JP6240376B2 - シールドフィルム、及び、シールドプリント配線板 - Google Patents
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Description
また、特許文献1には、シールドフィルムにグランド部材を埋設するという方法も記載されているが、シールドフィルムの側部からグランド部材をはみ出して露出させる必要があり、シールドフィルムの適用する携帯機器の形状を制限してしまうという問題があった。
また、シールドプリント配線板が小型化された場合、グランド部材の取り付けが困難になるという問題がある。
さらに、グランド部材をシールド層に積層させる必要があるため、薄型化が制限されるという問題がある。
上記の構成によれば、良好な加工性及び導電性を得ることができると共に、安価なシールドフィルムを得ることができる。
上記の構成によれば、良好なシールド特性を得ることができる。
上記の構成によれば、導電性を有したまま金属層の表面の劣化を軽減することができる。
上記の構成によれば、使用環境による金属層表面の劣化を軽減し、抵抗値等の電気特性を長期に亘って安定させることができる。これにより、安定した電磁波シールド効果を得ることができる。
上記の構成によれば、良好な変形特性を得ることができる。
上記の構成によれば、良好な変形特性を得ることができる。
プリント配線板に貼り付けられる一般的なシールドフィルムは黒色である。上記構成によれば、一般的なシールドフィルムを貼り付けない本発明のような場合でも従来の見た目に準じることができる。
上記構成によれば、最小幅が10mm以下であっても、グランド接続可能であり、シールド特性が良好なプリント配線板を提供することができる。
上記構成によれば、グランド部材が接続可能な金属層は、プリント配線板上のグランド用配線パターンにも接続することが可能となっている。これにより、金属層は、さらに電磁波シールド特性が向上される。
図1に示すように、シールドフィルム1は、信号回路6a(信号用配線パターン)が形成されたベースフィルム5(ベース部材)と、信号回路6aを覆って当該ベースフィルム5上の全面に設けられる絶縁フィルム7と、を有するフレキシブルプリント配線板8(プリント配線板)に設けられている。シールドフィルム1は、絶縁フィルム7上の全面に積層される導電性接着剤層15と、導電性接着剤層15上の全面に積層された金属層11と、を有する。
上記のような構成のシールドプリント配線板110は、各ブロック部120が、ブロック部120よりも細長く形成された接続部130によって接続される構成となっている。また、各ブロック部120には配線パターンに接続される各種電子部品が設けられ、接続部130に形成された配線パターンによって各電子部品を電気的に接続するようになっている。
また、シールドプリント配線板110は、各接続部130が屈曲されて筐体等に立体的に収納されると共に、各ブロック部130に形成された貫通孔を介してねじ等が螺合されることにより筐体等に固設される。
このように、シールドプリント配線板110は、接続部130のような幅が細く形成された領域を有している。シールドフィルムにおいてこのように細く形成された箇所においてもグランド接続する必要があるが、本実施形態のシールドフィルムであれば、例えば、接続部130の最小幅が10mm以下に形成されるような場合であっても、金属層がプリント配線板を覆う導電性接着剤層の全面に積層されているため、接続部130のいずれの箇所であっても外部グランドに接続可能である。
尚、シールドプリント配線板(シールドフィルム)の形状は、上記のようなブロック部が接続部によって接続される形状に限定されない。例えば、多角形、円形、楕円形、これらに凹凸を加えた形状、及び、これらに貫通孔又は貫通孔を形成するための突出部を加えた形状、等であってもよい。また、上述のように、最小幅が10mm以下に形成されてもよい。
次に、図1に示す各層について具体的に説明する。
本実施形態の金属層11は、銅を主成分とした金属箔で形成されている。即ち、金属層11は、最外面にめっき層12を有している。
尚、金属層は、この構成に限定されない。例えば、金属層は、2層以上であってもよい。
尚、金属層11は、圧延加工により形成された金属箔であることに限定されず、特殊電解めっき法によって、金属箔と同様に結晶が面方向に広がった構造を有するように形成された金属層であってもよい。これにより、圧延加工と同様に、良好な形状保持性を得ることができる。
