JPS6410959B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は印刷配線板に関するもので、詳しくは
従来にない発想に基づく、省資源、省エネルギー
タイプで低コストの印刷配線板を提供しようとす
るものである。

従来より、いわゆる「印刷配線板」の製造方法
としては、支持基体の表面に積層された銅板の必
要部分にエツチングレジストを印刷し、そのエツ
チングレジストを乾燥あるいは硬化させた後、不
要の銅板部分をエツチング液で除去し、然る後に
エツチングレジストを除去するという基本となる
４工程を経る工法が行われている。実際には上記
４工程以外にも洗浄や水洗など余分な工程が加わ
つた多数の工程が行われ、銅資源の浪費やエツチ
ング液あるいはレジスト剥離液による環境汚染の
可能性、さらには作業環境悪化など種々の問題を
かかえている。

一方、上記方法によらない印刷配線板の製造方
法として、導電性塗料を「印刷」する方法も極く
わずかではあるが行われているが、現存する導電
性塗料で配線板に使用可能な程度の抵抗値を有す
るものは銀を主体とする導電塗料のみであり、コ
スト面から到底全ての配線板に使用できるもので
はなく、更に半田付けが困難であるという印刷配
線板としては致命的な欠陥を有している。

本発明にかかる印刷配線板は、上記従来の印刷
配線板の製造方法あるいは材料を根本的に変えた
ものであり、表面を半田メツキした銅と半田を主
体とする導電材料を印刷方式によつて支持基体上
に設け、熱処理によつて導体化するという２工程
によつて製造されるものである。すなわち、本発
明にかかる印刷配線板を採用することにより、エ
ツチングによる銅のロスはなくなり、エツチング
液、その他に基づく環境汚染はなくなり、基板自
体の耐アルカリ性、その他の制限が不要になるた
めに安価な材料を使用できることから、工程数の
削減とも相まつて大幅なコストダウンが可能とな
るのである。

この本発明にかかる印刷配線板の構造として
は、３つの形式が考えられる。

第１の形式は、表面を半田メツキした銅粉を半
田で結合した導電材料からなる導体を支持基体上
または支持基体中に設けてなるものであり、その
実施例を第１図〜第３図に示している。第１図に
示す実施例のものは、基体１上に導体２を設けた
例、第２図に示す実施例のものは、基体１の表面
に導体２を埋設してた例、第３図に示す実施例の
ものは、基体１の内部に導体２を設けた例であ
り、この形式のものを重ね合すことにより、多層
配線基板が得られる。すなわち、本発明は、特に
多層配線基板の製造に好都合である。

また、第２の形式は、表面を半田メツキした銅
粉を半田で結合した導電材料と有機樹脂とからな
る導体を上記第１の形式の場合と同様に、基体上
または基体中に設けてたものであり、導体の拡大
図を第４図に示している。この第２図に示す実施
例のものは、表面を半田メツキした銅粉３を半田
４で結合してなる導電材料を有機樹脂層５でつつ
み、基体に対する接着性の向上と補強を計つたも
のである。

また、第３の形式は、第３図に示すように基体
１上に接着剤層６を設け、その上に表面を半田メ
ツキした銅粉を半田で結合した導電材料からなる
導体２を設け、基体１に対する接着性を計るとと
もに、導体２に直接半田付けを可能としたもので
ある。

なお、ここで、第２の形式においても、ウレタ
ン樹脂、アクリル樹脂などを使用することによ
り、半田付けを可能にすることはできる。

ここで、本発明に使用する表面を半田メツキし
た銅粉とは、市販の銅粉に無電解で半田メツキし
たもので、導通のみを目的とする場合は、銅粉の
粒径は大きなものから細かいものまで任意に選ぶ
ことができる。しかしながら、各種印刷方法によ
る制限を受け、更に実用的には導体表面の粗度が
問題になる場合もあるため、１〜20μ程度の粒径
の銅粉を使用すると、好都合である。

