(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル回路用難燃性カバーコート組成物であって、
ホスフィネート難燃剤、および
ウレタン系ソルダーレジストが含まれており、
前記難燃性カバーコートがハロゲンフリーであり、
前記ホスフィネート難燃剤が、ポリオール混合物、ポリプロピレングリコール、ポリイソシアネート、および、ホスフィネートを含み、
前記ホスフィネートが以下の式：
0005465436.tif 000005
（式中、Ｒ１およびＲ２は同一か異なっており、それぞれＣ１〜Ｃ６アルキル、直鎖または分枝、および／または、アリール基であり、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｎａ、および／またはＫであり、ｎは１〜４である。）
によって表される、組成物。
【請求項２】
フレキシブル回路であって、
基材、並びに、
ウレタン系ソルダーレジストとホスフィネート難燃剤の混合物が含まれている難燃性ハロゲンフリーカバーコートから構成されており、
前記ホスフィネート難燃剤が、ポリオール混合物、ポリプロピレングリコール、ポリイソシアネート、および、ホスフィネートを含み、
前記ホスフィネートが以下の式：
0005465436.tif 000006
（式中、Ｒ１およびＲ２は同一か異なっており、それぞれＣ１〜Ｃ６アルキル、直鎖または分枝、および／または、アリール基であり、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｎａ、および／またはＫであり、ｎは１〜４である。）
によって表される、回路。
【請求項３】
難燃性ハロゲンフリーカバーコートを備えているフレキシブル回路を形成させる方法であって、
ホスフィネート難燃剤とウレタン系ソルダーレジストを混合してカバーコート組成物を生成する工程、
前記組成物をフレキシブル回路にコーティングする工程、および、
コーティングしたフレキシブル回路を硬化させる工程が含まれており、
前記カバーコート組成物がハロゲンフリーであり、
前記ホスフィネート難燃剤が、ポリオール混合物、ポリプロピレングリコール、ポリイソシアネート、および、ホスフィネートを含み、
前記ホスフィネートが以下の式：
0005465436.tif 000007
（式中、Ｒ１およびＲ２は同一か異なっており、それぞれＣ１〜Ｃ６アルキル、直鎖または分枝、および／または、アリール基であり、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｎａ、および／またはＫであり、ｎは１〜４である。）
によって表される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概ねには難燃性カバーコートの分野に関するものである。具体的には、本開示はフレキシブル回路用の難燃性カバーコートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブル回路は、製品の厚みや寸法をかなり減らせることから、消費者向け電子機器の分野で広く使用されている。具体的には、フレキシブル回路は現在、テレビ用モニター、コンピュータ用モニター、携帯電話用モニターなどの消費者製品向けディスクドライブやフラットパネルディスプレイの構造内で使用されている。電子技術の進歩に伴って、消費者は、より薄型でより小型の電化製品に対する関心を深めている。テレビ、コンピュータ、電話用モニターの構造内にフレキシブル回路を使用すると、パネルの厚みや重量を大幅に減らすことができ、より小型の製品を提供することができる。
【０００３】
消費者向け電子機器内で電気コンポーネントを使用する場合、製品の発火や短絡を防止するための配慮が必要である。したがって、消費者の安全を確保するために、すべての消費者向け電子機器の電気コンポーネントは防火試験および承認手順を提供する米国火災保険協会（ＵＬ）の登録事項に適合する必要がある。さらに、電気コンポーネントの発火や短絡を防止するために、フレキシブル回路は比較的厳しい環境（相対湿度８５％および温度８５℃など）でも電気抵抗を維持する必要がある。これらの要件を満たすために、フレキシブル回路は典型的に、外部環境要因からフレキシブル回路を保護する保護カバーコートで覆われている。フレキシブル回路上のカバーコートは、高湿度または高温の環境にさらされた場合にフレキシブル回路を保護するよう難燃性且つ水分不透過性であることが望ましい。これにより、製品の電気コンポーネントは発火や短絡から保護される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存の現行のカバーコート組成物には難燃性試験に合格できるものはあるが、大半の組成物は高湿度および高温における電気バイアス試験に合格できない。