JP2002245873A - 低抵抗導電体の形成方法 - Google Patents

低抵抗導電体の形成方法

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JP2002245873A JP2001042899A JP2001042899A JP2002245873A JP 2002245873 A JP2002245873 A JP 2002245873A JP 2001042899 A JP2001042899 A JP 2001042899A JP 2001042899 A JP2001042899 A JP 2001042899A JP 2002245873 A JP2002245873 A JP 2002245873A
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Yasuto Kudo
康人 工藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性樹脂ペーストを用いて、比抵抗を低減
させた配線やビィアなどの導電体の形成方法を提供す
る。 【解決手段】 導電粉末が比表面積2〜5m/gの貴
金属粉末と、導電粉末100重量部に対し樹脂バインダ
ーを2〜10重量部含む導電性樹脂ペーストを用い、こ
の導電性樹脂ペーストを基体に施して乾燥させた後、圧
力を印加しながら又は印加した後に硬化させる。印加す
る圧力が10MPa以上であり、また圧力を印加する際
に80〜200℃の範囲で加熱することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性樹脂ペース
トを用いて低抵抗の導電体を形成する方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、安価で汎用的な配線基板の製造方
法として、サブトラクティブ法が使われてきた。即ち、
一例として、ガラスエポキシ等の絶縁材に張り合わせた
銅箔上に感光性レジストを塗布し、この感光性レジスト
を露光現像する。次いで、露出した銅箔をエッチングし
てパターニング後、残存するレジストを剥離して、銅張
配線基板する方法である。
【0003】一方、配線密度があまり高くない廉価な基
板に対しては、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬
化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂のバインダーに、銅粉や
銀粉、カーボン等の導電粉末を混合した導電性樹脂ペー
ストを用いる方法がある。例えば、導電性樹脂ペースト
をガラスエポキシ基板等にスクリーン印刷してパターニ
ングし、導電性樹脂ペーストを硬化させて配線等の導電
体とする方法である。
【0004】この導電性樹脂ペーストを用いてスルリー
ン印刷によりパターニングする方法は、サブトラクティ
ブ法に比較して、少量多品種への対応が容易であり、装
置コストが低いうえ、エッチング液などが排出されない
ため環境にやさしい等の利点を有している。
【0005】また、導電性樹脂ペーストは、多層基板の
層間配線を上下に接続する導電体(ヴィア)としても使
用されている。即ち、多層基板の層間に設けた孔(スル
ーホール)に導電性樹脂ペーストを充填した後、これを
硬化させて上下の層間配線を接続するヴィアとするもの
である。
【0006】この導電性樹脂ペーストを充填してヴィア
を形成する方法によれば、例えばプリプレグと呼ばれる
絶縁層を介して複数の配線を重ね合わせ、加圧及び加熱
して機械的に一体化し、孔開けした後、メッキを施すい
わゆるメッキスルーホールの手法に比較して、短時間で
層間接続が可能であって、低コストである。また、スル
ーホールの埋め込みが必要な場合にも、メッキスルーホ
ールのような樹脂を埋め込む別工程が不要であるという
メリットがある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述のような導電性樹
脂ペーストを用いて配線やビィアなどの導電体を形成す
る方法は、サブトラクティブ法等で形成される金属の配
線やヴィアに比べて、比抵抗が数百倍にまで高くなると
いう大きな欠点があった。特に、近年の電子機器の性能
向上は著しく、高周波化や低電力化等が求められるが、
これらの要求を達成するためには、導電性樹脂ペースト
を用いて形成した導電体における比抵抗の低減が重要な
課題となっている。
【0008】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
導電性樹脂ペーストを用いて形成した配線やビィアなど
