JP2628734B2 - Conductive paste - Google Patents

Conductive paste

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JP2628734B2
JP2628734B2 JP63317132A JP31713288A JP2628734B2 JP 2628734 B2 JP2628734 B2 JP 2628734B2 JP 63317132 A JP63317132 A JP 63317132A JP 31713288 A JP31713288 A JP 31713288A JP 2628734 B2 JP2628734 B2 JP 2628734B2
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和夫 長岡
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満 秋元
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H05K1/095Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、印刷配線板に用いる高導電性で高信頼性の
導電ペーストに関するもので、更に詳しくは、銅箔や銅
メッキで形成された導体との接着性に優れた銅ペースト
に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a highly conductive and highly reliable conductive paste used for a printed wiring board, and more particularly, to a conductive paste formed of copper foil or copper plating. The present invention relates to a copper paste having excellent adhesion to a conductor.

(従来技術及び発明が解決しようとする課題) 近年、銅が銀に比べてマイグレーションを起こしにく
いことや低コストであることが評価され、銅粉をフィラ
ーとする銅ペーストが開発されている。
(Prior Art and Problems to be Solved by the Invention) In recent years, copper has been evaluated as being less likely to cause migration and lower in cost than silver, and copper paste using copper powder as a filler has been developed.

しかし、銅粉を熱硬化性樹脂に配合混和してなる樹脂
硬化型の銅ペーストは、これを印刷後、熱硬化する際に
加熱によって銅粉表面が酸化され易いため、低抵抗の導
電回路が得られ難く、その後の経時変化により回路抵抗
の増大も起き易いと言う欠点を有している。
However, the resin-curable copper paste, which is obtained by mixing and mixing copper powder with a thermosetting resin, is liable to be oxidized by heating when it is printed and then heat-cured. It has a drawback that it is difficult to obtain, and the circuit resistance is likely to increase due to a change with time thereafter.

市販の銅ペーストは、銅粉の酸化を防止するため、バ
インダー樹脂には例えばフェノール樹脂等の還元性樹脂
を使用する必要があり、さらに、還元剤等の添加剤の配
合もなされているが、充分な結果が得られていない。
Commercially available copper paste, in order to prevent oxidation of copper powder, it is necessary to use a reducing resin such as a phenolic resin as a binder resin, and further, additives such as a reducing agent are blended. Sufficient results have not been obtained.

さらに、銅ペーストは、銅ペースト単体で用いられて
導電回路を形成することが少ない。通常、例えば銅ペー
ストをジャンパー回路用や、EMIシールド層形成用途の
ように、銅箔や銅メッキで形成された導体と組み合わさ
れた導電回路に使われることが多い。
Further, the copper paste is rarely used to form a conductive circuit by itself. Usually, for example, copper paste is often used for a conductive circuit combined with a conductor formed by copper foil or copper plating, such as for a jumper circuit or for forming an EMI shield layer.

これらの導電回路全体の電気的信頼性は、銅ペースト
単体の特性ばかりでなく、銅ペーストと銅箔等の導体と
の接続の信頼性が極めて重要と言える。
Regarding the electrical reliability of these conductive circuits as a whole, it can be said that not only the characteristics of the copper paste alone but also the reliability of the connection between the copper paste and a conductor such as a copper foil are extremely important.

しかし、従来の銅ペーストは、前記のようにバインダ
ー樹脂として還元性樹脂を使用しているために、銅箔あ
るいは銅メッキで形成された導体との接着性に劣るう
え、塗膜の可とう性に劣りクラックが発生しやすい、更
に、還元剤等の添加により接着性に悪影響を及ぼしてい
る、等の問題点がある。
However, since the conventional copper paste uses a reducing resin as a binder resin as described above, the adhesiveness with a copper foil or a conductor formed by copper plating is poor, and the flexibility of the coating film is low. Cracks are more likely to occur, and the addition of a reducing agent or the like adversely affects the adhesion.

接着性向上のためには、銅ペーストを印刷する前に導
体部を加熱により酸化処理すると接着性を改善すること
が出来ることが経験的に分かっている。しかし、この方
法は工程が増加すること、且つ又一定の酸化状態に管理
することが困難であることなど、量産性に関して問題が
多い。
It has been empirically found that the adhesion can be improved by heating and oxidizing the conductor before printing the copper paste in order to improve the adhesion. However, this method has many problems with respect to mass productivity, for example, the number of steps is increased, and it is difficult to maintain a constant oxidation state.

