JP6757163B2 - 電磁波シールドフィルム - Google Patents

Description

この発明は、電磁波シールドフィルムに関する。

電磁波シールド材として、粘着剤層と、粘着剤層上に形成された導電性不織布層と、導電性不織布層上に形成された絶縁層とを備えたものが提案されている。導電性不織布は、金属薄膜がコーティングされた繊維で編まれた不織布である。

特開２０００−３６６８６号公報

前述の従来の電磁波シールド材は、例えば、配線基板（プリント基板）の実装面側に、プリント基板に実装された電子部品を覆うように設けられる。配線基板の実装面には複数の電子部品が実装されているため、電子部品が実装された配線基板の表面には凹凸がある。従来の電磁波シールド材は、導電性不織布層を含んでいるので、伸張性をほとんど有していない。このため、電子部品が実装された配線基板の表面に設けられた場合に、電子部品と電磁波シールド材との間に空間が形成されやすいので、電磁波漏れが起こり、電磁波シールド効果が低下する。

この発明は、配線基板上の電子部品との間に形成される空間を低減することができ、電磁波シールド効果を高めることが可能となる電磁波シールドフィルムを提供することを目的とする。

この発明の一実施形態は、伸張性を有する導電層と、前記導電層の一表面に形成され、絶縁性を有する接着剤層とを含み、前記導電層は、伸張性を有する樹脂と、前記樹脂中に充填されている導電性フィラーとを含む導電性組成物から構成されており、前記樹脂の引張永久ひずみが２．５％以上９０％以下である、電磁波シールドフィルムを提供する。
この構成では、電磁波シールドフィルムは、伸張性を有する導電層を含んでいる。この導電層は、伸張性を有しかつ引張永久ひずみが２．５％以上９０％以下である樹脂を含んでいる。このため、電磁波シールドフィルムは、伸張性を有しかつ一度伸びると元に戻りにくい性質を有する。

この電磁波シールドフィルムを、たとえば電子部品が実装された配線基板に適用する場合には、電磁波シールドフィルムを、その接着剤層側表面を配線基板の実装面に対向させ、電子部品を覆うように配線基板上に載せる。これにより、電磁波シールドフィルムが配線基板に仮固定される。この後、電磁波シールドフィルムを、配線基板の実装面側に軽く押し付ける。すると、電磁波シールドフィルムは伸張性を有しかつ一度伸びると元に戻りにくい性質を有するので、電磁波シールドフィルムが伸び、配線基板上の電子部品の外表面に沿うように変形し、その状態を維持する。これにより、配線基板上の電子部品との間に形成される空間を低減することができ、電磁波シールド効果を高めることが可能となる。

この発明の一実施形態では、前記樹脂の破断強度が２０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下であり、前記樹脂の破断伸度が３００％以上７００％以下である。
この発明の一実施形態では、前記導電層における前記接着剤層側とは反対側の表面に形成された絶縁層をさらに含む。

この発明の一実施形態では、前記導電性フィラーがデンドライト状である。
この発明の一実施形態では、前記導電性フィラーが銀粉である。

この発明の一実施形態では、前記導電性フィラーが銅粉である。
この発明の一実施形態では、前記導電性フィラーが、銅粉に銀がコーティングされた、銀コート銅粉である。
この発明の一実施形態では、前記導電性フィラーがコイル形状である。

図１は、この発明の実施形態に係る電磁波シールドフィルムの構成を示す模式的な断面図である。 図２Ａは、図１の電磁波シールドフィルムの製造工程を示す図解的な断面図であり、図２Ｂは、図２Ａの次の工程を示す図解的な断面図である。 図３Ａおよび図３Ｂは、図１の電磁波シールドフィルムの使用方法を説明するための図解的な断面図である。 図４は、電磁波シールドフィルムの導電層を接地する方法の一例を示す図解的な断面図である。

［１］電磁波シールドフィルムの構成
図１は、この発明の実施形態に係る電磁波シールドフィルムの構成を示す模式的な断面図である。
電磁波シールドフィルム１は、電気絶縁性を有する絶縁層（保護層）２と、絶縁層２の一表面に形成され、伸張性を有しかつ一度伸びると元に戻りにくい性質を有する導電層３と、導電層３における絶縁層２側とは反対側の表面に形成された絶縁性を有する接着剤層４とを含んでいる。電磁波シールドフィルム１は、シート状である。伸張性を有するとは、伸びやすい性質を有することをいう。

絶縁層２の厚みは、５〜５０μｍ程度である。導電層３の厚みは、１０〜１００μｍ程度である。接着剤層４の厚みは、１０〜１５０μｍ程度である。
［２］接着剤層
接着剤層４としては、たとえば、粘着剤層、ホットメルト接着剤層等を用いることができる。

