(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＰ３構造とＳＰ２構造とを含むアモルファスカーボンの粉末からなり、前記ＳＰ３構造および前記ＳＰ２構造の合計に対し、前記ＳＰ３構造の比率が５２％以上７０％以下であるとともに、誘電体共振法により得られる導電率が、１．０Ｓ／ｍ以下であることを特徴とする黒色顔料。
【請求項２】
前記アモルファスカーボンの粉末の重量平均粒径が、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の黒色顔料。
【請求項３】
前記アモルファスカーボンの粉末の比表面積が、１０〜１０００ｍ２／ｇの範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の黒色顔料。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の黒色顔料を含む顔料成分を、液体分散媒中に分散してなることを特徴とする着色組成物。
【請求項５】
さらに樹脂を含むことを特徴とする請求項４に記載の着色組成物。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかに記載の黒色顔料を含むことを特徴とする着色部材。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれかに記載の黒色顔料を含むブラックマトリックスを備えることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項８】
請求項７に記載のカラーフィルタを備えることを特徴とするディスプレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒色顔料、着色組成物および着色部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化及び小型化・薄型化に伴い、電子部品装置の分野においても、抵抗、コンデンサ、フィルタ等の素子の小型化や多端子化による、電子部品装置の高集積化、小型化、薄型化等が進んでいる。これに伴い、電子部品装置のインナーリード間やパッド間、ワイヤー間などの配線のピッチ間距離が狭くなっている。一方、電子部品装置に用いられる封止材には、着色剤としてカーボンブラック、酸化鉄、酸窒化チタンなどが使用されている（例えば、特許文献１を参照）。
このような着色剤は、液晶カラーフィルタ等画像形成素子の遮光材（ブラックマトリックス）や、コンデンサや電池の電極端子を固定する接着剤、コーティング材、電子部品の外装フィルム等にも、高絶縁性の黒色顔料として用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９６９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ピッチ間距離が狭くなった配線の間に絶縁性の低い凝集物等が挟まった場合、電子部品装置の電気特性の不良が発生する。カーボンブラックは黒色度、着色性に優れているものの、導電性を有するため、近年の電子部品の高密度化に伴う高精細な配線の封止や、電極端子の接着剤やコーティング材として適用した場合に、リーク不良（短絡）を起こすおそれがあった。酸化鉄は磁性による凝集があり、分散性に劣り、また、耐熱性も低いという問題があった。酸窒化チタンは半導電性を有するため、絶縁性に劣りリーク不良を起こすおそれがあった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、黒色度、着色性に優れ、高精細な配線に適用してもリーク不良が発生する可能性を低減できる黒色顔料、着色組成物および着色部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記の課題を解決するべく鋭意検討した結果、ＳＰ３構造とＳＰ２構造とを含み、該ＳＰ３構造および該ＳＰ２構造の合計に対する該ＳＰ３構造の比率が特定の範囲である黒色顔料が、黒色度、着色性に優れ、該黒色顔料を含む着色組成物及び着色部材が、高精細な配線に適用してもリーク不良が発生する可能性を低減できることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、以下の[１]〜[６]を提供する。
［１］ＳＰ３構造とＳＰ２構造とを含むアモルファスカーボンの粉末からなり、前記ＳＰ３構造および前記ＳＰ２構造の合計に対し、前記ＳＰ３構造の比率が３５％以上７０％以下であることを特徴とする黒色顔料。
［２］誘電体共振法により得られる導電率が、１．０Ｓ／ｍ以下であることを特徴とする上記［１］に記載の黒色顔料。
［３］前記アモルファスカーボンの粉末の重量平均粒径が、５０μｍ以下であることを特徴とする上記［１］または［２］に記載の黒色顔料。
