JPS6387796A - 基板に導電回路を形成する方法 - 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】 技術分野 本発明は、銅箔を用いたプリント基板等の基板に導電回
路を形成する方法に係り、特に新規開発された金属めっ
き性の良好な銅導電ペーストを有効に利用し、基板の片
面に電気的に接続された少なくとも２層の導電回路を形
成する際に、第２層導電回路の電極部分の外周がすべて
第１層導電回路の電極部分の外側に位置するように、し
かも中央に中空部が形成されたリング状に銅導電ペース
トを塗布することによって、第２層導電回路の電極部分
の面積及び外周の長さを増大させ、主として第１層導電
回路に対する第２層導電回路の密着強度を増大させた導
電回路の形成方法に関する。

従来技術 従来、銅箔を用いたプリント基板においては、そこに形
成される導電回路がある程度以上複雑となると、該導電
回路のある部分と他の部分とを電気的に接続する必要性
が生ずるが、従来技術ではプリント基板の片面に２層以
上の導電回路を工業的に形成することはできなかったの
で、このような必要性がある場合には、プリント基板の
両面を用い、該両面に形成された銅箔エツチング回路を
スルホールを用いて電気的に接続したいわゆる両面スル
ホール基板を用いる以外に方法がなかった。

しかし、この両面スルホール基板によると、基板の両面
に銅箔を貼り、かつエツチング加工を施し、なおかつＮ
Ｃ装置等を用いて多数の穴あけ加工を行わなければなら
ないため、材料費、製造費が多くかかり、生産性が悪い
という欠点があった。

そこで上記した従来方法の欠点を改良するものとして、
プリント基板の片面に２層以上の導電回路を工業的に形
成する技術の確立が望まれるが、そのためには導電性及
び金属めっき性、特に銅めっき性が良好な安価な銅導電
ペーストの開発が必要とされた。しかしながら、この銅
導電ペーストによると、ペーストを硬化させるための加
熱が必要となるが、銅はその特性から銀等の貴金属とは
逆に極めて酸化し易いため、この加熱によってペースト
中の銅粉末が酸化して電気抵抗が大きくなると共に半田
付性が悪化するという欠点があり、実用化が困難とされ
て゛いた。また加熱硬化された銅導電ペーストに金属め
っきを施すには、通常その表面をキャタリスト（触媒）
を用いて活性化し、バインダとしての樹脂層から銅粉の
粒子を露出させ、いわゆるめっきの核を作る工程が必要
とされ、多くの工数がかかる欠点があった。

なお、実公昭５５−４２４６０には、片面に２層以上の
導電回路を形成するため、絶縁被膜層に高絶縁性レジス
トポリブタジェンを用い、銅被膜で被覆する下地回路に
例えばフェノール樹脂２０％、銅粉６３％及び溶剤１７
％からなる接着剤ペーストを用い、該接着剤ペーストに
無電解めっき法で２０μｍまで肉付けを行い、銅被膜を
被着させる考案が開示されてはいるが、上記のような理
由により、該考案が工業的に実施された例はないのが現
状である。

本願出願人においては、上記のような欠点をすべて除去
し得る銅導電ペーストを開発すべく、多年にわたり研究
を行って来たが、遂にこれを完成し、その工業化に成功
したものである。それは、銅粉末と合成樹脂に加えて特
殊添加剤として例えばアントラセンをｉｔ添加したもの
で、■アサヒ化学研究所製銅導電ペーストＡＣＰ−０２
０、ＡＣＰ−０３０及びＡＣＰ−００７Ｐとして実用化
の段階に至らしめたものである。　ＡＣＰ−０２０なる
銅導電ペーストは、銅粉末８０重量％、合成樹脂２０重
量％を生成分とし、導電性の極めて良好なものであるが
、半田付性がやや劣るものである。　ＡＣＰ−０３０な
る銅導電ペーストは、銅粉末８５重量％、合成樹脂１５
重量％を生成分とし、導電性はＡＣＰ−０２０より若干
劣るが半田付は性が良好なものである。またＡＣＰ−０
０７Ｐなる銅導電ペーストは、このＡＣＰ−０３０を改
良し、キャタリストなしで金属めっき、例えば銅の化学
めっきをその硬化塗膜の上に施すことができるようにし
たもので、金属めっき性の非常に優れたものである。

