JP7008121B1 - 電磁波シールド材 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属層と絶縁層の積層体である電磁波シールド材において、電磁波シールド効果を向上させるとともに、成形加工による金属層の割れの発生を抑制した電磁波シールド材を提供する。【解決手段】Ｎ枚のシールド用金属層と、Ｎ＋１枚の絶縁層とを、接着剤層を介して交互に積層された積層体である電磁波シールド材であって、さらにアース接続用金属層を積層体の最外層に備え、アース接続用金属層の一方の表面のみが、接着剤層を介して絶縁層に積層されており、一方の表面上の接着剤層の厚みをｄ1、ヤング率をε1とし、アース接続用金属層の厚みをｄ2、ヤング率をε2とし、一方の表面上の接着剤層及びアース接続用金属層による複合ヤング率をε3としたとき、以下の関係式を満たす。ε3／ε2＞０．６０ただし、ε3＝ε1（ｄ1／（ｄ1＋ｄ2））＋ε2（ｄ2／（ｄ1＋ｄ2））とする。【選択図】なし

Description

本発明は、電磁波シールド材に関する。とりわけ、本発明は電気・電子機器及びそれらの被覆材又は外装材に関する。
近年、地球環境問題に対する関心が全世界的に高まっており、電気自動車やハイブリッド自動車といった二次電池を搭載した環境配慮型自動車の普及が進展している。これらの自動車においては、搭載した二次電池から発生する直流電流をインバータを介して交流電流に変換した後、必要な電力を交流モータに供給し、駆動力を得る方式を採用するものが多い。インバータのスイッチング動作等に起因して電磁波が発生する。電磁波は車載の音響機器や無線機器等の受信障害となることから、インバータ或いはインバータと共にバッテリーやモータ等を金属製ケース内に収容して、電磁波シールドするという対策が行われてきた（特許文献１：特開２００３－２８５００２号公報）。
また、自動車に限らず、通信機器、ディスプレイ及び医療機器を含め多くの電気・電子機器から電磁波が放射される。電磁波は精密機器の誤作動を引き起こす可能性があり、更には、人体に対する影響も懸念される。このため、電磁波シールド材を用いて電磁波の影響を軽減する各種の技術が開発されてきた。例えば、銅箔と樹脂フィルムとを積層してなる銅箔複合体（積層体）が電磁波シールド材として用いられている（特許文献２：特開平７－２９０４４９号公報）。金属箔は電磁波シールド性を有し、樹脂フィルムは金属箔の補強のために積層される。また、絶縁材料からなる中間層の内側と外側にそれぞれ金属層を積層した電磁波シールド構造も知られている（特許文献３：特許第４６０２６８０号公報）。また、ベース基板と、前記ベース基板の一面に形成されて、金属層および高屈折率層（五酸化ニオブ）を含む複数の反復単位膜で構成された積層部材とを具備する電磁波遮断用光学部材も知られている（特許文献４：特開２００８－２１９７９号公報）。
電磁波シールド材に使用される銅箔などの金属箔（金属層）は、一般的に厚みが数μｍから数十μｍであるために、樹脂フィルムとの積層体に成形加工する際に割れが発生しやすい。そのため、割れを抑えて成形性を向上させることは重要である。
従来、成形性を持つ金属ラミネート材料は食品用途や電池パッケージとして知られており、食品への衛生面への影響やヒートシール性の確保のため樹脂フィルムを金属箔の両面に接着している。しかし、このようなラミネート材料において、金属箔の両面は樹脂フィルムに覆われるため、金属箔をアース接続することは困難である。このようなラミネート材料を電磁波シールド材に適用した場合、電磁波による電流成分によって共振などが発生しシールド効果が低下する。すなわち、アース接続性が悪いことによるシールド効果の頭打ちという課題がある。
また、シールド性を大きく向上する方法として、特許第６２７８９２２号公報（特許文献５）のような技術があるが、少なくとも３枚の金属箔を要する多層構造であるため、アース接続性はさらに低下する。多層に積層したシールド材料は導電性の低い樹脂フィルムを介して接着されるためアースを取るために、特開２０１０－２７８１１９号公報（特許文献６）では、積層体のアースを取り出せる導電体層部を間欠的に残せるようにする技術が開示されている。また、特開２０１２－５３２３４号公報（特許文献７）には、積層体に貫通孔を設けアースを取り出す技術が開示されている。
特開２００３－２８５００２号公報 特開平７－２９０４４９号公報 特許第４６０２６８０号公報 特開２００８－２１９７９号公報 特許第６２７８９２２号公報 特開２０１０－２７８１１９号公報 特開２０１２－５３２３４号公報
