TWI640423B - Electromagnetic wave shielding material - Google Patents

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Abstract

本發明提供對1MHz以下低頻電磁場的磁場屏蔽特性良好、重量輕、成型加工性也優良的電磁波屏蔽材料。所述電磁波屏蔽材料具有將至少兩張金屬箔隔著樹脂層進行密合層疊的結構，構成樹脂層的樹脂在150℃無屈服點，構成電磁波屏蔽材料的金屬箔與樹脂層的所有組合滿足下述的式(A)： 以及滿足下述的式(B)： 進一步地，所有的金屬箔滿足下述的式(C)：

Description

電磁波屏蔽材料
本發明涉及電磁波屏蔽材料。特別地，本發明涉及可適用於電氣或電子設備的塗覆材料或封裝材料的電磁波屏蔽材料。
近年，全世界對地球環境問題的關心高漲，電動汽車、混合動力汽車等搭載有二次電池的注重環境型汽車不斷普及。在這些汽車中，大多採用如下方式：將搭載的二次電池所產生的直流電流經由反向器轉換成交流電流之後，將必要的電力供應給交流電機，得到驅動力。由於反向器的開關操作等產生了電磁波。由於電磁波阻礙車載的音響設備、無線設備等的信號接收，因此採取了將反向器或將電池、電機等與反向器一起容納在金屬製成的殼體中來屏蔽電磁波的措施(日本特開2003-285002號公報)。為了屏蔽1MHz以下的低頻的電磁場，特別是500kHz以下的低頻電磁場，使用磁導率高的金屬作為電磁波屏蔽材料。
另外，不限於汽車，包括通信設備、顯示器以及醫療設備在內之多數的電氣或電子設備發射電磁波。電磁波可能會引起精密設備的誤操作，進一步地，還憂心其對人體的影響。因此，開發了使用電磁波屏蔽材料減輕電磁波的影響的各種技術。例如，使用層疊銅箔和樹脂膜形成的銅箔複合體作為電磁波屏蔽材料(日本特開平7-290449號公報)。銅箔具有電磁波屏蔽性，層疊樹脂膜以加強銅箔。另外，還已知在絕緣材料形成的中間層的內側和外側分別層疊金屬層得到的電磁波屏蔽結構(日本專利第4602680號公報)。另外，還已知具備基底基板和形成在所述基底基板的一個表面上的層疊部件的電磁波屏蔽用光學部件，所述層疊結構由包含金屬層以及高折射率層(五氧化二鈮)的 多個重複單位膜構成(日本特開2008-21979號公報)。
[現有技術文獻]
專利文獻
專利文獻1：日本特開2003-285002號公報
專利文獻2：日本特開平7-290449號公報
專利文獻3：日本專利第4602680號公報
專利文獻4：日本特開2008-21979號公報
在汽車中，從提高燃料效率的觀點出發，輕量化成為大課題。因此，若想藉由高磁導率金屬得到充分的屏蔽特性則需要厚的金屬，在輕量化的觀點並不理想。因此，從金屬材料向樹脂材料、碳纖維材料轉換的研究也正在進行。然而，雖然樹脂材料、碳纖維材料能夠立體成型但是無法期待其電磁波屏蔽效果。但是，若使金屬製成的電磁波屏蔽材料的厚度過薄則無法得到優良的屏蔽效果，由於薄的金屬層沒有延展性因此容易形成裂紋成型加工也變難。日本特開平7-290449號公報中記載的技術和日本專利第4602680號公報記載的技術也同樣，得到優良的屏蔽效果所必需的電磁波屏蔽材料的厚度必須非常大，無法實現足夠的輕量化，另外，也無法得到優良的成型性。日本特開2008-21979號公報中記載的技術是層疊納米級的金屬層以確保光的通過的技術，因此電磁波屏蔽特性有限度，由於過薄也難以成型。
對此，日本特開平第7-290449號公報以及日本專利第4602680號公報記載的技術使用了絕緣層和金屬層的複合體來實現屏蔽效果，雖然能夠實現一定程度的輕量化，但是這些公報中與絕緣層和金屬層的複合體形成的屏蔽材料的成型加工性相關的考察不足。雖然能夠使用片狀的屏蔽材料，但是要求配合殼體的內表面或外表面形狀成型加工成複雜的立體形狀的情況也很多，因此若能夠提供具有優良的立體成型性的電磁波屏蔽材料，則是有利的。
本發明鑒於上述情況而創造，其一個課題在於，提供對1MHz以下低頻電磁場的磁場屏蔽特性良好、重量輕、成型加工性也優良的電磁波屏蔽材料。
