JP4888295B2 - 導電性ペースト - Google Patents

Description

本発明は、プリント回路板に用いられる導電性ペーストに関する。

これまで、基材の両面側に導体層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、または、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。

また、電子機器の高機能化、小型化に伴い、導電性ペーストにおいてもファインピッチ対応、及び高導電性対応の要求が大きくなっている。

導電性ペーストの導通メカニズムはバインダーである熱硬化性樹脂の硬化収縮による金属粉同士の圧着によるもので、金属粉表面の酸化状態、及び熱硬化性樹脂の硬化収縮状態により導電性は大きく影響を受ける。

従来、導電性ペーストの導通メカニズムである金属粉同士の圧着による導通において、絶縁物である金属粉表面の酸化膜は、接続抵抗の増加という影響をもたらす。そのため、金属粉表面の酸化の防止策として、導電性ペースト内に還元作用を有する物質を配合する技術についての報告がなされている（例えば特許文献１）。 そのために、還元剤を添加して、銅表面の酸化を抑制する必要がある（例えば特許文献２）。しかしながら、近年のファイン化のため、貫通孔が小径化傾向にあり、貫通孔への導電ペーストの充填量が減る傾向にあり、その結果、十分な高導電性を得ることが困難であった。
特開昭６３−２８６４７７号公報 特開平８−７３７８０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、貫通孔の小径化に対応した導電性に優れたプリント回路板用の導電性ペーストを提供するものである。

本発明による導電性ペーストは、プリント回路板に用いられ、銅粉を含む金属粉と、グリシジルアミン型エポキシ樹脂と、金属錯体と、を含む樹脂組成物で構成され、加熱することにより前記金属錯体より析出した金属粒子が、当該導電性ペースト内の前記銅粉を含む金属粉の粒子間を連結又は結着することを特徴とする。

また、前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂は、１分子中に少なくとも３個以上のエポキシ基を有していてもよい。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導電性ペーストとすることができる。また、前記金属錯体は、銀または銅を含むカルボン酸塩であってもよい。

さらに、前記金属錯体の含有量は、前記金属粉１００重量部に対して０．５重量部以上、１０重量部以下であり、また、前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂の添加量は、前記金属錯体１００重量部に対して１００重量部以上、１０００重量部以下であってもよい。

本発明によれば、貫通孔の小径化に対応した導電性に優れたプリント回路板用の導電性ペーストを提供することができる。

以下、本発明の導電性ペーストの好適な実施形態について詳細に説明する。

本発明の導電性ペーストは、プリント回路板に用いられ、銅粉を含む金属粉と、グリシジルアミン型エポキシ樹脂と、金属錯体とを含む樹脂組成物で構成されている。プリント回路板への用途としては、プリント回路が形成された積層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導電性ペーストを充填し、両面を電気的に導通させ、両面プリント回路板を作成する、また、積層板の面上にスクリーン印刷法等を用いて導電性ペーストによる導体回路を作成する、また、プリント回路基板全面を覆うよう被覆することにより電磁波シールド層を作成する、などプリント回路板に導電部材を形成する用途に用いられている。

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を含む金属粉としては、金、銀、銅、及びニッケルからなるものが好ましい。これらのうち、単一の金属からなる金属粉のほか、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、好ましい例としては電解銅粉が挙げられる。

金属粉の形状は、特に限定はされないが、樹枝状、球状、リン片状等の従来から用いられているものが使用できる。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。

上記金属粉の含有量は、グリシジルアミン型エポキシ樹脂１００重量部に対して１００重量部以上、１０００重量部以下であることが好ましい。含有量がこの範囲内であると、良好な導電性が得られる。

本実施形態の導電性ペーストは、グリシジルアミン型エポキシ樹脂をもちいる。本実施形態に用いるグリシジルアミン型エポキシ樹脂は、導電性ペーストのバインダー樹脂として、また、金属錯体の還元剤として機能する。

グリシジルアミン型エポキシ樹脂とは、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ることが好ましい。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、スルホール接続信頼性に優れた導電性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。

グリシジルアミン型エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、金属錯体１００重量部に対して、１００重量部以上、１０００重量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは、金属錯体１００重量部に対して、２００重量部以上、７５０重量部以下である。含有量が上記範囲内であるとバインダーと還元剤としての作用に優れているので好ましい。

