CN112533465A - 一种fpc用电磁波防护膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FPC用电磁波防护膜及其制备方法，包括载体膜，载体膜表面设置至少一层保护层，保护层表面设置至少一层导电高聚物层，导电高聚物层表面设置至少一层金属层，金属层表面设置至少一层导电胶层，导电胶层表面设置至少一层胶面保护膜。本发明电磁波防护膜具有结构简单、同时起粘接和屏蔽作用，可以有效消除电路中电磁干扰、隔离电磁波对人体的危害，导电高聚物屏蔽层与金属屏蔽层的结合使用，提高了电磁防护性能和降低了使用金属层实现屏蔽依赖性，扩大了电磁波防护膜在FPC电路中的应用范围。

Description

一种FPC用电磁波防护膜
技术领域
本发明属于电子电路材料电磁波防护膜领域，尤其涉及一种FPC用电磁波防护膜及其制备方法。
背景技术
柔性电路(FPC)是以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳曲挠性的印刷电路，通过在可弯曲的轻薄塑料片上，嵌入电路设计，使在窄小和有限空间中堆嵌大量精密元件，从而形成可弯曲的挠性电路。
但FPC电路在各频率段会因为杂波的空间辐射而产生电磁干扰，这些电磁干扰不仅对其他电路会产生影响，同时也会导致产品自身的性能和功能降低，以及电磁兼容性无法达到相关标准的要求。此时，需要在其表面增贴电磁波屏蔽膜，屏蔽通常是通过屏蔽膜中的金属层实现，现有技术中多采用的是金属层反射电磁波实现电磁波防护。但金属层存在吸波能力弱的缺点，另外金属层的屏蔽频段有限。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种FPC用电磁波防护膜，包括载体膜，载体膜表面设置至少一层保护层，保护层表面设置至少一层导电高聚物层，导电高聚物层表面设置至少一层金属层，金属层表面设置至少一层导电胶层，导电胶层表面设置至少一层胶面保护膜。
作为一种优选的技术方案，所述保护层厚度为3～9μm。
作为一种优选的技术方案，所述导电高聚物层包括聚吡咯层、聚乙炔层、聚噻吩层、聚苯胺层中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述金属层包括银层、铜层、铝层、银合金层、铜合金层、铝合金层中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述导电胶层包含导电粒子，所述导电粒子包括导电金属粒子、导电碳系粒子中的任意一种或几种。
作为一种优选的技术方案，所述导电粒子为银粉和石墨烯的混合，重量比为(400～500):1。
作为一种优选的技术方案，所述石墨烯为单层石墨烯，平均直径小于10μm。
本发明第二方面提供了一种FPC用电磁波防护膜的制备方法，至少包括以下步骤:
S1、制备保护层,在载体膜的一面涂布保护层液，干燥固化后形成保护层；
S2、制备导电高聚物层,采用原位聚合法、气相沉积法、电化学法中的至少一种方法在保护层上复合一层导电高聚物层；
S3、制备金属层,采用化学镀法、电镀法、磁控溅射法、真空镀法、蒸发镀法中的至少一种方法在导电高聚物层上复合一层金属层；
S4、制备导电胶层,在金属层上涂布导电胶液，干燥固化后形成导电胶层。
作为一种优选的技术方案，所述保护层液的制备原料包括橡胶20～30份、环氧树脂30～50份、色粉1～3份、阻燃剂1～5份、固化剂3～8份。
作为一种优选的技术方案，所述导电胶液制备原料包括高分子树脂30～50份、橡胶20～30份、阻燃剂1～5份、促进剂1～3份、固化剂3～8份、导电粒子1～3份。
有益效果：
1.本发明采用导电聚合物层吸收电磁波加上金属层反射电磁波双重原理实现电磁波防护，通过高聚物层弥补金属层吸波能力弱的不足，通过金属层来弥补高聚物阻抗大的不足，实现更好的屏蔽效果。
2.高分子胶选自环氧树脂和橡胶的混合，重量比为(1～2)：1，有利于提高导电胶层与金属层及电路板的粘结性。
3.导电胶层中石墨烯与银粉之间以及石墨烯与石墨烯之间形成一定的导电网络结构，增大了电路板和磁波防护膜之间的电气连接通道。
