JPS61145214A - 光硬化性感光組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、印刷抵抗基板の耐熱性保護材として用いられ
る光硬化性感光組成物に関する。この種のものは、例え
ば、プリント配線基板に印刷で抵抗体を形成して成る印
刷抵抗基板において、その印刷抵抗体の耐半田保護材と
して使用される。

〔従来の技術〕

従来より、印刷抵抗基板の製造過程中の半田ディソプ工
程においては、半田ディツプの際の熱により印刷抵抗体
の抵抗値が変化することが避けられない。かかる抵抗値
変動（ドリフト）を小さくするため、各種耐半田保護材
組成物が用いられるが、未だ必ずしも満足すべきもので
はない。特に、基板のパターン面側に印刷抵抗体を形成
する構造にあっては、この問題が大きい。

以下この問題について詳述する。

印刷抵抗基板の構造としては、従来、その配線パターン
面の反対に電子部品を装填する面（以下、単に部品面と
いう）に抵抗を形成するものと、パターン面に抵抗を形
成するものとが提案されている。部品面に抵抗を形成す
る構造例を第３図（Ａ）に示す。また、パターン面に抵
抗を形成する構造例を第３図（Ｂ）、、（Ｃ）に示す。

第３図（Ａ）の例は、基板の素材１の片面に銅により配
線パターン２を形成し、それと逆の面にアンダーコート
３を形成し、該アンダーコート３上の所望の位置にカー
ボンペーストにより印刷抵抗体４を形成し、該印刷抵抗
体４と配線パターン２とはスルホール５を通して銀ペー
スト６により接続し、更に抵抗体４及びその面上の銀ペ
ースト６の部分をおおうようにトップコート７を形成し
て成る構造（構造Ａとする）をとっている。半田ディツ
プはバター　　、７３間を接続して配線を形成すべくパ
ターン面について行われるので、この構造Ａであると、
半田の熱は直接には印刷抵抗体にかからず、ペースト６
等を介して熱が伝わることになり、熱による抵抗値変動
はそれ程過大というわけではない。例えばトップコート
として通常使用される熱硬化インキを用いた場合、半田
デイツプ後のドリフトは±５％以内であった（２６０℃
で５秒ディップ）。

しかし、パターン面に抵抗を形成する構造にあっては、
ドリフトの問題が大きい。例えば第３図（Ｂ）の構造（
構造Ｂとする）は、基板素材１の銅によるパターン２を
形成した側に、印刷抵抗体４を形成する。この構造Ｂで
は、印刷抵抗体４を形成すべき部分にアンダーコート３
を形成し、該アンダーコート３上にカーボンペーストに
よって印刷抵抗体４を形成し、該印刷抵抗体４と銅パタ
ーン２とにまたがる銀電極６′を形成し、これら印刷抵
抗体４と銀電極６′とパターン２の一部とをおおうよう
にトップコート７を施している。この構造Ｂについて半
田ディツプを行うと、半田の熱はほぼ直接印刷抵抗体４
に加わることになり、よって熱による抵抗値のドリフト
も大きくなる。

構造Ａについてと同様な条件で、３回試験を行ったとこ
ろ、表の如くその抵抗値のドリフトは±２０％以上であ
った。

第３図（Ｃ）に示す構造（構造Ｃとする）も、パターン
２の側に印刷抵抗体４が形成されており、同様な問題が
ある。この構造Ｃは、構造Ｂと同じく基板素材１に銅に
よりパターン２を形成し、アンダーコート３を施すが、
次いでパターン２に接続する銀電極６′を形成して、２
つの銀電極６′同士にわたって印刷抵抗体４を形成して
成る。この構造Ｃは、銀電極６′と印刷抵抗体４との接
続部分を全体として小さくできるので、界面からの拡散
の影響を小さくできる。しかし反面、印刷抵抗体４が長
い構造なので、熱が加わった時の収縮力、＊、＜、。よ
ヵ、あ９、。わ０．よ９，１．ワ、ヵ、　　　　　゛“
大きくなることがある。構造Ｂと同じ条件で試験したと
ころ、半田デイツプ後のドリフトは±１５％以上であっ
た。

上記のように、パターン面に抵抗を形成するものは半田
ディツプによる抵抗値変動が大きいため、かかる構造Ｂ
、Ｃは提案はされてはいるものの、実際上実用化される
に至っていない。半田ディツプに限らず、リフロ一方式
とか、トンネル炉方式とか各種の半田付は技術があるが
、いずれにしても熱が加わるのでこの問題は避けられ゛
ない。むしろリフロ一方式の方が高温で加熱されるので
、この問題は大きいと言える。

