JPH06262375A - 銅または銅合金の低温拡散接合方法およびそれを用いた導電ペーストおよび多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温度で銅またはその合金同士を接合するこ
とができ、さらに、この原理を応用して簡便な工法を使
用しつつ、電気特性に優れた多層配線基板の製造方法を
提供する。 【構成】 少なくとも一方が銅または銅合金表面に貴金
属薄膜層、酸化膜除去剤層または銅またはそれらの合金
からなる導電性粉末と活性剤とを主たる構成要素とする
導電ペースト層を設けた金属同士を１７０度以上の温度
で加熱加圧することにより金属同士を接合する。さらに
この接続原理を応用して、絶縁性接着層１の所定の部分
に開けた孔２に貴金属、銅またはそれらの合金からなる
導電性粉末と活性剤とを主たる構成要素とする導電ペー
スト３を刷り込んだ後、銅箔５、５’で絶縁性接着層１
を挟み、１７０℃以上の温度で加熱プレスして多層配線
基板を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属加工分野やエレクト
ロニクス産業で広く使用されている銅または銅合金の接
合方法と、その原理を応用した導電ペースト及び同じ原
理により製造される多層配線基板の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より銅およびその合金は産業分野で
広く使用されてきた。これら金属の加工に際して２つ以
上の部材を接合するために古くから多くの技術が実施さ
れてきたが、一般的な接合方法としては半田付けに代表
される蝋付けが広く行われている。マイクロエレクトロ
ニクス分野においては特殊な例としては超音波接続も行
われているが、一般的に信頼性のある電気的接続をおこ
なおうとすれば半田付けまたは蝋付けによる接続がが唯
一のものであった。

【０００３】一方、各種電気回路においては多層配線基
板が使用されている。多層配線板は配線層間を接続する
ビアホールの製造方法により２種類に分類される。その
一つはビアホール内の導電膜ををめっきで形成する方法
であり、他の一つはビアホールを導電性ペーストで形成
するものである。

【０００４】導電ペーストを使用する方法はさらに２種
類に分類され、その一つは通常銀スルーホール配線板と
して知られる貴金属粉体とバインダ樹脂とからなる導電
ペーストを用するものである。もう一つは金属粉末と半
田粉末とを導電要素として使用する導電ペーストを使用
するものであり、この場合は加熱することにより半田が
溶融して金属粉末を結合し、導電経路を形成するもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半田に
よる接続は鉛、錫などの異種金属を使用するため、使用
環境によっては腐食を発生し、かつ、金属間化合物の形
成を伴うため、接続部分が脆弱であって繰り返しストレ
ス等によりクラックを発生し易い問題点がある。超音波
による接続は上記問題は含まないものの、きわめて小さ
な接続面積しか得られず、一般への応用は困難である。
本発明の目的は信頼性に優れた新規な銅または銅合金の
接続方法を提供することである。

【０００６】一方、多層配線基板の製造において、めっ
き法によるビアホールは導電層が金属銅であるため、導
電性、信頼性に優れる一方で製造に多くの工数を要し、
さらにメッキ廃液や基板洗浄液のための公害処理施設を
必要とし、製造コストが高いものとなる。一方、導電ペ
ーストによるビアホール（銀スルーホール）は製造工程
は簡単でコストは安く済むものの、スルーホールの導通
抵抗が高く、特に低電流域において導通抵抗が増加する
非オーミック性を示し、使用範囲が限られていた。さら
に、金属粉末と半田粉末を使用する方法は金属伝導によ
るオーミック接続は期待できるものの、その接続はもろ
いものでヒートショック試験などで破壊され易いもので
あり、事実上使用されていない。

【０００７】それ故に本発明の他の目的は上記、銅また
は銅合金の新規な接続原理を応用した新規な概念の多層
配線基板とそれに使用される導電ペーストとを提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は 少なくとも一方が銅または銅
合金である金属の接合に際して、銅または銅合金である
金属の接合面に貴金属薄膜層、酸化膜除去剤塗布層また
は銅またはその合金粉末と酸化膜除去剤とを主成分とす
る導電ペースト層のいずれかを形成して後、接合面を重
ね合わせ、１７０℃以上に加熱、加圧して接合すること
を特徴とする。

【０００９】さらに本発明にかかる多層配線基板の製造
方法は絶縁性接着層の所定の部分に開けた孔に貴金属、
銅またはそれらの合金からなる導電粉末と酸化層除去剤
とを主たる構成要素とする導電ペーストを刷り込んだ
後、１７０℃以上の温度で加熱プレスして製造すること
を特徴とする。

【００１０】本発明のもう一つの特徴は上記酸化層除去
剤がカルボン酸またはカルボキシル基を構造中に含むポ
リマまたはオリゴマであることである。さらに、本発明
の他の一つの特徴は導電ペーストのバインダ樹脂に酸化
層除去剤を使用することである。

