JP5308782B2 - 周波数選択型の電磁波シールド材の製造方法、及びそれを用いた電磁波吸収体 - Google Patents
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Description
所定の周波数の電磁波のみを選択的に透過または遮蔽するという周波数選択型の電磁波遮蔽を行う対策が、ますます重要視されつつある。
また、FSS素子、又はパッチアンテナ素子のパターンが配設された周波数選択型の電磁波シールド材を用いて、所定の周波数の電磁波のみを選択的に吸収する電磁波吸収体(または電波吸収体)を作製することは、既に知られている(特許文献4〜6)。
(1)透明基材に金属箔を貼りあわせ、または透明基材に金属薄膜を蒸着した後、フォトリソグラフ法によりFSS素子のパターンを形成するエッチング法(特許文献1、3)。
(2)透明基材の上に金属ペーストを印刷してFSS素子のパターンを形成する印刷法(特許文献1、2)。
(1)基材に金属箔を貼りあわせ、または基材に金属薄膜を蒸着した後、フォトリソグラフ法によりパッチアンテナ素子のパターンを形成するエッチング法(特許文献4,5)。
(2)基材の上に金属ペーストを印刷してパッチアンテナ素子のパターンを形成する印刷法(特許文献5)。
(3)基材にパッチアンテナ素子のパターンに裁断した金属片を貼り付ける方法(特許文献6)。
また、実施例によると、PETフィルムにアルミニウムの蒸着膜が形成されたフィルムをエッチングして線幅1.0mm、線長52mm、の十字形パッチアンテナ素子パターンが線間隔0.3mmで配置された電磁波シールド材が示されている。
アンテナパターンの図形形状は、線分で描かれた円形、四角形、十字形、線状などである。アンテナパターン図形の製造方法は、透明基材に金属箔をラミネートしたり、真空蒸着、スパッタ法にて金属薄膜を形成した後、フォトリソ法によりエッチングしてパッチアンテナ素子パターンを形成する。実施例によると、厚さ50μmのポリエステルフィルムからなる透明基材に9μmのアルミ箔を貼り合せた後、線幅10μmのレジストパターンで露光した後にエッチングしてアンテナ図形パターンを形成している。
なお、特許文献4では、エレメント(パッチアンテナ素子)及び基板は光透過性を有していない材料で形成して良いが、導電率に加えて光透過率も考慮して原料の種類及び配合比率等を定めてエレメントを構成すると共に、光透過性を有する材料で基板を構成すれば、光透過性が必要とされる箇所に電磁波吸収パネルを配設することも可能であるとの記載があるが、エレメント(パッチアンテナ素子)を導電性の材料によりメッシュパターンで形成することは、何ら記載されていない。
また、特許文献5には、パッチアンテナ素子を導電性の材料によりメッシュパターンで形成することは、何ら記載されていない。
特許文献6の図4には、分割導電膜の複数の形態例として、方形パッチアンテナ素子が例示されている。また、実施例には、透明な分割導電膜の形成方法として、酸化スズ膜の蒸着膜に、サンドブラスターやレーザーなどにより分割溝を形成してパッチアンテナ素子化することが記載されている。しかし、特許文献6には、パッチアンテナ素子を導電性の材料によりメッシュパターンで形成することは、何ら記載されていない。
(1)透明基材の少なくとも一方の全面に、ネガ型フォトレジストを塗布する工程。
(2)全面メッシュパターンを形成するためのネガ型メッシュ形状のフォトマスクと、パッチアンテナ素子の図形パターンを形成するためのネガ型枠形状のフォトマスクとを、前記ネガ型フォトレジストの塗布した面に一緒に重ねて露光・現像し、前記ネガ型フォトレジストの露光部分を残し、パッチアンテナ素子のフォトレジストによる遮蔽マスクを2次元的に配置して形成する工程。
(3)透明基材と前記遮蔽マスクの上に、全面に渡って金属または金属酸化物の蒸着膜を形成した後、遮蔽マスクの剥離剤を用いて、遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、透明基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る工程。
(1)透明基材の少なくとも一方の全面に、ポジ型フォトレジストを塗布する工程。
(2)全面メッシュパターンを形成するためのポジ型メッシュ形状のフォトマスクと、パッチアンテナ素子の図形パターンを形成するためのポジ型枠形状のフォトマスクとからなる2種類のフォトマスクのうち、いずれか一方のフォトマスクを選択して前記ポジ型フォトレジストの塗布した面に重ねて露光を行なった後、残りのフォトマスクを用いて二度目の重ね露光を行なった後に現像を行い、前記ポジ型フォトレジストの未露光部分を残し、パッチアンテナ素子のフォトレジストによる遮蔽マスクを2次元的に配置して形成する工程。
(3)透明基材と前記遮蔽マスクの上に、全面に渡って金属または金属酸化物の蒸着膜を形成した後、遮蔽マスクの剥離剤を用いて、遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、透明基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る工程。
