JPH0553080B2 - - Google Patents

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JPH0553080B2
JPH0553080B2 JP18688286A JP18688286A JPH0553080B2 JP H0553080 B2 JPH0553080 B2 JP H0553080B2 JP 18688286 A JP18688286 A JP 18688286A JP 18688286 A JP18688286 A JP 18688286A JP H0553080 B2 JPH0553080 B2 JP H0553080B2
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JP
Japan
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ions
resin
electronic
electrodes
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JP18688286A
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JPS6345703A (ja
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Hideki Kato
Noryuki Yamamoto
Shigeichi Yamamoto
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Toagosei Co Ltd
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Toagosei Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
(1) 発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子産業分野に利用される電子素子や
電子部品の製造に使用する電子回路用の基板に関
するものであり、更に詳しくは電子素子や電子部
品における故障発生の大きな要因となつているエ
レクトロマイグレーシヨン現象の防止効果が大き
い電子回路用の基板を提供するものである。 〔従来の技術〕 電子素子や電子部品において、水分の存在下
に、電圧が絶縁された金属導体間に印加されるこ
とにより、導体を構成している金属がイオン化し
て、絶縁材料の表面又は内部を負の電位にある導
体の方向に移行し、負の電位にある導体で析出す
る現象がしばしば発生する。 この現象はエレクトロマイグレーシヨン現象と
称されており、プリント配線板、LSI回路、厚膜
回路、コンデンサー電極及びスルホール等種々の
電子材料、電子素子、電子部品中で見出され、こ
れら機器の信頼性を損なう原因の一つとなつてお
り、更に最近の電子素子や電子部品の高集積化に
伴う配線の細線化、配線間隔の減少及びスルホー
ルの細孔化等によつてこの現象はより発生の頻度
が増加する傾向にある。 エレクトロマイグレーシヨン現象を示す金属
は、銀、銅、スズ、鉛、金、白金、パラジウム及
びアルミニウム等で、電子回路の導体として採用
される殆どの金属が該当し、これら金属は、水分
が存在しかつ電圧が印加された状態でイオン化し
てマイグレーシヨンするものと、更にそこにハロ
ゲン等の不純物イオンが加わることによつてマイ
グレーシヨンするものがある。 かかるエレクトロマイグレーシヨン現象を防止
する方法としては従来より次のような方法が試み
られてきた。 電子素子や電子部品が水分と接触しないよう
にする。プリント配線板の導体金属のイオン化
を防止する。発生したイオンが移動しないよう
還元する。発生したイオンを沈澱形成剤で不溶
化する。発生したイオンをキレート剤等やコン
プレツクス形成剤で固定する。電子素子や電子
部品の製造に用いる材料の表面にある水酸基を失
活させる。 ここで、は絶縁体表面や基板全体を撥水性の
材料例えばフツ素樹脂等でコーテイングする方法
であるが、プリント配線板の導体部分の露出を完
全に防止することは事実上不可能であり、従来技
術の中では比較的有効であるが完全な対策とは言
えない。 はイオン化電位を高くするために、プリント
配線板の導体金属を合金化する方法であり、例え
ば電極の銀を銀−パラジウムに代える方法があ
