(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀を含む導体部分を回路中に有し、かつ、互いに電気的に絶縁された２回路のテストパターンを積層板に形成し、前記２回路のテストパターン間に直流電圧を所定時間印加したとき、銀を含む導体部分の導電性の変化により評価する耐銀マイグレーション性評価方法において、導電性の変化を、銀を含む導体部分に定電圧を印加して流れる電流値の変化として測定し、数１の式（１）によりβ１を計算計数化することを特徴とする耐銀マイグレーション性評価方法。
（数１）
Ｉ／Ｉ０＝ｅｘｐ（−β１ｔ）        （１）
ただし、Ｉ０：テストパターン間に直流電圧を印加する前の電流値
Ｉ  ：テストパターン間に直流電圧を印加した後の電流値
ｔ  ：テストパターン間に直流電圧を印加した時間
【請求項２】
銀を含む導体部分を回路中に有し、かつ、互いに電気的に絶縁された２回路のテストパターンを積層板に形成し、前記２回路のテストパターン間に直流電圧を所定時間印加したとき、銀を含む導体部分の導電性の変化により評価する耐銀マイグレーション性評価方法において、導電性の変化を、銀を含む導体部分に定電圧を印加して流れる電流値の変化として測定し、数２の式（２）によりβ２を計算計数化することを特徴とする耐銀マイグレーション性評価方法。
（数２）
Ｉ０−Ｉ＝β２ｔ                    （２）
ただし、Ｉ０：テストパターン間に直流電圧を印加する前の電流値
Ｉ  ：テストパターン間に直流電圧を印加した後の電流値
ｔ  ：テストパターン間に直流電圧を印加した時間
【請求項３】
銀を含む導体部分を回路中に有し、かつ、互いに電気的に絶縁された２回路のテストパターンを積層板に形成し、前記２回路のテストパターン間に直流電圧を所定時間印加したとき、銀を含む導体部分の導電性の変化により評価する耐銀マイグレーション性評価方法において、導電性の変化を、銀を含む導体部分に定電圧を印加して流れる電流値の変化として測定し、数３の式（３）によりβ３を計算計数化することを特徴とする耐銀マイグレーション性評価方法。
（数３）
Ｉ＝β３ｔ                    （３）
ただし、ｔ：テストパターン間に直流電圧を印加した時間
【請求項４】
積層板の側縁から伸長するように形成された狭幅突出片の両側面に相対峙して銀を含む導体部分を形成してなる試験片を用いる請求項１、２、又は３に記載の積層板の耐銀マイグレーション性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐銀マイグレーション性評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙フェノール銅張積層板を使用した安価な両面プリント配線板の両面回路間の接続方法として、銀スルーホール接続が広く用いられている。銀スルーホール接続は、ドリル加工または打抜加工で形成されたスルーホールに銀ペーストを埋め込み、乾燥させて形成される。ところが、銀はイオン化し、電位差がある回路導体間を移動し絶縁低下を生じやすい。この銀イオンの移行を銀マイグレーションと称している。銀マイグレーションは、これに用いる積層板の材質によるところが大きく絶縁低下の生じにくい積層板が求められている。このために、積層板の耐銀マイグレーション性の評価が重要である。
【０００３】
従来は、銀を含む導体部分を回路中に有し、かつ、互いに電気的に絶縁された２回路のテストパターンを積層板に形成し、前記２回路のテストパターン間に所定の直流電圧を一定の温湿度条件の下で所定時間印加し、この２回路のテストパターン間の絶縁抵抗値を測定し、この絶縁抵抗値が所定の値以下になるのに必要な時間を調べることにより評価するようにしていた。
