JPS6387797A - 基板に導電回路を形成する方法 - 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】 技術分野 本発明は、銅箔を用いたプリント基板等の基板に導電回
路を形成する方法に係り、特に新規開発された金属めっ
き性の良好な銅導電ペーストを有効に利用し、基板の片
面に電気的に接続された少なくとも２層の導電回路を形
成する際に、第２１１導電回路の電極部分の外周が波形
に形成され、第１層導電回路の電極部分の内側及び外側
にまたがって位置するように銅導電ペーストを塗布し、
金属めっきによる導電経路断面積の増大による導電性の
向上と、第２層導電回路の密着強度の増大を図った導電
回路を形成する方法に関する。

従来技術 従来、ｆＩ箔を用いたプリント基板においては、そこに
形成される導電回路がある程度以上複雑となると、該導
電回路のある部分と他の部分とを電気的に接続する必要
性が生ずるが、従来技術ではプリント基板の片面に２層
以上の導電回路を工業的に形成することはできなかった
ので、このような必要性がある場合には、プリントｉ板
の両面を用い、該両面に形成された銅箔エツチング回路
をスルホールを用いて電気的に接続したいわゆる両面ス
ルホール基板を用いる以外に方法がなかった。

しかし、この両面スルホール基板によると、基板の両面
にｗ４’４を貼り、かつエツチング加工を施し、なおか
つＮＣ装置等を用いて多数の穴あけ加工を行わなければ
ならないため、材料費、製造費が多くかかり、生産が悪
いという欠点があった。

そこで上記した従来方法の欠点を改良するものとして、
プリント基板の片面に２層以上の導電回路を工業的に形
成する技術の確立が望まれるが、そのためには導電性及
び金属めっき性、特に銅めっき性が良好な安価な銅導電
ペーストの開発が必要とされた。しかしながら、この銅
導電ペーストによると、ペーストを硬化させるための加
熱が必要となるが、銅はその特性から銀等の貴金属とは
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
付性が悪化するという欠点があり、実用化が困難とされ
ていた。また加熱硬化されいた銅導電ペーストに金属め
っきを施すには、通常その表面をキャタリスト（触媒）
を用いて活性化し、バインダとしての樹脂層から銅粉の
粒子を露出させ、いわゆるめっきの核を作る工程が必要
とされ、多（の工数がかかる欠点があった。

なお、実公昭５５〜４２４６０には、片面に２層以上の
導電回路を形成するため、絶縁被膜層に高絶縁性レジス
トポリブタジェンを用い、銅被膜で被覆する下地回路に
例えばフェノール樹脂２０％、銅粉６３％及び溶剤１７
％からなる接着剤ペーストを用い、該接着剤ペーストに
無電解めっき法で２０μｍまで肉付けを行い、銅被膜を
被着させる考案が開示されてはいるが、上記のような理
由により、該考案が工業的に実施された例はないのが現
状である。

本願出願人においては、上記のような欠点をすべて除去
し得る銅導電ペーストを開発すべく、多年にわたり研究
を行って来たが、遂にこれを完成し、その工業化に成功
したものである。それは、銅粉末と合成樹脂に加えて特
殊添加剤として例えばアントラセンを微量添加したもの
で、■アサヒ化学研究所製ｗ４ｉ電ヘ−７，トＡＣＰ−
０２０、ＡＣＰ−０３０及びＡＣＰ−００７Ｐとして実
用化の段階に至らしめたものである。　ＡＣＰ−０２０
なるｆｌ導電ペーストは、銅粉末８０重量％、合成樹脂
２０重量％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−０
３０なる銅導電ペーストは、銅粉末８５重量％、合成樹
脂１５重量％を主成分とし、導電性はＡＣＰ−０２０よ
り若干劣るが半田付性が良好なものである。またＡＣＰ
−００７Ｐなる銅導電ペーストは、このＡＣＰ−０３０
を改良し、キャタリストなしで金属めっき、例えば銅の
化学めっきをその硬化塗膜の上に施すことができるよう
にしたもので、金属めっき性の非常に優れたものである
。

