JP4195365B2 - 難燃性及び耐湿性を有する回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、非ハロゲンのもので耐湿性及び難燃性を発揮できる樹脂層で保護された回路基板に関する。

表面に導電体が形成されたベース基板には絶縁性を有する保護膜が形成され、この保護膜には耐湿性であることや難燃性であることが要求される。前記保護膜が耐湿性を有しないものであると、高湿度環境下で吸湿や水分の吸収によって絶縁性が劣化したり、またマイグレーションが発生するなどにより導通不良が発生する危険性が高くなる。難燃性を有する部材としては、従来より臭素や塩素などのハロゲン系の材料を含有する材料が主に使用されていた。

耐湿性と難燃性を有するものとしては下記特許文献１に示すものがある。これには、電子部品が実装されたベース基板上に、内側に第１の外装部が、外側に第２の外装部がそれぞれ設けられている。前記第１の外装部は難燃性を有するフェノール樹脂で形成され、前記第２の外装部は耐湿性が良好なアクリル樹脂で形成されている。
特開平２−１３４８９２号公報

しかし、ハロゲンを含む難燃剤は、環境問題上の理由で廃止する方向で進んでおり、将来的に使用できなくなる。そこでハロゲン系以外の難燃剤としては、リン系の成分を含むものが有効とされているが、このリン系のものを前記基板の保護膜として使用すると、潮解性の点またイオン性物質である点において、耐湿性に問題が生じる。また特にリン系の難燃剤は絶縁劣化を生じさせ易い。

上記特許文献１に記載のものは、第１の外装部と第２の外装部を積層することにより難燃性と耐湿性とを両立させている。しかし、フェノール樹脂で形成された第１の外装部と、アクリル樹脂で形成された第２の外装部との組合せでは、各樹脂ともに耐屈曲性や柔軟性の点において劣るものである。このため適用できるベース基板がセラミックなど硬質のベース基板に限定される。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、ハロゲンを含有しないもので耐湿性及び難燃性を発揮できる樹脂層で被覆された回路基板を提供することを目的とする。

本発明は、導電体が形成されたベース基板の表面が絶縁性の樹脂層で覆われている回路基板において、
前記樹脂層は、無機フィラーを含み、エステル結合を有するポリウレタン樹脂からなる耐湿性を有する第１の樹脂層と、エーテル結合を有するポリウレタン樹脂からなり、リン酸エステルまたはリン酸塩であるリン系の難燃剤を含む第２の樹脂層とが積層された複合層であることを特徴とするものである。

上記本発明では、耐湿性に効果のある層と難燃性に効果のある層を別々の層で形成することで、お互いの特性を低下させることなく耐湿性と難燃性の双方の特性を確実に発揮できるようになる。

また、前記第１の樹脂層のみで、難燃剤を含まない層と、非ハロゲン系の難燃剤を含む層とが積層された複合層が形成されているものであってもよい。

また、前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層よりも内側に設けられていることが好ましい。導電体に接する側に耐湿性を有する第１の樹脂層を設けることにより、高湿度環境下などにおける絶縁劣化を効果的に防止できる。

また、ポリウレタン樹脂を含有させることにより弾性を発揮させることが可能になり、ベース基板が可撓性のものであっても適用できる。

本発明は、ハロゲンを含有しないもので難燃性を発揮できしかも良好な耐湿性を得ることができるものである。また柔軟性や耐屈曲性が発揮されることにより、硬質なベース基板だけでなく、可撓性を有する軟質なベース基板にも適用することが可能になる。

図１は本発明の樹脂組成物がベース基板上に設けられるときの積層状態を示す斜視図である。ただし、図１では、樹脂組成物とベース基板とを互いに離した状態で図示している。

ベース基板１０は可撓性を有するものであり、ＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）やポリイミドなどの絶縁性を有する合成樹脂製の部材で形成されている。このベース基板１０の表面には導電体１１が形成されており、この導電体１１は、銀ペーストや銀系ペーストなどで帯状に形成され複数本の導電パターン１１ａで構成されており、各導電パターン１１ａがＸ方向に所定間隔を開けて平行に形成されている。ただし、導電パターン１１ａは、帯状のものに限らず、曲線状のパターンであってもよくその他様々な形状のパターンであってもよい。

