TW202146682A - 電磁波透過性金屬光澤構件、及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種電磁波透過性金屬光澤構件，該電磁波透過性金屬光澤構件具備：基體、及形成於前述基體上之金屬層，且前述金屬層包含在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分，前述金屬層包含：含有鋁元素之部分、及含有銦元素之部分，前述含有銦元素之部分偏重存在於前述金屬層內，前述金屬層之前述含有銦元素之部分之體積分率(體積%)為5～40體積%。
Description
本發明係關於一種電磁波透過性金屬光澤構件、及其製造方法。
先前，具有電磁波透過性及金屬光澤之構件因兼具緣於其金屬光澤之外觀之高級感、及電磁波透過性，而被適宜地用於收發電磁波之裝置。
於對於金屬光澤色調之構件使用金屬之情形下，電磁波之收發實質上無法進行或受妨礙。因此，為了不妨礙電磁波之收發，且不損害設計性，而必須要有兼具金屬光澤與電磁波透過性之兩者之電磁波透過性金屬光澤構件。
如此之電磁波透過性積層構件作為收發電磁波之裝置，對於需要通訊之各種機器、例如設置有智慧型鑰匙之汽車之車門把手、車載通訊機器、行動電話、個人電腦等電子機器等之應用受期待。進而，近年來，伴隨著IoT技術之發展，於先前不進行通訊等之冰箱等之家電產品、生活機器等寬廣領域之應用亦受期待。
關於電磁波透過性金屬光澤構件，於專利文獻1中，曾記載一種電磁波透過性金屬光澤構件，該電磁波透過性金屬光澤構件之特徵在於具備：設置於基體之面之含氧化銦層、及積層於前述含氧化銦層之金屬層，且前述金屬層包含在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2018-69462號公報
[發明所欲解決之問題]
於上述之電磁波透過性金屬光澤構件中，當彎曲、延伸而製造3D成形物時，有在伸長率變高之部位產生裂痕，產生白濁或變色之問題。此乃因為若金屬層介隔著含氧化銦層等之基底層形成，則產生因上述之基底層引起之破裂。若產生裂痕，產生白濁或變色，則損害金屬光澤，無法兼顧良好的電磁波透過性與光亮性。
本發明係為了解決上述問題而完成者，目的在於提供一種具備優異之電磁波透過性及光亮性，且抑制因延伸產生之裂痕及因其起因之白濁或變色之電磁波透過性金屬光澤構件。
[解決問題之技術手段]
本發明者等人為了解決上述問題而反覆深入探討之結果，發現了藉由在基體上不連續地具備金屬層，而可解決上述問題，其中前述金屬層包含：含有鋁元素之部分、及含有銦元素之部分，且含有銦元素之部分偏重存在於金屬層內，且將含有銦元素之部分之體積分率設於特定範圍，而完成本發明。
亦即，本發明如以下般。
[1]一種電磁波透過性金屬光澤構件，其具備：基體、及形成於前述基體上之金屬層；且前述金屬層包含在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分；前述金屬層包含：含有鋁元素之部分、及含有銦元素之部分；前述含有銦元素之部分偏重存在於前述金屬層內；前述金屬層之前述含有銦元素之部分之體積分率(體積%)為5～40體積%。
[2]如前述[1]之電磁波透過性金屬光澤構件，其中前述含有銦元素之部分於前述金屬層內，偏重存在於與前述基體為相反側。
[3]如前述[1]或[2]之電磁波透過性金屬光澤構件，其中前述金屬層之厚度為10 nm～200 nm。
[4]如前述[1]至[3]中任一項之電磁波透過性金屬光澤構件，其中前述複數個部分形成為島狀。
[5]如前述[1]至[4]中任一項之電磁波透過性金屬光澤構件，其中前述基體為基材膜、樹脂成型物基材、或應賦予金屬光澤之物品之任一者。
[6]如前述[1]至[5]中任一項之電磁波透過性金屬光澤構件，其中以伸長率20%進行拉伸試驗時之前述金屬層之裂痕寬度為150 nm以下。
[7]如前述[1]至[6]中任一項之電磁波透過性金屬光澤構件，其中以伸長率20%進行拉伸試驗時之依據JIS Z 8722之幾何條件c且使用分光測色儀而測定到之Y值(SCE)為0.3以下。
[8]一種製造前述[1]至[7]中任一項之電磁波透過性金屬光澤構件之方法，其包含：
第1步驟，其在基體上，形成包含至少含有銦元素、且在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分之層；及第2步驟，其於在前述第1步驟中形成之前述層上，對含有鋁元素之金屬進行蒸鍍。
[9]如前述[8]之方法，其中在前述第1步驟中，於實質上不含有氧之氣體環境下，藉由濺射，形成前述層。
[發明之效果]
根據本發明，可提供一種具備優異之電磁波透過性及光亮性，且抑制因延伸產生之裂痕、及因其引起之白濁或變色之電磁波透過性金屬光澤構件。
本發明之實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件具備：基體、及形成於前述基體上之金屬層，且前述金屬層包含在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分，前述金屬層包含：含有鋁元素之部分、及含有銦元素之部分，前述含有銦元素之部分偏重存在於前述金屬層內，前述金屬層之前述含有銦元素之部分之體積分率(體積%)為5～40體積%。
