JP2022156107A - 防湿コート剤、防湿コート層、及び電子基板 - Google Patents

Abstract

【課題】防湿性を有する層を形成できる防湿コート剤を提供すること。【解決手段】電子基板に用いられる防湿コート剤であって、水酸基価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるポリウレタン樹脂（Ａ）、低分子ポリオール（Ｂ）、脂環骨格を有するポリイソシアネート（Ｃ）を含む防湿コート剤。【選択図】なし

Description

本発明は、防湿コート剤、防湿コート層、及び電子基板に関する。

電子部品は、通常、電子回路と、該電子回路を支える電子基板とを有する。このような電子基板には、水分による回路ショートを防ぐ目的で、防湿コート組成物（防湿コート剤）が塗布される（特許文献１）。また、電子基板の配線保護用の樹脂組成物として、ポリウレタン樹脂等の水酸基価を有する樹脂、ブロックイソシアネート等のポリイソシアネートを含む組成物が知られている（特許文献２，３）。

特開２０２０－１６９３０２号公報 特開２０１７－１８３４６５号公報 特開２０１８－９２９６５号公報

本発明は、上記のような従来技術とは異なる配合設計にて、防湿性を有する層を形成できる防湿コート剤を提供することを目的とする。

また、本発明は、前記防湿コート剤から形成される防湿コート層、及び防湿コート層を備える電子基板を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、電子基板に用いられる防湿コート剤であって、水酸基価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるポリウレタン樹脂（Ａ）、低分子ポリオール（Ｂ）、脂環骨格を有するポリイソシアネート（Ｃ）を含む防湿コート剤に関する。

また、本発明は、前記防湿コート剤から形成される防湿コート層に関する。

また、本発明は、前記防湿コート層を備える電子基板に関する。

本発明の防湿コート剤における効果の作用メカニズムの詳細は不明な部分があるが、以下のように推定される。ただし、本発明は、この作用メカニズムに限定されない。

本発明の防湿コート剤は、電子基板に用いられ、水酸基価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるポリウレタン樹脂（Ａ）、低分子ポリオール（Ｂ）、脂環骨格を有するポリイソシアネート（Ｃ）を含む。ポリウレタン樹脂（Ａ）は、水酸基価が一定以上であるため、ポリイソシアネート（Ｃ）と架橋反応できる。また、低分子ポリオール（Ｂ）は、硬化反応において塗膜凝集力が大きいため、本発明の防湿コート剤から得られる防湿コート層は、防湿性に加え基板を保護することができる。さらに、ポリイソシアネート（Ｃ）は、脂環骨格を有するため、防湿コート層の水蒸気透過率を低下させることができる。

本発明の防湿コート剤は、電子基板に用いられ、水酸基価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるポリウレタン樹脂（Ａ）、低分子ポリオール（Ｂ）、脂環骨格を有するポリイソシアネート（Ｃ）を含む。

＜ポリウレタン樹脂（Ａ）＞
前記ポリウレタン樹脂（Ａ）は、水酸基価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であれば、特に制限なく使用できるが、例えば、ジイソシアネート化合物とジオール化合物を反応させて得られたウレタンプレポリマーが挙げられる。前記ポリウレタン樹脂（Ａ）は、硬化時の架橋点を一定濃度確保する観点から、水酸基価が１２ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることが好ましく、１４ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることがより好ましく、そして、塗膜の物性を柔軟にする観点から、水酸基価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、４５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。前記ポリウレタン樹脂（Ａ）は、単独で用いてもよく２種類以上を併用してもよい。

前記ジイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４－トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物；イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート化合物；キシリレンジイソシアネート、α，α，α’，α’－テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トルイレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物等が挙げられる。前記ジイソシアネート化合物は、単独で用いてもよく２種類以上を併用してもよい。

前記ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等の低分子ジオール類；ポリエステルジオール化合物、ポリエーテルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物、ポリブタジエングリコール化合物等の高分子ジオール類が挙げられる。前記ジオール化合物は、単独で用いてもよく２種類以上を併用してもよい。

