JPH06139817A - 導電性銀ペースト組成物 - Google Patents

導電性銀ペースト組成物

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JPH06139817A
JPH06139817A JP28202692A JP28202692A JPH06139817A JP H06139817 A JPH06139817 A JP H06139817A JP 28202692 A JP28202692 A JP 28202692A JP 28202692 A JP28202692 A JP 28202692A JP H06139817 A JPH06139817 A JP H06139817A
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JP
Japan
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silver paste
substrate
paste composition
conductive silver
expansion coefficient
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Application number
JP28202692A
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English (en)
Inventor
Toshimitsu Fukase
利光 深瀬
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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  • Conductive Materials (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 40℃〜160℃における線膨張係数が紙基
材フェノール樹脂基板或いはガラス基材エポキシ樹脂基
板の線膨張係数に対して±25%以内であり、バインダ
ーとしてレゾール型フェノール樹脂とビスフェノールA
型エポキシ樹脂よりなる導電性銀ペースト組成物。 【効果】 良好な導電性を有し、かつ長期の温度サイク
ル試験でも導電性の変化率が小さく、高い信頼性が維持
できるので、銀スルーホール基板用として極めて有用で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント回路基板にお
けるスルーホール部分の信頼性に優れた導電性銀ペース
ト組成物に関するものであり、更に詳しくは、紙基材フ
ェノール樹脂基板或いはガラス基材エポキシ樹脂基板等
のプリント回路基板に設けたスルーホール部分にスクリ
ーン印刷で埋め込み後、加熱・硬化することにより、ス
ルーホール部分の良好な導電性を与え、経時変化に伴う
スルーホール部分の導電性不良を起こさない導電性銀ペ
ースト組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】紙基材フェノール樹脂基板(以下、紙フ
ェノール基板という)或いはガラス基材エポキシ樹脂基
板(以下、ガラスエポキシ基板という)等のプリント回
路基板のランド部にスルーホールを設け、そこに導電性
銀ペースト(以下、銀ペーストという)をスクリーン印
刷で埋め込み後、加熱硬化てしプリント配線板を製造す
る方法が最近盛んになってきた。そして、銀ペーストと
しては、銀粉或いは銀粉と銅粉又はニッケル粉等を併用
した導電粉に、バインダー樹脂として熱硬化性樹脂等を
用いた組成物が知られている。しかし、従来の銀ペース
トを用いた場合には、部品実装されたプリント配線板の
信頼性という点で問題があった。特にプリント配線板の
フェノール部分の厚み方向にいわゆるバレルクラックと
称する導通不良箇所が発生することが度々あった。そこ
で、最近では、更なる高密度実装されたプリント配線板
の信頼性という点で、例えば、MIL-STD-202E,107D によ
る温度サイクル試験(下記の条件)で
【0003】
【数1】
【0004】紙フェノール基板では200回以上、また
ガラスエポキシ基板では400以上繰り返してもスルー
ホール部分に埋め込まれた銀ペーストにバレルクラック
が発生しないような銀ペーストが新たに要求されてき
た。従って、本発明者らは、良好なスクリーン印刷・埋
め込み性と導電性を具備しつつ、長期の温度サイクル試
験でもスルーホール部分の導通不良箇所の発生を極力少
