WO2018212044A1 - 電磁シールドを有する電子部品およびその製造方法 - Google Patents

電磁シールドを有する電子部品およびその製造方法 Download PDF

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electromagnetic shield
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武志 部田
義人 早田
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic component having an electromagnetic shield and a manufacturing method thereof.
  • electromagnetic shields have been used to prevent electromagnetic waves (electromagnetic noise) from being generated from electronic devices and the like to be conducted in the space, and to interfere with other electronic devices.
  • electromagnetic shield material a material for constructing such an electromagnetic shield (hereinafter also simply referred to as “electromagnetic shield material”), a conductive material such as metal or carbon is used.
  • an electromagnetic shield for an electronic circuit board is disposed inside the electronic device.
  • an electromagnetic shield film having a metal layer is known (Patent Document 1).
  • the electromagnetic shield film is provided so as to cover the entire surface of the electronic circuit board on which a plurality of electronic components are mounted.
  • Patent Document 2 it has been proposed to form a metal layer by discharging a metal paste from a dispenser onto the surface of one electronic component using a metal paste in which metal fine particles are dispersed in a paste form as an electromagnetic shielding material.
  • Patent Document 3 It has also been proposed to form a metal plating film on the surface of one electronic component by electroless plating.
  • the electronic component is immersed in a plating solution (which may be acidic or alkaline), so that the plating solution penetrates into the electronic component or the electronic component. Intrusion into the inside may lead to deterioration or failure of electronic components. In order to prevent this, it is necessary to apply sealing or a protective film, and the manufacturing process of the electronic component becomes complicated.
  • a plating solution which may be acidic or alkaline
  • Patent Document 4 an electromagnetic shielding material using graphene, which is a kind of two-dimensional material, is known (Patent Document 4).
  • conductive ink in which plate-like nanographene is dispersed in a liquid medium and printing the conductive ink on a thin film or flexible substrate to form a coating layer can be used as an electromagnetic shield.
  • Such a graphene-containing conductive ink is not sufficiently conductive, so that it is considered difficult to obtain a sufficient shielding effect even when applied to the surface of an electronic component.
  • graphene is inevitably mixed with hydrophobic groups and hydrophilic groups on the surface due to its manufacturing method, and it is difficult to select a solvent having high affinity with graphene. Even when applied to the surface of a component, it is difficult to form a coating layer having a uniform thickness because it is difficult to spread.
  • MXene has attracted attention as a novel material having high conductivity and high thermal conductivity (Patent Document 5).
  • MXene is a kind of so-called two-dimensional material, and, as will be described later, is a layered material having a form of a plurality of layers, and each layer has M n + 1 X n (where M is at least one third type).
  • X is a carbon atom and / or nitrogen atom
  • n is 1, 2 or 3
  • each X is in an octahedral array of M Is a material having a crystal lattice located at, and having a termination (or modification) T such as a hydroxyl group, a fluorine atom, an oxygen atom and a hydrogen atom on the surface of each layer.
  • MXene is reported to have a high shielding effect per unit thickness (EMI SE) in the form of a film of MXene alone or in the form of a film of MXene-polymer composite (Non-patent Document 1).
  • EMI SE shielding effect per unit thickness
  • an electronic component having an electromagnetic shield, (A) a main part of the electronic component; (B) a coating layer that covers the surface of the main body and functions as an electromagnetic shield, wherein the coating layer includes a layered material including a plurality of layers, and each layer has the following formula: M n + 1 X n (Wherein M is at least one group 3, 4, 5, 6, 7 metal; X is a carbon atom, a nitrogen atom or a combination thereof; n is 1, 2 or 3) A group consisting of a hydroxyl group, a fluorine atom, an oxygen atom, and a hydrogen atom on at least one of the two opposing surfaces of each layer, each having a crystal lattice in which each X is located in an M octahedral array An electronic component is provided having at least one modification or termination T that is more selected.
  • the electromagnetic shield may also be referred to as an EMI (Electromagnetic Interference) shield.
  • the coating layer containing the above-mentioned predetermined layered material (also referred to as “MXene” in the present specification) is provided on the surface of the main body of the electronic component as an electromagnetic shield, and MXene is highly conductive. (Especially electromagnetic wave absorbing ability) and is hydrophilic, so that a coating layer with a uniform thickness can be formed by a simple method that does not adversely affect electronic components as described later, and a high shielding effect can be obtained. As a result, a novel electronic component having such a coating layer as an electromagnetic shield can be obtained.
  • the coating layer may further include a water-soluble and / or hydrophilic organic binder.
  • a method of manufacturing an electronic component having an electromagnetic shield (I) A layered material comprising a plurality of layers, each layer having the following formula: M n + 1 X n (Wherein M is at least one group 3, 4, 5, 6, 7 metal; X is a carbon atom, a nitrogen atom or a combination thereof; n is 1, 2 or 3) A group consisting of a hydroxyl group, a fluorine atom, an oxygen atom, and a hydrogen atom on at least one of the two opposing surfaces of each layer, each having a crystal lattice in which each X is located in an M octahedral array
  • a manufacturing method is provided which comprises applying to the surface of the body portion of the
  • the liquid medium may include an aqueous solvent and a water-soluble organic binder.
  • the liquid medium may include a hydrophilic organic binder.
  • the surface of the main body of the electronic component may be hydrophilic.
  • the surface of the main body portion of the electronic component may be previously hydrophilized.
  • the hydrophilization treatment may be performed by at least one selected from the group consisting of plasma treatment, corona treatment, ultraviolet irradiation, ultraviolet ozone treatment, and application of a hydrophilic coating agent.
  • the formation of the coating layer in the step (ii) is performed by at least partially removing the liquid medium from the dispersion or by at least partially curing the dispersion. Can be implemented.
  • the coating layer containing MXene is provided as an electromagnetic shield on the surface of the main body of the electronic component, and MXene has high conductivity (particularly electromagnetic wave absorption ability) and is hydrophilic, so that it is simple.
  • a coating layer with a uniform thickness can be formed, and a high shielding effect can be obtained.
  • a novel electronic component having such a coating layer as an electromagnetic shield can be obtained. Can do.
  • the manufacturing method of this electronic component is also provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an electronic component having an electromagnetic shield in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic schematic cross-sectional view showing a region X of an electronic component having the electromagnetic shield of FIG. 1.
  • It is a schematic model sectional drawing which shows MXene which is a layered material which can be utilized for the electromagnetic shielding in one Embodiment of this invention. It is a photograph which shows the result of the test in the Example of this invention. It is a photograph which shows the result of the test in the comparative example of this invention.
  • the electronic component having an electromagnetic shield of the present invention and the manufacturing method thereof will be described in detail below through some embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments.
  • an electronic component 20 having an electromagnetic shield of the present embodiment is (A) a main body 15 of the electronic component; (B) a coating layer 13 that covers the surface of the main body 15 and functions as an electromagnetic shield, and the coating layer 13 includes a predetermined layered material including a plurality of layers.
  • the predetermined layered material that can be used in this embodiment is MXene and is defined as follows: A layered material comprising a plurality of layers, each layer having the following formula: M n + 1 X n (Wherein M is at least one Group 3, 4, 5, 6, 7 metal, so-called early transition metals such as Sc, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and At least one selected from the group consisting of Mn, X is a carbon atom, a nitrogen atom or a combination thereof; n is 1, 2 or 3) A group consisting of a hydroxyl group, a fluorine atom, an oxygen atom, and a hydrogen atom on at least one of the two opposing surfaces of each layer, each having a crystal lattice in which each X is located in an M octahedral array A layered material having a modification or termination T, preferably at least one selected from a hydroxyl group (this is also referred to as “M n + 1 X
  • Such MXene can be obtained by selectively etching A atoms from the MAX phase.
