JP5975195B1 - シールドフィルム、シールドプリント配線板及びそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記第一絶縁保護層上の全面に積層された導電性接着剤層と、
前記導電性接着剤層上に膜厚0.5〜20μm、開口率40〜95%でパターン化された銅めっき層と、
前記銅めっき層上に導電性インクを用いて形成した層(A−1)と、
前記導電性接着剤層上の前記銅めっき層の開口内部に、導電性インクを用いて形成した層(A−2)と、
前記導電性接着剤層、前記銅めっき層、前記層(A−1)及び前記層(A−2)上に第二絶縁保護層とを有することを特徴とするシールドフィルム及びこのシールドフィルムを有するシールドプリント配線板に関するものである。また、前記シールドフィルム及びシールドプリント配線板の製造方法に関するものである。
前記第一絶縁保護層上の全面に積層された導電性接着剤層と、
前記導電性接着剤層上に膜厚0.5〜20μm、開口率40〜95%でパターン化された銅めっき層と、
前記銅めっき層上に導電性インクを用いて形成した層(A−1)と、
前記導電性接着剤層上の前記銅めっき層の開口内部に、導電性インクを用いて形成した層(A−2)と、
前記導電性接着剤層、前記銅めっき層、前記層(A−1)及び前記層(A−2)上に第二絶縁保護層とを有するものである。
(1)導電性インクを用いて開口パターンを形成した後、開口パターンに電解銅めっきを施して銅めっき層を形成し、次いで前記開口パターンの内部に導電性インクを用いて開口面積の15〜95%の開口内部パターンを形成する方法、(2)導電性インクを用いて、開口パターンと開口内部パターンを同時に形成し、開口パターンのみに電解銅めっきを施して銅めっき層を形成する方法、特に、前記(2)の開口パターンと開口内部パターンを同時に形成する方法が、生産効率に優れるため好ましい。前記(2)の方法の場合、開口パターンのみに電解銅めっきを施す必要があるため、開口パターンのみを電解銅めっきの導電層として使用するためには、開口パターンと開口内部パターンは非接触であることが好ましい。また、前記(2)の方法において、開口パターンと開口内部パターンを形成した後、無電解めっき法で開口パターンと開口内部パターンの両方を厚膜化した後、開口パターン部のみに電解銅めっきを施して銅めっき層を形成する方法でも実施することができる。この場合においても、開口パターンと開口内部パターンは非接触であることが好ましい。なお、前記高分子層(B)及び前記層(A−1)及び前記層(A−2)の形成方法は、前述した通りである。
エチレングリコール35質量部と、イオン交換水65質量部との混合溶媒に、分散剤としてポリエチレンイミンにポリオキシエチレンが付加した化合物を用いて平均粒径20nmの銀粒子を分散させることによって、金属ナノ粒子と、反応性官能基として塩基性窒素原子含有基を有する高分子分散剤とを含有する金属ナノ粒子分散液を調製した。次いで、得られた金属ナノ粒子分散液に、イオン交換水及び界面活性剤を添加して、その粘度を11mPa・sに調整することによって、インクジェット印刷用の導電性インク(1)を調製した。
温度計、窒素ガス導入管及び攪拌器を備えた窒素置換された容器中で、ポリエステルポリオール100質量部(1,4−シクロヘキサンジメタノールとネオペンチルグリコールとアジピン酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール、水酸基当量1,000g/当量)と2,2―ジメチロールプロピオン酸17.4質量部と1,4−シクロヘキサンジメタノール21.7質量部とジシクロヘキシルメタンジイソシアネート106.2質量部とを、メチルエチルケトン178質量部中で混合し反応させることによって、分子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーの有機溶剤溶液を得た。
攪拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、単量体混合物滴下用滴下漏斗及び重合触媒滴下用滴下漏斗を備えた反応容器に、酢酸エチル180質量部を入れ、窒素を吹き込みながら80℃まで昇温した。80℃まで昇温した反応容器内に、攪拌下、メタクリル酸メチル60質量部、アクリル酸n−ブチル10質量部及びメタクリル酸グリシジル30質量部を含有するビニル単量体混合物と、アゾイソブチロニトリル1質量部及び酢酸エチル20質量部を含有する重合開始剤溶液を、各々別の滴下漏斗から反応容器内温度を80±1℃に保ちながら240分間かけて滴下し重合した。滴下終了後、同温度にて120分間攪拌した後、前記反応容器内の温度を30℃に冷却し、次いで、不揮発分が10質量%になるように酢酸エチルを加えて、反応性官能基としてエポキシ基を含有する高分子層(B−1)用樹脂を得た。
