TW201601915A

TW201601915A - 電磁波干擾遮蔽薄膜

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Publication number: TW201601915A
Application number: TW103123265A
Authority: TW
Inventors: 鄭承熙
Original assignee: 聯茂電子股份有限公司
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-01-16
Also published as: US9674992B2; US20160007510A1

Abstract

本發明係有關一種電磁波干擾遮蔽薄膜，包含：含有電磁波吸收粒子的電磁波吸收層；含有導電粒子的導電層，位於電磁波吸收層的一表面上；金屬層，位於電磁波吸收層的另一表面上；及絕緣層，位於金屬層上。本發明之電磁波干擾遮蔽薄膜可阻止電磁波對鄰近線路及元件的干擾。

Description

電磁波干擾遮蔽薄膜

【0001】

本發明係有關一種抵抗電磁波干擾的結構，用於電子裝置、線材及元件上，例如印刷電路板之電磁波干擾遮蔽薄膜，特別有關用於軟性電子材料基板的抵抗電磁波干擾的結構。

【0002】

隨著可攜式電子及通訊產品輕薄及多功能的市場需求，電路基板的IC構裝需要更輕、薄、短、小，在功能上則需要強大且高速的訊號傳輸。因此，I/O腳數的密度勢必提高，而伴隨著腳位數目也隨之增多。IC載板線路之間的距離越來越近，加上工作頻率朝向高寬頻化，使IC之間的電磁干擾（Electromagnetic interference，EMI）情形越來越嚴重，因此如何有效電磁相容管理，維持電子產品正常訊號傳輸及提高可靠度將成為重要議題。

【0003】

一般解決軟板電磁干擾問題，可以藉助佈線路徑設計例如對複雜的走線設計，可以採用一個訊號傳輸層搭配一個接地層，如此可以降低電磁干擾。另一種方式，可以將軟板訊號走線結合有電磁干擾防護功能的遮蔽材料來確保良好的接地作用，進而達到抑制電磁干擾的目的。

【0004】

市面上已見的電磁干擾遮蔽材料係利用導電貼膠膜，通常是以真空濺鍍或化學沉積方式在導電貼膠膜材料上沈積單層或多層例如銀、銅或鎳等導電金屬薄膜，藉此提升導電貼膠膜材料對電磁干擾的遮蔽能力。導電貼膠膜材料主要是由導電性粒子搭配具有一定固化交聯反應程度B-stage的高分子材料。

【0005】

又，高功率運轉的電子或電氣裝置無可避免地要面對散熱的問題。傳統的解決方法係裝置額外的設備將電子或電氣裝置產生的熱排散，例如加裝由一或多個風扇組成的強制對流系統。然而，小型或微型的電子元件例如CPU係使用在一個小空間中，例如安裝在印刷電路板上，未有額外的空間供安裝強制對流系統解決散熱問題。

【0006】

有習知技術揭示一種高熱傳導性複合磁性體，如第一圖所示，複合磁性體之電磁干擾抑制體10係包含導電性支持體4及其兩面疊層之複合磁性體1，其中導電性支持體4例如是導電性纖維織物；複合磁性體1係在有機結合劑2，例如聚乙烯系樹脂或聚酯系樹脂中，添加用以吸收電磁波的軟磁性粉末3，其中軟磁性粉末3例如Fe-Al-Si合金或Fe-Ni合金。複合磁性體1利用軟磁性粉末3之複數導磁率之高頻吸收，可以抑制無用電磁波之干擾。然而，此複合磁性體1之形成所使用的有機結合劑，容易因為受熱之影響，產生變形、劣化等缺點。而且，有機結合劑的熱傳導性不佳，會妨礙發熱量大的電子元件的散熱。上述電磁干擾抑制體10無法同時解決EMI電磁波干擾及電子裝置產生之廢熱排散的問題。