しかし、構造Ａの如く部品面に抵抗を形成する構成では
、その分、他部品を搭載し得るスペースが小さくなって
しまい、基板の高密度化が達成できない。従って、基板
の高密度化・小型化・作動の高速化を更に一層向上させ
るために、例えば構造Ｂ、Ｃの如き、パターン面に抵抗
体を形成した構造について抵抗値ドリフトの問題を解決
して、これを実用化することが望まれている。構造Ｂ。

Ｃであれば、銀ペースト用のスルホールが必要ないので
、スルホールレスとし、かつ抵抗体の下に銅パターンの
形成が可能であり、高密度化し得るからである。また勿
論、構造Ａについても抵抗値のドリフトが小さい方が望
ましいことは当然であり、一層抵抗値変動の少ないもの
が望まれている。

なお構造Ｂ、Ｃは上述の通りスルホールレスにできるの
で、高価な銀ペーストを多量に用いてスルホールを充填
するという必要はなく、低コスト化が可能である。　゛ 上記したような半田ディツプ（あるいはその他の半田付
は等の熱処理）後の抵抗体のドリフト要因は種々のもの
が考えられ、例えば基板の素材１の寸法変化、電極６′
、アンダーコート３．印刷抵抗体４自身の寸法変化、ト
ップコート（半田保護層）７の変化などがあるが、一番
影響の大きいのは、トップコート７の半田デイツプ後の
収縮応力である。トップコートの素材として、エポキシ
系、フェノール系、ブタジェン系などの熱硬化性インキ
があるが、これは前記説明した通り収縮応力が高すぎて
、抵抗値ドリフトが非常に大きい。

６一 このような素材は、収縮応力が２０００〜５０００ｋｇ
／ｃｍ”、ヤング率が１０１０〜１０’　”ｄｙｎ／Ｃ
ｍ２程度である。そのほか素材として、ＵＶ硬化タイプ
のエポキシ系。

ブタジェン系のものもあるが、これは密着力が弱く、し
かも収縮応力が上記熱硬化型のものよりも更に高く、か
つフラックスが侵入しやすいという問題がある。

このため、トップコートに低収縮応力タイプインキであ
るエンチオール（ＵＶ硬化インキの１種）を用いて、構
造Ｂ、Ｃを実用化しようとすること、が考えられた。こ
れを用いて試みた結果、前記と同様の条件で構造Ｂ、Ｃ
とも半田デイツプ後のドリフトが±５％以内という結果
が得られたが、他方、この場合は、どうしてもトップコ
ート７の膜厚が大きくならざるを得す、およそ５０μ以
上の厚い膜厚を要した。これは、半田デイツプ時のフラ
ックス侵入を防止して、フラックスによる経時的な変化
（例えば抵抗値などの変動）を防止するためである。従
ってエンチオール使用の場合は、トップコート７が厚膜
化し、材料費が上昇してしまう。また膜が厚いとどうし
ても段差が生じるので、トップコートの上に各種の印刷
（シンボル印刷など）をしようとしても、その印刷は困
難である。

上記した各背景技術の性質は、本発明の実施例のデータ
とともに、後に掲げる表にまとめて比較対照して示す。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した問題点を解決して、熱収縮応
力が低く、従って印刷抵抗基板の耐熱性保護材として用
いた場合には半田ディツプ等の熱処理によってもその抵
抗体の抵抗値変動を小さい値に抑えることができ、しか
もそれ程厚くしなくてもフラックス等の侵入を防止する
ことができる組成物を提供することにある。

〔発明の構成及び作用〕

本発明者らは種々検討の結果、印刷抵抗基板の耐熱保護
材として、 ａ）ベースレジンにエポキシ変性ウレタンアクリレート
を主成分として含み、 ｂ）希釈モノマーに不飽和ポリエステルアクリ−７＝ レートを主成分として含む ことを特徴とする光硬化性感光組成物を用いることによ
り、上記目的が達成されることを見い出した。

この発明によれば、半田ディツプの如き熱処理後の収縮
応力が２００〜９００ｋｇ／ｃｍ”程度と非常に低く、
ヤング率も１０’ｄｙｎ程度と非常に小さい耐熱性保護
材を得ることができる。また、３０〜５０μ程度の膜厚
までフラックスの侵入のないものを得ることができる。

