JP2005059580A - 電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被覆層に電磁波遮蔽効果が３０ｄＢ以上（遮蔽率が９９．９％以上）あることに至らせ、且つ製造時に繊維布帛及び界面層（すなわち被メッキ物）を壊さない電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法を提供しようとする。
【解決手段】繊維布帛と前記繊維布帛の表面に被覆した界面層とからなる被メッキ物の前記界面層の上面に金属層を形成する金属層形成方法であって、前記被メッキ物を、導電性の好い第１の金属をターゲット材とし、且つ、真空度１．０×１０−６ｔｏｒｒ、圧力３．０〜５．５×１０−３ｔｏｒｒの雰囲気下に維持されている反応室内において、前記ターゲット材に電圧を印加し、３００〜１０００Ｗの仕事率でスパッタリングを３５．２〜５００ｓｅｃ行うことにより、前記界面層の上面に第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程を備えることを特徴とする電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法。
【選択図】図２
【解決手段】繊維布帛と前記繊維布帛の表面に被覆した界面層とからなる被メッキ物の前記界面層の上面に金属層を形成する金属層形成方法であって、前記被メッキ物を、導電性の好い第１の金属をターゲット材とし、且つ、真空度１．０×１０−６ｔｏｒｒ、圧力３．０〜５．５×１０−３ｔｏｒｒの雰囲気下に維持されている反応室内において、前記ターゲット材に電圧を印加し、３００〜１０００Ｗの仕事率でスパッタリングを３５．２〜５００ｓｅｃ行うことにより、前記界面層の上面に第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程を備えることを特徴とする電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法。
【選択図】図２
Description
本発明は、電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法に関し、特に繊維布帛と前記繊維布帛の表面に被覆した界面層とからなる被メッキ物の前記界面層の上面に金属層を形成する金属層形成方法に関する。
図１に示すのは、発明者が創製した電磁波シールド用金属被覆繊維布帛である。該電磁波シールド用金属被覆繊維布帛は、複数の繊維２１１から交差してなった繊維布帛２１と、その上面が平面状になるように前記繊維布帛２１の表面を被覆している界面層２２と、導電性の好い第１の金属からなって物理蒸着（ＰＶＤ）法により前記界面層２２の上面を被覆している第１の金属層２３と、前記第１の金属と異なる抗酸化性の好い第２の金属からなって物理蒸着（ＰＶＤ）法により前記第１の金属層２３の上面を被覆している第２の金属層２４とを順序に積層形成してなる。
前記界面層２２は、前記繊維布帛２１へ付着性の好い材料、例えばポリウレタン（ＰＵ）からなる。前記第２の金属層２４は、前記第１の金属層２３を保護してその第１の金属層２３の酸化を避けるためのものである。
このような構成の金属被覆繊維布帛は、前記第１の金属層２３の優良な導電性により、電磁波、特に電磁波における非電離放射線［周波数が１０１６Ｈｚ以下、例えば光（紫外線、赤外線、可視光線）、放送用電波、交流電源／電線／電化製品（コンピュータ、テレビ）から発生する電磁波、マイクロ波（携帯電話や電子レンジ）］乃至静電気などをシールドすることができるので、多種多様の形式で各分野上に応用され、例えば電子部材や機器の包装材、ハウジング、壁材、床板、カーテン、衣服の裏地または電磁波シールド服などが挙げられる。また、前記第２の金属層２４は、抗酸化性の好い金属からなるので、前記第１の金属層２３を保護して前記第１の金属層２３の電磁波遮蔽効果を長時間に保持することができる。
上記からわかるように、前記金属被覆繊維布帛において、電磁波遮蔽効果と直接的な関係を有するものは前記界面層２２の上方にある前記第１の金属層２３及び前記第２の金属層２４、特に前記第１の金属層２３である。即ち、電磁波遮蔽効果を向上させるキーポイントは前記第１の金属層２３及び前記第２の金属層２４、特に前記第１の金属層２３の形成にある。しかしながら、該前記第１の金属層２３及び前記第２の金属層２４、特に前記第１の金属層２３の形成において、例えば形成速度があんまり速かったりまたはそれに反して形成時間があんまり長かったりすると、堆積の緻密度が粗くなって遮蔽効果が悪くなり、ひいては前記界面層もそれと共に裂けたりして壊れてしまう可能性が大である。それがために、発明者が前記第１の金属層２３及び前記第２の金属層２４、特に前記第１の金属層２３の形成技術について研究に研究を重ねたところ、とうとう金属被覆層に３０ｄＢ以上（遮蔽率が９９．９％以上）も高い電磁波遮蔽効果があることに至らせ、且つ製造過程において前記繊維布帛２１及び界面層２２を壊さない金属被覆繊維布帛の製造条件を発見した。