めっき層12は、金属層11の全面に積層されている。例えば、めっき層12は、電解めっき法、無電解めっき法等によって形成される。めっき層12が最外面に形成されることにより、導電性を有したまま金属層11の表面の劣化を軽減することができる。めっき層12の金属材料として、例えば、金、ニッケル、銅、銀、錫、パラジウム、アルミニウム、クロム、チタン、亜鉛、及び、これらの材料の何れか1つ以上を含む合金などを挙げることができる。
尚、めっき層12の厚みの下限は、0.1μmが好ましく、0.3μmがより好ましい。また、めっき層12の厚みの上限は、5μmが好ましく、3μmがより好ましい。
また、一般的なシールドフィルムの色である黒に合わせて、めっき層の少なくとも表面が黒色に形成されていることが好ましい。例えば、めっき層12は、ニッケル錫合金めっき等により黒色のめっきに形成されていても良いし、めっき表面に黒色の導電性接着剤層を形成してもよい。
導電性接着剤層15は、厚み方向のみだけ電気的な導電状態が確保された異方導電性を有する異方導電性接着剤層が、伝送特性やコストの面から好ましいが、これに限定されない。例えば、導電性接着剤層15は、厚み方向および幅方向、長手方向からなる三次元の全方向に電気的な導電状態が確保された等方導電性を有する等方導電性接着剤層であってもよい。導電性接着剤層15は、接着剤に難燃剤や導電性フィラーが添加されて形成される。
シールドフィルム1をFPC(フレキシブルプリント配線板)に適用する場合、導電性接着剤層15の厚みの下限は、2μmが好ましく、3μmがより好ましい。また、導電性接着剤層15の厚みの上限は、15μmが好ましく、9μmがより好ましい。
次に、図1を用いて、上記のシールドフィルム1をFPC(フレキシブルプリント配線板)に貼り付けしたシールドプリント配線板10について説明する。尚、本実施形態では、シールドフィルムをFPCに貼り付けした場合について説明するがこれに限定されない。例えば、COF(チップオンフレックス)、RF(リジットフレックスプリント板)、多層フレキシブル基板、リジット基板などに利用できる。
プリント回路6の表面は、信号回路6aとグランド回路6bとからなり、グランド回路6bの少なくとも一部(絶縁除去部6c)を除いて、絶縁フィルム7によって被覆されている。また、絶縁フィルム7は、内部にシールドフィルム1の導電性接着剤層15の一部が流れ込んでいる絶縁除去部7aを有している。これにより、グランド回路6bと金属層11とが電気的に接続される。
そして、信号回路6a及びグランド回路6bは、導電性材料をエッチング処理することにより配線パターンが形成される。また、グランド回路6bは、グランド電位を保つパターンのことを指す。即ち、ベースフィルム5には、グランド用配線パターンであるグランド回路6bが形成されている。
より具体的に言えば、シールドプリント配線板10は、信号用配線パターン(信号回路6a)とグランド用配線パターン(グランド回路6b)とが形成されたベース部材(ベースフィルム5)と、信号用配線パターンを覆うと共にグランド用配線パターンの少なくとも一部を露出した状態でベース部材上に設けられた絶縁フィルム7と、を有している。そして、絶縁フィルム7上に、シールドフィルム1が、導電性接着剤層15の接着により貼り付けされている。
尚、ベースフィルム5の厚みの下限は、10μmが好ましく、20μmがより好ましい。また、ベースフィルム5の厚みの上限は、60μmが好ましく、40μmがより好ましい。
また、絶縁フィルム7の厚みの下限は、10μmが好ましく、20μmがより好ましい。また、絶縁フィルム7の厚みの上限は、60μmが好ましく、40μmがより好ましい。
この結果、信号回路6aの領域とグランド回路6bの領域との両方に対し、2種類に区分することなくシールドフィルム1を構成することができるため、フレキシブルプリント配線板8上の信号回路6a及びグランド回路6bの配設態様は制限されず小型化及び低コスト化を可能にすることができる。
本実施形態のシールドフィルム1の製造方法の一例について説明する。
先ず、金属層11には、市販の銅箔(6μm)を用いる。銅箔をさらに薄くする場合は、エッチングにより薄くすることが好ましい。エッチングは、銅箔に対してポリエチレンテレフタレート等のフィルムを貼り付けた状態で行う。さらに、金属層11の一方面については、めっき処理によってめっき層12を形成する。そして、金属層11の他方面に導電性接着剤を塗布して導電性接着剤層15を形成する。このように、シールドフィルム1が作製される。