當對金屬箔單體施加拉伸應力時，整體不會均勻變形，而是局部地變形。應力集中在該局部變形處，並且會破裂，因此延展性不高。另一方面，樹脂層整體容易均勻地變形，因此比金屬箔延展性高。當密合層疊金屬箔與樹脂層時，樹脂層支撐金屬箔，因此金屬箔也會均勻地變形，延展性改善，並且抑制成型加工時的破裂。
另外，一般在80~300℃的高溫環境下進行薄的樹脂層的加工。因此，為了改善成型加工性，成型溫度區域的延展性很重要。為了在金屬箔上密合層疊樹脂層改善延展性，考慮該成型溫度區域內的金屬層以及樹脂的強度平衡，並適當地組合金屬層以及樹脂是有效的。另外，還存在雖然樹脂在常溫下無屈服點，但是在成型溫度區域軟化並產生屈服點的情況。在屈服點樹脂容易局部地變形，因此使用在成型溫度區域無屈服點的樹脂是有利的。
因此，本發明在一個態樣，提供一種電磁波屏蔽材料，其具有將至少兩張金屬箔隔著樹脂層進行密合層疊的結構，構成樹脂層的樹脂在150℃無屈服點，構成電磁波屏蔽材料的金屬箔和樹脂層的所有組合滿足下述的式(A)： σM：金屬箔在20℃的電導率(S/m)
dM：金屬箔的厚度(m)
dR：樹脂層的厚度(m)；當將構成電磁波屏蔽材料的樹脂層的數量設為i、金屬箔的張數設為j時，滿足下述的式(B)： dRa：第a張樹脂層的厚度(μm)
fRa：第a張樹脂層在150℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)
dMb：第b張金屬箔的厚度(μm)
fMb：第b張金屬箔在150℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)；進一步地，當將構成電磁波屏蔽材料的金屬箔的張數設為j時，從第1張到第j張的所有的金屬箔滿足下述的式(C)： b：從1到j的整數
dRb1：與第b張金屬箔的一個表面鄰接的樹脂層的厚度(μm)
fRb1：與第b張金屬箔的一個表面鄰接的樹脂層在150℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)
dRb2：與第b張金屬箔的另一個表面鄰接的樹脂層的厚度(μm)
fRb2：與第b張金屬箔的另一個表面鄰接的樹脂層在150℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)
dMb：第b張金屬箔的厚度(μm)
fMb：第b張金屬箔在15()℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)。
本發明所涉及的電磁波屏蔽材料在一個實施例中，構成電磁波屏蔽材料的各金屬箔在20℃的電導率為1.0×106S/m以上。
本發明所涉及的電磁波屏蔽材料在另一個實施例中，構成電磁波屏蔽材料的各金屬箔的厚度為4~50μm。
本發明所涉及的電磁波屏蔽材料在又一個實施例中，構成電磁波屏蔽材料的各樹脂層在20℃的相對介電常數為2.0~10.0。
本發明所涉及的電磁波屏蔽材料在又一個實施例中，構成電磁波屏蔽材料的各樹脂層的厚度為4~500μm。
本發明所涉及的電磁波屏蔽材料在又一個實施例中，藉由熱壓來密合層疊構成電磁波屏蔽材料的金屬箔以及樹脂層。
根據本發明，能夠提供對1MHz以下的低頻電磁場的磁場屏蔽特性良好、重量輕、成型加工性也優良的電磁波屏蔽材料。
圖1是表示用於說明樹脂的屈服點的應力和應變的關係的圖表。
(金屬箔)
作為用於本發明所涉及的電磁波屏蔽材料的金屬箔的材料，沒有特別限制，但是從提高對交流磁場、交流電場的屏蔽特性的觀點出發，較佳採用導電性優良的金屬材料。具體地，較佳由電導率為1.0×106S/m(20℃的值，以下同樣如此)以上的金屬形成，金屬的電導率更佳為10.0×106S/m以上，進一步更佳為30.0×106S/m以上，最佳為50.0×106S/m以上。作為此類金屬，可列舉電導率為約9.9×106S/m的鐵，電導率為約14.5×106S/m的鎳，電導率為約39.6×106S/m的鋁，電導率為約58.0×106S/m的銅，以及電導率為約61.4×106S/m的銀。當考慮電導率和成本兩方面時，在實用性上較佳採用鋁或銅。用於本發明所涉及的屏蔽材料的金屬箔可以全部是相同的金屬，也可以每層使用不同的金屬。另外，也能夠使用上述的金屬的合金。還可以在金屬箔表面上形成以促進接合、耐環境性、耐熱以及防銹等為目的的各種表面處理層。
