JP2005011850A

JP2005011850A - 電磁波シールド材

Info

Publication number: JP2005011850A
Application number: JP2003171255A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Okamura; 高明岡村; Kohei Izumi; 孝平泉
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】同一厚みで比較して、金属箔よりも高強度であり、しかも高周波に対するシールド効果も高い電磁波シールド材を提供する。
【解決手段】樹脂フィルムと、該樹脂フィルムの両面に形成された表面電気抵抗が１．３Ω／ｃｍ以下の導電処理層と、電解メッキ処理により各導電処理層上に形成され且つ０．５〜２０μｍの厚みを有するメッキ金属層とからなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波シールド材に関するものであり、より詳細には、金属箔以上のシールド性能と強度特性を有する電磁波シールド材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における携帯電話、パーソナルコンピュータ、電磁レンジ等の各種電子機器の普及や高性能化に伴い、電子機器のノイズ防止や電磁波の人体に対する影響防止等の見地から、電磁波シールド材が使用されている。公知の電磁波シールド材としては、金属箔や金属メッシュなど、及び金属材料を種々の形で樹脂基板中に埋設したものなどが知られている（例えば特許文献１参照）。また、電線などには、金属箔をスパイラル状に巻いて、シールド性を高めている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−３０２０９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電磁波シールドを目的として盛んに金属箔が使用されているが、金属箔は、強度（引っ張り強度）が十分でないという欠点がある。また、近年における情報技術の発展は、使用周波数帯の高周波化をもたらし、高周波に対するシールド特性のさらなる向上が求められている。上記のような金属箔を用いる場合、その厚みを大きくすれば、シールド特性を高めることができるが、金属箔の厚みの増大は、製品の厚膜化や著しい高重量化をもたらすという不都合を生じる。
【０００５】
したがって本発明の目的は、同一厚みで比較して、金属箔よりも高強度であり、しかも高周波に対するシールド効果も高く、さらには金属箔よりも軽量の電磁波シールド材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、樹脂フィルムと、該樹脂フィルムの両面に形成された表面電気抵抗が１．３Ω／ｃｍ以下の導電処理層と、電解メッキ処理により各導電処理層上に形成され且つ各々の面に０．５〜２０μｍの厚みを有するメッキ金属層とからなることを特徴とする電磁波シールド材が提供される。
【０００７】
本発明においては、
１．前記電磁シールド材と同一の厚みを有し且つ前記メッキ金属層を構成する金属と同じ金属から形成された金属箔と比較して、前記電磁波シールド材は、１．５倍以上の引っ張り強度を有していること、
２．前記樹脂フィルムには複数の貫通孔が形成され、該貫通孔の側面にも前記導電処理層を介して前記メッキ金属層が形成されていること、
３．前記電磁波シールド材は、１００ｍΩ以下の表裏通電抵抗を有していること、
４．前記メッキ金属層がＣｕ，Ｎｉ，Ｆｅ或いはＡｌを主体とする金属により形成されていること、
５．前記導電処理層は、２００〜１０００Åの厚みを有していること、
６．前記樹脂フィルムは、二軸延伸フィルムであること、
７．前記樹脂フィルムは、ポリエチレンテレフタレートまたは電子線架橋ポリエチレンからなること、
が好適である。
【０００８】