そこで本願出願人は、上記新開発された金属めっき性の
良好な銅導電ペーストを用い、これを金属めっきの可能
な第１層導電回路に塗布して加熱硬化させ、その上に金
属めっきを施して第１層導電回路に接続された第２層導
電回路を形成し、基板の片面に少なくとも２暦の導電回
路を形成する方法を、例えば特願昭６０−２１６０４１
等の出願において提案した。

これらの従来技術においては、第６図及び第７図に示す
ように、基板１に形成された銅箔２等からなる第１層導
電回路Ｃ８をエツチング加工により形成し、次いで第１
層導電回路Ｃ，と第２層導電回路Ｃｔとを電気的に接続
する必要がある部分２ａ、　　２ｂを残して基板１に耐
めっきレジスト３を印刷により塗布し、接続の不要な部
分及び第１層導電回路Ｃ１の存在しない基板１０表面１
ａを耐めっきレジスト３　（第６図では耐めっきレジス
ト３が透明であるとして図示を省略）で被覆する。

そして耐めっきレジスト３が塗布されないで残された部
分に金属めっき性の良好な銅導電ペースト４をスクリー
ン印刷により塗布して加熱硬化させて、清浄にした後、
第７図に示すように、銅導電ペースト４に金属めっきの
一例たる銅の化学めっきを施し、銅めっき層５を形成し
、該銅めっき層５と銅導電ペースト４とにより第２層導
電回路Ｃ２を形成し、基板１の片面に、電気的に接続さ
れた少なくとも２層の導電回路Ｃｒ　、Ｃｔを積層状態
で形成するものである。

しかし、上記従来技術においては、第１層導電回路Ｃ１
の銅箔２の電極部分２ｄに塗布される銅導電ペースト４
の形状には特に考慮が払われず、第６図に示すように、
例えば端部４ａが円弧状の単純な棒状に塗布を行ってい
た。一方、銅めっきＮ５の電極部分２ｄに対する導電性
の良否は、銅めっき層５の電極部分２ｄに直接接触して
いる肉厚端面５ａの合計面積、即ち導電経路断面積の大
きさで決定され、また第２層導電回路Ｃ２の密着強度は
該第２層導電回路Ｃ２の電極部分４ｄの面積及び外周４
８等の合計長さ等で決定される。

このため、第６図に示すような第２層導電回路Ｃ２の電
極部分４ｄの形状では、良好な導電性と、大きな密着強
度を得ることができない欠点があった。

目　　的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされ
たものであって、その目的とするところは、第１層導電
回路の電極部分の外側に第２層導電回路の電極部分の外
周がすべて位置するように、かつその中央は中空部とな
るように銅導電ペーストをリング状に塗布し、該電極部
分の内周の全部及び外周の一部において金属めっきの肉
厚端面が第１層導電回路に接続されて金属めっきによる
導電経路断面積が十分に確保されて良好な導電性が得ら
れるようにすることである。また他の目的は、第２層導
電回路の電極部分の面積及び外周の長さを増大させるこ
とによって第１層導電回路に対する第２層導電回路の密
着強度を大幅に増大させることである。