また、本発明に述べる半田とは、鉛、錫、ビス
マス、アンチモン、カドミウム、その他の低融点
金属の合金の総称であつて、場合によつては金属
単体であつても良い。

また、無電解半田メツキは市販の半田メツキ液
を用いて、室温あるいは加熱下で行うことができ
る。

更に、表面を半田メツキした銅粉は、半田粉と
混合し、活性剤、溶剤および使用態様に応じて有
機樹脂を加えてペーストとして使用する。ペース
トは支持基体上に印刷その他の方法により積層
後、半田の融点以上に加熱することにより、連続
した導体が形成される。このため、導体の形成は
極く短時間で完了するが、導体層中や接着剤層に
熱硬化性樹脂を用いる場合は、樹脂の硬化が完了
するまで加熱を続ける必要がある。

また、銅粉のみを使用した導体の場合は、高温
長時間の加熱で銅粉が完全に酸化されるため、使
用樹脂に制限を受けるが、本発明においては銅表
面は半田で被われており、かつ半田で結合されて
いるため、高温長時間の加熱に際しても導通に障
害を生じないという利点を有しており、樹脂選択
の範囲が広くなる。また、180℃を超える温度で
加熱する場合は、銅が半田中に移行し、半田の融
点が上昇するため、後に続く半田付け処理に際し
て好都合である。

また、半田メツキした銅粉と半田粉との混合割
合は、導体中に占める半田メツキした銅粉の量が
40〜90重量部であることが望ましい。この半田メ
ツキ銅粉量が40重量部未満の場合は、銅粉間を半
田で結合することが困難であり、90重量部を超え
る場合は結合するための半田量が不足となつて充
分低い抵抗値を得ることが困難である。

更に、導電材料をつつむために使用する有機樹
脂としては、ロジン、テルペン系樹脂、ポリアミ
ド樹脂、低分子量ポリスチレンなどの天然あるい
は合成品で半田の溶融温度において、低粘度の液
体となる熱可塑性樹脂、あるいはフエノール樹
脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アルキド樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、キシレン樹脂、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、熱硬化アクリル樹脂、ポ
リブタジエン樹脂などの熱硬化性樹脂およびこれ
ら樹脂の混合物を挙げることができる。これらの
樹脂は半田溶融温度において著しく低粘度になる
ため、半田粉が溶融して半田メツキ銅粉を結合す
る際の妨げとはならない。

以下、本発明の具体的実施例により説明する。

（実施例 １） 電解銅粉（福田金属箔粉工業(株)製CE1110）
100.0ｇを脱脂、酸洗処理した後、無電解半田メ
ツキ液（高純度化学研究所(株)製SP64EL）1.2で
処理して表面を半田メツキした銅粉を得た（以
下、単にメツキ銅粉と記す）。

次いで、メツキ銅粉15.0ｇ、400メツシユ半田
粉（千住金属工業(株)製、融点163℃）15.0ｇ、ロ
ジン（融点140℃）50％ブチルセロソルブ溶液
20.0ｇおよび塩酸ジメチルアミン0.1ｇとを混合
した後、３本ロールミルで混練して導電性塗料を
製造した。

この導電性塗料をアルミナ基体上にスクリーン
印刷した後、80℃、30分乾燥し、次いで200℃で
５分間加熱して印刷配線板を製造した。本実施例
にかかる印刷配線板の導体は0.05Ω／□のシート
抵抗を示した。但し、導体表面は多少ポーラスで
あつた。

（実施例 ２） 165メツシユの共晶半田粉（融点183℃）80.0ｇ
を20ｇのロジン、0.2ｇのステアリン酸と混合し、
120℃の熱ロールで15分間混練した後、シート状
に押出し、粉砕して半田微粉とロジンとの混合粉
体（以下、単に半田混合粉と記す）を作成した。