  • the MAX phase has the following formula: M n + 1 AX n Wherein M, X and n are as described above, A is at least one group 12, 13, 14, 15, 16 element, usually a group A element, typically IIIA And in particular, may comprise at least one selected from the group consisting of Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, P, As, S and Cd, preferably Al) A crystal structure in which each X has a crystal lattice located in an octahedral array of M, and a layer composed of A atoms is located between the layers represented by M n + 1 X n Have.
  • one layer of X atoms is arranged between each of n + 1 layers of M atoms (also collectively referred to as “M n + 1 X n layer”), and the (n + 1) th M
  • M n + 1 X n layer a repeating unit in which a layer of A atoms (“A atomic layer”) is arranged.
  • a atomic layer a repeating unit in which a layer of A atoms
  • an etching solution usually an aqueous solution of fluorine-containing acid is used on the exposed surface of the M n + 1 X n layer.
  • the surface is terminated by modification of hydroxyl groups, fluorine atoms, oxygen atoms, hydrogen atoms, and the like that are not limited thereto.
  • the MAX phase is Ti 3 AlC 2 and MXene is Ti 3 C 2 T s .
  • MXene may contain a relatively small amount of remaining A atoms, for example, 10% by mass or less based on the original A atoms.
  • MXene 10 obtained in this way has M n + 1 X n layers 1 a, 1 b, 1 c modified or terminated with surface modification T 3 a, 5 a, 3 b, 5 b, 3 c, 5 c
  • T 3 a, 5 a, 3 b, 5 b, 3 c, 5 c Can be a layered material having two or more MXene layers 7a, 7b, 7c (which are also expressed as “M n + 1 X n T s ”, where s is an arbitrary number). This is illustrative, but not limited to this).
  • MXene10 is a laminated body (multilayer structure) in which a plurality of MXene layers are separated from each other (single-layer structure), and the plurality of MXene layers are laminated apart from each other. Or a mixture thereof.
  • the MXene can be an individual MXene layer (monolayer) and / or a collection of stacks of MXene layers (which can also be referred to as particles, powders or flakes).
  • two adjacent MXene layers for example, 7a and 7b, 7b and 7c
  • each layer of MXene is, for example, not less than 0.8 nm and not more than 5 nm, particularly not less than 0.8 nm and not more than 3 nm. (Mainly, it may vary depending on the number of M atomic layers contained in each layer), and the maximum dimension in a plane parallel to the layer (two-dimensional sheet surface) is, for example, 0.1 ⁇ m to 200 ⁇ m, particularly 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m More particularly, it is 1 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less.
  • the interlayer distance (or gap dimension, indicated by d in FIG. 3) is, for example, not less than 0.8 nm and not more than 10 nm, particularly not less than 0.8 nm and not more than 5 nm, more particularly
  • the total number of layers may be 2 or more, for example, 50 or more and 100,000 or less, particularly 1,000 or more and 20,000 or less, and the thickness in the stacking direction is, for example, 0.1 ⁇ m or more.
  • the maximum dimension in a plane (two-dimensional sheet surface) perpendicular to the stacking direction is, for example, 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, particularly 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • these dimensions are calculated
  • MXene has a very high carrier density (carrier concentration), high conductivity in the in-plane direction, and contains metal atoms M, and therefore has high conductivity in the thickness direction (compared to graphene, for example).
  • carrier density carrier concentration
  • MXenes single layer and / or laminated body
  • a high shielding effect can be obtained.
  • MXene is a layered material and has high electromagnetic wave absorption ability due to internal multiple reflection of electromagnetic waves.
  • MXene contains the metal atom M, it has high thermal conductivity (compared to graphene, for example).
  • MXene has a surface modification or termination T, which has a highly hydrophilic surface since it can be polar or ionic.
  • the contact angle of water on the surface of MXene can be, for example, 45 degrees or less, typically 20 degrees or more and 35 degrees or less.
  • the modification or termination T may be present periodically or regularly depending on the crystal structure of M n + 1 X n (note that graphene has regularly arranged polar or ionic modifications or terminations, etc. Note that it does not exist).
  • the coating layer 13 should just contain MXene10 which is a layered material.
  • the content ratio of MXene in the coating layer 13 may be, for example, about 50% by mass or more and 100% by mass or less.
  • the coating layer 13 may further include other components.
  • the coating layer 13 may further include carbon nanotubes.
  • a carbon nanotube is a material in which a graphene sheet is formed in a single-layer or multi-layer tubular shape, and has a diameter (outer diameter) of nano-order or less. By adding the carbon nanotube, the conductivity of the coating layer 13 can be improved and the shielding characteristics can be improved.
  • the carbon nanotubes may be supported on the surface of multiple layers of MXene and / or between two adjacent layers.
  • the dimensions of the carbon nanotubes can be selected as appropriate, but the average diameter can be, for example, 0.5 nm to 200 nm, particularly 1 nm to 50 nm, and the average length is, for example, 0.5 ⁇ m to 200 ⁇ m, particularly 1 ⁇ m to 50 ⁇ m. It can be. In addition, these dimensions are calculated
  • SEM scanning electron microscope
  • TEM transmission electron microscope
  • the carbon nanotube loading ratio is not particularly limited, but may be, for example, 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less, and particularly 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of MXene.
  • the coating layer 13 may include any appropriate molding material 12, such as a binder and optionally an additive (for example, a viscosity modifier, a curing agent, etc.).
  • a molding material 12 such as a binder and optionally an additive (for example, a viscosity modifier, a curing agent, etc.).
  • MXene 10 may be dispersed in the molding material 12, and MXene 10 may be embedded in the molding material 12. Either a completely covered state or a partially exposed state may be used.
  • the binder may be a water-soluble and / or hydrophilic organic binder.
  • a water-soluble and / or hydrophilic organic binder can be suitably used because it has good wettability to MXene having a hydrophilic surface, and MXene is easily dispersed therein and impregnated between layers of MXene.
  • the interlayer distance of each layer of MXene can be expanded by impregnating between layers of MXene with an organic binder, but is not limited thereto.
  • water-soluble and / or hydrophilic organic binders there are various water-soluble and / or hydrophilic organic binders, and they can be appropriately selected from abundant types.
  • the water-soluble organic binder include polyvinyl alcohol.
  • hydrophilic organic binder for example, polymers such as polypyrrole, (meth) acrylic resin, and cellulose, thermoplastic resins such as polyvinyl butyral and polyester, curable resins such as phenol curable epoxy resin and polyurethane can be used. These polymers (or polymer materials) and / or resins may contain other monomer units, or may have any appropriate substituent and / or modification group.
  • the coating layer 13 may be substantially made of MXene 10 and the gap between the layers of MXene 10 and / or the laminate may be a space.
  • the coating layer 13 may be any layer that at least partially covers the surface of the main body 15 of the electronic component 20.
  • the main body 15 of the electronic component 20 is shown in a simplified manner in FIG. 1, the electronic component 20 may be provided with any appropriate number of electrodes (not shown). , Silver and / or gold.
  • this embodiment is not limited, it is preferable that the coating layer 13 covers as much as possible, preferably substantially all, of the surface of the main body portion 15 of the electronic component 20 (however, the coating layer 13). May be arranged so as not to be in direct contact with the electrode for operating the electronic component 20, but may be in direct contact with and electrically connected to the ground electrode).
  • the thickness of the coating layer 13 can be appropriately selected according to the material of the coating layer to be used and the desired shielding properties, and may be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, preferably 1 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less.
  • the electronic component 20 is not particularly limited.
