JP2011035213A

JP2011035213A - 薄板状電磁波シールド材及び車載用電磁波シールド部品

Info

Publication number: JP2011035213A
Application number: JP2009181083A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakurai; 健櫻井; Masayuki Aida; 正之相田
Original assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2011-02-17

Abstract

【課題】ワイヤーハーネスのコネクタ等、複雑な外面形状の部分でも確実に電磁シールド状態とすることができる薄板状電磁波シールド材を提供する。
【解決手段】厚さ１０〜２００μｍの高分子材料からなるフィルム状の支持体２の片面或いは両面に、金、銀、銅、アルミニウム又は錫等の導電金属材料の中から選ばれた少なくとも一種以上の金属を厚さ１０〜５００ｎｍにて蒸着した導電性薄膜３を有し、幅が０．１〜１．０ｍｍ、長さが１００ｍｍ以上であり、且つ、弾性率が２〜４ＧＰａ、静摩擦係数が０．２〜０．７、真直度が１〜６０μｍである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤーハーネス、ケーブル、コネクタ等に対する電磁波を遮蔽するために、これらの外側を覆うように巻き付けられる薄板状電磁波シールド材、及び、この電磁波シールド材を巻き付けてなる車載用電磁波シールド部品に関するものである。

ワイヤーハーネス、ケーブル、コネクタ等に対する電磁波を遮蔽するために電磁波シールド材が用いられている。この電磁波シールド材としては、従来、特許文献１又は特許文献２に記載のものがある。

特許文献１記載の電磁波シールド材（難燃性電磁波シールド材）は、フィルム状の支持体の片面に導電性薄膜を介在させて導電性接着剤層を積層してなる三層構造のものであり、導電性接着剤層が、接着剤に導電性粉末及び難燃剤を添加してなる構成とされている。この場合、フィルム状の支持体の厚さは９〜７５μｍ、導電性薄膜の厚さが０．０３〜３．５μｍ、導電性接着剤層が５〜８０μｍとされ、リボン電線、フレキシブルフラットケーブル、フレキシブルプリント回路基板等の電線又はワイヤーハーネスなどに、縦添え又はラップ巻きされる。

特許文献２記載の電磁波シールド材は、シールド用金属箔の一面に樹脂基材が一体に設けられるとともに、シールド用金属箔の長手方向と直交する幅方向の端部に、樹脂基材の幅方向の端部より長く外側に突出した突出部が形成されており、ワイヤーハーネスに巻き付ける際に、突出部に裏面を重ね合わせながら螺旋状に巻き付けることで、金属箔がワイヤーハーネスの長手方向に連続するようになっている。

特開２００３−２５８４８０号公報特開２００７−２７０５０号公報

ところで、ワイヤーハーネスのほぼ直線状又は大きな曲線半径のケーブル部分に電磁波シールド材を巻き付ける場合は、上記のような電磁波シールド材で十分にシールドすることができるが、複数本束ねられたケーブルから複数に分岐されるような場合に、その分岐部に巻き付ける場合、あるいは、ケーブル端部のコネクタなど、表面に凹凸を有する複雑形状のものに巻き付ける場合は、上記のような電磁波シールド材では、複雑形状の外面に沿って正確に巻き付けることが難しく、螺旋状に重ね巻きできずにシールド材間に隙間が生じたり、電磁波シールド材に皺が生じて部分的に浮き上がるなどにより、シールド構造が不完全になり易い。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、ワイヤーハーネスのコネクタ等、複雑な外面形状の部分でも確実に電磁シールド状態とすることができる薄板状電磁波シールド材、及び、この電磁波シールド材を巻き付けてなる車載用電磁波シールド部品を提供することを目的とする。

外面形状に凹凸を有する複雑形状の対象物に対しては、その凹凸よりも広い幅の電磁波シールド材では、巻き付けたときに凹凸面に追従しないで、隙間や皺が生じ易い。このため、電磁波シールド材の幅を小さくすれば、対象物表面の凹凸形状に沿って隙間なく緊密に巻き付けることができると考えられる。この場合、幅が細いほど、微小な凹凸面にも追従できるが、電磁波シールド材としては、単にシールド材を細幅にするだけでは不十分であり、電磁波シールド材に要求される機能を満足させることが必要である。

