JP4914262B2 - シールドフィルム及びシールドプリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータ、携帯電話、通信機器、ビデオカメラなどの装置内等に使用されているプリント配線板に用いることが可能なシールドフィルム、及び、このシールドフィルムを用いたシールドプリント配線板に関するものである。

従来から、金属薄膜を用いたシールドフィルムは公知となっている。例えば、下記特許文献１に開示されるものがある。具体的には、電気絶縁性基材の片面に金属層を形成し、該金属層の上に、ヒートシール性を有する熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂組成物に導電性フィラー及び難燃性フィラーを含有した樹脂組成物を用いて導電性及び難燃性を有する接着層を形成したことを特徴とするフラットケーブル用シールド材が開示されている。

しかし、特許文献１のシールド材は必要なフラットケーブル用の難燃性のシールドフィルムとしては適しているものの、熱可塑性樹脂を使用していることから、高温でリフロー実装などされる際、耐熱性がないので、プリント配線板の難燃性のシールドフィルムとしては用いることができない。

そこで、本発明者らは、耐熱性を有するように、熱硬化性樹脂を使用したシールドフィルム（例えば、下記特許文献２に記載のもの）の該熱硬化性樹脂に難燃剤を配合して、耐熱性及び難燃性の両方を有するシールドフィルムとできないかを検証した。

特開２００２−２７９８３１号公報 特開２００４−９５５６６号公報

しかしながら、上記検証を行った結果、熱硬化性樹脂への難燃剤の配合量を多くすれば、難燃性を向上させることができるものの、シールドフィルムのプリント回路などへの密着性が低下するといった問題が発生することがわかった。

そこで、本発明の目的は、プリント回路などへの密着性が低下することなく、リフロー実装を行う場合のように後の工程で加熱される場合の環境下においても使用可能な難燃性のシールドフィルム、及び、このシールドフィルムを用いたシールドプリント配線板を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明のシールドフィルムは、絶縁層と難燃性樹脂を含有するシールド層とを有するものである。
上記構成により、本発明のシールドフィルムは、難燃性樹脂を含有しているシールド層を有しており、難燃性樹脂（特に、耐熱性の高い難燃性熱硬化性樹脂）によって、プリント回路などへの密着性が低下することなく、後の工程でリフロー実装などされても問題なく使用可能な難燃性のシールドフィルムを提供できる。

本発明のシールドフィルムにおいては、前記シールド層が、前記絶縁層の少なくとも片面に形成された１層以上の等方導電性接着剤層を有することが好ましい。上記構成によれば、プリント回路に本発明のシールドフィルムを貼り合せた際、グランド回路のパターンからの導電によって、等方導電性接着剤層が電磁波シールド性を発揮できる。

本発明のシールドフィルムの前記シールド層においては、前記絶縁層の少なくとも片面に形成された１層以上の金属層と、１層以上の異方導電性接着剤層とを有することが好ましい。上記構成によれば、プリント回路に本発明のシールドフィルムを貼り合せた際、異方導電性接着剤層がグランド回路のパターンと本発明のシールドフィルムにおける金属層とを導電接続させるので、電磁波シールド性を発揮できる。

本発明のシールドフィルムにおいては、前記導電性接着剤層が難燃剤をさらに含有するものであり、前記難燃剤が、前記難燃性樹脂１００重量部に対して１０〜１８０重量部配合されていることが好ましい。上記構成により、３５μｍ以下と非常に薄いフィルムであっても、ＵＬ９４の垂直燃焼性試験（ＶＴＭ規格）に合格するとともに、基材などへの密着性が高い上、可撓性及び保存安定性にも優れたシールドフィルムを確実に提供できる。

本発明のシールドフィルムにおいては、前記難燃性樹脂が、リン含有難燃性樹脂を含有していることが好ましい。上記構成により、確実に高難燃性のシールドフィルムを提供できる。

本発明のシールドプリント配線板は、上述のいずれか１つのシールドフィルムを、１層以上のプリント回路を含む基体の少なくとも片面上に有する。上記構成により、グランド回路のパターンと本発明のシールドフィルムにおける金属層とを導電接続させるので、電磁波シールド性に優れたシールドプリント配線板を提供できる。また、ＵＬ９４の垂直燃焼性試験（Ｖ規格）に合格するシールドプリント配線板を提供できる。

