JP5534627B1 - 電磁波シールド用金属箔、電磁波シールド材及びシールドケーブル - Google Patents

電磁波シールド用金属箔、電磁波シールド材及びシールドケーブル Download PDF

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Abstract

【課題】高温環境に曝されても耐食性が低下し難い電磁波シールド用金属箔、電磁波シールド材及びシールドケーブルを提供する。
【解決手段】金属箔1からなる基材の片面又は両面に、Niからなる下地層2が形成され、該下地層の表面にSn−Ni合金層3が形成され、Sn−Ni合金層は、Snを20〜80質量%含み、Snの総付着量をTSn[μg/dm]、Sn−Ni合金中のSnの割合をASn[質量%]、Niの総付着量をTNi[μg/dm]、Sn−Ni合金中のNiの割合をANi[質量%]としたとき、TSn:500〜91000μg/dm、TNi:2200〜236000μg/dmであり、170000≧{TNi−TSn×(ANi/ASn)}≧1700である電磁波シールド用金属箔10である。
【選択図】図2

Description

本発明は、樹脂層又は樹脂フィルムを積層されて電磁波シールド材に用いられる金属箔、それを用いた電磁波シールド材及びシールドケーブルに関する。
Snめっき被膜は耐食性に優れ、かつ、はんだ付け性が良好で接触抵抗が低いと言う特徴を持っている。このため、例えば、車載電磁波シールド材の複合材料として、銅等の金属箔にSnめっきされて使用されている。
上記の複合材料としては、銅又は銅合金箔からなる基材の一方の面に樹脂層又はフィルムを積層し、他の面にSnめっき被膜を形成した構造が用いられている(特許文献1参照)。
又、アルミニウム又はアルミニウム合金箔の表面に亜鉛置換めっき層、電気ニッケルめっき層、又は電気スズめっき層を形成することで、耐湿性、耐食性を改善した多層めっきアルミニウム(合金)箔が開発されている(特許文献2参照)。
国際公開WO2009/144973号 特開2013―007092号公報
ところで、Snめっき被膜の接触抵抗が低い理由は、柔らかな純Sn層の表面を自然酸化により形成されたSn酸化物が覆い、対象物と接触したときにSn酸化物層が破壊されて純Sn層が露出して対象物と直接接触するためである。また、腐食ガスや塩水等によってSnめっき被膜の表面にSn塩化物などの絶縁層が形成されても、純Sn層が残っていれば容易に上記絶縁層が破壊され、接触抵抗は低く保たれると共に耐食性も良好となる。
しかしながら、Snは各種金属と化合物を形成しやすいため、常温であっても基材の金属成分がSnめっき被膜側に容易に拡散し、Sn合金層を形成してしまう。例えば、上述した車載用途では車のエンジンルーム内が80〜120℃の高温環境であるため、基材金属がSnめっき被膜側に容易に拡散し、純Sn層は消失する。例えば基材にアルミニウムやアルミニウム合金を使用している場合、Sn層に拡散したアルミニウムが腐食されやすいため耐食性が損なわれる。また、基材が銅や銅合金である場合や、基材にCu下地めっきをしている場合、Sn層にCuが拡散してこの拡散層が最表面まで成長し、純Sn層が消失すると、大気雰囲気により上記拡散層が酸化されて表面にCu酸化物が形成され、接触抵抗が増加する。
基材にNi下地めっきをしている場合、Sn層にNiが拡散してこの拡散層が成長し、Niが消失するとNi下地の効果が消失する。そして、Ni下地が消失した基材が銅やアルミニウムである場合には、基材の金属が上述のように表面に拡散して耐食性が低下したり、接触抵抗が増加する。また、Ni下地層を厚くしても、Sn層表面の酸化や、Sn層側へのNiの拡散が進行し、純Snが消失すると厚いSn酸化層が生成され、接触抵抗が増加する(最終的にはNi下地層+SnNi合金層+厚いSn酸化物層の構成になる)。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、高温環境に曝されても耐食性が低下し難く、接触抵抗の増加を抑制した電磁波シールド用金属箔、電磁波シールド材及びシールドケーブルの提供を目的とする。
