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JP2000517092A - 印刷可能組成物、並びにその印刷回路板の製造に用いる誘電表面への適用 - Google Patents

印刷可能組成物、並びにその印刷回路板の製造に用いる誘電表面への適用

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JP2000517092A JP09533837A JP53383797A JP2000517092A JP 2000517092 A JP2000517092 A JP 2000517092A JP 09533837 A JP09533837 A JP 09533837A JP 53383797 A JP53383797 A JP 53383797A JP 2000517092 A JP2000517092 A JP 2000517092A
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Abstract

(57)【要約】 以下の成分:(a)金属粉、(b)半田粉、(c)ポリマーまたは重合可能でポリマーを生成するモノマーであって、該ポリマーは化学的架橋剤の作用により架橋し得るもの、及び(d)前記ポリマーのための化学的架橋剤であって、該架橋剤は可塑化特性を有し触媒なしでは前記ポリマーと反応しないもの、を含むプリント回路基板、配線基板等の金属トレースや他の金属配合物の製造に使用する組成物。前記ポリマーは、一般にはエポキシ樹脂でよく、前記架橋剤は一般には多酸でよい。本組成物は、金属粉及び/又は半田粉が熱の作用で解放される前記架橋剤用触媒を発生させるか及び/又は該架橋剤用触媒を付着してなるものが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】 印刷可能組成物、並びにその印刷回路板の製造に用いる誘電表面への適用 本発明は一般に印刷回路板(PCB)の生産、並びにPCB生産での絶縁基材 に適用されるインク及び他の組成物に関する。本発明は金属を含有することによ り導電性であるインク及び他の組成物、並びに印刷回路板の製造におけるこのよ うな導電組成物の使用に特に関する。 印刷回路板を電子装置に用いる時、非常に原価に有効な及び場所を取らない改 善をすることはよく知られている。印刷回路板の出現の前は、電気装置で用いら れるそれぞれ部品間を個々の電線で配線することが必要であった。印刷回路板技 術の出現は、大きな容積の製品において同一の複雑な回路設計を繰り返し用いる 製造者に(i)システムへのそれぞれの部品の個々の配線を除く一方(ii)回 路部品の総合的な機械的支援を提供することを可能にした。 より具体的には、印刷回路板は、最もしばしばガラス繊維強化フェノール樹脂 若しくはエポキシ樹脂基材である、誘電基材に印刷した数多くの電気導電通路を 有する。電気部品は次に板上に導電模様を有する印刷回路板へ取りつけ、そこで 電気的接続を形成する。 これまで、印刷回路板上に電気的通路を形成する従来の方法は、いずれも高価 及び時間のかかるものであった。例えば、ある工程では、誘電基材は全表面を、 銅若しくはアルミニウムのような導電材料のシートで被覆する。これは通常電気 メッキ技術を用いてなされる。部品間の電気通路を示す、選択した模様若しくは 母材は次に絹のような布材料へ切断する。切り出した母材を有する布材料は、次 に前もって導電材料で被覆した誘電材料の上に置く。耐エッチング性のインクが 次に布上をロールで塗布され、切り抜かれた模様をインクが通過しそして被覆し た絶縁基材上に、インクのついた母材を形成する。上述の方法は従来のシルクス クリーン技術である。インクのついた及び被覆した板は、次に耐エッチング性の インクを耐酸性とする光に曝される。誘電基材は次に、インクで被覆してない板 の金属領域の全てがエッチングにより除かれ、母材模様のみ残すよう酸で処理す る。インク自身は次に従来の技術により取り除かれ、それにより印刷回路板上に 形成した電気的導電通路のみ残す。 先行技術で用いられる他の方法では、望まれる配線模様で触媒を被覆してない 絶縁基材上に置く。基材は次に、触媒を置いた場所に電着により電気的通路が形 成されるように、銅イオンの荷電溶液に侵漬される。 従来の方法は(i)時間がかかり、(ii)高価であり、(iii)材料の浪 費であり並びに(iv)環境に危険な及び有毒な化学物質、主として廃酸、を生 ずる。当業者により印刷回路板を生産するのに必要な数多くの段階がなされるの みでなく、多量の導電金属が誘電基材の全面を被覆し、またはイオン溶液を準備 するのに必要である。 PCB上に導電通路を生産する、より簡単並びにより安全な適用方法を捜す目 的で、数多くの文献が記されている。 例えば、U.S.Patent No.4,696,764は、少なくとも1 ミクロン(1μm)の平均粒径である、電気導電粒子の二つの型を有する電気導 電接着剤組成物の誘電基材での使用を開示している。二番目の型の粒子は最初と 同一材料である必要はなく、並びに0.5μm以下の平均粒径を有する。英国特 許出願GB2054277は、特別の密度、充填留分、流れ及びかさとなり易さ を有する金属粉と共に、電気絶縁材料母材の感圧性導電弾性体の誘電基材上での 使用を開示している。 U.S.Patent No.4,740,252から、銀、ニッケルもしく は銅であろう導電金属粒子を利用した、半田ペーストが知られている。もし銅を 用いるなら、粒子は表面を濡れるようにする為並びに粒子の表面に脆い金属間化 合物の生成を妨げる為、ニッケルで被覆すべきである。同じ分野で、U.S.P atent No.4,888,135は、銅粒子及び/または銀塗膜材料と化 合した銀塗膜並びにチタンカップリング剤を有する、銅粒子を含む導電性組成物 を開示している。更に、U.S.Paten No.4,732,702は、ビ スフェノール化合物、並びにカルボン酸末端基及び導電性充填剤を有するブタジ エン化合物の縮合により生成されるエポキシ樹脂を含む、導電性樹脂ペーストを 開示している。ビスフェノール化合物はエピクロロヒドリンと反応したハロゲン 化ビスフェノールAでよい。 日本特許第0133799号は、結合剤の混合物(エポキシ樹脂のような)、 導電金属粉並びに半田を含む導電塗料を開示している。この特許の要約は、銅が 導電金属の時、エポキシ−アクリル樹脂若しくはフェノール樹脂のような溶融機 能を有する結合剤が、銅粒子上の酸化膜を取り除くのに用いられることを開示し ている。この文献の発明的な手法は、熱処理により導電金属粉を溶融した半田粉 末に結合し、この導電金属粉末及び半田粉末はフレーク形状を有し、並びに低い 抵抗の導電体を形成する為、このように生産した導電金属粉末及び結合剤を有す る半田粉の配合物を、均一に混合することにより効果を挙げる。 日本特許第0160072号は、銅粉末、半田粉末及び結合樹脂を含む電気導 電性接着剤組成物を開示している。従属請求項は、銅粉末の半田粉末に対する重 量比は好ましくは10:5から10:1の範囲、並びに半田粉が熱硬化性樹脂の 硬化温度で半溶融状態であることにより、この導電接着剤材料が特徴付けられる と更に定義している。 日本特許出願JP57−113503は、より具体的に、半田メッキした銅粉 末、半田粉末、活性化剤、及び有機樹脂を含むであろう導電インクに関している 。この導電組成物は、半田メッキした銅粉末の半田粉末に対する重量比40:6 0から90:10の間の範囲を有する。 U.S.Patent No.4,564,563は、アクリル、ビニル及び エポキシモノマーから形成される母材中で、銀フレークを有する半田付け可能組 成物を開示している。 U.S.Patent No.4,678,602は、共重合した不飽和ジカ ルボン酸無水物及び金属充填剤を含む、高度に導電性のスチレン樹脂組成物を開 示している。 U.S.Patent No.4,775,500は、電気導電充填剤として カーボンブラックを有する、導電性重合体配合物の生産方法を開示している。 U.S.Patent No.4,786,437は、導電性粒子及びポリマ ー母材の間の界面剤として、有機スズ化合物若しくは硫黄含有化合物のような、 パシファイヤー(pacifier)剤を使用した粒子充填組成物を開示してい る。 U.S.Patent No.4,830,779は、樹脂、金属粉、ジホス ホン酸誘導体及びアルコールを含む電気導電樹脂組成物を開示している。 U.S.Patent No.4,874,548は、エポキシ樹脂及び電気 導電繊維を含んだ電気導電性接着剤組成物を開示している。 最後に、U.S.Patent No.5,376,403は、電気電導接着 剤組成物、並びに調製の方法及びその使用に関連しており、この中で半田粉末、 溶融特性により化学的に守られた架橋剤並びに反応性モノマー若しくはポリマー が主な成分である。意図した末端用途によって、組成物は比較的高融点粉末;半 田粉末;溶融剤としてもまた作用する活性架橋剤;樹脂;並びに反応性モノマー 若しくはポリマーの種々の組み合わせを含む。組成物は電気回路へ電気部品を取 りつける為のような、改良した導電性接着剤として有用であり:高融点金属の金 属粉末を含む組成物は、印刷回路板上に導電性の通路を作るのに理想的に適して いる。導電性の通路を形成する組成物は電気回路の望まれる模様で初めに基材に 適用し、その後硬化する為加熱する。加熱中に、架橋剤の活動並びに混合物内の 任意の反応性モノマー若しくはポリマーが金属を溶融し、金属粉末及び半田粉末 の間の燒結が起こるのを可能とする。 印刷回路板の従来生産された導電性痕跡(trace)を代替する為の,導電 性痕跡の源として導電性インクを生産しようとする試みは、いくつかの理由によ り商業的に成功してない: US Patent 4,740,252;4,888,135;4,732 ,702;4,678,602;4,564,563;4,725,500;4 ,786,437に例示されるような金属充填ポリマーインク(ポリマー肉厚フ ィルムインク)並びに4,830,779及び4,874,548の導電性接着 剤組成物の導電性は本質的に非常に低く、代表的には銅フィルムの約1%以下で ある。これは多くの回路で過剰の抵抗及び熱を作り出し、この技術の使用を低性 能の「隙間」用途に限定する。その上、これらの製品は半田付けできず、これら の使用を引き続いた組立作業を必要としない用途のみに限定する。 日本特許第0133799号及び第0160072号、並びに日本特許出願J P57−113505で教示する導電性組成物は、ポリマー肉厚フィルムと比較 した時改良された電気導電性及び半田付け性を提供するが、しかし厳しい不利益 もまた被る。 従って、導電性は改良されるが、しかし限界的のみで、樹脂の化学的架橋(硬 化)は半田の溶融温度の十分前から始まり、融体の粘度を増し(これは融体の酸 化物を運び去る能力を妨害する)並びに樹脂との反応により中和された活性な溶 融部位の濃度を減少する。これは導電性が、ポリマー肉厚フィルム組成物との関 連で2以下の係数によってのみ改良された結果となる。 これらの組成物は、細かな線の回路の印刷でこれらの使用を妨げる、比較的大 きな金属粒子にもまた基づいている。今日生産される実際的に全ての回路板は2 50ミクロン以下の痕跡を有するので、これらの製品は非常に有用性が限られる 。粒度が減少すると金属粒子の表面積が指数的に増加するので、細かい(≦10 μ)粒子から作られたインクは、実質的により多くの表面積、及び従って、金属 の結合若しくは組成物の燒結を容易にする為に取り除かれる必要のある実質的に より多くの金属酸化物を有する。金属粉末がより細かくなると(より小さな粒子 )、これらの酸化物を取り除く為より積極的な溶融剤が必要である。公知の組成 物は、従って、細かな粒子、並びに細かな線の印刷された回路の使用を可能とす る為に、非常に強い溶融剤及び活性剤の添加を必要とする。これらの積極的溶融 材料、並びに回路痕跡に残るこれらの分解製品は、金属の腐食並びに重合体の劣 化により回路を大きく損ない、並びに回路及び電子部品を前以てだめにするイオ ン汚染の原因である。 これらの強い溶融剤は、これらのインクで用いた接着剤樹脂と非常に反応し易 く、インク組成物に安定性の問題を生み出す。これらの製品は、従って混合され た後非常に早く使用されねばならない。 U.S.Patent 5,376,403に記載された導電性組成物は、P TF(ポリマー肉厚フィルム)の改良の大きさの程度の、銅の導電性の10%の 電気導電性へ改良すること、並びに細かな線の回路部品を生産する為に印刷でき 半田付けできる組成物を提供することにより、以前の技術に対し著しい改良を提 供するが、しかしこの製品は大きな不利益なしではなかった。従って、この材料 で生産した印刷回路は不活性雰囲気、過熱を高温のフッ素化液体の蒸気中で行う 、好ましくは蒸気相半田付け機で加工されねばならない。この装置は高価であり 、運転するのに費用がかかり、並びに印刷回路業界ではほとんど用いられず、組 成物の有用性が限られる。更に、記載されたインクは臭素化芳香族材料の大量の 使用に基づいており、これは現時点では人間の健康に対する大規模な調査を免か れない。ヨーロッパポリマー業界ではこれの使用禁止の提案がなされている。 その上に、溶融剤のエステル化へアルコールの使用(並びに化学的にこれを守 る)は可逆であり、並びにアルコールは接着剤の大部分(=50%)として再生 され、接着強度を弱め並びに回路が化学的攻撃を受け易くする。 USP5,376,403の組成物の為に記載した加工条件は、215℃での 硬化及び150℃での後硬化を含む複雑な温度分布を必要とする。これらの条件 は、電気導電体の性能を劣化させると知られている金属間組成物の生成を促進し 、並びに流れへの抵抗を増加させること、並びに痕跡を脆化させることの両方に より相互結合する。この問題は、電子部品の生産に必要とされるような、迫加の 熱処理により悪化する。 従って、PCB生産技術での改良並びに、特に、短期及び長期生産に適切な低 い原価に基づき迅速に生産される印刷回路を可能とする、導電インク組成物並び にその先駆物質を提供することが本発明の目的である。 完全に付加的な多層相互結合の生産の一般的目標を、印刷回路の生産の改良で 提供することもまた本発明の目的である。 一つの側面において、本発明は以下の配合物を含む物質の組成物を提供する: (a)金属粉末、 (b)半田粉末、 (c)ポリマーまたは重合可能でポリマーを生ずるモノマーであって、前記ポ リマーが化学架橋剤の作用で架橋でき、 (d)前記ポリマー用の化学架橋剤であって、該架橋剤が可塑化特性(フラッ クス特性)を有し触媒なしでは前記ポリマーと反応せず、 (e)前記金属粉末及び/または半田粉末が熱の適用で遊離される架橋剤用の 触媒を発生させるか及び/または該触媒に付着している。 配合物(a)は代表的には高融点並びに高電気導電率の金属粉末である。配合 物(b)は、半田粉末であるので、低融点成分である。配合物(c)は好ましく はエポキシ樹脂であり、特にB段階のエポキシ樹脂である。配合物(d)は代表 的にはこの後詳細に記述する多酸である。最後に、配合物(e)は特に安定性向 上剤として(a)粉末に用いる、ベンゾトリアゾールのようなアゾールでよい。 本発明は、第二の側面として、あらかじめ決まった模様での誘電体基材に対す る組成物、もしくは誘電体基材に塗布するための適用組成物を提供し、混和物中 には以下の成分を含む: (i)(a)高電気導電率の高融点成分並びに(b)比較的低い融点の成分を 含む金属粉末配合物;並びに (ii)金属粉末配合物の溶融剤(フラックス剤)として並びに、それぞれ、 第一の温度並びにより高い第二の温度でエポキシ樹脂の架橋剤として有効な多酸 であり、この多酸はこのようなエポキシ樹脂と接触している。 本発明を具体的に表す組成物は、本発明の第二の側面に従うものに関して詳細 に及びその用途を記載する。しかしながら、本発明の第一の側面に従う組成物は 、同一の発明の原理を具体的に表すことを通じて、同様の用途を有することに注 目すべきである。 エポキシ樹脂は、印刷回路板の生産で使用する導電性インク組成物である時は 組成物の一般的に追加の配合物である。あるいは、印刷回路板の生産において、 エポキシ樹脂は誘電体基材へ、例えば、カーテンコーティング若しくは接着剤層 としてのパターン付けにより塗布しても良く、並びに誘電体表面への塗布に引き 続いて組成物の金属粉末/多酸の組み合わせに相互作用させてもよい。 ここに記載した組成物は、環境若しくは健康を損ねる材料を含まず、容易に入 手できる空気環境の炉で加工することができ、並びに後硬化(金属間の生み出す )処理を必要としない。 第三の側面において、本発明は上述のように本発明の第二の側面に従う、金属 粉末配合物並びに多酸の混和物により、エポキシ樹脂を基材を予め塗装してある か若しくは模様つけした組成物に加えられているかのどちらかで、基材をパター ン付けし、並びにこのように模様つけした混和物を、エポキシ樹脂の実質的に完 全な架橋を達成する為、多酸が金属粉末から遊離した酸化物により触媒される温 度である、低い融点の配合物の融点以上だが高い融点の配合物の融点以下に加熱 することを含む、電気導電回路を誘電表面上に作る方法を提供する。この後に記 載されるように、前記金属粉末をベンゾトリアゾールのようなアゾールで処理す る時、この温度はまたアゾールがエポキシ樹脂の架橋の触媒に加わる為遊離する 温度でもある。 