JPH10316938A

JPH10316938A - プリント配線板用保護組成物及びその塗布方法

Info

Publication number: JPH10316938A
Application number: JP14297197A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Ito; 利秀伊藤; Takashi Maruta; 隆志丸田; Takao Ono; 隆生大野; Shinichi Akaike; 信一赤池
Original assignee: Tamura Kaken Corp; NEC Toppan Circuit Solutions Toyama Inc
Current assignee: Tamura Kaken Corp; NEC Toppan Circuit Solutions Toyama Inc
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】プリント配線板の銅箔ランドがリフローはんだ
付時に高温に曝されてもその酸化を防止する保護機能を
損なわず、ロールコータによる塗布時に静電気の発生及
び蓄積し難い保護組成物及びその塗布方法を提供するこ
と。【構成】酸化防止剤を含有する組成物であり、液の比抵
抗が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ未満であるプリント配線板用保
護組成物。その保護組成物をロールの回転数が１０回／
分より小さくないロールコータにより相対湿度７０％よ
り大きくない雰囲気下で塗布する塗布方法。【効果】上記目的を達成する効果を奏し、高密度配線の
プリント配線板の回路のほこりによるショートもなく、
火災の危険もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板のはん
だ付前の銅箔ランドの酸化を防止する保護組成物及びそ
の使用方法である塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板は、その回路パターンの
銅箔ランドに抵抗体、コンデンサ等の電子部品をはんだ
付により搭載するためのものである。このプリント配線
板に電子部品をはんだ付するには、高密度実装が可能な
表面実装技術の急速な進歩に対応して高密度に電子部品
のはんだ付を行う、いわゆるマイクロソルダリングの技
術において、生産性を向上させるためにはんだ付不良率
を可及的に少なくすることが求められている。はんだ付
不良率を少なくするためには、プリント配線板作成の際
のエッチングによる回路パターンの形成、プリント配線
板に対するはんだ付時のフラックスの塗布、そしてはん
だ付を行う等の各工程において、その最適状態が検討さ
れなければならない。プリント配線板に対するはんだ付
方法としては、例えばリフローはんだ付方法は、ソルダ
ーペーストをはんだ付部に供給し加熱してはんだ粉末を
溶融させることによりはんだ付を行うものであり、その
溶融時間を速めるために加熱温度を高くかつ加熱時間を
短くするというように加熱処理条件が益々複雑かつ厳し
いものになってきており、これに応える対策が必要とさ
れる。一方、上記回路パターン形成後フラックス塗布ま
での間に銅箔ランドが酸化されないようにすることも重
要な対策の一つであり、プリント配線板の回路パターン
形成後、その銅箔ランド表面に発生の避けられない銅の
酸化膜を除去する、いわゆるソフトエッチング処理を行
ない、さらにはんだ付処理を行うまでに長い時間経過す
る場合にはプリフラックスを塗布し、酸化防止膜を設け
ることが行われている。ところが、このようにしても、
上記の最近のリフローはんだ付を行うときのように高温
度にそのプリフラックス膜が曝されることになると、そ
の膜の耐酸化性が十分ではなく、はんだ付不良を起こす
ことがある。

【０００３】また、従来のプリフラックス等のプリント
配線板用保護組成物は、液の比抵抗が大きい有機溶剤が
含有されていてその組成物の液の比抵抗が大きく、絶縁
性が大きいため、その組成物をプリント配線板に塗布す
るときにロールコータによる自動塗布装置を使用する
と、ロールコータはその組成物に浸漬した回転ロール
（漬けロール）に別の逆回転のロールを接触させること
により漬けロール上に付着した液を絞り込んで一定の液
膜を形成し、これをプリント配線板に転写するものであ
るので、そのロール同志の液膜を介した摩擦により静電
気が発生し易く、しかもその静電気は転写されずにロー
ルに残っている液膜に蓄積し易い。このような静電気の
発生及び蓄積は、プリント配線板に対するその液膜の転
写時に雰囲気中のほこり等を付着し易くし、その転写膜
の酸化防止膜としての保護機能を害したり、高密度の回
路パターンをショートさせたり、あるいははんだ付時に
はんだ付不良を起こさせる原因となるのみならず、スパ
ークを起こすことにより引火性をもつ有機溶剤へ着火し
易く、特にその着火は火災を起こす危険性があり重大な
問題となる。この静電気はロールの回転数を多くするほ
どその摩擦が大きくなるので発生及び蓄積し易く、ま
た、周囲の雰囲気の湿度が低いほど発生及び蓄積し易い
が、最近では生産性を向上させる点からロールの回転数
は大きくなり、周囲の雰囲気も高密度の回路パターンの
銅箔の錆を防止する点から湿度が低くなるように乾燥状
態に置かれることが多いので、静電気が発生し易くなっ
ており、特に高密度回路パターンはそのショートが起こ
らないように僅かなほこりも嫌うため、そのより良い対
策が求められている。

