JP2707537B2 - 電子回路基板用絶縁被覆層およびその形成方法 - Google Patents

電子回路基板用絶縁被覆層およびその形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は素子実装電子回路基板の絶縁被覆層に関する
もので、さらに詳細にはこの被覆層の防湿、防水特性の
向上に関するものである。 〔従来の技術〕 電子制御装置用の制御回路基板は、電気素子を実装し
た後、基板表面への結露等により着水し、短絡がおこる
ことを防止するために防湿絶縁被覆層を施す必要があ
る。特に自動車の各種電子制御装置においては、自動車
が屋外の厳しい環境下で使用されるためこのような必要
性がとりわけ高い。このような被覆層として従来は、ア
クリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用い、
ディッピング法(浸漬法)、あるいはスプレー法等によ
り塗布し形成させる方法が行われていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら従来の被覆層にあっては、用いられる樹
脂は、その撥水性の指標となる特性としての臨界表面張
力がかなり大きいものであっても、ある程度の撥水性は
有するものの水滴の付着を許さない程の高い撥水性を期
待することはできなかった。その原因について本発明者
らは鋭意実験観察を重ねた結果、第4図に示すように平
滑な被覆層5′表面では、水滴6に対してどうしても接
触面積が大きくなることが避けられず、十分な撥水性を
達成できないことが明らかとなった。以上の背景に鑑み
て、本発明は撥水特性が優れた新規な構造を有する被覆
層を備えた電子回路基板を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで本発明は、上記目的を達成するために、電気素
子が組付けられた電子回路基板表面に形成され、表面粗
さHMAX0.5〜50μmで、かつひとつひとつの凹凸形状の
ピッチ間隔が0.1〜50μmに形成された梨地状表面であ
り、かつパーフルオロアルキルアクリル共重合体樹脂よ
りなる電子回路基板用絶縁被覆層を形成するという技術
的手段を採用するものである。 〔作用〕 上記手段によれば、微細な凹凸表面を形成した被覆層
表面に結露水が付着しても、この水滴と被覆層表面との
接触面積はきわめて小さいために、水滴と素子との接触
は十分さえぎられるとともに、さらにこの水滴は被覆層
表面にごく弱い力で付着しているにすぎず、わずかな傾
きや振動で容易に落下除去され、高い撥水効果を発揮す
る。 〔実施例〕 以下本発明をその具体的実施例とともに詳細に説明す
る。第2図は各種電気素子3を実装した電子回路基板1
を表わす斜視図で、2はガラスクロス、マット、不織
布、紙等の基材にフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
エステル樹脂等を含浸させ積層形成した基板(セラミッ
ク基板でもよい)で、その片面または両面に銅箔を接着
して形成されている。そしてこの基板2に設けられた穴
に電気素子3のリード線をハンダ付けすることにより組
付けられ、コネクタ4により電気的接続が行われる。 第3図はこの電子回路基板の要部拡大図で、この基板
上の素子3や、基板表面は全面にわたって本発明の絶縁
被覆層5が形成されている。この被覆層はパーフルオロ
アルキルアクリル共重合体樹脂よりなり、第1図の拡大
断面図に示すようにその表面は微細な凹凸を有する梨値
状粗面あるいはスリガラス状粗面を形成しており、具体
的には面粗さはHMAX(最大高さ)で表して50μm程度
で、ひとつひとつの凹凸部の間隔(ピッチ)が0.1〜50
μmの範囲の粗面である。そして、この被覆層の凹凸部
を除く下地部の平均厚さは約1μm程度である。 次に、この絶縁被覆層5の形成方法について説明す
る。パーフルオロアルキルアクリル共重合体樹脂は、パ
ーフルオロアルキルアクリルモノマー(側鎖がすべてF
置換されたアルキル基を有するアクリル酸、メタクリル
酸、アクリロニトリルの各誘導体)を70〜99wt%、その
他のモノマーとしてアクリルモノマー(アクリル酸また
はメタクリル酸またはアクリロニトリルおよびそれらの
誘導体、あるいはそれらの混合物を1〜30wt%の範囲で
共重合させたもので、この樹脂をフレオン系溶剤として
のフレオン113に0.1〜15wt%となるように溶解させた溶