(課題を解決するための手段) 発明者らは、従来の銅ペーストが銅箔などの導体に対
する接着性が不十分で、導体回路としての電気的信頼性
に欠けるという上記問題点に鑑み鋭意検討の結果、高導
電性、高信頼性に有する銅ペーストに適したバインダー
樹脂組成を見いだし本発明を完成した。
(Means for Solving the Problems) The present inventors have intensively studied in view of the above-mentioned problem that the conventional copper paste has insufficient adhesion to a conductor such as a copper foil and lacks electrical reliability as a conductor circuit. As a result, a binder resin composition suitable for a copper paste having high conductivity and high reliability was found, and the present invention was completed.

即ち、本発明の導電ペーストは、フェノール樹脂及び
ビスオキサゾリン化合物を必須成分とするバインダー樹
脂に、銅粉を配合混和してなることを特徴とするもので
ある。
That is, the conductive paste of the present invention is characterized in that a copper powder is blended and mixed with a binder resin containing a phenol resin and a bisoxazoline compound as essential components.

本発明におけるフェノール樹脂とは、レゾール型フェ
ノール樹脂あるいはレゾール型フェノール樹脂とノボラ
ック型フェノール樹脂の混合物である。
The phenol resin in the present invention is a resol phenol resin or a mixture of a resol phenol resin and a novolak phenol resin.

また、本発明におけるビスオキサゾリン化合物とは、 2,2′−(1,2−エチレン)−ビス(2−オキサゾリ
ン)、 2,2′−(1,4−ブチレン)−ビス(2−オキサゾリ
ン)、 2,2′−(1,3−フェニレン)−ビス(2−オキサゾリ
ン)、 2,2′−(1,4−フェニレン)−ビス(2−オキサゾリ
ン)、 2,2′−(1,3−フェニレン)−ビス(5−メチレン−
2−オキサゾリン) 等である。
The bisoxazoline compound in the present invention includes 2,2 '-(1,2-ethylene) -bis (2-oxazoline) and 2,2'-(1,4-butylene) -bis (2-oxazoline) , 2,2 '-(1,3-phenylene) -bis (2-oxazoline), 2,2'-(1,4-phenylene) -bis (2-oxazoline), 2,2 '-(1,3 -Phenylene) -bis (5-methylene-
2-oxazoline) and the like.

フェノール樹脂とビスオキサゾリン化合物の配合比
(固形分)は、フェノール樹脂が50〜95重量%、ビスオ
キサゾリン化合物が5〜50重量%であることが望まし
い。ビスオキサゾリン化合物が5重量%未満であると、
銅箔などの導体への接着性が改善されない。ビスオキサ
ゾリン化合物が50重量%を越えると、接着性は極めて良
好で問題がないが、導電性が低下する傾向にある。
The mixing ratio (solid content) of the phenol resin to the bisoxazoline compound is preferably 50 to 95% by weight for the phenol resin and 5 to 50% by weight for the bisoxazoline compound. When the bisoxazoline compound is less than 5% by weight,
Adhesion to conductors such as copper foil is not improved. If the bisoxazoline compound exceeds 50% by weight, the adhesion is very good and there is no problem, but the conductivity tends to decrease.

なお、これらフェノール樹脂とビスオキサゾリン化合
物を主体とする樹脂に、所望に応じてその他の熱硬化性
樹脂あるいは熱可塑性樹脂を配合してもよい。
In addition, you may mix | blend other thermosetting resins or thermoplastic resins with these phenolic resins and the resin which mainly consists of a bisoxazoline compound as needed.

本発明の導電ペーストに用いる銅粉は、特に限定する
ものではなく、電解銅粉、アトマイズ銅粉、粉砕銅粉な
ど種々の製法及び形状のものが使用できる。平均粒径に
ついては、スクリーン印刷される導電ペーストであるこ
とから20μm以下であることが望ましい。特に、平均粒
径10μm程度のアトマイズ銅粉を使用すると印刷性及び
導電性に優れたものが得られ、好ましい。
The copper powder used for the conductive paste of the present invention is not particularly limited, and various production methods and shapes such as electrolytic copper powder, atomized copper powder, and pulverized copper powder can be used. The average particle size is desirably 20 μm or less because the conductive paste is screen-printed. In particular, it is preferable to use atomized copper powder having an average particle size of about 10 μm, because excellent printability and conductivity can be obtained.

