JP2004207704A - 保護インク混和物 - Google Patents

Abstract

【課題】メンブレンスイッチなどのプリント配線板等の絶縁保護層に用いられる保護インク混和物において、基材フィルムに対して接着力が高く、耐摺動性や絶縁性の低下がなく、ノンハロゲンで、十分な難燃性を有する難燃性の保護インク混和物を得ることにある。
【解決手段】基材フィルム１上に導体回路２を形成し、この導体回路２を少なくとの被覆する保護絶縁層３を設ける。この保護絶縁層３には、ポリエステル樹脂１００重量部と、平均粒子径５μｍ以下のメラミンシアヌレート６０〜１５０重量部を必須成分とする保護インク混和物を使用する。ポリエステル樹脂として、その１００重量部が、ガラス転移温度−１５℃〜−１８℃のポリエステル樹脂６０〜８０重量部と、ガラス転移温度１５℃〜２０℃のポリエステル樹脂２０〜４０重量部を含むものを使用することで、保護絶縁膜の耐折り曲げ性が向上する。
【選択図】図１

Description

この発明は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）などのプリント配線板の導体回路上に塗布し、導体回路を保護、絶縁するための保護インク混和物に関する。

ポリエチレンテレフタレートなどの基材フィルム上に、銀ペーストなどの導電性ペーストをスクリーン印刷などにより印刷して導体回路を形成し、この導体回路上に絶縁保護層を設けた構造のメンブレンスイッチが知られている。
このようなメンブレンスイッチは、例えばコンピュータ機器、オーディオ機器、ビディオ機器、ＯＡ機器などの各種電気機器のスイッチなどとして広く使われている。

このメンブレンスイッチの絶縁保護層には、保護インク混和物を塗布し、固化してなるものが主に用いられており、この保護インク混和物としては、基材フィルムとしてポリエチレンテレフタレートフィルムが多く使われていることから、その接着性の点で塩化ビニル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などを主成分とする混和物が主に使用されている。

ところで、このようなメンブレンスイッチについては、防災の観点からその構成材料に良好な難燃性が求められており、その絶縁保護層にも難燃性が要求されている。このため、絶縁保護層をなす保護インク混和物として、デカブロモジフェニルエーテルなどのハロゲン系難燃剤を配合したものなどが検討されている。

しかしながら、この種のハロゲン系難燃剤を添加した難燃性保護インク混和物では、この難燃性保護インク混和物を用いたメンブレンスイッチ等の廃棄焼却処分の際に、有害なハロゲン含有ガスが発生するため、その使用を避けざるを得ないと言う欠点がある。

このため、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物などのノンハロゲン系難燃剤を多量に配合することなどが行われている。
しかし、金属水酸化物を大量配合した絶縁保護層では、基材フィルムとの接着性が低下し、耐摺動性や絶縁性が低下するという大きな問題がある。
このような用途に用いられる保護インク混和物に関する先行技術文献としては、例えば以下に示すようなものがある。
特開２００２−１８９２８９号公報 特開平１１−１８１３４号公報

よって、本発明における課題は、メンブレンスイッチなどのプリント配線板等の絶縁保護層に用いられる保護インク混和物において、基材フィルムに対して接着力が高く、耐摺動性や絶縁性の低下がなく、ノンハロゲンで、十分な難燃性を有する難燃性の保護インク混和物を得ることにある。

かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、プリント配線板の導体上に塗布されて導体を保護、絶縁する保護インク混和物であって、ポリエステル樹脂１００重量部と、平均粒子径５μｍ以下のメラミンシアヌレート６０〜１５０重量部を含む保護インク混和物である。

請求項２にかかる発明は、ポリエステル樹脂１００重量部が、ガラス転移温度−１５℃〜−１８℃のポリエステル樹脂６０〜８０重量部と、ガラス転移温度１５℃〜２０℃のポリエステル樹脂２０〜４０重量部を含む請求項１記載の保護インク混和物である。

