JP4841160B2 - 導電性ペースト組成物およびプリント配線板 - Google Patents

Description

本発明は、新規な導電性ペースト組成物およびプリント配線板に関するものである。好ましくは、本発明は、多層プリント配線板の層間接続に用いられる電極バンプの形成に特に適した導電性ペースト組成物およびそれを用いたプリント配線板に関する。

従来より、導電性ペースト組成物は、エレクトロニクス分野において、ＩＣ回路用、導電性接着剤、電磁波シー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ー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ー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ー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記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号公報）。

また、プリプレグ貫通性が良好、且つ貫通時およびプレス時に割れ欠けを発生せず、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でき、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、歩留まりが高く接続信頼性が良好である導電性ペ−ストの提供として、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、導電粉末および溶剤を含有してなる導電性ペーストであって、該エポキシ樹脂の軟化点が８０℃以上、１３０℃以下であるプリント配線板層間接続用導電性ペースト組成物が提案されている（特開２００２−２７００３３号公報）。

また、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プリント配線板層間接続用接着性ペースト組成物を提供すべく、少なくともメラミン樹脂、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂のいずれか一つから選ばれる樹脂と導電粉末および１８０℃以上の沸点である２価アルコールおよび（または）３価アルコールを含むことを特徴とするプリント配線板層間接続用導電性ペースト組成物を用いることが提案されている（特開２００３−７７３３７号公報）。

また、特許第３５８８４００号公報により、スクリーン印刷後に装置、治具および容器を水で洗浄できる熱硬化性の導電性樹脂組成物の提供する例として、水溶性の熱硬化性樹脂、導電性粒子、２価アルコールを含むことを特徴とする導電性樹脂組成物が知られている。

特開平９−２８６９２４号公報により、特許第３５８８４００号と同様に、印刷後のスクリーン版等を水で洗浄できる導電性樹脂組成物として、水溶性の熱可塑性樹脂、平均粒径０．０５〜５０μｍの導電性粒子、２価アルコールを含むものが知られている。

特開２００１−１１３８８号公報により、印刷に用いた版を水で洗浄することができる水溶性樹脂、グリコール類を含む積層コンデンサ用電極ペースト組成物が知られている。

特開２００３−３３１６４８号公報および特開２００４−２６５８２６号公報により、低温で焼成できる金属ペーストとして、周期律表３族〜１５族金属の有機金属化合物とアルコール化合物、好ましくは、グリコール類を含む金属ペーストが知られている。
特開平６−３５０２５８号公報 特開２００２−２７００３３号公報 特開２００３−７７３３７号公報 特許第３５８８４００号公報 特開平９−２８６９２４号公報 特開２００１−１１３８８号公報 特開２００３−３３１６４８号公報 特開２００４−２６５８２６号公報

前記の特開平６−３５０２５８号公報に記載のような方法によって電極バンプを形成させる際に、特開２００２−２７００３３号公報および特開２００３−７７３３７号公報に開示されるような導電性ペースト組成物を用いる場合、１回の導電性ペースト組成物の塗布作業では絶縁層を貫通できるだけのバンプの高さが得られないため、導電性ペースト組成物の塗布作業を複数回行って重ね刷りをする必要があった。特に、絶縁層の貫通時およびプレス時にバンプの折れ、欠けを発生させないためにバンプ形状を過度に尖らせないようなペーストを使用するため、バンプの高さが得られず、重ね印刷の回数が増加しがちであった。

特許第３５８８４００号公報、特開平９−２８６９２４号公報および特開２００１−１１３８８号公報に記載の技術は水溶性樹脂を用いるものであり、また、特開２００３−３３１６４８号公報および特開２００４−２６５８２６号公報に記載の技術は焼成タイプの金属ペーストを用いるものであって、本発明のような非水溶性の非焼成タイプの導電性ペースト組成物であってかつ１回の塗布作業で十分な塗布厚さが得られるペースト組成物は、本発明者らが知る限りで従来得られていない。