第四の側面において、本発明は、誘電体基材上にパターン付けし並びに硬化し 及び架橋したエポキシ樹脂により接若剤的に密着した金属フィルムを含む電気導 電性回路を提供するものであり、該金属フィルムは混和物中に、(i)(a)高 導電率の高融点成分並びに(b)比較的低融点成分を含む金属粉末配合物並びに (ii)金属粉末配合物の溶融化剤として並びにエポキシ樹脂の架橋剤として有 効な多酸を含み、前記フィルムのパターン付けの前に誘電体基材上に塗膜若しく はパターン付けされているエポキシ樹脂を含む、組成物の基材上にパターン付け の結果生じた金属フィルムである。半田粉末を溶融するのに十分な温度への加熱 において、多酸は金属粉末を溶融し、遊離した触媒を吸収し、並びに基材/金属 被覆界面で予備触媒したエポキシ樹脂と接触及び混合し、前記エポキシ樹脂を組 込み及び架橋し、基材上に強度に付着したパターン化した金属被覆を提供する。 好ましくはエポキシ樹脂はB段階の樹脂として、若しくは塗布の後B段階となり 得る樹脂のどちらかである。 その第2、第3及び第4の側面に従って本発明を実行する時、上記と同一の配 合物(i)及び(ii)及びエポキシ樹脂、の三つの配合物の共使用に信頼が置 かれた。この関連で、この後、「インク」という用語は前述の配合物(i)及び (ii)を含む印刷可能組成物を示し並びにこれは通常、しかし必ずしもでない が、エポキシ樹脂を含む。多酸(ii)が十分な量で金属酸化物を生産するよう に、金属粉末配合物(i)の溶融化剤として役立ち、その結果高温で、これがエ ポキシ樹脂と多酸(ii)の間の反応を触媒するのに役立ち、次に硬化剤として 作用する複雑な関係が存在することが見いだされた。単純な酸は溶融化剤として 役立つことができるが、多酸はエポキシ樹脂の2つ以上の結合で架橋を達成する 為に導電性インク組成物には必要である。 最も単純な配合剤から初めて、エポキシ樹脂は室温で液体であり、そして接着 剤として役立つものが好ましい。好ましいエポキシ樹脂は、ビスフェノールAの ジグリシジルエーテル若しくは、ビスフェノールFのジグリシジルエーテルであ る。 多酸は、好ましくは金属酸化物を生産する金属粉末の溶融化剤として役立つポ リカルボキシル化合物であり、これは次に高温でのエポキシ樹脂とポリマーのカ ルボキシル基の間の反応の触媒である。このようなポリカルボキシル化合物はカ ルボキシル化ポリマー、ポリカルボン酸若しくは二量化若しくは三量化した脂肪 酸のような脂肪酸ポリマーでよい。1より大きな官能価を有する有機3量体脂肪 酸は、必要な接着を提供する高分子を作り出すのに役立つエポキシ樹脂により、 1を超える反応部位を提供する。前述の好ましいカルボキシル含有ポリマーもま た多数の反応部位を提供する。 多酸は金属粉末配合物の溶融剤として役立ち、この金属粉末配合物から金属酸 化物を取り除く。この金属酸化物の除去は、金属粒子が融合するのを許し並びに 連続な金属導電体を提供する。更に、取り除かれた金属酸化物は十分な量で生産 されるので、適用された熱の存在で、これは多酸上のエポキシ樹脂とカルボキシ ル基の間の反応を触媒する。 カルボキシル化したポリマー/エポキシ組成物の他の有益な性能は、室温条件 での貯蔵中の反応及び硬化に関しての組成物の安定性である。この組成物は延長 した保存寿命−室温で6ケ月を超える−が可能である。 ポリマーのカルボキシル基は室温で反応性でない。組成物は熱及び触媒が存在 する時のみ反応性となり架橋する。この反応の触媒は金属酸化物、金属塩及びイ ミダゾール物質である。これらの触媒は金属粉末の加熱により生じ、酸化して酸 化物を生成し、この酸化物は樹脂及び/または溶剤と多分反応し塩を生成する。 あるいは、この触媒は銅金属を保護し並びに不活性化するのに用いられてきたか もしれないたキレート剤(イミダゾール)の熱放出により有効とされるであろう 。遊離した触媒は代表的に:酸化鉛、酸化錫、有機錫及び銅塩、及びベンゾトリ アゾールである。 多酸は、特にポリカルボン酸である時、好ましくは215℃で熱的に安定で あり並びに200より大きい酸価並びに200℃で10センチポアズ未満の粘度 を有する。好ましくはこのようなポリマーはカルボキシル含有ポリマーであり、 特にスチレンアクリル酸共重合体である。導電性インク組成物は合計で5から2 5%のエポキシ樹脂及び多酸、並びに95%から75重量%の金属粉末配合剤を 好ましくは含む。更に特別に、1重量部の用いた多酸及びエポキシ樹脂の混合物 が約9重量部の金属粉末配合物と混合される。 金属粉成分に関して、相対的に低融点の要素は第1金属と第2金属を含み、第 1金属は高融点要素に対して親和性を有し、第2金属の酸化物はエポキシ樹脂硬 化のための触媒であり、そして第1および第2金属は一緒に融け、この第1およ び第2溶融金属は高融点要素の粒子間にマトリックス領域(このマトリックスは 相対的低融点要素の第2金属が豊富である。)を形成しつつ、高融点要素の粒子 が埋め込まれた金属フィルムを形成する。このような場合特に、とりわけエポキ シ樹脂がインク組成物の要素であるときは、エポキシ樹脂は好ましくは室温で液 状である。 好ましい金属粉成分は3つの金属の混合物である。1つの金属は高導電性の高 融点要素であり、典型的には銅、金、銀、亜鉛、アルミニウム、白金、パラジウ ム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄、モリブデン、タングステ ンおよび/またはこれら金属の2以上からなる高融点合金から選ばれる。このよ うな金属は、好ましくは粒径範囲が5から25μmの銅粉であり、より好ましく は通常10μmの銅である。 次に相対的低融点成分はその他の2つの金属を供給する。この金属のうちの1 つは典型的にはスズ、鉛、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、インジウム 、テルル、水銀、タリウム、アンチモン、セレンおよび/またはこのような金属 の2以上の合金である。好ましいこのような金属はスズであるが、第3の金属が 存在しない場合には鉛でもよい。第3の金属が存在する場合にはこれは好ましく は鉛であり、そして相対的低融点成分を構成する上記2つの金属は好ましくはス ズ/鉛(Sn−Pb)(好ましくは共融合金(Sn63)として)である。この より低融点の金属成分の粒径は、好ましくはまた5から25μmの範囲であり、 名目上は10μmの粉体である。 今までに具体的に述べていない付加的な成分が、本発明の導電性インク組成物 中に存在してもよい。すなわち、銅粉(好ましくは高溶融金属粉として用いられ る)を安定性増進剤(これは有機キレート剤、好ましくはベンゾトリアゾール等 のアゾールであり、このアゾールの分解生成物もエポキシ樹脂接着剤と多酸との 反応のための触媒であり、後硬化の必要がなく高密度架橋を引き起こす役目をす る。)で洗浄し被覆すると、改善した特性が得られる。 導電性インク組成物中に存在してもよいもう一つの付加的化合物は、反応促進 剤、好ましくはベンゾトリアゾールである。このようなアゾール化合物は金属、 特に銅をキレートするのに用いてもよく、このような化合物は次に活性温度にて ポリマーマトリックス中に放出され、エポキシ/多酸組成物を迅速に架橋する触 媒として働き、断続的プロセス中に存在する接着剤系の「即座の硬化」を生じさ せる。後硬化や更なる処理は必要ない。 本発明を具現化する導電性インク組成物の使用について考えるとき、以下の様 々な化学法則に留意すべきである: (i)低融点金属成分は好ましくは、好ましい高融点金属である銅より低い溶融 温度を有しかつ被酸化性のスズ/鉛合金である; (ii)スズは、好ましい低融点金属として、その溶融状態において、特に良好 な親和性を銅に対して有する; (iii)スズと鉛は、共に溶融するときに、金属フィルムを形成する; (iv)多酸、好ましくはスチレンアクリル酸コポリマーは、銅とスズ/鉛合金 の両方を溶融する; (v)酸化鉛、およびベンゾトリアゾールからの分解生成物は、エポキシ樹脂接 着剤と多酸との反応のための触媒である;そして (vi)最後に、これは導電性インクの安定性を考慮するのに重要であるが、銅 粉がエポキシ樹脂と多酸との反応を触媒する。これは室温においては除くかまた は少なくとも遅くする必要がある。 プリント回路板の製造において、導電性インクは絶縁性基板にパターン形成さ れる。エポキシ樹脂がインク中に存在しないときはこれは通常エポキシ樹脂で予 めパターン形成され、パターン形成は通常、スクリーン印刷プロセスによってな される。インクを付与した基板は、次にオーブン、好ましくは熱を素早く移動さ せる気相オーブン中で(1)相対的低溶融金属成分の低溶融温度よりは高いが( 2)第1金属の相対的高溶融温度よりは低い温度まで加熱される。それぞれの金 属は好ましくはスズ/鉛および銅である。特記しない限り、これら2つの金属成 分は、前記のように代表的な低および高融点要素とこれ以降表現する。これら代 表的な成分の場合、特に、加熱は215℃で5分間とすることができる。 多酸によって溶融したスズが銅の表面をぬらし、高溶融金属成分(即ち、銅) と金属合金粉(スズ/鉛)は両方とも多酸によって強力に溶融する。キレート化 合物がCu粉の表面から物質を放出し、きれいなはんだ付けのできる銅表面が得 られる。スズ/鉛マトリックスは、銅の粒子間領域では、鉛が豊富になる。溶融 金属フィルムは融合して、エポキシ樹脂と多酸の両方をフィルムの表面に追い出 す。金属フィルムの表面に接触して存在するエポキシ樹脂は、金属酸化物塩およ びことによると、今や金属マトリックスの表面に存在するべンゾトリアゾールに よって触媒され、迅速に硬化して架橋する。その間、全ての酸根は多酸基を中和 するくらいエポキシ基と反応しているであろう。非腐食性の硬化エポキシ組成物 によって絶縁性基板に強く接着した高度に導電性の金属フィルムがそうして作ら れる。 こうして、2つの対立する目標が満たされる、すなわち(1)非常に活性な還 元剤と非常に流動性の低粘度マトリックスの両方を必要とする強い溶融作用と、 (2)基板への接着を達成しつつ、系を中和するのと動けなくするのとの両方に 効果的なポリマー樹脂を伴う反応。これらの両方が叶えられる。 これらの目標の達成は、特に、プリント回路の製造に用いたときに相乗作用を 示す導電インク組成物によって叶えられる。すなわち、(1)導電インクの多酸 が、(2)導電フィルムの金属成分に対して、非常に効果的な化学的および機械 的融剤として働き、それにより高融点金属成分粉状粒子が金属フィルム内で優れ た電気的および機械的性質を有する連続した導電体として融合する。エポキシ樹 脂の硬化の間、酸化物が金属フィルムの表面に存在し、この樹脂−接着性材料の 硬化および架橋並びにその酸性度の中和を触媒する役目をする。このように、一 つの成分が他方の成分の変化を促進し、逆もまた同様である。樹脂−接着剤と導 電インク組成物の金属成分との間のこの相乗作用の最終結果は、非腐食性の硬化 エポキシ接着剤によって絶縁性基板に強固に接着しうる高品質の金属フィルムが 製造されることである。 導電インクに関する限り、プリント回路の製造において材料の無駄はない。更 に、環境に有害な液体や気体の放出はない。導電インクそれ自体は安全、無毒で 安定に保管できる。この導電インクで製造した電気回路トレースの機械的、電気 的性質は、通常の(銅の)プリント回路トレースのものと質的に匹敵し、典型的 には抵抗率25ミリオーム/スクエア未満(厚さ25μmで)、より好ましくは 10ミリオーム/スクエア未満(厚さ25μmで)を示す。導電インクはほんの 少量しか要求されない。それ自体で、導電インクは製造と使用の両方において経 済的である。 上述の本発明の第4の面に従えば、本発明を具現化する導電インクの安定性と 保存寿命、または可使時間は、インクの調製においてある手段を講じることによ り非常に伸び、典型的には一桁以上伸びる。 第1に、導電インクの高溶融金属粉は銅粉であれば、粉の個々の粒子に適用さ れたベンゾトリアゾール等の銅奪活剤の非常に薄いコーティングによってキレー トされる。このコーティングが酸化物または塩の生成を遅らせる。同じキレート 化は、樹脂の架橋を早まって促進するにおいて、高溶融金属、特に銅、の触媒効 果を望ましく防ぐ役目もする。活性化温度における銅からの解放により、ベンゾ トリアゾールは硬化反応の強力な触媒として働く。 第2に、酸化防止銅奪活剤、好ましくはオキサリルビスベンジリデンヒドラジ ンを樹脂に添加すると、樹脂が敏感な架橋反応をさらに遅らせる。この好ましい オキサリルビスベンジリデンヒドラジンは、不可避的に生じる銅塩に対して樹脂 が示すのよりも強い親和性を示すことによって、銅含有エポキシ樹脂がカルボキ シル樹脂と反応することに対して抑制効果を示す。銅含有樹脂導電インクの保存 寿命は特に、この抑制剤が樹脂中に好ましくは0.25%から5%の範囲の重量 濃度で、より好ましくは1重量%存在すると、典型的には前述の一桁以上増加す る。 本発明をより良く理解し、どのように実施することができるかを示すべく、特 に、以降の詳細な説明および実施例において添付の図面を参照する。図面中: 図1は本発明を体現するエポキシ樹脂含有導電インクが、基板に付与されてい るが、しかし加熱して相対的低溶融金属要素の流れを起こす前の横断面の概略図 図2は図1と同様の図であるが、流れが起こった後の状態を示す; 図3はそのような流れが起こった後の付与されたインクの典型的な部分をより 詳細に示し、インク組成物内の異なる地帯の構成を示す; 図4はむきだしのFR4基板を覆った本発明を体現する印刷/焼結したインク の倍率150倍の顕微鏡写真である。 図5は金/ニッケルパッドを覆った本発明を体現する印刷/焼結したインクの 倍率3000倍の顕微鏡写真である。 従来のプリント回路は、回路板に−またはそれ以上の導電層を積層し、これを エッチングして導電層のいくつかの部分を除去し、他の部分を予め決められた回 路設計に従って残すという引き算の操作によって作られる。この技術は、エッチ ングおよびメッキする器具および関連する装置、例えばカメラ等への大資本の投 資を必要とする比較的複雑な写真操作を伴う。一般に、このような従来の技術に よってプリント回路を設計、製造するのに要する時間はかなり長く、熟練した技 術者を使う必要がある。その結果、従来の技術を用いてプリント回路を製造でき る会社は相対的わずかしかない。さらにプリント回路を作製するのに伴う時間と 費用のため、目的のプリント回路の望ましさにも拘らず、標準的な操作は短い連 続製造時間には一般に向いていない。本発明の方法は、特にスクリーン印刷技術 を採用することができるので、このような制限を除外することの助けとなる。 本発明を体現する導電インク組成物を製造するとき、樹脂−接着剤成分は、同 組成物の成分であるとき、最初に多酸成分と混合する。この混合物、または場合 に応じて多酸のみ、そしてもし使用するなら任意の発熱化合物を、金属粉成分の 構成要素と混合する。その相対的低溶融要素は酸化されやすく、好ましくはスズ と鉛の合金であり、この中で特に酸化を受けやすいのは鉛である。このような合 金中のスズは高溶融金属要素に対して親和性を有する。前述の様な酸化物はエポ キシ樹脂接着剤の硬化のための触媒である。金属粉成分の相対的低溶融要素は金 属フィルムを溶融時に形成するものである。 以下に、再び、本発明を、銅を高溶融金属としておよびスズ/鉛合金(特にS n63)を相対的低溶融要素として使用すること並びにインク中へエポキシ樹脂 を含有することに関して主に説明する。既に記した様に、好ましいスズ/鉛合金 は好ましくは粒径25μm以下、好ましくは粒径10μm未満である。このおよ び他の低溶融要素の粒子は、例えば後の実施例で説明する技術を用いて、好まし くは最初に洗浄する。このような洗浄は好ましくは高溶融金属要素に適用される べきである。導電インクの酸性のエポキシ接着剤成分、すなわち多酸とエポキシ 化合物の混合物(および任意の発熱化合物)は、好ましくはその5〜25重量% を構成し、金属粉成分は好ましくはその95〜75重量%を構成する。酸性エポ キシ接着剤成分は、特に好ましくは導電インキの10重量%の量存在し、そして 金属粉成分は好ましくは約90重量%存在する。 金属粉成分に関する限り、比較的高い融点金属(通常、銅)が、成分の90重 量%までを構成するのが好ましく、成分の67重量%を構成するのがより好まし い。好ましい金属合金成分(通常、すず/鉛)が、<100重量%〜10重量% に達することが好ましく、33重量%に達することがさらに好ましい。 本発明を具体的に示す伝導性インクの貯蔵中並びに使用中の安定性は、比較的 長期間維持でき、通常、今までよりも長く維持できる。この改善された安定性に より、このインクを使用するプリント回路の製造における品質の問題を最小限度 にできる。安定性改善は、1つの方法または2つ双方の方法によって達成できる 。 まず最初に高融点金属成分、通常銅粉は、有機被膜、好ましくは個々の粒子を 覆う非常に薄い被膜状のベンゾトリアゾールを用いてキレート化合物にされる。 この被膜は粉末の電気伝導性に影響を及ぼすものではなく、粉末のはんだぬれ特 性を低下させるものでもない。このようなキレート被膜は、銅物質上に酸化物を 生成させることを防止する手段として当業界ではよく知られており、普通、プリ ント回路板上の銅領域のはんだぬれ性を維持するために使用されている。酸化物 の生成が伝導性を軽減させるので伝導性が粉末中の個々の金属粒子間の物理的接 触に左右される場合、このような被膜はまた銅粉塗料中にも用いられ、酸化を軽 減したり電気伝導性を維持したりする。 しかしながら、本発明の実施では、銅のキレート化は樹脂の架橋促進において 銅の触媒的影響を防止する働きもする。 さらに、樹脂の架橋に対するこのような銅の触媒的影響防止を強化するために 、新規の抗酸化銅不活性剤を樹脂に添加してもよい。