WO2012147314A1 - リユースペーストの製造方法とリユースペースト - Google Patents

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Abstract

 リユースペーストの製造方法は、繊維片収容ペーストを準備するステップと、ろ過済み回収ペーストを作製するステップと、リユースペーストを作製するステップを備える。繊維片収容ペーストを準備するステップでは、導電粉と樹脂を有する導電ペーストと、配線基板の製造に用いられるプリプレグから欠落した繊維片とを有する繊維片収容ペーストを準備する。ろ過済み回収ペーストを作製するステップでは、繊維片収容ペーストを、ぺ-スト状態のまま、フィルタを用いてろ過し、ろ過済み回収ペーストを作製する。リユースペーストを作製するステップでは、ろ過済み回収ペーストに、溶剤と樹脂とろ過済み回収ペーストと異なる組成のペーストとのうちの少なくとも一つを添加し、リユースペーストを作製する。

Description

リユースペーストの製造方法とリユースペースト
 本発明は、両面に形成された配線パターンをビアにより接続する配線基板、あるいは層間を導電ペーストで接続する配線基板の製造に用いるリユースペーストとその製造方法に関する。
 近年、電子部品の小型化、高密度化に伴い、電子部品を搭載する配線基板として、従来の片面基板より、両面基板、多層基板が多用されるようになっている。さらに配線基板の構造として、従来広く用いられていたスルーホール加工とメッキによる層間の接続に代わって、インナービアホール構造が提案されている。インナービアホール構造とは、導電ペーストを用いて、層間を接続する方法であり高密度配線ができる。このような導電ペーストを用いた配線基板の製造方法について、図14A~図15Cを用いて説明する。図14A~図14Dは、導電ペーストを用いた配線基板の製造方法を説明する断面図である。
 図14Aは、両面に保護フィルム2が設けられたプリプレグ1の断面を示す。図14Bは、図14Aに示すプリプレグ1に、孔3が設けられた様子を示す。図14Cは、孔3の形成されたプリプレグ1を台6に固定し、ゴム製のスキージ(あるいはすり込みゴム板)の治具4を矢印7の方向に動かすことで、導電ペースト5を孔3に充填する様子を示す。図14Dは、プリプレグ1の両面から、保護フィルム2を剥離し、導電ペースト5で形成された突出部8を設ける様子を示す。
 図15A~図15Cは、図14Dに続く工程であって、導電ペーストを用いた両面基板の製造方法を説明する断面図である。
 図15Aは、突出部8を設けたプリプレグ1の両面に銅箔9を配設し、プレス装置(図示していない)を用いて、矢印71に示すように加圧し、一体化する様子を示す。なおこの一体化の際に、加熱することも有用である。なお導電ペースト5に突出部8を設けておくことで、導電ペースト5の中に含まれる導電粉同士を高密度に圧縮、密着できる。
 図15Bは、銅箔9がプリプレグ1や導電ペースト5を介して一体化された後の様子を示す断面図である。図15Bにおいて、絶縁層10は、プリプレグ1が加熱硬化されて形成されている。ビア11において、導電ペースト5の中に含まれる導電粉同士が、互いに圧縮され、変形され、密着されている。
 図15Cは、図15Bの銅箔9を、エッチングすることで、所定のパターンを有する配線12を形成する様子を示している。その後、ソルダーレジスト等(図示していない)を形成することにより、両面基板が製造される。
 なお、この発明に関連する先行技術文献として特許文献1、2が知られている。
特開平6-268345号公報 特開2002-171060号公報
 リユースペーストの製造方法は、繊維片収容ペーストを準備するステップと、ろ過済み回収ペーストを作製するステップと、リユースペーストを作製するステップを備える。繊維片収容ペーストを準備するステップでは、導電粉と樹脂を有する導電ペーストと、配線基板の製造に用いられるプリプレグから欠落した繊維片とを有する繊維片収容ペーストを準備する。ろ過済み回収ペーストを作製するステップでは、繊維片収容ペーストを、ぺ-スト状態のまま、フィルタを用いてろ過し、ろ過済み回収ペーストを作製する。リユースペーストを作製するステップでは、ろ過済み回収ペーストに、溶剤と樹脂とろ過済み回収ペーストと異なる組成のペーストとのうちの少なくとも一つを添加し、リユースペーストを作製する。
図1Aは、第1の保護フィルム上に付着した繊維片を導電ペースト中に回収する様子を説明する断面図である。 図1Bは、第1の保護フィルム上に付着した繊維片を導電ペースト中に回収する様子を説明する断面図である。 図1Cは、第1の保護フィルム上に付着した繊維片を導電ペースト中に回収する様子を説明する断面図である。 図2Aは、第1のプリプレグの孔に、導電ペーストを充填する様子を説明する断面図である。 図2Bは、第1のプリプレグの孔に、導電ペーストを充填する様子を説明する断面図である。 図3Aは、配線基板の製造方法の一例を説明する断面図である。 図3Bは、配線基板の製造方法の一例を説明する断面図である。 図3Cは、配線基板の製造方法の一例を説明する断面図である。 図4Aは、多数の繊維片が導電ペースト中に混入した場合を説明する断面図である。 図4Bは、多数の繊維片が導電ペースト中に混入した場合を説明する断面図である。 図5Aは、導電ペーストからなるビアに未充填部や空隙を有する場合を説明する断面図である。 図5Bは、導電ペーストからなるビアに未充填部や空隙を有する場合を説明する断面図である。 図5Cは、導電ペーストからなるビアに未充填部や空隙を有する場合を説明する断面図である。 図6は、従来廃棄されていたペーストを再生し、リユースペーストとして再生する様子を説明する模式図である。 図7は、回収合一ペーストをろ過し、ろ過済み回収ペーストを製造する様子を説明する模式図である。 図8は、ろ過済み回収ペーストに溶剤等を添加してリユースペーストとして製造する様子を説明する模式図である。 図9Aは、第2の保護フィルムを介して、第2のプリプレグに形成された第2の孔にリユースペーストを充填する様子を説明する断面図である。 図9Bは、第2の保護フィルムを介して、第2のプリプレグに形成された第2の孔にリユースペーストを充填する様子を説明する断面図である。 図10Aは、リユースペーストを用いて、第2の配線基板を製造する様子を説明する断面図である。 図10Bは、リユースペーストを用いて、第2の配線基板を製造する様子を説明する断面図である。 図10Cは、リユースペーストを用いて、第2の配線基板を製造する様子を説明する断面図である。 図11Aは、配線層が4層となる多層基板の製造方法の説明図である。 図11Bは、配線層が4層となる多層基板の製造方法の説明図である。 図11Cは、配線層が4層となる多層基板の製造方法の説明図である。 図12Aは、回収ペーストのSEM観察像を示す図である。 図12Bは、図12Aの模式図である。 図13Aは、比較例としての導電ペーストの実験例を説明する模式図である。 図13Bは、比較例としての導電ペーストの実験例を説明する模式図である。 図13Cは、比較例としての導電ペーストの実験例を説明する模式図である。 図14Aは、導電ペーストを用いた従来の配線基板の製造方法を説明する断面図である。 図14Bは、導電ペーストを用いた従来の配線基板の製造方法を説明する断面図である。 図14Cは、導電ペーストを用いた従来の配線基板の製造方法を説明する断面図である。 図14Dは、導電ペーストを用いた従来の配線基板の製造方法を説明する断面図である。 図15Aは、図14に続く工程であって、導電ペーストを用いた両面基板の製造方法を説明する断面図である。 図15Bは、図14に続く工程であって、導電ペーストを用いた両面基板の製造方法を説明する断面図である。 図15Cは、図14に続く工程であって、導電ペーストを用いた両面基板の製造方法を説明する断面図である。
 図1A~図1C、図2A、図2Bは、保護フィルムの上に付着したガラス繊維や樹脂繊維の一部からなる繊維片を、導電ペースト中に回収する様子を説明する断面図である。
 図1A~図1Cは、第1の保護フィルム上に付着したガラス繊維やアラミド等の樹脂繊維からなる繊維片を導電ペースト中に回収する様子を説明する断面図である。第1のプリプレグ101は、ガラス織布やガラス不織布、アラミド織布やアラミド不織布に、エポキシ樹脂等を含浸させることで、半硬化状態(すなわちBステージ状態)に形成されている。第1の保護フィルム102は、PETフィルム等である。第1の孔103は炭酸ガスレーザー装置等で形成される。治具104はスキージゴム等である。
 導電ペースト105は、導電粉と主剤と硬化剤とを有する。導電粉としては、例えば、平均粒径が0.5μm以上、20μm以下で、比表面積が0.1m/g以上、1.5m/g以下の銅粉などが用いられる。主剤としては、例えば、液状のエポキシ樹脂が用いられる。硬化剤としては、例えば、潜在性硬化剤などが用いられる。そして、導電ペースト105は、導電粉が80重量%以上、92重量%以下、主剤が4.5重量%以上、17重量%以下、硬化剤が0.5重量%以上、5重量%以下含まれている。
 導電粉105は平均粒径が0.5μm以上、20μm以下の銀粉、合金粉、はんだ粉、Agコート粉、あるいはそれらの混合物でもよい。
 繊維片108は、第1のプリプレグ101の切断面から脱落した、半硬化状態のエポキシ樹脂等が付着したガラス繊維やアラミド等の繊維からなる異物であり、複数の繊維片が樹脂により結着した繊維片群でもよい。
