JPH0770345A - 電磁波シールドプラスチック成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 フィラー含有プラスチック成形品の表面に、
水溶性塗料からなるプライマーコート層を１〜３０μｍ
厚に配設し、１００℃以下での低温乾燥後、真空槽内で
あらかじめ高周波励起プラズマにより０．６〜５．０μ
ｍのアルミニウム膜を配設するか、もしくは、０．７〜
５．０μｍの膜厚の銅を成膜した後に、０．０５〜３．
０μｍ厚の金属または合金膜を必要に応じて有機ガス雰
囲気中で配設してなる電磁波シールドプラスチック成形
品。 【効果】 気相蒸着の特徴を生かしつつ、電磁気シール
ド効果に優れ、省資源で、密着強度が大きく、耐食性、
耐水性、耐ヒートショック性が良好で、強度とともに柔
軟性にも優れた電磁気シールドプラスチック成形品が提
供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電磁波シールドプラ
スチック成形品に関するものである。さらに詳しくは、
電気機器、計算機、計測機器等の電磁波シールド効果に
優れ、しかも簡便で、低コスト生産が可能な、耐久性、
耐食性、強度等の良好な高性能電磁波シールドプラスチ
ック成形品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、各種の電気・電子
機器、通信機器等には、様々な電磁波シールド構造が採
用されてきており、このような構造の一つとして、プラ
スチック成形品の表面に銅、ニッケル、アルミニウム等
の金属薄膜を無電解メッキや真空成膜等により配設した
ものが知られている。

【０００３】なかでも真空蒸着による方法は、メッキ法
とは異なって環境問題への影響が少ないため注目されて
おり、具体的にも真空蒸着によるアルミニウム成膜法
は、気相成膜としての特徴を有し、今後の発展が期待さ
れているものである。しかしながら、電気回路の小型
化、高密度化が進む今日、無電解メッキによるものと同
等のシールド特性を得るためには３〜４μｍの膜厚のア
ルミニウムの成膜が必要とされているが、このアルミニ
ウムの真空蒸着によるシールド構造においては、３μｍ
厚以上の膜厚にすると柱状構造が著しく成長し、実際に
は、鉛筆硬度２Ｈ以上の強度が必要とされるにもかかわ
らず、この水準の強度を実現することは極めて困難な状
況にある。

【０００４】また、環境信頼性試験、たとえば耐湿試験
（６５℃×９５％ＲＨ、１６８時間）、耐塩水噴霧（Ｊ
ＩＳ Ｚ２３７１に準拠：５％ＮａＣｌ溶液、３５℃、
８時間噴霧、１６時間休止のサイクルを４サイクル実
施）に耐えられない状況にあり、密着性試験（ＡＳＴＭ
Ｄ３５５９−７８）においてもクラス３以下になって
しまうという欠点がある。

【０００５】しかも、アルミニウムの真空蒸着膜の場合
には、空気中で酸化皮膜（不動態層）が形成され、この
皮膜には絶縁性があるためにシールドに必要な他の金属
との接点の導通が不充分になるという欠点がある。さら
に、従来のアルミニウム真空蒸着膜は、連続して水分濃
度の高い環境にさらされると、ＭＩＬ Ｆ−１５０７２
Ａ（ＥＬ）１９６９Ｋで示されるように、他の金属、た
とえばＣｕ，Ｎｉとの接点をとる場合には電池作用によ
り腐食を促進することがある。

【０００６】もちろん、真空蒸着の蒸発材料としては、
シールド特性を考慮するとアルミニウム以外にも、金、
銀、銅、ニッケル、クロム等が考えられる。しかし、
金、銀は高価であって現実的ではない。一方、銅は、導
電性に優れており、コスト的にも使用可能であるが、高
温多湿の環境テストで酸化が著しく、シールド効果を急
速に失うという問題がある。すなわち、銅は、アルミニ
ウムのような不動態層としての酸化皮膜を形成しないた
め、酸化腐食が著しい。

【０００７】そこで、この銅の酸化防止策として、ニッ
ケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃ
ｒ）等の被覆が考えられるが、実際に真空蒸着によって
銅膜の上にこれらの金属膜を成膜してみると、初期密着
性は良好であるものの、耐湿試験（６０℃×９５％×２
４０ｈｒ）後の密着性は悪く、実用化することはできな
い。

【０００８】このような密着性の点での欠点を解消する
手段の一つとして、真空蒸着に変えてプラズマ蒸着法を
採用することが考えられる。つまり、低圧グロー放電プ
ラズマ成膜である。確かに、このプラズマ成膜により、
真空蒸着に比べて、密着性は向上し、さらにサーマルシ
ョックに強い成膜が得られ、耐食性がより向上すること
も期待される。そして、近年、電磁波シールドは、ノー
トパソコン、携帯電話等への応用が進み、軽量化が図ら
れ、成形品の薄肉化が進んでいることから、プラズマ成
膜はこれらの動向に沿ったものとも考えられる。しかし
ながら、実際には、これまでのプラズマ成膜品の場合に
は、薄肉化とともに、強度と柔軟性とを兼備えることは
充分ではなかった。