［４］前記アモルファスカーボンの粉末の比表面積が、１０〜１０００ｍ２／ｇの範囲であることを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の黒色顔料。
［５］上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の黒色顔料を含む顔料成分を、液体分散媒中に分散してなることを特徴とする着色組成物。
［６］上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の黒色顔料を含むことを特徴とする着色部材。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、黒色度、着色性に優れ、高精細な配線に適用してもリーク不良が発生する可能性を低減できる黒色顔料、着色組成物および着色部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電子部品（チップコンデンサ）の封止状態を模式的に示す断面図である。
【図２】フィルムコンデンサを模式的に示す断面図である。
【図３】液晶のカラーフィルタ（ブラックマトリックス）を模式的に示す平面図である。
【図４】測定試料を配置した誘電体共振器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、本発明の黒色顔料について説明する。
本発明の黒色顔料は、ＳＰ３構造とＳＰ２構造とを含むアモルファスカーボンの粉末からなる。ＳＰ３構造の比率は、ＳＰ３構造およびＳＰ２構造の合計に対し、３５％以上７０％以下である。
【００１１】
ＳＰ３構造およびＳＰ２構造の合計に対するＳＰ３構造の比率（以下、単にＳＰ３比率ともいう）は、好ましくは４０〜７０％、より好ましくは４０〜６５％である。
ＳＰ３比率が３５％未満では、黒色顔料の絶縁性が低下するおそれがあり、７０％を超えると黒色度、着色性が低下するおそれがある。
なお、アモルファスカーボンには、粒子表面などに付着した官能基に由来する−ＣＯ、−ＣＯＯＨ等の構造が含まれる場合もある。
【００１２】
ここでＳＰ３構造は、ＳＰ３混成軌道で表されるσ結合を形成しており、ＳＰ３構造を多く含むと光線の遮蔽率が低下し、着色性に劣る。ＳＰ２構造は、ＳＰ２混成軌道で表されるσ結合とπ結合とからなり、ＳＰ２構造を多く含むとπ電子が容易に移動しやすくなることから絶縁性に劣る。
したがって、ＳＰ３構造とＳＰ２構造とをそれぞれ特定の割合で含むことにより、アモルファスカーボンの粉末からなる黒色顔料が良好な着色性と絶縁性とを示し、これにより、本発明の黒色顔料を含む着色組成物および着色部材は、例えばレーザによるマーキングにより十分なコントラストが得られ、鮮明なマーキングが可能であるとともに、高精細な配線に適用してもリーク不良を防止することができる。
【００１３】
上記ＳＰ２構造及び上記ＳＰ３構造は、Ｘ線光電子分光を用いたＸＰＳ分析によって、ＳＰ２結合に由来する１５４０ｃｍ−１から１６５０ｃｍ−１にピーク中心をもつピークの積分強度と、ＳＰ３結合に由来する１２００ｃｍ−１から１５００ｃｍ−１にピーク中心をもつピークの積分強度との比率から求めることができる。
【００１４】
上記アモルファスカーボンの製造方法については特に限定されず、例えば、抵抗加熱法、レーザー加熱法、アーク放電法、高周波プラズマ法、プラズマジェット法、マイクロ波加熱法などの加熱手段を用いて、原料となる炭素源を気化させ、気化させた炭素蒸気を冷却再凝固させる方法が挙げられる。
【００１５】
具体的には、真空または不活性ガス雰囲気下で、炭素棒の電極間をアーク放電させて炭素蒸気を発生させる方法が最も好適に用いられる。
不活性雰囲気ガスとしては、炭素の蒸発速度が大きいヘリウムガスを用いることが好ましい。
処理温度は、好ましくは５００〜１２００℃、より好ましくは５００〜１０００℃である。処理温度を上記範囲内とすることにより、得られるアモルファスカーボンのＳＰ３構造およびＳＰ２構造の合計に対するＳＰ３構造の比率を３５％以上７０％以下とすることができる。また、５００℃以上とすることで、該アモルファスカーボンのＳＰ３比率を３５％以上とし、良好な絶縁性を有するものとすることができ、１２００℃以下とすることで、該アモルファスカーボンのＳＰ３比率を７０％以下にすることができ、硬化物の黒色度、及び遮光性を良好にすることができる。
また、炭素を気化させる雰囲気圧力は、好ましくは２０ｋＰａ以上であり、上記条件で減圧調整することにより、得られるアモルファスカーボンのＳＰ３比率が３５％以上７０％以下となり、該アモルファスカーボンの電気比抵抗を１×１０４Ω・ｍ以上に制御することができ、良好な絶縁性を有するものとすることができる。なお、アモルファスカーボンの電気比抵抗はＳＰ３比率が高いほど大きくなり、ＳＰ３比率を４０％以上とすることで１×１０８Ω・ｍ以上、さらには５０％以上とすることで１×１０１０Ω・ｍ以上とすることができる。 