 図1Aにおいて、第1のプリプレグ101の両面には第1の保護フィルム102が付与されている。第1の保護フィルム102の表面には、繊維片108が付着している。第1のプリプレグ101を複数枚、厚み方向に積み重ねた場合、繊維片108は、各々の第1のプリプレグ101の表面に、静電気等で付着している。吸引装置や粘着ロール(共に図示なし)で繊維片108を除去しても、第1のプリプレグ101等を複数枚厚み方向に積み重ねた時、あるいはそこから個別に引き剥がした時、あるいは搬送時の摩擦などの取り扱い時に発生した静電気で、新たな繊維片108が第1のプリプレグ101の表面に付着する。このように、吸引装置や粘着ロールで除去した後であっても、プリプレグの側面等からは新たな半硬化のエポキシ樹脂や繊維片108が脱落し、新しい異物として、第1のプリプレグ101の両面に形成した第1の保護フィルム102の上に、静電気等で張り付く。そのため、配線基板の製造工程において、各工程毎に、静電気対策が必要となる。また第1の保護フィルム102の静電気を静電ブロアー等で除去した場合であっても、次の工程の取扱い時、あるいは積み重ね時、あるいは1枚ずつ引き剥がす時に、新たに静電気を帯びてしまう場合がある。
 図1Bは、第1のプリプレグ101に、第1の保護フィルム102と第1の孔103を形成した様子を示す。なお第1の孔103は図示のように貫通孔であっても良いが、用途によっては有底孔(図示していない)でもよい。第1のプリプレグ101の第1の孔103の加工時、あるいは加工に伴う基材の搬送時、あるいはハンドリング時にも、新たな繊維片108が、第1の保護フィルム102の表面に付着する場合がある。
 図1Cは、繊維片108が付着した第1の保護フィルム102の上を、治具104を矢印107に示す方向に移動させ、第1の孔103に導電ペースト105を充填する様子を示す。治具104の第1の保護フィルム102に対する圧力を強めることで、導電ペースト105の第1の孔103への押し込み力を増加できる。更に第1の保護フィルム102の上の繊維片108を、導電ペースト105に収容し、繊維片収容ペースト109とすることができる。また少量の繊維片108が収容されている繊維片収容ペースト109であっても、図1Cに示すように、治具104の第1の保護フィルム102に対する圧力を強めることで、導電ペースト105を第1の孔103へ押し込むことができる。
 治具104は、第1の保護フィルム102の表面に密着するように、一定以上の圧力で押し付けることが望ましい。治具104の圧力を一定以上とすることで、第1の保護フィルム102の表面に残渣として残る導電ペースト105(図示していない)の量を減らすことができる。その結果、第1の保護フィルム102に付着した状態で廃棄される導電ペースト105を減らすことができる。
 導電ペースト105の、第1の保護フィルム102の表面へ付着したまま廃棄される量を減らすには、導電ペースト105に含まれる導電粒子が、第1の保護フィルム102の表面に残らないように、しっかりかき取ることが望ましい。ここで導電粒子としては、例えば、粒径1~10μm程度の銅粒子が用いられる。第1の保護フィルム102の上を、治具104により、しっかりとかき取ればかき取るほど、第1の保護フィルム102の上に付着している繊維片108が、導電ペースト105の内部に収容される。ここで繊維片108の直径は1μm以上、更には5μm以上、あるいは銅粒子の粒径と同等以上の場合がある。
 図2A、図2Bは、第1のプリプレグ101の第1の孔103に、導電ペースト105を充填する様子を説明する断面図である。治具104を使って、第1の孔103に充填させる導電ペースト105の中には繊維片108が収容され、繊維片収容ペースト109となっている。
 図2Bに示すように、治具104を矢印207に示す方向に移動させ、第1の孔103に導電ペースト105を充填する。図2Bにおいて、矢印107bに示すように、台106の側から、導電ペースト105を真空吸引することは有用である。なお、導電ペースト105に収容されている繊維片108の量が多い場合、繊維片収容ペースト109の粘度が高くなる。その結果、図2Bにおける第1の孔103への導電ペースト105の充填に影響を与える場合がある。こうした場合、台106に真空吸引用の孔等を設け、通気シート(例えば、紙等)を介して、矢印107bに示すように第1のプリプレグ101中へ導電ペースト105を吸引することで、その充填性が高められる。
 通気シートに、導電ペースト105の成分に対して選択的な浸透性を有する部材を用いた場合、通気シートを介して、導電ペースト105の一部の成分のみが選択的に吸収される場合がある。そのため、繊維片収容ペースト109の組成が影響を受けやすくなる。ここで、導電ペースト105の成分としては、例えば、液状成分、あるいは溶剤成分がある。そして、繊維片収容ペースト109の組成としては、例えば、固形分、あるいは液状成分の比率がある。
 図3A~図3Cは、配線基板の製造方法の一例を説明する断面図であり、図2Bの製造方法に続く工程の一例である。
 図3Aは、導電ペースト105で形成された第1の突出部111を設けた第1のプリプレグ101の両面に、第1の銅箔110を積層する様子を示す断面図である。なお、図2A、図2B等における第1の保護フィルム102の厚みを調整することにより、第1の突出部111の厚みを増減できる。第1の突出部111を設けた第1のプリプレグ101の両面に第1の銅箔110を配設し、プレス装置(図示していない)を用いて、矢印307に示すように加圧、一体化する。なおこの一体化の際に、加熱することも有用である。なお導電ペースト105に第1の突出部111を設けておくことで、導電ペースト105の中に含まれる導電粉同士を高密度に圧縮、密着できる。
 図3Bは、積層後の状態を説明する断面図である。第1の絶縁層112は、第1のプリプレグ101の硬化物である。第1のビア113は、導電ペースト105の硬化物である。なお第1のビア113は、第1の突出部111の厚み分により強力に加圧圧縮されている。そのため、導電ペースト105の中に含まれている銅粉等の導電粉は互いに変形し面接触している。その結果、ビア部分の抵抗は低い。
 図3Cにおいて、第1の配線114は、第1の銅箔110が所定形状にパターニングされて形成されている。第1の配線基板115は、第1の絶縁層112と、第1の絶縁層112の両面に固定された第1の配線114と、第1の配線114間を接続する第1のビア113を有する。
 なお、第1の配線基板115をコア基板として、その両面に絶縁層や配線等を積層することで、多層化が可能となる。
 図4A、図4Bは、多数の繊維片108が導電ペースト105の中に混入した場合を説明する断面図である。図4Aにおいて、導電ペースト105には、多数の繊維片108が混入している。繊維片108は、第1の保護フィルム102の上を、導電ペースト105が付着した治具104でスキージングする都度、積算的に増加する。治具104には、導電ペースト105の充填工程において第1の保護フィルム102の表面に付着した繊維片108の一部が付着する。また導電ペースト105が第1の孔103に充填されていない第1の保護フィルム102の表面には、前工程で除去しきれなかった繊維片108が付着している。
 図4Bは、導電ペースト105を第1の保護フィルム102や第1のプリプレグ101に形成された第1の孔103に充填する際に、第1の保護フィルム102に付着していた繊維片108の一部が、導電ペースト105に更に混入する様子を示す。繊維片108が混入すると、導電ペースト105の粘度が増加する。そのため、導電ペースト105の第1の孔103への充填性が影響を受け、未充填部137や、空隙138が発生する可能性がある。図4Bにおいて、未充填部137は、導電ペースト105の開放状態の充填不足部分を示している。また、空隙138は導電ペースト105の密閉状態の充填不足部分を示している。また、未充填部137の上に、新たな導電ペースト105が治具104によって供給された場合、空隙138が生じる場合がある。
 図5A~図5Cは、導電ペースト105が形成された第1のビア113に未充填部137や空隙138を有する場合を説明する断面図である。図5Aにおいて、第1のプリプレグ101には、未充填部137や空隙138を有する状態で導電ペースト105が充填されている。未充填部137を有する状態の導電ペースト105の場合、未充填部137の分だけ、第1の突出部111の突出が低下する。また空隙138を有する状態の導電ペースト105の場合、導電ペースト105の第1の突出部111の突出は充分であっても、加圧した際に、空隙138の影響によって圧縮力が低下する場合がある。
 図5Bは、未充填部137や空隙138を有する導電ペースト105の影響について説明する断面図である。図5Cは、図5Bの第1の銅箔110をパターニングし、第1の配線114を形成した後の様子を説明する断面図である。
 図5B、図5Cにおいて、第1の絶縁層112は第1のプリプレグ101が硬化したものであり、第1のビア113は導電ペースト105が硬化したものである。未充填部137は、第1のビア113と第1の銅箔110との界面部分の接触に影響を与える。また、空隙138は第1のビア113の内部に影響を与える。そして、それぞれの部分において第1のビア113の抵抗を高める可能性がある。すなわち、導電ペースト105の圧縮が不十分となり、導電粉間の接触が不足し、接触抵抗が高くなる。
 以上のように、第1の保護フィルム102を介して、第1のプリプレグ101に形成された第1の孔103に導電ペースト105を充填する際に、第1のプリプレグ101に付着した繊維片108が導電ペースト105の中に混入し、電気特性に影響を与える場合がある。これはビアの直径が小さくなればなるほど、顕著になる。
 繊維片108に起因するこのような課題は、配線基板等の製造において広く使われているスクリーン印刷法ではほとんど発生しない。なぜなら、スクリーン印刷法の場合、スクリーン版(特にその中で使用されている乳剤)が、繊維片108と導電ペースト105との接触を防止しているからである。また従来のメッキによる層間の接続を行う配線基板の製造方法においてもほとんど発生することは無い。