そこで本願出願人は、上記新開発された金属めっき性の
良好な銅導電ペーストを用い・これを金属めっきの可能
な第１層導電回路に塗布して加熱硬化させ、その上に金
属めっきを施して第１層導電回路に接続された第２層導
電回路を形成し、基板の片面に少なくとも２Ｎの導電回
路を形成する方法を、例えば特願昭６０−２１６０４１
等の出願において提案した。

これらの従来技術においては、第５図及び第６図に示す
ように、基板ｌに形成された銅箔２等からなる第１層導
電回路ＣＩをエツチング加工により形成し、次いで第１
層導電回路ＣＩと第２層導電回路Ｃｔとを電気的に接続
する必要がある部分２ａ、２ｂを残して基板ｌに耐めっ
きレジスト３を印刷により塗布し、接続の不要な一部分
及び第１層導電回路Ｃ１の存在しない基板１の表面１ａ
を耐めっきレジスト３　（第５図では耐めっきレジスト
３が透明であるとして図示を省略）で被覆する。

そして耐めっきレジスト３が塗布されないで残された部
分に金属めっき性の良好な銅導電ペースト４をスクリー
ン印刷により塗布して加熱硬化させて、清浄にした後、
第６図に示すように、銅導電ペースト４に金属めっきの
一例たる銅の化学めっきを施し、銅めっき層５を形成し
、該銅めっき層５と銅導電ペースト４とにより第２層導
電回路Ｃｔを形成し、基板１の片面に、電気的に接続さ
れた少なくとも２Ｎの導電回路ｃ、、Ｃ２を積層状態で
形成するものである。

しかし、上記従来技術においては、第１層導電回路Ｃ３
の銅箔２の電極部分２ｄに塗布される銅導電ペースト４
の形状には特に考慮が払われず、第５図に示すように、
例えば端部４ａが円弧状の単純な棒状に塗布を行ってい
た。一方、銅めっき層５の電極部分２ｄに対する導電性
の良否は、銅めっき層５の電極部分２ｄに直接接触して
いる肉厚端面５ａの合計面積、即ち、導電経路断面積（
第５図に散点模様で図示）の大きさで決定され、また第
２層導電回路Ｃ２の密着強度は該第２層導電回路Ｃ８の
電極部分４ｄの面積及び外周４ｅ等の合計長さ等で決定
される。

このため、第５図に示すような第２層導電回路Ｃ２の電
極部分４ｄの形状では、良好な導電性と、大きな密着強
度を得ることができない欠点があった。

目　　的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされ
たものであって、その目的とするところは、基板の片面
に電気的に接続された少なくとも２Ｎの導電回路を形成
する際に、第２層導電回路の電極部分の外周を波形に形
成し、該電極部分が第１層導電回路の電極部分の内側及
び外側にまたがって位置するように銅導電ペーストを塗
布することによって、金属めっきによる導電経路断面積
を増大させて導電性の向上を図ることである。また他の
目的は、第２層導電回路の密着強度を増大させることで
ある。

構成 要するに本発明は、基板に金属めっきが可能な第１層導
電回路を形成し、該第１層導電回路の電極部分に金属め
っき性の良好な銅導電ペーストを塗布して加熱硬化させ
、前記第１層導電回路及び該銅導電ペーストに金属めっ
きを施して前記第１層導電回路に電気的に接続された第
２１１導電回路を形成して前記基板の片面に少なくとも
２層の導電回路を形成する方法において、前記第２層導
電回路の電極部分の外周が波形に形成されて前記第１層
導電回路の電極部分の内側及び外側にまたがって位置す
るように前記［電ペーストを塗布し、前記第２層導電回
路の電極部分の前記外周の一部において前記金属めっき
の肉厚端面が前記第１層導電回路に接続されて該金属め
っきによる導電経路が形成され、前記第２層導電回路の
電極部分の他の一部が前記第１層導電回路の電極部分の
外側に位置して前記基板に密着するようにすることを特
徴とするものである。