【0007】

本發明之目的在於提供一種電磁波干擾遮蔽薄膜，其中的導電層含有導電粒子，不僅可降低導電層的電阻值之外，更可以大幅減低因電磁波進入此電磁波干擾遮蔽薄膜所產生的熱量，以及電磁波吸收層含有電磁波吸收材料，可提升電磁波干擾遮蔽功效。

【0008】

為了達成上述本發明之目的，提出一種電磁波干擾遮蔽薄膜，包含：含有電磁波吸收粒子的電磁波吸收層，具有第一面與第二面；含有導電粒子的導電層，位於電磁波吸收層的第一面上；金屬層，位於電磁波吸收層的第二面上；及絕緣層，位於金屬層上。電磁波干擾遮蔽薄膜更包含設置在導電層上的第一離型膜，以及設置在絕緣層上的第二離型膜。

【0009】

為了達成上述本發明之目的，另外提出一種電磁波干擾遮蔽薄膜，包含：含有電磁波吸收粒子的第一電磁波吸收層，具有第一面與第二面；含有導電粒子的導電層，位於電磁波吸收層的第一面上；第一金屬層，位於第一電磁波吸收層的第二面上；含有電磁波吸收粒子的第二電磁波吸收層，位於第一金屬層上；第二金屬層，位於第二電磁波吸收層上；及絕緣層，位於第二金屬層上。電磁波干擾遮蔽薄膜更包含設置在導電層上的第一離型膜，以及設置在絕緣層上的第二離型膜。

【0010】

本發明之電磁波干擾遮蔽薄膜可產生以下功效：電磁波干擾遮蔽薄膜中的導電層含有導電粒子，不僅可降低導電層的電阻值之外，更可以大幅減低因電磁波進入此電磁波干擾遮蔽薄膜所產生的熱量，以及電磁波干擾遮蔽薄膜中電磁波吸收層含有電磁波吸收材料，可提升電磁波干擾遮蔽功效。