特開２０１０－２７８１１９号公報及び特開２０１２－５３２３４号公報のような貫通孔や剥離部を設ける必要があり製造工程が複雑化する。また、特開２０１０－２７８１１９号公報に開示される構成は設計上の自由度が低く、多品種の成形に対応することができなくなる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、一実施形態において、金属層と絶縁層の積層体である電磁波シールド材において、電磁波シールド効果を向上させるとともに、成形加工による金属層の割れの発生を抑制した電磁波シールド材を提供することを課題とする。
本発明者が鋭意検討した結果、アース接続用の金属層を積層体の外側に設け、当該アース接続用の金属層を露出させることで（すなわち、当該アース接続用の金属層を絶縁層で覆わない）、共振を低減しシールド効果を十分に確保することができることを見出した。ただし、金属層を露出させることで、貫通孔や剥離部を設けることより簡便にアースを取ることができるが、その場合、露出する金属層に割れが発生しやすく、成形性が大きく低下するという問題もある。
本発明者はさらに鋭意検討した結果、アース接続用の金属層と隣接する絶縁層との間の接着剤層のヤング率、及び当該アース接続用金属層のヤング率の両方を考慮した複合ヤング率を、当該アース接続用金属層のヤング率に対して一定の条件を満たすように制御することにより、当該アース接続用金属層を露出させた状態で成形加工を行っても、割れの発生を効果的に抑制することができることを見出した。本発明は上記知見に基づき完成したものであり、以下に例示される。
［１］
Ｎ（ただし、Ｎは１以上の整数）枚のシールド用金属層と、Ｎ＋１枚の絶縁層とを、接着剤層を介して交互に積層された積層体である電磁波シールド材であって、さらにアース接続用金属層を前記積層体の最外層に備え、
前記アース接続用金属層の一方の表面のみが、接着剤層を介して前記絶縁層に積層されており、前記一方の表面上の接着剤層の厚みをｄ1、ヤング率をε1とし、前記アース接続用金属層の厚みをｄ2、ヤング率をε2とし、前記一方の表面上の接着剤層及び前記アース接続用金属層による複合ヤング率をε3としたとき、以下の関係式を満たす、
電磁波シールド材。
ε3／ε2＞０．６０
（ただし、ε3＝ε1（ｄ1／（ｄ1＋ｄ2））＋ε2（ｄ2／（ｄ1＋ｄ2））とする。）
［２］
ε3／ε2≧０．７０の関係式を満たす［１］に記載の電磁波シールド材。
［３］
ε3／ε2≧０．８０の関係式を満たす［１］に記載の電磁波シールド材。
［４］
前記複合ヤング率ε3が、２５０００～４５０００ＭＰａである［１］～［３］のいずれか一項に記載の電磁波シールド材。
［５］
各金属層の厚みが４～１００μｍである［１］～［４］のいずれか一項に記載の電磁波シールド材。
［６］
各絶縁層の厚みが４～６００μｍである［１］～［５］のいずれか一項に記載の電磁波シールド材。
［７］
前記シールド用金属層及び前記アース接続用金属層の合計厚みが１５～１５０μｍである［１］～［６］のいずれか一項に記載の電磁波シールド材。
［８］
［１］～［７］のいずれか一項に記載の電磁波シールド材を備えた電気・電子機器用の被覆材又は外装材。
［９］
［８］に記載の被覆材又は外装材を備えた電気・電子機器。
本発明の一実施形態によれば、電磁波シールド効果を向上させるとともに、成形加工による金属層の割れの発生を抑制した電磁波シールド材を提供することができる。
積層体の成形性を評価するために所定条件の加工を行った後の、一部の実施例の積層体試験片の写真である。 積層体の成形性を評価するために所定条件の加工を行った後の、一部の比較例の積層体試験片の写真である。
次に本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
（１．シールド用金属層）
本発明の一実施形態に係る電磁波シールド材を構成するシールド用金属層の材料としては特に制限はないが、交流磁界や交流電界に対するシールド特性を高める観点からは、導電性に優れた金属材料とすることが好ましい。具体的には、導電率が１．０×１０6Ｓ／ｍ（２０℃の値。以下同じ。）以上の金属によって形成することが好ましく、金属の導電率が１０．０×１０6Ｓ／ｍ以上であるとより好ましく、３０．０×１０6Ｓ／ｍ以上であると更により好ましく、５０．０×１０6Ｓ／ｍ以上であると最も好ましい。このような金属としては、導電率が約９．９×１０6Ｓ／ｍの鉄、導電率が約１４．５×１０6Ｓ／ｍのニッケル、導電率が約３３．０×１０6Ｓ／ｍのアルミニウム、導電率が約５８．０×１０6Ｓ／ｍの銅、及び導電率が約６１．４×１０6Ｓ／ｍの銀が挙げられる。導電率とコストの双方を考慮すると、アルミニウム又は銅を採用することが実用性上好ましい。本発明の一実施形態に係る電磁波シールド材を構成するシールド用金属層はすべて同一の金属であってもよいし、層毎に異なる金属を使用してもよい。また、上述した金属を含有する合金を使用することもできる。