本発明者らは種々検討した結果、金属箔の表面にNiからなる下地層を設け、下地層の表面にSn−Ni合金層を形成することで、金属箔の成分がSn−Ni合金層側へ拡散することを防止し、高温環境に曝されても耐食性が低下し難く、接触抵抗の増加を抑制した電磁波シールド用金属箔を得ることに成功した。
Sn−Ni合金層は接触抵抗が低く、耐食性が良好である。さらに合金中に既にNiを含んでいるので、下地層からさらにNiが合金層側へ拡散することが無く、下地層のNiが消費されず、下地層による金属箔の成分の合金層側への拡散防止効果が維持される。特に、Sn−Ni合金層の表面に純Sn層が存在しないと、Niが拡散し易い純Sn層が介在しないので、下地層のNiが消費されるのを確実に防止できる。
上記の目的を達成するために、本発明の電磁波シールド用金属箔は、金属箔からなる基材の片面又は両面に、Niからなる下地層が形成され、該下地層の表面にSn−Niからなるか、又は、Sn−Ni合金層であって該Sn−Ni合金層中に前記基材の構成元素を2質量%以下含むか、若しく該Sn−Ni合金層中にP、W、及びFe及びCoの群から選ばれる1種以上の元素を1〜40質量%含むSn−Ni合金層が形成され、前記Sn−Ni合金層の表面に純Sn層が存在せず、かつ前記Sn−Ni合金層をSEMで表面観察したとき、一つ一つの突起の凸部を取り囲むことのできる最小円の直径の平均値で表される平均径0.1〜2.0μmの複数の針状又は柱状の突起を有さず、該Sn−Ni合金層は、Snを20〜80質量%含み、Snの総付着量をTSn[μg/dm]、Sn−Ni合金中のSnの割合をASn[質量%]、Niの総付着量をTNi[μg/dm]、Sn−Ni合金中のNiの割合をANi[質量%]としたとき、TSn:500〜91000μg/dm、TNi:2200〜236000μg/dmであり、170000≧{TNi−TSn×(ANi/ASn)}≧1700である。


前記Sn−Ni合金層の表面にSn酸化物が形成されていることが好ましい。
前記下地層と前記Sn−Ni合金層の少なくとも一方がさらに、P、W、Fe及びCoの群から選ばれる1種以上の元素を含むことが好ましい
前記基材が金、銀、白金、ステンレス、鉄、ニッケル、亜鉛、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金からなることが好ましい。
前記基材がアルミニウムまたはアルミニウム合金であって、前記基材と前記下地層の間に、Zn層が形成されていることが好ましい。

本発明の電磁波シールド材は、前記電磁波シールド用金属箔の片面に、樹脂層が積層されている。
前記樹脂層は樹脂フィルムであることが好ましい。
本発明のシールドケーブルは、前記電磁波シールド材でシールドされてなる。
本発明によれば、高温環境に曝されても耐食性が低下し難く、接触抵抗の増加を抑制した電磁波シールド用金属箔が得られる。
本発明の実施の形態に係る電磁波シールド用金属箔を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る電磁波シールド材を示す断面図である。 実施例2の試料のSTEMによる断面像を示す図である。 実施例2の試料のSTEMによる線分析の結果を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明において%とは、特に断らない限り、質量%を示すものとする。
図1(b)に示すように、本発明の実施の形態に係る電磁波シールド用金属箔10は、金属箔からなる基材1と、基材1の片面に形成された下地層2と、下地層2上に形成されたSn−Ni合金層3とを有する。
(基材)