【００１６】
本発明の黒色顔料は、誘電体共振法により得られる導電率が、１．０Ｓ／ｍ以下であることが好ましい。これにより、上述のような良好な絶縁性を有するものとなる。誘電体共振法による導電率測定は、例えば、以下のようにして行う。
図４は、測定試料１０７を配置した誘電体共振器１０１の断面図である。測定試料１０７（高さ：４ｍｍ）は、誘電体共振器１０１の低誘電率材料からなる試料台１０４（比誘電率：２．０、厚さ：１ｍｍ）に装着されている。誘電体共振器１０１は、円柱状誘電体１０２（比誘電率：４５．２、誘電正接：７６．５×１０−５、直径：１５ｍｍ、高さ：７．５ｍｍ）と、低誘電率材料からなる支持台１０３（比誘電率：２．０、誘電正接：２×１０−４、外径：２０ｍｍ、内径：６ｍｍ、高さ：１０ｍｍ）と、円筒遮蔽導体１０５と、下部遮蔽導体１０６とから構成されている。また、試料台１０４と下部遮蔽導体１０６の間隔を２４．５ｍｍ、円筒遮蔽導体１０５の内径を２４．５ｍｍとする。
円筒遮蔽導体１０５の＋ｙ方向側端部（１０５ａ）および−ｙ方向側端部（１０５ｂ）に貫通孔を形成し、先端にループアンテナを形成したセミリジッド同軸ケーブルを各々の貫通孔から挿入し、各々の同軸ケーブルをネットワークアナライザ（製品名；８７２２ＥＳ、アジレント社製）に接続することによって、誘電体共振器１０１のＴＥ共振モードを共振させ、その共振特性を計測する。
誘電体共振器１０１のＴＥ共振モードが共振しているとき、試料台１０４から漏洩した電磁界が測定試料１０７の内部にも入り込むため、測定試料１０７の導電率が誘電体共振器１０１の共振特性に影響を与える。よって、誘電体共振器１０１の共振特性、特に無負荷Ｑ（Ｑｕ）の測定値と、測定試料１０７の導電率を変化させた共振特性、特にＱｕの電磁場シミュレーション結果とを比較することにより、測定試料１０７の導電率を求めることができる。
【００１７】
上記アモルファスカーボンの粉末は、重量平均粒径が５０μｍ以下の粉末であることが好ましく、１〜５０μｍの粉末であることがより好ましい。重量平均粒径を５０μｍ以下とすることにより、着色性が良好となり、その結果、マーキングにより十分なコントラストが得られ、鮮明なマーキングを行うことができる。
なお、重量平均粒径は、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置（たとえば、島津製作所製、装置名：ＳＡＬＤ-３１００）により測定された値である。
【００１８】
また、上記アモルファスカーボンの粉末は、窒素吸着法（ＢＥＴ法）による比表面積が１０〜１０００ｍ２／ｇであることが好ましく、１２〜８００ｍ２／ｇであることがより好ましい。１０ｍ２／ｇ以上とすることにより、分散性が向上し、着色性を良好にすることができる。１０００ｍ２／ｇ以下とすることにより、かさ密度の低下を防ぎ、たとえば、着色組成物の流動性を良好にすることができる。
【００１９】
本発明において、上記アモルファスカーボンは、粉砕することによって所望の粒径とすることができる。
上記アモルファスカーボンの粉砕方法については特に制限されず、カッティングミル、ボールミル、サイクロンミル、ハンマーミル、振動ミル、カッターミル、グラインダーミル、スピードミル等の一般的な粉砕機を用いることができる。さらに、上記粉砕によって得られたアモルファスカーボンの粉末を、篩い分級及びエアー分級によって所定の粒度分布を持つ粒子集合体に調整する分級工程を備えても良い。
【００２０】
また、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂材料を所定の粒度に成形した後、カーボン粒子を焼成してもよい。例えば、フェノール類を水、エタノールに加えて溶解させた後、フェノール類の２倍等量のアルデヒド類を加えて撹拌し、触媒として１０質量％アンモニア水を添加して、所定時間反応させて単分散球状カーボン粒子を得る方法が知られている。さらに、前記反応において、溶媒のエタノール濃度、アンモニア濃度を調整することにより、所望の粒子径に制御することができる。このようにして得られた単分散球状カーボン粒子を、真空または不活性ガス雰囲気下で５００℃〜１２００℃の条件で加熱処理することにより、単分散のアモルファスカーボンの粉末が得られるため、好ましい。
なお、後述の着色組成物や着色部材中に含まれる黒色顔料の電気特性やアモルファスカーボンの粉体特性は、着色組成物や着色部材の分散媒を乾燥、ろ過等の方法で除去したり、有機樹脂成分を溶解して除去するなどして分離した黒色顔料またはアモルファスカーボンを分析することで確認できる。
【００２１】
上記アモルファスカーボンは、黒色顔料、すなわち黒色の着色剤として用いられるものであり、該アモルファスカーボンを水素化、酸化、アルキル化、アミノ化、ハロゲン化、環化付加または包接した誘導体や、カップリング剤などで表面処理したものなども使用可能である。
