JP2010059222A - Solder-resist ink composition and wiring board prepared by using the same - Google Patents
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本発明は、ソルダーレジストインキ組成物に関するものであり、また、これを用いた片面、両面、多層の各種配線基板に関する。 The present invention relates to a solder resist ink composition, and also relates to various single-sided, double-sided and multilayered wiring boards using the same.
ソルダーレジストは、配線基板に電子部品をはんだ付けする工程において、はんだが不必要な部分に付着するのを防止する絶縁膜として機能するとともに、配線パターンの酸化等を防止する保護膜としても機能するものである。ソルダーレジストはソルダーレジストインキ組成物を塗布もしくはシート状のソルダーレジストを貼り合わせて形成される。このソルダーレジストインキ組成物は結合剤と充填材を主成分とするものであり、結合剤は主に紫外線硬化型樹脂又は熱硬化型樹脂である。一方、充填材としては、硫酸バリウム、シリカ、タルク、アルミナ、炭酸カルシウム、クレー、アエロジル等が用いられ、被膜の硬度上昇、熱膨張係数の調整等のために用いられている。この配線基板には半導体などの電子部品が実装され回路が形成される。 The solder resist functions as an insulating film that prevents the solder from adhering to unnecessary portions in the process of soldering the electronic component to the wiring board, and also functions as a protective film that prevents oxidation of the wiring pattern. Is. The solder resist is formed by applying a solder resist ink composition or bonding a sheet-like solder resist. This solder resist ink composition is mainly composed of a binder and a filler, and the binder is mainly an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin. On the other hand, as the filler, barium sulfate, silica, talc, alumina, calcium carbonate, clay, aerosil and the like are used, and are used for increasing the hardness of the coating, adjusting the thermal expansion coefficient, and the like. A circuit is formed by mounting electronic components such as semiconductors on the wiring board.
近年、これらの電子部品は、高性能化に伴い消費電力が増え、発熱量が増大する傾向にある。また、部品の小型化や高密度実装化のため発熱密度が向上している。この発熱が素子の誤動作や破壊につながることもあり、コンピュータのＣＰＵ等ファンやヒートシンク等の熱対策を行っている部品も多い。配線基板または、ソルダーレジストの熱伝導率を向上させる（特許文献１）ことで熱を拡散する取組もなされている。
しかし、発熱する電子部品を冷やすためには、熱の拡散と放熱の両方の取組を行う必要がある。現在、配線基板及びソルダーレジストに見られる取組は、熱伝導率を向上させて熱を拡散させるだけで、厚み方向に伝わる熱を効率的に逃がす取組がなされていない。 However, in order to cool the electronic parts that generate heat, it is necessary to take measures for both heat diffusion and heat dissipation. At present, the efforts found in the wiring board and the solder resist are not made to efficiently release the heat transmitted in the thickness direction only by improving the thermal conductivity and diffusing the heat.
そこで本発明は、配線基板表面の放熱性を向上させ、電子部品の温度上昇を抑制することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the heat dissipation of the surface of the wiring board and suppress the temperature rise of the electronic component.
この目的を達成するため本発明のソルダーレジストインキ組成物は、カーボンブラックを少なくとも１種含む無機充填材と結合剤を含有することを特徴とするものとした。 In order to achieve this object, the solder resist ink composition of the present invention is characterized by containing an inorganic filler containing at least one carbon black and a binder.
これにより本発明は、ソルダーレジストの輻射率（放射性）を高めることができ、配線基板に形成した場合、放熱性を向上させ、電子部品の温度上昇を抑制することが出来る。 Thereby, this invention can raise the emissivity (radioactivity) of a soldering resist, and when it forms in a wiring board, it can improve heat dissipation and can suppress the temperature rise of an electronic component.
その理由は、遠赤外線領域における輻射率の高いカーボンブラックをソルダーレジストに含有させたためである。これにより本発明は、配線基板表面において、熱を遠赤外線として配線基板外部へと放射することができる。 The reason for this is that carbon black having a high emissivity in the far infrared region is contained in the solder resist. Accordingly, the present invention can radiate heat to the outside of the wiring board as far infrared rays on the surface of the wiring board.
そしてその結果、配線基板表面の放熱性を向上させ、電子部品の温度上昇を抑制することが出来るのである。 As a result, the heat dissipation of the wiring board surface can be improved, and the temperature rise of the electronic component can be suppressed.
（実施の形態１）
本発明のソルダーレジストインキ組成物はカーボンブラックを含む無機充填材と結合剤を含有している。
(Embodiment 1)
The solder resist ink composition of the present invention contains an inorganic filler containing carbon black and a binder.
