JP2021174948A - 電磁波シールドシート、並びにプリント配線板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、昨今の伝送信号の高速伝送化に伴って、特に高周波領域において優れた伝送特性が強く求められている。
更に、プリント配線板の製造歩留まりを高める技術が求められている。プリント配線板の製造工程において、通常、電磁波シールドシートは配線基板に仮貼付され、熱圧着により接合される。配線基板への仮貼付の段階で再剥離性(リワーク性)を確保することができれば、製造歩留まりを高めることができるが、再剥離すると被着体に糊残りが生じ、リワークできない場合がある。また、配線基板の薄膜化に伴い、配線基板自体が損傷しやすくなる傾向にあり、仮貼付の段階で再剥離性(リワーク性)の確保は容易ではないという問題もある。
[1]: 保護層、金属層、接着剤層をこの順に備える積層体を有し、
前記接着剤層は、少なくとも一側面まで延在される連通空隙部を複数有する電磁波シールドシート。
[2]: 前記連通空隙部は、前記接着剤層の第一主面から前記第一主面と反対側の第二主面まで貫通する溝、前記第一主面または前記第二主面のいずれか一方から当該接着剤層内部まで凹部状に形成されたスリット、前記接着剤層の内部に形成され、前記第一主面および前記第二主面に露出しない細孔、および前記溝、前記スリット、前記細孔を任意に組み合わせた開口部の少なくともいずれかを含むことを特徴とする[1]に記載の電磁波シールドシート。
[3]: 前記溝により、前記接着剤層が複数の島部に分断されていることを特徴とする[2]に記載の電磁波シールドシート。
[4]: 前記接着剤層が導電性を示すことを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の電磁波シールドシート。
[5]: 絶縁性基材上に信号配線が形成された配線板と、
前記配線板上に形成された絶縁性のカバーコート層と、
前記カバーコート層上に形成された電磁波シールド層とを備え、
前記電磁波シールド層は、保護層、金属層、および少なくとも一側面まで延在される連通空隙部を複数有する接着剤層をこの順に備える積層体を有する、[1]〜[4]のいずれかに記載の電磁波シールドシートから形成されてなるプリント配線板。
[6]: 前記電磁波シールド層は、前記電磁波シールドシートの前記連通空隙部に由来する連通空隙孔を有し、
前記連通空隙孔は、少なくとも一側面まで延在されていることを特徴とする[5]に記載のプリント配線板。
[7]: 保護層、金属層、接着剤層をこの順に備える積層体を有する電磁波シールドシートを形成する工程Aと、
絶縁性基材上に信号配線が形成された配線板上に、絶縁性のカバーコート層を形成する工程Bと、
前記カバーコート層上に、前記電磁波シールドシートを載置して熱圧着により電磁波シールド層を形成する工程Cとを有し、
前記工程Aは、前記接着剤層に、少なくとも一側面まで延在される連通空隙部を複数形成する工程を含み、
前記電磁波シールド層に、前記連通空隙部に由来する連通空隙孔を形成するプリント配線板の製造方法。
図1に、第1実施形態に係る電磁波シールドシートの一例を示す模式的側面図を、図2に、図1中の点線で囲んだ領域の接着剤層1側からみた部分拡大斜視図を示す。これらの図に示すように、電磁波シールドシート10は、接着剤層1、金属層2および保護層3をこの順に備える積層体を有する。電磁波シールドシート10は、これら以外の層を有していてもよい。
配線回路基板がリジッド配線板の場合、絶縁性基材の構成材料は、ガラスエポキシが好ましい。上記のような絶縁性基材を備えることで配線回路基板は高い耐熱性が得られる。
<接着剤層>
接着剤層1は、前述したように、図2のX方向、Y方向に延在され、それぞれ対向する側面7まで延在される、連通空隙部4が複数設けられている。連通空隙部4は、後述する変形例・実施形態に示すように様々な形態をとることができる。第1実施形態の連通空隙部4のように溝状とする他、後述する実施形態のようにスリット、細孔としてもよい。また、溝、スリットおよび細孔を任意に組み合わせた開口部であってもよい。製造コストの観点からは、連通空隙部の形状は、溝または/およびスリットとすることが好ましい。連通空隙部は1種または複数種を組み合わせることができる。