なくするための検討を行った。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、これら
の従来の銀ペーストの欠点を改良すべく鋭意検討した結
果、特に硬化後の銀ペーストの40℃〜160℃におけ
る線膨張係数が紙フェノール基板或いはガラスエポキシ
基板の線膨張係数に対して±25%以内になるように、
樹脂の選択及び導電粉と該樹脂の配合量を選択すること
により、バレルクラックと称する導通不良防止に優れた
効果を発揮することを見出し、本発明を完成するに至っ
たものである。本発明の目的は、スクリーン印刷が可能
で、かつ良好な導電性を有し、特に部品実装したプリン
ト配線板のスルーホール部分の長期信頼性を有する銀ス
ルーホール用フェノール樹脂基板或いはエポキシ樹脂基
板に適した銀ペースト組成物を提供するにことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、40℃〜16
0℃における線膨張係数が紙フェノール基板或いはガラ
スエポキシ基板の線膨張係数に対して±25%以内であ
ることを特徴とする導電性銀ペースト組成物であり、そ
の主要構成成分は銀又は銀を主成分とする導電粉と熱硬
化性樹脂である。ここで、銀スルーホール用の紙フェノ
ール基板とガラスエポキシ基板(CEM3)の温度に対
する厚み方向の寸法変化は、板厚1.6mm の場合、熱機
械分析(Thermal Mechanical Analysis:以下、TMAと
いう)によれば、それぞれ図1,図2のようになり、概
ね昇温と共に単調増加(膨張)し、例えば40℃〜160
℃における厚さ方向の線膨張係数は紙フェノール基板が
2.3×10-4cm/cm・℃であり、ガラスエポキシ基板
(CEM3)が1.3×10-4cm/cm・℃であることが分
かった。基板のスルーホール部の概略図は図3のように
なる。基板の昇温における寸法変化は特に厚み方向が大
きいことが知られており、バレルクラックの発生もこの
部分に集中している。即ち、銀ペーストが基板の厚み方
向の寸法変化に追従できない結果、銀ペーストと基材間
にひずみ応力が発生し、温度サイクル試験を繰り返すこ
とにより、やがて銀ペーストがひずみ応力を吸収し切れ
なくなってバレルクラックが発生するものと推定してい
る。
【0007】本発明者は、バレルクラック発生の防止方
法の一つとして、ひずみ応力を緩和することが重要であ
ると考えた。図3のようなスルーホール部の熱変形や硬
化収縮における基板と銀ペーストの界面のひずみ応力
(M)は、「複合材料と界面」(総合技術出版発行 63〜
69頁)を近似モデルとして、下式のように表すことがで
きる。 M = E(εT−ε'T') (1) T = T1 −T0 (2) T'= T'1−T0 (3) (Eは基板の引張り弾性係数、 ε,ε'は、それぞれ基板と銀ペーストの線膨張係数、 T1, T'1は、それぞれ基板と銀ペーストの温度、 T0はひずみを受けない温度)
【0008】従って、基板と銀ペーストの界面のひずみ
応力(M)が零であるためには、式(1)より、 εT−ε'T'= 0 (4) 即ち、 ε/ε'= T'/T (5) 通常、T=T'であるので、少なくともε=ε'にするこ
とが必要条件の一つと考えるに至ったのである。よっ
て、これに対応すべく熱硬化性樹脂を種々検討した結
果、本発明に使用する熱硬化性樹脂は、フェノールとホ
ルマリンをアルカリ触媒下でメチロール化したいわゆる
レゾール型フェノール樹脂と下記化学式で示されるビス
フェノールAとエピクロルヒドリンとの縮合反応による
いわゆるビスフェノールA型エポキシ樹脂との組成物が
特に好ましいことを見いだした。
【0009】
【化1】
【0010】ビスフェノールA型エポキシ樹脂は、更に
は、エポキシ当量が500以下で平均分子量が900以
下のものが好ましい。そして、レゾール型フェノール樹
脂とビスフェノールA型エポキシ樹脂の配合割合は8
0:20〜50:50(重量割合)が好ましい。また上記
配合割合による樹脂の添加量は、導電粉100重量部に
対して15〜30重量部が好ましい。本発明に用いる導
電粉は市販されている銀粉単独或いは銀粉と銅粉又はニ
ッケル粉の2種以上を併用したものが使用可能であり、
形状は特に限定しない。また、その粒径は特に限定する
ものではないが良好なスクリーン印刷性とスルーホール
埋め込み性を有する銀ペーストの場合は可及的に微粉で
あることが好ましい。銀ペースト組成物の製造方法とし
ては、各種の方法が適用可能であるが、構成成分を混合
後インクロール、擂潰機、ボールミル等で混練して得る
のが一般的である。また必要に応じて上記組成物中に各
