JP5726048B2 - Fpc用電磁波シールド材 - Google Patents

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Description

本発明は、屈曲動作を繰返して受けるフレキシブルプリント基板(以下、FPCと呼ぶ)を被覆して、電磁波を遮蔽するために使用される、FPC用電磁波シールド材に関する。

携帯電話などの携帯用の電子機器においては、筐体の外形寸法を小さく抑えて持ち運び易くするために、プリント基板の上に電子部品を集積させている。さらに、筐体の外形寸法を小さくするため、プリント基板を複数に分割し、分割されたプリント基板間の接続配線に可撓性を有するFPCを使用することにより、プリント基板を折畳む、あるいは、スライドさせることが行われている。
また、近年では、外部から受信する電磁波のノイズ、あるいは内部の電子部品間で相互に受信する電磁波のノイズの影響を受けて、電子機器が誤動作するのを防止するため、重要な電子部品やFPCを電磁波シールド材で被覆することが行われている。

従来、このような電磁波遮蔽の目的で使用される電磁波シールド材としては、圧延銅箔、軟質アルミニウム箔等の金属箔の表面に粘着剤層を設けたものが用いられていた。このような金属箔からなる電磁波シールド材を用いて、遮蔽対象物を覆うことが行われていた(例えば、特許文献1、2を参照)。
具体的には、重要な電子部品を電磁波から遮蔽するには、金属箔や金属板で密閉箱状にして、覆い被せることが行われていた。また、屈曲するFPCの配線を電磁波から遮蔽するには、金属箔の片面に接着剤層を設けたものを使用し、粘着剤層を介して貼り合わせることが行われていた。

近年では、身辺に携帯する電子機器として、携帯電話が急速に普及した。携帯電話においては、使用しないでポケットなどに収納する時には全体の寸法をなるべく小さくし、使用する時には、全体の寸法を拡大できることが好ましい。携帯電話を小型化・薄型化することと、操作性の改善を図ることが求められている。携帯電話では、これらの課題を解決する方法として、折畳み開閉方式や、スライド開閉方式の筐体構造が採用されている。
また、携帯電話では、折畳み開閉方式、又は、スライド開閉方式のいずれの筐体構造においても、日常的に頻繁に操作画面の開閉(起動、停止の操作)が行われ、操作画面の開閉回数が数十回/日、あるいは数百回/日の頻度で行われる。

そうすると、携帯電話に使用されているFPC及びFPCを被覆して電磁波遮蔽しているFPC用電磁波シールド材は、従来の携帯式の電子機器の常識を超える頻度で屈曲動作を繰り返して受けている。そのため、FPCの電磁波遮蔽の役割を果たしているFPC用電磁波シールド材が、過酷な繰り返し応力を受けている。その繰り返し応力に耐えられなくなると、最終的には、FPC用電磁波シールド材を構成している基材、及び金属箔などのシールド材が破断、剥離などの損傷を受けることになり、FPC用電磁波シールド材としての機能が低下、あるいは消失してしまうことが懸念される。
そのため、このような繰り返しの屈曲動作を受けることに対処した、電磁波シールド材も知られている(例えば、特許文献3を参照)。

また、携帯電話の電子回路部品の登載に使用されているFPC、及びFPCを被覆して電磁波遮蔽しているFPC用電磁波シールド材は、FPCの基材をFPC用電磁波シールド材で被覆後に、はんだリフローを行う場合がある。このような、加熱工程がある場合、急激な加熱により、FPC用電磁波シールド材を構成する基材、薄膜の接着剤層、導電性ペースト層、導電性接着剤層、などから残留溶剤、アウトガス、水蒸気などが発生する。しかし、金属箔層や基材フィルム層が、ガスバリア層となるため、そのガスバリア層の間でアウトガスなどの膨張により剥離する力が作用し、層間剥離してしまう場合があるという問題があった。
そのため、発生したアウトガスを逃がす目的として、金属薄膜層にピンホールを空けることが提案されている(例えば、特許文献4、5を参照)。

実開昭56−084221号公報 特開昭61−222299号公報 特開平7−122883号公報 特開2010−239141号公報 特許第4647924号公報

上記の特許文献1、2に開示されているような、圧延銅箔、軟質アルミニウム箔等の金属箔の表面に粘着剤層を設けた電磁波シールド材においては、屈曲動作の回数が少なく、使用される期間が短い場合においては、シールド性能に支障は無い。しかし、使用期間が5年間から10年間と長く、屈曲動作の回数が多くなる場合には、屈曲特性に欠けるという問題があった。このような電磁波シールド材は、最近の携帯電話に使用されるFPC用電磁波シールド材に必要とされている、100万回以上の屈曲試験に合格するような優れた屈曲特性を有していない。

また、特許文献3に開示されている、柔軟性フィルムの片面に金属蒸着などの金属薄膜を設け、その上に導電性接着剤が積層された電磁波シールド材では、繰り返し屈曲を受ける電線類に被覆して使用できるとしている。特許文献3の実施例によると、厚さ12μmのポリエステルフィルムの片面に厚み0.5μmの銀粉入り導電性塗料の塗布膜を設け、その上にポリエステル系接着剤とニッケル粉末とを混合した導電性接着剤を加熱乾燥させて厚み30μmの導電性接着剤層を設けている。また、外径10mmφのマンドレルの外周に沿い180°の角度で曲げ、直線に戻すことを1サイクルとする屈曲試験を、50万回行い、損傷の無いことを確認できたとしている。