(1)透明基材の全面に、スクリーン印刷、グラビア印刷、凹版印刷からなる印刷方法群の中から選択したいずれかの印刷方法にて、溶剤溶解性の印刷材料を印刷し、ネガ型メッシュパターンの遮蔽マスクを形成する工程。
(2)前記メッシュパターンの遮蔽マスクの上に、スクリーン印刷、グラビア印刷、凹版印刷からなる印刷方法群の中から選択したいずれかの印刷方法にて、パッチアンテナ素子の図形パターンを形成するための溶剤溶解性の印刷材料を重ねて印刷した後、印刷材料を乾燥させて最終遮蔽マスクを形成する工程。
(3)透明基材と前記最終遮蔽マスクの上に、全面に渡って金属または金属酸化物の蒸着膜を形成した後、遮蔽マスクの剥離剤を用いて最終の遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、透明基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る工程。
また、従来技術において異なる様々な周波数に対応した周波数選択型の電磁波シールド材を作成するには、異なる様々な周波数に対応したサイズのパッチアンテナ素子のパターンが形成された遮蔽マスクをその都度に必要とするので遮蔽マスクの費用が嵩むが、本発明の周波数選択型の電磁波シールド材は、1種類のメッシュパターンによるパッチアンテナ素子のパターンを形成するための、1種類の高価格なメッシュパターン用の遮蔽マスクと、異なる様々な周波数に対応した複数種類の安価なパッチアンテナ素子の枠取り用の遮蔽マスクとを組み合わせて用いて作製するので、最終的には導電性薄膜の細線からなるメッシュパターンからなるパッチアンテナ素子を安価に作製することができる。
また、本発明の周波数選択型の電磁波シールド材は、生産性の高いメッシュパターンによるパッチアンテナ素子のパターンを用いているので、安価に作製することができる。
このため、本発明によれば、安価に作製され、視覚的に違和感の無い透視性を有しているパッチアンテナ素子による周波数選択型の電磁波シールド材の製造方法、及びそれを用いた電磁波吸収体を提供することができる。
図1は、本発明により製造された、透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材の概略構成例を示す正面図である。図2は、図1のA部の拡大図であって、図2(a)は、長尺の透明基材の長さ方向と平行なメッシュパターンの例であり、図2(b)は、長尺の透明基材の長さ方向と一定のバイアス角度を有するメッシュパターンの例を示す。図3は、図2(a)のB−B矢視断面図である。図3(a)は、導電性薄膜からなる細線を示す。図3(b)は、導電性薄膜の上にメッキ層を積層した細線を示す。
必要に応じて、透明基材2の他方の面(裏面)には、粘着剤層及びこれを保護する剥離フィルム(いずれも図示略)を設けることができる。粘着剤層を設けた周波数選択型の電磁波シールド材は、剥離フィルムを剥がしてガラスなどの表面に容易に貼り付けることができる。
本発明において、「長尺」とは、ロール体を形成して、ロールtoロールの加工が可能な長さを意味する。例えば、長さが1〜10000mである。
メッシュパターンのピッチ間隔は、選択的に遮蔽しようとする電磁波の波長及び細線の線幅、及び細線の導電性に関係して決定されるが、通常、遮蔽しようとする電磁波の波長の1/20〜1/100程度以下のピッチ間隔にする必要がある。例えば、2GHzの電磁波を選択的に遮蔽しようとする場合には、メッシュパターンのピッチ間隔は150〜750μm程度とするのが好ましい。
また、図2(a)においては、メッシュパターンの縦横の細線4(または6)が、長尺の透明基材2の長さ方向と平行になっているが、図2(b)のようにメッシュパターンの縦横の細線4(または6)が、長尺の透明基材2の長さ方向と一定のバイアス角度θを持つことが好ましい場合がある。
ここで、図11に示した本発明の電磁波吸収体100のように、電磁波反射材17を構成するメッシュパターン15と、周波数選択型の電磁波シールド材1を構成する、パッチアンテナ素子3のメッシュパターン(図2(a)または図2(b)に示したパターン)とが重なり合うと、2枚のメッシュパターンの重なり合う角度によっては、モアレ現象を起してしまうことがある。
また図2(a)に示すメッシュパターンにおいて、パッチアンテナ素子3の縦横の細線4(または6)は端部が互いに突出しているが、図10(a)に示すように、細線の端部が突出しないメッシュパターンとすることも可能である。
図2(a)、(b)のパッチアンテナ素子3を構成するメッシュパターン4(または6)は、後述するように、それぞれ全面メッシュパターンの一部分として形成されている。このため、図2(a)において、隣接するパッチアンテナ素子3の細線間距離(中心間距離)Mは、格子目一つ当たりの細線間距離Nの整数倍である。また、図2(b)において、各パッチアンテナ素子3の細線は、二点鎖線Xで示すように、互いに延長線上に存在している。