接着剤層４としての粘着剤層に使用される粘着剤の材質としては、ゴム系、アクリル系、ポリエステル系、シリコーン系、ウレタン系が挙げられる。
接着剤層４としてのホットメルト接着剤層に使用されるホットメルト接着剤の材質としては、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、オレフィン系、エチレン酢酸ビニル系等の熱可塑性樹脂があるが、本発明におけるホットメルト接着剤としては、融点が１３０℃以下、デュロメータ硬さが９５Ａ以下、破断伸度が３００％以上であるのが好ましく、融点が１２０℃以下、デュロメータ硬さが８５Ａ以下、破断伸度が５００％以上であるのがより好ましい。ホットメルト接着剤として、より具体的には、シーダム株式会社製の製品名「ＳＨＭ１０１−ＰＵＲ」等のポリウレタン系熱可塑性樹脂を用いることができる。
［３］導電層
導電層３は、伸張性を有しかつ一度伸びると元に戻りにくい性質を有する樹脂（以下、「導電層用樹脂」という。）と、当該樹脂中に充填されている導電性フィラーとを含む導電性組成物から構成される。

導電層用樹脂の引張永久ひずみは、２．５％以上９０％以下であることが好ましく、２０％以上８０％以下であることがさらに好しい。電磁波シールドフィルム１を電子部品等の外表面形状に沿って配置させるためには、導電層３は伸張性を有しかつ一度伸びると元に戻りにくい性質を有しており、かつ一度伸びた後に若干戻る性質を有することが好ましい。導電層用樹脂の引張永久ひずみが２．５％未満であると、一度伸びると元に戻りにくい性質を導電層３は発揮しづらく、９０％を超えると、導電層３は一度伸びると元に戻りにくい性質を発揮しやすいが一度伸びた後に若干戻る性質を発揮しづらくなるからである。

また、導電層用樹脂の破断強度は、２０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下であることが好ましい。また、導電層用樹脂の破断伸度は、３００％以上７００％以下であることが好ましい。また、導電層用樹脂のショアＡ強度は、２０以上５０以下であることが好ましい。
［３−１］導電層用樹脂
導電層用樹脂は、エラストマー、熱可塑性樹脂等から構成される。導電層用樹脂として用いられるエラストマーは、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、シリコーン系エラストマー等の弾性力を有する樹脂である。ポリウレタン系エラストマーはハードセグメントとソフトセグメントから構成され、ソフトセグメントとしては、カーボネート、エステル、エーテル等があり、物性としては、破断強度が２０〜８０ＭＰａ、破断伸度が３００〜７００％、引張永久ひずみが２．５〜９０％であるのが好ましく、破断強度が３０〜７０ＭＰａ、破断伸度が４００〜６００％、引張永久ひずみが２０〜８０％であるのがより好ましい。

具体的には大日精化工業株式会社製ＮＥ−８８８０、ＭＡＵ−９０２２、ＮＥ−３１０、ＮＥ−３０２ＨＶ、ＣＵ−８４４８等を使用することができる。また、ポリウレタン系エラストマーとして、ＤＩＣ株式会社製のパンデックス３７２Ｅを使用することができる。エラストマーは、単一の樹脂からなっていてもよく、複数種類の樹脂を含んでいてもよい。また、エラストマーは、製造性（加工性）、柔軟性等を向上させる観点から、可塑剤、加工助剤、架橋剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、軟化剤、着色剤等の添加剤を含んでいてもよい。

表１は、導電層用樹脂の比較例および実施例の物理的性質を示している。

比較例の導電層用樹脂は、ウレタンエラストマーから構成されている。実施例１，２，３の導電層用樹脂は、ウレタンエラストマーから構成されている。
破断強度［ＭＰａ］は、破断直前の引張応力である。破断伸度［％］は、破断直前の伸びである。破断強度および破断伸度の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０（加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方）に準拠しており、詳細は後述する。引張永久ひずみ［％］の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ６２７３：２００６（加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張永久ひずみ、伸び率及びクリープ率の求め方）に準拠しており、詳細は後述する。

破断強度および破断伸度の測定方法について説明する。
予め、比較例、実施例１、実施例２および実施例３毎に、長さ２０ｍｍ、幅１５ｍｍおよび厚み４０±５μｍの試験片を用意しておく。試験片を引張歪保持具に取り付ける。そして、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で試験片が切れるまで引っ張る。試験片が切れる直前の荷重および伸張率を、それぞれ破断強度および破断伸度として求める。

