JP2003258025A - バンプの形成方法 - Google Patents
バンプの形成方法Info
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Abstract
持し、高い硬度、割れ、配線パターンとの接続不良のな
いバンプを形成することのできる導電性ペ−ストの印刷
方法とその方法を用いたプリント配線板を提供する。 【解決手段】 少なくともメラミン樹脂、フェノ−ル樹
脂及びエポキシ樹脂のいずれか一つ以上から選ばれる樹
脂と導電粉末、溶剤及び2価アルコ−ル及び/又は3価
アルコ−ルを含有する導電性ペ−ストを使って、基板上
にバンプを形成する方法であって、15〜25℃の範囲
の温度で、溶剤とアルコール合計量中の該アルコ−ルの
濃度が1〜50質量%になるように制御して導電性ペー
ストを印刷することを特徴とするバンプの形成方法。
Description
用いたバンプの形成方法に関する。
クス分野において、IC回路用、導電性接着剤、電磁波
シ−ルド等多くの用途に使用されている。特に最近で
は、少なくとも一方の面の所定位置に導電性ペ−ストで
作った円錐状導電バンプが設けられた第一の基板と、少
なくとも一方の面に配線パタ−ンが設けられた第二の基
板とを、前記導電バンプが設けられた面および前記配線
パタ−ンが設けられた面を内側にして対向させ、前記第
一の基板と前記第二の基板との間に絶縁体層を配置して
積層体を構成し、該積層体を積層プレスすることにより
絶縁体層の厚さ方向に前期バンプを貫通させて導電配線
部を形成するプリント配線板の製造方法が提案されてい
る。(特開平6−350258)
ン樹脂、フェノ−ル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹
脂等のバインダ−成分と例えば銀、金、 銅、半田粉等
の導電性粉末又はこれらの合金粉末を混合して調整した
導電性ペースト組成物が使用されている。
製造において上記導電性ペ−スト組成物を使用した場合
以下の課題があった。
りメタルマスク等を介して印刷することで形成され、目
標のバンプ高さを達成する為に、数回印刷を繰り返す。
製造設備の制約から10枚単位で数回印刷するのを1回
流としてバンプを形成する。数回流を同一の導電性ペー
ストで印刷するのが一般的である。しかし、該バンプの
高さが印刷の回流を増すごとに前の回流の高さより徐々
にバンプ高さが上がってくるという問題がある。これに
伴いバンプ高さのバラツキも同時に大きくなることより
絶縁体層の貫通不良が発生し、接続不良が発生する。本
発明はこれらの問題点を解決することにある。
を解決すべく鋭意研究を重ね、本願発明を完成した。即
ち本願発明は、 (1)少なくともメラミン樹脂、フェノ−ル樹脂及びエ
ポキシ樹脂のいずれか一つ以上から選ばれる樹脂と導電
粉末、溶剤及び2価アルコ−ル及び/又は3価アルコ−
ルを含む導電性ペ−ストを使って、バンプを形成する方
法であって、15〜25℃の範囲の温度で、溶剤とアル
コール合計量中の該アルコ−ルの濃度が1〜50質量%
になるように制御して導電性ペーストを印刷することを
特徴とするバンプの形成方法。 (2)溶剤とアルコール合計量中の該アルコールの濃度
を1〜20質量%に制御して印刷することを特徴とする
(1)に記載のバンプの形成方法。 (3)導電性ペースト塗布面上の空気の流れを0.1m
/秒以下に制御して印刷することを特徴とする(1)又
は(2)に記載のバンプの形成方法。 (4)2価アルコ−ル及び/又は3価アルコ−ルが18
0℃以上の沸点を有することを特徴とする(1)に記載
のバンプの形成方法。 (5)メラミン樹脂、フェノ−ル樹脂及びエポキシ樹脂
を含有する導電性ペーストを使用することを特徴とする
(1)に記載のバンプの形成方法。 (6)エポキシ樹脂の軟化点が80〜130℃であるこ
とを特徴とする(5)に記載のバンプの形成方法。 に関する。
により印刷することで円錐状のバンプを形成する方法に
関する。印刷機で印刷する場合にはフ−ド状のもので覆
うことで、塵混入防止し、フ−ド内の温度、湿度の管理
をすることで該バンプ高さを制御するのが一般的である
が、この温度及び湿度管理の為に調温と調湿をした空
気、即ちエアコンパッケ−ジを該フ−ド内に吹き込む方
法が取られている。このような状態の中で導電性ペ−ス
トをスキ−ジ−を介して印刷物に繰り返し印刷した場合
