JP2003309337A

JP2003309337A - プリント回路基板

Info

Publication number: JP2003309337A
Application number: JP2002113714A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Imai; 隆之今井; Kiwako Omori; 喜和子大森; Akinobu Ono; 朗伸小野; Toshiyuki Honda; 俊之本多; Koji Okamoto; 航司岡本; Masafumi Ito; 雅史伊藤
Original assignee: Fujikura Kasei Co Ltd; Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Kasei Co Ltd; Fujikura Ltd
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】アディティブ法によって導体回路を形成したプ
リント回路基板において、導体回路の電気抵抗を低く
し、さらにインダクタなどの機能素子を形成したときの
高周波特性などの特性を高くすることにある。また、こ
のような導体回路を絶縁基板の熱劣化を伴わずに得るこ
とができるようにする。【解決手段】絶縁基板１上に形成された導体回路２を次
の導電性組成物から構成する。（１）粒子状銀化合物と
分散媒を含む導電性組成物（２）粒子状銀化合物と還元
剤と分散媒を含む導電性組成物（３）これら導電性組成
物にバインダを添加した導電性組成物（４）粒子状酸化
銀とネオデカン酸銀などの三級脂肪酸銀塩を含む導電性
組成物。粒子状銀化合物には、酸化銀、炭酸銀、酢酸
銀、アセチルアセトン銀錯体などが用いられる。絶縁基
板上にこれらの導電性組成物をスクリーン印刷などの印
刷法により印刷し、温度１４０〜２５０℃、時間１０秒
〜１２０分加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子機器などの
配線に用いられるプリント回路基板に関し、その導体回
路をスクリーン印刷などを用いたアディティブ法によっ
て形成したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アディティブ法によってプリント
回路基板を製造する場合は、銀ペーストなどの導電性ペ
ーストをスクリーン印刷等により、ポリエチレンテレフ
タレートなどのプラスチックフィルムやガラス・エポキ
シなどのプラスチック板からなる絶縁基板上に、任意の
パターンの導体回路を形成したのち、これを加熱して導
電性ペーストを硬化することによって行われている。

【０００３】しかしながら、通常の銀ペーストなどを用
いて製造されたプリント回路基板では、導体回路自体の
電気抵抗が高くなってしまう欠点があった。また、コイ
ルなどの機能素子を絶縁基板上に同様にして形成した場
合にも、そのＱ値などの高周波特性が低くなってしまう
欠点もあった。

【０００４】これは、銀ペーストが、フレーク状銀粒子
に、アクリル樹脂などの熱可塑性樹脂やポリエステル樹
脂などの熱硬化性樹脂からなるバインダ、有機溶剤、硬
化剤、触媒などを添加し、混合したものであり、加熱硬
化後の導体回路中にはバインダなどの添加剤が残り、こ
れが銀粒子の直接的な接触を阻害しているためである。
また、絶縁基板がプラスチック材料からなるため、加熱
温度を高くして銀粒子が溶融した一様な銀被膜を形成す
ることができないためでもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明におけ
る課題は、アディティブ法によって導体回路を形成した
プリント回路基板において、導体回路の電気抵抗を低く
し、インダクタなどの機能素子の高周波特性などの特性
を高いものとすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、粒子状銀化合物を含む導
電性組成物を用いて導体回路が形成されたことを特徴と
するプリント回路基板である。請求項２にかかる発明
は、導電性組成物がさらに還元剤を含むことを特徴とす
る請求項１記載のプリント回路基板である。

【０００７】請求項３にかかる発明は、導電性組成物が
さらにバインダを含むことを特徴とする請求項１または
２記載のプリント回路基板である。請求項４にかかる発
明は、導電性組成物が粒子状酸化銀と三級脂肪酸銀を含
むものであることを特徴とする請求項１のプリント回路
基板である。

【０００８】請求項５にかかる発明は、絶縁基板上に粒
子状銀化合物を含む導電性組成物を印刷し、加熱するこ
とを特徴とするプリント回路基板の製法である。請求項
６にかかる発明は、加熱温度が１４０〜２５０℃である
ことを特徴とする請求項５記載のプリント回路基板の製
法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて本発
明を詳しく説明する。図１は、本発明のプリント回路基
板の一例を示す平面図であり、図中符号１は絶縁基板を
示す。この絶縁基板１は、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリイミドなどのプラスチックフィルムや、紙・フ
ェノール、ガラス・エポキシなどのプラスチック板から
なるものである。

