JP5869496B2 - 電磁波ノイズ抑制体、その使用方法及び電子機器 - Google Patents
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Description
本実施の形態の電磁波ノイズ抑制体100は、例えば図1に示すように合成樹脂製の支持層110と、この支持層110に積層された電磁波ノイズ抑制層120と、を備えている。この電磁波ノイズ抑制体100は、0.1GHz〜20GHzの準マイクロ波のノイズ抑制能力に優れており、動作駆動周波数が主にGHz帯域の電子部品に好適に使用できるが、これに限定されるものではない。
電磁波ノイズ抑制層120は、連続した金属薄膜である。ここで、連続した膜とは、金属薄膜における表面抵抗の実測値と金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と金属材料の比抵抗値R0(Ω・cm)との関係から確認することができる。すなわち、比抵抗値R1と比抵抗値R0とが、1≦R1/R0<√10(√10は10の平方根を示す。)を満足する場合に、金属薄膜が連続した状態になり、優れた電磁波ノイズ抑制効果が発揮される。ここで、比抵抗値R1は、後述する実施例の「金属薄膜の表面抵抗の測定」及び「金属薄膜の厚みの測定」に準じて算出することができ、比抵抗値R0は、金属材料(バルク材)の固有値(例えば、文献の値)から確認することができる。また、R1/R0が1の場合は、形成した電磁波ノイズ抑制層がバルク材の状態と等しくなるので、均質かつ完全に連続した膜(皮膜)の状態であると見做すことができる。また、R1/R0が√10よりも小さい場合は、特許文献1に記載がある式「logR1−logR0」の値が、下限値の0.5より小さくなる。この文献によると、式「logR1−logR0」の値が0.5以上3以下の範囲内にあるときに、電磁波ノイズ抑制層が金属薄膜として存在するものではなく、金属材料の金属クラスターが、非常に近接した状態で、かつ個々が独立して存在する構造を形成できると記載されており、この範囲より小さい値、すなわち、R1/R0<√10の場合は、電磁波ノイズ抑制層が連続した金属薄膜であると考えることができる。このようなことにより、電磁波ノイズを抑制する効果がない非導電部分を少なくすることにより、後述するマイクロストリップライン伝送路を用いたノイズ減衰効果測定において、クラスター状構造で発現するノイズ抑制効果より大きな抑制効果を発揮することができると考えられる。
支持層110は、任意の合成樹脂により形成することができ、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリブテン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリメタアクリル酸エステル樹脂、メタアクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、無水マレイン酸−スチレン共重合体樹脂、無水マレイン酸−スチレン共重合体樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンオキサイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリアセタール樹脂、キシレン樹脂、グアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、マレイン酸樹脂、メラミン樹脂、ポリシロキサン樹脂、液晶ポリマー(LCP)、カルド樹脂(フルオレン樹脂)、フッ素樹脂等が挙げられるが、これに限定されない。これらの樹脂中でも、耐熱性に優れ、適度な可とう性を有するポリイミド樹脂が好ましい。
図4は、電磁波ノイズ抑制層120の上に、さらに接着剤層130(又は接着フィルム130’)を形成した電磁波ノイズ抑制体101の構成例を示す断面図である。つまり、電磁波ノイズ抑制体101は、合成樹脂製の支持層110と、この支持層110に積層された電磁波ノイズ抑制層120と、この電磁波ノイズ抑制層120に積層された接着剤層130(又は接着フィルム130’)とを備えている。
接着剤層130の厚みT3は任意であるが、電子部品への十分な接着性を確保する観点から、例えば1μm以上30μm以下の範囲内とすることが好ましい。また、接着剤層130には、強磁性フィラー、導電性フィラー、熱伝導性フィラー、補強性フィラー、難燃剤、酸化防止剤、着色剤、耐熱向上材などを添加してもよい。接着剤層130にフィラーを添加しない場合は、接着剤層130の厚みT3は、例えば1μm以上10μm以下の範囲内とすることが好ましい。接着剤層130の材質は、特に限定されるものではないが、ポリスチレン系、酢酸ビニル系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリアミド系、ゴム系、アクリル系などの熱可塑性樹脂や、フェノール系、エポキシ系、シロキサン系、ウレタン系、メラミン系、アルキッド系などの熱硬化性樹脂等を挙げることができる。