請求項３にかかる発明は、イソシアネート系硬化剤またはアミン系硬化剤が添加された請求項１または２記載の保護インク混和物である。
請求項４にかかる発明は、絶縁基板上の導体回路上に請求項１ないし３のいずれかに記載の保護インク混和物を塗布し、保護絶縁膜を形成してなるプリント配線板である。
請求項５にかかる発明は、ＵＬ規格のＶＴＭ−２に合格する請求項４に記載のプリント配線板である。

本発明の保護インク混和物にあっては、良好な接着力を発揮し、高い難燃性を有するものとなり、焼却処分をしても有害なハロゲン含有ガスが発生することもない。また、保護絶縁層の着色を淡くうすい色にすることができ、顧客に違和感を与えることがない。
また、ポリエステル樹脂として、ガラス転移温度−１５℃〜−１８℃のポリエステル樹脂６０〜８０重量部と、ガラス転移温度１５℃〜２０℃のポリエステル樹脂２０〜４０重量部を含むものを用いた場合には、メラミンシアヌレートを添加することに起因して生じる耐折り曲げ性の低下を防ぐことができ、絶縁基板を折り曲げることにより導体抵抗が上昇したり、保護絶縁膜にクラック、割れが生じることがなくなる。

また、本発明のプリント配線板にあっては、このためその保護絶縁層が良好な接着力を発揮し、ＵＬ規格のＶＴＭ−２に合格する高い難燃性を有し、耐摺動性も優れたものとなる。また、ノンハロゲンであるので焼却処分をしても有害なハロゲン含有ガスが発生することもない。また、その保護絶縁層は、着色がうすく、外観が優れたものとなる。

以下、本発明をその実施の形態に基づいて、詳しく説明する。
図１および図２は、いずれも本発明のプリント配線板の例を示すもので、図中符号１は、絶縁基板となる基材フィルムを示す。
この基材フィルム１は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの飽和ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドなどのプラスチックからなる厚み１０〜２００μｍのフィルムである。これらのプラスチックフィルムの中でもポリエチレンテレフタレートフィルムが、電気的特性、機械的特性、コストなどの点でこのましい。

この基材フィルム１の一方の表面（図１）または両方の表面（図２）には、所望のパターン形状の導体回路２が形成されている。この導体回路２は、銀ペーストなどの導電性ペーストをスクリーン印刷などの印刷法により基材フィルム１上に印刷し、加熱などの固化手段により固化せしめるアディティブ法によって形成されたもので、その厚さが１０〜１００μｍ、線幅０．０５〜１０ｍｍ程度のものである。

この導体回路２上には、これを覆うように、厚さ１０〜３００μｍの保護絶縁層３が設けられている。この保護絶縁層３は、少なくとも導体回路２を被覆しておればよく、導体回路２以外の基材フィルム１の一部または全部を被覆していてもよい。なお、必要に応じて、導体回路２と保護絶縁層３とを２層以上積層して複数層の電気回路を基材フィルム１上に形成することもある。
かかる保護絶縁層３は、以下に説明する保護インク混和物を印刷あるいは塗布し、加熱して固化、硬化させてなるものである。

ここで用いられる保護インク混和物は、ポリエステル樹脂１００重量部と、平均粒子径５μｍ以下のメラミンシアヌレート６０〜１５０重量部を必須成分として含むものである。

上記ポリエステル樹脂としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルカルボン酸、アジピン酸、コハク酸、サバシン酸などの酸成分と、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−ジシクロヘキサンジメチロール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコールなどのアルコール成分を原料として周知の縮重合方法によって得られた各種の飽和ポリエステル樹脂、飽和共重合ポリエステル樹脂が用いられる。