本発明の薄板状電磁波シールド材は、厚さ１０〜２００μｍの高分子材料からなるフィルム状の支持体の片面或いは両面に、金、銀、銅、アルミニウム又は錫等の導電金属材料の中から選ばれた少なくとも一種以上の金属を厚さ１０〜５００ｎｍにて蒸着した導電性薄膜を有し、幅が０．１〜１．０ｍｍ、長さが１００ｍｍ以上であり、且つ、弾性率が２〜４ＧＰａ、静摩擦係数が０．２〜０．７、真直度が１〜６０μｍであること特徴とする。

この薄板状電磁波シールド材は、高分子材料からなるフィルム状支持体に導電金属材料を蒸着して得た導電性薄膜が設けられているので、ワイヤーハーネス等に巻き付ける際の柔軟性を確保しつつ電磁波遮蔽効果を得ることができる。そして、その場合に、幅が０．１〜１．０ｍｍと細幅に形成されているので、複雑な外面形状の対象物にも密に巻き付けることができる。この場合、幅が１．０ｍｍを超えると、複雑な外面形状のものには対応することが難しく、０．１ｍｍ未満では、巻き付け時の引っ張り力に耐えられずに破断等が生じるため、幅は０．１〜１．０ｍｍが好ましい。

また、弾性率は、２ＧＰａ未満であると、巻き付けに必要な張力によって導電性薄膜に亀裂が生じるおそれがあり、一方、４ＧＰａを超えると、巻き付け時の抵抗が大きくなることから、緊密な巻き付けに支障をきたすおそれがある。したがって、この弾性率が２〜４ＧＰａの範囲に設定されていることから、ワイヤーハーネスへの巻き付け作業の際にフィルム状の支持体と導電性薄膜との一体となった変形を容易にし、導電性薄膜に亀裂を発生させることなく緊密に巻き付けることができる。

さらに、複雑な凹凸表面に円滑に巻き付けるには、適度な滑り性が必要であり、静摩擦係数が０．７を超えると、摩擦によってシールド材に傷等が生じ易く、また、０．２未満では形崩れが生じ易く、巻き付け状態が不安定になる。このため、静摩擦係数は０．２〜０．７の範囲が好ましい。

また、この電磁波シールド材をワイヤーハーネス等に巻き付ける場合に、ゆがみがあると、密に巻き付けることが難しくなり、その真直度が１〜６０μｍの範囲内であることにより、正確かつ緊密に巻き付けることができる。

また、本発明の薄板状電磁波シールド材において、前記導電性薄膜の表面に、Ｓｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｙ酸化物、インジウム錫酸化物、Ｍｇ酸化物から選択される１種または２種以上からなる酸化物膜が０．７〜１０ｍｇ／ｍ^２の付着量で形成されているとよい。
これらの酸化物膜は、導電性薄膜の表面を覆って腐食を防止する効果があり、その付着量が０．７ｍｇ／ｍ^２未満では、防食の効果が不十分であり、１０ｍｇ／ｍ^２を超えると、導電性能に支障をきたす。この酸化物膜は、導電性薄膜の表面に蒸着法にて付着することができる。この酸化物膜としてはＳｉＯ_２が最適である。

本発明の薄板状電磁波シールド材を撚糸して製造された電磁波シールド糸としてもよい。
撚糸して電磁波シールド糸とすることにより、その強度を向上させることができる。

そして、本発明の薄板状電磁波シールド材或いは電磁波シールド糸を車載用のワイヤーハーネス周りに巻き付けることにより形成された車載用電磁波シールド部品とするとよい。

本発明によれば、高分子材料からなるフィルム状支持体に導電金属材料を蒸着して得た導電性薄膜が設けられているので、ワイヤーハーネス等に巻き付ける際の柔軟性を確保しつつ電磁波遮蔽効果を得ることができるとともに、幅が０．１〜１．０ｍｍと細幅に形成されているので、複雑な外面形状の対象物にも密に巻き付けることができ、その場合に、弾性率が２〜４ＧＰａ、静摩擦係数が０．２〜０．７であるので、ワイヤーハーネスへの巻き付け作業の際にフィルム状の支持体と導電性薄膜との一体となった変形を容易にし、導電性薄膜に亀裂が発生することを防止することができ、また、適度の滑り性によって、複雑な凹凸表面に円滑に巻き付けることができる。