引張永久ひずみの測定方法について説明する。
予め、比較例、実施例１、実施例２および実施例３毎に、長さ２０ｍｍ、幅１５ｍｍおよび厚み４０±５μｍの試験片を用意しておく。
試験片を引張歪保持具に取り付ける。そして、２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で伸張率２００％に相当する長さ（６０ｍｍまで試験片を伸張する。試験片を６０ｍｍに伸張した状態を１０分間保持する。この後、試験片を引張歪保持具から取り外し、引っ張り力が解放された状態で試験片を３０分間静置する。この３０分が経過したときに、試験片の長さ（収縮後の試験片の長さ）を測定する。

初期の試験片の長さをＬ０とし、伸長後の試験片の長さをＬ１とし、収縮後の試験片の長さをＬ２とすると、引張永久ひずみＴＳは、次式(1)で表される。
ＴＳ＝｛（Ｌ２−Ｌ０）／（Ｌ１−Ｌ０）｝×１００ …(1)
実施例１，２，３の導電層用樹脂は、引っ張ると伸びやすく、かつ一度伸ばすと元に戻りにくい性質を呈した。これに対し、比較例の導電層用樹脂は、伸びにくくかつ伸ばすと破断しやすい性質を呈した。

このようなことから、伸張性を有しかつ一度伸ばすと元に戻りにくい性質を得るためには、導電層用樹脂の引張永久ひずみは、２．５％以上９０％以下であることが好ましく、２０％以上８０％以下であることがさらに好ましいことが推測できる。また、導電層用樹脂の破断強度は、２０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下であることが好ましく、導電層用樹脂の破断伸度は、３００％以上７００％以下であることが好ましいことが推測できる。
［３−２］導電性フィラー
導電性フィラーの形状は、デンドライト状、コイル形状、塊状、球状、フレーク状、針状、繊維状等であってもよい。デンドライト状とは、棒状の主枝から棒状の分岐枝が２次元方向または３次元方向に延びた形状をいう。また、デンドライト状には、前記分岐枝が途中で折れ曲がった形状や、前記分岐枝の途中からさらに棒状の分岐枝が延びている形状も含まれる。

デンドライト状の導電性フィラーについて、詳しく説明する。デンドライト状の導電性フィラーは、例えば、デンドライト状の銅粉または銀粉であってもよく、デンドライト状の銅粉に銀がコーティングされてなる銀コート銅粉またはデンドライト状の銅粉に金がコーティングされてなる金コート銅粉であってもよい。導電性フィラーがデンドライト状の銀コート銅粉からなる場合、比較的に安価でありながらも、銀からなる導電性フィラーに近い抵抗値を有し、かつ優れた導電性および耐マイグレーション性を有する導電性フィラーを実現できる。また、導電性フィラーがデンドライト状の銅粉からなる場合には、安価でありながらも、低い抵抗値を有する導電性フィラーを実現できる。

導電性フィラーがデンドライト状の銀コート銅粉からなる場合、エラストマーとしてポリウレタン系エラストマーが採用されることが好ましい。この場合、ポリウレタン系エラストマーは、体積抵抗率が１０^{１０〜１３}Ωｃｍであり、他のエラストマーよりも２ケタ程度低く、銀を含む導電性フィラーに対して高い親和性を有しているので、導電性組成物を良好に伸張させることができる。

導電性フィラーの平均粒径は、下限は１μｍ、好ましくは２μｍである。下限が１μｍ以上であると、導電性フィラー同士が接触しやすく、導電性組成物の導電性が良好になる。また、導電性フィラーの平均粒径の上限は２０μｍ、好ましくは１０μｍである。上限が２０μｍ以下であると、導電性組成物からなる導電層の厚みを薄くすることができる。
導電性フィラーがコイル形状（螺旋形状、スパイラル形状含む）であれば、エラストマーが伸張した場合、導電性フィラーはコイルが引っ張られたときにように伸びる。したがって、エラストマーが伸張した場合においても、導電性組成物の抵抗値の増加を抑制することができる。これにより、伸縮性を有しかつ伸張時における抵抗値の増加を抑制できる導電性組成物を提供できる。