  • the electronic component 20 may be any of a chip component and other surface mount components and lead components (for example, QFP, SOP, BGA, etc.). These may be a single electronic component or may be mounted on a substrate to constitute an electronic circuit board.
  • the surface of the main body 15 of the electronic component 20 may be made of any appropriate material, and may be, for example, ceramic, glass, plastic or resin (for example, epoxy resin, ABS resin), metal, and the like. It may be a constituent member responsible for the electrical characteristics of the component, or may be a protective layer, a housing, an electrode, or the like.
  • the electronic component 20 of the present embodiment has a coating layer 13 containing MXene having high conductivity, and the coating layer 13 functions as an electromagnetic shield.
  • the electromagnetic waves can be absorbed and / or reflected by MXene, and preferably a high shielding effect can be obtained by multiple reflection unique to MXene.
  • MXene is a layered material. In the coating layer 13, MXene is likely to exist substantially parallel to the interface between the coating layer 13 and the main body 15 (see FIG. 2), and electromagnetic waves are unlikely to pass through the gap of MXene. Therefore, a high shielding effect can be obtained.
  • the coating layer 13 includes the MXene 10 having a hydrophilic surface as described above, and is configured to exhibit hydrophilicity as a whole.
  • the surface of the main body portion 15 of the electronic component 20 covered with the coating layer 13 may be hydrophilic, or may be previously hydrophilized by a method that is simple and does not adversely affect the electronic component.
  • the MXene 10, the coating layer 13 including the MXene 10, and the surface of the main body 15 of the electronic component 20 can be made hydrophilic, and the material of the coating layer 13 can be sufficiently wetted and spread on the surface of the main body 15.
  • the coating layer 13 can be formed with a uniform thickness.
  • the present embodiment relates to a method for manufacturing an electronic component having the electromagnetic shield described in the first embodiment. Unless otherwise specified, the contents described in the first embodiment can be applied similarly in the present embodiment.
  • a dispersion in which at least MXene is dispersed in a liquid medium is prepared.
  • MXene may be the same as that described in the first embodiment.
  • a dispersion in which MXene and carbon nanotubes are dispersed in a liquid medium may be prepared.
  • the dispersion may be in the form of a coating liquid (which may also be referred to as “ink”) or a paste.
  • the liquid medium may be a water-soluble and / or hydrophilic organic binder, an aqueous solvent, a hydrophilic organic solvent, or a mixture of two or more thereof, and may contain additives as appropriate.
  • the liquid medium may include an aqueous solvent and a water-soluble organic binder (hereinafter, the liquid medium is also referred to as “aqueous liquid medium”).
  • the water-soluble organic binder may use the materials described in the first embodiment, and may exist in a liquid medium dissolved in an aqueous solvent.
  • the aqueous solvent is typically water, but is not limited to this and may be any suitable water-based composition.
  • the liquid medium may contain a hydrophilic organic binder (hereinafter, such a liquid medium is also referred to as “hydrophilic liquid medium”).
  • the hydrophilic organic binder may use the materials described in Embodiment 1, and may exist alone in a liquid medium or in a state dissolved in a hydrophilic organic solvent.
  • the hydrophilic organic solvent include alcohols (typically ethanol and methanol).
  • Such a liquid medium is aqueous or hydrophilic, it has good wettability to MXene having a hydrophilic surface, and it is easy to disperse MXene therein (without using a dispersant), and impregnation between layers of MXene. Easy to do.
  • the surface of the electronic component and its main body can be the same as those described in the first embodiment.
  • the dispersion may be applied to the surface as it is.
  • the surface of the main part of the electronic component is not hydrophilic or hydrophilicity is not sufficiently high, the dispersion may be applied to the hydrophilically treated surface by applying a hydrophilic treatment in advance.
  • the hydrophilization treatment can be performed by at least one selected from the group consisting of plasma treatment, corona treatment, ultraviolet irradiation, ultraviolet ozone treatment and application of a hydrophilic coating agent, for example.
  • Such hydrophilization treatments are both simple and advantageous in that they do not adversely affect electronic components.
  • Plasma treatment, corona treatment, ultraviolet irradiation, and ultraviolet ozone treatment are advantageous in that they are dry processes and do not need to be performed under vacuum. These implementation conditions can be appropriately selected according to the surface of the main body to be used.
  • the application of the hydrophilic coating agent is sufficient if the coating agent is attached to the coated surface of the main part of the electronic component. Depending on the hydrophilic coating agent used, it is not exposed to a relatively high temperature under normal pressure. Can be implemented. Any appropriate hydrophilic coating agent may be used as the hydrophilic coating agent.
  • the LAMBIC series manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.
  • the contact angle of water on the surface of the main body of the electronic component may be, for example, 45 degrees or less, typically 20 degrees or more and 35 degrees or less.
  • the method for applying the dispersion to the surface of the main part of the electronic component is not particularly limited, and may be performed by, for example, coating, dipping, spraying, or the like. These application methods are extremely simple.
  • MXene having a hydrophilic surface as described above, an aqueous or hydrophilic liquid medium, and a hydrophilic surface of the main body of the electronic component are combined.
  • the dispersion containing the material can be sufficiently wetted and spread on the surface of the main body of the electronic component to form a uniform precursor film.
  • MXene in the dispersion (precursor film) applied to the surface of the main body of the electronic component is a surface of the surface to be coated of the main body of the electronic component under normal gravity. It is easy to be oriented so as to be substantially parallel to the inward direction (see FIG. 2).
  • 1 and 2 are cross-sectional views of the electronic component, but the same applies when viewed from the side and from above or below.
  • the present invention is not bound by any theory, it can be understood that the interaction between the coated surface and the two-dimensional sheet surface of Mxene is greater than the effect of gravity.
  • a coating layer derived from the dispersion (precursor film) applied to the surface of the main body is formed.
  • Such a coating layer may have a uniform thickness.
  • the formation of the coating layer is, for example, at least partially removing the liquid medium from the dispersion (eg removing the solvent by drying) or at least partially curing the dispersion (eg curing the organic binder). ).
  • the electronic component 20 having the coating layer 13 as an electromagnetic shield as shown in FIG. 1 is manufactured.
  • a coating layer having a uniform thickness can be formed by a method that is extremely simple and does not adversely affect electronic components, and a high shielding effect can be obtained.
  • the electronic component having the electromagnetic shield described in the first embodiment is not limited to the manufacturing method described in the second embodiment, and may be manufactured by another appropriate method.
  • test A model experiment was conducted by the following procedure.
  • a copper plate having a length of 40 mm in the vertical direction, a width of 10 mm in the horizontal direction and a thickness of 0.5 mm, and one end portion in the vertical direction (corresponding to the position A in FIG. 4.
  • This specimen is an exemplary model of a material whose surface is not hydrophilic.
  • a coating liquid for forming a coating layer a powder of Ti 3 C 2 T s which is a kind of MXene (single layer and / or several layers of MXene black powder, with a number average dimension based on a TEM photograph, A dispersion in which the thickness in the stacking direction (average value including the thickness in the case of a single layer) is about 200 nm and the aspect ratio is about 50 to 100 is dispersed in water (MXene content is about 1% by mass) was prepared.
  • the obtained coating liquid had a uniform black color and MXene was uniformly dispersed. It was confirmed that MXene is easily wetted with water.
  • the test piece prepared above is irradiated with ultraviolet rays on the entire front and back surfaces of the test piece (understand that the irradiation condition is 5.5 mW / cm 2. )
  • To perform a hydrophilic treatment The hydrophilized test piece obtained in this manner was placed on the coating liquid (MXene-aqueous dispersion) prepared above at a position higher than 20 mm in height from the bottom of the test piece (corresponding to position A in FIG. 4) ( The film was dipped in the vertical direction (corresponding to position C in FIG. 4), dipped, held as it was, and then pulled up (descent speed 2 mm / sec, holding 30 sec, pulling speed 2 mm / sec).