【0011】

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

【0043】

1‧‧‧複合磁性體

【0044】

2‧‧‧有機結合劑

【0045】

3‧‧‧軟磁性粉末

【0046】

4‧‧‧導電性支持體

【0047】

10‧‧‧電磁干擾抑制體

【0048】

20‧‧‧電磁波干擾遮蔽薄膜

【0049】

21‧‧‧電磁波吸收層

【0050】

212‧‧‧電磁波吸收粒子

【0051】

213‧‧‧第一面

【0052】

214‧‧‧第二面

【0053】

23‧‧‧導電層

【0054】

232‧‧‧導電粒子

【0055】

24‧‧‧金屬層

【0056】

27‧‧‧絕緣層

【0057】

28‧‧‧第一離型膜

【0058】

29‧‧‧離型膜

【0059】

30‧‧‧電磁波干擾遮蔽薄膜

【0060】

31‧‧‧第一電磁波吸收層

【0061】

312‧‧‧電磁波吸收粒子

【0062】

313‧‧‧第一面

【0063】

314‧‧‧第二面

【0064】

33‧‧‧導電層

【0065】

332‧‧‧導電粒子

【0066】

34‧‧‧第一金屬層

【0067】

35‧‧‧第二電磁波吸收層

【0068】

352‧‧‧電磁波吸收粒子

【0069】

36‧‧‧第二金屬層

【0070】

37‧‧‧絕緣層

【0071】

38‧‧‧第一離型膜

【0072】

39‧‧‧第二離型膜

【0073】

I‧‧‧入射的電磁波

【0074】

R1‧‧‧反射波

【0075】

R21‧‧‧一次反射波

【0076】

R22‧‧‧二次反射波

【0077】

R31‧‧‧反射波

【0078】

R32‧‧‧反射波

【0079】

R41‧‧‧反射波

【0080】

R42‧‧‧反射波

【0081】

R51‧‧‧反射波

【0082】

R52‧‧‧反射波

【0083】

T‧‧‧穿透波

【0012】

第一圖係顯示傳統的電磁波干擾遮蔽薄膜。

【0013】

第二圖係顯示本發明之一實施例的電磁波干擾遮蔽薄膜。

【0014】

第三圖係顯示電磁波入射至本發明之一實施例的電磁波干擾遮蔽薄膜的反射及吸收。

【0015】

第四圖係顯示本發明之另一實施例的電磁波干擾遮蔽薄膜。

【0016】

請參考第二圖，第二圖係顯示本發明之一實施例的電磁波干擾遮蔽薄膜，如第二圖所示，電磁波干擾遮蔽薄膜20，包含：含有電磁波吸收粒子212的電磁波吸收層21，具有第一面213與第二面214；含有導電粒子232的導電層23，位於電磁波吸收層21的第一面213上；金屬層24，位於電磁波吸收層21的第二面214上；及絕緣層27，位於金屬層24上。電磁波干擾遮蔽薄膜20更包含設置在導電層23上的第一離型膜28，以及設置在絕緣層27上的第二離型膜29。

【0017】

電磁波吸收層21的材質係環氧樹脂或壓克力樹脂。分散在電磁波吸收層21中的電磁波吸收粒子212可為軟磁粒子例如氧化鐵、鐵矽鋁合金、坡莫合金或鐵矽鉻鎳合金。利用軟磁粒子之複數導磁率的高頻吸收，可以抑制電磁波之干擾。此外，電磁波吸收粒子212亦可為碳酸鈣、水泥、天然礦石、遠紅外線礦石材料。電磁波吸收粒子212的含量可為5wt%-30wt%。電磁波吸收層21的厚度為5微米至20微米。電磁波吸收層21中尚可添加無機填料，例如碳化矽、氮化硼及氧化鋁。

【0018】

導電層23的材質係環氧樹脂或壓克力樹脂。分散在導電層23中的導電粒子232係金、銀、銅、鋁、鎳、鐵或錫金屬顆粒、表面塗覆有銀的銅或鋁金屬顆粒、表面塗覆有金、銀、銅、鋁、鎳、鐵或錫的樹脂顆粒或玻璃珠，或是碳粉、碳60、碳黑、石墨、膨脹石墨、奈米碳管或石墨烯。導電粒子232的含量可為15wt%-40wt%。導電層23的厚度為15微米至40微米。導電層23含有導電粒子232，不僅可降低導電層23的電阻值之外，更可以大幅減低因電磁波進入此電磁波干擾遮蔽薄膜20所產生的熱量。導電層23中尚可添加無機填料，例如碳化矽、氮化硼及氧化鋁。

【0019】

金屬層24主要是提供遮蔽電磁波的功能。金屬層24的材質可為金、銀、銅、鋁、鎳、鈦或錫，較佳為銀或鋁。金屬層24厚度可為0.05微米至5微米。金屬層24可利用真空蒸鍍、濺鍍、電鍍、真空沉積、化學氣相沉積(CVD)等鍍膜設備，藉由捲對捲(roll-to-roll)方式，完成連續鍍膜。此外，金屬層24並不限定使用上述方式進行鍍膜，也可選用金屬箔作為金屬層24之另一選擇。

【0020】

絕緣層27，位於金屬層24上。形成絕緣層27之方式，可在金屬層24上貼覆軟板專用之覆蓋膜，其中組成包括:硬層為PI，軟層為Epoxy樹脂。形成絕緣層27之另外方式係單純使用絕緣膠，例如是環氧樹脂、壓克力樹脂或可經UV/電子束固化樹脂。較佳的絕緣膠係不會自第二離型膜29流出者。絕緣層27的厚度可為5微米至50微米。

【0021】

第一離型膜28係由工程塑膠作成，例如聚丙烯(PP)、(交鏈)聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚醯亞胺 (PI)、聚醯亞胺醯胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、環氧樹脂(Epoxy)、聚胺酯樹脂及壓克力樹脂(Acrylic)等高分子所形成的工程塑膠材料。另外，第一離型膜28亦可選用離型紙或是含有離型劑之工程塑膠薄膜。第一離型膜28的功用是保護導電層23防止受到外界環境的污染(如水解、灰塵…等等)，該電磁波干擾遮蔽薄膜20使用時，會將第一離型膜28撕去。第一離型膜28的厚度可為7.5微米至50微米。

