WO2011065396A1 - Conductive paste, printed circuit board, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Provided is a conductive paste that improves connection reliability between layers. The conductive paste is filled into a penetrating via-hole or a via-hole with bottom provided on a prepreg, and intra-layer connection is attained by heating and pressurization. Epoxidized vegetable oil, esterifized vegetable oil, or wax is used as binder resin to be included in the conductive paste. Conductive metal material of the conductive paste is thereby diffused sufficiently, enabling connection reliability between the layers to be improved.
Description
本発明は、導電金属材料を含有する導電性ペースト及びそれを用いたプリント配線板、並びにその製造方法に関する。
本出願は、日本国において２００９年１１月２５日に出願された日本特許出願番号特願２００９－２６７６０６を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照されることにより、本出願に援用される。 The present invention relates to a conductive paste containing a conductive metal material, a printed wiring board using the same, and a method for manufacturing the same.
This application claims priority on the basis of Japanese Patent Application No. 2009-267606 filed on November 25, 2009 in Japan, and this application is incorporated herein by reference. Incorporated.
本出願は、日本国において２００９年１１月２５日に出願された日本特許出願番号特願２００９－２６７６０６を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照されることにより、本出願に援用される。 The present invention relates to a conductive paste containing a conductive metal material, a printed wiring board using the same, and a method for manufacturing the same.
This application claims priority on the basis of Japanese Patent Application No. 2009-267606 filed on November 25, 2009 in Japan, and this application is incorporated herein by reference. Incorporated.
従来、プリプレグと呼ばれるＢステージ状態（半硬化状態）にある基板材料が提供されている。このＢステージ状態の基板材料は、耐熱性が比較的低いものが多く、層間接続のために必要な温度で熱プレスを実施すると、基板材料特性が劣化してしまうことがある。このため、低温で層間接続を行うことができる導電性ペーストの開発が望まれている。
Conventionally, a substrate material in a B-stage state (semi-cured state) called a prepreg has been provided. Many of the B-stage substrate materials have relatively low heat resistance, and if the hot pressing is performed at a temperature necessary for interlayer connection, the substrate material characteristics may be deteriorated. For this reason, development of the electrically conductive paste which can perform interlayer connection at low temperature is desired.
しかしながら、低温で熱プレスを実施すると、導電性ペーストに低融点金属粉を用いているにも関わらず、導電性ペーストが導電体層に十分に金属拡散せず、層間の接続信頼性が低下してしまう。
However, when hot pressing is performed at a low temperature, the conductive paste does not sufficiently diffuse into the conductor layer even though low melting point metal powder is used for the conductive paste, and the connection reliability between the layers decreases. End up.
また、Ｂステージ状態の絶縁材料に密閉された導電性ペーストは、材料特性が劣化してしまう程度に高い温度で熱プレスされた場合であっても、金属拡散が十分に進まず、層間の接続信頼性が低下してしまう。
In addition, conductive paste sealed in an insulating material in a B-stage state does not sufficiently promote metal diffusion even when it is hot-pressed at a temperature high enough to deteriorate the material characteristics, and the interlayer connection Reliability will be reduced.
本発明は、上記実情に鑑みて提案されたものであり、層間の接続信頼性を向上させる導電性ペースト及びそれを用いたプリント配線板、並びにその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a conductive paste that improves the connection reliability between layers, a printed wiring board using the same, and a method of manufacturing the same.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、導電性ペーストのバインダ樹脂として、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを含有させた場合に、導電性ペーストの金属拡散が進み易くなり、接続信頼性が向上することを見出した。
As a result of intensive research, the present inventors have made it easier for metal diffusion of the conductive paste to proceed when any of epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, and wax is contained as the binder resin of the conductive paste. And found that the connection reliability is improved.
すなわち、本発明に係る導電性ペーストは、Ｂステージ状態の絶縁樹脂層に設けられた貫通ビア又は有底ビアに充填される導電性ペーストにおいて、バインダ樹脂と、導電金属材料とを含有し、バインダ樹脂は、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを含有することを特徴とする。
That is, the conductive paste according to the present invention contains a binder resin and a conductive metal material in a conductive paste filled in a through via or a bottomed via provided in an insulating resin layer in a B stage state, and includes a binder. The resin is characterized by containing any one of epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, and wax.
また、本発明に係るプリント配線板は、Ｂステージ状態の絶縁樹脂層に設けられた貫通ビア又は有底ビアに導電性ペーストが充填され、加熱加圧によって層間接続されたプリント配線板において、導電性ペーストは、バインダ樹脂と、導電金属材料とを含有し、バインダ樹脂は、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを含有することを特徴とする。
Further, the printed wiring board according to the present invention is a conductive printed circuit board in which a conductive paste is filled in a through via or a bottomed via provided in an insulating resin layer in a B-stage state, and the interlayer connection is performed by heat and pressure. The conductive paste contains a binder resin and a conductive metal material, and the binder resin contains any one of epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, and wax.
また、本発明に係るプリント配線板の製造方法は、Ｂステージ状態の絶縁樹脂層に設けられた貫通ビア又は有底ビアに導電性ペーストを充填し、加熱加圧によって層間接続するプリント配線板の製造方法において、導電性ペーストは、バインダ樹脂と、導電金属材料とを含有し、バインダ樹脂は、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを含有することを特徴とする。
Further, the printed wiring board manufacturing method according to the present invention includes a printed wiring board in which a conductive paste is filled in a through via or a bottomed via provided in an insulating resin layer in a B stage state, and the interlayer connection is performed by heating and pressing. In the production method, the conductive paste contains a binder resin and a conductive metal material, and the binder resin contains any one of epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, and wax.