  • the above operation was performed on two test pieces.
  • a photograph of the two test pieces after being pulled up is shown in FIG.
  • the coating liquid was applied to the entire surface of the area immersed in the coating liquid of the test piece subjected to the hydrophilic treatment, and spread evenly. Thereafter, the coating layer made of Mxene was formed with a uniform thickness by drying to remove water.
  • the MXene-water dispersion used as a coating solution exhibits high wettability with respect to hydrophilic nickel and hydrophilized copper, and a coating layer composed of MXene is formed with a uniform thickness. It was confirmed that it was possible.
  • the above results are obtained when a dispersion liquid in which MXene is dispersed in water is used as the coating liquid, and MXene is mixed with water and a water-soluble organic binder as the coating liquid. Even when a dispersion liquid dispersed in a liquid medium is used, it is considered that the wettability relationship between MXene, the liquid medium, and the surface to be coated is the same, and thus the same result as described above is obtained. It is done.
  • the electronic component having an electromagnetic shield according to the present invention is used in a wide range of applications in which electromagnetic waves (electromagnetic noise) are generated from an electronic device or the like and are spatially conducted, and there is a concern that other or the same electronic device or the like may be damaged. obtain.

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Abstract

電磁シールドを有する新規な電子部品を提供する。電磁シールドを有する電子部品であって、電子部品の本体部と、前記本体部の表面を被覆し、電磁シールドとして機能するコーティング層とを含み、前記コーティング層が、複数の層を含む層状材料を含み、各層が、以下の式：Ｍｎ＋１Ｘｎ（式中、Ｍは、少なくとも１種の第３、４、５、６、７族金属であり、Ｘは、炭素原子、窒素原子またはそれらの組み合わせであり、ｎは、１、２または３である）で表され、各ＸがＭの八面体アレイ内に位置する結晶格子を有し、各層の互いに対向する２つの表面の少なくとも一方に、水酸基、フッ素原子、酸素原子および水素原子からなる群より選択される少なくとも１種の修飾または終端Ｔを有する、電子部品。

Description

電磁シールドを有する電子部品およびその製造方法
　本発明は、電磁シールドを有する電子部品およびその製造方法に関する。
　従来、電子機器等から電磁波（電磁ノイズ）が発生して空間伝導し、他の電子機器等に障害を与えることを防止するために、電磁シールドが使用されている。かかる電磁シールドを構成するための材料（以下、単に「電磁シールド材料」とも言う）として、金属やカーボンなどの導電性材料が用いられている。
　携帯型の電子機器では、電子回路基板用の電磁シールドが電子機器の内部に配置されている。かかる電磁シールドとして、金属層を有する電磁シールドフィルムが知られている（特許文献１）。電磁シールドフィルムは、複数の電子部品が実装された電子回路基板の全面を覆うように設けられる。
　近年、電子回路基板の高密度実装化により、電子回路で発生した電磁波が、その電子回路に備えられる電子部品に障害を与え得るという問題が生じるようになった。かかる現象は「自家中毒」とも称され、これを防止するために、個々の電子部品に電磁シールドを設けることが求められている。しかしながら、電磁シールドフィルムでは、サイズが小さい個々の電子部品を適切かつ十分に覆うことは困難である。
　そこで、例えば、金属微粒子をフィラーとしてペースト状に分散させた金属ペーストを電磁シールド材料として用いて、１つの電子部品の表面に金属ペーストをディスペンサより吐出して金属層を形成することが提案されている（特許文献２の第００３４段落）。また、１つの電子部品の表面に無電解めっきにより金属めっき膜を形成することも提案されている（特許文献３）。
国際公開第２０１３／０７７１０８号 特開２００４－６９７３号公報 特開２０１４－１２３６１９公報 米国特許出願公開第２０１６／０３６０６１６号明細書 国際公開第２０１６／０４９１０９号
Faisal Shahzad, et al., "Electromagnetic interference shielding with 2D transition metal carbides (MXenes)", Science, 09 Sep 2016, Vol. 353, Issue 6304, pp. 1137-1140
　しかしながら、上記した金属微粒子を含む金属ペーストをディスペンサより吐出して金属層を形成する方法では、一般的に、金属ペーストが電子部品の上に大量に供給され、金属ペースト中に電子部品が包埋された状態となるので、電子部品の表面に比較的薄いコーティング層として電磁シールドを形成するのに適さない。また、金属ペーストは、一般的に球形の金属微粒子が分散したものであるので、金属微粒子間に隙間が存在し易く、電磁波が透過し易いので、高いシールド効果を得ることができない。
　また、上記した電子部品に無電解めっきにより金属めっき膜を形成する方法では、電子部品をめっき液（酸性またはアルカリ性であり得る）に浸漬するため、めっき液が電子部品に浸透したり、電子部品内に侵入したりして、電子部品の劣化や故障を招き得る。これを防止するには、封止や保護フィルムの適用等が必要となり、電子部品の製造工程が煩雑になる。
　ところで、新たな電磁シールド材料として、二次元材料の１種であるグラフェンを利用した電磁シールド材料が知られている（特許文献４）。例えば、板状ナノグラフェンを液状媒体に分散させた導電性インクを用いて、薄膜や可撓性基材上に導電性インクを印刷してコーティング層としたものを、電磁シールドとして利用可能であることが知られている（特許文献４）。かかるグラフェン含有導電性インクは、導電性が十分でないため、電子部品の表面に適用したとしても、十分なシールド効果を得ることは困難であると考えられる。また、グラフェンは、その製法上、疎水性基および親水性基が表面に混在したものになるのが避けられず、このため、グラフェンと親和性の高い溶媒を選択することが困難であり、電子部品の表面に適用したとしても、濡れ広がり難く、厚さの均一なコーティング層を形成することは困難であると考えられる。