これを用いると、抵抗体のドリフトを±５％以内に、安
定して抑えることが可能なように構成することができる
。

この結果、本発明を用いれば、前記構造Ａは勿論、パタ
ーン面に印刷抵抗体を形成する構造Ｂ。

Ｃの実用化も可能ならしめられるのである。これにより
、高密度・高信顧性の、品質の高い印刷抵抗基板を容易
に得ることができる。

本発明の組成物において、そのベースレジンに主成分と
して含まれるエポキシ変性ウレタンアクリレートとして
は、例えば下記式で示されるものを挙げることができる
。

この場合、分子量が３０００〜５０００であることが好
ましい。

また、本発明の組成物において、その希釈モノマーに主
成分として含まれる不飽和ポリエステルアクリレートと
しては、次の化合物を例示できる。

すなわち、２−ヒドロキシエチルアクリレート、ネオペ
ンチグリコールジアクリレート、２−ヒドロキシエチル
メタクリレート、ネオベンチグリコールジメタクリレー
ト、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレン
グリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタ
クリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート
、１．６−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチ
ロールプロパントリアクリレート、１．６−ヘキサンジ
オールジアクリレート、トリメチロールプロパントリア
クリレートなどである。その他、各種の不飽和ポリエス
テルアクリレートを適宜採用することができる。分子量
は１００〜１０００程度のものが好ましい。

本発明の組成物は、好ましい実施の態様にあっては、ベ
ースレジンと、希釈モノマーと、重合開始剤と、フィラ
ーと、消泡剤と、レベリング剤とより成る。この場合、
ベースレジンを２０〜６０部、希釈モノマーを４０〜８
０部、重合開始剤を１〜３部、フィラーを１０〜２０部
、消泡剤を０．５〜２部、レベリング剤を０．５〜２部
とするのが好ましい。

重合開始剤としては、本発明の組成物を熱硬化させるた
めの重合を開始させる機能を有するものは何でも使用で
きるが、例えばベンゾインエーテル、イソプロピルベン
ゾインエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾイ
ンメチルエーテル、α−アクリルオキシムエーテル、ベ
ンジルケタール、ヒドロキシシクロへキシルフヱニルケ
トン、アセトフェノン誘導体、ベンジル、ベンゾフェノ
ン、メチル−〇−ベンゾインベンゾエート、チオキサン
トン誘導体などを挙げることができる。

フィラーとしては、微粒炭酸カルシウム、シリカ、シラ
ンカップリング剤コーティング、タルク、ＭｇＯ、アル
ミナ、ベンゾグアナミン樹脂球状微粉体、架橋ポリスチ
レンビーズなどを例示できる。

消泡剤としては、アクリル系のもの、シリコーン系のも
の、フッ素系のものを例示できる。

レベリング剤としては、アクリル系のものや、流動パラ
フィンを例示できる。

上記組成物は、例えばメタルハライドランプ、もしくは
水銀ランプで３灯（３００Ｗ）で光硬化させることかで
きる。

このような光硬化性感光組成物を耐熱性保護材として用
いることにより、上述した如き有利な印刷抵抗基板を得
ることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。なお当然のこ
とではあるが、以下に示す実施例は本発明の例証であっ
て、これにより本発明が限定されるものではない。

実施例−１ この実施例は、本発明を前記構造Ｂの印刷抵抗　　　　
　　　　ゝ基板に適用したものである。また本実施例で
は、その組成物として、ＵＶ（紫外光）硬化型エポキシ
変性ウレタンアクリレート系インキを用いた。

第１図を参照して、本実施例をその製造工程順に説明す
る。まず第１図の符号ａで示す如く、基板の素材１にパ
ターン２を形成する。ここでは素材として紙−フェノー
ル（ＸＰＣ−ＦＲ）を用いた。但し、素材１としては紙
−エポキシ、ガラス−エポキシなどでもよく、適宜の基
板材料を採用できる。また、片面３両面基板、多層板で
もよく、各種の態様で実施することが可能である。パタ
ーン２は、銅その他パターン形成可能な材質により行う
。パターン形成はエツチングにより行うことができる。

以上のパターン形成の後、符号すで示す如く、アンダー
コート３を印刷する。本例では、材料としてエポキシ系
樹脂ＣＲ−２０Ｇ　（アサヒ化研）を用い、１５０℃で
１０〜３０分硬化させ、アンダーコート３とした。その
他フェノール系のものなど、適宜の材料を採用できる。

膜厚は、ここでは１０〜２０μとして形成した。このア
ンダーコート３は、隔離すべきパターン２に施したもの
である。

次に、符号Ｃで示す如く、このアンダーコート３上にカ
ーボンペーストを印刷して、印刷抵抗体４とした。本例
では材料としてフェノール系カーボンペーストＴＵ−１
，０Ｋ−５（アサヒ化研）を用い、１７０℃で３０〜６
０分硬化させた。膜厚は１０〜２０μとした。その他、
材料として、フェノール。