本発明の薄板状電磁波シールド材の一実施形態を示す拡大断面図である。図１の電磁波シールド材の製造途中の工程を概略的に示す模式図である。図２中のボビンの正面図である。図１の電磁波シールド材をワイヤーハーネスに巻き付けている状態を示す斜視図である。電磁波シールド効果の評価装置を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
この実施形態の電磁波シールド材１は、図１に示すように、高分子材料からなるフィルム状の支持体２の片面に、導電金属材料からなる導電性薄膜３が形成されている。

フィルム状の支持体２としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好適であるが、これに限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル等の合成樹脂、ブチルゴムやシリコーンゴムなども適用することができる。この支持体の厚さは、その柔軟性を維持しつつ巻き付け時の機械的強度を有する範囲として、１０〜２００μｍが好ましい。

導電金属材料としては、金、銀、銅、アルミニウム、錫等が適用可能であり、支持体２の表面に真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の蒸着法によって成膜され、その導電性薄膜３の厚さは、１０〜５００ｎｍとされる。これら導電金属材料のうちの少なくとも一種が選択されるが、二種以上を積層した導電性薄膜としてもよい。また、図１にはフィルム状の支持体２の片面にのみ導電性薄膜３を形成したものを示しているが、支持体２の両面に導電性薄膜３を形成したものとしてもよい。

また、図１に示す例では、導電性薄膜３の表面にＳｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｙ酸化物、インジウム錫酸化物、Ｍｇ酸化物から選択される１種または２種以上からなる酸化物膜４が形成されている。これらの酸化物膜４は、耐食性に優れるため、導電性薄膜３の表面を覆って腐食を防止する効果があり、長期にわたって変色等を防止することができる。その中でもＳｉＯ_２膜が最も適している。
この酸化物膜４は付着量が０．７〜１０ｍｇ／ｍ^２とされる。付着量が０．７ｍｇ／ｍ^２未満では、防食の効果が不十分であり、１０ｍｇ／ｍ^２を超えると、導電性能に支障をきたす。また、この範囲の付着量とすることにより、ＳｉＯ_２膜などは透明度が高いため、導電性薄膜３の光沢を阻害せず、電磁波シールド材１の表面を良好な金属光沢面とすることができる。この酸化物膜４は、導電性薄膜３の表面に真空蒸着、スパッタリング等の蒸着法にて付着することができる。
なお、この酸化物膜４は、この程度の付着量であると、緻密な膜ではなく多孔質状あるいは不連続に分散して形成されるため、導電性薄膜３の表面が完全な電気絶縁状態となるわけではない。

このような積層構造とされた電磁波シールド材１の全体としての幅は０．１〜１．０ｍｍとされている。この幅を０．１〜１．０ｍｍとしたのは、１．０ｍｍを超えると、複雑な外面形状のものには対応することが難しく、０．１ｍｍ未満では、巻き付け時の引っ張り力に耐えられずに破断等が生じるおそれがあるからである。

また、この電磁波シールド材１の全体の弾性率は２〜４ＧＰａ、静摩擦係数は０．２〜０．７、真直度は１〜６０μｍとされる。
このうち、弾性率は、電磁波シールド材に引っ張り力を作用させたときの伸びとの関係から求められる縦弾性係数（ヤング率）であり、曲げ剛性、たわみ剛性とも呼ばれる。この弾性率が２ＧＰａ未満であると、伸び易くはなるが、導電性薄膜３がその伸びに追従できないので、巻き付けに必要な張力を作用させると導電性薄膜３に亀裂が生じるおそれがある。一方、４ＧＰａを超えると、巻き付け時の抵抗が大きくなることから、緊密な巻き付けに支障をきたし、隙間が生じたり巻き付けむらが生じたりするおそれがある。

また、静摩擦係数は０．７を超えると、摩擦によってシールド材１に傷等が生じ易く、また、０．２未満では、複雑な表面形状に巻き付けると形崩れが生じ易く、巻き付け状態が不安定になる。
さらに、真直度は、６０μｍを超えると、ゆがみが大き過ぎるために、巻き付け時に隣接するシールド材間に隙間が生じたり、相互に重なり合ったりする不具合が生じる。この真直度を１μｍ未満としても、それ以上の効果は期待できず不経済である。
したがって、この電磁波シールド材１の全体としての静摩擦係数は０．２〜０．７、真直度は１〜６０μｍが好ましい。