基材1は、電磁波シールド効果を発揮する導電性の高い金属であればなんでもよい。基材1としては金、銀、白金、ステンレス、鉄、ニッケル、亜鉛、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金などの箔が挙げられるが、銅又はアルミニウムの箔が一般的である。
基材1の形成方法は特に限定されず、例えば圧延して製造してもよく、電気めっきで箔を形成してもよい。又、後述する電磁波シールド材の樹脂層又は樹脂フィルムの表面に、乾式めっきして基材1を成膜してもよい。
基材1の厚みは、電磁波シールドの対象とする周波数と表皮効果を考慮して決定するのがよい。具体的には、基材1を構成する元素の導電率と、対象となる周波数を下式(1)に代入して得られる表皮深さ以上とするのが好ましい。例えば、基材1として銅箔を使用し、対象となる周波数が100MHzの場合、表皮深さは6.61μmであるので、基材1の厚みを約7μm以上とするのがよい。基材1の厚みが厚くなると、柔軟性や加工性に劣り、原料コストも増加することから100μm以下とするのがよい。基材1の厚みは4〜50μmがより好ましく、5〜25μmがさらに好ましい。
d={2/(2π×f×σ×μ)}1/2 (1)
d:表皮深さ(μm)
f:周波数(GHz)
σ:導体の導電率(S/m)
μ:導体の透磁率(H/m)
基材1として銅箔を用いる場合、銅箔の種類に特に制限はないが、典型的には圧延銅箔や電解銅箔の形態で用いることができる。一般的には、電解銅箔は硫酸銅めっき浴やシアン化銅めっき浴からチタン又はステンレスのドラム上に銅を電解析出して製造され、圧延銅箔は圧延ロールによる塑性加工と熱処理を繰り返して製造される。
圧延銅箔としては、純度99.9%以上の無酸素銅(JIS-H3100(C1020))又はタフピッチ銅(JIS-H3100(C1100))を用いることができる。又、銅合金箔としては要求される強度や導電性に応じて公知の銅合金を用いることができる。公知の銅合金としては、例えば、0.01〜0.3%の錫入り銅合金や0.01〜0.05%の銀入り銅合金が挙げられ、特に、導電性に優れたものとしてCu-0.12%Sn、Cu-0.02%Agがよく用いられる。例えば、圧延銅箔として導電率が5%以上のものを用いることができる。電解銅箔としては、公知のものを用いることができる。
又、アルミニウム箔としては、純度99.0%以上のアルミニウム箔を用いることができる。又、アルミニウム合金箔としては、要求される強度や導電率に応じて公知のアルミニウム合金を用いることができる。公知のアルミニウム合金としては、例えば、0.01〜0.15%のSiと0.01〜1.0%のFe入りのアルミニウム合金、1.0〜1.5%のMn入りアルミニウム合金が挙げられる。
(下地層)
下地層2はNiからなる。Niは基材1からSn−Ni合金層3に基材の構成元素が拡散するのを防止するので、高温環境に曝されても耐食性が低下し難くなる。たとえば基材に銅箔を使用した場合、Sn−Ni合金層3にCuが拡散すると、大気によりSn−Ni合金層3中のCuが酸化され、耐熱性が低下する。また、基材にアルミニウム箔を使用した場合、基材上にSn−Ni合金層をめっきしようとすると、基材上にまずZnを置換めっきする必要がある。このため、Znめっき層からZnがSn−Ni合金層3に拡散する。この場合、塩水に対する耐食性が低下する。そこで、Znめっき層とSn−Ni合金層3の間に下地層2を設け、Znの拡散を防止する。
下地層2はさらにP、W、FeおよびCoの群から選ばれる1種以上の元素(以下、これらの元素を「C元素群」と称する)を含んでもよい。下地層2がC元素群を含むと、Sn−Ni合金層3中にC元素群が拡散し、Sn−Ni合金層3の耐食性が向上する。下地層2中のC元素群の合計割合は、1〜40質量%が好ましく、5〜30質量%がさらに好ましい。
下地層2の厚みが20nm以上が好ましく、30nm以上がより好ましく、50nm以上が最も好ましい。下地層2の厚みが20nm未満であると、基材の構成元素の拡散を防止する効果が十分ではない場合がある。下地層2の厚みは厚いほど好ましいが、厚くなり過ぎると下地層2の剛性が高くなって電磁波シールド用金属箔の加工性が低下するので、厚みを2000nm以下とするのがよい。
