(57)【要約】【課題】貫通孔内に充填された導電性材料を介して接続された導電層間の導通信頼性を高めることができるプリント配線板を提供する。【解決手段】本発明に係るプリント配線板１は、第１の導電層３と、第２の導電層４と、第１，第２の導電層３，４の間に配置されており、かつ第１，第２の導電層３，４に至る貫通孔５ａを有する絶縁層５と、貫通孔５ａ内に充填されており、第１，第２の導電層３，４を電気的に接続している導電性材料６とを備える。導電性材料６は、複数の導電性粒子１１と樹脂１２とを含む。導電性粒子１１は、樹脂粒子と、樹脂粒子の表面上に設けられた銅層とを有する。【選択図】図１
2012084684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電層と、
第２の導電層と、
前記第１，第２の導電層の間に配置されており、かつ前記第１，第２の導電層に至る貫通孔を有する絶縁層と、
前記貫通孔内に充填されており、前記第１，第２の導電層を電気的に接続している導電性材料とを備え、
前記導電性材料が、複数の導電性粒子と樹脂とを含み、
前記導電性粒子が、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に設けられた銅層とを有する、プリント配線板。
【請求項２】
前記貫通孔が、スルーホール又はビアホールである、請求項１に記載のプリント配線板。
【請求項３】
前記導電性材料１００体積％中、前記導電性粒子の含有量が７０体積％以上、９９体積％以下である、請求項１又は２に記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、スルーホール又はビアホール等の貫通孔内に、導電性材料が充填され、該導電性材料を介して電気的接続が果たされているプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話及びコンピュータ等の電子機器では、小型化及び情報処理の高速化が進行している。このため、上記電子機器に用いられるプリント配線板では、多層化及び小型化が進行している。このようなプリント配線板では、微細な配線が形成されており、配線間が、スルーホール内に充填された導電性材料により電気的に接続されている。
【０００３】
上記のようなプリント配線板は、例えば、下記の特許文献１，２に開示されている。
【０００４】
また、下記の特許文献１には、上記導電性材料の一例として、半田と、半田組成とは異なる金属粒子とを含む導電性材料が開示されている。下記の特許文献２には、粒子状物質と、樹脂と、無機超微粉末とを含む導電性材料が開示されている。ここでは、粒子状物質として金属粒子が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３６０３４号公報
【特許文献２】特開平１１−２６６０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載のような従来の導電性材料では、該導電性材料を介して電気的に接続される配線の導通信頼性が低いことがある。特に、金属のみにより形成された金属粒子が用いられているため、プリント配線板に冷熱サイクル又は衝撃等が与えられると、導通不良が生じることがある。
【０００７】
本発明の目的は、貫通孔内に充填された導電性材料を介して接続された導電層間の導通信頼性を高めることができるプリント配線板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の広い局面によれば、第１の導電層と、第２の導電層と、該第１，第２の導電層の間に配置されており、かつ上記第１，第２の導電層に至る貫通孔を有する絶縁層と、上記貫通孔内に充填されており、上記第１，第２の導電層を電気的に接続している導電性材料とを備え、該導電性材料が、複数の導電性粒子と樹脂とを含み、該導電性粒子が、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に設けられた銅層とを有する、プリント配線板が提供される。
【０００９】
本発明に係るプリント配線板のある特定の局面では、上記貫通孔は、スルーホール又はビアホールである。
【００１０】
本発明に係るプリント配線板の他の特定の局面では、上記導電性材料１００体積％中、上記導電性粒子の含有量は７０体積％以上、９９体積％以下である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るプリント配線板では、第１，第２の導電層に至る貫通孔内に導電性材料が充填されており、該導電性材料により上記第１，第２の導電層が電気的に接続されており、上記導電性材料が、複数の導電性粒子と樹脂とを含み、上記導電性粒子が、樹脂粒子と該樹脂粒子の表面上に設けられた銅層とを有するので、導通信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るプリント配線板を模式的に示す部分切欠断面図である。