耐熱性や可撓性が要求される場合においては、信頼性が高く好ましいものとして、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。なお、エポキシ系の熱硬化性樹脂を使用する場合には、熱プレス時のにじみ出し(リフロー)の小さいものが好ましい。ここで、ポリイミド樹脂としては、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミドエステル、ポリエーテルイミド、ポリシロキサンイミド等を挙げることができる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、テトラメチルビスフェノールA型等のビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型等のノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタントリグリシジルエーテル等のような芳香族エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等を挙げることができる。
接着フィルム130’は、図4では図示を省略しているが、基材となる樹脂フィルムの片面又は両面に接着剤層又は粘着剤層を備えており、電子部品などへの電磁波ノイズ抑制体101の貼り付けに利用できる。ここで、接着フィルム130’における接着剤層の材質としては、前述した接着剤層130と同様のものが挙げられ、粘着剤層の材質としては、例えばアクリル系粘着剤が挙げられる。接着フィルム130’の厚みT3は任意であるが、例えば1μm以上200μm以下の範囲内とすることが好ましく、より好ましくは3μm以上150μm以下の範囲内がよい。また、接着フィルム130’には、強磁性フィラー、導電性フィラー、熱伝導性フィラー、補強性フィラー、難燃剤、酸化防止剤、着色剤、耐熱向上材などを添加してもよい。
電磁波ノイズ抑制体100の製造方法は、支持層110の表面に金属薄膜を形成して電磁波ノイズ抑制層120を形成する工程(金属薄膜形成工程)を含むことができる。
金属薄膜の形成方法としては、物理的蒸着法、湿式還元法等が挙げられ、支持層110上に金属薄膜が連続となるように形成することが重要である。また、支持層110上に直接的に緻密な金属薄膜を形成するという観点から、物理的蒸着法による形成方法を適用することが好ましい。
物理的蒸着法は、真空蒸着法、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げられ、製造コスト面のメリットから、スパッタリング法を適用することが特に好ましい。このスパッタリング法は、2極型、3極型、4極型、対抗ターゲット型、DCスパッタ、RFスパッタ、DCマグネトロンスパッタ、RFマグネトロンスパッタ、ECスパッタ、レーザービームスパッタ、ミラートロンスパッタ、イオンビームスパッタ、デュアルイオンビームスパッタ、ECRスパッタ、PEMSスパッタ等の各種手法が挙げられる。また、スパッタリングに使用するガス種としては、例えばアルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトン、窒素、酸素等を用いることができる。特に、アルゴンガスはスパッタリングの効率が高いため、好適に用いられる。これらのガスは2種類以上混合して使用することもできる。スパッタリング法による金属薄膜の成膜条件については、例えば、アルゴンガスをスパッタガスとして使用し、圧力は好ましくは1×10−2〜1Pa、より好ましくは5×10−2〜5×10−1Paであり、スパッタの電力は、好ましくは10〜1000W、より好ましくは20〜600Wの条件で行う方法がよい。
金属薄膜の形成に利用できる還元方法は、例えば還元剤によって還元する湿式還元法や、光又は加熱によって還元する乾式還元法が挙げられるが、本発明に係る金属薄膜の形成には、湿式還元法が好適に利用できる。湿式還元法は、乾式還元法と比較すると、金属薄膜が連続となるように形成しやすく、このような湿式還元法として、例えば無電解めっき法、ダイレクトメタライゼーション法等が採用できる。また、ダイレクトメタライゼーション法は、金属薄膜の接着性、緻密な金属薄膜の形成、及び金属薄膜の厚みのバラつきを抑えるという観点から特に好ましく利用できる。以下、ダイレクトメタライゼーション法による製造方法を例に挙げて説明する。
1)イオン交換基の導入工程;
支持層110の表面(又は表層部)にイオン交換基を導入する工程、
2)金属イオンの導入工程;
前記イオン交換基に金属材料の前駆体である金属イオンを導入する工程、
3)金属イオンの還元工程;
前記金属イオンを還元することによって、金属薄膜を形成する工程、
を備えることができる。
