JPH01305598A - 多層プリント回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子機器の軽量小型化に必須の高密度のプリ
ント回路基板を積層して成る多層プリント回路に関する
。

〔従来技術〕

電子機器分野における高密度化の要求は、益々高度化し
、プリント回路基板の多層化が進みつつある。従来、多
層プリンＩ・回路の製造にあたっては両面に銅箔を張っ
たプリント基板をザブトラクトを行う方法）にて予め回
路形成を行い、このプリント回路基板を複数枚積層し、
更に未加工のプリント基板及びプリプレグと積層した後
、外面部の回路加工及び多層回路間のスルーボールメツ
キによる接続を行って多層プリンＩ・回路を作成する。

しかし、上記方法により複数枚積層されるプリン１回路
基板の製造は、工程が長く、より一層効率的なプリント
回路基板の作成法の開発が望まれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、従来技術における複数枚積層されるプリント
回路基板の製造の工程を合理化することを目的としてお
り、種々の導電性ペーストの印刷法によるプリント回路
基板の作成を検討した。導電性ペースＩ・とじて最もポ
ピユラーである銀を導電材料とした導電性ペーストの使
用も可能であるが、高価であるため製造コストの低減を
図ることはできなかった。工程の合理化が可能で製造コ
スＩ・の低減を図り得るプリント回路基板の製法は、銅
系の導電性ペーストの使用によって可能となった。

又、従来より銅系の導電性ペースＩ・の組成改良や銅系
の導電性ペースＩ・を用いて印刷回路を形成する試のは
、特公昭５２−２．１９３６号、特公昭５７−１１１５
８号及び特開昭５７−３４６０６号等にて、種々なされ
てきたが、近年の要求性能の高度化に伴うより厳しい条
件下、例えば高湿度雰囲気中に於りる長期の信頼性、冷
熱ザイクルに対する信頼性等に問題があり、現実にはア
ンダーコート、オーハーク−１−等によっての解決が試
のられているが、未だ満足の行くレヘルに至っていない
。上記のような銅系の印刷回路は、一般に酸化による導
電性の劣化が危惧されるが、本発明の銅系ペーストをプ
リンＩ・回路基板に用いた多層プリント回路においては
、（１）プリプレグとの一体化により十分な酸化に対す
る保護がなされる。（２）導通部はスルーホールメツキ
により酸化雰囲気より遮断される等によって極めて高い
信頼性を実現することができた。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明は、耐熱樹脂フィルムに銅系導電性ペースＩ・に
より回路パターンを印刷して回路を形成したプリンＩ・
回路基板を？ｆｉ数枚積層し、電気的に接続して成る多
層プリント回路基板である。

−ｂ、　Ｎ己１１ｉ４熱性樹脂フィルムとしては、非品
性樹脂の熱変形温度（ＡＳＴ門Ｄ６４８に準する）が１
７０°Ｃ以上のフィルム、例えば、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリスルボン、
ポリアミＦイミＦ、ポリフェニレンオキザイド等のフィ
ルム、及び結晶性樹脂の融点（ｎｓｃ法による）が２７
０°Ｃ以上のフィルム、例えば、ポリエーテルエーテル
ケトン、ポリフェニレンザルファイド、液晶ポリマー、
ポリエーテルケトン等のフィルムが挙げられる。非品性
樹脂の熱変形温度が１７０°Ｃ以下及び結晶性樹脂の融
点が２７０°Ｃ以下の場合、多層回路基板をプレス一体
化する際にフローを生しる為、好ましくない。又、上記
フィルムの表面は、接着性を向上させる為プラスマ処理
、コロリ°放電処理等の表面処理を行う事は、構わない
。

