JP6794589B1 - 電磁波シールドフィルム - Google Patents

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Abstract

ガス透過性に優れ、高周波帯の電磁波のシールド性能にも優れる電磁波シールドフィルムを提供する。本発明の電磁波シールドフィルム1は、電磁波シールド層12と、導電性接着剤層11とを有し、前記電磁波シールド層12は、開口部121を有する第1シールド層12aと、前記第1シールド層12aの前記開口部121を覆うように形成された第2シールド層12bとを有する。前記第1シールド層12aの厚みと前記第2シールド層12bの厚みの比[前者/後者]は3.0〜300であることが好ましい。

Description

本発明は、電磁波シールドフィルムに関する。
従来から、スマートフォンやタブレット端末を始めとした携帯機器などには、内部から発生する電磁波や外部から侵入する電磁波を遮断するために、電磁波シールドフィルムを貼り付けたフレキシブルプリント配線板(FPC)が用いられている。従来の携帯機器は使用される回路の周波数帯が低いため、電磁波シールドフィルムに用いられるシールド層が、蒸着やスパッタ等で形成された薄膜の金属層や、導電性フィラーを高充填配合された導電性ペースト層であっても電磁波の遮蔽性能は充分であった。
しかし、近年では携帯機器の多機能化が進んでいる。例えば、インターネットの接続は勿論のこと、高精細、高画質、3D化、高速化などを実現するために、大容量の信号処理が必要となってきている。従って、このような大容量の信号を処理するため、信号処理もより高速化され、信号線が受けるノイズの抑制や信号の伝送特性が要求され、現状より優れたシールド特性と伝送特性を兼ね備えた、高周波対応のフレキシブルプリント配線板の要望が高くなっている。
このような高周波対応のフレキシブルプリント配線板に用いられる電磁波シールドフィルムとしては、層厚が0.5μm〜12μmの金属層と、異方導電性接着剤層とを積層状態で備えたシールドフィルムが知られている(特許文献1参照)。
電磁波シールドフィルムは、例えば、接着剤層と、シールド層としての金属薄膜と、絶縁層とが順に積層された構成を有する。この電磁波シールドフィルムをフレキシブルプリント配線板に重ね合わせた状態で加熱プレスすることにより、電磁波シールドフィルムは接着剤層によってプリント配線板に接着されて、シールドプリント配線板が作製される。その後シールドプリント配線板には、はんだリフローによって部品が実装される。
ここで、電磁波シールドフィルムを備えたシールドプリント配線板は、加熱プレス工程やはんだリフロー工程において加熱されると、電磁波シールドフィルムの接着剤層やプリント配線板の絶縁フィルムなどからガスが発生する。また、プリント配線板のベースフィルムがポリイミドなど吸湿性の高い樹脂で形成されている場合には、加熱によりベースフィルムから水蒸気が発生する場合がある。接着剤層、絶縁フィルム、あるいはベースフィルムから生じたこれらの揮発成分(ガス)は、金属薄膜を通過することができないため、金属薄膜と接着剤層との間に溜まってしまう。そのため、はんだリフロー工程で急激な加熱を行うと、金属薄膜と接着剤層との間に溜まったガスによって、金属薄膜と接着剤層との層間密着が破壊されてしまう場合がある。
発生した水蒸気等のガスによる膨れを防止する方法として、複数の開口部が形成されたシールド層を用いる方法が知られている(特許文献2参照)。当該シールド層を用いることにより、ガスが開口部を通過して外部に放出されるため、膨れの発生を防止することができる。
国際公開第2013/077108号 特開2004−095566号公報
しかしながら、従来の高周波対応のシールドフィルムに複数の開口部を形成した場合、例えば1GHz以上の高周波数の電磁波が開口部から漏れてしまうという問題があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ガス透過性に優れ、高周波帯の電磁波のシールド性能にも優れる電磁波シールドフィルムを提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、電磁波シールド層と、導電性接着剤層とを有し、上記電磁波シールド層を2層構造とし、一方のシールド層に開口部を形成し、他方のシールド層で上記開口部を覆う構成を備える電磁波シールドフィルムによれば、ガス透過性に優れ、高周波帯の電磁波のシールド性能にも優れることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。
すなわち、本発明は、電磁波シールド層と、導電性接着剤層とを有し、上記電磁波シールド層は、開口部を有する第1シールド層と、上記第1シールド層の上記開口部を覆うように形成された第2シールド層とを有する、電磁波シールドフィルムを提供する。
本発明の電磁波シールドフィルムでは、上述のように、第1シールド層に複数の開口部が形成されている。このような構成を有することにより、本発明の電磁波シールドフィルムを用いたシールドプリント配線板に部品を実装する際の加熱プレス工程やはんだリフロー工程等において電磁波シールド層と導電性接着剤層との間にガスが発生したとしても、ガスは、第1シールド層の開口部を通過することができる。従って、第1シールド層と導電性接着剤層との間にガスが溜まりにくくなる。その結果、層間密着が破壊されることを防止することができる。
また、本発明の電磁波シールドフィルムでは、上述のように、上記開口部は第2シールド層に覆われている。このような構成を有することにより、本発明の電磁波シールドフィルムは、高周波帯の電磁波が開口部から漏れるのを抑制し、高周波帯の電磁波のシールド性能にも優れる。
本発明の電磁波シールドフィルムにおいて、上記第1シールド層の厚みと上記第2シールド層の厚みの比[前者/後者]は3.0〜300であることが好ましい。上記比が3.0以上であることにより、第1シールド層の厚みが第2シールド層の厚みに対して充分に厚く、高周波帯の電磁波のシールド性能により優れる。また、第2シールド層の厚みが第1シールド層の厚みに対して充分に薄く、ガス透過性がより優れる。上記比が300以下であることにより、第2シールド層は第1シールド層に対してある程度の厚みを有することで開口部から高周波帯の電磁波が漏れるのをより抑制することができる。
