JP2010251567A

JP2010251567A - 電磁シールドチューブ

Info

Publication number: JP2010251567A
Application number: JP2009100206A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sugita; 康杉田; Shuichi Tanaka; 秀一田中; Yoshinori Tatematsu; 義伯立松; Tatsuya Miyazawa; 達也宮澤
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】電磁シールド性に優れ、かつ導電性の密着性に優れた薄肉細径の絶縁チューブを提供する。
【解決手段】
耐熱性樹脂からなる内層と、前記内層の外側に形成された、導電性フィラーを有する樹脂からなる下地層と、前記下地層の外側に形成された導電層とを備えることにより、内層と導電層との密着性を改善し、かつ、簡易な構成で機器内部および機器外部からの電磁波の影響を低減する電磁シールドチューブを提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁シールド性に優れた電磁シールドチューブ、特に絶縁樹脂層と導電層の密着性に優れた電磁シールドチューブに関する。

従来、各種配線の電気的絶縁に用いられる絶縁チューブとして、耐熱性樹脂材料を用いて形成された耐熱性樹脂チューブが多用されている。耐熱性樹脂チューブの中でも、特に、ポリイミド系樹脂材料を用いて形成されたポリイミドチューブは、高い耐熱性を有することから、熱電対やサーミスタ温度計の配線、電子機器や計測器内の高温部の配線等の、高温環境に晒される部分の絶縁チューブとして使用されている。
また、ポリイミドチューブは、絶縁性はもとより、コシが強く作業性が良好であることから、半導体検査装置のプローブカードに搭載されるプローブの絶縁スリーブとしても使用されている。

このようなポリイミドチューブの製造方法として、特許文献１には、銅線にポリイミド前駆体塗料を塗布硬化して樹脂層を形成し、該樹脂層に被覆された銅線を、銅線の降伏点以上に引き伸ばして樹脂層と銅線との密着性を失わせ、その後、銅線と樹脂層とを分離することによりポリイミドチューブを製造する方法が記載されている。

上記のような製造方法によるポリイミドチューブは、継ぎ目のないシームレスポリイミドチューブであり、例えば、ポリイミドフィルムを円筒状に丸めて接着することで形成されたポリイミドチューブと比較して、以下のような利点を有する。
（１）継ぎ目がないことから、チューブの軸に対する全方向において、均一な曲げ易さを有する。
（２）接着剤を使用する必要がないため、熱による接着剤の剥がれが生じることがなく、素材の持つ耐熱性を充分に発揮することができ、高温での使用において、絶縁材として優れた性能を有する。

ところで、昨今では、機器内部に配線された電線を用いて高周波の電気信号を送信する場合の電線からの電磁波や、携帯電話に代表される無線通信によって発生する電磁波など、機器内部及び外部からの電磁波によって、樹脂製チューブ内の配線を伝わる電気信号が悪影響を受け、機器の誤作動等につながるおそれがある。

このような問題を解決するために、特許文献２には、樹脂からなる内層の外側に、導電性細線を編組し、電磁波シールド性を付与することが記載されている。また、特許文献３には、プラスチックからなる細径の絶縁チューブの外周に、補強材層及びシールド層がこの順に形成された細線絶縁チューブが記載されている。

特開昭５１−５０３７８号公報特開平５−１７７７３２号公報特開平８−１３８４５７号公報

しかしながら、細径（例えば１ｍｍ以下）の樹脂製チューブの外側に導電性の細線を編組することは、極めて困難であり、コストや時間等の製造性を向上させることが困難であった。さらに、絶縁チューブの外側に補強材層を形成すると、外径が大きくなり、高密度な配線に用いるのに不向きであった。
また、外径を細くするために樹脂製チューブ上に直接無電解めっきや蒸着等で導電層を形成すると、密着性が悪く、チューブを曲げる等の機械的応力や、過剰な熱が加わった場合に、導電層が剥離して、電磁シールド性が損なわれることがあった。