なお、本発明の電磁波吸収体(詳しくは後述)の構成部材である、透明基材16の片面に切れ目の無い連続したメッシュパターン15が形成された透視性を有する電磁波反射材17も、図3(a)に示す導電性薄膜からなる細線4、または図3(b)に示す導電性薄膜からなる細線4の上にメッキ層5が積層された細線6のいずれかを用いて作製されている。
ネガ型フォトレジストパターンを遮蔽マスクとして用いて行なう、剥離(リフトオフ)法による細線メッシュパターンの形成方法は、次の(1)〜(3)の工程をこの順に含む。
(1)透明基材の少なくとも一方の全面に、ネガ型フォトレジストを塗布する工程。
(2)全面メッシュパターンを形成するためのネガ型メッシュ形状のフォトマスクと、パッチアンテナ素子の図形パターンを形成するためのネガ型枠形状のフォトマスクとを、前記ネガ型フォトレジストの塗布した面に一緒に重ねて露光・現像し、前記ネガ型フォトレジストの露光部分を残し、パッチアンテナ素子のフォトレジストによる遮蔽マスクを2次元的に配置して形成する工程。
(3)透明基材と前記遮蔽マスクの上に、全面に渡って金属または金属酸化物の蒸着膜を形成した後、遮蔽マスクの剥離剤を用いて、遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、透明基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る工程。
フォトマスク20,30の遮蔽マスク部21または31で遮蔽され、メッシュ細線部22とパッチアンテナ素子のパターン部33とが重なり合った部分が露光される結果、図6に示した従来技術で用いられたネガ型のフォトマスク40を用いたものと同じ露光後の形状が得られる。図4に示す細線メッシュパターンに対応するネガ型メッシュ形状のフォトマスク20を1種類のみ用意し、図5に示した異なる様々な周波数に対応した安価に作製可能なパッチアンテナ素子を枠取るためのフォトマスク30を複数用意すれば、従来技術によるものと同じ導電性薄膜の細線からなるメッシュパターンからなるパッチアンテナ素子を、安価に作製することができる。
図5のパッチアンテナ素子のパターン部33の形状は、正方形、長方形、多角形、円形、十字型、Y字型など所望の形状を採用することができる。
図4の二点鎖線は、図5のパッチアンテナ素子のパターン部33の位置を示し、図4のPは、図5のパッチアンテナ素子のパターン部33のピッチP(パターンの繰り返し寸法)に対応する範囲である。図4のPの両端は、メッシュ細線部22の線上からずれている。ピッチPは、メッシュ細線部22の格子目一つ当たりの細線間距離Nの整数倍であると、パッチアンテナ素子のパターン部33による各々の枠内に、メッシュ細線部22の細線メッシュパターンが同じように繰り返して現れるため好ましいが、ピッチPが細線間距離Nの整数倍でなくとも構わない。
(1)透明基材の少なくとも一方の全面に、ポジ型フォトレジストを塗布する工程。
(2)全面メッシュパターンを形成するためのポジ型メッシュ形状のフォトマスクと、パッチアンテナ素子の図形パターンを形成するためのポジ型枠形状のフォトマスクとからなる2種類のフォトマスクのうち、いずれか一方のフォトマスクを選択して前記ポジ型フォトレジストの塗布した面に重ねて露光を行なった後、残りのフォトマスクを用いて(前記ポジ型フォトレジストの塗布した面に重ねて)二度目の重ね露光を行なった後に現像を行い、前記ポジ型フォトレジストの未露光部分を残し、パッチアンテナ素子のフォトレジストによる遮蔽マスクを2次元的に配置して形成する工程。
(3)透明基材と前記遮蔽マスクの上に、全面に渡って金属または金属酸化物の蒸着膜を形成した後、遮蔽マスクの剥離剤を用いて、遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、透明基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る工程。
フォトマスク50,60の遮蔽マスク部51と61の両方で遮蔽された部分が未露光部分となり、非遮蔽マスク部52,63のいずれかを通して露光されれば露光部分となる結果、図9に示した従来技術で用いられたポジ型のフォトマスク70を用いたものと同じ露光後の形状が得られる。図7に示す細線メッシュパターンに対応するポジ型メッシュ形状のフォトマスク50を1種類のみ用意し、図8に示した異なる様々な周波数に対応した安価に作製可能なパッチアンテナ素子を枠取るためのフォトマスク60を複数用意すれば、従来技術によるものと同じ導電性薄膜の細線からなるメッシュパターンからなるパッチアンテナ素子を、安価に作製することができる。
図8のパッチアンテナ素子のパターンとなる遮蔽マスク部61の形状は、正方形、長方形、多角形、円形、十字型、Y字型など所望の形状を採用することができる。