【００１０】この絶縁基板１の表面には、導体回路２が
形成されている。この例では、この導体回路２は、コイ
ル部３とこのコイル部３の側方に配置された配線部４と
から構成されている。この導体回路２は、絶縁基板１上
に、以下に説明するペースト状の導電性組成物をスクリ
ーン印刷などの印刷法によって印刷し、これを加熱する
ことにより形成したものである。

【００１１】以下、ここで使用される上記導電性組成物
について説明する。この導電性組成物は、本発明者が先
に特願２００１−３９８４２５、特願２００１−３３５
６７５、特願２００２−１０８１７８として特許出願し
たもので、粒子状銀化合物を必須成分とし、これにさら
に還元剤および／またはバインダを必要に応じて含むも
の、あるいは粒子状の酸化銀と三級脂肪酸銀塩を含有す
るものである。

【００１２】この導電性組成物に用いられる粒子状銀化
合物とは、単なる加熱あるいは還元剤の存在下での加熱
によって還元されて金属銀となる性質を有する固体粒子
状の銀化合物である。

【００１３】この粒子状銀化合物の具体的なものとして
は、酸化第１銀、酸化第２銀、炭酸銀、酢酸銀、アセチ
ルアセトン銀錯体などが挙げられる。これらは２種以上
を混合して使用することもできる。この粒子状銀化合物
は、工業生産されたものを用いることができるほか、後
述する水溶液からの反応によって得られたものを用いて
もよい。

【００１４】この粒子状銀化合物の平均粒径は、０．０
１〜１０μｍの範囲とされ、還元反応条件；加熱温度、
還元剤の有無、還元剤の還元力などに応じて適宜選択す
ることができる。特に、平均粒径が０．５μｍ以下の粒
子状銀化合物を用いると還元反応の速度が速くなり好ま
しい。また、平均粒径が０．５μｍ以下のものは銀化合
物と他の化合物との反応によって生成したもの、例えば
硝酸銀水溶液に水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液
を撹拌下に滴下して反応させて酸化銀を得る方法によっ
て製造することができる。この場合、溶液中に分散安定
剤を添加して、析出した粒子状銀化合物の凝集を防止す
ることが望ましい。

【００１５】また、還元剤は、上述の粒子状銀化合物を
還元するもので、還元反応後の副生成物が気体や揮発性
の高い液体となり、生成された導体回路２内に残らない
ものが好ましい。このような還元剤の具体的なものとし
ては、エチレングリコール、ホルマリン、ヒドラジン、
アスコルビン酸、各種アルコールなどが挙げられる。こ
の還元剤の使用量は、粒子状銀化合物１モルに対して０
〜２０モル程度とすることが望ましい。反応効率や加熱
による揮発を考慮とすると、等モルより多めに添加する
ことが望ましいが、最大２０モルを越えて添加してもそ
の分は無駄になる。

【００１６】また、粒子状銀化合物あるいは粒子状銀化
合物と還元剤さらにはバインダを分散あるいは溶解し、
液状の導電性組成物を得るために分散媒が使用される。
この分散媒には、水、エタノール、エタノール、プロパ
ノールなどのアルコール類、イソホロン、テルピネオー
ル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ブチ
ルセロソルブアセテートなどの有機溶剤が使用される。

【００１７】また、上記還元剤が液状で粒子状銀化合物
を分散するものであれば、還元剤が分散媒を兼ねること
ができ、このようなものにはエチレングリコール等があ
る。この分散媒の種類の選択とその使用量は、粒子状銀
化合物や製膜条件などにより適宜調整される。

【００１８】また、分散剤を添加して平均粒子径が１μ
ｍ以下の粒子状銀化合物を良好に分散させて、粒子状銀
化合物の二次凝集を防止することが好ましい。この分散
剤には、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピ
ロリドン、ポリビニルアルコールなどが用いられ、その
使用量は粒子状銀化合物１００重量部に対して０〜３０
０重量部とされる。

