JP2002198681A

JP2002198681A - 電磁波シールド材料およびその製造方法

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Publication number: JP2002198681A
Application number: JP2000392724A
Authority: JP
Inventors: Masaya Kimoto; 雅也木本; Kunihiro Fukui; 国博福井; Katsuro Hirayama; 克郎平山; Miki Ushido; 美樹牛戸
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】安価であって、800MHz〜1GHzの高周波数帯に
おける MIL-STD-285法による電界または磁界の減衰量が
いずれも80dB以上である電磁波シールド材料およびその
製造方法を提供する。【解決手段】金属、樹脂またはセラミックスからなる
素地材料の片面あるいは両面に、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、
CrおよびZnのうちの少なくとも１種以上の金属元素を含
有するとともに、付着量が0.5 〜1000g/m²であるめっき
皮膜を備える電磁波シールド材料である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波シールド材
料およびその製造方法に関する。より具体的には、本発
明は、めっき皮膜を形成することによる電磁波シールド
材料およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種機器から不可避的に発生する
電磁波による周辺機器への電波障害が社会問題化しつつ
あり、例えば、心臓ペースメーカーに対する電波障害を
防止するため、通勤電車内等においては携帯電話の電源
を切ることが要求されるようになってきた。また、いわ
ゆる ELF帯域の電磁波が人体に直接的に悪影響を及ぼす
場合があることも医学的にも明らかになりつつある。こ
のため、電磁波シールドについての社会的要請は、従来
にも増して増加している。

【０００３】現在、電磁波シールド用材料として、高い
電気伝導性を有する銅、あるいは高い透磁率を有する軟
磁性金属材料、アモルファス材料さらにはフェライト系
材料等が知られている。例えば、これらの電磁波シール
ド用材料を、粉末状、繊維状若しくはフレーク状に加工
した後に樹脂等に混合させた電磁波シールド塗料や、薄
箔状に成形した後に樹脂シートでラミネートした電磁波
シールドシート等が、電磁波シールド材として既に実用
化されている。

【０００４】これらの電磁波シールド用材料は、主に、
溶融金属を種々の方法により凝固させて加工することに
より製造される。例えば、溶融金属のアトマイズ法によ
って粉末状に、溶製インゴットを機械的に破砕すること
によってフレーク状に、さらには溶製インゴットを圧延
することによって薄箔状に、それぞれ加工される。

【０００５】特に、電磁波シールド用材料を薄箔状に加
工する場合には、数μm 程度の厚みに圧延する必要があ
るため、非常に高度で複雑な圧延制御を行う必要があ
る。例えば特開平11−197708号公報には、Fe−Ni、Fe−
50Co−2V、Fe−Cr−Al、Fe−Cr−Si等の軟磁性金属材料
からなる圧延素材に圧延および焼鈍を繰り返し行って厚
みを徐々に薄くして10〜20μm 程度の厚さとした後、垂
直下方に移動させながら圧延を行うことによって数μm
の厚みの軟磁性金属の薄箔を製造する発明が提案されて
いる。

【０００６】また、文献「表面技術」 (vol.42,No.1,19
91) には、Feを含む電解液からFeイオンを回転するドラ
ムに電着させ、電着皮膜をドラムから剥がして水洗した
後、電気めっき (亜鉛、ニッケル、電解クロム酸処理)
を施すことにより、強磁性体の電解鉄箔を製造する発明
が提案されている。この電解鉄箔は、直流から交流500M
Hzまでの低周波数帯における MIL-STD-285法による電界
の減衰量が約40dB程度であるとともに磁界の減衰量が約
80dBであり、軟質であるとともに抗張力が高く、異種材
料との複合適性も優れる。

【０００７】なお、MIL-STD-285 法とは、100 〜500cm²
の面積を有するシールド材 (被測定材料) をシールドが
完全になされている一対の測定セルで挟み、一方の測定
セルに内蔵されるとともに信号源に接続された送信アン
テナから送信された電磁波を、他方の測定セルに内蔵さ
れるとともに受信機およびスペクトルアナライザに接続
された受信アンテナで受信することにより、電解または
磁界の減衰量を測定することにより、電磁波シールド特
性を定量的に測定・評価する方法である。

