JPH118463A - 導電回路付基板の製造方法及び導電性粉体塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機溶剤や低分子液状樹脂を使用しない導電
回路付基板の製造方法及びこの方法に使用する導電性粉
体塗料を提供する。 【解決手段】 導電回路となる部分以外の表面にマスク
を形成した基板に、導電粉と加熱により溶融する樹脂成
分とを必須の成分とする導電性粉体塗料を付着させた
後、マスクを除去する。また、導電粉及び加熱により溶
融する樹脂成分を溶融混練し、粉砕してなる導電性粉体
塗料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電回路付基板の
製造方法及び導電性粉体塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術】印刷配線板の導電回路形成方法の一つ
に、導電性塗料を用いる方法がある。この方法は、導電
粉を分散させた導電性塗料を基板に塗布して、所定のパ
ターン形状で導電性を有する塗膜を形成する方法であ
る。この方法においては、導電性塗料の塗布がスクリー
ン印刷やロールコーターによることから、ペースト状の
導電性塗料が用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】導電性塗料をペースト
状とするためには、塗膜形成成分である樹脂に有機溶剤
を加えるか、又は、低分子量の液状樹脂を塗膜形成成分
とする必要がある。

【０００４】ところが、有機溶剤を使用すると次のよう
な問題がある。有害な有機溶剤雰囲気中に長時間作業者
がさらされるため健康に有害である。用いる有機溶剤に
よっては爆発の危険性がある。低粘度の状態でぺースト
化されるため、樹脂と金属粉及び添加剤の混練が不十分
となりやすく目的とした特性が得られにくい。塗工作業
中に有機溶剤が揮発することにより粘度が高くなり、均
一な厚さの塗膜を形成できず、不良の原因となる。塗膜
中に残存する有機溶剤が塗工後に揮発することにより導
電回路の特性が変化することがある。

【０００５】また、低分子量の液状樹脂を塗膜形成成分
とすると次のような問題がある。樹脂の架橋密度が大き
くなり使用中の導電材にクラックを生じさせたり、比抵
抗の向上など欠陥を発生させる。液状樹脂として、低分
子量の脂肪族系樹脂を使用した場合は、発癌性の問題を
生じる。

【０００６】したがって、従来は、これらの問題を回避
するために工程や装置など種々工夫する必要があり、コ
ストアップの一因となっていた。本発明は、有機溶剤や
低分子液状樹脂を使用しない導電回路付基板の製造方法
及びこの方法に使用する導電性粉体塗料を提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電回路とな
る部分以外の表面にマスクを形成した基板に、導電粉と
加熱により溶融する樹脂成分とを必須の成分とする導電
性粉体塗料を付着させた後、マスクを除去することを特
徴とする導電回路付基板の製造方法並びに前記導電性粉
体塗料に関する。

【０００８】本発明の導電性粉体塗料は、導電粉及び加
熱により溶融する樹脂成分を溶融混練し、粉砕して得る
ことができる。

【０００９】このとき、導電粉と加熱により溶融する樹
脂成分との比率は、両成分の合計量を１００重量部とす
るとき、導電粉９５〜５０重量部、加熱により溶融する
樹脂成分５〜５０重量部であるのが好ましい。加熱によ
り溶融する樹脂成分が５重量部未満であると、形成され
た導電回路と基板との接着性が低くなって基板から剥離
するおそれを生ずる傾向を示す。また、５０重量部を超
えると導電粉の接触が少なくなることから、導電回路の
抵抗値が大きくなる傾向を示す。このことから、導電粉
と加熱により溶融する樹脂成分との比率は、両成分の合
計量を１００重量部とするとき、導電粉９０〜５５重量
部、加熱により溶融する樹脂成分１０〜４５重量部であ
るのがより好ましい。

