電磁屏蔽膠帶的製作方法

2023-06-08 13:17:16 1

專利名稱：電磁屏蔽膠帶的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型的電磁屏蔽膠帶，其主要應用於電子產品，特別是消費類電子產品中進行關鍵部位的電磁屏蔽和絕緣保護。
背景技術：
電磁屏蔽膠帶廣泛應用於電子產品，特別是消費類電子產品中進行關鍵部位的電磁屏蔽和保護。目前主要的電磁屏蔽膠帶是由金屬箔1和(導電或非導電)壓敏膠層2組成(如圖1 (a)所示)，在金屬箔1上還可設置樹脂薄膜3 (如圖1 (b)所示)。其中用作背材的金屬主要有銅和鋁。該類膠帶具有產品成熟度高，屏蔽效果好，使用方便的特點，因此一直被業界所廣泛使用。但是金屬箔類膠帶具有一些固有的缺點(1)金屬(特別是銅)容易被氧化，從而影響產品整體的導電性能和電磁屏蔽效果；( 金屬箔的存在使得膠帶整體柔軟性和貼服性能偏差，使用時容易產生褶皺，並且容易在長度寬度方向上被撕裂；C3)金屬箔本身的厚度偏大，使得相應的膠帶厚度偏厚，難以迎合目前消費類電子產品「輕、薄、耐久」的設計要求；(4)該電磁屏蔽類膠帶使用時一般都需要模切成特定形狀，傳統金屬箔類膠帶在模切時容易產生邊緣捲曲(即卷邊)或者毛邊，導致產品使用不便甚至無法使用；( 金屬材質表面容易產生劃傷、破損，大大影響產品使用。為了克服金屬箔類膠帶的一些固有缺點，目前有一些產品在金屬的表面附有一層樹脂薄膜，常用的材質是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，這一薄膜兼具表面絕緣和保護的功能。但是此類膠帶的柔軟度、貼服性、耐撕裂性和模切性能等仍然有待提高。針對上述問題，目前已經有一些發明提出相應的解決方案，其主要方法就是採用設置在壓敏膠層2上的一面或兩面鍍有導電金屬層4的樹脂薄膜3 (和導電金屬層4 一起) 來代替圖1中的金屬箔1或者覆有樹脂薄膜3的金屬箔1，其典型結構如圖2(a)、(b)所示。例如，中國專利CN 1234423A和美國專利US 6235385中就提出一種新的電磁屏蔽膠帶結構。該導電膠帶是在樹脂薄膜的金屬蒸鍍層上形成導電膠合劑而製成的厚度極薄的膠帶，該金屬蒸鍍層是在樹脂薄膜的一面上以真空蒸鍍法蒸鍍導電金屬物質或是在樹脂薄膜的一面上蒸鍍網狀金屬蒸鍍層而形成的。該專利所提出的方法可以較好地克服現有導電屏蔽膠帶的缺點。但是蒸鍍形成的金屬層與樹脂薄膜的結合力及其耐刮擦性能都需要進一步完善，否則不僅影響產品的外觀，更影響其使用效果。美國專利US 4686127也揭示了一種具有新型結構的導電膠帶。它包含一層聚丙烯薄膜，並且至少在其一個表面上覆合有一層聚氨酯膜，在聚氨酯膜的表面濺鍍有一層易延展的金屬，如金，同時一層帶有離型紙的膠膜覆合在金屬表面。但是該專利採用了價格昂貴的金屬，導致成本過高。另外，通過濺鍍形成的金屬層與樹脂薄膜的結合力不足，從而影響了其使用效果。日本專利JP 2005277145提出了一種新的導電屏蔽膠帶的結構，其採用表面鍍有金屬的樹脂薄膜，在其中一面或者兩面貼合導電膠膜，導電顆粒為鎳粉。該專利的不足是通過濺鍍形成的金屬層與樹脂薄膜的結合力不足，從而影響了其使用效果。日本專利JP 20051506 提出一種新型的電磁屏蔽彈性材料，其結構和製備工藝具體如下在一層可重複粘貼的膠膜表面通過真空濺鍍或者電鍍過程形成一個導電金屬層，然後將導電金屬層和另外一個彈性材料貼合在一起。然而，目前仍然需要開發一種在高溫高溼條件下仍然具有良好的粘性和電磁屏蔽效能的電磁屏蔽膠帶。

發明內容