図7の二点鎖線は、図8のパッチアンテナ素子のパターンとなる遮蔽マスク部61の位置を示し、図7のPは、図8のパッチアンテナ素子のパターンとなる遮蔽マスク部61のピッチP(パターンの繰り返し寸法)に対応する範囲である。図7のPの両端は、メッシュ細線となる遮蔽マスク部51の線上からずれている。ピッチPは、遮蔽マスク部51の格子目一つ当たりの細線間距離Nの整数倍であると、パッチアンテナ素子のパターンとなる遮蔽マスク部61による各々の枠内に、メッシュ細線となる遮蔽マスク部51の細線メッシュパターンが同じように繰り返して現れるため好ましいが、ピッチPが細線間距離Nの整数倍でなくとも構わない。
(1)透明基材の全面に、スクリーン印刷、グラビア印刷、凹版印刷からなる印刷方法群の中から選択したいずれかの印刷方法にて、溶剤溶解性の印刷材料を印刷し、ネガ型メッシュパターンの遮蔽マスクを形成する工程。
(2)前記メッシュパターンの遮蔽マスクの上に、スクリーン印刷、グラビア印刷、凹版印刷からなる印刷方法群の中から選択したいずれかの印刷方法にて、パッチアンテナ素子の図形パターンを形成するための溶剤溶解性の印刷材料を重ねて印刷した後、印刷材料を乾燥させて最終遮蔽マスクを形成する工程。
(3)透明基材と前記最終遮蔽マスクの上に、全面に渡って金属または金属酸化物の蒸着膜を形成した後、遮蔽マスクの剥離剤を用いて最終の遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、透明基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る工程。
また、上記の、所定周波数の電磁波を遮蔽するためのパッチアンテナ素子を2次元的に配置して形成するための、ネガ型区画パターンを2次元的に配置して形成するために、溶剤溶解性の印刷材料を重ねて印刷する工程は、図5に示した、本発明に用いるパッチアンテナ素子の区画パターン枠を形成するための、ネガ型の印刷版30が用いられる。
ネガ型の印刷版20,30は、スクリーン印刷版、グラビア印刷版、凹版印刷版の、いずれでも使用可能である。
例えば、フォトレジストパターンを遮蔽マスクとして用いて行なう、剥離(リフトオフ)法の場合について、本発明の優れている点を以下に説明する。
また、異なる様々な周波数に対応したパッチアンテナ素子の図形パターンを形成するためのネガ型枠形状のフォトマスクは、図形パターンの寸法が大きいので製作費が安価となり、遮蔽する所定周波数に応じたパッチアンテナ素子の図形パターンを形成するためのネガ型枠形状またはポジ型形状のフォトマスクを用意しておけが良いので、フォトマスクに対する全体の投資額を抑えることができる。
また、従来技術においては、このような高価なネガ型またはポジ型フォトマスクを、遮蔽する所定周波数に応じて複数製作して置く必要があり、フォトマスクに対する全体の投資額が嵩むという問題があった。このため、透視性を有しているパッチアンテナ素子による周波数選択型の電磁波シールド材を安価に製造することは困難であった。
本発明に使用される透明基材2,16は、可視領域で透明性を有し、一般に全光線透過率が90%以上のものが好ましい。中でも、フレキシブル性を有する樹脂フィルムは、取扱い性に優れることから透明基材2として好ましい。透明基材2,16に使用される樹脂フィルムの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ジアセテート樹脂、トリアセテート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等からなる厚さ50〜300μmの単層フィルム又は前記樹脂からなる複数層の複合フィルムが挙げられる。
透明基材2上には、所定周波数の電磁波を遮蔽するためのパッチアンテナ素子3が一定間隔で2次元的に規則的に配設されている。一般にパッチアンテナ素子は、所定の周波数の電磁波に共振して当該周波数を遮蔽する素子である。本発明の周波数選択型の電磁波シールド材の場合、周波数選択型の電磁波シールド材の透過性の観点から、細線メッシュパターンからなるパッチアンテナ素子が用いられる。細線メッシュパターンからなるパッチアンテナ素子の形状、寸法、配列などは、遮蔽対象とする電磁波の周波数に応じて最適な仕様が設計される。
この方法を用いることにより、細線パターンからなるパッチアンテナ素子3の形成が容易になり、透過性と電磁波シールド効果とがともに優れたパッチアンテナ素子を備える周波数選択型の電磁波シールド材1を製造することができる。
このような末端を有しない閉じた図形(環状図形を含む)の場合、外周辺の長さが遮蔽する電磁波の波長と同程度とされる。
なお、円形パッチアンテナ素子よりも方形パッチアンテナ素子の方が、同一の外周長さとした場合に図形寸法が小さくなり、単位面積当たりに配置できるパターン数量の密度が大きくなるため、より好ましいパターン形状である。
また、異なる2種類以上の形状、寸法が異なるパッチアンテナ素子を組み合わせて用いることにより、2種類以上の周波数の電磁波を選択して遮蔽することが可能な電磁波シールド材を構成することも可能である。