これは、カバーコートが周囲環境から水分を吸収する傾向があり、時間の経過とともに電気抵抗が失われるためである。現在使用されているカバーコート組成物の例は、エポキシ系カバーコートである。エポキシ系カバーコートは典型的に、臭素化難燃剤などのハロゲンを使用しないと難燃性試験に合格できず、典型的に電気抵抗試験には全く合格できないため、消費者向け電子機器内のフレキシブル回路を保護する目的では使用できない。さらに、現行のカバーコート組成物には典型的に、少なくとも１つの化学的なハロゲンが含まれているため、環境に優しくない可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある１つの実施形態は、ホスフィネートおよびウレタン系ソルダーレジストが含まれている難燃性電気回路カバーコート用組成物である。
【０００６】
本発明の別の実施形態では、フレキシブル回路には、基材、並びに、ウレタンおよびホスフィネートの混合物が含まれている難燃性カバーコートが備わっている。
【０００７】
本発明のさらに別の実施形態では、難燃性カバーコートを有するフレキシブル回路を形成させるる方法には、（１）ホスフィネートおよびウレタン系ソルダーレジストを混合してカバーコート用組成物を形成させる工程、（２）前記組成物をフレキシブル回路上にコーティングする工程、並びに、（３）コーティング済みフレキシブル回路を硬化させる工程が含まれている。
【０００８】
本願のこれらの態様および他の態様は、以下の詳細な説明から明らかとなろう。しかし、上記要約は、請求されている主題に関する限定として決して解釈すべきでなく、主題は、添付の特許請求の範囲によってのみ規定され、実行の間、補正してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
唯一の図は、代表的なフレキシブル回路１２とともに使用されている本発明のカバーコート１０の断面図である。カバーコート１０には、難燃性で厳しい環境でも長期間電気バイアスを維持する単層または多層ホスフィネート組成物が含まれている。カバーコート１０の高い難燃性および電気抵抗性により、カバーコート１０およびフレキシブル回路１２に耐久性が備わり、高湿度および高温に耐えることができる。カバーコート１０の別の利点は、フレキシブル回路１２上のコーティングの厚みが減る点である。さらに、この組成物は、従来のコーティング法によってフレキシブル回路１２に容易に塗布することができる。その結果得られたフレキシブル回路１２は、消費者向け電子機器の構造内で必要な電気抵抗および難燃性を維持し、カバーコート１０によって保護されているフレキシブル回路１２の耐久性を向上させる。これらの特性により、カバーコート１０の組成物は、消費者向け電子機器の電気コンポーネントを構成する場合、フレキシブル回路の保護に特に望ましいものとなる。カバーコート１０については、フレキシブル回路をコーティングすることの関連で論じられているが、高温および高湿度の環境で難燃性および電気抵抗性が望ましい特性であるいずれの電気コンポーネントもコーティングすることができる。
【００１０】
カバーコート１０の組成物には、ホスフィネートおよびウレタン系ソルダーレジストが含まれている。本明細書における全ての濃度は、特に明記しない限り、重量パーセントを表す。適切な構成要素の濃度は、組成物の範囲において、組成物の全構成重量に対し、ホスフィネートが約１０％〜約３０％、ウレタン系ソルダーレジストが約７０％〜約９０％である。特に適切な構成要素の濃度は、組成物の範囲において、組成物の全構成重量に対し、ホスフィネートが約１５％〜約２５％、ウレタン系ソルダーレジストが７５％〜約８５％である。当業者であれば、製造済み物品の同等の物理的特性を得るために適切な構成要素濃度範囲がわかるであろう。
【００１１】
ホスフィネートは以下の式によって表される。
【００１２】
【化１】
0005465436.tif 000002
【００１３】
式中、Ｒ１およびＲ２は同一か異なっており、それぞれＣ１〜Ｃ６アルキル、直鎖または分枝、および／または、アリール基であり、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｎａ、および／またはＫであり、ｎは１〜４である。
【００１４】
適切なホスフィネートの例としては、ハロゲンフリーの有機ホスフィネートが挙げられる。適切なホスフィネートの市販されているものの例としては、エクソリット（EXOLIT）ＯＰ９３０、エクソリット（EXOLIT）９３５、および、エクソリット（EXOLIT）ＯＰ１２３０の商品名でクラリアントコーポレーション（Clariant Corporation）（ノースカロライナ州シャーロット）から入手可能なものが挙げられるが、これらに限らない。適切なホスフィネートの代表的な組成物としては、ポリオール混合物、ポリプロピレングリコール、ポリイソシアネート、および、ホスフィネートが挙げられる。