為了解決上述問題，發明人進行了深入細緻的研究。發明人驚奇地發現，採用一種特殊的「三明治夾心」結構(即「膠層-導電金屬層-膠層」層壓結構)可以使電磁屏蔽膠帶同時具備良好的剝離力和電磁屏蔽效能，而且即使在高溫高溼條件下也能夠保持良好的性能。由此，本發明提供了一種電磁屏蔽膠帶，其包含樹脂薄膜層；和具備夾心層壓結構的電磁屏蔽層，其與所述樹脂薄膜層層合，並且包含第一膠粘劑層，其與所述樹脂薄膜層的一面結合；第二膠粘劑層；和位於第一膠粘劑層和第二膠粘劑層之間的導電金屬層。具備上述特定結構的本發明電磁屏蔽膠帶同時具備良好的剝離力和電磁屏蔽效能，而且即使在高溫高溼條件下也能夠保持良好的性能，可以廣泛應用於電子產品，特別是消費類電子產品，尤其是在高溫和/或高溼的苛刻環境中使用的電子產品中對關鍵部位進行電磁屏蔽和保護。


圖1是現有技術的以金屬箔為背材的電磁屏蔽膠帶的結構剖視圖；圖2是現有技術的以鍍有金屬層的樹脂薄膜為背材的電磁屏蔽膠帶的典型結構剖視圖；圖3是根據本發明一種實施方案的電磁屏蔽膠帶的結構剖視示意圖。
具體實施例方式本發明中，除非特別指明，術語「高溫」是指70°C以上的溫度，特別是85°C以上的溫度，術語「高溼」是指85% RH(相對溼度)以上的溼度。除非特別指明，術語「丙烯酸酯」的範圍涵蓋丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和它們的混合物。本發明提供了一種電磁屏蔽膠帶，其包含樹脂薄膜層；和具備夾心層壓結構的電磁屏蔽層，其與所述樹脂薄膜層層合，並且包含第一膠粘劑層，其與所述樹脂薄膜層的一面結合；第二膠粘劑層；和
位於第一膠粘劑層和第二膠粘劑層之間的導電金屬層。本發明對樹脂薄膜的種類沒有特別限制，例如可以是聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、 聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚醯亞胺(PI)、尼龍或上述樹脂的各種混合物製成的薄膜。根據某些優選的實施方案，適用於本發明的樹脂優選那些具有透明、絕緣、耐撕裂強度高例如PET、PU等。對樹脂薄膜層的厚度和數量均沒有特別限制。本發明中可以僅採用一層樹脂薄膜層，也可以採用兩層或更多層樹脂薄膜層，這些樹脂薄膜層可以由相同或不同的樹脂材料製成。根據某些實施方案，樹脂薄膜層的厚度為5 100微米，優選10-75 微米，更優選10-50微米。具備夾心層壓結構的電磁屏蔽層中，第一膠粘劑層與第二膠粘劑層是非導電的， 可以由相同或不同的膠粘劑製成，並且它們的厚度也可以相同或不同，例如厚度可以獨立地為5-200微米，優選10-80微米。第一膠粘劑層所用的粘合劑的種類可以根據要與它結合的樹脂薄膜層的表面性質和所需的粘合力加以選擇。第二膠粘劑層所用的粘合劑的種類則可以根據要與它結合的表面的性質和所需的粘合力加以選擇。根據某些實施方案，上述第一膠粘劑和/或第二膠粘劑為有機矽樹脂型膠粘劑、 丙烯酸酯型膠粘劑、天然或合成橡膠膠粘劑、或其組合。適用於本發明的膠粘劑沒有特別限制，其實例包括但不限於壓敏膠，熱熔膠，熱固性膠。根據某些實施方案，第一膠粘劑層與第二膠粘劑層由相同或不同的壓敏膠(例如丙烯酸酯型壓敏膠)製成。壓敏膠(Pressure sensitive Adhesive,PSA)是一種壓力敏感膠黏劑，是一類無需藉助於溶劑、熱或者其他手段，只需施加輕度指壓即可與被粘物產生牢固粘合的膠粘劑。壓敏膠的特點就是在較長時間內膠層不會幹涸，因而壓敏膠常被稱為不乾膠。適用於本發明的壓敏膠包括但不限於(1)橡膠型壓敏膠，主要包含天然橡膠壓敏膠，合成橡膠和再生橡膠壓敏膠和熱塑性彈性體壓敏膠。橡膠型壓敏膠是使用最早的一類壓敏膠，其具有價格低廉，使用廣泛的特點，但其最大問題是其較差的耐老化性能，因而在本發明中並不優選。橡膠型壓敏膠可以商購。例如，以商品名LMR-1011購自東莞三奕膠粘製品有限公司(廣州東莞)，以商品名 MG-30購自晉江恆和膠業有限公司(江蘇晉江)。