(57)【要約】      （修正有）【課題】高い電気絶縁性と優れた電磁ノイズのシールド性とを両立するとともに、静電気の除去性に優れた電磁シールドを提供する。【解決手段】電磁シールド材１は、アルミニウム基材２と、アルミニウム基材２上に積層された樹脂皮膜３とを有している。アルミニウム基材２の表面抵抗率は１．０×１０6Ω以下である。樹脂皮膜３の表面抵抗率１．０×１０6〜１．０×１０18Ωである。樹脂皮膜３の熱伝導率は０．１０〜０．７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であってもよい。アルミニウム基材２の熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面抵抗率が１．０×１０6Ω以下であるアルミニウム基材と、
表面抵抗率が１．０×１０6〜１．０×１０18Ωであり、前記アルミニウム基材上に積層された樹脂皮膜と、
を有する、電磁シールド材。
【請求項２】
前記樹脂皮膜の熱伝導率は０．１０〜０．７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、前記アルミニウム基材の熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である、請求項１に記載の電磁シールド材。
【請求項３】
前記アルミニウム基材の体積は、前記樹脂皮膜の体積の０．２〜４０倍である、請求項１または２に記載の電磁シールド材。
【請求項４】
前記アルミニウム基材の厚みは４．０〜８０μｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁シールド材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁シールド材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や民生用電気機器等に搭載される電気回路には、多数の電子部品が搭載されている。これらの電子部品に外部から電磁波が入射すると、電子部品の誤動作を招くおそれがある。また、電子部品自体が外部へ電磁波を放射し、他の電子部品の誤動作の原因となるおそれもある。このような電子部品に対する電磁波の影響を軽減するために、電磁波から電子部品を遮蔽する電磁シールド材が使用されている。
【０００３】
電磁シールド材としては、導電性に優れた銅箔の表面に樹脂皮膜を積層した積層体が知られている。しかし、近年の銅価格の高騰のため、銅箔に代えてアルミニウム箔を電磁シールド材に適用することが検討されている。例えば特許文献１には、アルミニウム含有金属からなる基体と樹脂表面層との間に導電性金属微粒子を含む中間層を設けた複合材料の例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４６６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、自動車や民生用電気機器等において、電気回路の小型化が強く求められている。かかる状況においては、電磁シールド材に電気絶縁材料としての機能を付与することが求められている。一方、電磁波の遮蔽性を高めるためには、電磁シールド材の電気伝導性を向上させる必要がある。
【０００６】
即ち、電磁シールド材に電気絶縁材料としての機能を付与するためには、高い電気絶縁性と高い電気伝導性という相反する特性を両立させる必要がある。このような相反する特性を両立させた電磁シールド材は、未だ実現されていないのが現状である。
【０００７】
また、特許文献１の電磁シールド材は、静電気が蓄積されやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、高い電気絶縁性と優れた電磁波のシールド性とを両立するとともに、静電気の除去性に優れた電磁シールドを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、表面抵抗率が１．０×１０6Ω以下であるアルミニウム基材と、
表面抵抗率が１．０×１０6〜１．０×１０18Ωであり、前記アルミニウム基材上に積層された樹脂皮膜と、
を有する、電磁シールド材にある。
【発明の効果】
【００１０】
