JP2012015311A - シールドフィルム及びシールド配線板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シールドフィルムは、熱硬化性樹脂と硬化剤とを含有するバインダー樹脂に導電性フィラーが分散してなる導電性接着層が、保護層に積層されてなるものである。導電性接着層は、硬化剤による熱硬化性樹脂の硬化反応を促進するための第1の硬化触媒を含有する。他方、保護層は、導電性接着層における硬化剤による熱硬化性樹脂の硬化反応を促進するための硬化触媒であって、第1の硬化触媒より活性化開始温度の低い第2の硬化触媒を含有している。
【選択図】図1
Description
1)剥離シートに、比較的高い沸点を有するトリグライムやγ−ブチロラクトンなどを溶媒とする絶縁層(保護層)形成用塗料を塗布し、加熱乾燥し、剥離シート上に絶縁層が形成された絶縁シートを作成する。
2)エポキシ樹脂に酸無水物系の硬化剤とイミダゾール系の硬化触媒と導電粒子と比較的高い沸点を有する溶媒とを混合してなる導電性接着層形成用塗料を別の剥離シート上に塗布し加熱乾燥し、剥離シート上に導電性接着層が形成された導電性接着シートを作成する。
3)絶縁シートの絶縁層と導電性接着シートの導電接着層とを加熱して貼り合わせ、それにより2枚の剥離シートで挟持されたシールドフィルムを得ている。
(1)導電性接着層形成の際の加熱乾燥時にはエポキシ樹脂の熱硬化を防止することができること;
(2)シールドフィルムを回路基板に熱接着する際には、保護層の硬化触媒により導電性接着層のエポキシ樹脂と硬化剤とを熱硬化させることができること;及び
(3)導電性接着層形成用塗料に、保護層に含有させる硬化触媒よりも活性化開始温度が高く、導電性接着層形成の際の加熱乾燥時には潜在性を保持している硬化触媒を配合しておくことにより、シールドフィルムの回路基板への熱接着時に十二分に硬化させることができること
を見出し、その知見に基づき本発明を完成させた。
該導電性接着層が、硬化剤による熱硬化性樹脂の硬化反応を促進するための第1の硬化触媒を含有し、
該保護層が、導電性接着層における硬化剤による熱硬化性樹脂の硬化反応を促進するための硬化触媒であって、第1の硬化触媒より活性化開始温度の低い第2の硬化触媒を含有していることを特徴とするシールドフィルムを提供する。
第1の剥離基材に第2の硬化触媒を含有する保護層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより保護層を形成する工程;
第2の剥離基材に、熱硬化型樹脂と硬化剤と第1の硬化触媒とを含有するバインダー樹脂と導電性フィラーとを含有する導電性接着層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより導電性接着層を形成する工程;
形成された保護層と導電性接着層とを互いに貼り合わせることによりシールドフィルムを形成する工程
を有することを特徴とする製造方法を提供する。
第1の剥離基材に第2の硬化触媒を含有する保護層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより保護層を形成する工程;
第2の剥離基材に、第1の硬化触媒溶液を塗布し、乾燥し、更に熱硬化型樹脂と硬化剤とを含有するバインダー樹脂と導電性フィラーとを含有する導電性接着層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより導電性接着層を形成する工程、又は第2の剥離基材に、熱硬化型樹脂と硬化剤とを含有するバインダー樹脂と導電性フィラーとを含有する導電性接着層形成用塗料を塗布し、乾燥し、更に第1の硬化触媒溶液を塗布し、乾燥することにより導電性接着層を形成する工程;
形成された保護層と導電性接着層とを互いに貼り合わせることによりシールドフィルムを形成する工程
を有することを特徴とする製造方法を提供する。
これらの硬化触媒については、硬化させる熱可塑性樹脂の種類や併用する硬化剤の種類等に応じて公知の硬化触媒の中から選択することができるが、この選択の主たる基準となる要素として、潜在性を考慮して硬化触媒の活性化開始温度を選択する。ここで、活性化開始温度とは、硬化反応が活性化し始める温度という意味であり、示差走査熱量計(DSC)により測定することができる。
本発明のシールドフィルム10を構成する導電性接着層4は、前述したように、シールドフィルム10を配線板などの被着体に貼着させ、且つ電磁波シールド性を発揮する層である。この導電性接着層4は、導電性フィラー2が、熱可塑性樹脂と硬化剤とを含有するバインダー樹脂3に分散してなるものであり、更に、熱硬化性樹脂の硬化剤による硬化反応を促進するための第1の硬化触媒を含有する。