本面・１熱樹脂フイルムに導電性ペーストを印刷後加熱
乾燥してプリント回路基板を形成する。

−、ｌ− 銅系の導電性ペーストの成分としては、基本的には金属
銅粉を熱硬化樹脂成分に分１１りすることにより得られ
る。」二層全屈銅粉としては、通常１００μ以下のフレ
ーク状、樹枝状、球状或いは不定型のいずれかであって
も良く、又、金、銀、ニッケル等の他、金属によって被
覆または混合されても良く、又、その製法は、限定され
ない。又、」二層熱硬化樹脂成分としてはエポキシ樹脂
、ポリヒニルブチラール樹脂、アルキッド樹脂、アクリ
ル樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹
脂等の樹脂成分が挙げられる。上記金属銅粉と熱硬化樹
脂成分の配合比率は、通常全固形分を１００重景％とし
た時に金属銅粉５０〜９０重量％に対し熱硬化樹脂成分
１０〜５０重量％の範囲にある。

好ましくは本発明の銅系の導電性ペーストの成分として
は、更に銅化合物及び前記銅化合物を還元させる還元性
物質を含有することが望ましい。

ごごで銅化合物としては、例えば塩化第二銅のハロゲン
化物、ナフテン酸銅の如き銅の有機酸塩、アセチルアセ
ｌ−ンのＣｕ　（１＋　）キレートの如きｔ同のへ− 錯体及び酸化第一銅や酸化第二銅の如き銅の酸化物など
が代表的である。この銅化合物により上記金属粉の表面
を被覆するか、それに付着させておくことが望ましい。

而して、本発明では、表面を銅化合物で被覆するか、又
は銅化合物が付着した金属銅粉は金属銅粉と銅化合物と
で構成されるものとみなされる。例えば、通常市販され
る銅粉は酸化第二銅の如き銅酸化物で大なり小なり被覆
され、又はそれらが付着しているので、」二層市販銅粉
は金属銅粉と銅化合物とから成るものと見なし得る。

上記銅化合物を還元させる還元性物質としては、例えば
還元糖類、アスコルビン酸、ヒドラジン化合物、ホルマ
リン、水素化ホウ素化合物、ホスフィン誘導体、トルエ
ンスルフィン酸、ヘンゼンスルフィン酸、ハイドロキノ
ン、カテコール等、及び標準電極電位値によって銅より
卑なる金属類、還元性基を有する樹脂などの如きものが
ある。

これら還元性物質は一種でも良いが、２種以上混合使用
しても構わない。

上記銅化合物の使用量は金属銅１００重量部に対して銅
化合物の銅分として０．１〜３０重量部が好ましく、上
記還元性物質の使用量目前記銅化合物の使用量や」二層
還元性物質が、その分子量当たりに示す還元能により左
右されろために」二層還元性物質の種類により決まるが
、前記銅化合物の銅分全量を金属銅に還元析出−已しめ
るに足る量を用いるのが好ましい。

上記銅化合物及び還元性物質を用いることにより、後述
の多層プリント回路基板の加工工程におりる積層プレス
後のスルーポールメツキにおいては銅系の導電性ペース
Ｉ・に対するメンキ付き信頼性に優れた効果を示すこと
か判明した。

更に好ましくは、上記還元性物質である還元性の基を有
する樹脂としては下記の構造の還元性基を有する熱硬化
樹脂が望ましい（以下、還元性熱硬化樹脂とする）。

例えば、ハイドロキノン、カテコール、２−メチル−ハ
イドロキノン、ビニルハイＦロキノン、ターシャリ−ブ
チルハイドロキノン、クロルハイドロニ１−ノン、フェ
ニルハイドロキノン等ヲフェノールホルムアルデヒト樹
脂、メラミンポルムアルデヒ］樹脂、尿素ホルムアルデ
ヒド樹脂、ヘンヅグアリ・ミンポルムアルデヒド樹脂等
のホルムアルデヒド縮合樹脂にブレンド又は共縮合する
か、又はごれらの化合物をボルムアルデヒドと縮合せし
めて樹脂化して得られるものであり、かつ有機成分中受
なくとも１０重量％以上、好ましくは２０重量％以上の
上記還元性基を含有することが望ましい。