4.石墨烯为平均直径小于10μm的单层石墨烯，有利于提高石墨烯与银粉形成的导电网络结构的导电性。
5.银粉和石墨烯的重量比为(400～500):1，在保证导电性的同时节约了成本。
附图说明
图1是实施例1制备的电磁波防护膜的结构示意图。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本发明中提供的任何定义不一致，则以本发明中提供的术语定义为准。
在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本发明的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种FPC用电磁波防护膜，包括载体膜，所述载体膜表面设置一层保护层，保护层表面设置一层导电高聚物层，导电高聚物层表面设置一层金属层，金属层表面设置一层导电胶层，导电胶层表面设置一层胶面保护膜。
所述载体膜包括PI膜、PET膜、PC膜中的任意一种，在一些优选的实施方式中，所述载体膜选自耐高温PET离型膜。
在一些优选的实施方式中，所述保护层厚度为3～9μm，所述保护层由保护层液在载体膜上涂布固化而成，保护层液的制备原料包括橡胶、环氧树脂、色粉、阻燃剂、固化剂。
在一些优选的实施方式中，所述涂布液的制备原料包括丁腈橡胶20～30份、环氧树脂30～50份、色粉1～3份、阻燃剂1～5份、固化剂3～8份。
本发明采用导电聚合物层吸收电磁波加上金属层反射电磁波双重原理实现电磁波防护，随着两种结构的搭配可以实现从低频到超高频的不同频段30MHZ-10GHZ，实现屏蔽，屏蔽效能可达30～82db.通过高聚物层弥补金属层吸波能力弱的不足，通过金属层来弥补高聚物阻抗大的不足，实现更好的屏蔽效果。
在一些优选的实施方式中，所述导电高聚物层由有机导电聚合物复合在保护层上形成，所述复合方法包括原位聚合法、气相沉积法、电化学法中的任意一种或几种。所述有机导电聚合物包括聚吡咯、聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺中的任意一种或几种。
在一些优选的实施方式中，所述金属层由金属复合在导电高聚物层上形成，所述复合方法包括化学镀法、电镀法、磁控溅射法、真空镀法、蒸发镀法中的任意一种或几种。所述金属包括银、铜、铝及其合金中的任意一种或几种。
在一些优选的实施方式中，所述导电胶层由导电胶液在金属层上涂布形成，所述导电胶液制备原料包括高分子树脂、橡胶、阻燃剂、促进剂、固化剂、导电粒子。
在一些更优选的实施方式中，所述导电胶液制备原料包括高分子树脂30～50份、橡胶20～30份、阻燃剂1～5份、促进剂1～3份、固化剂3～8份、导电粒子1～3份。
所述高分子树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂中的任意一种或几种；在一些更优选的实施方式中，为了提高导电胶层与金属层及电路板的粘结性，所述高分子胶与橡胶的重量比优选为(1～2)：1。
在应用时导电胶层压合在电路板上通过胶层内的导电粒子，使电路板和电磁波防护膜的金属层实现电气连接。所述导电粒子包括导电金属粒子或导电碳系粒子中的任意一种或几种。所述导电金属粒子可列举银、铜、镍、金或其合金，所述导电碳系粒子可列举石墨、碳纳米管、石墨烯。
为了提高导电粒子的导电性，在一些优选的实施方中，所述导电粒子为银粉和石墨烯的混合。石墨烯能够将分散在导电胶层的银粉连接起来，从而使石墨烯与银粉之间以及石墨烯与石墨烯之间形成一定的导电网络结构，增大了电路板和磁波防护膜之间的电气连接通道。
在一些优选的实施方中，银粉和石墨烯的重量比为(400～500):1，如果石墨烯的量过少，不足以将银粉连接起来构成导电网络结构，如果石墨烯的量过多，则会增加成本。
为了提高石墨烯与银粉形成的导电网络结构的导电性，在一些优选的实施方式中，所述石墨烯为单层石墨烯，如果为多层石墨烯，石墨烯层与石墨烯层结合面存在的一些缺陷会降低电子传输的能力，从而降低导电性。为了与银粉有合适的接触面，在一些更优选的实施方式中，所述石墨烯的平均直径小于10μm。