概説すると、本発明においては、芯材として樹脂フィルムを使用し、その樹脂フィルムの両面に、導電処理層を介してメッキ金属層を設けたことが重要な特徴であり、これにより、特に高周波に対して優れたシールド性が得られ、しかも強度を向上させることが可能となるものである。
【０００９】
先ず、後述する実施例及び比較例での実験結果を示す図２及び図３を参照されたい。これらは、３μｍの厚みの樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム）の両面に、各々同厚で表裏合わせて５μｍ、１０μｍ及び２０μｍの厚みのＣｕメッキ層を形成した本発明の電磁波シールド材と、厚みが１０μｍ、２０μｍ及び３５μｍのＣｕ箔について、磁界シールド性（図２）及び電界シールド性（図３）を示したものである。これらの図から明らかな通り、本発明の電磁波シールド材では、３００ＭＨｚ以上の高周波領域では、メッキ層厚みとほぼ同一厚みを有するＣｕ箔に比して、磁界シールド性及び電界シールド性の何れも、著しく向上していることが理解される。
【００１０】
このように、本発明の電磁波シールド材は、同一厚みの金属箔に比して、それ以上のシールド特性を示し、特に３００ＭＨｚ以上の高周波領域では、金属箔に比して著しく向上したシールド特性を示す。しかるに、本発明の電磁波シールド材においても、電磁波シールド特性を示すのは金属メッキ層であり、樹脂フィルム自体は電磁波シールド特性を示さないことから、同一厚みでの金属箔に比して高い電磁波シールド特性を示すことは、極めて意外なことである。しかるに、本発明者等は、その理由を次のように推定している。
【００１１】
即ち、電磁波シールドメカニズムを説明するための図４（ａ）及び（ｂ）を参照されたい。金属箔（Ｃｕ箔）では、図４（ａ）に示す通り、電磁波の反射面が２面であり、金属箔を透過する際の吸収に加えて、各面での反射により電磁波が遮断される。一方、本発明の電磁波シールド材では、樹脂フィルムの両面に金属メッキ（Ｃｕ）層が形成されているため、図４（ｂ）に示すように、電磁波の反射面が４面となり、反射によるシールド効果が２倍に高められている。このような反射面の増大により、本発明では、特に３００ＭＨｚ以上の高周波領域で特に優れた電磁波シールド効果が得られるものと考えられる。
【００１２】
また、本発明の電磁波シールド材は、芯材として樹脂フィルムを使用しているため、樹脂に特有の弾性、可撓性により、同一厚みの金属箔に比して高い強度を示し、例えば、メッキ金属層を構成する金属により形成され且つ該シールド材と同一厚みの金属箔と比較して、１．５倍以上の引っ張り強度を有している。
【００１３】
【発明の実施形態】
本発明を、以下、添付図面に示す具体例に基づいて説明する。
本発明の電磁波シールド材の積層構造を示す図１において、このシールド材は、芯材である樹脂フィルム１と、該樹脂フィルム１の両面に形成された導電処理層２，２と、導電処理層２，２上に電解メッキ処理により形成されたメッキ金属層３，３とから構成されている。
【００１４】
（樹脂フィルム１）
樹脂フィルム１としては、電磁波シールド材に要求される性能等によって種々の材質のものを用いることができ、特に限定されるものではないが、一般的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、電子線架橋ポリエチレン、アクリル酸やマレイン酸等の不飽和カルボン酸などで変性した酸変性オレフィン樹脂等が使用され、耐熱性、経済性及び機械的強度等の点で、ポリエチレンテレフタレート及び電子線架橋ポリエチレンが好ましい。
【００１５】
また、樹脂フィルム１は、未延伸であってもよいし、延伸されていてもよいが、特に機械的強度を高めるためには、延伸されていることが好ましく、特に２軸延伸フィルムであることが好ましく、本発明においては、２軸延伸ポリエチレンテレフタレートが最も好適である。
【００１６】