この限りにおいて」−記還元性熱硬化樹脂成分中には、
更にエポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アルキ
ッド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹
脂等の他の樹脂成分を含有しても良い。

−１−記（ａ）金属銅粉、（ｂ）銅化合物、及び（ｃ）
銅化合物を還元させる還元性物質及び／又は還元性基を
含有する還元性熱硬化樹脂成分（以下、（ａ）、（ｂ）
及び（Ｃ）と略）の成分からなる導電性ペーストの（ａ
）、（ｂ）及び（Ｃ）の配合割合は、通常全固形分を１
００重量％とじた時に（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）が各々
（ａ）５０〜８５重量％（ｂ）０．１〜１０重量％及び
（Ｃ）１０〜４０重景％の範囲にあり、好ましくば（ａ
）６０〜８０重里％（ｂ）　０　、５〜８重量％及び（
Ｃ）　１５〜３５重量％の範囲にあることが望ましい。

上記＆ｌｌ成の銅系の導電性ペーストを用いることによ
り積層プレス後のスルーホールの孔明はドリル加工にて
スミア−現象（Ｆグル切削時、高速ドリルによる発熱に
て樹脂部分の軟化、溶融を生じメツキ接続を行うべきプ
リント回路面の樹脂付着にて導通不良となる現象）の防
止に効果のあることが判明した。

又、銅系の導電性ペースト中に公知の貯蔵安定性改良助
剤であるキレ−Ｉ・他剤、樹脂成分の硬化反応を調整す
る硬化促進助剤、印刷性向上の為のレベリング剤、チク
ソトロビック性付与剤、消泡剤等の助剤、非導電性の充
填剤を導電性を阻害しない範囲において混合使用しても
差し支えない。

上記銅系の導電性ペーストの各成分は、通常有機溶剤に
溶解又は分散せしめて印刷用ペースＩ・とし、スクリー
ン印刷法等の手段によって耐熱樹脂フィルム基板上に所
望の回路パターンを形成し、通常８０〜２２０°Ｃ好ま
しくは１００〜１８０°Ｃの温度で加熱して有機溶剤を
蒸発除去せしめ、かつ樹脂成分の硬化反応を行わせる。

本工程において銅系導電性ペーストの表面酸化防止のた
め、不活性ガス雰囲気にて加熱硬化することが望ましい
。

上記の如き導電性インクを用いたプリント回路の形成は
、耐熱樹脂フィルムの片面でも又、両面にも形成されプ
リント回路基板として用いられる。

上記のプリント回路基板は、両側にプリプレグを、その
外側に最も一般的には銅張りプリント基板を重ね、加熱
加圧することによって積層される。プリプレグとは、ガ
ラス等の繊維系強化材にエポキシ樹脂又はポリイミド樹
脂等の樹脂成分を含浸してなる未反応又は部分反応した
熱硬化樹脂材料であり、通常１５０〜２００°Ｃｌ２Ｏ
〜１２０分、５〜６０ｋｇ／　ｃｆで加圧によって内層
板と外側の銅張りプリント基板を強固に一体化し、かつ
プリント回路の絶縁利となる。〔第１図参照） 又、プリンＩ・回路基板を２枚以上用い、その間にプリ
プレグを挟め、」二層と同様にして積層することも勿論
可能である。これらのプリント回路Ｗ板に、通常の両面
に回路を有するプリンＩ・回路基板と同様に、孔明り、
スルーホールメツキ、バターニング、レジスト膜形成等
の加工を施し、外面部の回路加工及び外面部配線と内層
部配線の電気的導通を取り多層プリンＩ・回路を得る。

又、外面には銅張りプリント回路基板ではなく、通常の
樹脂基板を用い、アディティブ法（銅等の導体金属の無
電解メツキ又は無電解メンキと電解メツキの組合せ法）
によって外面部の回路形成及び外面部配線と内層部配線
の電気的導通を取り多層プリント回路とすることも可能
である。