【０００８】このため、紙やプラスチックフィルムとい
った異種材料と積層・複合化され、キャッシュカードや
定期券等の磁気カードのケース、サイフや定期入れ等の
日用身廻品さらにはフロッピー（登録商標）ディスクケ
ース等の内面または外面に装着されて電磁波シールドに
用いられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エレクトロ
ニクス産業や情報通信産業の飛躍的かつ急速な発展に伴
って、近い将来、情報通信機器の高周波化やデジタル化
等が本格的に展開されることが予想される。この場合、
情報通信機器の高周波化やデジタル化に伴って、この情
報通信機器から発生する電磁波も、例えば800MHz以上に
高周波化することが予想される。しかしながら、前述し
た従来の電磁波シールド技術によっては、このように高
周波化した電磁波のシールドを充分に行うことができな
い。

【００１０】すなわち、特開平11-197708 号公報により
提案された発明では、電界または磁界の減衰量は高々10
〜15dB程度であり、情報通信機器の高周波化やデジタル
化に伴って必要とされるレベル (電界の減衰量：80dB以
上、および磁界の減衰量：80dB以上) には遠く及ばな
い。また、この発明によると製造プロセスが必然的に複
雑にならざるを得ないため、得られる軟磁性金属の薄箔
の製造コストが非常に嵩んでしまう。電磁波シールドを
行う必要性が高い機器の多くが日用機器であることを勘
案すると、製造コストの低減も極めて重要な課題であ
る。

【００１１】一方、文献「表面技術」 (vol.42,No.1,19
91) により開示された発明によれば、製造工程が比較的
簡素であることから製造コストの上昇を抑制することは
確かに可能である。しかしながら、本発明者らの知見に
よれば、この技術による特に800MHz〜1GHzの高周波数帯
における電磁波シールド特性は、電界の減衰量：80dB程
度、磁界の減衰量：60dB程度である。このため、この発
明によっても、情報通信機器の高周波化やデジタル化に
伴って高周波化する電磁波のシールドを充分に行うこと
ができない。

【００１２】ここに、本発明の目的は、安価であって高
周波の電磁波シールド特性に優れた電磁波シールド材料
およびその製造方法を提供すること、具体的には、安価
であって、800MHz〜1GHzの高周波数帯における、例えば
MIL-STD-285法による電界または磁界の減衰量がいずれ
も80dB以上である電磁波シールド材料およびその製造方
法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、素地材料上に
適宜めっき法によりFe、Co、Ni、Mn、Cu、CrおよびZnの
うちの少なくとも１種以上の金属元素と、Ｂ、Ｃ、Ｎ、
Ｏ、Si、Ｐ、Ｓ、As、Seおよび希土類元素のうちの１種
以上とを含有するめっき皮膜を特定量だけ形成した電磁
波シールド材料は、前述した文献「表面技術」 (vol.4
2,No.1,1991) により開示された発明では到底得られな
い優れた高周波域の電磁波シールド特性を安定して発揮
するとともに安価に製造できるという新規かつ重要な知
見を得た。そこで、本発明者らはこの知見に基づいてさ
らに検討を重ねた結果、本発明を完成した。

【００１４】本発明は、金属、樹脂またはセラミックス
からなる素地材料の片面あるいは両面に、Fe、Co、Ni、
Mn、Cu、CrおよびZnのうちの少なくとも１種以上の金属
元素を含有するとともに、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Si、Ｐ、
Ｓ、As、Seおよび希土類元素のうちの１種以上を総計で
0.0010質量％以上30質量％以下含有し、付着量が0.5 〜
1000g/m²であるめっき皮膜を備えることを特徴とする電
磁波シールド材料である。