イオン交換基としては、カチオン交換基及びアニオン交換基のいずれであってもよく、例えば、水酸基、カルボキシル基、チオカルボキシル基、ジチオカルボキシル基、スルホ基、スルフィノ基、スルフェノ基、ハロホルミル基、カルバモイル基、ヒドラジノカルボニル基、アミジノ基、シアノ基、ニトリロ基、イソシアン基、シアナト基、イソシアナト基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、ホルミル基、カルボニル基、チオホルミル基、チオキソ基、メルカプト基、ヒドロピルオキシル基、アミノ基、イミノ基、ヒドラジノ基、ジアゾ基、アジド基、ニトロ基、ニトロソ基等が挙げられる。この中でも、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、アミノ基、イミノ基、シアノ基、又はニトロ基が好ましい。
イオン交換基が導入された支持層110の表面(又は表層部)を金属イオン含有溶液(以下、金属イオン溶液ともいう。)で処理することによって、金属イオンを導入する。この処理によって、支持層110の導入されたイオン交換基が、金属イオンとイオン交換反応を行うことによって、金属イオンが導入されるものと考えられる。金属イオン溶液としては、目的とする金属元素含有成分で構成される金属成分が金属イオンとして存在する溶液を使用することができる。例えば、所望の金属材料を含む金属薄膜を形成する場合には、所望の金属薄膜を構成する全て又は一部の金属成分の金属イオンを含有する溶液を用い、後の工程において残りの金属材料の成分元素を含有する還元剤で処理することにより、所望の合金に還元することができる。金属としては、ニッケル、コバルト、白金等が挙げられるが、好ましくはニッケルである。金属材料が、例えばニッケル−ホウ素合金又はニッケル−リン合金である場合の例を挙げると、ニッケルイオンを含有する金属イオン溶液を用いて、後の工程において、ホウ素含有化合物又はリン含有化合物を含有する還元剤で処理することにより、ニッケル−ホウ素合金又はニッケル−リン合金として還元される。なお、金属イオンは溶液中で錯イオンとして存在してもよい。
金属イオンの導入工程の後、支持層110は還元剤を含有する溶液中に浸漬することにより、金属イオンを還元(湿式還元)する。
電磁波ノイズ抑制体101の製造は、上記表面改質工程と金属薄膜形成工程とを実施した後に、さらに電磁波ノイズ抑制層120の上に、接着剤層130(又は接着フィルム130’)を形成することにより実施できる。ここで、接着剤層130を形成するには、例えば接着剤樹脂を溶剤に溶解した塗布液を電磁波ノイズ抑制層120の上に塗布し、乾燥させることによって行うことができる。接着剤樹脂を溶解する溶剤としては、例えばN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等のアミド系溶剤、1−メトキシ−2−プロパノ−ル等のエーテル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤等の1種又は2種以上を用いることができる。塗布液を塗布する方法は、特に制限されず、例えばコンマ、ダイ、ナイフ、リップ等のコーターにて塗布することが可能である。塗布液を乾燥させる方法としては、特に制限されず、例えば60〜200℃の範囲内の温度条件で1〜60分間の範囲内の時間をかけて行うことがよいが、好ましくは、60〜150℃の範囲内の温度条件で乾燥を行うことがよい。また、接着フィルム130’を形成する場合は、接着剤成分を予め任意の基材フィルム上に、溶液の状態で塗布し、例えば80〜180℃の温度で乾燥した後、剥離して得られる接着性のフィルムをそのまま接着フィルム130’として使用してもよいし、この接着性のフィルムを任意の基材(樹脂フィルム)と積層した状態で使用してもよい。接着フィルム130’は、接着剤面に離型材を貼り合わせて離型材層を有する形態としてもよい。離型材の材質は、接着フィルム130’としての形態を損なうことなく剥離可能であれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂フィルムや、これらの樹脂フィルムを紙上に積層したものなどを用いることができる。
金属薄膜の厚みは、試料の断面をミクロトーム(ライカ社製、商品名;ウルトラカットUTCウルトラミクロトーム)を用いて厚さ100nmの超薄切片を作製し、透過型電子顕微鏡(TEM;日本電子社製、商品名;JEM−2000EX)により観察し、5箇所の電磁波ノイズ抑制層の厚さを画像上で測定し、平均した値を算出した。
金属薄膜の表面抵抗率は、抵抗率計(三菱化学社製、商品名;MCP−T610)を用い、4探針プローブ(三菱化学社製、商品名;MCP−TP03P)により測定した。
電磁波ノイズ抑制効果は、近傍界用ノイズ抑制シート評価システム(IEC規格No.:IEC62333−1、IEC62333−2)により評価した。具体的には、図5に示すように、テストファクスチャー201に設けられた、規定の特性インピーダンス(50Ω)を持つマイクロストリップライン202上に、電磁波ノイズ抑制体100を密着して置き、電磁波ノイズ抑制体100を装着する前後のSパラメータの変化(反射減衰量S11および透過減衰量S21)をマイクロストリップライン202に同軸ケーブル203a,203bを介して電気的に接続されたネットワークアナライザー204で測定した。得られた反射減衰量(S11[dB])および透過減衰量(S21[dB])から、下記式により電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)を求めた。なお、評価用の試料として、サイズが100mm×50mm、50mm×50mm、及び20mm×20mmの3種類の試料を準備した。