構成 要するに本発明は、基板に金属めっきが可能な第１層導
電回路を形成し、該第１層導電回路の電極部分に金属め
っき性の良好な銅導電ペーストを塗布して加熱硬化させ
、前記第工層導電回路及び該銅導電ペーストに金属めっ
きを施して前記第１層導電回路に電気的に接続された第
２層導電回路を形成して前記基板の片面に少なくとも２
層の導電回路を形成する方法において、前記第１層導電
回路の前記電極部分の外側に前記第２層導電回路の電極
部分の外周がすべて位置するように、かつその中央は中
空部となるように前記銅導電ペーストをリング状に塗布
し、該第２層導電回路の電極部分の面積及び外周の長さ
を増大させると共に、前記中空部の内周の全部及び外周
の一部において前記金属めっきの肉厚端面が前記第１層
導電回路に接続されて導電経路を形成することを特徴と
するものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する０本発
明に係る基板に導電回路を形成する方法においても、従
来と同様に、まず第２図に示すように、基板２１に形成
された銅箔２２等からなる第１層導電回路Ｃ７をエツチ
ング加工により形成し、次いで第１層導電回路Ｃ，と第
２層導電回路Ｃ２とを電気的に接続する必要がある部分
２２ａ、２２ｂを残して基板２１に耐めっきレジスト２
３を印刷により塗布し、接続の不要な部分及び第１層導
電回路Ｃ３の存在しない基板２１の表面２１ａを耐めっ
きレジスト２３で被覆する。そして耐めっきレジスト２
３が塗布されないで残された部分に金属めっき性の良好
な銅導電ペースト２４をスクリーン印刷により塗布して
加熱硬化させて、清浄にした後、第３図に示すように、
銅導電ペースト２４に金属めっきの一例たる銅の化学め
っきを施し、銅めっき層２５を形成し、該銅めっき層２
５と銅導電ペースト２４とにより第２層導電回路Ｃ２を
形成し、基板２１の片面に電気的に接続された少なくと
も２層の導電回路Ｃ＋、Ｃｚを積層状態で形成するもの
である。

本発明においては、上記のような方法において、第１層
導電回路ＣＩの電極部分２２ｄの外側２２ｇに第２層導
電回路Ｃ２の電極部分２４ｄの外周２４ｅがすべて位置
するように、かつその中央は中空部２４ｃとなるように
銅導電ペースト２４をリング状に塗布し、第２層導電回
路Ｃ２の電極部分２４ｄの面積及び外周２４ｅの長さを
増大させると共に、中空部２４ｃの内周２４ｆ及び外周
２４ｅの一部において銅めっき層２５の肉厚端面２５ａ
が第１層導電回路Ｃ，に接続されて導電経路を形成する
ようにしたものである。

第１図においては、耐めっきレジスト２３は透明である
として図示を省略されており、第２層導電回路Ｃ２の銅
導電ペースト２４を覆って形成された銅めっき層２５の
肉厚端面２５ａのうち第１図に数点模様で示した部分が
第１層導電回路Ｃ３と接続されるわけであり、この合計
面積は銅導電ペースト２４が第１層導電回路Ｃ，の電極
部分２２ｄの上においてリング状に示されており、また
外周２４ｅが第１層導電回路の電極部分２２ｄ以外の部
分を横切る部分の肉厚端面２５ａも導電経路を形成し、
これらによって大きな４電経路断面積が得られ、また第
１層導電回路Ｃ１の外側２２ｇにはみ出して第２層導電
回路Ｃ２の電極部分２４ｄが形成されているため、該第
２層導電回路Ｃ２の密着強度は非常に大きなものとなる
。ま゛た中空部２４ｃの直径は図示のものより大きくで
きることは明らかであり、内周２４ｆの長さは更に長く
できる。また中空部２４ｃには耐めっきレジスト２３が
塗布されないので、第３図に示すように、該中空部に銅
めっきＪｉ２５が全面的に形成され、第１層導電回路Ｃ
１への該銅めっき層の密着強度が増大し、導電性も良好
となるように構成されている。

このように銅導電ペースト２４の電極部分２４ｄの外周
２４ｅに銅めっき層２５の肉厚端面２５ａを形成するた
めには、第２図に示すように、耐めっきレジスト２３は
銅導電ペースト２４からなる電極部分２４ｄの外周２４
ｅには該銅めっき屡の厚さの分だけ残して隙間１６をあ
けて塗布し、中空部２４ｃには塗布しないことが必要で
ある。

なお上記説明においては、第１層導電回路ＣＩは銅箔２
２をエツチングにより形成するように説明したが、これ
はエツチング法に限定されるものではなく、本発明で用
いる銅導電ペースト２４を基板２１に塗布して加熱硬化
させ、これに化学銅めっきを全面的に施したものであっ
てもよく、また銅基外の金属を用いた導電回路であって
もよいことは明らかである。

