JP2002222612A - 導電ペースト - Google Patents

導電ペースト

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JP2002222612A
JP2002222612A JP2001016525A JP2001016525A JP2002222612A JP 2002222612 A JP2002222612 A JP 2002222612A JP 2001016525 A JP2001016525 A JP 2001016525A JP 2001016525 A JP2001016525 A JP 2001016525A JP 2002222612 A JP2002222612 A JP 2002222612A
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JP
Japan
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conductive paste
weight
binder
phenol resin
epoxy resin
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JP2001016525A
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English (en)
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Junichi Kikuchi
純一 菊池
Kuniaki Sato
国昭 佐東
秀次 ▲桑▼島
Hideji Kuwajima
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】安価で、かつ貫通孔又は非貫通孔への充填性及
び導電性に優れる導電ペーストを提供する。 【解決手段】バインダ及び導電粉を含み、かつバインダ
の主成分がアルコキシ基含有レゾール型フェノール樹
脂、液状エポキシ樹脂及びその硬化剤である導電ペース
ト。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビルドアップ多層
配線板などの層間接続用の貫通孔又は非貫通孔に埋め込
んで使用する導電ペーストに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の多層配線板は、加熱加圧による多
層化積層工程を経て製造された多層基板に、層間接続用
の貫通孔又は非貫孔を形成した後、その孔にめっきを行
うか導電ペーストを印刷又は図1に示すように埋め込む
などの方法で製造していた。図1において、1は導電ペ
ースト及び2は銅箔である。
【0003】一般的に孔埋め導電ペーストは、図1に示
すように孔をすき間なく埋め込む必要がある。孔の壁面
とペースト間にすき間が生じたり、溶剤の乾燥や樹脂の
硬化で発生するボイドの発生は好ましくない。そのため
従来の孔埋め導電ペーストは孔への充填性を向上させる
ため導電ペーストの粘度をできる限り低くする必要があ
る。その方策として溶剤を含まない無溶剤型でバインダ
として液状エポキシ樹脂を主成分とした導電ペーストを
用い、また孔の大きさにより溶剤を若干使用した導電ペ
ーストを用いていた。
【0004】しかし、エポキシ樹脂はフェノール樹脂な
どと比較すると、熱による硬化収縮量が低いため、エポ
キシ樹脂を主成分とする導電ペーストの抵抗が低くなり
難いという欠点があった。抵抗を低くするためには、導
電ペーストにおける導電粉の割合を高くするか、銀など
高導電性の金属粉を使用すればその欠点を補うことは可
能であるが、導電ペーストも高価になってしまう。
【0005】一方、フェノール樹脂を主成分とした導電
ペーストもあるが、この導電ペーストはエポキシ樹脂を
主成分とする導電ペーストより導電性は良好であるが、
導電ペーストの粘度が高くなり孔への充填性に問題があ
った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】請求項1記載の発明
は、安価で、かつ貫通孔又は非貫通孔への充填性及び導
電性に優れる導電ペーストを提供するものである。請求