【００１５】この本発明にかかる電磁波シールド材料で
は、めっき皮膜が、オフ時間が１ms以上５s 以下、デュ
ーティー比が0.30以上である電流波形を有するパルス電
流か、周波数が1.00〜500Hz 、電流変動幅が±１〜±７
５％以下の電流波形を有する交流を重畳した直流電流
か、もしくは前記の交流を重畳したパルス電流を用いた
電気めっき、または、無電解めっきにより、形成される
ことが、望ましい。

【００１６】別の観点からは、本発明は、オフ時間が１
ms以上５s 以下、デューティー比が0.30以上である電流
波形を有するパルス電流か、周波数が1.00〜500Hz 、電
流変動幅が±１〜±７５％以下の電流波形を有する交流
を重畳した直流電流か、もしくは前記の交流を重畳した
パルス電流を用いて電気めっき、または、無電解めっき
を行うことにより、上記の本発明にかかる電磁波シール
ド材料を製造することを特徴とする電磁波シールド材料
の製造方法である。

【００１７】なお、本発明にかかる電磁波シールド材料
の電解または磁界の減衰量は、MIL-STD-285 法」以外の
測定方法によって測定してもよい。例えば、電波暗室内
にパソコン等のノイズ発信源を設置するとともに、同じ
く受信アンテナを一定距離間隔隔てて電波暗室内に設置
しておき、受信機およびスペクトルアナライザに接続さ
れた受信アンテナを測定対象のシールド材により囲った
場合と囲わない場合とについて受信電磁波減衰量を測定
する方法等の、公知の各種の測定方法を用いることが可
能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる電磁波シー
ルド材料およびその製造方法の実施の形態を詳細に説明
する。本発明にかかる電磁波シールド材料は、素地材料
とめっき皮膜とを有するため、これらの構成要素につい
て順次説明する。

【００１９】[素地材料]素地材料は, 金属、樹脂さらに
はセラミックス等からなる箔、板等が例示される。

【００２０】また、本実施の形態の電磁波シールド材料
は、後述するように、800MHz以上の高周波数帯における
電磁波シールド特性が優れているが、かかる電磁波シー
ルド特性は、めっき皮膜によりもたらされるものである
ため、素地材料が電磁波シールド特性を奏する必要はな
い。そこで、本実施の形態では、素地材料を非磁性材に
より構成した。

【００２１】さらに、素地材料のその他の条件、例えば
形状や寸法等は、特に限定を要するものではない。本実
施の形態における素地材料は、以上のように構成され
る。

【００２２】[めっき皮膜]この素地材料の片面あるいは
両面には、めっき皮膜が形成される。本実施の形態のめ
っき皮膜は、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、CrおよびZnのうちの
少なくとも１種以上の金属元素を含有する。すなわち、
めっき皮膜は、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、CrおよびZnの単体
からなること、あるいはそれらの合金からなることが例
示される。

【００２３】このめっき皮膜のめっき付着量は、0.5g/m
²以上1000g/m²以下である。めっき付着量が0.5g/m²未
満であると十分な電磁波シールド効果が発揮されなくな
り、一方めっき付着量が1000g/m²を超えるとめっき後の
加工が困難となり、コスト高となるために経済的にもデ
メリットとなる。

【００２４】さらに、望ましくは、このめっき皮膜が、
Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Si、Ｐ、Ｓ、As、Seおよび希土類元素
からなる非金属元素の１種以上を総計で0.0010質量％以
上30質量％以下含有することにより、電磁波シールド特
性がさらに改善される。この理由は明らかではないが、
例えばNi-Fe 系にみられるような規則格子の生成を抑制
する効果、結晶微細化効果、非晶質化効果、あるいは結
晶磁気異方性エネルギーを低減する効果等によって、皮
膜の透磁率が増大するためであると考えられる。特に、
電気めっき法および無電解めっき法によりめっき皮膜を
製造すると、かかる電磁波シールド効果がより大きくな
り、溶製材よりも優れた電磁波シールド特性が発現する
ものと推察される。なお、皮膜中の各元素の存在状態は
特に限定されず、金属状態 (原子）、酸化物さらには硫
化物等いずれの状態であってもよい。