【００１１】

【作用】少なくとも一方が銅または銅合金である金属同
士の接合に際して、銅または銅合金である金属の接合面
に貴金属薄膜層、酸化膜除去剤塗布層または銅またはそ
の合金粉末と酸化膜除去剤とを主成分とする導電ペース
ト層のいずれかを形成して後，接合面を重ね合わせ、１
７０℃以上に加熱、加圧することにより、接合面の銅原
子が相対する金属の表面に拡散して接合がなされる。

【００１２】更に上記原理により、絶縁性接着層の所定
の部分すなわちビアホール部分に貴金属、銅またはそれ
らの合金からなる導電粉末と酸化膜除去剤とを主たる構
成要素とする導電ペーストを刷り込んだ後、１７０℃以
上の温度で加熱プレスして製造することにより、絶縁性
接着層を挟んだ上下の銅箔と導電ペースト内の導電粉末
とが金属原子の拡散による金属結合で接合され、製造時
に導電ペーストを使用したにもかかわらず、上下の銅箔
が完全に電気的に接続される。このため、従来の銀スル
ーホール基板と同様に安いコストで製造できるにもかか
わらず、めっき法によるビアホールと同様に低電流域に
おいても接続抵抗が増大することがなく、全ての回路に
使用できる多層配線板が得られる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例につき説明する。

【００１４】本発明に使用される銅または銅合金として
は電解銅、圧延銅、青銅、真鍮、ベリリウム銅、砲金な
ど一般の銅またはその合金が使用できる。これらは板
状、箔状、線状、棒状などいかなる形状でもよい。これ
ら金属は表面の酸化皮膜を除去した後に、貴金属メッキ
される。

【００１５】めっき前処理としての酸化膜の除去は各種
手段が公知である。例えば、酸によるエッチング、機械
的研磨、還元雰囲気中での加熱など、材料の要求特性、
形状により任意に選択可能であるが、次の工程である貴
金属めっき工程との兼ね合いでバランスの取れた工程を
選ぶことが望ましい。すなわち、めっき工程が湿式で行
われる場合は酸化膜除去も湿式エッチングが好ましく、
めっき工程が真空蒸着、ＣＶＤ、スパッタ等のドライプ
ロセスで行われる場合は酸化膜除去もドライ工程で行わ
れることが好ましい。

【００１６】それ故に、銅箔などの連続フィルムは湿式
で連続に行われることが好ましく、単体部品のような小
さな場合は還元雰囲気炉などを使用してもよい。

【００１７】酸化膜除去に引き続き薄層の貴金属めっき
を行う。貴金属めっきの目的は銅または銅合金の表面酸
化を防止し、かつ接合時の銅の拡散を妨げないためであ
る。

【００１８】すなわち、一般に多く実施されているニッ
ケルめっきは表面酸化は防止するものの、同時に銅の拡
散をも妨げるため、表面にニッケルの様な卑金属めっき
を施した銅または銅合金は本発明のような低温で接合す
ることはできない。つまり、本発明の特徴は清浄な銅表
面の貴金属めっきの採用によって初めて可能となるので
ある。このため、貴金属めっき皮膜は薄いもので充分で
ある。例えば、以下の具体的な実施例に見られるごと
く、その厚みは１００Åあれば充分に目的を達する。貴
金属層が厚くても一般的には特に支障はないが、プロセ
スコストが上がるのみであまり意味はない。さらに、電
気回路に使用する場合は銀の使用量が多い場合は信頼性
の低下につながる場合もある。それ故に貴金属メッキ層
は必要最小限の厚みにすることが望ましく、該当製品の
使用条件に合わせて設定すればよい。

【００１９】貴金属めっきの方法としては種々の方法が
知られているが、被めっき物の形状に応じて種々選択可
能である。例えば、連続した銅箔などの場合は電気めっ
きにより行うことが効率的かつ管理が容易である。これ
に対し、単体部品などの場合は無電界めっき法を採用す
る方が形状に依存せずに均一なメッキ膜厚が得られる。
さらに、連続したフィルム状のものであれば真空蒸着
法、ＣＶＤ法、スパッタ法なども採用できる。

【００２０】めっきに使用する貴金属としては、金、
銀、白金、パラジウム、ロジウム等が挙げられるが、経
済性等を考慮すると金または銀の使用が望ましい。ただ
し、銀めっきした後、室内で長期保存すると硫化を受け
るため、銀メッキ後接合までは開放系で長時間の保存は
避けることが望ましい。

【００２１】めっきに代えて酸化膜除去剤を塗布して接
合するに際し、接合しようとする銅または銅合金の酸化
膜が厚い場合はあらかじめ酸化膜を除去することが望ま
しい。前処理としての酸化膜の除去は各種手段が公知で
ある。例えば、酸によるエッチング、機械的研磨、還元
雰囲気中での加熱など、材料の要求特性、形状により任
意に選択可能である。酸化膜が除去されても、銅または
銅合金は空気中で急速に酸化されるためきわめて薄い酸
化膜は存在する。

