JPH11224530A - 導電性銅ペースト組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路である銅箔との密着力が向上し吸湿後の
半田耐熱性や熱的衝撃に伴うスルーホール部分の導電性
不良を起こさない銅ペーストを提供する。 【解決手段】 銅粉末、バインダー樹脂を必須成分とし
てなり、さらには水酸基変性された液状ポリブタジエン
を含有する導電性銅ペースト組成物であり、好ましくは
水酸基価が２８〜１５０mgKOH／g、水酸基含有量が０．
５〜２．７meq／gであり、その水酸基変性液状ポリブタ
ジエンがバインダー樹脂固形分に対し１〜２５重量％含
まれ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、特にプリント回路
基板におけるスルーホール部分の導通用として好適な導
電性銅ペースト組成物に関するものであるがスルーホー
ル接続用途のみならず、回路、電磁波シールドなどの用
途においても有効である。

【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
合は特に最近パターン回路がファインピッチ化している
ため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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これまで、本発明者ら
は、スルーホール用の銅ペーストとして、特開平８−１
５３９４２号、特開平８−１８３８４０号、特開平９−
１２９３７号、特開平９−６９３１４号等の明細書に記
載されているように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、特に冷熱衝撃試験や半田ディ
ップ試験など熱的衝撃に伴うスルーホール部分の導電性
不良を起こさない銅ペーストを提供してきた。

【０００５】しかし、最近になり紙基材フェノール樹脂
基板に使用した場合にも吸湿後の熱衝撃性、すなわち、
プリント配線板用銅張積層板の試験方法ＪＩＳ規格Ｃ−
６４８６、ＭＩＬ規格Ｐ−１３９４９Ｇなどに示される
ような煮沸後に半田ディップを行う試験やＣ処理後（４
０℃、湿度９０〜９５％、９６時間処理）後に半田ディ
ップを行い、導通抵抗値の変化率を１００％以内にした
いとの要求が求められるようになった。

【０００６】吸湿後の半田ディップ試験では基板の熱膨
張による応力の他、吸湿水の急激なガス化に伴う体積膨
張による応力に導電性銅ペースト硬化物が耐えなければ
ならない。本発明では、上記特性の発現には、ランド部
の銅箔との密着力をさらに高めるとともに、銅ペースト
の硬化物に耐熱性を低下させないで可撓性を持たせるこ
と、また、耐吸湿性をさらに向上させることによって可
能となることを見出した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、銅粉末、バイ
ンダー樹脂を必須成分とし、さらに水酸基変性された液
状ポリブタジエンを含有することを特徴とする導電性銅
ペースト組成物であって、好ましくはこの液状ポリブタ
ジエンがバインダー樹脂固形分に対し１〜２５重量％含
まれる銅ペースト組成物である。

【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
解銅分が好ましい。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反応したいわゆ
るレゾール型フェノール樹脂が好ましい。

【０００９】本発明において通常溶剤が使用されるがグ
リコールエーテル類が好ましく、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。

【００１０】本発明で用いられる液状ポリブタジエンは
耐熱性を低下させずに銅ペースト組成物に可撓性を付与
するとともに、回路銅箔との密着性を向上させる作用を
するものである。この作用を良好に発現させるために、
液状ポリブタジエンは、水酸基変性された液状ポリブタ
ジエンが使用される。この変性された水酸基が水素結合
により回路銅箔との密着性を向上させる。この水酸基変
性液状ポリブタジエンの配合量は、バインダー樹脂固形
分に対し１〜２５重量％が好ましい。１重量％以上から
効果が現れ、２５重量％を越えると、耐熱性が低下し、
結果として吸湿後の半田耐熱試験では導通抵抗値が高く
なる傾向にある。

【００１１】また、この水酸基変性液状ポリブタジエン
は、水酸基価が２８〜１５０mgKOH／g、水酸基含有量が
０．５〜２．７meq／gが好ましく、更に好ましくは、水
酸基価が３５〜１１０mgKOH／g、水酸基含有量が０．６
〜２．０meq／gである。水酸基価が２８mgKOH／g未満で
あったり、水酸基含有量が０．５meq／g未満であると回
路銅箔との密着力向上に対する効果が少なく、水酸基価
が１５０mgKOH／gを越えたり、水酸基含有量が２．７me
q／gを越えると吸湿性が高くなり、結果として吸湿後の
半田耐熱試験において導通抵抗値が高くなる傾向にあ
る。この液状ポリブタジエンの分子量は、特に限定する
ものではないが、通常４０００以下、好ましくは１００
０〜３０００である。４０００を越えるようになると粘
性が大きくなり、バインダー樹脂であるフェノール樹脂
との相溶性が低下する。また、取り扱いも容易でなくな
る。

【００１２】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、還元剤、
導電性を向上させるためのイミダゾール化合物、分散
剤、微細溶融シリカ、カップリング剤、消泡剤、レベリ
ング剤等を添加することも可能である。

【００１３】

【実施例】以下に実施例及び比較例を用いて本発明を説
明する。 実施例１〜８

【００１４】銅粉末として平均粒子径１０μｍの電解銅
粉を、バインダー樹脂としてレゾール型フェノール樹脂
を、溶剤としてエチレングリコールモノブチルエーテル
とプロピレングリコールモノブチルエーテルとプロピレ
ングリコールモノプロピルエーテルの混合溶剤を、さら
には表１に示した水酸基変性液状ポリブタジエンをバイ
ンダー樹脂固形分に対し ２.５〜２０重量％含まれるよ
うに表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。

【００１５】このようにして得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）に設けられた ０.５ｍｍ
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。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、４０℃、湿度
９５％、９６時間吸湿処理したものを２６０℃の半田浴
に５秒間ディップし、これを２回行う吸湿半田耐熱試
験、及び−６５℃、３０分←→１２５℃、３０分の温度
衝撃試験（１０００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断面観察し銅ペーストにクラックや
剥離が生じていないかを確認した。以上の結果を表１に
示す。

【００１６】比較例１ 水酸基変性液状ポリブタジエンを配合しないこと以外は
実施例と全く同様にして銅ペーストを調製し、特性評価
を行った。

【００１７】

【表１】

【００１８】（測定方法） １．吸湿半田試験：４０℃、湿度９５％、９６時間吸湿
処理したものを２６０℃半田槽に５秒間ディップした。
この操作を２回行った。 ２．温度衝撃試験：−６５℃、３０分←→１２５℃、３
０分の温度衝撃試験を１０００サイクル行った。

【００１９】

【発明の効果】本発明の導電性銅ペースト組成物はプリ
ント回路基板に用いられ、特にスルーホール等に埋め込
み、硬化することにより良好な導電性を与え、また、従
来使用されてきた銀ペーストのようにマイグレーション
の心配が無い。さらには水酸基変性液状ポリブタジエン
の配合により回路である銅箔との密着力が向上し吸湿後
の半田耐熱性や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。そのため、本発明の導電性銅ペー
スト組成物を使用することにより、高信頼性の電気的接
続が可能となる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅粉末、バインダー樹脂を必須成分とし
   てなり、さらには水酸基変性された液状ポリブタジエン
   を含有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】 液状ポリブタジエンが、水酸基価が２８
   〜１５０mgKOH／g、水酸基含有量が０．５〜２．７meq
   ／gの水酸基変性液状ポリブタジエンである請求項１記
   載の導電性銅ペースト組成物。
3. 【請求項３】 液状ポリブタジエンがバインダー樹脂固
   形分に対し１〜２５重量％含まれる請求項１又は２記載
   の導電性銅ペースト組成物。