JP2009298006A - 電磁波透過性光輝樹脂製品及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非導電性物質の複数の付着体からなる不連続構造膜上に成膜された金属膜を含むことで光輝性を有しながら電磁波透過性も有する電磁波透過性光輝樹脂製品及びこの電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂基材１１と、樹脂基材１１上にスパッタリングで形成された酸化ケイ素の複数の付着体１４からなる不連続構造の下地膜１３と、下地膜１３上にスパッタリングにより成膜されたアルミニウム膜１２とを含み、アルミニウム膜１２は膜厚が下地膜１３の膜厚より薄く且つ付着体１４の基部１５に付着した部位の膜厚が他部位の膜厚より薄くなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂基材上に金属膜を含む電磁波透過性光輝樹脂製品及びこの電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法に関するものである。

今日、自動車はその安全性を向上させるため、自動車が周囲の物に接近したことを運転者に警告する距離測定用のレーダー装置を自動車の各部、例えばラジエータグリル、バックパネル等の背後に設けることがある。このようなレーダー装置は、電磁波を対象物に照射して距離を測定していることから、レーダー装置と対象物との間に電磁波を遮断するもの（例えば金属等）があると、その機能を果たせなくなる。従って、レーダー装置の前面に位置するラジエータグリル等（レーダー装置のカバー部）の自動車の外装用樹脂製品についても電磁波透過性が必要となっている。

一方、樹脂からなるラジエータグリル等は、意匠性の観点から、表面にメッキを施して光輝性（金属光沢）を持たせることがある。

そのため、特許文献１記載のように、電磁波透過性を有する光輝性メッキとして、不連続構造（海島構造）の膜を形成できるインジウム（Ｉｎ）膜が提案されている。

しかし、インジウムは、今日、価格が高騰していることから、他の金属（特に安価な金属）での代替が必要になっている。
特開２００７−１４４９８８号公報

今回、非導電性物質からなる不連続構造膜上に金属膜を成膜することにより、金属膜の表面抵抗が大きくなることを見出した。

そこで、本発明は、非導電性物質の複数の付着体からなる不連続構造膜上に成膜された金属膜を含むことで光輝性を有しながら電磁波透過性も有する電磁波透過性光輝樹脂製品及びこの電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法を提供する。

（Ａ）電磁波透過性光輝樹脂製品
本発明の電磁波透過性光輝樹脂製品は、樹脂基材と、前記樹脂基材上に非導電性物質の複数の付着体からなる不連続構造の下地膜と、前記下地膜上に成膜した金属膜とを含み、前記付着体は、端部間の長さが１０００ｎｍ以下であり、前記金属膜は、膜厚が前記下地膜の膜厚より薄く且つ前記付着体の基部に付着した部位の膜厚が他部位の膜厚より薄いことを特徴としている。

（Ｂ）電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法
本発明の電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法は、樹脂基材上に非導電性物質の複数の付着体からなる不連続構造の下地膜をスパッタリングにより成膜し、前記下地膜上に膜厚が前記下地膜の膜厚より薄く且つ前記付着体の基部に付着した部位の膜厚が他部位の膜厚より薄くなるよう金属膜を乾式メッキにより成膜することを特徴としている。

本発明における各要素の態様を以下に例示する。

１．樹脂基材
樹脂基材の形態としては、特に限定はされないが、板材、シート材、フィルム材等が例示できる。
樹脂基材の樹脂としては、上に成膜される金属膜の光輝性を活かすため、透明であること以外は、特に限定はされないが、熱可塑性樹脂が好ましく、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリウレタン等が例示できる。なお、透明は、無色透明だけでなく、有色透明であってもよい。

２．下地膜
下地膜の膜厚としては、特に限定はされないが、５０〜３００ｎｍであることが好ましい。

３．非導電性物質
非導電性物質としては、特に限定はされないが、電気抵抗が１０^７Ω・ｃｍ以上のものであることが好ましい。具体的には、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）等が例示できる。