以下，參照附圖，且詳細地說明本發明，但本發明並非係限定於以下之實施形態者，於不脫離本發明之要旨之範圍內，可任意變化而實施。又，表示數值範圍之「～」係以包含記載於其前後之數值作為下限值及上限值之含義來使用。
＜1.基本構成＞
本發明之實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件具備：基體、及形成於前述基體上之金屬層，且前述金屬層包含在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分。
於圖1(a)中顯示本發明之一實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件1之概略剖視圖，又，於圖1(b)中顯示本發明之一實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件1之表面之電子顯微鏡相片(SEM圖像)之一例。此外，電子顯微鏡相片之圖像尺寸為6.25 μm×4.65 μm。
如圖1(a)所示，電磁波透過性金屬光澤構件1包含：基體10、及形成於基體10之上之金屬層12。
電磁波透過性金屬光澤構件1較佳為於基體10上形成有不連續之狀態之金屬層12，於基體10與金屬層12之間不形成基底層。藉由在基體10與金屬層12之間不形成基底層，而可抑制由因延伸所致之基底層之破裂引起之裂痕之產生。此外，若為引起裂痕之產生之虞較少之層(保護層)等，則可設置於基體10與金屬層12之間。細節於下述＜4.其他之層＞中說明。
金屬層12包含複數個部分12a。該等部分12a於至少一部分中相互為不連續之狀態，換言之於至少一部分中由間隙12b隔開。由於由間隙12b隔開，故該等部分12a之薄片電阻變大，由於與電波之相互作用降低，故可使電波透過。該等各部分12a係藉由對金屬進行蒸鍍而形成之濺鍍粒子之集合體。於濺鍍粒子於基體10等之基體上形成薄膜時，在基體上之粒子之表面擴散性對薄膜之形狀造成影響。
此外，於本說明書中言及之「不連續之狀態」意指由間隙12b相互隔開，其結果被相互電性絕緣之狀態。藉由被電性絕緣，而薄片電阻變大，獲得所期望之電磁波透過性。不連續之形態無特別限定，例如包含島狀、裂痕構造等。
圖1(b)係電磁波透過性金屬光澤構件1之金屬層之表面之電子顯微鏡相片(SEM圖像)。「島狀」係如圖1(b)所示般，意指濺鍍粒子之集合體即粒子彼此各自獨立，該等粒子相互略微分開、或以局部接觸之狀態鋪滿之構造。
又，裂痕構造係金屬薄膜由裂痕分斷之構造。此外，上述之裂痕構造與在上述之延伸時產生破裂(裂痕)有所區別。
裂痕構造之金屬層12例如可藉由在基體上設置金屬薄膜層，並將其彎曲延伸，於金屬薄膜層產生裂痕而形成。此時，藉由在基體與金屬薄膜層之間，設置包含伸縮性較差、亦即易於藉由延伸產生裂痕之素材之脆性層，而可容易形成裂痕構造之金屬層12。
如上述般，金屬層12成為不連續之態樣無特別限定，基於生產效率之觀點較佳為設為「島狀」。
電磁波透過性金屬光澤構件1之電磁波透過性可藉由例如電波透過衰減量而評估。電波透過衰減量例如可以在實施例中後述之方法測定。
具體而言，可利用KEC法測定評估治具及安捷倫(Agilent)公司製光譜分析儀CXA signal Analyzer NA9000A，評估28 GHz之電波透過衰減量。因毫米波雷達之頻帶(76～80 GHz)之電磁波透過性、與微波頻帶(28 GHz)之電磁波透過性存在相關性，表示較接近之值，而將微波頻帶(28 GHz)之電磁波透過性、亦即微波電場透過衰減量設為指標。
微波頻帶(28 GHz)之電波透過衰減量較佳為1[-dB]以下，更佳為0.3[-dB]以下，進一步更佳為0.1[-dB]以下。藉由將微波頻帶(28 GHz)之電波透過衰減量設為1[-dB]以下，而可避免20%以上之電波被截斷之問題。
電磁波透過性金屬光澤構件1之光亮性(外觀)可藉由測定例如Y值(SCI)、Y值(SCE)、及b*值等而評估。Y值(SCI)、Y值(SCE)、及b*值可依據JIS Z 8722之幾何條件c且使用分光測色儀來測定。
於進行延伸後之光亮性(外觀)之評估之情形下，例如，利用拉伸試驗機，於以150℃、5 mm/分鐘之延伸速度、伸長率20%實施完拉伸試驗之後，進行評估。
拉伸試驗後之Y值(SCI)越大，表示越可抑制因延伸所致之光亮性之減少。拉伸試驗後之Y值(SCI)較佳為40以上，更佳為50以上，進一步更佳為55以上。若Y值(SCI)為40以上，則光亮性成為良好，外觀優異。
又，拉伸試驗後之Y值(SCE)越小，表示越可抑制因延伸所致之白濁。拉伸試驗後之Y值(SCE)較佳為1以下，更佳為0.3以下，進一步更佳為0.1以下。若Y值(SCE)為1以下，則抑制外觀之白濁，外觀優異。
b*值表示藍色至黃色之色調之強度。於拉伸試驗前之b*值為-4以下之情形下，因色調帶有藍色而並不令人滿意。又，於拉伸試驗前之b*值為4以上之情形下，因色調帶有黃色而並不令人滿意。
又，拉伸試驗後之b*值較佳為未達4，更佳為未達3，進一步更佳為未達2。若拉伸試驗後之b*值未達4，則可抑制因延伸所致之黃色色調之產生，呈現自然之色調(銀色)，外觀優異。又，拉伸試驗後之b*值較佳為-1以上。若拉伸試驗後之b*值為-1以上，則可抑制因延伸所致之藍色色調之產生，呈現自然之色調(銀色)，外觀優異。