本发明中的胶面保护膜材质无特殊要求，可以选择公知的工程塑料薄膜，例如：聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚酰亚胺酰胺薄膜、聚苯硫醚薄膜、聚丙烯薄膜等。优选价格便宜的聚酯薄膜。本发明中的保护膜需经过公知的温度和压力复合在压敏型导电胶层的表面。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
实施例1的第一方面提供了一种FPC用电磁波防护膜，包括载体膜，所述载体膜表面设置一层保护层，保护层表面设置一层导电高聚物层，导电高聚物层表面设置一层金属层，金属层表面设置一层导电胶层，导电胶层表面设置一层胶面保护膜。
实施例1的第二方面提供了一种FPC用电磁波防护膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备保护层：按重量份，将丁腈橡胶25份、环氧乙烯基树脂(购自廊坊荣杰防腐材料有限公司，型号为EP-12)40份、色粉(购自苏州市文虎塑染限公司，型号为专业配色色粉-1)2份、磷酸三丁酯(CAS号:126-73-8，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司)3份、氮丙啶交联剂(购自深圳市荣彩油墨有限公司)5份加入到80份甲苯溶剂中，混合均匀制得保护层液，然后涂覆在50μm厚的耐高温PET离型膜(购自东莞市众联电子材料有限公司)的离型面上，干燥固化后即得5μm厚的保护层。
S2、制备导电高聚物层：首先向保护层上滴加0.9mol/L FeCl3水溶液，使保护层被FeCl3水溶液浸润，然后滴加0.2mol/L吡咯+2g/L聚山梨酯-80d的三氯甲烷溶液，置于零度环境条件下反应2h，用丙酮和去离子水清洗反应界面，即在保护膜上获得0.5μm厚的聚吡咯膜层。
S3、制备金属层：在聚吡咯膜层表面通过化学沉积的方法复合0.5μm的铜层。
S4、制备导电胶层：按重量份，将丁腈橡胶25份、环氧乙烯基树脂(购自廊坊荣杰防腐材料有限公司，型号为EP-12)40份、磷酸三丁酯(CAS号:126-73-8，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司)3份、三乙醇胺(CAS号:102-71-6，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司)2份、氮丙啶交联剂(购自深圳市荣彩油墨有限公司)5份、银粉(粒径≤10um，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司)2份、单层石墨烯(直径为0.5～5μm，购自江苏先丰纳米材料科技有限公司，型号为XF001H)0.005份加入到80份甲苯溶剂中，混合分散均匀配置成导电胶液，然后涂覆在铜层表面即得15μm厚的导电胶层。
S5、制备胶面保护膜：以180℃温度和2Mpa压力将20μm厚的聚酰亚胺薄膜(购自许昌埃瑞克绝缘制品有限公司)复合到导电胶层即得所述FPC用电磁波防护膜。
实施例2
与实施例1类似的提供了一种FPC用电磁波防护膜及其制备方法，但所述保护层液的制备原料包括丁腈橡胶30份、环氧乙烯基树脂(购自廊坊荣杰防腐材料有限公司，型号为EP-12)50份、色粉(购自苏州市文虎塑染限公司，型号为专业配色色粉-1)2份、磷酸三丁酯(CAS号:126-73-8，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司)3份、氮丙啶交联剂(购自深圳市荣彩油墨有限公司)5份。
实施例3
与实施例1类似的提供了一种FPC用电磁波防护膜及其制备方法，但所述单层石墨烯重量份为0.004份。
对比例1
与实施例1类似的提供了一种FPC用电磁波防护膜及其制备方法，但没有复合导电高聚物层。
对比例2
与实施例1类似的提供了一种FPC用电磁波防护膜及其制备方法，但导电粒子为Ag粉。