４．スパッタリング
下地膜を成膜するためのスパッタリングの条件としては、特に限定はされないが、金属（Ｓｉ、Ｔｉ等）をターゲットに用い、成膜時の雰囲気中に酸素を導入して金属酸化物（ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ等）を成膜することが好ましい。
また、酸素（Ｏ_２）の導入量（流量）としては、特に限定はされないが、アルゴン（Ａｒ）の流量との比（Ａｒ／Ｏ_２）が４／６〜６／４となることが好ましい。
また、成膜時の圧力としては、特に限定はされないが、２〜４Ｐａであることが好ましい。
また、成膜速度としては、特に限定はされないが、０．００５〜０．１ｎｍ／秒であることが好ましい。
また、基材の配置の仕方としては、特に限定はされないが、ターゲットからのスパッタ飛来粒子の飛来方向と直交する面（以下、「直交面」という場合がある）に対し、図２ａのように平行に基材を配置するよりも、図２ｂのように斜めに基材を配置する方が好ましい。これは、基材を図２ａのように配置すると、図３ａのように付着体が基材表面の水平方向及び垂直方向に成長してしまうが、基材を図２ｂのように配置すると、いわゆる「斜め堆積」となり、図３ｂのように付着体が基材表面の傾斜方向に成長するからである。なお、本明細書において、直交面と基材とのなす角を基材傾斜角度という（図２ｂ）。
また、図３ｃのように、付着体を基材の垂直方向に成長させた下地膜上に、金属膜をスパッタリングで成膜する場合において、金属膜を「斜め堆積」により成膜してもよい。

５．付着体
付着体の大きさとしては、特に限定はされないが、端部間の最長長さ（図１の符号１６）が３０〜１０００ｎｍであることが好ましい。また、付着体の基部とは、付着体の樹脂基材側の部位である。

６．金属膜
金属膜としては、特に限定はされないが、純金属（単体の金属）からなる膜であってもよいし、合金からなる膜であってもよい。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）膜、クロム（Ｃｒ）膜、銀（Ａｇ）膜、ニッケル（Ｎｉ）膜等が例示できる。
金属膜の膜厚としては、特に限定はされないが、１５〜１００ｎｍであることが好ましい。

７．乾式メッキ
乾式メッキとしては、特に限定はされないが、物理蒸着（ＰＶＤ）が好ましい。物理蒸着としては、特に限定はされないが、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等が例示できる。

８．電磁波透過性光輝樹脂製品
電磁波透過性光輝樹脂製品の用途としては、特に限定はされないが、ミリ波レーダー装着用のカバーや通信機器の筐体等のように、光輝性を有しつつ電磁波透過性も有することが好まれるものが例示できる。

本発明によれば、非導電性物質の複数の付着体からなる不連続構造膜上に成膜された金属膜を含むことで光輝性を有しながら電磁波透過性も有する電磁波透過性光輝樹脂製品及びこの電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法を提供することができる。

樹脂基材と、樹脂基材上にスパッタリングにより形成された酸化ケイ素の複数の付着体からなる不連続構造の下地膜と、下地膜上にスパッタリングにより成膜されたアルミニウム膜又はクロム膜とを含み、
アルミニウム膜又はクロム膜は、膜厚が下地膜の膜厚より薄く且つ付着体の基部に付着した部位の膜厚が他部位の膜厚より薄いことを特徴とする電磁波透過性光輝樹脂製品。

図１に示すように、本発明の電磁波透過性光輝樹脂製品１０は、樹脂基材１１と、樹脂基材１１上にスパッタリングで形成された酸化ケイ素の複数の付着体１４からなる不連続構造の下地膜１３と、下地膜１３上にスパッタリングにより成膜されたアルミニウム膜又はクロム膜の金属膜１２とを含んでいる。金属膜１２は膜厚が下地膜１３の膜厚より薄く且つ付着体１４の基部１５に付着した部位の膜厚が他部位の膜厚より薄くなっている。