本発明の電磁波シールドフィルムにおいて、上記第1シールド層の厚みは0.5〜10μmであることが好ましい。上記厚みが0.5μm以上であることにより、開口部を有しつつ高周波帯の電磁波のシールド性能がより良好となる。なお、上記厚みは10μmを超えても電磁波のシールド性能はほぼ向上しないため、10μm以下とすることで、シールド性能を最大限に発揮しつつ、コストを抑えることができ、また本発明の電磁波シールドフィルムを備えた製品を小さく設計することができる。
本発明の電磁波シールドフィルムにおいて、上記導電性接着剤層の厚みは3〜20μmであることが好ましい。上記厚みが3μm以上であると、内部で発生する高周波帯の電磁波を遮蔽するシールドフィルムとしてより充分なシールド性能を発揮することができる。また、本発明の電磁波シールドフィルムは上記厚みが20μm以下と薄い場合であっても、内部で発生する高周波帯の電磁波を遮蔽するシールドフィルムとして充分なシールド性能を発揮することができる。
本発明の電磁波シールドフィルムは、上記導電性接着剤層、上記第1シールド層、及び上記第2シールド層をこの順に有することが好ましい。このような構成の本発明の電磁波シールドフィルムは製造容易性に優れる。
本発明の電磁波シールドフィルムにおいて、上記開口部の開口率は2.0〜30%であることが好ましい。上記開口率が2.0%以上であることにより、ガス透過性に優れる。また、上記開口率が2.0%以上と比較的高い場合であっても、第2シールド層を有することにより高周波帯の電磁波のシールド性能を充分に維持できる。上記開口率が30%以下であることにより、高周波帯の電磁波のシールド性能をより充分に維持できる。
本発明の電磁波シールドフィルムにおいて、上記第2シールド層は上記第1シールド層に隣接して設けられていることが好ましい。このような構成を有する本発明の電磁波シールドフィルムは、第1シールド層と第2シールド層とが合わさって1つのシールド層としてシールド性能を発揮できるため、ガス透過性に優れつつ、高周波帯の電磁波のシールド性能がよりいっそう優れる。
本発明の電磁波シールドフィルムは、ガス透過性に優れ、高周波帯の電磁波のシールド性能にも優れる。このため、本発明の電磁波シールドフィルムは、低周波数の電磁波はもちろん、高周波帯の電磁波のシールド性能にも優れながら、加熱による膨れを抑制することができる。
本発明の電磁波シールドフィルムの一実施形態を示す断面模式図である。 本発明の電磁波シールドフィルムの他の一実施形態を示す断面模式図である。 本発明の電磁波シールドフィルムのさらに他の一実施形態を示す断面模式図である。 本発明の電磁波シールドフィルムを用いたシールドプリント配線板の一実施形態を示す断面模式図である。 KEC法で用いられるシステムの構成を模式的に示す模式図である。
[電磁波シールドフィルム]
本発明の電磁波シールドフィルムは、電磁波シールド層と、導電性接着剤層とを有する。上記電磁波シールド層は、開口部を有する第1シールド層と、上記第1シールド層の前記開口部を覆うように形成された第2シールド層とを有する。
本発明の電磁波シールドフィルムの一実施形態について、以下に説明する。図1〜3は、それぞれ、本発明の電磁波シールドフィルムの一実施形態を示す断面模式図である。
図1に示す本発明の電磁波シールドフィルム1は、導電性接着剤層11と、第1シールド層12a及び第2シールド層12bから構成される電磁波シールド層12とを有する。より具体的には、本発明の電磁波シールドフィルム1は、導電性接着剤層11、第1シールド層12a、及び第2シールド層12bをこの順に有する。このような構成を有する本発明の電磁波シールドフィルムは製造容易性に優れる。
図2に示す本発明の電磁波シールドフィルム1は、導電性接着剤層11、第2シールド層12b、及び第1シールド層12aをこの順に有する。
図3に示す本発明の電磁波シールドフィルム1では、電磁波シールド層12は、第1シールド層12aの両面に第2シールド層12bが形成されている。
本発明の電磁波シールドフィルムは、図1〜3に示すように、電磁波シールド層において第2シールド層は第1シールド層に隣接して設けられていることが好ましい。このような構成を有する場合、第1シールド層と第2シールド層とが合わさって1つのシールド層としてシールド性能を発揮できるため、ガス透過性に優れつつ、高周波帯の電磁波のシールド性能がよりいっそう優れる。
本発明の電磁波シールドフィルムは、図1〜3に示すように、電磁波シールド層12の、導電性接着剤層11とは反対側に、絶縁層13を有していてもよい。
本発明の電磁波シールドフィルムにおいて、上記開口部には、第2シールド層、導電性接着剤層、絶縁層など、第1シールド層に隣接する層の一部が、例えば当該隣接する層が薄層である場合などは当該隣接する層にさらに積層した層の一部と共に浸入していてもよい。例えば、図1〜3に示す本発明の電磁波シールドフィルム1では、第2シールド層12bが開口部121に浸入している。なお、図1〜3における第2シールド層12bなどの開口部121への浸入は、例えば製造方法に起因して生じさせることができる。第1シールド層に隣接する層が上記開口部に浸入する場合しない場合のいずれにおいても、上記開口部は空洞を有していてもよい。
(第1シールド層)
第1シールド層12aには複数の開口部121が形成されている。これにより、本発明の電磁波シールドフィルム1を用いたシールドプリント配線板に部品を実装する際の加熱プレス工程やはんだリフロー工程等において電磁波シールド層12と導電性接着剤層11との間にガスが発生したとしても、ガスは第1シールド層12aの開口部121を通過することができる。従って、第1シールド層12aと導電性接着剤層11との間にガスが溜まりにくくなる。その結果、層間密着が破壊されることを防止することができる。
上記開口部の形状は、特に限定されないが、平面形状(すなわち、電磁波シールドフィルム上面から見た形状)として、円形、楕円形、レーストラック形、多角形(例えば、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等)、星形などが挙げられる。中でも、開口部の形成のしやすさから、円形であることが望ましい。また、断面形状(すなわち、電磁波シールドフィルムの断面正面から見た形状)として、矩形状(正方形又は長方形、図1〜3では矩形状)、すり鉢状(台形)などが挙げられる。複数の開口部は、全て同じ形状であってもよいし、二種以上の異なる形状であってもよい。
上記開口部の配列パターンは、特に限定されないが、例えば、格子状、千鳥格子状、ハニカム構造状などが挙げられる。