また、自己架橋性樹脂や互いに架橋する複数の樹脂を用いてもよい。また、これらの樹脂に加えて熱可塑性樹脂を混合させてもよい。樹脂および硬化性化合物等の配合成分は、それぞれ独立に単独でまたは複数を併用できる。
なお、接着剤層1の段階で架橋が一部形成されてBステージ(半硬化した状態)となっていてもよい。例えば、熱硬化性樹脂と硬化性化合物の一部が反応して半硬化した状態であってもよい。
また、伝送損失を抑制する観点から、バインダー樹脂が低誘電率、低誘電正接の材料であることが好ましく、特性インピーダンスの観点から低誘電率の材料が好ましい。好適な例として、液晶ポリマーやフッ素系樹脂等が挙げられる。バインダー樹脂は、単独または2種類以上併用できる。
金属層2は、接着剤層1と保護層3に挟持された層であり、例えば、金属箔、金属蒸着膜、金属スパッタ膜、金属メッキ膜により形成されてなる。
金属の種類は、例えばアルミニウム、銅、銀、金等の導電性金属が好ましく、一種類の金属、もしくは複数金属の合金のいずれも使用することができる。高周波シールド性およびコストの面から銅、銀、アルミニウムがより好ましく、銅が更に好ましい。金属箔の好適例として、例えば、圧延銅箔または電解銅箔が例示できる。金属層2の一面あるいは両面に、他の金属あるいは防錆剤等の有機物で被覆してもよい。
また、二乗平均平方根傾斜Sdqは、同じくISO 25178−2:2012規格にて規定され、基準長さにおいて、局部傾斜dz/dxの二乗平均平方根であり、以下の数式(1)によって表される。Aは定義表面の面積、∂xはx軸方向、∂yはy軸方向、∂z(x,y)はz軸方向の微小変位を表す。
(開孔率[%])=(単位面積当たりの開孔部の面積)/(単位面積当たりの開孔部の面積+単位面積当たりの非開孔部の面積)×100
保護層3は、金属層2の少なくとも一部を被覆していればよい。シールド性の観点からは金属層の全面が被覆されている構成が好ましい。図1では、金属層2の直上に積層する例を挙げているが、金属層2と保護層3の間に他の層を積層してもよい。保護層3は、バインダー樹脂を含有する樹脂または樹脂組成物から形成された層であり、絶縁性を有する。樹脂組成物は、従来公知の樹脂組成物を使用して形成できる。好適例として、接着剤層を形成する接着剤組成物で説明したバインダー樹脂(熱可塑性樹脂、活性光線硬化性樹脂および熱硬化性樹脂)が例示できる。保護層は、単層でも2層以上の積層体でもよい。バインダー樹脂として熱硬化性樹脂等を用いる場合、保護層の製造ステージによって架橋構造等が異なるものとなるが、本明細書では、これらを区別せず保護層というものとする。
電磁波シールドシートおよびプリント配線板の製造方法の一例について以下に説明する。但し、本発明の製造方法は以下の製造方法に限定されない。
まず、剥離性シート上にプレ接着剤層を形成し、キャリア材を有する金属箔とプレ接着剤層を重ねてラミネートした後にキャリア材を剥がす。そして、キャリア材を剥がした面と、別途剥離性シート上に形成した保護層とを重ねてラミネートすることによりプレ積層体を得る。その後、プレ接着剤層に対して連通空隙部を形成する位置にレーザー光を照射して、アブレーションにより連通空隙部を形成する。レーザー光の種類としては、YAGレーザー、炭酸ガスレーザ、エキシマーレーザが例示できるが、これらに限定されない。レーザー光を照射した後、必要に応じてデスミア処理を行う。また、ドリル等の機械的切削により形成してもよい。また、プラズマ処理、ナノインプリント、エンボス加工、印刷等により連通空隙部を形成してもよい。
上記実施形態では、X方向、Y方向それぞれにおいて、対向する側面まで延在する連通空隙部が形成され、アレイ状に島部が形成された接着剤層を有する電磁波シールドシートの例を挙げたが、連通空隙部の形態はこれに限定されず、種々設計し得る。
変形例1〜3に係る電磁波シールドシートは、連通空隙部が第1実施形態と相違するが、その他の基本的な構成は第1実施形態と同様である。なお、以降の例において第1実施形態と重複する記載は適宜省略する。また、同一要素部材は、適宜、同一符号を付し、その説明を省略する。