電磁波透過性金屬光澤構件1之延伸性可藉由測定拉伸試驗後之金屬層之裂痕寬度而評估。拉伸試驗例如可以與上述光亮性(外觀)同樣之方法進行。可謂拉伸試驗後之金屬層之裂痕寬度越小，越可抑制因延伸所致之裂痕之產生，而表示耐延伸性優異。拉伸試驗後之金屬層之裂痕寬度較佳為170 nm以下，更佳為160 nm以下，進一步更佳為150 nm以下。
＜2.基體＞
作為基體10，基於電磁波透過性之觀點，例如，可舉出基材膜、樹脂成型物基材、或應賦予金屬光澤之物品。
更具體而言，作為基材膜，例如可利用包含聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸丁二酯 、聚醯胺、聚氯乙烯、聚碳酸酯(PC)、環烯烴聚合物(COP)、聚苯乙烯、聚丙烯(PP)、聚乙烯、聚環烯烴、聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸系聚合物(PMMA)、ABS等之均聚物或共聚物之透明膜。
根據該等構件，不會對光亮性及電磁波透過性造成影響。惟，基於後續形成金屬層12之觀點，較佳為可耐蒸鍍等之高溫者。因而，於上述材料之中，例如，較佳為聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚丙烯酸系聚合物、聚碳酸酯、環烯烴聚合物、ABS、聚丙烯、及聚胺基甲酸酯。其中，因耐熱性與成本之平衡良好，而以聚對苯二甲酸乙二酯及環烯烴聚合物、聚碳酸酯、聚丙烯酸系聚合物為佳。
基材膜可為單層膜，亦可為積層膜。基於易於加工性等，厚度例如較佳為6 μm～250 μm左右。為了增強與金屬層12之附著力，而可施以電漿處理或易接著處理等。又，較佳為不含有粒子者。
此處，應注意基材膜只是可於其表面上形成金屬層12之對象(基體10)之一例之點。於基體10，如上述般，除了基材膜以外，亦含有樹脂成型物基材、應賦予金屬光澤之物品其本身。作為樹脂成型物基材、及應賦予金屬光澤之物品，例如可舉出：車輛用構造零件、車輛搭載用品、電子機器之殼體、家電機器之殼體、構造用零件、機械零件、各種汽車用零件、電子機器用零件、家具、廚房用品等之面向生活用動產之用途、醫療機器、建築材料之零件、其他之構造用零件及外裝用零件等。
＜3.金屬層＞
金屬層12形成於基體10之上。如上述般，金屬層12可直接設置於基體10之面，亦可介隔著引起因設置於基體10之面之保護層等之延伸所致之裂痕產生之虞較少之層而間接設置。金屬層12係具有金屬色調之外觀之層，較佳為具有金屬光澤之層。
金屬層12包含：含有鋁元素之部分、及含有銦元素之部分。含有鋁元素之部分如圖2(a)、(b)之白色箭頭所示般，通常佔金屬層12之主要之區域。又，含有鋁元素之部分與含有銦元素之部分在同一金屬層內分別包含1個以上。亦即，利用圖1(a)進行說明，於至少1個部分12a內包含含有鋁元素之部分、及含有銦元素之部分之兩者。此外，部分12a積層有含有鋁元素之金屬層、及含有銦元素之金屬層而形成等之含有鋁元素之部分與含有銦元素之部分存在於不同之金屬層中，於同一金屬層內不包含含有鋁元素之部分與含有銦元素之部分之兩者之態樣，不包含於本發明之實施形態。
金屬層12中之含有鋁元素之部分之體積分率(體積%)較佳為60體積%以上，更佳為75體積%以上，進一步更佳為90體積%以上。藉由金屬層12中之含有鋁元素之部分之體積分率為60體積%以上，而可實現充分的光亮性，且可呈現自然之色調。
含有鋁元素之部分除了含有鋁以外，較佳為含有當然可發揮充分的光亮性、且熔點較低者。此乃因為含有鋁元素之部分較佳為藉由因蒸鍍引起之薄膜生長而形成。基於如此之理由，作為含有鋁元素之部分，熔點為約1000℃以下之金屬為適用，例如，可含有選自鋅(Zn)、鉛(Pb)、銅(Cu)、銀(Ag)之至少一種金屬、及以該金屬為主成分之合金之任一者。
於金屬層中如何包含含有鋁元素之部分無特別限定，但較佳為含有鋁元素之部分之至少一部分與基體接觸(於在基體上設置有其他之層之情形下，與該其他之層接觸)。亦即，較佳為含有鋁元素之部分存在於基體側。藉此，於隔著基體觀察到之外觀中亦可維持較高之光亮性。
於金屬層12中偏重存在含有銦元素之部分。含有銦元素之部分如圖2(a)、(b)之黑色箭頭所示般，於金屬層12中，含有銦元素之部分偏靠金屬層12中之任一部位而存在，而非均一地散佈。若含有銦元素之部分偏重存在於金屬層12中，則可以由上述含有鋁元素之部分包圍之方式偏重存在於金屬層12中，亦可如圖2(a)、(b)所示般偏重存在於含有鋁元素之部分之上部附近、亦即與基體為相反側(金屬層12之表面側)，無特別限定。其中，較佳為含有銦元素之部分偏重存在於與基體為相反側。藉此，於隔著基體觀察到之外觀中亦可維持較高之光亮性。
對於獲得如此之含有銦元素之部分偏重存在之金屬層12，如在下述＜5.電磁波透過性金屬光澤構件之製造方法＞中所說明般，首先，於基體10上形成含有銦元素、且包含在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分之層。繼而，於所形成之上述不連續層之上，對含有鋁元素之金屬靶材進行蒸鍍。藉此，獲得含有銦元素之部分偏重存在之金屬層12。針對獲得上述之金屬層12之理由，並不明確，但如以下般推測。