項2、3、4、5及び6記載の発明は、貫通孔又は非貫
通孔への充填性及び導電性の向上効果に優れる導電ペー
ストを提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、バインダ及び
導電粉を含み、かつバインダの主成分がアルコキシ基含
有レゾール型フェノール樹脂、液状エポキシ樹脂及びそ
の硬化剤である導電ペーストに関する。また、本発明
は、アルコキシ基含有レゾール型フェノール樹脂が、炭
素数1〜6のアルキル基で置換されたアルキル置換フェ
ノールである導電ペーストに関する。また、本発明は、
アルコキシ基含有レゾール型フェノール樹脂が、アルコ
キシ化率5〜95%のものである導電ペーストに関す
る。
【0008】また、本発明は、アルコキシ基含有レゾー
ル型フェノール樹脂が、重量平均分子量が500〜20
0,000である導電ペーストに関する。また、本発明
は、バインダと導電粉の配合割合が、導電ペーストの固
形分に対してバインダが3〜15重量%及び導電粉が8
5〜97重量%である導電ペーストに関する。さらに、
本発明は、アルコキシ基含有レゾール型フェノール樹脂
と液状エポキシ樹脂の配合割合が、アルコキシ基含有レ
ゾール型フェノール樹脂が10〜90重量%及び液状エ
ポキシ樹脂が10〜90重量%である導電ペーストに関
する。
【0009】
【発明の実施の形態】フェノール樹脂を使用した導電ペ
ーストはエポキシ樹脂を使用した導電ペーストより高い
導電性が得られる。これは硬化収縮量がエポキシ樹脂よ
りフェノール樹脂の方が大きいため、導電体の体積減少
が大きく導電粉同士の接触面積及び確率が大きくなるた
めである。
【0010】高導電性が要求される導電ペーストにはフ
ェノール樹脂は不可欠であるが、導電ペーストの粘度が
高くなり孔への充填性が悪くなる。特に小径の孔への充
填性が悪くなるが、アルコキシ基含有レゾール型フェノ
ール樹脂を使用することによりこの問題を解決すること
ができる。
【0011】導電ペースト中のフェノール樹脂の含有量
を同一とした場合、アルコキシ基含有レゾール型フェノ
ール樹脂を使用した導電ペーストはノボラック型、レゾ
ール型等公知のフェノール樹脂を使用した導電ペースト
より粘度が低くなり、導電性も同等又は良好になる。
【0012】アルコキシ基含有レゾール型フェノール樹
脂としては、これを使用した導電ペーストの粘度、孔へ
の充填性及び導電性の点から、特に炭素数1〜6のアル
キル基で置換されたレゾール型フェノール樹脂が好まし
い。レゾール型フェノール樹脂のアルコキシ化率、即ち
全メチロール基のアルコキシ化されている割合は、導電
ペーストの粘度、孔への充填性及び導電性の点から、5
〜95%の範囲が好ましく、10〜85%の範囲がさら
に好ましい。
【0013】また、レゾール型フェノール樹脂中のアル
コキシ基は、ベンゼン環1個当たりのアルコキシ基が
0.1〜2個の範囲が好ましく、0.3〜1.5個の範
囲がより好ましく、0.5〜1.2個の範囲がさらに好
ましい。なお、アルコキシ化率及びアルコキシ基の数は
核磁気共鳴スペクトル分析に基づいて測定することがで
きる(以下NMR法とする)。
【0014】本発明におけるレゾール型フェノール樹脂
の重量平均分子量は、導電ペーストの粘度、孔への充填
性、ポットライフ、バインンダの硬化性及び導電性の点
から500〜200,000の範囲が好ましく、700
〜120,000の範囲がさらに好ましい。なお、重量
平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ー法により測定し、標準ポリスチレン換算することによ
り求めることができる。
【0015】レゾール型フェノール樹脂と液状エポキシ
樹脂の配合割合は、導電性、導電ペーストの粘度及び孔
への充填性の点から、レゾール型フェノール樹脂が10
〜90重量%及び液状エポキシ樹脂が10〜90重量%
の範囲であることが好ましく、レゾール型フェノール樹
脂が40〜90重量%及び液状エポキシ樹脂が10〜6
0重量%の範囲であることがさらに好ましい。
【0016】本発明におけるエポキシ樹脂は常温で液状
のものが好ましい。常温で結晶化するものは液状物と混
合することで結晶化を回避できる。本発明における常温
で液状のエポキシ樹脂とは、例えば常温で固形のもので