シールド用金属表面には接着促進、耐環境性、耐熱及び防錆などを目的とした各種の表面処理層が形成されていてもよい。例えば、金属面が最外層となる場合に必要とされる耐環境性、耐熱性を高めることを目的として、Ａｕめっき、Ａｇめっき、Ｓｎめっき、Ｎｉめっき、Ｚｎめっき、Ｓｎ合金めっき（Ｓｎ－Ａｇ、Ｓｎ－Ｎｉ、Ｓｎ－Ｃｕなど）、クロメート処理などを施すことができる。これらの処理を組み合わせてもよい。コストの観点からＳｎめっきあるいはＳｎ合金めっきが好ましい。また、シールド用金属層と絶縁層との密着性を高めることを目的として、クロメート処理、粗化処理、Ｎｉめっきなどを施すことができる。これらの処理を組み合わせてもよい。粗化処理が密着性を得られやすく好ましい。また、直流磁界に対するシールド効果を高めることを目的として、比透磁率の高い金属めっきを設けることができる。比透磁率の高い金属めっきとしてはＦｅ－Ｎｉ合金めっき、Ｎｉめっきなどが挙げられる。
銅箔を使用する場合、シールド性能が向上することから、純度が高いものが好ましく、純度は好ましくは９９．５質量％以上、より好ましくは９９．８質量％以上である。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔、メタライズによる銅箔等を用いることができるが、屈曲性及び成形加工性（成形加工性には絞り加工性を含む。以下同じ。）に優れた圧延銅箔が好ましい。銅箔中に合金元素を添加して銅合金箔とする場合、これらの元素と不可避的不純物との合計含有量が０．５質量％未満とすることが好ましい。特に、銅箔中に、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種以上を合計で２００～２０００質量ｐｐｍ、及び／又はＰを１０～５０質量ｐｐｍ含有すると、同じ厚みの純銅箔より伸びが向上するので好ましい。
本発明の一実施形態に係る電磁波シールド材を構成するシールド用金属層の厚みは、一枚当たり４μｍ以上であることが好ましい。４μｍ以上であれば取り扱いが難しくなることを回避でき、シールド用金属層の延性が著しく低下したり、積層体の成形加工性が不十分となったりすることを防止できる。また、一枚当たりの箔の厚みが４μｍ未満だと優れた電磁波シールド効果を得るために多数のシールド用金属層を積層する必要が出てくるため、製造コストが上昇するという問題も生じる。このような観点から、シールド用金属層の厚みは一枚当たり１０μｍ以上であることがより好ましく、１５μｍ以上であることが更により好ましく、２０μｍ以上であることが更により好ましく、２５μｍ以上であることが更により好ましく、３０μｍ以上であることが更により好ましい。一方で、一枚当たりの箔の厚みが１００μｍを超えると成形加工性を悪化させることもあるので、箔の厚みは一枚当たり１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましく、４５μｍ以下であることが更により好ましく、４０μｍ以下であることが更により好ましい。
電磁波シールド材を構成するシールド用金属層は一枚でもよいが、成形加工性及びシールド性能を高める観点からは、電磁波シールド材を構成するシールド用金属層を絶縁層を介して複数枚積層することが好ましく、電磁波シールド材の合計厚みを薄くしながらも優れた電磁波シールド特性を確保する観点からは、シールド用金属層を絶縁層を介して２枚以上積層することがより好ましい。シールド用金属層を絶縁層を介して２枚以上積層することで、シールド用金属層の合計厚みが同じだとしてもシールド用金属層が単層の場合やシールド用金属層を絶縁層を介さず２枚積層する場合に比べて、シールド効果が顕著に向上する。シールド用金属層同士を直接重ねても、シールド用金属層の合計厚みが増えることでシールド効果が向上するものの、顕著な向上効果は得られない。つまり、積層体を構成するシールド用金属層を絶縁層を介して複数枚積層すると、同一の電磁波シールド効果を得るのに必要なシールド用金属層の合計厚みを薄くすることができるので、積層体の軽量化と電磁波シールド効果の両立を図ることが可能となる。
これは、シールド用金属層間に樹脂層が存在することで電磁波の反射回数が増えて、電磁波が減衰されることによると考えられる。但し、シールド用金属層の積層枚数は多い方が電磁波シールド特性は向上するものの、積層枚数を多くすると積層工程が増えるので製造コストの増大を招き、また、シールド向上効果も飽和する傾向にあるため、積層体を構成するシールド用金属層は５枚以下であるのが好ましく、４枚以下であるのがより好ましく、３枚以下であることがより好ましい。