導電性接着層4を構成するバインダー樹脂3には、シールドフィルムの導通信頼性を確保すべく、熱硬化性を導電性接着層4に付与するために、種々の熱硬化性樹脂とそのための硬化剤とを配合することができる。特に好ましい熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用することができる。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等を使用することができる。これらは液状であっても固形状であってもよい。また、エポキシ樹脂用の硬化剤としては、公知の硬化剤(例えば、アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、ポリメルカプタン系硬化剤、酸無水物系硬化剤等)を挙げることができる。中でも、硬化温度が相対的に高いものの、ポットライフが比較的長く、バランスのよい電気的特性、化学的特性及び機械的特性の硬化物を与えることできる酸無水物系硬化剤(例えば、無水フタル酸等の芳香族酸無水物、テトラヒドロ無水フタル酸等の脂環式酸無水物、無水コハク酸等の脂肪族酸無水物)を好ましく使用することができる。中でも、室温で低粘度な液体であることから、脂環式酸無水物を好ましく使用することができる。
本発明では、シロキサン残基含有ポリイミドを導電性接着層4を構成するバインダー樹脂3に配合することが好ましい。この樹脂は熱可塑性であり、しかも溶融時の流動性向上に寄与するシロキサン残基を有する。また、難燃性に寄与するイミド結合とベンゼン環とを有している。従って、本発明のシールドフィルムは、ハンダリフロー処理時にリンが析出する可能性はない。また、配線板のグランド開口が小さい場合でも、グランド回路と導電接着層との間の導通信頼性を向上させることができ、良好な電磁波シールド性を実現することができる。しかも、良好な難燃性を実現することができる。
本発明で使用することのできるシロキサン残基含有ポリイミドとしては、公知の方法で製造したものを使用することもできるが、少なくともテトラカルボン酸二無水物とシロキサンジアミンとを反応させてシロキサンポリイミド樹脂を製造する方法による得られたものを好ましく使用することができる。具体的には、以下の工程(a)〜(c)を有する製造方法により得られたものを好ましく使用することができる。
(b)工程(a)で得られた反応混合物を減圧濃縮して反応濃縮物を得る工程;及び
(c)工程(b)で得られた反応濃縮物に、溶媒とシロキサン非含有ジアミンとを添加し、シロキサン非含有ジアミンと反応濃縮物中の酸無水物末端シロキサンイミドオリゴマーとをイミド化反応させ、又は溶媒と第2のテトラカルボン酸二無水物とを添加し、第2のテトラカルボン酸二無水物と反応濃縮物中のアミン末端シロキサンイミドオリゴマーとをイミド化反応させ、それによりシロキサンポリイミド樹脂を得る工程。
まず、溶媒中で第1のテトラカルボン酸二無水物とシロキサンジアミンとを還流条件下でイミド化反応させて酸無水物末端又はアミン末端シロキサンイミドオリゴマーを含む反応混合物を得る。
工程(a)の反応終了後、工程(a)で得られた反応混合物を減圧濃縮して反応濃縮物を得る。この工程(b)は、工程(a)で使用するシロキサンジアミン中に環状シロキサンオリゴマーが不純物として含有されていた場合に、その環状シロキサンオリゴマーを除去する工程となる。即ち、減圧濃縮することにより、溶媒と微量の水と共に、揮発性の環状シロキサンオリゴマー、更に遊離シロキサン化合物(例えば低分子量シロキサンモノアミン、低分子量シロキサン)とを効率よく除去することができる。この減圧濃縮の際の温度は、低すぎると環状シロキサンまたは遊離シロキサン化合物の除去効率が悪化するので、工程(a)のイミド化反応温度と同温または、大気圧での溶剤沸点温度とすることが好ましい。
次に、工程(b)で得られた反応濃縮物が酸無水物末端シロキサンイミドオリゴマーである場合には、反応濃縮物に、溶媒とシロキサン非含有ジアミンとを添加し、シロキサン非含有ジアミンと酸無水物末端シロキサンイミドオリゴマーとをイミド化反応させ、それによりシロキサン残基含有ポリイミドを得る。この場合、必要に応じてシロキサン非含有ジアミンと共に第2のテトラカルボン酸二無水物を添加してもよい。
本発明において使用する導電性フィラー2としては、いわゆる導電ペーストに使用されているような導電性フィラーを使用することができる。例えば、扁平な銀、銅などの金属粉、銀コート銅粉等の金属コート金属粉、扁平スチレン粒子コアのNiコート、Auフラッシュメッキ物等の金属コート樹脂粉等を使用することができる。異方性導電接着剤において使用されているような球状の導電性粒子も使用することが可能である。両者を混合して使用してもよい。
本発明における導電性接着層4には、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂、着色剤、防腐剤、分散剤等を必要に応じて含有させることができる。
