(57)【要約】【課題】銅ペーストを焼成してなる導体に優れた導電性及び折曲性を付与できる銅ペースト、及び、これを用いる回路基板の製造方法を提供すること。【解決手段】銅粒子と、ポリエステル樹脂を含む熱可塑性樹脂とを含み、銅粒子及び熱可塑性樹脂の合計中の熱可塑性樹脂の含有率が１〜５質量％である、銅ペースト。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅粒子と、
ポリエステル樹脂を含む熱可塑性樹脂とを含み、
前記銅粒子及び前記熱可塑性樹脂の合計中の前記熱可塑性樹脂の含有率が１〜５質量％である、銅ペースト。
【請求項２】
前記銅粒子の粒径分布曲線が、複数の粒径の各々においてピークを有する請求項１に記載の銅ペースト。
【請求項３】
基板と、前記基板上に設けられ、導体からなる回路部とを備える回路基板の製造方法であって、
前記基板上に銅ペーストを塗布する塗布工程と、
前記基板上に塗布した前記銅ペーストを焼成させることにより前記基板上に前記回路部を形成する焼成工程とを含み、
前記銅ペーストとして、請求項１又は２に記載の銅ペーストを用いる、回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記基板が、ポリエチレンテレフタレート樹脂又はポリイミド樹脂である請求項３に記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅ペースト及びこれを用いた回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅ペーストは、プリンテッドエレクトロニクスの回路形成材料に欠かせない素材として開発が進んでいる。特に銅は、銀よりも安価で且つマイグレーションの起きにくい金属であることから、銅ペーストの検討が盛んに行われるようになってきている。このような銅ペーストとして、従来、銅粒子と熱硬化型樹脂とを含む銅ペーストが知られている。熱硬化型樹脂は、加熱硬化時の収縮によって銅粒子同士を強固に結着させ、銅ペーストの導通抵抗を低下させる効果を有している。
【０００３】
例えば下記特許文献１には、銅粉８０〜９０重量%にベンゾグアナミン樹脂およびレゾール型フェノール樹脂を重量比で１：９〜５：５である樹脂１０〜２０重量％を配合した導電性銅ペーストが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２０９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、基板上に銅ペーストを塗布し焼成してなる回路部を有する回路基板の回路部には、優れた導電性のみならず、使用される用途によっては優れた折曲性が要求される場合がある。
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の導電性銅ペーストは以下に示す課題を有していた。
【０００７】
すなわち、基板に導電性銅ペーストを塗布し焼成して回路部を形成することによって回路基板を製造した場合に、この回路基板を折り曲げると回路部にひび割れが生じる場合があった。この場合、回路部の抵抗は顕著に増大するため、回路基板ごと交換する必要が生じる。このため、銅ペーストを焼成してなる導体に優れた導電性及び折曲性を付与できる銅ペーストの開発が望まれていた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、銅ペーストを焼成してなる導体に優れた導電性及び折曲性を付与できる銅ペースト及びこれを用いた回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は上記課題を解決するため検討した結果、銅粒子及び特定の熱可塑性樹脂の合計中の特定の熱可塑性樹脂の含有率を特定の範囲に限定した銅ペーストにより上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、銅粒子と、ポリエステル樹脂を含む熱可塑性樹脂とを含み、前記銅粒子及び前記熱可塑性樹脂の合計中の前記熱可塑性樹脂の含有率が１〜５質量％である、銅ペーストである。
【００１１】
本発明の銅ペーストによれば、当該銅ペーストを焼成してなる導体に優れた導電性及び折曲性を付与することができる。
【００１２】
