JP2008124258A - 熱伝導性電磁波シールドシート及び電磁波シールド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱伝導層と導電層とを備えて電磁波シールド効果と共に放熱効果をも有する熱伝導性電磁波シールドシートにおいて、電子部品と筐体との間に挟んで使用された場合にも良好に電磁波をシールド可能にすること。
【解決手段】 電磁波シールドシート１は、熱伝導層３に、平面視が熱伝導層３よりも一回り小さい導電層５と、平面視が熱伝導層３と同様の絶縁層７とを順次積層して構成されている。このように構成された電磁波シールドシート１は、上記各層の積層方向に押圧されると、導電層５の端縁外周で熱伝導層３が盛り上がり、図１（Ｃ）に例示するように、導電層５の表面と同一平面状に配設されて絶縁層７に密着する。そして、電子部品と筐体との間に挟んで使用された場合にも、導電層５は筐体と直接接触せず、絶縁層７を挟んで電気的に隔離される。このため、良好に電磁波をシールド（遮蔽）することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品に出入りする電磁波をシールド（遮蔽）し、かつ熱伝導性も有する熱伝導性電磁波シールドシート、及びその熱伝導性電磁波シールドシートを用いた電磁波シールド構造に関する。

従来より、熱伝導層と導電層とを順次積層して構成された熱伝導性電磁波シールドシートが考えられている。この種の熱伝導性電磁波シールドをＩＣ等の電子部品表面に装着することで、その電子部品から放出され、若しくは外部からその電子部品へ来飛する電磁波を、導電層によってシールド（遮蔽）すると共に、熱伝導層によって、電子部品が発生する熱をヒートシンク等へ放熱することができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１４２８６５号公報

上記のような熱伝導性電磁波シールドシートは、上記熱伝導層側を電子部品に当接させて使用される場合が多いが、近年は、携帯電話，液晶テレビ等の機器の小型化，薄型化に伴い、電子部品と機器の筐体との間に直接挟んで使用されるケースも増えている。この場合、上記機器の金属製の筐体がヒートシンクとして機能し、電子部品が発生する熱の放熱は良好に行えるものの、電磁波シールドに関しては次のような課題が生じる。

すなわち、上記熱伝導性電磁波シールドシートを、熱伝導層側を電子部品に当接させて、上記のように筐体との間に挟んで使用すると、機器の金属製の筐体と導電層とが密着する。すると、電磁波に対しては上記筐体と導電層とが一体の導体として作用し、導電層を設けたことによる電磁波シールド効果が充分に発揮されない場合がある。

そこで、本発明は、熱伝導層と導電層とを備えて電磁波シールド効果と共に放熱効果をも有する熱伝導性電磁波シールドシートにおいて、電子部品と筐体との間に挟んで使用された場合にも良好に電磁波をシールド可能にすることを目的としてなされた。

上記目的を達するためになされた本発明の熱伝導性電磁波シールドシートは、熱伝導層，導電層，及び絶縁層を順次積層して構成され、少なくとも上記積層方向への押圧時に、上記熱伝導層と上記絶縁層とが上記導電層の端縁外周で当接し合うことにより、上記導電層が上記熱伝導層と上記絶縁層とによって外周全体を覆われることを特徴としている。

このように構成された本発明の熱伝導性電磁波シールドシートは、熱伝導層，導電層，絶縁層が順次積層されているので、絶縁層が機器の金属製の筐体に、熱伝導層が電子部品に、それぞれ当接するように配設された場合でも、導電層は上記筐体と直接接触せず、絶縁層を挟んで電気的に隔離される。

このため、上記筐体と上記導電層とは、電磁波に対して独立した２枚の導体として作用し、良好に電磁波をシールド（遮蔽）することができる。また、本発明の熱伝導性電磁波シールドシートでは、少なくとも上記積層方向への押圧時に、熱伝導層と絶縁層とが導電層の端縁外周で当接し合うことにより、導電層が熱伝導層と絶縁層とによって外周全体を覆われる。このように、導電層が熱伝導層と絶縁層とによって外周全体を覆われた状態で本発明の熱伝導性電磁波シールドシートが機器に装着されると、熱伝導層が絶縁層と直接接触しているため、一層良好な放熱効果が得られる。

なお、本発明は以下の構成に限定されるものではないが、上記絶縁層が上記熱伝導層よりも薄く、上記導電層が、上記熱伝導層側よりも上記積層方向に上記絶縁層側に偏って配設されていてもよい。一般に、熱伝導層は導電層よりも柔軟性が優れている。このため、上記のように導電層が偏って配設されると、その導電層が比較的自由に変位でき、機器の筐体や板金と電子部品との間に本発明の熱伝導性電磁波シールドシートを挟んで配設することが一層容易になる。