攪拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計を備えた反応容器に、ポリカーボネートポリオール(1,4−シクロヘキサンジメタノールと炭酸エステルとを反応させて得られる酸基当量1000g/当量のポリカーボネートジオール)を100質量部、2,2―ジメチロールプロピオン酸9.7質量部、1,4−シクロヘキサンジメタノール5.5質量部、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート51.4質量部を、メチルエチルケトン111質量部の混合溶剤中で反応させることによって、分子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーの有機溶剤溶液を得た。
温度計、窒素ガス導入管及び攪拌器を備えた窒素置換された容器中で、ポリエステルポリオール100質量部(1,4−シクロヘキサンジメタノールとネオペンチルグリコールとアジピン酸とを反応させて得られたポリエステルポリオール、水酸基当量1000g/当量)と2,2―ジメチロールプロピオン酸17.4質量部と1,4−シクロヘキサンジメタノール21.7質量部とジシクロヘキシルメタンジイソシアネート106.2質量部とを、メチルエチルケトン178質量部中で混合し反応させることによって、分子末端にイソシアネート基を有するウレタン樹脂を得た。次いで、得られたウレタン樹脂にメチルエチルケトンを加え、固形分50質量%のウレタン樹脂の有機溶剤溶液を得た。
上記で得られたウレタン樹脂の有機溶剤溶液200質量部に、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量180)20質量部を加えて混合し、さらに、銀フィラー(大研化学工業株式会社製「S−201」)80質量部を加えて混合し、導電性接着剤を調製した。
プリント配線基板として、ポリイミド製のベースフィルムに、銅厚12μm、線幅500μmのグランド用銅配線パターンと、銅厚12μm、線幅150μmの信号用銅配線パターンとからなる配線が形成され、信号配線とグランド配線の線間をそれぞれ100μm、回路長100mmとし、さらに膜厚15μmの接着剤層と、膜厚12.5μmのポリイミド製フィルム層で膜厚27.5μmの第一絶縁保護層が形成され、グランド配線部に400μm角の開口部が設けられたプリント配線板を用いた。
実施例1で用いたプリント配線板に代えて、表1に示した信号用銅配線のパターン幅のものとした。また、実施例1で用いたシールドフィルムに代えて、表1に示した高分子層(B)用樹脂を用い、さらにシールドプリント配線板の特性インピーダンスが80Ωとなるように表1に示した銅めっき層の開口率とし、銅めっき層の開口面積に対する開口内部の導電性インク層(開口内部パターン)の面積比率とした以外は、実施例1と同様にシールドプリント配線板を作製した。
実施例1で用いたプリント配線板に代えて、表1に示した信号用銅配線のパターン幅のものとした。シールドフィルムとして、離型処理されたポリエステルフィルム上に、上記で製造した第二絶縁保護層用樹脂を乾燥後の膜厚が5μmとなるように塗工し、乾燥して第二絶縁保護層を形成した。次に、上記方法で形成した第二絶縁保護層の上に、導電性インク(1)を実施例1と同様の装置を用い、シールドプリント配線板の特性インピーダンスが80Ωとなるように、線幅90μm、開口率58%の格子パターンと、その開口内部に開口部の面積に対して40%の面積の四角形の非開口部を、格子パターン部と接触しないように印刷した。次いで、120℃で20分間焼成することによって、開口率58%の格子パターンと、その開口内部に四角形の非開口部を有する導電性インク(1)からなる層(膜厚0.2μm)を形成した。
実施例1で用いたプリント配線板に代えて、表1に示した信号用銅配線のパターン幅のものとした。また、実施例1で用いたシールドフィルムに代えて、表1に示した高分子層(B)用樹脂を用いた。次に、上記方法で形成した高分子層(B−1)が積層された第二絶縁保護層の上に、導電性インク(1)を実施例1と同様の装置を用い、シールドプリント配線板の特性インピーダンスが80Ωとなるように、線幅90μm、開口率74%の格子パターンと、その開口内部に開口部の面積に対して69%の面積の四角形の非開口部を、格子パターン部と接触しないように印刷した。次いで、120℃で20分間焼成することによって、開口率74%の格子パターンと、その開口内部に四角形の非開口部を有する導電性インク(1)からなる層(膜厚0.05μm)を形成した。