上記銅ペーストにおいては、前記銅粒子の粒径分布曲線が、複数の粒径の各々においてピークを有することが好ましい。
【００１３】
この場合、銅ペーストを焼成してなる導体は、より密な構造になるため、銅ペーストを焼成してなる導体に、より優れた導電性を付与することができる。
【００１４】
また、本発明は、基板と、前記基板上に設けられ、導体からなる回路部とを備える回路基板の製造方法であって、前記基板上に銅ペーストを塗布する塗布工程と、前記基板上に塗布した前記銅ペーストを焼成させることにより前記基板上に前記回路部を形成する焼成工程とを含み、前記銅ペーストとして、上記銅ペーストを用いる、回路基板の製造方法である。
【００１５】
本発明の回路基板の製造方法によれば、優れた導電性及び折曲性を有する導体からなる回路部を備えた回路基板を製造することができる。
【００１６】
上記回路基板の製造方法においては、前記基板が、ポリエチレンテレフタレート樹脂又はポリイミド樹脂であることが好ましい。
【００１７】
この場合、基板に対する回路部の密着性をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、銅ペーストに用いられる場合に、銅ペーストを焼成してなる導体に優れた導電性及び折曲性を付与できる銅ペースト及びこれを用いる回路基板の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の回路基板の製造方法により製造される回路基板の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図１を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の回路基板の製造方法により製造される回路基板の一例を示す断面図である。
【００２１】
図１に示すように、回路基板１０は、基板２と、基板２の上に設けられ、導体からなる回路部１とを備える。
【００２２】
次に、回路基板１０の製造方法について詳細に説明する。
【００２３】
回路基板１０の製造方法は、基板２上に銅ペーストを塗布する塗布工程と、基板２上に塗布した銅ペーストを焼成させることにより基板２上に回路部１を形成する焼成工程とを含む。上記製造方法においては、銅ペーストとして、銅粒子と、ポリエステル樹脂を含む熱可塑性樹脂とを含むものが用いられる。ここで、銅粒子及び上記熱可塑性樹脂の合計中の上記熱可塑性樹脂の含有率は１〜５質量％となっている。別言すると、銅粒子及び熱可塑性樹脂の合計質量を１００質量％とした場合に、その合計質量中の熱可塑性樹脂の質量の割合が１〜５質量％となっている。
【００２４】
上記のようにして回路基板１０を製造すると、得られる回路基板１０は、優れた導電性及び折曲性を有する回路部１を有することが可能となる。従って、回路基板１０は、特に繰り返し折曲げ使用される用途に使用されるフレキシブルプリント基板として有用である。
【００２５】
以下、上記塗布工程および上記焼成工程について詳細に説明する。
【００２６】
＜塗布工程＞
塗布工程は、基板２上に銅ペーストを塗布する工程である。
【００２７】
［基板］
基板２を構成する材料は、特に限定されるものではなく、このような材料としては、例えばポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエチレンエチレンナフタレート樹脂、ガラス、セラミックスなどを用いることができる。中でも、ポリイミド樹脂又はＰＥＴが好ましい。この場合、基板２に対する回路部１の密着性をより向上させることができる。
【００２８】
［銅ペースト］
銅ペーストは、上述したように、銅粒子と、ポリエステル樹脂を含む熱可塑性樹脂とを含む固形分を含有している。
【００２９】
（銅粒子）
上記銅粒子は銅からなる。
【００３０】
銅粒子の平均粒径は、特に限定されるものではないが、通常は０．１〜１０μｍである。ここで、銅粒子の平均粒径はレーザ回折法で測定される値を言う。
【００３１】
銅粒子の粒径分布曲線は、複数の粒径の各々においてピークを有することが好ましい。この場合、回路部１はより密な構造となるため、より優れた導電性を有することが可能となる。ここで、粒径分布曲線は、例えば、マイクロトラック粒度分布測定装置を使用して得られる曲線を言うものとする。
【００３２】