【００２２】銅または銅合金表面に塗布する酸化膜除去
剤としては、カルボン酸またはカルボキシル基を構造中
に含むポリマまたはオリゴマを使用することが望まし
い。これらの例としてはカプロン酸、エナント酸、カプ
リル酸、２ーエチルヘキサン酸、ステアリン酸等の直鎖
または側鎖型の飽和脂肪酸、オレイン酸、リノール酸、
リノレン酸などの不飽和脂肪酸、アビエチン酸、コハク
酸、マロン酸等のカルボン酸、ポリアクリル酸、アルキ
ッド樹脂、末端カルボキシポリブタジエン等がある。な
お、本明細書中で述べる酸化膜除去剤とは、表面を酸化
された銅ないしは貴金属表面を金属状態に変化させる、
ないしは保つ物質のことである。

【００２３】これら酸化膜除去剤は直接、または溶剤な
どに溶解して表面に塗布することができる。上記以外
で、従来から半田付けフラックス用として使用されてき
た活性剤例えば、塩酸ジメチルアミン等も酸化膜除去剤
として使用できるが、これら無機系の活性剤を使用した
場合は接合後洗浄して除去することが必要である。

【００２４】接合に要する温度は少なくとも１７０℃以
上が必要である。温度がこれより低い場合は銅の拡散が
起こらず、接合することが出来ない。温度の上限は特に
ないが、一般的に銅またはその合金は酸化や高温により
により特性変化を受け易いため、接合可能な範囲で低い
温度で接合することが望ましい。当然のこととして接合
温度が高いほど短時間で接合が可能である。さらに、条
件が許せば超音波の併用も効果がある。

【００２５】本発明に必要とされる圧力は、単に接合部
分の相互の表面同士を近接させるためのものであるか
ら、極端な高圧は不必要であるが、接合圧力を低下させ
るためには接合面の表面粗度を可能な限り小さくするこ
と望ましい。ただし、表面粗度が不良な場合でも、加圧
により弾性の弱い銅または銅合金は塑性変形して接合は
可能となる。さらに、接合に際して接合しようとする銅
または銅合金の間に金、銀などの延性に富む金属を挟む
ことにより低い接合圧力で接合強度を上げることができ
る。

【００２６】本発明は上記板材の接合だけでなく、銅ま
たはその合金粉を導電材料とする樹脂系導電ペーストに
使用することができる。すなわち、導電ペーストのバイ
ンダ樹脂として上記酸化膜除去剤の性質を有する樹脂を
使用するか、またはバインダ樹脂中に酸化膜除去剤を添
加し、ペーストを塗布後、加圧しつつペーストを加熱プ
レスすることにより、ペースト中の銅またはその合金粉
が相互に接合して導電経路を形成することができる。バ
インダ樹脂としては一般に使用されている熱可塑性樹脂
または熱硬化性樹脂が使用できる。ここに得られた導電
経路は金属結合によるものであるため、オーミック性を
示し、非常に微小な電流においても抵抗が増加すること
はない。さらに、上記導電ペーストは電気的用途だけで
なく、銅を接合する際の補助剤として使用することがで
きる。すなわち、接合しようとする銅またはその合金の
表面粗度が不良の場合に、表面の凹部の充填剤としても
使用できるものである。

【００２７】本発明に使用する導電粉末としては金、
銀、銅およびそれらの合金の粉末が使用できる。これら
以外の貴金属でも使用可能ではあるが、導通抵抗が高
く、価格も高価でありあまり使用の意味がない。これら
粉末は通常、球状、燐片状、樹脂状などの形状で市場に
供給されているが、本発明においては球状の導電粉末を
使用すると後述するプレス圧力が少なくてすみ、最も都
合がよい。なお、ここに述べる球状とは完全な真球状で
ある必要はなく、多面体を含む板状でないものを示すも
のである。

【００２８】酸化膜除去剤としては、従来から半田付け
などにおいて使用されてきた活性剤が使用可能である
が、長期信頼性を考慮すると、無機系の活性剤よりは活
性の緩やかな有機系のカルボン酸またはカルボキシル基
を構造中に含むオリゴマまたはポリマが好ましい。これ
らの例としてはプロピオン酸、カプロン酸、エナント
酸、カプリル酸、２-エチルヘキサン酸、ステアリン酸
などの直鎖または側鎖型の飽和脂肪酸、オレイン酸、リ
ノール酸、リノレン酸などの不飽和脂肪酸や、アビエチ
ン酸、コハク酸、マロン酸、アスパラギン酸、アスコル
ビン酸などの各種カルボン酸またはアミノカルボン酸お
よびその誘導体、ポリアクリル酸、アクリル酸共重合
体、アルキッド樹脂、ポリブタジエン誘導体等側鎖また
は末端ににカルボキシル基を有するオリゴマまたはポリ
マ等が挙げられる。