【図２】図２は、図１に示すプリント配線板に用いた導電性粒子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態及び実施例を説明することにより本発明を明らかにする。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るプリント配線板を示す断面図である。
【００１５】
図１に示すプリント配線板１は、基板２と、第１の導電層３と、第２の導電層４と、絶縁層５と、導電性材料６とを有する。
【００１６】
基板２上に、第１の導電層３が部分的に設けられている。第１の導電層３は回路である。基板２上の第１の導電層３が設けられていない部分上と、第１の導電層３上とに、絶縁層５が積層されている。絶縁層５上に、第２の導電層４が部分的に設けられている。第２の導電層４は回路である。第１の導電層３と第２の導電層４とは、絶縁層５を介して積層されている。絶縁層５は、第１，第２の導電層３，４間に配置されている。第１，第２の導電層３，４は、銅などの金属により適宜形成される。絶縁層５は、例えば、絶縁性樹脂等により適宜形成される。
【００１７】
絶縁層５には、貫通孔５ａが形成されている。第１の導電層３と第２の導電層４とは絶縁層５を介して対向している部分を有する。該対向している部分において、絶縁層５に貫通孔５ａが設けられている。貫通孔５ａは、第１，第２の導電層３，４に至っている。貫通孔５ａは第１，第２の導電層３，４に対して開口している。すなわち、貫通孔５ａの下端に第１の導電層３が存在し、貫通孔５ｂの上端に第２の導電層４が存在する。貫通孔５ａはスルーホールである。該貫通孔５ａはビアホールであってもよい。貫通孔は、スルーホール又はビアホールであることが好ましい。
【００１８】
貫通孔５ａ内に、導電性材料６が充填されている。導電性材料６は、導電性充填材である。導電性材料６の下端は、第１の導電層３に接続されている。導電性材料６の上端は、第２の導電層４に接続されている。導電性材料６は、第１，第２の導電層３，４を電気的に接続している。
【００１９】
導電性材料６は、複数の導電性粒子１１と、樹脂１２とを含む。導電性材料６は、複数の導電性粒子１１と樹脂１２とを含む樹脂組成物により形成されている。なお、図１では、導電性粒子１１は略図で示されている。複数の導電性粒子１１は、接するように連なっている。この結果、第１，第２の導電層３，４は、導電性材料６により電気的に接続されている。一方で、樹脂１２は、導電性材料６において、複数の導電性粒子１１の隙間を埋めている。
【００２０】
絶縁層５及び第２の導電層４の上方に、他の絶縁層及び他の導電層がさらに積層されていてもよい。
【００２１】
図２に導電性粒子１１を拡大して断面図で示す。
【００２２】
図２に示すように、導電性粒子１１は、樹脂粒子２１と、該樹脂粒子２１の表面２１ａ上に設けられた銅層２２とを備える。銅層２２は銅を含む。銅層２２は導電層である。
【００２３】
本実施形態の主な特徴は、銅層２２が樹脂粒子２１の表面２１ａ上に設けられている導電性粒子１１と、樹脂１２とを含む導電性材料６を用いて、第１，第２の導電層３，４が電気的に接続されていることである。銅のみにより形成された銅粒子ではなく、銅層２２が樹脂粒子２１の表面２１ａ上に設けられている導電性粒子１１の使用によって、第１，第２の導電層３，４の導通信頼性を高めることができる。さらに、銅以外のニッケルなどの金属を含む層ではなく、銅を含む銅層２２を導電性粒子１１が有することによって、銅層２２は比較的軟らかいので、第１，第２の導電層３，４の導通信頼性を高めることができる。例えば、プリント配線板１に衝撃が与えられても、導通不良が生じるのをかなり抑制することができる。これは、樹脂粒子２１により導電性粒子１１に柔軟性が付与されているため、更に銅層２２が比較的軟らかいので、衝撃が緩和されるためである。また、樹脂１２によって、導電性粒子１１の移動が防がれることによっても、更に樹脂１２により衝撃が緩和されることによっても、導通不良が生じるのを抑制することができる。
【００２４】
さらに、銅のみにより形成された銅粒子ではなく、樹脂粒子２１と銅層２２とを有する導電性粒子の使用によって、銅の使用量を少なくすることができる。このため、コストを低く抑えることができ、環境負荷を大きく低減することができる。
【００２５】
上記樹脂粒子は、樹脂により形成されている。上記樹脂粒子を形成するための樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン及びポリエーテルスルホン等が挙げられる。圧縮により導電性粒子を適度に変形させることができるので、上記樹脂粒子は、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を１種又は２種以上重合させた重合体により形成されていることが好ましい。
【００２６】
