KR102341213B1 - 전자파 차폐 시트 및 프린트 배선판 - Google Patents

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타카히로 마츠자와
츠토무 하야사카
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Abstract

본 발명에 관련한 전자파 차폐 시트는, 보호층과 금속층과 도전성 접착제층으로 구성되어 있다. 상기 금속층은 복수의 개구부를 가지며, 당해 개구부의 개구율이 0.1~20%이다. 또한 전자파 차폐 시트의 인장 파단 강도는 10~80N/20mm이다.

Description

전자파 차폐 시트 및 프린트 배선판 {ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING SHEET AND PRINTED WIRING BOARD}
본 발명은, 전자파를 방출하는 부품의 일부에 접합해서 사용하는 데 적합한 전자파 차폐 시트 및 전자파 차폐 시트가 구비된 프린트 배선판에 관한 것이다.
휴대폰, PC, 서버 등을 비롯한 각종 전자 기기에는, 프린트 배선판 등의 기판이 내장되어 있다. 이들 기판에는 외부에서의 자장(磁場)이나 전파에 의한 오동작을 방지하기 위해, 또 전기 신호로부터의 불필요한 복사(輻射)를 줄이기 위해, 전자파 차폐 구조가 형성되어 있다.
국제공개공보 제2013/077108호에서는, 차폐 필름의 한쪽 면 측에서 다른 쪽 면 측으로 진행하는 전계파, 자계파 및 전자파를 양호하게 차폐하여, 고주파 신호계에 적용해도 양호한 전송 특성을 갖는 차폐 필름, 차폐 프린트 배선판 및 차폐 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 하여 다음의 구성이 개시되어 있다. 즉, 층 두께가 0.5~12μm인 금속층과, 이방 도전층을 적층 상태로 구비한 것을 특징으로 하는 차폐 필름을 개시한다. 그리고, 프린트 배선판의 그랜드 회로와 이방 도전층이 접지하는 구성에 의해 차폐 필름의 한쪽 면 측에서 다른 쪽 면 측으로 진행하는 전계파, 자계파, 및 전자파를 양호하게 차폐할 수 있는 것이 기재되어 있다.
국제공개공보 제2014/192494호에서는, 가열 프레스나 땜납 리플로우 공정에서 발생하는 휘발 성분에 의해 차폐 프린트 배선판의 층간 밀착이 파괴되는 문제를 해결하기 위해 전자파 차폐 시트의 금속 박막층에 지름이 0.1~100μm, 수(數)가 10~1000개/㎠인 핀 홀을 갖는 금속박과 도전성 접착제층으로 이루어지는 프린트 배선판용 차폐 필름이 기재되어 있다.
전송 신호의 고속 전송화에 수반하여 전자파 차폐 시트도 고주파용의 높은 차폐성 및 고주파용 전송 특성이 요구되고 있다. 이 때문에 전자파 차폐 시트의 도전층에는 국제공개공보 제2013/077108호에서 기재되는 바와 같이 금속층을 이용하는 것이 적합한 것으로 되어 왔다.
그러나, 금속층을 이용한 전자파 차폐 시트를 프린트 배선판에 붙인 차폐 프린트 배선판은 땜납 리플로우 등의 가열 처리를 실시했을 때에, 프린트 배선판의 내부에서 발생하는 휘발 성분에 의해 층간에서 들뜸이 발생하고, 발포 등에 의해 외관 불량 및 접속불량이 되는 문제가 있었다(이하, 땜납 리플로우 내성이라는 것이 있다).
이 문제를 해소하기 위해, 국제공개공보 제2014/192494호에서는, 핀 홀을 갖는 금속층을 전자파 차폐 시트에 적용하는 것이 제안되고 있는데, 상기 핀 홀의 지름 및 개수로는, 땜납 리플로우 내성은 실용에 견딜 수 있는 성능을 발휘할 수 없었었다.
또한, 핀 홀을 갖는 전자파 차폐 시트를 열 프레스하면, 핀 홀을 계기로 해서 금속층에 균열이 생겨 전자파 차폐성이 악화되는 문제가 있었다(이하, 크랙 내성이라 한다).
또한, 전자 기기의 소형화에 따라 프린트 배선판의 회로 면적도 축소되고, 그랜드 접지를 위한 비아의 개구 면적이 소형화되고 있는데, 국제공개공보 제2013/077108호 및 국제공개공보 제2014/192494호의 전자파 차폐 시트로는 상기 소개구 비아에 대한 그랜드 접지의 신뢰성이 나빠서 전자파 차폐성이 악화된다는 문제가 있었다.
국제공개공보 제2013/077108호 국제공개공보 제2014/192494호
본 발명은 상기 배경을 감안해서 이루어진 것으로, 그 목적하는 바는, 땜납 리플로우 내성 및 크랙 내성이 양호하며, 또 소개구(小開口)의 비아에 대해서도 신뢰성이 높은 그랜드 접지가 가능하고, 고주파 전송 회로에 이용한 경우에 있어서도 높은 전자파 차폐성을 갖는 전자파 차폐 시트 및 그 전자파 차폐 시트를 이용한 프린트 배선판을 제공하는 것이다.
본 발명자들이 예의 검토를 거듭한 결과, 아래의 양태에 있어서, 본 발명의 과제를 해결할 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 전자파 차폐 시트는, 보호층과 금속층과 도전성 접착제층으로 구성되며, 상기 금속층은 복수의 개구부를 가지고, 당해 개구부의 개구율이 0.1~ 20%이며, 인장 파단 강도가 10~80N/20mm인 것에 의해 해결된다.
본 발명에 의해, 땜납 리플로우 내성 및 크랙 내성이 양호하며, 소개구의 비아에 대해서도 신뢰성이 높은 그랜드 접지가 가능하고, 고주파 전송 회로에 이용한 경우에 있어서도 높은 전자파 차폐성을 갖는 전자파 차폐 시트를 제공할 수 있다.
본 개시의 상기 및 다른 목적, 특징 및 효과는 아래의 발명의 상세한 설명 및 단지 예시의 방식으로 제공된 첨부 도면으로부터 더 명확하게 이해될 것이며, 따라서 본 개시를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
도 1은, 본 실시형태에 관련한 프린트 배선판의 일례를 나타내는 모식적인 절단부 단면도이고,
도 2는, 실시 예 및 비교 예에 관련한 프린트 배선판의 주면(主面)측의 모식적 평면도이고,
도 3은, 실시 예 및 비교 예에 관련한 프린트 배선판의 이면(裏面)측의 모식적 평면도이고,
도 4는, 실시 예 및 비교 예에 관련한 프린트 배선판의 이면측의 모식적 평면도이고,
도 5는, 크로스토크 측정용의 마이크로스트립 라인 회로를 갖는 프린트 배선판의 주면측의 모식적 평면도이고,
도 6은, 크로스토크 측정용의 마이크로스트립 라인 회로를 갖는 프린트 배선판의 이면측의 모식적 평면도이고,
도 7은, 도 2의 XI-XI 절단부 단면도이고,
도 8은, 도 2의 XII-XII 절단부 단면도이고,
도 9는, 소개구 비아에 대한 접속 신뢰성 평가의 모식적 평면도이다.
이하, 본 발명을 적용한 실시형태의 일례에 관해서 설명한다. 또한, 아래의 도면에서의 각 부재의 크기나 비율은 설명의 편의상의 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 있어서 「임의의 수 A ~ 임의의 수 B」인 기재는, 당해 범위에 수 A가 하한 값으로서, 수 B가 상한값으로서 포함된다. 또한, 본 명세서에서의 「시트」란, JIS에서 정의되는 「시트」뿐만 아니라, 「필름」도 포함하는 것으로 한다. 또한, 본 명세서에서 특정하는 수치는, 실시형태 또는 실시 예에 개시한 방법에 의해 구해지는 값이다.
본 발명에 관련한 전자파 차폐 시트(10)는, 도전성 접착제층(1), 금속층(2), 보호층(3)이, 이 순서로 적층된 적층체로 이루어진다(도 1 참조). 전자파 차폐 시트(10)는, 부품(미도시) 상에 도전성 접착제층(1)을 배치하고, 접합 처리에 의해 당해 부품과 접합할 수 있다. 접합 처리는, 도전성 접착제층(1)과 부품을 접합할 수 있는 처리라면 어떤 처리라도 좋고, 예를 들면, 열 처리 또는 열 압착 처리를 바람직하게 사용할 수 있다. 보호층(3)은, 도전성 접착제층(1) 및 금속층(2)을 보호하는 역할을 하고, 금속층(2)보다 표층 측에 배치된다. 금속층(2)은, 보호층(3)과 도전성 접착제층(1) 사이에 끼워진 층이며, 주로 전자파를 차폐하는 역할을 한다. 프린트 배선판에 있어서는, 부품 내부의 신호 배선 등에서 발생하는 전자 노이즈를 차폐하여 외부로부터의 신호를 차폐하는 역할을 한다.
