JPH07103331B2 - 樹脂系導電ペースト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多層配線板の内層に組み込まれる樹脂系の抵
抗体、コンデンサー、及びそれらの電極、配線などの樹
脂系導電体を形成するための樹脂系導電ペーストに関す
る。

（従来の技術） 従来、樹脂系導電体が形成されているプリント配線板
は、そのプリント配線板が設置される装置内部におい
て、そのプリント配線板上の樹脂系導電体の上部には、
充分な空間が存在する装置構造で設計することができ、
樹脂系導電体に外部応力、とくに樹脂系導電体の膜厚方
向に外部応力が負荷されるような装置構造にはなってい
なかった。そのため、樹脂系導電体に負荷される外部応
力について考える必要がなかった。

しかしながら、最近になって、プリント配線板が設置さ
れる装置に対する軽薄短小化の要望が増加し、それに伴
いプリント配線板も高密度配線化、高密度実装化が必要
となってきた。また、装置構造もプリント配線板やその
他の部品が高密度に設置されることが必要となってきて
いる。

そのため、多層配線板においては、その高密度配線化、
高密度実装化のため、樹脂系導電体を内層に形成するこ
とが要望されているが、その製造工程上、内層と外層と
の間に絶縁層を形成するために、プレスによる加熱、加
圧を必要とする。そのため、内層に形成された樹脂系導
電体には、膜厚方向に通常30〜50kg/cm²の圧力が加わ
る。

以上のような事が原因で樹脂系導電体の膜厚方向に外部
応力が負荷されると、樹脂系導電体中のバインダー樹脂
が外部応力により圧縮され、導電性に変化が生じる。特
に、この種の樹脂系導電体によって樹脂系印刷抵抗体を
形成する場合、この樹脂系印刷抵抗体中のバインダー樹
脂が圧縮されると、この樹脂系印刷抵抗体の導電性が増
加し抵抗値の急激な減少が生じて、設計抵抗値とに大き
な差異を生じる。このため、外部応力が負荷される可能
性がある場所には、樹脂系導電体による印刷抵抗体は使
いにくい。

また、さらに問題となるのは、内層に形成された樹脂系
導電体の物理的特性の変化である。前述したように、内
層の樹脂系導電体は、プレス時に加圧だけでなく加熱さ
れるため、バインダー樹脂の弾性率が減少してさらにバ
インダー樹脂の圧縮が加速される。そしてプレス終了
後、冷却、圧力除去されても、樹脂系導電体は、絶縁層
に囲まれているため、プレス前の状態には完全には戻れ
ず、ある程度圧縮されたままになっている。この事は、
内部応力が生じていることを意味する。そのために、内
層の樹脂系導電体の導電性は、経時変化するので、高精
度の導電体を得ることができない。また、プレス後に内
層に形成された樹脂系導電体に対して、トリミング作業
を行うことは、今のところ不可能であり、プレス前に行
わなければならない。よって、プレス前後における内層
中の樹脂系導電体の導電性変化を極力少なくする必要が
ある。

また、樹脂系導電ペースト中の絶縁性フィラーの粒径に
ついても、例えば特開昭61−163601号公報において、
「カーボン微粒子と高分子樹脂とを含んでなる導電性ペ
ーストに於て、高耐熱性絶縁フィラーの添加と、溶剤に
よる粘度調整とを行ったことを特徴とする高抵抗用カー
ボンペースト」が提案されてはいるが、このように、従
来、絶縁性フィラーの粒径について規定する考え方はな
かった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、以上のような従来の樹脂系導電体の問題点を
解決すべくなされたもので、その目的とするところは、
樹脂系導電体の膜厚方向に外部応力が加わった時、極め
て安定な導電性を有する樹脂系導電体を形成する樹脂系
導電ペーストを提供することにある。

（問題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明者が鋭意研究を重
ねた結果、次に示す樹脂系導電ペーストによって樹脂系
導電体を形成することが、従来に比べ格段に優れた樹脂
系導電体を得ることができることを見出した。

