JP2817891B2 - 電磁波シールドプラスチック成形品の製造方法 - Google Patents

電磁波シールドプラスチック成形品の製造方法

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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電磁波シールドプラ
スチック成形品の製造方法に関するものである。さらに
詳しくは、電気機器、計算機、計測機器等の電磁波シー
ルド効果に優れ、しかも簡便で、低コスト生産が可能
な、耐久性、耐食性、強度等の良好な高性能電磁波シー
ルドプラスチック成形品の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、各種の電気・電子
機器、通信機器等には、様々な電磁波シールド構造が採
用されてきており、このような構造の一つとして、プラ
スチック成形品の表面に銅、ニッケル、アルミニウム等
の金属薄膜を無電解メッキや真空成膜等により配設した
ものが知られている。
【0003】なかでも真空蒸着による方法は、メッキ法
とは異なって環境問題への影響が少ないため注目されて
おり、具体的にも真空蒸着によるアルミニウム成膜法
は、気相成膜としての特徴を有し、今後の発展が期待さ
れているものである。しかしながら、電気回路の小型
化、高密度化が進む今日、無電解メッキによるものと同
等のシールド特性を得るためには3〜4μmの膜厚のア
ルミニウムの成膜が必要とされているが、このアルミニ
ウムの真空蒸着によるシールド構造においては、3μm
厚以上の膜厚にすると柱状構造が著しく成長し、実際に
は、鉛筆硬度2H以上の強度が必要とされるにもかかわ
らず、この水準の強度を実現することは極めて困難な状
況にある。
【0004】また、環境信頼性試験、たとえば耐湿試験
(65℃×95%RH、168時間)、耐塩水噴霧(J
IS Z2371に準拠:5%NaCl溶液、35℃、
8時間噴霧、16時間休止のサイクルを4サイクル実
施)に耐えられない状況にあり、密着性試験(ASTM
D3559−78)においてもクラス3以下になって
しまうという欠点がある。
【0005】しかも、アルミニウムの真空蒸着膜の場合
には、空気中で酸化皮膜(不動態層)が形成され、この
皮膜には絶縁性があるためにシールドに必要な他の金属
との接点の導通が不充分になるという欠点がある。さら
に、従来のアルミニウム真空蒸着膜は、連続して水分濃
度の高い環境にさらされると、MIL F−15072
A(EL)1969Kで示されるように、他の金属、た
とえばCu,Niとの接点をとる場合には電池作用によ
り腐食を促進することがある。
【0006】もちろん、真空蒸着の蒸発材料としては、
シールド特性を考慮するとアルミニウム以外にも、金、
銀、銅、ニッケル、クロム等が考えられる。しかし、
金、銀は高価であって現実的ではない。一方、銅は、導
電性に優れており、コスト的にも使用可能であるが、高
温多湿の環境テストで酸化が著しく、シールド効果を急
速に失うという問題がある。すなわち、銅は、アルミニ
ウムのような不動態層としての酸化皮膜を形成しないた
め、酸化腐食が著しい。
【0007】そこで、この銅の酸化防止策として、ニッ
ケル(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、クロム(C
r)等の被膜が考えられるが、実際に真空蒸着によって
銅膜の上にこれらの金属膜を成膜してみると、初期密着
性は良好であるものの、耐湿試験(60℃×95%×2
40hr)後の密着性は悪く、実用化することはできな
い。
【0008】このような密着性の点での欠点を解消する
手段の一つとして、真空蒸着に変えてプラズマ蒸着法を
採用することが考えられる。つまり、低圧グロー放電プ
ラズマ成膜である。確かに、このプラズマ成膜により、
真空蒸着に比べて、密着性は向上し、さらにサーマルシ
ョックに強い成膜が得られ、耐食性がより向上すること
も期待される。そして、近年、電磁波シールドは、ノー
トパソコン、携帯電話等への応用が進み、軽量化が図ら
れ、成形品の薄肉化が進んでいることから、プラズマ成
膜はこれらの動向に沿ったものとも考えられる。しかし
ながら、実際には、これまでのプラズマ成膜品の場合に