このような不活性剤の好ま しいものは、オキサリルビスベンジリデンヒドラジンである。この化合物のよう な銅不活性剤には、ポリエチレン接続ワイヤが銅金属に接触する際の、ポリエチ レン接続ワイヤのぜい化防止に関する工業的用途があることが前もって分かって いる。このぜい化は、酸化した架橋および銅塩によるポリマーの分解により引き 起こされる。しかしながら、エポキシ樹脂と銅不活性剤とを組み合わせた使用は 今まで述べられていない。 好ましいオキサリルビスベンジリデンヒドラジン物質は、カルボキシル樹脂と 反応する銅含有エポキシ樹脂に対して抑制効果を示す。抑制剤は、樹脂よりも銅 塩との親和力が大きいため効果的である。抑制剤が樹脂中に好ましくは0.25 〜5重量%、さらに好ましくは1重量%の濃度で存在する場合、銅含有樹脂伝導 性インクの保存期間は、1桁以上の大きさほど増加するのが代表的である。 プリント回路板は本発明の伝導性インクを用いて絶縁基板上にパターンをつけ ることで製造することができ、通常はスクリーン印刷方法によって製造できる。 適用するインクは、図1の断面図に示される外観を有している。伝導性インク組 成物でパターンをつけられた基材は次に、金属粉成分の2つの成分の融点の中間 温度まで加熱される。そして酸成分は、比較的低い溶融金属成分に対してと同様 、酸化可能なより高い溶融金属粉に対して融剤として働く。酸成分は、存在する 金属の粒子表面から酸化物を取り除き、それぞれの金属がすず及び銅である場合 、酸成分とかなり親和する第1金属の表面を比較的低い融点金属が湿らせること を可能にする。インクは図2に示されるようなものである。図3は、銅と2つの 金属粉としてSn63/Pb37の使用に関して、より詳細にインクの状態を示 している。 本発明はここでは通常、インク中に存在するかまたは基材に塗布された被膜と して存在しかつパターン化された回路を基材に接着する接着剤として働くエポキ シ樹脂を備えた絶縁性基材に、創意に富むインクをプリントすることによる、回 路パターンの付加的準備に関して記述されている。この原理はまた、本発明の方 法に従って多数の層が製造されかつ、伝導性層間にある絶縁層と一緒に多数の層 が積層される多層プリント配線板の製造に適用されてもよい。引き起こされた金 属トレースはここでは、層間の接着を達成するためにさらに加熱が生じる時に、 溶融に対して抵抗力がなければならない。特にこのような多層構造の場合、個々 の層の回路間の相互連絡を提供する必要がある。この目的のためのバイアはPC Bで形成され、例えば接着剤が回路の絶縁側に塗布された後に、回路に穴あけ、 押抜き、レーザー穴あけまたはエッチングすることにより形成されることが代表 的であり、バイアは全体の構造において異なる段階の回路間の電気的連絡をもた らすかあるいは単に塗布した成分とプリント回路との間の連絡をもたらす働きを する。そこではバイア中での伝導性物質の良好な充填度が必要となり、かつバイ ア壁に対するこのような物質の良好な接着が必要となる。バイア充填組成物はし ばしばペースト状の性質のものであり、バイア充填組成物をプリント回路板に塗 布しかつドクタブレードを適用してバイアへの侵入を確実にすることによって、 バイア充填組成物はバイアへ進入する。エポキシ樹脂を含有する本発明を具体的 に示す組成物は、ポリ酸融剤と金属粉との間の反応において生成される金属酸化 物が存在することで達成される接着の優良性に顕著に起因して、前述したバイア 形成要件を満たし、前述したその他の架橋増強要因の結果として、この接着を増 強できる。 従って本発明はまた、伝導性回路と電気的に連絡しているバイアが、エポキシ 樹脂を有する本発明の第1の局面の組成物でバイアを充填しかつ前記第1温度と 第2温度の間の温度にまで加熱してエポキシ樹脂を硬化並びに架橋させ、バイア 充填物をバイア壁に接着させることによって得られる金属充填物を含んでいる多 層プリント配線板をも提供する。 今までは本発明を具体的に示す組成物を絶縁基材に印刷し、基材との良好な接 着を達成することに言及してきたが、基材にパターン化された溝を形成すること で接着を強化してもよい。 従って1つの手順として、エポキシ樹脂があらかじめ絶縁基材に塗られ、フォ トイメージ可能な層を接着層に適用し、このフォトイメージ可能な層にフォトイ メージを施しかつ一連の作用を発現させて、回路に相当するフォトイメージ可能 な層に溝パターンを形成し、前記混合剤を溝パターンに加えて絶縁基材を前記温 度にまで加熱して、エポキシ樹脂の十分に完全な架橋を達成する。 別の手順としては、フォトイメージ可能な層を絶縁基材に適用し、続いてフォ トイメージを施しかつ一連の作用を発現させて溝パターンを形成する。さらにエ ポキシ樹脂を含有する前記混合剤が溝パターンに加えられ、絶縁基材が前記温度 にまで加熱されて、エポキシ樹脂の十分に完全な架橋を達成する。 この溝パターン形成の原理は、多層配線板を製造する時にはその中に含まれる 多数の層のそれぞれに適用できる。また、溝パターン技術の詳細は、WO−96 /22670に見られる。 本発明の組成物は、電子工学や以下に詳述するPCB/配線板技術といった多 くの分野で使用できることが分かる。以下に示す特別な回路の特徴は、エポキシ 樹脂が中に混入されている本発明を具体的に示す組成物により形成されており、 その場で比較的低い融点成分を溶融するに十分であるがしかし高い融点成分の融 点よりも低い温度にまで加熱され、その温度でポリ酸が熱的に安定である温度で あり、金属焼結やエポキシ樹脂の十分な架橋を達成する。 例えば、本発明の組成物は、従来のエッチングされた銅プリント配線板の修理 および/または変形のために、はんだ付けされた配線の代替物としてこのように 使用できる。 プリント回路板における薄層状の回路の製造に使用できることを主として記述 してきたが、本発明を具体的に示す組成物にはポリマー厚膜としての実用的な用 途があるので、組成物は構造的な機能を有することができる。例えば組成物は、 半導体パッケージ、マルチチップモジュールなどの構造における熱移動柱の形成 に使用できる。摩耗に対して非常に抵抗力があることによって電位差計組立部品 のワイパーを通して非常に低い接触抵抗を示すプリント電位差計トラック用伝導 性末端を形成するのに組成物を使用してもよい。 特に本発明の組成物が伝導性接着をもたらす限り、この組成物は、基材上の伝 導性“領域”への電子部品の接合におけるはんだの交換物として機能できる。こ の組成物はまた、基材上で伝導性トレーサ模写装置として作用すると同時に伝導 性接着剤として作用するように利用でき、従って電子部品の電気的接続のための 、“領域”は必要としない。この場合、電子部品を適用する前に架橋を完成すべ きでない。 本発明を意味する組成物のさらなる使用範囲としては、電磁干渉(EMI)/ 無線周波数干渉(rfi)の抑制のためのプリント配線板上での遮へい層として の使用がある。このような使用は、区画式電話機の製造に特に関連している。 ここに添付した請求の範囲に定義されている本発明は、説明を意図しておりか つ本発明の範囲をいかなる点でも制限するとは解釈されない以下の実施例を参照 することで、より良く理解できる。以下の物質は、実施例を実施する際に使用し た。 物 質 出 所 SnPbはんだ合金(63:37)、 マルチコアソルダーズ社 粒子サイズ10〜25μm (Multicore Solders Ltd.) 銅粉、 アキュパウダーインターナショナル 粒子サイズ<20μm (ACuPowder International) エンテクプラス106A、 エントン−オー・エム・アイ (Entek Plus 106A) (Enthone-OMI) 銅“SF−50”銀色薄片用ベンゾ トリアゾール不動態化物質、 粒子サイズ≦0.4μm、 任意にインク配合物に添加されて デグッサ レオロジーを変更する (Degussa) ジョンクリル(Joncryl)682、 架橋剤並びに主要融剤である エス・シー・ジョンソン スチレン−アクリル共重合体 (SC Johnson) エピコート(Epikote)862、(非架橋) エポキシ樹脂 シェル(Shell) OABH抑制剤、 抗酸化銅不活性剤 イーストマン (オキサリルビスベンジリデンヒドラジン) (Eastman) モダフロ(Modaflo)、 任意に配合物に添加されて 架橋前にエポキシ樹脂の流動を増強 モンサント するレオロジー変性剤 (Monsanto) シルケスト(Silquest)A−187シラン、 オー・エス・アイ 配合物に任意に添加されてより優れた スペシャルティーズ 接着を促進するカップリング剤 (OSI Specialties) 3,3−チオジプロピオン酸、 任意の二次活性剤 ブチルカルビトール、溶剤 アルドリッチ (Aldrich) インクは実施例の幾つかの段階で調製された: 金属粉調製 スチレン−アクリル共重合体溶液調製 活性剤物質調製 インク基剤調製 完全に調製されたインク調製 インクの最終調整実施例1 金属粉の調製 鮮やかな鮭肉色を呈するまで銅粉を80℃で5%v/vのリン酸に浸した。次 いで、それを濾過により採集し、脱イオン水で完全にリンスし乾燥した。洗浄し た銅粉をエンテックプラス106A(Entek Plus 106A)で処理 した。ハンダ粉は採集する前に10%w/wの2フッ化アンモニウム水溶液中で 洗浄し、リンスし乾燥した。 スチレン−アクリル共重合溶液の調製 50gのブチルカルビトールを100gのジョンクリル682(Joncry l 682)に添加した。この混合物を澄んだ淡青黄色の溶液が得られるまでホ ットプレート上、120℃で攪拌した。これを室温中で気密瓶に入れて次の段で 使用するまで保存した。 インクベースの調製 75gのスチレン−アクリル共重合体溶液を400cm3ビーカーに入れた。 50gのエピコート862(Epikote 862)を、0.5gのモダフロ (Modaflo)、0.25gのシルケストA−187(Silquest A−187)および1.0gのOABHと共に加えた。この混合物をへらでホモ ゲナイズし、インクを調製するまで密封したプラスチック容器内に保存した。 活性剤系の調製 スチレン−アクリル共重合体溶液は十分な流動活性を与えなかった。したがっ て、第2の活性剤を添加した。これは以下のようにして調製した。 「5gの3,3−チオジプロピオン酸を10gのブチルカルビトールに加え た。その混合物を暖めて無色の溶液とした(しかしながら、冷却によって沈 殿が生じた)。」 完全配合したインクの調製 10gのインクベースを125cm3ビーカー中に秤量した。60gの洗浄し パッシベートした銅粉、および30gの洗浄したハンダ粉を添加した。これらの 成分を約10分間へらで混合した。 最終調整 インクの流変(レオロジー)を余剰のブチルカルビトールおよびSF−50銀 フレークを添加することにより、印刷を促進するように調節した。 235℃のハンダ浴上でインクを塗布した薄いフィルムを浮かべ顕微鏡を横切 ってスライドすることにより撓結を調査した。 燒結(即ちハンダー銅の濡れ)は茶色から灰色への色の変化により示される。 これは、少量の調製した活性剤系を添加した時のみ生じたが、発生した沈殿のた めに最初にホモゲナイズされた。 配合済インクの評価 配合済インクの組成を表1に示す。 グリッドの細かさ測定では50μmを超えるいくらかの粒子が凝集したことを 示した。これらは試験の間に崩壊した。 25℃におけるインク粘度をSC4−14/16R心棒を取りつけたブルック フィールドHBT粘度計を用いて測定した。結果を表2にまとめる。 印刷特性を試験するため、アセトンで脱脂し60℃の空気循環オーブン中で2 日間保存してトラップした水分を取り除いたFR4基材上に、DEK245プリ ンタでインクを印刷した。3つのスクリーンを用いた。結果を表3に示す。 インクは全てのスクリーン上に横滑りせずに良好にロールされた。印刷鮮度は 良好で、3つの内2つのスクリーンで滲みがなかった。第3のスクリーンで4千 ラインが不鮮明であったが、恐らくFOGに起因し(4千=100μm、即ち、 凝集粒子の2倍のサイズ)、加えて非常に僅かな滲みであった。 印刷したPCBを空気循環オーブン中、120℃で5分間乾燥し、溶剤を除去 した。乾燥したインクの厚みは、次いで、テイラー−ホブソン タリサーフ10 (Tay1or−Hobson Ta1ysurf 10)表面構造測定装置に より測定した。 スクリーン 1 2 3 厚み(μm) 40−42 56−58 32−35 最後に、印刷したPCBを蒸気相リフローオーブン内で215℃で4分間、前 後に50℃での短い(1分の)一時休止時間を設けて、再溶融(リフロー)した 。 全ての場合において、癒合した金属フィルムを達成する好結果のハンダのフロ ーが達成された。さらにテイラー−ホブソン タリサーフ10表面構造測定装置 による測定は印刷厚みに変化がないことを示した。 印刷厚みを25μmに標準化して、焼結したインクを4探査子法により電気抵 抗について評価した: スクリーン 3 1 抵抗(mΩ/□) 10.5 15 焼結したインクへ低固形分の液体フラックスを付与し、その後235℃で60 /40のSn/Pbハンダに短時間曝すことにより、ハンダ付け能力を調査した 。燒結したインクは好結果にハンダ付けされた。 導電性層の特徴を、断面標本の顕微鏡試験により300倍拡大で調査した(図 4)。これは金属融解度が良好であることを示唆した。燒結中に濡れた金属の表 面への能力をスクリーン2に印刷したパターンを用いて評価した(図5)。銅お よび金の表面はいずれもハンダにより被覆された。これは、本発明を電子部品と プリント配線板との結合のための導電性『接着剤』として見ると重要である。 最後に、簡単な貯蔵寿命の検討を行った。1gのサンプルを24時間60℃の 空気循環オーブン中においた。物理特性の変化の兆し、あるいは時期尚早な硬化 はなかった。実施例2 実施例1のインクの標本を、大気下でシカマ(Sikama)熱ベルトリフロ ーステーションを使用して良好に境結した。その抵抗は、蒸気相リフローオーブ ンを用いて平行して同一サンプルを焼結して得られたものと同じであった。実施例 3〜6 上記実施例の結果に引き続き、実施例1と同じ方法で更にインクのバッチを複 数調製し、種々の成分および金属粉処理の役割の調査に使用した。表4の典型的 なデータは、組成と処理との両方について複雑な工程の組織立ての重要性を強調 するものであり、これは安定性、燒結能力および電気抵抗に影響する。 提供したデータは説明のみを目的とするものである。 電気製品の生産に使用される全ての薬品に予め必要なことは、イオンの清浄さ である:これは供用期間中の信頼性に関する問題を最小限にする。したがって、 製品開発工程の段階で焼結したインクもまた、マルチコアCM11汚染計(Mu lticore CM11 Contaminometer)を用いてイオン汚 染について評価した。全て0.2μgNaCleq/cm2以下の低イオン汚染 を呈し、容易にMIL−P−28809Aのような工業規格の要求に添うもので あった。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年9月15日(1998.9.15) 【補正内容】 明細書 印刷可能組成物、並びにその印刷回路板の製造に用いる誘電表面への適用 本発明は一般に印刷回路板(PCB)の生産、並びにPCB生産での絶縁基材 に適用されるインク及び他の組成物に関する。本発明は金属を含有することによ り導電性であるインク及び他の組成物、並びに印刷回路板の製造におけるこのよ うな導電組成物の使用に特に関する。 印刷回路板を電子装置に用いる時、非常に原価に有効な及び場所を取らない改 善をすることはよく知られている。印刷回路板の出現の前は、電気装置で用いら れるそれぞれ部品間を個々の電線で配線することが必要であった。印刷回路板技 術の出現は、大きな容積の製品において同一の複雑な回路設計を繰り返し用いる 製造者に(i)システムへのそれぞれの部品の個々の配線を除く一方(ii)回 路部品の総合的な機械的支援を提供することを可能にした。 より具体的には、印刷回路板は、最もしばしばガラス繊維強化フェノール樹脂 若しくはエポキシ樹脂基材である、誘電基材に印刷した数多くの電気導電通路を 有する。電気部品は次に板上に導電模様を有する印刷回路板へ取りつけ、そこで 電気的接続を形成する。 これまで、印刷回路板上に電気的通路を形成する従来の方法は、いずれも高価 及び時間のかかるものであった。例えば、ある工程では、誘電基材は全表面を、 銅若しくはアルミニウムのような導電材料のシートで被覆する。これは通常電気 メッキ技術を用いてなされる。部品間の電気通路を示す、選択した模様若しくは 母材は次に絹のような布材料へ切断する。切り出した母材を有する布材料は、次 に前もって導電材料で被覆した誘電材料の上に置く。耐エッチング性のインクが 次に布上をロールで塗布され、切り抜かれた模様をインクが通過しそして被覆し た絶縁基材上に、インクのついた母材を形成する。上述の方法は従来のシルクス クリーン技術である。インクのついた及び被覆した板は、次に耐エッチング性の インクを耐酸性とする光に曝される。誘電基材は次に、インクで被覆してない板 の金属領域の全てがエッチングにより除かれ、母材模様のみ残すよう酸で処理す る。インク自身は次に従来の技術により取り除かれ、それにより印刷回路板上に 形成した電気的導電通路のみ残す。 先行技術で用いられる他の方法では、望まれる配線模様で触媒を被覆してない 絶縁基材上に置く。基材は次に、触媒を置いた場所に電着により電気的通路が形 成されるように、銅イオンの荷電溶液に侵漬される。 