なお耐めっきレジスト２３としては、例えば■アサヒ化
学研究所製耐めっきレジス）　ＣＲ−２００１を塗布し
、例えば１５０℃で３０分間加熱して硬化させる。

またその他の条件について説明すると、銅導電ペースト
２４は、例えば■アサヒ化学研究所製鋼導電ペーストＡ
ＣＰ−００７Ｐをスクリーン印刷により塗布して、温度
１５０℃にて３０乃至６０分間加熱して硬化させる。

また銅めっき層２５を形成するためのめっき前処理につ
いて説明すると、このめっき前処理は、例えば力性ソー
ダ（ＮａＯＨ）の４乃至５重量％の水溶液で数分間洗浄
し、塩酸（ＨＣＩ）　　５乃至１０重量％の水溶液で数
分間表面処理を行う。この表面処理によって銅導電ペー
スト２４の表面にはそのバインダの間から銅粉の粒子が
多数現われ、銅めっきを行う赳めの核が容易に形成され
る。従って通常の無電解めっきにおけるようなキャタリ
スト処理は不要である。

次に化学銅めっきについて説明すると、基板２１を化学
銅めっき欲に浸して銅導電ペースト２４の表面に、第３
図に示すように、化学銅めっきを施し、この結果鋼めっ
きｊｉＪ２５が形成されるのであるが、この化学銅めっ
き欲は、ＰＨＩＩ乃至１３、温度６５乃至７５℃で銅め
っきＮ２５の厚さは５μｍ以上とする。この場合のめっ
き速度は毎時１．５乃至３μｍである。

そして第１図及び第３図に示すように、銅めっき層２５
が形成された基板２１にはその表面にオーバコート（図
示せず）（例えば■アサヒ化学研究所製耐めっきレジス
トＣＲ−２００１）を塗布して加熱硬化させ、片面に２
層の導電回路Ｃ＋、Ｃｔが形成された基板２１が完成す
る。

なお上記実施例においては、銅導電ペースト２４に施す
金属めっきは銅めっきとして説明したが、これは銅めっ
きに限定されるものではなく、銀めっき、金めつき等の
貴金属めっきでもよいことは明らかである。また上記実
施例においては、基板２１の片面に２層の導電回路Ｃ，
，Ｃ，を形成するように説明したが、これはオーバコー
トの上に上記のような工程を反復することによって３層
以上の導電回路を形成することができることも明らかで
ある。

次に第１図から第３図に示す本発明の第１実施例におい
ては、第２層導電回路Ｃ２の電極部分２４ｄの外周２４
ｅ及び内周２４ｆは、円形に形成されているのに対して
、第４図に示す第２実施例においては、電極部分２４ｄ
の外周２４ｅは同様に円形に形成されているが、その内
周２４ｆは円弧で結ばれた十字形に形成されており、第
１図に示す第１実施例の場合よりも銅めっき［２５の肉
厚端面２５ａの長さが長くなっており、銅めっき層２５
による導電経路断面積がより大きくされ、また第１層導
電回路Ｃ３に対する密着強度もより向上している。

次に第５図に示す第３実施例について説明すると、この
実施例においては第１層導電回路Ｃ１に重ねて形成され
る第２層導電回路Ｃ２の電極部分２４ｄの外周２４ｅは
円形に形成されているが、内周２４ｆは、円弧で結ばれ
て連続した波形に形成されており、第１実施例に比べて
内周２４ｆにおける銅めっき層２５の肉厚端面２５ａの
合計長さがより長くされ、従って銅めっき層２５による
導電経路断面積を更に増大させるようにしたものである
。またこのように内周２４ｆを波形に形成することによ
って、第２層導電回路Ｃ２の第１層導電回路Ｃ，に対す
る密着強度もより向上するようにしている。

次に、本発明に用いる上記銅導電ペースト２４及び耐め
っきレジスト２３について詳細に説明する。

まず銅導電ペースト２４の一例たる■アサヒ化学研究所
製ＡＣＰ−００７Ｐなる銅めっき性の良好な銅導電ペー
ストについて説明する。一般に銅は酸化され易い金属で
あり、特に粉末においては表面積が大きいためより酸化
し易い。従って非酸化性貴金属粉末を用いる貴金属ペー
ストと異なり、銅粒子の酸化膜の除去と再酸化防止とが
できるペースト組成物の設計が必要となる。鋼化学めっ
きがし易くて、しかも基材に対する接着性が高い銅導電
ペーストを設計するにはその構成成分である銅粉末、バ
インダ、酸化防止用の特殊添加材（例えばアントラセン
、アントラセンカルボン酸、アントラジン、アントラニ
ル酸が有効）、分散剤及び溶剤等の材料選択と適切な分
散混練技術とが重要なポイントである。

