JP4557620B2 - 複合基材及びそれを用いたプリント配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明のプリント配線基板用の複合基材の表面層は、親水性樹脂、架橋剤を必須とし、難燃性材料を含むことが好ましい。以下、本発明において用いられる(I)親水性樹脂、(II)架橋剤、および(III)難燃性材料(IV)その他の添加剤について、以下に詳細に説明する。
上記親水性樹脂は、親水基を有している。上記親水基としては、水との相互作用を有する官能基であれば特に限定されないが、例えば、水酸基(OH)、カルボキシル基(COOH)、スルホニル基(SO3H)などが挙げられる。また、このような親水基を有する親水性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、などが挙げられる。市販品としては、互応化学工業製のZ‐900シリーズ、または、高松油脂製のペストレジンAシリーズが挙げられる。
本発明において、架橋剤は、100℃未満では架橋反応が生じないで、上記印刷配線の乾燥温度(100〜180℃)で架橋を開始する特性を有するものである。架橋は、上記親水性樹脂の水酸基(OH基)基やカルボキシル基(COOH基)に生ずる。
本発明の複合基材の表面層に含有させることが好ましい難燃性付与剤としては、粒状赤燐、リン酸エステル等のリン系のもの、メラニン、尿素等の窒素含有物系のもの、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物系のものを単独または複数を組み合わせて用いる。これら難燃性付与剤は、配線印刷や乾燥後において、表面層表面に滲み出し(ブリード)しないものを用いる。粒状赤燐として燐化学工業社製「ノーバレッド」「ノーバエクセル」シリーズ、日本化学工業社製「ヒシガード」シリーズ、水酸化アルミニウムとして昭和電工社製「ハイジライト」シリーズ等の市販品が、親水性樹脂100重量部に対し、5〜30重量部程度用いられる。
本発明の複合基材の表面層には、層形成の塗布液の泡立ちを防止する消泡剤、塗布層の表面を平滑かつ均一厚さにするレベリング剤等を添加してもよい。
本発明の複合基材は、PET樹脂フィルム等の母材に、主要樹脂、架橋剤、難燃性付与剤及びその他の添加剤を、水または水系溶媒に溶解または分散させた塗布液を塗布し、低温乾燥して表面層を形成した複合基材を得る。この複合基材を用いると、水系の導電性インクを用いて、配線描画する印刷工程では、親水基を有する樹脂により、母材と表面層との間、及び、表面層と描画配線との間は密着する。次いで、描画配線を担持する複合基材を描画配線を乾燥する工程で、所定温度により溶媒を飛ばし金属粒子を焼結させることで配線を完成させると同時に、上記表面層を架橋させて複合基材表面を疎水化したプリント配線基板を得る。
(1)表面層用塗布液の調製
下記の成分を計量し、混合分散機(ディスパー)にて1000rpmで10分攪拌混合し、混合液を200メッシュでろ過して塗布液を調製した(下記の「部」は重量部を示す)。
(a)主要樹脂(互応化学工業製:ポリエステルZ‐901
親水基:水酸基、骨格中にリン成分含有) 100部
(b)溶媒:イオン交換水 100部
(c)架橋剤:オキシム系ブロックイソシアネート
(三田武田工業製:WB‐700) 15部
(d)その他の添加剤
レベリング剤:フッ素系界面活性剤(互応化学工業製:RY‐2) 0.1部
消泡剤:(ビックケミー社製:BYK−032) 0.1部
コロイダルシリカ分散液:(日産化学工業製:スノーテックスST−20) 3部
(2)表面層の形成
母材として市販のPETフィルム(厚み:75μm)を20cm角にカットし、容器に入れた上記塗布液に約4/5(16mm)まで浸せきし、引き上げ速度1.5mm/秒で引き上げ、100℃10分、オーブン中で乾燥し、母材フィルムの表裏両面に未架橋の表面層を設けた複合基材(以下、未架橋の基材と記す)を得た。
硝酸銀水溶液を分散剤と還元剤とが溶解した水溶液に滴下して得られる銀粒子含有液を洗浄し、粒子径10〜100μmの銀粒子を、純水65重量%及びプロパンジオール10重量%からなる混合溶媒に分散させ、5重量%の増粘剤を加え、銀粒子含有量が20重量%の銀コロイドからなる水系の導電性インクを調製した。
上記未架橋の表面層に設けた複合基材の片面に、市販のディスペンサー描画装置にて、上記水系の導電性インクからなる3cm幅のラインを描画し、140℃で10分加熱乾燥して導電性インク中の銀粒子を焼結し(焼結配線と記す)プリント配線基板を作製した。
上記、未架橋の表面層を設けた複合基材(未架橋の基材)及び描画した導電性インクを加熱乾燥して焼結し、架橋済み表面層を基材(架橋基材と記す)に対し、次の評価を行った。結果を表1及び表2に示す。
上記未架橋基材及び架橋基材の表面にイオン交換水の液滴をたらし、基材表面と液滴の接点でひいた液滴の接線と基材面とのなす角を、接触角計(協和化学社製)で測定し、その2倍を水接触角とした。
