JP4362403B2

JP4362403B2 - 電磁波シールド材

Info

Publication number: JP4362403B2
Application number: JP2004098887A
Authority: JP
Inventors: 正之高島; 晋米沢; 潤木戸場; 肇清川
Original assignee: Kiyokawa Plating Industries Co Ltd; Nitto Shinko Corp; University of Fukui NUC
Current assignee: Kiyokawa Plating Industries Co Ltd; Nitto Shinko Corp; University of Fukui NUC
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005286148A

Description

本発明は、ハーネス、信号ケーブル等のコードに用いられる電磁波シールド材に関する。

近年、外部から放出された電磁波がノイズとして侵入するのを防止するために、上述したようなコード類をシールド材で被覆することが行われている。例えば、特許文献１では、自動車用ワイヤハーネスに波付けられた金属ストリップを取り付けた点が記載されている。また、特許文献２では、金属メッシュにホットメルト接着剤を含浸させたシールドシートで電線を包被し、該シールドシートを加熱圧縮成形した点が記載されている。また、特許文献３では、コードの束ね体の周囲に巻き付ける電磁シールド材として、導電性かつ長尺の薄肉体の表裏に絶縁性被膜を設けたものを用いた点が記載されている。また、特許文献４では、電子機器に接続されるケーブルからの放射ノイズを抑制する部材として、軟磁性体粉末を有機結合剤中に混練・分散させた複合磁性体よりなる複合磁性テープが記載されている。また、特許文献５では、多孔体シートにメッキ処理を施してメッキシートに加工し、このメッキシートを２層以上積層接着して作成された電磁波シールド用導電マットが記載されている。
実開昭５６−３１４１７号公報特開平４−６２７１７号公報特開平５−２８３８８３号公報特開平１１−４０９８１号公報特開平１０−３２３９７号公報

上述した特許文献１及び３に記載された電磁波シールド材では、金属箔のような金属シートを用いているが、こうした金属シートを用いると、シールド効果は得られるもののテープとして用いた場合切断する際に別途切断具が必要となり、手作業だけでシールド材の切断が行えず、シールド材の装着作業の効率が悪くなる。特許文献２のように、電線にシールド材を一体化する場合シールド材を確実に取り付けられるもののさまざまな形状のコードに対応することは困難である。また、特許文献４のように、磁性体粉末を混練・分散させたテープを用いる場合取付作業は容易になるが、粉末の分散が均一に行われていないとシールド効果にムラがでてしまうおそれがある。また、特許文献５のように、メッキシートを積層した導電マットを用いる場合製造するのに手間がかかり、コードに巻き付けるといったことはできず取付作業を容易に行うことができない。

そこで、本発明では、上述したような従来技術の問題点に鑑み、コードへの取付作業が容易で簡単に製造することが可能な電磁波シールド材を提供することを目的とするものである。

本発明に係る電磁波シールド材は、表面に熱可塑性樹脂の微粒子を包含した金属メッキ被膜を有する多数の粒体を該金属メッキ被膜同士を接着させて一体成形したシールド層を備えていることを特徴とする。さらに、前記金属メッキ被膜の金属は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｂの群の中から選択されるひとつの金属である。さらに、前記微粒子を構成する熱可塑性樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスルフォン（ＰＳＵ）、ＡＳ樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、塩化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＣ）、フッ化ビニリデン樹脂、ＰＦＡ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＦＥ）、メチルペンテン樹脂、メタクリル酸樹脂の群の中から選択されるひとつ以上の樹脂である。さらに、前記微粒子には、炭素の微粒子が添加されている。さらに、前記粒体は、金属、炭素、セラミックの群の中から選択されるひとつの素材からなる。

上記のような構成を有することで、粒体の表面に形成された金属メッキ被膜によりシールド効果を得ると共に、金属メッキ被膜同士を接着させているので、手作業で容易に切断することができる。すなわち、金属メッキ被膜同士を接着させる際にその中に包含されている熱可塑性樹脂の微粒子が互いに融着して接着するため、切断が容易に行えると共にホットプレス等により容易に製造することができる。また、粒体を接着させてシールド層を形成しているため、粒体を薄く敷き詰めて一体成形すれば容易に薄層化することができる。