前記高分子ジオール化合物の数平均分子量は、良好な皮膜特性を有する防湿コート層が得られる観点から、３００以上が好ましく、５００以上がより好ましく、そして、ジイソシアネート化合物との反応性を高める観点から、１０，０００以下が好ましく、５，０００以下がより好ましい。

前記ジイソシアネート化合物とジオール化合物を反応させて得られるウレタンプレポリマーの製造において、ジイソシアネート化合物のＮＣＯとジオール化合物のＯＨのモル当量比（ジイソシアネート化合物のＮＣＯのモル当量／ジオール化合物のＯＨのモル当量）は、０．５～１程度で反応させることが好ましく、０．６～０．９程度で反応させることがより好ましい。

前記ポリウレタン樹脂（Ａ）の含有量は、塗膜の柔軟性の観点から、防湿コート剤中、５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましく、そして、防湿性を確保する観点から、防湿コート剤中、３０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以下であることがより好ましい。

＜低分子ポリオール（Ｂ）＞
本発明の低分子ポリオール（Ｂ）は、１分子中に少なくとも２つ以上の水酸基を有する化合物である。上記の「低分子」は、所謂、高分子を含まないことを意味するものであり、特に分子量が限定されるものではないが、例えば、前記低分子ポリオール（Ｂ）の分子量は、６０以上であることが好ましく、１５０以上であることがより好ましく、そして、防湿性の観点から、５００以下であることが好ましく、３００以下であることがより好ましい。前記低分子ポリオール（Ｂ）は、単独で用いてもよく２種類以上を併用してもよい。

前記低分子ポリオール（Ｂ）としては、例えば、エタンジオール、１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、メチルプロパンジオール、トリシクロデカンジメタノール、２，２，４－トリメチル－１，３－ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ブチルエチルプロパンジオール等のジオール；グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ポリカプロラクトントリオール、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ポリカプロラクトンテトラオール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール等の３官能以上のポリオール等が挙げられる。これらの中でも、貯蔵時の増粘を防止する観点から、ジオールが好ましい。

前記低分子ポリオール（Ｂ）の含有量は、防湿性付与の観点から、防湿コート剤中、１質量％以上であることが好ましく、３質量％以上であることがより好ましく、そして、塗膜の割れを防止する観点から、防湿コート剤中、１２質量％以下であることが好ましく、９質量％以下であることがより好ましい。

＜ポリイソシアネート（Ｃ）＞
本発明のポリイソシアネート（Ｃ）は、１分子中に少なくとも２つ以上のイソシアネート基を有する化合物であり、脂環骨格を有すれば、特に制限なく使用できるが、脂環骨格を有するジイソシアネート及び／又はこの誘導体が好ましい。前記脂環骨格を有するポリイソシアネート（Ｃ）は、単独で用いてもよく２種類以上を併用してもよい。なお、イソシアネート基はブロック剤等で保護されていてもよい。イソシアネート基のブロック剤としては、公知のイソシアネート基ブロック剤を用いることができ、例えば、オキシム系、ピラゾール系、アルコール系、フェノール系、メルカプタン系、酸アミド系、活性メチレン系、イミド系、尿素系、カルバミン酸、アミン系、イミン系化合物などが挙げられ、これらの中でも解離温度が比較的低いピラゾール系、活性メチレン系化合物が好ましい。

前記脂環骨格を有するジイソシアネートとしては、例えば、ジシクロヘキシルメタン４，４‘－ジイソシアナート、イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。また、前記誘導体としては、例えば、上記の脂環骨格を有するジイソシアネートを出発原料として合成されたもので、ビウレット体、トリメチロールプロパンとのアダクト体、イソシアヌレート体、アロファネート体等が挙げられる。これらの中でも、防湿性付与の観点から、イソシアヌレート体が好ましい。