금속층(2)은, 복수의 개구부(4)를 가지고, 당해 개구부(4)의 개구율은, 0.1~20%이다. 또한, 본 실시의 형태에 관련한 전자파 차폐 시트(10)의 인장 파단 강도는 10~80N/20mm이다.
개구부(4)는, 보호층(3)과 도전성 접착제층(1)이 접착하고 있는 개소이기도 하고, 땜납 리플로우 내성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 개구부(4)와 비(非)개구부의 면적에서 계산되는 개구율을 0.1~20%로 함으로써 땜납 리플로우 내성과, 높은 전자파 차폐성을 양립할 수 있다. 그리고 또한, 전자파 차폐 시트(10)의 인장 파단 강도를 10~80N/20mm로 함으로써 크랙 내성이 향상하고, 전자파 차폐성의 열화를 억제할 수 있다.
이하, 본 실시의 형태에 관련한 전자파 차폐 시트 및 프린트 배선판에 대해서 상세하게 설명한다. 우선, 본 실시의 형태에 관련한 전자파 차폐 시트를 구성하는 금속층, 도전성 접착제층, 및 보호층에 관해서 상세하게 설명한다.
<<금속층>>
본 발명의 금속층은 복수의 개구부를 가지며, 당해 개구부의 개구율은 0.1~ 20%이다. 개구부의 개구율을 이러한 범위로 함으로써, 높은 전자파 차폐성을 유지하고 납땜 리플로우 내성 및 크랙 내성의 양립이 가능해진다. 개구율은, 개구부의 면적과 개수로 조정할 수 있다. 또한, 개구율은 하기 수식(1)에서 구할 수 있다.
개구율(%) = 단위 면적당 개구부 면적 / (단위 면적당의 개구부 면적 + 단위 면적당 비 개구부 면적) × 100 ... 수식(1)
개구율의 하한은, 0.3%가 더 바람직하고, 0.5%가 한층 더 바람직하다. 개구율의 상한은 15%가 더 바람직하고, 6.5%가 한층 더 바람직하다.
개구율을 0.1~20%의 범위로 함으로써 땜납 리플로우 내성과, 높은 전자파 차폐 성능 및 소개구 비아의 접속 신뢰성을 유지할 수 있다.
개구율의 측정은, 예를 들면 금속층을 면 방향에서 수직으로 레이저 현미경 및 주사형(走査型) 전자 현미경(SEM)으로 500~5000배로 확대한 화상을 이용하여, 개구부와 비개구부를 2치화하고 단위 면적당 2치화한 색의 픽셀 수를 각각의 면적으로 함으로써 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 금속층의 개구부는, 상기 개구부의 수식(2)에서 구해지는 원형도 계수의 평균 값이 0.5이상이여도 좋다.
원형도 계수 = (면적 × 4π) / (주위길이)2 ... 수식(2)
다만, 상기 주위길이는, 금속층을 광학 현미경, 레이저 현미경, 및 전자 현미경 중 어느 것으로 관찰한 화상을 읽어 들여, 상기 개구부의 평면이 관찰 시점에 대해서 수직인 방향이 되어 전체를 확인할 수 있는 상기 개구부를 추출하고, 당해 추출한 상기 개구부를 이차원으로 투영했을 때의 외주의 길이를 말하고, 상기 면적은 상기 추출한 상기 개구부를 이차원으로 투영했을 때의 외주에 의해 획정되는 영역의 넓이를 말한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 금속층은 복수의 개구부를 가지고 있다. 개구부는, 금속층의 전면(全面)에 가지고 있는 것이 바람직하다. 개구부는 프린트 배선판을 땜납 리플로우 등의 가열 처리를 했을 때에, 프린트 배선판의 폴리이미드 필름이나 커버레이 접착제에 포함되는 휘발성 성분을 외부로 발산하는 역할을 한다. 이에 의해, 커버레이 접착제 및 전자파 차폐 시트의 계면 박리에 의한 외관 불량 및 접속 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다. 그리고 또한, 도 1의 단면 모식도에 나타내는 바와 같이 개구부 내부에서 보호층과 도전성 접착제층이 접착함으로써 보호층/금속층/도전성 접착제층끼리의 계면의 접착력이 더 향상하여, 땜납 리플로우 내성이 한층 더 향상된다.
개구부의 형상은 원이며, 수식(2)로 구해지는 원형도 계수의 평균값이 0.5 이상인 것이 바람직하다. 원형도 계수의 평균 값을 0.5 이상으로 함으로써 금속층에 면 방향의 장력이 가해져도 개구 둘레 벽에 균열이 발생하기 어려워서 크랙 내성을 향상할 수 있다. 원형도 계수의 평균 값은 0.7 이상이 더 바람직하다.
이외에 원형도 계수를 상기 범위로 함으로써, 고온 고습 경시(經時) 후의 전자파 차폐성을 향상시킬 수 있다. 이것은, 원형도 계수의 값이 작은 경우, 개구부가 비틀린(歪) 모양이며 도전층과 보호층을 붙여 맞췄을 때에 개구부에 완전히 메워지지 않는 공극부가 발생한다. 전자파 차폐 시트를 고온 고습 환경하에서 장시간 보관했을 때에 수분이 그 공극에 침입하여 개구부 주변에 녹이 발생한다. 이에 따라 부분적으로 도전성이 악화하고, 전자파 차폐성도 악화할 것으로 생각된다.
상기 수식(2)의 원형도 계수를 이용함으로써, 개구부의 외연의 요철 정도(기복(起伏)정도)를 파악할 수 있다. 정원(正圓, 완전히 동그란 동그라미)은 원형도 계수가 1이 되고, 요철 형상의 증대에 따라서 원형도 계수가 저하된다. 즉, 원형도 계수는, 0보다 크고 1이하가 된다. 본 명세서에서의 원형도 계수는, Mac-View Ver.4(마운테크사)의 해석 소프트를 이용하여 금속층의 개구부를 레이저 현미경 또는 전자 현미경에 의해 화상(500배~1만배 정도)를 읽어들여, 수동 인식 모드에서 개구부를 약 20개 선택하였다. 입자 기준 데이터는, 투영 면적 원상당 지름, 분포는 체적 분포의 설정으로서 원형도 계수를 산출하고, 20개의 평균값을 구하였다. 상기 수식(2)에 있어서 면적은 이차원으로 투영했을 때의 외주를 형성하는 선의 내부의 면적을 평판면으로 하고, 이 평판면을 이차원으로 투영했을 때의 개구부의 외주를 주위 길이의 길이로 한다.
개구부 1개당 면적은 0.7~5000μm2 인 것이 바람직하다. 10~4000μm2가 더 바람직하고, 20~2000μm2 가 한층 더 바람직하다. 개구부 면적을 0.7μm2 이상으로 함으로써 보호층과 도전성 접착제층이 접착 양호해져 땜납 리플로우 내성이 더 뛰어난 것이 된다. 개구부 면적을 5000μm2 이하로 함으로써 높은 전자파 차폐성이 뛰어난 것으로 할 수 있어서 바람직하다.
개구부의 개수는 100~200000개/㎠ 인 것이 바람직하다. 1000~150000개/㎠가 더 바람직하고, 1000~20000개/㎠가 더욱 바람직하다. 개구부의 개수를 100개/㎠ 이상으로 함으로써 휘발 성분을 효율적으로 외부로 배출하기 쉬워져서 땜납 리플로우 내성을 더 향상시킬 수있다. 개구부의 수를 200,000개/㎠ 이하로 함으로써 높은 전자파 차폐성을 확보할 수 있어서 바람직하다.
금속층의 두께는 0.5~5μm인 것이 바람직하다. 금속층의 두께는 1.0~4.5μm가 더 바람직하고, 1~4μm가 한층 더 바람직하다. 금속층의 두께가 0.5~5μm의 범위에 있음으로써 높은 전자파 차폐 성능과 크랙 내성의 균형을 취하는 것이 가능해진다.
금속층은, 예를 들면 금속박, 금속 증착막, 금속 도금막을 사용할 수 있다.
