(57)【要約】【目的】穴あけの精度を高め、錐の寿命を延長して加工コストを下げる。【解決手段】  穴あけ用蓋板に用いられる水溶性組成物であって、前記水溶性組成物は、水性ポリウレタン樹脂とポリエチレン・オキシド共重合体を含み、ポリウレタン共重合体の側鎖上にアルキル基を含み、かつポリエチレン・オキシド共重合体の粘度は１０００ｃｐｓ〜１００００ｃｐｓである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴あけ用蓋板に用いられる水溶性組成物であって、
前記水溶性組成物は、水性ポリウレタン樹脂とポリエチレン・オキシド共重合体を含み、ポリエチレン・オキシド共重合体の側鎖上にアルキル基を含み、かつポリエチレン・オキシド共重合体の粘度は１０００ｃｐｓ〜１００００ｃｐｓである
ことを特徴とする水溶性組成物。
【請求項２】
ポリエチレン・オキシド共重合体の側鎖上のアルキル基を含むグループは、メチル基（CH３）、プロピレンメチルエーテル（CH2OCH2CH=CH2）若しくはその組み合わせを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の水溶性組成物。
【請求項３】
ポリエチレン・オキシド共重合体の平均分子量は１５００００〜４０００００の間である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水溶性組成物。
【請求項４】
水性ポリウレタン樹脂の平均分子量は１００００〜４０００００の間であり、水性組成物の硬度（Shore Hardness）のショアＤ（Shore D）の範囲２０〜４０の間であり、かつ水性ポリウレタン樹脂の主鎖にはエチレンオキシド（ethylene oxide）の親水性基及び側鎖上のスルホン酸ナトリウムエチレンジアミンの乳化親水性基を含む
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水溶性組成物。
【請求項５】
水性ポリウレタン樹脂は、水溶性組成物の全体固体成分の重量比の１０％〜４５％間を占める
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の水溶性組成物。
【請求項６】
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエーテル−ポリシロキサン共重合体、分枝鎖シロキサン共重合体、およびポリビニルピロリドン（PVP）を更に含む
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水溶性組成物。
【請求項７】
ポリエチレン・オキシド共重合体の含有量とポリビニルピロリドンの含有量の比は１：４〜４：１の間であることを特徴とする請求項６に記載の水溶性組成物。
【請求項８】
ポリエチレングリコールの平均分子量は２０００〜１００００の間であり、ポリビニルピロリドンの平均分子量は１００００〜２０００００の間である
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の水溶性組成物。
【請求項９】
ポリエチレン・オキシド共重合体の固体含有量と水性ポリウレタン樹脂の含有量の比は１：１〜１：４の間である
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の水溶性組成物。
【請求項１０】
ポリビニルピロリドンの固体含有量は、水溶性組成物の全体固体成分の重量比の１５％〜４０％の間を占める
ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の水溶性組成物。
【請求項１１】
ポリエチレングレコール固体含有量と水性ポリウレタン樹脂の含有量の比は１：１〜１：４の間である
ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の水溶性組成物。
【請求項１２】
基板を備え、
前記基板は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載した水溶性組成物が乾燥して形成されたトップコート層を前記基板の表面に備える
ことを特徴とする穴あけ用蓋板。
【請求項１３】
前記基板の材質にはアルミニウムが含まれる