(Sn−Ni合金層)
Sn−Ni合金層3はSnを20〜80質量%含む。Sn−Ni合金層3は、他のSn合金(例えば、Sn−Cu合金)層に比べて、塩水に対する耐性が高い。
Sn−Ni合金層中のSnの割合が20質量%未満であると、合金層の耐食性が低下する。一方、Snの割合が80質量%を超えると、加熱によって合金層表面にSn酸化物の形成が過度に進み、接触抵抗が増加する。また、下地層から合金層へNiの拡散が進行するため、下地層が薄くなってそのバリア効果が損なわれる。
Snの総付着量をTSn[μg/dm]、Sn−Ni合金中のSnの割合をASn[質量%]、Niの総付着量をTNi[μg/dm]、Sn−Ni合金中のNiの割合をANi[質量%]としたとき、TSn:500〜91000μg/dm、TNi:2200〜236000μg/dmであり、170000≧{TNi−TSn×(ANi/ASn)}≧1700である。
Snが500μg/dm未満であるとSn−Ni合金層が十分に形成されず耐食性が劣り、91000μg/dmを超えるとSn−Ni合金層が厚くなりすぎ、基材の柔軟性に追従しきれなくなってクラックを生じやすくなり、耐食性が低下する。TNiが2200μg/dm未満であるとSn−Ni合金層または下地層が十分に形成されず、耐食性が劣ったり、下地層による拡散防止効果が不十分となる。TNiが236000μg/dmを超えるとSn−Ni合金層が厚くなりすぎ、基材の柔軟性に追従しきれなくなってクラックを生じやすくなり、耐食性が低下する。
{TNi−TSn×(ANi/ASn)}が1700未満であると、Ni量に対してSn量が過剰であるために、熱処理でSn−Ni合金層単体を形成しようとしても純Snが残存する。また純Snが残らないように熱処理条件を調整しても、Sn−Ni合金層中のSnが80wt%以上となる。{TNi−TSn×(ANi/ASn)}が170000を超えると下地層が厚くなりすぎ、基材の柔軟性に追従しきれなくなってクラックを生じやすくなり、耐食性が低下する。
Sn−Ni合金層の厚みは30nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましく、75nm以上が最も好ましい。Sn−Ni合金層の厚みが30nm未満であると、塩水やNOx、SOxガスに対する耐食性が十分でない場合がある。Sn−Ni合金層の厚みは30nm以上であればよいが、厚くなり過ぎるとSn−Ni合金層の剛性が高くなってクラックを生じ、耐食性が低下することがあるため、厚みを1500nm以下とするのがよい。
なお、Sn−Ni合金層、下地層及び後述するSn酸化物層の厚みは、電磁波シールド用金属箔の断面試料について、STEM(走査透過型電子顕微鏡)による線分析を行い、求める。分析する指定元素は、Sn、Ni、P、W、Fe、Co、Zn、C、S、Oおよび基材に含まれる元素である。また、上記した指定元素の合計を100%として、各層における各元素の割合(wt%)を分析する(加速電圧:200kV、測定間隔:2nm)。
図4に示すように、Snを5wt%以上含み、かつNiを5wt%以上含む層をSn−Ni合金層とし、その厚みを図4上(線分析の走査距離に対応)で求める。Sn合金層よりも下層側に位置し、Snが5wt%未満であり、Niを5wt%以上含む層を下地層とし、その厚みを図上で求める。
又、Sn合金層より上層側に位置し、Snが95wt%以上である層を純Sn層とし、その厚みを図上で求める。純Sn層より上層側に位置し、Snが5wt%以上であり、かつOが5wt%以上である層をSn酸化物層とし、その厚みを図上で求める。STEMの測定を3視野で行い、3視野×5カ所の平均値を各層の厚さとする。
Sn−Ni合金層3がさらに上記C元素群を含むと、Sn−Ni合金層3の耐食性が向上するので好ましい。Sn−Ni合金層中のC元素群の合計割合は、1〜40質量%が好ましく、5〜30質量%がさらに好ましい。