本発明の一実施形態において、シールド用金属層を複数層形成する場合、すべてのシールド用金属層が同一の材料で構成されてもよいし、層毎に異なる材料を使用してもよい。また、すべてのシールド用金属層が同一の厚みでもよいし、層毎に厚みが異なってもよい。
従って、本発明の一実施形態に係る電磁波シールド材においては、すべての金属層の合計厚みを１５～１５０μｍとすることができ、１００μｍ以下とすることもでき、８０μｍ以下とすることもでき、６０μｍ以下とすることもできる。なお、後述のように、アース接続用金属層は、その一方の表面が絶縁層に覆われず、アース接続が容易であるということからアース接続用金属層と称するが、電磁波シールド効果を有するという点に関してはシールド用金属層と共通するので、ここでの合計厚みは、すべてのシールド用金属層及びアース接続用金属層の合計厚みを指す。
電磁波シールド材の一定の強度得るためにはシールド用金属層の強度が必要であるが、強度を高めすぎるとシールド用金属層の延性が低下し、割れが発生しやすくなる。そのため、シールド用金属層のヤング率は５０ＭＰａ～２００ＭＰａが好ましく、５０ＭＰａ～１５０ＭＰａがより好ましく、５０ＭＰａ～１００ＭＰａがさらに好ましい。シールド用金属層、及び後述のアース接続用金属層のヤング率の測定方法は後述する。
（２．アース接続用金属層）
本発明の一実施形態において、シールド用金属層と絶縁層との積層体の最外層に、アース接続用金属層が設けられ、当該アース接続用金属層は、その一方の表面のみが接着剤層を介して絶縁層に積層されている。すなわち、当該アース接続用金属層の他方の表面は露出しており、電磁波シールド材の外表面の一部を形成する。
アース接続用金属層は、アース接続が容易であるということからアース接続用金属層と称されているが、電磁波シールド効果を有するという点に関してはシールド用金属層と共通するので、シールド用金属層について説明した組成、表面処理、厚みなどの特徴は、アース接続用金属層についても適用できる。一実施形態においては、電磁波シールド材において、アース接続用金属層は、シールド用金属層と同じ組成、厚みのものを使用してもよい。したがって、本明細書において、「各金属層」との用語を使用する場合、又は単に「金属層」との用語を使用する場合、シールド用金属層及びアース接続用金属層の両方が対象になり得る。
アース接続用金属層の一方の表面は、電磁波シールド材の外表面の一部として露出しているので、当該表面からアース接続用の電流経路を形成することで容易にアース接続することができ、共振を低減でき、電磁波シールド材の電磁波シールド効果が著しく向上する。さらに、電磁波シールド材の適用対象である電気・電子機器の外殻が金属である場合、別段の電流経路を形成しなくても、当該アース接続用金属層を電気・電子機器の外殻と接触するように、電磁波シールド材を配置することによっても、アース接続を実現できる場合がある。
したがって、本実施形態の上記構成により、従来技術のように貫通孔や剥離部を設けなくても、簡便にアースを取ることができ、電磁波シールド効果の向上を期待できる。ただし、貫通孔や剥離部を設けるなどの手段を追加的に採用しても、アース接続を実現できる限り、本実施形態による効果を妨げることはないので、本実施形態は、他のアース接続手段の追加を排除しない。
さらに、本実施形態において、シールド用金属層と、アース接続用金属層とは、上記のように、アース接続用金属層は、その一方の表面が絶縁層に覆われず、アース接続が容易という点で、ほかの金属層と異なるから、便宜的に区別されているだけであり、アース接続用金属層が金属層である以上、電磁波シールド効果を有するし、逆にシールド用金属層に対して、アース接続手段を設けることも可能である。ただし、シールド用金属層は、その両面が絶縁層により覆われている点でアース接続が容易ではない。シールド用金属層をアース接続する手段としては、限定的ではないが、従来技術のように貫通孔や剥離部を設けることが考えられる。
（３．絶縁層）
本発明の一実施形態に係る電磁波シールド材において、複数枚のシールド用金属層を積層することによる電磁波シールド効果の顕著な改善は、シールド用金属層とシールド用金属層の間に絶縁層を挟み込むことで得られる。シールド用金属層同士を直接重ねても、シールド用金属層の合計厚みが増えることでシールド効果が向上するものの、顕著な向上効果は得られない。これは、シールド用金属層間に絶縁層が存在することで電磁波の反射回数が増えて、電磁波が減衰されることによると考えられる。