しかし、最近の携帯電話では、筐体の外形寸法の厚みを0.1mm単位で削減し、可能な限り薄型にすることが求められている。このような薄型の筐体で使用できるような屈曲性能を有するFPC用電磁波シールド材は、例えば、外径2mmφのマンドレルの外周に沿い180°の角度で曲げ、直線に戻すことを1サイクルとする屈曲試験を、100万回以上行っても損傷の無いことが求められる。従来に比べて、過酷な条件による屈曲試験を克服できるFPC用電磁波シールド材が必要とされている。

また、特許文献3の実施例に記載されている電磁波シールド材は、厚さが12μmの樹脂フィルムに、厚み0.5μmの導電性塗料の塗布膜、及び厚みが30μmの導電性接着剤層を積層しており、電磁波シールド材の全体の厚みが40μmを越えるものである。
上記のとおり、携帯電話の筐体の外形寸法を可能な限り薄くするため、FPC用電磁波シールド材は、全体の厚みを30μm以下に薄くすることが求められている。つまり、従来のFPC用電磁波シールド材に比較すると、全体の厚みがより薄く、かつ、より厳しい屈曲試験に耐える丈夫なFPC用電磁波シールド材が求められている。

また、FPC用電磁波シールド材に使用される導電性粘着剤において、粘着剤層に導電性を持たせるためには、導電性粉末(金属微粒子やカーボン微粒子)を相当多量に添加する必要があるが、そうすると逆に粘着剤層の粘着力の低下が起きることになる。
また、携帯電話でのFPC用電磁波シールド材などにおいては、屈曲操作が繰り返されるので、基材と導電性ペースト層、及び導電性ペースト層とFPCとの各層での接着界面が部分的に層間剥離され、この剥離箇所で導電性ペースト層が破断してしまい、電磁波遮蔽性能が経時的に低下することが懸念される。
また、基材そのものも、電子機器の寿命期間における繰り返しの屈曲操作(例えば、100万回の屈曲試験)に耐えるだけの優れた屈曲特性が必要とされている。

また、特許文献4及び5の実施例に記載されている電磁波シールド材は、金属薄膜層として穴径1μmのピンホールを100〜150個/cm空けた厚さが6μmの圧延銅箔を積層しており、携帯電話でのFPC用電磁波シールド材などにおいては、屈曲操作が繰り返されるので、このような金属薄膜層は屈曲操作による破断でシールド性能の低下が懸念される。

本発明の目的は、はんだリフローのような、電磁波シールド材を配線板等に被覆した後に加熱される場合に、各層の残留溶剤やアウトガス、フィルム中の水分が急激に熱せられることによって生じる水蒸気によって剥離が発生せず、柔軟性に富む薄型であり、且つ、過酷な屈曲動作が繰返し行われても電磁波遮蔽性能の低下が生じない、屈曲特性に優れたFPC用電磁波シールド材を提供することにある。

過酷な屈曲動作に耐え、導電性ペーストの焼成や、配線板を被覆した後のはんだリフローのような加熱工程に耐えるようにするため、本発明では、水蒸気透過度が高い耐熱性樹脂の薄膜からなる基材を使用する。本発明では、少なくとも誘電体の薄膜樹脂フィルムからなる基材の上に、接着剤層、導電性ペースト層、導電性接着剤層、が順に積層された積層体を製造することを技術思想としている。

また、本発明では、耐熱性樹脂の薄膜からなる基材として、柔軟性と耐熱性とを考慮して、塗布された誘電体の薄膜樹脂フィルムを使用して、支持体フィルム及び剥離フィルムを除いた、FPC用電磁波シールド材の全体の厚みを、25μm以下と薄くすることを可能としている。
また、本発明では、基材であるポリイミドフィルムの薄膜樹脂フィルムと導電性ペーストとの密着力を増加させるため、基材と導電性ペースト層の間に接着剤層を設けている。

また、本発明では、上記の問題点を解決するために、支持体フィルムの片面の上に、塗布された誘電体の薄膜樹脂フィルムからなる基材、薄膜の接着剤層、導電性ペースト層、導電性接着剤層、が順に積層されてなり、前記基材の水蒸気透過度が500g/m・day以上であることを特徴とするFPC用電磁波シールド材を提供する。

また、前記基材が、溶剤可溶性ポリイミドを用いて形成されたポリイミドフィルムからなり、厚みが1〜9μmであることが好ましい。
また、前記基材が、ポリイミドフィルムからなり、厚みが1〜9μmであることが好ましい。

また、前記薄膜の接着剤層が、エポキシ基を有するポリエステル系樹脂組成物を架橋させてなり、厚みが0.05〜1μmであることが好ましい。

また、前記接着剤層が、さらに、カーボンブラック、黒鉛、アニリンブラック、シアニンブラック、チタンブラック、黒色酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガンからなる群より選択される1種以上の黒色顔料、または有色顔料の1種以上からなる光吸収材を含むことが好ましい。

また、前記導電性ペースト層が、平均粒子径1〜120nmの銀ナノ粒子とバインダー樹脂組成物とを含有してなる導電性ペーストが塗布された後、被着体に加熱・圧着された後の最終的な厚みが0.1〜2μmであることが好ましい。

