JPS58194A - Ｃｕ粉末導電塗料を用いた印刷抵抗回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱硬化性レジンにヒドロキノン類の誘導体を
添加したものを適当な溶剤に溶解して得られた塗料に、
少量の有機脂肪酸及び微細なＣｕ粉末を分散して成るＣ
ｕ粉末導電塗料（以下Ｃｕ塗料と略称する）を用いて、
合成樹脂積層板の表面に印刷法により電気回路を形成し
た印刷配線基板（以下ＰＣボードと略記する）をペース
と１−で、その裏面に抵抗を印刷法（主としてスクリー
ン印刷法）によって作り、表面の印刷配線と表裏貫通孔
（以下スルーホールと略称する）により、適当な導電塗
料で連絡して成る印刷抵抗回路基板（以下ＰＲＣ基板と
略称する）の製造方法に関するものである。

従来のＰＲＣ基板の製造方法の大要を第１図、第２図及
び第３図を用いて説明する。

第１図の（ａ）〜（ｅ）図は断面図による大まかな工程
の説明図で゛ある。（なお以下の説明で表面というのは
断面図の下面を示し、裏面というのは上面を示す。）（
ａ）図はＣｕ張クシ積層板設計仕様に従って切断した断
面の一部を示す。図において１は積層板、２は１に張り
つけたＣｕ箔を示す。

第１工程は、前記積層板を洗滌、乾燥した後、設計図に
従って作成した、写真原板に基ついて作ったマスクを、
２で示すＣ＋４’上に塗布、乾燥した感光レジンの薄層
の上に密着して露光し、次にこれを化学処理、即ちケミ
カルエツチングによって必要な配線パターンを残し、不
用なＣｕ箔を除去する。

次にｂ図に示−すように設計に従ってスルーホール６を
プレスで抜き、反対面（裏面）の上゛に、後に抵抗を印
刷する個所等必要な部分に下塗り防湿層４を、防湿塗料
を塗布乾燥して作る。防湿層４は基板１の耐湿性が充分
なときは省略される。以上で第１工程は完了する。（ｂ
）図は第１工程を終了した状態を示す。

第２工程はスルーホール６の端子及び壁面に導電塗料、
例えばＡｇ塗料を塗布、乾燥して表裏両面の導通を完了
する。（Ｃ）図は第２工程の終了状態を示すもので５は
導電塗料による導通層を示している。なお第ろ図は前記
（Ｃ）図の表面を示す斜視図である。（Ｃ１図と同一部
分には同じ符号を付して説明を省略する。

第５王程は、（ｄ）図に示すように抵抗６を印刷法によ
って作るのである。印刷抵抗の製法は既に広く知られて
いるので（例えば特願昭４３−４７．４８３号）極めて
簡単に述べる。一般に導電材料はカーボン粉末を用いる
。カーボンは低抵抗は主にグラファイト又はグラファイ
トにアセチレンブラックを混合したものを用い、中抵抗
はアセチレンブラック又はアセチレンブラックに無定形
カーボンブランクを混合したものを用い、高抵抗はカー
ボンブランク又はこれに無機質の微粉末を混和したもの
を用いるのが一般である。抵抗器としての特性を安定さ
せるためカーボンは一般に高温熱処理をほどこす。バイ
ンダーとしては熱硬化性レジンを用いる。熱可塑性レジ
ンは用いることはできない。

温度によって軟化膨張して、抵抗とした場合、抵抗値の
変化が大きくなるからである。一般にはフェノール糸、
キシレン系、又は種類の異なるレジンを混合した混合レ
ジンが用いられる。まれには細かい５ｉＯｚなどの無機
質の微粉末を混和することもある。

上記の混合物に適当な溶剤を加えて混練して、印刷に適
した抵抗塗料を作る。

抵抗印刷は、主としてスクリーン印刷法が用いられる。

即ち回路設計図に従って作られたスクリーン膜（一般に
はナイロンスクリーン）のマスクを用い、これを前記４
の防湿層の上に固定し、その上からスキージ−を用いて
抵抗塗料を印刷し、その後恒温槽を用いて高温焼付を行
う。焼付温度は普通１２０℃〜１５０℃である。量産の
場合にはトンネル炉を用いる。その後、抵抗値を安定さ
せるため熱エージングを行うこともある。最後に抵抗値
の調整を行う。一般には、抵抗値が設計値より小さいと
きは抵抗体の一部をけずりとり、太きいときは端子に銀
塗料を塗付して調整する。