即ち、本発明は、前記界面層２２の上方にある前記第１と第２の金属層２３，２４が物理蒸着（ＰＶＤ）法におけるスパッタリング法により製造される時の臨界条件を狙ってなされたものである。
上記に鑑みて、本発明の目的は、金属被覆層に電磁波遮蔽効果が３０ｄＢ以上（遮蔽率が９９．９％以上）あることに至らせ、且つ製造時に繊維布帛及び界面層（すなわち被メッキ物）を壊さない電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法を提供しようとすることにある。
前記目的を達成するために、発明者は、まず、繊維布帛と前記繊維布帛の表面に被覆した界面層とからなる被メッキ物の前記界面層の上面に金属層を形成する金属層形成方法であって、前記被メッキ物を、導電性の好い第１の金属をターゲット材とし、且つ、真空度１．０×１０−６ｔｏｒｒ、圧力３．０〜５．５×１０−３ｔｏｒｒの雰囲気下に維持されている反応室内において、前記ターゲット材に電圧を印加し、３００〜１０００Ｗの仕事率でスパッタリングを３５．２〜５００ｓｅｃ行うことにより、前記界面層の上面に第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程を備えることを特徴とする電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法を提供する。
それにより、前記限定された条件下で、バッチ式で電磁波遮蔽効果が３０ｄＢ以上（遮蔽率が９９．９％以上）あり、且つ被メッキ物が壊されない金属被覆繊維布帛を製造することができる。
そして、発明者は、繊維布帛と前記繊維布帛の表面に被覆した界面層とからなる被メッキ物の前記界面層の上面に金属層を形成する金属層形成方法であって、前記被メッキ物を２〜１５ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で、連続的に、導電性の好い第１の金属をターゲット材とし、且つ、真空度１．０×１０−６ｔｏｒｒ、圧力３．０〜５．５×１０−３ｔｏｒｒの雰囲気下に維持されているトンネル形反応室を通過させながら、前記ターゲット材に電圧を印加し、３００〜１０００Ｗの仕事率で被メッキ物毎に３５．２〜５００ｓｅｃのスパッタリングを行うことにより、前記界面層の上面に第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程を備えることを特徴とする電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法を提供する。
それにより、前記限定された条件下で、連続的で電磁波遮蔽効果が３０ｄＢ以上（遮蔽率が９９．９％以上）あり、且つ被メッキ物が壊されていない金属被覆繊維布帛を製造することができる。
そして、前記第１の金属層形成工程の後には、抗酸化性の好い第２の金属をターゲット材とし、前記同一の真空度、雰囲気圧力及びスパッタリング仕事率の条件下で、被メッキ物毎に５〜４４ｓｅｃのスパッタリングを行うことにより、前記第１の金属層の上面に第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程を更に備えることが好ましい。
それにより、前記限定された臨界条件下で、電磁波遮蔽効果が長時間に保持されることができる金属被覆繊維布帛を製造することができる。
本発明の電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法は、電磁波遮蔽効果が３０ｄＢ以上（遮蔽率が９９．９％以上）あり、且つ被メッキ物が壊されていず、電磁波遮蔽効果が長時間に保持される金属被覆繊維布帛を製造することができる。
以下、本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。本発明の電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法は、図２に示すように、繊維布帛３１１と前記繊維布帛３１１の表面に被覆した界面層３１２とからなる被メッキ物３１の前記界面層３１２の平坦な上面に、スパッタリング法により第１の金属層３２と第２の金属層３３を順序に形成するものである。
もっと詳しく説明すると、この金属被覆繊維布帛の金属層形成方法は、前記被メッキ物３１を、導電性の好い第１の金属をターゲット材とし、且つ、所定の真空度、不活性気体の所定の雰囲気圧力下に維持されている反応室内において、前記ターゲット材に電圧を印加し、所定の仕事率でスパッタリングを所定時間行うことにより、前記界面層３１２の上面に第１の金属層３２を形成する第１の金属層形成工程と、抗酸化性の好い第２の金属をターゲット材とし、前記同一の真空度、雰囲気圧力及びスパッタリング仕事率の条件下で、被メッキ物毎に所定時間のスパッタリングを行うことにより、前記第１の金属層３２の上面に第２の金属層３３を形成する第２の金属層形成工程とを備える。