【００１５】
適切な市販されているウレタン系ソルダーレジストの例としては、ＡＲ７１００ソルダーレジストの商品名で味の素ファインテクノ株式会社（Ajinomoto Fine Technology Company, Incorporated）（日本、川崎市）から入手可能なもの、および、熱硬化型ソルダーレジストＴＦ−２００  ＴＲ６３６８／ＭＫ−２０Ｓの商品名で太陽インキ製造株式会社（Taiyo Ink Manufacturing Company, Limited）（日本、東京）から入手可能なものが挙げられるが、これらに限らない。
【００１６】
また、カバーコート１０の組成物には、個々のニーズで求められるのに応じて、追加の物質を様々な濃度で含めてよい。例えば、組成物にはさらに、色素、硬化剤、流動促進剤、粘度調整剤、および、これらの組み合わせを含めてよい。
【００１７】
カバーコート１０の組成物は、難燃性である一方で電気抵抗も維持している。組成物の難燃性は、本明細書の実施例の項で後述する引火性試験に従って測定する。本発明の組成物でコーティングしたサンプルの難燃性の例としては、サンプルを１０秒間炎にさらしても、サンプルは有意な時間燃え続けなかったことが挙げられる。その後、サンプルを再度１０秒間炎にさらしても、サンプルは有意な時間燃え続けなかった。さらに、サンプルによって、サンプルを固定しているクランプまで燃焼することはなく、あるいはサンプルの下に置いた綿にも着火しなかった。カバーコート１０は難燃性であるため、その組成物でコーティングしたフレキシブル回路１２は着火および燃焼しにくい。したがって、本組成物でコーティングしたフレキシブル回路１２は高温に耐えることができる。
【００１８】
カバーコート１０の組成物は、厳しい環境でも長期間電気抵抗を維持する。これは、カバーコート１０の組成物にホスフィネートを使用することによって実現させる。ホスフィネートは、現在使用されているカバーコートと比べて、厳しい環境でもカバーコート１０の電気抵抗を維持する。組成物の電気抵抗によって、フレキシブル回路を損傷することなく、組成物でコーティングしたフレキシブル回路を高温および高湿度にさらすことが可能になる。カバーコート１０の組成物の電気抵抗は、本明細書の実施例の項で後述する電気バイアス試験に従って測定する。組成物の良好な電気抵抗の実例は、約１Ｅ＋９オーム以上の抵抗である。カバーコート１０の電気抵抗によって、カバーコート１０でコーティングしたフレキシブル回路１２の耐久性が向上する。組成物は高湿度および高温にさらされても電気抵抗を維持するため、カバーコート１０で保護されているフレキシブル回路１２は厳しい環境にも長期間耐えることがだえきる。
【００１９】
カバーコート１０は、混合およびコーティングプロセスを用いて製造してよい。カバーコート１０のサンプルは、ウレタン系ソルダーレジストにホスフィネートを前記ソルダーレジストの固体重量の約１０％〜約２０％の割合で加えて調製する。混合物を十分混合する。混合後、最終フィルム厚が乾燥時で約２０ミクロン〜約４０ミクロンになるように、組成物をフレキシブル回路１２に塗布する。最終フィルム厚は、好ましくは乾燥時で約２５ミクロン〜約３５ミクロンである。その後、コーティングした材料を約１００℃〜約２００℃のオーブンで約１時間硬化させる。コーティングした材料は、約１５０℃で硬化させることが好ましい。
【００２０】
本発明の少なくとも１つの実施形態は、難燃性および電気バイアスが望まれるいずれかの物品の表面上で使用可能なカバーコートの組成物を提供する。カバーコートの実例となる実施形態は、消費者向け電子機器で用いるフレキシブル回路と関連させて説明されているが、カバーコートはいずれの種類の材料または物質とともに用いるために適応させてよいことは理解されよう。
【実施例】
【００２１】
本発明について以下の実施例でより具体的に説明するが、本発明の範囲内での多数の修正および変形が当業者には明らかとなるため、以下の実施例は例示のみを目的としたものである。別に言及のない限り、以下の実施例で報告されている全ての部、百分率、および、比率は重量基準であり、実施例で用いられる全ての試薬は、下記の化学薬品供給元から得たかまたは入手でき、あるいは、従来の技術により合成してよい。
【００２２】
使用材料
エクソリット（EXOLIT）９３０：ハロゲンフリーの有機ホスフィネート、クラリアントコーポレーション（Clariant Corporation）（テキサス州シャーロットＮＣ）から入手可能。
エクソリット（EXOLIT）１２３０：ハロゲンフリーの有機ホスフィネート、クラリアントコーポレーション（Clariant Corporation）から入手可能。
ＡＲ７１００ソルダーレジスト：ウレタン系ソルダーレジスト、味の素ファインテクノ株式会社（Ajinomoto Fine Technology Company, Incorporated）（日本、川崎市）から入手可能。