(III)保護層1
本発明のシールドフィルム10を構成する保護層1は、シールドフィルムを配線板などの被着体に適用した際に、外表面に位置するものであり、被着体の外部から力や湿度などから保護する機能を有するものであり、前述した導電性接着層4の支持体としても機能するものである。
本発明のシールドフィルムは、常法に従って製造することができる。例えば、保護層に導電接着層を直接塗布形成して製造することができる。例えば、シロキサン残基含有ポリイミド、導電性フィラー、更にエポキシ樹脂及びエポキシ樹脂用の硬化剤、更に第1の硬化触媒をトルエン等の溶剤溶媒と共に、公知のミキサーを用いて均一に混合することにより導電性接着層形成用ワニスを調製し、得られたワニスを、第2の硬化助剤を含有している樹脂フィルム(保護層1に相当)に塗布・乾燥することにより製造することができる。必要に応じ、シールドフィルムの導電性接着層側に、更に、剥離シートを積層してもよい。また、保護層1となる樹脂フィルムとして、剥離PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に、シロキサン残基含有ポリイミドワニスやそれにエポキシ樹脂や他の熱可塑性樹脂を混合した樹脂液を塗布・乾燥することにより得た剥離PET付き保護層フィルムを使用することもできる。
第1の剥離基材に第2の硬化触媒を含有する保護層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより保護層を形成する工程;
第2の剥離基材に、熱硬化型樹脂と硬化剤と第1の硬化触媒とを含有するバインダー樹脂と導電性フィラーとを含有する導電性接着層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより導電性接着層を形成する工程;
形成された保護層と導電性接着層とを互いに貼り合わせることによりシールドフィルムを形成する工程
を有することを特徴とする製造方法により製造することができる。
第1の剥離基材に第2の硬化触媒を含有する保護層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより保護層を形成する工程;
第2の剥離基材に、第1の硬化触媒溶液を塗布し、乾燥し、更に熱硬化型樹脂と硬化剤とを含有するバインダー樹脂と導電性フィラーとを含有する導電性接着層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより導電性接着層を形成する工程、又は第2の剥離基材に、熱硬化型樹脂と硬化剤とを含有するバインダー樹脂と導電性フィラーとを含有する導電性接着層形成用塗料を塗布し、乾燥し、更に第1の硬化触媒溶液を塗布し、乾燥することにより導電性接着層を形成する工程;
形成された保護層と導電性接着層とを互いに貼り合わせることによりシールドフィルムを形成する工程
を有することを特徴とする製造方法により製造することができる。
以上説明した本発明のシールドフィルムは、グランド配線が形成された配線板を電磁波シールドするために好ましく使用することができる。図3にシールド配線板30の平面透視図を示す。このシールド配線板30は、フレキシブル基板、ガラスエポキシ基板等の公知の配線板31上にグランド配線32が形成されており、更にその上にポリイミドフィルムなどの厚さ10〜37μmのカバーコート層33が積層されている。カバーコート層33には、グランド配線32まで、0.2〜1.8μm径のグランド開口34が形成されている。そして、配線板31のカバーコート33に対し、シールドフィルム35が、その導電性接着層側から熱プレスにより十分な強度で貼着され且つグランド開口34に押しこまれている。また、配線板31の端部には導通計測用開口36が形成されている。
図2のシロキサン残基含有ポリイミド用合成装置の反応容器(20L)に、4372.65g(3.24mol)のジアミノシロキサン(アミン当量675g/mol、X−22−9409、信越化学工業製)と、1994.54g(5.54mol)の3,3′,4,4′−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物(リカシッドDSDA、新日本理化製;純度99.6%)と、3000gのトリグライムと、1100gのトルエンとを投入し、混合物を2時間十分に攪拌した。その後、185℃まで昇温させ、2時間その温度を保ち、凝縮トラップ槽で水を回収しながら、反応液を還流攪拌した。