本発明の目的は、樹脂からなる内層と導電層との密着性が良好で、かつ、電磁シールド性に優れた細径の絶縁チューブを提供することにある。

発明者らが鋭意検討を行った結果、耐熱性樹脂からなる内層の外側に、該耐熱性樹脂と密着性の高い下地層、および導電層をこの順に設けることで、外径を細く保ったまま、電磁シールド性および導電層の密着性が良好な絶縁チューブを得ることができることを見出した。
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものである。

本発明の電磁シールドチューブの一の態様は、耐熱性樹脂からなる内層と、前記内層の外側に形成された、導電性フィラーを有する樹脂からなる下地層と、前記下地層の外側に形成された導電層とを備えたことを特徴とする。

本発明の電磁シールドチューブの別の態様は、前記導電性フィラーが銀、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、およびその合金のうちいずれか１種以上からなることを特徴とする。

本発明の電磁シールドチューブの別の態様は、前記内層は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、フッ素樹脂のうちいずれか１種を主成分とする耐熱性樹脂からなることを特徴とする。

本発明によれば、耐熱性樹脂からなる内層と、前記内層の外側に形成された下地層と、前記下地層の外側に形成された導電層とを備えているため、樹脂からなる内層と導電層との密着性を改善し、かつ、簡易な構成で機器内部および機器外部からの電磁波の影響を低減する電磁シールドチューブを提供することができる。
さらに、下地層を樹脂で形成しているため、薄くすることができ、チューブ全体としても薄肉、かつ細径の電磁シールドチューブを提供することができる。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電磁シールドチューブを示す断面模式図である。図１に示すように、電磁シールドチューブ１０は、耐熱性樹脂からなる内層１１、導電性樹脂からなる下地層１２、および導電層１３とを備えている。

内層１１を形成する耐熱性樹脂としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂等の汎用のエンジニアリングプラスチックを用いることができる。特に、チューブ状に成形した場合に、コシが強く（耐屈曲性が高く）、内部に導体を導入しやすいＰＩ、ＰＡＩ、ＰＥＥＫを使用することが好ましい。

また、下地層１２としては、導電性フィラーを含有する導電性樹脂を用いることができる。
下地層１２として樹脂を用いることによって、内層１１との密着性を高くすることができ、導電層１３のはがれを防止することができる。また、下地層１２を薄く（例えば、１〜５μｍ）形成することで、チューブの構成を多層にしても全体の厚さを薄く保つことができる。

また、下地層１２に用いられる導電性樹脂については、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス（ＳＵＳ）、およびその合金からなる導電性フィラーをベース樹脂中に分散させることによって得ることができる。
分散させるフィラーの形状及び添加量は、内層１１との密着性、および導電性を考慮して適宜定めることができる。

次に、本発明の電磁シールドチューブの製造方法について説明する。
（金型準備工程）
まず、線状金型として、金属単線表面に離型剤を塗布する。離型剤としては、シリコーン系離型剤（金属シリコーンオイル、シリコーン樹脂）、フッ素系離型剤、炭化水素系絶縁オイル、ワックス、水ガラス、亜リン酸エステル、次亜リン酸エステル、フタル酸エステル、脂肪酸などを用いることができる。線状金型への離型剤の塗布は、周知の方法によって行うことができる。
このような離型剤の塗布によって、後述する金属金型と電磁シールドチューブの内層との分離を円滑に行うことができる。

線状金型に用いられる金属としては、銅、青銅、および洋白等の銅合金、および、ステンレス鋼を用いることができる。また、上記の金属線の表面に金、銀、ニッケル、または錫からなるめっきが施されたものであってもよい。
線状金型の外径は、要求される樹脂チューブの内径に応じて適宜選択することができる。

（樹脂前駆体塗料の塗布工程）
次に、内層を形成する樹脂の前駆体塗料（ワニス）を線状金型の表面に塗布する。線状金型に前躯体塗料を塗布する方法としては、特に制限はなく、浸漬法や電着法等、従来周知の方法を用いることができる。

また、前躯体の塗布により形成される塗布膜の厚さは、最終的に得られる内層の肉厚に応じて適宜設定することができる。

（塗料硬化工程）
次に、前駆体塗料を硬化し、内層を形成する。硬化方法としては、塗料が塗布された線状金型を、加熱炉中を通過させることにより、塗料を熱硬化させる方法が容易であるが、特に制限はなく、放射線の照射によって硬化させてもよい。

