JPS62252988A - 印刷回路の形成方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、絶縁基板上に半田付が可能な導電性ペースト
を用いて導電回路を形成し、回路の塗膜を加熱硬化させ
た後、塗膜にフラックスを塗布して直接錫又は半田付を
行ない、導電回路の耐熱性と耐湿性および導電性を向上
させた印刷回路を形成させる方法に関する。

（従来技術） 最近、Ｉ　Ｃ，ＭＳ　Ｉ、ＬＳＩなどを実装する導電回
路を形成する方法が種々提案されている。

この方法には大別して次の三方法が採られている。すな
わち、エツチドフォイル法は、銅張積層板上に夫々反応
性樹脂を塗布した後、マスクをあてて光照射によって所
定の導電回路を形成し、未反応樹脂を除去し次いでエツ
チングして銅箔層を除去する方法である。

この方法は、絶縁基板の印刷回路のマスプロ生産に適し
ているが、工程が複雑で長時間を要し、且つ設備費が多
大となると共に回路形成の化学エツチング工程の際、サ
イドエツチングを生ずるので微細な精度のよい印刷回路
を形成するには問題がある。

アディティブ法は、メッキ核を形成する活性種を加えた
接着剤を絶縁基板上に塗布し、その塗膜上にマスクを重
ねて所定の位置に光照射を行ない、照射部分にメッキ核
となる金属を析出させ、ついで未反応部分を除去し、前
記析出金属上に無電解銅メッキ層を形成して所定の導電
回路を形成する方法である。この方法は、細線回路の形
成が可能であるが、活性種を接着剤中に均一に分散させ
ることが難しいため、均一な金属のメッキ核が形成でき
ず、次のメッキ工程でトラブルを起したり、接着剤中に
混入する不純物の影響によって光照射で起こるラジカル
反応に異常をきたすなどの問題がある。

一方、銀又は銅などの金属粉末と樹脂を配合した導電性
ペーストを用いて印刷回路を形成する方法が行われてい
る。

これは、前記エツチドフォイル法の銅張積層板より余剰
の銅箔を化学エツチング法により印刷回路を形成する方
法に較べて、簡便であり又コスト的にもすぐれているか
らである。

例えば、銀粉末とフェノール樹脂からなる比抵抗１０−
４Ω・ｃｍ級の銀ペーストを絶縁基板上にスクリーン印
刷法で導電回路を形成する方法がある。しかしながら、
この銀ペーストは導電回路の形成材として使用されるも
のであって、得られる導電回路から電子部品の固定に必
要な半田付を直接適用することができない。又、銀ペー
ストは高価であるために、且つ湿度雰囲気中、印刷回路
に直流電圧が印加されると、銀マイグレーションが起こ
り回路を短絡する事故を発生するので、特定の箇所に使
用されているのが実情である。

次に、銅粉末と熱硬化性樹脂とからなる導電性銅ペース
トを絶縁基板上にスクリーン印刷法なｈ％導電回路形成
させ、塗膜を加熱して硬化させると、銅の被酸化性が大
きいため、空気中およびバインダーの樹脂中に含まれる
酸素が銅粉末と化合し、その表面に酸化膜を形成して著
しく導電性を阻害するか、若しくは経時と共に導電性が
全く消失するものとなる。そのため安定した導電性を得
る銅ペーストが種々研究されて、その導電性を大約１０
−３Ω・０１１１級にすることができるので導電回路の
形成材として使用されている。

しかし、得られる導電回路上の塗膜に半田付銅張積層板
からエツチドフォイル法により印刷回路を形成した銅箔
上に半田付けをするのは次のような工程で行われる。す
なわち、印刷回路を形成する銅張積層板の表面は、その
製造過程および搬入する過程において種々の異物が付着
しているため、予め表面処理を行なった後、銅箔上に無
電解銅メッキおよび電気銅メッキを施して印刷回路工程
に入り、半田レベラ工程でフラックスを塗布して半田付
けされる。