も常温で液状のエポキシ樹脂と混合することで常温で安
定して液状となるものも含む。なお本発明において常温
とは温度が約25℃を示すものを意味する。
【0017】エポキシ樹脂は公知のものが用いられ、分
子量中にエポキシ基を2個以上含有する化合物、例えば
ビスフェノールA、ビスフェノールAD、ビスフェノー
ルF、ノボラック、クレゾールノボラック類とエピクロ
ルヒドリンとの反応により得られるポリグリシジルエー
テル、ジヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテル、
ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグ
リコールジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ樹脂
やジグリシジルヒダントインなどの複素環式エポキシ樹
脂、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジシクロペン
タンジエンジオキサイド、アリサイクリックジエポキシ
アジペイトのような脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。
【0018】必要に応じて可撓性付与剤が用いられる。
可撓性付与剤は公知の物でよく、分子量中にエポキシ基
を1個だけ有する化合物、例えばnーブチルグリシジル
エーテル、バーサティック酸グリシジルエステル、スチ
レンオキサイド、エチルヘキシルグリシジルエーテル、
フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエー
テル、ブチルフェニルグリシジルエーテル等のような通
常のエポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂
及び可撓性付与剤は、単独又は2種以上を混合して用い
ることができる。
【0019】バインダに添加される硬化剤としては、例
えばメンセンジアミン、イソフオロンジアミン、メタフ
ェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミ
ノジフェニルスルホン、メチレンジアニリン等のアミン
類、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリッ
ト酸、無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸等の酸無
水物、イミダゾール、ジシアンジアミド等の化合物系硬
化剤、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂等の樹
脂系硬化剤が用いられるが、必要に応じて、潜在性アミ
ン硬化剤などの硬化剤と併用して用いてもよく、また3
級アミン、イミダゾール類、トリフェニルホスフィン、
テトラフェニルホスフェニルボレート等といった一般に
エポキシ樹脂とフェノール樹脂との硬化促進剤として知
られている化合物を添加してもよい。
【0020】これらの硬化剤の含有量は、導電ペースト
硬化物のガラス転移点(Tg)の点でエポキシ樹脂10
0重量部に対して0.1〜20重量部の範囲であること
が好ましく、1〜10重量部の範囲であることがさらに
好ましい。
【0021】本発明に用いられるバインダには、上記の
材料以外に必要に応じてチキソ剤、カップリング剤、消
泡剤、粉末表面処理剤、沈降防止剤等を添加して均一に
混合して得られる。必要に応じて添加されるチキソ剤、
カップリング剤、消泡剤、粉末表面処理剤、沈降防止剤
等の含有量は、導電ペーストに対して0.01〜1重量
%の範囲であることが好ましく、0.03〜0.5重量
%の範囲であることがさらに好ましい。
【0022】バインダと導電粉の配合割合は、導電ペー
ストの固形分に対して、バインダが3〜15重量%及び
導電粉が85〜97重量%の範囲であることが好まし
く、バインダが7〜13重量%及び導電粉が87〜93
重量%の範囲であることがさらに好ましい。導電粉の割
合が85重量%未満であると導電性が低下する傾向があ
り、導電粉の割合が97重量%を超えると粘度、接着
力、導電ペーストの強度が低下し、信頼性が劣る傾向が
ある。