(2)有機矽樹脂型壓敏膠，該類壓敏膠產品具有極其優異的耐高溫和耐老化性能， 因而特別優選用於本發明。有機矽樹脂型壓敏膠可以商購。例如，以商品名道康寧 ^OA, 282，7;355，7358Q2-7566購自道康寧(美國密西根)(3)丙烯酸酯類壓敏膠，其由各種丙烯酸酯單體共聚而得，它具有良好的耐候性和性價比，因而也特別優選用於本發明。丙烯酸酯型壓敏膠主要是由丙烯酸酯單體共聚而成，透明性、內聚強度和粘合性能均好，尤其是對極性被粘物表面和多孔表面有良好的粘合性能，耐老化性極佳。丙烯酸酯型壓敏膠的組成一般包含以下幾部分丙烯酸酯型壓敏膠基體(丙烯酸酯原膠)，是具有不飽和雙鍵的(甲基)丙烯酸酯單體在催化劑作用下進行自由基聚合反應製得的(甲基)丙烯酸酯樹脂，它是構成壓敏膠的主體；增粘樹脂，它的作用主要是賦予壓敏膠必要的粘性， 常用的增粘樹脂主要有松香和松香脂、萜烯樹脂、C5石油樹脂等；交聯劑，根據丙烯酸酯原膠的不同化學組成有各種各樣的交聯劑，加入交聯劑可以改善壓敏膠的內聚力，提高其耐候性、耐熱性、耐油性和耐溶劑性等。有機溶劑如甲苯、乙酸乙酯等主要用於改善壓敏膠配方，調整固含量和改善其流動性，方便操作和塗布。適用於本發明的丙烯酸酯型壓敏膠可以商購。例如，以SM30商品名購自石梅精細化工有限公司(江蘇省崑山市)，以商品名M029，M017，購自長興化學(江蘇省崑山市)。適用於本發明的壓敏膠的粘合力在0. 2N/mm以上，粘性採用ASTMD3330規定的 180°剝離力測試方法，所選用的測試板材為ASTM標準的不鏽鋼板，壓敏膠幹膠厚度為 0. 05mm，背基採用0. 05mm厚的PET膜，樣品室溫下在鋼板上的駐留時間分別為20分鐘。除第一膠粘劑層和第二膠粘劑層外，具備夾心層壓結構的電磁屏蔽層還包括夾在第一膠粘劑層和第二膠粘劑層中間的導電金屬層。在某些優選的實施方案中，該金屬層是通過磁控濺射鍍膜(濺鍍)工藝或者真空氣相鍍膜(蒸鍍)工藝的方式直接形成於第一膠粘劑層和第二膠粘劑層之一(優選第一膠粘劑層)的表面上而形成的，然後將另一個膠粘劑層設置在導電金屬層上即可得到具有夾心層壓結構的電磁屏蔽層。導電金屬的種類包括但不限於金、鉬、銀、鈀、銅、鈦、鎳、鋁、鐵、鉻以及上述金屬中的兩種或多種形成的合金，例如不鏽鋼。其中優選銅，鋁，鎳，鉻，鈦具有較好的抗氧化性，但導電性能相對較差，更優選 (銀或銀鈀合金在導電性和抗氧化性能上更好)，最優選金、鉬、鈀在導電性和抗氧化性能上最好，但價格昂貴)。導電鍍層可以是採用上述的金屬或合金製備的單一鍍層，也可以是由上述的金屬或合金製備的多層鍍層，如由鎳/銀/鎳所形成的三明治結構的多層鍍層。金屬鍍膜的工藝是已知的，主要有真空氣相鍍膜(蒸鍍)工藝和磁控濺射鍍膜 (濺鍍)工藝。真空氣相鍍膜(蒸鍍)工藝，該工藝設備一般由真空腔體，真空抽氣機組， 卷繞系統，加熱蒸發系統，電氣控制系統和其他輔助系統組成。其特點在於，在真空條件下， 通過電阻加熱或感應加熱的方式，將金屬或合金材料加熱形成相應的金屬或合金的蒸汽， 然後蒸氣在待鍍膜基材的表面重新凝結為固相，從而在基材鍍膜面形成金屬鍍層。其中形成較高質量的膜層的真空度通常在IX10-2 到1 之間。磁控濺射鍍膜(濺鍍)工藝，該工藝設備一般由真空腔體，真空抽氣機組，卷繞系統，磁控濺射陰極，電氣控制系統和其他輔助系統組成，並且磁控濺射陰極與真空腔體和卷繞系統絕緣良好，真空腔體和卷繞系統接地良好。其特點在於，採用單個或多個磁控濺射陰極，並在陰極上裝載由上述金屬或合金製備的靶材，如金靶，銀靶，鈦靶，鎳鉻合金靶等，然後裝載待鍍膜的基材(此處的基材指的是已經塗好膠的膜材)到卷繞系統上，抽真空，充入惰性氣體(如氬氣，氦氣或氖氣)，靶加負偏壓，同時卷繞系統啟動使基材開始移動。