は、薄肉化とともに、強度と柔軟性とを兼備えることは
充分ではなかった。
【0009】 そこで、このような従来技術の欠点を解
消するものとして、この発明の発明者は、高周波励起プ
ラズマにより成膜し、優れた密着強度と、薄膜特性を有
する電磁波シールドを実現することを可能とし、耐食性
をも向上されることを可能としてきた(特願平4−23
381号(特開平7−7283号)、特願平4−317
380号(特開平6−157797号)、特願平4−2
98940(特開平6−145396号)、特願平5
−29215号(特開平6−240034号)、特願平
5−29216号(特開平6−240027号)および
特願平5−29217号(特開平6−240035
号))。
【0010】この高周波励起プラズマ法による電磁波シ
ールド膜の成膜は極めて有益なものであって、今後の中
核的技術になるものと期待されるものである。そこでこ
の発明者は、さらに多種多様な態様へのこの方法の適用
を検討してきた。この過程において、発明者は、工業的
生産規模においては、射出成形時の成形金型の押出ピ
ン、斜傾ピン、スライドコア等に接しているプラスチッ
ク成形品表面周辺部では、金型摺動油の付着が生じるこ
とがあり、この付着された摺動油は、電磁波シールド膜
の密着度の向上にとって障害になることを見出した。そ
して、この摺動油の付着は、表層部だけではなく、プラ
スチック成形品の表面から20〜30μm深さにまで含
浸していることがあることも見出した。
【0011】このような付着した摺動油を除去するに
は、機械的に、たとえばサンドペーパーによって取除く
ことや、プラズマエッチングにより取除くこと、溶液洗
浄後にアンダーコート層を塗布することが考えられる。
しかしながら、機械的除去は、面倒で、しかも精度良く
取除くことは難しいという問題がある。また、プラズマ
エッチングでは、表面から1〜2μmの深さ部分程度し
か取除けないという限界がある。
【0012】このような事情から、成膜法として優れた
特徴を有する高周波励起プラズマによって高性能シール
ド膜を成膜する際には、プラスチック表面の前処理とし
て、プライマーコートを配設することが望しいと考えら
れる。だが一方で、電子機器などのプラスチック筐体の
内壁面は、プリント基板などの電子部品を固定させるイ
ンサート金具、アンダーカット形状、リブといった複雑
形状を有するため、成形品の成形歪が大きく、プライマ
ーコートを配設した場合、プライマーコートに含まれる
有機溶剤により、クラック(ヒビ割れ)が発生したり、
落球衝撃(銅球落下テスト)特性がプライマーコートを
配設しないものに比較して著しく低下しやすいという問
題がある。
【0013】 この発明は、以上の通りの事情に鑑みて
なされたものであって、従来の電磁波シールドの欠点を
解消し、気相成膜の特徴を生かしつつ、しかも、その付
着強度に優れ、耐久性、耐水性、耐食性、耐サーマルシ
ョック等の特性や、生産性も良好な、新規な電磁波シー
ルドプラスチック成形品の製造方法を提供することを目
的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、プラスチック成形品の表面の油
を溶剤により除去し、前記プラスチック成型品を真空槽
内の高周波励起プラズマ雰囲気に所定時間さらして前記
プラスチック成形品の表面をボンバード処理し、更に、
前記真空槽内の高周波励起プラズマ雰囲気内で前記表面
にアルミニウム膜を成膜することを特徴とする電磁波シ
ールドプラスチック成形品の製造方法を提供する。
【0015】 また、この発明は、プラスチック成形品
の表面の油を溶剤により除去し、前記プラスチック成型
品を真空槽内の高周波励起プラズマ雰囲気に所定時間さ
らして前記プラスチック成型品の表面をボンバード処理
し、更に、前記真空槽内の高周波励起プラズマ雰囲気内
で前記表面に銅膜を成膜し、その上に耐蝕性の金属また
は合金膜を成膜することを特徴とする電磁波シールドプ
ラスチック成形品の製造方法をも提供する。
【0016】もちろん、この発明の電磁波シールドプラ
スチック成形品は、各種のプラスチックの射出成形ばか
りでなく、押出成形、注型成形、あるいはそれらの表面
成形したものを含み、その目的、用途に応じて、ガラス
繊維、カーボン繊維等のフィラーを含有することができ