【００２２】
上記アモルファスカーボンは、ダイヤモンド構造の特徴である絶縁性のＳＰ３構造とカーボンブラックやグラファイト構造の特徴である導電性のＳＰ２構造とを含み、ＳＰ３構造およびＳＰ２構造の合計に対し、ＳＰ３構造の比率が３５％以上であるため、絶縁性が付与される特徴を有する。
なお、上述のようにＳＰ３構造はダイヤモンド構造の特徴であり、ＳＰ２構造はカーボンブラックやグラファイト構造の特徴であることから、後述の着色組成物や着色部材においても、着色組成物や着色部材のＸＰＳ分析から得られるＳＰ３構造およびＳＰ２構造は、これらに含まれるアモルファスカーボン、ダイヤモンド、グラファイトに由来するものとみなせる。したがって、着色組成物や着色部材においてＳＰ３構造およびＳＰ２構造の存在が確認され、ＳＰ３構造およびＳＰ２構造の合計に対するＳＰ３構造の比率が上記範囲内であれば、着色組成物や着色部材が本発明の黒色顔料を含んでいると考えてよい。
一方、特殊な材料のフラーレンは、ＳＰ３構造の比率が３０％以下と少ないにも拘らず絶縁性を発現する。これは、ＳＰ２構造を球状構造にすることで電子の移動を遮断しているからである。上記フラーレンは、特殊な制御方法で製造しているため、生産効率が低く、非常に高価である。
一方、本発明におけるアモルファスカーボンは、カーボンブラックやグラファイトを作製する一般的なプロセスで製造可能なため、生産効率が高く、安価である。
【００２３】
本発明の着色組成物について説明する。
本発明の着色組成物は、上述の黒色顔料を単独、または複数の顔料成分のひとつとして、液体分散媒中に含む液状の着色組成物である。複数の顔料成分のひとつとして上述の黒色顔料を含む場合、併用される他の顔料は特に限定されるものではなく、公知の顔料が使用できる。ただし、上述の黒色顔料の絶縁性を損なわないため、併用される他の顔料についても、電気比抵抗が１×１０４Ω・ｍ以上、または誘電体共振法により得られる導電率が１．０Ｓ／ｍ以下のものを用いることが好ましい。
【００２４】
液体分散媒としては、カーボンブラックと共に用いられる溶媒を用いることができ、着色組成物の用途に応じて、例えば、水系溶媒、アルコール系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、 炭化水素系溶媒などが好ましく用いられる。具体的には、水、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α−又はβ−テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類等の単一又は混合溶媒 が挙げられ、水、エタノール、イソプロパノール、メチルエチルケトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、トルエンなどが好ましい。なお、水や水溶性溶媒などの極性溶媒には、アルキレンオキシドモノアルキルエーテル、アルキレンオキシドモノアルキルエーテルアセテート、アルキレングリコールジアセテート、（メタ）アクリレート類、ジビニルエーテル類などの非イオン性界面活性剤を添加することが好ましく、トルエンなどの非極性溶媒には、ポリビニルアセタール樹脂、ウレタン樹脂などの分散樹脂を添加することが好ましい。
【００２５】
着色組成物は、顔料成分および液体分散媒のほか、分散剤や湿潤剤、必要に応じバインダ、硬化剤、重合剤、レベリング剤、消泡剤、造孔剤などの添加剤を含有してもよい。
着色組成物中における黒色顔料の含有量は、着色組成物の用途や目的により適宜調整すればよい。たとえば、液晶カラーディスプレーや有機ＥＬディスプレーに用いられるカラーフィルタのブラックマトリックスとして用いる場合には、着色組成物中に黒色顔料を２０〜６０質量％の割合で含有させることで良好な遮光性を付与することができる。また、レジストインクやインクジェットインク等として用いる場合には、着色組成物中に上記黒色顔料と他の顔料とを合わせた顔料成分を５〜１５質量％の割合で含有させればよい。これにより、顔料が安定に分散されるとともに、塗布に対する粘度が保たれ、均一な被膜を形成することができる。
本発明の着色組成物は、上述の用途のほか、絶縁性の接着剤、絶縁性のコーティング（被覆）などに用いることもできる。
【００２６】
本発明の着色部材は、上述の黒色顔料を含む部材であり、黒色顔料を含む液状の着色組成物により着色された部材のほか、例えば上述の黒色顔料を含む樹脂フィルムやシート、電子部品（受動素子）の封止材、電子回路や導体配線の被覆などが挙げられる。また、上述の黒色顔料を含む天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム、シリコーン樹脂等からなる種々の着色部材も本発明に含まれる。
【００２７】