先ず、フレキシブルプリント配線板8の絶縁フィルム7に対して、レーザー加工などによって穴を開けて絶縁除去部7aを形成する。これにより、グランド回路6bの一部の領域が絶縁除去部7aにおいて外部に露出される。
そして、フレキシブルプリント配線板8の絶縁フィルム7上に、シールドフィルム1の導電性接着剤層15が接着される。この接着時においては、ヒーターによってシールドフィルム1を加熱しながら、プレス機によって上下方向からフレキシブルプリント配線板8とシールドフィルム1とを圧着する。これにより、シールドフィルム1の導電性接着剤層15がヒーターの熱によって軟らかくなり、プレス機の加圧によって絶縁フィルム7上に接着される。この際、柔らかくなった導電性接着剤層15の一部が絶縁除去部7aに充填される。従って、絶縁除去部7aで露出していたグランド回路6bの一部が充填された導電性接着剤層15に接着する。これにより、グランド回路6bと金属層11とが導電性接着剤層15を介して電気的に接続されることになる。
実施例としては、図1に示すような構成のシールドプリント配線板10を用いた。シールドフィルムのめっき層は、層厚0.1μmのニッケルめっき上に0.03μmの金めっきを行ったものである。シールドフィルムの金属層は、層厚6μmの圧延銅箔である。シールドフィルムの導電性接着剤層は、異方導電性を有するものを用い、層厚6μmに形成した。
また、比較例としては、従来のシールドフィルムの保護層を剥離し、シールド層にグランド部材を接続したものを用いた。図9に示すように、比較例のシールドフィルム501は、一部が剥離された層厚5μmの絶縁層(保護層)504、層厚0.1μmの銀で形成された金属層503、及び、層厚10μmの導電性接着剤層502が順次積層されてなるものである。また、グランド部材520は、層厚0.1μmのニッケルめっき上に0.03μmの金めっき処理を行って形成しためっき層523、層厚6μmの圧延銅箔522、及び、層厚6μmの異方導電性接着剤層521が順次積層されてなるものである。
また、シールドフィルムを貼り付けるフレキシブルプリント配線板には、いずれも、図1に示すような構成のものを用いた。具体的に、フレキシブルプリント配線板は、プリント回路が設けられた層厚12.5μmのポリイミド製のベースフィルム5に、層厚18μmのグランド用銅配線パターンと信号用銅配線パターンとからなるプリント回路6が形成され、さらに層厚15μmの接着剤層と層厚12.5μmのポリイミド製フィルム層で層厚27.5μmの絶縁フィルム7が形成されたものである。
尚、比較例は、保護層504の一部が剥離されてグランド部材520が取り付けられた箇所を測定対象とした。
先ず、一定の荷重下におけるシールドフィルムの抵抗を測定した。図2に示すように、シールドプリント配線板10の上に、夫々荷重1W(9.8N)をかねた電極となる2つの電極端子113a、113bが配置されている。両電極端子113a、113bはそれぞれ抵抗測定装置14の電流入出力端子にそれぞれ接続されている。尚、電極端子113a、113bは、それぞれL×Lmm2の正方形の底面を有する四角柱である。また、両電極端子電極端子113a、113bは距離Lだけ離れている。ここで、Lは約10mmである。
ここで、実施例のシールドフィルム1(図1参照)と、比較例のシールドフィルム501(図9参照)との層構造を比較すると、比較例はグランド部材を積層している分だけ層数が多くなっている。即ち、実施例では、電気が伝わる方向に接点が少ないため、抵抗を低くすることが可能となっている。
次に、シールドフィルムの電界波及び磁界波シールド特性について、一般社団法人KEC関西電子工業振興センターで開発された電磁波シールド効果測定装置211(電界波シールド効果評価装置211a、磁界波シールド効果評価装置211b)を用いたKEC法により評価した。図5は、KEC法で用いられるシステムの構成を示す図である。KEC法で用いられるシステムは、電磁波シールド効果測定装置211と、スペクトラムアナライザ221と、10dBの減衰を行うアッテネータ222と、3dBの減衰を行うアッテネータ223と、プリアンプ224とで構成される。