前記電磁シールド材は、アルミニウム基材と、アルミニウム基材上に積層された樹脂皮膜とを有している。また、アルミニウム基材の表面抵抗率及び樹脂皮膜の表面抵抗率は、それぞれ前記特定の範囲内である。
【００１１】
樹脂皮膜の表面抵抗率を前記特定の範囲内とすることにより、電磁シールド材に電気絶縁材料としての機能を付与することができる。また、アルミニウム基材の表面抵抗率を前記特定の範囲内とすることにより、電気絶縁材料としての機能を損なうことなく、電磁波のシールド性を向上させることができる。更に、アルミニウム基材の表面抵抗率を前記特定の範囲内とすることにより、静電気の除去性を向上させることができる。
【００１２】
それ故、前記電磁シールド材は、高い電気絶縁性と優れた電磁波のシールド性を両立させるとともに、静電気の除去性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例における、電磁シールド材の要部を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
前記電磁シールド材における、アルミニウム基材の表面抵抗率は１．０×6Ω以下である。アルミニウム基材の表面抵抗率を前記特定の範囲内とすることにより、電磁波のシールド性及び静電気の除去性を向上させることができる。アルミニウム基材の表面抵抗率が１．０×6Ωを超える場合には、電磁波のシールド性や静電気の除去性の低下を招くおそれがある。
【００１５】
電磁波のシールド性及び静電気の除去性をより向上させる観点からは、アルミニウム基材の表面抵抗率を１．０×１０4Ω以下とすることが好ましく、１．０×１０2Ω以下とすることがより好ましく、５．０×１０1Ω以下とすることがさらに好ましい。
【００１６】
アルミニウム基材の材質は、所望する特性等に応じて公知のアルミニウム及びアルミニウム合金から適宜選択することができる。また、アルミニウム基材の表面に改質処理が施されていてもよい。改質処理としては、例えば、コロナ処理やプラズマ処理等の放電による表面処理、陽極酸化処理、フレーム処理等の化学的処理等がある。また、アルミニウム基材上に、更に、めっき皮膜や化成処理皮膜、導電性樹脂皮膜等の電気伝導性を有する皮膜を積層することができる。改質処理としてプラズマ処理等の電気処理を採用する場合には、処理コストの増大を抑制しつつ、アルミニウム基材の表面抵抗率を低減することができる。
【００１７】
アルミニウム基材の体積は、樹脂皮膜の体積の０．２〜４０倍であることが好ましい。アルミニウム基材の体積を樹脂皮膜の体積の０．２倍以上とすることにより、熱伝導性に優れたアルミニウム基材の体積比率を高め、電磁シールド材全体の熱伝導性をより向上させることができる。また、アルミニウム基材の体積を樹脂皮膜の体積の４０倍以下とすることにより、高い熱伝導性を確保しつつ、アルミニウム基材の使用量の過度の増大を抑制し、ひいては電磁シールド材のコストの増大を抑制することができる。
【００１８】
また、アルミニウム基材の厚みは４．０〜８０μｍであることが好ましい。アルミニウム基材の厚みを４．０μｍ以上とすることにより、アルミニウム基材の入手性をより向上させることができる。また、アルミニウム基材の厚みを８０μｍ以下とすることにより、電磁シールド材を屈曲した際にアルミニウム基材の最表面に生じる応力をより低減することができる。これにより、アルミニウム基材からの樹脂皮膜の剥離やアルミニウム基材の破断をより効果的に抑制することができる。
【００１９】
アルミニウム基材上には、樹脂皮膜が積層されている。樹脂皮膜の表面抵抗率は１．０×１０6〜１．０×１０18Ωである。樹脂皮膜の表面抵抗率を前記特定の範囲内とすることにより、電磁シールド材に電気絶縁材料としての機能を付与することができる。
【００２０】
樹脂皮膜の表面抵抗率が低い場合には、電磁シールド材全体の電気伝導性が高くなり、電磁シールド材に電気絶縁材料としての機能を付与することが難しくなる。樹脂皮膜の表面抵抗率は１．０×１０6Ω以上とすることにより、かかる問題を回避し、電磁シールド材に電気絶縁材料としての機能を付与することができる。電磁シールド材の絶縁性能をより向上させる観点からは、樹脂皮膜の表面抵抗率を１．０×１０8Ω以上とすることが好ましく、１．０×１０10Ω以上とすることがより好ましく、１．０×１０12Ω以上とすることがさらに好ましい。
【００２１】