また、前記導電性ペースト層を構成する導電性ペーストの焼成後の体積抵抗率は、1.5×10−5Ω・cm以下であることが好ましい。

また、本発明は、上記のFPC用電磁波シールド材が、電磁波遮蔽用の部材として使用されてなる携帯電話を提供する。

また、本発明は、上記のFPC用電磁波シールド材が、電磁波遮蔽用の部材として使用されてなる電子機器を提供する。

上記の本発明のFPC用電磁波シールド材によれば、高温耐熱性を有するポリイミドフィルムの薄膜樹脂フィルム(厚みが1〜9μm)を用いることで、過酷な屈曲動作に耐えられる優れた屈曲特性を持たせることが可能となる。
このことにより、支持体フィルム及び剥離フィルムを除いた、FPC用電磁波シールド材の全体厚みを、25μm以下に抑えることができ、携帯電話及び電子機器の全体の厚みを薄くすることに寄与できる。

また、水蒸気透過度の高い薄膜樹脂フィルムからなる基材を用いることで、配線板等を被覆した後のはんだリフロー工程などの加熱工程において、各層の残留溶剤やアウトガス、フィルム中の水分が急激に熱せられたことによって発生する水蒸気により、各層間が剥離することの無い、FPC用電磁波シールド材を製造することができる。

また、ポリイミドフィルムの薄膜樹脂フィルム(厚みが1〜9μm)と導電性ペースト層とを用いることにより、厚みを抑えて電磁波シールド性能を得ることができる。
接着剤層内に1種以上の黒色顔料、または有色顔料からなる光吸収材を混ぜることにより、シールドフィルムの片面側に特定の着色が可能となる。
以上のことから、本発明によれば、配線板等を被覆した後のはんだリフロー工程などの加熱工程において、接着剤層の残留溶剤やアウトガス、フィルム中の水分が急激に熱せられたことによって発生する水蒸気により、各層間が剥離することの無い、柔軟性に富み薄型であり、且つ、過酷な屈曲動作が繰返し行われても電磁波遮蔽性能の低下が生じない、屈曲特性に優れたFPC用電磁波シールド材を提供することができる。

本発明に係わるFPC用電磁波シールド材の一例を示す概略断面図である。 図1から支持体フィルム及び剥離フィルムを除去して使用する状態を示す概略断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
本発明のFPC用電磁波シールド材は、被着体であるFPCなどに貼り合せたときに、外表面が誘電体であって、そのFPC用電磁波シールド材外表面に絶縁フィルムを貼り合せる必要がない。また、本発明のFPC用電磁波シールド材は、屈曲動作に対する屈曲特性を向上させるため、全体の厚みを薄くしている。

図1に示した本発明のFPC用電磁波シールド材10は、基材1が可撓性を有する厚みが1〜9μm、水蒸気透過度が500g/m・day以上の溶剤可溶性ポリイミドを用いて形成されたポリイミドフィルムの薄膜樹脂フィルムであり、基材1の一方の面に支持体フィルム6が積層されており、基材1の他方の面に導電性ペースト層3と基材1との密着力を向上させる接着剤層2、導電性微粒子を含有した導電性ペースト層3が順に積層され、さらに、導電性ペースト層3の上に、導電性接着剤層4、剥離フィルム7が順に積層されている。このFPC用電磁波シールド材10は、図2に示すように支持体フィルム6及び剥離フィルム7を除去したFPC用電磁波シールド材11として使用することができる。

(ポリイミドフィルム)
本発明に係わるFPC用電磁波シールド材10、11の基材1となる、溶剤可溶性ポリイミドを用いて形成されたポリイミドフィルムの薄膜樹脂フィルムは、ポリイミド樹脂の特徴である高い機械的強度、耐熱性、絶縁性、耐溶剤性を有し、260℃程度までは化学的に安定であるとされている。
ポリイミドとしては、ポリアミック酸を加熱することによる脱水縮合反応で生じる熱硬化型ポリイミドと、非脱水縮合型である溶剤に可溶な溶剤可溶性ポリイミドがある。
一般的なポリイミドフィルムの製造方法として一般的に知られている方法は、極性溶媒中でジアミンとカルボン酸二無水物を反応させることによりイミド前駆体であるポリアミック酸を合成し、ポリアミック酸を熱もしくは触媒を用いることにより脱水環化し対応するポリイミドとするものである。しかし、このイミド化する工程における加熱処理の温度は、200℃〜300℃の温度範囲が好ましいとされ、この温度より加熱温度が低い場合は、イミド化が進まない可能性があるため好ましくなく、上記温度より加熱温度が高い場合は、化合物の熱分解が生じるおそれがあるため好ましくないとされる。

本発明のFPC用電磁波シールド材は、基材の可撓性をより向上させることを意図して、厚みが10μm未満の極めて薄いポリイミドフィルムを使用するものである。
本発明では、強度上の補強材として用いる支持体フィルム6の片面の上に、薄いポリイミドフィルムを積層して形成した基材、あるいは、支持体フィルム6を用いないで薄いポリイミドフィルムのみからなる基材、のいずれも使用することができる。
使用するポリイミドフィルムの厚みが、約7μmよりも薄い場合には、強度上の補強材として用いる支持体フィルム6の片面の上に、薄いポリイミドフィルムを積層して形成するのが好ましい。