上記開口部の開口面積(各開口部の面積)は、特に限定されないが、50〜75000μm2が好ましく、より好ましくは60〜35000μm2、さらに好ましくは70〜10000μm2である。上記開口面積が50μm2以上であると、ガス透過性がより良好となる。上記開口面積が75000μm2以下であると、高周波帯の電磁波のシールド性能がより良好となる。
上記開口部の開口率は、特に限定されないが、2.0〜30%が好ましく、より好ましくは3.6〜15%、さらに好ましくは3.6〜8%である。上記開口率が2.0%以上であると、ガス透過性がより良好となる。また、上記開口率が2.0%以上と比較的高い場合であっても、第2シールド層を有することにより高周波帯の電磁波のシールド性能を充分に維持できる。上記開口率が30%以下であると、高周波帯の電磁波のシールド性能をより充分に維持できる。
第1シールド層は、高周波帯の電磁波のシールド性能に優れる観点から、金属層であることが好ましい。上記金属層を構成する金属としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、スズ、パラジウム、クロム、チタン、亜鉛、又はこれらの合金などが挙げられる。中でも、高周波帯の電磁波のシールド性能に優れる観点から、銅層、銀層が好ましく、経済性の観点から、銅であることが好ましい。
第1シールド層は、高周波帯の電磁波のシールド性能に優れる観点から、金属板又は金属箔であることが好ましい。すなわち、第1シールド層を構成する層としては、銅板(銅箔)、銀板(銀箔)が好ましい。
第1シールド層は、単層、複層(例えば、金属めっきが施された層)のいずれであってもよい。但し、複層である場合、上記開口部は、複層である第1シールド層を貫通するように同じ位置に設けられる。
第1シールド層の厚みは、0.5〜10μmであることが好ましく、より好ましくは1〜6μmである。上記厚みが0.5μm以上であると、開口部を有しつつ高周波帯の電磁波のシールド性能がより良好となる。なお、上記厚みは10μmを超えても電磁波のシールド性能はほぼ向上しないため、10μm以下とすることで、シールド性能を最大限に発揮しつつ、コストを抑えることができ、また本発明の電磁波シールドフィルムを備えた製品を小さく設計することができる。
(第2シールド層)
第2シールド層12bは、第1シールド層12aが有する複数の開口部121を覆うように形成されている。これにより、開口部121からの電磁波の漏れを抑制することができ、第1シールド層12aが開口部121を備えながら、高周波帯の電磁波のシールド性能に優れる。第2シールド層は、単層、複層のいずれであってもよい。
第2シールド層は、高周波帯の電磁波の漏れを抑制する観点から、金属層であることが好ましい。上記金属層を構成する金属としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、スズ、パラジウム、クロム、チタン、亜鉛などが挙げられる。上記金属は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
第2シールド層は、単一金属の層であってもよく、合金層、金属めっきが施された層であってもよい。中でも、高周波帯の電磁波のシールド性能に優れる観点から、銅層、銀層が好ましく、より好ましくは銀層である。
第2シールド層は、薄層での形成が容易であり、ガス透過性をより良好とする観点から、金属蒸着層又は金属スパッタリング層であることが好ましく、経済的に優れる観点からより好ましくは金属蒸着層である。すなわち、第2シールド層を構成する層としては、銅蒸着層、銀蒸着層が好ましい。
第2シールド層の厚みは、0.05〜1μmであることが好ましく、より好ましくは0.1〜0.5μmである。上記厚みが0.1μm以上であると、高周波帯の電磁波のシールド性能がより良好となる。上記厚みが0.5μm以下であると、ガス透過性がより良好となる。
第1シールド層の厚みと第2シールド層の厚みの比[前者/後者]は、3.0〜300であることが好ましく、より好ましくは3.5〜200、さらに好ましくは4.0〜30、さらに好ましくは6.5〜30である。上記比が3.0以上であると、第1シールド層の厚みが第2シールド層の厚みに対して充分に厚く、高周波帯の電磁波のシールド性能により優れる。また、第2シールド層の厚みが第1シールド層の厚みに対して充分に薄く、ガス透過性がより優れる。上記比が600以下であると、第2シールド層は第1シールド層に対してある程度の厚みを有することで開口部から高周波帯の電磁波が漏れるのをより抑制することができる。
(導電性接着剤層)
導電性接着剤層11は、例えば本発明の電磁波シールドフィルムをプリント配線板に接着するための接着性と導電性を有する。導電性接着剤層は、電磁波シールド層と隣接して形成されていることが好ましい。導電性接着剤層は、単層、複層のいずれであってもよい。
上記導電性接着剤層は、バインダー成分及び導電性粒子を含有することが好ましい。
上記バインダー成分としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化性化合物などが挙げられる。上記バインダー成分は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂組成物等)、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。上記熱可塑性樹脂は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、アルキド系樹脂などが挙げられる。上記熱硬化性樹脂は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記エポキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ系樹脂、スピロ環型エポキシ系樹脂、ナフタレン型エポキシ系樹脂、ビフェニル型エポキシ系樹脂、テルペン型エポキシ系樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ系樹脂、グリシジルアミン型エポキシ系樹脂、ノボラック型エポキシ系樹脂などが挙げられる。