【０００９】そこで、このような従来技術の欠点を解消
するものとして、この発明の発明者は、高周波励起プラ
ズマにより成膜し、優れた密着強度と、薄膜特性を有す
る電磁波シールドを実現することを可能とし、耐食性を
も向上されることを可能としてきた（特願平４−２３３
８１号、特願平４−３１７３８０号、特願平４−２９８
９０号、特願平５−２９２１５号、特願平５−２９２１
６号および特願平５−２９２１７号）。

【００１０】この高周波励起プラズマ法による電磁波シ
ールド膜の成膜は極めて有益なものであって、今後の中
核的技術になるものと期待されるものである。そこでこ
の発明者は、さらに多種多様な態様へのこの方法の適用
を検討してきた。この過程において、発明者は、プラス
チック成形品としてある種のものを対象とする場合に
は、あらかじめプライマー処理することが望しいことを
見出した。

【００１１】すなわち、電子機器筐体等のプラスチック
成形品についてもさらなる軽薄短少化が急速に進むとと
もに、成形品の強度向上等のために、ポリカーボネー
ト、ポリカーボネート／ＡＢＳアロイ樹脂などの成形材
料とともにガラス繊維、カーボン繊維などのフィラーが
混入される場合が多くなっている。このようなフィラー
含有のプラスチック成形品の場合には、たとえ高周波励
起プラズマによる成膜であっても、成形品そのものの表
面でのフィラーの露出による表面の粗雑さによって、一
部での表層剥離の発生により金属製膜の剥離が避けられ
なかった。

【００１２】また、フィラーを配合する場合には成形性
をよくするため、一般の成形材料よりも樹脂の成形流動
性をよくするためステアリン酸亜鉛のような金属セッケ
ンが多く含まれている。このため、真空中でこれら成分
が成形品表面に移行（ブリードアウト）して金属膜と成
形品表面間で剥離が発生しやすくなる。さらに電子機器
の筐体の内壁面には外壁に比べて、複雑構造になってお
り、金型の押出ピン、斜傾ピン等から摺動油が付着し、
あるいはまた、成形品表層部が油分に含浸されたり、ゲ
ート付近のコールドスラッグが付着したりして密着不良
を起す場合もある。

【００１３】このような事情から、成膜法として優れた
特徴を有する高周波励起プラズマによって高性能シール
ド膜を成膜する際には、プラスチック表面の前処理とし
て、プライマーコートを配設することが望しいことが見
出された。だが一方で、電子機器などのプラスチック筐
体の内壁面は、プリント基板などの電子部品を固定させ
るインサート金具、アンダーカット形状、リブといった
複雑形状を有するため、成形品の成形歪が大きく、プラ
イマーコートを配設した場合、プライマーコートに含ま
れる有機溶剤により、クラック（ヒビ割れ）が発生した
り、落球衝撃（銅球落下テスト）特性がプライマーコー
トを配設しないものに比較して著しく低下しやすいとい
う問題がある。

【００１４】このような有機溶剤による欠点を解消する
ためにはプライマーを水溶性とすることが考えられる
が、水溶性とする場合には、水分の除去が充分に行われ
ない場合にはかえって耐水生や薄膜特性を損い、実際に
もプラスチック成形品は金属基板の場合とは異なって高
温乾燥が難しく、水分の除去が充分に行われにくいこと
からも、水溶性プライマーコートを採用することは難し
いのが実情であった。

【００１５】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであって、従来の電磁波シールドの欠点を解
消し、気相成膜の特徴を生かしつつ、しかも、その付着
強度や耐久性、耐水性、耐食性、耐サーマルショック等
の特性に優れ、かつ、生産性も良好で、フィラー含有の
プラスチック成形品であっても優れた溥膜特性が実現さ
れる新規な電磁波シールドプラスチック成形品を提供す
ることを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、プラスチック成形品表面に水溶
性塗料からなるプライマーコート層を１〜３０μｍの膜
厚で配設し、１００℃以下での低温乾燥の後に真空槽内
において高周波励起プラズマにより０．６〜５．０μｍ
の膜厚のアルミニウム膜を配設してなる電磁波シールド
プラスチック成形品を提供する。

【００１７】また、この発明は、プラスチック成形品表
面に水溶性塗料からなるプライマーコート層を１〜３０
μｍの膜厚で配設し、１００℃以下での低温乾燥の後に
真空槽内において高周波励起プラズマにより０．７〜
５．０μｍの膜厚の銅膜を配設し、さらに０．０５〜
３．０μｍの膜厚の耐蝕性の金属または合金膜を配設し
てなる電磁波シールドプラスチック成形品をも提供す
る。