ところが、ポリイミドフィルム自体には、加熱温度200℃〜250℃での加熱処理に対する耐熱性を有しているが、支持体フィルム6としては、価格と耐熱温度性能との兼ね合いから、汎用の耐熱性樹脂フィルム、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂フィルムを使用するため、従来のイミド前駆体であるポリアミック酸からポリイミドを形成する方法を採用することができない。
溶剤可溶性ポリイミドは、そのポリイミドのイミド化が完結していて、且つ溶剤に可溶であるため、溶剤に溶解させた塗布液を塗布した後、200℃未満の低温で溶剤を揮発させることにより、成膜することができる。このため、本発明のFPC用電磁波シールド材に使用される基材1は、支持体フィルム6の片面の上に、非脱水縮合型である溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を塗布した後、温度を200℃未満の加熱温度で乾燥させて、溶剤可溶性ポリイミドを用いて形成されたポリイミドフィルムの薄膜樹脂フィルムを形成することが好ましい。こうすることによって、汎用の耐熱性樹脂フィルムからなる支持体フィルム6の片面の上に、厚みが1〜9μmの極めて薄いポリイミドフィルムを積層することができる。支持体フィルム6をその長手方向に沿って搬送しながら、その上に基材1、接着剤層2、導電性ペースト層3等を連続的に形成することができるので、ロールtoロールでの生産も可能である。
本発明に使用する、非脱水縮合型である溶剤可溶性ポリイミドは、特には限定されないが、市販されている溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を使用することが可能である。市販の溶剤可溶性ポリイミドの塗布液としては、具体的には、ソルピー6,6−PI(ソルピー工業)、Q−IP−0895D(ピーアイ技研)、PIQ(日立化成工業)、SPI−200N(新日鉄化学)、リカコートSN−20、リカコートPN−20(新日本理化)などを挙げることができる。溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を、支持体フィルム6の上に塗布する方法は、特に制限されず、例えば、ダイコーター、ナイフコーター、リップコーター等のコーターにて塗布することが可能である。

本発明で使用するポリイミドフィルムの厚みは、1〜9μmであることが好ましい。ポリイミドフィルムの厚みを0.8μm未満に製膜するのは、製膜された膜の機械的な強度が弱いことから技術的に困難である。また、ポリイミドフィルムの厚みが10μmを越えると、優れた屈曲性能を有するFPC用電磁波シールド材11を得ることが困難となる。
また、使用するポリイミドフィルムの厚みが、約7μmよりも薄い場合には、ロールに巻取る時のテンション調整が難しいため、強度上の補強材として用いる支持体フィルム6の片面の上に、薄いポリイミドフィルムを積層して形成されているのが好ましい。
支持体フィルム6を用いないで、薄いポリイミドフィルムのみからなる基材を用いる場合の厚みは、約7〜9μmであることが好ましい。

また、本発明で使用するポリイミドフィルムの水蒸気透過度は、500g/m・day以上であることが好ましい。500g/m・dayよりも水蒸気透過度が低い場合には、FPCを被覆した後の、はんだリフローのような加熱工程において、各層の残留溶剤や接着剤からのアウトガス、フィルム中の水分が急激に熱せられることによって発生する水蒸気により各層間が剥離してしまう可能性がある。水蒸気透過度には特に上限を設けないが、同じ材料を使用する限り、水蒸気透過度は厚みに反比例するので、厚みを薄くして水蒸気透過度を上げる場合には、上述した厚みの範囲に収まることが好ましい。

(支持体フィルム)
本発明に使用する支持体フィルム6の基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィンフィルムが挙げられる。
支持体フィルム6の基材が、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどの、基材自体にある程度の剥離性を有している場合には、支持体フィルム6の上に、剥離処理を施さなくて、直接に、塗布された誘電体の薄膜樹脂フィルムからなる基材1を積層してもよいし、基材1をより剥離し易くするための剥離処理を、支持体フィルム6の表面に施してもよい。
また、上記の支持体フィルム6として用いる基材フィルムが、剥離性を有していない場合には、アミノアルキッド樹脂やシリコーン樹脂等の剥離剤を塗布した後、加熱乾燥することにより、剥離処理が施される。本発明のFPC用電磁波シールド材10、11は、FPCに貼り合わされるので、この剥離剤には、シリコーン樹脂を使用しないことが望ましい。なぜならシリコーン樹脂を剥離剤として用いると、支持体フィルム6の表面に接触した基材1の表面に、シリコーン樹脂の一部が移行し、さらにFPC用電磁波シールド材11の内部を通じて基材1から導電性接着剤層4へと移行する恐れがある。この導電性接着剤層4の表面に移行したシリコーン樹脂が、導電性接着剤層4の接着力を弱めたりする恐れがあるためである。本発明に使用される支持体フィルム6の厚みは、FPCに被覆して使用する際のFPC用電磁波シールド材11の全体の厚みからは除外されるので、特に限定されないが、通常12〜150μm程度である。