図１は、チップ型の受動素子１を実装し、封止材である本発明の着色部材４により封止した実装基板１０を模式的に示す断面図である。コンデンサ、抵抗、圧電素子等の受動素子１の電極（図示せず）は、プリント基板２の表面に設けられたパッド３に電気的に接続されている。着色部材４は、受動素子１およびパッド３を覆うように封止している。チップ型受動素子１の小型化、高集積化に伴い、隣接するパッド３の間隔が非常に狭くなっており、絶縁性に優れた着色部材４を用いることによりパッド３間や受動素子１間のリーク不良が低減できる。なお、着色部材４は受動素子１全体を覆う必要はなく、パッド３との接続部分のみを覆うものであってもよい。
このような着色部材４は、例えば（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤と、（Ｃ）無機充填剤と、（Ｄ）上述の黒色顔料とを含む前駆体（以下、単に前駆体ともいう）を硬化させたものである。
【００２８】
（Ａ）成分のエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであれば、分子構造、分子量などは特に制限されるものではなく、一般に電子部品の封止用に使用されているものを広く使用することができる。上記エポキシ樹脂の具体的な例としては、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、ジシクロペンタジエン誘導体などの脂肪族系エポキシ樹脂、ビフェニル型、ナフチル型およびビスフェノール型などの芳香族系エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
上記前駆体の全量に対する、（Ａ）成分の含有量は、成形性・信頼性の観点から、好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは５〜２５質量％、更に好ましくは１０〜２０質量％である。
【００２９】
（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤としては、１分子中にフェノール性水酸基を２個以上有するものであれば、分子構造、分子量などは特に制限されるものではなく、一般にエポキシ樹脂の硬化剤として使用されているものを広く使用することができる。上記フェノール樹脂硬化剤の具体的な例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン誘導体などの脂肪族系フェノール樹脂、ビフェニル型、ナフチル型およびビスフェノール型などの芳香族系フェノール樹脂などが挙げられる。これらのフェノール樹脂硬化剤は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３０】
上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂と上記（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤とは、上記前駆体中に（Ａ）成分のエポキシ樹脂が有するエポキシ基（ａ）と（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤が有するフェノール性水酸基（ｂ）との比（ａ）／（ｂ）（当量比）が０．１〜２．０の範囲となるように含有させることが好ましく、０．５〜１．５の範囲となるように含有させることがより好ましい。当量比を上記範囲内とすることにより、前駆体の成形性、硬化後の着色部材４の耐熱性、耐湿性などを良好にすることができる。
【００３１】
上記前駆体の全量に対する、（Ｂ）成分の含有量は、成形性・信頼性の観点から、好ましくは１〜１５質量％、より好ましくは３〜１５質量％、更に好ましくは５〜１０質量％である。
【００３２】
（Ｃ）成分の無機充填剤としては、シリカ粉末、アルミナ粉末などの金属酸化物粉末、窒化珪素粉末、窒化アルミニウム粉末などの金属窒化物粉末、炭化珪素粉末などの金属炭化物粉末、炭酸カルシウム粉末、シリコーンパウダ、ガラス繊維などが挙げられる。これらの無機充填剤は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３３】
上記（Ｃ）成分の無機充填剤の平均粒径は１〜６０μｍ、最大粒径は２００μｍ以下であることが好ましい。
上記前駆体の全量に対する、上記（Ｃ）成分の含有量は、好ましくは６０〜９５質量％、より好ましくは６５〜９３質量％、更に好ましくは７０〜９０質量％である。６０質量％以上とすることにより、前駆体の成形性、硬化後の着色部材４の機械的特性、耐熱性および耐湿性を優れたものとすることができる。また、該着色部材４に対するレーザによるマーキングを鮮明なものとすることができる。９５質量％以下とすることにより、前駆体の流動性、成形性を良好にすることができる。
【００３４】
