーボン混合量であり、各混合量についてεｒ
の実数部を白丸、白三角、白四角で、虚数部を黒丸、黒
三角、黒四角で示してある。

【００２６】次に、各損失材料の遮蔽量ＳＴに就いて次
に述べる。ＳＴはその材料のεｒ、μｒで定まるある固
有の周波数帯で大きい値を持つ。ＳＴは厚みｄが厚くな
るほど大きくなるが、ＳＴが最大となる周波数は厚みに
よって変わることはない。

【００２７】図９は電波吸収材の周波数対ＳＴ特性図で
ある。これは実際に前述した（１）式を用いてＳＴを計
算し結果をグラフに表したものである。フェライト焼結
体では数１００ＭＨｚから１ＧＨｚ付近、ゴムフェライ
トでは数ＧＨｚから１０数ＧＨｚで、繊維長３ｍｍの金
属繊維を混合したゴムフェライトでは１０ＧＨｚから１
０数ＧＨｚで、カーボン含浸発泡ウレタンでは数１０Ｇ
Ｈｚ以上の高い周波数帯で、ＳＴが大きくなることが分
かる。図中の波線はεｒ、μｒの測定データが無いので
外挿して求めた値であることを示す。このように、種々
の損失材料に固有なＳＴの周波数特性を利用し、集中定
数形のガスケット材と組み合わせれば、広い周波数帯域
で遮蔽を大きくするための構成、或いは或る特定の周波
数帯でとくに遮蔽を大きくするための構成が任意に可能
である。

【００２８】次に、電波吸収材料とガスケットとを組み
合わせたときの実施例について図面を用いて説明する。
以下の実施例ではガスケットの遮蔽特性は図１７を用
い、電波吸収材の遮蔽特性は図９を用いる。なお、以下
の図において遮蔽量Ｓの周波数特性は模式的に示してあ
る。

【００２９】まず、第２実施例として第１実施例（図１
参照）に示す構造において、電波吸収材１としてカーボ
ン含浸発泡ウレタンを用いる。図１０はガスケットとカ
ーボン含浸発泡ウレタンとを組み合わせた場合の周波数
対遮蔽量特性図である。

【００３０】同図に示すように周波数が低い領域ではガ
スケットの特性（１）が遮蔽量Ｓが大きく、周波数が数
１０ＧＨｚ以上ではカーボン含浸発泡ウレタンの特性
（２）が遮蔽量Ｓが大きくなる。そして、総合の特性
（３）は極めて広帯域で遮蔽量Ｓが大きくなる。

【００３１】次に、第３実施例について説明する。図１
１は電磁遮蔽材の第３実施例の模式構成図である。同図
に示すように、ガスケット５０を２種類の電波吸収材
１，２で挟み込む構造にしたものである。

【００３２】次に、第４実施例について説明する。第４
実施例は第３実施例に示す構造において、電波吸収材１
としてフェライト焼結体を用い、電波吸収材２としてカ
ーボン含浸発泡ウレタンを用いるものである。

【００３３】図１２は、ガスケットとフェライト焼結体
とカーボン含浸発泡ウレタンとを組み合わせた場合の周
波数対遮蔽量特性図である。すなわち、電波吸収材１と
してフェライト焼結体を用い、電波吸収材２としてカー
ボン含浸発泡ウレタンを用いたものである。同図に示す
ように、フェライト焼結体の特性（１）は数１００ＭＨ
ｚから１ＧＨｚ付近で遮蔽量が大きくなる。この周波数
帯ではガスケット５０の遮蔽量が十分大きいが、ガスケ
ットの遮蔽特性は前述したように図１５のコンダクタン
スＧが十分大きいことに依っており、そのためには２枚
の金属板５１，５２でガスケット５０を圧着することが
必要とされる。実用上の観点からは、圧着力が弱い場合
に対処しておくことも重要である。電波吸収材の遮蔽は
電波を透過することによって得られるのであるから、２
枚の金属板５１，５２の圧着にはあまり依存しないとい
う特徴がある。従ってフェライト焼結体をこのように装
着しておけば、もし、圧着が弱いときでもそれほど遮蔽
が劣化しない。

【００３４】特性（３）はカーボン含浸発泡ウレタンの
遮蔽特性である。特性（１）、（２）、（３）を総合し
た特性（４）は極めて広帯域で遮蔽量が大きくなり、特
に数１００ＭＨｚ以上での遮蔽量を重視した構成となっ
ている。

【００３５】次に、第５実施例について説明する。第５
実施例は第３実施例（図１１参照）に示す構造におい
て、電波吸収材１として金属繊維入りゴムフェライトを
用い、電波吸収材２としてカーボン含浸発泡ウレタンを
用いるものである。

【００３６】図１３は、ガスケットと金属繊維入りゴム
フェライトとカーボン含浸発泡ウレタンとを組み合わせ
た場合の周波数対遮蔽量特性図である。すなわち、電波
吸収材１として金属繊維入りゴムフェライトを用い、電
波吸収材２としてカーボン含浸発泡ウレタンを用いた場
合である。同図に示すように、金属繊維入りゴムフェラ
イトは特性（２）で示すように１０ＧＨｚ付近で遮蔽量
が大きくなり、かつカーボン含浸発泡ウレタンも特性
（１）で示すように数１０ＧＨｚ以上で遮蔽量が大きく
なる。したがって、これらにガスケットの特性（３）を
加えた総合の特性（４）は極めて広帯域で遮蔽量が大き
くなり、特に１０ＧＨｚ以上での遮蔽量を重視した構成
となっている。