금속박에 사용하는 금속은, 예를 들면 알루미늄, 구리, 은, 금 등의 도전성 금속이 바람직하고, 전자파 차폐성 및 비용 면에서 구리, 은, 알루미늄이 더 바람직하고, 구리가 더 바람직하다. 구리는, 예를 들면, 압연 동박(銅箔) 또는 전해 동박을 사용하는 것이 바람직하고, 전해 동박이 더 바람직하다. 전해 동박을 사용하면 금속층의 두께를 더 얇게 할 수 있다. 또한, 금속박은 도금으로 형성해도 좋다.
금속 증착막 및 금속 도금막에 사용하는 금속은, 예를 들면 알루미늄, 구리,은, 금이 바람직하고, 구리, 은이 더 바람직하다. 금속층은 박막화 면에서 증착막이 바람직하다. 전자파 차폐성 면에서는 금속박이 바람직하다.
<금속층의 제조 방법>
개구부를 갖는 금속층의 제조 방법은, 종래 공지의 방법을 적용할 수 있고, 금속박 위에 패턴 레지스트 층을 형성하여 금속박을 에칭해서 개구부를 형성하는 방법(i), 스크린 인쇄에 의해 소정의 패턴에 도전성 페이스트를 인쇄하는 방법 (ii), 소정의 패턴으로 앵커제를 스크린 인쇄하여 앵커제 인쇄 면에만 금속 도금하는 방법(iii), 및 일본 특허공개공보 제2015-63730호에 기재되어 있는 제조방법(iv) 등이 적용될 수 있다.
즉, 지지체에 수용성, 또는 용제 가용성 잉크를 패턴 인쇄하여, 그 표면에 금속 증착막을 형성하여 패턴을 제거한다. 그 표면에 이형층(離形層)을 형성하여 전해 도금함으로써 캐리어가 구비된 개구부를 갖는 금속층을 얻을 수 있다. 이들 중에서도 패턴 레지스트 층을 형성하여 금속박을 에칭하는 개구부 형성 방법(i)이, 개구부의 형상을 정밀하게 제어할 수 있기 때문에 바람직하다. 다만, 다른 방법으로도 개구부의 형상을 제어하면 좋고, 금속층의 제조 방법은 에칭 공법(i)에 제한되는 것은 아니다.
<<도전성 접착제 층>>
도전성 접착제층은 도전성 수지 조성물을 사용해서 형성할 수 있다. 도전성 수지 조성물은, 열경화성 수지, 및 도전성 필러를 포함한다. 도전성 접착제층은 등방 도전성 접착제층 또는 이방 도전성 접착제층의 어떤 것을 이용할 수 있다. 등방 도전성 접착제층은, 전자파 차폐 시트를 수평으로 놓은 상태에서 상하방향 및 수평방향으로 도전성을 갖는다. 또한, 이방 도전성 접착제층은, 전자파 차폐 시트를 수평으로 둔 상태에서 상하 방향으로만 도전성을 갖는다.
도전성 접착제층은, 등방 도전성 혹은 이방 도전성 중 어느 것이라도 좋고, 이방 도전성의 경우 비용 절감이 가능해지기 때문에 바람직하다.
<열경화성 수지>
열경화성 수지는, 경화제와 반응 가능한 관능기를 복수 가지는 수지이다. 관능기는, 예를 들면, 수산기, 페놀성 수산기, 메톡시 메틸기, 카르복실기, 아미노기, 에폭시기, 옥세타닐기, 옥사졸린기, 옥사딘기, 아지리딘기, 티올기, 이소시아네이트기, 블록화 이소시아네이트기, 블록화 카르복실기, 실라놀기 등을 들 수 있다. 열경화성 수지는, 예를 들면, 아크릴 수지, 말레인산 수지, 폴리부타디엔계 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리우레탄우레아 수지, 에폭시 수지, 옥세탄 수지, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 페놀계 수지, 알키드 수지, 아미노 수지, 폴리 유산 수지, 옥사졸린 수지, 벤조옥사딘 수지, 실리콘 수지, 불소 수지 등의 공지의 수지를 들 수 있다.
열경화성 수지는, 단독 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
이들 중에서도 땜납 리플로우 내성의 면에서, 폴리우레탄 수지, 폴리우레탄우레아 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지가 바람직하다.
열경화성 수지의 산가는, 1~50mgKOH/g이 바람직하고, 3~30mgKOH/g이 더 바람직하다. 산가를 1~50mgKOH/g로 함으로써 땜납 리플로우 내성이 더 향상한다.
열경화성 수지는 도전성 접착제층의 고형분 중의 함유량이, 10~80중량% 배합하는 것이 바람직하고, 15~80중량%가 더 바람직하다. 상기 배합의 범위로 함으로써 땜납 리플로우 내성과 크랙 내성을 향상시킬 수 있다.
<경화제>
경화제는, 열경화성 수지의 관능기와 반응 가능한 관능기를 복수 가지고 있다. 경화제는, 예를 들면 에폭시 화합물, 산무수물기 함유 화합물, 이소시아네이트 화합물, 아지리딘 화합물, 아민 화합물, 페놀 화합물, 유기 금속 화합물 등의 공지의 화합물을 들 수 있다.
경화제는, 단독 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
경화제는, 열경화성 수지 100중량부에 대해서 각종 7~50중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 9~40중량부가 더 바람직하고, 10~30중량부가 한층 더 바람직하다.
<도전성 필러>
도전성 필러는, 도전성 접착제층에 도전성을 부여하는 기능을 갖는다. 도전성 필러는, 소재로서는 예를 들면 금, 백금, 은, 구리 및 니켈 등의 도전성 금속 및 그 합금, 그리고 도전성 폴리머의 미립자가 바람직하고, 가격과 도전성의 면에서 은이 더 바람직하다.
또한 단일 소재의 미립자가 아니고 금속이나 수지를 핵체(核體)로서, 핵체의 표면을 피복한 피복층을 갖는 복합 미립자도 비용 절감의 관점에서 바람직하다. 여기에서 핵체는, 가격이 싼 니켈, 실리카, 구리 및 그 합금, 그리고 수지에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 피복층은, 도전성 금속 또는 도전성 폴리머가 바람직하다. 도전성 금속은, 예를 들면, 금, 백금, 은, 니켈, 망간, 및 인듐 등, 그리고 그 합금을 들 수 있다. 또한 도전성 폴리머는, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 가격과 도전성의 면에서 은이 바람직하다.
도전성 필러의 형상은, 원하는 도전성을 얻을 수 있으면 좋고 형상은 한정되지 않는다. 구체적으로는, 예를 들면, 구형, 플레이크 형상, 잎 형상, 나뭇가지 형상, 바늘 형상, 막대 형상, 포도 형상이 바람직하다. 또한, 이들 다른 형상의 도전성 필러를 2종류 혼합하여도 좋다.
도전성 필러는, 단독 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
도전성 필러의 평균 입경은, D50 평균 입경이며, 도전성을 충분히 확보하는 관점에서 2μm이상이 바람직하고, 5μm이상이 더 바람직하고, 7μm이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 도전성 접착제층의 얇기와 양립시키는 관점에서는, 30μm 이하가 바람직하며, 20μm이하가 더 바람직하며, 15μm이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. D50 평균 입경은, 레이저 회절·산란법 입도 분포 측정 장치 등에 의해 구할 수 있다.
도전성 필러는, 도전성 접착제 층에서의 함유량이 35~90중량%인 것이 바람직하고, 39~85중량%가 더 바람직하고, 40~80중량%가 더 바람직하다. 35중량% 이상으로 함으로써 소개구 비아의 접속 신뢰성이 향상한다. 한편 90중량%이하로 함으로써 도전성 접착제층의 접착력이 증가하기 때문에 땜납 리플로우 내성이 향상된다.
도전성 수지 조성물은, 다른 임의의 성분으로서 실란커플링제, 방청제, 환원제, 산화 방지제, 안료, 염료, 점착 부여 수지, 가소제, 자외선 흡수제, 소포제, 레벨링 조정제, 충전제, 난연제 등을 배합할 수 있다.
도전성 수지 조성물은, 지금까지 설명한 재료를 혼합하여 교반해서 얻을 수 있다. 교반은, 예를 들면 디스퍼맷, 호모게나이저 등, 공지의 교반 장치를 사용할 수 있다.
