JPS6021591A - 導電回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、銅導電ペーストによる導電回路の製造方法に
係り、特に絶縁基板に塗布されて加熱硬化された硬化塗
膜の表面に無電解金属めっき処理を施すことによって導
電性を著しく向上させることができる導電回路の製造方
法に関する。

従来、銅を導電回路に用いる方法としては、銅箔をプリ
ント基板全体に貼り、エツチング法により回路部分を残
して他の筒所を溶解させてプリント回路を作成する方法
があるが、これによると、銅の使用量が多く、製造に要
する時間も長いため製造コストが高くつくという欠点が
あった。捷り厚膜回路には銀、パラジウム導電ペースト
等の金属ペーストを用いて焼結して回路を作成する方法
があるが、銀Ｆｉ最近非常に高価となり、一般電子機器
には、コストの点で使用できない状態となりつつある。

そこで上記した方法の欠点を改良するものとして、銅粉
末と合成樹脂を混合した銅導電ペーストの使用が考えら
れるが、これによると、ペーストを硬化させるための加
熱が必要となるが、銅はその特性から釧とは逆に極めて
酸化し易いため、この加熱によってペースト中の銅粉末
が酸化して電気抵抗が大きくなると共に半田付は性が悪
化するという欠点があり、末だ実用化されていない。

本願１）１６人においては１上記の欠点をすべて除去し
得る銅導電ペーストの開発に成功した。そｆｉは、銅粉
末と合成樹脂に加えて特殊添加剤を微址添加Ｌｆｃもの
であね、（株）アサヒ化学研究所製銅導電ペーストＡＣ
Ｐ−０２０及びＡＣＩ）−（＋３０として実用化の段階
に至らしめた。ＡＣＰ−０２０なる銅導電ペーストは、
銅粉末８０重１１−チ、合成樹脂２（）重ｔチを主成分
とし、導電性の極めて良好なものであるが、半田付は性
がやや劣るものである。ＡＣＰ−０３０なる銅導電ペー
ストは、銅粉末８５重ｔチ、合成樹脂１５重量％を主成
分とＩ／％導電性はＡＣＰ−０２０より若干劣るが半田
付は性が良好なものである。

本発明は、上記Ｌ７？：従来技術の欠点を除くと共に、
上記新開発された銅導電ペーストを有効に用いるために
ηさ１ｌｆＣもので、その目的とするところは、−設電
子機器用の導電回路を、銅導電ペース）？絶縁基板に塗
布して加熱硬化させ、硬化塗膜の表面に導電性の良好な
無電解金属めっき処理を施すことによって、銅導電ペー
ストのみの硬化塗膜よりも導電性を大幅に向上させ、１
だ導電性を安定化させ、従来の銅箔回路に比べて何ら孫
色のない導体回路を得ることにある。また他の目的は、
このような導体回路の実用化を可能とすることによって
、高価な銀導電ペーストの使用やエツチング法を不要と
し、プリント回路の低コスト化を図ると共に、その生産
性を飛躍的に向上させることである。

要するに本発明は、絶縁板に半田付は性の良好な銅導電
ペーストを塗布し、これを加熱して硬化させて硬化塗膜
による導電回路を形成し、これを弱酸性溶液に浸漬して
前記硬化塗膜の表面を活性化状■にし、しかる後に該硬
化塗膜の表面に導電性の良好な無電解金屑めっき処理を
施すことを特徴とするものである。

以下本発明を実施例に基いて説明する。銅粉人導電塗料
を実用化するためには、その塗膜完成時の電気抵抗値が
ｌＸｌ０−”〜ｌＸｌ０　”Ω−副となることが必要で
あり、しかも湿度に対する耐久性が大きく、高湿雰囲気
中の経時変化が小さく、かつ常温（２０℃）を中心とす
る低温及び高温における抵抗温度特性が、在来の銀導電
塗料に匹敵するものでなければならない。

単に銅粉末にフェノール樹脂を混合塗布１−１これを加
熱乾燥させるだけでは、この加熱によって銅粉末が酸化
し１酸化銅となるためｌＸｌ０”Ω−ｍ乃至それ以上の
電気抵抗値となってしまう。