前記所定の真空度は１．０×１０−６ｔｏｒｒであることが好ましい。
前記不活性気体はアルゴン気体であることが好ましい。前記所定の雰囲気圧力は３．０〜５．５×１０−３ｔｏｒｒであることが好ましく、３．８〜４．１×１０−３ｔｏｒｒがさらに好ましい。それは、前記所定の雰囲気圧力が３．０×１０−３ｔｏｒｒ未満または５．５×１０−３ｔｏｒｒ以上であると、形成した金属被覆繊維布帛の遮蔽効果が悪くなるからである。
前記所定の仕事率は３００〜１０００Ｗであることが好ましく、第１の金属層形成工程において５００Ｗがさらに好ましく、第２の金属層形成工程において８００Ｗがさらに好ましい。仕事率が３００Ｗ未満であると、効率が低く、１０００Ｗを超えると、温度の上昇が速くて前記被メッキ物３１を壊す恐れがある。
前記第１の金属層３２のスパッタリング時間は３５．２〜５００ｓｅｃであることが好ましい。それは、スパッタリング時間が３５．２ｓｅｃ未満であると、形成した金属被覆繊維布帛の遮蔽効果（３０ｄＢ以下）が悪く、５００ｓｅｃを超えると、前記第１の金属層３２乃至被メッキ物３１が裂けやすくなり、また遮蔽効果もそれにつれて悪くなるからである。また、前記３５．２〜５００ｓｅｃの範囲内において、時間が長いほど、形成した第１の金属層３２の厚さが大きく、電磁波の遮蔽効果が好い。一般的には、第１の金属層３２の厚さが９１０Å以上である時、電磁波の遮蔽効果が３０ｄＢ以上であり、厚さが４５００Å以上である時、電磁波の遮蔽効果が５０ｄＢ以上であり、厚さが１００００Å以上である時、電磁波の遮蔽効果が６０ｄＢ以上であることができる。
前記第２の金属層３３のスパッタリング時間は５〜４４ｓｅｃであることが好ましい。それは、スパッタリング時間が５ｓｅｃ未満であると、前記第１の金属層３１を保護する効果が悪くなり、４４ｓｅｃを超えると、前記第２の金属層３３乃至被メッキ物３１が裂けやすくなり、また遮蔽効果もそれにつれて悪くなるからである。また、前記５〜４４ｓｅｃの範囲内において、時間が長いほど、形成した第２の金属層３３の厚さが大きく、効果が好い。
そして、前記被メッキ物３１は移動させながら前記第１と第２の金属層３２，３３のスパッタリングを行うこともできる。移動速度が２〜１５ｍｍ／ｓｅｃであることが好ましく、５ｍｍ／ｓｅｃがさらに好ましい。それは、移動速度が２ｍｍ／ｓｅｃ未満であると、熱により前記被メッキ物３１が壊れやすくなり、１５ｍｍ／ｓｅｃを超えると、スパッタリングの効率が低くなるからである。
前記繊維布帛３１１は、繊維の不織布、織物、編物からなる群より選ばれることが好ましい。該繊維布帛に使用される繊維としては、例えば綿、麻、レーヨン、合成繊維などが挙げられる。
前記界面層３１２は、前記繊維布帛３へ付着性の好いものであれば特に制限されなく、例えばＰＵなどのプラスチック材または金属材などが挙げられる。
前記繊維布帛３１１と前記界面層３１２の形成方法は本発明の特徴と関係がないので、その詳しい説明を省略する。
そして、前記第１の金属は、導電性の好いのものであれば特に制限されないが、銅、金、銀、アルミニウム、それらの合金からなる群より選ばれることが好ましい。
前記第２の金属は、抗酸化性の好いものであれば特に制限されないが、ニッケル、ニッケルクロム合金、クロム、チタン、それらの合金からなる群より選ばれることが好ましい。
前記第２の金属は、抗酸化性の好いものであれば特に制限されないが、ニッケル、ニッケルクロム合金、クロム、チタン、それらの合金からなる群より選ばれることが好ましい。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
図３は第１の金属層３２と第２の金属層３３を形成するスパッタリング装置の構成例を示す説明図である。図示のように、該スパッタリング装置４は、左右方向に沿って延伸している中空収容空間４１１を有するトンネル形反応室４１と、前記左右方向に沿って上下に対になして前記トンネル形反応室４１の上下２側に設置されている複数のスパッタリングユニット４２とからなっている。
前記トンネル形反応室４１の左右両側には、それぞれ入口としての第１の弁４１２と出口としての第２の弁４１３とが設けられている。上下両面にそれぞれ前記被メッキ物３１を固定した載置板５が前記中空収容空間４１１内に前記第１の弁４１２から前記第２の弁４１３へ搬送される。
そして、前記複数のスパッタリングユニット４２は本実施形態において四つあり、いずれも固定座４２１と前記固定座４２１の前記中空収容空間４１１内に向く面に設けられているターゲット材４２２とからなっている。また、前記第１の弁４１２に近づく上下２のスパッタリングユニット４２にはそれぞれ前記第１の金属層３２を形成する導電性の好い第１の金属製ターゲット材が設けられている。前記第２の弁４１３に近づく上下２のスパッタリングユニット４２にはそれぞれ前記第２の金属層３３を形成する抗酸化性の好いの第２の金属製ターゲット材が設けられている。
