JPS63237497A - 多重層プリント回路 - 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、電子機器の軽量小型化に必須の高密度のプリ
ント回路基板を積層して成る多重層プリント回路に関す
る。

〔従来の技術〕

電子機器分野における高密度化の要求は、ますます高度
化し、プリント回路基板の多重層化が進みつつある。従
来、多重層プリント回路の製造にあたっては両面に銅箔
を張ったプリント基板をサブトラスト法（不要な銅箔を
エツチング除去して導体形成を行う方法）にて予め回路
形成を行い、このプリント回路基板を複数枚１ａ！シ、
更に未加工のプリント基板及びプリプレグと’１１１Ｈ
した後、外面部の回路加工及び多重層回路間のスルーホ
ールメッキによる接続を行って多重層プリント回路を作
成する。

しかし、上記方法により複数枚積層されるプリント回路
基板の製造は、工程が長く、より一層効率的なプリント
回路基板の作成法の開発が望まれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、従来技術における複数枚ｌｒｉ層されるプリ
ント回路基板の製造の工程を合理化することを目的とし
ており、種々の導電性ペーストの印刷法によるプリント
回路基板の作成を検討した。導電性ペーストとして最も
ポピユラーである銀を導電材料とした導電性ペーストの
使用も可能であるが、高価であるため製造コストの低減
を図ることはできなかった。工程の合理化が可能で製造
コストの低減を図り得るプリント回路基板の製法は、銅
系の導電性ペース１−の使用によって可能となった。

又、従来より銅系の導電性ペーストの組成改良や銅系の
導電性ペーストを用いて印刷回路を形成する試みは、特
公昭５２−２４９３６号、特公昭５７−１１１５８号及
び特開昭５７−３４６０６号等にて、種々なされてきた
が、近年の要求性能の高度化に伴うより厳しい条件下、
例えば高湿度雰囲気中に於ける長期の信頼性、冷熱サイ
クルに対する信頼性等に問題があり、現実にはアンダー
コート、オーバーコート等によっての解決が試みられて
いるが、未だ満足の行くレベルに至っていない。上記の
ような銅系の印刷回路は、一般に酸化による導電性の劣
化が危惧されるが、本発明の銅系ペーストをプリント回
路基板に用いた多重層プリント回路においては、（１）
プリプレグとの一体化により十分な酸化に対する保護が
なされる。（２）導通部はスルーホールメッキにより酸
化雰囲気より遮断される等によって極めて高い信頼性を
実現することができた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、公知の下加工を施した樹脂基板に銅系導電性
ペーストにより回路パターンを印刷して回路を形成した
プリント回路基板を複数枚積層し、電気的に接続して成
る多重層プリント回路である。

上記樹脂基板としてはガラス繊維、セルロース、アラミ
ド等の有機繊維等の繊維強化成分の織布、不織布或いは
ペーパー等にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノー
ル樹脂等の熱硬化樹脂を含浸積層して硬化した板であり
、通常０．１〜１．０龍の絶縁板である。本発明におい
ては、該樹脂基板の種類は特に限定されないが、含浸樹
脂成分は、エポキシ樹脂、又は、ポリイミド樹脂、ポリ
イミド樹脂で変性されたエポキシ樹脂が、印刷で形成さ
れる導電性ペーストによる回路パターンとの接着性に優
れ特に好ましい。上記導電性ペーストは、印刷後加熱乾
燥して導電回路を形成する。

銅系の導電性ペーストの成分としては、基本的には金属
銅粉を熱硬化樹脂成分に分散することにより得られる。

上記金属銅粉としては、通常１００μ以下のフレーク状
、樹脂状、球状或いは不定型のいずれかであっても良く
、又、金、銀、ニッケル等の他、金属によって被覆また
は混合されても良く、又、その製法は、限定されない。

又、上記熱硬化樹脂成分としてはエポキシ樹脂、ポリビ
ニルブチラール樹脂、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、
ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂等の樹
脂成分が挙げられる。上記金属銅粉と熱硬化樹脂成分の
配合比率は、通常全固形分を１゜０重量％とじた時に金
属銅粉５０〜９０重量％に対し熱硬化樹脂成分１０〜５
０重量％の範囲にある。