従来の方法は(i)時間がかかり、(ii)高価であり、(iii)材料の浪 費であり並びに(iv)環境に危険な及び有毒な化学物質、主として廃酸、を生 ずる。当業者により印刷回路板を生産するのに必要な数多くの段階がなされるの みでなく、多量の導電金属が誘電基材の全面を被覆し、またはイオン溶液を準備 するのに必要である。 PCB上に導電通路を生産する、より簡単並びにより安全な適用方法を捜す目 的で、数多くの文献が記されている。 例えば、U.S.Patent No.4,696,764は、少なくとも1 ミクロン(1μm)の平均粒径である、電気導電粒子の二つの型を有する電気導 電接着剤組成物の誘電基材での使用を開示している。二番目の型の粒子は最初と 同一材料である必要はなく、並びに0.5μm以下の平均粒径を有する。英国特 許出願GB2054277は、特別の密度、充填留分、流れ及びかさとなり易さ を有する金属粉と共に、電気絶縁材料母材の感圧性導電弾性体の誘電基材上での 使用を開示している。 U.S.Patent No.4,740,252から、銀、ニッケルもしく は銅であろう導電金属粒子を利用した、半田ペーストが知られている。もし銅を 用いるなら、粒子は表面を濡れるようにする為並びに粒子の表面に脆い金属間化 合物の生成を妨げる為、ニッケルで被覆すべきである。同じ分野で、U.S.P atent No.4,888,135は、銅粒子及び/または銀塗膜材料と化 合した銀塗膜並びにチタンカップリング剤を有する、銅粒子を含む導電性組成物 を開示している。更に、U.S.Paten No.4,732,702は、ビ スフェノール化合物、並びにカルボン酸末端基及び導電性充填剤を有するブタジ エン化合物の縮合により生成されるエポキシ樹脂を含む、導電性樹脂ペーストを 開示している。ビスフェノール化合物はエピクロロヒドリンと反応したハロゲン 化ビスフェノールAでよい。 日本特許第0133799号は、結合剤の混合物(エポキシ樹脂のような)、 導電金属粉並びに半田を含む導電塗料を開示している。この特許の要約は、銅が 導電金属の時、エポキシ−アクリル樹脂若しくはフェノール樹脂のような溶融機 能を有する結合剤が、銅粒子上の酸化膜を取り除くのに用いられることを開示し ている。この文献の発明的な手法は、熱処理により導電金属粉を溶融した半田粉 末に結合し、この導電金属粉末及び半田粉末はフレーク形状を有し、並びに低い 抵抗の導電体を形成する為、このように生産した導電金属粉末及び結合剤を有す る半田粉の配合物を、均一に混合することにより効果を挙げる。 日本特許第0160072号は、銅粉末、半田粉末及び結合樹脂を含む電気導 電性接着剤組成物を開示している。従属請求項は、銅粉末の半田粉末に対する重 量比は好ましくは10:5から10:1の範囲、並びに半田粉が熱硬化性樹脂の 硬化温度で半溶融状態であることにより、この導電接着剤材料が特徴付けられる と更に定義している。 日本特許出願JP57−113503は、より具体的に、半田メッキした銅粉 末、半田粉末、活性化剤、及び有機樹脂を含むであろう導電インクに関している 。この導電組成物は、半田メッキした銅粉末の半田粉末に対する重量比40:6 0から90:10の間の範囲を有する。 U.S.Patent No.4,564,563は、アクリル、ビニル及び エポキシモノマーから形成される母材中で、銀フレークを有する半田付け可能組 成物を開示している。 U.S.Patent No.4,678,602は、共重合した不飽和ジカ ルボン酸無水物及び金属充填剤を含む、高度に導電性のスチレン樹脂組成物を開 示している。 U.S.Patent No.4,775,500は、電気導電充填剤として カーボンブラックを有する、導電性重合体配合物の生産方法を開示している。 U.S.Patent No.4,786,437は、導電性粒子及びポリマ ー母材の間の界面剤として、有機スズ化合物若しくは硫黄含有化合物のような、 パシファイヤー(pacifier)剤を使用した粒子充填組成物を開示してい る。 U.S.Patent No.4,830,779は、樹脂、金属粉、ジホス ホン酸誘導体及びアルコールを含む電気導電樹脂組成物を開示している。 U.S.Patent No.4,874,548は、エポキシ樹脂及び電気 導電繊維を含んだ電気導電性接着剤組成物を開示している。 最後に、U.S.Patent No.5,376,403は、電気電導接着 剤組成物、並びに調製の方法及びその使用に関連しており、この中で半田粉末、 溶融特性により化学的に守られた架橋剤並びに反応性モノマー若しくはポリマー が主な成分である。意図した末端用途によって、組成物は比較的高融点金属粉末 ;半田粉末;溶融剤としてもまた作用する活性架橋剤;樹脂;並びに反応性モノ マー若しくはポリマーの種々の組み合わせを含む。組成物は電気回路へ電気部品 を取りつける為のような、改良した導電性接着剤として有用であり:高融点金属 の金属粉末を含む組成物は、印刷回路板上に導電性の通路を作るのに理想的に適 している。導電性の通路を形成する組成物は電気回路の望まれる模様で初めに基 材に適用し、その後硬化する為加熱する。加熱中に、架橋剤の活動並びに混合物 内の任意の反応性モノマー若しくはポリマーが金属を溶融し、金属粉末及び半田 粉末の間の燒結が起こるのを可能とする。 印刷回路板の従来生産された導電性痕跡(trace)を代替する為の,導電 性痕跡の源として導電性インクを生産しようとする試みは、いくつかの理由によ り商業的に成功してない: US Patent 4,740,252;4,888,135;4,732 ,702;4,678,602;4,564,563;4,725,500;4 ,786,437に例示されるような金属充填ポリマーインク(ポリマー肉厚フ ィルムインク)並びに4,830,779及び4,874,548の導電性接着 剤組成物の導電性は本質的に非常に低く、代表的には銅フィルムの約1%以下で ある。これは多くの回路で過剰の抵抗及び熱を作り出し、この技術の使用を低性 能の「隙間」用途に限定する。その上、これらの製品は半田付けできず、これら の使用を引き続いた組立作業を必要としない用途のみに限定する。 日本特許第0133799号及び第0160072号、並びに日本特許出願J P57−113505で教示する導電性組成物は、ポリマー肉厚フィルムと比較 した時改良された電気導電性及び半田付け性を提供するが、しかし厳しい不利益 もまた被る。 従って、導電性は改良されるが、しかし限界的のみで、樹脂の化学的架橋(硬 化)は半田の溶融温度の十分前から始まり、融体の粘度を増し(これは融体の酸 化物を運び去る能力を妨害する)並びに樹脂との反応により中和された活性な溶 融部位の濃度を減少する。これは導電性が、ポリマー肉厚フィルム組成物との関 連で2以下の係数によってのみ改良された結果となる。 これらの組成物は、細かな線の回路の印刷でこれらの使用を妨げる、比較的大 きな金属粒子にもまた基づいている。今日生産される実際的に全ての回路板は2 50ミクロン以下の痕跡を有するので、これらの製品は非常に有用性が限られる 。粒度が減少すると金属粒子の表面積が指数的に増加するので、細かい(≦10 μ)粒子から作られたインクは、実質的により多くの表面積、及び従って、金属 の結合若しくは組成物の燒結を容易にする為に取り除かれる必要のある実質的に より多くの金属酸化物を有する。金属粉末がより細かくなると(より小さな粒子 )、これらの酸化物を取り除く為より積極的な溶融剤が必要である。公知の組成 物は、従って、細かな粒子、並びに細かな線の印刷された回路の使用を可能とす る為に、非常に強い溶融剤及び活性剤の添加を必要とする。これらの積極的溶融 材料、並びに回路痕跡に残るこれらの分解製品は、金属の腐食並びに重合体の劣 化により回路を大きく損ない、並びに回路及び電子部品を前以てだめにするイオ ン汚染の原因である。 これらの強い溶融剤は、これらのインクで用いた接着剤樹脂と非常に反応し易 く、インク組成物に安定性の問題を生み出す。金属を溶融するために用いられる 酸並びに酸無水物は数日以内にエポキシ樹脂と反応しかつ、しばしばエポキシ樹 脂を架橋して、これら組成物を製造並びに保存に適さないものにしてしまうので 、これらの製品は、従って混合された後非常に早く使用されねばならない。 U.S.Patent 5,376,403に記載された導電性組成物は、P TF(ポリマー肉厚フィルム)の改良の大きさの程度の、銅の導電性の10%の 電気導電性へ改良すること、並びに細かな線の回路部品を生産する為に印刷でき 半田付けできる組成物を提供することにより、以前の技術に対し著しい改良を提 供するが、しかしこの製品は大きな不利益なしではなかった。従って、この材料 で生産した印刷回路は不活性雰囲気、過熱を高温のフッ素化液体の蒸気中で行う 、好ましくは蒸気相半田付け機で加工されねばならない。この装置は高価であり 、運転するのに費用がかかり、並びに印刷回路業界ではほとんど用いられず、組 成物の有用性が限られる。更に、記載されたインクは臭素化芳香族材料の大量の 使用に基づいており、これは現時点では人間の健康に対する大規模な調査を免か れない。ヨーロッパポリマー業界ではこれの使用禁止の提案がなされている。 日本特許第0133799号並びに第0160072号および日本特許出願第 57−113505号に述べられている組成物とは異なりかつこの組成物を改良 する第5,376,403号の顕著な特徴は、アルコールを用いて酸と酸無水物 をエステル化して、保存安定で化学的に保護された組成物を生成し、熱を適用し て逆反応(脱エステル化)が可能なことである。この脱エステル化反応において 、アルコールは接着剤の大部分(=50%)として再生され、この接着剤は本組 成物から製造された製品の、結合力および環境的並びに化学的抵抗力に関連した 性能を含んでいる。 USP5,376,403の組成物の為に記載した加工条件は、215℃での 硬化及び150℃での後硬化を含む複雑な温度分布を必要とする。これらの条件 は、電気導電体の性能を劣化させると知られている金属間組成物の生成を促進し 、並びに流れへの抵抗を増加させること、並びに痕跡を脆化させることの両方に より相互結合する。この問題は、電子部品の生産に必要とされるような、追加の 熱処理により悪化する。 従って、PCB生産技術での改良並びに、特に、短期及び長期生産に適切な低 い原価に基づき迅速に生産される印刷回路を可能とする、導電インク組成物並び にその先駆物質を提供することが本発明の目的である。 完全に付加的な多層相互結合の生産の一般的目標を、印刷回路の生産の改良で 提供することもまた本発明の目的である。 一つの側面において、本発明は以下の配合物を含む物質の組成物を提供する: (a)金属粉末、 (b)金属粉末よりも低い温度で溶融する半田粉末、 (c)ポリマー、または重合可能でポリマーを生ずるモノマーであって、前記 ポリマーが化学架橋剤の作用で架橋でき、 (d)前記ポリマー用の架橋剤であって、該架橋剤が可塑化特性(フラックス 特性)を有しかつ熱の適用なしに並びにそれらの間の反応用の触媒なしでは前記 ポリマーと反応せず、架橋剤はそれだけでは貯蔵条件下で前記ポリマーと反応せ ず、架橋剤は溶媒和可能であり、 (e)熱の存在下架橋剤による溶媒和の結果、金属成分(a)並びに(b)を 加熱することで形成されかつ前記ポリマーに混入された場合に前記ポリマー(c )と前記架橋剤(d)との間の急速な架橋反応を促進する金属酸化物と金属塩触 媒。 配合物(a)は代表的には高融点並びに高電気導電率の金属粉末である。配合 物(b)は、半田粉末であるので、低融点成分である。配合物(c)は好ましく はエポキシ樹脂であり、特にB段階のエポキシ樹脂である。配合物(d)は代表 的にはこの後詳細に記述するポリカルボキシル化合物である。最後に、配合物( e)は、存在する金属の酸化によってその場で形成される、金属酸化物若しくは 金属塩であり、特に安定性向上剤として(a)粉末に用いる、ベンゾトリアゾー ルのようなアゾールをさらに含んでいてもよいが、熱を加えて遊離される架橋用 触媒でもある。 本発明は、第二の側面として、あらかじめ決まった模様での誘電体基材に対す る組成物、もしくは誘電体基材に塗布するための適用組成物を提供し、混和物中 には以下の成分を含む: (i)(a)はんだ粉末および(b)はんだ粉末よりも高い温度で溶融する金 属粉末を含む金属粉末配合物;並びに (ii)第1温度での金属粉末配合物の溶融剤(フラックス剤)として並びに より高い第2温度でのエポキシ樹脂用架橋剤として有効なポリカルボキシル化合 物であり、多酸はこのようなエポキシ樹脂と接触している。 本発明を具体的に表す組成物は、本発明の第二の側面に従うものに関して詳細 に及びその用途を記載する。しかしながら、本発明の第一の側面に従う組成物は 、同一の発明の原理を具体的に表すことを通じて、同様の用途を有することに注 目すべきである。 エポキシ樹脂は、印刷回路板の生産で使用する導電性インク組成物である時は 組成物の一般的に追加の配合物である。あるいは、印刷回路板の生産において、 エポキシ樹脂は誘電体基材へ、例えば、カーテンコーティング若しくは接着剤層 としてのパターン付けにより塗布しても良く、並びに誘電体表面への塗布に引き 続いて組成物の金属粉末/多酸の組み合わせに相互作用させてもよい。 ここに記載した組成物は、環境若しくは健康を損ねる材料を含まず、容易に入 手できる空気環境の炉で加工することができ、並びに後硬化(金属間の生み出す )処理を必要としない。 第三の側面において、本発明は上述のように本発明の第二の側面に従う、金属 粉末配合物並びにポリカルボキシル化合物の混和物により、エポキシ樹脂を基材 を予め塗装してあるか若しくは模様つけした組成物に加えられているかのどちら かで、基材をパターン付けし、並びにこのように模様つけした混和物を、エポキ シ樹脂の金属焼結並びに触媒反応を及ぼされた架橋を達成する為、ポリカルボキ シル化合物が熱的に安定であるが溶融剤として作用できる温度である、はんだ金 属の融点より高いが金属粉末(b)の融点未満にまで加熱することを含む、電気 導電回路を誘電表面上に作る方法を提供する。この後に記載されるように、前記 金属粉末をベンゾトリアゾールのようなアゾールで処理する時、この温度はまた アゾールがエポキシ樹脂の架橋の触媒に加わる為遊離する温度でもある。 第四の側面において、本発明は、誘電体基材上にパターン付けし並びに硬化し 及び架橋したエポキシ樹脂により接着剤的に密着した金属フィルムを含む電気導 電性回路を提供するものであり、該金属フィルムは混和物中に、(i)(a)は んだ粉末並びに(b)はんだ粉末よりも高い温度で溶融する金属粉末を含む金属 粉末配合物並びに(ii)金属粉末配合物の溶融化剤として並びにエポキシ樹脂 の架橋剤として有効なポリカルボキシル化合物を含み、前記フィルムのパターン 付けの前に誘電体基材上に塗膜若しくはパターン付けされているエポキシ樹脂を 含む、組成物の基材上にパターン付けの結果生じた金属フィルムである。半田粉 末を溶融するのに十分な温度への加熱において、ポリカルボキシル化合物は金属 粉末を溶融し、その加熱における金属粉末化合物の酸化によって生成された触媒 を吸収し、並びに基材/金属被覆界面で予備触媒したエポキシ樹脂と接触及び混 合し、前記エポキシ樹脂を組込み及び架橋し、基材上に強度に付着したパターン 化した金属被覆を提供する。好ましくはエポキシ樹脂はB段階の樹脂として、若 しくは塗布の後B段階となり得る樹脂のどちらかである。 その第2、第3及び第4の側面に従って本発明を実行する時、上記と同一の配 合物(i)及び(ii)及びエポキシ樹脂、の三つの配合物の共使用に信頼が置 かれた。この関連で、この後、「インク」という用語は前述の配合物(i)及び (ii)を含む印刷可能組成物を示し並びにこれは通常、しかし必ずしもでない が、エポキシ樹脂を含む。ポリカルボキシル化合物(ii)が、十分な量で、生 成した金属酸化物を溶かすことを可能にする、金属粉末配合物(i)の溶融化剤 として役立ち、その結果高温でこれら金属酸化物が、エポキシ樹脂とポリカルボ キシル化合物(ii)の間の反応に触媒反応を及ぼすのに役立ち、次に硬化剤と して作用する複雑な関係がこれら配合物の間に存在することが見いだされた。単 純なカルボキシル化合物は溶融化剤として役立つことができるが、ポリカルボキ シル化合物はエポキシ樹脂の2つ以上の結合で架橋を達成する為に導電性インク 組成物には必要である。 最も単純な配合剤から初めて、エポキシ樹脂は室温で液体であり、そして接着 剤として役立つものが好ましい。好ましいエポキシ樹脂は、ビスフェノールAの ジグリシジルエーテル若しくは、ビスフェノールFのジグリシジルエーテルであ る。 ポリカルボキシル化合物は、金属粉末用溶融剤として作用し、今度は高温での エポキシ樹脂とポリカルボキシル化合物のカルボキシル基との間の反応の触媒で ある金属酸化物を溶かす。このようなポリカルボキシル化合物はカルボキシル化 ポリマー、ポリカルボン酸若しくは二量化若しくは三量化した脂肪酸のような脂 肪酸ポリマーでよい。1より大きな官能価を有する有機3量体脂肪酸は、必要な 接着を提供する高分子を作り出すのに役立つエポキシ樹脂により、1を超える反 応部位を提供する。前述の好ましいカルボキシル含有ポリマーもまた多数の反応 部位を提供する。 金属粉末配合物の溶融剤として役立つポリカルボキシル化合物は、この金属粉 末配合物から金属酸化物を取り除く。この金属酸化物の除去は、金属粒子が融合 するのを許し並びに連続な金属導電体を提供する。更に、取り除かれた金属酸化 物は十分な量で生産されるので、適用された熱の存在で、これはエポキシ樹脂と ポリカルボキシル化合物上のカルボキシル基との間の反応に、触媒反応を及ぼす 。 