電磁シールド材の絶縁性能をより向上させる観点からは、樹脂皮膜の表面抵抗率に上限はない。しかし、樹脂皮膜においては、通常、１．０×１０18Ωを超える表面抵抗率を実現することは困難である。
【００２２】
樹脂皮膜は、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル、セルロース樹脂、ニトロセルロース樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン等を採用することができる。樹脂皮膜は、これらの樹脂から選択される１種の樹脂を含んでいてもよいし、２種以上の樹脂を含んでいてもよい。樹脂皮膜は、これらの樹脂のうち、エポキシ樹脂またはポリプロピレンを含んでいることが好ましい。
【００２３】
また、樹脂皮膜には、上述した樹脂の他に、電磁シールド材の加工性や、アルミニウム基材との密着性を損なわない範囲で、樹脂用として公知の添加剤、無機系フィラー、タンニン酸、没食子酸、フイチン酸、ホスフィン酸等の防錆剤、フタロシアニン化合物等の着色剤、アルキル硫酸エステル塩、脂肪酸等の界面活性剤が含まれていてもよい。
【００２４】
前記電磁シールド材を作製するに当たっては、例えば、アルミニウム基材と樹脂皮膜とを別々に作製し、ラミネート加工によってこれらを接合する方法を採用することができる。また、ダイコーターやカーテンコーター等を使用して溶融状態の樹脂をアルミニウム基材上に製膜した後、これらを冷却して樹脂を凝固させる方法を採用してもよい。
【００２５】
更に、ロールコーター、スプレーコーター、カーテンコーター等を使用して上述した樹脂を含む塗料をアルミニウム基材上に塗装した後、塗膜を加熱して樹脂皮膜を形成する方法を採用することもできる。この場合、ロールコーターを用いて塗装を行うことにより、樹脂皮膜の厚みをより容易に制御することができる。
【００２６】
アルミニウム基材上に塗装する塗料には、上述した樹脂と、樹脂を溶解又は分散させる溶媒とが含まれている。また、塗料中には、必要に応じて、塗料用として公知の添加剤が含まれていてもよい。溶媒としては、例えば、水等の水性溶媒、アセトン、エチルエチルケトン、シクロケキサノン等のケトン系溶剤、エタノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエチレングリコールアルキルエーテル系溶剤；プロピレングリコールアルキルエーテル系溶剤、及び一連のグリコールアルキルエーテル系溶剤のエステル化合物等を使用することができる。塗膜の乾燥性や樹脂皮膜の絶縁性の観点からは、溶媒としてケトン類を使用することが好ましい。
【００２７】
塗料中の固形分量は、５〜５０質量％であることが好ましい。固形分量が５質量％未満の場合には、塗料を加熱してアルミニウム基材上に焼き付ける際に発泡が生じやすい。そのため、電磁シールド材の絶縁性が損なわれるおそれがある。また、固形分量が５０質量％を超える場合には、塗料の粘度が過度に高くなり、塗料の取り扱いが難しくなる。また、この場合には、樹脂皮膜の厚みのバラつきが増大するおそれがある。
【００２８】
アルミニウム基材上に塗膜を形成した後、塗膜を加熱して焼付けを行うことにより、樹脂皮膜を形成することができる。このときの焼付け温度は、例えば、１００〜３２０℃の範囲から適宜設定することができる。焼付け温度が１００℃未満の場合には、塗膜の乾燥が不十分となるおそれがある。その結果、アルミニウム基材と樹脂皮膜との密着性の低下を招くおそれがある。焼付け温度が３２０℃を超える場合には、過度の加熱によって樹脂が変性するおそれがある。また、場合によっては、樹脂皮膜の強度や伸び等を著しく低下させ、成形性を低下させるおそれもある。焼付け時間は、例えば、１〜１２０秒の範囲から適宜設定することができる。
【００２９】
樹脂皮膜の熱伝導率は０．１０〜０．７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、アルミニウム基材の熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。樹脂皮膜及びアルミニウム基材の熱伝導率をそれぞれ前記特定の範囲とすることにより、電磁シールド材の放熱性をより向上させることができる。かかる熱伝導率を実現し得る材料としては、例えば、エポキシ樹脂やポリエステル等の樹脂を含む樹脂皮膜や、ＪＩＳ  Ａ１０５０、Ａ１１００、Ａ１２００等の１０００系合金やＡ６１０１等の６０００系合金等からなるアルミニウム基材があるが、これらの材料に限定されるものではない。
