JP2019197747A - 耐蝕性電子基板およびそれに用いる腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】硫化水素ガス等の腐蝕性ガスを遮蔽して耐蝕性を高めた耐蝕性電子基板と、この耐蝕性電子基板のコーティング層を形成するための腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物とを提供する。【解決手段】電子部品２を構築した後の基板本体３の表面全体または一部分にコーティング層４を形成して、当該電子部品２の電極２１を含む導電性金属部分２０を、前記コーティング層４で被覆してなる耐蝕性電子基板１であって、前記コーティング層４は、硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となされたものである。前記コーティング層４を形成するためのコーティング組成物であって、前記コーティング層４の硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となる樹脂組成物と、その溶剤とを含む腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物。【選択図】図１

Description

本発明は、基板本体にコーティング組成物をコーティングして耐蝕性を高めた電子基板と、それに用いる腐蝕性ガスを遮蔽することができるコーティング組成物とに関するものである。

近年、電子基板は、屋外環境下で使用されるハイブリッド自動車やモバイルパソコン等にも多用されており、結露防止や耐腐食性ガスなどの耐環境性能が高レベルで求められている。そこで、このような耐環境性能を得るために、電子基板における基板本体の表面に、腐蝕性ガスを遮蔽することができるコーティング組成物をコーティングすることによって耐環境性能の向上を図ることが行われている。

従来より、このようなコーティング組成物としては、所定の数平均分子量のポリエステルジオールと、有機ジイソシアネート化合物と、所定分子量の鎖延長剤とを、所定のポリウレタン樹脂および溶剤と組み合わせてなるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、他のコーティング組成物としては、所定の重量平均分子量のアクリロシランポリマーと、有機ポリイソシアネートと、メラミン成分とを含むフィルム形成結合剤と、結合剤用揮発性液体担体とからなるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、他のコーティング組成物としては、カルバミン酸エステル官能性グラフトアクリル重合体と、これと反応し得る複数の官能基を有する化合物とを含んでなるものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開平１０−２５９３５５号公報 特開２００２−１４６２７２号公報 特開平９−２２１５７８号公報

しかし、上記従来のコーティング組成物は、数平均分子量や重量平均分子量を特定したり（特許文献１，２）、反応させる官能基を特定したり（特許文献３）しているものの、硫化水素ガスなどの腐蝕性ガスの遮蔽性に関しては、これらの分子量や官能基の特定と関係無く、両者間の相関関係が見いだせなかった。

したがって、このようなコーティング組成物は、硫化水素ガスなどの腐蝕性ガスに対する十分な耐腐蝕性が得られない場合があり、また、このようなコーティング組成物を塗布した電子基板は、電極の硫化による導通不良を生じたりするなどの不都合があった。

本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、硬化後の自由体積半径を特定した樹脂組成物によってコーティング層を形成することにより、硫化水素ガス等の腐蝕性ガスを遮蔽することができることを見いだし、本発明に至った。本発明は、硫化水素ガス等の腐蝕性ガスを遮蔽して耐蝕性を高めた耐蝕性電子基板と、この耐蝕性電子基板のコーティング層を形成するための腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物とを提供することを目的としている。

上記課題を解決するための本発明に係る耐蝕性電子基板は、電子部品を構築した後の基板本体の表面全体または一部分にコーティング層を形成して、当該電子部品の電極を含む導電性金属部分を、前記コーティング層で被覆してなる耐蝕性電子基板であって、前記コーティング層は、硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となされたものである。

前記耐蝕性電子基板において、前記コーティング層がポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂を含むものであってもよい。

前記耐蝕性電子基板において、電極を兼用するＬＥＤの反射板の表面に前記コーティング層を形成したものであってもよい。

上記課題を解決するための本発明の腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物は、前記耐蝕性電子基板の前記コーティング層を形成するためのコーティング組成物であって、前記コーティング層の硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となる樹脂組成物と、その溶剤とを含むものである。