また、パッチアンテナ素子3ごとの縁取り線(外周の輪郭線)は必ずしも必要ではなく、パッチアンテナ素子3の図形寸法に比較して、メッシュパターンのピッチ間隔が相当程度狭い場合には、パッチアンテナ素子3ごとの縁取り線を省くことも可能である。その場合、長尺の透明基材の長さ方向と一定のバイアス角度θを持つメッシュパターンの縦横の線9のみでパッチアンテナ素子3を構成することができる。
図3は、本発明に使用されるパッチアンテナ素子のパターンを構成するメッシュパターンの部分断面図であり、図3(a)は、導電性薄膜からなる細線メッシュパターンの断面図、図3(b)は、導電性薄膜の上にメッキされた金属メッシュパターンの断面図である。
本発明で使用される金属または金属酸化物の蒸着層からなる導電性薄膜の細線メッシュパターンは、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜のいずれかを用いることができる。
その中でも、簡便さの点から剥離(リフトオフ)法を用いて形成されるのが好ましい。剥離(リフトオフ)法では、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して、細線メッシュパターンの導電性薄膜が形成される。
まず、基材上にレジストを塗布した後、熱処理(プリベーク)を行い、レジストから溶媒を除去する。
次に、全面メッシュパターンを形成するためのネガ型メッシュ形状のフォトマスクと、所定周波数の電磁波を遮蔽用のパッチアンテナ素子を2次元的に配置して形成するためのネガ型枠形状のフォトマスクとを、重ねて露光し、パッチアンテナ素子のパターンを2次元的に配置して形成する。
次に、レジストパターンを現像して遮蔽マスクとなるレジストパターンを形成する。
次に、基材とレジストパターンからなる遮蔽マスクの上に、全面に渡って蒸着膜を形成した後、レジスト剥離剤を用いて遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る。
まず、基材上に溶剤溶解性の樹脂を主成分とする印刷材料で遮蔽マスクとなる、全面メッシュパターンを形成するためのネガ型メッシュ形状の凹版印刷版にて印刷し、遮蔽マスクを形成する。
次に、所定周波数の電磁波を遮蔽用のパッチアンテナ素子を2次元的に配置して形成するための、ネガ型枠形状の凹版印刷版にて、パッチアンテナ素子の枠内のみを残して2次元的に配置するように、溶剤溶解性の印刷材料を印刷した後に乾燥して遮蔽マスクを形成する。
次に、基材とレジストパターンからなる遮蔽マスクの上に、全面に渡って蒸着膜を形成した後、遮蔽マスク剥離剤を用いて遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る。
なお、印刷版は、凹版印刷版に限られるものではなく、スクリーン印刷版、グラビア印刷版などでも良い。
本発明に用いる導電性ペーストは、導電性薄膜からなるメッシュパターンとなるものであるから、金属粒子、カーボンナノ粒子もしくはカーボンファイバーの中から選択された1種以上を含有する導電性ペーストを用いることができる。
通常は金属粉末をバインダーとなる樹脂成分に混ぜ込んだ導電性ペーストが用いられる。前記の金属粉末としては、銅、銀、ニッケル、アルミニウム等の金属粉が用いられるが、導電性、価格の点から銅または銀の微粉末を用いるのが好ましい。
印刷したメッシュパターンに含まれる金属粉末に起因する金属光沢を消して外光の反射を抑え、視認性を高めるために、導電性ペーストの中にカーボンブラックなどの黒色顔料を混ぜ込むのが好ましい。黒色顔料は、導電性ペーストの中に0.1〜10重量%で含有させるのが好ましい。
印刷するメッシュパターンの線幅は10〜80μm程度であることから、導電性ペーストに用いる金属粉末は、特別な超微粒子である必要性はなく、金属粉末の粒子径は0.1〜2μmであればよい。
導電性ペーストは、これらの樹脂成分に金属粉末、及び黒色顔料を混ぜ込んだ後にアルコールやエーテルなどの有機溶剤を加えて粘度調整を行なう。
図3(a)(b)の透明基材2の片面に、導電性ペーストを用いてメッシュパターンを印刷し、溶剤を乾燥除去して、細線メッシュパターンを硬化させる。
導電性ペーストを塗布して細線メッシュパターンを形成する方法は特に制限されないが、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット方式などの方法で印刷するのが好ましい。
細線メッシュパターンの導電性薄膜の上に金属メッキ層を積層するときに用いるメッキ法は、パッチアンテナ素子のパターンのように、不連続のパターンが2次元的に配設された場合では、無電解メッキ法によりメッキ層を積層する。
また、本発明の電磁波吸収体を構成する部材である細線メッシュパターンからなる電磁波反射材のように、切れ目の無い連続したメッシュパターンの場合には、無電解メッキ法、電解メッキ法あるいは両者を組み合わせたメッキ法のいずれでも可能である。
本発明において、金属メッキ法は公知の方法で行うことができるが、例えば無電解メッキ法は、銅、ニッケル、銀、金、スズ、はんだ、あるいは銅/ニッケルの多層あるいは複合系などの従来公知の方法を使用でき、これらについては、「無電解めっき 基礎と応用;日刊工業新聞社、1994年5月30日初版」等の文献を参照することができる。