上記前駆体の全量に対する、上記（Ｄ）成分の黒色顔料の含有量は、好ましくは０．０１〜５．０質量％、より好ましくは０．０２〜４．０質量％、更に好ましくは０．１〜３．０質量％である。０．０１質量％以上とすることにより、レーザによるマーキングの視認性が良好となる。５．０質量％以下とすることにより、前駆体の流動性を良好にすることができる。
【００３５】
封止材である着色部材４の前駆体は、以上説明した（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）無機充填剤、（Ｄ）上述の黒色顔料を主たる成分とするものであるが、本発明の効果を阻害しない範囲で必要に応じて、この種の組成物に一般に配合される、硬化促進剤；天然ワックス類、合成ワックス類、エステル類、直鎖脂肪族の金属塩、酸アミド類、パラフィン類などの離型剤；ゴム系やシリコーン系ポリマーのような低応力付与剤；無機充填剤の処理剤としてカップリング剤などをさらに配合することができる。また、コバルトブルーなどの着色剤も本発明の効果を阻害しない範囲で適宜配合することができる。
【００３６】
前駆体は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂硬化剤、（Ｃ）無機充填剤、（Ｄ）上述の黒色顔料と、前記した必要に応じて配合される各種成分とを、ミキサーなどによって均一に混合し、さらに熱ロールまたはニーダなどにより加熱溶融して混練した後、冷却固化し、次いで、適当な大きさに粉砕することにより調製される。
【００３７】
また、上記（Ｄ）成分の黒色顔料を、予め（Ａ）成分のエポキシ樹脂および／または（Ｂ）成分のフェノール樹脂硬化剤の少なくとも一部、好ましくは全部と混合し、加熱溶融して混練して得た予備混練物を、他の成分と混合してもよい。このような予備混練物を使用することにより、前駆体の成形性、及び硬化後の着色部材４の絶縁信頼性をより向上させることができる。
予備混練物には、離型剤、他の着色剤、カップリング剤などを適宜添加することができる。
上述の前駆体を熱硬化処理することにより得られる本発明の着色部材４は、ＳＰ３構造とＳＰ２構造とを含むアモルファスカーボンの粉末からなり、前記ＳＰ３構造および前記ＳＰ２構造の合計に対し、前記ＳＰ３構造の比率が３５％以上７０％以下である黒色顔料を含むものとなる。
【００３８】
上記着色部材４を用いて受動素子１を封止することにより、パッド３間や受動素子１間のリーク不良が低減できるとともに、レーザを用いたマーキングにより十分なコントラストが得られ、鮮明なマーキングを行うことができる。受動素子１としては、コンデンサ、抵抗、圧電素子を挙げたが、特にこれらに限定されるものではなく、例えば、インダクタ、トランス、水晶振動子、ヒーター、電池なども挙げられる。
【００３９】
このような実装基板１０については、炭酸ガスレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザなどを用いて着色部材４部分にマーキングを行うことができる。各種レーザによるマーキングは従来と同様の方法を用いて行うことができ、特に制限されるものではない。
上述したような着色部材４によって封止された実装基板１０は、従来と同様の方法を用いてマーキングを行っても十分なコントラストが得られ、鮮明なマーキングを行うことができ、高精細な配線に適用してもリーク不良の発生を防止することができる。
【００４０】
図２は、ケースモールド型のフィルムコンデンサを模式的に示す断面図である。ケースモールド型フィルムコンデンサ２０（以下単にフィルムコンデンサ２０ともいう）では、受動素子１である金属化フィルムコンデンサ素子の両端面に設けられた電極５に、銅板などからなるバスバー６を接続し、金属化フィルムコンデンサ素子およびバスバー６を上面開口型のケース７の収容部に収容した状態となっている。ケース７の収容部には、モールド樹脂として本発明の着色部材４が充填されており、金属化フィルムコンデンサ素子（受動素子１）を外部環境から保護している。なお、ケース７は必須ではなく、着色部材４自体を金属化フィルムコンデンサ素子の外装としてもよい。
モールド樹脂としては、絶縁性、耐衝撃性、耐湿性等の面から、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が用いられる。本発明の着色部材４は、上述の黒色顔料を含むことから良好な着色性と絶縁性を備えたモールド樹脂となる。着色部材４は、他に無機充填材や難燃剤、酸化防止剤などを含有してもよい。なお、上述の黒色顔料は熱伝導性に優れることから、着色部材４も熱伝導性の高いものとなり、フィルムコンデンサの放熱性が向上するという利点もある。
また、インダクタンスの低減や耐湿性の向上を目的としてバスバー６を金属化フィルムコンデンサ素子の上部を覆うように配置した場合、一対のバスバー６間に配置する絶縁シートとしてシート状の着色部材４を用いることもできる。
【００４１】
