JP2015133474A - 電磁波シールドフィルム及びシールドフィルムを含む回路基板の作製方法 - Google Patents

電磁波シールドフィルム及びシールドフィルムを含む回路基板の作製方法 Download PDF

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Abstract

【課題】回路基板の湾曲性能を改善可能であるとともに、高シールド性能、低挿入損失を実現する。【解決手段】電磁波シールドフィルムは、少なくとも一層の電磁シールド層２を含み、前記電磁シールド層２の一方は絶縁層１であり、他方はフィルム層３である。プリント回路基板５には基層５１が設けられている。電磁シールドフィルムを用いた回路基板の作製方法は、１）電磁シールドフィルムと回路基板５を厚み方向において熱圧硬化するステップと、２）フィルム層３に対し電磁シールド層２の粗化面を貫通させることで接地を実現するステップ、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、電磁波シールドフィルムおよびシールドフィルムを含む回路基板の作製方法に関する。
電子産業の急速な発展に伴い、電子製品における小型化・軽量化・実装の高密度がいっそう進み、フレキシブル回路基板の進歩が大いに後押しされた結果、デバイス装置と配線の一体化接続が実現している。フレキシブル回路基板は、携帯電話、液晶表示、通信、宇宙産業等の分野に広く応用可能である。
国際市場に後押しされて、フレキシブル回路基板市場においては機能フレキシブル回路基板が主体となっており、機能フレキシブル回路基板の重要な指標としては電磁シールド(ＥＭＩ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ)があげられる。携帯電話等の通信機器機能の統一に伴い、モジュールは高周波化・高速化が急激に進んでいる。例えば、携帯電話機能の場合、従来からの音声配信機能のほか、カメラ機能が必須の機能となっており、ＷＬＡＮ、ＧＰＳおよびインターネット機能も普及している。さらには将来的なセンサモジュールの統一もあいまって、モジュールの急速な高周波化・高速化傾向はいっそう不可避となっている。高周波および高速駆動によりもたらされるモジュール内外の電磁干渉や信号送信における減衰、すなわち挿入損失やジッターといった問題は、次第に深刻化していくものと考えられる。
現在、回路基板用シールドフィルムとしては、主に次の構造がある。
１）絶縁層の表面に金属層が形成され、金属層の表面に導電接着剤層が形成された構造。
２）金属層の表面に導電接着剤層が形成された構造。
構造１）と２）については、２）では金属層の表面に絶縁層が形成されていないだけで、本質的な違いはない。
３）絶縁層の表面に全方向の導電接着剤層が形成された構造。
以上の構造は、複数の異なる構造に細分化される。例えば、金属層の厚み、金属層数、金属層形態（グリッド状または碁盤状）、金属層の形成方式、特殊な要求に応じた金属層間のスペーサ層形成、および導電接着剤の種類、導電性粒子の種類によって、シールドフィルムには多くの構造が存在する。しかし、上述の構造はいずれも導電接着剤層を有しており、導電接着剤層は回路基板の挿入損失を増大させてしまう。また、導電性金属粒子は回路基板の湾曲性能を低下させる。構造３）は金属層を有していないが、シールド性能が劣り、挿入損失が大きい。
これに対し、本発明のシールドフィルムにおける金属層は厚み０．１〜６μｍときわめて薄く、回路基板の湾曲性能を改善可能であるとともに、高シールド性能、低挿入損失を実現する。導電接着剤の導電性粒子は挿入損失を増大する恐れがあるため、本発明のフィルム層は導電性粒子を含まず、新型の電磁波シールドフィルムを回路基板に圧着し、それぞれ以下の方式を用いることで接地を実現する。
１）フィルム層に対してシールドフィルムにおける電磁シールド層の粗化面を貫通させ、回路基板の基層と接続させることで接地を実現する。