このように構成した電磁波シールド材１は、広幅のフィルム状支持体に導電性薄膜及び酸化物膜をそれぞれ蒸着した後、図２に示すように、この電磁波シールドフィルム５をスリッター６によって０．１〜１．０ｍｍに裁断することにより、製造される。
この場合、裁断後の電磁波シールド材１はボビン７に巻き取ることが行われ、そのボビン７としては、図３に示す形状のものが好ましい。このボビン７は、ストレートの胴体部７ａの両端部につば部７ｂが形成されているが、そのつば部７ｂの内面が胴体部７ａに対して直角ではなく、若干両端方向に傾いており、胴体部７ａの外周面との間の角度が９０°以上に形成されている。

電磁波シールド材１のような細い線材をボビンに巻き取る場合、両端位置においては、つば部との間に隙間が生じて、既に巻き取られた部分とつば部との間に線材が食い込んでしまうことがあるが、図３に示すようなボビン７に巻き取ることにより、ボビン７の両端部においても電磁波シールド材１が整然と巻き取られ、これを繰り出す際にねじれや破断等が生じることが防止される。

そして、この電磁波シールド材１を車載用のワイヤーハーネスに巻き付ける際は、予めワイヤーハーネスの必要箇所に接着剤を塗布しておき、その上から巻き付けられ、これにより車載用電磁波シールド部品が形成される。
この場合に、電磁波シールド材１は、その幅が０．１〜１．０ｍｍの細幅に形成されているので、図４に示すようにワイヤーハーネス８に設けられるコネクタ８ａの外面に巻き付ける場合など、複雑形状の対象物表面にも隙間なく緊密に巻き付けることができ、優れたシールド機能を発揮することができる。

また、弾性率が２〜４ＧＰａの範囲に設定されていることから、ワイヤーハーネス８への巻き付け作業の際にフィルム状の支持体２と導電性薄膜３との一体となった変形を容易にし、導電性薄膜３に亀裂を発生させることなく緊密に巻き付けることができる。
また、静摩擦係数が０．２〜０．７の範囲に設定されていることから、複雑な凹凸表面に適度な滑り性でもって巻き付けられ、傷等の発生や形崩れ等を生じることなく、巻き付け状態を安定させることができる。
さらに、真直度が１〜６０μｍの範囲内であることにより、巻き付けたシールド材間に隙間が生じたり、相互に重なり合ったりする不具合がなく、正確かつ緊密に巻き付けることができる。
また、導電性薄膜３の表面に酸化物膜４を形成したので、導電性薄膜３が腐食することが防止され、長期的に安定して電磁波シールド機能を発揮することができる。

なお、この電磁波シールド材１を対象物に巻き付ける際に、一巻き毎にその幅寸法ずつ巻き付け位置をずらしながら螺旋状に巻き付けることにより、対象物の外表面全面を覆う方法、あるいは、対象物の外表面に多層状に巻き付けることにより、対象物の外表面全面を覆う方法、のいずれの巻き付け方法としてもよい。

次に、本発明の効果を実証するために行った実施例について説明する。
フィルム状の支持体としてポリエチレンテレフタレートを用い、このポリエチレンテレフタレートの広幅のフィルムの片面に銅を蒸着して導電性薄膜を得た。さらに、この導電性薄膜の上にＳｉＯ_２からなる酸化物膜を蒸着により形成した。
そして、この広幅の電磁波シールド材を裁断して、細幅の電磁波シールド材とした。この電磁波シールド材として、表１に示す種類のものを作成した。

そして、これら電磁波シールド材について、弾性率、静摩擦係数、真直度、巻き付け性、電磁波シールド効果、耐食性を測定、評価した。
弾性率は、株式会社エー・アンド・ディー製卓上万能試験機を使用し、ＪＩＳＣ２１５１に準拠して測定した。
静摩擦係数は、株式会社エー・アンド・ディー製卓上万能試験機を使用し、ＡＳＴＭＤ１８９４に準拠して測定した。
また、真直度は、株式会社ミツトヨ製３ＤＣＮＣ画像測定器の真直度測定モードを使用し、ＪＩＳＢ０６２１に準拠し、切断面（スリット端面）を測定した。