　近年、高い導電性と高い熱伝導性を有する新規材料としてＭＸｅｎｅが注目されている（特許文献５）。ＭＸｅｎｅは、いわゆる二次元材料の１種であり、後述するように、複数の層の形態を有する層状材料であって、各層は、Ｍｎ＋１Ｘｎ（式中、Ｍは少なくとも１種の第３、４、５、６、７族金属であり、Ｘは炭素原子および／または窒素原子であり、ｎは１、２または３である）で表され、かつ、各ＸがＭの八面体アレイ内に位置する結晶格子を有し、各層の表面に、例えば水酸基、フッ素原子、酸素原子および水素原子などの終端（または修飾）Ｔを有する材料である。ＭＸｅｎｅは、ＭＸｅｎｅ単体のフィルムの形態で、またはＭＸｅｎｅ－ポリマー複合体のフィルムの形態で、単位厚さ当たりのシールド効果（ＥＭＩ　ＳＥ）が高いことが報告されている（非特許文献１）。より詳細には、ＭＸｅｎｅの１つであるＴｉ３Ｃ２Ｔｘ単体のフィルムの場合およびＴｉ３Ｃ２Ｔｘ－アルギン酸ナトリウム複合体のフィルムの場合の双方において、１０μｍ程度のフィルム厚さで、シールド効果５０ｄＢ程度が得られている（非特許文献１のＦｉｇ．４Ａ参照）。しかしながら、かかるフィルムは、個々の電子部品に対して電磁シールドを提供する際、フィルムを折りたたみながら電子部品をフィルムに包み込む必要があり、プロセスが煩雑であるため、電子部品の電磁シールドに利用するのは困難である。
　本発明者らは、かかる状況下、電磁シールドを有する新規な電子部品を提供すべく、更なる鋭意研究の結果、本発明を完成するに至った。
　本発明の１つの要旨によれば、電磁シールドを有する電子部品であって、
　（ａ）電子部品の本体部と、
　（ｂ）前記本体部の表面を被覆し、電磁シールドとして機能するコーティング層と
を含み、前記コーティング層が、複数の層を含む層状材料を含み、各層が、以下の式：
　　Ｍｎ＋１Ｘｎ
　（式中、Ｍは、少なくとも１種の第３、４、５、６、７族金属であり、
　　Ｘは、炭素原子、窒素原子またはそれらの組み合わせであり、
　　ｎは、１、２または３である）
で表され、かつ、各ＸがＭの八面体アレイ内に位置する結晶格子を有し、各層の互いに対向する２つの表面の少なくとも一方に、水酸基、フッ素原子、酸素原子および水素原子からなる群より選択される少なくとも１種の修飾または終端Ｔを有する、電子部品が提供される。なお、電磁シールドは、ＥＭＩ（Electromagnetic Interference）シールドとも称され得る。
　本発明の電子部品においては、上記所定の層状材料（本明細書において「ＭＸｅｎｅ」とも言う）を含むコーティング層を電磁シールドとして電子部品の本体部の表面に設けており、ＭＸｅｎｅは、高い導電性（特に電磁波吸収能）を有するうえ、親水性であるので、後述するように簡便で電子部品に悪影響を与えない方法により、厚さの均一なコーティング層を形成できて、高いシールド効果を得ることができ、この結果、かかるコーティング層を電磁シールドとして有する新規な電子部品を得ることができる。
　本発明の１つの態様において、前記コーティング層は、水溶性および／または親水性の有機バインダを更に含み得る。
　本発明の別の要旨によれば、電磁シールドを有する電子部品の製造方法であって、
　（ｉ）複数の層を含む層状材料であって、各層が、以下の式：
　　Ｍｎ＋１Ｘｎ
　（式中、Ｍは、少なくとも１種の第３、４、５、６、７族金属であり、
　　Ｘは、炭素原子、窒素原子またはそれらの組み合わせであり、
　　ｎは、１、２または３である）
で表され、かつ、各ＸがＭの八面体アレイ内に位置する結晶格子を有し、各層の互いに対向する２つの表面の少なくとも一方に、水酸基、フッ素原子、酸素原子および水素原子からなる群より選択される少なくとも１種の修飾または終端Ｔを有する層状材料を、液状媒体（または流動性媒体、以下同様）に分散させた分散物を調製すること、および
　（ｉｉ）前記分散物を電子部品の本体部の表面に適用して、前記分散物に由来するコーティング層を形成すること
を含む、製造方法が提供される。
　本発明の１つの態様において、前記液状媒体は、水性溶媒および水溶性の有機バインダを含み得る。
　本発明のもう１つの態様において、前記液状媒体は、親水性の有機バインダを含み得る。
　本発明の１つの態様において、前記電子部品の本体部の表面は親水性であり得る。
　本発明のもう１つの態様において、前記電子部品の本体部の表面は、予め親水化処理されたものであり得る。かかる態様において、前記親水化処理は、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射、紫外線オゾン処理および親水性コーティング剤の適用から成る群より選択される少なくとも１つにより実施され得る。
　本発明のもう１つの態様において、前記工程（ｉｉ）におけるコーティング層の形成は、前記分散物から前記液状媒体を少なくとも部分的に除去すること、または前記分散物を少なくとも部分的に硬化させることにより実施され得る。
　本発明によれば、ＭＸｅｎｅを含むコーティング層を電磁シールドとして電子部品の本体部の表面に設けており、ＭＸｅｎｅは、高い導電性（特に電磁波吸収能）を有するうえ、親水性であるので、簡便で電子部品に悪影響を与えない方法により、厚さの均一なコーティング層を形成できて、高いシールド効果を得ることができ、この結果、かかるコーティング層を電磁シールドとして有する新規な電子部品を得ることができる。また、本発明によれば、かかる電子部品の製造方法も提供される。
本発明の１つの実施形態における電磁シールドを有する電子部品を示す概略模式断面図である。 図１の電磁シールドを有する電子部品の領域Ｘの部分を示す拡大概略模式断面図である。 本発明の１つの実施形態における電磁シールドに利用可能な層状材料であるＭＸｅｎｅを示す概略模式断面図である。 本発明の実施例における試験の結果を示す写真である。 本発明の比較例における試験の結果を示す写真である。
　本発明の電磁シールドを有する電子部品およびその製造方法について、いくつかの実施形態を通じて以下に詳述するが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。
（実施形態１）
　図１～２を参照して、本実施形態の電磁シールドを有する電子部品２０は、
　（ａ）電子部品の本体部１５と、
　（ｂ）上記本体部１５の表面を被覆し、電磁シールドとして機能するコーティング層１３と
を含み、上記コーティング層１３が、複数の層を含む所定の層状材料を含む。
　本実施形態において使用可能な所定の層状材料はＭＸｅｎｅであり、次のように規定される：
　複数の層を含む層状材料であって、各層が、以下の式：
　　Ｍｎ＋１Ｘｎ
　（式中、Ｍは、少なくとも１種の第３、４、５、６、７族金属であり、いわゆる早期遷移金属、例えばＳｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＭｎからなる群より選択される少なくとも１種を含み得、
　　Ｘは、炭素原子、窒素原子またはそれらの組み合わせであり、
　　ｎは、１、２または３である）
で表され、かつ、各ＸがＭの八面体アレイ内に位置する結晶格子を有し、各層の互いに対向する２つの表面の少なくとも一方に、水酸基、フッ素原子、酸素原子および水素原子からなる群より選択される少なくとも１種の、好ましくは水酸基である修飾または終端Ｔを有する層状材料（これは「Ｍｎ＋１ＸｎＴｓ」とも表され、ｓは任意の数であり、従来、ｓに代えてｘが使用されることもある）。
　かかるＭＸｅｎｅは、ＭＡＸ相からＡ原子を選択的にエッチングすることにより得ることができる。ＭＡＸ相は、以下の式：
　　Ｍｎ＋１ＡＸｎ