 図1A~図1C、図2A、図2Bに示すように、導電ペースト105を、第1の保護フィルム102の上でスキージング(あるいはすり込み)する際に、第1の保護フィルム102に付着した繊維片108が、導電ペースト105の中に混入する。繊維片108が混入した導電ペースト105は、繊維片収容ペースト109となる。そして繊維片収容ペースト109の中に収容されている繊維片108の量が、一定量を超えた場合、従来は、廃棄ペーストとして廃棄されている。
 近年、配線基板の高密度化、ビアの小径化が求められている。ビアの孔径が小さくなるほど、ビアの抵抗等が、繊維片が混入することによる影響を受けやすくなる。そのため、繊維片が混入した導電ペーストは廃棄されていた。
 第1のプリプレグ101はガラスやアラミド等の繊維と、半硬化状態の樹脂とを含んでいる。半硬化状態のエポキシ樹脂は未硬化のため脆く小さく壊れやすい。また、繊維中に気泡なくエポキシ樹脂を含浸させるために繊維をほぐす開繊処理が施されている。そのため、第1のプリプレグ101の側面あるいは切断面から、繊維片108や、繊維に付着した半硬化状態の樹脂が欠落しやすい。
 さらに欠落した樹脂や繊維片108が、積み重ねられた別の第1のプリプレグ101の表面に静電気等で付着しやすい。これは第1のプリプレグ101も、繊維片108も、半硬化状態の樹脂も、共に絶縁体であり、静電気を帯びやすいためである。また第1のプリプレグ101(例えば、500mm×600mmのシート状)は、製造前に数十枚が厚み方向に積み重ねられ、製造時に一枚一枚に剥離され、単独で処理される場合が多い。そのため、こうした積み重ね、あるいは剥離時に第1のプリプレグ101が静電気を帯びやすく、第1のプリプレグ101の側面から脱離した繊維片108等が第1のプリプレグ101に付着する。またこうした繊維片108は、ある工程で、粘着ロール等で除去しても、次の工程で第1のプリプレグ101が帯電した際に新たな繊維片108が付着することがある。また静電気除去した第1のプリプレグ101であっても、積層した後、一枚一枚を剥離する際に、新たに静電気が発生する。
 図6~図8を用いて、廃棄ペーストをリサイクルする様子について説明する。
 図6は、従来廃棄されていたペーストを再生し、リユースペーストとして再使用する様子を説明する模式図である。
 回収ペースト119a~119dは、別々のスキージ工程、あるいは別々の導電ペースト充填工程によって使用された、あるいは別々の治具104に付着した使用済みのペーストであり、従来は産業廃棄物として処理されている。
 回収ペースト119a~119dは、それぞれスキージング等によって組成ずれが発生した組成ずれペースト116a~116dと、繊維片108a~108dとを有する。
 回収ペースト119a~119dは、それぞれの工程から、少量ずつではあるが、多数発生する。また回収ペースト119a~119dに含まれる組成ずれペースト116a~116dは、その中に含まれる導電粉や樹脂等の組成割合が、製造仕様書における規格値から外れている。導電ペースト105は、導電粉と主剤と硬化剤とを有する。印刷回数が多くなると、導電ペースト105中の繊維片108が多くなり、導電粉の量が多くなる。その結果、組成がずれる。
 スキージの条件(あるいはすり込み条件)やペーストの使用頻度や第1の保護フィルム102や第1の孔103等の影響により、組成割合は変化する。また回収ペースト119a~119dに含まれる繊維片108a~108dは、基材の種類、環境、加工装置やハンドリング装置の違い等で、その種類や量がばらつく。
 複数の異なるロット、あるいはスキージング工程で得られた複数の繊維片が多量に収容されてなる繊維片収容ペースト109を、複数の回収ペースト119a~119dとして回収する。そして、これらを一つにまとめ、回収合一ペースト120とする。
 使用済みの複数種類のペーストを回収し一つに合体し、回収合一ペースト120とすることで、1回当たりの再生量を増加できる。その結果、再生のコストを低減できる。なお、回収合一ペースト120には、さまざまな繊維片108a~108dが含まれている。
 互いに組成等が異なる複数の回収ペースト119a~119dであっても、これらを一つのバッチ(batch)として回収することにより、再生工程で発生する廃棄物を削減できる。
 回収ペースト119a~119dが、ロット毎に例え10g~50g程度の少量しか回収できなかったとしても、こうした少量ロットを複数個、必要に応じて定期的に集めることで、回収合一ペースト120を、1kg~10kg以上にできる。その結果、リサイクル時の収率を高め処理費用を抑えられる。ここで、複数個とは、例えば、10~100ロット分以上である。
 図7は、回収合一ペースト120をろ過し、ろ過済み回収ペースト122を製造する様子を説明する模式図である。フィルタ121として、ステンレスやポリエステル等の網目状のメッシュが用いられる。回収合一ペースト120に混入していた様々な繊維片108a~108dは、フィルタ121によって除去される。すなわち、回収合一ペースト120は矢印407の方向に従ってろ過され、ろ過済み回収ペースト122が得られる。なおこのろ過工程において、真空吸引や、回転式の押し込みブレードやスクリュー、スラリー用の加圧ポンプ、ダイヤフラムポンプ等(共に図示していない)を併用することで、ろ過速度を高めることができる。真空吸引として、例えば真空ポンプ、あるいは流体を利用したベンチュリ効果によって減圧するアスピレータ等が用いられる。
 なお回収合一ペースト120のろ過工程において、フィルタ121の開口径を調整することが望ましい。具体的にはフィルタ121の開口径を、回収合一ペースト120に含まれている金属粒子の平均直径の3倍以上、かつ第1のプリプレグ101を構成する繊維の平均直径の20倍以下、更には10倍以下、更には5倍以下とすることが望ましい。これはガラス繊維等の繊維が回収合一ペースト120の中に異物として含まれている場合、異物としてのガラス繊維の長さは、ガラス繊維の平均直径の20倍以上、更には50倍以上であるからである。
 また、導電ペースト105中の硬化剤として、潜在性硬化剤を用いることが好ましい。そして、フィルタ121の開口径は、金属粒子の平均粒径の3倍以上であり、繊維片108の平均直径の20倍以下であり、潜在性硬化剤の直径の2倍以上であることが好ましい。
 例えば、数種類のアミンとエポキシ樹脂とを反応させ、粒子化することにより、潜在性硬化剤が作製される。潜在性硬化剤は、室温で長時間特性が変化せずに保存可能であり、所定の温度以上に加熱したときに硬化する。潜在性硬化剤を用いることにより、導電ペースト105の再生回数が多い場合でも、より安定した印刷を行うことができる。
 また必要に応じて、回収合一ペースト120に、少量の有機溶剤等を加えることで、回収合一ペースト120の粘度を低下できる。その結果、フィルタ121のろ過作業性を高められる。またろ過するために添加した有機溶剤等は、ろ過済み回収ペースト122に後で添加する溶剤等からその分を必要に応じて適宜差し引けば良い。このように、回収合一ペースト120は、ペースト状態のままでろ過される。
 図8は、ろ過済み回収ペースト122に溶剤等123を添加してリユースペースト124として製造する様子を説明する模式図である。
 溶剤等123は、溶剤もしくは樹脂もしくはろ過済みペーストと異なる組成のペーストのいずれか一つ以上である。溶剤としては、導電ペーストに含まれている溶剤と同じ溶剤が用いられる。あるいは溶剤としては、酢酸ジエチレングリコールモノブチルエーテル(Diethylene glycol monobutyl ether acetate)、別名、ブチルカルビトールアセタート(Butyl Carbitol Acetate)などが用いられる。樹脂としては、導電ペーストに含まれている樹脂と同じ樹脂が用いられる。あるいは、樹脂としては、エポキシ樹脂などが用いられる。溶剤等123を一度に、あるいは複数に分けて添加し混合しても良い。また粘度を低下させた後、ろ過し、ろ過済み回収ペースト122としてもよい。リユースペースト124は、使用済みの導電ペーストから、その中に含まれている銅粉等の形状等に影響を与えることなく、繊維片108を除去した、リユース用に再生した導電ペーストである。リユースペースト124を、図1Cなどで説明した新品の導電ペースト105と、組成や固形分、粘度等を略同じに調整することは有用である。しかしながらリユースペースト124には、新品の導電ペースト105には含まれていない極めて小さな繊維片等が含まれている場合がある。そのため、導電ペースト105と、リユースペースト124との違いを分析にて明確にすることが有用である。具体的にはTG/DTAを用いて、有機成分を飛ばし、無機成分の含有率を測定する。そして初期の導電ペースト105の含有率と比較し、不足した樹脂の重量を算出し、樹脂をリユースペースト124に加える。ここで、極めて小さな繊維片等とは、例えば、その直径に対して長さが1~2倍程度の繊維片である。
 なお、溶剤等123は、有機溶剤のみならず、液状の熱硬化性樹脂や、他の導電ペーストであってもよい。溶剤等123として、導電ペーストを用いる場合、図1Cなどで説明した導電ペースト105とは、粘度や組成比率が異なる他の導電ペーストを用いることが有用である。ろ過済み回収ペースト122に含まれている導電ペースト組成比は、初期の導電ペースト105と、粘度や組成比率等が大きくずれている。このずれを補正するためには、初期の導電ペースト105と、粘度や組成比率が異なる他の導電ペーストを加えることが望ましい。