本発明は、導電性ペースト組成物を特定の成分によって形成することによって、上記課題に解決を与えようとするものである。

したがって、本発明による導電性ペースト組成物は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、導電性粉末、溶剤およびトレイトールからなること、を特徴とするものである。

このような本発明による導電性ペースト組成物は、好ましい態様として、前記トレイトールが、Ｄ‐トレイトール、Ｌ‐トレイトールおよびmeso‐エリトリトールからなる群から選ばれた少なくとも１種であるもの、を包含する。

このような本発明による導電性ペースト組成物は、好ましい態様として、前記トレイトールを溶液状で含有するもの、を包含する。

このような本発明による導電性ペースト組成物は、好ましい態様として、顔料、好ましくは体質顔料、をさらに含有するもの、を包含する。

そして、このような本発明によるプリント配線板は、前記の導電性ペースト組成物を用いたこと、を特徴とするものである。

本発明の導電性ペースト組成物によれば、１回の塗布作業で十分な厚さの塗布膜を形成させることが可能である。

従って、従来より少ない塗布回数でも十分な高さのバンプを形成させることができる。

よって、導電性ペースト組成物の重ね刷りの回数を削減することができ、生産性の向上を図ることができる。また、本発明による導電性ペースト組成物は非焼成タイプのものであることから、焼成作業を行う必要がない。

＜導電性ペースト組成物＞
本発明による導電性ペースト組成物は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、導電性粉末、溶剤およびトレイトールからなること、を特徴とするものである。ここで、「からなる」とは、上記の必須成分（即ち、フェノール樹脂、メラミン樹脂、導電性粉末、溶剤およびトレイトール）以外の他の成分が共存する導電性ペースト組成物を排除しない。すなわち、本発明による導電性ペースト組成物は、上記必須成分のみからなる導電性ペースト組成物、および、上記必須成分とこれらの必須成分以外の他の成分を含んでなる導電性ペースト組成物の両者を包含する。また、上記おいて、「導電性」とは、体積抵抗値が少なくとも１×１０^−３ｃｍ・Ω以下であることを意味する。

本発明による導電性ペースト組成物は、粘度が２００〜６００Ｐａ・ｓ、特に３００〜５５０Ｐａ・ｓ、であるものが好ましい。なお、この粘度は、マルコム社製スパイラル粘度計で１０ｒｐｍ／ｍｉｎ、２５℃で測定したときのものである。

そして、本発明による導電性ペースト組成物は、チクソ指数が０．６５〜１．０、特に０．７０〜０．９５、であるものが好ましい。なお、このチクソ指数は、マルコム社製スパイラル粘度計で１０ｒｐｍ／ｍｉｎ、５ｒｐｍ／ｍｉｎ、２５℃で測定した導電性ペーストの粘度より、チクソ指数計算式ｌｏｇ（５ｒｐｍ時の粘度値／１０ｒｐｍ時の粘度値）／ｌｏｇ 〔１０（ｒｐｍ）／５（ｒｐｍ）〕で算出したときのものである。チクソ指数は静置すると見掛け粘度が上がり、激しく混合すると見掛け粘度が低下して塗工しやすくなる性質をあらわす一指標である。

（１）フェノール樹脂
本発明で使用されるフェノール樹脂としては、ノボラック型およびレゾール型のいずれのものを利用することができ、特にフェノール、クレゾール、キシレノール、ポリパラビニルフェノール、ｐ−アルキルフェノール、クロルフェノール、ビスフェノールＡ、フェノールスルホン酸、レゾルシン等のフェノール性水酸基を有するものにホルマリン、フルフラール等のアルデヒド類を付加、縮合した樹脂を挙げることができる。この中でも特にポリパラビニルフェノールが好ましい。