本発明によれば、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを含有するため、導電性ペーストの導電金属材料が拡散し易くなり、層間の接続信頼性を向上させることができる。
According to the present invention, since any one of epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, and wax is contained, the conductive metal material of the conductive paste is easily diffused, and the connection reliability between the layers can be improved.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態（以下、「本実施の形態」と称する。）について、図面を参照しながら下記順序で詳細に説明する。
１．導電性ペースト
２．プリント配線板及びその製造方法 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied (hereinafter referred to as “present embodiments”) will be described in detail in the following order with reference to the drawings.
1. 1. Conductive paste Printed wiring board and manufacturing method thereof
１．導電性ペースト
２．プリント配線板及びその製造方法 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied (hereinafter referred to as “present embodiments”) will be described in detail in the following order with reference to the drawings.
1. 1. Conductive paste Printed wiring board and manufacturing method thereof
＜１．導電性ペースト＞
本実施の形態における導電性ペーストは、バインダ樹脂と、導電金属材料とを含有し、プリプレグと呼ばれるＢステージ状態（半硬化状態）の絶縁樹脂層に設けられた貫通ビア又は有底ビア（以下、ビアホールと呼ぶ。）に充填されるものである。 <1. Conductive paste>
The conductive paste in the present embodiment contains a binder resin and a conductive metal material, and is a through via or bottomed via (hereinafter referred to as a prepreg) provided in an insulating resin layer in a B stage state (semi-cured state). Called via hole).
本実施の形態における導電性ペーストは、バインダ樹脂と、導電金属材料とを含有し、プリプレグと呼ばれるＢステージ状態（半硬化状態）の絶縁樹脂層に設けられた貫通ビア又は有底ビア（以下、ビアホールと呼ぶ。）に充填されるものである。 <1. Conductive paste>
The conductive paste in the present embodiment contains a binder resin and a conductive metal material, and is a through via or bottomed via (hereinafter referred to as a prepreg) provided in an insulating resin layer in a B stage state (semi-cured state). Called via hole).
ここで、バインダ樹脂として、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを用いる。これにより、導電性ペーストがプリプレグに密閉されていても、導電金属材料を十分に拡散させることができ、層間の接続信頼性を向上させることができる。また、これらのバインダ樹脂に導電金属材料を分散させることにより、低融点金属と高融点金属が合金化を起こし易くなり、接続信頼性が向上する。
Here, epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, or wax is used as the binder resin. Thereby, even if the conductive paste is sealed in the prepreg, the conductive metal material can be sufficiently diffused, and the connection reliability between the layers can be improved. Further, by dispersing the conductive metal material in these binder resins, the low melting point metal and the high melting point metal are easily alloyed, and the connection reliability is improved.
エポキシ化植物油は、植物油の不飽和二重結合を例えば過酸を用いてエポキシ化させた化合物である。エポキシ化植物油の具体例としては、エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油、エポキシ化ひまし油、エポキシ化コーン油、エポキシ化菜種油、エポキシ化サフラワー油、エポキシ化ひまわり油、エポキシ化パーム油、エポキシ化綿実油、エポキシ化オリーブ油、エポキシ化ココアバターなどが挙げられる。このようなエポキシ化植物油の中でも、低粘度のエポキシ化大豆油が好適に用いられる。
Epoxidized vegetable oil is a compound obtained by epoxidizing an unsaturated double bond of vegetable oil using, for example, peracid. Specific examples of epoxidized vegetable oils include epoxidized soybean oil, epoxidized linseed oil, epoxidized castor oil, epoxidized corn oil, epoxidized rapeseed oil, epoxidized safflower oil, epoxidized sunflower oil, epoxidized palm oil, and epoxidized Examples include cottonseed oil, epoxidized olive oil, and epoxidized cocoa butter. Among such epoxidized vegetable oils, low viscosity epoxidized soybean oil is preferably used.
エステル化植物油は、植物油の不飽和脂肪酸とアルコールとをエステル結合させた化合物である。エステル化植物油の具体例としては、エステル化大豆油、エステル化亜麻仁油、ひまし油、エステル化コーン油、エステル化菜種油、エステル化サフラワー油、エステル化ひまわり油、エステル化パーム油、エステル化綿実油、エステル化オリーブ油、エステル化ココアバターなどが挙げられる。
Esterified vegetable oil is a compound in which unsaturated fatty acid of vegetable oil and alcohol are ester-bonded. Specific examples of esterified vegetable oils include esterified soybean oil, esterified linseed oil, castor oil, esterified corn oil, esterified rapeseed oil, esterified safflower oil, esterified sunflower oil, esterified palm oil, esterified cottonseed oil, Examples include esterified olive oil and esterified cocoa butter.
