JPH08181456A - 多層基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電性ペーストを用い、従来の銅張り積層基
板を用いたエッチング法やめっき法に比べ、簡単な印刷
と硬化よりなる工程で、しかも信頼性の高い多層基板を
作製する製造方法及びその多層基板を提供する。 【構成】 銀を含む銅合金粉末を用いた導電性ペースト
を印刷して配線パターンを形成し、その上に絶縁性ペー
ストを印刷して絶縁層を形成し、その上に導電性ペース
トを印刷して配線パターンを形成する工程を１回または
２回以上繰り返して、配線回路層が２層以上ある多層基
板を形成する製造方法およびこのようにして得られた多
層基板である。 【効果】 本発明によれば、製造工程の効率化が図れ、
従来の導電性ペーストを印刷して１層の配線回路を形成
した基板にくらべ、２層以上の多層回路を形成すること
で大幅に配線密度を向上すると共に、耐酸化性や耐エレ
クトロマイグレーション性に優れ、信頼性のある多層基
板が作成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多層基板の製造方法、お
よびそれを用いて得られた多層基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高機能化の動
向にともないプリント配線板の配線密度向上の要求が高
まっている。一方ではコスト低減の要求も高まってお
り、製造工程の効率化や製造設備の簡略化などが試みら
れている。銅張り積層板を用い、エッチングやめっきに
よりプリント配線板を製造する方法に比べ、簡便な設備
と工程で配線回路を形成する方法として、導電性ペース
トをスクリーン印刷し硬化する方法が知られている。導
電性ペーストに用いられる導電性の良好な金属粉として
は、銀粉や銅粉が従来から一般的である。しかし銀粉は
マイグレーション性が大きいために配線間が短絡しやす
いという問題がある。また銅粉は酸化性が大きいため高
温高湿下での導電性の経時的な低下が大きいという問題
がある。これらの問題を改善する金属粉として、銀を所
定量含み粉体表面の銀濃度が平均銀濃度よりも大きいと
いう特徴を有する銅合金粉が知られている。この銅合金
粉系を用いた導電性ペーストは、耐マイグレーション性
および耐酸化性に優れた配線回路を形成することがすで
に知られている。（特開平２−２８２４０１号公報、特
開平４−２６８３８１号公報）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の導電性
ペーストを用いてスクリーン印刷により配線回路を形成
する方法では、配線回路層が一層のみで配線回路の高密
度化に限界がある。導電性ペーストとスクリーン印刷を
用い、従来よりも高密度で信頼性のある配線回路が形成
できる方法が求められていた。

【０００４】そこで、本発明は工程の簡略化と高密度化
と高信頼性を目的とし、導電性ペーストを用いて多層基
板を製造する方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため鋭意検討を行った結果、従来法に従い導電性ペース
トを用いてスクリーン印刷により配線回路を形成した
後、その上に電気絶縁性樹脂を用いて絶縁層を形成し、
さらにその上に導電性ペーストをスクリーン印刷して配
線回路を形成するという工程を繰り返すことにより、多
層基板が形成できることを見いだし本発明に至った。

【０００６】すなわち本発明の要旨とするところは、平
均組成Ａｇ_XＣｕ_1-X（ただし、０．０１≦Ｘ≦０．４、
Ｘは原子比を示す）で表され、粉末表面の銀濃度が平均
の銀濃度より大きく、かつ内部から表層に向けて銀濃度
が次第に増加する領域を有する銅合金粉末を含む導電性
ペーストを使用し、（ａ）導電性ペーストを印刷した
後、硬化して配線回路層を形成する工程、（ｂ）該配線
回路層の上を覆うように絶縁性樹脂を用いて絶縁層を形
成する工程、（ｃ）該絶縁層の上に前記導電性ペースト
を印刷した後、硬化して配線回路層を形成する工程を含
み、前記配線回路層を２層以上形成し、かつ前記配線回
路層を互いに接触するように形成したことを特徴とする
多層基板の製造方法およびそれにより得られる多層基板
にある。本発明に用いる銅合金粉末の平均組成がＡｇ_X
Ｃｕ_1-X（ただし、０．０１≦Ｘ≦０．４、Ｘは原子比
を表す）で表されるが、Ｘが０．０１未満では充分な耐
酸化性が得られず、０．４を越える場合には耐エレクト
ロマイグレーション性が不十分である。さらに０．０１
≦Ｘ≦０．４範囲で不活性ガスアトマイズ法によって作
製された銅合金であって、粉末表面の銀濃度が平均の銀
濃度よりも高いものである。この粉末表面および表面近
傍の銀濃度はＸＰＳ（Ｘ線光電子分光分析装置）で求め
ることができる。平均の銀濃度の測定は資料を濃硝酸中
で溶解し、ＩＣＰ（高周波誘導結合型プラズマ発光分析
計）を用いて行える。本発明の銅合金粉末は粉末表面の
銀濃度が高いものであるが、耐酸化性等の特性がより好
適に発現されるためには粉末表面の銀濃度が平均の銀濃
度の１．４以上であることが好ましい。