【００２９】低級脂肪酸等沸点が低い活性剤を使用する
場合は実施例１に示すごとく、基板の製造に際してこれ
ら活性剤が作用して導電経路が形成して後、半田付け時
や通常の使用時に導通信頼性に悪影響を与えないため
に、エポキシ樹脂等これら活性剤と反応して安定な化合
物を与える樹脂材料と併用することが望ましい。

【００３０】本発明にかかる多層配線基板の製造につ
き、以下図面により説明する。図１（ａ）において絶縁
性接着層１の所定の部分に開けた孔２に上記導電ペース
ト３をスキージ４などを用いて刷り込み、図１（ｂ）に
示すように２枚の銅箔５、５’で挟んでから図１（ｃ）
に示すように１７０℃以上の温度で加熱プレスする。こ
れにより図２（ｃ）に示す必要部分に導通経路（ビアホ
ール）６を形成した両面銅貼板７が形成できる。両面銅
貼板７は常法により不要な銅箔部分をエッチングするこ
とにより図２（ｂ）に示す両面配線基板８とすることが
できる。ここに得られたビアホール６内の導電粉末は既
に述べたごとく金属結合により接合されているため導通
抵抗が低く、かつ、ビアホール内の導電粉末は両面の銅
箔とも金属結合しているため、めっき法で製造されたビ
アホールと同様に低電流領域においても抵抗が増大する
こともなく、信頼性に優れた両面配線基板が得られる。

【００３１】こうして得られた複数の両面配線基板８、
８’、８”、を図３（ａ）、（ｂ）に示すように上記導
電ペーストを刷込んだ複数の絶縁製接着層９、９’と共
に加熱プレスすることによりそれぞれ４層ないし６層の
多層配線基板が容易に形成できる。加熱プレスに際して
両面配線基板と絶縁性接着層の数を増やすことにより、
より多層の配線基板が形成できることは当然である。

【００３２】上記材料組成からなる導電性ペーストを絶
縁性接着層の所定の部分に設けられた孔に刷り込む技術
はスクリーン印刷を用いる方法、ピンを用いる方法、離
形フィルムを張り合わせ、離形フィルムごと孔を開けて
直接刷り込んで後離形フィルムを剥離する方法など公知
の方法を採用することができる。

【００３３】離型フィルムを使用する方法につき、図４
を用いて説明する。図４（ａ）において、先ず絶縁性接
着層１に離型フィルム１０を貼り合わせ、次いで所定の
場所にビアホ−ル２を離型フィルム１０ごと孔をあけ
る。このビアホ−ル２に導電性ペ−スト３をスキ−ジ４
などを用いて刷り込む。続いて図４（ｂ）に示すように
離型フィルム１０を引きはがすことにより、所定の場所
に導電性ペ−スト３を有し、かつ絶縁性接着層表面には
導電性物質が一切存在しない絶縁性接着層１を得ること
ができる。

【００３４】なお、導電性ペ−スト３の導電材料として
銅粉を使用した場合は絶縁性接着層表面が導電性ペ−ス
ト３で汚染されてもエッチングにより銅粉が除去される
ため、必ずしも離型フィルムを使用する必要はない。

【００３５】導電ペーストを所定の部分に刷り込んだ絶
縁性接着層は必用に応じ溶剤を乾燥して後２枚の銅箔で
挟み加熱プレスして両面板を製造する。４層以上の多層
板の製造は上記加熱プレス操作の繰り返しにより行うこ
とが出来る。

【００３６】加熱プレスに要する温度は１７０℃以上、
好ましくは１８０℃以上である。１７０℃未満の温度で
は上記ペースト中の金属の拡散が生じず、導電ペースト
内の金属同士の接合が生じないため、初期抵抗値は低く
てもオーミックな接続にならず、さらに信頼性試験にお
いて断線ないし抵抗値増加が発生する。

【００３７】プレスに要する圧力はペースト中で導体と
して使用する金属材料により変化する。すなわち、金、
銀などの延性に優れた材料は比較的低圧で接合するのに
対し、銅ないしはその合金のように比較的変形しにくい
導体の場合は高めの圧力で接合することが好ましい。

【００３８】以上本発明について述べてきたが、さら
に、上記導電ペーストは電気的用途だけでなく、一般的
に、貴金属や銅またはその合金をを接合する際の補助剤
として使用することができる。すなわち、接合しようと
する貴金属、銅またはその合金の表面粗度が不良の場合
に、表面の凹部の充填剤としても上記導電ペーストは使
用できるものである以下具体的な実施例により説明す
る。