【００２５】めっき皮膜の製造方法は、特に限定されな
い。しかし、溶液を使用するいわゆる湿式めっき法を用
いることが望ましい。例えば、水溶液あるいは溶融塩等
の非水溶媒を用いた電気めっき法または無電解めっき
(化学めっき) 法等が例示される。また、めっき皮膜中
に多種の元素を含有させる場合には、成分元素をいくつ
かに分けてめっきを行うことにより多層皮膜を形成し、
この後に熱拡散処理を行って各層を合金化させ、所望組
成のめっき皮膜を形成するようにしてもよい。

【００２６】さらに、電気めっきを行ってめっき皮膜を
形成する場合には、通常の直流電解を行うことが例示さ
れるが、この直流電解の他にパルス電解を行ってもよ
い。すなわち、(i) オフ時間が１ms以上５s 以下、デュ
ーティー比が0.30以上である電流波形を有するパルス電
流、(ii)周波数が1.00Hz以上500Hz 以下、電流変動幅が
±１％以上±７５％以下の電流波形を有する交流を重畳
した直流電流、もしくは(iii) この交流を重畳したパル
ス電流、を用いて電気めっきを行うことが例示される。

【００２７】すなわち、材料の電磁波シールド特性は、
一般的に、その成分元素だけでなくて、結晶粒径さらに
は内部歪みにより影響される。本実施の形態では、めっ
き条件を上述したように限定することにより、結晶粒径
ならびに内部歪みが適正な範囲に制御され、これによ
り、優れた電磁波シールド特性が得られるものと考えら
れる。得られるめっき皮膜の結晶粒径ならびに内部歪み
の適正な範囲は現時点では明確ではないが、例えば、結
晶粒径：0.01〜10（μｍ）、内部歪み：０〜392(N/mm²)
の範囲が適正な範囲として包含される。なお、結晶粒径
および内部歪みは、いずれも、Ｘ線回折測定により規定
される値である。

【００２８】以上説明したように構成される本実施の形
態の電磁波シールド材料は、優れた電磁波シールド特性
を有する。具体的には、800MHz〜1GHzの高周波数帯にお
けるMIL-STD-285法による電界または磁界の減衰量がい
ずれも80dB以上であるという、極めて優れた高周波域の
電磁波シールド特性を有する。このため、本実施の形態
の電磁波シールド材料によれば、情報通信機器の高周波
化やデジタル化等に伴って発生する電磁波が例えば800M
Hz以上に高周波化しても、これらの電磁波のシールドを
確実かつ充分に行うことが可能である。

【００２９】また、本実施の形態の電磁波シールド材料
は、ベース材上に周知慣用の湿式めっき法によりめっき
皮膜を形成するだけで容易に製造されるため、安価に提
供される。このため、日用機器の電磁波シールドをコス
ト上昇を最小限に抑制しながら確実に行うことができ
る。このため、本実施の形態は、日用機器に対しても広
く適用することができる。

【００３０】

【実施例】金属材料が素地である場合には常法の前処理
後に、一方、樹脂またはセラミックスが素地である場合
は、無電解めっきあるいはまた蒸着による導電性付与処
理を行なった後に、ぞれぞれ、常法の電気めっきあるい
はまた無電解めっきを直接施すことによって、各種めっ
き試料を試作した。

【００３１】そして、試作した各試料を15cm角に切り出
した後、アドバンテスト社製EMI 計測装置により、800M
Hz〜1000MHz(１GHz)の周波数帯における電界および磁界
の減衰量を測定することにより、電磁波シールド特性を
評価した。電磁波シールド特性の評価基準は、以下に列
記する。