このポリエステル樹脂は、その重量平均分子量が５００〜５００００、好ましくは１００００〜３００００の範囲にあるものが、保護絶縁層３の機械的強度が高くなって好ましい。この分子量の調整は、酸成分とアルコール成分との縮重合反応時の種々の重合条件、例えば重合温度、重合時間、重合圧力、重合触媒の種類などを適宜制御することで行われる。
また、このポリエステル樹脂のガラス転移温度には特に制限はないが、ガラス転移温度が−３０℃〜７０℃の範囲とすることが得られる保護絶縁層３の機械的強度が高くなり好ましい。

また、ポリエステル樹脂として、その１００重量部が、ガラス転移温度−１５℃〜−１８℃のポリエステル樹脂６０〜８０重量部と、ガラス転移温度１５℃〜２０℃のポリエステル樹脂２０〜４０重量部を含むものを使用することができ、このブレンドポリマーを採用することで、保護絶縁膜が軟らかく、可撓性に富むものとなり、耐折り曲げ性が向上するので好ましい。

また、このポリエステル樹脂においては、保護インク混和物のプラスチックフィルムからなる基材フィルム１への密着性および耐屈曲性を高めるため、イソシアネート系硬化剤またはアミン系硬化剤などの硬化剤を配合し、バインダをなすポリエステル樹脂のポリマー末端においてこれを架橋することが好ましい。

この硬化剤の配合量は、バインダをなすポリエステル樹脂１００重量部に対して、３〜３０重量部、好ましくは５〜２０重量部とされ、３重量部未満では密着性増大効果が得られず、３０重量部を越えると架橋が進行しすぎて保護絶縁層３の可撓性が低下し、耐屈曲性が低下する。

本発明の保護インク混和物で用いられる難燃剤としては、メラミンシアヌレートが用いられる。
このメラミンシアヌレートは、ノンハロゲンの難燃剤であり、保護絶縁層３の電気抵抗を低下させないものである。このメラミンシアヌレートには、その表面が表面処理されておらず、かつその平均粒子径が５μｍ以下のものが用いられる。表面処理されたものではこれを使用したプリント配線板の難燃性（ＵＬ規格ＶＴＭ−２）が不合格となって不都合であり、またその平均粒子径が５μｍを越えるものではポリエステル樹脂に対する分散性が低下し、さらに保護絶縁層の塗膜特性の低下による折り曲げ性の低下が生じ、かつ吸湿、浸水による絶縁性の低下が生じて不都合となる。

このメラミンシアヌレートの配合量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して、図２に示すような基材フィルム１の両面に導体回路２および保護絶縁層３が設けられた形態では、６０〜１５０重量部とされ、図１および図２に示すような基材フィルム１の両面または片面に導体回路２および保護絶縁層３が設けられて形態では、８０〜１２０重量部とされ、６０重量部未満では難燃性が不足し、１５０重量部を超えると接着力が低下し、混練性も低下する。

また、本発明の効果を損なわない範囲で、さらに種々の添加剤、例えば有機溶剤、酸化防止剤、金属腐食防止剤、着色剤、各種カップリング剤、架橋剤、架橋助剤、帯電防止剤を適宜添加しても良い。
上記有機溶剤には、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、トルエンなどの芳香族類などが用いられる。

本発明の保護インク混和物は、ポリエステル樹脂１００重量部と、メラミンシアヌレート６０〜１５０重量部と必要に応じて他の添加成分とを均一に混合することにより製造することができる。

また、本発明の保護インク混和物の形態としては、溶液、ペースト等の形態とすることができ、保護絶縁層３を形成するには、溶液タイプとして、基材フィルム１の導体回路２上にスクリーン印刷などの印刷やバーコートなどによる塗布法により塗布して使用することができる。

このような保護インク混和物にあっては、ポリエステル樹脂１００重量部と、メラミンシアヌレート６０〜１５０重量部を配合したものであるので、十分な難燃性が得られ、これを焼却処分した際に有害なハロゲン含有化合物を生成することがない。