実施例1で用いたプリント配線板の代わりに、信号用銅配線パターンの線幅を表1に記載した線幅としたプリント配線板を使用した。また、実施例1で用いたシールドフィルムの代わりに、開口率が0%となるように、膜厚5μmの圧延銅箔に上記で得られた第二絶縁保護層用樹脂を乾燥後の膜厚が5μmとなるように塗工し、乾燥して第二絶縁保護層を形成した。次いで、圧延銅箔の第二絶縁保護層を形成した面とは反対面に、上記で得られた導電性接着剤を乾燥後の膜厚5μmとなるように塗工し、乾燥して開口率0%の銅層を有するシールドフィルムを作製した。
比較例1で用いたプリント配線板に代えて、信号用銅配線パターンの線幅を表1に記載した線幅とした以外は、前記比較例1と同様にして、開口率0%の比較用シールドプリント配線板を作製した。
攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下装置、及び窒素導入管を備えた反応容器に、アジピン酸、テレフタル酸、及び3−メチル−1,5−ペンタンジオールから得られる数平均分子量が1006であるジオール414質量部、ジメチロールブタン酸8質量部、イソホロンジイソシアネート145質量部、及びトルエン40質量部を仕込み、窒素雰囲気下90℃で3時間反応させた。次いで、この反応溶液に、さらにトルエン300質量部を加えて、末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーの溶液を得た。
上記で得られた比較用の導電性インク用樹脂溶液333質量部、及びビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製「JER828」)20質量部を攪拌混合し、樹脂組成物溶液を得た。この樹脂組成物溶液353質量部に、導電フィラー(福田金属箔粉工業株式会社製「AgXF−301」)180質量部を加えて攪拌混合し、ポリウレタンポリウレア樹脂とエポキシ樹脂との合計100質量部に対して、導電フィラー300質量部を含有する比較用の導電性インク(R1)を得た。
上記の導電性インク(R1)用樹脂と同様にして製造したポリウレタンポリウレア樹脂溶液333質量部に対して、ビスフェノールA型エポキシ樹脂20質量部を加えて、接合層用樹脂を得た。
シールドフィルムの作製として、離型処理されたポリエステルフィルム上に、上記で得られた比較用の導電性インク(R1)を、線幅100μm、開口率65%、乾燥後の膜厚が5μmの格子パターンになるようにスクリーン印刷し、乾燥して導電層を形成した。次いで、離型処理されたポリエステルフィルム上に、上記で得られた接合層用樹脂を乾燥後の膜厚が15μmとなるように塗工し、乾燥した。次いで、離型性フィルム上に形成した導電層と、離型性フィルム上に形成した接合層とを貼り合わせてシールドフィルムを作製した。
上記の実施例、比較例で得られたシールドプリント配線板について、ASTM D4935に準拠し、キーコム社の同軸管タイプのシールド効果測定システムを用いて、100MHz〜6GHz条件で電磁波の照射を行い、電磁波がシールドフィルムで減衰する減衰量を測定し、以下の基準に従って電磁波シールド性を評価した。なお、減衰量の測定値は、デシベル(単位dB)で表記する。なお、一般に電磁波シールド性は、40dB(電磁波を99%以上遮断する)以上であれば良好である。
A:マイクロ波領域の6GHzの電磁波を照射したときに、45dB以上を示す。
B:6GHzの電磁波を照射したときに、40dB以上45dB未満を示す。
C:6GHzの電磁波を照射したときに、35dB以上40dB未満を示す。
D:6GHzの電磁波を照射したときに、35dB未満を示す。
上記の実施例、比較例で得られたシールドプリント配線板について、ネットワークアナライザE5071C(アジレント・テクノロジーズ社製)を用いて特性インピーダンスの測定を行った。
上記の実施例、比較例で得られたシールドプリント配線板について、部品接続時のはんだリフロー工程を想定し、240℃で25秒間のリフロー炉を通過させ、その後25℃までシールドプリント配線板を冷却するリフロー操作を5回繰り返し、その前後のシールドフィルムとプリント配線板のグランド配線間の体積抵抗値を測定し、下記の数式を用いて体積抵抗値の変化率を算出し、シールドフィルムとプリント配線板のグランド配線との接続信頼性を以下の基準に従って評価した。
[評価基準]
A:体積抵抗値の変化率が20%未満である。
B:体積抵抗値の変化率が20%以上50%未満である。
C:体積抵抗値の変化率が50%以上80%未満である。
D:体積抵抗値の変化率が80%以上である。
2・・・・第二絶縁保護層
2’・・・高分子層
3・・・・導電性インクを用いて形成した層
3’・・・導電性インクを用いて形成した層の上に形成した銅めっき層
4・・・・開口部を有する銅めっき層
5・・・・導電性接着剤層
6・・・・第一絶縁保護層
7・・・・プリント配線板基材
8・・・・信号配線
9・・・・グランド配線
10・・・第一絶縁保護層除去部(グランド配線と開口部を有する銅めっき層との導通部)