【００３９】（実施例１）予め脱脂処理した厚さ０．５
ｍｍの銅板の表面を硫酸ー過酸化水素水溶液でソフトエ
ッチングし、水洗の後表面に電気めっき法により銀めっ
きした。めっき液には市販の非シアン系銀めっき液を使
用し、陽極に銀板を用い０．５Ａ／ｄｍ²の電流密度で
５００Åの銀めっきを行った。この結果、銅板表面は銀
白色になった。

【００４０】上記銀めっきした後水洗、乾燥した銅板を
２枚重ね、硬質クロムめっきした鋼板に挟んで加熱プレ
スした。プレス条件は１８０℃、３０分、３００ｋｇ／
ｃｍ ²とした。この結果、２枚の銅板は強固に接合され
た。プレス時に空気に触れていた銅板の銀めっき表面は
酸化を受けて着色していることから、上記プレス温度で
銀めっき面を通して銅の拡散が生じていることが確認さ
れた。接合強度を図るため、引っ張り試験機でせん断剥
離強度の測定を行った結果、接合強度は４００〜５００
ｋｇ／ｃｍ²を示した。

【００４１】比較のため、銅板をソフトエッチング、水
洗、乾燥の後２枚重ねて上記条件で加熱プレスしたが、
接合は生じなかった。さらに比較のため、上記銀めっき
した銅板と、ソフトエッチング、水洗したのみで銀めっ
きを行わなかった銅板とを重ね合わせて上記条件で加熱
プレスを行ったがやはり接合はできなかった。

【００４２】以上の結果から、薄層の銀めっきをした銅
板同士をを重ねて加熱プレスする、本発明の手法で初め
て銅板同士の接合がなされることが確認された。

【００４３】（実施例２）１８μの銅箔の平滑面に実施
例１と同様にして銀めっきをおこなった。めっき厚みは
１００Åとした。この銅箔を実施例１の銀めっき銅板に
重ね、実施例１の条件で加熱プレスした。ただし圧力は
７５０ｋｇ／ｃｍ²とした。さらに、銅箔の上から１ｍ
ｍの銅板を重ねて箔に均一に圧力がかかるようにした。
この場合も銅箔は銀めっきした銅板には接合したが、均
圧用に設置した銅板と接合することはなかった。

【００４４】プレスの結果、銅箔は強固に銅板に接合
し、Ｔ剥離の引剥しテストを行ったが、銅箔が切れて接
合強度の正確な測定はできなかった。

【００４５】（実施例３）表面汚染の影響を見るため
に、実施例１で得られた銀めっき銅板の表面に硬化剤を
含有しないエポキシ樹脂（エポキシ当量１８０のエピク
ロルヒドリンービスフェノールΑタイプ）を塗布し実施
例１の条件で加熱プレスした。この結果、実施例１と同
様の強固な接合が得られた。この結果からたとえ表面に
樹脂成分などが付着していても、接合の邪魔にはならな
いことが確認された。

【００４６】（実施例４）厚さ０．５ｍｍの銀板と実施
例１で製造した薄層銀めっき銅板とを重ね、実施例１の
条件でプレスした。この場合も実施例１と同様に強固な
接合が得られた。この際、銅に接した銀板表面の銅板の
端部から約０．５ｍｍ付近の銀板表面にまで銅の拡散が
観察され、銀内部に銅原子が拡散して接合に寄与してい
ることがわかった。更に、銀銅の界面を波長分散型ｘ線
マイクロアナライザー（ＸＭＡ)で調べたところ、図５
に示す様に銀、銅それぞれに相手の金属中に数μｍにわ
たって拡散していることが確認された。

【００４７】（実施例５）実施例１において加熱プレス
温度を１７０℃、時間を１時間とした場合は銅板同士の
接合は行われたが、取り出し後、僅かな衝撃で接合が外
れる弱いものであった。

【００４８】（実施例６）実施例１において銀のめっき
厚みを１００Åにした場合は実施例１と同様の強固な接
合が得られた。この結果から銀の厚みはきわめて薄くて
も良いことがわかった。

【００４９】（実施例７）厚さ０．２ｍｍのりん青銅板
に実施例１と同様に５００Å銀メッキした。本めっきり
ん青銅板を重ね、１８０℃、３０分、２０００ｋｇ／ｃ
ｍ²の条件でプレスしたところ、上記りん青銅板は接合
した。しかし、接合力は弱く、接合部分を曲げると剥が
れた。そこで接合温度を２２０℃にしたところ、強固な
接合が得られ、りん青銅の弾性も損なわれることはなか
った。