【実施例】
【００３０】
本発明に係る電磁シールド材の実施例を以下に説明する。なお、本発明に係る電磁シールド材の態様は、実施例の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。
【００３１】
本例においては、表１及び表２に示した樹脂と、溶媒としてのメチルエチルケトンとを含む塗料を準備した。また、表１及び表２に示した材質からなるアルミニウム基材を準備し、バーコーターを用いて基材上に塗料を塗布した。その後、塗膜を加熱してアルミニウム基材上に焼き付けることにより、図１に示すように、アルミニウム基材２上に樹脂皮膜３を形成した。以上により、アルミニウム基材及び樹脂皮膜の構成の異なる１０種の電磁シールド材１（表１及び表２、試験材１〜１０）を得た。これらの試験材のうち、試験材５については、改質処理としてのプラズマ処理が施されたアルミニウム基材を使用した。試験材１〜４及び試験材６〜１０については、改質処理が施されていないアルミニウム基材を使用した。
【００３２】
また、本例では、試験材１〜１０との比較のため、表２に示す試験材１１〜１４を作製した。試験材１１は、ＪＩＳ  Ａ１０５０−Ｏ材からなるアルミニウム基材をそのまま使用した例である。試験材１２は、ポリエチレンテレフタレートフィルムをそのまま使用した例である。試験材１３は、アルミニウム基材上に、ポリビニルアルコールを含む樹脂皮膜を積層した例である。試験材１４は、アルミニウム基材の裏面をエポキシ樹脂により被覆した例である。
【００３３】
なお、表１及び表２に示したアルミニウム基材及び樹脂皮膜の厚みについては、渦電流式膜厚計により測定を行った。アルミニウム基材及び樹脂皮膜の表面抵抗率については、ＪＩＳ  Ｋ６９１１：１９９５に準拠した方法により測定を行った。熱伝導率については、試験材とは別に、アルミニウム基材のみからなる測定片及び樹脂皮膜のみからなる測定片を準備し、これらの測定片を用いて測定を行った。
【００３４】
以上により得られた試験材１〜１４について、電気絶縁性、電磁波のシールド性、静電気の除去性、放熱性及び加工性を以下の方法により評価した。
【００３５】
・電気絶縁性
各試験材から一辺５ｍｍの正方形状を呈する測定片を１００枚作製した。これらの測定片の樹脂皮膜の表面に一対の測定電極を接触させ、測定電極間に５０Ｖの電圧を印加し、次いで１００Ｖの電圧を印加した。そして、５０Ｖの電圧を印加した場合に短絡が生じた測定片の数及び１００Ｖの電圧を印加した場合に短絡が生じた測定片の数に基づいて電気絶縁性を評価した。
【００３６】
１００枚の測定片全てにおいて、５０Ｖを印加した場合及び１００Ｖを印加した場合のいずれも短絡が生じなかった場合には、表１及び表２の「電気絶縁性」欄に記号「Ａ」を記載した。また、５０Ｖを印加した場合には短絡が生じなかったが、１００Ｖを印加した場合に１枚以上短絡が生じた場合には、同欄に記号「Ｂ」を記載した。５０Ｖを印加した場合及び１００Ｖを印加した場合のいずれの場合にも１枚以上短絡が生じた場合には、同欄に記号「Ｃ」を記載した。
【００３７】
電気絶縁性の評価においては、５０Ｖを印加した場合に短絡が生じなかった記号「Ａ」「Ｂ」の場合を電気絶縁性に優れているため合格と判定し、５０Ｖを印加した場合に短絡が生じた記号「Ｃ」の場合を電気絶縁性に劣るため不合格と判定した。
【００３８】
・電磁波のシールド性
ＫＥＣ法により電磁波のシールド性の評価を行った。具体的には、シールドボックス（アンリツ株式会社製）内に発振アンテナと受信アンテナとを配置し、スペクトラムアナライザ（株式会社アドバンテスト製「Ｒ３３６１」）を用いて発振アンテナから１０ＭＨｚの電磁波を発振した。そして、受信アンテナが受信した電磁波をプリアンプ（アンリツ株式会社製「ＭＨ６４８Ａ」）を用いて増幅した後、受信した電磁波の強度を記録した。
【００３９】
発振アンテナと受信アンテナとの間に試験材を挿入し、上記と同様にして受信した電磁波の強度を記録した。そして、試験材を挿入する前に比べて電磁波の強度が低下したか否かを評価した。試験材の挿入によって電磁波の強度が低下した場合には、表１及び表２の「電磁波の遮蔽特性」欄に記号「Ａ」を記載し、試験材の挿入前後で電磁波の強度が変化しなかった場合には同欄に記号「Ｃ」を記載した。
【００４０】