導電ペースト中の銅粉含有量は、銅粉とバインダー樹
脂の固形分の合計重量に対し75〜90重量%が望ましい。
更に最適な銅粉含有量は、使用される銅粉の性状により
異なる。
The content of the copper powder in the conductive paste is desirably 75 to 90% by weight based on the total weight of the solid content of the copper powder and the binder resin.
Further, the optimum copper powder content varies depending on the properties of the copper powder used.

バインダー樹脂には、添加剤として、有機酸、有機酸
塩、還元剤、高沸点溶剤、消泡剤、揺へん剤等を適宜添
加することが出来る。特に、有機酸を少量添加すると高
導電性の導電ペーストが得られて好ましい。
An organic acid, an organic acid salt, a reducing agent, a high boiling solvent, an antifoaming agent, a shaking agent and the like can be appropriately added to the binder resin as additives. In particular, it is preferable to add a small amount of an organic acid since a conductive paste having high conductivity can be obtained.

本発明の導電ペーストは、基板上にスクリーン印刷に
より印刷され、導電回路やEMIシールド層としてそのま
ま、あるいは銅ペースト表面にニッケルや銅等の金属メ
ッキを施して使用することができる。
The conductive paste of the present invention is printed on a substrate by screen printing, and can be used as it is as a conductive circuit or an EMI shielding layer, or by applying a metal plating such as nickel or copper to the surface of the copper paste.

(作用) 本発明の導電ペーストは、バインダー樹脂中にビスオ
キサゾリン化合物を配合しているため、優れた靭性を有
し、更に導電性を損なわずに銅箔やメッキにより形成さ
れた導体に対し、優れた接着性をもっている。
(Function) Since the conductive paste of the present invention contains a bisoxazoline compound in a binder resin, it has excellent toughness, and further has a conductive property with respect to a conductor formed by copper foil or plating without impairing conductivity. Has excellent adhesion.

この結果、銅ペーストを使用した導電回路やEMIシー
ルド層においては、銅ペーストと銅箔やメッキにより形
成された導体との接続部が良く接着して強固になり、電
気的信頼性に優れた印刷配線板を得ることが出来る。
As a result, in conductive circuits and EMI shield layers using copper paste, the connection between the copper paste and the conductor formed by copper foil or plating is well bonded and solid, and printing with excellent electrical reliability A wiring board can be obtained.

なお、本発明の導電ペーストにおけるビスオキサゾリ
ン化合物の接着性改善の効果は、添加剤に有機酸を使用
したときに顕著である。
The effect of improving the adhesion of the bisoxazoline compound in the conductive paste of the present invention is remarkable when an organic acid is used as an additive.

(実施例) 以下に本発明を実施例により説明する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples.

実施例1〜3及び比較例1 ビスオキサゾリン化合物には、武田薬品工業(株)製
の2,2′−(1,3−フェニレン)−ビス(2−オキサゾリ
ン)、通称1,3−PBOを用い、表−1に示した割合でレゾ
ール型フェノール樹脂を混和し、さらに少量のオレイン
酸および消泡剤を添加してバインダー樹脂とした。
Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 For the bisoxazoline compound, 2,2 ′-(1,3-phenylene) -bis (2-oxazoline) manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd., commonly called 1,3-PBO, was used. The resole type phenol resin was mixed in the ratio shown in Table 1, and a small amount of oleic acid and an antifoaming agent were further added to obtain a binder resin.

銅粉には、平均粒径10μmのアトマイズ球状銅粉を使
用した。
As the copper powder, an atomized spherical copper powder having an average particle diameter of 10 μm was used.

銅粉とバインダー樹脂を混合した後三本ロールミルで
混練し導電ペーストとした。
After mixing the copper powder and the binder resin, the mixture was kneaded with a three-roll mill to obtain a conductive paste.