第２図はこのようにして作られた印刷抵抗の斜視図を示
す。第１図の（ｄ）図と同一の部分には同じ符号を付し
て説明を省略する。

第４玉程は（ｅ）図に示すように、抵抗体６２表裏導通
層５などを湿度２機械的損傷等から保護するために、レ
ジンを主体とする防湿塗料による保護１１７を、印刷法
によって形成し、高温乾燥して本工程を終る。

なお、回路設計の場合、第４図に示すように、高密度抵
抗設定などの場合、抵抗端子をそのままスルーホールす
ることなく、相当離れだ場所でスルーホールし、その間
をＡｇ塗料による印刷配線８によって連結することが多
い。７はスルーホールの無い場合の銀端子を示す。なお
第２図と同一部分には同じ符号を付して説明を省略した
。

以上、従来のＰＲＣ基板の製法の大要を述べた。

次に従来の製造法の欠点について簡単に述べる。

（イ）少量生産の場合、Ｃｕ箔−〇エツチング加工が高
価につく。かつ、エツチング工程は公害を伴うので、小
規模で実施することは困難である。

（ロ）抵抗焼付、塗膜乾燥等、繰り返し熱処理を行うの
で基板の「そり」を避けることはできない。

「そり」は後のＩ＆をスムースに流すことを困難にする
。ひどい場合は廃棄処分とされることも起ってくる。「
そシ」の原因は、Ｃｕ層のある表面と、ない表面の熱膨
張率が異なることによる。

ｅ→Ｃｕ箔の厚さが最小にしても１０μｍは必要である
ため、回路を構成するケミカルエツチングの工程の際サ
イド・エツチングを生ずるので、微細パターンを作るこ
とが困難でおる。

に）簡単にＣｕ箔層回路部分の変更ができない。ケミカ
ルエツチングの工程が必要なためである。

（ホ）抵抗体の高密度′形成の場合、密度制限をうける
。その理由はＡｇのマイグレーション（Ｍｉｇｒａｔｉ
ｏｎ；移行）によるもので、従来のＰＲＣ基板の製法の
場合避は得られない重大欠点であった。次にこの現象を
極めて簡単に述べる。第５図において、１は絶縁基板、
１５は１に密着しているＡｇ電極、１６は直流電源とす
る。いま、表面湿度が犬になったとすると、次のような
化学反応が生ずる。

（ａ）　Ａｇ電極の表面が酸化されているとき、。

Ａｇ　ｚ　Ｏ＋　Ｈ２Ｏｄ　２Ａｇ　（ＯＨ）　ｊ”　
２Ａｇ”＋　２　（ＯＲ）　（１）（ｂ）　Ａｇ電極の
表面が酸化されていないとき。

２Ａｇ＋ＨｚＯ−’Ａｇ２Ｏ＋Ｈｚ↑　　　　　　　　
　　（２）Ａｇ２０＋Ｈ２０；＝２ｋｇ（ＯＨ）４２Ａ
ｇ”＋２（ＯＨ）　　　（３）それ放電源１６によって
電気エネルギーが与えられると、反応は→方向に進む。

そうすると生じた銀イオンＡｇ４は（−）側電極に引か
れて移動し、（＋）電荷を失うとＡｇとして表面に沈着
して１７で示すような樹脂状の外観を呈する。この現象
をＡｇマイグレーションと称する。樹脂状沈着は、電源
電圧が犬、湿度が人になるほど顕著になり、ついに両電
極を短絡するに至る。

この現象は化学反応なので両電極間の電位傾度が大きい
ほど著しくなる。即ち両電極間の距離をそれ改築４図に
おいて抵抗の銀電極間隔又は引出しＡｇ配線の間隔をＸ
としたときの許容最小値をＸｒｎｉ、その間の電圧Ｖの
値をそれぞれＸｍｉ　＝５Ｑ／Ｊ　＝　５０　×１０　
’Ｃ７ｎＶ＝２ＤＶ とすると、 という大きい値になるので、低湿度でもマイグレーショ
ンは容易に起る。逆にＶ＝２０Ｖというのは一般使用上
、多く用いられる電圧なので、逆にマイグレーションが
起シにくい必要間隔Ｘｈを求めるのに、この場合許容さ
れる電位傾度の値を１００ｖ／儂と考えると、（４）式
を参照して 故に゛ という大きい値になる。即ち印刷抵抗のＡｇ電極又はＡ
ｇ配線の最小許容間隔は２　＋ｕという大きい値になる
。それ故Ａｇ塗料のようにマイグレーション特性の大き
い塗料を用いては、特別の防湿加工を行わないと鳶密度
実装はできないことになる。実装密度は電極間隔で定ま
るからである。