上記ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、テトラブロムビスフェノールA型エポキシ樹脂などが挙げられる。上記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、例えば、トリス(グリシジルオキシフェニル)メタン、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタンなどが挙げられる。上記グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、例えばテトラグリシジルジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。上記ノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、α−ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。
活性エネルギー線硬化性化合物としては、特に限定されないが、例えば、分子中に少なくとも2個のラジカル反応性基(例えば、(メタ)アクリロイル基)を有する重合性化合物などが挙げられる。上記活性エネルギー線硬化性化合物は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記バインダー成分としては、中でも、熱硬化性樹脂が好ましい。この場合、プリント配線板に接着するために本発明の電磁波シールドフィルムをプリント配線板上に配置した後、加圧及び加熱によりバインダー成分を硬化させることができ、プリント配線板との接着性が良好となる。
上記バインダー成分が熱硬化性樹脂を含む場合、上記バインダー成分を構成する成分として、熱硬化反応を促進するための硬化剤を含んでいてもよい。上記硬化剤は、上記熱硬化性樹脂の種類に応じて適宜選択することができる。上記硬化剤は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記導電性接着剤層におけるバインダー成分の含有割合は、特に限定されないが、導電性接着剤層の総量100質量%に対して、5〜60質量%が好ましく、より好ましくは10〜50質量%、さらに好ましくは20〜40質量%である。上記含有割合が5質量%以上であると、プリント配線板に対する密着性により優れる。上記含有割合が60質量%以下であると、導電性粒子を充分に含有させることができる。
上記導電性粒子としては、例えば、金属粒子、金属被覆樹脂粒子、金属繊維、カーボンフィラー、カーボンナノチューブなどが挙げられる。上記導電性粒子は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記金属粒子及び上記金属被覆樹脂粒子の被覆部を構成する金属としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、亜鉛などが挙げられる。上記金属は一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記金属粒子としては、具体的には、例えば、銅粒子、銀粒子、ニッケル粒子、銀被覆銅粒子、金被覆銅粒子、銀被覆ニッケル粒子、金被覆ニッケル粒子、銀被覆合金粒子などが挙げられる。上記銀被覆合金粒子としては、例えば、銅を含む合金粒子(例えば、銅とニッケルと亜鉛との合金からなる銅合金粒子)が銀により被覆された銀被覆銅合金粒子などが挙げられる。上記金属粒子は、電解法、アトマイズ法、還元法などにより作製することができる。
上記金属粒子としては、中でも、銀粒子、銀被覆銅粒子、銀被覆銅合金粒子が好ましい。導電性に優れ、金属粒子の酸化及び凝集を抑制し、且つ金属粒子のコストを下げることができる観点から、特に、銀被覆銅粒子、銀被覆銅合金粒子が好ましい。
上記導電性粒子の形状としては、球状、フレーク状(鱗片状)、樹枝状、繊維状、不定形(多面体)などが挙げられる。
上記導電性粒子のメディアン径(D50)は、1〜50μmであることが好ましく、より好ましくは3〜40μmである。上記メディアン径が1μm以上であると、導電性粒子の分散性が良好で凝集が抑制でき、また酸化されにくい。上記平均粒径が50μm以下であると、導電性が良好となる。
上記導電性接着剤層は、必要に応じて等方導電性又は異方導電性を有する層とすることができる。上記導電性接着剤層は、中でも、プリント配線板の信号回路で伝送される高周波信号の伝送特性が向上する観点から、異方導電性を有することが好ましい。
上記導電性接着剤層における導電性粒子の含有割合は、特に限定されないが、導電性接着剤層の総量100質量%に対して、2〜95質量%が好ましく、より好ましくは5〜80質量%、さらに好ましくは10〜70質量%である。上記含有割合が2質量%以上であると、導電性がより良好となる。上記含有割合が95質量%以下であると、バインダー成分を充分に含有させることができ、プリント配線板に対する密着性がより良好となる。
上記導電性接着剤層は、本発明の効果を損なわない範囲内において、上記の各成分以外のその他の成分を含有していてもよい。上記その他の成分としては、公知乃至慣用の接着剤層に含まれる成分が挙げられる。上記その他の成分としては、例えば、消泡剤、粘度調整剤、酸化防止剤、希釈剤、沈降防止剤、充填剤、着色剤、レベリング剤、カップリング剤、紫外線吸収剤、粘着付与樹脂などが挙げられる。上記その他の成分は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記導電性接着剤層の厚みは、3〜20μmであることが好ましく、より好ましくは5〜15μmである。上記厚みが3μm以上であると、内部で発生する高周波帯の電磁波を遮蔽するシールドフィルムとしてより充分なシールド性能を発揮することができる。また、本発明の電磁波シールドフィルムは上記厚みが20μm以下と薄い場合であっても、内部で発生する高周波帯の電磁波を遮蔽するシールドフィルムとして充分なシールド性能を発揮することができる。
(絶縁層)
絶縁層13は、電磁波シールド層12の表面に形成されている。絶縁層13は、絶縁性を有し、本発明の電磁波シールドフィルム1において導電性接着剤層11及び電磁波シールド層12を保護する機能を有する。上記絶縁層は、単層、複層のいずれであってもよい。