【0022】

第二離型膜29係由工程塑膠作成，例如聚丙烯(PP)、(交鏈)聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚醯亞胺 (PI)、聚醯亞胺醯胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、環氧樹脂(Epoxy)、聚胺酯樹脂及壓克力樹脂(Acrylic)等高分子所形成的工程塑膠材料。另外，第二離型膜29亦可選用離型紙或是含有離型劑之工程塑膠薄膜。第二離型膜29的功用是保護絕緣層27防止受到外界環境的污染(如水解、灰塵…等等)，該電磁波干擾遮蔽薄膜20使用時，會將第二離型膜29撕去。第二離型膜29的厚度可為7.5微米至50微米。

【0023】

接著，請參考第三圖，第三圖係顯示電磁波入射至本發明之一實施例的電磁波干擾遮蔽薄膜的反射及吸收。如第三圖所示，當入射的電磁波I遇到本發明的電磁波干擾遮蔽薄膜20時，一部分自導電層23表面反射成為反射波R1，另一部分穿透本發明的導電層23及電磁波吸收層21成為穿透波T，之後穿透波T碰到金屬層24表面反射回來成為一次反射波R21和碰到電磁波吸收層21內表面再次反射回來的二次反射波R22，二次反射波R22碰到金屬層24表面反射回來成為反射波R31和碰到電磁波吸收層21內表面反射回來的反射波R32，反射波R32碰到金屬層24表面反射回來成為反射波R41和碰到電磁波吸收層21內表面反射回來的反射波R42，反射波R42碰到金屬層24表面反射回來成為反射波R51和碰到電磁波吸收層21內表面反射回來的反射波R52，持續進行使電磁波在電磁波吸收層21內有多重反射和多重吸收。藉著控制電磁波吸收層21內電磁波吸收粒子212的電磁特性，讓電磁波有適當的振幅與相位在電磁波吸收層21內多重反射，使電磁波在電磁波吸收層21內有多重吸收，而電磁波的總反射量減少，達到電磁波吸收效率之提升。

【0024】

請參考第四圖，第四圖係顯示本發明之另一實施例的電磁波干擾遮蔽薄膜。與第三圖實施例之差異在於本實施例的電磁波干擾遮蔽薄膜有兩層金屬層和兩層吸收層，不同種類的金屬層可遮蔽不同頻率的電磁波。如第四圖所示，電磁波干擾遮蔽薄膜30，包含：含有電磁波吸收粒子312的第一電磁波吸收層31，具有第一面313與第二面314；含有導電粒子332的導電層33，位於第一電磁波吸收層31的第一面313上；第一金屬層34，位於第一電磁波吸收層31的第二面314上；含有電磁波吸收粒子352的第二電磁波吸收層35，位於第一金屬層34上；第二金屬層36，位於第二電磁波吸收層35上；及絕緣層37，位於第二金屬層36上。電磁波干擾遮蔽薄膜30更包含設置在導電層33上的第一離型膜38，以及設置在絕緣層37上的第二離型膜39。

【0025】

第一電磁波吸收層31和第二電磁波吸收層35的材質係環氧樹脂或壓克力樹脂。分散在第一電磁波吸收層31中的電磁波吸收粒子312可為軟磁粒子例如氧化鐵、鐵矽鋁合金、坡莫合金或鐵矽鉻鎳合金。分散在第二電磁波吸收層35中的電磁波吸收粒子352可為軟磁粒子例如氧化鐵、鐵矽鋁合金、坡莫合金或鐵矽鉻鎳合金。利用軟磁粒子之複數導磁率的高頻吸收，可以抑制電磁波之干擾。此外，電磁波吸收粒子312和電磁波吸收粒子352亦可為碳酸鈣、水泥、天然礦石、遠紅外線礦石材料。電磁波吸收粒子312的含量可為5wt%-30wt%。電磁波吸收粒子352的含量可為5wt%-30wt%。第一電磁波吸收層31的厚度為2微米至10微米。第二電磁波吸收層35的厚度為2微米至10微米。第一電磁波吸收層31和第二電磁波吸收層35中尚可分別添加無機填料，例如碳化矽、氮化硼及氧化鋁。