好ましくは本発明の銅系の導電性ペーストの成分として
は、更に銅化合物及び前記銅化合物を還元させる還元性
物質を含有することが望ましい。

ここで銅化合物としては、例えば塩化第二銅のｉき銅の
ハロゲン化物、ナフテン酸銅の如き銅の有機酸塩、アセ
チルアセトンのＣｕ（■）キレートの如き銅の錯体及び
酸化第一銅や酸化第二銅の如き銅の酸化物などが代表的
である。この銅化合物により上記金属銅粉の表面を被覆
するか、それに付着させておくことが望ましい。而して
、本発明では、表面を銅化合物で被覆するか、又は銅化
合物が付着した金属銅粉は金属銅粉と銅化合物とで構成
されるものとみなされる。例えば、通常市販される銅粉
は酸化第二銅の如きｗＩ酸化物で大なり小なり被覆され
、又はそれらが付着しているので、上記市販銅粉は金属
銅粉と銅化合物とから成るものと見なし得る。

上記銅化・合物を還元させる還元性物質としては、例え
ば還元糖類、アスコルビン酸、ヒドラジン化合物、ホル
マリン、水素化ホウ素化合物、ホスフィン誘導体、トル
エンスルフィン酸、ベンゼンスルフィン酸、ハイドロキ
ノン、カテコール等、及び標準電極電位値によって銅よ
り卑なる金属類、還元性基を有する樹脂などの如きもの
がある。

これら還元性物質は一種でも良いが、２種以上混合使用
しても構わない。

上記銅化合物の使用量は金属銅１００重量部に対して銅
化合物の銅分として０．１〜３０重量部が好ましく、上
記還元性物質の使用量は前記銅化合物の使用量や上記還
元性物質が、その分子量適りに示す還元能により左右さ
れるために上記還元性物質の種類により決まるが、前記
銅化合物の銅分全■を金属銅に還元析出せしめるに足る
量を用いるのが好ましい。

上記銅化合物及び還元性物質を用いることにより、後述
の多重層プリント回路の加工工程における積層プレス後
のスルーホールメッキにおいては銅系の導電性ペースト
に対するメッキ付き信頼性に優れた効果を示すことが判
明した。

更に好ましくは、上記還元性物質である還元性の基を有
する樹脂としては下記の構造の還元性基を有する熱硬化
樹脂が望ましいく以下、還元性熱硬化樹脂とする）。

例えば、ハイドロキノン、カテコール、２−メチル−ハ
イドロキノン、ビニルハイドロキノン、ターシャリ−ブ
チルハイドロキノン、クロルハイドロキノン、フェニル
ハイドロキノン等をフェノールホルムアルデヒド樹脂、
メラミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド
樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂等のホル
ムアルデヒド縮合樹脂にブレンド又は共縮合するか、又
はこれらの化合物をホルムアルデヒドと縮合せしめて樹
脂化して得られるものであり、かつ有機成分中小なくと
も１０重量％以上、好ましくは２０重量％以上の上記還
元性基を含有することが望ましい。

この限りにおいて上記還元性熱硬化樹脂成分中には、更
にエポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アルキッ
ド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂
等の他の樹脂成分を含有しても良い。

上記（ａｌｌ底屈銅粉（ｂ）銅化合物、及び（Ｃ１銅化
合物を還元させる還元性物質及び／又は還元性基を含有
する還元性熱硬化樹脂成分（以下、（ａ）、（ｂｌ及び
（Ｃ）と略）の成分からなる導電性ペーストの（８１、
（ｂｌ及び（Ｃ１の配合割合は、通常全固形分を１００
重量％とした時に（ａｌ、（ｂ）及び（Ｃ）が各々（ａ
）５０〜８５重量％（ｂ）０．１〜１０重量％及びｔｃ
＋１ｏ〜４０重量％の範囲にあり、好ましくは（８１６
０〜８０重量％（ｂ）０．５〜８重量％及びＦＣ１１５
〜３５重量％の範囲にあることが望ましい。

上記組成の銅系の導電性ペーストを用いることにより積
層プレス後のスルーホールの孔明はドリル加工にてスミ
ア−現象（ドリル切削時、高速ドリルによる発熱にて樹
脂部分の軟化、溶融を生じメッキ接続を行うべきプリン
ト回路面の樹脂付着にて導通不良となる現象）の防止に
効果のあることが判明した。