２）電磁シールドフィルム全体に対して導電性物質を貫通させ、回路基板の基層と接続させることで接地を実現する。
３）回路基板の機械的穿孔法またはレーザー穿孔法を用いて、シールドフィルムを含む回路基板に貫通孔または盲孔を形成し、孔をメタライゼーションすることで金属シールド層を形成し、回路基板の基層と連通させることで接地を実現する。
本発明は、電磁波シールドフィルムおよびシールドフィルムを含む回路基板の作製方法を提供することを目的とする。
本発明は、以下の技術案を用いる。
電磁波シールドフィルムは、少なくとも一層の電磁シールド層を含む。
前記電磁シールド層の一方は絶縁層であり、他方はフィルム層である。
前記電磁シールド層の厚みは０．１〜６μｍであり、前記電磁シールド層の材料は、金属材料、フェライト、カーボンナノチューブのいずれかであって、前記金属材料は、アルミニウム、チタン、亜鉛、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、銅、銀、金のうちいずれかの金属元素か、または、これら金属元素のうち少なくとも２種類からなる合金であり、前記絶縁層の厚みは１〜２５μｍであり、絶縁層は、ＰＰＳ薄膜層、ＰＥＮ薄膜層、ポリエステル薄膜層、ポリイミド薄膜層、エポキシ樹脂インクの硬化により形成された薄膜層、ポリウレタンインクの硬化により形成された薄膜層、変性アクリル樹脂の硬化により形成された薄膜層、ポリイミド樹脂の硬化によって形成された薄膜層のいずれかであり、前記フィルム層の厚みは１〜２５μｍであり、フィルム層の材料は、変性エポキシ樹脂類、アクリル酸類、変性ゴム類、変性熱可塑性ポリイミド類から選択される。
前記電磁シールド層の表面は平坦か、あるいは少なくとも一方の面が粗化されており、粗さは０．３〜５μｍである。
シールドフィルムを含むプリント回路基板は、電磁波シールドフィルムとプリント回路基板を厚み方向に密着させてなり、前記プリント回路基板には基層が設けられている。
シールドフィルムを含む回路基板の作製方法は、１）電磁シールドフィルムと回路基板を厚み方向において熱圧硬化するステップと、２）少なくとも一方の面が粗化された電磁シールド層を用い、フィルム層に対し当該粗化面を貫通させることで、当該粗化面の少なくとも一部を回路基板の基層と接続させて接地を実現し、製品を得るステップを含む。
シールドフィルムを含む回路基板の作製方法は、１）電磁シールドフィルムと回路基板を厚み方向において熱圧硬化するステップと、２）電磁シールドフィルム全体に対して導電性物質を貫通させ、回路基板の基層と接続させることで接地を実現して製品を得るステップを含む。
シールドフィルムを含む回路基板の作製方法は、１）電磁シールドフィルムと回路基板を厚み方向において熱圧硬化し、シールドフィルムを含む回路基板を形成するステップ、２）回路基板の機械的穿孔法またはレーザー穿孔法を用いて、シールドフィルムを含む回路基板に貫通孔または盲孔を形成するステップ、３）孔をメタライゼーションして電磁シールドフィルムの電磁シールド層と回路基板の基層を連通し、接地を実現して製品を得るステップ、を含む。
ステップ２）における電磁シールドフィルムに対して導電性物質を貫通させるとは、シールドフィルム全体に対して導電性粒子を貫通させることである。
前記回路基板は、可撓性の片面、２面、多層板、可撓性・剛性混合板のいずれかである。
本発明によれば、シールドフィルムのフィルム層には導電性粒子が含まれないため、コストダウンおよび挿入損失の抑制が可能であり、電子製品における高速化・高周波化という発展要求が満たされるとの有益な効果が得られる。
図１は、本発明の電磁波シールドフィルムの構造図である。 図２は、本発明における上記シールドフィルムを用いた回路基板の構造図である。 図３は、本発明における上記シールドフィルムを用いた回路基板の構造図である。 図４は、本発明における上記シールドフィルムを用いた回路基板の構造図である。 図５は、本発明における上記シールドフィルムを用いた回路基板の構造図である。