例如，為了提高金屬面成為最外層時所必需的耐環境性、耐熱性，能夠實施鍍Au、鍍Ag、鍍Sn、鍍Ni、鍍Zn、鍍Sn合金(Sn-Ag、Sn-Ni，Sn-Cu等)、鉻酸鹽處理等。也可以組合這些處理。從成本的觀點出發較佳為鍍Sn或鍍Sn合金。
另外，為了提高金屬箔與樹脂層的密合性，能夠實施鉻酸鹽處理、粗化處理、鍍Ni等。也可以組合這些處理。粗化處理容易得到密合性，是較佳的。
另外，為了提高對直流磁場的屏蔽效果，能夠設置相對磁導率高的金屬層。作為相對磁導率高的金屬層，可列舉Fe-Ni合金鍍層、Ni鍍層等。
使用銅箔時屏蔽性能改善，因此純度高的銅箔是較佳的，純度較佳為99.5質量%以上，更佳為99.8質量%以上。作為銅箔，能夠使用軋製銅箔、電解銅箔、金屬化的銅箔等，但是彎曲性以及成型加工性優良的軋製銅箔是較佳的。在銅箔中添加合金元素製成銅合金箔時，這些元素和不可避免的雜質的合計含量小於0.5質量%即可。特別地，若銅箔中含有合計為200~2000質量ppm之選自Sn、Mn、Cr、Zn、Zr、Mg、Ni、Si以及Ag的群組的至少一種以上的元素，則與相同厚度的純銅箔相比伸長率改善，因此是較佳的。
用於本發明所涉及之屏蔽材料的金屬箔的厚度較佳為每一張4μm以上。當小於4μm時，金屬箔的延展性顯著降低，有時屏蔽材料的成型加工性不夠。另外，當每一張箔的厚度小於4μm時，為了得到優良的電磁波屏蔽效果需要層疊多張金屬箔，因此產生製造成本上升的問題。從這樣的觀點出發，金屬箔的厚度較佳為每一張10μm以上，進一步更佳為15μm以上，進一步更佳為20μm以上，進一步更佳為25μm以上，再更佳為30μm以上。另一方面，每一張箔的厚度超過100μm時會使成型加工性惡化，因此箔的厚度較佳為每一張100μm以下，更佳為50μm以下，進一步更佳為45μm以下，進一步更佳為40μm以下。
從提高屏蔽性能的觀點出發，較佳隔著樹脂層層疊多個構成屏蔽材料的金屬箔。但是，當金屬箔的層為兩張時，在頻率為1MHz以下的低頻區域，為了得到25dB以上的磁場屏蔽特性，所需的金屬箔的合計厚度變厚，每一張金屬箔的厚度也變大，因此成型加工性也受到惡劣影響。因此，從使金屬箔的合計厚度變薄同時還確保優良的電磁波屏蔽特性的觀點出發，較佳層疊三張以上的金屬箔。藉由層疊三張以上的金屬箔，即使金屬箔的合計厚度相同，但與金屬箔為單層的情況或層疊兩張金屬箔的情況相比，屏蔽效果顯著改善。另一方面，雖然金屬箔的層疊張數多更能改善電磁波屏蔽特性，但是當增多層疊張數時層疊工序增多，因此會導致製造成本升高，另外，由於屏蔽改善效果也有飽和的傾向，因此構成屏蔽材料的金屬箔較佳為五張以下，更佳為四張以下。
因此，在本發明所涉及的屏蔽材料的一實施方式中，能夠將金屬箔的合計厚度設為15~150μm，也能夠設為100μm以下，又能夠設為80μm以下，還能夠設為60μm以下。
(樹脂層)
藉由隔著樹脂層密合層疊多張金屬箔，能夠顯著改善電磁波屏蔽效果的同時，由於抑制了金屬箔的破裂所以成型加工性顯著改善。由此，能夠同時實現電磁波屏蔽材料的輕量化和電磁波屏蔽效果。使金屬箔彼此直接重疊時，雖然由於金屬箔的合計厚度增大因此屏蔽效果改善，但是不能得到顯著的改善效果。而本發明由於在金屬箔之間存在樹脂層，因此電磁波的反射次數增多，可使電磁波衰減。另外，使金屬箔彼此直接重疊時，無法得到成型加工性的改善效果。
從提高電磁波屏蔽材料的成型加工性的觀點出發，構成樹脂層的樹脂較佳在150℃無屈服點。由於會有雖然在常溫下無屈服點，但是會因成型加工時的加熱而軟化並發現屈服點的樹脂存在，因此在加熱時無屈服點很重要。雖然成型加工溫度因樹脂層的種類、成型形狀而不同，但一般為80~300℃左右，更一般為100~180℃附近，因此在本發明中作為代表值採用150℃。
在本發明中，在150℃無屈服點是指：當對於與構成樹脂層的樹脂相同的樹脂，按照JIS K7127：1999，製作寬度12.7mm×長度150mm的測試片，在150℃的溫度下以50mm/min的拉伸速度沿測試片的長度方向在到應變150mm為止的範圍內進行拉伸測試，製成應力-應變曲線時，不存在應力不增大而應變增大的點。在圖1中，圖1的(a)表示無屈服點的樹脂以及圖1的(b)表示有屈服點的樹脂兩者的代表性的應力-應變曲線。