即ち一般的に導電塗料の導電機構は、そこに含有される
金属粉末の粒子の相互接触によって形成される導電経路
によるものであるが、構成導電粒子の表面は常に酸化物
によって覆われているのでそれらの電気抵抗は酸化物に
よって極めて高い値になって実用には供し得ないのが常
識である。但し銀のように表面酸化被膜が極めて少ない
貴金属については、酸化物の懸念がなく、酸化物による
電気抵抗の上昇は考えられなかったが、銀以外の例えば
本発明の対象となる・銅粉末その他の賎金属の場合には
、その粉末は空気中において、瞬時に表面酸化被膜を生
成することはよく知られている。

従って第１ＶＣ１導電塗刺中において、銅粉！末の粒５
− 子の接触抵抗を低減させることが必要である。それには
酸化物を導電被膜を形成する過程において除去して正常
な金属原子面の接触による導電経路を形成させる必要が
ある。そのためには、銅粉末の表面に存在する酸化物を
何らかの方法によって除去しなければならない。第２に
、酸化物を除去された正常な面の銅粉末による導電機構
が完成された後に、加熱中又は使用中にその銅粉末が外
部からの酸紫の影響によって酸化して電気抵抗が再び上
昇するのを防がなければならない。

従って、上記第１及び第２の要件を満足させ、常温での
保存中、加熱中及び使用中における銅粉末の酸化をいか
にして防止１−るかが銅粉人導電塗料実用化の鍵となる
ものである。即ち銅粉末と樹脂からなるものに添加する
特殊添加剤の選・択とその添加量がこの種材料の性能の
成否に係る最重要課題−となる。　゛ 本願出願人において、上記２つの要件を満足させる理想
的な添加剤を得るため多年にわたり多くの実験研究を行
なって米たが、遂にその際加削と６一 その添加量を定めることに成功し、従来の銅箔や銀導霜
′塗料に代ヌて実用に十分供Ｌ７得る銅粉入導市塗料の
開発に成功し７た。Ｍ１述のように、これは（４１つア
ツヒ化学？ｔｌｌ兜所製銅粉人導電塗相Ａ、ＣＰ　−０
２０及びＡＣＪ）−０３０と１．て実用化の段階に至ら
しめたものである。

添加剤と［７では、アントラセン又りその誘導体が最良
の結味イ「示１、その中でも、特にアントラセン（Ｃ＋
ｔ１’＋ｏｌ及びアントラセンカルボン酸（Ｃ１４ＨＩ
ｌ（Ｃ００Ｉ月）が特に優れている。次にアントラジン
（Ｃ２ｇ”’＋ｎＮｚ）も優れている。これに次いでア
ントラニル酸（Ｃｆ１１１．　（Ｎｌ（、）　（Ｃ００
トＩ））も有効である。

その他では安息香酸（Ｃ，Ｈ，・ｒ：ｏＯＨ）はアント
ラセン及びその誘導体よりも１ケタ大きい電気抵抗値ｌ
Ｘｌ０−２Ω−ｍを示１．ており、実用化は困難である
。

本発明方法に用いる釧粉入導を塗料は、銅粉末７０乃至
８５重量％とフェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ボ１
）ニスチル系樹脂及びキシレン系樹脂からなる群から選
ばれた少なくとも１種の樹脂１５乃至３０重量％とを混
会し、これに上記したアントラセン又はその誘導体を微
量（好１しくは０．２３乃至１．６重量％、実用可能な
添加量としてに０２乃至５重量％）を添加剤とＬ７て添
７ＪｌＩ　して混付し、流動状のものとして作成するも
のである。

本発明において用いる添加剤であるアントラセン又はそ
の誘導体は、加熱中に銅粉末の表面に存在する酸化＠等
の化合物を溶解させ、併存する樹脂質に相溶可能な化合
物となるので、導電性を増大させるだけでなく、樹脂η
に相溶した添加剤と銅の化合物は樹脂質の水分透過率及
び酸素の透過率を低下させる作用があることが判明した
。即ちアントラセン又はその誘導体ＶＣよる銅粉末の酸
化防止機構は、次のようである。