すなわち、本発明が上記問題点を解決すべく採った手段
は、 「樹脂、導電性フィラー、絶縁性フィラー及び溶剤を含
み、多層配線板の内層に組み込まれた導電体となる樹脂
系導電ペーストであって、 前記絶縁性フィラーの粒径を、前記樹脂組成物により形
成された導電体の膜厚の50〜150％の範囲としたことを
特徴とする樹脂系導電ペースト」 であり、この樹脂系導電ペーストを用いることにより、
優れた樹脂系導電体を得ることが可能となったのであ
る。

以下に、上記の本発明を詳細に説明する。

本発明に用いられる樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド、ビスマレイミド・ト
リアジン樹脂、キシレン樹脂などの熱硬化性樹脂、及び
その硬化剤、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキシ
ド、ポリフェニレンサルファイドなどの耐熱性の高い熱
可塑性樹脂などが挙げられる。

導電性フィラーとしては、カーボン粒子、金、銀、ニッ
ケル、半田、鉛、銅、銀・パラジウム合金等の金属微粒
子などが挙げられる。

絶縁性フィラーとしては、シリカ、アルミナ、水酸化ア
ルミニウム、タルクなどの無機質絶縁性フィラー、ある
いは、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ベン
ゾグアナミン樹脂などの耐熱性の高い有機質絶縁性フィ
ラーである。そして、この有機質絶縁性フィラーの粒径
は、樹脂組成物により形成された導電体の膜厚の50〜15
0％の範囲内の粒径を有する絶縁性フィラーを含んでい
なくてはならない。

有機溶剤としては、α−テルピネオール、ブチルカルビ
トール等の沸点の高い溶剤が用いられる。沸点が低い
と、ペーストの粘度変化が著しく、好ましくない。

また、本発明のペーストには、樹脂、導電性フィラー、
絶縁性フィラー、溶剤の他に、必要に応じて硬化促進
剤、難燃剤、カップリング剤、チクソトロピー付与剤、
レベリング剤、密着性付与剤、消泡剤などを配合するこ
とができる。

以上の組成物は、擂潰機、三本ロール、ボールミル、超
音波分散機等の一般に良く知られている混練機によって
ペーストとして作成することができる。

（発明の作用） 本発明が以上のような手段を採ることによって以下のよ
うな作用がある。

従来、一般に、樹脂系導電ペースト中に添加される導電
性あるいは絶縁性フィラーにおいては、形成される導電
体の膜厚が通常５〜50μｍであるため、５μｍ以下の粒
径のフィラーが使用されている。そのために、形成され
た導電体の機械的強度を支配する材料は、バインダー樹
脂である。しかしながら、樹脂硬化物自体の弾性率は無
機材料と比べ低く、樹脂系導電体に弾性変形が生じる
と、その導電性は変化し、不安定になる。また、樹脂硬
化物は塑性変形も生じやすく、一旦塑性変形が生じる
と、外部応力が採り除かれても、弾性変形と違って元の
形には戻らない。よって、導電性は当然変化する。

本発明は、樹脂、導電性フィラー、絶縁性フィラー及び
溶剤を含む樹脂組成物であって、前記絶縁性フィラーの
粒径を、この樹脂組成物により形成された導電体の膜厚
の50〜150％の範囲内としたことを特徴とする樹脂系導
電ペーストを用いることにより、前記樹脂系導電ペース
トにより形成された導電体の膜厚方向に対して外部応力
が負荷された時、導電体中に含まれる導電体膜厚の50〜
150％の範囲内にある粒径を有する絶縁性フィラー
（３）が支柱の役目を果たし、その絶縁性フィラー
（３）以外の部分、つまり導電性フィラーを含んだ樹脂
硬化物に対し、外部応力の負荷を少なくする効果（以
下、支柱効果を称す）をもたらす。よって、導電性は極
めて安定である。