前記ポリイソシアネート（Ｃ）の含有量は、防湿性付与の観点から、防湿コート剤中、２５質量％以上であることが好ましく、３０質量％以上であることがより好ましく、そして、塗膜の割れ防止の観点から、防湿コート剤中、５５質量％以下であることが好ましく、５０質量％以下であることがより好ましい。

前記ポリウレタン樹脂（Ａ）の割合は、前記（Ａ）～（Ｃ）成分の合計において、塗膜の柔軟性の観点から、１０質量％以上であることが好ましく、１５質量％以上であることがより好ましく、そして、防湿性を確保する観点から、５０質量％以下であることが好ましく、４０質量％以下であることがより好ましい。

前記低分子ポリオール（Ｂ）の割合は、前記（Ａ）～（Ｃ）成分の合計において、防湿性付与の観点から、５質量％以上であることが好ましく、６質量％以上であることがより好ましく、そして、塗膜の割れを防止するする観点から、１５質量％以下であることが好ましく、１３質量％以下であることがより好ましい。

前記ポリイソシアネート（Ｃ）の割合は、前記（Ａ）～（Ｃ）成分の合計において、防湿性付与の観点から、４０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましく、そして、塗膜の割れ防止の観点から、８０質量％以下であることが好ましく、７５質量％以下であることがより好ましい。

前記ポリイソシアネート（Ｃ）のＮＣＯと、前記ポリウレタン樹脂（Ａ）及び前記低分子ポリオール（Ｂ）の合計のＯＨのモル当量比（（Ｃ）成分のＮＣＯのモル当量／（Ａ）＋（Ｂ）のＯＨのモル当量）は、防湿性付与の観点から、０．７以上１．２以下であることが好ましく、０．９以上１．１以下であることがより好ましい。

＜有機溶剤＞
本発明の防湿コート剤は、上記の各成分（材料）を溶解あるいは分散させる観点から、有機溶剤を含むことが好ましい。前記有機溶剤としては、例えば、ケトン系有機溶剤（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）、エステル系有機溶剤（酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ－プロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸イソブチル等）、脂肪族炭化水素系有機溶剤（ｎ－ヘキサン、ｎ－ヘプタン、ｎ－オクタン等）、芳香族炭化水素系有機溶剤（トルエン、キシレン等）、脂環族炭化水素系有機溶剤（シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタン等）、アルコール系有機溶剤（メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等）、ジオール化合物とその誘導体（エチレングリコール、プロピレングリコール等）等が挙げられる。有機溶剤は、単独で用いてもよく２種類以上を併用してもよい。

＜添加剤＞
本発明の防湿コート剤には、上記の各成分のほか、目的に応じて公知の界面活性剤、消泡剤、難燃剤、蛍光増白剤等の添加剤を用いてもよい。

＜防湿コート剤の製造＞
前記防湿コート剤の製造方法は、特に限定されず、例えば、上記の成分を、ディスパー等で撹拌混合することにより製造できる。

＜防湿コート層＞
本発明の防湿コート層は、前記防湿コート剤から形成される。前記防湿コート層は、通常、電子基板等の支持体に塗布した後、加熱硬化することで形成できる。塗布方法は、公知の方法が適用でき、例えば、ディップコート法、スプレーコート法等が挙げられる。加熱条件としては、例えば、８０～１２０℃で、３０～６０分が例示できる。