도전성 접착제층의 제작은 공지의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 도전성 수지 조성물을 박리성 시트 상에 도공해서 건조함으로써 도전성 접착제층을 형성하는 방법, 또는 T다이와 같은 압출 성형기를 사용해서 도전성 수지 조성물을 시트 형태로 압출함으로써 형성할 수도 있다.
도공 방법은, 예를 들면, 그라비아 코트 방식, 키스 코트 방식, 다이 코트 방식, 립 코트 방식, 콤마 코트 방식, 블레이드 방식, 롤 코트 방식, 나이프 코트 방식, 스프레이 코트 방식, 바 코트 방식, 스핀 코트 방식, 딥 코트 방식과 같은 공지의 도공 방법을 사용할 수 있다. 도공시, 건조 공정을 행하는 것이 바람직하다. 건조 공정은, 예를 들면, 열풍 건조기, 적외선 히터 등의 공지의 건조 장치를 사용할 수 있다.
도전성 접착제 층의 두께는 2~30μm가 바람직하고, 3~15μm가 더 바람직하고, 4~9μm 한층 더 바람직하다. 두께가 2~30μm의 범위에 있어서 땜납 리플로우 내성과 소개구 비아의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
<<보호층>>
보호층은, 종래 공지의 수지 조성물을 사용해서 형성할 수 있다.
수지 조성물은, 도전성 수지 조성물에서 설명한 열경화성 수지 및 경화제를 필요에 따라서 상기 임의 성분을 포함할 수 있다. 또한, 보호층 및 도전성 접착제 층에 사용하는 열경화성 수지, 경화제는 동일하거나 상이할 수 있다.
수지 조성물은, 도전성 수지 조성물과 같은 방법으로 얻을 수 있다.
또한, 보호층은, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리페닐렌 설파이드 등의 절연성 수지를 성형한 필름을 사용할 수도 있다.
보호층의 두께는 통상 2~12μm 정도이다.
<<전자파 차폐 시트>>
본 발명의 전자파 차폐 시트는, 적어도 보호층, 개구부를 갖는 금속층, 및 도전성 접착제 층을 구비한다.
본 발명의 전자파 차폐 시트는, 복수의 개구부를 가지며 금속층의 개구율이 0.1~20%인 금속층을 구비하고 있기 때문에, 특히 고주파(예를 들어, 100MHz~50GHz)의 신호를 전송하는 배선판에서 크로스토크 등을 더 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 전자파 차폐 시트는, 인장 파단 강도가 10~80N/20mm이다. 상기 범위로 함으로써, 크랙 내성이 향상되고, 전자파 차폐성의 열화를 억제할 수있다. 인장 파단 강도의 보다 바람직한 범위는 20~70N/20mm이며, 더욱 더 바람직한 범위는 30~65N/20mm이다.
본 발명에 있어서 전자파 차폐 시트의 인장 파단 강도는, 예를 들면, 금속층에서의 개구부의 개구율, 두께, 개구부의 원형도 계수를 이용하여 제어할 수 있다.
구체적으로는, 금속층의 개구율을 작게 할수록 인장 파단 강도가 높아져 금속층의 개구율을 높게 할수록 인장 파단 강도가 낮아진다. 이 이유는, 금속층의 개구율을 낮게 할수록 금속층과 도전성 접착제층과의 접촉 면적이 커져서 금속층과 도전성 접착제층이 벗겨지기 어려워지기 때문이다.
또한, 금속층의 두께를 얇게 할수록 인장 파단 강도가 낮아지고, 금속층의 두께를 두껍게 할수록 인장 파단 강도가 높아진다. 이 이유는, 금속층의 두께를 두껍게 할수록 금속층의 강도가 높아지기 때문이다.
또한, 금속층의 개구부의 원형도 계수를 작게 할수록 인장 파단 강도가 낮아지고, 개구부의 원형도 계수를 높게 할수록 인장 파단 강도가 높아진다. 이 이유는, 개구부의 원형도 계수가 높을수록 개구부의 형상이 원에 가까워지고, 전자파 차폐 시트에 인장 변형 응력을 가했을 때의 크랙 발생 기점이 감소하기 때문이다.
그리고 또한, 본 발명에서는 이들 이외에도 보호층, 도전성 접착제층의 조성이나 구성에 의해서 전자파 차폐 시트의 인장 파단 강도를 제어할 수 있다. 예를 들면, 도전성 접착제층에서의 경화제의 함유량을 늘림으로서 수지와 경화제로 이루어지는 경화계의 경화도를 높일 수 있고, 도전성 접착제층의 강도를 높여서 전자파 차폐 시트의 인장 파단 강도를 높일 수 있다.
또한, 도전성 접착제층의 강도를 높이는 방법은, 전술의 방법뿐만 아니라 수지의 종류나 경화제의 종류의 변경, 및 필러 등을 첨가하는 방법도 사용할 수 있다. 또한, 보호층에 관해서도 상술의 도전성 접착제층과 같은 방법으로 강도의 제어를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 전자파 차폐 시트는, 코프래너 회로를 갖는 배선판에 붙여맞춰서 마이크로스트립 라인 회로를 갖는 배선판의 신호 배선과, 전자파 차폐 시트의 보호층을 적층하여, 마이크로스트립 라인 회로의 신호 배선에 10GHz의 사인파를 흘렸을 때의, 코프래너 회로의 크로스토크가 -45dB미만이라고 하는 우수한 전자파 차폐성을 가질 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면 아래와 같이 해서 전자파 차폐성을 평가할 수 있다.
우선, 코프래너 회로를 준비한다.
코프래너 회로란 폴리이미드 필름 등의 절연성 기재의 한쪽 면 측에 신호 배선이 프린트된 평면 전송 회로 중 하나이며, 본 발명에 있어서 코프래너 회로는 폴리이미드 필름 상에 2개의 신호 배선을 사이에 끼우는 형태로 그랜드 배선이 평행하게 형성된 회로를 사용한다. 또한, 전술한 코프래너 회로는, 대향하는 면에 그랜드 접지용의 그랜드 패턴이 스루홀을 통해서 설치되어 있다.
코프래너 회로의 신호 배선과 반대측의 절연성 기재면에 전자파 차폐 시트의 도전성 접착제층 면을 붙여 맞춰서, 열 압착에 의해 전자파 차폐층을 형성한다. 이때 전자파 차폐 시트는 일부 노출되어 있는 그랜드 패턴과 도통한다.
이어서, 별도 준비한 마이크로스트립 라인 회로를 갖는 프린트 배선 기판의 신호 배선을 코프래너 회로에 형성한 전자파 차폐층의 보호층 면에 배치하고, 측정 용의 테스트 피스가 얻어진다. 이 테스트 피스의 코프래너 회로 및 마이크로스트립 라인 회로에 네트워크 애널라이저를 접속하고, 마이크로스트립 라인 회로의 신호 배선에 10MHz에서 20GHz의 사인파를 흘렸을 때의, 코프래너 회로에서의 크로스토크를 측정하여 전자파 차폐성을 평가할 수 있다.
또한, 상술한 코프래너 회로 및 마이크로스트립 라인 회로 상에는, 접착제가 구비된 폴리이미드 커버레이 필름을 붙이지지만, 네트워크 애널라이저의 프로브를 접속하므로 회로의 일부를 노출시킨다.
본 발명에 있어서, 마이크로스트립 라인 회로의 신호 배선에 10GHz의 사인파를 흘렸을 때의, 코프래너 회로의 크로스토크는 -45dB 미만이 바람직하며, -50dB미만이 더 바람직하고, -55dB 미만이 한층 더 바람직하다. 크로스토크가 -45dB 미만이 됨으로써 높은 전자파 차폐성을 얻을 수 있다.
본 발명에 관련한 전자파 차폐 시트는 복수의 개구부를 가지며, 당해 개구부의 개구율은 0.1~20%이다. 또한, 전자파 차폐 시트의 인장 파단 강도는 10~80N/20mm이다. 따라서, 납땜 리플로우 내성, 및 크랙 내성이 우수하다. 이 결과, 금속층은 면 방향의 저항 값이 변화하는 경우가 적어서, 높은 전자파 차폐성을 안정적으로 유지할 수 있고, 좁은 케이스체 내에 구현되었을 때에 전자 부품의 문제점을 줄일 수 있다.
전자파 차폐 시트는, 도전성 접착제층에 포함되는 열경화성 수지와 경화제가 미경화 상태로 존재하고(B단계), 배선판과 열 프레스에 의해 경화함으로써(C단계), 원하는 접착 강도를 얻을 수 있다. 또한, 상기 미경화 상태는, 경화제의 일부가 경화한 반경화 상태를 포함한다.