そして、薄層化が可能で熱可塑性樹脂による融着により接着していることから、コードに巻き付けていく際の追従性が良好になり、様々な形状のコードに対応することができる。すなわち、シールド材の場合、隙間があるとそこから電磁波が侵入してしまうが、本発明のシールド材の場合伸縮性及び柔軟性を備えているため、コードが湾曲している場合にもそれに対応して変形するようになり、巻き付けた状態で隙間が生じることがほとんどない。

また、金属メッキ被膜の金属及び微粒子の配合比率を変化させることで、シールド層に様々な特性を付与することもできる。例えば、シールド層の表面部分の粒体について金属の配合比率を大きくし、中心部分の粒体について微粒子の配合比率を大きくすることで、シールド効果を高めると共に手切れ性を良くすることができる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態に関する概略断面図を示している。シールド層１の片面に接着層２が積層されている。必要に応じて接着層２に離型シートを貼付しておいてもよい。形状は、テープ状にしても良いし、シート状にして用いてもよく。貼着するものに応じて適宜変更すればよい。例えば、図２に示すように、ケーブルを束ねたハーネス３をシールドする場合には、テープ状に形成して巻き付けるようにすれば、簡単に取り付けることができる。

図３は、シールド層１を構成する粒体の断面を模式的に示したものである。粒体は、粒径が０．０１μｍ〜１０００μｍの粒子１０の表面に金属メッキ被膜１１が形成されている。粒子１０は、金属、炭素、セラミックといった材料から選択されたものを使用する。炭素を使用すると、シールド層１の導電性が高まり、シールド効果を向上させることができる。セラミックとしてフェライトを使用すると、ノイズリダクションに対してもシールド効果を発揮させるようにすることができる。なお、粒体の材料としては、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂等の合成樹脂を用いてもよく、こうした材料を用いると、粒径を揃えたり同じ特性を持たせることが容易で、結着性もよくなり、柔軟性も高くなる。粒体の形状は、球形に近いものから細長い線状のものまで様々な形状を用いることができ、特に限定されない。

金属メッキ被膜１１は、熱可塑性樹脂の微粒子１２を包含しており、その表面は微細な凹凸が形成されている。したがって、粒体同士を加熱及び加圧した状態で接触させると、表面に露出している微粒子１２が熱により融着したり、表面の微細な凹凸が絡み合ったり、金属メッキ被膜１１が割れて係合することで、互いに接着した状態となる。この状態では、粒体同士が金属メッキ被膜１１により導通した状態となるため、シールド層１全体が導電性を有するようになる。

金属メッキ被膜１１は、０．００１μｍ〜１００μｍの任意の厚さに形成することが可能で、その中に含まれる金属は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｂの中から選択されたものを使用すればよい。また、微粒子１２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスルフォン（ＰＳＵ）、ＡＳ樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、塩化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＣ）、フッ化ビニリデン樹脂、ＰＦＡ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＦＥ）、メチルペンテン樹脂、メタクリル酸樹脂の中から選択された熱可塑性樹脂を用いるとよい。微粒子には、炭素の微粒子を添加してもよい。

表面に金属メッキ被膜１１が形成された粒体を一体成形してシールド層１を製造する方法としては、平板プレス、冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）、ロールプレス、常温プレス、ホットプレス等の成形方法を用い、適宜加熱温度や加圧力を制御して成形すればよい。

そして、接着層２は、製造されたシールド層１の片面に接着剤を塗布、吹付けといった方法で積層形成すればよい。

上述したシールド層１は、０．０１μｍ〜１０００μｍの範囲で層厚を適宜設定することができ、導電性を維持したまま薄層化することが容易である。また、粒体同士が主に熱可塑性樹脂の微粒子１２が融着して接着していることから、ある程度の伸縮性を持たせることができ、コード等への巻き付ける場合にコード表面への追従性が良好なものとなり、隙間が生じることなく簡単に取り付けることができる。そして、手で簡単に切断することが可能で、この点でも取付作業を効率化することができる。