また、樹脂基材上に形成した酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）の不連続構造膜の表面の顕微鏡写真と、酸化ケイ素の不連続構造膜上に成膜したアルミニウム（Ａｌ）膜又はクロム（Ｃｒ）膜の表面の顕微鏡写真を、それぞれ、図４（酸化ケイ素の不連続膜構造膜）、図５（アルミニウム膜）及び図６（クロム膜）に示す。
各膜は、スパッタリングの装置として芝浦メカトロニクス社の商品名「ｉ−ｍｉｌｌｅｒＩＩ」を用い（後に述べる、実施例及び比較例にも使用）、次の表１に示す条件で成膜した。到達真空度の値は、指数表示であり、例えば５．００Ｅ−０３は、Ｅが１０を表し、−０３が１０の累乗を表していることから、５．００×１０^−３、すなわち、０．００５である。

厚さ３ｍｍの板状のポリカーボネート（ＰＣ）基材上に酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）からなる不連続構造の下地膜をスパッタリングで成膜し、その上に膜厚が２０ｎｍ、３０ｎｍ若しくは４０ｎｍのクロム（Ｃｒ）膜をスパッタリングで成膜した３種類の実施例と、実施例に対し、不連続構造の下地膜を含まない３種類の比較例のミリ波透過減衰量、透過率、反射率及び表面抵抗を表２に示す。表面抵抗の値は、指数表示であり、例えば２．４６Ｅ＋０３は、Ｅが１０を表し、＋０３が１０の累乗を表していることから、２．４６×１０^３、すなわち、２４６０である。
また、これらの表面抵抗とミリ波透過減衰量との関係のグラフを図７に示す。
また、各膜の成膜条件を表３に示す。

各試料（後に述べる、実施例及び比較例を含む）のミリ波透過減衰量、透過率、反射率及び表面抵抗を次のようにして測定した。

（１）ミリ波透過減衰量
ミリ波透過減衰量は、電磁波吸収測定装置（自由空間法、財団法人ファインセラミックスセンター所有）を用いて測定した。
具体的には、室温において、Ｗバンド（７６．５７５ＧＨｚ）の電磁波を発信器から入射角０°にて試料に入射させ、試料をはさんで発信器と対峙する受信器で試料を透過した電磁波を受信して、ミリ波透過減衰量を測定した。

（２）透過率
分光光度計（島津製作所社の商品名「ＵＶ−１６５０ＰＣ」）を用い、５５０ｎｍの測定波長における透過率を測定した。
基準として、基材単体（クロム膜等を含まない）の透過率を１００％とした。

（３）反射率
分光光度計（島津製作所社の商品名「ＵＶ−１６５０ＰＣ」）を用い、５５０ｎｍの測定波長における反射率を測定した。
基準として、アルミニウ蒸着のミラーの反射率を１００％とした。

（４）表面抵抗
表面抵抗が１．０×１０^４（１．０Ｅ＋０．４）Ω／□以下の場合については、ＪＩＳ−Ｋ７１９４に準拠し、４端子４深針法により表面抵抗を測定した。
表面抵抗が１．０×１０^４（１．０Ｅ＋０．４）Ω／□以上の場合については、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準拠し、２重リングプローブ法により表面抵抗を測定した。

以上の結果より、実施例は比較例より表面抵抗が大きくなり且つミリ波透過減衰量が小さくなった。
また、酸化ケイ素の付着体の基部付近に付着しているクロム膜の膜厚がより薄くなることから、クロム膜の成膜時間が短い、即ち、膜厚が薄いものほど表面抵抗が大きくなった。

次に、厚さ３ｍｍの板状のポリカーボネート（ＰＣ）基材上に膜厚が７５ｎｍ若しくは１３５ｎｍの酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）からなる不連続構造の下地膜をスパッタリングで成膜し、その上に膜厚が２０ｎｍ若しくは３０ｎｍのクロム（Ｃｒ）膜又は膜厚が１１ｎｍ、１５ｎｍ若しくは２３ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜をスパッタリングで成膜した８種類の実施例と、実施例に対し不連続構造の下地膜を含まない５種類の比較例のミリ波透過減衰量、透過率、反射率及び表面抵抗を表４に示す。
また、各膜の成膜条件を表５に示す。