ポリカルボキシル化合物/エポキシ組成物の他の有益な性能は、室温条件での 貯蔵中の反応及び硬化に関しての組成物の安定性である。なぜなら、これら組成 物は室温では本質的に非反応性だからである。この組成物は延長した保存寿命− 室温で6ケ月を超える−が可能である。 ポリカルボキシル化合物のカルボキシル基は室温で反応性ではない。組成物は 熱及び触媒が存在する時のみ反応性となり架橋する。この反応の触媒は金属酸化 物および金属塩である。これら触媒は金属粉末の加熱により生じ、酸化して酸化 物を生成し、この酸化物はポリカルボキシル化合物と多分反応し塩を生成する。 さらに、この触媒は銅金属を保護し並びに不活性化するのに用いられてきたかも しれないたキレート剤(イミダゾール)の熱放出により有効とされるであろう。 遊離した触媒は代表的に:酸化鉛、酸化錫、有機錫及び銅塩、及びベンゾトリア ゾールである。 ポリカルボキシル化合物は、特にポリカルボン酸である時、好ましくは215 ℃で熱的に安定であり並びに200より大きい酸価並びに200℃で、0.01 Pa.s(10センチポアズ)未満の粘度を有する。好ましくはこのような化合 物はカルボキシル含有ポリマーであり、特にスチレンアクリル酸共重合体である 。導電性インク組成物は合計で5から25%のエポキシ樹脂並びにポリカルボキ シル化合物、および95%から75重量%の金属粉末配合剤を好ましくは含む。 更に特別に、1重量部の、用いたポリカルボキシル化合物及びエポキシ樹脂の混 合物が約9重量部の金属粉末配合物と混合される。 金属粉成分に関して、はんだ金属は第1金属と第2金属を含み、第1金属は高 融点要素(金属粉末(b))に対して親和性を有し、第2金属の酸化物はエポキ シ樹脂硬化のための触媒であり、そして第1および第2金属は一緒に融け、この 第1および第2溶融金属は高融点要素の粒子間にマトリックス領域(このマトリ ックスは相対的低融点要素の第2金属が豊富である。)を形成しつつ、金属粉末 (b)の粒子が埋め込まれた金属フィルムを形成する。このような場合特に、と りわけエポキシ樹脂がインク組成物の要素であるときは、エポキシ樹脂は好まし くは室温で液状である。 好ましい金属粉成分は3つの金属の混合物である。1つの金属は高導電性の高 融点要素(金属粉末(b))であり、典型的には銅、金、銀、亜鉛、アルミニウ ム、白金、パラジウム、ベリリウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、鉄、モリ ブデン、タングステンおよび/またはこれら金属の2以上からなる高融点合金か ら選ばれる。このような金属は、好ましくは粒径範囲が5から25μmの銅粉で あり、より好ましくは通常10μmの銅である。 次にはんだ金属はその他の2つの金属を供給する。この金属のうちの1つは典 型的にはスズ、鉛、ビスマス、カドミウム、亜鉛、ガリウム、インジウム、テル ル、水銀、タリウム、アンチモン、セレンおよび/またはこのような金属の2以 上の合金である。好ましいこのような金属はスズであるが、第3の金属が存在し ない場合には鉛でもよい。第3の金属が存在する場合にはこれは好ましくは鉛で あり、そしてはんだ金属を構成する上記2つの金属は好ましくはスズ/鉛(Sn −Pb)(好ましくは共融合金(Sn63)として)である。このはんだ金属の 粒径は、好ましくはまた5から25μmの範囲であり、名目上は10μmの粉体 である。 今までに具体的に述べていない付加的な成分が、本発明の導電性インク組成物 中に存在してもよい。すなわち、銅粉(好ましくは金属粉末(b)として用いら れる)を安定性増進剤(これはほかの場合なら表面保護剤として知られ、有機キ レート剤、好ましくはベンゾトリアゾール等のアゾールであり、このアゾールの 分解生成物もエポキシ樹脂接着剤とポリカルボキシル化合物との反応のための触 媒であり、後硬化の必要がなく高密度架橋を引き起こす役目をする。)で洗浄し 被覆すると、改善した特性が得られる。 その他のアゾール化合物(これは金属、特に銅をキレートするのに用いてもよ く、このような化合物は次に活性温度にてポリマーマトリックス中に放出され、 触媒として働く)は、エポキシ/ポリカルボキシル化合物組成物を迅速に架橋す るイミダゾールであり、連続的プロセス中に存在する接着剤系の「即座の硬化」 を生じさせる。後硬化や更なる処理は必要ない。 本発明を具現化する導電性インク組成物の使用について考えるとき、以下の様 々な化学法則に留意すべきである: (i)はんだ金属は好ましくは、好ましいより高融点の金属である銅より低い溶 融温度を有しかつ被酸化性のスズ/鉛合金である; (ii)スズは、好ましいはんだ金属として、その溶融状態において、特に良好 な親和性を銅に対して有する; (iii)スズと鉛は、共に溶融するときに、金属フィルムを形成する; (iv)ポリカルボキシル化合物、好ましくはスチレンアクリル酸コポリマーは 、銅とスズ/鉛合金の両方を溶融する; (v)酸化鉛、およびベンゾトリアゾールからの分解生成物は、エポキシ樹脂接 着剤とポリカルボキシル化合物との反応のための触媒である;そして (vi)最後に、これは導電性インクの安定性を考慮するのに重要であるが、銅 粉がエポキシ樹脂とポリカルボキシル化合物との反応を触媒する。これは室温に おいては除くかまたは少なくとも遅くする必要がある。 プリント回路板の製造において、導電性インクは絶縁性基板にパターン形成さ れる。エポキシ樹脂がインク中に存在しないときはこれは通常エポキシ樹脂で予 めパターン形成され、パターン形成は通常、スクリーン印刷プロセスによってな される。インクを付与した基板は、次にオーブン、好ましくは熱を素早く移動さ せる気相オーブン中で(1)はんだ金属の低溶融温度よりは高いが(2)金属粉 末(b)の相対的高溶融温度よりは低い温度まで加熱される。それぞれの金属は 好ましくはスズ/鉛および銅である。特記しない限り、これら2つの金属成分は 、前記のように代表的な低および高融点要素とこれ以降表現する。これら代表的 な成分の場合、特に、加熱は215℃で5分間とすることができる。 ポリカルボキシル化合物によって溶融したスズが銅の表面をぬらし、高溶融金 属成分(即ち、銅)と金属合金粉(スズ/鉛)は両方ともポリカルボキシル化合 物によって強力に溶融する。キレート化合物がCu粉の表面から放出し、きれい なはんだ付けのできる銅表面が得られる。スズ/鉛マトリックスは、銅の粒子間 領域では、鉛が豊富になる。溶融金属フィルムは融合して、エポキシ樹脂とポリ カルボキシル化合物の両方をフィルムの表面に追い出す。金属フィルムの表面に 接触して存在するエポキシ樹脂は、金属酸化物、塩およびことによると、今や金 属マトリックスの表面に存在するベンゾトリアゾールによって触媒され、迅速に 硬化して架橋する。その間、全てのカルボキシル基はカルボキシル基をエステル 化するくらいエポキシ基と反応しているであろう。非腐食性の硬化エポキシ組成 物によって絶縁性基板に強く接着した高度に導電性の金属フィルムがそうして作 られる。 こうして、2つの対立する目標が満たされる、すなわち(1)非常に活性な還 元剤と非常に流動性の低粘度マトリックスの両方を必要とする強い溶融作用と、 (2)基板への接着を達成しつつ、系を中和するのと動けなくするのとの両方に 効果的なポリマー樹脂を伴う反応。これらの両方が叶えられる。 これらの目標の達成は、特に、プリント回路の製造に用いたときに相乗作用を 示す導電インク組成物によって叶えられる。すなわち、(1)導電インクのポリ カルボキシル化合物が、(2)導電フィルムの金属成分に対して、非常に効果的 な化学的および機械的融剤として働き、それにより高融点金属成分粉状粒子が金 属フィルム内で優れた電気的および機械的性質を有する連続した導電体として融 合する。エポキシ樹脂の硬化の間、酸化物が金属フィルムの表面に存在し、この 樹脂−接着性材料の硬化および架橋並びにその酸性度の中和を触媒する役目をす る。このように、一つの成分が他方の成分の変化を促進し、逆もまた同様である 。樹脂−接着剤と導電インク組成物の金属成分との間のこの相乗作用の最終結果 は、非腐食性の硬化エポキシ接着剤によって絶縁性基板に強固に接着しうる高品 質の金属フィルムが製造されることである。 導電インクに関する限り、プリント回路の製造において材料の無駄はない。更 に、環境に有害な液体や気体の放出はない。導電インクそれ自体は安全、無毒で 安定に保管できる。この導電インクで製造した電気回路トレースの機械的、電気 的性質は、通常の(銅の)プリント回路トレースのものと質的に匹敵し、典型的 には抵抗率25ミリオーム/スクエア未満(厚さ25μmで)、より好ましくは 10ミリオーム/スクエア未満(厚さ25μmで)を示す。導電インクはほんの 少量しか要求されない。それ自体で、導電インクは製造と使用の両方において経 済的である。 上述の本発明の第4の面に従えば、本発明を具現化する導電インクの安定性と 保存寿命、または可使時間は、インクの調製においてある手段を講じることによ り非常に伸び、典型的には一桁以上伸びる。 第1に、導電インクの金属粉末(b)が銅粉であれば、粉の個々の粒子に適用 されたベンゾトリアゾール等の銅奪活剤の非常に薄いコーティングによってキレ ートされる。このコーティングが酸化物または塩の生成を遅らせる。同じキレー ト化は、樹脂の架橋を早まって促進するにおいて、金属粉末(b)、特に銅の触 媒効果が組成物の貯蔵期間を落とすことを望ましくは防ぐ役目もする。活性化温 度における銅からの解放により、ベンゾトリアゾールは硬化反応の強力な触媒と して働く。 第2に、酸化防止銅奪活剤、好ましくはオキサリルビスベンジリデンヒドラジ ンを樹脂に添加すると、銅塩の樹脂との反応を防止することによって貯蔵安定性 を増強する。この好ましいオキサリルビスベンジリデンヒドラジンは、不可避的 に生じる銅塩に対して樹脂が示すのよりも強い親和性を示すことによって、銅含 有エポキシ樹脂がカルボキシル樹脂と反応することに対して抑制効果を示す。銅 含有樹脂導電インクの保存寿命は特に、この抑制剤が樹脂中に好ましくは0.2 5%から5%の範囲の重量濃度で、より好ましくは1重量%存在すると、典型的 には前述の一桁以上増加する。 本発明をより良く理解し、どのように実施することができるかを示すべく、特 に、以降の詳細な説明および実施例において添付の図面を参照する。図面中: 図1は本発明を体現するエポキシ樹脂含有導電インクが、基板に付与されてい るが、しかし加熱して相対的低溶融金属要素の流れを起こす前の横断面の概略図 図2は図1と同様の図であるが、流れが起こった後の状態を示す; 図3はそのような流れが起こった後の付与されたインクの典型的な部分をより 詳細に示し、インク組成物内の異なる地帯の構成を示す; 図4はむきだしのFR4基板を覆った本発明を体現する印刷/焼結したインク の倍率150倍の顕微鏡写真である。 図5は金/ニッケルパッドを覆った本発明を体現する印刷/焼結したインクの 倍率3000倍の顕微鏡写真である。 従来のプリント回路は、回路板に−またはそれ以上の導電層を積層し、これを エッチングして導電層のいくつかの部分を除去し、他の部分を予め決められた回 路設計に従って残すという引き算の操作によって作られる。この技術は、エッチ ングおよびメッキする器具および関連する装置、例えばカメラ等への大資本の投 資を必要とする比較的複雑な写真操作を伴う。一般に、このような従来の技術に よってプリント回路を設計、製造するのに要する時間はかなり長く、熟練した技 術者を使う必要がある。その結果、従来の技術を用いてプリント回路を製造でき る会社は相対的わずかしかない。さらにプリント回路を作製するのに伴う時間と 費用のため、目的のプリント回路の望ましさにも拘らず、標準的な操作は短い連 続製造時間には一般に向いていない。本発明の方法は、特にスクリーン印刷技術 を採用することができるので、このような制限を除外することの助けとなる。 本発明を体現する導電インク組成物を製造するとき、樹脂−接着剤成分は、同 組成物の成分であるとき、最初に多酸成分と混合する。この混合物、または場合 に応じてポリカルボキシル化合物のみ、そしてもし使用するなら任意の発熱化合 物を、金属粉成分の構成要素と混合する。そのはんだ金属は酸化されやすく、好 ましくはスズと鉛の合金であり、この中で特に酸化を受けやすいのは鉛である。 このような合金中のスズはより高い溶融金属要素に対して親和性を有する。前述 の様な酸化物はエポキシ樹脂接着剤の硬化のための触媒である。金属粉成分の相 対的低溶融要素は金属フィルムを溶融時に形成するものである。 以下に、再び、本発明を、銅を高溶融金属としておよびスズ/鉛合金(特にS n63)を相対的低溶融要素として使用すること並びにインク中へエポキシ樹脂 を含有することに関して主に説明する。既に記した様に、好ましいスズ/鉛合金 は好ましくは粒径25μm以下、好ましくは粒径10μm未満である。このおよ び他の低溶融要素の粒子は、例えば後の実施例で説明する技術を用いて、好まし くは最初に洗浄する。このような洗浄は好ましくは高溶融金属要素に適用される べきである。ポリカルボキシル化合物含有エポキシ接着剤成分、すなわちポリカ ルボキシル化合物とエポキシ化合物の混合物(および任意の発熱化合物)は、好 ましくはその5〜25重量%を構成し、金属粉成分は好ましくはその95〜75 重量%を構成する。ポリカルボキシル化合物含有エポキシ接着剤成分は、特に好 ましくは導電インキの10重量%の量存在し、そして金属粉成分は好ましくは約 90重量%存在する。 金属粉成分に関する限り、金属粉末(b)(通常、銅)が、成分の90重量% までを構成するのが好ましく、成分の67重量%を構成するのがより好ましい。 好ましい金属合金成分(通常、すず/鉛)が、<100重量%〜10重量%に達 することが好ましく、33重量%に達することがさらに好ましい。 本発明を具体的に示す伝導性インクの貯蔵中並びに使用中の安定性は、比較的 長期間維持でき、通常、今までよりも長く維持できる。この改善された安定性に より、このインクを使用するプリント回路の製造における品質の問題を最小限度 にできる。安定性改善は、1つの方法または2つ双方の方法によって達成できる 。 まず最初に金属粉末(b)、通常銅粉は、有機被膜、好ましくは個々の粒子を 覆う非常に薄い被膜状のベンゾトリアゾールを用いてキレート化合物にされる。 この被膜は粉末の電気伝導性に影響を及ぼすものではなく、粉末のはんだぬれ特 性を低下させるものでもない。このようなキレート被膜は、銅物質上に酸化物を 生成させることを防止する手段として当業界ではよく知られており、普通、プリ ント回路板上の銅領域のはんだぬれ性を維持するために使用されている。酸化物 の生成が伝導性を軽減させるので伝導性が粉末中の個々の金属粒子間の物理的接 触に左右される場合、このような被膜はまた銅粉塗料中にも用いられ、酸化を軽 減したり電気伝導性を維持したりする。 しかしながら、本発明の実施では、銅のキレート化はまた、樹脂と反応し得る 銅塩の生成を防止する働きもする。 さらに、銅塩と樹脂との反応を防止するために、新規の抗酸化銅不活性剤を樹 脂に添加してもよい。このような不活性剤の好ましいものは、オキサリルビスベ ンジリデンヒドラジンである。この化合物のような銅不活性剤には、ポリエチレ ン接続ワイヤが銅金属に接触する際の、ポリエチレン接続ワイヤのぜい化防止に 関する工業的用途があることが前もって分かっている。このぜい化は、酸化した 架橋および銅塩によるポリマーの分解により引き起こされる。しかしながら、エ ポキシ樹脂と銅不活性剤とを組み合わせた使用は今まで述べられていない。 好ましいオキサリルビスベンジリデンヒドラジン物質は、カルボキシル樹脂と 反応する銅含有エポキシ樹脂に対して抑制効果を示す。抑制剤は、樹脂よりも銅 塩との親和力が大きいため効果的である。抑制剤が樹脂中に好ましくは0.25 〜5重量%、さらに好ましくは1重量%の濃度で存在する場合、銅含有樹脂伝導 性インクの保存期間は、1桁以上の大きさほど増加するのが代表的である。 プリント回路板は本発明の伝導性インクを用いて絶縁基板上にパターンをつけ ることで製造することができ、通常はスクリーン印刷方法によって製造できる。 適用するインクは、図1の断面図に示される外観を有している。伝導性インク組 成物でパターンをつけられた基材は次に、金属粉成分の2つの成分の融点の中間 温度まで加熱される。そして酸成分は、はんだ粉末成分に対してと同様、酸化可 能なより高い溶融金属粉、すなわち金属粉末(b)、に対して融剤として働く。 酸成分は、存在する金属の粒子表面から酸化物を取り除き、それぞれの金属がす ず及び銅である場合、酸成分とかなり親和する第1金属の表面を比較的低い融点 金属が湿らせることを可能にする。インクは図2に示されるようなものである。 図3は、銅と2つの金属粉としてSn63/Pb37の使用に関して、より詳細 にインクの状態を示している。 本発明はここでは通常、インク中に存在するかまたは基材に塗布された被膜と して存在しかつパターン化された回路を基材に接着する接着剤として働くエポキ シ樹脂を備えた絶縁性基材に、創意に富むインクをプリントすることによる、回 路パターンの付加的準備に関して記述されている。この原理はまた、本発明の方 法に従って多数の層が製造されかつ、伝導性層間にある絶縁層と一緒に多数の層 が積層される多層プリント配線板の製造に適用されてもよい。引き起こされた金 属トレースはここでは、層間の接着を達成するためにさらに加熱が生じる時に、 溶融に対して抵抗力がなければならない。特にこのような多層構造の場合、個々 の層の回路間の相互連絡を提供する必要がある。