　（式中、Ｍ、Ｘおよびｎは、上記の通りであり、Ａは、少なくとも１種の第１２、１３、１４、１５、１６族元素であり、通常はＡ族元素、代表的にはIIIA族およびIVA族であり、より詳細にはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ａｓ、ＳおよびＣｄからなる群より選択される少なくとも１種を含み得、好ましくはＡｌである）
で表され、かつ、各ＸがＭの八面体アレイ内に位置する結晶格子を有し、Ｍｎ＋１Ｘｎで表される層の間に、Ａ原子により構成される層が位置した結晶構造を有する。ＭＡＸ相は、概略的には、ｎ＋１層のＭ原子の層の各間にＸ原子の層が１層ずつ配置され（これらを合わせて「Ｍｎ＋１Ｘｎ層」とも称する）、ｎ＋１番目のＭ原子の層の次の層としてＡ原子の層（「Ａ原子層」）が配置された繰り返し単位を有する。ＭＡＸ相からＡ原子が選択的にエッチングされることにより、Ａ原子層が除去されて、露出したＭｎ＋１Ｘｎ層の表面にエッチング液（通常、含フッ素酸の水溶液が使用されるがこれに限定されない）中に存在する水酸基、フッ素原子、酸素原子および水素原子等が修飾して、かかる表面を終端する。
　例えば、ＭＡＸ相は、Ｔｉ３ＡｌＣ２であり、ＭＸｅｎｅは、Ｔｉ３Ｃ２Ｔｓである。
　なお、本発明において、ＭＸｅｎｅは、残留するＡ原子を比較的少量、例えば元のＡ原子に対して１０質量％以下で含んでいてもよい。
　図３に模式的に示すように、このようにして得られるＭＸｅｎｅ１０は、Ｍｎ＋１Ｘｎ層１ａ、１ｂ、１ｃが修飾または終端Ｔ　３ａ、５ａ、３ｂ、５ｂ、３ｃ、５ｃで表面修飾または終端されたＭＸｅｎｅ層７ａ、７ｂ、７ｃ（これは「Ｍｎ＋１ＸｎＴｓ」とも表され、ｓは任意の数である）を２つ以上有する層状材料であり得る（図中、３つの層を例示的に示しているが、これに限定されない）。ＭＸｅｎｅ１０は、かかる複数のＭＸｅｎｅ層が個々に分離されて存在するもの（単層構造体）であっても、複数のＭＸｅｎｅ層が互いに離間して積層された積層体（多層構造体）であっても、それらの混合物であってもよい。ＭＸｅｎｅは、個々のＭＸｅｎｅ層（単層）および／またはＭＸｅｎｅ層の積層体の集合体（粒子、粉末またはフレークとも称され得る）であり得る。積層体である場合、隣接する２つのＭＸｅｎｅ層（例えば７ａと７ｂ、７ｂと７ｃ）は、必ずしも完全に離間していなくてもよく、部分的に接触していてもよい。
　本実施形態を限定するものではないが、ＭＸｅｎｅの各層（上記のＭＸｅｎｅ層７ａ、７ｂ、７ｃに相当する）の厚さは、例えば０．８ｎｍ以上５ｎｍ以下、特に０．８ｎｍ以上３ｎｍ以下であり（主に、各層に含まれるＭ原子層の数により異なり得る）、層に平行な平面（二次元シート面）内における最大寸法は、例えば０．１μｍ以上２００μｍ以下、特に０．５μｍ以上１００μｍ以下、より特に１μｍ以上４０μｍ以下である。ＭＸｅｎｅが積層体である場合、個々の積層体について、層間距離（または空隙寸法、図３中にｄにて示す）は、例えば０．８ｎｍ以上１０ｎｍ以下、特に０．８ｎｍ以上５ｎｍ以下、より特に約１ｎｍであり、層の総数は、２以上であればよいが、例えば５０以上１００，０００以下、特に１，０００以上２０，０００以下であり、積層方向の厚さは、例えば０．１μｍ以上２００μｍ以下、特に１μｍ以上４０μｍ以下であり、積層方向に垂直な平面（二次元シート面）内における最大寸法は、例えば０．１μｍ以上１００μｍ以下、特に１μｍ以上２０μｍ以下である。なお、これら寸法は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真に基づく数平均寸法（例えば少なくとも４０個の数平均）として求められる。
　ＭＸｅｎｅは、キャリア密度（キャリア濃度）が極めて高く、面内方向に高い導電率を有すると共に、金属原子Ｍを含有していることから、（例えばグラフェンに比べて）厚さ方向の導電率も高い。厚さ方向の導電率が高いと、ＭＸｅｎｅ（単層および／または積層体）同士の導通を得やすく、（例えばＭＸｅｎｅ単体でも、あるいは、ＭＸｅｎｅを成形体材料に分散させた状態であっても）高いシールド効果を得ることができる。特に、ＭＸｅｎｅは、層状材料であり、電磁波の内部多重反射により高い電磁波吸収能を有する。更に、ＭＸｅｎｅは、金属原子Ｍを含有していることから、（例えばグラフェンに比べて）高い熱伝導性も有する。
　加えて、ＭＸｅｎｅは、表面修飾または終端Ｔを有し、かかるＴは極性またはイオン性であり得ることから、高い親水性表面を有する。ＭＸｅｎｅの表面における水の接触角は、例えば４５度以下、代表的には２０度以上３５度以下であり得る。ＭＸｅｎｅにおいて、修飾または終端Ｔは、Ｍｎ＋１Ｘｎの結晶構造に応じて周期的または規則的に存在し得る（なお、グラフェンには、規則的に配置した極性またはイオン性の修飾または終端等が存在しない点に留意されたい）。
　コーティング層１３は、層状材料であるＭＸｅｎｅ１０を含むものであればよい。コーティング層１３におけるＭＸｅｎｅの含有割合は、例えば約５０質量％以上１００質量％以下であり得る。
　加えて、コーティング層１３は、他の成分を更に含んでいてよい。例えば、コーティング層１３は、カーボンナノチューブを更に含んでいてよい。カーボンナノチューブは、グラフェンシートが単層または多層で管状に構成された材料であって、ナノオーダー以下の直径（外径）を有する。カーボンナノチューブを添加することにより、コーティング層１３の導電性を向上させ、シールド特性を向上させることができる。カーボンナノチューブは、ＭＸｅｎｅの複数の層の表面および／または隣接する２つの層間に担持されていてよい。カーボンナノチューブの寸法は適宜選択され得るが、平均直径は、例えば０．５ｎｍ以上２００ｎｍ以下、特に１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり得、平均長さは、例えば０．５μｍ以上２００μｍ以下、特に１μｍ以上５０μｍ以下であり得る。なお、これら寸法は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真に基づく数平均寸法（例えば少なくとも４０個の数平均）として求められる。
　カーボンナノチューブの担持割合は、特に限定されないが、ＭＸｅｎｅ１００質量部に対して、例えば１質量部以上５０質量部以下、特に１質量部以上１０質量部以下であり得る。
　また例えば、コーティング層１３は、任意の適切な成形用材料１２、例えばバインダおよび場合により添加剤（例えば粘度調節剤、硬化剤など）を含んでいてもよい。図２（図１に示す電子部品の領域Ｘの部分拡大図である）を参照して、成形用材料１２にＭＸｅｎｅ１０が分散されていてよく、ＭＸｅｎｅ１０は、成形用材料１２に包埋され得、完全に被覆された状態および部分的に露出した状態のいずれであってもよい。
　上記バインダは、水溶性および／または親水性の有機バインダであり得る。水溶性および／または親水性の有機バインダは、親水性表面を有するＭＸｅｎｅに対する濡れ性がよく、ＭＸｅｎｅをその内部に分散させ易く、かつ、ＭＸｅｎｅの層間に含浸させ易いため、好適に利用され得る。ＭＸｅｎｅの積層体の場合、有機バインダがＭＸｅｎｅの層間に含浸することにより、ＭＸｅｎｅの各層の層間距離が拡張され得るが、これに限定されない。
　水溶性および／または親水性の有機バインダは、様々なものが存在し、豊富な種類から適宜選択され得る。水溶性の有機バインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール等が挙げられる。親水性の有機バインダとしては、例えば、ポリピロール、（メタ）アクリル樹脂、セルロースなどのポリマーや、ポリビニルブチラール、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂、フェノール硬化型エポキシ樹脂、ポリウレタンなどの硬化性樹脂を使用できる。これらポリマー（もしくは高分子材料）および／または樹脂は、他のモノマーユニットを含んでいても、任意の適切な置換基および／または修飾基等を有していてもよい。