ことを特徴とする請求項１２に記載の穴あけ用蓋板。
【請求項１４】
水溶性組成物の製造方法であって、
水性ポリウレタン樹脂を提供し、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレン共重合体、及びポリビニルピロリドンを混合して所定の混合溶液を形成し、
水性ポリウレタン樹脂、界面活性剤、ポリエーテル−ポリシロキサン共重合体、分枝鎖シロキサン共重合体と前記所定の混合溶液を混合して前記水溶性組成物を形成する
ことを特徴とする水溶性組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水溶性組成物、水溶性組成物の製造方法及び水溶性組成物を応用した穴あけ用蓋板に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在プリント回路基板材料に使用される銅張積層板若しくは多層基板のドリル穴あけ加工方法は、通常穴を空ける前に、一枚の蓋板を補助板として、銅張積層板若しくは多層基板の表面に載置する。
【０００３】
近年、プリント配線板材料の信頼性向上の要求若しくは高密度化の進歩に伴って、信頼性増加の要求と高密度化の発展に適応するため、プリント回路基板も高品質の穴あけが必要となり、例えば孔の位置の精度や孔壁の品質を高め、また効果的に針の破損率を減少させる。更に、目下市場における補助板は、補助板の構造が概ね三層構造であり、一層のアルミ箔、一層の非水溶性樹脂を地肌塗りとしたもの、及び一層以上の水溶性樹脂をトップコートとしたものを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、地肌塗りは水溶性樹脂とアルミ箔の接着性を有効に強化するが、地肌塗りは穴あけ後に銅張積層板若しくは多層基板の孔壁内部に残留する恐れがある。また、現在の市場における補助板のトップコート層は、ねじ錐が貫通する時に衝撃力が加わると、穴あけの高速な摩擦により熱エネルギーが発生し、ねじ錐の寿命の寿命が低下し、コスト高となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するため本発明は以下の構成を備える。
本発明の実施例の一つによると、穴あけ用蓋板に用いられる水溶性組成物であって、前記水溶性組成物は、水性ポリウレタン樹脂とポリエチレン・オキシド（polyethylene oxide）共重合体を含み、ポリエチレン・オキシド共重合体の側鎖（side chain）上にアルキル基を含み、かつポリエチレン・オキシド共重合体の粘度は１０００ｃｐｓ〜１００００ｃｐｓである。
【０００６】
また、本発明の実施例の一つによると、ポリエチレン・オキシド共重合体の側鎖上のアルキル基を含むグループは、メチル基（ＣＨ３）、プロピレンメチルエーテル（CH2OCH2CH=CH2）若しくはその組み合わせを含む。
【０００７】
また、本発明の実施例の一つによると、ポリエチレン・オキシド共重合体の平均分子量は１５００００〜４０００００の間である。
【０００８】
また、本発明の実施例の一つによると、水性ポリウレタン樹脂の平均分子量は１００００〜４０００００の間であり、水性組成物の硬度（Shore Hardness）のショアＤ（Shore D）の範囲２０〜４０の間であり、かつ水性ポリウレタン樹脂の主鎖にはエチレンオキシド（ethylene oxide）の親水性基及び側鎖上のスルホン酸ナトリウムエチレンジアミンの乳化親水性基を含む。
【０００９】
また、本発明の実施例の一つによると、水性ポリウレタン樹脂は、水溶性組成物の全体固体成分の重量比の１０％〜４５％間を占める。
【００１０】
また、本発明の実施例の一つによると、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエーテル−シロキサン共重合体、分枝鎖(branched chain)シロキサン共重合体、およびポリビニルピロリドン（PVP）を含む。
【００１１】
また、本発明の実施例の一つによると、ポリエチレン・オキシド共重合体の含有量とポリビニルピロリドンの含有量の比は１：４〜４：１の間である。
【００１２】
また、本発明の実施例の一つによると、ポリエチレングリコールの平均分子量は２０００〜１００００の間であり、ポリビニルピロリドンの平均分子量は１００００〜２０００００の間である。