以上の工程によって得られた銅系導電性ペース１−を用
いた多層プリント回路基板は効率の高い生産性、低価格
及び信頼性を兼備えたＴ業的に有用なものである。

〔実　施　例〕

以下に本発明を実施例を挙げて具体的に説明する。

第１図は、本発明番こ係る多層プリント回路基板の構成
の一実施例を示す説明図である。

第１図中、１、］゛は外層銅張基板、２．２′はくの銅
箔、３．３”、３゛°は各層の基板に挟まれるプリプレ
グ、４．４゛は内層のプリント回路基板、５．５　’　
、５　”、５゛”はその所望の形状にプリント加工され
た銅系導電性ペースト印刷回路である。

以下に実施例を記載するが、以下に記載する部及び％は
それぞれ重量部及び重■％を意味し、又例中に記載する
濃度は、全成分中の該成分の割合を重量％で表す。

以下に記載する実施例のスクリーン印刷法による印刷体
は下記の如き方法で形成したものである。

被印刷物面に、全長２００ｍｍ、幅５　ｍｍの線状の印
刷体を１８０メンシユ　テトロン製のスクリーンを用い
て銅系の導電性ペーストで回路パターンを印刷し、それ
ぞれの実験の硬化条件で硬化させて印刷体を形成した。

又、導電性の目安として記載した抵抗値、比抵抗値はそ
れぞれテスター（横河電機社製　Ｔｙｐｅ−３２Ｃ）　
、ボイーストンブリッジ（横河電機社製　Ｔｙｐｅ−２
７５５）を用いて抵抗値を測定し、」二層硬化物の厚め
、長さ及び幅を測定して比抵抗値を算出した。

以下に記載する実施例中の耐久試験は、旧Ｌ　−１０７
Ｄ記載の熱衝撃試験１０ザイクル後、ＭＩＬ　−１０６
Ｄ記載の耐湿試験１００サイクルを行い、抵抗値の変化
を測定した。又、メンキイ」き性及びスミア−状態は銅
系導電性ペース）・と接続しているスルーポールを任意
に１００孔選択し、断面を観察し不良数を表示した。

実施例−１ 工業用銅粉（不定型、平均粒径１５μ、酸化銅約２．０
％含有）における表面の銅酸化物を溶去した金属銅粉１
００部、エチレングリコールモノブチルエーテルに溶解
した樹脂分８０％であるアルコール可溶性レゾール型フ
ェノール樹脂２０．９部を混合してなる導電性ペースト
を耐熱樹脂フィルムとして１００μポリエーテルスルポ
ンフイルム（三井東圧化学社製）の片面に印刷し、１０
０’Ｃ２０分間予備乾燥した後、反対面を印刷し、１５
０°Ｃ１時間加熱硬化した。その後、ガラス繊組織布に
エポキシ樹脂を含浸した０、１ｍｍ厚のプリプレグ２枚
及び上記０゜６　ｍｍ厚の片面銅張樹脂基板を積層し１
８０°Ｃ５０分４０ｋｇ　／　ｃ＋Ｆ＋条件にて硬化一
体化した。

印刷体の測定点にドリルで孔明けしメツキ法によりドリ
ル孔に銅メツキを施し、印刷体のドリル部の保護と外層
部との電気的導通を取った後、ドライフィルムを用いて
、外層の銅箔をスルーホールのランドを残してエツチン
グ除去し、測定用サンプルとした。