図３は、液晶カラーディスプレーや有機ＥＬディスプレーに用いられるカラーフィルタを模式的に示す平面図である。カラーフィルタ３０では、ガラス製などの透明基板上にＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）画素をストライプ状、モザイク状、トライアングル状などに配列し、裏面からバックライトで照射し、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の透過光の加色混合で発色させる。各画素の周りには格子状にブラックマトリックスが形成され、バックライトの光を遮蔽するとともに、隣接する画素の色光の混色を防止している。本発明の着色部材４は、上述の黒色顔料を含み、遮光性と絶縁性に優れることから、このようなブラックマトリックスとして好適に使用できる。
ブラックマトリックスは、例えば樹脂、モノマー、重合開始剤、および上述の黒色顔料の分散液を含むブラックレジストを基板に塗布し、フォトリソグラフィによりパターン形成することで作製できる。
【００４２】
以上、本発明の黒色顔料、着色組成物、および着色部材について、具体例を挙げて説明してきたが、本発明の黒色顔料、着色組成物、および着色部材の用途はこれらに限られたものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の用途に適用可能である。
【実施例】
【００４３】
次に実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００４４】
（合成例１）
以下に示す一般的な熱ＣＶＤ法により、評価サンプルを合成した。具体的には、アセチレンと、二酸化炭素及び不活性ガスからなる原料ガスを、１０００℃に加熱された加熱炉容器内で熱処理を行い合成した。上記原料ガスにおいて、アセチレンの分圧は１０×１０２Ｐａであり、二酸化炭素の分圧は７×１０３Ｐａである。また、アセチレンと二酸化炭素との分圧比（アセチレン／二酸化炭素）は５である。
上記合成工程において、熱ＣＶＤ反応合成を３０分間行い、アモルファスカーボンを合成した。合成したアモルファスカーボンを乾式ジェットミル粉砕機を用いて、２時間粉砕して、重量平均粒子径４μｍのアモルファスカーボン粉末を得た。
得られたアモルファスカーボンのＳＰ３構造は４５ａｔｏｍｉｃ％、ＳＰ２構造は４２ａｔｏｍｉｃ％であり、該アモルファスカーボンの導電率は０．８Ｓ／ｍであった。
【００４５】
（実施例１）
各成分を表２に示す割合で配合し、ミキサーを用いて常温（２５℃）で混合し、加圧型ニーダ（栗本鐵工所社製、型名：ＫＲＣ−Ｔ−２）により９０〜９５℃の温度で２分間加熱混練し、冷却固化させた後、ミル粉砕機（田島化学機械社製、型名：ＮＤ−３０）を用い、適当な粒度に粉砕して着色部材の前駆体を作製した。
【００４６】
（実施例２〜５、比較例１〜３）
実施例１と同様にして、各成分を表２に示す割合で配合し、着色部材の前駆体を得た。
【００４７】
上記実施例１〜５、及び比較例１〜３で得られた前駆体を、１７５℃で２分間の条件でトランスファー成形し、さらに１７５℃で８時間ポストキュアを行い、着色部材となる厚さ１．０ｍｍの試験用成形品を得た。また、評価用チップコンデンサに対し同様な条件で封止を行い、実装基板を作製した。
【００４８】
実施例および比較例で使用した原材料は以下のとおりである。
（エポキシ樹脂）
ｏ‐クレゾールノボラック樹脂（住友化学工業（株）製、商品名：ＥＯＣＮ−１９５ＸＬ−７０；エポキシ当量１９８）
（フェノール樹脂硬化剤）
フェノールノボラック樹脂（昭和高分子（株）製、商品名：ＢＲＧ−５５７；水酸基当量１０５）
（無機充填剤）
溶融球状シリカ粉末（電気化学工業（株）製、商品名：ＦＢ−６０；平均粒径２３μｍ）
（黒色顔料）
合成例１で得られたアモルファスカーボン
カーボンブラック（三菱化学（株）製、商品名：ＭＡ−６００；平均粒径２０ｎｍ，導電率６．８Ｓ／ｍ）
Ｃ６０フラーレン（フロンティアカーボン（株）製、商品名：ナノムパープル；重量平均粒径２０μｍ）
（その他の成分）
カルナバワックス（東洋ペトロライト（株）製、商品名：カルナバワックス）
カップリング剤（日本ユニカー（株）製、商品名：Ａ−１８７）
硬化促進剤（北興化学工業（株）製、商品名：ＰＰ−２００）
【００４９】
下記評価方法で、黒色顔料である合成例１で得られたアモルファスカーボン、カーボンブラック、及びＣ６０フラーレンのＳＰ３構造とＳＰ２構造との比率、及び導電率を測定した。結果を表１に示す。
【００５０】
［ＳＰ３構造とＳＰ２構造との比率]
測定用の黒色顔料の粉末をスパチュラ１杯分ガラス基板上にセットし、ＳＰ３構造とＳＰ２構造との比率を測定した。顕微レーザーラマン分光装置（堀場製作所製、ＬａｂＲａｍ  ＨＲ-８００）を用いて、顕微ラマン分光法で得られる１５４０ｃｍ−１から１６５０ｃｍ−１にピーク中心をもつピーク強度をＳＰ２構造とし、１２００ｃｍ−１から１５００ｃｍ−１にピーク中心をもつピーク強度をＳＰ３構造とし、ピークフィッティングを行ったうえで、ＳＰ２構造とＳＰ３構造とのピーク強度比を求め、ＳＰ３構造とＳＰ２構造との比率とした。