尚、銅粉含有量は、比抵抗のもっとも低くなる値を選
んだ。銅粉と樹脂固形分の合計量に対して83%とした。
The copper powder content was selected to have the lowest specific resistance. It was 83% based on the total amount of copper powder and resin solids.

実施例1〜3及び比較例1のそれぞれの導電ペースト
をスクリーン印刷により、ステンレススクリーンを用い
線幅2mm長さ36.8cmのジグザグパターンをガラスエポキ
シ基板に印刷した。これを160℃の熱風恒温槽中で30分
間硬化した後、ジグザグパターン回路の抵抗値と膜厚を
測定して比抵抗を求めた。
A zigzag pattern having a line width of 2 mm and a length of 36.8 cm was printed on the glass epoxy substrate using a stainless steel screen by screen printing using the conductive pastes of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1. This was cured in a hot-air constant temperature bath at 160 ° C. for 30 minutes, and then the resistivity and the film thickness of the zigzag pattern circuit were measured to determine the specific resistance.

更に、銅張りガラスエポキシ基板を大気中で150℃30
分間加熱して銅箔表面を酸化させたものと加熱していな
いものとを用意した。この両者の基板に、スクリーン印
刷法により50mm×20mmのバインダーを形成し、160℃30
分間加熱して硬化させた。
In addition, a copper-clad glass epoxy substrate is
A copper foil surface was oxidized by heating for one minute, and a non-heated one was prepared. A binder of 50 mm × 20 mm was formed on both substrates by a screen printing method.
Heated for a minute to cure.

JISK5400の碁盤目試験に準じて、塗膜上に互いに直行
する縦横11本ずつの平行線をカッターナイフにより1mm
間隔で引いて、1cm2中に100個の升目が出来るように碁
盤目状の切傷を付けた。その上からセロハンテープで塗
膜を引き剥した時に基板上に残った塗膜の碁盤目個数に
より接着性の評価とした。
According to the cross-cut test of JISK5400, 11 mm length and width parallel lines perpendicular to each other on the coating film are 1 mm
At regular intervals, cross cuts were made to make 100 squares in 1 cm 2 . The adhesiveness was evaluated based on the number of grids of the coating remaining on the substrate when the coating was peeled off with a cellophane tape from above.

表−1に各々のバインダー樹脂組成と測定結果を示し
た。
Table 1 shows the respective binder resin compositions and measurement results.

比較例1は1,3−PBOが混和されていないため、接着性
が劣っており、銅箔表面を酸化しないと接着性が得られ
ない。
In Comparative Example 1, since 1,3-PBO was not mixed, the adhesiveness was poor, and the adhesiveness could not be obtained unless the copper foil surface was oxidized.

実施例1及び2は比較例1にくらべて、比抵抗が同程
度でありながら接着性がきわめて優れている。銅箔表面
の酸化が無くとも極めて優れており、1,3−PBOの配合効
果が顕著である。
Examples 1 and 2 are extremely superior to Comparative Example 1 in terms of adhesiveness while having substantially the same specific resistance. It is extremely excellent even without oxidation of the copper foil surface, and the effect of blending 1,3-PBO is remarkable.

実施例3は比抵抗は若干大きいが接着性は極めて優れ
ている。
In Example 3, the specific resistance was slightly large, but the adhesion was extremely excellent.

(本発明の効果) 以上のように、本発明の導電ペーストを使用した導電
回路は導電性が高く、しかも銅ペーストと銅箔やメッキ
により形成された金属導体との接続部の接着性が極めて
良好で強固になるため、電気的に高信頼性を有するもの
である。
(Effects of the Present Invention) As described above, the conductive circuit using the conductive paste of the present invention has high conductivity, and the adhesiveness of the connection between the copper paste and the metal conductor formed by copper foil or plating is extremely high. Since it is good and strong, it has high electrical reliability.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 1/22 H01B 1/22 A (56)参考文献 特開 平1−113473(JP,A)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical indication location H01B1 / 22 H01B1 / 22 A (56) References JP-A-1-113473 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】フェノール樹脂及びビスオキサゾリン化合
物を必須成分とするバインダー樹脂に、銅粉を配合混和
してなることを特徴とする導電ペースト。
1. A conductive paste comprising a binder resin containing a phenol resin and a bisoxazoline compound as essential components, and copper powder mixed and mixed.
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