液を調整した。 次にこの溶液を公知のエアースプレー法(高圧空気流
によりエアロゾル化し吹付け塗装する方法)により塗布
した。このとき溶剤であるフレオン−113(Cl2FC-CCl
F2)は沸点が47.6℃と室温に近いために、速乾性であ
り、基板からある程度離れた距離からスプレーを行なう
ことにより付着したエアロゾルが再び基板表面で結合し
て液状層となる前に、溶剤の蒸発によって乾燥固化する
ために、表面に前述したような梨地状表面を形成し、白
色のスリガラス状を呈する。この距離は、吹付け量や溶
液の濃度にも依存するが通常20〜50cm程度が好適であ
る。 次に上記の方法により形成させた絶縁被覆層を有する
本発明の電子回路基板の撥水特性について従来の方法に
よる比較例と比較して耐結露テストを実施した結果を第
1表に示す。ここで比較例1はアクリル樹脂をキシレン
に溶解させた溶液に試験用電子回路基板をディップした
もの、比較例2はアクリル樹脂のかわりにシリコーン樹
脂を用いたもの、比較例3はパーフロロアルキルアクリ
ル共重合体樹脂をフレオン−113に溶解させた溶液に基
板をディップして被覆層形成を行ったものである。本発
明の実施例では第1表の傾斜角度の欄のデータに示すよ
うに直径1mm程度の水滴を基板上にのせても、基板を最
大30°まで傾ければ、水滴は基板上を移動し始め、やが
て滑落し、取り除かれてしまう。それに対して同じ材料
を用いた比較例3においては、ディッピング法により形
成させているため被覆層表面が梨地状になっておらず平
滑面であるので30°以上60°以下の角度まで傾けること
により水滴が移動し始める。さらに従来の樹脂を用いた
ものではシリコーン樹脂で60〜90°、アクリル樹脂に至
っては90°以上傾ける必要があり本発明の被覆層の撥水
特性が優れていることが明確に示された。 次に樹脂材料自体の持つ撥水特性を論ずると一般に撥
水性は、その樹脂素材自身の持つ臨界表面張力(表面エ
ネルギー)に大きく存在する。従来のものでもシリコー
ン樹脂等はかなり大きな臨界表面張力を有するが、本発
明のパーフロロアルキルアクリル共重合体樹脂では、そ
の高分子側鎖に−Cn2n+1基(代表的には−CF3基)を
有するので、そのフッ素原子の効果によりアルキル基−
n2n+1(代表的には−CH3基)を有するものよりも臨
界表面エネルギーが非常に大きくなり、強い撥水性を示
す。また同様にフッ素原子を含む樹脂としてはテフロン
(Du Pont社商品名)が広く知られているがテフロンは
溶解させるべき適当な溶剤がまだ見つかっておらず、ま
た他の素材との密着性が弱いために被覆層としては用い
られない。上記パーフルオロアルキルアクリル共重合体
の撥水性が高いことは、第1表の比較例3と比較例1お
よび2との比較より明白となる。しかしながら、比較例
3のものでは、被覆層5′表面が平滑であり、第4図に
示すように水滴6と被覆層5′の接触面積が大きくな
る。これに対して第1図に示すような梨地状粗面を形成
した被覆層5では、凸形状部の先端部のみで接触し接触
面積が小さくなるために、水滴6はきわめて滑り易い状
態になっており、ごくわずか傾けただけで滑落する。 次に本発明の実施例の被覆層を形成した試験用電子回
路と従来の比較例1のものとを種々の角度で取付け、−
30℃で30分間放置した後、+25℃95%RHに雰囲気を変化
させ10分間コンピュータへ通電させるというモードを1
サイクルとして撥水性に対するコンピュータ作動の影響
を調べたのが第2表である。表中×印は異常モードが発
生した時までの繰り返しサイクル数を示す。表より明ら
かな如く、基板の傾斜角が大きくなるほど従来のもので
も異常発生は遅くなっているが、本発明の実施例のもの
では傾斜角が10°でも30サイクル以上まで正常であり、
明らかにコンピュータの作動特性に良好な結果を与えて
いる。 次にパーフルオロアルキルアクリル共重合体樹脂の濃
度を変化させた溶液を多水準用意し、スプレー法により
被覆層を形成させた基板の外観特性と絶縁性試験の結果
を第3表に示す。樹脂が0.1wt%以下のときは、被覆層
が非常に薄く、また表面がほとんど平滑になってしまう
ので撥水性不良となり、第2表に示すと同様の電子回路
の作動異常に基づく絶縁性試験でもすぐリークした。そ
して0.1wt%から15wt%まではスリガラス状の粗面が形
成され絶縁性試験でも30サイクル以上の良好な結果が得
られるが、2wt%、5wt%が最も良好となった。なおこの