エポキシ化植物油及びエステル化植物油の原料である植物油は、少なくともオレイン酸、リノール酸、α－リノレン酸のいずれかを含んでいることが好ましい。植物油の具体例としては、例えば大豆油（オレイン酸約２０％、リノール酸約５０％、パルチミン酸約１０％）、亜麻仁油（α－リノレン酸約４０％）、ひまし油（リシノール酸約８７％、オレイン酸約７％、リノール酸約３％）、コーン油（リノール酸約５５％、オレイン酸約３０％、パルチミン酸約１０％）、菜種油（オレイン酸約５０％、リノール酸２５－３０％、α－リノレン酸６－９％）、サフラワー油（在来種：リノール酸７３－８２％、オレイン酸９－１７％、ハイオレイック：リノール酸１３－１６％、オレイン酸７４－７９％）、ひまわり油（リノール酸約７０％、オレイン酸１５－２０％）、パーム油（パルミチン酸約４５％、オレイン酸が約４０％、リノール酸が約１０％）、綿実油（リノール酸５０％、パルミチン酸２０－３０％）、オリーブ油（オレイン酸７０－８０％）、ココアバター（オレイン酸約９５％）などが挙げられる。
The vegetable oil which is a raw material for the epoxidized vegetable oil and esterified vegetable oil preferably contains at least one of oleic acid, linoleic acid and α-linolenic acid. Specific examples of vegetable oils include soybean oil (about 20% oleic acid, about 50% linoleic acid, about 10% palmitic acid), linseed oil (about 40% α-linolenic acid), castor oil (about 87% ricinoleic acid, Oleic acid about 7%, linoleic acid about 3%), corn oil (linoleic acid about 55%, oleic acid about 30%, palmitic acid about 10%), rapeseed oil (oleic acid about 50%, linoleic acid 25-30%, α-linolenic acid 6-9%), safflower oil (conventional species: linoleic acid 73-82%, oleic acid 9-17%, high oleic: linoleic acid 13-16%, oleic acid 74-79%), sunflower Oil (about 70% linoleic acid, 15-20% oleic acid), palm oil (about 45% palmitic acid, about 40% oleic acid, about 10% linoleic acid), cottonseed oil (50% linoleic acid, palmitic acid) 20-30%), olive oil (oleic acid 70-80%), cocoa butter (oleic acid about 95%) and the like.
蝋（ワックス）は、高級脂肪酸と高級アルコールとをエステル結合させた化合物である。蝋の具体例としては、カルナバワックス、キャンデリラワックスなどの植物性ワックス、ラノリン（羊毛蝋）、ラードなどの動物性ワックス、合成木蝋（水添動植物油脂、酸化ワックス）などの合成ワックスなどが挙げられる。
Wax is a compound in which a higher fatty acid and a higher alcohol are ester-bonded. Specific examples of waxes include plant waxes such as carnauba wax and candelilla wax, animal waxes such as lanolin (wool wax) and lard, and synthetic waxes such as synthetic wood wax (hydrogenated vegetable oil and fat, oxidized wax). It is done.
本実施の形態における導電性ペーストの導電金属材料は、低融点金属と高融点金属とを含み、高融点金属と低融点金属の合金化により導体を形成する。低融点金属としては、任意の低融点金属を使用することが可能であるが、Ｓｎ（錫）を含んでいることが望ましい。低融点金属としてＳｎを含むことにより、膨れの発生を抑制することができる。低融点金属は、Ｓｎのみを用いてもよいし、Ｓｎと他の低融点金属を組み合わせて用いてもよい。
The conductive metal material of the conductive paste in this embodiment includes a low melting point metal and a high melting point metal, and a conductor is formed by alloying the high melting point metal and the low melting point metal. Although any low melting point metal can be used as the low melting point metal, it is preferable that Sn (tin) is contained. By containing Sn as the low melting point metal, the occurrence of swelling can be suppressed. As the low melting point metal, only Sn may be used, or Sn and another low melting point metal may be used in combination.
また、Ｓｎ合金を用いることも可能である。Ｓｎ合金としては、各種はんだ合金を挙げることができ、例えばＳｎＡｇはんだ、ＳｎＣｕはんだ、ＳｎＡｇＣｕはんだ等を挙げることができる。これらはんだに、Ｉｎ（インジウム）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｚｎ（亜鉛）等を添加したものも使用可能である。
It is also possible to use an Sn alloy. Examples of the Sn alloy include various solder alloys, such as SnAg solder, SnCu solder, and SnAgCu solder. It is also possible to use a solder added with In (indium), Bi (bismuth), Zn (zinc) or the like.
低融点金属であるＳｎの含有量は、導電金属材料全体の３０質量％～６０質量％であることが好ましい。Ｓｎの含有量が３０質量％未満であると、高融点金属との合金化による低融点化が不十分になり、高抵抗となるおそれがある。一方、Ｓｎの含有量が６０質量％を越えると、相対的に高融点金属の割合が低下し、形成される導体自体の信頼性や、層間接続における接続信頼性が低下する虞がある。
The content of Sn, which is a low melting point metal, is preferably 30% by mass to 60% by mass with respect to the entire conductive metal material. If the Sn content is less than 30% by mass, lowering of the melting point due to alloying with a refractory metal becomes insufficient, and there is a possibility that the resistance becomes high. On the other hand, if the Sn content exceeds 60% by mass, the proportion of the refractory metal is relatively decreased, and the reliability of the formed conductor itself and the connection reliability in the interlayer connection may be decreased.
高融点金属としては、任意の高融点金属を用いることができ、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、さらにはこれらの合金等を使用することが可能である。中でも、ＡｇやＣｕの使用が望ましく、これにより導電性に優れたビアホール導体の形成が可能である。
As the refractory metal, any refractory metal can be used. For example, Ag, Cu, Ni, Zn, and alloys thereof can be used. Among these, the use of Ag or Cu is desirable, and this makes it possible to form a via-hole conductor having excellent conductivity.
高融点金属の含有量については、Ｓｎの含有量に応じて任意に設定することが可能である。例えば、高融点金属としてＡｇを用いた場合の含有量は、導電金属材料全体の６０質量％以下であることが好ましい。Ａｇの含有量が６０質量％を越えると、合金化が充分に進まず、接続信頼性が低下する虞がある。
The content of the refractory metal can be arbitrarily set according to the Sn content. For example, the content when Ag is used as the refractory metal is preferably 60% by mass or less of the entire conductive metal material. If the Ag content exceeds 60% by mass, alloying does not proceed sufficiently and connection reliability may be reduced.
これらの導電金属材料は、粒子状のもの（金属粒子）を用いるが、金属粒子としては、粒径が数μｍ～数十μｍ程度のものを用いればよい。勿論、導電金属材料が金属粒子に限られるわけではなく、均等に混合可能であれば任意の形態のものを使用することが可能である。
These conductive metal materials are in the form of particles (metal particles), but metal particles having a particle size of about several μm to several tens of μm may be used. Of course, the conductive metal material is not limited to metal particles, and any material can be used as long as it can be mixed evenly.