尚、スペクトラムアナライザ221には、株式会社アドバンテスト社製のU3741を用いた。また、アジレントテクノロジーズ社製のHP8447Fを用いた。
電界波シールド効果評価装置211aには、2つの測定治具213が対向して設けられている。この測定治具213・213間に、測定対象のシールドフィルム1(測定試料)が挟持されるように設置される。測定治具213には、TEMセル(Transverse Electro Magnetic Cell)の寸法配分が取り入れられ、その伝送軸方向に垂直な面内で左右対称に分割した構造になっている。但し、測定試料1の挿入によって短絡回路が形成されることを防止するために、平板状の中心導体214は各測定治具213との間に隙間を設けて配置されている。
また、電界波シールド効果評価装置211aには、2つの測定治具215が対向して設けられている。この測定治具215・215間に、測定対象のシールドフィルム1が挟持されるように設置される。磁界波シールド効果評価装置211bは、磁界波成分の大きな電磁界を発生させるために、測定治具215にシールド型円形ループ・アンテナ216を使用し、90度角の金属板と組み合わせて、ループ・アンテナの1/4の部分が外部に出ている構造になっている。
次に、シールドフィルムの出力波形特性について、図7に示すような、システム構成を用いて評価した。このシステムは、データジェネレータ341と、オシロスコープ342と、オシロスコープ342に取り付けられたサンプリングモジュール343と1対の接続用基板332とで構成される。
尚、データジェネレータ341には、アジレントテクノロジーズ社製の81133Aを用いた。オシロスコープ342には、テクトロニクス社製のDSC8200を用いた。またサンプリングモジュール343は、テクトロニクス社製の80E03を用いた。
次に、シールドフィルムの曲げ耐久特性について、めっきの種類を変えて評価した。シールドフィルムには、0.5μm以上のニッケルめっき層、層厚18μmの圧延銅箔層、及び、層厚12.5μmのポリイミド製フィルム層を用いた。ニッケルめっき層には、スルファミン酸浴により形成したソフトニッケルめっき、及び、ワット浴により形成したニッケルめっきの2種類を用いた。また、10mm×100mmの試験体を用いた。
5 ベースフィルム
6 プリント回路
6a 信号回路
6b グランド回路
6c 絶縁除去部
7 絶縁フィルム
7a 絶縁除去部
8 フレキシブルプリント配線板
10 シールドプリント配線板
11 金属層
12 めっき層
15 導電性接着剤層
Claims (6)
- 信号用配線パターンが形成されたベース部材と、前記信号用配線パターンを覆って当該ベース部材上の全面に設けられる絶縁フィルムと、を有するプリント配線板に設けられるとともに外部グランドと接続するためのシールドフィルムであって、
前記絶縁フィルム上の全面に積層される導電性接着剤層と、
前記導電性接着剤層上の全面に積層された金属層と、を有し、
前記金属層の最外面には、前記外部グランドに接続されるためのものであり、かつ、前記導電性接着剤層とは反対側の表面に、黒色の層を表面に有するめっき層が形成されており、
前記めっき層は、前記金属層の全面に積層されたソフトニッケル層と、前記ソフトニッケル層の表面にめっきされた前記黒色の層とを有することを特徴とするシールドフィルム。 - 前記金属層は、銅を主成分とした金属箔であることを特徴とする請求項1に記載のシールドフィルム。
- 前記金属層は、層厚が2μm〜12μmに加工されていることを特徴とする請求項2に記載のシールドフィルム。
- 前記金属層の面方向の最小幅が10mm以下に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のシールドフィルム。
- 前記プリント配線板は、前記ベース部材にグランド用配線パターンが形成され、前記絶縁フィルムが前記グランド用配線パターンの少なくとも一部を露出するものであり、
前記導電性接着剤層は、前記グランド用配線パターンの露出箇所と接続されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のシールドフィルム。 - 前記プリント配線板と、前記プリント配線板に設けられた請求項1乃至5の何れか1項に記載のシールドフィルムと、を有することを特徴とするシールドプリント配線板。
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