＜電子基板＞
本発明の電子基板は、前記防湿コート層を備える。前記電子基板としては、例えば、プリント配線基板等が挙げられる。

以下に本発明を実施例等によって説明するが、本発明はこれらのみに限定されない。

＜ポリウレタン（Ａ）の製造＞
＜製造例１＞
撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、ジオール化合物として、ポリカーボネートジオール（東ソー製、商品名：「ニッポラン９６５」、分子量：１，０００）９７．０質量部、１，３－プロパンジオール３．０質量部、有機溶媒として酢酸ブチル１７．６質量部を仕込み、窒素気流下にて攪拌しながら６０℃に昇温した。次いで、内部を６０℃に保ちながら、ジイソシアネート化合物として、水添キシリレンジイソシアネート１８．２質量部を１５分かけて滴下した。滴下終了後、８５℃まで昇温させＦＴ－ＩＲスペクトル測定でイソシアネート基の消失するまで４時間攪拌した。次いで、酢酸ブチルを２１．８質量部加え、ポリウレタン樹脂（Ａ）を７５質量％含有する溶液を製造した。なお、上記のジイソシアネート化合物のＮＣＯとジオール化合物のＯＨのモル当量比（ジイソシアネート化合物のＮＣＯのモル当量／ジオール化合物のＯＨのモル当量）は、０．７であり、得られたポリウレタン樹脂（Ａ）の理論水酸基価は４０．５ｍｇＫＯＨ／ｇであった。

＜製造例２＞
水添キシリレンジイソシアネート１８．２質量部の替わりに、キシリレンジイソシアネート１７．９質量部を用いたこと以外は、製造例１と同様の操作にて、ポリウレタン樹脂（Ａ）を７５質量％含有する溶液を製造した。なお、上記のジイソシアネート化合物のＮＣＯとジオール化合物のＯＨのモル当量比（ジイソシアネート化合物のＮＣＯのモル当量／ジオール化合物のＯＨのモル当量）は、０．７であり、得られたポリウレタン樹脂（Ａ）の理論水酸基価は４０．７ｍｇＫＯＨ／ｇであった。

＜実施例１－７、比較例１－２＞
＜防湿コート剤の製造＞
表１の組成になるように、各成分を混合、攪拌して、各実施例及び比較例の防湿コート剤を製造した。

得られた各実施例及び比較例の防湿コート剤を用い、以下の評価を行った。結果を表１に示す。

＜防湿性の評価＞
防湿性の評価は、防湿コート剤をメアバーにて、乾燥塗膜厚みが３０μｍとなるように、フタムラ製プレーンセロファン（２０μｍ）に印刷後、２５℃で１５分予備乾燥させた後、１２０℃２時間加熱硬化させ、カップ法にて４０℃９０％Ｒ．Ｈ．２４時間の条件で測定した。値はセロファンのバリア値（ＷＶＴＲ）を７５０ｇ／２５μｍとして実測値から１００μｍ当たりの換算値で評価した。５０（ｇ／ｍ^２・ｄａｙ）以下を合格基準とした。

＜塗装性の評価＞
塗膜の状態を目視で観察し、下記評価基準に従って評価した。
〇：はじきがない。
△：若干はじきがみられる。
×：はじきが多く見られる。

表１中、タケネート Ｂ－８２０ＮＰは、１，３－ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサンのトリメチロールプロパンアダクト体のブロックイソシアネート（三井化学製、商品名：「タケネート Ｂ－８２０ＮＰ」、ブロック剤：ジメチルピラゾール、固形分：６０質量％）；
デュラネート ＳＢＮ－７０Ｄは、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体ブロックイソシアネート（旭化成ケミカルズ製、商品名：「デュラネート ＳＢＮ－７０Ｄ」、ブロック剤：ジメチルピラゾール、固形分：７０質量％）；
ＤＯＷＳＩＬ５７は、シリコーン系界面活性剤（東レ・ダウコーニング製、商品名：「ＤＯＷＳＩＬ５７」）；を示す。
なお、比較例２は硬化が不十分であったため、評価出来なかった。

Claims (4)

1. 電子基板に用いられる防湿コート剤であって、
   水酸基価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であるポリウレタン樹脂（Ａ）、低分子ポリオール（Ｂ）、脂環骨格を有するポリイソシアネート（Ｃ）を含むことを特徴とする防湿コート剤。
2. 前記脂環骨格を有するポリイソシアネート（Ｃ）の割合が、前記（Ａ）～（Ｃ）成分の合計において、４０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の防湿コート剤。
3. 請求項１又は２に記載の防湿コート剤から形成されることを特徴とする防湿コート層。
4. 請求項３に記載の防湿コート層を備えることを特徴とする電子基板。