また、上記絶縁層の誘電率が、上記熱伝導層の誘電率よりも小さい場合、次のような更なる効果が生じる。すなわち、この場合、機器の筐体や板金と上記導電層とが一層明確に独立した導体として電磁波をシールドし、一層良好な電磁波シールド効果が得られる。

更に、上記熱伝導層が、熱伝導フィラーを充填された柔軟性物質により構成され、上記導電層が金属箔または磁性箔によって構成され、上記絶縁層が樹脂フィルムによって構成されてもよい。この場合、柔軟性物質が良好な柔軟性を有するため、前述のように導電層の外周全体を熱伝導層と絶縁層とによって覆うことが一層良好に行え、構成も簡略化することができる。

また、本発明の電磁波シールド構造は、放熱作用を有する筐体または板金と、電子部品との間に、上記いずれかに記載の熱伝導性電磁波シールドシートを、上記絶縁層が上記筐体または板金に当接し、かつ、上記熱伝導層が上記電子部品に当接するように配設したことを特徴としている。

このように構成された本発明の電磁波シールド構造では、前述の熱伝導性電磁波シールドシートの絶縁層が筐体または板金に当接し、かつ、熱伝導層が電子部品に当接するので、前述のように、上記筐体または板金と上記導電層とが電磁波に対して独立した２枚の導体として作用し、良好に電磁波をシールドすることができる。また、熱伝導層が電子部品に当接するので、その電子部品で発生した熱を良好に放熱することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図１（Ａ）は、本発明が適用された熱伝導性電磁波シールドシート（以下、単に電磁波シールドシートという）１の構成を表す平面図であり、図１（Ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図である。図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、本実施の形態の電磁波シールドシート１は、平面視略正方形で厚さ２ｍｍの直方体状の熱伝導層３に、平面視が熱伝導層３よりも一回り小さい略正方形で厚さ０．０３５ｍｍの導電層５と、平面視が熱伝導層３と同様で厚さが０．０５ｍｍの絶縁層７とを順次積層して構成されている。

以下、各層の構成について詳細に説明する。熱伝導層３は、シリコーンゴム等の柔軟性物質にソフトフェライト等の熱伝導フィラーを充填して構成されている。導電層５は、Ｃｕ，Ａｌ等の金属からなる箔によって構成されているが、導電性の磁性材料からなる磁性箔やシリコーンゴム等にＡｇ，カーボンなどの導電性材料を混合したシートによって構成されてもよい。絶縁層７は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＰ（ポリプロピレン），ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），ポリイミド，シリコーンなどのシート、若しくは、それらの基材にアクリル系粘着剤を塗布して両面粘着テープとされたものなどによって構成され、導電層５の表面からはみ出した周縁部が熱伝導層３に貼着されている。なお、絶縁層７の熱伝導層３への貼着は、その熱伝導層３の自己貼着性（いわゆるタック性）によってなされてもよく、絶縁層７と導電層５との固定も含め、適宜の粘着剤，接着剤等を介してなされてもよい。

このように構成された電磁波シールドシート１は、上記各層の積層方向に押圧されると、導電層５の端縁外周で熱伝導層３が盛り上がり、図１（Ｃ）に例示するように、導電層５の表面と同一平面状に配設されて絶縁層７に密着する。そして、このような電磁波シールドシート１は、例えば、図２（Ａ）に例示するように、基板９１上に設けられたＩＣ等の電子部品９３（トランジスタ，コネクタ等であってもよい）の表面と電子機器のシールド板や筐体などの板金９５との間に装着される。すなわち、電磁波シールドシート１は、熱伝導層３が電子部品９３の表面に当接し、絶縁層７が板金９５に当接するように、押圧状に挟んで装着されるのである。

こうすることにより、導電層５は板金９５と直接接触せず、絶縁層７を挟んで電気的に隔離される。このため、板金９５と導電層５とは、電磁波に対して独立した２枚の導体として作用し、良好に電磁波をシールド（遮蔽）することができる。しかも、本実施の形態では、絶縁層７として熱伝導層３よりも誘電率の低いものを使用することができるので、次のように極めて顕著な電磁波シールド効果を呈することができる。

図３は、磁性材料を熱伝導フィラーとして充填されたものを熱伝導層３として使用し（εｒ’＝８）、導電層５として銅箔を使用し、その導電層５の有無、絶縁層７の有無、その絶縁層７の誘電率εｒ’が４０であるか３であるか、などに応じた電磁波シールド効果を相違を表すグラフである。実験データは、電子部品９３と板金９５との間に図２（Ａ）のように挟んで測定された。なお、各層の厚さは前述のように２ｍｍ，０．０３５ｍｍ，０．０５ｍｍとした。また、熱伝導層３の誘電率は、εｒ’＝７〜４０であってもよい。