公知の導電性ペーストによって形成された導電回路は、
前記のように半田付が直接適用できないため、回路の塗
膜に活性化処理を施して無電解銅メッキするか、又は塗
膜を陰極としてメッキ液中で電気銅メッキを施した後に
、銅面に半田付を行なう。然る後、実装する電子部品お
よびリーρフレームなどを半田付けする。かかる場合、
塗膜と銅メッキとの層間の結合が確実でないと実用に供
されないことはいうまでもない。

いずれの方法による印刷回路でも半田付けの下地を構成
させるために、化学メッキ法又は／および電気メツキ法
が採用されている。

従って、無電解銅メッキ又は／および電気銅メッキを施
す必要のない半田付可能な導電塗料が開発されると、大
巾に製造工程が短縮されると共にその経済的メリットは
多大なものとなる。

ここに、半田付可能な導電塗料として具備すべき問題点
は、■スクリーン印刷、凹版印刷、ハケおよびスプレー
塗りなどができること、■細線回路が形成できること、
■絶縁基板上への塗膜の密着性がよいこと、■恨ペース
トと同等な導電性を有すること、■塗膜上への半田付性
がすぐれていること、■半田コートの導電回路の導電性
が長期にわたって維持できること、である。

本発明は、かかる問題を解決することを目的とするもの
で、半田付可能な導電塗料を用いて印刷回路を形成する
方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、（ｉ）金属銅粉、（ｉｉ）樹脂混和物（Ｐ−
ｔｅｒｔ−ブチルフェノール樹脂と金属表面活性化樹脂
および熱硬化性樹脂とからなる樹脂混和物）、（ｉｉｉ
　）飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の金属塩、（ｉｖ）金
属キレート形成剤、又は（ｉ）金属銅粉、（ｉ；）熱硬
化性樹脂、（ｉｉｉ　）飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の
金属塩、（ｉｖ　）金属キレート形成剤、（ｖ）半田付
促進剤、若しくは（ｉ）金属銅粉、（ｉｉ　）樹脂混和
物（金属表面活性化樹脂と熱硬化性樹脂とからなる樹脂
混和物）、（ｉｉｉ　）飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸若
しくはそれらの金属塩、（ｉｖ）金属キレート形成剤、
（ｖ）半田付促進剤を配合した半田付可能な導電塗料を
絶縁基板上に印刷し、次いで得られた導電回路の塗膜を
加熱硬化させた後、該塗膜にフラックスを塗布して、こ
こにおいて、本発明で使用する金属銅粉とは、片状、樹
枝状、球状、不定形などのいずれの形状であってもよ（
、その粒径は１００μｍ以下が好ましく、特に１〜３０
μｍがより好ましい。

本発明で使用するＰ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール壺 樹脂とＰ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールとホルマリンと
をアルカリ性触媒の存在下で加熱重合して得られるもの
で、その重合度は５０以下のものを使用することが好ま
しい。例えば、重合度が５０を超えるものを使用し、得
られた塗膜を加熱硬化すると、バインダーとしての熱硬
化性樹脂の三次元網目構造の形成が阻害されて導電性を
低下させる原因となる。

本発明で使用する金属表面活性化樹脂とは、活性ロジン
、又は部分水添ロジン、完全水添ロジン、エステル化ロ
ジン、マレイン化ロジン、ロジンは活性ロジン又はマレ
イン化ロジンである。

本発明で使用する熱硬化性樹脂とは、本発明に係る導電
塗料中の金属銅粉およびその他の成分をバインドするも
のであり、常温で液状を呈する高分子物質で、加熱硬化
によって高分子物質となるものであればよく、例えば、
フェノール、アクリル、エポキシ、ポリエステル、キシ
レン系樹脂などが用いられるが、これらに限定されない
。なかでもレゾール型フェノール樹脂は、好ましいもの
として用いられる。

本発明で使用する飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸若しくは
それらの金属塩とは、飽和脂肪酸にあっては炭素数１６
〜２０のバルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸など
、又は不飽和脂肪酸にあっては炭素数１６〜１８のシー
マリン酸、オイレン酸、リルン酸などで、それらの金属
塩にあってはカリウム銅、アルミニウムなどの金属との
塩である。