参考例1で調製したシロキサン残基含有ポリイミドワニスを、トリグライムとγ−ブチロラクトンとの9:1(質量比)の混合溶媒で樹脂割合が48質量%となるように希釈した。得られたシロキサン残基含有ポリイミドワニス希釈液208質量部(樹脂分100質量部相当)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(iER828、三菱化学(株))101質量部、反応性希釈剤(デナコールEX−192、ナガセケムテックス(株))14質量部、酸無水物硬化剤(リカシットMH−700、新日本理化(株))100質量部、硬化触媒(キュアゾールC11Z−A、四国化成工業(株))0.1質量部、及び導電性フィラー(銀コート銅粉、Agコート1400YP、三井金属鉱業(株))1120質量部を均一に混合することにより導電性接着層形成用塗料を調製した。得られた塗料を、剥離PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に、バーコーターで乾燥厚が12μmとなるように塗布し、140℃で乾燥することにより剥離PETフィルム付き導電性接着層を形成した。
導電接着層及び保護層のいずれにも硬化触媒を配合しない以外は、実施例1と同様にしてシールドフィルムを作成した。
保護層には硬化触媒を配合せず、且つ導電性接着層へはキュアゾールC11Z−Aに代えてキュアゾール2E4MZを1質量部使用すること以外は、実施例1と同様にしてシールドフィルムを作成した。
保護層には硬化触媒を配合しないこと以外は、実施例1と同様にしてシールドフィルムを作成した。
導電接着層及び保護層のいずれにも硬化触媒を配合しない以外は、実施例1と同様にしてシールドフィルムを作成した。
導電接着層には硬化触媒を配合しない以外は、実施例1と同様にしてシールドフィルムを作成した。
実施例1シールドフィルムを、導電性接着層側の剥離PETフィルムを剥がした後に、導電性接着層側から、図3に示すような、グランド配線32に対して表1に示す大きさのグランド開口34が形成されたカバーコート層33を有する配線板31に仮貼りし、真空高温プレス(170℃、2MPa、60分)により、導電性接着層をグランド開口34内に押し込みつつ熱硬化させることにより配線板31上にシールドフィルム35を積層し、シールド配線板を得た。ここで、カバーコート層33の両端部に、導通計測用開口36を形成した。なお、各開口底部のグランド配線には、1〜6μm厚の無電解ニッケルメッキ層を形成し、更に0.03〜0.15μm厚の無電解金メッキ層を形成した。
比較例1〜4で作成したシールドフィルムを使用すること以外、実施例2と同様にして比較例5〜8のシールド配線板を作成した。
(シールド配線板の初期導通抵抗値測定)
実施例2及び比較例5〜8で得られたシールド配線板について、初期導通抵抗を測定した。グランド径0.8〜1.8mmで測定し、平均値を表2に示す。実用上、導通抵抗値は1Ω以下であることが望ましい。
初期導通抵抗値測定を行ったシールド配線板を、30℃で70%RHの雰囲気に24時間放置して吸湿させた後、予備加熱160℃±10℃で60〜90秒、220℃以上で60秒〜90秒、ピーク温度250℃〜260℃に設定されたハンダリフロー炉を通過させ、初期導通抵抗値測定の場合と同様に、導通抵抗値を測定した。平均値を表2に示す。実用上、導通抵抗値は1Ω以下であることが望ましい。
シールドフィルムが接着される被着面として、(a)12μm厚の銅箔に20μm厚のポリイミド層が積層されたフレキシブルプリント基板用銅張積層板(CCL)(エスパネックスM、新日鐵化学(株))の銅箔面、この積層板の銅箔面に更に30〜150nm厚の無電解金メッキを施した積層板の金メッキ面、またはこの積層板の銅箔をエッチングで除去して露出したポリイミド面に対し、シールドフィルムの導電性接着層を貼り付け、そのシールドフィルムの接着性を、15mm各のJIS K5400に準拠したクロスカット試験により評価した。シールドフィルムの剥離が全く観察されない場合を良好「G」と評価し、剥離が観察された場合を不良「NG」と評価した。得られた結果を表3に示す。
シールドフィルムを50℃の恒温槽中に保存したものを一日に一回、初期接着性評価と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。表4中の数字は、最初に剥離が観察された保存日数である。保存は20日まで行った。従って、本試験評価では「20日」という日数がもっとも好ましい結果である。
2 導電性フィラー
3 バインダー樹脂
4 導電性接着層
10 シールドフィルム
30 シールド配線板
31 配線板
32 グランド配線
33 カバーコート層
34 グランド開口
35 シールドフィルム
36 導通計測用開口
Claims (17)
- 熱硬化性樹脂と硬化剤とを含有するバインダー樹脂に導電性フィラーが分散してなる導電性接着層が、保護層に積層されてなるシールドフィルムにおいて、
該導電性接着層が、硬化剤による熱硬化性樹脂の硬化反応を促進するための第1の硬化触媒を含有し、