【００１９】導電性組成物の第１の例は、上述の粒子状
銀化合物を分散媒に分散したものである。また、必要に
応じて分散剤が添加されていてもよい。この例で用いら
れる粒子状銀化合物は、その平均粒径が１μ以下の粒径
の小さいものが還元反応速度が速くなって好ましい。

【００２０】また、この例の導電性組成物の粘度は、製
膜条件によって異なるが、３０〜３００ポイズ程度が好
ましい。また、この例の導電性組成物の使用方法は、絶
縁基板１上に導体回路のパターンをスクリーン印刷など
で印刷したのち、これを単に加熱するだけでよい。加熱
温度は１８０〜２００℃、加熱時間は１０秒〜１２０分
程度とされる。

【００２１】導電性組成物の第２の例は、粒子状銀化合
物と還元剤を分散媒に分散、溶解したものである。この
例でも必要に応じて分散剤を添加してもよい。この例で
用いられる粒子状銀化合物の平均粒径は、小さいものに
限られることはなく、０．０１〜１０μｍの範囲であれ
ば特に支障はなく、還元剤の存在により、１μｍ以上の
粒子でも、還元反応がスムースに進行する。また、この
例の導電性組成物の粘度は、製膜条件によって異なる
が、３０〜３００ポイズ程度が好ましい。

【００２２】この例の導電性組成物の使用方法も、絶縁
基板１上に導体回路のパターンをスクリーン印刷などで
印刷したのち、これを単に加熱するだけでよい。加熱温
度は還元剤の存在により、先のものよりも低くてよく１
４０〜１６０℃、加熱時間は１０秒〜１２０分程度とさ
れる。

【００２３】導電性組成物の第３の例は、上述の第１の
例または第２の例の組成物にさらにバインダを添加した
ものである。このバインダは、得られる導電性被膜を保
護し、柔軟性を付与するもので、従来の導電性ペースト
に配合されるものとはその機能が異なるものである。こ
のバインダとしては、多価フェノール化合物、フェノー
ル樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の１種または２種以上の
混合物が用いられる。

【００２４】また、バインダとしては、これら樹脂、化
合物のなかでもそれ自体還元作用を有するもの、換言す
れば酸化重合性を有し、加熱時に粒子状銀化合物を還元
するとともにそれ自体が重合するものが好ましく、この
ようなバインダを選択することにより、還元剤の添加量
を減量することができ、あるいは還元剤を不要とするこ
ともできる。このような還元作用を有するバインダに
は、多価フェノール化合物、フェノール樹脂、アルキッ
ド樹脂などが挙げられる。

【００２５】熱硬化性樹脂を用いる場合には、未硬化樹
脂とこれを硬化させる硬化剤、触媒等を用いる。バイン
ダの配合量は、粒子状銀化合物１００重量部に対して、
１〜２０重量部、好ましくは１〜５重量部とされる。１
重量部未満では、配合効果が得られず、２０重量部を越
えると得られる導体回路２の電気抵抗が大きくなる。

【００２６】この例の導電性組成物の使用方法も、絶縁
基板１上に導体回路のパターンをスクリーン印刷などで
印刷したのち、これを単に加熱するだけでよい。加熱温
度は、還元剤が含まれていないものでは１８０〜２００
℃とされ、還元剤が含まれたものでは１４０〜１６０℃
とされ、加熱時間はいずれも１０秒〜１２０分程度とさ
れる。

【００２７】導電性組成物の第４の例は、粒子状酸化銀
と三級脂肪酸銀塩を含むものである。この粒子状酸化銀
の粒子径は５００ｎｍ以下が好ましく、これよりも大き
い粒子径の酸化銀を用いる場合には、導電性組成物の製
造過程（混練工程）でこれを粉砕してその粒子径を５０
０ｎｍ以下とすることが好ましい。