これらの分散剤の使用は、金属銅粉の熱硬化性樹脂中へ
の微細分散を促進し、導電性の良好な塗膜を形成するの
で好ましい。

本発明に使用する金属キレート形成剤とは、モノエタノ
ールアミン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミ
ン、エチレンジアミン、トリエチレンジアミン、トリエ
チレンテトラミンなどの脂肪族アミンから選ばれる少な
くとも一種を使用する。添加する金属キレート形成剤は
、金属銅粉の酸化を防止し、導電性の維持に寄与すると
共に前記金属表面活性化樹脂と相剰作用を示して半田付
性をより向上させる。

本発明に使用する半田付促進剤とは、オキシジカルボン
酸又はアミノジカルボン酸若しくはそれらの金属塩で嶌
、例えば、酒石酸、リンゴ酸、グルタミン酸、アスパラ
ギン酸又はそれらの金属塩などから選ばれる少な（とも
一種を使用する。添加する半田付促進剤は、前記金属キ
レート形成剤と相剰作用を示して半田付性を更に向上さ
せる。すなわち、金属表面活性化樹脂と金属キレート形
成剤、それに半田付促進剤を配することにより、より相
剰作用を示して塗膜の半田付面をより平滑で金属光沢の
あるものにすることができる。

本発明！に電塗料には、粘度調整をするために通常の有
機溶剤を適宜、使用することができる。例えばブチルカ
ルピトール、ブチルカルピトールアセード、プチルセロ
ルソルブ、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレ
ンなどの公知の溶剤が好ましいものとしてあげられる。

本発明に於いて使用する絶縁基板とは、ガラス・エポキ
シ樹脂基板、紙・フェノール樹脂基板、セラミック基板
、ポリカーボネイト樹脂基板、ポリエチレンテレフタレ
ート樹脂基板、ポリイミド樹脂基板、ポリオレフィン樹
脂基板、塩化ビニル樹脂基板、ポリエステル樹脂基板、
ＡＢＳ樹脂基板、ポリメチルメタクリレート樹脂基板、
メラミン樹脂基板、フェノール樹脂基板、エポキシ樹脂
基板、ガラス基板などがあげられるが、特に限定されな
い。

本発明に係る半田付可能な導電塗料を用いて絶縁基板上
に導電回路を形成する方法とは、スクリーン印刷、凹版
印刷、スプレー又はハケ塗りなどで塗布した後、加熱硬
化させるもので、特に限定されない。

本発明において形成させた導電回路の塗膜を硬化させる
雰囲気は、大気中または不活性ガス中のいずれにあって
もよく、制限されない。

本発明において加熱硬化された導電回路の塗膜上に錫又
は半田付けをする方法は、市販の有機酸系のフラフクス
剤を塗膜上に塗布し、銅面上に半田付けする通常の浸漬
法又は半田ゴテによって行ってもよく、特に限定されな
い。

本発明に係る半田付可能導電塗料を構成する成分の割合
は、（ｉ）金属銅粉８５〜９５重量％と（ｉｉ）樹脂混
和物１５〜５重量％（Ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール
樹脂２〜３０重量％、金属表面活性化樹脂２〜３０重量
％、残部を熱硬化性樹脂とからなる樹脂混和物）との合
計１００重量部に対して、（ｉｉｉ　）飽和脂肪酸又は
不飽和脂肪酸の金属塩１〜８重量部と（ｉｖ）金属キレ
ート形成剤１〜５０重量部とするか、又は（ｉ）金属銅
粉８５〜９５重量％と（ｉｉ）熱硬化性樹脂１５〜５重
量％との合計１００重量部に対して、（ｉｉｉ　）飽和
脂肪酸又は不飽和脂肪酸の金属塩１〜８重量部と（ｉｖ
）金属キレート形成剤１〜５０重量部および（Ｖ）半田
付促進剤０．１〜２．５重量部、若しくは（ｉ）金属銅
粉８５〜９５重量％と（ｉｉ　）樹脂混和物１５〜５重
量％（金属表面活性化樹脂２〜３０重量％、残部を熱硬
化性樹脂とからなる樹脂混和物）との合計１００重量部
に対して、（ｉｉｉ　）飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸若
しくはそれらの金属塩１〜８重量部と（ｉｖ）金属キレ
ート形成剤１〜５０重量部および（ｖ）半田付促進剤０
．１〜２．５重量部とするものである。