また、樹脂フィルム１の厚みは、特に限定されるものではないが、電磁波シールド材に要求される特性、例えば機械的強度、軽量性、薄膜性等に応じて、２μｍ〜５０μｍの範囲に設定されるのがよい。
【００１７】
（導電処理層２）
導電処理層２は、樹脂フィルム１上にメッキ金属層３を形成させるために設けられるものであり、一般的には、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ等を主体とする金属や、金属粉やカーボン等を導電剤とした導電性塗膜などから形成される。
【００１８】
樹脂フィルム１の両面への導電処理層２の形成は、例えば、蒸着やスパッタリング等の手段により行うことができ、また、上記金属の粉末やカーボン粉末などの少なくとも１種を含有する導電剤を、ビヒクル（例えばエポキシフェノール樹脂）と混合して塗布液を調製し、該塗布液を樹脂フィルム１の表面に薄くコーティングして乾燥することによっても形成することができる。経済性の観点からでは真空蒸着により形成することが最も好適である。
【００１９】
また、上述した金属の極薄膜の上に導電性塗膜を形成し、このような複合層を導電処理層２とすることもできる。このような複合層を導電処理層２とする場合には、上層の導電性塗膜がバリヤーとなるため、メッキ液に侵されやすいＡｌ等の金属を用いて極薄膜を形成することも可能である。
【００２０】
また、導電処理層２は、表面電気抵抗が１．３Ω／ｃｍ以下であることが必要である。表面電気抵抗が１．３Ω／ｃｍを越えると、この上に、以下に述べる金属めっき層３を形成することが困難となるからである。
【００２１】
なお、この表面電気抵抗とは、樹脂フィルム１の両面に導電処理層２が形成されている複合体を１ｃｍ幅の大きさに切り出し、このサンプルの測定面上に、１ｃｍの間隔をおいて４ｍｍ^２の面積の＋端子と−端子を充分に接触させて電気抵抗を測定した値である。この表面電気抵抗値を測定する際には、非測定面の導電処理層は除去して、非測定面の影響をなくすことが必要である。
【００２２】
各導電処理層２の厚みは、表面電気抵抗が上記範囲内となる限り、特に制限されるものではないが、一般的には、２００〜１０００Åの範囲であることが好ましい。この厚みが、２００Å未満であると、導電性が不安定となり、メッキ金属層３の形成に支障を来たすおそれがあり、また、１０００Åを超えると、経済性が劣ってくるからである。
【００２３】
（メッキ金属層３）
上記の導電処理層２、２上には、それぞれ、それ自体公知の電解めっき処理により、メッキ金属層３が形成される。メッキ金属層３を構成する金属としては、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ等を挙げることができる。メッキの容易さや経済性の点から、Ｃｕが一般に使用される。
【００２４】
本発明において、各メッキ金属層３の厚みは、特に制限されるものではないが、一般に、０．５〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。この厚みが０．５μｍ未満だと、十分な電磁波シールド特性を得ることが困難となるおそれがあり、また、メッキ金属層３を２０μｍを越えても、それ以上の効果を期待することができず、むしろ、経済性、軽量性等の点で不利となる。
【００２５】
また、本発明においては、金属層３の厚みが１０μｍ以下でも樹脂フィルムと複合化して電磁波シールド材とすることができるという点で有利である。即ち、１０μｍ以下の厚みの金属層の形成は、一般のラミネート技術では困難であるが、本発明のように導電処理層２を介しての電解メッキによる場合には、１０μｍ以下の厚みのメッキ金属層３を容易に形成することができ、これは、本発明の顕著な利点の一つである。この観点から、メッキ金属層３の特に好ましい厚みは０．５〜１０μｍである。
【００２６】
（電磁波シールド材）