亦即，若當在基體10上形成不連續層後，於上述之不連續層之上對含有鋁元素之金屬靶材進行蒸鍍(濺鍍製膜等)，則一面維持不連續之形狀，一面鋁元素等之金屬於不連續層之上連續生長，於不連續層之上形成含鋁層。若藉由上述之蒸鍍(濺鍍製膜等)，逐漸形成之含鋁層之膜厚及能量變高，則不連續層中所含之低熔點之銦等熔解。由於不連續層及含鋁層中所含之金屬彼此之潤濕性變差，且不連續層中所含之銦等之表面能量較低，故不連續層中所含之銦等向含鋁層內及其表面轉移。其結果，推測出銦等被擷取入含鋁層內，於同一金屬層內存在含有鋁元素之部分、及含有銦元素之部分，且含有銦元素之部分偏重存在之金屬層12直接形成於基體上。
金屬層12中之含有銦元素之部分之體積分率(體積%)為5～40體積%。藉由為5體積%以上，而可抑制延伸後之白濁。又，藉由為40體積%以下，而可呈現較高之光亮性及自然之色調。
金屬層12中之含有銦元素之部分之體積分率(體積%)為5體積%以上，較佳為10體積%以上。且，為40體積%以下，較佳為25體積%以下。
金屬層12中之含有銦元素之部分之體積分率例如可藉由在實施例中後述之方法而測定。
上述銦元素除了銦單體以外，亦可作為銦合金而含有，無特別限制。例如，可舉出In-Sn、In-Cr、及In-Zn等。
除了上述含有鋁元素之部分及含有銦元素之部分以外，金屬層12例如可包含含有銀(Ag)、及鉻(Cr)等之部分。
金屬層12之厚度基於發揮充分的金屬光澤之觀點，通常為7 nm以上，較佳為10 nm以上，另一方面，基於薄片電阻及電磁波透過性之觀點，通常較佳為200 nm以下。例如，更佳為7 nm～100 nm，進一步更佳為10 nm～70 nm。該厚度亦適於高生產效率地形成均一之膜，且最終產品即樹脂成形品之外觀亦良好。金屬層12之厚度例如可藉由在實施例中後述之方法而測定。
金屬層12形成於基體10上，包含在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分。於金屬層12在基體10上為連續狀態之情形下，雖然獲得充分的金屬光澤，但電波透過衰減量變得非常大，因而，無法確保電磁波透過性。
對於在基體10上不連續地形成金屬層12，較佳為降低金屬層12中之氧濃度。認為於由金屬之蒸鍍形成之濺鍍粒子於基體上形成薄膜時，在基體上之粒子之表面擴散性對薄膜之形狀造成影響，基體之溫度更高、金屬層對於基體之潤濕性更小、且金屬層之材料之熔點更低，更容易形成不連續構造。認為藉由在基體上，利用實質上不含有氧之濺射材，或於實質上不含有氧之氣體環境下進行蒸鍍，而可促進基體表面上之金屬粒子之表面擴散性，以不連續之狀態形成金屬層。
金屬層12之部分12a之圓當量直徑無特別限定，通常為10～1000 nm左右。複數個部分12a之平均粒徑意指複數個部分12a之圓當量直徑之平均值。
部分12a之圓當量直徑係與部分12a之面積相當之正圓之直徑。
又，各部分12a彼此之距離無特別限定，通常為10～1000 nm左右。
＜4.其他之層＞
又，本發明之實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件1除了上述之金屬層12以外，亦可相應於用途，具備其他之層。惟，若於基體10上形成二層以上之連續層，則容易產生因延伸所致之連續層之破裂(裂痕)。因而，於在基體10與金屬層12之間設置其他之層之情形下，較佳為引起裂痕之產生之虞較少之層。
作為其他之層，例如可舉出：用於調整色調等之外觀之高折射材料等之光學調整層(色調調整層)、用於調高耐擦傷性等之耐久性之保護層(耐擦傷性層)、障壁層(耐腐蝕層)、易接著層、硬塗層、防反射層、光取出層、及防眩層等。
＜5.電磁波透過性金屬光澤構件之製造方法＞
本實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件之製造方法之特徵在於包含：第1步驟，其在基體上，形成包含至少含有銦元素、且在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分之層(以下，簡稱為不連續層或第1層)；及第2步驟，其在上述之不連續層上，對含有鋁元素之金屬進行蒸鍍。以下，針對各步驟，詳細地說明。
(1)第1步驟
於本步驟中，在基體10上，形成包含至少含有銦元素、且在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分之層。
上述不連續層例如可藉由在基體10表面將含有銦元素之金屬進行蒸鍍而形成。作為蒸鍍之方法，可舉出：真空蒸鍍法、濺射法、離子鍍法等物理蒸鍍法、電漿CVD、光CVD、雷射CVD等化學蒸鍍法(CVD)等。較佳為物理蒸鍍法，更佳為舉出濺射法。藉由該方法，可形成均一之薄膜之不連續層。
其中，較佳為利用含有銦元素、且實質上不含有氧(1體積%以下)之金屬靶材，藉由濺射法形成不連續層。金屬靶材更佳為完全不含有氧。藉由上述之金屬靶材不含有氧，而可減小與基體之潤濕性，於基體10上促進不連續層之形成。又，根據同樣之理由，於形成不連續層時，較佳為於實質上不含有氧(100體積ppm以下)之氣體環境下進行蒸鍍，更佳為於完全不含有氧之氣體環境下進行蒸鍍。
金屬靶材中所含之銦元素除了銦單體以外，亦可作為銦合金而含有，無特別限制。例如，可舉出In-Sn、In-Cr、及In-Zn等。又，於上述金屬靶材中，除了含有銦元素之金屬以外，亦可含有銀(Ag)、及鉻(Cr)等。
濺射係在真空下實施。具體而言，濺射時之氣壓基於抑制濺射速率之降低、放電穩定性等之觀點，例如為1 Pa以下，較佳為0.7 Pa以下。
濺射法所利用之電源例如可為DC電源、AC電源、MF電源及RF電源之任一者，且可為其等之組合。