박리성 시트는, 종이나 플라스틱 등의 기재에 공지의 박리 처리를 행한 시트이다.
또한, 전자파 차폐 시트는, 이물질의 부착을 방지하기 위해 도전성 접착제층 및 보호층에 박리성 시트를 첩부한 상태로 저장하는 것이 일반적이다.
전자파 차폐 시트는, 보호층, 금속층, 및 도전성 접착제 층 외에 다른 기능층을 구비할 수 있다. 다른 기능층이란, 하드 코트성, 수증기 배리어성, 산소 배리어성, 열 전도성, 낮은 유전율, 높은 유전율성 또는 내열성 등의 기능을 갖는 층이다.
본 발명의 전자파 차폐 시트는, 전자파를 차폐할 필요가 있는 다양한 용도로 사용할 수 있다. 예를 들면, 플렉시블 프린트 배선판은 원래부터 리지드 프린트 배선판, COF, TAB, 플렉시블 커넥터, 액정 디스플레이, 터치패널 등에 사용할 수 있다. 또한, PC의 케이스, 건축 자재의 벽 및 유리창 등의 건축 자재, 차량, 선박, 항공기 등의 전자파를 차폐하는 부재로서도 사용할 수 있다.
<전자파 차폐 시트의 제작 방법>
전자파 차폐 시트의 제작에 있어서, 도전성 접착제층과 금속층을 적층하는 방법은, 공지의 방법을 사용할 수 있다.
예를 들면, 다음의 방법 (i)~(v) 등을 들 수 있다.
(i)박리성 시트 상에 도전성 접착제층을 형성하여, 구리 캐리어가 구비된 개구부를 갖는 전해 동박의 전해 동박면 측에 도전성 접착제층을 겹쳐서 라미네이트한 뒤에 구리 캐리어를 벗긴다. 그리고, 구리 캐리어를 벗겨낸 면과, 별도 박리성 시트 상에 형성한 보호층을 겹쳐서 라미네이트 하는 방법. (ii)박리성 시트 상에 보호층을 형성하고, 구리 캐리어가 구비된 개구부를 갖는 전해 동박의 전해 동박 면 측에 보호층을 겹쳐서 라미네이트한 뒤에 구리 캐리어를 떼어낸다. 그리고, 구리 캐리어를 떼어낸 면과, 별도 박리성 시트 상에 형성한 도전성 접착제층을 겹쳐서 라미네이트 하는 방법. (iii)구리 캐리어가 구비된 개구부를 갖는 전해 동박의 전해 동박면 측에 수지 조성물을 도공해서 보호층을 형성하여 박리성 시트를 붙여 맞춘다. 그 후 구리 캐리어를 떼어내고, 별도 박리성 시트 상에 형성한 도전성 접착제 층을 겹쳐서 라미네이트 하는 방법. (iv)박리성 시트 상에 도전성 접착제층을 형성하고, 구리 캐리어가 구비된 전해 동박의 전해 동박면 측에 도전성 접착제 층을 겹쳐서 라미네이트한 뒤에 구리 캐리어를 벗긴다. 그리고, 구리 캐리어를 떼어낸 면과, 별도 박리성 시트 상에 형성한 보호층을 겹쳐서 라미네이트한 뒤, 바늘 형상의 지그로 전자파 차폐 시트에 개구부를 형성하는 방법. (v)박리성 시트 상에 형성한 보호층을 구리 캐리어가 구비된 개구부를 갖는 전해 동박의 전해 동박면 측에 겹쳐서 라미네이트한 뒤에, 구리 캐리어를 떼어낸다. 그리고, 구리 캐리어를 떼어낸 면에 도전성 접착제층을 형성하는 방법.
<<프린트 배선판>>
본 발명의 프린트 배선판은, 전자파 차폐 시트, 커버 코팅층, 그리고 신호 배선과 그랜드 배선을 갖는 회로 패턴 및 절연성 기재를 갖는 배선판을 구비하고 있다. 전자파 차폐 시트는, 보호층과 금속층과 도전성 접착제층으로 구성되며, 상기 금속층은 복수의 개구부를 가지며, 당해 개구부의 개구율이 0.1~20%이며, 전자파 차폐 시트의 인장 파단 강도가 10~80N/20mm이다.
본 발명의 프린트 배선판에 있어서, 전자파 차폐층은 보호층과 금속층과 도전성 접착제층으로 구성되는 전자파 차폐 시트를 열 압착해서 이루어지며,
금속층은 복수의 개구부를 가지며, 당해 개구부의 개구율이 0.1~20%이며, 전자파 차폐 시트의 인장 파단 강도가 10~80N/20mm이다.
배선판은, 절연성 기재의 표면에 신호 배선과 그랜드 배선을 갖는 회로 패턴을 가지며,
상기 배선판 상에, 신호 배선과 그랜드 배선을 절연 보호하고, 그랜드 배선상의 적어도 일부에 비아를 갖는 커버 코팅층을 형성하고,
상기 전자파 차폐 시트의 도전성 접착제층 면을, 상기 커버 코팅층 상에 배치한 후, 상기 전자파 차폐 시트를 열 압착하여, 비아 내부에 도전성 접착제층을 유입시켜 그랜드 배선과 접착시킴으로써 제조할 수 있다.
본 발명의 프린트 배선판(7)의 일례에 관해서, 도 1을 참조하여 설명한다.
전자파 차폐 시트(10)는, 보호층(3), 복수의 개구부를 갖는 금속층(2), 도전성 접착제층(1)을 포함하는 구성이다.
커버 코팅층(8)은, 배선판의 신호 배선(6)을 덮어 외부 환경으로부터 보호하는 절연 재료이다.
커버 코팅층(8)은, 열경화성 접착제가 구비된 폴리이미드 필름, 열 경화형 혹은 자외선 경화형의 솔더레지스트, 또는 감광성 커버레이 필름이 바람직하고, 미세 가공을 하기 위해서는 감광성 커버 레이 필름이 보다 바람직하다. 또한, 커버 코팅층은 폴리이미드 등의 내열성과 유연성을 구비한 공지의 수지를 사용하는 것이 일반적이다. 커버 코팅층(8)의 두께는 일반적으로 10~100μm정도이다.
회로 패턴은, 어스를 잡는 그랜드 배선(5), 전자 부품에 전기 신호를 보내는 신호 배선(6)을 포함한다. 양자는 동박을 에칭 처리함으로써 형성하는 것이 일반적이다. 회로 패턴의 두께는 통상 1~ 50μm정도이다.
절연성 기재(9)는, 회로 패턴의 지지체이며, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 액정 폴리머 등의 굴곡 가능한 플라스틱이 바람직하고, 액정 폴리머 및 폴리이미드가 더 바람직하다. 이 중에서도 고주파의 신호를 전송하는 프린트 배선판의 용도를 고려하면 비유전율 및 유전 정접이 낮은 액정폴리머가 더욱 바람직하다.
배선판이 리지드 배선판인 경우, 절연성 기재의 구성 재료는 유리 에폭시가 바람직하다. 이 같은 절연성 기재를 구비함으로써 배선판은 높은 내열성이 얻어진다.
전자파 차폐 시트(10)와 배선판과의 열 프레스는, 온도 150~190℃ 정도, 압력 1~3MPa 정도, 시간 1~60분 정도의 조건에서 수행하는 것이 일반적이다. 열 프레스에 의해 도전성 접착제층(1)과 커버 코팅층(8)이 밀착하면서 동시에 도전성 접착제층(1)이 유동해서 커버 코팅층(8)에 형성된 비아(11)를 채움으로써 그랜드 배선(5)과의 사이에서 도통이 잡힌다. 열 프레스에 의해 열경화성 수지가 반응해서 경화한다.
또한, 경화를 촉진시키기 위해 열 프레스 후에 150~190℃에서 30~90분간 포스트 큐어를 행하는 경우도 있다. 또한, 전자파 차폐 시트는, 열 프레스 후에 전자파 차폐층이라고 할 수 있다.
상기 비아(11)의 개구 면적은, 0.008mm2 이상 0.8mm2 이하가 바람직하다. 더 바람직하게는 0.3mm2 이하, 특히 바람직하게는 0.03mm2 이하이다. 상기 범위로 함으로써 그랜드 접속 신뢰성을 확보하여 높은 전자파 차폐성을 유지하면서 그랜드 배선의 영역을 좁힐 수 있고, 프린트 배선판의 소형화를 실현할 수 있다.