【００２３】
以下の試験方法を使用して、実施例で製造したフィルムの特性を調べた。
米国火災保険協会ＵＬ９４  Ｖ０引火耐久性試験（Flammability Resistance Test）
この試験は、物品に点火した場合の物品の消炎性または延焼性の傾向を測定するものである。物品は、最初にカバーコートでコーティングし、１．２７センチメートル（０．５インチ）×１２．７センチメートル（５インチ）の断片に切断する。物品をあらかじめ湿度５０％および温度２３℃の条件に少なくとも４８時間適応させる。米国標準試験法（American Standard Test Methods）（ＡＳＴＭ）Ｄ５２０７−９７に従って、ガスバーナーと炎を調整する。物品を垂直に配置してクランプで固定し、１０秒間炎にさらす。炎を外した後、最初の燃焼時間を記録する。燃焼が終了したら、再度炎に１０秒間さらす。再度炎を外し、２回目の燃焼時間を記録する。記録するその他のデータとしては、２回目の適用後の残焼、物品によるクランプへの燃焼の有無、および、物品から燃えかすが落下したことによる物品の下に置いた綿への着火の有無が挙げられる。
【００２４】
定常状態における温湿度バイアス寿命試験（Steady State Temperature Humidity Bias Life Test）（ＪＥＤＥＣ／ＥＩＡ  Ａ１０１−Ｂ）
【００２５】
この試験は、本発明の組成物でコーティングされている物品の電気抵抗を測定するものである。カバーコートを塗布する前に、サンプルを超音波クリーナー内で３０秒間洗浄する。次に、綿繊維が含まれていないティッシュペーパーの上に物品を置き、フィルターを通した圧縮空気で乾燥させる。洗浄後、フィルム厚が約５０ミクロンになるように、物品をカバーコートの組成物でコーティングする。その後、物品を湿度８５％および温度８５℃の環境に定置する。この環境で物品に連続して９０ボルトの電圧をかけ、物品の正および負にバイアスをかけた領域間の電流を測定する。電流が低い場合には、抵抗値が高いことを意味する。抵抗値が１Ｅ＋９付近の物品は、非常に良好な抵抗を有すると考えられる。電流が０．０１ミリアンペアを上回った場合には、物品に電圧をかけるのを止め、物品は試験に不適合であるとみなす。
【００２６】
（実施例１〜８）
実施例１、３、５、および、７は本発明の組成物であり、ポリミド（polymide）フィルム上に塗布したエクソリット（EXOLIT）９３０およびＡＲ７１００ソルダーレジストが、表１に示されている構成要素濃度（重量％）で含まれている。実施例２、４、６、および、８も本発明の組成物であり、同様に、ポリミド（polymide）フィルム上に塗布したエクソリット（EXOLIT）１２３０およびＡＲ７１００ソルダーレジストが、表１に示されている構成要素濃度（重量％）で含まれている。
【００２７】
実施例１は、混合およびコーティングプロセスを用いて生成した。カバーコートのサンプルは、ウレタン系ソルダーレジストにホスフィネートを前記ソルダーレジストの固体重量の約１５％の割合で加えて調製した。次に、混合物を十分混合した。混合後、最終フィルム厚が乾燥時で約２０ミクロン〜約４０ミクロンになるように、組成物をポリミド（polymide）フィルムに塗布した。その後、コーティングした材料を約１５０℃のオーブンで約１時間硬化させた。実施例２〜８は、実施例１について論じられているプロセスと同じプロセスを用いて生成したが、エクソリット（EXOLIT）９３０およびエクソリット（EXOLIT）１２３０の濃度を変えた。また、ポリミド（polymide）フィルムの厚みと最終フィルム厚も変えた。
【００２８】
実施例１〜８の組成物でコーティングした物品について、引火性を試験した。表１には、実施例１〜８について上記の方法に従って試験した結果を、組成物の濃度、燃焼時間、残焼時間、物品によるクランプへの燃焼の有無、および、物品による綿への着火の有無について示す。
【００２９】
【表１】
0005465436.tif 000003
【００３０】
表１に示したデータは、実施例１〜８に示されていように、物品のコーティング組成物にエクソリット（EXOLIT）９３０またはエクソリット（EXOLIT）１２３０などのホスフィネートを加えることで実現する難燃性を示す。実施例１〜６の物品は、炎に１０秒間さらした後の燃焼時間が最小限〜燃焼なしであり、残焼もなかった。さらに、実施例１〜６の物品は、引火性試験中に物品を所定の位置に固定しているクランプに燃焼することもなく、また燃えかすが落ちて、物品の下に置いた綿に着火することもなかった。
【００３１】