又、銅系の導電性ペースト中に公知の貯蔵安定性改良助
剤であるキレート化剤、樹脂成分の硬化反応を調整する
硬化促進助剤、印刷性向上の為のレベリング剤、チクソ
トロピック性付与剤、消泡剤等の助剤、非導電性の充填
剤を導電性を阻害しない範囲において混合使用しても差
し支えない。

上記銅系の導電性ペーストの各成分は、通常有機溶剤に
熔解又は分散せしめて印刷用ペーストとし、スクリーン
印刷法等の手段によって樹脂基板上に所望の回路パター
ンを形成し、通常８０〜２２０℃好ましくは１００〜１
８０℃の温度で加熱して有機溶剤を蒸発除去せしめ、か
つ樹脂成分の硬化反応を行わせる。本工程において銅系
導電性ペーストの表面酸化防止のため、不活性ガス雰囲
気にて加熱硬化することが望ましい。

上記の如き導電性インクを用いたプリント回路の形成は
、樹脂基板の片面でも又、両面にも形成されプリント回
路基板として用いられる。上記のプリント回路基板は、
両側にプリプレグを、その外側に最も一般的には銅張り
プリント基板を重ね、加熱加圧することによって積層さ
れる。プリプレグとは、ガラス等の繊維系強化材にエポ
キシ樹脂又はポリイミド樹脂等の樹脂成分を含浸してな
る未反応又は部分反応した熱硬化樹脂材料であり、通常
１５０〜２００℃、２０〜１２０分、５〜６０ｋｇ／Ｌ
Ｊ２で加圧によって内層板と外側の銅張りプリント基板
を強固に一体化し、かつプリント回路の絶縁材となる。

（第１図参照） 又、プリント回路基板を２枚以上用い、その間にプリプ
レグを挟み、上記と同様にして積層することも勿論可能
である。これらのプリント回路基板に、通常の両面に回
路を有するプリント回路基板と同様に、孔明け、スルー
ホールメッキ、バターニング、レジスト膜形成等の加工
を施し、外面部の回路加工及び外面部配線と内層部配線
の電気的導通を取り多重層プリント回路を得る。又、外
面には銅張りプリント回路基板ではなく、通常の樹脂基
板を用い、アディティブ法（銅等の導体金属の無電解メ
ッキ又は無電解メッキと電解メッキの組合せ法）によっ
て外面部の回路形成及び外面部配線と内層部配線の電気
的導通を取り多重層プリント回路とすることも可能であ
る。

以上の工程によって得られた銅系導電性ペーストを用い
た多重層プリント回路基板は効率の高い生産性、低価格
及び信頼性を兼備えた工業的に有用なものである。

〔実　施　例〕

第１図は、本発明に係る多重層プリント回路の構成の一
実施例を示す説明図である。

第１図中、１．１′は外層銅張基板、２．２１はその銅
箔、３．３１．３“は各層の基板に挟まれるプリプレグ
、４．４′は内層のプリント回路基板、５．５′、５“
、５′はその所望の形状にプリント加工された銅系導電
性ペースト印刷回路である。

以下に実施例を記載するが、以下に記載する部及び％は
それぞれ重量部及び重量％を意味し、又例中に記載する
濃度は、全成分中の該成分の割合を重量％で表す。

以下に記載する実施例のスクリーン印刷法による印刷体
は下記の如き方法で形成したものである。

被印刷物面に、全長２００　＊＊＊、幅５龍の線状の印
刷体を１８０メツシユ　テトロン製のスクリーンを用い
て銅系の導電性ペーストで回路パターンを印刷し、それ
ぞれの実験の硬化条件で硬化させて印刷体を形成した。

又、導電性の目安として記載した抵抗値、比抵抗値はそ
れぞれテスター（横河電機社製　Ｔｙｐｅ−３２Ｃ）　
、ホイーストンブリッジ（横河電機社製　Ｔｙｐｅ−２
７５５）を′用いて抵抗値を測定し、上記硬化物の厚み
、長さ及び幅を測定して比抵抗値を算出した。

以下に記載する実施例中の耐久試験は、ＭＩＬ　−１０
７Ｄ記載の熱衝撃試験１０サイクル後、旧Ｌ　−１０６
０記載の耐湿試験１００サイクルを行い、抵抗値の変化
を測定した。又、メッキ付き性及びスミア−状態は銅系
導電性ペーストと接続しているスルーホールを任意に１
００孔選択し、断面を観察し不良数を表示した。