テストパターンの形状は、積層板１０表面の銅はくをエッチングして、断続する導体部分１，２を形成し、片面側の導体部分１と反対面側の導体部分２とをスルーホールに埋め込んだ銀を含む導体部分３により電気的に接続した形状とし、２回路のテストパターンＡ及びＢを形成するようにしていた（図１参照、なお、図１において二点鎖線は中間を省略していることを示している）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような評価方法では、評価に長時間を要する。また、このような評価方法では、耐銀マイグレーション性がｎｎ時間以上というような定性的な結果しか得られず、近年のように積層板の品質が向上すると、耐銀マイグレーション性の観点からの品質の優劣を判別できなくなってきた。
請求項１〜３に記載の発明は、耐銀マイグレーション性を短時間でかつ数値による評価ができる新規な評価方法を提供するものである。
また、請求項４に記載の発明は、耐銀マイグレーション性の評価に要する時間を短縮できる方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
銀マイグレーションは、銀を含む導体部分に含まれる銀がイオン化して解離することによるから、２回路のテストパターン間に直流電圧を所定時間印加すると、銀を含む導体部分に含まれる銀の量が変化し、これに伴って導電性も変化する。本発明者はこの点に着目して本発明に到達した。
【０００６】
本発明においては、銀を含む導体部分３を回路中に有し、かつ、互いに電気的に絶縁された２回路のテストパターンを積層板１０に形成し、前記２回路のテストパターン間に直流電圧を所定時間印加し、前記所定時間内における銀を含む導体部分３の導電性の変化を調べる。
【０００７】
銀を含む導体部分の導電性は、この銀を含む導体部分の両端に一定電圧を印加したときの電流値を測定することにより知ることができる。
前述のように、銀マイグレーションは、導体部分に含まれる銀がイオン化して解離することによる。したがって、２回路のテストパターン間に所定の直流電圧を印加すると、陽極側にある銀を含む導体部分から銀が解離するから、陽極側においては銀を含む導体部分に含まれる銀が減少し、２回路のテストパターン間に所定の直流電圧を所定時間印加した後には、銀を含む導体部分の両端に一定電圧を印加したときの電流値も小さくなる。
この電流値の変化を時間ｔによる変化としてプロットすると、通常は図３の曲線ａのようになる。このような変化を示すときには、数４の式（１）によりβ1 を求め、β1が小さければ 電流値の変化が小さく、耐銀マイグレーション性に優れていると評価することができる。すなわち、数４の式（１）によりβ1 を求めることにより耐銀マイグレーション性を評価することができる。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、銀を含む導体部分を回路中に有し、かつ、互いに電気的に絶縁された２回路のテストパターンを積層板に形成し、前記２回路のテストパターン間に直流電圧を所定時間印加したとき、銀を含む導体部分の導電性の変化により評価する耐銀マイグレーション性評価方法において、導電性の変化を、銀を含む導体部分に定電圧を印加して流れる電流値の変化として測定し、数４の式（１）によりβ１を計算計数化することを特徴とする耐銀マイグレーション性評価方法である。
（数４）
Ｉ／Ｉ０＝ｅｘｐ（−β１ｔ）        （１）
ただし、Ｉ０：テストパターン間に直流電圧を印加する前の電流値
Ｉ  ：テストパターン間に直流電圧を印加した後の電流値
ｔ  ：テストパターン間に直流電圧を印加した時間
【０００９】