この目的のためのバイアはPC Bで形成され、例えば接着剤が回路の絶縁側に塗布された後に、回路に穴あけ、 押抜き、レーザー穴あけまたはエッチングすることにより形成されることが代表 的であり、バイアは全体の構造において異なる段階の回路間の電気的連絡をもた らすかあるいは単に塗布した成分とプリント回路との間の連絡をもたらす働きを する。そこではバイア中での伝導性物質の良好な充填度が必要となり、かつバイ ア壁に対するこのような物質の良好な接着が必要となる。バイア充填組成物はし ばしばペースト状の性質のものであり、バイア充填組成物をプリント回路板に塗 布しかつドクタブレードを適用してバイアへの侵入を確実にすることによって、 バイア充填組成物はバイアへ侵入する。エポキシ樹脂を含有する本発明を具体的 に示す組成物は、ポリカルボキシル化合物融剤と金属粉との間の反応において生 成される金属酸化物が存在することで達成される接着の優良性に顕著に起因して 、前述したバイア形成要件を満たし、前述したその他の架橋増強要因の結果とし て、この接着を増強できる。 従って本発明はまた、伝導性回路と電気的に連絡しているバイアが、エポキシ 樹脂を有する本発明の第1の局面の組成物でバイアを充填しかつ前記第1温度と 第2温度の間の温度にまで加熱してエポキシ樹脂を硬化並びに架橋させ、バイア 充填物をバイア壁に接着させることによって得られる金属充填物を含んでいる多 層プリント配線板をも提供する。 今までは本発明を具体的に示す組成物を絶縁基材に印刷し、基材との良好な接 着を達成することに言及してきたが、基材にパターン化された溝を形成すること で接着を強化してもよい。 従って1つの手順として、エポキシ樹脂があらかじめ絶縁基材に塗られ、フォ トイメージ可能な層を接着層に適用し、このフォトイメージ可能な層にフォトイ メージを施しかつ一連の作用を発現させて、回路に相当するフォトイメージ可能 な層に溝パターンを形成し、前記混合剤を溝パターンに加えて絶縁基材を前記温 度にまで加熱して、エポキシ樹脂の十分に完全な架橋を達成する。 別の手順としては、フォトイメージ可能な層を絶縁基材に適用し、続いてフォ トイメージを施しかつ一連の作用を発現させて溝パターンを形成する。さらにエ ポキシ樹脂を含有する前記混合剤が溝パターンに加えられ、絶縁基材が前記温度 にまで加熱されて、エポキシ樹脂の十分に完全な架橋を達成する。 この溝パターン形成の原理は、多層配線板を製造する時にはその中に含まれる 多数の層のそれぞれに適用できる。また、溝パターン技術の詳細は、WO−96 /22670に見られる。 本発明の組成物は、電子工学や以下に詳述するPCB/配線板技術といった多 くの分野で使用できることが分かる。以下に示す特別な回路の特徴は、エポキシ 樹脂が中に混入されている本発明を具体的に示す組成物により形成されており、 その場で比較的低い融点成分を溶融するに十分であるがしかし高い融点成分の融 点よりも低い温度にまで加熱され、その温度でポリカルボキシル化合物が熱的に 安定である温度であり、金属焼結やエポキシ樹脂の十分な架橋を達成する。 例えば、本発明の組成物は、従来のエッチングされた銅プリント配線板の修理 および/または変形のために、はんだ付けされた配線の代替物としてこのように 使用できる。 プリント回路板における薄層状の回路の製造に使用できることを主として記述 してきたが、本発明を具体的に示す組成物にはポリマー厚膜としての実用的な用 途があるので、組成物は構造的な機能を有することができる。例えば組成物は、 半導体パッケージ、マルチチップモジュールなどの構造における熱移動柱の形成 に使用できる。摩耗に対して非常に抵抗力があることによって電位差計組立部品 のワイパーを通して非常に低い接触抵抗を示すプリント電位差計トラック用伝導 性末端を形成するのに組成物を使用してもよい。 特に本発明の組成物が伝導性接着をもたらす限り、この組成物は、基材上の伝 導性“領域”への電子部品の接合におけるはんだの交換物として機能できる。こ の組成物はまた、基材上で伝導性トレーサとして作用すると同時に伝導性接着剤 として作用するように利用でき、従って電子部品の電気的接続のための、“領域 ”2は必要としない。この場合、電子部品を適用する前に架橋を完成すべきでな い。 本発明を意味する組成物のさらなる使用範囲としては、電磁干渉(EMI)/ 無線周波数干渉(rfi)の抑制のためのプリント配線板上での遮へい層として の使用がある。このような使用は、区画式電話機の製造に特に関連している。 ここに添付した請求の範囲に定義されている本発明は、説明を意図しておりか つ本発明の範囲をいかなる点でも制限するとは解釈されない以下の実施例を参照 することで、より良く理解できる。以下の物質は、実施例を実施する際に使用し た。 物 質 出 所 SnPbはんだ合金(63:37)、 マルチコアソルダーズ社 粒子サイズ10〜25μm (Multicore Solders Ltd.) 銅粉、 アキュパウダーインターナショナル 粒子サイズ<20μm (ACuPowder International) エンテクプラス106A、 エントン−オー・エム・アイ (Entek Plus 106A) (Enthone-OMI) 銅“SF−50”銀色薄片用ベンゾ トリアゾール不動態化物質、 粒子サイズ≦0.4μm、 任意にインク配合物に添加されて デグッサ レオロジーを変更する (Degussa) ジョンクリル(Joncryl)682、 架橋剤並びに主要融剤である エス・シー・ジョンソン スチレン−アクリル共重合体 (SC Johnson) エピコート(Epikote)862、(非架橋) エポキシ樹脂 シェル(Shell) OABH抑制剤、 抗酸化銅不活性剤 イーストマン (オキサリルビスベンジリデンヒドラジン) (Eastman) モダフロ(Modaflo)、 任意に配合物に添加されて 架橋前にエポキシ樹脂の流動を増強 モンサント するレオロジー変性剤 (Monsanto) シルケスト(Silquest)A−187シラン、 オー・エス・アイ 配合物に任意に添加されてより優れた スペシャルティーズ 接着を促進するカップリング剤 (OSI Specialties) 3,3−チオジプロピオン酸、 任意の二次活性剤 ブチルカルビトール、溶剤 アルドリッチ (Aldrich) インクは実施例の幾つかの段階で調製された: 金属粉調製 スチレン−アクリル共重合体溶液調製 活性剤物質調製 インク基剤調製 完全に調製されたインク調製 インクの最終調整 請求の範囲 1. (a)金属粉と、 (b)金属粉よりも低い温度で溶ける半田粉と、 (c)ポリマー、または重合可能でポリマーを生成するモノマーであって、 該ポリマーは化学的架橋剤の作用により架橋し得るものと、 (d)該ポリマーのための架橋剤であって、架橋剤は可塑化特性を有し熱の 適用なしでかつそれらの間の反応用触媒なしでは該ポリマーと反応せず、架橋剤 はそれだけでは貯蔵条件下で前記ポリマーと反応せず、架橋剤は溶媒和できるも のであり、 (e)熱の存在下架橋剤による溶媒和の結果、金属成分(a)並びに(b) を加熱することによって形成されかつ前記ポリマーに混入された場合、前記ポリ マー(c)と前記架橋剤(d)との間の急速な架橋反応を促進する金属酸化物と 金属塩触媒、を含む組成物。 2. 該金属粉が、Au、Ag、Cu、Zn、Al、Pd、Pt、Rh、Fe 、Ni、Co、Mo、W、Beおよびこれらの合金から選ばれるものである請求 の範囲1に記載の組成物。 3. 該金属粉が銅である請求の範囲2に記載の組成物。 4. 該半田粉が、Sn、Bi、Pb、Cd、Zn、Ga、In、Te、Hg 、Sb、Se、Tlおよびこれらの合金から選ばれるものである請求の範囲1、 2または3に記載の組成物。 5. 該半田粉合金が、Sn63Pb37である請求の範囲4に記載の組成物 。 6. 該架橋剤がカルボキシル化ポリマー、二量体脂肪酸および三量体脂肪酸 から選ばれるものである請求の範囲1ないし5のいずれかに記載の組成物。 7. 該架橋剤が、スチレン−アクリル酸コポリマー、および/または1より 大きい官能価を有する有機三量体である請求の範囲6に記載の組成物。 8. 該触媒が半田粉の加熱並びに酸化により形成され、溶融剤により溶かさ れるものである請求の範囲1ないし7のいずれかに記載の組成物。 9. 該触媒がスズおよび/または鉛粉の加熱並びに酸化により発生し、溶融 剤により溶かされる金属酸化物触媒である請求の範囲8に記載の組成物。 10. 該触媒が、金属粉または半田粉の加熱並びに酸化で金属酸化物を生成 しかつ樹脂または溶媒との金属酸化物の反応で有機金属塩を生成することにより 形成される金属塩触媒であるものである請求の範囲1に記載の組成物。 11. 該触媒が、スズを加熱してスズ酸化物を生成しかつ樹脂または溶媒と 後者のものとの反応でスズ塩を生成することにより発生するスズ塩触媒である請 求の範囲10に記載の組成物。 12. 該触媒が、銅を加熱して銅酸化物を生成しかつ樹脂または溶媒と後者 のものとの反応で銅塩を生成することにより発生する銅塩触媒である請求の範囲 10に記載の組成物。 13. 有機キレート化剤が安定性向上剤として金属粉末に付着され、有機キ レート化剤がはんだ融点で分解して化学的架橋剤用の付加的触媒として溶融剤に 溶ける分解生成物を提供する請求の範囲1ないし12のいずれかに記載の組成物 。 14. 前記有機キレート化剤がアゾール・キレート化剤である、請求の範囲 13に記載の組成物。 15. 前記有機キレート化剤がベンゾトリアゾールである請求の範囲13に 記載の組成物。 16. 安定性向上剤として銅塩不活性化剤を更に含む請求の範囲1ないし1 5のいずれかに記載の組成物。 17. 前記銅塩不活性化剤がオキサリル・ビスベンジリデン・ヒドラジンで ある請求の範囲18に記載の組成物。 18. 所定のパターン状に誘電体基板上に適用される、ないし適用された混 合組成物であって、 (i)(a)はんだ粉末および(b)はんだ粉末よりも高い温度で溶融する金 属粉末を含む金属粉末成分と; (ii)第1温度での金属粉末成分の溶融剤として並びにより高い第2温度で のエポキシ樹脂用架橋剤として有効な、エポキシ樹脂と接触しているポリカルボ キシル化合物、を含む前記組成物。 19. 該エポキシ樹脂が該金属粉成分および該ポリカルボキシル化合物と混 合されている請求の範囲18に記載の組成物。 20. 該エポキシ樹脂が該誘電体基板に予め適用されている請求の範囲18 に記載の組成物。 21. 該エポキシ樹脂が所定のパターン状に該誘電体基板上に印刷されてい る請求の範囲20に記載の組成物。 22. 該ポリカルボキシル化合物が215℃で熱的に安定であり、酸価が2 00を超え、粘度が200℃で0.01Pa.s(10cp)未満である請求の 範囲18ないし21のいずれか1つに記載の組成物。 23. 該ポリカルボキシル化合物が、カルボキシル化ポリマー、ポリカルボ ン酸および重合体脂肪酸から選ばれる請求の範囲18ないし22のいずれか1つ に記載の組成物。 24. 該重合体脂肪酸が二量体または三量体脂肪酸である請求の範囲23に 記載の組成物。 25. 該カルボキシル化ポリマーがスチレン−アクリル酸コポリマーである 請求の範囲23に記載の組成物。 26. 該金属粉成分が、90重量%までの金属粉末(b)と、100未満な いし10重量%の上記はんだ粉末とを含む請求の範囲18ないし25のいずれか 1つに記載の組成物。 27. 金属粉末(b)が、Au、Ag、Cu、Zn、Al、Pd、Pt、R h、Fe、Ni、Co、Mo、W、Beおよびこれらの合金から選ばれる金属で ある請求の範囲18ないし26のいずれか1つに記載の組成物。 28. はんだ粉末が、Sn、Bi、Pb、Cd、Zn、Ga、In、Te、 Hg、Sb、Se、Tlおよびこれらの合金から選ばれるものである請求の範囲 18ないし27のいずれか1つに記載の組成物。 29. はんだ粉末が、第1の金属と、第2の金属とを含み、該第1の金属が 該高融点成分に対し親和性を有し、該第2の金属の酸化物が該エポキシ樹脂に対 し硬化触媒として作用し、該第1および第2の金属が互いに溶融して該高融点成 分の粒子が埋込まれた金属フィルムを形成し、かつ、この溶融した第1および第 2の金属が該高融点成分粒子間の区域でマトリックスを形成し、該マトリックス は該比較的低い融点成分の第2の金属が富化されている請求の範囲18ないし2 8のいずれか1つに記載の組成物。 30. 該はんだ粉末が、スズ/鉛合金である請求の範囲29に記載の組成物 。 31. 該金属粉末(b)が銅である請求の範囲29または30に記載の組成 物。 32. 該金属粉成分が25ミクロン未満の粒子からなる請求の範囲18ない し31のいずれか1つに記載の組成物。 33. 該エポキシ樹脂が常温で液体であるエポキシ樹脂から実質的になって いる請求の範囲18ないし32のいずれか1つに記載の組成物。 34. エポキシ樹脂とカルボキシル化合物とが合計で5ないし50重量%と 、95ないし50重量%の該金属粉成分とからなっている請求の範囲18ないし 33のいずれか1つに記載の組成物。 35. 金属粉末(b)が、清浄化され、かつ安定性向上用銅塩不活性化剤で 被覆された銅粉であり、該銅塩不活性化剤が銅に対するキレート化剤であり、か つ該エポキシ樹脂の架橋のための高温触媒として作用するものである請求の範囲 18ないし34のいずれか1つに記載の組成物。 36. 該キレート化剤がアゾール化合物である請求の範囲35に記載の組成 物。 37. 該キレート化剤がベンゾトリアゾールである請求の範囲36に記載の 組成物。 38. 金属粉末(b)が銅粉であり、該組成物が更に抗酸化性銅塩不活性化 剤を含むものである、請求の範囲18ないし37のいずれか1つに記載の組成物 。 39. 該抗酸化性銅塩不活性化剤がオキサリル・ビスベンジリデン・ヒドラ ジンである請求の範囲38に記載の組成物。 40. 誘電体表面に導電回路を形成する方法であって、 請求の範囲18に記載された金属粉成分とポリカルボキシル化合物とからなる 混合物で誘電体基板にパターニングを施す工程であって、その際、請求の範囲1 8に記載されたエポキシ樹脂を予め該基板に塗布するか、あるいは該エポキシ樹 脂を予めパターニング組成物中に含ませておく工程と;このパターニングを施さ れた該誘電体基板をはんだ金属の融点より高く、かつ金属粉末(b)の融点未満 の温度であって、該ポリカルボキシル化合物が熱的に安定であり、かつフラック ス剤として作用でき、金属焼成を達成し、エポキシ樹脂の触媒的架橋をなし得る 程度の高活性を維持し得る温度にて加熱する工程とを具備してなる方法。 41. 該エポキシ樹脂を誘電体表面にパターニングにより予め塗布し、該組 成物を整合パターニングにより該エポキシ樹脂パターン上に適用する請求の範囲 40に記載の方法。 42. 該エポキシ樹脂を誘電体表面に予め塗布し、光可画像化層をこの接着 層上に適用し、該光可画像化層を露光および現像処理に供して回路に対応するチ ャンネルパターンを該光可画像化層に形成し、該混合物を該チャンネルパターン に導入し、該誘電体基板を該温度にまで加熱し、上記金属焼成とエポキシ樹脂の 実質的架橋を達成する請求の範囲41に記載の方法。 43. 光可画像化層を該誘電体基板上に適用したのち、該光可画像化層を露 光および現像処理に供してチャンネルパターンを形成し、エポキシ樹脂を含む該 混合物を該チャンネルパターンに導入し、ついで該誘電体基板を該温度にまで加 熱し、上記金属焼成とエポキシ樹脂の実質的架橋を達成する請求の範囲40に記 載の方法。 44. エポキシ樹脂を該誘電体基板のチャンネル中に塗布し、ついで該混合 物を適用する前に、該エポキシ樹脂をB状態にする請求の範囲43に記載の方法 。 45. 側壁にアンダーカット領域を有するトラックを形成する請求の範囲4 2、43または44に記載の方法。 46. エポキシ樹脂を該誘電体基板全体に適用し、ついでB状態にして、乾 燥した取扱い可能な基板を形成し、該基板に対する後の該混合物のパターニング を行い得るようにする請求の範囲40に記載の方法。 47. 請求の範囲1ないし39のいずれか1つによる組成物を該基板上にパ ターニングし、ついで半田粉を溶融しかつ形成された金属フィルムを合着するの に十分な温度にまで該組成物を加熱し、絶縁基板上に、硬化、架橋化エポキシ樹 脂により接着された金属フィルムを製造することを含む、電気的導電性回路の製 造方法。 48. 多層導電性回路の製造方法であって、請求の範囲40ないし46のい ずれか1つの方法により製造された単層導電回路上に貫通孔を有する絶縁誘電体 層を最初に適用、硬化させ、ついで該硬化誘電体層上に請求の範囲40ないし4 7のいずれか1つの方法により第2の導電回路を形成し、さらに上記工程を繰返 すことにより必要数の誘電体層と導電回路層とを交互に形成することを特徴とす る方法。 49. 該貫通孔は金属で充填されており、該充填がエポキシ樹脂を含む請求 の範囲18ないし39のいずれか1つによる組成物で充填し、これをはんだ金属 を溶融するのに十分な温度に加熱し、含まれる金属を合着させ、エポキシ樹脂を 硬化させ、該充填物を貫通孔壁面に接着させたものである請求の範囲48に記載 の方法。 50. 基板上の電気的導電性回路が互いに覆われ、この基板が、回路を相互 連絡するバイアを含んでいる多層プリント配線板の製造方法であって、該バイア が、エポキシ樹脂を含有する請求の範囲18ないし39のいずれか1つによる組 成物で充填され、得られた組立部品が、半田粉を溶融し、金属フィルムを合着し 、エポキシ樹脂を硬化させ、かつバイア充填物をバイア壁面に接着させるのに十 分な温度にまで加熱される、前記方法。 