絶縁層としては、金属層とのインピーダンスの差が大きいものの方が、優れた電磁波シールド効果を得る上では好ましい。大きなインピーダンスの差を生じさせるには、絶縁層の比誘電率が小さいことが必要であり、具体的には１０（２０℃の値。以下同じ。）以下であることが好ましく、５．０以下であることがより好ましく、３．５以下であることが更により好ましい。比誘電率は原理的には１．０より小さくなることはない。一般的に手に入る材料では低くても２．０程度であり、これ以上低くして１．０に近づけてもシールド効果の上昇は限られている一方、材料自体が特殊なものになり高価となる。コストと作用との兼ね合いを考えると、比誘電率は２．０以上であることが好ましく、２．２以上であることがより好ましい。
具体的には、絶縁層を構成する材料としてはガラス、金属酸化物、紙、天然樹脂、合成樹脂が挙げられ、加工性の観点から、樹脂、特に合成樹脂が好ましい。したがって、本発明の一実施形態においては、絶縁層は樹脂層である。これらの材料には炭素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維などの繊維強化材を混入させることも可能である。合成樹脂としては、入手のしやすさや加工性の観点から、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）及びＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等のポリエステル、ポリエチレン及びポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、液晶ポリマー、ポリアセタール、フッ素樹脂、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリビニルアルコール、尿素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレンブタジエンゴム等が挙げられ、これらの中でも加工性、コストの理由によりＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリアミド、ポリイミドが好ましい。合成樹脂はウレタンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ウレタン系、アミド系などのエラストマーとすることもできる。本発明の一実施形態に係る電磁波シールド材に使用する絶縁層はすべて同一の樹脂材料で構成されてもよいし、層毎に異なる樹脂材料を使用してもよい。
樹脂材料はフィルム状や繊維状の形態で積層することができる。また、シールド用金属層に未硬化の樹脂組成物を塗布後に硬化させることで樹脂層を形成してもよいが、金属層に貼付可能な樹脂フィルムとするのが製造しやすさの理由により好ましい。特にＰＥＴフィルムを好適に用いることができる。特に、ＰＥＴフィルムとして２軸延伸フィルムを用いることにより、シールド材の強度を高めることができる。
絶縁層の厚みは特に制限されないが、一枚当たりの厚みが４μｍより薄いとシールド材の（伸び）破断歪が低下する傾向にあることから、絶縁層の一枚当たりの厚みは４μｍ以上であることが好ましく、７μｍ以上であることがより好ましく、９μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることが更により好ましく、２０μｍ以上であることが更により好ましく、４０μｍ以上であることが更により好ましく、８０μｍ以上であることが更により好ましく、１００μｍ以上であることが更により好ましい。一方、一枚当たりの厚みが６００μｍを超えてもシールド材の（伸び）破断歪が低下する傾向にある。そこで、絶縁層の一枚当たりの厚みは６００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましく、４００μｍ以下であることがより好ましく、２５０μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがさらにより好ましい。本発明の一実施形態において、すべての絶縁層が同一の厚みでもよいし、層毎に厚みが異なってもよい。
本発明の一実施形態において、絶縁層は樹脂層である。一般的に、樹脂層は金属層と比較して延性が高い。このため、各シールド用金属層の両面を樹脂層によりサポートすることにより、シールド用金属層の延性が顕著に向上し、積層体の成形加工性が有意に向上する。シールド用金属層同士を直接重ねても成形加工性の向上効果を得ることはできない。
樹脂層表面には金属層との密着性促進などを目的とした各種の表面処理が行われてもよい。例えば、樹脂層のシールド用金属層との貼合面にプライマーコートやコロナ処理を行うことでシールド用金属層との密着性を高めることができる。
（４．接着剤層）