以上述べたように、本発明によると、硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となるコーティング層を、電子部品を構築した後の基板本体の表面全体または一部分に形成し、当該電子部品の電極を含む導電性金属部分をコーティング層で被覆することで、硫化水素ガス等の腐蝕性ガスを遮蔽して電極および導電性金属部分の硫化を防止することができる。

（ａ）は本発明に係る耐蝕性電子基板の製造工程における全体構成の概略を示す斜視図、（ｂ）は同図（ａ）におけるI-I線断面図である。 図１に示す耐蝕性電子基板のコーティング層の要部を示す概略図である。 （ａ）は本発明に係る耐蝕性電子基板の一例であるＬＥＤ部分の平面図、（ｂ）は同図（ａ）におけるII-II線断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、耐蝕性電子基板１の全体構成の概略を示し、図２は同耐蝕性電子基板１におけるコーティング層４の要部を示している。

耐蝕性電子基板１は、電子部品２を構築した後の基板本体３の表面全体または一部分にコーティング層４を形成して、当該電子部品２の電極２１を含む導電性金属部分２０を、前記コーティング層４によって被覆してなるものであって、前記コーティング層４として、硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となるものを用いている。

電子部品２としては、耐蝕性電子基板１に構築される公知のものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子、抵抗、コンデンサ、インダクタ等が挙げられる。また、図３に示すように、電極２１の表面部分が反射板２１ａを兼用するようになされたＬＥＤ２ａを使用するものであってもよい。

基板本体３としては、耐蝕性電子基板１に使用される公知のものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、シリコン基板、ガラス基板、セラミックス基板、樹脂基板、フィルム基板等が挙げられる。基板本体３に電子部品２を配置して構築するには、各電子部品２の電極２１の部分を、基板本体３に形成された回路パターンの導電性金属部分２０に、ハンダ付けなどによって電気的に接続することによって行われる。この接続方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。

コーティング層４は、前記した基板本体３に電子部品２を構築した後、当該電子部品２の電極２１を含む基板本体３の導電性金属部分２０を被覆するように、基板本体３の表面全体に設けられる。または、コーティング層４は、前記した電子部品２の電極２１を含む基板本体３の導電性金属部分２０を被覆するように、基板本体３の一部分に設けられる。

このコーティング層４は、硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となされた樹脂組成物と、その溶剤とを含む腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物を使用することができる。

硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となされた樹脂組成物としては、ポリエステル樹脂やポリアミド樹脂などが挙げられる。硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）の要件を満たしていれば、これら樹脂組成物は１種または複数種類を組み合わせて使用するものであってもよい。

ポリエステル樹脂としては、特に限定されるものではなく、当該技術分野において公知のものを用いることができる。ポリエステル樹脂の具体例としては、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、イソフタル酸変性不飽和ポリエステル樹脂、テレフタル酸変性不飽和ポリエステル樹脂、イミド変性不飽和ポリエステル樹脂、シェイク変性不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらは、単独または２種類以上を混合して用いるものであってもよい。

ポリアミド樹脂としては、特に限定されるものではなく、当該技術分野において公知のものを用いることができる。ポリアミド樹脂の具体例としては、脂肪属骨格および／または芳香属骨格を有するものがあり、例えばナイロンｎ、ｎナイロン、ナイロンｎｍ、ｎｍナイロン、またはこれらの共重合体、アラミド等が挙げられる（ｎおよびｍは実数）。これらは、単独または２種類以上を混合して用いるものであってもよい。また、上記ポリエステル樹脂と組み合わせて使用するものであってもよい。

ポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂を用いる場合、硬化触媒として過酸化物が使用される。この過酸化物としては、特に限定されるものではなく、当該技術分野において公知のものを用いることができる。過酸化物の具体例としては、オクチル酸亜鉛、オクチル酸鉄、オクチル酸錫、ナフチル酸亜鉛、ナフチル酸鉄、ナフチル酸錫、１，５−ジメチル−２，５（ジベンゾイルパーオキシ）ヘキサン等を用いることができる。これらは、単独または２種類以上を混合して用いるものであってもよい。