金属薄膜表面の金属の状態は、XPS分析計(日本電子社製、商品名;JPS−9010)を用いて分析した。なお、スパッタリング法により作製した試料については、測定して得られたCr 2p3/2、Ni 2p3/2の結合エネルギーからCrおよびNiの存在および化学的状態を同定した。また、ダイレクトメタライゼーション法により作製した試料については、金属膜の組成を分析した。
金属薄膜の接着性は、JIS K5400−5−6に準拠してクロスカット試験(碁盤目テープ法)を行い、評価した。
支持層を形成するための支持体として、ポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、商品名;カプトンEN、12cm角、厚さ;25μm、剪断弾性率;1.5×108Pa〜1.5×109Pa、炭酸ガス透過係数;1.0×10−11[cm3(STP)cm/(cm2・sec・cmHg)])を用意した。このフィルムをバッチ式スパッタリング装置(ANELVA社製SPF−332HS)へセットし、真空ポンプおよびターボモレキュラポンプを用いて、3.0×10−4Paまで減圧し、アルゴンガスを導入して、2.0×10−1Paの圧力になるよう調整した。次に、Ni80wt%/Cr20wt%の合金(Ni−Cr合金として99.9wt%以上)のターゲットを用いて、出力400Wの条件で、200秒間、スパッタリングを行い、支持体の片面に、平均厚み121nm(最小厚み;119nm、最大厚み;122nm)の金属薄膜が形成された電磁波ノイズ抑制体1を得た。この電磁波ノイズ抑制体1における金属薄膜の表面抵抗率は14.7Ω/□であった。また、金属薄膜の表面抵抗の実測値と金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と金属材料(バルク材)の比抵抗値R0(Ω・cm)の比(R1/R0)は、1.77であり、1≦R1/R0<√10を満足していた。得られた電磁波ノイズ抑制体1(評価試料のサイズ;100mm×50mm)の電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)の百分率は、1GHz〜6GHzにわたり93%を超える特性を有していた。また、XPS分析により、金属薄膜表面にCr−OH(結合エネルギー576.3eV)の存在を確認した。金属薄膜の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察するとともに金属薄膜の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したが、金属クラスター、ナノグラニュラ構造、及びヘテロ構造はいずれも確認されず、均質な連続した金属薄膜であることを確認した。また、金属薄膜の接着性も問題はなかった。
支持層を形成するための支持体として、ポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、商品名;カプトンEN、12cm角、厚さ;25μm、剪断弾性率;1.5×108Pa〜1.5×109Pa、炭酸ガス透過係数;1.0×10−11[cm3(STP)cm/(cm2・sec・cmHg)])を用意した。このフィルムをバッチ式スパッタリング装置(ANELVA社製SPF−332HS)へセットし、真空ポンプおよびターボモレキュラポンプを用いて、3.0×10−4Paまで減圧し、アルゴンガスを導入して、2.0×10−1Paの圧力になるよう調整した。次に、Ni80wt%/Cr20wt%の合金(Ni−Cr合金として99.9wt%以上)のターゲットを用いて、出力400Wの条件で、100秒間、スパッタリングを行い、支持体の片面に、平均厚み85nm(最小厚み;82nm、最大厚み;88nm)の金属薄膜が形成された電磁波ノイズ抑制体2を得た。この電磁波ノイズ抑制体2における金属薄膜の表面抵抗率は34.6Ω/□であった。また、金属薄膜の表面抵抗の実測値と金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と金属材料(バルク材)の比抵抗値R0(Ω・cm)の比(R1/R0)は、2.94であり、1≦R1/R0<√10を満足していた。得られた電磁波ノイズ抑制体2(評価試料のサイズ;100mm×50mm)の電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)の百分率は、1GHz〜6GHzにわたり93%を超える特性を有していた。また、XPS分析により、金属薄膜表面にCr−OH(結合エネルギー576.3eV)の存在を確認した。金属薄膜の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察するとともに金属薄膜の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したが、金属クラスター、ナノグラニュラ構造、及びヘテロ構造はいずれも確認されず、均質な連続した金属薄膜であることを確認した。また、金属薄膜の接着性も問題はなかった。