る。この発明において拭取り処理に用いられる溶剤とし
ては、好ましくは低沸点有機溶剤である。より具体的に
は、アセトン、メタノール、エタノール、n−ヘキサ
ン、変性アルコール、エーテル等がその溶剤として例示
される。
【0017】低沸的溶剤を用いることにより、その蒸発
は著しく、5〜15分程度でほぼ完全に蒸発され、プラ
スチック成形品のソルベントアタックの心配は全くな
い。しかも、この溶剤により拭取り処理した後のプラズ
マボンバード処理は、残存する摺動油分の除去をより効
果的なものとし、電磁波シールド膜の付着度を向上させ
る。
【0018】溶剤による拭取りは、常温近傍において可
能であり、ハケ等によりその操作は容易に行われる。高
周波励起プラズマによる成膜は、たとえば1×10-4
1×10-5Torr水準の真空度とした真空槽におい
て、高周波電源からの電圧印加によって1×10-4〜1
×10-3程度の分圧のアルゴン、ヘリウム等の不活性ガ
ス導入にともなうプラズマ励起によって可能となる。い
わゆるRF低圧グロー放電プラズマである。成膜材料と
してのアルミニウム、銅、さらには耐蝕性の金属または
合金は、抵抗加熱、誘導加熱、電子ビーム照射、さらに
はホロカソード放電等による適宜な手段で蒸発させるこ
とができる。これらの蒸発粒子を高周波励起によりイオ
ン化してプラスチック成形品表面等に付着成膜させる。
【0019】蒸着する耐触性の金属または合金として
は、Au,Ag,Ni,Cr,W,Zr,Sn,Co等
の各種の金属またはそれらの合金が使用できる。そし
て、これらの金属または合金の高周波励起蒸着は、有機
ガスの雰囲気中において行うが、この際のガスは、炭化
水素、たとえばメタン、エタン、エチレン、プロピレン
等の飽和もしくは不飽和の炭化水素、そのヒドロキシ、
アルコキシ、カルボニル等の置換体化合物等から適宜に
選択されて使用される。
【0020】これらの有機ガスの使用によって、金属ま
たは合金と有機ガス化合物とは組織的に複雑な混合膜を
形成し、耐蝕性、耐ヒートショック性をより大きく向上
させることになる。有機ガス成分は、通常1×10-4
1×10-2Torr程度の分圧として導入することがで
きる。その割合は、金属または合金の組成割合に応じて
選択することができる。
【0021】従来では、前記の通り、環境試験において
銅膜の上のニッケル等の膜は剥離したが、この発明の高
周波励起プラズマ方法による場合には、プラズマによっ
て銅表面が活性化され、密着性が大きく向上し、付着強
度の増大が図られる。しかも、この発明の場合には、塩
水噴霧、亜硫酸ガス中で著しく耐蝕性もが向上する。サ
ーマルショックに強い成膜が得られる。そして、強度と
ともに柔軟性も良好な成膜が可能となる。
【0022】なお、アルミニウム膜の成膜は、電磁波シ
ールド効果の観点から、0.6〜5.0μmの膜厚に、
また、銅は0.7〜5.0μm、および耐蝕性金属また
は合金は0.05〜3.0μmの膜厚とする。もちろん
この発明の高周波励起プラズマについては、これまで公
知の技術を踏まえつつ、適宜に実施することができる。
【0023】成膜はバッチ方式、あるいは連続方式のい
ずれでも可能である。さらにまた、この発明では、必要
に応じて、さらに金属、無機物、ポリマー等の保護膜を
配設することもできる。電解メッキ、気相蒸着、いずれ
の方法によって形成してもよい。以下、実施例を示し、
さらに詳しくはこの発明について説明する。
【0024】
【実施例】実施例1 ポリカーボネート(PC)/ABS樹脂=50/50の
組成比の樹脂を含有する成形材料により、携帯電話用ケ
ース成形品を成形し、押出ピン、斜傾ピンおよびスライ
ドコア接触部周辺をアセトン:n−ヘキサン(50:5
0)の混合溶剤により拭取り処理した。
【0025】続いて真空蒸着槽内で、その到達真空度を
3×10-5Torrとし、アルゴンを1×10-4Tor
rの分圧として導入し、コイル状高周波励起(13.5
6MHz)電極によって生成させたグロープラズマに5
分間放置し、直ちに2×10 -4Torrのアルゴン分圧
で2.0μm厚のアルミニウムを成膜した。60℃の水
中に24時間放置した後においても、アルミニウム膜の
外観、密着性および抵抗値の劣化は生じなかった。
【0026】 また、アドバンテストによる電波測定