次いで、メツキ銅粉22.0ｇ、半田混合粉18.0
ｇ、エポキシプレポリマー（シエル化学(株)製エピ
コート828と日本化薬(株)製カキハードMCDの10：
８混合物）3.5ｇ、塩酸ジメチルアミン90mgおよ
びブチルセロソルブ5.0ｇとを混合し、３本ロー
ルミルで混練して導電性塗料を製造した。

この導電性塗料を1.0mm厚の紙基材フエノール
樹脂成形板（以下、ベーク板と記す）上にスクリ
ーン印刷し、80℃で30分乾燥した後、200℃で15
分硬化して印刷配線板を製造した。配線板の導体
は0.02Ω／□のシート抵抗を有し、表面をサンド
ペーパで研磨した後に半田付けすることができ
た。また、銅線を半田付けして接着強度を測定し
た結果、500ｇ／mm²以上の強度が得られた。

（実施例 ３） 実施例２において、メツキ銅粉量を14.0ｇ、半
田混合粉量を26.0ｇとした場合の導体のシート抵
抗値は0.5〜10Ω／□であり、焼成条件によつて
は導通の得られない場合があつた。

（実施例 ４） 実施例２において、メツキ銅粉量を35.5ｇ、半
田混合粉量を4.5ｇとした場合の導体のシート抵
抗値は0.1〜10Ω／□であり、焼成条件によつて
は導通の得られない場合もあつた。

（実施例 ５） メツキ銅粉20.0ｇ、半田混合粉20.0ｇ、ロジン
3.0ｇ、塩酸ジメチルアミン0.3ｇおよびブチルセ
ロソルブ2.5ｇを混合した後、３本ロールミルで
混練して導電性塗料を製造した。次いで、エピコ
ート1009の40％ブチルセロソルブ溶液に硬化剤
（日本合成化工(株)アクメツクスH85）10PHR添加
した溶液を１ミルのドクターブレードを用いてベ
ーク板上に塗布し、100℃で30分乾燥した後、エ
ポキシ樹脂層上に上記導電性塗料を印刷し、85℃
30分の乾燥を経て、200℃15分加熱を行い、印刷
配線板を製造した。この配線板の導体層は何ら特
別な前処理なしに半田付けが可能であり、半田付
け後の接着強度は500ｇ／cm²以上を示した。

（実施例 ６） ジアリルフタレートプレポリマー（大阪曹達(株)
ダイソーダツプ100）25.0ｇ、ジクミルパーオキ
サイド1.25ｇ、シリカ微粉末75.0ｇを100℃の２
本ロールで15分間混練し、ドクターナイフで切り
出して厚さ約１mmのシートとする。次いで、その
シートを粉砕し、基体材料粉末を製造する。基体
材料粉末を室温で厚縮成形して基体を製造し、そ
の基体上に実施例５で製造した導電性塗料を印刷
した後、85℃で１時間乾燥する。乾燥後の基体を
圧縮成形金型に入れ、180℃で５分間圧縮成形し
て導体を基体表面に埋設した形の印刷配線板を製
造した。この配線板の導体は0.015Ω／□のシー
ト抵抗を有し、260℃の半田槽に浸漬したところ、
非常に良好な半田付け性を示した。

以上のように本発明によれば、印刷配線板のパ
ターン形成における工程数の削減並びに大幅な価
格低減を計ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれ本発明による印刷配
線板を示す断面図、第４図は本発明の印刷配線板
における導体の拡大断面図、第５図は本発明によ
る印刷配線板を示す断面図である。 １…基体、２…導体、３…銅粉、４…半田、５
…有機樹脂層、６…接着剤層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面を半田メツキした40〜90重量部の銅粉と
   60〜10重量部の半田粉とを熱処理して一体化して
   なる導体を導電材料とした印刷配線板。 ２ 支持基体上に設けられた接着層を介して導体
   が形成されてなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の印刷配線板。 ３ 同一基板内に複数の導体層を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の印刷配線
   板。