支持層を形成するための支持体として、ポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、商品名;カプトンEN、12cm角、厚さ;25μm、剪断弾性率;1.5×108Pa〜1.5×109Pa、炭酸ガス透過係数;1.0×10−11[cm3(STP)cm/(cm2・sec・cmHg)])を用意した。このフィルムをバッチ式スパッタリング装置(ANELVA社製SPF−332HS)へセットし、真空ポンプおよびターボモレキュラポンプを用いて、3.0×10−4Paまで減圧し、アルゴンガスを導入して、2.0×10−1Paの圧力になるよう調整した。次に、Ni80wt%/Cr20wt%の合金(Ni−Cr合金として99.9wt%以上)のターゲットを用いて、出力400Wの条件で、33秒間、スパッタリングを行い、支持体の片面に、平均厚み40nm(最小厚み;39nm、最大厚み;42nm)の金属薄膜が形成された電磁波ノイズ抑制体3を得た。この電磁波ノイズ抑制体3における金属薄膜の表面抵抗率は44.9Ω/□であった。また、金属薄膜の表面抵抗の実測値と金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と金属材料(バルク材)の比抵抗値R0(Ω・cm)の比(R1/R0)は、1.80であり、1≦R1/R0<√10を満足していた。得られた電磁波ノイズ抑制体3(評価試料のサイズ;100mm×50mm)の電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)の百分率は、1GHz〜6GHzにわたり93%を超える特性を有していた。また、XPS分析により、金属薄膜表面にCr−OH(結合エネルギー576.3eV)の存在を確認した。金属薄膜の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察するとともに金属薄膜の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したが、金属クラスター、ナノグラニュラ構造、及びヘテロ構造はいずれも確認されず、均質な連続した金属薄膜であることを確認した。また、金属薄膜の接着性も問題はなかった。この電磁波ノイズ抑制体3のS11(反射減衰量)を図6に、S21(透過減衰量)を図7に、電磁波ノイズ抑制効果(Ploss)を図8に、電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)を図9に、それぞれ示した。また、この電磁波ノイズ抑制体3における電磁波ノイズ抑制層の厚さの測定に用いた透過型電子顕微鏡(TEM)の画像を図3に示した。
実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを用意し、このポリイミドフィルムの片面にプラズマ処理(処理条件;アルゴンプラズマ、周波数13.56MHz、圧力33.9Pa、出力60W、照射時間30秒)を行った。このポリイミドフィルムのプラズマ処理面に、実施例1と同様にして、Ni80wt%/Cr20wt%の合金(Ni−Cr合金として99.9wt%以上)のターゲットを用いて、スパッタリングを行い、平均厚み133nm(最小厚み;129nm、最大厚み135nm)の金属薄膜が形成された電磁波ノイズ抑制体4を得た。この電磁波ノイズ抑制体4における金属薄膜の表面抵抗率は15.7Ω/□であった。また、金属薄膜の表面抵抗の実測値と金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と金属材料(バルク材)の比抵抗値R0(Ω・cm)の比(R1/R0)は、2.09であり、1≦R1/R0<√10を満足していた。得られた電磁波ノイズ抑制体4の電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)の百分率は、1GHz〜6GHzにわたり93%を超える特性を有していた。また、XPS分析により、金属薄膜表面にCr−OH(結合エネルギー576.3eV)の存在を確認した。金属薄膜の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察するとともに金属薄膜の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したが、金属クラスター、ナノグラニュラ構造、及びヘテロ構造はいずれも確認されず、均質な連続した金属薄膜であることを確認した。また、金属薄膜の接着性も問題はなかった。