(接着剤層)
本発明のFPC用電磁波シールド材10、11に用いられる接着剤層2は、基材1であるポリイミドフィルムの薄膜と導電性ペースト層3との密着力の向上を図るために、設けるものである。
接着剤層2は、その上に積層される導電性ペースト層3の焼成温度が150〜250℃であるために、耐熱性に優れた接着剤を用いる必要がある。また、基材1となるポリイミドフィルムと導電性ペースト層3に対する接着力に優れている必要がある。
接着剤層2に用いられる接着性樹脂組成物としては、好ましくは、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられる。また、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリイミド樹脂、(メタ)アクリル樹脂などの熱硬化型であってもよい。
接着剤層2の接着性樹脂組成物として特に好ましいのは、エポキシ基を有するポリエステル系樹脂組成物を架橋させる接着性樹脂組成物や、ポリウレタン系樹脂に硬化剤としてエポキシ樹脂を混ぜた接着性樹脂組成物である。このため、接着剤層2は、ポリイミドフィルムの薄膜からなる基材1よりも、硬い物性を有している。エポキシ基を有するポリエステル系樹脂組成物は、特に限定されるものではないが、例えば1分子に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(その未硬化樹脂)と、1分子に2個以上のカルボキシル基を有する多価カルボン酸との反応等により得ることができる。エポキシ基を有するポリエステル系樹脂組成物の架橋は、エポキシ基と反応するエポキシ樹脂用の架橋剤を用いることができる。

また、接着剤層2は、カーボンブラック、黒鉛、アニリンブラック、シアニンブラック、チタンブラック、黒色酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガンからなる群より選択される1種以上の黒色顔料又は着色顔料からなる光吸収材を含んでいてもよい。
カーボンブラックなどの黒色顔料を混ぜ込むのが好ましい。黒色顔料又は着色顔料からなる光吸収材は、接着剤層2の中に0.1〜30重量%で含有させるのが好ましい。黒色顔料又は着色顔料は、SEM観察による一次粒子の平均粒径が0.02〜0.1μm程度であることが好ましい。
また、黒色顔料としては、シリカ粒子などを黒の色材に浸漬させて表層部のみを黒色にしてもよいし、黒色の着色樹脂などから形成して全体にわたって黒色からなるようにしてもよい。また、黒色顔料は、真黒以外に灰色、黒っぽい茶色、又は黒っぽい緑色などの黒色に近似した色を呈する粒子を含み、光を反射しにくい暗色であれば使用することができる。
接着剤層2の厚みは、0.05〜1μm程度であることが好ましく、この程度の膜厚であれば、導電性ペースト層3との充分な密着力が得られる。接着剤層2の厚みが、0.05μm以下の場合は、光吸収材の微粒子が表出してしまい、基材1と導電性ペースト層3との密着力が低下する恐れがある。また、接着剤層2の厚みが1μmを超えても、ポリイミドフィルムからなる基材1や導電性ペースト層3に対する接着力の増加には効果がないから、接着剤層2の厚みが1μmを超えるのはコストが増大するので好ましくない。

(導電性ペースト層)
本発明に用いる導電性ペースト層3は、導電性フィラーをバインダーとなる樹脂組成物に混ぜ込んだ導電性ペーストが用いられる。
導電性ペーストとしては、導電性金属微粒子、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーからなる導電性フィラー群の中から選択された1つ以上と、バインダー樹脂組成物とを含むことが好ましい。導電性金属微粒子としては、銅、銀、ニッケル、アルミニウム等の金属微粉末が用いられるが、導電性能が高く、価格が安価であることから銅または銀の微粉末やナノ粒子を用いるのが好ましい。また、導電性を有するカーボンナノ粒子である、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーも使用することができる。
導電性ペースト層3の焼成後の体積抵抗率は、1.5×10−5Ω・cm以下であることが望ましい。また、導電性ペースト層3の焼成後の表面抵抗率は、0.2Ω/□以下であることが望ましい。

導電性ペーストの焼成温度を150〜250℃の温度範囲の低温に抑えるためには、金属微粒子の平均粒子径が1〜120nmの範囲であることが好ましく、1〜100nmの範囲がより好ましい。
本発明に係わるFPC用電磁波シールド材10、11の導電性ペースト層3は、このような金属微粒子を含有することにより、薄膜化に対応することが可能となるだけでなく、微粒子同士が融着して導電率の向上も同時に実現できる。本発明に使用される導電性ペーストは、分散溶媒中に、例えば、平均粒子径が1〜120nmの範囲の金属微粒子を均一に分散させるため、この金属微粒子表面を有機分子層で被覆して、溶媒中での分散性能を向上させるのが好ましい。最終的に、導電性ペーストの加熱焼成工程において、金属微粒子相互が表面を接触させ、導電性ペースト層3の導電性を得ることができる。
導電性ペーストの加熱焼成は、例えば、150〜250℃程度に加熱することにより、金属微粒子の表面を被覆している有機分子層を離脱させ、蒸散させて除去するため、焼成温度を有機分子層の沸点範囲にするのが好ましい。
上述したように、基材1となるポリイミドフィルム自体は、加熱温度200℃〜250℃での加熱処理に対する耐熱性を有しているが、支持体フィルム6は耐熱性に劣るため、支持体フィルム6を用いる場合は、焼成温度をより低温とすることが好ましい。
導電性ペーストの焼成温度は、好ましくは150〜180℃であり、これにより支持体フィルム6の熱劣化による外観不良を抑制することができる。