なお、C元素群は、Sn−Ni合金層3を形成する際にSn−Ni合金層3自体に含有させてもよい。又、C元素群を下地層2に含ませておく一方、C元素群を含まないSn−Ni合金層3を形成し、所望の熱処理によってSn−Ni合金層3中にC元素群を拡散させてもよい。又、C元素群を下地層2に含ませておく一方、C元素群を含まないSn−Ni合金層3を形成したままとしてもよく、この場合、電磁波シールド用金属箔を高温で使用した際にSn−Ni合金層3中にC元素群が拡散する。
Sn−Ni合金層3の表面にSn酸化物が形成されていると好ましい。Sn酸化物は耐食性が高く、合金層の表面にSn酸化物が存在すると、合金層の耐食性がさらに向上する。
なお、図1(a)に示すように、加熱によりSn−Ni合金層を形成する場合、Snからなる第2層22を形成したときに自然酸化でSn酸化物が第2層22に形成され、その後の加熱による合金化によってもSn合金層中に残存する。このSn酸化物は、耐食性といった特性を向上させる効果がある。
Sn酸化物は、層となっていなくてもよく、Sn−Ni合金層の表面に存在すればよいが、1〜50nm、より好ましくは3〜30nm、さらに好ましくは5〜20nmの厚みとするのがよい。Sn酸化物はSn−Ni合金層と比較すると接触抵抗が高いため、層の厚みが30nmを超えると接触抵抗が増加する。
(Sn−Ni合金層の形成方法)
Sn−Ni合金層は、合金めっき(湿式めっき)、合金層を構成する合金のターゲットを用いたスパッタ、合金層を構成する成分を用いた蒸着等によって形成することができる。
又、図1(a)に示すように、例えば、基材1の片面にまずNiからなる第1層21を形成し、第1層21の表面にSnからなる第2層31を形成した後、熱処理して第1層21と第2層31の元素を合金化させて、図1(b)に示すSn−Ni合金層3を形成することもできる。ただし、その場合、熱処理後も第1層21が残存するように各層の厚みをコントロールする必要がある。熱処理の条件は特に限定されないが、例えば、120〜500℃で2秒〜10時間程度とすることができる。
又、下地層3、Sn−Ni合金層2は、湿式めっきの他、蒸着、PVD、CVD等によって形成することもできる。
又、基材としてアルミニウムやアルミニウム合金箔を使用する場合、下地層3をNiめっきするための下地めっきとして、下地層3と基材1との間に亜鉛置換めっき層を形成してもよい。
次に、図2を参照し、本発明の実施の形態に係る電磁波シールド材100について説明する。電磁波シールド材100は電磁波シールド用金属箔10と、この金属箔10の片面に樹脂層又は樹脂フィルム4とを積層してなる。
樹脂層としては例えばポリイミド等の樹脂を用いることができ、樹脂フィルムとしては例えばPET(ポリエチレンテレフタラート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)のフィルムを用いることができる。樹脂層や樹脂フィルムは、接着剤により金属箔に接着されてもよいが、接着剤を用いずに溶融樹脂を金属箔上にキャスティングしたり、フィルムを金属箔に熱圧着させてもよい。又、樹脂フィルムにPVDやCVDで直接銅やアルミニウムの層を基材として形成したフィルムや、樹脂フィルムにPVDやCVDで銅やアルミニウムの薄い層を導電層として形成した後、この導電層上に湿式めっきで金属層を厚く形成したメタライズドフィルムを用いてもよい。
樹脂層や樹脂フィルムとしては公知のものを用いることができる。樹脂層や樹脂フィルムの厚みは特に制限されないが、例えば1〜100μm、より好ましくは3〜50μmのものを好適に用いることができる。又、接着剤を用いた場合、接着層の厚みは例えば10μm以下とすることができる。
材料の軽薄化の観点から、電磁波シールド材100の厚みは1.0mm以下、より好ましくは0.01〜0.5mmであることが好ましい。
そして、電磁波シールド材100をケーブルの外側に巻くことで、シールドケーブルが得られる。