には、該ペ−スト中の溶剤が徐々に揮散し、銀ペ−スト
の粘度が徐々に上がるということが各種の配合組み合わ
せより明らかになった。本発明は、この溶剤揮散による
粘度増加に着目し鋭意検討した結果、以下の方法を取る
ことで解決することを見出した。即ち、本発明は、15
〜25℃の温度範囲で導電性ペ−スト中の溶剤と2価及
び/又は3価アルコールの合計量の該アルコ−ル濃度を
1〜50質量%、好ましくは1〜20質量%に制御し、
メタルマスク版を介して該ペ−ストを印刷し円錐状バン
プを形成させる。バンプは、位置合わせ用のカメラを装
備した印刷機により数回印刷を行い形成させる。導電性
ペースト中の溶剤より蒸気圧の低いアルコールを使用す
ることが好ましく、この場合印刷中に溶剤とアルコール
合計量中のアルコール濃度が低下するので、この濃度変
化を抑える為に、導電性ペースト塗布面上の空気の流れ
を0.1m/秒以下、更に好ましくは0.01m/秒以
下に制御して印刷するのが好ましい。本発明では2価及
び/または3価アルコールを含有する導電性ペーストを
使用するのが好ましい。これは2価及び3価アルコール
はバンプ高さを高くする作用を持っており、印刷当初は
この作用によりバンプ高さを高くすることができる。印
刷中には溶剤と2価及び/又は3価アルコールが揮発す
ることによりペ−ストの粘度が徐々に上昇してバンプ高
さを上昇させることことになるが、2価及び/又は3価
のアルコ−ルも同時に揮発するため、印刷当初のバンプ
高さを高くする効果は少なくなっており、両効果により
印刷中においてバンプの高さを一定に保つことが可能と
なる。本願発明者らは印刷条件を鋭意検討した結果、1
5〜25℃の温度範囲で、導電性ペ−ストの印刷面の空気
の流れを0.1m/秒以下に抑制し、好ましくは0.0
1m/秒以下、更に溶剤とアルコールの合計量中の該ア
ルコールの濃度を1〜50質量%、好ましくは1〜20質量
%更に好ましくは1〜12質量%に制御することが上記
バランスを取るのに最もよいことを見出した。本発明に
用いるエポキシ樹脂は、METTLER FP−90自
動軟化点測定装置で測定した軟化点が80℃以上130
℃以下のエポキシ樹脂が好ましく、より好ましくは95
℃以上125℃以下のエポキシ樹脂である。エポキシ樹
脂の軟化点がこの範囲にあると、バンプの絶縁体貫通性
が良好でバンプの割れがなく、且つバンプと銅箔の接着
力が大きい点から好ましい。
−ル型エポキシ樹脂、トリスグリシジル型エポキシ樹
脂、テトラグリシジル型エポキシ樹脂、ノボラック型エ
ポキシ樹脂を使用できるが、好ましくは、固形ビスフェ
ノ−ル型エポキシ樹脂単独、又は固形ビスフェノ−ル型
エポキシ樹脂とノボラック型エポキシ樹脂の混合が好ま
しい。固形ビスフェノ−ル型エポキシ樹脂とノボラック
型エポキシ樹脂の混合の場合も軟化点が80〜130℃
の範囲であることが好ましい。ノボラック樹脂の単独使
用はバンプ硬度が高くなるが接着力が低下する欠点があ
るので好ましくない。
シ樹脂のいずれか一つ以上から選ばれる樹脂を使用する
ことが好ましく、メラミン樹脂とフェノ−ル樹脂にエポ
キシ樹脂を配合する割合はメラミン樹脂及びフェノ−ル
樹脂100質量部に対しエポキシ樹脂300〜800質
量部が好ましく、特に好ましくは500〜700質量部
が好ましい。エポキシ樹脂が多くなるとバンプの硬度が
不足し、また少なすぎると接着力が不足し、且つ脆くな
る場合がある。フェノ−ル樹脂100質量部に対してメ
ラミン樹脂の割合が10〜100質量部が好ましく、更
に好ましくは30〜70質量部が好ましい。
範囲内でエポキシ樹脂の潜在性硬化剤となる硬化剤(以
下硬化剤という)を使用しても良い。これら硬化剤とし
てはジシアンジアミド、ジアミノジフェニルスルホン、
フェノ−ル樹脂潜在性のイミダゾール等が挙げられる。
硬化剤は単独使用あるいは2種以上併用できる。硬化剤
の選定に当たってはポットライフが長いこと、バンプ硬
化度の制御が容易であること、プリント配線板成形温度
と同等の硬化温度であること、ボイドの原因となるよう
な副生成物の発生が極めて少ないことが考慮される。
ば銀、金、銅、半田粉等の金属粉末、これらの合金粉末
もしくは混合金属粉末を使用できるが、硬度の点で銀、
銅が好ましい。使用される導電金属粉量は樹脂の合計量
100質量部に対して、300以上1500質量部以
下、好ましくは450以上1000質量部以下の割合で
用いられる。
00質量部に対して、300部より少ない場合は、良好