作為樹脂層，與金屬箔的阻抗之差大的樹脂層，在能得到優良的電磁波屏蔽效果方面更佳。產生大的阻抗之差需要樹脂層的相對介電常數小，具體地，較佳為10(20℃的值，以下同樣如此)以下，更佳為5.0以下，進一步更佳為3.5以下。原理上說，相對介電常數不會小於1.0。一般來說獲取的材料的相對介電常數即使低也為2.0左右，即使繼續降低並接近1.0，屏蔽效果的上升也有限，另一方面材料自身變得特殊並且價格昂貴。若考慮兼具成本和效果，則相對介電常數較佳為2.0以上，更佳為2.2以上。
作為構成樹脂層的材料，從加工性的觀點出發，較佳為合成樹脂。另外，作為構成樹脂層的材料，能夠使用膜狀的材料。在樹脂層中能夠混入碳纖維、玻璃纖維以及芳綸纖維等纖維強化材料。作為合成樹脂，從容易獲取和加工性的觀點出發，可列舉：PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)以及PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)等聚酯，聚乙烯以及聚丙烯等烯烴系樹脂，聚醯胺，聚醯亞胺，液晶聚合物，聚縮醛，氟樹脂，聚氨酯，丙烯酸樹脂，環氧樹脂，矽樹脂，酚醛樹脂，三聚氰胺樹脂，ABS樹脂，聚乙烯醇，尿素樹脂，聚氯乙烯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，丁苯橡膠等，其中由於加工性、成本的理由，較佳為PET、PEN、聚醯胺、聚醯亞胺。合成樹脂是聚氨酯橡膠、氯丁二烯橡膠、矽橡膠、氟橡膠、苯乙烯系、烯烴系、氯乙烯系、聚氨 酯系、醯胺系等彈性體。其中，能夠合適地使用容易藉由熱壓與金屬箔接合的聚醯亞胺、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚醯胺、聚氨酯等。
雖然樹脂層的厚度沒有特別限制，但是當每一張的厚度薄於4μm時有屏蔽材料的(拉伸)斷裂應變減小的傾向，因此較佳每一張樹脂層的厚度為4μm以上，更佳為7μm以上，進一步更佳為10μm以上，進一步更佳為20μm以上，進一步更佳為40μm以上，進一步更佳為80μm以上，進一步更佳為100μm以上。另一方面，每一張的厚度超過600μm時也有屏蔽材料的(拉伸)斷裂應變減小的傾向。因此，每一張樹脂層的厚度較佳為600μm以下，更佳為500μm以下。
作為密合層疊樹脂層與金屬箔的方法，可列舉：熱壓、超聲波接合、用黏合劑來接合、在金屬箔上塗覆熔融的樹脂、使樹脂固化並形成膜的方法等。其中，從成型加工溫度區域中接合強度的穩定性出發，較佳為熱壓。熱壓是在加熱到樹脂層與金屬箔兩者的熔點以下之後施加壓力使兩者密合，使其產生塑性變形並接合的方法。還較佳採用施加超聲波振動的同時進行熱壓的熱接合(thermal bonding)。雖然也能夠經由黏合劑來密合層疊，但是當使用黏合劑時，存在黏合劑因成型加工時的熱而軟化，使金屬箔與樹脂層的密合強度降低的可能性。因此，熱壓是較佳的。熱壓時，從提高樹脂層與金屬箔的密合性的觀點出發，較佳加熱到比樹脂層的熔點低30℃的溫度以上，更佳加熱到比樹脂層的熔點低20℃的溫度以上，進一步更佳加熱到比樹脂層的熔點低10℃的溫度以上。但是，當加熱到所需溫度以上時，樹脂層熔融並且在壓力下被擠出，厚度均勻性和物理性能受損，因此在熱壓時較佳加熱到比樹脂層的熔點高20℃的溫度以下，更佳加熱到比樹脂層的熔點高10℃的溫度以下，進一步更佳加熱到樹脂層的熔點以下。另外，從提高樹脂層與金屬箔的密合性的觀點出發，熱壓時的壓力較佳為0.05MPa以上，更佳為0.1MPa以上，進一步更佳為0.15MPa以上。但是，加壓到所需壓力以上時，不僅密合力不會提高，而且樹脂層會變形並且厚度均勻性受損，因此較佳將熱壓時的壓力設為60MPa以下，更佳設為45MPa以下，進一步更佳設為30MPa。
(電磁波屏蔽材料)
電磁波屏蔽材料(簡稱為「屏蔽材料」)能夠設為較佳將兩張以上、更佳三張以上的金屬箔隔著樹脂層進行密合層疊的結構。作為電磁波屏蔽材料的層疊結構的示例，可列舉以下示例。