ここにおいて、金属銅粉の好ましい配合量は、樹脂混和
物又は熱硬化性樹脂との配合において８７〜９３重量％
である。

Ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール樹脂および金属表面活
性化樹脂の好ましい配合量は、それぞれ５〜１０重量％
である。

飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸若しくはそれらの金属塩の
好ましい配合量は、２〜６重量部で、金属キレート形成
剤の好ましい配合量は５〜３０重量部、半田付促進剤の
好ましい配合量は０．５〜２．０重量部である。

（作　用） 以上説明した如く、半田付可能な導電塗料によって形成
された導電回路の硬化塗膜の導電性は、１０−４Ω・ｃ
ｍ級であり、極めて良好な値を示し、従来の銀ペースト
によって得られた塗膜の導電性と近似するものとなる。

本発明によって形成された導電回路の硬化塗膜に有機酸
系のフラックスを塗布して溶融半田槽中に浸漬して引き
上げると、導電回路全面に良好な半田付がなされ、その
導電性は１０−５Ω・ｃｍ級に向上させることができ、
より大きな電流を導電回路に流すことができるものとな
る。又導電回路の塗膜が半田でコートされると、塗膜の
耐熱性および耐湿性が改善されるものとなる。又エツチ
ドフォイル法、アディティブ法および公知の銅ペースト
による印刷回路を形成する方法では、いずれもその導電
回路に無電解銅メッキ又は／および電気銅メッキを施し
て銅面上に半田付を行なうが、本発明の方法では半田付
可能な導電塗料を用いて絶縁基板上にスクリーン印刷法
によって導電回路を形成させ、加熱硬化させた後塗膜上
にフラックスを塗布して直接半田付をすることができる
ので、大巾に製造工程が短縮され、その経済的メリット
が大きい。

（実施例） 以下、実施例および比較例にもとづいて本発明を更に詳
細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定され
るものでない。

粒径５〜１０μｍの樹枝状金属銅粉を用い、第１表に示
す割合で配合材料をそれぞれ配合（重量部）し、溶剤と
して若干のブチルカルピトールを加えて、２０分間三軸
ロールで混練して導電塗料を調製した。これをスクリー
ン印刷法によりガラス・エポキシ樹脂基板上に巾０．４
ｍｍ、厚さ３０±５μｍ、長さ５２０ｍｍのＳ形導電回
路を形成し、１５０〜ｂ 加熱して塗膜を硬化させた。引続いて形成させた導電回
路上に半田付を施すため、実際の工程で使用する半田レ
ベラマシンに通して、該基板を有機酸系のフラックス槽
に４秒間浸漬し、次いで２５０℃の溶融半田槽（Ｐｂ／
Ｓｎ　＝　４０／６０）中に５秒間浸漬して引き上げる
と同時に４〜６気圧、２２０〜２３０℃の熱風を吹きつ
けた後、洗浄して導電回路全面に半田付けした印刷回路
基板を作製した。この回路基板に電子部品を実装するた
めに、半田付に必要な接続回路部分を残して他の回路部
分を熱硬化型又は紫外線硬化型のソルダーレジストイン
キを用いて、スクリーン印刷法でオーバーコートするこ
とにより印刷回路を保護し、電子部品を直接又はスルホ
ールを通して半田付けされた接続回路部分に半田付けを
した。

上記の過程で得た本発明に係る導電回路について、緒特
性を調べた結果を第１表に示す。

ここに、塗膜の導電性とは、加熱硬化された塗膜の体積
固有抵抗率を測定した値である。

塗膜の密着性とは、ＪＩＳ　　Ｋ５４００　（１９７９
）の基盤目試験方法に準じて、塗膜上に互に直交する縦
横１１本づつの平行線をＩＩＩＩＩＩの間隔で引いて、
１　ｃｍ”中に１００個のます目ができるように基盤目
状の切り傷を付け、その上からセロハンテープで塗膜を
引きはがしたときに絶縁基板上に残る塗膜の基盤目個数
を求めたものである。