本発明のシールドプリント配線板は、前記基体がフレキシブルプリント配線板であることが好ましい。上記構成により、電磁波シールド性に優れるとともに、基体が可撓性を有しているフレキシブルプリント配線板であることから、曲げる必要がある部位において用いることができるシールドプリント配線板を提供できる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るシールドフィルムの断面図である。

図１に示すシールドフィルム１は、絶縁層２の片面に金属層３と、接着剤層４とを順次設けてなるものである。

絶縁層２は、カバーフィルム又は絶縁樹脂のコーティング層からなる。
カバーフィルムは、エンジニアリングプラスチックからなる。例えば、ポリプロピレン、架橋ポリエチレン、ポリエステル、ポリベンツイミダゾール、アラミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などが挙げられる。
あまり耐熱性を要求されない場合は、安価なポリエステルフィルムが好ましく、難燃性が要求される場合においては、ポリフェニレンサルファイドフィルム、さらに耐熱性が要求される場合にはアラミドフィルムやポリイミドフィルムが好ましい。
絶縁樹脂は、絶縁性を有する樹脂であればよく、例えば、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、アクリル変性シリコン樹脂などが挙げられる。紫外線硬化性樹脂としては、例えば、エポキシアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、及びそれらのメタクリレート変性品などが挙げられる。なお、硬化形態としては、熱硬化、紫外線硬化、電子線硬化などどれでもよく、硬化するものであればよい。
なお、絶縁層２の厚みは１μｍ〜１０μｍ、好ましくは３μｍ〜７μｍであることが好ましい。

金属層３を形成する金属材料としては、銅、アルミ、銀、金などを挙げることができる。金属材料は、求められるシールド特性に応じて適宜選択すればよい。金属層３の形成方法としては、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ法、ＭＯ（メタルオーガニック）、メッキなどがあるが、量産性を考慮すれば真空蒸着が望ましく、安価で安定して金属薄膜を得ることができる。また、金属層３は、金属薄膜に限られず、金属箔を用いてもよい。金属層３の厚さは、一般に０．０１〜１０μｍとするのが好ましい。０．０１μｍを下回るとシールド効果が不十分となり、逆に１０μｍを超えると可撓性が悪くなる。特に可撓性が必要な場合には２μｍ以下が好ましく、特にシールド効果が必要な場合には１０μｍ以下が好ましい。

接着剤層４としては、２６０℃の基板実装（リフロー）に耐えうる耐熱性のある熱硬化性樹脂、好ましくは難燃性の熱硬化性樹脂が用いられ、これに難燃剤や導電性フィラーが添加されており、等方導電性又は異方導電性を有している。接着剤層４の厚さは、５μｍから３０μｍが好ましい。５μｍより薄いと十分な密着性が得られず、３０μｍを超えると柔軟性が損なわれる。なお、接着剤層４が等方導電性である場合には、金属層３はなくてもよい。

難燃性の熱硬化性樹脂としては、リン含有熱硬化性樹脂、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ノボラック型などが挙げられる。
ここで、リン含有熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、リン化合物が含有されているものが挙げられる。
ここでのエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、あるいは、ビスフェノールＳを出発原料としてエピクロルヒドリンと反応させて得られる、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、また、フェノール、o−クレゾール、あるいは、ナフタレンジオールを出発原料としてホルムアルデヒドで縮合したものをエピクロルヒドリンと反応させて得られる、例えば、フェノールノボラック樹脂、o−クレゾールノボラック樹脂、ナフタレンノボラック樹脂などが挙げられ、これらは、１種単独で用いても、２種以上混合して用いてもよい。
また、ここでの熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリビニル系樹脂などが挙げられ、これらは、１種単独で用いても、２種以上混合して用いてもよい。
エポキシ樹脂に熱可塑性樹脂を配合することで、柔軟性のある熱硬化性樹脂を得ることができる。
また、ここでのリン化合物としては、エポキシ樹脂などと直接反応する反応型、直接反応しない非反応型のいずれでもよい。エポキシ樹脂などと直接反応する反応型は、特に限定されないが、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、メチロール基、エポキシ基、イソシアネート基、シラノール基、ビニル基などの官能基を有するものが挙げられ、耐熱性や接着性などが良好なものである。
リン含有熱硬化性樹脂の配合割合は、（Ａ）エポキシ樹脂 ５〜６０重量部、（Ｂ）熱可塑性樹脂 １００重量部、（Ｃ）（Ａ）及び（Ｂ）の合計重量に対して、１０〜３５質量％である。これにより、基板実装（リフロー）に耐え、かつ、柔軟性のあるシールドフィルムを提供できる。