カーボンブラックは、炭素の微粒子という意味で用いている。炭素は広い周波数範囲で輻射率が高く、電子部品の発熱温度である５０〜２００℃程度の物質から輻射される波長は９〜６μｍ程度の領域の遠赤外線においても輻射率は高い。従って、カーボンブラックをソルダーレジストインキ組成物に含有させることで、この波長領域の放射性を高めることができ、熱を効率的に外へ排出できることになる。 Carbon black is used to mean carbon fine particles. Carbon has a high emissivity over a wide frequency range, and the emissivity is high even in the far-infrared region in which the wavelength radiated from a substance having a heat generation temperature of electronic components of about 50 to 200 ° C. is about 9 to 6 μm. Therefore, by including carbon black in the solder resist ink composition, the radiation in this wavelength region can be increased, and heat can be efficiently discharged to the outside.
なお、本発明においては、本発明の効果を損なわない範囲で、上述の各成分の他に硫酸バリウムやシリカ、アルミナ等の単独成分または混合成分からなる無機充填材を添加することができる。 In addition, in this invention, the inorganic filler which consists of single components or mixed components, such as barium sulfate, a silica, and an alumina other than each above-mentioned component, can be added in the range which does not impair the effect of this invention.
また、カーボンブラックは粒径が３〜５００ｎｍ程度と粒径が細かく、結合材との混練性を考えると、粒径は大きく（７０ｎｍ以上）、比表面積が小さい（１２０ｍ2／ｇ以下）ことが好ましい。また、造粒により粒径が大きくなっていてもよい。 Carbon black has a fine particle size of about 3 to 500 nm, and considering the kneadability with the binder, the particle size is large (70 nm or more) and the specific surface area is small (120 m 2 / g or less). preferable. Moreover, the particle size may be increased by granulation.
また、表面処理等によりカーボンブラックに絶縁性の付与もしくは抵抗値を上昇させることで、ソルダーレジストとしての絶縁性が確保しやすくなる。 Moreover, it becomes easy to ensure insulation as a solder resist by imparting insulation to carbon black or increasing the resistance value by surface treatment or the like.
また、カーボンブラックの含有量はソルダーレジストインキ組成物に対して１〜３０Ｖｏｌ％であることが好ましい。カーボンブラックは粒径が小さいため混練しにくいが輻射率が高い。そのためカーボンブラックが３０ｖｏｌ％より多いとソルダーレジストの粘度が高くなりすぎてしまい混練しにくくなってしまう。逆に１ｖｏｌ％より少ないとカーボンブラックによる輻射率向上の効果が発揮されにくい。 Moreover, it is preferable that content of carbon black is 1-30 Vol% with respect to a soldering resist ink composition. Carbon black is difficult to knead because of its small particle size, but has a high emissivity. Therefore, if the amount of carbon black is more than 30 vol%, the viscosity of the solder resist becomes too high and kneading becomes difficult. On the other hand, if it is less than 1 vol%, the effect of improving the radiation rate by carbon black is hardly exhibited.
なお、粘性のより低い樹脂を用いる場合、あるいは溶剤等の添加物などにより粘度を下げることが出来る場合は、カーボンブラックを３０ｖｏｌ％より多く含有させてもよい。 When a resin having a lower viscosity is used, or when the viscosity can be lowered by an additive such as a solvent, carbon black may be contained in an amount of more than 30 vol%.
また、無機充填材中のカーボンブラックの含有量が５Ｖｏｌ％以上であることが好ましい。カーボンブラックが５ｖｏｌ％より少ないと十分な放熱効果が発揮されない。 Moreover, it is preferable that content of carbon black in an inorganic filler is 5 Vol% or more. If the amount of carbon black is less than 5 vol%, a sufficient heat dissipation effect cannot be exhibited.
これらの無機充填材は所望の輻射率や粘度、感光性が得られるよう、適宜調整することができる。 These inorganic fillers can be appropriately adjusted so as to obtain desired emissivity, viscosity, and photosensitivity.
（実施の形態２）
以下本実施の形態における配線基板１０について図面を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the
図１に示すように、本実施の形態における配線基板１０は、絶縁基材１１と、この絶縁基材１１両主面に形成された導体パターン１２と、この導体パターン１２および絶縁基材１１の表面を覆うソルダーレジスト１３とを備えた両面の配線基板である。
As shown in FIG. 1, the
絶縁基材１１としては、シリカやアルミナなどの無機フィラを含有したエポキシ樹脂等の樹脂をガラスクロスやガラス不織布等の構造物に含浸させたプリプレグ（ガラスエポキシ基材）を硬化したものを用いることができる。 As the insulating base material 11, a material obtained by curing a prepreg (glass epoxy base material) in which a structure such as a glass cloth or a glass nonwoven fabric is impregnated with a resin such as an epoxy resin containing an inorganic filler such as silica or alumina is used. Can do.