11・・・プリント配線板
12・・・シールドプリント配線板
Claims (15)
- ベース絶縁基材上に信号配線とグランド配線及び第一絶縁保護層が設けられたプリント配線板用のシールドフィルムであって、
前記第一絶縁保護層上の全面に積層された導電性接着剤層と、
前記導電性接着剤層上に膜厚0.5〜20μm、開口率40〜95%でパターン化された銅めっき層と、
前記銅めっき層上に導電性インクを用いて形成した層(A−1)と、
前記導電性接着剤層上の前記銅めっき層の開口内部に、導電性インクを用いて形成した層(A−2)と、
前記導電性接着剤層、前記銅めっき層、前記層(A−1)及び前記層(A−2)上に第二絶縁保護層とを有することを特徴とするシールドフィルム。 - 前記導電性接着剤層と前記層(A−2)との間に、さらに銅めっき層を有する請求項1記載のシールドフィルム。
- 前記層(A−2)の面積が、前記銅めっき層の開口面積の15〜95%であり、膜厚が0.02〜2μmである請求項1または2記載のシールドフィルム。
- 前記導電性インクが、導電性物質(a2)として金属ナノ粒子を主成分とするインクである請求項1〜3のいずれか1項記載のシールドフィルム。
- 前記金属ナノ粒子が、高分子分散剤により分散されたものである請求項4記載のシールドフィルム。
- 前記第二絶縁保護層と前記導電性インクを用いて形成した層(A−1)及び層(A−2)との間に高分子層(B)を有するものである請求項1〜5のいずれか1項記載のシールドフィルム。
- 前記導電性インクが、反応性官能基[X]を有する化合物(a1)及び導電性物質(a2)を含有する導電性インクであり、
かつ、前記高分子層(B)が、反応性官能基[Y]を有する化合物(b1)を含有する高分子からなる層であり、
前記導電性インクに含まれる前記化合物(a1)が有する反応性官能基[X]と、前記高分子層(B)に含まれる前記化合物(b1)が有する反応性官能基[Y]とを反応させることによって結合を形成したものである請求項6記載のシールドフィルム。 - 前記導電性インクが、反応性官能基[X]として塩基性窒素原子含有基を有する化合物(a1)及び導電性物質(a2)を含有する導電性インクである請求項7記載のシールドフィルム。
- 前記塩基性窒素原子含有基を有する化合物(a1)が、ポリアルキレンイミン、または、オキシエチレン単位を含むポリオキシアルキレン構造を有するポリアルキレンイミンである請求項8記載のシールドフィルム。
- 前記反応性官能基[Y]が、ケト基、エポキシ基、カルボキシル基、N−アルキロール基、イソシアネート基、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、アリル基からなる群より選ばれる1種以上である請求項7〜9のいずれか1項記載のシールドフィルム。
- 請求項1〜10のいずれか1項記載のシールドフィルムを有することを特徴とするシールドプリント配線板。
- 第二絶縁保護層上または第二絶縁保護層上に設けた高分子層(B)上に、
導電性インクで、開口率40〜90%の開口パターンと、前記開口パターンの開口内部に、開口面積の15〜95%のパターンを形成し、
前記開口パターン上に電解銅めっきを施して銅めっき層を形成し、
その上に導電性接着剤層を形成することを特徴とするシールドフィルムの製造方法。 - 第二絶縁保護層上または第二絶縁保護層上に設けた高分子層(B)上に、
導電性インクで、開口率40〜90%の開口パターンと、前記開口パターンの開口内部に、開口面積の15〜95%のパターンを形成し、
前記開口パターン及びその開口内部に形成したパターン上に無電解めっきを施して銅めっき層を形成し、
次いで、前記開口パターン上のみに電解銅めっきを施して銅めっき層を形成し、
その上に導電性接着剤層を形成することを特徴とするシールドフィルムの製造方法。 - 前記導電性インク(A)として金属ナノ粒子を主成分とするインクを用い、インクジェット印刷で開口率40〜90%の開口パターンと、前記開口パターンの開口内部に開口面積の15〜95%のパターンを形成する請求項12または13記載のシールドフィルムの製造方法。
- 信号配線とグランド配線及び絶縁保護層が設けられ、前記絶縁保護層はグランド配線の一部が露出したビアを有するプリント配線板において、
プリント配線板の絶縁保護層の上に、請求項1〜10のいずれか1項記載のシールドフィルムを、導電性接着剤層が前記プリント配線板の絶縁保護層に接するように配置し、プリント配線板とシールドフィルムとを互いに接近する方向に加圧することによりシールドフィルムの導電性接着剤層を流動させてプリント配線板のグランド層と接続することを特徴とするシールドプリント配線板の製造方法。
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