図３に示すように、εｒ’が３の絶縁層７を設けることで電磁波シールド効果が飛躍的に向上した。これは、誘電率の小さい絶縁層７が、板金９５と導電層５との間に挟まれたことにより、板金９５と導電層５とは互いに良好に絶縁され、電磁波に対して独立した２枚の導体として作用したためと考えられる。特に、液晶テレビ等の薄型の電子機器では、ＩＣ等からの放射ノイズが板金等に伝わり再放射してしまうことが問題となっており、本実施の形態は特に有効である。なお、絶縁層７のεｒ’が５以下であれば、同様の特性が予測され、前述した絶縁層７の構成材料はいずれもεｒ’が５以下である。

また、図２（Ａ）に示した電磁波シールド構造では、電磁波シールドシート１が各層の積層方向へ押圧されることにより、熱伝導層３と絶縁層７とが導電層５の端縁外周で当接し合う。このため、導電層５が熱伝導層３と絶縁層７とによって外周全体を覆われる。また、この状態では、熱伝導層３が絶縁層７と直接密に接触しているため、電子部品９３で発生した熱を板金９５へ迅速に伝達して極めて良好に放熱を行うことができる。なお、電子部品９３が、ＩＣパッケージ上に放熱板が設けられているものである場合、上記放熱効果は一層顕著に表れる。更に、導電層５が熱伝導層３と絶縁層７とによって全体を覆われることにより、回路を構成する導電部と導電層５とが短絡するのも防止できる。

しかも、熱伝導層３は良好な柔軟性を有しており、絶縁層７よりも充分に厚く構成されているため、導電層５は電子部品９３に対して自由に変位することができ絶縁層７を介して板金９５に良好に密着する。このため、一層良好な電磁波シールド効果及び放熱効果が得られ、電磁波シールドシート１の装着も容易となる。

ここで、上記のように導電層５を電磁波シールドシート１の上記積層方向の片側に偏って配設したことによる効果を実験した。実験では、厚さ２ｍｍの熱伝導層３を２枚重ねた上に厚さ０．０２５ｍｍの導電層５を重ねたものと、上記２枚の熱伝導層３（厚さ２ｍｍ）の間に上記厚さ０．０２５ｍｍの導電層５を挟んだものとで、硬度を比較した。前者はアスカーＣ硬度が２２で、後者はアスカーＣ硬度が４３であった。この実験からも分かるように、電磁波シールドシート１のように導電層５を積層方向に偏って配設することによってその装着性を向上させ、使用時の圧縮力も低減することができる。

また、電磁波シールドシート１のような構成を採用した場合、製造も容易になる。更に、電磁波シールドシート１では、熱伝導層３と絶縁層７とを異なる材料で構成しているため、表裏の判別も容易になる。更に、絶縁層７の粘着性有無を選択することで、有の場合は対策箇所への貼り付けによる固定が可能となり、無の場合は、その部分を持って装着作業等を行うことにより作業も容易になる。

なお、電磁波シールドシート１の装着方法は、上記以外にも種々考えることができる。例えば、図２（Ｂ）に例示するように、電子部品９３の表面に他の熱伝導層９７を挟んでもう１枚の板金９５を配設し、その表面に、電磁波シールドシート１を挟んで板金９５を配設してもよい。この場合、２枚の板金９５，９５と導電層５とにより、一層良好に電磁波をシールドすることができる。なお、この場合、電磁波シールドシート１のどちら側を電子部品９３側に向けてもよいが、図２（Ｂ）の例では、電子部品９３に近い側の板金９５に絶縁層７を当接させている。この場合、電子部品９３の近傍に多くの導体を配設して一層良好に電磁波をシールドすることができる。

更に、図２（Ｃ）に例示するように、基板９１を挟んで電子部品９３と対向する位置に、熱伝導層３が基板９１に当接するように電磁波シールドシート１を配設し、電子部品９３の裏側に配設された板金９５に絶縁層７を当接させてもよい。

また、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、各層の厚さや形状は種々に変更することができる。但し、各層の厚さの好ましい範囲は、導電層５が電磁波シールドシート１の全体の厚さの１．２５〜１０％、絶縁層７が電磁波シールドシート１の全体の厚さの０．８〜１０％である。更に、絶縁層７は、１０² Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有するものが望ましい。

また、図４（Ａ）の平面図及び図４（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図に示す電磁波シールドシート１１のように、電磁波シールドシート１を面方向（上記積層方向と直交する方向）に複数並べた形状としてもよい。このような構成は、表面積の広い電子部品を被覆するのに適している。

また、図５（Ａ）に断面図を示す電磁波シールドシート２１のように、導電層５及び絶縁層７は熱伝導層３の両面に設けてもよく、この場合、表裏の区別をなくすことができる。更に、図５（Ｂ）に断面図を示す電磁波シールドシート３１のように、２枚の導電層５，５を粘着層９を挟んで重ねたものを熱伝導層３と絶縁層７との間に配設してもよい。この場合、粘着層９によって２枚の導電層５，５が絶縁されるため、一層良好な電磁波シールド効果が生じる。