又，為了形成所期望之厚度之不連續層，而可適宜設定金屬靶材或濺射之條件等，並實施複數次濺射。
(2)第2步驟
其次，於所形成之不連續層上，對含有鋁元素之金屬進行蒸鍍。作為蒸鍍方法，可採用與上述第1步驟同樣之方法。
作為金屬靶材，使用含有鋁元素之金屬。鋁元素除了鋁單體以外，亦可作為鋁化合物、或鋁合金而包含於金屬靶材。
又，於上述金屬靶材中，除了含有鋁元素之金屬以外，亦可含有鋅(Zn)、鉛(Pb)、銅(Cu)、銀(Ag)等。
根據本實施形態之製造方法，可於基體上，形成包含含有鋁元素之部分、及含有銦元素之部分之不連續之金屬層。推測出此乃因為藉由如上述般，於含鋁層在不連續層上連續生長時，不連續層中所含之銦元素等朝上述含鋁層內及其表面轉移，而於同一金屬層內存在含有鋁元素之部分及含有銦元素之部分。
＜6.電磁波透過性金屬光澤構件之用途＞
本實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件因具有電磁波透過性，而較佳為使用於收發電磁波之裝置或物品及其零件等。例如，可舉出：車輛用構造零件、車輛搭載用品、電子機器之殼體、家電機器之殼體、構造用零件、機械零件、各種汽車用零件、電子機器用零件、家具、廚房用品等之面向生活用動產之用途、醫療機器、建築材料之零件、其他之構造用零件及外裝用零件等。
更具體而言，於車輛關係中，可舉出：儀表板、手枕箱、門把捏手、車門飾件、變速桿、踏板類、雜物箱、保險桿、引擎蓋、擋泥板、後備箱、車門、車頂、柱、座椅、方向盤、ECU箱、電氣裝備零件、引擎周邊零件、驅動系統、齒輪周邊零件、吸氣、排氣系統零件、及冷卻系統統零件等。
作為電子機器及家電機器，更具體而言，可舉出：冰箱、洗衣機、吸塵器、微波爐、空氣調節機、照明機器、電熱水器、電視、鐘錶、換氣扇、投影機、揚聲器等家電產品類、個人電腦、行動電話、智慧型手機、數位相機、平板型PC、可攜式音樂播放器、可攜式遊戲機、充電器、及電池等電子資訊機器等。
[實施例]
以下，舉出實施例及比較例，更具體地說明本發明。關於電磁波透過性金屬光澤構件1，準備各種試料，分別而言，於延伸前後，作為電磁波透過性之評估，對電波衰減量進行了測定，作為光亮性(外觀)之評估，對Y值(SCI)、Y值(SCE)、b*進行了測定，作為延伸性之評估，對裂痕寬度進行了測定。
此外，各種試料之延伸係利用美蓓亞(MinebeaMitsumi)公司製拉伸試驗機TG-10kN，於150℃下以5 mm/min之延伸速度、伸長率20%之條件，藉由單軸拉伸試驗而進行。伸長率由以下之式表示。伸長率(%)=100×(L-Lo)/Lo(Lo：延伸前之試料長度，L：延伸後之試料長度)。
[電磁波透過性]
(1)電波透過衰減量
利用KEC法測定評估治具及安捷倫(Agilent)公司製光譜分析儀(CXA signal Analyzer NA9000A)，對28 GHz之電波透過衰減量進行評估。因毫米波雷達之頻帶(76～80 GHz)之電磁波透過性與微波頻帶(28 GHz)之電磁波透過性存在相關性，表示較接近之值，故於此次之評估中，將微波頻帶(28 GHz)之電磁波透過性、亦即微波電場透過衰減量設為指標，利用以下之基準進行判斷。
＜延伸後之電波透過衰減量＞
0.1[-dB]以下：◎
超過0.1[-dB]、0.3[-dB]以下：○
超過0.3[-dB]、1[-dB]以下：Δ
1[-dB]：×
[光亮性(外觀)]
(2)Y值(SCI)、Y值(SCE)、b*
Y值(SCI)、Y值(SCE)、b*係利用KONICA MINOLTA JAPAN (日本柯尼卡美能達)公司製分光測色儀CM-2600d，依照JIS Z 8722之幾何條件c而測定。此處，作為外觀之定量性外觀，對於金屬光澤之定量性表現使用Y值(SCI)，對於白濁之定量性表現使用Y值(SCE)，對於色調之定量性表現使用b*。Y值(SCI)、Y值(SCE)、b*利用以下之基準進行評估。
＜延伸後之Y值(SCI)＞
55以上：◎
50以上、未達55：○
40以上、未達50：Δ
40未達：×
＜延伸後之Y值(SCE)＞
0.1以下：◎
超過0.1、0.3以下：○
超過0.3、1以下：Δ
1：×
＜延伸前後之b*＞
延伸前b*為超過-4、4未達、且延伸後b*為-1以上、未達2：◎
延伸前b*為超過-4、未達4、且延伸後b*為2以上、未達3：○
延伸前b*為超過-4、4未達、且延伸後b*為3以上、未達4：Δ
延伸前b*為-4以下或4以上、或延伸後b*為未達-1或4以上：×
[延伸性]
(3)裂痕寬度裂痕寬度藉由日立高新技術(Hitachi High-Technologies)公司製FE-SEM(SU-8000)而測定，利用以下之基準進行評估。
＜延伸後之裂痕寬度＞
150 nm以下：◎
超過150 nm、160 nm以下：○
超過160 nm、170 nm以下：Δ
超過170 nm：×
[綜合評估]
所有之評估結果為◎之情形：◎
於所有之評估結果之中最低之評估為○之情形：○
於所有之評估結果之中最低之評估為Δ之情形：Δ
於所有之評估結果之中最低之評估為×之情形：×
此外，綜合評估將Δ以上之情形設為合格。
(4)金屬層之測定方法
利用日本電子公司製FE-TEM、JEM-2800，實施FE-TEM觀察，測定出金屬層之厚度。又，藉由進行EDX分析(包含測位)，計測、算出金屬層整體之厚度及其中含有之鋁及銦體積，而測定出含有Al之部分及含有In之部分之體積分率。