【００５０】（実施例８）プリント配線板の銅箔に金め
っきを行った。めっき厚みは２００Åとした。一方、配
線板に接続するＱＦＰパッケージのＩＣのリード線の半
田めっき層をエッチングで除去して後、リード線に銅メ
ッキし、さらに銀めっきを行った。めっき厚みはそれぞ
れ５μ、５００Åとした。上記ＩＣのリード線を所定の
配線板上に配置して後、治具でリード線をおさえつつ、
２２０℃で１分間加熱したところ、リード線は強固に配
線板に接続された。

【００５１】本接続による回路と、従来の半田による接
続の回路とを冷熱サイクル試験にかけたところ、本実施
例による回路は半田接合による回路に比較し、倍以上の
寿命を示した。又、当然のこととして、半田による回路
は２００℃の加熱で破壊したのに対し、本実施例による
回路は２００℃の加熱でなんら異常を示さなかった。

【００５２】（実施例９）厚さ２ｍｍの圧延銅板の表面
を#１２００サンドペーパで研磨し、水洗、乾燥した
後、アビエチン酸５％アセトン溶液を塗布し、乾燥して
処理銅板を作製した。上記処理銅板２枚を重ね、１８０
℃、３８０ｋｇ／ｃｍ²で３０分加熱プレスして銅板を
接合した。ここに得られた接合銅板から引張り試験片を
切り出し、せん断引張り試験を行った。この結果、せん
断引張り強さは２４０ないし２６０ｋｇ／ｃｍ²を示
し、強固に接合されていることが判った。

【００５３】比較のため、上記圧延銅板を＃１２００サ
ンドペーパで研磨し、水洗、乾燥の後２枚重ねて上記条
件で加熱プレスしたが、接合は生じなかった。

【００５４】以上の結果から、銅板表面にアビエチン酸
５％アセトン溶液を塗布し、加熱プレスする、本発明の
手法で初めて銅板同士の接合がなされることが確認され
た。

【００５５】（実施例１０）実施例１の処理銅板を厚さ
２ｍｍの銀板に重ね、実施例９と同一条件で加熱プレス
を行った。この結果、両方の板は強固に接合し、引張り
試験の結果、せん断引張り強さは５４０ないし６６０ｋ
ｇ／ｃｍ²を示した。

【００５６】接合した界面付近を波長分散型ｘ線マイク
ロアナライザー（ＸＭＡ)で調べたところ、図６に示す
ように銀、銅それぞれに相手の金属中に数μｍにわたっ
て拡散していることが確認された。また，加熱プレス条
件を２４０℃、３０分とした場合の界面のＸＭＡ分析結
果を図７に示す。

【００５７】（実施例１１）直径１０ｍｍの銅丸棒の先
端部分を直径５ｍｍに削り、先端の平面部分を平滑に仕
上げて後、アビエチン酸溶液を塗布、乾燥した。つい
で、上記丸棒を突き合わせ、直径５ｍｍの平面部分の間
に厚さ０．５ｍｍの銀板を挟んで加熱プレスした。プレ
ス条件は６８０ｋｇ／ｃｍ²、１９５℃３０分とした。
ここに得られた丸棒の引っ張り試験を行ったところ、８
３０ｋｇ／ｃｍ²の破断強度を示し、非常に強固に接合
されていることが判った。

【００５８】（実施例１２）銅板表面にアビエチン酸溶
液を塗布して後、直径１ｍｍの金線を重ね、１９５℃の
熱板上で１５分加圧した。この結果、金線は銅板上に接
合した。金線の一部を引き剥してから銅板に直角に引き
剥し試験をしたところ、４．０ｋｇ／ｍｍの引き剥し強
度を示し、強固に接合していることが判った。

【００５９】（実施例１３）実施例１において活性剤と
してアビエチン酸に代えて、Ｎ−ラウロイルアスパラギ
ン酸β−ラウリルエステルを使用した。この場合は銅板
を加熱してから活性剤をふりかけて表面で溶融させたと
ころ、実施例１と同様に強固な接合が得られた。

【００６０】（実施例１４）アクリル酸モノマに過酸化
ベンゾイルを０．５％添加し６０℃で加熱撹拌して重合
体を製造した。本ポリマを水に溶解して５％溶液とした
ものを実施例１のアビエチン酸溶液に代えて活性剤とし
て使用した。この場合も、実施例１と同様に強固な接合
が得られた。

【００６１】（実施例１５）実施例１において加熱プレ
ス温度を１７０℃、時間を１時間とした場合は銅板同士
の接合は行われたが、取り出し後、僅かな衝撃で接合が
外れる弱いものであった。

【００６２】（実施例１６）直径４〜５μｍの球状銅粉
末（田中貴金属（株）商品名クリスタル銅）７５ｇ、ロ
ジン２５ｇをセロソルブアセテート３５ｇに分散、溶解
して導電ペーストを製造した。本ペーストをガラスーエ
ポキシプリプレグの所定の部分にあけた直径０．５ｍｍ
のスルーホールに刷り込み、両面から３５μｍの銅箔
で挟んで加熱プレスして厚さ０．５ｍｍの両面配線基板
を製造した。プレス条件は１５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で
１８０℃３０分とした。