の導電体の比抵抗を低減して、電子機器の性能向上に伴
う高周波化や低電力化等の要求に対応することが可能な
低抵抗導電体の形成方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する低抵抗導電体の形成方法は、樹脂
バインダーと導電粉末を含む導電性樹脂ペーストを用い
て導電体を形成する方法であって、前記導電粉末が比表
面積2〜5m/gの貴金属粉末であり、該導電粉末1
00重量部に対し樹脂バインダーを2〜10重量部含む
導電性樹脂ペーストを用い、この導電性樹脂ペーストを
基体に施して乾燥させた後、圧力を印加しながら又は印
加した後に硬化させることを特徴とする。
【0010】上記本発明の低抵抗導電体の形成方法にお
いては、前記印加する圧力が10MPa以上であること
が好ましい。また、前記圧力を印加する際には、80〜
200℃の範囲で加熱しながら印加することが好まし
い。
【0011】また、上記本発明の低抵抗導電体の形成方
法では、前記貴金属粉末がAu、Ag、Pd、Ptから
選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。また、
前記樹脂バインダーは、エポキシ樹脂、シリコーン樹
脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポ
リイミド樹脂から選ばれた熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹
脂であることが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明方法においては、導電性樹
脂ペーストを基体に通常のごとく施して乾燥した後、圧
力を印加する。更に具体的には、本発明による導電性樹
脂ペーストを、ガラスエポキシ基板等の基体表面にスク
リーン印刷により配線形状にパターニングし、又は多層
基板の層間に設けた孔(スルーホール)に充填し、乾燥
させた後、圧力を印加する。
【0013】この圧力の印加によって、同時に又はその
後に硬化させて得た導電体の比抵抗が低下すると共に、
比抵抗値のバラツキも小さくなる。この効果は、圧力を
印加することによって導電粉末粒子の充填密度が増大
し、導電率が改善されるためと考えられる。
【0014】印加する圧力が高くなるほど導電体の比抵
抗は小さくなるが、ある程度比抵抗が小さくなると圧力
印加の効果が薄れるので、経済的あるいは基板やスルー
ホール部の耐圧性等を考慮して、印加する圧力を定め
る。好ましくは10MPa以上の圧力を印加すれば十分
な比抵抗値の低下が得られ、導電体の比抵抗を導電性樹
脂ペーストに用いた導電粉末と同じ金属の比抵抗の10
倍以内とすることが可能である。
【0015】圧力の印加は、常温あるいは加熱しながら
実施できるが、加熱しながらの方が樹脂バインダーの流
動性が高まるため、導電体の比抵抗をより一層小さくす
ることができる。加熱時の温度は、ガラスエポキシ基板
等の基体や樹脂ペースト中の樹脂の種類等に応じて適宜
定めれば良いが、通常は80〜200℃の範囲で加熱す
ることが好ましく、特に80〜100℃の範囲で加熱す
ることが更に好ましい。
【0016】一般に、粉体は粒径が小さく、従って比表
面積が大きくなると、凝集力が増大して充填密度は低下
する。しかし驚くべきことに、本発明方法によれば、導
電粉末粒子の比表面積が大きいほど充填密度が高まり、
導電体の導電率が向上することが判明した。即ち、本発
明においては、導電体の比抵抗を顕著に低下させるた
め、導電体の形成に用いる導電性樹脂ペーストの導電粉
末の比表面積を2〜5m /gの範囲とする。
【0017】比表面積が2m/g以上の導電粉末を用
いることによって、導電性樹脂ペーストで形成した導電
体の比抵抗を大幅に低下させ、導電粉末と同じ金属の比
抵抗の10倍以内に抑えることができる。しかしなが
ら、5m/gよりも大きな比表面積を有する導電粉末
では、ペースト状態とするのにバインダーとしての樹脂
や溶剤を多量に含有させる必要があるため、この樹脂や
溶剤によって導電率が低下し、導電体の比抵抗が大幅に
上昇してしまうため好ましくない。
【0018】また一般的に、導電粉末に対して樹脂バイ
ンダーの量が少ないほど、導電性樹脂ペーストで形成し
た導電体の比抵抗は小さくなる。本発明に係わる導電性
樹脂ペーストにおいても、得られる導電体の比抵抗を導
電性樹脂ペーストに用いた導電粉末と同じ金属の比抵抗
の10倍以内とするためには、樹脂バインダーの含有量
を導電粉末100重量部に対して10重量部以下とする
ことが必要である。
【0019】また、樹脂バインダーは導電性樹脂ペース
トの硬化物である導電体自体の強度あるいは基体との密
着性に影響し、樹脂バインダー量が少ないほど導電体の