 なお、ろ過済み回収ペースト122と、溶剤等123との混合は、混練装置(例えば、プラネタリーミキサー、ロール混練装置)を用いることが有用である。
 ここで粘度の調整(あるいは粘度の測定)には、粘度計を使うことが望ましい。また組成比率の調整(あるいは組成比の測定)には固形分計、あるいは熱分析装置(DSC、TG、DTA等と呼ばれる)を用いることが望ましい。また回収ペースト119a~119dに含まれる導電粉が卑金属(例えば銅)の場合、熱重量分析(TG)で組成比率を測定し、調整する際に、導電粉の酸化の影響を防止するため、窒素雰囲気で行うことが有用である。
 なお、組成比とは、ペースト中の導電粉の量(重量%)、ペースト中の揮発分の量(重量%)、ペースト中の有機物の量(重量%)等である。また、ペーストの比重は、ペースト内部に含有される金属の含有率に大きく影響されるため、ペーストの比重を参考にしても良い。なお比重を測定する場合、JIS K 0061(化学製品の密度及び比重測定方法)を基に、浮ひょう法、比重瓶法、振動式密度計、天びん法等を用いても良い。なおピクノメーター法を用いる場合は、市販の比重瓶を用いてもよい。ここで、ワードン型、ゲーリュサック型、ルシャリテ型、あるいはJIS K 2249のハーバード型比重瓶は、比較的粘度の高い液体及び半固体の舗装タールの比重測定に用いられている。また粘度が高いペーストの場合、比重瓶自体を自作することも有用である。1cc~100cc程度の容積での比重瓶を自作する場合、ステンレス等の金属素材を用いることが有用である。ステンレス製の比重瓶を自作することで、測定中や取扱い時の破損等を防止でき、溶剤等によるふき取り洗浄も容易となる。
 なお、繊維片収容ペースト109に含まれる導電粉の平均粒径の10倍以上の長さの繊維は、全ての繊維片108の50wt%以上であることは有用である。これはろ過工程において、導電粉の平均粒径の10倍以上の長さの繊維は除去しやすいためである。なお繊維片収容ペースト109に含まれる全ての繊維片108中で、導電粉の平均粒径の10倍以上の長さの繊維が50wt%未満の場合、すなわち、導電粉の平均粒径の10倍未満の長さを有する繊維片が多い場合、リユースペースト124の中に含まれる繊維片の割合が多くなる。すなわちろ過で除去できなかった短い繊維片が多くなる。その結果、リユースペースト124としての特性に影響を与える場合がある。
 さらには、繊維片収容ペースト109には、導電粉の平均粒径の10倍以上、100倍未満の長さの繊維が、全ての繊維片108の50wt%以上、90wt%未満であることは有用である。導電粉の平均粒径の100倍以上の長さの繊維が存在したり、平均粒径の10倍以上の長さの繊維が90wt%以上存在する場合、ろ過が困難となる場合がある。
 また、繊維片収容ペースト109に含まれる、導電粉の平均粒径の10倍以上の長さの繊維は、繊維片収容ペースト109の0.01wt%以上、10wt%以下とすることで、リユースペースト124の製造が容易となる。繊維片収容ペースト109に含まれる、導電粉の平均粒径の10倍以上の長さの繊維の量が、繊維片収容ペースト109に対して0.01wt%未満の場合、ろ過工程で長い繊維の除去効果が得られない場合がある。また10.00wt%以上の場合、ろ過が困難となる場合がある。
 なお、繊維片収容ペースト109に含まれる繊維片108は、ガラス繊維もしくはアラミド繊維とすることが望ましい。なおガラス繊維は、プリプレグの芯材を構成するガラス織布、あるいはガラス不織布の一部である。またアラミド繊維も、プリプレグの芯材を構成するアラミド繊維またはアラミド不織布の一部である。
 また、ろ過で用いるフィルタの開口径は、繊維片収容ペースト109に含まれる導電粉の平均粒径の3倍以上であって、繊維片108の平均直径の20倍以下とすることが望ましい。平均粒径の3倍未満の場合、導電粉のろ過性に影響を与える場合がある。また繊維片の平均直径の20倍を超えた場合、長い繊維の除去性に影響を与えることがある。
 ろ過工程において、繊維片収容ペースト109の温度を、0℃以上、80℃以下の温度域の範囲内に保つことは有用である。0℃未満の場合は、取り扱いに注意が必要である。80℃を超えると、リユースペースト124中に含まれる熱硬化性樹脂が硬化し始める場合がある。
 なお、リユースペースト124において、導電粉の平均粒径の10倍以上の長さの繊維の割合を、全繊維片中の10wt%以下とすることは有用である。長い繊維の割合を10%wt以下、さらには5wt%以下とすることで、リユースペースト124を用いて配線基板を製造する際の、製造工程中での粘度上昇を低減できる。
 またリユースペースト124に含まれる導電粉の平均粒径の3倍未満の長さの繊維片の割合は、全てのリユースペースト124の重量の5wt%以下に抑えることは有用である。5wt%以下とすることで、リユースペースト124を用いて配線基板を製造する際の、製造工程中での粘度上昇を低減できる。
 次に、こうして作製したリユースペースト124を用いて、第2の配線基板を製造する様子について、図9A~図11Cを用いて説明する。第2の配線基板は、第1の配線基板の作製で用いた導電ペースト105であって、多数の繊維片108が混入したために従来廃棄していた導電ペースト105を、図6~図8で示すようにして再生したリユースペースト124を用いている。
 図9A~図11Cは、リユースペースト124を用いて第2の配線基板を製造する様子を説明する断面図である。
 図9A、図9Bは、第2の保護フィルムを介して、第2のプリプレグ125に形成された第2の孔127にリユースペーストを充填する様子を説明する断面図である。図9Aにおいて、第2のプリプレグ125は、ガラス織布やガラス不織布、アラミド織布やアラミド不織布に、エポキシ樹脂等を含浸させることで、半硬化状態(すなわちBステージ状態)に形成されている。第2の保護フィルム126は、PETフィルム等である。第2の孔127は、炭酸ガスレーザー装置等で形成できる。なお第1のプリプレグ101と、第2のプリプレグ125とは、同じ製造メーカの同一品種であっても良い。第1のプリプレグ101が硬化して形成された第1の配線基板115は、第2のプリプレグ125が硬化して形成された第2の配線基板133(図10C)より、前に熱硬化している。第1のプリプレグ101と第2のプリプレグ125に使用するリユースペースト124は同一のロットでも、異なるロットでもかまわない。すなわち第1のプリプレグ101と、第2のプリプレグ125における「第1の」と「第2の」は、工程の前後を示している。本実施の形態ではリユースペースト124を第2のプリプレグ125に用い、第2の配線基板133を作製している。しかし、リユースペースト124を第1のプリプレグ101に用い、第1の配線基板115を作製してもよい。
 第2のプリプレグ125の両面には第2の保護フィルム126が付与されている。第2の保護フィルム126の表面には、ガラス繊維等の繊維片108が付着している場合がある。繊維片108は、吸引装置や粘着ロール(共に図示していない)では取りきれない場合がある。
 図9Bに示すように、繊維片108が付着した第2の保護フィルム126の上を、治具104を矢印607に示す方向に移動させ、第2の孔127にリユースペースト124を充填する。図9Bに示すように、治具104の第2の保護フィルム126の接触圧力(あるいは押し付け圧力)を強めることで、第2の保護フィルム126の上の繊維片108を、リユースペースト124に収容できる。また、リユースペースト124の内部に繊維片108が収容された場合でも、図6~図8に示すようにして、繊維片108を除去できる。その結果、第2のリユースペースト(図示なし)や、更には第3のリユースペースト(図示なし)を作製でき、ペーストのリサイクルを繰り返すことができる。このように、導電ペースト105のリユースを繰り返すことで、廃棄ペーストとして廃棄される産業廃棄物の量を削減できる。そのため、環境対策や製品コストの低減が可能となる。ここで、導電ペースト105のリユースとは、導電ペースト105の中に含まれている導電粉の形状や分散状態に影響を与えることなく、繊維片108等を除去し、導電ペースト105の組成を再調整することである。
 図10A~図10Cは、リユースペースト124を用いて、第2の配線基板を製造する様子を説明する断面図である。図10Aにおいて、第2のプリプレグ125には、リユースペースト124からなる第2の突出部129が形成されている。そして第2のプリプレグ125の両面には第2の銅箔128が配設されている。
 矢印707に示す方向に、加圧(更には加熱することが望ましい)することで、図10Bに示す状態となる。図10Bに示すように、リユースペースト124が圧縮されて硬化され、第2のビア131が形成されると共に、第2のプリプレグ125が硬化され、第2の絶縁層130が形成される。
 図10Bに示す第2の銅箔128がエッチング等で所定パターンに形成され、図10Cの第2の配線132となる。こうして、第2の配線基板133を製造する。
 図11A~図11Cは、配線層が4層となる多層基板の製造方法の説明図である。図11Aに示すように、第1の配線基板115の両面に、第2の突出部129を有する第2のプリプレグ125や第2の銅箔128をセットし、矢印807の方向に加圧し、一体化する。この加圧の際、加熱してもよい。
 図11Bは、第2のプリプレグ125が硬化し、第2の絶縁層130となった様子を示す断面図である。その後、表層の第2の銅箔128をエッチングし、第2の配線132とすることで、図11Cに示すような、第2の配線基板133が得られる。また、このような工程を繰り返すことで、更なる多層化ができる。
 次に図12A、図12Bを参照し、回収ペースト119a~119dについて、SEM観察像を示す図を用いて更に詳しく説明する。