また前記ベース基板１０は可撓性のものに限られず、ガラス基材をエポキシ樹脂でコーティングしたいわゆるガラエポ基板や、紙をフェノール樹脂でコーティングしたいわゆる紙フェノール基板などの硬質な部材であってもよい。また導電パターンが基板の片面のみに形成されたものに限らず、両面に形成された基板であってもよく、または導電パターンが複数層にわたって形成された多層基板などでもあってもよい。前記導電体１１では、銅や銀などの金属箔からなる導電パターン１１ａがエッチング処理などで形成される。

導電体１１が形成されたベース基板１０の表面には、絶縁性を有する樹脂からなる複合層２０が形成される。この複合層２０は、前記導電体１１を覆うように前記ベース基板１０上に設けられて、耐湿性と難燃性に優れた特性を付与できるようになっている。前記複合層２０を耐湿性に優れたものにすることにより、例えば吸湿や水分の吸収によって前記複合層２０の絶縁性が劣化すること、また隣接する導電パターン１１ａと１１ａとの間でマイグレーションが発生することがなくなり、導通不良や回路がショートするといった不都合が解消される。また前記複合層２０では、回路基板に求められる所定の規格を満たす難燃性を得ることができる。以下、耐湿性と難燃性を両立できる複合層について詳述する。

前記複合層２０は、第１の樹脂層２１と第２の樹脂層２２が積層されたものである。この複合層２０は樹脂組成物で形成され、図１に示すように前記第１の樹脂層２１が内側に形成され、前記第１の樹脂層２１の外側に第２の樹脂層２２が形成されている。本実施の形態では、前記第１の樹脂層２１により耐湿性が発揮され、前記第２の樹脂層２２により難燃性が発揮される。ただし、前記第１の樹脂層２１が外側で、前記第２の樹脂層２２が内側であってもよい。

第１の樹脂層２１は、エステル結合、炭酸エステル結合、炭素−炭素（Ｃ−Ｃ）結合を有する熱硬化性樹脂などであり、例えばエステル結合を有するポリウレタン樹脂をベース樹脂とするものである。具体的にはポリエステルポリウレタン樹脂を挙げることができる。この第１の樹脂層２１は、ポリエステルポリウレタン樹脂に、シリカなどの無機フィラー、顔料、および溶剤をそれぞれ混合することにより得られる。この場合の配合組成としては例えば、ポリエステルポリウレタン樹脂を３０〜５０質量％、無機フィラーを１〜１０質量％、顔料を１〜５質量％、及び溶剤を３０〜５０質量％の範囲内で配合することにより得られる。

第２の樹脂層２２は、エーテル結合、エステル結合、炭酸エステル結合、Ｃ−Ｃ結合を有する熱硬化性樹脂などであり、例えばエーテル結合を有する熱硬化性樹脂をベース樹脂とするものである。具体的にはポリエーテルポリウレタン樹脂などである。この第２の樹脂層２２は、ポリエーテルポリウレタン樹脂に、難燃剤と、顔料と、溶剤とをそれぞれ混合することにより得られる。このときの配合組成としては例えば、ポリエーテルポリウレタン樹脂を１５〜５０質量％、難燃剤を３０〜４０質量％、顔料１〜５質量％、及び溶剤３０〜５０質量％の範囲内で配合することにより得られる。

第２の樹脂層２２に含まれる前記難燃剤としては、ハロゲン物質を含まず且つリン系のものから選択されることが好ましい。リン系の難燃剤としては、ポリリン酸アンモニウムなどのリン酸塩や、トリアリールホスフェート、トリフェニルホスフェートなどのリン酸エステルなどを挙げることができるが、これらに限られるものではない。