【００１８】もちろん、この発明の電磁波シールドプラ
スチック成形品は、各種のプラスチックの射出成形、押
出成形、注型成形、あるいはそれらの表面成形したもの
を含み、その目的、用途に応じて、ガラス繊維、カーボ
ン繊維等のフィラーを含有することができる。通常、プ
ライマーコートに使用される水溶性塗料は、対象とする
基板が鉄板、アルミダイカストなどの金属の場合には、
高温乾燥（たとえば１５０℃以上）されるため、その塗
料の硬化が十分なため水分による悪影響はないが、プラ
スチック筐体の場合には、前記の通り高温乾燥が困難な
ため、プライマー塗膜に存在する水分が、蒸着工程での
真空中で露出し、密着不良が生じやすい。

【００１９】しかしながら、この発明のように、１００
℃以下の低温乾燥の後に、真空中で高周波励起プラズマ
によって成膜する場合にはこのような不都合は生じな
い。これは、高周波励起プラズマによる表面ボンバード
効果が予期し得ない優れた作用を働き、優れた密着特性
を実現するものと考えられる。水溶性塗料としては、ア
クリルエマルジョン系のものをその代表的なものとして
例示することができるが、これに限定されることはな
い。この水溶性塗料によるプライマーコートは、１〜３
０μｍ程度の膜厚とするのが好ましく、また、その低温
乾燥は、１００℃以下、より好ましくは６０〜８５℃程
度において数１０分〜４時間程度で行うようにする。

【００２０】１μｍ未満、３０μｍを超える成膜は、付
着強度を損なうことになる。水溶性塗料であるため、有
機溶媒を用いるプライマーコートとは異って、大気汚染
の心配がないため、環境問題においても有意義である。
高周波励起プラズマによる成膜は、たとえば１×１０^-4
〜１×１０^-5Ｔｏｒｒ水準の真空度とした真空槽におい
て、高周波電源からの電圧印加によって１×１０^-4〜１
×１０^-3程度の分圧のアルゴン、ヘリウム等の不活性ガ
ス導入にともなうプラズマ励起によって可能となる。い
わゆるＲＦ低圧グロー放電プラズマである。成膜材料と
してのアルミニウム、銅、さらには耐蝕性の金属または
合金は、抵抗加熱、誘導加熱、電子ビーム照射、さらに
はホロカソード放電等による適宜な手段で蒸発させるこ
とができる。これらの蒸発粒子を高周波励起によりイオ
ン化してプラスチック成形品表面等に付着成膜させる。

【００２１】蒸着する耐蝕性の金属または合金として
は、Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｃｏ等
の各種の金属またはそれらの合金が使用できる。そし
て、これらの金属または合金の高周波励起蒸着は、有機
ガスの雰囲気中において行うが、この際のガスは、炭化
水素、たとえばメタン、エタン、エチレン、プロピレン
等の飽和もしくは不飽和の炭化水素、そのヒドロキシ、
アルコキシ、カルボニル等の置換体化合物等から適宜に
選択されて使用される。

【００２２】これらの有機ガスの使用によって、金属ま
たは合金と有機ガス化合物とは組織的に複雑な混合膜を
形成し、耐蝕性、耐ヒートショック性をより大きく向上
させることになる。有機ガス成分は、通常１×１０^-4〜
１×１０^-2Ｔｏｒｒ程度の分圧として導入することがで
きる。その割合は、金属または合金の組成割合に応じて
選択することができる。

【００２３】従来では、前記の通り、環境試験において
銅膜の上のニッケル等の膜は剥離したが、この発明の高
周波励起プラズマ方法による場合には、プラズマによっ
て銅表面が活性化され、密着性が大きく向上し、付着強
度の増大が図られる。しかも、この発明の場合には、塩
水噴霧、亜硫酸ガス中で著しく耐食性もが向上する。サ
ーマルショックに強い成膜が得られる。そして、強度と
ともに柔軟性も良好な成膜が可能となる。

【００２４】なお、アルミニウム膜の成膜は、電磁波シ
ールド効果の観点から、０．６〜５．０μｍの膜厚に、
また、銅は０．７〜５．０μｍ、および耐蝕性金属また
は合金は０．０５〜３．０μｍの膜厚とする。もちろん
この発明の高周波励起プラズマについては、これまで公
知の技術を踏まえつつ、適宜に実施することができる。

【００２５】成膜はバッチ方式、あるいは連続方式のい
ずれでも可能である。さらにまた、この発明では、必要
に応じて、さらに金属、無機物、ポリマー等の保護膜を
配設することもできる。電解メッキ、気相蒸着、いずれ
の方法によって形成してもよい。以下、実施例を示し、
さらに詳しくこの発明について説明する。