変形例1、2に係る電磁波シールドシートによれば、連通空隙部を任意の一方向とすることにより、ガス蒸散経路を一方向に集約し、被着体との接合面を多く取ることができるというメリットを有する。
第2実施形態に係る電磁波シールドシートは、接着剤層の連通空隙部がスリットである点において、連通空隙部が溝である接着剤層を有する電磁波シールドシートを用いた第1実施形態と相違する。但し、特に言及する点を除き、その他の基本的な構成および製造方法は第1実施形態と同様である。
第2実施形態においては、接着剤層の被着体との接合面側にスリットが形成されている例を挙げたが、接着剤層の金属層との接合面側にスリットを形成してもよい。また、金属層側と被着体側の両者にスリットを形成してもよい。更に、X方向、Y方向に連通空隙部が延在する接着剤層に代えて、第1実施形態の変形例で例示したように、例えば、ボーダー状の連通空隙部としたり、櫛歯状の連通空隙部としたりすることができる。
第3実施形態に係る電磁波シールドシートは、接着剤層の連通空隙部が細孔である点において、連通空隙部が溝である第1実施形態と相違する。但し、特に言及する点を除き、その他の基本的な構成および製造方法は第1実施形態と同様である。
第3実施形態に係る電磁波シールドシートによれば、金属層と接着剤層との接合面積、並びに接着剤層と被着体との接合面積を確保しつつ、アウトガス蒸散経路を確保できるというメリットを有する。
なお、樹脂の酸価、重量平均分子量(Mw)、ガラス転移温度(Tg)、および導電性フィラーの平均粒子径の測定は次の方法で行なった。
酸価はJIS K0070に準じて測定した。共栓三角フラスコ中に試料約1gを精密に量り採り、テトラヒドロフラン/エタノール(容量比:テトラヒドロフラン/エタノール=2/1)混合液100mLを加えて溶解した。これに、フェノールフタレイン試液を指示薬として加え、0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液で滴定し、指示薬が淡紅色を30秒間保持した時を終点とした。酸価は次式により求めた。
酸価(mgKOH/g)=(5.611×a×F)/S
ただし、
S:試料の採取量(g)
a:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(mL)
F:0.1Nアルコール性水酸化カリウム溶液の力価
重量平均分子量(Mw)の測定は東ソー株式会社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)「HPC−8020」を用いた。GPCは溶媒(THF;テトラヒドロフラン)に溶解した物質をその分子サイズの差によって分離定量する液体クロマトグラフィーである。本測定は、カラムに「LF−604」(昭和電工株式会社製:迅速分析用GPCカラム:6mmID×150mmサイズ)を直列に2本接続して用い、流量0.6mL/min、カラム温度40℃の条件で行い、重量平均分子量(Mw)の決定はポリスチレン換算で行った。
Tgの測定は、示差走査熱量測定(メトラー・トレド社製「DSC−1」)によって測定した。
D50平均粒子径は、レーザー回折・散乱法粒度分布測定装置LS13320(ベックマン・コールター社製)を使用し、トルネードドライパウダーサンプルモジュールにて、導電性フィラーを測定して得た数値であり、粒子径累積分布における累積値が50%の粒子径である。なお、屈折率の設定は1.6とした。
《原料》
・バインダー樹脂:ポリウレタンウレア樹脂(トーヨーケム社製)、酸価:5mgKOH/g、Mw:54,000、Tg:−7℃、
・エポキシ化合物:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(「JER828」、三菱ケミカル社製)、エポキシ当量=189g/eq
・アジリジン化合物:「ケミタイトPZ−33」日本触媒社製
・導電性フィラー:複合微粒子(核体の銅100質量部に対して銀が10質量部被覆されたデンドライト状の微粒子)、平均粒径D50:11.0μm(福田金属箔粉工業社製)