エポキシ等熱硬化型樹脂系抵抗ペーストを適宜採用でき
る。

次に符号ｄの如く、銀電極６′を印刷した。本例では材
料としてエポキシベース銀ペーストＬＳ−５００（アサ
ヒ化研）を用い、１５０℃で２０〜４０分硬化させ、銀
電極６′とした。膜厚は１０〜２０μとした。その他の
熱硬化型樹脂系導電ペーストを材料として採用できる。

次に符号ｅで用すように、トップコート７を印刷した。

本例では、このトップコート７には、前記例示した光硬
化性組成物の１例を用いて、印刷形成した。その組成は
次の通りである。

ベース； エポキシ変成ウレタンアクリレート　　　４０部希釈子
ツマ−； トリエチレングリコールジアクリレート　６０部重合開
始剤；　ベンゾインエーテル　　　　２部フィラー； シランカップリング剤コテーテングタルク１５部その他
；　消泡剤　１部、レベリング剤　１部膜厚は３０〜５
０μとした。組成物は、水銀またはメタルハライドラン
プで、１２０Ｗ、３灯、３　ｍ／Ｍの条件で硬化させた
。

本実施例では、プリント配線基板のパターン２側の面に
印刷抵抗体４を形成したが、半田保護層としての機能を
果たす耐熱性保護材（本例におけるトップコート材）と
しての組成物に、ＵＶ硬化型エポキシ変成ウレタンアク
リレート系インキを用いたので、熱に対するその低収縮
応力という性質から、半田ディツプ（またはその他の熱
処理）後のドリフトを小さくすることができる。本実施
例によれば、次表に比較対照して示すように、半田デイ
ツプ後のドリフトは±５％以内で、安定していた（２６
０℃で５秒ディップ。３回試験）。しかもトップコート
７の膜厚は３０〜５０μなので、段差はそれ程きつくな
く、この上にシンボル印刷等の印刷を施すことが容易で
ある。このように薄くトップコート７を形成しても、上
記組成物を用いたので、フラックスが侵入することは防
がれ、フランクス侵入による各種経時変化などを避ける
ことができる。

このように本実施例によれば、問題なくパターン面側に
印刷抵抗体４を形成することが可能なので、部品面側に
は一層多くの部品を搭載でき、従って基板を高密度化す
ることができる。更に低コスト化、高信顧性を図ること
もできる。すなわち従来の印刷抵抗基板は、構造Ａとし
て前記した通り、半田ディツプの際の印刷抵抗体への直
接のストレスを避けるべく一般に部品面側に印刷抵抗体
を形成して、パターン面と部品面との電気的接続は高価
な銀スルホールを使用していたのであるが、本実施例で
はその必要がなく、スルホールレスにできるので、コス
トを格段に低減できる。

＝１８− 実施例−２ 次に第２図を参照して、本発明の実施例−２を説明する
。この例は、本発明を前記構造Ｃの印刷抵抗基板に適用
したものである。

まず第２図のａ′の如く基板の素材１にパターン゛２を
形成する。次にこの上にｂ′の如くアンダーコート３を
印刷する。次に本例では、必要な銀電極６′をここで印
刷して形成する（図のａ′）。

次いで、図の２つの銀電極６′にわたって、アンダーコ
ート３上にカーボンペーストを印刷し、印刷抵抗体４を
形成する。次に、実施例−１で用いたのと同じＵＶ硬化
型エポキシ変性ウレタンアクリレートを用いて、トップ
コート７を形成した。

形成の諸条件は前記実施例−１と同様である。

その他、各工程の条件や、基板の素材１、パターン２、
アンダーコート３、印刷抵抗体４、銀電極６′の材質等
については、実施例−１において述べたのと同様である
。

本実施例も、実施例−１と同じ効果が得られた。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明の光硬化性感光組成物は、熱収縮応
力が低く、従って印刷抵抗基板の耐熱性保護材として用
いた場合には半田ディツプ等の熱処理によってもその抵
抗体の抵抗値変動を小さい値に抑えることができ、しか
もそれ程厚くしなくでもフラックス等の侵入を防止する
ことができるという効果を有し、従って高密度・高速作
動・高信顛性で品質が高く、しかも低コストの印刷抵抗
基板を可能ならしめるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の製造プロセスを示す工程図
、第２図は同じく他の実施例の製造プロセスを示す工程
図である。第３図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は各々従来例を示
す。 ７・・・耐熱保護層（トップコート）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 印刷抵抗基板の耐熱性保護材として、 ａ）ベースレジンにエポキシ変性ウレタンアクリレート
   を主成分として含み、 ｂ）希釈モノマーに不飽和ポリエステルアクリレートを
   主成分として含む ことを特徴とする光硬化性感光組成物。