 図12A、図12Bは、回収ペーストの一部のSEM観察像を示す図と、その模式図である。回収ペースト119a~119dの中には、銅粉等からなる導電粉134と、ガラス繊維等よりなる繊維片108が含まれている。
 なお導電粉134の粒径や形状、あるいは粒度分布等はそれぞれの用途に応じて最適化できる。図12A、図12Bに示すように、導電粉134の粒径と、繊維片108の直径はほぼ等しい。また繊維片108の長さは、その直径の5倍(あるいは10倍以上)程度である。すなわち、繊維片108は、直径に比べて、長さ方向に伸びている。また、粒子状の導電粉134は、直径と長さが略等しい球状である。本実施の形態においては、繊維片108と、導電粉134の形状の違いを利用する。
 本実施の形態では、従来、廃棄されていた廃棄ペーストを、回収ペースト119a~119dとして回収し、集めて回収合一ペースト120とする。そして、回収合一ペースト120の中から繊維片108を選択的に除去し、粘度や固形分、組成比等を調整し、リユースペーストとして再生し、配線基板を製造する。
 本実施の形態では、第1の配線基板115の製造工程である図1A~図3Cの工程で発生した繊維片収容ペースト109、すなわち図12A、図12Bに示した繊維片108が混入した回収ペースト119a~119dを図6~図8に示す工程で再生する。そして、リユースペースト124として、図9A~図11Cに示すように、第2の配線基板133の製造工程で用いる。
 図13A~図13Cは、比較例としての導電ペーストの充填を説明する模式図である。第1の孔103の形成された第1のプリプレグ101を台106に固定し、治具104を矢印907の方向に動かすことで、導電ペースト105を第1の孔103に充填する。
 図13Aにおいて、導電ペースト105は、第1の保護フィルム102の上に付着していた繊維片108が混入した結果、製造仕様書における規格値より粘度が高くなっている。追加ペースト135は、粘度低減用の追加ペーストであり、追加ペースト135の粘度は、追加される導電ペースト105より低い。
 図13Bは、粘度が規格値より高くなってしまった導電ペースト105に、導電ペースト105より粘度が低い追加ペースト135を添加した様子を示す断面図である。追加済みペースト136は、製造仕様書における規格値より粘度が高くなってしまった導電ペースト105に、規格値より粘度が低い追加ペースト135を添加したものである。追加済みペースト136の粘度範囲は、追加ペースト135の追加により、製造仕様書における規格値の範囲内に入っている。なお追加ペースト135の追加によって、粘度範囲のみならずペーストの組成比率も製造仕様書における規格値内に入れることが可能である。
 図13Cは、追加済みペースト136によって発生する課題を説明する模式図である。
 図13Cに示すように、第1のプリプレグ101に形成された第1の孔103に、追加済みペースト136を充填する際に、未充填部137や空隙138が発生する場合がある。これは図13Cに示すように、追加済みペースト136の中に多数の繊維片108が混在しているためと考えられる。単に追加ペースト135を追加するだけでは、導電ペースト105に混入している繊維片108の影響を除外することができない。
 また、印刷前の導電ペーストの粘度が15(Pa・s)であった場合、250枚印刷後の粘度は89(Pa・s)程度になる(後述の表1参照)。250枚印刷後の導電ペーストの粘度を調整せずに、新しい導電ペーストを追加するだけでは粘度は50(Pa・s)より高くなってしまう。粘度が高いと第1の孔103への充填性に影響を与える場合がある。リユースペーストの初期の粘度が50Pa.sを超えた場合、その後に印刷できる枚数が減少してしまう。そのため、印刷開始前の粘度は5(Pa・s)以上、50(Pa・s)以下になるように調整するのが好ましい。すなわち、本実施の形態において、使用済みの導電ペーストの粘度を調整すること及び、フィルタを用いて使用済みの導電ペーストをろ過することが重要である。
 以下、本実施の形態における再使用(リユース)について説明する。本発明は単なる使用済みの導電ペーストの再使用ではなく、再使用に、自然法則を利用した技術的思想のうち高度なものを提案するものである。なお本発明における、導電ペーストの廃棄量削減、更にはその再使用は、EU(例えばWEE指令第7条)において、再使用(Reuse)、すなわち、継続的使用を含め当初と同じ目的で再度使用することに相当すると考えられる。
 特に、EU(例えばWEE指令第7条)において、リサイクルは、再生(Recovery)と、処分(Disposal)の二つに分けられる。また再生(Recovery)は、再使用(Reuse)、リサイクル(Recycling)、エネルギー回収(Energy Recovery)の3つに分けられる。ここで処分とは、償却、または埋め立てである。再使用とは、継続的な使用を含め当初と同じ目的で再度使用することである。リサイクルとは、当初又は他の目的のために廃棄材料を生産工程で再加工することである。エネルギー回収とは、熱の再生を伴う直接的燃焼によるエネルギー回収である。
 本実施の形態は、EUのリサイクル定義の再生に相当し、廃棄物等の削減や資源エネルギー等の消費削減に有用である。
 なお、被印刷体より小さい開口部をもったメタルマスク上で、使用済み(あるいは使用中)の導電ペーストに、導電ペーストを混ぜるだけでは、導電ペースト中に混入(更には蓄積)した繊維片等は除去できない。そのため、本実施の形態における使用済みの導電ペースト(あるいはリユースに使われる導電ペースト)は、被印刷体周辺に設けたメタルマスク等から、印刷機外へ回収される。
 本実施の形態では、被印刷体周囲に設けたメタルマスク等(更には使用した印刷機、スキージ等)から、使用済みの導電ペーストを取り出し(あるいは回収し)、印刷機の外(あるいは別の場所、別の装置)で、導電ペーストをリサイクル(特にリユース)する。このように使用済み導電ペーストを取り出すことで、複数の異なる印刷ロット、異なる日、異なる時間に発生した使用済み導電ペーストを効率よく回収し、一つの大きなロット(1kg以上、5kg以上、更には10kg以上)にまとめられる。そのため、導電ペーストのリサイクル(特にリユース)の効率や収率を高めることができる。印刷終了後に発生した使用済み導電ペーストは、少量(例えば1kg未満、更には500g~50g)である。スキージを用いて印刷する場合、導電ペーストが少量になると、スキージと被印刷体の直線状の接触面に導電ペーストが不連続に点在し、プリプレグに形成された孔への充填ができなくなる。少量で再生するよりも、少量の導電ペーストを複数集め、多量(1kg以上、更には10kg以上)にすることで、使用済みペースト中の繊維片等を、高効率に除去できる。
 本実施の形態は、回収した導電ペーストを、導電性粒子の分散状態をそのままに、再使用できるように再生するものであり、高度な技術的思想を提案するものである。
 以下に本実施の形態を更に詳しく説明する。(表1)~(表5)は、本実施の形態における効果について実験した結果の一例を示す表である。
 (表1)~(表5)では、プリプレグに形成した孔の直径および孔の数と、印刷枚数を変えた場合の不良率を示している。また表の右端は、印刷枚数毎の粘度を示している。コーンプレート型のレオメータを用い、0.5rpmにおける見掛けの粘度を測定している。粘度の単位はPa・sである。コーンプレート型のレオメータのコーンの直径は25mm、コーン角度は2度である。サンプルの測定温度は25℃である。なお粘度測定等については、JIS K7117-2に基づいている。
 プリプレグ(500mm×600mm)に、直径80μmの孔を1万個、直径100μmの孔を1万個、直径130μmの孔を1万個、直径150μmの孔を1万個、直径200μmの孔を1万個、合計、5万個の孔を形成する。これらを、一枚のプリプレグ内で評価できるテストパターンを用いて評価した結果を(表1)に示す。(表1)は、1万個の孔の中で、導通不良となったビアの数を測定している。なお、一般的に広く使われているビアチェーンパターン、すなわち1万個の連続したビアの中に1箇所でも断線したビアが有るかどうかを測定するテストパターンは使用していない。また直径130μmの孔を1万個形成した場合において、350枚印刷したときの歩留まりを1.0とし、規格化(normalization)している。そのため、(表1)における不良率に単位は付与していない。(表1)において、φは孔の直径を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 (表1)の印刷枚数50枚目の結果より、直径80μm~直径200μmの孔の場合、不良は発生していない。またその時の粘度は、20(Pa・s)である。
 (表1)の印刷枚数250枚目の結果より、直径80μm~直径200μmの孔の場合、不良は発生していない。またその時の粘度は、89(Pa・s)である。印刷枚数が増加するにつれて粘度が増加することが判る。
 (表1)の印刷枚数300枚目の結果より、直径80μmの孔の場合、不良率が7.5、直径100μmの孔の場合、不良率が1.7である。なお直径130~直径200μmの孔の場合、不良は発生していない。以上より、印刷枚数が300枚と増加することで、孔の直径が小さいほど、不良率が増加することが判る。また印刷枚数が300枚の時の粘度は137(Pa・s)であり、直径130~直径200μmの孔の場合、300枚目では不良は発生していない。孔の直径が100μm以下で不良が発生し、孔の直径が130μm以上で不良が発生していない。これは、直径80~直径100μmに比べ、直径130~直径200μmの孔は直径が大きいため、導電ペーストの粘度が137(Pa・s)と増加した場合であっても、導電ペーストが孔の中に確実に充填できるためと考えられる。