【００３７】また、この構成において電波吸収材１をゴ
ムフェライトに置き換えれば、図９に示すゴムフェライ
トの遮蔽特性から類推できるように、数ＧＨｚから遮蔽
量を大きくすることが可能である。

【００３８】なお、本発明の電磁遮蔽材においては、実
施例１、３で用いた構成の他に、ガスケット、電波吸収
材料を何段に重ねてもよく、またその組み合わせる順序
も任意である。図１４は電磁遮蔽材の第６実施例の模式
構成図である。この第６実施例はガスケット５０，５３
と電波吸収材１，２とを交互に組み合わせたものであ
り、総合の遮蔽量は組み合わせたガスケット５０，５３
と電波吸収材１，２との和で表せる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、数ＧＨｚ以上の周波数
帯域で遮蔽効果が低下する導電性ガスケットと数ＧＨｚ
以上の周波数帯域で遮蔽効果が上昇する電波吸収材とを
連結させて電磁遮蔽材を構成したため、低い周波数帯か
ら数ＧＨｚ以上の高い周波数帯、とくにミリ波帯まで良
好な遮蔽効果を得ることができる。また、ある特定の周
波数帯域を重視して電磁遮蔽材を構成することも可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁遮蔽材の第１実施例の模式構
成図である。

【図２】同電磁遮蔽材の電波吸収材の模式説明図であ
る。

【図３】同電磁遮蔽材の電波吸収材の周波数対遮蔽量の
概略特性図である。

【図４】同電磁遮蔽材のNiZn系フェライト焼結体の周波
数対μｒ特性図である。

【図５】同電磁遮蔽材のゴムフェライトの周波数対μｒ
特性図である。

【図６】同電磁遮蔽材のゴム／フェライト／カーボン配
合比に対するεｒの値を示す図である

【図７】同電磁遮蔽材の金属繊維入りゴムフェライトの
周波数対εｒ特性図である。

【図８】同電磁遮蔽材のカーボン含浸発泡ウレタンの周
波数対εｒ特性図である。

【図９】同電磁遮蔽材の電波吸収材の周波数対ＳＴ特性
図である。

【図１０】同電磁遮蔽材のガスケットとカーボン含浸発
泡ウレタンとを組み合わせた場合の周波数対遮蔽量特性
図である。

【図１１】同電磁遮蔽材の第３実施例の模式構成図であ
る。

【図１２】同電磁遮蔽材のガスケットとフェライト焼結
体とカーボン含浸発泡ウレタンとを組み合わせた場合の
周波数対遮蔽量特性図である。

【図１３】同電磁遮蔽材のガスケットと金属繊維入りゴ
ムフェライトとカーボン含浸発泡ウレタンとを組み合わ
せた場合の周波数対遮蔽量特性図である。

【図１４】同電磁遮蔽材の第６実施例の模式構成図であ
る。

【図１５】従来の電磁遮蔽材を金属板間に挟み込んだ場
合の模式構成図である。

【図１６】同電磁遮蔽材の導電性ガスケットの等価回路
図である。

【図１７】同電磁遮蔽材のガスケットの周波数対遮蔽量
の概略特性図である。

【符号の説明】

１，２電波吸収体５０，５３ガスケット５１，５２金属板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属板間を通過する電磁波を遮蔽する電
磁遮蔽材であって、導電性のガスケットと電波吸収材と
を１個ずつまたは複数個連結させて前記金属板間に設
け、少なくとも前記導電性のガスケットを前記金属板と
電気的に導通させたことを特徴とする電磁遮蔽材。
【請求項２】前記導電性のガスケットは、弾性部材と
その周囲を覆う金属網、またはカーボン粒子を充填した
導電性ゴムからなることを特徴とする請求項１記載の電
磁遮蔽材。
【請求項３】前記電波吸収材は、カーボン粒子を含浸
した発泡樹脂からなることを特徴とする請求項１または
２記載の電磁遮蔽材。
【請求項４】前記電波吸収材は、ＮｉＺｎ系またはＭ
ｎＺｎ系フェライト焼結体であることを特徴とする請求
項１または２記載の電磁遮蔽材。
【請求項５】前記電波吸収材は、樹脂にマグネタイト
フェライト（Ｆｅ3Ｏ4 ）の粒子、或いはＮｉＺｎ系フ
ェライトの粒子のいずれか一方を、またはこれらのフェ
ライト粒子を混合して重量比で５０％以上充填してなる
ことを特徴とする請求項１または２記載の電磁遮蔽材。
【請求項６】前記電波吸収材は、樹脂にマグネタイト
フェライト（Ｆｅ3Ｏ4 ）の粒子、或いはＮｉＺｎ系フ
ェライトの粒子のいずれか一方を、またはこれらのフェ
ライト粒子を混合して重量比で５０％以上充填し、かつ
カーボン粒子を重量比で４％以上混合してなることを特
徴とする請求項１または２記載の電磁遮蔽材。
【請求項７】前記電波吸収材は、樹脂にマグネタイト
フェライト（Ｆｅ3Ｏ4 ）の粒子、或いはＮｉＺｎ系フ
ェライトの粒子のいずれか一方を混合して重量比で５０
％以上充填し、かつ長さ１ｍｍ以上、太さが長さの１０
分の１以下の金属繊維を重量比で２％以上充填したこと
を特徴とする請求項１または２記載の電磁遮蔽材。
【請求項８】前記電波吸収材は、樹脂に長さ１mm以
上、太さが長さの１０分の１以下の金属繊維を重量比で
２％以上充填したことを特徴とする請求項１または２記
載の電磁遮蔽材。