実施例−２ 工業用銅粉（不定型、平均粒径１５μ、酸化銅約２．０
％含有）を１１０部、硬化後年揮発分８０％であるアル
コール可溶性レゾール型フェノール樹脂（フェノール１
モルとホルマリン３モルとから得られたレゾール型フェ
ノール樹脂）２３部、２−ヒドロキシ−３−フェノキシ
プロピルボスファイト２０部、ツメチルアミノエタノー
ル４部、シアセ［・ノアルー１−ルとエチレングリコ１
−ルモノメチＪレエーう−ル（１：１．）からなる混合
溶媒２９部、酢酸２部を混合してなる導電性ペーストを
用いて、耐熱樹脂フィルＪ、とり、−ζ５０μポリ・１
″ミＩ、フィルム（商品名カシトン　デュポン社製）を
用い実施例−１と同様に４（す定圧サンプルを作製し７
た。

実施例−３ 工業用銅粉（不定型、平均粒径１５μ、酸化１１１ｉ１
１約２．０％含有）を１１０部、エチＩ／ンクリ　Ｉ−
ルモノゾチルエーテルに溶解した樹脂分）′ＩＯ％のハ
イドに１キノン変性レゾール型フェノール樹脂（ハイド
ロキノン２モルとフェノール０．５モルとポルマリン６
モルをアンモニア触媒の存在下で反応さ−ｕ７得た。）
を４２部、Ｉ・リス（Ｎ、Ｎ’　−ジメヂルアミノ）フ
ェノール０．２部、アセ１〜酢酸工チル１２部を混合し
てなる導電性ペーストを用いて、耐熱フィルノ・として
１００〃のポリエーテルイミド（ウルテル・ＧＥ社製）
を用い実施例−１と同様に測定り゛ンプルを作製した。

比較例−１ 実施例−１にて得られた導電性ペーストを用い、実施例
−１と同様の月面銅張樹脂基板に印刷し、１５０°Ｃ１
時間加熱硬化し測定用サンプルを作製した。

比較例−２ 実施例−２にて１））られた導電性ペース）・を用い、
比較例−１と同様にして測定サンプルを作製した。

比較例−３ 実施例−３にて得られた導電性ペーストを用い、比較例
−■と同様にして測定用サンプルを作製した。

比較例−４ 前述の片面銅張樹脂基板にクレゾールノボランク型エポ
キシ系樹脂を塗布し１５０°Ｃ３０分加熱硬化しアンダ
ーコートとした。厚みは１５μであった。

その上に実施例−３４こて得られた導電性ペース１−を
印刷し、１５０°Ｃ１時間加熱硬化した後、更に十記エ
ボ；１−シ系樹脂を印刷し、１５０°Ｃ３０分加熱硬化
し、オーバーコートとじて測定用サンプルとした。

ごこでオーバーコートの厚みは１３μであった。

作製した測定用サンプルの初期比抵抗値、初期抵抗値及
び耐久試験後の抵抗値、又、実施例の積層プレスしたサ
ンプルについては、耐久試験後の断面観察によるスルー
ボールメツキと銅系導電性ペーストとの剥がれ数とスミ
ア−発生数を下記の表−１に示す。表−１に見られる如
く銅系導電性ペーストを内層に用いることにより優れた
抵抗値の安定性が得られるこ々が分かる。

［発明の効果〕 本発明の方法を実施することにより得られる銅系導電性
ペース１−を用いた多層プリント回路基板は効率の高い
生産性、低価格及び信頼性を兼備えた工業的に有用なも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る多層プリント回路基板の構成の
一実施例を示す説明図である。 １．１”　・・・・外層銅張基板 ２．２″　・・・・銅箔 ３〜３パ・・・・プリプレグ ４．４”　・・・・内層のプリント回路基板５〜５′°
゛　・・・銅系導電性ペースト印刷回路特許出願人　三
井東圧化学株式会社 代　理　人　（７５２５）最　」二　正　太　部第　　
１　図 １．１　／　−−−−−−−−−−−一外層銅張基板２
．２／−・−銅箔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）耐熱樹脂フィルムに銅系導電性ペーストにより回路
   パターンを印刷して回路を形成したプリント回路基板を
   複数枚積層し、電気的に接続して成る多層プリント回路
   基板。