上記未架橋基材の表面に、描画装置を用いて水系の導電性インクでラインを描画した直後に、水系の導電性インクが収縮するかどうかを目視確認し、次の基準で濡れ性を評価した。
○:水系の導電性インクの収縮が認められない、または僅かで認識困難なレベル。
×:明らかに水系の導電性インクが弾かれ、収縮が明白。
上記架橋基材の表面をカッターナイフで4mm角の格子20個に分け、各格子に粘着テープを貼り付け剥離しはがれた格子の数により焼結配線の密着性を、次の基準で評価した。
○:剥がれた格子の数が0〜1個 ×:剥がれた格子の数が2〜20個
4)架橋基材の表面層厚さ
上記架橋基材の表面層の厚さをダイヤル式シックネスゲージ(最小目盛:0.001mm)にて測定した。
焼結配線部を目視およびビデオマイクロスコープ(500倍)にて割れの有無をチェックし、次の基準で評価した。
○:割れが認められない。 ×:割れが認められる。
6)難燃性
難燃性規格UL94に準じて、評価した。
JIS規格K7121「プラスチックの転移温度測定方法」に準じ、DSC曲線によりTeg(ガラス転移終了温度)を求めた。
上記架橋基材を、35℃、85%RHの湿度環境に1週間放置後、常温常湿下で、表面層がセロテープ(登録商標)を貼り、90℃剥離を行い、表面層が母材PETフィルムから剥がれてくるか否かを確認し、次の基準で評価した。
○:表面層の剥がれなし。 ×:表面層の剥がれが認められる。
9)湿度環境下でのスクリーン印刷適正
上記未架橋基材を、23℃、85%RHの常温湿度下に15〜20時間置いて調湿後、水系の導電性インクを用い、メッシュスクリーンによるスクリーン印刷を10回連続で行い、インクの弾きなく印刷できるか否かを確認し、次の基準でスクリーン印刷適正を評価した。
○:水系の導電性インクが弾かれず印刷できる。
×:水系の導電性インクが弾かれ印刷不可。
〔実施例2〕
主要樹脂として、骨格に難燃性成分を有しない樹脂(互応化学工業製:ポリエステルZ‐501、親水基:水酸基)を用いた以外、実施例1と同様にして塗布液調製、表面層形成、プリント配線基板の作製を行い、項目1)〜8)の評価を行った。結果を表1および表2に示す。
〔実施例3〕
主要樹脂として、親水/疎水成分を付加したエステル系ポリマー(高松油脂:ペストレジンA‐613D)を用い、ブロックイソシアネートを、オキシム系ブロックイソシアネート(三田武田工業製:WB‐820、HDI系)に変え、描画後の乾燥温度を160℃にした以外、実施例1と同様にして塗布液調製、表面層形成、プリント配線基板の作製を行い、項目1)〜8)の評価を行った。結果を表1および表2に示す。
〔比較例1〕
主要樹脂として、親水性基を有しないポリエステル樹脂(互応化学工業製:Z‐570)を用いた以外、実施例1と同様にして塗布液調製、表面層形成、プリント配線基板の作製を行い、項目1)〜8)の評価を行った。結果を表1および表2に示す。
〔比較例2〕
主要樹脂として、ガラス転移温度が50℃よりも低い(47℃)樹脂(互応化学工業製:ポリエステルZ‐446)を用い、ブロックイソシアネートを、オキシム系ブロックイソシアネート(三田武田工業製:WB‐820、HDI系)に変え、描画後の乾燥温度を160℃にした以外、実施例1と同様にして塗布液調製、表面層形成、プリント配線基板の作製を行い、項目1)〜8)の評価を行った。結果を表1および表2に示す。
〔比較例3〕
実施例1と同じ塗工液にて、母材PETフィルムの浸漬、引き上げ速度を2.5mm/secと遅くし、表面層の厚みを9μmにした以外、実施例1と同様にして塗布液調製、表面層形成、プリント配線基板の作製を行い、項目1)〜8)の評価を行った。結果を表1および表2に示す。
2 表面層
2’ 架橋表面層
3 印刷配線(導電性インク焼成)
100 プリント配線基板用の複合基材
200 プリント配線基板
Claims (3)
- 基材上に表面層を設け、該表面層上に水系導電性インクを描画し、加熱固化して配線回路を設けるプリント配線基板用の複合基材であって、上記表面層が、親水性基を有し、ガラス転移温度が50〜80℃であるポリエステル樹脂を主とし、100〜180℃で架橋開始するブロックイソシアネートを含む架橋性樹脂組成物にて層厚1〜5μmに形成され、架橋前に比して架橋後の水接触角が5°以上大きくなり、架橋後の水接触角が25〜70°であることを特徴とするプリント配線基板用の複合基材。
- 上記架橋性樹脂組成物が、難燃性付与剤を含むことを特徴とする請求項1に記載のプリント配線基板用の複合基材。
- 親水性基を有し、ガラス転移温度が50〜80℃であるポリエステル樹脂を主とし、100〜180℃で架橋開始するブロックイソシアネートを含む架橋性樹脂組成物を、水又は水系溶媒に溶解又は分散させた塗工液を調製し、基材に塗布し乾燥して未架橋の架橋性樹脂組成物からなる表面層を形成し、該表面層上に水系導電性インクで回路を描画し、水系導電性インクを加熱焼成すると同時に表面層を架橋させることを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
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