【0026】

導電層33的材質係環氧樹脂或壓克力樹脂。分散在導電層33中的導電粒子332係金、銀、銅、鋁、鎳、鐵或錫金屬顆粒、表面塗覆有銀的銅或鋁金屬顆粒、表面塗覆有金、銀、銅、鋁、鎳、鐵或錫的樹脂顆粒或玻璃珠，或是碳粉、碳60、碳黑、石墨、膨脹石墨、奈米碳管或石墨烯。導電粒子232的含量可為15wt%-40wt%。導電層33的厚度為15微米至40微米。導電層33含有導電粒子332，不僅可降低導電層33的電阻值之外，更可以大幅減低因電磁波進入此電磁波干擾遮蔽薄膜30所產生的熱量。導電層33中尚可分別添加無機填料，例如碳化矽、氮化硼及氧化鋁。

【0027】

第一金屬層34和第二金屬層36主要是提供遮蔽電磁波的功能。第一金屬層34的材質可為金、銀、銅、鋁、鎳、鈦、錫或上述金屬的合金，較佳為銀、鋁或銀-鋁合金。第二金屬層36的材質可選用與第一金屬層34的材質不同者，不同種類的金屬層可遮蔽不同頻率的電磁波。第一金屬層34厚度可為0.05微米至2.5微米。第二金屬層36厚度可為0.05微米至2.5微米。第一金屬層34和第二金屬層36可利用真空蒸鍍、濺鍍、電鍍、真空沉積、化學氣相沉積(CVD)等鍍膜設備，藉由捲對捲(roll-to-roll)方式，完成連續鍍膜。此外，第一金屬層34和第二金屬層36並不限定使用上述方式進行鍍膜，也可選用金屬箔或合金箔作為第一金屬層34和第二金屬層36之另一選擇。

【0028】

絕緣層37，位於第二金屬層36上。形成絕緣層37之方式，可在第二金屬層36上貼覆軟板專用之覆蓋膜，其中組成包括:硬層為PI，軟層為Epoxy樹脂。形成絕緣層37之另外方式係單純使用絕緣膠，例如是環氧樹脂、壓克力樹脂或可經UV/電子束固化樹脂。較佳的絕緣膠係不會自第二離型膜39流出者。絕緣層37的厚度可為5微米至50微米。

【0029】

第一離型膜38係由工程塑膠作成，例如聚丙烯(PP)、(交鏈)聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚醯亞胺 (PI)、聚醯亞胺醯胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、環氧樹脂(Epoxy)、聚胺酯樹脂及壓克力樹脂(Acrylic)等高分子所形成的工程塑膠材料。另外，第一離型膜38亦可選用離型紙或是含有離型劑之工程塑膠薄膜。第一離型膜38的功用是保護導電層33防止受到外界環境的污染(如水解、灰塵…等等)，該電磁波干擾遮蔽薄膜30使用時，會將第一離型膜38撕去。第一離型膜38的厚度可為7.5微米至50微米。

【0030】

第二離型膜39係由工程塑膠作成，例如聚丙烯(PP)、(交鏈)聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚醯亞胺 (PI)、聚醯亞胺醯胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、環氧樹脂(Epoxy)、聚胺酯樹脂及壓克力樹脂(Acrylic)等高分子所形成的工程塑膠材料。另外，第二離型膜39亦可選用離型紙或是含有離型劑之工程塑膠薄膜。第二離型膜39的功用是保護絕緣層37防止受到外界環境的污染(如水解、灰塵…等等)，該電磁波干擾遮蔽薄膜30使用時，會將第二離型膜39撕去。第二離型膜39的厚度可為7.5微米至50微米。