【００１０】導電粉としては、平均粒子径が５〜５０μ
ｍ、アスペクト比が３以上のものを用いるのが好まし
い。平均粒子径が５μｍ未満の導電粉を使用した場合、
導電粉の凝集で度合いが大きくなり、形成された導電回
路の比抵抗が一定しなくなる傾向にある。また、５０μ
ｍを超えると導電回路の表面が平滑とならず、比抵抗が
不均一となることがあるので好ましくない。導電粉の平
均粒子径はレーザ散乱法で測定することができる。ま
た、導電粉のアスペクト比が３未満になると、形成され
た導電回路の比抵抗が大きくなる傾向にある。また、ア
スペクト比が２０を超えると、細長くなりすぎて粉体塗
料とすることができない。このことから、アスペクト比
は３〜１５であるのがより好ましい。なお、本発明にお
いて、アスペクト比とは、粒子の最長径と最短径の比率
の平均値を意味し、低粘度の硬化性樹脂中に導電粉を充
分に混合分散させ、そのまま静置して導電粉の粒子を沈
降させながらそのまま硬化させ、得られた硬化物を垂直
方向に切断し、その切断面に現れる粒子の形状を電子顕
微鏡で拡大して観察し、一つ一つの粒子の最長径と最短
径を少なくとも１００粒子について求め、それを平均す
ることにより求めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明で使用される導電粉として
は導電性の高い金属粉が好ましく、例えば銀、銅、ニッ
ケル、コバルト、アルミニウム、これらの金属を主成分
とする合金の粉末、これらの金属（例えば銅）を別の金
属（例えば銀）でめっきしたものなどが挙げられる。導
電粉の形状としては、アスペクト比が大きいことから、
りん片状又は樹枝状のものが好ましい。金属粉を導電粉
とする場合、球状金属粉と、重量比で金属粉の３０〜６
０倍量のセラミックボール（直径５〜１５ｍｍ）を、回
転羽根を内部に有する耐圧容器内に入れ、チッ素雰囲気
下に所定の時間回転させることにより、所要のアスペク
ト比の導電粉を調製することができる。球状金属粉は、
セラミックボールの間に挟まれ、押しつぶされて扁平化
される。金属粉の処理量、セラミックボールの直径、処
理時間によりアスペクト比を調整できる。

【００１２】加熱により溶融する樹脂成分としては、熱
溶融型であればよく、他に制限はないが、回路抵抗の安
定性、耐溶剤性及び使用環境下での信頼性を考慮する
と、熱硬化性樹脂、又は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂
との混合樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂、又は、熱硬化
性樹脂と熱可塑性樹脂との混合樹脂に、硬化促進剤、流
れ調整剤、シランカップリング剤等が必要に応じて配合
される。樹脂成分の主剤となる樹脂としては、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、レゾ
ール型フェノール樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂、ノ
ボラック型フェノール樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂
などがあり、用途によっては、前記したように熱可塑性
樹脂と混合して使用される。また、ノボラック型フェノ
ール樹脂単独系の場合、通常、硬化促進剤としてヘキサ
メチレンテトラミン（ヘキサミン）が使用される。レゾ
ール型フェノール樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂、及
び、ノボラック型フェノール樹脂とエポキシ樹脂との混
合樹脂の場合、必要に応じて、粉状のイミダゾール系又
はアミン系の硬化促進剤が使用される。使用される熱溶
融型のレゾール型フェノール樹脂としては、例えば、ヒ
タノール６４３ＫＮ、ヒタノール２１８１、ヒタノール
２１８１ＳＬ、ヒタノール２３３０Ｎ、ヒタノール２４
２０、ヒタノール２４２３Ａ、ヒタノール２５００（以
上いずれも日立化成工業株式会社の商品名）、ＴＤ２０
４０Ｃ（大日本インキ化学工業株式会社の商品名）など
の熱溶融型レゾール型フェノール樹脂がある。使用され
る熱溶融型のノボラック型フェノール樹脂としては、例
えば、ヒタノール１００２、ヒタノール１１３３、ヒタ
ノール１１４０、ヒタノール１５０１（以上いずれも日
立化成工業株式会社の商品名）などの熱溶融型ノボラッ
ク型フェノール樹脂がある。使用される熱溶融型のエポ
キシ樹脂としては、例えば、エピコート１００１、エピ
コート１００４、エピコート１００７（以上シェル化学
社商品名）、ＣＴ２００（チバガイギー社商品名）など
の熱溶融型のエポキシ樹脂がある。