【００３２】１：減衰量が40dB未満２：減衰量が40dB以上60dB未満３：減衰量が60dB以上80dB未満４：減衰量が80dB以上100dB 未満５：減衰量が100dB 以上結果を表１にまとめて示す。また、表１には、溶製イン
ゴットを圧延することによって薄箔状に加工された市販
溶製材に関する電磁波シールド特性の測定結果をあわせ
て示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１における試料番号１〜試料番号18は、
本発明の好適範囲を全て満足する本発明例である。ま
た、試料番号20〜23および試料番号26〜28は、いずれ
も、めっき条件が本発明の好適範囲を外れた本発明例で
ある。すなわち、試料番号20はオフ時間が、試料番号21
はデューティー比が、試料番号22は電流周波数が、試料
番号23は電流変動幅が、試料番号26はオフ時間が、試料
番号27は電流変動幅が、さらに、試料番号28は電流変動
幅が、それぞれ本発明の好適範囲を外れている。なお、
表１における**印は、本発明の好適範囲を外れることを
示す。

【００３５】表１から明らかなように、試料番号１〜試
料番号18は、いずれも、800MHz〜1GHzの高周波数帯にお
ける MIL-STD-285法による電界または磁界の減衰量がい
ずれも100dB 以上であるという、極めて優れた高周波域
の電磁波シールド特性を有する。このため、試料番号１
〜試料番号18の電磁波シールド材料によれば、情報通信
機器の高周波化やデジタル化等に伴って発生する電磁波
が例えば800MHz以上に高周波化しても、これらの電磁波
のシールドを確実かつ充分に行うことが可能である。

【００３６】また、試料番号20〜23および試料番号26〜
28も、いずれも、800MHz〜1GHzの高周波数帯における M
IL-STD-285法による電界または磁界の減衰量がいずれも
80dB以上であるという、極めて優れた高周波域の電磁波
シールド特性を有する。このため、試料番号20〜23およ
び試料番号26〜28の電磁波シールド材料によっても、情
報通信機器の高周波化やデジタル化等に伴って発生する
電磁波が例えば800MHz以上に高周波化しても、これらの
電磁波のシールドを確実かつ充分に行うことが可能であ
る。

【００３７】これに対し、試料番号19、24、25、29〜35
は、いずれも、本発明の範囲を満足しない比較例であ
る。試料番号19はＰ含有量が本発明の範囲外であるた
め、電磁波シールド特性が劣化した。

【００３８】試料番号24は、めっき皮膜の付着量が本発
明の範囲外であるため、電磁波シールド特性が劣化し
た。試料番号25はＰ含有量が本発明の範囲外であるた
め、電磁波シールド特性が劣化した。

【００３９】さらに、試料No.29 〜試料No. 35は、いず
れも、市販溶製材であるが、本発明例である試料番号１
〜試料番号18、20〜23および26〜28に比較して、電磁波
シールド特性は不芳であった。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、安価であって高周波の電磁波シールド特性に優れた
電磁波シールド材料およびその製造方法を提供するこ
と、具体的には、安価であって、800MHz〜1GHzの高周波
数帯における MIL-STD-285法による電界または磁界の減
衰量がいずれも80dB以上である電磁波シールド材料およ
びその製造方法を提供することができた。

【００４１】かかる効果を有する本発明の意義は、極め
て著しい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平山克郎大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者牛戸美樹大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内Ｆターム(参考） 5E321 AA23 BB23 BB51 GG12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属、樹脂またはセラミックスからなる
素地材料の片面あるいは両面に、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、
CrおよびZnのうちの少なくとも１種以上の金属元素を含
有するとともに、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Si、Ｐ、Ｓ、As、Se
および希土類元素のうちの１種以上を総計で0.0010〜30
質量％含有し、付着量が0.5 〜1000g/m²であるめっき皮
膜を備えることを特徴とする電磁波シールド材料。
【請求項２】オフ時間が１ms以上５s 以下、デューテ
ィー比が0.30以上である電流波形を有するパルス電流
か、周波数が1.00〜500Hz 、電流変動幅が±１〜±７５
％以下の電流波形を有する交流を重畳した直流電流か、
もしくは前記交流を重畳したパルス電流を用いて電気め
っき、または、無電解めっきを行うことにより、請求項
１に記載された電磁波シールド材料を製造することを特
徴とする電磁波シールド材料の製造方法。