ここで、銅粒子の粒径分布曲線は通常、２つの粒径の各々においてピークを有する。２つの粒径をそれぞれ第１粒径及び第２粒径とすると、第２粒径に対する第１粒径の比は２〜１０であることが好ましい。
【００３３】
（熱可塑性樹脂）
熱可塑性樹脂は、銅粒子を結着させる樹脂であり、ポリエステル樹脂を含む。ポリエステル樹脂としては、例えば結晶性ポリエステル樹脂や非結晶性ポリエステル樹脂などが挙げられる。これらは１種が単独で用いられても、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。中でも、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。この場合、回路部１において樹脂が結晶性であることで銅粉同士を接近させることが可能となり、その結果、回路部１の抵抗をより低減できる。
【００３４】
熱可塑性樹脂はポリエステル樹脂のみで構成されてもよく、ポリエステル樹脂とポリエステル樹脂以外の樹脂との混合樹脂であってもよい。ここで、ポリエステル樹脂以外の樹脂としては、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これらは１種が単独で用いられても、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
【００３５】
但し、熱可塑性樹脂はポリエステル樹脂のみで構成されていることが好ましい。この場合、熱可塑性樹脂がポリエステル樹脂とポリエステル樹脂以外の樹脂との混合樹脂で構成される場合に比べて、折り曲げ性と基板との密着性に優れるという利点が得られる。
【００３６】
上記銅粒子と上記熱可塑性樹脂の合計中に占める上記熱可塑性樹脂の含有率は１〜５質量％である。上記熱可塑性樹脂の含有率が上記範囲を外れると、回路部１の導電性を十分に上昇させることができない。
【００３７】
上記銅粒子と上記熱可塑性樹脂の合計中に占める上記熱可塑性樹脂の含有率は１〜３質量％であることが好ましい。
【００３８】
（溶媒）
さらに上記銅ペーストは通常、樹脂バインダを溶解させるとともに銅粒子を分散させる溶媒をさらに含む。このような溶媒は、熱可塑性樹脂を溶解させることができ且つ銅粒子と反応しないものであれば特に限定されるものではない。このような溶媒としては、例えばアセテート系溶媒、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒などの有機溶媒を用いることができる。上記有機溶媒の中でも、１５０℃以上の沸点を有する有機溶媒が好ましい。この場合、１５０℃未満の沸点を有する有機溶媒に比べて、揮発しにくく、粘度変化が小さいため、印刷時の銅ペーストの取扱性が良いという利点が得られる。１５０℃以上の沸点を有する有機溶媒としては、例えばアセテート系溶媒であるエチレンジグリコールアセテート、ブチルグリコールアセテート、ブチルジグリコールアセテートなどが挙げられる。また溶媒の沸点は２５０℃以下であることが好ましい。
【００３９】
（その他の成分）
さらに上記銅ペーストは、必要に応じ、酸化防止剤、レベリング剤、分散剤、消泡剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
【００４０】
（銅ペーストの製造方法）
銅ペーストは例えば上記熱可塑性樹脂を、上記溶媒に溶解させた樹脂溶液と、上記銅粒子とを混合して均一にすることにより製造することができる。
【００４１】
（基板への銅ペーストの塗布方法）
銅ペーストを基板２に塗布する方法は特に限定されるものではなく、このような塗布法としては、例えばスクリーン印刷法、バーコート法、グラビアコート法などの方法が用いられる。
【００４２】
＜焼成工程＞
焼成工程は、基板２上に塗布した銅ペーストを焼成させることにより基板２上に回路部１を形成する工程である。
【００４３】
焼成は真空中、又は、アルゴン雰囲気下若しくは窒素雰囲気下で行うことが好ましい。この場合、得られる回路部１の酸化が抑制されるため、回路部１の導電性の低下がより十分に抑制される。
【００４４】
焼成温度は特に限定されるものではなく、例えば１５０〜２５０℃であればよい。また焼成時間は特に限定されるものではなく、例えば０．５〜１．５時間であればよい。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１〜５及び比較例１〜５）