導電金属材料とバインダ樹脂の配合比は、重量比で８５．０：１５．０～９９．５：０．５とすることが望ましく、９０．０：１０．０～９９．０：１．０とすることがより望ましい。バインダ樹脂の比率が重量比で０．５％未満であると、例えばビアホール内部への導電性ペーストの充填状態が悪化し、ビアホール導体の抵抗値が上昇したり、歩留まりが悪化したりする虞がある。逆に、バインダ樹脂の比率が重量比で１０．０％を越えると、相対的に導電金属材料の比率が減ることになり、導体形成に支障をきたす虞があるばかりでなく、ガス発生量が増えて膨れが発生する虞がある。
The blending ratio of the conductive metal material and the binder resin is preferably 85.0: 15.0 to 99.5: 0.5 by weight, and 90.0: 10.0 to 99.0: 1.0. Is more desirable. If the ratio of the binder resin is less than 0.5% by weight, for example, the filling state of the conductive paste into the via hole may be deteriorated, and the resistance value of the via hole conductor may be increased or the yield may be deteriorated. is there. On the contrary, when the ratio of the binder resin exceeds 10.0% by weight, the ratio of the conductive metal material is relatively reduced, and not only the conductor formation may be hindered, but also the gas generation amount is increased. There is a possibility that the swelling increases.
前述した構成の導電性ペーストは、バインダ樹脂を有機溶剤に溶解させ、得られた溶液に導電金属材料の粒子を加えて混合して得られる。さらに、印刷充填に適した粘度に調整するために有機溶剤を適量加え、再度混合してもよい。また、バインダ樹脂として、蝋（ワックス）を用いる場合、熱溶融させながら導電金属材料の粒子を加えて混合してペースト化すればよい。
The conductive paste having the above-described configuration can be obtained by dissolving a binder resin in an organic solvent, adding conductive metal material particles to the obtained solution, and mixing them. Further, an appropriate amount of an organic solvent may be added and mixed again in order to adjust the viscosity suitable for printing filling. In addition, when wax is used as the binder resin, the conductive metal material particles may be added and mixed to form a paste while being melted by heat.
有機溶剤は、沸点が高いことが望ましい。具体的には、例えば１０００Ｐａ～５０００Ｐａ程度の真空下で印刷充填を行う場合、有機溶剤の沸点は２００℃以上であることが望ましい。これにより、真空下で印刷充填を行う際、導電性ペースト中の有機溶剤の揮発を防止し、微小なビアホールに導電性ペーストを高密度に充填させることができる。
It is desirable that the organic solvent has a high boiling point. Specifically, for example, when printing and filling is performed under a vacuum of about 1000 Pa to 5000 Pa, the boiling point of the organic solvent is desirably 200 ° C. or higher. Thereby, when performing printing filling under vacuum, volatilization of the organic solvent in the conductive paste can be prevented, and the conductive paste can be filled into the minute via holes with high density.
また、有機溶剤は、バインダ樹脂を溶解し、印刷工程において導電性ペーストに適度な流動性を付与し得るものであれば任意のものを用いることが可能である。特に、トリエチレングリコールジメチルエーテル（トリグライム）は、沸点が２１６℃であり、バインダ樹脂に対して良好な溶解性を示すため、好適に用いられる。
As the organic solvent, any solvent can be used as long as it can dissolve the binder resin and impart appropriate fluidity to the conductive paste in the printing process. In particular, triethylene glycol dimethyl ether (triglyme) is preferably used because it has a boiling point of 216 ° C. and exhibits good solubility in a binder resin.
また、充填時の導電性ペーストは、微小なビアホールに高密度に充填させるために１０～５０Ｐａ・ｓの粘度であることが好ましい。
Further, the conductive paste at the time of filling preferably has a viscosity of 10 to 50 Pa · s so as to fill minute via holes with high density.
このようにして得られた導電性ペーストは、Ｂステージ状態の絶絶縁樹脂層に設けられたビアホールに充填され、加熱によって高融点金属と低融点金属とが合金化し、合金化した半溶融金属混合物と溶融したバインダ樹脂とが相分離を起こすことによって、柱状の導体（ビアホール導体）を形成する。
The conductive paste thus obtained is filled in a via hole provided in the insulating resin layer in the B stage state, and a high melting point metal and a low melting point metal are alloyed by heating to form an alloyed semi-molten metal mixture. A columnar conductor (via-hole conductor) is formed by causing phase separation between the molten binder resin and the molten binder resin.
ここで、導電性ペーストのバインダ樹脂として、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを用いる。これにより、導電性ペーストがプリプレグに密閉されていても、導電金属材料を十分に拡散させることができ、層間の接続信頼性を向上させることができる。また、これらのバインダ樹脂に導電金属材料を分散させることにより、低融点金属と高融点金属が合金化を起こし易くなり、接続信頼性が向上する。
Here, any of epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, and wax is used as the binder resin of the conductive paste. Thereby, even if the conductive paste is sealed in the prepreg, the conductive metal material can be sufficiently diffused, and the connection reliability between the layers can be improved. Further, by dispersing the conductive metal material in these binder resins, the low melting point metal and the high melting point metal are easily alloyed, and the connection reliability is improved.
＜２．プリント配線板及びその製造方法＞
次に、プリント配線板の構成、及び前述の導電性ペーストを用いたビアホール導体の形成方法について説明する。 <2. Printed wiring board and manufacturing method thereof>
Next, a configuration of the printed wiring board and a method for forming a via-hole conductor using the above-described conductive paste will be described.