該保護層が、導電性接着層における硬化剤による熱硬化性樹脂の硬化反応を促進するための硬化触媒であって、第1の硬化触媒より活性化開始温度の低い第2の硬化触媒を含有していることを特徴とするシールドフィルム。 - 第1の硬化触媒が、導電性接着層全体に混合されている請求項1記載のシールドフィルム。
- 第1の硬化触媒が、導電性接着層のいずれかの表面に偏在している請求項1記載のシールドフィルム。
- 導電性接着層のバインダー樹脂が、シロキサン残基含有ポリイミドを含有する請求項1〜3のいずれかに記載のシールドフィルム。
- 保護層が、シロキサン残基含有ポリイミドを含有する請求項4記載のシールドフィルム。
- 導電性接着層を構成するバインダー樹脂が含有する熱可塑性樹脂が、エポキシ樹脂であり、硬化剤がエポキシ樹脂用硬化剤である請求項1〜7のいずれかに記載のシールドフィルム。
- エポキシ樹脂用硬化剤が、酸無水物系硬化剤である請求項8記載のシールドフィルム。
- 導電性接着層を構成するバインダー樹脂が、シロキサン残基含有ポリイミド100質量部に対し、エポキシ樹脂を65〜230質量部、エポキシ樹脂用硬化剤を45〜150質量部、第1の硬化触媒0.01〜2質量部の割合で含有する請求項6〜8のいずれかに記載のシールドフィルム。
- 保護層が、シロキサン残基含有ポリイミド100質量部に対し、第2の硬化触媒0.1〜2質量部の割合で含有する請求項6〜8のいずれかに記載のシールドフィルム。
- 第1の硬化触媒が、2−エチル−4−メチルイミダゾールであり、第2の硬化触媒が、2,4−ジアミノ−6−[2′−ウンデシルイミダゾリル−(1′)]−エチル−s−トリアジンである請求項8〜11のいずれかに記載のシールドフィルム。
- シロキサン残基含有ポリイミドが、少なくともテトラカルボン酸二無水物とシロキサンジアミンとを反応させてシロキサンポリイミド樹脂を製造する方法であって、以下の工程(a)〜(c):
(a)溶媒中で第1のテトラカルボン酸二無水物とシロキサンジアミンとを還流条件下でイミド化反応させて酸無水物末端又はアミン末端シロキサンイミドオリゴマーを含む反応混合物を得る工程
(b)工程(a)で得られた反応混合物を減圧濃縮して反応濃縮物を得る工程
(c)工程(b)で得られた反応濃縮物に、溶媒とシロキサン非含有ジアミンとを添加し、シロキサン非含有ジアミンと反応濃縮物中の酸無水物末端シロキサンイミドオリゴマーとをイミド化反応させ、又は溶媒と第2のテトラカルボン酸二無水物とを添加し、第2のテトラカルボン酸二無水物と反応濃縮物中のアミン末端シロキサンイミドオリゴマーとをイミド化反応させ、それによりシロキサンポリイミド樹脂を得る工程
を有する製造方法により製造されたものである請求項1記載のシールドフィルム。 - 請求項2記載のシールドフィルムの製造方法であって、以下の工程:
第1の剥離基材に第2の硬化触媒を含有する保護層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより保護層を形成する工程;
第2の剥離基材に、熱硬化型樹脂と硬化剤と第1の硬化触媒とを含有するバインダー樹脂と導電性フィラーとを含有する導電性接着層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより導電性接着層を形成する工程;
形成された保護層と導電性接着層とを互いに貼り合わせることによりシールドフィルムを形成する工程
を有することを特徴とする製造方法。 - 請求項3記載のシールドフィルムの製造方法であって、以下の工程:
第1の剥離基材に第2の硬化触媒を含有する保護層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより保護層を形成する工程;
第2の剥離基材に、第1の硬化触媒溶液を塗布し乾燥し、更に熱硬化型樹脂と硬化剤とを含有するバインダー樹脂と導電性フィラーとを含有する導電性接着層形成用塗料を塗布し、乾燥することにより導電性接着層を形成する工程、又は第2の剥離基材に、熱硬化型樹脂と硬化剤とを含有するバインダー樹脂と導電性フィラーとを含有する導電性接着層形成用塗料を塗布し、乾燥し、更に第1の硬化触媒溶液を塗布し、乾燥することにより導電性接着層を形成する工程;
形成された保護層と導電性接着層とを互いに貼り合わせることによりシールドフィルムを形成する工程
を有することを特徴とする製造方法。 - 保護層形成用塗料及び導電性接着層形成用塗料が、シロキサン残基含有ポリイミドを含有する請求項14又は15記載の製造方法。
- グランド配線が形成された配線板上に、グランド配線と導通するように、請求項1〜12のいずれかに記載のシールドフィルムがその導電性接着層により積層されていることを特徴とするシールド配線板。
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