上記絶縁層はバインダー成分を含むことが好ましい。上記バインダー成分としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化性化合物などが挙げられる。上記熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び活性エネルギー線硬化性化合物としては、それぞれ、上述の導電性接着剤層が含み得るバインダー成分として例示されたものが挙げられる。上記バインダー成分は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記絶縁層は、本発明の効果を損なわない範囲内において、上記バインダー成分以外のその他の成分を含有していてもよい。上記その他の成分としては、例えば、消泡剤、粘度調整剤、酸化防止剤、希釈剤、沈降防止剤、充填剤、着色剤、レベリング剤、カップリング剤、紫外線吸収剤、粘着付与樹脂などが挙げられる。上記その他の成分は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記絶縁層の厚みは、1〜15μmであることが好ましく、より好ましくは3〜10μmである。上記厚みが1μm以上であると、より充分に電磁波シールド層及び導電性接着剤層を保護することができる。上記厚みが15μm以下であると、柔軟性に優れ、また経済的にも有利である。
本発明の電磁波シールドフィルムは、絶縁層側及び/又は導電性接着剤層側にセパレータ(剥離フィルム)を有していてもよい。セパレータは、本発明の電磁波シールドフィルムから剥離可能なように積層される。セパレータは、絶縁層や導電性接着剤層を被覆して保護するための要素であり、本発明の電磁波シールドフィルムを使用する際には剥がされる。
上記セパレータとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、フッ素系剥離剤や長鎖アルキルアクリレート系剥離剤等の剥離剤により表面コートされたプラスチックフィルムや紙類などが挙げられる。
上記セパレータの厚みは、10〜200μmであることが好ましく、より好ましくは15〜150μmである。上記厚みが10μm以上であると、保護性能により優れる。上記厚みが200μm以下であると、使用時にセパレータを剥離しやすい。
本発明の電磁波シールドフィルムは、絶縁層と電磁波シールド層の間に、アンカーコート層が形成されていてもよい。このような構成を有する場合、電磁波シールド層と絶縁層の密着性がより良好となる。
上記アンカーコート層を形成する材料としては、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂をシェルとしアクリル系樹脂をコアとするコア・シェル型複合樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、尿素ホルムアルデヒド系樹脂、ポリイソシアネートにフェノール等のブロック化剤を反応させて得られたブロックイソシアネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどが挙げられる。上記材料は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
本発明の電磁波シールドフィルムは、ガス透過性に優れ、高周波帯の電磁波のシールド性能にも優れる。このため、本発明の電磁波シールドフィルムは、低周波数の電磁波はもちろん、高周波帯(例えば1GHz以上、特に5GHz以上)の電磁波のシールド性能にも優れながら、加熱による膨れを抑制することができる。
本発明の電磁波シールドフィルムは、KEC法により測定される0.1GHzにおける電磁波シールド特性が、85dB以上であることが好ましく、より好ましくは90dB以上である。上記0.1GHzにおける電磁波シールド特性の上限は、例えば100dBである。
本発明の電磁波シールドフィルムは、KEC法により測定される1GHzにおける電磁波シールド特性が、80dB以上であることが好ましく、より好ましくは82dB以上である。上記1GHzにおける電磁波シールド特性の上限は、例えば100dBである。
本発明の電磁波シールドフィルムは、ASTM D4935に準拠した同軸管法(温度25℃、相対湿度30〜50%)により測定される15GHzにおける電磁波シールド特性が、68dB以上であることが好ましく、より好ましくは70dB以上、さらに好ましくは75dB以上、さらに好ましくは80dB以上、特に好ましくは90dB以上である。上記15GHzにおける電磁波シールド特性の上限は、例えば100dBである。
本発明の電磁波シールドフィルムは、プリント配線板用途であることが好ましく、フレキシブルプリント配線板(FPC)用途であることが特に好ましい。本発明の電磁波シールドフィルムは、低周波数の電磁波はもちろん、高周波帯の電磁波のシールド性能にも優れながら、またガス透過性に優れるため加熱による膨れを抑制することができる。従って、本発明の電磁波シールドフィルムは、フレキシブルプリント配線板用の電磁波シールドフィルムとして好ましく使用することができる。
(本発明の電磁波シールドフィルムの製造方法)
本発明の電磁波シールドフィルムの製造方法について説明する。
図1に示す本発明の電磁波シールドフィルム1の作製においては、まず、導電性接着剤層11、第1シールド層12a、及び第2シールド層12bを有する第1積層体と、絶縁層13とを個別に作製する。その後、個別に作製された第1積層体と絶縁層13とを貼り合わせる(ラミネート法)。
第1積層体の作製にあたり、導電性接着剤層11は、例えば、導電性接着剤層11形成用の接着剤組成物を、セパレートフィルムなどの仮基材又は基材上に塗布(塗工)し、必要に応じて、脱溶媒及び/又は一部硬化させて形成することができる。
上記接着剤組成物は、例えば、上述の導電性接着剤層に含まれる各成分に加え、溶剤(溶媒)を含む。溶剤としては、例えば、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、プロパノール、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。接着剤組成物の固形分濃度は、形成する導電性接着剤層の厚みなどに応じて適宜設定される。
上記接着剤組成物の塗布には、公知のコーティング法が用いられてもよい。例えば、グラビアロールコーター、リバースロールコーター、キスロールコーター、リップコーターディップロールコーター、バーコーター、ナイフコーター、スプレーコーター、コンマコーター、ダイレクトコーター、スロットダイコーターなどのコーターが用いられてもよい。
次に、セパレータ上に形成された導電性接着剤層11表面に、予め開口部121を設けられた第1シールド層12aを積層する。なお、開口部121は、金属板(又は金属層)に対して、パンチング、レーザー照射など、公知乃至慣用の方法により形成することができる。また、上記金属板が銅などのエッチング可能な材料からなる場合、上記金属板の表面に開口部121が形成されるようなパターンのレジストを配置し、エッチングにより開口部121を形成してもよい。その他、導電性ペーストや、めっき触媒として機能するペーストを、上記金属板の表面に印刷してもよい。この印刷において、所定のパターンで印刷することにより開口部121を形成することができる。上記めっき触媒として機能するペーストを印刷する場合、ペーストを印刷して開口部121を形成した後、無電解めっき法や電解めっき法により金属膜を形成することにより第1シールド層12aを形成することが好ましい。