＜金屬層之厚度＞
考量金屬層之不均、更詳細而言考量圖1(a)所示之部分12a之厚度之不均，將部分12a之厚度之平均值設為金屬層之厚度。此外，各個部分12a之厚度設為在與基體10垂直之方向最厚之部位之厚度。以下，將該平均值方便上稱為「最大之厚度」。於圖2(a)、(b)中顯示電磁波透過性積層構件之剖面之電子顯微鏡相片(TEM圖像)之例。
當求得最大之厚度時，首先，於如圖2(a)、(b)所示之出現於電磁波透過性積層構件之表面之金屬層中，適當擷取如圖3所示之一邊5 cm之正方形區域3，選擇藉由將該正方形區域3之縱邊及橫邊各者之中心線A、B分別4等分而獲得之總計5個部位之點「a」～「e」作為測定部位。
其次，於所選擇之測定部位各者之如圖2(a)、(b)所示之剖面圖像中，擷取包含大致5個部分12a之視野角區域。求得該等總計5個部位之測定部位各者之5個部分12a、亦即25個(5個×5部位)之部分12a各者之厚度，將其等之平均值設為「最大之厚度」。
＜含有Al之部分及含有In之部分之體積分率測定＞
為了測定含有Al之部分及含有In之部分之體積分率，而於上述之膜厚測定後進行TEM-EDX分析、或TEM-EDX測位，測定出鋁與銦之質量濃度(質量%)。亦即，求得與在金屬層之厚度之測定時選出之上述25個部分12a對應之部位之鋁質量濃度與銦之質量濃度，並分別求得其等之平均值。之後，藉由根據In密度7.31 g/cm3
、Al密度2.70 g/cm3
，利用體積%=質量%÷密度之換算式，將質量%換算成體積%，而算出含有Al之部分之體積分率(體積%)與含有In之部分之體積分率(體積%)。
[實施例1]
作為基材膜，利用三菱化學公司製易成形PET膜(產品編號：G931E75、厚度：50 μm)。首先，利用In-Sn合金靶(Sn比5質量%)：ITM，藉由DC脈衝濺射(150 kHz)，於上述基材膜上形成有含有In-Sn合金之層，作為第1層。此外，濺射係於不進行氧之供給之氣體環境下實施。所獲得之第1層為不連續構造。
其次，利用Al靶，藉由交流濺射(AC：40 kHz)，於第1層之上形成有含鋁(Al)層，作為第2層。之後，上述第1層與第2層成為一體，形成金屬層。根據以上所述，獲得於基材膜上形成有上述金屬層之實施例1之電磁波透過性金屬光澤構件。
於表1中顯示對於所獲得之實施例1之電磁波透過性金屬光澤構件進行各種評估之結果。又，於圖4(a)中顯示利用日本電子公司製FE-TEM JEM-2800進行元素分析而測定到In、Al、O元素之分佈之結果。
所獲得之金屬層為不連續構造，於同一金屬層內包含含有鋁元素之部分及含有銦元素之部分，含有銦元素之部分偏重存在於金屬層內(與基材膜為相反側)。
又，於圖5(a)、(b)中顯示延伸前後之實施例1之電磁波透過性金屬光澤構件之表面之電子顯微鏡相片(SEM圖像)。
[實施例2]
除了以金屬層之含有Al元素之部分之含有量(體積%)、及金屬層之含有銦元素之部分(In、Sn)之含有量(體積%)成為表1之方式變更以外，與實施例1同樣，製作並評估實施例2之電磁波透過性金屬光澤構件。
又，所獲得之金屬層為不連續構造，於同一金屬層內包含含有鋁元素之部分及含有銦元素之部分，含有銦元素之部分偏重存在於金屬層內(與基材膜為相反側)。
[實施例3]～[實施例6]
除了以金屬層之含有Al元素之部分之含有量(體積%)、及金屬層之含有銦元素之部分(In、Sn)之含有量(體積%)、以及金屬層之膜厚成為表1之方式變更以外，與實施例1同樣，製作並作為實施例3～6之電磁波透過性金屬光澤構件。
又，所獲得之金屬層為不連續構造，於同一金屬層內包含含有鋁元素之部分及含有銦元素之部分，含有銦元素之部分偏重存在於金屬層內(與基材膜為相反側)。
[比較例1]
除了將第1層設為含鋁(Al)層、不設置第2層地形成金屬層以外，與實施例1同樣，製作並評估比較例1之電磁波透過性金屬光澤構件。
[比較例2]
除了以金屬層之含有Al元素之部分之含有量(體積%)、及金屬層之含有銦元素之部分(In、Sn)之含有量(體積%)成為表1之方式變更以外，與實施例1同樣，製作並評估比較例2之電磁波透過性金屬光澤構件。
[比較例3]
除了將第1層設為含有In-Sn合金之層、不設置第2層而形成金屬層以外，與實施例1同樣地，製作並評估比較例3之電磁波透過性金屬光澤構件。
[比較例4]
除了利用ITO形成第1層以外，與實施例1同樣，製作並評估比較例4之電磁波透過性金屬光澤構件。於比較例4之電磁波透過性金屬光澤構件中，藉由利用ITO形成第1層，而第1層與第2層不成為一體，以分別獨立之2層(基底層與金屬層)經積層之狀態形成。因而，第2層中之含有Al元素之部分之含有量成為100體積%，含有In元素之部分之含有量成為0體積%。
又，於圖4(b)中顯示對於所獲得之比較例4之電磁波透過性金屬光澤構件，利用日本電子公司製FE-TEM JEM-2800進行元素分析而測定到In、Al、O元素之分佈之結果。
又，於圖6(a)、(b)中顯示延伸前後之比較例4之電磁波透過性金屬光澤構件之表面之電子顯微鏡相片(SEM圖像)。
[比較例5]～[比較例6]
除了以將ITM靶變更為In靶，金屬層之含有Al元素之部分之含有量(體積%)、及金屬層之含有銦元素之部分(In)之含有量(體積%)、以及金屬層之膜厚成為表1之方式變更以外，與實施例1同樣，製作並評估比較例5、6之電磁波透過性金屬光澤構件。
[表1]
表1