まず表１に示す樹脂をエチレングリコールアセテート中に溶解させた樹脂溶液に、銅粒子を加え、撹拌して均一にした。こうして銅ペーストを作製した。このとき、樹脂溶液中の樹脂の含有率は３０質量％とし、銅粒子と樹脂との合計に占める樹脂の配合率が表１に示す通りとなるようにした。この銅ペーストをバーコート法により、ポリイミド樹脂からなる厚さ５０μｍの基板に塗布し、焼成前回路基板を得た。そして、この焼成前回路基板を真空中、２００℃で１時間焼成させた。こうして基板上に厚さ１８０μｍの回路部を形成し、回路基板を作製した。
【００４７】
なお、実施例１〜３及び比較例１〜５では銅粉として、第１銅粒子（三井金属鉱業社製「１４００ＹＭ」、平均粒径５μｍ）のみを用い、実施例４及び実施例５では、銅粒子として、第１銅粒子（三井金属鉱業社製「１４００ＹＭ」、平均粒径５μｍ）と、第２銅粒子（三井金属鉱業社製「１３００Ｙ」、平均粒径０．５μｍ）とを９３：７（質量比）の比で混合した混合物を用いた。
【００４８】
また実施例１〜５及び比較例１〜５で用いた樹脂は具体的には以下の通りとした。
（１）ポリエステル樹脂（商品名：エリーテルＵＥ３２２０、ユニチカ社製）
（２）エポキシ樹脂（商品名：エピクロンＮ−６６５、ＤＩＣ社製）
（３）フェノール樹脂（商品名：レヂトップＰＬ−４３４８、群栄化学工業社製）
【００４９】
［特性評価］
（導電性）
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた回路基板について、回路部を構成する導体の室温における体積抵抗率を、４端子法により測定した。結果を表１に示す。なお、導電性についての合否基準は以下の通りとした。
合格  ：体積抵抗率が５．０×１０−４Ω・ｃｍ以下
不合格：体積抵抗率が５．０×１０−４Ω・ｃｍ超
【００５０】
（折曲性）
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた回路基板を折り曲げた後に回路部にひびが入るかどうかを調べた。このとき、回路基板の折曲げは、回路基板の一部が残部に対して平行になるように且つ一部と残部との間における折曲げ部分の曲率半径が１ｍｍになるように行った。そして、回路基板の回路部を目視にて観察し、回路部にひびがあるかどうかを調べた。結果を表１に示す。なお、折曲性についての合否基準は以下の通りとした。
合格  ：回路部にひびが見られなかった
不合格：回路部にひびが見られた
【００５１】
（基板に対する回路部の密着性）
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた回路基板について、以下のようにして基板に対する回路部の密着性を評価した。すなわち、上記回路基板について、ＪＩＳ  Ｋ−５４００−８．５の８．５．３に規定される碁盤目テープ法に準拠して密着性を評価した。具体的には、まず回路部に対し、カッターナイフを用いて１ｍｍ間隔で１１本の平行な切り傷を付けた。次に、これらの切り傷に直交するように、１ｍｍ間隔で１１本の平行な切り傷を付けた。こうして導電層の表面に１００個の小片を形成した。そして、その上にセロハン粘着テープを導電層に貼り付け、セロハン粘着テープの表面を消しゴムでこすってセロハン粘着テープを導電層に完全に貼り付けた。その後、セロハン粘着テープの一端を、回路部に対して直角となるようにしながら瞬間的に引き剥がした。このとき、剥がされた小片の数を測定した。結果を表１に示す。なお、表１において、小片の数の測定結果については「Ａ」及び「Ｂ」の記号を用いて示した。ここで、「Ａ」及び「Ｂ」は以下のことを意味する。
Ａ：剥がされた小片の数が０個である
Ｂ：剥がされた小片の数が１個以上である
【表１】
2015082404.tif 000002
【００５２】
表１に示す結果より、実施例１〜５の回路基板の回路部は、導電性及び折曲性の点で合格であることが分かった。これに対し、比較例１〜５の回路基板の回路部は、導電性及び折曲性の少なくとも一方の点で不合格であることが分かった。
【００５３】
以上より、本発明の銅ペーストは、銅ペーストを焼成してなる導体に優れた導電性及び折曲性を付与できることが確認された。
【符号の説明】
【００５４】
１…回路部
２…基板
４…銅粒子
１０…回路基板
【図１】
2015082404.tif 000003