上記樹脂粒子の平均粒子径は、１〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。樹脂粒子の平均粒子径のより好ましい下限は２μｍ、より好ましい上限は５０μｍ、更に好ましい上限は３０μｍ、特に好ましい上限は５μｍである。樹脂粒子の平均粒子径が上記下限以上及び上記上限以下であると、導電性材料の充填性が高くなり、更に導通信頼性をより一層高めることができる。
【００２７】
上記平均粒子径は、数平均粒子径を示す。該平均粒子径は、例えばコールターカウンター（ベックマンコールター社製）を用いて測定できる。
【００２８】
上記銅層の平均厚みは、１０〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。銅層の平均厚みのより好ましい下限は２０ｎｍ、より好ましい上限は８００ｎｍである。銅層の平均厚みが上記下限以上であると、導電性粒子の導電性をより一層高めることができる。銅層の平均厚みが上記上限以下であると、樹脂粒子と銅層との熱膨張率の差が小さくなり、樹脂粒子から銅層が剥離し難くなる。
【００２９】
樹脂粒子の表面上に銅層を形成する方法としては、無電解めっきにより銅層を形成する方法、並びに電気めっきにより銅層を形成する方法等が挙げられる。
【００３０】
上記導電性材料に含まれる上記樹脂は特に限定されない。上記樹脂としては、例えば、ビニル樹脂、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、熱可塑性ブロック共重合体及びエラストマー等が挙げられる。上記樹脂は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。なお、プリント配線板における導電性材料中の樹脂は、硬化性樹脂を用いた場合には、該硬化性樹脂が硬化した状態である。上記硬化性樹脂を硬化させるために、硬化剤又は光重合開始剤が適宜用いられる。
【００３１】
上記ビニル樹脂としては、例えば、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及びスチレン樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びポリアミド樹脂等が挙げられる。上記硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。なお、上記硬化性樹脂は、常温硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂又は湿気硬化型樹脂であってもよい。上記熱可塑性ブロック共重合体としては、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物、及びスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素添加物等が挙げられる。上記エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、及びアクリロニトリル−スチレンブロック共重合ゴム等が挙げられる。
【００３２】
上記導電性材料は、上記導電性粒子及び上記樹脂の他に、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤及び難燃剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
【００３３】
上記樹脂中に上記導電性粒子を分散させる方法は、従来公知の分散方法を用いることができ特に限定されない。上記樹脂中に上記導電性粒子を分散させる方法としては、例えば、上記樹脂中に上記導電性粒子を添加した後、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、上記導電性粒子を水又は有機溶剤中にホモジナイザー等を用いて均一に分散させた後、上記樹脂中に添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、並びに上記樹脂を水又は有機溶剤等で希釈した後、上記導電性粒子を添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法等が挙げられる。
【００３４】
第１，第２の導電層の導通信頼性をより一層高める観点からは、導電性材料１００体積％中、導電性粒子の含有量は好ましくは７０体積％以上、より好ましくは７５体積％以上、更に好ましくは８０体積％以上、好ましくは９９体積％以下、より好ましくは９７体積％以下、更に好ましくは９５体積％以下である。導電性粒子の含有量が上記下限以上であると、複数の導電性粒子同士の接触点が多くなり、導通信頼性がより一層高くなる。導電性粒子の含有量が上記上限以下であると、樹脂の含有量が相対的に多くなるので、導電性粒子の隙間が樹脂により十分に埋められ、導電性粒子の移動が抑制される結果、導通信頼性がより一層高くなる。