本発明に係る基板に導電回路を形成する方法においても
、従来例と同様に、まず第２図に示すように、基板３１
に形成された銅箔３２等からなる第１層導電回路Ｃ３を
エツチングに加工により形成し、次いで第１層導電回路
Ｃ，と第２層導電回路Ｃ２とを電気的に接続する必要が
ある部分３２ａ、３２ｂを残して基板３１に耐めっきレ
ジスト３３を印刷により塗布し、接続の不要な部分及び
第１Ｊ！！導電回路Ｃ，の存在しない基ｖｉ、３１の表
面３１ａを耐めっきレジスト３３で被覆する。そして耐
めっきレジスト３３が塗布されないで残された部分に金
属めっき性の良好なｗ４導電ペースト３４をスクリーン
印刷により塗布して加熱硬化させて、清浄にした後、第
３図に示すように、銅導電ペースト３４に金属めっきの
一例たる銅の化学めっきを施し、銅めっきＮ３５を形成
し、液温めっき層３５と銅導電ペースト３４とにより第
２層導電回路Ｃｔを形成し、基板３１の片面に、電気的
に接続された少なくとも２層の導電回路ＣｌＩＣ，を積
層状態で形成するものである。

本発明においては上記のような方法において、第２層導
電回路Ｃ２の電極部分３４ｄの外周３４ｅが波形に形成
されて、第１層導電回路Ｃ８の電極部分３２ｄの内側３
２ｆ及び外側３２ｇにまたがって位置するように銅導電
ペースト３４を塗布し、第２層導電回路Ｃ２の電極部分
３４ｄの外周３４ｅの一部において銅めっき層３５の肉
厚端面３５ａが第１層導電回路Ｃ０に接続されて銅めっ
きによる導電経路が形成され、第２層導電回路Ｃ２の電
極部分３４ｄの他の一部が第１１１電回路Ｃ。

の電極部分３２ｄの外側に位置して基板３１に密着する
ようにしたものである。

また第１図から第３図に示す本発明の第１実施例におい
ては、第２層導電回路Ｃｔの電極部分３４ｄは、その中
央が中空部３４ｃとなるように銅導電ペースト３４をリ
ング状に塗布し、電極部分３４ｄの外周３４ｅの一部及
び内周３４ｆにおいて銅めっき１１３５の肉厚端面３５
ａが第１層導電回路ＣＩに接続されて、銅めっきによる
導電経路断面積を増大させるようにしている。また第２
層導電回路Ｃ２の電極部分３４ｄの内周３４ｆは、円形
に形成されている。

第１図においては、耐めっきレジスト３３は透明である
として図示を省略されており、第２層導電回路Ｃｔの銅
導電ペースト３４を覆って形成された銅めっき層３５の
肉厚端面３５ａのうち、第１図に散点模様で示した部分
が第１層導電回路Ｃ。

と接続されるわけであり、この合計面積は、銅導電ペー
スト３４が第１層導電回路ＣＩの電極部分３２ｄの上に
おいて、内周３４ｆにおいては円形に形成され、また外
周３４ｅにおいては第１層導電回路Ｃ，の電極部分３２
ｄの内側に位置する波形の部分のみが間欠的に導電経路
を形成しており、この散点模様で示された肉厚端面３５
ａの部分が外周３４６と内周３４ｆとで二重に形成され
、第５図に示す従来例よりも相当大きな導電経路断面積
が得られるようにしたものである。また第１層導電回路
Ｃ１の外側３２ｇにはみ出した第２層導電回路Ｃ２の電
極部分３４ｄはその密着強度を増大させる上で極めて有
効である。また中空部３４Ｃには耐めっきレジスト３３
が塗布されないので、第３図に示すように、該中空部に
銅めっき］’ｉ１５が全面的に形成され、第１層導電回
路Ｃ。

への液温めっき層の密着強度が増大し、導電性も良好と
なるように構成されている。また第１層導電回路Ｃ３の
電極部分３２ｄの内側３２ｆにも銅めっき層３５が形成
され、更に密着強度が増大し、導電性も良好となるよう
に構成されている。