【００５１】
［導電率]
図４は、測定試料１０７を配置した誘電体共振器１０１の断面図である。測定試料１０７（高さ：４ｍｍ）は、誘電体共振器１０１の低誘電率材料からなる試料台１０４（比誘電率：２．０、厚さ：１ｍｍ）に装着されている。誘電体共振器１０１は、円柱状誘電体１０２（比誘電率：４５．２、誘電正接：７６．５×１０−５、直径：１５ｍｍ、高さ：７．５ｍｍ）と、低誘電率材料からなる支持台１０３（比誘電率：２．０、誘電正接：２×１０−４、外径：２０ｍｍ、内径：６ｍｍ、高さ：１０ｍｍ）と、円筒遮蔽導体１０５と、下部遮蔽導体１０６とから構成されている。また、試料台１０４と下部遮蔽導体１０６の間隔を２４．５ｍｍ、円筒遮蔽導体１０５の内径を２４．５ｍｍとした。測定試料１０７として上述の種々の黒色顔料の粉末を用い、以下のようにして測定試料１０７の導電率を求めた。
円筒遮蔽導体１０５の＋ｙ方向側端部（１０５ａ）および−ｙ方向側端部（１０５ｂ）に貫通孔を形成し、先端にループアンテナを形成したセミリジッド同軸ケーブルを各々の貫通孔から挿入し、各々の同軸ケーブルをネットワークアナライザ（製品名；８７２２ＥＳ、アジレント社製）に接続することによって、誘電体共振器１０１のＴＥ共振モードを共振させ、その共振特性を計測した。
誘電体共振器１０１のＴＥ共振モードが共振しているとき、試料台１０４から漏洩した電磁界が測定試料１０７の内部にも入り込むため、測定試料１０７の導電率が誘電体共振器１０１の共振特性に影響を与える。よって、誘電体共振器１０１の共振特性、特に無負荷Ｑ（Ｑｕ）の測定値と、測定試料１０７の導電率を変化させた共振特性、特にＱｕの電磁場シミュレーション結果とを比較することにより、測定試料１０７の導電率を求めた。
【００５２】
【表１】
0006493830.tif 000002
【００５３】
上記各前駆体について、以下に示す方法で、スパイラルフローを測定し、成形性を評価した。また、上記各試験用成形品について、外観およびレーザマーキング性を評価するとともに光透過率の測定を行った。さらに、各前駆体を用いて封止した実装基板について、以下に示す方法で、絶縁信頼性を評価した。これらの結果を表２に示す。
【００５４】
［成形性］
ＥＭＭＩ−１−６６に準じたスパイラルフロー金型を用い、前駆体を１７５℃に加熱したスパイラルフロー金型にトランスファー注入し硬化させて、流動した長さを測定した。流動した長さが大きい程、流動性に優れていることを示す。
［外観]
試験用成形品の外観の色を目視にて観測した。外観の評価は、下記の基準で行った。
○：良好
△：やや良好（実用上問題のないもの）
×：不良（実用上問題のあるもの）
［レーザマーキング性］
キーエンス（株）製のＹＡＧレーザマーキング装置を用い、出力１４Ａ、周波数５．０ｋＨｚ、マーキング速度４００ｍｍ／ｓ、文字の線幅０．２ｍｍの条件で、試験用成形品にマーキングを行い、次の基準でレーザマーキング性の評価を行った。
○：良好
△：やや良好（実用上問題のないもの）
×：不良（実用上問題のあるもの）
［光透過率］
日本分光(株)製の分光光度計Ｖ−５７０を用い、波長３００〜８００ｎｍ領域で、厚み１ｍｍの光透過率を測定した。
［絶縁信頼性］
導通試験を行い、パッド間のリークの有無を調べた。
【００５５】
【表２】
0006493830.tif 000003
【００５６】
表２の結果から明らかなように、本発明の黒色顔料を含む成形品の外観はいずれも良好で、光透過率はいずれも０％であり、遮光性に優れ、レーザによるマーキング性にも優れていた。さらに、本発明の黒色顔料を含む前駆体を用いて封止した実装基板も、リーク不良の発生がなく、絶縁信頼性に優れていた。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の黒色顔料、着色組成物を用いた着色部材は、レーザによるマーキング性に優れ、リーク不良の発生がなく、絶縁信頼性に優れたものであり、種々の受動部品の封止材、種々の絶縁材、遮光材等の着色部材として適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  受動素子
２  プリント基板
３  パッド
４  着色部材
５  電極
６  バスバー
７  ケース
１０  実装基板
２０  フィルムコンデンサ
３０  カラーフィルタ
１０１  誘電体共振器
１０２  円柱状誘電体
１０３  支持台
１０４  試料台
１０５  円筒遮蔽導体
１０５ａ，１０５ｂ  円筒遮蔽導体の側端部
１０６  下部遮蔽導体
１０７  測定試料
【図１】
0006493830.tif 000004
【図２】
0006493830.tif 000005
【図３】
0006493830.tif 000006
【図４】
0006493830.tif 000007