【００６３】配線基板はプレス後所定のパターンにエッ
チングしてスルーホール部分の直流抵抗を測定した。こ
の結果、１スルーホール当りの抵抗値は１ｍΩ以下であ
り、この値は高電流から１０μＡの電流範囲において維
持された。

【００６４】これに対し、比較に用いた通常のスルーホ
ール配線基板のスルーホール抵抗値は１０ｍΩであり、
電流値が１０ｍＡ 以下になると抵抗が増加した。

【００６５】この結果から本発明にかかる銅の接合方法
が非常に有効な導電経路形成方法であることが判る。

【００６６】（実施例１７）直径２〜１５μｍの噴霧銅
粉末７５ｇ、ジメチロールプロピオン酸７．５ｇ、をエ
ピクロルヒドリンービスフェノールＡタイプのエポキシ
樹脂（エポキシ等量１８０）１５ｇに分散して導電ペー
ストを製造した。本ペーストをガラスーエポキシプリプ
レグの所定の部分にあけた直径０．５ｍｍのスルーホー
ルに刷り込み、両面から３５μｍの銅箔で挟んで加熱プ
レスして厚さ０．５ｍｍの両面配線基板を製造した。プ
レス条件は１５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で１８０℃３０分
とした。

【００６７】製造された配線基板はプレス後所定のパタ
ーンにエッチングしてスルーホール部分の直流抵抗を測
定した。この結果、１スルーホール当りの抵抗値は０．
１ｍΩ以下であり、この値は高電流から１０μＡ の電
流範囲において維持された。

【００６８】さらにこの基板の２６０℃と２５℃とのヒ
ートサイクル試験を行ったところ、１００回の試験で抵
抗値に異常はみられなかった。

【００６９】これに対し、比較に用いた通常のスルーホ
ール配線基板のスルーホール抵抗値は１０ｍΩであり、
電流値が１０ｍＡ以下になると抵抗値の増加が観察され
た。さらに通常のスルーホール配線基板はヒートサイク
ル試験１００回で２０％以上の抵抗値の変化がみられ
た。

【００７０】この結果から本発明にかかる両面配線基板
は上下の銅箔が電気的に完全に接続されていることが確
認された。

【００７１】（実施例１８）実施例１で得られた両面配
線板２枚で所定の部分に直径０．５ｍｍの孔を開け、実
施例１で製造した導電ペーストを充填したエポキシプリ
プレグを挟み、加熱プレスして４層配線板を製造した。
ここに得られた４層配線板の電気接続も実施例１と同様
に安定した抵抗の低いものであり、本実施例のように簡
単な加熱プレス操作のみで電気的接続性に優れた多層配
線板が製造できることが実証された。

【００７２】（実施例１９）直径２〜１５μｍの噴霧銅
粉末７５ｇ、ロジン２５ｇをセロソルブアセテート２５
ｇに分散、溶解して導電ペーストを製造した。本ペース
トをガラスーエポキシプリプレグの所定の部分にあけた
直径０．５ｍｍのスルーホールに刷り込み、溶剤を乾燥
の後、両面から３５μｍの銅箔で挟んで加熱プレスして
厚さ０．５ｍｍの両面配線基板を製造した。プレス条件
は１５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で１８０℃３０分とした。

【００７３】配線基板はプレス後所定のパターンにエッ
チングしてスルーホール部分の直流抵抗を測定した。こ
の結果、１スルーホール当りの抵抗値は０．１ｍΩ以下
であり、この値は高電流から１０μＡの電流範囲におい
て維持された。

【００７４】（実施例２０）実施例１において噴霧銅粉
末に代えて直径１μｍの球状銀粉を使用した導電ペース
トを使用して両面基板を製造した。本実施例においては
プレス圧力を５０Kg／ｃｍ²とし、温度は１９０℃とし
た。この場合も信頼性、導電性に優れた両面基板が得ら
れた。本両面基板のスルーホール部分を観察したとこ
ろ、銀粉は一体化して銀柱となっており、さらに銅箔と
銀柱との界面で銀と銅とが相互に拡散しあって一体化し
ていることがわかった。

【００７５】（実施例２１）実施例１においてジメチロ
ールプロピオン酸とエピクロルヒドリンービスフェノー
ルＡタイプのエポキシ樹脂に代えてスチレンーマレイン
酸（１：１）共重合樹脂を使用した。この場合は導電ペ
ーストの溶剤としてメチルエチルケトンを使用した。本
実施例においても電気的接続性の良好な両面配線基板が
得られた。

【００７６】（実施例２２）実施例１において、ジメチ
ロールプロピオン酸に代えて、Ｎーステアロイルアスパ
ラギン酸モノステアリルエステルを使用した場合も電気
的接続性の良好な両面基板が得られた。