る。 しかし充分な効果を得るためにはパラジウムの
含有率を高くする必要があり高価となる欠点があ
る。 その他、銀やアルミニウム電極へ銅を添加する
方法も検討されているが、まだ十分な効果を得る
までには至つていない。 はアルデヒド、ハイドロキノン、ピロガロー
ル及びヒドラジン等をプリント配線板に塗る塗料
等に添加する方法であるが、これら添加剤は化学
的に不安定で、熱や光で分解しやすい欠点を有し
ている。 はステアリン酸、オレイン酸及びパルミチン
酸等をと同様に添加する方法である。しかし近
年アルミ配線腐食では遊離の有機酸が関与してい
るとの報告があり、事実上問題がある。 はトリアジン類、ベンジジン、卵アルブミン
等のキレート形成やコンプレツクス形成を行う有
機物を添加する方法である。しかしこれら化合物
の持つ官能基は大体100℃を超えると分解して失
活するものが大部分である。従つて通常の使用条
件では問題がないが、高集積化により内部発熱だ
けで100℃を超える場合や、ますます電子化が進
むと考えられる自動車等は使用環境そのものが
100℃を超えることも十分予想され、将来的にコ
ンプレツクス形成剤やキレート剤を使用すること
には限界がある。 としては、基板の材料であるガラス繊維や、
基板の塗料のフイラーとして用いる石英等をシラ
ンカツプリング剤で処理する方法であるが、対策
としては部分的なものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 電子素子や電子部品中において、水分の存在下
に、電圧が絶縁された金属導体間に印加されるこ
とにより生ずるエレクトロマイグレーシヨン現象
は、これら電子素子や電子部品の故障の原因とな
つており、この現象の防止が強く求められてき
た。 エレクトロマイグレーシヨン現象による故障モ
ードは一般的に次のようになる。 (a) 銀、金、鉛等(水分の存在下でエレクトロマ
イグレーシヨン現象が発生) 水分の解離 H2OH++OH- 金属の酸化溶解(陽極) 2M+H2
M2O+H2 酸化物の解離(移行) M2O+H2
2MOH2M++2OH- 析出(陰極) M++e-M (b) 金、銀、パラジウム、銅等(水分及びハロゲ
ンの存在下でエレクトロマイグレーシヨン現象
が発生) 水分の関与は、(a)と同じ 金属の酸化溶解(陽極) M+C-
MC+e- 酸化物の解離(移行) NCM+- 析出(陰極) M++e-M 上記(a)(b)ではMは銀の例であるが、他の金属
も同様のメカニズムを経るものと推定されてい
る。 ここで析出金属が樹枝状となり、陰極より陽極
方向に成長し、ついには短絡して両極間に電流が
流れるようになる。 尚、ここで短絡とは両極そのものが直接接続さ
れる場合だけでなく、両極が近接して、かつ導電
性物質として電荷を持つ単体(イオンや正孔)が
増加しても電流が流れるのでこれも短絡という
(一般的には300μA程度の電流が流れる(10の6
乗Ω以下の抵抗値となつた)場合に短絡という)。 (2) 発明の構成 〔問題点を解決するためのための手段〕 本発明は、−OH基を有する無機イオン交換体
を電子回路用の基板に含有させることによつてエ
レクトロマイグレーシヨン現象の発生を防止した
ものであり、具体的には電子素子や電子部品に用
いられる種々のプリント配線板用の基板やハイブ
リツドIC用の基板等に−OH基を有する無機陽イ
オン交換体又は必要に応じて−OH記を有する無
機陰イオン交換体と併せて含有させることによ
り、エレクトロマイグレーシヨン現象を防止する
ことができたものである。 〔作用〕 本発明において電子回路用の基板に含有された
−OH基を有する無機イオン交換体の働きは、大
きく分けると次の2つになる。 マイグレーシヨンする金属のイオン化物例え
ばAg+,Cu+Cu2+,Pb2+,Sn2+,AU3+等を、
これらに高選択イオン吸着性を持つ−OH基を
有する無機陽イオン交換体で捕捉固定し、移行
させない作用。 イオン化を助長するハロゲン原子等の不純物
イオンを、これらに高選択イオン吸着性を持つ
−OH基を有する無機陰イオン交換体で捕捉固
定し、失活させる作用。 又本発明に用いられる−OH基を有する無機イ
オン交換体によるイオンの捕捉作用は下記の通り
である。 金属イオン捕捉用の無機陽イオン交換体を
RO-H+、金属イオンをM+OH-の水酸基型で表
すと、イオン交換は次のようになり、結果として
水を生成する。 RO-H++M+OH-→RO-M+H2O …(a) 上記のイオンを捕捉する反応は、イオン交換反