 (表1)の印刷枚数350枚の結果より、不良率は、直径80μmの孔が1万個の場合で14.5、直径100μmの孔が1万個の場合で5.8、直径130μmの孔が1万個の場合で1.0(この値を1.0として規格化したため)である。なお直径150μmと直径200μmの孔の場合は不良率は0である。これはペーストの粘度が169(Pa・s)と、更に増加したにも関わらず、孔の直径が150μm以上と大きいため、導電ペーストが孔の中に確実に充填できるためと考えられる。
 (表1)の印刷枚数400枚の結果より、不良率は、直径80μmの孔が1万個の場合で33.2、直径100μmの孔が1万個の場合で9.9、直径130μmの孔が1万個の場合で3.8、直径150μmの孔が1万個の場合で1.2である。なお直径200μmの孔の場合では不良率は0である。これはペーストの粘度が247(Pa・s)と、更に増加したにも関わらず、孔の直径が200μmと大きいため、導電ペーストが孔の中に確実に充填できるためと考えられる。
 (表1)の印刷枚数450枚の結果より、不良率は、直径80μmの孔が1万個の場合で63.9、直径100μmの孔が1万個の場合で21.4、直径130μmの孔が1万個の場合で10.3、直径150μmの孔が1万個の場合で3.8、直径200μmの孔が1万個の場合で0.9である。なお直径が200μmの孔の場合でも不良が発生している。これは、450枚も印刷すると、インキ粘度が511(Pa・s)と大きく増加するため、孔の直径が200μmと大きいにも関わらず、導電ペーストが孔の中に充填しきれない場合があるためと考えられる。
 孔の直径が130μmより小さい場合、導電ペーストの粘度が89(Pa・s)では不良が発生していないが、137(Pa・s)で不良が発生している。従って、導電ペーストの粘度が約80(Pa・s)以上になった際に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが望ましい。初期(印刷開始前)の導電ペーストの粘度が15(Pa・s)であるので、粘度が初期の粘度の約5倍以上になった場合に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収すればよい。
 孔の直径が130μm以上、150μmより小さい場合、導電ペーストの粘度が137(Pa・s)では不良が発生していないが、169(Pa・s)で不良が発生している。従って、導電ペーストの粘度が約130(Pa・s)以上になった際に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが望ましい。初期の導電ペーストの粘度が15(Pa・s)であるので、粘度が初期の粘度の約8倍以上になった場合に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収すればよい。
 孔の直径が150μm以上、200μmより小さい場合、導電ペーストの粘度が169(Pa・s)では不良が発生していないが、247(Pa・s)で不良が発生している。従って、導電ペーストの粘度が約160(Pa・s)以上になった際に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが望ましい。初期の導電ペーストの粘度が15(Pa・s)であるので、粘度が初期の粘度の約10倍以上になった場合に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収すればよい。
 孔の直径が200μm以上の場合、導電ペーストの粘度が247(Pa・s)では不良が発生していないが、511(Pa・s)で不良が発生している。従って、導電ペーストの粘度が約240(Pa・s)以上になった際に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが望ましい。初期の導電ペーストの粘度が15(Pa・s)であるので、粘度が初期の粘度の約16倍以上になった場合に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収すればよい。
 粘度の測定値を工程内で毎回正確に求めることは難しい場合がある。こうした場合、初期(印刷開始前)の粘度を1とする。そして印刷後の粘度が初期の粘度の何倍になったかを測定し、充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが有用である。ここで、印刷開始前の粘度を1としたが、一定の枚数(例えば10枚)を印刷した後の粘度を1としてもよい。
 また、(表1)に示すように、不良が発生する粘度と印刷枚数の関係を調べておき、一定枚数の印刷後に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収してもよい。
 なお、孔の直径が80μmとは、詳細には80μm±8μmである。また、孔の直径が100μmとは、詳細には100μm±10μmである。また、孔の直径が130μmとは、詳細には130μm±13μmである。また150μmとは、詳細には150μm±15μmである。また、200μmとは、詳細には200μm±20μmである。これは孔の直径にバラツキが生じる場合があるためである。なお孔の直径は、孔の断面積が最小となる部分における直径とすることは有用である。
 従来は、印刷枚数が一定以上となった場合、孔の直径に関係なく導電ペーストを、廃棄していた。直径80μmの小さい孔では不良が発生する使用済み導電ペーストであっても、直径200μmの比較的大きな孔では不良が発生しない場合がある。しかし、従来は、孔の直径を選ぶことで使用できる導電ペーストであっても、廃棄されることが多い。
 本実施の形態では、従来は廃棄されていた(表1)の印刷枚数450枚を越えた導電ペーストを回収ペースト119a~119dとして回収する。更に他のロットでの使用済みの導電ペーストと合わせ、約10kgの回収合一ペースト120を用意する。なお個々の回収ペースト119a~119dの粘度は、約600~800(Pa・s)と大きくばらついている。
 そこで、回収合一ペースト120に混入した長さ100μm以上の大きなガラス繊維からなる繊維片108を除去するために、100メッシュのフィルタ121を用いて、図7に示すようにろ過し、ろ過済み回収ペースト122とする。
 その後、図8に示すように、粘度を調整する。また熱重量分析(TG)等を用いて、導電ペースト中の組成ずれの程度を測定し、組成ずれに対して、溶剤等123を加え、粘度を調整する。そしてこれを再生1回目のリユースペーストとし、(表1)と同様の印刷実験を行う。その結果を(表2)に示す。なお(表2)において、例えば1列目に、印刷枚数450+50=500枚と記載した意味は、1回目のリユースペーストとして、50枚を印刷したことを示す。すなわち、1回目のリユースペーストとして、新しく50枚を印刷したとしても、その前(すなわち新品の時)に450枚を印刷し終わっていることを意味する。これは1回目のリユースペーストで50枚を印刷したことは、総計で50+450=500枚を印刷したことに相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 (表2)の印刷枚数450(新品の時の印刷枚数)+200(リユースペーストとしての印刷枚数)=650(印刷枚数の総計)の欄について説明する。再使用1回目のリユースペーストであっても、印刷枚数200枚までは、直径80μm~直径200μmの孔を用いた場合は不良が発生しない。再使用1回目のリユースペーストで、印刷枚数200枚とは、新品の時に450枚の印刷を終えているため、実際は650枚の印刷を行ったことに相当する。
 直径80μmの孔の場合、(表1)において印刷枚数が450枚のとき、不良率は63.9であるが、(表2)において印刷枚数が450+200=650枚のとき、不良率は0である。このように、本実施の形態では、不良率が増加しやすい直径80μmの小径を用いて、印刷枚数が増加した場合でも、不良率を激減できる。
 次に(表2)の印刷枚数450(新品の時の印刷枚数)+400(リユースペーストとしての印刷枚数)=850(印刷枚数の総計)の欄について説明する。再使用1回目のリユースペーストにおいて、印刷枚数400枚では、不良率は、直径80μmの孔の場合で66.7、直径100μmの孔の場合で30.6、直径130μmの孔の場合で21.3、直径150μmの孔の場合で12.5、直径200μmの孔の場合で1.2である。リユースペーストであっても、印刷枚数が増加するにつれ、特に穴の直径が小さいほど不良率が増加することが判る。
 (表2)において、リユースペーストの粘度を、5(Pa・s)以上、50(Pa・s)以下になるように調整する。リユースペーストの粘度が5(Pa・s)未満の場合、固形分が低くなり、ビア抵抗に影響を与える場合がある。また、粘度が高いとビア孔への充填性に影響を与える場合がある。リユースペーストの初期の粘度が50Pa.sを超えた場合、その後に印刷できる枚数が減少してしまう。よって、印刷開始前の粘度は5(Pa・s)以上、50(Pa・s)以下になるように調整するのが好ましい。なおリユースペーストの粘度は、5(Pa・s)以上50(Pa・s)以下の範囲とし、更にその固形分も、新品の導電ペーストの固形分(例えば、85wt%以上95wt%)の±1wt%以下の範囲に合わせることが望ましい。
 孔の直径が130μmより小さい場合、導電ペーストの粘度が100(Pa・s)では不良が発生していないが、125(Pa・s)で不良が発生している。従って、導電ペーストの粘度が約100(Pa・s)以上になった際に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが望ましい。リユースペーストの印刷開始前の導電ペーストの粘度が20(Pa・s)であるので、粘度がリユースペーストの印刷開始前の粘度の約5倍以上になった場合に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収すればよい。