次に、導電性接着剤層11上に配置された第1シールド層12a側に第2シールド層12bを形成する。第2シールド層12bの形成は、蒸着法又はスパッタリング法により行うことが好ましい。上記蒸着法及びスパッタリング法は、公知乃至慣用の方法が採用できる。このように、蒸着法又はスパッタリング法により第1シールド層12a表面に第2シールド層12bを形成することで、開口部121に第2シールド層12bの一部が浸入した状態で開口部121を覆う構造とすることができる。
一方、絶縁層13の作製にあたり、絶縁層13は、例えば、絶縁層13形成用の樹脂組成物を、セパレートフィルムなどの仮基材又は基材上に塗布(塗工)し、必要に応じて、脱溶媒及び/又は一部硬化させて形成することができる。
上記樹脂組成物は、例えば、上述の絶縁層に含まれる各成分に加え、溶剤(溶媒)を含む。溶剤としては、上述の接着剤組成物が含み得る溶剤として例示されたものが挙げられる。上記樹脂組成物の固形分濃度は、形成する絶縁層の厚みなどに応じて適宜設定される。
上記樹脂組成物の塗布には、公知のコーティング法が用いられてもよい。例えば、上述の接着剤組成物の塗布に用いられるコーターとして例示されたものが挙げられる。
次いで、それぞれ作製された第1積層体の露出面(第2シールド層12b側)と絶縁層13を貼り合わせ、本発明の電磁波シールドフィルム1が作製される。なお、上記貼り合わせ後において、第1シールド層12aにおける開口部121に、第2シールド層12bに加え、貼り合わせ時の圧力によっては導電性接着剤層11や絶縁層13が浸入した構成となる場合がある。
なお、第1積層体と絶縁層とを個別に作製しその後貼り合わせる製造方法について説明したが、この製造方法には限定されない。例えば、他の態様として、導電性接着剤層11と、第1シールド層12a、第2シールド層12b、及び絶縁層13を有する第2積層体とを個別に作製し、その後貼り合わせる方法が挙げられる。
第2積層体の作製にあたり、上述したようにして絶縁層13を作製し、次いで絶縁層13上に第2シールド層12b及び第1シールド層12aを形成する。第1シールド層12a及び第2シールド層12bの形成方法は上述したとおりである。ここで、蒸着法又はスパッタリング法により第2シールド層12bを形成し、その後第2シールド層12b上に第1シールド層12aを配置すると、開口部121に第2シールド層12bの一部が浸入しない状態で開口部121を覆う構造とすることができる。そして、得られた第2積層体の露出面(第1シールド層12a側)と、上記第1積層体と同様にして作製された導電性接着剤層11とを貼り合わせ、本発明の電磁波シールドフィルム1が作製される。なお、このようにして作製された本発明の電磁波シールドフィルムでは、貼り合わせ時の圧力によっては、第1シールド層における開口部に、第2シールド層、導電性接着剤層、及び絶縁層のうちの1以上が浸入した構成となる場合がある。
また、図2に示す本発明の電磁波シールドフィルム1は、第1シールド層12aと第2シールド層12bの位置関係を逆にすること以外は上述の図1に示す本発明の電磁波シールドフィルム1の製造方法と同様にして作製することができる。
例えば、図2に示す本発明の電磁波シールドフィルム1の作製においては、まず、導電性接着剤層11と、第2シールド層12b、第1シールド層12a、及び絶縁層13を有する第3積層体とを個別に作製する。その後、個別に作製された導電性接着剤層11と第3積層体とを貼り合わせる(ラミネート法)。導電性接着剤層11の作製方法は上述した通りである。
第3積層体の作製にあたり、上述したようにして絶縁層13を作製し、次いで絶縁層13上に第1シールド層12aを形成し、次いで第2シールド層12bを形成する。第1シールド層12a及び第2シールド層12bの形成方法は上述したとおりである。ここで、蒸着法又はスパッタリング法により第1シールド層12a表面に第2シールド層12bを形成することで、開口部121に第2シールド層12bの一部が浸入した状態で開口部121を覆う構造とすることができる。そして、得られた第3積層体の露出面(第2シールド層12b側)と、導電性接着剤層11とを貼り合わせ、本発明の電磁波シールドフィルム1が作製される。なお、このようにして作製された本発明の電磁波シールドフィルムでは、上記貼り合わせ後において、第1シールド層12aにおける開口部121に、第2シールド層12bに加え、貼り合わせ時の圧力によっては導電性接着剤層11や絶縁層13が浸入した構成となる場合がある。
また、図2に示す本発明の電磁波シールドフィルム1の製造方法は、他の態様として、導電性接着剤層11、第2シールド層12b、及び第1シールド層12aを有する第4積層体と、絶縁層13とを個別に作製し、その後貼り合わせる方法が挙げられる。絶縁層13の作製方法は上述した通りである。
第4積層体の作製にあたり、上述したようにして導電性接着剤層11を作製し、次いで導電性接着剤層11上に第2シールド層12bを形成し、次いで第1シールド層12aを形成する。第1シールド層12a及び第2シールド層12bの形成方法は上述したとおりである。ここで、蒸着法又はスパッタリング法により第2シールド層12bを形成し、その後第2シールド層12b上に第1シールド層12aを配置すると、開口部121に第2シールド層12bの一部が浸入しない状態で開口部121を覆う構造とすることができる。そして、得られた第4積層体の露出面(第1シールド層12a側)と、絶縁層13とを貼り合わせ、本発明の電磁波シールドフィルム1が作製される。なお、このようにして作製された本発明の電磁波シールドフィルムでは、上記貼り合わせ後において、第1シールド層12aにおける開口部121に、第2シールド層12bに加え、貼り合わせ時の圧力によっては導電性接着剤層11や絶縁層13が浸入した構成となる場合がある。
本発明の電磁波シールドフィルムは、上記ラミネート法以外の他の態様として、各層を順次積層する方法で製造してもよい(ダイレクトコート法)。例えば、図1に示す本発明の電磁波シールドフィルム1は、上述の第1積層体の第2シールド層12b表面に、絶縁層13形成用の樹脂組成物を塗布(塗工)し、必要に応じて脱溶媒及び/又は一部硬化させて絶縁層13を形成することで製造することができる。図2及び図3に示す本発明の電磁波シールドフィルム1も同様にして製造することができる。