また、本発明のプリント配線板にあっては、その保護絶縁層３が上記組成の保護インク混和物からなるものであるので、導体回路２および基材フィルム１に対する接着力が高く、絶縁性が高く、被膜自体の機械的特性も優れ、良好な摺動性を示し、高い難燃性を有するものとなり、焼却処分をしても有害なハロゲン含有ガスが発生することもない。

また、この保護インク混和物は、その難燃性が高いため、例えば厚さ２０〜８０μｍの非難燃ポリエチレンテレフタレートフィルムからなる基材フィルム１上に、メラミンシアヌレートの配合量を６０〜１５０重量部とした混和物を用いて基材フィルム１の両面に厚さ２０μｍ以上の保護絶縁層３を設けたものでは、難燃性がＵＬ９４に規定されるＶＴＭ−２のレベルを達成する。
また、基材フィルム１の片面のみに同様の厚さの保護絶縁層３を設けたもので、メラミンシアヌレートの配合量を８０〜１２０重量部とした混和物を用いた場合のみ、ＶＴＭ−２の燃焼試験において、保護絶縁膜を内側として試験をしても、外側として試験しても燃焼試験に合格するレベルの難燃性を発現する。
このため、このプリント配線板は、高い接着性と良好な難燃性を要求されるコンピュータ機器等の配線等に使用できる。

また、本発明においては、絶縁基板としては、先に例示したプラスチックフィルム以外に、紙・フェノール樹脂、ガラス・エポキシ樹脂などのプラスチック複合板を用いることができ、これ以外の絶縁材料を使用することもできる。
さらに、導体回路として、アディティブ法によるもの以外に、銅箔などの金属箔をエッチングして形成するサブストラクト法で形成したものであってもよい。

以下、具体例を示す。
（例１）
表１に示した配合組成（重量部）の保護インク混和物を、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートからなる溶媒に溶解し、固形分７０ｗｔ％の保護インク混和物溶液を製造した。

厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムの基材フィルムの両面に、市販の銀ペーストをスクリーン印刷したのち加熱して、厚さ２０μｍの導体回路を形成した。このものの上に上記保護インク混和物溶液をスクリーン印刷して、加熱、固化して、厚さ４０μｍの保護絶縁層を設け、図２に示すような両面タイプの構成のプリント配線板を作製した。

このようにして得られたプリント配線板について、難燃性（ＵＬ９４、ＶＴＭ−２）と、折り曲げ試験（接着性）、密着性試験を測定した。
折り曲げ試験は、プリント配線板を曲げ半径０．５ｍｍで、３回繰り返し折り曲げ、導体回路の断線、浮き、線間絶縁抵抗の低下の有無を測定した。線幅０．４ｍｍ、線間０．２ｍｍの模擬導体回路で絶縁抵抗が１×１０^１０Ω以上あるものを合格とした。

密着性試験は、ＪＩＳ Ｋ ５６００−５−６に規定されたクロスカット法により行い、分類０〜２であるものを合格とし、分類３〜６であるものを不合格とした。また、分類０とは、カットの縁が完全に完全に滑らかで、どの格子の目にも剥がれがない状態のことである。
結果を表１に示す。

表１において、「ポリエステル樹脂」は、「バイロンＧＫ−１４０」（商品名、東洋紡社製、ガラス転移温度１５〜２０℃、ポリエステル樹脂）１００重量部に「コロネート２５１３」（商品名、日本ポリウレタン工業社製、イソシアネート系硬化剤）を１０重量部配合したものを、
「メラミンシアヌレート」は、「ＭＣ−８６０」（商品名、日産化学社製）表面処理されておらない平均粒子径３μｍのものを示す。
結果を表１に示す。

（例２）
表２ないし４に示した配合組成（重量部）の保護インク混和物を、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートからなる溶媒に溶解し、固形分７０ｗｔ％の保護インク混和物溶液を製造した。

厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムの基材フィルムの片面に、市販の銀ペーストをスクリーン印刷したのち加熱して、厚さ２０μｍの導体回路を形成した。このものの上に上記保護インク混和物溶液をスクリーン印刷して、加熱、固化して、厚さ４０μｍの保護絶縁層を設け、図１に示すような構成のプリント配線板を作製した。

このようにして得られたプリント配線板について、難燃性（ＵＬ９４、ＶＴＭ−２）と、折り曲げ試験１（接着性）、折り曲げ試験２（耐繰り返し曲げ性）、ブロッキング性を測定した。
ＵＬ９４、ＶＴＭ−２の燃焼試験では、基材フィルムの両面に保護絶縁膜を形成したものと、片面にのみ保護絶縁膜を形成したものを保護絶縁膜形成面を内側あるいは外側として行った。

折り曲げ試験１は、プリント配線板を曲げ半径０．５ｍｍで、３回繰り返し折り曲げ、導体回路の断線、浮きを確認し、曲げなし状態と曲げ状態での導体抵抗を測定した。線幅０．４ｍｍ、線間０．２ｍｍの模擬導体回路で初期の曲げなし状態からの回路抵抗上昇分が５Ω以下のものを合格とした。
折り曲げ試験２は、上記と同様のプリント配線板を曲げ半径０ｍｍで往復５回繰り返し曲げたのち、外観を観察し、保護絶縁膜に割れ、クラックが発生していないものを合格とし、発生していたものを不合格とした。絶縁抵抗が１×１０^１０Ω以上あるものを合格とした。
折り曲げ試験１および２は、図１および図２に記載した片面、両面の両方の構造で実施し、どちらかが不合格になった場合は不合格とした。

ブロッキング性は、上述のプリント配線板の５０ｍｍ×５０ｍｍのものを２枚重ね合わせ、荷重５ｋｇ／ｃｍ^２を印加した状態で、４０℃、９５ＲＨ％の雰囲気中に７日間放置した後、プリント配線板が自然に剥離できたものを合格とした。そして、図１および図２に示した片面および両面のタイプのもので試験を行い、どちらか一方が不合格の場合を不合格とした。
結果を表２ないし４に示す。

表２ないし表４において、「ポリエステル樹脂Ａ」は、「バイロン ５５０」（商品名、東洋紡績社製、ガラス転移温度−１５℃〜−１８℃のポリエステル樹脂）で、「ポリエステル樹脂Ｂ」は、「バイロンＧＫ−１４０」（商品名、東洋紡積社製、ガラス転移温度２０〜１５℃、ポリエステル樹脂）である。硬化剤は、「コロネート２５１３」（商品名、日本ポリウレタン工業社製、イソシアネート系硬化剤）である、「メラミンシアヌレート」は、「ＭＣ−８６０」（商品名、日産化学社製）表面処理されておらない平均粒子径３μｍのものを示す。

本発明にかかるプリント配線板の一例を示す概略断面図である。 本発明にかかるプリント配線板の他の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１・・・基材フィルム、２・・・導体回路、３・・・保護絶縁層。

Claims (5)

1. プリント配線板の導体回路上に塗布されて導体を保護、絶縁する保護インク混和物であって、
   ポリエステル樹脂１００重量部と、平均粒子径５μｍ以下のメラミンシアヌレート６０〜１５０重量部を含む保護インク混和物。
2. ポリエステル樹脂１００重量部が、ガラス転移温度−１５℃〜−１８℃のポリエステル樹脂６０〜８０重量部と、ガラス転移温度１５℃〜２０℃のポリエステル樹脂２０〜４０重量部を含む請求項１記載の保護インク混和物。
3. イソシアネート系硬化剤またはアミン系硬化剤が添加された請求項１または２に記載の保護インク混和物。
4. 絶縁基板上の導体回路上に請求項１ないし３にいずれかにに記載の保護インク混和物を塗布し、保護絶縁膜を形成してなるプリント配線板。
5. ＵＬ規格のＶＴＭ−２に合格する請求項４に記載のプリント配線板。
   

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