JP2009076713A - 回路板用ペースト。 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置面積や設置作業に関して工数のかからない、放熱性に優れた回路板用ペーストを提供すること。
【解決手段】 銅粉と、熱硬化性樹脂と、を含む回路板用ペーストであって、当該回路板用ペースト硬化物の熱伝導率が、４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、また、当該回路板用ペースト硬化物の体積抵抗が、１×１０^−３Ω・ｃｍ以上であり、また、前記銅粉の含有量は、回路板用ペースト１００重量部中に、６０重量％以上、９０重量％以下で、前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含むことを特徴とする回路板用ペーストである。
【選択図】なし

Description

本発明は、回路板用ペーストに関する。

これまで、基材の両面側に導体回路を有する両面プリント回路板の表裏の電気的接続は、ドリルやレーザを用いて基板に貫通孔を設け、貫通孔壁面に電気めっきによってめっきを析出させるいわゆるスルーホールめっきか、汎用品に多く見られる、貫通孔に銀あるいは銅などの導電性ペーストをスクリーン印刷法により充填する方法が用いられている。

スクリーン印刷法による導電性ペーストの充填方法は、生産性に優れる半面、銀を導電体として用いた場合、電気的接続は良好ではあるが、高温多湿化で銀マイグレーションが発生しやすい問題があった。それに対して、銅を導電体としてもちいた場合、銀に比較してマイグレーションの発生が抑えられるため、銅をもちいた導電性ペーストの利用が広まっている。このような導電性ペーストの体積抵抗として、１×１０^−４Ω・ｃｍ以下が求められている。

一方、近年、プリント回路板に搭載する電子機器は、小型化、軽量化とともに高速化が求められる。そのため、部品の高密度実装が不可欠となり、さらに、高機能化、処理速度の高速化から、電子機器からの発熱が大きく、一般には、放熱ファンや放熱フィンなどを利用して放熱している（たとえば特許文献１）。また、設置場所の制約によっては接着剤付金属箔を介して貼着することがあった。しかしながら、放熱ファンや放熱フィンなどでは、部材の大きさによる設置場所の制約があり、その代用として、接着剤付き金属箔などで搭載部品を覆う方法がとられている。

しかし、覆い方によっては放熱効率が悪いとか、また、金属箔と周辺の電子部品と、また、金属箔と導体回路とが電気的接触すなわち短絡を起こす恐れがあり、作業に手間取るという問題があった。
特開２００１−２０３４８５号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、設置面積や設置作業に関して工数のかからない、放熱性に優れた回路板用ペーストを提供するものである。

本発明による回路板用ペーストは、銅粉と、熱硬化性樹脂と、を含む回路板用ペーストであって、当該回路板用ペースト硬化物の熱伝導率が、４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、また、当該回路板用ペースト硬化物の体積抵抗が、１×１０^−３Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする。

本発明によれば、回路板用ペースト硬化物の熱伝導率が、４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、また、体積抵抗が、１×１０^−３Ω・ｃｍ以上となっている。これにより、電子部品の放熱に優れた回路板用ペーストとするとともに、体積抵抗が、１×１０^−３Ω・ｃｍ以上あるため、電子部品と、他の金属部材とが回路板用ペーストを通して接触しても導通による不具合を起こす恐れのない回路板用ペーストを提供することができる。

また、前記銅粉の含有料は、回路板用ペースト１００重量部中に、６０重量％以上、９０重量％以下であってもよい。

さらに、前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含み、その前記エポキシ樹脂が、１分子中に少なくとも３個以上のエポキシ基を有するグリシジルアミン型エポキシ樹脂であるってもよい。これにより、これにより、硬化により三次元架橋するため耐熱性に優れた硬化物とすることができる。

また、前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂は、下記一般式（１−１）または一般式（１−２）で表されるエポキシ樹脂を含んでいてもよい。

本発明によれば、設置面積や設置作業に関して工数のかからない、放熱性に優れた回路板用ペーストを提供することができる。

以下、本発明の回路板用ペーストの好適な実施形態について詳細に説明する。

本発明の回路板用ペーストは、銅粉を含む金属粉と、熱硬化性樹脂と、を含む樹脂組成物で構成され、回路板用ペースト硬化物の熱伝導率が、４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、また、回路板用ペースト硬化物の体積抵抗が、１×１０^−３Ω・ｃｍ以上となっている。

回路板への用途としては、銅粉を多く含むことから熱伝導率の高い硬化物が得られ、硬化物に接するように電子部品を搭載したとき、電子部品からの発熱を回路板用ペーストの硬化物を等して熱を放散させる用途に用いられる。実施形態として、例えば、電子部品を例えばスクリーン印刷法などを用いて覆うように被覆したり、回路板に設けられた貫通孔に回路板用ペーストを埋め込んでその上に電子部品を搭載したりすることができる。

また、体積抵抗が、１×１０^−３Ω・ｃｍ以上あるため、導体物と接触しても、導通による不具合のない回路板用ペーストとすることができる。

また、上述したように、回路板にドリルやレーザを用いて貫通孔を作成し、その貫通孔にスクリーン印刷法などを用いて貫通孔に回路板用ペーストを充填し、貫通孔の上面あるいは下面に、搭載された電子部品の放熱を行う用途などにおいて、一般に用いられている絶縁性樹脂で構成された貫通孔埋め材と比較すると、金属の含有量が非常に大きいため、放熱性に優れるとともに、熱膨張係数も小さくなり、熱履歴によって充填材に亀裂を生じたり、貫通孔から熱収縮により充填材が脱落したりすることがなく密着性にも優れる。また、部品搭載領域面に塗工することにより、大きい面積での放熱効果が期待できる。