種分散剤、溶剤等を添加することも可能である。
【0011】
【実施例】以下に、実施例により更に本発明を詳細に説
明する。銀粉は(株)徳力化学研究所製の商品名:TC
G−11Nを、レゾール型フェノール樹脂は住友デュレ
ズ(株)製のPR−2011をビスフェノールA型エポ
キシ樹脂は油化シェルエポキシ化学(株)の商品名:エ
ピコート828,1001,1004を用い、表1及び
表2の配合割合に従ってインクロールで混練してそれぞ
れ銀ペースト組成物を得た。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】(使用したビスフェノールA型エポキシ樹
脂) EP 828:平均分子量約380、 エポキシ当量1
84〜194 EP1001:平均分子量約900、 エポキシ当量4
50〜500 EP1004:平均分子量約1400、エポキシ当量9
00〜1000 それぞれの結果は表1,表2に示す通りである。実施例
で得られた銀ペースト組成物は、比抵抗も十分良好であ
り、厚み方向の線膨張係数をできるだけ銀スルーホール
用基板に合わせているので、温度サイクル試験でも非常
に優れていることが明確である。
【0015】(評価方法) (1) 線膨張係数の評価は次の通りである。まず、銀ペー
ストの試験片は、耐熱フィルム上に銀ペーストをスクリ
ーン印刷後、充分に風乾した後、60℃×30分間更に
150℃×30分間熱風乾燥機で硬化させ、5mm×5mm
の大きさに切断して試験片を得た。また、紙フェノール
基板及びガラスエポキシ基板は、それぞれ住友ベークラ
イト(株)製のPLC−2147R(以下、PLCとい
う)とELC−4970(以下、CEM3という)を5
mm×5mmの大きさに切断して試験片とした。評価装置は
セイコー電子工業(株)製を使用し、評価条件は加重
5.0g、昇温速度:5℃/分、測定温度範囲:30℃
〜260℃で行い、その中から、実用上問題になると考
えられる温度、即ち、40℃〜160℃の範囲について
の線膨張係数を求めた。ただし、表1及び表2の比較例
2、3では、上段は40〜80℃の値、下段は90〜1
60℃の値である。
【0016】(2) 比抵抗の評価は、ガラスエポキシ基板
(CEM3)に銀ペーストをスクリーン印刷し、充分に
風乾後、60℃×30分間更に150℃×30分間熱風
乾燥機で硬化させ、硬化した銀ペーストの抵抗値、幅及
び膜厚を測定して比抵抗の初期値を求めた。 (3) 温度サイクル試験の評価は、図4のような基板構成
でランド部が100個連結するようにスルーホール部分
に銀ペーストをスクリーン印刷で埋め込み後、充分風乾
した後、60℃×30分間更に150℃×30分間熱風
乾燥機で硬化して試験片を得た。この試験片を下記の条
件で温度サイクル試験をし、導電率が初期値の±100
%以上になるまでの回数を求めた。
【0017】
【数2】
【0018】
【発明の効果】本発明による銀ペースト組成物は良好な
導電性を有し、かつ長期の温度サイクル試験でも導電性
の変化率が小さく、高い信頼性が維持できるので、銀ス
ルーホール基板用として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】紙フェノール基板のTMA測定図。
【図2】ガラスエポキシ基板のTMA測定図。
【図3】基板のスルーホール部の概略断面図。
【図4】温度サイクル試験用基板の部分断面図。
【符号の説明】
1 基板 2 銅箔 3 銀ペースト 4 バレルクラック 11 基板 12 銅箔 13 ランド部 14 銀ペースト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 40℃〜160℃における線膨張係数が
    紙基材フェノール樹脂基板或いはガラス基材エポキシ樹
    脂基板の線膨張係数に対して±25%以内であることを
    特徴とする導電性銀ペースト組成物。
  2. 【請求項2】 線膨張係数は基板の厚み方向であること
    を特徴とする請求項1記載の導電性銀ペースト組成物。
JP28202692A 1992-10-20 1992-10-20 導電性銀ペースト組成物 Pending JPH06139817A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN1111574C (zh) * 1998-05-08 2003-06-18 松下电器产业株式会社 小孔填充用的导电胶组合物及用它制作的双面及多层印刷电路板和它们的制备方法
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