　あるいは、コーティング層１３は、実質的にＭＸｅｎｅ１０から成っていてよく、ＭＸｅｎｅ１０の層および／または積層体間の隙間は空間になっていてもよい。
　かかるコーティング層１３は、電子部品２０の本体部１５の表面を少なくとも部分的に被覆するものであればよい。図１中、電子部品２０の本体部１５を簡素化して示しているが、電子部品２０には、電極（図示せず）が任意の適切な数で備えられ得、電極は、例えばニッケル、銅、銀および／または金などで構成され得る。本実施形態を限定するものではないが、コーティング層１３は、電子部品２０の本体部１５の表面のうち、できるだけ大部分、好ましくは実質的に全部を被覆することが好ましい（但し、コーティン層１３は、電子部品２０を動作させるための電極とは直接接触しないように配置され得るが、グランド電極とは直接接触して電気的に接続されていてもよい）。
　コーティング層１３の厚さは、使用するコーティング層の材料および所望されるシールド特性に応じて適宜選択され得るが、例えば０．１μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは１μｍ以上４０μｍ以下であり得る。
　電子部品２０は、特に限定されるものではないが、例えば、チップ部品およびその他（例えばＱＦＰ、ＳＯＰ、ＢＧＡ等）の表面実装部品およびリード部品のいずれであってもよく、代表的にはチップ部品であり得、これらは電子部品単体であっても、基板上に実装されて電子回路基板を構成していてもよい。電子部品２０の本体部１５の表面は、任意の適切な材料で構成され得、例えば、セラミック、ガラス、プラスチックまたは樹脂（例えばエポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂）、金属などであってよく、これらは、電子部品の電気特性を担う構成部材であっても、保護層、筐体、電極などであってもよい。
　本実施形態の電子部品２０は、高い導電性を有するＭＸｅｎｅを含むコーティング層１３を有し、かかるコーティング層１３は電磁シールドとして機能する。本実施形態の電子部品２０が電磁波に曝された場合、ＭＸｅｎｅにより電磁波を吸収および／または反射することができ、好ましくは、ＭＸｅｎｅならではの多重反射により、高いシールド効果を得ることができる。また、ＭＸｅｎｅは層状材料であり、コーティング層１３においてＭＸｅｎｅが、コーティング層１３と本体部１５との界面に対して略平行に存在し易く（図２参照）、電磁波がＭＸｅｎｅの隙間を透過し難いので、高いシールド効果を得ることができる。
　本実施形態の電子部品２０において、コーティング層１３は、上述のように親水性表面を有するＭＸｅｎｅ１０を含み、全体として親水性を示すように構成される。コーティング層１３で被覆される電子部品２０の本体部１５の表面は、親水性であり得、あるいは場合に応じて、簡便で電子部品に悪影響を与えない方法で予め親水化処理され得る。このように、ＭＸｅｎｅ１０と、それを含むコーティング層１３および電子部品２０の本体部１５の表面を親水性にすることができ、本体部１５の表面でコーティング層１３の材料が十分に濡れ広がって親和するので、コーティング層１３を均一な厚さで形成することができる。
（実施形態２）
　本実施形態は、実施形態１にて上述した電磁シールドを有する電子部品を製造するための方法に関する。なお、特に説明のない限り、実施形態１にて説明した内容が、本実施形態においても同様に当て嵌まり得る。
　まず、少なくともＭＸｅｎｅを液状媒体に分散させた分散物を調製する。ＭＸｅｎｅは、実施形態１にて述べたものと同様のものを使用し得る。ＭＸｅｎｅおよびカーボンナノチューブを液状媒体に分散させた分散物を調製してもよい。分散物は、コーティング液（「インク」とも称され得る）またはペーストの形態であり得る。
　液状媒体は、水溶性および／または親水性の有機バインダ、水性溶媒、親水性有機溶媒のいずれかまたはそれらの２種以上の混合物であり得、適宜、添加剤等を含み得る。
　例えば、液状媒体は、水性溶媒および水溶性の有機バインダを含むものであってよい（以下、かかる液状媒体を「水性液状媒体」とも言う）。水溶性の有機バインダは、実施形態１にて述べた材料を使用してよく、液状媒体において水性溶媒に溶けた状態で存在し得る。水性溶媒は、代表的には水であるが、これに限定されず、任意の適切な水ベースの組成物であってもよい。
　また例えば、液状媒体は、親水性の有機バインダを含むものであってよい（以下、かかる液状媒体を「親水性液状媒体」とも言う）。親水性の有機バインダは、実施形態１にて述べた材料を使用してよく、液状媒体において単独で存在しても、親水性有機溶媒に溶けた状態で存在してもよい。親水性有機溶媒としては、例えばアルコール（代表的にはエタノール、メタノール）などが挙げられる。
　かかる液状媒体は、水性または親水性であるので、親水性表面を有するＭＸｅｎｅに対する濡れ性がよく、ＭＸｅｎｅをその内部に（分散剤を用いなくても）分散させ易く、かつ、ＭＸｅｎｅの層間に含浸し易い。
　その後、上記操作により得られるＭＸｅｎｅを液状媒体中に含む分散物を、電子部品の本体部の表面に適用する。
　電子部品およびその本体部の表面は、実施形態１にて述べたものと同様であり得る。電子部品の本体部の表面が親水性である場合、そのままの表面に上記分散物を適用してよい。電子部品の本体部の表面が親水性でないか、親水性が十分に高くない場合、予め親水化処理を施して表面改質し、親水化処理された表面に上記分散物を適用してよい。親水化処理は、例えばプラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射、紫外線オゾン処理および親水性コーティング剤の適用から成る群より選択される少なくとも１つにより実施され得る。かかる親水化処理は、いずれも簡便であり、電子部品に悪影響を与えないという利点がある。プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射、紫外線オゾン処理は、ドライプロセスで、真空下での実施を要さないという利点がある。これらの実施条件は、使用する本体部の表面に応じて適宜選択され得る。親水性コーティング剤の適用は、コーティング剤を電子部品の本体部の被コート表面に付着させればよく、使用する親水性コーティング剤にもよるが、常圧下にて比較的高い温度に曝すことなく実施できる。親水性コーティング剤としては、任意の適切な親水性コーティング剤を使用してよく、例えばＬＡＭＢＩＣシリーズ（大阪有機化学工業株式会社製）などを使用できる。
　分散物が適用される直前において、電子部品の本体部の表面おける水の接触角は、例えば４５度以下、代表的には２０度以上３５度以下であり得る。
　電子部品の本体部の表面への分散物の適用方法は、特に限定されないが、例えば塗布、浸漬、噴霧などにより実施してよい。これら適用方法は、極めて簡便である。
　本実施形態によれば、上述のように親水性表面を有するＭＸｅｎｅと、水性または親水性の液状媒体と、電子部品の本体部の親水性の表面とを組み合わせているので、ＭＸｅｎｅおよび液状媒体を含む分散物が、電子部品の本体部の表面で十分に濡れ広がって、均一な前駆体膜を形成することができる。このとき、電子部品の本体部の表面に適用された分散物（前駆体膜）中のＭＸｅｎｅは、通常の重力下では、ＭＸｅｎｅの二次元シート面が電子部品の本体部の被コート表面の面内方向に対して略平行になるように配向され易い（図２参照）。なお、図１および図２は、電子部品の断面図であるが、側方から見た場合も上方または下方からみた場合も同様となる。本発明はいかなる理論によっても拘束されないが、被コート表面とＭｘｅｎｅの二次元シート面との相互作用が、重力の影響よりも大きいものと理解され得る。
　その後、本体部の表面に適用された分散物（前駆体膜）から、これに由来するコーティング層を形成する。かかるコーティング層は、均一な厚さを有し得る。
　コーティング層の形成は、例えば、上記分散物から液状媒体を少なくとも部分的に除去する（例えば乾燥により溶媒を除去する）こと、または上記分散物を少なくとも部分的に硬化させる（例えば有機バインダを硬化させる）ことにより実施され得る。