次に、プリント配線板の構成、及び前述の導電性ペーストを用いたビアホール導体の形成方法について説明する。 <2. Printed wiring board and manufacturing method thereof>
Next, a configuration of the printed wiring board and a method for forming a via-hole conductor using the above-described conductive paste will be described.
図１に示すように、プリント配線板は、表面導体パターン２が形成された複数の基材１を重ね、多層化したものである。基材１としては、いわゆるプリプレグと呼ばれるＢステージ状態（半硬化状態）の複合材が用いられる。基材１の具体例としては、例えば、不織布の芳香族ポリアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた複合材を使用することができる。
As shown in FIG. 1, the printed wiring board is a multilayered structure in which a plurality of base materials 1 on which a surface conductor pattern 2 is formed are stacked. As the substrate 1, a composite material in a B-stage state (semi-cured state) called a so-called prepreg is used. As a specific example of the base material 1, for example, a composite material in which a non-woven aromatic polyamide fiber is impregnated with a thermosetting epoxy resin can be used.
各層の基材１には、それぞれ表面導体パターン２が形成され、所定の回路を形成するとともに、各基材１に形成されたビアホール導体３によって表面導体パターン２間が層間接続されている。これにより、各基材１の表面導体パターン２間が電気的に接続され、高密度に回路配線が形成された多層配線基板が実現される。ここで、ビアホール導体３が、前述した導電性ペーストで形成されることにより、層間の接続信頼性を向上させることができる。
The surface conductor pattern 2 is formed on the base material 1 of each layer to form a predetermined circuit, and the surface conductor patterns 2 are interlayer-connected by via-hole conductors 3 formed on each base material 1. Thereby, the surface conductor pattern 2 of each base material 1 is electrically connected, and a multilayer wiring board in which circuit wiring is formed at high density is realized. Here, by forming the via-hole conductor 3 with the above-described conductive paste, the connection reliability between the layers can be improved.
続いて、プリント配線板の製造方法について説明する。図１に示す多層配線基板において、ビアホール導体３の形成には、先に説明した導電性ペーストを用いる。すなわち、導電金属材料として高融点金属及び低融点金属を含有し、バインダ樹脂としてエポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを含有する導電性ペーストを用いる。
Next, a method for manufacturing a printed wiring board will be described. In the multilayer wiring board shown in FIG. 1, the conductive paste described above is used to form the via-hole conductor 3. That is, a conductive paste containing a high melting point metal and a low melting point metal as the conductive metal material, and containing any one of epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, and wax as the binder resin is used.
先ず、各基材１の所定の位置にビアホールを形成する。例えば、片面銅張り板の樹脂面にマスキングテープをラミネートし、マスキングテープが配置された面にレーザ照射し、少なくともマスキングテープ及びプリプレグが貫通するようにビアホールを形成する。
First, a via hole is formed at a predetermined position of each substrate 1. For example, a masking tape is laminated on the resin surface of a single-sided copper-clad plate, and the surface on which the masking tape is disposed is irradiated with laser to form a via hole so that at least the masking tape and the prepreg penetrate.
ビアホールの形成の後、スミアを除去し、導電性ペーストをビアホール内に印刷充填する。導電性ペーストの印刷充填は、１０００Ｐａ～５０００Ｐａ程度の真空下で行う。また、バインダ樹脂として蝋（ワックス）を用いた導電性ペーストの場合、導電性ペーストを熱溶融させてビアホール内に真空充填する。
After the formation of the via hole, the smear is removed and a conductive paste is printed and filled in the via hole. The printing and filling of the conductive paste is performed under a vacuum of about 1000 Pa to 5000 Pa. In the case of a conductive paste using wax as a binder resin, the conductive paste is melted by heat and vacuum filled into the via hole.
導電性ペーストの充填の後、マスキングテープを剥離し、導電性ペーストを露出させる。ビアホール部の上面に対して例えば１８０℃の真空下で加圧加熱を行い、基材１の積層及びビアホール導体の形成を行う。なお、基材１の積層は、１枚ずつ積層する逐次積層であってもよいし、複数の基材１を一括して積層する一括積層であってもよい。
After the conductive paste is filled, the masking tape is peeled off to expose the conductive paste. The upper surface of the via hole portion is pressurized and heated under a vacuum of, for example, 180 ° C. to laminate the base material 1 and form a via hole conductor. The base material 1 may be stacked one after another, or may be a multi-layer stack in which a plurality of base materials 1 are stacked together.
ビアホールに導電性ペーストを充填して加熱加圧を行うと、導電性ペーストに含まれる高融点金属と低融点金属が合金化し、合金化した半溶融金属混合物と溶融したバインダ樹脂とが相分離を起こすことによって、柱状の導体（ビアホール導体３）が形成される。
When the via hole is filled with conductive paste and heated and pressurized, the high melting point metal and low melting point metal contained in the conductive paste are alloyed, and the alloyed semi-molten metal mixture and the molten binder resin undergo phase separation. As a result, a columnar conductor (via-hole conductor 3) is formed.
図２は、ビアホール導体３の形成状態を示すものである。基材１に形成されたビアホール１１内には導電性ペーストが充填されるが、充填された導電性ペーストは、バインダ樹脂相１２と導電金属材料相１３とに分離し、合金化した半溶融金属混合物が一体化することで形成された導電金属材料相１３がビアホール導体３として機能する。
FIG. 2 shows the formation state of the via-hole conductor 3. The via hole 11 formed in the base material 1 is filled with a conductive paste. The filled conductive paste is separated into a binder resin phase 12 and a conductive metal material phase 13 and alloyed semi-molten metal. The conductive metal material phase 13 formed by integrating the mixture functions as the via-hole conductor 3.