また、電流値の変化を時間ｔによる変化としてプロットしたときに、稀には図３の直線ｂのようになることもある。このような場合には、数５の式（２）によりβ2 を求めることにより耐銀マイグレーション性を評価することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、銀を含む導体部分を回路中に有し、かつ、互いに電気的に絶縁された２回路のテストパターンを積層板に形成し、前記２回路のテストパターン間に直流電圧を所定時間印加したとき、銀を含む導体部分の導電性の変化により評価する耐銀マイグレーション性評価方法において、導電性の変化を、銀を含む導体部分に定電圧を印加して流れる電流値の変化として測定し、数５の式（２）によりβ２を計算計数化することを特徴とする耐銀マイグレーション性評価方法である。
（数５）
Ｉ０−Ｉ＝β２ｔ                    （２）
ただし、Ｉ０：テストパターン間に直流電圧を印加する前の電流値
Ｉ  ：テストパターン間に直流電圧を印加した後の電流値
ｔ  ：テストパターン間に直流電圧を印加した時間
【００１１】
また、テストパターン間に直流電圧を印加する前の電流値が安定して一定の値を示すような材料については、テストパターン間に直流電圧を印加した後の電流値を測定して、数６の式（３）によりβ3 を求めることにより耐銀マイグレーション性を評価することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、導電性の変化を、銀を含む導体部分に定電圧を印加して流れる電流値の変化として測定し、数６の式（３）によりβ３を計算計数化する請求項１に記載の耐銀マイグレーション性評価方法である。
（数６）
Ｉ＝β３ｔ                    （３）
ただし、Ｉ：テストパターン間に直流電圧を印加した後の電流値
ｔ：テストパターン間に直流電圧を印加した時間
【００１３】
また、銀のマイグレーションをより生じやすいように試験片を工夫すると、さらに短時間で評価できるので好ましい。
請求項４に記載の発明は、積層板の側縁から伸長するように形成された狭幅突出片の両側面に相対峙して銀を含む導体部分３ａを形成してなる試験片（図２参照）を用いる請求項１、２又は３に記載の積層板の耐銀マイグレーション性評価方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
２回路のテストパターン間に所定の直流電圧を所定時間印加するとき、公知の銀マイグレーション評価方法と同様に、加速条件下、すなわち、プリント配線板の実際の使用条件より過酷な条件に置くのが好ましい。すなわち、所定の温度及び湿度に設定した恒温恒湿槽中にて２回路のテストパターン間に所定の直流電圧を所定時間印加するのが好ましい。例えば、４０℃、９０％ＲＨで直流５０Ｖを印加する、６０℃、９０％ＲＨで直流５０Ｖを印加する、６０℃、９０％ＲＨで直流３０Ｖを印加する、８５℃、８５％ＲＨで直流５０Ｖを印加するなどの条件が採用される。
【００１５】
２回路のテストパターン間に所定の直流電圧を所定時間印加する時間は２４〜４００時間程度まででよく、この間適宜の時間間隔（２〜６水準程度）毎に、各テストパターンの両端に一定の電圧を印加して電流を測定する。図３のｂのようにＩが変化するときは、２回路のテストパターン間に所定の直流電圧を短時間印加すればよく、図３のａのようにＩが変化するときは時間を長くするのが精度を高める観点から好ましい。
各テストパターンの両端に印加する電圧は、直流、交流いずれでもよく、また電圧は、２０〜１０００ｍＶの微小電圧とするのが好ましい。印加する電圧が高過ぎると、発熱が大となり、さらに、絶縁破壊を生ずる傾向にある。
各テストパターンの両端に印加する電圧は３水準程度変えて測定することが精度を向上させることから好ましい。
【００１６】
本発明を実施するための試験片のうち、図１に示すような形状の試験片は、従来公知の方法により作製すればよい。すなわち、例えば、両面銅張積層板の銅はく面をエッチングして、断続する導体部分１，２並びにランド５を設け、所定のスルーホールを設け、さらに、スルーホールに銀ペーストを埋め込み乾燥することにより銀を含む導体部分３を設けて２回路のテストパターンＡ，Ｂを形成する。
また、図２に示すような形状の試験片は、例えば、次のようにして作製することができる。