【０００４】本発明の第１の目的は、プリント配線板の
回路パターンの銅箔ランドがリフローはんだ付時に高温
に曝されてもその保護機能を損なわないプリント配線板
用保護組成物を提供することにある。本発明の第２の目
的は、乾燥雰囲気中で高速のロールコータによる塗布を
行なっても静電気が発生及び蓄積し難いプリント配線板
用保護組成物の塗布方法を提供することにある。本発明
の第３の目的は、静電気によるほこりの付着を抑制で
き、スパークによる着火やこれによる火災の危険の少な
いプリント配線板用保護組成物の塗布方法を提供するこ
とにある。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するために、
（１）、高温加熱によりリフローはんだ付されるプリン
ト配線板の金属面に被覆可能な組成物であって、ロジン
エステル系樹脂、ロジン誘導体、石油樹脂、テルペン系
樹脂の少なくとも１種からなる軟化点が１００℃より高
く１３０℃以下の熱可塑性樹脂を５〜４０重量％、酸化
防止剤を０．０５〜４０重量％及び溶剤を含有し、該組
成物の液の比抵抗が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ未満であるプリ
ント配線板用保護組成物を提供するものである。また、
本発明は、（２）、溶剤としてエステル系溶剤及びアル
コール系溶剤の少なくとも１種を含有し、芳香族系溶剤
を含有しない上記（１）のプリント配線板用保護組成
物、（３）、請求項１に記載のプリント配線板用保護組
成物をロールの回転数が１０回／分より小さくないロー
ルコータにより相対湿度が７０％より大きくない雰囲気
下でプリント配線板に塗布するプリント配線板用保護組
成物の塗布方法を提供するものである。上記（３）にお
いて、「プリント配線板」を「配線密度が３本／０．１
インチより大きい高密度実装プリント配線板」としても
よい。なお、ロールの回転数、相対湿度、配線密度はこ
れらの少なくとも１つの限定を行った場合でもよい。

【０００６】本発明の保護組成物は、ソフトエッチング
処理をされた金属面に適用されることが好ましいが、回
路パターン形成のためのエッチング処理後の金属処理面
その他に対して適用することができる。すなわち、回路
パターンを形成したプリント配線板は、その回路パター
ンの銅箔ランドが空気に曝されることにより酸化するの
で、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、あるいは
硫酸と過酸化水素の混合物等の水溶液に浸漬されて、そ
の酸化物からなる錆を除去する、ソフトエッチング処理
を施されるが、その処理の後に本発明の保護組成物をプ
リント配線板の少なくとも銅箔ランドに塗布し、保護膜
を形成することが好ましい。

【０００７】本発明の保護組成物は、熱可塑性樹脂を含
有するが、これにはロジンエステル系樹脂、ロジン誘導
体、石油樹脂、テルペン系樹脂等が挙げられ、これらの
少なくとも１種が用いられる。これらの樹脂の軟化点
（環球法による）としては、１００℃より高く１３０℃
以下のものを用いる。１００℃以下であると例えば２２
０℃の高温のリフローはんだ付を行うときに樹脂の溶融
物が流れて被覆していた金属面を露出することがあり、
１３０℃より高いと溶融はんだにより容易には押し退け
られ難くなり、溶融はんだの金属面との接触を抑制す
る。この樹脂の具体例としては、ハーキュリス社製フオ
ーラル８５、安原油脂社製ＹＳポリスター、日本石油化
学社製ネオポリマー等が挙げられる。

【０００８】上記熱可塑製樹脂に酸化防止剤を併用す
る。この酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系
化合物、ヒドラジン系化合物等が挙げられ、具体的には
チバガイギー社製イルガノックスが挙げられる。本発明
の保護組成物にはポリアミン、アミンの有機酸塩又は無
機酸塩を必要に応じて併用することもできる。ポリアミ
ンとしてはエチレンジアミンが挙げられ、アミンとして
はシクロヘキシルアミンが挙げられる。その他の添加剤
を加えてもよい。