難燃剤としては、環境上の問題からノンハロゲン系難燃剤が好ましく、メラミンシアヌレート、ポリリン酸メラミン等の窒素系難燃剤や水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水和物、又は、燐酸エステル、赤リン等のリン系難燃剤等が挙げられるが、耐熱性が要求される場合には、メラミンシアヌレート、水酸化マグネシウムが好ましい。難燃剤の配合割合は、難燃性樹脂１００重量部に対して１０〜１８０重量部とするのが好ましく、さらに好ましくは５０〜１５０重量部とするのがよい。１８０重量部を超えると、十分な密着が得られず、１０重量部を下回ると難燃性の性能が不十分となる。

導電性フィラーとしては、カーボン、銀、銅、ニッケル、ハンダ、アルミ及び銅粉に銀メッキを施した銀コート銅フィラー、さらには樹脂ボールやガラスビーズ等に金属メッキを施したフィラー又はこれらのフィラーの混合体が用いられる。銀は高価であり、銅は耐熱の信頼性に欠け、アルミは耐湿の信頼性に欠け、さらにハンダは十分な導電性を得ることが困難であることから、比較的安価で優れた導電性を有し、さらに信頼性の高い銀コート銅フィラー又はニッケルを用いるのが好ましい。

導電性フィラーの配合割合は、フィラーの形状等にも左右されるが、難燃性樹脂１００重量部に対して１０〜１００重量部とするのが好ましく、さらに好ましくは１５〜５０重量部とするのがよい。１００重量部を超えると、グランド回路（銅箔）への接着性が低下し、シールドフレキシブルプリント配線板（以下、シールドＦＰＣとする）等の可撓性が悪くなるとともに難燃性能が低下する。また、１０重量部を下回ると導電性が著しく低下するとともに難燃性能が低下する。金属フィラーの形状は、球状、針状、繊維状、フレーク状、樹脂状のいずれであってもよい。

上記実施形態によれば、耐熱性の高い熱硬化性樹脂を用いているので、後の工程でリフロー処理などされても問題なく使用可能な難燃性のシールドフィルムを提供できる。

また、３５μｍ以下と非常に薄いフィルムであっても、ＵＬ９４の垂直燃焼性試験（ＶＴＭ規格）に合格するとともに、基材などへの密着性が高い上、可撓性及び保存安定性にも優れたシールドフィルムを確実に提供できる。

さらに、難燃性樹脂がリンを含有しているものであるので、確実に高難燃性のシールドフィルムを提供できる。

加えて、プリント回路に本実施形態のシールドフィルムを貼り合せた際、回路のパターンと本発明のシールドフィルムにおける金属層とを導電接続させるので、このとき、電磁波シールド性を発揮できる。

なお、本発明のシールドフィルムは、ＦＰＣ、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が、必ずしもこれらに限られない。なお、ＦＰＣに貼付した場合の構造としては、例えば、図２に示すようなシールドプリント配線板１０となる。ここで、５はベースフィルム、６はプリント回路、７は絶縁フィルム、８は基体フィルムである。

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（非絶縁部）６ｃを除いて、絶縁フィルム７によって被覆されている。絶縁フィルム７は、内部にシールドフィルム１の接着剤層４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３とは電気的に接続される。