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(基材)
圧延銅箔としては、厚さ8μmの圧延銅箔(JX日鉱日石金属製の型番C1100)を用いた。
電解銅箔としては、厚さ8μmの無粗化処理の電解銅箔(JX日鉱日石金属製の型番JTC箔)を用いた。
Cuメタライズドフィルムとしては、厚さ8μmのメタライジングCCL(日鉱金属製の製品名「マキナス」)を用いた。
アルミニウム箔としては、厚さ12μmのアルミニウム箔(サン・アルミニウム工業社製)を用いた。
Alメタライズドフィルムとしては、厚さ12μmのPETフィルム(東洋紡績社製)に真空蒸着でアルミニウムを6μm形成したものを用いた。
(各層の形成)
上記基材の片面に下地層及びSn−Ni合金層を形成した。表1に、各層の形成方法を示す。なお、以下の熱処理を行った場合も含め、下地層、Sn−Ni合金層及びSn酸化物層の組成や厚みは、熱処理等を行った後の最終状態での値である。
表1において「めっき」とは、図1(a)に示す方法で第1層(Ni層)21、第2層(Sn層)31をこの順でめっきした後、表1に示す条件で熱処理したものである。なお、熱処理はすべて窒素雰囲気下で行った。表1において「合金めっき」は、Niめっきにより下地層を形成した後、合金めっきによりSn−Ni合金層を形成したものである。
又、実施例20〜23においては、第1層(Ni層)21の形成時に下記のNi合金めっきを施して下地層中にC元素群を含有させた後、第2層(Sn層)31をめっきし、さらに表1に記載の熱処理によりSn−Ni合金層を形成した。このとき下地層からNi以外の元素(P、W、Fe、Co)も拡散し、3成分を含む合金層が形成された。
又、実施例15、16はアルミニウムからなる基材に置換めっきによってZn層を形成した後、Zn層の上に下地層、Snめっきを順に施し、さらに熱処理によりSn合金層を形成した。
又、比較例7はアルミニウム箔に置換めっきによってZn層を形成した後、Zn層の上に下地層をめっきし、下地層の上にSnめっきを施したが、熱処理をしなかった。
なお、各めっきは、以下の条件で形成した。
Niめっき:硫酸Ni浴(Ni濃度:20g/L、電流密度:2〜10A/dm
Snめっき:フェノールスルホン酸Sn浴(Sn濃度:40g/L、電流密度:2〜10A/dm
Zn置換めっき:ジンケート浴(Zn濃度:15g/L)
Ni−Sn:ピロリン酸塩浴(Ni濃度10g/L、Sn濃度10g/L、電流密度:0.1〜2A/dm
Ni−P:硫酸浴(Ni濃度:20g/L、P濃度:20g/L、電流密度:2〜4A/dm
Ni−W:硫酸浴(Ni濃度:20g/L、W濃度:20g/L、電流密度:0.1〜2A/dm
Ni−Fe:硫酸浴(Ni濃度:20g/L、Fe濃度:10g/L、電流密度:0.1〜2A/dm
Ni−Co:硫酸浴(Ni濃度:20g/L、Co濃度:10g/L、電流密度:0.1〜2A/dm
表1において「スパッタ」は、Ni,Snをこの順でスパッタした後、熱処理したものである。
表1において「合金スパッタ」は、Niをスパッタして下地層を形成した後、Sn−Ni合金のターゲット材を用いてスパッタしてSn−Ni合金層を形成したものである
なお、合金スパッタで成膜される層は合金層そのものの組成であるので、熱処理は行わなかった。
なお、スパッタ、合金スパッタは以下の条件で行った。
スパッタ装置:バッチ式スパッタリング装置(アルバック社、型式MNS−6000)
スパッタ条件:到達真空度1.0×10-5Pa、スパッタリング圧0.2Pa、スパッタリング電力50W
ターゲット:Ni(純度3N)、Sn(純度3N)、Ni−Sn(それぞれ(質量%で)Ni:Sn=85:15、43:57、60:40、27:73、20:80、15:85)
表1において「蒸着」は、以下の条件で行った。
蒸着装置:真空蒸着装置(アルバック社、型式MB05−1006)
蒸着条件:到達真空度5.0×10-3Pa、電子ビーム加速電圧6kV