なお上記説明においては、第１層導電回路Ｃ３はｗ４箔
３２をエツチングにより形成するように説明したが、こ
れはエツチング法に限定されるものではなく、本発明で
用いる銅導電ペースト３４を基板３１に塗布して加熱硬
化させ、これに化学銅めっきを全面的に施したものであ
ってもよく、また銅基外の金属を用いた導電回路であっ
てもよいことは明らかである。

なお耐めっきレジスト３３としては、例えば■アサヒ化
学研究所製耐めっきレジストＣＲ−２００１を塗布し、
例えば１５０℃で３０分間加熱して硬化させる。

またその他の条件について説明すると、銅導電ペースト
３４は、例えば■アサヒ化学研究所製銅導電ペーストＡ
ＣＰ−ＯＱ７Ｐをスクリーン印刷により塗布して、温度
１５０℃にて３０乃至６０分間加熱して硬化させる。

また銅めっき層３５を形成するためのめっき前処理につ
いて説明すると、このめっき前処理は、例えば力性ソー
ダ（ＮａＯＨ）の４乃至５重量％の水溶液で数分間洗浄
し、塩酸（）ＩｃＩ）　　５乃至１０重量％の水溶液で
数分間表面処理を行う。この表面処理によって銅導電ペ
ースト３４の表面にはそのバインダの間から銅粉の粒子
が多数現われ、銅めっきを行うための核が容易に形成さ
れる。従って通常の無電解めっきにおけるようなキャタ
リスト処理は不要である。

次に、化学銅めっきについて説明すると、基板３１を化
学銅めっき浴に浸してｗ４導電ペースト３４の表面に、
第３図に示すように、化学銅めっきを施し、この結果銅
めっき層３５が形成されるのであるが、この化学銅めっ
き浴は、ｐＨ１１乃至１３、温度６５乃至７５℃で銅め
っき層３５の厚さは５μｍ以上とする。この場合のめっ
き速度は毎時１．５乃至３μ出である。

そして第１図及び第３図に示すように、銅めっき層３５
が形成された基板３１にはその表面にオーバコート（図
示せず）（例えば■アサヒ化学研究所製耐めっきレジス
）ＣＲ−２００１）を塗布して加熱硬化させ、片面に２
Ｎの導電回路Ｃ＋、Ｃｔが形成された基板３１が完成す
る。

なお上記実施例においては、銅導電ペースト３４に施す
金属めっきは銅めっきとして説明したが、これは銅めっ
きに限定されるものではなく、銀めっき、金めつき等の
貴金属めっきでもよいことは明らかである。また上記実
施例においては、基板３１の片面に２層の導電回路Ｃ＋
　、Ｃ２を形成するように説明したが、これはオーバコ
ートの上に上記のような工程を反復することによって３
層以上の導電回路を形成することができることも明らか
である。

次に第１図から第３図に示す本発明の第１実施例におい
ては、第２層導電回路ｃ２の電極部分３４ｄの内周３４
ｆは円形に形成されているが、第４図に示す第２実施例
においては、電極部分３４ｄの内周３４ｆは円弧で結ば
れた波形に形成されており、第１図に示す第１実施例の
場合よりも銅めっき層３５の内周３４ｆにおける肉厚端
面３５ａの長さが長くなっており、銅めっきＪＷ３５に
よる導電経路断面積がより大きくされ、また第１層導電
回路Ｃ１に対する密着強度もより向上している。なお第
４図において、第１図と同一の部分には同一の符号を付
してその説明を省略する。

次に、本発明に用いる上記１ｉｉＩｉ電ペースト３４及
び耐めっきレジスト３３について詳細に説明する。

まず銅導電ペースト３４の一例たる■アサヒ化学研究所
製ＡＣＰ−００７Ｐなる銅めっき性の良好な銅導電ペー
ストについて説明する。一般に銅は酸化され易い金属で
あり、特に粉末においては表面積が大きいためより酸化
し易い。従って非酸化性貴金属粉末を用いる貴金属ペー
ストと異なり、銅粒子の酸化膜の除去と再酸化防止とが
できるペースト組成物の設計が必要となる。鋼化学めっ
きがし易くて、しかも基材に対する接着性が高い銅導電
ペーストを設計するにはその構成成分である銅粉末、バ
インダ、酸化防止用の特殊添加材（例えばアントラセン
、アントラセンカルボン酸、アントラジン、アントラニ
ル酸が有効）、分散剤及び溶剤等の材料選択と適切な分
散混練技術とが重要なポイントである。