樹脂系導電ペーストは、通常、スクリーン印刷によって
基板表面上に塗布され、導電体として形成されるが、そ
の膜厚は一般に５〜50μｍである。この絶縁性フィラー
（３）の粒径が導電体の膜厚の50％未満の場合、導電体
の膜厚方向において、この導電体の膜厚の50％以上を樹
脂が占めるため、支柱効果がほとんどなくなってしま
う。また、絶縁性フィラー（３）の粒径が、膜厚の150
％以上の場合、支柱効果は逆に向上するが、導電体中に
そのフィラーが幾つあるかによって導電性がばらつき所
望の導電性が得られない。

また、通常フィラー印刷に用いられる版のメッシュのオ
ープニングは、50〜100μｍであり、５〜50μｍの膜厚
に対し、150％を越える粒径を有するフィラーを含むペ
ーストを、スクリーン印刷した場合、そのフィラーが版
の網目を通過しない場合が生じる。従って、支柱効果を
果たす絶縁性フィラー（３）の粒径は、導電体の膜厚の
50〜150％の範囲内でなければならない。望ましくは膜
厚の90〜110％の範囲内の粒径が、前述の点でより好ま
しい。

この絶縁性フィラー（３）の添加量は、多いほど支柱効
果が増加する。しかしながら、多すぎると導電性は急激
に減少するため、例えば実施例に示すようなペースト組
成に対しては、ペースト内の全固形分に対して10重量％
以下が好ましく、また、少なすぎても支柱効果が弱いた
め１重量％以上が好ましい。

次に、前記絶縁性フィラー（３）の材質は、弾性率の高
いものが好ましい。外部応力に対して十分な抗力を持
ち、変形しにくい材質がより効果がある。よって、弾性
率の高い無機質絶縁性フィラーが好ましいが、有機質フ
ィラーも、バインダー樹脂硬化物より弾性率が高ければ
支柱の効果がある。この時、有機質フィラーは、耐熱性
の高いものが望ましい。この有機質フィラーの耐熱性が
低いと、つまりガラス転移点が低いと外部応力が負荷さ
れ、かつガラス転移点より高い温度で加熱された場合
に、有機質フィラーは軟化し、支柱の効果が減少する。
この場合は、多層プリント配線板の内層に形成された導
電体に加えられるプレスの圧力と熱によるものが主に考
えられ、有機質フィラーのガラス転移点は、プレス温度
以上でなければならない。通常、基材の材質がエポキシ
樹脂系、フェノール樹脂系であれば、ガラス転移点は17
0℃以上、BT樹脂、ポリイミドであれば200℃以上必要で
ある。

支柱の役目を果たすフィラーには、絶縁性フィラー
（３）以外に導電体フィラーも考えられるが、粒径がミ
クロンオーダーの大きな導電体フィラーを含む導電体
は、導電性が極めて不安定になるという問題がある。ま
た、外部応力が負荷された時、支柱である導電性フィラ
ーに外部応力が負荷されるとその部分の導電性が変化し
てしまう。よって、支柱となるべきフィラーは、絶縁性
フィラー（３）でなくてはならない。

（実施例） 次に、本発明を、実施例により具体的に説明する。

まず、本発明の樹脂系導電ペーストの混合例を説明する
が、本発明は以下の配合例に限定されるものではない。
以下の配合例に於て「％」とあるのは全て固形分のみに
ついての重量％を意味する。

・実施例１ 市販されているカーボンレジン印刷抵抗ペーストである
TU−1K−５（アサヒ化学研究所（株）製）に、絶縁性フ
ィラー（３）として平均粒径20±３μｍのシリカ微粉体
（ハリミックSW−CO5:（株）マイクロン製）を５％添加
し、三本ロールにて混練し、有機溶剤としてブチカルビ
トールにて粘度調整されたカーボンレジン印刷抵抗ペー
スト。

・実施例２ 実施例１において、絶縁性フィラー（３）として平均粒
径は17±２μｍのアルミナ微粉体（アルナビーズCB−A2
0:昭和電工（株）製）を５％添加する以外は、実施例１
と同様とする。