(1)金屬箔/樹脂層/金屬箔
(2)金屬箔/樹脂層/金屬箔/樹脂層
(3)樹脂層/金屬箔/樹脂層/金屬箔/樹脂層
(4)金屬箔/樹脂層/金屬箔/樹脂層/金屬箔/樹脂層
(5)樹脂層/金屬箔/樹脂層/金屬箔/樹脂層/金屬箔/樹脂層
在(1)~(5)中，能夠不隔著樹脂層層疊多張金屬箔來構成一個「金屬箔」，能夠不隔著金屬箔層疊多個樹脂層來構成一個「樹脂層」。也就是說，不隔著樹脂層層疊的多張金屬箔能夠看做是一張金屬箔，不隔著金屬箔層疊的多個樹脂層能夠看做是一個樹脂層。另外，還能夠設置除了樹脂層和金屬箔之外的層。然而，如下文所述，在本發明中將滿足式(C)設為重要的必要條件，因此構成屏蔽材料的所有金屬箔至少一個表面與樹脂層鄰接。
但是，從成型加工性的觀點出發，構成電磁波屏蔽材料的各金屬箔較佳兩面被樹脂層夾著。藉由各金屬箔的兩面被樹脂層夾著，能夠增強成型加工時防止破裂的效果。也就是說，與金屬箔形成層疊體的最外層的狀態、在層疊體的內層存在沒有隔著樹脂層層疊多張金屬箔之處的狀態相比，較佳層疊體的兩個最外層由樹脂層構成，樹脂層與金屬箔一張一張地交替層疊的結構。
從顯著提高電磁波屏蔽效果的觀點出發，構成電磁波屏蔽材料的金屬箔和樹脂層的所有組合較佳以滿足下述的式(A)的方式來選擇金屬箔和樹脂層。
σM：金屬箔在20℃的電導率(S/m)
dM：金屬箔的厚度(m)
dR：樹脂層的厚度(m)
另外，以下定義在下述的說明中所使用的符號。
ZR：樹脂層的阻抗(Ω)=Z0×
εR：樹脂層在20℃的相對介電常數
γR：傳播常數=j×2π；j是虛數單位
λ：波長(m)：1MHz下為300m
Z0：真空的阻抗=377Ω
當將入射波的電場設為E x i ，將磁場設為H x i ，將透射波的電場設為E x t ，將磁場設為H x t 時，能夠使用四元素矩陣用以下的關係來表示屏蔽特性。
此時，若使用謝昆諾夫公式，則能夠用下式表現屏蔽效果(SE)。
(公式3)SE=20log|(a+b/Z0+cZ0+d)/2| (式2)
當使用金屬箔作為屏蔽材料的構成要素時，能夠使a=1，b=0，c=σM×dM，d=1。將它們代入式1則形成下式。
當使用樹脂層作為屏蔽材料的構成要素時，能夠使a=1，b=ZR×γR×dR，c=γR×dR/ZR，d=1。將它們代入式1則形成下式。
進一步地，能夠使用與各層對應的四元素矩陣的積從理論求出層疊樹脂層以及金屬箔時的屏蔽特性。例如，由金屬(M1)/樹脂(R1)/金屬(M2)的層疊結構構成屏蔽材料時的入射波和透射波能夠用以下的公式表示。
另外，由金屬(M1)/樹脂(R1)/金屬(M2)/樹脂(R2)/金屬(M3)的層疊結構構成屏蔽材料時的入射波和透射波能夠用以下的公式表示。
若展開上式，則得到下式。
其中，A、B、C以及D如下。
A=1+ZR1γR1dR1σM2dM2+ZR2γR2dR2σM3dM3+ZR1γR1dR1σM3dM3+ZR1γR1dR1ZR2γR2dR2σM2dM2σM3dM3
B=ZR2γR2dR2+ZR1γR1dR1ZR2γR2dR2σM2dM2+ZR1γR1dR1
C=σM1dM1+σM2dM2+σM3dM3+γR1dR1/ZR1+γR2dR2/ZR2+ZR1γR1dR1σM1dM1+ZR1γR1dR1σM1dM1σM3dM3+ZR1γR1dR1ZR2γR2dR2σM1dM1σM2dM2σM3dM3+ZR2γR2dR2σM2dM2σM3dM3+ZR2γR2dR2σM3dM3γR1dR1/ZR1
D=ZR2γR2dR2σM1dM1+ZR2γR2dR2σM1dM1σM2dM2+ZR2γR2dR2σM2dM2+ZR1γR1dR1σM1dM1+ZR2γR2dR2γR1dR1/ZR1
根據以上的示例能夠從理論上理解，藉由增大所使用的金屬箔與樹脂層之所有組合的σM×dM×ZR×γR×dR，能夠改善金屬箔和樹脂層的層疊體的屏蔽效果。然而，例如在「畠山賢一著《從頭學的電磁屏蔽講座》(《初学 電磁遮講座》)科學信息出版(2013年)，56頁」中記載的，以往(ZR×γR×dR)在低頻區域非常小看做接近0，因此若按照該考慮方法，則σM×dM×ZR×γR×dR也是接近0的參數。與此相對，本發明人組合合適的金屬箔和樹脂層並藉由調整dR、σM以及dM使σM×dM×ZR×γR×dR成為不接近0程度之大的值，可知在低頻區域也能夠產生顯著的影響。