銅粉末はその製法によって粒子の形状や粒径が異なり、
電解法（電気分解によって粉末状に銅を析出させる方法
）では樹枝状で純度の高い粉末が、還元法（酸化物を還
元性ガスで還元させて作る方法）では、海綿状の多孔質
な微粒子が提供される。そして上記した本発明の導電回
路を形成するためには銅導電ペーストは次のような特性
を備えていなければならない。

（１）　　スクリーン印刷性がよく、ファインパターン
が形成できること。

（２）基板との密着性に優れていること。

（３）化学銅めっきの高温アルカリ浴に耐えること。

（４）銅めっきとよく密着すること。

（５）経時変化による粘度変化が少なく、安定した印刷
性が得られること。

このような要求を満たすため上記！！ｉｌｓ電ペースト
は、銅粉末としては、電気分解によって析出する樹枝状
物を多く含み、純度の高い電解銅粉と、金属酸化物から
還元して作った多孔質海綿状の微粉末等を使用している
。またこれらの銅粉をフレーク状に加工した粉末（粉砕
粉）も使用される。

銅粉末のペースト中への含率を高めるためには、粒径や
形状の異なる粒子を、最密充填するように配合すること
が必要となる。

次に銅導電ペーストのバインダについて説明すると、バ
インダは、多量の粉末の分散ベヒクルとして、また基板
への強力な接着剤として働く必要があり、同時に化学銅
めっきのアルカリ浴に十分耐えるものでなければならな
い。

そこでバインダとしては、銅粉末含率が大きく、銅箔及
びガラスエポキシ基板への密着性及びめっきの析出性が
極めて良好で、めっき膜の密着性が極めて良好なエポキ
シ樹脂を配合したものを用いる。

次に上記■アサヒ化学研究所製銅導電ペーストへＣＰ−
００７Ｐに析出した銅めっきの特性についてその一例を
説明すると、色調、形状は赤褐色かつペースト状であり
、粘度は２５℃において３００乃至５００ｐｓであり、
銅箔上及び樹脂基板上の接着性は何れもテープテストに
合格するものであり、銅めっき後めっきと銅導電ペース
トとの接着性はテープテスト合格であり、半田付性は広
がり率９６％以上で、引張り強度（３×３鶴２）は３．
０　ｋｇ以上である。

なお、上記銅導電ペーストの構成成分及び導電特性につ
いての詳細は本願出願人の出願である特願昭５５−６６
０９（特開昭５６−１０３２６０）及び特願昭６０−２
１６０４１に詳細に説明されているのでその説明は省略
する。

次に、耐めっきレジストについて説明すると、本発明で
は■アサヒ化学研究所製ＣＲ−２００１なる耐めっきレ
ジストを用いるが、この耐めっきレジストは、多層配線
基板回路を形成しようとするとき、第１層導電回路に第
２層導電回路を接続しては不都合な場合、第１層導電回
路の上に耐めっきレジストを印刷法により被覆するが、
絶縁性が良好であると同時に、特に耐アルカリ性に優れ
た性質が要求される。化学銅めっき浴と同じｐＨ１２の
アルカリ浴中、７０℃にて４時間以上の酸性を持つ耐め
っきレジストとして開発されたのがこのＣＲ−２００１
なる耐めっきレジストである。

これは銅導電ペーストＡＣＰ−００７Ｐと同様な、エポ
キシ樹脂を主成分とするペーストで、１８０メツシユの
ポリエステルスクリーンを用いて印刷し、１５０℃にて
３０分間加熱して硬化させる。耐薬品性、耐電圧性から
１５乃至３０μｍ程度の厚膜が好ましい。その主な特徴
は以下のようである。