【００１３】本発明で使用される導電性粉体塗料の製法
は、導電粉に加熱により溶融する樹脂成分が付着するよ
うな製法であればよく、例えば、使用材料のブレンド、
溶融混練、粉砕、分級の工程で製造される。

【００１４】使用材料のブレンド方法に特に制限はない
が、例えばミキサーに全材料を入れ乾式ブレンドする方
法が好ましい。この際使用する熱溶融型の樹脂が固形の
場合、あらかじめ粉砕して使用すれば、短時間でブレン
ドを行う上で、さらに好ましい。

【００１５】溶融混練する方法に特に制限はないが、例
えば加熱装置を有した混練機（ニーダー、加圧ニーダ
ー、押し出し機等）を使用することは、材料を短時間で
均一化する上で好ましい。回転装置を有したホッパ（材
料入れ）と押し出し機が一体となったコニーダーを使用
することは、量産化、混練物の安定化を考えた場合特に
好ましい。また、混練温度及び滞留時間は使用する樹脂
ゲル化時間、融点、樹脂と金属粉の配合比率で任意に設
定される。押し出し機から吐出される混練物を速やかに
混練物の樹脂成分を冷却し粉砕するには、冷却装置を有
した小型ロールに通過させ板状にすることは、粉砕の前
工程として重要である。

【００１６】溶融混練した後の粉砕方法に特に制限はな
いが、アトマイザなどの粉砕機を使用することは効果的
である。しかし前記した様に、導電粉として使用する金
属粉の最適アスペクト比及び平均粒子径の範囲を超えな
いように、アトマイザー内部のマンマー及び回転数の調
整が必要となる。

【００１７】粉砕後の分級は、乾式法で所望の網目に自
由に変更できれば特に制限はなく、例えば振動型自動分
級機、ブロアーシフターなどが使用できる。

【００１８】基板表面に導電回路を形成し、導電回路付
基板とする方法としては、導電回路となる部分以外の表
面にマスクを形成するほか、公知の粉体塗装法を適用す
ることができる。例えば、加熱した基板にふるいを使用
し導電性粉体塗料の一定量を均一に上部から落とし、熱
溶着させた後硬化させて回路を形成させる方法、静電塗
装用の装置を使用して基板に導電性粉体塗料を吹き付
け、その後加熱する方法、溶射により導電性粉体塗料を
吹き付ける方法、ガラスフィルター等の多孔板を底板と
した流動槽に導電性粉体塗料を入れ、多孔板を通して乾
燥した空気を送りこんで導電性粉体塗料を流動状態に
し、その中に加熱された基板を浸漬して導電性粉体塗料
を付着させる方法などが挙げられる。

【００１９】導電回路を形成する基板としては、紙基材
フェノール樹脂積層板、ガラス布基材エポキシ樹脂積層
板、紙基材エポキシ樹脂積層板など公知の基板を用いる
ことができる。アルミナなどセラミックス系基板を用い
ることもできる。