本実施の形態において、ビアホール導体３が、前述の導電性ペーストを用いて形成されることにより、１８０℃程度の低いプレス温度でも導電性ペーストが導電体層に十分に金属拡散し、高い接続信頼性を得ることができる。また、熱プレス温度を低温とすることにより、基板の反りや破損を抑制するとともに製造のタクトタイムを短縮することができる。
In the present embodiment, the via-hole conductor 3 is formed using the above-described conductive paste, so that the conductive paste is sufficiently diffused into the conductor layer even at a press temperature as low as about 180 ° C., and high connection reliability is achieved. Sex can be obtained. Further, by setting the hot press temperature to a low temperature, it is possible to suppress warping and breakage of the substrate and shorten the manufacturing tact time.
以下、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。この実施例では、各導電性ペーストの熱プレス後の層間接続について評価した。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In this example, the interlayer connection after hot pressing of each conductive paste was evaluated. The present invention is not limited to these examples.
［サンプル１］
バインダ樹脂及び導電金属粉を有機溶剤（トリグライム）に溶解させてサンプル１の導電性ペースト（サンプル１）を調製した。バインダ樹脂１にエポキシ化大豆油（花王株式会社製 カポックスＳ－６）を用い、導電金属粉の組成を、Ｓｎ・Ｂｉ（合金）半田：Ａｇ：Ｃｕ＝０．５：０．３７５：０．１２５（質量比）とした。また、導電金属粉とバインダ樹脂の総量のうち、バインダ樹脂の質量比を８ｗｔ％とした。 [Sample 1]
A binder resin and conductive metal powder were dissolved in an organic solvent (triglyme) to prepare a conductive paste of sample 1 (sample 1). Epoxidized soybean oil (Kapox S-6 manufactured by Kao Corporation) was used as thebinder resin 1, and the composition of the conductive metal powder was Sn · Bi (alloy) solder: Ag: Cu = 0.5: 0.375: 0. 125 (mass ratio). Moreover, the mass ratio of the binder resin in the total amount of the conductive metal powder and the binder resin was 8 wt%.
バインダ樹脂及び導電金属粉を有機溶剤（トリグライム）に溶解させてサンプル１の導電性ペースト（サンプル１）を調製した。バインダ樹脂１にエポキシ化大豆油（花王株式会社製 カポックスＳ－６）を用い、導電金属粉の組成を、Ｓｎ・Ｂｉ（合金）半田：Ａｇ：Ｃｕ＝０．５：０．３７５：０．１２５（質量比）とした。また、導電金属粉とバインダ樹脂の総量のうち、バインダ樹脂の質量比を８ｗｔ％とした。 [Sample 1]
A binder resin and conductive metal powder were dissolved in an organic solvent (triglyme) to prepare a conductive paste of sample 1 (sample 1). Epoxidized soybean oil (Kapox S-6 manufactured by Kao Corporation) was used as the
［サンプル２］
バインダ樹脂２にエポキシアクリレート（昭和高分子株式会社製 ＳＰ１５０９）を用い、導電金属粉とバインダ樹脂の総量のうち、バインダ樹脂の質量比を４ｗｔ％とした以外は、サンプル１と同様にして導電性ペースト（サンプル２）を調製した。 [Sample 2]
Conductivity is the same as inSample 1 except that epoxy acrylate (SP1509 manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.) is used for the binder resin 2 and the mass ratio of the binder resin is 4 wt% in the total amount of the conductive metal powder and the binder resin. A paste (Sample 2) was prepared.
バインダ樹脂２にエポキシアクリレート（昭和高分子株式会社製 ＳＰ１５０９）を用い、導電金属粉とバインダ樹脂の総量のうち、バインダ樹脂の質量比を４ｗｔ％とした以外は、サンプル１と同様にして導電性ペースト（サンプル２）を調製した。 [Sample 2]
Conductivity is the same as in
［サンプル３］
バインダ樹脂３にエポキシアクリレート（昭和高分子株式会社製 ＶＲ９０）を用い、導電金属粉とバインダ樹脂の総量のうち、バインダ樹脂の質量比を４ｗｔ％とした以外は、サンプル１と同様にして導電性ペースト（サンプル３）を調製した。 [Sample 3]
Conductivity is the same asSample 1 except that epoxy acrylate (VR90 manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.) is used for the binder resin 3 and the mass ratio of the binder resin is 4 wt% in the total amount of the conductive metal powder and the binder resin. A paste (Sample 3) was prepared.
バインダ樹脂３にエポキシアクリレート（昭和高分子株式会社製 ＶＲ９０）を用い、導電金属粉とバインダ樹脂の総量のうち、バインダ樹脂の質量比を４ｗｔ％とした以外は、サンプル１と同様にして導電性ペースト（サンプル３）を調製した。 [Sample 3]
Conductivity is the same as
［サンプル４］
バインダ樹脂４にエポキシアクリレート（昭和高分子株式会社製 ＶＲ６０）を用い、導電金属粉とバインダ樹脂の総量のうち、バインダ樹脂の質量比を４ｗｔ％とした以外は、サンプル１と同様にして導電性ペースト（サンプル４）を調製した。 [Sample 4]
Conductivity is the same as inSample 1 except that epoxy acrylate (VR60 manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.) is used for the binder resin 4 and the mass ratio of the binder resin is 4 wt% in the total amount of the conductive metal powder and the binder resin. A paste (Sample 4) was prepared.