以下の実施例１〜３及び比較例１において、前記第１の金属として銅が使用され、前記第２の金属としてニッケルが使用された。
（実施例１）
織物である繊維布帛３１１と前記繊維布帛３１１の表面に被覆したＰＵなどの界面層３１２とからなる被メッキ物３１を、それぞれ前記界面層３１２が外へ向くように前記載置板５の上下２面に固定した後、前記トンネル形反応室４１内に置き、そして、前記トンネル形反応室４１を真空度１．０×１０−６ｔｏｒｒ、圧力３．０〜５．５×１０−３ｔｏｒｒのアルゴン気体の雰囲気下に維持してから、前記被メッキ物３１を２〜１５ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で、連続的に、前記中空収容空間４１１を通過させながら、前記複数のターゲット材４２２に電圧を印加し、前の上下２のスパッタリングユニット４２によって４００〜６００Ｗの仕事率で被メッキ物３１毎に３５．２ｓｅｃのスパッタリングを行って前記界面層３１２の上面に第１の金属層３２を形成し、そして前記同一の真空度及び雰囲気圧力の条件下で、後の上下２のスパッタリングユニット４２によって５００〜８００Ｗの仕事率で被メッキ物毎に３５．２ｓｅｃのスパッタリングを行って前記第１の金属層３２の上面に第２の金属層３３を形成した。
織物である繊維布帛３１１と前記繊維布帛３１１の表面に被覆したＰＵなどの界面層３１２とからなる被メッキ物３１を、それぞれ前記界面層３１２が外へ向くように前記載置板５の上下２面に固定した後、前記トンネル形反応室４１内に置き、そして、前記トンネル形反応室４１を真空度１．０×１０−６ｔｏｒｒ、圧力３．０〜５．５×１０−３ｔｏｒｒのアルゴン気体の雰囲気下に維持してから、前記被メッキ物３１を２〜１５ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で、連続的に、前記中空収容空間４１１を通過させながら、前記複数のターゲット材４２２に電圧を印加し、前の上下２のスパッタリングユニット４２によって４００〜６００Ｗの仕事率で被メッキ物３１毎に３５．２ｓｅｃのスパッタリングを行って前記界面層３１２の上面に第１の金属層３２を形成し、そして前記同一の真空度及び雰囲気圧力の条件下で、後の上下２のスパッタリングユニット４２によって５００〜８００Ｗの仕事率で被メッキ物毎に３５．２ｓｅｃのスパッタリングを行って前記第１の金属層３２の上面に第２の金属層３３を形成した。
前記形成した第１の金属層３２及び第２の金属層３３の厚さは、それぞれ９１０Å、４００〜５００Åである。
（実施例２）
本実施例２の前記実施例１と異なる点は、前記第１の金属層３２のスパッタリング時間が１７６ｓｅｃであり、他の条件が同じである。
結果として、前記形成した第１の金属層３２及び第２の金属層３３の厚さは、それぞれ４５７０Å、４００〜５００Åである。
本実施例２の前記実施例１と異なる点は、前記第１の金属層３２のスパッタリング時間が１７６ｓｅｃであり、他の条件が同じである。
結果として、前記形成した第１の金属層３２及び第２の金属層３３の厚さは、それぞれ４５７０Å、４００〜５００Åである。
（実施例３）
本実施例２の前記実施例１と異なる点は、前記第１の金属層３２のスパッタリング時間が３５２ｓｅｃであり、他の条件が同じである。
結果として、前記形成した第１の金属層３２及び第２の金属層３３の厚さは、それぞれ１００７０Å、４００〜５００Åである。
本実施例２の前記実施例１と異なる点は、前記第１の金属層３２のスパッタリング時間が３５２ｓｅｃであり、他の条件が同じである。
結果として、前記形成した第１の金属層３２及び第２の金属層３３の厚さは、それぞれ１００７０Å、４００〜５００Åである。
（比較例１）
本実施例２の前記実施例１と異なる点は、前記第１の金属層３２のスパッタリング時間が３０ｓｅｃであり、他の条件が同じである。
結果として、前記形成した第１の金属層３２及び第２の金属層３３の厚さは、それぞれ８００Å、４００〜５００Åである。
本実施例２の前記実施例１と異なる点は、前記第１の金属層３２のスパッタリング時間が３０ｓｅｃであり、他の条件が同じである。
結果として、前記形成した第１の金属層３２及び第２の金属層３３の厚さは、それぞれ８００Å、４００〜５００Åである。
３０ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚの電磁波で前記実施例１〜３及び比較例１の電磁波遮蔽効果（ｄＢ）を測定した。その結果は下記の表２及び図４に示す。表１は一般の電磁波遮蔽効果の評価を示す。