【０００７】本発明で用いる銅合金粉末は窒素ガス、ア
ルゴンガス、水素ガス、ヘリウムガスなどを用いた不活
性ガスアトマイズ法により作製される。この不活性ガス
アトマイズ法は次のような方法がその一例である。先ず
銅、銀の混合物もしくは合金を不活性ガス中あるいは真
空中で高周波誘導加熱を用いてるつぼ内で融解する。融
解後、るつぼ先端より融液を不活性ガス雰囲気中へ噴出
する。噴出と同時に、圧縮された不活性ガスを断熱膨張
させて発生した高速気流を融液に向かって噴出させ銅合
金粉末を作製することができる。粉末形状は球形が一般
的である。

【０００８】粉体の形状は球形に限定されず、印刷特性
や導電性の制御などのために鱗片形やその他の形状のも
のを用いることも可能である。また必要に応じ、銀粉、
銀−パラジウムなどの銀合金粉、電解銅粉や化学還元銅
粉などの銅粉、銀めっき銅粉、カーボン粉などの他の粉
体を混合しても良い。本発明に用いられる導電性ペース
トの樹脂組成は、ペーストの導電性が得られるものであ
れば特に制限はない。一般的なものとしては、各種の分
子量のレゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノ
ール樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック
型エポキシ樹脂、および各種グリシジル基を有する液状
エポキシ化合物たとえば水添ビスフェノールＡジグリシ
ジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエ
ーテル、Ｎ，Ｎジグリシジルトルイジンなどと各種のエ
ポキシ硬化剤との組み合わせがあげられる。またその他
の樹脂としてアクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ
エーテル樹脂、ビスマレイイミド−トリアジン樹脂など
が例示される。また必要に応じて粘度を調整するために
希釈溶剤を用いても良い。

【０００９】本発明の絶縁性樹脂は、配線回路層の上に
所望のパターンで絶縁層が形成できるものであれば特に
制限はないが、液状のインクでスクリーン印刷などによ
りパターニングができて乾燥または硬化して得られた層
が電気絶縁性を示すものが好ましい。例えば市販の熱硬
化型ソルダーレジストインクや紫外線硬化型ソルダーレ
ジストインクなどが使用できる。また各種の熱硬化性の
樹脂組成物例えばエポキシ樹脂やフェノール樹脂、およ
び各種の光硬化性樹脂例えばエポキシ樹脂のメタクリル
酸変性樹脂などと相当する硬化剤とを組み合わせた組成
物に、必要に応じて無機フィラーや希釈溶剤などを添加
することによって得られる。

【００１０】また絶縁層を写真法によりパターニングす
る場合は、例えば感光性樹脂を配線回路の上に塗布した
後に所定のマスクフィルムを密着させその上から紫外線
露光機を用いて露光し硬化させ現像する工程により絶縁
樹脂層を形成することができる。用いられる感光性樹脂
としては、例えばビスフェノール系エポキシ樹脂にメタ
クリル酸を反応させた樹脂などアクリロイル基またはメ
タクリロイル基を分子中に２個以上有する化合物に、ジ
メチルチオキサントンなどの光によりラジカルを発生す
る開始剤を添加した系がある。またエポキシ化合物に、
光により酸を発生するカチオン重合開始剤を組み合わせ
た系も可能である。これらの樹脂は溶剤で希釈した液を
スクリーン印刷で塗布するか、ベースフィルムの上に積
層して膜形成したフィルムをラミネーターで熱圧着する
などにより配線回路上に塗布される。また一般に市販さ
れている液状またはドライフィルム型のフォトソルダー
レジストが使用できる。露光により感光性樹脂を硬化さ
せた後、ハロゲン系溶剤やアルカリ系水溶液など所定の
現像液により未露光部を除去して絶縁層のパターンを得
る。

