JPH08335756A

JPH08335756A - 導電性銅ペースト組成物

Info

Publication number: JPH08335756A
Application number: JP19121796A
Authority: JP
Inventors: Toshirou Komiyatani; 壽郎小宮谷
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【課題】プリント回路基板に設けたスルーホール部分
にスクリーン印刷で埋め込み後、加熱・硬化することに
より、スルーホール部分の良好な導電性を与え、硬化収
縮による応力集中が起こらず、高信頼性が得られる導電
性銅ペースト組成物を提供する。【解決手段】銅粉末、熱硬化性樹脂、多価フェノール
モノマー及び溶剤を必須成分とする導電性銅ペースト組
成物であって、溶剤の沸点が１５０℃以上のものと１０
０℃以下のものの少なくとも２種類以上の混合系であり
その配合量が前記ペースト中の２０〜４０重量部であ
り、さらには沸点１００℃以下の溶剤がその混合溶剤中
に５〜３０重量％配合されていることを特徴とする導電
性銅ペースト組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路基板
におけるスルーホール部分の信頼性に優れた導電性銅ペ
ースト組成物に関するものであり、更に詳しくは、紙基
材フェノール樹脂基板あるいはガラス布基材エポキシ樹
脂基板などのプリント回路基板に設けたスルーホール部
分に銅ペーストをスクリーン印刷で埋め込みした後、加
熱・硬化することにより、スルーホール部分の良好な導
電性を与え、経時変化、特に熱的衝撃に伴うスルーホー
ル部分の導電性不良を起こさない導電性銅ペースト組成
物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】紙基材フェノール樹脂基板あるいはガラ
ス布エポキシ樹脂基板などのプリント回路基板のランド
部にスルーホールを設け、そこに導電性銀ペースト（以
下、銀ペーストという）をスクリーン印刷で埋め込み
後、加熱硬化してプリント配線板を製造する方法が最近
盛んになってきた。しかし、銀ペーストを使用した場合
は特に最近ファインピッチ化してきたパターン回路にお
いてマイグレーションの問題が多発している。また、銀
は導電性には優れるものの高価な金属である。

【０００３】このため、最近これに代わるものとして銅
ペーストが注目されてきた。ところが銅は酸化し易く、
その酸化物は絶縁体であるために銅の酸化を効果的にお
さえ、さらには還元作用を持つ物質を配合する必要があ
る。このような酸化の防止策として、例えば特開昭６１
−３１５４号公報や特開昭６３−２８６４７７号公報な
どが知られている。しかし、銅ペーストの場合は銅粉同
士が十分に接触しなければオーミックコンタクトが得ら
れず、従来の銅ペーストでは銀ペーストの代替には未だ
至っていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】銀ペーストも銅ペース
トもスルーホール用においては小径穴内への埋め込み
性、低滲み性、低版乾き性等の印刷作業性の他、スルー
ホール内のペーストが造る形状が信頼性に大きく左右す
る。理想的にはスルーホール内壁に均一な厚みで、しか
も図１に示した様に壁面は銅ペーストで覆われ壁内は銅
ペーストが埋まらない形が好ましい。ところが、従来の
銅ペーストを使用した場合、図２のように壁内の一部が
埋まっていることが多く、このような場合、銅ペースト
の硬化収縮によって応力集中が起こり、歪みの発生とな
り信頼性の低下につながる。

【０００５】そこで、銅ペースト中の溶剤として沸点１
５０℃以上のものと沸点１００℃以下のものの少なくと
も２種類以上の混合溶剤を使用することにより、さらに
好ましくは溶剤配合量を銅ペースト中２０〜４０重量％
とし、その内の５〜３０重量％に低沸点溶剤を配合する
ことにより乾燥段階でこれを揮発させ、硬化後にはスル
ーホール内の銅ペーストの形を図１の様に壁内が埋まら
ない形に制御することを可能とした。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、銅粉末、熱硬
化性樹脂、多価フェノールモノマー及び溶剤を必須成分
とする導電性銅ペースト組成物であって、溶剤が沸点１
５０℃以上のものと沸点１００℃以下のものの少なくと
も２種類以上の混合系であり、好ましくはその配合量が
前記銅ペースト中の２０〜４０重量％であり、さらには
沸点１００℃以下の溶剤がその混合溶剤中に５〜３０重
量％配合されていることを特徴とする導電性銅ペースト
組成物である。