【0023】本発明の導電ペーストには必要に応じて溶
剤を使用することができ、含有させる溶剤は1種又は必
要に応じて2種以上の溶剤を混合した溶剤が使用され
る。溶剤の含有量は導電ペーストの粘度、孔への充填性
から導電ペーストに対し2〜10重量%の範囲であるこ
とが好ましく、2〜7.5重量%の範囲であることがが
さらに好ましい。上記に用いられる溶剤としては、エチ
ルカルビトール、ブチルカルビトール、ベンジルアルコ
ール、ブチルカルビトールアセテート等が挙げられる。
【0024】本発明の導電ペーストは、上記のバイン
ダ、導電粉及び必要に応じて添加されるチキソ剤、カッ
プリング剤、消泡剤、粉末表面処理剤、沈降防止剤等と
共に、らいかい機、ニーダー、三本ロール等で均一に混
合、分散して得ることができる。
【0025】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例1 ブトキシ基含有レゾール型フェノール樹脂(当社試作
品、ブトキシ化率65%、重量平均分子量1,200)
40重量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シ
ェルエポキシ(株)製、商品名エピコート827)55
重量部及び2−フェニル−4−メチル−イミダゾール
(四国化成(株)製、商品名キュアゾール2P4MZ)
5重量部を加えて均一に混合してバインダとした。な
お、フェノール樹脂とエポキシ樹脂の割合は、重量比で
フェノール樹脂:エポキシ樹脂が42.1:57.9で
あった。
【0026】次に、アトマイズ法で作製した平均粒径が
5.1μmの球状銅粉(日本アトマイズ加工(株)製、
商品名SFR−Cu)を希塩酸及び純水で洗浄した後、
水1リットルあたりAgCN 80g及びNaCN75
gを含むめっき溶液で球状銅粉に対して銀の量が18重
量%になるように置換めっきを行い、水洗,乾燥して銀め
っき銅粉を得た。
【0027】この後、2リットルのボールミル容器内に
上記で得た銀めっき銅粉750g及び直径が5mmのジ
ルコニアボール3kgを投入し、40分間回転させて、ア
スペクト比が平均1.3及び長径の平均粒径が5.5μ
mの略球状銀めっき銅粉を得た。得られた銀めっき銅粉
の粒子を5個取り出し、走査型オージェ電子分光分析装
置で定量分析して銅の露出面積について調べたところ1
0〜50%の範囲で平均が20%であった。
【0028】上記で得たバインダ50gに、上記で得た
略球状銀めっき銅粉450g及び溶剤としてエチルカル
ビトール15gを加えて、撹拌らいかい機及び三本ロー
ルで均一に混合、分散して導電ペーストを得た。得られ
た導電ペーストの粘度は720dPa・sであった。粘
度測定には、ブルックフィールド社製の粘度計HBT型
を使用した。なお、バインダと導電粉の割合は、重量比
でバインダ:導電粉が10:90であった。
【0029】次に、上記で得た導電ペーストを用いて、
予め172℃でプレシュリンクさせたポリエチレンテレ
フタレートフィルム上に図2に示すテストパターン3を
印刷し、大気中で90℃20分間予備乾燥し、その後1
70℃で1時間加熱処理を行い配線板を得た。得られた
配線板の特性を評価した結果、導体の比抵抗は1.4μ
Ω・mであった。なお、図2において、4はポリエチレ
ンテレフタレートフィルムである。
【0030】一方、銅箔が18μmの厚さに固着されて
いる厚さが55μmの銅箔張り接着フィルム(日立化成
工業(株)製、商品名MCF−3000E)にレーザを
用いて図3に示すように直径が0.15mm及び0.1
mmの非貫通孔5を設け、その非貫通孔に上記で得た導
電ペーストを充填した。その後、断面を観察した結果、
直径が0.15mm及び0.1mmの非貫通孔に充填し
た導電ペーストにボイドの発生がなく完全に埋め込めら
れていることが確認できた。
【0031】なお、本実施例におけるアスペクト比の具
体的測定法を以下に示す。低粘度のエポキシ樹脂(ビュ
ーラー社製)の主剤(No.10−8130)8gと硬
化剤(No.10−8132)2gを混合し、ここへ導
電粉2gを混合して良く分散させ、そのまま30℃で真
空脱泡した後、10時間30℃で静置して粒子を沈降さ
せ硬化させた。その後、得られた硬化物を垂直方向に切断
し、切断面を電子顕微鏡で1000倍に拡大して切断面