更に、図６（Ａ）の平面図及び図６（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図に示す電磁波シールドシート４１のように、絶縁層７は導電層５の表面のみに、適宜の粘着剤または接着剤を介して積層してもよい。この場合も、積層方向への押圧時には、図６（Ｃ）に例示するように導電層５が熱伝導層３と絶縁層７とによって外周全体を覆われ、上記実施の形態と同様の効果が生じる。

また、図７（Ａ）に断面図を示す電磁波シールドシート５１のように、熱伝導層３，導電層５，絶縁層７は平面視同一形状であってもよい。この場合、熱伝導層３が充分な柔軟性を有していれば、積層方向への押圧時には、図７（Ｂ）に例示するように熱伝導層３が絶縁層７の表面と同一平面上まで盛り上がる。このため、導電層５が熱伝導層３と絶縁層７とによって外周全体を覆われ、上記実施の形態と同様の効果が生じる。更に、この場合、導電層５の外周では基板９１と板金９５と（いずれも図２参照）の間に熱伝導層３のみが存在するので、一層良好に放熱を行うことができる。

また、図７（Ｃ）に断面図を示す電磁波シールドシート６１のように、電磁波シールドシート１とほぼ同様の構成であっても、熱伝導層３が充分な柔軟性を有していれば、積層方向への押圧時には、図７（Ｄ）に例示するように熱伝導層３が絶縁層７の表面と同一平面上まで盛り上がる。従って、この場合、図７（Ａ）の実施の形態とほぼ同様の効果が生じる。

また更に、熱伝導層３として、電磁波シールド性のために母材となる樹脂に熱伝導材料と磁性材料を混合したもの、または誘電材料を混合したもの、あるいはそれぞれを組み合わせたものを使用しても良い。樹脂としてはシリコーン、アクリル、ウレタン、ＥＰＤＭ、ＮＢＲなどが使用できる。

上記熱伝導材料としては、アルミナ、マグネシア、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、黒鉛などが使用でき、上記磁性材料としては、ソフトフェライト、ハードフェライト、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、アモルファス、Ｆｅ基ナノ結晶体などが使用でき、上記誘電材料としてはチタン酸バリウム、炭化ケイ素、カーボン、ソフトフェライトなどが使用できる。

その他、母材としてシリコーン、アクリルブチルゴム、ウレタン、スチレン系などの熱可塑性エラストマーを用いることで防振性も同時に得られる。

本発明が適用された熱伝導性電磁波シールドシートの構成を表す平面図及び断面図である。 その熱伝導性電磁波シールドシートを使用した電磁波シールド構造の構成を表す断面図である。 上記熱伝導性電磁波シールドシートの効果を表す説明図である。 上記熱伝導性電磁波シールドシートの変形例の構成を表す平面図及び断面図である。 上記熱伝導性電磁波シールドシートの他の変形例の構成を表す断面図である。 上記熱伝導性電磁波シールドシートの更なる変形例の構成を表す平面図及び断面図である。 上記熱伝導性電磁波シールドシートの更なる変形例の構成を表す断面図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１，４１，５１，６１…熱伝導性電磁波シールドシート
３…熱伝導層 ５…導電層 ７…絶縁層 ９…粘着層
９１…基板 ９３…電子部品 ９５…板金

Claims (5)

1. 熱伝導層，導電層，及び絶縁層を順次積層して構成され、少なくとも上記積層方向への押圧時に、上記熱伝導層と上記絶縁層とが上記導電層の端縁外周で当接し合うことにより、上記導電層が上記熱伝導層と上記絶縁層とによって外周全体を覆われることを特徴とする熱伝導性電磁波シールドシート。
2. 上記絶縁層が上記熱伝導層よりも薄く、上記導電層が、上記熱伝導層側よりも上記積層方向に上記絶縁層側に偏って配設されたことを特徴とする請求項１記載の熱伝導性電磁波シールドシート。
3. 上記絶縁層の誘電率が、上記熱伝導層の誘電率よりも小さいことを特徴とする請求項１または２記載の熱伝導性電磁波シールドシート。
4. 上記熱伝導層が、熱伝導フィラーを充填された柔軟性物質により構成され、上記導電層が金属箔または磁性箔によって構成され、上記絶縁層が樹脂フィルムによって構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱伝導性電磁波シールドシート。
5. 放熱作用を有する筐体または板金と、電子部品との間に、請求項１〜４のいずれかに記載の熱伝導性電磁波シールドシートを、上記絶縁層が上記筐体または板金に当接し、かつ、上記熱伝導層が上記電子部品に当接するように配設したことを特徴とする電磁波シールド構造。