過酸化物の使用量は、ポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂、および過酸化物の種類に応じて適宜調整すればよいが、一般的には、ポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．０２質量部以上５質量部以下、より好ましくは０．０５質量部以上３質量部以下である。過酸化物の使用量が０．０２質量部未満であると、ポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂の硬化が不十分になることがある。一方、過酸化物の使用量が５質量部を超えると、硬化した後のポリエスル樹脂および／またはポリアミド樹脂にクラック等の欠陥が発生することがある。

上記したポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂の溶剤としては、特に限定されるものではなく、当該分野において公知のものを用いることができる。溶剤の具体例としては、キシレン、トルエン、スチレン、アセトン、ｎ−ヘキサン、ミネラルスピリット、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が挙げられる。これらは、単独または２種類以上を混合して用いるものであってもよい。

腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物には、上記したポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂、過酸化物、溶剤の成分に加えて、当該技術分野において公知の顔料や染料等が添加されていてもよい。顔料や染料等の添加量については、本発明の効果である、陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となるコーティング層４の形成を阻害しない範囲であれば、特に限定されるものではなく、使用するポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂等の種類に応じて適宜調整される。

また、溶剤の使用量も、ポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂の種類や、腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物の塗布方法に応じて適宜調整される。

腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物は、上記した各成分を、当該技術分野において通常に行われている方法、例えば、ニーダー等を用いて混練することによって製造することができる。

このようにして構成される腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物は、電子部品２を構築した後の基板本体３の表面全体または一部分に塗布することによって、当該表面全体または一部分にコーティング層４を形成することができる。図１は、スプレー塗装の例を示しているが、この際、腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物を塗布する方法としては、特に限定されるものではなく、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。塗布方法の具体例としては、刷毛塗り、ブラシ塗り、ローラ塗り、スプレー塗布、浸漬、滴下等が挙げられる。これらの方法は、単独または２種類以上の方法を組み合わせて行うものであってもよい。

コーティング層４は、腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物の塗布後、硬化させることによって形成されるが、この際、硬化方法としては、使用している腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物の種類に応じて適宜決定すればよい。硬化方法の具体例としては、室温硬化、加熱硬化、あるいは、赤外線硬化、紫外線硬化、電子線硬化等が挙げられる。室温硬化させる場合は、塗布後、室温で放置することによって硬化させることができる。加熱硬化させる場合は、塗布後、熱風や加熱炉による加熱、または通電による加熱によって硬化させることができる。赤外線硬化、紫外線硬化、電子線硬化させる場合は、塗布後、それぞれ赤外線、紫外線、電子線を照射することによって硬化させることができる。硬化させる場合の条件としては、本発明の効果である、陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となるコーティング層４の形成を阻害しない条件であれば、特に限定されるものではなく、使用するポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂等の種類に応じて適宜調整される。

このようにして電子部品２を構築した後の基板本体３の表面全体または一部分にコーティング層４を形成した耐蝕性電子基板１は、陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となるコーティング層４によって、電子部品２の電極２１を含む導電性金属部分２０を被覆することとなり、図２に示すように、硫化水素ガス等の腐蝕性ガスのガス分子５は、コーティング層４を構成する分子鎖４１の間隙に当たる自由体積部分４０を通過できなくなる。その結果、コーティング層４は、硫化水素ガス等の腐蝕性ガスを遮蔽することができることとなる。これにより、耐蝕性電子基板１は、腐蝕性ガスに対する耐蝕性が向上し、優れた耐環境性能が得られることとなる。

したがって、携帯電話、モバイルパソコン、自動車等のように屋外環境で使用される各種の機器類の耐蝕性電子基板１として、特に好適に使用することができる。また、図３に示すように、電極２１の表面部分が反射板２１ａを兼用するようになされたＬＥＤの場合には、コーティング層４を設けることにより、当該反射板２１ａの硫化による輝度の低下を防止できることとなる。