 孔の直径が130μm以上、200μmより小さい場合、導電ペーストの粘度が125(Pa・s)では不良が発生していないが、212(Pa・s)で不良が発生している。従って、導電ペーストの粘度が約120(Pa・s)以上になった際に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが望ましい。リユースペーストの印刷開始前の導電ペーストの粘度が20(Pa・s)であるので、粘度がリユースペーストの印刷開始前の粘度の約6倍以上になった場合に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収すればよい。
 孔の直径が200μm以上の場合、導電ペーストの粘度が212(Pa・s)では不良が発生していないが、345(Pa・s)で不良が発生している。従って、導電ペーストの粘度が約200(Pa・s)以上になった際に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが望ましい。リユースペーストの印刷開始前の導電ペーストの粘度が20(Pa・s)であるので、粘度がリユースペーストの印刷開始前の粘度の約10倍以上になった場合に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収すればよい。
 粘度の測定値を工程内で毎回正確に求めることは難しい場合がある。こうした場合、リユースペーストの印刷開始前の粘度を1とする。そして印刷後の粘度がリユースペーストの印刷開始前の粘度の何倍になったかを測定し、充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが有用である。ここで、リユースペーストの印刷開始前の粘度を1としたが、一定の枚数(例えば10枚)を印刷した後の粘度を1としてもよい。
 また、(表2)に示すように、不良が発生する粘度と印刷枚数の関係を調べておき、一定枚数の印刷後に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収してもよい。
 しかしながら、(表2)の結果は、新品時に450枚を印刷した後であるので、(表1)に比べ、印刷枚数が、2倍近くに増加していることが判る。
 次に(表2)の印刷枚数450(新品の時の印刷枚数)+450(リユースペーストとしての印刷枚数)=900(印刷枚数の総計)の欄について説明する。再使用1回目のリユースペーストであっても、印刷枚数450枚(トータル900枚)を印刷した後は、不良率が増加する。
 そのため、トータル900枚の印刷を行った導電ペーストを、図6に示すように、回収合一ペースト120とし、繊維片108を除去するために、100メッシュのフィルタ121を用いて、図7に示すようにろ過し、ろ過済み回収ペースト122とする。その後、図8に示すように、粘度を調整する。また熱重量分析(TG)等を用いて、導電ペースト中の組成ずれの程度を測定し、組成ずれに対して、溶剤等123を加え、粘度を調整する。そしてこれを再生2回目のリユースペーストとする。そしてこの再使用2回目のリユースペーストを用いて、(表1)と同様の印刷実験を行う。その結果を(表3)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 (表3)の印刷枚数900(新品の時の印刷枚数+再生1回目での印刷枚数)+150(再生2回目のリユースペーストとしての印刷枚数)=1050(印刷枚数の総計)の欄について説明する。再使用2回目のリユースペーストであっても、印刷枚数150枚までは、直径80μm~直径200μmの孔を用いた場合では不良が発生しない。再使用2回目のリユースペーストで、印刷枚数150枚とは、新品の時に450枚の印刷枚数を、再生1回目のリユースペーストとして450枚の印刷枚数を終えているため、実際は1050枚の印刷を行ったことに相当する。
 以上のように、印刷枚数の増加に伴って、不良率が発生した導電ペーストであっても、図6~図8に示すような再生処理を繰り返すことで、繰り返し、プリント配線基板の製造に用いることができることが判る。
 孔の直径が130μmより小さい場合、導電ペーストの粘度が110(Pa・s)では不良が発生していないが、158(Pa・s)で不良が発生している。従って、導電ペーストの粘度が約110(Pa・s)以上になった際に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが望ましい。再使用2回目のペーストの印刷開始前の導電ペーストの粘度が35(Pa・s)であるので、粘度が再使用2回目のペーストの印刷開始前の粘度の約3倍以上になった場合に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収すればよい。
 孔の直径が130μm以上、200μmより小さい場合、導電ペーストの粘度が158(Pa・s)では不良が発生していないが、215(Pa・s)で不良が発生している。従って、導電ペーストの粘度が約150(Pa・s)以上になった際に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが望ましい。再使用2回目のペーストの印刷開始前の導電ペーストの粘度が35(Pa・s)であるので、粘度が再使用2回目のペーストの印刷開始前の粘度の約4倍以上になった場合に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収すればよい。
 孔の直径が200μm以上の場合、導電ペーストの粘度が215(Pa・s)では不良が発生していないが、348(Pa・s)で不良が発生している。従って、導電ペーストの粘度が約210(Pa・s)以上になった際に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが望ましい。再使用2回目のペーストの印刷開始前の導電ペーストの粘度が35(Pa・s)であるので、粘度が再使用2回目のペーストの印刷開始前の粘度の約6倍以上になった場合に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収すればよい。
 粘度の測定値を工程内で毎回正確に求めることは難しい場合がある。こうした場合、再使用2回目のペーストの印刷開始前の粘度を1とする。そして印刷後の粘度が再使用2回目のペーストの印刷開始前の粘度の何倍になったかを測定し、充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収することが有用である。ここで、再使用2回目のペーストの印刷開始前の粘度を1としたが、一定の枚数(例えば10枚)を印刷した後の粘度を1としてもよい。
 また、(表3)に示すように、不良が発生する粘度と印刷枚数の関係を調べておき、一定枚数の印刷後に、孔に充填されなかった導電ペーストを回収ペーストとして回収してもよい。
 次にフィルタ121(図7参照)に、より細かいメッシュ(400メッシュ)を用いた場合について(表4)、(表5)を用いて説明する。細かいメッシュを用いることで長さ20~30μm以上のガラス繊維等の繊維片108を選択的に除去することができる。
 なおメッシュを細かくすることで、回収合一ペースト120(図7参照)の中に混入した、繊維片108等の除去率を更に高められる。しかし、ろ過時間が長くなり、ろ過による収率が低下する場合もあるので、目的別に使い分けることが有用である。
 また、異なるメッシュのフィルタ121を複数組合せることで、詰まりにくくできる。またメッシュは、網状に限定する必要は無く、表面ろ過(サーフェスろ過)、深層ろ過(デプスろ過)、ケークろ過(フィルタ表面に堆積したガラス繊維等をケークとし、このケークをフィルタとする)などを用いても良い。このようなろ過材料やろ過設備は、市販品を改良することが有用である。
 回収合一ペースト120に混入した繊維片108を除去するために、400メッシュのフィルタ121を用いて、図7に示すようにろ過し、ろ過済み回収ペースト122とする。
 その後、図8に示すように、粘度を調整する。また熱重量分析(TG)等を用いて、導電ペースト中の組成ずれの程度を測定し、組成ずれに対して、溶剤等123を加え、粘度を調整する。そしてこれを再生1回目のリユースペーストとし、(表1)と同様の印刷実験を行う。その結果を(表4)に示す。なお(表4)において、例えば1列目に、印刷枚数450+50=500枚と記載した意味は、1回目のリユースペーストとして、50枚を印刷したことを示す。すなわち、1回目のリユースペーストとして、新しく50枚を印刷したとしても、その前(すなわち新品の時)に450枚を印刷し終わっていることを意味する。これは1回目のリユースペーストで50枚を印刷したことは、総計で50+450=500枚を印刷したことに相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 (表4)の印刷枚数450(新品の時の印刷枚数)+250(400メッシュろ過のリユースペーストとしての印刷枚数)=700(印刷枚数の総計)の欄について説明する。印刷枚数250枚(総印刷枚数700枚)までは、直径80μm~直径200μmの孔を用いた場合、不良が発生していない。またろ過に400メッシュと細かいフィルタ121を使ったため、リユースペースト中に残留するガラス繊維を更に少なくできる。そのため粘度上昇も抑えられている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 (表5)の印刷枚数900(新品の時の印刷枚数+再生1回目)+250(400メッシュろ過のリユースペーストとしての印刷枚数)=1150(印刷枚数の総計)の欄について説明する。再生を2回繰り返しても、印刷枚数250枚(総印刷枚数1150枚)までは、直径80μm~直径200μmの孔を用いた場合、不良が発生していない。ろ過に400メッシュと細かいフィルタ121を使うため、リユースペースト中に残留するガラス繊維を更に少なくできる。そのため粘度上昇も抑えられている。