メッキに使用するメッキ槽の型式は、竪型、横型のいずれであっても構わないが、所定のメッキ滞留時間を確保できるように長さを決定する。
本発明の周波数選択型の電磁波シールド材は、前述のとおり、導電性薄膜の細線メッシュパターン、または導電性薄膜の細線メッシュパターンの上にメッキ層を積層した金属メッシュパターンが用いられるが、図3(a)の透明基材2に金属箔を接着剤により貼り合せた後、公知技術であるフォトリソ法によりエッチングして形成した、金属メッシュパターンを使用することもできる。導電性の金属箔であれば、材質は特に制限されなくて、銅、アルミ、錫などの箔を使用することができる。その中でも、価格が安価であり、エッチング処理の腐食速度が速い点から、銅箔が好適に使用される。
銅箔がエッチングされた箇所に露出される透明基材2の表面は、銅箔の表面が有する凸凹が接着剤層に転写されていて、接着剤層の凸凹表面が露出するため透過光が散乱されることから光線透過率が低下してしまう問題を有する。この問題を解決するには、金属メッシュの凸凹面を、透明な樹脂や粘着剤で埋め、加圧しながら高温に保持して行なう透明化処理を施す必要がある。
また、銅箔を用いた場合は、金属素材の光沢色である茶色を目立たなくするために、表面を黒化処理するのが好ましい。
前記金属メッキ層の表面に黒化処理を施すことにより、反射率を低下させるための黒化層を形成してもよい。黒化層は、光を反射しにくい暗色の層であればよく、真黒だけでなく、例えば黒っぽい茶色や黒っぽい緑色等でもよい。黒化層の形成により、金属細線が一層目立ちにくくなり、例えば、窓ガラス等に電磁波遮蔽材積層体を貼り付けて用いる場合に透明基材を通して向こう側が見やすくなるため、好ましい。
黒化層は、黒色インクの塗布によるインキ処理、ルテニウムやニッケル、スズなどの表面が黒色を呈する金属のメッキによる黒化メッキ処理、金属細線の化成処理(酸化処理等)などにより形成することができる。このうち化成処理では、金属層の表面に金属酸化物の薄膜が形成されることにより、黒色を呈するようになる。
導電性薄膜の作製方法として、金属粒子、カーボンナノ粒子もしくはカーボンファイバーの中から選択された1種以上を含有する導電性ペーストを印刷して形成した導電性薄膜、無電解メッキ触媒を含有するペーストを印刷して形成した導電性薄膜、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、金属箔をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、などよる作製方法を示した。
上記の本発明のパッチアンテナ素子のパターンの作製方法は、そのまま、本発明の電磁波吸収体を構成する電磁波反射材の金属メッシュパターンの作製方法として用いることができる。すなわち、導電性の導電性薄膜の細線メッシュパターン、または導電性薄膜の細線メッシュパターンの上にメッキ層を積層した金属メッシュパターンにより、パッチアンテナ素子のパターン作製する方法は、電磁波反射材の切れ目の無い連続したメッシュパターンの作製方法に用いることができる。したがって、重複した説明を避けるため、電磁波反射材の切れ目の無い連続したメッシュパターンの作製方法を、改めての説明することは省略する。
上記方法によって得られる、本発明の電磁波吸収体を構成する切れ目の無い連続したメッシュパターンからなる電磁波反射材は、金属メッシュパターンが0.5〜15μmの厚み及び10〜80μmの線幅であるとき、全光線透過率50%以上、かつ表面抵抗率が10オーム/□以下という優れた透光性能と導電性能を持ち、30MHz〜1,000MHzのような広い周波数帯に亘って30dB以上の遮蔽効果を発揮することができる。
本発明の電磁波吸収体に使用される透明な誘電体層12を構成する透明材料としては、可視領域で透明であり、またフレキシブル性を有し、好ましくは耐熱性の良好な樹脂からなるプラスチックフィルムである。そのようなフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ジアセテート樹脂、トリアセテート樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、トリアセチルセルロース、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリウレタン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等からなる厚さが150〜500μmの単層または複合フィルムが挙げられる。このような厚み範囲であれば、可撓性を有する樹脂基材であることから好適に使用できる。
本発明に使用される透明な誘電体層12の厚みが500μmを越えると、透明な誘電体層12の腰が強すぎて、ロールtoロールによる生産方法を採用することができないため、安価に製造することができないという問題が発生するので好ましくない。