本発明は、前記した諸欠点を除去しもしくは著しく改善
したＰＲＣ基板の製造方法を提供することを目的とした
ものである。この目的を達成するため、本発明に係るＰ
ＲＣ基板の製造方法は、（＋）熱硬化性レジンにヒドロ
キノン類の誘導体を添加したものを適当な溶剤に溶解し
て得られた塗料に、少量の有機脂肪酸及び微細なＣｕ粉
末を分散して成るＣｕ粉末導電塗料を用いて、（Ｉ１合
成樹脂積層板の表面に印′刷法によシミ気回路を形成し
た印刷配線基板の裏面に、 （ｉｉｉ）カーボン微粉末と熱硬化性レジンとを主成分
とする抵抗体を形成し、 Ｑｖ）該抵抗体の両端を、表面の前記印刷配線の上の所
定の場所に、適当に設けた表裏両面の貫通孔により、適
当な導電塗料によって連絡し、（Ｖ）然る後に耐湿塗料
を用いて前記抵抗等の部分を被覆する保護層を設けるこ
とを特徴としたものである。

次に本発明の構成について、次の実施例について説明す
る。本発明の基礎をなすものは、本発明の発明者と同一
の発明者及び同一の出願人に係る発明、即ち特願昭５６
−０６０６９１号ｃ以下前出願と略称する）に開示され
た発明である。

即ち前出願は：ヒドロキノン類の誘導体を熱硬化性レジ
ンに添加したものを適当な溶剤に溶解した塗料中に微細
なＣｕ粉末を分散して成るＣｕ粉末導電塗料を用いて、
合成樹脂積層板の表面に電気回路の配線を印刷法によっ
て形成することを特徴とする、Ｃｕ粉末導電塗料を用い
た印刷配線基板の製造方法、に係るものである。

前出願の発明によシ、従来用いられていたＣｕ張り積層
板を用いる必要がなく、従ってＣｕ回路を形成するだめ
のケミカルエツチングの工程もその必要がなくなったの
である。その意義は極めて大きいといえるであろう。

次に前出願発明によるＰＣボードの製造方法について簡
単に述べる。

スクリーン印刷法による方法が最も多いので、この場合
について記す。

回路設計図に従ってナイロンマスクを作る。ナイロンマ
スクの作シ方は印刷抵抗の普及によシ既に広く公知とな
っているので省略するみこのマスクをスクリーン膜とし
て積層板（基板）の表面に重ね、前記Ｃｕ粉末導電塗料
を、合成樹脂で作ったスキージ−（主にポリウレタン樹
脂製）で一定の印圧を加えて印刷する。印刷された基板
を乾燥器に収容して、適当な温度、時間で硬化させる。

膜厚が６０μｍ前後であれば１４０℃〜１５０℃の温度
、６０分〜６０分の時間で充分である。量産の場合はト
ンネル炉を用いる。比抵抗を考慮すると膜厚は１０μｍ
〜５０μｍの範囲が適当である。

塗料の乾燥、焼付を終ったものを適当な溶剤で洗浄して
完成品とする。一般には低級アルコ一ルによる洗浄がよ
いようである。印刷膜の厚さを調整するには、ナイロン
マスクを作るナイロンの衣地の厚さを選定すればよい。

スキージ−の印圧を変えても調整はできるが、量産の場
合はマスクやスキージ−の摩耗を考えると、もつとも適
した印圧を定めて、いつもこれを一定としたほうがよい
。

次に基板としては熱硬性レジンを用いた合成樹脂積層板
であれば、よいわけであるが、Ｃｕ導電塗料を焼きつけ
る温度は前記したように１００℃〜１５０℃であるから
、少くとも耐熱温度１５０℃以上のものであることが必
要である。このような耐熱性積層板としては、フェノー
ル系又はエポキシ系の高耐熱性基板がよい。耐熱性に優
れ、かつ低価格であることによる。