まず、粒体を製造するため、平均粒径５０μｍのフェライトを選択し、その表面をメッキ処理が良好に行えるように処理し、無電解銅メッキを行った。メッキ液の浴組成及び条件は以下の通りである。
＜メッキ液＞
硫酸銅７ｇ／リットル
ホルマリン２０ミリリットル／リットル
酒石酸ナトリウムカリウム２０ｇ／リットル
ＰＴＦＥ（粒径０．３μｍ）１５ｇ／リットル
水酸化ナトリウム（ｐＨ調整用）適宜
＜条件＞
ｐＨ９．２
浴温６０℃
撹拌時間１０分（ホルマリン１ミリリットル当り）
無電解メッキ処理を行った後、十分水洗して真空減圧乾燥を５時間行った。その結果ＰＴＦＥが分散して含まれた金属メッキ被膜が形成された。被膜の層厚は、平均１μｍであった。

次に、金属メッキ被膜が形成された粒体を平板プレスの金型内にほぼ０．５ｍｍの厚さで均等になるように投入し、加熱温度１００℃、加圧力１ＭＰａで、１０分間、真空脱気しながら加圧成形して、厚さ０．５ｍｍのシート状の電磁波シールド材を得た。

成形された電磁波シールド材の導電率は、約１０Ｓ／ｍ（ジーメンス毎メートル）で、シールド材の端部を両手で引き裂くように力を加えると容易に切断することができた。また、幅２０ｍｍの細長いテープ状に切断し、片面に液状の接着剤を塗布してコードに巻き付けたところ、コードの形状に沿って巻き付けることができ、良好な追従性が確認された。電磁波シールド材の導電率は、プレス加工の加圧条件により１〜１００Ｓ／ｍに変化させることができる。

なお、この例では、粒体の表面に無電解メッキを行っているが、予めメッキ処理等により粒体の表面を金属被膜で被覆した後電解メッキで金属メッキ被膜を形成するようにしてもよい。電解メッキにより金属メッキ被膜を形成することで、膜厚の調整を容易に行うことができる。

本発明に係る電磁波シールド材は、電子機器、電子部品及びこれらを搭載した装置に好適に用いることができる。特に、追従性が良好なことから、ハーネス、信号ケーブル等のコードに用いるのが好ましい。こうしたコードは、フレキシブルな特性を有していることから、折れ曲がり、湾曲といった様々な形状に変化するが、本発明に係る電磁波シールド材は、こうした形状の変化に追従して隙間を生じることなく、確実なシールド効果を発揮することが可能となる。

本発明に係る実施形態に関する概略断面図である。コードに巻き付けた状態を示す図である。粒体の断面を模式的に示した概略図である。

符号の説明

１シールド層
２接着層
３コード
１０粒体
１１金属メッキ被膜
１２微粒子

Claims

表面に熱可塑性樹脂の微粒子を包含した金属メッキ被膜を有する多数の粒体を該金属メッキ被膜同士を接着させて一体成形したシールド層を備えていることを特徴とする電磁波シールド材。
前記金属メッキ被膜の金属は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｂの群の中から選択されるひとつの金属である請求項１に記載の電磁波シールド材。
前記微粒子を構成する熱可塑性樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスルフォン（ＰＳＵ）、ＡＳ樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、塩化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＣ）、フッ化ビニリデン樹脂、ＰＦＡ樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＦＥ）、メチルペンテン樹脂、メタクリル酸樹脂の群の中から選択されるひとつ以上の樹脂である請求項１又は２に記載の電磁波シールド材。
前記微粒子には、炭素の微粒子が添加されている請求項３に記載の電磁波シールド材。
前記粒体は、金属、炭素、セラミックの群の中から選択されるひとつの素材からなる請求項１から３のいずれかに記載の電磁波シールド材。