【０００９】本発明の保護組成物には、上記の各成分の
ほかに、有機溶剤が用いられるが、この溶剤にはアルコ
ール系溶剤及びエステル系溶剤の少なくとも１種、すな
わちアルコール系溶剤、エステル系溶剤又は両者の混合
溶剤を含有し、芳香族系溶剤は含有しない。このように
すると、アルコール系溶剤、エステル系溶剤、芳香族系
溶剤のそれぞれの代表的なものの液の比抵抗を調べれば
分かるように、アルコール系溶剤の例えばＩＰＡ（イソ
プロピルアルコール）は２×１０⁶（Ω・ｃｍ）、エス
テル系溶剤の例えば酢酸エチルは１×１０⁹（Ω・ｃ
ｍ）であり、芳香族系溶剤のトルエンが７×１０¹³
（Ω・ｃｍ）、キシレンが１×１０¹⁵ （Ω・ｃｍ）以
上であるのに比べて、液の比抵抗が小さく、ＩＰＡや酢
酸エチルのような溶剤を含有する本発明の保護組成物
は、これらの代わりにトルエンやキシレンを含有する同
様の組成物に比べて、その液の比抵抗を小さくすること
ができ、それだけロールコータのロール上の液膜の比抵
抗を小さくできるので、そのロールの摩擦による静電気
の発生及び蓄積を低減できる。その他のアルコール系溶
剤、エステル系溶剤についても同様の傾向がある。特
に、ロールコータのロールの回転数が１０〜５０回／分
のような高速回転の場合、また、ロールコータの雰囲気
の相対湿度が７０％より大きくなく、すなわち７０％を
越えないような乾燥状態の場合でも静電気の発生及び蓄
積を生じないようにすることができる。このような高速
回転でなく、乾燥状態も湿度が高い条件では、従来のプ
リフラックス等の保護組成物をロールコータで塗布する
場合にも静電気の発生及び蓄積を少なくし、上記した障
害が起こらないようにすることができることがあるの
で、本発明の保護組成物は上記の高速回転、乾燥状態の
いずれか一方又は両方の条件のもとにおいて、そのより
良い効果を発揮することができる。

【００１０】静電気の発生及び蓄積のし難さの点からは
液の比抵抗の小さい上記溶剤を選択することが好ましい
が、一方、着火やこれによる火災を起こさないようにす
る点からは、静電気を発生し難くすることとともに引火
性等の着火性が少ないアルコール系溶剤、エステル系溶
剤を選択することが好ましいが、その引火点が必ずしも
高くない場合でも上記したように液の比抵抗が低い場合
には静電気が発生し難く、その静電気の発生と引火性等
の相互関係によって結果的に火災が起こり難くなるよう
に具体的溶剤を選択することができる。また、溶剤はそ
のほかに、保護組成物の塗布工程においてその乾燥性を
確保する点、樹脂の溶解性、その溶液粘度等の観点から
も選択される必要があり、これらを考慮に入れて具体的
に選択されるが、その場合に単独のアルコール系溶剤、
エステル系溶剤を使用しても良いが、それぞれ複数ある
いは両者の複数を混合してこれらの所望の物性に合わせ
た溶剤とすることができる。

【００１１】このような観点から、比抵抗の小さい単独
又は複数の混合溶剤を含有する本発明の保護組成物とし
ての比抵抗（Ω・ｃｍ）は１×１０¹⁰より大きくなく、
さらに３×１０⁹〜７×１０⁹であることがより好まし
い。また、本発明の保護組成物の引火点としては−１０
℃以上（−１０℃より低くない）が好ましい。アルコー
ル系溶剤としては水酸基を有する有機溶剤、エステル系
溶剤としてはエステル結合を有する有機溶剤であり、セ
ロソルブ類は本発明において使用できる溶剤に属する。

【００１２】本発明の保護組成物における組成比は、上
記熱可塑性樹脂が５〜４０重量％が好ましく、より好ま
しくは１０〜３０重量％であり、酸化防止剤がこの熱可
塑性樹脂１００重量部に対して０．５重量部以上（０．
５重量部より少なくない）であって全体中に０．０５〜
４０重量％が好ましく、より好ましくは１０〜３０重量
％であり、残りは上記した有機溶剤である。これより樹
脂が多いと不経済である。また、上記ポリアミン又はア
ミンを併用するときは、２０〜２５重量％用いるのが好
ましい。本発明の保護組成物を適用するには、上記した
ようにソフトエッチング処理を行った後、未乾燥状態で
イオン交換水で３０〜６０秒間洗浄し、ついで低級アル
コール、次にエステル溶剤のように順次極性の低くなる
溶剤により洗浄し、銅箔表面を十分に脱脂した後乾燥し
塗布することが好ましい。