（２）メラミン樹脂
本発明で使用されるメラミン樹脂としては、例えばメチロールメラミン、アルキル化メラミンを挙げることができる。

（３）導電性粉末
本発明で使用される導電性粉末としては、各種の導電性微粉末、例えば銀粉、金粉、銅粉、ニッケル粉、白金粉、パラジウム粉、半田粉、前記金属の合金粉末等の金属粉末等を使用することができる。これらの導電性粉末は二種以上併用することもできる。また、金属以外の導電性粉末、例えばカーボン粉末、を使用することもできる。導電性粉末は、表面処理されたものであってもよい。

導電性粉末の形態および大きさは、本発明の目的に反しない限り任意である。本発明では、例えば樹枝状、りん片状、球状、フレーク状の形態のもの、特に好ましくはりん片状と球状の混合物、を使用することができる。平均粒径は、０．５〜１０μｍ、特に１．０〜５．０μｍ、のものが好ましい。

（４）溶剤
本発明で使用される溶剤としては、例えば前記のフェノール樹脂、メラミン樹脂ならびに導電性粉末とともにペースト組成物を形成可能な各種の有機溶剤を用いることができる。そのような有機溶剤の好ましい具体例としては、例えばブチルカルビトールアセテート、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、イソプロパノール、ブタノール、テルピネオール、チキサノール、ブチルセロソルブアセテート、イソホロンの単独またはこれらの混合溶剤を挙げることができる。

（５）トレイトール
本発明では、Ｄ‐トレイトール、Ｌ‐トレイトールおよびmeso‐エリトリトールの単独またはこれらの混合物のいずれをも用いることができる。トレイトールは、トレオースから誘導される糖アルコールに相当するものであって、例えばトレオースをナトリウムアマルガムにより還元することによって得ることができる。

本発明では、本発明の目的に反しない限り、任意の方法によって得られた任意のトレイトールを用いることができる。

（６）上記以外の成分（任意成分）
本発明による導電性ペースト組成物は、必要に応じて各種の成分を含むことができる。そのような必要に応じて含むことが可能な成分の具体例としては、次のような顔料や、チクソトロピー付与剤、消泡剤、分散剤、防錆剤、還元剤、および、前記フェノール樹脂および（または）メラミン樹脂と混和可能な他の樹脂成分（例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂）等を挙げることができる。

顔料
本発明による導電性ペースト組成物は、必要に応じて各種の有機または無機の顔料を含有することができ、そのような顔料によって導電性ペースト組成物の塗膜補強、機能付加、作業性改良、着色および増量等を図ることが可能になる。

本発明では特に体質顔料、例えばマイクロシリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、アルミナ等の単独またはこれらの混合物を用いることができる。

（７）配合割合
本発明による導電性ペースト組成物における各成分の配合比率は、下記の通りである（尚、下記において、樹脂成分の合計とは、フェノール樹脂およびメラミン樹脂の合計量を意味する。但し、フェノール樹脂あるいはメラミン樹脂以外の樹脂が存在する場合は、これら各樹脂成分の合計量を意味する）。

溶剤の量は、樹脂成分の合計１００質量部に対して、好ましくは１０〜１００質量部、より好ましくは２０〜８０質量部、さらに好ましくは３０〜６５質量部、である。

導電性粉末の量は、樹脂成分１００質量部に対して、好ましくは３００〜１１００質量部、より好ましくは５００〜９００質量部、である。

顔料の量は、樹脂成分１００質量部に対して、好ましくは１〜３０質量部、より好ましくは５〜２５質量部、である。

樹脂成分における、フェノール樹脂とメラミン樹脂との割合は、質量割合で表して、（フェノール樹脂）／（メラミン樹脂）が、好ましくは１０／９０〜９０／１０、より好ましくは３０／７０〜７０／３０、さらに好ましくは６０／４０〜４０／６０、となる範囲である。

トレイトールの配合量は、樹脂成分１００質量部に対して、好ましくは０．０５〜１０質量部、より好ましくは０．２５〜５質量部、である。

（８）導電性ペースト組成物の利用
本発明による導電性ペースト組成物は、良好な導電性を有するものであり、例えばスクリーン印刷法、メタルマスク印刷法などの公知の印刷法によって基板上に印刷可能なものである。従って、本発明による導電性ペースト組成物は、従来同様に広範な分野において利用可能なものである。