ここで、ベースフィルム５とプリント回路６との接合は、接着剤によって接着しても良いし、接着剤を用いない、所謂、無接着剤型銅張積層板と同様に接合しても良い。また、絶縁フィルム７は、可撓性絶縁フィルムを接着剤を用いて張り合わせても良いし、感光性絶縁樹脂の塗工、乾燥、露光、現像、熱処理などの一連の手法によって形成しても良い。また、更には、基体フィルム８は、ベースフィルムの一方の面にのみプリント回路を有する片面型ＦＰＣ、ベースフィルムの両面にプリント回路を有する両面型ＦＰＣ、この様なＦＰＣが複数層積層された多層型ＦＰＣ、多層部品搭載部とケーブル部を有するフレクスボード（登録商標）や、多層部を構成する部材を硬質なものとしたフレックスリジッド基板、或いは、テープキャリアパッケージの為のＴＡＢテープ等を適宜採用して実施することができる。

また、ベースフィルム５、絶縁フィルム６はいずれもエンジニアリングプラスチックからなる。例えば、ポリプロピレン、架橋ポリエチレン、ポリエステル、ポリベンツイミダゾール、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂が挙げられる。あまり耐熱性を要求されない場合は、安価なポリエステルフィルムが好ましく、難燃性が要求される場合においては、ポリフェニレンサルファイドフィルム、さらに耐熱性が要求される場合にはポリイミドフィルムが好ましい。

上記構成により、グランド回路６ｂのパターンと上記実施形態のシールドフィルム１における金属層３とを導電接続させるので、電磁波シールド性に優れたシールドプリント配線板１０を提供できる。また、３５μｍ以下と非常に薄いフィルムであっても、ＵＬ９４の垂直燃焼性試験（Ｖ規格）に合格するシールドプリント配線板を提供できる。また、基体フィルム８がＦＰＣであるので、電磁波シールド性に優れるとともに、可撓性を有していることから、曲げる必要がある部位において用いることができるシールドプリント配線板１０を提供できる。

図１に示すシールドフィルム１と同様の構成の実施例１〜４及び比較例１〜４に係るシールドフィルムを作製した。以下、これらの実施例１〜４及び比較例１〜４に係るシールドフィルムについて説明する。なお、実施例１〜４及び比較例１〜４に係るシールドフィルムにおいて、絶縁層２として厚さが５μｍのエポキシ樹脂からなるもの、金属層３として厚さが０．１μｍの銀蒸着層を用いた。接着剤層４の厚さは１７μｍで、リン含有エポキシ樹脂（難燃性樹脂）１００重量部に、メラミンシアヌレートからなる難燃剤を所定量ずつ添加し、さらに銀コート銅粉からなる導電性フィラーを２０重量部ずつ添加したものを使用した（表１参照）。

（実施例１〜４及び比較例１〜４のシールドフィルムの作製方法）
まず、絶縁層２の片面に、金属層３と、上記表１の各実施例及び各比較例の成分を有する接着剤層４とを設けて、各実施例及び各比較例のシールドフィルムとした。なお、難燃性試験及び可撓性試験以外の試験では、実施例１〜４及び比較例１〜４のシールドフィルムを評価するために、各実施例及び各比較例のシールドフィルムを、１７０℃で３分間、３ＭＰａプレスして各試験の基材に貼り合わせた後、１５０℃で６０分間、アフターキュア（後硬化）したものを用いている。

（耐リフロー試験の方法）
実施例１〜４及び比較例１〜４のシールドフィルムについて、以下の耐リフロー試験を行った。基材となる銅貼り積層板（ニッカン工業（株）製 Ｆ−３０ＶＣ１）の銅箔に、接着剤層が接着するように各シールドフィルムを貼り合わせ、シールドフィルムの絶縁層側を上にしてＩＲリフロー炉（ピーク温度：２６５℃）を通した。その後、シールドフィルムの絶縁層表面の膨れ、剥がれ等の外観異状の有無を目視によって評価を行った。膨れ及び剥がれ等の外観異状が確認されなかったものを○、膨れ及び剥がれ等の外観異状が確認されたものを×として、結果を表１に示した。