【００１３】
また、本発明の実施例の一つによると、ポリエチレン・オキシド共重合体の固体含有量と水性ポリウレタン樹脂の含有量の比が１：１〜１：４の間である。
【００１４】
また、本発明の実施例の一つによると、ポリビニルピロリドンの固体含有量は、水溶性組成物の全体固体成分の重量比の１５％〜４０％の間を占める。
【００１５】
また、本発明の実施例の一つによると、ポリエチレングレコール固体含有量と水性ポリウレタン樹脂の含有量の比が１：１〜１：４の間である。
【００１６】
また、本発明の実施例の一つによると、基板を備え、基板は、水溶性組成物が乾燥して形成されたトップコート層を基板の表面に備える。
【００１７】
また、本発明の実施例の一つによると、基板の材質にアルミニウムが含まれる。
【００１８】
また、本発明の実施例の一つによると、水溶性組成物の製造方法であって、水性ポリウレタン樹脂を提供し、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレン・オキシド共重合体、及びポリビニルピロリドンを混合して所定の混合溶液を形成し、水性ポリウレタン樹脂、界面活性剤、ポリエーテル−ポリシロキサン共重合体、分枝鎖シロキサン共重合体と前記所定の混合溶液を混合して前記水溶性組成物を形成する。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明は、水溶性組成物の中に側鎖にアルキル基を有するポリエチレン・オキシド共重合体を加え、かつポリエチレン・オキシド共重合体の粘度が１０００ｃｐｓ〜１００００ｃｐｓであるので、基板上に前記水溶性組成物を設けて穴あけ用蓋板とした後、ポリエチレン・オキシド共重合体の特性により穴あけ時の潤滑効果を高めることができ、水溶性組成物はねじ錐が貫通する時の衝撃力を和らげさせ、穴あけの高速な摩擦により発生する熱エネルギーを低下させ、これにより穴あけの精度を有効に高め、ねじ錐の寿命を延長して加工コストを下げることができる。
【００２０】
本発明の上述した特徴と利点を明瞭に理解し易くするために、以下実施例を挙げて、図面を用いて以下の様に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例の穴あけ用蓋板の説明図である。
【図２】図１の穴あけ用蓋板の応用説明図である。
【図３】本発明の一実施例による水溶性組成物の調合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は本発明の実施例の穴あけ用蓋板の説明図である。図２は図１の穴あけ用蓋板の応用説明図であり、本実施例に応用される穴あけ用蓋板１００がプリント回路基板２００に対して穴あけを行う様子を示したものである。図１と図２を同時に参照し、本実施例において、穴あけ用蓋板１００は基板１１０と基板１１０における表面に配置された水溶性組成物１２０を含む。基板１１０は例えば導電基板であり、導電基板の材質はアルミニウムを含み、本実施例においては基板１１０の厚さは３０μｍ〜２５０μｍのアルミ箔である。更に、水溶性組成物１２０は塗布（若しくは関連するプロセス）によりアルミ箔の表面に形成され、完成後に、この穴あけ用蓋板１００をプリント回路基板２００に覆うことができ、そして穴あけ加工プロセスを行うことができる。
【００２３】
更に述べると、本実施例における水溶性組成物１２０は水性ポリウレタン樹脂とポリエチレン・オキシド共重合体を含み、水性ポリウレタン樹脂の一般式は化学式１の通りである。
【００２４】
【化１】
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【００２５】