【００７７】（実施例２３）実施例１においてプレス温
度を１７０℃とし、プレス時間を１時間として両面板を
製造した。この両面板の導通抵抗は実施例１の場合と同
様であったが、ヒートサイクルテスト２０回で断線が生
じた。この結果からプレス温度の下限は１７０℃である
ことがわかった。

【００７８】

【発明の効果】以上実施例に記載したごとく、本発明に
かかる銅または銅合金の接合方法は従来の常識を越える
低温での接合を可能にするものであり、また、本発明の
多層配線基板の製造方法は従来の銀スルーホール配線基
板と同様の簡単な製造方法によるにもかかかわらず、め
っき法と同様な非常に優れた導電性を示す配線基板を製
造できるものであり、産業上の効果は大なるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる両面配線基板の製造方
法を示す概念図

【図２】本発明の実施例にかかる製造方法により製造さ
れた両面配線基板の斜視図

【図３】本発明の実施例にかかる多層配線基板の製造プ
ロセスを示す概念図

【図４】絶縁性接着層の孔に導電ペーストを刷込む方法
の一つを示す概念図

【図５】本発明の実施例にかかる銅原子の銀板中への拡
散を示す図

【図６】同実施例にかかる銅原子の銀板中への拡散を示
す図

【図７】同実施例にかかる銅原子の銀板中への拡散を示
す図

【符号の説明】

１ 絶縁性接着層 ２ 孔 ３ 導電ペースト ４ スキージ ５、５’ 銅箔 ６ 導通経路 ７ 両面銅貼板 ８ 両面配線基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 3/40 Ｋ 7511−4Ｅ 3/46 Ｓ 6921−4Ｅ Ｎ 6921−4Ｅ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一方が銅または銅合金である金
   属の接合面を接合界面における銅原子の拡散により接合
   させるに当たり、銅または銅合金である金属の接合面に
   貴金属薄膜層、酸化膜除去剤塗布層または銅またはその
   合金粉末と酸化膜除去剤とを主成分とする導電ペースト
   層のいずれかを形成して後、接合面を重ね合わせ、１７
   ０℃以上に加熱、加圧して接合することを特徴とする銅
   または銅合金の低温拡散接合方法。
2. 【請求項２】一方の接合面が酸化膜除去剤塗布層を形成
   した銅またはその合金からなり、他方の接合面が貴金属
   またはその合金薄膜層をを有する金属からなる請求項１
   記載の銅または銅合金の低温拡散接合方法。
3. 【請求項３】酸化膜除去剤がカルボン酸またはカルボキ
   シル基を構造中に含むポリマまたはオリゴマである請求
   項１記載の銅または銅合金の低温拡散接合方法。
4. 【請求項４】貴金属、銅またはその合金粉末と酸化膜除
   去剤と必要によりバインダ樹脂とを含むことを特徴とす
   る低温拡散接合用導電ペースト。
5. 【請求項５】酸化膜除去剤がカルボン酸またはカルボキ
   シル基を構造中に含むポリマまたはオリゴマであること
   を特徴とする請求項４記載の低温拡散接合用導電ペース
   ト。
6. 【請求項６】貴金属、銅またはその合金粉末の形状が球
   状である請求項４記載の低温拡散接合用導電ペースト。
7. 【請求項７】酸化膜除去剤がバインダ樹脂であることを
   特徴とする請求項４記載の低温拡散接合用導電ペース
   ト。
8. 【請求項８】２枚以上の銅箔で絶縁性接着層を挟み、加
   熱プレスして製造する多層配線基板の製造において、絶
   縁性接着層の所定の部分に開けた孔に貴金属、銅または
   その合金からなる導電性粉末と酸化膜除去剤とを主たる
   構成要素とする導電ペーストを刷り込んだ後、１７０℃
   以上の温度で加熱プレスして製造することを特徴とする
   多層配線基板の製造方法。
9. 【請求項９】貴金属、銅またはその合金粉末の形状が球
   状であることを特徴とする請求項８記載の多層配線基板
   の製造方法。
10. 【請求項１０】酸化膜除去剤がカルボン酸またはカルボ
    キシル基を構造中に含むポリマまたはオリゴマであるこ
    とを特徴とする請求項８記載の多層配線基板の製造方
    法。
11. 【請求項１１】導電ペーストのバインダ樹脂が酸化膜除
    去剤であることを特徴とする請求項８記載の多層配線基
    板の製造方法。
12. 【請求項１２】絶縁性接着層をあらかじめ離型フィルム
    で鋏んで後、孔あけをし、前記離型フィルムの上から導
    電ペーストを刷り込んで後、前記離型フィルムを剥して
    製造することを特徴とする請求項８記載の多層配線基板
    の製造方法。