上述した層構造を有する本発明の電磁波シールド材は、同一厚みの金属箔と比較して優れた電磁波シールド特性を有しているとともに、樹脂フィルムを選択することによりその強度も高くなる。既に述べたように、メッキ金属層と同一の金属で形成され且つ同一厚みの金属箔と比較して高い強度が得られる。例えば、３μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートの両面に、本発明に従って各々３μｍのＣｕメッキ層を形成した電磁波シールド材は、同一厚みの金属箔に比して、２．５倍以上の引張り強度を有し、特に３００ＭＨｚ以上の高周波領域で同等以上のシールド性を有している。従って、金属箔を電磁波シールド材として使用する場合と比較して、本発明では、金属に比して比重の軽い樹脂フィルムを構成材の一つとすることによって軽量化及び薄膜化を図ることができ、同時に電磁波シールド性を高め、しかも高強度化を達成することが可能となる。
【００２７】
このような本発明の電磁波シールド材は、透明性が要求されない用途、例えば電線被覆や携帯電話の電磁波シールドなど、種々の用途に有効に適用される。また、本発明の電磁波シールド材は、それ単独で使用されるだけでなく、他の材料と複合化して使用することもでき、例えば導電性粘着剤を塗布して粘着テープの形で使用に供することができる。
【００２８】
また、上述した本発明の電磁波シールド材は、図１に示す構造のものに限定されず、種々の設計変更が可能である。
【００２９】
例えば、引張り強度が必要以上に低下しない程度に、樹脂フィルム１に、貫通孔を複数形成しておき、このような樹脂フィルム１について、上述した導電処理層２及びメッキ金属層３を形成することができる。このような貫通孔は、一般に、表面に凹凸を有するロール（例えば、ダイヤモンド粉を表面に有するロール）に樹脂フィルム１を通すことにより、導電処理層２の形成に先立って樹脂フィルム１に形成することができるが、導電処理層２を形成した後に、貫通孔を形成することも可能である。貫通孔の形成後、電解メッキ処理することにより、樹脂フィルム１の両面に形成されているメッキ金属層３，３の間にブリッジが形成されるため、表裏通電化が達成される。特に表裏通電抵抗を１００ｍΩ以下にすれば、通電性が金属箔レベルとなり好ましい。また、該ブリッジにより、導電処理層２と樹脂フィルム１との間の密着性を高めることができる。特に、導電処理層２を真空蒸着により形成した場合には、樹脂フィルム１と導電処理層２との間の密着性が低くなる傾向があるが、貫通孔によってメッキ金属層３のブリッジが形成されるため、導電性処理層２の樹脂フィルム１に対する密着性低下を有効に回避することができる。
【００３０】
なお、上記の表裏通電抵抗とは、１ｃｍ×１ｃｍのサイズの＋端子を、１．５ｃｍ×１．５ｃｍの大きさにカットした電磁波シールド材の片面に、また１ｃｍ×１ｃｍのサイズの−端子を、該電磁波シールド材の他方の面で上記＋端子がある位置に対応する箇所に、且ついずれの端子も１ｋｇ／ｃｍ^２の加重をかけて十分に接触させて電気抵抗を測定した値である。
【００３１】
また、本発明においては、上述したメッキ金属層３の表面には、必要により、適当な保護樹脂皮膜を形成することにより、その酸化を防止することも可能である。
【００３２】
【実施例】
本発明を次の例で説明する。
【００３３】
（実施例１）
樹脂フィルムとして、３μｍ厚みの二軸延伸ＰＥＴフィルムを用い、その両面に、真空蒸着によって厚みが５００ÅのＣｕ導電処理層を形成し、さらに、それぞれのＣｕ導電処理層上に、電解メッキにより、厚みが２．５μｍのＣｕメッキ層を形成し、厚みが約８μｍの電磁波シールド材を作製した（Ｃｕメッキ層のメッキ総厚；５μｍ）。
【００３４】
（実施例２）
各Ｃｕメッキ層の厚みを５μｍとした以外は、実施例１と同様にして、厚みが約１３μｍの電磁波シールド材を作製した（Ｃｕメッキ層のメッキ総厚；１０μｍ）。
【００３５】
（実施例３）
各Ｃｕメッキ層の厚みを１０μｍとした以外は、実施例１と同様にして、厚みが約２３μｍの電磁波シールド材を作製した（Ｃｕメッキ層のメッキ総厚；２０μｍ）。
【００３６】
実験１：