本發明人在重複進行金屬箔與樹脂層的層疊體的屏蔽效果的實驗中，發現即使是1MHz左右的低頻區域σM×dM×dR也能產生顯著的影響，還發現構成電磁波屏蔽材料的金屬箔和樹脂層的所有組合以滿足σM×dM×dR 3×10-3S×m的方式選擇金屬箔和樹脂層，在提高屏蔽效果方面非常有效。構成電磁波屏蔽材料的金屬箔與樹脂層的所有組合較佳σM×dM×dR 1×10-2S×m，更佳σM×dM×dR 4×10-2S×m，進一步更佳σM×dM×dR 8×10-2S×m，進一步更佳σM×dM×dR 1×10-1S×m。
雖然σM×dM×dR沒有設定特別的上限，但是從厚度和使用的材料的平衡出發，構成電磁波屏蔽材料的金屬箔和樹脂層的所有組合通常為σM×dM×dR 10S×m，典型地為σM×dM×dR 1S×m。
另外，從提高樹脂層對金屬箔的支撐性能並改善成型加工性的觀點出發，在進行成型加工的高溫區域中兩者的強度平衡很重要。在實驗的150℃，當樹脂層整體的每單位寬度的強度((dR1×fR1)+(dR2×fR2)+…)除以金屬箔整體的每單位寬度的強度((dM1×fM1)+(dM2×fM2)+…)的值為0.8以上時，延展性良好。也就是說，當將構成電磁波屏蔽材料的樹脂層的層數設為i，將金屬箔的張數設為j時，較佳滿足下式(B)。
Σ(dRa+fRa)/Σ(dMb+fMb)較佳為1.0以上，更佳為1.5以上，進一步更佳為2.0以上。另一方面，當樹脂層的厚度超過必要或者成為超過必要的高強度時，會失去撓性並且加工性降低，因此Σ(dRa+fRa)/Σ(dMb+fMb)較佳為6.0以下，更佳 為5.0以下，進一步更佳為4.5以下。
雖然式(B)控制金屬箔與樹脂層整體的應力與厚度的關係，但是當任一張金屬箔非常厚並且與其鄰接的樹脂層非常薄時，該金屬箔的延展性降低。因此，僅藉由式(B)難以充分發揮樹脂層對金屬箔的支撐性能。因此，對構成屏蔽材料的各金屬箔和與各金屬箔鄰接的兩側的樹脂層的關係進行控制也很重要。具體地，當將構成電磁波屏蔽材料的金屬箔的張數設為j時，從第1張到第j張的所有的金屬箔較佳滿足下公式(C)。
b：從1到j的整數
dRb1：與第b張金屬箔的一個表面鄰接的樹脂層的厚度(μm)
fRb1：與第b張金屬箔的一個表面鄰接的樹脂層在150℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)
dRb2：與第b張金屬箔的另一個表面鄰接的樹脂層的厚度(μm)
fRb2：與第b張金屬箔的另一個表面鄰接的樹脂層在150℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)
dMb：第b張金屬箔的厚度(μm)
fMb：第b張金屬箔在150℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)
此處，在屏蔽材料的最外層為金屬箔等時，金屬箔的一個表面或兩個表面沒有與樹脂層鄰接的情況下，假設與厚度為0並且在150℃、拉伸應變為4%時的應力為0的樹脂層鄰接，進行(dRb1×fRb1)+(dRb2×fRb2)的計算。
構成屏蔽材料之所有的金屬箔的{(dRb1×fRb1)+(dRb2×fRb2)}/(dMb×fMb)較佳為1.0以上，更佳為1.5以上，再更佳為2.0以上。另一方面，由於當樹脂層的厚度超出必要或者成為超過必要的高強度時，會失去撓性並且加工性降低，因此構成屏蔽材料之所有的金屬箔的{(dRb1×fRb1)+(dRb2×fRb2)}/(dMb×fMb)較佳為6.0以下，更佳為5.0以下，進一步更佳為4.5以下。
在式(B)以及式(C)中，樹脂層以及金屬箔在150℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)是按照JIS K7127：1999，製造寬度12.7mm×長度150mm的測試片，在150℃的溫度下以拉伸速度50mm/min沿測試片的長度方向進行拉伸試驗時，拉伸應變為4%處的應力。