【００１１】本発明において導電性ペーストの配線回
路、および電気絶縁性インクを用いた絶縁層の形成方法
はスクリーン印刷法が最も汎用的で容易であるが、ディ
スペンサーを用いる方法など所定のパターンが形成され
る方法であれば特に制限はない。本発明に用いるスクリ
ーン印刷法は、公知の方法が可能である。一般的には基
板に印刷用マスクを積層し、スクリーン印刷機を用いて
基板上に配線回路を形成する。使用する印刷用マスクは
特に限定はされない。代表的なものとしては、ステンレ
ススチール、シルク、ポリエステル等の材質からなるス
クリーンメッシュに乳剤を塗布し画像形成して得られる
一般的なスクリーン版、ステンレススチール板をエッチ
ングし作成されるメタルマスク版などが挙げられる。

【００１２】導電性ペーストを印刷後は所定の温度、例
えばフェノール樹脂やエポキシ樹脂の場合は一般的に１
５０℃〜２２０℃の範囲で加熱することによりペースト
を硬化させ配線回路を形成する。加熱炉としてはバッチ
式のオーブンまたは連続式のコンベア炉などが例示され
る。電気絶縁性インクを印刷後は、熱硬化型の場合は導
電性ペーストと同様な加熱炉で硬化し、また紫外線硬化
型の場合は、各種一般的なバッチ式またはコンベア式の
紫外線露光機で硬化することにより、絶縁樹脂層を配線
回路層の上に形成する。

【００１３】本発明において配線回路が形成される基材
としては表面が絶縁性であればよく、また印刷が可能で
あれば表面が平面でも曲面でも特に制限されない。一般
的には絶縁基板例えば、紙基材−フェノール基板、ガラ
ス基材−エポキシ基板、コンポジット基板などが例示で
きる。また銅張り積層基板を用い、エッチング法または
めっき法など公知の方法で作成されたプリント配線板の
表面に形成した絶縁性樹脂によるオーバーコート層の上
に、本発明における多層基板を形成することができる。
この場合、該オーバーコート層には必要に応じて孔が形
成され、プリント配線板の銅面と導電性樹脂組成物が接
触して電気的に導通させることが必要である。上記の銅
張り積層基板から作製されたプリント配線板は片面基
板、両面基板または多層基板でも良い。また表面が絶縁
性であれば、絶縁性樹脂で作成された筐体などの成形物
の表面に該多層基板を形成することも可能である。

【００１４】本発明で示された多層基板を作成した後、
必要に応じて表層の配線回路層の上に絶縁性樹脂を用い
てオーバーコート層を形成しても良い。

【００１５】

【実施例】以下、実施例と比較例によって本発明を具体
的に説明する。

【００１６】

【実施例１】ＪＩＳ（電子）のＣ５０１２に記載された
両面プリント板のめっきスルーホール導体抵抗測定用テ
ストパターンＤに準拠し、導電性ペーストを用いて下記
の手順で２層基板を作成し、回路形成できることを確認
した。 （１）銅合金粉 銅合金粉は以下の方法で得た。銅粉（純度９９．９％）
８３７ｇ、銀粉（純度９９．９％）６３ｇを混合し、黒
鉛るつぼ（窒化ホウ素製ノズル付き）に入れ、アルゴン
雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融し、１６００℃ま
で加熱した。この融液をアルゴン大気圧下でノズルより
３０秒間で噴出した。同時に、ボンベ入りアルゴンガス
（ボンベ圧力１５０気圧）４．２ＮＴＰｍ³ を噴出する
融液に向かって周囲のノズルより噴出した。