【００２６】

【実施例】実施例１ ポリカーボネート（ＰＣ）／ＡＢＳ樹脂＝７０／３０の
組成比で、１０重量％のガラス繊維配合の成形材料によ
り、ノートパソコンの底ケース内面成形品を成形し、ア
クリルエマルジョン系塗料からなる水性塗料を塗布し、
８５℃の温度において６０分間熱風乾燥させた。これに
より膜厚１５μｍのプライマーコート層を成膜した。

【００２７】真空蒸着槽内で、その到達真空度を３×１
０^-5Ｔｏｒｒとし、アルゴンを１×１０^-4Ｔｏｒｒの分
圧として導入し、コイル状高周波励起（１３．５６ＭＨ
ｚ）電極によって生成させたグロープラズマに５分間放
置し、直ちに２×１０^-4Ｔｏｒｒのアルゴン分圧で２．
０μｍ厚のアルミニウムを成膜した。６０℃の水中に２
４時間放置した後においても、アルミニウム膜の外観、
密着性および抵抗値の劣化は生じなかった。

【００２８】また、アドバンテストによる電界波測定の
結果、無電解メッキ（Ｃｕ）１．３μｍ厚の場合と同等
のシールド効果が得られた。比較例１ 実施例１において、高周波励起プラズマに代えてＨＣＤ
（ホロカソード）プラズマを用いた。

【００２９】同様に６０℃の水中に、２４時間放置した
ところ、アルミニウム膜の部分剥離が生じ、抵抗値の増
大が認められた。比較例２ 実施例１において、水溶性塗料によるプライマーコート
を行わずにアルミニウムの成膜を行った。

【００３０】６０℃水中に２４時間放置したところ、微
小な局所剥離の発生が認められた。 実施例２ ８重量％炭素繊維配合のポリカボネート（ＰＣ）成形材
料により成形した携帯電話のシールド板に、アクリルエ
マルジョン系塗料で塗装し、８０℃の温度で６０分間熱
風乾燥し、２０μｍ厚のプライマーコート層を配設し
た。

【００３１】次いで、真空層内（到達真空度３×１０^-5
Ｔｏｒｒ）において、アルゴン圧７×１０^-4Ｔｏｒｒの
高周波励起プラズマ（１３．５６ＭＨｚ）に６分間放置
し、２×１０^-4Ｔｏｒｒアルゴン圧で１μｍ厚の銅を製
膜し、直ちに０．２μｍ厚のニッケルを成膜した。６０
℃水中に２４時間放置しても、外観、密着性、抵抗値の
劣化は認められなかった。実施例３ 実施例２において、銅膜を成膜後、さらにプラズマを２
分間放置し、１．５×１０^-4Ｔｏｒｒエチレンガス雰囲
気中で、０．２μｍ厚のＮｉ６０：Ｃｒ４０のニッケル
−クロム合金膜を成膜した。

【００３２】同様に、６０℃水中に２４時間放置した後
にも、外観、密着性、抵抗値の変化は認められなかっ
た。実施例１および２と同様に、シールド効果は良好で
あった。比較例３ 実施例２において、有機溶剤型プライマーコートを行っ
て成膜した。

【００３３】６０℃水中に２４時間放置したところ、局
所的クラックの発生が認められた。シールド効果も低下
していた。

【００３４】

【発明の効果】この発明によって、気相成膜の特徴を生
かしつつ、フィラー配合のプラスチック成形品の場合で
あっても、（１）電磁気シールド効果に優れ、（２）省
資源の薄膜で、（３）付着膜強度が大きく、（４）耐食
性、耐水性、耐ヒートショック性に優れ、（５）強度と
ともに柔軟性も良好な、（６）その成膜工程が環境への
影響の少ない電磁気シールドプラスチック成形品が提供
される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック成形品表面に水溶性塗料か
   らなるプライマーコート層を１〜３０μｍの膜厚で配設
   し、１００℃以下での低温乾燥の後に真空槽内において
   高周波励起プラズマにより０．６〜５．０μｍの膜厚の
   アルミニウム膜を配設してなる電磁波シールドプラスチ
   ック成形品。
2. 【請求項２】 プラスチック成形品表面に水溶性塗料か
   らなるプライマーコート層を１〜３０μｍの膜厚で配設
   シ、１００℃以下での低温乾燥の後に真空槽内において
   あらかじめ高周波励起プラズマによる０．７〜５．０μ
   ｍの膜厚の銅膜を配設し、さらに０．０５〜３．０μｍ
   厚の耐蝕性の金属または合金膜を配設してなる電磁波シ
   ールドプラスチック成形品。
3. 【請求項３】 耐蝕性の金属または合金膜を有機ガス雰
   囲気下に配設してなる請求項２の電磁波シールドプラス
   チック成形品。