な導電性が得られない場合がある。また該金属粉の割合
が1500質量部を超える場合は、ペ−ストの流動性が
低下し、印刷性が悪くなるだけでなく、得られる硬化体
の金属粉の結合力が弱まり、バンプの割れ、バンプ先端
部の飛びが生じ易くなり接続不良、短絡が発生し好まし
くない場合がある。
0℃以上で2価アルコ−ル及び/又は3価アルコ−ルの
中から選ばれるものが好ましい。例えば、2価アルコ−
ルとしては、プロピレングリコ−ル、ジプロピレングリ
コ−ル、トリプロピレングリコ−ル、1,3ブチレング
リコ−ル、1,4ブチレングリコ−ル、トリメチレング
リコ−ル、1,7ヘプタンジオ−ル等が挙げられる。3
価アルコ−ルとしては、グリセリンが挙げられる。 本
発明の該アルコールの配合量は、メラミン樹脂、フェノ
−ル樹脂及びエポキシ樹脂の合計量100質量部に対し
て1〜20質量部で、好ましくは1〜10質量部の割合
で用いる。本発明で用いるアルコールは、樹脂を溶解さ
せるためのその他の溶剤と併用して使用する。樹脂溶解
用の溶剤と該アルコ−ルの合計量に対して該アルコール
は1〜50質量%で、好ましくは1〜20質量%更に好
ましくは1〜12質量%の割合で用いる。該アルコ−ル
が50質量部を越えると印刷時にメタルマスク版の穴を
塞ぐこととなり印刷が不可能となる。その他の溶剤とし
ては、2価、または3価アルコール以外の公知のものが
特に制限なく使用できる。例えば、酢酸エチル、酢酸ブ
チル等のエステエル類、エチルセロソルブ、ブチルセロ
ソルブ等のセロソルブ類、エチルカルビト−ル、ブチル
カルビト−ル等のカルビト−ル類、イソプロパノ−ル、
ブタノ−ル等のアルコ−ル類が挙げられる。上記溶剤は
単独あるいは2種類以上を混合して使用しても良いが、
メタルマスク版による印刷あるいはスクリ−ン印刷でバ
ンプを形成する場合は版かわきを考慮してカルビト−ル
類及びセロソルブ類が好ましい。これら溶剤の中に2価
及び/又は3価のアルコールを添加することにより従来
の導電性ペ−スト組成物から形成した円錐状バンプのよ
うに尖らせることなく、円錐状のバンプの高さ(平均
値)を約10μm高く形成することができる。また印刷
して形成した円錐状のバンプの分布は、3σで従来は2
5μm以上であったものが20μm以下に制御できる。
さらに、バンプ高さの最高値と最低値の幅を狭く抑える
ことが可能である。又、連続回流印刷時に安定した高さ
のバンプを形成させることが可能である。これにより絶
縁体層の貫通不良を防止し、貫通時及び積層プレス時に
バンプが割れることによる接続不良、バンプ先端部の飛
びによる回路のショ−トが起きることを防止することが
できる。 その他の溶剤の使用量は、メラミン樹脂、フ
ェノ−ル樹脂及びエポキシ樹脂合計量100質量部に対
して35〜80質量部が好ましい。更に40〜70質量
部の割合で用いる。
せない範囲で公知の添加剤を配合しても良い。かかる添
加剤としては、例えば、チクソトロピ−付与剤、消泡
剤、分散剤、防錆剤、還元剤等が挙げられる。
制限されないが、上記メラミン樹脂、フェノ−ル樹脂、
エポキシ樹脂、硬化剤、導電性金属粉及び該樹脂溶解用
の溶剤と2価及び/又は3価のアルコ−ルを予備混合
し、三本ロ−ルミルを用いて混練し、ペ−ストを得て真
空下脱泡する方法が挙げられる。あるいは、プロペラレ
ス攪拌器を用いて脱法を兼ねた混廉方法が挙げられる。
特に、プロペラレス攪拌器での使用は、印刷する直前に
行うとバンプ高さのばらつきをより安定化させる為には
有効である。
粘度計で10回転/min、25℃で測定した粘度は10
0Pa・s〜200Pa・sであり、好ましくは110
Pa・s乃至150Pa・sが適当である。また lo
g(10rpmの粘度/5rpmの粘度)/log(1
0rpm/5rpm)で計算するチクソ比は0.3以上
1.0以下であり、 好ましくは0.4以上0.9以下
が適当である。上記性状を外れるとメタルマスク版ある
いはスクリ−ン版への濡れが悪かったり、版の穴を通り
難くなったり、更に印刷ができても十分なバンプ高さが
得られない場合がある。
ンプの硬度は50以上が好ましい。硬度が40未満であ
れば、絶縁体の貫通はできてもプレス工程中にバンプが
潰されることにより銅箔との接着が不安定となる。従っ
て、信頼性試験を行っている際に、導通不良が発生する
可能性がある。
タルマスク印刷、ディスペンサ−等の公知の方法でする
ことができる。基板は、たとえば2層板についはバンプ