【００１７】得られた粉末を走査型電子顕微鏡で観察し
たところ球状（平均粒径１９．６μｍ）であった。この
粉末表面の銀濃度をＸＰＳを用いて分析した結果、Ａｇ
／（Ａｇ＋Ｃｕ）（原子比）は０．１４７であった。ま
た、濃硝酸に粒子を溶解し、ＩＣＰにより平均の銀濃度
を測定したところ、Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）（原子比）Ｘ
は０．０４２であった。従って粉末表面の銀濃度は、平
均の銀濃度の３．５倍であった。得られた銅合金粉のう
ち１０μｍ以下の径の粉の一部を分級して抜き出しペー
ストに使用した。 （２）導電性ペースト作成 上記の銅合金粉を１００重量部とレゾール型フェノール
樹脂を１４重量部およびブチルカルビトールを１０重量
部加え、３本ロールで３０分間混練して導電性ペースト
を得た。 （３）印刷用マスク（スクリーン版）の作成 ＪＩＳ（電子）のＣ５０１２に記載された両面プリント
板用テストパターンＤに準拠し、配線回路層の第一層は
表面パターンを用い、配線回路層の第二層は裏面パター
ンの鏡像に相当する左右反転パターンを用いた。ここで
スルーホールの部分にも導電性インクが印刷されるよう
にした。絶縁層用はスルーホールに相当する位置に直径
１ｍｍの孔が形成されるようにし、それ以外は全面絶縁
層が形成されるようにした。 （４）導電性ペーストの印刷と硬化（配線回路層の第一
層形成） 厚さ１．６ｍｍの紙基材−フェノール樹脂板の片面に、
上記の方法で作成した熱硬化性導電性ペーストを、ステ
ンレス製スクリーン版を用いてスクリーン印刷法により
配線回路状に印刷した。１８０℃、２０分の条件で該導
電性ペーストを硬化し、配線回路層の第一層を形成し
た。 （５）絶縁層の印刷と硬化 上記の方法で作成した配線回路層の上に、市販の熱硬化
型ソルダーレジスト（Ｓ−４０、太陽インキ製造（株）
製）を用い、スクリーン印刷により所定のパターンに印
刷した後、１７０℃で３０分間硬化して絶縁層を形成し
た。ここで該絶縁層の下の配線回路層（第１層）と絶縁
層の上に形成される配線回路層（第２層）とが導通をと
るべき部分においては、絶縁層に孔を形成し下の配線回
路層の表面が露出するようにした。 （６）導電性ペーストの印刷と硬化（配線回路層の第二
層形成） 配線回路層の第二層は第一層と同じ方法で所定のパター
ンに印刷した後、加熱硬化により形成した。 （７）オーバコート層の形成 絶縁層の形成に用いたものと同じソルダーレジストを用
い、第二の配線回路層の両端の端子部を除き、全体を覆
うようにスクリーン印刷により印刷し、１７０℃で３０
分間硬化してオーバーコート層を形成した。 （８）配線回路の評価 第二層の回路両端の抵抗を四端子法により測定した結果
５Ωであり、回路として使用可能であることを確認し
た。

【００１８】またこの基板を１２０℃および−５５℃を
交互に各３０分ずつ維持して１００サイクル繰り返す冷
熱衝撃試験を行った後、上記の方法で抵抗値を測定した
結果、５．４Ωであり、回路として使用できる抵抗値を
維持した。また同様にして得られた基板を、１２１℃、
２気圧、８時間のプレッシャークッカー条件において、
１０Ｖの電圧をかけて放置した後、上記の方法で抵抗値
を測定した結果５．７Ωであり、絶縁層を経由したエレ
クトロマイグレーションによる抵抗値の低下が起こって
いないことを確認した。

【００１９】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、製造工程の
効率化が図れ、簡略な製造設備で多層基板を製造するこ
とができる。また従来の導電性ペーストを印刷して１層
の配線回路を形成した基板に比べ、２層以上の多層回路
を形成することで大幅に配線密度を向上すると共に、耐
酸化性や耐エレクトロマイグレーション性に優れ、信頼
性のある多層基板が形成できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均組成Ａｇ_XＣｕ_1-X（ただし、０．０
   １≦Ｘ≦０．４、Ｘは原子比を示す）で表され、粉末表
   面の銀濃度が平均の銀濃度より大きく、かつ内部から表
   層に向けて銀濃度が次第に増加する領域を有する銅合金
   粉末を含む導電性ペーストを使用し、（ａ）導電性ペー
   ストを印刷した後、硬化して配線回路層を形成する工
   程、（ｂ）該配線回路層の上を覆うように絶縁性樹脂を
   用いて絶縁層を形成する工程、（ｃ）該絶縁層の上に前
   記導電性ペーストを印刷した後、硬化して配線回路層を
   形成する工程を含み、前記配線回路層を２層以上形成
   し、かつ前記配線回路層を互いに接触するように形成し
   たことを特徴とする多層基板の製造方法。
2. 【請求項２】 多層基板において２層以上の配線回路層
   が導電性粉末と樹脂よりなる導電性樹脂組成物で形成さ
   れており、隣接する２層の配線回路層の間に絶縁性樹脂
   層が形成され互いに積層されており、該絶縁層が形成さ
   れていない部分を介して隣接する該配線回路層が電気的
   に導通した構造を有しており、該導電性樹脂組成物に含
   まれる導電性粉末が平均組成Ａｇ_XＣｕ_1-X（ただし、
   ０．０１≦Ｘ≦０．４、Ｘは原子比を示す）で表され、
   粉末表面の銀濃度が平均の銀濃度より大きく、かつ内部
   から表層に向けて銀濃度が次第に増加する領域を有する
   銅合金粉末を含むことを特徴とする多層基板。