なお印刷法としては、手軽である上にマスプロにも適す
るのでスクリーン印刷法を用いたが、凹。

仮印刷法も用いることができることは当然である。

特に正確なパターンが必要なときは凹版印刷法が優れて
いるようである。　　　・ 前述の工程により所要のＰｃボニドが得られだので、次
に該基板を用いてＰＲＣ基板を製造する方法を第６図の
囚〜（ト）図を参照して説明する。図において第１図と
同一の部分については同じ符号を付して説明を省略する
。（Ａ）図は前記Ｐむボードの断面図で、１は絶縁基板
、２１はＣｕ塗料で印刷した配線を示している。

第１工程は抵抗を印刷すべき部分に耐湿層４を設けるこ
とは、前記と同様である。（Ｂ）図は第１工程を終了し
た状態を示す。なお耐湿層４は基板の耐湿性が充分であ
れば省略してよい。

第２ＴＮはＣ）図に示すようにスルーホール乙の端子及
び壁面に２５で示すＣｕ　４電塗料を塗付、乾燥して導
通を完了することである。この場合、Ａｇマイグレーシ
ョンのおそれがなければＡｇ塗料も用いることができる
。

第５工程は０図に示すように抵抗６を印刷法によって作
る。この製法については、既に前記したので簡単のため
省略する。

第４工程はい図に示すように、湿度２機械的損傷から抵
抗体等を保護するために保護層７を設けることであ′る
か、これも既に前記したので省略する。

本発明に係るＰＲＣ基板の製造法における２大行色のう
ち、１つは既に述べたようにＣｕ導電塗料を用いたＰＣ
ボードを、従来のＣｕ張り積層板によるＰＣボードの代
りに用いることである。第２の特色は第４図に示すよう
な高密度配線の場合に、従来のＡｇ塗料を用いた場合の
ように、マイグレーションが生じないという点にある。

従って、その密度は、印刷技術の許す限υ密度を犬にす
ることができるという点にある。もつとも、特に高電圧
が相隣る導体部分に印加されるようなときは、許容され
る最高電位傾度で定まることになる。このような理由で
、本発明に係る製造方法によって初めて高密度実装が可
能になったといえるであろう。

次に数値例を挙げる。マイグレ−ションのない場合、許
容される最高電位傾度は一般に次のように考えられてい
る。

”■（７） （−ｊ；）□８工≧ｉ、ｏｏｏｖ／ぼ よって使用電圧を前記の如く２０Ｖとすると、（７）式
％式％（） （９） 即ち（６）式に比較して１／１０になる。つまり実装密
度を１０倍にも増すことができることになる。

次に本発明の効果について簡単に述べる。

（１）化学エツチングの工程を必要としない。従って公
害のおそれがないので小企業でも容易に製造することが
できる。

（２）熱処理を繰り返しても「そシ」を生じない。

（３）スフ１−ホールをＣｕ塗料を用いて行った場合に
は、抵抗器の高密度化ができる。

（４）印刷配線回路の一部変更が容易である。

（５）抵抗特性については、従来の製法によるものと変
るところはない。

即ち第７図は抵抗の温度特性で曲線（Ｉ）、　（■ｊは
それぞれ本発明に係る製品及び従来製品の特性で殆んど
差はない。この場合初抵抗値は１５０Ωでおる。

曲線（Ｉ）、　（Ｉ！’ｌについても同様で、殆んど差
はない。

初抵抗値は何れも１にΩ〜５０にΩの場合である。第８
図は負荷寿命特性で、周囲温度４０℃、負荷１／６２Ｗ
、１０００時間後の抵抗変化率を示す。曲線（１）、　
（Ｉ７はそれぞれ本発明に係る製品及び従来製品の特性
で殆んど差はない。なお横軸は試料の初抵抗値である。

第９図は耐湿放置特性で、温度４０℃、湿度９５％Ｒ，
Ｈ，の恒温恒湿槽中に１０００時間放置後の抵抗変化率
を示す。（＋）、　（１５はそれぞれ本発明に係る製品
及び従来製品の場合を示す。殆んど差は認められない。