【０００７】銅ペースト中の全溶剤配合量が２０重量％
以下であると溶剤揮発による体積収縮量が少ないために
スルーホール壁内の一部が銅ペーストによって埋まって
しまう場合がある。また、４０重量％以上であるとスル
ーホール壁面に薄く硬化成形されるため信頼性が乏しく
なる。また、沸点１００℃以下の溶剤がその混合溶剤中
に５重量％以下であるとスルーホール内の銅ペースト硬
化物が壁内で埋まらない形に制御する効果が小さく、３
０重量％以上であると印刷時にスクリーン版上での乾き
が大きくなる。

【０００８】本発明に用いる銅粉末は市販品をそのまま
使用することが可能であり、形状は鱗片状、樹枝状、及
び球状などいづれも使用可能であるが、特に樹枝状の電
解銅粉が好ましい。本発明に用いる熱硬化性樹脂はエポ
キシ樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及び
フェノール樹脂等が使用可能であるが、特にフェノール
とホルムアルデヒドをアルカリ触媒下でメチロール化し
たいわゆるレゾール型フェノール樹脂が好ましい。

【０００９】本発明に用いる多価フェノールモノマーは
カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン等がいずれも
使用可能であるが特にハイドロキノンが好ましい。ま
た、この多価フェノールモノマーは、例えばハイドロキ
ノンは以下の酸化還元系を形成する。これにより電子伝
導を容易にし、且つ酸化還元系から放出される水素が酸
化銅を還元することができ、長期の信頼性が得られる。

【００１０】

【化１】

【００１１】本発明において、硬化性向上のためにイミ
ダゾール化合物を配合することが好ましい。イミダゾー
ル化合物としては、例えばＮ,Ｎ'−｛２−メチルイミダ
ゾリル−(１)−エチル｝−エイコサンジオイルジアミド
のように長鎖脂肪族炭化水素を持つイミダゾール化合物
の１種以上が好ましく使用される。このイミダゾール化
合物は樹脂自体の硬化収縮や溶剤揮発にともなう内部応
力を緩衝し、スルーホール内における硬化物および硬化
後の半田耐熱性など熱的応力によるクラックを防止し信
頼性を保持できる。また、イミダゾール化合物は銅粉と
キレート化合物を形成することより、密着性が向上し銅
粉と銅粉の接触が強固なものとなり非常に良好な電気導
通性が得られる。

【００１２】本発明において、さらに反応性ゴムエラス
トマーを配合することが好ましい。反応性ゴムエラスト
マーとしては末端に反応基を有するポブタジエン系又は
ポリアクリロニトリルブタジエン系のものの１種以上が
使用される。この反応性ゴムエラストマーの末端反応基
は、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、水酸基、
アミド基など、加熱時にフェノール樹脂と反応しうるも
のであればよく、特に限定されないが、カルボキシル
基、アミノ基、エポキシ基が銅ペーストの性能上好まし
いものである。この反応性ゴムエラストマーは銅ペース
トとしての信頼性を低下させずに硬化物に可撓性を付与
し、耐熱衝撃性の信頼性を大幅に向上することができ
る。

【００１３】また、本発明で用いられる沸点１５０℃以
上の溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノエ
チルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチ
ルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチ
ルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチ
ルエーテルアセテート、乳酸エチル、乳酸メチル、ジア
セトンアルコール、ジ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、ジエチレングリコールモ
ノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエ
ーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢
酸２ーエチルブチル、酢酸２ーエチルヘキシル、シクロ
ヘキシルアセテート、プロピオン酸イソペンチル、２ー
（メトキシメトキシ）エタノール、エチレングリコール
モノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソアミ
ルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテ
ル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、フルフ
リルアルコール、ブチルフェニルエーテル、アニソー
ル、フェネトール、エチレングリコールジブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレ
ングリコールジエチルエーテル、ジイソブチルケトン、
イソホロン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノ
ン、１ーヘプタノール、２ーヘプタノール、１ーオクタ
ノール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール、３
ーメチルシクロヘキサノール、４ーメチルシクロヘキサ
ノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、
トリメチレングリコール、１，３ーブチレングリコー
ル、１，２ーブチレングリコール、テトラメチレングリ
コール、ペンタメチレングリコール、ヘキシレングリコ
ールなどが可能であり、使用する樹脂との相溶性や乾燥
条件によって１種または２種以上の組み合わせで用いら
れる。