導電組成物（導電層３）における導電性フィラーの充填率は、６０質量％以上９０質量％以下であることが好ましい。
［３−３］導電性ペースト
導電層３を形成するために用いられる導電性ペーストは、たとえば、次のようにして製造できる。導電層用樹脂に、たとえば、平均粒径５μｍでデンドライト状の銀コート銅粉を、銀コート銅粉の充填率（導電性組成物における導電性フィラーの充填率）が所定の質量％（例えば８０質量％）となるように配合した。次いで、導電層用樹脂１００質量部に対して、イソプロピルアルコールとトルエンとの混合溶媒（イソプロピルアルコールとトルエンの重量比が例えば５：５）を例えば４０質量部添加し、遊星攪拌機によって撹拌した。これにより、導電層用樹脂と銀コート銅粉と有機溶剤とを含む溶液（導電性ペースト）を得た。なお、デンドライト状の銀コート銅粉の代わりに、デンドライト状の銀粉等のデンドライト状の導電性フィラー、コイル形状導電性フィラー等を用いることができるのは言うまでもない。
［４］絶縁層
絶縁層２としては、例えば、前述した導電層用樹脂で使用しているエラストマーに、カーボンブラックを充填したものを用いることができ、同様に、可塑剤、加工助剤、架橋剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、軟化剤、着色剤等の添加剤を含んでいてもよい。
［５］電磁波シールドフィルムの製造方法
図２Ａおよび図２Ｂは、電磁波シールドフィルム１の製造方法を示す工程図である。

まず、図２Ａに示すように、絶縁層２の一表面に導電層３を形成する。具体的には、導電層３の材料である導電性ペーストを絶縁層２の一表面に塗布し、加熱乾燥する。次に、図２Ｂに示すように、導電層３における絶縁層２とは反対側の表面に、接着剤層４を形成する。これにより、電磁波シールドフィルム１が得られる。
［６］電磁波シールドフィルムの使用方法の説明
図３Ａおよび図３Ｂは、電磁波シールドフィルムの使用方法を説明するための図解的な断面図である。

配線基板１０の実装面側には、複数種類の電子部品１１〜１４が実装されている（図３Ａ参照）。これらの電子部品１１〜１４の高さは一様ではない。図３Ａに示すように、電磁波シールドフィルム１を、その接着剤層３側表面を配線基板１０の実装面に対向させ、電子部品１１〜１４を覆うように配線基板１０上に載せる。これにより、電磁波シールドフィルム１が配線基板１０に固定される。

この後、電磁波シールドフィルム１を、柔軟性を有するゴム等からなる治具によって、配線基板１０の実装面側に軽く押し付ける。すると、電磁波シールドフィルム１は伸張性を有しかつ一度伸びると元に戻りにくい性質を有する導電層３を有しているので、図３Ｂに示すように、電磁波シールドフィルム１が伸び、配線基板１０上の電子部品１１〜１４の外表面（上面および側面）に沿うように変形し、その状態を維持する。これにより、配線基板１０上の電子部品１１〜１４との間に形成される空間を低減することができ、電磁波シールド効果を高めることが可能となる。

なお、図４に示すように、絶縁層２に表面から導電層３に達する貫通孔２ａを形成し、絶縁層２上に導電層３に電気的に接続されたパッド５を形成し、このパッド５を配線６を介してグランド接続するようにしてもよい。パッド５の位置は任意でよく、電子部品上の電磁波シールドフィルム１で覆われている上部であってもよい。また、グランドはグランド専用の配線でなくとも電子機器の筐体であってもよい。

前述の実施形態では、電磁波シールドフィルム１は、絶縁層２と、絶縁層２の一表面に形成され、伸張性を有しかつ一度伸びると元に戻りにくい性質を有する導電層３と、導電層３における絶縁層２側とは反対側の表面に形成された絶縁性を有する接着剤層４とから構成されている。しかし、絶縁層２は形成されていなくてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 電磁波シールドフィルム
２ 絶縁層
３ 導電層
４ 接着剤層

Claims (7)

1. 導電層と、
   前記導電層の一表面に形成され、絶縁性を有する接着剤層とを含み、
   前記導電層は、伸張性を有しかつ一度伸びると元に戻りにくい性質を有する樹脂と、前記樹脂中に充填されている導電性フィラーとを含む導電性組成物から構成されており、
   前記樹脂の引張永久ひずみが２．６％以上７１％以下であり、
   前記樹脂の破断強度が３０ＭＰａ以上６９ＭＰａ以下であり、
   前記樹脂の破断伸度が４４０％以上５５０％以下である、電磁波シールドフィルム。
2. 前記導電層における前記接着剤層側とは反対側の表面に形成された絶縁層をさらに含む、請求項１に記載の電磁波シールドフィルム。
3. 前記導電性フィラーがデンドライト状である、請求項１または２のいずれか一項に記載の電磁波シールドフィルム。
4. 前記導電性フィラーが銀粉である、請求項３に記載の電磁波シールドフィルム。
5. 前記導電性フィラーが銅粉である、請求項３に記載の電磁波シールドフィルム。
6. 前記導電性フィラーが、銅粉に銀がコーティングされた、銀コート銅粉である、請求項３に記載の電磁波シールドフィルム。
7. 前記導電性フィラーがコイル形状である、請求項１または２に記載の電磁波シールドフィルム。

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