・非導電粒子:サンスフェアNP−100(D50平均粒子径:8.0μm、SiO2;体積抵抗率1.0×1014Ω・cmの含有率99%。AGCエスアイテック社製)
・キャリア材付き銅箔:厚み12μmの銅キャリア材上に電解製錬法により厚さ2.5μmにて形成された銅箔が形成されたキャリア材付き銅箔。
固形分換算でバインダー樹脂を100部、エポキシ化合物を30部およびアジリジン硬化剤を7.5部加え、ディスパーで10分攪拌することで樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を、バーコーターにより乾燥厚みが11μmになるように、キャリア材付き銅箔の銅箔上に塗工し、100℃の電気オーブンで2分間乾燥して保護層を形成した。そして、保護層に微粘着剥離性シートを貼り合わせることによりプレ積層体を得た。
表1〜表3に示す条件に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、実施例2〜8,10〜14、19〜21および比較例1に係る電磁波シールドシートを得た。
固形分換算でバインダー樹脂を100部、エポキシ化合物を30部およびアジリジン化合物を7.5部、非導電粒子を31.4部加え、ディスパーで10分攪拌することで樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物をバーコーターにより乾燥厚みが11μmになるように、剥離性シートに塗工し、100℃の電気オーブンで2分間乾燥して保護層を形成した。
実施例15は、連通空隙部の形状が細孔である点において、溝である実施例1等と相違する。接着剤層は、1.0μmのプレ接着剤層、6.0μmの開口径を有するプレ接着剤層および1.0μmのプレ接着剤層をこの順に積層してラミネートすることにより得た。細孔径は6.0μmとし、隣接する細孔の間の距離をX方向、Y方向それぞれ0.5μmとなるようにした。接着剤層の74.5体積%が連通空隙部であった。
実施例16は、連通空隙部の形状がスリットである点において、溝である実施例1等と相違する。スリットの側面視の形状は、図8に示すように台形であり、接着剤層の第一主面5(被着体と接合する面)から凹部状にスリットが形成されている。X方向にも、同様の連通空隙部が形成されている。溝形成時よりも低い出力でアブレーションを実施した以外は上記実施例と同様の方法により、スリット底面の短径W1(bottom)が200μm、スリット開口部上面の短径W1(top)が300μmの連通空隙部を得た。図8中のX方向においても同様のスリット状の連通空隙部を形成した。島部のX方向、Y方向の長さをそれぞれ290μmとなるようにした。接着剤層の75.3体積%が連通空隙部であった。
実施例17は、連通空隙部の形成方向が一方向の溝である点において、X方向とY方向に溝が形成されていた実施例1等と相違する。溝状の連通空隙部は、図5に示すように、Y方向に延在されている。溝状の連通空隙部の短径W1は300μmとし、島部のL1方向の長さを103μmとした。接着剤層の74.0体積%が連通空隙部であった。
実施例18は、連通空隙部の形成方向が一方向の溝であり、図6に示すように、一側面から内部まで延在する連通空隙部が対向する一対の側面から交互に櫛歯状に形成されている点において、実施例17と相違する。溝状の連通空隙部は、図6に示すように、Y方向に延在されている。溝状の連通空隙部の短径W1は300μmとし、連通空隙部の長径は14,000μmとした。また、島部のL1方向の長さを290μmとした。接着剤層の75.0体積%が連通空隙部であった。
なお、上記実施例・比較例において、銅箔表面の算術平均高さSaおよび二乗平均平方根傾斜Sdqの目標値がキャリア材の値と異なる場合には、適宜バフ研磨によって表面を磨く、あるいは荒らす処理を適宜おこなうことにより、算術平均高さSaおよび二乗平均平方根傾斜Sdqを調整した。
電磁波シールドシートの接着剤層、金属層、および保護層の厚みは、以下の方法により測定した。