本発明の一実施形態において、シールド用金属層は、絶縁層との間に接着剤層を介して積層された構造である。接着剤としては特に制限はないが、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、ウレタン系、ポリエステル系、シリコーン樹脂系、酢酸ビニル系、スチレンブタジエンゴム系、ニトリルゴム系、フェノール樹脂系、シアノアクリレート系などが挙げられ、製造しやすさとコストの理由により、ウレタン系、ポリエステル系、酢酸ビニル系が好ましい。本発明の一実施形態において、接着剤層を複数形成する場合、すべての接着剤層が同一の材料で構成されてもよいし、層毎に異なる材料を使用してもよい。
また、本発明の一実施形態において、アース接続用金属層は、絶縁層との間にも、接着剤層を介して積層された構造である。アース接続用金属層と絶縁層との間の接着剤は、シールド用金属層と絶縁層との間の接着剤と異なるものであってもよく、同一であってもよいが、同一のものであることが生産性の観点から好ましい。
接着剤は一般的に樹脂層や金属層と比較して強度が低い。従って接着剤層が厚すぎる場合、樹脂層を積層することによる金属層の延性向上を阻害する傾向にある。一方、接着剤層が薄すぎると金属層と樹脂層の界面全体に接着剤を塗布するのが難しく、未接着部ができてしまう。そこで、接着剤層の厚みｄ1は１μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以上１５μｍ以下がより好ましく、２μｍ以上１０μｍ以下が更により好ましい。なお、接着剤層の厚みｄ1の測定方法は後述する。
絶縁層を積層することによる金属層の延性向上を阻害しないために、接着剤層の強度を高めることもできるが、強度を高めすぎると接着剤層の延性が低下する傾向にあり、逆に延性向上を阻害する。一方、接着剤層が柔らかくなりすぎると、上述の厚さ範囲においても延性向上を阻害してしまう。接着剤層のヤング率ε1は１ＭＰａ～１５００ＭＰａが好ましく、３ＭＰａ～１０００ＭＰａがより好ましく、５ＭＰａ～８００ＭＰａがさらに好ましい。接着剤層のヤング率ε1の測定方法は後述する。接着剤層のヤング率は、例えば、接着剤組成物のうち、硬化剤の量を調整することにより調整可能である。
（５．電磁波シールド材）
本発明の一実施形態において、Ｎ（ただし、Ｎは１以上の整数）枚のシールド用金属層と、Ｎ＋１枚の絶縁層とを、接着剤層を介して交互に積層された積層体である電磁波シールド材であって、さらにアース接続用金属層を前記積層体の最外層に備え、
前記アース接続用金属層の一方の表面のみが、接着剤層を介して前記絶縁層に積層されており、前記一方の表面上の接着剤層の厚みをｄ1、ヤング率をε1とし、前記アース接続用金属層の厚みをｄ2、ヤング率をε2とし、前記一方の表面上の接着剤層及び前記アース接続用金属層による複合ヤング率をε3としたとき、以下の関係式を満たす、
電磁波シールド材が提供される。
ε3／ε2＞０．６０
（ただし、ε3＝ε1（ｄ1／（ｄ1＋ｄ2））＋ε2（ｄ2／（ｄ1＋ｄ2））とする。）
Ｎは、１以上の整数であれば特に制限されず、Ｎを大きくすることでより高い電磁波シールド効果を得ることができる。ただし、前述のように、典型的には、Ｎは１、２、３、４、又は５である。
本発明の一実施形態において、アース接続用金属層の両面のうち、接着剤層を介して絶縁層と積層されている表面上の接着剤層の厚みをｄ1、ヤング率をε1とし、前記アース接続用金属層の厚みをｄ2、ヤング率をε2とし、当該接着剤層及びアース接続用金属層による複合ヤング率ε3を、ε3＝ε1（ｄ1／（ｄ1＋ｄ2））＋ε2（ｄ2／（ｄ1＋ｄ2））の式により計算すると、ε3／ε2＞０．６０の関係式を満たす。
接着剤層及びアース接続用金属層による複合ヤング率ε3と、アース接続用金属層のヤング率ε2とが上記関係式を満たすことにより、積層体についてパンチング加工や絞り加工などの成形加工を行う際、アース接続用金属層の割れの発生を有効に抑えることができる。理論により本発明を制限する意図はないが、上記関係式を満たすことにより、アース接続用金属層と接着剤層の変形量に差が生じづらくなることで、アース接続用金属層及び／又は金属層に発生する局所くびれを抑制し、結果として割れが発生しにくくなると推測される。
この観点から、本発明の好ましい実施態様において、接着剤層及びアース接続用金属層による複合ヤング率ε3は、ε3／ε2≧０．７０の関係式を満たし、さらに好ましい実施態様において、接着剤層及びアース接続用金属層による複合ヤング率ε3は、ε3／ε2≧０．８０の関係式を満たし、さらに好ましい実施態様において、接着剤層及びアース接続用金属層による複合ヤング率ε3は、ε3／ε2≧０．８５の関係式を満たし、さらに好ましい実施態様において、接着剤層及びアース接続用金属層による複合ヤング率ε3は、ε3／ε2≧０．９０の関係式を満たす。接着剤層及びアース接続用金属層による複合ヤング率ε3とε2との比率ε3／ε2の上限は特に制限しないが、技術上の困難及び実際の必要性の観点から、典型的には０．９５以下とすることができ、０．９０以下とすることができ、０．８６以下とすることができ、０．８０以下とすることができる。