【0031】

(實施例)

【0032】

（第一實施例-電磁波干擾遮蔽薄膜）

【0033】

本發明之電磁波干擾遮蔽薄膜可藉由下列之製程步驟完成，其製程步驟如下：

【0034】

首先提供一厚度為10微米的第一離型膜；在第一離型膜上形成一厚度為20微米的導電層；提供一厚度為10微米的第二離型膜；在第二離型膜上形成電磁波吸收層；將第二離型膜上的電磁波吸收層疊置於導電層上；於電磁波吸收層上使用濺鍍(或蒸鍍)方式形成一厚度為1.0微米的銀金屬層；將絕緣層形成在第三離型膜上；及將絕緣層及第三離型膜疊置於銀金屬層上，即形成電磁波干擾遮蔽薄膜。

【0035】

(第二實施例-具有二金屬層的電磁波干擾遮蔽薄膜）

【0036】

本發明之具有二金屬層的電磁波干擾遮蔽薄膜，可藉由下列之製程步驟完成，其製程步驟如下：

【0037】

首先提供一厚度為10微米的第一離型膜；在第一離型膜上形成一厚度為20微米的導電層；提供一厚度為10微米的第二離型膜；在第二離型膜上形成第一電磁波吸收層；將第二離型膜上的第一電磁波吸收層疊置於導電層上；於第一電磁波吸收層上使用濺鍍(或蒸鍍)方式形成一厚度為1.0微米的銀金屬層；在第三離型膜上形成第二電磁波吸收層；將第三離型膜上的第二電磁波吸收層疊置於銀金屬層上；於第二電磁波吸收層上使用濺鍍(或蒸鍍)方式形成一厚度為1.0微米的銀-鋁金屬層；將絕緣層形成在第四離型膜上；及將絕緣層及第四離型膜疊置於銀-鋁金屬層上，即形成具有二金屬層的電磁波干擾遮蔽薄膜。

【0038】

以下以第一實施例的電磁波干擾遮蔽薄膜說明導電粒子含量、電磁波吸收粒子含量及金屬層厚度對於電磁波干擾遮蔽薄膜特性的影響。表1的導電層中除了導電粒子外，尚添加有無機填料氧化鋁增加散熱性。由表1可看出導電層中隨著石墨烯含量增加，電阻值降低。表2的電磁波吸收層中除了電磁波吸收粒子外，尚添加有無機填料氧化鋁增加散熱性。由表2可看出隨著電磁波吸收粒子含量增加，電阻值並無明顯增加的趨勢，電阻值大約在10¹⁴ 。由表3可看出，隨著金屬層的厚度增加，電磁波遮蔽值呈現增加的趨勢。表4的導電層中除了導電粒子外，尚添加有無機填料氧化鋁增加散熱性。由表4可看出導電層中導電粒子含量增加，散熱K值增加。

【0039】

表1導電層中導電粒子含量對於電阻值的影響

【0040】

表2電磁波吸收粒子含量對於電阻值的影響

【0041】

表3金屬層厚度對電磁波遮蔽值的影響

【0042】

表4導電層中導電粒子含量對於散熱K值的影響

註：表4中其他材料，包含非導熱材料與導熱材料。其中，非導熱材料例如是硬化劑、催化劑及阻燃劑等；導熱材料例如是二氧化矽、熔融態二氧化矽、氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鈣、氮化鋁、氮化硼、氫氧化鋁、碳化鋁矽、碳化矽、碳酸鈉、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋯、石英、金屬氧化物、非金屬氧化物、氮化物、矽化合物、矽酸鹽物、玻璃、陶瓷材料、煅燒高嶺土及釉料等。