電磁波シールドフィルムは、少なくとも一層の電磁シールド層を含む。
前記電磁シールド層の一方は絶縁層であり、他方はフィルム層である。
前記電磁シールド層の厚みは０．１〜６μｍであり、前記電磁シールド層の材料は、金属材料、フェライト、カーボンナノチューブのいずれかであって、前記金属材料は、アルミニウム、チタン、亜鉛、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、銅、銀、金のうちいずれかの金属元素か、または、これら金属元素のうち少なくとも２種類からなる合金である。また、前記絶縁層の厚みは１〜２５μｍであり、絶縁層は、ＰＰＳ薄膜層、ＰＥＮ薄膜層、ポリエステル薄膜層、ポリイミド薄膜層、エポキシ樹脂インクの硬化により形成された薄膜層、ポリウレタンインクの硬化により形成された薄膜層、変性アクリル樹脂の硬化により形成された薄膜層、ポリイミド樹脂の硬化によって形成された薄膜層のいずれかである。前記フィルム層の厚みは１〜２５μｍであり、フィルム層の材料は、変性エポキシ樹脂類、アクリル酸類、変性ゴム類、変性熱可塑性ポリイミド類から選択される。
前記電磁シールド層の表面は平坦か、あるいは少なくとも一方の面が粗化されており、粗さは０．３〜５μｍである。
シールドフィルムを含むプリント回路基板は、電磁波シールドフィルムとプリント回路基板を厚み方向に密着させてなり、前記プリント回路基板には基層が設けられている。
シールドフィルムを含む回路基板の作製方法は、以下のステップを含む。
１）電磁シールドフィルムと回路基板を厚み方向において熱圧硬化する。
２）少なくとも一方の面が粗化された電磁シールド層を用い、フィルム層に対し当該粗化面を貫通させることで、当該粗化面の少なくとも一部を回路基板の基層と接続させて接地を実現し、製品を得る。
シールドフィルムを含む回路基板の作製方法は、以下のステップを含む。
１）電磁シールドフィルムと回路基板を厚み方向に熱圧硬化する。
２）電磁シールドフィルム全体に対して導電性物質を貫通させ、回路基板の基層と接続させることで接地を実現し、製品を得る。
シールドフィルムを含む回路基板の作製方法は、以下のステップを含む。
１）電磁シールドフィルムと回路基板を厚み方向において熱圧硬化し、シールドフィルムを含む回路基板を形成する。
２）回路基板の機械的穿孔法またはレーザー穿孔法を用いて、シールドフィルムを含む回路基板に貫通孔または盲孔を形成する。
３）孔をメタライゼーションして電磁シールドフィルムの電磁シールド層と回路基板の基層を連通し、接地を実現して製品を得る。
ステップ２）における電磁シールドフィルムに対して導電性物質を貫通させるとは、シールドフィルム全体に対して導電性粒子を貫通させることをいう。
前記回路基板は、可撓性の片面、２面、多層板、可撓性・剛性混合板のいずれかである。
以下、具体的実施例を組み合わせて本発明についてさらに説明する。
実施例１
図１に示すように、プリント回路基板用電磁波シールドフィルムは、キャリアフィルム４に絶縁層１が、絶縁層１に電磁シールド層２が、電磁シールド層２にフィルム層３が設けられており、キャリアフィルムはＰＥＴ離型フィルムであって、絶縁層１から剥離可能である。
当該電磁波シールドフィルムの作製方法は、以下のステップを含む。
１）キャリアフィルム４に絶縁層１を形成する。厚み２５〜１５０μｍ、幅１００〜１０００ｍｍのＰＥＴ離型フィルムを選択し、その離型面側にインクを塗布して、完全に硬化させると絶縁層１が形成される。前記インクはエポキシ樹脂インクまたはポリウレタンインクであり、厚みは１〜２５μｍ、好ましくは３〜１０μｍである。
２）絶縁層１に電磁シールド層２を形成する。電磁シールド層の材料は、ニッケル、クロム、銅、銀、金のうちいずれかの金属元素か、あるいは、ニッケル−クロム合金または銅−ニッケル合金である。絶縁層１には、化学めっき方式、ＰＶＤ、ＣＶＤ、蒸着、スパッタリング、電気めっき、またはこれらの組み合わせによって電磁シールド層２が形成される。