また、接着剤層及びアース接続用金属層による複合ヤング率ε3とε2との比率ε3／ε2を上記範囲にすることを容易にするためには、複合ヤング率ε3が、例えば２５０００～４５０００ＭＰａの範囲内であることが好ましく、２６５００～４５０００ＭＰａの範囲内であることがより好ましく、２９０００～４５０００ＭＰａの範囲内であることがさらにより好ましい。
本発明の各実施形態に係る電磁波シールド材は、特に電気・電子機器（例えば、インバータ、通信機、共振器、電子管・放電ランプ、電気加熱機器、電動機、発電機、電子部品、印刷回路、医療機器等）の被覆材又は外装材、電気・電子機器に接続されたハーネスや通信ケーブルの被覆材、電磁波シールドシート、電磁波シールドパネル、電磁波シールド袋、電磁波シールド箱、電磁波シールド室など各種の電磁波シールド用途に利用することが可能である。
以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらは本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。
表１に記載の各金属層及び絶縁層を準備して、実施例及び比較例の電磁波シールド材を作製した。表１に記載の各記号は以下を示す。
Ｃｕ：圧延銅箔（２０℃での導電率：５８．０×１０6Ｓ／ｍ）
Ａｌ：アルミ箔（２０℃での導電率：３３．０×１０6Ｓ／ｍ）
ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレートフィルム（２０℃での比誘電率：３．０）
Ｍ：金属層（それぞれの例における金属層を意味する）
接着剤として、ウレタン系接着剤を準備し、適宜硬化剤を添加して表１中のヤング率ε1を有する接着剤を作成した。
上記の金属箔及び樹脂フィルムを用いて、表１に記載の積層構造の各種積層体を作製した。表１中、「構成」の欄に記載の部材の順番は、実際の積層体の順番と一致する。金属層及び絶縁層の貼合面の面積は同じとし、互いにはみ出さないように積層した。絶縁層の貼合面に、接着剤をコントロールコーター（株式会社井元製作所製）で所定量塗布した。塗工速度は５０ｍｍ／ｍｉｎとした。次に真空加熱プレス機で８０℃×３０ｍｉｎプレスした後、硬化反応を促進するため４０℃にした恒温槽内で７日間保持して金属層と絶縁層を密着積層した。
（接着剤層の厚みｄ1の測定）
卓上コーターにてコントロールコーター（株式会社井元製作所製）を用いて、Ｃｕ箔上に上記硬化剤添加後のウレタン系接着剤を塗布し、４０℃熱した恒温槽で７日間反応させた。その後、Ｃｕ箔を幅方向に４分割し、長手方向１０ｍｍ置きにマイクロメータを用いて測長をした。５回の測定の平均値からＣｕ箔板厚を引き、長手方向及び幅方向のすべての平均値を算出し、その平均値を接着剤層の厚みの測定値とした。そして、当該測定値を、同条件で接着剤層を形成した積層体における接着剤層の厚みｄ1とした。
（接着剤層のヤング率ε1の測定）
テフロン（登録商標）シート上に厚さ５０μｍとなるように、各例における、上記硬化剤添加後のウレタン系接着剤を塗布し、４０℃の乾燥炉に入れて７日間硬化した。その後、ＪＩＳ Ｋ７１２７に基づき引張試験を行った。試験片形状は、幅１２．７ｍｍ、チャック間距離は１００ｍｍとした。引張速度は５０ｍｍ／ｍｉｎとした。当該引張試験により得られるヤング率を接着剤層のヤング率の測定値とした。そして、当該測定値を、同組成の接着剤を用いて接着剤層を形成した積層体における接着剤層のヤング率ε1とした。
（アース接続用金属層の厚みｄ2の測定）
アース接続用金属層の厚みｄ2は、当該金属層を幅方向に４分割し、長手方向１０ｍｍ置きにマイクロメータを用いて５回測長をした。５回の測定の平均値から長手方向及び幅方向のすべての平均値を算出し、その平均値をアース接続用金属層の厚みｄ2の測定値とした。
（アース接続用金属層のヤング率ε2の測定）
各例のアース接続用金属層（一方の表面のみが絶縁層と積層される金属層）につき、幅１２．７ｍｍの試験片を切り出し、チャック間距離を１００ｍｍとし、引張速度を５０ｍｍ／ｍｉｎとし、ＪＩＳ Ｋ７１２７に基づき引張試験を行い、ヤング率を測定した。
（成形性の評価）
ＦＬＤ（成形限界線図）用の金型を用いて成型限界を評価した。金型はＩＳＯ－１２００４－２－２００８で記載されている大きさを２５％に縮小して設計した。パンチの寸法はｄ＝２２．５ｍｍ、パンチ肩Ｒ６ｍｍであった。金型の押さえ圧力は、初期圧として４０００Ｎであり、金属－樹脂複合体の試験片を抑えるには十分な圧力であった。各例の積層体について、φ６０ｍｍの円形の試験片を切り出し、パンチ押し出し深さを１ｍｍ～８ｍｍとして各試験片を成形加工した。各試験片について目視で確認し、同箔種においてアース接続用金属層を貫通する割れが観察される場合には割れありとして「×」と評価し（図２参照）、アース接続用金属層を貫通する割れが観察されない場合には正常として「〇」と評価した（図１参照）。