実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを用意し、このポリイミドフィルムの片面にプラズマ処理(処理条件;アルゴンプラズマ、周波数13.56MHz、圧力33.9Pa、出力60W、照射時間30秒)を行った。このポリイミドフィルムのプラズマ処理面に、実施例1と同様にして、Ni80wt%/Cr20wt%の合金(Ni−Cr合金として99.9wt%以上)のターゲットを用いて、スパッタリングを行い、平均厚み91nm(最小厚み;89nm、最大厚み93nm)の金属薄膜が形成された電磁波ノイズ抑制体5を得た。この電磁波ノイズ抑制体5における金属薄膜の表面抵抗率は34.6Ω/□であった。また、金属薄膜の表面抵抗の実測値と金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と金属材料(バルク材)の比抵抗値R0(Ω・cm)の比(R1/R0)は、3.15であり、1≦R1/R0<√10を満足していた。得られた電磁波ノイズ抑制体5の電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)の百分率は、1GHz〜6GHzにわたり93%を超える特性を有していた。また、XPS分析により、金属薄膜表面にCr−OH(結合エネルギー576.3eV)の存在を確認した。金属薄膜の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察するとともに金属薄膜の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したが、金属クラスター、ナノグラニュラ構造、及びヘテロ構造はいずれも確認されず、均質な連続した金属薄膜であることを確認した。また、金属薄膜の接着性も問題はなかった。
実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを用意し、このポリイミドフィルムの片面にプラズマ処理(処理条件;アルゴンプラズマ、周波数13.56MHz、圧力33.9Pa、出力60W、照射時間30秒)を行った。このポリイミドフィルムのプラズマ処理面に、実施例1と同様にして、Ni80wt%/Cr20wt%の合金(Ni−Cr合金として99.9wt%以上)のターゲットを用いて、スパッタリングを行い、平均厚み50nm(最小厚み;47nm、最大厚み53nm)の金属薄膜が形成された電磁波ノイズ抑制体6を得た。この電磁波ノイズ抑制体6における金属薄膜の表面抵抗率は46.2Ω/□であった。また、金属薄膜の表面抵抗の実測値と金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と金属材料(バルク材)の比抵抗値R0(Ω・cm)の比(R1/R0)は、2.31であり、1≦R1/R0<√10を満足していた。得られた電磁波ノイズ抑制体6の電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)の百分率は、1GHz〜6GHzにわたり93%を超える特性を有していた。また、XPS分析により、金属薄膜表面にCr−OH(結合エネルギー576.3eV)の存在を確認した。金属薄膜の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察するとともに金属薄膜の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したが、金属クラスター、ナノグラニュラ構造、及びヘテロ構造はいずれも確認されず、均質な連続した金属薄膜であることを確認した。また、金属薄膜の接着性も問題はなかった。
5規定の水酸化カリウム水溶液の中に、ポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製、カプトンEN;厚さ25μm)を50℃、20分間浸漬した後、浸漬したポリイミドフィルムをイオン交換水で充分洗浄し、表面改質ポリイミドフィルムA1を作製した。このときのポリイミド改質層の厚みは2.8μmであった。フィルムA1におけるポリイミド改質層の赤外吸収スペクトルを測定したところ、カルボキシル基のカリウム塩に由来する1580cm−1及び1406cm−1の吸収が確認された。フィルムA1を、100mmol/Lの酢酸ニッケルと100mmol/Lのアンモニアを混合した水溶液(25℃)に10分間浸漬した後、圧縮空気を吹き付けて乾燥し、表面改質ポリイミドフィルムB1を作製した。フィルムB1を、10mmol/Lの水素化ホウ素ナトリウム水溶液(30℃)へ10分間浸漬して、金属薄膜を形成した。
500mlのセパラブルフラスコの中において、撹拌しながら29.2gの1,3−ビス(4−アミノフェノキシベンゼン)を332gのN,N−ジメチルアセトアミドに溶解させた。次に、その溶液に窒素気流中で29.4gの3,3’,4,4’―ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を加えた。その後、約3時間撹拌を続けて重合反応を行い、15重量%のポリアミド酸溶液を得た。この溶液の粘度は38,974センチポアズ(=38.9Pa・s)であった。