巻き付け性については、ブレーディング装置を使用してワイヤーハーネスに４Ｎの張力で巻き付けた後、巻き付け状態を目視により観察し、ねじれやシールド材間の隙間等がなく巻き付けられていたものを○、ねじれや隙間等が生じていたものを×とした。

電磁波シールド効果については、社団法人関西電子工業振興センターで開発されたＫＥＣ法により評価した。図５は、社団法人関西電子工業振興センターで紹介されている評価装置を示しており、（ａ）が電界シールド効果評価装置１１、（ｂ）が磁界シールド効果評価装置１２を示す。電界シールド効果評価装置１１は、ＴＥＭセルの寸法配分を取り入れ、その伝送軸方向に垂直な面内で左右対称に分割した構造となっている。但し、測定試料の挿入によって、短絡回路が形成されることを防止するために、測定治具１３の中心導体１４の軸方向長さを短くしている。また、磁界シールド効果評価装置１２は、磁界成分の大きな電磁界を発生させるために、測定治具１５にシールド型円形ループ・アンテナ１６を使用し、９０度角の金属板と組み合わせて、ループ・アンテナの１／４の部分が外部に出ている構造となっている。符号１７は発振器、１８は分析器である。

これら評価装置の測定治具１３又は１５の間に、裁断前の広幅の電磁波シールド材（電磁波シールドフィルム）Ａを設置し、所定の周波数（ＭＨｚ）を有する電磁波（入射波；入射電界又は入射磁界）を所定のエネルギーＥ１で電磁波シールド材のＳｉＯ２膜側から入射させて、電磁波シールド材の他方の面に透過する透過波（透過電界又は透過磁界）のエネルギーＥ２を測定し、下記式によりシールド効果（ｄＢ）を求めた。
シールド効果（ｄＢ）＝２０×ｌｏｇ（Ｅ２／Ｅ１）
そして、１〜１０００ＭＨｚの周波数範囲において、シールド効果が９０％以上のものを○、９０％未満のものを×とした。

耐食性については、ＪＩＳＨ８５０２に規定される中性塩水噴霧試験により、２４時間試験を行い、錆の発生が認められなかったものを○、錆の発生が認められたものを×とした。
その結果を表２に示す。

この表２に示すように、試料１〜６のものにおいては、弾性率が２〜４ＧＰａ、静摩擦係数が０．２〜０．７、真直度が１〜６０μｍの範囲内であり、巻き付け性、電磁遮蔽効果、耐食性ともに良好であった。
なお、本発明は以上の記載に限定されるものではなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、以上説明した薄板状電磁波シールド材を撚糸して電磁波シールド糸としてもよく、撚糸した電磁波シールド糸とすることにより、その強度をより向上させることができる。

１電磁波シールド材
２支持体
３導電性薄膜
４酸化物膜
５電磁波シールドフィルム
６スリッター
７ボビン
８ワイヤーハーネス

Claims

厚さ１０〜２００μｍの高分子材料からなるフィルム状の支持体の片面或いは両面に、金、銀、銅、アルミニウム又は錫等の導電金属材料の中から選ばれた少なくとも一種以上の金属を厚さ１０〜５００ｎｍにて蒸着した導電性薄膜を有し、幅が０．１〜１．０ｍｍ、長さが１００ｍｍ以上であり、且つ、弾性率が２〜４ＧＰａ、静摩擦係数が０．２〜０．７、真直度が１〜６０μｍであること特徴とする薄板状電磁波シールド材。
前記導電性薄膜の表面にＳｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ｙ酸化物、インジウム錫酸化物、Ｍｇ酸化物から選択される１種または２種以上からなる酸化物膜が０．７〜１０ｍｇ／ｍ^２の付着量で形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄板状電磁波シールド材。
請求項１又は２記載の薄板状電磁波シールド材を撚糸して製造された電磁波シールド糸。
請求項１又は２記載の薄板状電磁波シールド材を車載用のワイヤーハーネス周りに巻き付けることにより形成された車載用電磁波シールド部品。
請求項３記載の電磁波シールド糸を車載用のワイヤーハーネス周りに巻き付けることにより形成された車載用電磁波シールド部品。