範囲でスリガラス状粗面の凹凸は濃度が高くなるほど密
となる傾向があった。濃度が18wt%以上では被覆層中に
気泡が発生し、また凹凸がきわめて大きくなって外観不
良となった。以上の結果よりスプレー溶液中のパーフル
オロアルキルアクリル共重合体の濃度は0.1〜15wt%の
範囲が適当であり、さらに好ましくは2〜5wt%である
といえる。また第4表は、被覆層の厚さに対する撥水性と絶縁性を
定性的に調べたもので、撥水特性から0.5μm以上が適
切であり、一方上限はあまり厚くなると膜内の内部応力
が多くなり、ヒートショックにより素子と樹脂の熱収縮
の差によるハンダハガレや、マイクロクラックの発生に
よる絶縁性低下等の不良を招く恐れがあり500μm程度
が適当であり、高価なパーフルオロアルキルアクリル共
重合の経済性を考慮すると10〜20μ程度が最も適当であ
る。ここで撥水特性は傾斜角で直径1mm程度の水滴をは
じき落とすことができるか否かで試験し、絶縁性試験は
第2表、第3表で行った方法と同様である。ここで被覆
層の厚さとは凹凸部を除く正味の被覆層部分のみの厚さ
というものとする。 次に、上記実施例においてパーフルオロアルキルアク
リル共重合体はパーフルオロアルキルアクリルモノマー
とアクリルモノマーの共重合体であったが、共重合させ
るべきモノマーはアクリルモノマーのみならず酢酸ビニ
ル、塩化ビニル、スチレン等の他のモノマーであっても
よい。またスプレー法はエアースプレーの他にエアーレ
ススプレーであってもよい。また本発明におけるパーフ
ルオロアルキルアクリル共重合体を溶解させる低沸点溶
剤はフレオン113の他に、このフレオン113にフレオン11
2あるいはメタキシレンパーフロライド(C64(CF3
2)を適度の割合で混入させることにより沸点を調整し
たのであってもよいし、その他の上記樹脂を溶解させ、
沸点が80℃以下の揮発性溶媒が有効に利用できる。 本発明における被覆層の形成方法は、従来の一液タイ
プ、二液タイプの熱硬化性樹脂を用いた場合のように加
熱硬化時間や、加熱炉を必要とせず、またポットライフ
の問題もないためきわめて生産性、生産コスト両面で有
利であり、さらにスプレー法により均一に薄く形成させ
ることができるため、厚い被覆層を施すことによる層内
部の応力の発生を防止でき電子回路に与える熱収縮の差
による悪影響も防止できる。またテフロン等とは異なっ
て他の素材に対しても密着性がすぐれており、コーティ
ング材として好適である。 〔発明の効果〕 以上詳述した如く本発明は微細な凹凸表面を有する絶
縁被覆層で覆ったことにより、極めて高い撥水性を発揮
し、電子回路基板上への結露による回路の誤作動を防止
でき耐久性にすぐれた電子回路基板が提供できるという
実用的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の絶縁被覆層5の形状を示す拡大断面
図、第2図はこの絶縁被覆層5を施した電子回路基板全
体の形状を示す斜視図、第3図はその部分拡大図、第4
図は従来の絶縁被覆層5′の形状を示す拡大図である。 2……基板,5……絶縁被覆層。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.電気素子が組付けられた電子回路基板表面に形成さ
    れ、表面粗さHMAX0.5〜50μmで、かつひとつひとつの
    凹凸形状のピッチ間隔が0.1〜50μmに形成された梨地
    状表面であり、かつパーフルオロアルキルアクリル共重
    合体樹脂よりなることを特徴とする電子回路基板用絶縁
    被覆層。 2.前記絶縁被覆層の厚みは、0.1〜500μmであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子回路基板
    用絶縁被覆層。 3.溶剤によりパーフルオロアルキルアクリル系共重合
    体樹脂の0.1〜15wt%が溶解された溶液を、スプレーに
    より電気素子が組付けられた電子回路基板表面に塗布す
    ることにより、該基板表面に表面粗さHMAX0.5〜50μm
    で、かつひとつひとつの凹凸形状のピッチ間隔が0.1〜5
    0μmに形成された梨地状表面を有するパーフルオロア
    ルキルアクリル共重合体被覆層を形成させることを特徴
    とする電子回路基板用絶縁被覆層の形成方法。
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