本実施形態に用いる導電性ペーストは、金属錯体を用いる。金属錯体としては、銀または銅を含むカルボン酸塩であることが好ましい。具体的には、銅（ＩＩ）アセチルアセトナート、安息香酸（ＩＩ）、酢酸銅（ＩＩ）プロピオン酸銅（ＩＩ）、酢酸銀などが挙げられる。

金属錯体の含有量は、金属粉１００重量部に対して０．５重量部以上、１０重量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは、金属粉１００重量部に対して１重量部以上、５重量部以下である。金属錯体が、この範囲内にあると導電性ペースト内の銅を含む金属粉を、析出した金属粉で粒子間を連結したり、結着したりするのに十分な金属粒子が発現する。

本実施形態に用いられる溶剤としては、特に限定はされないが、例えば、ブチルセロソルブなどがある。

また、本実施形態に用いられるエポキシ樹脂の硬化剤としては、エポキシ樹脂を硬化させるものであれば、限定することなく使用でき、例えば、多官能フェノール類、アミン類、イミダゾール化合物、酸無水物、有機リン化合物およびこれらのハロゲン化物などがある。これらの中でもイミダゾール化合物が好ましく、イミダゾール化合物の例としては、イミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、４、５−ジフェニルイミダゾール、２−メチルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン、２−ウンデシルイミダゾリン、２−ヘプタデシルイミダゾリン、２−イソプロピルイミダゾール、２、４−ジメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾリン、２−フェニル−４−メチルイミダゾリン、ベンズイミダゾール、１−シアノエチルイミダゾールなどがある。

導電性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。

また、導電性が向上するメカニズムとして、この導電性ペーストには、還元剤の機能を兼ね備えた熱硬化性樹脂としてのグリシジルアミン型エポキシ樹脂を含んでいる。このグリシジルアミン型エポキシ樹脂と、金属錯体とが、導電性ペーストを加熱硬化させる際、導電性ペースト中に含まれているグリシジルアミン型エポキシ樹脂の還元作用により、金属錯体より微小な金属粒子として析出する。この析出した金属粒子が、導電性ペースト内の銅を含む金属粉を、析出した金属粉で粒子間を連結したり、結着したりすることにより、高導電性を有する導電性ペーストを提供できると推察される。

また、導電性ペーストは、一液性であってもよい。一液性であるため、使用直前に混合撹拌する工程が不要となり取り扱いが容易になり、配合のバラツキによる硬化物特性のバラツキを防ぐことができる。また、この導電性ペーストは、加熱することにより金属を析出することにより室温化での貯蔵安定性に優れる。

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）製電解銅粉を、グリシジルアミン型エポキシ樹脂として、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノールを、フェノール樹脂として住友ベークライト製フェノールレジンＰＲ−５４４６３を、エポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ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。

体積抵抗の測定結果の判定基準
○：１×１０^−４Ω・ｃｍ未満。
△：１×１０^−４Ω・ｃｍ以上、１×１０^−３Ω・ｃｍ未満。
×：１×１０^−３Ω・ｃｍ以上。

その結果、実施例１〜６において、グリシジルアミン型エポキシ樹脂が還元剤として作用することにより、高導電性を得ることができた。

Claims (7)

1. プリント回路板に用いられる導電性ペーストであって、
   銅粉を含む金属粉と、
   グリシジルアミン型エポキシ樹脂と、
   金属錯体と、
   を含み、
   加熱することにより前記金属錯体より析出した金属粒子が、当該導電性ペースト内の前記銅粉を含む金属粉の粒子間を連結又は結着することを特徴とする導電性ペースト。
2. 前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂は、１分子中に少なくとも３個以上のエポキシ基を有する請求項１に記載の導電性ペースト。
3. 前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂は、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を含む請求項１又は２に記載の導電性ペースト。
   
4. 前記金属錯体は、銀または銅を含むカルボン酸塩である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の導電性ペースト。
5. 前記導電性ペーストは、一液性である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の導電性ペースト。
6. 前記金属錯体の含有量は、前記金属粉１００重量部に対して０．５重量部以上、１０重量部以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の導電性ペースト。
7. 前記グリシジルアミン型エポキシ樹脂の添加量は、前記金属錯体１００重量部に対して
   １００重量部以上、１０００重量部以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の導電性ペースト。