JPH0992030A - 導電性銅ペースト組成物 - Google Patents

導電性銅ペースト組成物

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JPH0992030A
JPH0992030A JP24403195A JP24403195A JPH0992030A JP H0992030 A JPH0992030 A JP H0992030A JP 24403195 A JP24403195 A JP 24403195A JP 24403195 A JP24403195 A JP 24403195A JP H0992030 A JPH0992030 A JP H0992030A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
化が極めて少ないこと、 特にバインダー樹脂の硬化に
よる粘度上昇と溶剤の揮発速度のバランスを最適化する
ことにより、小径穴内への埋め込み性、低滲み性、低版
乾き性等の印刷作業性を向上し、スルーホール内のペー
ストが造る形状においてクラック、ボイド、フクレがな
い信頼性の高い導電性銅ペースト組成物を得ること。 【解決手段】 銅粉末、熱硬化性樹脂、多価フェノール
モノマー、イミダゾール化合物、反応性ゴムエラストマ
ー、溶融微細シリカ及び溶剤からなる導電性銅ペースト
組成物であって、沸点140〜180℃の一種または二
種以上の混合溶剤がペースト中に20〜40重量部配合
されており、好ましくはゲルタイムが150℃で60〜
180秒であるレゾール型フェノール樹脂を熱硬化性樹
脂として使用する導電性銅ペースト組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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銅ペ
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あるいはガラス布エポキシ樹脂基
板などのプリント回路基板に設けたスルーホール部分に
導電性銅ペースト組成物をスクリーン印刷で埋め込みし
た後、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、特に熱的衝撃に伴うス
ルーホール部分の導電性不良を起こさない導電性銅ペー
スト組成物(以下、銅ペーストという)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あるいはガラ
ス布エポキシ樹脂基板など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、加熱硬化して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。しかし、銀ペーストを使用した場
合、特に最近のファインピッチ化されたパターン回路に
おいては銀マイグレーションの問題が多発している。ま
た、銀は導電性には優れるものの高価な金属である。
【0003】このため、最近これに代わる銅ペーストが
注目されてきた。ところが銅は酸化し易く、その酸化物
は絶縁体であるために銅の酸化を効果的におさえ、さら
には還元作用を持つ物質を配合する必要がある。このよ
うな銅の酸化防止策として、例えば特開昭61−315
4号公報や特開昭63−286477号公報などが知ら
れている。しかし、銅ペーストの場合は銅粉同士が十分
に接触しなければオーミックコンタクトが得られず銀ペ
ーストの代替えには未だ至っていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】銀ペーストも銅ペース
トもスルーホール用では小径穴内への埋め込み性、低滲
み性、低版乾き性等の印刷作業性の他、スルーホール内
でペーストが造る形状が信頼性に大きく左右する。これ
らの性能は溶剤の沸点や蒸気圧およびバインダー樹脂の
粘度、硬化速度により影響される。バインダー樹脂の硬
化による粘度上昇と溶剤の揮発速度のバランスが重要と
なる。すなわち、溶剤が揮発する際に樹脂の硬化が速す
ぎると樹脂の粘度上昇に伴いフクレを生じたり、内部に
閉じこめられた溶剤によりボイドが生じたりする。ま
た、樹脂バインダーが硬化する課程において出来るだけ
速く揮発すればよいが、低沸点溶剤が多くなると印刷中
にスクリーン版の上で溶剤が揮発する、すなわち版乾き
が起きる。
【0005】そこで、溶剤揮発速度と樹脂硬化速度との
バランスを探求したところ、銅ペースト中の全溶剤配合
量を20〜40重量部とし、沸点が140〜180℃に
あることが望ましいことが分かり、上記のような課題を
克服することができた。また、かかる溶剤と組み合わせ
るフェノール樹脂としては、ゲルタイムが150℃で6
0〜180秒であるレゾール型フェノール樹脂が好まし
いことを見出した。具体的には室温から硬化温度の15
0℃までの温度上昇を30分間で行い、この30分間で
硬化も終了させるに至った。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、銅粉末、熱硬
化性樹脂及び溶剤を必須成分とする銅ペーストであっ
て、溶剤が沸点140〜180℃の一種または二種以上
の混合溶剤であり、かかる溶剤の配合量が銅粉末100
重量部に対して20〜40重量部であることを特徴とす
る銅ペーストである。そして、好ましくは、前記熱硬化
性樹脂として、ゲルタイムが150℃で60〜180秒
であるレゾール型フェノール樹脂を使用すると溶剤揮発
速度と樹脂硬化速度とのバランスが更に良好となり、特
性の優れた銅ペーストを得ることができる。
【0007】全溶剤配合量が銅粉末に対して20重量部
未満であると、小径のスルーホール内に印刷埋め込みす
るには粘度が高すぎる傾向であり、溶剤揮発による体積
収縮量が少なすぎるためにスルーホール内のペースト硬
化物の形状成形性が問題となる。40重量部を越えると
スルーホール壁面に薄く硬化成形されるため信頼性が乏
しくなる。溶剤の沸点に関しては、140℃以下では印
刷時にスクリーン版上で乾きが激しくなり、180℃以
上では硬化時に揮発しきれずに回路板の使用時などにフ
クレを生じたり、硬化物内部でボイドが発生したりす
る。
【0008】本発明に用いる熱硬化性樹脂はフェノール