３）電磁シールド層２の表面を粗化する。回路基板の銅箔粗化方法を用いて、電磁シールド層の一方の面を粗化してから、硬化、不動態化させる。
４）電磁シールド層２に、変性のエポキシ樹脂、変性アクリル樹脂、変性ゴム類、変性熱可塑性ポリイミド類のいずれかを塗布し、乾燥させて溶剤を揮発させることでフィルム層３を形成する。
なお、粗化後において、電磁シールド層２の厚みは０．１〜６μｍ、粗さは０．３〜５μｍ、好ましくは、電磁シールド層２の厚みは０．２〜５μｍ、粗さは０．５〜５μｍであり、前記絶縁層１の厚みは１〜２５μｍ、好ましくは３〜１０μｍであり、前記フィルム層３の厚みは１〜２５μｍ、好ましくは１〜８μｍである。
実施例２
図１に示すように、プリント回路基板用電磁波シールドフィルムは、キャリアフィルム４に絶縁層１が、絶縁層１に電磁シールド層２が、電磁シールド層２にフィルム層３が設けられており、キャリアフィルムはＰＥＴ離型フィルムであって、絶縁層１から剥離可能である。
当該電磁波シールドフィルムの作製方法は、以下のステップを含む。
１）キャリアフィルム４に絶縁層１を形成する。厚み２５〜１５０μｍ、幅１００〜１０００ｍｍのＰＥＴ離型フィルムを選択し、その離型面側にインクを塗布して、完全に硬化させると絶縁層１が形成される。前記インクはエポキシ樹脂インクまたはポリウレタンインクであり、厚みは１〜２５μｍ、好ましくは３〜１０μｍである。
２）絶縁層１に電磁シールド層２を形成する。電磁シールド層の材料は、ニッケル、クロム、銅、銀、金のうちいずれかの金属元素か、あるいは、ニッケル−クロム合金または銅−ニッケル合金である。絶縁層１には、化学めっき方式、ＰＶＤ、ＣＶＤ、蒸着、スパッタリング、電気めっき、またはこれらの組み合わせによって電磁シールド層２が形成される。
３）電磁シールド層２の表面を粗化する。回路基板のマイクロエッチング方法を用いて、電磁シールド層の一方の面を粗化してから不動態化させる。
４）電磁シールド層２に、変性のエポキシ樹脂、変性アクリル樹脂、変性ゴム類、変性熱可塑性ポリイミド類のいずれかを塗布し、乾燥させて溶剤を揮発させることでフィルム層３を形成する。
なお、粗化後において、電磁シールド層２の厚みは６μｍ以下、粗さは０．３〜５μｍ、好ましくは、電磁シールド層２の厚みは０．２〜５μｍ、粗さは０．５〜５μｍであり、前記絶縁層１の厚みは１〜２５μｍ、好ましくは３〜１０μｍであり、前記フィルム層３の厚みは１〜２５μｍ、好ましくは１〜８μｍである。
実施例３
実施例１のような層構造の電磁波シールドフィルムを用いた回路基板の構造は、図３に示すように、電磁波シールドフィルムとプリント回路基板５が厚み方向において密着しており、前記プリント回路基板に基層５１が設けられ、電磁シールド層２の一部が基層５１に直接連なっている。
電磁波シールドフィルムの絶縁層１には電磁シールド層２が、電磁シールド層２にはフィルム層３が設けられており、電磁シールド層２の一方の面は粗化されており、電磁シールド層２の厚みは０．１〜６μｍであり、粗化面の表面粗さは０．３〜５μｍである。好ましくは、電磁シールド層の厚みは０．５〜６μｍ、表面粗さは１．０〜５μｍである。前記フィルム層３の厚みは１〜２５μｍであり、好ましくは１〜８μｍである。絶縁層１の厚みは１〜２５μｍであり、好ましくは３〜１０μｍである。
以上に対応して、電磁波シールドフィルムを用いた回路基板の作製方法は以下のステップを含む。
１）図２に示すように、図１に示す層構造のシールドフィルム（実施例１の方法で作成されたもの）と回路基板を厚み方向において熱圧硬化し、その後さらに１６０℃で１時間硬化させる。フィルム層３の材料が変性エポキシ樹脂の場合、熱圧硬化温度および時間は、それぞれ１９０℃および９０ｓとし、フィルム層３の材料が変性アクリル樹脂の場合、熱圧硬化温度および時間は、それぞれ１７０℃および９０ｓとする。
２）図３に示すように、フィルム層３に対して前記電磁シールド層２の粗化面の一部を貫通させ、回路基板の基層と接触させて接地を実現する。