51. エポキシ樹脂を含む請求の範囲18ないし39のいずれか1つによる 組成物をポリマー厚膜として、熱移動が要求される位置における半導体パッケー ジおよび/またはマルチ・チップモジュールの位置に置き、ついでその場で組成 物を、はんだ金属を溶融するのに十分で、かつ金属粉末(b)の融点未満の温度 であって、さらにポリカルボキシル化合物が熱的に安定であり、かつ、金属焼成 を達成し、エポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度にまで加熱することを含む 、半導体パッケージおよび/またはマルチ・チップモジュールにおける熱移動ピ ラーの製造方法。 52. エポキシ樹脂を含む請求の範囲18ないし39のいずれか1つによる 組成物をポリマー厚膜として電位差計トラックに適用し、ついでその場で組成物 を、はんだ粉末の融点より高く、かつ金属粉末(b)の融点未満の温度であって 、さらにポリカルボキシル化合物が熱的に安定であり、かつ、金属焼成を達成し 、エポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度にまで加熱することを含む、印刷電 位差計トラックの導電性端末の製造方法。 53. 通常、修理または変更のための、プリント回路板または他の基板にお けるリードを接続する方法であって、エポキシ樹脂を含む請求の範囲18ないし 39のいずれか1つによる組成物をポリマー厚膜として、所定の位置における基 板に適用し、ついでその場で組成物を、はんだ金属の融点より高く、かつ金属粉 末(b)の融点未満の温度であって、さらにポリカルボキシル化合物が熱的に安 定であり、かつ、金属焼成を達成し、エポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度 にまで加熱することを含む、前記方法。 54. 電磁波干渉または高周波干渉を抑制するための多層プリント回路板の シールド層の製造方法であって、エポキシ樹脂を含む請求の範囲18ないし39 のいずれか1つによる組成物を前記回路板上に置き、ついでその場で組成物を、 はんだ金属の融点より高く、かつ金属粉末(b)の融点未満の温度であって、さ らにポリカルボキシル化合物が熱的に安定であり、かつ、金属焼成を達成し、エ ポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度にまで加熱することを含む前記方法。 55. 基板に電子部品を接続する方法であって、請求の範囲1ないし39の いずれか1つによる組成物を導電性接着剤として用い、該電子部品を該基板に接 着することを特徴とする方法。 56. 該基板が請求の範囲40ないし46、48および49のいずれかによ る方法により製造され、温度を上昇させる前に該電子部品を該組成物中に配置し 、ついで該基板を該温度にまで加熱し、導電性回路を形成すると共に、該電子部 品を同時に該導電性回路に接続することを特徴とする請求の範囲56に記載の方 法。 【手続補正書】 【提出日】平成11年3月2日(1999.3.2) 【補正内容】 (1)明細書第7頁第4〜7行目記載の“(d)前記ポリマー用の架橋剤 であって、該架橋剤が可塑化特性(フラックス特性)を有しかつ熱の適用なしに 並びにそれらの間の反応用の触媒なしでは前記ポリマーと反応せず、架橋剤はそ れだけでは貯蔵条件下で前記ポリマーと反応せず、架橋剤は溶媒和可能であり、 ”を、 「(d)前記ポリマー用の架橋剤であって、多数の反応部位を提供するように該 架橋剤はカルボキシル化ポリマー、ポリカルボン酸および重合体脂肪酸から選ば れ、該架橋剤が可塑化特性(フラックス特性)を有しかつ熱の適用なしに並びに それらの間の反応用の触媒なしでは前記ポリマーと反応せず、架橋剤はそれだけ では貯蔵条件下で前記ポリマーと反応せず、架橋剤は溶媒和可能であり、」に変 更する。 (2)明細書第7頁下から10行目〜下から3行目記載の“本発明は、第 二の側面として、あらかじめ決まった模様での誘電体基材に対する組成物、もし くは誘電体基材に塗布するための適用組成物を提供し、混和物中には以下の成分 を含む: (i)(a)はんだ粉末および(b)はんだ粉末よりも高い温度で溶融する金 属粉末を含む金属粉末配合物;並びに (ii)第1温度での金属粉末配合物の溶融剤(フラックス剤)として並びに より高い第2温度でのエポキシ樹脂用架橋剤として有効なポリカルボキシル化合 物であり、多酸はこのようなエポキシ樹脂と接触している。”を、 「本発明は、第二の側面として、あらかじめ決まった模様での誘電体基材に塗布 するための組成物を提供するものであって、該組成物は混和物の状態で以下の成 分を含む: (i)(a)はんだ粉末および(b)はんだ粉末よりも高い温度で溶融する金 属粉末を含む金属粉末配合物; (ii)第1温度での金属粉末配合物の溶融剤(フラックス剤)として並びに より高い第2温度でのエポキシ樹脂用架橋剤として有効なポリカルボキシル化合 物であり、多数の反応部位を提供するように該ポリカルボキシル化合物は、カル ボキシル化ポリマー、ポリカルボン酸および重合体脂肪酸から選ばれるもの、並 びに (iii)前記エポキシ樹脂。 第3の側面として、本発明は、混和物状態の以下の成分を含む組成物を提供す る: (i)(a)はんだ粉末および(b)はんだ粉末よりも高い温度で溶融する金 属粉末を含む金属粉末配合物;並びに (ii)第1温度での金属粉末配合物の溶融剤(フラックス剤)として並びに より高い第2温度でのエポキシ樹脂用架橋剤として有効なポリカルボキシル化合 物であり、多数の反応部位を提供するように該ポリカルボキシル化合物は、カル ボキシル化ポリマー、ポリカルボン酸および重合体脂肪酸から選ばれ、前記組成 物は、エポキシ樹脂が予め塗布されている誘電体基材に塗布されるもの。」に変 更する。 (3)明細書第8頁第11〜14行目記載の“第三の側面において、本発 明は上述のように本発明の第二の側面に従う、金属粉末配合物並びにポリカルボ キシル化合物の混和物により、エポキシ樹脂を基材を予め塗装してあるか若しく は模様つけした組成物に加えられているかのどちらかで、基材をパターン付けし 、並びにこのように模様つけした混和物を、”を、 「第四の側面において、本発明は、本発明の第二の側面の組成物または本発明の 第三の側面の組成物を用いて、エポキシ樹脂を基材に予め塗装して、基材をパタ ーン付けし、並びにこのように模様付けした組成物を、」に変更する。 (4)明細書第8頁下から9行目記載の“第四の側面において”を、「第 五の側面において」に変更する。 (5)明細書第9頁第6行目記載の“その第2、第3及び第4の側面”を 「その第2〜第5の側面」に変更する。 (6)明細書第14頁第11行目記載の“上述の本発明の第4の面”を、 「上述の本発明の第5の側面」に変更する。 (7)請求の範囲を別紙のとおり補正する。 請求の範囲 1. (a)金属粉と、 (b)金属粉よりも低い温度で溶ける半田粉と、 (c)ポリマー、または重合可能でポリマーを生成するモノマーであって、 該ポリマーは化学的架橋剤の作用により架橋し得るものと、 (d)前記ポリマー用の架橋剤であって、多数の反応部位を提供するように 該架橋剤はカルボキシル化ポリマー、ポリカルボン酸および重合体脂肪酸から選 ばれ、 該架橋剤が可塑化特性を有しかつ熱の適用なしに並びにそれらの間の反応 用の触媒なしでは前記ポリマーと反応せず、架橋剤はそれだけでは貯蔵条件下で 前記ポリマーと反応せず、架橋剤は溶媒和可能なものであり、 (e)熱の存在下架橋剤による溶媒和の結果、金属成分(a)並びに(b) を加熱することによって形成されかつ前記ポリマーに混入された場合、前記ポリ マー(c)と前記架橋剤(d)との間の急速な架橋反応を促進する金属酸化物と 金属塩触媒、 を含む組成物。 2. 該金属粉が、Au、Ag、Cu、Zn、Al、Pd、Pt、Rh、Fe 、Ni、Co、Mo、W、Beおよびこれらの合金から選ばれるものである請求 の範囲1に記載の組成物。 3. 該金属粉が銅である請求の範囲2に記載の組成物。 4. 該半田粉が、Sn、Bi、Pb、Cd、Zn、Ga、In、Te、Hg 、Sb、Se、Tlおよびこれらの合金から選ばれるものである請求の範囲1、 2または3に記載の組成物。 5. 該半田粉合金が、Sn63Pb37である請求の範囲4に記載の組成物 。 6. 該架橋剤がカルボキシル化ポリマー、二量体脂肪酸および三量体脂肪酸 から選ばれるものである請求の範囲1ないし5のいずれかに記載の組成物。 7. 該架橋剤が、スチレン−アクリル酸コポリマー、および/または1より 大きい官能性を有する有機三量体である請求の範囲6に記載の組成物。 8. 該触媒が半田粉の加熱並びに酸化により形成され、溶融剤により溶かさ れるものである請求の範囲1ないし7のいずれかに記載の組成物。 9. 該触媒がスズおよび/または鉛粉の加熱並びに酸化により発生し、溶融 剤により溶かされる金属酸化物触媒である請求の範囲8に記載の組成物。 10. 該触媒が、金属粉または半田粉の加熱並びに酸化で金属酸化物を生成 しかつ樹脂または溶媒との金属酸化物の反応で有機金属塩を生成することにより 形成される金属塩触媒であるものである請求の範囲1に記載の組成物。 11. 該触媒が、スズを加熱してスズ酸化物を生成しかつ樹脂または溶媒と 後者のものとの反応でスズ塩を生成することにより発生するスズ塩触媒である請 求の範囲10に記載の組成物。 12. 該触媒が、銅を加熱して銅酸化物を生成しかつ樹脂または溶媒と後者 のものとの反応で銅塩を生成することにより発生する銅塩触媒である請求の範囲 10に記載の組成物。 13. 有機キレート化剤が安定性向上剤として金属粉末に付着され、有機キ レート化剤がはんだ融点で分解して化学的架橋剤用の付加的触媒として溶融剤に 溶ける分解生成物を提供する請求の範囲1ないし12のいずれかに記載の組成物 。 14. 前記有機キレート化剤がアゾール・キレート化剤である、請求の範囲 13に記載の組成物。 15. 前記有機キレート化剤がベンゾトリアゾールである請求の範囲13に 記載の組成物。 16. 安定性向上剤として銅塩不活性化剤を更に含む請求の範囲1ないし1 5のいずれかに記載の組成物。 17. 前記銅塩不活性化剤がオキサリル・ビスベンジリデン・ヒドラジンで ある請求の範囲16に記載の組成物。 18. 所定のパターン状に誘電体基板上に適用される混合組成物であって、 (i)(a)はんだ粉末および(b)はんだ粉末よりも高い温度で溶融する金 属粉末を含む金属粉末配合物; (ii)第1温度での金属粉末配合物の溶融剤として並びにより高い第2温度 でのエポキシ樹脂用架橋剤として有効なポリカルボキシル化合物であり、多数の 反応部位を提供するように該ポリカルボキシル化合物は、カルボキシル化ポリマ ー、ポリカルボン酸および重合体脂肪酸から選ばれるもの、並びに (iii)前記エポキシ樹脂 を含む、前記組成物。 19. (i)(a)はんだ粉末および(b)はんだ粉末よりも高い温度で溶 融する金属粉末を含む金属粉末配合物;並びに (ii)第1温度での金属粉末配合物の溶融剤として並びにより高い第2温度 でのエポキシ樹脂用架橋剤として有効なポリカルボキシル化合物であり、多数の 反応部位を提供するように該ポリカルボキシル化合物は、カルボキシル化ポリマ ー、ポリカルボン酸および重合体脂肪酸から選ばれるものを含み、組成物は、エ ポキシ樹脂が予め塗布されている誘電体基材に塗布されるものであることを特徴 とする混和組成物。 20. 該エポキシ樹脂が所定のパターン状に該誘電体基板上に印刷されてい る請求の範囲19に記載の組成物。 21. 該ポリカルボキシル化合物が215℃で熱的に安定であり、酸価が2 00を超え、粘度が200℃で0.01Pa.s(10cp)未満である請求の 範囲18ないし20のいずれか1つに記載の組成物。 22. 該重合体脂肪酸が二量体または三量体脂肪酸である請求の範囲18な いし21のいずれか1つに記載の組成物。 23. 該カルボキシル化ポリマーがスチレン−アクリル酸コポリマーである 請求の範囲18ないし21のいずれか1つに記載の組成物。 24. 該金属粉成分が、90重量%までの金属粉末(b)と、100未満な いし10重量%の上記はんだ粉末とを含む請求の範囲18ないし23のいずれか 1つに記載の組成物。 25. 金属粉末(b)が、Au、Ag、Cu、Zn、Al、Pd、Pt、R h、Fe、Ni、Co、Mo、W、Beおよびこれらの合金から選ばれる金属で ある請求の範囲18ないし24のいずれか1つに記載の組成物。 26. はんだ粉末が、Sn、Bi、Pb、Cd、Zn、Ga、In、Te、 Hg、Sb、Se、Tlおよびこれらの合金から選ばれるものである請求の範囲 18ないし25のいずれか1つに記載の組成物。 27. はんだ粉末が、第1の金属と、第2の金属とを含み、該第1の金属が 該高融点成分に対し親和性を有し、該第2の金属の酸化物が該エポキシ樹脂に対 し硬化触媒として作用し、該第1および第2の金属が互いに溶融して該高融点成 分の粒子が埋込まれた金属フィルムを形成し、かつ、この溶融した第1および第 2の金属が該高融点成分粒子間の区域でマトリックスを形成し、該マトリックス は該比較的低い融点成分の第2の金属が富化されている、請求の範囲18ないし 26のいずれか1つに記載の組成物。 28. 該はんだ粉末が、スズ/鉛合金である請求の範囲27に記載の組成物 。 29. 該金属粉末(b)が銅である請求の範囲27または28に記載の組成 物。 30. 該金属粉成分が25ミクロン未満の粒子からなる請求の範囲18ない し29のいずれか1つに記載の組成物。 31. 該エポキシ樹脂が常温で液体であるエポキシ樹脂から実質的になって いる請求の範囲18ないし30のいずれか1つに記載の組成物。 32. エポキシ樹脂とカルボキシル化合物とが合計で5ないし50重量%と 、95ないし50重量%の該金属粉成分とからなっている請求の範囲18ないし 31のいずれか1つに記載の組成物。 33. 金属粉末(b)が、清浄化され、かつ安定性向上用銅塩不活性化剤で 被覆された銅粉であり、該銅塩不活性化剤が銅に対するキレート化剤であり、か つ該エポキシ樹脂の架橋のための高温触媒として作用するものである請求の範囲 18ないし32のいずれか1つに記載の組成物。 34. 該キレート化剤がアゾール化合物である請求の範囲33に記載の組成 物。 35. 該キレート化剤がベンゾトリアゾールである請求の範囲34に記載の 組成物。 36. 金属粉末(b)が銅粉であり、該組成物が更に抗酸化性銅塩不活性化 剤を含むものである、請求の範囲18ないし35のいずれか1つに記載の組成物 。 37. 該抗酸化性銅塩不活性化剤がオキサリル・ビスベンジリデン・ヒドラ ジンである請求の範囲36に記載の組成物。 38. 誘電体表面に導電回路を形成する方法であって、 請求の範囲18に記載された組成物またはエポキシ樹脂が基板に予め塗布され ている請求の範囲19の組成物 で誘電体基板にパターニングを施す工程と;この パターニングを施された該誘電体基板を、はんだ金属の融点より高くかつ金属粉 末(b)の融点未満の温度であって、該ポリカルボキシル化合物が熱的に安定で あり、かつフラックス剤として作用でき、金属焼成を達成しかつエポキシ樹脂の 触媒的架橋をなし得る程度の温度にまで加熱する工程とを具備してなる方法。 39. 該エポキシ樹脂が誘電体表面にパターニングにより予め塗布されてお り、該組成物を整合パターニングにより該エポキシ樹脂パターン上に適用する請 求の範囲38に記載の方法。 40. 該エポキシ樹脂を誘電体表面に予め塗布し、光可画像化層をこの接着 層上に適用し、該光可画像化層を露光および現像処理に供して回路に対応するチ ャンネルパターンを該光可画像化層に形成し、該混合物を該チャンネルパターン に導入し、該誘電体基板を該温度にまで加熱し、上記金属焼成とエポキシ樹脂の 実質的架橋を達成する請求の範囲39に記載の方法。 41. 光可画像化層を該誘電体基板上に適用したのち、該光可画像化層を露 光および現像処理に供してチャンネルパターンを形成し、請求の範囲18の組成 を該チャンネルパターンに導入し、ついで該誘電体基板を該温度にまで加熱し 、上記金属焼成とエポキシ樹脂の実質的架橋を達成する請求の範囲38に記載の 方法。 42. エポキシ樹脂を該誘電体基板のチャンネル中に塗布し、ついで該混合 物を適用する前に、該エポキシ樹脂をB状態にする請求の範囲41に記載の方法 。 43. 側壁にアンダーカット領域を有するトラックを形成する、請求の範囲 40、41または42に記載の方法。 44. エポキシ樹脂を該誘電体基板全体に適用し、ついでB状態にして、乾 燥した取扱い可能な基板を形成し、該基板に対する請求の範囲18の組成物のパ ターニングを引き続き行い得るようにする請求の範囲38に記載の方法。 45. 請求の範囲1ないし37のいずれか1つによる組成物を該基板上にパ ターニングし、ついで半田粉を溶融しかつ形成された金属フィルムを合着するの に十分な温度にまで該組成物を加熱し、絶縁基板上に、硬化、架橋化エポキシ樹 脂により接着された金属フィルムを製造することを含む、電気的導電性回路の製 造方法。 46. 多層導電性回路の製造方法であって、請求の範囲38ないし44のい ずれか1つの方法により製造された単層導電回路上に貫通孔を有する絶縁誘電体 層を最初に適用、硬化させ、ついで該硬化誘電体層上に請求の範囲38ないし4 5のいずれか1つの方法により第2の導電回路を形成し、さらに上記工程を繰返 すことにより必要数の誘電体層と導電回路層とを交互に形成することを特徴とす る方法。 47. 該貫通孔は金属で充填されており、該充填がエポキシ樹脂を含む請求 の範囲18ないし37のいずれか1つによる組成物で充填し、これをはんだ金属 を溶融するのに十分な温度に加熱し、含まれる金属を合着させ、エポキシ樹脂を 硬化させ、該充填物を貫通孔壁面に接着させたものである請求の範囲46に記載 の方法。 