また無機フィラやガラスクロスは補強材としての機能を有するが、熱伝導性や、絶縁性、難燃性、熱膨張制御といった機能を付加できる窒化アルミ、窒化硼素、窒化珪素、水酸化アルミ等、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、珪酸ジルコニウム等からなるフィラ形状のものや、アルミナクロス、炭素繊維やアラミドクロス、アラミド不織布といった構造体を用いることもできる。ガラスクロス等を用いずに無機フィラと樹脂の組み合わせでもよい。また、無機フィラの量は５Ｖｏｌ％〜７０Ｖｏｌ％程度含有させることができる。 In addition, inorganic filler and glass cloth have a function as a reinforcing material, but aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, aluminum hydroxide, etc. to which functions such as thermal conductivity, insulation, flame retardancy, and thermal expansion control can be added, A filler-shaped material made of magnesium oxide, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, zirconium silicate, or the like, or a structure such as alumina cloth, carbon fiber, aramid cloth, or aramid nonwoven fabric can also be used. A combination of an inorganic filler and a resin may be used without using glass cloth or the like. Moreover, the amount of the inorganic filler can be contained in an amount of about 5 Vol% to 70 Vol%.
さらに上記補強材以外にも、分散剤、着色剤、カップリング剤又は離型剤を含んでいてもよい。 Further, in addition to the reinforcing material, a dispersant, a colorant, a coupling agent, or a release agent may be included.
樹脂としては、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等、熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等が挙げられる。 Examples of the resin include a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photocurable resin, and the like, such as a phenol resin, a polyimide resin, an epoxy resin, and a silicon resin.
なお、本実施の形態では、絶縁基材１１としてガラスエポキシを用いたが、その他種々の樹脂単体、あるいは樹脂と補強材の混合物、またはセラミック等を用いることもできる。 In the present embodiment, glass epoxy is used as the insulating base material 11, but various other resins alone, a mixture of a resin and a reinforcing material, ceramic, or the like can also be used.
エポキシ樹脂やフェノール樹脂、イソシアネート樹脂を用いる場合は、絶縁基材１１の耐熱性を挙げることができる。 When using an epoxy resin, a phenol resin, or an isocyanate resin, the heat resistance of the insulating base material 11 can be mentioned.
導体パターンとしては、銅箔等を用いることができ、この銅箔は絶縁基材１１上に接着されている。銅箔を用いると、エッチング等により微細な回路パターンを容易に形成できる。特に銅箔はコストも安く、電気伝導性も高いため好ましい。 As the conductor pattern, copper foil or the like can be used, and this copper foil is bonded onto the insulating base material 11. When a copper foil is used, a fine circuit pattern can be easily formed by etching or the like. In particular, copper foil is preferable because it is inexpensive and has high electrical conductivity.
なお、絶縁基材１１及び導体パターンは多層に形成されていてもよく、層間をスルーホールやメッキ、導体ペースト等で接続されたビルドアップ基板等の多層基板を用いてもよい。 The insulating base material 11 and the conductor pattern may be formed in multiple layers, and a multilayer substrate such as a build-up substrate in which layers are connected by through holes, plating, conductor paste, or the like may be used.
ソルダーレジストは、カーボンブラックを少なくとも１種含む無機充填材と結合剤を含有したものを硬化したものである。 The solder resist is obtained by curing an inorganic filler containing at least one carbon black and a binder.
配線基板にはんだ１５等で実装した電子部品１４から発生した熱は、空気を介した対流や、放射（輻射）、配線基板への熱伝導等により拡散される。この中で、熱伝導による熱の伝搬が最も効率が高い。したがって、電子部品の熱は、比較的すみやかに直接接触している導体パターンに伝わることになる。
Heat generated from the
しかし従来、この導体パターンの熱放射性は低く、一方で、絶縁基材１１の熱伝導性も一般に低いため、配線基板の表面は徐々に温度が上昇し、結果として電子部品を効率よく放熱することができず、高温になってしまうという問題があった。そして高温になった電子部品は、誤作動を起こしたり、半導体素子などの場合は破損したりするおそれもあった。 Conventionally, however, the heat radiation of this conductor pattern is low, and on the other hand, the thermal conductivity of the insulating base 11 is generally low. There was a problem that it could not be done and it would become high temperature. In addition, the electronic component that has reached a high temperature may cause a malfunction or may be damaged in the case of a semiconductor element or the like.