【００３５】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【００３６】
（実施例１）
（１）導電性粒子の作製
ポリビニルアルコール（日本合成化学工業社製「ＧＨ−２０」）を３重量％含む水溶液８００重量部に、ジビニルベンゼン７０重量部と、トリメチロールプロパントリメタクリレート３０重量部と、過酸化ベンゾイル２重量部とを加え、攪拌し、混合した。窒素雰囲気下にて撹拌しながら８０℃まで加熱し、１５時間反応を行い、樹脂粒子を得た。
【００３７】
得られた樹脂粒子を蒸留水及びメタノールで洗浄した後、分級操作を行い、平均粒子径４．１μｍ及び変動係数５．０％の樹脂粒子を得た。
【００３８】
次に、得られた樹脂粒子１０ｇをエッチング処理した後、水洗した。次に、樹脂粒子に硫酸パラジウムを加え、パラジウムイオンを樹脂粒子に吸着させた。
【００３９】
次いでジメチルアミンボラン０．５重量％を含む水溶液に、パラジウムイオンが吸着した樹脂粒子を添加し、パラジウムを活性化させた。この樹脂粒子に蒸留水５００ｍＬを加え、粒子懸濁液を得た。
【００４０】
また、４０ｇ／Ｌの硫酸銅（５水和物）と、１００ｇ／Ｌのエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）と、５０ｇ／Ｌのグルコン酸ナトリウムと、２５ｇ／Ｌのホルムアルデヒドとを含み、かつｐＨ１０．５に調整された無電解めっき液を用意した。上記粒子懸濁液に、上記無電解めっき液を徐々に添加し、５０℃で攪拌しながら無電解銅めっきを行った。このようにして、銅層（厚み１００ｎｍ）が表面上に設けられた銅めっき粒子（導電性粒子）を得た。
【００４１】
（２）導電性材料用組成物の調製
エポキシ樹脂（三井化学社製「ストラクトボンドＸＮ−５Ａ」）１００重量部と、イミダゾール型硬化剤５重量部とを含む混合物中に、得られる導電性材料中で銅めっき粒子の含有量９０体積％となるように、銅めっき粒子を添加し、混合し、導電性材料用組成物を得た。
【００４２】
（３）プリント配線板の作製
導電性材料用組成物を貫通孔内に充填し、図１に示すプリント配線板を得た。スルーホールである貫通孔の大きさは、直径５０μｍとし、絶縁層の厚みは１００μｍとした。
【００４３】
（実施例２）
実施例１で得られた銅めっき粒子を用いて、銅めっき粒子の含有量を９０体積％から８５体積％に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性材料用組成物を調製した。得られた導電性材料用組成物を用いて、実施例１と同様にして、プリント配線板を作製した。
【００４４】
（実施例３）
実施例１で得られた銅めっき粒子を用いて、銅めっき粒子の含有量を９０体積％から９５体積％に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性材料用組成物を調製した。得られた導電性材料用組成物を用いて、実施例１と同様にして、プリント配線板を作製した。
【００４５】
（比較例１）
銅のみにより形成された銅粒子を用意した。この銅粒子の大きさは、実施例１の銅めっき粒子の大きさと同じであった。
【００４６】
銅めっき粒子を銅粒子に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性材料用組成物を調製した。得られた導電性材料用組成物を用いて、実施例１と同様にして、プリント配線板を作製した。
【００４７】
（評価）
（１）冷熱サイクル試験
得られたプリント配線板１００個を−４０℃で１０分間保管した後、１２５℃で１０分間保管する過程を１サイクルとする冷熱サイクル試験を１５００回行った。１５００サイクルの冷熱サイクル試験後に、電極間の接続不良が生じているか否かを、抵抗値を測定することで確認した。１００個のプリント配線板のいずれにも接続不良が生じなかった場合を「○」、１００個のプリント配線板の内の１個以上接続不良が生じた場合を「×」と判定した。
【００４８】
（２）落下衝撃試験
落下試験装置（日立テクノロジーアンドサービス社製「ＦＩＴ−１５００Ａ」を使用して衝撃加速度２９００Ｇになるように設定し、得られたプリント配線板１００個の落下試験行った。接続構造体を１００回落下させた後、電極間の接続不良が生じているか否かを、抵抗値を測定することで確認した。１００個のプリント配線板の内の９５個以上接続不良が生じなかった場合を「○」、１００個のプリント配線板の内の６個以上接続不良が生じた場合を「×」と判定した。
【００４９】
結果を下記の表１に示す。
【００５０】
【表１】
2012084684.tif 000003
【符号の説明】
【００５１】
１…プリント配線板
２…基板
３…第１の導電層
４…第２の導電層
５…絶縁層
５ａ…貫通孔
６…導電性材料
１１…導電性粒子
１２…樹脂
２１…樹脂粒子
２１ａ…表面
２２…銅層
【図１】
2012084684.tif 000004
【図２】
2012084684.tif 000005