【００２８】三級脂肪酸銀塩とは、総炭素数が５〜３
０、好ましくは１０から３０の三級脂肪酸の銀塩であ
る。この三級脂肪酸銀塩は、滑剤的な役割を果たし、酸
化銀と三級脂肪酸銀塩とを混練してペースト状にする際
に、酸化銀を粉砕して微粒子化を促進するととともに、
酸化銀粒子の周囲に存在して酸化銀粒子の再凝集を抑制
し、分散性を向上させる。このため、バインダを添加し
なくともペースト状にすることができる。

【００２９】また、この三級脂肪酸銀塩は、加熱時に銀
を析出し、酸化銀から還元して生成する銀粒子同士を融
着させる。このような三級脂肪酸銀塩の具体例として
は、ピバリン酸銀、ネオヘプタン酸銀、ネオノナン酸
銀、ネオデカン酸銀などがあげられる。三級脂肪酸銀塩
の製造は、例えば三級脂肪酸を水中でアルカリ化合物で
中和し、これに硝酸銀を反応させることで行われる。

【００３０】この例の導電性組成物における粒子状酸化
銀と三級脂肪酸銀塩との配合割合は、酸化銀の重量をＡ
とし、三級脂肪酸銀塩の重量をＢとしたときに、重量比
率（Ａ／Ｂ）が１／４〜３／１であることが好ましい。
また、この例の導電性組成物では酸化銀と三級脂肪酸銀
塩以外に溶媒が含まれる。この溶媒には、酸化銀および
三級脂肪酸銀塩と反応を起こさず、これらを良好に分散
するものであれば特に限定されるものではない。

【００３１】この例の導電性組成物の製造は、例えば酸
化銀粒子と三級脂肪酸銀塩と溶媒を混合した後、ロール
ミルなどで混練してペースト状にする方法などで行われ
る。この例の導電性組成物の使用方法も、絶縁基板１上
に導体回路のパターンをスクリーン印刷などで印刷した
のち、これを単に加熱するだけでよい。加熱温度は１５
０〜２５０℃、加熱時間は１０秒〜１２０分程度とされ
る。

【００３２】このような導電性組成物を印刷し、加熱し
て得られた導体回路２では、粒子状銀化合物が還元さ
れ、還元された金属銀粒子が互いに融着して、連続した
金属銀の被膜となる。このため、この導体回路２の体積
抵抗率は、３〜８×１０^-6Ω・ｃｍに至る低い値を示
し、金属銀の体積抵抗率と同オーダーになる。このた
め、導体回路２自体の電気抵抗が大幅に低くなり、その
線幅を細くしても低い抵抗値となり、高密度の導体回路
２を形成できる。また大電流を流すような用途にも使用
できる。

【００３３】さらに、導体回路２は、ほぼ純粋な銀の被
膜からなるため、コイル部３のＱ値が高いものとなり、
高周波特性が高いインダクタなどの機能素子を形成する
ことができる。さらに、導体回路２の形成のための加熱
温度は、１４０〜２５０℃で十分であるので、樹脂材料
からなる絶縁基板１を熱劣化させることが少ない。

【００３４】また、この導体回路２を押しボタンスイッ
チや摺動スイッチなどのスイッチの接点として用いた場
合でも、金属板からなる対抗接点との接触抵抗が低くな
り、耐久性が向上するなど、優れた特性を有するスイッ
チが得られる。

【００３５】以下、具体例を示す。（１）厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィ
ルムからなる絶縁基板上に、下記の４種の導電性組成物
を用いてスクリーン印刷により、線幅０．２５ｍｍ、線
間間隔０．２５ｍｍの直線状の配線を複数本平行に配置
したパターンを形成し、これを１５０℃、１時間加熱し
て、導体回路を形成した。このようにして得られたプリ
ント回路基板を長さ１０ｃｍに切断し、配線の両端間の
電気抵抗を測定した。想定された電気抵抗の平均値を表
１に示す。

【００３６】また、このプリント回路基板を利用して、
１２６×６４ドット、ドットピッチ０．５ｍｍのモノク
ロ液晶パネルとそのドライバ基板とを、このプリント回
路基板の両端に異方性導電性フィルムで接続して動作さ
せ、その動作状態を見た。動作状態を表１に示す。