とホルムアルデヒド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が好ましく、ゲル
タイムが150℃で60〜180秒であることが好まし
い。60秒以下であると溶剤が揮発するよりも樹脂の硬
化が速く、フクレを生じることがある。また、180秒
以上であると十分に硬化させるために30分間以上の加
熱が必要であり、実用上好ましくない。
【0009】本発明に用いる銅粉末は市販品をそのまま
使用することが可能であり、形状は鱗片状、樹枝状、及
び球状などいづれも使用可能であるが、特に樹枝状の電
解銅粉が好ましい。
【0010】本発明において、銅粉末の酸化防止のため
に多価フェノールモノマーを使用する。多価フェノール
モノマーとしては、カテコール、レゾルシン、ハイドロ
キノン等がいずれも使用可能であるが、前記目的のため
には特にハイドロキノンが好ましい。このハイドロキノ
ンは酸化還元系を形成し、これにより電子伝導を容易に
し、且つ酸化還元系から放出される水素が酸化銅を還元
することができ、長期の信頼性が得られる。多価フェノ
ールモノマーの配合量は、銅粉100重量部に対して1
〜100が好ましい。1重量部未満では還元作用が小さ
く、100重量を越えて配合してもこれ以上の効果の向
上はみられない。
【0011】本発明において好ましく用いられる反応性
ゴムエラストマーとしては末端に反応基を有するポリブ
タジエン系又はポリアクリロニトリルブタジエン系のも
のの1種以上が使用される。この反応性ゴムエラストマ
ーの末端反応基は、カルボキシル基、アミノ基、エポキ
シ基、水酸基、アミド基など、加熱時にフェノール樹脂
と反応しうるものであればよく、特に限定されないが、
カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基が銅ペーストの
性能上好ましいものである。この反応性ゴムエラストマ
ーは銅ペーストとしての信頼性を低下させずに硬化物に
可撓性を付与し、耐熱衝撃性の信頼性を大幅に向上する
ことができる。反応性ゴムエラストマーの配合量は0.
1〜20重量部が好ましい。0.1重量部未満では前記
特性の向上が期待できない。20重量部を越えて配合す
ると半田耐熱性等の耐熱性が低下するようになる。
【0012】本発明において好ましく用いられる超微粒
子シリカは銅ペーストにチキソ性を付与するものであ
り、粒子径50nm以下の比表面積50m2/g以上の
SiO2で表される無水シリカであり、表面を疎水処理
したものが良い。超微粒子シリカの配合量は銅粉100
重量部に対して0.5〜3重量部である。0.5重量部
より少ないとチキソ性付与の効果が小さく、3重量部よ
り多いと硬化したペーストが脆くなり、密着性の低下、
信頼性の低下が生じるようになる。
【0013】銅ペースト組成物の製造法としては各種の
方法が適用可能であるが、構成成分を混合後、三本ロー
ルによって混練して得るのが一般的である。また、必要
に応じて組成物中に各種酸化防止剤、分散剤、カップリ
ング剤、消泡剤等を添加することは可能である。
【0014】
【実施例】以下に実施例を用いて本発明を説明する。銅
粉末として平均粒子径5μmの電解銅粉を、熱硬化性樹
脂としてゲルタイムが150℃で60〜180秒である
レゾール型フェノール樹脂、沸点が140〜180℃で
ある溶剤を用い、表1の配合割合に従って三本ロールで
混練して銅ペーストを得た。このようにして調製した銅
ペーストを、住友ベークライト(株)製紙基材フェノール
樹脂基板 PLC−2147RH(板厚1.6mm)の
0.4mmφのスルーホールにスクリーン印刷法によっ
て充填し、箱形熱風乾燥機によって室温から硬化温度の
150℃までを30分間で温度上昇させ、この時間内で
硬化を終了させた。
【0015】この試験片のスルーホール1穴あたりの導
通性能を、抵抗値を測定することにより確認した。その
後、260℃、5秒間ディップを5回行う半田耐熱試
験、及び−65℃、30分←→125℃、30分の熱衝
撃試験(1000サイクル)を行い、それぞれ初期の導
通抵抗からの変化率を求めた。そして、この試験片のス
ルーホール内部を観察し銅ペーストにクラック、ボイ
ド、フクレが生じていないかを確認した。
【0016】
【表1】
【0017】比較例1で得られた銅ペーストは、溶剤の
沸点が低いため、スクリーン印刷中に銅ペーストが乾燥
し、初期を除き印刷が不可能となった。
【0018】
【発明の効果】本発明における銅ペーストは紙基材フェ
ノール樹脂基板あるいはガラス布基材エポキシ樹脂基板
など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
が極めて少なく、 特にバインダー樹脂の硬化による粘
度上昇と溶剤の揮発速度のバランスを最適化することに
より、小径穴内への埋め込み性、低滲み性、低版乾き性
等の印刷作業性を向上し、スルーホール内のペーストが
造る形状においてクラック、ボイド、フクレがない信頼
性の高い導電性銅ペースト組成物を与える。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 5/24 PQW C09D 5/24 PQW H05K 1/09 H05K 1/09 A D

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅粉末、熱硬化性樹脂、多価フェノール
    モノマー及び溶剤を必須成分とする導電性銅ペースト組
    成物であって、溶剤が沸点140〜180℃の一種また
    は二種以上の混合溶剤であり、この配合量が銅粉末10
    0重量部に対して20〜40重量部であることを特徴と
    する導電性銅ペースト組成物。
  2. 【請求項2】 前記熱硬化性樹脂がレゾール型フェノー
    ル樹脂であり、ゲルタイムが150℃で60〜180秒
    である請求項1記載の導電性銅ペースト組成物。
  3. 【請求項3】 イミダゾール化合物が配合されている請
    求項1又は2記載の導電性銅ペースト組成物。
  4. 【請求項4】 反応性ゴムエラストマーが配合されてい
    る請求項1、2又は3記載の導電性銅ペースト組成物。
  5. 【請求項5】 超微粒子シリカが配合されている請求項
    1、2、3又は4記載の導電性銅ペースト組成物。
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