導電性ペーストに、導電性フィラーと混合して用いられるバインダー樹脂組成物としては、好ましくは、ポリエステル樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられる。また、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリイミド樹脂、(メタ)アクリル樹脂などの熱硬化性樹脂であってもよい。
導電性ペーストは、これらのバインダー樹脂組成物に、導電性金属微粒子、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどの導電性フィラーを混ぜ込んだ後に、必要に応じてアルコールやエーテルなどの有機溶剤を加えて粘度調整を行う。粘度調整は、有機溶剤の添加量(配合比)によって行うことができる。
導電性ペースト層3の焼成した後の厚みは、0.1〜2μm程度であることが好ましい。さらに好ましくは、0.3〜1μm程度の厚みであることが望ましい。導電性ペースト層3の焼成した後の厚みが0.1μmよりも薄い場合は、高い電磁波シールド性能を得ることが困難である。一方、導電性ペースト層3の焼成した後の厚みが2μmよりも厚いと、支持体フィルム6及び剥離フィルム7を除いた、FPC用電磁波シールド材11の全体の厚みを、25μm以下に抑えることが困難となる。

(導電性接着剤層)
本発明に係わるFPC用電磁波シールド材10、11の、導電性ペースト層3の上に積層される導電性接着剤としては、アクリル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、ゴム系接着剤、シリコーン系接着剤等の、一般的に使用されている熱硬化型接着剤に、導電性の微粒子や4級アンモニウム塩などのイオン化合物、導電性高分子などを混ぜて導電性を持たせたものが使用されるが、特に限定されない。
導電性接着剤は、常温で感圧接着性を示す粘着剤ではなく、加熱加圧による接着剤であると、繰り返しの屈曲に対して接着力が低下しにくくなり好ましい。
導電性接着剤層4に配合する導電性の微粒子は、特に限定はされず、従来から公知のものを適用できる。例えば、カーボンブラックや、銀、ニッケル、銅、アルミニウムなどの金属からなる金属微粒子、及びそれらの金属微粒子の表面に他の金属を被覆した複合金属微粒子があげられ、これらの1種または2種以上を適宜選択して用いることができる。
また、上記の導電性接着剤においては、優れた導電性を得るために、導電性物質粒子相互の接触、および該粒子と導電性ペースト層および被着体であるFPCとの接触が良くなるように、導電性物質を多量に含有させると接着力が低下する。一方、接着力を高めるために導電性物質の含有量を低減すると、導電性物質と導電性ペースト層および被着体であるFPCとの接触が不十分となって、導電性が低下するという、相反する問題がある。このため、導電性微粒子の配合量は、接着剤(固形分)100重量部に対して、通常、0.5〜50重量部程度、より好ましくは2〜10重量部である。

また、本発明の導電性接着剤層4を構成する導電性接着剤としては、導電性微粒子を含んだ異方導電性接着剤が好ましく、公知のものを使用できる。この異方導電性接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁性の熱硬化性樹脂を主成分とし、導電性微粒子が分散された接着剤が使用できる。
また、異方導電性接着剤に使用される導電性微粒子としては、例えば、金、銀、亜鉛、錫、半田等の金属微粒子の単体もしくは2種以上を組み合わせても良い。また、導電性微粒子としては、金属でめっきされた樹脂粒子を使用できる。導電性微粒子の形状は、微細な粒子が直鎖状に繋がった形状、あるいは針形状を有するのが好ましい。このような形状であれば、圧着部材によりFPCに対して加熱加圧処理を行う際に、低い加圧力で導電性微粒子がFPCの導体配線に噛み込むことが可能になる。
異方導電性接着剤は、FPCとの接続抵抗値が5Ω/cm以下からなるのが好ましい。

導電性接着剤の接着力は、特に制限を受けないが、その測定方法はJIS Z 0237に記載の試験方法に準ずる。被着体表面に対する接着力が剥離角度180度ピール、剥離速度300mm/分の条件下で、5〜30N/インチの範囲が好適である。接着力が5N/インチ未満では、例えば、FPCに貼り合せた電磁波シールド材が剥がれたり浮いたりする場合がある。
FPCに対する加熱加圧接着の条件は、特に限定されるものではないが、例えば温度を160℃、加圧力を2.54MPaとして30分間熱プレスすることが好ましい。

(剥離フィルム)
剥離フィルム7の基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィンフィルムが挙げられる。これらの基材フィルムに、アミノアルキッド樹脂やシリコーン樹脂等の剥離剤を塗布した後、加熱乾燥することにより、剥離処理が施される。本発明のFPC用電磁波シールド材10、11は、FPCに貼り合わされるので、この剥離剤には、シリコーン樹脂を使用しないことが望ましい。なぜならシリコーン樹脂を剥離剤として用いると、剥離フィルム7の表面に接触した導電性接着剤層4の表面に、シリコーン樹脂の一部が移行し、さらにFPC用電磁波シールド材11の内部を通じて導電性接着剤層4から基材1へと移行する恐れがある。この導電性接着剤層4の表面に移行したシリコーン樹脂が導電性接着剤層4の接着力を弱めたりする恐れがあるためである。本発明に使用される剥離フィルム7の厚みは、FPCに被覆して使用する際のFPC用電磁波シールド材11の全体の厚みからは除外されるので、特に限定されないが、通常12〜150μm程度である。