その平均分子粒の径は０．２μｍより小さく、一般的には０．０００１μｍ〜０．２μｍの間であり、平均分子量は１００００と４０００００の間である。ここで、本実施例において平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（Gel Permeation Chromatography, GPC）を以って測定され、平均分子粒子の径は市販のHORIBAレーザー径分析器（Laser Scattering Particle Sizing, LA-950）を以って測定されるものとし、以下重複する説明を省略する。この液体の水性ポリウレタン樹脂（水分を含まず）の主鎖には０．１％〜１５％の重量比のエチレンオキシド（ethylene oxide）の親水基を含み、この液体の水溶性ポリウレタン樹脂は、側鎖には０．１％〜１５％の重量比のスルホン酸ナトリウムエチレンジアミンの乳化親水性基を含むことが好ましく、全体の親水性基の重量比は５％〜３０％の間である。また、水性ポリウレタン樹脂の水溶性組成物１２０に対する有効な固体含有量の重量比は１０％〜４５％の間であり、比較的良い薄膜の硬度（Shore Hardness）のショアＤ（Shore D）の範囲は２０〜４０の間である。特筆すべきは、試験を経て発見され、薄膜硬度（Shore Hardness）のショアＤ（Shore D）の範囲が４０より大きい場合には穴あけ時に針を破損しやすく、２０より小さいときは表面が付着しやすい。
【００２６】
本実施例で用いられる水性ポリウレタン樹脂は環境保全型化学における材料に属し、水を使用することにより一般溶剤系ポリウレタンの反応条件を置き換えた優れた材料である。操作過程において水を以ってキャリアとし、水が、従来の溶剤系ポリウレタンコーティングに使用される大部分若しくは全ての揮発性有機物(Volatile organic compound，VOC)及び有害空気汚染物(Hazardous Air Pollutant，HAP)に取って代わるが、潤滑層の性能は低下しない。また、本実施例の放熱板を使用した時、穴あけ後にねじ錐に残存する物質は水で衝撃を与えて洗い流した後に除去することで、ねじ錐に残存することがないため、クリーニングコストを削減でき汚染を低下させる効果がある。
【００２７】
ここで特筆すべきことは、本実施例のポリエチレン・オキシド共重合体の一般式と構造は以下の化学式２、及び化学式３の通りである。
【００２８】
【化２】
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【００２９】
【化３】
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【００３０】
その水溶性組成物１２０に対する有効な固体の含有量の重量比は５％〜１５％であり、ポリエチレン・オキシド共重合体の平均分子量は１５００００〜４０００００の間であり、かつそのポリエチレン・オキシド共重合体における側鎖にはアルキル基が含まれる。ここで、ポリエチレン・オキシド共重合体の側鎖のアルキル基を含むグループは、メチル基（CH３）、プロピレンメチルエーテル（CH2OCH2CH=CH2）若しくはその組み合わせを含み、ポリエチレン・オキシド共重合体の粘度は１０００ｃｐｓ〜１００００ｃｐｓであり、かつ合成後の水溶性組成物１２０の粘度は約５００ｃｐｓ〜３０００ｃｐｓの間である。また、本実施例において粘度の測定は、市販のBROOKFIELD VISCOMETERS(DV-II+PRO)を用い、被測定物は２５℃の状態で測定するものとする。
【００３１】
このため、水溶性組成物１２０のポリエチレン・オキシド共重合体によって、それが用いられた穴あけ用蓋板１００の潤滑性を有効に高め、水溶性組成物によりねじ錐がプリント回路基板２００を貫通することにより発生する衝撃力を更に和らげることができ、かつ穴あけの高速な摩擦により発生する熱エネルギーを有効に低下させることができ、これにより穴あけの精度を高め、ねじ錐の寿命を延長して加工コストを下げることができる。また、プリント回路基板の後工程における洗浄で銅めっきの品質不良を招くことを除去でき、ひいては短絡を防止することもできる。また、本発明は水溶性組成物、及びその製造方法を提供し、水溶性組成物は金属基板に対して比較的良い接着性を具備させ、また水溶性組成物を用いた蓋板は穴あけ時に比較的良い潤滑程度と熱発散効果を具備する。
【００３２】
他方、本実施例の水溶性組成物１２０は更にポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエーテル−シロキサン共重合体、分枝鎖シロキサン共重合体、およびポリビニルピロリドン（PVP）を含み、ポリエチレン・オキシド共重合体の含有量とポリビニルピロリドンの含有量の比は１：４〜４：１の間であり、ポリエチレン・オキシドグリコールの平均分子量は２０００〜１００００の間であり、ポリビニルピロリドンの平均分子量は１００００〜２０００００の間であり、ポリエチレン・オキシド共重合体固体含有量と水性ポリウレタン樹脂の含有量の比は１：１〜１：４の間であり、ポリビニルピロリドンの固体含有量は、水溶性組成物の全体固体成分の重量比の１５％〜４０％の間を占める。