なお、前記ベース樹脂やその他の添加物、さらにはその配合量などは上記したものに限られるものではない。

また前記複合層２０が、上記した第１の樹脂層２１のみを用いて、難燃剤を含まない層と非ハロゲン系の難燃剤を含む層とで積層されたものでもよい。

上記のように形成された第１の樹脂層２１は、前記導電体１１が形成されたベース基板１０上に塗布される。塗布後に加熱して乾燥することにより、前記第１の樹脂層２１に含有される前記溶剤成分が揮発させられて、前記第１の樹脂層２１が液状のものから固形のものに変化させられる。これにより、前記導電パターン１１ａが形成されたベース基板１０の表面には、その凹凸形状に倣うようにして前記第１の樹脂層２１で形成された薄い塗膜が形成される。

第１の樹脂層２１の硬化後、前記第２の樹脂層２２が第１の樹脂層２１に重ねて塗布される。この第２の樹脂層２２は、上記と同様にして加熱して硬化させることで、前記第２の樹脂層２２に含まれる溶剤成分が揮発させられて、前記第２の樹脂層２２が液状のものから固形状のものに変化させられる。これにより、前記第１の樹脂層２１の表面に、薄い塗膜で形成された前記第２の樹脂層２２が積層される。

このように前記導電体１１が形成されたベース基板１０上に第１の樹脂層２１と第２の樹脂層２２による複合層２０が形成された回路基板が形成される。

前記複合層２０では、前記第１の樹脂層２１の厚み寸法を５〜２０μｍ、前記第２の樹脂層２２の厚み寸法を１０〜１１０μｍに設定することが好ましい。前記第２の樹脂層２２を第１の樹脂層２１よりも厚く形成することにより、難燃性を十分に発揮できるようになる。

上記のリン系の難燃剤は、潮解性の点やイオン性物質の点において耐湿性に劣るものであるが、難燃性を有する第２の樹脂層２２とは別に耐湿性を有する第１の樹脂層２１を設けることにより、難燃性と耐湿性を両立することが可能になる。しかも、難燃剤にはハロゲン物質が含有されていないので、燃焼時に有毒ガスが発生するのを防止でき環境に悪影響を与えるのを防止できる。

本発明の樹脂組成物が設けられた回路基板を示す斜視図、

符号の説明

１０ ベース基板
１１ 導電体
１１ａ 導電パターン
２０ 複合層
２１ 第１の樹脂層
２２ 第２の樹脂層

Claims (5)

1. 導電体が形成されたベース基板の表面が絶縁性の樹脂層で覆われている回路基板において、
   前記樹脂層は、無機フィラーを含み、エステル結合を有するポリウレタン樹脂からなる耐湿性を有する第１の樹脂層と、エーテル結合を有するポリウレタン樹脂からなり、リン酸エステルまたはリン酸塩であるリン系の難燃剤を含む第２の樹脂層とが積層された複合層であることを特徴とする回路基板。
2. 導電体が形成されたベース基板の表面が絶縁性の樹脂層で覆われている回路基板において、
   前記樹脂層は、無機フィラーを含み、エステル結合を有するポリウレタン樹脂からなる耐湿性を有する第１の樹脂層と、エステル結合を有するポリウレタン樹脂からなり、リン酸エステルまたはリン酸塩であるリン系の難燃剤を含む第２の樹脂層とが積層された複合層であることを特徴とする回路基板。
3. 前記第１の樹脂層は、前記第２の樹脂層よりも内側に設けられている請求項１または２記載の回路基板。
4. 前記リン酸エステルはポリリン酸アンモニウムである請求項１ないし３のいずれかに記載の回路基板。
5. 前記リン酸塩はトリアリールホスフェートまたはトリフェニルホスフェートである請求項１ないし３のいずれかに記載の回路基板。

Images