まず、銅張積層板（この場合は両面、片面どちらでもよい）を精密カッターなどにより機械加工して、積層板の側縁から伸長するように狭幅突出片４を形成する。次に、銅はく面をエッチングしてランド５を形成し、狭幅突出片４の両側面に銀ペーストを塗布乾燥することにより銀を含む導体部分３ａを形成し、また同時に銀を含む導体部分３ａとランド５とが電気的に接続されるように積層板の側面に銀ペーストを塗布乾燥する。
本発明の耐銀マイグレーション性評価方法が適用される積層板は、特に制限がなく、例えば、紙基材フェノール樹脂積層板、ガラス布基材エポキシ樹脂積層板などの耐銀マイグレーション性評価に適用できる。
【００１７】
【実施例】
実施例１
水溶性フェノール樹脂ワニスの調製
フェノール１モルを反応釜に仕込み、これに３７重量％ホルマリンをホルムアルデヒド換算で１．２モル相当量加え、次に３０重量％トリメチルアミン水溶液をトリメチルアミン０．４モル相当量加え、７０℃で６時間反応させ、これに、メタノールと水の等重量混合溶剤を加えて固形分２０重量％の水溶性フェノール樹脂ワニスを調製した。
【００１８】
桐油変性フェノール樹脂ワニスの調製
桐油２００重量部、フェノール３３４重量部及びパラトルエンスルホン酸０．２重量部を反応釜に仕込み、９０℃で１時間反応させた。得られた反応物１００重量部に対してパラホルムアルデヒド２３重量部及び２８重量％アンモニア水３０重量部を加えて８０℃で反応させ、反応終了後減圧下に脱水濃縮し、脱水濃縮生成物の固形分１００重量部に対してテトラブロムビスフェノールＡ２５重量部、トリフェニルフォスフェート２０重量部を配合し、メタノール７５重量部に対してトルエン２５重量部の混合溶剤に溶解して固形分５０重量％の桐油変性フェノール樹脂ワニスを調製した。なお、桐油変性フェノール樹脂の桐油変性率は３５重量％である。
【００１９】
厚さ０．２ｍｍのクラフト紙に、前記で調製した水溶性フェノール樹脂ワニスを、乾燥後の固形分付着量が２０重量％となるように含浸乾燥し、次に、前記で得られた桐油変性フェノール樹脂ワニスを、水溶性フェノール樹脂との合計付着量が５０重量％となるように含浸乾燥してプリプレグを作製した。
このプリプレグを８枚重ね、その両面に銅はく厚さが３５μｍの接着剤付き銅はくを重ね、温度１６５℃、圧力１２ＭＰａで７０分間加熱乾燥して厚さ１．６ｍｍの両面銅張積層板を作製した。
【００２０】
得られた両面銅張積層板の銅はく面に、エッチングにより相互に電気的に絶縁された２回路のテストパターンＡ及びＢを形成し、ドリルによりスルーホールを設け、このスルーホールに銀ペーストを埋め込み乾燥した。また、スルーホールは、穴間ピッチ１．５ｍｍ、穴径０．６ｍｍ、穴壁間隔０．９ｍｍとし、穴数は１回路について１００個とした。また、２回路のテストパターンＡ及びＢには、それぞれその両端に１．２ｍｍ径のランド５を形成し、そこにリード線を接続した。
テストパターンＡとテストパターンＢ間の絶縁抵抗を測定したところ、２．５×１０12Ωであった。
【００２１】
テストパターンＡ及びＢそれぞれの両端ランド間に１００ｍＶ、２００ｍＶ及び４００ｍＶの各直流電圧を印加し、それぞれの電圧における電流値Ｉ０を測定した。次ぎに試験片を６０℃、湿度９０％ＲＨに設定した恒温恒湿槽に入れ、テストパターンＡとテストパターンＢ間に直流電圧３０Ｖを印加した。
試験片を５０時間後、１００時間後、２００時間後及び４００時間後に取り出し、電流値Ｉ０と同様にして、テストパターンＡ及びＢそれぞれの両端ランド間に１００ｍＶ、２００ｍＶ及び４００ｍＶの各直流電圧を印加し、それぞれの電圧における電流値Ｉを測定した。
この結果を整理し、数１の式（１）のβ１の値を、品質工学（タグチメソッド）の手法にしたがって求めた。
さらに、比較のために、同じ試験片を６０℃、湿度９０％ＲＨに設定した恒温恒湿槽に入れ、テストパターンＡとテストパターンＢ間に直流電圧３０Ｖ印加を続けたところ、テストパターンＡとテストパターンＢ間の絶縁抵抗が１×１０８Ω以下になるまでに２５００時間を要した。