本発明の電磁波吸収体において、透明樹脂層10,14は、透明基材2上に設けたパッチアンテナ素子3および透明基材16上に設けたメッシュパターン15による凹凸を平坦化するために設けられた透明な樹脂層である。
本発明の電磁波吸収体において、各粘着剤層11,13を構成する粘着剤としては、可視領域で透明であれば(すなわち、十分な透過率を有すれば)特に限定されず、硬化型樹脂でも良いし、熱可塑性樹脂でも良い。透明性の観点からは、アクリル系樹脂が好適に用いられる。
図11は、本発明の電磁波吸収体の斜視断面図である。透明基材16の片面にメッシュパターン15が形成された電磁波反射材17の上に、透明基材2の片面にパッチアンテナ素子3のパターンが2次元的に配設されてなる周波数選択型の電磁波シールド材1が、透明な誘電体層12を介して積層してなる電磁波吸収体100を構成している。
図12は、図11のC−C矢視断面図である。電磁波吸収体100の製造方法としては、次のような工程を経て行うことができる。
(1)事前に、長さが1〜10000mである長尺の透明基材2の少なくとも一方の面に、所定周波数の電磁波を遮蔽するためのパッチアンテナ素子3のパターンが2次元的に配設された周波数選択型の電磁波シールド材1を用意する。
(2)事前に、長さが1〜10000mである長尺の透明基材16の少なくとも一方の面に、切れ目の無い連続したメッシュパターン15が形成された電磁波反射材17を用意する。
(3)前記の長尺の周波数選択型の電磁波シールド材1と、長尺の電磁波反射材17とを、透明な誘電体12を介して、粘着剤11,13を用いて貼り合わせて積層して、長尺の電磁波吸収体100を作製する。
Claims (10)
- 電磁波シールド材の製造方法であって、長さが1〜10000mである長尺の透明基材の少なくとも一方の面に、所定周波数の電磁波を遮蔽するための、線幅が10〜80μmの導電性薄膜の細線からなるメッシュパターンを、パッチアンテナ素子の図形パターンとして2次元的に配置して形成する工程を含み、
前記導電性薄膜の細線からなるメッシュパターンを、パッチアンテナ素子の図形パターンとして2次元的に配置して形成する工程が、フォトレジストパターンを遮蔽マスクとして用いて行なう、剥離(リフトオフ)法による細線メッシュパターンの形成する方法であって、少なくとも次の(1)〜(3)の工程をこの順に含むことを特徴とする透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材の製造方法。
(1)透明基材の少なくとも一方の全面に、ネガ型フォトレジストを塗布する工程。
(2)全面メッシュパターンを形成するためのネガ型メッシュ形状のフォトマスクと、パッチアンテナ素子の図形パターンを形成するためのネガ型枠形状のフォトマスクとを、前記ネガ型フォトレジストの塗布した面に一緒に重ねて露光・現像し、前記ネガ型フォトレジストの露光部分を残し、パッチアンテナ素子のフォトレジストによる遮蔽マスクを2次元的に配置して形成する工程。
(3)透明基材と前記遮蔽マスクの上に、全面に渡って金属または金属酸化物の蒸着膜を形成した後、遮蔽マスクの剥離剤を用いて、遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、透明基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る工程。 - 電磁波シールド材の製造方法であって、長さが1〜10000mである長尺の透明基材の少なくとも一方の面に、所定周波数の電磁波を遮蔽するための、線幅が10〜80μmの導電性薄膜の細線からなるメッシュパターンを、パッチアンテナ素子の図形パターンとして2次元的に配置して形成する工程を含み、
前記導電性薄膜の細線からなるメッシュパターンを、パッチアンテナ素子の図形パターンとして2次元的に配置して形成する工程が、フォトレジストパターンを遮蔽マスクとして用いて行なう、剥離(リフトオフ)法による細線メッシュパターンの形成する方法であって、少なくとも次の(1)〜(3)の工程をこの順に含むことを特徴とする透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材の製造方法。
(1)透明基材の少なくとも一方の全面に、ポジ型フォトレジストを塗布する工程。
(2)全面メッシュパターンを形成するためのポジ型メッシュ形状のフォトマスクと、パッチアンテナ素子の図形パターンを形成するためのポジ型枠形状のフォトマスクとからなる2種類のフォトマスクのうち、いずれか一方のフォトマスクを選択して前記ポジ型フォトレジストの塗布した面に重ねて露光を行なった後、残りのフォトマスクを用いて二度目の重ね露光を行なった後に現像を行い、前記ポジ型フォトレジストの未露光部分を残し、パッチアンテナ素子のフォトレジストによる遮蔽マスクを2次元的に配置して形成する工程。