蒸着源:Ni(純度3N)、Sn(純度3N)、Cu(純度3N)
(Sn合金層、下地層、Sn酸化物層の同定及び厚みの測定)
得られた電磁波シールド用金属箔の断面試料について、STEM(走査透過型電子顕微鏡、日本電子株式会社製JEM−2100F)による線分析を行い、層構成を判定した。分析した指定元素は、Sn、Ni、C元素群(P、W、Fe、Co)、Zn、C、S、Oおよび基材に含まれる元素である。また、上記した指定元素の合計を100%として、各層における各元素の割合(wt%)を分析した(加速電圧:200kV、測定間隔:2nm)。
図4に示すように、Snを5wt%以上含み、かつNiを5wt%以上含む層をSnNi合金層とし、その厚みを図4上(線分析の走査距離に対応)で求めた。Sn合金層よりも下層側に位置し、Snが5wt%未満であり、Niを5wt%以上含む層を下地層とし、その厚みを図上で求めた。Sn合金層より上層側に位置し、Snが5wt%以上であり、かつOが5wt%以上である層をSn酸化物層とし、その厚みを図上で求めた。STEMの測定を3視野で行い、3視野×5箇所の平均値を各層の厚さとした。
(接触抵抗及び耐食性の評価)
又、得られた電磁波シールド用金属箔のSn−Ni合金層側の面について、それぞれ耐食性試験(塩水噴霧試験)の前後のSn−Ni合金層側の最表面の接触抵抗を測定した。また、電磁波シールド用金属箔を120℃、500時間大気加熱した後にも同様に耐食性試験及び接触抵抗の測定を行った。
接触抵抗の測定は山崎精機株式会社製の電気接点シミュレーターCRS−1を使用して四端子法で測定した。プローブ:金プローブ、接触荷重:20gf、バイアス電流:10mA、摺動距離:1mm
塩水噴霧試験は、JIS−Z2371(温度:35℃、塩水成分:塩化ナトリウム、塩水濃度:5wt%、噴霧圧力:98±10kPa、噴霧時間:48h)に従った。
接触抵抗は以下の基準で評価した。
◎:接触抵抗が20mΩ未満
○:接触抵抗が20mΩ以上100mΩ未満
×:接触抵抗が100mΩ以上
なお、塩水噴霧試験後の接触抵抗の評価が共に○であれば実用上、問題はない。又、大気加熱前の評価は、高温環境に曝されない状態での接触抵抗及び耐食性の評価を表している。大気加熱後の評価は、高温環境に曝された後の接触抵抗及び耐食性の評価を表している。
得られた結果を表1、表2に示す。
表1、表2から明らかなように、基材の表面に下地層及びSn−Ni合金層を有する各実施例の場合、大気加熱後でも、接触抵抗が低く耐食性に優れていた。
なお、図3、4は、それぞれ実施例2の試料のSTEMによる断面像、及びSTEMによる線分析の結果を示す。断面像におけるX層、Y層は、線分析の結果から、それぞれNi−Sn−Ni合金層、Ni層であることがわかる。
なお、各実施例の場合、Sn−Ni合金層の表面に純Sn層は存在しなかった。
一方、下地Ni層が薄く、{TNi−TSn×(ANi/ASn)}<1700となった比較例1、3の場合、Sn−Ni合金層中に基材のCuが拡散した。このため、加熱により合金層の接触抵抗が増加し、耐食性も劣った。
Sn<500μg/dm、かつSn−Ni合金層の厚みが30nm未満である比較例2の場合、加熱前後のいずれにおいても接触抵抗が増加し、耐食性が大幅に劣った。
下地Ni層を形成しなかった比較例4,5の場合も、Sn−Ni合金層中に基材のCuが拡散した。このため、加熱により合金層の接触抵抗が増加し、耐食性も劣った。
Niに対してSnが過剰であり、{TNi−TSn×(ANi/ASn)}<1700となった比較例6、8の場合、加熱後の接触抵抗が増加した。なお、下地Ni層を形成しなかった比較例4,5の場合、及び{TNi−TSn×(ANi/ASn)}<1700となった比較例6、8の場合、いずれもNiに対してSnが相対的に過剰であり、Sn合金層の最表面に純Snが残存した。
下地層としてNiに代えてCuを用いた比較例7の場合、加熱後の接触抵抗が増加し、耐食性も劣った。
