JPH03176906A - 銅ペースト - 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、プリント配線板に用いられる印刷性がよく、
高導電性且つ高信頼性の樹脂硬化型の銅ペーストに関す
る。更に詳しくは、電解銅粉をフィラーとする銅ペース
トの欠点を改良したもので、塗膜の平面性や解像性に優
れ、基板上の段差にょる膜厚減少やボイドの発生の少な
い印刷適性に優れた銅ペーストに関する。

［従来技術と問題点］ 一般に、・銅粉と樹脂系バインダを主体とするいわゆる
樹脂硬化型の銅ペーストに使用する銅粉は、大量生産に
向くことと、低価格であることから主として電解銅粉が
使われている。

電解銅粉を用いた銅ペーストの特徴は、銅粉の形状がそ
の製法に起因して樹枝状であることから、表面積が大き
く酸化し易いが、銅ペースト中に分散されると接触点が
多く導電性を得やすいことである。更に、半田耐熱試験
なと高温下における熱ストレスを受けても、樹脂系バイ
ンダの硬化収縮が効率よく行われるため、抵抗変化が少
ない、もしくは負側に変化することも特徴の−っである
。

しかし、電解銅粉は、形状が樹枝状であるために異方性
が大きく、電解銅粉を用いた銅ペーストはチキソ比が過
度に大きくなってしまい、印刷前後の粘度変化が極めて
大きい。そのため１、電解銅粉を用いた銅ペーストは、
次のような欠点を有していた。

まず、印刷時には、銅ペーストの粘度が低下するため、
印刷した回路塗膜の側部にヒゲ状のニジミが発生し易い
、或は、粘度が低いとインキの押し出し量が少ないため
に基板上に段差が在ると凸部の塗膜膜厚が薄くなり易く
、特に凸部のエツジて膜厚が薄くなってしまい、極端な
例ではかすれてしまうこともある、更に、段差の凸部と
凹部の境界部てボイドが出来易い、などの欠点があった
。

また、印刷後においては、銅ペーストの粘度」二昇がき
わめて大きいため、レベリング性に劣り塗膜表面にスク
リーンメツシュ目の跡が残り易く平面性を得にくく、且
つ、ボイドが発生すると抜けにくい、などの欠点があっ
た。

これらの欠点を改善する方法として、樹脂系バインダζ
こレベリング性、あるいは消泡剤を添加する方法が取ら
れるが、これらの添加剤はいずれも密着性を阻害するも
のであることと、チキン比が低減されることがなく、む
しろ増大することが多いことなど十分な結果、を得るに
至らなかった。

また、銅ペーストをプリント配線板のＥＭＩ（電磁波障
害）シールド層として用いる場合、銅ペーストシールド
層と信号回路間の絶縁層表面に凸部があると、その上に
印刷された鋼ペーストシールド層の膜厚僅少ヤボイドの
発生によりシールド層の電気的接続の信頼性や、電８１
遮蔽性を低下させるという欠点かあった。

［課題を解決するための手段］ 従来の電解銅粉による銅ペーストが有している上記問題
点に鑑み鋭意検討の結果、高導電性、高信頼性を有する
銅ペーストに適した銅粉組成を見い出し本発明が完成さ
れた。

即ち、本発明の銅ペーストは、銅粉と樹脂系バインダを
主体とする銅ペーストにおいて、前記銅粉が球状銅粉と
樹枝状銅粉との混合粉からなり、且つ、前記銅粉中の前
記球状銅粉の割合が１０〜６０重屯％であることを特徴
とする。

本発明における球状銅粉及び樹枝状銅粉の平均粒径は、
スクリーン印刷性の点から２０　／ｉ　ｍ以下であるこ
とか好ましく、平均粒径１０１１ｍ程度の銅粉を使用す
ると印刷性及び導電性がさらに向上するので、特に好Ｊ
５シい。

本発明における樹枝状銅粉は、電解法により製造される
電解銅粉であり、例えは、三片金属鉱業のＭＰ−Ｄ２あ
るいは福田金属泊粉工業ＦＣＣ−ＣＰ等が挙けられる。

本発明における球状銅粉は、例えばアトマイス法により
造られただものか挙りられる。

なお、」二層各々の銅粉のタップ密度は、優れた導電性
を得るために３　、５　ｇ／ｃ＋ｎ３以上であることか
好ましい。

また、本発明における混合銅粉中の球状銅粉の配合量は
１０〜６０重量％が好ましい。

球形銅粉の配合量が、１０重量％未満であると印刷性に
改善が見られなす、また６０重量％以上配合しても改善
効果がそれ以上上がらず、且つ、半田耐熱試験における
抵抗変化率が増大するため好ましくない。さらに好まし
い配合量は、２０〜５０重量％である。

本発明におけるチキソ比とは、回転粘度計における回転
数比か、１０：１における粘度比をいう。

本発明における樹脂系バインダは、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポ
リイミド樹脂等の単独あるいはこれらの混合物である。

特に、レゾール型フェノール樹脂を主体に配合すると導
電性に優れたものとすることができる。更に、熱可塑性
樹脂やゴム系樹脂なと他の樹脂類を配合しても良い。

なお、銅ペースト中の銅粉含有量は、銅粉とバインダ樹
脂の固形分の合計重量むこ対し７５〜９０重量％が望ま
しい。更に最適な銅粉含有量は、使用される銅粉の特性
により異なる。

本発明の銅ペーストは、銅粉とバインダのほかに添加剤
として還元剤や高沸点溶剤あるいは消泡剤、揺へん剤等
を適宜選択使用することができる。

［作用コ 本発明の銅ペーストは、銅粉として樹枝状銅粉のほかに
等方性である球状銅粉を配合しているため、過度なチキ
ソ性が抑えられ、更に、球状銅粉が滑剤的作用をするた
め印刷中のインク流量が増大することにより、段差部の
膜厚減少が抑制されるものと考えられる。

この結果、銅ベーストの印刷においてニジミか発生しに
くい、塗膜の平面性がよい、基板の段差部において膜厚
の減少やボイドの発生が僅少になる等の印刷性が向上し
、信頼性に優れた銅ペースト導体層を得ることかできる
。

［実施例コ 以下に本発明の実施例を示す。

実施例１〜３、比較例１〜４ 樹枝状銅粉として平均粒径９μｍの三井金属鉱業株式会
社の電解銅粉ＭＦ−Ｄ２、球形銅粉として平均粒径１０
μｍのアトマイズ法で製造した銅粉を用意し、これら銅
粉を表−１に示す割合で配合して混合銅粉とした。

この混合銅粉にレゾール型フェノール樹脂及び少量のオ
レイン酸、消泡剤を添加し三本ロールミルで混練した。

溶剤を適量添加し粘度を約５００ポイズに調整して銅ペ
ーストとした。なお銅ペースト中の銅粉含有量は、比抵
抗の最も低くなる値を選ひ、銅粉と樹脂固形分の合計量
に対して８３重量％とした。

得られた銅ペーストの粘度は、ブルックフィールド社Ｒ
ＶＴ型粘度計により、２５℃、５ｒｐｍて測定し、チキ
ソ比は、０　、５　ｒｐｍで測定した粘度に対する５「
・ｐｍで測定した粘度の比をもっで表した。

得られた銅ペーストをステンレススクリーンを用いてカ
ラスエポキシ基板上に線幅２ｍｍのシフザブパターン状
にスクリーン印刷した。これを１６０℃の熱風恒温槽中
で３０分間硬化した後、回路の抵抗値と膜厚を測定して
比抵抗を求めた。

半田耐熱試験は、前記の比抵抗測定に用いた基板を使用
し、測定端子部を除いて、基板全面にソルダーレジスト
を印刷・硬化した後行った。

なお、上記試験は、半田パス上にパターン面を半田側に
して浮かべる方法とし、２６０℃１０秒問試験を５回行
い、各々の回数で抵抗値を測定して変化率の最大値を求
めた。

印刷性は、下記評価基板を作成しそれぞれの項目につき
評価した。

まず、評価基板は、以下のように作成した。すなわち、
銅張りカラスエポキシ積層板を用いてエツチングにより
、４ｍｍ幅、６０ｍｍ長の直線銅導体を８ｍｍピッチで
６本形成したのち、基板全面にソルダーレジストを印刷
・硬化し、更にその上に、前記の直線銅導体に直角に、
２…川幅で７５ｍｍ長の銅ペーストによる直線導体を１
０ｍｍピッチで５本印刷・硬化して評価基板とした。な
お、硬化後の銅ペースト導体の膜厚は平坦面で２５μｍ
程度となるように調整した。

銅ペースト導体の実際の膜厚は、評価基板を埋め込み研
磨の後顕微鏡による断面観察から求めた。

表中膜厚Ａは、下層に銅導体の無い部位で測定した値の
平均値、また、膜厚Ｂは、下層に銅導体エツジ部か存在
する部位で測定した値の最小値でボした。

平面性は、銅ペースト導体表面を目視観察し、凹凸の有
無をＯ×で表した。

ボイドは、１０倍のルーパにより銅ペースト導体表面を
観察し、ピンホールまたはクレータの有無な○Ｘで表し
評価とした。

解像性は、２０倍の実体顕微鏡により銅ペースト導体エ
ツジ部を観察し、にじみの有無を○×で表し評価とした
。

以上の結果を表−１を示した。

上記結果から、従来の電解銅粉を用いた銅ペースト（比
較例１）は半田耐熱抵抗変化率が負であり優れているか
、チキソ比が高く、膜厚Ｂが極めて薄く、平面性、ボイ
ド、解像性全てに劣っている。

一方、樹枝状銅粉のほかに球状銅粉を銅粉全量の１０〜
６０重量％の割合で配合した本願実施例においては、膜
厚Ｂ、平面性、ボイドの有無、解像性なとの印刷性に改
善効果が見られる。特に、球状銅粉の配合量５０〜６０
重量％の実施例２．３ではチキソ比が低下し印刷性全て
が改善されており、球形銅粉の配合効果が顕著である。

［発明の効果］ 本発明の銅ペーストは、銅粉として樹枝状銅粉のほかに
球状銅粉を銅粉全量の１０〜６０重量％配合した樹脂硬
化型銅ペーストであり、かかる銅粉構成とすることによ
って、印刷された銅ペースト塗膜の平面性や解像性が良
く、基板上の段差による膜厚減少やボイドの発生が少な
いなとの効果を発揮する。

したがって、例えは、本発明の銅ペーストをプリント配
線板のＥＭＩシールド層に適用した場合には、シールド
効果に高い信頼性を与えることができ、工業的にきわめ
て有益である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 銅粉と樹脂系バインダを主体とする銅ペーストにおいて
   、前記銅粉が球状銅粉と樹枝状銅粉との混合粉からなり
   、且つ、前記銅粉中の前記球状銅粉の割合が１０〜６０
   重量％であることを特徴とする銅ペースト。