実施例１で作製された電磁波シールド材について、３００〜１０００ＭＨｚの周波数領域での磁界シールド性及び電界シールド性をＫＥＣ法により測定し、その結果を図２〜図３に示した。
尚、図２には、磁界シールド性を示し、図３には、電界シールド性を示した。
また、図２〜３において、各電磁波シールド材におけるＣｕメッキ層のメッキ総厚、及びＣｕメッキ層のメッキ総厚に樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム）の厚みを加えた各電磁波シールド材の全厚を示した。
【００３７】
さらに、比較のために、厚みが１０μｍ、２０μｍ及び３５μｍのＣｕ箔について、同様にして磁界シールド性及び電界シールド性を測定し、その結果を図２及び図３に示した。
【００３８】
図２〜４の結果から、実施例１〜３の電磁波シールド材は、同一厚みで比較すると、Ｃｕ箔と同等或いはそれ以上のシールド特性を示し、特に３００ＭＨｚ以上の周波数領域では、Ｃｕ箔に比して、明らかに優れたシールド特性を有していることが判る。
【００３９】
実験２：
実施例１〜３の電磁波シールド材について、引張り強度をＪＩＳＣ２３１８に準拠して測定し、樹脂フィルムの厚みにメッキ総厚を積算した全厚と同一厚みのＣｕ箔に対する引張り強度比として、下記の表１に示した。
尚、同一厚みのＣｕ箔の強度比は、各実施例１〜３の電磁波シールド材から樹脂フィルムを除き、Ｃｕメッキ層単独での引張り強度を測定し、前述した式（１）から算出した。
【００４０】
【表１】

【００４１】
表１の結果から、実施例１〜３の電磁波シールド材は、同一厚みのＣｕ箔に対して１．５倍以上の引張り強度を有していることが判る。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂フィルムを芯材とし、その両面に、導電処理層を介して電界メッキによるメッキ金属層を設けることにより、同一厚みで比較して、金属箔に比して電磁波シールド特性と強度とを向上させることができる。本発明の電磁波シールド材は、特に軽量化、薄肉化の点で極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁波シールド材の層構造を示す図。
【図２】実施例１〜３の電磁波シールド材及び比較のＣｕ箔についての、３００ＭＨｚよりも高周波数領域での磁界シールド性を示す図。
【図３】実施例１〜３の電磁波シールド材及び比較のＣｕ箔についての、３００ＭＨｚよりも高周波数領域での電界シールド性を示す図。
【図４】電磁波シールドメカニズムを説明するための図。
【符号の説明】
１：樹脂フィルム
２：導電処理層
３：メッキ金属層

Claims

樹脂フィルムと、該樹脂フィルムの両面に形成された表面電気抵抗が１．３Ω／ｃｍ以下の導電処理層と、電解メッキ処理により各導電処理層上に形成され且つ各々の面に０．５〜２０μｍの厚みを有するメッキ金属層とからなることを特徴とする電磁波シールド材。
前記電磁シールド材と同一の厚みを有し且つ前記メッキ金属層を構成する金属と同じ金属から形成された金属箔と比較して、前記電磁波シールド材は、１．５倍以上の引っ張り強度を有している請求項１に記載の電磁波シールド材。
前記樹脂フィルムには複数の貫通孔が形成され、該貫通孔の側面にも前記導電処理層を介して前記メッキ金属層が形成されている請求項１または２に記載の電磁波シールド材。
１００ｍΩ以下の表裏通電抵抗を有している請求項３に記載の電磁波シールド材。
前記メッキ金属層がＣｕ，Ｎｉ，Ｆｅ或いはＡｌを主体とする金属により形成されている請求項１乃至４の何れかに記載の電磁波シールド材。
前記導電処理層は、２００〜１０００Åの厚みを有している請求項１乃至５の何れかに記載の電磁波シールド材。
前記樹脂フィルムは、二軸延伸フィルムである請求項１乃至６の何れかに記載の電磁波シールド材。
前記樹脂フィルムは、ポリエチレンテレフタレートまたは電子線架橋ポリエチレンからなる請求項１乃至７の何れかに記載の電磁波シールド材。