48. 基板上の電気的導電性回路が互いに覆われ、この基板が、回路を相互 連絡するバイアを含んでいる多層プリント配線板の製造方法であって、該バイア が、エポキシ樹脂を含有する請求の範囲18ないし37のいずれか1つによる組 成物で充填され、得られた組立部品が、半田粉を溶融し、金属フィルムを合着し 、エポキシ樹脂を硬化させ、かつバイア充填物をバイア壁面に接着させるのに十 分な温度にまで加熱される、前記方法。 49. エポキシ樹脂を含む請求の範囲18ないし37のいずれか1つによる 組成物をポリマー厚膜として、熱移動が要求される位置における半導体パッケー ジおよび/またはマルチ・チップモジュールの位置に置き、ついでその場で組成 物を、はんだ金属を溶融するのに十分で、かつ金属粉末(b)の融点未満の温度 であって、さらにポリカルボキシル化合物が熱的に安定であり、かつ、金属焼成 を達成しエポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度にまで加熱することを含む、 半導体パッケージおよび/またはマルチ・チップモジュールにおける熱移動ピラ ーの製造方法。 50. エポキシ樹脂を含む請求の範囲18ないし37のいずれか1つによる 組成物をポリマー厚膜として電位差計トラックに適用し、ついでその場で組成物 を、はんだ粉末の融点より高く、かつ金属粉末(b)の融点未満の温度であって 、さらにポリカルボキシル化合物が熱的に安定であり、かつ、金属焼成を達成し 、エポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度にまで加熱することを含む、印刷電 位差計トラックの導電性端末の製造方法。 51. 通常、修理または変更のための、プリント回路板または他の基板にお けるリードを接続する方法であって、エポキシ樹脂を含む請求の範囲18ないし 37のいずれか1つによる組成物をポリマー厚膜として、所定の位置における基 板に適用し、ついでその場で組成物を、はんだ金属の融点より高く、かつ金属粉 末(b)の融点未満の温度であって、さらにポリカルボキシル化合物が熱的に安 定であり、かつ、金属焼成を達成し、エポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度 にまで加熱することを含む、前記方法。 52. 電磁波干渉または高周波干渉を抑制するための多層プリント回路板の シールド層の製造方法であって、エポキシ樹脂を含む請求の範囲18ないし37 のいずれか1つによる組成物を前記回路板上に置き、ついでその場で組成物を、 はんだ金属の融点より高く、かつ金属粉末(b)の融点未満の温度であって、さ らにポリカルボキシル化合物が熱的に安定であり、かつ、金属焼成を達成し、エ ポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度にまで加熱することを含む前記方法。 53. 基板に電子部品を接続する方法であって、請求の範囲1ないし37の いずれか1つによる組成物を導電性接着剤として用い、該電子部品を該基板に接 着することを特徴とする方法。 54. 該基板が請求の範囲38ないし44、46および47のいずれかによ る方法により製造され、温度を上昇させる前に該電子部品を該組成物中に配置し 、ついで該基板を該温度にまで加熱し、導電性回路を形成すると共に、該電子部 品を同時に該導電性回路に接続することを特徴とする請求の範囲53に記載の方 法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 3/46 H05K 3/46 S (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA, CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F I,GB,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT, UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(a)金属粉と、 (b)半田粉と、 (c)ポリマーまたは重合可能でポリマーを生成するモノマーであって、該 ポリマーは化学的架橋剤の作用により架橋し得るものと、 (d)該ポリマーのための化学的架橋剤であって、可塑化特性を有し触媒な しでは該ポリマーと反応しないものと、を具備してなり、 (e)上記金属粉および/または半田粉は熱の作用で解放される該架橋剤用 触媒を発生させるかおよび/または該架橋剤用触媒を付着してなるものである組 成物。 2.該金属粉が、Au、Ag、Cu、Zn、Al、Pd、Pt、Rh、Fe、 Ni、Co、Mo、W、Beおよびこれらの合金から選ばれるものである請求の 範囲1に記載の組成物。 3.該金属粉が銅である請求の範囲2に記載の組成物。 4.該半田粉が、Sn、Bi、Pb、Cd、Zn、Ga、In、Te、Hg、 Sb、Se、Tlおよびこれらの合金から選ばれるものである請求の範囲1、2 または3に記載の組成物。 5.該半田粉合金がSn63Pb37である請求の範囲4に記載の組成物。 6.該潜化学的架橋剤がカルボキシル化ポリマー、二量体脂肪酸および三量体 脂肪酸から選ばれるものである請求の範囲1ないし5のいずれかに記載の組成物 。 7.該潜化学的架橋剤がスチレン−アクリル酸コポリマーである請求の範囲6 に記載の組成物。 8.該触媒が半田粉の酸化により発生し、該フラックス剤により半田粉から解 放されるものである請求の範囲1ないし7のいずれかに記載の組成物。 9.該触媒がスズおよび/または鉛粉の酸化により発生し、該フラックス剤に より該粉体から解放されるものである請求の範囲8に記載の組成物。 10.該触媒が、金属粉または半田粉の樹脂または溶媒との反応による有機金 属塩の生成により発生するものである請求の範囲1に記載の組成物。 11.該触媒が、スズの樹脂または溶媒との反応によるスズ塩の生成により発 生するものである請求の範囲10に記載の組成物。 12.該触媒が、銅の樹脂または溶媒との反応による銅塩の生成により発生す るものである請求の範囲10に記載の組成物。 13.該触媒が、金属粉に付着した有機キレート化剤であり、半田溶融温度で 該フラックス剤中に解放されるものである請求の範囲1ないし12のいずれかに 記載の組成物。 14.該触媒がアゾール・キレート化剤である請求の範囲13に記載の組成物 。 15.該触媒がべンゾトリアゾールである請求の範囲13に記載の組成物。 16.安定性向上のため該金属をキレート被覆する有機表面保護剤を更に含む 請求の範囲1ないし15のいずれかに記載の組成物。 17.該有機表面保護剤がベンゾトリアゾールである請求の範囲16に記載の 組成物。 18.安定性向上剤として銅塩不活性化剤を更に含む請求の範囲1ないし17 のいずれかに記載の組成物。 19.該銅塩不活性化剤がオキサリル・ビスベンジリデン・ヒドラジンである 請求の範囲18に記載の組成物。 20.所定のパターン状に誘電体基板上に適用される、ないし適用された混合 組成物であって、 (i)(a)高導電性高融点成分と(b)比鮫的低い融点成分とを含む金属粉 成分と; (ii)該金属粉成分のためのフラックス剤として有効であり、かつ、第1の 温度およびより高い第2の温度のそれぞれにおいてエポキシ樹脂のための架橋剤 として有効である多酸と; を含み、該多酸は上記エポキシ樹脂に接している組成物。 21.該エポキシ樹脂が該金属粉成分および該多酸と混合されている請求の範 囲20に記載の組成物。 22.該エポキシ樹脂が該誘電体基板に予め適用されている請求の範囲20に 記載の組成物。 23.該エポキシ樹脂が所定のパターン状に該誘電体基板上に印刷されている 請求の範囲22に記載の組成物。 24.該多酸が215℃で熱的に安定であり、酸価が200を超え、粘度が2 00℃で10cp未満である請求の範囲20ないし23のいずれかに記載の組成 物。 25.該多酸がポリカルボキシル化合物であり、該金属粉のためのフラックス 剤として作用し、金属酸化物を生成させ、これが上記第2の温度にて該エポキシ 樹脂とカルボキシル含有ポリマーのカルボキシル基との間の反応のための触媒と して作用する請求の範囲20ないし24のいずれかに記載の組成物。 26.該ポリカルボキシル化合物が、カルボキシル化ポリマー、ポリカルボン 酸および重合体脂肪酸から選ばれる請求の範囲25に記載の組成物。 27.該重合体脂肪酸が二量体または三量体脂肪酸である請求の範囲26に記 載の組成物。 28.該カルボキシル化ポリマーがスチレン−アクリル酸コポリマーである請 求の範囲26に記載の組成物。 29.該金属粉成分が0ないし80重量%の上記高導電性高融点成分と、10 0未満ないし20重量%の上記比較的低い融点成分とを含む請求の範囲20ない し28のいずれかに記載の組成物。 30.該金属粉成分の上記高融点成分が、Au、Ag、Cu、Zn、Al、P d、Pt、Rh、Fe、Ni、Co、Mo、W、Beおよびこれらの合金から選 ばれるものである請求の範囲20ないし29のいずれかに記載の組成物。 31.該金属粉成分の上記比較的低い融点成分が、Sn、Bi、Pb、Cd、 Zn、Ga、In、Te、Hg、Sb、Se、T1およびこれらの合金から選ば れるものである請求の範囲20ないし30のいずれかに記載の組成物。 32.該比較的低い融点成分が、第1の金属と、第2の金属とを含み、該第1 の金属が該高融点成分に対し親和性を有し、該第2の金属の酸化物が該エポキシ 樹脂に対し硬化触媒として作用し、該第1および第2の金属が互いに溶融して該 高融点成分の粒子が埋込まれた金属フィルムを形成し、かつ、この溶融した第1 および第2の金属が該高融点成分粒子間の区域でマトリックスを形成し、該マト リックスは該比較的低い融点成分の第2の金属が富化されている請求の範囲20 ないし31のいずれかに記載の組成物。 33.該比較的低い融点成分がスズ/鉛合金である請求の範囲32に記載の組 成物。 34.該高融点成分が銅である請求の範囲33に記載の組成物。 35.該金属粉成分が25ミクロン未満の粒子からなる請求の範囲20ないし 34のいずれかに記載の組成物。 36.該エポキシ樹脂が常温で液体であるエポキシ樹脂から実質的になってい る請求の範囲20ないし33のいずれかに記載の組成物。 37.エポキシ樹脂とカルボキシル含有ポリマーとが合計で5ないし50重量 %と、95ないし50重量%の該金属粉成分とからなっている請求の範囲20な いし36のいずれかに記載の組成物。 38.該高融点成分が、清浄化され、かつ安定性向上用銅塩不活性化剤で被覆 された銅粉であり、該銅塩不活性化剤が銅に対するキレート化剤であり、かつ該 エポキシ樹脂の架橋のための高温触媒として作用するものである請求の範囲20 ないし37のいずれかに記載の組成物。 39.該キレート化剤がアゾール化合物である請求の範囲38に記載の組成物 。 40.該キレート化剤がベンゾトリアゾールである請求の範囲39に記載の組 成物。 41.該金属粉成分の高融点成分が銅粉であり、該組成物が更に抗酸化性銅塩 不活性化剤を含むものである請求の範囲20ないし40のいずれかに記載の組成 物。 42.該抗酸化性銅塩不活性化剤がオキサリル・ビスベンジリデン・ヒドラジ ンである請求の範囲41に記載の組成物。 43.誘電体表面に導電回路を形成する方法であって、 請求の範囲20に記載された金属粉成分と多酸とからなる混合物で誘電体基板 にパターニングを施す工程であって、その際、請求の範囲20に記載されたエポ キシ樹脂を予め該基板に塗布するか、あるいは該エポキシ樹脂を予めパターニン グ組成物中に含ませておく工程と;このパターニングを施された該誘電体基板を 該低融点成分の融点以上、かつ該高融点成分の融点未満の温度であって、該多酸 が熱的に安定であり、かつ、フラックス剤として金属焼成を達成し、エポキシ樹 脂の触媒的架橋をなし得る程度の高活性を維持し得る温度にて加熱する工程とを 具備してなる方法。 44.該エポキシ樹脂を誘電体表面にパターニングにより予め塗布し、該組成 物を整合パターニングにより該エポキシ樹脂パターン上に適用する請求の範囲4 3に記載の方法。 45.該エポキシ樹脂を誘電体表面に予め塗布し、光可画像化層をこの接着層 上に適用し、該光可画像化層を露光および現像処理に供して回路に対応するチャ ンネルパターンを該光可画像化層に形成し、該混合物を該チャンネルパターンに 導入し、該誘電体基板を該温度にまで加熱し、上記金属焼成とエポキシ樹脂の実 質的架橋を達成する請求の範囲44に記載の方法。 46.光可画像化層を該誘電体基板上に適用したのち、該光可画像化層を露光 および現像処理に供してチャンネルパターンを形成し、エポキシ樹脂を含む該混 合物を該チャンネルパターンに導入し、ついで該誘電体基板を該温度にまで加熱 し、上記金属焼成とエポキシ樹脂の実質的架橋を達成する請求の範囲43に記載 の方法。 47.エポキシ樹脂を該誘電体基板のチャンネル中に塗布し、ついで該混合物 を適用する前に、該エポキシ樹脂をB状態にする請求の範囲46に記載の方法。 48.側壁にアンダーカット領域を有するトラックを形成する請求の範囲45 、46、47に記載の方法。 49.エポキシ樹脂を該誘電体基板全体に適用し、ついでB状態にして、乾燥 した取扱い可能な基板を形成し、該基板に対する後の該混合物のパターニングを 行い得るようにする請求の範囲43に記載の方法。 50.誘電体基板上にパターニングされ、かつ硬化、架橋化エポキシ樹脂によ り接着された金属フィルムを具備してなる導電性回路であって、該金属フィルム は請求の範囲1ないし42のいずれかによる組成物を用いて該基板上にてパター ニングされ、ついで半田粉または低融点成分を溶融し、形成された該金属フィル ムを合着するのに十分な温度に加熱されたものである導電性回路。 51.多層導電性回路の製造方法であって、請求の範囲43ないし49のいず れかの方法により製造された単層導電回路上に貫通孔を有する絶縁誘電体層を最 初に適用、硬化させ、ついで該硬化誘電体層上に請求の範囲43ないし49のい ずれかの方法により第2の導電回路を形成し、さらに上記工程を繰返すことによ り必要数の誘電体層と導電回路層とを交互に形成することを特徴とする方法。 52.該貫通孔は金属で充填されており、該充填がエポキシ樹脂を含む請求の 範囲20ないし42のいずれかによる組成物で充填し、これを該低融点成分を溶 融するのに十分な温度に加熱し、含まれる金属を合着させ、エポキシ樹脂を硬化 させ、該充填物を貫通孔壁面に接着させたものである請求の範囲51に記載の方 法。 53.貫通孔を介して互いに接続された複数の導電回路からなり、該貫通孔は 金属で充填されており、該充填がエポキシ樹脂を含む請求の範囲20ないし42 のいずれかによる組成物を用いて充填され、ついでこれを該低融点成分の半田粉 を溶融するのに十分な温度に加熱し、含まれる金属を合着させ、エポキシ樹脂を 硬化させ、該充填物を貫通孔壁面に接着させたものである多層プリント配線回路 。 54.エポキシ樹脂を含む請求の範囲20ないし42のいずれかによる組成物 を用いて形成され、ついでこれをその場で該低融点成分を溶融するのに十分で、 かつ該高融点成分の融点未満の温度であって、さらに該多酸が熱的に安定であり 、かつ、金属焼成を達成し、エポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度にて加熱 してなることを特徴とする半導体パッケージおよび/またはマルチ・チップモジ ュールにおける熱移動ピラー。 55.エポキシ樹脂を含む請求の範囲20ないし42のいずれかによる組成物 を用いて形成され、ついでこれをその場で該低融点成分の融点より高く、かつ該 高融点成分の融点未満の温度であって、さらに該多酸が熱的に安定であり、かつ 、金属焼成を達成し、エポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度にて加熱してな ることを特徴とする印刷電位差計トラックのための導電性端末。 56.プリント回路板または修理または変更のため通常用いられる他の基板に おけるリードを接続する導電性トラックであって、エポキシ樹脂を含む請求の範 囲20ないし42のいずれかによる組成物を用いて形成され、ついでこれをその 場で該低融点成分の融点より高く、かつ該高融点成分の融点未満の温度であって 、さらに該多酸が熱的に安定であり、かつ、金属焼成を達成し、エポキシ樹脂の 実質的架橋をなし得る温度にて加熱してなることを特徴とする導電性トラック。 57.電磁波干渉または高周波干渉を抑制するための多層プリント回路板のシ ールド層であって、エポキシ樹脂を含む請求の範囲20ないし42のいずれかに よる組成物を用いて形成され、ついでこれをその場で該低融点成分の融点より高 く、かつ該高融点成分の融点未満の温度であって、さらに該多酸が熱的に安定で あり、かつ、金属焼成を達成し、エポキシ樹脂の実質的架橋をなし得る温度にて 加熱してなることを特徴とするシールド層。 58.基板に電子部品を接続する方法であって、請求の範囲1ないし42のい ずれかによる組成物を導電性接着剤として用い、該電子部品を該基板に接着する ことを特徴とする方法。 59.該基板が請求の範囲43、49、51および52のいずれかによる方法 により製造され、温度を上昇させる前に該電子部品を該組成物中に配置し、つい で該基板を該温度にまで加熱し、導電性回路を形成すると共に、該電子部品を同 時に該導電性回路に接続することを特徴とする請求の範囲58に記載の方法。
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