【００２０】

【実施例】 実施例１ 導電性粉体塗料の調製 レゾール型フェノール樹脂（大日本インキ化学工業株式
会社製、ＴＤ２０４０Ｃ（商品名）を使用した）２５
ｇ、ビスフェノール型エポキシ樹脂（シェルケミカル社
製、Ｅｐ１００１（商品名）を使用した）２５ｇ、平均
粒径８．５μｍでアスペクト比５の扁平状（フレーク
状）銀粉（株式会社徳力化学研究所製、ＴＣＧ−ｌ（商
品名）を使用した）２００ｇ及び粉状イミダゾール（四
国化成工業株式会社製、２ＰＺ−ＣＮ（商品名）を使用
した）０．１ｇを、ビニール袋に入れて約３分間手でド
ライブレンドした。ドライブレンドされた配合物を、同
方向回転二軸羽ね型卓上ニーダ（株式会社入江商会製、
ＰＢＶ−０．３型（商品名）を使用した）に充填し、１
ｋｇの加重具を充填口にセットし、８０℃にて１５分間
溶融混練し、溶融混練終了後取り出して冷却水を循環さ
せた直径３０ｍｍ、長さ１５０ｍのロールに通し冷却し
て板状にした。冷却した板状混練物を前記の同方向回転
二軸羽ね型卓上ニーダで室温で粗粉砕して、さらに、微
粉砕機（株式会社細川鉄工所製、ＡＰ−Ｂ（商品名）を
使用した）で粉砕し微粉とした。得られた微粉を１５μ
ｍのふるいで分級し、ふるいを通過した微粉を集めて導
電性粉体塗料を得た。

【００２１】導電回路の形成 高さ１５ｃｍ、内径１０ｃｍのアクリル樹脂製円筒の底
部にガラスフィルターをセットし、上部は開放のままと
し、これに振動を与えながら、高さが７ｃｍになるまで
前記で得られた導電性粉体塗料を充填した。そして、ア
クリル樹脂製円筒に振動を与えながら、ガラスフィルタ
ーを通して圧縮空気をアクリル樹脂製円筒の中に送り、
充填された導電性粉体塗料を高さが１０ｃｍになるよう
に流動させ、流動層を形成させた。アクリル樹脂製円筒
中の導電性粉体塗料の状態は、均一に流動しており表面
もバブリング等の不具合は確認できず安定していた。次
に、縦、横ともに６ｃｍ、厚さ１．６ｍｍの紙フェノー
ル積層板を基板１として用い、その表面に比抵抗測定回
路２（図１参照）が形成できるように耐熱テープでマス
クを形成し、１００℃にの乾燥器中に１０分保持後、前
記の導電性粉体塗料の流動層に５秒間浸漬して引き上
げ、マスクを除去し、比抵抗測定回路面が上に向くよう
にして横にして１６０℃の乾燥器中に３０分間保持して
熱処理を行った。

【００２２】形成された比抵抗測定回路は、全体に均一
な厚さであり、一端から他端までの長さ１１０ｍｍ、幅
１ｍｍ、厚さ０．０２７ｍｍであった。さらに、同じ試
料を三枚作製して比抵抗値を測定したところ、平均値
は、１１１μΩ・ｃｍであった。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、有機溶剤や低分子液状
樹脂を使用しないで導電性塗料を用いて導電回路を形成
することができ、有機溶剤や低分子液状樹脂を使用する
ことによる様々の障害を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に関する比抵抗測定回路を示
す平面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 比抵抗測定回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電回路となる部分以外の表面にマスク
   を形成した基板に、導電粉と加熱により溶融する樹脂成
   分とを必須の成分とする導電性粉体塗料を付着させた
   後、マスクを除去することを特徴とする導電回路付基板
   の製造方法。
2. 【請求項２】 導電粉及び加熱により溶融する樹脂成分
   を溶融混練し、粉砕してなる導電性粉体塗料。
3. 【請求項３】 導電粉と加熱により溶融する樹脂成分と
   の比率が、両成分の合計量を１００重量部とするとき、
   導電粉９５〜５０重量部、加熱により溶融する樹脂成分
   ５〜５０重量部である請求項２に記載の導電性粉体塗
   料。
4. 【請求項４】 導電粉が、平均粒子径が１〜５０μｍ、
   アスペクト比３以上である請求項２又は３に記載の導電
   性粉体塗料。