例えに、アントラセンカルボン酸（Ｃ０４Ｈ，Ｃ００）
ｌ　）についでは、以下の作用により良好な導′Ｉ！塗
料膜が形成されるものと考えらフする。即ちアントラセ
ンカルボン酸は、銅粉末粒子の表面に存在又は形成され
る酸化銅と次式により反応し、アントラセンカルボン酸
鋼塩を生成する。

Ｃｕｏ＋２ｃ、４Ｈ０ＣＯＯＩＩ→（Ｃ，、）Ｔ、Ｃｏ
ｏ）、Ｃｕ十Ｈ，０そして併存する樹脂により大気と遮
断されている塗膜中で起こる上ｍｌ化学反応により、銅
粉末の表面は酸化物が除去された清浄な金属表面が露出
し、これが相互に接触屹列して導筒、性が良好な、即ち
笥気抵ぢ１のイバい導電経路が形成される。

他方、上記化学反応により生成されにアントラセンカル
ボン酔銅地は、併存するフェノール樹脂、エポキシ樹脂
、ポリエステル樹脂又はキシレン樹脂と相客し、て樹脂
１＠中に均一に溶解分ルし、銅粒子の配列並びに樹脂の
硬化反応等を伴う塗膜の形成をいをさかも１里害し、な
い。またアントラセン誘導体の銅化合物は、こｊが樹脂
中に適量混和したものは、むし、ろ樹脂の水分透過率及
び酸素の透過率を低下させ、耐湿性及び酸化性が若干向
上する効果が認められ、本発明の効果を一層助長するも
のである。

ここで当該添加剤の添加量・が０．２３乃至１．５重量
％の範囲において最も効果的であり、ま′ｆＣ実用的に
は、０．２乃至５１我−Ｖニーの添加量でよいことが火
験９− 的に確認されており、アントラセン又はその誘導体の添
加量を種々変えて、膜厚を４０μとしたとき、アントラ
セン又はその誘導体の添加量が０，２３乃至１．５ｖ量
チにおいては、電気抵抗仙はｌＸｌ０’−’Ω−ｏｎで
ほぼ一定であり、極めて良好な納采が得られ、１ｆ？：
添加量が０．２市量ヅ・で、電気抵抗値け１．３　Ｘ　
１０＝’Ω−ｍとなり、また添加量５１ｔ％では２Ｘ］
Ｏ−”Ω−ｍとなり、この範囲の添加量であれば実用可
能であることがわかった。しかＬ７添加ｌが０．２重量
％より少なくなると電気抵抗値は急激Ｋｉｔｉｌ犬し、
０１重量％では、電毎抵抗値け１×１０−２０−渕とな
り、実用Ｖ−ならず、才た添加量が５重ｆ−を超え′ｆ
ｒｃ場合も電気抵抗は急激に増大し、添加量が８重にチ
となると、電気抵抗値に１×１０−２となって［７まい
、実用にならないことがわかった。

また以上の実験値は、アントラセン又はその誘導体以外
の、アントラニル酸及びアントラジンについても同様に
得られている。

上記添加量の臨界値が実験により確認された理１０− 由としては、次の機構が考えられる。即ち、上記アント
ラセンカルボン酸を用いた場合の作用機構に示したよう
に、当該添加剤が導電銅粉末粒子表面に存在する酸化物
等と化学的に反応してこれを溶解除去する場合、轟然添
加剤と該酸化物との間に化学量論が成立する。従って、
酸化物の比較的少ない銅粉を用いｆｃ場合でも、空気中
で銅粉を取り扱う以上酸化を完全に防ぐことは不可能で
ある。

最小量０．２重量％の添加剤を要する事実は、最小限度
の酸化物が存在していることを示すものである。″−！
ｆＣ最大添加量が実験から５重量％を限度としている事
実は、添加剤が併存する樹脂に相溶してその樹脂の特性
に好１１−＜ない影響を与えない限度を示すものであっ
て、これ以上の添加量は上記導電効果の助長に必要な添
加量を上回り、不必要であるばかりでなく、共存する樹
脂の特性を劣化させる恐れがある。