 以上、本実施の形態に示すように、導電ペースト105をリサイクル、更には再使用(リユース)することで、廃棄ペーストを減らすことができる。
 また繊維片108は、第1のプリプレグ101あるいは第2のプリプレグ125を構成するガラスからなる繊維片108であることが多い。そのため、ろ過工程で用いるフィルタ121の開口径は、導電ペーストに含まれる金属粒子の平均粒径の3倍以上であって、繊維の平均直径の20倍以下、更には10倍以下、更には5倍以下であることが望ましい。フィルタ121の開口径が金属粒子の平均粒径の2倍以下の場合、フィルタ121が目詰まりしやすい。またフィルタ121の開口径が繊維の平均直径の30倍より大きい場合、長さの短い繊維片108が、ろ過しきれない場合がある。フィルタ121の開口径や金属粒子の平均粒径や繊維の直径などはSEM等により観察、測定できる。
 なお第1のプリプレグ101と、第2のプリプレグ125において、プリプレグ自体の厚み、もしくはプリプレグを構成するガラス繊維やアラミド繊維の本数もしくは密度(織り方、密度、本数等)の一つ以上を互いに異ならせることは有用である。厚みやプリプレグを構成する繊維の本数、密度等が互いに異なるプリプレグを用いることで、多様な配線基板が得られる。
 また1つのプリプレグ中のビア径は、一つの直径に統一しても良い。あるいは、1つのプリプレグ中に異なる複数のビア径が形成されていても良い。
 本実施の形態のリユースペーストの製造方法は、導電ペーストを層間の接続に用いる配線基板において、導電ペースト中に混入する繊維片を減少できる。その結果、歩留まりを向上できる。さらに、繊維片の混入した導電ペーストを再使用できるため、配線基板の材料費の大幅な削減と、廃棄物の量を低減できる。
 101 第1のプリプレグ
 102 第1の保護フィルム
 103 第1の孔
 104 治具
 105 導電ペースト
 106 台
 107,107b,207,307,407,507,607,707,807,907 矢印
 108,108a,108b,108c,108d 繊維片
 109 繊維片収容ペースト
 110 第1の銅箔
 111 第1の突出部
 112 第1の絶縁層
 113 第1のビア
 114 第1の配線
 115 第1の配線基板
 116a,116b,116c,116d 組成ずれペースト
 119a,119b,119c,119d 回収ペースト
 120 回収合一ペースト
 121 フィルタ
 122 ろ過済み回収ペースト
 123 溶剤等
 124 リユースペースト
 125 第2のプリプレグ
 126 第2の保護フィルム
 127 第2の孔
 128 第2の銅箔
 129 第2の突出部
 130 第2の絶縁層
 131 第2のビア
 132 第2の配線
 133 第2の配線基板
 134 導電粉
 135 追加ペースト
 136 追加済みペースト
 137 未充填部
 138 空隙

Claims (20)

  1. 導電粉と樹脂を有する導電ペーストと、配線基板の製造に用いられるプリプレグから欠落した繊維片とを有する繊維片収容ペーストを準備するステップと、
    前記繊維片収容ペーストを、ぺ-スト状態のまま、フィルタを用いてろ過し、ろ過済み回収ペーストを作製するステップと、
    前記ろ過済み回収ペーストに、溶剤と樹脂と前記ろ過済み回収ペーストと異なる組成のペーストとのうちの少なくとも一つを添加し、リユースペーストを作製するステップとを備える
    リユースペーストの製造方法。
  2. 前記繊維片収容ペーストに含まれる、前記導電粉の平均粒径の10倍以上の長さの繊維が、前記繊維片収容ペースト中の全ての前記繊維片の50wt%以上となるように、前記繊維片収容ペーストを準備する
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  3. 前記繊維片収容ペーストに含まれる、前記導電粉の平均粒径の10倍以上の長さの繊維が、前記繊維片収容ペーストの0.01wt%以上、10wt%以下となるように、前記繊維片収容ペーストを準備する
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  4. 前記リユースペーストに含まれる、前記導電粉の平均粒径の10倍以上の長さの繊維が、前記リユースペースト中の全ての繊維片の10wt%以下となるように、前記リユースペーストを作製する
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  5. 前記リユースペーストの粘度が5Pa・s以上、50Pa・s以下である
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  6. ろ過済み回収ペーストを作製するステップにおいて、
    前記繊維片収容ペーストは、0℃以上80℃以下の温度に保たれる
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  7. 前記フィルタの開口径は、前記導電粒子の平均粒径の3倍以上であり、前記繊維片の平均直径の20倍以下である
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  8. 前記繊維片収容ペーストに含まれる前記繊維片は、ガラス繊維またはアラミド繊維である
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  9. 前記フィルタは、網目状のステンレスまたはポリエステルである
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  10. 前記導電ペースト中の前記樹脂は、熱硬化性樹脂である
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  11. 前記導電ペースト中の前記樹脂の硬化剤として、潜在性硬化剤を用い、
    前記フィルタの開口径は、前記導電粒子の平均粒径の3倍以上であり、前記繊維片の平均直径の20倍以下であり、前記潜在性硬化剤の直径の2倍以上である
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  12. 前記溶剤は、前記導電ペーストに含まれている溶剤と同じ溶剤である
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  13. 前記溶剤は酢酸ジエチレングリコールモノブチルエーテルである
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  14. 前記ろ過済み回収ペーストに添加される前記樹脂は、前記導電ペーストに含まれている樹脂と同じ樹脂である
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  15. 前記ろ過済み回収ペーストに添加される前記樹脂はエポキシ樹脂である
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  16. 前記繊維片収容ペーストを準備してから、前記ろ過済み回収ペーストを作製するまでの間に、前記繊維片収容ペーストの粘度を測定するステップをさらに備え、
    測定した前記繊維片収容ペーストの粘度が一定以上であれば、
    前記ろ過済み回収ペーストを作製するステップに進む
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  17. 前記繊維片収容ペーストを準備してから、前記ろ過済み回収ペーストを作製するまでの間に、前記繊維片収容ペーストの粘度を測定するステップをさらに備え、
    測定した前記繊維片収容ペーストの粘度が前記導電ペーストの所定倍以上であれば、前記ろ過済み回収ペーストを作製するステップに進む
    請求項1記載のリユースペーストの製造方法。
  18. 導電粉と樹脂を有する導電ペーストと、配線基板の製造に用いられるプリプレグから欠落した繊維片とを有する繊維片収容ペーストを準備するステップと、
    前記繊維片収容ペーストを、ぺ-スト状態のまま、フィルタを用いてろ過し、ろ過済み回収ペーストを作製するステップと、
    前記ろ過済み回収ペーストに、溶剤と樹脂と前記ろ過済み回収ペーストと異なる組成のペーストとのうちの少なくとも一つを添加し、リユースペーストを作製するステップとを備えるリユースペーストの製造方法で得られた
    リユースペースト。
  19. 前記リユースペーストに含まれる、前記導電粉の平均粒径の10倍以上の長さの繊維が、前記リユースペースト中の全ての繊維片の10wt%以下である
    請求項18記載のリユースペースト。
  20. 前記リユースペーストに含まれる、前記導電粉の平均粒径の3倍未満の長さの繊維は、前記リユースペースト中の全ての繊維片の5wt%以下である
    請求項18記載のリユースペースト。
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