強度及び密着性が低下してしまう。ところが、比表面積
が2m/g以上の導電粉末を用いる本発明では、比表
面積が大きいことによる導電粉末の凝集力が導電体の強
度や密着性を高めるので、樹脂バインダーの量が少なく
ても強度や密着性に優れた導電体を得ることができる。
しかしながら、樹脂バインダー量が少なすぎると導電性
樹脂ペーストにチクソ性を付与することができず、塗布
が困難になるので、樹脂バインダーの量は導電粉末10
0重量部に対し2〜10重量部の範囲とする。
【0020】一方、本発明で用いる導電粉末の比表面
積、即ち2〜5m/gの範囲では、卑金属粉末は表面
が強固に酸化し、相当の圧力を印加しても酸化膜が破れ
ないため、導電性を発現させることが難しい。従って、
本発明における導電粉末は貴金属粉末であることが必要
であり、具体的にはAu、Ag、Pd、Ptから選択さ
れる1種以上の貴金属粉末が好ましい。中でも導電率並
びにコストの点からAgが最も好ましいが、マイグレー
ション耐性の必要な用途ではAu、Pd、Ptを好適に
用いることもできる。
【0021】また、樹脂バインダーは、上述のとおり接
着性と塗布性の付与に作用すれば良いので、その種類は
特に限定されない。本発明においては、一般的な熱硬化
性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることができ、例えばエ
ポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ウレタ
ン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等を用いること
ができる。尚、塗布するのに適する粘度のペーストとす
るために、樹脂バインダーは適当な有機溶剤で希釈して
用いる。
【0022】
【実施例】導電性樹脂ペースト用の導電粉末として、下
記表1に示す平均粒径と比表面積とを有するAg粉末と
Au粉末を合計7種類準備した。各粉末の平均粒径は電
子顕微鏡による観察で求め、比表面積はBET法により
測定した。
【0023】
【表1】
【0024】表1の各導電粉末100重量部に、樹脂バ
インダーとしてビスフェノールA型エポキシ樹脂(希釈
溶剤;2−エチルヘキシルグリシジルエーテル)、ある
いは熱可塑性ポリイミド(希釈溶剤;トリエチレングリ
コールジメチルエーテル)を所定量混合し、3本ロール
で混練してペースト状とした。尚、ペーストの粘度は、
溶剤により各試料ともほぼ同一に調整した。
【0025】得られた各導電性樹脂ペーストは、エマル
ジョン厚25μmのメッシュスクリーンを用いて、0.
6mm厚のガラスエポキシ基板(大きさ10×200m
m)に、幅300μm×長さ300mmの配線形状にス
クリーン印刷した。次に、100℃で10分間乾燥して
溶剤を飛散させた後、剥離剤としてシリコンコートした
ポリエステルフィルムを被せ、その上から1軸プレス機
を用いて5分間圧力を印加した。その後、150℃のオ
ーブンに1時間入れて硬化させ、ガラスエポキシ基板上
にそれぞれ導電体を形成した。
【0026】従来例として、市販の導電性樹脂ペースト
(T−3030;住友金属鉱山(株)製)を用い、上記
と同様にして導電体を形成した。尚、T−3030はA
g−エポキシ樹脂系の導電性樹脂ペーストであり、使用
されているAg粉末はフレーク状で平均粒径が5μm、
比表面積は0.3m/gであって、Ag粉末100重
量部に対する樹脂バインダー量は12重量部である。
【0027】下記表2に、使用した導電粉末と樹脂バイ
ンダーの組み合わせ、導電粉末100重量部に対する樹
脂バインダーの重量部を示すと共に、印加した圧力及び
圧力印加時の温度を示した。また、形成された導電体に
ついて4端子法により抵抗値を測定し、比抵抗値を求め
て表2に示した。更に、導電体にセロハンテープを貼付
けて、表面に対し90°方向に引き剥がして剥離の有無
を観察する密着性テストを行い、その結果を導電体が一
部でも剥離した場合は×、全く変化の無い場合は○とし
て、表2に併せて示した。
【0028】尚、導電粉末として表1に示すAg−5
(比表面積8.4m/g)を用いた場合には、導電粉
末100重量部に対するバインダーであるエポキシ樹脂
量が10重量部以内では、印刷可能なペーストを調整す
ることができなかった。また、他の導電粉末に関して
も、導電粉末100重量部に対するエポキシ樹脂量が1
重量部以下では、印刷可能なペーストにすることができ
なかった。
【0029】
【表2】
【0030】上記表2において、導電粉末がAg−2且
つバインダーがエポキシ樹脂である各試料のうち、試料
1〜4の比較から樹脂バインダー量が少ないほど導電体
の比抵抗が小さくなることが分り、また試料5〜10か