（難燃性試験（ＶＴＭ規格）の方法）
実施例１〜４及び比較例１〜４のシールドフィルムについて、以下の難燃性試験を行った。まず、上記作製方法を用いて、各シールドフィルムの接着剤層表面に転写フィルムを形成した後、各シールドフィルム単体を１７０℃で３分間、３ＭＰａプレスした。次に、転写フィルムを剥離して、１５０℃で６０分間、アフターキュアを行った。そして、各シールドフィルムをマンドレルに巻き付けて丸めた後、取り外し、それぞれについて、ＵＬ−９４の垂直燃焼性試験（ＶＴＭ規格）に準拠して難燃性の評価を行った。ＶＴＭ−０に合格したものを○、不合格のものを×として、結果を表１に示した。

（難燃性試験（Ｖ規格）の方法）
実施例１〜４及び比較例１〜４のシールドフィルムをそれぞれ厚さが２５μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン（株）製 カプトン１００Ｈ）に貼り合わせたものについて、ＵＬ−９４の垂直燃焼性試験（Ｖ規格）に準拠して難燃性の評価を行った。Ｖ−０に合格したものを○、不合格のものを×として、結果を表１に示した。

（密着性試験の方法）
実施例１〜４及び比較例１〜４のシールドフィルムについて、以下の密着性試験を行った。まず、上記作製方法を用いて、基材となる厚さが２５μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン（株）製 カプトン１００Ｈ）に、接着剤層が接着するように各シールドフィルムを貼り合わせた。次に、ポリイミドフィルムを１８０°剥離し、シールドフィルムの強度（密着性）を測定した。この強度が４．０Ｎ／ｃｍ以上のものを○（合格）、４．０Ｎ／ｃｍ未満のものを×（不合格）として、結果を表１に示した。

上記結果から、プリント回路などへの密着性が低下することなく、後の工程でリフロー実装などされても問題なく使用可能な難燃性のシールドフィルム、及び、これを用いたシールドプリント配線板を提供できることがわかる。

なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係るシールドフィルムの一部横断面図。 図１のシールドフィルムを貼付したＦＰＣの一部横断面図。

符号の説明

１ シールドフィルム
２ 絶縁層
３ 金属層
４ 接着剤層
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 非絶縁部
７ 絶縁フィルム
７ａ 絶縁除去部
８ 基体フィルム
１０ シールドプリント配線板

Claims (7)

1. 絶縁層と、
   前記絶縁層の片面に金属層と、２６０℃のリフロー実装に耐えうる耐熱性のあるリン含有熱硬化性樹脂、難燃剤及び導電性フィラーを含有する異方導電性接着剤層とを順次設けた状態で有しており、
   前記難燃剤が、前記熱硬化性樹脂１００重量部に対して１０〜１８０重量部配合されていることを特徴とするシールドフィルム。
2. 絶縁層と、
   ２６０℃のリフロー実装に耐えうる耐熱性のあるリン含有熱硬化性樹脂と、難燃剤と、導電性フィラーとを含有する等方導電性接着剤層とを有しており、
   前記難燃剤が、前記熱硬化性樹脂１００重量部に対して１０〜１８０重量部配合されていることを特徴とするシールドフィルム。
3. 前記リン含有熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂及びリン化合物が含有されており、前記リン化合物が前記エポキシ樹脂と直接反応する反応型、又は直接反応しない非反応型の何れかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールドフィルム。
4. 前記リン含有熱硬化性樹脂の配合割合は、（Ａ）エポキシ樹脂 ５〜６０重量部、（Ｂ）熱可塑性樹脂 １００重量部、（Ｃ）（Ａ）及び（Ｂ）の合計重量に対して、１０〜３５質量％であることを特徴とする請求項1〜３のいずれか１項に記載のシールドフィルム。
5. 前記導電性フィラーの配合割合は、難燃性樹脂１００重量部に対して１０〜１００重量部であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のシールドフィルム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のシールドフィルムを、１層以上のプリント回路を含む基体の少なくとも片面上に有することを特徴とするシールドプリント配線板。
7. 前記基体がフレキシブルプリント配線板であることを特徴とする請求項６記載のシールドプリント配線板。

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