電磁波シールドシートの接着剤層側の剥離性シートを剥がし、露出した接着剤層とポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製「カプトン200EN」)を貼り合せ、2MPa、170℃の条件で30分熱プレスした。これを幅5mm、長さ5mm程度の大きさに切断した後、エポキシ樹脂(ペトロポキシ154、マルトー社製)をスライドガラス状に0.05g滴下し、電磁波シールドシートを接着させ、スライドガラス/電磁波シールドシート/ポリイミドフィルムの構成の積層体を得た。得られた積層体をクロスセクションポリッシャー(日本電子社製、SM−09010)を用いてポリイミドフィルム側からイオンビーム照射により切断加工して、熱プレス後の電磁波シールドシートの測定試料を得た。
電磁波シールドシートの金属層の算術平均高さSa、および二乗平均平方根傾斜Sdqは、以下の方法により測定した。
電磁波シールドシートの露出した接着剤層に粘着テープ(ニチバン社製「CT1835」)を、粘着テープの端部を残して貼り合せ、粘着テープの端部から剥離を行い、接着剤層/粘着テープを剥離する。接着剤層が除去され、露出した金属層の表面をレーザーマイクロスコープ(キーエンス社製、VK−X100)を使用し、測定データ取得を行った。
取得した測定データを解析ソフトウェア(ISO 25178表面性状計測モジュール「VK-H1XR」を備えた、解析アプリケーション「VK−H1XA」、ともにキーエンス社製)に取り込み、ISO25178表面性状計測を実行した(条件は、S‐フィルター;1μm、L‐フィルター;0.2mm)。なお、表面に開口部を有する金属層については、ISO 25178表面性状計測を実行する際に、開口部は計測範囲から除外した。
ハンダリフロー耐性は、電磁波シールドシートと溶融半田とを接触させた後の、外観変化の有無により評価した。ハンダリフロー耐性が高い電磁波シールドシートは、外観が変化しないが、ハンダリフロー耐性が低い電磁波シールドシートは、膨れや剥がれといった外観不良が発生する。
まず、幅25mm・長さ70mmの電磁波シールドシートの接着剤層の剥離性シートを剥がし、露出した接着剤層と、総厚64μmの金メッキ処理された銅張積層板(金メッキ0.3μm/ニッケルメッキ1μm/銅箔18μm/接着剤20μm/ポリイミドフィルム25μm)の金メッキ面を170℃、2.0MPa、30分の条件で圧着し、熱硬化させて積層体を得た。得られた積層体を幅10mm・縦65mmの大きさに切り取り試料を作製した。得られた試料を40℃、90%RHの雰囲気下で72時間放置した。その後、試料のポリイミドフィルム面を下にして250℃の溶融半田上に1分間浮かべ、次いで試料を取り出し、試料保護層面の外観を目視で観察し、膨れ、浮き、剥がれ等の外観不良の有無を次の基準で評価した。
+++:外観変化不良が、目視において認められない。極めて良好である。
++:外観不良の範囲が試料中の保護層面積の10%以下。良好である。
+:外観不良の範囲が試料中の保護層面積の10%より広く、30%以下。実用可。
NG:外観不良の範囲が試料中の保護層面積の30%より広い。
実用不可。
伝送特性は、図10に示す電磁波シールドシート付きコプレーナ回路を有するフレキシブルプリント配線板20gを用いて評価した。
+++:15GHzにおける伝送損失が7.0dB未満。極めて良好である。
++:15GHzにおける伝送損失が7.0dB以上、7.5dB未満。良好である。
+:15GHzにおける伝送損失が7.5dB以上、8.0dB未満。実用可。
NG:15GHzにおける伝送損失が8.0dB以上。実用不可。
