(57)【要約】【課題】放熱性を高めることで、電子部品の温度上昇を抑制するソルダーレジストインキ組成物を提供することを目的とする。【解決手段】この目的を達成する為本発明は、遠赤外線領域の輻射率の高い遷移金属酸化物をソルダーレジストインキ組成物に含有させることで、ソルダーレジストの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。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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移金属酸化物を少なくとも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ソルダーレジストインキ組成物。
【請求項２】
無機充填材は−６０〜３００℃における体積抵抗値が１０5Ωｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のソルダーレジストインキ組成物。
【請求項３】
無機充填材は粒径が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のソルダーレジストインキ組成物。
【請求項４】
遷移金属酸化物が遷移金属を含む複数の金属の複合酸化物であることを特徴とする請求項１記載のソルダーレジストインキ組成物。
【請求項５】
遷移金属酸化物の含有量が１０〜６０ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項１記載のソルダーレジストインキ組成物。
【請求項６】
無機充填材中の遷移金属酸化物の含有量が２０ｖｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１記載のソルダーレジストインキ組成物。
【請求項７】
絶縁基材と少なくとも一層以上の配線パターンと少なくとも最外層の一部を被覆するソルダーレジストを備えた配線基板において、上記ソルダーレジストが遷移金属酸化物を少なくとも１種含む無機充填材と結合剤を含有したソルダーレジストインキ組成物を硬化したものであることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開平６−１６７８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、遷移金属酸化物を少なくとも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。
【発明の効果】
【０００７】
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。
【０００８】
その理由は、遠赤外線領域における輻射率の高い遷移金属酸化物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。
【０００９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（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遷移金属酸化物を少なくとも１種含む無機充填材と結合剤を含有している。
【００１１】
遷移金属酸化物としては、例えばＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＭｎＯ2、ＷＯ3、ＭｏＯ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ5、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＣｏＯ等が例示される。物質から輻射（放射）される電磁波は発熱する温度によって周波数が決まる。電子部品の発熱を考えると、発熱温度は５０〜２００℃程度が多く、従って波長は９〜６μｍ程度の領域の遠赤外線が放射されることになる。
【００１２】
遷移金属酸化物は換算質量が大きいため遷移金属と結合に基づく赤外吸収波数または振動数は小さい値となり、遠赤外線領域となる。従って、遷移金属酸化物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。
【００１３】
また、遷移金属を含む２種類以上の金属からなる複合酸化物を用いることで輻射率を高めたり、絶縁性を向上させたりすることが可能となる。
【００１４】
遷移金属酸化物としては物体温度Ｔが２９３Ｋ以上４７３Ｋ以下の少なくともいずれかの温度の場合に、λ（ｍ）＝０．００２８９８／Ｔ（Ｋ）を満たす波長λの電磁波の放射率が０．６以上の材料が望ましい。
【００１５】
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。
【００１６】
さらに、無機充填材は、−６０〜３００℃における体積抵抗値が１０5Ωｍ以上であることが好ましい。ソルダーレジストインキ組成物は、配線をはんだから絶縁する目的で設けられているものであるので、体積抵抗値が上記の値より大きい無機充填材では電気絶縁性が小さすぎ不適当である。
【００１７】
また、上記無機充填材の粒径は２０μｍ以下であることが好ましい。無機充填材の粒径が大きすぎると、ソルダーレジストインキ組成物中で無機充填材が沈降しやすくなる。また、形成されたソルダーレジストの表面に凹凸が発生してしまう。
【００１８】
また、平均粒径０．２μｍ以下の無機充填材を含有させた場合、樹脂の粘性を過剰に上昇させてしまうため、高濃度に無機充填材を混練することができなくなる可能性がある。なお、粘性のより低い樹脂を用いる場合は、無機充填材の粒径を０．２μｍより小さくすることができる。
【００１９】
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。
【００２０】
結合材としては、従来この主のソルダーレジストに適用される紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂がいずれも使用可能であり、特に限定されない。紫外線硬化型樹脂とは、紫外線照射により硬化する樹脂であり、一般には、１分子中に２以上のアクリル酸エステル基又はメタクリル酸エステル基を有するような樹脂をいう。
【００２１】
光硬化性の樹脂は露光−現像といったフォトレジスト工程やスクリーン印刷等の方法を用いれば、所望のパターンに形成することができる。
【００２２】
また、熱硬化型樹脂とは、加熱により硬化する樹脂であり、エポキシ樹脂と硬化剤との組み合わせが一般的である。エポキシ樹脂として代表的なものとしては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、又は、脂環式エポキシ樹脂等の１分子中に２以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂が挙げられる。そのほかにフェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。
【００２３】
硬化剤としては、アミン類、イミダゾール類、カルボン酸類、フェノール類、第４級アンモニウム塩類、メチロール基含有化合物が挙げられる。
【００２４】
また、ソルダーレジストインキ組成物には、必要に応じて、カルビトール系化合物、セロソルブ系化合物及びその酢酸エステル化合物等の溶剤、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、酸化チタン等の顔料、公知慣用の消泡剤、密着付与剤、又は、レベリング剤等の各種添加剤或いは重合禁止剤を加えてもよい。
【００２５】
また、遷移金属酸化物の含有量はソルダーレジストインキ組成物に対して１０〜６０Ｖｏｌ％であることが好ましい。遷移金属酸化物が６０ｖｏｌ％より多いとソルダーレジストを被膜としたときに銅箔との密着性が低下してしまう。６０ｖｏｌ％以下とすることで、樹脂の粘性を過剰に上昇させることなく、また感光性樹脂としての露光しやすさを損なうことなく、十分な放熱性を得ることが出来る。逆に１０ｖｏｌ％より少ないと遷移金属酸化物による輻射率向上の効果が発揮されない。
【００２６】
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、遷移金属酸化物を６０ｖｏｌ％より多く含有させてもよい。
【００２７】
また、無機充填材中の遷移金属酸化物の含有量が２０Ｖｏｌ％以上であることが好ましい、遷移金属酸化物が２０ｖｏｌ％より少ないと十分な放熱効果が発揮されない。
【００２８】
上記構成により高効率（輻射率０．４以上）で遠赤外線を放射し、発熱部品の温度低減効果を有するソルダーレジストを作製することができる。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
ソルダーレジストは、遷移金属酸化物を少なくとも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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
（実施例１）
無機充填材として遷移金属酸化物である酸化コバルトフィラと、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。
【００４４】
酸化コバルトを２０ｖｏｌ％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。
【００４５】
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。
【００４６】
硬化した混合物のＦＴ−ＩＲ測定を行った。
【００４７】
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）
酸化コバルトフィラ含有レジストと未添加レジストの輻射率を図２に示す。
【００４８】
酸化コバルトの含有で輻射率が向上している。
【００４９】
次に、酸化コバルトフィラ含有レジストと未添加レジストを形成した両面基板の開口部にダイオードを半田で実装し１Ｗの電力を加えた。半導体の温度上昇を図３に示す。
【００５０】
基板に形成したレジストの輻射率が異なるだけで、実装した半導体の温度が低減できている。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態２における配線基板の断面図
【図２】ソルダーレジストインキ組成物の波長に対する輻射率を示す図
【図３】ソルダーレジストインキ組成物を形成した半導体の温度上昇を示す図
【符号の説明】
【００５３】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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