【００１４】また、本発明に用いられる沸点１００℃以
下の溶剤としてはメタノール、エタノール、イソプロパ
ノール、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなど
が可能であり、１種または２種以上の混合系で用いられ
る。

【００１５】銅ペースト組成物の製造法としては各種の
方法が適用可能であるが、構成成分を混合後、三本ロー
ルによって混練して得るのが一般的である。また、必要
に応じて組成物中に各種酸化防止剤、分散剤、微細溶融
シリカ、カップリング剤、消泡剤、溶剤等を添加するこ
とは可能である。

【００１６】

【実施例】以下に実施例を用いて本発明を説明する。銅
粉末として福田金属箔粉工業(株)製電解銅粉ＦＣＣ−Ｓ
Ｐ−９９を、熱硬化性樹脂としてレゾール型フェノール
樹脂を用い、表１の配合割合に従って三本ロールで混練
して銅ペーストを得た。このようにして調整した銅ペー
ストを住友ベークライト(株)製紙基材フェノール樹脂基
板ＰＬＣ−２１４７ＲＨ（板厚１.６ｍｍ）の０.４ｍ
ｍφのスルーホールにスクリーン印刷法によって充填
し、箱形熱風乾燥機によって１５０℃、３０分間で硬化
させた。

【００１７】この試験片のスルーホール１穴あたりの導
通性能を抵抗値を測定して確認した。その後、２６０℃
５秒間ディップを５回行う半田耐熱試験、及び−６５
℃、３０分←→１２５℃、３０分の温度衝撃試験（１０
００サイクル）を行い、それぞれ初期の導通抵抗からの
変化率を求めた。そして、この試験片のスルーホール内
部を観察し銅ペーストにクラックが生じていないかを確
認した。また、この基板をスルーホール中心部にて縦方
向に切断、研磨後銅ペースト部の形状を観察した。以上
の結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】本発明における銅ペーストは、紙基材フ
ェノール樹脂基板あるいはガラス布基材エポキシ樹脂基
板などのプリント回路基板に設けたスルーホール部分に
スクリーン印刷で埋め込み後、加熱・硬化することによ
り、スルーホール部分の良好な導電性を与え、しかも経
時変化が極めて少なく、特に硬化後、壁内が充填された
銅ペーストで埋まらないため銅ペーストの硬化収縮によ
る応力集中が起こらず、歪みの発生が抑えられるので、
信頼性が特に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の銅ペーストを回路基板にスクリーン
印刷したときのスルーホール断面図

【図２】従来の銅ペーストを回路基板にスクリーン印
刷したときのスルーホール断面図

【符号の説明】

１回路基板２スルーホール３銅ペースト４回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅粉末、熱硬化性樹脂、多価フェノール
モノマー及び溶剤を必須成分とする導電性銅ペースト組
成物であって、前記溶剤が沸点１５０℃以上のものと沸
点１００℃以下のものの少なくとも２種類以上の混合溶
剤であることを特徴とする導電性銅ペースト組成物。
【請求項２】前記混合溶剤が前記銅ペースト中の２０
〜４０重量％配合されている請求項１記載の導電性銅ペ
ースト組成物。
【請求項３】沸点１００℃以下の溶剤が前記混合溶剤
中に５〜３０重量％配合されている請求項１又は２記載
の導電性銅ペースト組成物。
【請求項４】イミダゾール化合物が配合されている請
求項１記載の導電性銅ペースト組成物。
【請求項５】反応性ゴムエラストマーが配合されてい
る請求項１記載の導電性銅ペースト組成物。