リワーク性は、ポリイミドに仮貼りした電磁波シールドシートを剥がした際の接着剤層の糊残り面積と算術平均高さで評価した。幅50mm・長さ50mmに切出した電磁波シールドシートの接着剤層を、幅70mm・長さ70mmに切出したポリイミドフィルム(カプトン300H)と貼り合せ、ロールラミネーター(搬送速度:1m/分、温度:90℃、圧力:3kgf/cm2)を通過させて仮貼りを行った。得られた仮貼り積層体中の電磁波シールドシートを端部から剥がし、ポリイミド上に残った接着剤の面積を、貼り合せ前の接着剤の面積で除することにより糊残り率を算出した。ついで、糊残り部分から任意の5点を選択し、表面をレーザーマイクロスコープ(キーエンス社製、VK−X100)を使用し、測定データ取得を行い、取得した測定データを解析ソフトウェア(ISO 25178表面性状計測モジュール「VK-H1XR」を備えた、解析アプリケーション「VK−H1XA」、ともにキーエンス社製)に取り込み、ISO25178表面性状計測を実行し、算術平均高さを算出した(条件は、S‐フィルター;1μm、L‐フィルター;0.2mm)。これによって得られた糊残り率、算術平均高さを用いて、下記の基準で評価した。
+++:糊残り率が5%以下、かつ糊残りした部分がある場合には、その算術平均高さが接着剤層厚さの20%未満。極めて良好である。
++:糊残り率が5%越え、15%以下であり、かつその算術平均高さが接着剤層厚さの20%未満。良好である。
+:糊残り率が15%以下、かつ糊残りした部分の算術平均高さが接着剤層厚さの20〜50%。実用可。
NG:糊残り率が15%より大きい、または/および糊残りした部分の算術平均高さが接着剤層厚さの50%より大きい。実用不可。
2 金属層
3 保護層
4 連通空隙部
5 第一主面
6 第二主面
7 側面
8 連通空隙孔
9 接合層
10 電磁波シールドシート
15 電磁波シールド層
20 プリント配線板
22 絶縁性基材
23 信号配線
24 グランド配線
25 配線板
26 カバーコート層
27 配線回路基板
28 ビア
30 電磁波シールド層付被着体
31 被着体
50 ポリイミドフィルム
51 スルーホール
52 銅メッキ膜
53 信号配線
54 グランド配線
55 グランドパターン(i)
56 裏面側グランドパターン(ii)
Claims (7)
- 保護層、金属層、接着剤層をこの順に備える積層体を有し、
前記接着剤層は、少なくとも一側面まで延在される連通空隙部を複数有する電磁波シールドシート。 - 前記連通空隙部は、前記接着剤層の第一主面から前記第一主面と反対側の第二主面まで貫通する溝、前記接着剤層の内部に形成され、前記第一主面または前記第二主面のいずれか一方から当該接着剤層内部まで凹部状に形成されたスリット、前記第一主面および前記第二主面に露出しない細孔、および前記溝、前記スリット、前記細孔を任意に組み合わせた開口部の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1に記載の電磁波シールドシート。
- 前記溝により、前記接着剤層が複数の島部に分断されていることを特徴とする請求項2に記載の電磁波シールドシート。
- 前記接着剤層が導電性を示すことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電磁波シールドシート。
- 絶縁性基材上に信号配線が形成された配線板と、
前記配線板上に形成された絶縁性のカバーコート層と、
前記カバーコート層上に形成された電磁波シールド層とを備え、
前記電磁波シールド層は、保護層、金属層、および少なくとも一側面まで延在される連通空隙部を複数有する接着剤層をこの順に備える積層体を有する、請求項1〜4のいずれかに記載の電磁波シールドシートから形成されてなるプリント配線板。 - 前記電磁波シールド層は、前記電磁波シールドシートの前記連通空隙部に由来する連通空隙孔を有し、
前記連通空隙孔は、少なくとも一側面まで延在されていることを特徴とする請求項5に記載のプリント配線板。 - 保護層、金属層、接着剤層をこの順に備える積層体を有する電磁波シールドシートを形成する工程Aと、
絶縁性基材上に信号配線が形成された配線板上に、絶縁性のカバーコート層を形成する工程Bと、
前記カバーコート層上に、前記電磁波シールドシートを載置して熱圧着により電磁波シールド層を形成する工程Cとを有し、
前記工程Aは、前記接着剤層に、少なくとも一側面まで延在される連通空隙部を複数形成する工程を含み、
前記電磁波シールド層に、前記連通空隙部に由来する連通空隙孔を形成するプリント配線板の製造方法。
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