銅粉末はその製法によって粒子の形状や粒径が異なり、
電解法（電気分解によって粉末状に銅を析出させる方法
）では樹枝状で純度の高い粉末が、還元法（酸化物を還
元性ガスで還元させて作る方法）では、海綿状の多孔質
な微粒子が提供される。そして上記した本発明の導電回
路を形成するためには銅導電ペーストは次のような特性
を備えていなければならない。

＋１１　　スクリーン印刷性がよく、ファインパターン
が形成できること。

（２）基板との密着性に優れていること。

（３）化学銅めっきの高温アルカリ浴に耐えること。

（４）銅めっきとよく密着すること。

（５）経時変化による粘度変化が少なく、安定した印刷
性が得られること。

このような要求を満たすため上記銅導電ペーストは、銅
粉末としては、電気分解によって析出する樹枝状物を多
く含み、純度の高い電解銅粉と、金属酸化物から還元し
て作った多孔質海綿状の微粉末等を使用している。また
これらの銅粉をフレーク状に加工した粉末（粉砕粉）も
使用される。

銅粉末のペースト中への含率を高めるためには、粒径や
形状の異なる粒子を、最密充填するように配合すること
が必要となる。

次に銅導電ペーストのバインダについて説明すると、バ
インダは、多量の粉末の分散ベヒクとして、また基板へ
の強力な接着剤として働く必要があり、同時に化学銅め
っきのアルカリ浴に十分耐えるものでなければならない
。

そこでバインダとしては、銅粉末含率が大きく、銅箔及
びガラスエポキシ基板への密着性及びめっきの析出性が
極めて良好で、めっき膜の密着性が極めて良好なエポキ
シ樹脂を配合したものを用いる。

次に上記■アサヒ化学研究所製銅導電ペーストＡＣＰ−
００７Ｐに析出した銅めっきの特性についてその一例を
説明すると、色調、形状は赤褐色かつペースト状であり
、粘度は２５℃において３００乃至５００ｐｓであり、
銅箔上及び樹脂基板上の接着性は何れもテープテストに
合格するものであり、銅めっき後めっきと銅導電ペース
トとの接着性はテープテスト合格であり、半田付性は広
がり率９６％以上で、引張り強度（３Ｘ３ｎ”）は３．
０　ｋｇ以上である。

なお、上記銅導電ペーストの構成成分及び導電特性につ
いての詳細は本願出願人の出願である特願昭５５−６６
０９（特開昭５６−１０３２６０）及び特願昭６０−２
１６０４１に詳細に説明されているのでその説明は省略
する。

次に、耐めつきレジストについて説明すると、本発明で
は■アサヒ化学研究所製ＣＲ−２００１なる耐めっきレ
ジストを用いるが、この耐めっきレジストは、多層配線
基板回路を形成しようとするとき、第１層導電回路に第
２層導電回路を接続しては不都合な場合、第１層導電回
路の上に耐めっきレジストを印刷法により被覆するが、
絶縁性が良好であると同時に、特に耐アルカリ性に優れ
た性質が要求される。化学銅めっき浴と同じｐＨ１２の
アルカリ浴中、７０℃にて４時間以上の酸性を持つ耐め
っきレジストとして開発されたのがこのＣＲ−２００１
なる耐めっきレジストである。

これは銅導電ペーストＡＣＰ−００７Ｐと同様な、エポ
キシ樹脂を主成分とするペーストで、１８０メツシユの
ポリエステルスクリーンを用いて印刷し、１５０℃にて
３０分間加熱して硬化させる。耐薬品性、耐電圧性から
１５乃至３０μｍ程度の厚膜が好ましい。その主な特徴
は以下のようである。