以下、各成分について説明する。

本実施形態で使用される銅粉は、好ましい例としてアトマイズ法で得られる銅粉が挙げられる。また、銅粉以外、例えば、金、銀、銅、及びニッケルからなるものが含まれていてもよい。これらは、単一の金属からなる金属粉が銅粉に含まれていているほか、２種以上の合金からなる金属粉や、これらの金属粉を他種の金属でコートしたものも使用できる。

銅粉の形状は、特に限定はされないが、球状が好ましい。また、粒径についても、特に限定はされないが、通常は平均粒径で１μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。銅粉の形状が、球状であるとともに、アトマイズ法で作られることにより、球状の粒子の粒度分布は広くなる。また、それぞれの球状粒子が製造過程においてお互いに融着することなく個々の球状粒子として形成されていることが好ましい。また、球状粒子の真球度は、０．６以上が好ましく、０．８以上がより好ましい。これにより、良好な絶縁性を回路板用ペーストに提供できる。真球度の定義としては、例えば、アトマイズ法での製造過程で融着したものではなく、球状に分散している銅粉の断面の短辺を長辺で除した値である。お互いに、球状粒子が融着していない銅粉は、フレーク状、鱗片状、樹枝状粒子と比べると、銅粉が球状の形状をしているため銅粉同士の接触面積が点接触となりペースト中の導電性の低い回路板用ペーストとすることが可能となる。また、銅粉の間隙をより小さな銅粉で充填されるため、上記形状の銅粉に比較してペースト中により多くの銅粉を含むことができるので、熱伝導性にも優れる。

上記銅粉の含有量は、回路板用ペースト１００重量部中に６０重量％以上、９０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは７０重量％以上、９０重量％以下である。

本発明の回路板用ペーストは、熱硬化性樹脂をもちいる。本発明に用いる熱硬化性樹脂は、回路板用ペーストのバインダー樹脂として機能する。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及びフェノール樹脂等が使用可能である。

また、本発明の熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いてもよい。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂および臭素化ビスフェノール型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂およびジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂などのように、フェノール類やフェノール樹脂やナフトール類などの水酸基にエピクロロヒドリンを反応させて製造するエポキシ化合物、オレフィンを過酸により酸化させエポキシ化したエポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂およびグリシジルアミン型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中で、特にグリシジルアミン型エポキシ樹脂が好ましい。

グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、１分子内に少なくとも３つ以上のエポキシ基とを有したエポキシ樹脂であことが好ましい。これにより、加熱硬化による網目状３次元架橋構造を形成するため温度サイクル試験における信頼性やリフロー時の耐熱信頼性を向上することができる。グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、下記一般式（１−１）または一般式（１−２）で表されるものが挙げられる。窒素原子を含むため接着性に優れるため、スルーホール接続信頼性に優れた回路板用ペーストとすることができる。

グリシジルアミン型エポキシ樹脂は、さらに１分子中に１個以上の芳香族基を有するものであることが好ましく、下記一般式（２）で表されるグリシジルアミン型エポキシ樹脂が特に好ましい。

回路板用ペーストの製造法としては各種の方法が適用可能であるが、構成成分を混合後、混合及び分散装置を使用して得るのが一般的である。また、必要に応じて組成物中に各種酸化防止剤、分散剤、微細溶融シリカ、カップリング剤、消泡剤、溶剤等を添加することは可能である。

以下本発明について、実施例、比較例を用いて説明するが本発明はこれに限定されるものではない。

銅粉末として福田金属箔粉工業（株）製アトマイズ銅粉を、グリシジルアミン型エポキシ樹脂として、ジャパンエポキシレジン（株）製トリグリシジル−ｐ−アミノフェノールを、エポキシ樹脂として、大日本インキ（株）製ビスフェノール型エポキシ樹脂を用いた。そして、表１の配合割合に従ってライカイ機で混練して銅ペーストを得た。このようにして調整した銅ペーストを１８０℃、３０分間で硬化し、体積抵抗を測定した。

また、熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ ２２５１−２ に準拠した熱線法により測定した。

表から明らかなように、実施例１〜５は、熱伝導性、体積抵抗において熱伝導性が高く、体積抵抗の高い放熱部材として良好な結果が得られた。

Claims (5)

1. 銅粉と、
   熱硬化性樹脂と、を含む回路板用ペーストであって、
   当該回路板用ペーストの硬化物の熱伝導率が、４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、また、
   当該回路板用ペーストの硬化物の体積抵抗が、１×１０^−３Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする回路板用ペースト。
2. 前記銅粉の含有量は、前記回路板用ペースト１００重量部中に、６０重量％以上、９０重量％以下である請求項１に記載の回路板用ペースト。
3. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂を含む請求項１または２に記載の回路板用ペースト。
4. 前記エポキシ樹脂が、１分子中に少なくとも３個以上のエポキシ基を有するグリシジルアミン型エポキシ樹脂である請求項３に記載の回路板用ペースト。
5. 前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂は、下記一般式（１−１）または一般式（１−２）で表されるエポキシ樹脂を含む請求項４に記載の回路板用ペースト。