付き銅箔(ペ−ストを銅箔に印刷したもの)をプリプレ
グと合わせて、貫通機に通した後、さらに銅箔を合わせ
た後、プレス機により加圧、加熱して製造される。4層
板ついては、バンプ付き銅箔を回路形成した内層材の上
面と下面にそれぞれ合わせ、プレス機により加圧、加熱
して製造される。
るが、本発明はこれらの実施例により限定されるもので
はない。なお、配合割合は質量部であり、評価や測定は
次の方法に従った。
動軟化点測定装置で、1℃/分の昇温速度で測定した。
い面)に200μm厚みに塗布した後、160℃で20
分乾燥しサンプルとした。硬度は微少硬度計MX−T5
0(松沢精機(株))で、試験温度23℃、試験荷重2
5kgf、荷重保持時間15秒で測定した。
160℃で20分乾燥した。塗布面にM面を下にして銅
箔を載せ、プレスで180℃、60分間硬化しサンプル
とした。JIS C6481に準じて銅箔引き剥がし強
さ(N/cm)を測定した。
欠け 厚さ18μmの電解銅箔に、直径0.3mmの孔を所定の
位置に穿設してなる厚さ0.3mmのメタルマスク板を通
して、導電性ペ−ストを印刷した。印刷した導電性ペ−
ストを、160℃で10分間乾燥処理した後、同一メタ
ルマスク板を用いて、同一位置に印刷、乾燥処理を4回
繰り返した。5回目印刷後は160℃20分乾燥し、円
錐状の導電性バンプを形成した。その後、導電性バンプ
を設けた電解銅箔にエポキシ樹脂をガラスクロスに含浸
したFR4タイププリプレグを載せ、専用の貫通機を通
してバンプをプリプレグに貫通させた。貫通後の状態を
20倍光学顕微鏡で観察し、プリプレグ貫通性、バンプ
の割れ、欠けを判定した。 a) 貫通性 良好:全てがプリプレグを通過している。 不良:プリプレグを貫通していないバンプがある。 b)バンプの割れ、欠け 良好:プリプレグを貫通し、突き出たバンプ部分が円錐
状になっている。 不良:突き出たバンプの先端が欠け落ちていたり、割
れ、ひびが入っている。
ノール樹脂を35部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂
( 軟化点;125℃)8部、ナフタレンノボラック型
エポキシ樹脂(軟化点96℃)18部をブチルカルビト
−ルアセテ−ト50部、プロピレングリコ−ル(沸点1
86℃)4部に溶解した。ジアミノジフェニルスルフォ
ン13部、2−フェニルー4,5ジヒドロキシメチルイ
ミダゾール0.2部、 銀粉600部、及びアエロジル
13部を加え、万能混合器で30分予備混合する。その
後三本ロールで混練して導電性ペーストを得た。
レンノボラック型エポキシ樹脂混合物の軟化点は115
℃であった。印刷機の条件としては、真空ポンプ及びブ
ロワ−並びにトランスフォ−マ−を外付けにした状態に
し、印刷機下部にとりつけているファンを作動し、フ−
ド内をエアコンパッケ−ジで21℃にした後、エアコン
パッケ−ジを停止し、メタルマスク版上の風速が0.1
m/s以下であることを確認後、得られた導電性ペース
トで5回印刷を行い,バンプ高さ及び3σは1回流〜1
0回流まで安定した値を示した。使用した該導電性ペ−
ストの粘度を測定した結果、粘度が120Pa・s/2
5℃、チクソ比が0.5、印刷した銅箔上のバンプ硬度
が45、銅箔引き剥がし強度が2N/cmであり、プリ
プレグの貫通性は良好でかつ、バンプの折れ・欠けは発
生しなかった。
有し、実施例1と同様の操作で得た、実施例2〜7の導
電性ペーストの評価結果を表1に示した。
ノール樹脂を35部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂
( 軟化点;125℃)8部、ナフタレンノボラック型
エポキシ樹脂(軟化点96℃)18部をブチルカルビト
−ルアセテ−ト54部、プロピレングリコ−ル(沸点1
86℃)0.5部に溶解した。ジアミノジフェニルスル
フォン13部、2−フェニルー4,5ジヒドロキシメチ
ルイミダゾール0.2部、 銀粉600部、及びアエロ
ジル13部を加えた以外は、 実施例1と同様に混合
し、導電性ペ−ストを得た。得られた導電性ペ−ストに
ついてエア−パッケ−ジを停止しないで印刷した以外
は、実施例と同一の方法による。この時のメタルマスク
版上の風速は、0.10m/s以上であり、フ−ド内の
温度は21℃であった。印刷の結果、バンプの高さ及び
3σが1回流から10回流目で増加することが分かっ
た。溶剤とアルコ−ルの合計量中のアルコ−ル濃度は、