비아의 형상은 특별히 한정되지 않고, 원, 정사각형, 직사각형, 삼각형 및 부정형 등 용도에 따라 모두 사용할 수 있다.
상기 전자파 차폐층은 배선 기판의 양면에 형성하는 것이, 전자파의 누설을 보다 효과적으로 억제할 수 있다는 점에서 바람직하다. 본 발명의 전자파 차폐 시트는 보호층과 금속층과 도전성 접착제층으로 구성되고, 금속층은 복수의 개구부를 가지며, 당해 개구부의 개구율은 0.1~20%이다. 또한, 금속층의 개구부에 있어서 수식(2)로 구해지는 원형도 계수의 평균 값이 0.5이상이어도 좋다. 본 발명의 전자파 차폐 시트는 이와 같은 구성을 구비하므로, 배선 기판의 양면에 전자파 차폐층을 형성한 후, 리플로 처리한 경우에도 내부 잔류 가스를 개구부(4)를 통해서 외부로 배출하기 때문에 발포가 생기지 않는다. 또한, 본 발명의 프린트 배선판에서의 전자파 차폐 시트(10)는 전자파를 차폐하는 것 외에도 그랜드 회로로서 이용할 수 있으며, 그에 따라 그랜드 회로의 일부를 생략하여 프린트 배선판의 면적을 축소함으로써 비용 절감이 가능해지고 케이스체 내의 좁은 영역에 포함시킬 수 있다.
또한, 신호 배선에 관해서 특별히 한정하는 것은 아니고, 하나의 신호 배선으로 이루어지는 싱글엔드, 두 개의 신호 배선으로 구성된 차동(差動) 회로 중 어느 회로에도 사용 가능하지만, 차동 회로가 더 바람직하다. 한편, 프린트 배선판의 회로 패턴 면적에 제약이 있으며, 그랜드 회로를 병렬로 형성하는 것이 어려운 경우에 있어서는, 신호 회로의 옆에는 그랜드 회로를 설치하지 않고, 전자파 차폐 시트를 그랜드 회로로서 이용하여 두께 방향으로 그랜드를 갖는 프린트 배선판 구조로 할 수도 있다.
본 발명의 프린트 배선판은, 액정디스플레이, 터치 패널 등 외에, 노트북 PC, 휴대 전화, 스마트 폰, 태블릿 단말 등의 전자 기기에 구비하는(탑재) 것이 바람직하다.
[실시 예]
이하, 본 발명을 실시 예에 의해 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 다음의 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시 예 중의 「부(部)」로 있는 것은 「중량부」를, 「%」로 있는 것은 「중량%」를 각각 나타내는 것으로 한다.
또한, 수지의 산가와 중량 평균 분자량(Mw)과 유리 전이 온도(Tg), 도전성 필러의 평균 입자 지름, 금속층의 개구부의 원형도 계수, 및 전자파 차폐 시트의 인장 파단 강도의 측정은, 다음의 방법으로 행하였다.
<수지의 산가의 측정>
산가(酸價)는 JIS K0070에 준하여 측정하였다. 마개가 있는 삼각 플라스크 중에 시료 약 1g을 정밀하게 달아서 테트라히드로푸란/에탄올(용량비: 테트라히드로푸란/에탄올 = 2/1) 혼합액 100ml를 더하여 용해한다. 여기에, 페놀프탈레인 시액을 지시약으로서 더하고, 0.1N 알코올성 수산화 칼륨 용액으로 적정하여 지시약이 담홍색을 30초간 유지한 때를 종점으로 하였다. 산가는 다음 식에 의해 구하였다(단위: mgKOH/g).
산가(mgKOH/g) = (5.611×a×F)/S
다만,
S : 시료의 채취량(g)
a : 0.1N 알코올성 수산화 칼륨 용액의 소비량(ml)
F : 0.1N 알코올성 수산화 칼륨 용액의 역가(力價)
<수지의 중량 평균 분자량(Mw)의 측정>
중량 평균 분자량(Mw)의 측정은 토소 주식회사제 GPC(겔 투과 크로마토그래피)「HPC-8020」을 이용하였다. GPC는 용매(THF; 테트라히드로푸란)에 용해한 물질을 그 분자 사이즈의 차이에 의해 분리 정량하는 액체 크로마토그래피이다. 본 발명에서의 측정은, 컬럼에「LF-604」(쇼와덴코 주식회사제: 급속 분석용 GPC 컬럼:6mmID × 150mm 사이즈)를 직렬로 2개 접속해서 이용하고, 유량 0.6ml/min, 칼럼 온도 40℃의 조건에서 행하고, 중량 평균 분자량(Mw)의 결정은 폴리스티렌 환산으로 행하였다.
<수지의 유리 전이 온도(Tg)>
Tg의 측정은, 시차주사 열량측정(메틀러·토레도 주식회사제 「DSC-1」)에 의해 측정했다.
<도전성 필러의 평균 입경 측정>
D50 평균 입경은, 레이저 회절·산란법 입도 분포 측정 장치 LS13320(벡크만 ·쿨터 주식회사제)를 사용하여, 토네이도 드라이 파우더 샘플 모듈로 도전성 필러를 측정해서 얻은 수치이며, 입자 지름 누적 분포에서의 누적 값이 50%인 입자 지름이다. 또한, 굴절률의 설정은 1.6로 하였다.
<개구부의 원형도 계수의 측정>
금속층의 개구부가 20개 정도 들어가도록 반사형 전자 현미경 JSM-IT100(니혼덴시 주식회사)를 이용하여 2000배~5000배의 배율로 금속층의 평면 화상을 취득하여 상술한 방법에 의해 해석하였다.
<인장 파단 강도의 측정>
전자파 차폐 시트를 2장 준비하여 각각의 도전성 접착제층 측의 이형 필름을 박리하고, 서로의 도전성 접착제층 면을 열 롤 라미네이터로 붙여 맞춰서 적층체를 얻었다. 상기 적층체를 폭 20mm × 길이 60mm의 크기로 절단한 후, 보호층 측의 박리성 필름을 양면 함께 벗겨서 측정 시료로 하였다. 측정 시료에 관해서 소형 탁상 시험기 EZ-TEST(시마즈제작소사제)를 이용하여 온도 25℃, 상대 습도 50%의 조건하에서 인장시험(시험속도 50mm/min)을 실시했다. 얻어진 S-S곡선(Stress-Strain 곡선)에서 전자파 차폐 시트의 인장 파단 강도(N/20mm)를 산출했다.
이어서 실시 예에서 사용한 원료를 아래에 나타낸다.
<<원료>>
도전성 필러: 복합미립자(핵체의 구리 100중량부에 대해서 은이 10중량부 피복된 덴드라이트 형상의 미립자), 평균 입경 D50:11.0μm, 후쿠다 금속박분공업사제
열경화성 수지: 산가 5mgKOH/g, 중량 평균 분자량은 54,000, Tg는 -7℃의 폴리우레탄우레아 수지(토요켐사제)
에폭시 화합물: 「JER828」(비스페놀 A형 에폭시수지 에폭시당량 = 189g/eq) 미쓰비시화학사제
아지리딘 화합물 : 「케미타이토 PZ-33」닛폰쇼쿠바이사제
<도전성 수지 조성물(1)의 제조>
고형분 환산으로 열경화성 수지를 100부, 도전성 필러를 52부, 에폭시 화합물을 10부, 아지리딘 화합물을 0.5부 용기에 준비하여 불휘발분 농도가 40%가 되도록 혼합 용제(톨루엔:이소프로필 알코올 = 2:1(중량비))를 더하여 디스퍼로 10분 교반하여 도전성 수지 조성물을 얻었다.
도전성 수지 조성물을 바 코터로 건조 두께가 10μm가 되도록 박리성 시트 상에 도공하고, 100℃의 전기 오븐에서 2분간 건조함으로써 도전성 수지 조성물(도전성 접착제층)(1)을 얻었다.
<도전성 수지 조성물 2~15의 제조>
도전성 필러의 첨가량, 에폭시 화합물의 첨가량을 바꾼 이외는 도전성 수지 조성물 1과 동일한 방법으로 표 1, 및 표 2에 나타낸 도전성 수지 조성물(도전성 접착제층) 2~15를 제작하였다.