本発明のFPC用電磁波シールド材10、11は、繰り返しての屈曲動作を受けるFPCに貼り合せて使用することが可能な、屈曲特性に優れたFPC用電磁波シールド材として好適に用いることができる。また、本発明のFPC用電磁波シールド材は、電磁波遮蔽用の部材として携帯電話や電子機器に使用することができる。

以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。
(実施例1)
厚みが50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡株式会社製、品番:E5100)を、支持体フィルム6として用いた。その支持体フィルム6の片面の上に、厚さ33μmのときの水蒸気透過度が180g/m・dayである溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を、乾燥後の厚みが4μmになるように流延塗布、乾燥させて、誘電体の薄膜樹脂フィルムからなる基材1を積層した。形成された基材1の上に、光吸収材の黒色顔料としてカーボンブラックと、耐熱温度が260〜280℃のポリエステル系樹脂組成物とを混ぜた、接着剤層2を形成するための塗工液を用いて、乾燥後の厚みが0.3μmとなるように塗布して接着剤層2を積層した。接着剤層2の上に、導電性フィラーとして、一次平均粒子径が約50nmの銀粒子を混ぜて調製した導電性ペーストを用いて、乾燥後の厚みが0.3μmとなるように塗布した後、温度150℃にて焼成して導電性ペースト層3を形成した。導電性ペースト層3の上に、エポキシ系熱硬化型の導電性接着剤を乾燥後の厚みが12〜18μmとなるように塗布して導電性接着剤層4を形成し、実施例1のFPC用電磁波シールド材を得た。焼成後の導電性ペースト層3の体積抵抗率を測定した値は、1.5×10−5Ω・cm以下であった。

(実施例2)
溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を、乾燥後の厚みが6μmになるように流延塗布、乾燥させて、誘電体の薄膜樹脂フィルムからなる基材1を積層した以外は、実施例1と同様にして、実施例2の電磁波シールド材を得た。

(実施例3)
溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を、乾燥後の厚みが8μmになるように流延塗布、乾燥させて、誘電体の薄膜樹脂フィルムからなる基材1を積層した以外は、実施例1と同様にして、実施例3の電磁波シールド材を得た。

(比較例1)
支持体フィルム6を用いず、基材1として厚みが10μmの熱硬化型ポリイミドからなるポリイミドフィルムを用いた以外は、実施例1と同様にして、比較例1のFPC用電磁波シールド材を得た。

(比較例2)
溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を、乾燥後の厚みが18μmになるように流延塗布、乾燥させて、誘電体の薄膜樹脂フィルムからなる基材1を積層した以外は、実施例1と同様にして、比較例2の電磁波シールド材を得た。

(比較例3)
溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を、乾燥後の厚みが24μmになるように流延塗布、乾燥させて、誘電体の薄膜樹脂フィルムからなる基材1を積層した以外は、実施例1と同様にして、比較例3の電磁波シールド材を得た。

(基材の水蒸気透過度測定方法)
実施例1、2、3、及び比較例2,3記載の溶剤可溶性ポリイミドの水蒸気透過度は以下のようにして求めた。
厚みが50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡株式会社製、品番:E5100)を、支持体フィルム6として用いた。その支持体フィルム6の片面の上に、溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を、乾燥後の厚みが33μmになるように流延塗布、乾燥させて、誘電体の薄膜樹脂フィルムからなる基材1を積層した。
支持体フィルム6から薄膜樹脂フィルムからなる基材1を剥離し、JIS−K−7129 B法「赤外線センサ法による水蒸気透過度の求め方」に従い測定したところ、180g/m・dayであった。水蒸気透過度は、測定対象の厚みに反比例することが知られており、実施例1、2、3、及び比較例2,3記載の溶剤可溶性ポリイミドの水蒸気透過度は、厚み33μmのときの結果を元に、計算で求めた。
比較例1は、基材1として用いた、厚みが10μmの熱硬化型ポリイミドからなるポリイミドフィルムの水蒸気透過度を、そのまま上述した測定方法で測定した。

(導電性ペースト層3の表面抵抗率の測定方法)
JIS−K−7194「導電性プラスチックの4探針法による抵抗率試験方法」の規定に従って、三菱化学(株)製の抵抗率計ロレスターGP T600型で、導電性ペースト層3の表面抵抗率を測定した。

(屈曲試験の測定方法)
導電性ペースト層3の上に、エポキシ系熱硬化性接着剤(スリーボンド製、品番:33A−798)を用いて、乾燥後の厚みが12μmになるように調整して塗布したものを、テストパターンが設けられたフレキシブルプリント基板に、FPC用電磁波シールド材の導電性接着剤層4側を対向させて重ね、160℃、2.54MPaで30分間熱プレスした後、幅12.7mm×長さ160mmの寸法に裁断して試験片を得た。
IPC規格TM−650「TEST METHODS MANUAL」(JIS−C−6471の参考3「耐屈曲性」)に従って、裁断した試験片を用いて、R=1.5mm又はR=1.0mmの設定条件で、IPC屈曲試験を行い、導電性ペースト層の抵抗値が、導電層の繰り返しての屈曲動作により初期時の抵抗値に比べて2倍に増加する時の、屈曲試験の回数を計測して屈曲性能を評価した。
屈曲試験結果の判定は、屈曲試験により、導電性ペースト層の抵抗値が、導電層の繰り返しての屈曲動作により初期時の抵抗値に比べて2倍に増加する時の、屈曲試験の回数が30万回を越える場合を、合格(○)とし、30万回以下の場合を、不合格(×)とした。