此時，靶材和基材之間放電形成穩定的等離子體，靶材上的金屬原子和原子團均勻穩定的沉積到膜材表面，形成金屬鍍層。其中，磁控濺射鍍膜時的真空度通常在IXKT1Pa到1 之間。本發明對於導電金屬層的厚度沒有特別限制，例如，可以為Inm-lOOOnm，優選 10nm-800nm,更優選 20nm-400nm。根據某些實施方案，本發明的電磁屏蔽膠帶還包括離型紙(膜)，其設置在所述電磁屏蔽層的第二膠粘劑層朝外的那一面(即與導電金屬層相反的那面)上。離型紙可以是塗有矽油層的牛皮紙、格拉辛紙或者淋塑牛皮紙，離型膜可以是塗有矽油層的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或者聚乙烯(PE)膜。
下面結合圖3對本發明所涉及的膠帶結構進行詳細的解釋說明。圖3給出了根據本發明一種實施方案的電磁屏蔽膠帶的剖面示意圖。圖3中，電磁屏蔽膠帶包含有三層結構，分別是離型紙(膜)5，樹脂薄膜3和一個具有夾心層壓結構的電磁屏蔽層6，電磁屏蔽層6又包括由壓敏膠製成的第一膠粘劑層7和第二膠粘劑層V和位於第一膠粘劑層7和第二膠粘劑層V之間的導電金屬層4。本發明新型結構的電磁屏蔽膠帶可以很大程度上消除和解決傳統金屬箔類電磁屏蔽膠帶的缺點如金屬(特別是銅)容易被氧化，整體柔軟性和貼服性能偏差，容易產生褶皺，並且模切時也容易發生毛邊、卷邊，膠帶厚度偏厚等問題。此外，本發明的電磁屏蔽膠帶具有更好的柔軟度、貼服性和模切性能，並且由於不再使用金屬箔作為背材，使得生產和製備超薄電磁屏蔽膠帶更為方便和可行，可以迎合目前消費類電子產品「輕、薄、耐久」的設計要求。例如，由於相對於其他各層材料，導電金屬層的厚度可以忽略不計，當樹脂薄膜的厚度為13 20 μ m,兩個壓敏導電膠膜的總厚度為20 40 μ m時，總體膠帶的厚度可以達到33 60 μ m。同時由於樹脂薄膜的存在，該種膠帶還可以提供一定的絕緣保護功能。同時，由於本發明採用了特殊的夾心層壓結構，可以減少和杜絕由於傳統銅箔等所發生的氧化而造成的電磁屏蔽性能下降。本發明的新型電磁屏蔽膠帶可以廣泛應用於電子產品，特別是消費類電子產品中進行關鍵部位的電磁屏蔽和絕緣保護。本發明中，除非特別指明，所有的含量、比例、份數均以重量計，所有的溫度都是指攝氏度。實施例下面的實施例中採用的原料和來源如下丙烯酸壓敏膠原膠，SM30，石梅精細化學，江蘇省崑山市交聯劑，RD10M，3M，美國明尼蘇達州乙酸乙酯，國藥集團化學試劑有限公司，上海市增粘樹脂，RE80HP,亞利桑那化學，美國佛羅裡達州性能測試電磁屏蔽膠帶的主要性能有粘性(adhesion)和電磁屏蔽效能(SE)。粘性測試粘性採用ASTM D3330規定的180°剝離力測試方法，所選用的測試板材為ASTM標準的不鏽鋼板，樣品室溫下在鋼板上的駐留時間分別為20分鐘和72小時。為了測試材料的耐老化特性，同時選定高溫(70°C /72小時)和高溫高溼(85°C /85% RH/72小時)兩個老化條件。電磁屏蔽效能測試電磁屏蔽效能(SE)採用ASTM D4935的方法進行測試，掃描頻率為IGHZ 3GHZ。 為了測試材料的耐老化特性，同樣選定高溫(70°C/72小時)和高溫高溼(85°C/85%RH/72 小時)兩個老化條件。實施例1 膠帶製備將丙烯酸酯原膠與乙酸乙酯，增粘樹脂，交聯劑混合均勻後塗布於帶有矽油塗層的淋塑牛皮紙上，烘乾後製成厚度為1. anils (30 μ m)的壓敏膠帶備用。取部分上述膠帶， 利用磁控濺射鍍膜(濺鍍)工藝的方式在膠帶(非離型紙面)表面沉積一層導電金屬備用，濺鍍順序為鎳、銀、鎳，各層的厚度分別為30nm、80nm、25nm，濺鍍金屬的總厚度為135nm。 另取部分上述膠帶，將其非離型紙面與1.5mils(38ym)PET膜貼合，同時剝去原來的離型紙。隨後將剝去離型紙後的膠面與上述金屬表面進行貼合，最終製得所需的電磁屏蔽膠帶。 所製得的膠帶的總厚度為96 μ m。性能測試按照上面描述的方法測試電磁屏蔽膠帶的粘性(adhesion)和電磁屏蔽效能 (SE)。粘性的測試結果如下表1所示表1實施例1的膠帶的粘性測試結果