| 成膜條件 | 濺鍍層 | 延伸 | 電波透過性 | 光亮性(外觀) | 延伸性 | 綜合評估 | ||||||||||||||
| 第1層 | 第2層 | 基底層 | 金屬層 | 單軸延伸[%] | 電波透過衰減量 | 評估 | Y值(SCI) | Y值(SCE) | b* | △SCI | △SCE | 裂痕寬度 [nm] | 評估 | |||||||
| 厚度[nm] | 厚度[nm] | 含有Al之部分 | 含有In之部分 | |||||||||||||||||
| 濺鍍材 | 濺鍍材 | 體積% | 體積% | @28GHz [-dB] | 評估 | 評估 | 評估 | |||||||||||||
| 實施例1 | ITM | Al | 0 | 45 | 90% | 10% | 0 | 0.1 | ◎ | 72.4 | ◎ | 0.01 | ◎ | -0.86 | ◎ | -10.5 | 0 | 0 | ◎ | ◎ |
| 20 | 0.1 | 61.9 | 0.01 | 0.49 | 140 | |||||||||||||||
| 實施例2 | ITM | Al | 0 | 45 | 75% | 25% | 0 | 0.1 | ◎ | 67.8 | ◎ | 0.01 | ◎ | -0.7 | ◎ | -12.1 | 0 | 0 | ◎ | ◎ |
| 20 | 0.1 | 55.7 | 0.01 | 1.58 | 120 | |||||||||||||||
| 實施例3 | ITM | Al | 0 | 45 | 95% | 5% | 0 | 0.1 | ◎ | 71.3 | ◎ | 0.01 | Δ | -1.73 | ◎ | -13.9 | 0.69 | 0 | ◎ | Δ |
| 20 | 0.1 | 57.4 | 0.7 | 0.27 | 150 | |||||||||||||||
| 實施例4 | ITM | Al | 0 | 53 | 70% | 30% | 0 | 0.1 | ◎ | 65.3 | ◎ | 0.01 | Δ | 0.22 | ◎ | -8.1 | 0.59 | 0 | ◎ | Δ |
| 20 | 0.1 | 57.2 | 0.6 | 1.12 | 150 | |||||||||||||||
| 實施例5 | ITM | Al | 0 | 45 | 68% | 32% | 0 | 0.1 | ◎ | 60.4 | Δ | 0.01 | Δ | -2.47 | ◎ | -12.8 | 0.99 | 0 | ○ | Δ |
| 20 | 0.1 | 47.6 | 1.0 | -0.06 | 160 | |||||||||||||||
| 實施例6 | ITM | Al | 0 | 53 | 60% | 40% | 0 | 0.1 | ◎ | 57.8 | ○ | 0.01 | Δ | 1.47 | ○ | -7.1 | 0.59 | 0 | ◎ | Δ |
| 20 | 0.1 | 50.7 | 0.6 | 2.28 | 140 | |||||||||||||||
| 比較例1 | Al | 無 | 0 | 45 | 100% | 0% | 0 | 34.6 | × | 86.4 | ◎ | 0.01 | × | 1.1 | ○ | -5.6 | 3.32 | 0 | ◎ | × |
| 20 | 25.6 | 80.8 | 3.33 | 2.75 | 0 | |||||||||||||||
| 比較例2 | ITM | Al | 0 | 45 | 55% | 45% | 0 | 0.1 | ◎ | 42.5 | × | 0.01 | Δ | 2.8 | ○ | -7.9 | 0.43 | 0 | ◎ | × |
| 20 | 0.1 | 34.6 | 0.44 | 2.79 | 130 | |||||||||||||||
| 比較例3 | ITM | 無 | 0 | 45 | 0% | 100% | 0 | 1.6 | Δ | 59.9 | Δ | 0.01 | ◎ | 4.73 | × | -11.2 | 0 | 0 | ◎ | × |
| 20 | 0.4 | 48.7 | 0.01 | 5.21 | 80 | |||||||||||||||
| 比較例4 | ITO | Al | 5 | 40 | 100% | 0% | 0 | 0.1 | ◎ | 73.3 | ◎ | 0.01 | × | -1.3 | ◎ | -9.7 | 2.73 | 0 | × | × |
| 20 | 0.1 | 63.6 | 2.74 | 0.48 | 180 | |||||||||||||||
| 比較例5 | In | Al | 0 | 46 | 13% | 87% | 0 | 0.1 | ◎ | 50.6 | × | 0.01 | Δ | -4.6 | × | -11.7 | 0.95 | 0 | ○ | × |
| 20 | 0.1 | 38.9 | 0.96 | -1.83 | 160 | |||||||||||||||
| 比較例6 | In | Al | 0 | 26 | 96% | 4% | 0 | 0.1 | ◎ | 31.6 | × | 0.01 | ◎ | -9.54 | × | -0.4 | 0 | 0 | ◎ | × |
| 20 | 0.1 | 31.2 | 0.01 | -5.45 | 0 |