なお横軸は試料の初抵抗値である。

（６）価格が格段に安価になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）図は従来の技術によるＰＲＣ基板
の製造工程の説明図、 第２図は印刷抵抗回路を示す斜視図、 第６図はＰＲＣ基板の表裏両面のスルーホール導通孔を
示す斜視図、 第４図は高密度化したＰＲＣ基板の一部の平面図、第５
図はＡｇマイグレーショ／発生の機構の説明用斜視図、 第６図囚〜（ト）図は本発明に係る技術によるＰＲＣ基
板の製造工程の説明図、 第７図は抵抗の温度特性を示すグラフ、第８図は負荷寿
命特性を示すグラフ、 第９図は耐湿放置特性を示すグラフ、である。 図において １・・・合成樹脂積層板 ６・・・スルーホール孔 ４・・・防湿層　　　　　２１・・・Ｃｕ塗料による印
刷配線６・・・印刷抵抗　　　　２５・・・Ｃｕ塗料に
よる表裏導通層７・・・保護層 を示す。 第２図 ’−’−１ 第７図 第８図 第９図 扱抗億（ｋＪ→ 手続補正書Ｃり先） 昭和５６年６月Ｓ日 生１許庁長ぎ　島田春樹殿 １　事件の表示 昭和５６年　　特許願第０９７５７８号３　補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 ＋ｌ（すｉ　　　　富山県上新用郡大沢野町下大久保６
１５８番地氏　Ｚ　銘ＩＡ＝）北陸亀気工業株式会社代
表者　　中　　村　　正　　夫 ５　補正命令の日付 ６　補正Ｖこより増加する発明の数　　な　し７　補正
の対象 明細書の「発明の詳細な説明の欄」 ８　補正の内容　　別紙の通シ 補　　正　　の　　内　　容 明細書の詳細な説明中、下記の通り補正する。 （１）　１２頁７行目と８行目との間に次の句を挿入す
る。 「　なお本発明の場合は、その導電塗料はＣｗ粉末のほ
かに少藁の有機脂肪酸を混合したものを用いた。該導電
塗料は本出願と同一の出願人による発明、特願昭５６−
０１０８４３号の特許請求の範囲第５項記載のものであ
る。本発明の場合、前記塗料を用いたものが効果が特に
著しいので特定した。」 （２）　　１４貢下から４行目 「・・・耐湿層４をＪとあるのを「・・・耐湿層４及び
スルーホール６を」と訂正する。 （３）１７頁１１行目 ［曲線（１）、（ｎ’）・・・」とあるのを１曲線（Ｉ
Ｉ）、（１１す・司と訂正する。 （［１／、Ｊ：、）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ｉ）　　熱硬化性レジンにヒドロキノン類の誘導
   体を添加したものを適当な溶剤に溶解して得られた塗料
   に、少量の有機脂肪酸及び微細なＣｕ粉末を分散して成
   るＣｕ粉末導電塗料ｃ以下Ｃｕ塗料と略称する）を用い
   て、（１１）　　合成樹脂積層板の表面に印刷法により
   電気回路を形成した配線基板の裏面に、 （ｉｉｉ）　　カーボン微粉末と熱硬化性レジンとを主
   成分とする抵抗体を形成し、 （ＩＶ）　　該抵抗体の両端を、表面の前記印刷配線の
   上の所定の場所に、適当に設けた表裏両面の貫通孔Ｃ以
   下スルーホールと略称する）により適当な導電塗料によ
   って連絡し、（ｖ）然る後、耐湿塗料を用いて前記印刷
   抵抗等の部分を被覆する保護層を設けること、を特徴と
   するＣｕ粉末導電塗料を用いた印刷抵抗回路基板の製造
   方法。 ２、　第１項記載の合成樹脂積層板として耐熱度１５０
   ℃以上のフェノール系合成樹脂積層板を用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載°のＣｕ粉末導電塗
   料を用いた印刷抵抗回路基板の製造方法。 ６、　第１項記載の合成樹脂積層板として耐熱度１５０
   ℃以上のエポキシ系合成樹脂積層板を用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のＣｕ粉末導電塗料を
   用いた印刷抵抗回路基板の製造方法。 ４、　第１項記載の印刷抵抗体の両端を、その反対側の
   表面の印刷配線の上の所定の場所に、スルーホールによ
   シ連絡する導電塗料として、前記Ｃｕ塗料を用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の何れ
   か１つに記載のＣｕ粉末導電塗料を用いた印刷抵抗回路
   基板の製造方法。