【００２２】
実施例２
水溶性フェノール樹脂の付着樹脂分を１５重量％となるように変更したほかは実施例１と同様にして両面銅張積層板を作製した。
以下実施例１と同様にして、テストパターンを形成した。
実施例１と同様にして、テストパターンＡとテストパターンＢ間の絶縁抵抗を測定したところ、２．２×１０12Ωであった。
また、実施例１と同様にしてβ1 の値を求めた。
さらに、実施例１と同様にしてテストパターンＡとテストパターンＢ間の絶縁抵抗が１×１０ 8Ω以下になるまでに要する時間を調べたところ、１５００時間を要した。
【００２３】
実施例３
水溶性フェノール樹脂の付着樹脂分を５重量％となるように変更したほかは実施例１と同様にして両面銅張積層板を作製した。
以下実施例１と同様にして、テストパターンを形成した。
実施例１と同様にして、テストパターンＡとテストパターンＢ間の絶縁抵抗を測定したところ、１．８×１０12Ωであった。
また、実施例１と同様にしてβ1 の値を求めた。
さらに、実施例１と同様にしてテストパターンＡとテストパターンＢ間の絶縁抵抗が１×１０ 8Ω以下になるまでに要する時間を調べたところ、５００時間を要した。
【００２４】
実施例４
実施例１と同様にして作製した両面銅張積層板を加工して、図２に示す形状の試験片を作製した。各部のサイズは、ａ＝０．５ｍｍ、ｂ＝３０ｍｍ、ｃ＝１０ｍｍ、ｄ＝２２ｍｍ、ｅ＝２０ｍｍ、ｆ＝３ｍｍとした。
また、試験片の２つのランド５，５及び２つの銀を含む導体部分３ａ，３ａの先端にそれぞれリード線を接続した。
以下、電流値Ｉを測定する時間を、２４時間後、５０時間後、１００時間後、２００時間後としたほかは実施例１と同様にしてβ1 の値を求めた。
【００２５】
実施例５
両面銅張積層板を、実施例２と同様にして作製した両面銅張積層板に変更したほかは、実施例４と同様にしてβ1 の値を求めた。
【００２６】
実施例６
両面銅張積層板を、実施例３と同様にして作製した両面銅張積層板に変更したほかは、実施例４と同様にしてβ1 の値を求めた。
【００２７】
以上説明したようにして求めたβ1 の値を表１に示す。また、各試験片を切断し、発生したマイグレーションの最大長さ（発生長という）を実体顕微鏡により測定した。その結果をあわせて表１に示す。
【００２８】
【表１】
0003879242.tif 000002
【００２９】
表１及び実施例の結果から、従来の方法で評価した耐銀マイグレーション性が良好であれば、β１の値が小さくなっていることが示される。このことから、β１の値を計算計数化することにより耐銀マイグレーション性を定量的に評価できることが示される。また、従来方法では耐銀マイグレーション性の評価に実施例１では２５００時間を要するなど長時間要するが、本発明の実施例の結果によれば
、２００〜４００時間で評価可能であることが示される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、短時間で耐銀マイグレーション性を数値による評価が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための試験片の一例を示す平面図である。
【図２】本発明を実施するための試験片の他の一例を示す斜視図である。
【図３】電流値Ｉの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ    テストパターン
１，２    断続する導体部分
３        銀を含む導体部分
３ａ      銀を含む導体部分
４        狭幅突出片
５        ランド
１０      積層板
【図１】
0003879242.tif 000003
【図２】
0003879242.tif 000004
【図３】
0003879242.tif 000005