对比例3
与实施例1类似的提供了一种FPC用电磁波防护膜及其制备方法，但所述导电胶液中不添加丁腈橡胶。
性能评价
1、粘牢度测试
将实施例1～3和对比例1～3制备的电磁波防护膜分别进行3M600胶带粘连测试，不分层不脱落记为合格，否则记为不合格，测试结果记录在表1。
2、屏蔽效能测试
将实施例1～3和对比例1～3制备的电磁波防护膜，按照GJB 6190-2008《电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》，测试30MHZ-10GHZ内的屏蔽效能，测试结果记录在表1。
3、导电性测试：用四线式毫欧表测试，接地直径为1mm，测试结果记录在表1。
表1
实施例 粘牢度 屏蔽效能
实施例1 合格 71dB
实施例2 合格 69dB
实施例3 合格 67dB
对比例1 合格 43dB
对比例2 合格 65dB
对比例3 不合格 67dB
通过实施例1～3和对比例1～3可以得知，本发明电磁波防护膜具有结构简单、有利于大规模生产、粘结性强、同时起粘接和屏蔽作用，可以有效消除电路中电磁干扰、隔离电磁波对人体的危害，导电高聚物屏蔽层与金属屏蔽层的结合使用，提高了电磁防护性能和降低了使用金属层实现屏蔽依赖性，扩大了电磁波防护膜在FPC电路中的应用范围。
最后指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种FPC用电磁波防护膜，包括载体膜，其特征在于：所述载体膜表面设置至少一层保护层，保护层表面设置至少一层导电高聚物层，导电高聚物层表面设置至少一层金属层，金属层表面设置至少一层导电胶层，导电胶层表面设置至少一层胶面保护膜。
2.根据权利要求1所述的一种FPC用电磁波防护膜，其特征在于：所述保护层厚度为3～9μm。
3.根据权利要求1所述的一种FPC用电磁波防护膜，其特征在于：所述导电高聚物层包括聚吡咯层、聚乙炔层、聚噻吩层、聚苯胺层中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种FPC用电磁波防护膜，其特征在于：所述金属层包括银层、铜层、铝层、银合金层、铜合金层、铝合金层中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种FPC用电磁波防护膜，其特征在于：所述导电胶层包含导电粒子，所述导电粒子包括导电金属粒子、导电碳系粒子中的任意一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种FPC用电磁波防护膜，其特征在于：所述导电粒子为银粉和石墨烯的混合，重量比为(400～500):1。
7.根据权利要求6所述的一种FPC用电磁波防护膜，其特征在于：所述石墨烯为单层石墨烯，平均直径小于10μm。
8.一种根据权利要求1任意一项所述的FPC用电磁波防护膜的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤:
S1、制备保护层,在载体膜的一面涂布保护层液，干燥固化后形成保护层；
S2、制备导电高聚物层,采用原位聚合法、气相沉积法、电化学法中的至少一种方法在保护层上复合一层导电高聚物层；
S3、制备金属层,采用化学镀法、电镀法、磁控溅射法、真空镀法、蒸发镀法中的至少一种方法在导电高聚物层上复合一层金属层；
S4、制备导电胶层,在金属层上涂布导电胶液，干燥固化后形成导电胶层。
9.根据权利要求8所述的一种FPC用电磁波防护膜的制备方法，其特征在于：所述保护层液的制备原料包括橡胶20～30份、环氧树脂30～50份、色粉1～3份、阻燃剂1～5份、固化剂3～8份。
10.根据权利要求8所述的一种FPC用电磁波防护膜，其特征在于：所述导电胶液制备原料包括高分子树脂30～50份、橡胶20～30份、阻燃剂1～5份、促进剂1～3份、固化剂3～8份、导电粒子1～3份。
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