在本發明所涉及之電磁波屏蔽材料的一實施方式中，能夠將電磁波屏蔽材料的整體厚度設為50~1500μm，也能夠設為1000μm以下，還能夠設為600μm以下，還能夠設為400μm以下，還能夠設為300μm以下，還能夠設為250μm以下。
根據本發明所涉及之電磁波屏蔽材料的一實施方式，在1MHz下能夠具有25dB以上的磁場屏蔽特性(在接收側信號衰減了多少)，較佳能夠具有30dB以上的磁場屏蔽特性，更佳能夠具有40dB以上的磁場屏蔽特性，進一步更佳能夠具有50dB以上的磁場屏蔽特性，進一步更佳能夠具有60dB以上的磁場屏蔽特性，例如能夠具有36~90dB的磁場屏蔽特性。在本發明中，磁場屏蔽特性用KEC法來測量。KEC法是指關西電子工業振興中心的《電磁波屏蔽特性測量法》。
本發明所涉及的電磁波屏蔽材料特別能夠適用於屏蔽從電氣或電子設備(例如，反向器、通信機、共振器、電子管或放電燈、電氣加熱設備、馬達、發電機、電子部件、印刷電路、醫療設備等)發射的電磁波的用途。
(實施例)
以下與比較例一起示出本發明的實施例，但是提供這些示例是為了更好地理解發明及其優點，並非意在對發明進行限定。
<試驗例1：膜嵌入成型的適用可能性評價>
準備以下的材料作為金屬箔以及樹脂膜。其均為市售品。分別準備在150℃存在屈服點和不存在屈服點的聚醯亞胺膜。其他的樹脂膜均選擇在150℃不存在屈服點的樹脂膜。無屈服點的情況評價為○，有屈服點的情況評價為×，結果在表1中表示。
Cu：軋製銅箔(20℃下的電導率：58.0×106S/m，厚度：參照表1)
Al：鋁箔(20℃下的電導率：39.6×106S/m，厚度：參照表1)
PI：聚醯亞胺膜(20℃下的相對介電常數：3.5，熔點：無，厚度：參照表1)
PA：聚醯胺膜(20℃下的相對介電常數：6.0，熔點：300℃，厚度：參照表1)
PP：聚丙烯膜(20℃下的相對介電常數：2.4，熔點：130℃，厚度：參照 表1)
PC：聚碳酸酯膜(20℃下的相對介電常數：3.0，熔點：150℃，厚度：參照表1)
PU：聚氨酯膜(20℃下的相對介電常數：6.5，熔點：180℃，厚度：參照表1)
以表1中記載的層疊順序重疊這些金屬箔以及樹脂膜之後，在不使用黏合劑而使用PI的示例中，在4MPa的壓力下進行330℃×0.5小時的熱壓，對於PA在6MPa的壓力下進行300℃×0.5小時的熱壓，對於PP在6MPa的壓力下進行130℃×0.5小時的熱壓，對於PC在6MPa的壓力下進行140℃×0.5小時的熱壓，對於PU在6MPa的壓力下進行180℃×0.5小時的熱壓，得到密合層疊金屬箔以及樹脂膜形成的電磁波屏蔽材料。
需要說明的是，電導率按照JIS C2525：1999的雙橋法測量。相對介電常數藉由JIS C 2151：2006中記載的B法測量。
按照上述的試驗順序，使用島津製作所製造的型號AGS-X的拉伸試驗裝置來評價樹脂膜在150℃有無屈服點。另外，按照上述的方法，使用島津製作所製造的型號AGS-X的拉伸試驗裝置，來測量樹脂膜在150℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)以及金屬箔在150℃、拉伸應變為4%時的應力(MPa)。結果在表1中示出。需要說明的是，表1中，「層疊結構」的材料的記載順序和「厚度」以及「拉伸應變為4%時的應力」中的材料的記載順序相同。
(磁場屏蔽效果)
將上述的電磁波屏蔽材料設置在磁場屏蔽效果評價裝置(TSJ公司的型號TSES-KEC)中，在25℃的條件下，藉由KEC法評價200KHz下的磁場屏蔽效果。結果在表1中示出。磁場屏蔽效果為25dB以上的情況記做◎，23dB以上且小於25dB的情況記做○，小於23dB的情況記做×。結果在表1中示出。
(成型試驗)
對90mm×90mm的片狀的各電磁波屏蔽材料，藉由加壓成型試驗機(北口精機公司製造，特殊訂製商品)，使用製作直徑30mm的半球的模具，在模具溫度150℃，壓力1MPa的條件下進行成型試驗。此時的變薄率為約25%。以半球的外周面側為表1的「層疊結構」一欄中表示的最右側的材料的方式，製 造成型品。