・実施例３ 実施例１に於て、絶縁性フィラー（３）として平均粒径
10±20μｍのベンゾグアナミン樹脂球状微粉体（エポス
ターL:日本触媒工業（株）製）を５％添加する以外は、
実施例１と同様とする。

・実施例４ 市販されている樹脂系銀ペースト、LS−500（アサヒ化
学研究所（株）製）に、絶縁性フィラー（３）として平
均粒径20±３μｍのシリカ微粉体（ハリミックSW−CO5:
（株）マイクロン製）を５％添加し、三本ロールにて混
練し、有機溶剤としてブチルカルビトールにて粘度調整
された樹脂系銀ペースト。

・比較例１ 市販されているカーボンレジン印刷抵抗ペースト（TU−
1K−5:アサヒ化学研究所（株）製） ・比較例２ 実施例１において、絶縁性フィラー（３）として粒径５
μｍ以内のシリカ微粉体（CRS−1101−20:龍森（株）
製）を５％添加する以外は実施例１と同様とする。

・比較例３ 市販されている樹脂系銀ペースト、LS−500（アサヒ化
学研究所（株）製）。

上記実施例および比較例の印刷抵抗ペースト、あるいは
銀ペーストをスクリーン印刷機にて、Ni−Auメッキした
電極（２）が形成された基板表面上に膜厚20μｍにて塗
布し、170℃、60分間硬化した。そして形成された導電
体（４）上に、オーバーコート（５）として市販のソル
ダーレジストインク（CCR−506G:アサヒ化学研究所
（株）製）をスクリーン印刷機にて塗布し、140℃、15
分間硬化させ、印刷導電体付プリント配線板とした。

これらの印刷導電体の膜厚方向への機械的圧力に対する
導電性の安定性評価を以下の方法で行い、その結果を第
３図及び第４図に示す。

第１図には、前述の方法で形成された印刷導電体付プリ
ント配線板を示してあり、第２図に示すように、クッシ
ョン紙（６）を導電体側に置いてステンレス板（７）に
てはさみプレス機（８）にてプレス圧０〜50kg/cm²の加
圧をした時の抵抗値変化を測定した。

以上の第３図及び第４図を見ても明らかなように、各実
施例の抵抗値変化率は、比較例の抵抗変化率と比べほぼ
半分の値を示している。このことにより、本発明の樹脂
系導電ペーストは、形成された導電体の膜厚方向におけ
る外部応力に対する導電性の安定性が、格段に優れてい
ることが明らかになった。

（発明の効果） 上述のように、本発明の樹脂系導電ペーストは、従来の
ものと比べ、形成された導電体の膜厚方向における外部
応力に対して、導電性が極めて安定なものとなり、樹脂
系導電体として極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は基板上の銅パターン方面にNi−Auメッキされた
電極上に、樹脂系導電ペーストがスクリーン印刷法によ
り塗布され、硬化後、その上にオーバーコート材がスク
リーン印刷され硬化された印刷導電体の部分拡大断面図
である。 第２図は印刷導電体の外部応力に対する導電安定性の評
価のため、印刷導電体をプレス機にて加圧した時の組み
合わせの部分断面図である。 第３図及び第４図のそれぞれは、印刷導電体の外部応力
に対する導電安定性（抵抗値変化率）を示すグラフであ
る。 符号の説明 １……基材、２……電極、３……絶縁性フィラー、４…
…樹脂系導電体、５……オーバーコート材、６……クッ
ション紙、７……ステンレス板、８……プレス機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂、導電性フィラー、絶縁性フィラー及
   び溶剤を含み、多層配線板の内層に組み込まれた導電体
   となる樹脂系導電ペーストであって、 前記絶縁性フィラーの粒径を、前記導電体の膜厚の50〜
   150％の範囲としたことを特徴とする樹脂系導電ペース
   ト。