[표 1]
Figure 112019125358345-pat00001
[표 2]
Figure 112019125358345-pat00002
[실시 예 1]
고형분 환산으로 열경화성 수지를 100부, 에폭시 화합물 10부 및 아지리딘 화합물 1부를 더하여 디스퍼로 10분 교반함으로써 수지 조성물을 얻었다. 얻어진 수지 조성물을 바 코터를 사용해서 건조 두께가 5μm가 되도록 동박(1)에 도공하여, 100℃의 전기 오븐에서 2분간 건조한 후, 보호층에 미점착(微粘着) 박리성 시트를 붙여 맞췄다.
이어서, 동박의 구리 캐리어를 벗겨 동박 면에 도전성 접착제층을 붙여 맞춤으로써, 「박리성 시트/보호층/동박/도전성 접착제층/박리성 시트」로 이루어지는 전자파 차폐 시트를 얻었다. 동박(1)과 도전성 접착제층의 첩합(貼合)은, 온도는 90℃, 압력은 3kgf/㎠로 열 라미네이터에 의해 합쳐 붙인다.
또한, 동박은, 표 3에 나타내는 개구부의 원형도 계수, 및 개구율 등을 갖는 동박이다. 동박의 개구부는, 구리 캐리어 상에 박리층을 통해서 형성된 동박 상에 패턴 레지스트 층을 형성하여 동박을 에칭함으로써 형성했다.
[실시 예 2~33, 비교 예 1~3]
실시 예 1에서의, 도전성 접착제층, 및 동박의 종류를 변경한 것 이외에는, 실시 예 1과 동일하게 수행하여, 실시 예 2~33, 비교 예 1~3의 전자파 차폐 시트를 각각 얻었다.
또한, 실시 예 및 비교 예의 동박은, 실시 예 1과 마찬가지로, 구리 캐리어 상에 박리층을 통해서 형성된 동박에 패턴 레지스트 층을 형성하고, 에칭에 의해 개구부를 형성하는 방법에 의해 얻어졌다. 실시 예 및 비교 예에서의 동박의 개구부의 원형도 계수, 및 개구율 등을 표 3~6에 나타낸다.
얻어진 전자파 차폐 시트를 사용하여 다음 평가를 실시했다. 결과를 표 3 ~ 표 6에 나타낸다.
<땜납 리플로우 내성>
땜납 리플로우 내성은, 전자파 차폐 시트와 용융 땜납을 접촉시킨 후의, 외관 변화의 여부에 따라 평가했다. 땜납 리플로우 내성이 높은 전자파 차폐 시트는, 외관이 변화하지 않지만, 땜납 리플로우 내성이 낮은 전자파 차폐 시트는 발포나 벗겨짐이 발생한다.
우선, 폭 25mm·길이 70mm의 전자파 차폐 시트의 도전성 접착제층의 박리성 시트를 벗겨 노출된 도전성 접착제층과, 총 두께 64μm의 금 도금 처리된 동장(銅張)적층판(금 0.3μm/니켈 도금 1μm/동박 18μm/접착제 20μm/폴리이미드 필름 25μm)의 금 도금면을 150℃, 2.0MPa, 30분의 조건으로 압착하여 열 경화시켜서 적층체를 얻었다. 얻어진 적층체를 폭 10mm·세로 65mm의 크기로 잘라서 시료를 제작하였다. 얻어진 시료를 40℃, 90%RH의 분위기 하에서 72시간 방치하였다. 그 후, 시료의 폴리이미드 필름 면을 아래로 해서 250℃의 용융 땜납 상에 1분간 띄우고 이어서 시료를 꺼내 그 외관을 육안으로 관찰하고, 발포, 들뜸, 벗겨짐 등의 이상 유무를 다음의 기준으로 평가했다.
◎ : 외관 변화 전혀 없음.
○ : 작은 발포가 약간 관찰된다.
△ : 작은 발포가 다수 관찰된다.
△△ : 작은 발포가 시료 전면에서 관찰된다.
× : 심한 발포나 벗겨짐이 관찰된다.
<전자파 차폐성>
전자파 차폐성은 크로스토크를 측정해서 평가했다. 크로스토크는 다음의 측정용 시료를 이용하여 평가하였다.
(코프래너 회로를 갖는 배선판의 제조)
도 2에, 측정을 이용한 코프래너 회로를 갖는 플렉서블 프린트 배선판(이하, 코프래너 회로를 갖는 배선판이라고도 함)(20)의 주면 측의 모식적 평면도를, 도 3에, 이면측의 모식적 평면도를 나타낸다. 우선, 두께 50μm의 폴리이미드 필름(50)의 양면에, 두께 12μm의 압연 동박을 적층한 양면 CCL「R-F775」(파나소닉사제)을 준비하였다. 그리고, 직사각형의 4개의 코너부 근방에, 각각 6곳의 스루홀(through-hole)(51)(직경0.1mm)을 설치했다. 또한, 도면 중에서는 도시의 편의상, 각 코너부에 스루홀(51)을 2개만 나타낸다. 이어서, 무전해 도금 처리를 실시한 후에, 전해 도금 처리를 행하여 10μm의 구리 도금막(52)을 형성하고, 스루홀(51)을 통해서 양 주면(主面) 사이의 도통을 확보했다. 그 후, 도 2에 나타내는 바와 같이, 폴리이미드 필름(50)의 주면에 길이가 10cm인 2개의 신호 배선(53), 및 그 외측에 신호 배선(53)과 병행한 그랜드 배선(54), 및 그랜드 배선(54)에서 연장되고, 폴리이미드 필름(50)의 짧은 방향의 스루홀(51)을 포함하는 영역에 그랜드 패턴(i)(55)을 형성했다.
그 후, 폴리이미드 필름(50)의 이면에 형성된 동박을 에칭해서 그랜드 패턴(i)(55)에 대응하는 위치에, 도 3에 나타내는 바와 같은 이면측 그랜드 패턴(ii)(56)을 얻었다. 회로의 외관, 공차의 검사 사양은 JPCA규격(JPCA-DG02)으로 하였다. 이어서, 폴리이미드 필름(50)의 주면 측에 폴리이미드 필름(8a)(두께 12.5μm)과 도전성 접착제층(8b)(두께15μm)으로 구성되는 커버 코팅층(8)「CISV1215(닛칸코교사제)」를 붙였다(도 2 참조). 또한, 도 2에서는 신호 배선(53) 등의 구조를 알 수 있도록 커버 코팅층(8)을 투시도로 나타내었다. 그 후, 커버 코팅층(8)에서 노출된 동박 패턴에 니켈 도금(미도시)을 행하고, 이어서 금도금(미도시) 처리를 실시했다.
이어서 도 4에 나타내는 바와 같이, 도전성 접착제층(1), 금속층(2), 보호층 (3)의 적층체로 이루어지는 전자파 차폐 시트(10)를 준비하고, 전자파 차폐 시트 (10)의 도전성 접착제층(1) 상에 설치된 박리성 시트(미도시)를 벗겼다. 그리고, 전자파 차폐 시트(10)의 도전성 접착제층(1)을 내측으로 해서 코프래너 회로를 갖는 배선판(20)의 이면 전면 측에, 150℃, 2.0MPa, 30분의 조건에서 압착함으로써 전자파 차폐 시트가 구비된 코프래너 회로를 갖는 배선판(20)을 얻었다. 도 4에 있어서는, 이면측 그랜드 패턴(ii)(56)을 투시도로 나타내었다.
(마이크로스트립 라인 회로를 갖는 배선판의 제조)
별도, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이 마이크로스트립 라인 회로를 갖는 배선판(30)을 제작하였다. 우선, 두께 12μm의 압연 동박을 적층한 양면 CCL 「R-F775」(파나소닉사제)을 준비했다. 그리고, 한쪽 면에 길이가 10cm인 2개의 신호 배선(35)을 에칭에 의해 형성했다. 회로의 외관, 공차의 검사 사양은 JPCA 규격 (JPCA-DG02)으로 하였다. 이어서 신호 배선(35) 측에 폴리이미드 필름(31a)(두께 12.5μm)과 도전성 접착제층(31b)(두께15μm)으로 구성되는 커버레이(31)「CISV1215 (닛칸코교사사제)」를 붙였다(도 5 참조). 또한, 도 5에 있어서는 신호 배선(35) 등의 구조를 알 수 있도록, 커버레이(31)를 투시도로 나타내었다. 그 후, 커버레이(31)로부터 노출한 신호 배선(35)에 니켈 도금(미도시)을 행하고, 이어서 금도금(미도시) 처리를 행하였다. 또한, 폴리이미드 필름(33)의 이면측에는 도 6에 나타내는 바와 같이 그랜드층(34)이 설치되어 있다.