(3)透明基材と前記遮蔽マスクの上に、全面に渡って金属または金属酸化物の蒸着膜を形成した後、遮蔽マスクの剥離剤を用いて、遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、透明基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る工程。 - 電磁波シールド材の製造方法であって、長さが1〜10000mである長尺の透明基材の少なくとも一方の面に、所定周波数の電磁波を遮蔽するための、線幅が10〜80μmの導電性薄膜の細線からなるメッシュパターンを、パッチアンテナ素子の図形パターンとして2次元的に配置して形成する工程を含み、
前記導電性薄膜の細線からなるメッシュパターンを、パッチアンテナ素子の図形パターンとして2次元的に配置して形成する工程が、溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンを遮蔽マスクとして用いて行なう、剥離(リフトオフ)法による細線メッシュパターンの形成する方法であって、少なくとも次の(1)〜(3)の工程をこの順に含むことを特徴とする透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材の製造方法。
(1)透明基材の全面に、スクリーン印刷、グラビア印刷、凹版印刷からなる印刷方法群の中から選択したいずれかの印刷方法にて、溶剤溶解性の印刷材料を印刷し、ネガ型メッシュパターンの遮蔽マスクを形成する工程。
(2)前記メッシュパターンの遮蔽マスクの上に、スクリーン印刷、グラビア印刷、凹版印刷からなる印刷方法群の中から選択したいずれかの印刷方法にて、パッチアンテナ素子の図形パターンを形成するための溶剤溶解性の印刷材料を重ねて印刷した後、印刷材料を乾燥させて最終遮蔽マスクを形成する工程。
(3)透明基材と前記最終遮蔽マスクの上に、全面に渡って金属または金属酸化物の蒸着膜を形成した後、遮蔽マスクの剥離剤を用いて最終の遮蔽マスクとその上に乗っている蒸着膜とを同時に除去し、透明基材の上に残された蒸着膜からなる細線メッシュパターンの導電性薄膜を得る工程。 - 前記細線メッシュパターンの上にメッキ層を積層し、メッキ積層の金属メッシュパターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材の製造方法。
- 前記パッチアンテナ素子のパターン図形の形状は、図形の周辺長さを遮蔽しようとする所定周波数の波長λに等しくするものであり、1つ又は複数の共振周波数に対して吸収遮蔽できるように、1種類又は複数種類の形状からなるパッチアンテナ素子のパターンが2次元的に配列されてなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材の製造方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材の製造方法により作製された、透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材。
- 請求項1から5のいずれかに記載の透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材の製造方法により、透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材を製造する工程と、
長さが1〜10000mである長尺の透明基材の少なくとも一方の面に、切れ目の無い連続したメッシュパターンが形成され、前記メッシュパターンの線幅が10〜80μmである導電性薄膜の細線からなり透視性を有する電磁波反射材と、前記透視性を有する周波数選択型の電磁波シールド材とを、透明な誘電体を介して積層して、透視性を有する電磁波吸収体を製造する工程を含むことを特徴とする電磁波吸収体の製造方法。 - 前記電磁波反射材のメッシュパターンは、導電性薄膜の細線メッシュパターン、または導電性薄膜の細線メッシュパターンの上にメッキ層を積層した、メッキ積層の金属メッシュパターンからなり、前記電磁波反射材のメッシュパターンの導電性薄膜は、金属粒子、カーボンナノ粒子もしくはカーボンファイバーの中から選択された1種以上を含有する導電性ペーストを印刷して形成した導電性薄膜、無電解メッキ触媒を含有するペーストを印刷して形成した導電性薄膜、フォトレジストパターンまたは溶剤溶解性の印刷材料を印刷したパターンのいずれかを遮蔽マスクとして用いて金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着を行った後に遮蔽マスクを除去して行なう、剥離(リフトオフ)法により形成した導電性薄膜、金属または金属酸化物のスパッタまたは真空蒸着により製膜された薄膜をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、金属箔をフォトリソ法によりエッチングして形成した導電性薄膜、のいずれかであることを特徴とする請求項7に記載の電磁波吸収体の製造方法。
- 請求項7に記載の電磁波吸収体の製造方法により作製された、電磁波吸収体。
- 請求項8に記載の電磁波吸収体の製造方法により作製された、電磁波吸収体。
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