内層の形成方法としては、上記のような樹脂前駆体塗料の塗布硬化方式だけでなく、従来周知の押出成形等を採用することができる。
なお、塗布硬化する場合、上記の樹脂のうち、ＰＩ、ＰＡＩ、ＰＥＩ、ＰＡＲ、ＰＳＦ、ＰＥＳ、ＰＢＩを用いることができる。また、押出成形する場合は、上記の樹脂のうち、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＬＣＰ、フッ素樹脂を用いることができる。

（下地層形成工程）
次に、内層の外側に、下地層を形成する。下地層の形成方法としては、導電性フィラーを含有する導電性樹脂を塗布した後、硬化する方法、または導電性フィラーを含有する樹脂を押出成形する方法等を採用することができる。
下地層の厚さとしては、１μｍ以上、３μｍ以下であることが望ましい。下地層が１μｍより薄い場合、全体を均一に形成することが困難となる。また、下地層の厚さが３μｍよりも厚い場合、チューブ全体の厚さが厚くなり、可撓性が低下し、曲げ等の加工時にクラックが入ってしまうことがある。

（導電層形成工程）
次に、下地層の外表面に、導電層を形成する。導電層は、下地層の外表面に電解めっきで金属層を形成することによって形成することができる。
導電層の厚さとしては、１μｍ以上、１０μｍ以下であることが望ましく、２μｍ以上、５μm以下であることが更に望ましい。導電層が１μｍより薄い場合、チューブの横方向における導電層の断面積が小さいことから、抵抗が高くなり、所望の電磁シールド性を得ることが難しい。また、導電層の厚さが１０μｍよりも厚い場合、チューブ全体の厚さが厚くなり、可撓性が低下し、曲げ等の加工時にクラックが入ってしまうことがある。

導電層を電解めっきによって形成する場合、電解液中で下地層の外表面にＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｎ等を析出させることによって形成することができる。
なお、導電層を形成する方法としては、上記のような電解めっきの他、溶射や蒸着等、従来周知の様々な方法を採用することができる。

（線状金型の引き伸ばし工程）
次に、内層、下地層、および導電層（以下、被覆層と呼ぶ）で被覆された線状金型を引き伸ばす。このとき、引き伸ばし工程後の線状金型の外径が、被覆層の内径よりも小さくなるように引き伸ばすことによって、硬化された被覆層と線状金型との密着性を失わせることができる。

例えば、線状金型の弾性限界内で引き伸ばしが行われた場合には、引っ張り力を解除したときに金属金型の外径が元に戻り、被覆層との分離を円滑に行い難い。したがって、線状金型の引き伸ばしは、用いた金属の降伏点以上の力で引き伸ばし、線状金型に塑性変形を生じさせることが必要である。ただし、その上限値は、所定の内径のチューブを得る目的から、被覆層の降伏点以内に止めなければならない。これにより、引っ張り力を解除した後、線状金型はその長さにとどまる一方、被覆層は、内径及び長さが引き伸ばし前の大きさに回復するため、両者の分離を容易に行うことができる。

また、被覆層によって被覆された線状金型を引き伸ばす際、予め被覆層の円周方向の一部に傷を与えておくことにより、引き伸ばし時に被覆層が切断されるようにしてもよいし、あるいは、所望の長さを有するように予め被覆層を全周に渡って切断しておいて、引き伸ばし時に所望の長さを有するチューブが生成されるようにしてもよい。この場合は、引き伸ばし時に被覆層にかかる歪みが小さいため、チューブを線状金型から分離した後の熱処理を省略することができる。このような方法は、伸びの少ない樹脂を使用した場合、具体的には、例えば、顔料などの充填剤を添加した樹脂塗料を使用した場合などには、引き伸ばしの程度を低く抑える必要があるため、特に有効である。