即ち、基材に対する密着力が強く、また銅箔に対する接
着性に優れており、耐アルカリ性（ｐＨ１２）に長時間
浸しても硬化膜が劣化せず、バードナは毒性の弱いアル
カリ性であるので使用上安全である。またこの耐めっき
レジストの使用方法は、塗布方法についてはスクリーン
印刷により、混合比率は主剤１００ｇに対して硬化材が
Ｌｏｇである。また硬化条件は、温度範囲が１５０乃至
２００°Ｃ１設定時間が３０乃至１５分である。

また主な特性としては色調、形状は緑色かつインク状で
あり、密着性（クロスカット）は１００／１００（銅箔
面）、表面硬度（エンピッ使用）は８Ｈ以上、耐溶剤性
（トリクロルエチレン中）は１５秒以上、半田耐熱性（
２６０℃）は５サイクル以上、表面絶縁抵抗値は５Ｘ１
０”Ω以上、体積抵抗値は１×１０１４Ω−ロ、耐電圧
（１５μｍ）は３．５　ｋＶ以上、誘電正接（ＩＭＨｚ
）は０．０３以下である。

効果 本発明は、上記のように第１層導電回路の電極部分の外
側に第２層導電回路の電極部分の外周がすべて位置する
ように、かつその中央は中空部となるようにｗ４導電ペ
ーストをリング状に塗布したので、該電極部分の内周の
全部及び外周の一部において金属めっきの肉厚端面が第
１層導電回路に接続されて金属めっきによる導電経路断
面積が十分に確保されて良好な導電性が得られるという
効果がある。また第２層導電回路の電極部分の面積及び
外周の長さを増大させたので、第１層導電回路に対する
第２層導電回路の密着強度を大幅に増大させることがで
きる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は金属めっきの一例たる銅めっきが完了した状態を示す
第１層導電回路と第２層導電回路が形成された基板の部
分平面図、第２図は銅導電ペーストが塗布された状態を
示す第１図のｎ−ｍ矢視縦断面図、第３図は銅めっきが
完了した状態を示す第１図のｎ−ｍ矢視縦断面図、第４
図は本発明の第２実施例に係る第１図と同様の部分平面
図、第５図は本発明の第３実施例に係る第１図と同様な
部分平面図、第６図及び第７図は従来例に係り、第６図
は第１図と同様な部分平面図、第７図は第６図の■−■
矢視縦断面図である。 ２１は基板、２２は第１層導電回路を形成する銅箔、２
２ｄは電極部分、２２ｇは外側、２３は耐めっきレジス
ト、２４は銅導電ペースト、２４ｃは中空部、２４ｄは
電極部分、２４ｅは外周、２５は金属めっきの一例たる
銅めっき層、２５ａは肉厚端面、Ｃ，は第１層導電回路
、Ｃ２は第２層導電回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基板に金属めっきが可能な第１層導電回路を形成し
   、該第１層導電回路の電極部分に金属めっき性の良好な
   銅導電ペーストを塗布して加熱硬化させ、前記第１層導
   電回路及び該銅導電ペーストに金属めっきを施して前記
   第１層導電回路に電気的に接続された第２層導電回路を
   形成して前記基板の片面に少なくとも２層の導電回路を
   形成する方法において、前記第１層導電回路の前記電極
   部分の外側に前記第２層導電回路の電極部分の外周がす
   べて位置するように、かつその中央は中空部となるよう
   に前記銅導電ペーストをリング状に塗布し、該第２層導
   電回路の電極部分の面積及び外周の長さを増大させると
   共に、前記中空部の内周の全部及び外周の一部において
   前記金属めっきの肉厚端面が前記第１層導電回路に接続
   されて導電経路を形成することを特徴とする基板に導電
   回路を形成する方法。 ２　前記金属めっきは、化学銅めっきであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の基板に導電回路を
   形成する方法。 ３　前記第２層導電回路の電極部分の外周及び内周は、
   円形に形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の基板に導電回路を形成する方法。 ４　前記第２層導電回路の電極部分の内周は、円弧で結
   ばれた十字形に形成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の基板に導電回路を形成する方法。 ５　前記第２層導電回路の電極部分の内周は、円弧で結
   ばれて連続した波形に形成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の基板に導電回路を形成する方
   法。