【００１３】本発明の保護組成物をプリント配線板に塗
布するには、適宜必要に応じて上記溶剤により希釈して
もよく（上記の比抵抗の範囲内）、その塗布手段はロー
ルコータにより塗布する場合のみならず、浸漬、噴霧に
より塗布することも妨げない。塗布の後は放置、冷風、
温風による乾燥、さらには吸水性材料で脱水してもよ
い。このようにしてソフトエッチング処理されたプリン
ト配線板の回路パターンの銅箔ランドに保護膜が形成さ
れるが、電子部品をはんだ付するときに、特に高温加熱
によるリフローはんだ付方法が好ましく用いられるが、
他の溶融はんだ噴出によるはんだ付方法その他の方法を
用いることもできる。

【００１４】

【発明の実施の態様】有機溶剤に酢酸エチル、酢酸ブチ
ル、酢酸イソブチル、ｓｅｃ−ブタノールの炭素数５よ
り小さい低級エステル、低級アルコールの単独あるいは
混合溶剤と樹脂分の両者については、前者を４０〜５０
重量％、後者を３０〜４０重量％用い、上記の酸化防止
剤の１種を１０〜２０重量％用い、これら各成分を含有
する保護組成物の比抵抗（Ω・ｃｍ）を１×１０¹⁰より
小さい３×１０⁹〜７×１０⁹とする。この保護組成物
をソフトエッチング処理をしたプリント配線板に回転数
２０〜３０回／分のロールコータにより、雰囲気の相対
湿度５０〜６０％で塗布する。このようにすると、軟化
点が１００℃より高く１３０℃より低い熱可塑性樹脂に
酸化防止剤を併用した保護膜を設けたので、保護膜が高
温下に置かれても耐酸化性があり、金属面を酸化から保
護することができる。また、保護組成物の液の比抵抗は
高速のロールコータで塗布する場合にも静電気の発生及
び蓄積を抑制できる。

【００１５】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。実施例１ロジンエステル系樹脂３０重量部酸化防止剤としてヒンダードフェノール系化合物１５重量部酢酸エチル４７重量部酢酸ブチル５重量部ｓｅｃ−ブタノール３重量部を攪拌混合し、保護組成物を得た。この保護組成物の液
の比抵抗を東亜電波工業社製絶縁計により測定したとこ
ろ、３．２×１０⁹Ω・ｃｍであった。次に、ロールコ
ータの漬けロールをこの保護組成物に浸漬して回転さ
せ、これに逆回転ロールを接触させて付着した液を絞
り、漬けロールに液膜を形成させる状態で、漬けロール
の回転数２４回／分、相対湿度５５％の雰囲気の条件で
１．５時間このロールコータを運転し、その後プリント
配線板（回路パターンの配線密度３本／０．１インチ）
を上記漬けロールの液膜に接触させてその１００枚に塗
布したところ、ほこりの付着と思われる回路のショート
は認められなかった。また、静電気の発生によるスパー
クも閃光はもとより、その音も聞きとることはできなか
った。また、この保護組成物の膜のはんだ付性を調べる
ために、７ｍｍ×１５ｍｍ×０．２ｍｍの銅板を１１重
量％硫酸、３．８重量％過酸化水素を含む水溶液中に２
０±１℃で６０秒間浸漬してソフトエッチングを行なっ
た後取り出して、３０秒間イオン交換水で洗浄し、その
後イソプロピルアルコール、酢酸エチルで順次洗浄し、
表面を十分脱水した後、自然乾燥し、それから上記保護
組成物に浸漬し、常温常圧下において自然乾燥させて試
験片を得た。この試験片について、タムラ化研（株）製
デジタルソルダーグラフを用いてはんだ濡れ時間を測定
した。測定方法は、試験片６枚用意し、これらの各々を
それぞれ２００℃で１０分、２０分、３０分、４０分、
５０分、６０分の加熱処理を行い、これらの加熱処理を
行った各試験片について、タムラ化研（株）製フラック
スＣＦ−２２０Ｖを用いてフラックス処理をしてから、
タムラ化研（株）製デジタルソルダーグラフを使用して
溶融はんだの銅板に対する濡れを測定した。すなわち、
各試験片をはんだ浴温度２５０℃の溶融はんだ（６３重
量％錫／３７重量％鉛共晶はんだ）に１ｍｍの深さ浸漬
し、溶融はんだの試験片に対する作用力が上向きから下
向きに変化し、上下方向の作用力が平衡して０になるま
での時間（秒）を測定する。この測定結果を図のグラフ
に実線で示す。