それに対し本実施の形態では、配線基板表面に遠赤外線領域の輻射率（放射率０．６以上）が高いソルダーレジストを形成している。したがって、一般に５０〜２００℃程度まで昇温する電子部品、配線基板表面において、その熱を遠赤外線として配線基板外部へと放射することができる。そしてその結果、配線基板表面の放熱性を向上させ、電子部品の温度上昇を抑制することが出来るのである。特に配線基板の構成においては厚み方向と面内方向のアスペクト比が大きいため、厚み方向へ伝わる熱はすぐに電子部品搭載面と反対側に伝わる。この熱を効果的に放熱することで電子部品の温度低減が実現できる。 In contrast, in the present embodiment, a solder resist having a high emissivity in the far infrared region (emissivity of 0.6 or more) is formed on the surface of the wiring board. Therefore, the heat can be radiated to the outside of the wiring board as far infrared rays on the surface of the electronic component and the wiring board generally heated to about 50 to 200 ° C. As a result, the heat dissipation of the wiring board surface can be improved, and the temperature rise of the electronic component can be suppressed. In particular, in the configuration of the wiring board, since the aspect ratio in the thickness direction and the in-plane direction is large, the heat transferred in the thickness direction is immediately transferred to the side opposite to the electronic component mounting surface. The temperature of the electronic component can be reduced by effectively radiating this heat.
（実施例１）
無機充填材としてカーボンブラックと、結合材としてエポキシ樹脂（東都化成社製ＹＤ−１７１）と硬化剤（味の素ファインテクノ社製 アミキュアＭＹ−Ｈ）を用意した。
Example 1
Carbon black was prepared as the inorganic filler, and epoxy resin (YD-171 manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) and a curing agent (Amicure MY-H manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) were prepared as the binder.
カーボンブラック（電気化学工業社製）を１０ｖｏｌ％の割合で結合材と混合し、自転公転ミキサー（シンキー社製 ＡＲ−２５０）を用いて攪拌・脱泡した。比較・測定用試料としてエポキシ樹脂のみの試料もあわせて作製している。 Carbon black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was mixed with the binder at a ratio of 10 vol%, and stirred and degassed using a rotating and rotating mixer (AR-250, manufactured by Shinky Corporation). A sample made only of epoxy resin is also prepared as a sample for comparison and measurement.
この混合物を、□５０ｍｍ厚さ１．０ｍｍの両面基板（銅箔厚さ１８μｍ）上に塗布し加熱（１８０℃×１ｈ）することで硬化した。硬化後の厚みは約２５μｍであり、基板の片面には□５ｍｍの開口部を設けている。 This mixture was applied on a double-sided board (copper foil thickness: 18 μm) with a thickness of 50 mm and a thickness of 1.0 mm and cured by heating (180 ° C. × 1 h). The thickness after curing is about 25 μm, and an opening of 5 mm is provided on one side of the substrate.
硬化した混合物のＦＴ−ＩＲ測定を行った。 FT-IR measurement of the cured mixture was performed.
ＦＴＩＲ測定：Thermo Fisher Scientific社製Ｎｉｃｏｌｅｔ ６７００
１回反射ＡＴＲ法（ダイヤモンドヘッド使用）
実施例１と同様にカーボンブラックを５ｖｏｌ％混合し硬化した混合物のＦＴ−ＩＲ測定を行った。カーボンブラック含有レジストと未添加レジストの輻射率を図２に示す。
FTIR measurement: Nicolet 6700 manufactured by Thermo Fisher Scientific
Single reflection ATR method (with diamond head)
As in Example 1, FT-IR measurement was performed on a mixture obtained by mixing 5% by volume of carbon black and curing. The emissivities of the carbon black-containing resist and the unadded resist are shown in FIG.
わずかなカーボンブラックの添加で輻射率が向上しており、実施例１と同様に半導体温度低減効果が得られる。 The emissivity is improved by the slight addition of carbon black, and the effect of reducing the semiconductor temperature can be obtained as in the first embodiment.
本発明は、配線基板表面の熱を、光エネルギーとして放出させることができるソルダーレジストインキ組成物及び配線基板であり、熱により誤作動または破損する電子部品を実装する基板として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a solder resist ink composition and a wiring board that can release heat of the wiring board surface as light energy, and is useful as a board for mounting electronic components that malfunction or are damaged by heat.
１０ 配線基板
１１ 絶縁基材
１２ 導体パターン
１３ ソルダーレジスト
１４ 電子部品
１５ はんだ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008223109A JP2010059222A (en) | 2008-09-01 | 2008-09-01 | Solder-resist ink composition and wiring board prepared by using the same |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015064396A (en) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | 日本精機株式会社 | Display device for vehicle |
-
2008
- 2008-09-01 JP JP2008223109A patent/JP2010059222A/en active Pending
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