バインダ樹脂４にエポキシアクリレート（昭和高分子株式会社製 ＶＲ６０）を用い、導電金属粉とバインダ樹脂の総量のうち、バインダ樹脂の質量比を４ｗｔ％とした以外は、サンプル１と同様にして導電性ペースト（サンプル４）を調製した。 [Sample 4]
Conductivity is the same as in
［サンプル５］
バインダ樹脂５にポリエステル（ユニチカ株式会社製 ＵＥ３２００Ｇ）を用い、導電金属粉とバインダ樹脂の総量のうち、バインダ樹脂の質量比を４ｗｔ％とした以外は、サンプル１と同様にして導電性ペースト（サンプル５）を調製した。 [Sample 5]
A conductive paste (sample) is the same assample 1 except that polyester (UE3200G manufactured by Unitika Ltd.) is used for binder resin 5 and the mass ratio of binder resin is 4 wt% in the total amount of conductive metal powder and binder resin. 5) was prepared.
バインダ樹脂５にポリエステル（ユニチカ株式会社製 ＵＥ３２００Ｇ）を用い、導電金属粉とバインダ樹脂の総量のうち、バインダ樹脂の質量比を４ｗｔ％とした以外は、サンプル１と同様にして導電性ペースト（サンプル５）を調製した。 [Sample 5]
A conductive paste (sample) is the same as
＜接続信頼性評価＞
サンプル１～５を接続信頼性評価用プリプレグのＴＥＧ（Test Element Group）基板に充填し、１８０℃、２１０℃、２５０℃のそれぞれの温度で熱プレスを実施した。 <Connection reliability evaluation>
Samples 1 to 5 were filled in a TEG (Test Element Group) substrate of a prepreg for connection reliability evaluation, and hot pressing was performed at respective temperatures of 180 ° C., 210 ° C., and 250 ° C.
サンプル１～５を接続信頼性評価用プリプレグのＴＥＧ（Test Element Group）基板に充填し、１８０℃、２１０℃、２５０℃のそれぞれの温度で熱プレスを実施した。 <Connection reliability evaluation>
表１に各サンプルの熱プレス後のビアホール導体抵抗値の測定結果を示す。また、表１に各サンプルの充填時の粘度を併せて示す。粘度は、Ｅ型粘度計（２５℃）で測定した。
Table 1 shows the measurement results of via-hole conductor resistance values after hot pressing of each sample. Table 1 also shows the viscosity when each sample is filled. The viscosity was measured with an E-type viscometer (25 ° C.).
サンプル１は、有機溶剤（トリグライム）に溶解させた時の粘度が３０．３Ｐａ・ｓであった。このサンプル１を接続信頼性評価用プリプレグのＴＥＧ基板に充填し、１８０℃、２１０℃、２５０℃の温度でそれぞれ熱プレスを実施した結果、ビアホール導体抵抗値は、それぞれ１６．７ｍΩ、１１．６ｍΩ、５．０ｍΩであった。
Sample 1 had a viscosity of 30.3 Pa · s when dissolved in an organic solvent (triglyme). This sample 1 was filled in a TEG substrate of a connection reliability evaluation prepreg and subjected to hot pressing at temperatures of 180 ° C., 210 ° C. and 250 ° C. As a result, the via-hole conductor resistance values were 16.7 mΩ and 11.6 mΩ, respectively. 5.0 mΩ.
サンプル２は、有機溶剤（トリグライム）に溶解させた時の粘度が１７．９Ｐａ・ｓであった。このサンプル２を接続信頼性評価用プリプレグのＴＥＧ基板に充填し、１８０℃、２１０℃、２５０℃の温度でそれぞれ熱プレスを実施した結果、ビアホール導体抵抗値は、それぞれ１０５ｍΩ、７２．４ｍΩ、１２．２ｍΩであった。
Sample 2 had a viscosity of 17.9 Pa · s when dissolved in an organic solvent (triglyme). This sample 2 was filled in a TEG substrate of a prepreg for connection reliability evaluation and subjected to hot pressing at temperatures of 180 ° C., 210 ° C., and 250 ° C. As a result, the via-hole conductor resistance values were 105 mΩ, 72.4 mΩ, 12 0.2 mΩ.
サンプル３は、有機溶剤（トリグライム）に溶解させた時の粘度が１６．６Ｐａ・ｓであった。このサンプル３を接続信頼性評価用プリプレグのＴＥＧ基板に充填し、１８０℃、２１０℃、２５０℃の温度でそれぞれ熱プレスを実施した結果、ビアホール導体抵抗値は、それぞれオープン（抵抗値＝無限大）、１１．４ｍΩ、１１ｍΩであった。
Sample 3 had a viscosity of 16.6 Pa · s when dissolved in an organic solvent (triglyme). This sample 3 was filled in a TEG substrate of a prepreg for connection reliability evaluation and subjected to hot pressing at temperatures of 180 ° C., 210 ° C., and 250 ° C. As a result, the via-hole conductor resistance values were open (resistance value = infinity). ) 11.4 mΩ and 11 mΩ.
サンプル４は、有機溶剤（トリグライム）に溶解させた時の粘度が２４．４Ｐａ・ｓであった。このサンプル４を接続信頼性評価用プリプレグのＴＥＧ基板に充填し、１８０℃、２１０℃、２５０℃の温度でそれぞれ熱プレスを実施した結果、ビアホール導体抵抗値は、それぞれオープン（抵抗値＝無限大）、オープン（抵抗値＝無限大）、１５．４ｍΩであった。
Sample 4 had a viscosity of 24.4 Pa · s when dissolved in an organic solvent (triglyme). This sample 4 was filled in a TEG substrate of a prepreg for connection reliability evaluation and subjected to hot pressing at temperatures of 180 ° C., 210 ° C., and 250 ° C. As a result, the via-hole conductor resistance values were open (resistance value = infinity). ), Open (resistance value = infinity), 15.4 mΩ.