応であるが、無機イオン交換体の特徴として、逆
反応は起こりにくく、逆反応させる場合(捕捉し
たイオンの脱離反応)は、特殊な条件が必要な場
合が多く、一般に一度捕捉されたイオンは遊離し
にくい。 これはRO-H+の結合がRO-M+になつた後のO
−M間の結合は、共有結合性が強いためと思われ
る。 ハロゲン等のイオン性不純物に対しては、−
OH基を有する無機陰イオン交換体をR′+OH-
ハロゲンイオンをH+X-の酸型で表すと、次のよ
うに反応となり、結果として水を生成する。 R′+OH-+H+X-→R′+X-+H2O …(b) 中性塩の場合は、上記(a)(b)の同時反応が起こ
る。 RO-H++R′+OH-+M+X-→RO-M+R′+X-H2
…(c) 〔無機イオン交換体〕 本発明で用いられる無機イオン交換体は、構成
成分中に−OH基を有することを特徴とし、金、
銀、銅、鉛、白金及びカドミウム等の金属イオン
に高選択性を有するアンチモン酸(Sb2O5,nH2
O)、ニオブ酸(Nb2O5,nH2O)及びタンタル
酸に代表される五価金属の含水酸化物、銅及びア
ルミニウム等に高選択性を有するリン酸ジルコニ
ウムに代表される不溶性四価金属リン酸塩、ハロ
ゲンイオンに高選択性を有する含水酸化ビスマ
ス、含水酸化鉛で代表される含水金属酸化物、鉛
ヒドロキシアパタイトで代表されるアパタイト類
並びにハイドロタルサイト類等種々挙げられる。 金属イオン捕捉用としてはこの他、タリウム
酸、モリブデン酸及びタングステン酸等、ハロゲ
ンイオン捕捉用としては、含水酸化鉄、含水酸化
スズ、含水酸化アルミニウム、含水酸化ジルコニ
ウム及び含水酸化チタン等が挙げられる。 これらの−OH基を有する無機イオン交換体の
内、アンチモン酸で代表される五価金属の含水酸
化物は、銀、銅、カドニウム、鉛、金及び白金の
イオン、特に銀イオンの捕捉に優れている。 又亜ヒ酸ジルコニウムで代表される四価金属の
亜ヒ酸塩は銅イオンの捕捉に優れている。 一方ハロゲンイオン捕捉用としては、含水酸化
ビスマス、含水酸化鉛及び鉛ヒドロキシアパタイ
トが有用であり、中でも−OH基を一部NO3基に
置換したものは、特に優れている。 これら無機イオン交換体は、金属イオン捕捉用
のものを単独に使用しても、ハロゲンイオン捕捉
用のものを併用しても良い。 又、−OH基を有する無機イオン交換体として
は、2種以上の金属元素を含む複合物(例えばア
ンチモン酸マンガンやアンチモン酸スズ等)や混
合物も使用可能である。 〔電子回路用の基板〕 本発明において−OH基を有する無機イオン交
換体を含有させる対象である電子回路用の基板と
しては、プリント配線板用の基板やハイブリツド
IC用の基板として、電子産業分野で用いられて
いる通常のもので良く、熱硬化性樹脂積層基板
(紙−エポキシ樹脂、紙−フエノール樹脂、ガラ
スーフエノール樹脂、ガラスーエポキシ樹脂、不
織布ーフエノール樹脂、不織布−エポキシ樹脂
等)、セラミツク基板(アルミナ、炭化珪素等)、
熱可塑性基板(ポリエステル樹脂、ポリフエニレ
ンスルフアイド樹脂、ポリエーテルサルフアン樹
脂等)、ポリイミド基板及びこれらの多層板等が
挙げられる。 本発明における無機イオン交換体をこれらに添
加させる方法は一般的な方法で良く、例えば基板
構成樹脂への分散、基板構成基質としての紙への
含浸、ガラス布等への塗布、銅張り用接着剤への
分散及び塗料化し基板表面へ塗布等が挙げられ
る。 無機イオン交換体を電子回路用の基板に含有さ
せる量は特に限定はないが、電子回路用の基板の
他の特性を阻害しない範囲が良い。 電子回路用の基板内に含有させる場合には、電
子回路用の基板の構成樹脂分に対して0.1〜25重
量%が好ましく、より好ましくは、0.1〜10重量
%である。 又電子回路用の基板と電極となる金属薄膜とを
接着する接着剤に含有させる場合には、接着剤に
対して、0.1〜15重量%が好ましく、より好まし
くは0.1〜10重量%である。 無機イオン交換体の粒度は、イオン捕捉速度や
目的とする捕捉イオンとの接触を大きくするため
に細かい方が望ましく、好ましい平均粒度は10μ
以下で、より好ましくは5μ以下である。 〔実施例及び比較例〕 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさら
に詳しく説明する。尚、実施例中「%」とあるは
「重量%」、「部」とあるは「重量部」である。 実施例1〜4、比較例1 金属イオン捕捉用の−OH基を有する無機イオ
ン交換体としてリン酸チタン及びハロゲンイオン
捕捉用として鉛ヒドロキシアパタイトの混合物
(重量比1:1)をフエノール樹脂100部に対し
て、0,1,5,10,20部混合して、樹脂液5種
を得た。 これに予めデシケーター内で乾燥しておいたク
ラフト紙((株)巴川製紙所製NKP−150)にそれぞ
れ含有させた。 無機イオン交換体の含有比率が同じもの同士を
6枚重ね合わせて、120℃で加熱プレスすること
により、紙と樹脂の体積分率が60:40で、厚み約
1.6mmの紙−フエノール樹脂積層基板5種類を得
た。 これとは別に、銀粉末100部、レゾール型フエ
ノール樹脂43部及び溶剤(ブチルカルビトール)
40部を加え合わせ、三本ロールでそれぞれ10分間
混練し、銀ペーストを用意した。 このペーストをスクリーン印刷法にて、先に用
意した5種類の積層基板に塗布し、180℃で1時
間加熱硬化させることにより、第1図に示すよう
な2つの向かい合う櫛形をしたプリント配線され
た導体(電極)を形成した。 第1図に示すようにこの電極間の最短距離はい
ずれもの1mmであり、厚みは約20μである。 エレクトロマイグレーシヨン現象の測定は、第
1図に示すこの2つの櫛形電極に100Vの直流電
圧を印加すると共に、40℃、95%RHに保ち、電
極の変化を顕微鏡で時間と共に観察することによ
り行つた。 即ち、電極成分の銀の局部的な異状成長によ
り、銀の樹枝状の結晶(デンドライト)が、陰極
から陽極へと伸びていき、最終的に電極間が短絡
するのに要した時間を測定した。 その結果を表1に示す。
【表】 実施例5〜9、比較例2 金属イオン捕捉用の−OH基を有する無機イオ
ン交換体としてアンチモン酸及びハロゲンイオン
捕捉用として含水酸化鉛の混合物(重量比1:
1)をJISK6915−PM−EG材に相当するフエノ
ール樹脂100部に対して、0,0.5,1,5,10,
25部混合して、樹脂液6種を得た。 これらを20mm×20mm×2mmの形状に165℃、300
Kg/cm2、120秒の条件でトランフアー成型を施し、
6種の基板を得た。 これら6種の基板に、実施例1と同じ銀ペース
トを用い、実施例1と同じ条件でプリント配線さ
れた導体(電極)を作成した。 この電極間に100Vの直流電圧を印加すると共
に、85℃、95%RHに保ち、時間と共の電極の変
化を実施例1と同様、顕微鏡で観察した。 その結果を表2に示す。
【表】 実施例10〜13、比較例3〜4 レゾール型フエノール樹脂43部、銅粉末100部
及び溶剤(ブチルカルビトール)40部を加え合わ
せ、三本ロールでそれぞれ10分間混練し、銅ペー
ストを用意した。 この銅ペーストを実施例1,2,6,7及び比
較例1,2で使用した基板に、実施例1と同じ条
件でスクリーン印刷を行いプリント配線された導
体(電極)を作成した。 この電極間に500Vの直流電圧を印加すると共
に、95℃、90%RHに保ち、時間と共に電極の変
化を実施例1と同様、顕微鏡で観察した(順に実
施例10,11,12,13、比較例3,4)。 その結果を表3に示す。
【表】 実施例14,15及び比較例5 金属イオン捕捉用の−OH基を有する無機イオ
ン交換体としてアンチモン酸及びハロゲンイオン
捕捉用としてNO3基を含む含水酸化ビスマス
(官能基のOH基:NO3基の比が5:1)の混合
物(重量比7:3)を、エポキシ当量450〜500の
ビスフエノールA型エポキシ樹脂100部に対して、
0,1,5部添加し、更にエポキシ硬化剤として
ジシアンジアミド4部、反応促進剤としてベンジ
ルジメチルアミン0.4部、溶剤(メチルエチルケ
トン)60部をそれぞれ加え、攪拌混合して3種類
の含浸用樹脂ワニスを作製した。 次に厚さ0.2mmの低アルカリ電気用ガラス布に
先に作製した樹脂ワニスを含浸させた。 この後、160℃で5分間乾燥しプリプレグを作
製した。 これらプリプレグを50mm×50mmの寸法にカツト
し、無機イオン交換体の含有比率が同じもの同士
を6枚重ね合わせて、初期条件が30Kg/cm2、160
℃、15分、その後70Kg/cm2、165℃、1時間加熱
プレスすることにより、樹脂とガラス布基材の体
積分率50:50、厚み約1.6mmの積層板3種類を得
た。 これらの3種の積層板に、銀ペースト(ドータ
イトXA208(藤倉化成(株)製))を用い、実施例1
と同じ方法でスクリーン印刷を行い、130℃で1
時間熱硬化させ、第1図と同じパターンのプリン