(테스트 피스의 제작)
이어서, 마이크로스트립 라인 회로를 갖는 배선판(30)의 신호 배선(35) 측과 코프래너 회로를 갖는 배선판(20)의 전자파 차폐 시트(10) 측이 접촉하도록 적층시켜 지그로 고정했다. 적층체의 모식적 단면도를 도 7 및 도 8에 나타낸다. 도 7은 도 2의 XI-XI 절단부 단면도에 상당하고, 도 8은 도 2의 XII-XII 절단부 단면도에 상당한다.
마이크로스트립 라인 회로를 갖는 배선판(30)의 노출한 신호 배선(35)과, 코프래너 회로를 갖는 배선판(20)의 노출한 신호 배선(53)에 네트워크 애널라이저E5071C(애질런트·재팬사제)를 접속했다. 그리고, 마이크로스트립 라인 회로를 갖는 배선판(30)의 신호 배선(35)에 10MHz~20GHz의 사인파를 입력하고, 그 때의 코프래너 회로를 갖는 배선판(20)에서의 크로스토크를 측정하고, 이 값에 의해 전자파 차폐성의 영향을 확인했다.
또한, 신호 배선(35)의 L/S(라인/공간)는 특성 임피던스가 ±10Ω에 들어가도록 적절히 조정했다. 그랜드 배선(54)의 폭은 100μm, 그랜드 배선(54)과 신호 배선(53) 사이의 거리는 1mm로 했다.
측정한 크로스토크를 다음의 기준으로 평가했다. 평가 결과(전자파 차폐성)를 표 3 내지 표 6에 나타낸다.
◎ : 10GHz에서의 크로스토크가 -55dB 미만
○ : 10GHz에서의 크로스토크가 -55dB 이상, -50dB 미만
△ : 10GHz에서의 크로스토크가 -50dB 이상, -45dB 미만
× : 10GHz에서의 크로스토크가 -45dB 이상
<고온 고습 경시 후의 전자파 차폐성>
전자파 차폐 시트가 구비된 코프래너 회로를 갖는 배선판(20)을, 85℃ 85%의 고온 고습 환경하, 500시간 방치한 후, 10GHz에서의 크로스토크를 측정했다. 또한, 고온 고습 환경하, 500시간 방치한 점 이외에는 상술의 전자파 차폐성의 측정과 동일하다.
◎ : 10GHz에서의 크로스토크가 -55dB 미만
○ : 10GHz에서의 크로스토크가 -55dB 이상, -50dB 미만
△ : 10GHz에서의 크로스토크가 -50dB 이상, -45dB 미만
× : 10GHz에서의 크로스토크가 -45dB 이상
<크랙 내성>
폭 50mm·길이 50mm의 전자파 차폐 시트를, 도전성 접착제층의 박리성 시트를 벗기지 않고, 150℃, 5.0MPa, 30분의 조건에서 열 프레스 하였다. 그 후 박리성 시트를 떼어 도전성 접착 측에서 광학 현미경으로 금속층의 크랙의 유무를 확인했다. 평가 기준은 다음과 같다.
◎ : 크랙없음. 매우 양호한 결과이다.
○ : 크랙 개소가 1~5개. 양호한 결과이다.
△ : 크랙 개소가 6~10개. 실용상 문제 없다.
× : 크랙 개소가 11개 이상. 실용 불가
<소개구 비아로의 접속 신뢰성>
도 9 (1)~(3)에 나타내는 바와 같이, 두께 25μm의 폴리이미드 필름(21) 상에 서로 전기적으로 접속되어 있지 않은 두께 18μm의 동박 회로(22A) 및 동박 회로(22B)를 형성하였다. 이어서, 동박 회로(22A) 상에 두께 37.5μm, 직경 1.1mm(비아 면적이 1.0mm2)의 원형 비아(24)를 갖는 접착제가 구비된 폴리이미드 커버레이(23)를 적층해서 플렉서블 프린트 배선판을 형성했다.
또한, 폭 20mm, 길이 50mm의 크기의 전자파 차폐 시트(25)를 준비했다. 그리고, 도 9(4)~(6)에 나타내는 바와 같이, 전자파 차폐 시트(25)로부터 박리성 시트를 벗겨 노출된 도전성 접착제층(25b)을, 상술한 바와 같이 해서 형성한 플렉서블 프린트 배선판에 150℃, 2MPa, 30분의 조건으로 압착하여 전자파 차폐 시트의 도전성 접착제층(25b) 및 보호층(25a)을 경화시켰다.
이어서, 시료의 보호층(25a) 측의 박리성 시트를 제거하고, 도 9(4)의 평면도에 나타내는 22A-22B 사이의 초기 접속 저항 값을, 미쓰비시카가쿠사제 「로레스타 GP」의 BSP 프로브를 이용하여 측정했다. 또한, 도 9(2)는, 도 9(1)의 D-D' 단면도, 도 9(3)은 도 9(1)의 C-C' 단면도이다. 마찬가지로 도 9(5)는, 도 9(4)의 D-D' 단면도, 도 9(6)은 도 9(4)의 C-C'단면도이다. 비아의 직경을 1.1mm(비아 면적이 1.0mm2)에서 0.1mm(비아 면적이 0.008mm2)까지 0.1mm 단위로 제작하고, 각각에 대해 상기와 마찬가지로 접속 신뢰성 시험을 행하여 접속 저항값이 200mΩ 이하가 되는 최소 비아 직경을 확인했다.
접속 신뢰성의 평가 기준은 다음과 같다.
◎ : 최소 비아 직경이 0.2mm(비아 면적이 0.03mm2) 이하. 매우 양호한 결과이다.
○ : 최소 비아 직경이 0.3mm(비아 면적이 0.07mm2) 이상. 0.6mm (비아 면적이 0.3mm2) 이하. 양호한 결과이다.
△ : 최소 비아 직경이 0.7mm(비아 면적이 0.4mm2) 이상. 1.0mm(비아 면적이 0.8mm2) 이하. 실용상 문제 없다.
× : 최소 비아 직경이 1.1mm(비아 면적이 1.0mm2), 혹은 200mΩ 이하가 되지 않는다. 실용 불가.
[표 3]
Figure 112019125358345-pat00003
[표 4]
Figure 112019125358345-pat00004
[표 5]
Figure 112019125358345-pat00005
[표 6]
Figure 112019125358345-pat00006
이와 같이 기술된 개시로부터, 본 개시의 실시 예는 많은 방식으로 변경될 수 있음이 명백할 것이다. 이러한 변형은 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 당업자에게 명백한 모든 그러한 변형은 다음의 청구 범위의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (7)

  1. 보호층과 금속층과 도전성 접착제층으로 구성되고,
    상기 금속층은 복수의 개구부를 가지며, 당해 개구부의 개구율이 0.1~20%이며,
    인장 파단 강도가 30~80N/20mm이고,
    상기 금속층의 두께는 0.5~4.5μm이고,
    상기 도전성 접착제층은, 열경화성 수지 및 도전성 필러를 함유하고,
    상기 도전성 접착제층 중의 상기 도전성 필러의 함유량은, 35~90중량%이며,

    상기 금속층의 상기 개구부의 하기 식으로 구해지는 원형도 계수의 평균 값이 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 시트.
    :원형도 계수 = (면적×4π) / (주위길이)2
    단, 상기 주위길이는, 금속층을 광학 현미경, 레이저 현미경, 및 전자 현미경의 어느 것으로 관찰한 화상을 읽어 들여, 상기 개구부의 평면이 관찰 시점에 대해서 수직인 방향이 되어 전체를 확인할 수 있는 상기 개구부를 추출해서, 당해 추출한 상기 개구부를 이차원으로 투영했을 때의 외주의 길이를 말하며, 상기 면적은 상기 추출한 상기 개구부를 이차원으로 투영했을 때의 외주에 의해 획정되는 영역의 넓이를 말한다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 기재된 전자파 차폐 시트, 커버 코팅층, 그리고 신호 배선 및 절연성 기재를 갖는 배선판을 구비하는 것을 특징으로 하는 프린트 배선판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 신호 배선은, 신호 회로 및 그랜드 회로를 가지며,
    상기 그랜드 회로를 노출하기 위해 상기 커버 코팅층에 비아가 형성되어 있고,
    상기 비아 면적은, 0.008mm2 이상, 0.8mm2 이하인 것을 특징으로 하는 프린트 배선판.
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