前記フィルム層３は導電性粒子を含まないため、導電性粒子の存在によってフィルム層３に大量の電荷が蓄積されて釈放されないことで、回路基板の挿入損失が増大することが回避される。
実施例４
実施例１のような層構造の電磁波シールドフィルムを用いた回路基板の構造は、図４に示すように、電磁波シールドフィルムとプリント回路基板５が厚み方向において密着しており、前記プリント回路基板には基層５１が、電磁波シールドフィルムの絶縁層１には電磁シールド層２が、電磁シールド層２にはフィルム層３が設けられており、電磁シールド層２は導電性粒子を介して基層５１に接続しており、電磁シールド層２の厚みは０．１〜６μｍである。前記フィルム層３の厚みは１〜２５μｍであり、好ましくは１〜８μｍである。絶縁層１の厚みは１〜２５μｍであり、好ましくは３〜１０μｍである。
以上に対応して、電磁波シールドフィルムを用いた回路基板の作製方法は以下のステップを含む。
１）図２に示すように、図１に示す層構造のシールドフィルム（実施例１の方法で作成されたもの）と回路基板を厚み方向において熱圧硬化し、その後さらに１６０℃で１時間硬化させる。フィルム層３の材料が変性エポキシ樹脂の場合、熱圧硬化温度および時間は、それぞれ１９０℃および９０ｓとし、フィルム層３の材料が変性アクリル樹脂の場合、熱圧硬化温度および時間は、それぞれ１７０℃および９０ｓとする。
２）図４に示すように、電磁波シールドフィルム全体に対し導電性粒子６を貫通させ、導電性粒子を回路基板の基層５１に接触させることで接地を実現する。
前記フィルム層３は導電性粒子を含まないため、導電性粒子の存在によってフィルム層に大量の電荷が蓄積されて釈放されないことで、回路基板の挿入損失が増大することが回避される。
実施例５
実施例１のような層構造の電磁波シールドフィルムを用いた回路基板の構造は、図５に示すように、電磁波シールドフィルムとプリント回路基板５が厚み方向において密着しており、前記プリント回路基板には基層５１が、電磁波シールドフィルムの絶縁層１には電磁シールド層２が、電磁シールド層２にはフィルム層３が設けられており、電磁シールド層２はメタライゼーションされた盲孔または貫通孔によってプリント回路基板の基層５１に接続されており、電磁シールド層２の厚みは０．１〜６μｍである。前記フィルム層３の厚みは１〜１０μｍであり、前記絶縁層１の厚みは３〜１０μｍである。
以上に対応して、電磁波シールドフィルムを用いた回路基板の作製方法は以下のステップを含む。
１）図２に示すように、図１に示す層構造のシールドフィルム（実施例１の方法で作成されたもの）と回路基板を厚み方向において熱圧硬化し、その後さらに１６０℃で１時間硬化させる。フィルム層３の材料が変性エポキシ樹脂の場合、熱圧硬化温度および時間は、それぞれ１９０℃および９０ｓとし、フィルム層３の材料が変性アクリル樹脂の場合、熱圧硬化温度および時間は、それぞれ１７０℃および９０ｓとする。
２）図５に示すように、回路基板の機械的穿孔法またはレーザー穿孔法を用いて、シールドフィルムを含む回路基板に貫通孔または盲孔を形成する。
３）孔をメタライゼーションして電磁シールド層と回路基板の基層を接続し、接地を実現する。孔のメタライゼーションには、化学めっき方式、ＰＶＤ、ＣＶＤ、蒸着、スパッタリング、電気めっき、またはこれらの組み合わせを用いる。
前記フィルム層３は導電性粒子を含まないため、導電性粒子の存在によってフィルム層に大量の電荷が蓄積されて釈放されないことで、回路基板の挿入損失が増大することが回避される。本発明におけるシールドフィルムのフィルム層には導電性粒子が含まれないため、コストダウンおよび挿入損失の抑制が可能であり、電子製品における高速化・高周波化という発展要求が満たされる。

Claims (10)

  1. 少なくとも一層の電磁シールド層を含むことを特徴とする電磁波シールドフィルム。
  2. 前記電磁シールド層の一方は絶縁層であり、他方はフィルム層である、ことを特徴とする請求項１に記載の電磁波シールドフィルム。