実施例７および８の物品と実施例１および２の物品は、それぞれポリミド（polymide）フィルムの厚みのみが異なっていた。実施例７および８の組成物は、厚みが２ミリメートルのポリミド（polymide）フィルムの上にコーティングされていた。これに対し、実施例１および２の組成物は、厚みが４ミリメートルのポリミド（polymide）フィルム上にコーティングされていた。実施例１および２の物品は共にＶ０引火性試験に合格したが、実施例７および８の物品は炎に１０秒間さらすと完全に燃焼した。実施例７および８の物品は、物品を固定しているクランプへも燃焼した。これに対し、実施例１および２の物品は、炎にさらした後も燃焼せず、残焼もなく、クランプへの燃焼も、綿への着火もなかった。実施例７および８の物品が炎に１０秒間さらした後に燃焼したという事実は、薄い物品は厚い物品より燃えやすい傾向にあることに起因する可能性がある。
【００３２】
実施例７および８の物品と実施例３および４の物品は、それぞれコーティング組成物中のホスフィネートの重量％のみが異なっていた。実施例７および８の物品は、ホスフィネートが１５重量％含まれている組成物でコーティングされていた。これに対し、実施例３および４の物品は、ホスフィネートが２０重量％含まれている組成物でコーティングされていた。表１に示されているように、実施例３および４の組成物は共にＶ０引火性試験に合格したが、実施例７および８の組成物は不適合であった。したがって、ホスフィネートをより多く加えた場合にコーティング組成物の難燃性が向上した。
【００３３】
実施例５および６の物品は、実施例７および８の物品と２つの点で異なっていた。第１に、実施例５および６の組成物は、より厚いポリミド（polymide）フィルム上にコーティングされており、第２に、実施例５および６の組成物はホスフィネートがより多く含まれていた。実施例１、２、３、および、４の物品と同様に、実施例５および６の物品も炎に１０秒間さらしても燃焼しなかった。また、実施例５および６の物品は、残焼もなく、クランプへの燃焼も、サンプルの下に置いた綿への着火もなかった。
【００３４】
（実施例９〜１２）
実施例９および１０は本発明の組成物であり、ポリミド（polymide）フィルム上に塗布したエクソリット（EXOLIT）９３０およびＡＲ７１００ソルダーレジストが、表２に示されている構成要素濃度（重量％）で含まれている。実施例１１および１２も本発明の組成物であり、同様にポリミド（polymide）フィルム上に塗布したエクソリット（EXOLIT）１２３０およびＡＲ７１００ソルダーレジストが、表２に示されている構成要素濃度（重量％）で含まれている。
【００３５】
実施例９〜１２は、実施例１について上述したプロセスと同じプロセスを用いて製造した。
【００３６】
実施例９〜１２の組成物でコーティングした物品について、電気バイアスを試験した。表２には、実施例９〜１２について上記の方法に従って試験した結果を、組成物の濃度および抵抗について示す。
【００３７】
【表２】
0005465436.tif 000004
【００３８】
表２に示したデータは、本発明の組成物でコーティングした物品が示す電気バイアス（すなわち非伝導性）を表している。実施例９〜１２の組成物でコーティングした物品は、定常状態における温湿度バイアス寿命試験（Steady State Temperature Humidity Bias Life Test）を行った後も良好な抵抗を示した。とりわけ、１０１４時間後の実施例９の抵抗は９．５１Ｅ＋９オーム、実施例１０の抵抗は４．０４Ｅ＋１０オーム、実施例１１の抵抗は２．２８Ｅ＋１０オーム、実施例１２の抵抗は３．８Ｅ＋９オームであった。
【００３９】
図２に示されているように、ホスフィネートが含まれている実施例９〜１２の組成物でコーティングした物品は、高温および高湿度の環境で電気抵抗を示した。
【００４０】
本発明のカバーコート組成物は、化学的なハロゲンを使用しなくても難燃性であり、高温および高湿度で高い電気抵抗を示す。また、カバーコートは、厚みを減らすことができ、従来のコーティング法で塗布しやすいため、その用途は、消費者向け電子機器、とりわけフレキシブル回路とともに用いられる消費者向け電子機器の分野にするのが望ましい。
【００４１】
本発明について、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく形状および細部を変更してよいことは、当業者であれば理解するであろう。
【００４２】
図面は本発明の実施形態を表しているが、論じられているように、他の実施形態も考えられる。いかなる場合も、本開示は本発明を限定するものではなく、代表して提示するものである。本発明の原理の範囲および趣旨に含まれる多数の他の修正形態および実施形態を当業者が考案可能であることを理解されたい。図面は縮尺通りに描かれていない場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】フレキシブル回路上の本発明の組成物から得られるカバーコートの断面図。
【図１】
0005465436.tif 000008