そして、本発明による導電性ペースト組成物は、１回の印刷作業当たりの塗膜厚さが厚いものであることから、十分な厚さの導電性層を効率的に形成可能なものである。

従って、本発明による導電性ペースト組成物は、従来より少ない塗布回数で、例えばただ１回の塗布回数でも、十分な高さのバンプを形成させることができるので、生産性の向上を図ることができる。

＜プリント配線板＞
本発明によるプリント配線板は、上記の導電性ペースト組成物を用いたことを特徴とするものである。

このような本発明によるプリント配線板は、好ましい態様として、上記導電性ペースト組成物から形成されたバンプによって層間の電気的接続がなされたプリント配線板を包含する。

＜実施例１〜５および比較例１＞
下記のフェノール樹脂、メラミン樹脂、銀粉、体質顔料、溶剤およびトレイトールを表１記載の質量割合で混合し、３本ロールで充分に混錬して、本発明による導電性ペースト組成物を製造した。この導電性ペースト組成物の粘度およびチキソ指数は表１に記載される通りである。

この導電性ペーストを使用し、スクリーン（孔版）印刷を行った。具体的には、φ２２０μｍの孔を空けたアルミニウム製のメタルマスク版を使用し、硬度８０°のウレタン樹脂製のスキージを使用し、雰囲気条件を温度２０℃、湿度５０％に環境を制御しつつ、印刷を行って、バンプを形成させた。

形成されたバンプの高さおよび形状を評価した。結果は、表１に記載される通りである。

なお、表１中、実施例４の「エリスリトール」は「Ｄ−トレイトールとＬ−トレイトールとmeso−エリトリトールとの混合物」を意味し、実施例５の「ＤＬ−トレイトール」は「Ｄ−トレイトールとＬ−トレイトールとの混合物」を意味する。

＜評価＞
上記の表１から明らかなように、トレイトールを含有する実施例では、バンプ高さが８９μｍ〜１０７μｍ（バンプ径：２２０μｍ）のバンプを形成でき、当該化合物を使用しない比較例１（バンプ高さ：５８μｍ、バンプ径：２２０μｍ）に比べて、バンプ高さが５３〜８４％と劇的にアップしていることが分かる。また、バンプ形状も円錐状の形状であり、良好であった。

Claims (5)

1. （イ）フェノール樹脂、（ロ）メラミン樹脂、（ハ）導電性粉末、（ニ）溶剤および（ホ）Ｄ‐トレイトール、Ｌ‐トレイトールおよびmeso‐エリトリトールからなる群から選ばれた少なくとも１種のトレイトールからなり、
   前記の（イ）フェノール樹脂と（ロ）メラミン樹脂との割合は、質量割合で表して、（フェノール樹脂）／（メラミン樹脂）が１０／９０〜９０／１０であり、前記の導電性粉末の量は、前記の（イ）フェノール樹脂と（ロ）メラミン樹脂樹脂の合計１００質量部に対して３００〜１１００質量部であり、前記の溶剤の量は、前記の（イ）フェノール樹脂と（ロ）メラミン樹脂樹脂の合計１００質量部に対して１０〜１００質量部であり、前記のトレイトールの量は、前記の（イ）フェノール樹脂と（ロ）メラミン樹脂樹脂の合計１００質量部に対して０．０５〜１０質量部であることを特徴とする、導電性ペースト組成物。
2. 前記トレイトールを溶液状で含有する、請求項１に記載の導電性ペースト組成物。
3. 顔料を、前記の（イ）フェノール樹脂と（ロ）メラミン樹脂樹脂の合計１００質量部に対して１〜３０質量部の割合でさらに含有する、請求項１または２に記載の導電性ペースト組成物。
4. 前記の顔料が、体質顔料である、請求項３に記載の導電性ペースト組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性ペースト組成物を用いたことを特徴とする、プリント配線板。