線状金型の引き伸ばし方法については、特に制限されないが、例えば以下の（１）〜（３）に示す方法が挙げられる。
（１）回動する巻枠（例えば、ゴム張りロール）に線状金型を適当回数巻き付けた後に、別の回動する巻枠に所定回数巻き付け、２つの巻枠間の線状金型が所定の伸びとなるようにして連続的に引き伸ばす方法、
（２）ダイスを用いた、従来周知の線引き方法、
（３）樹脂で被覆された線状金型を適当な長さに切断後、任意の方法で線状金型の両端を固定して引っ張る方法。

これらの中で、上記（１）及び（２）の方法は量産に適した連続的な方法であり、製造コストが低減できる点で好ましい。

（線状金型の引き抜き工程）
次に、引き伸ばされた線状金型を、被覆層から引き抜く。引き抜き方法としては、引き伸ばされた状態の線状金型を、所定長さごとに切断するか、あるいは被覆層のみを任意の方法で切断するなどの方法を適用することができる。このような方法によれば、被覆層は、切断後直ちに長さ方向に収縮すると同時に内径を増して線状金型から剥離するので、線状金型を引き抜くことにより容易に継ぎ目のない樹脂チューブを得ることができる。

以上のような製造方法により、図１に示すような電磁シールドチューブ１０を得ることができる。

（実施例）
次に本発明の実施例について、詳しく説明する。
本発明の実施例１として、外径が０．１５５ｍｍのリン青銅からなる線状金型の表面に、上記の各工程によってＰＩ（商品名Ｐｙｒｅ−ＭＬ、ＩＳＴ株式会社製）からなる内層、粒径が１μｍ程度の銀フィラーを５０ｗｔ％の割合で含有するＰＩからなる下地層、銅からなる導電層をこの順に形成した。内層、下地層、導電層の厚さは、それぞれ２０μｍ、３μｍ、１μｍである。
次に、線状金型を上記の引き伸ばし工程によって引き抜くことによって、本発明の実施例に係る電磁シールドチューブを得た。

この電磁シールドチューブに対し、下記の方法によって電磁シールド性を評価した。
上記のように下地層および導電層を形成した実施例１の電磁シールドチューブの中に導体を挿通し、この導体に周波数１００、１０００ＭＨｚの交流電圧を印加したときに、電磁シールドチューブによる減衰量を測定した。なお、測定に使用した電磁シールドチューブの長さは４ｃｍであり、抵抗は０．９Ω/cmであった。
このとき、信号の減衰量は、周波数１００ＭＨｚにおいて−３５ｄＢ、周波数１０００ＭＨｚにおいて−３０ｄＢであり、電磁シールド性は良好であった。

次に、実施例２として、導電層の厚さを３μｍにし、その他の構成は実施例１と同じとした電磁シールドチューブを作製した。測定に使用した電磁シールドチューブの長さは４ｃｍであり、抵抗は、０．２５Ω／cmであった。
実施例１と同様の方法で、電磁シールド性を評価したところ、信号の減衰量は、周波数１００ＭＨｚにおいて−４２ｄＢ、周波数１０００ＭＨｚにおいて−３６ｄＢであり、電磁シールド性は良好であった。

また、上記実施例１、２では、樹脂からなる層（内層、下地層）と導電層との密着性も良好であった。これは、下地層を、導電性フィラーを分散させた樹脂で形成することによって、内層と下地層との間は、樹脂同士の接着となり、また、下地層と導電層との間では、下地層に導電性フィラーが分散しているため、下地層の表面に分布している導電性フィラーを核として導電層が形成され、密着性が向上したものと考えられる。

本発明の第１の実施形態に係る電磁シールドチューブを示す断面模式図である。

１０：電磁シールドチューブ
１１：内層
１２：下地層
１３：導電層（電磁シールド層）

Claims

耐熱性樹脂からなる内層と、
前記内層の外側に形成された、導電性フィラーを有する樹脂からなる下地層と、
前記下地層の外側に形成された導電層と
を備えたことを特徴とする電磁シールドチューブ。
前記導電性フィラーは、銀、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、およびその合金のうちいずれか１種以上からなることを特徴とする請求項１に記載の電磁シールドチューブ。
前記内層は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、フッ素樹脂のうちいずれか１種を主成分とする耐熱性樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁シールドチューブ。
前記導電層の厚さが１μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電磁シールドチューブ。