(柔軟性試験の測定方法)
屈曲試験に用いるサンプル(幅17mm×長さ160mm)を用いて、(株)東洋精機製作所製のループスティフネステスタにサンプルをセットして測定を開始し、サンプルをループ状に曲げ、そのループの直径方向を押しつぶしたときのロードによって、コシの強弱を評価する。具体的には、屈曲試験に用いるサンプルをループ状に曲げた外側が、電磁波シールド材となるように外周80mmの輪を作り、輪の上側から3.3mm/secのスピードでサンプル部分の短軸の距離が1.5mmとなるまで力を加えて、その状態で5秒間保持した際のサンプルの応力を測定する。

(耐熱試験及び耐熱試験後の電磁波シールド材の外観)
FPC用電磁波シールド材の導電性接着剤とポリイミドフィルム(東レ・デュポン製カプトン200H)と対向するように重ね合わせ、160℃、4.5MPa、60分間程、加熱プレスした。2.5cm×10cmに試験片を切り出し、290℃のはんだ浴に10秒間浸漬した後引き上げた。
耐熱試験後の電磁波シールド材の外観は、目視で変形や縮れ等の異常がないかを観察し、異常がなく良好な場合を、合格(○)とし、異常が見られた場合を、不合格(×)とした。

(試験結果)
実施例1〜3、及び比較例1〜3について、上記の試験方法にて、導電性ペースト層の表面抵抗率、屈曲試験、および柔軟性試験を行い、得られた試験結果を表1に示した。

表1に示した、耐熱試験後の結果によれば、基材1の水蒸気透過度が耐熱試験後の外観に相関があることがわかる。すなわち、基材1の水蒸気透過度が十分に高ければ、急激な加熱による、各層の残留溶剤、接着剤からのアウトガス、フィルム中の水分の気化による、層間の剥離が起こらず、良好な外観を得ることができる。
さらに、実施例1、3によれば、ポリイミドフィルムからなる基材の厚みが1〜9μmであるため、より柔軟性なFPC用電磁波シールド材が得られ、屈曲試験に合格するものとなった。
これらの試験結果から、優れた耐熱性と屈曲性能を有したFPC用電磁波シールド材は、溶剤可溶性ポリイミドを用いて形成されたポリイミドフィルムからなる基材の厚みを1〜9μmの薄膜にすることが必要である。しかし、現在、日本国内において市販されている熱硬化型ポリイミドからなるポリイミドフィルムの厚みとしては、7.5μmが最も薄い規格製品の厚みであるが、本発明のFPC用電磁波シールド材では、その厚みよりも薄くしたポリイミドフィルムを基材に用いることが必要である。そのため、溶剤可溶性ポリイミドの塗布液を薄く流延塗布することによって得られる厚みが1〜9μmのポリイミドフィルムを、基材に使用することによってのみ、優れた屈曲性能に有するFPC用電磁波シールド材を得ることができる。
本発明のFPC用電磁波シールド材は、携帯電話、ノート型パソコン、携帯端末、などの各種の電子機器に、電磁波遮蔽部材として使用することができる。

1…基材、2…接着剤層、3…導電性ペースト層、4…導電性接着剤層、6…支持体フィルム、7…剥離フィルム、10,11…FPC用電磁波シールド材。

Claims (6)

  1. ポリエチレンテレフタレートからなる支持体フィルムの片面の上に、流延塗布された誘電体の薄膜樹脂フィルムからなる基材、薄膜の接着剤層、導電性ペースト層、導電性接着剤層、が順に積層されてなり、
    前記基材が、溶剤可溶性ポリイミドを用いて形成されたポリイミドフィルムからなり、厚みが1〜9μmであり、前記薄膜の接着剤層が、エポキシ基を有するポリエステル系樹脂組成物を架橋させてなり、厚みが0.05〜1μmであり、
    前記基材の水蒸気透過度が500g/m・day以上であることを特徴とするFPC用電磁波シールド材。
  2. 前記接着剤層が、さらに、カーボンブラック、黒鉛、アニリンブラック、シアニンブラック、チタンブラック、黒色酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガンからなる群より選択される1種以上の黒色顔料、または有色顔料の1種以上からなる光吸収材を含むことを特徴とする請求項に記載のFPC用電磁波シールド材。
  3. 前記導電性ペースト層が、平均粒子径1〜120nmの銀ナノ粒子とバインダー樹脂組成物とを含有してなる導電性ペーストが塗布された後、被着体に加熱・圧着された後の最終的な厚みが0.1〜2μmであることを特徴とする請求項1または2に記載のFPC用電磁波シールド材。
  4. 前記導電性ペースト層を構成する導電性ペーストの焼成後の体積抵抗率は、1.5×10−5Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のFPC用電磁波シールド材。
  5. 請求項1からのいずれかに記載のFPC用電磁波シールド材が、電磁波遮蔽用の部材として使用されてなる携帯電話。
  6. 請求項1からのいずれかに記載のFPC用電磁波シールド材が、電磁波遮蔽用の部材として使用されてなる電子機器。
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