に現れた150個の粒子について長径/短径を求め、そ
れらの平均値をもって、アスペクト比とした。
【0032】実施例2 メトキシ基含有レゾール型フェノール樹脂(当社試作品
メトキシ化率80%重量平均分子量1,100)65
重量部、実施例1で用いたビスフェノールA型エポキシ
樹脂30重量部及び実施例1で用いた2−フェニル−4
−メチル−イミダゾール5重量部を加えて均一に混合し
てバインダとした。なお、フェノール樹脂とエポキシ樹
脂の割合は、重量比でフェノール樹脂:エポキシ樹脂が
72.2:27.8であった。
【0033】次に、上記で得たバインダ40gに実施例
1で得た略球状銀めっき銅粉460g及び溶剤としてエ
チルカルビトール15gを加えて、撹拌らいかい機及び
三本ロールで均一に混合分散して導電ペーストを得た。
以下、実施例1と同様の方法で、得られた導電ペースト
の粘度を測定した結果、750dPa・sであった。な
お、バインダと導電粉の割合は、重量比でバインダ:導
電粉が8:92であった。
【0034】次に、実施例1と同様の工程を経て実施例1
と同様の配線板を作製し、特性を評価した結果、導体の
比抵抗は1.6μΩ・mであり、また直径が0.15m
m及び0.1mmの非貫通孔に充填した導電ペーストに
ボイドの発生がなく完全に埋め込められていることが確
認できた。
【0035】比較例1 フェノール樹脂(鐘紡(株)製、商品名ベルパールS8
95)40重量部、実施例1で用いたビスフェノールA
型エポキシ樹脂55重量部及び実施例1で用いた2−フ
ェニル−4−メチル−イミダゾール5重量部を加えて均
一に混合してバインダとした。なお、フェノール樹脂と
エポキシ樹脂の割合は、重量比でフェノール樹脂:エポ
キシ樹脂が42.1:57.9であった。
【0036】次に、上記で得たバインダ50gに実施例
1で得た略球状銀めっき銅粉450g及び溶剤としてエ
チルカルビトール15gを加えて、撹拌らいかい機及び
三本ロールで均一に混合、分散して導電ペーストを得
た。以下、実施例1と同様の方法で、得られた導電ペー
ストの粘度を測定した結果、3170dPa・sであっ
た。なお、バインダと導電粉の割合は、重量比でバイン
ダ:導電粉が10:90であった。
【0037】次に、実施例1と同様の工程を経て実施例1
と同様の配線板を作製し、特性を評価した結果、導体の
比抵抗は2.2μΩ・mと実施例1と大差ない値であっ
たが、直径が0.15mm及び0.1mmの非貫通孔の
壁面と導電ペースト間にすき間が生じると共にボイドが
発生していた。
【0038】比較例2 フェノール樹脂(群栄化学工業(株)製、商品名レヂト
ップPGA−4528)40重量部、実施例1で用いた
ビスフェノールA型エポキシ樹脂55重量部及び実施例
1で用いた2−フェニル−4−メチル−イミダゾール5
重量部を加えて均一に混合してバインダとした。なお、
フェノール樹脂とエポキシ樹脂の割合は、重量比でフェ
ノール樹脂:エポキシ樹脂が42.1:57.9であっ
た。
【0039】次に、上記で得たバインダ50gに実施例
1で得た略球状銀めっき銅粉450g及び溶剤としてエ
チルカルビトール15gを加えて、撹拌らいかい機及び
三本ロールで均一に混合、分散して導電ペーストを得
た。以下、実施例1と同様の方法で、得られた導電ペー
ストの粘度を測定した結果、3760dPa・sであっ
た。なお、バインダと導電粉の割合は、重量比でバイン
ダ:導電粉が10:90であった。
【0040】次に、実施例1と同様の工程を経て実施例1
と同様の配線板を作製し、特性を評価した結果、導体の
比抵抗は1.9μΩ・mと実施例1と大差ない値であっ
たが、直径が0.15mm及び0.1mmの非貫通孔の
壁面と導電ペースト間にすき間が生じると共にボイドが
発生していた。
【0041】比較例3 比較例1で用いたフェノール樹脂10重量部、実施例1
で用いたビスフェノールA型エポキシ樹脂85重量部及
び実施例1で用いた2−フェニル−4−メチル−イミダ
ゾール5重量部を加えて均一に混合してバインダとし
た。なお、フェノール樹脂とエポキシ樹脂の割合は、重
量比でフェノール樹脂:エポキシ樹脂が10.5:8
9.5であった。
【0042】次に、上記で得たバインダ50gに実施例
1で得た略球状銀めっき銅粉450g及び溶剤としてエ
チルカルビトール15gを加えて、撹拌らいかい機及び