電磁波のシールド性の評価においては、試験材の挿入によって電磁波の強度が低下した記号「Ａ」の場合を、電磁波のシールド性に優れているため合格と判定し、試験材の挿入前後で電磁波の強度が変化しなかった記号「Ｃ」の場合を、電磁波のシールド性に劣るため不合格と判定した。
【００４１】
・静電気の除去性
試験材を十分に乾燥させた後、アースに対する電位が−４０ｋＶとなるように試験材のアルミニウム基材を帯電させた。この試験材のアルミニウム基材にアース線を接続し、１分後のアルミニウム基材の電位を測定した。アース線を接続してから１分後のアルミニウム基材の電位が０Ｖの場合には、表１及び表２の「静電気の除去性」欄に記号「Ａ」を記載し、０Ｖよりも低い場合には、同欄に記号「Ｃ」を記載した。
【００４２】
静電気の除去性の評価においては、アース線を接続してから１分後のアルミニウム基材の電位が０Ｖとなり、静電気が完全に除去された記号「Ａ」の場合を、静電気の除去性に優れているため合格と判定し、静電気が残留している記号「Ｃ」の場合を、静電気の除去性に劣るため不合格と判定した。
【００４３】
・放熱性
試験体の絶縁体皮膜上に、粘着シートを介してセラミックヒーターを貼り付けた。そして、セラミックヒーターを５Ｗの発熱量で発熱させ、６０分経過後のセラミックヒーターの温度を測定した。なお、放熱性の評価は、気温２５℃、相対湿度５０％ＲＨの環境において行った。
【００４４】
６０分経過後のセラミックヒーターの温度が８０℃以下の場合には、表１及び表２の「放熱性」の欄に記号「Ａ＋」を、８０℃超え１００℃以下の場合には、同欄に記号「Ａ」を、１００℃超え１２０℃以下の場合には、同欄に記号「Ｂ」を、１２０℃を超えた場合には同欄に記号「Ｃ」を記載した。なお、試験体に貼り付けない状態のセラミックヒーターを５Ｗの発熱量で６０分間発熱させた場合には、セラミックヒーターの温度は１５０℃となった。
【００４５】
放熱性の評価においては、セラミックヒーターの温度が１２０℃以下となる記号「Ａ＋」「Ａ」「Ｂ」の場合を放熱性に優れているため合格と判定し、１２０℃を超えた記号「Ｃ」の場合を放熱性に劣るため不合格と判定した。
【００４６】
・加工性
アルミニウム基材が内側となり、樹脂皮膜が外側となるようにして試験材の密着曲げを行った。そして、密着曲げ後の試験材を目視観察した。密着曲げ後の試験材に、樹脂皮膜の剥離や割れがなく、アルミニウム基材の表面が平滑であった場合には、表１及び表２の「加工性」欄に記号「Ａ＋」を記載し、樹脂皮膜の剥離や割れはなかったが、アルミニウム基材の表面に凹凸が発生した場合には同欄に記号「Ａ」を記載し、樹脂皮膜の剥離や割れが発生した場合には同欄に記号「Ｃ」を記載した。
【００４７】
加工性の評価においては、樹脂皮膜の剥離や割れが発生しなかった記号「Ａ＋」「Ａ」の場合を加工性に優れているため合格と判定し、樹脂皮膜の剥離や割れが発生した記号「Ｃ」の場合を加工性に劣るため不合格と判定した。
【００４８】
【表１】
2019004038.tif 000003
【００４９】
【表２】
2019004038.tif 000004
【００５０】
表１及び表２に示したように、試験材１〜１０は、アルミニウム基材上に、樹脂皮膜が形成されている。また、アルミニウム基材の表面抵抗率及び樹脂皮膜の表面抵抗率はいずれも上記特定範囲内である。そのため、これらの試験材は、高い電気絶縁性と優れた電磁波のシールド性とを両立することができ、更に、静電気の除去性にも優れていた。
【００５１】
また、試験材１〜５は、アルミニウム基材の表面抵抗率及び樹脂皮膜の表面抵抗率に加えて、樹脂皮膜に対するアルミニウム基材の体積率が上記特定の範囲内であったため、放熱性及び加工性にも優れていた。
【００５２】
試験材１１は、樹脂皮膜を有していないため、電磁シールド材に電気絶縁材料としての機能を付与することができなかった。
試験材１２は、アルミニウム基材を有していないため、電磁波を遮蔽することができなかった。
試験材１３は、樹脂皮膜の表面抵抗率が低いため、電磁シールド材に電気絶縁材料としての機能を付与することができなかった。
試験材１４は、アルミニウム基材の表面に導電性の低いエポキシ樹脂皮膜を形成したため、静電気の除去性が不合格となった。
【符号の説明】
【００５３】
１  電磁シールド材
２  アルミニウム基材
３  樹脂皮膜
【図１】
2019004038.tif 000005