[プリント配線板]
図4に、本発明の電磁波シールドフィルムを備えたプリント配線板の一実施形態を示す。図4に示すシールドプリント配線板2は、プリント配線板20と、プリント配線板20上に積層された電磁波シールド積層体1’と、電磁波シールド積層体1’に設けられたスルーホール14内に充填された導電性接着剤層30と、導電性接着剤層30により接着された補強板40とを備える。補強板40は外部グランド部材に置き換えることが可能である。なお、電磁波シールド積層体1’は、本発明の電磁波シールドフィルム1より形成されたものである。具体的には、例えば、本発明の電磁波シールドフィルム1が積層されたプリント配線板を熱圧着することにより、導電性接着剤層11が熱硬化あるいは溶融・冷却固化して電磁波シールド積層体1’が形成される。
プリント配線板20は、ベース部材21と、ベース部材21の表面に部分的に設けられた回路パターン23と、回路パターン23を覆い絶縁保護する絶縁保護層(カバーレイ)24と、回路パターン23を覆い且つ回路パターン23及びベース部材21と絶縁保護層24とを接着するための接着剤層22と、を有する。回路パターン23は、複数の信号回路を含む。
電磁波シールド積層体1’は、プリント配線板20上に、具体的にはプリント配線板20における絶縁保護層24上に、導電性接着剤層11’、第1シールド層12a、第2シールド層12b、絶縁層13の順に積層されている。電磁波シールド積層体1’は、厚さ方向に貫通する(すなわちプリント配線板20表面が露出する)スルーホール14を有する。スルーホール14を有することにより、加圧及び加熱により導電性接着剤層30がスルーホール14内に流入し、導電性接着剤層11’と電気的に接続することができる。スルーホール14の底はプリント配線板20であり、具体的には絶縁保護層24である。すなわち、スルーホール14は、絶縁層13側面、第1シールド層12aと第2シールド層12bからなる電磁波シールド層側面、導電性接着剤層11’側面、及びプリント配線板20(特に絶縁保護層24)表面より形成されている。
導電性接着剤層30は、電磁波シールド積層体1’上に配置され、スルーホール14を充填し、スルーホール14において導電性接着剤層11’と電気的に接続する。補強板40は、導電性接着剤層30を介してプリント配線板20及び電磁波シールド積層体1’に固定される。
導電性接着剤層30は回路パターンに当接していない。この場合、導電性接着剤層30を形成する接着剤のスルーホールに流入する高さが低いため、スルーホール内部への流入不足による気泡混入を防止できる。このため、例えば、リフロー工程での界面剥離を抑制でき、安定した接続信頼性を得ることができる。
シールドプリント配線板2は、プリント配線板20上に本発明の電磁波シールドフィルム1を積層する工程(シールドフィルム積層工程)、スルーホール14の上面に、電磁波ボンディングフィルムを備える補強板40を、電磁波ボンディングフィルムが本発明の電磁波シールドフィルム1に接触するように積層する工程(補強板積層工程)、及び、熱圧着により電磁波ボンディングフィルムをスルーホール14内に流入させて、電磁波ボンディングフィルムから導電性接着剤層30を形成し、電磁波シールド積層体1’中の導電性接着剤層11’と導電性接着剤層30とを当接させる工程(熱圧着工程)を備える製造方法により製造することができる。なお、上記熱圧着により、導電性接着剤層11が熱硬化あるいは溶融・冷却固化して導電性接着剤層11’を形成し、本発明の電磁波シールドフィルム1から電磁波シールド積層体1’が形成される。
上記シールドフィルム積層工程では、プリント配線板20上に、絶縁保護層24と導電性接着剤層11とが接触するように本発明の電磁波シールドフィルム1を積層する。なお、スルーホール14は、本発明の電磁波シールドフィルム1の積層前及び積層後のどちらで形成してもよい。スルーホール14の形成は、例えばレーザー加工により行う。
上記補強板積層工程では、導電性ボンディングフィルムと補強板40とを貼り合わせ、任意のサイズにカットした後、導電性ボンディングフィルムの面を、スルーホール14の開口部を塞ぐように絶縁層13の表面に配置する。
そして、上記熱圧着工程では、加圧及び加熱により導電性ボンディングフィルムは軟化して流動し、加圧時の圧力によってスルーホール14内に流入充填する。そしてその後の冷却あるいは熱重合により硬化することで導電性接着剤層30を形成する。このように、導電性ボンディングフィルムが熱圧着により流動することで導電性接着剤層11’と当接する。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
実施例1
(1)絶縁層の形成
基材であるセパレートフィルム上に、エポキシ樹脂からなる樹脂組成物を厚みが5μmになるように塗布し、絶縁層を準備した。
(2)第2シールド層の形成
上記で得られた絶縁層上に、蒸着法により厚みが0.1μmの銀層(第2シールド層)を形成した。
(3)第1シールド層の形成
上記で得られた第2シールド層上に、各開口面積が1970μm2の複数の開口部が、開口率が2.0%で形成されるように、銀ペーストでめっき触媒層を形成した。なお、銀層の厚さは、30nmであった。開口部の形状は円形であり、開口部の配列パターンは、千鳥格子型になるような配列パターンとした。
次に、銀ペースト印刷後の、第2シールド層を備えた絶縁層を無電解銅めっき液(pH12.5)中に55℃で20分間浸漬し、無電解銅めっき膜(厚さ0.5μm)を形成した。
次いで、上記で得られた無電解銅めっき膜の表面をカソードに設置し、含リン銅をアノードに設置し、硫酸銅を含む電気めっき液を用いて電流密度2.5A/dm2で30分間電気めっきを行うことによって、合計の厚さが2.0μmの銅めっき層(第1シールド層)を絶縁層の第2シールド層上に積層した。上記電気めっき液としては、硫酸銅70g/リットル、硫酸200g/リットル、塩素イオン50mg/リットル、光沢剤5g/リットルの溶液を用いた。
(4)導電性接着剤層の形成
上記で得られた第1シールド層上に、厚さが15μmとなるように、リン含有エポキシ樹脂に、AgコートCu粉末を20質量%添加した接着剤組成物をコーティングした。コーティング方法としては、リップコート方式を用いた。そして、100℃で30秒加熱処理を施すことで、塗膜の溶媒成分を揮発させ、導電性接着剤層を形成した。
