JPH0953049A - 導電性銅ペースト組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 銅粉末、熱硬化性樹脂、多価フェノール
モノマー、イミダゾール化合物、反応性ゴムエラストマ
ー及び溶剤を必須成分とし、添加剤として微細溶融シリ
カを銅粉１００重量部に対して０．５〜３重量部を配合
することを特徴とする導電性銅ペースト組成物であり、
好ましくは、前記微細溶融シリカは表面が疎水化された
ものを使用する。 【課題】 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む際、滲みがな
く、版上のインク乾きもなく、また、埋込し硬化後、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の銅ペーストを提供するこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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に示した様に壁間が銅ペーストでつながらない形
が好ましい。図２のように壁間がつながっていると銅ペ
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】硬化後の形状形成には、特願平７−１３３
２０９明細書や特願平７−１６１２２４明細書で示した
ように、溶剤の種類や配合割合が重要となってくるが、
特に小径へ埋め込まれる銅ペーストの成形性には微細溶
融シリカの添加が大いに有効であることが見いだされ
た。しかも、その微細溶融シリカは表面を疎水化処理し
たものが効果的であり、これらの知見に基づいて本発明
が完成された。。

【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、イミダゾール化合
物、反応性ゴムエラストマー及び溶剤を必須成分とし、
添加剤として微細溶融シリカを銅粉１００重量部に対し
て０．５〜３重量部を配合することを特徴とする導電性
銅ペースト組成物である。

【０００７】また、微細溶融シリカの添加により溶剤の
保持力が強くなる。これによって導電性銅ペースト中に
配合できる溶剤量が多くなり成形性により有利となる
他、印刷版上でのインク乾きも起きにくくなる。さら
に、特に表面を疎水化した微細溶融シリカは導電性銅ペ
ーストのチキソ値を向上させる効果があるため、印刷埋
め込み性も飛躍的に向上する。

【０００８】本発明では、微細溶融シリカは、表面の疎
水化のため、ジメチルシリル基、トリメチルシリル基、
オクチルシラン、ジメチルシリコーンオイル等で処理さ
れたものが、好ましく使用される。

【０００９】この微細溶融シリカの配合量は銅粉１００
重量部に対して０．５重量部以下であると成形性に対し
て効果が実質的に発現しないばかりか、溶剤保持力が向
上しないため低沸点溶剤を使用した場合に、印刷版上の
インク乾きが起きやすくなる。また、チキソ値が向上し
ないため印刷埋込性も向上しない。

【００１０】銅粉末１００重量部に対して３重量部以上
であると粘度上昇が大きく印刷性に支障を来すと共に、
絶縁物質が多くなるため硬化物の導電性が低下する傾向
があり、硬化時に膨れを起こす場合がある。

【００１１】本発明で用いられる溶剤は、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、およびこれらのエステル化類等が用いられるが、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、蒸気圧を持つものを選択することができ
る。

【００１２】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るが、形状が特に樹枝状の平均
粒子径１０μｍ以下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。

【００１３】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。

【００１４】

【化１】

【００１５】本発明に用いられる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、耐熱衝撃性の信頼性を大幅に向上することができ
る。

【００１６】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、
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。

【００１７】

【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５μｍ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導電性銅ペースト組
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
−２１４７ＲＨ（板厚１.６ｍｍ）に設けた ０.４ｍｍ
φ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。

【００１８】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。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。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明による導電性銅ペースト組成物
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銅ペーストを埋め込む
際、高チキソ値のため印刷埋込性が良好であり、滲みが
なく、版上のインク乾きもなく作業できる。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、壁間が充填した銅ペーストでつながらないため銅ペ
ーストの硬化収縮による応力集中が起こらず、歪みの発
生が抑えられ高信頼性を得ることができる。

【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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅粉末、熱硬化性樹脂、多価フェノール
   モノマー、イミダゾール化合物、反応性ゴムエラストマ
   ー及び溶剤を必須成分とし、添加剤として表面が疎水化
   された微細溶融シリカを銅粉１００重量部に対して０．
   ５〜３重量部を配合することを特徴とする導電性銅ペー
   スト組成物。
2. 【請求項２】 前記熱硬化性樹脂がレゾール型フェノー
   ル樹脂である導電性銅ペースト組成物。