權利要求
1.一種電磁屏蔽膠帶，其包含 樹脂薄膜層；和具備夾心層壓結構的電磁屏蔽層，其與所述樹脂薄膜層層合，並且包含 第一膠粘劑層，其與所述樹脂薄膜層的一面結合； 第二膠粘劑層；和位於第一膠粘劑層和第二膠粘劑層之間的導電金屬層。
2.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其還包含設置在第二膠粘劑層的與導電金屬層相反的那面上的離型紙或離型膜。
3.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中樹脂薄膜層由選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚醯亞胺、尼龍或上述樹脂的各種混合物的材料製成。
4.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中第一膠粘劑層為壓敏膠層。
5.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中第二膠粘劑層為壓敏膠層。
6.根據權利要求4或5的電磁屏蔽膠帶，其中所述第一膠粘劑和/或第二膠粘劑為有機矽樹脂型膠粘劑、丙烯酸酯型膠粘劑、天然或合成橡膠膠粘劑、或其組合。
7.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中導電金屬層為由磁控濺射鍍膜工藝或者真空氣相鍍膜工藝形成的金屬層。
8.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中導電金屬為選自金、鉬、銀、鈀、銅、鈦、鎳、鋁、 鐵、鉻以及上述金屬中的兩種或多種形成的合金中的至少一種。
9.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中導電金屬為不鏽鋼。
10.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中導電金屬層為由多個導電金屬亞層形成的多層結構。
11.根據權利要求10的電磁屏蔽膠帶，其中導電金屬層為鎳/銀/鎳多層結構或鎳/銅/鎳多層結構。
12.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中導電金屬層的厚度為1-lOOOnm。
13.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中第一膠粘劑層的厚度為5-200微米。
14.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中第二膠粘劑層的厚度為5-200微米。
15.根據權利要求1的電磁屏蔽膠帶，其中樹脂薄膜層的厚度為5-100微米。
全文摘要
本發明提供了一種電磁屏蔽膠帶，其包含樹脂薄膜層；和具備夾心層壓結構的電磁屏蔽層，其與所述樹脂薄膜層層合，並且包含第一膠粘劑層，其與所述樹脂薄膜層的一面結合；第二膠粘劑層；和位於第一膠粘劑層和第二膠粘劑層之間的導電金屬層。
文檔編號H05K9/00GK102241950SQ201010176310
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月14日 優先權日2010年5月14日
發明者吳 榮, 張文杰 申請人:3M創新有限公司