以上のようにして、導電性接着剤層/第1シールド層/第2シールド層/絶縁層の構成からなる電磁波シールドフィルムを作製した。
実施例2〜16
第1シールド層の開口率、第2シールド層の材質及び厚みを表に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして電磁波シールドフィルムを作製した。
比較例1〜3
第2シールド層を使用せず、第1シールド層の開口率を表に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして電磁波シールドフィルムを作製した。
(評価)
実施例及び比較例で得られた各電磁波シールドフィルムについて以下の通り評価した。評価結果は表に記載した。
(1)リフロー膨れ
各実施例及び比較例で得られた電磁波シールドフィルムについて、以下の方法でリフロー膨れを評価した。
まず、各電磁波シールドフィルムを熱プレスによりプリント配線板上に貼り付けてシールドプリント配線板を得た。次いで、リフロー時の温度条件に曝し、その後室温冷却する過程を5回繰り返した後の膨れの有無を評価した。なお、リフロー時の温度条件としては、鉛フリーハンダを想定し、プレヒート温度180℃、プレヒート時間60秒とし、最高265℃の温度で10秒間曝される様にプロファイルを設定した。そして、膨れの有無を目視により観察し、下記の評価基準に基づいて評価した。
○(良好):シールドフィルムに膨れが全く生じなかった。
×(不良):シールドフィルムに膨れが生じた。
(2)シールド性
各実施例及び比較例で得られた電磁波シールドフィルムの電磁波シールド特性について、0.1GHz及び1GHzのシールド特性についてはKEC法を用い、15GHzのシールド特性については同軸管法により測定した。そして、測定された電磁波シールド特性を表1に示した。表に示すシールド性の単位は[dB]である。
<KEC法>
図5は、KEC法で用いられるシステムの構成を模式的に示す模式図である。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51と、スペクトラム・アナライザ52と、10dBの減衰を行うアッテネータ53と、3dBの減衰を行うアッテネータ54と、プリアンプ55とで構成される。図5に示すように、電磁波シールド効果評価装置51には、2つの測定治具61が対向して設けられている。この2つの測定治具61の間に、各実施例及び比較例で得られた電磁波シールドフィルム(図5中、符号70で示す)が挟持されるように設置する。測定治具61には、TEMセル(Transverse ElectroMagnetic 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、電磁波シールドフィルム70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62は各測定治具61との間に隙間を設けて配置されている。KEC法では、まず、スペクトラム・アナライザ52から出力した信号を、アッテネータ53を介して送信側の測定治具61に入力する。そして、受信側の測定治具61で受けてアッテネータ54を介した信号をプリアンプ55で増幅してから、スペクトラム・アナライザ52により信号レベルを測定する。なお、スペクトラム・アナライザ52は、電磁波シールドフィルム70を電磁波シールド効果測定装置51に設置していない状態を基準として、電磁波シールドフィルム70を電磁波シールド効果測定装置51に設置した場合の減衰量を出力する。このような装置を用い、温度25℃、相対湿度30〜50%の条件で、各実施例及び比較例で得られた電磁波シールドフィルムを15cm四方に裁断し、0.1GHz及び1GHzにおける電磁波シールド特性の測定及び評価を行った。
<同軸管法>
ASTM D4935に準拠し、温度25℃、相対湿度30〜50%の条件で、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、15GHzの電磁波が、各実施例及び比較例で得られた電磁波シールドフィルムによって減衰する減衰量を測定した。
Figure 0006794589
本発明の電磁波シールドフィルム(実施例)は、ガス透過性に優れ、リフロー膨れが発生しなかった。また、電磁波シールド性能にも優れていた。一方、開口部を有しない第1シールド層を用いた場合(比較例1)及び開口部を覆うための第2シールド層を有しない場合(比較例2、3)、ガス透過性が劣りリフロー膨れが発生したか、あるいは電磁波シールド性能が劣っていた。
1 本発明の電磁波シールドフィルム
11 導電性接着剤層
12 電磁波シールド層
12a 第1シールド層
121 開口部
12b 第2シールド層
13 絶縁層
2 シールドプリント配線板
20 プリント配線板
21 ベース部材
22 接着剤層
23 回路パターン
24 絶縁保護層(カバーレイ)
1’ 電磁波シールド積層体
11’ 導電性接着剤層
14 スルーホール
30 導電性接着剤層
40 補強板

Claims (6)

  1. 電磁波シールド層と、導電性接着剤層とを有し、
    前記電磁波シールド層は、開口部を有する第1シールド層と、前記第1シールド層の前記開口部を覆うように形成された第2シールド層とを有し、
    前記第2シールド層は前記第1シールド層に隣接して設けられ
    前記第2シールド層の厚みは0.05〜1μmである、電磁波シールドフィルム。
  2. 前記第1シールド層の厚みと前記第2シールド層の厚みの比[前者/後者]が3.0〜300である請求項1に記載の電磁波シールドフィルム。
  3. 前記第1シールド層の厚みが0.5〜10μmである請求項1又は2に記載の電磁波シールドフィルム。
  4. 前記導電性接着剤層の厚みが3〜20μmである請求項1〜3のいずれか1項に記載の電磁波シールドフィルム。
  5. 前記導電性接着剤層、前記第1シールド層、及び前記第2シールド層をこの順に有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の電磁波シールドフィルム。
  6. 前記開口部の開口率が2.0〜30%である請求項1〜5のいずれか1項に記載の電磁波シールドフィルム。
JP2020537803A 2019-03-22 2020-03-18 電磁波シールドフィルム Active JP6794589B1 (ja)

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