半田付性とは、塗膜上に半田付けされた状態を布倍率の
実体顕微鏡によって観察し、下記の基準によって評価し
た。

◎印：表面平滑で金属光沢のある半田が全面に付着子で
−るもの ○印：表面に凹凸あるが、半田が全面に付着するもの Δ印：部分的に塗膜が露出しているもの耐熱性と抵抗変
化率とは、半田付された塗膜を８０℃Ｘ１００Ｏ時間加
熱し、初期抵抗に対する抵抗変化率を求めたものである
。

耐湿性と抵抗変化率とは、半田付塗膜を５５℃×９５％
ＲＨＸ　１０００時間の温度雰囲気中に放置し、初期抵
抗に対する抵抗変化率を求めたものである。

印刷性とは、得られた導電塗料を用いてスクリーン印刷
法により導電回路を形成するに際して、その印刷性÷争
倍牲を観察し、下記の基準により評価した。

Ｏ印：導電回路の形成が良好なもの △印：導電回路の形成が稍々困難なもの第１表の結果か
られかるように、比較例１〜３は配合材料が適切量でな
いために、塗膜の導電性が低く、半田付性がわるく、耐
熱性および耐湿性の抵抗変化率が大きくて好ましくない
が、実施例１〜３は、いずれの特性においても好ましく
、第１表には示していないが、塗膜に半田付された半田
厚は大約１０μｍであり、それがため半田付けされた印
刷回路の導電性は１０−ＳΩ・ｃｍ級に向上し、より大
きな電流を印刷回路に流すことができる。

又、塗膜と半田との半田付強度は３．３ｋｇ以上（３ｍ
ｎ＋φラント、孔径０　、８ｍｍφ中に０．６ｍｎ＋φ
の半田メッキ線を半田付けした半田付強度）であり、塗
膜と半田付界面が強固に半田付けされていることを保証
し、電子部品の接続回路部分への半田付は、銅張積層板
での実施と同等であって、いずれも実用に際し信顧性の
あるものである。

（効　　果） 本発明に係る印刷回路の形成方法では、半田付可能な導
電塗料を用いて絶縁基板上にスクリーン印刷などで導電
回路を形成させるため、細線回路が形成でき、且つ得ら
れる導電回路の硬化塗膜上に直接半田付をすることがで
き、更に半田付けされた印刷回路上に電子部品を半田付
できるので、従来のように１ｉｉ箔印刷回路又は導電回
路の塗膜上に無電解銅メッキ又は／および電気銅メッキ
を施す必要がなく、これらの製造工程を大巾に省略でき
ると共に経済的に顕著な効果を示し、産業上に寄与する
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ｉ）金属銅粉、（ｉｉ）樹脂混和物（Ｐ−ｔｅ
   ｒｔ−ブチルフェノール樹脂と金属表面活性化樹脂およ
   び熱硬化性樹脂とからなる樹脂混和物）、（ｉｉｉ）飽
   和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の金属塩、（ｉｖ）金属キレ
   ート形成剤、又は（ｉ）金属銅粉、（ｉｉ）熱硬化性樹
   脂、（ｉｉｉ）飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の金属塩、
   （ｉｖ）金属キレート形成剤、（ｖ）半田付促進剤、若
   しくは（ｉ）金属銅粉、（ｉｉ）樹脂混和物（金属表面
   活性化樹脂と熱硬化性樹脂とからなる樹脂混和物）、（
   ｉｉｉ）飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸若しくはそれらの
   金属塩、（ｉｖ）金属キレート形成剤、（ｖ）半田付促
   進剤を配合した半田付可能な導電塗料を絶縁基板上に印
   刷し、次いで得られた導電回路の塗膜を加熱硬化させた
   後、該塗膜にフラックスを塗布して、直接錫又は半田付
   を行なうことを特徴とする印刷回路の形成方法。