サンプル５は、有機溶剤（トリグライム）に溶解させた時の粘度が２４．２Ｐａ・ｓであった。このサンプル５を接続信頼性評価用プリプレグのＴＥＧ基板に充填し、１８０℃、２１０℃、２５０℃の温度でそれぞれ熱プレスを実施した結果、ビアホール導体抵抗値は、全てオープン（抵抗値＝無限大）であった。
Sample 5 had a viscosity of 24.2 Pa · s when dissolved in an organic solvent (triglyme). The sample 5 was filled in a TEG substrate of a prepreg for connection reliability evaluation, and subjected to hot pressing at temperatures of 180 ° C., 210 ° C., and 250 ° C. As a result, the via-hole conductor resistance values were all open (resistance value = infinity). )Met.
以上、表１に示す結果から分かるように、エポキシ化大豆油を用いたサンプル１は、１８０℃の低温プレスでも、低い抵抗値で層間導通させることができた。一方、サンプル２～５は、低温プレス時の抵抗値が高くなってしまうため、プレス温度を上げなければならない。
As described above, as can be seen from the results shown in Table 1, Sample 1 using epoxidized soybean oil was able to conduct interlayer conduction with a low resistance value even at a low temperature press of 180 ° C. On the other hand, in Samples 2 to 5, the resistance value at the time of low-temperature pressing becomes high, so the pressing temperature must be raised.
すなわち、バインダ樹脂として、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを用いることにより、低温プレスにおいても接続信頼性を大幅に向上させることができることが分かった。
That is, it has been found that by using any one of epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil and wax as the binder resin, the connection reliability can be greatly improved even in a low-temperature press.
１ 基材、 ２ 表面導体パターン、 ３ ビアホール導体、 １１ ビアホール、 １２ バインダ樹脂層、 １３ 導電金属材料層
1 Substrate, 2 Surface conductor pattern, 3 Via hole conductor, 11 Via hole, 12 Binder resin layer, 13 Conductive metal material layer
Claims (8)
- Ｂステージ状態の絶縁樹脂層に設けられた貫通ビア又は有底ビアに充填される導電性ペーストにおいて、
バインダ樹脂と、導電金属材料とを含有し、
前記バインダ樹脂は、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを含有する導電性ペースト。 In the conductive paste filled in the through via or the bottomed via provided in the insulating resin layer in the B stage state,
Contains a binder resin and a conductive metal material,
The binder resin is a conductive paste containing any one of epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, and wax. - 前記バインダ樹脂は、エポキシ化植物油であって、
前記エポキシ化植物油は、少なくともオレイン酸、リノール酸、α－リノレン酸のいずれかを含む植物油をエポキシ化させた化合物である請求項１記載の導電性ペースト。 The binder resin is an epoxidized vegetable oil,
The conductive paste according to claim 1, wherein the epoxidized vegetable oil is a compound obtained by epoxidizing a vegetable oil containing at least one of oleic acid, linoleic acid, and α-linolenic acid. - 前記バインダ樹脂は、エポキシ化植物油であって、
前記エポキシ化植物油は、エポキシ化大豆油又はエポキシ化亜麻仁油である請求項１記載の導電性ペースト。 The binder resin is an epoxidized vegetable oil,
The conductive paste according to claim 1, wherein the epoxidized vegetable oil is epoxidized soybean oil or epoxidized linseed oil. - 前記バインダ樹脂は、エステル化植物油であって、
前記エステル化植物油は、少なくともオレイン酸、リノール酸、α－リノレン酸のいずれかを含む植物油をエステル化させた不飽和脂肪酸エステルである請求項１記載の導電性ペースト。 The binder resin is an esterified vegetable oil,
2. The conductive paste according to claim 1, wherein the esterified vegetable oil is an unsaturated fatty acid ester obtained by esterifying a vegetable oil containing at least one of oleic acid, linoleic acid, and α-linolenic acid. - 前記バインダ樹脂は、蝋であって、
前記蝋は、植物性ワックス、動物性ワックス、合成ワックスのいずれかである請求項１記載の導電性ペースト。 The binder resin is wax,
The conductive paste according to claim 1, wherein the wax is one of vegetable wax, animal wax, and synthetic wax. - 前記導電金属材料は、銅、銀、及び錫である請求項１～５のいずれかに記載の導電性ペースト。 The conductive paste according to any one of claims 1 to 5, wherein the conductive metal material is copper, silver, and tin.
- Ｂステージ状態の絶縁樹脂層に設けられた貫通ビア又は有底ビアに導電性ペーストが充填され、加熱加圧によって層間接続されたプリント配線板において、
前記導電性ペーストは、バインダ樹脂と、導電金属材料とを含有し、
前記バインダ樹脂は、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを含有するプリント配線板。 In the printed wiring board in which the conductive paste is filled in the through via or the bottomed via provided in the insulating resin layer in the B stage state, and the interlayer connection is performed by heat and pressure,
The conductive paste contains a binder resin and a conductive metal material,
The binder resin is a printed wiring board containing any one of epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, and wax. - Ｂステージ状態の絶縁樹脂層に設けられた貫通ビア又は有底ビアに導電性ペーストを充填し、加熱加圧によって層間接続するプリント配線板の製造方法において、
前記導電性ペーストは、バインダ樹脂と、導電金属材料とを含有し、
前記バインダ樹脂は、エポキシ化植物油、エステル化植物油、蝋のいずれかを含有するプリント配線板の製造方法。 In a manufacturing method of a printed wiring board in which a conductive paste is filled in a through via or a bottomed via provided in an insulating resin layer in a B stage state, and interlayer connection is performed by heat and pressure,
The conductive paste contains a binder resin and a conductive metal material,
The said binder resin is a manufacturing method of the printed wiring board containing epoxidized vegetable oil, esterified vegetable oil, or wax.
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10833242 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10833242 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |