JPH11224532A

JPH11224532A - 導電性銅ペースト組成物

Info

Publication number: JPH11224532A
Application number: JP10316530A
Authority: JP
Inventors: Toshirou Komiyatani; 壽郎小宮谷; Yoshiyuki Takahashi; 良幸高橋
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 1999-08-17
Also published as: JPH113618A

Abstract

(57)【要約】【課題】銅粉同士の接触が大きく、良好な導電性を有
する導電性銅ペースト組成物を提供する。【解決手段】銅粉末、バインダー樹脂及び溶剤を必須
成分とし、その銅粉末が樹枝状形状であり、以下の特性
を有する導電性銅ペースト組成物。（イ）平均粒子径１〜２５μｍ（ロ）ＢＥＴ比表面積３９００〜６３００ｃｍ²／ｇ

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、吸湿後においても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。もちろん用途としてはスルー
ホール以外の例えばＢＶＨ（ベリードヴィアホール）や
ジャンパー回路等の回路用導体としても使用可能であ
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
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】これまで、スルーホー
ル用の銅ペーストとして特開平８−７３７８０号公報、
特開平８−１５３９４２号公報、特開平９−１２９３７
号公報、特開平９−９２０３２号公報、特開平９−６９
３１４号公報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、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】この導電性を発現させるにはペースト中の
銅粉と銅粉とをその周囲に存在するバインダー樹脂の収
縮力で押しつけることが必要である。そのためにはバイ
ンダー樹脂の収縮量の程度によって銅粉とバインダー樹
脂の配合量を最適化することが必要となる。また、この
導電性を高めるためには、すなわち導通抵抗値を低くす
るためには銅粉の形状が重要な要素となる。

【０００６】本発明では、銅粉同士が押しつけられる際
に導通抵抗値を低く抑えるための銅粉の形状を決める要
素としてＢＥＴ比表面積が３９００〜６３００ｃｍ²／
ｇであることが好ましいことを見いだした。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は銅粉末、バイン
ダー樹脂及び溶剤を必須成分とし、その銅粉末が樹枝状
形状であり、以下の特性を持つことを特徴とする導電性
銅ペースト組成物であって、さらに好ましくは前記銅粉
末に対しバインダー樹脂が１０〜４０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。（イ）平均粒子径１〜２５μｍ（ロ）ＢＥＴ比表面積３９００〜６３００ｃｍ²／ｇなお、ＢＥＴ比表面積は、「ＢＥＴ１点法」により測
定したものである。

【０００８】本発明に用いる銅粉末は樹枝状の電解銅粉
であり、そのＢＥＴ比表面積が６３００を越えると樹枝
状の枝葉が大きすぎて銅粉一粒に存在する隙間が多くな
り、銅粉同士が押しつけられたときの接触面積が小さく
なるので導通抵抗値が高くなる。また、ＢＥＴ比表面積
が３９００未満では銅粉一粒に存在する隙間は小さくな
るが樹枝状の枝葉が小さくなる（即ち、球状に近づく）
ため、やはり接触面積が小さくなり導通抵抗値が高くな
る。但し、ＢＥＴ比表面積が大きくなればなるほど酸化
しやすくなるため、表面の酸化度合いは高導電性を発現
させるためにはできる限り低い方が良い。銅粉末の水素
還元減量は１．０％以下であることが望ましい。水素還
元減量は「ＭＰＩＦ Standard ０２」により測定され
る。

【０００９】本発明で用いられる電解銅粉の平均粒子径
は１〜２５μｍであることが好ましい。平均粒子径が１
μｍ未満では表面が酸化しやすく扱いも難しくなる。ま
た、平均粒子径が２５μｍを越えるとスクリーン印刷の
目を通過できずに目詰まりの原因になりやすい。

【００１０】また、本発明で用いるバインダー樹脂はエ
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の熱硬化性樹脂が使用可能である
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】また、バインダー樹脂の配合量は銅粉末に
対し１０〜４０重量％が好ましい。さらに好ましくは２
０〜３０重量％である。配合量が銅粉に対し１０重量％
未満であると、バインド力が不足となり銅粉同士が充分
押しつけられず、良好な導電性が発現しない。また、配
合量の少ないことは信頼性の低下にもつながる。バイン
ダー樹脂の配合量が銅粉末に対し４０重量％を越える
と、絶縁層が過剰となり銅粉同士の接触が少なくなるこ
とにより初期導通抵抗が高くなり、実用上使用が困難と
なる。

【００１２】本発明において、用いられる溶剤は、スク
リーン印刷版の版乾きが抑えられ印刷後の乾燥のしやす
さを兼ね合わせたものを選択しなければならない。次の
ようなグリコールエーテル類が好ましく、設備能力や使
用条件にあわせて適宜選択される。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、使用するバ
インダー樹脂の溶解性や乾燥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、二種以上の混
合系も可能である。

【００１３】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、レベリング
剤等を添加することも可能である。

【００１４】

【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。

【００１５】（実施例１〜３）銅粉末として平均粒子径
１０μｍ、ＢＥＴ比表面積が３９００〜６３００ｃｍ²
／ｇ、水素還元減量が１％以下である電解銅粉を、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ＰＬ
Ｃ−２１４７ＲＨ（板厚１.６ｍｍ）に設けられた０.
５ｍｍφ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、吸湿半
田耐熱試験、及び温度衝撃試験を行い、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）用いた銅粉として平均粒子径
１０μｍで、ＢＥＴ比表面積が１１００ｃｍ²／ｇ、水
素還元減量が１％である電解銅粉を用いた以外は実施例
と同様にして表１の配合の銅ペースト組成物を得、実施
例と同様に評価した。（比較例２）用いた銅粉として平均粒子径１０μｍで、
ＢＥＴ比表面積が８８００ｃｍ²／ｇ、水素還元減量が
１％である電解銅粉を用いた以外は実施例と同様にして
表２の配合の銅ペースト組成物を得、実施例と同様に評
価した。

【００１７】（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秒間ディップする。
これを２回行う。２．温度衝撃試験：−６５℃３０分←→１２５℃３０分
の温度衝撃試験を１０００サイクル繰り返す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】本発明における導電性銅ペースト組成物
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、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ため高信
頼性の電気的接続が可能となる。もちろん用途としては
スルーホール以外の例えばＢＶＨ（ベリードヴィアホー
ル）やジャンパー回路等の回路用導体としても使用可能
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅粉末、バインダー樹脂及び溶剤を必須
成分とし、その銅粉末が樹枝状形状であり、以下の特性
を有することを特徴とする導電性銅ペースト組成物。（イ）平均粒子径１〜２５μｍ（ロ）ＢＥＴ比表面積３９００〜６３００ｃｍ²／ｇ
【請求項２】バインダー樹脂がレゾール型フェノール
樹脂である請求項１記載の導電性銅ペースト組成物。
【請求項３】銅粉末の水素還元減量が１％以下である
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】銅粉末に対しバインダー樹脂が１０〜４
０重量％配合されている請求項１、２又は３記載の導電
性銅ペースト組成物。