実施例−１ 工業用銅粉（不定型、平均粒径１５μ、酸化銅約２．０
％含有）における表面の銅酸化物を溶去した金属銅粉１
００部、エチレングリコールモツプチルエーテルに熔解
した樹脂分８０％であるアルコール可溶性レゾール型フ
ェノール樹脂２０．９部を混合してなる導電性ペースト
をガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸積層硬化した０、６
部ｍ厚の片面銅張樹脂基板（三菱ガス化学０聯社！りの
樹脂面に印刷し１５０℃１時間加熱硬化した。その後、
ガラス繊維織布にエポキシ樹脂を含浸した０、１龍厚の
プリプレグ２枚及び上記０．６部厚の片面銅張樹脂基板
を積層し１８０℃５０分４Ｑｋｇ　／　ｃｍ　２条件に
て硬化一体化した。

印刷体の測定点にドリルで孔明けしメッキ法によりドリ
ル孔に銅メッキを施し、印刷体のドリル部の保護と外層
部との電気的導通を取った後、ドライフィルムを用いて
、外層の銅箔をスルーホールのランドを残してエツチン
グ除去し、測定用サンプルとした。

実施例−２゛ 工業用銅粉（不定型、平均粒径１５μ、酸化銅約２．０
％含有）を１１０部、硬化後年揮発分８０％であるアル
コール可溶性レゾール型フェノール樹脂（フェノール１
モルとホルマリン３モルとかう得うれたレゾール型フェ
ノール樹脂）２３部、２−ヒドロキシ−３−フェノキシ
プロピルホスファイト２０部、ジメチルアミノエタノー
ル４部、ジアセトンアルコールとエチレングリコールモ
ノメチルエーテル（１：　１）からなる混合溶媒２９部
、酢酸２部を混合してなる導電性ペーストを用いて、実
施例−１と同様に測定用サンプルを作製した。

実施例−３ 工業用銅粉（不定型、平均粒径１５μ、酸化銅約２．０
％含有）を１１０部、エチレングリコールモノブチルエ
ーテルに熔解した樹脂分８０％のハイドロキノン変性レ
ゾール型フェノール樹脂（ハイドロキノン２モルとフェ
ノール０．５モルとホルマリン６モルをアンモニア触媒
の存在下で反応させて得た。）を４２部、トリス（Ｎ、
Ｎ　’−ジメチルアミノ）フェノール０．２部、アセト
酢酸エチル１２部を混合してなる導電性ペーストを用い
て、実施例−１と同様に測定サンプルを作製した。

比較例−１ 実施例−１にて得られた導電性ペーストを用い、実施例
−１と同様の片面銅張樹脂基板に印刷し、１５０℃１時
間加熱硬化し測定用サンプルを作製した。

比較例−２ 実施例−２にて得られた導電性ペーストを用い、比較例
−１と同様にして測定サンプルを作製した。

比較例−３ 実施例−３にて得られた導電性ペーストを用い、比較例
−１と同様にして測定用サンプルを作製した。

比較例−４ 前述の片面銅張樹脂基板にクレゾールノボラック型エポ
キシ系樹脂を塗布し１５０℃３０分加熱硬化しアンダー
コートとした。厚みは１５μであった。

その上に実施例−３にて得られた導電性ペーストを印刷
し、１５０℃１時間加熱硬化した後、更に上記エポキシ
系樹脂を印刷し１５０℃３０分加熱硬化しオーバーコー
トとして測定用サンプルとした。ここでオーバーコート
の厚みは１３μであった。

作製した測定用サンプルの初期比抵抗値、初期抵抗値及
び耐久試験後の抵抗値、又、実施例の積層プレ、スした
サンプルについては、耐久試験後の断面観察によるスル
ーホールメッキと銅系導電性ペーストとの剥れ数とスミ
ア−発生数を下記の表−１に示す。表−１に見られる如
（銅系導電性ペーストを内層に用いることにより優れた
抵抗値の安定性が得られることが分かる。

〔発明の効果〕

本発明の方法を実施することにより得られる銅系導電性
ペーストを用いた多ｆｆ１ｆｆｌプリント回路基板は効
率の高い生産性、低価格及び信頼性を兼備えた工業的に
有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る多重層プリント回路の構成の一
実施例を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）公知の下加工を施した樹脂基板に銅系導電性ペース
   トにより回路パターンを印刷して回路を形成したプリン
   ト回路基板を複数枚積層し、電気的に接続して成る多重
   層プリント回路。