なお、比較例4〜8は、図1(a)に示す方法で第2層(Sn層)31をめっきした後、熱処理しなかったが、Sn−Cu合金層又はSn−Ni合金層が形成された。
Sn−Ni合金層を形成せず、下地層のみ形成した比較例9の場合、耐食性が大幅に劣った。
Sn−Ni合金層に代えてSn−Ni−Cu合金層を形成した比較例10の場合、加熱後の接触抵抗が増加し、耐食性も劣った。
Sn−Ni合金層中のSnの割合が20%未満である比較例11の場合、耐食性が劣った。
Sn−Ni合金層中のSnの割合が80%を超えた比較例12の場合、加熱により接触抵抗が増加し、耐食性も劣った。
下地層が厚くなり過ぎてTNiが236000μg/dmを超えた比較例13の場合、Sn−Ni合金層が厚くなりすぎ、基材の柔軟性に追従しきれなくなってクラックを生じやすくなり、耐食性が劣った。
Snが91000μg/dmを超えた比較例14の場合、Sn−Ni合金層が厚くなりすぎ、基材の柔軟性に追従しきれなくなってクラックを生じやすくなり、耐食性が劣った。
{TNi−TSn×(ANi/ASn)}が170000を超えた比較例15の場合、下地層が厚くなりすぎ、基材の柔軟性に追従しきれなくなってクラックを生じやすくなり、耐食性が劣った。
Ni<2200μg/dm2、かつSn−Ni合金層の厚みが30nm未満である比較例16の場合、加熱前後のいずれにおいても接触抵抗が増加し、耐食性が大幅に劣った。
1 金属箔
2 下地層
3 Sn−Ni合金層
4 樹脂層又は樹脂フィルム
10 電磁波シールド用金属箔
100 電磁波シールド材

Claims (8)

  1. 金属箔からなる基材の片面又は両面に、Niからなる下地層が形成され、該下地層の表面にSn−Niからなるか、又は、Sn−Ni合金層であって該Sn−Ni合金層中に前記基材の構成元素を2質量%以下含むか、若しく該Sn−Ni合金層中にP、W、及びFe及びCoの群から選ばれる1種以上の元素を1〜40質量%含むSn−Ni合金層が形成され、
    前記Sn−Ni合金層の表面に純Sn層が存在せず、
    かつ前記Sn−Ni合金層をSEMで表面観察したとき、一つ一つの突起の凸部を取り囲むことのできる最小円の直径の平均値で表される平均径0.1〜2.0μmの複数の針状又は柱状の突起を有さず、
    該Sn−Ni合金層は、Snを20〜80質量%含み、
    Snの総付着量をTSn[μg/dm]、Sn−Ni合金中のSnの割合をASn[質量%]、Niの総付着量をTNi[μg/dm]、Sn−Ni合金中のNiの割合をANi[質量%]としたとき、TSn:500〜91000μg/dm、TNi:2200〜236000μg/dmであり、170000≧{TNi−TSn×(ANi/ASn)}≧1700である電磁波シールド用金属箔。
  2. 前記Sn−Ni合金層の表面にSn酸化物が形成されている請求項1に記載の電磁波シールド用金属箔。
  3. 前記下地層さらに、P、W、Fe及びCoの群から選ばれる1種以上の元素を含む請求項1又は2に記載の電磁波シールド用金属箔。
  4. 前記基材が金、銀、白金、ステンレス、鉄、ニッケル、亜鉛、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金からなる請求項1〜3のいずれかに記載の電磁波シールド用金属箔。
  5. 前記基材がアルミニウムまたはアルミニウム合金であって、前記基材と前記下地層の間に、Zn層が形成されている請求項1〜4のいずれかに記載の電磁波シールド用金属箔。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の電磁波シールド用金属箔の片面に、樹脂層が積層されている電磁波シールド材。
  7. 前記樹脂層は樹脂フィルムであることを特徴とする請求項6に記載の電磁波シールド材。
  8. 請求項6又は7に記載の電磁波シールド材でシールドされたシールドケーブル。
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