実施例1と同様にして、Ni80wt%/Cr20wt%の合金(Ni−Cr合金として99.9wt%以上)のターゲットを用いて、スパッタリングを行い、平均厚み121nm(最小厚み;119nm、最大厚み;122nm)の金属薄膜(表面抵抗率14.7Ω/□)が形成された電磁波ノイズ抑制体9を得た。
実施例1と同様にして、Ni80wt%/Cr20wt%の合金(Ni−Cr合金として99.9wt%以上)のターゲットを用いて、スパッタリングを行い、平均厚み121nm(最小厚み;119nm、最大厚み;122nm)の金属薄膜(表面抵抗率14.7Ω/□)が形成された電磁波ノイズ抑制体10を得た。
実施例1におけるNi80wt%/Cr20wt%の合金のターゲットを用いたことの代わりに、Ni100%のターゲットを用いたこと、及び200秒間のスパッタリングを行ったことの代わりに、216秒間のスパッタリングを行ったこと以外は、実施例1と同様にして、平均厚み140nmの電磁波ノイズ抑制体を作製した。この電磁波ノイズ抑制体における金属薄膜の表面抵抗率は2.8Ω/□であった。また、金属薄膜の表面抵抗の実測値と金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と金属材料(バルク材)の比抵抗値R0(Ω・cm)の比(R1/R0)は、5.73であり、1≦R1/R0<√10を満足していなかった。得られた電磁波ノイズ抑制体の電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)の百分率は、1GHz〜6GHzの範囲で90%を下回る部分があった。この電磁波ノイズ抑制体の電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)を図10に示した。
実施例1におけるNi80wt%/Cr20wt%の合金のターゲットを用いたことの代わりに、Ni100%のターゲットを用いたこと、及び200秒間のスパッタリングを行ったことの代わりに、43秒間のスパッタリングを行ったこと以外は、実施例1と同様にして、平均厚み75nmの電磁波ノイズ抑制体を作製した。この電磁波ノイズ抑制体における金属薄膜の表面抵抗率は26.4Ω/□であった。また、金属薄膜の表面抵抗の実測値と金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と金属材料(バルク材)の比抵抗値R0(Ω・cm)の比(R1/R0)は、28.9であり、1≦R1/R0<√10を満足していなかった。得られた電磁波ノイズ抑制体の電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)の百分率は、1GHz〜6GHzの範囲で93%を下回る部分があった。
実施例1におけるNi80wt%/Cr20wt%の合金のターゲットを用いたことの代わりに、Ni100%のターゲットを用いたこと、及び200秒間のスパッタリングを行ったことの代わりに、21秒間のスパッタリングを行ったこと以外は、実施例1と同様にして、平均厚み26nmの電磁波ノイズ抑制体を作製した。この電磁波ノイズ抑制体における金属薄膜の表面抵抗率は96.7Ω/□であった。また、金属薄膜の表面抵抗の実測値と金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と金属材料(バルク材)の比抵抗値R0(Ω・cm)の比(R1/R0)は、36.7であり、1≦R1/R0<√10を満足していなかった。得られた電磁波ノイズ抑制体の電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)の百分率は、1GHz〜6GHzの範囲で70%を下回る部分があった。
本発明に係る電磁波ノイズ抑制体における電磁波ノイズ抑制体の面積に対する電磁波ノイズ抑制効果を、以下のように評価した。
実施例3で得られた電磁波ノイズ抑制体3の評価試料のサイズを、100mm×50mmから50mm×50mmに変更して、電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)を測定した結果、その百分率は1GHz〜2GHzにわたり95%を下回る部分があったが、2GHzから6GHzにわたり、95%を超える特性を有していた。
実施例3で得られた電磁波ノイズ抑制体3の評価試料のサイズを、100mm×50mmから20mm×20mmに変更して、電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)を測定した結果、その百分率は、1GHz〜5GHzにわたり90%を下回る部分があったが、5GHzから6GHzにわたり、90%を超える特性を有していた。
また、本発明に係る電磁波ノイズ抑制体におけるマイクロストリップ線路から電磁波ノイズ抑制体までの距離に対する電磁波ノイズ抑制効果を、以下のように評価した。
実施例3で得られた電磁波ノイズ抑制体3(評価試料のサイズ;100mm×50mm)の電磁波ノイズ抑制層とマイクロストリップラインとの距離を150μm(電磁波ノイズ抑制体3とマイクロストリップラインとの間に25μm厚のポリイミドフィルム5枚を挟んだ)にし、電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)を測定した結果、その百分率は1GHz〜2GHzにわたり96%を下回る部分があったが、2GHzから6GHzにわたり、96%を超える特性を有していた。その結果を図12に示した。