（電磁波シールド効果の評価）
各例の積層体を電磁波シールド効果評価装置（テクノサイエンスジャパン社 型式ＴＳＥＳ－ＫＥＣ）に設置して、周波数を１ＭＨｚとし、２０℃の条件下で、ＫＥＣ法により電磁波シールド効果を評価した。評価基準は以下のとおりである。
〇：積層体に使用されている箔厚を合計した厚みの理想的な磁界シールド効果よりも高い値を示す。
×：積層体に使用されている箔厚を合計した厚みの理想的な磁界シールド効果よりも低い値を示す。
なお、理想的な磁界シールド効果ＳＥ（ｄＢ）はシェルクノフの式を利用して算出した。
まず、入射波、反射波及び透過波の（電界，磁界）をそれぞれ入射波（Ｅxi，Ｈyi）、反射波（Ｅxr，Ｈyr）、透過波（Ｅxt，Ｈyt）とすると、入射側の電磁界（Ｅx1，Ｈy1）及び透過側の電磁界（Ｅx2，Ｈy2）は次式で表される。
Ｅx1＝Ｅxi＋Ｅxr ・・・ （１）
Ｈy1＝Ｈyi＋Ｈyr＝（Ｅxi＋Ｅxr）／Ｚ0 ・・・ （２）
Ｅx2＝Ｅxt ・・・ （３）
Ｈy2＝Ｈyt＝Ｅxt／Ｚ0 ・・・ （４）
式中、Ｚ0は、真空の波動インピーダンスである。
また、電磁波シールド材１０の伝搬定数γ、電磁波シールド材１０の波動インピーダンスＺcは次式で表される。
Figure 0007008121000001
 式中、ｊは虚数単位、ωは角周波数（ω＝２πｆ、ｆは周波数）、μは透磁率、σは電気伝導度、εは誘電率である。
このとき、入射側の電磁界（Ｅx1，Ｈy1）は、透過側の電磁界（Ｅx2，Ｈy2）をもとに、伝送Ｆ行列と呼ばれる四端子行列を用いて次のように表される。
Figure 0007008121000002
式中、ＡはＣｏｓｈ（γ・ｄ）、ＢはＺc・ｓｉｎｈ（γ・ｄ）、Ｃはｓｉｎｈ（γ・ｄ）／Ｚc、ＤはＣｏｓｈ（γ・ｄ）、ｄは電磁波シールド材１０の厚さである。
式（１）～（４）を式（５）に代入し、ＥxiとＥxt以外の変数を消去すると、入射波の電界強度Ｅxiと透過波の電界強度Ｅxtとの関係が得られ、透過損失であるシールド効果ＳＥ（ｄＢ）は、次式より求められる。
Figure 0007008121000003
Figure 0007008121000004
（考察）
表１によると、接着剤層及びアース接続用金属層による複合ヤング率ε3とε2との比率ε3／ε2がε3／ε2＞０．６０の関係式を満たす場合、良好な電磁波シールド効果が得られたのはもちろん、成形加工によるアース接続用金属層を貫通する割れも発生せず、成形性は良好であった。

Claims (9)

  1. Ｎ（ただし、Ｎは１以上の整数）枚のシールド用金属層と、Ｎ＋１枚の絶縁層とを、接着剤層を介して交互に積層された積層体である電磁波シールド材であって、さらにアース接続用金属層を前記積層体の最外層に備え、
    前記アース接続用金属層の一方の表面のみが、接着剤層を介して前記絶縁層に積層されており、前記一方の表面上の接着剤層の厚みをｄ1、ヤング率をε1とし、前記アース接続用金属層の厚みをｄ2、ヤング率をε2とし、前記一方の表面上の接着剤層及び前記アース接続用金属層による複合ヤング率をε3としたとき、以下の関係式を満たす、
    電磁波シールド材。
    ε3／ε2＞０．６０
    （ただし、ε3＝ε1（ｄ1／（ｄ1＋ｄ2））＋ε2（ｄ2／（ｄ1＋ｄ2））とする。）
  2. ε3／ε2≧０．７０の関係式を満たす請求項１に記載の電磁波シールド材。
  3. ε3／ε2≧０．８０の関係式を満たす請求項１に記載の電磁波シールド材。
  4. 前記複合ヤング率ε3が、２５０００～４５０００ＭＰａである請求項１～３のいずれか一項に記載の電磁波シールド材。
  5. 各金属層の厚みが４～１００μｍである請求項１～４のいずれか一項に記載の電磁波シールド材。
  6. 各絶縁層の厚みが４～６００μｍである請求項１～５のいずれか一項に記載の電磁波シールド材。
  7. 前記シールド用金属層及び前記アース接続用金属層の合計厚みが１５～１５０μｍである請求項１～６のいずれか一項に記載の電磁波シールド材。
  8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の電磁波シールド材を備えた電気・電子機器用の被覆材又は外装材。
  9. 請求項８に記載の被覆材又は外装材を備えた電気・電子機器。
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