即ち、基材に対する密着力が強く、また銅箔に対する接
着性に優れており、耐アルカリ性（ｐＨ１２）に長時間
浸しても硬化膜が劣化せず、バードナは毒性の弱いアル
カリ性であるので使用上安全である。またこの耐めっき
レジストの使用方法は、塗布方法についてはスクリーン
印刷により、混合比率は主剤１００ｇに対して硬化材が
１０ｇである。また硬化条件は、温度範囲が１５０乃至
２００℃、設定時間が３０乃至１５分である。

また主な特性としては色調、形状は緑色かつインク状で
あり、密着性（クロスカット）は１００／１０１００（
箔面）、表面硬度（エンピッ使用）は８層以上、耐溶剤
性（トリクロルエチレン中）は１５秒以上、半田耐熱性
（２６０℃）は５サイクル以上、表面絶縁抵抗値は５Ｘ
１０”Ω以上、体積抵抗値は１×１０′４Ω−ロ、耐電
圧（１５μｍ）は３．５　ｋＶ以上、誘電正接（ＩＭＨ
ｚ）は０．０３以下である。

効果 本発明は、上記のように基板の片面に電気的に接続され
た少なくとも２層の導電回路を形成する際に、第２層導
電回路の電極部分の外周を波形に形成し、該電極部分が
第１層導電回路の電極部分の内側及び外側にまたがって
位置するように銅導電ペーストを塗布したので、金属め
っきによる導電経路断面積を増大させて、導電性の向上
を図ることができる効果がある。また第２層導電回路の
密着強度を大幅に増大させることができる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は金属めっきの一例たる銅めっきが完了した状態を示す
第１層導電回路と第２層導電回路が形成された基板の部
分平面図、第２図は銅導電ペーストが塗布された状態を
示す第１図のｎ−ｍ矢視縦断面図、第３図は銅めっきが
完了した状態を示す第１図のＩＩ−ｍ矢視縦断面図、第
４図は本発明の第２実施例に係る第１図と同様の部分平
面図、第５図及び第６図は従来例に係り、第５図は第１
図と同様な平面図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ矢視縦
断面図である。 ３１は基板、３２は第１層導電回路を形成する銅箔、３
２ｆは内側、３２ｇは外側、３４は銅導電ペースト、３
４ｃは中空部、３４ｄは電極部分、３４ｅは外周、３５
は金属めっきの一例たる銅めっき層、３５ａは肉厚端面
、、ＣＩは第１層導電回路、Ｃ２は第２層導電回路であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基板に金属めっきが可能な第１層導電回路を形成し
   、該第１層導電回路の電極部分に金属めっき性の良好な
   銅導電ペーストを塗布して加熱硬化させ、前記第１層導
   電回路及び該銅導電ペーストに金属めっきを施して前記
   第１層導電回路に電気的に接続された第２層導電回路を
   形成して前記基板の片面に少なくとも２層の導電回路を
   形成する方法において、前記第２層導電回路の電極部分
   の外周が波形に形成されて前記第１層導電回路の電極部
   分の内側及び外側にまたがって位置するように前記銅導
   電ペーストを塗布し、前記第２層導電回路の電極部分の
   前記外周の一部において前記金属めっきの肉厚端面が前
   記第１層導電回路に接続されて該金属めっきによる導電
   経路が形成され、前記第２層導電回路の電極部分の他の
   一部が前記第１層導電回路の電極部分の外側に位置して
   前記基板に密着するようにすることを特徴とする基板に
   導電回路を形成する方法。 ２　前記第２層導電回路の電極部分は、その中央が中空
   部となるように前記銅導電ペーストをリング状に塗布し
   、該電極部分の外周の一部及び内周において前記金属め
   っきの肉厚端面が前記第１層導電回路に接続されて該金
   属めっきによる導電経路断面積を増大させることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の基板に導電回路を
   形成する方法。 ３　前記第２層導電回路の電極部分の内周は、円形に形
   成されることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   の基板に導電回路を形成する方法。 ４　前記第２層導電回路の電極部分の内周は、円弧で結
   ばれて連続した波形に形成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の基板に導電回路を形成する方
   法。 ５　前記金属めっきは、化学銅めっきであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の基板に導電回路を
   形成する方法。