以上の結果より、実施例は同じ金属膜（膜種及び膜厚が同じ）の比較例より表面抵抗が大きくなり且つミリ波透過減衰量が小さくなった。また、下地膜の膜厚が厚い実施例は薄い実施例より若干ではあるが表面抵抗が大きくなり且つミリ波透過減衰量が小さくなった。

次に、厚さ３ｍｍの板状のポリカーボネート基材上に、膜厚（１５ｎｍ、３０ｎｍ、４５ｎｍ、６０ｎｍ、７５ｎｍ若しくは９０ｎｍ）及び成膜時の基材傾斜角度（０°若しくは７０°）を変えて酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）からなる不連続構造の下地膜をスパッタリングで成膜し、その上に膜厚２３ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜をスパッタリングで成膜した１２種類の実施例の表面抵抗、透過率及び反射率を表６に示す。
また、図３ａに実施例１８〜２３の、図３ｂに実施例１２〜１７の膜状態の模式図を示す。
また、酸化ケイ素の膜厚と表面抵抗との関係のグラフを図８に示す。
また、各実施例の下地膜の成膜条件を表７に示す。なお、アルミニウム膜の成膜条件は、上記膜厚が２３ｎｍの場合の条件と同じである。

以上の結果より、不連続構造の下地膜の成膜時に、ターゲットからのスパッタ飛来粒子の飛来方向と直交する面に対し、７０°傾けて（基材傾斜角度：７０°）基材を配置したものの方が、直交する面に対し平行（基材傾斜角度：０°）に基材を配置したものより、同じ膜厚の下地膜において表面抵抗が大きくなった（図８）。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

実施例の電磁波透過性光輝樹脂製品の表面付近の細部の模式図である。 スパッタリング時の基材の配置の仕方の模式図である。 下地膜又は金属膜の成膜時の基材傾斜角度が違うものの断面（膜状態）の模式図である。 酸化ケイ素からなる不連続構造の下地膜の表面の一部の顕微鏡写真である。 不連続構造の下地膜上に成膜したＡｌ膜の表面の一部の顕微鏡写真である。 不連続構造の下地膜上に成膜したＣｒ膜の表面の一部の顕微鏡写真である。 表面抵抗とミリ波透過減衰量との関係のグラフである。 酸化ケイ素の膜厚と表面抵抗との関係のグラフである。

符号の説明

１０ 電磁波透過性光輝樹脂製品
１１ 基材
１２ 金属膜
１３ 下地膜
１４ 付着体
１５ 基部

Claims (6)

1. 樹脂基材と、前記樹脂基材上に非導電性物質の複数の付着体からなる不連続構造の下地膜と、前記下地膜上に成膜した金属膜とを含み、
   前記付着体は、端部間の長さが１０００ｎｍ以下であり、
   前記金属膜は、膜厚が前記下地膜の膜厚より薄く且つ前記付着体の基部に付着した部位の膜厚が他部位の膜厚より薄いことを特徴とする電磁波透過性光輝樹脂製品。
2. 前記非導電性物質が酸化ケイ素である請求項１記載の電磁波透過性光輝樹脂製品。
3. 前記金属膜がアルミニウム膜又はクロム膜である請求項１又は２記載の電磁波透過性光輝樹脂製品。
4. 樹脂基材上に非導電性物質の複数の付着体からなる不連続構造の下地膜をスパッタリングにより成膜し、
   前記下地膜上に膜厚が前記下地膜の膜厚より薄く且つ前記付着体の基部に付着した部位の膜厚が他部位の膜厚より薄くなるよう金属膜を乾式メッキにより成膜することを特徴とする電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法。
5. 前記非導電性物質が酸化ケイ素である請求項４記載の電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法。
6. 前記金属膜がアルミニウム膜又はクロム膜である請求項４又は５記載の電磁波透過性光輝樹脂製品の製造方法。