【００１６】実施例２、３実施例１と同様に、表１のそれぞれの該当する欄に記載
された組成の保護組成物を製造し、それぞれの液の比抵
抗を測定したところ、それぞれ表１に示すとおりであ
り、また、実施例１と同様にロールコータによる試験を
行ったところ、ほぼ同様の結果が得られた。また、それ
ぞれの保護組成物について実施例１と同様にはんだ付性
を調べたところ、ほぼ同様の結果が得られた。

【００１７】比較例１、２、３実施例１と同様に、表１のそれぞれの該当する欄に記載
された組成の保護組成物を製造し、それぞれの液の比抵
抗を測定したところ、それぞれ表１に示すとおりであ
り、また、実施例１と同様にロールコータによる試験を
行ったところ、いずれもプリント配線板にほこりの付着
と思われる回路のショートが見られ、スパークのパチパ
チという音もときどき聞き取ることができた。また、比
較例１の保護組成物について実施例１と同様にはんだ付
性を調べたが、実施例１とほぼ同様の結果が得られた。
比較例２についても同様の結果が得られた。一方、比較
例３においては、図１の点線で示す結果が得られたが、
３０分以上加熱した試験片は溶融はんだの濡れに要する
時間が著しく長く、銅板が酸化され溶融はんだが濡れ難
くなっていることが分かる。

【００１８】上記の実施例、比較例の保護組成物の組
成、その液の比抵抗を表１に示す。この表の結果から、
ロールコータの回転数２４回／分、相対湿度５５％で
は、実施例の保護組成物は液の比抵抗が比較例１、２、
３の組成物の液の比抵抗よりほぼ５〜１０倍小さいこと
により、静電気による障害がないのに対し、後者にはそ
れが認められ、その蓄積の程度によってはスパ−クの閃
光、さらには着火、火災を起こす恐れさえ感じさせる。
この相違は主に溶剤中におけるトルエン、キシレンの芳
香族系溶剤の有無にあることがわかる。実施例の３０分
以上加熱した試験片は溶融はんだの濡れに要する時間が
比較例３の試験片に対して著しく短く、これは試験片の
加熱により比較例のものは銅板が酸化され、溶融はんだ
濡れ難くなっているのに対し、実施例の試験片の銅板は
十分な酸化防止効果が得られ、しかもその膜は溶融はん
だに溶融して押し退けられ、溶融はんだが銅板に良く接
触することが分かる。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、プリント配線板の回路
パターンの金属面がリフローはんだ付け時に高温に曝さ
れてもその保護機能を損なわず、乾燥雰囲気中で高速の
ロールコータによる塗布を行なっても静電気が発生し難
く、静電気のスパークによる着火やこれによる火災の危
険の少ないプリント配線板用保護組成物及びその塗布方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】はんだ付性試験を行った結果を示すグラフであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大野隆生埼玉県入間市大字狭山ケ原16番地２タムラ化研株式会社内 (72)発明者赤池信一埼玉県入間市大字狭山ケ原16番地２タムラ化研株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温加熱によりリフローはんだ付される
プリント配線板の金属面に被覆可能な組成物であって、
ロジンエステル系樹脂、ロジン誘導体、石油樹脂、テル
ペン系樹脂の少なくとも１種からなる軟化点が１００℃
より高く１３０℃以下の熱可塑性樹脂を５〜４０重量
％、酸化防止剤を０．０５〜４０重量％及び溶剤を含有
し、該組成物の液の比抵抗が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ未満で
あるプリント配線板用保護組成物。
【請求項２】溶剤としてエステル系溶剤及びアルコー
ル系溶剤の少なくとも１種を含有し、芳香族系溶剤を含
有しない請求項１に記載のプリント配線板用保護組成
物。
【請求項３】請求項１に記載のプリント配線板用保護
組成物をロールの回転数が１０回／分より小さくないロ
ールコータにより相対湿度が７０％より大きくない雰囲
気下でプリント配線板に塗布するプリント配線板用保護
組成物の塗布方法。