の結果、無電解メッキ(Cu)1.3μm厚の場合と同
等のシールド効果が得られた。 比較例1 実施例1において、溶剤による拭取りを行うことなく、
アルミニウム成膜した。
【0027】同様に60℃の水中に、24時間放置した
ところ、アルミニウム膜の微小剥離が生じ、抵抗値の増
大が認められた。比較例2 実施例1において、溶剤による拭取りを行うことなく、
アクリルエマルジョン型のプライマーコートを行い、続
いてアルミニウムの成膜を行った。
【0028】60℃水中に24時間放置したところ、局
所剥離の発生が認められた。また、長時間放置後、ソル
ベントアタックによるクラックの発生も認められた。実施例2 8重量%炭素繊維配合のABS樹脂成形材料により成形
した携帯電話のシールド板をエタノールにより拭取り処
理した。
【0029】次いで、真空層内(到達真空度3×10-5
Torr)において、アルゴン圧7×10-4Torrの
高周波励起プラズマ(13.56MHz)に6分間放置
し、2×10-4Torrアルゴン圧で1μm厚の銅を製
膜し、直ちに0.2μm厚のニッケルを成膜した。60
℃水中に24時間放置しても、外観、密着性、抵抗値の
劣化は認められなかった。実施例3 実施例2において、銅膜を成膜後、さらにプラズマを2
分間放置し、1.5×10-4Torrエチレンガス雰囲
気中で、0.2μm厚のNi60:Cr40のニッケル
−クロム合金膜を成膜した。
【0030】同様に、60℃水中に24時間放置した後
にも、外観、密着性、抵抗値の変化は認められなかっ
た。実施例1および2と同様に、シールド効果は良好で
あった。比較例3 実施例2において、ポリウレタン型プライマーコートを
行って成膜した。
【0031】60℃水中に24時間放置したところ、局
所的クラックの発生が認められた。シールド効果も低下
していた。
【0032】
【発明の効果】この発明によって、気相成膜の特徴を生
かしつつ、フィラー配合のプラスチック成形品の場合で
あっても、(1)電磁気シールド効果に優れ、(2)省
資源の薄膜で、(3)付着膜強度が大きく、(4)耐蝕
性、耐水性、耐ヒートショック性に優れ、(5)強度と
ともに柔軟性も良好な、(6)その成膜工程が環境への
影響の少ない電磁気シールドプラスチック成形品が提供
される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H05K 9/00 H05K 9/00 W (56)参考文献 特開 昭59−117178(JP,A) 特開 平4−88160(JP,A) 特開 平4−359932(JP,A) 特開 昭61−6285(JP,A) 特開 昭60−89343(JP,A) 特開 昭53−65370(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08J 7/00 - 7/06 C23C 14/22 H05K 9/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラスチック成形品の表面の油を溶剤によ
    り除去し、前記プラスチック成型品を真空槽内の高周波
    励起プラズマ雰囲気に所定時間さらして前記プラスチッ
    ク成形品の表面をボンバード処理し、更に、前記真空槽
    内の高周波励起プラズマ雰囲気内で前記表面にアルミニ
    ウム膜を成膜することを特徴とする電磁波シールドプラ
    スチック成形品の製造方法。
  2. 【請求項2】プラスチック成形品の表面の油を溶剤によ
    り除去し、前記プラスチック成型品を真空槽内の高周波
    励起プラズマ雰囲気に所定時間さらして前記プラスチッ
    ク成型品の表面をボンバード処理し、更に、前記真空槽
    内の高周波励起プラズマ雰囲気内で前記表面に銅膜を成
    膜し、その上に耐蝕性の金属または合金膜を成膜するこ
    とを特徴とする電磁波シールドプラスチック成形品の製
    造方法。
  3. 【請求項3】請求項2において、 前記耐蝕性の金属または合金膜は有機ガス雰囲気下で成
    膜されることを特徴とする電磁波シールドプラスチック
    成形品の製造方法。
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