三本ロールで均一に混合、分散して導電ペーストを得
た。以下、実施例1と同様の方法で、得られた導電ペー
ストの粘度を測定した結果、1260dPa・sであっ
た。なお、バインダと導電粉の割合は、重量比でバイン
ダ:導電粉が10:90であった。
【0043】次に、実施例1と同様の工程を経て実施例1
と同様の配線板を作製し、特性を評価した結果、導体の
比抵抗は11.5μΩ・mと高く実施例1に比較し、か
なり高い値となった。しかしながら、直径が0.15m
m及び0.1mmの非貫通孔に充填した導電ペーストに
ボイドの発生がなく完全に埋め込められていることが確
認できた。
【0044】
【発明の効果】請求項1記載の発明の導電ペーストは、
安価で、かつ貫通孔又は非貫通孔への充填性及び導電性
に優れる。請求項2、3,4、5及び6記載の発明の導
電ペーストは、貫通孔又は非貫通孔への充填性及び導電
性の向上効果に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多層プリント配線板の層間接続用の非貫通穴に
導電ペーストを埋め込んだ状態を示す断面図である。
【図2】ポリエチレンテレフタレートフィルム上にテス
トパターンを形成した状態を示す平面図である。
【図3】銅箔張り接着フィルムに形成した非貫通孔の断
面図である。
【符号の説明】
1 導電ペースト 2 銅箔 3 テストパターン 4 ポリエチレンテレフタレートフィルム 5 非貫通穴 6 接着フィルム 7 銅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 1/09 H05K 1/09 D 3/46 3/46 S (72)発明者 ▲桑▼島 秀次 茨城県ひたちなか市大字足崎字西原1380番 地1 日立化成工業株式会社山崎事業所内 Fターム(参考) 4E351 AA01 BB01 BB24 BB26 BB31 CC11 DD01 DD04 DD05 DD52 DD56 DD58 EE02 EE15 EE16 GG16 4J002 CC03X CC07X CD00W CD01W CD02W CD03W CD05W CD06W CD13W DA077 EL136 EN036 EN076 ER026 EU116 EV216 FA087 FB077 FD117 FD156 GQ00 GQ02 4J036 AA01 AB00 AB07 AB15 AD01 AD08 AF01 AF06 AJ05 AJ08 DB15 DB17 DB22 DC02 DC31 DC41 FA02 FB08 JA15 5E346 AA43 BB01 CC32 CC39 DD34 EE31 FF18 HH07 5G301 DA03 DA06 DA55 DA57

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バインダ及び導電粉を含み、かつバインダ
    の主成分がアルコキシ基含有レゾール型フェノール樹
    脂、液状エポキシ樹脂及びその硬化剤である導電ペース
    ト。
  2. 【請求項2】アルコキシ基含有レゾール型フェノール樹
    脂が、炭素数1〜6のアルキル基で置換されたアルキル
    置換フェノールである請求項1記載の導電ペースト。
  3. 【請求項3】アルコキシ基含有レゾール型フェノール樹
    脂が、アルコキシ化率5〜95%のものである請求項1
    又は2記載の導電ペースト。
  4. 【請求項4】アルコキシ基含有レゾール型フェノール樹
    脂が、重量平均分子量が500〜200,000である
    請求項1、2又は3記載の導電ペースト。
  5. 【請求項5】バインダと導電粉の配合割合が、導電ペー
    ストの固形分に対してバインダが3〜15重量%及び導
    電粉が85〜97重量%である請求項1、2、3又は4
    記載の導電ペースト。
  6. 【請求項6】アルコキシ基含有レゾール型フェノール樹
    脂と液状エポキシ樹脂の配合割合が、アルコキシ基含有
    フェノール樹脂が10〜90重量%及び液状エポキシ樹
    脂が10〜90重量%である請求項1、2、3、4又は
    5記載の導電ペースト。
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