実施例１
塗膜硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍとなる樹脂を含有する腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物を用意し、２５００ｍｍ²の銀板上にバーコーターを用いて塗布した後、常温で２４時間乾燥させることにより、コーティング層を形成した。
なお、硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の確認は、フジ・インバック社製小型陽電子ビーム発生装置ＰＡＬＳ−２００Ａ（薄膜対応陽電子消滅寿命測定装置）を用い、陽電子線源として ²²Ｎａベースの陽電子ビームを用い、γ線検出器としてＢａＦ₂製シンチレーター＋光電子増倍管を用い、装置定数：２４３〜２４６ｐｓ，２４．５５ｐｓ／ｃｈ、ビーム強度：５ｋｅＶ、測定深さ：０〜２μｍ（推定）、測定温度：室温、測定雰囲気：真空、総カウント数：約５００００００カウント、試料前処理：室温で真空脱気、の条件で行った。
得られたコーティング層の膜厚は、マイクロメーターを用いて測定した。膜厚は３０μｍであった。
次に、コーティング層を形成した銀板をＪＩＳ００４８：１９９９に準拠した硫化系ガス雰囲気となる試験槽に２４時間静置した。静置後、コーティング層表面の外観を目視により検査した。
その結果、硫化系ガス雰囲気への暴露前後で外観の変化は確認されなかった。

比較例１
塗膜硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．３０ｎｍとなる樹脂を含有するコーティング組成物を用意し、２５００ｍｍ²の銀板上にバーコーターを用いて塗布した後、常温で２４時間乾燥させることにより、コーティング層を形成した。
硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の確認は、上記実施例１と同様の方法で行った。
得られたコーティング層の膜厚は、マイクロメーターを用いて測定した。膜厚は３０μｍであった。
次に、コーティング層を形成した銀板をＪＩＳ００４８：１９９９に準拠した硫化系ガス雰囲気となる試験槽に２４時間静置した。静置後、コーティング層表面の外観を目視により検査した。
その結果、硫化系ガス雰囲気への暴露後に銀板表面が褐色に変化していることが確認された。

実施例２
実施例１の銀板を、電極が反射板を兼用するようになされたＬＥＤを実装した電子基板の表面に変更した以外は、上記実施例１と同様に腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物を塗布してコーティング層を形成した。
実施例１と同じ硫化系ガス雰囲気への暴露前後で、ＬＥＤに通電して当該ＬＥＤを照射した時の輝度の違いを目視により検査した。
その結果、硫化系ガス雰囲気への暴露前後で、輝度の変化を確認することはできなかった。

比較例２
比較例１の銀板を、電極が反射板を兼用するようになされたＬＥＤを実装した電子基板の表面に変更した以外は、上記比較例１と同様にコーティング組成物を塗布してコーティング層を形成した。
比較例１と同じ硫化系ガス雰囲気への暴露前後で、ＬＥＤに通電して当該ＬＥＤを照射した時の輝度の違いを目視により検査した。
その結果、硫化系ガス雰囲気への暴露後に、輝度が低下していることが確認できた。実施例２で得られたＬＥＤと、比較例２で得られたＬＥＤとを横並びにして照射させても、比較例２で得られたＬＥＤの輝度の低下は明らかであった。

１ 耐蝕性電子基板
２ 電子部品
２ａ ＬＥＤ
２０ 導電性金属部分
２１ 電極
２１ａ 反射板
３ 基板本体
４ コーティング層

Claims (4)

1. 電子部品を構築した後の基板本体の表面全体または一部分にコーティング層を形成して、当該電子部品の電極を含む導電性金属部分を、前記コーティング層で被覆してなる耐蝕性電子基板であって、
   前記コーティング層は、硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となされたものであることを特徴とする耐蝕性電子基板。
2. 前記コーティング層がポリエステル樹脂および／またはポリアミド樹脂を含む請求項１に記載の耐蝕性電子基板。
3. 電極を兼用するＬＥＤの反射板の表面に前記コーティング層を形成した請求項１または２に記載の耐蝕性電子基板。
4. 請求項１または２に記載の耐蝕性電子基板の前記コーティング層を形成するためのコーティング組成物であって、
   前記コーティング層の硬化後の陽電子寿命消滅法による自由体積半径の測定値が０．２７ｎｍ以下（０は含まない）となる樹脂組成物と、その溶剤とを含むことを特徴とする腐蝕性ガス遮蔽用コーティング組成物。

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