JPH0917233A

JPH0917233A - 導電性銅ペースト組成物

Info

Publication number: JPH0917233A
Application number: JP19121896A
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: 1997-01-17

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む際、溶剤組成の変化がほと
んどなく、版乾きがなく作業でき、また、埋込後、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、経時変化が極めて少なく、高信頼性である導
電性銅ペースト組成物を得ること。【構成】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し、その溶剤がグリコールエ
ーテル誘導体を少なくとも１種類以上含み、フェノール
類を前記グリコールエーテル誘導体に対して５〜３０重
量％添加した混合溶剤であることを特徴とする導電性銅
ペースト組成物であって、好ましくはイミダゾール化合
物及び又は反応性ゴムエラストマーが配合されている。

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
ス布基材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導
電性銅ペースト（以下、銅ペーストという）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銀ペーストの代
替え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、銅ペーストでスルーホール内が均一な
厚みで覆われ、しかも図１に示した様に壁内が銅ペース
トで埋まらない形が好ましい。図２のように壁内の一部
が埋まっていると、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】このような硬化後の形状形成には特願平７
−１３３２０９号明細書に記載したように低沸点溶剤の
存在が重要となってくるが、大量の数のプリント回路基
板を印刷する場合では、スクリーン版上で時間の経過と
共に低沸点溶剤は揮発し、最後には元の溶剤組成とは異
なる導電性銅ペーストが印刷、小径へ埋め込まれること
になる。そこで、低沸点溶剤にかわり、主溶剤としてグ
リコールエーテル誘導体とすることで、版上での組成変
化を抑え、しかも、皮張りを防止でき硬化後にはにスル
ーホール壁が良好にコートされ、壁内が貫通されたスル
ーホールを形成することができた。

【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
し、その溶剤としてグリコールエーテル誘導体を少なく
とも１種類以上とフェノール類を含み、好ましくは、フ
ェノール類を前記グリコールエーテル誘導体に対して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】本発明ではグリコールエーテル類として
は、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、
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、トリエチレングリコール
モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチル
エーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプ
ロピレングリコールモノプロピルエーテル、エチレング
リコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノイソプロピルエーテル、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ブチルエ
ーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、
プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレ
ングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコール
モノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイ
ソブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエ
ーテル、ジ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２−エチルヘキシルエーテル、
エチレングリコールモノアリルエーテル、エチレングリ
コールモノフェニルエーテル、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、ジエチレ
ングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコー
ルジメチルエーテル等、及びこれらのエステル化物等が
用いられる。

【０００８】これらは使用する熱硬化性樹脂の溶解性や
乾燥、硬化条件によって適正な沸点、蒸気圧を持つもの
が適宜選択されるが、好ましいグリコールエーテル類と
しては、エチレングリコールモノメチルエーテル、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、トリエチ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メチルエー
テル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プ
ロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレ
ングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコー
ルモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモ
ノイソプロピルエーテル、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ブチルエーテ
ル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロ
ピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレング
リコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノ
イソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブ
チルエーテルである。

【０００９】このグリコールエーテル誘導体に加えて、
常温では蒸発せず乾燥段階で揮発しやすいフェノール類
を配合することにより、版上での溶剤の組成変化をより
一層抑えることができる。フェノール類としてはフェノ
ール、パラクレゾール、オルソクレゾール等が有効であ
る。これらフェノール類の添加量は５重量％未満である
とスル−ホール内の銅ペースト硬化物が壁内が埋まらな
い形に制御する効果が小さく、３０重量％を越えると印
刷にじみが生じ、配線回路間の短絡を起こすことがあ
る。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】

【化１】

【００１３】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。

【００１４】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得るも
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、耐熱衝撃の信頼性を大幅に向上することができる。

【００１５】導電性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
加することが可能である。

【００１６】

【実施例】以下に実施例を用いて本発明を説明する。銅
粉末として平均粒子径１０μｍの電解銅粉を、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組成物
を得た。このようにして調製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−２
１４７ＲＨ（板厚１.６ｍｍ）の０.４ｍｍφ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
通性能を抵抗値として測定して確認した。その後、２６
０℃５秒間ディップを５回行う半田耐熱試験、及び−６
５℃、３０分←→１２５℃、３０分の温度衝撃試験（１
０００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、このスルーホール中心部より縦方向に
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組成物は紙基
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む際、溶剤組成の変化がほ
とんどなく、いわゆる版乾きがなく作業できる。また、
埋込後、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が極めて少なく、特に硬
化後に壁内が、充填された銅ペーストで埋まることがな
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高信頼性が得られる。

【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し、その溶剤として、
グリコールエーテル誘導体を少なくとも１種類以上含
み、さらにフェノール類を配合した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】フェノール類をグリコールエーテル誘導
体に対して５〜３０重量％配合してなる請求項１記載の
導電性銅ペースト組成物。
【請求項３】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４】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。