確認成型試驗後的成型品有無裂紋。不僅確認成型品的最外層有無裂紋，還使用X射線CT(東芝IT控制系統公司製造的微距CT掃描器，TOSCANER32251μHd，管電流120μA，管電壓80kV)來觀察內部以確認內部有無裂紋。成型品的外表面或內部觀察到金屬箔或樹脂膜的裂紋時成型性記做×，沒有觀察到裂紋時成型性記做○。進一步地，對於沒有觀察到裂紋的成型品，確認兩張以上的金屬箔局部地變薄記做○，確認任意一個金屬箔局部地變薄記做◎，確認任何一張金屬箔均沒有局部地變薄時記做◎◎。結果在表1中示出。
(表1-1)
(考察)
可知實施例1~13所涉及的電磁波屏蔽材料示出了優良的磁場屏蔽效果。另一方面，這些電磁波屏蔽材料的金屬箔的總厚度小，實現了輕量化，成型加工性也良好。
另一方面，比較例1以及比較例2中僅使用了一張金屬箔，因此屏蔽效果不充分。特別地，在比較例2中，雖然使用了300μm的厚度大的金屬箔，但是與實施例1~13相比屏蔽效果小。
比較例3由於使用有屈服點的樹脂膜，因此在成型試驗中產生裂紋。
比較例4由於沒有滿足式(A)，因此無法獲得充分的屏蔽效果。
比較例5以及比較例6由於使用有屈服點的樹脂膜，因此在成型試驗中產生裂紋。
比較例7由於不滿足式(B)，因此在成型試驗中產生裂紋。
比較例8由於不滿足式(B)以及式(C)，因此在成型試驗中產生裂紋。
比較例9由於不滿足式(C)，因此在成型試驗中產生裂紋。

Claims (6)

  1. 一種電磁波屏蔽材料，其具有將至少兩張金屬箔隔著樹脂層進行密合層疊的結構，構成樹脂層的樹脂在150℃無屈服點，構成電磁波屏蔽材料的金屬箔與樹脂層的所有組合滿足下述的式(A)：
    Figure TWI640423B_C0001
    σM表示金屬箔在20℃的電導率，單位是S/m，dM表示金屬箔的厚度，單位是m，dR表示樹脂層的厚度，單位是m；當將構成電磁波屏蔽材料的樹脂層的數量設為i、金屬箔的張數設為j時，滿足下述的式(B)：
    Figure TWI640423B_C0002
    dRa表示第a張樹脂層的厚度，單位是μm，fRa表示第a張樹脂層在150℃、拉伸應變為4%時的應力，單位是MPa，dMb表示第b張金屬箔的厚度，單位是μm，fMb表示第b張金屬箔在150℃、拉伸應變為4%時的應力，單位是MPa；進一步地，當將構成電磁波屏蔽材料的金屬箔的張數設為j時，從第1張到第j張的所有的金屬箔滿足下述的式(C)：
    Figure TWI640423B_C0003
    b表示從1到j的整數，dRb1表示與第b張金屬箔的一個表面鄰接的樹脂層的厚度，單位是μm，fRb1表示與第b張金屬箔的一個表面鄰接的樹脂層在150℃、拉伸應變為4%時的應力，單位是MPa，dRb2表示與第b張金屬箔的另一個表面鄰接的樹脂層的厚度，單位是μm，fRb2表示與第b張金屬箔的另一個表面鄰接的樹脂層在150℃、拉伸應變為4%時的應力，單位是MPa，dMb表示第b張金屬箔的厚度，單位是μm，fMb表示第b張金屬箔在150℃、拉伸應變為4%時的應力，單位是MPa。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電磁波屏蔽材料，其中，構成電磁波屏蔽材料的各金屬箔在20℃的電導率為1.0×106S/m以上。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的電磁波屏蔽材料，其中，構成電磁波屏蔽材料的各金屬箔的厚度為4~50μm。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的電磁波屏蔽材料，其中，構成電磁波屏蔽材料的各樹脂層在20℃的相對介電常數為2.0~10.0。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的電磁波屏蔽材料，其中，構成電磁波屏蔽材料的各樹脂層的厚度為4~500μm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電磁波屏蔽材料，其中，藉由熱壓來密合層疊構成電磁波屏蔽材料的金屬箔以及樹脂層。
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