表２に示すように、比較例１のｄＢ値が全て３０以下であり、すなわち実用性のある遮蔽効果の最低レベルしかなく、且つ、遮蔽率も９９．９％以下である。実施例１及び実施例２のｄＢ値は３０〜６０の間にあり、すなわち実用性のある遮蔽効果の一般値と見なされるレベルを有し、遮蔽率も９９．９％以上である。実施例３のｄＢ値は６０以上であり、すなわち一般値以上の高い遮蔽効果を有し、遮蔽率が９９．９９９９％以上の極めて高いレベルに達する。
上記のように、本発明の電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法により形成した電磁波シールド用金属被覆繊維布帛は、その電磁波遮蔽効果が９９．９％以上であると見られる。
本発明の電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法は、電磁波遮蔽効果が３０ｄＢ以上（遮蔽率が９９．９％以上）あり、且つ被メッキ物が壊されていず、電磁波遮蔽効果が長時間に保持される金属被覆繊維布帛を製造することができる。
以上説明した実施の形態は、あくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものにおいてなされたものであり、本発明はそうした具体例に限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の精神とクレームに述べられた範囲で、いろいろと変更して実施できるものである。
３１ 被メッキ物
３１１ 繊維布帛
３１２ 界面層
３２ 第１の金属層
３３ 第２の金属層
４ スパッタリング装置
４１ トンネル形反応室
４１１ 中空収容空間
４１２ 第１の弁
４１３ 第２の弁
４２ スパッタリングユニット
４２１ 固定座
４２２ ターゲット材
５ 載置板
３１１ 繊維布帛
３１２ 界面層
３２ 第１の金属層
３３ 第２の金属層
４ スパッタリング装置
４１ トンネル形反応室
４１１ 中空収容空間
４１２ 第１の弁
４１３ 第２の弁
４２ スパッタリングユニット
４２１ 固定座
４２２ ターゲット材
５ 載置板
Claims (5)
- 繊維布帛と前記繊維布帛の表面に被覆した界面層とからなる被メッキ物の前記界面層の上面に金属層を形成する金属層形成方法であって、
前記被メッキ物を、導電性の好い第１の金属をターゲット材とし、且つ、真空度１．０×１０−６ｔｏｒｒ、圧力３．０〜５．５×１０−３ｔｏｒｒの雰囲気下に維持されている反応室内において、前記ターゲット材に電圧を印加し、３００〜１０００Ｗの仕事率でスパッタリングを３５．２〜５００ｓｅｃ行うことにより、前記界面層の上面に第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程を備えることを特徴とする電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法。 - 繊維布帛と前記繊維布帛の表面に被覆した界面層とからなる被メッキ物の前記界面層の上面に金属層を形成する金属層形成方法であって、
前記被メッキ物を、２〜１５ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で、連続的に、導電性の好い第１の金属をターゲット材とし、且つ、真空度１．０×１０−６ｔｏｒｒ、圧力３．０〜５．５×１０−３ｔｏｒｒの雰囲気下に維持されているトンネル形反応室を通過させながら、前記ターゲット材に電圧を印加し、３００〜１０００Ｗの仕事率で被メッキ物毎に３５．２〜５００ｓｅｃのスパッタリングを行うことにより、前記界面層の上面に第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程を備えることを特徴とする電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法。 - 抗酸化性の好い第２の金属をターゲット材とし、前記同一の真空度、雰囲気圧力及びスパッタリング仕事率の条件下で、前記被メッキ物毎に５〜４４ｓｅｃのスパッタリングを行うことにより、前記第１の金属層の上面に第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法。
- 前記第１の金属は、銅、金、銀、アルミニウム、それらの合金からなる群より選ばれたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの一項に記載の電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法。
- 前記第２の金属は、ニッケル、ニッケルクロム合金、クロム、チタン、それらの合金からなる群より選ばれたことを特徴とする請求項３に記載の電磁波シールド用金属被覆繊維布帛の金属層形成方法。
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