ト配線された導体(電極)を形成した。 第1図に示すように電極間の最短距離はいずれ
も1mmで厚みは約20μである。 この電極間に100Vの直流電圧を印加すると共
に、40℃、95%RHに保ち、時間と共に電極の変
化を実施例1と同様、顕微鏡で観察した。 その結果を表4に示す。
【表】 実施例16〜18及び比較例6 コロネートAPステーブル(日本ポリウレタン
(株)製)1.5部、キユアゾール2PZCM(四国化成(株)
製)1.5部、ポリビニールホルマール樹脂(残存
水酸基17%、重合度1200)62部、ビスフエノール
A型エポキシ樹脂(エポキシ当量450〜500)35部
及び溶剤(メチルエチルケトン)500部からなる
銅張積層板用銅張接着剤に、金属イオン捕捉用の
−OH基を有する無機イオン交換体としてリン酸
ジルコニウム及びハロゲンイオン捕捉用として鉛
ヒドロキシアパタイトの混合物(重量比7:3)
を、0,1,5,10部添加して無機イオン交換体
入り接着剤を調製した。 これらの接着剤を0.035mmの銅箔に塗布し、乾
燥した。 JISK6912−PL−PEM−Pの紙基材フエノー
ル樹脂積層板(厚さ1.6mm)と上述の銅箔を加熱
プレス法にて接着し、銅張り積層板3種を得た。 この積層板の銅面に市販のエツチングレジスト
をコートし、塩化鉄溶液でエツチングをし、第1
図と同じパターンのプリント配線された導体(電
極)を形成した。 この電極間に500Vの直流電圧を印加すると共
に、95℃、90%RHに保ち、時間と共に変化する
絶縁抵抗値を測定した。 その結果を表5に示す。 但し、ここで短絡に至つた時間とは絶縁抵抗値
が10の6乗Ω以下となつた時点を言う。
【表】 (3) 発明の効果 本発明の−OH基を有する無機イオン交換体を
含んでなるプリント配線板用の基板を用いると、
電子部品や電子素子の故障の原因として問題にな
つているエレクトロマイグレーシヨン現象を防止
することができ、これにより従来よりも高い信頼
性を有する電子機器が得られるようになつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施例で用いたプリント
配線された導体(電極)のパターンである。ここ
で電極間の最短距離はいづれも1mmである。 A,B……外部電源に接続するための端子部分
(A,Bはいずれかが+でもう一方が−である。)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 −OH基を有する無機イオン交換体を含有し
    てなる電子回路用の基板。
JP18688286A 1986-08-11 1986-08-11 電子回路用の基板 Granted JPS6345703A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18688286A JPS6345703A (ja) 1986-08-11 1986-08-11 電子回路用の基板

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JPS6345703A JPS6345703A (ja) 1988-02-26
JPH0553080B2 true JPH0553080B2 (ja) 1993-08-09

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ID=16196331

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JP18688286A Granted JPS6345703A (ja) 1986-08-11 1986-08-11 電子回路用の基板

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3056244A1 (en) 2015-02-13 2016-08-17 Nihon Kohden Corporation Magnetic stimulation apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3056244A1 (en) 2015-02-13 2016-08-17 Nihon Kohden Corporation Magnetic stimulation apparatus

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