ら印加する圧力が高いほど比抵抗が小さくなることが分
る。更に、試料1と試料11の対比から、圧力印加時の
温度が高いほど比抵抗の低下が大きいことが分る。
【0031】また、バインダーがポリイミド樹脂である
試料12、及び導電粉末がAg−1である試料13及び
14も、適切な印加圧力とバインダー量により、導電体
の比抵抗が小さくなることが分る。尚、Ag(金属)の
比抵抗は1.59μΩ・cmであるから、試料1〜3及び
試料8〜14においては、導電体の比抵抗がAgの10
倍以内に抑えられている。
【0032】しかし、印加圧力が高く且つ樹脂バインダ
ー量が少なくても、比表面積が2m /gより小さい導
電粉末を用いた試料15〜19では、導電体の比抵抗値
が高く、導電体の密着性もバインダー量が少ないほど弱
いことが分る。
【0033】試料20と試料21は導電粉末としてAu
粉を用いた試料であるが、比表面積が2〜5m/gの
範囲内にあるAu−1を用いた試料20では導電体の比
抵抗が小さくなることが分る。しかし、比表面積が2m
/gより小さいAu−2を用いた試料21では、試料
20に比べて比抵抗が高くなっている。
【0034】更に、試料22〜25は、市販のAg−エ
ポキシ樹脂系ペーストT−3030を用いた従来例であ
り、圧力印加なしの推奨条件(試料22)と、更に圧力
を印加した場合(試料23〜25)を示している。圧力
の印加により若干の比抵抗の低下が認められるものの、
到達できる導電体の比抵抗は最低でもAg(金属)の5
0倍以上である。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、導電性樹脂ペーストを
用いて、大がかりな設備を必要とせずに、比抵抗の小さ
な配線やビィアなどの導電体を簡単に形成することがで
きる。従って、電子機器の性能向上に伴う高周波化や、
低電力化等の要求に対応することが可能な低抵抗導電体
を、安価に提供することができる。
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 3/12 610 H05K 3/12 610D 3/40 3/40 K Fターム(参考) 4E351 AA01 BB01 BB24 BB31 CC11 DD05 DD06 DD20 DD21 DD52 EE11 EE15 EE16 EE18 GG06 4J038 CG001 DA061 DB001 DG001 DJ021 DL001 HA066 KA12 NA20 5E317 AA24 BB01 BB11 BB13 BB14 BB18 CC17 CC25 CD40 GG11 5E343 AA02 AA12 BB15 BB23 BB25 BB48 BB49 BB53 BB76 BB78 DD02 EE42 ER33 GG13 5G301 DA02 DA03 DA05 DA11 DA12 DA51 DA55 DA57 DA59 DA60 DD01 DE01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂バインダーと導電粉末を含む導電性
    樹脂ペーストを用いて導電体を形成する方法であって、
    前記導電粉末が比表面積2〜5m/gの貴金属粉末で
    あり、該導電粉末100重量部に対し樹脂バインダーを
    2〜10重量部含む導電性樹脂ペーストを用い、この導
    電性樹脂ペーストを基体に施して乾燥させた後、圧力を
    印加しながら又は印加した後に硬化させることを特徴と
    する低抵抗導電体の形成方法。
  2. 【請求項2】 前記印加する圧力が10MPa以上であ
    ることを特徴とする、請求項1に記載の低抵抗導電体の
    形成方法。
  3. 【請求項3】 前記圧力を印加する際に、80〜200
    ℃の範囲で加熱しながら印加することを特徴とする、請
    求項1又は2に記載の低抵抗導電体の形成方法。
  4. 【請求項4】 前記貴金属粉末がAu、Ag、Pd、P
    tから選ばれた少なくとも1種であることを特徴とす
    る、請求項1〜3のいずれかに記載の低抵抗導電体の形
    成方法。
  5. 【請求項5】 前記樹脂バインダーが、エポキシ樹脂、
    シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アク
    リル樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれた熱硬化性樹脂又
    は熱可塑性樹脂であることを特徴とする、請求項1〜4
    のいずれかに記載の低抵抗導電体の形成方法。
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