  3. 前記電磁シールド層の厚みは０．１〜６μｍであり、
    前記電磁シールド層の材料は、金属材料、フェライト、カーボンナノチューブのいずれかであって、前記金属材料は、アルミニウム、チタン、亜鉛、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、銅、銀、金のうちいずれかの金属元素か、または、これら金属元素のうち少なくとも２種類からなる合金であり、
    前記絶縁層の厚みは１〜２５μｍであり、
    絶縁層は、ＰＰＳ薄膜層、ＰＥＮ薄膜層、ポリエステル薄膜層、ポリイミド薄膜層、エポキシ樹脂インクの硬化により形成された薄膜層、ポリウレタンインクの硬化により形成された薄膜層、変性アクリル樹脂の硬化により形成された薄膜層、ポリイミド樹脂の硬化によって形成された薄膜層のいずれかであり、
    前記フィルム層の厚みは１〜２５μｍであり、フィルム層の材料は、変性エポキシ樹脂類、アクリル酸類、変性ゴム類、変性熱可塑性ポリイミド類から選択される、ことを特徴とする請求項２に記載の電磁波シールドフィルム。
  4. 前記電磁シールド層の表面は平坦か、あるいは少なくとも一方の面が粗化されており、粗さは０．３〜５μｍである、ことを特徴とする請求項３に記載の電磁波シールドフィルム。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁波シールドフィルムとプリント回路基板を厚み方向に密着させてなる、シールドフィルムを含むプリント回路基板であって、前記プリント回路基板には基層が設けられている、ことを特徴とするシールドフィルムを含むプリント回路基板。
  6. １）請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁波シールドフィルムと回路基板を厚み方向において熱圧硬化するステップと、
    ２）少なくとも一方の面が粗化された電磁シールド層を用い、フィルム層に対し当該粗化面を貫通させることで、当該粗化面の少なくとも一部を回路基板の基層と接続させて接地を実現し、製品を得るステップ、を含むことを特徴とするシールドフィルムを含む回路基板の作製方法。
  7. １）請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁波シールドフィルムと回路基板を厚み方向において熱圧硬化するステップと、
    ２）電磁シールドフィルム全体に対して導電性物質を貫通させ、回路基板の基層と接続させることで接地を実現して製品を得るステップ、を含むことを特徴とするシールドフィルムを含む回路基板の作製方法。
  8. １）請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁波シールドフィルムと回路基板を厚み方向において熱圧硬化し、シールドフィルムを含む回路基板を形成するステップ、
    ２）回路基板の機械的穿孔法またはレーザー穿孔法を用いて、シールドフィルムを含む回路基板に貫通孔または盲孔を形成するステップ、
    ３）孔をメタライゼーションして電磁シールドフィルムの電磁シールド層と回路基板の基層を連通し、接地を実現して製品を得るステップ、を含むことを特徴とするシールドフィルムを含む回路基板の作製方法。
  9. ステップ２）における電磁シールドフィルムに対して導電性物質を貫通させるとは、シールドフィルム全体に対して導電性粒子を貫通させることである、ことを特徴とする請求項７に記載のシールドフィルムを含む回路基板の作製方法。
  10. 前記回路基板は、可撓性の片面、２面、多層板、可撓性・剛性混合板のいずれかである、ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のシールドフィルムを含む回路基板の作製方法。
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