上記のように構成された銅粉人導電塗料によると、膜厚
４０μのプリント回路の場合、その電気特性は、電気抵
抗値でｌＸｌ０　”Ω−譚という驚異的な導電性を得る
ことができ、添加剤を全く用いない場合に比べて電気抵
抗値は１００万分の１とすることができる。しかも耐湿
特性は、わずかに電気抵抗値が増大するだけで、約５０
４時間後に平衡状態となり、それ以上の経時変化は認め
られず、実用上全く問題がない。

また抵抗温度特性については、常温以下については、電
気抵抗変化率が銀導電塗料の約１７２と極めて優れてお
り、常温をこえる場合についても銀導電塗料とほぼ同程
度の結果が得られ、実用」二の温度である６０℃位では
、はとんど体色なく使用できるものである。

次に、上記のような導粉入導電塗料を用いて導電回路を
製造する方法について説明すると、まず絶縁板の一例と
して、銅箔を除去した有機基板に、半田付は性の良好な
銅導電ペースト（例えば上記■アサヒ化学研究所製銅粉
人導電塗料ＡＣＰ−０３０）を塗布し、これを温度１３
０℃乃至１８０℃で、１０分乃至６０分間加熱して硬化
させ、硬化塗膜による導電回路を基板上に形成する。こ
の場合加熱温度は１４０℃、加熱時間は３０分が最良で
あり、硬化塗膜の厚さｉｔ、２５μが適当である。

次に、この基板を弱酸性溶液に浸漬して硬化塗りの表面
を活性化状態にする。そして該硬化塗膜の表面に導１ｂ
：性の良好な無電解金属めっき処理、例えば高速厚付は
タイプの無１！Ｎ銅めっき液を用いるめっき処理を施し
、硬化塗膜上にめっき銅の層を形成する。この場合、該
めっき銅の層の厚さは、２５μ乃至３５μが適当である
。

無電解鋼めっき工程においては、硬化塗膜中の銅粉の粒
子が核となって、銅めっき液から析出した銅の微粒子が
該核のまわりに付着１，７、硬化塗膜と銅めっきの層と
の間の境界においても銅の粒子が樹脂を完全に覆ってし
１つこととなって、導電性が一層向上すると共に、硬化
塗膜と空気との接触が断たれるので、銅粉の酸化が進行
しなくなる。

これらのことによって銅箔回路と実用上回等の高い導電
性が得られ、捷だ表面がめつき銅の層とな１３− グ工程に比べて極めて簡易であり、製造コストも安く、
銅の無駄も比較にならないほど少なく、すべての点で有
利である。

なお、上記実施例においては、無電解金属めっきは、無
電解銅めっきとして説明したが、これは無″ｉ１．Ｗｆ
ニッケルめっき、無電解はんだめつき、無電解銀めっき
又は無電解金めっきによっても実施できることは言う１
でもなく、その応用範囲Ｆｉ極めて広範である。

本考案は、上記のように構成されたものであるから、−
設電子機器用の導電回路を、銅導％ｆ１ペーストを絶縁
メ板に塗布して加熱硬化させ、硬化塗膜の表面に導電性
の良好な無電解金属めっきを施すようにしたので、銅導
電ペーストのみの硬化塗膜よりも導電性を大幅に向上さ
せることができると共に、導電性を安定化させることが
可能となり、銅箔回路に比べて何ら体色のない導体回路
を得ることができる効果がある。またこのような導体回
路の実用化が可能となるので、高価な銀導電ペーストの
使用やエツチング法が不要となり、プリン１４− ト回路の低コスト化を図ることができ、またその生産性
を飛躍的に向−ヒさせることかで六る効果が得られる。

特許出願人　株式会社アザヒ化学研究所代理人　弁坤士
　内　１＋１　和　男 １５− ４８５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　絶縁板に半田付は性の良好な銅導電ペーストを塗布
   し、これを加熱（−２て硬化させて硬化塗膜による導電
   回路を形成し、これを弱酸性溶液に浸漬して前記硬化塗
   膜の表面を活性化状態にし、しかる後に該硬化塗膜の表
   面に導電性の良好な無電解金属めっき処理を施すことを
   特徴とする導電回路の製造方法。 ２　前記無電解金属めっきは、無電解銅めっきであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の導電回路
   の製造方法。