　以上により、図１に示すような電磁シールドとしてコーティング層１３を有する電子部品２０が製造される。本実施形態によれば、極めて簡便で、電子部品に悪影響を与えない方法により、厚さの均一なコーティング層を形成できて、高いシールド効果を得ることができる。
　しかしながら、実施形態１にて上述した電磁シールドを有する電子部品は、実施形態２にて説明した製造方法に限られず、他の適切な方法により製造してもよい。
（試験）
　次の手順でモデル実験を行った。
　まず、試験片として、縦方向の長さ４０ｍｍ、横方向の幅１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの銅板に、縦方向の一方の端部（図４の位置Ａに対応する。以下、「底部」という）から縦方向に高さ２０ｍｍの位置（図４の位置Ｂに対応する）までニッケルめっきを施したものを準備した。この試験片は、表面が親水性でない材料の例示的なモデルである。また、コーティング層を形成するためのコーティング液として、ＭＸｅｎｅの１種であるＴｉ３Ｃ２Ｔｓの粉末（単層および／または数層のＭＸｅｎｅの黒色粉末、ＴＥＭ写真に基づく数平均寸法で、積層方向の厚さ（単層の場合の厚さも含む平均値）は約２００ｎｍで、アスペクト比は約５０以上１００以下であった）を水に分散させた分散液（ＭＸｅｎｅ含量　約１質量％）を調製した。得られたコーティング液は、均一な黒色を呈し、ＭＸｅｎｅが均一に分散していた。ＭＸｅｎｅは水に対して濡れやすいことが確認された。
　上記で準備した試験片を、ＵＶ照射装置（型式　Ｈ００１１、波長３０８ｎｍ、ウシオ電機株式会社製）を用いて試験片の前面および裏面の全体に紫外線照射する（照射条件　５．５ｍＷ／ｃｍ２と理解される）ことにより、親水化処理を行った。これにより得られた親水化処理済み試験片を、上記で調製したコーティング液（ＭＸｅｎｅ－水分散液）に、試験片の底部（図４の位置Ａに対応する）から高さ２０ｍｍより高い位置（図４の位置Ｃに対応する）まで鉛直方向に降下させて浸漬し、そのまま保持した後に引き上げた（降下速度　２ｍｍ／ｓｅｃ、保持　３０ｓｅｃ、引上速度、２ｍｍ／ｓｅｃ）。
　上記の操作を２つの試験片について実施した。引き上げた後の２つの試験片の写真を図４に示す。図４から理解されるように、親水化処理された試験片のコーティング液に浸漬された領域の全表面にコーティング液が塗布され、均一に濡れ広がった。その後、乾燥させて水を除去することによって、Ｍｘｅｎｅから成るコーティング層を均一な厚さで形成できた。
　よって、親水化処理されたニッケルおよび親水化処理された銅に対して、コーティング液として用いたＭＸｅｎｅ－水分散液が高い濡れ性を示すこと、およびＭＸｅｎｅから成るコーティング層を均一な厚さで形成できることが確認された。
　また、比較例として、親水化処理を施さなかったこと以外は上記と同様の操作を３つの試験片について実施した。引き上げた後の３つの試験片の写真を図５に示す。図５から理解されるように、親水化処理を施さなかった試験片では、コーティング液に浸漬された領域の表面でコーティング液が濡れ広がらなかった。
　以上の結果は、表面が親水性でない材料の例としてニッケルおよび銅の表面を有する試験片を用い、親水化処理の有無によるＭＸｅｎｅ－水分散液の濡れ性の違いを確認したものであるが、他の材料であっても、表面が親水性であれば（元々親水性であっても、親水化処理が施されていてもよい）、同様に高い濡れ性を示すものと考えられ、よって、上記と同様の結果が得られるものと考えられる。
　また、上記の結果は、コーティング液として、ＭＸｅｎｅを水に分散させた分散液を使用した場合のものであるが、コーティング液として、ＭＸｅｎｅを、水と水溶性の有機バインダとを混合して成る液状媒体に分散させた分散液を使用した場合にも、ＭＸｅｎｅと液状媒体と被コート表面との濡れ性の関係は同様であると考えられ、よって、上記と同様の結果が得られるものと考えられる。
　本発明の電磁シールドを有する電子部品は、電子機器等から電磁波（電磁ノイズ）が発生して空間伝導し、他のまたは同一の電子機器等に障害を与えることが懸念される幅広い用途において使用され得る。
　本願は、２０１７年５月１６日付けで出願された米国出願第１５／５９６，４４５号に基づく優先権を主張し、その記載内容の全てが、参照することにより本明細書に援用される。
　　１ａ、１ｂ、１ｃ　Ｍｎ＋１Ｘｎ層
　　３ａ、５ａ、３ｂ、５ｂ、３ｃ、５ｃ　修飾または終端Ｔ
　　７ａ、７ｂ、７ｃ　ＭＸｅｎｅ層
　　１０　ＭＸｅｎｅ（層状材料）
　　１２　成形用材料（有機バインダ等）
　　１３　コーティング層
　　１５　本体部
　　２０　電子部品

Claims (9)

  1. 　電磁シールドを有する電子部品であって、
    　（ａ）電子部品の本体部と、
    　（ｂ）前記本体部の表面を被覆し、電磁シールドとして機能するコーティング層と
    を含み、前記コーティング層が、複数の層を含む層状材料を含み、各層が、以下の式：
    　　Ｍｎ＋１Ｘｎ
    　（式中、Ｍは、少なくとも１種の第３、４、５、６、７族金属であり、
    　　Ｘは、炭素原子、窒素原子またはそれらの組み合わせであり、
    　　ｎは、１、２または３である）
    で表され、かつ、各ＸがＭの八面体アレイ内に位置する結晶格子を有し、各層の互いに対向する２つの表面の少なくとも一方に、水酸基、フッ素原子、酸素原子および水素原子からなる群より選択される少なくとも１種の修飾または終端Ｔを有する、電子部品。
  2. 　前記コーティング層が、水溶性および／または親水性の有機バインダを更に含む、請求項１に記載の電子部品。
  3. 　電磁シールドを有する電子部品の製造方法であって、
    　（ｉ）複数の層を含む層状材料であって、各層が、以下の式：
    　　Ｍｎ＋１Ｘｎ
    　（式中、Ｍは、少なくとも１種の第３、４、５、６、７族金属であり、
    　　Ｘは、炭素原子、窒素原子またはそれらの組み合わせであり、
    　　ｎは、１、２または３である）
    で表され、かつ、各ＸがＭの八面体アレイ内に位置する結晶格子を有し、各層の互いに対向する２つの表面の少なくとも一方に、水酸基、フッ素原子、酸素原子および水素原子からなる群より選択される少なくとも１種の修飾または終端Ｔを有する層状材料を、液状媒体に分散させた分散物を調製すること、および
    　（ｉｉ）前記分散物を電子部品の本体部の表面に適用して、前記分散物に由来するコーティング層を形成すること
    を含む、製造方法。
  4. 　前記液状媒体が、水性溶媒および水溶性の有機バインダを含む、請求項３に記載の電子部品の製造方法。
  5. 　前記液状媒体が、親水性の有機バインダを含む、請求項３に記載の電子部品の製造方法。
  6. 　前記電子部品の本体部の表面が親水性である、請求項３～５のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
  7. 　前記電子部品の本体部の表面が、予め親水化処理されている、請求項３～５のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
  8. 　前記親水化処理が、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射、紫外線オゾン処理および親水性コーティング剤の適用から成る群より選択される少なくとも１つにより実施される、請求項７に記載の電子部品の製造方法。
  9. 　前記工程（ｉｉ）におけるコーティング層の形成が、前記分散物から前記液状媒体を少なくとも部分的に除去すること、または前記分散物を少なくとも部分的に硬化させることにより実施される、請求項３～８のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
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