印刷開始前で1%未満であり、1回流から10回流と濃
度は低下している。上記記載の方法で測定した結果、粘
度が120Pa・s/25℃、チクソ比が0.5、硬度
が45、銅箔引き剥がし強度が2N/cm、プリプレグ
の貫通性は不良であり、バンプの割れ・欠けが発生し
た。結果を表2に示す。
よび比較例1と同様の操作で得た、比較例2〜4の導電
性ペ−ストの評価結果を表2に示した。
25℃) エポキシ樹脂B:BPA型固形エポキシ樹脂(軟化点;1
00℃) エポキシ樹脂C:BPA型固形エポキシ樹脂(軟化点;7
5℃) エポキシ樹脂D:ナフタレンノボラック型エポキシ樹脂
(軟化点;96℃) フェノール樹脂:パラヒドロキシスチレン樹脂 メラミン樹脂:サイメル350 DDS:ジアミノジフェニルスルホン 2PHZ:2−フェニル−4,5-ジヒドロキシメチルイ
ミダゾール
高さ及び3σは10回流の印刷の間で変わらず安定した
バンプを提供する。又、ハンプに関しては、プリプレグ
貫通性が良好、且つ貫通時及びプレス時に折れ、欠けを
発生せず、更に貫通後のバンプと配線パターンとの接着
力が大きいバンプを作成することができる。この結果、
貫通型の導電配線部を有するプリント配線板製造におい
て、歩留まりが向上するとともに接続信頼性が向上す
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 少なくともメラミン樹脂、フェノ−ル樹
脂及びエポキシ樹脂のいずれか一つ以上から選ばれる樹
脂と導電粉末、溶剤及び2価アルコ−ル及び/又は3価
アルコ−ルを含有する導電性ペ−ストを使って、基板上
にバンプを形成する方法であって、15〜25℃の範囲
の温度で、溶剤とアルコール合計量中の該アルコ−ルの
濃度が1〜50質量%になるように制御して導電性ペー
ストを印刷することを特徴とするバンプの形成方法。 - 【請求項2】 溶剤とアルコール合計量中の該アルコー
ルの濃度を1〜20質量%に制御して印刷することを特徴
とする請求項1に記載のバンプの形成方法。 - 【請求項3】 導電性ペースト塗布面上の空気の流れを
0.1m/秒以下に制御して印刷することを特徴とする
請求項1又は2に記載のバンプの形成方法。 - 【請求項4】2価アルコ−ル及び/又は3価アルコ−ル
が180℃以上の沸点を有することを特徴とする請求項
1に記載のバンプの形成方法。 - 【請求項5】 メラミン樹脂、フェノ−ル樹脂及びエポ
キシ樹脂を含有する導電性ペーストを使用することを特
徴とする請求項1に記載のバンプの形成方法。 - 【請求項6】 エポキシ樹脂の軟化点が80〜130℃
であることを特徴とする請求項5に記載のバンプの形成
方法。
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---|---|---|---|---|
JP2006286367A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Dainippon Printing Co Ltd | 導電性ペースト組成物およびプリント配線板 |
JP2013021019A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 導電性ペーストおよび多層配線基板 |
JP2013243320A (ja) * | 2012-05-23 | 2013-12-05 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 導電性樹脂組成物および多層配線基板 |
-
2002
- 2002-03-05 JP JP2002058103A patent/JP3659348B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2013021019A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 導電性ペーストおよび多層配線基板 |
JP2013243320A (ja) * | 2012-05-23 | 2013-12-05 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 導電性樹脂組成物および多層配線基板 |
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