【００３３】
言及するべきこととして、本実施例においてポリエチレン・オキシド共重合体の含有量とポリビニルピロリドンの含有量の比を制御することにより、水溶性組成物１２０の潤滑性と親水性を調整する。ポリエチレン・オキシド共重合体の含有量が高すぎる場合には、基板上に塗布された水溶性組成物１２０が形成する潤滑層は容易にクラック筋又は結晶筋が発生し、膜表面の外観が不良となる一方、低すぎる場合には潤滑効果が不良となり、放熱不足となり、ねじ錐の先端が容易に折れる。同様に、ポリビニルピロリドンの含有量が高すぎる場合には親水性が比較的高くなるため粘着性が高くなり、低すぎる場合には水溶性が不良となる。
【００３４】
図３は本発明の一実施例による水溶性組成物の調合の説明図である。図３を参照し、ステップＳ３１０において、水性ポリウレタン樹脂を提供する。さらに、水性ポリウレタン樹脂は、先ず乳化処理を経ることが可能であり、常温でミセルを均質的に発生させ、界面活性剤が加えられて温度上昇を与える。
【００３５】
また、ステップＳ３２０においてポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレン・オキシド共重合体、及びポリビニルピロリドンを混合することにより所定の混合溶液を形成する。更に、乳化後のポリエチレングリコールはポリプロピレングリコールと混合された後、ポリエチレン・オキシド共重合体とポリビニルピロリドンを加えてコロイド状の所定の混合溶液を形成するが、ポリエチレングリコールとポリビニルピロリドンが混ざりにくいことから、ポリビニルピロリドンをナノ化研磨して、ポリエチレン・オキシド共重合体に加える必要がある。
【００３６】
最後に、ステップＳ３３０において、常温で上述した水性ポリウレタン樹脂、界面活性剤、所定の混合溶液と、ポリエーテル−シロキサン共重合体、分枝鎖シロキサン共重合体とを混ぜ合わせ、本実施例の水溶性組成物１２０を完成させる。
【００３７】
上述したように、本発明の穴あけ用蓋板１００は上述した方法で完成させた後、以下の実験例により穴あけテストを行うため、図２に示した穴あけの説明図を参照する。ここで、本案の穴あけ用蓋板１００を実施例とし、従来技術の穴あけ用蓋板を以って比較例とする。ここで工程能力指数（Ｃｐｋ）を以って穴あけ位置決めの正確さと精度を判断する拠所とし、下記の表１、表２の結果を得た。本実験はそれぞれ１０本のねじ錐を以って穴あけを行い、各ねじ錐はそれぞれのロットにおいて４５００回穴あけを行い、研磨を行ったあと、再び穴あけを行い、それらの過程において全部で２回研磨を行った。また、ねじ錐は３ロットの穴あけ動作（即ち１３５０hits）を行っても良く、これにより工程能力指数を得るための参考とすることができる。
【００３８】
[実験パラメータ]
穴あけマシン：HITACHI-0105 U2
スピード：３００ｋｒｐｍ
送り歯速度：２．４ｍ／ｍｉｎ
切削速度：２．４ｍ／ｍｉｎ
孔限：１３５００ｈｉｔｓ
積層数：ＢＴ_ＨＳ×０．１１ｍｍ×６
底板（図２における符号は３００である）：厚さは１．５ｍｍ尿素板（パルプ板若しくはフェノールアルデヒド板でも可）
【００３９】
【表１】
2014234513.tif 000006
【００４０】
【表２】
2014234513.tif 000007
【００４１】
表１と表２のプロセス能力分析図より明らかに分かることは、本案の穴あけ用蓋板１００は、穴あけの正確さと精度及びプリント回路基板２００に対して発生する粗さがいずれも従来技術の穴あけ用蓋板よりも良いことである。
【００４２】
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【符号の説明】
【００４３】
１００    穴あけ用蓋板
１１０    基板
１２０    水溶性組成物
２００    プリント回路基板
【図１】
2014234513.tif 000008
【図２】
2014234513.tif 000009
【図３】
2014234513.tif 000010