由表1可明確得知，實施例1及2之電磁波透過性金屬光澤構件於延伸後，電磁波透過性、外觀、及延伸性亦均成為良好的結果。又，如實施例1之延伸後之SEM圖像(圖5(b))所示，延伸後之裂痕寬度較小，且亦未觀察到表面之白濁。實施例3～6之電磁波透過性金屬光澤構件於延伸後，電磁波透過性為良好，延伸性亦為良好。又，外觀亦為合格位凖。另一方面，比較例1～3、5、及6由於金屬層中之含有銦元素之部分之體積分率在本發明之範圍外，故在延伸後，電磁波透過性、外觀、及延伸性之至少一者之評估成為較差之結果。又，比較例4之第1層與第2層不成為一體，由分別獨立之2層之金屬層積層而形成，含有鋁元素之部分與含有銦元素之部分不包含於同一金屬層內，於延伸後，電磁波透過性、外觀、及延伸性之至少一者之評估成為較差之結果。又，如比較例4之延伸後之SEM圖像(圖6(b))所示般，延伸後之裂痕寬度較大，且亦觀察到表面之白濁。
本發明並非係限定於前述實施例者，於不脫離發明之旨趣之範圍內可適宜變更並具體化。
[產業上之可利用性]
本發明之電磁波透過性金屬光澤構件可使用於收發電磁波之裝置或物品及其零件等。例如，亦可利用於車輛用構造零件、車輛搭載用品、電子機器之殼體、家電機器之殼體、構造用零件、機械零件、各種汽車用零件、電子機器用零件、家具、廚房用品等之面向生活用動產之用途、醫療機器、建築材料之零件、其他之構造用零件及外裝用零件等要求設計性與電磁波透過性之兩者之各種用途。
雖然對於本發明詳細地、且參照特定之實施態樣進行了說明，但可於不脫離本發明之精神與範圍下施加各種變更或修正對熟悉此項技術者而言應是不言可喻。
本發明申請案係基於2020年3月9日申請之日本專利申請案(日本發明專利申請2020-040057)者，其內容作為參考而被援用於此。
1:電磁波透過性金屬光澤構件
3:方形區域
10:基體
12:金屬層
12a:部分
12b:間隙
A,B:中心線
a~e:點
圖1(a)係本發明之一實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件1之概略剖視圖。又，圖1(b)係本發明之一實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件1之表面之電子顯微鏡相片(SEM圖像)圖式。
圖2(a)顯示本發明之一實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件1之剖面之電子顯微鏡相片(TEM圖像)。圖2(b)係將圖2(a)中之金屬層放大之相片圖式。
圖3係用於說明本發明之一實施形態之電磁波透過性金屬光澤構件之金屬層之厚度之測定方法之圖。
圖4(a)係顯示對實施例1之電磁波透過性金屬光澤構件實施元素分析時之In、Al、O元素之分佈之相片圖式。圖4(b)係顯示對比較例4之電磁波透過性金屬光澤構件實施元素分析時之In、Al、O元素之分佈之相片圖式。
圖5(a)顯示延伸前之實施例1之電磁波透過性金屬光澤構件之表面之電子顯微鏡相片(SEM圖像)圖式，圖5(b)顯示延伸後之實施例1之電磁波透過性金屬光澤構件之表面之電子顯微鏡相片(SEM圖像)圖式。
圖6(a)顯示延伸前之比較例4之電磁波透過性金屬光澤構件之表面之電子顯微鏡相片(SEM圖像)圖式，圖6(b)顯示延伸後之比較例4之電磁波透過性金屬光澤構件之表面之電子顯微鏡相片(SEM圖像)圖式。
1:電磁波透過性金屬光澤構件
10:基體
12:金屬層
12a:部分
12b:間隙
Claims (9)
- 一種電磁波透過性金屬光澤構件，其具備：基體、及形成於前述基體上之金屬層；且 前述金屬層包含在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分；前述金屬層包含：含有鋁元素之部分、及含有銦元素之部分； 前述含有銦元素之部分偏重存在於前述金屬層內； 前述金屬層之前述含有銦元素之部分之體積分率(體積%)為5～40體積%。
- 如請求項1之電磁波透過性金屬光澤構件，其中前述含有銦元素之部分於前述金屬層內偏重存在於與前述基體為相反側。
- 如請求項1或2之電磁波透過性金屬光澤構件，其中前述金屬層之厚度為10 nm～200 nm。
- 如請求項1至3中任一項之電磁波透過性金屬光澤構件，其中前述複數個部分形成為島狀。
- 如請求項1至4中任一項之電磁波透過性金屬光澤構件，其中前述基體為基材膜、樹脂成型物基材、或應賦予金屬光澤之物品之任一者。
- 如請求項1至5中任一項之電磁波透過性金屬光澤構件，其中以伸長率20%進行拉伸試驗時之前述金屬層之裂痕寬度為150 nm以下。
- 如請求項1至6中任一項之電磁波透過性金屬光澤構件，其中以伸長率20%進行拉伸試驗時之依據JIS Z 8722之幾何條件c且使用分光測色儀而測定到之Y值(SCE)為0.3以下。
- 一種製造請求項1至7中任一項之電磁波透過性金屬光澤構件之方法，其包含： 第1步驟，其在基體上，形成包含至少含有銦元素、且在至少一部分中相互處於不連續之狀態之複數個部分之層；及第2步驟，其於在前述第1步驟中形成之前述層上，對含有鋁元素之金屬進行蒸鍍。
- 如請求項8之方法，其中於前述第1步驟中，在實質上不含有氧之氣體環境下，藉由濺射，形成前述層。
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