実施例3で得られた電磁波ノイズ抑制体3(評価試料のサイズ;100mm×50mm)電磁波ノイズ抑制層とマイクロストリップラインとの距離を225μm(電磁波ノイズ抑制体3とマイクロストリップラインとの間に25μm厚のポリイミドフィルム8枚を挟んだ)にし、電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)を測定した結果、その百分率は、1GHz〜3GHzにわたり96%を下回る部分があったが、3GHzから6GHzにわたり、96%を超える特性を有していた。その結果を図12に示した。
実施例3で得られた電磁波ノイズ抑制体3(評価試料のサイズ;100mm×50mm)電磁波ノイズ抑制層とマイクロストリップラインとの距離を275μm(電磁波ノイズ抑制体3とマイクロストリップラインとの間に25μm厚のポリイミドフィルム10枚を挟んだ)にし、電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)を測定した。その結果を図12に示した。
実施例3で得られた電磁波ノイズ抑制体3(評価試料のサイズ;100mm×50mm)電磁波ノイズ抑制層とマイクロストリップラインとの距離を400μm(電磁波ノイズ抑制体3とマイクロストリップラインとの間に25μm厚のポリイミドフィルム15枚を挟んだ)にし、電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)を測定した。その結果を図12に示した。
実施例3で得られた電磁波ノイズ抑制体3(評価試料のサイズ;100mm×50mm)電磁波ノイズ抑制層とマイクロストリップラインとの距離を525μm(電磁波ノイズ抑制体3とマイクロストリップラインとの間に25μm厚のポリイミドフィルム20枚を挟んだ)にし、電磁波ノイズ抑制効果(ΔPloss/Pin)を測定した。その結果を図12に示した。
Claims (11)
- 合成樹脂製の支持層と、該支持層上に形成されたクロム含有率が5重量%以上35重量%以下の範囲内のニッケル−クロム合金からなる電磁波ノイズ抑制層と、を備えた電磁波ノイズ抑制体であって、
前記電磁波ノイズ抑制層が、平均厚さ35〜300nmの範囲内の連続した金属薄膜であり、
該金属薄膜の表面抵抗率が10〜90Ω/□の範囲内であり、かつ前記金属薄膜における表面抵抗の実測値及び該金属薄膜の厚さから算出した比抵抗値R1(Ω・cm)と、前記金属材料の比抵抗値R0(Ω・cm)とが、1≦R1/R0<√10(√10は10の平方根を示す。)を満足するとともに、該金属薄膜の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した場合に、金属クラスター、ナノグラニュラ構造、及びヘテロ構造がいずれも観察されないことを特徴とする電磁波ノイズ抑制体。 - 前記金属薄膜の表面にCr−OHを有する請求項1に記載の電磁波ノイズ抑制体。
- 前記支持層の厚みが、3μm以上200μm以下の範囲内である請求項1又は2に記載の電磁波ノイズ抑制体。
- 前記支持層を構成する合成樹脂が、ポリイミド樹脂である請求項1から3のいずれか1項に記載の電磁波ノイズ抑制体。
- さらに、前記電磁波ノイズ抑制層の表面に接着剤層又は接着フィルムが積層してなるものである請求項1から4のいずれか1項に記載の電磁波ノイズ抑制体。
- 回路基板を覆うカバーレイフィルムの表面側に、グランド回路に接続せずに配置されるものである、請求項1から5のいずれか1項に記載の電磁波ノイズ抑制体。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の電磁波ノイズ抑制体を、0.1GHz以上20GHz以下の周波数領域で使用することを特徴とする電磁波ノイズ抑制体の使用方法。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の電磁波ノイズ抑制体を、回路基板に絶縁性を維持した状態で配置することを特徴とする電磁波ノイズ抑制体の使用方法。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載の電磁波ノイズ抑制体を、回路基板の近傍に配置することを特徴とする電磁波ノイズ抑制体の使用方法。
- 電子部品と、該電子部品から発生するノイズを抑制する請求項1から6のいずれか1項に記載の電磁波ノイズ抑制体とを備えた電子機器。
- 回路パターン及び該回路パターンに圧着されたカバーレイフィルムを有する回路基板と、
請求項5に記載の電磁波ノイズ抑制体と、
を備え、
前記接着剤層又は前記接着フィルムが、前記カバーレイフィルムの表面側に貼り合わされて積層された構造を有する多層回路基板。
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