【００３７】（２）厚さ７５μｍのポリエチレンテレフ
タレートフィルムからなる絶縁基板上に、下記の４種の
導電性組成物を用いてスクリーン印刷を行い、図２に示
す平面形状の、線幅１ｍｍ、線間間隔１ｍｍ、３ターン
のコイルを形成した。このコイルの周波数１３．６ＭＨ
ｚでのＱ値を測定した。結果を表２に示す。

【００３８】導電性組成物は、以下の４種である。（１）イオン交換水５０ｍｌに硝酸銀０．１７ｇを溶解
し、これにヒドロキシプロピルセルロース（分散剤）
０．０５〜０．５ｇを溶解した水溶液を用意し、この水
溶液に、撹拌下１Ｍ水酸化ナトリウム水溶液を０．９〜
５ｍｌ滴下し、撹拌を１０〜３０分続け、酸化銀懸濁液
とした。ついで、メタノールにより酸化銀を２〜５回洗
浄し、余分なイオン類を除去した。こののち、エチレン
グリコール（還元剤）を０．０６〜１ｇ加えて、混合し
てペースト状の導電性組成物Ａを製造した。

【００３９】（２）上記導電性組成物Ａに、バインダと
して４，４’−（（２−ハイドロオキシフェニル）メチ
レン）ビス（２−メチルフェノール）の固体粉末を、酸
化銀１００重量部に対して５重量部添加し分散してペー
スト状の導電性組成物Ｂを製造した。

【００４０】（３）溶媒であるイソホロンに酸化銀粉末
（小島化学薬品社製）４ｇとネオデカン酸銀３ｇを添加
し、ロールミルにより混練し、導電性組成物Ｃを製造し
た。（４）比較のための市販ポリエステル樹脂系銀ペースト
Ｄ。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプリント
回路基板によれば、その導体回路として、粒子状銀化合
物を含む導電性組成物、あるいはこの粒子状銀化合物と
還元剤を含む導電性組成物、あるいはバインダをさらに
添加した導電性組成物もしくは粒子状酸化銀と三級脂肪
酸銀塩を含む導電性組成物を、絶縁基板上に印刷し加熱
して得られたものを用いたものであるので、導体回路の
電気抵抗が低く、回路の線幅を狭くすることができる。
また、インダクタなどの機能素子を形成したものではそ
の高周波特性が高いものとなる。さらに、低温での加熱
により回路基板を形成することができるので、樹脂材料
からなる絶縁基板を熱劣化させることがないなどの効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるプリント回路基板の例を示す概
略平面図である。

【図２】具体例でのコイルの平面形状を示す概略平面図
である。

【符号の説明】

１・・・絶縁基板、２・・・導体回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大森喜和子千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者小野朗伸東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者本多俊之埼玉県北葛飾郡鷲宮町桜田５丁目13番１号藤倉化成株式会社開発研究所内 (72)発明者岡本航司埼玉県北葛飾郡鷲宮町桜田５丁目13番１号藤倉化成株式会社開発研究所内 (72)発明者伊藤雅史埼玉県北葛飾郡鷲宮町桜田５丁目13番１号藤倉化成株式会社開発研究所内Ｆターム(参考） 4E351 AA02 AA03 AA04 BB01 DD05 EE03 EE11 GG20 5E343 AA14 AA15 AA16 AA17 BB25 BB57 BB72 BB76 DD03 ER32 ER39 GG08 GG13 GG16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子状銀化合物を含む導電性組成物を用い
て導体回路が形成されたことを特徴とするプリント回路
基板。
【請求項２】導電性組成物がさらに還元剤を含むことを
特徴とする請求項１記載のプリント回路基板。
【請求項３】導電性組成物がさらにバインダを含むこと
を特徴とする請求項１または２記載のプリント回路基
板。
【請求項４】導電性組成物が粒子状酸化銀と三級脂肪酸
銀を含むものであることを特徴とする請求項１のプリン
ト回路基板。
【請求項５】絶縁基板上に粒子状銀化合物を含む導電性
組成物を印刷し、加熱することを特徴とするプリント回
路基板の製法。
【請求項６】加熱温度が１４０〜２５０℃であることを
特徴とする請求項５記載のプリント回路基板の製法。